JP6790899B2 - 発光モジュールの製造方法及び発光モジュール - Google Patents

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Description

本開示は、発光モジュールの製造方法及び発光モジュールに関する。
発光ダイオード等の発光素子を用いた発光装置は、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光源として広く利用されている。
例えば、特許文献１に開示される光源装置は、実装基板に実装される複数の発光素子と、複数の発光素子のそれぞれを封止する半球状のレンズ部材とその上に配置された発光素子からの光が入射される拡散部材を備える。
特開２０１５−３２３７３号公報
しかしながら、特許文献１のような光源装置では、実装基板と拡散板との間の距離をレンズ部材の厚みよりも大きくする必要があり、十分な薄型化が達成できない可能性がある。
そこで、本開示は、薄型化が可能な、導光板と発光素子とを備える発光モジュールを提供することを目的とする。
本開示に係る発光モジュールの製造方法は、発光面となる第１主面と、第１主面と反対側の第２主面と、を備える導光板を準備する工程と、導光板の上にそれぞれ複数の発光素子を設ける工程と、複数の発光素子を電気的に接続する配線を形成する工程と、をこの順に含む。
また、本開示に係る発光モジュールは、第１主面と第２主面とを備える導光板と、導光板の前記第２主面にそれぞれ離間して配置された複数の波長変換部と、複数の波長変換部にそれぞれ接合された複数の発光素子と、複数の発光素子と接続された配線と、を備える。
これにより、薄型化が可能な、導光板と発光素子とを備える発光モジュールを提供することができる。
実施形態にかかる液晶ディスプレイ装置の各構成を示す構成図である。 実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一部拡大模式断面図である。 実施形態にかかる導光板の光学機能部と凹部の一例を示す一部拡大模式平面図と一部拡大模式平面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの製造工程の一例を示す一部拡大模式断面図である。 別の実施形態にかかる発光モジュールの一部拡大模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの構成を示す回路図である。 実施形態にかかる発光モジュールを液晶ディスプレイ装置に用いた場合の模式平面図である。
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光モジュールを例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
（液晶ディスプレイ装置１０００）
図１は、本実施形態にかかる液晶ディスプレイ装置１０００の各構成を示す構成図である。図１で示す液晶ディスプレイ装置１０００は、上側から順に、液晶パネル１２０と、２枚のレンズシート１１０ａ、１１０ｂ、拡散シート１１０ｃと、発光モジュール１００とを備える。本実施形態にかかる液晶ディスプレイ装置１０００は、液晶パネル１２０の下方に発光モジュール１００を配置するいわゆる直下型の液晶ディスプレイ装置である。液晶ディスプレイ装置１０００は、発光モジュール１００から照射される光を、液晶パネル１２０に照射する。なお、上述の構成部材以外に、さらに偏光フィルムやカラーフィルタ等の部材を備えてもよい。
（発光モジュール１００）
本実施形態の発光モジュールの構成を図２Ａから図２Ｃに示す。
図２Ａは、本実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図１００である。図２Ｂは、本実施形態にかかる発光モジュール１００を示す一部拡大模式断面図である。図２Ｃは、実施形態にかかる導光板の光学機能部と凹部の一例を示す一部拡大模式平面図と一部拡大模式断面図である。
発光モジュール１００は、導光板１と、複数の導光板１に接合された複数の発光素子１１とを備える。複数の発光素子１１は導光板１上にマトリクス状に配置されている。発光モジュール１００の導光板１の第２主面１ｄには、複数の凹部１ｂが設けられており、該凹部１ｂ内に波長変換材料が配置された離間した複数の波長変換部１２を有している。この波長変換部のそれぞれに１つの発光素子１１が接合されている。
本開示に係る発光モジュールは、導光板上に発光素子を接合しているため、薄型化が可能となる。また、導光板上に発光素子を搭載、接着するため、基板上に発光素子を実装したものと導光板とを組み合わせる場合と比べ、発光素子と導光板と位置ずれが発生しづらい。これにより、良好な光学特性を備える発光モジュールとすることができる。特に、後述のように、導光板に発光素子それぞれと対応する光学機能部１ａが設けられている場合に特に好ましい。
