JP7121302B2 - 発光モジュールの製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、発光モジュールの製造方法に関する。
導光板と発光素子を用いた面状光源が知られている。
韓国特許出願特開10-2009-0117419号公報 特表2008-503034号公報 特開2019-012681号公報
色度のバラツキを低減した発光モジュールを提供することを目的とする。
本開示は、以下の構成を含む。
発光素子を準備する工程と、
前記発光素子から出射される光の少なくとも一部を反射する光調整部材を準備する工程と、
蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備する工程と、
第1主面と、前記第1主面の反対側の第2主面と、前記第1主面から前記第2主面まで貫通する貫通孔を備える導光板を準備する工程と、
前記貫通孔の前記第1主面側に前記光調整部材を配置し、前記貫通孔の内側面と前記光調整部材とで構成される凹部を形成する工程と、
前記凹部内に半硬化状態の前記波長変換部材を配置する工程と、
前記半硬化状態の波長変換部材に加熱、加圧の一方或いは両方を行い、前記凹部内の形状に沿った形状の硬化状態の波長変換部材を形成する工程と、
前記硬化状態の波長変換部材上に、前記発光素子を配置する工程と、
前記発光素子を埋設する光反射部材を形成する工程と、
前記発光素子と電気的に接続される配線層を形成する工程と、
を含む、発光モジュールの製造方法。
色度のバラツキを低減した発光モジュールを提供することができる。
実施形態にかかる発光モジュールを用いた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一例を示す模式平面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式平面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式平面図と模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールに用いられる発光素子の一例を示す模式断面図である。 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模式斜視図である。 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模式斜視図である。 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模式平面図と模式断面図である。 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模式断面図である。 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模式断面図である。 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模式断面図である。 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模式断面図である。 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模式断面図である。 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模式断面図である。 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模式断面図である。 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模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる面状光源の一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。 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模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールの一例を示す模式断面図である。 実施形態にかかる発光モジュールに用いられる導光板の一例を示す模式平面図と模式断面図である。
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。また、各部材は、硬化の前後において、また、切断の前後等において、状態や形状等が異なる場合であっても同じ名称を用いるものとする。
