(57)【要約】  発光素子モジュール（１）は、光を生成する発光素子（１１）と、発光素子（１１）を取り付ける基材（１２）と、この基材（１２）の取り付け表面（１２ａ）側に配置されかつ少なくとも光制御ユニット（１３）を備えて提供されるレンズ部材（２８）と、光を吸収する光吸収ユニット（１９）とを備えて提供される。この光吸収ユニット（１９）は、基材（１２）とレンズ部材（２８）との間に配置される部材によって構成される。【選択図】図６Ａ
2017505519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する発光素子と、
該発光素子を取り付ける基材と、
該基材の取り付け表面側に配置され、かつ、少なくとも、該発光素子により生成される光の放射を制御する光制御ユニットを備えて提供される、レンズ部材と、
光を吸収する光吸収ユニットと、
を含む発光素子モジュールであって、
該光吸収ユニットが、該基材と該レンズ部材との間に配置される部材によって構成される、発光素子モジュール。
【請求項２】
前記光吸収ユニットが、前記発光素子を外縁周囲側で包囲するように配置される、請求項１に記載の発光素子モジュール。
【請求項３】
前記光吸収ユニットが、該光吸収ユニットの内側周縁側の、少なくとも前記基材と前記レンズ部材との間のスペースを密封する、密封部材により構成される、請求項２に記載の発光素子モジュール。
【請求項４】
前記光吸収ユニットが、熱伝導性を有する部材により構成される、請求項１又は２に記載の発光素子モジュール。
【請求項５】
前記発光素子モジュールが、前記光吸収ユニットに圧縮力を付与する圧縮構造を備えて提供される、請求項４に記載の発光素子モジュール。
【請求項６】
光を発する発光素子と、
該発光素子を取り付ける基材と、
該基材の取り付け表面側に配置され、かつ、少なくとも、該発光素子により生成される光の放射を制御する光制御ユニットを備えて提供される、レンズ部材と、
光を吸収する光吸収ユニットと、
を含む発光素子モジュールであって、
該光吸収ユニットが、該基材と該レンズ部材との間で、該レンズ部材の表面に形成される、発光素子モジュール。
【請求項７】
前記光吸収ユニットが、前記光制御ユニットの下表面に形成される、請求項６に記載の発光素子モジュール。
【請求項８】
前記光吸収ユニットが、提供される前記レンズ部材の内側表面に形成され、これにより、前記発光素子を外縁周囲側で包囲する、請求項６又は７に記載の発光素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
視認性を向上させるために内部に発光素子モジュールが配置されている看板や標識などの表示デバイスは、周知である。例えば、特開２０１１−２３３３５６号公報は、そのような表示デバイスに適用される発光素子モジュールとして、光源が取り付けられている基材を収容するハウジングが、平坦プレート及びサイドプレートと共に提供され、このサイドプレートが、それ自体と基材の縁の一部との間に開口部を有し、かつ平坦プレート上に直立して基材を取り巻いており、更に取り付けプレートは、平坦プレートから延在する取り付けプレートの取り付け穴を通るねじなどの挿入により、サイドプレートの外側に固定されているような、構造を開示している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
従来型の発光素子モジュールにおいて、前方向に放射される光は、レンズ又は基材により反射されることなしに前方向に放射される光だけでなく、レンズ又は基材により反射された結果の前方向に放射される光も含む。よって、前方向に放射される光の強度は増大する。一方、照らされる部材を均一に照らすために、光が拡散する距離を確保する必要がある。しかし、光強度が高い場合、拡散に必要な距離は長くなる。このため、もし例えば、従来型の発光素子モジュールが薄い表示デバイスの内部に配置されている場合、前方向に放射される強い強度の光は、光が十分に拡散する距離を確保できない。その結果、表示デバイスの表示表面に明るさ不均一性が生じるという問題が起こり、この明るさ不均一性が生じるのを抑制する需要が存在する。上記のことから、用途を問わず、不均一な明るさの発生を抑制し得る発光素子モジュールの需要が存在する。
【０００４】
本発明の一態様による発光モジュールは、光を生成する発光素子と、この発光素子を取り付ける基材と、この基材の取り付け表面側に配置され、かつ、少なくとも、発光素子により生成される光の放射を制御する光制御ユニットを備えて提供される、レンズ部材と、光を吸収する光吸収ユニットと、を備えて提供され、この光吸収ユニットは、基材とレンズ部材との間に配置される部材によって構成される。
