JP6841292B2 - 発光モジュール - Google Patents

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Description

本開示は、発光モジュールに関する。
下記の特許文献１は、それぞれが導光板を有する複数のバックライトユニットから構成されたバックライト装置を開示している。各バックライトユニットの導光板は、光が出射される面とは反対側の中央部に凹部を有し、この凹部内にＬＥＤが配置される。これら複数のバックライトユニットは、導光体の出射面が同一平面をなすように配列されることにより、全体としてバックライト装置を構成する。特許文献１に記載の技術では、複数のレンズ部を有する光学シートを各バックライトユニットの導光板の出射面側に配置し、さらに、複数の開口部を有する光反射層をレンズ部と導光体との間に介在させることにより、光の均一性を向上させている。また、特許文献１は、ＬＥＤから離れるに従ってレンズ部を拡大することを開示している。
下記の特許文献２は、基板上に配列された複数のＬＥＤの上面側に複数の光学素子を配置した光学ユニットを開示している。この光学ユニットにおいて、複数のＬＥＤのそれぞれは、対応する光学素子の、出射面とは反対側の面に設けられた穴の内部に位置する。特許文献２の光学ユニットでは、各光学素子の出射面の、ＬＥＤの直上に凹形状を形成しており、また、出射面のうち凹形状が形成された中央部を取り囲むようにレンズアレイを形成している。特許文献２には、凹形状の内部に光拡散部、反射部または遮光部を設けてもよいことが記載されている。
特開２００９−１５０９４０号公報 特開２００９−０６３６８４号公報
輝度ムラを抑制しながら、ＬＥＤに代表される複数の光源を含む発光モジュールの厚さをより薄くできると有益である。発光モジュールの薄型化により、例えば、発光モジュールをバックライトとして含む機器をより小型化することが可能になる。
本開示の実施形態による発光モジュールは、第１穴部が設けられた上面および前記上面とは反対側の下面を有する導光板と、前記第１穴部に対向して前記導光板の下面側に配置された発光素子とを備え、前記導光板の前記上面は、複数の凸部または凹部を含む第１領域を有し、平面視において単位面積あたりに前記複数の凸部または凹部が占める割合は、前記発光素子を中心として同心円状に増大している。
本開示の実施形態によれば、薄型でありながら光の均一性が向上された発光モジュールが提供される。
本開示のある実施形態による面発光光源の例示的な構成を示す模式的な斜視図である。 図１に示す発光モジュールの一例に関する模式的な断面と導光板の上面側から見た例示的な外観とを模式的に示す図である。 図２に示す断面のうち発光素子およびその周辺を拡大して示す模式的な拡大図である。 導光板の上面の法線方向から発光モジュールを見たときの外観の他の一例を示す模式的な平面図であり、導光板の下面側に設けられる第２穴部の開口の矩形状を導光板の矩形状に対して４５°傾けた例を示す図である。 上面に複数の凸部を有する導光板の他の例を示す模式的な平面図である。 上面に複数の凸部を有する導光板のさらに他の例を示す模式的な平面図である。 図１に示す面発光光源を配線基板に接続した例を示す模式的な断面図である。 面発光光源側に形成される配線層の配線パターンの一例を示す図である。 図１に示す面発光光源の複数個を二次元に配置した例を示す模式的な平面図である。 図９に示す複数の面発光光源のセットをさらに２行２列に配列した構成を示す模式的な平面図である。 本開示の他のある実施形態による発光モジュールに関する模式的な平面図であり、導光板の第１領域に設けられ得る複数の凸部の他の例を示す図である。 本開示のさらに他のある実施形態による発光モジュールの断面を模式的に示す図である。 本開示のさらに他のある実施形態による発光モジュールの断面を模式的に示す図である。 本開示のさらに他のある実施形態による発光モジュールの断面を模式的に示す図である。 本開示のさらに他のある実施形態による発光モジュールの断面を模式的に示す図である。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本開示による発光モジュールは、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。以下に説明する各実施形態は、あくまでも例示であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。
図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の発光モジュールにおける寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。
以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。以下の説明では、特定の方向または位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語）を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向または位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向または位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。本開示において「平行」とは、特に他の言及がない限り、２つの直線、辺、面等が０°から±５°程度の範囲にある場合を含む。また、本開示において「垂直」または「直交」とは、特に他の言及がない限り、２つの直線、辺、面等が９０°から±５°程度の範囲にある場合を含む。
（面発光光源の実施形態）
図１は、本開示のある実施形態による面発光光源の例示的な構成を示す。図１に示す面発光光源２００は、上面２１０ａを有する導光板２１０と、導光板２１０の下方に位置する層状の光反射部材２４０とを含む。なお、図１には、説明の便宜のために、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示す矢印があわせて図示されている。本開示の他の図面においてもこれらの方向を示す矢印を図示することがある。
面発光光源２００は、全体として板状であり、面発光光源２００の発光面を構成する、導光板２１０の上面２１０ａは、典型的には、矩形状を有する。ここでは、上述のＸ方向およびＹ方向は、導光板２１０の矩形状の互いに直交する辺の一方および他方にそれぞれ一致している。上面２１０ａの矩形状の一辺の長さは、例えば１ｃｍ以上２００ｃｍ以下の範囲である。本開示の典型的な実施形態では、導光板２１０の上面２１０ａの矩形状の一辺は、２０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の長さを有する。上面２１０ａの矩形状の縦方向および横方向の長さは、例えば、それぞれおよそ２４．３ｍｍおよび２１．５ｍｍであり得る。
図１に例示する構成において、面発光光源２００は、各々が少なくとも１つの発光素子を含む複数の発光モジュール１００の集合体である。図１に模式的に示すように、面発光光源２００は、この例では、二次元に配列された合計１６個の発光モジュール１００を含んでおり、ここでは、これら１６個の発光モジュール１００が４行４列に配置されている。面発光光源２００に含まれる発光モジュール１００の数およびそれら発光モジュール１００の配置は、任意であり、図１に示す構成に限定されない。
図１に示すように、各発光モジュール１００は、導光板２１０の上面２１０ａに位置する開口をその一部に含む第１穴部１０を有する。後に詳しく説明するように、各発光モジュール１００の発光素子は、第１穴部１０の概ね直下の位置に配置される。この例では、発光モジュール１００が４行４列に配置されていることに対応して、発光素子は、Ｘ方向およびＹ方向に沿って４行４列に配列される。発光素子の配置ピッチは、例えば０．０５ｍｍ以上２０ｍｍ以下程度とすることができ、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度の範囲であってもよい。ここで、発光素子の配置ピッチとは、発光素子の光軸間の距離を意味する。発光素子は、等間隔に配置されてもよいし、不等間隔で配置されてもよい。発光素子の配置ピッチは、互いに異なる二方向の間で同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図２は、発光モジュール１００の一例である発光モジュール１００Ａを示す。図２では、発光モジュール１００Ａを発光モジュール１００Ａの中央付近で導光板２１０の上面２１０ａに垂直に切断したときの断面と、導光板２１０の上面２１０ａ側から上面２１０ａに垂直に見たときの発光モジュール１００Ａの例示的な外観とをあわせて１つの図に模式的に示している。
