JP2019021929A - 発光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】折り曲げ可能で低コストの発光装置を提供する。【解決手段】発光装置1は、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フレキシブル基板10と、フレキシブル基板10上に配置された発光部2と、配線パターン直上又は配線パターンと積層方向に離間してフレキシブル基板10上で、かつ、発光部2の周囲に設けられた反射層と、反射層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を備えた、光反射性を有する樹脂からなる絶縁性の反射シート20と、反射層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とを接着する絶縁性の接着部材と、を備えている。【選択図】図1

Description

本開示は、可撓性基板を用いる発光装置に関する。
従来、シート状の基体に設けられた配線パターンを被覆する反射膜を備える可撓性基板を用いた発光装置が知られている(特許文献1参照)。特許文献1では、反射膜の一例として、シリコーン系樹脂に酸化チタンを含有させた白レジストと呼ばれる絶縁性の白色インクを挙げている。
また、特許文献2には、金属板からなる支持体に、複数のLEDが一面に実装されたLED基板と、LEDと対向する位置に貫通孔が設けられた合成樹脂からなる反射シートとを、基板保持具を用いて固定してなる電子装置(発光装置)が記載されている。
特開2014−131084号公報 特開2010−278016号公報
特許文献1に記載された発光装置は、配線パターン上に絶縁性の反射膜を備えることで、発光装置の通電時の感電防止や、発光装置を取り扱う際の静電気保護に供することができ、また、基板の表面の光反射率を改善することができる。ただし、反射膜として白レジストを用いると高コストとなるため、さらなるコストの低減が望まれている。
特許文献2に記載された発光装置は、反射シートを備えることで、LED光を反射させることができるが、LED基板と反射シートとを基板保持具を用いて支持体に固定するため、全体として、可撓性を有した発光装置とすることは難しかった。
本開示は、前記した問題点に鑑みてなされたものであり、折り曲げ可能で低コストの発光装置を提供することを課題とする。
前記した課題を解決するため、本開示の実施形態に係る発光装置は、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、を備えることとした。
本開示の実施形態に係る発光装置によれば、可撓性基板を反射シートに接着したので、折り曲げ可能な発光装置を低コストで製造することができる。
第1実施形態に係る発光装置の概略を示す上面図である。 第1実施形態に係る発光装置の概略を示す底面図である。 第1実施形態に係る発光装置の概略を示し、図1の領域IIIの拡大平面図である。 第1実施形態に係る発光装置の概略を示し、図3のIV−IV矢視方向の断面図である。 第1実施形態に係る発光装置の可撓性基板の概略を示す図であり、反射層及び下地層の下に形成される配線の一例を示した図である。 第1実施形態の変形例に係る発光装置の可撓性基板の概略を示す図であり、反射層及び下地層の下に形成される配線の一例を示した図である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の概略を示す図であり、反射シートの平面図である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の概略を示す図であり、接着部材を貼りつけた反射シートの平面図である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の概略を示す図であり、切断及び穴開け加工された反射シートの平面図である。 第1実施形態に係る発光装置の製造工程の概略を示す図であり、可撓性基板を貼りつけた反射シートの平面図である。 第1実施形態に係る発光装置の概略を示す断面図である。 第2実施形態に係る発光装置の概略を示す断面図である。 第2実施形態の変形例に係る発光装置の概略を示す断面図である。 第3実施形態に係る発光装置の概略を示す底面図である。 第4実施形態に係る発光装置の概略を示す底面図である。 第5実施形態に係る発光装置に用いる反射シートの概略を示す平面図である。 第5実施形態に係る発光装置の概略を示す平面図である。 第5実施形態に係る複数の発光装置を重ねた模式図である。 第6実施形態に係る発光装置の概略を示す図であり、発光面とは反対の側から見た分解斜視図である。 第6実施形態の変形例に係る発光装置の可撓性基板の概略を示す図であり、反射層及び下地層の下に形成される配線パターンの一例を示した図である。 第6実施形態の変形例に係る発光装置の製造工程の概略を示す図であり、切断前の可撓性基板の集合シートの平面図である。 第7実施形態に係る発光装置の概略を示す図であり、反射シートの裏面側から見た平面図である。 第7実施形態に係る発光装置の概略を示す図であり、図15のXVI−XVI矢視方向の拡大断面図である。 第8実施形態に係る発光装置の概略を示す上面図である。
