JP2020109783A - 発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化が可能な発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュールは、発光素子を含む発光体と、外部に光を放射する発光面となる第一主面と、前記第一主面の反対側の面であって前記発光体が配置される凹部を備える第二主面とを有する透光性の導光板と、前記第二主面及び前記発光体の側面を被覆する光反射性部材と、前記発光素子の電極から前記光反射性部材の表面にわたって連続して設けられ、前記発光素子の電極に接続される導電膜と、を備え、前記導電膜の表面の一部に、前記発光体の上方から前記光反射性部材の上方にわたって連続して金属層を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、発光モジュールに関する。

発光ダイオード等の発光素子を用いた発光装置は、液晶ディスプレイのバックライトやディスプレイ等の各種の光源として広く利用されている。
例えば、特許文献１に開示される光源装置は、実装基板に実装される複数の発光素子と、複数の発光素子のそれぞれを封止する半球状のレンズ部材とその上に配置された発光素子からの光が入射される拡散部材を備える。

特開２０１５−３２３７３号公報

しかしながら、特許文献１のような光源装置では、実装基板と拡散板との間の距離をレンズ部材の厚みよりも大きくする必要があり、十分な薄型化が達成できない可能性がある。

本発明は、薄型化が可能な発光モジュールを提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明に係る発光モジュールは、発光素子を含む発光体と、外部に光を放射する発光面となる第一主面と、第一主面の反対側の面であって発光体が配置される凹部を備える第二主面とを有する透光性の導光板と、第二主面及び発光体の側面を被覆する光反射性部材と、発光素子の電極及び光反射性部材の表面に設けられ、発光素子の電極に接続される導電膜と、を備え、導電膜の表面に、発光体の上方から光反射性部材の一部の上方にわたって連続して金属層を有する。

本発明によれば、薄型化が可能な発光モジュールを提供することができる。

実施形態にかかる発光モジュールを備えた液晶ディスプレイ装置の各構成を示す構成図である。 一実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図である。 一実施形態にかかる発光モジュールの模式断面図及び一部拡大模式断面図であって、導光板を下にした図である。 他の実施形態にかかる発光モジュールの模式底面図である。 透光性部材の変形例を示す一部拡大模式断面図である。 他の実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図である。 他の実施形態にかかる発光モジュールの一部拡大模式平面図である。 発光モジュールの製造工程の一例を示す一部拡大模式断面図である。 発光モジュールの製造工程の一例を示す一部拡大模式断面図である。 発光モジュールの製造工程の一例を示す一部拡大模式断面図である。 発光モジュールの製造工程の一例を示す一部拡大模式断面図である。 発光モジュールの製造工程の一例を示す一部拡大模式断面図である。 他の実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図である。 他の実施形態にかかる発光モジュールの一部拡大模式平面図である。 図３に示す発光モジュールに回路基板を接続する一例を示す拡大模式断面図である。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。

さらに、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光モジュールを例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。

（液晶ディスプレイ装置１０００）
図１は、発光モジュールを備える液晶ディスプレイ装置１０００の各構成を示す構成図を示す。この液晶ディスプレイ装置１０００は、上側から順に、液晶パネル１２０と、２枚のレンズシート１１０ａ、１１０ｂ、拡散シート１１０ｃと、発光モジュール１００とを備える。図１に示す液晶ディスプレイ装置１０００は、液晶パネル１２０の下方に発光モジュール１００を積層する、いわゆる直下型の液晶ディスプレイ装置である。液晶ディスプレイ装置１０００は、発光モジュール１００から照射される光を、液晶パネル１２０に照射する。なお、上述の構成部材以外に、さらに偏光フィルムやカラーフィルタ等の部材を備えてもよい。

（発光モジュール１００）
本実施形態の発光モジュール１００の構成の一例を図２と図３に示す。本実施形態の発光モジュール１００は白色の面発光である。図２は、本実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図である。図３は、本実施形態にかかる発光モジュールを示す模式断面図及び一部拡大模式断面図である。これらの図に示す発光モジュール１００は、発光素子を含む発光体３と、外部に光を放射する発光面となる第一主面１ｃと、第一主面１ｃの反対側の面であって発光体３が配置される凹部１７を備える第二主面１ｄとを有する透光性の導光板１と、第二主面１ｄ及び発光体３の側面を被覆する光反射性部材１６と、発光素子１１の電極１１ｂ及び光反射性部材１６の表面に設けられ、発光素子１１の電極１１ｂに接続される導電膜２４とを備えている。発光体３は、接合部材１４を介して凹部１７の底面に固着されている。接合部材１４は、凹部１７の側面、および発光体３の外側面と接している。
さらに、発光モジュール１００は、導電膜２４の表面の一部に、発光体３の上方から光反射性部材１６の一部の上方にわたって連続して金属層２５を有している。

図２と図３に示す発光モジュール１００は、１枚の導光板１に複数の凹部１７を設けて、各々の凹部１７に発光体３を配置している。ただし、発光モジュールは、図４の模式底面図に示すように、導光板１’に一つの凹部１７を設けて、凹部１７に発光体３を配置したものを複数配列して発光モジュール１００’とすることもできる。

（発光体３）
発光体３は、発光素子１１と、発光素子１１の主発光面１１ｃを覆う透光性部材１０と、を備えている。さらに、発光体３は、発光素子１１の側面を覆う被覆部材１５とを備えている。
発光素子１１は、主発光面１１ｃと、主発光面１１ｃの反対側に電極形成面１１ｄと、主発光面１１ｃと電極形成面１１ｄの間に側面を有している。さらに、電極形成面１１ｄには一対の電極１１ｂを有している。
発光素子１１は、主として主発光面１１ｃから光を放射し、主発光面１１ｃを覆う透光性部材１０に光を照射する。

図３の発光体３は、発光素子１１の主発光面１１ｃを透光性部材１０が被覆している。
さらに、発光体３は、発光素子１１の側面を被覆部材１５で被覆している。図に示す発光体３は、被覆部材１５の外側面と透光性部材１０の外側面を略同一平面としている。

