JP2023014592A - 面状光源 - Google Patents

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Abstract

【課題】輝度むらを軽減できる面状光源を提供すること。【解決手段】面状光源は、導光部材と、発光素子と第1光調整部材とを有し、導光部材の第1孔部に配置される光源と、第1孔部における光源の側面と導光部材との間及び光源の上に配置された第1透光性部材と、第1透光性部材の上に配置された第2光調整部材とを備える。光源が発する光に対して、第1透光性部材の透過率は第1光調整部材の透過率及び第2光調整部材の透過率よりも高い。第1透光性部材は、第1光調整部材と第2光調整部材との間に位置する第1透光部と、光源の側面と導光部材との間に位置する第2透光部とを有する。第2光調整部材は断面視において第2透光部上に位置する部分に最大厚さの部分を有する。【選択図】図3

Description

本発明に係る実施形態は、面状光源に関する。
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。
特開2018-101521号公報
本発明に係る実施形態は、輝度むらを軽減できる面状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、面状光源は、第1面と、前記第1面の反対側にある第2面と、前記第1面から前記第2面まで貫通する第1孔部とを有する導光部材と、発光素子と、上面に前記発光素子が発する光に対する反射性及び透光性を有する第1光調整部材と、を有し、前記導光部材の前記第1孔部に配置される光源と、前記第1孔部における前記光源の側面と前記導光部材との間、及び、前記光源の上に配置された第1透光性部材と、前記第1透光性部材の上に配置され、前記光源が発する光に対する反射性及び透光性を有する第2光調整部材と、を備える。前記光源が発する光に対して、前記1透光性部材の透過率は、前記第1光調整部材の透過率及び前記第2光調整部材の透過率よりも高い。前記第1透光性部材は、前記第1光調整部材と前記第2光調整部材との間に位置する第1透光部と、前記光源の側面と前記導光部材との間に位置する第2透光部とを有する。前記第2光調整部材は、断面視において、前記第2透光部上に位置する部分に最大厚さの部分を有する。
本発明の一実施の形態の面状光源によれば、輝度むらを軽減することができる。
第1実施形態の面状光源を示す上面図である。 図1のII-II線における断面図である。 図2における光源及びその周辺を示す断面図である。 各実施形態の光源の下面図である。 図4AのIVB-IVB線における断面図である。 各実施形態に係る光源の第1の変形例を示す断面図である。 各実施形態に係る光源の第2の変形例を示す断面図である。 第1実施形態の面状光源の製造方法を示す上面図である。 図5のVI-VI線における断面図である。 第1実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 第1実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 第1実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 第1実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 第2実施形態の面状光源の断面図である。 第3実施形態の面状光源の断面図である。 第4実施形態の面状光源の断面図である。 第5実施形態の面状光源の断面図である。 第6実施形態の面状光源の断面図である。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面は、実施形態を模式的に示したものであるため、各部材のスケール、間隔若しくは位置関係などが誇張、又は部材の一部の図示を省略する場合がある。また、断面図として、切断面のみを示す端面図を示す場合がある。
以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、特定の方向又は位置を示す用語(例えば、「上」、「下」及びそれらの用語を含む別の用語)を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向又は位置を分かり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向又は位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。本明細書において「平行」とは、2つの直線、辺、面等が延長しても交わらない場合だけでなく、2つの直線、辺、面等が10°以内の範囲で交わる場合も含む。本明細書において「上」と表現する位置関係は、接している場合と、接していないが上方に位置している場合も含む。
[第1実施形態]
第1実施形態の面状光源1について、図1から図4Dを参照して説明する。
面状光源1は、導光部材10と、光源20Aと、支持部材50と、第1透光性部材30と、第2光調整部材40とを備える。
以下、面状光源1を構成する各要素について詳説する。
<導光部材>
図2に示すように、導光部材10は、第1面11と、第1面11の反対側にある第2面12とを有する。本明細書において、導光部材10の第1面に対して平行であり、且つ互いに直交する2方向を第1方向X及び第2方向Yとする。また、第2面12から第1面11に向かう方向であって、第1方向X及び第2方向Yに直交する方向を第3方向Zとする。
図1に示すように、導光部材10は複数の導光部10aを有する。それぞれの導光部10aは、後述する溝14によって、第1方向X及び第2方向Yにおいて互いに離れている。1つの導光部10a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。なお、導光部材10は、複数の導光部10aに分離されていなくてもよい。
導光部材10は、光源20Aが発する光に対する透光性を有する部材である。光源20Aのピーク波長に対する導光部材10の透過率は、例えば、50%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。