直下型の液晶ディスプレイ装置では、液晶パネルと発光モジュールとの距離が近いため、発光モジュールの輝度ムラが液晶ディスプレイ装置の輝度ムラに影響を及ぼす可能性がある。そのため、直下型の液晶ディスプレイ装置の発光モジュールとして、輝度ムラの少ない発光モジュールが望まれている。
本実施形態の発光モジュール１００の構成をとれば、発光モジュール１００の厚みを、５ｍｍ以下、３ｍｍ以下、１ｍｍ以下等、薄くすることができる。
本実施形態にかかる発光モジュール１００を構成する各部材および製造方法について以下に詳述する。
（導光板１）
導光板１は、光源からの光が入射され、面状の発光を行う透光性の部材である。
本実施形態の導光板１は、発光面となる第１主面１ｃと、第１主面１ｃと反対側の第２主面１ｄと、を備える。
この導光板１の第２主面１ｄに複数の発光素子１１を接合する。これにより、導光板１と発光素子１１との距離を縮めることができ、発光モジュール１００の薄型化が可能になる。
導光板１の大きさは、例えば、一辺が１ｃｍ〜２００ｃｍ程度とすることができ、３ｃｍ〜３０ｃｍ程度が好ましい。厚みは０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができ、０．５ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。
導光板１の平面形状は例えば、略矩形や略円形等とすることができる。
導光板１の材料としては、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、ポリエステル等の熱可塑性樹脂、エポキシ、シリコーン等の熱硬化性樹脂等の樹脂材料やガラスなどの光学的に透明な材料を用いることができる。特に、熱可塑性の樹脂材料は、射出成型によって効率よく製造することができるため、好ましい。なかでも、透明性が高く、安価なポリカーボネートが好ましい。導光板１に発光素子１１を実装した後に配線基板を貼りつける本実施形態の発光装置の製造方法においては、半田リフローのような高温がかかる工程を省略できるため、ポリカーボネートのような熱可塑性であり耐熱性の低い材料であっても用いることができる。
導光板１は、例えば、射出成型やトランスファーモールドで成形することができる。導光板１が後述する光学機能部１ａや凹部１ｂを備えている場合には、これらも一括して金型で形成することが好ましい。これにより、光学機能部１ａと凹部１ｂの成形位置ずれを低減することができる。
本実施形態の導光板１は単層で形成されていてもよく、複数の透光性の層が積層されて形成されていてもよい。複数の透光性の層が積層されている場合には、任意の層間に屈折率の異なる層、例えば空気の層等を設けることが好ましい。これにより、光をより拡散させやすくなり、輝度ムラを低減した発光モジュールとすることができる。このような構成は、例えば、任意の複数の透光性の層の間にスペーサを設けて離間させ、空気の層を設けることで実現することができる。
また、導光板１の第１主面１ｃ上に透光性の層と、導光板１の第１主面１ｃと該透光性の層の間に屈折率の異なる層、例えば空気の層等を設けてもよい。これにより、光をより拡散させやすくなり、輝度ムラを低減した液晶ディスプレイ装置とすることができる。このような構成は、例えば、任意の導光板１と透光性の層の間にスペーサを設けて離間させ、空気の層を設けることで実現することができる。
（光学機能部１ａ）
導光板１は、第１主面側に光学機能部１ａを備えていてもよい。
光学機能部１ａは、例えば、光を導光板１の面内で広げる機能を有することができる。例えば、導光板１の材料と屈折率の異なる材料が設けられている。具体的には、第１主面１ｃ側に設けられた逆円錐や逆四角錐、逆六角錐等の逆多角錐形等の凹みであって、導光板１と屈折率の異なる材料（例えば空気）と凹みの傾斜面との界面で照射された光を発光素子１１の側方方向に反射するものを用いることができる。また例えば、傾斜面を有する凹部に光反射性の材料（例えば金属等の反射膜や白色の樹脂）等を設けたものであってもよい。光学機能部１ａの傾斜面は、断面視において直線でもよく、曲線でもよい。
光学機能部１ａは、後述するように、それぞれの発光素子１１に対応する、つまり、第２主面１ｄ側に配置された発光素子１１と反対側の位置に設けられることが好ましい。特に、発光素子１１の光軸と、光学機能部１ａの光軸とが略一致することが好ましい。
光学機能部１ａの大きさは、適宜設定することができる。
（位置決め部、凹部１ｂ）
導光板１は、第２主面１ｄ側に、位置決め部１ｂを備えていてもよい。
位置決め部１ｂは、発光素子１１の実装位置の目標とすることができればどのような形態でもよい。具体的には、例えば、図２Ｂ及び図３（ａ）に示すような凹部１ｂや、凸部、溝等とすることができる。
