(57)【要約】【課題】従来技術では、発光素子から発した光の全量が外部へ出射できているわけではなく、発光素子と封止材の界面で一部分の光は反射してしまい光源からの出射光量が低下するという課題がある。【解決手段】配線基材と、前記配線基材上に配列した複数の発光素子と、前記配線基材上に形成し前記発光素子を被覆する封止材とからなる光源であって、前記発光素子の表面に反射防止層を形成する。チップ状の発光素子の上面と側面に反射防止層を形成する。【選択図】図１
2007043008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基材と、前記配線基材上に配列した複数の発光素子と、前記配線基材上に形成し前記発光素子を被覆する封止材とからなる光源であって、前記発光素子の表面に反射防止層を形成したことを特徴とする光源。
【請求項２】
配線基材と、前記配線基材に配列した複数の発光素子と、前記配線基材に形成し前記発光素子を被覆する封止材とからなる発光素子アレイモジュールを、支持基材に複数個配列した構成の光源であって、前記発光素子の表面に反射防止層を形成したことを特徴とする光源。
【請求項３】
配線基材上に配列した発光素子の間に反射部材を配列し、前記反射部材の発光素子に対向する面である反射面は発光素子の出射方向に向かうに従って開口が大きくなるように傾斜した形状である反射部材を用いることを特徴とする請求項１ないしは２記載の光源。
【請求項４】
反射防止層の屈折率が発光素子材料の屈折率と封止材の屈折率の間の値であることを特徴とする請求項１から３記載の光源。
【請求項５】
反射防止層の屈折率が１．６から２．２の範囲にあることを特徴とする請求項１から３記載の光源。
【請求項６】
光源と導光板とを備え、前記光源からの光を前記導光板の側面から入射して、対向する主面間で反射させながら全面に伝播させるとともに、前記主面の一方である出射面から出射させて面状の発光をする面発光装置であって、前記光源が請求項１から５のいずれかに記載の光源であることを特徴とする面発光装置。
【請求項７】
発光素子の表面に反射防止層を形成する工程と、反射防止層を形成した発光素子を配線基材上に複数個配列して実装する工程と、前記配線基材上に封止材を形成し発光素子を被覆封止する工程による光源の製造方法。
【請求項８】
発光素子を配線基材上に複数個配列して実装する工程と、前記配線基材上の発光素子の表面に反射防止層を形成する工程と、前記配線基材上に封止材を形成し反射防止層を形成した発光素子を被覆封止する工程による光源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータディスプレイ、テレビディスプレイ、携帯情報通信機器などの液晶表示装置に用いられる光源および面発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示装置としては液晶表示装置が一般的に用いられている。液晶表示装置は、バックライトと呼ばれる面発光装置を備え、そこからの照明光を液晶パネルによって空間変調して画像を形成する。
【０００３】
面発光装置としては、略線状光源である冷陰極管を用いて、導光板の側面より入射する方式のものが現在広く用いられている。薄板状の導光板の側面から入射された光は、対向する主面間を全反射を繰り返しながら伝播する。このとき、出射面となる面とは逆の面に特定の密度分布、大きさの拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成して伝播する光の一部を出射させる様に構成するのが一般的である。前記拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成する密度分布、大きさ分布などを適度に設定することにより、液晶パネル全面にわたってほぼ一様な照明をすることが可能になる。
【０００４】
更に最近では、発光ダイオードに代表される発光素子の性能が向上し、これを液晶バックライトの光源として用いることが提案され、携帯電話などの小型画面では従来の冷陰極管に代わって発光素子を光源に用いるのが主流になっている。これらは、発光素子チップ、配線、封止樹脂を一体に組み立てた発光素子パッケージを１個ずつ個別に導光板側面近傍に数個配置した構成となっている。この方式では、発光素子パッケージが比較的大きなものであり全体の小型薄型化の障害であること、発光素子パッケージ直近は明るく隣り合う発光素子パッケージとの間は暗いという輝度むらがあることなどの短所がある。