導光部材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、ガラスを用いることができる。
導光部材10の厚さは、例えば、150μm以上800μm以下が好ましい。本明細書において、各部材の厚さとは、第3方向Zにおける各部材の上面と下面との間の距離の最大値を表す。導光部材10は、第3方向Zにおいて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。導光部材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配置してもよい。積層体の各層は、異なる種類の主材を用いてもよい。接着層の材料としては、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、又は、エポキシ若しくはシリコーン等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
導光部材10は、第1面11から第2面12まで貫通する第1孔部13を有する。導光部材10は、複数の第1孔部13を有する。例えば、複数の導光部10aのそれぞれに1つの第1孔部13が配置されている。図1に示すように、第1孔部13は、上面視において例えば円形とすることができる。また、第1孔部13は、上面視において、例えば、楕円、又は、三角形、四角形、六角形若しくは八角形等の多角形とすることができる。
導光部材10には、それぞれの導光部10aを互いに分離する溝14が形成されている。図1に示すように、上面視において、溝14は第1方向X及び第2方向Yに延びている。図2に示すように、溝14は、第1面11側に開口する第1溝部14aと、第2面12側に開口する第2溝部14bとを有する。第1溝部14aと第2溝部14bは、第3方向Zにおいてつながっている。第1溝部14aの幅は、第2溝部14bの幅よりも広い。第1溝部14aの幅及び第2溝部14bの幅は、溝14が延びる方向に直交する方向の幅である。
図2に示すように、第1溝部14a内に区画部材15を配置することができる。区画部材15は、光源20Aが発する光に対する反射性を有する。区画部材15は、例えば、光散乱粒子を含む樹脂部材である。区画部材15の光散乱粒子として、例えば、チタニア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ジルコニア、イットリア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、五酸化ニオブ、チタン酸バリウム、五酸化タンタル、硫酸バリウム、又は、ガラス等の粒子を用いることができる。区画部材15の樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、区画部材15は、アルミニウム、銀などの金属部材であってもよい。例えば、区画部材15は、第1溝部14aの内面に沿うように膜状に配置されている。また、区画部材15は、第1溝部14a内に充填してもよい。
区画部材15は、隣接する導光部10a間の導光を抑制する。例えば、発光状態の導光部10aから非発光状態の導光部10aへの導光が、区画部材15により制限される。これにより、それぞれの導光部10aを駆動単位としたローカルディミングが可能となる。
図2において、溝14は、導光部材10の第1面11から第2面12まで貫通している。また、溝14は、第1面11側に開口を有し、底が第2面12に達しない有底の溝であってもよい。また、溝14は、第2面12側に開口を有し、底が第1面11に達しない有底の溝であってもよい。また、溝14は、導光部材10の内部に設けられた中空溝であってもよい。
導光部材10は、第2面12を支持部材50の上面に対向させて、支持部材50上に配置される。
<光源>
光源20Aは、導光部材10の第1孔部13内に配置される。複数の第1孔部13のそれぞれに光源20Aが配置される。光源20Aは、第1孔部13内において支持部材50上に配置される。
光源20Aは、発光素子21を含む。発光素子21は、半導体積層体を含む。半導体積層体は、例えば、サファイア又は窒化ガリウム等の基板と、基板上に配置されるn型半導体層と、p型半導体層と、これらに挟まれた発光層とを有する。また、発光素子21は、n型半導体層と電気的に接続されたn側電極と、p型半導体層と電気的に接続されたp側電極とを有する。さらに、光源20Aは、下面側に配置された正負の一対の電極25を有する。一対の電極25のうちの一方はp側電極と電気的に接続され、他方はn側電極と電気的に接続されている。
半導体積層体は、基板が除去されたものを用いてもよい。また、発光層の構造としては、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造(SQW)のように単一の活性層を持つ構造でもよいし、多重量子井戸構造(MQW)のようにひとまとまりの活性層群を持つ構造でもよい。発光層は、可視光又は紫外光を発光可能である。発光層は、可視光として、青色から赤色までを発光可能である。このような発光層を含む半導体積層体としては、例えばInAlGa1-x-yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)を含むことができる。半導体積層体は、上述した発光が可能な発光層を少なくとも1つ含むことができる。例えば、半導体積層体は、n型半導体層とp型半導体層との間に1つ以上の発光層を含む構造であってもよいし、n型半導体層と発光層とp型半導体層とを順に含む構造が複数回繰り返された構造であってもよい。半導体積層体が複数の発光層を含む場合、発光ピーク波長が異なる発光層を含んでいてもよいし、発光ピーク波長が同じ発光層を含んでいてもよい。なお、発光ピーク波長が同じとは、例えば、数nm程度のばらつきがあってもよい。このような発光層の組み合わせとしては適宜選択することができ、例えば半導体積層体が2つの発光層を含む場合、青色光と青色光、緑色光と緑色光、赤色光と赤色光、紫外光と紫外光、青色光と緑色光、青色光と赤色光、又は緑色光と赤色光などの組み合わせで発光層を選択することができる。また、発光層は、発光ピーク波長が異なる複数の活性層を含んでいてもよいし、発光ピーク波長が同じ複数の活性層を含んでいてもよい。
