JP2021125302A - 面状光源の製造方法、面状光源、および光源 - Google Patents

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Abstract

【課題】導光板の第１孔部内の配線基板上に光源が配置された状態において、光拡散剤を含む樹脂層の光源の側面への形成を抑制しつつ、その樹脂層を第１孔部内の配線基板上に容易に形成することができる面状光源の製造方法、面状光源、および光源を提供すること。
【解決手段】配線基板上に配置される導光板の第１孔部内の配線基板上に配置された光源であって、発光素子と、発光素子の素子側面および素子上面を覆う第１透光性部材とを備え、第１透光性部材は、第１側面と第１側面から第１孔部の内側面側に突出した第２側面を含む凸部とを含む光源とを備える構造体を準備する工程を備える。さらに、構造体の第１孔部の第１主面側の開口から下方に向けて、光拡散剤を含む第１樹脂材料を射出する工程と、第１樹脂材料を硬化させ、平面視において第１孔部の内側面と第１透光性部材の第１側面との間の配線基板上に第１樹脂層を形成する工程とを備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は、面状光源の製造方法、面状光源、および光源に関する。
発光ダイオード等の発光素子と、導光板とを組み合わせた発光モジュールは、例えば液晶ディスプレイのバックライト等の面状光源に広く利用されている。例えば、特許文献１には、導光板と、導光板に形成した貫通孔内に配置された光源と、光源上に配置された反射部材とを含む構造が開示されている。
韓国公開特許第１０−２００９−０１１７４１９号公報
本発明は、導光板の第１孔部内の配線基板上に光源が配置された状態において、光拡散剤を含む樹脂層の光源の側面への形成を抑制しつつ、その樹脂層を第１孔部内の配線基板上に容易に形成することができる面状光源の製造方法、面状光源、および光源を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、面状光源の製造方法は、配線基板と、前記配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面であって、前記配線基板と対向して配置される第２主面と、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、前記第１孔部内の前記配線基板上に配置された光源であって、素子上面と、素子下面と、前記素子上面と前記素子下面の間の素子側面とを含む発光素子と、前記素子側面および前記素子上面を覆う第１透光性部材とを備え、前記第１透光性部材は、第１側面と、前記第１側面から前記第１孔部の内側面側に突出した第２側面を含む凸部と、を含む光源と、を備える構造体を準備する工程と、前記構造体の前記第１孔部の前記第１主面側の開口から下方に向けて、光拡散剤を含む第１樹脂材料を射出する工程と、前記第１樹脂材料を硬化させ、平面視において前記第１孔部の前記内側面と前記第１透光性部材の前記第１側面との間の前記配線基板上に、第１樹脂層を形成する工程と、を備える。
導光板の第１孔部内の配線基板上に光源が配置された状態において、光拡散剤を含む樹脂層の光源の側面への形成を抑制しつつ、その樹脂層を第１孔部内の配線基板上に容易に形成することができる。
本発明の一実施形態の面状光源の模式平面図である。 図１のII−II線における模式断面図である。 本発明の一実施形態の光源の模式断面図である。 本発明の他の実施形態の光源の模式断面図である。 本発明の一実施形態の光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の積層体の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の積層体の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の積層体の製造方法を示す模式平面図である。 本発明の一実施形態の積層体の製造方法を示す模式平面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式断面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式平面図である。 本発明の一実施形態の面状光源の製造方法を示す模式平面図である。 本発明の他の実施形態の面状光源の一部分の模式断面図である。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
図１は、本発明の一実施形態の面状光源１００の模式平面図である。図１は、面状光源１００の発光面を見た平面視を表す。図１において、面状光源１００の発光面に対して平行であり、且つ互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とする。
面状光源１００は、１又は複数の光源２０を備えることができる。面状光源１００が複数の光源２０を備える場合、各光源２０の間は、区画溝１４で区画されている。この区画された１つの領域を、発光領域１とも称する。また、１つの光源２０を備える面状光源の場合は、１つの面状光源が１つの発光領域を備える。このように、１つの光源２０を備える面状光源や、複数の光源２０を備える面状光源１００を、それぞれ複数並べることで、より面積の大きい面状光源装置とすることもできる。
図１に示す面状光源１００は、Ｘ方向に沿って延びる２辺と、Ｙ方向に沿って延びる２辺とをもつ四角形の外形を有する。
１つの発光領域１は、例えばローカルディミングの駆動単位とすることができる。図１には、２行３列に区画された６つの発光領域１を備える面状光源１００を例示している。なお、面状光源１００を構成する発光領域１の数は図１に示す数に限らない。
