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JP7277865B2 - 面状光源及びその製造方法 - Google Patents

面状光源及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明に係る実施形態は、面状光源及びその製造方法に関する。
発光ダイオード等の発光素子と、導光板とを組み合わせた発光モジュールは、例えば液晶ディスプレイのバックライト等の面状光源に広く利用されている。このような面状光源において、導光板に形成された貫通孔内に発光装置を配置した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
韓国公開特許第１０－２００９－０１１７４１９号公報
導光板の貫通孔内に配置された発光装置を外部回路と電気的に接続させるにあたって、導光板及び発光装置を配線基板上に配置する構成が考えられる。
本発明に係る実施形態は、発光装置と配線基板との電気的接続の信頼性を高くすることができる面状光源及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、面状光源は、第１上面と、前記第１上面の反対側にある第１下面と、前記第１上面と前記第１下面との間にある第１側面とを含む発光素子と、前記発光素子と電気的に接続され、前記発光素子の前記第１下面に配置された電極と、前記発光素子の前記第１上面、前記第１下面および前記第１側面を覆う樹脂部材であって、第２上面と、前記第２上面の反対側にあり、前記電極の一部が露出する第２下面と、前記第２上面と前記第２下面との間にある第２側面とを含む前記樹脂部材と、を備え、前記樹脂部材の前記第２下面は、前記電極から離隔した位置から前記樹脂部材の前記第２下面の外縁まで延びる溝部を有する発光装置と、第１孔部と、配線層とを含む支持部材と、前記支持部材の前記第１孔部内に配置され、前記配線層と前記電極とを電気的に接続する接続部材と、を備える。前記樹脂部材の前記第２下面は前記支持部材と対向し、前記溝部内には前記接続部材の一部が配置される。
本発明に係る実施形態によれば、発光装置と配線基板との電気的接続の信頼性を高くすることができる。
本発明の第１実施形態の発光装置の断面図である。 図１Ａに示す発光装置の下面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の平面図である。 図２のIII－III線における断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の面状光源の製造方法を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の発光装置の断面図である。 図６Ａに示す発光装置の下面図である。 本発明の第２実施形態の面状光源の断面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の下面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の下面図である。 本発明の第１実施形態の発光装置の下面図である。 本発明の第２実施形態の発光装置の下面図である。 本発明の第２実施形態の発光装置の下面図である。 本発明の第２実施形態の発光装置の下面図である。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面は、実施形態を模式的に示したものであるため、各部材のスケール、間隔若しくは位置関係などが誇張、部材の一部の図示が省略、又は、断面図として切断面のみを示す端面図を用いる場合がある。なお、各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。
［第１実施形態］
図１Ａは、本発明の第１実施形態の発光装置２０Ａの断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す発光装置２０Ａの下面図である。図１Ａは、図１ＢのIA－IA線における断面図である。
発光装置２０Ａは、発光素子２１と、電極２６と、樹脂部材２２とを含む。また、発光装置２０Ａは、所望の配光に応じて、第１光調整部材２８を含んでもよい。例えば、樹脂部材２２上に第１光調整部材２８を配置しない、言い換えると、発光装置２０Ａの上面を樹脂部材２２の上面にて構成することができる。
発光素子２１は、第１上面２１ａと、第１上面２１ａの反対側にある第１下面２１ｂと、第１上面２１ａと第１下面２１ｂとの間にある第１側面２１ｃとを含む。
発光素子２１は、半導体積層体を含む。半導体積層体は、例えば、サファイア又は窒化ガリウム等の支持基板と、支持基板上に配置されるｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、これらに挟まれた発光層と、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層とそれぞれ電気的に接続されたｎ側電極およびｐ側電極とを含む。なお、半導体積層体は、支持基板が除去されたものを用いてもよい。
発光層の構造としては、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）のように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。発光層は、可視光又は紫外光を発光可能である。発光層は、可視光として、青色から赤色までを発光可能である。このような発光層を含む半導体積層体としては、例えばＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含むことができる。