図3~図4Bに示すように、光源20Aは、さらに第2透光性部材22を含むことができる。第2透光性部材22は、発光素子21の上面及び側面を覆っている。第2透光性部材22は、発光素子21を保護するとともに、第2透光性部材22に添加される粒子に応じて、波長変換や光拡散等の機能を備える。
例えば、第2透光性部材22は、透光性樹脂を含み、蛍光体を更に含んでいてもよい。透光性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂等を用いることができる。また、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)、CCA系蛍光体(例えば、Ca10(POCl:Eu)、SAE系蛍光体(例えば、SrAl1425:Eu)、クロロシリケート系蛍光体(例えば、CaMgSi16Cl:Eu)、βサイアロン系蛍光体(例えば、(Si,Al)(O,N):Eu)、αサイアロン系蛍光体(例えば、Ca(Si,Al)12(O,N)16:Eu)、SLA系蛍光体(例えば、SrLiAl:Eu)、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)、KSAF系蛍光体(例えば、KSi0.99Al0.015.99: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、ペロブスカイト構造を有する蛍光体(例えば、CsPb(F,Cl,Br,I))、又は、量子ドット蛍光体(例えば、CdSe、InP、AgInS又はAgInSe)等を用いることができる。第2透光性部材22に添加する蛍光体としては、1種類の蛍光体を用いてもよく、複数種類の蛍光体を用いてもよい。
KSAF系蛍光体としては、下記式(I)で表される組成を有していてよい。
[SiAlMn] (I)
式(I)中、Mはアルカリ金属を示し、少なくともKを含んでよい。Mnは4価のMnイオンであってよい。p、q、r及びsは、0.9≦p+q+r≦1.1、0<q≦0.1、0<r≦0.2、5.9≦s≦6.1を満たしていてよい。好ましくは、0.95≦p+q+r≦1.05又は0.97≦p+q+r≦1.03、0<q≦0.03、0.002≦q≦0.02又は0.003≦q≦0.015、0.005≦r≦0.15、0.01≦r≦0.12又は0.015≦r≦0.1、5.92≦s≦6.05又は5.95≦s≦6.025であってよい。例えば、K[Si0.946Al0.005Mn0.0495.995]、K[Si0.942Al0.008Mn0.0505.992]、K[Si0.939Al0.014Mn0.0475.986]で表される組成が挙げられる。このようなKSAF系蛍光体によれば、輝度が高く、発光ピーク波長の半値幅の狭い赤色発光を得ることができる。
また、上述した蛍光体を含有する波長変換シートを、面状光源1上に配置してもよい。波長変換シートは、光源20Aからの青色光の一部を吸収して、黄色光、緑色光及び/又は赤色光を発し、白色光を出射する面状光源1とすることができる。例えば、青色の発光が可能な光源20Aと、黄色の発光が可能な蛍光体を含有する波長変換シートと、を組み合わせて白色光を得ることができる。また他には、青色の発光が可能な光源20Aと、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する波長変換シートとを組み合わせてもよい。また、青色の発光が可能な光源20Aと、複数の波長変換シートとを組み合わせてもよい。複数の波長変換シートとしては、例えば、赤色の発光が可能な蛍光体を含有する波長変換シートと、緑色の発光が可能な蛍光体を含有する波長変換シートと、を選択することができる。また、青色の発光が可能な発光素子21と、赤色の発光が可能な蛍光体を含有する第2透光性部材22とを有する光源20Aと、緑色の発光が可能な蛍光体を含有する波長変換シートとを組み合わせてもよい。
波長変換シートに用いられる黄色の蛍光体としては、例えば、上述したイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を用いるのが好ましい。また、波長変換シートに用いられる緑色の蛍光体としては、発光ピーク波長の半値幅の狭い、例えば、上述したペロブスカイト構造を有する蛍光体又は量子ドット蛍光体を用いるのが好ましい。また、波長変換シートに用いられる赤色の蛍光体としては、緑色の蛍光体同様に発光ピーク波長の半値幅の狭い、例えば、上述したKSF系蛍光体、KSAF系蛍光体又は量子ドット蛍光体を用いるのが好ましい。
光源20Aは、さらに被覆部材24を含むことができる。被覆部材24は、発光素子21の下面に配置される。被覆部材24は、光源20Aの電極25の下面が被覆部材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の側面を覆う第2透光性部材22の下面にも配置される。
被覆部材24は、光源20A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、光散乱粒子を含む樹脂部材である。被覆部材24の光散乱粒子として例えば、チタニア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ジルコニア、イットリア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、五酸化ニオブ、チタン酸バリウム、五酸化タンタル、硫酸バリウム、又は、ガラス等の粒子を用いることができる。被覆部材24の樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
光源20Aは、第1光調整部材23を含む。第1光調整部材23は、光源20Aの上面に配置される。第1光調整部材23は、発光素子21の上面を覆っている。第1光調整部材23は、第2透光性部材22の上面に配置され、第2透光性部材22の上面から出射する光の量や出射方向を制御する。第1光調整部材23は、発光素子21が発する光に対する反射性及び透光性を有する。第2透光性部材22の上面から出射した光の一部は第1光調整部材23により反射し、他の一部は第1光調整部材23を透過する。発光素子21が発する光に対する第1光調整部材23の透過率は、例えば、1%以上50%以下が好ましく、3%以上30%以下であることがより好ましい。これにより、光源20Aの直上での輝度を低下させ、面状光源1の輝度むらを軽減する。
