JP2019220502A - 発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光モジュールを構成する複数の発光素子と導体層との間の接続強度のばらつきを抑制する。【解決手段】本実施形態に係る発光モジュールは、光透過性を有する第１絶縁フィルムと、前記第１絶縁フィルムに対向して配置され、光透過性を有する第２絶縁フィルムと、前記第１絶縁フィルムに形成される導体層と、前記第１絶縁フィルムと前記第２絶縁フィルムの間に配置され、一側の第１面に前記導体層に接続され、第１面とは反対の第２面からの高さが第１の高さの第１電極と、第２面からの高さが第２の高さの第２電極とを有する複数の発光素子と、を備え、複数の発光素子は、隣接する発光素子の第１電極相互間の距離が、第２電極相互間の距離よりも近くなるように配置されている。【選択図】図１５
Description
本発明の実施形態は、発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法に関する。
近年、消費電力が比較的少ないＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子が次世代の光源として注目されている。ＬＥＤは、小型で発熱量が少なく、応答性もよい。このため、種々の光学装置に幅広く利用されている。例えば、近年では、可撓性及び透光性を有する基板に配置されたＬＥＤを光源とする発光モジュールが提案されている。（例えば特許文献１参照）。発光モジュールは、例えば、一対の透明フィルムと、これらの透明フィルムの間に配置される複数のＬＥＤを備えている。そして、一対の透明フィルムがラミネートされることにより、ＬＥＤが、透明フィルムによって保持された状態になっている。
上述した発光モジュールでは、例えば片側に一対の電極を有するＬＥＤが光源として用いられる。この種のＬＥＤは、ベース基板の上面に積層されたＮ型半導体層とＰ型半導体層にそれぞれカソード電極とアノード電極が設けられる。これにより、カソード電極とアノード電極は高さが相互に異なった位置にそれぞれ配置される。そのため、複数のＬＥＤを近接して配置するときに、隣接するＬＥＤ相互間で、配置高さが異なるカソード電極とアノード電極とが近接すると、各電極と透明フィルムに設けられた導体層との接続強度にばらつきが生じることがある。
また、白色や特定の中間色の光を発するＬＥＤは、今のところ存在しない。そのため、白色等に光っているように見える発光モジュールでは、例えば赤、緑、青に発光するＬＥＤを近接して配置し、各ＬＥＤからの光を混色させている。赤、緑、青の光が適当な割合で混色すると、人の目には、発光モジュールが白や中間色に光っているように見える。
しかしながら、ＬＥＤは発光する色によって、構造や大きさが異なっていることがある。そのため、複数種類のＬＥＤを近接して配置すると、厚さや、電極の配置高さが相互に異なるＬＥＤ同士が隣接して配置されることになる。このような場合には、ＬＥＤが一対の透明フィルムによってラミネートされたときに、厚さが薄いＬＥＤや、電極の配置高さが低いＬＥＤが、透明フィルムによってうまく保持されなくなることがある。その結果、ＬＥＤの電極と透明フィルムに設けられた導体層の間の接続強度が、ＬＥＤごとにばらついてしまうことがある。
特に、ＬＥＤを密に配置する場合には、隣接するＬＥＤの構造の相違に起因する接続強度のばらつきが顕著になることがある。
本発明は、上述の事情の下になされたもので、発光モジュールを構成する複数の発光素子と導体層との間の接続強度のばらつきを抑制することを課題とする。
上述の課題を達成するために、本実施形態に係る発光モジュールは、光透過性を有する第１絶縁フィルムと、前記第１絶縁フィルムに対向して配置され、光透過性を有する第２絶縁フィルムと、前記第１絶縁フィルムに形成される導体層と、前記第１絶縁フィルムと前記第２絶縁フィルムの間に配置され、一側の第１面に前記導体層に接続され、第１面とは反対の第２面からの高さが第１の高さの第１電極と、第２面からの高さが第２の高さの第２電極とを有する複数の発光素子と、を備え、複数の発光素子は、隣接する発光素子の第１電極相互間の距離が、第２電極相互間の距離よりも近くなるように配置されている。
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を用いて説明する。説明には、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を用いる。
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を用いて説明する。説明には、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を用いる。
図１は本実施形態に係る発光モジュール１０の平面図である。図１に示されるように、発光モジュール１０は、長手方向をＹ軸方向とするモジュールである。この発光モジュール１０は、相互に近接配置された３色の発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを光源とする。
図２は、図１における発光モジュール１０のＡＡ線に示される断面を示す図である。図２を参照するとわかるように、発光モジュール１０は、１組の透明フィルム２１，２２、透明フィルム２１，２２の間に形成された樹脂層２４、樹脂層２４の内部に配置された発光素子３０Ｒ〜３０Ｂを有している。なお、図２には、発光素子３０Ｂのみが示されている。
