JP6787515B1 - 発光装置および面発光光源 - Google Patents

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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２００は、配線基板１０と、配線基板上に配置され、かつ、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２０と、配線基板上に配置され、複数の発光素子のそれぞれの側面を覆う光反射部材３０と、複数の発光素子および光反射部材を覆う少なくとも１つの光拡散層４０と、光拡散層の上方に位置する波長変換層５０と、光拡散層と波長変換層との間に位置する複数の光反射層６０であって、それぞれが、複数の発光素子のうち対応する１つの上方に位置する、複数の光反射層とを備える。光反射部材の上面３０ａは、少なくとも１つの凹面を含む凹部３１を有し、凹面と光拡散層との間に空間が位置している。【選択図】図１

Description

本開示は、発光装置および面発光光源に関する。
下記の特許文献１および２は、発光素子の側面が光反射部材で覆われた構造を有する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。
特開２０１３−１７５７５９号公報 特開２００２−３３５０２０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、光の取り出し効率の改善、よりいっそうの薄型化等の要求がある。
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、前記複数の発光素子および前記光反射部材を覆う少なくとも１つの光拡散層と、前記光拡散層の上方に位置する波長変換層と、前記光拡散層と前記波長変換層との間に位置する複数の光反射層であって、それぞれが、前記複数の発光素子のうち対応する１つの上方に位置する、複数の光反射層と、を備え、前記光反射部材の上面は、少なくとも１つの凹面を含む凹部を有し、前記凹面と前記光拡散層との間に空間が位置している。
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薄型化および／または小型化が可能な新規な発光装置が提供される。
本開示のある実施形態に係る発光装置２００の構造の一例を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る発光装置２００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を拡大して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のレイアウト例を説明するための図である。 本開示の他のある実施形態に係る発光装置２００Ａの構造の一例を模式的に示す断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置２００Ｂの構造の一例を模式的に示す断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置２００Ｃの構造の一例を模式的に示す断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置２００Ｄの構造の一例を模式的に示す断面図である。 本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置２００Ｅの構造の一例を模式的に示す断面図である。 本開示のさらにある他の実施形態に係る面発光光源３００の構造の一例を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る面発光光源３００の断面構造のうちの光源部１００の縁の部分を例示する断面図である。 発光装置２００の例示的な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である。 発光装置２００の例示的な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である。 上面４０ａの所定の位置に複数の光反射層６０が形成された状態の光拡散層４０を模式的に示す斜視図である。 発光装置２００の例示的な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である。 面発光光源３００の例示的な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、わかり易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発光光源における寸法、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わ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２００の構造］
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、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に示す模式的な断面は、図２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。
発光装置２００は、配線基板１０と、配線基板１０上に実装された光源部１００とを有する。図１に例示する構成において、光源部１００は、複数の発光素子２０、光反射部材３０、光拡散層４０、波長変換層５０および複数の光反射層６０を有する。発光装置２００の全体の厚さ（ｚ方向の高さ）は、例えば０．６０ｍｍ程度である。図２に例示するように、光源部１００の平面視形状の典型例は、矩形である。光源部１００のｘ方向の長さＬｘ１およびｙ方向の長さＬｙ１は、例えば５２．０ｍｍ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。本実施形態では、複数の発光素子２０は、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。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。すなわち、光源部１００は、６７６個の発光素子２０を有している。この例では、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。ここで、発光素子の配列ピッチとは、隣接する２つの発光素子の出射面に垂直な光軸Ｌ間の距離（図１参照）を意味する。配列ピッチｐｘ、ｐｙのそれぞれは、０．５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下に設定し得る。本実施形態において、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１に模式的に示すように、複数の発光素子２０は、光源部１００内に配置されている。図２に例示する構成において、光源部１００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と呼ぶことがある。以下、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。
