JPWO2008114581A1 - 照光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 薄型に構成でき、発光素子から発せられた光を周囲に効率よく導くことができる照光装置を提供する。【解決手段】 基板２に凹部３が形成され、凹部３内に発光ダイオードのベアチップ４が取り付けられ、ベアチップ４と、基板２上の導電部との間が導線５，５で接続されている。基板２の表面には、第２の反射部材１２と支持部材１３と第１の反射部材１１とが組み立てられて設置されており、ベアチップ４と第１の反射部材１１との間に液体の合成樹脂が流し込まれ硬化されたコア層１５が形成されている。支持部材１３によりベアチップ４と第１の反射部材１１との間隔を常に一体に保つことができる。ベアチップ４から発せられた光がコア層１５内には入射し、反射面１１ａ，１２ａで反射されて周囲に導かれる。【選択図】図１
Description
本発明は、各種電子機器の操作部などを照光する照光装置に係り、特に薄型に構成でき且つ発光素子から発せられた光を効果的に伝達できる照光装置に関する。
オーディオ機器や携帯用電子機器などの各種電子機器には、ＬＥＤなどの発光装置から発せられた光を操作面に導く導光部材が設けられている。操作面に設けられた操作釦や、操作面に刻印された固定文字や数字の表示部は、前記導光部材内に導かれた光で照光される。
以下の特許文献１に示す従来の照光装置では、電子機器の操作面の裏側にアクリル板などの樹脂板で形成された導光部材が取り付けられており、この導光部材の側方に発光装置が対向している。発光装置から発せられた光は、導光部材の端面から導光部材の内部に入射させられ、導光部材内を透過した光が操作釦や表示部などに与えられる。また、発光装置としては、発光機能を有する半導体のベアチップが導光性のケース内に収納されてパッケージされたものが使用されている。
以下の特許文献２に記載の照光装置では、ベアチップがパッケージされた発光装置の上に透明プラスチック材質で形成された透明本体が重ねられ、透明本体には、前記発光装置に対向する部分に傾斜面形状の反射面が設けられている。この照光装置では、発光装置から発せられた光が、透明本体内に入射した後に、反射面で反射させられて透明本体内を伝播する。
特開２００４−２２３８１号公報
特開２００６−１４８１３２号公報
従来の照光装置は、いずれも導光部材が透明なプラスチックの板材や成型体で構成され、また発光装置はＬＥＤのチップがパッケージ内に収納されたものが使用されている。そのため、照光装置の全体の厚さ寸法が大きくなる。また、発光装置から発せられた光が、プラスチック製の導光部材に外部から入射する構造であるため、発光装置内のチップから発せられた光の利用効率が悪い。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、従来のものに比べて薄型に構成でき、また光の利用効率の高い照光装置を提供することを目的としている。
本発明は、基板と、前記基板に実装された発光素子と、前記基板上に設けられて前記発光素子から発せられた光を導く導光層とが設けられた照光装置において、
前記発光素子に対向して前記発光素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射部材と、この反射部材を前記発光素子から距離を空けた位置で支える支持部材とが設けられていることを特徴とするものである。
前記発光素子に対向して前記発光素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射部材と、この反射部材を前記発光素子から距離を空けた位置で支える支持部材とが設けられていることを特徴とするものである。
本発明の照光装置は、基板上に設けられた発光素子と、この発光素子に対向する反射部材とが設けられ、この反射部材が支持部材で支えられて、反射部材が発光素子と一定の距離で対向できるようにしている。そのため、全体を薄型に構成でき、しかも上方から外力が作用しても、発光素子と反射部材との間の間隔を確実に確保した状態で、発光素子から発せられた光を反射部材で反射して導光層内に導くことができる。よって、薄型が可能で光の利用効率の良い照光装置を構成できる。
本発明は、前記発光素子と前記反射部材との間に前記導光層が介在しており、前記発光素子から発せられた光が、前記反射部材によって前記導光層内へ向けて反射されることが好ましい。
このように、導光層が発光素子と接触して設けられていると、発光素子から発せられた光が導光層内に導かれるときの光の損失が少ない。
