JP2023148608A - 発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023148608000001
【課題】光取出効率を向上させた発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係る発光モジュールは、第１面を有する支持部材と、前記第１面上に配置された配線層と、を含む基板と、前記第１面上に配置され、平面視で複数の穴部を有する遮光部材と、前記第１面上で前記複数の穴部の内側にそれぞれ配置され、前記配線層に電気的に接続された複数の発光素子と、前記複数の穴部の内側で、前記複数の発光素子の光取出面上にそれぞれ配置された複数の凸状体を有する第１透光性部材と、前記複数の発光素子と前記複数の穴部の内周面との間で前記配線層に接してそれぞれ配置された複数の間隙と、を備える。
【選択図】図３

Description

実施形態は、発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法に関する。
多数の発光素子を２次元に配置した発光モジュールは、液晶ディスプレイのバックライトやディスプレイ等の各種の面状光源として広く利用されている。
光源となる発光素子を超小型のベアチップとすることによって、発光モジュールの小型化、薄型化が可能になる。小型化、薄型化された発光モジュールにおいても、光取出効率をさらに向上させることによって、搭載アプリケーションの拡大やさらなる高効率化が可能になるなどのメリットが大きい。
特表２０１６－５２５２８８号公報
実施形態は、光取出効率を向上させた発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
実施形態に係る発光モジュールは、第１面を有する支持部材と、前記第１面上に配置された配線層と、を含む基板と、前記第１面上に配置され、平面視で複数の穴部を有する遮光部材と、前記第１面上で前記複数の穴部の内側にそれぞれ配置され、前記配線層に電気的に接続された複数の発光素子と、前記複数の穴部の内側で、前記複数の発光素子の光取出面上にそれぞれ配置された複数の凸状体を有する第１透光性部材と、前記複数の発光素子と前記複数の穴部の内周面との間で前記配線層に接してそれぞれ配置された複数の間隙と、を備える。
実施形態に係る発光モジュールは、第１面を有する支持部材と、前記第１面上に配置された配線層と、を含む基板と、前記第１面上に配置され、平面視で穴部を有する遮光部材と、前記第１面上で前記穴部の内側に配置され、前記配線層に電気的に接続された発光素子と、前記穴部の内側で、前記発光素子の光取出面上に配置された凸状体を有する第１透光性部材と、前記発光素子と前記穴部の内周面との間で前記配線層に接して配置された間隙と、を備える。
実施形態に係る発光モジュールの製造方法は、第１面を有する支持部材と前記第１面上に配置された配線層とを含む基板と、前記第１面上に互いに離隔して配置され、前記配線層に接続された複数の発光素子と、複数の穴部を有し前記複数の発光素子を前記複数の穴部の内部にそれぞれ配置した遮光部材と、を含む第１中間部材を準備する工程と、透光性を有する複数の凸状体を前記複数の穴部を介して前記複数の発光素子の上面に配置する工程と、を備える。前記複数の凸状体を前記複数の発光素子の上面に配置する工程では、前記複数の発光素子と前記複数の穴部の内周面との間で前記配線層に接する複数の間隙がそれぞれ配置される。
本実施形態によれば、光取出効率を向上させた発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法を提供できる。
第１の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な上面図である。 図１のＩＩ部の拡大図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視断面であり、第１の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態の変形例に係る発光モジュールを例示する模式的な上面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法の変形例を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法の変形例を例示する模式的な断面図である。 第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法の変形例を例示する模式的な断面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第２の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。 第３の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。 第４の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。 第４の実施形態の変形例１に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。 第４の実施形態の変形例２に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。 第４の実施形態の変形例３に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。 第５の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
（第１の実施形態）
（発光モジュール１００の構成）
図１は、第１の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な上面図である。
図２は、図１のＩＩ部の拡大図である。
図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視断面であり、第１の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。
図１～図３に示すように、本実施形態に係る発光モジュール１００は、基板１０と、複数の発光素子３０と、複数の間隙４０と、遮光部材５０と、第１透光性部材６０と、を備える。基板１０は、支持部材１２と、配線層２０と、を含む。支持部材１２は、第１面１２ａを有する。配線層２０は、第１面１２ａ上に配置されている。第１面１２ａ上には、複数の発光素子３０が配置されている。
すべての実施形態およびその変形例の説明では、３次元のＸＹＺ座標を用いることがある。ＸＹ平面は、第１面１２ａにほぼ平行な平面であるものとする。Ｘ軸の方向は、行列配置された複数の発光素子３０の行方向に沿う方向である。Ｙ軸の方向は、行列配置された複数の発光素子３０の列方向に沿う方向である。Ｙ軸は、Ｘ軸に直交する。Ｚ軸は、ＸＹ平面に直交する。支持部材１２の第１面１２ａの反対側に位置する面から第１面１２ａに向かう向きを正方向であるものとする。
Ｚ軸の正方向を「上」や「上部」、「上方」、Ｚ軸の負方向を「下」や「下部」、「下方」のようにいうことがある。ただし、Ｚ軸に沿う方向は、必ずしも重力がかかる方向であるとは限らない。これらは説明の理解を容易にするためのものであって、実際の「上」や「上部」、「上方」、「下」、「下部」、「下方」に限定されるものではない。Ｚ軸方向の長さを厚さということがある。
図１および図２に示すように、発光モジュール１００では、複数の発光素子３０は、ＸＹ平面視で、ほぼ正方形の基板１０上に８行×８列の行列状に配置されている。複数の発光素子３０が配置される行数および列数はこれに限らず、例えば用途に合せて、必要な行数および列数とすることができる。複数の発光素子３０の配置は、図１のような行列配置に限らず、例えば千鳥状の配置や六方最密状の配置等、任意に適切な配置とすることができる。
図１の例の複数の発光素子３０の配置では、隣り合う発光素子３０の間隔は、すべての発光素子３０について同じとされている。これに限らず、隣り合う発光素子３０の間隔は、発光モジュール１００における発光素子３０の位置に応じて、異なっていてもよい。例えば、発光モジュール１００の角部では、隣り合う発光素子の数が少なくなり、発光素子同士の光による干渉が小さくなるため、発光モジュール１００の中央部よりも輝度が低くなる。そのため、発光モジュール１００の角部では、発光モジュール１００の中央部における発光素子３０の間隔よりも、発光素子３０の間隔を狭めて、輝度を高めるようにしてもよい。基板１０の形状は、正方形に限らず、発光素子３０の配置数や配置の態様に応じて、長方形でもよいし、台形やひし形等、任意の多角形とすることができる。
発光モジュール１００では、遮光部材５０は、ＸＹ平面視で、行列状に配置された複数の穴部５５を有している。複数の穴部５５の内側には、複数の発光素子３０がそれぞれ配置されている。
