JP2021131928A - 発光モジュールの製造方法及び発光モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】薄型化が可能な発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュール100の製造方法は、同一面側に正負一対の電極を備えた光源20を準備する工程と、光取り出し面となる第1主面と、第1主面と反対側の第2主面と、第1主面から第2主面まで貫通する貫通孔13を複数備える導光板10を準備する工程と、貫通孔13の第2主面側の内側面が露出するように貫通孔13内に光調整部材50を配置し、内側面と光調整部材50によって構成される凹部を形成する工程と、凹部の内側面から離隔するよう、光調整部材50上に、電極を上にして光源20を載置する工程と、凹部の内側面と光源20との間に配置され、電極の少なくとも一部が露出するように第2主面を覆う光反射部材40を配置する工程と、複数の光源20と電気的に接続する配線層70を形成する工程と、を備える。【選択図】図3C

Description

本開示は、発光モジュールの製造方法及び発光モジュールに関する。
導光板を用いた発光モジュールが知られている。
韓国特開10−2009−0117419号公報 特表2008−503034号公報 特開2019−012681号公報
薄型の発光モジュールを提供することを目的とする。
同一面側に正負一対の電極を備えた光源を準備する工程と、
光取り出し面となる第1主面と、前記第1主面と反対側の第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複数備える導光板を準備する工程と、
前記貫通孔の前記第2主面側の内側面が露出するように前記貫通孔内に光調整部材を配置し、前記内側面と前記光調整部材によって構成される凹部を形成する工程と、
前記凹部の内側面から離隔するよう、前記光調整部材上に、前記電極を上にして前記光源を載置する工程と、
前記凹部の内側面と前記光源との間に配置され、前記電極の少なくとも一部が露出するように前記第2主面を覆う光反射部材を配置する工程と、
前記複数の発光素子と電気的に接続する配線層を形成する工程と、
を備える発光モジュールの製造方法。
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と、
前記貫通孔内において前記第2主面側に配置される光源であって、発光素子と、前記発光素子の側面を被覆する第1透光性部材と、前記発光素子の上方に配置される第1光調整部材と、を備える光源と、
前記貫通孔内において前記第1主面側に配置される第2光調整部材と、
前記光調整部材と前記光源との間に配置される接合部材と、
前記第2主面を覆う光反射部材と、を備え、
前記貫通孔内において、前記光反射部材は前記貫通孔の内側面と接し、前記光源の側面と接していない、発光モジュール。
薄型の発光モジュールを提供することができる。
実施形態にかかる液晶ディスプレイ装置の各構成を模式的に示す構成図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式平面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式平面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式平面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式下面図である。 図3A及び図3Bに示すIIIC−IIIC線における模式断面図である。 図3Cに示す3D部分を拡大した模式拡大断面図である。 実施形態にかかる光源の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる光源の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる光源の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる光源の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる光源の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図、模式平面図及び模式下面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる面状光源の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式拡大断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式拡大断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。 図18Aに示す18B部分を拡大した模式拡大断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す模式断面図、模式平面図及び模式下面図である。
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。また、各部材は、硬化の前後において、また、切断の前後等において、状態や形状等が異なる場合であっても同じ名称を用いるものとする。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光モジュールを例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態において説明する内容は、他の実施の形態にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。また、断面図は、切断面を見たときにその後方に見える部分を省略し、切断面の形態のみを示す端面図を用いる場合がある。