凹部１ｂの平面視における大きさは、例えば、０．０５ｍｍ〜１０ｍｍとすることができ、０．１ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。深さは０．０５ｍｍ〜４ｍｍとすることができ、０．１ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。光学機能部１ａと凹部１ｂの間の距離は光学機能部１ａと凹部１ｂが離間している範囲で適宜設定できる。
凹部の平面視形状は、例えば、略矩形、略円形とすることができ、凹部の配列ピッチ等によって選択可能である。凹部の配列ピッチ（最も近接した２つの凹部の間の距離）が略均等である場合には、略円形または略正方形が好ましい。なかでも、略円形とすることで、発光素子１１からの光を良好に広げることができる。
（拡散部、波長変換部）
本実施形態の発光モジュールは、発光素子１１からの光を拡散させる材料を有する拡散部や発光素子１１からの光の波長を変換する波長変換部を備えていてもよい。
拡散部や波長変換部は、発光素子１１と導光板１との間に設けられ、導光板１の第２主面１ｄ側に配置されている。拡散部や波長変換部は、それに照射された発光素子１１からの光を内部で拡散、均等化する。拡散部や波長変換部は、図４に示すように、平坦な導光板１の第２主面１ｄ上に配置され、第２主面１ｄの面から突出するように設けられていてもよいが、発光モジュール１００の薄型化等の目的から、図２Ｂに示すように、前述の導光板１の凹部１ｂ内に配置されていることが好ましい。
（波長変換部１２）
本実施形態においては、発光モジュール１００は、波長変換部１２を備えることが好ましい。また、それぞれ離間した複数の波長変換部１２を備えることが好ましい。これにより、波長変換材料を削減することができる。また、それぞれの発光素子１１の１つに対して、１つの波長変換部１２が設けられることが好ましい。これにより、発光素子からの光を波長変換部１２において均一化させることで、輝度むらや色むらを低減することができる。
波長変換部１２は、例えば、ポッティング、印刷、スプレー等の方法で形成することができる。導光板１の凹部１ｂ内に波長変換材料を配置して波長変換部１２を形成する場合には、例えば、液状の波長変換材料を導光板１の第２主面１ｄに載せた後、スキージ等で複数の凹部１ｂ内にすり込むことで、量産性良く波長変換部１２を形成することができる。
波長変換部の大きさや形状は、例えば、上述の凹部と同等程度とすることができる。
なお、導光板１には、光学機能部１ａ以外の部分に光拡散、反射等をさせる加工を有していてもよい。例えば、光学機能部１ａから離間した部分に微細な凹凸を設ける、または粗面とすることで、さらに光を拡散させ、輝度ムラを低減するようにすることができる。
波長変換部１２は、例えば、母材の材料として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂、または、ガラスなどの透光性材料を用いることができる。波長変換部１２の耐光性および成形容易性の観点からは、波長変換部１２の母材としてシリコーン樹脂を選択すると有益である。波長変換部１２の母材としては、導光板１の材料よりも高い屈折率を有する材料が好ましい。
波長変換部１２が含有する波長変換部材としては、ＹＡＧ蛍光体、βサイアロン蛍光体またはＫＳＦ系蛍光体等のフッ化物系蛍光体などが挙げられる。特に、複数種類の波長変換部材を１つの波長変換部１２において用いること、より好ましくは、波長変換部１２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により、発光モジュールの色再現範囲を広げることができる。この場合、発光素子１１は、波長変換部材を効率良く励起できる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）を備えることが好ましい。また、例えば、青色系の光を出射する発光素子１１を用いた際に、赤色系の光を得ることができるように、波長変換部１２にＫＳＦ系蛍光体（赤色蛍光体）を６０重量％以上、好ましくは９０重量％以上含有させてもよい。つまり、特定の色の光を出射する波長変換部材を波長変換部１２に含有させることで、特定の色の光を出射するようにしてもよい。また、波長変換部材は量子ドットであってもよい。
波長変換部１２内において、波長変換部材はどのように配置されていてもよい。例えば、略均一に分布していてもよく、一部に偏在してもよい。また、波長変換部材をそれぞれ含有する複数の層が積層されて設けられていてもよい。
拡散部としては、例えば上述した樹脂材料にＳｉＯ２やＴｉＯ２等の微粒子を含有させたものを用いることができる。
（発光素子１１）
