(57)【要約】【課題】  基板の劣化を抑制可能な発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】  樹脂を有する基体１１と、基体１１に接着剤１６を介して配置された複数の配線部１２、１３と、配線部１２、１３が離間して設けられる溝部１４と、溝部１４の少なくとも一部を跨ぐように配置される発光素子３０と、を有し、接着剤１６は溝部１４を覆うように延在されており、接着剤１６に発光素子３０からの光を遮光する遮光部材を含有していることを特徴とする【選択図】図３
2015012206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を有する基体と、
前記基体に接着剤を介して配置された複数の配線部と、
前記配線部が離間して設けられる溝部と、
前記溝部の少なくとも一部を跨ぐように配置される発光素子と、を有し、
前記接着剤は前記溝部を覆うように延在されており、
前記接着剤に前記発光素子からの光を遮光する遮光部材を含有していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記基体が可撓性を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記遮光部材は、光吸収材、波長変換材、光反射材よりなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
少なくとも前記発光素子の配置される領域およびその近傍に、前記配線部及び前記溝部の一部が露出される開口部を形成するように、反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記開口部内であって前記発光素子の周囲に配置される樹脂層を有し、前記樹脂層よりも前記接着剤のほうが前記発光素子からの光に対する光透過率が低いことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記基体は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）よりなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記遮光部材はカーボンブラックであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記遮光部材は光吸収材および光反射材が含有されてなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可撓性を有し、樹脂材料を用いた基板上に配置された発光素子を備える発光装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の発光装置は、発光素子がフリップチップ構成でバンプなどを介してポリイミド基板に形成された導電領域に結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２２９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の発光装置では、導電領域のない領域においてはポリイミド基板が露出されており、この露出領域に発光素子からの光が照射されてポリイミドが劣化するという問題がある。特に、厚みが数十μｍ程度と薄いポリイミド基板のような可撓性基板において、発光素子近傍に形成せざるをえない露出領域における劣化は問題であり、ポリイミドの変色や強度低下が生じ、劣化に伴って絶縁耐圧に影響を及ぼすおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、基板の劣化を抑制可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。すなわち、本発明の発光装置は、樹脂を有する基体と、前記基体に接着剤を介して配置された複数の配線部と、前記配線部が離間して設けられる溝部と、前記溝部の少なくとも一部を跨ぐように配置される発光素子と、を有し、前記接着剤は前記溝部を覆うように延在されており、前記接着剤に前記発光素子からの光を遮光する遮光部材を含有していることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】発光装置の平面図
【図２】発光素子近傍の拡大平面図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】配線部の拡大平面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００９】
（発光装置１００の構成）
