JP2021166133A - 面状光源および面状光源の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光源近傍の光吸収を低減することができる面状光源および面状光源の製造方法を提供すること。
【解決手段】面状光源は、配線基板と、配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、第２主面と、第１主面から第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、第１孔部内に位置する配線基板上に配置された光源と、平面視において第１孔部の内側面と光源の側面との間に位置する配線基板上に配置された第１光反射性部材と、導光板の第２主面側に配置された第２光反射性部材と、を備える。第１光反射性部材の光源が発する光に対する拡散反射率は、第２光反射性部材の光源が発する光に対する拡散反射率よりも高い。
【選択図】図２
【解決手段】面状光源は、配線基板と、配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、第２主面と、第１主面から第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、第１孔部内に位置する配線基板上に配置された光源と、平面視において第１孔部の内側面と光源の側面との間に位置する配線基板上に配置された第１光反射性部材と、導光板の第２主面側に配置された第２光反射性部材と、を備える。第１光反射性部材の光源が発する光に対する拡散反射率は、第２光反射性部材の光源が発する光に対する拡散反射率よりも高い。
【選択図】図２
Description
本発明は、面状光源および面状光源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。例えば、特許文献１には、導光板と、導光板に形成した貫通孔内に配置された光源と、光源上に配置された反射部材とを含む構造が開示されている。
本発明は、光源近傍の光吸収を低減することができる面状光源および面状光源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、配線基板と、前記配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、前記第１主面の反対側であって前記配線基板と対向して配置される第２主面と、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、前記第１孔部内に位置する前記配線基板上に配置された光源と、平面視において前記第１孔部の内側面と前記光源の側面との間に位置する前記配線基板上に配置された第１光反射性部材と、前記導光板の前記第２主面側に配置された第２光反射性部材と、を備える。前記第１光反射性部材の前記光源が発する光に対する拡散反射率は、前記第２光反射性部材の前記光源が発する光に対する拡散反射率よりも高い。
本発明の一態様によれば、面状光源の製造方法は、配線基板と、前記配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、前記第１主面の反対側であって前記配線基板と対向して配置される第２主面と、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、前記第１孔部内に位置する前記配線基板上に配置された光源と、を備える構造体を準備する工程と、前記第１孔部に、光拡散剤と透光性樹脂と溶剤とを含む液体を供給する工程と、前記溶剤を蒸発させ、平面視において前記第１孔部の内側面と前記光源の側面との間に位置する前記配線基板上に、前記光拡散剤と前記透光性樹脂とを含む光反射性部材を形成する工程と、を備える。
発光面内における光源近傍の光吸収を低減することができる。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
図１は、本発明の一実施形態の面状光源１００の模式平面図である。図１は、面状光源１００の発光面を見た平面視を表す。図１において、面状光源１００の発光面に対して平行であり、且つ互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向とする。
面状光源１００は、１又は複数の光源２０を備えることができる。面状光源１００が複数の光源２０を備える場合、各光源２０の間は、区画溝１４で区画されている。この区画された１つの領域を、発光領域１とも称する。また、１つの光源２０を備える面状光源の場合は、１つの面状光源が１つの発光領域を備える。このように、１つの光源２０を備える面状光源や、複数の光源２０を備える面状光源１００を、それぞれ複数並べることで、より面積の大きい面状光源装置とすることもできる。
図１に示す面状光源１００は、Ｘ方向に沿って延びる２辺と、Ｙ方向に沿って延びる２辺とをもつ四角形の外形を有する。
１つの発光領域１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。図１には、２行３列に区画された６つの発光領域１を備える面状光源１００を例示している。なお、面状光源１００を構成する発光領域１の数は図１に示す数に限らない。