発光素子１１は、発光モジュール１００の光源である。発光素子１１は、複数が１つの導光板１に接合される。
発光素子１１は、主に発光を取り出す主発光面１１ｃと、主発光面１１ｃと反対側の電極形成面１１ｄに一対の電極１１ｂを有する。一対の電極１１ｂは後述する配線基板２０と対向して配置され、任意に配線層１５等を介して、適宜配線基板２０の基板配線と電気的に接続される。発光素子１１と導光板１とは透光性樹脂等の透光性を有する透光性接合部材１４を介して接合される。
発光素子１１は、例えば、サファイア等の透光性基板と、透光性基板の上に積層された半導体積層構造とを有する。半導体積層構造は、発光層と、発光層を挟むｎ型半導体層およびｐ型半導体層とを含み、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層にｎ側電極およびｐ側電極１１ｂがそれぞれ電気的に接続される。発光素子１１は、例えば透光性基板を備える主発光面１１ｃが導光板と対向して配置され、主発光面１１ｃと反対側の電極形成面１１ｄに一対の電極１１ｂを有する。
発光素子１１としては、縦、横および高さの寸法に特に制限は無いが、好ましくは平面視において縦および横の寸法が１０００μｍ以下の半導体発光素子を用い、より好ましくは縦および横の寸法が５００μｍ以下であり、さらに好ましくは、縦および横の寸法が２００μｍ以下の発光素子を用いる。このような発光素子を用いると、液晶ディスプレイ装置のローカルディミングを行った際に、高精細な映像を実現することができる。また、縦および横の寸法が５００μｍ以下の発光素子１１を用いると、発光素子１１を安価に調達することができるため、発光モジュール１００を安価にすることができる。なお、縦および横の寸法の両方が２５０μｍ以下である発光素子は、発光素子の上面の面積が小さくなるため、相対的に発光素子の側面からの光の出射量が多くなる。つまり、このような発光素子は発光がバットウィング形状になりやすくなるため、発光素子１１が導光板１に接合され、発光素子１１と導光板１との距離がごく短い本実施形態の発光モジュール１００に好ましく用いられる。
さらに、導光板１にレンズ等の反射や拡散機能を有する光学機能部１ａを設けて、発光素子１１からの光を側方に広げ、導光板１の面内における発光強度を平均化させることが好ましい。しかし、複数の発光素子１１に対応する複数の光学機能部１ａを導光板１に形成した場合、小さい発光素子１１と光学機能部１ａの位置決めが難しくなる場合がある。また、発光素子１１と光学機能部１ａの位置ずれが発生すると、光学機能部１ａに発光素子１１との位置関係が設計からずれることで、光学機能部１ａによって光を十分に広げることができず、明るさが面内において部分的に低下するなどして、輝度のムラになるという問題がある。
特に、従来のように、配線基板に発光素子を実装した後に導光板を組み合わせる方法においては、配線基板と発光素子との位置ずれと導光板の光学機能部との位置ずれとを、それぞれ平面方向及び積層方向において考慮に入れる必要があるため、発光素子と光学機能部とを良好に光学的に結合することが一層困難となる場合がある。
そこで、本実施形態における発光モジュール１００は、導光板１に予め設けられた複数の位置決め部（特に、波長変換部１２）もしくは光学機能部１ａを目印とし、導光板１上に複数の発光素子１１を実装することで、このような発光素子１１の位置決めを容易に行うことができる。このことにより、発光素子１１からの光を精度よく均一化させ、輝度ムラや色ムラの少ない良質なバックライト用光源とすることができる。
また、上述のように、光学機能部１ａが設けられた面の反対側の面において光学機能部１ａと対応した、つまり平面透視において光学機能部１ａと重なる位置に、発光素子１１を位置決め可能な位置決め部１ｂを設けることが好ましい。なかでも、位置決め部１ｂとして凹部１ｂを形成し、また凹部１ｂの内部に導光板１の部材とは異なる製造装置の位置認識に利用可能な拡散部、より好ましくは波長変換部１２を形成することで、発光素子１１と光学機能部１ａとの位置決めをより容易に行うことができる。
また、発光素子１１の側面を光反射性部材（封止部材１３）で被覆して発光の方向を限定し、また発光素子１１の主発光面１１ｃと対向する凹部１ｂの内部に拡散部や波長変換部１２を設け、この拡散部または波長変換部１２を主に光を取り出すことで、発光を内部で拡散させることが可能な拡散部や波長変換部１２を発光部とみなすことができる。これにより、拡散部や波長変換部１２と対向してはいるものの、平面視の範囲内において発生する発光素子１１の位置ずれの影響をより低減することができる。