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及び面状光源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、上から順に、液晶パネル1100と、2枚のレンズシート1210、1220と、拡散シート1300と、面状光源1400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1100の下方に面状光源1400を配置するいわゆる直下型の液晶ディスプレイ装置1000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1100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、DBEF等の部材を備えてもよい。
<面状光源>
面状光源1400は、少なくとも1つの発光モジュールと少なくとも1つの配線基板と、を備える。液晶パネル1100や面状光源1400等の大きさに応じて、発光モジュール及び配線基板の数や大きさ、配置等を選択することができる。
<発光モジュール>
図2Aに示す発光モジュール100は、面状光源1400と略同じ大きさの発光モジュール100の一例を示しており、1つの面状光源1400は1つの発光モジュール100を備える。また、図2Bに示す発光モジュール100は、面状光源1400よりも小さい大きさの発光モジュール100の一例を示しており、1つの面状光源1400は、複数の発光モジュール100を備える。以下、図2Bに示す発光モジュール100を例に挙げて説明する。
図3A及び図3Bに、実施形態にかかる発光モジュール100の一例を示す。発光モジュール100は、導光板10と、複数の発光素子20とを備える。発光素子20は、半導体積層体21と、電極22と、を備える。導光板10は、光取り出し面となる第1主面11と、第1主面11の反対側の第2主面12と、第1主面11から第2主面12まで貫通する貫通孔13と、を備える。
貫通孔13内には、光調整部材50及び波長変換部材70が配置されている。波長変換部材70と発光素子20とは、接合部材30によって接合されている。
このような発光モジュールは、以下の工程を備える製造方法により得ることができる。
発光モジュールの製造方法は、
(1)発光素子を準備する工程と、
(2)発光素子から出射される光の少なくとも一部を反射する光調整部材を準備する工程と、
(3)蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備する工程と、
(4)第1主面と、第1主面の反対側の第2主面と、第1主面から第2主面まで貫通する貫通孔を備える導光板を準備する工程と、
(5)貫通孔の前1主面側に光調整部材を配置し、貫通孔の内側面と光調整部材とで構成される凹部を形成する工程と、
(6)凹部内に半硬化状態の前記波長変換部材を配置する工程と、
(7)波長変換部材に加熱、加圧の一方或いは両方を行い、凹部内の形状に沿った硬化状態の波長変換部材を形成する工程と、
(8)波長変換部材上に、発光素子を配置する工程と、
(9)発光素子を埋設する光反射部材を形成する工程と、
(10)発光素子と電気的に接続される配線層を形成する工程と、
を備える。
本開示にかかる発光モジュールの製造方法は、蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備し、それを導光板の貫通孔内で変形させて硬化された波長変換部材とする工程を含む。これにより、ポッティング等により波長変換部材を形成する場合と比較して、蛍光体の含有量のバラツキを低減し、色度のバラツキが低減された発光モジュールを得ることができる。
<実施形態1>
実施形態1にかかる発光モジュールの製造方法について詳説する。
(1)発光素子を準備する工程
発光素子20を準備する。発光素子20は、図4に示すように、半導体積層体21と、正負一対の電極22と、を備える。半導体積層体21は、発光面211と、発光面211の反対側の電極形成面212と、発光面211と電極形成面212の間の素子側面213を含む。半導体積層体は、サファイア等の成長基板を含んでいてもよい。電極22は、半導体積層体21の電極形成面212に配置される。
発光素子20は、半導体積層体21を形成する工程、電極22を形成する工程など、発光素子20を製造する工程の一部又は全部を行うことで準備することができる。あるいは、発光素子20は、購入して準備してもよい。
なお、発光素子20を準備する工程、光調整部材50を準備する工程、半硬化状態の波長変換部材70を準備する工程、導光板10を準備する工程は、どの順番で準備してもよい。また、これらの準備の一部又は全部を同時に行ってもよい。
(2)発光素子から出射される光の少なくとも一部を反射する光調整部材を準備する工程
光調整部材50を準備する。光調整部材50は、発光素子20から出射される光の少なくとも一部を反射する部材である。光調整部材50は、硬化状態または半硬化状態のいずれかの状態で準備することができる。
なお、「硬化状態」とは、いわゆるCステージ状態の樹脂材料である。また、「半硬化状態」とは、いわゆるBステージ状態の樹脂材料であり、加熱することで溶融させることが可能な状態を指す。Bステージ状態の樹脂材料は、加熱して溶融された後、さらに昇温して加熱することで「硬化状態」の樹脂材料となる。