図２は、図１のII−II線における模式断面図であり、１つの光源２０を含む部分の模式断面を表す。
面状光源１００は、配線基板５０と、積層構造体１１１と、光源２０と、第１樹脂層３１ａ、３１ｂと、第２樹脂層８０と、第２透光性部材７０とを有する。
積層構造体１１１は、導光板１０と、光反射性部材４１とを有する。図７に示すように、導光板１０は第１孔部１５を備える。光反射性部材４１は第１孔部１５と重なる位置に第２孔部４１ａを備える。すなわち、積層構造体１１１は、第１孔部１５と第２孔部４１ａを含む貫通孔１３を備える。第１孔部１５と第２孔部４１ａとは、同じ幅（直径）とすることができる。あるいは、第１孔部１５は、第２孔部４１ａよりも大きい、又は、小さい幅（直径）とすることができる。
第１孔部１５及び第２孔部４１ａの内側面は、導光板１０の第１主面１１又は第２主面１２に対して、垂直な面、又は、傾斜した傾斜面とすることができる。また、第１孔部１５及び第２孔部４１ａの内側面は、導光板１０の第１主面１１又は第２主面１２に対して、垂直な面、又は傾斜した傾斜面を組み合わせた形状とすることができる。
第１孔部１５と第２孔部４１ａは、平面視において円形、楕円形とすることができる。第１孔部１５と第２孔部４１ａは、平面視において三角形、四角形、六角形、八角形等の角形とすることができる。第１孔部１５と第２孔部４１ａは、平面視において、それぞれの中心が一致していることが好ましい。
導光板１０は、光源２０が発する光に対する透光性を有する。光源２０は発光素子２１を有する。光源２０が発する光とは、発光素子２１が発する光を表す。また、光源２０が蛍光体を含む場合には、光源２０が発する光には蛍光体が発する光も含まれる。光源２０からの光に対する導光板１０の透過率は、例えば、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。
導光板１０の材料としては、例えば、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、若しくは、ポリエステル等の熱可塑性樹脂、エポキシ、若しくは、シリコーン等の熱硬化性樹脂、又は、ガラスなどを用いることができる。
導光板１０は、面状光源１００の発光面となる第１主面１１と、第１主面１１の反対側の第２主面１２とを有する。図７を参照して前述したように、導光板１０は、第１主面１１から第２主面１２まで貫通する第１孔部１５を有する。
導光板１０の厚さは、例えば、２００μｍ以上８００μｍ以下が好ましい。導光板１０は、その厚さ方向に、単層で構成されてもよいし、複数の層の積層体で構成されてもよい。導光板１０が積層体で構成される場合、各層の間に透光性の接着層を設けてもよい。積層体の各層は、異なる種類の主材を用いてもよい。
１つの面状光源１００は、複数の光源２０を備えることができる。つまり、１枚の導光板１０は、複数の第１孔部１５を備えることができる。その場合、導光板１０は、図１に示すように、Ｘ方向に直線状に延びる区画溝１４と、Ｙ方向に延びる区画溝１４とで構成される格子状の区画溝１４を備えることが好ましい。区画溝１４は、それぞれの発光領域１を区画している。換言すると、区画溝１４で囲まれた領域は、１つの発光領域１である。
図２には、第１主面１１側に開口を有し、底が第２主面１２に達しない有底の区画溝１４を例示している。この区画溝１４の場合、底の位置は、導光板１０の厚み方向において、任意の位置とすることができる。例えば、隣接する発光領域１への光漏れを抑制したい場合は、導光板１０の厚みの５０％以上が好ましく、７０％がさらに好ましく、９０％以上が特に好ましい。つまり、区画溝１４の底は、第２主面１２に近い方が好ましい。
また、区画溝１４は、第２主面１２側に開口を有し、底が第１主面１１に達しない有底の溝であってもよい。
区画溝１４は、第１主面１１及び第２主面１２から離隔していてもよい。例えば、導光板１０が第１主面１１となる面を含む第１導光板と、第２主面１２となる面を含む第２導光板と、の２枚が積層された積層構造の導光板を用いることができる。第１導光板の下面は有底の第１溝を備え、第２導光板の上面は有底の第２溝を備える。そして、第１溝と第２溝とが、平面視において重なるように配置することで、第１主面１１と第２主面１２から離れた位置に、第１溝と第２溝とで構成される区画溝を備える導光板とすることができる。
さらに、区画溝１４は第１主面１１から第２主面１２まで貫通していてもよい。さらに、導光板を貫通する区画溝が、導光板と共に積層構造体を構成する光反射性部材に配置された溝とつながっていてもよい。つまり、導光板を貫通する貫通溝と、光反射性部材に配置される有底の貫通溝とを含む、区画溝とすることができる。
区画溝１４の平面視形状は、発光領域１の形状によって決めることができる。例えば、隣接する発光領域１がそれぞれ四角形の場合、それらの間に配置される区画溝１４は、平面視において、幅が一定の直線形状となる。区画溝１４の幅は、例えば、発光領域１の幅の例えば、５％以下程度とすることができる。区画溝１４内に光反射性部材を配置する場合は、それらを配置することが可能な開口幅を備える区画溝１４とすることが好ましい。例えば、光反射性部材として、光拡散剤を含む樹脂材料を用いる場合、その樹脂材料の粘度等に応じて適宜選択することができる。特に、光反射性部材の反射率を高くするために、光拡散剤の含有量が多くなる場合は、光反射性部材の粘度が高くなり易い。そのため、開口幅が狭すぎると、区画溝１４内の内側面の適切な位置に光反射性部材を配置することが困難となる。そのような場合は、開口幅を適宜広くした区画溝１４とすることが好ましい。