透明フィルム２１，２２は、長手方向をＹ軸方向とする長方形のフィルムである。透明フィルム２１，２２は、厚さが５０〜３００μｍ程度であり、可視光に対して透過性を有する。透明フィルム２１，２２の全光線透過率は、５〜９５％程度であることが好ましい。なお、全光線透過率とは、日本工業規格ＪＩＳＫ７３７５：２００８に準拠して測定された全光透過率をいう。
透明フィルム２１，２２は、可撓性を有し、その曲げ弾性率は、０〜３２０ｋｇｆ／ｍｍ２程度（ゼロを除く）である。なお、曲げ弾性率とは、ＩＳＯ１７８（ＪＩＳ Ｋ７１７１：２００８）に準拠する方法で測定された値である。
透明フィルム２１，２２の素材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）、アートン（ＡＲＴＯＮ）、アクリル樹脂などを用いることが考えられる。
上記１組の透明フィルム２１，２２のうち、透明フィルム２１の下面（図２における−Ｚ側の面）には、厚さが０．０５μｍ〜１０μｍ程度の導体層２３が形成されている。導体層２３は、例えば、蒸着膜や、スパッタ膜である。また、導体層２３は、金属膜を接着剤で貼り付けたものであってもよい。導体層２３が、蒸着膜やスパッタ膜である場合は、導体層２３の厚さは０．０５μｍ〜２μｍ程度である。導体層２３が、接着された金属膜である場合は、導体層２３の厚さは２μｍ〜１０μｍ、或いは２μｍ〜７μｍ程度である。
図１に示されるように、導体層２３は、透明フィルム２１の＋Ｘ側外縁に沿って形成されるＬ字状のメッシュパターン２００と、メッシュパターン２００の−Ｘ側外縁に沿って配列されるメッシュパターン２０１，２０２，２０３と、メッシュパターン２０１〜２０３の−Ｘ側に配置されるメッシュパターン２０４，２０５，２０６と、メッシュパターン２０４〜２０６の−Ｘ側に配置されるメッシュパターン２０７，２０８，２０９からなる。各メッシュパターン２００〜２０９は、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）などの金属材料からなる。
図３は、メッシュパターン２００，２０３，２０６，２０９の一部を拡大して示す図である。図３に示されるように、メッシュパターン２００〜２０９は、線幅が約１０μｍのラインパターンからなる。Ｘ軸に平行なラインパターンは、Ｙ軸に沿って約３００μｍ間隔で形成されている。また、Ｙ軸に平行なラインパターンは、Ｘ軸に沿って約３００μｍ間隔で形成されている。各メッシュパターン２００〜２０９には、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの電極が接続される接続パッド２００Ｐが形成されている。
図２に示されるように、発光モジュール１０では、下側の透明フィルム２２の方が、透明フィルム２１よりもＹ軸方向の長さが短い。このため、導体層２３を構成するメッシュパターン２００，２０１，２０４，２０７の−Ｙ側端部が露出した状態になっている。
樹脂層２４は、透明フィルム２１，２２の間に形成されている。樹脂層２４は、可視光に対する透過性を有する。
発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれは、一辺が０．１〜３ｍｍ程度の正方形のＬＥＤチップである。以下、説明の便宜上、適宜発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを発光素子３０と総称する。本実施例では、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂはベアチップである。発光素子３０の定格電流は約５０ｍＡである。
図４は、発光素子３０Ｒを示す斜視図である。図４に示されるように、発光素子３０Ｒは、ベース基板３１、Ｐ型半導体層３２、活性層３３、Ｎ型半導体層３４からなるＬＥＤチップである。
ベース基板３１は、例えばサファイアからなる正方形板状の基板である。ベース基板３１の上面には、当該ベース基板３１と同形状のＰ型半導体層３２が形成されている。そして、Ｐ型半導体層３２の上面には、順に、活性層３３、Ｎ型半導体層３４が積層されている。Ｐ型半導体層３２、活性層３３、Ｎ型半導体層３４は化合物半導体材料からなる。例えば、赤色に発光する発光素子としては、活性層としてＩｎＡｌＧａＰ系を用いることができる。活性層はダブルヘテロ（ＤＨ）接合構造であってもよいし、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造であってもよい。また、ＰＮ接合構成であってもよい。
Ｐ型半導体層３２に積層される活性層３３、及びＮ型半導体層３４は、−Ｙ側かつ−Ｘ側のコーナー部分に切欠きが形成されている。Ｐ型半導体層３２の表面は、活性層３３、及びＮ型半導体層３４の切欠きから露出している。
Ｐ型半導体層３２の、活性層３３とＮ型半導体層３４から露出する領域には、Ｐ型半導体層３２と電気的に接続される電極パッド３５が形成されている。また、Ｎ型半導体層３４の＋Ｘ側かつ＋Ｙ側のコーナー部分には、Ｎ型半導体層３４と電気的に接続される電極パッド３６が形成されている。電極パッド３５，３６は、銅（Ｃｕ）や、金（Ａｕ）からなる。そして、電極パッド３５の上面にはバンプ３７が形成され、電極パッド３６の上面にはバンプ３８が形成されている。バンプ３７，３８は、金（Ａｕ）や金合金などの金属バンプから形成されている。金属バンプのかわりに半球状に成形した半田バンプを用いてもよい。発光素子３０Ｒでは、バンプ３７が、アノード電極として機能し、バンプ３８が、カソード電極として機能する。
