(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの平面導光素子と、接続装置と、発光素子とを有する平面発光素子、及び同平面発光素子を製造する方法に関する。発光素子は少なくとも２つの接続部を有しており、これら接続部は接続装置上で割り当てられた接続線路と導電接続されている。平面導光素子は、接続装置と発光素子とから成る構成が埋め込まれるように射出成形法によって形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの平面導光素子（８）と、接続装置（７，６）と、発光素子（１）とを備えた平面発光素子において、前記発光素子（１）は前記接続装置（７，６）上で割り当てられた接続線路（６）と導電接続されており、前記平面導光素子（８）は射出成形法により前記接続装置（６，７）と前記発光素子（１）とから成る構成が埋め込まれる形で形成されている、ことを特徴とする平面発光素子。
【請求項２】
前記発光素子（１）が「チップサイズパッケージ」として形成された発光ダイオードである、請求項１記載の平面発光素子。
【請求項３】
前記「チップサイズパッケージ」（１）は、接続素子（５）を備えた支持体（２）と、前記支持体（２）上で前記接続素子（５）と向かい合う形で前記接続素子（５）と導電接続された発光ダイオードチップ（３）とを有している、請求項２記載の平面発光素子。
【請求項４】
前記発光素子の発光領域が、前記発光素子（３）の第１の波長で放射された光を前記第１の波長とは異なる波長の光に変換する変換手段（４；４ａ）によって覆われている、請求項１から３のいずれか１項記載の平面発光素子。
【請求項５】
前記変換手段（４）が前記チップ３上の発光領域を覆う層として形成されている、請求項４記載の平面発光素子。
【請求項６】
前記変換手段（４ａ）が前記支持体上の「チップサイズパッケージ」（１）を覆うように形成されている、請求項４記載の平面発光素子。
【請求項７】
前記接続装置は帯材（７）と該帯材上に配置された接続線路（６）とから形成されており、長さ方向に沿って一定の間隔で開口部（９）を有しており、該開口部を貫通して前記平面導光素子（８）が一体的に突き出ている、請求項１から６のいずれか１項記載の平面発光素子。
【請求項８】
前記接続装置上に複数の発光素子（１）が設けられている、平面発光素子。
【請求項９】
平面発光素子を製造する方法において、接続装置を用意し、該接続装置上に発光素子を配置し、該発光素子と前記接続装置とが少なくとも部分的に平面導光素子内に埋め込まれるように前記平面導光素子を射出成形法により製造することを特徴とする、平面発光素子を製造する方法。
【請求項１０】
前記接続装置として「エンドレス材」を用意し、射出成形した前記平面導光素子を硬化させた後に、個々の平面発光素子を切り離す、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平面発光素子及び平面発光素子を製造する方法に関する。
【０００２】
最近、平面発光素子の重要性が増している。例えば表示素子として平面を平面的に照明しなければならない場合だけでなく、様々なタイプのディスプレイにおいても、平面発光素子が望まれている。この場合、全領域が同程度に知覚されるようにするため、発光平面の均一な照明分布に特に価値が置かれる。例えば、もう随分前から、平面的な照明を必要とするＬＣＤモニタやＴＦＴディスプレイなどが存在している。しかしながら、光源はふつう点状ないし線状であるので、平面への平面的な照明のためには光を分散させなければならない。このために、光源からの距離に適応した相応の表面処理により、ライトガイドからの光を出射及び放射させる、平面ライトガイドが公知である。
【０００３】
本特許出願は、ドイツ国特許出願第１０  ２００７  ０４６  ５２０．５号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照によって本願に取り込まれるものとする。
【０００４】
特にエネルギー節約上の理由から、光の生成には、通常の半導体素子の使用が試みられる。というのも、半導体素子は高効率であるからである。この種の半導体素子はＬＥＤとしても公知である。
【０００５】
本発明の課題は、放射損失が少なく、しかも信頼性が高く製造できる平面発光素子と、その製造方法を提供することである。この課題は独立請求項に示されている措置によって解決される。
【０００６】
特に、平面発光素子を射出成形法で製造することにより、発光素子と接続装置が導光素子の中に埋め込まれるので、一方では境界面が互いに衝突することが回避されることによって光を高効率で導光素子に入射させることができ、他方では平面発光素子とこの構成との間の安定した結合を接続装置及び発光素子として形成することができる。
【０００７】
他の有利な実施形態は従属請求項に示されている。
【０００８】
発光素子を「チップサイズパッケージ」とすることにより、取付けの邪魔になるボンディングワイヤを避けて簡単に発光素子を取り付け、自由平面を平面導光素子に光を入射させるために使用することができる。
【０００９】
発光素子として発光ダイオードとすることで、適切な選択により所望の色の光を発生させることができるので、同一の平面導光素子を用いて様々な色で照明する平面を得ることができ、相応の発光ダイオードを選ぶだけでよい。
【００１０】
「チップサイズパッケージ」として接続装置上に取り付けられた発光ダイオードの上に変換手段を載せることにより、取り付けられた上記構成は射出成形のあいだ障害から保護される。それゆえ、さらには、製造過程の非常に後の時点で色付けを決めることができる。
【００１１】
以下では、図面を参照し、実施例に基づいて本発明を説明する。なお、同じ参照記号は個々の図において同一の素子を指している。しかし、縮尺通りに図示されているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】平面発光素子の側面図の一部が示されている。
【図２】図１に示されている平面発光素子を９０°だけ回転させたものの側面図が示されている。