図１～図３に示すように、発光モジュール１００では、遮光部材５０の上面５０Ｔ上に第１透光性部材６０が配置されている。第１透光性部材６０は、穴部５５の内部にも配置されており、発光素子３０上に配置されている。発光素子３０上の第１透光性部材６０は、発光素子３０の上面である光取出面３０Ｓ上を覆っている。
ＸＹ平面視で、穴部５５の内周面５５Ｗは、発光素子３０の外周よりも外側に配置されている。発光素子３０と内周面５５Ｗとの間には、間隙４０が配置されている。発光素子３０から上方へ放射された光は、第１透光性部材６０を介して、発光モジュール１００から放射される。発光素子３０の側方に放射された光の多くは、間隙４０により発光素子３０の側に反射され、反射された光の少なくとも一部は、発光素子３０から上方へ放射される。間隙４０を透過した光は、内周面５５Ｗで遮光される。
発光素子３０は、配線層２０上に配置されている。複数の発光素子３０は、配線層２０で相互に電気的に接続されている。図２では、配線層２０を構成する配線は、行列状に配置された複数の発光素子３０の行方向に沿って配置されている。配線層２０を構成する配線の配置は、発光モジュール１００の回路構成によって決定され、任意の方向に沿って配置される。この例においても、配線層２０は、列方向に沿って配置された配線も含んでいる。発光モジュール１００は、発光モジュール１００の回路構成に応じて、配線層２０から絶縁された他の配線層を含んでもよい。
間隙４０は、穴部５５の内周面５５Ｗと発光素子３０の側面３０Ｌとの間に配置されている。間隙４０は、好ましくは、ＸＹ平面視で、発光素子３０の側面３０Ｌの外周のすべてにわたって配置されている。間隙４０は、空気の層であり、間隙４０に接している発光素子３０の屈折率よりも低い屈折率を有する。そのため、間隙４０は、間隙４０へのより小さい入射角に対して全反射するように作用する。つまり、発光素子３０と間隙４０との臨界角が小さいので、間隙４０は、臨界角以上で入射する光を反射することができる。
発光素子３０の側面３０Ｌや下方の電極形成面３０Ｒの付近には、銅（Ｃｕ）などの金属材料で形成された配線層２０が配置されている。このような配線層２０に光が照射されると配線層２０を形成する金属材料に吸収される。そのため、発光素子３０が放射した光が配線層２０に照射されると、その発光素子３０の光取出効率が低下する。
本実施形態に係る発光モジュール１００では、例えば、発光素子３０の側面３０Ｌから放射される光は、間隙４０によって反射される。間隙４０で反射された光の少なくとも一部は、例えば発光素子３０の内部で上方へ向かう光となる。そのため、発光素子３０から放射され、配線層２０に照射される光を抑制することができ、その発光素子３０の光取出効率が向上する。したがって、発光モジュール１００の光取出効率を向上させることが可能になる。
間隙４０がＸＹ平面視で発光素子３０の外周の全周にわたって囲んでいる場合には、発光素子３０の側方へ向かう光は、間隙４０で反射されて発光素子３０に戻され、少なくともその一部は、上方へ向かう光となるので、その発光素子３０の光取出効率が向上する。
図３に示すように、第１面１２ａには、複数の凹部１２ｂが配置されている。支持部材１２は、複数の凹部１２ｂにそれぞれ配置された複数の発光素子３０を支持する。
支持部材１２は、好ましくは、光反射性樹脂により形成される。光反射性樹脂は、例えば、耐熱性および耐光性に優れた熱硬化性の樹脂である。光反射性樹脂は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等を好適に利用することができる。例えば、シリコーン樹脂に対して、光反射性のフィラーを混入することにより、光反射性を有する部材とすることができる。光反射性のフィラーは、例えばＴｉＯ２とすることができる。支持部材１２の厚さは、例えば１５μｍ～３００μｍ程度とすることができる。
基板１０は、補強基板１４を含んでもよい。補強基板１４は、支持部材１２の第１面１２ａの反対側に位置する面側に配置される。補強基板１４は、支持部材１２の機械的な強度を補強するために用いられる。発光モジュール１００の薄型化を実現するために、支持部材１２は十分に薄く形成される。支持部材１２が薄い場合には、支持部材１２に反りやしわが発生しやすくなる場合がある。その場合には、発光モジュール１００の寸法精度を維持することが困難となるおそれがある。補強基板１４を配置することによって、支持部材１２の反りやしわの発生を抑制して、支持部材１２の機械的な強度を補強することが可能になる。補強基板１４は、例えば、ポリイミド含侵ガラスクロスを用いた基板を用いることができる。補強基板１４の厚さは、例えば、２５μｍ～２００μｍ程度とすることができる。
補強基板１４の下部には、緩衝部材１１０１が配置されている。緩衝部材１１０１は、製造工程中等で発光モジュール１００に熱的ストレスや機械的ストレスが加わるのを緩和するために設けられている。緩衝部材１１０１は、製造工程での利用に供した後、削除されてもよい。
配線層２０は、第１面１２ａ上に配置されている。配線層２０を構成する複数の配線は、Ｘ軸方向に沿って配置されている。これらの配線は、複数の凹部１２ｂ上にも配置されている。
発光素子３０は、光取出面３０Ｓと電極形成面３０Ｒとを有する。電極形成面３０Ｒは、光取出面３０Ｓの反対側に位置している。電極形成面３０Ｒには一対の電極３２ａ，３２ｂが配置されている。発光素子３０は、側面３０Ｌを有する。側面３０Ｌは、光取出面３０Ｓと電極形成面３０Ｒとの間に位置する。光取出面３０Ｓは発光素子３０の上面であり、電極形成面３０Ｒは発光素子３０の下面である。配線層２０を構成する配線は、凹部１２ｂにおいて、発光素子３０の電極３２ａ，３２ｂに接続されている。
発光素子３０は、この例では、ＸＹ平面視で方形である。発光素子３０のＸＹ平面視での形状は、方形に限らず３つ以上の角を有する多角形でもよいし、円形または楕円形であってもよい。多角形の場合には、角部は面取りされていてもよいし、丸くてもよい。発光素子３０は、この例では、電極形成面３０Ｒから光取出面３０Ｓに向かって径が大きくなる角錐台である。これに限らず、発光素子３０の形状は、電極形成面３０Ｒから光取出面３０Ｓに向かって径が小さくなる角錐台や円錐台や楕円錘台等であってもよい。発光素子３０は、電極形成面３０Ｒから光取出面３０Ｓまで同じ径を有する柱状体であってもよい。
発光素子３０の側面３０Ｌには、光反射膜３４が配置されていることが好ましい。光反射膜３４は、例えばＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）膜である。側面３０Ｌに光反射膜３４を有することによって、側面３０Ｌからの光の放射を抑制して、発光素子３０の光取出効率を向上させることができる。
発光素子３０では、主として光取出面３０Ｓから光が放射される。この例では、光取出面３０Ｓは粗面化されており、光取出面３０Ｓから放射される光は、より広い範囲に拡散される。光取出面３０Ｓは、これに限らず、ほぼ平坦化された平坦面であってもよい。側面３０Ｌおよび電極形成面３０Ｒからも光の一部が放射される。
発光素子３０は、半導体構造体を含んでおり、一対の電極３２ａ，３２ｂは、半導体構造体を構成するｐ型半導体層およびｎ型半導体層に接続されている。半導体構造体では、例えば、ｐ型半導体層、発光層およびｎ型半導体層が積層されることにより、発光ダイオードの構造が実現されている。
発光層は、ダブルヘテロ構造または単一量子井戸構造（ＳＱＷ）のように単一の活性層を持つ構造であってもよいし、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あってもよい。発光層は、可視光または紫外光を発光可能である。例えば、可視光としては、少なくとも青色から赤色までの光を挙げることができる。このような発光層を含む半導体構造体としては、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含むことができる。
発光素子３０は、半導体構造体に２以上の発光層を含むことができる。例えば、半導体構造体は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に２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型半導体層とが順に積層された構造が２回以上繰り返された構造であってもよい。２以上の発光層は、例えば、発光色が異なる発光層を含んでいてもよいし、発光色が同じ発光層を含んでいてもよい。なお、発光色が同じとは、使用上同じ発光色とみなせる範囲であればよく、例えば、各発光色の主波長に数ｎｍ程度のばらつきがあってもよい。発光色の組み合わせとしては適宜選択することができ、例えば２つの発光層を含む場合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などが挙げられる。
遮光部材５０は、第１面１２ａ上に配置される。より具体的には、遮光部材５０は、第１面１２ａ上および配線層２０上に配置される。
