JP2021108239A - 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
Description
図1Aは、本開示の発光モジュールの一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10と、複数の光源20と、光反射部材30と、支持層60と、配線層70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。発光モジュール201は、X方向およびY方向に2次元に配列された複数の光源を含む例を示す。すなわち、発光モジュール201は、1つの光源を有する発光モジュール101の構成を複数含む。
図3A、図3Bおよび図3Cは、発光モジュール101の断面図、上面図および下面図である。図4は、発光モジュール101の光源20付近の拡大断面図である。発光モジュール101は、導光板10と、光源20と、光反射部材30と、支持層60と、配線層70とを備える。発光モジュール101は、さらに、光反射層40と、第2接合部材50と、絶縁層80とを備えていてもよい。各発光モジュール101の導光板10、光反射部材30および配線層70は、隣接する発光モジュール101の導光板10、光反射部材30および配線層70とそれぞれ接続されており、それぞれ一体的に、発光モジュール201の導光板10、光反射部材30および配線層70を構成している。
導光板10は光源20を支持する。また、導光板10は透光性を有し、光源20から出射した光をできるだけ均一に導光板10の第1主面側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。図3Aおよび図3Bに示すように、第1凹部11は、例えば第1主面10aにおける開口が底面よりも大きい四角錐台形状を有する。本実施形態では、上面および底面の4辺がモジュール領域10U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、上面および底面の対角線が、モジュール領域10U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に光反射層40を配置してもよい。光反射層40は、第2凹部12の第1部分12c内に配置される。光反射層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。第1部分12cが円錐形状を有するため、導光板10と、光反射層40との界面で反射した光は、より拡散して第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層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、光反射層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、発光モジュール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。
図5Aおよび図5Bは、光源20の断面図および下面図である。光源20は、導光板10の第1凹部11内に配置される。本実施形態では、光源20は、発光素子21と、透光性部材22と、第1接合部材23と、被覆部材24とを含む。光源20は全体として例えば、電極面20aおよび出射面20bと、4つの側面20cとを有する直方体形状を備える。
第2接合部材50は、発光モジュール101の第1凹部11内に配置された光源20の側面20cの少なくとも一部を覆うように第1凹部11内に配置される。平面視における光源20の光軸と第1凹部11の中心とが一致するように光源20が第1凹部11内に配置されることが好ましい。平面視における第1凹部11の中心と第2凹部12の中心は一致しているので、光源20は光学的機能構造を持つ第2凹部12の中心とも一致する。
光反射部材30は光反射性を有しており、導光板10の第1主面10aに配置され、第1主面10aを覆う。好ましくは、光反射部材30は、第1主面10aの第1凹部11内に位置する第2接合部材50にも配置され、第2接合部材50を覆っている。これにより、光反射部材30は、光源20の電極面20a、つまり、被覆部材24および第1電極21s、第2電極21tが露出するように光源20の周囲に配置され、導光板10に支持される。光反射部材30の表面である第1主面30aは、光源20の電極面20aに対して段差を有さず、電極面20aと同一平面を構成することが好ましい。
支持層60は、光反射部材30の第1主面30aおよび光源20の電極面20aを覆って配置されており、光源20の第1電極21sおよび第2電極21tの少なくとも一部を露出する穴60hを有する。つまり、支持層60は、光反射部材30および光源20の被覆部材24と接し、これらを覆っている。絶縁性を高めるため、電極面20aにおいて、第1電極21sと第2電極21tの間の領域も支持層60が覆っていることが好ましい。言い換えると、第1電極21sを露出する穴60hと第2電極21tを露出する穴60hは独立していることが好ましい。
配線層70は、支持層60に接して配置される。配線層70は、導電性を有する所定の配線パターンを備え、支持層60の穴60hを介して、発光素子21の第1電極21sおよび第2電極21tと接続されている。図1Cに示す発光モジュール201の配線層70は、4行4列に配列された1つの光源を有する発光モジュール101のうち、Y方向に隣接する2つの発光モジュール101が直列に接続された8つ直列回路が端子70Aと端子70Cとの間で並列に接続された回路を構成している。このため、発光モジュール201において、16個の発光モジュール101は同時に駆動される。配線層70が構成する駆動回路は、この例に限られず、発光モジュール201に含まれる複数の光源20を、2以上のグループに分け、グループごとに同時に駆動するように駆動回路を構成してもよい。なお図3Cは、複数の発光モジュール101の1つの配線層70を示している。各発光モジュール101に含まれる配線層70の配線パターンは発光モジュール101の位置によって異なる。
