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JP7534626B2 - 発光装置及び面状光源 - Google Patents

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JP7534626B2 JP2020209055A JP2020209055A JP7534626B2 JP 7534626 B2 JP7534626 B2 JP 7534626B2 JP 2020209055 A JP2020209055 A JP 2020209055A JP 2020209055 A JP2020209055 A JP 2020209055A JP 7534626 B2 JP7534626 B2 JP 7534626B2
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Description

本発明は、発光装置及び発光モジュールに関する。
発光素子を封止する封止樹脂の上面に反射樹脂を設け、発光素子からの光を透明樹脂の側面から外部に照射する発光装置が知られている（例えば特許文献１）。このような発光装置は、横方向に光が広がり易く、例えば、バックライト用光源などに用いることができる。
特開２０１３－１１５２８０号公報
近年、バックライトはますます薄型化されており、また、複数に分割された領域毎にバックライトの明るさを制御するローカルディミング方式が広がっている。そのため、複数に分割された領域の輝度ムラを抑制するため所望の配光特性を得ることが可能な発光装置が求められている。
本発明に係る実施形態は、所望の配光特性を得ることができる発光装置を提供することを目的とする。
一実施形態の発光装置は、発光素子と、上面視において前記発光素子を囲み、第１側壁、第２側壁、第３側壁及び第４側壁を有する側壁と、前記発光素子及び前記側壁を覆う第１透光性部材と、前記第１透光性部材を覆う遮光性部材と、を備え、前記側壁は、前記第１側壁と前記第２側壁の間には第１開口部が有し、前記第２側壁と前記第３側壁の間には第２開口部が有し、前記第３側壁と前記第４側壁の間には第３開口部が有し、前記第４側壁と前記第１側壁の間には第４開口部が有し、上面視において、前記第１開口部と前記第３開口部とを結ぶ第１直線は第１方向に延びて、前記第２開口部と前記第４開口部とを結ぶ第２直線は前記第１方向と直交する第２方向に延びる。
本発明の一実施の形態の発光装置によれば、所望の配光特性を得ることができる発光装置を提供することができる。
本実施形態に係る発光装置を示す模式上面図である。 図１Ａに示す発光装置から、第１透光性部材、第２透光性部材および遮光性部材を省略した模式上面図である。 図１に示すＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線における模式断面図である。 図１に示すＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線における模式断面図である。 本実施形態に係る第１リード及び第２リードを示す模式上面図である。 本実施形態に係る発光装置の変形例１を示す模式上面図であって、第１透光性部材、第２透光性部材および遮光性部材を省略した模式上面図である。 本実施形態に係る発光装置の変形例１の模式断面図である。 本実施形態に係る発光装置の変形例２の模式断面図である。 本実施形態に係る発光モジュールを示す模式上面図であって、光学部材を省略した模式上面図である。 図７に示すＶＩＩＩＡ－ＶＩＩＩＡ線における模式断面図である。 図７に示すＶＩＩＩＢ－ＶＩＩＩＢ線における模式断面図である。
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、本開示による発光装置及び発光モジュールは、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、分かり易さのために誇張されている場合があり、実際の発光装置又は発光モジュールにおける寸法、形状及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したり、断面図として切断面のみを示す端面図を用いたりすることがある。
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。また、特定の方向又は位置を示す用語（例えば、「上」、「下」及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又は位置を分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又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。本明細書において「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、本明細書において「直交」又は「垂直」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。さらに、「上」と表現する位置関係は接している場合と接していないが上方に位置している場合も含む。
＜実施形態＞
