(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＥＤ素子を配線プリント基板に直線状に実装した場合、素子間隙の領域は低発光領域となって輝度の暗部となり、照射領域に照度むらを形成することを防止する。【解決手段】配線プリント基板１上に４つのＬＥＤ素子２が直線状に接着層によって実装されており、また、各ＬＥＤ素子２上には蛍光体層３が形成されている。各ＬＥＤ素子２は透明基体２１及び発光層２２よりなる。蛍光体層３を含んだ各ＬＥＤ素子２の対向する側面はＬＥＤ素子２の底面つまり配線プリント基板１の平面に対して傾斜している。【選択図】図１
2013149772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線プリント基板と、
該配線プリント基板上に直線状に実装された複数の発光素子と
を具備し、
前記各発光素子の対向する側面を前記配線プリント基板の平面に対して傾斜させて傾出させた線状発光装置。
【請求項２】
前記各発光素子の対向する傾斜させた側面を平行に傾斜させた請求項１に記載の線状発光装置。
【請求項３】
前記各発光素子の傾出長は前記各発光素子間の素子間隙と同一もしくはそれより大きい請求項１に記載の線状発光装置。
【請求項４】
さらに、前記発光素子の上面及び底面側が傾出した側面に形成された蛍光体層を具備し、
前記蛍光体層を含めた前記各発光素子の傾出長は前記配線プリント基板の面方向の前記各発光素子の蛍光体層の最表面間隙と同一もしくはそれより大きい請求項１に記載の線状発光装置。
【請求項５】
前記発光素子の上面側が傾出した側面に蛍光体層が設けられていない請求項４に記載の線状発光装置。
【請求項６】
前記発光素子の上面の蛍光体層の厚さt1は、
t1= t2/cosθ
但し、t2は前記発光素子の底面側が傾出した側面上の蛍光体層の厚さ、
θは前記各発光素子の側面と前記配線プリント基板との角度
である請求項４に記載の線状発光装置。
【請求項７】
複数の傾斜側面発光素子を形成する工程と、
配線プリント基板上に前記複数の傾斜側面発光素子を直線状に実装する実装工程と
を具備し、
前記実装工程は、既に実装された１つの傾斜側面発光素子の底面側の傾出部に他の隣接する傾斜側面発光素子の上面側の傾出部を対向するように実装する線状発光装置の製造方法。
【請求項８】
さらに、前記配線プリント基板上に実装された前記複数の傾斜側面発光素子上に蛍光体層を塗布する塗布工程を具備する請求項７に記載の線状発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の発光素子たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を直線状に配列した線状発光装置及びその製造方法に関する。たとえば、線状発光装置は導光板と組合わせてサイドエッジ型面状発光装置となり、液晶表示（ＬＣＤ）装置のバックライト光源として用いられ、あるいは自動車ヘッドライト等のアプリケーション、インジケータ、信号機、プロジェクタ映像機、投光器として用いられる。
【背景技術】
【０００２】
図１０は従来の線状発光装置を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である（参照：特許文献１）。
【０００３】
図１０において、たとえばAlNよりなる配線プリント基板１０１上に４つのＬＥＤ素子１０２が直線状に接着層（図示せず）によって実装されている。各ＬＥＤ素子１０２には蛍光体層１０３が形成されている。この場合、たとえば、ＬＥＤ素子１０２が青色光を出射するものとすれば、蛍光体層１０３は青色光の一部によって励起されて波長変換された青色の補色である黄色光を発生し、この黄色光とＬＥＤ素子１０２からの青色光の他部を混色することによって白色光に近い色度の光を得る。
【０００４】
ＬＥＤ素子１０２はGaN、ZnO、サファイア等の透明基体１０２１及び透明基体１０２１上に形成されたたとえばGaN、ZnOよりなる発光層１０２２よりなる。この場合、透明基体１０２１は発光層１０２２からの光を伝播させて外部へ出射させるためのものである。たとえば、サファイアよりなる透明基体１０２１は50μm〜200μmたとえば100μmの厚さを有し、GaN系の発光層１０２２は数μm〜数10μmたとえば10μmの厚さを有する。
【０００５】
