JP7239840B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、発光装置の製造方法に関する。
蛍光体を備えた発光装置が知られている。このような発光装置は、例えば、集合基板の回路基板の配列ピッチと等しいピッチで蛍光体キャップが連結した蛍光体キャップシートを準備する蛍光体キャップシート準備工程と、集合基板に複数の半導体発光素子をフリップチップ実装するフリップチップ実装工程と、半導体発光素子を実装した集合基板と蛍光体キャップシートとを重ね合わせる重ね合わせ工程と、蛍光体キャップシートごと集合基板を切断し、半導体発光装置を得る個片化工程とを備える発光装置の製造方法により製造される。このような発光装置では、配光色ムラが生じる場合があるため、色ムラの改善が望まれている。
特開2013-118210号公報
本開示は、配光色ムラの少ない発光装置の製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一実施形態に係る発光装置の製造方法は、基部と、前記基部上に位置する複数の蛍光体枠と、隣接する前記蛍光体枠の間に配置された透光性部材と、を有する第1部材を準備する工程と、発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面と、を備える発光素子を、前記発光面を前記基部側に向けて前記蛍光体枠の内側に配置する工程と、前記蛍光体枠を切断せずに前記透光性部材を切断する工程と、を含む。
本開示の一実施形態によれば、配光色ムラの少ない発光装置の製造方法を提供できる。
第1実施形態に係る発光装置を例示する断面図である。 第1実施形態に係る発光装置を例示する底面図(下面図)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その1)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その2)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その3)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その4)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その5)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その6)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その7)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その8)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その9)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その10)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その11)である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その12)である。 第1実施形態の変形例1に係る発光装置を例示する断面図である。 第1実施形態の変形例1に係る発光装置を例示する底面図(下面図)である。 第1実施形態の変形例1に係る上金型の底面図である。 第1実施形態の変形例1に係る上金型の断面図である。 第1実施形態の変形例2に係る発光装置を例示する断面図である。 第1実施形態の変形例2に係る発光装置を例示する底面図(下面図)である。 第1実施形態の変形例2に係る上金型の底面図である。 第1実施形態の変形例2に係る上金型の断面図である。 第1実施形態の変形例3に係る発光装置を例示する断面図である。 第1実施形態の変形例4に係る発光装置を例示する断面図である。 第1実施形態の変形例5に係る発光装置を例示する断面図である。 第1実施形態の変形例6に係る発光装置を例示する断面図である。 第2実施形態に係る発光装置を例示する断面図である。 第2実施形態に係る発光装置を例示する底面図(下面図)である。 第2実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その1)である。 第2実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その2)である。 第2実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その3)である。 第2実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その4)である。 第2実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その5)である。 第2実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その6)である。 第2実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その7)である。 第3実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その1)である。 第3実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その2)である。 第3実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その3)である。 第3実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その4)である。 第3実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図(その5)である。 第4実施形態に係る面状光源を例示する模式平面図(その1)である。 第4実施形態に係る面状光源を例示する模式平面図(その2)である。 配線基板上にマトリクス状に配列された複数の発光装置を有する面状光源の具体例を示す部分断面図(その1)である。 配線基板上にマトリクス状に配列された複数の発光装置を有する面状光源の具体例を示す部分断面図(その2)である。 配線基板上にマトリクス状に配列された複数の発光装置を有する面状光源の具体例を示す部分断面図(その3)である。 マトリクス状に配列された複数の発光装置を有する発光モジュールの具体例を示す部分断面図である。 第5実施形態に係る液晶ディスプレイ装置を例示する構成図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。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。又、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。
又、本開示において「平行」とは、特に他の言及がない限り、2つの直線、辺、面等が0°から±5°程度の範囲にある場合を含む。また、本開示において「垂直」または「直交」とは、特に他の言及がない限り、2つの直線、辺、面等が90°から±5°程度の範囲にある場合を含む。
更に、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装置等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。又、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。又、一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態や変形例にも適用可能である。又、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、誇張している場合がある。更に、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略した模式図を用いたり、断面図として切断面のみを示す端面図を用いたりすることがある。
〈第1実施形態〉
(発光装置10)
図1は、第1実施形態に係る発光装置を例示する断面図である。図2は、第1実施形態に係る発光装置を例示する底面図(下面図)である。なお、図1は、図2のA-A線における断面を示している。
図1及び図2に示すように、発光装置10は、基部11と、蛍光体枠12と、透光性部材13と、発光素子14とを有する。発光装置10は、更に接着部材15や光反射性部材16を有してもよい。発光装置10は、例えば、外観形状が略立方体又は略直方体である。発光装置10の上面、下面、及び側面の形状は、例えば、正方形又は長方形等の四角形である。