図２に示すように、区画溝１４内に光反射性部材４２を配置することができる。光反射性部材４２は、光源２０が発する光に対する反射性を有することが好ましい。光反射性部材４２として、例えば、光拡散剤を含む白色の樹脂部材を用いることができる。光拡散剤としては、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。また、光反射性部材４２として、Ａｌ、Ａｇなどの光反射性の金属部材を用いてもよい。また、区画溝１４内に、導光板１０の屈折よりも低屈折率の部材を配置してもよい。低屈折率の部材としては、空気等が挙げられる。
区画溝１４内に光反射性部材４２を配置する場合、例えば、図２に示すように、区画溝１４の内側面の形状に沿うように配置することができる。換言すると、光反射性部材４２の上面の一部が、導光板１０の第１主面１１よりも低い位置となるように配置することができる。ここでは、区画溝１４の断面がＶ字状であり、光反射性部材４２の断面もＶ字状である例を示している。また、光反射性部材４２は、区画溝１４の内側面の全てを被覆するように配置することが好ましい。
また、区画溝１４内に配置される光反射性部材４２は、区画溝１４内の空間をすべて埋めるように形成することができる。
さらに、光反射性部材４２は、区画溝１４内から、導光板１０の第１主面１１上に延在する部分を備えていてもよい。
光反射性部材４２は、隣接する発光領域１間の導光を抑制する。例えば、発光状態の発光領域１から、非発光状態の発光領域１への導光が制限される。これにより、それぞれの発光領域１を駆動単位としたローカルディミングが可能となる。
光源２０は、積層構造体１１１の貫通孔１３内における配線基板５０上に配置されている。光反射性部材４１は、導光板１０の第２主面１２に設けられている。
積層構造体１１１は配線基板５０上に配置されている。導光板１０の第２主面１２が配線基板５０と対向し、光反射性部材４１が第２主面１２と配線基板５０との間に配置されている。
光反射性部材４１は、光源２０が発する光に対する反射性を有する。例えば、光反射性部材４１としては、シート状の樹脂材料を用いることができる。光反射性部材４１として光拡散剤を含む白色の樹脂材料や、多数の気泡を含む白色の樹脂とすることができる。光拡散剤としては、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。光反射性部材４１に含まれる樹脂材料としては、例えば、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、ガラスなどを用いることができる。
光反射性部材４１は、接着層６２を介して配線基板５０に接着されている。接着層６２は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂などの樹脂層である。すなわち、導光板１０は、接着層６２および光反射性部材４１を介して、配線基板５０上に設けられている。
図３Ａは、光源２０の一例を示す模式断面図である。
光源２０は、発光素子２１と、第１透光性部材２２とを含む。光源２０はさらに、被覆部材２４、光調整部材２５の少なくとも１つを含んでもよい。
発光素子２１は半導体積層体と、正負一対の電極２３と、を有する。発光素子２１は、紫外光又は可視光を発光可能である。発光素子２１は、可視光として、青色〜赤色までを発光可能である。半導体積層体として、例えばＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含むことができる。
発光素子２１の半導体積層体は、素子上面２１ａと、素子下面２１ｂと、素子上面２１ａと素子下面２１ｂとの間の素子側面２１ｃとを含む。正負一対の電極２３は、素子下面２１ｂに配置される。正負一対の電極２３は、素子上面２１ａに配置されていてもよい。
第１透光性部材２２は、発光素子２１の素子上面２１ａおよび素子側面２１ｃを覆っている。第１透光性部材２２は、透光性樹脂と、透光性樹脂中に分散して含まれる蛍光体とを有する。透光性樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂である。蛍光体は、発光素子２１が発する光によって励起され、発光素子２１が発する光の波長とは異なる波長の光を発する波長変換物質である。例えば、蛍光体として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｔｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）系蛍光体、βサイアロン系蛍光体（Ｓｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜ｚ＜４．２））、αサイアロン系蛍光体（Ｍｚ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６（但し、０＜ｚ≦２であり、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、及びＬａとＣｅを除くランタニド元素）、窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣＡＳＮ又はＳＣＡＳＮ）系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）などの窒化物蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）又はＭＧＦ系蛍光体（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）等のフッ化物系蛍光体、シリケート系蛍光体（例えば（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ）、クロロシリケート系蛍光体（例えばＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ）等の窒化物蛍光体などを用いることができる。第１透光性部材２２は、複数種類の蛍光体を含んでいてもよい。また、第１透光性部材２２は、異なる種類の蛍光体の層を複数積層させた構成であってもよい。
