JP7208470B2 - 発光モジュールの製造方法及び発光モジュール - Google Patents

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。

従来から、特許文献１に示すように、発光素子を収容する、カップ状に形成された窪みを有する本体部と、当該本体部内に収容された発光素子を封止する、蛍光体粒子を含有する封止体とを有する発光装置が知られていた。

特開２００５－２３５８４７号公報

しかし、前記発光装置では、封止体が窪みを有する本体部に収容された後、硬化するまでの間に、蛍光体粒子が自重により沈降し、発光素子の周囲に集まることになる。そのため、個々の光半導体装置ごとに蛍光体粒子の配置状態が不均一となり、色調ばらつきが発生してしまう。そして、これらの光半導体装置を複数並べて用いた場合、個々の色調ばらつきが際立って表れるというおそれがある。

本開示に係る実施形態は、発光モジュールの色調ばらつきを低減させた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課題とする。

本実施形態に係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複数の樹脂個片を準備する工程と、複数の凹部を有する導光板を準備し、前記凹部に前記樹脂個片を載置する工程と、前記樹脂個片に加熱、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波長変換部材を、複数の前記凹部内に形成する工程と、前記波長変換部材のそれぞれの上に、発光素子を設ける工程と、前記発光素子を配線と電気的に接続する工程と、を含む手順としている。

また、本実施形態に係る発光モジュールは、複数の凹部を有する導光板と、前記凹部に挿設される波長変換部材と、前記波長変換部材に接合される発光素子と、前記発光素子と接続される配線と、を備えている。

本開示に係る発光モジュールの製造方法及び発光モジュールによれば、色調ばらつきを低減させ、高品質とすることができる。

本実施形態に係る発光モジュールを用いた液晶ディスプレイ装置の構成を分解した状態で模式的に示す斜視図である。 本実施形態に係る発光モジュールの平面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの一部を断面として模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールに用いる導光板の一部を断面として上面側から模式的に示す斜視断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールに用いる導光板の一部を断面として底面側から模式的に示す斜視断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールを液晶ディスプレイ装置と合せて接続した状態を示す平面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの構成を模式的に示す回路図である。 本実施形態に係る発光モジュールを液晶ディスプレイ装置に適用した状態を模式的に示す平面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における樹脂個片準備工程で用いる樹脂個片を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における導光板準備工程で用いる導光板を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における拡散部材片載置工程を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における樹脂個片載置工程を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における加熱硬化工程を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における発光素子設置工程を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における透光性接合部材形成工程を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における封止部材設置工程を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における封止部材設置工程で封止した封止部材を研削した状態を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における配線部形成工程で金属膜を設けた状態を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における配線部形成工程で設けた金属膜をパターニングして配線を形成した状態を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法における配線層形成工程においてパターニングした配線に配線基板を接続した状態を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの変形例を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールの他の変形例を示す断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールに用いる他の構成の導光板の一部を断面として上面側から模式的に示す斜視断面図である。

以下、図面を参照して、本開示内容を詳細に説明する。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」、及びその他の類似する別の用語）を用いるが、それら各用語の使用は、図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、当該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、同一若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にその内容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。

＜液晶ディスプレイ装置＞
まず、本実施形態に係る発光モジュール１００を使用した液晶ディスプレイ装置１０００について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る発光モジュールを用いた液晶ディスプレイ装置の構成を分解した状態で模式的に示す斜視図である。
発光モジュール１００は、例えば、液晶ディスプレイ装置１０００に用いられる。
液晶ディスプレイ装置１０００は、発光モジュール１００の導光板の第１主面１ｃ上に、拡散シート１１０ｂと、レンズシート１１０ａと、液晶パネル１２０と、を備え、それらが重層されることにより形成されている。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り、発光モジュール１００から照射される光を、液晶パネル１２０に照射することができるように構成されている。また、液晶ディスプレイ装置１０００は、前記した構成部材以外に、さらに偏光フィルムやカラーフィルタ等の部材を備えることもできる。なお、液晶ディスプレイ装置１０００については、さらに後述する。