硬化状態又は半硬化状態の光調整部材は、例えば、図5に示すように、透光性材料と光反射物質とを含むシート状の光調整部材50(以下、「第1シート50B」とも称する)を硬化状態又は半硬化状態で準備し、切断刃又はパンチング等で小片の光調整部材50(以下、「第1小片50B」とも称する)を準備することができる。図8Aに示すように、第1小片50Bは、導光板10の貫通孔13内において、第2主面12側に配置される第2面52と、その反対側の第1面51と、を備える。
第1シート50Aは、例えば、平らな支持部材上に、光反射物質を含む液体状態の樹脂材料を印刷、スプレー、ポッティング等の方法で形成した後、半硬化状態又は硬化状態となるような温度で加熱することで形成することができる。また、硬化状態の第1シート50Aは、射出成型、トランスファモールド、圧縮成形等によって形成することもできる。
あらかじめ小片化された硬化状態の第1小片50Bを形成する方法としては、印刷、スプレー、ポッティング、射出成型、トランスファモールド、圧縮成形等が挙げられる。
硬化状態の第1小片50Bを準備する場合は、後述の導光板10の貫通孔13の平面形状と略同じ形状か、それよりもやや小さい形状のものを準備する。また、硬化状態の第1小片50Bの厚みは、導光板10の厚み(貫通孔13の深さ)より小さいことが好ましい。硬化状態の第1小片50Bの厚みは、例えば、導光板10の厚みの5%~60%とすることができる。
硬化状態の第1小片50Bの第1面51及び/又は第2面52は、平坦な面とすることができる。あるいは、第1面51及び/又は第2面52は、それらの全体又は一部が、凹状又は凸状であってもよい。例えば、硬化状態の第1小片50Bの第2面52を凸状、すなわち、発光素子20側に凸となる形状とすることができる。これにより、発光素子20からの光を横方向に広げやすくすることができる。
硬化状態の第1小片50Bは、第1面51の大きさ及び形状と第2面52の大きさ及び形状とが、同じ大きさ及び形状とすることができる。その場合、第1小片50Bの側面53は、断面視において、直線状、曲線状、段差状、のいずれか、又はこれらを組み合わせた面とすることができる。
また、硬化状態の第1小片50Bの第1面51の大きさを、第2面52の大きさよりも、小さく、又は、大きくすることができる。第1小片50Bの第1面51と第2面52とが平行な場合、側面53は、第1面51又は第2面52に対して垂直又は傾斜した面とすることができる。
半硬化状態の第1小片50Bを準備する場合は、印刷、スプレー、ポッティング等の方法で形成することができる。後述のように、半硬化状態の第1小片50Bは貫通孔13内で変形させることが可能である。そのため、複数の第1小片50Bは、それぞれ体積が等しければよく、外形が同じでなくてもよい。半硬化状態の第1小片50Bは、硬化後に、導光板10の厚みの5%~60%となるように調整した大きさで準備することが好ましい。
光調整部材50が半硬化状態又は硬化状態となる加熱温度は、樹脂の種類によって適宜選択することができる。例えば、シリコーン樹脂を用いる場合は、60℃~130℃程度に加熱することで、半硬化状態の第1シート50A又は第1小片50Bとすることができる。さらに、100℃~150℃程度加熱することで、硬化状態の第1シート50A又は第1小片50Bとすることができる。
光調整部材50は、硬化状態又は半硬化状態の第1シート50Aを購入して、切断刃やパンチング等を用いて切断することで第1小片50Bを準備してもよい。あるいは、所定の大きさで形成された硬化状態又は半硬化状態の第1小片50Bを購入して準備してもよい。
液体状態の光調整部材を準備する場合は、液体状態の樹脂材料と、光反射物質の微粒子とを混合して準備することができる。あるいは、液体状態の光調整部材を購入して準備することができる。
(3)蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備する工程
半硬化状態の波長変換部材70を準備する。後述の工程を経ることで硬化状態の波長変換部材70となる部材である。
半硬化状態の波長変換部材70は、例えば、図6に示すように、透光性材料と蛍光体を含む、半硬化状態のシート状の波長変換部材70(以下、「第2シート70A」とも称する)を切断刃又はパンチング等により小片化することで、半硬化状態の小片の波長変部材70(以下、「第2小片70B」とも称する)を準備することができる。
第2シート70Aは、例えば、平らな支持部材上に、蛍光体を含む液状の樹脂材料を形成した後、半硬化状態となるような温度で加熱することで形成することができる。第2シート70Aの形成方法としては、例えば、印刷、スプレー、ポッティングが挙げられる。
半硬化状態となる加熱温度は、樹脂の種類によって適宜選択することができる。例えば、シリコーン樹脂を用いる場合は、60℃~130℃程度に加熱することで、半硬化状態の第2シートとすることができる。
また、あらかじめ小片化された第2小片70Bを形成する方法としては、印刷、スプレー、ポッティング、射出成型、トランスファモールド、圧縮成形等が挙げられる。後述のように、貫通孔13内で変形させるため、複数の第2小片70Bは、体積が等しければよく、外形が同じでなくてもよい。