図５は、発光素子３０Ｇを示す斜視図である。図５に示されるように、発光素子３０Ｇは、ベース基板３１、Ｎ型半導体層３４、活性層３３、Ｐ型半導体層３２からなるＬＥＤチップである。
ベース基板３１の上面には、当該ベース基板３１と同形状のＮ型半導体層３４が形成されている。そして、Ｎ型半導体層３４の上面には、順に、活性層３３、Ｐ型半導体層３２が積層されている。Ｎ型半導体層３４、活性層３３、Ｐ型半導体層３２は化合物半導体材料からなる。例えば、青色や緑色に発光する発光素子としては、Ｐ型半導体層３２及びＮ型半導体層３４としてＧａＮ系、活性層３３としてＩｎＧａＮ系の半導体を用いることができる。活性層はダブルヘテロ（ＤＨ）接合構造であってもよいし、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造であってもよい。また、ＰＮ接合構成であってもよい。
Ｎ型半導体層３４に積層される活性層３３、及びＰ型半導体層３２は、−Ｙ側かつ−Ｘ側のコーナー部分に切欠きが形成されている。Ｎ型半導体層３４の表面は、活性層３３、及びＰ型半導体層３２の切欠きから露出している。
Ｎ型半導体層３４の、活性層３３とＰ型半導体層３２から露出する領域には、Ｎ型半導体層３４と電気的に接続される電極パッド３６が形成されている。また、Ｐ型半導体層３２の＋Ｘ側かつ＋Ｙ側のコーナー部分には、Ｐ型半導体層３２と電気的に接続される電極パッド３５が形成されている。そして、電極パッド３５の上面にはバンプ３８が形成され、電極パッド３６の上面にはバンプ３７が形成されている。発光素子３０Ｇでは、バンプ３８が、アノード電極として機能し、バンプ３７が、カソード電極として機能する。
発光素子３０Ｂも、発光素子３０Ｇと同等の構成を有している。本実施形態では、発光素子３０Ｒは赤色に発光する。また、発光素子３０Ｇは緑色に発光し、発光素子３０Ｂは青色に発光する。具体的には、発光素子３０Ｒは、ピーク波長が６００ｎｍから７００ｎｍ程度の光を射出する。また、発光素子３０Ｇは、ピーク波長が５００ｎｍから５５０ｎｍ程度の光を射出する。そして、発光素子３０Ｂは、ピーク波長が４５０ｎｍから５００ｎｍ程度の光を射出する。
図６は、発光素子３０Ｒと発光素子３０Ｇとを比較可能に示す図である。図６に示されるように、発光素子３０Ｒは、発光素子３０Ｇよりもわずかに厚い。発光素子３０Ｒでは、電極パッド３５，３６が、発光素子３０Ｒの上面Ｐ１に形成されている。そして、電極パッド３５は、Ｐ型半導体層３２の上面に形成され、電極パッド３６は、Ｐ型半導体層３２に活性層３３を介して形成されたＮ型半導体層３４の上面に形成されている。このため、発光素子３０Ｒの下面Ｐ２からの電極パッド３５までの高さＨ１よりも、下面Ｐ２からの電極パッド３６までの高さＨ２の方が高くなっている。高さＨ１と高さＨ２の差は、活性層３３とＮ型半導体層３４の厚さに相当する３．５μｍ〜５μｍ程度である。
発光素子３０Ｇでは、電極パッド３５，３６が、発光素子３０Ｒの上面Ｐ１に形成されている。そして、電極パッド３６は、Ｎ型半導体層３４の上面に形成され、電極パッド３５は、Ｎ型半導体層３４に活性層３３を介して形成されたＰ型半導体層３２の上面に形成されている。このため、発光素子３０Ｇの下面Ｐ２からの電極パッド３６までの高さＨ３よりも、下面Ｐ２からの電極パッド３５までの高さＨ４の方が高くなっている。高さＨ３と高さＨ４の差は、活性層３３とＮ型半導体層３４の厚さに相当する３μｍ〜４μｍ程度である。
発光素子３０Ｂの電極パッド３５，３６についても、同様に、発光素子３０Ｂの下面Ｐ２からの電極パッド３６までの高さＨ３よりも、下面Ｐ２からの電極パッド３５までの高さＨ４の方が高くなっている。
発光素子３０ＲのＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法は、発光素子３０ＧのＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法よりも小さい。例えば、発光素子３０ＲのＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法は、０．３ｍｍであり、発光素子３０Ｇ，３０ＢのＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法は、０．３８５ｍｍである。
図３を参照するとわかるように、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれは、バンプ３７，３８がメッシュパターン２００〜２０９に形成された接続パッド２００Ｐに接続されることで、２つのメッシュパターンの間に配置される。
発光モジュール１０では、図１に示されるように、３つの発光素子３０Ｒそれぞれが、メッシュパターン２０４とメッシュパターン２０５、メッシュパターン２０５とメッシュパターン２０６、メッシュパターン２０６とメッシュパターン２００の間に配置される。また、３つの発光素子３０Ｇそれぞれが、メッシュパターン２０７とメッシュパターン２０８、メッシュパターン２０８とメッシュパターン２０９、メッシュパターン２０９とメッシュパターン２００の間に配置される。そして、３つの発光素子３０Ｂそれぞれが、メッシュパターン２０１とメッシュパターン２０２、メッシュパターン２０２とメッシュパターン２０３、メッシュパターン２０３とメッシュパターン２００の間に配置される。