＜発光モジュール＞
続いて、発光モジュール１００を構成する各部材について、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂを用いて詳述する。図２Ａは、本実施形態に係る発光モジュールの平面図である。図２Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールの一部を断面として模式的に示す断面図である。図３Ａは、本実施形態に係る発光モジュールに用いる導光板の一部を断面として上面側から模式的に示す斜視断面図である。図３Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールに用いる導光板の一部を断面として底面側から模式的に示す斜視断面図である。
発光モジュール１００は、複数の凹部１ｂを有する導光板１と、導光板１の凹部１ｂに設けられている波長変換部材１２ａと、波長変換部材１２ａに接合される発光素子１１と、発光素子１１と接続される配線１５ａを備える。発光モジュール１００は、発光素子１１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と、発光素子１１を封止する封止部材１３と、配線基板２０とを備えている。

［導光板］
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。
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（対向する側）である上側の第２主面１ｄと、を備えている。そして、第１主面１ｃに複数の光学機能部１ａを有するとともに、第２主面１ｄに複数の凹部１ｂを有している。
導光板１の平面形状は、矩形に形成され、その大きさは、例えば、一辺が１ｃｍ～２００ｃｍ程度とすることが可能であり、３ｃｍ～３０ｃｍ程度が好ましい。厚みは０．１ｍｍ～５ｍｍ程度とすることが可能であり、０．５ｍｍ～３ｍｍが好ましい。また、導光板１の平面形状に制限はなく、例えば、略矩形や略円形等とすることが可能である。

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、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂等の樹脂材料やガラス等の透光性を有する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く、透明性が高く、安価なポリカーボネートが更に好ましい。導光板１に発光素子１１を実装した後に配線基板２０を貼付する発光モジュール１００の製造方法においては、半田リフローのような高温が作用す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使用可能である。
また、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。成形位置ずれを低減するためには、光学機能部１ａ及び凹部１ｂを一括して金型で形成することが好適である。

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、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を目的として、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適である。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可能となる。

［光学機能部］
光学機能部１ａは、発光素子１１からの光を反射して放射方向に広げ、導光板１の面内における発光強度を平均化させるために設けられている。
光学機能部１ａは、導光板１にレンズ等の反射や拡散機能を有する部材を設けるなど、種々の構成により実現させることができる。例えば空気等、導光板１の材料と屈折率の異なる物質と界面を設ける構成とすることができる。
また、光学機能部１ａは、第１主面１ｃ側に設けられた逆円錐の凹みの空間として形成されているが、その大きさや形状は、適宜設定することができる。具体的には、第１主面１ｃ側に設けられた、逆四角錐、逆六角錐等の逆多角錐形等の凹みの空間として形成してもよい。そして、光学機能部１ａは、このように形成された凹みであって、導光板１と屈折率の異なる物質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、つまり、光学機能部１ａを中心として放射方向に反射する構成とすることができる。また、光学機能部１ａは、断面視において直線状又は曲線状である傾斜面を有する凹部に、例えば金属等の反射膜や白色の樹脂等の反射性材料を設ける構成とすることができる。

後述するように、光学機能部１ａは、各々の発光素子１１（導光板１の第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く、さらに、発光素子１１の光軸と、光学機能部１ａの中心（凹部頂点）である光軸とが延長線上において略一致する位置に設けられることが好ましい。
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施すものであってもよい。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、又は粗面とすることで、さらに光を拡散させ、輝度ムラを低減させることができることになる。
また、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、凹みの傾斜面に沿って凹み表面を覆い凹みを埋めないように透光性の部材を設けることが望ましい。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ことになる。

［凹部及び波長変換部材］
凹部１ｂは、導光板１の第２主面１ｄ側に複数設けられ、波長変換部材１２ａを設置するために設けられている。凹部１ｂは、ここでは、光学機能部１ａの対向する位置に形成されている。凹部１ｂに設けられる波長変換部材１２ａは、透光性材料である樹脂と蛍光体を含む後記するような樹脂個片が凹部１ｂの形状に沿って変形することで形成される。また、凹部１ｂは、発光素子１１の実装位置の目標とするための位置決め部を兼用している。凹部１ｂは、発光素子１１の面積よりも大きな開口となるように形成されている。そして、凹部１ｂは、一例として、平面視において円形の開口であり円柱状の空間により形成されている。

凹部１ｂの平面視形状は、ここでは、発光素子１１からの光を良好に広げることができる形状である略円形としている。しかし、その形状には制限がなく、凹部１ｂの配列ピッチ等により、略矩形形等、適宜な形状を選択可能である。特に、凹部１ｂの配列ピッチ（最も近接した２つの凹部１ｂの間の距離）が略均等である場合には、略円形又は略正方形が好適である。