発光モジュール１００Ａは、第１穴部１０Ａが設けられた上面１１０ａおよび上面１１０ａとは反対側の下面１１０ｂを有する導光板１１０Ａと、発光素子１２０とを含む。導光板１１０Ａは、図１に示す導光板２１０の一部であり、導光板１１０Ａの第１穴部１０Ａは、図１に表された複数の第１穴部１０のうちの１つである。なお、導光板１１０Ａは、面発光光源２００において互いに隣接する２つの発光モジュール１００Ａの間で連続した単一の導光板の形で形成され得る。ただし、例えば各発光モジュール１００Ａが独立した導光板１１０Ａを有することにより、面発光光源２００において２つの発光モジュール１００Ａの導光板１１０Ａの間に明確な境界が確認できることもあり得る。
図２に例示する構成において、発光モジュール１００Ａは、導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に位置する第１光反射部材１４０をさらに有する。第１光反射部材１４０は、図１に示す光反射部材２４０の一部である。この例では、第１光反射部材１４０は、層状の基部１４０ｎと、導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側から上面１１０ａ側に向かって立ち上がる壁部１４０ｗとを含む。壁部１４０ｗは、発光素子１２０を取り囲む傾斜面１４０ｓを有する。図２の下段に示す破線の矩形のうち最も外側にある矩形Ｂは、壁部１４０ｗの内縁の位置を示している。ここでは、壁部１４０ｗの内縁が矩形状である例を示しているが、壁部１４０ｗの内縁は、円形状、楕円形状等の他の形状であってもよい。導光板１１０Ａと同様に、第１光反射部材１４０は、面発光光源２００において互いに隣接する２つの発光モジュール１００Ａにまたがって連続的に形成され得る。
導光板１１０Ａの第１穴部１０Ａは、上面１１０ａの中央付近に形成されており、ここでは、第１穴部１０Ａは、逆円錐台形状を有する。第１穴部１０Ａの逆円錐台形状は、導光板１１０Ａの上面１１０ａに位置する開口１０ａと、底面１０ｂと、開口１０ａおよび底面１０ｂの間に位置する側面１０ｃとを含む。
発光モジュール１００Ａにおいて、発光素子１２０は、導光板１１０Ａの上面１１０ａに設けられた第１穴部１０Ａに対向して導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に配置される。図２に示す例では、導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に第２穴部２０が設けられており、発光素子１２０は、平面視においてこの第２穴部２０の内側に位置する。発光素子１２０の光軸は、第１穴部１０Ａの中心に概ね一致させられる。ここでは、発光素子１２０は、発光素子１２０をその一部に含む発光体１００Ｕの形で導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に配置されている。後述するように、発光体１００Ｕは、発光素子１２０の他に波長変換部材等を含み得る。
導光板１１０Ａの上面１１０ａは、その少なくとも一部に、複数の凸部または凹部が形成された第１領域１１１Ａを有する。第１領域１１１Ａは、上面１１０ａのうち第１穴部１０Ａと重ならない領域に位置する。図２に示す例では、第１領域１１１Ａに複数の凸部１１０ｄが配置されている。
導光板１１０Ａの上面１１０ａ側の表面のうち第１穴部１０Ａと重ならない領域に例えば複数の凸部１１０ｄを設けることにより、導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側から導光板１１０Ａの内部に導入される、発光素子１２０からの光を第１領域１１１Ａから効率的に取り出すことが可能になる。すなわち、導光板１１０Ａの上面１１０ａの法線方向から見たときの第１領域１１１Ａにおける輝度を相対的に向上させることができる。
この例では、図２の下段に示すように、第１領域１１１Ａは、上面１１０ａのうち第１穴部１０Ａと重ならない領域の全体を占めており、複数の凸部１１０ｄは、第１領域１１１Ａに複数のドットの形で形成されている。なお、図２は、導光板１１０Ａの上面１１０ａの構造を説明するためのあくまでも模式的な図であり、断面図と平面図との間で複数の凸部１１０ｄ等の数あるいは形状が厳密に一致しないことがある。このことは、本開示の他の図面についても同様である。
図２に模式的に示すように、第１領域１１１Ａにおいて単位面積あたりに凸部１１０ｄが占める割合は、発光素子１２０を中心として同心円状に増大している。この例では、複数の凸部１１０ｄのそれぞれは、平面視において円形状の外形を有し、凸部１１０ｄの円形状の直径が、導光板１１０Ａの中心から離れるに従って増大している。より具体的には、図２中に点線で描かれた、発光素子１２０の位置を中心とする仮想的な円Ｒ１と第１穴部１０Ａの開口１０ａとに挟まれた領域にある凸部１１０ｄと比較して、円Ｒ１と円Ｒ１よりも大きな直径を有する仮想的な円Ｒ２とに挟まれた領域にある凸部１１０ｄは、より大きな直径を有している。さらに、複数の凸部１１０ｄのうち円Ｒ２の外側の領域にある凸部１１０ｄの直径は、円Ｒ１と円Ｒ２とに挟まれた領域にある凸部１１０ｄの直径よりも大きい。図２に示す構成から理解されるように、複数の凸部１１０ｄの直径が、発光素子１２０から離れるに従って一様に増大している必要はない。
図２に例示するように、第１領域１１１Ａにおいて単位面積あたりに複数の凸部１１０ｄが占める割合を、発光素子１２０を中心として同心円状に増大させるような構成によれば、発光素子１２０から離れた位置から出射される光を相対的に増大させることができる。例えば、この例では、導光板１１０Ａの上面１１０ａの４つの角部付近に配置された複数の凸部１１０ｄは、第１領域１１１Ａに設けられた凸部１１０ｄのうちで最大の直径を有する。したがって、第１領域１１１Ａの他の領域と比較して、導光板１１０Ａの上面１１０ａの４つの角部付近の輝度を相対的に増大させることができる。相対的に暗くなりやすい領域の輝度が向上する結果、導光板１１０Ａの厚さの増大を抑制しながら、輝度ムラをより効果的に抑制することが可能である。
以下、発光モジュール１００Ａの各構成要素をより詳細に説明する。
［導光板１１０Ａ］
導光板１１０Ａは、発光素子１２０からの光を拡散させて上面１１０ａから出射させる機能を有する。本実施形態において、複数の導光板１１０Ａの上面１１０ａの集合は、面発光光源２００の発光面を構成する。
導光板１１０Ａは、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、または、ガラスから形成される概ね板状の部材であり、透光性を有する。これらの材料のうち、特に、ポリカーボネートは、安価でありながら、高い透明度を得ることが可能である。なお、本明細書における「透光性」および「透光」の用語は、入射した光に対して拡散性を示すことをも包含するように解釈され、「透明」であることに限定されない。導光板１１０Ａは、例えば母材とは異なる屈折率を有する材料が分散させられることにより、光拡散機能を有していてもよい。
導光板１１０Ａの上面１１０ａに設けられる第１穴部１０Ａは、発光素子１２０から出射されて導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側から導入された光を反射させて導光板１１０Ａの面内に拡散させる機能を有する。この例では、第１穴部１０Ａの内部は、樹脂等で充填されていない。換言すれば、第１穴部１０Ａの内部には、空気層が形成されている。第１穴部１０Ａは、導光板１１０Ａよりも低い屈折率を有する材料で充填されていてもよい。
例えば第１穴部１０Ａの形で導光板１１０Ａにこのような光拡散構造を設けることにより、上面１１０ａのうち発光素子１２０の直上以外の領域における輝度を向上させることができる。すなわち、発光モジュール１００Ａの上面における輝度ムラを抑制することができ、光拡散構造としての第１穴部１０Ａは、導光板１１０Ａの薄化に貢献する。導光板１１０Ａの厚さ、すなわち、下面１１０ｂから上面１１０ａまでの距離は、典型的には、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下程度である。本開示の実施形態によれば、導光板１１０Ａの厚さを７５０μｍ程度の範囲とすることも可能である。