（発光素子１１）
発光素子１１は、正負一対の電極１１ｂを備える電極形成面１１ｄと、電極形成面１１ｄと反対側に主発光面１１ｃを有する。なお、本実施形態の発光モジュールは、発光素子１１をフリップチップ実装したものでもよいし、ワイヤを使用して実装したものでもよい。

発光素子１１は、例えば、サファイア等の透光性基板と、透光性基板の上に積層された半導体積層構造とを有する。半導体積層構造は、発光層と、発光層を挟むｎ型半導体層およびｐ型半導体層とを含み、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に、電極１１ｂであるｎ側電極およびｐ側電極がそれぞれ電気的に接続される。発光素子１１は、例えば透光性基板を備える主発光面１１ｃが導光板１と対向して配置され、主発光面１１ｃと反対側の電極形成面１１ｄに一対の電極１１ｂを有する。

発光素子１１としては、縦、横および高さの寸法に特に制限は無いが、好ましくは平面視において縦および横の寸法が１０００μｍ以下の半導体発光素子を用い、より好ましくは縦および横の寸法が５００μｍ以下であり、さらに好ましくは、縦および横の寸法が２００μｍ以下の発光素子を用いる。このような発光素子を用いると、液晶ディスプレイ装置のローカルディミングを行った際に、高精細な映像を実現することができる。また、縦および横の寸法が５００μｍ以下の発光素子を用いると、発光素子を安価に調達することができるため、発光モジュール１００を安価にすることができる。なお、縦および横の寸法の両方が２５０μｍ以下である発光素子は、発光素子の上面の面積が小さくなるため、相対的に発光素子の側面からの光の出射量が多くなる。つまり、このような発光素子は発光がバットウィング形状になりやすくなるため、発光素子が導光板に接合され、発光素子と導光板との距離がごく短い本実施形態の発光モジュールに好ましく用いられる。

発光素子１１は、平面視においてどのような形状でもよく、例えば、正方形又は長方形である。高精細な液晶ディスプレイ装置に使用される発光素子は、好ましくは、長方形の発光素子を使用して、その上面形状が長手と短手を有することが好ましい。高精細な液晶ディスプレイ装置の場合、使用する発光素子の数は数千個以上となり、発光素子の実装工程は重要な工程となる。発光素子の実装工程において、複数の発光素子の一部の発光素子に回転ずれ（例えば±９０度方向のずれ）が発生したとしても、平面視において長方形の発光素子を用いることで目視での確認が容易となる。また、ｐ型電極とｎ型電極の距離を離して形成することができるため、後述する配線の形成を容易に行うことができる。一方、平面視において正方形の発光素子を用いる場合は、小さい発光素子を量産性良く製造することができる。発光素子１１の密度（配列ピッチ）、すなわち発光素子１１間の距離は、例えば、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができ、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。

発光素子１１には、公知の半導体発光素子を利用することができる。本実施形態においては、発光素子１１としてフィリップチップ実装された発光ダイオードを例示する。発光素子１１は、例えば青色光を出射する。発光素子１１には、青色以外の光を出射する素子も使用できる。また、複数の発光素子１１として異なる色の光を発する発光素子を用いてもよい。発光素子１１から出射される光は、波長変換部材１２で外部に放射される発光色が調整される。

発光素子１１として、任意の波長の光を出射する素子を選択することができる。例えば、青色、緑色の光を出射する素子としては、窒化物系半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）またはＧａＰを用いた発光素子を用いることができる。また、赤色の光を出射する素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどの半導体を含む発光素子を用いることができる。さらに、これら以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。半導体層の材料およびその混晶度を変更することによって発光波長を変化させることができる。用いる発光素子の組成、発光色、大きさ、個数などは、目的に応じて適宜選択すればよい。

（透光性部材１０）
図５は、透光性部材の変形例を示す拡大模式断面図である。透光性部材１０は、発光素子１１の主発光面１１ｃを被覆しており、主発光面１１ｃから出射される光を透過させる。この透光性部材１０は、発光素子１１から出射される光を励起する物質が含まれていてもよいし、拡散または／および反射する物質が含まれていてもよい。

図５の透光性部材１０は、波長変換部材１２を備えると共に、波長変換部材１２に光拡散部１３を積層して設けている。図５の透光性部材１０は、波長変換部材１２を発光素子１１側に、光拡散部１３を導光板１側に積層している。この透光性部材１０は、発光素子１１から照射される光の波長を波長変換部材１２で調整し、波長変換部材１２を透過する光を光拡散部１３で拡散して導光板１に照射する。これにより、導光板１から放射される光をより均一にできる。

図３に示す発光体３は、波長変換部材１２と光拡散部１３を備える透光性部材１０を、発光素子１１に接合している。透光性部材１０は、複数の波長変換部材１２や光拡散部１３を積層することもできる。なお、透光性部材１０は、波長変換部材のみで構成することも、光拡散部のみで構成することも、あるいは、透光性部材や光拡散部を備えることなく透光性を有する樹脂のみで構成することもできる。

（波長変換部材１２）
波長変換部材１２は、発光素子１１が発する光を受けて、異なる波長の光に変換するための部材である。波長変換部材１２は、波長変換物質を母材に分散させたものである。また、波長変換部材１２は、複数層で構成していてもよい。例えば波長変換部材１２を、母材に波長変換物質を添加した第一層と、母材に拡散材を添加した光拡散部を第二層とする二層構造とすることができる。

母材の材料は、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂、またはガラスなどの透光性材料を用いることができる。波長変換部材の耐光性および成形容易性の観点からは、母材としてシリコーン樹脂を選択すると有益である。また、波長変換部材１２の母材としては、導光板１の材料よりも高い屈折率を有する材料が好ましい。