凹部１ｂの平面視における大きさは、例えば、０．０５ｍｍ～１０ｍｍとすることが可能であり、０．１ｍｍ～１ｍｍが好ましい。深さは０．０５ｍｍ～４ｍｍとすることが可能であり、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。

波長変換部材１２ａは、それぞれ離間した複数位置に設けられているため、波長変換材料として扱われる樹脂個片の適量を適切な位置に個別に配置可能となっている。また、発光素子１１からの光を波長変換部材１２ａにおいて均一化させ、輝度むらや、色むらを低減させるために、各々の発光素子１１の１つに対して、１つの波長変換部材１２ａが設けられている。
波長変換部材１２ａは、透光性材料と蛍光体を含んでいる。透光性材料には、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。エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂、又は、ガラス等を用いることができるが、耐光性及び成形容易性の観点からは、シリコーン樹脂を選択することが好適である。

また、蛍光体の種類に応じて、変換可能な波長な範囲が異なることになり、変換を希望する波長とするために適切な波蛍光体を選択する必要がある。蛍光体としては例えば、ＹＡＧ蛍光体、ＬＡＧ蛍光体、クロロシリケート系蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ蛍光体、ＳＣＡＳＮ蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体等のフッ化物系蛍光体などを用いることができる。特に、複数種類の蛍光体を１つの波長変換部材１２ａにおいて用いること、より好ましくは、波長変換部材１２ａ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可能となる。

さらに、一例として、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、波長変換部材１２ａ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蛍光体を波長変換部材１２ａに含有させることで、特定の色の光を出射することが可能となる。また、波長変換部材１２ａは量子ドットとすることも可能である。
波長変換部材１２ａ内において、波長変換材料の配置態様には制限はなく、略均一に分布させること、一部に偏在させること、又は、異なる波長変換材料をそれぞれ含有する複数の層を積層させること等、効果的な態様を選択することが可能である。

［拡散部］
発光モジュール１００は、発光素子１１からの照射光を、その内部で拡散又は均等化させるための拡散部１２ｂを備える構成とすることもできる。
拡散部１２ｂ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側に配置される。拡散部１２ｂは、導光板１の凹部１ｂ内に配置され、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を薄型化等するためには、導光板１の凹部１ｂ内に配置されていることが好適である。
また、拡散部１２ｂは、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、これらを混合した樹脂材料にＳｉＯ２やＴｉＯ２等の微粒子を含有させた材料を用いることも可能である。拡散部１２ｂの樹脂中のＳｉＯ_２やＴｉＯ_２等の微粒子の含有量を調整することで第１主面１ｃ及び光学機能部１ａへの配光を調整することが可能である。拡散部１２ｂ拡散部材料は、例えば、シート状のものを使用し形成する方法、及びポッティング、印刷法、マスクを使用してスパッタやスプレー法など、種々の方法で形成することができる。また、シート状のものを使用する場合は、波長変換材料と積層した状態のものを使用してもよい。

［発光素子］
発光モジュール１００の光源である発光素子１１は、例えば透光性基板を備え、主に発光を取り出す主発光面１１ｃと、当該主発光面１１ｃに対向して反対側に配置されている、電極形成面１１ｄに設けられている一対の電極１１ｂとを有している。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、配線１５ａ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ている。複数の発光素子１１と１枚の導光板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を介して接合されている。

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している。半導体積層構造は、発光層と、発光層を挟むｎ型半導体層及びｐ型半導体層とを含み、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層にｎ側電極及びｐ側電極１１ｂがそれぞれ電気的に接続されている。
発光素子１１は、縦、横及び高さの寸法に制限はない。但し、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ためには、縦及び横の寸法が１０００μｍ以下（平面視）の半導体発光素子を用いることが好ましく、より好ましくは、縦及び横の寸法が５００μｍ以下であり、さらに好ましくは、縦及び横の寸法が２００μｍ以下の発光素子を用いることが求められる。

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。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１５ａの形成を容易に行うことができるという利点を有している。
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よく製造することができるという利点を有している。