遮光部材５０は、隣り合う発光素子３０の間に配置されている。発光素子３０の周囲には、配線層２０が配置されており、金属材料で形成されている配線層２０に光が照射されることを防止するために、遮光部材５０は、配線層２０を覆うように配置されている。また、発光モジュール１００を画像表示装置として利用する場合には、遮光部材５０は、隣り合う発光素子３０がそれぞれ放射する光の干渉を制御するためにも設けられている。そのため、遮光部材５０の厚さは、光の取出効率が高くなるように設定される。例えば、遮光部材５０の厚さは、発光素子３０の厚さよりも厚い。遮光部材５０の厚さは、第１面１２ａから遮光部材５０の上面５０ＴまでのＺ軸方向に沿った長さである。つまり、上面５０ＴのＺ軸方向の位置は、光取出面３０ＳのＺ軸方向の最大の位置よりも高い。
発光素子３０から放射される光は、遮光部材５０を隔てて配置された発光素子３０が放射する光と合成され得る。これら複数の発光素子３０によって合成された光は、発光モジュールが輝度むらの少ない面状光源となるように、遮光部材５０の厚さや材質が設定される。
遮光部材５０は、発光素子３０から放射される光に対して遮光性を有する材質で形成される。遮光部材５０は、例えば光反射性を有する材質とすることができる。あるいは、遮光部材５０は、光を吸収する材質などを利用してもよい。好ましくは、遮光部材５０は、光反射性樹脂で形成される。遮光部材５０が光反射性を有する場合には、発光素子３０から放射された光が内周面５５Ｗで反射されて外部に放射されるので、光取出効率が向上する。光反射性樹脂は、耐熱性および耐光性に優れた熱硬化性の樹脂とすることが好ましい。例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が好適に利用できる。
遮光部材５０を形成する材料は、光反射性を有するものに限らず、光を吸収する材質であってもよい。光を吸収する材質としては、黒色の樹脂を用いることができる。黒色に着色された樹脂でも遮光性能を発揮できる。
遮光部材５０の厚さは、例えば１０μｍ～４５０μｍ程度とすることができる。遮光部材５０を光反射性樹脂で形成した場合には、光取出効率は、遮光部材５０の厚さが厚いことが好ましい。
上述では、複数の発光素子３０のそれぞれは、遮光部材５０に配置された穴部５５ごとに配置されるものとしたが、これに限るものではない。例えば、複数の発光素子３０を１組の光源として、１つの穴部５５の内部に配置するようにしてもよい。１つの穴部５５の内部に配置する発光素子３０の個数は、発光モジュールの全体にわたって同じとしてもよいし、例えば、発光モジュール１００のＸＹ平面上の位置に応じて異ならせてもよい。
第１透光性部材６０は、遮光部材５０の上面５０Ｔ上に配置されている。第１透光性部材６０は、凸状体６２を有する。凸状体６２は、穴部５５の内部で発光素子３０上に配置されている。凸状体６２の下端は、穴部５５の内部で光取出面３０Ｓに接している。好ましくは、凸状体６２の光取出面３０Ｓに接する部分は、光取出面３０Ｓの全面を覆う。
凸状体６２は、Ｚ軸の正方向に向かって大きくなる径を有する任意の形状の錐台の外周面６２Ｗを有する。この例では、凸状体６２の外周面６２Ｗの形状は、ＸＹ断面において正方形である。つまり、この例の凸状体６２の外周面６２Ｗの側面は、台形である。ＸＹ平面視での外周面６２Ｗの形状は、円や楕円、方形等の多角形であってもよい。外周面６２Ｗの形状は、ＸＹ平面視において、いずれの形状となる場合であっても、多角形の角部は、丸くなっていたり、多角形の辺や円周、楕円の周は、部分的に不規則な凹みやふくらみ等があったりしてもよい。
間隙４０は、発光素子３０と内周面５５Ｗとの間に配置されている。より具体的には、間隙４０は、発光素子３０の側面３０Ｌと、側面３０Ｌに対向する位置にある内周面５５Ｗとの間に配置されている。間隙４０は、側面３０Ｌと内周面５５Ｗとの間で、配線層２０に接して配置されている。側面３０Ｌと内周面５５Ｗとの間では、間隙４０は、少なくとも配線層２０を覆って配置されている。好ましくは、間隙４０は、ＸＹ平面視で、側面３０Ｌの外周のすべてにわたって配置されている。この例では、間隙４０は、内周面５５Ｗと凸状体６２の外周面６２Ｗとの間にも配置されている。間隙４０は、発光素子３０ごとに配置されており、したがって、発光モジュール１００では、複数の間隙４０を備えている。
間隙４０は、例えば空気の層である。間隙４０を構成する材料は、発光モジュール１００を構成する部材のうち間隙４０以外の部材の材質の屈折率よりも低い値の屈折率を有していればよい。より具体的には、間隙４０を構成する材料は、発光素子３０を構成する材料の屈折率、支持部材１２を構成する材料の屈折率および第１透光性部材６０を構成する材料の屈折率のいずれよりも低い屈折率を有する。間隙４０を構成する材料は、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）や二酸化炭素（ＣＯ２）等の真空の屈折率に近い屈折率を有する他の気体を含んでもよい。これらの気体に限らず、発光素子３０から光が出射される場合に、発光素子３０の上方以外の方向への光の放射を発光素子３０の側へ全反射できるような低屈折率を有する材質であってもよい。
本実施形態に係る発光モジュール１００では、間隙４０が内周面５５Ｗと外周面６２Ｗとの間にも配置されている。間隙４０の屈折率は、第１透光性部材６０および凸状体６２の屈折率よりも低いので、第１透光性部材６０の凸状体６２を介して放射される光のうち側方や下方へ向かう光の一部は、間隙４０への入射角が大きい場合には反射され、凸状体６２内に戻る。凸状体６２を透過した光の一部は、穴部５５の内周面５５Ｗに到達する。内周面５５Ｗに到達した光は、遮光部材５０で遮光される。遮光部材５０が光吸収性の材料で形成されている場合には、内周面５５Ｗに到達した光は、遮光部材５０に吸収される。遮光部材５０が光反射性の材料で形成されている場合には、内周面５５Ｗに到達した光は、間隙４０側に反射され、その反射光は、間隙４０の屈折率が凸状体６２の屈折率よりも小さいため、間隙４０との界面を透過し凸状体６２に入射される。凸状体６２に間隙４０から入射された光の少なくとも一部は、上方へ向かう。間隙４０に入射した光は、再度凸状体６２に入射され、その入射光の少なくとも一部は、上方へ向かう。このようにして、その凸状体６２の発光源の発光素子３０の光取出効率は向上する。
第１透光性部材６０は、波長変換部材７０を含んでいる。波長変換部材７０は、例えば波長変換物質の粒子である。波長変換物質は、発光素子３０が発する光を異なる波長の光に変換する。波長変換物質としては、蛍光体材料が挙げられる。
波長変換部材７０は、１種類または複数の異なる種類の波長変換物質が含有され得る。複数の波長変換物質を含有する場合は、例えば、波長変換部材７０が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系蛍光体等のフッ化物系蛍光体とを含むことができる。複数の波長変換物質を含有した波長変換部材７０を用いることにより、発光モジュール１００の色再現範囲をひろげることができる。
波長変換物質としては、公知の蛍光体を用いることができる。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、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｔｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ＣＣＡ系蛍光体（例えば、Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ）、ＳＡＥ系蛍光体（例えば、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ）、クロロシリケート系蛍光体（例えば、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ）、酸窒化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、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）３）、または、量子ドット蛍光体（例えば、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、ＡｇＩｎＳ２またはＡｇＩｎＳｅ２）などを用いることができる。酸窒化物系蛍光体の代表例は、βサイアロン系蛍光体（例えば、（Ｓｉ，Ａｌ）３（Ｏ，Ｎ）４：Ｅｕ）およびαサイアロン系蛍光体（例えば、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ）などである。窒化物系蛍光体の代表例は、ＳＬＡ系蛍光体（例えば、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕ）、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）およびＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）などである。フッ化物系蛍光体の代表例は、ＫＳＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、ＫＳＡＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２Ｓｉ０．９９Ａｌ０．０１Ｆ５．９９：Ｍｎ）およびＭＧＦ系蛍光体（例えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）などである。
