KR102512369B1 - 발광 모듈의 제조 방법 및 발광 모듈 - Google Patents

발광 모듈의 제조 방법 및 발광 모듈 Download PDF

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Abstract

[과제]두께를 얇게 하여 휘도 얼룩이 적은, 도광판과 발광소자를 구비한 발광 모듈로 한다.
[해결 수단]발광면이 되는 제1 주면의 반대 측의 제2 주면에 설치되어 있는 오목부의 저면에 광 조정부가 고착되고, 광 조정부의 표면에는 발광소자를 접합시키고, 발광소자로부터의 발광을 광 조정부를 투과하여 도광판에 입사시키고, 도광판이 제1 주면으로부터 외부로 방사하는 발광 모듈의 제조 방법으로서, 광 조정부를 발광소자에 접합하여 광 조정부와 발광소자를 일체 구조로 하는 발광소자 유닛으로 하고, 발광소자 유닛의 광 조정부를 오목부에 고착시켜 발광소자와 광 조정부의 양쪽 모두를 도광판의 정위치에 고착한다.

Description

발광 모듈의 제조 방법 및 발광 모듈{MANUFACTURING METHOD FOR LIGHT EMITTING MODULE AND LIGHT EMITTING MODULE}
본 발명은, 발광 모듈의 제조 방법 및 발광 모듈에 관한 것이다.
발광 다이오드 등의 발광소자를 사용한 발광 장치는, 액정 디스플레이의 백 라이트나 디스플레이 등 각종의 광원으로서 넓게 이용되고 있다.
예를 들면, 특허 문헌 1에 개시되는 광원 장치는, 실장 기판에 실장되는 복수의 발광소자와, 복수의 발광소자의 각각을 봉지하는 반구형상의 렌즈 부재와 그 위에 배치된 발광소자로부터의 광이 입사되는 확산 부재를 구비한다.
또한, 특허 문헌 2에 개시되는 발광 장치는, 봉지 수지층과 형광체층을 일체화한 2층 시트를 발광소자의 상면에 고착시키고, 그 측면을 반사 수지로 덮고 있다.
일본특허공개 특개2015－32373호 공보 일본특허공개 특개2016－115703호 공보
그러나, 특허 문헌 1과 같은 광원 장치에서는, 실장 기판과 확산판 사이의 거리를 렌즈 부재의 두께보다 크게 할 필요가 있어, 충분한 박형화(薄型化)를 달성할 수 없을 가능성이 있다. 또한, 특허 문헌 2의 발광 장치에서는, 복수의 발광소자로부터의 광을 균일하게 분산시켜 조사할 수 없어, 휘도 얼룩이 적은 발광 특성이 요구되는 용도에 사용할 수 없다.
이에, 본 발명은, 박형화가 가능하고 균일하게 휘도 얼룩이 적은 발광 특성을 실현할 수 있는, 발광 모듈의 제조 방법 및 발광 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련되는 발광 모듈의 제조 방법은, 발광면이 되는 제1 주면과, 제1 주면과 반대 측으로서 오목부가 설치되는 제2 주면을 구비하는 도광판과, 형광체를 포함하는 광 조정부와, 광 조정부에 접합되는 발광소자를 구비하는 발광 모듈의 제조 방법으로서, 도광판과, 광 조정부와 발광소자를 접합하여 일체 구조로 한 발광소자 유닛을 준비하고, 발광소자 유닛의 광 조정부를 오목부에 고착시키고, 상기 발광소자의 전극에 배선을 형성하여 발광 모듈을 제조한다.
또한, 본 발명에 관련되는 발광 모듈은, 외부에 광을 방사하는 발광면이 되는 제1 주면의 반대측으로서 제2 주면에 오목부가 설치되는 투광성의 도광판과, 도광판의 오목부에 고착되는 발광소자 유닛을 구비하고, 발광소자 유닛은, 발광소자에 형광체를 포함하는 광 조정부를 접합하고 있고, 나아가 발광소자 유닛은, 오목부에 배치된 삽입부의 외형을 오목부의 내형보다 작게 하여, 삽입부와 오목부 사이의 링 간극에 충전된 투광성의 접합제를 접합벽으로서 가지고 있다.
본 발명과 관련되는 발광 모듈의 제조 방법은, 전체를 박형화하면서, 휘도 얼룩을 감소시켜 균일한 발광 특성을 실현하는 도광판과 발광소자를 구비하는 발광 모듈을 제공할 수 있다. 이는, 도광판의 오목부에 광 조정부를 고착시켜, 이 광 조정부에 발광소자가 접합되어 있는 발광소자 유닛을 도광판의 정위치에 배치하고 있기 때문이다. 또한, 이상의 제조 방법은, 형광체를 포함하는 광 조정부와 발광소자를 일체 구조로 하는 발광소자 유닛으로 하고, 이 발광소자 유닛의 광 조정부를 도광판의 오목부에 고착시켜, 발광소자 유닛을 도광판의 정위치에 배치하기 때문에, 광 조정부와 발광소자와 도광판의 오목부의 상대적인 위치 어긋남을 해소하여, 매우 높은 정밀도로 정확한 위치에 고착하므로, 전체를 얇게 하면서 능률 좋게 다량 생산할 수 있고, 또한 도광판 표면의 휘도 얼룩을 줄일 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명과 관련되는 발광 모듈은, 도광판의 오목부에, 발광소자의 광 방사면에 형광체를 포함하는 광 조정부를 접합시키고 있는 발광소자 유닛을 고착시킴과 함께, 발광소자 유닛의 오목부에 배치되는 삽입부의 외형을, 도광판의 오목부의 내형보다 작게 하고, 삽입부와 오목부 사이의 링 간극에 충전된 투광성의 접합제를 접합벽으로 하고 있으므로, 전체를 박형화하면서, 균일하게 휘도 얼룩이 적은 발광 특성을 실현할 수 있는 특징이 있다. 이는, 도광판의 오목부에 발광소자 유닛의 삽입부를 배치함과 함께, 발광소자 유닛의 삽입부와 오목부의 사이에 투광성의 접합벽을 설치하고, 도광판의 오목부의 정확한 위치에 발광소자 유닛을 배치하여, 발광소자의 발광을 광 조정부를 거쳐 도광판에 입사시키고, 도광판으로 확산시켜 외부에 방사할 수 있기 때문이다.
[도 1] 실시형태와 관련되는 액정 디스플레이 장치의 각 구성을 나타내는 구성도이다.
[도 2] 일 실시형태와 관련되는 발광 모듈의 모식 평면도이다.
[도 3] 일 실시형태와 관련되는 발광 모듈의 일부 확대 모식 단면도이며, 도광판을 아래로 하여 상하를 반전한 도면이다.
[도 4] 다른 실시형태와 관련되는 발광 모듈의 모식 저면도이다.
[도 5] 사각형의 오목부에 대하여 사각형의 삽입부를 경사 자세로 배치하는 상태를 나타내는 모식 저면도이다.
[도 6] 사각형의 오목부에 대하여 사각형의 삽입부를 평행 자세로 배치하는 상태를 나타내는 모식 저면도이다.
[도 7] 접합제의 충전량의 오차로 접합벽의 표면 레벨이 낮아지는 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 8] 접합제의 충전량의 오차로 접합벽의 표면 레벨이 높아지는 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 9] 도 9A 내지 도 9D는, 실시형태와 관련되는 발광 유닛의 제조 공정의 일례를 나타내는 확대 모식 단면도이다.
[도 10] 도 10A 내지 도 10D는, 실시형태와 관련되는 발광 유닛의 제조 공정의 일례를 나타내는 확대 모식 단면도이다.
[도 11] 도 11A 내지 도 11C는, 실시형태와 관련되는 발광 모듈의 제조 공정의 일례를 나타내는 확대 모식 단면도이다.
[도 12] 도 12A 내지 도 12C는, 실시형태와 관련되는 발광 모듈의 제조 공정의 일례를 나타내는 확대 모식 단면도이다.
[도 13] 도 3에 나타내는 발광모듈에 회로 기판을 접속하는 일례를 나타내는 확대 모식 단면도이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 필요에 따라 특정의 방향이나 위치를 나타내는 용어(예를 들면, “상”, “하” 및 이들 용어를 포함하는 다른 용어)를 사용하지만, 그러한 용어의 사용은 도면을 참조한 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 그러한 용어의 의미에 의해 본 발명의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다. 또한, 복수의 도면에 나타나는 동일 부호의 부분은 동일 또는 동등한 부분 또는 부재를 나타낸다.
또한 이하에 나타내는 실시형태는, 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 발광 모듈과 그 제조 방법을 예시하는 것으로, 본 발명을 이하로 한정하는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이에만 한정하는 취지는 아니고, 예시를 의도한 것이다. 또한, 일 실시형태, 실시예에 대하여 설명하는 내용은, 다른 실시형태, 실시예에도 적용 가능하다. 또한, 도면이 나타내는 부재의 크기나 위치 관계 등은, 설명을 명확하게 하기 위하여, 과장하는 일이 있다.
(액정 디스플레이 장치(1000))
도 1은, 본 실시형태와 관련되는 발광 모듈을 구비하는 액정 디스플레이 장치(1000)의 각 구성을 나타내는 구성도이다. 도 1에서 나타내는 액정 디스플레이 장치(1000)는, 위쪽으로부터 차례대로, 액정 패널(120)과, 2매의 렌즈 시트(110a, 110b), 확산 시트(110c)와, 발광 모듈(100)을 구비한다. 도 1에 나타내는 액정 디스플레이 장치(1000)는, 액정 패널(120)의 아래쪽에 발광 모듈(100)을 적층하는 이른바 직하형의 액정 디스플레이 장치이다. 액정 디스플레이 장치(1000)는, 발광 모듈(100)로부터 조사되는 광을, 액정 패널(120)에 조사한다. 또한 상술한 구성 부재 이외에, 편광 필름이나 칼라 필터 등의 부재를 더 구비해도 된다.
(발광 모듈(100))
본 실시형태의 발광 모듈의 구성을 도 2와 도 3에 나타낸다. 도 2는, 본 실시형태와 관련되는 발광 모듈의 모식 평면도이다. 도 3은, 본 실시형태와 관련되는 발광 모듈을 나타내는 일부 확대 모식 단면도이며, 도광판을 아래에 배치하여 상하를 반전한 도면이다.
