(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1A】本願記載の発光装置の一例を示す概略平面図である。
【
図1B】本願記載の発光装置に係る
図1AのA−Aの概略断面図である。
【
図2】本願記載の発光装置の電極及び配線パターンの平面視形状の一例を示す概略図である。
【
図3A】本願記載の発光装置の一例を示す概略平面図である。
【
図3B】本願記載の発光装置に係る
図3AのB−Bの概略断面図である。
【
図4A】本願記載の発光装置の一例を示す概略平面図である。
【
図4B】本願記載の発光装置に係る
図4AのC−Cの概略断面図である。
【
図5】本願記載の面光源装置の一例を示す概略平面図である。
【
図6A】本願記載の発光装置の製造方法における第1工程を示している。
【
図6B】本願記載の発光装置の製造方法における第2工程を示している。
【
図6C】本願記載の発光装置の製造方法における第3工程を示している。
【
図7A】本願記載の発光装置の製造方法における第4工程を示している。
【
図7B】本願記載の発光装置の製造方法における第5工程を示している。
【
図7C】本願記載の発光装置の製造方法における第6工程を示している。
【
図8A】本願記載の発光装置の製造方法における第7工程を示している。
【
図8B】本願記載の発光装置の製造方法における第8工程を示している。
【
図8C】本願記載の発光装置の製造方法における第9工程を示している。
【
図9A】本願記載の発光装置の製造方法における第10工程を示している。
【
図9B】本願記載の発光装置の製造方法における第11工程を示している。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
図1Aは、本願記載の発光装置の一例を示す概略平面図であり、
図1Bは、本願記載の発光装置に係る
図1AのA−Aの概略断面図である。
【0015】
本願記載の発光装置1は、基板10を備え、基板10上には、平面状の反射部材11が配置されており、反射部材11には、開口部10aが形成されている。また、基板10上には、発光素子チップ12が配置されており、封止部材13により封止されている。
【0016】
基板10は、板状をなし、ポリイミド製のTAB(Tape Automated Bonding)基板を用いて構成されるが、あくまでも一例であり、TAB基板に限るものではない。本願では、基材自体の表面の反射率が低い基板10、又は基板10表面に当該基板10よりも反射率が高い配線パターン10c、反射部材11等の層が形成される場合を想定したものである。基板10には、放熱層及び導電層としての機能を有する銅ポスト層10bが、厚み方向に貫通する電極として設けられており、銅ポスト層10bを用いた電極が露出する表面部分には、Ni−Ag等の導電性金属により鍍金がなされている。なお、アノード側の電極及びカソード側の電極を離隔して設けるため、銅ポスト層10bによる貫通箇所は2カ所となる。また、銅ポスト層10bの発光素子チップ12が配置された側には、配線パターン10cが設けられている。
【0017】
反射部材11は、基板10上に、例えば接着剤を塗布して形成される接着層10dを介して着設されている。反射部材11は、銅ポスト層10bの電極表面に用いられるNi−Ag等の導電性金属よりも反射率の高い白色レジストであり、封止部材13側から入射する光に対する反射率が80%以上であることが望ましい。反射部材11は、電気的な絶縁性を有する材質であれば、有機材料を用いて形成しても、また、無機材料を用いて形成しても良い。反射部材11がどのような材料で形成されるかにより、例えばペースト状の材料を基板10上に塗布して固化させたり、シート状の材料を基板10上に貼付したりする等の加工方法が適宜選択されることになる。ただし、反射部材11は、従来のセラミックパッケージのリフレクタの様な立体的な形状ではなく、平面状をなすため、例えば、基板10上に塗布するだけで形成することができるので、加工費用等の製造に係る費用の抑制等の効果を見込むことができる。また、基板10として、比較的強度が低い材質にて形成されるTAB基板等の基板10を用いた場合には、基板10を補強し、強度を向上させる等の効果をも見込むことができる。