これにより、発光素子３０Ｒ、メッシュパターン２００，２０４〜２０６が直列に接続される。同様に、発光素子３０Ｇ、メッシュパターン２００，２０７〜２０９が直列に接続され、発光素子３０Ｂ、メッシュパターン２００，２０１〜２０３が直列に接続される。また、図１に示されるように、発光モジュール１０では、３つの発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、発光素子群１００を構成する。
図７は、発光素子群１００を構成する発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを示す図である。図７のバンプ３７，３８に記載されたＨとＬは、それぞれバンプ３７，３８の高さ（Ｚ軸方向の位置）を示す。発光素子の２つのバンプのうち、Ｈが付されたバンプは、Ｌが付されたバンプよりも高い位置にあることを示す。
図７に示されるように、発光素子群１００を構成する発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれは、一組の電極パッド３５，３６のうちの配置位置が高い方の電極パッドが、相互に近接するように配置される。すなわち、発光素子３０Ｒのバンプ３８に、発光素子３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３７よりもバンプ３８の方が近くなるように配置される。具体的には、発光素子３０Ｒのバンプ３８と、発光素子３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８は、仮想線で示される直線Ｌ１に沿って配置される。
次に、上述した発光モジュール１０の製造方法について説明する。まずＰＥＴからなる透明フィルム２１を用意する。そして、図８に示されるように、透明フィルム２１の表面全体に、サブトラクト法又はアディティブ法等を用いて、メッシュ状の導体層２３を形成する。図９は、導体層２３の一部を拡大して示す図である。図９に示されるように、このときの導体層２３では、メッシュパターン２００〜２０９になる部分が一体的に形成されている。また、導体層２３には、接続パッド２００Ｐが、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが実装される位置に形成されている。
次に、この導体層２３を、レーザを用いて切断することにより、メッシュパターン２００〜２０９を形成する。導体層２３の切断は、透明フィルム２１の表面に形成された導体層２３にレーザ光を照射する。そして、レーザ光のレーザスポットを、図１０に示される破線に沿って移動させる。これにより、導体層２３が、破線に沿って切断され、図１１に示されるように、メッシュパターン２００〜２０９が形成される。
図１０に示される破線に沿って、導体層２３の表面をレーザ光のレーザスポットが移動すると、レーザスポットの移動経路近傍にある部分が融解して昇華する。これにより、図３に示されるように、メッシュパターン２００〜２０９が切り出されるとともに、隣接して形成された接続パッド２００Ｐ同士が電気的に切り離される。発光モジュール１０では、図１１の丸印に示されるところに１対の接続パッド２００Ｐが形成される。
次に、図１２に示されるように、メッシュパターン２００〜２０９が形成された透明フィルム２１の表面に熱硬化性樹脂２４１を設ける。この熱硬化性樹脂２４１の厚みは、発光素子３０のバンプ３７，３８の高さとほぼ同等である。本実施形態では、熱硬化性樹脂２４１は、樹脂フィルムであり、透明フィルム２１の表面に配置される。熱硬化性樹脂２４１の素材としては、例えば、エポキシ系樹脂が用いられる。
次に、発光素子３０を、熱硬化性樹脂２４１の上に配置する。このとき発光素子３０のバンプ３７，３８の直下に、メッシュパターン２００〜２０９に形成された接続パッド２００Ｐが位置するように、発光素子３０が位置決めされる。
次に、図１３に示されるように、下面に熱硬化性樹脂２４２からなるフィルムが張り付けられた透明フィルム２２を、透明フィルム２１の上面側に配置する。
次に、透明フィルム２１，２２それぞれを、真空雰囲気下で加熱し圧着させる。これにより、まず、発光素子３０に形成されたバンプ３７，３８が、熱硬化性樹脂２４１を突き抜けて、導体層２３に達し、各メッシュパターン２００〜２０９に電気的に接続される。そして、熱硬化性樹脂２４１及び熱硬化性樹脂２４２が、発光素子３０の周囲に隙間なく充填されるとともに、加熱されることにより熱硬化性樹脂２４１及び熱硬化性樹脂２４２が硬化する。これにより、熱硬化性樹脂２４１及び熱硬化性樹脂２４２は、図２に示されるように、透明フィルム２１，２２の間で発光素子３０を保持する樹脂層２４となる。以上の工程を経て、発光モジュール１０が完成する。
上述のように構成された発光モジュール１０では、図１４に示されるように、メッシュパターン２００をプラス側の共通パターンとして、メッシュパターン２０１，２０４，２０７に電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が印加される。これにより、各発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが発光する。発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂからそれぞれ射出される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光が混色し、人の目には、発光モジュール１０が白色に光っているように見える。
