JP2021057575A - 発光モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
(発光モジュール201の構造)
図1Aは、本開示の発光モジュールの第1の実施形態である発光モジュール201を示す斜視図である。図1Bおよび図1Cは、発光モジュール201の上面図および下面図である。発光モジュール201は、全体として板形状を有する。発光モジュール201は、導光板210と、複数の光源20と、光反射層220とを含む。なお、図1A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。X方向およびY方向は第1方向および第2方向でもある。
導光板10は、図1A等に示す導光板210の各ユニット領域211に対応する部分である。導光板10は光源20を支持する。また、導光板10は、光源20から出射した光をできるだけ均一に導光板10の一面から出射するための導光構造を備える。具体的には、導光板10は、第1主面10aおよび第1主面10aと反対側に位置する第2主面10bを有し、第1主面10aに第1凹部11が設けられている。第1凹部11は、例えば上面が底面よりも小さい四角錐台形状を有し、上面が第1凹部11の底に位置している。本実施形態では、上面および底面の4辺がユニット領域211の4辺と概ね平行になるように四角錐台形状は配置されている。しかしながら、上面および底面の対角線が、ユニット領域211の4辺と概ね平行になるように四角錐台形状が配置されてもよい。第1凹部11には光源20が配置されている。
導光板10が第2凹部12を備える場合、第2凹部12の第1部分12cに光反射性部材40を配置してもよい。光反射性部材40は、第2凹部12の第1部分12c内に配置される。光反射性部材40が、光源20の上方に配置されることによって、光源から出射した光の一部を第1主面10a側に反射させることができる。図3Aに例示する構成では、第1部分12cが円錐形状を有するため、導光板10と、光反射性部材40との界面で反射した光は、導光板10中でより広い範囲に拡散して第1主面10a側へ進む。よって、光源20からの光をより効率的に導光板10の面内に拡散させることが可能である。さらに、光源20に対向するように光反射性部材40が配置されているので、導光板10の第2主面10bにおいて光源20の直上の輝度が他の領域と比較して極端に高くなることを抑制できる。また、光反射性部材40を第2凹部12のうち第1部分12cの内部に選択的に形成しているので、光源20の直上の輝度が必要以上に低下することを回避できる。その結果、発光ユニット101全体の厚さを低減しながら、より均一性が向上された光を得ることが可能になる。
光反射層30は、図1A等に示す光反射層220の各ユニット領域211に対応する部分であり、導光板10の第1主面10aを覆っている。図3Aに示すように、光反射層30は、第1凹部の内部に位置する透光性部材50を覆っていてもよい。光反射層30は、透光性部材50の全体を覆い得る。光反射層30は、例えば、光反射性部材40の材料として例示した材料を用いて形成することができる。光反射層30が第1主面10aを覆うことによって、導光板10の第1主面10aに入射する光を、第2主面10b側に反射することができる。
配線層60は、発光ユニット101の下面に相当する、光反射層30の第1主面30a上に位置し、光源20と電気的に接続される。図1Cに示すように、配線層60は、発光モジュール201の光反射層30の第1主面30aにおいて、各発光ユニット101の光源20を電気的に接続する。配線層60が形成する回路は、発光モジュール201の各発光ユニット101の駆動方法に応じて決定される。例えば、発光モジュール201の各発光ユニット101を同じタイミングで駆動する場合、4行4列に配置された発光ユニット101の光源20のうち、2つずつを直列に接続した8つの直列回路を並列に接続してもよい。あるいは、4行4列に配置された発光ユニット101の光源20を2以上のグループに分け、同時に駆動するように回路を構成してもよい。配線層60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によって構成することができる。
図5Aは、光源20の断面図である。光源20は、導光板10の第1凹部11内に配置される。光源20は、発光素子21と、波長変換部材22と、接合部材23と、光反射部材24とを含む。
図6Aおよび図6Bは、第1発光ユニット101Aの第1凹部11近傍を拡大して示す断面図である。図6Aは、第1発光ユニット101AのYZ断面を模式的に示し、図6Bは、第1発光ユニット101AのZX断面を模式的に示す。図6Cおよび図6Dは、第2発光ユニット101Bの第1凹部11近傍を拡大して示す断面図である。図6A〜図6Dでは、分かりやすさのため、第1凹部11の底が下側に位置するように、上下を図3Aおよび図4Aとは逆にして第1発光ユニット101Aおよび第2発光ユニット101Bを図示している。