図２は、図１のII−II線における模式断面図であり、１つの光源２０を含む部分の模式断面を表す。面状光源１００は、配線基板５０と、積層構造体１１１と、光源２０とを備える。
積層構造体１１１は、導光板１０と、第２光反射性部材４１とを備える。図５に示すように、導光板１０は第１孔部１５を備える。第２光反射性部材４１は、第１孔部１５と重なる位置に第２孔部４１ａを備える。すなわち、積層構造体１１１は、第１孔部１５と第２孔部４１ａを含む貫通孔１３を備える。第１孔部１５と第２孔部４１ａとは、同じ幅（直径）とすることができる。あるいは、第１孔部１５の幅（直径）は、第２孔部４１ａ幅（直径）よりも大きい、又は、小さくすることができる。
第１孔部１５及び第２孔部４１ａの内側面は、導光板１０の第１主面１１又は第２主面１２に対して、垂直な面、又は、傾斜した傾斜面とすることができる。また、第１孔部１５及び第２孔部４１ａの内側面は、導光板１０の第１主面１１又は第２主面１２に対して、垂直な面、又は傾斜した傾斜面を組み合わせた形状とすることができる。
第１孔部１５と第２孔部４１ａは、平面視において円形、楕円形とすることができる。第１孔部１５と第２孔部４１ａは、平面視において三角形、四角形、六角形、八角形等の角形とすることができる。第１孔部１５と第２孔部４１ａは、平面視において、それぞれの中心が一致していることが好ましい。
導光板１０は、光源２０が発する光に対する透光性を有する。光源２０は発光素子２１を有する。光源２０が発する光とは、発光素子２１が発する光を表す。また、光源２０が蛍光体を含む場合には、光源２０が発する光には蛍光体が発する光も含まれる。光源２０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は、面状光源１００の発光面となる第１主面１１と、第１主面１１の反対側の第２主面１２とを有する。図５を参照して前述したように、導光板１０は、第１主面１１から第２主面１２まで貫通する第１孔部１５を有する。
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、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。
１つの面状光源１００は、複数の光源２０を備えることができる。つまり、１枚の導光板１０は、複数の第１孔部１５を備えることができる。その場合、導光板１０は、図１に示すように、Ｘ方向に直線状に延びる区画溝１４と、Ｙ方向に延びる区画溝１４とで構成される格子状の区画溝１４を備えることが好ましい。区画溝１４は、それぞれの発光領域１を区画している。換言すると、区画溝１４で囲まれた領域は、１つの発光領域１である。
図２には、第１主面１１側に開口を有し、底が第２主面１２に達しない有底の区画溝１４を例示している。この区画溝１４の場合、底の位置は、導光板１０の厚み方向において、任意の位置とすることができる。例えば、隣接する発光領域１への光漏れを抑制したい場合は、導光板１０の厚みの５０％以上が好ましく、７０％がさらに好ましく、９０％以上が特に好ましい。つまり、区画溝１４の底は、第２主面１２に近い方が好ましい。
また、区画溝１４は、第２主面１２側に開口を有し、底が第１主面１１に達しない有底の溝であってもよい。
区画溝１４は、第１主面１１及び第２主面１２から離隔していてもよい。例えば、導光板１０が、第１主面１１となる面を含む第１導光板と、第２主面１２となる面を含む第２導光板と、の２枚が積層された積層構造を用いることができる。第１導光板の下面は有底の第１溝を備え、第２導光板の上面は有底の第２溝を備える。そして、第１溝と第２溝とが、平面視において重なるように配置することで、第１主面１１と第２主面１２から離れた位置に、第１溝と第２溝とで構成される区画溝を備える導光板とすることができる。
さらに、区画溝１４は第１主面１１から第２主面１２まで貫通していてもよい。さらに、導光板１０を貫通する区画溝が、導光板１０と共に積層構造体１１１を構成する第２光反射性部材４１に配置された溝とつながっていてもよい。つまり、導光板１０を貫通する貫通溝と、第２光反射性部材４１に配置される有底の貫通溝とを含む、区画溝とすることができる。
区画溝１４の平面視形状は、発光領域１の形状によって決めることができる。例えば、隣接する発光領域１がそれぞれ四角形の場合、それらの間に配置される区画溝１４は、平面視において、幅が一定の直線形状となる。区画溝１４の幅は、例えば、発光領域１の幅の例えば、０．２％〜１０％とすることができ、より好ましくは３％〜７％とすることができる。区画溝１４内に第３光反射性部材４２を配置する場合は、第３光反射性部材４２を配置することが可能な開口幅を備える区画溝１４とすることが好ましい。例えば、第３光反射性部材４２として、光拡散剤を含む樹脂部材を用いる場合、その樹脂部材の粘度等に応じて、区画溝１４の開口幅を適宜選択することができる。特に、第３光反射性部材４２の反射率を高くするために、光拡散剤の含有量が多くなる場合は、第３光反射性部材４２の粘度が高くなり易い。そのため、区画溝１４の開口幅が狭すぎると、区画溝１４内の内側面の適切な位置に第３光反射性部材４２を配置することが困難となる。そのような場合は、開口幅を適宜広くした区画溝１４とすることが好ましい。
