JP6879325B2 - Light emitting module manufacturing method and light emitting module - Google Patents
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Description
本発明は、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。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting module and a light emitting module.
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。
さらに、特許文献2に開示される発光装置は、封止樹脂層と蛍光体層を一体化した2層シートを発光素子の上面に固着して、その側面を反射樹脂で覆っている。
A light emitting device using a light emitting element such as a light emitting diode is widely used as a backlight of a liquid crystal display or various light sources such as a display.
For example, the light source device disclosed in
Further, in the light emitting device disclosed in Patent Document 2, a two-layer sheet in which a sealing resin layer and a phosphor layer are integrated is fixed to the upper surface of a light emitting element, and the side surface thereof is covered with a reflective resin.
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。また、特許文献2の発光装置では、複数の発光素子からの光を均一に分散して照射できず、輝度ムラの少ない発光特性が要求される用途に使用できない。
However, in a light source device such as
そこで、本発明は、薄型化が可能で均一で輝度ムラの少ない発光特性を実現できる、発光モジュールの製造方法及び発光モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a light emitting module and a light emitting module capable of realizing a light emitting characteristic that is thin, uniform, and has little luminance unevenness.
本発明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主面と反対側にあって凹部を設けてなる第2主面とを備える導光板と、蛍光体を含む光調整部と、光調整部に接合してなる発光素子とを備える発光モジュールの製造方法であって、導光板と、光調整部と発光素子とを接合して一体構造とした発光素子ユニットとを準備し、凹部の内形よりも外形を小さくした、発光素子ユニットの光調整部を凹部に固着し、凹部に光調整部を含む挿入部を配置してできる、凹部の内周と挿入部の外周との間にできるリング隙間に接合剤を充填して接合壁を形成し、リング隙間の容積を、発光素子ユニットの挿入部の体積よりも大きくし、前記発光素子の電極に配線を形成して発光モジュールを製造する。 The method for manufacturing a light emitting module according to the present invention comprises a light guide plate provided with a first main surface serving as a light emitting surface and a second main surface provided with a recess on the side opposite to the first main surface, and a phosphor. A method for manufacturing a light emitting module including a light adjusting unit including a light adjusting unit and a light emitting element bonded to the light adjusting unit. A light emitting element unit in which a light guide plate, a light adjusting unit, and a light emitting element are joined to form an integral structure. The inner circumference and insertion of the recess can be made by fixing the light adjustment part of the light emitting element unit to the recess and arranging the insertion part including the light adjustment part in the recess, which has a smaller outer shape than the inner shape of the recess. A bonding agent is filled in the ring gap formed between the outer periphery of the portion to form a bonding wall, the volume of the ring gap is made larger than the volume of the insertion portion of the light emitting element unit, and wiring is provided to the electrode of the light emitting element. Form to manufacture a light emitting module.
また、本発明にかかる発光モジュールは、外部に光を放射する発光面となる第1主面の反対側の第2主面に凹部を設けてなる透光性の導光板と、導光板の凹部に固着してなる発光素子ユニットとを備え、発光素子ユニットは、発光素子に蛍光体を含む光調整部を接合しており、さらに発光素子ユニットは、凹部に配置している挿入部の外形を凹部の内形よりも小さくして、挿入部と凹部との間のリング隙間に充填された透光性の接合剤を接合壁として有し、リング隙間の容積が、発光素子ユニットの挿入部の体積よりも大きい。 Further, the light emitting module according to the present invention has a translucent light guide plate provided with a recess on the second main surface opposite to the first main surface which is a light emitting surface that radiates light to the outside, and a recess of the light guide plate. The light emitting element unit is provided with a light emitting element unit fixed to the light emitting element, and the light emitting element unit has a light adjusting portion containing a phosphor bonded to the light emitting element. A translucent bonding agent that is smaller than the inner shape of the recess and is filled in the ring gap between the insertion portion and the recess is provided as a joint wall, and the volume of the ring gap is the volume of the insertion portion of the light emitting element unit. Larger than volume .
本発明に係る発光モジュールの製造方法は、全体を薄型化しながら、輝度ムラを少なくして均一な発光特性を実現する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。それは、導光板の凹部に光調整部を固着して、この光調整部に発光素子を接合している発光素子ユニットを導光板の定位置に配置しているからである。さらに、以上の製造方法は、蛍光体を含む光調整部と発光素子とを一体構造とする発光素子ユニットとし、この発光素子ユニットの光調整部を導光板の凹部に固着して、発光素子ユニットを導光板の定位置に配置するので、光調整部と発光素子と導光板の凹部との相対的な位置ずれを解消して、極めて高い精度で正確な位置に固着するので、全体を薄くしながら能率よく多量生産でき、しかも導光板表面の輝度ムラを少なくできる特徴がある。 The method for manufacturing a light emitting module according to the present invention can provide a light emitting module including a light guide plate and a light emitting element that reduce brightness unevenness and realize uniform light emitting characteristics while reducing the overall thickness. This is because the light emitting element unit in which the light adjusting portion is fixed to the recess of the light guide plate and the light emitting element is bonded to the light adjusting portion is arranged at a fixed position of the light guide plate. Further, in the above manufacturing method, a light emitting element unit having an integrated structure of a light adjusting unit containing a phosphor and a light emitting element is formed, and the light adjusting unit of the light emitting element unit is fixed to a recess of a light guide plate to form a light emitting element unit. Is placed at a fixed position on the light guide plate, eliminating the relative misalignment between the light adjustment unit, the light emitting element, and the recess of the light guide plate, and fixing to the correct position with extremely high accuracy, making the whole thinner. However, it can be efficiently mass-produced and has the feature of reducing uneven brightness on the surface of the light guide plate.