また、半硬化状態の第2シート70Aを購入して、切断刃やパンチング等を用いて切断することで第2小片70Bを準備してもよい。あるいは、所定の大きさで形成された半硬化状態の第2小片70Bを購入して準備してもよい。
半硬化状態の第2小片70Bは、導光板10の貫通孔13の平面形状と同じ形状及び大きさとすることができる。その場合、第2小片70Bの厚みは、凹部14の深さと略等しくすることが好ましい。また、半硬化状態の第2小片70Bは、平面視における大きさが、貫通孔13の開口面積よりも小さい場合は、第2小片70Bの厚みは、貫通孔13の内側面131と、光調整部材50(第1小片50Bの第2面52)とで構成される凹部14の高さよりも、高くすることができる。
上述のように、光調整部材50と波長変換部材70とは、別々に準備することができる。あるいは、光調整部材50と波長変換部材70とを積層させて一体化させたものを準備することができる。
(4)第1主面と、第1主面の反対側の第2主面と、第1主面から第2主面まで貫通する貫通孔を備える導光板を準備する工程
図7に示すように、導光板10を準備する。導光板10は、発光素子20からの光を面状に広げる部材であり、光取り出し面である第1主面11と、その反対側に位置する第2主面12とを備えた略板状の部材である。導光板10は、第1主面11から第2主面12まで貫通する貫通孔13を、1又は複数備える。ここでは、1つの導光板10が4つの貫通孔13を備える例を示す。
このような導光板10は、例えば、射出成形やトランスファモールド、熱転写等で成形することにより準備することができる。また、導光板10の貫通孔13や、後述する溝15等は、導光板10の成形時に一括して金型で形成することができる。これにより、成形時の位置ずれを低減することができる。また、貫通孔13や溝15を有しない透光性の板を購入又は準備し、加工することで導光板10を準備してもよい。あるいは、貫通孔13や溝15を備えた導光板10を購入することで準備してもよい。
(5)貫通孔の第1主面側に光調整部材を配置し、貫通孔の内側面と光調整部材とで構成される凹部を形成する工程
次に、図8Aに示すように、貫通孔13内に光調整部材50(第1小片50B)を配置する。詳細には、第1小片50Bの第1面51が、導光板10の第1主面11側に配置される。第1小片50Bの第2面52が、導光板10の第2主面12側に配置される。これにより、貫通孔13の内側面131と、第1小片50Bの第2面52とで構成される凹部14を形成することができる。換言すると、貫通孔13の内側面131を内側面とし、第1小片50Bの第2面52を底面とする凹部14を形成することができる。
第1小片50Bは、図8Aに示すように、後述の第2小片70Bよりも先に貫通孔13内に配置することができる。あるいは、第1小片50Bと第2小片70Bと積層させた状態で、貫通孔13内に配置することができる。
導光板10の第1主面11が下側になるように配置した状態で、第2主面12側の開口部から第1小片51を挿入することができる。また、第1小片50Bは、第1主面11側から挿入してもよい。
第1小片50Bは、貫通孔13の内部において、導光板10の第2主面12から離れた位置に配置される。例えば、図8Aに示すように、第1小片50Bの第1面51と、導光板10の第1主面11とを面一となるように配置することができる。
また、図8Bに示すように、第1小片50Bの第1面51を、導光板10の第1主面11よりも内側となるように、第1主面11から離隔して配置することができる。つまり、第1小片50Bの第1面51側において、貫通孔13の内側面131が露出していてもよい。
第1小片50Bは、接着剤によって貫通孔13の内側面131に固定することができる。貫通孔13の内側面131に接着剤を配置した後、第1小片50Bを挿入することができる。あるいは、接着剤を第1小片50Bの側面に配置した状態で、貫通孔13内に挿入してもよい。
また、第1小片50Bは、接着剤を用いずに、貫通孔13内に固定することができる。例えば、図8Bに示すような、第1主面11側の幅が狭くなっている貫通孔13を備える導光板10Aの場合は、その狭い部分の幅よりも広い幅の第1小片50Bを用いることで、第1主面11側から第1小片50Bが脱落しない。そのため、接着剤を用いなくてもよい。
また、支持部材上に導光板10の貫通孔13が位置するように配置し、貫通孔13内に露出された支持部材上に、半硬化状態の第1小片50Bを配置することができる。その後、加熱により、半硬化状態から一度軟化させることで、貫通孔13の内側面131の形状に沿って変形させる。そして、さらに加熱することで半硬化状態の第1小片50Bを硬化することで、硬化された第1小片50Bを貫通孔13の内側面131に固定させることができる。
(6)凹部内に半硬化状態の波長変換部材を配置する工程
次に、図9に示すように、凹部14内に半硬化状態の波長変換部材70(第2小片70B)を配置する。第2小片70Bは、平面視において貫通孔13の中央に配置することが好ましい。これにより、加熱或いは加圧により粘度が低下した波長変換部材70を、凹部14の形状に沿うように変形させ易くすることができる。
