JP2023100771A - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Takuya Nakabayashi
良平 山下
Ryohei Yamashita
恵滋 榎村
Keiji Enomura
強志 岡久
Tsuyoshi Okahisa
敏伸 勝俣
Toshinobu Katsumata
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Abstract

【課題】輝度ムラを抑制しながらも薄型化可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置の製造方法は、配線層を有する配線基板と、複数の発光素子とを準備する工程と、前記配線層に電気的に接続するよう前記複数の発光素子を搭載する工程と、前記配線基板上と、前記複数の発光素子のそれぞれの側面の少なくとも一部を覆う光反射部材を形成する工程と、前記複数の発光素子上に複数の透光層を形成する工程と、前記複数の透光層上に複数の光反射層を形成する工程と、前記複数の光反射層および前記光反射部材の上方を覆う、前記透光層よりも低い屈折率を有する低屈折率層を形成する工程と、前記複数の光反射層および前記光反射部材の上方に光拡散層を配置する工程と、を備えた。【選択図】図１

Description

本開示は、発光装置の製造方法に関する。
下記の特許文献１は、基板上の複数の発光素子の側面を光反射部材で被覆した発光装置を開示している。発光素子の側面を光反射部材で覆うことにより、発光素子の側面からの光の漏れが抑制され、その結果、発光輝度を向上させることが可能となる。特許文献１の発光装置では、複数の発光素子の上面を一括して覆うように、発光素子および光反射部材の上面上に、透光層および波長変換層の積層体を配置している。
特開２０１５－１０６６４１号公報
液晶表示装置等の表示装置用直下型バックライトとして、複数の発光素子が２次元に配列された発光装置が提案されている。このような発光装置に対しては、光の取出し効率に関するいっそうの改善の要求がある。
本開示の発光装置は、非限定的で例示的な実施形態において、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、複数の透光層と、前記複数の透光層上に配置された複数の光反射層と、前記複数の光反射層および前記光反射部材の上方に配置された光拡散層と、前記光反射部材と前記光拡散層との間において、前記透光層および前記光反射層の各組の周囲に位置し、前記透光層よりも低い屈折率を有する低屈折率層とを備え、各光反射層の断面視における幅は、前記複数の透光層のうちの対応する１つの幅と同じかまたは前記１つの幅よりも大きい。
本開示の例示的な実施形態によれば、光源から出射する光の輝度ムラを抑制しながらも光の取出し効率を向上させ得る。
本開示のある実施形態による発光装置の構造の一例を示す模式的な断面図である。 図１に示す光源部および配線基板の例示的な外観を示す模式的な上面図である。 図２に示される破線の矩形で囲まれた４×４個のセグメントを含む領域の配線パターンを模式的に示す図である。 図３に示すセグメント領域における配線パターンを説明するための図である。 発光素子の上面の大きさと、透光層の形状との間の関係の一例を模式的に示す上面図である。 発光素子の上面の大きさと、透光層の形状との間の関係の他の一例を模式的に示す上面図である。 発光素子の上方に位置する透光層の形状の他の例を説明するための模式的な断面図である。 透光層の上面上の光反射パターンの例を模式的に示す平面図である。 本開示の他のある実施形態による発光装置の構造の一例を示す模式的な断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態による発光装置の構造の一例を示す模式的な断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態による発光装置の構造の一例を示す模式的な断面図である。 光源部の上面に設けられる凸部の配置の一例を示す模式的な上面図である。 光源部の上面に設けられる凸部の配置の他の一例を示す模式的な上面図である。 凸部３０ｗの断面形状の他の例を示す模式的な断面図である。 凸部３０ｗの断面形状のさらに他の例を示す模式的な断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置の構造の一例を示す模式的な断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置の構造の一例を示す模式的な断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態に係る面状光源の構造の一例を示す模式的な断面図である。 面状光源の断面構造のうちの光源部の縁の部分を例示する断面図である。 本開示の実施形態による発光装置の例示的な製造方法を説明するための工程断面図である。 本開示の実施形態による発光装置の例示的な製造方法を説明するための工程断面図である。 本開示の実施形態による発光装置の例示的な製造方法を説明するための工程断面図である。 図１０に示す発光装置の例示的な製造方法を説明するための工程断面図である。 図１７に示す発光装置の例示的な製造方法を説明するための工程断面図である。 図１７に示す発光装置の例示的な製造方法を説明するための工程断面図である。 図１７に示す発光装置の例示的な製造方法を説明するための工程断面図である。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本開示による発光装置および面状光源は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序等は、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。以下に説明する各実施形態は、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。
図面が示す構成要素の寸法、形状等は、分かりやすさのために誇張されている場合があり、実際の発光装置および面状光源における寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。
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を共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。以下の説明では、特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およ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または位置を分かりやす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また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、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。本開示において「平行」とは、特に他の言及がない限り、２つの直線、辺、面等が０°から±５°程度の範囲にある場合を含む。また、本開示において「垂直」または「直交」とは、特に他の言及がない限り、２つの直線、辺、面等が９０°から±５°程度の範囲にある場合を含む。
［１．発光装置２００Ａの構造］
図１は、本開示のある実施形態による発光装置の構造の一例を模式的に示す。参考のために、図１には、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向が示されている。本開示の他の図面においてもこれらの方向を示すことがある。
図１に示す発光装置２００Ａは、配線基板１０と、配線基板１０上に実装された光源部１００Ａとを有する。光源部１００Ａは、複数の発光素子２０と、各発光素子２０の側面を覆う光反射部材３０Ａと、複数の透光層４０Ａと、複数の光反射層５０Ａとを有する。図１に模式的に示すように、複数の発光素子２０のそれぞれの上方には、透光層４０Ａおよび光反射層５０Ａを積層した構造が位置する。
図１に例示する構成において、発光装置２００Ａは、さらに、光拡散層７０と、光反射部材３０Ａと光拡散層７０との間に位置する低屈折率層６０Ａと、光拡散層７０上に配置された波長変換層８０とを有している。この例では、発光装置２００Ａは、光反射部材３０Ａの上面３０ａと光拡散層７０の下面７０ｂとの間に形成された空間ＧＰを有する。すなわち、図１に示す例において、低屈折率層６０Ａは、空気層である。なお、発光装置２００Ａの全体の厚さ（Ｚ方向の高さ）は、例えば０．６０ｍｍ程度である。
