JP2021136119A - 発光モジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
正負一対の電極を備える光源を複数準備する工程と、
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備える導光板を準備する工程と、
前記貫通孔内に光調整部材を配置する工程と、
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、
前記第2主面及び前記光源を被覆する無機材料からなる反射膜を形成する工程と、
前記反射膜を被覆する被覆部材を配置する工程と、
複数の前記光源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。発光モジュール100は、例えば、白色光を出射可能である。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。
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。
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、平面視において導光板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が配置された第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。
(1)正負一対の電極を備える光源を複数準備する工程、
(2)発光面となる第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備える導光板を準備する工程と、
(3)前記貫通孔内に光調整部材を配置する工程と、
(4)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、
(5)前記第2主面及び前記光源を被覆する無機材料からなる反射膜を配置する工程と、
(6)前記反射膜を被覆する被覆部材を配置する工程と、
(7)複数の前記光源と電気的に接続される配線層を配置する工程と、
を備える。
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、必要な数以上の光源を準備する。図4A〜図4C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が配置される側の第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。
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。
次に、図6Aに示すように、貫通孔13内に光調整部材50を配置する。このような光調整部材50は、例えば、導光板10の貫通孔13内に、液状の光調整部材50を配置して、その後、硬化することで形成することができる。
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40を介して配置される。接合部材40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40を配置する。接合部材40は、液状の接合部材40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。
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とを被覆する反射膜60を配置する。ここでは、光源20の電極23も被覆するように反射膜60を配置する。反射膜60は、例えば、スパッタ、蒸着、塗布、スプレー等によって配置することができる。反射膜60は、光調整部材50の第2面52及び接合部材40も被覆するように配置する。反射膜60は、上述の方法で配置されることで、図9に示すように、光源20や接合部材40などの形状に追随した形状で配置される。例えば、導光板10の第2主面12上に配置される反射膜60の上面は、光源20上に配置される反射膜60の上面よりも低い位置となる。このように反射膜60は高低差が異なる上面となるように配置される。
次に、図10に示すように、反射膜60を被覆する被覆部材70を配置する。被覆部材70は、光源20の上方及び導光板10の第2主面12の上方の両方に配置する。光源20の電極23が反射膜60から露出されている場合は、被覆部材70は電極23と直接接するように配置する。被覆部材70は、光源20が載置されていない導光板10の第2主面12の上方と、複数の光源20の上方において、略同じ高さとなるように配置することが好ましい。つまり、光源20が配置されている部分と配置されていない部分とで、被覆部材70自体の厚みは異なるものの、上面の位置高さは略同じとなるように配置することが好ましい。被覆部材70は、最も高い位置となる光源20の電極23を覆う反射膜60も覆うように配置することが好ましい。
次に、図12に示すように、光源20の電極23と被覆部材70の上に、配線層80となる金属膜を配置する。配線層80を配置する方法としては、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。
図14A及び図14Bに示す発光モジュール100Aは、貫通孔13内において、光調整部材50(第2光調整部材50)と光源20との間に、透光性部材30(第2透光性部材30)を備える点において実施形態1にかかる発光モジュール100と異なる。
図20に示す発光モジュール100Bは、図21に示す光源20Cを用いた例を示している。光源20Cは、半導体積層体22の第1面22a及び側面22cが透光性部材24で覆われている。透光性部材24の上面には光調整部材(第1光調整部材)25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の第2面22bも、光調整部材(第1光調整部材)26で覆われている。光源20C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25の透過率に応じて、第1面20aからも光が出射される。
図24Aに示す光源モジュール100Cは、実施形態3と同様に光源20Cを用いた例を示している。発光モジュール100Cは、貫通孔13内おいて、第1主面11側に光調整部材50が位置し、光調整部材50の第2面52の下に透光性部材30が位置する点において、実施形態3と異なる。光源20Cの光調整部材25(第1光調整部材25)が、反射率の高い部材の場合、光源20Cの側面から出射される光が多くなり、光源20Cの直上から出射される光が少なくなる。そのため、発光モジュール100Cにおいて、光源20C付近が他の領域に比べて暗くなる場合がある。貫通孔13内において、光源20Cと光調整部材50との間に透光性部材30が配置されることで、隣接する光源からの光が光源20Cの上に位置する透光性部材30内に伝搬されてくる。そして、その光が光源20Cの光調整部材25で反射されて、光調整部材50を通過して外部に取り出される。これにより、光源20Cの直上方向へ光が出射されるため、輝度ムラの少ない発光モジュール100Cとすることができる。
図25に示す発光モジュール100E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の全体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。