図１０においては、たとえば30μm厚さの蛍光体層１０３を含めた各ＬＥＤ素子１０２の配線プリント基板１０１の面方向の蛍光体層最表面間隙（以下、単に素子間隙）Ｇは製造装置の実装精度及び部材の寸法公差等を考慮して50μm〜200μmたとえば100μmとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５０７８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１０に示す従来の線状発光装置においては、図１１の矢印Ｘに示すごとく、光が主にＬＥＤ素子１０２の上面より垂直に出射する。しかしながら、ＬＥＤ素子１０２の側面がＬＥＤ素子１０２の底面つまり配線プリント基板１０１の平面に対して垂直となっているので、つまり傾きθ=90°となっているので、ＬＥＤ素子１０２の発光層１０２２からＬＥＤ素子１０２（透明基体１０２１）の側面への光の多くはその側面で反射され、また、たとえ、ＬＥＤ素子１０２の側面から屈折によって出射されてもその出射光は配線プリント基板１０１に対して垂直方向成分とならない。この結果、素子間隙Ｇの領域は低発光領域となって輝度の暗部を形成し、従って、照射領域に照度むらを形成するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明に係る線状発光装置は、配線プリント基板と、配線プリント基板上に直線状に実装された複数の発光素子とを具備し、各発光素子の対向する側面を配線プリント基板の平面に対して傾斜させて傾出させたものである。これにより、光が発光素子間の素子間隙の領域から配線プリント基板に対して垂直に出射するようになる。
【０００９】
さらに、発光素子の上面及び底面側が傾出した側面に形成された蛍光体層を具備し、発光素子の上面の蛍光体層の厚さt1は
t1= t2/cosθ
但し、t2は発光素子の底面側が傾出した側面上の蛍光体層の厚さ、
θは各発光素子の側面と配線プリント基板との角度
であるとする。これにより、発光素子の上面の蛍光体層を通過する光の光路長と発光素子の側面の蛍光体層を通過する光の光路長とが同一となる。
【００１０】
本発明に係る線状発光装置の製造方法は、複数の傾斜側面発光素子を形成する工程と、配線プリント基板上に複数の傾斜側面発光素子を直線状に実装する実装工程とを具備し、実装工程は、既に実装された１つの傾斜側面発光素子の底面側の傾出部に他の隣接する傾斜側面発光素子の上面側の傾出部を対向するように実装するものである。これにより、既に実装された傾斜側面発光素子に干渉することなく、他の隣接する傾斜側面発光素子を実装できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光素子間の素子間隙の領域からも光が配線パターン基板の平面に対して垂直に出射するので、輝度むら及び照度むらを抑止もしくは解消できる。また、発光素子の上面の蛍光体層を通過する光の光路長と発光素子の側面の蛍光体層を通過する光の光路長とが同一となるので、色むらを抑止もしくは解消できる。さらに、傾斜側面発光素子を高位置精度で実装できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る線状発光装置の第１の実施の形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】図１の線状発光装置の配光特性を説明するための図である。
【図３】本発明に係る線状発光装置の第２の実施の形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図３の線状発光装置の配光特性を説明するための図である。
【図５】本発明に係る線状発光装置の第３の実施の形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図５の線状発光装置の配光特性を説明するための図である。
【図７】図１の線状発光装置の変更例を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図７の（Ｂ）の部分断面拡大図である。
【図９】図１、図３、図５、図７の線状発光装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】従来の線状発光装置を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】図１０の線状発光装置の配光特性を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明に係る線状発光装置の第１の実施の形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１４】