複数の発光素子２０は、配線基板１０の上面１０ａにおいて、１次元または２次元に配列され得る。図２は、図１に示す発光装置２００Ａから光拡散層７０および波長変換層８０を除いた構造の例示的な外観を模式的に示す。図２は、図１に示す構成のうち、配線基板１０と、配線基板１０上の光源部１００Ａとを示す図であるといってもよい。図１に示す模式的な断面は、図２に示すＩ－Ｉ線断面の一部に相当する。
図２に示す例では、複数の光反射層５０Ａが、互いに直交する２方向（ここではＸ方向およびＹ方向）に沿って２次元に配列されている。より詳細には、合計６７６個の光反射層５０Ａが２６行２６列に配列されている。ここで、図１を参照すれば理解されるように、光反射層５０Ａの直下には光源部１００Ａの発光素子２０がそれぞれ位置している。すなわち、図２は、複数の発光素子２０を配線基板１０に２次元に配列した例である。
図２に示す例では、Ｘ方向に沿って２６個の発光素子２０が配列され、かつ、Ｙ方向に沿って２６個の発光素子２０が配列されている。この例では、発光素子２０のＸ方向の配列ピッチｐｘと、Ｙ方向の配列ピッチｐｙとは、等しくされている。ここで、発光素子の配列ピッチとは、隣接する２つの発光素子における光軸Ｌ間の距離を意味する。図１に模式的に示すように、光軸Ｌは、発光素子の出射面（上面）に垂直である。配列ピッチｐｘ、ｐｙのそれぞれは、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定し得る。本開示の実施形態において、配列ピッチｐｘおよびｐｙのそれぞれは、２．０ｍｍ程度であり得る。
図２に例示する構成において、光源部１００Ａは、それぞれが１つの発光素子２０を有する６７６個の領域を含んでいる。以下では、説明の便宜のために、１つの発光素子を有する単位をセグメントまたは単位領域（individual region）と呼ぶことがある。以下、
光源部１００Ａの各構成要素を詳細に説明する。
（配線基板１０）
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配線層と、絶縁部１１とを有する。本実施形態では、配線基板１０は、第１配線層１２ａおよび第２配線層１２ｂを含む。第１配線層１２ａおよび第２配線層１２ｂは、絶縁部１１内に設けられたビア１３を介して互いに電気的に接続されている。絶縁部１１の一部は、配線基板１０の上面１０ａのうち発光素子２０が実装される領域以外の領域を覆う。
配線基板１０の絶縁部１１の材料としては、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）等の樹脂材料が挙げられる。配線基板１０の絶縁部１１の材料として、ガラス繊維強化樹脂（ガラスエポキシ樹脂）等の複合材料またはセラミックスを用いることもできる。
図１に例示する構成において、第１配線層１２ａは、配線基板１０の上面１０ａ側に設けられている。複数の発光素子２０のそれぞれが有する正極（アノード）２１ａおよび負極（カソード）２１ｃは、第１配線層１２ａに電気的に接続される。他方、第２配線層１２ｂは、配線基板１０の下面１０ｂ側に設けられている。後述するように、第２配線層１２ｂは、外部の制御回路との接続のためのコネクタ１８（図２参照）との間の接続を有する。
配線層（ここでは第１配線層１２ａおよび第２配線層１２ｂ）の材料は、配線基板１０の絶縁部１１に用いられる材料、製造方法等に応じて適宜選択される。配線層上にソルダレジスト等の絶縁膜を備えていてもよい。
図２に例示するように、配線基板１０上に位置する光源部１００Ａの平面視形状の典型例は、矩形状である。図２に例示する構成において、光源部１００ＡのＸ方向の長さＬｘ１およびＹ方向の長さＬｙ１は、例えば５２ｍｍ程度である。配線基板１０のうち、光源部１００Ａの設けられる領域のＸ方向の長さＬｘ２は、例えば５５ｍｍ程度であり、Ｙ方向の長さＬｙ２は、例えば６０ｍｍ程度である。配線基板１０の厚さ（図中のＺ方向の高さ）は、０．１７ｍｍ程度であり得る。
図３は、図２に示される破線の矩形で囲まれた４×４個のセグメントを含む領域（以下、単に「セグメント領域」と呼ぶことがある。）の配線層を模式的に示す。２次元に配列された６７６個の発光素子２０は、第１配線層１２ａに電気的に接続される。図３に模式的に示すように、第１配線層１２ａは、それぞれがＸ方向に延びる複数の第１配線ＰＡ１と、アノード側のランド１５ａおよびカソード側のランド１５ｂの複数の組とを含んでいる。ランド１５ａおよびランド１５ｂは、第１配線層１２ａうち、各セグメント中の発光素子２０の正極２１ａおよび負極２１ｃがそれぞれ接続される部分である。ここでは、セグメントの４行４列の配列の列方向（Ｙ方向）に沿って複数の第１配線ＰＡ１が配置されており、各行の第１配線ＰＡ１は、同一行に位置する複数のランド１５ａとの間の接続を有する。すなわち、各第１配線ＰＡ１は、同一行に位置する複数の発光素子２０の正極２１ａ同士を電気的に接続する。
また、第１配線層１２ａは、複数の第２配線ＰＣ２も有している。図３に示すように、
複数の第２配線ＰＣ２は、セグメント毎に設けられ、複数の第２配線ＰＣ２のそれぞれは、対応するカソード側のランド１５ｂとの接続を有する。
第１配線層１２ａの第１配線ＰＡ１および第２配線ＰＣ２は、ビア１３を介して第２配線層１２ｂに接続される。第２配線層１２ｂは、Ｙ方向に沿って延びる第３配線ＰＡ３と、セグメント毎に設けられる第４配線ＰＣ４とを含む。
図４は、セグメント領域における配線層と、コネクタとの間の例示的な接続関係を示す。図４に模式的に示すように、第１配線層１２ａの複数の第１配線ＰＡ１は、ビア１３を介して、共通して第３配線ＰＡ３に接続される。第３配線ＰＡ３は、コネクタ１８に接続されている。すなわち、この接続関係により、全ての発光素子２０の正極２１ａに第３配線ＰＡ３から共通の電圧駆動信号を供給することができる。
他方、セグメント毎に設けられる、第１配線層１２ａの第２配線ＰＣ２は、ビア１３を介して、複数の第４配線ＰＣ４のうちの対応する１つに電気的に接続される。図４に示すように、複数の第４配線ＰＣ４のそれぞれは、コネクタ１８に接続されている。この接続関係により、第４配線ＰＣ４を介して、発光素子２０の負極２１ｃに電圧駆動信号をセグメント単位で供給できる。
このような電気的接続関係により、外部の制御回路（不図示）から配線基板１０のコネクタ１８を介して、複数の発光素子２０に電力を供給することが可能である。図３および図４を参照しながら説明したアノードおよびカソードの配線パターンによれば、発光素子をセグメント単位でマトリクス駆動させることが可能である。つまり、ここでは、光源部１００Ａは、ローカルディミング動作可能に構成されている。
（発光素子２０）
発光素子２０の典型例は、半導体発光素子であり、発光素子２０として、半導体レーザ、発光ダイオード等の公知の発光素子を利用することができる。発光素子２０から出射される光の波長としては、任意の波長を選択することができる。例えば、紫外～可視域の波長を有する光を発する発光素子として、窒化物系半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いた半導体発光素子を用いることができる。また、赤色の波長を有する光を発する発光素子として、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等の半導体を含む半導体発光素子を用いることができる。さらに、これら以外の材料から形成される半導体発光素子を発光素子２０に用いることもできる。用いる半導体の組成、ならびに、発光素子の発光色、大きさおよび個数等は、目的、設計仕様に応じて適宜選択することができる。
半導体発光素子中の半導体積層体は、上述のような紫外～可視域の光を発光可能な発光層を少なくとも１つ備えることができる。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つの発光色または発光波長を発光可能な発光層を含むことができる。なお、前記発光層は、ダブルヘテロ接合あるいは単一量子井戸構造(ＳＱＷ)などの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。
半導体積層体は、複数の発光層を含むこともできる。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複数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。複数の発光層には、発光色または発光波長が異なる活性層を含んでいてもよいし、発光色または発光波長が同じ活性層を含んでいてもよい。なお、同じ発光色とは、使用上同じ発光色とみなせる範囲、例えば、主波長で数ｎｍ程度のばらつきがあってもよい。発光色また