이들 도면에 나타내는 발광 모듈(100)은, 도광판(1)과, 도광판(1)의 오목부(1b)에 배설(配設)된 복수의 발광소자 유닛(3)을 구비한다. 이들 도면에 나타내는 발광 모듈(100)은, 1매의 도광판(1)에 복수의 오목부(1b)를 설치하고, 각각의 오목부(1b)에 발광소자 유닛(3)을 고착시키고 있다. 다만, 발광 모듈은, 도 4의 모식 저면도에 도시한 것처럼, 도광판(1＇)에 하나의 오목부(1b)를 설치하고, 오목부(1b)에 발광소자 유닛(3)을 고착시켜 발광 비트(5)로 하고, 복수의 발광 비트(5)를 배열하여 발광 모듈(100＇)로 할 수도 있다. 또한 도 3에 나타내는 발광 모듈(100)은, 발광소자 유닛(3)에, 외주면을 광 조정부(10)의 외주면과 동일 평면으로 하고, 또한 발광소자(11)를 매설하는 제1 봉지 수지부(15A)를 설치하고, 발광소자 유닛(3)을 고착하고 있는 도광판(1)의 제2 주면(1d)에는, 발광소자 유닛(3)을 매설하는 제2 봉지 수지부(15B)를 설치하고 있다.
발광소자 유닛(3)은, 파장 변환부(12)가 있는 광 조정부(10)의 표면에 발광소자(11)를 고착시키고 있다. 발광소자(11)는, 상면을 전극 형성면(11d)으로, 하면을 광 방사면(11c)으로 하고 있다. 발광소자(11)는, 주로 광 방사면(11c)으로부터 광을 방사하여 광 조정부(10)에 광을 조사한다. 도 2와 도 3의 발광 모듈(100)은, 복수의 발광소자 유닛(3)을, 도광판(1) 상에 매트릭스 형상으로 설치한 오목부(1b)에 배치하여 도광판(1)에 고착시키고 있다. 도광판(1)은, 제1 주면(1c)을 광을 외부로 방사하는 발광면으로 하여, 제2 주면(1d)에 복수의 오목부(1b)를 설치하고 있다. 이 오목부(1b) 내에는, 발광소자 유닛(3)의 일부, 도면에 있어서의 광 조정부(10)를 배치하고 있다. 광 조정부(10)는 파장 변환부(12)를 구비한다. 도 2의 광 조정부(10)는, 파장 변환부(12)에 광 확산부(13)를 적층하고 있다. 광 조정부(10)는, 파장 변환부(12)를 발광소자(11) 측에, 광 확산부(13)를 도광판(1) 측에 적층하고 있다. 이 광 조정부(10)는, 파장 변환부(12)를 투과하는 광을 광 확산부(13)에서 확산시켜 도광판(1)으로 조사하여, 도광판(1)으로부터 방사되는 광을 보다 균일하게 할 수 있다.
본 발명과 관련되는 발광 모듈(100)은, 도광판(1)에 오목부(1b)를 설치하고, 이 오목부(1b)에, 파장 변환부(12)를 구비하는 광 조정부(10)를 고착하고 있는 발광소자 유닛(3)을 배치하므로, 전체의 두께를 얇게 할 수 있다(박형화). 또한, 도광판(1)에 오목부(1b)를 설치하고, 오목부(1b)에 발광소자 유닛(3)을 배치하여 고착시키므로, 기판 상에 발광소자를 실장하여 도광판을 조합하는 발광 모듈에 비하여, 발광소자 유닛(3)과 도광판(1)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 특히, 이 발광 모듈(100)은, 발광소자(11)에 파장 변환부(12)를 접합하여, 발광소자(11)와 광 조정부(10)가 일체 구조로 된 발광소자 유닛(3)을 도광판(1)의 오목부(1b)에 배치하므로, 파장 변환부(12)와 발광소자(11)의 양쪽을 도광판(1)의 정확한 위치에 배치하여, 양호한 광학 특성을 실현할 수 있다. 특히, 발광소자(11)의 광을 파장 변환부(12)에 투과시켜 도광판(1)으로 안내하여 외부로 방사하는 발광 모듈(100)에 있어서는, 발광소자(11)와 파장 변환부(12)와 도광판(1)을 위치 어긋남없이 배치할 수 있음에 따라, 도광판(1)으로부터 외부로 방사되는 광의 색 불균일이나 휘도 얼룩 등의 발광 특성을 개선하여, 특별히 뛰어난 발광 특성을 실현한다.
직하형의 액정 디스플레이 장치에서는, 액정 패널과 발광 모듈의 거리가 가깝기 때문에, 발광 모듈의 색 불균일이나 휘도 얼룩이 액정 디스플레이 장치의 색 불균일이나 휘도 얼룩에 영향을 미칠 가능성이 있다. 그 때문에, 직하형의 액정 디스플레이 장치의 발광 모듈로서, 색 불균일이나 휘도 얼룩이 적은 발광 모듈이 요망되고 있다.
본 실시형태의 발광 모듈(100)의 구성을 채택하면, 발광 모듈(100)의 두께를, 5mm 이하, 3mm 이하, 1mm 이하 등으로 얇게 하면서, 휘도 얼룩이나 얼룩을 줄일 수 있다.
본 실시형태와 관련되는 발광 모듈(100)을 구성하는 각 부재 및 제조 방법에 대하여 이하에 상술한다.
(도광판(1))
도광판(1)은, 광원으로부터 입사되는 광을 면형상으로 하여 외부로 방사하는 투광성의 부재이다. 본 실시형태의 도광판(1)은, 도 2에 도시한 것처럼, 발광면이 되는 제1 주면(1c)과, 제1 주면(1c)과 반대측의 제2 주면(1d)을 구비한다. 이 도광판(1)은, 제2 주면(1d)에 복수의 오목부(1b)를 설치하고, 인접하는 오목부(1b)의 사이에는 V홈(1e)을 설치하고 있다. 오목부(1b) 내에 발광소자 유닛(3)의 일부를 배치하고 있다. 발광소자(11)의 일부를 도광판(1)의 오목부(1b)에 삽입함으로써, 발광 모듈 전체는 박형화가 가능하게 된다. 도광판(1)은, 도 2 및 도 3에 도시한 것처럼, 복수의 오목부(1b)를 설치하고 각각의 오목부(1b)에 발광소자 유닛(3)을 배치하여 발광 모듈(100)로 하거나, 또는, 도 4에 도시한 것처럼, 하나의 오목부(1b)가 있는 도광판(1＇)에 하나의 발광소자 유닛(3)을 배치하여 발광 비트(5)로 하고, 복수의 발광 비트(5)를 평면 형상으로 배치하여 발광 모듈(100＇)로 할 수 있다. 복수의 오목부(1b)를 설치하고 있는 도광판(1)은, 도 3에 도시한 것처럼, 오목부(1b)의 사이에 격자 형상의 V홈(1e)을 설치하고 있다. 하나의 오목부(1b)를 설치하고 있는 도광판(1)은, 도 4에 도시한 것처럼, 제2 주면(1d)의 외주부에, 외주 가장자리를 향해 내리막 구배가 되는 경사면(1f)을 설치하고 있다.
V홈(1e)이나 경사면(1f)에는, 광을 반사하는, 후술하는 봉지(封止) 수지부(15)가 설치된다. V홈(1e)에 충전되는 봉지 수지부(15)는, 바람직하게는 광을 반사하는 백색 수지이고, 백색 수지의 봉지 수지부(15)는, 발광소자(11)의 발광이 V홈(1e)으로 구획된 이웃 도광판(2)으로 입사하는 것을 방지하여, 각각의 발광소자(11)의 광이 이웃으로 새는 것을 방지한다. 하나의 도광판(1)의 제2 주면(1d)의 외주부에 설치되어 있는 경사면(1f)에 접합되는 봉지 수지부(15)는, 도광판(1)의 주위로 광이 새는 것을 방지하여, 도광판(1)의 제1 주면(11c)으로부터의 발광 강도 저하를 방지한다.
도광판(1)의 크기는, 오목부(1b)의 개수에 따라 최적의 크기로 설정되는데, 예를 들면, 복수의 오목부(1b)가 있는 도광판(1)에 있어서는, 한 변이 1cm ~ 200cm 정도로 할 수 있고, 3cm ~ 30cm정도가 바람직하다. 두께는 0.1mm ~ 5mm정도로 할 수 있고, 0.5mm ~ 3mm가 바람직하다. 도광판(1)의 평면 형상은 예를 들면, 대략 사각형(矩形)이나 대략 원형 등으로 할 수 있다.
도광판(1)의 재료로서는, 아크릴, 폴리카보네이트, 환상 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르 등의 열가소성 수지, 에폭시, 실리콘 등의 열경화성 수지 등의 수지 재료나 글래스 등의 광학적으로 투명한 재료를 사용할 수 있다. 특히, 열가소성 수지 재료는, 사출 성형에 의해 효율적으로 제조할 수 있기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 투명성이 높고, 염가인 폴리카보네이트가 바람직하다. 제조 공정에서, 리플로우 땜납과 같은 고온 환경에 노출되는 일 없이 제조되는 발광 모듈은, 폴리카보네이트와 같은 열가소성이며 내열성이 낮은 재료이어도 사용할 수 있다.
도광판(1)은, 예를 들면, 사출 성형이나 트랜스퍼 몰드로 성형할 수 있다. 도광판(1)은, 오목부(1b)가 있는 형상에 금형으로 형성하여, 오목부(1b)의 위치 어긋남을 저감하면서도, 염가로 다량 생산할 수 있다. 다만, 도광판은, 판 형상으로 성형한 후, NC 가공기 등으로 절삭 가공하여 오목부를 설치할 수도 있다.
본 실시형태의 도광판(1)은 단층으로 형성되어 있어도 되고, 복수의 투광성 층이 적층되어 형성되어 있어도 된다. 복수의 투광성 층이 적층되고 있는 경우에는, 임의의 층 사이에 굴절률이 다른 층, 예를 들면 공기 층 등을 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 광을 보다 확산시키기 쉬워져, 휘도 얼룩을 저감한 발광 모듈로 할 수 있다. 이러한 구성은, 예를 들면, 임의의 복수의 투광성 층의 사이에 스페이서를 설치하여 이격시키고, 공기의 층을 설치함으로써 실현될 수 있다. 또한, 도광판(1)의 제1 주면(1c) 상에 투광성의 층과, 도광판(1)의 제1 주면(1c)과 해당 투광성의 층의 사이에 굴절률이 다른 층, 예를 들면 공기의 층 등을 설치해도 된다. 이에 의해, 광을 보다 확산시키기 쉬워져, 휘도 얼룩을 저감한 액정 디스플레이 장치로 할 수 있다. 이러한 구성은, 예를 들면, 임의의 도광판(1)과 투광성의 층의 사이에 스페이서를 설치하여 이격시키고, 공기의 층을 설치함으로써 실현될 수 있다.