基部11は、例えば、第1主面11a(図1では下面)及び第2主面11b(図1では上面)の形状が正方形又は長方形等の四角形である板状部材である。蛍光体枠12は、基部11の第1主面11aから下側に突起する枠状部材である。蛍光体枠12は、内側面12a、外側面12b、及び端面12cを備えている。
基部11及び蛍光体枠12の部分のみを底面視したときに、蛍光体枠12は例えば額縁状である。但し、底面視において、蛍光体枠12は額縁状ではなくリング状であってもよい。つまり、蛍光体枠12の開口は、底面視において、矩形のような多角形状でもよいし、円形状でもよい。
なお、底面視とは、基部11の第1主面11aの法線方向から対象物を視ることである。また、底面視において、基部11の第1主面11aは、蛍光体枠12に囲まれた中央部11cと、蛍光体枠12の外側に位置する端部11dを備えている。言い換えれば、蛍光体枠12は、基部11の第1主面11aの端部11dよりも内側に位置する。
透光性部材13は、基部11の第1主面11aの中央部11cと、蛍光体枠12の内側面12a及び端面12cとを被覆している。また、透光性部材13は、基部11の第1主面11aの端部11dと蛍光体枠12の外側面12bとを被覆し、発光装置10の側面の一部を構成している。透光性部材13により蛍光体枠12に囲まれた凹部13aが設けられている。基部11の第1主面11aの中央部11cを被覆する透光性部材13が凹部13aの底面、蛍光体枠12の内側面12aを被覆する透光性部材13が凹部13aの内側面となる。
発光素子14は、発光面14aと、発光面14aの反対側の電極形成面14bと、側面14cとを備えている。発光素子14の電極形成面14bには、一対の電極14tが設けられている。発光素子14は、蛍光体枠12で囲まれた領域に位置する凹部13a内に配置されている。詳細には、発光素子14は、発光面14aを凹部13aの底面側に向けて、凹部13a内に配置されている。発光素子14は、例えば、電極14tが凹部13aから下側に突起するように、凹部13a内に配置される。なお、本願では、発明の理解を容易にするために、電極形成面14bの反対側の面を「発光面」と呼んでいるが、発光素子14からの光は「発光面」から出射されることにとどまらず、発光素子14の側面14cからも出射されることは言うまでもない。
発光素子14の発光面14a及び側面14cと、凹部13aの底面及び内側面との間には、接着部材15が配置されている。透光性部材13は、接着部材15を介して間接的に、発光素子14の発光面14a及び側面14cを被覆する。但し、接着部材15は設けなくてもよく、その場合は、発光素子14の発光面14a及び側面14cと、凹部13aの底面及び内側面とが接触する。すなわち、この場合には、透光性部材13は、直接、発光素子14の発光面14a及び側面14cを被覆する。なお、基部11の第1主面11aの中央部11cを被覆する透光性部材13と、蛍光体枠12の内側面12aを被覆する透光性部材13は、必要に応じて設ければよく、ともに必須要件ではない。
光反射性部材16は、必要に応じ、発光素子14の電極形成面14bの電極14tが設けられた領域以外、及び電極形成面14bの周囲に位置する接着部材15及び透光性部材13を被覆する。この場合、発光装置10の下面が、光反射性部材16の下面と、電極14tの下面で構成される。
蛍光体枠12の端面12cは、光反射性部材16から離隔し、離隔する領域に透光性部材13が配置されている。光反射性部材16の側面は、基部11の側面及び透光性部材13の側面と共に、発光装置10の側面の一部を構成している。光反射性部材16の側面、基部11の側面、及び透光性部材13の側面は、例えば、同一面となる。
蛍光体枠12の外側面12bに、発光装置10の側面側に突起する凸部17を備えている。本実施形態では、凸部17は、底面視において、蛍光体枠12の4つの角部のそれぞれに2個ずつ設けられている。各々の凸部17は、底面視において、蛍光体枠12の端面12cの延長線上に配置され、一部が発光装置10の側面から露出する。すなわち、各々の凸部17において、側面視で、凸部17の縦長の端面が、発光装置10の側面の高さ方向全体に露出している。本実施形態では、基部11と蛍光体枠12と凸部17は、一体である。すなわち、本実施形態では、基部11と蛍光体枠12と凸部17は、同一材料である。
発光装置10では、透光性部材13が蛍光体枠12の外側面12bを被覆しているため、蛍光体の耐候性を向上できる。又、基部11の第1主面11aの端部11dの存在により、透光性部材13と基部11及び蛍光体枠12との密着性を向上できる。
以下、発光装置10を構成する各要素について詳説する。
(基部11、蛍光体枠12、凸部17)
基部11と蛍光体枠12と凸部17の材料は、発光素子14からの光を吸収し、異なる波長の光に変換する材料であり、蛍光体を含む。基部11と蛍光体枠12と凸部17の材料は、透光性の樹脂材料、ガラス又はセラミックス等の母材と、波長変換材料として蛍光体とを含んでいてもよいし、蛍光体の単結晶からなるものであってもよい。母材としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂等の熱可塑性樹脂、又は、酸化アルミニウム等を用いることができる。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
蛍光体は、当該分野で公知の蛍光体の何れを用いてもよい。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG:Ce);セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG:Ce);ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体(CaO-Al-SiO);ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体((Sr,Ba)SiO);βサイアロン蛍光体、CASN系蛍光体、SCASN系蛍光体等の窒化物系蛍光体;KSF系蛍光体(KSiF:Mn);硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体等が挙げられる。
これらの蛍光体と、紫外光及び青色光から緑色光の可視光を発光可能な発光素子とを組み合わせることにより、様々な色の発光装置(例えば、白色系の発光装置)とすることができる。これら蛍光体は、1種類又は複数用いることができる。複数用いる場合は、混合して単一層としてもよいし、各蛍光体を含有する層を積層してもよい。又、基部11と蛍光体枠12と凸部17の材料には、粘度を調整する等の目的や光散乱を促進させる目的で、各種のフィラー等を含有させてもよい。
(透光性部材13)
透光性部材13は、透光性の樹脂材料を用いることができる。透光性の樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂材料が好ましい。透光性部材13は、発光素子14からの光に対する透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましい。透光性部材13の膜厚は、発光素子14の厚みより薄い方が好ましい。具体的には、透光性部材13の膜厚は、0.01mm~0.15mmが好ましく、0.01mm~0.1mmがより好ましく、0.01mm~0.05mmが更に好ましい。
(発光素子14)
発光素子14の典型例は、LED(Light Emitting Diode)である。発光素子14は、例えば、サファイア又は窒化ガリウム等の素子基板と、半導体積層体とを含む。半導体積層体は、n型半導体層及びp型半導体層と、これらに挟まれた活性層と、n型半導体層及びp型半導体層と電気的に接続された電極14tとを含む。半導体積層体は、紫外~可視域の発光が可能な窒化物系半導体(InAlGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を含んでもよい。
半導体積層体は、上述のような紫外~可視域の光を発光可能な発光層を、少なくとも1つ備えることができる。例えば、半導体積層体は、n型半導体層と、p型半導体層との間に1つの発光色又は発光波長を発光可能な発光層を含むことができる。なお、発光層は、ダブルヘテロ接合や単一量子井戸構造(SQW)などの単一の活性層を持つ構造でもよいし、多重量子井戸構造(MQW)のようにひとまとまりの活性層群を持つ構造でもよい。また、半導体積層体は、複数の発光層を含むこともできる。
例えば、半導体積層体は、n型半導体層とp型半導体層との間に複数の発光層を含む構造であってもよいし、n型半導体層と発光層とp型半導体層とを順に含む構造が複数回繰り返された構造であってもよい。複数の発光層には、発光色又は発光波長が異なる活性層を含んでいてもよいし、発光色又は発光波長が同じ活性層を含んでいてもよい。
なお、同じ発光色とは、使用上同じ発光色とみなせる範囲、例えば、主波長で数nm程度のばらつきがあってもよい。発光色又は発光波長の組み合わせとしては適宜選択することができる。例えば、半導体積層体に2つの活性層を含む場合、発光色の組み合わせとしては、青色光と青色光、緑色光と緑色光、赤色光と赤色光、紫外光と紫外光、青色光と緑色光、青色光と赤色光、又は緑色光と赤色光などが挙げられる。