実施形態に係る発光装置１００の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、発光装置１００の構成を示す平面図である。図２は、発光素子３０近傍の拡大平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【００１０】
発光装置１００は、基板１０と、封止部材２０と、発光素子３０と、を備える。発光装置１００は、可撓性を有するため、リールなどによってロール状に巻き取った状態で保管できるとともに、曲面に沿わせて取り付けることができる。
【００１１】
１．基板１０の構成
基板１０は、長尺部材である。基板１０の長手方向を第１方向とし、第１方向に直交する第２方向は、基板１０の短手方向に相当する。基板１０の長手方向と短手方向の長さの比は、適宜選択することができるが、例えば６：１、３０：１、１００：１とすることができる。基板１０の第１方向における長さは、例えば、１１５０ｍｍとすることができ、基板１０の第２方向における長さは、１５ｍｍとすることができる。基板１０は、可撓性を有する基体１１と、配線部１２と、配線部１３と、配線部１２および配線部１３が離間して設けられる溝部１４と、反射膜１５と、基体１１と配線部１２、１３を接続する接着剤１６を有する。
【００１２】
基体１１は、可撓性を有する絶縁材料によって構成される。このような材料としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの絶縁性樹脂を好適に用いることができるが、これに限られるものではない。例えば、基体１１は、細長いテープ状の銅箔やアルミニウム箔を絶縁性樹脂で被覆することによって構成されていてもよい。基体１１の厚みは、例えば、１０μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。基体１１の材料は、発光素子３０の実装や、光反射率、他の部材との密着性などを考慮して、適宜選択することができる。例えば、発光素子３０の実装にはんだを用いる場合には、耐熱性の高いポリイミドを用いることが好ましく、基体１１上に後述する反射膜１５を設けない場合には、光反射率の高い材料（例えば白色の材料）を用いることが光取り出し効率のよい発光装置とできるため、好ましい。
【００１３】
基体１１が樹脂のみで構成されている場合には、基体１１が特に光劣化しやすくなるため、本発明の効果が特に良好に得られる。
【００１４】
配線部１２、１３は、基体１１の主面上に配置される。配線部１２および１３は、互いに離間するように配置される。これにより、配線部１２および１３の間には、後述する溝部１４が形成されている。このような配線部１２、１３は、例えば銅箔やアルミニウム等の金属薄膜によって構成される。配線部１２、１３の厚みは、基板１０の可撓性を損なわない厚みであればよく、８μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。配線部１２、１３は、基体１１の表面上において、できるだけ広い面積で設けられることが好ましい。配線部１２、１３の表面積を広くすることによって、配線部１２、１３からの放熱性を高めることができる。また、平面視における配線部１２、１３の角は、丸みを帯びていることが配線部の接着性（耐剥離性）を向上させて信頼性の高めることができるため、好ましい。角のアールは、半径１００μｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
溝部１４は、配線部１２および１３が離間して設けられることから、その形状は配線部の形状に対応しており、例えば、クランク形状が挙げられる。溝部１４の幅は、配線部１２、１３の幅より狭いことが好ましく、例えば０．０５ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。
上述したように、配線部１２および１３は、基体の一表面においてそれぞれ分離されているため、その分離のために、配線部が設けられていない溝部（すなわち、基体や接着層が配線部に覆われていない部分）を有していることになる。
【００１６】
配線部１２および１３は、基体１１に接着剤１６を介して配置される。接着剤は例えばエポキシ系、イミド系，アミド系，アクリル系，シリコーン系等の樹脂によって構成される。接着剤１６の厚みは、１μｍ〜５０μｍであることが好ましい。
接着剤１６は配線部１２、１３と基体１１とを接着する部材であるが、配線部と基体の間のみならず配線部１２，１３の形成されていない領域である溝部１４を覆うように延在されている。この接着剤１６に発光素子３０からの光を遮光する遮光部材を含有させることにより、基体１１に照射される光を遮光することができ、基体１１の光劣化を抑制することができる。