図２に示すように、区画溝１４内に第３光反射性部材４２を配置することができる。第３光反射性部材４２は、光源２０が発する光に対する反射性を有することが好ましい。第３光反射性部材４２として、例えば、光拡散剤を含む白色の樹脂部材を用いることができる。光拡散剤としては、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。また、第３光反射性部材４２として、Ａｌ、Ａｇなどの光反射性の金属部材を用いてもよい。また、区画溝１４内に、導光板１０の屈折よりも低屈折率の部材を配置してもよい。低屈折率の部材としては、空気等が挙げられる。
区画溝１４内に第３光反射性部材４２を配置する場合、例えば、図２に示すように、区画溝１４の内側面の形状に沿うように配置することができる。換言すると、第３光反射性部材４２の上面の一部が、導光板１０の第１主面１１よりも低い位置となるように配置することができる。ここでは、区画溝１４の断面がＶ字状であり、第３光反射性部材４２の断面もＶ字状である例を示している。また、第３光反射性部材４２は、区画溝１４の内側面の全てを被覆するように配置することが好ましい。
また、区画溝１４内に配置される第３光反射性部材４２は、区画溝１４内の空間をすべて埋めるように形成することができる。
さらに、第３光反射性部材４２は、区画溝１４内から、導光板１０の第１主面１１上に延在する部分を備えていてもよい。
第３光反射性部材４２は、隣接する発光領域１間の導光を抑制する。例えば、発光状態の発光領域１から、非発光状態の発光領域１への導光が制限される。これにより、それぞれの発光領域１を駆動単位としたローカルディミングが可能となる。
光源２０は、積層構造体１１１の貫通孔１３内における配線基板５０上に配置されている。第２光反射性部材４１は、導光板１０の第２主面１２に配置されている。
積層構造体１１１は配線基板５０上に配置されている。導光板１０の第２主面１２が配線基板５０と対向し、第２光反射性部材４１が第２主面１２と配線基板５０との間に配置されている。
第２光反射性部材４１は、光源２０が発する光に対する反射性を有する。例えば、第２光反射性部材４１としては、シート状の樹脂部材を用いることができる。第２光反射性部材４１として、多数の気泡を含む白色の樹脂部材を用いることができる。または、第２光反射性部材４１として、光拡散剤を含む白色の樹脂部材を用いることができる。光拡散剤としては、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。第２光反射性部材４１に含まれる樹脂材料としては、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、ポリエステル等の熱可塑性樹脂、エポキシ、シリコーン等の熱硬化性樹脂などを用いることができる。
第２光反射性部材４１は、接着層６２を介して配線基板５０に接着されている。接着層６２は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、オレフィン樹脂などの樹脂層である。すなわち、導光板１０は、接着層６２および第２光反射性部材４１を介して、配線基板５０上に配置されている。
図３Ａは、光源２０の一例を示す模式断面図である。
光源２０は、発光素子２１と、第１透光性部材２２とを含む。光源２０はさらに、被覆部材２４、第１光調整部材２５の少なくとも１つを含んでもよい。
発光素子２１は半導体積層体２９と、正負一対の電極２３と、を有する。発光素子２１は、紫外光又は可視光を発光可能である。発光素子２１は、可視光として、青色から赤色までを発光可能である。半導体積層体２９として、例えばＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含むことができる。
発光素子２１の半導体積層体２９は、素子上面２１ａと、素子下面２１ｂと、素子上面２１ａと素子下面２１ｂとの間の素子側面２１ｃとを含む。正負一対の電極２３は、素子下面２１ｂに配置される。正負一対の電極２３は、素子上面２１ａに配置されていてもよい。
第１透光性部材２２は、発光素子２１の素子上面２１ａおよび素子側面２１ｃを覆っている。第１透光性部材２２は、透光性樹脂と、透光性樹脂中に分散して含まれる蛍光体とを有する。透光性樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂である。蛍光体は、発光素子２１が発する光によって励起され、発光素子２１が発する光の波長とは異なる波長の光を発する波長変換物質である。例えば、蛍光体として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（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（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（Ｔｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）系蛍光体、βサイアロン系蛍光体（Ｓｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜ｚ＜４．２））、αサイアロン系蛍光体（Ｍｚ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６（但し、０＜ｚ≦２であり、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、及びＬａとＣｅを除くランタニド元素）、窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣＡＳＮ又はＳＣＡＳＮ）系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）などの窒化物蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）又はＭＧＦ系蛍光体（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）等のフッ化物系蛍光体、シリケート系蛍光体（例えば（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ）、クロロシリケート系蛍光体（例えばＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ）等の窒化物蛍光体などを用いることができる。第１透光性部材２２は、複数種類の蛍光体を含んでいてもよい。また、第１透光性部材２２は、異なる種類の蛍光体の層を複数積層させた構成であってもよい。
光源２０は、被覆部材２４を備えることができる。被覆部材２４は、発光素子２１の素子下面２１ｂに配置される。被覆部材２４は、電極２３の表面（図３Ａにおける下面）の少なくとも一部が被覆部材２４から露出するように配置される。被覆部材２４は、発光素子２１の素子側面２１ｃを覆う第１透光性部材２２の下面にも配置することができる。
被覆部材２４は、光源２０が発する光に対する反射性を有する。被覆部材２４は、例えば、光拡散剤を含む白色の樹脂部材である。光拡散剤としては、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。
光源２０は、第１光調整部材２５を備えることができる。第１光調整部材２５は、第１透光性部材２２の上面に配置される。第１光調整部材２５は、第１透光性部材２２の上面を覆うように配置される。第１光調整部材２５は、発光素子２１および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。
第１光調整部材２５は、透光性樹脂と、透光性樹脂中に分散して含まれる光拡散剤とを有することができる。透光性樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂である。光拡散剤は、例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。第１光調整部材２５は、例えば、Ａｌ、Ａｇなどの光反射性の金属部材等、またはＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）であってもよい。
図２に示すように、貫通孔１３内における光源２０の周辺の配線基板５０上に、第１光反射性部材３１ａが配置される。第１光反射性部材３１ａは、光源２０が発する光に対する反射性を有する。第１光反射性部材３１ａは、例えば、光拡散剤としてＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子を含む白色の樹脂部材である。
第１光反射性部材３１ａは、図１に示すように、平面視において、貫通孔１３の内側面１３ａと、光源２０の側面２０ａとの間の配線基板５０上に配置される。
光源２０の上面上に、第４光反射性部材３１ｂが配置されていてもよい。後述するように、溶剤の蒸発を利用して、第４光反射性部材３１ｂと第１光反射性部材３１ａとを、同材料で且つ同時に形成することができる。
積層構造体１１１の貫通孔１３内に第２透光性部材７０が配置されている。第２透光性部材７０は、光源２０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、または導光板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２透光性部材７０の材料としてガラスを用いてもよい。
第２透光性部材７０は、光源２０の側面２０ａと、貫通孔１３の内側面１３ａとの間に配置されている。光源２０の側面２０ａと第２透光性部材７０との間、および貫通孔１３の内側面１３ａと第２透光性部材７０との間には、空気層等の空間が形成されないように配置することができる。
第２透光性部材７０は、第１光反射性部材３１ａ上および第４光反射性部材３１ｂ上に配置され、第１光反射性部材３１ａおよび第４光反射性部材３１ｂを覆っている。第２透光性部材７０の上面は、平坦な面とすることができる。あるいは、第２透光性部材７０の上面は、凹状又は凸状の曲面とすることができる。第２透光性部材７０は、貫通孔１３の内面の全面と接することができる。あるいは、第２透光性部材７０は、導光板１０の第１孔部１５の内側面の一部が露出するように配置することができる。また、第２透光性部材７０は、貫通孔１３内から導光板１０の第１主面１１の上に延在する部分を備えていてもよい。