【図３】帯状の接続装置の上に発光ダイオードを載せた構成の平面図が示されている。
【図４】複数の発光ダイオードを有する平面発光素子の概略図が示されている。
【図５】射出成形された図３に示されている平面導光素子の帯材が示されている。
【図６】図１に示された実施形態の変種が示されている。
【００１３】
図１には、一定の間隔で貫通孔９を有する可撓性のある帯材７が設けられた実施例が示されている。帯材７の上には、導電性材料からできた導電路６が取り付けられている。この取付けは例えば印刷技術を用いて行ってもよいし、貼り付けによって行ってもよい。その際、まず導電路６を完全に平面的に載置し、続いて例えばエッチングによって所望の形状を得てもよいし、又は直ちに所望の形状で載置してもよい。特に、後者の場合、印刷技術が推奨される。
【００１４】
さらに、例えばＬＥＤ３のような、いわゆる「チップサイズパッケージ」として形成された、又はＣＳＰ１とも呼ばれる発光素子が設けられている。このＣＳＰ１は支持体２から成っており、この支持体２の上にＬＥＤ３が形成されている。支持体２の上には、詳細には図示されていないが、ＬＥＤ３の接続コンタクトが設けられている。支持体２はさらに、例えば可撓性のあるバンプ５を介して導電路６と接続された接続コンタクトを有している。これらからは、ＬＥＤ３は動作中に支持体２とは反対側の面から可視電磁放射を放出しなければならない。
【００１５】
オプションとして、この光を放射する平面に、光の色付けを変える変換層４が設けてもよい。放射光の波長が別の波長を有する光に変換されるということを意味している。このようにして、例えば、ＬＥＤから放射される青色光を白色光に高効率で変換することができる。
【００１６】
これまでに説明してきたＣＳＰ１と導電路６を備えた帯材６とから成る構成は平面導光素子８によって包囲されているので、この構成は平面導光素子８の中に埋め込まれている。この埋込みは、有利には、ＣＳＰ１と帯材７とから成る予め取り付けられたこの構成を射出成形型に入れ、それからこの射出成形型に熱可塑性材料を充填する形式で行われる。射出成形の間、熱可塑性材料は貫通口９にも浸入するので、硬化後には平面導光素子８と帯材７との間に密で安定した接続が出来上がる。
【００１７】
図２には、この構成をさらに９０°回転させたものが示されている。ここで気付くのは、平面導光素子８がおよそＣＳＰ１の厚さを有していることである。平面導光素子８が帯材７のＣＳＰとは反対側のどこまで達するかは専ら機械的な前提条件に依存する。
【００１８】
光はＬＥＤ３の支持体とは反対側の面から放射するので、帯材７の下方には光の拡散と伝搬は生じない。しかしながら、安定性又は成形の理由から、射出される材料が帯材に浸入するだけでなく、図に示されているように、帯材を越えて浸入することが望ましいということもある。
【００１９】
平面導光素子８の表面には２つの小さな突起１０が簡単に示されている。これらの突起は光の出射が行われるように平面的な形状を有していなければならない。通常、ＬＥＤから放射される光は平面導光素子８の中をガイドされ、外縁に衝突するとすぐに再び内側に向かって反射する。光が表面を変調する参照番号１０で表された場所に達すると、内部から来る光が表面に入射する際の角度が変化するので、光はもはや内側に反射せず、外側に向かって放射される。このように、表面の適切な形状により平面導光素子の表面における放射を調整することができる。
【００２０】
図３には、帯材７とその貫通口９の平面図が示されている。導電路６はペアで等間隔に敷設されており、ＣＳＰ１を取り付けるための位置では、互いにより近づいて敷設されている。貫通口９は、図１及び２に関連して説明した機能を超えて、帯材７をローラによって取り付け、その後再び巻き取る場合にも、有利である。さらに、貫通口９は帯７の正確な輸送ないし正確な位置決めのためにも使用できる。このことはもちろん帯材７を射出成形型に入れ、そこに位置決めする場合にも当てはまる。窓開口部１１は、射出成形の際に平面導光素子が帯材７の周りに広がることができるようにするために使用されるものであり、図２から分かるように、ＣＰＳ１からほんの僅かしか突出していない。
【００２１】
図５には、図３のこのほぼエンドレスの構成が図１と同じ眺めでより簡略化して図示されている。帯材と同様に平面導光素子を言わば相応してエンドレスに形成し、硬化後の切離しのために所望の間隔で切断するようにしてもよい。図５によれば、２つのＣＰＳ１の間の真ん中にそれぞれ１つの切れ目１０が図示されており、個々の平面発光素子はこの切れ目１０に沿って切り離される。これは例えば適当な切断方法によって行うことができる。
【００２２】
しかし、個々の平面発光素子にそれぞれ１つの射出成形型を使うか、又は、個々の平面発光素子が図５において参照番号１０が付されていた場所で、必要ならば折り取りによって、切り離し可能であるように、先細りもしくは分離壁を有する射出成形型を形成することも考えられる。
【００２３】
しかし、各平面発光素子に１つの発光ＣＳＰ１しか設けないということは必ずしも必須ではない。個数は最終的には所望の光強度と形成及び照明されるべき平面の大きさとに依存する。図４によれば、これは、図４に示された実施例において３つのＣＳＰ１が選択されるという形で示されている。
【００２４】
図１を参照すると、ＬＥＤから発した自然光を所望の光に変換するために、ＬＥＤ３の上に変換層４が載っている。図６に示されている実施形態の構成は、まず変換層４がないという点でしか、図１に示されている構成と異なっていない。変換層４の代わりに、変換カバー４ａがＣＳＰ１を包むように載置されている。変換カバー４ａは例えば液滴として載置してもよいし、吹き付け法によって載置してもよい。最終的にどの方法が選ばれるかは、ひとえに技術的可能性と、ＣＳＰ１を帯材への取付け前にどのような状態でテストすべきかということにかかっている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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