発光素子１１としては、平面視において長方形の発光素子を用いることが好ましい。換言すると、発光素子１１はその上面形状が長手と短手を有することが好ましい。高精細な液晶ディスプレイ装置の場合、使用する発光素子１１の数は数千個以上となり、発光素子１１の実装工程は重要な工程となる。発光素子１１の実装工程において、複数の発光素子の一部の発光素子に回転ずれ（例えば±９０度方向のずれ）が発生したとしても、平面視において長方形の発光素子を用いることで目視での確認が容易となる。また、ｐ型電極とｎ型電極の距離を離して形成することができるため、後述する配線１５の形成を容易に行うことができる。
一方、平面視において正方形の発光素子を用いる場合は、小さい発光素子を量産性良く製造することができる。
発光素子１１の密度（配列ピッチ）は、発光素子１１間の距離は、例えば、０．０５ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができ、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。
複数の発光素子１１は、導光板１の平面視において、二次元または二次元に配列される。好ましくは、複数の発光素子１１は、図２Ａに示すように、直交する二方向、つまり、ｘ方向およびｙ方向に沿って二次元的に配列される。複数の発光素子１１のｘ方向の配列ピッチｐｘは、ｙ方向の配列ピッチｐｙは、図２Ａの例に示すように、ｘ方向およびｙ方向の間でピッチが同じであってもよいし、と異なっていてもよい。配列の二方向が直交していなくてもよい。また、ｘ方向またはｙ方向の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、導光板１の中央から周辺に向かって間隔が広くなるように発光素子１１が配列されていてもよい。なお、発光素子１１間のピッチとは、発光素子１１の光軸間の距離である。
発光素子１１には、公知の半導体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１１として発光ダイオードを例示する。発光素子１１は、例えば、青色光を出射する。また、発光素子１１として、白色光を出射する光源を用いてもよい。また、複数の発光素子１１として異なる色の光を発する発光素子を用いてもよい。例えば、発光モジュール１００が、赤、青、緑の光を出射する発光素子を含み、赤、青、緑の光が混合されることにより白色光が出射されてもよい。
発光素子１１として、任意の波長の光を出射する素子を選択することができる。例えば、青色、緑色の光を出射する素子としては、窒化物系半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）またはＧａＰを用いた発光素子を用いることができる。また、赤色の光を出射する素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどの半導体を含む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なる半導体発光素子を用いることもできる。半導体層の材料および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。用いる発光素子の組成、発光色、大きさ、個数などは、目的に応じて適宜選択すればよい。
（透光性接合部材１４）
発光素子１１と導光板１または拡散部または波長変換部１２は、透光性接合部材１４によって接合されてもよい。本実施形態においては、透光性接合部材１４は、発光素子の主発光面１１ｃと導光板１の間に設けられている。
透光性接合部材１４は、発光素子１１から出射される光の６０％以上を透過し、好ましくは９０％以上を透過する。透光性接合部材１４は、発光素子１１から出射される光を導光板１に伝播させる役割を有する。そのため、透光性接合部材１４は、拡散部材等を含むことは可能であるが、拡散部材等を含まない透光性の樹脂材料のみで構成されてもよい。
透光性接合部材１４は、発光素子１１の側面（主発光面１１ｃと電極形成面１１ｄをつなぐ面）を被覆していてもよい。さらに、発光素子１１の発光層の側面を被覆することが好ましい。これにより、発光素子１１の側面方向に出射された光を透光性接合部材１４内に効率的に取り出し、発光モジュール１００の発光効率を高めることができる。透光性接合部材１４が発光素子１１の側面を被覆する場合には、図２Ｂに示すように、導光板１の方向に向かって断面視において広がる形状に形成することが好ましい。これにより、発光素子１１の側面方向に出射された光を効率的に導光板１の方向に取り出すことができる。
透光性接合部材１４は、発光素子１１が透光性基板を備える場合、その透光性基板の少なくとも側面の一部を被覆することが好ましい。これにより、発光層から出射される光のうち透光性基板内を伝播して横方向に出射される光を、上方に取り出すことができる。透光性接合部材１４は、高さ方向において透光性基板の側面の半分以上を被覆することが好ましく、発光素子１１の側面と電極形成面１１ｄとがなす辺に接触するように形成することがさらに好ましい。
