JP2020161849A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
供される。
図1は、本開示の第1の実施形態による発光装置の例示的な構成を示す。図1に示す発光装置200は、上面210aを有する導光板210と、導光板210の下方に位置する層状の光反射性部材220とを含む。なお、図1には、説明の便宜のために、互いに直交するX方向、Y方向およびZ方向を示す矢印があわせて図示されている。本開示の他の図面においてもこれらの方向を示す矢印を図示することがある。
導光板110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、または、ガラスから形成される概ね板状の部材であり、透光性を有する。これらの材料のうち、特に、ポリカーボネートは、安価でありながら、高い透明度を得ることが可能である。なお、本明細書における「透光性」および「透光」の用語は、入射した光に対して拡散性を示すことをも包含するように解釈され、「透明」であることに限定されない。導光板110は、例えば母材とは異なる屈折率を有する材料が分散させられることにより、光拡散機能を有していてもよい。
り、上面110aのうち、発光素子140Aの直上以外の領域における輝度が向上し、導光板の上面110a、換言すれば、発光セル100Aの上面における輝度ムラを効果的に抑制し得る。すなわち、光拡散構造は、導光板110の薄化に貢献する。導光板110の厚さは、典型的には、0.1mm以上5mm以下程度であり、特に、本開示の実施形態によれば、0.5mm以上3mm以下程度の範囲とすることも可能である。
再び図2を参照する。図2に示す例は、複数の凹部11の各々の内部に光反射性樹脂層130が配置されている。図2に示すように、光反射性樹脂層130は、凹部11の底部
に位置する。ここで、「凹部11の底部」とは、導光板110の下面110bを上に向けて凹部11を穴とみなしたときの底に相当する部分を意味する。ここでは、光反射性樹脂層130は、凹部11を規定する面のうち、上面110a側の凹部12の底面12bに対向する底面11b上に配置されている。このように、本明細書では、発光装置について図面に表された姿勢に拘泥することなく、「底部」および「底面」の用語を使用することがある。凹部11の底部は、発光セル100Aを図2に示す姿勢としたとき、導光板110の下面110b側に形成されるドーム状の構造の天井部分であるともいえる。
図4は、図2のうち発光素子140Aおよびその周辺を拡大して示す。図4に示すように、導光板110の凹部11内には発光素子140Aが位置する。すなわち、発光装置200は、導光板210に複数の凹部11が設けられることに対応して、複数の発光素子140Aを含んでいる。複数の凹部11の各々は、導光板110の上面110a側の凹部12のうち対応する1つの直下に位置する。したがって、複数の発光素子140Aの各々は、導光板210の上面210a側に設けられた複数の光拡散構造のうち対応する1つの直下に位置している。
んでいてもよい。この例では、発光素子140Aの上面140aは、素子本体142の上
面に一致している。電極144は、正極および負極の組を含み、半導体積層構造に所定の電流を供給する機能を有する。
接合部材170は、発光素子140Aの側面140cの少なくとも一部を覆う透光性の部材である。図4に模式的に示すように、典型的には、接合部材170は、発光素子140Aの上面140aと光反射性樹脂層130との間に位置する層状の部分を有する。本実
施形態では、各凹部11内に配置された光反射性樹脂層130に対応させて光反射性樹脂層130上に1つの接合部材170が配置される。これにより、発光素子140Aを複数の接合部材170の1つによって光反射性樹脂層130のうち対応する1つに接合することができる。