<液晶ディスプレイ装置1000>
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(登録商標)等の部材を備えてもよい。
<面状光源>
面状光源1400は、少なくとも1つの発光モジュール100と少なくとも1つの配線基板200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100及び配線基板200の数や大きさ、配置等を選択することができる。
<発光モジュール>
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。
(実施形態1)
図3A〜図3Dに、本実施形態にかかる発光モジュール100の一例を示す。発光モジュール100は、導光板10と、導光板10の貫通孔13内に配置された複数の光源20とを備える。光源20は、電極23を含む第2面(下面)20bと、第2面(下面)20bの反対側の第1面(上面)20aと、第1面20aと第2面(下面)20bの間の側面20cと、を備える。導光板10は、光取り出し面となる第1主面11と、第1主面11の反対側の第2主面12と、第1主面11から第2主面12まで貫通する貫通孔13と、を備える。
貫通孔13内には、光調整部材50が配置されている。光源20は、貫通孔13内において光調整部材50の直下(第2主面12側)に配置されている。導光板10の第2主面12は、光反射部材40で覆われている。複数の光源20は、配線層70に電気的に接続されている。そして、光反射部材40は、光源20の側面20cと貫通孔13の内側面131との間にも配置されている。
このような発光モジュールは、以下の工程を備える製造方法により得ることができる。
(1)同一面側に正負一対の電極を備えた光源を準備する工程と、
(2)光取り出し面となる第1主面と、第1主面と反対側の第2主面と、第1主面から第2主面まで貫通する貫通孔を複数備える導光板を準備する工程と、
(3)貫通孔の第2主面側の内側面が露出するように貫通孔内に光調整部材を配置し、内側面と光調整部材によって構成される凹部を形成する工程と、
(4)凹部の内側面から離隔するよう、光調整部材上に、電極を上にして光源を載置する工程と、
(5)凹部の内側面と光源との間に配置され、電極の少なくとも一部が露出するように第2主面を覆う光反射部材を配置する工程と、
(6)複数の発光素子と電気的に接続する配線層を形成する工程と、
を備える。
本開示の方法により得られる発光モジュールは、貫通孔内に光源を配置しているため、薄型の発光モジュールとすることができる。また、貫通孔の内側面と光源との間に光反射部材を配置することで、光源からの光が導光板の第2主面から入射されることを抑制することができる。
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。
(1)光源を準備する工程
複数の光源を準備する。発光モジュール100の大きさや目的とする光学特性に応じて、必要な数の光源を準備する。図4A〜図4Eは、光源の一例である。光源は、同一面側に正負一対の電極23を備える。光源は、第1面(上面)20aと、第1面20aの反対側であって正負一対の電極を含む第2面(下面)20bと、を備える。第1面20aと第2面20bとの間の側面20cを複数備える。
光源は、発光素子21を備える。発光素子21は、同一面側に正負一対の電極23を備える。光源は、図4A〜図4Dに示すように、発光素子21と、発光素子21を被覆する部材と、を備えることができる。
図4Aに示す光源20は、発光素子21の半導体積層体22の第1面22aを覆う透光性部材(第1透光性部材)24を備える。透光性部材24は、透光性接合部材25によって発光素子21と接合されている。透光性接合部材25は、半導体積層体22の第1面22aと透光性部材24の間に配置される。透光性接合部材25は、半導体積層体22の各側面22cにおいて、少なくとも側面22cの一部を覆うことができる。光反射性の被覆部材26は、半導体積層体22の各側面22cにおいて、少なくとも側面22cの一部を覆う。また、半導体積層体22の側面が透光性接合部材25で覆われる場合は、被覆部材26は、透光性接合部材25の側面を覆う。なお、透光性接合部材25は省略することができる。光源20からの光は、主として第1面(上面)20aから出射され、側面20cの一部(透光性部材24の側面)からも出射される。
図4Bに示す光源20Aは、図4Aに示す光源20の上に、光調整部材(第1光調整部材)27を備える構造である。光調整部材27は、発光素子21からの光の少なくとも一部を反射する部材である。光調整部材27の透過率又は反射率を調整することで、光源20Aの配光特性を制御することができる。光源20Aからの光は、第1面(上面)20aと、側面20cの一部(透光性部材24の側面及び光調整部材27の側面)から出射される。光調整部材は、他の光源においても適用できる。
光源20及び光源20Aのように、半導体積層体22の側方に光反射性の被覆部材26が配置されている場合、導光板10の貫通孔13内において、光源の側面(被覆部材の側面)と貫通孔13の内側面131との間に光反射部材40が位置することで、光源から出射された光が光源の側面20cと貫通孔13の内側面131との間の隙間に戻りにくい。そのため、光源からの光を効率よく導光板10内に入射させることができる。
図4Cに示す光源20Bは、半導体積層体22の側面22cが透光性部材24で覆われている。発光素子21の上方において、透光性部材24の上面には光調整部材(第1光調整部材)27が配置されている。透光性部材24の下面及び半導体積層体22の下面にも、光調整部材(第1光調整部材)28が配置されている。光源20Bからの光は、主として側面20cから出射される。また、光調整部材27の透過率に応じて、第1面20aからも光が出射される。このような光源20Bを用いる場合、側面20cから出射される光は貫通孔13内に配置される光反射部材40によって反射される。これにより、光源20Bからの光が第2主面12から導光板10内に光が入射されることを抑制することができる。