さらに、透光性接合部材１４は、導光板１の第１主面１ｃ側から見た平面視において、拡散部ないしは波長変換部１２の外縁より内側の範囲に限定して配置されることが好ましい。これにより、発光素子１１の光を拡散部ないしは波長変換部１２に効率的に入光させることができるため、発光の輝度ムラや色ムラを低減することができる。
透光性接合部材１４の材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性の熱硬化性の樹脂材料等を用いることができる。
（封止部材１３）
本実施形態の封止部材１３は、複数の発光素子１１の側面と導光板１の第２主面１ｄと透光性接合部材１４の側面とを封止している。これにより、発光素子１１と導光板１を補強することができる。また、この封止部材１３を光反射性部材とすることで、発光素子１１からの発光を導光板１に効率よく取り入れることができる。また、光反射性部材１３が、発光素子１１を保護する部材と導光板１の出射面と反対側の面に設けられる反射部材とを兼ねることにより、発光モジュール１００の薄型化を図ることができる。
なお、図４に示すように、波長変換部１２が導光板１の第２主面上に設けられ、その波長変換部１２の側面等の面が導光板１から露出している場合には、その露出した部分も被覆することが好ましい。
封止部材１３は、光反射性部材であることが好ましい。
光反射性部材１３は、発光素子１１から出射される光に対して６０％以上の反射率を有し、好ましくは９０％以上の反射率を有する。
光反射性部材１３の材料は、白色の顔料等を含有させた樹脂であることが好ましい。特に、酸化チタンを含有させたシリコーン樹脂が好ましい。これにより、導光板１の一面を被覆するために比較的大量に用いられる材料として酸化チタンのような安価な原材料を多く用いることで、発光モジュール１００を安価にすることができる。
（配線１５）
発光モジュール１００には、複数の発光素子１１の電極１１ｂと電気的に接続される配線１５が設けられていてもよい。配線１５は、封止部材又は光反射性部材１３等の導光板１と反対側の面に形成することができる。配線１５を設けることにより、例えば複数の発光素子１１同氏を電気的に接続することができ、液晶ディスプレイ装置１０００のローカルディミング等に必要な回路を容易に形成することができる。
配線１５は、例えば、図３（ｇ）〜（ｈ）に示すように、発光素子１１の正負の電極１１ｂを封止部材１３の表面に露出させ、発光素子１１の電極１１ｂ及び封止部材１３の表面の略全面に金属膜１５ａを形成し、該金属膜１５ａをレーザ等で一部除去してパターンニングすることにより、配線１５を形成することができる。
（配線基板２０）
本開示の発光モジュール１００は、図３（i）に示すように、配線基板２０を有していてもよい。これにより、ローカルディミング等に必要な複雑な配線を容易に形成することができる。この配線基板２０は、発光素子１１を導光板１に実装し、任意に封止部材１３及び配線１５を形成した後に、別途配線層２０ｂを備える配線基板２０を発光素子の電極１１ｂないし配線１５と接合することで形成することができる。また、発光素子１１と接続する配線１５を設ける際、該配線１５を発光素子１１の電極１１ｂの平面形状よりも大きい形状とすることで、この配線基板２０と発光素子１１等との電気的な接合を容易に行うことができる。
配線基板２０は、絶縁性の基材２０ａと、複数の発光素子１１と電気的に接続される配線層２０ｂ等を備える基板である。配線基板２０は、例えば、絶縁性の基材２０ａに設けられた複数のビアホール内に充填された導電性部材２０ｃと、基材２０ａの両面側において導電性部材２０ｃと電気的に接続された配線層２０ｂが形成されている。
配線基板２０の材料としては、どのようなものであってもよい。例えば、セラミックスおよび樹脂を用いることができる。低コストおよび成形容易性の点から、樹脂を基材２０ａの材料として選択してもよい。樹脂としては、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）、不飽和ポリエステル、ガラスエポキシ等の複合材料等を挙げることができる。また、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。本実施形態の発光モジュール１００においては、発光素子と導光板との位置関係が予め定められているため、配線基板２０の材料としては、熱等で反りが発生したり、伸びたりするような材料を基材２０ａに用いる場合であっても、発光素子１１と導光板１との位置ずれの問題が発生しづらいため、ガラスエポキシ等の安価な材料や厚みの薄い基板を適宜用いることができる。