配線基板１０の典型例は、ロール・ツー・ロール方式で製造可能なフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。本実施形態では、光源部１００が実装される配線基板１０としてＦＰＣを例示する。ＦＰＣは、フィルム状の絶縁体（樹脂）と、例えば銅から形成された導体配線層とを有する。ＦＰＣの絶縁体を構成する樹脂材料として、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）等を挙げることができる。配線基板１０としてＦＰＣを用いることにより、発光装置を軽量化、薄型化することができる。
例えば、配線基板１０のｘ方向の長さＬｘ２は、５５．０ｍｍ程度であり、ｙ方向の長さＬｙ２は、６０．０ｍｍ程度である。配線基板１０の厚さ（図中のｚ方向の高さ）は、適宜選択することができ、その厚さ（図中のｚ方向の高さ）は、０．１７０ｍｍ程度であり得る。
耐熱性および耐光性に優れるという観点から、配線基板１０の材料として、セラミックスを選択してもよい。その場合において、配線基板１０は、リジット基板である。リジット基板は、湾曲可能な程度に薄型の基板であり得る。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、ガラスセラミックス、窒化物系（例えば、ＡｌＮ）、炭化物系（例えば、ＳｉＣ）等が挙げられる。
また、配線基板１０の絶縁体は、ガラス繊維強化樹脂（ガラスエポキシ樹脂）等の複合材料によって形成されていてもよい。すなわち、上述した樹脂材料に、ガラス繊維、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機フィラーを混合してもよい。これにより、配線基板１０の機械的強度を向上させることができる。また、熱膨張係数を低減させ、光反射率を向上させることが可能になる。
図１に例示する構成において、第１導体配線層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導体配線層１２ａに電気的に接続されている。他方、第２導体配線層１２ｂは、配線基板１０の下面１０ｂ側に設けられている。第２導体配線層１２ｂは、外部の制御回路（不図示）から配線基板１０のコネクタＣ（図２参照）を介して複数の発光素子２０に電力を供給するため配線パターンを有している。導体配線層の材料は、配線基板１０の絶縁体に用いられる材料、製造方法等に応じて適宜選択され得る。例えば、配線基板１０の絶縁体の材料としてエポキシ樹脂を用いる場合は、導体配線層の材料には、加工し易い材料を選択することが好ましい。例えば、銅、ニッケル等の金属層をメッキ、スパッタリング、蒸着、プレスによる貼り付けによって形成し、フォトリソグラフィー等によって金属層を所定の配線パターンに加工することにより、配線基板１０の導体配線層を得られる。あるいは、印刷により、導体配線層を得てもよい。配線パターン上にソルダレジストをコーティングすることにより、配線パターンの表面の酸化が抑制される。
配線基板１０の絶縁体の材料としてセラミックスを用いる場合、導体配線層の材料として、セラミックスと同時焼成が可能な高融点金属を適用し得る。例えば、タングステン、モリブデン等の高融点金属から導体配線層を形成し得る。導体配線層は、多層構造を有していてもよい。例えば、導体配線層は、上述した方法で形成される高融点金属のパターンと、このパターン上にメッキ、スパッタリング、蒸着等により形成されたニッケル、金、銀等の他の金属を含む金属層とを有していてもよい。
図３および図４を参照しながら、配線基板１０に設けられ得る配線パターンの例を詳しく説明する。
図３には、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。）を拡大して示している。図４は、セグメント領域における配線パターンのレイアウト例を示している。
２次元に配列された６７６個の発光素子２０は、第１導体配線層１２ａに設けられた配線パターンに電気的に接続されている。第１導体配線層１２ａに設けられた配線パターンは、第２導体配線層１２ｂに設けられた配線パターンにビア１３を介して電気的に接続されている。第２導体配線層１２ｂに設けられた配線パターンは、コネクタＣに電気的に接続されている。このような電気的な接続関係により、外部の制御回路（不図示）から配線基板１０のコネクタＣ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となる。
図４は、各セグメントの発光素子２０が有する正極２１ａ、負極２１ｃを、第１導体配線層１２ａに設けられた配線パターンに実装するための、アノード側およびカソード側のランド１５ａ、１５ｂの形状例を示す。図３および図４に示す例では、第１導体配線層１２ａは、それぞれがｘ方向に延びる複数の配線パターンＰＡ１を含む。これら配線パターンＰＡ１は、セグメントの４行４列の配列のｙ方向に沿って配置されており、各配線パターン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、各配線パターン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。複数の行に位置する複数の配線パターンＰＡ１は、第２導体配線層１２ｂに設けられた共通の配線パターンＰＡ２にビア１３を介して電気的に接続されている。配線パターンＰＡ２は、ｙ方向に沿って延びており、コネクタＣに接続されている。この接続関係により、全ての発光素子２０の正極２１ａに配線パターンＰＡ２から共通の電圧駆動信号が供給される。
また、第１導体配線層１２ａは、セグメント毎に設けられた、カソードの配線パターンＰＣ１も含んでいる。カソードの配線パターンＰＣ１は、カソード側のランド１５ｂに接続されており、ビア１３を介して配線パターンＰＣ２に電気的に接続される。配線パターンＰＣ２は、第２導体配線層１２ｂにセグメント毎に設けられ、コネクタＣに接続されている。この接続関係により、配線パターンＰＣ２を介して、発光素子２０の負極２１ｃに電圧駆動信号がセグメント単位で供給される。