図4Dに示す光源20Cは、発光素子21の半導体積層体22の第1面22a、側面22c及び第2面22bが透光性部材24で覆われている。電極23の側面も透光性部材24で覆われている。光源20Cからの光は第1面20a、側面20c及び第2面20bから出射される。このような光源20Cを用いる場合、貫通孔13の内側面131と光源20Cの側面20cとの間に光反射部材40が配置されることで、第2主面12から導光板10内に光が入射されることを抑制することができる。
光源20Cは、電極23が金属膜29で被覆されている。金属膜29は、電極23の下面から透光性部材24の下面まで延在するように配置してもよい。換言すると、金属膜29は、電極23の下面の面積よりも大きい面積としてもよい。発光素子21のサイズが小さい場合、一対の電極23も小さくなる。そのため、このような金属膜29を備えることで、後述の配線層との電気的接続を容易にすることができる。他の光源においても、このような金属膜を備えることができる。
図4Eに示す光源20Dは、発光素子21のみからなる。発光素子21は、半導体積層体22と、第2面22bに設けられる一対の電極23と、を備える。光源20Dの第1面20aは、発光素子21の半導体積層体22の第1面22aである。光源20Dの第2面20bは、発光素子21電極23の下面である。光源20Dの側面20cは、発光素子21の半導体積層体22の側面22cである。このように発光素子21のみを光源として用いることで、発光モジュールを安価に作成することができる。
(2)導光板を準備する工程
図5に示すように、導光板10を準備する。導光板10は、光源20からの光を面状に広げる部材であり、光取り出し面となる第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、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。
このような導光板10は、例えば、射出成形やトランスファモールド、熱転写等で成形することにより準備することができる。また、導光板10の貫通孔13や、後述する溝15等は、導光板10の成形時に一括して形成することができる。これにより、成形時の位置ずれを低減することができる。また、貫通孔13や溝15を有しない透光性の板を購入又は成形して準備し、貫通孔13や溝15を形成する工程を行うことで導光板10を準備してもよい。あるいは、貫通孔13や溝15を備えた導光板10を購入することで準備してもよい。
(3)貫通孔内に光調整部材を配置し、凹部を形成する工程
次に、図6に示すように、貫通孔13内に光調整部材50を配置する。光調整部材50は、第1主面11に近い側に配置する。換言すると、貫通孔13の第2主面12側の内側面131が露出するように光調整部材50を配置する。これにより、貫通孔13の内側面131と光調整部材50とによって構成される凹部14を形成することができる。凹部14は、貫通孔13の内側面131を側面とし、光調整部材50の第2面52を底面とする。
光調整部材50は、例えば、大面積の板状又はシート状の光調整部材50を形成し、切断、パンチング等によって個片化することで、小片の光調整部材50を準備することができる。あるいは、金型等を用いて射出成形、トランスファモールド、圧縮成形などの方法によって小片の光調整部材50の成形品を形成して準備することができる。また、成形された光調整部材50のシートまたは小片を、購入して準備してもよい。
平面視における光調整部材50の大きさは、例えば、貫通孔13の大きさと略同じとすることが好ましい。光調整部材50の平面視形状は、貫通孔13の平面視形状と、同じであることが好ましい。
光調整部材50の第1面(上面)51又は第2面(下面)52は、平坦な面、又は曲面とすることができる。あるいは、光調整部材50の第1面51又は第2面52は、凸状又は凹状とすることができる。
光調整部材50と貫通孔13の内側面との間に、接着剤を備えることで、貫通孔13内に光調整部材50を固定することができる。接着剤は、貫通孔13の内側面又は光調整部材50の側面に形成することができる。
光調整部材50の厚みは、貫通孔13の深さよりも小さい。例えば、光調整部材50の厚みは、貫通孔13の深さの10%〜90%とすることができる。このように、貫通孔13の深さよりも小さい厚みの光調整部材50を配置することで、光調整部材50の第2面52を底面とし、貫通孔13の内側面131を側面とする凹部14を形成することができる。
光調整部材50の第1面51は、導光板10の第1主面11と面一とすることができる。あるいは、光調整部材50の第1面51は、第1主面11から離れた位置となるように配置してもよい。成形された光調整部材50は、第1主面11側の開口から又は第2主面12側の開口から貫通孔13内に挿入することができる。
(4)光源を載置する工程
次に、光調整部材50上に光源20を載置する。光源20は、光調整部材50上に直接、あるいは、接合部材30を介して配置される。接合部材30を用いる場合は、光源20を配置する前に、図7に示すように、光調整部材50上に接合部材30を配置する。接合部材30は、液状の接合部材30を、ポッティング、転写、印刷等の方法で配置することができる。
接合部材30の量は、適宜選択することができる。接合部材30は、光源20の第1面20aの全面と接することが可能な量を配置することが好ましい。
接合部材30は、光源20側に設けてもよい。例えば、吸着コレット等の吸着部材で光源20をピックアップし、液状の接合部材30に光源20の第1面20aを浸漬して、光源20に接合部材30を付着させる等の方法を用いてもよい。