実施形態を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するための発光装置を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態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、単なる例示に過ぎない。尚、各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に誇張していることがある。
(第1実施形態)
[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)
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。
フレキシブル基板10は、図4に示すように、基体11及び配線13(配線パターン)がこの順に積層された領域を備え、配線13上には、反射層8の下地となる下地層7のみが積層された領域と、下地層7と反射層8とが積層された領域と、を有する。基体11と配線13の間に、任意に接着層12を用いてもよい。以下では、フレキシブル基板10の配線13が形成された側の面を上面15(図1参照)、基体11が形成された側の面を裏面16(図2参照)として説明する。
基体11は、フレキシブル基板10の本体であって、可撓性を有する絶縁性材料からなる。基体11の材料としては、例えばポリイミドが好適である。また、ガラスクロス又は炭素繊維等の繊維状の補強材に樹脂を含浸させた強化プラスチック成形材料(例えばガラスエポキシ、プリプレグ等)も好適である。他には、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー等の樹脂フィルムを用いてもよい。基体11の厚みは、例えば、10〜300μm程度である。基体11は、単層又は多層構造のいずれであってもよい。
接着層12は、基体11の上に形成されて基体11と配線13とを接着するものである。接着層12の材質は特に限定されないが、例えばウレタン系接着剤等を挙げることができる。また、例えば上記強化プラスチック成形材料のように、基体11と配線13を直接固着することが可能な場合は、接着層12を用いなくてもよい。この場合は、基体11上に直接配線13が形成される。
配線13は、基体11の上に例えば接着層12を介して形成された導電部材からなり、平面視で所定の配線パターンに形成され、各発光素子5と電気的に接続されて電気回路を形成するものである。配線13は、例えば厚みが10μm〜50μm程度の銅箔からなる。他の材料としては、アルミ箔、アルミ合金箔、ステンレス箔等を採用することもできる。
図3及び図4に示すように、フレキシブル基板10上の配線13である2本の配線13a,13bの間には、フレキシブル基板10の長手方向に延在した溝が形成されている。この溝は、フレキシブル基板10に形成した1本の配線13の中央をエッチング等により除去することで形成されている。
図5に示すように、フレキシブル基板10の幅をW1、フレキシブル基板10の長手方向に平行にライン状に形成された2本の配線13a,13bの幅をそれぞれL1とする。また、各配線13a,13bから基体11の外縁までの幅(以下、沿面距離という)をL2、さらに2本の配線13a,13bの隙間の幅をL3とする。この場合、理想的には次の式(1)の関係が成り立っている。
W1=2×L1+2×L2+L3 … 式(1)
ここで、幅L1〜L3は、特に限定されず、目的及び用途に応じて適宜選択することができる。例えばテレビのバックライト用の場合、幅L1は例えば6mm、幅L2は例えば2mm、幅L3は例えば200μmのように設定することができる。図3及び図4に示すように、発光素子5は、2本の配線13a,13bの隙間(溝)を跨ぐように配置される。そして、隣り合う2つの発光素子5は、フレキシブル基板10の長手方向に、互いに同じ極性の電極同士が対向するように配置されて並列接続される。
(発光部2)
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>
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。
発光素子5は、配線13上に、フリップチップ実装されていてもよいし、フェイスアップ実装されていてもよい。
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>
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>
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。
<下地層7>
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。
下地層7は、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等によって形成することができる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物;エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物;ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物;ポリフタルアミド(PPA);ポリカーボネート樹脂;ポリフェニレンサルファイド(PPS);液晶ポリマー(LCP);ABS樹脂;フェノール樹脂;アクリル樹脂;PBT樹脂等の樹脂が挙げられる。