半導体積層体は、上述した発光色を発光可能な発光層を少なくとも１つ含むことができる。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つ以上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。半導体積層体が複数の発光層を含む場合、発光色が異なる発光層を含んでいてもよいし、発光色が同じ発光層を含んでいてもよい。なお、発光色が同じとは、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。発光色の組み合わせとしては適宜選択することができ、例えば半導体積層体が２つの発光層を含む場合、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。また、発光層は、発光色が異なる複数の活性層を含んでいてもよいし、発光色が同じ複数の活性層を含んでいてもよい。
発光素子２１のｐ側電極およびｎ側電極のそれぞれと電気的に接続された正負の一対の電極２６が、発光素子２１の第１下面２１ｂに配置されている。
樹脂部材２２は、発光素子２１の第１上面２１ａ、第１下面２１ｂ、および第１側面２１ｃに配置され、第１上面２１ａ、第１下面２１ｂ、および第１側面２１ｃを覆っている。樹脂部材２２は、第２上面２２ａと、第２上面２２ａの反対側にある第２下面２２ｂと、第２上面２２ａと第２下面２２ｂとの間にある第２側面２２ｃとを含む。
本実施形態では、樹脂部材２２は、第１樹脂部２３と第２樹脂部２４とを含む。樹脂部材２２は、第１樹脂部２３のみ、または第２樹脂部２４のみであってもよい。または、樹脂部材２２は、第１樹脂部２３および第２樹脂部２４以外の樹脂部を含んでいてもよい。
第１樹脂部２３は、発光素子２１の第１上面２１ａおよび第１側面２１ｃに配置され、第１上面２１ａおよび第１側面２１ｃを覆っている。また、第１樹脂部２３が、発光素子２１の第１下面２１ｂを覆っていてもよい。
樹脂部材２２が第１樹脂部２３のみで構成されている場合、第１樹脂部２３は、発光素子２１の第１上面２１ａ、第１下面２１ｂ、および第１側面２１ｃに配置され、第１上面２１ａ、第１下面２１ｂ、および第１側面２１ｃを覆っている。樹脂部材２２が第２樹脂部２４のみで構成されている場合、第２樹脂部２４は、発光素子の第１下面２１ｂに配置され、第１下面２１ｂを覆っている。
第１樹脂部２３は、発光素子２１を保護するとともに、第１樹脂部２３に添加される粒子に応じて、波長変換および光拡散等の機能を備える。具体的には、第１樹脂部２３は、透光性樹脂を含み、蛍光体を更に含んでいてもよい。透光性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂等を用いることができる。また、蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｔｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、βサイアロン蛍光体（例えば、（Ｓｉ，Ａｌ）３（Ｏ，Ｎ）４：Ｅｕ）、αサイアロン蛍光体（例えば、Ｍｚ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６（但し、０＜ｚ≦２であり、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、およびＬａとＣｅを除くランタニド元素））、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）若しくはＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）若しくはＭＧＦ系蛍光体（例えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）等のフッ化物系蛍光体、又は、量子ドット蛍光体等を用いることができる。第１樹脂部２３に添加する蛍光体としては、１種類の蛍光体を用いてもよく、複数種類の蛍光体を用いてもよい。
第２樹脂部２４は、発光素子２１の第１下面２１ｂおよび第１樹脂部２３の下面に配置され、発光素子２１の第１下面２１ｂおよび第１樹脂部２３の下面を覆っている。第２樹脂部２４の下面は、樹脂部材２２の第２下面２２ｂを構成する。
第２樹脂部２４は、発光素子２１が発する光に対する反射性を有する光反射部である。第１樹脂部２３に蛍光体が含まれる場合、第２樹脂部２４は、蛍光体が発する光に対しても反射性を有する。
第２樹脂部２４は、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ又はガラス等の粒子からなる光拡散剤を含む、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂である。
第２樹脂部２４は電極２６の側面を覆っている。電極２６の下面は、第２樹脂部２４で覆われず、第２樹脂部２４から露出している。電極２６の下面にさらに金属膜２７を配置することができる。例えば、電極２６の材料はＣｕであり、金属膜２７はＡｕ膜を含む。さらに、金属膜２７は、電極２６の下面とＡｕ膜との間に配置されたＮｉ膜を含むことができる。
平面視において、電極２６および金属膜２７の形状は、三角形である。また、平面視において、電極２６および金属膜２７の形状は、円形、楕円形、または四角形等の多角形でもよい。
樹脂部材２２の第２下面２２ｂを構成する第２樹脂部２４の下面は、溝部２５を有する。平面視において溝部２５は長手部と、長手部に直交する短手部を有し、溝部２５の長手部は、電極２６から離隔した位置から、樹脂部材２２の第２下面２２ｂの外縁まで延びている。第２樹脂部２４で規定される溝部２５の底面は、発光素子２１の第１下面２１ｂおよび第１樹脂部２３の下面に達していない。言い換えると、第２樹脂部２４で規定する溝部２５の底面は、第２樹脂部２４と接する。また、溝部２５の長手方向の一端は電極２６に接していない。言い換えると、溝部２５の長手方向の一端は、電極２６と、２０μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上８０μｍ以下離隔しているとよい。平面視において、溝部２５の一端と電極２６との間に、第２樹脂部２４の第２下面２２ｂが存在する。これにより、溝部２５を形成する際に生じる熱による電極２６の変質を防ぐことができる。具体的には、電極２６表面の酸化を防ぐことができる。また、溝部２５を形成する際に生じる応力による電極２６の変形や破壊を防ぐことができる。
