JP2021125371A - 発光モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
発光素子を準備する工程と、発光素子から出射される光の少なくとも一部を反射する光調整部材を準備する工程と、蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備する工程と、第1主面と、第1主面の反対側の第2主面と、第1主面から第2主面まで貫通する貫通孔を備える導光板を準備する工程と、貫通孔の第1主面側に光調整部材を配置し、貫通孔の内側面と光調整部材とで構成される凹部を形成する工程と、凹部内に半硬化状態の波長変換部材を配置する工程と、半硬化状態の波長変換部材に加熱、加圧の一方或いは両方を行い、凹部内の形状に沿った形状の硬化状態の波長変換部材を形成する工程と、硬化状態の波長変換部材上に、発光素子を配置する工程と、発光素子を埋設する光反射部材を形成する工程と、発光素子と電気的に接続される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。
【選択図】図9
Description
発光素子を準備する工程と、
前記発光素子から出射される光の少なくとも一部を反射する光調整部材を準備する工程と、
蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備する工程と、
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主面まで貫通する貫通孔を備える導光板を準備する工程と、
前記貫通孔の前記第1主面側に前記光調整部材を配置し、前記貫通孔の内側面と前記光調整部材とで構成される凹部を形成する工程と、
前記凹部内に半硬化状態の前記波長変換部材を配置する工程と、
前記半硬化状態の波長変換部材に加熱、加圧の一方或いは両方を行い、前記凹部内の形状に沿った形状の硬化状態の波長変換部材を形成する工程と、
前記硬化状態の波長変換部材上に、前記発光素子を配置する工程と、
前記発光素子を埋設する光反射部材を形成する工程と、
前記発光素子と電気的に接続される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。
図1は、本実施形態にかかる液晶ディスプレイ装置1000の各構成を示す構成図である。図1で示す液晶ディスプレイ装置1000は、上から順に、液晶パネル1100と、2枚のレンズシート1210、1220と、拡散シート1300と、面状光源1400と、を備える。本実施形態にかかる液晶ディスプレイ装置1000は、液晶パネル1100の下方に面状光源1400を配置するいわゆる直下型の液晶ディスプレイ装置1000である。液晶ディスプレイ装置1000は、発光モジュール100から照射される光を、液晶パネル1100に照射する。なお、上述の構成部材以外に、さらに偏光フィルムやカラーフィルタ、DBEF等の部材を備えてもよい。
面状光源1400は、少なくとも1つの発光モジュールと少なくとも1つの配線基板と、を備える。液晶パネル1100や面状光源1400等の大きさに応じて、発光モジュール及び配線基板の数や大きさ、配置等を選択することができる。
図2Aに示す発光モジュール100は、面状光源1400と略同じ大きさの発光モジュール100の一例を示しており、1つの面状光源1400は1つの発光モジュール100を備える。また、図2Bに示す発光モジュール100は、面状光源1400よりも小さい大きさの発光モジュール100の一例を示しており、1つの面状光源1400は、複数の発光モジュール100を備える。以下、図2Bに示す発光モジュール100を例に挙げて説明する。
発光モジュールの製造方法は、
(1)発光素子を準備する工程と、
(2)発光素子から出射される光の少なくとも一部を反射する光調整部材を準備する工程と、
(3)蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備する工程と、
(4)第1主面と、第1主面の反対側の第2主面と、第1主面から第2主面まで貫通する貫通孔を備える導光板を準備する工程と、
(5)貫通孔の前1主面側に光調整部材を配置し、貫通孔の内側面と光調整部材とで構成される凹部を形成する工程と、
(6)凹部内に半硬化状態の前記波長変換部材を配置する工程と、
(7)波長変換部材に加熱、加圧の一方或いは両方を行い、凹部内の形状に沿った硬化状態の波長変換部材を形成する工程と、
(8)波長変換部材上に、発光素子を配置する工程と、
(9)発光素子を埋設する光反射部材を形成する工程と、
(10)発光素子と電気的に接続される配線層を形成する工程と、
を備える。
実施形態1にかかる発光モジュールの製造方法について詳説する。
発光素子20を準備する。発光素子20は、図4に示すように、半導体積層体21と、正負一対の電極22と、を備える。半導体積層体21は、発光面211と、発光面211の反対側の電極形成面212と、発光面211と電極形成面212の間の素子側面213を含む。半導体積層体は、サファイア等の成長基板を含んでいてもよい。電極22は、半導体積層体21の電極形成面212に配置される。
光調整部材50を準備する。光調整部材50は、発光素子20から出射される光の少なくとも一部を反射する部材である。光調整部材50は、硬化状態または半硬化状態のいずれかの状態で準備することができる。
半硬化状態の波長変換部材70を準備する。後述の工程を経ることで硬化状態の波長変換部材70となる部材である。