【０００５】
これに対して小型化輝度むら軽減のために、図４に示すような細長い配線基板４３上に複数の発光素子４１を所定の間隔をおいて配設してダイボンディングして、配線基板上に封止樹脂４２を形成して発光素子を被覆封止する構造が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、光プリンタ用光源としての発光素子アレイにおいては、面上の発光素子チップの表面に反射防止層を設けることが行われている。図５に示すように、基板５７上にバッファ層５６、反射層５５、クラッド層５４、発光層５１、クラッド層５３、電極５８、抵抗部５９からなる発光素子の表面に反射防止層５２が設けられたものもある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００４−２３５１３９号公報
【特許文献２】特開平６−３５０１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし図４に示す従来技術では、発光素子から発した光の全量が外部へ出射できているわけではなく、発光素子と封止材の界面で一部分の光は反射してしまい、光源からの出射光量が低下するという課題がある。発光素子と封止材の界面で反射した光は発光素子材料内で吸収されて有効に利用されることなく滅し、その光エネルギーは熱に変換されて発光素子の温度が上昇し、発光効率が低下して出射光率は一層悪化する問題もある。
【０００８】
また温度上昇は封止材である樹脂材料が光と熱とで変質劣化して封止性と光透過率の低下という問題も引き起こすという問題もある。さらに封止材としてはエポキシ樹脂が用いられる場合、その水と酸素の透過率は零ではなく少しながら水と酸素が発光素子に到達して素材と反応し変質劣化し発光効率が低下するという問題もある。
【０００９】
この発光素子と封止材界面での反射は２つの物質の屈折率の差に起因しており、発光素子の素材として代表的な窒化ガリウム系材料の屈折率２．４５と封止材のエポキシ樹脂の屈折率１．５２の場合には波長５００ｎｍの光に対して約５．５％の反射率になる。
【００１０】
一方、図５に示す従来技術の場合は、発光素子を製造する半導体製造プロセスの中で発光素子基板ごと発光素子の上面に反射防止層を成膜するものである。しかし各種ディスプレイの面発光装置の光源に発光素子を用いる場合は、前記発光素子製造基板から発光素子をチップ状に切り出して、切り出したチップ状の発光素子を配線基材に間隔をおいて配列して用いられる。そのため発光素子全体に反射防止層を形成することはできないうえに、切り出し加工に伴い反射防止層に亀裂や剥離が生じるという問題もある。仮に切り出す発光素子チップの大きさごとに隙間をあけて製造基板上に発光素子素材を製造するような方法ではその隙間の分だけ材料と空間が無駄になり生産性が悪く発光素子が高価なものになる。
【００１１】
本発明は、明るい光源を提供することを目的とする。また、発光効率の低下や発光素子材料と封止材の変質劣化が抑制される光源を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、発光素子の側面にも反射防止膜を形成することが可能な光源の製造方法を提供することを目的とする。また、安価な光源を得ることが可能な光源の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、光出射光率の高く明るい面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】
【００１４】
上記課題のうち一つは、以下の光源により達成される。配線基材と、前記配線基材上に配列した複数の発光素子と、前記配線基材上に形成し前記発光素子を被覆する封止材とからなる光源であって、前記発光素子の表面に反射防止層を形成したことを特徴とする光源である。
【００１５】
また、配線基材と、前記配線基材に配列した複数の発光素子と、前記配線基材に形成し前記発光素子を被覆する封止材とからなる発光素子アレイモジュールを、支持基材に複数個配列した構成の光源であって、前記発光素子の表面に反射防止層を形成したことを特徴とする光源である。
【００１６】
好ましくは、配線基材上に配列した発光素子の間に反射部材を配列し、前記反射部材の発光素子に対向する面である反射面は発光素子の出射方向に向かうに従って開口が大きくなるように傾斜した形状である反射部材を用いる。