上述したアノードおよびカソードの配線パターンは、発光素子をセグメント単位でマトリクス駆動することを可能とする。光源部１００は、ローカルディミング動作を行うことができる。
再び、図１を参照する。
（発光素子２０）
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。
発光素子２０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、公知の発光素子を利用することができる。本実施形態においては、発光素子２０として発光ダイオードを例示する。発光素子２０から出射される光の波長は、任意の波長を選択することができる。例えば、青色〜緑色の波長を有する光を発する発光素子として、ＺｎＳｅ、窒化物系半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いた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。
発光素子２０は、例えば、透光性の基板と、基板の上に積層された半導体積層構造を有する。半導体積層構造は、活性層と、活性層を挟むｎ型半導体層およびｐ型半導体層とを含む。発光素子２０は、短波長の光を出射することが可能な窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を含むことが好ましい。これにより、後述する波長変換層５０中の蛍光体を効率良く励起することができる。半導体の材料および／またはその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
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ている。発光素子２０は、光を出射する上面（または出射面）２０ａおよび上面２０ａとは反対側に位置する下面２０ｂを有する。発光素子２０は、同一面側に正負の電極を有していてもよいし、異なる面に正負の電極を有していてもよい。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導体配線層１２ａに電気的に接続され、かつ、固定されている。本実施形態では、配線基板１０にＦＰＣを用いることができる。発光素子２０は、光源部１００の形で配線基板１０に実装されてもよいし、配線基板１０に直接実装されてもよい。
発光素子２０は、典型的にはベアチップである。発光素子２０は、上面２０ａから出射する光の出射角度を広くするためのレンズ等を備えていてもよい。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。
発光装置２００に設ける複数の発光素子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み得る。発光装置２００に用いる発光素子の種類を、発光装置２００から出射される光の演色性を高める観点から決定することができる。
（光反射部材３０）
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と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。
光反射部材３０は、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。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３０は、顔料、光吸収材、蛍光体等をさらに含んでいてもよい。光反射部材３０を形成するための樹脂材料に、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。光反射部材３０における、光を散乱させる反射材の粒子は、均一に分布していてもよい。
光反射部材３０の上面３０ａは、少なくとも１つの凹面３１ａを含む凹部３１を有する。図１に示すように、凹面３１ａと光拡散層４０との間には、空間が位置している。換言すれば、光反射部材３０の凹部３１は、凹面３１ａと光拡散層４０との間に空間を形成している。その結果、発光装置２００は、凹面３１ａと光拡散層４０との間に空間を有する。
この空間の内部は、例えば空気によって満たされている。凹部３１の形状は、光反射部材３０の製造時に樹脂材料を硬化させた後に生じ得るひけによって規定され得る。典型的には、凹部３１は、平面視において発光素子２０から離れるにつれて凹面３１ａと光拡散層４０との間の距離が拡大するような形状を有する。換言すれば、凹部３１の深さ（ｚ方向に沿った、凹面３１ａと光拡散層４０との間の距離）は、平面視において発光素子２０から離れるにつれて増大し得る。凹部３１の深さは、例えば最大で３０μｍ程度であり得る。凹部の形状、具体的には、ひけの凹面の曲率は、樹脂に含有される反射材の濃度を調整することによって制御することが可能であり、理論上は、複数の凹面の形状を精密に制御することも可能である。
凹部３１は、連続的に形成された複数の凹面３１ａを有する構造を備え得る。例えば、上面３０ａは、平面視において、光反射部材３０の上面３０ａのうち複数の発光素子２０の間の領域に連続的に形成された複数の凹面３１ａを有する凹部３１を有し得る。より詳しく説明すると、凹部３１は、それぞれがｘ方向に延びる複数の溝およびそれぞれがｙ方向に延びる複数の溝を含み得る。平面視において、ｘ方向に延びる複数の溝のそれぞれは、ｙ方向に隣接する２つの発光素子２０の上面２０ａの間に位置し、ｙ方向に延びる複数の溝のそれぞれは、ｘ方向に隣接する２つの発光素子２０の上面２０ａの間に位置する。ｘ方向に延びる複数の溝とｙ方向に延びる複数の溝とは、互いに交差し得る。光反射部材３０の上面３０ａのうち複数の発光素子２０の複数の上面２０ａの領域以外の領域に、ｘ方向に延びる複数の溝とｙ方向に延びる複数の溝とが形成され、これらが互いに交差することにより、凹部３１は、上面３０ａに格子状に形成され得る。
光反射部材３０は、複数の発光素子２０を保護する機能を有する。また、光反射部材３０は、発光素子２０のとりわけ側面２０ｃから発せられる光を反射して、発光素子２０の上方に導光する機能を有する。その結果、発光素子２０から発せられる光の利用効率を向上させることができる。光反射部材３０は、さらに、発光素子２０から発せられた光のうち光拡散層４０で拡散されて光源部１００に様々な方向から入射する光を光源部１００に関して配線基板１０とは反対側に反射させる機能を有する。特に、上面３０ａが凹部３１を有することにより、凹面３１ａと光拡散層４０との間での光の反射回数を増加させ得るので、光の取り出し効率をさらに向上させることが可能となる。発光素子２０の下面２０ｂ側にも光反射部材３０を設けることにより、配線基板１０の上面１０ａに向かう光を光反射部材３０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向上させることができる。