波長変換部材１２が含有する波長変換物質の一例として、蛍光体がある。例えば、ＹＡＧ蛍光体、βサイアロン蛍光体またはＫＳＦ系蛍光体等のフッ化物系蛍光体などが挙げられる。波長変換部材１２は、単数の波長変換物質が含有されていてもよいし、複数の波長変換物質が含有されていてもよい。複数の波長変換物質を含有する場合は、例えば、波長変換部材が緑色系の発光をするβサイアロン蛍光体と赤色系の発光をするＫＳＦ系蛍光体等のフッ化物系蛍光体とを含むことができる。これにより、発光モジュール１００の色再現範囲を広げることができる。この場合、発光素子１１は、波長変換部材１２を効率良く励起できる短波長の光を出射することが可能な窒化物系半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を備えることが好ましい。また、例えば、青色系の光を出射する発光素子１１を用いた際に、電池モジュールとして赤色系の光を得たい場合は、波長変換部材１２にＫＳＦ系蛍光体（赤色蛍光体）を６０重量％以上、好ましくは９０重量％以上含有させてもよい。つまり、特定の色の光を出射する波長変換部材を波長変換部材１２に含有させることで、特定の色の光を出射するようにしてもよい。また、波長変換物質は量子ドットであってもよい。波長変換部材１２内において、波長変換物質はどのように配置されていてもよい。例えば、略均一に分布していてもよく、一部に偏在してもよい。また、波長変換部材をそれぞれ含有する複数の層が積層されて設けられていてもよい。

（光拡散部１３）
光拡散部１３は、発光素子１１から照射される光を拡散および／または反射させることで、主発光面１１ｃに局部的に光が集中するのを阻止し、輝度ムラが生じるのを防止する。この光拡散部１３は、母材に拡散材を添加している。光拡散部１３は、例えば上述した樹脂材料を母材として、これにＳｉＯ₂やＴｉＯ₂等の白色の無機微粒子を含有させたものを用いることができる。また、拡散材には、光反射性部材である白色系の樹脂や金属を微粒子状に加工したものを使用することもできる。これらの拡散材は、母材の内部に不規則に含有されることで、光拡散部の内部を通過する光を不規則に、かつ繰り返し反射させて、透過光を多方向に拡散することで、照射光が局部的に集中するのを抑制して、輝度ムラが生じるのを防止する。
なお、光拡散部は、発光素子１１から出射される光に対して６０％以上の反射率を有し、好ましくは９０％以上の反射率を有する。

図３の発光体３は、平面視において、透光性部材１０の外形を発光素子１１の外形よりも大きくしている。この発光体３は、発光素子１１の主発光面１１ｃから出射されるより多くの光を上述した透光性部材１０に透過させて導光板１に入射して色ムラや輝度ムラを少なくできる。

（透光性接着部材１９）
図３に示すように、発光素子１１の側面の一部および透光性部材１０の一部を透光性接着部材１９が被覆している。なお、透光性接着部材１９の外側面は、発光素子１１の側面から透光性部材１０に向かって広がる傾斜面であることが好ましく、発光素子１１側に凸状の曲面であることがより好ましい。これにより、発光素子１１の側面から出る光をより透光性部材１０に導くことができ、光取り出し効率を高めることができる。
また、発光素子１１の主発光面１１ｃと透光性部材１０の間には、透光性接着部材１９を有してもよい。これにより、例えば、透光性接着部材１９に拡散剤等を含有することで発光素子１１の主発光面１１ｃから出る光が、透光性接着部材１９で拡散され、透光性部材１０に入ることで輝度ムラを少なくできる。
透光性接着部材１９は、後述する接合部材１４と同じ部材を使用することができる。

（被覆部材１５）
さらに、発光体３は、発光素子１１に透光性部材１０を設けた状態で、発光素子１１の側面を被覆部材１５で被覆している。詳細には、透光性接着部材１９で覆われていない発光素子１１の側面および透光性接着部材１９の外側面を被覆部材１５で被覆している。
被覆部材１５は、光反射性に優れた材質で、好ましくは、光を反射する添加物である白色粉末等を透明樹脂に添加している白色樹脂である。発光体３は、発光素子１１の主発光面１１ｃを除く他の面をこの被覆部材１５で被覆することにより、主発光面１１ｃ以外の方向への光の漏れを抑制している。すなわち、被覆部材１５は、発光素子１１の側面や電極形成面１１ｄから出射される光を反射して、発光素子１１の発光を有効に導光板１の第一主面１ｃから外部に放射させて、発光モジュール１００の光取り出し効率を高めることができる。

被覆部材１５は、発光素子１１から出射される光に対して６０％以上の反射率を有し、好ましくは９０％以上の反射率を有する白色樹脂が適している。この被覆部材１５は、白色粉末等の白色の顔料を含有させた樹脂であることが好ましい。特に、酸化チタン等の無機白色粉末を含有させたシリコーン樹脂が好ましい。

被覆部材１５は、発光素子１１の側面の少なくとも一部に接しており、発光素子１１の周囲にあって発光素子１１を埋設して、発光素子１１の電極１１ｂを表面に露出させている。被覆部材１５は、透光性部材１０と接しており、被覆部材１５の外側面と透光性部材１０の外側面は同一平面である。被覆部材１５は、発光素子１１と透光性部材１０と一体構造に接合された発光体３を導光板１に配置される。

（導光板１）
導光板１は、光源から入射される光を面状にして外部に放射する透光性の部材である。導光板１は、図３に示すように、発光面となる第一主面１ｃと、第一主面１ｃと反対側に第二主面１ｄとを備える。この導光板１は、第二主面１ｄに複数の凹部１７を設けている。また、本実施形態では隣接する凹部１７の間に溝１ｅを設けている。
また、凹部１７内には、発光体３の一部を配置している。詳細には、透光性部材１０が、凹部１７の底面と対向するように発光体３の一部を導光板１の凹部１７に配置する。これにより、発光モジュール全体は薄型化が可能になる。導光板１は、図２及び図３に示すように、複数の凹部１７を設けて各々の凹部１７に発光体３の一部を配置して発光モジュール１００とすることができる。
あるいは、図４に示すように、ひとつの凹部１７のある導光板１’にひとつの発光体３の一部を配置し、複数の導光板１’を平面形状に配置して発光モジュール１００’とすることができる。複数の凹部１７を設けている導光板１は、図３に示すように、凹部１７の間に格子状の溝１ｅを設けている。ひとつの凹部１７を設けている導光板１’は、図４に示すように、第二主面１ｄの外周部に、外周縁に向かって傾斜面１ｆを設けている。