本実施形態に係る発光装置１００を図１から図６Ｂを参照して説明する。発光装置１００は、発光素子１０と、側壁２０と、第１透光性部材３０と、遮光性部材４０と、を備える。発光装置１００は、さらに第２透光性部材５０と、被覆部材７０と、を備えていてもよい。側壁２０は、上面視において発光素子１０を囲んでいる。側壁２０は、第１側壁２１、第２側壁２２、第３側壁２３及び第４側壁２４を有する。更に、側壁２０は第１開口部２１Ａ、第２開口部２２Ａ、第３開口部２３Ａ及び第４開口部２４Ａを有する。第１開口部２１Ａは、第１側壁２１と第２側壁２２の間に位置する。第２開口部２２Ａは、第２側壁２２と第３側壁２３の間に位置する。第３開口部２３Ａは、第３側壁２３と第４側壁２４の間に位置する。第４開口部２４Ａは、第４側壁２４と第１側壁２１の間に位置する。上面視において、第１開口部２１Ａと第３開口部２３Ａとを結ぶ第１直線Ｌ１は第１方向に延びる。尚、第１直線Ｌ１とは、第１開口部２１Ａと第３開口部２３Ａとを結ぶ複数の直線の内の１本とする。図２において、第１方向はＸ方向及びＹ方向に対して４５°の角度で交わる。上面視において、第２開口部２２Ａと第４開口部２４Ａとを結ぶ第２直線Ｌ２は第１方向と直交する第２方向に延びる。尚、第２直線Ｌ２とは、第２開口部２２Ａと第４開口部２４Ａとを結ぶ複数の直線の内の１本とする。図２において、第２方向はＸ方向及びＹ方向に対して４５°の角度で交わる。Ｚ方向は、第１方向及び第２方向と直交する。第１透光性部材３０は、発光素子１０及び側壁２０を覆う。遮光性部材４０は、第１透光性部材３０を覆う。
発光装置１００の側壁２０は、第１開口部２１Ａ、第２開口部２２Ａ、第３開口部２３Ａ及び第４開口部２４Ａを有しているので、第１開口部２１Ａ、第２開口部２２Ａ、第３開口部２３Ａ及び第４開口部２４Ａから発光素子１０からの光を取り出しやすくなる。これにより、発光装置１００の配光特性を所望の配光特性に調整しやすくできる。
例えば、光源が略矩形形状の発光領域を照らしたい場合には、光源からの距離が遠くなりやすい発光領域の角部は輝度が低下する恐れがある。発光領域の角部の輝度低下を抑制するために、所望の配光特性を得ることができる光源が求められている。上面視において、第１開口部２１Ａと第３開口部２３Ａとを結ぶ第１直線Ｌ１は第１方向に延びており、第２開口部２２Ａと第４開口部２４Ａとを結ぶ第２直線Ｌ２は第１方向と直交する第２方向に延びているので、発光装置１００は、第１直線Ｌ１及び第２直線Ｌ２の近傍において発光素子からの光を取り出しやすい。例えば、第１直線Ｌ１を延長した線分が発光領域の角部の近傍に位置することにより発光領域の角部の輝度低下を抑制することができる。また、第２直線Ｌ２を延長した線分が発光領域の角部の近傍に位置することにより発光領域の角部の輝度低下を抑制することができる。
発光装置１００は、遮光性部材４０が第１透光性部材３０を介して発光素子１０の上面を覆っている。このため、遮光性部材４０によって覆われている部分から発光素子１０からの光を出射されることを抑制できる。これにより、発光装置１００の配光特性を所望の配光特性に調整しやすくできる。例えば、発光素子１０の上面が遮光性部材４０によって覆われていることにより、発光素子からの光が横方向に出射されやすくなる。これにより、発光素子からの光が発光領域の角部を照らしやすくなる。このため、発光領域の角部の輝度低下を抑制することができる。
以下、発光装置１００を構成する各要素について詳説する。
（発光素子１０）
発光素子１０は、電圧を印加することで自ら発光する半導体素子であり、窒化物半導体等から構成される公知の半導体素子を適用できる。発光素子としては、例えばＬＥＤチップが挙げられる。発光素子１０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。また、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、主波長が±１０ｎｍ以内のこととする。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１０は、１つの発光装置において１つのみ搭載されていてもよいし、複数個搭載されていてもよい。この場合、光度を向上させるために、同じ発光色の発光素子を複数個組み合わせてもよい。また、例えば、赤色、緑色、青色に対応するように、発光色の異なる発光素子を複数個組み合わせることにより、色再現性を向上させることができる。発光装置が複数の発光素子備えている場合には、全てが直列接続されていてもよいし、並列接続されていてもよいし、直列及び並列接続が組み合わせられていてもよい。
（側壁２０）
側壁２０は、上面視において発光素子１０を囲んでいる。発光素子のピーク波長に対する側壁２０の透過率は、発光素子のピーク波長に対する第１透光性部材３０の透過率よりも低い。側壁２０の透過率が低いことにより、発光素子１０からの光を側壁２０によって遮りやすくなる。これにより、発光装置１００の配光特性を所望の配光特性に調整しやすくなる。また、側壁２０は発光素子からの光に対して遮光性を有する部材であることが好ましい。これにより、発光素子１０からの光を側壁２０によって遮りやすくなる。尚、本明細書において遮光性を有するとは、発光素子のピーク波長に対する透過率が４０％以下とする。尚、発光装置が複数の発光素子を備える場合には、少なくとも１つの発光素子のピーク波長に対する透過率が４０％以下であればよい。側壁２０は、発光素子からの光を反射してもよく、発光素子からの光を吸収してもよい。発光素子のピーク波長に対する側壁２０の反射率は、発光素子のピーク波長に対する第１透光性部材３０の反射率よりも高いことが好ましい。このようにすることで、発光素子からの光が側壁に吸収されにくくなるので発光装置の光取り出し効率が向上する。また、側壁２０は反射性を有することが好ましい。尚、本明細書において反射性を有するとは、発光素子のピーク波長に対する反射率が６０％以上である。尚、発光装置が複数の発光素子を備える場合には、少なくとも１つの発光素子のピーク波長に対する反射率が６０％以上であればよい。