(7)半硬化状態の波長変換部材に加熱、加圧の一方或いは両方を行い、凹部内の形状に沿った硬化状態の波長変換部材を形成する工程と
次に、半硬化状態の波長変換部材70(第2小片70B)を、加熱又は加圧して変形させる。第2小片70Bは、凹部14の形状に沿うように変形された後に硬化され、図10に示すように、硬化状態の波長変換部材70が形成される。第2小片70Bの加熱及び加圧について、いずれかを実施するか、双方を実施するかについては、使用する材料に応じて、適宜、定めることができる。さらに、加熱条件及び加圧条件についても、適宜選定することができる。
(8)波長変換部材上に、それぞれ発光素子を配置する工程
次に、図11に示すように、波長変換部材70上に、液状の接合部材30を配置する。接合部材30は、ポッティング、転写、スプレー、印刷等で配置することができる。
次に、図12に示すように、接着部材30上に、発光素子20を載置する。詳細には、接着部材30と、半導体積層体22の第2面211とが対向するように、発光素子20を配置する。ここで、発光素子20を押圧することで、発光素子20の素子側面23に接着部材30が這い上がる。このような状態で接合部材30を硬化させ、発光素子20と波長変換部材70とを接合する。また、波長変換部材70のタック性等を利用することによって、接合部材30を使わずに発光素子30を波長変換材料70に固定することも可能である。
(9)発光素子を埋設する光反射部材を形成する工程
次に、光反射性部材40を形成する。図13に示すように、導光板10の第2主面12及び発光素子20を埋設するように、光反射性部材40を形成する。光反射性部材40は、例えばトランスファモールド、圧縮成形、スプレー、印刷等で形成することができる。
次に、図14に示すように、光反射性部材40の一部を除去し、発光素子20の電極22を露出させる。光反射部材40を除去する方法としては、砥石等を用いた研削や、ブラスト、レーザ光照射等が挙げられる。なお、あらかじめ発光素子20の電極22が露出するように光反射性部材40を形成する場合は、この除去工程は省略することができる。
(10)前記発光素子と電気的に接続される配線層を形成する工程
次に、図15に示すように、電極22と電気的に接続される配線層60を形成する。配線層60は、電極22に対応する位置に開口部を備えるマスクを用いて、金属材料を印刷、スパッタ、蒸着等の方法で形成することができる。また、光反射性部材40の略全面及び電極22の露出面を含む全面に、スパッタで金属材料の薄膜を形成し、その後、レーザ光を照射することで金属材料の一部を除去する方法で、所望の形状の配線層60を形成することができる。
上述のようにして、図15(図3B)に示すような発光モジュール100を得ることができる。得られた発光モジュール100と、配線基板200の配線220とを接着シート等を用いて接着することができる。これにより図16に示すような面状光源1400を得ることができる。配線基板200の配線は、発光モジュール100の配線層60の外部端子61及び62と電気的に接続されている。そして、給電により、4つの光源20が同時点灯することができる。
配線基板200は、どのような方法で発光モジュール100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10の反対側に設けられた光反射性部材40の表面と、配線基板200の面との間に配置し、圧着することで、接合することができる。また、配線基板200の配線と光源20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を加圧と加熱により溶かして金属膜と接合することができる。
<実施形態2>
実施形態2にかかる発光モジュールの製造方法は、液状の光調整部材を用いる点において、実施形態1と異なる。他の工程は、実施形態1と同様とすることができる。
図17は、発光モジュールの変形例の一例である。発光モジュール100Aの光調整部材50は、第2面52が凸状となっている。このような光調整部材50は、例えば、図18に示すように、ディスペンスノズル80を用いて液状の光調整部材50を貫通孔13内に供給し、表面張力によって上面(第2面52)を凸状とし、この状態で硬化させることで形成することができる。そして、この光調整部材50の第2面52上に半硬化状態の波長変換部材70(第2小片70B)を配置し、加熱又は加圧することで、硬化状態の波長変換部材70とすることができる。
発光素子20側に凸となる光調整部材50が発光素子20の直上に配置されることで、色度のバラツキが低減された光を効率よく横方向に広げることができる。液体状態の光調整部材50は、硬化後に、導光板10の厚みの5%~60%となるように調整した量を供給することが好ましい。
<変形例>
図19は、発光モジュールの変形例の一例である。発光モジュール100Bの導光板10の貫通孔13は、第1主面11側の開口部の幅(直径)が、第2主面12側の開口部の幅(直径)よりも大きい。さらに、貫通孔13は、第1主面11側の開口部に近づくにつれて幅が広くなる部分を含む。