【００１７】
好ましくは、反射防止層の屈折率が発光素子材料の屈折率と封止材の屈折率の間の値であれば反射率を低減することが可能であり、さらには反射防止層の屈折率が１．６から２．２の範囲にある。
【００１８】
上記課題のうち一つは、以下の面発光装置により達成される。上記光源を用いて、導光板とを備え、前記光源からの光を前記導光板の側面から入射して、対向する主面間で反射させながら全面に伝播させるとともに、前記主面の一方である出射面から出射させて面状の発光をする面発光装置である。
【００１９】
上記課題のうち一つは、以下の光源の製造方法により達成される。発光素子の表面に反射防止層を形成する工程と、反射防止層を形成した発光素子を配線基材上に複数個配列して実装する工程と、前記配線基材上に封止材を形成し発光素子を被覆封止する工程による光源の製造方法である。
【００２０】
また、発光素子を配線基材上に複数個配列して実装する工程と、前記配線基材上の発光素子の表面に反射防止層を形成する工程と、前記配線基材上に封止材を形成し反射防止層を形成した発光素子を被覆封止する工程による光源の製造方法。
【００２１】
さらに、反射防止層の形成方法は、液状材料を塗布するウェットコート、真空中でスパッタや蒸着あるいは化学気相成長法（以下ＣＶＤと略す）により成膜するドライコートなどを用いることができる。発光素子素材を面的に製造した基板から、本発明の上記配線基材より小さく切り出した後の発光素子チップに配線基材に装着前に反射防止層を形成する工程か、配線基材に装着後に反射防止層を形成する工程のいずれかが良い。
【発明の効果】
【００２２】
発光素子の表面に反射防止層を形成することにより、発光素子と封止材界面での反射を抑制することが可能になる。その結果、光源からの出射光量が増し明るい光源が得られる。さらに発光素子内部に戻る光が減ることにより、発光素子内の温度上昇が抑えられて、発光効率の低下や発光素子材料と封止材の変質劣化も抑制される。また反射防止層は発光素子を被覆して水と酸素の透過を妨げる機能をも有するので、発光素子材料が変質劣化して発光効率が低下していくことも抑制できる。
【００２３】
発光素子製造基板から発光素子チップを切り出してから反射防止層を形成する工程により、発光素子の側面にも反射防止膜を形成することが可能になる。また製造基板上の発光素子素材に側面部を設ける必要がなく製造基板全面に発光素子素材を形成して最大限の取り数が得られ安価で大量な発光素子をひいては安価な光源を得ることが可能である。
【００２４】
発光素子表面に反射防止層を設けて配線基材上に複数個配列した光源と導光板とを用いることにより光出射光率の高く明るい面発光装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る光源について説明する。図１は本実施の形態の光源の断面図である。複数の発光素子１が、発光素子１に電力を供給するための配線（図示せず）を形成してある配線基材４の上に配列している。発光素子１の上と横の表面には反射防止層２が形成してある。そして配線基材上および発光素子上に封止材３を形成し発光素子１を被覆封止してある。
【００２７】
次に上記光源の製造方法について図２を用いて説明する。図２は実施形態１の光源の製造工程概略図である。図２（i）は、基板２１ａ上に発光素子素材２１ｂを略平面状に形
成した発光素子製造基板２１を示す。この発光素子製造基板２１を縦横にダイシング加工して図２（ii）に示すような発光素子２２を切り出す。切り出した発光素子は洗浄などの
必要な処理を行ってから、図２（iii）に示すように、ＣＶＤ装置２３ｂに搬入し、台２３ｅ上に配列し、真空排気後、ノズル２３ｃから原料ガス２３ｄを導入し発光素子２２の表面に反射防止層２３ａを形成させる。ここでは、反射防止層２３ａとして、波長５００ｎｍの光に対して屈折率が１．９６の窒化珪素を６４ｎｍの厚さで形成した。次いで図２（iv）のように配線基材２４ｂ上に、反射防止層２３ａが成膜された発光素子２４ａを複数個配列して実装する。そして図２（V）のように配線基材上に封止材２５ｃを形成し発光素子２４ａを被覆封止して光源が製造できる。
【００２８】