絶縁層80は、支持層60の第1電極21sと第2電極21tの間の領域60mに少なくとも配置されている。絶縁層80は領域60mを含む限り、より広い領域で配線層70を覆っていてもよく、配線層70の一部を覆っていてもよい。これにより配線層70の第1電極21sと接続される配線70sと第2電極21tと接続される配線70tとが、何等かの理由によって短絡するのを抑制することができる。例えば、発光モジュール201を、発光モジュール201に電力を供給する導光板に実装する際に、半田などが誤って付着したり、埃などが付着して、配線70sと配線70tとの間の絶縁性が低下するのを抑制することができる。絶縁層80は、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂などによって形成することができる。
図6および図7Aから図7Hを参照して、発光モジュール201の製造方法の実施形態の一例を説明する。発光モジュール201の製造方法は、(A)複数の光源を配置する工程、(B)光反射部材を形成する工程、(C)支持層を形成する工程、(D)第1電極および第2電極を露出させる工程、(E)配線層を形成する工程、(F)絶縁層を形成する工程を含む。以下、各工程を詳細に説明する。
まず導光板10’を用意する。導光板10’は、発光モジュール201の導光板10が複数一体的に形成された集合基板である。図6に示す例では、導光板10が2行3列に配置されている。複数の導光板10が接合されていることによって、複数の発光モジュール201を同時に複数製造することができる。導光板10’に含まれる導光板10の数は図6に示す例に限られず、6以外の数であってよい。また、導光板10’は1つの導光板10であってもよい。
図7Dに示すように、光反射部材30を複数の光源20の周囲に配置する。光反射部材30の材料を導光板10’の第1主面10aに配置する。光反射部材30の材料は、第1主面10aの第1凹部11にも配置されていることが好ましい。具体的には、第1凹部11内の第2接合部材50および光源20の電極面20aも覆うように光反射部材30の材料をディスペンサ等で導光板10’の第1主面10aに配置する。光反射部材30の材料をローラなどで平坦化したのち、硬化させる。
図7Fに示すように、支持層60を光反射部材30および光反射部材30から露出している光源20の電極面20aに形成する。具体的には、支持層60の材料を、光反射部材30、光源20の電極面20aに位置する被覆部材24、第1電極21sおよび第2電極21t上に、例えば、インパクトパルス法などのスプレー法、塗布、ディスペンサなどによる滴下によって、形成する。その後、支持層60の材料を硬化させる。
図7Gに示すように、支持層60の一部を除去することによって、第1電極21sおよび第2電極21tを露出させる。例えば、レーザを用いて、第1電極21sおよび第2電極21t上に位置する支持層60を除去することによって、穴60hを形成し、穴60h内において、第1電極21sおよび第2電極21tを露出させる。
図7Hに示すように、配線層70を、支持層60上および複数の光源20の第1電極21sおよび第2電極21t上に形成する。例えば、配線層70となる導電性ペーストを用い、スクリーン印刷法などによって、所定の回路パターンを支持層60上に形成する。この時、回路パターンの一部は、支持層60の穴60h内に露出する第1電極21sおよび第2電極21t上にも配置される。その後、加熱等によってペーストから溶媒を除去することによって、配線層70が形成される。
必要に応じて、絶縁層80を支持層60の第1電極21sと第2電極32tとの間の領域に形成する。例えば、ポッティング等によって絶縁層80を、支持層60の第1電極21sと第2電極32tとの間の領域に形成する。絶縁層は、さらに支持層60の他の領域を覆っていてもよいし、配線層70の一部を覆っていてもよい。これにより発光モジュール201が完成する。
導光板10’が複数の導光板10の領域を含む場合には、導光板10’を含む積層構造を切断する。例えば、直線刃や回転丸刃などを備えた導光板切断装置を用いて、各導光板10のサイズで積層構造を切断する。これにより個片化した発光モジュール201を得る。
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。たとえば、発光モジュールの数は上記実施形態に限られない、また、発光モジュールは、第2凹部を有していなくてもよいし、第2凹部内に光反射層を備えていなくてもよい。
10a、22a、30a、60a 第1主面
10b、22b、30b、60b 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
20、20’ 光源
20a、21a 電極面
20b、20’b、21b 出射面
20c、21c 側面
21 発光素子
21s 第1電極
21t 第2電極
22 透光性部材
23 第1接合部材
24 被覆部材
25 光反射膜
30 光反射部材
32t 第2電極
40 光反射層
50 第2接合部材
50a 上面
60 支持層
60h 穴
60m 領域
70 配線層
70A、70C 端子
70s、70t 配線
80 絶縁層
101、102、102’ 発光モジュール
201 発光モジュール
Claims (18)
- 透光性を有する導光板と、
前記導光板に支持された複数の光源であって、出射面および前記出射面と反対側に位置する電極面と側面とを有し、前記電極面に位置する第1電極および第2電極を備えた発光素子と、第1樹脂を含み、前記第1電極および前記第2電極が露出するように前記発光素子の側面の側方に配置された被覆部材とをそれぞれ備え、前記出射面が前記導光板側に配置された複数の光源と、