第1光調整部材23は、透光性樹脂と、透光性樹脂中に含まれる光散乱粒子によって構成することができる。透光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。光散乱粒子としては、例えば、チタニア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ジルコニア、イットリア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、五酸化ニオブ、チタン酸バリウム、五酸化タンタル、硫酸バリウム、又は、ガラス等の粒子等を用いることができる。また、第1光調整部材23は、例えば、アルミニウム若しくは銀などの金属部材、又は誘電体多層膜であってもよい。
光源は被覆部材24を含まなくてもよい。例えば、図4Cに示す光源20Bは、その下面を発光素子21の下面及び第2透光性部材22の下面が構成する。
また、図4Dに示すように、光源20Cは発光素子21の単体であってもよい。第1光調整部材23は、発光素子21の上面に配置される。また、光源20Cは発光素子21の下面に被覆部材24が配置されていないが、発光素子21の下面に被覆部材24が配置されていてもよい。
<第1透光性部材>
第1透光性部材30は、光源20Aが発する光に対する透光性を有する。光源20Aのピーク波長に対する第1透光性部材30の透過率は、例えば、50%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。第1透光性部材30の材料として、例えば樹脂を用いることができる。例えば、第1透光性部材30の材料として導光部材10の材料と同じ樹脂、又は導光部材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。
第1透光性部材30は、第3方向Zにおいて、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。また、第1透光性部材30は蛍光体や光散乱粒子を含んでいてもよい。第1透光性部材30が積層体である場合には、各層が蛍光体及び/又は光散乱粒子を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。例えば、第1透光性部材30が、蛍光体を含む層と、蛍光体を含まない層とで構成されていてもよい。
第1透光性部材30は、導光部材10の第1孔部13における光源20Aの側面と導光部材10との間、及び光源20Aの上に配置されている。第1透光性部材30は、光源20Aの上面及び側面を覆っている。第1透光性部材30は、導光部材10及び光源20Aと接することが好ましい。このようにすることで、光源20Aからの光を導光部材10に導光させやすくなる。
第1透光性部材30は、光源20Aの第1光調整部材23上に位置する第1透光部31と、光源20Aの側面と導光部材10との間に位置する第2透光部32とを有する。
<第2光調整部材>
第2光調整部材40は、第1透光性部材30の上に配置される。図1に示すように、第2光調整部材40は、上面視において光源20A及び第1透光性部材30が配置された第1孔部13と重なる位置に配置される。
第2光調整部材40は、光源20Aが発する光に対する反射性及び透光性を有する。光源20Aのピーク波長に対する第2光調整部材40の透過率は、例えば、1%以上50%以下が好ましく、3%以上30%以下であることがより好ましい。
第2光調整部材40は、透光性樹脂と、透光性樹脂中に含まれる光散乱粒子によって構成することができる。透光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。光散乱粒子としては、例えば、チタニア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ジルコニア、イットリア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、五酸化ニオブ、チタン酸バリウム、五酸化タンタル、硫酸バリウム、又は、ガラス等の粒子等を用いることができる。また、第2光調整部材40は、例えば、Al若しくはAgなどの金属部材、又は誘電体多層膜であってもよい。
第2光調整部材40の上面40aは、導光部材10の第1面11とともに面状光源1の発光面(光出射面)として機能する。第2光調整部材40は、光源20Aが配置された第1孔部13の上方へ向かう光の一部を反射させ、他の一部を透過させる。これにより、面状光源1の発光面において、光源20Aの直上及び周辺の領域の輝度と、他の領域の輝度との差を小さくすることができる。これにより、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
第2光調整部材40と、光源20Aの第1光調整部材23との間に、第1透光性部材30の第1透光部31が配置されている。第1透光性部材30は、第1光調整部材23及び第2光調整部材40よりも光源20Aが発する光に対する透過率が高い。光源20Aが発する光に対する第1透光性部材30の透過率は、100%以下の範囲において、第1光調整部材23の透過率及び第2光調整部材40の透過率の2倍以上100倍以下とすることができる。第2光調整部材40と第1光調整部材23との間の第1透光部31には、光源20Aの側面から出射された光や光反射性部材53で反射された光などが回り込んで導光される。これにより、光源20A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、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
光源20Aの直上が明るくなりすぎるのを抑制するために、光源20Aはその上面に第1光調整部材23を含む。光源20Aからの光を導光部材10の横方向(第3方向Zに対して直交または傾斜した方向)に広げやすくするために、光源20Aの側面に光調整部材は配置されない。したがって、第1孔部13の上方において、光源20Aの周辺領域の輝度が、光源20Aの直上の輝度に比べて高くなりやすい。