図4に例示する構成において、波長変換部材150Aは、凹部11の内部のうち、上述の光反射性樹脂層130、発光素子140Aおよび接合部材170を除く部分を占める。図4に模式的に示すように、各凹部11の内部に配置された波長変換部材150Aは、凹部11の内部において、発光素子140Aの側面140cを覆う。なお、本明細書における「覆う」は、被覆される部材と、被覆する部材とが直接に接触している態様に限定されず、これらの間に他の部材が介在するような態様をも包含する。この例では、発光素子140Aの側面140cの一部と波長変換部材150Aとの間には接合部材170が介在している。ただし、波長変換部材150Aは、接合部材170の外面170cの全体をも覆っており、したがって、発光素子140Aの4つの側面140cの全体は、波長変換部材150Aに覆われているといってよい。
図4に示すように、導光板110の下面110bおよび波長変換部材150Aの下面150bは、光反射性部材120によって覆われ得る。図2を参照しながら説明したように、光反射性部材120は、導光板110の下面110b側に位置する層状の基部120mを含む。この例では、光反射性部材120の基部120mは、導光板110の下面110bおよび波長変換部材150Aの下面150bに加えて、発光素子140Aのうち電極144以外の領域をも覆う。すなわち、図4に模式的に示すように、光反射性部材120の基部120mは、電極144の側面を覆い、他方、電極144の下面144bは、光反射性部材120の下面120bから露出されている。
導光板110の上面110a側に向けて反射させる。導光板110の下面110b側を光反射性部材120で覆うことにより、発光セル100Aの下面側、換言すれば、導光板110の下面110bからの光の漏れを抑制できる。したがって、光の利用効率を向上させ得る。また、導光板110の下面110b側に層状に光反射性部材120の基部120mを形成することにより、導光板110からの発光素子140Aの脱落の防止、導光板110の補強等の効果も期待できる。
配線層160は、光反射性部材120の下面120b上に位置し、各発光素子140Aの電極144に接続された配線を含む。配線層160は、典型的には、Cu等の金属から形成された単層膜または積層膜である。配線層160は、不図示の電源等に接続されることにより各発光素子140Aに所定の電流を供給する機能を有する。
て説明したように、発光素子の位置に対応させて導光板210の上面210a側に光拡散構造を設けておくことにより、発光素子の直上の領域に向かう光を光拡散構造によってより効果的に導光板210の面内に拡散できるようになる。したがって、光拡散構造によって、より効率的な光の均一化の効果が得られる。例えば凹部の形で導光板210の上面210a側に光拡散構造を設けることにより、発光素子の直上の領域に向かう光を、凹部を規定する側面における反射によって導光板210の面内に拡散し得る。
図5は、本開示の第1の実施形態による発光装置のある変形例を示す。図5では、図4と同様に、発光セルのうち発光素子とその周辺とを取り出して示している。
142の上面142a上に反射膜148を設けた場合、光反射性樹脂層130は、省略されることがあり得る。すなわち、本実施形態において、光反射性樹脂層130は、必須の要素ではない。
ここで、本開示の第1の実施形態による発光装置の例示的な製造方法の概略を説明する。
の下面210b側に光反射性樹脂層120Tを形成する。例えば、発光素子140Aの電極144が埋め込まれるように光反射性樹脂層120Tの材料を導光板210の下面210bに付与した後、付与された材料を硬化させる。光反射性樹脂層120Tの形成には、例えばトランスファー成型、圧縮成型、スプレー塗布、印刷、ポッティング等の各種の方法を適用できる。このとき、複数の溝部14の内部も光反射性樹脂層120Tの材料で充填され得る。光反射性樹脂層120Tの材料としては、光反射性樹脂層130の材料と同様に、光反射性のフィラーが分散された樹脂材料を適用することができる。
てもよい。導光板210の最外周に位置する壁部120wを相対的に高くすることにより、発光面を規定する矩形状の4つの辺の位置における輝度を向上させ得る。すなわち、壁部120wの高さを複数の発光セル100Uの間で異ならせることにより、導光板210の周縁部における輝度と、中央部における輝度との間の差が縮小されることもあり得る。あるいは、発光面の中央部に位置する1以上の発光セルと、外周部に位置する複数の発光セルとの間で、光拡散構造の構成、例えば、凹部12の大きさを変えてもよい。