また、本発明に係る発光モジュールは、導光板の凹部に、発光素子の光放射面に蛍光体を含む光調整部を接合している発光素子ユニットを固着すると共に、発光素子ユニットの凹部に配置される挿入部の外形を、導光板の凹部の内形よりも小さくして、挿入部と凹部との間のリング隙間に充填された透光性の接合剤を接合壁としているので、全体を薄型化しながら、均一で輝度ムラの少ない発光特性を実現できる特徴がある。それは、導光板の凹部に発光素子ユニットの挿入部を配置すると共に、発光素子ユニットの挿入部と凹部との間に透光性の接合壁を設けて、導光板の凹部の正確な位置に発光素子ユニットを配置して、発光素子の発光を光調整部を介して導光板に入射して、導光板で拡散して外部に放射できるからである。 Further, in the light emitting module according to the present invention, a light emitting element unit in which a light adjusting portion containing a phosphor is bonded to the light emitting surface of the light emitting element is fixed to the recess of the light guide plate, and the light emitting module is arranged in the recess of the light emitting element unit. The outer shape of the insertion part to be inserted is made smaller than the inner shape of the recess of the light guide plate, and the translucent bonding agent filled in the ring gap between the insertion part and the recess is used as the joint wall. It has the feature of being able to realize uniform light emission characteristics with little uneven brightness while making it thinner. It emits light at the exact position of the recess of the light guide plate by arranging the insertion part of the light emitting element unit in the recess of the light guide plate and providing a translucent joint wall between the insertion portion of the light emitting element unit and the recess. This is because the element unit is arranged so that the light emitted from the light emitting element can be incident on the light guide plate via the light adjustment unit, diffused by the light guide plate, and radiated to the outside.
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とその製造方法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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, terms indicating a specific direction or position (for example, "upper", "lower", and other terms including those terms) are used as necessary, but the use of these terms is used. This is for facilitating the understanding of the invention with reference to the drawings, and the meaning of these terms does not limit the technical scope of the present invention. Further, the parts having the same reference numerals appearing in a plurality of drawings indicate the same or equivalent parts or members.
Further, the embodiments shown below exemplify a light emitting module and a method for manufacturing the light emitting module for embodying the technical idea of the present invention, and do not limit the present invention to the following. In addition, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described below are not intended to limit the scope of the present invention to the specific description, but are exemplified. It was intended. Further, the contents described in one embodiment and the embodiment can be applied to other embodiments and the examples. In addition, the size and positional relationship of the members shown in the drawings may be exaggerated in order to clarify the explanation.
(液晶ディスプレイ装置1000)
図1は、本実施形態にかかる発光モジュールを備え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。図1に示す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を積層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。
(Liquid crystal display device 1000)
FIG. 1 is a configuration diagram showing each configuration of a liquid
(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2と図3に示す。図2は、本実施形態にかかる発光モジュールの模式平面図である。図3は、本実施形態にかかる発光モジュールを示す一部拡大模式断面図であって、導光板を下に配置して上下を反転した図である。
これらの図に示す発光モジュール100は、導光板1と、導光板1の凹部1bに配設された複数の発光素子ユニット3とを備える。これ等の図に示す発光モジュール100は、1枚の導光板1に複数の凹部1bを設けて、各々の凹部1bに発光素子ユニット3を固着している。ただし、発光モジュールは、図4の模式底面図に示すように、導光板1’に一つの凹部1bを設けて、凹部1bに発光素子ユニット3を固着して発光ビット5とし、複数の発光ビット5を配列して発光モジュール100’とすることもできる。さらに、図3に示す発光モジュール100は、発光素子ユニット3に、外周面を光調整部10の外周面と同一平面とし、かつ発光素子11を埋設する第1の封止樹脂部15Aを設けて、発光素子ユニット3を固着している導光板1の第2主面1dには、発光素子ユニット3を埋設する第2の封止樹脂部15Bを設けている。
(Light emitting module 100)
The configuration of the light emitting module of this embodiment is shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a schematic plan view of the light emitting module according to the present embodiment. FIG. 3 is a partially enlarged schematic cross-sectional view showing a light emitting module according to the present embodiment, and is a view in which a light guide plate is arranged downward and turned upside down.
The
発光素子ユニット3は、波長変換部12のある光調整部10の表面に発光素子11を固着している。発光素子11は、上面を電極形成面11dとして、下面を光放射面11cとしている。発光素子11は、主として光放射面11cから光を放射して光調整部10に光を照射する。図2と図3の発光モジュール100は、複数の発光素子ユニット3を、導光板1上にマトリクス状に設けた凹部1bに配置して導光板1に固着している。導光板1は、第1主面1cを光を外部に放射する発光面として、第2主面1dに、複数の凹部1bを設けている。この凹部1b内には、発光素子ユニット3の一部、図において光調整部10を配置している。光調整部10は波長変換部12を備える。図2の光調整部10は、波長変換部12に光拡散部13を積層している。光調整部10は、波長変換部12を発光素子11側に、光拡散部13を導光板1側に積層している。この光調整部10は、波長変換部12を透過する光を光拡散部13で拡散して導光板1に照射して、導光板1から放射される光をより均一にできる。
The light emitting
本発明に係る発光モジュール100は、導光板1に凹部1bを設けて、この凹部1bに、波長変換部12を備える光調整部10を固着している発光素子ユニット3を配置するので、全体を薄型化できる。また、導光板1に凹部1bを設けて、凹部1bに発光素子ユニット3を配置して固着するので、基板上に発光素子を実装して導光板を組み合わせる発光モジュールに比べて、発光素子ユニット3と導光板1との位置ずれを防止できる。とくに、この発光モジュール100は、発光素子11に波長変換部12を接合して、発光素子11と光調整部10とが一体構造となった発光素子ユニット3を導光板1の凹部1bに配置するので、波長変換部12と発光素子11の両方を導光板1の正確な位置に配置して、良好な光学特性を実現できる。特に、発光素子11の光を波長変換部12に透過させて導光板1に案内して外部に放射する発光モジュール100においては、発光素子11と波長変換部12と導光板1とを位置ずれなく配置できることから、導光板1から外部に放射される光の色むらや輝度ムラ等の発光特性を改善して、特に優れた発光特性を実現する。
In the
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、発光モジュールの色ムラや輝度ムラが液晶ディスプレイ装置の色ムラや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、色ムラや輝度ムラの少ない発光モジュールが望まれている。 In a direct-type liquid crystal display device, since the distance between the liquid crystal panel and the light emitting module is short, color unevenness and brightness unevenness of the light emitting module may affect the color unevenness and brightness unevenness of the liquid crystal display device. Therefore, as a light emitting module of a direct type liquid crystal display device, a light emitting module having less color unevenness and brightness unevenness is desired.
