JP2016162829A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[発光装置の構成]
図1及び図4に示すように、第1実施形態に係る発光装置1は、複数の短冊状の可撓性基板10(以下、フレキシブル基板10という)と、複数の発光部2と、発光部2の周囲に設けられた反射層8と、反射シート20と、接着部材30と、を主に備えている。図1に示すように、発光装置1には、複数(ここでは6個)のフレキシブル基板10が基板の長手方向に直交する方向に一定のピッチP1で設けられている。フレキシブル基板10には、基板の長手方向に複数(ここでは9個)の発光部2が一定のピッチP2で配置されている。フレキシブル基板10の上面15の一端(図1では左端)には、図示しないワイヤーハーネスによって外部電源と配線13(図4参照)とを電気的に接続するためのコネクタ3、4が実装されている。反射シート20は、反射層8の少なくとも一部及び発光部2が露出するような貫通孔21を備えている。また、反射シート20は、コネクタ3、4が露出するような貫通孔22を備えている。フレキシブル基板10は、その上面15が、接着部材30(図4参照)を介して反射シート20の裏面26に接着されている(図2参照)。なお、反射シート20の光反射面を表面25(図3及び図4参照)と呼ぶ。
フレキシブル基板10は、発光素子5(図4参照)等やその他の実装部品を実装して反射シート20に設置されるものである。フレキシブル基板10を設置するピッチP1は、フレキシブル基板10の幅よりも大きく設定されている。フレキシブル基板10は、可撓性を有するプリント基板であって、シート状の基体11の少なくとも一方の面に配線パターンが設けられている。
W1=2×L1+2×L2+L3 … 式(1)
図3及び図4に示すように、発光素子5は配線13と電気的に接続されている。フレキシブル基板10上において、発光部2を配列するピッチP2(図1参照)は、フレキシブル基板10の幅よりも大きく設定されている。このピッチP2は、フレキシブル基板10のピッチP1と異なってもよいし、同じであってもよい。ここでは、一例としてピッチP2はピッチP1と等しいものとした。この発光部2は、図3及び図4に示すように、発光素子5と、封止部材6とを備えている。
発光素子5は、所定の電圧を印加することにより発光するものである。この発光素子5は、可視光や紫外光、赤外光等を発光する発光色を予め選択することができる。
可視光の場合、発光色は限定されず、青色発光素子、緑色発光素子、及び赤色発光素子のいずれも使用可能である。
さらに、青色発光素子に蛍光体を塗布した白色発光素子も使用可能である。
また、発光素子5に使用される半導体材料についても特に限定されず、III−V族、II−VI族等のいずれの化合物半導体を用いてもよい。
フリップチップ実装される場合には、発光素子5のp側電極(アノード)及びn側電極(カソード)は、一対の導電性の接合部材を介して一対の配線13a,13bにそれぞれ接続される。導電性の接合部材としては、Sn−Ag−Cu系、Sn−Cu系、Au−Sn系等のはんだ、Au等の金属のバンプ、Agペースト等を用いることができる。
フェイスアップ実装される場合には、発光素子5は、樹脂などの絶縁性接合部材、前記した導電性の接合部材によって基体11上及び/又は配線13上に固定され、ワイヤーによって配線13に電気的に接続される。発光素子5の素子基板が導電性の場合は、一方の電極が前記した導電性の接合部材によって配線13に電気的に接続され、他方の電極がワイヤーによって配線13に電気的に接続される。
封止部材6は、図3及び図4に示すように、発光素子5の周囲を囲み、発光素子5を保護する透光性の部材である。封止部材6は、フレキシブル基板10の上面に、発光素子5を被覆するように設けられている。封止部材6は、印刷やディスペンサ塗布が可能である粘度に調整され、加熱処理やUV光を照射することで硬化することができる。硬化物はフレキシブル基板10や発光素子5との密着性が良好なものが好ましい。また、可撓性を有するものが好ましい。封止部材6中に、YAG系、TAG系、シリケート系等の蛍光体や酸化チタン、酸化ケイ素、アルミナ、酸化亜鉛、ガラス微粉末等の無機系や、アクリル、ポリスチレン等の有機系の光分散材を配合することで、発光波長や配光特性を調整することができる。なお、封止部材6の形状は、光取り出しの観点で、凸状に形成されることが好ましい。例えば、略半球形状や、断面視において縦長の凸形状、上面視において円形状や楕円形状となるように形成されていてもよい。