配線基板５０は、絶縁基材５１と、絶縁基材５１上に配置された配線層５２を備える。配線基板５０は、さらに配線層５２を被覆する絶縁性の被覆層５３を備えることができる。また、配線基板５０は、配線層５２と電気的に接続されるパッド部５４を備えることができる。絶縁基材５１および被覆層５３は、例えば、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂を含むことができる。配線層５２およびパッド５４は、例えば銅、アルミ等の金属材料を含むことができる。
光源２０の電極２３は、導電性の接合部材６１を介してパッド５４に接合される。接合部材６１は、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ、Ａｕ-Ｂｉ等のはんだを用いることができる。
第２透光性部材７０は、光源２０と配線基板５０との間、および接合部材６１のまわりにも配置されていてもよい。
第２透光性部材７０上に、第２光調整部材８０が配置されている。第２光調整部材８０は、光源２０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８０は、光拡散剤を含む樹脂部材とすることができる。第２光調整部材８０は、第２透光性部材７０の上面の全部または一部を覆うように配置することができる。第２光調整部材８０は、平面視において光源２０と重なる位置に配置されることが好ましい。図１及び図２に示す例では、第２光調整部材８０は、平面視において光源２０と重なる位置に配置されている。さらに、第２光調整部材８０は、図１に示すように、平面視が四角形の光源２０よりも大きい四角形である。第２光調整部材８０は、平面視において、円形、三角形、六角形、八角形等の形状とすることができる。また、第２光調整部材８０は、第２透光性部材７０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てもよい。第２光調整部材８０光拡散剤として例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子が挙げられる。
第１光調整部材２５と、第２光調整部材８０との間に、第２透光性部材７０が配置されている。第２透光性部材７０は、第１光調整部材２５および第２光調整部材８０よりも光源２０が発する光に対する透過率が高い。光源２０が発する光に対する第２透光性部材７０の透過率は、第１光調整部材２５および第２光調整部材８０の透過率の２倍〜１００倍とすることができる。
第１光調整部材２５は、光源２０の真上方向へ出射された光の一部を拡散反射させ、他の一部を透過させる。これにより、面状光源１００の各発光領域１において、光源２０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１から出射される光の輝度ムラを低減することができる。
なお、第１光調整部材２５上に第４光反射性部材３１ｂが形成される場合、第４光反射性部材３１ｂも光源２０の真上方向へ出射された光の一部を拡散反射させ、他の一部を透過させる光調整部材として機能する。第２透光性部材７０は、第４光反射性部材３１ｂよりも光源２０が発する光に対する透過率が高い。
また、本実施形態では、第１光調整部材２５から離隔するように、第２透光性部材７０上に第２光調整部材８０を配置することができる。換言すると、第１光調整部材２５と第２光調整部材８０との間に、第１光調整部材２５および第２光調整部材８０よりも透過率が高い第２透光性部材７０が介在している。第１光調整部材２５と第２光調整部材８０との間の第２透光性部材７０には、光源２０から出射した光や、光源２０の周辺の第１光反射性部材３１ａで反射された光などが導光される。第２透光性部材７０に導光された光の一部は第２光調整部材８０で拡散反射され、他の一部は第２光調整部材８０を透過する。これにより、光源２０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、発光領域の発光面内における輝度ムラを低減することができる。
光源２０の下面に配置された被覆部材２４、および光源２０の周辺の配線基板５０上に配置された第１光反射性部材３１ａは、光源２０の近傍の配線基板５０が、光源２０から出射された光にさらされるのを抑制し、配線基板５０の劣化を防ぐことができる。また、被覆部材２４および第１光反射性部材３１ａは、光源２０から第２主面１２側に向かった光を、面状光源１００の発光面である第１主面１１側に反射させ、第１主面１１から取り出される光の輝度を向上させる。
例えば、第２光反射性部材４１は、気泡を含む樹脂部材であり、光拡散剤を含有していない。または、第２光反射性部材４１における光拡散剤の含有率（重量パーセント）は、第１光反射性部材３１ａにおける光拡散剤の含有率（重量パーセント）よりも低い。第１光反射性部材３１ａの、光源２０が発する光に対する拡散反射率は、第２光反射性部材４１の、光源２０が発する光に対する拡散反射率よりも高い。また、光源２０から離れた位置にある第２光反射性部材４１の正反射率は、光源２０の近傍に位置する第１光反射性部材３１ａの正反射率よりも高い。