(광학 기능부(1a))
도광판(1)은, 제1 주면(1c) 측에 광학 기능부(1a)를 구비하고 있어도 된다. 광학 기능부(1a)는, 예를 들면, 광을 도광판(1)의 면내에서 확산시키는 기능을 가질 수 있다. 예를 들면, 도광판(1)의 재료와 굴절률이 다른 재료가 설치되어 있다. 구체적으로는, 제1 주면(1c) 측에 설치된 역원뿔이나 역사각뿔, 역육각뿔 등의 역다각뿔형 등의 오목부, 또는, 역원뿔대나 역다각뿔대 등의 오목부로서, 도광판(1)과 굴절률이 다른 재료(예를 들면 공기)와 오목부의 경사면과의 계면에서 조사된 광을 발광소자 유닛(3)의 측면 방향으로 반사하는 것을 이용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 경사면을 갖는 오목부(1b)에 광반사성의 재료(예를 들면 금속 등의 반사막이나 백색의 수지) 등을 설치한 것이어도 된다. 광학 기능부(1a)의 경사면은, 단면으로 보았을 때 직선이어도 되고, 곡선이어도 된다. 광학 기능부(1a)는, 후술하는 것처럼, 각각의 발광소자 유닛(3)에 대응하는, 즉, 제2 주면(1d)측에 배치된 발광소자 유닛(3)과 반대측의 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 특히, 발광소자 유닛(3)의 광축과 광학 기능부(1a)의 광축이 대략 일치하는 것이 바람직하다. 광학 기능부(1a)의 크기는, 적절히 설정할 수 있다.
(오목부(1b))
도광판(1)은, 제2 주면(1d)측에, 오목부(1b)가 설치되어 있다. 오목부(1b)는, 발광소자 유닛(3)의 일부를 안쪽에 배치하여 정위치에 배치한다. 도 3에 나타내는 오목부(1b)는, 제2 주면(1d)의 일부를 절제하는 형상의 오목부(1b)를 설치하고 있다. 다만, 도시하지는 않았지만, 오목부는, 제2 주면에 환상으로 돌출부를 설치하고, 돌출부의 안쪽에 설치할 수 있다. 오목부(1b)의 내형(內形)은, 발광소자 유닛(3)을 오목부(1b)에 배치하는 삽입부(17)의 외형보다 크고, 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)를 배치하는 상태로, 오목부(1b)의 내주와 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)의 외주 사이에 링 간극(18)를 설치한다. 링 간극(18)은, 접합제(14)가 충전되어 접합벽(19)이 된다. 오목부(1b)의 내형은, 링 간극(18)의 용적이, 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)의 체적보다 커지는 형상으로 한다. 본 실시형태의 발광 모듈은, 도광판(1)의 오목부(1b)에 광 조정부(10)를 배치하고 있으므로, 광 조정부(10)를 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)로 하고 있다. 다만, 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)는 광 조정부(10)에 한정되지 않고, 예를 들면, 광 조정부(10)와 발광소자(11)의 일부를 오목부(1b) 내에 배치하는 삽입부(17)로 할 수도 있다.
오목부(1b)의 내형은, 링 간극(18)의 용량이, 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)의 체적의 예를 들면 1. 2배 이상, 바람직하게는 1.5배 이상, 더 바람직하게는 2배 이상으로 하는 크기로 설정된다. 링 간극(18)은 투광성의 접합제(14)가 충전되어 접합벽(19)이 된다. 도 4의 도광판(1)은, 오목부(1b)의 내형을 사각형으로 하고, 여기에 배치하는 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)의 외형도 사각형으로 하고 있다. 사각형의 삽입부(17)는, 사각형의 오목부(1b)에 각각의 변이 교차하는 자세로, 환언하면, 사각형의 오목부(1b)에 대하여 회전하는 자세로 오목부(1b)에 배치되어, 오목부(1b)와 삽입부(17)의 사이에 링 간극(18)을 설치하고 있다. 이 도면의 삽입부(17)는, 각각의 변이 45도 경사지는 자세로 오목부(1b)에 배치된다. 이 자세로 삽입부(17)를 배치하는 오목부(1b)는, 그 내형을 삽입부(17)의 외형의 2배 이상으로 한다.
삽입부(17)를 도 4의 자세로 오목부(1b)에 배치하는 도광판(1)은, 제1 주면(1c)의 휘도 얼룩을 줄일 수 있는 특징이 있다. 이는, 삽입부(17)의 각각의 변으로부터 주위로 방사되는 광이, 도 5의 쇄선으로 표시한 화살표 A의 방향으로 강하게 방사되어, 도면의 C영역을 밝게 조사하기 때문이다. 사각형의 삽입부(17)는, 각각의 변에 직교하는 화살표 A로 표시한 방향의 광의 강도가, 코너부로부터 화살표 B로 표시한 방향으로 방사되는 광보다 강하게 된다. 도 5에 있어서, C영역은 D영역보다 삽입부(17)로부터 떨어진 위치에 있기 때문에 어둡게 되는 경향은 있지만, 화살표 A로 표시한 방향의 광이 화살표 B로 표시한 방향보다 강하기 때문에, 휘도의 저하가 방지되어 휘도 얼룩이 적게 된다. 도 6에 나타낸 것처럼, 사각형의 오목부(1b)에 사각형의 삽입부(17)를 각각의 변을 평행 자세로 배치하면, C영역은 D영역보다 삽입부(17)로부터 떨어진 위치에 있고, 게다가 삽입부(17)로부터 방사되는 광의 강도도 저하하므로, C영역은 D영역보다 휘도가 저하된다.
삽입부(17)의 외형보다 내형을 크게 하여 이루어진 오목부(1b)는, 삽입부(17)를 배치하는 자세의 자유도를 크게 하여 휘도 얼룩을 방지할 수 있으며, 이에 더하여, 링 간극(18)에 충전되는 접합제(14)의 충전량의 오차에 의한 표면 레벨의 어긋남도 해소하여, 오목부(1b)의 외주부의 배광(配光)을 이상적인 상태로 할 수 있는 특징도 실현된다. 링 간극(18)은, 접합제(14)를 충전하여 투광성의 접합벽(19)이 되나, 접합제(14)의 충전량의 오차는 표면 레벨을 변동시켜, 발광을 틀어지게 하는 원인이 된다. 도 7과 도 8은, 접합제(14)의 충전량의 오차로 접합벽(19)의 액면 레벨이 틀어지는 상태를 나타내고 있다. 도 7은, 접합제(14)의 충전량이 너무 적은 상태를 나타내고 있다. 이 접합벽(19)은, 표면 레벨이 도광판(1)의 제2 주면(1d)보다 낮아져 링 간극(18)의 내부까지 저하하여, 도광판(1)과 삽입부(17) 사이에 공극이 생긴다. 도 8은 접합제(14)의 충전량이 너무 많은 상태를 나타내고 있는데, 이 상태의 접합벽(19)은, 접합제(14)가 링 간극(18)로부터 누출되어, 제2 주면(1d)으로 부풀어 오르는 상태가 된다. 도광판(1)과 삽입부(17)의 틈새나, 제2 주면(1d)으로 부풀어 오른 접합제(14)는, 삽입부(17)로부터 도광판(1)으로 입사하는 광의 경로를 변화시켜 발광을 틀어지게 하는 원인이 된다.
오목부(1b) 내형을 삽입부(17)보다 크게 하여, 링 간극(18)의 용적을 삽입부(17)의 체적보다 크게 하는 구조는, 링 간극(18)에 충전하는 접합제(14)의 충전량의 오차에 의한 액면 레벨의 변동을 줄여, 도광판(1)과 삽입부(17)의 영역의 발광을 이상적인 상태로 한다.
삽입부(17)의 외형과 이상의 특성을 고려하여, 오목부(1b)의 평면에서 보았을 때의 크기는, 원형에서는 직경, 타원형에서는 장경, 사각형에서는 대각선의 길이를, 예를 들면, 0.05mm ~ 10mm로 할 수 있고, 바람직하게는 0.1mm ~ 2mm가 바람직하다. 깊이는 0.05mm ~ 4mm로 할 수 있고, 0.1mm ~ 1mm가 바람직하다. 광학 기능부(1a)와 오목부(1b) 사이의 거리는 광학 기능부(1a)와 오목부(1b)가 이격되는 범위에서 적절히 설정할 수 있다. 오목부(1b)를 평면에서 보았을 때의 형상은, 예를 들면, 대략 사각형, 대략 원형으로 할 수 있고, 오목부(1b)의 배열 피치 등에 의해 선택 가능하다. 오목부(1b)의 배열 피치(가장 근접한 2개의 오목부(1b)의 중심간 거리)가 대략 균등한 경우에는, 대략 원형 또는 대략 정방형이 바람직하다. 그 중에서도, 대략 원형으로 하는 것은, 발광소자 유닛(3)으로부터의 광을 양호하게 확산시키는 것에 효과가 있다.
(발광소자 유닛(3))
발광소자 유닛(3)은, 발광 모듈(100)의 광원이다. 발광소자 유닛(3)은, 도 3에 도시한 것처럼, 발광소자(11)에 파장 변환부(12)가 있는 광 조정부(10)를 접합하고 있다. 또한, 본 실시형태의 발광소자 유닛(3)은, 외주면을 광 조정부(10)의 외주면과 동일 평면으로 하고, 또한 발광소자(11)를 매설하는 제1 봉지 수지부(15A)를 설치하고 있다. 발광소자 유닛(3)은, 도광판(1)의 오목부(1b)에 배치되어, 도광판(1)을 거쳐 발광을 외부로 방사한다. 도면의 발광소자 유닛(3)은, 광 조정부(10)를 도광판(1)의 오목부(1b) 내에 배치하는 삽입부(17)로서 오목부(1b)의 안쪽에 배치하고 있다. 발광소자 유닛(3)은, 광 조정부(10)를 오목부(1b)의 저면에 접합시켜, 도광판(1)에 설치한 오목부(1b)에 고착된다.