溝１ｅや傾斜面１ｆは、その表面に、光反射性部材１６が設けられる。溝１ｅに配置される光反射性部材１６は、詳細には後述するが、好ましくは発光体３からの光を反射する白色樹脂で、発光素子１１の発光が、溝１ｅで区画された隣の導光板１に入射するのを防止して、各々の発光素子１１の光が隣に漏れるのを防止する。ひとつの導光板１’の第二主面１ｄの外周部に設けている傾斜面１ｆに接合される光反射性部材１６は、導光板１の周囲に光が漏れるのを防止して、導光板１の第一主面１ｃからの発光強度が低下するのを防止する。

導光板１の大きさは、液晶ディスプレイ装置１０００の大きさにより適宜設定されるが、例えば、複数の凹部１７のある導光板１にあっては、一辺が１ｃｍ〜２００ｃｍ程度とすることができ、３ｃｍ〜３０ｃｍ程度が好ましい。厚みは０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができ、０．１ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。導光板１の平面形状は、例えば、略矩形や略円形等とすることができる。

導光板１の材料としては、アクリル、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル等の熱可塑性樹脂、エポキシ、シリコーン等の熱硬化性樹脂等の樹脂材料やガラスなどの光学的に透明な材料を用いることができる。特に、熱可塑性の樹脂材料は、射出成型によって効率よく製造することができるため、好ましい。中でも、透明性が高く、安価なポリカーボネートが好ましい。製造工程において、半田リフローのような高温環境にさらされることなく製造される発光モジュールは、ポリカーボネートのような熱可塑性であり耐熱性の低い材料であっても用いることができる。

また、導光板１は、単層で形成されていてもよく、複数の透光性の層が積層されて形成されていてもよい。複数の透光性の層が積層されている場合には、任意の層間に屈折率の異なる層、例えば空気の層等を設けることが好ましい。これにより、光をより拡散させやすくなり、輝度ムラを低減した発光モジュールとすることができる。このような構成は、例えば、任意の複数の透光性の層の間にスペーサを設けて離間させ、空気の層を設けることで実現することができる。また、導光板１の第一主面１ｃ上に透光性の層と、導光板１の第一主面１ｃと該透光性の層の間に屈折率の異なる層、例えば空気の層等を設けてもよい。これにより、光をより拡散させやすくなり、輝度ムラを低減した液晶ディスプレイ装置とすることができる。このような構成は、例えば、任意の導光板１と透光性の層の間にスペーサを設けて離間させ、空気の層を設けることで実現することができる。

（凹部１７）
導光板１は、第二主面１ｄ側に、凹部１７を設けている。発光体３の一部を、透光性部材１０が凹部１７の底面と対向するように凹部１７内に配置する。凹部１７は、平面視において、凹部の底面の大きさが開口部の大きさよりも小さくなるように形成してもよい。これにより、導光板の凹部に接合部材１４を充填する工程において、凹部１７と接合部材１４との間に発生するボイドを排出し易くなり、ボイドがない発光モジュールを実現することができる。凹部１７の底面は、平面視において、発光体３の大きさよりも大きい。図３に示すように、凹部１７の側面は、発光体３の外側面より外側に位置する。

図２〜図４の導光板１、１’は、平面視において、凹部１７の底面及び開口部の内形を四角形として、ここに配置する発光体３の外形も四角形としている。図４に示すように、四角形の凹部１７に配置される四角形の発光体３は、発光体３の各側面が、対向する凹部１７の側面に対して平行となるように配置している。さらに、平面視において、凹部１７の底面の中心と発光体３の中心がほぼ一致するように配置されることが好ましい。これにより、発光体３の側面から凹部１７の側面までの距離を一定にすることができ、発光モジュールの色ムラを改善することができる。ただ、外形を四角形とする発光体は、四角形の凹部に対して各々の辺が交差、いいかえると、四角形の凹部に対して回転する姿勢で配置することもできる。例えば、発光体３の各外側面が、凹部１７の各側面に対し４５°回転するように配置してもよい。

ここで、凹部１７の底面の平面視における大きさは、発光体３の外形によっても変更されるが、円形にあっては直径、楕円形にあっては長径、四角形にあっては対角線の長さを、例えば、０．０５ｍｍ〜１０ｍｍとすることができ、好ましくは０．１ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。深さは０．０５ｍｍ〜４ｍｍとすることができ、０．１ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。凹部１７の底面の平面視形状は、例えば、略矩形、略円形とすることができ、凹部１７の配列ピッチ等によって選択可能である。凹部１７の配列ピッチ（最も近接した２つの凹部１７の中心間の距離）が略均等である場合には、略円形または略正方形が好ましい。

凹部１７の底面から第二主面１ｄまでの凹部１７の高さは、断面視において、より好ましくは、図３に示すように、発光素子１１の主発光面１１ｃと第二主面１ｄが略同一平面になる凹部１７の高さである。

（接合部材１４）
透光性の接合部材１４は、凹部１７の内側面および発光体３の外側面と接している。また、接合部材１４は、凹部１７の外側に位置する被覆部材１５の一部と接するように、言い換えると、透光性部材１０の外側面から被覆部材１５の外側面に跨がる領域を被覆するように配置されている。さらに、接合部材１４の外側面は、傾斜面１４ａである。この傾斜面１４ａは、被覆部材１５の外側面との間でなす傾斜角αが鋭角となるようにしている。
また接合部材１４は、透光性部材１０と凹部１７の底面の間に配置されてもよい。