例えば、前記支持部材が前記基板から立ち上がる柱状であり、この支持部材が間隔を開けて複数個設けられている。この場合、導光層内を伝播する光は、支持部材の間を通過する。
また、本発明では、基板上に前記導光層によって複数の光経路が形成されており、前記支持部材が、前記光経路から外れる位置に配置されているものとして構成できる。支持部材を、光経路から外れる位置に配置することで、支持部材によって光経路内を伝播する光に損失を与えることがなく、しかも反射部材と発光素子との間の間隔を確実に保つことができる。
本発明では、前記反射部材には、前記導光層の厚み方向と前記導光層の面方向の双方に対して傾斜し且つ前記発光素子に対面する反射面が設けられている。例えば、前記反射面は、円錐テーパ形状または角錐形状であり、発光素子から発せられた光は、発光素子を中心とするほぼ３６０度の広い角度範囲で導光層内に導かれる。
また、本発明は、間隔を開けて平行に対向して前記基板から立ち上がる壁状の前記支持部材と、一対の前記支持部材の間を繋ぐ前記反射部材とが一体に形成されており、前記反射部材の前記基板に対面する側に、反射面が形成されているものであってもよい。
上記の支持部材と反射部材は、合成樹脂などでほぼ立方体形状に、一体に形成することができる。
また、前記反射面は、前記発光素子から離れる方向へ向けて窪む凹曲面形状とすることが可能である。反射面が凹曲面形状であると、発光素子から発せられた光を、凹曲面が向く方向へ指向性を持たせて導くことが可能である。
本発明は、好ましくは、前記基板の表面には、前記発光素子の周囲に位置し且つ前記反射面に対向する第２の反射部材が設けられており、この第２の反射部材によって、光が前記導光層に向けて反射されるものである。
本発明は、前記導光層は、コア層とこのコア層よりも屈折率が低いクラッド層とを有し、前記コア層は、上下に位置するクラッド層の間に挟まれているものであってもよい。
また、前記基板上に流し込まれた樹脂を硬化させて、前記導光層を形成してもよい。この構成では、発光素子が導光層内に埋設されているため、発光素子から発せられた光を最少の損失で導光層内に導くことができる。
本発明は、前記基板に凹部が形成されており、前記発光素子であるベアチップが前記凹部内に実装されているものである。
基板の凹部内にベアチップを実装することで、薄型の照光装置を構成できる。また、前記凹部内で、且つ前記ベアチップの周囲には補助反射面が形成されているものとすることも可能である。
本発明では、反射部材が支持部材で支えられて発光素子から一定の距離を保てることができる。そのために、照光装置を薄型に構成しても、発光素子と導光層と反射部材の積層状態を維持でき、発光素子から発せられた光を反射部材で反射して導光層内に確実に導くことができる。また、発光素子としてベアチップを使用し、この発光素子と反射部材との間に樹脂を流し込んで硬化させて導光層を形成すると、照光装置をさらに薄型に構成できる。
図１は本発明の第１の実施の形態の照光装置１を示す断面図、図２は前記照光装置１を示す平面図である。
図１と図２に示す照光装置１は、携帯用電話機などの小型電子機器の操作面に設けられて、発光素子から発せられた光を押圧操作部に導いて、押圧操作部に設けられまたはその周囲に設けられた照光部を明るく照らすために使用される。または、操作面や前記押圧操作部などに設けられた文字や記号または数字を表す局部的な照光部に光を導くために使用される。あるいは、照光装置１が小型機器の操作面などの露出して、外部から目視できるものであってもよい。
本明細書において「導光層」や「導光性」として説明されている「導光」とは、内部で光を通過させることができる機能であり、光の透過率が１００％に近い透明のみならず、光の透過率が１００％に満たない半透明を含む概念である。「光散乱層」とは、内部が乳白色や白濁色であって、光を通過させるとともにその内部で光を乱反射させ、その部分が明るく照らされるものを意味する。また、本明細書での「照光部」とは、ベアチップで構成される光源から光が与えられたときに、その光を外部に放出する部分を意味し、照光部は他の部分よりも明るく見える。前記「光散乱層」は「照光部」として機能する。
図１に示すように、前記照光装置１には、基板２が設けられている。この基板２は剛性の高いものであり、複数の区分層２ａ，２ｂが積層された多層基板であり、各区分層の境界面や、最上層の区分層２ａの表面に導電部が形成されている。基板２には、複数箇所に凹部３が形成されている。凹部３は２段に構成されており、下側の区分層２ｂに形成された第１の凹部３ａと、上側の区分層２ａを除去した第２の凹部３ｂを有している。第１の凹部３ａは第２の凹部３ｂの内部に位置しており、第１の凹部３ａの開口面積は、第２の凹部３ｂの開口面積よりも小さい。図２に示すように、第１の凹部３ａと第２の凹部３ｂの平面形状は、共に円形である。