発光素子14の底面視における形状は、典型的には、矩形状である。発光素子14の矩形状の一辺の長さは、例えば1000μm以下である。発光素子14の矩形状の縦及び横の寸法は、500μm以下であってもよい。縦及び横の寸法が500μm以下の発光素子は、安価に調達しやすい。或いは、発光素子14の矩形状の縦及び横の寸法は、200μm以下であってもよい。発光素子14の矩形状の一辺の長さが小さいと、液晶表示装置のバックライトユニットへの適用において、高精細な映像の表現、ローカルディミング動作等に有利である。
特に、縦及び横の両方の寸法が250μm以下であるような発光素子は、側面に対する上面の面積が小さくなるので発光素子の側面からの光の出射量が相対的に大きくなる。したがって、バットウィング型の配光特性を得やすい。ここで、バットウィング型の配光特性とは、広義には、発光素子の上面に垂直な光軸を0°として、0°よりも絶対値が大きい角度方向において発光強度が高い発光強度分布で定義されるような配光特性を指す。
(接着部材15)
接着部材15としては、透光性の接着剤を用いることができる。透光性の接着剤としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂材料が挙げられる。透光性の接着剤は、例えば、発光素子14からの光に対する透過率が70%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましい。
(光反射性部材16)
光反射性部材16は、発光素子14からの光を反射可能な部材であり、例えば、光散乱剤を含有した樹脂材料が挙げられる。光反射性部材16は、発光素子14からの光に対する反射率が70%以上であることが好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましい。
光反射性部材16は、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂材料を母材とすることが好ましい。樹脂材料中に含有させる光散乱剤(フィラーと称することがある)としては、例えば、白色物質を用いることができる。具体的には、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト等が光散乱剤として好適である。光散乱剤は、例えば、粒状、繊維状、薄板片状等である。
(発光装置10の製造方法)
図3~図14は、第1実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図である。まず、図3~図9に示すように、基部11と、基部11上に位置する複数の蛍光体枠12と、隣接する蛍光体枠12の間に配置された透光性部材13とを有する第1部材110を準備する。
具体的には、まず、図3に示すように、蛍光体層12S上に透光性部材13が積層された半硬化状態の積層体100を準備する。積層体100は、例えば、半硬化状態の透光性樹脂に蛍光体を含有させたフィルム状の蛍光体層12S上に、半硬化状態の透光性樹脂からなるフィルム状の透光性部材13を配置し、透光性部材13を蛍光体層12S側に押圧することで形成できる。或いは、半硬化状態の透光性樹脂に蛍光体を含有させたフィルム状の蛍光体層12S上に、透光性部材13となる材料をスプレーコーティング等して積層体100を形成してもよい。或いは、予め蛍光体層12S上に透光性部材13が積層された半硬化状態の積層体100を購入してもよい。なお、積層体100の上面及び下面は、凸部や凹部が形成されていない平坦面である。
次に、図4及び図5に示す上金型900と、図6に示す下金型910とを準備する。図4は、上金型900を凸側(下金型910と対向する側)から視た図であり、図5は図4のB-B線における断面図である。なお、図4において、破線で示す符号10は、1つの発光装置10に対応する部分を示している。
図4に示すように、上金型900の下金型910と対向する面には、凹部13aを形成する例えば正方形状の凸部901が所定間隔で縦横に行列状に配置されている。そして、上下左右方向に隣接する凸部901の間に位置するように、凸部901と離隔して、長辺が凸部901の一辺と略等しい長方形状の凸部902が配置されている。また、対角方向に隣接する凸部901の間に位置するように、凸部901と離隔して、各辺が凸部902の短辺と略等しい正方形状の凸部903が配置されている。言い換えれば、凸部903は、隣接する凸部902の間に位置するように、凸部902と離隔して配置されている。下金型910の上金型900と対向する面は、凸部や凹部が形成されていない平坦面である。
上金型900と下金型910を用いて、積層体100を成型する。具体的には、図6に示すように下金型910上に積層体100を配置し、その後図7に示すように上金型900でプレスすることで積層体100を変形させ、基部11と蛍光体枠12と透光性部材13とを有する第1部材110を形成する。図7の工程において、余剰な蛍光体枠12は、上金型900及び下金型910の周囲に押し出される。その後、蛍光体枠12及び透光性部材13を硬化させる。
図8及び図9は、上金型900及び下金型910から取り出した硬化後の第1部材110を示している。図8が平面図(上面図)であり、図9が断面図である。図8及び図9に示すように、第1部材110は、基部11と、基部11上に位置する複数の蛍光体枠12と、隣接する蛍光体枠12の間に配置された透光性部材13とを有する。すなわち、上金型900の凸部901、902、及び903にプレスされた部分が基部11と基部11を被覆する透光性部材13となり、その他の部分が蛍光体枠12と蛍光体枠12を被覆する透光性部材13となる。なお、基部11は薄い方が好ましい。後述の図12に示す工程で切断して個片化すると、基部11の切断面が発光装置10の側面に露出するが、切断面の面積が小さい方が蛍光体の耐候性が向上するからである。
次に、図10に示すように、発光面14aと、発光面14aの反対側の電極形成面14bと、側面14cとを備えた発光素子14を蛍光体枠12の個数分準備する。そして、発光素子14を、発光面14aを基部11側に向けて各々の蛍光体枠12の内側に配置する。発光素子14は、例えば、蛍光体枠12内に塗布された接着部材15を介して蛍光体枠12の内側に配置される。接着部材15は、例えば、透光性の液状材料(例えば、樹脂)をポッティング等することにより塗布できる。接着部材15を硬化することで、発光素子14の発光面14a及び側面14cと蛍光体枠12内に位置する透光性部材13の底面及び内側面とを接着できる。発光素子14は、電極14tが蛍光体枠12の端面12cから突出するように配置することが好ましい。
次に、図11に示すように、発光素子14の電極形成面14b側に、光反射性部材16を配置する。具体的には、透光性部材13の上面、発光素子14の電極形成面14b、及び発光素子14の電極14tの側面を被覆し、発光素子14の電極14tの先端面を露出する光反射性部材16を形成する。電極形成面14bに設けられた電極14tを埋設するように発光素子14の電極形成面14b側に光反射性部材16を配置し、電極14tの先端面が露出するまで光反射性部材を除去してもよい。光反射性部材16は、例えば、金型を用いた圧縮成形、ポッティング、塗工等により形成できる。電極14t上の光反射性部材16の除去には、例えば、グラインダを用いた機械研磨やサンドブラスト等を使用できる。
次に、図12に示すように、隣接する蛍光体枠12間に位置する基部11、透光性部材13、及び光反射性部材16を切断することで、図14に示す複数個の発光装置10が得られる。切断は、各々の蛍光体枠12の外側面12bを被覆する透光性部材13が残存するように行われる。すなわち、蛍光体枠12は切断せず、必ず蛍光体枠12の外側面12bを被覆する透光性部材13を切断する。
隣接する蛍光体枠12間に位置する基部11、透光性部材13、及び光反射性部材16は、例えば、図12に示すように所定幅のブレード950を用いてダイシングで切断可能である。ブレード950を用いた切断により、ブレード950の幅相当の基部11、透光性部材13、及び光反射性部材16が除去される。切断を行う場合、図12のように1回のダイシングで切断してもよいし、2回以上に分けて切断してもよい。2回に分けて切断する場合、1回目のダイシングで、光反射性部材16側から削り基部11の下端に達しない深さの溝を形成し、2回目のダイシングで、1回目のダイシングで形成した溝をより深く削ることで切断することができる。例えば、1回目のダイシングで光反射性部材16を切断し、二回目のダイシングで基部11を切断してもよい。
なお、3回に分けて切断する場合、1回目のダイシングで、光反射性部材16側から削り基部11の下端に達しない深さの溝を形成し、2回目のダイシングで、1回目のダイシングで形成した溝を削り1回目のダイシングで形成した溝より深い溝を形成し、3回目のダイシングで2回目のダイシングで形成された溝をより深く削ることで切断することができる。4回以上に分けて切断する場合も、上記した内容と同様である。