側壁２０は、第１側壁２１、第２側壁２２、第３側壁２３及び第４側壁２４を有する。更に、側壁２０は第１開口部２１Ａ、第２開口部２２Ａ、第３開口部２３Ａ及び第４開口部２４Ａを有する。第１開口部２１Ａは、第１側壁２１と第２側壁２２の間に位置する。第２開口部２２Ａは、第２側壁２２と第３側壁２３の間に位置する。第３開口部２３Ａは、第３側壁２３と第４側壁２４の間に位置する。第４開口部２４Ａは、第４側壁２４と第１側壁２１の間に位置する。上面視において、第１開口部２１Ａと第３開口部２３Ａとを結ぶ第１直線Ｌ１は第１方向に延びる。上面視において、第２開口部２２Ａと第４開口部２４Ａとを結ぶ第２直線Ｌ２は第２方向に延びる。
図２に示すように、上面視において第１側壁２１の外縁は、Ｘ方向と平行に延びていてもよい。第２側壁２２の外縁は、Ｙ方向と平行に延びていてもよい。第３側壁２３は、第１側壁２１と対向している。第３側壁２３の外縁は、Ｘ方向と平行に延びていてもよい。第４側壁２４は、第２側壁２２と対向している。第４側壁２４の外縁は、Ｙ方向と平行に延びていてもよい。
側壁２０が第１開口部２１Ａ、第２開口部２２Ａ、第３開口部２３Ａ及び第４開口部２４Ａを有することにより、発光素子１０からの光を第１開口部２１Ａ、第２開口部２２Ａ、第３開口部２３Ａ及び第４開口部２４Ａから取り出しやすくなる。これにより、発光装置１００の配光特性を所望の配光特性に調整することができる。上面視において、第１開口部２１Ａと第３開口部２３Ａとを結ぶ第１直線Ｌ１は第１方向に延びており、上面視において、第２開口部２２Ａと第４開口部２４Ａとを結ぶ第２直線Ｌ２は第２方向に延びる。これにより、発光素子１０からの光を第１方向及び第２方向に広げやすくなる。
（樹脂部材６０）
図３Ａ、図３Ｂに示すように、発光装置１００は樹脂部材６０と、第１リード６１と、第２リード６２と、を備えていてもよい。樹脂部材６０は、第１リード６１と第２リード６２の間に位置し第１リード６１と第２リード６２を保持する部材である。樹脂部材６０は、側壁２０を有していてもよい。樹脂部材６０が側壁２０を有する場合において、側壁２０は、第１リード６１及び第２リード６２の上面より上方に位置する樹脂部材６０の一部とする。樹脂部材６０は、樹脂材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの公知の材料を用いることができる。熱可塑性樹脂の場合には、例えば、ポリフタルアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、不飽和ポリエステルなどを用いることができる。熱硬化性樹脂の場合には、例えば、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂などを用いることができる。特に、樹脂材料として、耐熱性および耐光性に優れたエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
樹脂部材６０は、樹脂材料に、光反射性物質を含有することが好ましい。光反射性物質としては、発光素子からの光を吸収しにくく、樹脂材料に対して屈折率差の大きい部材を用いることが好ましい。このような光反射性物質は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等が挙げられる。光反射性物質は、例えば、樹脂材料に対して１０重量％以上９０重量％以下で含有させることができる。
（第１リード６１、第２リード６２）
第１リード６１及び第２リード６２は、発光素子の一対の電極の負極又は正極のいずれかと電気的に接続して発光素子に通電するための部材である。第１リード６１及び第２リード６２は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、鉄、ニッケル、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などの金属を用いて、圧延、打ち抜き、押し出し、ウェットもしくはドライエッチングによるエッチング又はこれらの組み合わせ等の加工により所定の形状に形成することができる。これらは単層であってもよいし、積層構造であってもよい。特に、安価で放熱性が高い銅を用いることが好ましい。第１リード６１及び第２リード６２は、例えば、反射率向上を目的に、銀、アルミニウム、銅及び金などの金属めっきを、単層又は積層構造で一部に又は全面に施していてもよい。なお、第１リード６１及び第２リード６２の最表面に銀を含む金属層が形成される場合は、銀を含む金属層の表面に酸化ケイ素等の保護層を設けることが好ましい。これにより、銀を含む金属層が大気中の硫黄成分等によって変色することを抑制することができる。保護層の成膜方法は、例えば、スパッタ等の真空プロセス等の公知の方法が挙げられる。