第１の凹部３ａ内に、発光素子（光源）である発光ダイオードのベアチップ４が取り付けられている。照光装置１では、基板２の複数の箇所に前記凹部３が形成されて、それぞれの凹部３の第１の凹部３ａ内にベアチップ４が実装されている。ベアチップ４は、化合物半導体がＰＮ接合されたもので、順電流を流すと発光する発光ダイオードであり、化合物半導体の各層の材料を選ぶことにより、異なる色相の光を発することができる。ベアチップ４は、パッケージされていない発光ダイオードの半導体そのものであり、ベアチップ４は第１の凹部３ａの底面に接着剤を介して固定されている。
多層基板である基板２の下側の区分層２ｂの表面には、第２の凹部３ｂの内部に延び、且つ第１の凹部３ａの両側に位置する一対の導電部が形成されており、ベアチップ４の電極層と、それぞれの導電部との間が、導線５，５によりワイヤボンディングされて導通されている。
基板２の上には、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２および第１の反射部材１１と第２の反射部材１２との間に位置する４本の支柱である支持部材１３が設けられている。第１の反射部材１１と第２の反射部材１２および支持部材１３は、透明（導光性）または非透明（非導光性）の樹脂材料で形成されており、例えばアクリル樹脂で形成されている。
図２に示すように、第１の反射部材１１は、平面形状が円形である。図１に示すように、第１の反射部材１１の上面１１ｂは平面であり、下面には反射面１１ａが形成されている。反射面１１ａは円錐テーパ形状であり、円錐の頂点は第１の反射部材１１の円形の中心に位置し、第１の反射部材１１の円の中心は、同じく円形の第１の凹部３ａの中心と同軸上に位置している。
第２の反射部材１２は円形であり、その円の中心に貫通穴１２ｃが形成されている。貫通穴１２ｃの直径は、前記第２の凹部３ｂの直径にほぼ等しい。第２の反射部材１２は下面１２ｂが平面であり、上面に反射面１２ａが形成されている。反射面１２ａは、円錐テーパ面の一部である。この円錐テーパ面の仮想頂点は、前記貫通穴１２ｃの中心上に位置している。
第１の反射部材１１の反射面１１ａと第２の反射部材１２の反射面１２ａは、共に、円錐テーパ面上に位置しており、照光装置１の厚み方向と照光装置１の面方向の双方に対して傾斜している。そして、反射面１１ａと反射面１２ａは、ベアチップ４の中心を軸としてその周囲の全ての方向へ向けられている。
第１の反射部材１１の反射面１１ａと、第２の反射部材１２の反射面１２ａとの間に、４本の支持部材１３が固定されている。それぞれの支持部材１３は円柱または角柱であり、支持部材１３の一端が、第１の反射部材１１に形成された小孔内に挿入されて接着剤で固定され、他端は第２の反射部材１２に形成された小孔内に挿入されて接着剤で固定されている。ただし、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２および支持部材１３が、樹脂材料で全て一体に形成されていてもよい。
前記支持部材１３によって、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２とが連結されて、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２および支持部材１３を、一体の部品として取り扱うことができる。また、支持部材１３によって、第１の反射部材１１の反射面１１ａと第２の反射部材１２の反射面１２ａとの距離を一定に保つことができる。図２に示すように、第１の反射部材１１の反射面１１ａと第２の反射部材１２の反射面１２ａとが対向している領域内において、４個の支持部材１３が占める面積率はわずかであり、ベアチップ４から発せられた光が、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２との間において、支持部材１３による大きな損失を受けることなく全方位に向けて導かれる。