ここでは、第１穴部１０Ａの側面１０ｃの断面視における形状は、概ね直線状である。しかしながら、側面１０ｃの断面視における形状は、直線状に限定されず、屈曲および／または段差を含む形状、あるいは、曲線状等であってもよい。側面１０ｃの断面視における形状が曲線状、特に、第１穴部１０Ａの内部に向かって膨らんだ凸の曲線状であると、導光板１１０Ａの中心から離れた位置まで光を拡散させやすく、上面１１０ａ側において均一な光を得る観点からは有利である。
第１穴部１０Ａの具体的な形状は、図２に例示する形状に限定されない。光拡散構造としての第１穴部１０Ａの具体的な構成は、導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に配置される発光素子の形状および特性等に応じて適宜に決定され得る。第１穴部１０Ａの形状は、例えば、円錐、または、四角錐、六角錐等の多角錐形状、あるいは多角錐台形状等であってもよい。
第１穴部１０Ａの深さは、例えば、３００μｍ以上４００μｍ以下の範囲である。第１穴部１０Ａが、図２および図３に示すような、底面１０ｂを含む逆円錐台形状を有すると、第１穴部１０Ａが逆円錐形状を有する場合と比較して、第１穴部１０Ａの容積の減少を抑制しながら、第１穴部１０Ａの深さを低減し得る。すなわち、発光モジュールをより薄型とし得る。第１穴部１０Ａの開口１１ａの直径は、例えば３ｍｍ程度であり得る。
導光板１１０Ａは、単層であってもよく、複数の透光性の層を含む積層構造を有していてもよい。複数の透光性の層を積層する場合には、任意の層間に空気層等の、他とは屈折率の異なる層を介在させてもよい。積層構造の任意の層間に例えば空気層を介在させることにより、発光素子１２０からの光をより拡散させやすくなり、輝度ムラをより低減し得る。
図示する例において、導光板１１０Ａは、下面１１０ｂ側の、第１穴部１０Ａと対向する位置に第２穴部２０を有する。第２穴部２０の内部には、発光素子１２０を含む発光体１００Ｕが位置する。図３は、図２に示す断面のうち発光素子１２０およびその周辺を拡大して示す。図３に示すように、ここでは、発光体１００Ｕは、発光素子１２０に加えて、板状の波長変換部材１５０、第１接合部材１６０および第２光反射部材１７０を含む。発光体１００Ｕは、第２接合部材１９０によって導光板１１０Ａの第２穴部２０の位置に接合される。
図２から理解されるように、第２穴部２０は、例えば四角錐台状を有する。典型的には、導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に位置する第２穴部２０の中心は、上面１１０ａ側に位置する第１穴部１０Ａの中心に概ね一致させられる。導光板１１０Ａの下面１１０ｂに形成される第２穴部２０の開口２０ａの、矩形状の対角線方向に沿った長さは、例えば、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができ、好ましくは、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
第２穴部２０の平面視における形状が矩形状である場合、第２穴部２０は、図２に示すようにその矩形状の一辺が導光板１１０Ａの矩形状の一辺と平行となるように導光板１１０Ａの下面１１０ｂに形成されてもよい。あるいは、第２穴部２０は、導光板１１０Ａの矩形状の一辺に対して傾斜するように導光板１１０Ａの下面１１０ｂに形成されてもよい。
図４は、第２穴部２０の開口２０ａの矩形状を導光板１１０Ａの矩形状に対して４５°傾けた例を示す。図４に例示するように、開口２０ａの矩形状の各辺が導光板１１０Ａの矩形状の対角線と概ね平行となるように第２穴部２０を形成することにより、第２穴部２０の４つの側面と導光板１１０Ａの矩形状の角とが対向することになる。すなわち、第２穴部２０の側面から導光板１１０Ａの角部までの距離を拡大しながら、第２穴部２０の四角錐台状の角部から導光板１１０Ａの側面までの距離を縮小することができ、発光体１００Ｕの光学特性によっては、このような構成の方が輝度ムラをより抑制できることがある。
第２穴部２０の平面視における形状としては、図２および図４に示すような矩形状のほか、円形状も採用し得る。第２穴部２０が導光板１１０Ａの外形に相似な外形を有していることは、本開示の実施形態に必須の事項ではない。第２穴部２０の形状および大きさは、求める光学特性に応じて適宜に決定し得る。例えば、第２穴部２０は、円錐台形状等を有していてもよい。
上述したように、図２に例示する構成において、複数の凸部１１０ｄのそれぞれは、円形状のドットである。円形状の直径は、例えば１μｍ以上５００μｍ以下の範囲である。各凸部１１０ｄの平面視における形状が真円形状に限定されないことは、言うまでもない。複数の凸部１１０ｄのそれぞれの平面視における形状は、楕円形状、歪んだ円形状、多角形状あるいは不定形状等であってもよい。なお、本明細書において、平面視における凸部または凹部の形状とは、導光板の上面に平行な平面に凸部または凹部を投影したときの外縁の形状を指す。凸部（または凹部）の平面視における形状が円形状以外である場合、凸部の外縁（または凹部の開口）を包摂する仮想的な円の直径が、例えば上記の範囲にある。
凸部１１０ｄは、導光板１１０Ｄの上面１１０ａから突出する形状を有していれば、導光板１１０Ｄの内部での全反射を抑制することにより、上面１１０ａから取り出される光を増大する効果を発揮し得る。したがって、凸部１１０ｄは、半球形状、円錐形状、角錐形状、角錐台等の種々の形状を採り得る。
図２に示す例では、複数の凸部１１０ｄは、三角格子の格子点上に中心が位置するように第１領域１１１Ａに二次元に配置されている。もちろん、複数の凸部１１０ｄの配置は、この例に限定されず、所望の光学特性に応じて任意の配置を採用し得る。例えば、正方格子の格子点上に中心が位置するように複数の凸部１１０ｄが第１領域１１１Ａに二次元に配置されてもよい。
図５は、上面に複数の凸部を有する導光板の他の例を示す。図５に示す発光モジュール１００Ｂは、その上面１１０ａに、第１領域１１１Ｂと、第１領域１１１Ｂの内側に位置する第２領域１１２Ｂとを含む導光板１１０Ｂを有する。第２領域１１２Ｂは、導光板１１０Ｂの上面１１０ａのうち第１穴部１０Ａを取り囲む環状の領域であり、第１領域１１１Ｂは、第２領域１１２Ｂの外側に位置する領域であり、第２領域１１２Ｂを取り囲む。
図５に示す例では、第１領域１１１Ｂは、上面１１０ａのうち仮想的な円Ｒ１よりも外側の領域であり、その表面には複数の凸部１１０ｄが設けられている。図２を参照して説明した例と同様に、第１領域１１１Ｂのうち、上述の仮想的な円Ｒ２の外側に位置する凸部１１０ｄの円形状の直径は、仮想的な円Ｒ２よりも内側に位置する凸部１１０ｄの円形状の直径よりも大きい。第１領域１１１Ｂのうち仮想的な円Ｒ２よりも外側にある領域１１１Ｂａを「外側領域」、第１領域１１１Ｂのうち外側領域よりも発光素子１２０の近くに位置する領域、換言すれば、仮想的な円Ｒ１および円Ｒ２に挟まれた領域１１１Ｂｂを「内側領域」と呼んでもよい。図５では、わかり易さのために、外側領域１１１Ｂａを濃い網掛けが付された領域として示し、内側領域１１１Ｂｂを薄い網掛けが付された領域として示している。
他方、第２領域１１２Ｂは、上面１１０ａのうち仮想的な円Ｒ１と第１穴部１０Ａの開口１０ａとに挟まれた領域であり、その表面には凸部１１０ｄは設けられていない。したがって、この例では、第２領域１１２Ｂの表面は、平坦面である。図５に例示するように、複数の凸部１１０ｄは、上面１１０ａの全体に形成されている必要はなく、例えば第１領域１１１Ｂの少なくとも一部に設けられていればよい。導光板１１０Ｂのうち相対的に発光素子１２０から離れた領域に例えば複数の凸部１１０ｄを設けることにより、相対的に発光素子１２０から離れた領域、すなわち第１領域１１１Ｂから取り出される光が第２領域１１２Ｂと比較して増大する。その結果、発光素子１２０からより遠くに位置する第１領域１１１Ｂの輝度が増大し、輝度ムラの発生をより効果的に低減し得る。