【００１７】
遮光部材は、光吸収材、波長変換材、光反射材よりなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
具体的には、光吸収材としては、例えば、カーボンブラック、顔料、染料などである。
また、光反射材としては、接着材料との屈折率差による拡散反射作用のあるものであればよく、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＢａＳＯ４等の白色フィラーやサブミクロンオーダーの気孔などを用いることができる。また、干渉や金属膜を利用したミラー材料を用いることができる。
波長変換材としては、発光素子３０の発光波長を、基体１１が劣化しにくい波長に変換するものであればよく、例えば酸化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、硫化物系蛍光体などを好適に用いることができる。
【００１８】
遮光部材のサイズや形状は特に限定されないが、例えば球形，鱗片，針状等の形状で、サイズは１ｎｍ〜５０μｍのものを用いることができる。
【００１９】
また、上記した材料を２以上組み合わせても用いてもよい。例えば、光反射材と光吸収材を組み合わせることにより、光反射材で発光素子からの光を拡散させて光路長を長くして、光吸収材に当たる確率を上げることができ、光吸収材の使用量を少なくすることができる。光吸収材として好適に用いることができるカーボンブラックには電気導電性があるため、使用量を少なくすることで電気絶縁性を高めることができるため好ましい。
【００２０】
接着剤１６は、後述する樹脂層１０６よりも発光素子３０からの光に対する光透過率が低いことが好ましい。これにより、樹脂層１０６を透過する光を遮光することができる。
【００２１】
反射膜１５は、基体１１及び配線部１２、１３の表面を覆う。また、反射膜１５は、溝部１４を覆う。従って、反射膜１５は、後述する開口部１５Ｓを除いて、基板１０の表面の略全面を覆っている。このような反射膜１５は、発光素子３０の出射光（波長変換部材により波長変換された光を含む）を反射する材料によって構成される。このような材料としては、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好適に用いることができるが、これに限られるものではない。
【００２２】
また、反射膜１５には、少なくとも発光素子３０の配置される領域およびその近傍に開口部１５Ｓが形成されている。図２及び図３では、配線部１２、１３上に跨って形成される開口部１５Ｓが図示されている。図２及び図３に示すように、開口部１５Ｓの内側には、２つの配線部１２、１３及び溝部１４の一部が露出している。
【００２３】
開口部１５Ｓは、平面視において発光素子３０を囲む円形や、四角形などの任意の形状とすることができる。開口部１５Ｓは、発光素子３０が実装された後、後述する樹脂層１０６（アンダーフィル材料）や封止部材２０やその他の光反射性部材で被覆されることが好ましい。これにより、発光素子３０の周囲を保護することができる。また、開口部１５Ｓ内に露出する基板１０や配線部１２、１３よりも光反射率の高い材料で被覆されることにより、発光装置の光取り出し効率を高めることも可能である。
【００２４】
また、反射膜１５が発光素子３０の下方にまで設けられ、開口部１５Ｓが発光素子３０の平面視形状よりも小さいものであってもよい。また、反射膜１５は、発光素子の接合部材を包囲するように設けられて、実質的に開口部を有さないように設けられてもよい。この場合、後述するアンダーフィル材料等を用いることなく、発光装置の光取り出し効率を高めることができる。なお、溝部１４を反射膜１５で完全に覆う場合には、発光素子３０からの光を基体１１に照射しないようにすることが可能であるが、反射膜１５の厚みによってはある程度の光を透過することが想定されるため、溝部１４を完全に反射膜１５で被覆する場合であっても遮光部材を設けることで反射膜１５を透過する光を遮光することができる。
【００２５】
なお、配線部１２、１３は外部電源と接続される外部配線（不図示）と接続される端子部としても機能する。端子部は基体１１の主面側の端部に形成されることが好ましく、外部配線は、基板１０上に設けられる公知のコネクタ（不図示）等に接続されていてもよい。
【００２６】
２．封止部材２０の構成
封止部材２０は、基板１０上に配置される。封止部材２０は、反射膜１５に形成される開口部１５Ｓを閉じるように配置される。封止部材２０は、発光素子３０を封止している。封止部材２０は、図３に示すように、発光素子３０を中心とする半球形状に形成されているが、これに限られるものではなく、直方体、半円柱状等、所望の形状にすることができる。
【００２７】