（光拡散層４０）
光拡散層４０は、複数の発光素子２０および光反射部材３０の上方に位置し、発光素子２０から発せられる光を拡散および導光する機能を有する。図１に例示する構成において、光拡散層４０は、複数の発光素子２０および光反射部材３０を覆うシート状の部材である。光拡散層４０は、単層であってもよいし、後述するように、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４０の厚さは、例えば２００μｍ程度であり得る。
光拡散層４０は、発光素子２０および／または光反射部材３０に接していてもよいし、発光素子２０および光反射部材３０から間隔をあけて光源部１００に設けられていてもよい。図１に示す例では、光拡散層４０の下面４０ｂは、発光素子２０の上面２０ａに直接接している。そのため、発光素子２０から光拡散層４０に効率的に光を導入可能であり、光の取り出し効率を向上させ得る。光反射部材３０の上面３０ａに形成された凹部３１が、平面視において発光素子２０から離れるにつれて光拡散層４０からの距離が大きくなるような形状の凹面３１ａを有すると、光拡散層４０の面内の、発光素子２０から離れた位置に効率よく導光し得る。換言すれば、光拡散層４０の上面４０ａ側（下面４０ｂとは反対側）において、発光素子２０の直上の領域と、発光素子２０から離れた位置にある領域との間に極端な輝度差が生じることを抑制でき、輝度ムラ低減の効果が期待できる。
光拡散層４０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。光拡散層４０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４０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。
（波長変換層５０）
波長変換層５０は、光拡散層４０の上方に位置し、発光素子２０から出射されて光拡散層４０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５０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５０を通過した青色光と、波長変換層５０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５０の厚さは、例えば、１００μｍ以上２００μｍ以下の範囲に設定し得る。本実施形態における波長変換層５０の厚さは、例えば１００μｍ程度であり得る。
波長変換層５０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。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５０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５０に光拡散の機能を付与してもよい。例えば、波長変換層５０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。蛍光体は、量子ドット蛍光体であってもよい。
波長変換層５０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２００は、発光素子２０から発せられる青色光を波長変換層５０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４０および波長変換層５０の積層構造によれば、発光素子２０から発せられる光を先ず光拡散層４０内で拡散させてから波長変換層５０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。
発光装置２００は、材料の異なる複数の部材から構成される。そのため、各部材の熱膨張係数の差に起因して応力が発生し、発光装置２００に反りが生じることがあり得る。一般に、主として樹脂材料から形成された部材の方が、ＦＰＣよりも熱膨張し易い。例えば、発光装置２００の動作時に発光素子２０が発熱することによって内部温度が上昇し、配線基板１０と、光反射部材３０または光拡散層４０等の部材との間の熱膨張係数の差に起因して発光装置２００に反りが生じる場合がある。光反射部材３０は、配線基板１０よりも大きな熱膨膨張係数を有し得る。また、光拡散層４０は、光反射部材３０よりも大きな熱膨張係数を有し得る。例えば、配線基板１０の熱膨膨張係数は、２０ｐｐｍ／℃程度であり、光反射部材３０の熱膨張係数は、１００ｐｐｍ／℃程度であり、光拡散層４０の熱膨張係数は、２００ｐｐｍ／℃程度である。そのため、発光素子２０の発熱によって、熱膨張係数の大きい光拡散層４０側に発光装置２００が反る（発光装置２００の中央部が図中の＋ｚ方向に凸となるように反る）可能性がある。
本実施形態に係る発光装置２００は、光反射部材３０の上面３０ａに凹部３１を有する。光反射部材３０の上面３０ａに凹部３１を有する構成によれば、凹部３１が発光装置２００の反りとは逆（図中の−ｚ方向）に窪んでいることにより、光反射部材３０および光拡散層４０のように主として樹脂から形成された部材が膨張した場合であっても反りの程度が緩和される利点が得られる。このように、本開示の実施形態によれば、光反射部材３０または光拡散層４０と配線基板１０との間の熱膨張係数の差に起因して生じ得る反りの程度を緩和することができる。
（光反射層６０）
図１に示すように、複数の光反射層６０が光拡散層４０と波長変換層５０との間に配置される。この例では、複数の光反射層６０のそれぞれは、光拡散層４０の上面４０ａ上に形成されている。各光反射層６０は、複数の発光素子２０のうち対応する１つの上方に位置する。
この例では、光拡散層４０の上面４０ａにおいて各発光素子２０の出射面２０ａの上方に選択的に光反射層６０が配置されることにより、光拡散層４０と波長変換層５０との間に、空間５５が形成されている。換言すれば、複数の光反射層６０の厚さによって規定される厚さを有する空気層が光拡散層４０と波長変換層５０との間に形成され得る。なお、光拡散層４０上に付与された接着剤によって波長変換層５０が光拡散層４０の上方に配置される場合には、空間５５は、接着剤によって充填され得る。
光反射層６０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６０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６０の厚さは、例えば５０μｍ程度であり得る。光反射層６０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６０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６０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。