第１透光性部材６０はシート状の樹脂製の部材であり、樹脂材料には、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂を用いることができ、またはガラスなどの透光性材料を用いることができる。耐光性および成形容易性の観点からは、第１透光性部材６０の母材としてシリコーン樹脂を選択することが有益である。このような波長変換物質が分散された樹脂製の部材としては、蛍光体シートを利用することができる。
なお、第１透光性部材６０上に、光学部材を配置するようにしてもよい。この場合、光学部材は、光拡散部材や光散乱部材のいずれか、または両方を重ねて配置することができる。光拡散部材は、例えば光拡散シートである。光散乱部材は、例えばプリズムシートである。このような光学部材を用いることによって、発光モジュール１００の輝度むらをより低減することが可能になる。
（変形例）
図４は、第１の実施形態の変形例に係る発光モジュールを例示する模式的な上面図である。
第１の実施形態では、発光モジュール１００は、単一の遮光部材５０を備えている。遮光部材５０は、単一である場合に限らず、複数個設けられるようにしてもよい。本変形例では、発光素子３０ごとに遮光部材５０が配置されている。
図４に示すように、発光モジュール１００ａは、複数の発光素子３０と、複数の遮光部材５０とを備える。遮光部材５０は、発光素子３０ごとに配置されている。発光素子３０は、遮光部材５０に形成された穴部５５の内部に配置される点は、第１の実施形態の場合と同じである。したがって、本変形例において、遮光部材５０以外の構成要素は、第１の実施形態の場合と同じであり、詳細な説明を適宜省略する。
第１透光性部材６０は、遮光部材５０上に配置されている。第１透光性部材６０は、隣り合う遮光部材５０の間にも配置される。遮光部材５０は、任意の適切な複数の発光素子３０ごとに配置されてもよい。１つの穴部５５に複数の発光素子３０を配置してもよいのは、第１の実施形態の場合と同様である。
（発光モジュール１００の動作）
本実施形態に係る発光モジュール１００は、面状に配置された複数の穴部５５を有する遮光部材５０を備えている。複数の穴部５５の内部には、複数の発光素子３０がそれぞれ配置されている。そのため、遮光部材５０の穴部５５によって、発光素子３０ごとに、配光が制御され、発光モジュール１００は、輝度むらの少ない面状光源として機能することができる。発光素子３０は、上方への光の放射のほか、側方や下方へも光を放射する。側方への光は、間隙４０によって発光素子３０から上方へ向かう光に変換される。下方への光は、発光素子３０を配置する支持部材１２を光反射性の部材とすることによって、上方への光に変換することができる。
発光素子３０から上方に放射された光は、第１透光性部材６０の凸状体６２に入射される。凸状体６２に入射された光は、波長変換部材７０によって所望の波長の光に変換される。
凸状体６２から上方に放射される光は、所望の波長の光として発光モジュール１００から放射される。凸状体６２の側方や下方へ放射された光は、穴部５５の内周面５５Ｗに到達する。内周面５５Ｗに到達した光は、遮光部材５０の特性にしたがって、吸収または反射される。遮光部材５０の光反射性により反射された光の一部は、凸状体６２に戻され上方へ向かう光となる。したがって、発光モジュール１００では、発光素子３０ごとの光取出効率が向上し、発光素子３０ごとに設けられた内周面５５ＷのＸＹ平面視での形状で制御された範囲で発光する。
（発光モジュール１００の製造方法）
図５Ａ～図８Ｂは、第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。
図５Ａ～図８Ｂでは、図２に示したＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視断面に対応する箇所の模式的な断面図が示されている。後述する製造方法の変形例を表す図９Ａ～図１０についても同様であり、第２の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を表す図１２Ａ～図１３Ｂについても同様である。
図５Ａに示すように、中間部材（第２中間部材）１００２が準備される。中間部材１００２は、基板１０と、発光素子３０と、を含んでいる。基板１０は、第１面１２ａを有する支持部材１２を含み、発光素子３０は、第１面１２ａ上に配置されている。発光素子３０は、第１面１２ａ上で、電極３２ａ，３２ｂを介して配線層２０に接続されている。中間部材１００２では、配線層２０は、Ｃｕを含む金属材料をスパッタ等の製造技術を用いて堆積することにより形成されている。配線層２０は、スパッタによらず、Ｃｕを含む金属材料の微粒子をインクジェット方式で印刷することにより形成するようにしてもよい。また、発光素子３０と配線層２０との間には、半田やＡｕボール、異方性導電膜（ＡＣＦ）、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）などの導電性の接合剤を有してもよい。導電性の接合剤を用いる場合は、配線層２０はＣｕを含まなくてもよく、Ｃｕ以外の材料を用いることもできる。
中間部材１００２は、中間部材１００２の搬送時やこの後の工程における熱的ストレス、機械的ストレスから発光モジュール１００を構成する各部材を保護するために、緩衝部材１１０１を介して、支持基板１１０２が配置される。支持基板１１０２は、工程中の各種ストレスに応じて適切な材料が選定される。緩衝部材１１０１は、中間部材１００２と支持基板１１０２との間に配置される。緩衝部材１１０１は、例えば、支持基板１１０２に中間部材１００２を固定する接着剤を含む層や、基板１０と支持基板１１０２との膨張係数等の差による応力を吸収するため、複数の層としてもよい。
図５Ｂに示すように、中間部材１００２について、被覆部材１０４０が配置される。被覆部材１０４０は、発光素子３０ごとに配置される。発光素子３０ごとに配置される被覆部材１０４０は、光取出面３０Ｓ、側面３０Ｌ、第１面１２ａおよび配線層２０を覆うように配置される。被覆部材１０４０には、例えば、レジストが用いられる。レジストの材料としては、アクリル系の樹脂等が用いられる。被覆部材１０４０を配置する工程では、未硬化のレジスト材料を、発光素子３０を埋設するように塗布し、これを硬化させることによって、被覆部材１０４０が形成される。
図６Ａに示すように、被覆部材１０４０の間を埋めるように遮光部材１０５０が配置される。遮光部材１０５０は、被覆部材１０４０上にも配置される。遮光部材１０５０は、中間部材１００２の全体を覆うように配置される。遮光部材１０５０を配置する工程では、例えば、熱硬化性の樹脂を中間部材１００２の全体にわたって配置し、加熱により硬化させて遮光部材１０５０を形成することによって、遮光部材１０５０を配置する。
図６Ｂに示すように、被覆部材１０４０が遮光部材１０５０から露出するまで、遮光部材１０５０は、上面側から切削される。遮光部材１０５０の切削により、切削後の遮光部材５０の上面５０Ｔは、平坦化される。なお、図６Ａに関連して説明した遮光部材１０５０の形成工程において、遮光部材１０５０を被覆部材１０４０上に配置しないようにすることもできる。その場合には、遮光部材１０５０を切削する工程を省略することができる。
図７Ａに示すように、被覆部材１０４０が除去され、中間部材（第１中間部材）１００１が形成される。中間部材１００１は、第１面１２ａ上に穴部５５を有する遮光部材５０が配置された部材である。つまり、中間部材１００１は、基板１０、配線層２０、発光素子３０および遮光部材５０を含んでいる。
被覆部材１０４０の除去には、例えばドライエッチングが用いられる。ドライエッチングにより被覆部材を除去することにより、穴部５５の内周面５５Ｗを第１面１２ａに対してほぼ垂直とすることができ、間隙４０の形成が容易になる。被覆部材１０４０が除去された箇所には、穴部５５が形成される。穴部５５の内部では、発光素子３０、第１面１２ａおよび配線層２０が露出されている。
なお、発光モジュール１００の製造では、中間部材１００２を例えば別のプラント等で製造し、以降の工程を上述のように実行してもよいし、中間部材１００１までを例えば別のプラント等で製造し、以降の工程を以下説明するように実行してもよい。中間部材１００１，１００２については、別のプラント等で製造されたものを購入し、購入した中間部材１００１，１００２をそれぞれの以降の工程に投入するようにしてもよい。
図７Ｂに示すように、離型部材１０６４に貼付された第１透光性部材１０６０が準備され、第１透光性部材１０６０および離型部材１０６４は、遮光部材５０の上面５０Ｔ上に配置される。離型部材１０６４は、第１透光性部材１０６０を支持する支持部材として機能するシート状の樹脂製の部材である。例えば、第１透光性部材１０６０は、波長変換部材７０を含有する蛍光体シートである。