図３Ａ、図３Ｂ、図４に示すように、第１リード６１の上面は、第１凹部６１Ａを有することが好ましい。図３Ａ、図３Ｂに示すように、第１凹部６１Ａ内に樹脂部材６０が位置することで、第１リード６１と樹脂部材６０とが接する面積を大きくすることができる。これにより、第１リード６１と樹脂部材６０との密着性が向上する。同様に、第２リード６２の上面は、第２凹部６２Ａを有することが好ましい。
（第１透光性部材３０）
第１透光性部材３０は、発光素子からの光に対して透光性を有する部材である。第１透光性部材３０は、発光素子１０及び側壁２０を覆っている。これにより、第１透光性部材３０を介して発光素子１０からの光を外部に取り出すことができる。図３Ａ、図３Ｂに示すように、第１透光性部材３０は、発光素子１０の上面１０Ａ及び側壁２０の上面２０Ａを覆っている。第１透光性部材３０は第２透光性部材５０を介して発光素子１０の上面１０Ａを覆っていてもよく、発光素子１０の上面１０Ａと接して発光素子１０を覆っていてもよい。尚、本明細書において透光性を有するとは、発光素子のピーク波長に対する透過率が５０％以上である。尚、発光装置が複数の発光素子を備える場合には、少なくとも１つの発光素子のピーク波長に対する透過率が５０％以上であればよい。
第１透光性部材３０の厚み等を種々選択することにより、発光装置１００の配光特性を所望の配光特性に調整することができる。図３Ａに示すように、第１透光性部材３０の厚みＴ１は、発光素子１０の厚みＴ２より厚くてもよい。また、第１透光性部材３０の厚みＴ１は、側壁２０の厚みＴ３より厚くてもよい。第１透光性部材３０の厚みが厚いことにより、第１透光性部材３０から発光素子１０の光を取り出しやすくなる。尚、本明細書において厚みとは、Ｚ方向における各部材の長さの最大値とする。
第１透光性部材３０は母材として、例えば、樹脂材料を用いることができる。第１透光性部材３０の母材に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れているので好ましい。例えば、第１透光性部材３０は母材としてジメチルシリコーン樹脂を用いることができる。
第１透光性部材３０は光反射性物質を含有してもよい。このようにすることで、発光装置の配光特性の調整が容易になる。光反射性物質としては、発光素子からの光を吸収しにくく、母材に対して屈折率差の大きい部材を用いることが好ましい。このような光反射性物質は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等が挙げられる。また、第１透光性部材３０は波長変換部材を含有してもよい。このようにすることで、発光装置の色調整が容易になる。第１透光性部材３０に含まれる波長変換部材は１種類でもよく複数種類でもよい。第１透光性部材３０に含有される蛍光体は分散していてもよく、偏在していてもよい。波長変換部材には、公知の蛍光体を用いることができる。蛍光体の例は、ＫＳＦ系蛍光体等のフッ化物系蛍光体、ＣＡＳＮ等の窒化物系蛍光体、ＹＡＧ系蛍光体、βサイアロン蛍光体等である。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部材の例であり、ＹＡＧ系蛍光体は、青色光を黄色光に変換する波長変換部材の例である。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部材の例である。波長変換部材は、量子ドット蛍光体であってもよい。
（遮光性部材４０）
遮光性部材４０は、発光素子からの光に対して遮光性を有する部材である。遮光性部材４０は第１透光性部材３０を覆っている。これにより、第１透光性部材３０から出射される発光素子１０からの光の一部を遮ることができる。これにより、発光装置１００の配光特性を所望の配光特性を調整しやすくなる。遮光性部材は、発光素子からの光を反射してもよく、発光素子からの光を吸収してもよい。遮光性部材は、反射性を有することが好ましい。このようにすることで、発光素子からの光が遮光性部材に吸収されにくくなるので発光装置の光取り出し効率が向上する。発光素子のピーク波長に対する遮光性部材４０の反射率は、発光素子のピーク波長に対する第１透光性部材３０の反射率よりも高いことが好ましい。
遮光性部材４０としては、金属を用いてもよく、光反射性物質を含有した樹脂材料を用いてもよい。遮光性部材４０の母材として樹脂材料を用いる場合には、第１透光性部材と同様の樹脂材料を用いることができる。また、光反射性物質としては、第１透光性部材と同様に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等を用いることができる。光反射性物質は例えば、樹脂材料に対して１０重量％以上９０重量％以下で含有させることができる。第１透光性部材の母材の線膨張係数と遮光性部材の母材の線膨張係数との差は、特に限定されないが３０ｐｐｍ以内であることが好ましい。これにより、第１透光性部材３０と遮光性部材４０が剥がれることを抑制することができる。尚、第１透光性部材と遮光性部材は接していてもよく、第１透光性部材と遮光性部材の間に公知の接着部材が位置していてもよい。例えば、第１透光性部材３０の母材としてジメチルシリコーン樹脂を用いる場合には、遮光性部材４０の母材としてジメチルシリコーン樹脂を用いてもよい。
（第２透光性部材５０）