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以下等と、薄くしながら、輝度ムラや色ムラを少なくできる。
By adopting the configuration of the
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。
Each member constituting the
(導光板1)
導光板1は、光源から入射される光を面状にして外部に放射する透光性の部材である。本実施形態の導光板1は、図2に示すように、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は、第2主面1dに複数の凹部1bを設けて、隣接する凹部1bの間にはV溝1eを設けている。凹部1b内に発光素子ユニット3の一部を配置している。発光素子11の一部を導光板1の凹部1bに挿入することで、発光モジュール全体は薄型化が可能になる。導光板1は、図2及び図3に示すように、複数の凹部1bを設けて各々の凹部1bに発光素子ユニット3を配置して発光モジュール100とし、あるいは、図4に示すように、ひとつの凹部1bのある導光板1’にひとつの発光素子ユニット3を配置して発光ビット5とし、複数の発光ビット5を平面状に配置して発光モジュール100’とすることができる。複数の凹部1bを設けている導光板1は、図3に示すように、凹部1bの間に格子状のV溝1eを設けている。ひとつの凹部1bを設けている導光板1は、図4に示すように、第2主面1dの外周部に、外周縁に向かって下り勾配となる傾斜面1fを設けている。
(Light guide plate 1)
The
V溝1eや傾斜面1fは、光を反射する、後述する封止樹脂部15が設けられる。V溝1eに充填される封止樹脂部15は、好ましくは光を反射する白色樹脂で、白色樹脂の封止樹脂部15は、発光素子11の発光が、V溝1eで区画された隣の導光板2に入射するのを防止して、各々の発光素子11の光が隣に漏れるのを防止する。ひとつの導光板1の第2主面1dの外周部に設けている傾斜面1fに接合される封止樹脂部15は、導光板1の周囲に光が漏れるのを防止して、導光板1の第1主面11cからの発光強度低下を防止する。
The V-
導光板1の大きさは、凹部1bの個数によって最適な大きさに設定されるが、例えば、複数の凹部1bのある導光板1にあっては、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。
The size of the
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。中でも、透明性が高く、安価なポリカーボネートが好ましい。製造工程において、リフロー半田のような高温環境にさらされることなく製造される発光モジュールは、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。
As the material of the
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は、凹部1bのある形状に金型で形成して、凹部1bの位置ずれを低減しながら、安価に多量生産できる。ただし、導光板は、板状に成形した後、NC加工機等で切削加工して凹部を設けることもできる。
The
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。
The
(光学機能部1a)
導光板1は、第1主面1c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、あるいは、逆円錐台や逆多角錐台等の凹みであって、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ユニット3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1b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ユニット3に対応する、つまり、第2主面1d側に配置された発光素子ユニット3と反対側の位置に設けられることが好ましい。特に、発光素子ユニット3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。
(
The
(凹部1b)
導光板1は、第2主面1d側に、凹部1bを設けている。凹部1bは、発光素子ユニット3の一部を内側に配置して定位置に配置する。図3に示す凹部1bは、第2主面1dの一部を切除する形状の凹部1bを設けている。ただ、図示しないが、凹部は、第2主面に環状に凸条を設けて、凸条の内側に設けることもできる。凹部1bの内形は、発光素子ユニット3を凹部1bに配置する挿入部17の外形よりも大きく、発光素子ユニット3の挿入部17を配置する状態で、凹部1bの内周と発光素子ユニット3の挿入部17の外周との間にリング隙間18を設ける。リング隙間18は、接合剤14が充填されて接合壁19となる。凹部1bの内形は、リング隙間18の容積が、発光素子ユニット3の挿入部17の体積よりも大きくなる形状とする。本実施形態の発光モジュールは、導光板1の凹部1bに光調整部10を配置しているので、光調整部10を発光素子ユニット3の挿入部17としている。ただ、発光素子ユニット3の挿入部17は光調整部10に特定されず、たとえば、光調整部10と発光素子11の一部を凹部1b内に配置する挿入部17とすることもできる。
(
The
凹部1bの内形は、リング隙間18の容量が、発光素子ユニット3の挿入部17の体積の例えば1.2倍以上、好ましくし1.5倍以上、さらに好ましくは2倍以上とする大きさに設定される。リング隙間18は透光性の接合剤14が充填されて接合壁19となる。図4の導光板1は、凹部1bの内形を四角形として、ここに配置する発光素子ユニット3の挿入部17の外形も四角形としている。四角形の挿入部17は、四角形の凹部1bに各々の辺が交差する姿勢で、いいかえると、四角形の凹部1bに対して回転する姿勢で凹部1bに配置されて、凹部1bと挿入部17との間にリング隙間18を設けている。この図の挿入部17は、各々の辺を45度傾斜させる姿勢で凹部1bに配置される。この姿勢で挿入部17を配置する凹部1bは、その内形を挿入部17の外形の2倍以上とする。
The inner shape of the
挿入部17を図4の姿勢で凹部1bに配置する導光板1は、第1主面1cの輝度ムラを少なくできる特徴がある。それは、挿入部17の各々の辺から周囲に放射される光が、図5の鎖線で示す矢印Aの方向に強く放射されて、図のC領域を明るく照射するからである。四角形の挿入部17は、各々の辺に直交する矢印Aで示す方向の光の強度が、隅部から矢印Bで示す方向に放射される光よりも強くなる。図5においてC領域は、D領域よりも挿入部17から離れた位置にあるので暗くなる傾向はあるが、矢印Aで示す方向の光が矢印Bで示す方向よりも強いので、輝度の低下が防止されて輝度ムラが少なくなる。図6で示すように、四角形の凹部1bに四角形の挿入部17を各々の辺を平行姿勢で配置すると、C領域はD領域よりも挿入部17から離れた位置にあり、しかも挿入部17から放射される光の強度も低下するので、C領域はD領域よりも輝度が低下する。
The
挿入部17の外形よりも内形を大きくしてなる凹部1bは、挿入部17を配置する姿勢の自由度を大きくして輝度ムラを防止できることに加えて、リング隙間18に充填する接合剤14の充填量の誤差による表面レベルのズレをも解消して、凹部1bの外周部の配光を理想的な状態にできる特徴も実現する。リング隙間18は、接合剤14を充填して透光性の接合壁19となるが、接合剤14の充填量の誤差は表面レベルを変動させて、発光を狂わせる原因となる。図7と図8は、接合剤14の充填量の誤差で接合壁19の液面レベルが狂う状態を示している。図7は、接合剤14の充填量が少なすぎる状態を示している。この接合壁19は、表面レベルが導光板1の第2主面1dよりも低くなってリング隙間18の内部まで低下して、導光板1と挿入部17との間に空隙ができる。図8は接合剤14の充填量が多すぎる状態を示しており、この状態の接合壁19は、接合剤14がリング隙間18から漏れ出して、第2主面1dに盛り上がった状態となる。導光板1と挿入部17との隙間や、第2主面1dに盛り上がった接合剤14は、挿入部17から導光板1に入射する光の経路を変化させて発光を狂わせる原因となる。
The
凹部1bの内形を挿入部17よりも大きくして、リング隙間18の容積を、挿入部17の体積よりも大きくする構造は、リング隙間18に充填する接合剤14の充填量のバラツキによる液面レベルの変動を少なくして、導光板1と挿入部17との領域の発光を理想的な状態とする。