このように、図２および図５に示す例では、導光板の上面１１０ａにおいて、単位面積あたりに複数の凸部１１０ｄが占める割合を、発光素子１２０を中心として同心円状に増大させている。ここで、本明細書の「同心円状」は、中心が共通していることを意味し、中心が共通とされた複数の形状が真円に限定されることを意図するものではない。上述の仮想的な円Ｒ１および／または円Ｒ２は、真円に限定されず、楕円等であり得る。例えば、導光板１１０Ｂの上面１１０ａが長方形状である場合、仮想的な円Ｒ１および円Ｒ２は、楕円形状であってもよい。このとき、これらの楕円の中心とは、楕円の長軸と短軸とが交わる位置を指す。
図６は、上面に複数の凸部を有する導光板のさらに他の例を示す。図６に示す発光モジュール１００Ｃは、その上面１１０ａに第１領域１１１Ｃを有する導光板１１０Ｃを含んでいる。第１領域１１１Ｃは、仮想的な円Ｒ２よりも外側の外側領域１１１Ｃａと、仮想的な円Ｒ１および円Ｒ２に挟まれた内側領域１１１Ｃｂとを含む。
図６に例示する構成において、上面１１０ａの第１領域１１１Ｃには、複数の凸部１１０ｄが形成されている。この例では、第１領域１１１Ｃのうち内側領域１１１Ｃｂに配置された複数の凸部１１０ｄの数密度は、第１領域１１１Ｃのうち仮想的な円Ｒ１よりも内側の領域に配置された複数の凸部１１０ｄの数密度よりも高い。また、外側領域１１１Ｃａに配置された複数の凸部１１０ｄの数密度は、内側領域１１１Ｃｂに配置された複数の凸部１１０ｄの数密度よりも高い。換言すれば、第１領域１１１Ｃに配置された複数の凸部１１０ｄの数密度は、発光素子１２０から離れるに従って増大している。
ここで、複数の凸部（または凹部）の数密度とは、導光板の上面における単位面積あたりの凸部（または凹部）の個数として定義される。図６に例示するように、発光素子１２０から離れるに従って複数の凸部１１０ｄの数密度を増大させることにより、単位面積あたりに凸部１１０ｄが占める割合を発光素子１２０を中心として同心円状に増大させることができる。したがって、図６に示すような構成によっても、発光素子１２０からより遠くに位置する領域の輝度を増大させることができ、輝度ムラを抑制する効果が得られる。
図６に示す例では、発光素子１２０から離れるに従って複数の凸部１１０ｄが密に配置されている。すなわち、複数の凸部１１０ｄは、発光素子１２０から離れるに従って配置ピッチが縮小するような配置を有し得る。ここで、複数の凸部（または凹部）の配置ピッチとは、隣り合う２つの凸部（または凹部）の中心間の距離のうち最小のものとして領域ごと（例えば外側領域１１１Ｃａおよび内側領域１１１Ｃｂのそれぞれ）に定義することができる。複数の凸部１１０ｄの配置ピッチは、各凸部１１０ｄの寸法および形状、ならびに、得ようとする光学特性等に応じて適宜選択することができる。複数の凸部１１０ｄの配置ピッチは、例えば１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲である。
なお、この例では、仮想的な円Ｒ１と第１穴部１０Ａの開口１０ａとの間の領域にも複数の凸部１１０ｄを配置している。しかしながら、仮想的な円Ｒ１と第１穴部１０Ａの開口１０ａとの間の領域を、凸部１１０ｄの配置されない第２領域としてもよい。
［発光素子１２０］
再び図３を参照する。発光素子１２０の典型例は、ＬＥＤである。図３に例示する構成おいて、発光素子１２０は、素子本体１２２と、発光素子１２０の上面１２０ａとは反対側に位置する電極１２４とを有する。素子本体１２２は、例えば、サファイアまたは窒化ガリウム等の支持基板と、支持基板上の半導体積層構造とを含む。半導体積層構造は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、これらに挟まれた活性層とを含む。半導体積層構造は、紫外〜可視域の発光が可能な窒化物半導体（ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含んでいてもよい。この例では、発光素子１２０の上面１２０ａは、素子本体１２２の上面に一致している。電極１２４は、正極および負極の組を含み、半導体積層構造に所定の電流を供給する機能を有する。
面発光光源２００に設けられる複数の発光素子１２０の各々は、青色光を出射する素子であってもよいし、白色光を出射する素子であってもよい。複数の発光素子１２０は、互いに異なる色の光を発する素子を含んでいてもよい。例えば、複数の発光素子１２０が、赤色光を出射する素子、青色光を出射する素子および緑色光を出射する素子を含んでいてもよい。ここでは、発光素子１２０として、青色光を出射するＬＥＤを例示する。
この例では、各発光モジュール１００Ａ中の発光素子１２０は、第１接合部材１６０によって波長変換部材１５０の下面側に固定される。発光素子１２０の平面視における形状は、典型的には、矩形状である。発光素子１２０の矩形状の一辺の長さは、例えば１０００μｍ以下である。発光素子１２０の矩形状の縦および横の寸法は、５００μｍ以下であってもよい。縦および横の寸法が５００μｍ以下の発光素子は、安価に調達しやすい。あるいは、発光素子１２０の矩形状の縦および横の寸法は、２００μｍ以下であってもよい。発光素子１２０の矩形状の一辺の長さが小さいと、液晶表示装置のバックライトユニットへの適用において、高精細な映像の表現、ローカルディミング動作等に有利である。特に、縦および横の両方の寸法が２５０μｍ以下であるような発光素子は、上面の面積が小さくなるので発光素子の側面からの光の出射量が相対的に大きくなる。したがって、バットウィング型の配光特性を得やすい。ここで、バットウィング型の配光特性とは、広義には、発光素子の上面に垂直な光軸を０°として、０°よりも配光角の絶対値が大きい角度において発光強度が高い発光強度分布で定義されるような配光特性を指す。
［波長変換部材１５０］
図３に例示する構成において、波長変換部材１５０は、第２穴部２０の内部であって導光板１１０Ａと発光素子１２０との間に配置されている。換言すれば、波長変換部材１５０は、発光素子１２０の上方であって第２穴部２０の底部に位置する。ここで、「第２穴部２０の底部」とは、導光板の下面１１０ｂを上に向けたときの第２穴部２０の底に相当する部分を意味する。このように、本明細書では、発光モジュールについて図面に表された姿勢に拘泥することなく、「底部」および「底面」の用語を使用することがある。図３に示す例において、第２穴部２０の底部は、発光モジュール１００Ａを図３に示す姿勢としたとき、導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に形成されるドーム状の構造の天井部分であるともいえる。
波長変換部材１５０は、発光素子１２０から出射された光の少なくとも一部を吸収し、発光素子１２０からの光の波長とは異なる波長の光を発する。例えば、波長変換部材１５０は、発光素子１２０からの青色光の一部を波長変換して黄色光を発する。このような構成によれば、波長変換部材１５０を通過した青色光と、波長変換部材１５０から発せられた黄色光との混色によって、白色光が得られる。図３に例示する構成では、発光素子１２０から出射された光は、基本的に波長変換部材１５０を介して導光板１１０Ａの内部に導入される。したがって、混色後の光が導光板１１０Ａの内部で拡散されることになり、輝度ムラの抑制された例えば白色光を導光板１１０Ａの上面１１０ａから取り出すことが可能である。本開示の実施形態は、光を導光板内に拡散させてから波長変換する場合と比較して光の均一化に有利である。
波長変換部材１５０は、典型的には、樹脂中に蛍光体の粒子が分散された部材である。蛍光体等の粒子を分散させる樹脂としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂もしくはフッ素樹脂、または、これらの樹脂の２種以上を含む樹脂を用いることができる。導光板１１０Ａに効率的に光を導入する観点からは、波長変換部材１５０の母材が導光板１１０Ａの材料よりも低い屈折率を有すると有益である。波長変換部材１５０の材料に母材とは屈折率の異なる材料を分散させることにより、波長変換部材１５０に光拡散の機能を付与してもよい。例えば、波長変換部材１５０の母材に、二酸化チタン、酸化ケイ素等の粒子を分散させてもよい。
蛍光体には、公知の材料を適用することができる。蛍光体の例は、ＹＡＧ系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体等のフッ化物系蛍光体およびＣＡＳＮ等の窒化物系蛍光体、βサイアロン蛍光体等である。ＹＡＧ系蛍光体は、青色光を黄色光に変換する波長変換物質の例であり、ＫＳＦ系蛍光体およびＣＡＳＮは、青色光を赤色光に変換する波長変換物質の例であり、βサイアロン蛍光体は、青色光を緑色光に変換する波長変換物質の例である。蛍光体は、量子ドット蛍光体であってもよい。