また、図13に示すように、隣接する蛍光体枠12間の異なる2か所をブレード950よりも幅の狭いブレード960を用いてダイシングで切断してもよい。この場合も、一回のダイシングで切断してもよいし、複数回に分けて切断してもよい。なお、複数個所のダイシングを行う際、同時にダイシングを行ってもよいし、時間をずらしてダイシングを行ってもよい。また、切断を行う場合、光反射性部材16側から切断を開始してもよいし、第1部材110の基部11側から切断を開始してもよい。
図12において、隣接する蛍光体枠12の対向する外側面間の幅W1は、例えば、0.2~0.3mm程度である。この場合、例えば、幅W2が0.15mmのブレード950を用いることができる。例えば、幅W1が0.25mmであり、幅W2が0.15mmの場合、蛍光体枠12の外側面を被覆する透光性部材13を均等に切断すると、幅W3は0.05mmとなる。更に幅広のブレードを用いて、幅W3を0.01mm程度とすることも可能である。
蛍光体層を2分するように切断することで発光装置の側面を形成する場合、切断する位置がずれて発光装置の側面を形成する蛍光体層の幅が左右で異なるおそれがある。この場合、発光装置の左右で蛍光体層を通る光の光路長が異なるため、配光色ムラとなるおそれがある。
これに対して、発光装置10の製造方法では、個片化して複数個の発光装置10を形成する工程(図12、図13参照)において、蛍光体枠12は切断せず、必ず蛍光体枠12の外側面12bを被覆する透光性部材13を切断する。そのため、仮に切断する位置がずれても、発光装置10の側面を形成する透光性部材13の幅が左右で異なるだけで、蛍光体枠12の左右の幅は均等である。その結果、発光装置10の左右で蛍光体枠12を通る光の光路長が略同一となるため、配光色ムラを抑制できる。
又、発光装置10に含まれる光反射性部材16は、発光装置の下面のみに位置し、透光性部材の13の外側面を被覆しないので、発光素子14からの光取り出しを向上できる。
又、発光装置10では、透光性部材13が蛍光体枠12の外側面12bを被覆しているため、蛍光体の耐候性を向上できる。又、基部11の第1主面11aの端部11dの存在により、透光性部材13と基部11及び蛍光体枠12との密着性を向上できる。
〈第1実施形態の変形例〉
第1実施形態の変形例では、第1実施形態とは構造の異なる発光装置の例を示す。なお、第1実施形態の変形例において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図15は、第1実施形態の変形例1に係る発光装置を例示する断面図である。図16は、第1実施形態の変形例1に係る発光装置を例示する底面図(下面図)である。なお、図15は、図16のC-C線における断面を示している。
図15及び図16に示すように、発光装置10Aは、発光装置10と同様に、蛍光体枠12の外側面12bに、発光装置10Aの側面側に突起する凸部17を備えている。但し、発光装置10とは異なり、発光装置10Aでは、凸部17は、底面視において、蛍光体枠12の外側面12bを構成する4つの辺の略中央に1つずつ設けられている。言い換えれば、凸部17は、底面視において、蛍光体枠12の矩形の隣り合う隅の中間地点に1つずつ配置されている。そして、各々の凸部17において、側面視で、凸部17の縦長の端面が、発光装置10の側面の高さ方向全体に露出している。
このように、発光装置10では8個の凸部17が設けられていたのに対し、発光装置10Aでは4個の凸部17が設けられている。凸部17が発光装置の側面から露出すると、凸部17に含まれる蛍光体粒子が発光装置の側面から露出するおそれがあるため、蛍光体粒子の耐候性が低下するおそれがある。そのため、凸部17が発光装置の側面から露出する箇所は少ない方が好ましい。すなわち、凸部17が発光装置の側面から露出する箇所が発光装置10よりも少ない発光装置10Aは、蛍光体粒子の耐候性に関しては発光装置10よりも優れている。
図16の位置に凸部17を形成するには、例えば、図17及び図18に示す上金型900Aを用いればよい。図17は、上金型900Aを凸側(下金型910と対向する側)から視た図であり、図18は図17のD-D線における断面図である。
図17に示すように、上金型900Aの下金型と対向する面には、凹部13aを形成する例えば正方形状の凸部901Aが所定間隔で縦横に行列状に配置されている。そして、対角方向に隣接する凸部901Aの間に位置するように、凸部901Aと離隔して、十字状の凸部902Aが所定間隔で縦横に行列状に配置されている。各々の凸部901Aの周囲には、隣接する凸部902Aの隙間部分905Aが4か所配置されており、隙間部分905Aの位置に凸部17が形成される。隙間部分905Aは、例えば、底面視で、各々の凸部901Aの中心を結ぶ線を跨ぐように配置される。
図19は、第1実施形態の変形例2に係る発光装置を例示する断面図である。図20は、第1実施形態の変形例2に係る発光装置を例示する底面図(下面図)である。なお、図19は、図20のE-E線における断面を示している。
図19及び図20に示すように、発光装置10Bは、発光装置10や発光装置10Aとは異なり、蛍光体枠12の外側面12bに、発光装置10Bの側面側に突起する凸部17を備えていない。
このように、発光装置10では8個、発光装置10Aでは4個の凸部17が設けられていたのに対し、発光装置10Bでは凸部17が設けられていない。前述のように、凸部17が発光装置の側面から露出すると、凸部17に含まれる蛍光体粒子が発光装置の側面から露出するおそれがあり、蛍光体粒子の耐候性が低下するおそれがあるため、凸部17が発光装置の側面から露出する箇所は少ない方が好ましい。発光装置10Bでは、蛍光体粒子を含む部材が発光装置10Bの側面の高さ方向全体に露出している部分がないため、蛍光体粒子の耐候性に関しては発光装置10Aよりも更に優れている。
凸部17が発光装置10の側面から露出しないようにするためには、例えば、図21及び図22に示す上金型900Bを用いればよい。図21は、上金型900Bを凸側(下金型910と対向する側)から視た図であり、図22は図21のF-F線における断面図である。図21に示すように、上金型900Bの下金型910と対向する面には、凹部13aを形成する例えば正方形状の凸部901Bが所定間隔で縦横に行列状に配置されている。そして、各々の凸部901Bを囲うように、凸部901Bと離隔して、格子状の凸部902Bが配置されている。凸部902Bは連続的に形成されており、凹状の部分がないため、発光装置10の側面から露出する凸部17は形成されない。
図23は、第1実施形態の変形例3に係る発光装置を例示する断面図である。図23に示すように、発光装置10Cは、蛍光体枠12の端面12cには透光性部材13が配置されていなく、蛍光体枠12の端面12cが光反射性部材16と接している点が、発光装置10(図1等参照)と主に相違する。
図1等に示すように蛍光体枠12の端面12cと光反射性部材16との間に透光性部材13が存在すると、蛍光体枠12の端面12cと光反射性部材16との密着性が向上する。また、図23に示すように、蛍光体枠12の端面12cには透光性部材13を配置せず、蛍光体枠12の端面12cが光反射性部材16と接する構造としてもよい。これにより、発光素子からの光すべてが蛍光体枠を通過するため、配光色ムラを抑制することができる。
図24は、第1実施形態の変形例4に係る発光装置を例示する断面図である。図24に示すように、発光装置10Dは、蛍光体枠12の壁部の断面形状が基部11の第1主面11aから下方に離れるほど幅が狭くなる略台形状である点が、蛍光体枠12の壁部の断面形状が矩形状である発光装置10(図1等参照)と主に相違する。但し、蛍光体枠12の壁部の断面形状は、完全な台形である必要はなく、例えば、角部が丸みをおびていたり、端面12cが曲面状であったりしてもよい。
蛍光体枠12の壁部の断面形状を略台形状にするには、蛍光体枠12の壁部を形成する部分の上金型の凹部の形状を略台形状にすればよい。蛍光体枠12の壁部の断面形状を略台形状にすると、図7から図9に至る工程で第1部材110が上金型900から抜けやすくなる。
図25は、第1実施形態の変形例5に係る発光装置を例示する断面図である。図25に示すように、発光装置10Eは、基部11の蛍光体枠12が配置される側とは反対側の面である第2主面11b(図25では上面)に、光反射層18が配置された点が、発光装置10(図1等参照)と主に相違する。例えば、図11と図12の工程の間に、基部11の第2主面11bに光反射層18を配置する工程を設けることができる。基部11の第2主面11bに光反射層18が配置されることで、発光素子14から上方に向かう光を抑制し、側方への光取り出しを増やすことができる。光反射層18としては、例えば、光反射性部材16として例示した材料と同様の材料を使用できる。光反射層18は、例えば、金型を用いた圧縮成形、ポッティング、塗工等により形成できる。