さらに、図３に示すように、接合部材１４は、導光板１の第二主面１ｄと接している。これにより、傾斜面１４ａが形成される領域を広くして、多くの光を反射できるようになり、輝度ムラを低減できるようにしている。ここで、接合部材１４の傾斜面１４ａが被覆部材１５の外側面となす傾斜角αは、５°〜８０°、好ましくは１０°〜４５°とすることができる。
また、図３に示すように、接合部材１４は、断面視において傾斜面１４ａを有している。この形状は、接合部材１４を透過して傾斜面１４ａに入射する光を一様な状態で発光面側に反射できる。また、透光性の接合部材１４は、傾斜面１４ａを、断面視において、曲面とすることもできる。例えば、傾斜面１４ａを凹部１７側に向かって凸状となる曲面とすることで、傾斜面１４ａにおける反射光の進行方向を広範囲にし、輝度ムラを低減できる。

接合部材１４として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性の熱硬化性の樹脂材料等を用いることができる。また、接合部材１４は、光の透過率を６０％以上とし、好ましくは９０％以上とする。さらに、接合部材１４は、拡散材等を含み、あるいは光を反射する添加物である白色粉末等を含んでもよいし、拡散材や白色粉末等を含まない透光性の樹脂材料のみで構成されてもよい。

（光学機能部１ａ）
導光板１は、第一主面１ｃ側に、発光体３からの光の反射や拡散機能を有する光学機能部１ａを設けることができる。この導光板１は、発光体３からの光を側方に広げ、導光板１の面内における発光強度を平均化させることができる。光学機能部１ａは、例えば、光を導光板１の面内で広げる機能を有することができる。光学機能部１ａは、例えば、第一主面１ｃ側に設けられた円錐や四角錐、六角錐等の多角錐形等の凹み、あるいは、円錐台（図３参照）、多角錐台、円錐台の側面が内側に向かって凸の湾曲面で構成されているもの等の凹みである。これにより、導光板１と、光学機能部１ａ内にある屈折率の異なる材料（例えば空気）と凹みの傾斜面との界面で照射された光を発光体３の側方方向に反射するものを用いることができる。また、例えば、傾斜面を有する凹みに光反射性の材料（例えば金属等の反射膜や白色の樹脂）等を設けたものであってもよい。光学機能部１ａの傾斜面は、断面視において平面でもよく、曲面でもよい。さらに、光学機能部１ａである凹みの深さは、前述の凹部１７の深さを考慮して決定される。すなわち、光学機能部１ａと凹部１７の深さは、これらが離間している範囲で適宜設定できる。

光学機能部１ａは、後述するように、それぞれの発光体３に対応する位置、つまり、第二主面１ｄ側に配置された発光体３と反対側の位置に設けられることが好ましい。特に、発光体３の光軸と、光学機能部１ａの中心軸とが略一致することが好ましい。したがって、第一主面１ｃに形成される光学機能部１ａは、その中心が第二主面１ｄに形成される凹部１７の底面の中心と一致するように設けられる。これにより、凹部１７の中心に発光体３を配置することで、発光体３の光軸を光学機能部１ａの中心軸に容易に一致させることが可能となる。光学機能部１ａの大きさは、適宜設定することができる。

導光板１に複数の凹部１７と光学機能部１ａを設けて、凹部１７に発光体３を配置する構造によって、発光体３と光学機能部１ａとの両方を高い位置精度で配置できる。このことにより、発光素子１１からの光を光学機能部１ａで精度よく均一化させ、輝度ムラや色ムラの少ない良質なバックライト用光源とすることができる。発光体３を配置する凹部１７の反対側の面に光学機能部１ａを設ける導光板１は、発光体３を配置する凹部１７の位置に光学機能部１ａを設けることで、発光素子１１と光学機能部１ａとの位置決めをより容易にすることができ、位置ずれを抑制し配置できる。

複数の凹部１７のある導光板１に複数の発光体３を配置する発光モジュール１００は、導光板１の平面視において、発光体３を二次元に配列する。好ましくは、複数の発光体３は、図２に示すように、直交する二方向、つまり、ｘ方向およびｙ方向に沿って二次元的に配列される凹部１７に配設される。複数の発光体３を配置する凹部１７のｘ方向の配列ピッチｐ_ｘと、ｙ方向の配列ピッチｐ_ｙは、図２の例に示すように、ｘ方向およびｙ方向の間でピッチが同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、配列の二方向は必ずしも直交していなくてもよい。また、ｘ方向またはｙ方向の配列ピッチは等間隔に限られず、不等間隔であってもよい。例えば、導光板１の中央から周辺に向かって間隔が広くなるように発光体３を配置する凹部１７が配列されていてもよい。なお、凹部１７に配置される発光体３間のピッチとは、発光体３の光軸間の距離、すなわち中心間の距離である。

（光反射性部材１６）
光反射性部材１６は、図３に示すように、導光板１の第二主面１ｄおよび発光体３の側面を被覆する。詳細には、光反射性部材１６は、導光板１の第二主面１ｄ、透光性の接合部材１４の傾斜面１４ａおよび被覆部材１５の外側面で、接合部材１４で被覆していない領域を被覆する。

光反射性部材１６は、発光素子１１から出射する光、導光板１内に入射した光を反射し、外部に光を放射する発光面となる第一主面１ｃ側に光を導くことで、光取り出し効率を向上することができる。また、導光板１に積層することで、導光板１を補強する。さらに、発光素子１１を保護する部材と導光板１の第二主面１ｄの表面を反射する層とを兼ねることにより、発光モジュール１００の薄型化を図ることができる。

光反射性部材１６は、前述の被覆部材１５と同じ材料、すなわち、光を反射する添加物である白色粉末等を透明樹脂に添加している白色樹脂が好適に使用できる。光反射性部材１６は、発光素子１１の発光を有効に導光板１の第一主面１ｃから外部に放射させる。
また、光反射性部材１６は、被覆部材１５と同じように発光素子１１から出射される光に対して６０％以上の反射率を有し、好ましくは９０％以上の反射率を有する白色樹脂が適している。この白色樹脂は、白色粉末等の白色の顔料を含有させた樹脂であることが好ましい。特に、酸化チタン等の無機白色粉末を含有させたシリコーン樹脂が好ましい。これにより、導光板１の一面を被覆するために比較的大量に用いられる材料として酸化チタンのような安価な原材料を多く用いることで、発光モジュール１００を安価にすることができる。