図３Ａ、図３Ｂに示すように発光装置１００は第２透光性部材５０を備えていてもよい。第２透光性部材５０は、波長変換部材を含み、発光素子の側面を覆っている。波長変換部材は、発光素子からの光の一部を吸収し異なる波長の光に変換する部材である。第２透光性部材５０は、発光素子の上面を覆っていてもよい。これにより、発光素子からの光を異なる波長の光に変換させやすくなる。第２透光性部材５０が発光素子の上面を覆う場合には、第１透光性部材３０は第２透光性部材５０を介して発光素子の上面を覆っている。
第２透光性部材５０が発光素子を覆うことにより、発光装置の色調整が容易になる。第２透光性部材５０に含まれる波長変換部材は１種類でもよく複数種類でもよい。第２透光性部材５０に含有される波長変換部材は分散していてもよく、偏在していてもよい。第２透光性部材５０に含有される波長変換部材は発光素子側に偏在していることが好ましい。つまり、－Ｚ方向側に位置する波長変換部材の濃度が、＋Ｚ方向側に位置する波長変換部材の濃度よりも高いことが好ましい。このようにすることで、発光素子からの光が波長変換部材の濃度が高い部分を通過する光路長を略一定にしやすくなるので、発光装置の色むらを抑制しやすくなる。例えば、製造工程において、第２透光性部材５０内で波長変換部材を沈降させることにより、発光素子側に波長変換部材を偏在させることができる。波長変換部材には、公知の蛍光体を適用することができる。第１透光性部材が波長変換部材を含む場合には、第２透光性部材５０に含まれる波長変換部材の濃度は、第１透光性部材に含まれる波長変換部材の濃度よりも高いことが好ましい。第２透光性部材５０は、第１透光性部材よりも発光素子の近傍に位置しているので第２透光性部材５０の濃度が高いことで、効率よく波長変換部材に発光素子からの光を当てることができる。また、発光装置１００が第２透光性部材５０を備える場合には、第１透光性部材は波長変換部材を含有していなくてもよい。第１透光性部材が波長変換部材を含有していないことで、発光素子からの光を第１透光性部材から外部に取り出しやすくなる。
第２透光性部材５０は母材として、例えば、樹脂材料を用いることができる。第２透光性部材５０の母材として、第１透光性部材と同様の樹脂材料を用いてもよい。第１透光性部材の母材の屈折率と第２透光性部材の母材の屈折率との差は、０．０５以内であることが好ましい。このようにすることで、発光素子からの光が第１透光性部材と第２透光性部材の界面で反射又は屈折することを抑制することができる。これにより、発光素子からの光が第２透光性部材から第１透光性部材に導光しやすくなるので発光装置の光取り出し効率が向上する。例えば、第１透光性部材３０の母材としてジメチルシリコーン樹脂を用いる場合には、第２透光性部材５０の母材としてジメチルシリコーン樹脂を用いてもよい。
図５、図６Ａに示すように第２透光性部材５０は発光装置の外縁にまで位置していてもよく、図２、図３Ｂ、図６Ｂに示すように、第２透光性部材５０は発光装置の外縁から離れていてもよい。第２透光性部材５０は、発光装置の外縁から離れていることが好ましい。このようにすることで、第２透光性部材５０が発光装置の外縁にまで位置する場合よりも、第１方向おける第２透光性部材５０の長さとＸ方向における第２透光性部材５０の長さの差を小さくしやすくなる。これにより、第１方向に進む発光素子からの光とＸ方向に進む発光素子からの光が波長変換部材を含む第２透光性部材５０を透過する光路長の差を小さくすることができるので、発光装置１００の色むらを抑制しやすくなる。尚、図６Ａは、図５に示す発光装置１００Ａの第１直線Ｌ１における模式断面図である。
図６Ｂに示す発光装置１００Ｂの外縁から離れる第２透光性部材５０は、例えば、硬化前の第２透光性部材５０の粘度を調整することにより形成することができる。硬化前の第２透光性部材５０が発光装置１００Ｂの外縁にまで濡れ広がらない程度に硬化前の第２透光性部材５０の粘度を高くすることにより、発光装置１００Ｂの外縁から離れた第２透光性部材５０を形成することができる。
図６Ｂに示すように発光装置１００Ｂは第３透光性部材５１を備えていてもよい。第３透光性部材５１は、第１透光性部材３０と第２透光性部材５０の間に位置する。つまり、第１透光性部材３０は第３透光性部材５１を介して第２透光性部材５０を覆っている。発光装置１００Ｂが第３透光性部材５１を備えることで発光装置の機械的強度を向上させることができる。第３透光性部材５１の材料としては第１透光性部材３０と同様の材料を用いることができる。
図２、図３Ｂに示すように発光装置１００は被覆部材７０を備えていてもよい。被覆部材７０は、発光素子からの光に対して透光性を有する部材である。発光素子のピーク波長に対する被覆部材７０の透過率は、発光素子のピーク波長に対する側壁２０の透過率よりも高い。被覆部材７０は第１被覆部材７１、第２被覆部材７２、第３被覆部材７３及び第４被覆部材７４を備える。第１被覆部材７１は第１開口部２１Ａを覆う。第２被覆部材７２は第２開口部２２Ａを覆う。第３被覆部材７３は第３開口部２３Ａを覆う。第４被覆部材７４は第４開口部２４Ａを覆う。第１開口部２１Ａ、第２開口部２２Ａ、第３開口部２３Ａ及び／又は第４開口部２４Ａを開口部と呼ぶことがある。被覆部材７０が開口部を覆うことで、例えば、硬化前の第２透光性部材５０が発光素子を覆うように塗布して第２透光性部材５０を形成する場合には、被覆部材７０が開口部を覆っていることで硬化前の第２透光性部材５０を被覆部材７０により堰き止めることができる。これにより、発光装置の外縁から離れる第２透光性部材５０を形成することができる。図２に示すように、上面視において発光装置１００が矩形形状である場合には、第１被覆部材７１、第２被覆部材７２、第３被覆部材７３及び第４被覆部材７４は、発光装置の４隅に位置していてもよい。