波長変換部材１５０に含まれる蛍光体が同一の面発光光源２００に含まれる複数の発光モジュール１００内で共通であることは必須ではない。複数の発光モジュール１００の間で、波長変換部材１５０の母材に分散させる蛍光体を異ならせることも可能である。面発光光源２００の導光板２１０に設けられる複数の第２穴部２０のうち、ある一部の第２穴部２０に、入射した青色光を黄色光に変換する波長変換部材を配置し、他のある一部の第２穴部２０内に、入射した青色光を緑色光に変換する波長変換部材を配置してもよい。さらに、残余の第２穴部２０内に、入射した青色光を赤色光に変換する波長変換部材を配置してもよい。
［第１接合部材１６０］
第１接合部材１６０は、発光素子１２０の側面の少なくとも一部を覆う透光性の部材である。図３に模式的に示すように、典型的には、第１接合部材１６０は、発光素子１２０の上面１２０ａと波長変換部材１５０との間に位置する層状の部分を有する。
第１接合部材１６０の材料としては、透明な樹脂材料を母材として含む樹脂組成物を用いることができる。第１接合部材１６０は、発光素子１２０の発光ピーク波長を有する光に対して、例えば６０％以上の透過率を有する。光を有効に利用する観点から、発光素子１２０の発光ピーク波長における第１接合部材１６０の透過率が７０％以上であると有益であり、８０％以上であるとより有益である。
第１接合部材１６０の母材の典型例は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂である。第１接合部材１６０の母材として、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂もしくはポリノルボルネン樹脂、または、これらの２種以上を含む材料を用いてもよい。第１接合部材１６０は、典型的には、導光板１１０Ａの屈折率よりも低い屈折率を有する。第１接合部材１６０は、例えば母材とは異なる屈折率を有する材料が分散させられることにより、光拡散機能を有していてもよい。
上述したように、第１接合部材１６０は、発光素子１２０の側面の少なくとも一部を覆う。また、この例では、第１接合部材１６０は、後述の第２光反射部材１７０との界面である外面を有する。発光素子１２０の側面から出射されて第１接合部材１６０に入射した光は、第１接合部材１６０の外面の位置で発光素子１２０の上方に向けて反射される。断面視における第１接合部材１６０の外面の形状は、図３に示すような直線状に限定されない。断面視における第１接合部材１６０の外面の形状は、折れ線状、発光素子１２０に近づく方向に凸の曲線状、発光素子１２０から離れる方向に凸の曲線状等であってもよい。
［第２光反射部材１７０］
第２光反射部材１７０は、波長変換部材１５０の下面側（導光板１１０Ａとは反対側）に位置する、光反射性を有する部材である。図３に示すように、第２光反射部材１７０は、第１接合部材１６０の外面、発光素子１２０の側面のうち第１接合部材１６０に覆われていない部分、および、発光素子１２０の、上面１２０ａとは反対側に位置する下面のうち電極１２４を除く領域を覆う。第２光反射部材１７０は、電極１２４の側面を覆い、他方、電極１２４の下面は、第２光反射部材１７０の下面から露出される。
第２光反射部材１７０は、例えば光反射性のフィラーが分散された樹脂材料等の光反射性の材料から形成される。ここで、本明細書において、「反射性」、「光反射性」とは、発光素子１２０の発光ピーク波長における反射率が６０％以上であることを指す。第２光反射部材１７０の、発光素子１２０の発光ピーク波長における反射率が７０％以上であるとより有益であり、８０％以上であるとさらに有益である。
第２光反射部材１７０を形成するための樹脂材料の母材としては、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）等を用い得る。光反射性のフィラーとしては、金属の粒子、または、母材よりも高い屈折率を有する無機材料もしくは有機材料の粒子を用いることができる。光反射性のフィラーの例は、二酸化チタン、酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト、酸化ニオブ、硫酸バリウムの粒子、または、酸化イットリウムおよび酸化ガドリニウム等の各種希土類酸化物の粒子等である。第２光反射部材１７０が白色を有すると有益である。
発光素子１２０の下面のうち電極１２４を除く領域を第２光反射部材１７０で覆うことにより、導光板１１０Ａの上面１１０ａとは反対側への光の漏れを抑制できる。また、第２光反射部材１７０で発光素子１２０の側面をも覆うことにより、発光素子１２０からの光を上方に集中させ、波長変換部材１５０に効率的に光を導入させることが可能になる。
［第２接合部材１９０］
上述したように、発光体１００Ｕは、第２接合部材１９０により第２穴部２０の底部に配置される。図３に示すように、第２接合部材１９０の少なくとも一部は、第２穴部２０の内部に位置する。第２接合部材１９０は、第２穴部２０の底部と波長変換部材１５０との間に位置する部分を有していてもよい。図３に示すように、第２接合部材１９０は、導光板１１０Ａの下面１１０ｂよりも導光板１１０Ａの上面１１０ａとは反対側に盛り上がった部分を有し得る。
第２接合部材１９０は、第１接合部材１６０と同様に、透明な樹脂材料を母材として含む樹脂組成物から形成される。第２接合部材１９０の材料は、第１接合部材１６０の材料と異なっていてもよいし、共通であってもよい。第２接合部材１９０は、典型的には、導光板１１０Ａの屈折率よりも低い屈折率を有する。
［第１光反射部材１４０］
第１光反射部材１４０は、光反射性を有し、導光板１１０Ａの下面１１０ｂの少なくとも一部を覆う。ここでは、第１光反射部材１４０は、導光板１１０Ａの下面１１０ｂに加えて第２接合部材１９０をも覆っている。この例のように第２接合部材１９０を第１光反射部材１４０で覆うことにより、第２接合部材１９０からの導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側への光の漏れを抑制して光の取出し効率を向上させ得る。
図２を参照しながら説明したように、ここでは、第１光反射部材１４０がその一部に壁部１４０ｗを含む結果、第１光反射部材１４０の、導光板１１０Ａの下面１１０ｂに対向する上面１４０ａの一部には、傾斜面１４０ｓが形成されている。図２を参照すれば理解されるように、典型的には、傾斜面１４０ｓは、導光板１１０Ａの上面１１０ａの矩形状の４辺に沿って発光素子１２０を取り囲む。傾斜面１４０ｓは、入射する光を導光板１１０Ａの上面１１０ａに向けて反射させる反射面として機能し得る。したがって、傾斜面１４０ｓを有する第１光反射部材１４０を導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に配置することにより、導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に向かう光を傾斜面１４０ｓで上面１１０ａに向けて反射させることができ、上面１１０ａからより効率的に光を取り出し得る。また、傾斜面１４０ｓを導光板１１０Ａの周縁部に配置することにより、導光板１１０Ａの周縁部における輝度が中心部と比較して相対的に低くなることを回避し得る。
傾斜面１４０ｓの断面視における形状は、図２に示すような曲線状であってもよいし、直線状であってもよい。傾斜面１４０ｓの断面視における形状は、これらに限定されず、段差、屈曲等を含んでいてもよい。
なお、１つの面発光光源２００に含まれる複数の発光モジュール１００の間、または、１つの発光モジュール１００の中で、発光素子１２０を取り囲む壁部１４０ｗの高さを異ならせてもよい。例えば、１つの面発光光源２００に含まれる複数の傾斜面１４０ｓのうち、面発光光源２００の導光板２１０の最外周に位置する傾斜面１４０ｓの高さを、導光板２１０の他の部分に位置する傾斜面１４０ｓの高さよりも大きくしてもよい。
第１光反射部材１４０の材料としては、上述の第２光反射部材１７０の材料と同様の材料を適用し得る。第２光反射部材１７０の材料と反射性樹脂層１３０の材料とが共通であってもよい。第１光反射部材１４０の材料と第２光反射部材１７０の材料とを共通とすることにより、光反射性の材料で導光板１１０Ａの下面１１０ｂの概ね全体を覆う光反射部材を一体的に形成することができる。導光板１１０Ａの下面１１０ｂ側に第１光反射部材１４０を形成することにより、導光板１１０Ａの補強等の効果も期待できる。