複数の発光素子１１は、導光板１の平面視において、二次元的であるマトリクス状に配置されている。この場合において、複数の発光素子１１は、直交する二方向、つまり、ｘ方向及びｙ方向に沿って二次元的に配列されることが好ましい（図２Ａ）。各発光素子１１のｘ方向の配列ピッチｐ_ｘ（発光素子１１間のピッチとは、発光素子１１の光軸間の距離のことをいう）及びｙ方向の配列ピッチｐ_ｙは、ｘ方向及びｙ方向の間でピッチが同一（図２Ａ）、又は、異なるもののいずれであってもよく、さらには、配列の二方向が直交している必要もない。また、ｘ方向又は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く、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。
発光素子１１の配列ピッチは、例えば発光素子１１間の距離を、０．０５ｍｍ～２０ｍｍ程度とすることが可能であり、１ｍｍ～１０ｍｍ程度が好ましい。

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、発光素子１１として発光ダイオードを例示している。発光素子１１は、青色光を出射する光源を用いること、又は、複数の異なる色光を発する発光素子を用い、例えば、赤色、青色、緑色の各色光を混合して白色光を出射することができる。
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、その目的に応じて、使用する発光素子の組成、発光色、大きさ、個数等も適宜、選択が可能である。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（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）又は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。また、前記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、半導体層の材料及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。

［透光性接合部材］
発光素子１１と、導光板１、拡散部１２ｂ又は波長変換部材１２ａとは、一例として、透光性接合部材１４によって接合されている。透光性接合部材１４は、発光素子１１の主発光面１１ｃと導光板１の間に設けられている。
発光素子１１と透光性接合部材１４とは、当該発光素子１１の側面から透光性接合部材１４の周縁下面に亘って延在して設けられている接着部材１４ａ（図７Ａ）を介して接合されている。この接着部材１４ａは、シリコーン樹脂等の公知の接着剤等を使用することができる。
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部材であり、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％以上を透過することが求められる。透光性接合部材１４は、拡散部材等を含むものであってもよいが、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いてもよい。
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。

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を接続する面）を被覆することも可能である。
また、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ためには、発光素子１１の発光層の側面を被覆することが好ましい。この場合には、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（図２Ｂ）。
さらに、発光素子１１が透光性基板を備える場合において、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ためには、透光性接合部材１４は、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。この場合において、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。
また、発光素子１１の光を拡散部１２ｂ又は波長変換部材１２ａに効率的に入光させ、発光の輝度ムラや色ムラを低減するためには、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１２ｂ又は波長変換部材１２ａ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。

［封止部材］
封止部材１３は、発光素子１１と導光板１を補強し、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の側面とを封止するために設けられている。
封止部材１３は、光反射性を有することが好ましく、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ことが求められる。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ことになる。また、封止部材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ことになる。
封止部材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。また、封止部材１３は、導光板１の一面を被覆する目的で比較的大量に用いられる材料であり、発光モジュール１００のコストダウンを図るためには、安価な酸化チタンを含有させたシリコーン樹脂を用いることが好ましい。

［配線］
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１５ａが設けられている。配線１５ａは、封止部材１３における導光板１と反対側の面に形成されている。配線１５ａを設けることにより、複数の各発光素子１１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ようになっている。

［配線基板］
配線基板２０は、絶縁性の基材２０ａと、複数の発光素子１１に電気的に接続される配線層２０ｂと、導電性部材２０ｃ等を備える基板である。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は、当該基材２０ａの両面側において、配線層２０ｂと電気的に接続されている。
配線基板２０は、任意の材料を使用可能である。例えば、セラミックス及び樹脂を用いることができ、特に、低コスト及び成形容易性の点からは、樹脂を基材２０ａの材料として選択することが好適である。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用いることができる。また、配線基板２０は、リジッド基板又はフレキシブル基板を用いることができる。
発光モジュール１００においては、発光素子１１と導光板１との位置関係が予め定められているため、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。よって、配線基板２０の材料としては、熱等で反りが発生しやすい、或いは、伸長する材料などを基材２０ａに用いることもでき、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、適宜に選択して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ている。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く、例えば、銅などの導電材料を用いることができる。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、その厚みは、例えば、５～５０μｍ程度とすることができる。

配線基板２０は、任意の方法により、導光板１等と接合されている構成とすることもできる。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て圧着することで、接合することが可能である。また、配線基板２０の配線層２０ｂと発光素子１１との電気的接続も、任意の方法で行うことができる。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融させて配線１５ａと接合することが可能である。