平面視において、樹脂部材２２の第２下面２２ｂは四角形である。溝部２５の長手方向の他端が達する第２下面２２ｂの外縁は、第２下面２２ｂの角を含む。例えば、平面視において、第２下面２２ｂの対角線上に、一対の電極２６と、一対の電極２６のそれぞれに対応した２つの溝部２５が並んでいる。一方の溝部２５は、一方の電極２６から離隔した位置から第２下面２２ｂの角に向けて延び、他方の溝部２５は、他方の電極２６から離隔した位置から第２下面２２ｂの別の角に向けて延びている。溝部２５は、一対の電極２６の間に配置されていない。溝部２５の一端と電極２６との間の最短距離（電極２６との離隔距離）は、溝部２５の一端と他端との間の最短距離（溝部２５の長さ）よりも短い。これにより、溝部２５内に供給される導電ペーストが増え、光源２０Ａと支持部材２００を導電ペーストで強固に固定することができる。溝部２５は、屈曲せず、電極２６から離隔した位置から樹脂部材２２の第２下面２２ｂの外縁までまっすぐ延びている。なお、溝部２５はまっすぐ延びているだけでなく、屈曲していてもよい。
さらに、溝部２５の短手方向における断面視において、溝部２５の第２樹脂部２４で規定される底面と側面とから構成される形状は湾曲しているのが好ましい。湾曲することで、導電ペーストを供給する際に導電ペーストの溝部２５内での長手方向における流れが良く、空気を溝部２５を通じて第２孔部１３へと逃がすことができる。また、溝部２５の短手方向における断面視において、溝部２５の短手方向の幅は２０μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。溝部２５の深さは、２０μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。
樹脂部材２２の第２上面２２ａを構成する第１樹脂部２３の上面に、第１光調整部材２８が配置されている。第１光調整部材２８は、樹脂部材２２の第２上面２２ａから出射する光の量や出射方向を制御する。第１光調整部材２８は、発光素子２１や蛍光体が発する光に対する反射性および透光性を有する。樹脂部材２２の第２上面２２ａから出射した光の一部は、第１光調整部材２８により反射し、他の一部は、第１光調整部材２８を透過する。第１光調整部材２８の透過率は、例えば、１％以上５０％以下が好ましく、３％以上３０％以下であることがより好ましい。これにより、発光装置２０Ａの直上での輝度を低下させ、発光装置２０Ａが組み込まれる後述する面状光源３００の輝度の面内ばらつきを低下させることができる。
第１光調整部材２８は、透光性樹脂と、透光性樹脂中に含まれる光拡散剤等によって構成することができる。透光性樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂である。光拡散剤は、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ又はガラス等の粒子が挙げられる。第１光調整部材２８は、例えば、Ａｌ若しくはＡｇなどの金属部材、又は誘電体多層膜であってもよい。
図２は、前述した発光装置２０Ａを含む面状光源３００の平面図である。図２は、面状光源３００の発光面を見た平面視を表す。
面状光源３００は、発光装置２０Ａと導光板１０を含む。導光板１０は発光装置２０Ａが発する光に対する透光性を有する。発光装置２０Ａが発する光とは、少なくとも発光素子２１が発する光を含む。発光装置２０Ａが蛍光体を含む場合には、発光装置２０Ａが発する光には蛍光体が発する光も含まれる。発光装置２０Ａからの光に対する導光板１０の透過率は、例えば、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。
導光板１０の材料としては、例えば、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若しくはポリエステル等の熱可塑性樹脂、エポキシ若しくはシリコーン等の熱硬化性樹脂、又は、ガラスなどを用いることができる。
導光板１０の厚さは、例えば、２００μｍ以上８００μｍ以下が好ましい。導光板１０は、その厚さ方向に、単層で構成されてもよいし、複数の層の積層体で構成されてもよい。導光板１０が積層体で構成される場合、各層の間に透光性の接着部材を配置してもよい。積層体の各層は、異なる種類の主材を用いてもよい。接着部材の材料としては、例えば、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若しくはポリエステル等の熱可塑性樹脂、又は、エポキシ若しくはシリコーン等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
導光板１０は、区画溝１４によって複数の発光領域５に区画されている。区画溝１４は、平面視において格子状であり、少なくとも１つの発光装置２０Ａが１つの発光領域５に含まれるように導光板１０を区画している。図２には、例えば、２行２列に区画された４つの発光領域５を備える面状光源３００を示す。区画溝１４で区画された各発光領域５は、例えばローカルディミングの駆動単位とすることができる。なお、面状光源３００を構成する発光領域５の数は図２に示す数に限らない。
図３は、図２のIII－III線における断面図である。
導光板１０は、面状光源３００の発光面となる第１主面１１と、第１主面１１の反対側にある第２主面１２とを含む。また、導光板１０は、発光装置２０Ａが配置される第２孔部１３を含む。第２孔部１３は、第１主面１１から第２主面１２まで貫通する貫通孔である。図２に示すように、第２孔部１３は、平面視において例えば円形とすることができる。また、第２孔部１３は、平面視において、例えば、楕円、又は、三角形、四角形、六角形若しくは八角形等の多角形とすることができる。