次に、図8に示すように、接合部材30上に、光源20を載置する。光源20は、電極23を上にした状態で、貫通孔13(凹部14)の内側面131から離隔するように配置する。詳細には、光源20の側面と貫通孔13の内側面131との間に隙間が形成されるようにして光源20を配置する。このような隙間は、例えば、平面視において光源20の中心に対して対称となる位置において、同じ幅となるようにすることが好ましい。
(5)光反射部材を配置する工程
次に、図9に示すように、導光板10の第2主面12と複数の光源20とを覆う光反射部材40を配置する。このとき、貫通孔13(凹部14)の内側面131と光源20の側面20cとの間の隙間にも、光反射部材40を配置する。これにより、第2主面12を覆い貫通孔13内まで連続して一体的に光反射部材40を形成することができる。これにより、光源20からの光を効率よく導光板10内に入射させることができる。また、導光板10の第2主面12を覆う光反射部材と貫通孔13内に配置される光反射部材は、別体でもよい。つまり、貫通孔13内に光反射部材を配置し、硬化させた後に、第2主面12を被覆する光反射部材を配置し硬化するなど、工程を分けて形成することができる。例えば、貫通孔13内に配置される光反射部材と、第2主面12を被覆する光反射部材とを、異なる反射率の材料を用いることができる。これにより、光源に近い位置と光源から離れた位置との反射率を調整して、面内の輝度ムラを抑制することができる。別体で形成される2つの光反射部材は、上述の反射率のほか、粘度、材料等が異なる材料を用いてもよい。
光反射部材40は、貫通孔13(凹部14)内において、光源20の側面20cと、貫通孔13の内側面131の両方に接するように配置することができる。また、光反射部材40は、接合部材30と接していてもよい。また、光反射部材40は、凹部14の底面、すなわち、光調整部材50と接していてもよい。このように、貫通孔13(凹部14)内における光反射部材40の厚みは、光源の配光特性や、光源ピッチ、導光板の厚みや貫通孔の幅等に応じて、適宜選択することができる。
光反射部材40は、例えばトランスファモールド、ポッティング、印刷、スプレー等の方法で形成することができる。図9に示す例では、光源20の電極23の上面を完全に被覆するように光反射部材40を厚く形成している。ただし、これに限らず、電極23の少なくとも一部が露出するように光反射部材40を配置してもよい。
次に、光反射部材40の一部を除去する。これにより、図10に示すように、光反射部材40から光源20の電極23を露出させる。除去する方法としては、砥石等の研削部材や、ブラスト等が挙げられる。尚、光源20が電極23に接続される金属膜29(図4D参照)を備える場合、金属膜29が露出されるまで被覆部材40を除去してもよい。いずれの場合も、光源20の発光素子21に給電することが可能な導電部材(電極、金属膜)が露出されるまで、光反射部材40を除去する。あらかじめ電極23の少なくとも一部が露出されるように光反射部材40を配置する場合は、光反射部材40の一部を除去する工程は省略することができる。
(6)配線層を形成する工程
次に、図11に示すように、光源20の電極23と光反射部材40上に、配線層70となる金属膜を形成する。配線層70の形成方法としては、スパッタ、メッキ、印刷、金属箔の貼り合わせ等が挙げられる。
配線層70は、マスク等を用いることで所定のパターンの配線層70を形成することができる。また、光源20の電極23と、光反射部材40を含む面全体に金属膜を形成し、その後、部分的に金属膜を除去することで、所定のパターンの配線層70を形成することができる。部分的に金属膜を除去する方法としては、エッチングやレーザ光照射などが挙げられる。
以上のようにして、図11に示すような発光モジュール100を得ることができる。また、1枚の導光板から複数の発光モジュール100を同時に形成する場合は、配線層70を形成した後、導光板10及び光反射部材40を切断することで、発光モジュール100とすることができる。
発光モジュール100が複数の光源20を備える場合、それぞれが独立で駆動するように配線することができる。また、導光板10を複数の範囲に分割し、1つの範囲内に実装された複数の光源20を1つのグループとし、1つのグループ内の複数の光源20同士を直列又は並列に電気的に接続することで同じ回路に接続し、このような光源グループを複数備えるようにしてもよい。このようなグループ分けを行うことで、ローカルディミング可能な発光モジュールとすることができる。例えば、図3Bに示す例では、4つの光源20は、右側の二つが直列接続され、左側の二つが直列接続されている。そして、これらの直列接続された二組が、さらに並列接続されている。
上述のようにして得られた発光モジュール100と、配線基板200の配線220とを接着シート等を用いて接着することができる。これにより図12に示すような面状光源1400を得ることができる。配線基板200の配線は、発光モジュール100の配線層70の外部端子71及び72(図3B参照)と電気的に接続されている。そして、給電により、4つの光源20が同時点灯することができる。
配線基板200は、どのような方法で発光モジュール100と接合されていてもよい。例えば、シート状の接着シートを、導光板10の反対側に設けられた光反射部材40の表面と、配線基板200の面との間に配置し、圧着することで、接合することができる。また、配線基板200の配線と光源20との電気的接続はどのような方法で行われてもよい。例えば、ビアホール内に埋め込んだ金属である導電部材を加圧と加熱により溶かして金属膜と接合することができる。
(実施形態2)