（導電膜２４）
導電膜２４は、発光素子１１の電極１１ｂから光反射性部材１６の表面にわたって連続して設けられ、発光素子の電極に接続されている。導電膜２４は、発光素子の電極１１ｂの面積よりも面積が大きい。換言すると、導電膜２４は、発光素子１１の電極１１ｂと光反射性部材１６の表面とを連続して覆うように設けられている。導電膜２４は、例えば、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕの順に積層させた積層構造とすることができる。

（金属層２５）
図６Ａは、本実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図、図６Ｂは、本実施形態にかかる発光モジュールの一部拡大模式断面図であって、図６Ａにおいて一点鎖線で囲む領域を拡大した模式断面図である。金属層２５は、導電膜２４の表面に設けられ、導電膜２４と電気的に接続されている。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、金属層２５は、導電膜２４の表面の一部に、発光体３の上方から光反射性部材１６の一部の上方にわたって連続して設けられている。このような金属層２５を設けることにより、光反射性部材１６や発光体３の被覆部材１５の膨張や収縮などによって発光体３と光反射性部材１６との接合界面に応力が生じた場合に、その近傍の導電膜２４が破断することを抑制することができる。金属層２５は、導電膜２４の表面の一部に設けられているため、発光モジュールのコストを抑えることができる。また、金属層２５は、導電膜２４よりも厚いことが好ましい。これにより、導電膜２４の破断をより抑制することができる。さらに、金属層２５は、例えば厚膜印刷等で１μｍ以上の厚みを持たせることがより好ましい。

以上の発光モジュール１００は、導光板１に凹部１７を設けて、この凹部１７に、発光体３を配置するので、全体を薄型化できる。また、導光板１に凹部１７を設けて、凹部１７に発光体３を配置するので、発光体３と導光板１との実装精度が向上する。とくに、発光素子１１に波長変換部材１２を接合して、発光素子１１と透光性部材１０とが一体構造となった発光体３を導光板１の凹部１７に配置する構造とすることで、波長変換部材１２と発光素子１１の導光板１への実装精度が向上し、優れた発光特性を実現できる。また、発光素子１１の光を波長変換部材１２に透過させて導光板１に導光し、外部に放射する発光モジュール１００においては、発光素子１１と波長変換部材１２と導光板１とを精度よく配置できることから、導光板１から外部に放射される光の色ムラや輝度ムラ等の発光特性を改善して、特に優れた発光特性を実現する。

直下型の液晶ディスプレイ装置では、液晶パネルと発光モジュールとの距離が近いため、発光モジュールの色ムラや輝度ムラが液晶ディスプレイ装置の色ムラや輝度ムラに影響を及ぼす可能性がある。そのため、直下型の液晶ディスプレイ装置の発光モジュールとして、色ムラや輝度ムラの少ない発光モジュールが望まれている。本実施形態の発光モジュール１００の構成をとれば、発光モジュール１００の厚みを、５ｍｍ以下、３ｍｍ以下、１ｍｍ以下等と、薄くしながら、輝度ムラや色ムラを少なくできる。

（発光モジュール１００の製造工程）
まず、発光体３を準備する。以下、図７及び図８は、本実施形態にかかる発光体３の製造工程を示している。
図７（ａ）と（ｂ）に示す工程で、発光素子１１の主発光面１１ｃを覆う透光性部材１０を形成する。透光性部材１０は、波長変換部材と光拡散部の積層体としてもよい。

図７（ａ）に示す工程で、透光性部材１０に発光素子１１が接合される。発光素子１１は、主発光面１１ｃ側を透光性部材１０に接合する。透光性部材１０が、波長変換部材および光拡散部で形成されている場合には、発光素子１１は、透光性部材１０の波長変換部材に所定の間隔で接合される。
発光素子１１は、透光性接着部材１９を介して透光性部材１０に接合する。透光性接着部材１９は、透光性部材１０上および／または発光素子１１の主発光面１１ｃ上に塗布されて、発光素子１１と透光性部材１０を接合する。この時、図７（ａ）に示すように、塗布された透光性接着部材１９が発光素子１１の側面に這い上がり、発光素子１１の側面の一部を透光性接着部材１９が被覆する。また、透光性部材１０と発光素子１１の主発光面１１ｃの間にも透光性接着部材１９を配置してもよい。
発光素子１１の間隔は、図８（ｆ）で示すように、発光素子１１の間を切断して、透光性部材１０の外形が所定の大きさとなる寸法に設定される。発光素子１１の間隔が、透光性部材１０の外形を特定するからである。

図７（ｂ）に示す工程で、発光素子１１を埋設するように、被覆部材１５を形成する。被覆部材１５は、好ましくは白色樹脂である。被覆部材１５は、透光性部材１０上に配置され、発光素子１１を埋設する状態で硬化する。被覆部材１５は、発光素子１１を完全に埋設する厚さ、図７（ｂ）にあっては発光素子１１の電極１１ｂを埋設する厚さに配置される。被覆部材１５は、圧縮成形、トランスファー成形または塗布等で成形することができる。

図７（ｃ）に示す工程で、硬化した被覆部材１５の一部を除去して発光素子１１の電極１１ｂを露出させる。さらに、被覆部材１５から露出する電極１１ｂに、電極保護端子２０を形成する。この場合、図８（ｄ）に示すように、被覆部材１５の表面に、銅、ニッケル、金等の導電膜をスパッタなどで設けて電極１１ｂに接続し、その後、図８（ｅ）に示すように、導電膜の一部を除去して、発光体３の電極保護端子２０とする。導電膜の除去は、ドライエッチング、ウエットエッチング、レーザアブレーション等を用いることができる。