面状光源３００は、さらに支持部材２００を備える。支持部材２００は、第３上面２０１と、第３上面２０１の反対側にある第３下面２０２とを含む。導光板１０は、その第２主面１２を支持部材２００の第３上面２０１に対向させて、支持部材２００上に配置されている。発光装置２０Ａは、導光板１０の第２孔部１３内で支持部材２００上に配置されている。
面状光源３００は、さらに、第１透光性部材７１と、波長変換部材７２と、第２透光性部材７３と、第２光調整部材７４とを備えることができる。第１透光性部材７１、波長変換部材７２、および第２透光性部材７３は、導光板１０の第２孔部１３内に配置されている。
第１透光性部材７１および第２透光性部材７３は、発光装置２０Ａが発する光に対する透光性を有し、例えば、導光板１０の材料と同じ樹脂、又は導光板１０の材料との屈折率差が小さい樹脂を用いることができる。
第１透光性部材７１は、発光装置２０Ａの側面と、導光板１０の第２孔部１３の側面との間に配置されている。発光装置２０Ａの側面と第１透光性部材７１との間、および第２孔部１３の側面と第１透光性部材７１との間に空気層等の空間が形成されないように、第１透光性部材７１を配置することが好ましい。これにより、発光装置２０Ａからの光が導光板１０に導光されやすくできる。
波長変換部材７２は、発光装置２０Ａの上面を覆っている。波長変換部材７２は、第１透光性部材７１の上面も覆っている。波長変換部材７２は、発光装置２０Ａの色調整用の蛍光体を含む透光性の樹脂部材である。
第２透光性部材７３は、波長変換部材７２の上面を覆っている。第２透光性部材７３の上面は、平坦な面とすることができる。又は、第２透光性部材７３の上面は、凹状又は凸状の曲面とすることができる。
第２光調整部材７４は、第２透光性部材７３上に配置されている。第２光調整部材７４は、発光装置２０Ａが発する光に対する反射性および透光性を有する。第２光調整部材７４は、透光性樹脂と、透光性樹脂中に含まれる光拡散剤等によって構成することができる。透光性樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂である。光拡散剤は、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ又はガラス等の粒子が挙げられる。
第２光調整部材７４は、第２透光性部材７３の上面の全部又は一部を覆うように配置することができる。また、第２光調整部材７４は、第２透光性部材７３の上面と、その周辺の導光板１０の第１主面１１の上にまで延伸させることができる。
図２に示すように、第２光調整部材７４は、平面視において発光装置２０Ａと重なる位置に配置される。図２に示す例では、第２光調整部材７４は、平面視が四角形の発光装置２０Ａよりも大きい四角形である。第２光調整部材７４は、平面視において、円形、三角形、六角形又は八角形等の多角形の形状とすることができる。
第２光調整部材７４は、発光装置２０Ａの真上方向へ出射された光の一部を反射させ、他の一部を透過させる。これにより、面状光源３００の発光面（光出射面）である第１主面１１において、発光装置２０Ａの直上領域の輝度が他の領域の輝度に比べて極端に高くなることを抑制できる。つまり、区画溝１４で区画された１つの発光領域５から出射される光の輝度ムラを軽減することができる。
第２光調整部材７４の厚さは、０．００５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とするのが好ましく、さらに好ましくは０．０１ｍｍ以上０．０７５ｍｍ以下である。また、第２光調整部材７４の反射率としては、発光装置２０Ａの第１光調整部材２８の反射率よりも低く設定するのが好ましく、発光装置２０Ａからの光に対して、例えば２０％以上９０％以下が好ましく、さらに好ましくは３０％以上８５％以下である。
第２光調整部材７４と第１光調整部材２８との間に、第２透光性部材７３が配置されている。第２透光性部材７３は、第１光調整部材２８および第２光調整部材７４よりも発光装置２０Ａが発する光に対する透過率が高い。発光装置２０Ａが発する光に対する第２透光性部材７３の透過率は、１００％以下の範囲において、第１光調整部材２８の透過率および第２光調整部材７４の透過率の２倍以上１００倍以下とすることができる。これにより、発光装置２０Ａの直上領域が明るくなりすぎず、且つ暗くなりすぎず、結果として、各発光領域５の発光面内における輝度ムラを軽減することができる。
支持部材２００は、配線基板５０と、第１接着部材４１と、光反射性シート４２と、第２接着部材４３とを備える。配線基板５０上に、第１接着部材４１、光反射性シート４２、および第２接着部材４３が順に配置されている。
第１接着部材４１は、配線基板５０と光反射性シート４２との間に配置され、配線基板５０と光反射性シート４２とを接着している。第２接着部材４３は、光反射性シート４２と、導光板１０の第２主面１２との間に配置され、光反射性シート４２と導光板１０とを接着している。発光装置２０Ａは、導光板１０の第２孔部１３内において第２接着部材４３上に配置されている。
第２接着部材４３は、発光装置２０Ａが発する光に対する透光性を有する。第１接着部材４１および第２接着部材４３は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂又は環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。