このような封止部材２０は、透光性樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂など）によって構成される。封止部材２０は、光散乱材（硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素など）を含有していてもよい。
【００２８】
また、封止部材２０は、上記のような樹脂材料に限られず、透光性を有するガラス等によって構成されてもよい。
【００２９】
ここで、封止部材２０は、発光素子３０の出射光を吸収して異なる波長の光を出す波長変換部材を含有することが好ましい。このようにすることで所望の発光色の発光装置とすることができる。このような波長変換部材としては、例えば、酸化物系、硫化物系、或いは窒化物系の蛍光体などが挙げられる。特に、発光素子３０に青色発光する窒化ガリウム系発光素子を用いるとともに、青色光を吸収して黄色〜緑色発光するＹＡＧ系またはＬＡＧ系の蛍光体や、緑色発光するＳｉＡｌＯＮ系や赤色発光するＳＣＡＳＮ系またはＣＡＳＮ系の蛍光体を単独又は組み合わせて用いることが好ましい。これにより、白色光を発光する発光装置とすることができる。
【００３０】
具体的に、液晶ディスプレイやテレビのバックライト等の表示装置に用いる発光装置では、ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体とＳＣＡＳＮ蛍光体を組み合わせて用いることが好ましい。これにより、色再現性の高い表示装置とできる。また、照明用途に用いる発光装置では、ＹＡＧ系またはＬＡＧ系の蛍光体とＳＣＡＳＮ系またはＣＡＳＮ系の蛍光体を組み合わせて用いることが好ましい。これにより、演色性の高い照明装置を実現することができる。
【００３１】
このような波長変換部材は、封止部材２０内に含有されることに限られず、発光装置１００の外部、例えば発光装置１００が発光源として用いられる表示装置や照明装置に設けることもできる。
【００３２】
３．発光素子の構成
発光素子３０は、基板１０上に配置される。発光素子３０それぞれは、反射膜１５に形成される開口部１５Ｓそれぞれの内側に配置される。発光素子３０は、配線部１２、１３に接続されている。図２に示すように、発光素子３０は、溝部１４の少なくとも一部を跨ぐように配置されており、発光素子３０の長手方向は第２方向と平行である。
【００３３】
ここで、発光素子３０は、図３に示すように、基板１０にフリップチップ実装されている。発光素子３０は、一対の接合部材１０５を介して配線部１２、１３に接続される。接合部材１０５は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系やＡｕ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系などの半田やＡｕなどの金属、異方性導電ペースト、Ａｇペースト等によって構成することができる。発光素子３０と基体１１との間には、樹脂層１０６（アンダーフィル材料）が充填される。樹脂層１０６は、図３に示すように、配線部１２、１３だけでなく反射膜１５の表面上にも設けられることが好ましい。これにより、光の取出し効率を高めるとともに、発光素子３０を強固に支持できる。このような樹脂層１０６は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、フッ素樹脂、及びこれらの樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂などによって構成することができる。
【００３４】
また、樹脂層１０６は、白色の酸化チタンや酸化珪素、アルミナなどの材料を含有するなどして光反射性を有していることが好ましい。これにより、発光素子の光取り出し効率を高めることができる。この場合も樹脂層１０６は、ある程度の光を透過することが想定されるため、遮光部材を設けることで樹脂層１０６を透過する光を遮光することができる。
【００３５】
また、発光素子３０は、図３に示すように、半導体構造３１と、ｐ側電極３２と、ｎ側電極３３と、絶縁材料層３４と、を有する。半導体構造３１は、透光性を有するサファイア基板上に順次積層されたｎ型層、活性層及びｐ型層を有する。ｎ型層、活性層及びｐ型層は、例えば窒化ガリウム系半導体によって構成することができる。ｐ側電極３２及びｎ側電極３３は、一対の接合部材１０５を介して一対の配線部１２および１３に接続される。ｎ側電極３３は、絶縁材料層３４を介してｐ型層の下部まで延伸している。ｐ側電極３２とｎ側電極３３は、それぞれ対向する部分が平行になるように設けられている。これにより、溝部１４の上に配置（実装）することが容易にできる。なお、ｐ側電極３２とｎ側電極３３は略同じ大きさ、同じ形状を有することが好ましい。これにより、基板１０の曲がりに起因する発光素子３０にかかる応力を分散することができ、発光素子３０の不具合を少なくすることができる。