The structure in which the inner shape of the
挿入部17の外形と、以上の特性を考慮して、凹部1bの平面視における大きさは、円形にあっては直径、楕円形にあっては長径、四角形にあっては対角線の長さを、例えば、0.05mm〜10mmとすることができ、好ましくは0.1mm〜2mm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1b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1bの配列ピッチ等によって選択可能である。凹部1bの配列ピッチ(最も近接した2つの凹部1bの中心間の距離)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、略円形とすることは、発光素子ユニット3からの光を良好に広げることに効果がある。
In consideration of the outer shape of the
(発光素子ユニット3)
発光素子ユニット3は、発光モジュール100の光源である。発光素子ユニット3は、図3に示すように、発光素子11に波長変換部12のある光調整部10を接合している。さらに、本実施形態の発光素子ユニット3は、外周面を光調整部10の外周面と同一平面とし、かつ発光素子11を埋設する第1の封止樹脂部15Aを設けている。発光素子ユニット3は、導光板1の凹部1bに配置されて、導光板1を介して発光を外部に放射する。図の発光素子ユニット3は、光調整部10を導光板1の凹部1b内に配置する挿入部17として、凹部1bの内側に配置している。発光素子ユニット3は、光調整部10を凹部1bの底面に接合して、導光板1に設けた凹部1bに固着される。
(Light emitting element unit 3)
The light emitting
図3の発光素子ユニット3は、光調整部10を発光素子11の光放射面11cに接合している。発光素子11は、電極形成面11dの反対側を光放射面11cとして、この表面に光調整部10を接合している。本実施形態の発光モジュールは、電極形成面11dの反対側を光放射面11cとして、光放射面11cを主発光面とするフェイスダウンタイプを使用しているが、フェイスアップタイプの発光素子も使用できる。図3の発光素子11は、光放射面11cと反対側を電極形成面11dとして、電極形成面11dには一対の電極11bを設けている。一対の電極11bは後述する構造で配線されて電気接続される。発光素子ユニット3と導光板1とは透光性樹脂等の透光性を有する接合材14を介して接合される。
In the light emitting
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光放射面11cが導光板1と対向して配置され、光放射面11cと反対側の電極形成面11dに一対の電極11bを有する。
The
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11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11を用いる。このような発光素子11を用いると、液晶ディスプレイ装置1000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11は、発光素子11の上面の面積が小さくなるため、相対的に発光素子11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11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。
The
さらに、導光板1は、レンズ等の反射や拡散機能を有する光学機能部1aを設けることができる。この導光板1は、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できる。しかし、複数の発光素子11の対応位置に複数の光学機能部1aを形成した導光板1は、全ての発光素子11と光学機能部1aとの相対位置を正確に維持することが難しくなる場合がある。とくに、小さい発光素子11を多数設ける構造にあっては、全ての発光素子11と光学機能部1aとの相対位置を正確に維持するのが難しい。発光素子11と光学機能部1aの相対位置のずれは、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、配線基板に発光素子11を実装した後に導光板1を組み合わせる方法においては、配線基板と発光素子11との位置ずれと、導光板1の光学機能部1a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11と光学機能部1a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。
Further, the
本実施形態における発光モジュール100は、導光板1に複数の凹部1bと光学機能部1aとを設けて、凹部1bに発光素子ユニット3を配置する構造によって、発光素子11と光学機能部1aとの両方を高い位置精度で配置できる。このことにより、発光素子11からの光を光学機能部1aで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。
The
発光素子11を配置する凹部1bの反対側の面に光学機能部1aを設ける導光板1は、平面透視において、発光素子11を配置する凹部1bの位置に光学機能部1aを設けることで、発光素子11と光学機能部1aとの位置決めをより容易にして、高い位置精度で両者を相対的に位置ずれすることなく配置できる。
The
発光素子11としては、平面視において正方形又は長方形である方形状の発光素子11を用いる。高精細な液晶ディスプレイ装置に使用される発光素子11は、好ましくは、長方形の発光素子を使用して、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、使用する発光素子の数は数千個以上となり、発光素子の実装工程は重要な工程となる。発光素子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21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11を用いる場合は、小さい発光素子11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)、すなわち発光素子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。
As the
複数の凹部1bのある導光板1に複数の発光素子ユニット3を配置する発光モジュール100は、導光板1の平面視において、発光素子ユニット3を二次元に配列する。好ましくは、複数の発光素子ユニット3は、図2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凹部1bに配設される。複数の発光素子ユニット3を配置する凹部1bのx方向の配列ピッチpxと、y方向の配列ピッチpyは、図2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、異なっていてもよい。また、配列の二方向は必ずしも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ユニット3を配置する凹部1bが配列されていてもよい。なお、凹部1bに配置される発光素子ユニット3間のピッチとは、発光素子ユニット3の光軸間の距離、すなわち中心間の距離である。
The
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としてフェイスダウンタイプの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。発光素子11には、青色以外の光を出射する素子も使用でき、またフェイスアップタイプの発光素子も使用できる。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。発光素子11から出射される光は、波長変換部12で外部に放射される発光色が調整される。
A known semiconductor light emitting device can be used as the
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-xyN、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。
As the
(光調整部10)