図6A〜図6Fに例示する構成において、各発光ユニット101の導光板10に設けられた第1凹部11と第2凹部12とは、導光板10の材料が介在することにより互いに空間的に隔てられている。換言すれば、これらの例では、各発光ユニット101の導光板10は、導光板210の第1主面210aから第2主面210bまでを貫通するような構造を有しない。しかしながら、複数の発光ユニット101は、導光板210の第1主面210aから第2主面210bまでを貫通するような構造をその一部に有する発光ユニットを含んでいてもよい。
発光モジュール201は、例えば、以下の方法によって製造することができる。まず、第1凹部11および第2凹部12が各ユニット領域211に形成された導光板210を用意する(図2A〜図2C参照)。このとき、例えば、第1凹部11の中心と第2凹部12の中心とが一致するようなキャビティが形成される金型を用いる。第1発光ユニット101Aまたは第2発光ユニット101Bの位置および数は、金型のキャビティの形状によって任意に決定することが可能である。なお、キャビティの内側において、第1凹部11の形状に対応する凸部および第2凹部12の形状に対応する凸部の一方に、他方に接触するような部分を設けておいたり、第1凹部11と第2凹部12とを有する導光板の形状を得た後に第1凹部11および第2凹部12の一方から他方へ貫通するような孔を形成したりすることにより、中間貫通孔15A、15Bを有する導光板10の形状を得ることができる。
ここで、図7Aおよび図7Bを参照しながら、第1発光ユニット101Aおよび第2発光ユニット101Bの配光特性およびその差異を説明する。第1発光ユニット101Aおよび第2発光ユニット101Bのいずれにおいても、光源20から出射した光は導光板の第2主面10bに向かう。第2主面10bには第2凹部12が形成されており、第2主面10bに向かう光のうち一部は、第2凹部12内に形成された光反射性部材40によって、第1主面10a側に反射される。第1主面10aに向かう光は、光反射層30によって反射され、再度第2主面10b側に向かう。
第1発光ユニット101Aと第2発光ユニット101Bとでは、配光特性が異なっており、第1発光ユニット101Aの配光角は、典型的には、第2発光ユニット101Bの配光角よりも狭い。ここで、「配光角(Beam Angle)」とは、光軸上と比較して光度が半分になる角度範囲を指す。また、発光モジュール201において、第1発光ユニット101Aの位置および数は、任意に選択し得る。このような特徴を有することによって、発光モジュール201は、汎用性と、用途に応じた配光特性という相反する特性を備えることが可能である。例えば、発光モジュール201は、液晶表示装置のバックライトとして好適に用いることができる。
図10Aは、本開示の第2の実施形態による例示的な発光モジュールの上面図である。図10Aに示す発光モジュール202は、第2発光ユニット101Bに代えて、第3発光ユニット101Cを含む点で、第1の実施形態の発光モジュール201と異なる。つまり、発光モジュール202は、少なくとも1つの第1発光ユニット101Aと、複数の第3発光ユニット101Cとを含む。
本開示の発光モジュールは上記実施形態に限られず、種々の改変が可能である。図11は、第2発光ユニット101Bの第1凹部11近傍の断面を拡大して示す模式的な断面図であり、透光性部材50Bの形状の他の例を示す。図6Cを参照しながら説明した例では、透光性部材50Bは、第1凹部11内にのみ配置されている。しかしながら、透光性部材50の形状は、この例に限定されない。図11に示すように、導光板10の、第1凹部11の周囲の第1主面10a上に透光性部材50の一部が位置することもあり得る。
10a 第1主面
10b 第2主面
10c 曲面部分
11 第1凹部
11b 底面
12 第2凹部
12c 第1部分
12d 第2部分
15A、15B 中間貫通孔
20、20B〜20P 光源
20b 第2主面
20s 側面
21 発光素子
21b 出射面
21s 側面
21t 電極
22 波長変換部材
22a 主面
23 接合部材
24 光反射部材
30 光反射層
30a 第1主面
40 光反射性部材
50、50A、50B、50C、 透光性部材
50Aa、50Ba、50Ca 上面
51A 第1窪部
51C 第2窪部
60 配線層
100 発光モジュール
101 発光ユニット
101A 第1発光ユニット
101B 第2発光ユニット
101C 第3発光ユニット
201、201A〜201D、202 発光モジュール
210 導光板
210a 第1主面
210b 第2主面
211 ユニット領域
211A 第1ユニット領域
211B、211C 第2ユニット領域
220 光反射層
301 バックライト
Claims (17)