コネクタ3、4は、配線13上に形成されたヒロセ電機株式会社製DF59Mのような金属端子やヒロセ電機株式会社製DF61のようなモールド成形された金属端子であって、正負の極性に対応して設けられている。
発光素子5のp側電極は、例えば配線13aを介して、コネクタ3に接続され、ワイヤーハーネスを経由して外部電源の正の端子に接続される。
発光素子5のn側電極は、例えば配線13bを介して、コネクタ4に接続され、ワイヤーハーネスを経由して外部電源の負の端子に接続される。
コネクタ3、4は、例えば錫メッキ等の防錆処理した銅等の材料で構成されている。コネクタ3、4と配線13との接合方法としては、例えば、リフロー半田実装、超音波接合、抵抗溶接、かしめ等を挙げることができる。
フレキシブル基板10上には、図3及び図4に示すように、下地層7が配置されている。下地層7は、反射層8の下地となるものである。この下地層7は、配線13及び/又は基体11や接着層12の一部又は全部を被覆することが好ましく、配線13の一部を露出している。下地層7は、正負一対に対応する配線13a,13bと、これら正負一対の配線13a,13bを離間する溝とを露出するために、下地層7の一部に開口(例えば円形)を有している。開口の形状、大きさ及び形成位置は、特に限定されるものではなく、発光素子5を配線13へ電気的に接続可能とする最小限の大きさが好ましい。複数の開口は形状及び大きさが異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
反射層8は、図3及び図4に示すように、発光装置1の光取り出し効率を高めるために、配線13の上面、特に発光部2の近傍(反射シート20の貫通孔21に当たる領域)に設けられている。本実施形態では、反射層8は、円環状に形成され、フレキシブル基板10上で下地層7を間に介在させて配線13と積層方向に離間して設けられている。
図1に示すように、反射シート20は、発光部2からの光を反射して、発光装置1からの光取り出し効果を向上させるものである。反射シート20は、光反射性を有する絶縁性のシートであって、難燃性のシートであることが好ましい。反射シート20は、合成樹脂、例えば、白色のポリエチレンテレフタレート(白色PET)や、白色のガラスエポキシからなるフィルムであることが好ましい。
接着部材30は、反射層8が形成されていない領域において、フレキシブル基板10と反射シート20とを接着するものである。接着部材30は、絶縁性を有し、更に、高い難燃性を有することが好ましい。接着部材30は、例えば両面テープ(粘着材)を用いることが好ましく、例えばDIC株式会社のアクリル系の両面テープ(品番8606TN)等)を用いることができる。その他には、例えば熱硬化樹脂や熱可塑樹脂の接着液や、ホットメルト型の接着シートであってもよい。
次に、発光装置1の製造方法について説明する。
まず、図7Aに示すように、発光装置1の外形よりも広い反射シート20を用意する。ここでは、反射シート20は、一例として横長で、縦の長さが発光装置1の完成後の高さと等しいものとする。
図6に示すように、第1実施形態の変形例に係る発光装置は、フレキシブル基板10A上の配線13が第1実施形態に係る発光装置1の配線形状と相違している。このフレキシブル基板10Aは、隣り合う2つの発光部2間(発光素子5間)にそれぞれ1本の配線13a,13b,13c,…(まとめて配線13)を有している。配線13の間の溝は、フレキシブル基板10Aの長手方向に直交する方向に延在している。そして、隣り合う2つの発光部2(発光素子5)は、フレキシブル基板10Aの長手方向に、互いに異なる極性の電極同士が対向するように配置されて直列接続される。
W2=L1+2×L2 … 式(2)
発光装置1を、例えば直下型バックライトや照明器具として用いる場合、図8Aに示すように、発光装置1の前方に所定距離を隔てて光拡散板(照射面)40を配置することが想定される。なお、図8Aは、第1実施形態に係る発光装置1をコネクタ3、4の側(図1において左側)から見たときにフレキシブル基板10上の発光部2の位置で切断した場合の断面図を模式的に示すものである。
第2実施形態に係る発光装置1Bは、図8Bに示すように、反射シート20Bを立体的に形成した点が、第1実施形態に係る発光装置1と異なっている。この反射シート20Bは、反射シート20と同様に貫通孔21等を有しているが、全体的には平板状ではなく、複数の立体構造を備えている。