本実施形態において、発光素子ユニット3は、発光素子11からの発光色を調整して導光板1に入射する光調整部10を設けている。光調整部10は発光素子11の発光色を調整する波長変換部12を備える。光調整部10を発光素子11の光放射面11cに接合されて、発光素子11の発光色を調整する。光調整部10は、波長変換部12と光拡散部13とを備えることが好ましい。光調整部10は、波長変換部12と光拡散部13を接合して、波長変換部12を発光素子11側に配置している。光調整部10は、複数の波長変換部12や光拡散部13を積層することもできる。本実施形態の発光モジュール100は、光調整部10を導光板1の凹部1bに配置して、発光素子ユニット3の挿入部17としている。光調整部10は、発光素子11から入射される光を透過させて導光板1に入射する。光調整部10は、発光モジュール100の薄型化等の目的から、好ましくは、図3に示すように、導光板1の凹部1bの内側にあって、第2主面1dから表面側にはみ出ることなく凹部1b内に配置される。図3の光調整部10は、凹部1bの深さに等しい厚さとして、その表面を第2主面1dと同一平面に配置している。ただ、図示しないが光調整部は、凹部の内側にあって、導光板の第2主面からわずかに表面側に出る厚さとすることもできる。
(Light adjustment unit 10)
In the present embodiment, the light emitting
図3の発光素子ユニット3は、光調整部10の外形を発光素子11の外形よりも大きくしている。この発光素子ユニット3は、発光素子11の光放射面11cから出射される全ての光を光調整部10に透過させて導光板1に入射して色ムラを少なくできる。
In the light emitting
波長変換部12は、母材に波長変換材を添加しており、光拡散部13は母材に拡散材を添加している。母材の材料は、たとえば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂、または、ガラスなどの透光性材料を用いることができる。光調整部10の耐光性および成形容易性の観点からは、母材としてシリコーン樹脂を選択すると有益である。光調整部10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。
The
波長変換部12が含有する波長変換材としては、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。
Examples of the wavelength conversion material contained in the
光拡散部13は、例えば上述した樹脂材料を母材として、これにSiO2やTiO2等の白色の無機微粒子を含有させたものを用いることができる。
As the
(封止樹脂部15)
図3の発光モジュール100は、導光板1の第2主面1dに封止樹脂部15を接合して設けている。封止樹脂部15は、好ましくは光を反射する添加物である白色粉末等を透明樹脂に添加している白色樹脂である。白色樹脂の封止樹脂部15は、発光素子11の外周部や電極面から放射される光と、光調整部10の裏面から放射される光と、接合壁19の裏面から放射される光と、導光板1の第2主面1dから放射される光を反射して、発光素子11の発光を有効に導光板1の第1主面1cから外部に放射させる。図3の発光モジュール100は、封止樹脂部15を、第1の封止樹脂部15Aと第2の封止樹脂部15Bとに区画している。この図の発光モジュール100は、封止樹脂部15を、発光素子ユニット3と一体構造の第1の封止樹脂部15Aと、導光板1の第2主面1dに接合してなる第2の封止樹脂部15Bとに区間するが、封止樹脂部は、第1の封止樹脂部と第2の封止樹脂部とを区画することなく一体構造とすることもできる。この発光モジュールは、第1の封止樹脂部を設けていない発光素子ユニットを導光板に固着した後、導光板の第2主面に封止樹脂部を接合して製作される。
(Encapsulating resin portion 15)
The
第1の封止樹脂部15Aと第2の封止樹脂部15Bとを区画する発光モジュール100は、発光モジュール100の製造工程において、発光素子11と光調整部10に第1の封止樹脂部15Aを接合して、第1の封止樹脂部15Aを発光素子11と光調整部10を一体構造のブロックとする状態で製作される。第2の封止樹脂部15Bは、第1の封止樹脂部15Aを設けてなる発光素子ユニット3を導光板1に接合する状態で、導光板1の第2主面1dに接合されて、第1の封止樹脂部15Aの隙間に充填される。
In the
第1の封止樹脂部15Aと第2の封止樹脂部15Bは互いに密着される。さらに、第1の封止樹脂部15Aは、発光素子11にも密着される。第1の封止樹脂部15Aは、発光素子11の周囲にあって発光素子11を埋設して、発光素子11の電極11bを表面に露出させている。第1の封止樹脂部15Aは、外周面を光調整部10の外周面と同一平面として、光調整部10にも密着している。第1の封止樹脂部15Aは、発光素子11と光調整部10と一体構造に接合された発光素子ユニット3として製作されて導光板1に固着される。また、第1の封止樹脂部15Aは、好ましくは白色樹脂で、この第1の封止樹脂部15Aは、発光素子11の外周面方向に出射された光を反射して、発光モジュール100の発光効率を高めることができる。第2の封止樹脂部15Bは、導光板1の第2主面1dと接合壁19の裏面との境界で密着される。第2の封止樹脂部15Bは、第1の封止樹脂部15Aの電極11bを露出させている面と同一平面に設けられる。第2の封止樹脂部15Bは、第1の封止樹脂部15Aを一体構造とする発光素子ユニット3が固着された導光板1の第2主面1dに接合されて、第1の封止樹脂部15Aの間に設けられる。
The first
第2の封止樹脂部15Bは、導光板1に積層されて導光板1を補強する。また、第2の封止樹脂部15Bは、好ましくは白色樹脂で、この封止樹脂部15は発光素子11からの発光を導光板1に効率よく取り入れて導光板1の第1主面1cの発光出力を大きくできる。さらにまた、白色樹脂である第2の封止樹脂部15Bは、発光素子11を保護する部材と導光板1の第2主面1dの表面を反射する層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。
The second
封止樹脂部15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白色樹脂が適している。この封止樹脂部15は、白色粉末等の白色の顔料を含有させた樹脂であることが好ましい。特に、酸化チタン等の無機白色粉末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。
The sealing
(透光性接合部材)
図3の発光モジュール100は、波長変換部12と光拡散部13、光調整部10と発光素子11、発光素子ユニット3と導光板1を透光性接合部材で接合している。透光性接合部材は、波長変換部12と光拡散部13と接合して光調整部10とし、光調整部10と発光素子11とを接合して発光素子ユニット3としている。発光素子ユニット3と導光板1の凹部1bの底面とを接合する接合剤14である透光性接合部材16Aは、発光素子ユニット3を導光板1に固着し、凹部1bと発光素子ユニット3の挿入部17との間のリング隙間18に充填してなる接合剤14である透光性接合部材16Aは、接合壁19を構成して、光調整部10を凹部1bの内面に接合している。
(Translucent joint member)
In the
透光性接合部材は、光の透過率を60%以上とし、好ましくは90%以上とする。透光性接合部材16Aは、発光素子11から出射される光を導光板1に伝播する。この透光性接合部材16Aは、拡散部材等を含み、あるいは光を反射する添加物である白色粉末等を含むことは可能であるが、拡散部材や白色粉末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。
The translucent bonding member has a light transmittance of 60% or more, preferably 90% or more. The
透光性接合部材の材料としては、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。 As the material of the translucent bonding member, a translucent thermosetting resin material such as an epoxy resin or a silicone resin can be used.