【0018】
反射部材11には、円形状の開口部10aが中央に設けられており、開口部10aから電極表面の導電性金属の一部が露出している。なお、
図1A及び
図1Bでは、開口部10aが円形状の形態を例示しているが、回転対称となる形状であれば、円形状に限るものではなく、正四角形状、正六角形状等の正多角形状であってもよい。
【0019】
発光素子チップ12は、LED(Light Emitting Diode)チップ等の素子を用いて構成される。発光素子チップ12は、平面視で四角形状をなし、基板10において、反射部材11の開口部10a内の中央に位置するように配置される。また、発光素子チップ12は、反射部材11の開口部10aから露出した電極の部位とワイヤ12aにより電気的に接続されている。
【0020】
封止部材13は、透光性の樹脂により、発光素子チップ12及び反射部材11の開口部10aを覆うドーム状に形成されている。なお、封止部材13に適宜蛍光体を含有させることにより、白色光等の所望の色の光を出射するように形成することができる。封止部材13は、基板10に対して直角をなす方向に回転軸を有する回転対称の形状をなしている。
図1A及び
図1Bでは、半球状に形成した封止部材13を例示しており、平面視、即ち回転軸に対して直角をなす方向の断面の形状は円形状をなしている。ただし、封止部材13における回転軸に対して直角をなす方向の断面の形状、特に封止部材13の表面が反射部材11と接する部位の形状は、回転対称をなす形状であれば、必ずしも円形状である必要はなく、正四角形状、正六角形状等の正多角形状であっても良い。
【0021】
また、反射部材11の開口部10a及び封止部材13の回転軸は、略一致しており、反射部材11の開口部10aの形状、及び封止部材13の回転軸に対して直角をなす方向の断面の形状は略相似形状であることが望ましい。反射部材11の開口部10a及び封止部材13の回転軸を一致させることにより、基板10表面からの光反射パターンが封止部材13の光学中心と合致することになるため、中心ずれ、光方向むら等の歪みを抑制し、配向特性を安定化させることが可能となる。この効果は、開口部10a及び断面の形状を相似形状とすることで顕著となる。
図1A及び
図1Bでは、開口部10a及び断面の形状がいずれも円形状であり、相似形状となっている。なお、開口部10a及び断面の形状を正四角形状、正六角形状等の正多角形状で相似形状であるように形成する場合、開口部10aに係る正多角形と、断面に係る正多角形とで対応する辺同士が平行となるように配置すべきであることは言うまでもない。また、封止部材13をドーム状に形成することにより、光方向むらの発生を抑制し、特に
図1A及び
図1Bに例示するように半球状に形成することにより、発光素子チップ12から封止部材13の表面までの距離が各方向で略一定となるため、その効果が顕著となる。
【0022】
図2は、本願記載の発光装置1の電極及び配線パターン10cの平面視形状の一例を示す概略図である。
図2は、
図1Aに示した発光装置1において、基板10上に形成された電極(銅ポスト層10b)及び配線パターン10cの形状を示している。また、参考として、反射部材11の開口部10a、発光素子チップ12及びワイヤ12aに対応する位置を破線にて示している。
【0023】