また、実施形態に係る発光装置は、反射シートの形状を変える構成としても構わない。例えば、図9に示すように、第3実施形態に係る発光装置1Dは、円形にカットされた反射シート20Dを備える点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。発光装置1Dにおいて、複数(ここでは5枚)のフレキシブル基板10(10a,10b,10c,10d,10e)は、反射シート20Dの裏面26に、所定ピッチでストライプ状に接着されている。中央に配置されたフレキシブル基板10cは最長の長さに設定され、端の近くに配置されたフレキシブル基板10a,10eは最短の長さに設定され、それらの間に配置されたフレキシブル基板10b,10dは平均の長さに設定されている。なお、図示を省略するが、反射シート20Dには発光部2を露出する貫通孔21等が設けられている。
続いて、反射シートの形状を変える他の実施形態について説明する。
図10に示すように、第4実施形態に係る発光装置1Eは、直線上にカットされた反射シート20Eを備える点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。発光装置1Eにおいて、複数(ここでは4枚)のフレキシブル基板10は、反射シート20Eの裏面26に、所定ピッチでフレキシブル基板10の長手方向に沿った直線上に並べられて接着されている。なお、図示を省略するが、反射シート20Eには発光部2を露出する貫通孔21等が設けられている。
第1実施形態に係る発光装置1を例えばテレビのバックライトに用いる場合、発光装置1の縦や横の長さ、すなわち反射シート20の縦や横の長さは、数十cm以上であり、1mを超える場合もある。発光装置1の面積すなわち反射シート20の面積が大きくなるほど、発光装置1の梱包に要する費用が高くなり易い傾向がある。そのため、大面積の発光装置1のコスト削減が望まれている。これに対して、図11A及び図11Bに示すように、第5実施形態に係る発光装置1Fでは、梱包のための付属部28が形成された反射シート20Fを備える点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。
そのため、梱包仕様を単純化することで、大面積の発光装置1であったとしても梱包に要する費用を低減することができ、ひいては発光装置1の販売価格を低減できる。
図12に示すように、第6実施形態に係る発光装置1Gでは、フレキシブル基板10をその上面15の側に配置される反射シート20と、その裏面16の側に配置される絶縁性シート50とによってラミネートする点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。この絶縁性シート50は、フレキシブル基板10の発光部2が設けられた上面15とは反対側の面(裏面16)と、反射シート20のフレキシブル基板10に接着された面と同じ側の面(裏面26)と、に対して連続して接着される。
図5及び図6に示したように、フレキシブル基板10,10Aにおいて、通常、絶縁性確保のため沿面距離(幅L2)が必要である。フレキシブル基板10,10Aにおいて、平面視で配線13と基体11の外形を同一にして沿面距離を無くす場合、配線13の側面がむき出しになるので、通常であれば、フレキシブル基板10のハンドリング時の静電気対策も懸念される。しかしながら、第6実施形態に係る発光装置1Gでは、フレキシブル基板10を、反射シート20と絶縁性シート50とによってラミネートするので、フレキシブル基板10上の配線13の側面がむき出しにならず、フレキシブル基板10のハンドリング時に静電気から保護することができると共に、フレキシブル基板10の裏面16の側に絶縁性シート50を貼ることで低コストに沿面方向の絶縁性を確保することができる。
W3=L1 … 式(3)
図15及び図16に示すように、第7実施形態に係る発光装置1Hは、裏面側も発光する両面発光型とした点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。この発光装置1Hは、接着部材30を介してフレキシブル基板10,10Hを接着して表面と裏面とに発光部2からの光を照射することができるものである。ここで、他のフレキシブル基板10Hは、一例として、フレキシブル基板10と同様の構成を備えることとした。
また、実施形態に係る発光装置では、例えば温度や湿度による反りを防止する構成をさらに備えることが望ましい。図17に示すように、第8実施形態に係る発光装置1Kでは、反射シート20Kにミシン目状の切り込み70を有する点が第1実施形態に係る発光装置1と相違している。この切り込み70は、例えば温度や湿度による反りを防止するための構成である。この切り込み70は、フレキシブル基板10に対して垂直な方向にミシン目状に形成されている。複数のミシン目状の切り込み70が、フレキシブル基板10上の発光部2からずれた位置に形成されている。
