JP2020198293A - 発光モジュールおよび面発光光源 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度ばらつきを低減した発光モジュールおよび面発光光源を提供する。【解決手段】実施形態に係る発光モジュールは、複数の発光素子と、発光面を有する導光板と、前記発光面に対向する面の側で前記複数の発光素子の電極と接続された配線層と、を備える。前記配線層は、第１端子と、第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第１配線パターンと、前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第２配線パターンと、前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの間で、前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第３配線パターンと、前記第１〜第３配線パターンを並列に接続し前記第１端子に接続する第４配線パターンと、前記第１〜第３配線パターンを並列に接続し前記第２端子に接続する第５配線パターンと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光モジュールおよび面発光光源に関する。

小形のＬＥＤ等の発光素子を複数個、２次元平面状に配列した面発光光源を利用したバックライトモジュールや照明モジュール等がある。

このような面発光光源では、発光素子間に輝度のばらつきを生じると、輝度ムラとなり画像や照明等の品質に影響をおよぼすおそれがある。

特開２０１１−１２９６４６号公報

実施形態は、輝度ばらつきを低減した発光モジュールおよび面発光光源を提供する。

本発明の一実施形態に係る発光モジュールは、平面状に配列された複数の発光素子と、発光面を有し、前記複数の発光素子のそれぞれに設けられた導光板と、前記発光面に対向する面の側であって前記複数の発光素子の電極が露出されてなる配線設置面に設けられ、前記複数の発光素子の電極と接続された配線層と、を備える。前記配線層は、第１端子と、前記第１端子よりも低い電圧が印加され得る第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第１配線パターンと、前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第２配線パターンと、前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの間に配置され、前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第３配線パターンと、前記第１配線パターン、前記第２配線パターンおよび前記第３配線パターンを並列に接続して、前記第１端子に接続する第４配線パターンと、前記第１配線パターン、前記第２配線パターンおよび前記第３配線パターンを並列に接続して、前記第２端子に接続する第５配線パターンと、を含む。前記第１端子から前記第１配線パターンをとおって前記第２端子に至る配線の長さ、前記第１端子から前記第２配線パターンをとおって前記第２端子に至る配線の長さ、および、前記第１端子から前記第３配線パターンをとおって前記第２端子に至る配線の長さはそれぞれ等しい。前記第３配線パターンの抵抗値は、前記第１配線パターンの抵抗値、および、前記第２配線パターンの抵抗値よりも低い。

本実施形態では、輝度ばらつきを低減した発光モジュールおよび面発光光源が実現される。

第１の実施形態に係る発光モジュールの一部を例示する模式的な平面図である。 第１の実施形態の発光モジュールの一部を例示する模式的な平面図である。 第１の実施形態の発光モジュールの一部を例示する模式的な平面図である。 第１の実施形態の発光モジュールの一部を例示する模式的な底面図である。 第１の実施形態の発光モジュールの動作を説明するために簡略化された等価回路図である。 第１の実施形態の発光モジュールの動作を説明するために簡略化された等価回路図である。 第２の実施形態の面発光光源を例示する模式的な平面図である。 図６ＡのＡＡ’線における模式的な矢視断面図である。 図６ＢのＢ部の模式的な拡大断面図である。 発光素子を例示する模式的な断面図である。 発光素子の他の例の模式的な断面図である。 第２の実施形態の面発光光源の製造方法を説明するための模式的な斜視図および断面図である。 第２の実施形態の面発光光源の製造方法を説明するための模式的な断面図である。 第２の実施形態の面発光光源の製造方法を説明するための模式的な断面図である。 第２の実施形態の面発光光源の製造方法を説明するための模式的な断面図である。 第２の実施形態の面発光光源の製造方法を説明するための模式的な斜視図である。 第２の実施形態の面発光光源の製造方法を説明するための模式的な断面図である。 第３の実施形態に係る発光モジュールの一部を例示する模式的な平面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る発光モジュールの一部を例示する模式的な平面図である。
図１は、本実施形態の発光モジュール２０の配線層４０の配線パターンのレイアウトを示す模式図である。配線層４０は、後述するように、発光モジュール２０の配線設置面３４ｅ（図６Ｂおよび図７）上に設けられている。

以下の説明では、３次元の座標を用いることがある。配線層４０および配線設置面は、ＸＹ平面に平行な面に設けられているものとする。この３次元座標は右手座標系であり、Ｚ軸は、紙面の手前方向に向かうものとする。配線層４０の各配線パターンには、発光素子３２が実装されており、発光素子３２の発光面は、Ｚ軸の負方向に向かう方向とされる。

図１に示すように、発光モジュール２０は、複数の発光素子３２と、配線層４０と、を備える。複数の発光素子３２は、配線層４０上に設けられているので、実質的にＸＹ平面上に配列されている。後述するように、発光素子３２の発光面は、Ｚ軸の負方向に向けられており、同一方向に向けられた発光素子３２の発光面によって、面発光光源が実現される。

配線層４０は、ＸＹ平面にほぼ平行な複数の配線パターンを含んでおり、複数の発光素子３２のそれぞれを電気的に接続する。

配線層４０は、端子４１ｐ，４１ｎと、配線パターン群４０ａ，４０ｂと、を含む。配線パターン群４０ａ，４０ｂは、端子４１ｐ，４１ｎ間で、並列に接続されている。端子（第２端子）４１ｎには、端子（第１端子）４１ｐに印加される電圧値よりも低い電圧値を有する直流電圧やパルス電圧が印加され得る。