(発光モジュール100の製造工程)
図9A〜図9D及び図10A〜図10Dは、本実施形態にかかる発光素子ユニット3の製造工程を示している。
図9A及び図9Bに示す工程で、波長変換部12と光拡散部13が積層されて光調整部10となる。
図9Aに示す工程で、ベースシート30の表面に均一な厚さで波長変換部12を付着した第1のシート31と、ベースシート30の表面に均一な厚さに光拡散部13を付着した第2のシート32とを、波長変換部12と光拡散部13とを接合する状態で積層する。波長変換部12と光拡散部13は透光性接合部材で接合する。ベースシート30には、たとえば粘着層を介して剥離できるように長変換部12と光拡散部13を付着する。
さらに、図9Bに示す工程で、第2のシート32のベースシート30をプレート33に剥離できるように付着し、第1のシート31の波長変換部12に接合しているベースシート30を剥離する。
(Manufacturing process of light emitting module 100)
9A-9D and 10A-10D show the manufacturing process of the light emitting
In the steps shown in FIGS. 9A and 9B, the
In the step shown in FIG. 9A, the
Further, in the step shown in FIG. 9B, the
図9Cに示す工程で、光調整部10に発光素子11が接合される。発光素子11は、光放射面11c側を光調整部10に接合する。発光素子11は、光調整部10の波長変換部12に所定の間隔で接合される。発光素子11は、透光性接合部材を介して光調整部10に接合する。透光性接合部材は、光調整部10や発光素子11の表面に塗布されて、発光素子11と光調整部10を接合する。図9Cは、塗布された透光性接合部材16Bが発光素子11の周囲にはみ出して発光素子11を光調整部10に接合する状態を示している。発光素子11の間隔は、図10Dで示すように、発光素子11の間を裁断して、光調整部10の外形が所定の大きさとなる寸法に設定される。発光素子11の間隔が、光調整部10の外形を特定するからである。
In the process shown in FIG. 9C, the
図9Dに示す工程で、発光素子11を埋設するように、第1の封止樹脂部15Aを形成する。第1の封止樹脂部15Aは、好ましくは白色樹脂である。白色樹脂からなる第1の封止樹脂部15Aは、光調整部10の表面に塗布され、発光素子11を埋設する状態で硬化する。第1の封止樹脂部15Aは、発光素子11を完全に埋設する厚さ、図にあっては発光素子11の電極11bを埋設する厚さに塗布される。
In the process shown in FIG. 9D, the first
図10Aに示す工程で、硬化した白色樹脂を研磨して発光素子11の電極11bを露出させる。
In the step shown in FIG. 10A, the cured white resin is polished to expose the
発光素子11の電極11bに金属膜を用いて電極端子23を形成してもよい。この場合、例えば、図10Bに示す工程で、第1の封止樹脂部15Aの表面に金属膜22を設ける。金属膜22は、たとえば銅、ニッケル、金等の金属膜をスパッタなどで第1の封止樹脂部15Aの表面に設けて、電極11bに接続する。
An
図10Cに示す工程で、金属膜22の一部を除去して、電極11bに金属膜22を積層して発光素子ユニット3の電極端子23とする。金属膜22の除去は、ドライエッチング、ウエットエッチング、レーザアブレーション等を用いることができる。
In the step shown in FIG. 10C, a part of the
図10Dに示す工程で、白色樹脂からなる第1の封止樹脂部15Aと、光調整部10となる層を裁断して発光素子ユニット3に分離する。分離された発光素子ユニット3は、光調整部10に発光素子11が接合され、発光素子11の周囲には第1の封止樹脂部15Aが設けられて、電極端子23を第1の封止樹脂部15Aの表面に露出させている。
In the step shown in FIG. 10D, the first
以上の工程で製造された発光素子ユニット3は、図11A〜図11C及び図12A〜図12Cに示す工程で、導光板1の凹部1bに接合される。
導光板1は、ポリカーボネートで製作される。導光板1は、図11A及び図11Bに示すように、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂を成形して、第2主面1dに凹部1bを成形して、第1主面1cには逆円錐状の光学機能部1aを設けている。この導光板1の凹部1bに、発光素子ユニット3が接合される。発光素子ユニット3は、未硬化状態で液状の透光性接合部材16Aを塗布した凹部1bに光調整部10を挿入し、透光性接合部材16Aを硬化させて導光板1に固着される。発光素子ユニット3は、光調整部10を凹部1bの中心に正確に挿入し、透光性接合部材16Aを硬化させて導光板1に接合される。凹部1bに塗布される未硬化状態にある透光性接合部材16Aは、発光素子ユニット3を導光板1に接合する状態で、リング隙間18に押し出されて接合壁19の表面レベルが導光板1の第2主面1dと同レベルなる充填量に調整される。ただ、未硬化状態の透光性接合部材は、発光素子ユニット3を導光板1に接合した後、リング隙間18に充填して接合壁19の表面レベルを導光板1の第2主面1dと同一平面とすることもできる。したがって、凹部1bに最初に充填する未硬化状態の透光性接合部材16Aの充填量は、発光素子ユニット3を凹部1bに接合する状態で、接合壁19の表面レベルが導光板1の第2主面1dよりも低いレベル、すなわちリング隙間18の内部に位置する少ない量とし、発光素子ユニット3を導光板1に接合した後、あとから透光性接合部材をリング隙間18に充填して、接合壁19の表面レベルを導光板1の第2主面1dと同一平面とする。
The light emitting
The
光調整部10を凹部1bの底面に接合する透光性接合部材16Aは、未硬化状態で両者の表面に密着し、硬化して光調整部10の表面を凹部1bの底面に接合する。さらに、光調整部10と凹部1bの底面の間から押し出された透光性接合部材16Aは、接合壁19となって、光調整部10の外周を凹部1bの内周面に接合する。この製造方法は、凹部1bに充填した未硬化で液状の透光性接合部材16Aをリング隙間18に押し出して接合壁19とする。この方法は、凹部1bに充填された透光性接合部材16Aを接合剤14とするので、透光性接合部材16Aの充填量を、接合壁19と導光板1の第2主面1dが同一平面となる量に調整する必要がある。透光性接合部材16Aの充填量が少ないと、図7に示すように、接合壁19の表面が導光板1の第2主面1dよりも低くなる。反対に透光性接合部材16Aの充填量の多いと、図8に示すように、接合壁19がリング隙間18からはみ出して、接合壁19の表面が導光板1の第2主面1dから突出する。接合壁19の表面が導光板1の第2主面1dと同一平面でないと、発光部周辺の配光を理想的な状態にできない。凹部1bからはみ出した透光性接合部材や、透光性接合部材の充填されない隙間が、光の配光を狂わせるからである。透光性接合部材16Aの充填量は、接合壁19と導光板1の第2主面1dとが同一平面となるように調整されるが、僅かな充填量のバラツキが接合壁19と導光板1の第2主面1dとの相対位置を狂わせる原因となる。
The translucent joining
本実施形態の発光モジュール100は、透光性接合部材16Aの充填量のアンバランスによる接合壁19表面のレベルと導光板1の第2主面1dとの相対位置のズレを防止するために、接合壁19全体の体積を、凹部1bに配置される発光素子ユニット3の体積である凹部内体積よりも大きくしている。本実施形態において、発光素子ユニット3は光調整部10を凹部1bに配置しているので、凹部内体積は光調整部10の体積となる。したがって、本実施形態においては、接合壁19全体の体積を光調整部10の体積よりも大きくしている。接合壁19全体の体積が発光素子ユニット3の凹部内体積よりも大きい凹部1bは、充填する透光性接合部材16Aの充填量のバラツキに対して接合壁表面の位置ずれを少なくできる。
The
たとえば、具体例として、
凹部の内形を、一辺が0.6mmである四角形で、深さを0.2mmとし、
光調整部の外形を、一辺を0.5mmとする四角形で厚さを0.2mmとし、
この凹部に光調整部を配置するとすれば、
発光素子ユニットの凹部内体積は0.05mm3、
接合壁19全体の体積は0.022mm3となって、
接合壁19全体の体積は凹部内体積の約1/2となる。
この構造において、接合壁19表面のレベル差を±0.01mm以内とするには、