図８（ｆ）に示す工程で、被覆部材１５と、透光性部材１０を裁断して発光体３に個片化する。個片化された発光体３は、透光性部材１０に発光素子１１が接合され、発光素子１１の周囲には被覆部材１５が設けられて、電極１１ｂを被覆部材１５の表面に露出させている。図８（ｆ）においては、電極１１ｂ及び被覆部材１５の表面に、電極保護端子２０が設けられているが、電極保護端子２０は省略してもよい。
以上、発光体の準備について、上述の全ての工程を行ってもよいし、一部の工程を行ってもよい。あるいは、発光体を購入によって準備してもよい。

以上の工程で製造された発光体３は、図９〜図１１に示す工程で、導光板１の凹部１７の底面に固着される。
まず、第二主面１ｄに凹部１７が設けられた導光板１を準備する。
導光板１は、例えば、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂からなり、図９（ａ）に示すように、第二主面１ｄに凹部１７が設けられている。
導光板１は、例えば、射出成型やトランスファーモールド、圧縮成形等で成形することができる。導光板１は、凹部１７のある形状に金型で形成して、凹部１７の位置ずれを低減しながら、安価に多量生産できる。ただし、導光板は、板状に成形した後、ＮＣ加工機等で切削加工して凹部を設けることもできる。また、第一主面１ｃに、例えば円錐状の光学機能部１ａを設けることもできる。

この導光板１の凹部１７に、発光体３が接合される。発光体３は、液状である透光性の接合部材１４を塗布した凹部１７内に、発光体３の一部を配置する。詳細には、発光体３の透光性部材１０が、凹部１７の底面に対向するように配置する。また、被覆部材１５の一部は、凹部１７の外に位置する。

発光体３は、平面視において、透光性部材１０の中心と凹部１７の中心が一致するように配置し、接合部材１４を硬化させて導光板１に接合される。

ここで、平面視において、凹部１７の開口部の内形は、発光体３の透光性部材１０の外形よりも大きく、凹部１７内に発光体３の一部を配置した際、凹部１７の内周と発光体３の透光性部材１０の外周との間に隙間１８が形成される。この隙間１８は、凹部１７に塗布される未硬化状態の接合部材１４で充填される。

また、凹部１７内に塗布する接合部材１４の塗布量を調整することで、凹部１７の内側面と発光体３の外側面との間の隙間１８から凹部１７の外側まで接合部材１４が押し出される。凹部１７から押し出される接合部材１４は、被覆部材１５の一部と接する位置まで這い上がって被覆部材１５の一部を被覆する。さらに、接合部材１４は、第二主面１ｄと接する位置まで広がって、第二主面１ｄの一部を被覆するこの状態で、接合部材１４の上面は、垂直断面視において、発光体３の上端部から外側に向かって傾斜面１４ａが形成される。接合部材１４の傾斜面１４ａは、被覆部材１５の外側面との間でなす角を鋭角とし、好ましくは傾斜角αが５°〜８０°となるように形成される。

凹部１７に塗布する接合部材１４の塗布量は、発光体３を凹部１７に接合する状態で、発光体３の外側面を被覆する接合部材１４が導光板１の第二主面１ｄよりも高くなる量、すなわち凹部１７から外側に溢れるような量とすることができる。ただし、接合部材１４の塗布量は、接合部材１４の傾斜面１４ａと被覆部材１５の外側面と接する位置が、発光体３の外側面の電極側の縁よりも低くなるように調整される。

また、未硬化状態の接合部材１４は、発光体３を導光板１に接合した後、隙間１８に塗布して被覆部材１５の一部を被覆する位置まで設けてもよい。換言すると、凹部１７内に発光体３の一部を配置する際、接合部材１４が凹部１７内に収まる量を塗布する。その後、発光体３の外側面、詳細には、被覆部材１５の外側面を被覆するように、接合部材１４をさらに塗布する。この時、接合部材１４の塗布量は、発光体３の外側面すべてを被覆しない量とする。また、接合部材１４が導光板１の第二主面１ｄの一部を被覆するように接合部材１４を塗布することがより好ましい。

発光体３を導光板１に配置した後、図９（ｃ）に示す工程で、光反射性部材１６を導光板１の第二主面１ｄに形成する。光反射性部材１６は発光体３を内部に埋設する厚さに形成される。

図１０（ｄ）に示す工程で、硬化した光反射性部材１６の一部を除去して、電極１１ｂを表面に露出させる。
なお、図９（ｃ）に示す工程では、光反射性部材１６を、発光体３を内部に埋設する厚さに形成したが、電極１１ｂの表面と同一平面、または電極１１ｂの表面よりも低い位置となる厚さに形成して、上述した除去工程を省略してもよい。

図１０（ｅ）に示す工程で、光反射性部材１６及び被覆部材１５の表面に導電膜２４を積層する。この工程では、発光素子１１の電極１１ｂと被覆部材１５と光反射性部材１６の上の略全面に、例えば、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕの導電膜２４をスパッタ等で形成する。

図１０（ｆ）に示す工程で、電極１１ｂ間の導電膜２４の一部を除去する。

図１１（ｇ）に示す工程で、導電膜２４の表面に、発光体３の上方から光反射性部材１６の一部の上方にわたって連続して金属層２５を形成する。金属層２５は、例えば、Ｃｕを主成分とするエポキシ樹脂系の導電性ペーストをスクリーン印刷法によって形成する。金属層２５の厚みは、発光体３の被覆部材１５と光反射性部材１６との材料物性差に起因する導電膜２４の破断を防止する観点から、１μｍ以上とすることが好ましく、１μｍ〜５０μｍとすることが好ましい。金属層２５の厚みは、ここでは５μｍとする。なお、導電性ペーストに用いられる金属成分は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ等の金属フィラーやそれらの化合物であってもよい。また、金属ペーストに用いられる樹脂材料は、エポキシ樹脂の他に、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等であってもよい。金属膜２５の形成方法は、所定の厚みの金属層２５が形成できる方法であればよく、例えばインクジェット印刷法、ディスペンス印刷法などから適宜選択してもよい。