第１の反射部材１１の反射面１１ａと第２の反射部材１２の反射面１２ａには、反射膜が形成されている。反射膜は、塗装、メッキ、あるいは蒸着などの手段で形成された金属膜である。あるいは、反射膜は、白色の膜を塗装などで形成することで構成される。または、前記反射膜は、透明などの導光性の樹脂層であって、反射面１１ａと反射面１２ａとの間に位置する導光層であるコア層１５よりも絶対屈折率の低い材料で形成することができる。この樹脂層は、反射面１１ａ，１２ａに接着剤などの液体状の樹脂剤を塗布して形成してもよい。
反射膜をコア層１５よりも屈折率の低い材料で形成すると、ベアチップ４からコア層１５内に導かれて、全反射条件を満たす入射角で反射面１１ａ，１２ａに入射した光が、コア層１５内に向けて反射される。例えば、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２が導光性であると、全反射条件を満たす光はコア層内に反射されるが、全反射条件を満たさない光は、反射膜を通過して、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２内に入射する。この原理を利用して、ベアチップ４から発せられた光の一部を反射面１１ａで反射し、他の光を第１の反射部材１１内に入射させて、第１の反射部材１１の周縁部などを照光部として照らすことも可能である。
図１に示すように、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２との間に位置する導光層であるコア層１５は、基板２に形成された第１の凹部３ａと第２の凹部３ｂの内部に充填されており、ベアチップ４とワイヤボンディングで配線された導線５，５とが、前記コア層１５内に埋設されている。第２の反射部材１２が設けられていない領域では、基板２の表面とコア層１５との間に下部クラッド層１６が設けられている。コア層１５の上面１５ａと、第１の反射部材１１の上面１１ｂとは同一面であり、コア層１５の上面１５ａと第１の反射部材１１の上面１１ｂの上に、上部クラッド層１７が形成されている。下部クラッド層１６と上部クラッド層１７は、コア層１５よりも絶対屈折率の低い導光性の合成樹脂材料で形成されている。コア層１５内に与えられた光は、全反射条件を満たす入射角度で入射する限りにおいて、各クラッド層１６，１７との境界面で反射される。
コア層１５は、液状の樹脂を下部クラッド層１６の上に流し込みさらに熱処理や紫外線などの光エネルギーで硬化させて形成される。下部クラッド層１６と上部クラッド層１７も同様に、液状の樹脂の層を形成し、熱処理や紫外線照射により硬化させることで形成できる。あるいは、下部クラッド層１６と上部クラッド層１７は、感圧接着剤層などの粘性を有する樹脂材料を塗工して形成してもよい。上部クラッド層１７が感圧接着剤層で形成される場合には、上部クラッド層１７の上にＰＥＴなどの導光性の合成樹脂シートがカバー層として設置され、このカバー層とコア層１５とが、接着剤である上部クラッド層１７を介して接着される。
前記コア層１５は、好ましくはエラストマーで形成される。エラストマーは、透明または半透明の導光性の合成ゴムである。この導光性の合成ゴムは、例えばシリコーンゴムである。シリコーンゴムは、主鎖がシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）で構成され、側鎖にメチル基・フェニル基・ビニル基などの有機置換基を持った線状重合体である。コア層１５を導光性のエラストマーで形成すると、照光装置１に外部から力が作用したときに、コア層１５に割れなどの損傷が生じることがない。また、ベアチップ４および導線５，５を保護でき、外部から力が作用したときに、ベアチップが破損したり、導線５，５による配線が断線するなどの問題が生じにくくなる。
この照光装置１を製造する際には、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２および支持部材１３が組み立てられた状態で、または第１の反射部材１１と第２の反射部材１２および支持部材１３が合成樹脂材料で一体に形成された状態で、第２の反射部材１２が基板２の表面に設置されて接着剤などで固定される。
その後に、下部クラッド層１６が形成されると共に、下部クラッド層１６の上、ならびに第１の反射部材１１と第２の反射部材１２との間の隙間内に、液状の樹脂が供給され硬化されてコア層１５が形成される。この製造方法では、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２との隙間が支持部材１３で確保されているため、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２との隙間内に、液状の樹脂を確実に流し込むことができる。よって、前記隙間内に空隙などを生じることなくコア層１５を形成することができる。