図26は、第1実施形態の変形例6に係る発光装置を例示する断面図である。図26に示すように、発光装置10Fは、接着部材15が2種の接着部材(第1接着部材15Aと第2接着部材15B)に置換された点が、発光装置10(図1等参照)と主に相違する。図26において、接着部材は、第1接着部材15Aと第2接着部材15Bの2層構造となっている。
第1接着部材15Aは発光素子14の発光面14aを被覆し、発光素子14の側面14cの上側の一部に延伸している。第2接着部材15Bは、発光素子14の側面14cの下側の一部を被覆している。
第1接着部材15A及び第2接着部材15Bを設けるには、例えば、図10の工程で、蛍光体枠12内に少量の第1接着部材15Aを塗布して発光素子14を配置し、第1接着部材15Aが発光素子14の発光面14a及び側面14cの一部を被覆するようにする。第1接着部材15Aを硬化させると、発光素子14の発光面14a及び側面14cの一部が、第1接着部材15Aを介して、周囲の透光性部材13と接着される。その後、発光素子14の側面14cと透光性部材13の間に位置する隙間に第2接着部材15Bを流し込み、その後硬化させて、発光素子14の側面14cを、第2接着部材15Bを介して、周囲の透光性部材13と接着させる。
一つの接着部材15のみを用いて発光素子14を接着する場合、接着部材15の量が多すぎると、発光素子14を押し込む力が必要になる。更に、接着部材15があふれ出る懸念がある。第1接着部材15A及び第2接着部材15Bを用いて2回に分けて接着することで、このような問題を解消できる。
第1接着部材15Aと第2接着部材15Bの材料は同じでもよいし、異なっていてもよい。第1接着部材15Aと第2接着部材15Bの材料が異なる場合、例えば、第1接着部材15Aとして光反射性の接着剤を用い、第2接着部材15Bとして透光性の接着剤を用いてもよい。この場合、発光素子14から上方に向かう光を抑制し、側方への光取り出しを増やすことができる。
〈第2実施形態〉
第2実施形態では、第1実施形態とは構造及び製造方法の異なる発光装置の例を示す。なお、第2実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
(発光装置10G)
図27は、第2実施形態に係る発光装置を例示する断面図である。図28は、第2実施形態に係る発光装置を例示する底面図(下面図)である。なお、図27は、図28のG-G線における断面を示している。
図27及び図28に示すように、発光装置10Gは、基部11Gが蛍光体枠12と別体である点が、発光装置10(図1等参照)と主に相違する。
発光装置10Gでは、蛍光体枠12は、基部11Gの第1主面11aに貼り合わせられている。基部11Gと蛍光体枠12は、例えば、直接、又は接着層を介して貼り合わせることができる。基部11Gは、例えば、第1主面11a及び第2主面11bの形状が正方形又は長方形等の四角形である板状部材である。基部11Gは、蛍光体層、透光層、又は光反射層の少なくとも1つを含む。基部11Gが蛍光体層である場合、基部11Gの材料は、蛍光体枠12の材料と同一であってもよく、異なっていてもよい。
発光装置10等と同様に、蛍光体枠12は、基部11Gの第1主面11aの端部11dよりも内側に位置する。発光装置10等と同様に、基部11G及び蛍光体枠12の部分のみを底面視したときに、蛍光体枠12は例えば額縁状やリング状である。透光性部材13は、蛍光体枠12の外側面12bを全て覆う必要はなく、蛍光体枠12の外側面12bの端部11d側のみを被覆してもよい。
図27及び図28の例では、透光性部材13は、基部11Gの第1主面11aの端部11dと蛍光体枠12の外側面12bとを被覆する部分のみに設けられている。しかし、図1等に示す発光装置10と同様に、透光性部材13は、基部11Gの中央部11cと、蛍光体枠12の内側面12a及び端面12cとを更に被覆してもよい。或いは、図23に示す発光装置10Cと同様に、透光性部材13は、基部11Gの中央部11cと、蛍光体枠12の内側面12aとを更に被覆してもよい。
(発光装置10Gの製造方法)
図29~図35は、第2実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図である。なお、図32~35は、図31のH-H線における断面を示している。
まず、図29~図32に示すように、基部11Gと、基部11G上に位置する複数の蛍光体枠12と、隣接する蛍光体枠12の間に配置された透光性部材13とを有する第1部材110Gを準備する。
具体的には、まず、図29に示すように、矩形状の蛍光体層12Gが所定間隔で縦横に配置され、蛍光体層12Gの側面に接する透光性部材13を有する複合部材100Gを準備する。透光性部材13は、隣接する蛍光体層12Gの側面間を埋めるように配置されると共に、最外周に配置された蛍光体層12Gの側面を被覆するように配置される。蛍光体層12Gと透光性部材13は同じ厚みである。
次に、図30に示すように、各々の蛍光体層12Gを貫通する矩形状の開口を形成し、蛍光体枠12を作製する。これにより、蛍光体枠12の外側面に透光性部材13が配置された複合部材100Gが形成される。矩形状の開口は、例えば、プレス加工により形成できる。なお、蛍光体層12Gの平面形状は円形状でも良く、その場合には、円形状の開口を形成し、リング状の蛍光体枠12を作製する。
次に、図31に示すように、複合部材100Gよりも大きな板状の基部11Gを準備し、複合部材100Gと基部11Gの第1主面11aとを貼り合わせ、第1部材110Gを作製する。第1部材110Gの断面形状は、図32のようになる。すなわち、基部11Gの第1主面11aに所定間隔で蛍光体枠12が縦横に配置され、隣接する蛍光体枠12の外側面の間に透光性部材13が配置される。なお、複合部材100Gと基部11Gとの貼り合わせは、直接行ってもよいし、接着剤を介して間接的に行ってもよい。
次に、図33に示すように、発光面14aと、発光面14aの反対側の電極形成面14bと、側面14cとを備えた発光素子14を蛍光体枠12の個数分準備する。そして、発光素子14を、発光面14aを基部11G側に向けて各々の蛍光体枠12の内側に配置する。発光素子14は、例えば、蛍光体枠12内に塗布された接着部材15を介して蛍光体枠12の内側に配置される。接着部材15は、例えば、液状材料をポッティング等することにより塗布できる。接着部材15を硬化することで、発光素子14の発光面14a及び側面14cと蛍光体枠12内に位置する基部11Gの第1主面11a及び蛍光体枠12の内側面とを接着できる。発光素子14は、電極14tが蛍光体枠12の端面12cから突出するように配置することが好ましい。
次に、図34に示すように、発光素子14の電極形成面14b側に、光反射性部材16を配置する。具体的には、透光性部材13の上面、発光素子14の電極形成面14b、及び発光素子14の電極14tの側面を被覆し、発光素子14の電極14tの先端面を露出する光反射性部材16を形成する。電極形成面14bに設けられた電極14tを埋設するように発光素子14の電極形成面14b側に光反射性部材16を配置し、電極14tの先端面が露出するまで光反射性部材を除去してもよい。光反射性部材16は、例えば、金型を用いた圧縮成形、ポッティング、塗工等により形成できる。電極14t上の光反射性部材16の除去には、例えば、グラインダを用いた機械研磨やサンドブラスト等を使用できる。
次に、図35に示すように、隣接する蛍光体枠12間に位置する基部11G、透光性部材13、及び光反射性部材16を切断し、図27及び図28に示す発光装置10Gを形成する。切断は、各々の蛍光体枠12の外側面12bを被覆する透光性部材13が残存するように行われる。すなわち、蛍光体枠12は切断せず、必ず蛍光体枠12の外側面12b間に位置する透光性部材13を切断する。隣接する蛍光体枠12間に位置する基部11G、透光性部材13、及び光反射性部材16は、例えば、図35に示すように所定幅のブレード950を用いて1回のダイシングで切断可能であるが、図13と同様にブレード950よりも幅の狭いブレード960を用いて2回のダイシングで切断してもよい。
〈第3実施形態〉
第3実施形態では、第1実施形態と同じ構造の発光装置を第1実施形態とは異なる製造方法で作製する例を示す。なお、第3実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図36~図40は、第3実施形態に係る発光装置の製造工程の一状態を示す模式図である。まず、図36に示すように、未硬化状態の光反射性部材16を準備する。また、発光面14aと、発光面14aの反対側の電極形成面14bと、側面14cとを備えた発光素子14を複数個準備する。
次に、図37に示すように、発光素子14を、電極形成面14bを光反射性部材16側に向けて所定間隔で縦横に配置し、各々の発光素子14を光反射性部材16側に押圧して電極14tを光反射性部材16に埋設する。つまり、発光素子14の電極形成面14bに、光反射性部材16が配置される。その後、光反射性部材16を硬化させる。