光反射性シート４２は、導光板１０の第２主面１２の下方および発光装置２０Ａの下方に配置されている。光反射性シート４２は、発光装置２０Ａが発する光に対する反射性を有する。光反射性シート４２には、例えば、多数の気泡を含む樹脂部材や、光拡散剤を含む樹脂部材を用いることができる。樹脂部材の材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂又はエポキシ樹脂などである。光拡散剤としては、例えば、ＳｉＯ２、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＢａＴｉＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｚｒ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ又はＢａＳＯ４などを用いることができる。
配線基板５０は、絶縁基材と配線層とを含む。配線層は、配線基板５０の厚さ方向に２層以上含まれていてもよい。配線基板５０の上面は、第１接着部材４１に接着されている。配線基板５０の下面には、配線層の一部である接続部５１が配置されている。また、配線基板５０の下面は絶縁膜５２で覆われている。接続部５１は、絶縁膜５２で覆われずに絶縁膜５２から露出している。絶縁膜５２の下面は、支持部材２００の第３下面２０２を構成する。支持部材２００は、第３下面２０２側に、配線層の接続部５１を有する。
発光装置２０Ａの下方に接続部材６１が配置されている。接続部材６１は、支持部材２００の第３上面２０１および第３下面２０２を貫通する第１孔部２１０内に配置され、さらに支持部材２００の第３下面２０２側において接続部５１まで延在している。
発光装置２０Ａの電極２６の少なくとも一部は、接続部材６１の上に配置されている。接続部材６１は、導電性を有し、発光装置２０Ａの電極２６と、接続部５１とを電気的に接続している。外部回路から、配線基板５０の配線層、接続部５１、接続部材６１、および電極２６を介して、発光装置２０Ａに電力が供給される。
接続部材６１は、例えば、バインダー樹脂中に導電性のフィラーが分散された導電ペーストを硬化したものである。接続部材６１は、フィラーとして、例えば、銅又は銀等の金属を含むことができる。フィラーは、粒子状又はフレーク状である。
正負の一対の電極２６に対応して一対の接続部材６１が配置され、正側の電極２６と接続された接続部材６１と、負側の電極２６と接続された接続部材６１は、離隔されており、電気的に接続されていない。絶縁膜５２の下面には、接続部材６１を覆うように絶縁膜５３が配置されている。絶縁膜５３は、一対の接続部材６１の間を覆うように形成され、一対の接続部材６１間の絶縁性を高める。
発光装置２０Ａの樹脂部材２２の第２下面２２ｂ、および第２下面２２ｂに配置された溝部２５は、支持部材２００の第３上面２０１と対向している。また、溝部２５の一部は支持部材２００の第１孔部２１０に対向している。接続部材６１の一部は、溝部２５内にも配置されている。
以上説明したように構成される第１実施形態の面状光源３００において、導光板１０内を導光され、第２主面１２側に向かった光は、光反射性シート４２によって、面状光源３００の発光面である第１主面１１側に反射され、第１主面１１から取り出される光の輝度を向上させることができる。
光反射性シート４２と第１主面１１との間の領域においては、光反射性シート４２と第１主面１１とで全反射が繰り返されつつ、発光装置２０Ａからの光が区画溝１４に向かって導光板１０内を導光される。第１主面１１に向かった光の一部は、第１主面１１から導光板１０の外部に取り出される。
次に、図４Ａ～図５Ｋを参照して、面状光源３００の製造方法について説明する。
面状光源３００の製造方法は、発光装置２０Ａを準備する工程を含む。図４Ａ～図４Ｊは、発光装置２０Ａを準備する工程を示す断面図である。
まず、図４Ａに示すように、支持板１０１を準備する。支持板１０１の上面には接着テープ１０２が配置される。図４Ｂに示すように、接着テープ１０２上に第１光調整部材２８を配置する。図４Ｃに示すように、第１光調整部材２８上に第１樹脂部２３を配置する。図４Ｄに示すように、第１樹脂部２３上に発光素子２１を配置する。発光素子２１の第１上面２１ａが第１樹脂部２３に接する。発光素子２１の第１下面２１ｂには電極２６が配置されている。
発光素子２１が第１樹脂部２３上に配置された状態において、第１樹脂部２３はまだ完全に硬化されていない。その状態で、発光素子２１を第１樹脂部２３に押し込む。これにより、図４Ｅに示すように、第１樹脂部２３が、発光素子２１の第１上面２１ａおよび第１側面２１ｃを覆う。発光素子２１の第１下面２１ｂおよび電極２６は、第１樹脂部２３から露出している。
次に、図４Ｆに示すように、電極２６を覆うように、第１樹脂部２３上および発光素子２１の第１下面２１ｂ上に、第２樹脂部２４を配置する。第２樹脂部２４は上面から研削され、図４Ｇに示すように、電極２６の表面（後の工程で支持部材２００の第１孔部２１０に対向する面）を第２樹脂部２４から露出させる。
電極２６の露出した表面には、必要に応じて、図４Ｈに示すように、金属膜２７を形成する。例えば、Ｃｕからなる電極２６の表面に、スパッタ法により、Ｎｉ膜とＡｕ膜を順に形成し、金属膜２７を形成する。
第１樹脂部２３と第２樹脂部２４を含む樹脂部材２２の第２上面２２ａは支持板１０１に対向し、第２上面２２ａの反対側の樹脂部材２２の第２下面２２ｂは上方に向いた露出面となっている。
その樹脂部材２２の第２下面２２ｂに、図４Ｉに示すように、溝部２５を形成する。溝部２５は、電極２６から離隔し、電極２６に接していない。また、溝部２５は、金属膜２７から離隔し、金属膜２７に接していない。
溝部２５は、例えば、レーザー光を第２下面２２ｂに照射して、第２樹脂部２４をエッチングすることで形成される。電極２６および金属膜２７が溝部２５に接していないということは、レーザー光が電極２６および金属膜２７に照射されない。このため、電極２６および金属膜２７がレーザー光の照射により受ける損傷を防ぐことができる。
図４Ｄに示す工程において、複数の発光素子２１が第１樹脂部２３上に配置され、図４Ｅに示す工程において、複数の発光素子２１が第１樹脂部２３内に押し込まれる。溝部２５を形成した後、複数の発光素子２１のうちの少なくとも１つの発光素子２１を囲むように、樹脂部材２２および第１光調整部材２８をそれらの厚さ方向に切断する。これにより、図４Ｊに示すように、個片化された発光装置２０Ａが得られる。溝部２５が形成されている位置で切断することで、切断面に溝部２５の端が位置する。したがって、１つの発光装置２０Ａにおいて、電極２６から離隔した位置から樹脂部材２２の第２下面２２ｂの外縁まで延びる溝部２５が得られる。
