JP7021447B2 - 発光装置 - Google Patents
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例えば、特許文献1に開示される発光装置は、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を備える。
さらに以下に示す発明は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置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。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、理解を容易にする等のために誇張している場合がある。
図1は、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、中間層110と、発光装置100とを備える。液晶ディスプレイ装置1000は、液晶パネル120の下方に発光装置100を配置す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、発光装置100から照射される光を、中間層110にある拡散板や蛍光体シートで光拡散や波長変換等を行い、液晶パネル120に照射する。なお、図1では図示を省略しているが、上述の構成部材以外に、偏光フィルムやカラーフィルタ等の部材を備える。
図2は、図1のA-A線における発光装置100と中間層110とを示す模式断面図である。発光装置100は、基板1と、基板1に載置される複数の光源部10とを備える。複数の光源部10は基板1上にマトリクス状に配置され、発光装置100は拡散板110aおよび蛍光体シート110bを面状に照射する。直下型の液晶ディスプレイ装置では、液晶パネルと発光装置との距離が近いので、発光装置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装置として、輝度ムラの少ない発光装置が望まれている。
本開示の発光装置100は、特定の指向特性を備えた光源部10を用いることで、輝度ムラの少ない発光装置とすることができる。
基板1は、複数の光源部10を実装して電気的に接続するための回路基板である。図3は、図2の破線部分を拡大し、光源部10と基板1との詳細を示す拡大図である。なお、各部材の大きさや位置関係等は、理解を容易にするために誇張している。基板1は、基材1aに配線層1bが形成され、その配線層1bの実装部が露出するように絶縁部材2が設けられている。基材1aは、基板1の本体基材(ベースフィルム)を構成し、例えば可撓性を有する薄板状の絶縁性部材から形成される。
絶縁部材2は、例えば、発光素子11から発せられる光の色と同色の部材(例えば、青色に光る発光素子の場合は、青色の絶縁部材)、発光素子11や波長変換部材の発光波長に応じた反射領域を持つ材料、あるいは白色の材料等を用いることができる。これにより、発光装置100の光出力を高めることができる。絶縁部材2は、例えば、シリコーン樹脂に酸化チタンあるいは酸化ケイ素などを混ぜたものを用いることができる。
光源部10は、発光素子11と、発光素子11の側面を被覆し、かつ発光素子11の上面を露出させる樹脂部12とを備える。発光素子11は、一の面に一対の電極を有し、一対の電極は基板1と対向して配置される。発光素子11と基板1とは接合部材を介して電気的に接合される。
本開示の発光装置は、発光素子11の側面に樹脂部12を設けることで、発光素子11の側面から出る光を樹脂部12を介して上方に取り出すことができる。その結果、250μm以下の発光素子を用いたとしても、光源部10の直上近傍(例えば、発光素子の中心の直上を基準に-40度~40度)の配光特性を平坦化させることができる。
図6Aから図8において、発光装置100で用いるのに適した光源部10の指向特性の例をそれぞれ3つ示す。
発光素子11と隣接する発光素子11とのピッチ間距離をaとし、発光素子11の上面と中間層110との間の距離をbとする。この時、配光角度θは、tanθ=a/2bを満たす。このような光源部10を用いることで、発光素子11の出射光と、隣接する発光素子11の出射光とが重なり合い、その領域が他の領域よりも明るくなることを抑制することができる。その結果、発光装置100の照射光の輝度ムラが抑制される。
基板1は、光源部10を搭載し、その光源部10に外部から給電するための配線層(導電部)を有する回路基板である。基板1は、少なくとも、基材1aと、配線層1bと、により構成される。本実施形態の基板1は、液晶パネル120と対向して配置される直下型のバックライト用の実装基板である。基板1は、リジット基板であってもよいし、ロール・ツー・ロール方式で製造可能なフレキシブル基板であってもよい。基板1の厚さは、適宜選択することができる。