被覆部材７０は母材として、例えば、樹脂材料を用いることができる。被覆部材７０の母材に用いる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂及び変性シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れているので好ましい。被覆部材７０は光反射性物質を含有してもよい。このようにすることで、発光装置の配光特性の調整が容易になる。
図３Ｂに示すように第１被覆部材７１は、発光素子１０と対向する第１面７１Ａを有する。第１面７１Ａの形状は下側から上側に向かい発光素子１０から離れるように傾斜する。また、第１被覆部材７１の母材の屈折率は、第２透光性部材５０の母材の屈折率より高いことが好ましい。このようにすることで、第１面７１Ａによって発光素子１０から横方向に進む光を上方向に進む光に変えることができる。これにより、発光装置１００を実装する配線基板に発光素子からの光が吸収されることを抑制することができる。例えば、第１透光性部材３０の母材としてジメチルシリコーン樹脂を用いる場合には、第１被覆部材７１の母材としてフェニルシリコーン樹脂を用いてもよい。尚、第２被覆部材７２、第３被覆部材７３及び／又は第４被覆部材７４は第１被覆部材７１と同様の形状としてもよい。
次に、本実施形態に係る発光モジュール１０００を図７から図８Ｂを参照して説明する。本実施形態に係る発光モジュール１０００は、上述の発光装置１００と、区画部材２００と、を備える。発光モジュール１０００は、更に配線基板３００を備えていてもよい。以下、発光モジュール１０００を構成する各要素について詳説する。
（区画部材２００）
区画部材２００は、発光モジュールの発光領域を区画する部材である。区画部材２００は、発光素子からの光に対して反射性を有する。例えば、区画部材２００によって区画された領域毎に発光装置の点灯を制御することでローカルディミング方式の発光モジュールとすることができる。図７に示すように、上面視において区画部材２００は発光装置１００を囲んでいる。これにより、発光装置１００から横方向に進む光を区画部材２００によって遮ることができるので各発光領域のコントラストを向上させることができる。例えば、図７に示すように、隣接する発光領域を第１発光領域Ｒ１と第２発光領域Ｒ２とし、第１発光領域Ｒ１内に配置される発光装置を第１発光装置１０１とし、第２発光領域Ｒ２内に配置される発光装置を第２発光装置１０２とする。第１発光装置１０１が点灯し第２発光装置１０２が不点灯の場合に、第１発光装置１０１を囲む区画部材２００があることで、第１発光装置１０１からの光が第２発光領域Ｒ２内に入射することを抑制できる。これにより、第１発光領域Ｒ１と第２発光領域Ｒ２間でのコントラスト比を向上させることができる。
区画部材２００は、第３方向に延びる第１壁部２１１と、第３方向と直交する第４方向に延びる第２壁部２１２と、第１壁部と対向し第３方向に延びる第３壁部２１３と、第２壁部と対向し第４方向に延びる前記第４壁部２１４と、を有していてもよい。図７において、第３方向とはＸ方向であり、第４方向とはＹ方向である。第１直線Ｌ１が延びる方向である第１方向は、第３方向に対して４０°以上５０°以下の角度で傾斜することが好ましい。換言すると、第１方向と第３方向と成す角度θ１は４０°以上５０°以下であることが好ましい。このようにすることで、発光装置からの光が発光領域の角部の近傍に出射されやすくなるので、発光領域の角部の輝度低下を抑制することができる。尚、第１方向が第３方向に対して傾斜する角度は、第１方向と第３方向とが成す角度のうち鋭角の方の角度を意味する。第１方向は、第３方向に対して４５°の角度で傾斜していてもよい。同様に、第２直線Ｌ２が延びる方向である第２方向は、第３方向に対して４０°以上５０°以下の角度で傾斜することが好ましい。第２方向は、第３方向に対して４５°の角度で傾斜していてもよい。第１壁部２１１、第２壁部２１２、第３壁部２１３及び／又は第４壁部２１４を壁部と呼ぶことがある。尚、本明細書において、発光領域とは、上面視において第１壁部２１１、第２壁部２１２、第３壁部２１３及び／又は第４壁部２１４に囲まれる領域のことである。尚、発光領域は壁部を含まないとする。
図７に示すように、上面視において、第１壁部２１１と重なり第３方向と平行に延びる第３直線Ｌ３と、第２壁部２１２と重なり第４方向と平行に延びる第４直線Ｌ４と、の交点を第１交点Ｐ１とする。第１交点Ｐ１は第１直線Ｌ１上に位置することが好ましい。これにより、発光装置１００からの光が発光領域の角部に出射されやすくなるので、発光領域の角部の輝度低下を抑制することができる。同様に、上面視において、第３壁部２１３と重なり第３方向と平行に延びる第５直線Ｌ５と、第４壁部２１４と重なり第４方向と平行に延びる第６直線Ｌ６と、の交点である第２交点Ｐ２は、第１直線Ｌ１上に位置することが好ましい。また、第３直線Ｌ３と、第６直線Ｌ６と、の交点である第３交点Ｐ３は、第２直線Ｌ２上に位置することが好ましい。これにより、発光装置からの光が発光領域の角部に出射されやすくなる。第４直線Ｌ４と、第５直線Ｌ５と、の交点である第４交点Ｐ４は、第２直線Ｌ２上に位置することが好ましい。