図１においても、図１０と同様に、配線プリント基板１上に４つのＬＥＤ素子２が直線状に接着層（図示せず）によって実装されており、また、各ＬＥＤ素子２上には蛍光体層３が形成されている。また、各ＬＥＤ素子２は透明基体２１及び発光層２２よりなる。
【００１５】
さらに、図１においては、蛍光体層３を含んだ各ＬＥＤ素子２の対向する側面はＬＥＤ素子２の底面つまり配線プリント基板１の平面に対して傾斜している、つまり、傾きθ=60°となっている。尚、この場合、図示しないが、ＬＥＤ素子２の対向しない側面は垂直（θ=90°）である。
【００１６】
図１においては、図１０の場合と同様に、図２の矢印Ｘに示すごとく、光がＬＥＤ素子２の上面より垂直に出射される。さらに、ＬＥＤ素子２の側面が傾斜している側面においては、蛍光体層３を含めたＬＥＤ素子２の高さＨを100μmとすれば、各ＬＥＤ素子２の底面方向つまり配線プリント基板１の面方向に対する傾出長Ｌが58μmとなり、ＬＥＤ素子２の発光層２２からＬＥＤ素子２（透明基体２１）の側面への光の多くはその側面で屈折されてその側面から出射し、しかも、その出射光の一部は、図２の矢印Ｙ１に示すごとく、配線プリント基板１に対して垂直方向成分となる。これにより、素子間隙Ｇの一部の領域は発光領域となる。この結果、素子間隙Ｇの領域の輝度の暗部は縮小し、従って、照射領域の照射むらの形成は抑制される。
【００１７】
図３は本発明に係る線状発光装置の第２の実施の形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１８】
図３においては、蛍光体層３を含んだ各ＬＥＤ素子２の対向する側面はＬＥＤ素子２の底面つまり配線プリント基板１の平面に対してさらに傾斜している、つまり、傾きθ=45°となっている。尚、この場合、図示しないが、ＬＥＤ素子２の対向しない側面は垂直（θ=90°）である。
【００１９】
図３においては、図１０の場合と同様に、図４の矢印Ｘに示すごとく、光がＬＥＤ素子２の上面より垂直に出射される。さらに、ＬＥＤ素子２の側面が傾斜している側面においては、蛍光体層３を含めたＬＥＤ素子２の高さＨを100μmとすれば、各ＬＥＤ素子２の底面方向つまり配線プリント基板１の面方向に対する傾出長Ｌが100μmとなり、ＬＥＤ素子２の発光層２２からＬＥＤ素子２（透明基体２１）の側面への光の多くはその側面で屈折されてその側面から出射し、しかも、その出射光の一部は、図４の矢印Ｙ２に示すごとく、配線プリント基板１に対して垂直方向成分となる。これにより、素子間隙Ｇの全部の領域は発光領域となる。この結果、素子間隙Ｇの領域の輝度の暗部は解消し、従って、照射領域の照射むらは解消する。
【００２０】
図５は本発明に係る線状発光装置の第３の実施の形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２１】
図５においては、蛍光体層３を含んだ各ＬＥＤ素子２の対向する側面はＬＥＤ素子２の底面つまり配線プリント基板１の平面に対してさらに傾斜している、つまり、傾きθ=30°となっている。尚、この場合、図示しないが、ＬＥＤ素子２の対向しない側面は垂直（θ=90°）である。
【００２２】
図５においては、図１０の場合と同様に、図６の矢印Ｘに示すごとく、光がＬＥＤ素子２の上面より垂直に出射される。さらに、ＬＥＤ素子２の側面が傾斜している側面においては、蛍光体層３を含めたＬＥＤ素子２の高さＨを100μmとすれば、各ＬＥＤ素子２の底面方向つまり配線プリント基板１の面方向に対する傾出長Ｌが173μmとなり、ＬＥＤ素子２の発光層２２からＬＥＤ素子２（透明基体２１）の側面への光の多くはその側面で屈折されてその側面から出射し、しかも、その出射光の一部は、図６の矢印Ｙ３に示すごとく、配線プリント基板１に対して垂直方向成分となる。これにより、やはり、素子間隙Ｇの全部の領域は発光領域となる。この結果、素子間隙Ｇの領域の輝度の暗部が解消し、従って、照射領域の照射むらは解消する。
【００２３】
つまり、側面の傾出長Ｌが素子間隙Ｇ以上の場合には、素子間隙Ｇの暗部が解消し、従って、照射むらが解消する。
【００２４】
上述の実施の形態においては、蛍光体層３は蛍光体をスプレー法、静電吸着法、あるいは蛍光体が導電性を有する場合には電着法によって行う。この場合、ＬＥＤ素子２の上面の蛍光体層３の厚さとＬＥＤ素子２の側面の蛍光体層３の厚さとが同一とされた場合には、ＬＥＤ素子２の上面の蛍光体層３を通過した光の光路長とＬＥＤ素子２の側面の蛍光体層３を通過した光の光路長とが異なるために、つまり、光路差のために、蛍光体層３による波長変換光量に差が生じ、この結果、色むらが生ずる。
【００２５】
蛍光体層３の光路差にもとづく上述の色むらを抑制するために、ＬＥＤ素子２の上面の蛍光体層３の厚さt1をＬＥＤ素子２の側面の蛍光体層３の厚さt2より大きくする。これについて図７を用いて説明する。