第１透光性部材１０６０は、熱硬化性の樹脂材料である。第１透光性部材１０６０は、離型部材１０６４に貼付されている常温の状態では、硬化しておらず、外力による変形が可能である。また、第１透光性部材１０６０は、所定の硬化温度よりも低い温度による加熱で軟化し、所定の硬化温度による所定時間の加熱により硬化する。軟化した状態では、外力による変形が容易になる。離型部材１０６４は、第１透光性部材１０６０を配置する面に接着剤の層が配置されており、第１透光性部材１０６０が貼付されている。
第１透光性部材１０６０および離型部材１０６４は、第１透光性部材１０６０の側が上面５０Ｔに接するように配置される。例えば、あらかじめ上面５０Ｔに接着剤等が塗布されており、第１透光性部材１０６０および離型部材１０６４は、穴部５５をふさぐように、上面５０Ｔ上に配置される。
図８Ａに示すように、離型部材１０６４が除去される。離型部材１０６４と第１透光性部材１０６０との接着力は、第１透光性部材１０６０と上面５０Ｔとの接着力よりも弱く設定されている。そのため、離型部材１０６４は、第１透光性部材１０６０から容易に引きはがすことができる。
図８Ｂに示すように、中間部材１００１は、内部の温度制御が可能なチャンバー２００１内に載置される。チャンバー２００１内の温度は、設定された温度に設定された時間で到達するように制御される。チャンバー２００１内の温度は、第１透光性部材１０６０が軟化する温度に設定される。設定される温度およびその温度に到達する時間は、第１透光性部材１０６０の材料に応じて適切に設定される。第１透光性部材１０６０の軟化のために設定される温度は、例えば、６０℃程度から１００℃程度である。また、第１透光性部材１０６０の硬化のために設定される温度は、例えば、１２０℃程度から１８０℃程度である。
軟化した第１透光性部材１０６０では、自重により、穴部５５のほぼ中央部に配置された部分が、発光素子３０側に垂れ下がる。第１透光性部材１０６０の穴部５５のほぼ中央部に配置された部分は、垂れ下がって発光素子３０に達し、光取出面３０Ｓを覆う。チャンバー２００１内の温度を硬化温度まで引き上げて、第１透光性部材１０６０が光取出面３０Ｓを覆った状態で、第１透光性部材１０６０を硬化させて、凸状体６２を形成する。これにより、凸状体６２を有する第１透光性部材６０が形成される。
第１透光性部材１０６０を軟化させ硬化させる工程では、第１透光性部材の垂れ下がった部分の外周の形状が、Ｚ軸の正方向に向かって径が大きくなる錐台となるように、チャンバー２００１内の温度および時間が設定される。第１透光性部材１０６０を軟化させ硬化させる工程では、凸状体６２の外周面６２Ｗと遮光部材５０の内周面５５Ｗとの間に間隙４０が形成されるように、チャンバー２００１内の温度および時間が設定される。軟化のための温度および時間を、常温から硬化温度までの間で複数段階に設定してもよいし、軟化のための温度を、設定された温度上昇時間で連続的に変化させてもよい。
第１透光性部材１０６０を配置した中間部材１００１の全体の温度を制御する観点から、上述のようなチャンバー２００１による工程の実行が好ましい。より簡便には、第１透光性部材１０６０を軟化させ硬化させる工程は、中間部材１００１を温度制御可能なステージ上に載置して、ステージの温度を適切に設定することとしてもよい。
図９Ａおよび図９Ｂは、第１の実施形態に係る発光モジュールの製造方法の変形例を例示する模式的な断面図である。
第１透光性部材６０の凸状体６２を形成する方法は、上述に限らず、以下説明する方法によってもよい。この製造方法の変形例では、図８Ａに関連して説明した製造工程までは同一の工程が適用される。すなわち、中間部材１００１に第１透光性部材１０６０を貼付するまでの工程は同じであり、以下説明する図９Ａ以降の製造工程は、図８Ａに示した工程以降に実行される。
図９Ａに示すように、第１透光性部材１０６０が貼付された中間部材１００１は、チャンバー２００２内に載置される。チャンバー２００２には、配管２００４を介して、ポンプ２００３が流体的に接続されている。チャンバー２００２内の気圧は、ポンプ２００３および配管２００４によって、所望の値に減圧し、大気圧に戻すことができる。
チャンバー２００２内に第１透光性部材１０６０を貼付した中間部材１００１を載置した後に、チャンバー２００２内の空気は、ポンプ２００３および配管２００４によって排気される。排気によって、チャンバー２００２内は減圧される。つまり、第１透光性部材１０６０が貼付された中間部材１００１の周囲は減圧される。第１透光性部材１０６０によってふさがれた穴部５５の内部もチャンバー２００２内と同程度に減圧される。
図９Ｂに示すように、チャンバー２００２内の気圧が所定値に達した後、チャンバー２００２に再び空気を導入して、チャンバー２００２内の気圧Ｐ１を上昇させる。このとき、第１透光性部材１０６０によってふさがれた穴部５５の内部の気圧Ｐ２は、チャンバー２００２内の気圧Ｐ１よりも低くなるため、第１透光性部材１０６０は、気圧Ｐ１，Ｐ２の差分程度の、穴部５５の内部に向かう圧力を受ける。そのため、穴部５５に向かって凸状に変形された部分１０６２を有する第１透光性部材１０６０が形成される。なお、図９Ｂでは、矢印の長さが気圧Ｐ１，Ｐ２の大きさを模式的に表している。
図１０に示すように、所定の時間をかけて、チャンバー２００２の気圧を大気圧まで戻すことにより、凸状体６２を有する第１透光性部材６０が形成される。凸状体６２は、穴部５５の内部で光取出面３０Ｓ上に配置される。
穴部５５の内部に凸状体６２を配置する工程では、好ましくは、チャンバー２００２内の気圧を減圧状態から大気圧に戻すときに、チャンバー２００２内の温度を制御することによって、より確実に凸状体６２を形成し、光取出面３０Ｓ上に配置することができる。
具体的には、図７Ａ～図８Ｂに関連して説明したように、第１透光性部材１０６０の材料を、温度制御により軟化させ、硬化させることが可能なものとし、チャンバー２００２内の温度を制御可能なものとする。その上で、チャンバー２００２内の気圧を減圧状態から大気圧に戻す前に、チャンバー２００２内の温度を段階的に、または連続的に変化させることによって、穴部５５の内部に引き込まれる部分１０６２の形成を容易にすることができる。そのため、適切な外周面６２Ｗの形状を有する凸状体６２が形成される。第１透光性部材および中間部材１００１の温度制御には、チャンバー２００２内部の温度制御に代えて、温度制御可能なステージを備えたチャンバーとし、第１透光性部材１０６０および中間部材１００１をステージ上に載置することによってもよい。
第１透光性部材６０の凸状体６２の形成工程は、上述に限らない。例えば、穴部５５および発光素子の配置に応じて、第１透光性部材６０の面上に凸状体６２をあらかじめ成形された部材を準備するようにしてもよい。
その後、支持基板１１０２は、レーザリフトオフ等を用いて除去される。支持基板１１０２の除去後に、または支持基板１１０２の除去と同時に、緩衝部材１１０１は除去されてもよい。
本実施形態に係る発光モジュール１００の効果について説明する。
発光モジュール１００では、穴部５５の内周面５５Ｗと発光素子３０との間に、間隙４０が配置されている。間隙４０は、少なくとも配線層２０上を覆っている。間隙４０は、例えば空気の層である。間隙４０は、発光モジュール１００を構成する他の部材の屈折率よりも低い屈折率を有する。配線層２０が光吸収効果を有する金属材料で形成されていても、発光素子３０から放射される上方以外の光は、空気の層である間隙４０へ入射されにくく、発光素子３０の内部に全反射される。そのため、全反射された光は、発光素子３０から上方へ放射される光になる。したがって、発光素子３０ごとの光取出効率が向上し、発光モジュール１００の輝度が向上し、消費電力が低減される。
発光素子３０は、好ましくは、側面３０Ｌに光反射膜３４を有している。したがって、発光素子３０では、側面３０Ｌからの光の放射が抑制されるので、発光素子３０ごとの光取出効率は、さらに向上する。
発光素子上に配置されて、発光素子から放射される光を導光するピラーと、ピラーの側面にピラーと異なる屈折率を有するレンズ部分とを備えることで、発光素子の光取出効率を向上させる技術が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この技術では、レンズ部分の屈折率を真空の屈折率に近い値まで下げることは困難であり、光取出効率の改善には限界がある。これに対して、本実施形態に係る発光モジュール１００では、間隙４０の屈折率は、真空の屈折率に十分に近いので、発光素子３０からの放射されるほとんどの光を上方への光に変換することができる。
本実施形態に係る発光モジュール１００では、凸状体６２を形成することによって、穴部５５の内周面５５Ｗと発光素子３０との間に間隙４０を形成することができる。図７Ａ～図８Ｂに関連して説明したように、凸状体６２は、第１透光性部材６０を構成する母材の熱により軟化する性質や熱硬化性を利用することによって、容易に形成することができる。母材の材質を適切に選択することによって、第１透光性部材６０を構成する母材の可塑的な性質を利用して、図９Ａ～図１０に関連して説明したように、気圧変化による圧力印加を利用することもできる。これらの工程には、専用性の高い設備等を必要としないので、本実施形態に係る発光モジュール１００は、容易に製造することができる。