配線パターン群４０ａ，４０ｂは、幾何学的に等価な回路である。つまり、配線パターン群４０ａ，４０ｂは、同一の構成要素によって構成され、点Ｃ１において点対称となるように配置されている。点Ｃ１は、配線層４０の中心である。より具体的には、配線層４０は、ＸＹ平面視で、Ｘ軸方向の長さ（幅）ＷｓおよびＹ軸方向の長さＬｓを有する方形であり、配線層４０の中心の点Ｃ１は、（１／２）×Ｗｓおよび（１／２）×Ｌｓの位置に存在する。このように配線パターン群４０ａ，４０ｂは等価なので、以下では、主として、配線パターン群４０ａの構成について説明することとする。

配線パターン群４０ａは、Ｙ軸方向に延伸する配線パターン（以下、Ｙ配線パターンという）４２ａ〜４５ａと、Ｘ軸方向に延伸する配線パターン（以下、Ｘ配線パターンという）４６ａ，４７ａと、を含む。配線パターン群４０ｂは、Ｙ配線パターン４２ｂ〜４５ｂと、Ｘ配線パターン４６ｂ，４７ｂと、を含む。

端子４１ｐは、Ｘ軸に平行し点Ｃ１をとおる直線と、Ｙ配線パターン４２ａの幅方向の中心との交点を含む位置に設けられている。端子４１ｎは、Ｘ軸に平行し点Ｃ１をとおる直線と、Ｙ配線パターン４３ａの幅方向の中心との交点を含む位置に設けられている。

Ｙ配線パターン（第３配線パターン）４４ａ，４５ａは、Ｙ配線パターン（第１配線パターン）４２ａとＹ配線パターン（第２配線パターン）４３ａとの間に設けられている。Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａは、ほぼ同一の配線長を有し、ほぼ等間隔で配置されている。Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａの配線の長さは、各Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａの幅方向の中心線とＸ配線パターン４６ａの幅方向の中心線との交点から各Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａの幅方向の中心線とＸ配線パターン４７ａの幅方向の中心線との交点までの長さをいうものとする。この例では、Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａの配線の長さは、Ｙ軸方向の配線長Ｌ１である。Ｙ配線パターン４２ａ，４４ａ，４５ａ，４３ａは、Ｘ軸の正方向にこの順で、ほぼ等しい間隔Ｌ２でほぼ平行に並んでいる。Ｌ１は、Ｘ配線パターン４６ａ，４７ａの幅の中心間の距離をいうものとする。Ｌ２は、隣接するＹ配線パターン間の距離であり、各Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａの幅の中心間の距離をいうものとする。

Ｘ配線パターン（第４配線パターン）４６ａは、Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａのそれぞれの一端に接続されている。Ｘ配線パターン（第５配線パターン）４７ａは、Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａのそれぞれの他端に接続されている。つまり、Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａは、Ｘ配線パターン４６ａ，４７ａの間に接続されている。換言すると、Ｘ配線パターン４６ａ，４７ａは、Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａを並列に接続している。Ｘ配線パターン４６ａ，４７ａは、間隔Ｌ１でほぼ平行に配置されている。

Ｘ配線パターン４６ａは、Ｙ配線パターン４２ａとの接続部４９ａ１で、配線パターン４９ａに接続されており、配線パターン４９ａを介して、端子４１ｐに接続されている。配線パターン４９ａは、Ｙ軸方向に延伸する配線パターンである。接続部４９ａ１の位置は、Ｙ配線パターン４２ａの幅方向の中心線とＸ配線パターン４６ａの幅方向の中心線との交点をいうものとする。

Ｘ配線パターン４７ａは、Ｙ配線パターン４３ａとの接続部４８ａ１で、配線パターン４８ａに接続されており、配線パターン４８ａを介して、端子４１ｎに接続されている。配線パターン４８ａは、Ｙ軸方向に延伸するパターンである。接続部４８ａ１の位置は、Ｙ配線パターン４３ａの幅方向の中心線とＸ配線パターン４７ａの幅方向の中心線との交点をいうものとする。

配線パターン４８ａの接続部４８ａ１から端子４１ｎまでの長さは、Ｌ３である。配線パターン４９ａの接続部から端子４１ｐまでの長さは、Ｌ４とされている。配線パターン群４０ｂについても同様であり、配線パターン４８ｂの長さＬ３および配線パターン４９ｂの長さＬ４である。配線パターン群４０ａ，４０ｂは、端子４１ｐ，４１ｎで並列接続されているので、したがって、配線パターン群４０ａにおける端子４１ｐから端子４１ｎの経路長は、配線パターン群４０ｂにおける端子４１ｐから４１ｎの経路長とほぼ等しい。より具体的には、以下のとおりである。

配線パターン群４０ａでは、端子４１ｐからＹ配線パターン４２ａをとおって端子４１ｎに至る配線の長さは、Ｌ４＋Ｌ１＋３×Ｌ２＋Ｌ３＝Ｌ４＋Ｌ１＋３×Ｌ２＋Ｌ３となる。

Ｙ配線パターン４４ａでは、端子４１ｐからＹ配線パターン４４ａをとおって端子４１ｎに至る配線の長さは、Ｌ４＋Ｌ２＋Ｌ１＋２×Ｌ２＋Ｌ３＝Ｌ４＋Ｌ１＋３×Ｌ２＋Ｌ３となる。

Ｙ配線パターン４５ａでは、端子４１ｐからＹ配線パターン４５ａをとおって端子４１ｎに至る配線の長さは、Ｌ４＋２×Ｌ２＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝Ｌ４＋Ｌ１＋３×Ｌ２＋Ｌ３となる。