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、凸部、又は溝等がある場合は、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。
導光板は、第1主面又は第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。
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。
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。
光調整部材(第1光調整部材)は、光源の一部を構成する。光調整部材は、光源の第1面側又は第2面側のいずれか一方もしくは両方に配置される。光調整部材は、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SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO等を含む樹脂材料が挙げ有られる。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。
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。
接合部材は、光源と導光板とを接合させる透光性の部材である。
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50%〜90%の反射率を有する。光源が第1光調整部材を備える場合は、第2光調整部材は、第1光調整部材の反射率よりも小さくすることができる。。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SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO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。
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透光性部材又は第2透光性部材は、どちらか一方が蛍光体を含有してもよく、両方が蛍光体を含んでもよく、両方が蛍光体を含まなくてもよい。第1透光性部材及び第2透光性部材の両方が蛍光体を含まない場合は、発光モジュールは光源の発光色と同じ発光色の光を出射する。例えば、光源が青色の光を発する場合、青色の光を出射する発光モジュールとすることができる。このような場合は、導光板の第1主面上に蛍光体シートを配置することで、例えば、白色の光を出射可能な発光モジュールとすることができる。
反射膜は、導光板の第2主面と被覆部材の間に配置されるものである。反射膜は、光源からの光を60%以上反射するものが好ましく、90%以上反射するものがより好ましい。反射膜を覆う被覆部材が反射性の部材である場合は、反射膜の反射率は、被覆部材の反射率よりも高い反射率とすることが好ましい。
被覆部材は、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。被覆部材は、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。被覆部材の材料は、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。被覆部材の材料は、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SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO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。
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。
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…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、26…光調整部材(第1光調整部材)
27…金属膜
30…透光性部材(第2透光性部材・貫通孔内の透光性部材)
40…接合部材
50…光調整部材(第2光調整部材)
51…光調整部材の第1面
52…光調整部材の第2面
60…反射膜
70…被覆部材
80…配線層
81、82…外部端子
Claims (10)
- 正負一対の電極を備える光源を複数準備する工程と、
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備える導光板を準備する工程と、
前記貫通孔内に光調整部材を配置する工程と、
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、
前記第2主面及び前記光源を被覆する無機材料からなる反射膜を形成する工程と、
前記反射膜を被覆する被覆部材を配置する工程と、
複数の前記光源と電気的に接続される配線層を形成する工程と、
を備える発光モジュールの製造方法。 - 前記反射膜は、スパッタ、蒸着、塗布、又はスプレーから選択される少なくとも1つの方法で配置される、請求項1に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記反射膜は絶縁性である、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。
- 前記反射膜は導電性である、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。
- 前記反射膜を形成する工程は、前記光源の前記電極を被覆するように形成する工程を含み、
前記配線層を配置する工程の前に、前記電極が露出されるように前記反射膜を除去する工程を備える、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。 - 前記被覆部材を配置する工程は、前記光源の前記電極と直接接するように、又は前記反射膜を介して配置する工程を含み、
前記配線層を配置する工程の前に、前記電極が露出されるように前記被覆部材を除去する工程を備える、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。 - 前記光調整部材を配置する工程は、前記貫通孔内の前記第2主面側の内側面が露出するように前記貫通孔内に配置され、前記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を含む、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。
- 前記光源は、接合部材を介して前記光調整部材上に配置される、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記光調整部材上に、透光性部材を配置する工程を備え、前記光源は、前記透光性部材を介して前記光調整部材上に配置される、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記透光性部材は、蛍光体を含む、請求項9に記載の発光モジュールの製造方法。
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