は発光波長の組み合わせとしては適宜選択することができる。例えば、半導体積層体に２つの活性層を含む場合、発光色の組み合わせとしては、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、または、緑色光と赤色光等が挙げられる。
ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に負極２１ｃおよび正極２１ａがそれぞれ電気的に接続される。発光素子２０は、上面２０ａと、上面２０ａとは反対側に位置する下面２０ｂと、上面２０ａと下面２０ｂとの間に位置する側面２０ｃとを有する。後述するように、本実施形態では、各発光素子２０の側面２０ｃは、光反射部材３０Ａによって覆われる。すなわち、光源部１００Ａにおいて、発光素子２０の光は、主に上面２０ａから取り出される。本明細書において発光素子２０の出射面とは、基本的に発光素子２０の上面２０ａを意味する。
本実施形態における正極２１ａおよび負極２１ｃは、ともに下面２０ｂ側に位置している。発光素子２０の正極２１ａおよび負極２１ｃは、配線基板１０の上面１０ａ側に設けられた第１配線層１２ａに電気的に接続され、かつ、固定されている。発光素子２０は、光源部１００Ａの形で配線基板１０に実装されてもよいし、配線基板１０に発光素子２０の状態で実装されてもよい。
発光素子２０は、典型的にはベアチップである。配線基板１０の上面１０ａから発光素子２０の上面２０ａまでのＺ方向の高さは、例えば約０．４２５ｍｍであり得る。
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とは、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。
複数の発光素子２０は、２種類以上の発光素子２０を含み得る。複数の発光素子２０は、例えば、青色の波長を有する光を発する発光素子、緑色の波長を有する光を発する発光素子および赤色の波長を有する光を発する発光素子を含んでいてもよい。発光装置２００Ａに用いる発光素子の種類を、発光装置２００Ａから出射される光の色再現性を高める観点から決定してもよい。
（光反射部材３０Ａ）
光反射部材３０Ａは、光源部１００Ａの一部であり、配線基板１０上に位置する。光反射部材３０Ａは、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。光反射部材３０Ａは、発光素子２０の下面２０ｂと配線基板１０の上面１０ａとの間に位置する部分を含み得る。例えば、発光素子２０の下面２０ｂと配線基板１０の上面１０ａとの間の隙間を埋めるように形成されることにより、光反射部材３０Ａが発光素子２０の正極２１ａおよび負極２１ｃを覆っていてもよい。ただし、光反射部材３０Ａに代えて、光反射性の樹脂が発光素子２０の下面２０ｂと配線基板１０の上面１０ａとの間に充填されていてもよい。発光素子２０の下面２０ｂと配線基板１０の上面１０ａとの間への光反射性の樹脂の配置は、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の緩和、放熱性の向上等を可能にし得る。
光反射部材３０Ａは、例えば、樹脂と、樹脂に分散した反射材の粒子とを含む材料から形成される。光反射部材３０Ａの母材としては、アクリレート樹脂、エポキシ樹脂等を主
成分とする光硬化性樹脂を適用できる。後述するように、光反射部材３０Ａに、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を母材とする光反射性の樹脂シートを適用してもよい。反射材の粒子の例は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等の酸化物の粒子である。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。光反射部材３０Ａは、顔料、光吸収材、蛍光体等をさらに含んでいてもよい。光を散乱させる反射材の粒子は、光反射部材３０Ａ中に均一に分布していてよい。
光反射部材３０Ａは、複数の発光素子２０を保護する機能を有する。また、発光素子２０のとりわけ側面２０ｃから発せられる光を反射させることにより、光源部１００Ａにおいて主に発光素子２０の上面２０ａから光を出射させる機能を有する。その結果、後述の透光層４０Ａに効率良く光を導入して、光反射層５０Ａによる反射を利用して発光装置２００Ａの面内に効果的に光を拡散させることが可能になる。また、光反射部材３０Ａは、光反射性を有することにより、光拡散層７０側から到来する光をその上面３０ａで反射させることができる。これにより、透光層４０Ａから出射される光を有効に利用して、発光装置２００Ａの発光面（ここでは波長変換層８０の上面８０ａ）における輝度を向上させ得る。ここで、本明細書において、「光反射性」とは、発光素子２０の発光ピーク波長における反射率が６０％以上であることを指す。光反射部材３０Ａの、発光素子２０の発光ピーク波長における反射率が７０％以上であるとより有益であり、８０％以上であるとさらに有益である。
光反射部材３０Ａの上面３０ａは、例えば、図１に示すような平坦面である。ただし、光反射部材の上面３０ａが平坦面であることは、本開示の実施形態において必須ではない。後述するように、上面３０ａが１以上の凹面を有していてもよい。上面３０ａに１以上の凸部が形成されることもあり得る。
発光素子２０の下面２０ｂ側にも光反射部材３０Ａの一部を配置することにより、配線基板１０の上面１０ａに向かう光を光反射部材３０Ａで反射して発光素子２０の上方に導光することができる。その結果、発光素子２０から発せられる光の利用効率をより向上させることができる。
（透光層４０Ａ）
複数の透光層４０Ａのそれぞれは、複数の発光素子２０のうち対応する１つの上面２０ａの上方に位置する。なお、透光層４０Ａは、透光性の接着層を介して発光素子２０の上面２０ａの上方に配置され得る。したがって、透光層４０Ａと発光素子２０との間に接着層が介在することもあり得る。
透光層４０Ａの材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂またはこれらを混合した樹脂材料を用いることができる。ここで、本明細書における「透光」および「透光性」の用語は、入射した光に対して拡散性を示すことをも包含するように解釈され、「透明」であることに限定されない。例えば透光層４０Ａは、母材とは異なる屈折率を有する材料が分散させられることにより、光拡散機能を有していてもよい。母材中に光拡散材（例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等の粒子）を分散させることにより、透光層４０Ａに光拡散機能を付与してもよい。
図１に示すように、透光層４０Ａは、上面４０ａと、上面４０ａとは反対側に位置する下面４０ｂと、上面４０ａと下面４０ｂとの間に位置する側面４０ｃとを有する。透光層４０Ａの厚さは、典型的には、５０μｍ以上３００μｍ以下の範囲である。
上面視における透光層４０Ａの形状は、典型的には、図５に示すような矩形状である。上面視における透光層４０Ａの形状は、矩形状に限定されず、上面視において発光素子２
０の上面２０ａの全体を覆うことのできる形状であればよく、図６に示すような円形状等の他の形状であってもよい。図１に示すように、透光層４０Ａの断面視における幅は、典型的には、その透光層４０Ａの直下に位置する発光素子２０の幅よりも大きい。
図５および図６に模式的に示すように、光源部１００Ａに設けられる複数の透光層４０Ａのそれぞれは、平面視において、対応する発光素子２０の出射面（ここでは上面２０ａ）を包含する大きさを有していればよい。透光層４０Ａの例えば下面４０ｂは、発光素子２０の上面２０ａと比較して１００％以上３００％以下の面積を有し得る。透光層４０Ａの上面４０ａが例えば正方形状を有する場合、その一辺の長さは、０．５ｍｍ程度であり得る。透光層４０Ａの中心は、好ましくは、対応する発光素子２０の光軸Ｌ上に位置する。
透光層４０Ａが、平面視において発光素子２０の上面２０ａと同じか上面２０ａよりも大きな面積を有することにより、平面視において発光素子２０から離れた位置により多くの光を到達させやすくなる。これにより、相対的に輝度の高くなりやすい各発光素子２０の直上の領域と、たがいに隣接する２つの発光素子２０間の領域との間に極端な輝度差が生じることを回避し、輝度の低下を抑制しながら、発光装置２００Ａの発光面における輝度ムラを抑制することが可能になる。