- 第1主面、および、前記第1主面と反対側に位置する第2主面と、1次元または2次元に配列され、少なくとも1つの第1ユニット領域、および、複数の第2ユニット領域を含む複数のユニット領域と、前記第1主面に位置し、前記複数のユニット領域に対応した複数の第1凹部と、を含む導光板と、
前記導光板の前記第1主面に設けられた複数の光源であって、それぞれが、前記複数のユニット領域の1つに対応して前記第1凹部内に配置された複数の光源と、
前記複数のユニット領域のそれぞれにおいて、前記光源の少なくとも側面の一部を覆うように、前記第1凹部内に配置された透光性部材と、
を備え、
前記第2ユニット領域において、前記光源の光軸は、前記第1主面における前記第1凹部の中心と一致しており、
前記少なくとも1つの第1ユニット領域において、前記光源の光軸は、前記第1主面における前記第1凹部の中心からずれており、
前記少なくとも1つの第1ユニット領域において、前記透光性部材の上面は、前記第1凹部の底面側に窪む第1窪部を有している、
発光モジュール。 - 前記第2ユニット領域において、前記透光性部材の上面は、前記第1凹部の底面側に窪んでいない、請求項1に記載の発光モジュール。
- 前記第2ユニット領域において、前記透光性部材の上面は、前記第1凹部の底面側に窪む第2窪部を有しており、
前記第2窪部の深さは、前記第1窪部の深さよりも小さい、請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記複数のユニット領域は、行および列方向に2次元に配置されており、
前記第1ユニット領域は、前記複数のユニット領域のうち、最も外側の行または列に複数配置されている、請求項1から3のいずれかに記載の発光モジュール。 - 前記導光板の前記第2主面に設けられた複数のレンズ構造であって、それぞれが、前記複数のユニット領域の1つに対応して配置された複数のレンズ構造をさらに備える、請求項1から4のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記レンズ構造の光軸は、前記第2主面における前記第1ユニット領域の中心と一致しており、
前記光源の光軸は、前記第1主面における前記第1ユニット領域の中心からシフトしている、請求項5に記載の発光モジュール。 - 前記光源の光軸は、前記第1主面における前記第1ユニット領域の中心と一致しており、
前記レンズ構造の光軸は、前記第2主面における前記第1ユニット領域の中心からシフトしている、請求項5に記載の発光モジュール。 - 前記光源の光軸は、前記第1主面における前記第1ユニット領域の中心からシフトしており、前記レンズ構造の光軸は、前記第2主面における前記第1ユニット領域の中心からシフトしている、請求項5に記載の発光モジュール。
- 前記光源の光軸のシフトの方向は、前記レンズ構造の光軸のシフトの方向と、反対である、請求項8に記載の発光モジュール。
- 前記第1ユニット領域において、前記第1凹部の中心は、前記第1ユニット領域の中心からシフトしており、
前記レンズ構造の光軸は、前記第2主面における前記第1ユニット領域の中心と一致している、請求項5から9のいずれかに記載の発光モジュール。 - 前記第1ユニット領域において、前記第1凹部の中心は、前記第1ユニット領域の中心と一致しており、
前記レンズ構造の光軸は、前記第2主面における前記第1ユニット領域の中心からシフトしている、請求項5から9のいずれかに記載の発光モジュール。 - 前記第1ユニット領域は矩形形状を有し、前記シフトの方向は、前記矩形形状の隣接する2辺のいずれかと平行である、請求項6から11のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記第1ユニット領域は矩形形状を有し、前記シフトの方向は、前記矩形形状の対角方向と平行である、請求項6から11のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記第1ユニット領域は矩形形状を有し、前記シフトの方向は、前記矩形形状の隣接する2辺と非平行である、請求項6から11のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記導光板は、前記第2主面に設けられた複数の第2凹部を有し、
前記複数の第2凹部のそれぞれは、前記複数のユニット領域の1つに対応して配置され、
前記複数のレンズ構造は、前記複数の第2凹部内にそれぞれ設けられている、請求項5から14のいずれかに記載の発光モジュール。 - 前記複数のレンズ構造のそれぞれは、前記第2凹部内に配置された第1反射層をさらに含む、請求項15に記載の発光モジュール。
- 前記第1主面を覆う第2反射層をさらに備える請求項1から16のいずれかに記載の発光モジュール。
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