図7に示すように、導光板10を準備する。導光板10は、発光素子20からの光を面状に広げる部材であり、光取り出し面である第1主面11と、その反対側に位置する第2主面12とを備えた略板状の部材である。導光板10は、第1主面11から第2主面12まで貫通する貫通孔13を、1又は複数備える。ここでは、1つの導光板10が4つの貫通孔13を備える例を示す。
次に、図8Aに示すように、貫通孔13内に光調整部材50(第1小片50B)を配置する。詳細には、第1小片50Bの第1面51が、導光板10の第1主面11側に配置される。第1小片50Bの第2面52が、導光板10の第2主面12側に配置される。これにより、貫通孔13の内側面131と、第1小片50Bの第2面52とで構成される凹部14を形成することができる。換言すると、貫通孔13の内側面131を内側面とし、第1小片50Bの第2面52を底面とする凹部14を形成することができる。
次に、図9に示すように、凹部14内に半硬化状態の波長変換部材70(第2小片70B)を配置する。第2小片70Bは、平面視において貫通孔13の中央に配置することが好ましい。これにより、加熱或いは加圧により粘度が低下した波長変換部材70を、凹部14の形状に沿うように変形させ易くすることができる。
次に、半硬化状態の波長変換部材70(第2小片70B)を、加熱又は加圧して変形させる。第2小片70Bは、凹部14の形状に沿うように変形された後に硬化され、図10に示すように、硬化状態の波長変換部材70が形成される。第2小片70Bの加熱及び加圧について、いずれかを実施するか、双方を実施するかについては、使用する材料に応じて、適宜、定めることができる。さらに、加熱条件及び加圧条件についても、適宜選定することができる。
次に、図11に示すように、波長変換部材70上に、液状の接合部材30を配置する。接合部材30は、ポッティング、転写、スプレー、印刷等で配置することができる。
次に、光反射性部材40を形成する。図13に示すように、導光板10の第2主面12及び発光素子20を埋設するように、光反射性部材40を形成する。光反射性部材40は、例えばトランスファモールド、圧縮成形、スプレー、印刷等で形成することができる。
次に、図15に示すように、電極22と電気的に接続される配線層60を形成する。配線層60は、電極22に対応する位置に開口部を備えるマスクを用いて、金属材料を印刷、スパッタ、蒸着等の方法で形成することができる。また、光反射性部材40の略全面及び電極22の露出面を含む全面に、スパッタで金属材料の薄膜を形成し、その後、レーザ光を照射することで金属材料の一部を除去する方法で、所望の形状の配線層60を形成することができる。
実施形態2にかかる発光モジュールの製造方法は、液状の光調整部材を用いる点において、実施形態1と異なる。他の工程は、実施形態1と同様とすることができる。
図19は、発光モジュールの変形例の一例である。発光モジュール100Bの導光板10の貫通孔13は、第1主面11側の開口部の幅(直径)が、第2主面12側の開口部の幅(直径)よりも大きい。さらに、貫通孔13は、第1主面11側の開口部に近づくにつれて幅が広くなる部分を含む。
導光板10が平面視形状が四角形の場合、平面視における大きさは、例えば、一辺が1cm〜200cm程度とすることができ、3cm〜30cm程度が好ましい。また、導光板10の厚みは0.1mm〜5mm程度とすることができ、0.5mm〜3mmが好ましい。尚、ここでの「厚み」とは、例えば、第1主面11や第2主面12に凹部や凸部等がある場合は、それらがないものと仮定した場合の厚みを指すものとする。導光板10の平面視形状は例えば、正方形、長方形等の四角形とすることができる。あるいは、三角形、六角形、八角形等の多角形や、円形、楕円形等とすることができる。さらに、これらを組みあせた形状や、一部が丸みを帯びた形状や、一部が欠けた形状等とすることができる。
貫通孔13は、導光板10の第1主面11から第2主面12まで貫通し、その内部に発光素子20が配置される部分である。
導光板10は、第2主面12において、貫通孔13以外は平坦な面であってもよい。また、第2主面12は、図20に示すような溝15を備えてもよい。溝15の側面は、断面視において直線又は曲面とすることができ、さらには、これらを組み合わせてもよい。また、溝15の側面を曲面とする場合、その曲率は一定でもよく、また、位置によって任意の曲率を有することもできる。
発光素子20は、発光ダイオードなど、公知の半導体発光素子を利用することができる。用いる発光素子20の半導体積層体21の組成、発光波長、大きさ、個数などは、目的に応じて適宜選択することができる。発光素子20は、紫外光〜可視光の任意の波長の光を出射する発光素子を選択することができる。例えば、紫外、青色、緑色の光を出射する発光素子としては、半導体積層体22として、窒化物系半導体(InxAlyGa1−x−yN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いた発光素子を用いることができる。また、赤色の光を出射する発光素子としては、GaAs,GaP、InP等を挙げることができる。半導体積層体22の材料およびその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。発光素子20の半導体積層体21の形状は、平面視において正方形、長方形等の四角形や、三角形、六角形等の多角形とすることができる。発光素子20の平面視における大きさは、例えば、一辺の長さが、50μm〜1000μmとすることができる。また、発光素子20の高さは、例えば、5μm〜300μmとすることができる。発光素子20の電極22としては、例えば、Cu、Au、Ni等を用いることができる。電極22の厚みは、例えば、0.5μm〜100μmとすることができる。