また、製造後に外部から力が作用し、軟質なコア層１５が変形しても、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２との距離、および第１の反射部材１１とベアチップ４との間の距離を一定に保つことができ、ベアチップ４および導線５，５を外力から保護することもできる。
この照光装置１では、ベアチップ４がコア層１５内に埋設されているため、ベアチップ４で発せられた光が少ない損失でコア層１５内に入射する。コア層１５内に入射した光は、第１の反射部材１１の反射面１１ａで反射され、さらに第２の反射部材１２の反射面１２ａで反射されて、その周囲に位置するコア層１５内に進み、コア層１５と下部クラッド層１６との境界面、およびコア層１５と上部クラッド層１７との境界面で全反射して周囲に位置する照光部に光が導かれる。
なお、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２と支持部材１３とが別体に形成されている場合に、基板２にベアチップ４が実装された後に、第２の反射部材１２を基板２の表面に接着固定し、第２の反射部材１２の上に支持部材１３を組み付け、その後に、支持部材１３の上に第１の反射部材１１を組み付けてもよい。この場合に、第２の反射部材１２と支持部材１３を組み立てた後に、下部クラッド層１６とコア層１５を形成する樹脂を流し込んで、樹脂が固まる前に第１の反射部材１１を組み付けてもよい。
図３は本発明の第２の実施の形態の照光装置１００を示す断面図、図４はその平面図である。図３は、図４においてＩＩＩ−ＩＩＩで示す切断線で切断したときの断面図である。以下のそれぞれの実施の形態の照光装置では、図１と図２に示す照光装置１と同じ構成の部分には同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。
図３と図４に示す照光装置１００は、基板２に形成された第１の凹部３ａ内にベアチップ４が実装されている。基板２の上には、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２および支持部材１３が組み立てられて設置されている。図３に示すように、基板２の第１の凹部３ａと第２の凹部３ｂと、第１の反射部材１１とで挟まれている領域にコア層１５が充填されている。このコア層１５は高屈折率のエラストマーであり、液体の状態で充填されて硬化されたものである。
図４に示すように、第２の凹部３ｂよりも外周の部分では、４方向が区画層１６ａで埋められており、区画層１６ａと区画層１６ａとで挟まれた部分が光経路２０となっている。光経路２０は互いに直交する向きで４方向に延びている。それぞれの光経路２０内には、導光層であるコア層１５が設けられ、コア層１５の下側に下部クラッド層１６が、上側に上部クラッド層１７が設けられている。前記区画層１６ａは、コア層１５よりも絶対屈折率が低い導光性の樹脂材料で形成されている。
ベアチップ４から発せられてコア層１５に入射した光は、互いに対向する区画層１６ａの壁面との境界面で反射されて光経路２０内に導かれ、光経路２０内では、下部クラッド層１６との境界面および上部クラッド層１７との境界面で反射されて、光経路２０内を進行する。
ベアチップ４から発せられた光は、第１の反射部材１１の反射面１１ａと第２の反射部材１２の反射面１２ａとで反射されて、それぞれの光経路２０内に導かれる。そのため、光が光経路２０内に効率的に送り込まれ、光は光経路２０に沿って４方向へ導かれて照光部へ集光させられる。
図４に示すように、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２との間を連結する支持部材１３は、区画層１６ａ内に位置し、反射部材１２は光経路２０内に位置していない。よ
って、光経路２０内を進行する光が支持部材１３で遮られることはない。
って、光経路２０内を進行する光が支持部材１３で遮られることはない。
この照光装置１００では、基板２上に第２の反射部材１２と支持部材１３とを組み付ける。その後に第２の反射部材１２の外周に下部クラッド層１６を形成し、その上にレジスト層で区画して低屈折率の樹脂層をパターニングして区画層１６ａを形成する。その後に、区画層１６ａで挟まれた領域および第１の凹部３ａと第２の凹部３ｂの上に液状の樹脂を流し込み、硬化させてコア層１５を形成する。その後に、第１の反射部材１１を組み付けて、さらに上部クラッド層１７を形成する。