前記複数の光源の前記被覆部材が露出するように前記複数の光源の周囲に配置され、前記導光板に支持された光反射部材であって、前記第1樹脂よりも大きい硬度を有する第2樹脂を含む光反射部材と、
前記光反射部材および前記複数の光源の前記被覆部材を覆い、かつ、前記複数の光源の前記第1電極および前記第2電極を露出する支持層であって、前記第1樹脂よりも大きい硬度を有する第3樹脂を含む支持層と、
前記支持層上に配置され、前記複数の光源の前記第1電極および前記第2電極と接続された配線層と、
を備えた発光モジュール。 - 前記導光板は、
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、
前記第1主面に設けられた複数の凹部と、
を有し、
前記複数の光源のそれぞれは、前記複数の凹部の1つに配置されている、請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記複数の凹部内において、前記光源の周囲に配置された接合部材をさらに備えた請求項2に記載の発光モジュール。
- 前記導光板は、
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、
前記第1主面および第2主面に開口を有する複数の穴と、
を有し、
前記複数の光源のそれぞれは、前記複数の穴の1つに配置されている、請求項1に記載の発光モジュール。 - 前記複数の穴内において、前記光源の周囲に配置された接合部材をさらに備えた請求項4に記載の発光モジュール。
- 前記光反射部材は、前記導光板の前記第1主面上に配置されている、請求項2から5のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記支持層の、各光源の前記第1電極と前記第2電極の間の領域に少なくとも配置された絶縁層をさらに備える請求項1から6のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記第1樹脂はシリコーン樹脂であり、前記第3樹脂はアクリル樹脂である請求項1から7のいずれかに記載の発光モジュール。
- 前記複数の光源のそれぞれは、前記発光素子の出射面と対向して配置された透光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モジュール。
- 前記電極面において、前記支持層は、前記第1電極と前記第2電極21の間の領域をさらに覆っている、請求項1から9のいずれかに記載の発光モジュール。
- 第1主面および第1主面と反対側に位置する第2主面を有し、透光性を備えた導光板の前記第1主面に複数の光源を配置する工程であって、出射面および前記出射面と反対側に位置する電極面と側面とを有し、前記電極面に位置する第1電極および第2電極を備えた発光素子と、第1樹脂を含み、前記第1電極および前記第2電極が露出するように前記発光素子の側面の側方に配置された被覆部材とをそれぞれ備えた複数の光源を、前記出射面が前記導光板に対向するように配置する工程と、
前記複数の光源の前記第1電極、前記第2電極および前記被覆部材が露出するように、前記第1樹脂よりも大きい硬度を有する第2樹脂を含む光反射部材を、前記導光板の前記第1主面上において前記複数の光源の周囲に形成する工程と、
前記光反射部材、前記被覆部材、前記第1電極および前記第2電極上に、前記第1樹脂よりも大きい硬度を有する第3樹脂を含む支持層を形成する工程と、
前記支持層の一部を除去することによって、前記複数の光源の前記第1電極および前記第2電極を露出させる工程と、
前記支持層上および前記複数の光源の前記第1電極および前記第2電極上に配線層を形成する工程と、
を含む発光モジュールの製造方法。 - 前記導光板は、前記第1主面に設けられた複数の凹部を有し、
前記光源を配置する工程は、
前記複数の光源のそれぞれを前記複数の凹部の1つに配置し、
前記複数の凹部内において、前記光源の周囲に接合部材を配置する、請求項11に記載の発光モジュールの製造方法。 - 前記導光板は、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、前記第1主面および第2主面に開口を有する複数の穴とを有し、
前記光源を配置する工程は、
前記複数の光源のそれぞれを前記複数の穴の1つに配置し、
前記複数の穴内において、前記光源の周囲に接合部材を配置する、請求項11に記載の発光モジュールの製造方法。 - 前記配線層を形成する工程の後、少なくとも、前記支持層の、各光源の前記第1電極と前記第2電極の間の領域に絶縁層を形成する工程をさらに備える請求項11から13のいずれかに記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記光反射部材を形成する工程は、
前記光反射部材を前記第1主面上および前記複数の光源の前記第1電極、前記第2電極および前記被覆部材上に形成し、
前記被覆部材の上面を平坦化し、
前記複数の光源の前記第1電極、前記第2電極が露出するように、前記光反射部材の上面を研削する、請求項11から14のいずれかに記載の発光モジュールの製造方法。 - 前記第1電極および前記第2電極を露出させる工程は、前記支持層の一部をレーザによって除去する請求項11から14のいずれかに記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記第1樹脂はシリコーン樹脂を含み、前記第2樹脂はアクリル樹脂を含む請求項11から16のいずれかに記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記電極面において、前記支持層は、前記第1電極と前記第2電極の間の領域をさらに覆っている、請求項11から17のいずれかに記載の発光モジュールの製造方法。
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