光反射層６０は、光拡散層４０と波長変換層５０との間において各発光素子２０の出射面２０ａの上方に選択的に配置される。複数の光反射層６０のそれぞれの領域は、平面視において、複数の発光素子２０のうち対応する１つの出射面２０ａを包含する。すなわち、各光反射層６０の領域の面積は、出射面２０ａの面積に等しいか、またはそれよりも大きい。これにより、発光素子２０の上方に向かう光の一部が光反射層６０で反射される結果、発光素子２０の直上の輝度が抑制される。各光反射層６０の領域の中心は、対応する発光素子２０の出射面２０ａに垂直な方向に延びる光軸Ｌ上に位置していることが好ましい。
発光素子２０の出射面２０ａが典型的には矩形状を有することに対応して、各光反射層６０の領域は、平面視において、典型的には矩形状を有する。例えば、光反射層６０の領域は、正方形であり、その一辺の長さは、０．５ｍｍ程度であり得る。平面視において、光反射層６０は、その矩形状の一辺が発光素子２０の矩形状の一辺と平行または垂直となるように光拡散層４０上に形成されていてもよいし、光反射層６０の矩形状の一辺が発光素子２０の矩形状の一辺に対して傾斜するようにして光拡散層４０上に形成されていてもよい。例えば、光反射層６０の矩形状の一辺が、出射面２０ａの矩形状（例えば正方形）の対角線と平行となるように、光反射層６０が光拡散層４０上に設けられてもよい。なお、本開示の実施形態において各光反射層６０の領域が平面視において矩形状を有することは、必須ではない。各光反射層６０の領域は、平面視において円形状を有していてもよい。
光反射層６０を発光素子２０の直上の位置に設けることにより、発光素子２０から光軸Ｌに平行な方向に発せられる光の少なくとも一部が遮光され、光拡散層４０の面内で効果的に拡散される結果、発光素子２０の直上以外の領域における輝度を向上させることができる。換言すれば、発光装置２００の上面における輝度ムラを効果的に抑制して、より均一な光を得ることができる。
本実施形態では、発光素子２０の出射面２０ａから光反射層６０までの距離は、２００μｍ程度と非常に短い。そのため、平面視において、例えば、光反射層６０の領域が出射面２０ａに完全に重なるようにすることにより、光反射層６０の面積を最小限としながら、発光素子２０の直上の領域における輝度を抑制し、発光素子２０の直上以外の領域における輝度を向上させることができる。光反射層６０の領域が円形状であり、かつ発光素子２０の出射面２０ａが正方形状を有する場合、光反射層６０の領域の直径は、出射面２０ａの正方形状の対角線の長さに一致していてもよい。
複数の光反射層６０のそれぞれは、平面視において、ドット状の光反射パターンを有していてもよい。すなわち、各光反射層６０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ってもよい。その場合において、光反射層６０内における光反射パターンのドット密度は、光反射層６０の領域の外側から中心に向けて高くされ得る。一例として、ドット状の光反射パターンは、光反射層６０における光を散乱させ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り得る。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６０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６０の領域の外側から光軸に近づくにつれて、光反射層６０の膜厚を次第に大きくしてもよい。
図５は、本開示の他のある実施形態に係る発光装置２００Ａの構造の一例を模式的に示す断面図である。図１に示す発光装置２００と比較して、図５に示す発光装置２００Ａは、光源部１００に代えて光源部１００Ａを有する。光源部１００と光源部１００Ａとの間の相違点は、光源部１００Ａが、光拡散層４０に代えて複層構造の光拡散層４０Ａを有している点である。
図５に例示する構成において、光拡散層４０Ａは、第１光拡散層４１、第２光拡散層４２および第３光拡散層４３を含む。図５に示すように、第１光拡散層４１、第２光拡散層４２および第３光拡散層４３は、光源部１００Ａにおいて配線基板１０から波長変換層５０に向かってこの順に配置されている。換言すれば、第２光拡散層４２は、第１光拡散層４１と第３光拡散層４３との間に位置しており、第１光拡散層４１は、光反射部材３０と第２光拡散層４２との間に位置している。
平面視において、対応する発光素子２０の上面２０ａを覆うように複数の光反射層６０が光源部１００Ａに設けられる点は、上述の発光装置２００と同様である。図５に示す例では、複数の光反射層６０は、第１光拡散層４１、第２光拡散層４２および第３光拡散層４３のうち光反射部材３０の最も近くに位置する第１光拡散層４１の上面４１ａ上に配置されている。換言すれば、この例では、複数の光反射層６０は、第１光拡散層４１と第２光拡散層４２との間に位置している。第１光拡散層４１と第２光拡散層４２との間の空間は、空気で満たされていてもよいし、接着剤等の他の部材で充填されていてもよい。なお、第２光拡散層４２と第３光拡散層４３との間、および、第３光拡散層４３と波長変換層５０との間も、空気層が介在していてもよいし、接着剤等で充填されていてもよい。
この例のように複数のシートの積層構造を有する光拡散層４０Ａにおける複数の光反射層６０の配置は、光反射部材３０の最も近くに位置する第１光拡散層４１の上面４１ａ上に限定されない。第２光拡散層４２と第３光拡散層４３との間、第３光拡散層４３の上面４３ａ上、または、第１光拡散層４１の上面４１ａとは反対側の下面上等に複数の光反射層６０を形成してもよい。ただし、本発明者の検討によれば、光反射部材３０の上方の光拡散層が複数のシートを含む場合、輝度ムラ低減の観点からは、これらのシートのうち光反射部材３０の最も近くに位置するシート（この例では第１光拡散層４１）上に複数の光反射層６０を形成することが有利である。
図６は、本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置２００Ｂの構造の一例を模式的に示す断面図である。図１に示す発光装置２００と比較して、図６に示す発光装置２００Ｂは、光源部１００に代えて、波長変換層５０Ｂをその一部に含む光源部１００Ｂを有する。
図６に例示する構成において、波長変換層５０Ｂは、複数の第１領域Ｒ１を有する。これら複数の第１領域Ｒ１は、複数の発光素子２０に対応して波長変換層５０Ｂに設けられ、各第１領域Ｒ１は、複数の発光素子２０のうち対応する１つの上方に位置している。また、波長変換層５０Ｂは、平面視においてこれら複数の第１領域Ｒ１を取り囲むように形成された第２領域Ｒ２を有している。