下地層7は、発光素子5の出射光、任意に波長変換部材により変換された波長の光等を反射する材料を含むことが好ましい。ここでの反射は、これらの光に対する反射率が60%以上であることが好ましく、65%以上又は70%以上であるものがより好ましい。例えば、このような材料としては、光反射材等が挙げられる。光反射材としては、二酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、各種希土類酸化物(例えば、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム)等が挙げられる。また、下地層7は、ガラスファイバー、ワラストナイト等の繊維状フィラー、カーボン、タルク、酸化ケイ素等の無機フィラー等の添加剤を含んでいてもよい。これらの材料は、下地層7の全重量に対して、5〜50重量%含有させることができる。
下地層7は、その上面が発光素子5の上面よりも低くなるような膜厚で形成することが好ましい。下地層7は、フレキシブル基板10の可撓性を損なわない厚みであることが好ましく、例えば、1〜50μm程度の厚みとすることができる。この下地層7は、基体の一面に、印刷、ポッティング、スピンコート、浸漬等の方法によって形成することができる。
(反射層8)
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。
反射層8は、フレキシブル基板10上において、例えば発光素子5の個数に対応して複数の島状に配置されていることが好ましい。この場合の複数の島状の反射層8は、互いに分離されていることが好ましい。1つの発光部2毎に、又は任意の数の発光部2毎に、反射層8が島状に分離されていてもよい。
反射層8は、発光部2側の縁が、下地層7の発光部2側の縁よりも発光部2に遠い側に配置されていることが好ましい。例えば、反射層8の発光部2に近い側の縁と、下地層7の発光部2に近い側の縁との距離が0.1〜0.5mm程度であることが好ましい。また、反射層8の開口面積が、下地層7の開口面積の0.8〜2.5倍程度であればよく、1〜2倍程度が好ましく、1.3〜1.6倍程度がより好ましい。
反射層8は、上述した下地層7で挙げた材料によって形成することができる。つまり、反射層8は、例えば、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等によって形成することができる。また、これらの樹脂には、光反射材及び/又はその他の添加剤等が含有されていることが好ましい。反射層8は、上述した光に対する反射率が80%以上であることが好ましい。また、反射層8の反射率は、下地層7の反射率よりも大きいことが好ましい。反射層8では、光反射材及び/又はその他の添加剤等は、反射層8の全重量に対して、5〜70重量%含有させることができる。ただし、反射層8は、下地層7と同じ材料を含むか、同じ組成であることが好ましい。反射層8は、下地層7よりも上述した反射率が高いことが好ましい。そのために、反射層8は、下地層7よりも光反射率の高い光反射材を含有する及び/又はより多くの光反射材を含有することが好ましい。
このように、反射層8を下地層7の上に形成することにより、フレキシブル基板10の絶縁性を確保して配線13を保護する役割と、発光素子5から出射される光等の基板への吸収を防止して光取り出し効率を向上する役割と、を分離することができる。これによって、例えば、次の効果を奏する。下地層7及び/又は反射層8を構成する材料を考慮すると、封止部材6への密着性と光反射性とは相反する性質となるが、下地層7と反射層8とで前記したように役割を分離させることにより、密着性と光反射性の性質のバランスを図り、両者の性質を最大限に発揮させることができる。
反射層8の膜厚は特に限定されるものではなく、下地層7で挙げた範囲で適宜設定することができる。なかでも、反射層8の膜厚は、下地層7の膜厚と同じであることが好ましい。あるいは、反射層8の厚みは、反射層8を構成する材料、特に光反射材等の種類及び含有量等に応じて、意図する反射率を備える厚みにすることがより好ましい。反射層8は、基体11の一面に、下地層7と別個に、下地層7で挙げた方法によって形成することができる。
(反射シート20)
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。
反射シート20は、この発光装置1の完成品に必要な複数のフレキシブル基板10を所定ピッチで配置するために必要な広い面積を有していれば、サイズ(縦、横の長さ)や厚みは特に限定されず、そのサイズは目的及び用途に応じて適宜選択することができる。例えばテレビのバックライト用の場合、縦や横の長さは、数十cm以上となる。また、この場合、反射シート20の厚みは数十〜数百μm程度である。反射シート20には、市販のLCDバックライト反射板用途のPETフィルム(例えば東レ株式会社製ルミラー(登録商標)の白色低比重グレード(E6SR)、膜厚188μm、高反射率タイプ(品番188)等)を用いることができる。
(接着部材30)
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。
(発光装置の製造方法)
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。