光源２０の近傍に拡散反射率の高い第１光反射性部材３１ａを配置することで、光源２０の近傍から外部に出射される光を明るくすることができる。また、光源２０から離れた位置に正反射率の高い第２光反射性部４１を配置することで、光源２０間から外部に出射される光を明るくすることができる。拡散反射率及び正反射率は、例えば、村上色彩技術研究所製の高速分光色彩計（ＣＭＳ−３５ＳＰ）によって測定することができる。
拡散反射性がより高い第１光反射性部材３１ａによって、光源２０の周辺の輝度集中を抑制できる。
導光板１０の第２主面１２に配置された第２光反射性部材４１と、第１主面１１との間の領域においては、第２光反射性部材４１での反射と第１主面１１での反射が繰り返されつつ、光源２０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２光反射性部材４１と第１主面１１との間の領域において、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。
第２光反射性部材４１として、第１光反射性部材３１ａよりも拡散反射性が低い、換言すれば鏡面反射性が高い部材を用いることで、光源２０からより遠い領域まで光を導光させやすくできる。光源２０と、各発光領域１の端部（区画溝１４）との間の距離や、複数の光源２０の間の距離が長くなっても、発光領域１の全領域に光を導光させやすくなる。これは、発光面（第１主面１１）内における輝度ムラを少なくすることができる。また、導光板１０に配置する光源２０の数の低減につながる。
次に、面状光源１００の製造方法について説明する。
実施形態の面状光源１００の製造方法は、図９に示す構造体４００を準備する工程を有する。構造体４００は、購入により準備することができる。あるいは、一部の工程を経ることで、構造体４００を準備することができる。
構造体４００を製造して準備する場合、以下のような工程が挙げられる。
１）積層構造体を準備する工程
２）配線基板を準備する工程
３）光源を準備する工程
１）積層構造体を準備する工程
２）配線基板を準備する工程
３）光源を準備する工程
１）積層構造体１１１を準備する工程
図４および図５は、積層構造体１１１を準備する工程を示す模式断面図であり、図６Ａおよび図６Ｂは、積層構造体１１１を準備する工程を示す模式平面図である。図６Ａは図４の上面視を表し、図６Ｂは図５の上面視を表す。
図４および図５は、積層構造体１１１を準備する工程を示す模式断面図であり、図６Ａおよび図６Ｂは、積層構造体１１１を準備する工程を示す模式平面図である。図６Ａは図４の上面視を表し、図６Ｂは図５の上面視を表す。
積層構造体１１１を準備する工程は、図４および図６Ａに示すように、第１積層構造体１１０を準備する工程を含む。第１積層構造体１１０は、第１主面１１と、第１主面１１の反対側の第２主面１２とを含む第１導光板１０’と、第１導光板１０’の第２主面１２に配置された第２光反射性部材４１’とを含む。
この第１積層構造体１１０に、図５および図６Ｂに示すように、第１孔部１５および第２孔部４１ａを含む貫通孔１３を形成する。これにより、第１孔部１５が形成された導光板１０と、導光板１０の第２主面１２に配置され、第２孔部４１ａを備える第２光反射性部材４１とを含む積層構造体１１１が得られる。
第１孔部１５は導光板１０を貫通する。第２孔部４１ａは、平面視において導光板１０の第１孔部１５と同じ位置（重なる位置）に配置され、第２光反射性部材４１を貫通する。
なお、貫通孔１３を備える積層構造体１１１は、購入して準備してもよい。また、貫通孔を備えない第１積層構造体１１０を購入し、貫通孔１３を形成する工程を行うことで積層構造体１１１を準備してもよい。あるいは、第１孔部１５を有しない第１導光板１０’又は第２孔部４１ａを有しない第２光反射性部材４１’を購入して、それらを積層させて第１積層構造体１１０を形成し、貫通孔１３を形成する工程を行うことで積層構造体１１１を準備してもよい。
次に、配線基板５０を準備する。そして、図７に示すように、配線基板５０のパッド５４上に、接合部材６１が供給される。接合部材６１として、例えば、はんだが、印刷、ジェットディスペンサーなどの方法で供給される。
光源２０を準備する。光源２０は、購入して準備することができる。あるいは、光源２０を構成する部材を用いて、公知の工程の一部又は全部を経ることで準備することができる。
図８に示すように、発光素子２１の電極２３が接合部材６１に接するように、配線基板５０上に光源２０を配置する。この状態で、リフロー炉内で接合部材６１を溶融させ、発光素子２１の電極２３と、配線基板５０のパッド５４が接続される。
配線基板５０上に光源２０を配置した後、図９に示すように、積層構造体１１１の貫通孔１３内に光源２０が位置するように、積層構造体１１１を配線基板５０に貼り合わせる。積層構造体１１１の第２光反射性部材４１と、配線基板５０の被覆層５３との間に接着層６２が介在される。これにより、配線基板５０と、積層構造体１１１と、光源２０とを含む構造体４００が得られる。接着層６２は、あらかじめ積層構造体１１１に接合された接着シートでもよい。その場合、接着シートを含み、貫通孔を備えない３層構造の積層構造体を準備し、これらの３層を貫通する貫通孔１３を形成してもよい。