第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２は、ともに蛍光体の粒子が分散された領域である。ただし、この例において、第１領域Ｒ１における蛍光体の濃度と、第２領域Ｒ２おける蛍光体の濃度とは、互いに異なっている。ここでは、第１領域Ｒ１における蛍光体の濃度は、第２領域Ｒ２と比較して高くされている。より具体的には、図６に示す例において、波長変換層５０Ｂは、複数の第１領域Ｒ１に配置された複数の第１部分５１と、第２領域Ｒ２に配置された第２部分５２とを含む。複数の第１部分５１のそれぞれにおける蛍光体の濃度は、第２部分５２における蛍光体の濃度よりも高い。
一般に、半導体発光素子では、光軸に近い角度範囲に出射される光の強度は、光軸との間の角度の絶対値の大きな範囲と比較して大きい。そのため、例えば青色光を出射する半導体発光素子の上方に蛍光体層を配置した構成では、発光素子から離れた領域と比較して、発光素子直上の領域の青みが強くなりやすい。これは、光軸に近い角度範囲では、光軸との間の角度の絶対値の大きな範囲と比較して、光が蛍光体層内部を通過する距離が小さくなるためであると推察される。図６に示す例のように、波長変換層５０Ｂのうち発光素子２０の直上に位置する領域（第１領域Ｒ１）における蛍光体の濃度を選択的に高くすることにより、波長変換を受ける光の割合を増大させ得る。そのため、発光面における色ムラ低減の効果が期待できる。
波長変換層５０Ｂは、例えば、以下のようにして得られる。まず、蛍光体を含有する樹脂シートを得た後、第１領域Ｒ１に相当する部分をパンチング等によって除去し、樹脂シートに複数の貫通孔を形成する。その後、より高い蛍光体濃度を有する樹脂材料で貫通孔の内部を充填し、貫通孔内部の樹脂材料を硬化させることにより、貫通孔の位置に複数の第１部分５１を形成できる。これにより、相対的に高い蛍光体濃度を有する複数の第１部分５１と、第１部分５１の周囲に位置する第２部分５２とを含む波長変換層５０Ｂが得られる。複数の第１部分５１のそれぞれにおける平面視形状は、光反射層６０の形状と同じかまたは相似な形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。
図７は、本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置２００Ｃの構造の一例を模式的に示す断面図である。図６を参照しながら説明した例と比較して、発光装置２００Ｃの光源部１００Ｃは、波長変換層５０Ｂに代えて波長変換層５０Ｃを有する。
図６を参照しながら説明した例と同様に、波長変換層５０Ｃは、複数の発光素子２０に対応して発光素子２０の上方に設けられた複数の第１部分５１と、相対的に低い蛍光体濃度を有する第２部分５２とを有する。ただし、図７に模式的に示すように、この例では、第２部分５２が複数の発光素子２０にわたって光源部１００Ｃに設けられ、複数の第１部分５１は、層状の第２部分５２の上面５２ａ上に配置されている。すなわち、この例では、波長変換層５０Ｃのうち平面視において第１部分５１と第２部分５２とが重なる領域に、相対的に蛍光体濃度の高い第１領域Ｒ１が形成されている。あるいは、波長変換層５０Ｃは、各第１領域Ｒ１上に配置された第２波長変換層としての第１部分５１を含んでいるということもできる。第１部分５１中の蛍光体の濃度は、波長変換層５０Ｃの第２部分５２における蛍光体の濃度よりも高い。
図７に示すように、蛍光体を含有する層で複数の発光素子２０を覆い、相対的に高い蛍光体濃度を有する第２の層を発光素子２０の直上の位置にさらに配置することによっても、蛍光体濃度の異なる複数の領域を波長変換層に形成し得る。これにより、発光素子２０の直上の第１領域Ｒ１における蛍光体濃度を波長変換層の他の領域と比較して高くすることができ、発光面における色ムラの発生を抑制し得る。
図７に示す例では、層状の第２部分５２と、第２部分５２上の複数の第１部分５１のそれぞれとの間で蛍光体濃度が異なっている。ただし、第２部分５２上の複数の第１部分５１のそれぞれにおける蛍光体濃度が、第２部分５２における蛍光体濃度と同じであるような構成も可能である。図８に例示する発光装置２００Ｄでは、光源部１００Ｃに代えて、波長変換層５０Ｄを含む光源部１００Ｄが配線基板１０上に配置されている。
図６および図７に示す例と同様に、波長変換層５０Ｄも、複数の発光素子２０の上方に位置する複数の第１領域Ｒ１と、これら第１領域Ｒ１を取り囲む第２領域Ｒ２とを有している。図８に模式的に示すように、波長変換層５０Ｄの第１領域Ｒ１における厚さは、第２領域Ｒ２における厚さよりも大きい。このように、波長変換層５０Ｄのうち発光素子２０の直上に位置する領域の厚さを選択的に大きくすることによっても、発光面のうち発光素子２０の直上の領域における例えば青みを抑制し得る。
波長変換層５０Ｄは、例えば、蛍光体が分散された樹脂シートの主面の所定の領域に、蛍光体を含有する樹脂材料を付与し、付与された樹脂材料を硬化させることにより得ることができる。このとき、樹脂シートを形成するための材料と、樹脂シート状に付与する樹脂材料との間で蛍光体濃度を異ならせることにより、図７に示す波長変換層５０Ｃを得ることができる。このような製法によれば、波長変換層５０Ｃも、厚さの異なる複数の部分を含むことになる。なお、複数の第１領域Ｒ１の間で、蛍光体の種類を異ならせてもよい。
図９は、本開示のさらに他のある実施形態に係る発光装置２００Ｅの構造の一例を模式的に示す断面図である。図１を参照しながら説明した構成と比較して、図９に示す発光装置２００Ｅは、配線基板１０の導体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３０に覆われている。
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だけでなく回路素子２５を配線基板１０に実装することにより、コネクタＣ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を光源部１００の光反射部材３０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１０は、本開示のさらにある他の実施形態に係る面発光光源３００の構造の一例を示す断面図である。面発光光源３００は、上述の発光装置２００または２００Ａ〜２００Ｅのいずれかと、拡散板７１と、プリズムアレイ層７２および７３を有する透光積層体７０とを有する。透光積層体７０の形状は、平面視において例えば矩形である。図１０は、図１に示される断面構造を有する発光装置２００上に透光積層体７０を積層して得られる面発光光源３００の断面構造を例示している。
（拡散板７１）