前記各実施形態において、フレキシブル基板10上の反射層8は、下地層7を間に介在させて配線パターンと積層方向に離間して設けられるものとして説明したが、反射層8の直下には下地層7は必須ではなく、反射層8は配線パターン直上に設けても構わない。
さらに、各実施形態の発光装置は、反射シート20によってフレキシブル基板10の絶縁性を確保することができるので、下地層7をすべて除去しても構わない。この場合には、大面積の発光装置の製造コストをさらに低減することができる。
2 発光部
3,4 コネクタ
5 発光素子
6 封止部材
7 下地層
8 反射層
10,10A,10G,10H フレキシブル基板(可撓性基板)
11 基体
12 接着層
13 配線
20,20B,20C,20D,20E,20F,20K 反射シート
21,22 貫通孔
27 傾斜面部
27B 平坦部
28 付属部
28L 切取線
29 貫通孔
30,30G 接着部材
40 光拡散板
50 絶縁性シート
60 フレキシブル基板の集合シート
70 切り込み
Claims (10)
- シート状の基体の一方の面に配線パターンが設けられた複数の短冊状の可撓性基板と、
前記可撓性基板上に配置された発光部と、
前記配線パターン直上又は前記配線パターンと積層方向に離間して前記可撓性基板上で、かつ、前記発光部の周囲に設けられた反射層と、
前記反射層の少なくとも一部及び前記発光部が露出するような貫通孔を備えた、光反射性を有する樹脂からなる絶縁性の反射シートと、
前記反射層が形成されていない領域において、前記可撓性基板と前記反射シートとを接着する絶縁性の接着部材と、を備えた発光装置。 - 前記可撓性基板は、前記基体及び前記配線パターンがこの順に積層された領域を備え、前記配線パターン上には、前記反射層の下地となる下地層のみが積層された領域と、前記下地層と前記反射層とが積層された領域と、を有する請求項1に記載の発光装置。
- 前記複数の可撓性基板は、前記可撓性基板の長手方向に直交する方向に並べられて前記反射シートに接着されている請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
- 前記複数の可撓性基板は、前記可撓性基板の長手方向に沿った直線上に並べられて前記反射シートに接着されている請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
- 前記反射シートは、前記可撓性基板の前記発光部が設けられた面に対して垂直方向に離れるほど広がるように傾斜した傾斜面部を有し、
前記傾斜面部は、前記可撓性基板の長手方向に沿った直線上に並べられた複数の前記貫通孔からなる貫通孔群を前記可撓性基板の長手方向に沿って両側から挟むように設けられている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記反射シートは、前記貫通孔毎に前記貫通孔の周縁から前記可撓性基板の前記発光部が設けられた面に対して垂直方向に離れるほど広がるように傾斜した傾斜面部を有する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記発光部は前記配線パターンと電気的に接続された複数の発光素子を有しており、前記可撓性基板は、隣り合う2つの前記発光素子間にそれぞれ1本の配線を有し、
前記隣り合う2つの発光素子は、前記可撓性基板の長手方向に、互いに異なる極性の電極同士が対向するように配置されて直列接続されている請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記可撓性基板の前記発光部が設けられた面とは反対側の面と、前記反射シートの前記可撓性基板に接着された面と同じ側の面と、に対して連続して接着された絶縁性シートを備える請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記反射シートに接着された前記可撓性基板の前記発光部が設けられた面とは反対側の面と、一方の面に複数の発光部が設けられた他の可撓性基板の他方の面とが貼り合わされてなる請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記反射シートは、前記可撓性基板の長手方向に対して垂直な方向に、ミシン目状の切り込みを有し、
複数の前記ミシン目状の切り込みが、前記可撓性基板上の前記発光部からずれた位置に形成されている請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の発光装置。
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