도 3의 발광소자 유닛(3)은, 광 조정부(10)를 발광소자(11)의 광 방사면(11c)에 접합하고 있다. 발광소자(11)는, 전극 형성면(11d)의 반대측을 광 방사면(11c)으로 하여, 이 표면에 광 조정부(10)를 접합시키고 있다. 본 실시형태의 발광 모듈은, 전극 형성면(11d)의 반대측을 광 방사면(11c)으로 하여, 광 방사면(11c)을 주 발광면으로 하는 페이스 다운 타입을 사용하고 있지만, 페이스 업 타입의 발광소자도 사용할 수 있다. 도 3의 발광소자(11)는, 광 방사면(11c)과 반대측을 전극 형성면(11d)으로 하여, 전극 형성면(11d)에는 한 쌍의 전극(11b)을 설치하고 있다. 한 쌍의 전극(11b)은 후술하는 구조로 배선되어 전기 접속된다. 발광소자 유닛(3)과 도광판(1)은 투광성 수지 등의 투광성을 갖는 접합재(14)를 거쳐 접합된다.
발광소자(11)는, 예를 들면, 사파이어 등의 투광성 기판과, 투광성 기판 위에 적층된 반도체 적층 구조를 갖는다. 반도체 적층 구조는, 발광층과, 발광층을 사이에 두는 n형 반도체층 및 p형 반도체층을 포함하고, n형 반도체층 및 p형 반도체층에 n측 전극 및 p측 전극(11b)이 각각 전기적으로 접속된다. 발광소자(11)는, 예를 들면 투광성 기판을 구비하는 광 방사면(11c)이 도광판(1)과 대향하여 배치되고, 광 방사면(11c)과 반대측의 전극 형성면(11d)에 한 쌍의 전극(11b)을 갖는다.
발광소자(11)로서는, 세로, 가로 및 높이의 치수에 특히 제한은 없지만, 바람직하게는 평면에서 보았을 때 세로 및 가로의 치수가 1000㎛ 이하의 반도체 발광소자(11)를 사용하고, 더 바람직하게는 세로 및 가로의 치수가 500㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는, 세로 및 가로의 치수가 200㎛ 이하의 발광소자(11)를 사용한다. 이러한 발광소자(11)를 사용하면, 액정 디스플레이 장치(1000)의 로컬 디밍(local dimming)을 행하였을 때에, 고정밀 영상을 실현할 수 있다. 또한, 세로 및 가로의 치수가 500㎛ 이하의 발광소자(11)를 사용하면, 발광소자(11)를 염가로 조달할 수 있기 때문에, 발광 모듈(100)을 염가로 할 수 있다. 또한, 세로 및 가로의 치수 양쪽 모두가 250㎛ 이하인 발광소자(11)는, 발광소자(11)의 상면의 면적이 작아지기 때문에, 상대적으로 발광소자(11)의 측면으로부터의 광의 출사량이 많아진다. 즉, 이러한 발광소자(11)는 발광이 배트윙 형상이 되기 쉬워지기 때문에, 발광소자(11)가 도광판(1)에 접합되어 발광소자(11)와 도광판(1)의 거리가 매우 짧은 본 실시형태의 발광 모듈(100)에 바람직하게 이용된다.
또한, 도광판(1)은, 렌즈 등의 반사나 확산 기능을 갖는 광학 기능부(1a)를 설치할 수 있다. 이 도광판(1)은, 발광소자(11)로부터의 광을 옆쪽으로 확산시켜, 도광판(1)의 면내에 있어서의 발광 강도를 평균화시킬 수 있다. 그러나, 복수의 발광소자(11)의 대응 위치에 복수의 광학 기능부(1a)를 형성한 도광판(1)은, 모든 발광소자(11)와 광학 기능부(1a)의 상대 위치를 정확하게 유지하는 것이 어려워지는 경우가 있다. 특히, 작은 발광소자(11)를 다수 설치하는 구조는, 모든 발광소자(11)와 광학 기능부(1a)의 상대 위치를 정확하게 유지하는 것이 어렵다. 발광소자(11)와 광학 기능부(1a)의 상대 위치의 어긋남은, 광학 기능부(1a)에 의해 광을 충분히 넓히지 못하고, 밝기가 면내에서 부분적으로 저하하는 등으로 인해, 휘도 얼룩으로 되는 문제가 있다. 특히, 배선 기판에 발광소자(11)를 실장한 후에 도광판(1)을 조합하는 방법에 있어서는, 배선 기판과 발광소자(11)의 위치 어긋남과, 도광판(1)의 광학 기능부(1a)의 위치 어긋남을, 각각 평면 방향 및 적층 방향에서 고려할 필요가 있기 때문에, 발광소자(11)와 광학 기능부(1a)를 양호하게 광학적으로 결합하는 것이 한층 곤란해지는 경우가 있다.
본 실시형태에 있어서의 발광 모듈(100)은, 도광판(1)에 복수의 오목부(1b)와 광학 기능부(1a)를 설치하고, 오목부(1b)에 발광소자 유닛(3)을 배치하는 구조에 의해, 발광소자(11)와 광학 기능부(1a) 양쪽 모두를 높은 위치 정밀도로 배치할 수 있다. 이에 의해, 발광소자(11)로부터의 광을 광학 기능부(1a)로 정밀도 좋게 균일화시켜, 휘도 얼룩이나 색 불균일이 적은 양질의 백 라이트용 광원으로 할 수 있다.
발광소자(11)를 배치하는 오목부(1b)의 반대측의 면에 광학 기능부(1a)를 설치하는 도광판(1)은, 평면 투시로 보았을 때, 발광소자(11)를 배치하는 오목부(1b)의 위치에 광학 기능부(1a)를 설치함으로써, 발광소자(11)와 광학 기능부(1a)의 위치 결정을 보다 용이하게 하여, 높은 위치 정밀도로 양자를 상대적으로 위치 어긋남 없이 배치할 수 있다.
발광소자(11)로서는, 평면에서 보았을 때 정방형 또는 장방형인 사각형상(方形狀)의 발광소자(11)를 사용한다. 고정밀 액정 디스플레이 장치에 사용되는 발광소자(11)는, 바람직하게는, 장방형의 발광소자를 사용하고, 그 상면 형상이 긴 변과 짧은 변을 갖는 것이 바람직하다. 고정밀 액정 디스플레이 장치의 경우, 사용하는 발광소자의 수는 수천 개 이상이 되고, 발광소자의 실장 공정은 중요한 공정이 된다. 발광소자의 실장 공정에서, 복수의 발광소자 중 일부의 발광소자에 회전 어긋남(예를 들면 ±90도 방향의 어긋남)이 발생했다고 해도, 평면에서 보았을 때 장방형의 발광소자를 사용함으로써 눈으로 보았을 때의 확인이 용이해진다. 또한, p형 전극과 n형 전극의 거리를 떨어뜨려 형성할 수 있기 때문에, 후술하는 배선(21)의 형성을 용이하게 행할 수 있다. 한편, 평면에서 보았을 때 정방형의 발광소자(11)를 사용하는 경우는, 작은 발광소자(11)를 양산성 좋게 제조할 수 있다. 발광소자(11)의 밀도(배열 피치), 즉, 발광소자(11) 간의 거리는, 예를 들면, 0.05mm ~ 20mm 정도로 할 수 있고, 1mm ~ 10mm정도가 바람직하다.
복수의 오목부(1b)가 있는 도광판(1)에 복수의 발광소자 유닛(3)을 배치하는 발광 모듈(100)은, 도광판(1)을 평면에서 보았을 때, 발광소자 유닛(3)을 이차원으로 배열한다. 바람직하게는, 복수의 발광소자 유닛(3)은, 도 2에 도시한 것처럼, 직교하는 두 방향, 즉, x방향 및 y방향을 따라 이차원적으로 배열되는 오목부(1b)에 배설된다. 복수의 발광소자 유닛(3)을 배치하는 오목부(1b)의 x방향의 배열 피치(px)와 y방향의 배열 피치(py)는, 도 2의 예에 도시한 것처럼, x방향 및 y방향에서 피치가 같아도 되고, 달라도 된다. 또한, 배열의 두 방향은 반드시 직교하고 있지 않아도 된다. 또한, x방향 또는 y방향의 배열 피치는 등간격에 한정되지 않고, 부등간격이어도 된다. 예를 들면, 도광판(1)의 중앙에서부터 주변을 향해 간격이 넓어지도록 발광소자 유닛(3)을 배치하는 오목부(1b)가 배열되어 있어도 된다. 또한, 오목부(1b)에 배치되는 발광소자 유닛(3) 간의 피치란, 발광소자 유닛(3)의 광축 간의 거리, 즉 중심 간의 거리이다.
발광소자(11)에는, 공지의 반도체 발광소자를 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 발광소자(11)로서 페이스 다운 타입의 발광 다이오드를 예시한다. 발광소자(11)는, 예를 들면 청색광을 출사한다. 발광소자(11)에는, 청색 이외의 광을 출사하는 소자도 사용할 수 있고, 또한 페이스 업 타입의 발광소자도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 발광소자(11)로서 다른 색의 광을 발하는 발광소자를 사용해도 된다. 발광소자(11)로부터 출사되는 광은, 파장 변환부(12)에서 외부로 방사되는 발광색을 조정한다.
발광소자(11)로서 임의의 파장의 광을 출사하는 소자를 선택할 수 있다. 예를 들면, 청색, 녹색의 광을 출사하는 소자로서는, 질화물계 반도체(InxAlyGa1-xyN, 0≤X, 0≤Y, X＋Y≤1) 또는 GaP를 이용한 발광소자를 사용할 수 있다. 또한, 적색의 광을 출사하는 소자로서는, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 포함하는 발광소자를 사용할 수 있다. 또한, 이들 이외의 재료로 이루어진 반도체 발광소자를 사용할 수 있다. 반도체층의 재료 및 그 혼정도에 따라 발광 파장을 다양하게 선택할 수 있다. 사용하는 발광소자의 조성, 발광색, 크기, 개수 등은, 목적에 따라 적절히 선택하면 된다.