図１５に、図７の矢印Ｂに示される方向から見た発光素子群１００を示す。また、図１６に、図７の矢印Ｃに示される方向から見た発光素子群１００を示す。図１５及び図１６に示されるように、透明フィルム２１、２２を圧着する際、透明フィルム２１，２２の間に配置された発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにより、透明フィルム２１が導体層２３を介して上方に押圧される。これにより、導体層２３は、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの近傍が外側に湾曲するように変形する。図７に示されるように、発光素子３０Ｒに発光素子３０Ｇ，３０Ｂそれぞれが隣接して配置される場合には、発光素子３０Ｒのバンプ３８の近傍が最も外側（上方）に突出した状態になる。
図７に示されるように、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれは、発光素子３０Ｒのバンプ３８に、発光素子３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３７よりもバンプ３８の方が近くなるように配置されている。これにより、図１５及び図１６に示されるように、発光素子３０Ｒのバンプ３８と、発光素子３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８が、導体層２３の最も外側に突出した突出部の近傍に配置され、バンプ３８より低い位置にある発光素子３０Ｒのバンプ３７と発光素子３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３７が、導体層２３の突出部から離れたところに配置される。また、最も高い位置に形成される発光素子３０Ｒのバンプ３８が、最も突出部に近いところに配置される。これにより、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３７，３８は、それぞれ高さが異なっているが、透明フィルム２１に形成された導体層２３に同じような深さで食い込んだ状態になる。したがって、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの電極パッド３５，３６すべてを、バンプ３７，３８を介して、確実に導体層２３に電気的に接続することが可能となる。
例えば、図１７に示される比較例では、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれは、発光素子３０Ｒのバンプ３７に、発光素子３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８よりもバンプ３７の方が近くなるように配置されている。これにより、図１８を参照するとわかるように、発光素子３０Ｒのバンプ３７と、発光素子３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３７が、導体層２３の最も外側に突出した突出部の近傍に配置され、バンプ３７より高い位置にある発光素子３０Ｒのバンプ３８と発光素子３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８が、導体層２３の突出部から離れたところに配置される。このため、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８は、透明フィルム２１に形成された導体層２３に深く食い込むが、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３７は、導体層２３に十分に食い込まない状態になる。
この場合には、バンプ３７と導体層２３の間に接触不良が発生することが考えられる。また、バンプ３８が、導体層２３を突き抜けてしまい、結果的に、バンプ３７と導体層２３の間に接触不良や絶縁破壊が発生することが考えられる。
次に、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３７，３８と導体層２３との接触状態の評価結果について説明する。バンプ３７，３８と導体層２３との接触面積は、バンプ３７，３８が導体層２３に深く食い込むほど増加する。ここでは、バンプ３７，３８と導体層２３との接触面積をパラメータとして、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３７，３８と導体層２３との接触状態を評価する。
図７に示されるように発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８が直線状に配置されている本実施形態に係る発光モジュール１０の評価結果を、一例として図１９に示す。縦軸は、バンプと導体層との接触面積である。横軸は、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれのバンプ３７，３８であり、Ｈはバンプ３８を示し、Ｌはバンプ３７を示す。
図１９に示されるように、発光素子３０Ｂのバンプ３８と導体層２３の接触面積は約２５００μｍ２であり、バンプ３７と導体層２３の接触面積は約２３００μｍ２であった。また、バンプ３７，３８相互間での接触面積の差は、約２００μｍ２であった。発光素子３０Ｒのバンプ３８と導体層２３の接触面積は約３０００μｍ２であり、バンプ３７と導体層２３の接触面積は約２１００μｍ２であった。また、バンプ３７，３８相互間での接触面積の差は、約９００μｍ２であった。発光素子３０Ｇのバンプ３８と導体層２３の接触面積は約２５００μｍ２であり、バンプ３７と導体層２３の接触面積は約２４００μｍ２であった。また、バンプ３７，３８相互間での接触面積の差は、約１００μｍ２であった。本実施形態に係る発光モジュール１０では、バンプと導体層の接触面積のばらつき（差）が１０００μｍ２以下に抑制されている。