図８Ａ、図８Ｂに示すように区画部材２００の一部は発光装置１００よりも上方に位置することが好ましい。このようにすることで、発光装置１００からの光を区画部材２００で遮りやすくなるので各発光領域のコントラストを向上させることができる。
図８Ａ、図８Ｂに示すように区画部材２００は、壁部の下端と繋がる底部２２０を有していてもよい。底部２２０は、配線基板３００の上面を覆っていることが好ましい。これにより、発光素子からの光が発光装置１００を実装する配線基板に吸収されることを抑制することができる。
発光モジュール１０００は配線基板３００を備えていてもよい。配線基板３００は、発光装置１００を載置するための部材である。配線基板３００は、基材３０１と、基材３０１上に設けられた配線３０２と、を有している。配線基板３００は、更に配線３０２の一部を覆う光反射性の絶縁性樹脂３０３を有してもよい。配線基板３００が光反射性の絶縁性樹脂３０３を有している場合、発光装置１００は絶縁性樹脂３０３から露出する配線３０２上に載置される。
基材３０１は、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂、セラミックス等によって形成できる。基材３０１の材料として樹脂を用いると、低コストや成型容易性の点で有利である。基材３０１の材料として樹脂を用いる場合は、ガラス繊維、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の無機フィラーを樹脂中に混合してもよい。
配線３０２は、導電性の接合部材を介して発光装置と電気的に接続され、発光装置に外部から電流を供給する部材である。配線３０２は、正と負の少なくとも２つ以上に離隔したパターンを有する。配線３０２は、発光装置１００を載置する面に形成される。
配線３０２の材料の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル、等の金属板およびリードフレーム等が挙げられる。これらの材料の表面を、更に金属膜で覆ってもよい。この金属膜の材料としては、例えば、銀、又は銀と、銅、金、アルミニウム、ロジウム等との合金の単層又は多層構造が挙げられる。金属膜は、めっき法、スパッタ法、蒸着法等の公知の方法を用いることができる。
絶縁性樹脂３０３は、配線３０２の絶縁を行う部材である。絶縁性樹脂３０３の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料が挙げられる。絶縁性樹脂３０３は、発光装置からの光が配線基板に吸収されることを抑制するために反射性を有していることが好ましい。例えば、樹脂材料に光反射性物質を含有させることが好ましい。
発光モジュール１０００は、区画部材２００上に、光拡散板、プリズムシート、及び偏光シートからなる群から選択される少なくとも一種を有してもよい。発光モジュール１０００がこれらの光学部材の一種以上を有することで、光の均一性を更に向上できる。
具体的には、図８Ａ、図８Ｂに示すように、発光モジュール１０００は、光拡散板５０１と、プリズムシート（第１プリズムシート５０２及び第２プリズムシート５０３）と、偏光シート５０４と、を有する光学部材５００を備えてもよい。光学部材５００は、区画部材２００と接していてもよく、区画部材２００と接していなくてもよい。光学部材５００と区画部材２００とが接することにより、第１発光装置１０１からの光が第２発光領域Ｒ２内に入射することを抑制しやすくなる。また、光学部材５００に液晶表示パネル等の表示パネルを配置することで、直下型バックライト用光源として用いる面発光型の発光装置とすることができる。光学部材５００における各部材の積層の順序は任意に設定できる。
（光拡散板５０１）
光拡散板５０１は、発光装置１００の上方に配置されている。光拡散板５０１は、平坦な板状部材であることが好ましいが、その表面に凹凸が配置されてもよい。光拡散板５０１は、実質的に配線基板３００に対して平行に配置されることが好ましい。
光拡散板５０１は、例えば、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂等、可視光に対して光吸収の少ない材料から構成できる。入射した光を拡散させるために、光拡散板５０１は、その表面に凹凸を設けてもよいし、光拡散板５０１中に屈折率の異なる材料を分散させてもよい。凹凸は、例えば、０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の大きさとすることができる。屈折率の異なる材料としては、例えば、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂等から選択して用いることができる。
光拡散板５０１の厚み、光拡散の程度は、適宜設定することができ、光拡散シート、ディフューザーフィルム等として市販されている部材を利用できる。例えば、光拡散板５０１の厚みは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることができる。
（第１プリズムシート５０２及び第２プリズムシート５０３）