第１透光性部材２２は、第１側面２２ａと、凸部２２ｃとを含む。凸部２２ｃは、第１側面２２ａから、第１側面２２ａよりも外側に突出した第２側面２２ｂを含む。凸部２２ｃは、第１透光性部材２２の側面において、上側に位置することができる。凸部２２ｃは、第１透光性部材２２の側面の上端に位置することが好ましい。凸部２２ｃは、平面視において第１透光性部材２２の全周囲に位置することができる。例えば、平面視において第１透光性部材２２が四角形の場合は、凸部２２ｃは、第１透光性部材２２の４辺に配置することができる。第１透光性部材２２の厚さ方向における第１側面２２ａの長さは、第１透光性部材２２の厚さ方向における第２側面２２ｂの長さと同じとすることができ、あるいは、それよりも大きくすることができる。第１側面２２ａの面積は、第２側面２２ｂの面積と同じとすることができ、あるいは、それよりも大きくすることができる。凸部２２ｃの横方向の幅、つまり、第１側面２２ａと第２側面２２ｂとの距離は、例えば、５μｍ〜５０μｍとすることができる。
光源２０は、被覆部材２４を備えることができる。被覆部材２４は、発光素子２１の素子下面２１ｂに配置される。被覆部材２４は、電極２３の表面（図３Ａにおける下面）の少なくとも一部が被覆部材２４から露出するように配置される。被覆部材２４は、発光素子２１の素子側面２１ｃを覆う第１透光性部材２２の下面にも配置することができる。
被覆部材２４は、光源２０が発する光に対する反射性を有する。被覆部材２４は、例えば、光拡散剤を含む白色の樹脂部材である。光拡散剤としては、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。
光源２０は、光調整部材２５を備えることができる。光調整部材２５は、第１透光性部材２２の上面に配置される。光調整部材２５は、第１透光性部材２２の上面を覆うように配置される。光調整部材２５は、凸部２２ｃの上面に配置することができる。光調整部材２５は、発光素子２１および蛍光体が発する光に対する反射性および透光性を有する。
光調整部材２５は、透光性樹脂と、透光性樹脂中に分散して含まれる光拡散剤とを有することができる。透光性樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂である。光拡散剤は、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。光調整部材２５は、例えば、Ａｌ、Ａｇなどの光反射性の金属部材等、またはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）であってもよい。
図２に示すように、貫通孔１３内における光源２０の周辺の配線基板５０上に、第１樹脂層３１ａが配置される。第１樹脂層３１ａは、例えば、光拡散剤として酸化チタン（ＴｉＯ２）や、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子を含む白色の樹脂層を用いることができる。
第１樹脂層３１ａは、図１に示すように、平面視において、貫通孔１３の内側面１３ａと、光源２０の第１透光性部材２２の第１側面２２ａとの間の配線基板５０上に配置されている。なお、第１樹脂層３１ａは、光源２０の下面と配線基板５０との間に形成されてもよい。
第１樹脂層３１ａと同じ材料で構成される第１樹脂層３１ｂが、光源２０の上面上に配置されていてもよい。また、第１樹脂層３１ａとは異なる材料で構成される光反射性の第３樹脂層が、光源２０の上面上に配置されていてもよい。第１樹脂層３１ｂは、後述するように第１樹脂層３１ａと同工程且つ同材料で形成することができる。ただし、これに限らず、第１樹脂層３１ａと異なる工程で、同じ材料で第１樹脂層３１ａを形成することができる。
積層構造体１１１の貫通孔１３内に第２透光性部材７０が設けられている。第２透光性部材７０は、光源２０が発する光に対する透光性を有し、例えば、導光板１０の材料と同じ樹脂、または導光板１０の材料との屈折率差が小さい樹脂を用いることができる。または、第２透光性部材７０の材料としてガラスを用いてもよい。
第２透光性部材７０は、光源２０の側面と、貫通孔１３の内側面１３ａとの間に設けられている。光源２０の側面と第２透光性部材７０との間、および貫通孔１３の内側面１３ａと第２透光性部材７０との間には、空気層等の空間が形成されないように配置することができる。
第２透光性部材７０は、第１樹脂層３１ａ、３１ｂ上に配置され、第１樹脂層３１ａ、３１ｂを覆っている。第２透光性部材７０の上面は、平坦な面とすることができる。あるいは、第２透光性部材７０の上面は、凹状又は凸状の曲面とすることができる。第２透光性部材７０は、貫通孔１３の内面の全面と接することができる。あるいは、第２透光性部材７０は、第１孔部１５の内側面の一部が露出するように配置することができる。また、第２透光性部材７０は、貫通孔１３内から導光板１０の第１主面１１の上に延在する部分を備えていてもよい。
配線基板５０は、絶縁基材５１と、絶縁基材５１上に設けられた配線層５２と、配線層５２を被覆する絶縁性の被覆層５３と、配線層５２と接続されたパッド５４とを有する。絶縁基材５１および被覆層５３は、例えば、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂を含むことができる。配線層５２およびパッド５４は、例えば銅、アルミ等の金属材料を含むことができる。