複数の光源部10は、基板1の上面側に配置される。複数の光源部10は、基板1の上面において、1次元または2次元に配列される。好ましくは、複数の光源部10は、直交する2方向、つまり、x方向およびy方向に沿って2次元に配列される。複数の光源部10のx方向の配列ピッチpxは、y方向の配列ピッチpyと異なっている。しかしながら、複数の光源部10の配置は、図示する例に限定されず、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、配列の2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、基板1の中央から周辺に向かって間隔が広くなるように光源部10が配列されていてもよい。光源部10間のピッチは、光源部10の光軸間の距離である。
樹脂部12は、発光素子11の側面を被覆し、かつ発光素子11の上面を露出させる。樹脂部12は、発光素子11の側面方向に出射される光を上方に取り出す役割を有する。樹脂部12の母材の材料としては、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。樹脂部12の耐光性および成形容易性の観点からは、樹脂部12としてシリコーン樹脂を選択すると有益である。
接合部材は、発光素子11を配線層1bに固定する。ここでは、接合部材は、発光素子11を配線層1bに電気的に接続する機能も有する。接合部材は、Au含有合金、Ag含有合金、Pd含有合金、In含有合金、Pb-Pd含有合金、Au-Ga含有合金、Au-Sn含有合金、Sn含有合金、Sn-Cu含有合金、Sn-Cu-Ag含有合金、Au-Ge含有合金、Au-Si含有合金、Al含有合金、Cu-In含有合金、または、金属およびフラックスの混合物等である。
100 発光装置
110 中間層
110a 拡散板
110b 蛍光体シート
120 液晶パネル
1 基板
1a 基材
1b 配線層
2 絶縁部材
3 開口部
10 光源部
11 発光素子
11a 発光層
11b 透光性基板
12 樹脂部、透光性部材
Claims (8)
- 基材と、前記基材の上面に設けられる配線層と、前記配線層の上面に設けられ、平面視において複数の開口部を有する光反射性物質を含む絶縁部材と、を備え、前記複数の開口部それぞれの底面において前記配線層の上面の一部が位置する基板と、
前記開口部の底面のそれぞれに実装される複数の光源部と、
前記基板と前記光源部とを接合する接合部材と、を備え、
前記光源部は、
透光性基板と、前記透光性基板に積層された半導体積層構造と、前記半導体積層構造に電気的に接続される一対の電極と、をこの順に有し、前記一対の電極が前記基板と対向して配置され、平面視において縦および横の寸法が250μm以下である矩形状の発光素子と、
前記透光性基板の上面と、前記透光性基板の側面が有する前記透光性基板の上面側からの一部領域とを露出させる樹脂部とを備え、
前記複数の光源部それぞれの光出力の変動量は、隣接する前記発光素子の光軸間の距離をaとし、前記発光素子の上面と前記複数の光源部上に配置され前記複数の光源部からの光が入射する拡散板または蛍光体シートとの間の距離をbとしたときに、tanθ=a/2bを満たす-θからθの範囲で15%以内である発光装置。 - 前記樹脂部は透光性である、請求項1に記載の発光装置。
- 前記樹脂部は、高さ方向において、前記発光素子の発光層よりも高く位置する、請求項2に記載の発光装置。
- 前記樹脂部は、拡散部材を含まない請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記複数の光源部それぞれの光出力の変動量は、指向特性図において、-40度から40度の範囲で15%以内である、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記複数の光源部それぞれの光出力の変動量は、指向特性図において、-45度から45度の範囲で15%以内である、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記複数の光源部それぞれは、前記指向特性図において、-15度から15度の範囲の波形形状のy値の最大値と最小値とを結ぶ直線y=ax+bの傾きaが-0.3~0.3の範囲内にある指向特性を有する、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記複数の光源部は、前記基板の中央から周辺に向かって間隔が広くなるように配列される、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の発光装置。
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