図2に示すように、電極の一部は、アノード電極及びカソード電極として、反射部材11の開口部10aに露出しており、発光素子チップ12は、アノード電極及びカソード電極のそれぞれの露出している部位とワイヤ12aにて電気的に接続されている。なお、発光装置1による照度を高めるためには、反射部材11の反射に係る面積を大きくすべく開口部10aを小さくすることが望ましい。また、開口部10aを小さくして、反射部材11の反射に係る面積を大きくするほど、基板10の強度を向上させることができ、特に、TAB基板等の比較的強度の低い基板10に対しては、この効果が顕著である。しかしながら、開口部10aを小さくした場合には、電極に対するワイヤ12aのワイヤボンダ性が低下し、接続作業時における作業性が低下する。従って、照度及び作業性を両立するため電極の露出の程度については適切な設計が要求される。例えば、本願の発明者は、実験により、電極の露出幅の最大値Wが300μm以上であれば、ワイヤボンダ性の低下がないとの知見を得ており、その範囲で適正な照度を得るように開口部10a及び電極の露出形状を設計することが必要であるとの見解を示している。
【0024】
図3Aは、本願記載の発光装置1の一例を示す概略平面図であり、
図3Bは、本願記載の発光装置1に係る
図3AのB−Bの概略断面図である。
【0025】
図3A及び
図3Bは、
図1A及び
図1Bを用いて説明した本願記載の発光装置1の他の形態を示したものであり、
図1A及び
図1Bに示す形態において、反射部材11の開口部10aを正四角形状に形成した形態である。なお、以降の説明において、
図1A及び
図1Bに示す形態と同様の構成については、
図1A及び
図1Bに示す形態と同様の符号を付し、その説明を省略する。
【0026】
図3A及び
図3Bに示す形態における発光装置1の反射部材11は、正四角形状の開口部10aを有しており、開口部10a内の中央には、発光素子チップ12が配置されている。また、発光素子チップ12及び反射部材11の開口部10aを覆うようにドーム状の封止部材13が形成されている。
図3A及び
図3Bに示す形態では、反射部材11の開口部10aと、封止部材13の平面視形状とは、略相似形状ではないが、回転軸が略一致しているため、光軸の中心ずれを防止して配向特性を安定化させることができる。
【0027】
図4Aは、本願記載の発光装置1の一例を示す概略平面図であり、
図4Bは、本願記載の発光装置1に係る
図4AのC−Cの概略断面図である。
【0028】
図4A及び
図4Bは、
図1A及び
図1Bを用いて説明した本願記載の発光装置1の更に他の形態を示したものであり、
図1A及び
図1Bに示す形態において、反射部材11の開口部10a及び封止部材13の平面視形状を正四角形状に形成した形態である。なお、以降の説明において、
図1A及び
図1Bに示す形態と同様の構成については、
図1A及び
図1Bに示す形態と同様の符号を付し、その説明を省略する。
【0029】
図4A及び
図4Bに示す形態における発光装置1の反射部材11は、正四角形状の開口部10aを有しており、開口部10a内の中央には、発光素子チップ12が配置されている。また、平面視正四角形状をなす基板10上面の外形と一致するように、平面視正四角形状をなす直方体状の封止部材13が形成されている。
図4A及び
図4Bに示す形態では、反射部材11の開口部10a及び封止部材13は回転軸が略一致する回転対称の形状であり、反射部材11の開口部10a及び封止部材13の平面視形状は略相似形状をなしている。
【0030】
なお、
図4A及び
図4Bでは、基板10の上面の外形と、封止部材13の平面視形状とが一致する形態を示したが、本発明はこれに限らず、封止部材13の平面視形状が、基板10の上面の外形より小さくなるように形成しても良い。
【0031】
なお、上述した発光装置1は、いずれも封止部材13を単層で構成する形態を示したが、本発明はこれに限らず、封止部材13を複層化する等、適宜変形することが可能である。
【0032】
次に、これらの発光装置1を用いた面光源装置について説明する。
図5は、本願記載の面光源装置の一例を示す概略平面図である。
図5は、本願記載の発光装置1を複数用いて形成した面光源装置2を示している。本発明に係る面光源装置2は、実装基板20を備え、実装基板20上には、複数の発光装置1、1、…がマトリクス状に配置されている。面光源装置2は、上述した発光装置1、1、…を複数個配置して形成することにより、安定した配向特性を備えるという効果を奏する。なお、