光源２０の電極２３は、導電性の接合部材６１を介してパッド５４に接合される。接合部材６１は、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ、Ａｕ-Ｂｉ等のはんだを用いることができる。
第２透光性部材７０は、光源２０と配線基板５０との間、および接合部材６１のまわりにも設けられていてもよい。
第２透光性部材７０上に、第２樹脂層８０が配置されている。第２樹脂層８０は、光源２０が発する光に対する反射性および透光性を有する。第２樹脂層８０は、光拡散剤を含む樹脂部材とすることができる。第２樹脂層８０は、第２透光性部材７０の上面の全部または一部を覆うように配置することができる。第２樹脂層８０は、平面視において光源２０と重なる位置に配置されることが好ましい。図２に示す例では、第２樹脂層８０は、平面視において光源２０と重なる位置に配置されている。さらに、第２樹脂層８０は、図１に示すように、平面視が四角形の光源２０よりも大きい四角形である。第２樹脂層８０は、平面視において、円形、三角形、六角形、八角形等の形状とすることができる。また、第２樹脂層８０は、第２透光性部材７０の上面と、その周辺の導光板の第１面１１の上にまで延伸させてもよい。光拡散剤として例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。
光源２０上の第１樹脂層３１ｂと、第２樹脂層８０との間に、第２透光性部材７０が配置されている。第２透光性部材７０は、第１樹脂層３１ｂおよび第２樹脂層８０よりも光源２０が発する光に対する透過率が高い。光源２０が発する光に対する第２透光性部材７０の透過率は、第１樹脂層３１ｂおよび第２樹脂層８０の透過率の２倍〜１００倍とすることができる。
光源２０上の光調整部材２５および第１樹脂層３１ｂは、光源２０の真上方向へ出射された光の一部を拡散反射させ、他の一部を透過させる。これにより、面状光源１００の各発光領域１において、光源２０の直上領域の輝度が他の領域の輝度に比べて極端に高くなることを抑制できる。つまり、区画溝１４で区画された１つの発光領域１から出射される光のムラを低減することができる。
また、本実施形態では、第１樹脂層３１ｂから離隔するように、第２透光性部材７０上に第２樹脂層８０を配置することができる。換言すると、第１樹脂層３１ｂと第２樹脂層８０との間に、第１樹脂層３１ｂおよび第２樹脂層８０よりも透過率が高い第２透光性部材７０が介在している。第１樹脂層３１ｂと第２樹脂層８０との間の第２透光性部材７０には、光源２０から出射した光や、光源２０の周辺の第１樹脂層３１ａで反射された光などが導光される。第２透光性部材７０に導光された光の一部は第２樹脂層８０で拡散反射され、他の一部は第２樹脂層８０を透過する。これにより、光源２０の直上領域が明るくなりすぎず、且つ暗くなりすぎず、結果として、発光領域の発光面内における輝度ムラを低減することができる。
光源２０の下面に設けられた被覆部材２４、および光源２０の周辺の配線基板５０上に設けられた第１樹脂層３１ａは、光源２０の近傍の配線基板５０が光源２０から出射された光にさらされるのを抑制し、配線基板５０の劣化を防ぐことができる。また、被覆部材２４および第１樹脂層３１ａは、光拡散剤を含む光反射性であるため、面状光源１００の発光面である第１主面１１側に光を反射させ、第１主面１１から取り出される光の輝度を向上させることができる。
導光板１０の第２主面１２に設けた光反射性部材４１と、第１主面１１との間の領域においては、光反射性部材４１での反射と第１主面１１での反射が繰り返されつつ、光源２０からの光が区画溝１４に向かって導光板１０内を導光される。光反射性部材４１と第１主面１１との間の領域において、第１主面１１に向かった光の一部は第１主面１１から導光板１０の外部に取り出される。
次に、面状光源１００の製造方法について説明する。
実施形態の面状光源１００の製造方法は、図１１に示す構造体４００を準備する工程を有する。構造体４００を準備する工程は、光源２０を準備する工程と、積層構造体１１１を準備する工程とを有する。
図４Ａ〜図５Ｂは、光源２０を準備する工程を示す模式断面図である。
図４Ａに示すように、シート状の第１透光性部材２２が準備される。第１透光性部材２２の一方の面（図４Ａにおける下面）には光調整部材２５が配置されている。このとき、第１透光性部材２２は完全に硬化しておらず、シート状の形状を維持できる程度の高粘度状態にある。
第１透光性部材２２は、例えば、支持部材を準備し、液状の第１透光性部材２２を、印刷、スプレー、ポッティング、塗工等の方法で支持部材上に塗布した後、例えば３０℃〜１００℃程度の温度で加熱して形成することで準備することができる。また、第１透光性部材２２は、購入して準備してもよい。
光調整部材２５は、完全に硬化していないシート状のもの、もしくは、硬化したシート状のものを準備することができる。例えば、完全に硬化していない第１透光性部材２２と、完全に硬化していない光調整部材２５とを積層させたものを準備することができる。あるいは、硬化した光調整部材２５と、完全に硬化していない第１透光性部材２２とを積層させたものを準備することができる。完全に硬化していない光調整部材２５は、上述の第１透光性部材２２と同様の方法で形成することができる。硬化した光調整部材２５は、液状の光調整部材２５を、印刷、スプレー、ポッティング、塗工等の塗布方法で支持部材上に塗布した後、例えば３０℃〜１５０℃程度の温度で加熱して形成することで準備することができる。また、光調整部材２５は、購入して準備してもよい。