(광 조정부(10))
본 실시형태에 있어서, 발광소자 유닛(3)은, 발광소자(11)로부터의 발광색을 조정하여 도광판(1)으로 입사하는 광 조정부(10)를 설치하고 있다. 광 조정부(10)는 발광소자(11)의 발광색을 조정하는 파장 변환부(12)를 구비한다. 광 조정부(10)를 발광소자(11)의 광 방사면(11c)에 접합시켜, 발광소자(11)의 발광색을 조정한다. 광 조정부(10)는, 파장 변환부(12)와 광 확산부(13)를 구비하는 것이 바람직하다. 광 조정부(10)는, 파장 변환부(12)와 광 확산부(13)를 접합하여, 파장 변환부(12)를 발광소자(11) 측에 배치하고 있다. 광 조정부(10)는, 복수의 파장 변환부(12)나 광 확산부(13)를 적층할 수도 있다. 본 실시형태의 발광 모듈(100)은, 광 조정부(10)를 도광판(1)의 오목부(1b)에 배치하여, 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)로 하고 있다. 광 조정부(10)는, 발광소자(11)로부터 입사되는 광을 투과시켜 도광판(1)에 입사시킨다. 광 조정부(10)는, 발광 모듈(100)의 박형화 등의 목적으로부터, 바람직하게는, 도 3에 도시한 것처럼, 도광판(1)의 오목부(1b)의 안쪽에, 제2 주면(1d)으로부터 표면 측으로 튀어나오지 않게 오목부(1b) 내에 배치된다. 도 3의 광 조정부(10)는, 오목부(1b)의 깊이와 같은 두께로, 그 표면을 제2 주면(1d)과 동일 평면에 배치하고 있다. 다만, 도시하지는 않았지만 광 조정부는, 오목부의 안쪽에 있어서, 도광판의 제2 주면으로부터 조금 표면 측으로 나오는 두께로 할 수도 있다.
도 3의 발광소자 유닛(3)은, 광 조정부(10)의 외형을 발광소자(11)의 외형보다 크게 하고 있다. 이 발광소자 유닛(3)은, 발광소자(11)의 광 방사면(11c)으로부터 출사되는 모든 광을 광 조정부(10)에 투과시켜 도광판(1)으로 입사하게 하여 색 불균일을 줄일 수 있다.
파장 변환부(12)는, 모재에 파장 변환재를 첨가하고 있고, 광 확산부(13)는 모재에 확산재를 첨가하고 있다. 모재의 재료는, 예를 들면, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 이들을 혼합한 수지, 또는, 글래스 등의 투광성 재료를 사용할 수 있다. 광 조정부(10)의 내광성 및 성형 용이성의 관점에서는, 모재로서 실리콘 수지를 선택하면 유익하다. 광 조정부(10)의 모재로는, 도광판(1)의 재료보다 높은 굴절률을 갖는 재료가 바람직하다.
파장 변환부(12)가 함유하는 파장 변환재로서는, YAG 형광체, β-사이알론 형광체 또는 KSF계 형광체 등의 불화물계 형광체 등을 들 수 있다. 특히, 복수 종류의 파장 변환 부재를 1개의 파장 변환부(12)에서 사용하는 것, 보다 바람직하게는, 파장 변환부(12)가 녹색계의 발광을 하는 β-사이알론 형광체와 적색계의 발광을 하는 KSF계 형광체 등의 불화물계 형광체를 포함함으로써, 발광 모듈의 색재현 범위를 넓힐 수 있다. 이 경우, 발광소자(11)는, 파장 변환 부재를 효율 좋게 여기시킬 수 있는 단파장의 광을 출사 가능한 질화물 반도체(InxAlyGa1-x-yN, 0≤X, 0≤Y, X＋Y≤1)를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들면, 청색계의 광을 출사하는 발광소자(11)를 사용했을 때에, 적색계의 광을 얻을 수 있도록, 파장 변환부(12)에 KSF계 형광체(적색 형광체)를 60 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상 함유시켜도 된다. 즉, 특정의 색의 광을 출사하는 파장 변환 부재를 파장 변환부(12)에 함유시킴으로써, 특정의 색의 광을 출사하도록 해도 된다. 또한, 파장 변환재는 양자점이어도 된다. 파장 변환부(12) 내에서, 파장 변환재는 어떻게 배치되어 있어도 된다. 예를 들면, 대략 균일하게 분포하고 있어도 되고, 일부에 편재되어 있어도 된다. 또한, 파장 변환 부재를 각각 함유하는 복수의 층이 적층되어 설치되어 있어도 된다.
광 확산부(13)는, 예를 들면 상술한 수지 재료를 모재로 하고, 여기에 SiO2나 TiO2 등의 백색의 무기 미립자를 함유시킨 것을 사용할 수 있다.
(봉지 수지부(15))
도 3의 발광 모듈(100)은, 도광판(1)의 제2 주면(1d)에 봉지 수지부(15)를 접합하여 설치하고 있다. 봉지 수지부(15)는, 바람직하게는 광을 반사하는 첨가물인 백색 분말 등을 투명 수지에 첨가시킨 백색 수지이다. 백색 수지의 봉지 수지부(15)는, 발광소자(11)의 외주부나 전극면으로부터 방사되는 광과, 광 조정부(10)의 이면으로부터 방사되는 광과, 접합벽(19)의 이면으로부터 방사되는 광과, 도광판(1)의 제2 주면(1d)으로부터 방사되는 광을 반사하여, 발광소자(11)의 발광을 유효하게 도광판(1)의 제1 주면(1c)으로부터 외부로 방사시킨다. 도 3의 발광 모듈(100)은, 봉지 수지부(15)를, 제1 봉지 수지부(15A)와 제2 봉지 수지부(15B)로 구획하고 있다. 이 도면의 발광 모듈(100)은, 봉지 수지부(15)를, 발광소자 유닛(3)과 일체 구조의 제1 봉지 수지부(15A)와, 도광판(1)의 제2 주면(1d)에 접합하여 이루어지는 제2 봉지 수지부(15B)로 구획하고 있으나, 봉지 수지부는, 제1 봉지 수지부와 제2 봉지 수지부를 구획하지 않고 일체 구조로 할 수도 있다. 이러한 발광 모듈은, 제1 봉지 수지부를 설치하지 않은 발광소자 유닛을 도광판에 고착시킨 후, 도광판의 제2 주면에 봉지 수지부를 접합하여 제작된다.
제1 봉지 수지부(15A)와 제2 봉지 수지부(15B)를 구획하는 발광 모듈(100)은, 발광 모듈(100)의 제조 공정에 있어서, 발광소자(11)와 광 조정부(10)에 제1 봉지 수지부(15A)를 접합하여, 제1 봉지 수지부(15A)를 발광소자(11)와 광 조정부(10)를 일체 구조의 블록으로 하는 상태로 제작된다. 제2 봉지 수지부(15B)는, 제1 봉지 수지부(15A)를 설치하여 이루어진 발광소자 유닛(3)을 도광판(1)에 접합시키는 상태로, 도광판(1)의 제2 주면(1d)에 접합되어, 제1 봉지 수지부(15A)의 틈새에 충전된다.
제1 봉지 수지부(15A)와 제2 봉지 수지부(15B)는 서로 밀착된다. 또한, 제1 봉지 수지부(15A)는, 발광소자(11)에도 밀착된다. 제1 봉지 수지부(15A)는, 발광소자(11)의 주위에서 발광소자(11)를 매설하고, 발광소자(11)의 전극(11b)을 표면으로 노출시키고 있다. 제1 봉지 수지부(15A)는, 외주면을 광 조정부(10)의 외주면과 동일 평면으로 하여, 광 조정부(10)에도 밀착하고 있다. 제1 봉지 수지부(15A)는, 발광소자(11) 및 광 조정부(10)와 일체 구조로 접합된 발광소자 유닛(3)으로서 제작되어 도광판(1)에 고착된다. 또한, 제1 봉지 수지부(15A)는, 바람직하게는 백색 수지이고, 이 제1 봉지 수지부(15A)는, 발광소자(11)의 외주면 방향으로 출사된 광을 반사하여, 발광 모듈(100)의 발광 효율을 높일 수 있다. 제2 봉지 수지부(15B)는, 도광판(1)의 제2 주면(1d)과 접합벽(19)의 이면의 경계에서 밀착된다. 제2 봉지 수지부(15B)는, 제1 봉지 수지부(15A)의 전극(11b)을 노출시키고 있는 면과 동일 평면으로 설치된다. 제2 봉지 수지부(15B)는, 제1 봉지 수지부(15A)를 일체 구조로 하는 발광소자 유닛(3)이 고착된 도광판(1)의 제2 주면(1d)에 접합되어, 제1 봉지 수지부(15A)의 사이에 설치된다.
제2 봉지 수지부(15B)는, 도광판(1)에 적층되어 도광판(1)을 보강한다. 또한, 제2 봉지 수지부(15B)는, 바람직하게는 백색 수지이고, 이러한 봉지 수지부(15)는 발광소자(11)로부터의 발광을 도광판(1)으로 효율적으로 넣어 도광판(1)의 제1 주면(1c)의 발광 출력을 크게 할 수 있다. 또한, 백색 수지인 제2 봉지 수지부(15B)는, 발광소자(11)를 보호하는 부재와 도광판(1)의 제2 주면(1d)의 표면을 반사하는 층을 겸함으로써, 발광 모듈(100)의 박형화를 도모할 수 있다.
봉지 수지부(15)는, 발광소자(11)로부터 출사되는 광에 대하여 60% 이상의 반사율을 가지고, 바람직하게는 90% 이상의 반사율을 갖는 백색 수지가 적합하다. 이러한 봉지 수지부(15)는, 백색 분말 등의 백색의 안료를 함유시킨 수지인 것이 바람직하다. 특히, 산화 티타늄 등의 무기 백색 분말을 함유시킨 실리콘 수지가 바람직하다. 이에 의해, 도광판(1)의 일면을 피복하기 위해 비교적 대량으로 사용되는 재료로서 산화 티타늄과 같은 염가의 원재료를 많이 사용함으로써, 발광 모듈(100)을 염가로 할 수 있다.
(투광성 접합 부재)
도 3의 발광 모듈(100)은, 파장 변환부(12)와 광 확산부(13), 광 조정부(10)와 발광소자(11), 발광소자 유닛(3)과 도광판(1)을 투광성 접합 부재로 접합하고 있다. 투광성 접합 부재는, 파장 변환부(12)와 광 확산부(13)를 접합하여 광 조정부(10)로 하고, 광 조정부(10)와 발광소자(11)를 접합하여 발광소자 유닛(3)으로 하고 있다. 발광소자 유닛(3)과 도광판(1)의 오목부(1b)의 저면을 접합하는 접합제(14)인 투광성 접합 부재(16A)는, 발광소자 유닛(3)을 도광판(1)에 고착시키고, 오목부(1b)와 발광소자 유닛(3)의 삽입부(17)와의 사이의 링 간극(18)에 충전되는 접합제(14)인 투광성 접합 부재(16A)는, 접합벽(19)을 구성하여, 광 조정부(10)를 오목부(1b)의 내면에 접합시키고 있다.