［配線層１８０］
発光モジュール１００Ａは、第１光反射部材１４０の下面１４０ｂ上に位置する配線層１８０をさらに有し得る。図３に示すように、配線層１８０は、発光素子１２０の電極１２４に電気的に接続された配線を含む。この例では、配線層１８０は、第２光反射部材１７０上に位置するように描かれているが、配線層１８０は、第１光反射部材１４０の下面１４０ｂ上に位置する部分を含み得る。
配線層１８０は、典型的には、Ｃｕ等の金属から形成された単層膜または積層膜である。配線層１８０は、不図示の電源等に接続されることにより各発光素子１２０に所定の電流を供給する端子として機能する。
発光モジュール１００Ａの下面１００ｂ側に配線層１８０を設けることにより、例えば面発光光源２００中の複数の発光素子１２０同士を配線層１８０によって電気的に接続することができる。すなわち、発光素子１２０を例えば面発光光源２００の単位で駆動させることができ、後述するように、複数の面発光光源２００を組み合わせてさらに大型の面発光光源を構築することにより、この面発光光源をローカルディミング動作させることができる。発光モジュール１００Ａの下面１００ｂ側に配線層１８０を設けることにより、複数の発光素子１２０を含む面発光光源２００側に配線が形成されることになり、電源等との間の接続が容易になる。すなわち、電源等を接続することによって簡単に面発光が得られる。もちろん、発光素子１２０を１以上の発光モジュール１００Ａの単位で駆動させてもかまわない。
以上に説明したように、本開示の実施形態によれば、導光板が光拡散構造としての第１穴部１０を有することにより、発光素子１２０の直上の位置での輝度の極端な上昇を抑制しながら、発光素子１２０からの光を導光板の面内で拡散させることができる。これにより、薄型でありながら均一な光を提供することが可能になる。さらに、図３を参照して説明した例のように、発光素子１２０と導光板１１０Ａとの間に波長変換部材１５０を介在させることにより、混色後の光を導光板１１０Ａの面内で拡散させてから導光板１１０Ａの上面１１０ａから出射させることができる。
本開示の実施形態によれば、例えば、第１光反射部材１４０を含めた構造の厚さ、換言すれば、発光素子１２０の電極１２４の下面から導光板１１０Ａの上面１１０ａまでの距離を例えば５ｍｍ以下、３ｍｍ以下または１ｍｍ以下に縮小し得る。発光素子１２０の電極１２４の下面から導光板１１０Ａの上面１１０ａまでの距離は、０．７ｍｍ以上１．１ｍｍ以下程度であり得る。
図７は、面発光光源２００を配線基板に接続した例を示す。ある実施形態において、本開示の発光装置は、図７に示すように、配線基板２６０を有し得る。配線基板２６０は、面発光光源２００の下面側、すなわち、導光板２１０の上面２１０ａとは反対側に位置し、発光モジュール１００の配線層１８０に接続される。
図７に例示する構成において、配線基板２６０は、絶縁基材２６５と、絶縁基材２６５上の配線層２６２と、絶縁基材２６５の内部に配置された複数のビア２６４とを有する。配線層２６２は、絶縁基材２６５の主面のうち、発光モジュール１００とは反対側の主面上に設けられている。発光モジュール１００の配線層１８０は、絶縁基材２６５の他方の主面（発光モジュール１００側の主面）に設けられるはんだ等の第３の接合部材を介して配線基板２６０のビア２６４に接合される。配線層２６２は、ビア２６４を介して発光モジュール１００の配線層１８０に電気的に接続される。
本実施形態によれば、各発光素子１２０との接続を有する配線層１８０を面発光光源２００側に設けることができるので、配線基板２６０側に複雑な配線パターンを形成することなく、ローカルディミング等に要求される接続を容易に形成することができる。配線層１８０は、各発光素子１２０の電極１２４の下面よりも大きな面積を有し得るので、配線基板２６０に対する電気的な接続の形成も比較的容易である。あるいは、例えば発光モジュール１００が配線層１８０を有しない場合には、発光素子１２０の電極１２４を配線基板２６０のビア２６４に接続してもよい。
図８は、配線層１８０の配線パターンの一例を示す。簡単のために、図８では、図１に示す面発光光源２００の４つを１つのドライバ２５０に接続した例を示している。
上述したように、各面発光光源２００は、配線層１８０を有し得る。各面発光光源２００中の配線層１８０は、面発光光源２００に含まれる複数の発光モジュール１００を互いに電気的に接続する。図８に示す例では、各面発光光源２００中の配線層１８０は、４個の発光素子１２０を直列に接続し、かつ、直列に接続された発光素子１２０の４個の群を並列に接続している。
図８に示すように、これら配線層１８０の各々は、発光素子１２０を駆動するドライバ２５０に接続され得る。ドライバ２５０は、面発光光源２００の集合を支持する基板等（例えば配線基板２６０）の上に配置されて配線層１８０に電気的に接続されてもよいし、面発光光源２００の集合を支持する基板等とは別個の基板上に配置されて配線層１８０に電気的に接続されてもよい。このような回路構成のもとでは、１６個の発光素子１２０を含む面発光光源２００を単位とするローカルディミング動作が可能である。もちろん、配線層１８０による複数の発光素子１２０の接続は、図８に示す例に限定されず、面発光光源２００中の各発光モジュール１００が独立して駆動するように接続されていてもよい。あるいは、面発光光源２００に含まれる発光モジュール１００を複数の群に分割し、複数の発光モジュール１００を含む群の単位で発光素子１２０を駆動可能に複数の発光素子１２０を電気的に接続してもよい。
図９は、複数の面発光光源２００を二次元に配置した例を示す。複数の面発光光源２００を二次元に配置することにより、大面積の発光面が得られる。
図９に示す面発光光源３００は、図１に示す面発光光源２００を複数個有する。図９は、面発光光源２００を８行１６列に配置した例であり、面発光光源２００の二次元配列を導光板２１０の上面２１０ａ側から見た外観を模式的に示している。
行方向または列方向において隣接する２つの面発光光源２００の導光板２１０は、典型的には、互いに直接に接触する。しかしながら、隣接する２つの面発光光源２００の導光板２１０が互いに直接に接触するようにして二次元配列が形成されることは必須ではなく、互いに隣接する２つの導光板２１０間に、これらを互いに光学的に結合する導光構造が介在されてもよい。このような導光構造は、例えば、導光板２１０の側面に透光性の接着剤を付与した後、付与した接着剤を硬化させることによって形成できる。あるいは、互いに間隔をあけて複数の面発光光源２００を二次元に配置し、互いに隣接する２つの導光板２１０の間の領域を透光性の樹脂材料で充填後、樹脂材料を硬化させることによって導光構造を形成してもよい。導光板２１０間に位置する導光構造の材料としては、例えば上述の第１接合部材１６０と同様の材料を用いることができる。導光構造の母材として、導光板２１０の材料と同等かそれ以上の屈折率を有する材料を用いることができると有益である。導光板２１０間に位置する導光構造に光拡散機能を付与してもよい。
各面発光光源２００の縦方向の長さＬおよび横方向の長さＷが、例えばそれぞれおよそ２４．３ｍｍおよび２１．５ｍｍである場合、図９に示す面発光光源２００の配列は、アスペクト比が１６：９の、１５．６インチのスクリーンサイズに適合している。例えば、図９に示す面発光光源３００は、１５．６インチのスクリーンサイズを有するラップトップパソコンのバックライトユニットに好適に用いることができる。
この例では、各面発光光源２００の上面である、導光板２１０の上面２１０ａの集合が発光面を構成する。そのため、面発光光源３００に含まれる面発光光源２００の数を変更したり、面発光光源２００の配置を変更したりすることにより、スクリーンサイズの異なる複数種の液晶パネルに容易に面発光光源３００を適用することができる。すなわち、面発光光源２００中の導光板２１０等に関する光学計算をやり直したり、導光板２１０を形成するための金型を再製作したりする必要なく、スクリーンサイズの変更に対して柔軟に対応することが可能である。そのため、スクリーンサイズの変更に対して製造コストおよびリードタイムの増大を招来させずに済む。
図１０は、図９に示す複数の面発光光源２００のセットをさらに２行２列に配列した構成を示す。この場合、合計５１２個の面発光光源２００により、アスペクト比が１６：９の、３１．２インチのスクリーンサイズに適合した面発光光源４００を構成することができる。図１０に示す面発光光源２００の配列は、例えば、液晶テレビのバックライトユニットに用いることができる。このように本実施形態によれば、さらに大面積の発光面を得ることも比較的容易である。