透光性接合部材の充填量を±0.0036mm3以内と極めて正確にコントロールする必要がある。
For example, as a concrete example
The inner shape of the recess is a quadrangle with a side of 0.6 mm and a depth of 0.2 mm.
The outer shape of the optical adjustment unit is a quadrangle with a side of 0.5 mm and a thickness of 0.2 mm.
If the light adjustment unit is placed in this recess,
The volume inside the recess of the light emitting element unit is 0.05 mm 3 ,
The total volume of the
The volume of the entire
In this structure, in order to keep the level difference on the surface of the
It is necessary to control the filling amount of the translucent bonding member within ± 0.0036 mm 3 extremely accurately.
これに対して、
凹部1bの内形を一辺を1.0mmとする四角形で同じ深さとすれば、
凹部内体積は同じ0.05mm3であるので、
接合壁19全体の体積は0.15mm3と大きく、凹部内体積の約3倍とすれば、
接合壁19表面のレベル差を±0.01mm以内に調整するには、
透光性接合部材の充填量の誤差を±0.01mm3以内と約2.8倍も大きくできる。
On the contrary,
If the inner shape of the
Since the volume inside the recess is the same 0.05 mm 3 ,
The volume of the entire
To adjust the level difference on the surface of the
The error in the filling amount of the translucent bonding member can be increased to within ± 0.01 mm 3 by about 2.8 times.
このことから、リング隙間18の容積を大きくして、接合壁19のトータル体積を大きくしてなる発光モジュール100は、凹部1bに充填する透光性接合部材16Aの充填量の誤差を吸収して、接合壁19の表面レベルを導光板1の第2主面1dに正確に同一平面に配置できる。さらに、厚い接合壁19は、光調整部10から放射される光を透過して導光板1に案内するので、導光板1と光調整部10との間に、導光板1と異なる厚い接合壁19が積層される構造によって、光はより均一に分散されて導光板1から外部に放射される。また、発光素子ユニット3を凹部1bに接合して、接合壁19の表面レベルを導光板1の第2主面1dよりも低くして、その後、透光性接合部材16Aを凹部1bに補充して接合壁19の表面レベルを導光板1の第2主面1dと同一平面とする製造方法においても、凹部1bに補充する透光性接合部材16Aの充填量の誤差を大容量のリング隙間18が吸収して、接合壁19の表面レベルを第2主面1dと同一平面にできる。
From this, the
発光素子ユニット3を導光板1に固着した後、図11Cに示す工程で、第2の封止樹脂部15Bを導光板1の第2主面1dに形成する。第2の封止樹脂部15Bには白色樹脂が使用され、発光素子ユニット3を内部に埋設する厚さに形成される。
After the light emitting
図12Aに示す工程で、硬化した第2の封止樹脂部15Bの表面を研磨して、電極端子23を表面に露出させる。
なお、図11Cに示す工程では、第2の封止樹脂部15Bを、発光素子ユニット3を内部に埋設する厚さに形成したが、電極端子23の表面と同一平面、または電極端子23の表面よりも低い位置となる厚さに形成して、上述した研磨工程を省略してもよい。
In the step shown in FIG. 12A, the surface of the cured second sealing
In the step shown in FIG. 11C, the second
図12Bに示す工程で、封止樹脂部15の表面に導電膜24を積層する。この工程では、発光素子11の電極端子23と封止樹脂部15の上の略全面に、Cu/Ni/Auの金属膜24をスパッタ等で形成する。
In the step shown in FIG. 12B, the
図12Cに示す工程で、導電膜24の一部を除去し、導電膜24を介して各々の発光素子11を電気接続する。
In the step shown in FIG. 12C, a part of the
以上の工程では、1枚の導光板1に複数の発光素子ユニット3を固着している発光モジュール100を製造する。1枚の導光板1’にひとつの発光素子ユニット3を固着して発光ビット5を製造する方法は、図9A〜図9D及び図10A〜図10Dで発光素子ユニット3を製作した後、図11A及び図11Bで示す工程で、一つの凹部1bを設けた導光板1の凹部1bに発光素子ユニット3を固着し、その後、図11Cで示す工程と同様にして導光板1に第2の封止樹脂部15Bを接合し、さらに、図12Aで示す工程と同様に第2の封止樹脂部15Bの表面を研磨して電極端子23を露出させ、さらに図12Bで示す工程で導電膜24を積層して、図12Cで示す工程で導電膜24の一部を除去して、一対の電源端子23に分離して導電膜24を電気接続する。
In the above steps, a
複数の発光素子ユニット3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ユニット3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ユニット3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ユニット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。
The plurality of light emitting
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。
One of the
発光モジュール100は、図13に示すように、配線基板25を有していてもよい。配線基板25は、例えば、配線基板25を構成する絶縁性の基材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26と、基材の両面側において導電性部材26と電気的に接続された配線層27を形成している。そして、電極11bが、導電性部材26を介して配線層27と電気的に接続されている。
なお、1つの発光モジュール100は1つの配線基板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)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。
As shown in FIG. 13, the
In addition, one
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、複数の配線基板をフレーム等に載置し、それぞれコネクタ等を用いて外部の電源と接続することができる。
Further, one wiring board to which the plurality of
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。
A translucent member having a function such as diffusion may be further laminated on the
本発明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、照明器具等として利用することができる。 The light emitting module according to the present invention can be used, for example, as a backlight of a liquid crystal display device, a lighting fixture, or the like.