次に、図１７に示されるように発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８が直線状に配置されている比較例に係る発光モジュールの評価結果を、一例として図２０に示す。
図２０に示されるように、発光素子３０Ｂのバンプ３８と導体層２３の接触面積は約３３００μｍ２であり、バンプ３７と導体層２３の接触面積は約１５００μｍ２であった。また、バンプ３７，３８相互間での接触面積の差は、約１８００μｍ２であった。発光素子３０Ｒのバンプ３８と導体層２３の接触面積は約３０００μｍ２であり、バンプ３７と導体層２３の接触面積は約１８００μｍ２であった。また、バンプ３７，３８相互間での接触面積の差は、約１２００μｍ２であった。発光素子３０Ｇのバンプ３８と導体層２３の接触面積は約３１００μｍ２であり、バンプ３７と導体層２３の接触面積は約１７００μｍ２であった。また、バンプ３７，３８相互間での接触面積の差は、約１４００μｍ２であった。比較例に係る発光モジュールでは、バンプと導体層の接触面積のばらつきが１０００μｍ２を上回っている。
以上より、本実施形態に係る発光モジュール１０では、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれの高い位置にある電極パッドが近接して配置されることにより、電極パッドに設けられるバンプ３７，３８と導体層２３との接触面積のばらつきが抑制されていることがわかる。したがって、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと導体層２３との間の接続強度のばらつきを抑制することが可能となる。これにより、バンプと導体層との接触不足に起因する接触不良と、過多の食い込みに起因する接触不良や絶縁破壊等を未然に防止することができる。
なお、図７に示した発光素子の配置は一例である。バンプ３８が発光素子群１００の中央部に一列に並ぶような発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの配置は複数ある。例えば、配線パターンが複雑になることを許容すれば、発光素子３０Ｂ，発光素子３０Ｇ，発光素子３０Ｒの順に一列に配置することもできる。
《変形例１》
第１の実施形態の説明では、図７に示されるように、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれのバンプ３８が一列に並ぶように、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを配置する場合について説明した。しかし、発光素子の配置は、図７に示す場合に限定されない。例えば、図２１に示されるように、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８が同一円周上に配置されるようにしてもよい。発光素子をこのように配置すると、導体層２３による配線パターンが複雑になる場合がある。しかし、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれのバンプ３８，３７と導体層２３との接触面積のばらつきを低減することができる。したがって、バンプと導体層との接触不良と、過多の食い込みに起因する絶縁破壊を同時に防止することができ、発光モジュール１０の信頼性を高めることができる。
第１の実施形態の説明では、図７に示されるように、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれのバンプ３８が一列に並ぶように、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを配置する場合について説明した。しかし、発光素子の配置は、図７に示す場合に限定されない。例えば、図２１に示されるように、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのバンプ３８が同一円周上に配置されるようにしてもよい。発光素子をこのように配置すると、導体層２３による配線パターンが複雑になる場合がある。しかし、発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂそれぞれのバンプ３８，３７と導体層２３との接触面積のばらつきを低減することができる。したがって、バンプと導体層との接触不良と、過多の食い込みに起因する絶縁破壊を同時に防止することができ、発光モジュール１０の信頼性を高めることができる。
《変形例２》
また、図２２に示されるように、電圧を印加しないダミーの発光素子３０Ｄを配置してもよい。ダミーの発光素子３０Ｄとして、例えば発光素子３０Ｒを使用する。発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ，３０Ｄの４個の発光素子を円周の中心に対して左右および上下対象に位置するように配置する。このようにダミーの発光素子３０Ｄを配置することにより、導体層２３には、各発光素子のバンプ３８に囲まれた領域の中央部を頂点とする図面の左右および上下に対象形状となるすり鉢状の窪みが形成される。これにより、窪みの同じ深さに位置する同一円周上に４個の発光素子それぞれのバンプ３８の先端を配置することができる。また、窪みの他の深さに位置する同一円周上に４個の発光素子それぞれのバンプ３７の先端を配置することができる。したがって、バンプ３７，３８それぞれと導体層２３との接触面積のばらつきをさらに低減することができる。これにより、接触不足に起因する接触不良と、過多の食い込みに起因する絶縁破壊を同時に防止することができ、発光モジュール１０の信頼性をさらに高めることができる。