本実施形態によれば、図3に示すように、第2光調整部材40は、断面視において、光源20Aの周囲に配置された第2透光部32上に位置する部分に最大厚さの部分41を有する。第2光調整部材40の厚さが厚いほど、第2光調整部材40を透過する光量が低下する。したがって、光源20Aの側面から出射され上方に向かう光や、光反射性部材53で反射して上方に向かう光が、光源20Aの周辺において第2光調整部材40を透過する量を少なくすることができる。この結果、光源20Aの直上と周辺との輝度差を小さくすることができ、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
なお、本明細書において断面視とは、図3に示すようにX-Z面に平行な断面視に限らず、第1面11に垂直であり、且つ第3方向Zに平行な任意の断面視を表す。
例えば、断面視において、第2光調整部材40の厚さは、光源20Aの側面と第1透光性部材30との境界上に位置する部分から最大厚さの部分41に向かって厚くなり、最大厚さの部分41から第1透光性部材30と導光部材10との境界81上に位置する部分に向かって薄くなっている。断面視において、第2透光部32上の第2光調整部材40の下面40bは、下に凸状の曲線を形成している。
第2光調整部材40において、光源20Aの側面と第1透光性部材30との境界上に位置する部分の厚さを、最大厚さの部分41の厚さよりも薄くすることで、光源20Aの周辺から第1光調整部材23と第2光調整部材40との間の第1透光部31に回り込む光量の低下を抑制できる。これにより、光源20Aの直上が暗くなりすぎるのを抑制し、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
第2光調整部材40において、第1透光性部材30と導光部材10との境界81上に位置する部分の厚さを、最大厚さの部分41の厚さよりも薄くすることで、上面視において第1孔部13を囲む導光部材10の第1面11から取り出される光量の低下を抑制し、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
第2光調整部材40において、光源20Aの上面の中心を通る軸C上に位置する部分42の厚さは、最大厚さの30%以上95%以下とするのが好ましい。これにより、面状光源1の発光面において、光源20Aの直上と周辺との輝度差を小さくし、輝度むらを軽減することができる。
第1透光性部材30と導光部材10との境界81では、それら両者の屈折率差によっては、光の反射や屈折が生じ、上方に向かう光が多くなる場合がある。すなわち、第1透光性部材30と導光部材10との境界81の上端付近の輝度が高くなる場合がある。この場合、第2光調整部材40が第1透光性部材30と導光部材10との境界81の上端を覆うようにすると、それらの境界81の上端付近の輝度を低下させ、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
なお、光源20Aの側面と上記境界81との間の距離が長くなると、境界81の上端付近の輝度の増大を抑えられる場合がある。この場合には、第2光調整部材40が、第1透光性部材30と導光部材10との境界81の上端を覆わなくてもよい。すなわち、第2光調整部材40は、上面視において第1孔部13内に収まっていてもよい。
面状光源1の発光面上に光学シート(プリズムシート、光拡散シートなど)を配置することができる。この場合、第2光調整部材40の上面40aを凸面にすると、平坦面の場合に比べて、光学シートと第2光調整部材40の上面40aとの接触面積を小さくすることができる。これにより、面状光源1と光学シートとが貼り付いてしまうことを抑制できる。
光源20Aから直接真上方向に出射された光の一部は第1光調整部材23により透過が抑制されていることから、光源20Aの直上領域が暗くなりすぎるのを抑えるために、光源20Aが発する光に対して、第2光調整部材40の透過率は第1光調整部材23の透過率よりも高いことが好ましい。
図1に示すように、平面視において、第2光調整部材40は光源20Aの全てを覆う。これにより、面状光源1の発光面において、光源20Aの直上領域に局所的に輝度が高い部分が発生することを抑制でき、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
図3に示すように、断面視において、第2光調整部材40の下面40bの全てが第1光調整部材23の上面よりも上方に位置することが好ましい。これにより、光源20Aの周辺から第1光調整部材23と第2光調整部材40との間の第1透光部31に回り込む光が第2光調整部材40によって遮られにくくなる。この結果、光源20Aの直上が暗くなりすぎるのを抑制し、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
図3に示すように、断面視において、第2透光部32は上面に凹部を有することが好ましい。第2透光部32の上面が第1透光部31の上面よりも支持部材50側に凹むように、第2透光部32の上面は凹部を有する。第2透光部32の上面の凹部に第2光調整部材40を配置することで、第2光調整部材40の上面40aの第1面11からの高さの増大を抑制しつつ、第2透光部32上の第2光調整部材40の厚さを、第1透光部31上の第2光調整部材の厚さよりも厚くできる。この結果、面状光源1の輝度むらの軽減と薄型化とを両立することができる。
第2光調整部材40において、光源20Aの上面の中心を通る軸C上に位置する部分42の厚さよりも厚い部分が、平面視において光源20Aを切れ目なく囲むことが好ましい。これにより、光源20Aの上面の中心の周辺に局所的に輝度が高い部分が発生することを抑制でき、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
断面視において、光源20Aは第2透光部32に挟まれている。例えば、図3に示す断面視においては、第2透光部32は第1方向Xにおいて光源20Aを挟んでいる。断面視において、光源20Aを挟む第2透光部32のうちの一方の第2透光部32上に位置する第2光調整部材40の最大厚さは、他方の第2透光部32上に位置する第2光調整部材40の最大厚さの0.9倍以上1.1倍以下が好ましい。これにより、断面視において光源20Aを挟む領域間の輝度差を小さくでき、面状光源1の発光面における輝度むらを軽減することができる。