接合部材30は、発光素子20と波長変換部材70とを接合させる透光性の部材である。接合部材30の材料として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂、または、ガラスなどの透光性材料を用いることができる。
光反射性部材40は、複数の発光素子20と導光板10の第2主面12とを被覆する光反射性の部材である。光反射性部材40で第2主面12の全面を覆うことで、発光素子20からの光を導光板10に効率よく取り入れることができる。
光調整部材50は、導光板10の貫通孔13内に配置され、発光素子20からの光の一部を反射する機能を備えることが好ましい。例えば、発光素子20から出射される光に対して70%〜90%の反射率を有し、好ましくは80%〜85%反射率を有する。光調整部材50の材料は、例えば、白色の樹脂材料を用いることができる。光調整部材50の材料は、特に、白色の樹脂材料が好ましい。白色の樹脂材料としては、例えば、光反射性物質として酸化チタン、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛等を含む樹脂材料や、発泡樹脂材料等が挙げ有られる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の透光性の熱硬化性の樹脂材料等を用いることができる。
波長変換部材は、樹脂材料と、波長変換物質として粒子状の蛍光体を含む。波長変換部材は、少なくとも発光素子20からの光を透過させる透光性であり、発光素子20から出射される光の60%以上を透過し、好ましくは90%以上を透過する。樹脂材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性の熱硬化性の樹脂材料等を用いることができる。
配線基板200は、絶縁性の基材210と、配線220とを備える。配線は、複数の発光素子20と電気的に接続される。
1100…液晶パネル
1210、1220…レンズシート
1300…拡散シート
1400…面状光源
100…発光モジュール
10、10A…導光板
11…第1主面(光取り出し面)
12…第2主面
13…貫通孔
131…貫通孔の内側面
14…凹部
15…溝
20…発光素子
21…半導体積層体
211…発光面
212…電極形成面
213…素子側面
22…電極
30…接合部材
40…光反射性部材
50…光調整部材
50A…光調整部材(第1シート)
50B…光調整部材(第1小片)
51…光調整部材の第1面(導光板の第1主面側)
52…光調整部材の第2面(導光板の第2主面側)
53…光調整部材の側面
60…配線層
61、62…外部端子
70…波長変換部材
70A…波長変換部材(第2シート)
70B…波長変換部材(第2小片)
71…波長変換部材の第1面(導光板の第1主面側)
72…波長変換部材の第2面(導光板の第2主面側)
80…ノズル
200…配線基板
210…基材
220…配線
Claims (7)
- 発光素子を準備する工程と、
前記発光素子から出射される光の少なくとも一部を反射する光調整部材を準備する工程と、
蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備する工程と、
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主面まで貫通する貫通孔を備える導光板を準備する工程と、
前記貫通孔の前記第1主面側に前記光調整部材を配置し、前記貫通孔の内側面と前記光調整部材とで構成される凹部を形成する工程と、
前記凹部内に半硬化状態の前記波長変換部材を配置する工程と、
前記半硬化状態の波長変換部材に加熱、加圧の一方或いは両方を行い、前記凹部内の形状に沿った形状の硬化状態の波長変換部材を形成する工程と、
前記硬化状態の波長変換部材上に、前記発光素子を配置する工程と、
前記発光素子を埋設する光反射部材を形成する工程と、
前記発光素子と電気的に接続される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。 - 前記半硬化状態の波長変換部材を準備する工程は、半硬化状態のシート状の波長変換部材を切断して小片化することにより準備する工程を含む、請求項1に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記光調整部材を準備する工程は、半硬化は硬化状態の光調整部材を準備する工程を含む、請求項1又は請求項2に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記光調整部材を準備する工程は、液体状態の光調整部材を準備する工程を含む、請求項1又は請求項2に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記光調整部材は、前記貫通孔内において前記第1主面側に配置される第1面と、前記第2主面側に配置される第2面と、を有し、前記第2面は凸状である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記光調整部材の前記第1面は、前記導光板の前記第1主面と面一となるように配置される、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記光調整部材の前記第1面は、前記導光板の前記第1主面から離隔して配置される、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
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