Ｙ配線パターン４３ａでは、端子４１ｐからＹ配線パターン４３ａをとおって端子４１ｎに至る配線の長さは、Ｌ４＋３×Ｌ２＋Ｌ１＋Ｌ３＝Ｌ４＋Ｌ１＋３×Ｌ２＋Ｌ３となる。

このように、離隔して配置され、Ｘ配線パターン４６ａ，４７ａによって並列接続されたＹ配線パターン４２ａ〜４５ａでは、端子４１ｐから、いずれのＹ配線パターン４２ａ〜４５ａを経由して端子４１ｎに至る配線の長さは、すべてほぼ等しい。つまり、配線層４０は、等長配線で構成された配線パターンである。

また、この例では、端子４１ｐ，４１ｎおよびＸ，Ｙ配線パターン４２ａ〜４９ａ，４２ｂ〜４９ｂの厚さは同一とされている。

配線層４０では、端子４１ｐ，４１ｎおよびＸ，Ｙ配線パターン４２ａ〜４９ａ，４２ｂ〜４９ｂは、たとえば導電性粒子の焼結体や、導電性粒子を含むペースト等である。導電性粒子はたとえばＡｇ、Ｃｕ等である。

図２Ａおよび図２Ｂは、実施形態の発光モジュールの一部を例示する模式的な平面図である。
図２Ａは、Ｙ配線パターン４２ａの拡大図である。Ｙ配線パターン４３ａ，４２ｂ，４３ｂも同様である。
図２Ａに示すように、Ｙ配線パターン４２ａは、複数の配線パターン４２ａ１，４２ａ２，４２ａ３を含む。配線パターン４２ａ１は、Ｘ配線パターン４７ａに接続されている。配線パターン４２ａ３は、Ｘ配線パターン４６ａに接続されている。配線パターン４２ａ１，４２ａ２間には、配線設置面３４ｅが露出したギャップ４２ａ４が設けられている。配線パターン４２ａ２，４２ａ３の間には、ギャップ４２ａ５が設けられている。つまり、配線４２ａ２は、両端のギャップ４２ａ４，４２ａ５を介して、配線パターン４２ａ１，４２ａ３の間に設けられている。

各配線４２ａ１〜４２ａ３の幅は配線長Ｌ１にわたって同一でありＷｐ１とされている。

発光素子３２(図１）は、ギャップ４２ａ４，４２ａ５上にわたって、搭載されている。つまり、この例では、ギャップ４２ａ４にわたって搭載された発光素子３２のアノード端子は、配線パターン４２ａ２に接続され、カソード端子は、配線パターン４２ａ１に接続される。ギャップ４２ａ５にわたって搭載された発光素子のアノード端子は、配線パターン４２ａ３に接続され、カソード端子は配線パターン４２ａ２に接続される。

Ｙ配線パターン４２ａ上に設けられた２つの発光素子３２は、配線４２ａ１〜４２ａ３によって直列に接続される。

図２Ｂは、Ｙ配線パターン４４ａの拡大図である。Ｙ配線パターン４５ａ，４４ｂ，４５ｂも同様である。
図２Ｂに示すように、Ｙ配線パターン４４ａは、複数の配線パターン４４ａ１，４４ａ２，４４ａ３を含む。配線パターン４４ａ１は、Ｘ配線パターン４７ａに接続されている。配線パターン４４ａ３は、Ｘ配線パターン４６ａに接続されている。配線パターン４４ａ１，４４ａ２間には、ギャップ４４ａ４が設けられている。配線パターン４４ａ２，４４ａ３の間には、ギャップ４４ａ５が設けられている。つまり、配線４４ａ２は、両端のギャップ４４ａ４，４４ａ５を介して、配線パターン４４ａ１，４４ａ３の間に設けられている。

Ｙ配線パターン４２ａの場合と同様に、発光素子３２がギャップ４４ａ４，４４ａ５上にわたって搭載されている。２つの発光素子３２は、配線４４ａ１〜４４ａ３によって直列に接続される。

この例では、配線４４ａ２は、他の配線４４ａ１，４４ａ３と異なる形状を有する。配線４４ａ２は、幅Ｗｐ２および長さＬｐ２の方形部をその中央部に有する。幅Ｗｐ２は、他の部分や他の配線４４ａ１，４４ａ３の幅Ｗｐ１よりも広い。長さＬｐ２は、Ｙ配線パターン４４ａの配線長Ｌ１よりも短い。なお、この例では、配線４４ａ１のＸ配線パターン４７ａとの接続部付近の幅は、他の部分の幅Ｗｐ１よりも広く設定されている。

後述するように、発光素子３２の電極の間隔が狭い場合には、発光素子３２の電極間を短絡した状態で配線層を形成した後、電極間の配線をたとえばレーザ光によって切断するようにして形成することができる。配線が太くなった場合、レーザ光で配線の一部を除去する際に切断する箇所が長くなり、切断がしきれないことが生じるため、発光素子３２が搭載される部分の配線の幅は、制約を受けやすい。そのため、発光素子３２が搭載される部分以外の配線４４ａ２の幅や厚みによって抵抗値を調整することが好ましい。

Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａでは、ほぼ平行に配置されたＹ配線パターン４２ａ，４３ａの間に配置されたＹ配線パターン４４ａ，４５ａの抵抗値を調整するために、配線４４ａ１〜４４ａ３の幅や長さは適切に設定される。

このように、本実施形態では、並列に接続されたＹ配線パターン４２ａ〜４５ａ，４２ｂ〜４５ｂが、等長配線によって、端子４１ｐ，４１ｎに接続されている。この場合に、各Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａ，４２ｂ〜４５ｂの抵抗値を調整することによって、Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａ，４２ｂ〜４５ｂに流れる電流をほぼ等しくすることができる。