図20は、図19に示す発光モジュール100Bに用いられる導光板10Bの模式平面図及び模式断面図である。このような導光板10Bを準備し、各実施形態で例示した方法と同様に、光調整部材50を配置する。半硬化状態又は硬化状態の光調整部材50の場合は、第2主面12側から貫通孔13内に配置する。第2面52が傾斜面を備える光調整部材50を準備することで、図19に示すような発光モジュール100Bを得ることができる。第2面52は平坦な面とすることができ、図19に示すような凸状であってもよい。
液体状態の光調整部材50の場合は、第2主面12側の開口部から貫通孔13内に供給する。これにより、発光素子20側に凸となる形状であり、さらに傾斜面を備える光調整部材50を発光素子20の直上に配置することができる。
このような光調整部材50を備えることで、色度のバラツキを低減された光を、より効率よく横方向に広げることができる。
また、図20に示す導光板10Bは、第2主面12側に、溝15を備える。溝15は、断面視において隣接する貫通孔13の間に配置される。溝15は、平面視において、貫通孔13を取り囲むように配置される。この溝15内には、図19に示すように光反射性部材40の一部を配置することができる。これにより、色度バラツキが低減された光を第1主面11側に向けて反射し易くすることができる。
各実施形態にかかる発光モジュールを構成する各部材について、以下に詳述する。
(導光板)
導光板10が平面視形状が四角形の場合、平面視における大きさは、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。また、導光板10の厚みは0.1mm~5mm程度とすることができ、0.5mm~3mmが好ましい。尚、ここでの「厚み」とは、例えば、第1主面11や第2主面12に凹部や凸部等がある場合は、それらがないものと仮定した場合の厚みを指すものとする。導光板10の平面視形状は例えば、正方形、長方形等の四角形とすることができる。あるいは、三角形、六角形、八角形等の多角形や、円形、楕円形等とすることができる。さらに、これらを組みあせた形状や、一部が丸みを帯びた形状や、一部が欠けた形状等とすることができる。
導光板10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、射出成形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。また、ポリエチレンテレフタレート等の安価な材料を用いることで、発光モジュールのコストを低減することができる。さらに、ポリカーボネートよりも耐熱性を向上させることができる。
導光板10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。複数の透光性の層を積層する場合は、接着剤を用いて各層を貼り合わせることができる。また、複数の透光性の層が積層されている場合、一部又は全部の層が、貫通孔や凹部を備えることで、導光板の内部に空気層を備えるような構造とすることもできる。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。
(貫通孔)
貫通孔13は、導光板10の第1主面11から第2主面12まで貫通し、その内部に発光素子20が配置される部分である。
複数の貫通孔13は、導光板10の平面視において、二次元に配列される。好ましくは、複数の貫通孔13は、直交する二方向、つまり、x方向(横方向)およびy方向(縦方向)に沿って二次元的に配列される。例えば、図2A、図2B等に示すように、貫通孔13のx方向の配列ピッチとy方向の配列ピッチは、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、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10の中央から周辺に向かって間隔が広くなるように貫通孔13が配列されていてもよい。
貫通孔13の開口部は、平面視において、円形又は楕円形とすることができる。あるいは、正方形、ひし形、長方形等の四角形とすることができる。さらに、三角形、六角形、八角形等の多角形とすることができる。
貫通孔13の内側面131は、第1主面11又は第2主面12に対して垂直な面とすることができる。あるいは、貫通孔13の内側面131の一部又は全部が、第1主面11又は第2主面12に対して傾斜している貫通孔13とすることができる。
(溝:リフレクタ)
導光板10は、第2主面12において、貫通孔13以外は平坦な面であってもよい。また、第2主面12は、図20に示すような溝15を備えてもよい。溝15の側面は、断面視において直線又は曲面とすることができ、さらには、これらを組み合わせてもよい。また、溝15の側面を曲面とする場合、その曲率は一定でもよく、また、位置によって任意の曲率を有することもできる。
(発光素子)