【０００５】
そのような一態様により、発光素子と、発光素子を取り付ける基材と、この基材の取り付け表面側に配置され、かつ、少なくとも光制御ユニットを備えて提供される、レンズ部材と、基材とレンズ部材との間に配置される光吸収ユニットとが提供される。これにより、発光素子により生成される光は、基材又はレンズ部材により反射された後、光吸収ユニットにより吸収される。光吸収ユニットにより吸収されない場合、吸収された光は、発光素子モジュールの前方向に放射される光を含む。このことから、前方向の光強度が大きくなりすぎるのを抑制することができる。よって、薄い表示デバイス内に配置されている場合においてであっても、用途にかかわらず、不均一な明るさの発生が抑制され得る。
【０００６】
別の一態様による発光素子モジュールにおいて、この光吸収ユニットは、発光素子を外縁周囲側で包囲するように配置することができる。
【０００７】
別の一態様による発光素子モジュールにおいて、この光吸収ユニットは、光吸収ユニットの内側周縁側の、少なくとも基材とレンズ部材との間のスペースを密封する、密封部材により構成され得る。
【０００８】
別の一態様による発光素子モジュールにおいて、この光吸収ユニットは、熱伝導性を有する部材により構成され得る。
【０００９】
別の一態様による発光素子モジュールにおいて、この発光素子モジュールは、光吸収ユニットに圧縮力を付与する圧縮構造を備えて提供され得る。
【００１０】
本発明の一態様による発光素子モジュールは、光を生成する発光素子と、その発光素子を取り付ける基材と、この基材の取り付け表面側に配置され、かつ、少なくとも、発光素子により生成される光の放射を制御する光制御ユニットを備えて提供される、レンズ部材と、光を吸収する光吸収ユニットと、を備えて提供され、この光吸収ユニットは、基材とレンズ部材との間で、レンズ部材の表面に形成される。
【００１１】
別の一態様による発光素子モジュールにおいて、この光吸収ユニットは、光制御ユニットの下表面に形成され得る。
【００１２】
別の一態様による発光素子モジュールにおいて、この光吸収ユニットは、提供されるレンズ部材の内側表面に形成され得、これにより、発光素子を外縁周囲側で包囲する。
【００１３】
本発明の一態様により、用途にかかわらず、不均一な明るさの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態による発光素子モジュールの斜視図である。
【図２】第１の実施形態による発光素子モジュールの平面図である。
【図３】第１の実施形態による発光素子モジュールの側面分解斜視図である。
【図４】第１の実施形態による発光素子モジュールの底面分解斜視図である。
【図５】図２に示す線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６Ａ】第１の実施形態による光吸収ユニット付近の構造を示す概略図である。
【図６Ｂ】接着層を示す概略図である。
【図７Ａ】改変実施例による発光素子モジュールの概略図である。
【図７Ｂ】改変実施例による発光素子モジュールの概略図である。
【図８】第２の実施形態による光吸収ユニット付近の構造を示す概略図である。
【図９Ａ】実施例による発光素子モジュールの評価結果を示す図である。
【図９Ｂ】結果の表である。
【図１０Ａ】実施例による発光素子モジュールの評価結果を示す図である。
【図１０Ｂ】結果の表である。
【図１１】実施例による光吸収ユニットの評価方法を示す図である。
【図１２Ａ】実施例による光吸収ユニットの評価結果を示す図である。
【図１２Ｂ】結果の表である。
【図１３】実施例による光吸収ユニットの評価結果を示す図である。
【図１４】実施例による光吸収ユニットの評価結果を示す図である。
【図１５】比較例による発光素子モジュールの構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明による発光素子モジュールの実施形態は、図を参照しながら下記で詳細に説明される。本明細書において、同じ参照記号は同じ素子に使用され、重複する記述は省略される。
【００１６】