以下説明するように、発光素子３２は、ＸＹ方向にそれぞれ均等な間隔で配置されているので、各発光素子３２に流れる電流をほぼ等しくすることによって、各発光素子３２の輝度をほぼ均一にすることができる。発光素子３２がＸＹ平面上で、互いに均等な間隔で配置され、ほぼ均一な輝度で発光することによって、発光モジュール２０は、均一な輝度で発光する面発光光源として機能する。

図３は、実施形態の発光モジュールの一部を例示する模式的な底面図である。
図３に示すように、発光モジュール２０の複数の発光素子３２のそれぞれは、Ｘ軸方向にほぼ等間隔に配置され、Ｙ軸方向にもほぼ等間隔に配置されている。発光素子３２の間隔は、Ｘ軸方向にＰ２であり、Ｙ軸方向にＰ１である。

各発光素子３２は、導光板３４のほぼ中央部に設けられている。導光板３４は、ＸＹ平面視で、Ｘ軸方向の幅ＷｃおよびＹ軸方向の長さＬｃのほぼ方形である。導光板３４に発光素子３２を組み合わせた構造体をセル３０と呼ぶ。導光板３４は、ほぼ中央部に設けられた発光素子３２が発光する光をＺ軸の負方向に導光する。つまり、図３における導光板３４の面が発光面となる。

この例では、発光モジュール２０は、複数のセル３０を含み、セル３０は、４個×４個の２次元に配列されている。発光モジュール２０では、Ｘ軸方向の幅Ｗｓは４×Ｗｃであり、Ｙ軸方向の長さＬｓは４×Ｌｃである。

発光素子３２は、この例では、発光ダイオードであり、たとえば白色発光ダイオード等である。有色の発光ダイオードでもよい。有色の発光ダイオードは、すべて同一色でもよいし、異なる発光色であってもよい。有色の発光ダイオードに白色のダイオードが混在してもよい。発光素子３２は、発光ダイオードに限らず、レーザダイオード等であってもよい。

この例では、発光モジュール２０では４×４の２次元のセル配列であるが、セルの配列は、これに限らず、２×８等であってもよい。発光モジュール２０に含まれるセルの数も１６個に限らず、任意の数とすることができる。

上述では、回路は、２直列×８並列としたが、これに限るものではなく、４直列×４並列等であってもよい。発光モジュール２０が含む発光素子３２の配列は、４×４に限らず、２×８等であってもよい。発光モジュール２０が含む発光素子３２の数も、１６個に限らず、任意の数であってよい。

実施形態の発光モジュールの動作について説明する。
この例では、上述したように配線層４０によって２個直列に接続され、直列に接続されたものが４個並列にそれぞれ接続されて、２つの配線パターン群４０ａ，４０ｂを構成する。２つの配線パターン群４０ａ，４０ｂは、さらに並列に接続される。つまり、この例の発光モジュール２０は、２直列×８並列の１６個の発光素子を含んでいる。

図４は、実施形態の発光モジュール２０の動作を説明するために簡略化された等価回路図である。
図４に示すように、配線層４０上に構成される回路の等価回路１４０は、端子１４１ｐ，１４１ｎと、第１の等価回路１４０ａと第２の等価回路１４０ｂとを含んでおり、これらは、端子１４１ｐ，１４１ｎ間で並列に接続されている。第１の等価回路１４０ａは、配線パターン群４０ａに対応し、第２の等価回路１４０ｂは配線パターン群４０ｂに対応する等価回路である。これらの等価回路１４０ａ，１４０ｂは、上述のとおり等価であり、同じものである。等価回路１４０ｂについては、適宜説明を省略する。

等価回路１４０ａは、複数の発光素子１３２と、複数の配線１４２ａ〜１４９ａと、を含む。配線１４２ａ〜１４５ａ上で、それぞれ２つの発光素子１３２が直列に接続されている。２つの発光素子１３２の直列回路は、配線１４６ａ，１４７ａ間で並列に接続されている。

上述の並列回路は、配線１４９ａを介して端子１４１ｐに接続され、配線１４８ａを介して端子１４１ｎに接続されている。

等価回路１４０ｂについても同様に、複数の発光素子１３２と、複数の配線１４２ａ〜１４９ａと、を含んでいる。

発光モジュール２０は、２直列×８並列の回路構成に限らず、上述したように端子から見て、各Ｙ配線パターンで等長配線とされていれば、任意の構成とすることができる。たとえば、４直列×４並列の回路構成でもよいし、８直列×２並列の回路構成等としてもよい。セル３０の数が相違する場合でも、適切な直列数×並列数とすることができる。

上述の等価回路１４０において、発光素子１３２を０Ｖまたは十分低い電圧値の定電圧回路とすると、配線１４２ａ〜１４９ａのそれぞれが有する抵抗値を用いた等価回路を導くことができる。
図５は、実施形態の発光モジュールの動作を説明するために簡略化された等価回路図である。

図５には、第１の等価回路１４０ａにもとづく抵抗回路網が描かれている。第２の等価回路１４０ｂについても同じ抵抗回路網と考えることができる。
図５に示すように、配線層４０に関する等価回路２４０は、Ｙ配線パターン４２ａ〜４５ａに対応する部分２４２ａ〜２４５ａと、Ｘ配線パターン４６ａ，４７ａに対応する部分２４６ａ，２４７ａと、を含む。等価回路２４０は、配線パターン４８ａ，４９ａにそれぞれ対応する部分２４８ａ，２４９ａを含む。各部分２４２ａ〜２４９ａは、配線パターンを形成する材料、その幅、長さおよび厚さにもとづく抵抗値をそれぞれ有する。