1000…液晶ディスプレイ装置
100、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、1’…導光板
1a…光学機能部
1b…凹部
1c…第1主面
1d…第2主面
1e…V溝
1f…傾斜面
3…発光素子ユニット
5…発光ビット
10…光調整部
11…発光素子
11b…電極
11c…光放射面
11d…電極形成面
12…波長変換部
13…光拡散部
14…接合剤
15…封止樹脂部
15A…第1の封止樹脂部
15B…第2の封止樹脂部
16A、16B…透光性接合部材
17…挿入部
18…リング隙間
19…接合壁
22…金属膜
23…電極端子
24…導電膜
25…配線基板
26…導電性部材
27…配線層
30…ベースシート
31…第1のシート
32…第2のシート
33…プレート
1000 ... Liquid
Claims (12)
蛍光体を含む光調整部と、
前記光調整部に接合してなる発光素子とを備える発光モジュールの製造方法であって、
前記導光板と、
前記光調整部と前記発光素子とを接合して一体構造とした発光素子ユニットと
を準備し、
前記凹部の内形よりも外形を小さくした、前記発光素子ユニットの前記光調整部を前記凹部に固着し、
前記凹部に、前記光調整部を含む挿入部を配置してできる、前記凹部の内周と前記挿入部の外周との間にできるリング隙間に接合剤を充填して接合壁を形成し、
前記リング隙間の容積を、前記発光素子ユニットの前記挿入部の体積よりも大きくし、
前記発光素子の電極に配線を形成する、発光モジュールの製造方法。 A light guide plate including a first main surface serving as a light emitting surface and a second main surface on the opposite side of the first main surface and having a recess.
A light adjustment unit containing a phosphor and
A method for manufacturing a light emitting module including a light emitting element bonded to the light adjusting portion.
With the light guide plate
A light emitting element unit in which the light adjusting unit and the light emitting element are joined to form an integral structure is prepared.
The light adjusting portion of the light emitting element unit having an outer shape smaller than the inner shape of the concave portion is fixed to the concave portion.
A joint wall is formed by filling a ring gap formed between the inner circumference of the recess and the outer circumference of the insertion portion, which is formed by arranging an insertion portion including the light adjusting portion in the recess.
The volume of the ring gap is made larger than the volume of the insertion portion of the light emitting element unit.
A method for manufacturing a light emitting module, in which wiring is formed on the electrodes of the light emitting element.
前記導光板の各々の前記凹部に前記発光素子ユニットを固着して、前記導光板の定位置に複数の前記発光素子ユニットを固着する、請求項1に記載する発光モジュールの製造方法。 Using the light guide plate provided with a plurality of recesses on the second main surface,
The method for manufacturing a light emitting module according to claim 1, wherein the light emitting element unit is fixed to each of the recesses of the light guide plate, and a plurality of the light emitting element units are fixed to a fixed position of the light guide plate.
前記第1の封止樹脂部を設けてなる発光素子ユニットを前記導光板に固着する、請求項1ないし5のいずれかに記載する発光モジュールの製造方法。 The light emitting element unit is provided with a first sealing resin portion in which the outer peripheral surface is flush with the outer peripheral surface of the light adjusting portion and the light emitting element is embedded.
The method for manufacturing a light emitting module according to any one of claims 1 to 5, wherein a light emitting element unit provided with the first sealing resin portion is fixed to the light guide plate.
前記導光板の前記凹部に固着してなる発光素子ユニットとを備え、
前記発光素子ユニットは、発光素子に蛍光体を含む光調整部を接合しており、
前記発光素子ユニットは、前記凹部に配置してなる挿入部の外形が前記凹部の内形よりも小さく、
前記挿入部と前記凹部との間にできるリング隙間に充填された透光性の接合剤を接合壁として有し、
前記リング隙間の容積が、前記発光素子ユニットの前記挿入部の体積よりも大きい発光モジュール。 A translucent light guide plate having a recess on the second main surface opposite to the first main surface, which is a light emitting surface that emits light to the outside.
A light emitting element unit fixed to the recess of the light guide plate is provided.
The light emitting element unit has a light adjusting unit containing a phosphor bonded to the light emitting element.
In the light emitting element unit, the outer shape of the insertion portion arranged in the recess is smaller than the inner shape of the recess.
A translucent bonding agent filled in the ring gap formed between the insertion portion and the recess is provided as a bonding wall.
A light emitting module in which the volume of the ring gap is larger than the volume of the insertion portion of the light emitting element unit.
前記第1の封止樹脂部を設けてなる前記発光素子ユニットが前記第2の封止樹脂部に埋設されてなる、請求項10に記載する発光モジュール。 The light emitting element unit has a first sealing resin portion in which the outer peripheral surface is flush with the outer peripheral surface of the light adjusting portion and the light emitting element is embedded.
The light emitting module according to claim 10, wherein the light emitting element unit provided with the first sealing resin portion is embedded in the second sealing resin portion.
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