貫通孔１３内に配置された光源２０の側面２０ａと、貫通孔１３の内側面１３ａとの間には隙間が存在する。図１４Ａは、図９に示す構造体４００の上面図である。この図１４Ａに示すように、貫通孔１３内における光源２０の周辺に配線基板５０の被覆層５３の上面が露出する。
構造体４００を準備した後、図１０に示すように、貫通孔１３に、液体３１を供給する。液体３１は、光拡散剤と、透光性樹脂と、溶剤とを含む。液体３１は、例えば、ディスペンス法で貫通孔１３に供給される。
光拡散剤は、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ等の微粒子である。透光性樹脂は、例えば、エポキシ、シリコーン等の液状の熱硬化性樹脂である。溶剤は、有機化合物の液体である。溶剤は、透光性樹脂の溶解性と揮発性を考慮して、適宜選定できる。例えば、ヘキサン、キシレン、ヘプタン、アセトン、エタノール、イソプロピルアルコール、デカン、ドデカン、トリデカン、ノナナール、デカナール、トリエチレングルコール等から選択される１つもしくは２以上を混合して用いることができる。
液体３１中の溶剤の一部は常温で蒸発（揮発）し、その後液体３１を加熱することで残りの溶剤を蒸発させるとともに、透光性樹脂を硬化させる。これにより、図１１に示すように、貫通孔１３内における光源２０の周辺の配線基板５０上に第１光反射性部材３１ａが形成される。第１光反射性部材３１ａは、液体３１中の溶剤の蒸発により残った光拡散剤と透光性樹脂とを含む。硬化した透光性樹脂は、光拡散剤同士の結合部材（バインダー）として機能する。
第１光反射性部材３１ａは、平面視において、貫通孔１３の内側面１３ａと、光源２０の側面２０ａとの間に位置する配線基板５０上に形成される。すなわち、図１４Ａの平面図において貫通孔１３内に露出している配線基板５０の被覆層５３の表面が、膜状に形成された第１光反射性部材３１ａで覆われる。図１４Ｂの平面図において貫通孔１３内の第１光反射性部材３１ａをハッチングで表す。
光拡散剤および透光性樹脂のみの状態は流動性が低く、貫通孔１３内に露出している配線基板５０の表面上に薄く均一な膜状の光反射性部材を形成することが難しい場合がある。本実施形態では、光拡散剤および透光性樹脂を溶剤で希釈した液体３１を貫通孔１３に供給し、その後溶剤を蒸発させる。これにより、貫通孔１３内の配線基板５０の表面の全面を、薄く且つ光拡散剤濃度が高い（すなわち反射率が高い）第１光反射性部材３１ａで均一に覆うことができる。例えば、光拡散剤および透光性樹脂を溶剤で１．５倍〜３倍に希釈することが好ましい。
第１光反射性部材３１ａの厚さを抑えることで、第１光反射性部材３１ａで第１透光性部材２２の側面を覆いにくくするようにできる。また、溶剤の蒸発時に、光拡散剤は重力により下方に堆積しやすく、第１透光性部材２２の側面には堆積しにくい。そのため、第１透光性部材２２の側面に高濃度で膜状に光反射性部材が形成されにくく、第１透光性部材２２の側面からの十分な量の光の出射が可能となる。
液体３１は、光源２０の下面と配線基板５０との間の隙間にも入り込むことができる。その隙間に入り込んだ液体３１中の光拡散剤の濃度によっては、溶剤の蒸発後に残った光拡散剤を含む第１光反射性部材３１ａで、光源２０の下における配線基板５０の上面の少なくとも一部を覆うことができる。
光源２０の上面上の液体３１の厚さや光拡散剤の濃度によっては、溶剤が蒸発した後、光源２０の上面に光拡散剤を含む第４光反射性部材３１ｂが形成される場合もある。この第４光反射性部材３１ｂは、第１透光性部材２２の上面に形成された第１光調整部材２５とともに、光源２０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する光調整部材として機能する。
貫通孔１３内における第１光反射性部材３１ａが形成される領域上の液体３１の厚さと、第４光反射性部材３１ｂが形成される領域上の液体３１の厚さとの差は、光拡散剤の量の差に対応する。第４光反射性部材３１ｂが形成される領域上の液体３１の厚さは、第１光反射性部材３１ａが形成される領域上の液体３１の厚さよりも薄く、第４光反射性部材３１ｂが形成される領域上の液体３１中の光拡散剤の量は、第１光反射性部材３１ａが形成される領域上の液体３１中の光拡散剤の量よりも少ない。したがって、第４光反射性部材３１ｂの厚さは、第１光反射性部材３１ａの厚さよりも薄くなる。
光反射性部材３１ａ、３１ｂを形成した後、図１２に示すように、貫通孔１３内の空間に第２透光性部材７０を配置する。第２透光性部材７０は、光反射性部材３１ａ、３１ｂ上に形成され、光反射性部材３１ａ、３１ｂを覆う。第２透光性部材７０は、貫通孔１３の内側面１３ａおよび光源２０の側面２０ａを覆う。
第２透光性部材７０を形成した後、図１３に示すように、導光板１０に区画溝１４を形成する。例えば、ダイシングソーなどの回転刃、トムソン刃等のカッターを用いて区画溝１４を形成する。
図２に示すように、区画溝１４内に第３光反射性部材４２を形成する工程を備えてもよい。さらに、第２透光性部材７０上に、第２光調整部材８０を形成する工程を備えてもよい。第３光反射性部材４２および第２光調整部材８０は、同材料で同時に形成することができる。第３光反射性部材４２および第２光調整部材８０は、例えば、印刷、インクジェットで形成することができる。