部分２４２ａは抵抗値Ｒ１を有する。部分２４３ａは抵抗値Ｒ２を有する。部分２４２ａ，２４３ａ間に設けられた部分２４４ａ，２４５ａの抵抗値は、それぞれＲ３，Ｒ４である。

部分２４７ａについては、部分２４２ａ，２４４ａ間の抵抗値はｒ１３であり、部分２４４ａ，２４５ａ間の抵抗値は、ｒ３４であり、部分２４５ａ，２４３ａ間の抵抗値はｒ４２である。

部分２４６ａについては、部分２４２ａ，２４４ａ間の抵抗値はｒ３１であり、部分２４４ａ，２４５ａ間の抵抗値は、ｒ４３であり、部分２４５ａ，２４３ａ間の抵抗値はｒ２４である。

部分２４８ａ，２４９ａの抵抗値は、それぞれｒ１，ｒ２である。

端子２４１ｐ，２４１ｎ間で、各部分２４２ａ〜２４５ａを含む経路長は、上述したようにそれぞれほぼ等しい等長配線とすると、たとえば、抵抗値ｒ１３〜ｒ２４は、それぞれ等しく、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ等しい値と考えられる。

そこで、上述の条件で、端子２４１ｐ，２４１ｎ間に電流源を接続して、電流値を掃引して各部分２４２ａ〜２４５ａの電流値をシミュレーション等によって測定すると、これらの電流値は等しい値とならない。

より具体的には、外側の部分２４２ａ，２４３ａに流れる電流Ｉ１，Ｉ２は、部分２４２ａ，２４３ａの間に設けられた部分２４４ａ，２４５ａに流れる電流Ｉ３，Ｉ４よりも大きいことが観測される。

すべての部分２４２ａ〜２４５ａについて、流れる電流を等しくするためには、各部分２４２ａ〜２４５ａの抵抗値を調整する必要がある。各部分２４２ａ〜２４５ａは、部分２４６ａ，２４７ａによって並列に接続されている。そのため、外側の部分２４２ａ，２４３ａの抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、部分２４２ａ，２４３ａの間に設けられた部分２４４ａ，２４５ａの抵抗値Ｒ３，Ｒ４よりも低くなる。

したがって、抵抗値Ｒ３，Ｒ４を調整することによって、部分２４２ａ，２４３ａに流れる電流Ｉ１，Ｉ２が、部分２４４ａ，２４５ａに流れる電流Ｉ３，Ｉ４にほぼ等しくすることができる。この場合においては、抵抗値Ｒ３，Ｒ４は、抵抗値Ｒ１，Ｒ２よりも小さく設定される。

配線層４０において、各配線パターンの厚さが一定の場合には、配線パターン４４ａ，４５ａの幅は、配線パターン４２ａ，４３ａの幅よりも広く設定される。

配線層４０において、配線パターンの厚さを変えることができる場合には、配線パターン４４ａ，４５ａの厚さは、配線パターン４２ａ，４３ａの厚さよりも厚く設定される。

本実施形態の発光モジュールの効果について説明する。
本実施形態の発光モジュール２０では、並列に接続され、発光素子３２が搭載された各Ｙ配線パターンの有する抵抗値を適切に調整するので、各Ｙ配線パターンに搭載された発光素子に流れる電流をほぼ等しくすることができる。平面上に配列された発光素子に流れる電流をほぼ等しくすることによって、面内の輝度のばらつきを抑制し、均一な発光輝度の面発光光源を実現することができる。

また、本実施形態の発光モジュール２０では、発光素子３２がＸＹ平面上で、互いに均等な間隔で配置されることによって、発光素子３２を密に配置した構造を実現することができる。このような構造においては、発光素子に流れる電流の差が面内の輝度のばらつきに与える影響が大きいため、本実施形態の発光モジュール２０は特に有効である。

上述のように、Ｘ配線パターンを介して、離隔して、並列に接続されたＹ配線パターンに流れる電流がほぼ等しくなるように、各配線パターンの抵抗値を設定することができればよいので、各Ｙ配線パターンは、すべて平行に配列されていなくてもよく、各Ｙ配線パターンの配線長も同一でなくてもよい。

また、上述では、２つのＹ配線パターンの間に２つのＹ配線パターンが接続された場合について説明したが、Ｙ配線パターンは、３つ以上であればよく、５つ以上等であってもよい。Ｙ配線パターンが５つの場合には、たとえば外側のＹ配線パターンの間に設けられた３つのＹ配線パターンの抵抗値は、外側のＹ配線パターンの抵抗値よりも低く設定される。たとえば、外側のＹ配線パターンの間に設けられた３つのＹ配線パターンの幅は、外側のＹ配線パターンの幅よりも広く設定される。

（第２の実施形態）
図６Ａは、本実施形態の面発光光源を例示する模式的な平面図である。
図６Ｂは、図６ＡのＡＡ’線における模式的な矢視断面図である。
図６Ａに示すように、面発光光源１０は、複数の発光モジュール２０を備える。複数の発光モジュール２０を備える。複数の発光モジュール２０は、ＸＹ平面上に配列されている。この例では、Ｘ軸方向に４個、Ｙ軸方向に２個の発光モジュール２０が２次元に配列されている。