次に、第１透光性部材２２の他方の面（図４Ａにおける上面）に複数の発光素子２１を載置する。発光素子２１は、素子上面２１ａが第１透光性部材２２の前記他方の面に対向し、電極２３が配置された素子下面２１ｂが上方に向けられるようにして載置される。発光素子２１を載置する前に、接着剤として透光性の樹脂材料を第１透光性部材２２上に配置してもよい。
次に、第１透光性部材２２上に載置された複数の発光素子２１を押圧して、第１透光性部材２２の内部に発光素子２１の半導体積層体が位置するように配置される。これにより、発光素子２１は、図４Ｂに示すように、発光素子２１の素子側面２１ｃおよび素子上面２１ａが第１透光性部材２２で覆われる。この状態で加熱することで、第１透光性部材２２を硬化させる。
次に、第１透光性部材２２の前記他方の面、および発光素子２１の素子下面２１ｂを覆う被覆部材２４を形成する。被覆部材２４の形成方法は、液状の被覆部材２４を、例えば、印刷、スプレー、ポッティング等で塗布して形成することができる。あるいは、被覆部材２４を、射出成形、圧縮成形、トランスファモールド等で成形することができる。このとき、電極２３の表面の全てを覆うように被覆部材２４を形成する工程と、電極２３の少なくとも一部が露出されるように被覆部材２４の一部を除去する工程を備える。被覆部材２４を除去する方法としては、研削やブラスト等が挙げられる。このようにして、光源２０の集合体が形成される。
次に、図５Ａに示すダイシングシート２００の上面と光調整部材２５とが対向するように、光源２０の集合体を配置する。次に、図５Ａに示すように、隣接する発光素子２１の間において、第１刃厚ｔ１の第１刃９１を用いて被覆部材２４の一部および第１透光性部材２２の一部を除去する。これにより、複数の発光素子２１を例えば格子状に区画するように、第１幅ｗ１の第１溝９０が形成される。第１溝９０は光調整部材２５には到達せず、第１溝９０の底面は光調整部材２５の少し上方に位置する。
第１溝９０を形成した後、図５Ｂに示すように、第１溝９０内に、第１刃厚ｔ１よりも薄い第２刃厚ｔ２の第２刃９２を挿入し、その第２刃９２を用いて、第１溝９０の底面よりも下方の第１透光性部材２２の残りの一部および光調整部材２５を除去する。これにより、第１透光性部材２２および光調整部材２５が切断され、複数の光源２０に個片化される。第１刃又は第２刃は、ダイシングソーなどの回転刃、又は、トムソン刃等のカッターを用いることができる。
刃厚の異なる第１刃９１と第２刃９２を用いて第１透光性部材２２を切断することで、第１透光性部材２２に前述した凸部２２ｃが形成される。すなわち、凸部２２ｃを備える光源２０が得られる。
図６および図７は、積層構造体１１１を準備する工程を示す模式断面図であり、図８Ａおよび図８Ｂは、積層構造体１１１を準備する工程を示す模式平面図である。
積層構造体１１１を準備する工程は、図６および図８Ａに示すように、第１積層構造体１１０を準備する工程を含む。第１積層構造体１１０は、第１主面１１と、第１主面１１の反対側の第２主面１２とを含む第１導光板１０’と、第１導光板１０’の第２主面１２に設けられた光反射性部材４１’とを有する。
この第１積層構造体１１０に、図７および図８Ｂに示す第１孔部１５および第２孔部４１ａを含む貫通孔１３が形成される。これにより、第１孔部１５が形成された導光板１０と、第２孔部４１ａが形成され、導光板１０の第２主面１２に設けられた光反射性部材４１とを有する積層構造体１１１が得られる。
第１孔部１５は導光板１０を貫通する。第２孔部４１ａは、平面視において導光板１０の第１孔部１５と同じ位置（重なる位置）に形成され、光反射性部材４１を貫通する。
光源２０および積層構造体１１１を準備した後、図９以降の工程が続けられる。なお、貫通孔１３を備える積層構造体１１１は、購入して準備してもよい。また、貫通孔を備えない第１積層構造体１１０を購入し、貫通孔１３を形成する工程を行うことで積層構造体１１１を準備してもよい。あるいは、第１孔部を有しない第１導光板１０’又は第２孔部を有しない光反射性部材４１’を購入して、それらを積層させて第１積層構造体１１０を形成し、貫通孔１３を形成する工程を行うことで積層構造体１１１を準備してもよい。
次に、配線基板５０を準備する。そして、図９に示すように、配線基板５０のパッド５４上に、接合部材６１が供給される。接合部材６１として、例えば、はんだが印刷、ジェットディスペンサーなどの方法で供給される。
図１０に示すように、発光素子２１の電極２３が接合部材６１に接するように、配線基板５０上に光源２０を配置する。この状態で、リフロー炉内に配置し、接合部材６１を介して発光素子２１の電極２３と配線基板５０のパッド５４が接続される。
配線基板５０上に光源２０を配置した後、図１１に示すように、積層構造体１１１の貫通孔１３内に光源２０が位置するように、積層構造体１１１を配線基板５０に貼り合わせる。積層構造体１１１の光反射性部材４１と、配線基板５０の被覆層５３との間に接着層６２が介在される。これにより、配線基板５０と、積層構造体１１１と、光源２０とを含む構造体４００が得られる。接着層６２は、あらかじめ積層構造体１１１に接合された接着シートでもよい。その場合、接着シートを含み、貫通孔を備えない３層構造の積層構造体を準備し、これらの３層を貫通する貫通孔１３を形成してもよい。
貫通孔１３内に配置された光源２０の側面と、貫通孔１３の内側面１３ａとの間には隙間が存在する。光源２０の第１透光性部材２２の凸部２２ｃの第２側面２２ｂは、第１側面２２ａから貫通孔１３の内側面１３ａ側に突出している。
第１主面１１の平面視である図１６Ａに示すように、貫通孔１３内における光源２０の周辺に配線基板５０の被覆層５３の上面が露出している。