図13に示す発光モジュール100Aは、第1主面11と、第1主面の反対側の第2主面12と、第1主面11から第2主面まで貫通する貫通孔13を備える導光板10と、貫通孔13内において第1主面11側に配置される光調整部材50と、貫通孔13内において第2主面12側に配置される光源20Bと、光調整部材50と光源20Bとの間に配置される接合部材30と、第2主面12を覆う光反射部材40と、を備える。そして、貫通孔13内において、光反射部材40は内側面131と接し、光源20Bの側面20cと接していない。実施形態1と異なる点について主に説明する。
光源20Bは、前述のとおり、発光素子21の半導体積層体22の側面が透光性部材24で覆われている。つまり、光源20Bの側面20cの広い面積から光が出射される。このような光源20Bを用いる場合、光源20Bの側面20cを透光性の接合部材30で覆うことで、光源20Bの側面20cから出射される光を、接合部材30を介して貫通孔13の内側面131から導光板10内に入射させ易くすることができる。そして、光反射部材40の一部が貫通孔13の内側面131と接するように配置されていることで、光源20Bの側面20cから出射される光が、導光板10の第2主面12から導光板10内に入射されることを抑制することができる。これにより、平面視において光源20B近傍の色ムラを低減した発光モジュールとすることができる。
このように、半導体積層体22の側方に透光性部材24が位置する光源20Bを用いる場合、透光性の接合部材30は、光源20Bの各側面20cをそれぞれ50%以上覆うことが好ましい。特に、透光性部材24の側面の50%以上を接合部材30が覆うことが好ましい。
また、光源20Bのように、第1面(上面)20a側に光調整部材27を備える光源を用いる場合、貫通孔13内の光反射部材40は、光調整部材27よりも下側(第2主面12に近い側)に位置することが好ましい。これにより、光源20Bの側面20cから出射される光を光反射部材40で遮られにくくすることができる。
このように、光源20Bの側面20cを覆う接合部材30を形成する場合は、光源20Bの幅の、例えば、1.2倍以上の幅の貫通孔13を備える導光板10を準備することが好ましい。そして、接合部材30は、光源20Bの側面20cの所望の領域を覆うのに十分な量を配置し、その上に光源20Bを配置して押圧することで光源20Bの側面20cを這い上がらせる。これにより、貫通孔13内に位置する光源20Bの側面20cを被覆する接合部材30を形成し易い。
(実施形態3)
図14に示す発光モジュール100Bは、貫通孔13内において、光調整部材(第2光調整部材50)50と光源20Bとの間に、透光性部材60(第1透光性部材60)を備える点において実施形態2にかかる発光モジュール100Aと異なる。
このような発光モジュール100Bは、図15Aに示すように、導光板10の貫通孔13内に光調整部材50を配置して凹部14を形成した後、図15Bに示すように、光調整部材50上に透光性部材60を配置する工程を備える。光源は、光調整部材50に配置される透光性部材60上に配置される。その他の工程は、実施形態1又は2と同様に行うことができる。
透光性部材60の形成方法は、例えば、大面積の板状又はシート状の透光性部材60を、切断、パンチング等によって個片化する方法が挙げられる。あるいは、金型等を用いて射出成形、トランスファモールド、圧縮成形などの方法によって小片の透光性部材60の成形品を形成することができる。成形された透光性部材60のシートまたは小片は、購入して準備したものを用いてもよい。
光調整部材50と光源との間に透光性部材60が配置されることで、光源から光調整部材50に向けて出射された光を拡散し易くすることができる。また、図4B又は図4Cに示すような、第1面20aが光調整部材27で構成されるような光源を用いる場合は、光源の直上方向(Z方向)への光が出射されにくい。そのため、光源の直上の光調整部材から出射される光が少なくなる。このような場合、光源の直上に透光性部材60が配置されていることで、隣接する光源から出射された光が、透光性部材60内を通過することができる。これにより、光調整部材50からも外部に光が出射されるため、導光板の面内の輝度ムラを低減し易くすることができる。
(実施形態4)
図16に示す発光モジュール100Cは、光調整部材50の下面(第2面)52が下側に凸状となっている点において他の実施形態と異なる。第2面52が凸状の光調整部材50は、トランスファモールド、圧縮成形等によって成形することができる。あるいは、あらかじめ第2面52が凸状となるように成形された光調整部材50を購入して用いることができる。または、図17に示すように、導光板10の貫通孔13内に、液状の光調整部材50を、ディスペンスノズル80等を用いて配置し、硬化させることが形成することができる。
光調整部材50は、光源側に位置する第2面52が凸状となっていることで、光源からの光が導光板10の面内に広がり易くすることができる。光調整部材50の第2面52は、図16に示すように断面視が曲面であってもよく、あるいは、直線状の斜面を備えていてもよい。つまり、光調整部材50は、第2面52側が円錐又は四角錘などの形状とするこことができる。光調整部材50の第2面52が凸状の場合、平面視において第2面52の中心で最も光源に近いような凸状とすることが好ましい。また、図16に示す例では、光統制部材50の第2面52の全面が凸状になっている。これにより、光源からの光を効率よく側方に反射させることができる。ただしこれに限らず、光調整部材50の第2面52の一部が凸状であってもよい。
(実施形態5)
図18A及び図18Bに示す発光モジュール100Dは、貫通孔13の内側面131の一部が、断面視において傾斜面となっている。詳細には、貫通孔13のうち第1主面11側の内側面131が断面視において傾斜面である。これに限らず貫通孔13の内側面131の全部が傾斜面であってもよい。また、傾斜面ではなく、段差を備えていてもよい。