発光モジュール１００は、配線基板２０を有する構成とすることにより、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可能である（図７Ｇ）。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１５ａ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１１の電極１１ｂ又は配線１５ａと接合することにより形成可能となる。
また、発光素子１１と接続する配線１５ａを設ける際、当該配線１５ａ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可能となる。
なお、配線基板２０は、積層構造を有していてもよく、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る構成とすることができる。また、配線基板２０は複数のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ－Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を有するＴＦＴ基板とすることもできる。

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とになる。図４Ａは、本実施形態に係る発光モジュールを液晶ディスプレイ装置と合せて接続した状態を示す平面図である。図４Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールの構成を模式的に示す回路図である。
例えば、導光板１が４列×４行の１６個の領域Ｒに分割され、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１１は、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。

発光モジュール１００の個数に関し、１つの発光モジュール１００を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るものであってもよい。さらに、複数の発光モジュール１００を並設することにより、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るものであってもよい。発光モジュール１００の個々を、品質検査した後に併設することになるため、歩留まりを向上させることができるため好適である。

１つの発光モジュール１００は１枚の配線基板２０に接合されてもよく、複数の発光モジュール１００が、１枚の配線基板２０に接合されているものであってもよい。後者の場合には、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、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ため好適である。
図４Ｃは、本実施形態に係る発光モジュールを液晶ディスプレイ装置に適用した状態を模式的に示す平面図である。複数の発光モジュール１００が接合された１枚の配線基板２０を複数並設し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。この場合において、例えば、複数の配線基板２０をフレーム３０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１０００は、一例として、８つの発光モジュール１００が２行×４列に並べて形成することができる。このようにすることで、大面積の液晶ディスプレイ装置１０００のバックライトを安価に製造することが可能となる。

発光モジュール１００によれば、光学機能部１ａは、第２主面１ｄ側に配置された各々の発光素子１１と反対側の位置に設けられ、複数の凹部１ｂと各々の光学機能部１ａは、対向する位置に配置されるとともに、凹部１ｂには、波長変換部材１２ａが形成されている。そして、発光モジュール１００では、凹部１ｂが、発光素子１１の実装位置の目標とするための位置決め部を兼用している。そのため、発光モジュール１００では、発光素子１１を適切な位置に実装でき、かつ、効果的に光を拡散させ、輝度ムラを低減させることが可能となる。
さらに、複数の発光素子１１は、導光板１の第２主面１ｄにおいて、二次元的なマトリクス状に配置されているため、効果的に信頼性が高い発光モジュールを形成することが可能となる。そして、発光素子１１と導光板１は、封止部材１３により、強固に補強することが可能となる。また、発光素子１１と波長変換部材１２ａとを接合する接着部材１４ａが、当該発光素子１１の側面から波長変換部材１２ａの周縁下面に亘って延在して透光性接合部材１４として形成されているため、良好な透光性を保った状態で、両者を接合することができる。

＜本実施形態の発光モジュールの製造方法＞
（１）各工程
続いて、発光モジュール１００の製造方法（以下、「本製造方法」という場合がある。）について、図５、図６Ａ～図７Ｇを参照して説明する。図５は、本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を示すフローチャートである。
本製造方法は、樹脂個片準備工程Ｓ１１、導光板準備工程Ｓ１２、樹脂個片載置工程Ｓ１３、波長変換部材形成工程Ｓ１４、加熱硬化工程Ｓ１５、発光素子設置工程Ｓ１６、透光性接合部材形成工程Ｓ１７、封止部材設置工程Ｓ１８、配線部形成工程Ｓ１９、発光素子を配線に電気的に接続する工程Ｓ２０の各工程を含む。

（ａ）樹脂個片準備工程Ｓ１１
図６Ａは、樹脂個片準備工程で用いる樹脂個片を模式的に示す断面図である。
樹脂個片準備工程Ｓ１１は、前記透光性材料である樹脂と蛍光体を含む波長変換材料を、半硬化状態の個片化されたものを準備する工程である。例えば、透光性材料と蛍光体を含む波長変換材料を半硬化状態の樹脂シート１２を準備し、当該樹脂シート１２を個片化することにより樹脂個片１２ａを作成する工程である。樹脂個片１２ａは、導光板１の凹部１ｂに収容される適宜の形状、大きさに形成されていればよく、導光板１の凹部１ｂの形状と同様である必要はない。ここでは、一例として、成形を容易に行うために、細長である薄板直方体状の樹脂シート１２を用い、上面視が正方形の扁平な角型形状の樹脂個片１２ａを形成している。