構造体４００を形成した後、図１２に示すように、導光板１０の第１主面１１をマスク３００で覆う。貫通孔１３はマスク３００から露出する。この状態で、構造体４００の貫通孔１３の第１主面１１側の開口から下方に向けて、光拡散剤を含む第１樹脂材料３１を射出する。
例えば、ジェットディスペンサー、スプレー、インクジェットなどを用いた方法で、構造体４００に対して非接触で第１樹脂材料３１を滴状または霧状に射出する。第１樹脂材料３１は、配線基板５０の上面に対してほぼ垂直に射出される。
貫通孔１３内に第１樹脂材料３１を射出した後、第１樹脂材料３１を硬化させる。第１樹脂材料３１の硬化により、図１３に示すように、貫通孔１３内における光源２０の周辺の配線基板５０上に第１樹脂層３１ａが形成される。第１樹脂層３１ａは、光源２０の下面と配線基板５０との間の隙間に入り込んで形成されてもよい。
平面視において貫通孔１３の内側面１３ａと第１透光性部材２２の第１側面２２ａとの間の配線基板５０上に第１樹脂層３１ａが形成される。すなわち、図１６Ａの平面図において貫通孔１３内に露出している配線基板５０の被覆層５３の表面が第１樹脂層３１ａで覆われる。図１６Ｂの平面図において貫通孔１３内の第１樹脂層３１ａを斜線で表す。
第１樹脂材料３１は光源２０の上面にも射出され、その光源２０上の第１樹脂材料３１を硬化させて、図１３に示すように、光源２０上に第１樹脂層３１ｂが形成される。この第１樹脂層３１ｂは、第１透光性部材２２の上面に形成された光調整部材２５とともに、光源２０の直上領域の輝度が他の領域の輝度に比べて極端に高くなることを抑制する光調整部材として機能する。
本実施形態によれば、光源２０の第１透光性部材２２の側面に、庇のように突出した凸部２２ｃが設けられている。貫通孔１３を第１主面１１側の開口から見て、第１透光性部材２２の第１側面２２ａが凸部２２ｃの下方に隠れるように配置されている。そのため、貫通孔１３内に第１樹脂材料３１を射出するときに、第１側面２２ａに第１樹脂材料３１が付着することを抑制できる。第１側面２２ａは光源２０の側面の大部分を形成する側面であり、その第１側面２２ａが第１樹脂材料３１で覆われないことで、第１側面２２ａから出射した光を貫通孔１３の内側面１３ａを介して導光板１０内に導光させることができる。これにより、発光面である第１主面１１から出射される光の輝度を向上させることができる。
第１樹脂層３１ａ、３１ｂを形成した後、図１４に示すように、貫通孔１３内に第２透光性部材７０を形成する。第２透光性部材７０は、第１樹脂層３１ａ、３１ｂ上に形成され、第１樹脂層３１ａ、３１ｂを覆う。第２透光性部材７０は、貫通孔１３の内側面１３ａおよび光源２０の側面を覆う。
第２透光性部材７０を形成した後、図１５に示すように、導光板１０に区画溝１４を形成する。例えば、ダイシングソーなどの回転刃、トムソン刃等のカッターを用いて区画溝１４を形成する。
図２に示すように、区画溝１４内に光反射性部材４２を形成する工程を備えてもよい。さらに、第２透光性部材７０上に、光拡散剤を含む第２樹脂層８０を形成する工程を備えてもよい。光反射性部材４２および第２樹脂層８０は、同材料で同時に形成することができる。光反射性部材４２および第２樹脂層８０は、例えば、印刷、インクジェットで形成される。
図３Ｂは、光源の他の例の模式断面図である。
発光素子２１の素子側面２１ｃおよび素子下面２１ｂを被覆部材１２４が覆っている。被覆部材１２４は、光源２０が発する光に対する反射性を有する。被覆部材１２４は、例えば、図３Ａに示す光源２０に用いられている被覆部材２４と同様の材料と用いることができる。
発光素子２１の素子上面２１ａ上に第１透光性部材２２が配置されている。発光素子２１の素子側面２１ｃを覆う被覆部材１２４上にも第１透光性部材２２が配置されている。
図１７は、他の実施形態の面状光源における光源２０が配置された部分の模式断面図である。
光源２０は、発光素子２１の素子上面２１ａおよび素子側面２１ｃを覆う第１透光性部材１２２を備える。第１透光性部材１２２も、前述した第１透光性部材２２と同様に、第１側面１２２ａと、第１側面１２２ａから貫通孔１３の内側面１３ａ側に突出した凸部１２２ｃを有する。
第１透光性部材１２２は、発光素子２１が発する光に対する透光性を有する透光性樹脂部材であり、実質的に蛍光体を含まない。貫通孔１３内に設けられ、光源２０および第１樹脂層３１ａ、３１ｂを覆う第２透光性部材１７０に蛍光体が含まれる。第２透光性部材１７０は、発光素子２１が発する光に対する透光性を有する透光性樹脂と、透光性樹脂中に分散して含まれる蛍光体とを有する。
図１７に示す例では、貫通孔１３内における第２透光性部材１７０上に、第３透光性部材１７１が設けられている。第３透光性部材１７１は、発光素子２１が発する光に対する透光性を有する透光性樹脂部材である。第３透光性部材１７１上に第２樹脂層８０が設けられている。なお、貫通孔１３内を第２透光性部材１７０のみで埋めてもよい。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
１…発光領域、１０…導光板、１１…第１主面、１２…第２主面、１３…貫通孔、２０…光源、２１…発光素子、２２…第１透光性部材、２２ａ…第１側面、２２ｂ…第２側面、２２ｃ…凸部、２３…電極、２４…被覆部材、２５…光調整部材、３１…第１樹脂材料、３１ａ,３１ｂ…第１樹脂層、４１…光反射性部材、５０…配線基板、７０…第２透光性部材、８０…第２樹脂層、９１…第１刃、９２…第２刃、１００…面状光源、１１１…積層構造体

Claims (18)

  1. 配線基板と、
    前記配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面であって、前記配線基板と対向して配置される第２主面と、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、