第１プリズムシート５０２及び第２プリズムシート５０３はその表面に、所定の方向に延びる複数のプリズムが配列された形状を有する。例えば、第１プリズムシート５０２は、Ｙ方向に延びる複数のプリズムを有し、第２プリズムシート５０３は、Ｘ方向に延びる複数のプリズムを有することができる。第１プリズムシート５０２及び第２プリズムシート５０３は、種々の方向から入射する光を、発光モジュール１０００に対向する表示パネルへ向かう方向に屈折させることができる。これにより、発光装置１００からの光を発光モジュール１０００の発光面側から取り出しやすくなる。
（偏光シート５０４）
偏光シート５０４は、例えば、液晶表示パネル等の表示パネルのバックライト側に配置された偏光板の偏光方向に一致する偏光方向の光を選択的に透過させ、その偏光方向に垂直な方向の偏光を第１プリズムシート５０２及び第２プリズムシート５０３側へ反射させることができる。偏光シート５０４から戻る偏光の一部は、第１プリズムシート５０２、第２プリズムシート５０３、及び光拡散板５０１で再度反射される。このとき、偏光方向が変化し、例えば、液晶表示パネルの偏光板の偏光方向を有する偏光に変換され、再び偏光シート５０４に入射し、表示パネルへ出射する。これにより、発光モジュール１０００から出射する光の偏光方向を揃え、表示パネルの輝度向上に有効な偏光方向の光を高効率で出射させることができる。偏光シート５０４、第１プリズムシート５０２、第２プリズムシート５０３等は、バックライト用の光学部材として市販されているものを用いることができる。
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である。
１０ 発光素子
２０ 側壁
２１ 第１側壁
２２ 第２側壁
２３ 第３側壁
２４ 第４側壁
３０ 第１透光性部材
４０ 遮光性部材
５０ 第２透光性部材
６０ 樹脂部材
６１ 第１リード
６２ 第２リード
７０ 被覆部材
１００ 発光装置
２００ 区画部材
３００ 配線基板
５００ 光学部材

Claims (11)

  1. 発光素子と、
    上面視において前記発光素子を囲み、第１側壁、第２側壁、第３側壁及び第４側壁を有する側壁と、
    前記発光素子及び前記側壁を覆う第１透光性部材と、
    前記第１透光性部材を覆う遮光性部材と、を備え、
    前記側壁は、前記第１側壁と前記第２側壁の間には第１開口部が有し、前記第２側壁と前記第３側壁の間には第２開口部が有し、前記第３側壁と前記第４側壁の間には第３開口部が有し、前記第４側壁と前記第１側壁の間には第４開口部が有し、
    上面視において、前記第１開口部と前記第３開口部とを結ぶ第１直線は第１方向に延びて、前記第２開口部と前記第４開口部とを結ぶ第２直線は前記第１方向と直交する第２方向に延びる発光装置。
  2. 前記発光素子の側面を覆い、波長変換部材を含む第２透光性部材を備える請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第１透光性部材の母材の屈折率と前記第２透光性部材の母材の屈折率との差が、０．０５以内である請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記第２透光性部材は、前記発光装置の外縁から離れている請求項２又は３に記載の発光装置。
  5. 前記第１開口部を覆う第１被覆部材と、前記第２開口部を覆う第２被覆部材と、前記第３開口部を覆う第３被覆部材と、前記第４開口部を覆う第４被覆部材と、を備える請求項４に記載の発光装置。
  6. 前記第１被覆部材は前記発光素子と対向する第１面を有し、
    前記第1面は下側から上側に向かい前記発光素子から離れるように傾斜し、
    前記第１被覆部材の母材の屈折率は、前記第２透光性部材の母材の屈折率より高い請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記第１透光性部材の母材の線膨張係数と前記遮光性部材の母材の線膨張係数との差が、３０ｐｐｍ以内である請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
  8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の前記発光装置と、
    上面視において、前記発光装置を囲む区画部材と、を備え、
    前記区画部材は第３方向に延びる第１壁部と、前記第３方向と直交する第４方向に延びる第２壁部と、前記第１壁部と対向し前記第３方向に延びる第３壁部と、前記第２壁部と対向し前記第４方向に延びる第４壁部と、を有し、
    前記第１方向は前記第３方向に対して４０°以上５０°以下の角度で傾斜する発光モジュール。
  9. 前記第１方向は前記第３方向に対して４５°で傾斜する請求項８に記載の発光モジュール。
  10. 上面視において、前記第１壁部と重なり前記第３方向と平行に延びる第３直線と、前記第２壁部と重なり前記第４方向と平行に延びる第４直線と、の交点である第１交点が前記第１直線上に位置する請求項８又は９に記載の発光モジュール。
  11. 上面視において、前記第３壁部と重なり前記第３方向と平行に延びる第５直線と、前記第４壁部と重なり前記第４方向と平行に延びる第６直線と、の交点である第２交点が前記第１直線上に位置する請求項８から１０のいずれか１項に記載の発光モジュール。
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