図７は、発光素子の上方に位置する透光層の形状の他の例を示す。簡単のために、図７では、発光装置の光源部のうち、発光素子と、透光層と、光反射層とを取り出してこれらの断面を模式的に示している。
図７に示す例において、透光層４０Ｘの側面４０ｃは、下面４０ｂに垂直な平面に対して傾斜している。この例では、透光層４０Ｘの上面４０ａは、下面４０ｂよりも大きな面積を有する。すなわち、ここでは、透光層４０Ｘは、逆錐台状（典型的には逆四角錐台状）の形状を有し、その側面４０ｃは、断面視において、下面４０ｂから上面に４０ａに近づくに従って発光素子２０の光軸Ｌから離れるように傾斜している。
断面視における透光層の側面４０ｃの形状は、この例に限られず、断面視において発光素子２０の光軸Ｌに平行な直線状であってもよい。また、断面視における側面４０ｃの形状は、図１および図７に示すような直線状に限定されず、一部に曲線、屈曲、段差等を含む形状であってもよい。なお、後述の光反射層５０Ａの側面５０ｃの断面視における形状についても同様のことがいえる。光反射層５０Ａの側面５０ｃの断面視における形状は、発光素子２０の光軸Ｌに平行な直線状に限定されず、発光素子２０の光軸Ｌに対して傾斜した形状であってもよい。
図７に示す例では、透光層４０Ｘの下面４０ｂは、発光素子２０の上面２０ａよりも大きな面積を有する。換言すれば、透光層４０Ｘの下面４０ｂは、断面視において発光素子２０よりも大きな幅を有している。しかしながら、透光層４０Ｘの形状は、この例に限定されず、透光層４０Ｘの下面４０ｂが発光素子２０の上面２０ａと概ね同じ面積を有していてもかまわない。
（光反射層５０Ａ）
図１に示すように、複数の透光層４０Ａ上に、複数の光反射層５０Ａが配置される。ここでは、複数の光反射層５０Ａ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の形で、対応する透光層４０Ａの上面４０ａ上に設けられている。
光反射層５０Ａは、光反射部材３０Ａ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。光反射層５０Ａの母材には、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。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５０Ａ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５０Ａは、例えば５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲の厚さを有する。本実施形態における光反射層５０Ａの厚さは、例えば５０μｍ程度であり得る。
発光素子２０の出射面の上方に位置する透光層４０Ａ上に光反射層５０Ａを設けることにより、発光素子２０から導入されて透光層４０Ａの上面４０ａに向かう光を光反射層５０Ａで反射させることができる。すなわち、光反射層５０Ａの上面５０ａから、発光素子２０の光軸Ｌに対して傾斜の小さな方向に出射する光が低減される。また、光反射層５０Ａでの反射を利用して、発光素子２０から透光層４０Ａに導入された光を透光層４０Ａ内部で効果的に拡散させることができる。透光層４０Ａ内部で拡散された光は、主に透光層４０Ａの側面４０ｃから透光層４０Ａの外部に出射される。このように、本開示の実施形態では、発光素子２０の出射面に透光層４０Ａを光学的に結合させ、さらに、透光層４０Ａ上に光反射層５０Ａを配置することによって、光反射層５０Ａで反射された光を発光装置２００Ａにおいて横方向に効果的に広げることを可能としている。すなわち、発光装置２００Ａを薄型としながらも、発光面における輝度ムラを抑制し得る。
光反射層５０Ａが、平面視において透光層４０Ａと重なるような形状および配置を有することにより、発光装置２００Ａの発光面のうち発光素子２０の直上の光量を抑制することができる。換言すれば、発光装置２００Ａの発光面のうち発光素子２０の直上の領域の輝度が他の領域と比較して極端に高くなることを回避し得る。
平面視において、複数の光反射層（例えば光反射層５０Ａ）は、複数の透光層４０Ａのうち対応する１つを包含する。ここで、光反射層が透光層を包含する態様は、透光層の上面４０ａの全体を連続して被覆するもの、および、透光層の上面４０ａを不連続に被覆するものを含む。例えば、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の形で透光層の上面４０ａに形成されてもよい。この場合、透光層の上面４０ａの一部が光反射層から露出されることになる。
図８は、透光層の上面４０ａ上の光反射パターンの例を示す。図８に示す光反射層５０Ｘは、ドット状の光反射パターンを有している。この例において、光反射層５０Ｘは、それぞれがドット状に形成された複数の光反射部材の集合である。光反射層５０Ｘ内における光反射パターンのドット密度（例えば、単位面積あたりに含まれるドットの数で表される数密度）は、光反射層５０Ｘの外側から中心に向けて高くされ得る。
ドット状の光反射パターンは、各光反射層における、反射材の粒子の分布によって規定されるパターンであるといってもよい。反射材の粒子は、発光素子２０の配光角の絶対値が小さい領域（すなわち光軸Ｌからの傾きが小さい角度範囲）において、配光角の絶対値が大きい領域よりも高密度で分布し得る。このように、配光角の絶対値に応じて光透過率を変えることが可能であり、ドットの密度によって光の反射率または透過率を制御することができる。また、他の一例として、光反射層の膜厚を制御することにより、配光角の絶対値に応じて光透過率を変えることが可能である。発光素子２０の配光角の絶対値が小さくなるにつれて、つまり、光反射層の外側から光軸Ｌに近づくにつれて、光反射層の膜厚を次第に大きくしてもよい。あるいは、光反射層に複数の開口部を設け、光軸Ｌから離れるにつれて開口率が高くなるようにしてもよい。
図９は、本開示の他のある実施形態による発光装置の構造の一例を模式的に示す。図１に示す発光装置２００Ａと比較して、図９に示す発光装置２００Ｂは、光源部１００Ａに
代えて光源部１００Ｂを有している。光源部１００Ｂは、透光層４０Ａ上に光反射層５０Ｂを有する。
図９に例示する構成において、光反射層５０Ｂの幅は、透光層４０Ａの幅よりも大きい。透光層４０Ａの側面４０ｃから光反射層５０Ｂの側面５０ｃまでの距離ＯＨ（図９中に矢印で示す）は、例えば５０μｍ程度であり得る。
例えば、光反射層５０Ｂは、平面視において透光層４０Ａの上面４０ａよりも大きな面積を有する。光反射層５０Ｂを透光層４０Ａ上に配置することにより、透光層４０Ａの特に側面４０ｃから出射された光を、光反射層５０Ｂと光反射部材３０Ａとの間で繰り返し反射させることが可能になる。これにより、透光層４０Ａの側面４０ｃから出射された光を発光素子２０からより離れた位置まで伝播させ得る。発光素子２０からより離れた位置まで光が到達するようになる結果、Ｚ方向に沿って見たときに、発光装置２００Ｂの発光面のうち透光層４０Ａの直上の領域と、その周囲の領域との間の輝度差が緩和される。すなわち、輝度ムラ改善の効果が得られ、透光層４０Ａの直上の領域が点光源のように見えることを回避し得る。
（光拡散層７０）
図１および図９に示すように、本開示の実施形態による発光装置は、複数の光反射層（例えば光反射層５０Ａ）および光反射部材３０Ａの上方に位置する光拡散層７０を有する。光拡散層７０の下面７０ｂは、複数の光反射層の上面５０ａの少なくとも一部に直接に接していてもよいし、複数の光反射層の上面５０ａから間隔をあけて光拡散層７０が発光装置に設けられてもよい。
光拡散層７０は、透光層４０Ａの側面４０ｃから透光層４０Ａの外部に出射されて光拡散層７０に導入された光を内部で拡散させる。図１および図９に例示する構成において、光拡散層７０は、複数の光反射層（例えば光反射層５０Ａ）の上面５０ａを覆うシート状の部材である。光拡散層７０は、単層であってもよいし、複数のシートを含む積層構造を有していてもよい。光拡散層７０の厚さは、例えば２００μｍ程度であり得る。
光拡散層７０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、可視光に対して吸収の少ない材料を母材として形成される。光を拡散させる構造は、光拡散層７０の上面７０ａおよび下面７０ｂの一方または両方に凹凸を設けたり、光拡散層７０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光拡散層７０に付与できる。光拡散層７０は、典型的には、光拡散材を含有する。光拡散材として、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化チタン等の高屈折率材料の粒子（高屈折率微粒子）を用いることができる。光拡散層７０の表面は、概ね平坦であってもよいし、微細な凹凸を有していてもよい。