（第２の実施形態）
（発光モジュール２００の構成）
図１１は、第２の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。
図１１に示すように、本実施形態に係る発光モジュール２００は、基板１０と、複数の発光素子３０と、複数の間隙４０と、遮光部材５０と、第１透光性部材６０と、第２透光性部材２６０と、を備える。
本実施形態では、発光モジュール２００は、第１透光性部材６０と発光素子３０との間に第２透光性部材２６０を備え、凸状体６２，２６２が第１透光性部材６０および第２透光性部材２６０によりそれぞれ形成されている点で第１の実施形態の場合と相違する。本実施形態に係る発光モジュール２００の構成は、他の点では、第１の実施形態に係る発光モジュール１００の構成と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
第２透光性部材２６０は、第１透光性部材６０と発光素子３０との間に配置されている。より詳細には、第２透光性部材２６０は、第１透光性部材６０と光取出面３０Ｓとの間に配置されている。第２透光性部材２６０は、第１透光性部材６０と間隙４０との間にも配置されている。第２透光性部材２６０は、第１透光性部材６０と遮光部材５０の上面５０Ｔとの間にも配置されている。
第１透光性部材６０は、凸状体６２を有する。第２透光性部材２６０は、凸状体２６２を有する。２つの凸状体６２，２６２は、穴部５５の内部で発光素子３０上に配置されている。凸状体２６２は、光取出面３０Ｓに接している。凸状体２６２は、穴部５５の内部で外周面２６２Ｗを有する。外周面２６２Ｗの形状は、光取出面３０Ｓに近いほどＸＹ平面視での径が小さくなる錐台である。錐台のＸＹ断面視での形状は、この例では、角部が丸い正方形である。外周面２６２Ｗによる錐台は、第１の実施形態の場合と同様であり、円、楕円、多角形等の任意の形状を有し、部分的に不規則な凹みやふくらみ等を有することがある。
第２透光性部材２６０は、凸状体２６２を有する側の面に接着剤の層を有する。したがって、凸状体２６２の外周面２６２Ｗは、接着剤の層である。第２透光性部材２６０は、第１透光性部材６０が配置されている側の面にも接着剤の層を有する。第１透光性部材６０は、この接着剤の層を介して第２透光性部材２６０に固定されている。つまり、第１透光性部材６０は、第２透光性部材２６０を介して、光取出面３０Ｓ上に配置され固定され、第２透光性部材２６０を介して、遮光部材５０の上面５０Ｔ上に配置され固定されている。
間隙４０は、発光素子３０と穴部５５の内周面５５Ｗとの間で、配線層２０を覆って配置されている。より詳細には、間隙４０は、発光素子３０の側面３０Ｌと内周面５５Ｗとの間に配置されている。間隙４０は、内周面５５Ｗと凸状体２６２の外周面２６２Ｗとの間にも配置されている。好ましくは、間隙４０は、ＸＹ平面視で、発光素子３０の側面３０Ｌの外周にわたって配置されている。
（発光モジュール２００の動作）
本実施形態に係る発光モジュール２００では、間隙４０の機能および動作は、第１の実施形態の場合と同様であり、説明を省略する。
本実施形態に係る発光モジュール２００では、第２透光性部材２６０が第１透光性部材６０と発光素子３０との間に配置されている。つまり、第２透光性部材２６０は、発光素子３０と第１透光性部材６０とを光学的に結合する光学部材として機能する。発光素子３０から上方へ放射される光は、第２透光性部材２６０を介して、波長変換部材７０を含む第１透光性部材６０に入射する。発光素子３０から放射され、第２透光性部材２６０に入射した光は、第２透光性部材２６０によって拡散され、より広い角度の配光に変換される。そのため、発光素子３０ごとに光の輝度むらが低減され、より輝度むらの少ない発光モジュール２００が実現される。
（発光モジュール２００の製造方法）
図１２Ａ～図１３Ｂは、第２の実施形態に係る発光モジュールの製造方法を例示する模式的な断面図である。
本実施形態に係る発光モジュール２００の製造方法では、図７Ａに関連して説明した中間部材１００１を準備する工程までは、同じである。以下説明する図１２Ａ以降の工程は、図７Ａに示した工程に続いて実行される。
図１２Ａに示すように、第２透光性部材１２６０に貼付された第１透光性部材１０６０が準備され、第１透光性部材１０６０および第２透光性部材１２６０が中間部材１００１に配置される。第１透光性部材１０６０は、第２透光性部材１２６０を介して、遮光部材５０の上面５０Ｔ上に配置される。第１透光性部材１０６０および第２透光性部材１２６０は、穴部５５をふさぐように中間部材１００１上に配置される。
第１透光性部材１０６０および第２透光性部材１２６０を配置された中間部材１００１は、チャンバー２００２内に載置される。チャンバー２００２は、図９Ａ～図１０に関連して説明したものと同じであり、配管２００４を介して、ポンプ２００３に流体的に接続されている。
図１２Ｂに示すように、配管２００４およびポンプ２００３によって、チャンバー２００２内の空気が排気される。チャンバー２００２内の排気によって、第１透光性部材１０６０および第２透光性部材１２６０によってふさがれた穴部５５の内部の気圧は、チャンバー２００２内の気圧とともに、減圧される。
図１３Ａに示すように、チャンバー２００２内の気圧が所定値となった後、チャンバー２００２内に再度大気を導入することによって、チャンバー２００２内の気圧Ｐ３は、第１透光性部材１０６０ｂおよび第２透光性部材１２６０ｂによってふさがれている穴部５５の内部の気圧Ｐ４よりも高くなる。そのため、第１透光性部材１０６０ｂおよび第２透光性部材１２６０ｂは、穴部５５の内部に向かって、気圧Ｐ３，Ｐ４の差分にもとづく圧力で押圧される。なお、図１３Ａでは、矢印の長さは、気圧Ｐ３，Ｐ４の大きさを模式的に表している。
図１３Ｂに示すように、気圧Ｐ３，Ｐ４を適切に設定することによって、凸状体６２，２６２が形成される。第１透光性部材６０および第２透光性部材２６０を、温度によって軟化し、硬化する材料で形成されたものとすることによって、より確実に凸状体６２，２６２を形成することができるのは、第１の実施形態の場合と同様である。
上述の気圧制御可能なチャンバー２００２を用いる凸状体６２，２６２を形成する工程に代えて、図７Ａ～図８Ｂに関連して説明した温度制御可能なチャンバー２００１を用いて、凸状体６２，２６２を形成する工程としてもよい。
本実施形態に係る発光モジュール２００の効果について説明する。
本実施形態に係る発光モジュール２００は、第１の実施形態に係る発光モジュール１００の場合と同様の効果を有する。そのほか、以下の効果を有する。
本実施形態に係る発光モジュール２００は、第１透光性部材６０と発光素子３０との間に第２透光性部材２６０を備える。発光モジュール２００の動作で説明したように、第２透光性部材２６０は、発光素子３０を第１透光性部材６０に光学的に結合するので、光取出面３０Ｓから放射された光が第２透光性部材２６０内でひろがりながら第１透光性部材６０に到達する。そのため、発光素子３０ごとに、ＸＹ平面視での面内の輝度むらを低減させる。したがって、輝度むらの少ない発光モジュール２００を実現することができる。
第２透光性部材２６０は、両面を有するシート状の母材と、母材の両面の接着剤の層とを有するとすることができる。そのため、一方の面に第１透光性部材６０を配置して、容易に固定することができる。また、第１透光性部材６０および第２透光性部材２６０を遮光部材５０の上面５０Ｔに配置し、第２透光性部材２６０の他方の面で上面５０Ｔに容易に固定することができる。そのため、第１透光性部材６０を上面５０Ｔに固定するための接着剤の塗布工程等を省略することができ、発光モジュール２００の製造のための期間を短縮することができる。
本実施形態に係る発光モジュール２００では、汎用的な設備で凸状体６２，２６２を形成することができるのは、第１の実施形態の場合と同様である。
（第３の実施形態）
（発光モジュール３００の構成）
図１４は、第３の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。
図１４に示すように、本実施形態に係る発光モジュール３００は、基板１０と、複数の発光素子３０と、複数の間隙４０と、遮光部材５０と、第１透光性部材６０と、第２透光性部材３６０と、を備える。
本実施形態では、第２透光性部材３６０の構成が上述した他の実施形態の場合と相違する。その他の構成は、他の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
第２透光性部材３６０は、支持部３６１と複数の凸状体３６２とを有する。複数の凸状体３６２は、複数の穴部５５の内部にそれぞれ配置されている。支持部３６１は、複数の凸状体３６２上に配置されている。支持部３６１は、遮光部材５０の上面５０Ｔ上に配置されている。支持部３６１は、穴部５５上にも配置されている。
第２透光性部材３６０は、例えば、透光性を有する樹脂材料で形成されている。透光性の樹脂材料は、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等である。支持部３６１および複数の凸状体３６２は、第２透光性部材３６０と同じ材料で形成されており、例えば、一体として形成されている。