투광성 접합 부재는, 광의 투과율을 60%이상으로 하고, 바람직하게는 90%이상으로 한다. 투광성 접합 부재(16A)는, 발광소자(11)로부터 출사되는 광을 도광판(1)에 전파한다. 이 투광성 접합 부재(16A)는, 확산 부재 등을 포함하거나, 혹은 광을 반사하는 첨가물인 백색 분말 등을 포함하는 것이 가능하지만, 확산 부재나 백색 분말 등을 포함하지 않는 투광성의 수지 재료만으로 구성되어도 된다.
투광성 접합 부재의 재료로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등 투광성의 열경화성 수지 재료 등을 이용할 수 있다.
(발광 모듈(100)의 제조 공정)
도 9A 내지 도 9D 및 도 10A 내지 도 10D는, 본 실시형태와 관련되는 발광소자 유닛(3)의 제조공정을 나타내고 있다.
도 9A 및 도 9B에 도시한 공정으로, 파장 변환부(12)와 광 확산부(13)가 적층되어 광 조정부(10)로 된다.
도 9A에 도시한 공정에서, 베이스 시트(30)의 표면에 균일한 두께로 파장 변환부(12)를 부착한 제1 시트(31)와, 베이스 시트(30)의 표면에 균일한 두께로 광 확산부(13)를 부착한 제2 시트(32)를, 파장 변환부(12)와 광 확산부(13)를 접합하는 상태로 적층한다. 파장 변환부(12)와 광 확산부(13)는 투광성 접합 부재로 접합한다. 베이스 시트(30)에는, 예를 들면 점착층을 거쳐 박리할 수 있도록 파장 변환부(12)와 광 확산부(13)를 부착한다.
또한, 도 9B에 도시한 공정에서, 제2 시트(32)의 베이스 시트(30)를 플레이트(33)에 박리할 수 있도록 부착하고, 제1 시트(31)의 파장 변환부(12)에 접합되어 있는 베이스 시트(30)를 박리한다.
도 9C에 도시한 공정에서, 광 조정부(10)에 발광소자(11)가 접합된다. 발광소자(11)는, 광 방사면(11c) 측을 광 조정부(10)에 접합한다. 발광소자(11)는, 광 조정부(10)의 파장 변환부(12)에 소정의 간격으로 접합된다. 발광소자(11)는, 투광성 접합 부재를 거쳐 광 조정부(10)에 접합된다. 투광성 접합 부재는, 광 조정부(10)나 발광소자(11)의 표면에 도포되어, 발광소자(11)와 광 조정부(10)를 접합한다. 도 9C는, 도포된 투광성 접합 부재(16B)가 발광소자(11)의 주위로 삐져나와 발광소자(11)를 광 조정부(10)에 접합하는 상태를 나타내고 있다. 발광소자(11)의 간격은, 도 10D에 도시한 것처럼, 발광소자(11)의 사이를 재단하여, 광 조정부(10)의 외형이 소정의 크기가 되는 치수로 설정된다. 발광소자(11)의 간격이, 광 조정부(10)의 외형을 특정하기 때문이다.
도 9D에 도시한 공정에서, 발광소자(11)를 매설하도록 제1 봉지 수지부(15A)를 형성한다. 제1 봉지 수지부(15A)는, 바람직하게는 백색 수지이다. 백색 수지로 이루어지는 제1 봉지 수지부(15A)는, 광 조정부(10)의 표면에 도포되고, 발광소자(11)를 매설하는 상태로 경화된다. 제1 봉지 수지부(15A)는, 발광소자(11)를 완전히 매설하는 두께, 도면에서는 발광소자(11)의 전극(11b)을 매설하는 두께로 도포된다.
도 10A에 도시한 공정에서, 경화한 백색 수지를 연마하여 발광소자(11)의 전극(11b)을 노출시킨다.
발광소자(11)의 전극(11b)에 금속막을 사용하여 전극 단자(23)를 형성해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 도 10B에 도시한 공정에서, 제1 봉지 수지부(15A)의 표면에 금속막(22)을 설치한다. 금속막(22)은, 예를 들면 구리, 니켈, 금 등의 금속막을 스퍼터링 등으로 제1 봉지 수지부(15A)의 표면에 설치하여, 전극(11b)에 접속한다.
도 10C에 도시한 공정에서, 금속막(22)의 일부를 제거하고, 전극(11b)에 금속막(22)을 적층하여 발광소자 유닛(3)의 전극 단자(23)로 한다. 금속막(22)의 제거는, 드라이 에칭, Ÿ‡ 에칭, 레이저 연마 등을 사용할 수 있다.
도 10D에 도시한 공정에서, 백색 수지로 이루어진 제1 봉지 수지부(15A)와, 광 조정부(10)로 되는 층을 재단하여 발광소자 유닛(3)으로 분리한다. 분리된 발광소자 유닛(3)은, 광 조정부(10)에 발광소자(11)가 접합되고, 발광소자(11)의 주위에는 제1 봉지 수지부(15A)가 설치되며, 전극 단자(23)를 제1 봉지 수지부(15A)의 표면으로 노출시키고 있다.
이상의 공정으로 제조된 발광소자 유닛(3)은, 도 11A 내지 도 11C 및 도 12A 내지 도 12C에 나타내는 공정으로, 도광판(1)의 오목부(1b)에 접합된다.
도광판(1)은, 폴리카보네이트로 제작된다. 도광판(1)은, 도 11A 및 도 11B에 도시한 것처럼, 폴리카보네이트 등의 열가소성 수지를 성형하여, 제2 주면(1d)에 오목부(1b)를 성형하고, 제1 주면(1c)에는 역원뿔형의 광학 기능부(1a)를 설치하고 있다. 이 도광판(1)의 오목부(1b)에, 발광소자 유닛(3)이 접합된다. 발광소자 유닛(3)은, 미경화 상태로 액상의 투광성 접합 부재(16A)를 도포한 오목부(1b)에 광 조정부(10)를 삽입하고, 투광성 접합 부재(16A)를 경화시켜 도광판(1)에 고착시킨다. 발광소자 유닛(3)은, 광 조정부(10)를 오목부(1b)의 중심에 정확하게 삽입하고, 투광성 접합 부재(16A)를 경화시켜 도광판(1)에 접합시킨다. 오목부(1b)에 도포된 미경화 상태의 투광성 접합 부재(16A)는, 발광소자 유닛(3)을 도광판(1)에 접합시킨 상태로, 링 간극(18)로 압출되어 접합벽(19)의 표면 레벨이 도광판(1)의 제2 주면(1d)과 같은 레벨로 되는 충전량으로 조정된다. 다만, 미경화 상태의 투광성 접합 부재는, 발광소자 유닛(3)을 도광판(1)에 접합시킨 후, 링 간극(18)에 충전하여 접합벽(19)의 표면 레벨을 도광판(1)의 제2 주면(1d)과 동일 평면으로 할 수도 있다. 따라서, 오목부(1b)에 최초로 충전되는 미경화 상태의 투광성 접합 부재(16A)의 충전량은, 발광소자 유닛(3)을 오목부(1b)에 접합시키는 상태에서, 접합벽(19)의 표면 레벨이 도광판(1)의 제2 주면(1d)보다 낮은 레벨, 즉 링 간극(18)의 내부에 위치하는 적은 양으로 하고, 발광소자 유닛(3)을 도광판(1)에 접합시킨 후, 추후에 투광성 접합 부재를 링 간극(18)에 충전하여, 접합벽(19)의 표면 레벨을 도광판(1)의 제2 주면(1d)과 동일 평면으로 한다.
광 조정부(10)를 오목부(1b)의 저면에 접합하는 투광성 접합 부재(16A)는, 미경화 상태로 양자의 표면에 밀착하고, 경화하여 광 조정부(10)의 표면을 오목부(1b)의 저면에 접합시킨다. 또한, 광 조정부(10)와 오목부(1b)의 저면의 사이에서부터 압출된 투광성 접합 부재(16A)는, 접합벽(19)이 되어, 광 조정부(10)의 외주를 오목부(1b)의 내주면에 접합시킨다. 이 제조 방법은, 오목부(1b)에 충전한 미경화인 액상의 투광성 접합 부재(16A)를 링 간극(18)로 압출하여 접합벽(19)으로 한다. 이 방법은, 오목부(1b)에 충전된 투광성 접합 부재(16A)를 접합제(14)로 하므로, 투광성 접합 부재(16A)의 충전량을, 접합벽(19)과 도광판(1)의 제2 주면(1d)이 동일 평면이 되는 양으로 조정할 필요가 있다. 투광성 접합 부재(16A)의 충전량이 적으면, 도 7에 도시한 것처럼, 접합벽(19)의 표면이 도광판(1)의 제2 주면(1d)보다 낮게 된다. 반대로 투광성 접합 부재(16A)의 충전량이 많으면, 도 8에 도시한 것처럼, 접합벽(19)이 링 간극(18)으로부터 삐져나와, 접합벽(19)의 표면이 도광판(1)의 제2 주면(1d)으로부터 돌출한다. 접합벽(19)의 표면이 도광판(1)의 제2 주면(1d)과 동일 평면이 아니면, 발광부 주변의 배광을 이상적인 상태로 할 수 없다. 오목부(1b)로부터 삐져나온 투광성 접합 부재나, 투광성 접합 부재가 충전되지 않은 간극이, 광의 배광을 틀어지게 하기 때문이다. 투광성 접합 부재(16A)의 충전량은, 접합벽(19)과 도광판(1)의 제2 주면(1d)이 동일 평면이 되도록 조정되지만, 근소한 충전량의 오차가 접합벽(19)과 도광판(1)의 제2 주면(1d)의 상대 위치를 틀어지게 하는 원인이 된다.