面発光光源１０は、コネクタ７０ｐ，７０ｎを含む。コネクタ７０ｎには、コネクタ７０ｐに印加される電圧値よりも低い電圧値の直流電圧あるいはパルス電圧が印加される。

図６Ｂに示すように、面発光光源１０を構成する複数の発光モジュール２０は、絶縁性の接続部材５０を介して、基板６０に接続されている。絶縁性の接続部材５０は、たとえばボンディングシートであり、樹脂製シートの両面に接着剤が塗布されたものである。基板６０は、たとえばフレキシブルプリント基板であり、ポリイミド等の絶縁性の基材によって形成されている。

基板６０は、配線パターン６２を含む。この例では、配線パターン６２は、接続部材５０が設けられた面に対向する面に形成されている。さらに、基板６０には、配線パターン６２を覆う絶縁層６６が設けられている。絶縁層６６を設けることによって、配線パターン６２の絶縁を確保することができる。絶縁層６６は、たとえばレジスト等である。

基板６０には、コネクタ７０ｎ（およびこの図に図示しないコネクタ７０ｐ）が設けられており、面発光光源１０は、外部回路とコネクタ７０ｐ，７０ｎを介して電気的に接続することができる。

接続部材５０および基板６０を貫通するビア７０が形成されている。ビア７０のためのビアホール６４は、発光モジュール２０の配線層４０に達するまで形成されており、ビア７０は、発光モジュール２０と基板６０の配線パターン６２とを電気的に接続する。ビア７０は、発光モジュール２０の配線層４０に形成された端子４１ｐ，４１ｎにそれぞれ接続されている。

たとえば、基板６０上に形成された配線パターン６２は、各発光モジュール２０を並列に接続するように形成されている。このような接続に限らず、配線パターン６２は適切に任意の回路を構成するように形成される。たとえば、複数の発光モジュール２０を電気的に分割して、異なる駆動用の電源を接続して、画面分割による輝度調整や色度の設定等をすることができる。

図７は、図６ＢのＢ部の模式的な拡大断面図である。
図６Ｂに示すように、発光モジュール２０は、複数のセル３０を含む。セル３０は、上述の第１の実施形態において説明したとおり、発光素子３２を導光板３４に支持することによって構成される。

セル３０は、発光素子３２と、導光板３４と、を含む。導光板３４は、Ｚ軸の負方向の発光面３４ａを有する。導光板３４は、発光面３４ａに対向する面３４ｂを有する。導光板３４は、面３４ｂにおいて、凹部３４ｃを有する。

発光素子３２は、凹部３４ｃに挿入されて、絶縁性の固定部材３３によって導光板３４に固定されている。

面３４ｂには、発光素子３２の電極が露出される程度の厚さを有する絶縁部材３４ｄが設けられている。この例では、絶縁部材３４ｄは、導光板３４の面３４ｂに接続された面に対向する面を有しており、この面を配線設置面３４ｅという。

配線設置面３４ｅには、配線層４０が形成されている。配線層４０は、上述した第１の実施形態の場合と同じものである。発光素子３２の２つの電極は、配線層４０の配線パターンによって、回路を構成している。

発光素子３２のサイズが小さい場合には、電極間の距離が短く、配線パターンのギャップも短くなる。そのため、この例では、配線層４０上の発光素子３２の電極の位置に相当する位置に絶縁樹脂３５が塗布されている。絶縁樹脂３５は、たとえばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、レジスト等である。

導光板３４の発光面３４ａは凹部３４ｆを設けることが好ましい。この凹部３４ｆは、たとえば円錐状、円錐台状、多角錐状または多角錐台状の凹みであることが好ましい。

図８Ａは、発光素子を例示する模式的な断面図である。
図８Ａに示すように、発光素子３２は、半導体チップ３２ｅと、２つの電極３２ｂ１，３２ｂ２と、蛍光体層３２ｃと、を含む。半導体チップ３２ｅは、蛍光体層３２ｃが設けられた面が主発光面である。半導体チップ３２ｅは、蛍光体層３２ｃが設けられた面の対向する面の側に電極３２ｂ１，３２ｂ２を含む。電極３２ｂ１，３２ｂ２は、アノード電極およびカソード電極である。

絶縁性の支持部材３２ｄによって、半導体チップ３２ｅに蛍光体層３２ｃを支持する。支持部材３２ｄは、たとえば透明樹脂である。半導体チップ３２ｅおよび支持部材３２ｄを覆うように、絶縁部材３２ｆが設けられている。絶縁部材３２ｆは絶縁性の部材であり、たとえば白色樹脂である。

この図にも示されているように、発光素子３２の電極３２ｂ１，３２ｂ２は、絶縁部材３４ｄから露出されている。絶縁部材３４ｄの電極３２ｂ１，３２ｂ２が露出する面が配線設置面３４ｅである。配線設置面３４ｅには、破線で示された配線層４０が設けられている。

図８Ｂは、発光素子の他の例の模式的な断面図である。
図８Ｂに示すように、半導体チップ３２ｅの上面および側面を蛍光体層３２ｃが覆っている。発光素子２１の下面および蛍光体層３２ｃの下面を絶縁部材３２ｆが覆っている。絶縁部材３２ｆは絶縁性の部材であり、たとえば光拡散材として酸化チタンを含む白色の樹脂部材である。

本実施形態の面発光光源１０の製造方法について説明する。
図９Ａ〜図１０Ｂは、本実施形態の面発光光源の製造方法を説明するための模式図である。
図９Ａ〜図９Ｄでは、上の図に発光モジュール２０を形成するための構造体の斜視図を示し、下の図に構造体のうちセルに相当する部分を表す断面図を示している。
図１０Ａでは、構造体の斜視図が示され、図１０Ｂでは完成した発光モジュール２０の組立工程を示す断面図が示されている。