凸状体３６２は、穴部５５の内部で発光素子３０上に配置され、凸状体３６２の下端は、光取出面３０Ｓに接している。凸状体３６２は、光取出面３０ＳのＸＹ平面視での外周付近を除いて、光取出面３０Ｓのほとんどを覆っている。凸状体３６２は、光取出面３０Ｓの全面を覆うことが好ましい。
凸状体３６２の外周面３６２Ｗは、ＸＹ平面視でほぼ正方形で、角柱の側面の形状を有する。外周面３６２ＷのＸＹ平面視での形状は、Ｚ軸方向にわたってほぼ同一である。外周面３６２ＷのＸＹ平面視での形状は、正方形に限らず、方形を含む他の多角形でもよいし、円や楕円であってもよい。外周面３６２ＷのＸＹ平面視での形状は、外周面３６２Ｗと穴部５５の内周面５５Ｗとの間に間隙４０が形成されればよく、他の任意の形状でよい。
間隙４０は、穴部５５の内周面５５Ｗと発光素子３０の側面３０Ｌとの間で配線層２０を覆って配置されている。間隙４０は、ＸＹ平面視で、側面３０Ｌの外周にわたって配置されるのが好ましいのは、上述の他の実施形態の場合と同様である。間隙４０は、内周面５５Ｗと凸状体３６２の外周面３６２Ｗとの間にも配置されている。間隙４０は、間隙４０以外の他の構成要素の屈折率よりも低い屈折率を有する。間隙４０は、例えば空気の層である。
（発光モジュール３００の動作）
本実施形態に係る発光モジュール３００は、上述の他の実施形態に係る発光モジュール１００，２００の場合と同様に動作するので、説明を省略する。
（発光モジュール３００の製造方法）
本実施形態に係る発光モジュール３００では、図７Ａに関連して説明した中間部材１００１を準備する工程までは同じである。以下説明する工程は、図７Ａに示した工程に続いて実行される。
本実施形態に係る発光モジュール３００では、第２透光性部材３６０が準備される。第２透光性部材３６０は、封入金型等を用いて、あらかじめ複数の凸状体３６２を有する第２透光性部材３６０を形成することができる。準備された第２透光性部材３６０は、中間部材１００１上に配置される。第２透光性部材３６０を配置する工程では、第２透光性部材３６０は、例えば接着剤等を用いて、凸状体３６２の下端を光取出面３０Ｓ上に配置して固定され、遮光部材５０の上面５０Ｔ上に配置して固定される。
凸状体３６２の外周面３６２Ｗの形状は、穴部５５の内周面５５Ｗの形状に合わせてあらかじめ成形されているので、内周面５５Ｗと外周面３６２Ｗとの間に、確実に間隙４０が配置される。
本実施形態に係る発光モジュール３００の効果について説明する。
本実施形態に係る発光モジュール３００は、上述の他の実施形態の場合と同様の効果を有する。そのほか、本実施形態に係る発光モジュール３００は、Ｚ軸方向にわたってほぼ同一の径を有する凸状体３６２を含む第２透光性部材３６０を備えている。そのため、穴部５５の内周面５５Ｗと凸状体３６２の外周面３６２Ｗとの間の間隙４０を安定して確実に形成することができる。そのため高い歩留りを実現し、発光モジュール３００の低コスト化に貢献することが可能になる。
（第４の実施形態）
（発光モジュール４００の構成）
図１５は、第４の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。
図１５に示すように、本実施形態に係る発光モジュール４００は、基板１０と、複数の発光素子３０と、複数の間隙４０と、遮光部材５０と、第１透光性部材６０と、複数の凸状体４６２と、を備える。
本実施形態に係る発光モジュール４００は、複数の凸状体４６２を備える点で上述した他の実施形態の場合と相違する。本実施形態に係る発光モジュール４００は、他の点では、上述の他の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
複数の凸状体４６２は、複数の穴部５５の内部にそれぞれ配置されている。複数の凸状体４６２は、複数の発光素子３０上に配置されている。凸状体４６２は、光取出面３０Ｓに接して配置されており、好ましくは、光取出面３０Ｓのほとんどを覆っている。
凸状体４６２の外周面４６２Ｗの形状は、上下に押しつぶされた扁平な球面である。したがって、外周面４６２ＷのＸＹ平面視での形状は、穴部５５の入口から光取出面３０Ｓに向かって、異なる径を有している。外周面４６２ＷのＸＹ平面視での形状は、Ｚ軸の負方向に向かって、次第に径が大きくなり、光取出面３０Ｓに近づくほど小さな径となる。外周面４６２Ｗは、内周面５５Ｗとの間で間隙４０を形成できればよいので、外周面４６２Ｗは、なめらかな球面でなくてもよい。
凸状体４６２は、透光性を有する材料で形成されている。そのため、光取出面３０Ｓから放射された光は、凸状体４６２を透過する。凸状体４６２は、例えば透光性を有する樹脂材料で形成されており、樹脂材料は、例えば、シリコーン樹脂等である。
第１透光性部材６０は、複数の凸状体４６２上に配置されている。第１透光性部材６０は、穴部５５をふさぐように配置されており、遮光部材５０の上面５０Ｔ上にも配置されている。
間隙４０は、穴部５５の内周面５５Ｗと凸状体４６２の外周面４６２Ｗとの間で、配線層２０を覆って配置されている。間隙４０は、発光素子３０の側面３０Ｌと外周面４６２Ｗとの間にも配置されている。
（変形例）
図１６Ａ～図１６Ｃは、第４の実施形態の変形例に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。
図１６Ａ～図１６Ｃに示す変形例では、第４の実施形態の発光モジュール４００の凸状体４６２とは、異なる形状の凸状体を備える点で、第４の実施形態の場合と相違する。他の点では、第４に実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１６Ａに示すように、発光モジュール４００ａは、凸状体４６２ａを備える。本変形例の発光モジュール４００ａの凸状体４６２ａは、第４の実施形態の場合の凸状体４６２よりも、ＸＹ平面視での径が大きい扁平な球体である。凸状体４６２ａは、第１透光性部材６０と発光素子３０の間に配置されている。凸状体４６２ａは、発光素子３０の光取出面３０Ｓに接して配置されており、光取出面３０Ｓの全面を覆っている。
凸状体４６２ａは、発光素子３０の側面３０Ｌも覆っている。したがって、間隙４０は、穴部５５の内周面５５Ｗと凸状体４６２ａの外周面４６２ａＷとの間で配線層２０を覆って配置されている。
凸状体４６２ａは、透光性を有しており、第４の実施形態の場合と同様の材料で形成されている。
本変形例では、凸状体４６２ａが発光素子３０の光取出面３０Ｓおよび側面３０Ｌを覆っているので、発光素子３０から側方に放射される光や、光取出面３０Ｓの外周付近から側方に向かう光は、間隙４０で全反射されて、上方へ向かう光に変換される。
図１６Ｂに示すように、発光モジュール４００ｂは、凸状体４６２ｂを備えている。本変形例の発光モジュール４００ｂの凸状体４６２ｂは、柱状体である。凸状体４６２ｂの外周面４６２ｂＷのＸＹ平面視での形状は、Ｚ軸方向にわたってほぼ同じである。本変形例では、凸状体４６２ｂは、ＸＹ平面視で、光取出面３０Ｓの中央部付近の一部を覆っている。したがって、穴部５５の内周面５５Ｗと外周面４６２ｂＷとの間の間隙４０の長さは、上述の他の実施形態や変形例の場合よりも長い。この場合、光取出面３０Ｓのうち、光取出面３０Ｓが凸状体４６２ｂで覆われていない部分から放射された光が間隙４０に放射される。間隙４０が凸状体４６２ｂよりも屈折率が低いことで、間隙４０に入射された光の一部は、凸状体４６２ｂに入射されやすくなり、凸状体４６２ｂに入射された光の多くは上方へ取り出される。
図１６Ｃに示すように、発光モジュール４００ｃは、凸状体４６２ｃを備えている。本変形例の発光モジュール４００ｃの凸状体４６２ｃは、錐台形状を有している。凸状体４６２ｃの外周面４６２ｃＷのＸＹ平面視での形状は、穴部５５の入口から光取出面３０Ｓに近づくほど径の小さくなる。
この例では、凸状体４６２ｃは、光取出面３０Ｓの全面を覆っており、側面３０Ｌも覆っている。間隙４０は、穴部５５の内周面５５Ｗと凸状体４６２ｃの外周面４６２ｃＷとの間で、配線層２０を覆っている。したがって、発光素子３０から放出される光のうち、側方に放射される光は、凸状体４６２ｃによって閉じ込められ、発光素子３０の内部等で上方への光に変換されて放射される。
（発光モジュール４００，４００ａ～４００ｃの製造方法）
図７Ａに関連して説明した中間部材１００１が準備される。凸状体４６２は、例えば、微小な粒子を形成する技術を用いて、中間部材１００１の穴部５５内に直接形成される。微小な粒子を形成する技術は、例えば、印刷技術、インクジェット技術またはポッティング技術等である。微小な粒子を形成する技術は、穴部５５のＸＹ平面視での径や遮光部材５０の厚さ、あるいは、変形例として上述した凸状体の形状等に応じて適切なものが選定される。
凸状体４６２が形成された中間部材１００１では、第１透光性部材６０が、遮光部材５０の上面５０Ｔ上および凸状体４６２上に配置され、固定される。
本実施形態に係る発光モジュール４００およびその変形例の発光モジュール４００ａ～４００ｃの効果について説明する。