図5では、複数の発光装置1、1、…の並びが縦方向と横方向とで直交する形態を示したが、本発明はこれに限らず、縦方向と横方向とが斜交する形態等、適宜設計することが可能である。
【0033】
このように形成された面光源装置2は、例えば、液晶モニタ、液晶掲示板等の液晶表示装置等の用途に適用することが可能である。
【0034】
次に、本願記載の発光装置1の製造方法について説明する。
図6乃至
図9は、本願記載の発光装置1の製造方法の一例を示す概略図である。
図6乃至
図9では、本願記載の面光源装置2に用いられる発光装置1の製造方法の概略を、連接する二個の発光装置1、1に着目して、工程毎に示したものである。
【0035】
図6Aは、本願記載の発光装置1の製造方法における第1工程を示しており、
図6A(a)が、平面概略図を示し、
図6A(b)が
図6A(a)のD―Dの断面概略図を示している。最初に行われる第1工程は、板状をなすポリイミド製の基板10の一方の面に、例えば接着剤を塗布することで、接着層10dを形成する工程である。なお、以降の説明において、接着層10dが形成された方の面を上面と称し、その反対側となる他方の面を下面と称する。
【0036】
図6Bは、本願記載の発光装置1の製造方法における第2工程を示しており、
図6B(a)が、平面概略図を示し、
図6B(b)が
図6B(a)のE―Eの断面概略図を示している。第2工程は、プレス加工等の加工方法により、基板10の上面から下面へ貫通する銅ポスト層10bを形成するための貫通孔10eを開設する工程である。
【0037】
図6Cは、本願記載の発光装置1の製造方法における第3工程を示しており、
図6C(a)が、平面概略図を示し、
図6C(b)が
図6C(a)のF―Fの断面概略図を示している。第3工程は、ラミネート加工等の加工方法により、基板10の上面に形成された接着層10dに銅箔10fを貼着させる工程である。なお、
図6C(a)において、破線は、貫通孔10eの位置を示している。
【0038】
図7Aは、本願記載の発光装置1の製造方法における第4工程を示しており、
図7A(a)が、平面概略図を示し、
図7A(b)が
図7A(a)のG―Gの断面概略図を示している。第4工程は、鍍金加工等の加工方法により、第2工程にて開設した貫通孔10e内に銅ポスト層10bを設ける工程である。銅ポスト層10bは、放熱層及び導電層としての機能を有し、銅箔10fと一体化してアノード側の電極及びカソード側の電極として用いられる。なお、
図7Aでは、銅ポスト層10bを点描で示している。
【0039】
図7Bは、本願記載の発光装置1の製造方法における第5工程を示しており、
図7B(a)が、平面概略図を示し、
図7B(b)が
図7B(a)のH―Hの断面概略図を示している。第5工程は、銅ポスト層10bと一体化した銅箔10fに対するエッチング加工等の加工方法により、配線パターン10cを形成する工程である。
【0040】
図7Cは、本願記載の発光装置1の製造方法における第6工程を示しており、
図7C(a)が、平面概略図を示し、
図7C(b)が
図7C(a)のI―Iの断面概略図を示している。第6工程は、鍍金加工等の加工方法により、基板10の上面に形成した配線パターン10c及び基板10の下面に露出する銅ポスト層10bに対して、Ni−Ag等の導電性金属にて鍍金層10gを形成する工程である。なお、
図7Cでは、鍍金層10gを斜線で示している。
【0041】
図8Aは、本願記載の発光装置1の製造方法における第7工程を示しており、
図8A(a)が、平面概略図を示し、
図8A(b)が
図8A(a)のJ―Jの断面概略図を示している。第7工程は、基板10の上面に白色レジストを平面状に塗布して反射部材11を形成する工程である。第7工程では、配線パターン10cの形成により生じたパターン溝を反射部材11にて埋めることによる基板10の上面の平坦化が行われる。
【0042】
図8Bは、本願記載の発光装置1の製造方法における第8工程を示しており、
図8B(a)が、平面概略図を示し、
図8B(b)が