発光モジュール100D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。
図19は、図18Aに示す発光モジュール100Dに用いられる導光板10の平面図及び断面図である。このような導光板10を準備し、図17で例示した方法と同様に、ディスペンスノズル80を用いて、第2主面12側の開口部から貫通孔13内に、液状の光調整部材50を供給する。これにより、光源20側に凸となる形状であり、さらに傾斜面を備える光調整部材50を光源20の直上に配置することができる。このような光調整部材50を備えることで、光源20からの光を、より効率よく横方向に広げることができる。
あるいは、あらかじめ成形された光調整部材50の小片を、第1主面11側から貫通孔13内に挿入してもよい。
また、図19に示す導光板10は、第2主面12側に、溝15を備える。溝15は、断面視において隣接する貫通孔13の間に配置される。溝15は、平面視において、貫通孔13を取り囲むように四角環状に配置される。この溝15内には、図18Aに示すように光反射部材40の一部を配置することができる。これにより、光源20からの光を第1主面11側に向けて反射し易くすることができる。
発光モジュールを構成する各部材について、以下に詳述する。
(導光板)
導光板は、光源からの光を面状に広げる透光性の部材である。導光板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主面や第2主面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、これらを組みあわた形状や、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。
導光板の材料としては、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、又はエポキシ若しくはシリコーン等の熱硬化性樹脂等の樹脂材料やガラスなどの光学的に透明な材料を用いることができる。特に、熱可塑性の樹脂材料は、射出成形によって効率よく製造することができるため、好ましい。なかでも、透明性が高く、安価なポリカーボネートが好ましい。また、ポリエチレンテレフタレート等の安価な材料を用いることで、発光モジュールのコストを低減することができる。さらに、ポリカーボネートよりも耐熱性を向上させることができる。
導光板は単層で形成されていてもよく、複数の透光性の層が積層されて形成されていてもよい。複数の透光性の層を積層する場合は、接着剤を用いて各層を貼り合わせることができる。また、複数の透光性の層が積層されている場合、一部又は全部の層が、貫通孔や凹部を備えることで、導光板の内部に空気層を備えるような構造とすることもできる。これにより、光をより拡散させやすくなり、輝度ムラを低減した発光モジュールとすることができる。
(導光板:貫通孔)
貫通孔は、導光板の第1主面から第2主面1で貫通し、その内部に光源が配置される部分である。
複数の貫通孔は、導光板の平面視において、二次元に配列される。好ましくは、複数の貫通孔は、直交する二方向、つまり、x方向(横方向)およびy方向(縦方向)に沿って二次元に配列される。例えば、図2A、図2B等に示すように、貫通孔のx方向の配列ピッチとy方向の配列ピッチは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、配列の二方向は、直交していなくてもよい。また、x方向またはy方向の配列ピッチは等間隔に限られず、不等間隔であってもよい。例えば、導光板の中央から周辺に向かって間隔が広くなるように貫通孔が配列されていてもよい。
貫通孔の開口部は、平面視において、円形又は楕円形とすることができる。あるいは、正方形、ひし形、長方形等の四角形とすることができる。さらに、三角形、六角形、八角形等の多角形とすることができる。
(導光板:溝)
導光板は、第2主面において、溝を備えることができる。溝の側面は、貫通孔内に配置された光源からの光を、第1主面11側に反射させるリフレクタとして機能させることができる。そのため、溝は、平面視において、光源が配置される貫通孔を囲むように、貫通孔それぞれの周囲に配置されることが好ましい。
溝の側面は、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。
(光源)
発光素子は、発光ダイオードなど、公知の半導体発光素子を備える。光源は、発光素子21のみ、あるいは、発光素子とそれを被覆する部材と、を備えることができる。
用いる発光素子の半導体積層体の組成、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、半導体積層体として、窒化物系半導体(InAlGa1−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。発光素子の半導体積層体の形状は、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、発光素子の高さは、例えば、5μm〜300μmとすることができる。発光素子の電極としては、例えば、Cu、Au、Ni等を用いることができる。電極の厚みは、例えば、0.5μm〜100μmとすることができる。
(光源:透光性部材)
透光性材料は、少なくとも発光素子からの光を透過させる透光性であり、発光素子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。透光性部材の材料としては、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。
透光性部材は、上記の樹脂材料中に、波長変換物質として粒子状の蛍光体を含んでもよい。波長変換物質は、発光素子から出射される光の波長を、異なる波長の光に変換する蛍光体等の波長変換物質を含む。透光性部材は、波長変換物質を含む層が単層又は複数層含むことができる。また、波長変換物質を含む層と、実質的に波長変換物質を含まない層との積層構造を含むことができる。
蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Y(Al,Ga)12:Ce)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Lu(Al,Ga)12:Ce)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Tb(Al,Ga)12:Ce)、βサイアロン蛍光体(例えば、(Si,Al)(O,N):Eu)、αサイアロン蛍光体(例えば、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))、CASN系蛍光体(例えば、CaAlSiN:Eu)若しくはSCASN系蛍光体(例えば、(Sr,Ca)AlSiN:Eu)等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(例えば、KSiF:Mn)若しくはMGF系蛍光体(例えば、3.5MgO・0.5MgF・GeO:Mn)等のフッ化物系蛍光体、又は、量子ドット蛍光体等を用いることができる
1つの透光性部材に、1種類又は複数種類の蛍光体を含むことができる。複数種類の蛍光体は、混合させて用いてもよく、あるいは積層させて用いてもよい。例えば、青色系の光を出射する発光素子を用い、蛍光体として緑色系の発光をするβサイアロン蛍光体と赤色系の発光をするKSF蛍光体等のフッ化物系蛍光体とを含むことができる。このような2種類の蛍光体を用いることで、発光モジュールの色再現範囲を広げることができる。また、蛍光体は量子ドットであってもよい。
蛍光体は、透光性部材の内部においてどのように配置されていてもよい。例えば、蛍光体は、波長変換部材の内部において略均一に分布していてもよく、一部に偏在してもよい。
透光性部材は、光拡散物質を含んでいてもよい。光拡散物質としては、例えばSiO、TiO、Al、ZnO等の微粒子が挙げられる。
貫通孔内に配置される透光性部材(第2透光性部材)は、上述の光源に用いられる透光性部材(第1透光性部材)と同様のものを用いることができる。第1透光性部材と第2透光性部材とは、同じものでもよく、異なるものでもよい。また、第1透光性部材が波長変換物質を含有し、第2透光性部材が波長変換物質を実質的に含まなくてもよい。また、それとは逆に、また、第2透光性部材が波長変換物質を含有し、第1透光性部材が波長変換物質を実質的に含まなくてもよい。
(光源:被覆部材)
被覆部材は、光反射性の部材である。被覆部材は、発光素子から出射される光に対する反射率が、例えば、60%以上とすることができ、70%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。被覆部材の材料は、白色の顔料等を含有させた樹脂材料であることが好ましい。特に、酸化チタンを含有させたシリコーン樹脂が好ましい。
(光源:透光性接合部材)
透光性接合部材は、発光素子と透光性部材とを接合する部材である。透光性接合部材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂等を用いることができる。
(光源:金属膜)
金属膜は、発光素子の電極を覆うめっき層やスパッタ膜などの導電材料である。金属膜の材料は、例えば、Cu/Ni/Auの順に積層させた積層構造とすることができる。金属膜は、一対の電極の側面を被覆する被覆部材又は透光性部材の一部と、電極とを連続して覆うように配置されていてもよい。
(接合部材)
接合部材は、光源と導光板とを接合させる透光性の部材である。
接合部材の材料として、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。
(光反射部材)
光反射部材は、複数の光源と導光板の第2主面とを被覆する光反射性の部材である。光反射部材は、貫通孔内にも一部が配置される。光反射部材で第2主面の全面を覆うことで、光源からの光を導光板に効率よく取り入れることができる。
光反射部材は、光源から出射される光に対して60%以上の反射率を有し、好ましくは90%以上の反射率を有する。光反射部材の材料は、例えば、金属や、白色の樹脂材料、DBR膜等を用いることができる。光反射部材の材料は、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。
(光調整部材)
光調整部材は、導光板の貫通孔内に配置され、光源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、光源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。
(配線層)
配線層は、光源に給電するための導電部材である。配線層としては、例えば、Ag、Ag/Cu、Ni/Au等を用いることができる。配線層は、これらの材料を単独で用いてもよく、あるいは、複数の材料を含む合金や、積層構造とすることができる。配線層の厚みは、例えば、5μm〜50μmとすることができる。
(配線基板)
配線基板は、絶縁性の基材と、配線とを備える。配線は、複数の光源と電気的に接続される。
配線基板は、例えば、絶縁性の基材に設けられた複数のビアホール内に充填された導電部材と、基材の両面側において導電部材と電気的に接続された配線と、を備える。
配線基板は、積層構造を有していてもよい。例えば、配線基板として、表面に絶縁層が設けられた金属板を用いてもよい。また、配線基板は複数のTFT(Thin−Film Transistor)を有するTFT基板であってもよい。