以上の工程では、１枚の導光板１に１または複数の発光体３を配置している発光モジュール１００を製造する。

＜変形例１＞
図１２Ａ、１２Ｂは、変形例１にかかる発光モジュール１００を示す。この発光モジュール１００は、金属層２５の形状が異なる変形例である。図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、金属層２５は、平面視において、発光体３の上方に位置する部分よりも光反射性部材１６の上方に位置する部分が大きいことが好ましい。このようにすることで、金属層２５を後述する配線基板等と安定して確実に接続することができる。

図１２Ａ及び１２Ｂに示すように、発光体３は、平面視において複数の角部を有する形状である。この場合、金属層２５の一部が、発光体３の角部の上方に位置することで、角部における導電膜２４の破断を抑制することができる。金属層２５は、平面視において方形状である発光体３の点対称の位置にある二つの角部の上方に配置している。これにより、発光体３の上方において、金属層２５を大きな面積で配置できる。

本実施形態の発光モジュール１００は、複数の発光体３を、それぞれが独立で駆動するように配線されてもよい。また、導光板１を複数の範囲に分割し、１つの範囲内に実装された複数の発光体３を１つのグループとし、該１つのグループ内の複数の発光体３同士を直列または並列に電気的に接続することで同じ回路に接続し、このような発光体グループを複数備えるようにしてもよい。このようなグループ分けを行うことで、ローカルディミング可能な発光モジュールとすることができる。

本実施形態の発光モジュール１００は、１つが１つの液晶ディスプレイ装置のバックライトとして用いられてもよい。また、複数の発光モジュール１００が並べられて１つの液晶ディスプレイ装置１０００のバックライトとして用いられてもよい。小さい発光モジュール１００を複数作り、それぞれ検査等を行うことで、大きく実装される発光素子１１の数が多い発光モジュール１００を作成する場合と比べて、歩留まりを向上させることができる。

発光モジュール１００は、図１３に示すように、配線基板２６を有していてもよい。配線基板２６は、例えば、絶縁性の基材に設けられた複数のビアホール内に充填された導電性部材２７と、基材の両面側において導電性部材２７と電気的に接続された配線層２８が形成されている。そして、電極１１ｂが、配線基板２６と電気的に接続されている。
なお、１つの発光モジュール１００が１つの配線基板に接合されてもよいし、複数の発光モジュール１００が、１つの配線基板に接合されてもよい。これにより、外部との電気的な接続端子（例えばコネクタ）を集約できる（つまり、発光モジュール１つごとに用意する必要がない）ため、液晶ディスプレイ装置１０００の構造を簡易にすることができる。

また、この複数の発光モジュール１００が接合された１つの配線基板を複数並べて一つの液晶ディスプレイ装置１０００のバックライトとしてもよい。この時、例えば、複数の配線基板をフレーム等に載置し、それぞれコネクタ等を用いて外部の電源と接続することができる。

なお、導光板１上には、拡散等の機能を有する透光性の部材をさらに積層してもよい。その場合、光学機能部１ａが凹みである場合には、凹みの開口（つまり、導光板１の第一主面１ｃに近い部分）を塞ぐが、凹みを埋めないように、透光性の部材を設けることが好ましい。これにより、光学機能部１ａの凹み内に空気の層を設けることができ、発光素子１１からの光を良好に広げることができる。

本開示に係る発光モジュールは、テレビやタブレット、液晶ディスプレイ装置のバックライトとして、テレビやタブレット、スマートフォン、スマートウォッチ、ヘッドアップディスプレイ、デジタルサイネージ、掲示板などに好適に利用できる。また、照明用の光源としても利用でき、非常灯やライン照明、あるいは各種のイルミネーションや車載用のインストールなどにも利用できる。

１０００…液晶ディスプレイ装置
１００、１００’、２００、３００…発光モジュール
１１０ａ…レンズシート
１１０ｂ…レンズシート
１１０ｃ…拡散シート
１２０…液晶パネル
１、１’…導光板
１ａ…光学機能部
１ｃ…第一主面
１ｄ…第二主面
１ｅ…溝
１ｆ…傾斜面
１ｈ…突起部
３、３Ａ、３Ｂ…発光体
５…発光ビット
１０…透光性部材
１１…発光素子
１１ｂ…電極
１１ｃ…主発光面
１１ｄ…電極形成面
１２…波長変換部材
１３…光拡散部
１４…接合部材
１４ａ…傾斜面
１５…被覆部材
１６…光反射性部材
１７…凹部
１８…隙間
１９…透光性接着部材
２０…電極保護端子
２４…導電膜
２５…金属層
２６…配線基板
２７…導電性部材
２８…配線層

Claims (7)

1. 発光素子を含む発光体と、
   外部に光を放射する発光面となる第一主面と、前記第一主面の反対側の面であって前記発光体が配置される凹部を備える第二主面とを有する透光性の導光板と、
   前記第二主面及び前記発光体の側面を被覆する光反射性部材と、
   前記発光素子の電極から前記光反射性部材の表面にわたって連続して設けられ、前記発光素子の電極に接続される導電膜と、
   を備え、
   前記導電膜の表面の一部に、前記発光体の上方から前記光反射性部材の上方にわたって連続して金属層を有する、発光モジュール。
2. 前記金属層は、前記導電膜よりも厚い、請求項１記載の発光モジュール。
3. 前記金属層の厚みが、１μｍ以上である、請求項１又は２記載の発光モジュール。
4. 前記金属層は、平面視において、前記発光体の上方に位置する部分よりも前記光反射性部材の上方に位置する部分が大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光モジュール。
5. 前記発光体が、平面視において複数の角部を有する形状であり、
   前記金属層の一部が、前記角部の上方に位置する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光モジュール。
6. 前記発光体が、平面視において方形状である前記発光体の点対称の位置にある二つの角部の上方に配置する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光モジュール。
7. 配線基板をさらに有し、
   前記金属層と前記配線基板が電気的に接続される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光モジュール。

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