JP2021170623A - 発光装置および面発光光源 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本開示のある実施形態に係る発光装置200の構造の一例を示す断面図である。図2は、発光装置200の構造の他の一例を示す断面図である。図3は、本実施形態に係る発光装置200の例示的な上面図である。図1および図2に示す模式的な断面は、図3に示すA−A’線断面の一部に相当する。これらの図には、互いに直交するx軸、y軸、およびz軸が記載されている。本開示の図面中に示すx軸、y軸、およびz軸のそれぞれが示す方向は、全ての図面の間で共通である。
配線基板10は上面10aおよび下面10bを有する。配線基板10の上面10a側に複数の発光素子20が配置され、支持される。配線基板10は、それぞれが配線パターンを有する複数の導体配線層(または金属層)と、絶縁層11とを有する。本実施形態では、配線基板10は、第1導体配線層12aおよび第2導体配線層12bを積層した構造を有する。第1導体配線層12aおよび第2導体配線層12bは、絶縁層11内に設けられたビア13を介して電気的に接続されている。絶縁層11の一部は、配線基板10の上面10aのうち発光素子20が実装された領域以外の領域を覆っている。なお、導体配線層が有する配線パターンについては後で詳しく説明する。
上述したとおり、本実施形態では、複数の発光素子20は、x方向およびy方向に沿って2次元に配列されており、x方向の配列ピッチpxとy方向の配列ピッチpyは、等しい。しかしながら、複数の発光素子20の配列は、この例に限られない。x方向とy方向との間で発光素子20の配列ピッチが異なっていてもよいし、複数の発光素子20の2次元配列の2方向は、直交していなくてもよい。また、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、配線基板10の中央から周辺に向かって間隔が広くなるように複数の発光素子20が配列されていてもよい。
光反射部材30は、配線基板10上に配置され、配線基板10の上面10aおよび複数の発光素子20のそれぞれの側面20cを覆う部材である。光反射部材30は、正極21aおよび負極21cを覆い、かつ、発光素子20の下面20bと配線基板10の上面10aの間の隙間を埋めるように形成され得る。ただし、アンダーフィル樹脂がその隙間に充填されていてもよい。アンダーフィル樹脂によって、発光素子20と配線基板10との間の熱膨張係数の差によって生じ得る応力を緩和したり、放熱性を高めたりすることが可能となる。
波長変換層40は、複数の発光素子20のうちの対応する発光素子20が有する出射面20aの上方に配置されている。換言すると、複数の波長変換層40が、複数の発光素子20の上方に位置している。図2に示されるように、発光装置200は、複数の発光素子20が有する複数の出射面20aと複数の波長変換層40との間に位置する複数の接着層45をさらに有し得る。つまり、複数の発光素子20のそれぞれが有する上面20aと、複数の波長変換層40のうちの、その発光素子20に対応する波長変換層40との間に接着層45が配置されていてもよい。
図1および図2に示すように、複数の光反射層50が複数の波長変換層40上に配置される。光反射層50のそれぞれは、入射光の一部を透過し、一部を反射する半遮光層である。光反射層50の厚さは、例えば50μm以上100μm以下の範囲に設定し得る。本実施形態における光反射層50の厚さは、例えば50μm程度であり得る。光反射層50は、光反射部材30と同様に、樹脂と、樹脂に分散した反射材の粒子である、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等の酸化物の粒子とを含む材料から形成され得る。酸化物の粒子の平均粒子径は、例えば0.05μm以上30μm以下程度である。光反射層50は、顔料、光吸収材、蛍光体等をさらに含んでいてもよい。光反射層50を形成するための樹脂材料には、アクリレート樹脂、エポキシ樹脂等を主成分とした光硬化性樹脂を用いることができる。
保護層60は、光反射部材30上に配置され、複数の波長変換層40および複数の光反射層50の少なくとも側面を覆う層である。図1に示されるように、保護層60は、さらに、複数の光反射層50が有する複数の上面50aを覆うように形成され得る。
面発光光源300においては、保護層60の上に拡散板71を設けてもよい。換言すれば、拡散板71は、保護層60の上面60aから間隔をあけて面発光光源300に設けられてもよいし、上面60aの少なくとも一部に直接に接していてもよい。拡散板71は、入射する光を拡散させ、透過させる。光を拡散させる構造は、拡散板71の表面に凹凸を設けたり、拡散板71中に屈折率の異なる材料を分散させたりすることによって拡散板71に設けられる。拡散板71は、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂等、可視光に対して光吸収の少ない材料から形成される。拡散板71として、光拡散シート、ディフューザーフィルム等の名称で市販されている光学シートを利用してもよい。拡散板71の厚さは、例えば約0.443mmであり得る。
拡散板71の上方に位置するプリズムアレイ層72、73のそれぞれは、それぞれが所定の方向に延びる複数のプリズムが配列された構造を有する。例えば、プリズムアレイ層72は、図24および図25において、それぞれがy方向に延びる複数のプリズムを有し、プリズムアレイ層73は、それぞれがx方向に延びる複数のプリズムを有する。本明細書では、プリズムアレイ層72、73を積層した構造を「プリズムシート」と呼ぶ。プリズムアレイ層72、73は、種々の方向から入射する光を、発光装置200に対向する表示パネル(不図示)に向かう方向(図中の+z方向)に屈折させる。これにより、面発光光源300の発光面である透光積層体70の上面70aから出射する光が主として上面70aに垂直(z軸に平行)な成分を多く含むこととなる結果、面発光光源300を正面(z方向)から見た場合の輝度を高めることができる。プリズムアレイ層72、73として、市販されているバックライト用の光学部材を広く利用できる。プリズムアレイ層72、73の厚さは、それぞれ、例えば0.07mm、0.09mm程度であり得る。