配線基板の基材の材料としては、例えば、セラミックス又は樹脂を用いることができる。低コストおよび成形容易性の点から、樹脂を基材の材料として選択してもよい。樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、BTレジン、ポリフタルアミド(PPA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、不飽和ポリエステル、ガラスエポキシ等の複合材料等を挙げることができる。また、リジッド基板であってもよく、フレキシブル基板であってもよい。
配線は、例えば、基材上に設けられた導電箔(導体層)であり、複数の光源と電気的に接続される。配線の材料は、高い熱伝導性を有していることが好ましい。このような材料として、例えば銅などの導電材料が挙げられる。また、配線は、メッキや導電性ペーストの塗布、印刷などで形成することができ、配線の厚みは、例えば、5〜50μm程度である。
本開示にかかる発光モジュールは、例えば、液晶ディスプレイ装置のバックライト、各種表示装置等として利用することができる。
1000…液晶ディスプレイ装置
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
200…配線基板
210…基材
220…配線
10…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(凹部)の内側面
14…凹部
15…溝
20、20A、20B、20C、20D…発光装置(光源)
20a…第1面(光源の上面)
20b…第2面(光源の電極形成面)
20c…側面(光源の側面)
21…発光素子(光源)
21a…第1面(光源の上面・半導体積層体の上面)
21b…第2面(半導体積層体の電極形成面)
21c…側面(光源の側面・半導体積層体の側面)
22…半導体積層体
23…電極
24…透光性部材(第1透光性部材/光源の透光性部材)
25…透光性接合部材
26…被覆部材
27、28…光調整部材(第1光調整部材)
29…金属膜
30…接合部材
40…光反射部材
50…光調整部材(第2光調整部材)
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)
60…透光性部材(第2透光性部材/貫通孔内の透光性部材)
70…配線層
71、72…外部端子
80…ディスペンスノズル

Claims (11)

  1. 同一面側に正負一対の電極を備えた光源を準備する工程と、
    光取り出し面となる第1主面と、前記第1主面と反対側の第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複数備える導光板を準備する工程と、
    前記貫通孔の前記第2主面側の内側面が露出するように前記貫通孔内に光調整部材を配置し、前記内側面と前記光調整部材によって構成される凹部を形成する工程と、
    前記凹部の内側面から離隔するよう、前記光調整部材上に、前記電極を上にして前記光源を載置する工程と、
    前記凹部の内側面と前記光源との間に配置され、前記電極の少なくとも一部が露出するように前記第2主面を覆う光反射部材を配置する工程と、
    前記複数の発光素子と電気的に接続する配線層を形成する工程と、
    を備える発光モジュールの製造方法。
  2. 前記光源を載置する工程において、前記光調整部材上に接合部材を形成する工程と、前記接合部材上に前記光源を載置する工程を含む、請求項1に記載の発光モジュールの製造方法。
  3. 前記接合部材は、前記光源の側面の少なくとも一部を被覆する、請求項2に記載の発光モジュールの製造方法。
  4. 前記光反射部材は、前記凹部内において、前記内側面及び前記光源の側面と接する、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
  5. 前記光反射部材は、前記凹部内において、前記内側面と接し、前記光源の前記内側面とは接しない、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
  6. 前記光調整部材を配置した後、前記光調整部材上に透光性部材を配置する工程を備える、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。
  7. 前記光調整部材は、前記導光板の前記第1主面側に位置する第1面と、前記第2主面側に位置する第2面と、を有し、前記第2面は凸状である、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
  8. 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と、
    前記貫通孔内において前記第2主面側に配置される光源であって、発光素子と、前記発光素子の側面を被覆する第1透光性部材と、前記発光素子の上方に配置される第1光調整部材と、を備える光源と、
    前記貫通孔内において前記第1主面側に配置される第2光調整部材と、
    前記第2光調整部材と前記光源との間に配置される接合部材と、
    前記第2主面を覆う光反射部材と、を備え、
    前記貫通孔内において、前記光反射部材は前記貫通孔の内側面と接し、前記光源の側面と接していない、発光モジュール。
  9. 前記第1光調整部材と、前記接合部材の第1に、第2透光性部材を備える、請求項8に記載の発光モジュール。
  10. 前記第2光調整部材は、前記光源側に位置する面が凸状である、請求項8又は請求項9に記載の発光モジュール。
  11. 前記貫通孔の前記内側面は、一部又は全部が、断面視において傾斜面である、請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載の発光モジュール。
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