図５ないし図１１は、第１の実施の形態の照光装置１の変形例を示している。ただし、同様にして第２の実施の形態の照光装置１００の変形例を構成することもできる。
図５に示す照光装置１Ａでは、基板２に形成された第２の凹部３ｂの内部に補助反射部材１８が設けられている。この補助反射部材１８は、多層基板である基板２の下側の区分層２ｂの上面と上側の区分層２ａの穴内面との間に、コア層１５よりも屈折率の低い導光性材料を供給して硬化したものである。補助反射部材１８の表面が補助反射面１８ａであり、この補助反射面１８ａは、ベアチップ４の外周側に位置し円錐テーパ面の一部と一致している。
図６は、図５に示す照光装置１Ａにおける基板２の凹部３を拡大した平面図である。第２の凹部３ｂ内では、図６の左右両側において補助反射部材１８が形成されておらず、その部分で、基板２の下側の区分層２ｂの上面に導電部２１，２１が形成されている。そして、ベアチップ４の電極層とそれぞれの導電部２１，２１とが導線５，５で接続されている。このように、導線５，５の配線部に、補助反射部材１８を設けないことにより、導電５，５のワイヤボンディング領域を広く確保できる。
この照光装置１Ａでは、ベアチップ４からコア層１５内に発せられ、第１の反射部材１１の反射面１１ａで反射されて第２の凹部３ｂ内に戻った光を、補助反射面１８ａでコア層１５内に向けて反射できるため、光の利用効率をさらに向上できる。
図７に示す照光装置１Ｂでは、図１に示す照光装置１と同様に基板２の上に第２の反射部材１２が設置されている。第２の反射部材１２の上面には反射面１２ａが形成されている。第２の反射部材１２の一部は、基板２に形成された第２の凹部３ｂ内に入り込んでいる。第２の反射部材１２の中央穴は円錐テーパ面の一部となっており、この中央穴の内周面が補助反射面１２ｄとなっている。補助反射面１２ｄの一部が第２の凹部３ｂの内部に位置している。
図７に示す照光装置１Ｂにおいても、第１の反射部材１１の反射面１１ａで反射されて第２の凹部３ｂ内に戻った光を、補助反射面１２ｄで反射することができる。
図８に示す照光装置１Ｃは、第１の反射部材１１の上方に光散乱層２３が設けられており、光散乱層２３の部分には上部クラッド層１７が設けられていない。光散乱層２３は、導光性の樹脂材料内にフィラーが混在し、内部で光を乱反射できるものである。または光散乱層２３は乳白色の合成樹脂材料で形成されてもよい。第１の反射部材１１は透明であり、反射面１１ａには、コア層１５よりも屈折率がわずかに低い反射膜が形成されている。または第１の反射部材は、それ自体がコア層１５よりも屈折率の低い樹脂材料で形成されている。
ベアチップ４からコア層１５内に発せられた光のうち、第１の反射部材１１の反射面１１ａに対して全反射条件を満たす角度で入射した成分は、反射面１１ａで全反射してコア層１５内に戻されるが、全反射条件を満たさない入射角度で入射した光は、反射面１１ａを透過して第１の反射部材１１の内部に入射される。そしてこの光が光散乱層２３内に与えられて、光散乱層２３が明るく照光される。前記光散乱層２３を設けることにより、ベアチップ４に対向する領域を照光部として使用することができる。
なお、第１の反射部材１１と光散乱層２３とを別部材で構成するのではなく、一体に形成してもよい。
図９に示す照光装置１Ｄでは、第１の反射部材１１とその上に位置する上部クラッド層１７との間に反射膜２４が形成されている。この反射膜２４は、第１の反射部材１１の上面１１ｂに金属膜を塗装し、メッキしまたは蒸着することで形成されている。あるいは、反射膜２４を、導光性の第１の反射部材１１よりもさらに屈折率の低い導光性の樹脂層で形成してもよい。
図９に示す照光装置１Ｄでは、ベアチップ４からコア層１５内に入射した光のうち、反射面１１ａに全反射条件を満たす入射角度で入射した光は、反射面１１ａで全反射されるが、全反射条件を満たさない入射角度で反射面１１ａに入射した光は、第１の反射部材１１内に入る。ただし、第１の反射部材１１内に入った光は、反射膜２４で反射されて第１の反射部材１１内に戻され、さらにコア層１５内に入射する。
図９に示す照光装置１Ｄでは、コア層１５および上部クラッド層１７が透明であって、この部分が装置の操作面などに現れていても、ベアチップ４が対向する正面が局部的に極端に明るくなるのを防止でき、光を周囲に導くことが可能となる。