（ｂ）導光板準備工程Ｓ１２
図６Ｂは、導光板準備工程で用いる導光板を模式的に示す断面図である。
導光板準備程Ｓ１２は、第２主面１ｃに複数の凹部１ｂを有する導光板１を製造する、下記の工程の準備工程である。本工程では、発光面となる第１主面１ｃと反対側の第２主面１ｄに、二次元的であるマトリクス状に凹部１ｂを金型等により配置形成することになるが、直交する二方向、つまり、ｘ方向及びｙ方向に沿って二次元的に配列されることが好ましいものである。
なお、樹脂個片準備工程Ｓ１１及び導光板準備工程Ｓ１２は、どちらが先であっても，或いは、同じであっても構わない。
（ｂ-１）拡散部材片載置工程Ｓ１２ａ
図６Ｃは、拡散部材片載置工程を示す断面図である。
また、ここでは、拡散部１２ｂとなる拡散部材片を、樹脂個片１２ａよりも先に凹部１ｂ内に載置する拡散部材片載置工程Ｓ１２ａを行っている。この拡散部材片載置工程Ｓ１２ａでは、拡散部材片が、凹部１ｂ内において、予め設定された膜厚となるように、その部材片量が設定されている。この拡散部材片は樹脂個片よりも先に単独で加熱及び加圧のいずれか一方或いは両方により凹部１ｂの底面側の形状に沿って形成することや、次工程により載置される樹脂個片と一緒に加熱及び加圧のいずれか一方或いは両方を行われることで形成されることとしてもよい。

（ｃ）樹脂個片載置工程Ｓ１３
図６Ｄは、樹脂個片載置工程を示す断面図である。
樹脂個片載置工程Ｓ１３は、導光板１の第２主面１ｄ側に複数形成された凹部１ｂのそれぞれの内部に、樹脂個片１２ａを載置する工程である。この樹脂個片載置工程Ｓ１３では、ハンドラ等の搬送機構を介して樹脂個片１２ａを凹部１ｂに載置する。なお、樹脂個片１２ａは、加熱或いは加圧により凹部１ｂの形状に沿って凹部１ｂを充填するように形成されるため、凹部１ｂの中央に配置されることがより好ましい。
（ｄ）波長変換部材形成工程Ｓ１４
波長変換部材形成工程Ｓ１４は、樹脂個片１２ａが載置された各凹部１ｂの上面から、当該樹脂個片に加熱及び加圧の一方或いは両方を行い、凹部１ｂの形状に一致した波長変換部材１２ａを形成する工程である。つまり、樹脂個片１２ａは、形状を変えることで波長変換部材１２ａとして凹部１ｂ内に設置される。すなわち、接着剤等を用いず導光板凹部に設置が可能である。樹脂個片１２ａへの加熱及び加圧の条件及び、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。樹脂個片１２ａは加熱により、半固体状態から一度軟化させ、凹部１ｂの形状に関わらず凹部１ｂの形状に沿って固化することが可能である。また、樹脂個片１２ａは、加圧によっても形状を凹部１ｂに合わせて変化させることが可能である。波長変換部材１２ａの発光素子載置面は、導光板１の第２主面１ｄに略一致することが望ましい。また、導光板１の第１主面１ｃ側に引けている状態であってもよく、その場合発光素子１１を載置した状態で電極部分が、導光板１の第２主面１ｄより突出していればよい。また、波長変換部材１２ａが凹部１ｂよりはみ出す場合、はみ出して導光板１の第２主面１ｄ上に形成された波長変換部材１２ａの厚みは、１～１００μｍ程度、１００～１５０μｍ程度であっても構わない。

（ｅ）加熱硬化工程Ｓ１５
図６Ｅは、加熱硬化工程を示す断面図である。
加熱硬化工程Ｓ１５は、導光板１の凹部１ｂに形成された波長変換部材１２ａ及び拡散部１２ｂを加熱することにより硬化させる工程である。この加熱硬化工程Ｓ１５において、加熱条件は、使用する材料に応じて、適切に定めることができる。なお、加熱硬化工程Ｓ１５は、波長変換部材形成工程Ｓ１４が加熱する工程を含む場合には、その波長変換部材形成工程Ｓ１４で、再度加熱することを行うことができ単独で行う工程としては省略することとしてもよい。
（ｆ）発光素子設置工程Ｓ１６及び透光性接合部材形成工程Ｓ１７
図７Ａは、発光素子設置工程を示す断面図であり、図７Ｂは、透光性接合部材形成工程を示す断面図である。
発光素子設置工程Ｓ１６は、各波長変換部材１２ａのそれぞれの上に、発光素子１１を設ける工程である。また、透光性接合部材形成工程は、発光素子１１の側面に透光性部材１４を形成する工程である。