また、図２２に示されるように、電圧を印加しないダミーの発光素子３０Ｄを配置してもよい。ダミーの発光素子３０Ｄとして、例えば発光素子３０Ｒを使用する。発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ，３０Ｄの４個の発光素子を円周の中心に対して左右および上下対象に位置するように配置する。このようにダミーの発光素子３０Ｄを配置することにより、導体層２３には、各発光素子のバンプ３８に囲まれた領域の中央部を頂点とする図面の左右および上下に対象形状となるすり鉢状の窪みが形成される。これにより、窪みの同じ深さに位置する同一円周上に４個の発光素子それぞれのバンプ３８の先端を配置することができる。また、窪みの他の深さに位置する同一円周上に４個の発光素子それぞれのバンプ３７の先端を配置することができる。したがって、バンプ３７，３８それぞれと導体層２３との接触面積のばらつきをさらに低減することができる。これにより、接触不足に起因する接触不良と、過多の食い込みに起因する絶縁破壊を同時に防止することができ、発光モジュール１０の信頼性をさらに高めることができる。
なお、上記説明では、ダミーの発光素子３０Ｄには電圧を印加しないこととしたが、ＲＧＢの色バランスを乱さない場合、ダミーの発光素子３０Ｄに電圧を印加してもよい。また、発光素子群１００を単色の発光素子で構成する場合、全ての発光素子に電圧を印加してもよい。
《第２の実施形態》
上記実施形態では、発光素子の配置を工夫することにより、各発光素子のバンプ３７，３８と導体層２３との接触面積のばらつきを低減する技術について説明した。これに限らず、バンプ３７，３８の高さを調整することにより、バンプ３７，３８と導体層２３との接触面積のばらつきを低減することとしてもよい。
上記実施形態では、発光素子の配置を工夫することにより、各発光素子のバンプ３７，３８と導体層２３との接触面積のばらつきを低減する技術について説明した。これに限らず、バンプ３７，３８の高さを調整することにより、バンプ３７，３８と導体層２３との接触面積のばらつきを低減することとしてもよい。
第２の実施形態に係る発光モジュール１０は、図２３に示されるように、例えば複数の発光素子３０Ｒのみを有している。各発光素子３０Ｒの電極パッド３５，３６に形成されるバンプ３７，３８は、バンプ３７，３８それぞれの頂点が直線Ｌ２にほぼ一致するように高さが調整されている。そのため、導体層２３に各発光素子３０Ｒが圧着されると、導体層２３には、各発光素子３０Ｒのバンプ３７，３８が、ほぼ同程度に食い込んだ状態になる。そのため、各発光素子３０Ｒの電極パッド３５，３６の配置高さが異なっていても、導体層２３と各発光素子３０Ｒの電極パッド３５，３６とを、バンプ３７，３８を介して、接続強度のばらつきなく接続することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、発光素子群１００が図７に示すように配置されている場合を例にして説明したが、発光素子群１００の配置は限定されるものではない。例えば、文字や模様を形成するように発光素子群１００を配置してもよい。また、上記の説明では、発光素子群１００が発光素子３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂで構成される場合について説明したが、発光素子群１００は、単色の発光素子で形成されていてもよい。
また、上記の説明では、樹脂層２４が熱硬化性樹脂２４１及び熱硬化性樹脂２４２から形成される場合について説明した。これに限らず、樹脂層２４は、熱可塑性樹脂のみから形成されていてもよい。また、樹脂層２４は、熱硬化性樹脂２４１及び熱硬化性樹脂２４２の何れかが熱可塑性樹脂で形成されていてもよい。熱可塑性樹脂素材としては、例えば、アクリル系エラストマーが用いられる。
また、上記の説明では、導体層２３をレーザを用いて切断することにより、メッシュパターン２００〜２０９を形成する場合について説明したが、メッシュパターンの形成方法は、エッチング加工でもよい。
また、上記の説明では、隣接する発光素子の高さの高い第１電極相互間の距離が、高さの低い第２電極相互間の距離よりも近くなるように配置される場合について説明したが、隣接する発光素子の高さの低い第２電極相互間の距離が、高さの高い第１電極相互間の距離よりも近くなるように配置するようにしてもよい。このように配置した場合でも、発光素子の高さが高い第１電極と高さが低い第２電極とが隣接して配置された場合に比べ、各電極と導体層との接触面積のばらつきを低減することができる。
以上説明したように、上記実施形態及び変形例に係る発光モジュールでは、各発光素子の電極が、強度にばらつきなく導体層に接続される。したがって、発光モジュールの製造ばらつきを抑制するとともに、信頼性試験におけるライフの向上が期待できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０ 発光モジュール
２１，２２ 透明フィルム
２３ 導体層
２４ 樹脂層
３０，３０Ｒ，３０Ｂ，３０Ｇ 発光素子
３１ ベース基板
３２ Ｐ型半導体層
３３ 活性層
３４ Ｎ型半導体層
３５，３６ 電極パッド
３７，３８ バンプ
１００ 発光素子群
２００ メッシュパターン
２００Ｐ 接続パッド