<支持部材>
支持部材50は、配線基板60を有する。配線基板60は、絶縁基材61と、絶縁基材61の少なくとも一方の面に配置された少なくとも1層の第1導電部材62とを有する。絶縁基材61は、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。面状光源1の薄型化のため、絶縁基材61はフレキシブル基板であることが好ましい。絶縁基材61は、第3方向Zにおいて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。例えば、絶縁基材61は、単層のフレキシブル基板で構成されていてもよく、複数のリジッド基板の積層体で構成されていてもよい。絶縁基材61の材料として、例えば、ポリイミドなどの樹脂を用いることができる。第1導電部材62は、金属膜であり、例えば銅膜である。
支持部材50は、配線基板60上に配置された第1接着層51と、第1接着層51上に配置された光反射性部材53と、光反射性部材53上に配置された第2接着層52とをさらに有する。
第1接着層51は、絶縁基材61における第1導電部材62が配置された面の反対側の面に配置されている。第1接着層51は、絶縁基材61と光反射性部材53との間に配置され、絶縁基材61と光反射性部材53とを接着している。第1接着層51は、例えば、光散乱粒子を含む樹脂層である。光散乱粒子として、例えば、チタニア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ジルコニア、イットリア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、五酸化ニオブ、チタン酸バリウム、五酸化タンタル、硫酸バリウム、又は、ガラス等の粒子を用いることができる。第1接着層51の樹脂として、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
光反射性部材53は、導光部材10の第2面12の下方、光源20Aの下方、第1透光性部材30の下方、及び溝14の下方に配置されている。光反射性部材53は、光源20Aが発する光に対する反射性を有する。光反射性部材53として、例えば、多数の気泡を含む樹脂部材や、光散乱粒子を含む樹脂部材を用いることができる。光反射性部材53の樹脂として、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。光散乱粒子として、例えば、チタニア、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ジルコニア、イットリア、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、五酸化ニオブ、チタン酸バリウム、五酸化タンタル、硫酸バリウム、又は、ガラス等の粒子を用いることができる。
光反射性部材53と、導光部材10の第1面11との間の領域においては、光反射性部材53と第1面11とで反射が繰り返されつつ、光源20Aからの光が溝14に向かって導光部材10内を導光される。第1面11に向かった光の一部は、第1面11から導光部材10の外部に取り出される。第2面12に向かった光の一部は、光反射性部材53によって第1面11側に反射されるので、第1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。さらに、光反射性部材53の下面に配置される第1接着層51に光反射性をもたせると、第1面11から取り出される光の輝度をより向上させることができる。
第2接着層52は、光反射性部材53と、導光部材10の第2面12との間に配置され、光反射性部材53と導光部材10とを接着している。また、光源20Aは、導光部材10の第1孔部13内において第2接着層52上に配置される。第2接着層52は、光源20Aが発する光に対する透光性を有する。第2接着層52の材料として、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂又は環状ポリオレフィン樹脂などを用いることができる。
支持部材50は、第1絶縁層54をさらに有する。第1絶縁層54は、配線基板60の絶縁基材61における第1導電部材62が配置された面に配置され、第1導電部材62を覆っている。第1絶縁層54の材料として、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂又はアクリル樹脂を用いることができる。
支持部材50は、第2導電部材70をさらに有する。第2導電部材70は、例えば、樹脂と、樹脂中に含まれる金属粒子とを含む。第2導電部材70の樹脂として、例えば、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂を用いることができる。金属粒子として、例えば、銅又は銀の粒子を用いることができる。
第2導電部材70は、接続部71と配線部72とを有する。接続部71は、第2接着層52、光反射性部材53、第1接着層51、絶縁基材61、及び第1絶縁層54を第3方向Zにおいて貫通している。配線部72は、第1絶縁層54における配線基板60に対向する面の反対側の面に配置され、接続部71と接続している。接続部71と配線部72は、例えば同じ材料で一体に形成することができる。配線部72の一部72aは、第1絶縁層54を貫通して、第1導電部材62と接続している。
光源20Aの正負の一対の電極25に対応して、一対の第2導電部材70が互いに離れて配置されている。一方の第2導電部材70の接続部71は、光源20Aの下方において正側の電極25と接続され、他方の第2導電部材70の接続部71は、光源20Aの下方において負側の電極25と接続されている。光源20Aの電極25は、第2導電部材70及び第1導電部材62と電気的に接続されている。
支持部材50は、第2絶縁層55をさらに有する。第2絶縁層55は、第1絶縁層54における第2導電部材70が配置された面に配置され、第2導電部材70を覆って保護している。