本実施形態に係る発光モジュール４００およびその変形例の発光モジュール４００ａ～４００ｃは、上述した第１の実施形態に係る発光モジュール１００と同様の効果を有する。そのほか、本実施形態に係る発光モジュール４００は、扁平な球体である凸状体４６２を備えている。凸状体４６２は、透光性を有しており、発光素子３０から放射される光の経路を提供する。発光素子３０からの光は、凸状体４６２によって広角にひろげられて第１透光性部材６０に入射されるので、発光素子３０ごとの輝度がより均一化される。
発光素子３０の構造等に応じて、各変形例のような凸状体を配置することによって、適切な配光を実現することが可能になる。
（第５の実施形態）
（発光モジュール５００の構成）
図１７は、第５の実施形態に係る発光モジュールを例示する模式的な断面図である。
図１７に示すように、本実施形態に係る発光モジュール５００は、基板１０と、複数の発光素子３０と、複数の間隙４０と、遮光部材５０と、第３透光性部材５６３と、第４透光性部材５６４と、複数の凸状体４６２と、を備える。本実施形態に係る発光モジュール５００の構成は、第３透光性部材５６３を備える点で、第４の実施形態に係る発光モジュール４００の構成と相違する。なお、第４透光性部材５６４は、上述した他の実施形態の場合の第１透光性部材６０と同じである。凸状体４６２は、第４の実施形態の場合の凸状体４６２と同じである。その他の構成要素も上述した他の実施形態と同じとすることができ、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
凸状体４６２は、第４の実施形態の場合と同様に、穴部５５の内部で発光素子３０上に配置されている。凸状体４６２の外周面４６２Ｗの形状は、第４の実施形態の各変形例を適用してもよい。凸状体４６２は、透光性の材料で形成されており、第３透光性部材５６３とともに、発光素子３０と波長変換部材７０を含む第４透光性部材５６４との間を光学的に結合する部材として機能する。
第３透光性部材５６３は、遮光部材５０の上面５０Ｔ上および凸状体４６２上に配置されている。より詳細には、第３透光性部材５６３は、第４透光性部材５６４と上面５０Ｔとの間に配置され、穴部５５をふさぐように配置されている。第３透光性部材５６３は、第２の実施形態の場合の第２透光性部材２６０と同様の材料および構成とされる。つまり、第３透光性部材５６３は、両面に接着剤の層を有しており、一方の面に接着剤の層を介して第４透光性部材５６４が配置されている。第３透光性部材５６３は、他方の面の接着剤の層を介して、遮光部材５０の上面５０Ｔに配置され固定され、凸状体５６２上に配置され固定されている。
本実施形態に係る発光モジュール５００は、上述の他の実施形態の場合と同様に動作する。
本実施形態に係る発光モジュール５００は、上述の他の実施形態の場合と同様に製造することができる。すなわち、図７Ａに示した中間部材１００１が準備され、穴部５５の内部に凸状体４６２が直接形成される。その後、図１２Ａに関連して説明したように、第４透光性部材５６４が貼付された第３透光性部材５６３が、凸状体４６２が形成された中間部材１００１上に配置される。
以上説明した実施形態によれば、光取出効率を向上させた発光モジュールおよび発光モジュールの製造方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１０ 基板、１２ 支持部材、１４ 補強基板、２０ 配線層、３０ 発光素子、４０ 間隙、５０ 遮光部材、５５ 穴部、５５Ｗ 内周面、６０ 第１透光性部材、６２，２６２，３６２，４６２，４６２ａ～４６２ｃ 凸状体、６２Ｗ，２６２Ｗ，３６２Ｗ，４６２Ｗ，４６２ａＷ～４６２ｃＷ 外周面、７０ 波長変換部材、１００，１００ａ，２００，３００，４００，４００ａ～４００ｃ，５００ 発光モジュール、２６０，３６０ 第２透光性部材、５６３ 第３透光性部材、５６４ 第４透光性部材、１００１，１００２ 中間部材、１０４０ 被覆部材、１０５０ 遮光部材、１０６０ 第１透光性部材

Claims (14)

  1. 第１面を有する支持部材と、前記第１面上に配置された配線層と、を含む基板と、
    前記第１面上に配置され、平面視で複数の穴部を有する遮光部材と、
    前記第１面上で前記複数の穴部の内側にそれぞれ配置され、前記配線層に電気的に接続された複数の発光素子と、
    前記複数の穴部の内側で、前記複数の発光素子の光取出面上にそれぞれ配置された複数の凸状体を有する第１透光性部材と、
    前記複数の発光素子と前記複数の穴部の内周面との間で前記配線層に接してそれぞれ配置された複数の間隙と、
    を備えた発光モジュール。
  2. 平面視で、
    前記複数の間隙は、前記複数の発光素子の側面の外周にわたってそれぞれ囲み、
    前記複数の穴部の内周面は、前記複数の間隙を介して、前記複数の発光素子の側面の外周にわたってそれぞれ囲む請求項１記載の発光モジュール。
  3. 前記複数の凸状体のそれぞれの外周面の形状は、角柱、円柱、楕円柱、球体および楕円体、前記光取出面に近いほど小さい径を有する角錐台、円錐台、楕円錐台から選択された請求項１または２に記載の発光モジュール。
  4. 前記第１透光性部材は、波長変換部材を含む請求項１～３のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  5. 前記複数の凸状体は、前記波長変換部材を含む請求項４記載の発光モジュール。
  6. 前記第１透光性部材は、前記複数の凸状体上に配置された第２透光性部材をささらに含み、
    前記第２透光性部材は、前記波長変換部材を含む請求項４記載の発光モジュール。
  7. 前記第１透光性部材は、前記凸状体上に配置された第３透光性部材と、前記第３透光性部材上に配置された第４透光性部材と、を含み、
    前記第４透光性部材は、前記波長変換部材を含む請求項４記載の発光モジュール。
  8. 前記複数の発光素子のそれぞれは、前記光取出面の反対側に位置する電極形成面と前記光取出面との間に位置する側面に配置された光反射膜を含む請求項１～７のいずれか１つに記載の発光モジュール。
  9. 第１面を有する支持部材と、前記第１面上に配置された配線層と、を含む基板と、
    前記第１面上に配置され、平面視で穴部を有する遮光部材と、
    前記第１面上で前記穴部の内側に配置され、前記配線層に電気的に接続された発光素子と、
    前記穴部の内側で、前記発光素子の光取出面上に配置された凸状体を有する第１透光性部材と、
    前記発光素子と前記穴部の内周面との間で前記配線層に接して配置された間隙と、
    を備えた発光モジュール。
  10. 第１面を有する支持部材と前記第１面上に配置された配線層とを含む基板と、前記第１面上に互いに離隔して配置され、前記配線層に接続された複数の発光素子と、複数の穴部を有し前記複数の発光素子を前記複数の穴部の内部にそれぞれ配置した遮光部材と、を含む第１中間部材を準備する工程と、
    透光性を有する複数の凸状体を前記複数の穴部を介して前記複数の発光素子の上面に配置する工程と、
    を備え、
    前記複数の凸状体を前記複数の発光素子の上面に配置する工程では、前記複数の発光素子と前記複数の穴部の内周面との間で前記配線層に接する複数の間隙がそれぞれ配置された発光モジュールの製造方法。
  11. 前記第１中間部材を準備する工程は、
    前記基板と前記複数の発光素子とを含む第２中間部材を準備する工程と、
    前記第２中間部材について、前記複数の発光素子の上面、前記複数の発光素子の側面および前記複数の発光素子の周囲の前記第１面を覆う複数の被覆部材を配置する工程と、
    前記複数の被覆部材同士の間を埋めるように遮光部材を配置する工程と、
    前記複数の被覆部材を除去して複数の穴部を形成する工程と、
    を含む請求項１０記載の発光モジュールの製造方法。
  12. 前記複数の凸状体を前記複数の発光素子の上面に配置する工程は、
    熱可塑性を有する第１透光性部材を前記複数の穴部上に配置して第３中間部材を形成する工程と、
    前記第３中間部材を加熱して前記第１透光性部材から前記複数の凸状体を形成して前記複数の凸状体を前記複数の発光素子の上面に配置する工程と、
    を含む請求項１０または１１に記載の発光モジュールの製造方法。
  13. 前記複数の凸状体を前記複数の発光素子の上面に配置する工程は、
    可塑性を有する第１透光性部材を前記複数の穴部上に配置して第４中間部材を形成する工程と、
    前記第４中間部材を減圧された雰囲気中に置いた後、前記第４中間部材が置かれた雰囲気の気圧を上昇させて前記第１透光性部材から前記複数の凸状体を形成して前記複数の凸状体を前記発光素子の上面に配置する工程と、
    を含む請求項１０または１１に記載の発光モジュールの製造方法。
  14. 前記複数の凸状体を前記複数の発光素子の上面に配置する工程は、
    前記複数の穴部を介して、前記複数の凸状体を前記複数の発光素子の上面上に直接配置する工程を含む請求項１０または１１に記載の発光モジュールの製造方法。
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