図９Ａに示すように、構造体１３４が準備される。構造体１３４は、合成樹脂、たとえばポリカーボネート等を用いて、たとえば射出成型によって形成されている。構造体１３４は、発光面３４ａと、発光面３４ａに対向する側に設けられた面を有する。なお、図９Ａでは、１つの構造体１３４には、図６Ｂ等で示した複数のセルが含まれており、複数のセルのそれぞれは、斜視図では細線で示されている。図９Ｂ〜図９Ｄも同様である。

図９Ｂに示すように、構造体１３４の面３４ｂの側に発光素子３２が搭載される。発光素子３２は、構造体１３４に設けられた凹部３４ｃに配置される。

図９Ｃに示すように、構造体１３４の面３４ｂの側に絶縁部材１３４ｄが形成される。絶縁部材１３４ｄの形成時には、発光素子３２の電極が露出するように厚さ（Ｚ軸方向の長さ）が調整される。たとえば、絶縁部材１３４ｄの材料を発光素子３２の電極を覆うように形成し、発光面３４ａとは反対側から絶縁部材１３４ｄを除去することにより、発光素子３２の電極を露出させてもよい。絶縁部材１３４ｄは、配線設置面３４ｅを形成する。

図９Ｄに示すように、配線設置面３４ｅ上に配線層４０が形成される。配線層４０の形成には、たとえば印刷等が用いられる。発光素子３２の電極の間隔が狭い場合には、発光素子３２の電極間を短絡した状態で配線層を形成した後、電極間の配線を加工装置等によって切断するようにしてもよい。加工装置は、たとえばレーザ加工装置である。

図１０Ａに示すように、構造体１３４には、スクライブ線Ｓが形成される。その後、構造体１３４は、スクライブ線Ｓにしたがって分割される。発光モジュール２０は、スクライブ線Ｓから分割されて形成される。

図１０Ｂに示すように、分割された発光モジュール２０は、必要数が並べられて、基板６０に接続される。基板６０の発光モジュール２０に接続する面には、接続部材５０が貼付されている。基板６０の接続部材５０が貼付された面に対向する面には、配線パターン６２が形成されている。配線パターン６２と発光モジュール２０の端子との間で電気的接続をとるために、対応する箇所にビアホール６４が形成されている。ビアホール６４には、導電性の部材が充填される。導電性の部材は、導電性の金属ペースト等である。

このようにして、面発光光源１０が形成される。

本実施形態の面発光光源１０の効果について説明する。
本実施形態の面発光光源１０は、複数の発光モジュール２０を有している。複数の発光モジュール２０は、発光面を同一にして、同一のＸＹ平面上に配列されている。発光モジュール２０では、上述したとおり、発光素子３２は、ＸＹ平面上に配列され、各Ｙ配線パターンに流れる電流は、ほぼ等しくされているので、発光モジュール２０は、ほぼ均一な輝度の面発光が可能である。面発光光源１０では、このような発光モジュール２０は、複数個配列され、基板にあらかじめ設けられた配線パターン６２によって、相互に接続されるので、輝度ばらつきの小さい面発光光源とすることができる。

面発光光源１０は、複数個の発光モジュール２０を配列することによって構成することができるので、必要な光源サイズを容易に実現することができる。

（第３の実施形態）
上述したとおり、配線パターンは、任意の形状とすることができる。本実施形態では、Ｘ配線パターンおよびＹ配線パターンのＸＹ平面視での形状を変えて、より厳密に抵抗値を合わせ込むことによって、発光素子の輝度のばらつきを抑制する。
図１１は、本実施形態に係る発光モジュールの一部を例示する模式的な平面図である。
図１１には、本実施形態の発光モジュール３２０の配線層３４０の配線パターンのレイアウトが示されている。配線層３４０は、上述した第１の実施形態の場合と同様に、配線設置面３４ｅ（図６Ｂおよび図７）上に設けられる。第１の実施形態の場合と比べて、配線設置面３４ｅの面積に対して配線層３４０が占める面積の割合が大きい。そのため、導光板３４の面３４ｂに向かう光を反射し、発光面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。この例では、配線層３４０上の全体に絶縁樹脂３５（図７）が塗布されている。

配線層３４０は、端子３４１ｐ，３４１ｎと、配線パターン群３４０ａ，３４０ｂと、を含む。端子３４１ｐ，３４１ｎは、上述した第２の実施形態の場合におけるビア７０（図６Ｂ）と接続されるように、絶縁樹脂３５（図７）から露出されたＸ配線パターンの一部である。端子３４１ｐには、端子３４１ｎに印加される電圧を基準に正の電圧が印加される。第１の実施形態の場合と同様に、配線パターン群３４０ａ，３４０ｂは、端子３４１ｐ，３４１ｎ間で並列に接続されている。配線パターン群３４０ａ，３４０ｂは、幾何学的に等価な回路であり、点Ｃ１において点対称となるように配置されている。本実施形態では、端子３４１ｐ，３４１ｎおよび配線パターン群３４０ａ，３４０ｂを構成する各配線パターンの形状が第１の実施形態の場合と相違し、配線層３４０の寸法や搭載される発光素子３２等については、第１の実施形態の場合と同一である。第１の実施形態の場合と同一の構成要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。

配線パターン群３４０ａは、Ｙ配線パターン３４２ａ〜３４５ａと、Ｘ配線パターン３４６ａ，３４７ａと、を含む。配線パターン群３４０ｂは、Ｙ配線パターン３４２ｂ〜３４５ｂと、Ｘ配線パターン３４６ｂ，３４７ｂと、を含む。配線パターン群３４０ｂは、配線パターン群３４０ａと幾何学的に同一形状のため、配線パターン群３４０ａについて説明する。