次に、図5から図10を参照して、面状光源1の製造方法の一例について説明する。
図5及び図6に示すように、積層シート50Aを準備する。積層シート50Aは、第1絶縁層54と、第1絶縁層54上に配置された配線基板60と、配線基板60上に配置された第1接着層51と、第1接着層51上に配置された光反射性部材53と、光反射性部材53上に配置された第2接着層52とを有する。積層シート50Aの平面形状は矩形である。
積層シート50Aの外側にホルダ100が配置される。ホルダ100は、例えば金属材料の枠部材である。平面視において、ホルダ100は積層シート50Aの外周部50Aaを囲む。積層シート50Aの外周部50Aaとホルダ100との間には隙間がある。積層シート50Aの外周部50Aa側の下面とホルダ100の下面にテープ101が貼り付けられ、このテープ101によって積層シート50Aはホルダ100に対して保持される。これにより、積層シート50Aが薄く、可撓性を有するものであっても、積層シート50Aの反りを抑制でき、また、ハンドリングが容易になる。なお、第2接着層52は、積層シート50Aをホルダ100に保持させた後に、光反射性部材53上に配置してもよい。
図7に示すように、積層シート50Aがホルダ100に保持された状態で、積層シート50Aに、積層シート50Aを貫通する複数の接続孔91が形成される。接続孔91は、例えば、パンチ加工、ドリル加工、レーザー加工によって形成される。平面視における接続孔91の形状は、円形状である。平面視における接続孔91の形状は、円形状以外にも、楕円形状または多角形形状であってもよい。
接続孔91を形成した後、図8に示すように、積層シート50A上に導光部材10を配置する。導光部材10の第2面12が、積層シート50Aの第2接着層52に接着される。積層シート50Aに形成された接続孔91は、導光部材10に形成された第1孔部13に重なるように配置される。1つの第1孔部13に2つの接続孔91が重なる。
積層シート50A上に導光部材10を配置した後、図9に示すように、第1孔部13内における積層シート50A上に光源20Aを配置する。光源20Aの下面が第2接着層52に接着する。光源20Aの各電極25の下面の少なくとも一部が、各接続孔91に露出するようにする。
積層シート50A上に光源20Aを配置した後、接続孔91内及び第1絶縁層54の下面に導電ペーストを形成する。その導電ペーストを硬化させることで、図10に示すように、光源20Aの電極25と接続された接続部71と、接続部71と接続され第1絶縁層54の下面に配置された配線部72とを含む第2導電部材70が形成される。
第2導電部材70を形成した後、図3に示すように、第2導電部材70を覆うように第1絶縁層54の下面に第2絶縁層55を形成する。これにより、支持部材50が得られる。
さらに、その後、第1孔部13内に第1透光性部材30を形成する。第1透光性部材30は、光源20Aの側面及び上面を覆うように形成される。例えば、液状の透光性樹脂を第1孔部13内に供給した後、透光性樹脂を加熱して硬化させることで、第1透光性部材30を形成することができる。なお、第1透光性部材30は複数回に分けて形成してもよい。
第1透光性部材30を形成した後、第1透光性部材30上に第2光調整部材40を形成する。第2光調整部材40は、例えば、印刷、ポッティング、スプレー、インクジェット、樹脂シートの貼り合わせ等の方法により形成することができる。
また、光源20Aを点灯させて第1面11側からの輝度測定を行った後に、更に第2光調整部材40を追加で形成してもよい。例えば、輝度測定の結果、明るすぎる部分に、第2光調整部材40をさらに形成することで面状光源1の輝度むらを軽減することができる。
以上説明した面状光源1の製造方法は一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の変更が可能である。
[第2実施形態]
図11は、第2実施形態の面状光源2における、図3と同様の部分の断面図である。
第2実施形態においては、支持部材151の構成が、第1実施形態の支持部材50の構成と異なる。支持部材151は、絶縁基材61及び第1接着層51を含まない。支持部材151は、第2絶縁層55と、第2絶縁層55上に配置された第1絶縁層54と、第1絶縁層54上に配置された光反射性部材53と、光反射性部材53上に配置された第2接着層52とを有する。第1導電部材62は光反射性部材53に配置され、第1絶縁層54が第1導電部材62を覆っている。
絶縁基材61及び第1接着層51を含まない支持部材151は、第1実施形態の支持部材50に比べて薄くすることができる。これにより、面状光源2を薄くできる。
[第3実施形態]
図12は、第3実施形態の面状光源3における、図3と同様の部分の断面図である。
第3実施形態の面状光源3も、絶縁基材61及び第1接着層51を含まない支持部材151を有するため、面状光源3を薄くできる。
また、第1導電部材62の端部62aの表面が、第1導電部材62の端部62a以外の部分の表面に対して傾斜しており、端部62aの厚さが端部62a以外の部分の厚さよりも薄い。これにより、第1導電部材62と第1絶縁層54との密着性を高くできる。端部62aは、第1導電部材62の端から、例えば、10μm以上250以下μmの部分である。
[第4実施形態]
図13は、第4実施形態の面状光源4における、図3と同様の部分の断面図である。
第4実施形態の面状光源4の支持部材152は、絶縁基材61と第1接着層51に加えてさらに第1絶縁層54を含まない。これにより、第4実施形態の面状光源4はさらに薄くすることができる。
支持部材152は、第2絶縁層55と、第2絶縁層55上に配置された光反射性部材53と、光反射性部材53上に配置された第2接着層52とを有する。
第1導電部材62は、光反射性部材53と第2接着層52との間に位置する。第2導電部材70の配線部72は、光反射性部材53と第2絶縁層55との間に位置する。配線部72の一部72aは、光反射性部材53を貫通して、第1導電部材62に接続している。
[第5実施形態]
図14は、第5実施形態の面状光源5における、図3と同様の部分の断面図である。
第5実施形態の面状光源5では、第1透光性部材30の上面が平坦面である。この第1透光性部材30の平坦面上に第2光調整部材140が配置されている。第2光調整部材140は、第1実施形態の第2光調整部材40の材料と同じ材料から構成することができる。