配線層２０ｂは、例えば、基材２０ａ上に設けられた導電箔（導体層）であり、複数の発光素子１１と電気的に接続される。配線層２０ｂの材料は、高い熱伝導性を有していることが好ましい。このような材料として、例えば銅などの導電材料が挙げられる。また、配線層２０ｂは、メッキや導電性ペーストの塗布、印刷などで形成することができ、配線層２０ｂの厚みは、例えば、５〜５０μｍ程度である。
配線基板２０は、どのような方法で導光板１等と接合されていてもよい。例えば、シート状の接着シートを、導光板１の反対側に設けられた封止部材１３の表面と、配線基板２０の表面との間に配置し、圧着することで、接合することができる。また、配線基板２０の配線層２０ｂと発光素子１１との電気的接続はどのような方法で行われてもよい。例えば、ビアホール内に埋め込んだ金属である導電性部材２０ｃを加圧と加熱により溶かして配線１５と接合することができる。
なお、配線基板２０は、積層構造を有していてもよい。例えば、配線基板２０として、表面に絶縁層が設けられた金属板を用いてもよい。また、配線基板２０は複数のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を有するＴＦＴ基板であってもよい。
図３に本実施形態の発光モジュールの製造方法の一例を示す。
まず、図３（ａ）に示すように、導光板１を準備する。材料としてはポリカーボネートを用い、逆円錐状の光学機能部１ａと、凹部１ｂとをそれぞれ備える。
次に、導光板１の第２主面側に蛍光体とシリコーン樹脂とが混合された波長変換材料を塗布し、スキージで複数の凹部１ｂ内に充填する。凹部１ｂ内に入らなかった余分の波長変換材料は除去する。そして、波長変換材料を硬化させ、図３（ｂ）に示すように、複数の離間した波長変換部１２を形成する。
次に、図３（ｃ）に示すように、それぞれの波長変換部１２の上に透光性接合部材の材料１４ａである液状のシリコーン樹脂をそれぞれ塗布する。
次に、図３（ｄ）に示すように、それぞれの透光性接着剤の材料１４ａの上に透光性のサファイア基板を備える発光素子１１を配置する。この時、サファイア基板側の面である主発光面１１ｃが導光板１側を向き、一対の電極１１ｂが設けられた側の電極形成面１１ｄが導光板１と反対側を向くように形成する。また、発光素子１１の、特にサファイア基板の側面に透光性接合部材１４が配置される。そして、透光性接合部材１４の材料を硬化させ、発光素子１１と導光板１とを接合し、実装する。
次に、図３（ｅ）に示すように、導光板１の第２主面１ｄと複数の発光素子１１と複数の透光性接合部材１４を埋め込むように、酸化チタンとシリコーン樹脂が混合された光反射性の封止樹脂の材料１３ａを、例えばトランスファーモールドで形成する。この時、発光素子１１の電極１１ｂの上面（導光板１と反対側の面）を完全に被覆するように厚く形成する。次に、図３（ｆ）に示すように、封止樹脂の材料１３ａの一部を研削し、発光素子の電極を露出させ、封止部材１３を形成する。
次に、図３（ｇ）に示すように、発光素子１１の電極１１ｂと封止部材１３上の略全面に、導光板１側からＣｕ／Ｎｉ／Ａｕの金属膜１５ａをスパッタ等で形成する。次に、図３（ｈ）に示すように、金属膜１５ａをレーザアブレーションによってパターニングし、配線１５を形成する。
次に、図３（ｉ）に示すように、この配線１５と別途準備した配線基板２０の配線層２０ｂと接着シートを間に介して圧着して接合する。この時、配線層２０ｂの一部（例えばビア）内に充填された導電性材料を加圧と加熱によって一部溶解させることで、配線１５と配線層２０ｂとを電気的に接続する。
このようにして、本実施形態の発光モジュール１００を得ることができる。
複数の発光素子１１は、それぞれが独立で駆動するように配線されてもよい。また、導光板１を複数の範囲に分割し、１つの範囲内に実装された複数の発光素子１１を１つのグループとし、該１つのグループ内の複数の発光素子１１同士を直列又は並列に電気的に接続することで同じ回路に接続し、このような発光素子グループを複数備えるようにしてもよい。このようなグループ分けを行うことで、ローカルディミング可能な発光モジュールとすることができる。
このような発光素子グループの例を図５Ａ及び図５Ｂに示す。この例では、図５Ａに示すように、導光板１を４列×４行の１６個の領域Ｒに分割している。この１つの領域Ｒには、それぞれ４列×４行に並べられた１６個の発光素子が備えられている。この１６個の発光素子は例えば、図５Ｂに示すような４並列４直列の回路に組まれて電気的に接続されている。
本実施形態の発光モジュール１００は、１つが１つの液晶ディスプレイ装置１０００のバックライトとして用いられてもよい。また、複数の発光モジュール１００が並べられて１つの液晶ディスプレイ装置１０００のバックライトとして用いられてもよい。小さい発光モジュール１００を複数作り、それぞれ検査等を行うことで、大きく実装される発光素子１１の数が多い発光モジュール１００を作成する場合と比べて、歩留まりを向上させることができる。