図１０に示す照光装置１Ｅは、図１と図２に示す第１の実施の形態の照光装置１において、下側の第２の反射部材１２を除去したものに相当している。図１０に示す照光装置１Ｅでは、柱状の支持部材１３の下端が、基板２の表面に開口した小孔内に挿入されて接着剤で固定される。この場合に、第１の反射部材１１と支持部材１３は、別体の部品が組み合わされたものであってもよいし、第１の反射部材１１と支持部材１３とが一体に形成されているものであってもよい。支持部材１３により、基板２の表面と、第１の反射部材１１の反射面１１ａとの距離を一定に保つことができ、またベアチップ４と反射面１１ａとの距離を一定に保つことができる。
また、照光装置１Ｅでは、支持部材１３の下端が固定されている部分において、基板２の表面２ｄに下部クラッド層１６が設けられていてもよい。この表面２ｄに下部クラッド層１６が設けられない場合には、この表面２ｄに反射膜を設けることが好ましい。この反射膜は、反射面１１ａに形成される反射膜と同様にして形成される。また、表面２ｄに、導線５が接続される電極層（金属層）を広い面積で形成し、この電極層を反射膜として使用してもよい。
図１１に示す照光装置１Ｆでは、ベアチップ４と第１の反射部材１１との間に配置されている導光層１１５と、この導光層１１５の周囲に設けられた導光層であるコア層１５とが異なる媒質で形成されている。図１１の実施の形態では、第１の反射部材１１の下側に導光層１１５が設けられ、それ以外の領域で、下部クラッド層１６と上部クラッド層１７との間に、前記各実施の形態と同じコア層１５が形成されている。ベアチップ４から発せられる光は、導光層１１５からコア層１５内に導かれるため、導光層１１５の屈折率はコア層１５の屈折率よりも低いことが好ましい。
また、前記導光層１１５の部分を空洞とし、この導光層１１５が空気で形成されているものであってもよい。この構成は、基板２の凹部３上にマスクを配置して樹脂の流体を流し込んで下部クラッド層１６とコア層１５を形成し、樹脂が硬化した後に、マスクを除去して空洞部を形成すればよい。この場合、ベアチップ４の上方が空洞であるが、第１の反射部材１１が支持部材１３で支持されているため、上方から外力が作用しても、第１の反射部材１１でベアチップ４を保護できる。
なお、前記各実施の形態において、第１の反射部材１１と第２の反射部材１２の平面形状が四角形などの多角形であって、反射面１１ａと反射面１２ａが角錐形状であってもよい。
図１２は本発明の第３の実施の形態の照光装置２００を示す断面図であり、図１３は照光装置２００の構造を部分的に示す斜視図である。
この照光装置２００は、基板２に凹部３が形成され、この凹部３内にベアチップ４が接着剤などで固定されて実装されている。基板２の表面には下部クラッド層１６が形成されているが、凹部３およびその周囲では、下部クラッド層１６が欠如されて、下部クラッド層１６に穴部１６ｂが形成されている。この穴部１６ｂ内において基板２の表面に導電部３１，３１が形成されており、ベアチップ４の電極層とそれぞれの導電部３１，３１との間が、導電５，５で接続されている。
前記穴部１６ｂ内において、基板２の上には光学構造体４０が設置されている。この光学構造体４０は導光性の合成樹脂材料で形成されている。光学構造体４０は、ベアチップ４から距離を空けた位置にある反射部材４１と、この反射部材４１の両端部から下向きに平らな壁部として形成され且つ互いに平行に対面する支持部材４２，４２とが一体に形成されている。支持部材４２，４２の下端が基板２の上に接着などの手段で固定されることで、ベアチップ４と反射部材４１との距離を一定に保つことができる。
反射部材４１の下面には、図１において左右に向く反射面４３，４３が形成されている。この反射面４３，４３はベアチップ４から離れる向きに窪む凹曲面であり、円筒面の一部である。この反射面４３，４３には、金属膜の反射膜、あるいはコア層１５よりも屈折率の低い樹脂層である反射膜が形成されている。なお、垂直な壁である支持部材４２，４２の対向する内面を側部反射面４２ａ，４２ａとし、この側部反射面４２ａ，４２ａに、前記反射面４３，４３と同様に反射膜が形成されていることが好ましい。
図１２に示すように、凹部３と反射部材４１との間、および下部クラッド層１６の上には液状の樹脂が流し込まれて硬化されたエラストマーのコア層１５が形成されており、コア層１５の上に上部クラッド層１７が形成されている。
この照光装置２００においても、ベアチップ４と反射部材４１との間隔を保ち、この間隔内にコア層１５を形成することができる。ベアチップ４の上方には、ほぼ円筒面の凹曲面形状の反射面４３，４３が対向しているため、ベアチップ４からコア層１５内に入射した光は、反射面４３，４３で反射されて左右両側方へ効果的に反射される。