発光素子20は、発光ダイオードなど、公知の半導体発光素子を利用することができる。用いる発光素子20の半導体積層体21の組成、発光波長、大きさ、個数などは、目的に応じて適宜選択することができる。発光素子20は、紫外光~可視光の任意の波長の光を出射する発光素子を選択することができる。例えば、紫外、青色、緑色の光を出射する発光素子としては、半導体積層体22として、窒化物系半導体(InAlGa1-x-yN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)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発光素子としては、GaAs,GaP、InP等を挙げることができる。半導体積層体22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。発光素子20の半導体積層体21の形状は、平面視において正方形、長方形等の四角形や、三角形、六角形等の多角形とすることができる。発光素子20の平面視における大きさは、例えば、一辺の長さが、50μm~1000μmとすることができる。また、発光素子20の高さは、例えば、5μm~300μmとすることができる。発光素子20の電極22としては、例えば、Cu、Au、Ni等を用いることができる。電極22の厚みは、例えば、0.5μm~100μmとすることができる。
(接合部材)
接合部材30は、発光素子20と波長変換部材70とを接合させる透光性の部材である。接合部材30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。
(光反射性部材)
光反射性部材40は、複数の発光素子20と導光板10の第2主面12とを被覆する光反射性の部材である。光反射性部材40で第2主面12の全面を覆うことで、発光素子20からの光を導光板10に効率よく取り入れることができる。
光反射性部材40は、発光素子20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40の材料は、例えば、金属や、白色の樹脂材料、DBR膜等を用いることができる。光反射性部材40の材料は、特に、白色の樹脂材料が好ましい。白色の樹脂材料としては、例えば、光反射性物質として酸化チタン、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛等を含む樹脂材料や、発泡樹脂材料等が挙げ有られる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート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。
(光調整部材)
光調整部材50は、導光板10の貫通孔13内に配置され、発光素子20からの光の一部を反射する機能を備えることが好ましい。例えば、発光素子20から出射される光に対して70%~90%の反射率を有し、好ましくは80%~85%反射率を有する。光調整部材50の材料は、例えば、白色の樹脂材料を用いることができる。光調整部材50の材料は、特に、白色の樹脂材料が好ましい。白色の樹脂材料としては、例えば、光反射性物質として酸化チタン、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛等を含む樹脂材料や、発泡樹脂材料等が挙げ有られる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート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。
(波長変換部材)
波長変換部材は、樹脂材料と、波長変換物質として粒子状の蛍光体を含む。波長変換部材は、少なくとも発光素子20からの光を透過させる透光性であり、発光素子20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。樹脂材料としては、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。
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、Y(Al,Ga)12:Ce)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Lu(Al,Ga)12:Ce)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Tb(Al,Ga)12:Ce)、βサイアロン蛍光体(例えば、(Si,Al)(O,N):Eu)、αサイアロン蛍光体(例えば、Mz(Si,Al)12(O,N)16(但し、0<z≦2であり、MはLi、Mg、Ca、Y、及びLaとCeを除くランタニド元素)、CASN系蛍光体(例えば、CaAlSiN:Eu)若しくはSCASN系蛍光体(例えば、(Sr,Ca)AlSiN:Eu)等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(例えば、KSiF:Mn)若しくはMGF系蛍光体(例えば、3.5MgO・0.5MgF・GeO)等のフッ化物系蛍光体、又は、量子ドット蛍光体等を用いることができる。