面状光源３００の製造方法は、さらに、図５Ａに示す導光板１０を準備する工程を有する。導光板１０は、第１主面１１と、第１主面１１の反対側にある第２主面１２とを含む。
図５Ｂに示すように、導光板１０に第２孔部１３が形成される。第２孔部１３は、例えば、ドリル加工、パンチ加工、レーザー加工により、第１主面１１および第２主面１２を貫通する貫通孔として形成される。第２孔部１３を含む導光板１０は、購入して準備してもよい。
面状光源３００の製造方法は、さらに、支持部材２００を準備する工程を有する。支持部材２００を準備する工程は、図５Ｃに示す配線基板５０を準備する工程を有する。配線基板５０の下面には、配線層の接続部５１と絶縁膜５２が配置される。接続部５１は、絶縁膜５２に形成された開口に配置され、絶縁膜５２から露出する。
図５Ｄに示すように、配線基板５０の上面上に、第１接着部材４１、光反射性シート４２、および第２接着部材４３が積層される。
図５Ｅに示すように、第２接着部材４３、光反射性シート４２、第１接着部材４１、配線基板５０、および絶縁膜５２を貫通する第１孔部２１０が形成され、支持部材２００が得られる。第１孔部２１０は、例えば、パンチ加工、ドリル加工、レーザー加工によって形成される。平面視における第１孔部２１０の形状は、円形状である。平面視における第１孔部２１０の形状は、円形状以外にも、楕円形状または多角形形状であってもよい。この支持部材２００は、購入して準備してもよい。
支持部材２００上には、導光板１０が配置される。導光板１０の第２主面１２が、支持部材２００の第３上面２０１を構成する第２接着部材４３の上面に対向し、第２接着部材４３の上面に接着される。
支持部材２００に形成された第１孔部２１０は、導光板１０に形成された第２孔部１３に重なるように配置され、第２孔部１３に連通する。１つの第２孔部１３に２つの第１孔部２１０が重なる。
支持部材２００上に導光板１０を配置した後、図５Ｆに示すように、導光板１０の第２孔部１３内に発光装置２０Ａを配置する。発光装置２０Ａの樹脂部材２２の第２下面２２ｂが、第２孔部１３内に露出する第２接着部材４３の上面に接着する。
発光装置２０Ａの電極２６は、支持部材２００に形成された第１孔部２１０に位置決めされる。電極２６の下面の少なくとも一部が第１孔部２１０に対面する。正負一対の電極２６のうちの一方の電極２６に１つの第１孔部２１０が対面し、他方の電極２６に１つの第１孔部２１０が対面する。
樹脂部材２２の第２下面２２ｂに形成された溝部２５の一部は支持部材２００の第３上面２０１に対面し、溝部２５の他の一部は第１孔部２１０に対面する。溝部２５の一端は支持部材２００に形成された第１孔部２１０に通じ、溝部２５の他端は導光板１０に形成された第２孔部１３に通じる。第１孔部２１０と第２孔部１３は、溝部２５を通じて連通する。
発光装置２０Ａを支持部材２００上に配置し、図５Ｆに示す構造体４００が得られる。この構造体４００における第１孔部２１０内に導電ペーストを供給する。第２孔部１３側から溝部２５を通じて第１孔部２１０内を真空引きしながら、導電ペーストを例えば印刷、ディスペンス等の方法で第１孔部２１０内に供給する。
第１孔部２１０内に例えば導電ペーストを供給した後、熱硬化させることで、図５Ｇに示すように、発光装置２０Ａの電極２６と接続された接続部材６１が形成される。例えば、このときの加熱温度は１００℃以上１２０℃以下であり、加熱時間は０．５時間以上１時間以下である。なお、第１孔部２１０内に導電ペーストを供給し、５以上１０以下の気圧で加圧しながら導電ペーストを硬化してもよい。導電ペーストは支持部材２００の第３下面２０２側にも供給され、第３下面２０２側に、配線層の接続部５１と接続された接続部材６１が形成される。したがって、接続部材６１は、発光装置２０Ａの電極２６と、配線基板５０の接続部５１とを電気的に接続する。
第２孔部１３側から溝部２５を通じて第１孔部２１０内を真空引きしながら、導電ペーストを第１孔部２１０内に供給することで、第１孔部２１０内の空気を溝部２５を通じて第２孔部１３へと逃がすことができる。これにより、第１孔部２１０内にボイドを抑制しつつ接続部材６１を充填することができ、接続部材６１を通じた発光装置２０Ａと配線基板５０との電気的接続の信頼性を高くすることができる。
第１孔部２１０内に供給された導電ペーストは第２孔部１３側の負圧に引かれて溝部２５にも達する。したがって、接続部材６１は溝部２５にも配置される。なお、空気と導電ペーストの流動抵抗の差で、空気は溝部２５を通じて第２孔部１３に抜けるが、導電ペーストは溝部２５から第２孔部１３内に流出しないように、溝部２５の幅と深さが設定される。
導電ペーストが第１孔部２１０内に充填される前に溝部２５が導電ペーストで閉塞されてしまうと、第１孔部２１０内の空気を溝部２５を介して第２孔部１３に抜くことができなくなる。導電ペーストの供給中の早い段階で溝部２５が導電ペーストで閉塞されないように、溝部２５の深さは、発光装置２０Ａが接着される第２接着部材４３の厚さよりも大きくすることが好ましい。また、溝部２５のアスペクト比を、溝部２５の延在方向に直交する方向の幅に対する溝部２５の深さの比とすると、溝部２５のアスペクト比は１以上３以下が好ましい。
接続部材６１を形成した後、図５Ｈに示すように、導光板１０の第２孔部１３内に第１透光性部材７１を形成する。第１透光性部材７１は、発光装置２０Ａの側面と、第２孔部１３の側面との間に形成される。発光装置２０Ａの上面は、第１透光性部材７１から露出している。例えば、液状の透光性樹脂を第２孔部１３内に供給した後、加熱して硬化させることで、第１透光性部材７１が形成される。例えば、このときの加熱温度は１００℃以上１２０℃以下であり、加熱時間は０．５時間以上１時間以下である。発光装置２０Ａは、第１透光性部材７１によって、導光板１０に対して固定される。