面発光光源３００においては、波長変換層５０の上に拡散板７１を設けてもよい。換言すれば、拡散板７１は、波長変換層５０の上面５０ａ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５０ａ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。
（プリズムアレイ層７２、７３）
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１０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。
透光積層体７０は、２枚のプリズムアレイ層を積層した構造を有するシート状のプリズムシートを有し得る。プリズムシートの厚さは、０．０８ｍｍ程度であり得る。このように、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に抑えることが可能である。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。このようなプリズムシートを採用することにより、面発光光源３００を一層薄型化することが可能となる。そのような薄型の面発光光源３００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７１に直接に接していてもよいし、拡散板７１から間隔をあけて透光積層体７０に設けられてもよい。
面発光光源３００は、プリズムアレイ層７３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、表示パネル、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７２、７３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７２、７３および拡散板７１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２００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２００は、その要求を十分に満足し得る。さらに、光拡散層４０と波長変換層５０との間に設けられた複数の光反射層６０によって、発光装置２００の発光面から出射される光の輝度ムラを適切に抑制することが可能となる。
図１１は、図２に示されるＡ−Ａ’線に沿って切断した場合における面発光光源３００の断面構造のうちの光源部１００の縁の部分を例示している。図１１に例示する構成において、配線基板１０および光源部１００は、それらの周囲を覆うテープ８０によって固定されている。テープ８０の一部は、光源部１００の波長変換層５０の上面５０ａの縁に沿って枠状に形成されている。テープ８０のうち波長変換層５０の上面５０ａ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、光源部１００の周囲を囲む矩形の枠９０が光源部１００上に固定される。拡散板７１、プリズムアレイ層７２および７３を有する透光積層体７０は、枠９０によって光源部１００上に固定される。この例では、枠９０と透光積層体７０との境界線７０ｓに沿って、枠状のテープ８１が枠９０および透光積層体７０の上面に設けられている。テープ８０、８１として、例えば日東電工社製の両面接着テープ（型番：Ｎｏ．５６０６ＢＮ）を用いることができる。
このような組立て構造によれば、ＦＰＣの縁に枠を配置するスペースを確保する必要がなくなるため、光源部１００を配置する領域を配線基板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、ＦＰＣのサイズを変更することなく、配線基板１０としてのＦＰＣ上の領域を最大限に利用して光源部１００をＦＰＣ上に配置することが可能となる。
［２．発光装置２００の製造方法］
図１１から図１６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１２、図１３および図１５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１６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。
まず、配線基板１０としての例えばＦＰＣと、複数の発光素子２０とを準備する。次に、図１２に示されるように、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との間の空間にアンダーフィル樹脂を充填してもよい。
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１３に示されるように、複数の発光素子２０のそれぞれの側面を覆う光反射部材３０を形成することができる。このとき、例えば、樹脂材料の硬化に伴うひけの形で樹脂材料の表面に凹部３１を形成できる。なお、光反射部材３０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９に例示する発光装置２００Ｅが得られる。
次に、シート状の光拡散層４０および波長変換層５０を準備する。例えば、光拡散材が分散された樹脂材料を型枠内に注入して硬化させることにより、シート状の光拡散層が得られる。同様にして、蛍光体等の粒子が分散された樹脂材料を型枠に注入して硬化させることにより、シート状の波長変換層５０を得ることができる。
また、シート状の光拡散層４０および波長変換層５０のうち、例えば光拡散層４０の一方の主面の所定の位置に、複数の光反射層６０を形成する。例えば、反射材の粒子が分散された未硬化の樹脂材料を印刷法、インクジェット法等によって光拡散層４０の一方の主面の所定の領域に付与する。このとき、光拡散層４０上の所定の各領域に複数のドットの形で樹脂材料を付与してもよい。その後、樹脂材料を硬化させることにより、図１４に示すように、光拡散層４０上の所定の位置に複数の光反射層６０を形成できる。光拡散層４０上の各領域に複数のドットの形で樹脂材料を付与する場合、樹脂材料の効果により、光拡散層４０上の各領域にドット状の光反射パターンを有する光反射層６０を形成できる。ドットの粗密により、各光反射層６０における光の反射率または透過率を制御可能である。
次に、各発光素子２０の出射面２０ａに接着剤を付与し、平面視において光反射層６０が出射面２０ａに重なるようにして、複数の発光素子２０の上方に光拡散層４０を配置する。なお、枠を利用した固定等、他の方法により複数の発光素子２０の上方に光拡散層４０が配置される場合には、発光素子２０と光拡散層４０との間に接着剤が介在しないこともあり得る。
このとき、図１５に示すように、光拡散層４０の主面のうち光反射層６０の形成されていない側の主面が光反射部材３０に対向させられる。また、対応する発光素子２０の光軸Ｌ上に各光反射層６０の領域の中心が位置するように、光反射部材３０上に光拡散層４０を配置する。各光反射層６０の領域の面積を出射面２０ａの面積よりも大きくすることにより、光拡散層４０のアライメント精度に対する要求が緩和され得る。