次に、図38に示すように、基部11と、基部11上に位置する複数の蛍光体枠12と、隣接する蛍光体枠12の間に配置された透光性部材13とを有する第1部材110を準備する。そして、発光素子14の発光面14aに接着部材15を塗布した後、第1部材110の透光性部材13を発光素子14側に向けて、各々の凹部13aと発光素子14とを位置決めする。なお、第1部材110の作製方法については、図3~図9を参照して説明した通りである。
次に、図39に示すように、発光面14aを基部11側に向けて蛍光体枠12の内側に発光素子14が配置されるように、光反射性部材16上に第1部材110を被せる。そして、第1部材110を光反射性部材16側に押圧して、接着部材15を硬化させ、各々の凹部13a内に接着部材15を介して発光素子14を固定する。
次に、図40に示すように、隣接する蛍光体枠12間に位置する基部11、透光性部材13、及び光反射性部材16を切断し、図1及び図2に示す発光装置10を得る。切断は、各々の蛍光体枠12の外側面12bを被覆する透光性部材13が残存するように行われる。すなわち、蛍光体枠12は切断せず、必ず蛍光体枠12の外側面12b間に位置する透光性部材13を切断する。隣接する蛍光体枠12間に位置する基部11、透光性部材13、及び光反射性部材16は、例えば、図40に示すように所定幅のブレード950を用いて1回のダイシングで切断可能であるが、図13と同様にブレード950よりも幅の狭いブレード960を用いて2回のダイシングで切断してもよい。
〈第4実施形態〉
第4実施形態では、複数の発光装置が配置された面状光源の例を示す。なお、第4実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図41は、第4実施形態に係る面状光源を例示する模式平面図(その1)である。図42は、第4実施形態に係る面状光源を例示する模式平面図(その2)である。図41に示す面状光源200は、配線基板210上に一列に配列された複数の発光装置10を有している。図42に示す面状光源200Aは、配線基板210上にマトリクス状に配列された複数の発光装置10を有している。
面状光源200及び200Aにおいて、複数の発光装置10のピッチ(図41のP)は、同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。発光装置10のピッチは、発光装置の大きさ、輝度等によって適宜調整できる。発光装置10のピッチは、例えば、5mm~100mmの範囲が挙げられ、8mm~50mmの範囲が好ましい。
以下、図43~図46を参照しながら、面状光源の具体例を示す。図43は、配線基板上にマトリクス状に配列された複数の発光装置を有する面状光源の具体例を示す部分断面図(その1)である。
図43に示す面状光源300は、発光装置10と、配線基板310と、区画部材320とを有している。なお、発光装置10に代えて、発光装置10A~10Gの何れかを用いてもよい。配線基板310は、絶縁性の基材311と、基材311上に設けられた配線312とを有しており、必要に応じて配線312の一部を被覆する絶縁性樹脂313を有してもよい。
区画部材320は、配線基板310の発光装置10と同一側に配置されている。区画部材320は、平面視において格子状に配置された頂部321と、平面視において発光装置10の各々を取り囲む壁部322と、壁部322の下端と繋がる底部323とを含み、発光装置10を取り囲んだ領域を複数有する。区画部材320の壁部322は、例えば、頂部321から配線基板310側に延伸し、断面視において、対向する壁部322で囲まれた領域の幅は配線基板310側ほど狭くなる。発光装置10は、底部323の略中央設けられた貫通孔内に配置されている。区画部材320は光反射性を有する部材であることが好ましい。
壁部322で囲まれた範囲(つまり、領域及び空間)は、1つの区画300Cとして規定され、区画部材320は、区画300Cを複数備える。本実施形態では、1つの区画300Cに1つの発光装置10が配置されている。但し、1つの区画300Cに、2つ以上の発光装置10が配置されてもよい。この場合、例えば、1つの区画300Cに赤色、緑色、及び青色の3つの発光装置10が配置されてもよい。或いは、1つの区画300Cに白昼色と電球色の2つの発光装置10が配置されてもよい。
このように、配線基板310上に発光装置10の各々を取り囲む壁部322及び底部323を有する区画部材320を配置することにより、発光装置10からの光を壁部322及び底部323で反射させること可能となり、光の取り出し効率を向上できる。又、各区画300Cにおける輝度ムラ、更には、区画300Cの群の単位での輝度ムラを抑制できる。
面状光源300は、区画部材320の頂部321の上方に光学部材330を有してもよい。光学部材330は、光拡散板331、プリズムシート(第1プリズムシート332及び第2プリズムシート333)、偏光シート334からなる群から選択される少なくとも一種を含むことができる。面状光源300は、光学部材330を有することで、光の均一性を向上できる。
面状光源300は、区画部材320の頂部321の上方に光学部材330を配置し、更にその上に液晶パネルを配置し、直下型バックライト用光源として用いることができる。光学部材330における各部材の積層の順序は任意に設定できる。なお、光学部材330は、区画部材320の頂部321と接していなくてもよい。
(光拡散板331)
光拡散板331は、区画部材320の頂部321に接して、発光装置10の上方に配置されている。光拡散板331は、平坦な板状部材であることが好ましいが、その表面に凹凸が配置されてもよい。光拡散板331は、実質的に配線基板310に対して平行に配置されることが好ましい。
光拡散板331は、例えば、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂等、可視光に対して光吸収の少ない材料から構成できる。入射した光を拡散させるために、光拡散板331は、その表面に凹凸を設けてもよいし、光拡散板331中に屈折率の異なる材料を分散させてもよい。凹凸は、例えば、0.01mm~0.1mmの大きさとすることができる。屈折率の異なる材料としては、例えば、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂等から選択して用いることができる。
光拡散板331の厚み、光拡散の程度は、適宜設定することができ、光拡散シート、ディフューザーフィルム等として市販されている部材を利用できる。例えば、光拡散板331の厚みは、1mm~2mmとすることができる。
(第1プリズムシート332及び第2プリズムシート333)
第1プリズムシート332及び第2プリズムシート333はその表面に、所定の方向に延びる複数のプリズムが配列された形状を有する。例えば、第1プリズムシート332は、シートの平面をX方向とX方向に直角のY方向との2次元に見て、Y方向に延びる複数のプリズムを有し、第2プリズムシート333は、X方向に延びる複数のプリズムを有することができる。第1プリズムシート332及び第2プリズムシート333は、種々の方向から入射する光を、面状光源300に対向する表示パネルへ向かう方向に屈折させることができる。これにより、面状光源300の発光面から出射する光を、主として上面に垂直な方向に出射させ、面状光源300を正面から見た場合の輝度を高めることができる。
(偏光シート334)
偏光シート334は、例えば、液晶表示パネル等の表示パネルのバックライト側に配置された偏光板の偏光方向に一致する偏光方向の光を選択的に透過させ、その偏光方向に垂直な方向の偏光を第1プリズムシート332及び第2プリズムシート333側へ反射させることができる。偏光シート334から戻る偏光の一部は、第1プリズムシート332、第2プリズムシート333、及び光拡散板331で再度反射される。このとき、偏光方向が変化し、例えば、液晶表示パネルの偏光板の偏光方向を有する偏光に変換され、再び偏光シート334に入射し、表示パネルへ出射する。これにより、面状光源300から出射する光の偏光方向を揃え、表示パネルの輝度向上に有効な偏光方向の光を高効率で出射させることができる。偏光シート334、第1プリズムシート332、第2プリズムシート333等は、バックライト用の光学部材として市販されているものを用いることができる。
面状光源300は、例えば、配線基板310上に区画部材320及び発光装置10を載置し、必要に応じ区画部材320上に光学部材330を載置することで作製できる。
図44は、配線基板上にマトリクス状に配列された複数の発光装置を有する面状光源の具体例を示す部分断面図(その2)である。
図44に示す面状光源400は、発光装置10と、発光装置10を配置する配線基板410と、発光装置10から出射した光を導光する導光板420と、発光装置10の上方に位置する光反射性の樹脂部材430と、発光装置10の下方に位置する光反射性の接着部材440とを有している。なお、発光装置10に代えて、発光装置10A~10Gの何れかを用いてもよい。
配線基板410は、絶縁性の基材411と、基材411上に設けられた配線412とを有しており、必要に応じて配線412の一部を被覆する絶縁性樹脂413を有してもよい。配線基板410の基材411の上面には、光反射性シート480、接着部材440、導光板420が順次積層されている。接合部材490は、配線基板410の基材411、光反射性シート480、及び接着部材440を貫通し、発光装置10の電極と配線412とを電気的に接続している。