図１に示す発光装置２００Ａと同様に、図９に示す発光装置２００Ｂも、光反射部材３０Ａの上面３０ａと光拡散層７０の下面７０ｂとの間に低屈折率層６０Ａを有する。この例においても、低屈折率層６０Ａとして空気層が発光装置２００Ｂに配置されている。換言すると、発光装置２００Ａは、光反射部材３０Ａの上面３０ａと光拡散層７０の下面７０ｂとの間に空間ＧＰを有している。
透光層４０Ａおよび光反射層５０Ａの複数の組に占められた部分を除いて、光反射部材３０Ａと光拡散層７０との間に低屈折率層６０Ａを配置することにより、低屈折率層６０Ａを導光層として機能させることができる。発光装置にこのような低屈折率層６０Ａを配置することにより、透光層４０Ａの側面４０ｃから出射される光を光拡散層７０と光反射部材３０Ａとの間において、より効果的に光が拡散させることができる。これにより、発
光装置の発光面のうち、隣接する２つの発光素子２０の中間に位置する領域の輝度を向上させ、発光面における輝度ムラを抑制できる。また、光の取出し効率向上の効果も期待できる。
空気層は、低屈折率層６０Ａの一例である。低屈折率層６０Ａとして、空気層に代えて、透光層４０Ａよりも低い屈折率を有する材料から形成された層を配置してもよい。例えば図１０に示す発光装置２００Ｃは、配線基板１０上に光源部１００Ｃを有している。図１０に示すように、光源部１００Ｃは、光反射部材３０Ａ上に位置する低屈折率層６０Ｃを含んでいる。低屈折率層６０Ｃは、透光層４０Ａの母材よりも低い屈折率を有する樹脂等の材料から形成され、少なくとも透光層４０Ａの側面４０ｃを覆う。この例では、低屈折率層６０Ｃは、光反射層５０Ａの側面５０ｃをも覆っており、低屈折率層６０Ｃの上面６０ａからは各光反射層５０Ａの上面５０ａが選択的に露出されている。
（波長変換層８０）
図１および図９に示すように、光拡散層７０の上方には、波長変換層８０が配置される。波長変換層８０の下面８０ｂは、光拡散層７０の上面７０ａに接していてもよいし、波長変換層８０の下面８０ｂと光拡散層７０の上面７０ａとの間に空間が介在していてもよい。ここでは、波長変換層８０は、光拡散層７０の上面７０ａに接して配置されている。
波長変換層８０は、典型的には、樹脂中に蛍光体の粒子が分散された材料から形成される。波長変換層８０は、発光素子２０から出射されて光拡散層７０を透過した光の少なくとも一部を吸収し、発光素子２０から発せられる光の波長とは異なる波長の光を発する。例えば、波長変換層８０は、発光素子２０からの青色光の一部を波長変換して黄色光を発する。このような構成によれば、波長変換層８０を通過した青色光と、波長変換層８０から発せられた黄色光との混色によって、白色光が得られる。波長変換層８０の厚さは、例えば、１００μｍ以上２００μｍ以下の範囲であり得る。本開示の実施形態における波長変換層８０の厚さは、例えば１００μｍ程度であり得る。
蛍光体等の粒子を分散させる母材としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂もしくはフッ素樹脂、または、これらの樹脂の２種以上を含む樹脂を用いることができる。波長変換層８０の材料に母材とは屈折率の異なる材料を分散させることにより、波長変換層８０に光拡散の機能を付与してもよい。例えば、波長変換層８０の母材に、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等の粒子を分散させてもよい。
蛍光体には、公知の材料を適用することができる。蛍光体の例は、ＫＳＦ系蛍光体等のフッ化物系蛍光体、ＣＡＳＮ等の窒化物系蛍光体、ＹＡＧ系蛍光体、βサイアロン蛍光体等である。ＹＡＧ系蛍光体は、青色光を黄色光に変換する蛍光体の例であり、ＫＳＦ系蛍光体およびＣＡＳＮは、青色光を赤色光に変換する蛍光体の例であり、βサイアロン蛍光体は、青色光を緑色光に変換する蛍光体の例である。
波長変換層８０の母材に分散される蛍光体は、量子ドット蛍光体であってもよい。本開示の典型的な実施形態では、複数の発光素子２０の上方に、これらを一括して覆う蛍光体層の形で波長変換層８０が設けられる。そのため、蛍光体を含有する部材を複数の発光素子２０のそれぞれ毎の上方に個別に配置する構成と比較して、量子ドット蛍光体等の高機能の材料を適用しやすいという利点が得られる。
波長変換層８０は、例えば青色光を、赤色光および緑色光にそれぞれ変換する複数種の蛍光体を含有し得る。その場合において、発光装置は、発光素子２０から発せられる青色光を波長変換層８０に入射させることにより、赤、青、緑の光を混合して白色光を出射し
てもよい。
上述した、光拡散層７０および波長変換層８０の積層構造によれば、低屈折率層（低屈折率層６０Ａまたは６０Ｃ）に導入された光を先ず光拡散層７０内で拡散させてから波長変換層８０に入射させることができる。これにより、輝度ムラを低減し、輝度をよりいっそう均一化できる利点が得られる。
図１１は、本開示のさらに他のある実施形態による発光装置の構造の一例を模式的に示す。図１に示す発光装置２００Ａと比較して、図１１に示す発光装置２００Ｄは、光源部１００Ａに代えて光源部１００Ｄを有する。光源部１００Ｄは、１以上の凸部３０ｗを有する光反射部材３０Ｄを含む。
図１１に例示するように、凸部３０ｗは、光反射部材３０Ｄの上面３０ａ上であって、互いに隣接する２つの発光素子２０の間の位置に配置される。図１１に示す凸部３０ｗは、図中のＹ方向に沿って延びる壁状の構造であり得る。
図１２は、凸部３０ｗの配置の一例を模式的に示す。図面が過度に複雑になることを避けるために、ここでは、光源部１００Ｄが、１８行１８列の単位領域ＵＲの配列を有する場合の凸部３０ｗの配置の一例を示している。図１２に例示する構成において、光反射部材３０Ｄは、それぞれが直線状の複数の凸部３０ｗを含んでいる。これら凸部３０ｗのそれぞれは、２次元に配列された単位領域ＵＲのうち互いに隣接する２つの単位領域間にＸ方向またはＹ方向に沿って延びている。換言すれば、光反射部材３０Ｄは、光拡散層７０に向かって突出する格子状の構造を上面３０ａに有している。各凸部３０ｗの上面視における幅は、例えば２２０μｍ程度である。
図１２に例示するように、これら複数の凸部３０ｗは、平面視において複数の発光素子２０のそれぞれを囲むように光反射部材３０Ｄの上面３０ａ上に設けられ得る。この場合、複数の凸部３０ｗは、それぞれが複数の発光素子２０のうちの１つを含む単位領域ＵＲを規定するといえる。ここでは、平面視における単位領域ＵＲの形状は、矩形である。
凸部３０ｗは、例えば光反射部材３０Ｄの材料と共通の材料から形成されることにより、光反射性を有する。すなわち、凸部３０ｗは、互いに隣接する２つの単位領域ＵＲの一方の単位領域ＵＲ中の発光素子２０から発せられた光が他方の単位領域ＵＲ内に入射することを抑制する機能を有する。各単位領域ＵＲの発光素子２０を取り囲むように凸部３０ｗを形成することにより、例えば、発光素子２０を点灯状態とした単位領域ＵＲから、その単位領域ＵＲに隣接する他の単位領域ＵＲへの光の進入を抑制し得る。つまり、波長変換層８０の上面８０ａにおいて、発光素子２０を点灯状態とした単位領域ＵＲの直上の領域と、発光素子２０を消灯状態とした単位領域ＵＲの上方の領域との間のコントラスト比を向上させ得る。隣接する単位領域ＵＲ間のコントラスト比の向上は、ローカルディミングの適用において有利に働くことがあり得る。
光反射部材３０Ｄの上面３０ａを基準としたときの凸部３０ｗの頂部（凸部３０ｗのうち最も高い部分）までの距離は、光反射部材３０Ｄの上面３０ａから光拡散層７０の下面７０ｂまでの距離の例えば５０％以上１００％以下の範囲である。互いに隣接する２つの単位領域ＵＲの間におけるコントラスト比の向上の観点からは、頂部が光拡散層７０の下面７０ｂに達するように凸部３０ｗを形成すると有利である。
図１２に示す例において、複数の凸部３０ｗのそれぞれは、Ｘ方向またはＹ方向に沿って光源部１００Ｄの一端から他端まで連続的に直線状に延びている。これに対し、図１３に例示する構成では、２次元に配列された複数の単位領域ＵＲのうち最外周に位置する単
位領域以外の単位領域の１つに注目すると、その単位領域に含まれる発光素子２０を取り囲むように４つの凸部３０ｗが配置されている。単位領域ＵＲの２次元配列において最外周に位置する単位領域は、平面視において、発光素子２０よりも外側に凸部３０ｗを有していてもよく、凸部３０ｗの形成されていない領域を外縁に有していてもよい。