複数の面発光光源２００の組み合わせによって、より大面積の発光面を構成する手法によれば、スクリーンサイズに応じて光学系の設計をやり直したり、導光板の形成のための金型を再製作したりすることなく、多様なスクリーンサイズの液晶パネルに柔軟に対応することが可能になる。すなわち、スクリーンサイズに適合したバックライトユニットを低コストかつ短納期で提供し得る。また、仮に、断線等により点灯しない発光素子が存在した場合であっても、不具合が生じた発光素子を含む面発光光源を交換すれば済むという利点も得られる。
図１１は、本開示の他の実施形態による発光モジュールを示す。図２等を参照しながら説明した発光モジュール１００Ａと比較して、図１１に示す発光モジュール１００Ｄは、導光板１１０Ａに代えて、導光板１１０Ｄを有する。
図１１に示す発光モジュール１００Ｄの導光板１１０Ｄの上面１１０ａは、第１領域１１１Ｄおよび第１領域１１１Ｄよりも内側の第２領域１１２Ｄを有し、これら２つの領域のうち第１領域１１１Ｄに複数の凸部１１０ｅが設けられている。この例では、複数の凸部１１０ｅのそれぞれは、円環形状を有する凸リングの形で上面１１０ａの第１領域１１１Ｄに形成されている。なお、図１１では、わかり易さのために、網掛けで陰影を付すことにより複数の凸部１１０ｅを表現している。導光板１１０Ｄの断面は、図２の上段に示す導光板１１０Ａの断面とほぼ同様であり得る。したがって、ここでは、発光モジュール１００Ｄの断面の図示を省略している。
図１１に例示する構成において、複数の凸部１１０ｅは、第１凸リング１１０ｅａと、第１凸リング１１０ｅａよりも外側に位置する第２凸リング１１０ｅｂとを含む。第２凸リング１１０ｅｂは、第１凸リング１１０ｅａよりも大きな幅を有する。図１１に示す例のように、発光素子１２０から離れるに従って例えば複数の凸リングの幅を拡大していくことにより、平面視において単位面積あたりに複数の凸部１１０ｅが占める割合を、発光素子１２０を中心として同心円状に拡大していくことができる。したがって、第１領域に複数のドットの形で複数の凸部を配置した場合と同様に、第１領域において発光素子１２０から離れた位置の輝度を向上させ、輝度ムラを抑制する効果が得られる。
図１１では、第２凸リング１１０ｅｂは、円環形状の一部が欠けた形状で描かれているが、これは、説明の便宜のために各凸リングを誇張して大きく描いているためである。図１１に二点鎖線で示されるように導光板の上面１１０ａの外側に位置する部分まで考慮して円環形状とみなし得る形状であれば、このような形状も本開示における「円環形状」に含まれると考えてよい。
発光素子１２０から離れるに従って、円環形状の凸部の幅を拡大することに代えて、円環形状の凸部の幅を一定としながら複数の凸部の間隔を小さくしていってもよい。このような構成によれば、単位面積あたりに含まれる凸部の数密度を増大させることができ、したがって、平面視において単位面積あたりに複数の凸部１１０ｅが占める割合を同心円状に拡大していくことができる。あるいは、円環形状の凸部の幅を拡大することに加えて、複数の凸部の間隔を小さくしていってもよい。
それぞれが円環形状を有する複数の凸部と、それぞれがドット状の複数の凸部とを上面１１０ａに混在させてもよい。円環形状の凸部に加えてドット状の凸部を配置することにより、円環形状の凸部のみを配置した場合と比較して、円環形状の明暗のパターンの発生を抑制することが可能になる。
図１２は、本開示のさらに他のある実施形態による発光モジュールの断面を模式的に示す。図２および図３を参照しながら説明した発光モジュール１００Ａと比較して、図１２に示す発光モジュール１００Ｅは、導光板１１０Ａに代えて導光板１１０Ｅを有する。導光板１１０Ａと導光板１１０Ｅとの間の主な差異点は、導光板１１０Ｅの上面１１０ａの第１領域１１１Ｅには、複数の凸部１１０ｄに代えて複数の凹部１１０ｆが形成されている点である。これら複数の凹部１１０ｆは、図１２に模式的に示すように、発光素子１２０から離れるに従って例えばその開口１ａが大きくなるような形状を有する。なお、図１２では、説明の便宜上、複数の凹部１１０ｆを誇張して大きく描いている。
第１領域１１１Ｅに設けられる複数の凹部１１０ｆは、例えば複数のドットであり得る。ここで、本明細書における「ドット」とは、平面視において、円および楕円に代表されるような丸い形状を有する構造を一般的に指し、本明細書の「ドット」は、導光板の上面１１０ａから突出する形状および上面１１０ａに対して窪んでいる形状のいずれをも包含するように解釈される。図１２に例示する構成において、複数の凹部１１０ｆの各々は、導光板の上面１１０ａから下面１１０ｂ側に窪んだ構造である。
複数の凹部１１０ｆは、図２、図５および図６を参照しながら説明した複数の凸部１１０ｄを上面１１０ａに関して反転させた形状を有し得る。複数の凹部１１０ｆのそれぞれは、例えば開口１ａが平面視において円形状を有するドット状の窪みであり得る。この例では、図２に示す例と同様に、第１領域１１１Ｅは、上面１１０ａのうち第１穴部１０Ａと重ならない領域の全体を占めており、第１領域１１１Ｅにおいて単位面積あたりに凹部１１０ｆが占める割合は、発光素子１２０を中心として同心円状に増大している。
このように、複数の凹部１１０ｆを第１領域１１１Ｅに配置した場合にも、複数の凸部１１０ｄを配置した場合と同様に、単位面積あたりに占める凹部１１０ｆの割合に応じて、上面１１０ａにおける輝度を向上させ得る。図５に示す例と同様に、仮想的な円Ｒ１と第１穴部１０Ａの開口１０ａとの間に、凹部１１０ｆの配置されない第２領域を設けてもよい。第１領域１１１Ｅに内側領域と外側領域とを設け、外側領域に位置する複数の凹部１１０ｆの直径を、内側領域に位置する複数の凹部１１０ｆの直径よりも大きくしてもよい。
発光素子１２０から離れるに従って凹部１１０ｆのサイズを拡大することに代えて、または、凹部１１０ｆのサイズを拡大することに加えて、図６に示す例と同様に、発光素子１２０から離れるに従って凹部１１０ｆの数密度を増大させてもよい。外側領域における複数の凹部１１０ｆの数密度を、内側領域における複数の凹部１１０ｆの数密度よりも高くしてもよい。このような構成によっても、単位面積あたりに凹部１１０ｆが占める割合を、発光素子１２０を中心として同心円状に増大させることができる。あるいは、発光素子１２０から離れるに従って複数の凹部１１０ｆを密に配置してもよい。例えば、発光素子１２０から離れるに従って複数の凹部１１０ｆの配置ピッチを縮小してもよい。
複数の凹部１１０ｆは、円環形状の溝部の形で上面１１０ａの第１領域に形成されてもよい。例えば、発光素子１２０から離れるに従ってリング状の溝部の幅を拡大することにより、平面視において単位面積あたりに複数の凹部が占める割合を、発光素子１２０を中心として同心円状に拡大し得る。あるいは、それぞれが円環形状を有する複数の凹部の間隔を小さくしていってもよい。
図１３は、本開示のさらに他のある実施形態による発光モジュールの断面を模式的に示す。図１３に示す発光モジュール１００Ｆの導光板１１０Ｆの上面１１０ａは、第１領域１１１Ｆを有している。この例では、第１領域１１１Ｆに、複数の凸部１１０ｄと、複数の凹部１１０ｆとが配置されている。このように、第１領域に複数の凸部と、複数の凹部とを混在させて配置してもよい。導光板の上面１１０ａの第１領域は、それぞれがドット状の複数の凸部、それぞれがドット状の複数の凹部、それぞれが円環形状を有する複数の凸部、および、それぞれが円環形状を有する複数の凹部から選ばれる２種以上の任意の組み合わせを有し得る。
このように、複数の凸部および複数の凹部を導光板の上面１１０ａに混在させてもよい。ここで、面発光光源２００の導光板２１０は、例えば、ポリカーボネート等の熱可塑性の樹脂を材料として、射出成型等の、金型を利用した手法によって形成される。このとき、金型のキャビティに予め凹部を形成しておくことにより、金型に予め形成しておいた凹部の形状に応じた形状の凸部を導光板の表面に容易に形成できる。したがって、凸部と凹部とを比較した場合、導光板の上面１１０ａを凸部を設ける方が形成の容易さの観点からは有利である。
金型を利用した成形法によれば、キャビティの内側に突出する凸部の形状および配置を制御することにより、導光板２１０の上面２１０ａの所望の位置と、上面２１０ａとは反対側の下面の所望の位置とに、所望の形状の凹部を精度良く形成することができる。したがって、例えば、互いの中心が概ね一致するように導光板２１０の上面２１０ａ側の第１穴部と、下面側の第２穴部とを形成することができる。導光板２１０の下面側に第２穴部を設けずに発光体１００Ｕを導光板２１０の下面側に配置してもよい。