Ｙ配線パターン３４２ａ〜３４５ａは、Ｘ配線パターン３４６ａと、Ｘ配線パターン３４７ａとの間で、ほぼ平行に配置されている。Ｙ配線パターン３４４ａ，３４５ａは、Ｙ配線パターン３４２ａと、Ｙ配線パターン３４５ａと、の間に配置されている。Ｙ配線パターン３４２ａとＸ配線パターン３４５ａとの間には、ギャップ３４２ａ４が設けられている。Ｙ配線パターン３４２ａとＸ配線パターン３４６ａとの間には、ギャップ３４２ａ５が設けられている。ギャップ３４２ａ４，３４２ａ５上にわたって、発光素子３２が設けられている。他のＹ配線パターン３４２ａ〜３４５ａについても、Ｘ配線パターン３４６ａ，３４７ａとの間にギャップが設けられ、発光素子３２はギャップにわたって設けられている。

Ｙ配線パターン３４２ａ〜３４５ａは、ほぼ同じ配線長を有する。Ｙ配線パターン３４４ａ，３４５ａは、ほぼ同じ幅を有している。Ｙ配線パターン３４４ａ，３４５ａの幅は、Ｙ配線パターン３４２ａ，３４３ａの幅よりも広く設定されている。発光素子３２は、Ｙ配線パターン３４２ａ〜３４５ａのＹ軸方向に沿った両端に配置されているので、Ｙ配線パターン３４４ａ，３４５ａの抵抗値は、Ｙ配線パターン３４２ａ，３４３ａの抵抗値よりも低く設定される。なお、この例では、Ｘ軸方向両端の発光素子３２の輝度ばらつき抑制のために、Ｙ配線パターン３４２ａの幅は、Ｙ配線パターン３４３ａの幅よりも広く設定されている。

このようにして、Ｙ配線パターンおよびＸ配線パターンの形状を適切に設定することによって、発光モジュール３２０の２次元平面内の輝度ばらつきを効果的に抑制することができる。

以上説明した実施形態によれば、輝度ばらつきを低減した発光モジュールおよび面発光光源を実現することができる。

以上、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、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、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およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１０ 面発光光源、２０，３２０ 発光モジュール、３０ セル、３２ 発光素子、３３ 固定部材、３４ 導光板、３４ｄ 絶縁部材、４０，３４０ 配線層、４１ｎ，４１ｐ，３４１ｐ，３４１ｎ 端子、４２ａ〜４９ａ，４２ｂ〜４９ｂ，３４２ａ〜３４７ａ，３４２ｂ〜３４７ｂ 配線パターン、５０ 接続部材、６０ 基板、６２ 配線パターン、６４ ビアホール、７０ ビア

Claims (8)

1. 平面状に配列された複数の発光素子と、
   発光面を有し、前記複数の発光素子のそれぞれに設けられた導光板と、
   前記発光面に対向する面の側であって前記複数の発光素子の電極が露出されてなる配線設置面に設けられ、前記複数の発光素子の電極と接続された配線層と、
   を備え、
   前記配線層は、
   第１端子と、
   前記第１端子よりも低い電圧が印加され得る第２端子と、
   前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第１配線パターンと、
   前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第２配線パターンと、
   前記第１配線パターンと前記第２配線パターンとの間に配置され、前記第１端子と前記第２端子との間を接続する第３配線パターンと、
   前記第１配線パターン、前記第２配線パターンおよび前記第３配線パターンを並列に接続して、前記第１端子に接続する第４配線パターンと、
   前記第１配線パターン、前記第２配線パターンおよび前記第３配線パターンを並列に接続して、前記第２端子に接続する第５配線パターンと、
   を含み、
   前記第１端子から前記第１配線パターンをとおって前記第２端子に至る配線の長さ、前記第１端子から前記第２配線パターンをとおって前記第２端子に至る配線の長さ、および、前記第１端子から前記第３配線パターンをとおって前記第２端子に至る配線の長さはそれぞれ等しく、
   前記第３配線パターンの抵抗値は、前記第１配線パターンの抵抗値、および、前記第２配線パターンの抵抗値よりも低い発光モジュール。
2. 前記配線設置面と平行な方向であって、前記第３配線パターンの伸びる方向と垂直な方向における幅は、前記第１配線パターンの伸びる方向と垂直な方向における幅および前記第２配線パターンの伸びる方向と垂直な方向における幅よりも広い請求項１記載の発光モジュール。
3. 前記配線配置面と垂直な方向における前記第３配線パターンの厚さは、前記第１配線パターンおよび前記第２配線パターンの前記第２面と垂直な方向における厚さよりも厚い請求項１または２に記載の発光モジュール。
4. 前記配線層は、前記第３配線パターンを複数備える
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光モジュール。
5. 前記複数の発光素子は、第１発光素子、第２発光素子および第３発光素子を含み、
   前記第１配線パターンは、前記第１発光素子を前記第１端子および前記第２端子に接続し、
   前記第２配線パターンは、前記第２発光素子を前記第１端子および前記第２端子に接続し、
   前記第３配線パターンは、前記第３発光素子を前記第１端子および前記第２端子に接続する請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光モジュール。
6. 前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子は、それぞれ同じ個数で直列に接続された請求項５記載の発光モジュール。
7. 前記導光板の前記発光面と反対側の少なくとも一部を覆い、前記配線配置面を形成する光反射部材をさらに備える請求項１〜６のいずれか１つに記載の発光モジュール。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の発光モジュールを複数備えた面発光光源であって、
   前記複数の発光モジュールは、２次元に配列された面発光光源。

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