図１４および図１５は、凸部３０ｗの断面形状の他の例を示す。凸部３０ｗの断面視における形状は、図１１に例示するような三角形とすることができ、あるいは、図１４に示すような台形であってもよい。凸部３０ｗの側面は、光反射部材３０Ｄの上面３０ａに対して垂直であってもよい。換言すれば、凸部３０ｗの断面形状は、矩形であってもよい。凸部３０ｗの形状を規定する１以上の側面の形状は、平面状に限定されず、曲面を含む形状であってもよい。例えば、凸部３０ｗの断面形状は、図１５に示すような半円形であってもよい。凸部３０ｗの断面形状は、半楕円形、不定形等であってもよい。凸部３０ｗの表面の断面視における形状も、直線状または円弧状に限定されず、任意の曲線状、または、段差もしくは屈曲を含むような形状であってもよい。
凸部３０ｗは、光反射部材３０Ｄの一部であってもよい。あるいは、凸部３０ｗは、光反射部材３０Ｄと同一の材料または光反射部材３０Ｄとは異なる材料から形成された部材を光反射部材３０Ｄの上面３０ａに接合することにより光源部１００Ｄに設けられてもよい。凸部３０ｗが、光反射部材３０Ｄとは別の部材が上面３０ａに配置されることにより形成される場合、光源部１００Ｄの断面において、光反射部材３０Ｄの上面３０ａと凸部３０ｗとの間に明確な境界があってもよく、明確な境界がなくてもよい。凸部３０ｗが覆われるように光反射部材３０Ｄの上面３０ａと光拡散層７０の下面７０ｂとの間に低屈折率層６０Ｃを配置してもよい。
凸部３０ｗを配置することに代えて、低屈折率層６０Ｃの上面６０ａおよび下面６０ｂ（図１０参照）の一方または両方に、Ｖ溝等の溝部を形成してもよい。あるいは、低屈折率層６０Ｃのうち、平面視において隣接する２つの発光素子２０の間の領域における濃度が相対的に高くなるように、低屈折率層６０Ｃ中に光拡散材を分散させておいてもよい。低屈折率層６０Ｃに設けた溝部の内部に光反射性の材料を配置してもよい。このような構成によっても、互いに離接する２つの単位領域ＵＲの間での光の漏れを抑制でき、単位領域ＵＲ間のコントラスト比向上の効果が期待できる。
図１６は、本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置を示す。図１を参照しながら説明した構成と比較して、図１６に示す発光装置２００Ｅは、配線基板１０の配線層に電気的に接続された回路素子であって、発光素子２０とは異なる回路素子をさらに有している。この例では、発光素子２０とともに回路素子２５が配線基板１０に実装されており、回路素子２５は、その全体が光反射部材３０Ａに覆われている。換言すれば、発光装置２００Ｅの光源部１００Ｅは、その全体が光反射部材３０Ａの内部に埋め込まれた回路素子２５を含んでいる。
回路素子２５は、例えば、２以上の発光素子２０に接続されるドライバ、または、ツェナーダイオード等の保護素子であり得る。回路素子２５として保護素子を配線基板１０に配置する場合、回路素子２５は、各単位領域ＵＲの発光素子２０に電気的に直列または並列に接続され得る。換言すれば、回路素子２５は、それぞれが発光素子２０を含む単位領域ＵＲごとに配線基板１０に実装され得る。
発光素子２０だけでなく複数の発光素子２０を駆動するドライバのような回路素子を配線基板１０に実装することにより、コネクタ１８に接続される外部の制御回路の構造を簡略化し得る。また、配線基板１０上の回路素子２５を例えば光源部１００Ｅの光反射部材３０Ａに埋め込むことにより、発光素子２０から出射された光の回路素子２５による吸収
を回避でき、回路素子２５を配線基板１０に実装したことに起因して光の利用効率が低下することを回避できる。
図１７は、本開示のさらに他のある実施形態による発光装置の構造の一例を模式的に示す。図１に示す発光装置２００Ａと比較して、図１７に示す発光装置２００Ｆは、光源部１００Ａに代えて光源部１００Ｆを有する。図１に示す光源部１００Ａと、図１７に示す光源部１００Ｆとの間の主な相違点は、光源部１００Ｆが、複数の貫通孔３２を有するシート状の光反射部材３０Ｆと、貫通孔３２内部に配置された封止部材３４とを光反射部材３０Ａに代えて含む点である。
後述するように、光反射部材３０Ａは、配線基板１０上に付与された樹脂材料を硬化させることによって形成される。これに対し、図１７に示す光反射部材３０Ｆは、光反射性の樹脂シートを配線基板１０上に配置することにより得られる。光反射部材３０Ｆの材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の母材中に光反射性のフィラーを分散させた樹脂材料を適用できる。光反射部材３０Ｆの母材中に、例えば酸化チタンの粒子を光拡散材としては分散させてもよい。母材中に光拡散材を分散させることに代えて、多数の気泡を含有する白色のポリエチレンテレフタレートのシートを得て、このシートを光反射部材３０Ｆとして用いてもよい。樹脂シートを光反射部材３０Ｆに適用した場合、光反射部材３０Ｆの上面３０ａは、基本的に平坦面である。
光反射部材３０Ｆの貫通孔３２は、配線基板１０上の複数の発光素子２０と対応する位置に設けられる。図１６に示す例のように配線基板１０上に回路素子２５を配置する場合、光反射部材３０Ｆは、回路素子２５に対応した位置にも貫通孔３２を有し得る。
封止部材３４を形成するための材料は、透光層４０Ａ等の材料と同様の透光性の樹脂材料であってもよいし、光反射層５０Ａ等の材料と同様の光反射性の樹脂材料であってもよい。封止部材３４の一部は、発光素子２０の下面２０ｂと配線基板１０の上面１０ａの間の隙間に位置していてもよい。
図１８は、本開示のさらに他のある実施形態に係る面状光源を示す。図１８に示す面状光源３００Ａは、上述の発光装置２００Ａ～２００Ｆのいずれかと、透光積層体９０とを有する。図１８に例示する構成において、透光積層体９０は、拡散板９３と、プリズムアレイ層９１および９２とを有する。透光積層体９０の形状は、平面視において例えば矩形である。図１８は、図１に示される断面構造を有する発光装置２００Ａ上に透光積層体９０を積層して得られる面状光源３００Ａの断面構造を例示している。
（拡散板９３）
透光積層体９０中の拡散板９３は、光拡散層７０および波長変換層８０の上方に配置される。この例では、拡散板９３は、プリズムアレイ層９１および９２よりも波長変換層８０の近くに位置する。拡散板９３は、波長変換層８０の上面８０ａから間隔をあけて面状光源３００Ａに設けられてもよいし、上面８０ａの少なくとも一部に直接に接していてもよい。
拡散板９３は、光拡散層７０と同様に、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９３の表面に凹凸を設けたり、拡散板９３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９３に設けられる。拡散板９３の母材の例は、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である。拡散板９３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。本実施形態では、光源部１００Ａにより近い位置に光拡散層７０が配置されているので、より簡易な構造の拡散板
９３を透光積層体９０に適用できる。拡散板９３の厚さは、例えば約０．４４３ｍｍである。
（プリズムアレイ層９１、９２）
プリズムアレイ層９１および９２は、拡散板９３の上方に位置する。プリズムアレイ層９１および９２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９１は、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９２は、それぞれがＸ方向に延びる複数のプリズムを有する。
プリズムアレイ層９１、９２は、種々の方向から入射する光を、発光装置２００Ａに対向して配置される表示パネル（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、面状光源３００Ａの発光面である透光積層体９０の上面９０ａから出射する光が主として上面９０ａに垂直（Ｚ軸に平行）な成分を多く含むこととなる結果、面状光源３００Ａ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９１、９２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。透光積層体９０のプリズムアレイ層９１としては、例えば、３Ｍ社製のプリズムフィルム（型番：ＢＥＦ４ ＤＭＬ）を用いることができ、プリズムアレイ層９２としては、３Ｍ社製のプリズムフィルム（型番：ＴＢＥＦ２ ＤＴ ＬＳ）を用いることができる。