１つの発光モジュール１００は１つの配線基板２０に接合されてもよい。また、複数の発光モジュール１００が、１つの配線基板２０に接合されてもよい。これにより、外部との電気的な接続端子（例えばコネクタ２０ｅ）を集約できる（つまり、発光モジュール１つごとに用意する必要がない）ため、液晶ディスプレイ装置１０００の構造を簡易にすることができる。
また、この複数の発光モジュール１００が接合された１つの配線基板２０を複数並べて一つの液晶ディスプレイ装置１０００のバックライトとしてもよい。この時、例えば、複数の配線基板２０をフレーム等に載置し、それぞれコネクタ２０ｅ等を用いて外部の電源と接続することができる。
このような複数の発光モジュール１００を備える液晶ディスプレイ装置の例を図６に示す。
この例では、２つの発光モジュール１００が接合された、コネクタ２０ｅを備える配線基板２０が４つ備えられ、フレーム３０に載置されている。つまり、８つの発光モジュール１００が２行×４列に並べられている。このようにすることで、大面積の液晶ディスプレイ装置のバックライトを安価に製造することができる。
なお、導光板１上には、拡散等の機能を有する透光性の部材をさらに積層してもよい。その場合、光学機能部１ａが凹みである場合には、凹みの開口（つまり、導光板１の第１主面１ｃに近い部分）を塞ぐが、凹みを埋めないように、透光性の部材を設けることが好ましい。これにより、光学機能部１ａの凹み内に空気の層を設けることができ、発光素子１１からの光を良好に広げることができる。
本開示に係る発光モジュールは、例えば、液晶ディスプレイ装置のバックライトとして利用することができる。
１０００ 液晶ディスプレイ装置
１００ 発光モジュール
１１０ａ レンズシート
１１０ｂ レンズシート
１１０ｃ 拡散シート
１２０ 液晶パネル
１ 導光板
１ａ 光学機能部
１ｂ 凹部
１ｃ 導光板の第１主面
１ｄ 導光板の第２主面
１１ 発光素子
１１ｂ 発光素子の電極
１１ｃ 発光素子の第１主面
１１ｄ 発光素子の第２主面
１２ 波長変換部（位置決め部）
１３ 封止部材
１４ 透光性接合部材
１５ 配線
２０ 配線基板
２０ａ 配線基板の基材
２０ｂ 配線基板の配線層
２０ｃ 配線基板の導電性部材
２０ｅ コネクタ
３０ フレーム

Claims (10)

  1. 発光面となる第１主面と、前記第１主面と反対側の第２主面と、を備える導光板を準備する工程と、
    前記導光板の前記第２主面に複数の発光素子を設ける工程と、
    前記複数の発光素子の少なくとも側面と前記導光板の前記第２主面とを封止するよう光反射部材を設ける工程と、
    前記複数の発光素子を電気的に接続する配線を形成する工程と、
    をこの順に含む、発光モジュールの製造方法。
  2. 前記導光板を準備する工程において、前記導光板の前記第２主面に複数の凹部を形成し、前記複数の凹部に波長変換材料を配置して、複数の波長変換部を形成する、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  3. 前記導光板は、第１主面側において、前記発光素子と対向する位置に、光学機能部を有する、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  4. 前記導光板は、第１主面側において、前記発光素子と対向する位置に、光学機能部を有する、請求項２に記載の発光モジュールの製造方法。
  5. 前記凹部と、前記光学機能部は、前記導光板を形成する際に金型で同時に形成される、請求項４に記載の発光モジュールの製造方法。
  6. 前記複数の発光素子を、前記導光板の前記第２主面において、二次元的に配列する、請求項１から５のいずれか１項に記載の発光モジュールの製造方法。
  7. 第１主面と第２主面とを備える導光板と、前記導光板の前記第２主面にそれぞれ離間して配置された複数の波長変換部と、前記複数の波長変換部にそれぞれ接合された複数の発光素子と、前記複数の発光素子の少なくとも側面と前記導光板の前記第２主面とを封止する光反射性部材と、前記複数の発光素子と接続された配線と、を備える、発光モジュール。
  8. 前記導光板の前記第２主面は複数の凹部を有し、前記複数の凹部に前記波長変換部が設けられている、請求項７に記載の発光モジュール。
  9. 前記導光板は、第１主面側において、前記発光素子と対向する位置に、複数の光学機能部を有する、請求項７または８に記載の発光モジュール。
  10. 前記複数の波長変換部および前記複数の発光素子は、前記導光板の前記第２主面において、二次元的に配列されている、請求項７から９のいずれか１項に記載の発光モジュール。
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