図14は、本開示の第1の実施形態による発光装置のある他の変形例を示す模式的な断面図である。図14では、図5等と同様に、発光セルのうち発光素子およびその周辺を拡大して示している。
ここで、図14に示す発光セル100Cを含む発光装置の例示的な製造方法を簡単に説明する。まず、導光板210を準備する。導光板210は、図6を参照して説明した上述の例と同様にして準備できる。この例では、導光板210が有する複数の凹部11は、図6に示す例と比較して小さな深さを有し得る。
図20は、本開示の第2の実施形態による発光装置の例示的な構成を示す。図20では、図5、図14等と同様に、発光セルのうち発光素子およびその周辺を拡大して示している。
内部に配置されている。したがって、素子本体142の上面142aから発光素子140Bの直上に向かって出射される光が反射膜148によって低減される結果、導光板110を上面110a側から見たときの、発光素子140Bの直上の領域における輝度が極端に高くなることが回避される。すなわち、第1の実施形態と同様に、輝度ムラが抑制された薄型の面光源を提供し得る。
図21は、本開示の第2の実施形態による発光装置のある変形例を模式的に示す。図20に示す発光セル100Dと比較して、図21に示す発光セル100Eは、凹部11の底部と波長変換部材150Dとの間に位置する光反射性樹脂層130をさらに有する。この例のように、その少なくとも一部が凹部11の底面11bと波長変換部材150Dとの間に位置する光反射性樹脂層130を凹部11内にさらに配置することにより、凹部11内において導光板110の上面110aに向かって進行する光を光反射性樹脂層130の位置で反射させることができる。したがって、波長変換部材150Dによって波長変換された光を効果的に導光板110の面内に拡散させ得る。
ここで、図20に示す発光セル100Dまたは図21に示す発光セル100Eを含む発光装置の例示的な製造方法を簡単に説明する。
脂組成物150Drに発光素子140Bを沈めることにより、図23を参照して説明した上述の例と同様に、凹部11の側面11cと、発光素子140Bの側面140cとの間の空間を樹脂組成物150Drで満たすことができる。各凹部11への樹脂組成物150Drの付与の工程において、凹部11内に配置される樹脂組成物150Drの量を調整することにより、樹脂組成物150Drに発光素子140Bを沈めた状態での樹脂組成物150Drの表面の位置を導光板210の下面210bの位置に概ね一致させ得る。
あるいは、以下に説明するようにして波長変換部材150Dを形成してもよい。まず、これまでに説明した例と同様に導光板210を準備する。次に、ディスペンサ等を用い、各凹部11の底面11bに未硬化状態の樹脂組成物150Drを付与する。その後、加熱等により、樹脂組成物150Drを予備硬化の状態とする。これにより、図28に模式的に示すように、凹部11の底部に第1波長変換層150Daを形成することができる。
図30は、本開示の第3の実施形態による発光モジュールの例を示す。図30に示す発光モジュール300は、複数の発光装置200の二次元配列を含む。図30は、上述の発光装置200を8行16列に配置した例であり、発光装置200の二次元配列を導光板210の上面210a側から見た外観を模式的に示している。
間に位置する導光構造に光拡散機能を付与してもよい。
図2等を参照しながら説明したように、光反射性部材120の下面120b上には、発光セル中の発光素子との電気的接続を有する配線層160が設けられ得る。このような構成においては、配線層160に対する電源等の接続によって、発光装置200中の発光素子と電源等との間に容易に電気的接続を形成することができる。すなわち、配線層160に電源を接続することによって簡単に面発光が得られる。
の他方の主面に位置する。これら第1配線層261および第2配線層262は、絶縁基材265の内部に配置されたビア264によって互いに電気的に接続される。
12 (第2)凹部
14 溝部