次いで、図7Bに示すように、反射シート20の裏面26に、接着部材30を設ける。この接着部材30は、その長さがフレキシブル基板10の長さよりも長く、その幅がフレキシブル基板10の幅と同程度である。ここでは、接着部材30は、一例として、アクリル系の両面テープであるものとする。複数(ここでは6個)の接着部材30は、反射シート20の長手方向に直交する方向に一定のピッチで並べられて反射シート20に接着される。
次いで、図7Cに示すように、反射シート20に、貫通孔21、22を穿設すると共に
、反射シート20を発光装置1の完成後の幅に合わせて切断する。これら貫通孔21、2
2の形成と、反射シート20の外形の切断とは、同時に行うことが好ましい。ここで、貫
通孔21の位置は、フレキシブル基板10上の発光部2の位置に対応させる。また、貫通
孔22の位置は、フレキシブル基板10上のコネクタ3、4の位置に対応させる。なお、
貫通孔21、22は、反射シート20と接着部材30とを貫通するように形成されている
次いで、図7Dに示すように、フレキシブル基板10の裏面16とは反対側の面に配置された発光部2が、反射シート20の貫通孔21から露出するように両者の位置を合わせて、フレキシブル基板10を反射シート20の裏面26に貼り付ける。これにより、フレキシブル基板10と反射シート20とが接着される。なお、フレキシブル基板10の上面15の側では、発光部2の周囲に設けられた下地層7が接着部材30を介して反射シート20と接着する。このとき、各フレキシブル基板10のコネクタ3、4が一端側に揃うように配置する。これにより、コネクタ3、4と外部電源とを接続し易くすることができる。
本実施形態に係る発光装置1は、複数のフレキシブル基板10を、所定ピッチで並べ、それらよりも広い面積の反射シート20に貼り付けて構成され、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。また、反射シート20によって、発光部2から出射される光等がフレキシブル基板10に吸収されることを防止して、発光装置1の光取り出し効率を向上させることができる。
また、発光装置1において、複数のフレキシブル基板10と一体となった反射シート20は装置基板と見なすこともできる。このような大面積の装置基板を有した発光装置1は、反射シート20においてフレキシブル基板10が貼り付けられていない多くの領域、好ましくは反射シート20の半分以上の領域に、白レジストと呼ばれる絶縁性の白色インクを用いる必要がない。よって、折り曲げ可能で大面積の発光装置1を安価に製造することができる。
さらに、フレキシブル基板10上に実装されて封止部材6が凸状に形成された発光部2は、例えばパッケージの凹部に発光素子が実装された発光装置と比べて、広角領域で光強度が高い、という配光特性を有している。このため、発光装置1は、所定間隔で2次元配列された複数の発光部2によって配光角が広い面発光光源となり、バックライト等の照明装置に好適な装置とすることができる。
(第1実施形態の変形例)
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。
図6に示すように、フレキシブル基板10Aの幅をW2とする。また、フレキシブル基板10Aの長手方向にライン状に形成された配線13の幅をL1とし、沿面距離をL2とする場合、理想的には次の式(2)の関係が成り立っている。なお、配線13a,13bの間の溝の幅や配線13b,13cの間の溝の幅をL3とする。
W2=L1+2×L2 … 式(2)
なお、フレキシブル基板10A上のコネクタ3、4は、その一方が左端に、他方が右端にそれぞれ配置されることになる(図14参照)。また、配線13の間の溝毎に、1個の発光素子5が、当該溝を挟む一対の配線13(例えば配線13a、13bの組や、配線13b、13cの組)と電気的に接続される。
本変形例によれば、フレキシブル基板10Aの幅W2を、フレキシブル基板10の幅W1よりも狭くすることができる。よって、必要な基板材料を低減し、製造コストを低減することができる。
(第2実施形態)
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。
発光装置1においてストライプ状に並べられた複数のフレキシブル基板10のピッチにもよるが、光拡散板40において、発光装置1の隣り合う2つのフレキシブル基板10から等距離の領域41は、発光部2からの光の強度が低くなる傾向にある。
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。
具体的には、反射シート20Bは、フレキシブル基板10の発光部2が設けられた面に対して垂直方向(上方)に離れるほど広がるように傾斜した傾斜面部27を有している。図8Bに示す傾斜面部27は、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た複数の貫通孔21からなる貫通孔群をフレキシブル基板10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。また、この反射シート20Bでは、隣り合う2つのフレキシブル基板10の間において、傾斜面部27と傾斜面部27との間に平坦部27Bを備えている。
このような傾斜面部27は、平板状の反射シート20を曲げ加工して設けたり、真空成形で設けたりすることができる。発光装置1Bは、反射シート20Bにおいて、フレキシブル基板10の間に傾斜面部27が配されているので、LED光の配光を調整することができる。すなわち、フレキシブル基板10に実装された発光部2から横方向に出ている光を光拡散板40における領域41に向け、光軸に対して横方向に出る光を有効に利用することができる。