【００３６】
以上のような発光装置１００は、可撓性を有する基板１０を用いているため、ロールツーロール工法で製造することができる。
【００３７】
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３８】
（１）上記実施形態において、基板１０は、配線部１２、１３を備えることとしたが、これに限られるものではない。基板１０は、３つ以上の配線部を有していてもよい。この場合、複数の配線部が第２方向に並べられていてもよい。また、この場合、発光素子３０及び封止部材２０は、３つ以上の配線部上に配置されてもよい。
【００３９】
（２）上記実施形態では、配線部１２、１３に対して１つの発光素子３０が接続されることとしたが、配線部１２、１３に対して２つ以上の発光素子３０が接続されていてもよい。
【００４０】
（３）上記実施形態では、１つの封止部材２０が１つの発光素子３０を封止することとしたが、１つの封止部材２０が２つ以上の発光素子３０を封止してもよい。
【００４１】
（４）上記実施形態では、配線部１２、１３の平面形状を図１に例示したが、これに限られるものではない。配線部１２、１３の平面形状は、基板１０のサイズや必要な発光素子３０の数などに応じて適宜変更可能である。
【００４２】
（５）上記実施形態では、溝部１４は、直線状の溝部分を組み合わせた形状であることとしたが、これに限られるものではない。溝部１４の少なくとも一部分は、曲線状或いは波線状などに形成されていてもよい。
【００４３】
（６）上記実施形態では、発光素子３０はフリップチップ実装されることとしたが、これに限られるものではない。例えば、発光素子３０はダイボンディングやワイヤボンディングによって実装されていてもよい。
【００４４】
（７）上記実施形態では特に触れていないが、配線部１２、１３には発光素子３０のセルフアライメント用の切り欠きが形成されていてもよい。具体的には、図４の平面視に示すように、一対の配線部１２、１３それぞれには、一対の引っ込み部１２ａ、１３ａが形成されていてもよい。発光素子３０と一対の配線部１２、１３とを接続する接合部材１０５は、それぞれ一対の引っ込み部１２ａ、１３ａの間に形成される接続領域１２Ｒ、１３Ｒに配置される。このように、接合部材１０５が一対の引っ込み部１２ａ、１３ａの間に保持されることによって、発光素子３０を所望の位置にセルフアライメントすることができる。接続領域１２Ｒ、１３Ｒは、発光素子３０の電極の形状と略同じ幅であることが好ましく、略同じ大きさであることがより好ましい。これにより、発光素子３０を良好にセルフアライメントさせることができる。
【００４５】
（８）上記実施形態では、複数の発光素子３０は直並列に接続されるものとしたが、これに限られず、並列、直列など任意の接続方法で接続されてもよい。
【００４６】
（９）発光素子３０としては、上記のようないわゆるベアチップを用いてもよいが、ベアチップの周囲に予め波長変換部材含有層や光反射層等を設けたものを用いることもできる。
【００４７】
（実施例）
基体１１には２５μｍ厚みのポリイミドシートを、配線部１２、１３には３５μｍ厚のＣｕを用い、基体１１と配線部１２、１３とを接着剤１６で接着する。接着剤１６として、熱硬化性のエポキシ系接着材に遮光部材としてカーボンブラックを３ｗｔ％含有させたものを用い、約１０μｍの厚さで形成する。基板１０に平面視が６００μｍ角の発光素子３０（λｄ＝４５０ｎｍ）を接合部材１０５としてＳｎＣｕ半田を使用してフリップチップ実装し、シリコーン樹脂に平均粒径０．２５μｍの酸化チタンを３０ｗｔ％練り込んだ樹脂層１０６をアンダーフィル材料として発光素子３０の周りに塗布する。その後封止部材２０としてシリコーン樹脂をドーム状に成型する。
このようにして形成した発光装置は、ポリイミドに当たる光を抑制することができ、基板１０の裏側への光漏れも少ない。なお、ポリイミドに含まれるイミド基中のＣ−Ｎ結合部の分解波長は４４８．９ｎｍであるため、本実施例のように発光波長が４５０ｎｍ付近の発光素子を用いる場合により効果的である。
【００４８】
本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１００…発光装置
１０…基板
１１…基体
１２、１３…配線部
１４…溝部
１６…接着剤
１５…反射膜
２０…封止部材
３０…発光素子
【図１】
2015012206.tif 000003
【図２】
2015012206.tif 000004
【図３】
2015012206.tif 000005
【図４】
2015012206.tif 000006