第１穴部１０Ａの形状は、図２〜図７、図１１〜図１３に例示する逆円錐台状に限定されず、逆角錐台形状、または、底面１０ｂを有しない逆円錐形状もしくは逆角錐形状等の種々の形状をとり得る。断面視における側面１０ｃの形状は、曲線状、段差または屈曲を含む形状等であってもよい。
図１４に例示するように、第１穴部１０Ａに代えて、側面の傾斜の異なる２つの部分を含む第１穴部１０Ｂを適用してもよい。図１４に示す発光モジュール１００Ｇは、第１領域１１１Ｇに複数の凸部１１０ｄが設けられた導光板１１０Ｇの上面１１０ａに第１穴部１０Ｂを適用した例である。
第１穴部１０Ｂは、上面１１０ａに対して傾斜する第１側面１１ｃを有する第１部分１１Ａと、上面１１０ａに対して傾斜する第２側面１２ｃを有する第２部分１２Ａとを含む。図示するように、第２部分１２Ａの第２側面１２ｃは、第１穴部１０Ｂの形状を規定する１以上の側面のうち、導光板１１０Ｇの上面１１０ａに位置する開口１２ａと、第１部分１１Ａの第１側面１１ｃとの間に位置する部分である。上面１１０ａに対する第１側面１１ｃの傾斜の大きさと、上面１１０ａに対する第２側面１２ｃの傾斜の大きさとは、互いに異なる。図１４に例示する構成において、第１穴部１０Ｂの第１部分１１Ａは、概ね逆円錐体形状を有し、第２部分１２Ａは、逆円錐台形状を有する。
この例では、第１穴部１０Ｂの第１部分１１Ａに反射性樹脂層１３０が位置している。反射性樹脂層１３０は、例えば、第１光反射部材１４０の材料または第２光反射部材１７０の材料と同様の材料から形成され、光反射性を有する。発光素子１２０の上方に反射性樹脂層１３０を配置することにより、発光素子１２０から出射されて導光板１１０Ｇの中央付近で導光板１１０Ｇの上面１１０ａに向かって進行する光を反射性樹脂層１３０で反射させることができる。したがって、発光素子１２０から出射された光を導光板１１０Ｇの面内で効率的に拡散させることが可能になる。また、導光板１１０Ｇの上面１１０ａのうち発光素子１２０の直上の領域の輝度が局所的に極端に高くなることを抑制することができる。ただし、反射性樹脂層１３０が発光素子１２０からの光を完全に遮蔽することは必須ではない。この意味で、反射性樹脂層１３０は、発光素子１２０からの光の一部を透過する半透過の性質を有していてもよい。
第１穴部１０Ｂの第１部分１１Ａの全体が反射性樹脂層１３０で充填されていることは、本開示の実施形態において必須ではない。反射性樹脂層１３０は、第１部分１１Ａの一部を占めていればよい。例えば、第１部分１１Ａの第１側面１１ｃを覆うように反射性樹脂層１３０を第１穴部１０Ｂ内に形成してもよい。反射性樹脂層１３０が省略されることもあり得る。
図１５は、本開示の他のある実施形態による発光モジュールの断面を模式的に示す。図１５に示す発光モジュール１００Ｈは、導光板１１０Ｈと、発光素子１２０および波長変換部材１５０Ａを含む発光体１００Ｔを有する。図１５に模式的に示すように、発光体１００Ｔは、第２接合部材１９０によって導光板１１０Ｈの第２穴部２０の底部に配置されている。
この例では、波長変換部材１５０Ａは、発光素子１２０の上面１２０ａだけでなく、素子本体１２２の側面をも覆っている。このように、波長変換部材の形状は、板状に限定されず、発光素子１２０の側面を覆う形状であってもよい。また、この例では、第１光反射部材１４０は、波長変換部材１５０Ａおよび発光素子１２０のうち、導光板１１０Ｈの上面１１０ａとは反対側に位置する部分をも覆っている。ただし、発光素子１２０の電極１２４の下面は、発光モジュール１００Ｈの下面１００ｂ側において第１光反射部材１４０の下面１４０ｂから露出される。このような構成によれば、発光素子１２０から発光モジュール１００Ｈの下面１００ｂ側に向かって進行する光の下面１４０ｂからの漏れを抑制することができる。
本開示の実施形態は、各種照明用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源等に有用である。特に、液晶表示装置に向けられたバックライトユニットに有利に適用できる。本開示の実施形態による発光モジュールまたは面発光光源は、厚さ低減の要求が厳しいモバイル機器の表示装置用のバックライト、ローカルディミング制御が可能な面発光装置等に好適に用いることができる。
１０、１０Ａ、１０Ｂ 第１穴部
１０ａ 第１穴部の開口
１１Ａ 第１穴部の第１部分
１１ｃ 第１穴部の第１側面
１２Ａ 第１穴部の第２部分
１２ａ 第２部分の開口
１２ｃ 第２部分の第２側面
２０ 第２穴部
１００、１００Ａ〜１００Ｈ 発光モジュール
１００Ｕ、１００Ｔ 発光体
１１０Ａ〜１１０Ｈ 導光板
１１０ａ 導光板の上面
１１０ｂ 導光板の下面
１１０ｄ、１１０ｅ （複数の）凸部
１１０ｆ （複数の）凹部
１１１Ａ〜１１１Ｇ 第１領域
１１１Ｂａ、１１１Ｃａ 第１領域の外側領域
１１１Ｂｂ、１１１Ｃｂ 第１領域の内側領域
１１２Ｂ、１１２Ｄ 第２領域
１２０ 発光素子
１２４ 発光素子の電極
１３０ 反射性樹脂層
１４０ 第１光反射部材
１７０ 第２光反射部材
１４０ｓ 傾斜面
１５０、１５０Ａ 波長変換部材
１６０ 第１接合部材
１９０ 第２接合部材
１８０ 配線層
２００ 面発光光源
２１０ 導光板
２４０ 光反射部材
２５０ ドライバ
２６０ 配線基板
３００、４００ 面発光光源

Claims (11)

  1. 第１穴部が設けられた上面および前記上面とは反対側の下面を有する導光板と、
    前記第１穴部に対向して前記導光板の下面側に配置された発光素子と
    を備え、
    前記導光板の前記上面は、複数の凸部を含む第１領域を有し、
    平面視において単位面積あたりに前記複数の凸部が占める割合は、前記発光素子を中心として同心円状に増大しており、
    前記複数の凸部は、第１凸部および前記第１凸部よりも前記発光素子から離れた位置にある第２凸部を含み、
    平面視において、前記第２凸部は、前記第１凸部よりも大きなサイズを有する、発光モジュール。
  2. 前記導光板の前記上面は、前記第１穴部を取り囲む環状で、平坦面からなる第２領域をさらに有し、
    前記第１領域は、前記第２領域の外側に位置し、前記第２領域を取り囲んでいる、請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記第１領域は、
    外側領域と、
    前記外側領域よりも前記発光素子の近くに位置する内側領域と
    を含み、
    前記複数の凸部のうち前記外側領域に位置する一群の凸部は、平面視において共通の第１サイズを有し、かつ、前記複数の凸部のうち前記内側領域に位置する他の一群の凸部は、平面視において共通の第２サイズを有する、請求項１または２に記載の発光モジュール。
  4. 前記第１凸部および前記第２凸部のそれぞれは、平面視において円形状を有する、請求項３に記載の発光モジュール。
  5. 前記円形状の直径は、前記外側領域において前記内側領域よりも大きい、請求項４に記載の発光モジュール。
  6. 前記複数の凸部の数密度は、前記発光素子から離れるに従って増大している、請求項１から５のいずれかに記載の発光モジュール。
  7. 前記複数の凸部の配置ピッチは、前記発光素子から離れるに従って縮小している、請求項１から６のいずれかに記載の発光モジュール。
  8. 前記導光板の前記下面は、前記第１穴部に対向する位置に第２穴部を有し、
    前記発光素子は、平面視において前記第２穴部の内側に位置する、請求項１から７のいずれかに記載の発光モジュール。
  9. 前記第２穴部の内部であって前記発光素子と前記導光板との間に位置する波長変換部材をさらに備える、請求項８に記載の発光モジュール。
  10. 前記発光素子は、前記導光板とは反対側に電極を有し、
    前記発光モジュールは、前記導光板の前記下面の少なくとも一部を覆う光反射部材をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載の発光モジュール。
  11. 請求項１から１０のいずれかに記載の発光モジュールを複数備える面発光光源であって、
    前記複数の発光モジュールは、二次元に配列されている、面発光光源。
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