    前記第１孔部内の前記配線基板上に配置された光源であって、素子上面と、素子下面と、前記素子上面と前記素子下面の間の素子側面とを含む発光素子と、前記素子側面および前記素子上面を覆う第１透光性部材とを備え、前記第１透光性部材は、第１側面と、前記第１側面から前記第１孔部の内側面側に突出した第２側面を含む凸部と、を含む光源と、
    を備える構造体を準備する工程と、
    前記構造体の前記第１孔部の前記第１主面側の開口から下方に向けて、光拡散剤を含む第１樹脂材料を射出する工程と、
    前記第１樹脂材料を硬化させ、平面視において前記第１孔部の前記内側面と前記第１透光性部材の前記第１側面との間の前記配線基板上に、第１樹脂層を形成する工程と、
    を備える面状光源の製造方法。
  2. 前記第１樹脂材料を射出する工程は、前記光源の上面に前記第１樹脂材料を射出する工程を含み、
    前記第１樹脂層を形成する工程は、前記光源上の前記第１樹脂材料を硬化させて前記第１樹脂層を形成する工程を含む、請求項１に記載の面状光源の製造方法。
  3. 前記導光板の前記第１主面をマスクで覆った状態で、前記第１孔部に前記第１樹脂材料を射出する、請求項１または２に記載の面状光源の製造方法。
  4. 前記第１樹脂層上に、第２透光性部材を形成する工程をさらに備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の面状光源の製造方法。
  5. 前記第２透光性部材上に、光拡散剤を含む第２樹脂層を形成する工程をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の面状光源の製造方法。
  6. 前記構造体を準備する工程は、前記導光板の前記第２主面側に、平面視において前記導光板の第１孔部と同じ位置に第２孔部を備える光反射性部材を備える積層構造体を準備する工程を含む、請求項１〜５のいずれか１つに記載の面状光源の製造方法。
  7. 前記積層構造体を準備する工程は、前記第１孔部および前記第２孔部を備えない第１積層構造体を準備する工程と、前記第１積層構造体に前記第１孔部および前記第２孔部を含む貫通孔を形成する工程と、を含む、請求項６に記載の面状光源の製造方法。
  8. 前記配線基板上に前記光源を配置する工程と、
    前記貫通孔内に前記光源が位置するように前記積層構造体を前記配線基板に貼り合わせる工程と、
    を含む、請求項７に記載の面状光源の製造方法。
  9. 前記構造体を準備する工程は、前記光源を準備する工程を含み、
    前記光源を準備する工程は、
    シート状の前記第１透光性部材を準備する工程と、
    前記第１透光性部材上に複数の前記発光素子を載置する工程と、
    前記発光素子の前記素子側面および前記素子上面を前記第１透光性部材で覆う工程と、
    複数の前記発光素子の間において、第１刃厚の第１刃を用いて前記第１透光性部材の一部を除去して第１幅の第１溝を形成する工程と、
    前記第１溝の底面において、前記第１刃厚よりも薄い第２刃厚の第２刃を用いて前記第１透光性部材の一部を除去して前記第１透光性部材を切断する工程と、
    を含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の面状光源の製造方法。
  10. 配線基板と、
    前記配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面と、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、
    前記導光板の前記第２主面と、前記配線基板との間に配置され、平面視において前記導光板の前記第１孔部と重なる位置に第２孔部を含む光反射性部材と、
    前記第１孔部および前記第２孔部を含む貫通孔内の前記配線基板上に載置される光源であって、素子上面と、素子下面と、前記素子上面と前記素子下面の間の素子側面とを含む発光素子と、前記素子側面および前記素子上面を覆う第１透光性部材とを備え、前記第１透光性部材は、第１側面と、前記第１側面から前記貫通孔の内側面側に突出した第２側面を含む凸部と、を含む光源と、
    前記貫通孔内の前記配線基板上に配置される光反射性の第１樹脂層と、
    を備える面状光源。
  11. 前記第１樹脂層は、前記光源上に配置される、請求項１０に記載の面状光源。
  12. 前記第１樹脂層上に、第２透光性部材を備える、請求項１０または１１に記載の面状光源。
  13. 前記第２透光性部材上に、光拡散剤を含む第２樹脂層を備える、請求項１２に記載の面状光源。
  14. 下面に電極を有する発光素子と、
    前記発光素子の側面および上面を覆う第１透光性部材と、
    を備え、
    前記第１透光性部材は、第１側面と、前記第１側面よりも外側に突出した第２側面を含む凸部と、を含む光源。
  15. 前記凸部は、前記第１透光性部材の側面の上端に位置する、請求項１４に記載の光源。
  16. 前記第１透光性部材は、蛍光体を含む請求項１４または１５に記載の光源。
  17. 前記第１透光性部材の上面を覆い、前記発光素子が発する光に対する反射性および透光性を有する光調整部材をさらに備える請求項１４〜１６のいずれか１つに記載の光源。
  18. 前記発光素子が発する光に対する反射性を有する被覆部材をさらに備え、
    前記第１透光性部材は、前記発光素子の前記側面の一部を覆い、
    前記被覆部材は、前記第１透光性部材の下方で前記発光素子の前記側面の他の一部を覆う請求項１４〜１７のいずれか１つに記載の光源。
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