また、発光装置1Bは、反射シート20Bに傾斜面部27を備えることにより、擬似的に発光点を増やしたことになり、光拡散板40における照度ムラを低減することができる。これにより、発光装置1Bを、直下型バックライトや照明器具として用い、当該装置を薄型化したときに現れる、各発光部2からの中央(前方)の光が強くなる、所謂光のスポットによる粒々感(粒状感)を低減することができる。
上記傾斜面部27は、サイズ、傾斜角度、設置場所等を、発光装置1の設計に応じて適宜決定することができる。例えば、発光部2の光軸方向(0度の方向)の光強度を100%とした場合、発光部2の光軸方向から測ったときの80度の方向に対して30%以上の光強度があるように設定することが好ましい。
また、上記傾斜面部27は、発光部2から横方向に出た光を上方に反射するリフレクタとして機能する光学形状であれば、図8Bに示す形状に限定されるものでない。例えば図8Cに示すように、第2実施形態の変形例に係る発光装置1Cのように構成してもよい。すなわち、発光装置1Cでは、傾斜面部27は、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た複数の貫通孔21からなる貫通孔群がフレキシブル基板10の長手方向に沿って両側から挟まれるように設けられていると共に、隣り合う2つのフレキシブル基板10の間において、傾斜面部27と傾斜面部27とが連続的に形成されている。この発光装置1Cであっても、発光装置1Bと同様に、光軸に対して横方向に出る光を有効に利用すると共に、光拡散板40における照度ムラを低減することができる。
上記発光装置1B,1Cでは、傾斜面部27は、フレキシブル基板10に1列に実装された複数の発光部2からの光を反射するためのものであることとして説明したが、1つの発光部2からの光を反射するためのものであってもよい。具体的には、発光部2を中心に円環状に傾斜面部27を形成した反射シートを備える発光装置としてもよい。言い換えると、反射シート20の貫通孔21毎に貫通孔21の周縁からフレキシブル基板10の発光部2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するように構成してもよい。
(第3実施形態)
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。
この発光装置1Dの製造にあたっては、加工前の反射シート20にフレキシブル基板10上の発光部2の位置に対応させて貫通孔21を穿設し、コネクタ3、4の位置に対応させて貫通孔22を穿設し、発光装置1Dの完成後の形状に合わせて切断して反射シート20Dとすることで、発光装置1と同様に製造することができる。
(第4実施形態)
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。
この発光装置1Eの製造にあたっては、加工前の反射シート20にフレキシブル基板10上の発光部2の位置に対応させて貫通孔21を穿設し、コネクタ3、4の位置に対応させて貫通孔22を穿設し、発光装置1Eの完成後の形状に合わせて切断して反射シート20Eとすることで、発光装置1と同様に製造することができる。
(第5実施形態)
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。
この付属部28は、実質的に発光装置1として機能する部品の周囲に設けられている。そのため、反射シート20Fは、第1実施形態に係る発光装置1の反射シート20よりも一回り大きいサイズで形成されている。反射シート20Fは、その中央に発光装置1の反射シート20を含んでおり、この反射シート20の4つの辺には、ミシン目状に加工された切取線28Lが形成され付属部28を有している。ここでは、付属部28は、切取線28Lに沿って概ね4個の細長い矩形の部品として構成され、四隅に貫通孔29が形成されている。
この発光装置1Fの製造にあたっては、発光装置1の外形よりも大きな反射シートを用意し、発光装置1の外縁に沿った切取線28Lを加工した上で付属部28を確保して切断する点が、発光装置1の製造方法とは相違する。そして、この加工前の反射シートに対して、フレキシブル基板10上の発光部2の位置に対応させて貫通孔21を穿設し、コネクタ3、4の位置に対応させて貫通孔22を穿設し、発光装置1Fの完成後の形状に合わせて切断して反射シート20Fとすることで、発光装置1と同様に製造することができる。なお、図示した付属部28の四隅の貫通孔29については必須ではなく、必要に応じて、貫通孔21、22を穿設するときに同時に形成すればよい。
発光装置1Fの梱包にあたっては、図11Cに示すように、製品(発光装置1F)を積み重ねて、付属部28の数カ所を例えばホッチキス止めして製品間がずれないようにする。付属部28に貫通孔29を形成した場合には、貫通孔29に紐を通して紐止めして製品間がずれないようにすることもできる。その後、これら複数の製品(発光装置1F)を段ボールに入れる。なお、積み重ねた製品の最表面に絶縁フィルムを重ねてもよい。
輸送される際には、製品(発光装置1F)が付属部28で止められているため、輸送で製品間がずれることを防止することができるので、製品間がずれることに起因する擦れ傷の発生を低減することができる。