プリズムアレイ層９１、９２の厚さは、それぞれ、例えば０．０７ｍｍ、０．０９ｍｍ程度であり得る。以下、本明細書では、プリズムアレイ層９１および９２を積層した構造を「プリズムシート」と呼ぶことがある。プリズムシートとして、例えば３Ｍ社の高度構造光学複合体（ＡＳＯＣ）を用いることができる。プリズムシートの厚さは、０．０８ｍｍ程度であり得る。すなわち、プリズムシートの厚さは、２枚のプリズムアレイ層を単純に積層した場合の厚さの半分程度であり得る。このようなプリズムシートの採用により、面状光源３００Ａをいっそう薄型化することが可能となる。そのような薄型の面状光源３００Ａは、スマートフォン等の用途に特に有用である。プリズムシートは、拡散板９３に直接に接していてもよいし、拡散板９３から間隔をあけて透光積層体９０に設けられてもよい。
面状光源３００Ａは、プリズムアレイ層９２の上方に位置する反射型偏光層（不図示）をさらに有し得る。反射型偏光層は、例えば液晶表示パネルのバックライト側に配置された偏光板の偏光方向に一致する偏光方向の光を選択的に透過し、その偏光方向に垂直な方向の偏光をプリズムアレイ層９１、９２側へ反射させる。反射型偏光層から戻ってきた偏光の一部は、プリズムアレイ層９１、９２および拡散板９３で再度反射する際に偏光方向が変化し、液晶表示パネルの偏光板の偏光方向を有する偏光に変換され、再び反射型偏光層に入射し、表示パネルへ出射する。これにより、発光装置２００Ａから出射する光の偏光方向を揃え、表示パネルの輝度向上に有効な偏光方向の光を高効率で得られる。
近年、ビデオゲーム機、スマートフォン等の市場において要求される発光装置の厚さに関する仕様は、２．０ｍｍ未満であり、例えば１．５ｍｍ以上１．６５ｍｍ以下という非常に厳しい仕様が要求されることがある。本開示の実施形態に係る発光装置は、その要求を十分に満足し得る。さらに、複数の発光素子２０のそれぞれの直上に、透光層および光反射層の積層体が位置することにより、発光装置の発光面から出射される光の輝度ムラを効果的に抑制することが可能となる。
図１９は、図２に示されるＩ－Ｉ線に沿って切断した場合における面状光源３００Ａの
断面構造のうちの光源部１００Ａの縁の部分を模式的に示す。図１９に例示する構成において、配線基板１０および光源部１００Ａは、それらの周囲を覆うテープ１５によって固定されている。テープ１５の一部は、光源部１００Ａの波長変換層８０の上面８０ａの縁に沿って枠状に形成されている。テープ１５のうち波長変換層８０の上面８０ａ上に位置する部分は、接着層として機能し、その接着層により、透光積層体９０の周囲を囲む矩形の枠９５が発光装置２００Ａ上に固定される。この例では、枠９５と透光積層体９０との境界線９０ｓに沿って、枠状のテープ１７が枠９５の上面と透光積層体９０の上面９０ａとにまたがって設けられている。テープ１５、１７として、例えば日東電工社製の両面テープ（型番：Ｎｏ．５６０６ＢＮ）を用いることができる。
テープおよび枠を利用したこのような組立てによれば、光源部１００Ａおよび透光積層体９０を配線基板１０の所定の位置に固定するための部材を配置するスペースを配線基板１０から省略し得る。そのため、光源部１００Ａを配置するための領域を配線基板１０の外縁付近まで拡大することが可能となる。このように、配線基板１０上の領域を最大限に利用して光源部１００Ａを配線基板１０上に配置することが可能となる。
［２．発光装置２００Ａの製造方法］
次に、図面を参照しながら、本開示の実施形態による発光装置および面状光源の例示的な製造方法を説明する。以下では、図１に示す発光装置２００Ａおよび図１８に示す面状光源３００Ａを例にとり、これらの製造方法の概略を説明する。
まず、配線基板１０としてのＦＰＣと、複数の発光素子２０とを準備する。次に、図２０に示すように、配線基板１０に発光素子２０を実装する。配線基板１０に対する発光素子２０の接合の強度を高める観点から、発光素子２０の下面２０ｂと配線基板１０の上面１０ａとの間の空間を樹脂材料で充填してもよい。
次に、発光素子２０が実装された状態の配線基板１０を型枠内に配置し、例えばポッティングにより、光硬化樹脂材料を型枠内に注入する。配線基板１０上に付与された樹脂材料を紫外線で照射して硬化させることにより、図２１に示すように、複数の発光素子２０のそれぞれの側面２０ｃを覆う光反射部材３０Ａを形成できる。このとき、例えば、樹脂材料の硬化に伴うひけにより、光反射部材３０Ａの上面３０ａに１以上の凹面が形成され得る。上面３０ａが凹面を含む場合、光拡散層７０と光反射部材３０Ａと間における反射の回数が増大することにより、光の取出し効率が向上することがあり得る。
図１を参照しながら説明したように、発光装置２００Ａは、透光層４０Ａおよび光反射層５０Ａの積層体を各発光素子２０の上方に有している。ここでは、透光層４０Ａおよび光反射層５０Ａを発光素子２０の上方に配置する前のいずれかの段階で、それぞれが光反射層と光反射層上の透光層とを有する複数のシート片を準備する。シート片は、例えば購入により準備できる。あるいは、以下に例示する工程の一部または全部を実行することにより準備してもよい。
例えば、光反射層上に透光層を積層したシート状の積層体を準備する。まず、樹脂中に反射材の粒子が分散された材料を型枠内に注入して硬化させることにより、シート状の光反射層を得る。次に、光反射層上に透光層の材料を塗布して硬化させることにより、シート状の積層体を得る。その積層体を切断して例えば０．８ｍｍ角のサイズに個片化することにより、上述の複数のシート片が得られる。
光反射部材３０Ａの形成後、例えば、複数の発光素子２０のそれぞれの上面２０ａに接着材を塗布し、図２２に示すように、各上面２０ａにシート片を貼付する。接着材が塗布された上面２０ａ上へのシート片の配置には、例えばダイボンディング装置（ダイボンダ
）を適用できる。このとき、ダイボンディング装置は、シート片の中心が発光素子２０の光軸Ｌ上に位置するようにアライメントを行う。
このようにして、複数の発光素子２０の直上に、複数の透光層４０Ａおよび複数の光反射層５０Ａの積層構造を形成することができる。図２２に示すように、光源部１００Ａは、発光素子２０の上面２０ａと透光層４０Ａとの間に位置する接着層４５を有し得る。
次に、光源部１００Ａの上方に光拡散層７０と波長変換層８０とを配置する。光拡散層７０および波長変換層８０は、配線基板１０上に配置された枠、配線基板１０を収容する筐体等によって光源部１００Ａの上方に支持され得る。これにより、光拡散層７０と光反射部材３０Ａとの間に位置する低屈折率層６０Ａを形成できる。上記の工程を経て、図１に示す発光装置２００Ａが得られる。なお、光反射層および透光層を含むシート状の積層体を切断によって複数のシート片に個片化する際に用いる工具の刃先の形状の選択により、例えば、図７に示すような、側面４０ｃが傾斜した形状の透光層４０Ｘを含むシート片を得ることができる。
それぞれが透光層４０Ａおよび光反射層５０Ａを含む複数の積層構造の配置後に、これら積層構造を覆う低屈折率層６０Ｃを形成してもよい。例えば、複数の積層構造の配置後、光拡散層７０および波長変換層８０の配置の前に、複数の積層構造が覆われるようにして光反射部材３０Ａの上面３０ａに透光性の樹脂材料を付与する。光反射部材３０Ａ上に付与する樹脂材料の母材には、積層構造に含まれる透光層の母材よりも低い屈折率を有する材料を選択する。樹脂材料の硬化により、図２３に示すように、複数の積層構造を一括して覆う低屈折率部材６０を形成できる。その後、積層構造に含まれる光反射層の上面５０ａが露出されるまで低屈折率部材６０の上面側から低屈折率部材６０を研削することにより、低屈折率部材６０から、各積層構造の側面を覆う低屈折率層６０Ｃを形成できる。低屈折率層６０Ｃが覆われるように光拡散層７０および波長変換層８０を配置することにより、図１０に示す発光装置２００Ｃを得ることができる。
光反射部材３０Ａの形成前に配線基板１０に回路素子２５を実装することにより、図１６に例示する発光装置２００Ｅが得られる。また、光反射部材３０Ａの材料の硬化後、硬化された材料の表面に光反射部材３０Ａの材料をディスペンサ等で例えば線状にさらに付与して硬化させることにより、図１１等に例示した、凸部３０ｗを有する光反射部材３０Ｄを形成可能である。あるいは、例えば格子状に形成した光反射性の樹脂部材を光反射部材３０Ａの上面３０ａ上に接合することにより、上面３０ａに凸部３０ｗを形成してもよい。
複数の発光素子２０のそれぞれの上面２０ａに積層構造のシート片を貼付することに代えて、上面２０ａに透光層４０Ａを配置した後、透光層４０Ａ上に光反射層５０Ａを配置してもよい。接着材等により各発光素子２０の上面２０ａに透光層４０Ａを接合した後、透光層４０Ａの上面４０ａに光反射性の樹脂材料を塗布して硬化させたり、光反射層の樹脂材料から形成された樹脂シート片を透光層４０Ａの上面４０ａに貼付したりすることにより、透光層４０Ａおよび光反射層５０Ａの積層体を発光素子２０の上方に配置した場合と同様の構造が得られる。透光層４０Ａの上面４０ａよりも大きな面積を有する光反射層５０Ｂを透光層４０Ａ上に配置することにより、図９に示すような、透光層４０Ａの上面４０ａからはみ出す形状の光反射層５０Ｂを含む光源部１００Ｂを形成できる。