100A〜100E、100U 発光セル
110 導光板
110a 導光板の上面
110b 導光板の下面
120 光反射性部材
120T 光反射性樹脂層
120m 光反射性部材の基部
120w 光反射性部材の壁部
130 光反射性樹脂層
140、140A、140B 発光素子
140a 発光素子の上面
140c 発光素子の側面
144 電極
148 反射膜
150A、150C、150D 波長変換部材
160 配線層
200 発光装置
210 導光板
210a 導光板の上面
210b 導光板の下面
220 光反射性部材
250 ドライバ
260 配線基板
300 発光モジュール
Claims (14)
- 複数の第1凹部が設けられた第1面、および、前記第1面とは反対側に位置する第2面を含む導光板と、
各第1凹部の底部に位置する光反射性樹脂層と、
各々が上面および側面を有する複数の発光素子であって、前記複数の第1凹部のうちの対応する1つの内部にそれぞれ配置された複数の発光素子と、
複数の波長変換部材と
を備え、
各発光素子の前記上面は、前記光反射性樹脂層に接合されており、
前記複数の波長変換部材の各々は、前記第1凹部の内部において前記発光素子の前記側面を覆っている、発光装置。 - 各発光素子は、前記上面側に反射膜を有し、
前記光反射性樹脂層の一部は、前記反射膜と前記第1凹部の前記底部との間に位置する、請求項1に記載の発光装置。 - 複数の第1凹部が設けられた第1面、および、前記第1面とは反対側に位置する第2面を含む導光板と、
各々が上面および側面を有する複数の発光素子であって、各々が前記複数の第1凹部のうちの対応する1つの第1凹部の底部に前記上面を向けて前記第1凹部の内部に配置された複数の発光素子と、
複数の波長変換部材と
を備え、
各発光素子は、前記上面側に反射膜を有し、
前記複数の波長変換部材の各々は、前記第1凹部の内部において前記発光素子の前記上面および前記側面を覆っている、発光装置。 - 各第1凹部の前記底部と前記波長変換部材との間に位置する光反射性樹脂層をさらに備える、請求項3に記載の発光装置。
- 複数の第1凹部が設けられた第1面、および、前記第1面とは反対側に位置する第2面を含む導光板と、
各々が上面および側面を有する複数の発光素子であって、前記複数の第1凹部のうちの対応する1つの内部にそれぞれ配置された複数の発光素子と、
複数の波長変換部材と
を備え、
各発光素子は、前記上面側に反射膜を有し、
各発光素子の前記反射膜は、前記第1凹部の底部に接合されており、
前記複数の波長変換部材の各々は、前記第1凹部の内部において前記発光素子の前記側面を覆っている、発光装置。 - 各第1凹部の前記底部のうち、前記反射膜が接合された領域以外の領域上に配置された光反射性樹脂層をさらに備える、請求項5に記載の発光装置。
- 前記導光板の前記第2面は、複数の光拡散構造を有し、
前記光拡散構造は、前記第1凹部の反対側に位置する、請求項1から6のいずれかに記載の発光装置。 - 前記光拡散構造の各々は、第2凹部である、請求項7に記載の発光装置。
- 前記複数の発光素子の各々は、前記上面とは反対側に設けられた電極を有し、
前記導光板の前記第1面側に位置し、前記電極以外の領域を覆う光反射性部材をさらに備える、請求項1から8のいずれかに記載の発光装置。 - 前記光反射性部材上に位置し、前記電極に電気的に接続された配線層をさらに備える、請求項9に記載の発光装置。
- 上面視における前記導光板の外形は、矩形状である、請求項9または10に記載の発光装置。
- 上面視における各第1凹部の外形は、矩形状であり、
各第1凹部の矩形状の外形の各辺は、前記導光板の矩形状の対角線に概ね平行である、請求項11に記載の発光装置。 - 前記光反射性部材は、前記第1面側から前記第2面側に向かって突出する壁部であって、各発光素子を取り囲む傾斜面を含む壁部を有する、請求項9から12のいずれかに記載の発光装置。
- 請求項1から13のいずれかに記載の発光装置を複数備え、前記発光装置の二次元配列を有する発光モジュール。
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