본 실시형태의 발광 모듈(100)은, 투광성 접합 부재(16A)의 충전량의 언밸런스에 의한 접합벽(19) 표면의 레벨과 도광판(1)의 제2 주면(1d)의 상대 위치의 어긋남을 방지하기 위하여, 접합벽(19) 전체의 체적을, 오목부(1b)에 배치되는 발광소자 유닛(3)의 체적인 오목부 내 체적보다 크게 하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 발광소자 유닛(3)은 광 조정부(10)를 오목부(1b)에 배치하고 있으므로, 오목부 내 체적은 광 조정부(10)의 체적이 된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 접합벽(19) 전체의 체적을 광 조정부(10)의 체적보다 크게 하고 있다. 접합벽(19) 전체의 체적이 발광소자 유닛(3)의 오목부 내 체적보다 큰 오목부(1b)는, 충전하는 투광성 접합 부재(16A)의 충전량의 오차에 대해 접합벽 표면의 위치 어긋남을 줄일 수 있다.
예를 들면, 구체적인 예로서
오목부의 내형을, 한 변이 0.6mm인 사각형으로, 깊이를 0.2mm로 하고,
광 조정부의 외형을, 한 변을 0.5mm로 하는 사각형으로 두께를 0.2mm로 하여,
이 오목부에 광 조정부를 배치한다고 하면,
발광소자 유닛의 오목부 내 체적은 0.05mm3,
접합벽(19) 전체의 체적은 0.022mm3가 되어,
접합벽(19) 전체의 체적은 오목부 내 체적의 약 1/2이 된다.
이 구조에서, 접합벽(19) 표면의 레벨차를 ±0.01mm 이내로 하려면,
투광성 접합 부재의 충전량을 ±0.0036mm3 이내로 극히 정확하게 컨트롤할 필요가 있다.
이에 대하여,
오목부(1b)의 내형을 한 변을 1.0mm로 하는 사각형으로 같은 깊이로 하면,
오목부 내 체적은 같은 0.05mm3이므로,
접합벽(19) 전체의 체적은 0.15mm3으로 크고, 오목부 내 체적의 약 3배라고 하면,
접합벽(19) 표면의 레벨차를 ±0.01mm 이내로 조정하려면,
투광성 접합 부재의 충전량의 오차를 ±0.01mm3 이내로, 약 2.8배나 크게 할 수 있다.
이러한 점으로부터, 링 간극(18)의 용적을 크게 하여, 접합벽(19)의 전체 체적을 크게 하는 발광 모듈(100)은, 오목부(1b)에 충전되는 투광성 접합 부재(16A)의 충전량의 오차를 흡수하여, 접합벽(19)의 표면 레벨을 도광판(1)의 제2 주면(1d)에 정확하게 동일 평면으로 배치할 수 있다. 또한, 두꺼운 접합벽(19)은, 광 조정부(10)로부터 방사되는 광을 투과하여 도광판(1)으로 안내하므로, 도광판(1)과 광 조정부(10)의 사이에, 도광판(1)과 다른 두꺼운 접합벽(19)이 적층되는 구조에 의해, 광은 보다 균일하게 분산되어 도광판(1)으로부터 외부로 방사된다. 또한, 발광소자 유닛(3)을 오목부(1b)에 접합시켜, 접합벽(19)의 표면 레벨을 도광판(1)의 제2 주면(1d)보다 낮게 하고, 그 후, 투광성 접합 부재(16A)를 오목부(1b)에 보충하여 접합벽(19)의 표면 레벨을 도광판(1)의 제2 주면(1d)과 동일 평면으로 하는 제조 방법에서도, 오목부(1b)에 보충되는 투광성 접합 부재(16A)의 충전량의 오차를 대용량의 링 간극(18)이 흡수하여, 접합벽(19)의 표면 레벨을 제2 주면(1d)과 동일 평면으로 할 수 있다.
발광소자 유닛(3)을 도광판(1)에 고착시킨 후, 도 11C에 도시한 공정에서, 제2 봉지 수지부(15B)를 도광판(1)의 제2 주면(1d)에 형성한다. 제2 봉지 수지부(15B)에는 백색 수지가 사용되고, 발광소자 유닛(3)을 내부에 매설하는 두께로 형성된다.
도 12A에 도시한 공정에서, 경화된 제2 봉지 수지부(15B)의 표면을 연마하여, 전극 단자(23)를 표면에 노출시킨다.
또한, 도 11C에 도시한 공정에서는, 제2 봉지 수지부(15B)를 발광소자 유닛(3)을 내부에 매설하는 두께로 형성하였지만, 전극 단자(23)의 표면과 동일 평면, 또는 전극 단자(23)의 표면보다 낮은 위치가 되는 두께로 형성하여, 상술한 연마 공정을 생략해도 된다.
도 12B에 도시한 공정에서, 봉지 수지부(15)의 표면에 도전막(24)을 적층한다. 이 공정에서는, 발광소자(11)의 전극 단자(23)와 봉지 수지부(15) 위의 대략 전체 면에, Cu/Ni/Au의 금속막(24)을 스퍼터링 등으로 형성한다.
도 12C에 도시한 공정에서, 도전막(24)의 일부를 제거하고, 도전막(24)을 통해 각각의 발광소자(11)를 전기 접속한다.
이상의 공정에서는, 1매의 도광판(1)에 복수의 발광소자 유닛(3)을 고착시키고 있는 발광 모듈(100)을 제조한다. 1매의 도광판(1＇)에 하나의 발광소자 유닛(3)을 고착시켜 발광 비트(5)를 제조하는 방법은, 도 9A 내지 도 9D 및 도 10A 내지 도 10D에서 발광소자 유닛(3)을 제작한 후, 도 11A 및 도 11B에서 도시한 공정으로, 하나의 오목부(1b)를 설치한 도광판(1)의 오목부(1b)에 발광소자 유닛(3)을 고착시키고, 그 후, 도 11C에 도시한 공정과 마찬가지로 하여 도광판(1)에 제2 봉지 수지부(15B)를 접합하고, 또한 도 12A에 도시한 공정과 마찬가지로 제2 봉지 수지부(15B)의 표면을 연마하여 전극 단자(23)를 노출시키고, 나아가 도 12B에 도시한 공정으로 도전막(24)을 적층하고, 도 12C에 도시한 공정으로 도전막(24)의 일부를 제거하여, 한 쌍의 전원 단자(23)로 분리하여 도전막(24)을 전기 접속한다.
복수의 발광소자 유닛(3)은, 각각이 독립하여 구동하도록 배선되어도 된다. 또한, 도광판(1)을 복수의 범위로 분할하여, 1개의 범위 내에 실장된 복수의 발광소자 유닛(3)을 1개의 그룹으로 하고, 해당 1개의 그룹 내의 복수의 발광소자 유닛(3)끼리 직렬 또는 병렬로 전기적으로 접속함으로써 같은 회로로 접속하고, 이러한 발광소자 유닛 그룹을 복수 개 구비하도록 해도 된다. 이러한 그룹 나누기를 행함으로써, 로컬 디밍 가능한 발광 모듈로 할 수 있다.
본 실시형태의 발광 모듈(100)은, 1개가 1개의 액정 디스플레이 장치의 백 라이트로서 사용되어도 된다. 또한, 복수의 발광 모듈(100)이 배열되어 1개의 액정 디스플레이 장치(1000)의 백 라이트로서 사용되어도 된다. 작은 발광 모듈(100)을 복수 개 만들고, 각각 검사 등을 행함으로써, 크게 실장되는 발광소자(11)의 수가 많은 발광 모듈(100)을 제작하는 경우와 비교하여, 수율을 향상시킬 수 있다.
발광모듈(100)은, 도 13에 도시한 것처럼, 배선 기판(25)을 갖고 있어도 된다. 배선 기판(25)은, 예를 들면, 배선 기판(25)을 구성하는 절연성의 기재에 설치되어 있는 복수의 비어 홀 내에 충전된 도전성 부재(26)와, 기재의 양면측에 있어서 도전성 부재(26)와 전기적으로 접속된 배선층(27)을 형성하고 있다. 그리고, 전극(11b)이, 도전성 부재(26)를 거쳐 배선층(27)과 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 1개의 발광 모듈(100)은 1개의 배선 기판에 접합되어도 된다. 또한, 복수의 발광 모듈(100)이 1개의 배선 기판에 접합되어도 된다. 이에 의해, 외부와의 전기적인 접속 단자(예를 들면 커넥터)를 집약할 수 있기(즉, 발광 모듈 1개마다 준비할 필요가 없기) 때문에, 액정 디스플레이 장치(1000)의 구조를 간이하게 할 수 있다.
또한, 이 복수의 발광 모듈(100)이 접합된 1개의 배선 기판을 복수 배열하여 하나의 액정 디스플레이 장치(1000)의 백 라이트로 하여도 된다. 이 때, 예를 들면, 복수의 배선 기판을 프레임 등에 재치하고, 각각 커넥터 등을 이용하여 외부의 전원과 접속시킬 수 있다.
또한, 도광판(1) 상에는, 확산 등의 기능을 갖는 투광성의 부재를 더 적층해도 된다. 그 경우, 광학 기능부(1a)가 오목부인 경우에는, 오목부의 개구(즉, 도광판(1)의 제1 주면(1c)에 가까운 부분)를 막지만, 오목부를 매립하지 않도록, 투광성의 부재를 설치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 광학 기능부(1a)의 오목부 내에 공기의 층을 설치할 수 있어, 발광소자(11)로부터의 광을 양호하게 넓힐 수 있다.
본 발명과 관련되는 발광 모듈은, 예를 들면, 액정 디스플레이 장치의 백 라이트, 조명기구 등으로서 이용할 수 있다.