第2光調整部材140は、第1透光性部材30の上面に配置された第1部分141と、第1部分141上に配置された第2部分142とを有する。例えば、平面視において、第2部分142は環状に配置されている。
第2部分142の少なくとも一部は、第1透光性部材30の第2透光部32上に位置する。第2光調整部材140において、第2部分142が配置された部分(第1部分141と第2部分142の積層部分)は、第2部分142が配置されていない部分(第1部分141のみの部分)よりも厚い。したがって、第2光調整部材140は、断面視において、光源20Aの周囲に配置された第2透光部32上に位置する部分に最大厚さの部分を有する。これにより、光源20Aの直上と周辺との輝度差を小さくすることができ、面状光源5の発光面における輝度むらを軽減することができる。
[第6実施形態]
図15は、第6実施形態の面状光源6における、図3と同様の部分の断面図である。
支持部材50中に柱状部95が配置されている。柱状部95は、前述した図7に示す工程において接続孔91と同時に積層シート50Aにあけられる孔部内に配置することができる。柱状部95の材料として、例えば、光散乱粒子を含む樹脂を用いることができる。積層シート50Aに柱状部95を配置した後、図8~図10の工程が進められる。柱状部95を配置した後の工程に加熱工程が含まれていても、積層シート50Aを構成する各層の横方向のずれを柱状部95によって抑制することができる。これにより、例えば、光源20Aと接続孔91との位置ずれなどを抑制することができる。なお、柱状部95は、積層シート50Aを貫通してもよいし、貫通しなくてもよい。
また、第6実施形態の面状光源6においては、接続部71の外周面に凸部97が形成されている。凸部97は、接続部71の外周面から、例えば第1接着層51に食い込んでいる。図7の工程において接続孔91を形成するときに、接続孔91に連通する凹部(または空洞)が第1接着層51内に位置するように形成される。接続孔91に導電ペーストを供給すると、第1接着層51内の凹部にも導電ペーストが入り込む。導電ペーストを硬化すると、接続部71と一体に形成された凸部97が第1接着層51内に形成される。この凸部97により、接続部71が接続孔91から抜けにくくなる。なお、凸部97は、支持部材50における第1接着層51以外の層や部材に食い込んで形成されてもよい。
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
するものである。
1~6…面状光源、10…導光部材、10a…導光部、11…第1面、12…第2面、13…第1孔部、14…溝、20A~20C…光源、21…発光素子、22…第2透光性部材、23…第1光調整部材、24…被覆部材、25…電極、30…第1透光性部材、31…第1透光部、32…第2透光部、40…第2光調整部材、41…第2光調整部材の最大厚さの部分、50…支持部材、51…第1接着層、52…第2接着層、53…光反射性部材、54…第1絶縁層、55…第2絶縁層、60…配線基板、61…絶縁基材、62…第1導電部材、70…第2導電部材、71…接続部、72…配線部

Claims (11)

  1. 第1面と、前記第1面の反対側にある第2面と、前記第1面から前記第2面まで貫通する第1孔部とを有する導光部材と、
    発光素子と、上面に前記発光素子が発する光に対する反射性及び透光性を有する第1光調整部材と、を有し、前記導光部材の前記第1孔部に配置される光源と、
    前記第1孔部における前記光源の側面と前記導光部材との間、及び、前記光源の上に配置された第1透光性部材と、
    前記第1透光性部材の上に配置され、前記光源が発する光に対する反射性及び透光性を有する第2光調整部材と、
    を備え、
    前記光源が発する光に対して、前記1透光性部材の透過率は、前記第1光調整部材の透過率及び前記第2光調整部材の透過率よりも高く、
    前記第1透光性部材は、前記第1光調整部材と前記第2光調整部材との間に位置する第1透光部と、前記光源の側面と前記導光部材との間に位置する第2透光部とを有し、
    前記第2光調整部材は、断面視において、前記第2透光部上に位置する部分に最大厚さの部分を有する面状光源。
  2. 断面視において、前記第2光調整部材の厚さは、前記光源の側面と前記第1透光性部材との境界上に位置する部分から前記最大厚さの部分に向かって厚くなり、前記最大厚さの部分から前記第1透光性部材と前記導光部材との境界上に位置する部分に向かって薄くなる請求項1に記載の面状光源。
  3. 前記第2光調整部材において、前記光源の上面の中心を通る軸上に位置する部分の厚さは、前記最大厚さの30%以上95%以下である請求項1または2に記載の面状光源。
  4. 前記第2光調整部材は、前記第1透光性部材と前記導光部材との境界の上端を覆う請求項1~3のいずれか1つに記載の面状光源。
  5. 前記第2光調整部材の上面は凸面である請求項1~4のいずれか1つに記載の面状光源。
  6. 前記光源が発する光に対して、前記第2光調整部材の透過率は、前記第1光調整部材の透過率よりも高い請求項1~5のいずれか1つに記載の面状光源。
  7. 平面視において、前記第2光調整部材は前記光源の全てを覆う請求項1~6のいずれか1つに記載の面状光源。
  8. 前記第2光調整部材の下面の全てが前記第1光調整部材の上面よりも上方に位置する請求項1~7のいずれか1つに記載の面状光源。
  9. 前記第2透光部は、上面に凹部を有する請求項1~8のいずれか1つに記載の面状光源。
  10. 前記第2光調整部材において、前記光源の上面の中心を通る軸上に位置する部分の厚さよりも厚い部分が、平面視において前記光源を切れ目なく囲む請求項1~9のいずれか1つに記載の面状光源。
  11. 断面視において、前記光源は前記第2透光部に挟まれており、
    一方の前記第2透光部上に位置する部分の前記第2光調整部材の最大厚さは、他方の前記第2透光部上に位置する部分の前記第2光調整部材の最大厚さの0.9倍以上1.1倍以下である請求項1~10のいずれか1つに記載の面状光源。
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