導光板420は、第1主面420a、及び第1主面420aの反対側の第2主面420bを有している。導光板420の第1主面420aは、接着部材440と接している。導光板420の第2主面420b側は、面状光源400の発光面である。
導光板420は、第1主面420aから第2主面420bまで貫通する貫通孔420xが設けられている。貫通孔420xは、例えば、平面視において格子状に設けられており、面状光源400は格子状の貫通孔420xにより、2次元に配列された複数の発光領域400Cに区画されている。貫通孔420xに光拡散材を含有するシリコーン樹脂等である樹脂425を配置してもよい。なお、導光板420は、第1主面420aから第2主面420bまで貫通する貫通孔420xに代えて、第2主面420b側に開口する格子状の溝を有してもよい。
各々の発光領域400Cには、第1主面420aから第2主面420bまで貫通する円形状等の貫通孔450が設けられており、貫通孔450内には発光装置10が配置されている。また、貫通孔450内には、発光装置10の上面及び側面を被覆する透光性部材470が配置されている。透光性部材470の上面と、導光板420の第2主面420bとは、例えば、同一平面上にある。発光装置10の第2主面420b側において、平面視において発光装置10と重なる位置に樹脂部材430が配置されている。具体的には、樹脂部材430は、貫通孔450内において発光装置10を被覆する透光性部材470の上に配置されている。樹脂部材430は、透光性部材470の上から、導光板420の第2主面420b上に延在して配置されてもよい。
発光装置10から出射した光の一部は導光板420内を伝搬し樹脂部材430に入射する。樹脂部材430は、例えば、光反射性のフィラーが分散された樹脂材料等の光反射性の材料であるため、発光装置10から出射した光の一部を導光板420の第1主面420a側に反射させることができる。すなわち、発光装置10の上方に樹脂部材430を配置することで、発光装置10の上方に出射された光を適度に透過させつつ、下方や横方向に拡散させることができる。その結果、導光板420の第2主面420bにおいて発光装置10の直上の輝度が他の領域と比較して極端に高くなることを抑制できる。
面状光源400は、例えば、配線基板410上に導光板420を載置し、導光板420の貫通孔450内に発光装置10を載置した後、貫通孔450内に発光装置10を被覆する透光性部材470を配置し、透光性部材470上に樹脂部材430を配置することで作製できる。
図45は、配線基板上にマトリクス状に配列された複数の発光装置を有する面状光源の具体例を示す部分断面図(その3)である。
図45に示す面状光源500は、発光装置10と、発光装置10を配置する配線基板510と、発光装置10から出射した光を導光する導光板520と、導光板520の下方に位置する光反射性の部材540とを有している。なお、発光装置10に代えて、発光装置10A~10Gの何れかを用いてもよい。
配線基板510は、絶縁性の基材511と、基材511上に設けられた配線512とを有しており、必要に応じて配線512の一部を被覆する絶縁性樹脂513を有してもよい。配線基板510の基材511の上面には、接着層580を介して、発光装置10の電極と電気的に接続された配線530が設けられている。ビア570は、接着層580及び配線基板510の基材511を貫通し、配線530と配線512とを電気的に接続している。ビア570の周辺部は、保護部材590で保護されている。
導光板520は、第1主面520a、及び第1主面520aの反対側の第2主面520bを有している。第1主面520aは、凹凸構造を有してもよい。導光板520の第1主面520aは、部材540と接している。導光板520の第2主面520b側は、面状光源500の発光面である。面状光源500は、複数の発光領域500Cに区画されている。
導光板520において、各々の発光領域500Cには、第2主面520b側に開口する凹部560が設けられている。凹部560は、例えば、第2主面520b側に開口する逆円錐や逆四角錐、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る。凹部560は、配線基板510上に配置された発光装置10と平面視において重なる位置に配置される。凹部560の中心は、平面視において、発光装置10の光軸と一致することが好ましい。
部材540は、発光装置10から出射する光を反射する。部材540は、面状光源500の全体に対して1つ設けられてもよい。すなわち、部材540は、互いに隣接する発光領域500Cに跨って連続的に配置されてもよい。
発光装置10から出射した光の一部は導光板520内を伝搬し凹部560に入射する。凹部560は、導光板520と屈折率の異なる材料(例えば空気)との界面で、凹部560に入射する光を発光装置10の側方方向に反射することができる。すなわち、発光装置10の上方に凹部560を配置することで、発光装置10の上方に出射された光を適度に透過させつつ、下方や横方向に拡散させることができる。その結果、導光板520の第2主面520bにおいて発光装置10の直上の輝度が他の領域と比較して極端に高くなることを抑制できる。なお、凹部560内に光反射性の部材(例えば、金属等の反射膜や白色の樹脂)を配置してもよい。
面状光源500は、例えば、導光板520に発光装置10を載置した後、導光板520の第1主面520aを覆う部材540を配置し、その後、配線基板510に貼り付けることで作製できる。
図43から図45では、配線基板上にマトリクス状に配列された複数の発光装置を有する面状光源を例示した。図46では、マトリクス状に配列された複数の発光装置を有する発光モジュールを例示する。なお、本願では、マトリクス状に配列された複数の発光装置を有する光源において、配線基板を有する場合を面状光源、配線基板を有しない場合を発光モジュールと称する。なお、複数の発光モジュールを1枚の配線基板上に1次元や2次元に配列することで面状光源を実現できる。
図46は、マトリクス状に配列された複数の発光装置を有する発光モジュールの具体例を示す部分断面図である。
図46に示す発光モジュール600は、発光装置10と、発光装置10から出射した光を導光する導光板620と、発光装置10の上方に位置する光反射性の樹脂部材630と、発光装置10の下方に位置する光反射性の接着部材640とを有している。なお、発光装置10に代えて、発光装置10A~10Gの何れかを用いてもよい。
導光板620は、第1主面620a、及び第1主面620aの反対側の第2主面620bを有している。導光板620の第1主面620aは、接着部材640と接している。導光板620の第2主面620b側は、発光モジュール600の発光面である。
発光モジュール600は、複数の発光領域600Cに区画されている。導光板620において、各々の発光領域600Cには、第1主面620a側に開口する第1凹部650、及び第2主面620b側に開口する第2凹部660が設けられている。第1凹部650と第2凹部660とは、平面視において重なる位置に配置される。第1凹部650と第2凹部660とは、平面視において重なる位置にそれぞれの中心が位置することが好ましい。平面視において、第2凹部660の大きさは、第1凹部650の大きさより大きくてもよい。
導光板620の第1主面620a側に設けられた各々の第1凹部650には、発光装置10が配置されている。第1凹部650内に、発光装置10を覆う透光性部材670が配置されてもよい。第1凹部650内に光源を覆う透光性部材670が配置される場合、接着部材640は、透光性部材670の一部又は全部を覆ってもよい。
導光板620の第2主面620b側に設けられた各々の第2凹部660には、樹脂部材630が配置されている。第2凹部660は、例えば、断面視において第2主面620bの平面部に近い側に位置する上側凹部661と、上側凹部661よりも第1主面620a側に位置し、断面視において上側凹部661の側面の傾斜角度と異なる傾斜角度の下側凹部662とを有してもよい。この場合、樹脂部材630は、例えば、下側凹部662に配置できる。
接着部材640は、発光装置10から出射する光を反射する。本実施形態では、一例として、接着部材640は、基部641と、基部641の周囲に連続する壁部642とを含む。基部641は、導光板620の第1主面620aのうち、第1凹部650の周囲にある平面部に配置される部分である。壁部642は、導光板620の第1主面620aのうち、平面部の周囲にある凹状の部分に配置される部分である。
壁部642は、例えば、導光板620の第1主面620a側から第2主面620b側に向かって立ち上がる。壁部642は、平面視において発光装置10を取り囲む傾斜面643を有する。接着部材640は、発光モジュール600の全体に対して1つ設けられてもよい。すなわち、接着部材640は、互いに隣接する発光領域600Cに跨って連続的に配置されてもよい。