図26、および、図27から図30を参照して、発光装置200および面発光光源300の製造方法の一例を説明する。図27から図29に、発光装置200の製造方法に含まれる各製造工程を説明するための工程断面図を示している。図30に、面発光光源300の製造方法に含まれる製造工程を説明するための工程断面図を示している。
10a、20a、30a、60a、70a :上面
10b、20b、71b :下面
11 :絶縁層
12a :第1導体配線層
12b :第2導体配線層
13 :ビア
15a、15b :ランド
20 :発光素子
20c :側面
21a :正極
21c :負極
25 :回路素子
30、30A、30S :光反射部材
30w :凸部
31 :(第2)凹部
31c、61c :凹面
40 :波長変換層
45 :接着層
50、50D :光反射層
50a :上面
60、60B :保護層
61 :(第1)凹部
65、65f :区画部材
70 :透光積層体
70s :境界線
71 :拡散板
72、73 :プリズムアレイ層
80、81 :テープ
90 :枠
100、100A、100B、100D、100S :光源部
200、200A〜200E、200S :発光装置
300、300S :面発光光源
DV :区画構造
Claims (22)
- 配線基板と、
前記配線基板上に配置され、かつ、前記配線基板の配線層に電気的に接続された複数の発光素子と、
前記配線基板上に配置され、前記複数の発光素子のそれぞれの側面を覆う光反射部材と、
それぞれが、前記複数の発光素子のうちの対応する発光素子が有する出射面の上方に位置する、複数の波長変換層と、
複数の波長変換層上に配置された複数の光反射層と、
前記光反射部材上に配置され、前記複数の波長変換層および前記複数の光反射層の少なくとも側面を覆う透光性の保護層と、
を備え、
前記保護層の上面は、平面視における前記複数の光反射層の領域以外において少なくとも1つの凹面を含む第1凹部を有する、発光装置。 - 前記保護層は、さらに前記複数の光反射層の上面を覆う、請求項1に記載の発光装置。
- 平面視において、前記複数の波長変換層は、前記複数の光反射層と重なり、
平面視において、各波長変換層または各光反射層の領域は、前記複数の発光素子のうちの対応する発光素子が有する前記出射面を包含する、請求項1または2に記載の発光装置。 - 前記複数の発光素子が有する複数の出射面と前記複数の波長変換層との間に位置する複数の接着層をさらに備える、請求項1から3のいずれかに記載の発光装置。
- 平面視において、前記複数の光反射層のそれぞれは、ドット状の光反射パターンを有しており、
前記光反射パターンのドット密度は、前記複数の光反射層のそれぞれにおいて、前記光反射層の外側から中心に向けて高くなる、請求項1から4のいずれかに記載の発光装置。 - 前記配線基板は、フレキシブルプリント基板である、請求項1から5のいずれかに記載の発光装置。
- 前記保護層および前記光反射部材の少なくとも一方は、前記配線基板よりも大きな熱膨膨張係数を有する、請求項1から6のいずれかに記載の発光装置。
- 前記第1凹部は、連続的に形成された複数の凹面を有する、請求項1から7のいずれかに記載の発光装置。
- 前記複数の波長変換層の厚さは、100μm以上200μm以下である、請求項1から8のいずれかに記載の発光装置。
- 前記複数の光反射層の厚さは、50μm以上100μm以下である、請求項1から9のいずれかに記載の発光装置。
- 前記複数の発光素子の配列において互いに隣接する2つの発光素子間に位置し、それぞれが前記複数の発光素子の1つを含む単位領域を規定する区画構造であって、前記2つの発光素子の一方から出射される光が他方の発光素子を含む単位領域内に入射することを抑制する区画構造をさらに備える、請求項1から10のいずれかに記載の発光装置。
- 前記区画構造は、前記保護層に設けられた1以上の溝を含む、請求項11に記載の発光装置。
- 前記1以上の溝は、平面視において前記複数の発光素子のそれぞれを囲んでいる、請求項12に記載の発光装置。
- 前記区画構造は、前記1以上の溝の内部に配置された、それぞれが光反射性を有する少なくとも1つの区画部材を含む、請求項12または13に記載の発光装置。
- 各溝の内部は、前記区画部材で充填されている、請求項14に記載の発光装置。
- 前記区画構造は、それぞれが前記光反射部材から前記保護層内に突出している1以上の凸部を含む、請求項11に記載の発光装置。
- 前記1以上の凸部は、平面視において前記複数の発光素子のそれぞれを囲んでいる、請求項16に記載の発光装置。
- 前記1以上の凸部は、前記光反射部材と共通の材料から形成されている、請求項16または17に記載の発光装置。
- 前記光反射部材は、前記保護層に対向する上面を有し、
前記光反射部材の前記上面は、前記複数の発光素子が有する複数の上面の領域以外において複数の凹面が連続的に形成された第2凹部を有する、請求項1から18のいずれかに記載の発光装置。 - 前記保護層は、光拡散材を含有している、請求項1から19のいずれかに記載の発光装置。
- 請求項1から20のいずれかに記載の発光装置と、
前記保護層の上方に配置された拡散板と、
前記拡散板の上方に配置されたプリズムシートと、
を備える面発光光源。 - 前記保護層の前記第1凹部の前記少なくとも1つの凹面と前記拡散板との間に位置する空気層をさらに備える、請求項21に記載の面発光光源。
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