このように切り出したチップ状の発光素子２２に反射防止層２３ａを成膜するので、発光素子の上面だけでなく側面にも反射防止膜を形成することが可能になる。発光素子２２は上方だけでなく横方向にも光を発するので側面に反射防止層を形成することが有効である。また隙間無く基板上に発光素子素材を形成して切り出すので基板から無駄なく最大限の発光素子を得ることが可能であり生産性よく安価な発光素子が利用できる。
【００２９】
そして発光素子の表面に反射防止層を形成しているので波長５００ｎｍの光に対する反射率は従来の５．５％から０．１％へと大きく低減することができた。さらにＣＶＤによる窒化珪素は緻密で水と酸素を透過しにくいので封止性が非常に高く発光素子が水と酸素と反応して変質劣化することを抑制できる。それらの相乗効果により、光源の出射効率が改善し且つ温度上昇が小さく長寿命であり短期的にも長期的にも明るさが維持できた。
【００３０】
（実施の形態２）
次に本発明の実施形態２に係る光源について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施形態２の光源の断面図である。細長い基材に発光素子に電力を供給する配線物（図示略）を形成した配線基材３４があり、その配線基材上面に複数個の発光素子３１を配列実装してある。発光素子３１の表面には反射防止層３２が形成してある。発光素子３１は封止材３３により配線基材上に被覆封止されており、これが発光素子アレイモジュール３６である。この発光素子アレイモジュール３６を、支持基材３７に複数個配列した物が本実施の形態の光源である。このように複数個の発光素子アレイモジュール３６を線上に配列した光源により広い範囲を照明することが可能になる。
【００３１】
さらに、配線基材３４上に配列した発光素子３１のそれぞれの間に反射部材３５を配列し、前記反射部材の発光素子３１に対向する面である反射面は発光素子の出射方向に向かうに従って開口が大きくなるように傾斜した形状である反射部材を用いる。この反射部材３５を用いることにより発光素子３１から横方向に出た光を反射面に当てて上向きに反射して出射することができる。よって発光素子３１から直接に上向きに出射するだけの線状光源に比べて横方向の発光を有効に上方に出射しかつ横方向に広げた出射光が得られるので、明るく輝度むらが低減した光源を実現できる。
【００３２】
次に本光源の製造方法について説明する。実施形態１とその図２と共通する部分が多いので図は割愛する。
【００３３】
発光素子素材を形成した発光素子製造基板をダイシング加工してチップ状の発光素子を切り出す。切り出した発光素子を配線基材３４に実装する。そして発光素子を装着した配線基材ごと蒸着機へ搬入し真空排気後、蒸着して発光素子の表面に反射防止層を形成する。蒸着機から取り出して反射部材３５を配線基材に装着し、封止材３３を形成して光源ができあがる。反射部材の装着は反射防止層の形成前であっても良い。反射防止層は発光素子と封止材の中間の屈折率として屈折率１．６７の酸化アルミニウムを７５ｎｍの厚さで形成した。
【００３４】
このように、発光素子素材を無駄なく安価に製造して、上面だけでなく側面にも反射防止膜を形成することができる。波長５００ｎｍの光に対する反射率は従来の５．５％から２．１％へと低減することができた。さらに封止材と発光素子の界面に緻密な無機質膜を形成することにより封止性が高まり発光素子が水と酸素と反応して変質劣化することを抑制できる。それらの相乗効果により、光源の出射効率が改善し且つ温度上昇が小さく長寿命であり短期的にも長期的にも明るさが維持できた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の光源は、従来よりも光出射光率が高く長寿命な光源として、コンピュータディスプレイ、テレビディスプレイ、携帯情報通信機器などの表示装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１の光源の断面図
【図２】実施形態１の光源の製造工程概略図
【図３】本発明の実施形態２の光源の断面図
【図４】従来の光源の斜視図
【図５】従来の光源の断面図
【符号の説明】
【００３７】
１、２２、３１  発光素子
２、２３ａ、３２  反射防止層
３、２５ｃ、３３  封止材
４、２４ｂ、３４  配線基材
２１  光学素子製造基板
２３ｂ  ＣＶＤ装置
【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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