図１４は、本発明の第３の実施の形態の変形例の照光装置２００Ａを示している。この照光装置２００Ａでは、基板２に形成された角形状の凹部１１３内に複数のベアチップ４が設けられ、それぞれのベアチップ４が反射面４３，４３の下に対向している。複数のベアチップ４は、同じ色相の光を発するものであってもよいし、互いに異なる色相の光を発するものであってもよい。
なお、光学構造体４０の内部において、反射面４３，４３と基板２との間が空間であり、光学構造体４０の周囲部分に前記コア層１５が設けられていてもよい。この場合、ベアチップ４と導電部３１および導線５が、反射面４３，４３の真下に設けられていれば、上方から光学構造体４０に圧力が作用しても、導線５と導電部３１との接続部を保護できる。
上記各実施の形態において、下部クラッド層１６とコア層１５および上部クラッド層１７の厚みの合計は２００μｍ以下であり、好ましくは１００μｍ程度である。ベアチップ４の高さ寸法は１００〜３５０μｍ程度である。
ベアチップ４の上方に支持部材で支持された反射部材を対向させることで、ベアチップと反射部材との距離を確保でき、ベアチップと反射部材との間にコア層１５を確実に形成することができる。また使用中に外力が作用しても、ベアチップ４と反射面との距離を一定に保つことができる。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１００，２００ 照光装置
２ 基板
３ 凹部
３ａ 第１の凹部
３ｂ 第２の凹部
４ ベアチップ
５ 導線
１１ 第１の反射部材
１１ａ 反射面
１２ 第２の反射部材
１２ａ 反射面
１３ 支持部材
１５ コア層
１６ 下部クラッド層
１７ 上部クラッド層
１２ｄ，１８ａ 補助反射面
４０ 光学構造体
４１ 反射部材
４２ 支持部材
４３ 反射面
２ 基板
３ 凹部
３ａ 第１の凹部
３ｂ 第２の凹部
４ ベアチップ
５ 導線
１１ 第１の反射部材
１１ａ 反射面
１２ 第２の反射部材
１２ａ 反射面
１３ 支持部材
１５ コア層
１６ 下部クラッド層
１７ 上部クラッド層
１２ｄ，１８ａ 補助反射面
４０ 光学構造体
４１ 反射部材
４２ 支持部材
４３ 反射面
Claims (12)
- 基板と、前記基板に実装された発光素子と、前記基板上に設けられて前記発光素子から発せられた光を導く導光層とが設けられた照光装置において、
前記発光素子に対向して前記発光素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射部材と、この反射部材を前記発光素子から距離を空けた位置で支える支持部材とが設けられていることを特徴とする照光装置。 - 前記発光素子と前記反射部材との間に前記導光層が介在しており、前記発光素子から発せられた光が、前記反射部材によって前記導光層内へ向けて反射される請求項１記載の照光装置。
- 前記支持部材が前記基板から立ち上がる柱状であり、この支持部材が間隔を開けて複数個設けられている請求項１記載の照光装置。
- 基板上に前記導光層によって複数の光経路が形成されており、前記支持部材が、前記光経路から外れる位置に配置されている請求項３記載の照光装置。
- 前記反射部材には、前記導光層の厚み方向と前記導光層の面方向の双方に対して傾斜し且つ前記発光素子に対面する反射面が設けられている請求項１に記載の照光装置。
- 間隔を開けて平行に対向して前記基板から立ち上がる壁状の前記支持部材と、一対の前記支持部材の間を繋ぐ前記反射部材とが一体に形成されており、前記反射部材の前記基板に対面する側に、反射面が形成されている請求項１記載の照光装置。
- 前記反射面は、前記発光素子から離れる方向へ向けて窪む凹曲面形状である請求項６記載の照光装置。
- 前記基板の表面には、前記発光素子の周囲に位置し且つ前記反射面に対向する第２の反射部材が設けられており、この第２の反射部材によって、光が前記導光層に向けて反射される請求項５に記載の照光装置。
- 前記導光層は、コア層とこのコア層よりも屈折率が低いクラッド層とを有し、前記コア層は、上下に位置するクラッド層の間に挟まれている請求項１に記載の照光装置。
- 前記基板上に流し込まれた樹脂が硬化して、前記導光層が形成されている請求項１に記載の照光装置。
- 前記基板に凹部が形成されており、前記発光素子であるベアチップが前記凹部内に実装されている請求項１に記載の照光装置。
- 前記凹部内で、且つ前記ベアチップの周囲には補助反射面が形成されている請求項１１記載の照光装置。
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