導光板620は、断面視において全体又は一部が曲面である曲面部分620cを有してもよい。曲面部分620cは、例えば、第1主面620aの各発光領域600Cの第1凹部650近傍から周縁にわたる領域に設けられる。第1主面620aに接着部材640が配置されることで、第1主面620aに対して浅い角度で入射する光が、曲面部分620cにおいて第2主面620b側に反射し、光の取り出し効率が高められる。
発光装置10から出射した光の一部は導光板620内を伝搬し樹脂部材630に入射する。樹脂部材630は、例えば、光反射性のフィラーが分散された樹脂材料等の光反射性の材料であるため、発光装置10から出射した光の一部を導光板620の第1主面620a側に反射させることができる。すなわち、発光装置10の上方に樹脂部材630を配置することで、発光装置10の上方に出射された光を適度に透過させつつ、下方や横方向に拡散させることができる。その結果、導光板620の第2主面620bにおいて発光装置10の直上の輝度が他の領域と比較して極端に高くなることを抑制できる。
発光モジュール600は、例えば、導光板620に発光装置10を載置した後、導光板620の第1主面620aを覆う接着部材640を設け、導光板620の第2主面の第2凹部660内に樹脂部材630を配置することで作製できる。
なお、図44~図46に示す面状光源又は発光モジュールにおいて、導光板の材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、ガラス等の透光性材料が挙げられる。また、光反射性の部材は、例えば光反射性のフィラーが分散された樹脂材料等の光反射性の材料である。光反射性の部材を構成する樹脂材料の母材としては、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、BTレジン、ポリフタルアミド(PPA)等が挙げられる。光反射性のフィラーとしては、金属の粒子、又は、母材よりも高い屈折率を有する無機材料もしくは有機材料の粒子を使用できる。
〈第5実施形態〉
第5実施形態では、面状光源300をバックライト光源に用いた液晶ディスプレイ装置(液晶表示装置)の例を示す。なお、第5実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図47は、第5実施形態に係る液晶ディスプレイ装置を例示する構成図である。図47に示すように、液晶ディスプレイ装置1000は、上側から順に、液晶パネル720と、光学シート710と、面状光源300とを備える。なお、面状光源300の光学部材330は、DBEF(反射型偏光シート)やBEF(輝度上昇シート)、カラーフィルタ等を備えてもよい。
液晶ディスプレイ装置1000は、液晶パネル720の下方に面状光源300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、面状光源300から照射される光を、液晶パネル720に照射する。
一般的に、直下型の液晶ディスプレイ装置では、液晶パネルと面状光源との距離が近いため、面状光源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おそれがある。そのため、直下型の液晶ディスプレイ装置の面状光源として、色ムラや輝度ムラの少ない面状光源が望まれている。液晶ディスプレイ装置1000に面状光源300を用いることで、面状光源300の厚みを5mm以下、3mm以下、1mm以下等と薄くしながら、外周が暗くなることを抑制して輝度ムラや色ムラを少なくできる。
このように、面状光源300は、液晶ディスプレイ装置1000のバックライトとして用いると好適である。なお、面状光源300に代えて、面状光源400、面状光源500、発光モジュール600、又は複数の発光モジュール600を含む面状光源を液晶ディスプレイ装置1000のバックライトとして用いてもよい。
但し、これには限定されず、面状光源300等は、テレビやタブレット、スマートフォン、スマートウォッチ、ヘッドアップディスプレイ、デジタルサイネージ、掲示板等のバックライトとしても好適に利用できる。又、面状光源300等は、照明用の光源としても利用でき、非常灯やライン照明、或いは、各種のイルミネーションや車載用のインストール等にも利用できる。
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、前述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、前述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
10、10A~10G 発光装置
11、11G 基部
11a 第1主面
11b 第2主面
11c 中央部
11d 端部
12 蛍光体枠
12a 内側面
12b 外側面
12c 端面
12G、12S 蛍光体層
13 透光性部材
13a 凹部
14 発光素子
14a 発光面
14b 電極形成面
14c 側面
14t 電極
15 接着部材
15A 第1接着部材
15B 第2接着部材
16 光反射性部材
17 凸部
18 光反射層
100 積層体
110、110G 第1部材
100G 複合部材
200、200A、300、400、500 面状光源
210、310、410、510 配線基板
300C 区画
311、411、511 基材
312、412、512、530 配線
313、413、513 絶縁性樹脂
320 区画部材
321 頂部
322 壁部
323 底部
330 光学部材
331 光拡散板
332 第1プリズムシート
333 第2プリズムシート
334 偏光シート
400C、500C、600C 発光領域
420、520、620 導光板
420a、520a、620a 第1主面
420b、520b、620b 第2主面
420x、450 貫通孔
425 樹脂
430、630 樹脂部材
440、640 接着部材
470、670 透光性部材
480 光反射性シート
490 接合部材
540 部材
560 凹部
570 ビア
580 接着層
590 保護部材
600 発光モジュール
620c 曲面部分
650 第1凹部
660 第2凹部
641 基部
642 壁部
643 傾斜面
710 光学シート
720 液晶パネル
900、900A、900B 上金型
901、901A、901B、902、902A、902B、903 凸部
905A 隙間部分
910 下金型
950、960 ブレード
1000 液晶ディスプレイ装置

Claims (8)

  1. 基部と、前記基部上に位置する複数の蛍光体枠と、隣接する前記蛍光体枠の間に配置された透光性部材と、を有する第1部材を準備する工程と、
    発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面と、を備える発光素子を、前記発光面を前記基部側に向けて前記蛍光体枠の内側に配置する工程と、
    前記蛍光体枠を切断せずに前記透光性部材を切断する工程と、を含む発光装置の製造方法。
  2. 前記発光素子を前記蛍光体枠の内側に配置する工程よりも後に、
    前記発光素子の電極形成面側に、光反射性部材を配置する工程を含む請求項1に記載の発光装置の製造方法。
  3. 前記発光素子の電極形成面側に、光反射性部材を配置する工程を含み、
    前記光反射性部材を配置する工程よりも後に、前記発光面を前記基部側に向けて前記蛍光体枠の内側に前記発光素子が配置されるように前記光反射性部材上に前記第1部材を被せる請求項1に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記光反射性部材を配置する工程は、前記電極形成面に設けられた電極を被覆するように前記発光素子の電極形成面側に前記光反射性部材を配置し、前記電極が露出するまで前記光反射性部材を除去する工程を含む請求項2又は3に記載の発光装置の製造方法。
  5. 前記第1部材を準備する工程は、蛍光体層上に前記透光性部材が積層された積層体を準備し、前記積層体を変形して蛍光体を含む前記基部と前記蛍光体枠とを有する前記第1部材を形成する工程を含む請求項1乃至4の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
  6. 前記第1部材を準備する工程は、前記蛍光体枠の外側面に前記透光性部材が配置された複合部材と前記基部とを貼り合わせる工程を含む請求項1乃至4の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
  7. 前記基部は、蛍光体層、透光層、又は光反射層の少なくとも1つを含む請求項6に記載の発光装置の製造方法。
  8. 前記基部の前記蛍光体枠が配置される側とは反対側の面に、光反射層を配置する工程を含む請求項1乃至7の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
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