次に、光拡散層４０の上方に波長変換層５０を配置する。例えば、少なくとも光拡散層４０の上面４０ａ上の複数の光反射層６０を覆うように光拡散層４０の上面４０ａ側に接着剤を付与し、複数の光反射層６０を介して光拡散層４０と波長変換層５０とを積層する。このとき、光拡散層４０と波長変換層５０との間の空間５５が接着剤で充填されることもあり得る。複数の光反射層６０のそれぞれの上面６０ａに選択的に接着剤を付与し、光拡散層４０と波長変換層５０とを積層した場合には、空間５５に空気層が形成される。上記の工程を経て、発光装置２００が得られる。
必要に応じ、拡散板等の光学部材を波長変換層５０の上方に配置する。例えば、図１１に示されるように、配線基板１０および発光装置２００の周囲をテープ８０で覆う。このとき、発光装置２００の波長変換層５０の縁に沿ってテープ８０の一部を波長変換層５０の上面５０ａ上に配置する。これにより、波長変換層５０の上面５０ａに枠状の接着層を形成できる。次に、接着層によって発光装置２００の上に枠９０を固定する。
次に、図１１および図１６に示されるように、発光装置２００の波長変換層５０の上方に透光積層体７０を配置して枠９０によって透光積層体７０を発光装置２００に固定する。透光積層体７０が有するプリズムアレイ層７２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７３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。その後、透光積層体７０の上面側に現れた、枠９０と透光積層体７０との境界線７０ｓに沿って、枠状のテープ８１を貼付する。枠９０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５０の上に透光積層体７０を固定してもよい。上記の工程を経て、面発光光源３００が得られる。
本開示の実施形態に係る発光装置は、面発光光源３００の部品として製造および販売され得る。例えば、部品のサプライヤーから発光装置２００の供給を受けるメーカーは、本開示の実施形態に係る発光装置と、透光積層体７０等の残りの構成部材とを上述した方法によって組み上げることにより、発光装置を備える面発光光源を製造および販売し得る。そのような面発光光源は、例えば液晶表示装置のバックライト光源として好適に利用され得る。
本開示の発光装置および面発光光源は、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
１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ ：上面
１０ｂ、２０ｂ、４０ｂ ：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
３０ ：光反射部材
３１ ：凹部
４０、４０Ａ ：光拡散層
５０、５０Ｂ〜５０Ｄ ：波長変換層
５５ ：空間
６０ ：光反射層
７０ ：透光積層体
７１ ：拡散板
７２、７３ ：プリズムアレイ層
８０、８１ ：テープ
９０ ：枠
１００、１００Ａ〜１００Ｄ ：光源部
２００、２００Ａ〜２００Ｅ ：発光装置
３００ ：面発光光源

Claims (12)

  1. 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、
    前記複数の発光素子および前記光反射部材を覆う少なくとも１つの光拡散層と、
    前記光拡散層の上方に位置する波長変換層と、
    前記光拡散層と前記波長変換層との間に位置する複数の光反射層であって、それぞれが、前記複数の発光素子のうち対応する１つの上方に位置する、複数の光反射層と、
    を備え、
    前記光反射部材の上面は、少なくとも１つの凹面を含む凹部を有し、
    前記凹面と前記光拡散層との間に空間が位置している、発光装置。
  2. 前記凹面と前記光拡散層との間の距離は、平面視において前記発光素子から離れるにつれて拡大している、請求項１に記載の発光装置。
  3. 各光反射層の領域は、平面視において円形状または矩形状を有し、かつ、前記複数の発光素子のうち対応する１つの出射面を包含する、請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 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３のいずれかに記載の発光装置。
  5. 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４のいずれかに記載の発光装置。
  6. 前記少なくとも１つの光拡散層は、前記配線基板から前記波長変換層に向かって順に配置された、第１光拡散層、第２光拡散層および第３光拡散層を含み、
    前記複数の光反射層は、前記第１光拡散層と、前記第２光拡散層との間に位置する、請求項１から５のいずれかに記載の発光装置。
  7. 前記複数の光反射層は、前記第１光拡散層の上面上に配置されている、請求項６に記載の発光装置。
  8. 前記波長変換層は、複数の第１領域および前記複数の第１領域を取り囲む第２領域であって、それぞれが蛍光体を含有する第１領域および第２領域を有し、
    前記第１領域における前記蛍光体の濃度は、前記第２領域における前記蛍光体の濃度よりも高く、
    各第１領域は、前記複数の発光素子のうち対応する１つの上方に位置する、請求項１から７のいずれかに記載の発光装置。
  9. 前記波長変換層のうち前記第１領域における厚さは、前記第２領域における厚さよりも大きい、請求項８に記載の発光装置。
  10. 前記波長変換層は、複数の第１領域および前記複数の第１領域を取り囲む第２領域であって、それぞれが蛍光体を含有する第１領域および第２領域を有し、
    前記波長変換層のうち前記第１領域における厚さは、前記第２領域における厚さよりも大きく、
    各第１領域は、前記複数の発光素子のうち対応する１つの上方に位置する、請求項１から７のいずれかに記載の発光装置。
  11. 前記波長変換層は、各第１領域上に配置された第２波長変換層を含み、
    第２波長変換層中の前記蛍光体の濃度は、前記波長変換層の残余の部分における前記蛍光体の濃度よりも高い、請求項１０に記載の発光装置。
  12. 請求項１から１１のいずれかに記載の発光装置と、
    前記波長変換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。
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