これらの蛍光体は、1種類又は複数種類を用いることができる。光拡散物質を含んでいてもよい。光拡散物質としては、例えば酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛等の微粒子が挙げられる。
(配線基板)
配線基板200は、絶縁性の基材210と、配線220とを備える。配線は、複数の発光素子20と電気的に接続される。
配線基板200は、例えば、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と、基材の両面側において導電性部材と電気的に接続された配線と、を備える。
配線基板200は、積層構造を有していてもよい。例えば、配線基板200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200は複数のTFT(Thin-Film Transistor)を有するTFT基板であってもよい。
配線基板の基材の材料としては、例えば、セラミックス又は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。
配線は、例えば、基材上に設けられた導電箔(導体層)であり、複数の発光素子20と電気的に接続される。配線の材料は、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、配線の厚みは、例えば、5~50μm程度である。
本開示にかか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
1100…液晶パネル
1210、1220…レンズシート
1300…拡散シート
1400…面状光源
100…発光モジュール
10、10A…導光板
11…第1主面(光取り出し面)
12…第2主面
13…貫通孔
131…貫通孔の内側面
14…凹部
15…溝
20…発光素子
21…半導体積層体
211…発光面
212…電極形成面
213…素子側面
22…電極
30…接合部材
40…光反射性部材
50…光調整部材
50A…光調整部材(第1シート)
50B…光調整部材(第1小片)
51…光調整部材の第1面(導光板の第1主面側)
52…光調整部材の第2面(導光板の第2主面側)
53…光調整部材の側面
60…配線層
61、62…外部端子
70…波長変換部材
70A…波長変換部材(第2シート)
70B…波長変換部材(第2小片)
71…波長変換部材の第1面(導光板の第1主面側)
72…波長変換部材の第2面(導光板の第2主面側)
80…ノズル
200…配線基板
210…基材
220…配線

Claims (7)

  1. 発光素子を準備する工程と、
    前記発光素子から出射される光の少なくとも一部を反射する光調整部材を準備する工程と、
    蛍光体を含有する半硬化状態の波長変換部材を準備する工程と、
    第1主面と、前記第1主面の反対側の第2主面と、前記第1主面から前記第2主面まで貫通する貫通孔を備える導光板を準備する工程と、
    前記貫通孔の前記第1主面側に前記光調整部材を配置し、前記貫通孔の内側面と前記光調整部材とで構成される凹部を形成する工程と、
    前記凹部内に半硬化状態の前記波長変換部材を配置する工程と、
    前記半硬化状態の波長変換部材に加熱、加圧の一方或いは両方を行い、前記凹部内の形状に沿った形状の硬化状態の波長変換部材を形成する工程と、
    前記硬化状態の波長変換部材上に、前記発光素子を配置する工程と、
    前記発光素子を埋設する光反射部材を形成する工程と、
    前記発光素子と電気的に接続される配線層を形成する工程と、
    を含む、発光モジュールの製造方法。
  2. 前記半硬化状態の波長変換部材を準備する工程は、半硬化状態のシート状の波長変換部材を切断して小片化することにより準備する工程を含む、請求項1に記載の発光モジュールの製造方法。
  3. 前記光調整部材を準備する工程は、半硬化または硬化状態の光調整部材を準備する工程を含む、請求項1又は請求項2に記載の発光モジュールの製造方法。
  4. 前記光調整部材を準備する工程は、液体状態の光調整部材を準備する工程を含む、請求項1又は請求項2に記載の発光モジュールの製造方法。
  5. 前記光調整部材は、前記貫通孔内において前記第1主面側に配置される第1面と、前記第2主面側に配置される第2面と、を有し、前記第2面は凸状である、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
  6. 前記光調整部材の前記第1面は、前記導光板の前記第1主面と面一となるように配置される、請求項1~請求項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. 前記光調整部材の前記第1面は、前記導光板の前記第1主面から離隔して配置される、請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
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