第１透光性部材７１を形成した後、図５Ｉに示すように、第２孔部１３内における発光装置２０Ａ上および第１透光性部材７１上に、波長変換部材７２を形成する。例えば、蛍光体を含む液状の樹脂を第２孔部１３内に供給した後、熱硬化させることで、波長変換部材７２が形成される。例えば、このときの加熱温度は８０℃以上１２０℃以下であり、加熱時間は５分以上３０分以下である。
波長変換部材７２を形成した後、図５Ｊに示すように、第２孔部１３内における波長変換部材７２上に、第２透光性部材７３を形成する。例えば、液状の樹脂を波長変換部材７２上に供給した後、熱硬化させることで、第２透光性部材７３が形成される。例えば、このときの加熱温度は８０℃以上１２０℃以下であり、加熱時間は５分以上３０分以下である。
第２透光性部材７３を形成した後、図５Ｋに示すように、第２透光性部材７３上に第２光調整部材７４を形成する。例えば、光拡散剤を含む液状の樹脂を第２透光性部材７３上に供給した後、熱硬化させることで、第２光調整部材７４が形成される。例えば、このときの加熱温度は８０℃以上１２０℃以下であり、加熱時間は５分以上３０分以下である。
第２光調整部材７４を形成した後、図３に示すように、支持部材２００の第３下面２０２に、接続部材６１を覆うように絶縁膜５３を形成する。絶縁膜５３は、例えば、印刷、ポッティング、スプレー、インクジェット、樹脂シートの貼り合わせ等の方法により形成される。
［第２実施形態］
図６Ａは、本発明の第２実施形態の発光装置２０Ｂの断面図である。図６Ｂは、第２実施形態の発光装置２０Ｂの下面図である。図６Ａは、図６ＢのVIA－VIA線における断面図である。
第２実施形態の発光装置２０Ｂは、前述した第１実施形態の発光装置２０Ａと同じ構成（金属膜２７を除く）を含む。さらに、第２実施形態の発光装置２０Ｂは導電部材３１を含む。
導電部材３１は、樹脂部材２２の第２下面２２ｂに配置され、樹脂部材２２から露出された電極２６の一部に接続されている。図６Ｂに示す例では、導電部材３１は、電極２６の下面の全面を覆い、電極２６の下面の全面に接している。正負一対の電極２６のうちの一方の電極２６と接続された導電部材３１と、他方の電極２６と接続された導電部材３１とは、第２下面２２ｂにおいて離隔し、電気的に分離されている。
導電部材３１は、電極２６と接続された部分から、溝部２５の縁（第２下面２２ｂの外縁に位置する部分を除く）の少なくとも一部まで延在する。図６Ｂに示す例では、導電部材３１は、電極２６と接続された部分から、溝部２５の縁のすべてまで延在する。導電部材３１は、平面視において溝部２５の縁のすべてを囲むように配置されている。導電部材３１は、溝部２５内には配置されていない。言い換えると、平面視において第２樹脂部２４で規定される溝部２５の底面は導電部材３１より露出している。
導電部材３１は、例えば、バインダー樹脂中に導電性のフィラーが分散された導電ペーストを硬化したものである。導電部材３１は、フィラーとして、例えば、銅又は銀等の金属を含むことができる。
図７は、第２実施形態の発光装置２０Ｂを含む面状光源３００の平面図である。
第２実施形態においても、発光装置２０Ｂの樹脂部材２２の第２下面２２ｂ、および第２下面２２ｂに配置された溝部２５は、支持部材２００の第３上面２０１と対向している。また、溝部２５の一部は支持部材２００の第１孔部２１０に対向している。接続部材６１の一部は、溝部２５内にも配置されている。
また、樹脂部材２２の第２下面２２ｂに配置された導電部材３１の一部が支持部材２００の第１孔部２１０に対向し、接続部材６１の一部は導電部材３１に接している。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、導光板１０の第２孔部１３側から溝部２５を通じて第１孔部２１０内を真空引きしながら、導電ペーストを第１孔部２１０内に供給することで、第１孔部２１０内の空気を溝部２５を通じて第２孔部１３へと逃がすことができる。これにより、第１孔部２１０内にボイドを抑制しつつ接続部材６１を充填することができ、接続部材６１を通じた発光装置２０Ｂと配線基板５０との電気的接続の信頼性を高くすることができる。
さらに第２実施形態では、樹脂部材２２の第２下面２２ｂにおいて、導電部材３１が電極２６と接続しつつ、溝部２５の縁まで延在している。溝部２５内に供給された導電ペーストは溝部２５の縁からはみ出して導電部材３１に接することができる。例えば、導電ペーストが第２孔部１３側の負圧に引かれて溝部２５側に偏り、電極２６の真下で接する位置に供給されなかったとしても、溝部２５の近くで接続部材６１は導電部材３１に接することができる。これにより、導電部材３１を介して電極２６と接続部材６１を電気的に接続させることができる。このような第２実施形態は、第１実施形態に比べて、発光装置２０Ｂと配線基板５０との電気的接続の信頼性をより高くすることができる。
図８Ａ～図８Ｃは、第１実施形態の発光装置２０Ａの下面の他の例を示す図である。１つの電極２６に対応して複数の溝部２５を配置することができる。図８Ａでは、１つの電極２６に対応して２つの溝部２５が配置され、図８Ｂでは、１つの電極２６に対応して３つの溝部２５が配置される。また、１つの電極２６に対応して４つ以上の溝部２５を配置してもよい。
図８Ａに示す例では、図１Ｂに示す例に比べて、溝部２５が電極２６から離隔した位置から樹脂部材２２の第２下面２２ｂの外縁まで延びる距離が短いので、前述した第１孔部２１０に導電ペーストを供給するときに溝部２５を通じて空気が抜けやすい。また、図１Ｂに示す例に比べて、溝部２５の数が多いので、第１孔部２１０に導電ペーストを供給するときに溝部２５を通じて空気が抜けやすい。
図８Ｂ示す例では、図１Ｂ及び図８Ａに示す例に比べて、溝部２５の数が多いので、第１孔部２１０に導電ペーストを供給するときに溝部２５を通じて空気がさらに抜けやすい。