２０１〜２０９ メッシュパターン
２４１ 熱硬化性樹脂
２４２ 熱硬化性樹脂
２１，２２ 透明フィルム
２３ 導体層
２４ 樹脂層
３０，３０Ｒ，３０Ｂ，３０Ｇ 発光素子
３１ ベース基板
３２ Ｐ型半導体層
３３ 活性層
３４ Ｎ型半導体層
３５，３６ 電極パッド
３７，３８ バンプ
１００ 発光素子群
２００ メッシュパターン
２００Ｐ 接続パッド
２０１〜２０９ メッシュパターン
２４１ 熱硬化性樹脂
２４２ 熱硬化性樹脂
Claims (17)
- 光透過性を有する第１絶縁フィルムと、
前記第１絶縁フィルムに対向して配置され、光透過性を有する第２絶縁フィルムと、
前記第１絶縁フィルムに形成される導体層と、
前記第１絶縁フィルムと前記第２絶縁フィルムの間に配置され、一側の第１面に前記導体層に接続され、前記第１面とは反対の第２面からの高さが第１の高さの第１電極と、前記第２面からの高さが第２の高さの第２電極とを有する複数の発光素子と、
を備え、
複数の前記発光素子は、隣接する前記発光素子の前記第１電極相互間の距離が、前記第２電極相互間の距離よりも近くなるように配置されている発光モジュール。 - 前記第１フィルムと前記第２フィルムとの間に樹脂層を備える、
請求項１に記載の発光モジュール。 - 前記樹脂層は、熱硬化性もしくは熱可塑性の少なくともいずれか一つを有する素材である、
請求項２に記載の発光モジュール。 - 複数の前記発光素子は、前記第１の高さが前記第２の高さよりも高い請求項１から３の何れか一項に記載の発光モジュール。
- 前記複数の発光素子は、第１の色に発光する第１発光素子と、第１の色とは異なる第２の色に発光する第２発光素子とを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の発光モジュール。
- 前記複数の発光素子は、赤色に発光する第１発光素子と、緑色に発光する第２発光素子と、青色に発光する第３発光素子と、とを含む、
請求項５に記載の発光モジュール。 - 光透過性を有する第１絶縁フィルムと、
前記第１絶縁フィルムに対向して配置され、光透過性を有する第２絶縁フィルムと、
前記第１絶縁フィルムに形成される導体層と、
前記第１絶縁フィルムと前記第２絶縁フィルムの間に配置され、一側の第１面に前記導体層に接続され、前記第１面とは反対の第２面からの高さが第１の高さの第１電極と、前記第２面からの高さが第２の高さの第２電極とを有する３つ以上の発光素子と、
を備え、
３つ以上の前記発光素子は、前記第１の高さが前記第２の高さよりも高く、それぞれの第1電極が直線上に配列されている発光モジュール。 - 複数の前記発光素子は、それぞれの第1電極が同一円周上に配列されている、
請求項１から６の何れか一項に記載の発光モジュール。 - 複数の前記発光素子は、４個の発光素子で構成され、円周の中心に対して左右対称に配列されている、
請求項８に記載の発光モジュール。 - 前記４個の発光素子は、２個の赤色に発光する第１発光素子と、１個の緑色に発光する第２発光素子と、１個の青色に発光する第３発光素子とから構成されている、
請求項９に記載の発光モジュール。 - ２個の赤色に発光する前記第１発光素子のうち、１個の前記第１発光素子は通電されていない、
請求項１０に記載の発光モジュール。 - 光透過性を有する第１絶縁フィルムと、
前記第１絶縁フィルムに対向して配置され、光透過性を有する第２絶縁フィルムと、
前記第１絶縁フィルムに形成される導体層と、
前記第１絶縁フィルムと前記第２絶縁フィルムの間に配置され、一側の第１面に前記導体層に接続され、前記第１面とは反対の第２面からの高さが第１の高さの第１電極と、前記第２面からの高さが第２の高さの第２電極とを有する複数の発光素子と、
前記第１電極に設けられる第１バンプ、及び前記第２電極に設けられる第２バンプと
を備え、
前記第２面からの前記第１バンプの高さと、前記第２面からの前記第２バンプの高さが等しい発光モジュール。 - 複数の前記発光素子の前記第１電極及び前記第２電極それぞれと前記導体層との接する面積の差が１５００μｍ２以下である、
請求項1から１２の何れか一項に記載の発光モジュール。 - 光透過性を有し、一側に導体層が形成された第１絶縁フィルムに、前記導体層に重なる樹脂フィルムを配置する工程と、
一側の第１面に前記導体層に接続され、前記第１面とは反対の第２面からの高さが第１の高さの第１電極と、前記第２面からの高さが第２の高さの第２電極とを有する複数の発光素子を、前記樹脂フィルムの上に、隣接する前記発光素子の前記第１電極相互間の距離が、前記第２電極相互間の距離よりも近くなるように配置する工程と、
前記複数の発光素子を介して、前記第１絶縁フィルムに対向するように、光透過性を有する第２絶縁フィルムを配置する工程と、
前記第１絶縁フィルムと前記第２絶縁フィルムとを圧着する工程と、
を含む発光モジュールの製造方法。 - 前記第１の高さが前記第２の高さよりも高い場合、前記発光素子を配置する工程において、３つ以上の前記発光素子それぞれの第1電極を直線上に配置する、
請求項１４に記載の発光モジュールの製造方法。 - 前記第１の高さが前記第２の高さよりも高い場合、前記発光素子を配置する工程において、複数の前記発光素子それぞれの第1電極を同一円周上に配列する、
請求項１４に記載の発光モジュールの製造方法。 - 前記発光素子を配置する工程において、
少なくとも１個の通電されない発光素子を配置する工程を含む、
請求項１６に記載の発光モジュールの製造方法。
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