輸送された後、ユーザは、梱包開封時に、製品(発光装置1F)の切取線28Lに沿って付属部28を切り取り、本来の発光装置1として使用すればよい。通常は、段ボールに製品(発光装置)を梱包すると、製品の端部に折れや欠けが発生しやすいものであるが、発光装置1Fは、その製品の端部である付属部28を除去することができる。
以上説明したように、発光装置1Fによれば、梱包仕様を、製品(発光装置1F)を積み重ねて段ボールに入れるという単純なものとしても、(1)折れや欠けが発生しやすい製品の端部を除去することができ、(2)輸送で製品間がずれることを防止することで、擦れ傷の発生を低減することができる。
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。
(第6実施形態)
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。
絶縁性シート50は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)等の合成樹脂、絶縁コートされた金属板、あるいは、金属板にPET等の合成樹脂を積層したフィルムであることが好ましい。絶縁性シート50は、フレキシブル基板10より大きく形成されており、1枚の絶縁性シート50を用いる場合、反射シート20と同サイズであることが好ましい。絶縁性シート50の厚みは、特に限定されないが、PET等の合成樹脂の場合、反射シート20の厚み程度であることが好ましい。なお、発光装置1Gは、1枚の絶縁性シート50の代わりに、反射シート20のサイズよりも小さな複数の絶縁性シートを備えるようにしてもよい。
発光装置1Gの製造にあたっては、発光装置1の製造後に絶縁性シート50を貼り付ける工程をさらに行えばよい。具体的には、図7Dに示したように、フレキシブル基板10を反射シート20の裏面26に貼り付けた発光装置1を準備しておく。また、絶縁性シート50の一方の面に、例えば両面テープ等の接着部材30Gを貼り付けておく。そして、絶縁性シート50の一方の面を、反射シート20の裏面26に貼り付けることで、発光装置1Gを製造することができる。なお、接着部材30Gを反射シート20の裏面26に貼り付けた後で、その接着部材30Gに絶縁性シート50を貼り付けてもよい。また、接着部材30Gは、図12に示したものに限定されるものではなく、そのサイズ、形状、個数を適宜設定してもよい。発光装置1Gによれば、強度を向上させることができる。
(第6実施形態の変形例)
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。
そこで、第6実施形態の変形例では、図13に示すように沿面距離を無くしたフレキシブル基板10Gを用いることとした。図13に示すように、フレキシブル基板10Gの幅をW3とする。また、フレキシブル基板10Gの長手方向にライン状に形成された配線13の幅をL1とし、沿面距離を0とする場合、理想的には次の式(3)の関係が成り立っている。なお、配線13の間の溝の幅をL3とする。
W3=L1 … 式(3)
図13に示すフレキシブル基板10Gの製造にあたっては、図6に示すフレキシブル基板10Aと同様に例えば図14に示すように、フレキシブル基板の集合シート60を作製した後、個片化すればよい。集合シート60は、ここでは、10枚分のフレキシブル基板に対応している。各基板においてコネクタ3は左端に配置され、コネクタ4は右端に配置される。ただし、フレキシブル基板10Gのための集合シート60では、フレキシブル基板10Aとは異なり、これら10枚分の各基板の幅は、図13に示す幅W3、すなわち配線13の幅L1となるように予め設定される。
このように予め設定して集合シート60を作製することで、フレキシブル基板10Gの幅W3は、図6に示したフレキシブル基板10Aの幅W2の例えば60%の値にすることができる。このように沿面距離を無くすと、フレキシブル基板10Gの面積が小さくなるので、フレキシブル基板10Gの製造コストを低減することができる。
(第7実施形態)
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。
発光装置1Hの製造にあたっては、発光装置1の製造後に他のフレキシブル基板10Hを貼り付ける工程をさらに行えばよい。具体的には、図7Dに示したように、フレキシブル基板10を反射シート20の裏面26に貼り付けた発光装置1を準備しておく。また、他のフレキシブル基板10Hのための集合シートを作製した後、その集合シートの裏面に、例えば両面テープ等の接着部材30を貼り付けておく。そして、集合シートから個片化したフレキシブル基板10Hの裏面を、反射シート20上のフレキシブル基板10の裏面16に貼り付けることで、発光装置1Hを製造することができる。なお、接着部材30を反射シート20上のフレキシブル基板10の裏面16に貼り付けた後で、その反射シート2に他のフレキシブル基板10Hを貼り付けてもよい。
発光装置1Hによれば、可撓性を有する両面発光型の発光装置を低コストで製造することができる。発光装置1Hは、両面発光型なので、例えば、表面と裏面との両面が看板面となっており内部に設けた発光装置から光を照射する内照式両面看板等に適用することができる。
(第8実施形態)
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。