【００２６】
図７は図１の変更例を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図８は図７の（Ｂ）の部分断面拡大図である。
【００２７】
図７に示すように、ＬＥＤ素子２の上面の蛍光体層３−１に設けると共に、ＬＥＤ素子２の底面側が傾出している一方の側面に蛍光体層３−２を設けるが、ＬＥＤ素子２の上面側が傾出している他方の側面には蛍光体層を設けない。この場合、蛍光体層３−１の厚さt1は蛍光体層３−２の厚さt2より大きく、次の関係を有する。
t1= t2/cosθ        （１）
但し、θはＬＥＤ素子２の側面の傾きである。つまり、図８に示すように、垂直出射光の蛍光体層３−１の光路長OL1は
OL1∝ t1            （２）
であり、垂直出射光の蛍光体層３−２の光路長OL2は
OL2∝ t2/cosθ      （３）
である。他方、色むらを抑制するためには、
OL1= OL2            （４）
である。従って、式（２）、（３）、（４）により式（１）の関係が得られる。
【００２８】
尚、図７の変更例は図３、図５の線状発光装置にも適用される。
【００２９】
次に、上述の線状発光装置の製造方法を図９のフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
始めに、ステップ９０１を参照すると、ウェハ状の透明基体２１上に発光層２２を有機金属化学的気相成長（MOCVD）法等を用いてエピタキシャル成長させる。次いで、発光層２２が形成された透明基体２１をダイシングして分離する。たとえば、ある方向ではブレードを透明基体２１に対して垂直に（θ=90°）当てて切断し、その垂直方向ではブレードを透明基体２１に対して傾斜させて（θ=30°、45°、60°等）切断する。これにより、複数の傾斜側面ＬＥＤ素子２を得る。
【００３１】
次に、ステップ９０２を参照すると、ステップ９０１にて得られた複数の傾斜側面ＬＥＤ素子２を配線プリント基板１上に実装する。この場合、配線プリント基板１の電極パターン、マーク等を画像認識しながら、図１、図３、図５、図７における右側のＬＥＤ素子２から左側のＬＥＤ素子２を順次に実装する。つまり、ＬＥＤ素子２の底面側の傾出部に次の隣接するＬＥＤ素子２の上面側の傾出部を対向させて順次実装する。これにより、既に実装されたＬＥＤ素子２に干渉することなく、配線プリント基板１上の次に隣接実装されるＬＥＤ素子２の電極パターンを完全に画像認識できるので、高位置精度で実装できる。
【００３２】
最後に、ステップ９０３を参照すると、各ＬＥＤ素子２上に蛍光体層を塗布する。この場合、図１、図３、図５のＬＥＤ素子２であれば、スプレー法、静電吸着法あるいは電着法を用いて蛍光体層３を各ＬＥＤ素子２の上面、側面に均一に塗布し、また、図７のＬＥＤ素子２であれば、スプレー法を用いて蛍光体層３−１、３−２を各ＬＥＤ素子２の上面、側面に塗布する。尚、光取出し向上のために、蛍光体層３の塗布後に、その周囲に透明樹脂を充填もしくは塗布してもよい。
【００３３】
尚、上述の実施の形態においては、素子間隙Ｇは蛍光体層３を含めたＬＥＤ素子２間の間隙であったが、本発明は蛍光体層３を用いずエポキシ樹脂等透明樹脂のみの封止の場合にも適用でき、その場合には、素子間隙ＧはＬＥＤ素子２間の間隙となる。また、上述の実施の形態においては、対抗する２つの側面が平行に傾斜しているが、この傾斜は必ずしも平行でなくてもよい。
【００３４】
さらに、本発明はＬＥＤ素子以外のたとえばレーザダイオード（ＬＤ）素子等の発光素子にも適用し得る。
【符号の説明】
【００３５】
１：配線プリント基板
２：ＬＥＤ素子
２１：透明基体
２２：発光層
３、３−１、３−２：蛍光体層
１０１：配線プリント基板
１０２：ＬＥＤ素子
１０２１：透明基体
１０２２：発光層
１０３：蛍光体層
Ｇ：素子間隙
Ｌ：傾出長
【図１】
2013149772.tif 000003
【図２】
2013149772.tif 000004
【図３】
2013149772.tif 000005
【図４】
2013149772.tif 000006
【図５】
2013149772.tif 000007
【図６】
2013149772.tif 000008
【図７】
2013149772.tif 000009
【図８】
2013149772.tif 000010
【図９】
2013149772.tif 000011
【図１０】
2013149772.tif 000012
【図１１】
2013149772.tif 000013