必要に応じ、拡散板等の光学部材を波長変換層８０の上方に配置する。例えば、図１９に示すように、配線基板１０および発光装置２００Ａの周囲をテープ１５で覆う。このとき、発光装置２００Ａの波長変換層８０の縁に沿ってテープ１５の一部を波長変換層８０の上面８０ａ上に配置する。これにより、波長変換層８０の上面８０ａに枠状の接着層を
形成できる。次に、この接着層によって発光装置２００Ａの上に枠９５を固定する。
次に、発光装置２００Ａの波長変換層８０の上方に透光積層体９０を配置して枠９５によって透光積層体９０を発光装置２００Ａに固定する。その後、透光積層体９０の上面側に現れた、枠９５と透光積層体９０との境界線９０ｓに沿って、枠状のテープ１７を貼付する。枠９５を利用した固定に代えて、レーザ溶着によって波長変換層８０の上方に透光積層体９０を固定してもよい。上記の工程を経て、図１８に示す面状光源３００Ａが得られる。
配線基板１０上に付与された樹脂材料を硬化させることによって光反射部材３０Ａを形成することに代えて、配線基板１０上に樹脂シート等を配置することにより、光反射部材３０Ｆを有する光源部１００Ｆ（図１７参照）を得てもよい。例えば、配線基板１０への発光素子２０の実装後、図２４に例示するように、配線基板１０上の複数の発光素子２０と対応する位置に貫通孔３２が設けられた樹脂シートを接着シート等によって配線基板１０上に配置してもよい。これにより、複数の発光素子２０と対応する位置に貫通孔３２を有する光反射部材３０Ｆを配線基板１０上に配置することができる。
複数の貫通孔３２を有する樹脂シートは、購入により準備できる。あるいは、樹脂シートを作製または購入した後、貫通孔３２を形成することにより、光反射部材３０Ｆを形成するための樹脂シートを準備してもよい。貫通孔３２の形成方法に特に限定はない。例えばパンチングによって樹脂シートに複数の貫通孔３２を形成することにより、所望の位置に貫通孔３２が設けられた光反射部材３０Ｆを得ることができる。なお、配線基板１０上に回路素子２５を配置する場合には、回路素子２５に対応した位置にも貫通孔３２を形成しておけばよい。
必要に応じ、図２５に示すように、各貫通孔３２の内部を樹脂材料で充填する。その後、貫通孔３２内の樹脂材料を硬化させることにより、貫通孔３２内に封止部材３４を形成できる。ここでは、封止部材３４の上面３４ａは、発光素子２０の上面２０ａに整合させられている。なお、樹脂シートを利用して配線基板１０上の各発光素子２０の側面を覆う光反射部材を形成する場合、配線基板１０上の光反射部材の全体を、樹脂シートと、樹脂シートに設けられた貫通孔３２内に配置された樹脂材料とから形成することは、必須ではない。上述の光反射部材３０Ａまたは３０Ｄの一部を、樹脂シートと、貫通孔３２内の封止部材３４とに置き換えてもよい。
光反射部材３０Ｆの上面３０ａは、基本的に平坦面である。換言すれば、光反射部材３０Ｆの上面３０ａは、基本的に凹部を有しない。樹脂シート上に樹脂材料を線状に付与して樹脂材料を硬化させたり、線状あるいは格子状の樹脂部材を樹脂シート上に接合したりすることにより、光反射部材３０Ｆの上面３０ａ側に、平面視において発光素子２０を取り囲む形状の凸部３０ｗを形成することが可能である。
封止部材３４の形成後、図２６に示すように、各発光素子２０の上方に透光層４０Ａおよび光反射層５０Ａを配置する。このとき、透光層４０Ａは、封止部材３４を覆うように発光素子２０の上面２０ａの上方に形成されてもよい。また、発光素子２０と透光層４０Ａとの間に接着層４５が介在されてもよい。次に、光源部１００Ｆの上方に光拡散層７０と波長変換層８０とを配置する。以上の工程により、図１７に示す発光装置２００Ｆが得られる。必要に応じ、発光装置２００Ｆの波長変換層８０の上方にさらに透光積層体９０を配置してもよい。
本開示の発光装置および面状光源は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明
器具等に利用できる。
１０ 配線基板
１１ 配線基板の絶縁部
１２ａ 配線基板の第１配線層
１２ｂ 配線基板の第２配線層
１５、１７ テープ
２０ 発光素子
２５ 回路素子
３０Ａ～３０Ｄ、３０Ｆ 光反射部材
３０ｗ 光反射部材の凸部
３２ 貫通孔
４０Ａ、４０Ｘ 透光層
４５ 接着層
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｘ 光反射層
６０Ａ、６０Ｃ 低屈折率層
７０ 光拡散層
８０ 波長変換層
９０ 透光積層体
９１、９２ プリズムアレイ層
９３ 拡散板
９５ 枠
１００Ａ～１００Ｆ 光源部
２００Ａ～２００Ｆ 発光装置
３００Ａ 面状光源

Claims (11)

  1. 配線層を有する配線基板と、複数の発光素子とを準備する工程と、
    前記配線層に電気的に接続するよう前記複数の発光素子を搭載する工程と、
    前記配線基板上と、前記複数の発光素子のそれぞれの側面の少なくとも一部を覆う光反射部材を形成する工程と、
    前記複数の発光素子上に複数の透光層を形成する工程と、
    前記複数の透光層上に複数の光反射層を形成する工程と、
    前記複数の光反射層および前記光反射部材の上方を覆う、前記透光層よりも低い屈折率を有する低屈折率層を形成する工程と、
    前記複数の光反射層および前記光反射部材の上方に光拡散層を配置する工程と、
    を備えた発光装置の製造方法。
  2. 各光反射層の断面視における幅が前記複数の透光層のうちの対応する１つの幅と同じかまたは前記１つの幅よりも大きい、請求項１に記載の発光装置の製造方法。
  3. 前記光反射部材は、前記光反射部材の上面に１以上の凸部を有する、請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記凸部は、平面視において、前記複数の発光素子のそれぞれを囲むように形成された、請求項３に記載の発光装置の製造方法。
  5. 前記光反射部材を形成する工程は、
    前記複数の発光素子に対応する位置に貫通孔が設けられたシート状の樹脂シートを準備する工程と、
    前記樹脂シートを前記配線基板上に貼り合わせる工程と、
    を更に備えた、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  6. 前記貫通孔内に樹脂材料を充填する工程を更に備えた請求項５に記載の発光装置の製造方法。
  7. 前記複数の透光層および複数の光反射層を形成する工程は、前記透光層上に前記光反射層を積層したシート状の積層体を準備する工程を更に備えた、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  8. 前記複数の透光層および複数の光反射層を形成する工程は、
    前記シート状の積層体を個片化する工程と、
    個片化された各積層体を、前記複数の発光素子のそれぞれに搭載する工程と、
    を更に備えた、請求項７に記載の発光装置の製造方法。
  9. 平面視において、前記複数の光反射層は、前記複数の透光層と重なり、
    平面視において、各透光層は、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出射面を包含する、請求項１から８のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  10. 平面視において、前記複数の光反射層のそれぞれは、ドット状のパターンを有しており、前記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９のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  11. 前記配線基板は、前記配線基板の上面側に設けられた第１配線層と、前記配線基板の下面側に設けられた第２配線層を備え、
    前記第１配線層は、前記複数の発光素子に電気的に接続され、前記第２配線層は外部の制御回路との接続のためのコネクタと電気的に接続された、請求項１から１０のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
JP2023073500A 2020-08-31 2023-04-27 発光装置の製造方法 Pending JP2023100771A (ja)

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