また、図８Ｃに示すように、溝部２５内に電極２６を配置することができる。この場合でも、導光板１０の第２孔部１３側から溝部２５を通じて第１孔部２１０内を真空引きしながら、導電ペーストを第１孔部２１０内に供給することで、第１孔部２１０内の空気を溝部２５を通じて第２孔部１３へと逃がすことができる。
図８Ｃに示す例では、図１Ｂに示す例に比べて、溝部２５の長さが長いため、導電ペーストの粘度が低くても、溝部２５から第２孔部１３への導電ペースト漏れが発生しにくい。また、溝部２５内に電極２６が位置しているので、溝部２５内に供給される導電ペーストと電極２６との電気的導通が確保できる。
図９Ａ～図９Ｃは、第２実施形態の発光装置２０Ｂの下面の他の例を示す図である。第２実施形態においても、１つの電極２６に対応して複数の溝部２５を配置することができる。図９Ａでは、１つの電極２６に対応して２つの溝部２５が配置され、図９Ｂでは、１つの電極２６に対応して３つの溝部２５が配置される。また、第２実施形態においても、１つの電極２６に対応して４つ以上の溝部２５を配置してもよい。
図９Ａに示す例では、図６Ｂに示す例に比べて、溝部２５が電極２６から離隔した位置から樹脂部材２２の第２下面２２ｂの外縁まで延びる距離が短いので、第１孔部２１０に導電ペーストを供給するときに溝部２５を通じて空気が抜けやすい。また、図６Ｂに示す例に比べて、溝部２５の数が多いので、第１孔部２１０に導電ペーストを供給するときに溝部２５を通じて空気が抜けやすい。
図９Ｂ示す例では、図６Ｂ及び図９Ａに示す例に比べて、溝部２５の数が多いので、第１孔部２１０に導電ペーストを供給するときに溝部２５を通じて空気がさらに抜けやすい。
図９Ｃに示す例では、図６Ｂに示す例に比べて、溝部２５の長さが長いため、導電ペーストの粘度が低くても、溝部２５から第２孔部１３への導電ペースト漏れが発生しにくい。
また、第２実施形態においても、図９Ｃに示すように、溝部２５内に電極２６を配置することができる。
１０…導光板、１１…第１主面、１２…第２主面、１３…第２孔部、２０Ａ,２０Ｂ…発光装置、２１…発光素子、２１ａ…第１上面、２１ｂ…第１下面、２１ｃ…第１側面、２２…樹脂部材、２２ａ…第２上面、２２ｂ…第２下面、２２ｃ…第２側面、２３…第１樹脂部、２４…第２樹脂部、２５…溝部、２６…電極、２８…第１光調整部材、３１…導電部材、４２…光反射性シート、５０…配線基板、５１…配線層の接続部、６１…接続部材、７１…第１透光性部材、７２…波長変換部材、７３…第２透光性部材、７４…第２光調整部材、２００…支持部材、２０１…第３上面、２０２…第３下面、２１０…第１孔部、３００…面状光源

Claims (9)

  1. 第１上面と、前記第１上面の反対側にある第１下面と、前記第１上面と前記第１下面との間にある第１側面とを含む発光素子と、
    前記発光素子と電気的に接続され、前記発光素子の前記第１下面に配置された電極と、
    前記発光素子の前記第１上面、前記第１下面および前記第１側面を覆う樹脂部材であって、第２上面と、前記第２上面の反対側にあり、前記電極の一部が露出する第２下面と、前記第２上面と前記第２下面との間にある第２側面とを含む前記樹脂部材と、
    を備え、前記樹脂部材の前記第２下面は、前記電極から離隔した位置から前記樹脂部材の前記第２下面の外縁まで延びる溝部を有する発光装置と、
    第１孔部と、配線層とを含む支持部材と、
    前記支持部材の前記第１孔部内に配置され、前記配線層と前記電極とを電気的に接続する接続部材と、
    を備え、
    前記樹脂部材の前記第２下面は前記支持部材と対向し、前記溝部内には前記接続部材の一部が配置される面状光源。
  2. 前記樹脂部材は、前記第２下面を構成する光反射部を含む、請求項１に記載の面状光源。
  3. 前記樹脂部材の前記第２下面に配置され、前記樹脂部材から露出された前記電極の一部に接続された導電部材を更に備え、
    前記導電部材は、前記電極の一部から前記溝部の縁まで延在する請求項１または２に記載の面状光源。
  4. 第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面と、前記発光装置が配置される第２孔部とを含み、前記第２主面を前記支持部材に対向させて前記支持部材上に配置された導光板をさらに備える請求項１～３のいずれか１つに記載の面状光源。
  5. 前記支持部材は、
    前記配線層を含む配線基板と、
    前記配線基板と前記導光板の前記第２主面との間、および前記配線基板と前記発光装置との間に配置された光反射性シートと、
    を含む請求項４に記載の面状光源。
  6. 前記接続部材は、樹脂と、前記樹脂中に含まれる導電性のフィラーとを含む請求項１～５のいずれか１つに記載の面状光源。
  7. 第３上面と、前記第３上面の反対側にある第３下面と、前記第３上面および前記第３下面を貫通する第１孔部とを含む支持部材であって、前記第３下面側に接続部を有する配線層と、を含む前記支持部材と、
    第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面と、第２孔部とを含み、前記第２主面を前記支持部材の前記第３上面に対向させて前記支持部材上に配置された導光板と、
    前記第２孔部内で前記支持部材上に配置された請求項１に記載の前記発光装置であって、前記樹脂部材の前記第２下面は前記支持部材の前記第３上面に対向し、前記溝部は前記第１孔部および前記第２孔部に通じる前記発光装置と、
    を備える構造体を準備する工程と、
    前記支持部材の前記第１孔部から前記溝部に達するように接続部材を供給し、前記接続部材によって前記配線層の前記接続部と前記電極とを接続する工程と、
    を備える面状光源の製造方法。
  8. 前記第２孔部側から前記溝部を通じて前記第１孔部内を真空引きしながら、前記接続部材を前記第１孔部内に供給する請求項７に記載の面状光源の製造方法。
  9. 前記接続部材は、導電ペーストである請求項８に記載の面状光源の製造方法。
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