まず、発光素子設置工程Ｓ１６は、各波長変換部材１２ａの真上に接着部材１４ａである液状のシリコーン樹脂を塗布する（図７Ａ）。次に、それぞれの接着部材１４ａの材料上に透光性基板を備える発光素子１１を配置する。ここで、発光素子１１を接着部材１４ａの上から押圧することで、発光素子１１の側面に接着部材１４ａが透光性接合部材１４となって配置される。そして、各波長変換部材１２ａの中央に同じ向きで発光素子１１を設置することにより、発光素子１１が二次元的に配列される。この時、透光性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、発光素子１１が設置される。透光性接合部材形成工程Ｓ１７では、接着部材１４ａが発光素子１１の周縁下面に亘って延在し、かつ、発光素子１１の側面に沿って付着することで、側面に付着した接着部材１４ａを透光性接合部材１４としている。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とを接合する。また、透光性接合部材を利用する方法以外にも、波長変換部材のタック性等を利用することによって、接着材を使わずに発光素子を波長変換材料に固定することも可能である。

（ｇ）封止部材設置工程Ｓ１８
図７Ｃは、封止部材設置工程を示す断面図であり、図７Ｄは、封止部材設置工程で封止した封止部材を研削した状態を示す断面図である。
封止部材設置工程Ｓ１８は、発光素子１１を封止する封止部材１３を設ける工程である。まず、封止部材設置工程Ｓ１８では、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、光反射性の封止樹脂１３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）を露出するようにして封止部材１３を形成してもよい。または、完全に被覆するように厚く形成し、封止樹脂１３の厚み方向において所定の高さとなるように一部を研削し、発光素子１１の電極１１ｂを露出させて封止部材１３を形成する。

（ｈ）配線部形成工程Ｓ１９
図７Ｅは、配線部形成工程で金属膜を設けた状態を模式的に示す断面図であり、図７Ｆは、配線部形成工程で設けた金属膜をパターニングして配線を形成した状態を模式的に示す断面図である。
配線部形成工程Ｓ１９は、封止部材１３から露出する発光素子１１の電極１１ｂに接続する配線１５ａを形成する工程である。まず、発光素子１１の電極１１ｂと封止部材１３上の略全面に、例えば、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕの順に金属膜１５をスパッタ等で形成する。次に、金属膜１５をレーザアブレーションによってパターニングし、配線１５ａを形成する。
（ｉ）発光素子を配線に電気的に接続する工程（接続工程）Ｓ２０
図７Ｇは、配線層形成工程においてパターニングした配線に配線基板を接続した状態を模式的に示す断面図である。
接続工程Ｓ２０は、配線１５ａに接続する配線層２０ｂを形成して発光素子１１を電気的に接続する工程である。この接続工程Ｓ２０では、配線１５ａと、別途準備した配線基板２０の配線層２０ｂとの間に、接着シートを介装し、両者を圧着接合して、配線層２０ｂを形成する。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２０ｃを加圧と加熱によって一部溶解させることで、配線１５ａと配線層２０ｂとを接続させ、発光素子１１を配線層２０ｂに電気的に接続することになる（Ｓ２０）。なお、配線層２０ｂを形成した配線基板２０は、予め配線基板２０に導電性材料２０ｃ及び配線層２０ｂを形成した状態として配線１５ａに電気的に接続することとしてもよい。

以上の各工程により、発光モジュール１００を得ることができる。
以上説明した発光モジュールの製造方法では、蛍光体を含有する半硬化状態の複数の樹脂個片１２ａを予め準備し、樹脂個片１２ａに加熱、加圧の一方或いは両方を行い、導光板１の凹部１ｂ内の形状に沿った波長変換部材１２ａを形成する。この方法によれば、当該波長変換部材１２ａの形成時間を短縮することが可能となり、またポッティング等を使用した場合と比較しても、色調ばらつきを大きく低減させることが可能となる。