1000: 액정 디스플레이 장치
100, 100＇: 발광 모듈
110a: 렌즈 시트
110b: 렌즈 시트
110c: 확산 시트
120: 액정 패널
1, 1＇: 도광판
1a: 광학 기능부
1b: 오목부
1c: 제1 주면
1d: 제2 주면
1e: V홈
1f: 경사면
3: 발광소자 유닛
5: 발광 비트
10: 광 조정부
11: 발광소자
11b: 전극
11c: 광 방사면
11d: 전극 형성면
12: 파장 변환부
13: 광 확산부
14: 접합제
15: 봉지 수지부
15A: 제1 봉지 수지부
15B: 제2 봉지 수지부
16A, 16B: 투광성 접합 부재
17: 삽입부
18: 링 간극
19: 접합벽
22: 금속막
23: 전극 단자
24: 도전막
25: 배선 기판
26: 도전성 부재
27: 배선층
30: 베이스 시트
31: 제1 시트
32: 제2 시트
33: 플레이트

Claims (15)

  1. 발광면이 되는 제1 주면과, 상기 제1 주면과 반대 측으로서 오목부가 설치되는 제2 주면을 구비하는 도광판과,
    형광체를 포함하는 광 조정부와,
    상기 광 조정부에 접합되는 발광소자를 구비하는 발광 모듈의 제조 방법으로서,
    상기 도광판과,
    상기 광 조정부와 상기 발광소자를 접합하여 일체 구조로 한 발광소자 유닛
    을 준비하고,
    상기 발광소자 유닛의 상기 광 조정부를 상기 오목부에 고착시키고,
    상기 발광소자의 전극에 배선을 형성하고,
    상기 발광소자의 광 방사면을 상기 도광판의 제2 주면과 동일 평면에 배치하여, 상기 발광소자 유닛을 상기 도광판에 고착시키고,
    상기 도광판의 상기 오목부에 배치되는 상기 발광소자 유닛의 삽입부의 외형을, 상기 오목부의 내형보다 작게 하고,
    상기 오목부에 상기 삽입부를 배치하여 생기는, 상기 오목부의 내주와 상기 삽입부의 외주와의 사이에 생기는 링 간극에 접합제를 충전하여 접합벽을 형성하는, 발광 모듈의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주면에 복수의 오목부가 설치된 상기 도광판을 사용하고,
    상기 도광판의 각각의 상기 오목부에 상기 발광소자 유닛을 고착시켜, 상기 도광판의 정위치에 복수의 상기 발광소자 유닛을 고착시키는, 발광 모듈의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 링 간극의 용적을, 상기 발광소자 유닛의 상기 삽입부의 체적보다 크게 하는, 발광 모듈의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접합벽의 표면 레벨을, 상기 도광판의 제2 주면과 동일 평면으로 하는, 발광 모듈의 제조 방법.
  7. 제1항, 제2항, 제5항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합벽에 투광성의 수지를 사용하는, 발광 모듈의 제조 방법.
  8. 발광면이 되는 제1 주면과, 상기 제1 주면과 반대 측으로서 오목부가 설치되는 제2 주면을 구비하는 도광판과,
    형광체를 포함하는 광 조정부와,
    상기 광 조정부에 접합되는 발광소자를 구비하는 발광 모듈의 제조 방법으로서,
    상기 도광판과,
    상기 광 조정부와 상기 발광소자를 접합하여 일체 구조로 한 발광소자 유닛
    을 준비하고,
    상기 발광소자 유닛의 상기 광 조정부를 상기 오목부에 고착시키고,
    상기 발광소자의 전극에 배선을 형성하고,
    상기 발광소자 유닛에, 외주면을 상기 광 조정부의 외주면과 동일 평면으로 하고, 또한 상기 발광소자를 매설하는 제1 봉지 수지부를 설치하고,
    상기 제1 봉지 수지부를 설치하여 이루어진 발광소자 유닛을 상기 도광판에 고착시키고,
    상기 제1 봉지 수지부를 백색 수지로 하는, 발광 모듈의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자 유닛을 고착시킨 상기 도광판의 제2 주면에, 상기 발광소자 유닛을 매설하는 제2 봉지 수지부를 설치하는, 발광 모듈의 제조 방법.
  11. 외부로 광을 방사하는 발광면이 되는 제1 주면의 반대측의 제2 주면에 오목부가 설치된 투광성의 도광판과,
    상기 도광판의 상기 오목부에 고착되는 발광소자 유닛을 구비하고,
    상기 발광소자 유닛은, 발광소자에 형광체를 포함하는 광 조정부가 접합되어 있고,
    상기 발광소자 유닛은, 상기 오목부에 배치되는 삽입부의 외형이 상기 오목부의 내형보다 작고,
    상기 삽입부와 상기 오목부와의 사이에 생기는 링 간극에 충전된 투광성의 접합제를 접합벽으로서 구비하고,
    상기 도광판의 상기 제2 주면에, 상기 발광소자 유닛을 매설하는 제2 봉지 수지부가 적층되고,
    상기 발광소자 유닛이, 외주면을 상기 광 조정부의 외주면과 동일 평면으로 하고, 또한 상기 발광소자를 매설하는 제1 봉지 수지부를 가지며,
    상기 제1 봉지 수지부를 설치하여 이루어진 상기 발광소자 유닛이 상기 제2 봉지 수지부에 매설되는, 발광 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 링 간극의 용적이, 상기 발광소자 유닛의 상기 삽입부의 체적보다 큰, 발광 모듈.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제2 봉지 수지부와 상기 제1 봉지 수지부가 백색 수지인, 발광 모듈.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210001964A (ko) 2019-06-27 2021-01-06 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 발광 모듈
JP6864875B2 (ja) 2019-08-30 2021-04-28 日亜化学工業株式会社 発光モジュール及びその製造方法
EP4036414A4 (en) 2019-09-26 2023-10-18 Ebara Corporation VERTICAL MULTI-STAGE PUMP
JP6828794B1 (ja) 2019-11-29 2021-02-10 日亜化学工業株式会社 面発光光源
JP7111993B2 (ja) * 2019-12-20 2022-08-03 日亜化学工業株式会社 発光モジュールの製造方法
JP7140987B2 (ja) * 2019-12-25 2022-09-22 日亜化学工業株式会社 発光モジュール及び発光モジュールの製造方法
US11581460B2 (en) 2019-12-25 2023-02-14 Nichia Corporation Light emitting module and method for manufacturing light emitting module
JP7002714B2 (ja) * 2020-01-31 2022-02-04 日亜化学工業株式会社 発光モジュール、面状光源、及び発光モジュールの製造方法
JP6924958B1 (ja) * 2020-01-31 2021-08-25 日亜化学工業株式会社 面状光源
WO2021153561A1 (ja) 2020-01-31 2021-08-05 日亜化学工業株式会社 面状光源
TWI786715B (zh) 2020-07-21 2022-12-11 日商日亞化學工業股份有限公司 發光模組及面狀光源
JP7144694B2 (ja) 2020-07-31 2022-09-30 日亜化学工業株式会社 発光モジュール、面状光源、液晶表示装置
JP7239839B2 (ja) * 2020-08-31 2023-03-15 日亜化学工業株式会社 発光モジュール
JP7270133B2 (ja) * 2020-08-31 2023-05-10 日亜化学工業株式会社 発光モジュールの製造方法
TWI807401B (zh) * 2020-08-31 2023-07-01 日商日亞化學工業股份有限公司 發光模組之製造方法
JP7277865B2 (ja) * 2020-10-29 2023-05-19 日亜化学工業株式会社 面状光源及びその製造方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007095674A (ja) 2005-08-30 2007-04-12 Showa Denko Kk 面光源装置および表示装置
US20110090672A1 (en) 2009-10-16 2011-04-21 Tsinghua University Light guide plates and backlight module
JP2011204566A (ja) 2010-03-26 2011-10-13 Sumita Optical Glass Inc 発光装置
US20120257386A1 (en) 2011-06-24 2012-10-11 Xicato, Inc. Led based illumination module with a reflective mask
JP2013505571A (ja) 2009-09-17 2013-02-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ウィンドウ要素を組み込んだモールドレンズ
US20140028953A1 (en) 2011-01-26 2014-01-30 Hidenao Kubota Liquid crystal display device
US20140319560A1 (en) 2012-01-24 2014-10-30 Michael A. Tischler Light-emitting dies incorporating wavelength-conversion materials and related methods
KR101636516B1 (ko) * 2015-03-10 2016-07-06 한국광기술원 렌즈 일체형 발광다이오드 모듈의 제조방법
JP2016533030A (ja) * 2013-07-24 2016-10-20 クーレッジ ライティング インコーポレイテッド 波長変換材料を組み込む発光ダイおよび関連方法
US20170092825A1 (en) 2015-09-30 2017-03-30 Nichia Corporation Method of manufacturing light emitting device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006185628A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Harison Toshiba Lighting Corp バックライト
JP4678256B2 (ja) * 2005-08-01 2011-04-27 ソニー株式会社 面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体
US7378686B2 (en) * 2005-10-18 2008-05-27 Goldeneye, Inc. Light emitting diode and side emitting lens
JP2010008837A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
DE102010028246A1 (de) * 2010-04-27 2011-10-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
JP6118575B2 (ja) * 2013-02-12 2017-04-19 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6119490B2 (ja) 2013-07-31 2017-04-26 ソニー株式会社 光源装置、および表示装置
JP6552190B2 (ja) 2014-12-11 2019-07-31 シチズン電子株式会社 発光装置及び発光装置の製造方法
JP6601427B2 (ja) * 2016-02-09 2019-11-06 日亜化学工業株式会社 発光装置及び発光装置を備えたバックライト
WO2017217672A1 (ko) * 2016-06-13 2017-12-21 주식회사 세미콘라이트 반도체 발광소자 및 이의 제조방법

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007095674A (ja) 2005-08-30 2007-04-12 Showa Denko Kk 面光源装置および表示装置
JP2013505571A (ja) 2009-09-17 2013-02-14 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ウィンドウ要素を組み込んだモールドレンズ
US20110090672A1 (en) 2009-10-16 2011-04-21 Tsinghua University Light guide plates and backlight module
JP2011204566A (ja) 2010-03-26 2011-10-13 Sumita Optical Glass Inc 発光装置
US20140028953A1 (en) 2011-01-26 2014-01-30 Hidenao Kubota Liquid crystal display device
US20120257386A1 (en) 2011-06-24 2012-10-11 Xicato, Inc. Led based illumination module with a reflective mask
US20140319560A1 (en) 2012-01-24 2014-10-30 Michael A. Tischler Light-emitting dies incorporating wavelength-conversion materials and related methods
JP2016533030A (ja) * 2013-07-24 2016-10-20 クーレッジ ライティング インコーポレイテッド 波長変換材料を組み込む発光ダイおよび関連方法
KR101636516B1 (ko) * 2015-03-10 2016-07-06 한국광기술원 렌즈 일체형 발광다이오드 모듈의 제조방법
US20170092825A1 (en) 2015-09-30 2017-03-30 Nichia Corporation Method of manufacturing light emitting device

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Publication number Publication date
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KR20190112675A (ko) 2019-10-07
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CN110364515A (zh) 2019-10-22
TW202005112A (zh) 2020-01-16

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