図8B(a)のK―Kの断面概略図を示している。第8工程は、基板10の上面に白色レジストを平面状に塗布して開口部10aを有する反射部材11を形成する工程である。第8工程は、第7工程にて平坦化した基板10の上面に開口部10aを有する反射部材11を形成する工程であり、これにより本願記載の発光装置1に係る反射部材11が形成される。第8工程にて形成される反射部材11の開口部10aは、円形状、正多角形状等の回転対称の形状をなしている。また、銅ポスト層10bを用いて形成されたアノード側及びカソード側の双方の電極一部が、それぞれ露出するように開口部10aが形成される。反射部材11の上面における光に対する反射率は80%以上であり、銅ポスト層10bの表面に形成されたNi−Ag等の金属による鍍金層10gの表面よりも高い値となる。
【0043】
図8Cは、本願記載の発光装置1の製造方法における第9工程を示しており、
図8C(a)が、平面概略図を示し、
図8C(b)が
図8C(a)のL―Lの断面概略図を示している。第9工程は、基板10上で、反射部材11の開口部10a内に発光素子チップ12を載置する工程である。
【0044】
図9Aは、本願記載の発光装置1の製造方法における第10工程を示しており、
図9A(a)が、平面概略図を示し、
図9A(b)が
図9A(a)のM―Mの断面概略図を示している。第10工程は、発光素子チップ12とアノード側及びカソード側の双方の電極とをそれぞれワイヤ12aにより電気的に接続する工程である。ワイヤ12aは、銅ポスト層10bを用いた電極部分のうち開口部10aから露出した部位と、発光素子チップ12とを電気的に接続する。
【0045】
図9Bは、本願記載の発光装置1の製造方法における第11工程を示しており、
図9B(a)が、平面概略図を示し、
図9B(b)が
図9B(a)のN―Nの断面概略図を示している。第11工程は、発光素子チップ12を封止するように封止部材13をドーム状に形成する工程である。封止部材13は、円形状、正多角形状等の回転対称の形状をなし、その回転軸は、反射部材11の開口部10aと一致する。また、回転軸に対する直角をなす方向の形状は、互いに相似形状である。
【0046】
以上のように第1工程乃至第11工程を経て発光装置1が製造される。
【0047】
以上、詳述したように本願記載の発光装置1は、封止部材13及び反射部材11の開口部10aを回転対称の形状とし、回転軸を一致させ、回転軸が通る開口部10aの中心に発光素子チップ12を配置する。例えば、開口部10aを円形状として、封止部材13を半球状に形成する。このように構成することで、基板10表面からの光反射パターンが封止部材13の光学中心と合致し、しかも、発光素子チップ12から封止部材13の表面までの距離が各方向で略一定となるため、各方向に対する光度を均一化させ、中心ずれ、光方向むら等の歪みを抑制し、配向特性が安定化する等の優れた効果を奏することになる。
【0048】
また、本願記載の発光装置1では、反射部材11を平面状に形成するので、凹面状等の形状に立体成型する場合と比べて加工が容易である。なお、反射部材11を平面状に形成することでも、全光束が向上することについては確認を行っている。
【0049】
例えば、基板10を、50μmの厚みのポリイミドで作成した条件下では、反射部材11を設けることにより、全光束が2.3%上昇している。また、75μmの厚みとした条件下では、反射部材11を設けることにより、全光束が6.2%上昇している。このように反射部材11を設けることにより、全光束が上昇する傾向は、封止部材13が単層であっても複層であっても同様である。
【0050】
前記実施の形態は、本発明の無数に存在する実施例の一部を開示したに過ぎず、目的、用途、仕様等の様々な要因を加味して適宜設計することが可能である。例えば、反射部材11の開口部10a及び封止部材13の断面の形状を正多角形状に形成する例として、正四角形状及び正六角形状を示したが、正八角形状、正十角形状等の形状に形成することも可能である。このように正N角形状(Nは3以上の自然数)に形成する場合、Nが大きくなるほど、円に近づくため光方向むらが解消されることになる。