また、樹脂個片準備工程Ｓ１１において、半硬化状態の樹脂シート１２を切断して、樹脂個片１２ａを作成しており、樹脂中の蛍光体の分散状態を維持できるため、樹脂個片１２ａの品質の均一化を図ることが可能となる。
また、発光素子設置工程Ｓ１６の前に加熱硬化工程Ｓ１５を設け、波長変換部材１２ａ及び拡散部１２ｂを加熱又は加圧して硬化させた後に発光素子１１を設置するため、発光素子１１等の損傷を低減し、発光モジュール１００の品質の向上を図ることができる。
そして、波長変換部材形成工程Ｓ１４の後に、発光素子設置工程Ｓ１６、配線部形成工程Ｓ１９及び接続工程Ｓ２０を行うことにより、波長変換部材１２aを形成した後に、発光素子１１を設け、さらに当該発光素子１１を、配線１５ａを介して、配線基板２０の基板配線と電気的に接続することになる。そのため、加熱又は加圧による発光素子１１及び配線１５ａの損傷を抑制し、発光モジュール１００の信頼性を向上させることができる。

さらに、本製造方法の発光素子設置工程Ｓ１６において、導光板１の第２主面１ｄに、波長変換部材１２ａに接合される発光素子１１を二次元的に配列しているため、搬送手段の設定等が容易になり効率的な製造に資することになる。
なお、変形例として、図８乃至図１０を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る発光モジュールの変形例を示す断面図である。図９は、本実施形態に係る発光モジュールの他の変形例を示す断面図である。図１０は、本実施形態に係る発光モジュールに用いる導光板の一部を断面として上面側から模式的に示す斜視断面図である。発光モジュール１００では、光学機能部１ａは、発光素子１１からの光を反射する凹みの空間であるとして説明したが、図８に示すように、凹みの内部に導光板１１の材料と屈折率の異なる樹脂、或いは、ガラス等を充填する充填材１１１を設けた構成としても構わない。また、図９に示すように、発光モジュール１００では、拡散部１２ｂを設ける構成として説明したが、波長変換部材１２ａにより凹部１ｂ内を充填する構成としても構わない。凹部１ｂ内に拡散部１２ｂがない構成の波長変換部材１２ａとなる場合では、図５で示す、拡散部材片載置工程Ｓ１２ａを省略して他の工程を行うことで発光モジュールを形成させることができる。なお、図１０に示すように、凹部１１１ｂは、直方体或いは立方体等その他の角柱形状の空間として形成されることでもよい。

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 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 発光素子の主発光面
１１ｄ 発光素子の電極形成面
１２ａ 波長変換部材
１３ 封止部材
１４ 透光性接合部材
１４ａ 接着部材
１５ａ 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. 蛍光体を含有する半硬化状態の複数の樹脂個片を準備する工程と、
   複数の凹部を有する導光板を準備し、前記凹部に前記樹脂個片を載置する工程と、
   前記樹脂個片に加熱、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波長変換部材を、複数の前記凹部内に形成する工程と、
   前記波長変換部材のそれぞれの上に、発光素子を設ける工程と、
   前記発光素子を配線と電気的に接続する工程と、を含む、発光モジュールの製造方法。
2. 前記樹脂個片を準備する工程は、半硬化状態の樹脂シートを切断して個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. 前記発光素子を設ける工程の前に、前記波長変換部材を加熱することにより硬化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. 前記発光素子を設ける工程の後、
   前記発光素子を封止する封止部材を設ける工程をさらに含む、請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
5. 前記発光素子を設ける工程は、
   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における、前記第２主面に、前記波長変換部材に接合される前記発光素子を二次元的に配列する、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。
6. 複数の凹部を有する導光板と、
   前記凹部に挿設される波長変換部材と、
   前記波長変換部材に接合される発光素子と、
   前記発光素子と接続される配線と、を備え、
   前記発光素子と前記波長変換部材とを接合する接着部材が、前記発光素子の側面から前記波長変換部材の周縁下面に亘って延在して形成された発光モジュール。
7. 前記発光素子を封止する封止部材をさらに備える請求項６に記載の発光モジュール。
8. 前記導光板は、
   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、
   前記第２主面に、前記複数の凹部を有し、前記第１主面に、前記発光素子が発光する光を前記発光面で広げる光学機能部を有する、請求項６又は請求項７に記載の発光モジュール。
9. 前記凹部と前記光学機能部とは、対向する位置に配置される、請求項８に記載の発光モジュール。
10. 前記発光素子は、前記第２主面に、二次元的に配列される、請求項８又は請求項９に記載の発光モジュール。

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