図３Ｂは、光源の他の例の模式断面図である。
発光素子２１の半導体積層体の素子側面２１ｃおよび素子下面２１ｂを被覆部材１２４が覆っている。被覆部材１２４は、光源２０が発する光に対する反射性を有する。被覆部材１２４は、例えば、図３Ａに示す光源２０に用いられている被覆部材２４と同様の材料と用いることができる。
発光素子２１の半導体積層体の素子上面２１ａ上に第１透光性部材２２が配置されている。発光素子２１の素子側面２１ｃを覆う被覆部材１２４上にも第１透光性部材２２が配置されている。
図１５は、他の実施形態の面状光源における光源２０が配置された部分の模式断面図である。
光源２０は、発光素子２１の半導体積層体の素子上面２１ａおよび素子側面２１ｃを覆う第１透光性部材１２２を備える。第１透光性部材１２２は、発光素子２１が発する光に対する透光性を有する透光性樹脂部材であり、実質的に蛍光体を含まない。貫通孔１３内に配置され、光源２０および光反射性部材３１ａ、３１ｂを覆う第２透光性部材１７０に蛍光体が含まれる。第２透光性部材１７０は、発光素子２１が発する光に対する透光性を有する透光性樹脂と、透光性樹脂中に分散して含まれる蛍光体とを有する。
図１５に示す例では、貫通孔１３内における第２透光性部材１７０上に、第３透光性部材１７１が配置されている。第３透光性部材１７１は、発光素子２１が発する光に対する透光性を有する透光性樹脂部材である。第３透光性部材１７１上に第２光調整部材８０が配置されている。第３透光性部材１７１は、蛍光体を含んでもよく、あるいは、実質的に蛍光体を含まなくてもよい。なお、貫通孔１３内において、光源２０と第２光調整部材の間８０に第２透光性部材１７０のみを配置してもよい。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
１…発光領域、１０…導光板、１１…第１主面、１２…第２主面、１３…貫通孔、２０…光源、２１…発光素子、２２…第１透光性部材、２３…電極、２４…被覆部材、２５…第１光調整部材、３１…液体、３１ａ…第１光反射性部材、３１ｂ…第４光反射性部材、４１…第２光反射性部材、４２…第３光反射性部材、５０…配線基板、７０…第２透光性部材、８０…第２光調整部材、１００…面状光源、１１１…積層構造体
光源近傍の光吸収を低減することができる。
光源２０の近傍に拡散反射率の高い第１光反射性部材３１ａを配置することで、光源２０の近傍の光吸収を低減することができる。これにより、光源２０の近傍から外部に出射される光を明るくすることができる。また、光源２０から離れた位置に正反射率の高い第２光反射性部４１を配置することで、光源２０間から外部に出射される光を明るくすることができる。拡散反射率及び正反射率は、例えば、村上色彩技術研究所製の高速分光色彩計（ＣＭＳ−３５ＳＰ）によって測定することができる。
Claims (7)
- 配線基板と、
前記配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、前記第１主面の反対側であって前記配線基板と対向して配置される第２主面と、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、
前記第１孔部内に位置する前記配線基板上に配置された光源と、
平面視において前記第１孔部の内側面と前記光源の側面との間に位置する前記配線基板上に配置された第１光反射性部材と、
前記導光板の前記第２主面側に配置された第２光反射性部材と、
を備え、
前記第１光反射性部材の前記光源が発する光に対する拡散反射率は、前記第２光反射性部材の前記光源が発する光に対する拡散反射率よりも高い面状光源。 - 前記第１光反射性部材は光拡散剤を含む樹脂部材であり、前記第２光反射性部材は気泡を含む樹脂部材である請求項１記載の面状光源。
- 前記光源は、発光素子と、前記発光素子の上面および側面を覆う透光性部材とを有し、
前記透光性部材の側面の少なくとも一部は、前記第１光反射性部材から露出されている請求項１または２に記載の面状光源。 - 前記透光性部材は、蛍光体を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の面状光源。
- 配線基板と、前記配線基板上に配置される導光板であって、第１主面と、前記第１主面の反対側であって前記配線基板と対向して配置される第２主面と、前記第１主面から前記第２主面まで貫通する第１孔部とを含む導光板と、前記第１孔部内に位置する前記配線基板上に配置された光源と、を備える構造体を準備する工程と、
前記第１孔部に、光拡散剤と透光性樹脂と溶剤とを含む液体を供給する工程と、
前記溶剤を蒸発させ、平面視において前記第１孔部の内側面と前記光源の側面との間に位置する前記配線基板上に、前記光拡散剤と前記透光性樹脂とを含む光反射性部材を形成する工程と、
を備える面状光源の製造方法。 - 前記光反射性部材は、前記光源の下面と、前記配線基板の上面との間にも形成される請求項５記載の面状光源の製造方法。
- 前記光反射性部材を形成した後、前記第１孔部内の空間を透光性部材で埋める工程をさらに備える請求項５または６に記載の面状光源の製造方法。
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