ミシン目において、貫通孔(切り込み70)と貫通孔との間の長さや、貫通孔の長さ及び幅は、特に限定されず、発光装置1Kに必要な強度に応じ、また、フレキシブル基板10の絶縁性を確保できる範囲で、適宜選択することができる。ミシン目は、フレキシブル基板10上の発光部2の隣に設けることが好ましい。フレキシブル基板10上で隣り合う2つの発光部2の中間位置にミシン目を形成してもよいし、中間位置からずれた位置に形成してもよい。また、フレキシブル基板10上で隣り合う2つの発光部2の間に複数のミシン目を形成してもよい。ミシン目の個数は、特に限定されない。ミシン目の切り込み70等のサイズは、各ミシン目に共通でもよいし、異なっていてもよい。ミシン目同士の間隔は、共通でもよいし、異なっていてもよい。
発光装置1Kの製造にあたっては、加工前の反射シート20に接着部材30を設ける前に、反射シート20の所定の位置にミシン目状の切り込みを形成する工程をさらに行えばよい。具体的には、図7Aに示したように反射シート20を用意した場合、フレキシブル基板10上の発光部2の位置を避けて縦にミシン目状の切り込みを複数形成する。その後は、発光装置1と同様に製造することができる。
発光装置1Kの反射シート20Kとフレキシブル基板10とに前記した材料をそれぞれ用いた場合、反射シート20Kは、フレキシブル基板10よりも熱収縮率が高くなる。このように熱収縮率や膨張率が異なる部材を貼り合せた被検体を、例えば一定の恒温恒湿条件等での耐久性を調べる試験をしてみると、貼り合せた部材間で異なる寸法変化が生じ、結果として反りが発生する。しかしながら、発光装置1Kは、反射シート20Kにミシン目状の切り込み70を有しており、温度や湿度のために反射シート20Kが収縮する際、切り込み70による隙間が広がるため、反りが軽減される。そのため、発光装置1Kによれば、例えば高温多湿の場所に置かれた場合や、加熱されたり、乾燥されたりした場合でも、反りを効果的に軽減することができる。
(その他の変形例)
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。
前記実施形態の発光装置では、フレキシブル基板10上のコネクタ3、4が図示しないワイヤーハーネスによって外部電源と接続されるものとしたが、コネクタ3、4を使用せず、配線パターンが設けられた中継用の基板と配線13をはんだによって直接接続してもよい。この中継用の基板は、一般的な回路基板でもよいが、短冊状のフレキシブル基板(可撓性基板)であることが好ましい。このような構成により、ワイヤーハーネスやコネクタが不要となるため、材料費を低減することができる。特に、多くのフレキシブル基板を用いる場合に費用低減効果が大きくなる。
本開示の実施形態に係る発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレター等、種々の光源に使用することができる。
1,1B,1C,1D,1E,1F,1G,1H,1K 発光装置
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 (9)

  1. 基体の一方の面に配線パターンが設けられた複数の基板と、
    前記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、
    前記反射シートは、前記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発光装置。
  2. 基体の一方の面に配線パターンが設けられた複数の基板と、
    前記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、
    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発光装置。
  3. 前記基板は、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又は請求項2に記載の発光装置。
  4. 前記複数の基板は、前記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から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 前記複数の基板は、前記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から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 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5のいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 前記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6のいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 前記反射シートに接着された前記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6のいずれか一項に記載の発光装置。
  9. 前記反射シートは、前記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8のいずれか一項に記載の発光装置。
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