図１〜６を参照して、本実施形態による発光素子モジュール１の構成が記述される。発光素子モジュール１は、例えば、店舗又は公共施設の内外に配置される看板又は標識などの表示デバイスに使用される発光素子モジュールである。特に、薄い表示デバイス内に使用されている場合であっても、用途にかかわらず、表示表面における不均一な明るさの発生が抑制され得る。更に、表示デバイスが屋外に配置されている場合であっても、結露、水しぶきなどにより発光素子モジュール１内に水が浸透するのを防止する。
【００１７】
発光素子モジュール１は、光を生成する発光素子１１と、発光素子１１を取り付ける基材１２と、基材１２の取り付け表面１２ａ側に配置され、かつ、少なくとも、発光素子１１により生成される光の放射を制御する光制御ユニット１３を備えて提供される、レンズ部材２８と、基材１２の取り付け表面１２ａ側の取り付け表面１２ａに対して垂直方向に見たときに、発光素子１１を少なくとも包囲するように配置される、密封ユニット１４と、基材１２の取り付け表面１２ａ側を覆うカバー部材１６と、密封ユニット１４ａに圧縮力を付与する圧縮構造１７と、を備えて提供される。本実施形態において、「光学軸」は、発光素子モジュール１により放射される放射光の光学軸として定義される。更に、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、各図について定められるが、これらは便宜のため記述においても定められる。本実施形態において、ｚ軸は、発光素子モジュール１の前方向に放射される放射光の光学軸ＲＬが延在する方向である光学軸方向に定められる。更に、発光素子モジュール１の光は、ｚ軸の正方向に向かって放射されるものとして定義され、光の放射側（すなわち、ｚ軸の正の側）は、「前」と定義され、反対側（すなわち、ｚ軸の負の側）は「後ろ」と定義され、これらの用語が使用される。
【００１８】
発光素子１１は、駆動電力の供給により光を生成する発光体である。発光素子１１として、例えば、砒化ガリウム又は窒化ガリウムなどの化合物に電流を通すことによって光を生成する発光ダイオード（ＬＥＤ）が、使用される。発光素子１１として、ＬＥＤ自体の発光色以外の光を得るために、蛍光体を備えたものを使用し得ることに注意されたい。例えば、発光素子１１として、蛍光体と混合した樹脂材料又はシートでＬＥＤを覆うよう適合させることができ、また、ＬＥＤの発光表面に蛍光体をコーティングするよう適合させることができる。ここで、１つの発光素子１１又は複数の発光素子１１を基材１２に取り付けることができる。発光素子１１が１つである場合、発光素子１１は、その光学軸が、基材１２の取り付け表面１２ａ上の発光素子モジュール１の光学軸ＲＬに揃うように配置されることに注意されたい。
【００１９】
基材１２は長方形のプレート状の部材であり、この上に発光素子１１が取り付けられ、例えば、アルミニウム基材、銅基材、ガラスエポキシ基材、ガラス複合材料基材などが使用され得る。本実施形態において、基材１２は、ｘ軸方向とｙ軸方向に広がるように配置され、これにより、取り付け表面１２ａは光学軸ＲＬに対して直交し、またこれは長方形を有しており、ｙ軸方向が長手方向になるが、この形状に特に制限されるわけではなく、例えば正方形又は円形などの任意の形状を適合させることができることに、注意されたい。基材１２の表面は、取り付け表面１２ａとして構成され、この上に発光素子１１及びレンズ部材２８が取り付けられる。銅箔から形成される配線パターン（図示なし）が、取り付け表面１２ａ上に提供される。配線パターンは、駆動電力を発光素子１１へ供給する配線であり、ワイヤ２１を介して、基材１２外の電源（図示なし）に電気的に接続されている。ワイヤ２１は、複数の発光素子モジュール１を直列又は並列に電気接続していることに注意されたい。また配線パターンの各図において、ワイヤ２１に接続されている電極部分２２のみが図示されていることに注意されたい。
【００２０】
２つの電極部分２２はそれぞれ、基材１２の取り付け表面１２ａの長手方向（ｙ軸方向）における両端側の位置に提供される（特に図３を参照）。電極部分２２はハンダ付けによりワイヤ２１に接続され、ハンダ部分２３がこのハンダ付けにより形成される。各電極部分２２に接続されているワイヤ２１は、基材１２の長手方向（ｙ軸方向）の両側の端部分から外側に向かって導かれている。しかしながら、電極部分２２が提供される位置及びワイヤ２１の誘導方向は、特に限定されるものではなく、電極部分２２は、基材１２の横方向（ｘ軸方向）の端部側に提供されてもよく、ワイヤ２１は横方向（ｘ軸方向）に導かれていてもよい。発光素子１１に接続されている電極部分（図示なし）は、取り付け表面１２ａの中央部分に提供されていることに、注意されたい。駆動電力は、この電極部分に発光素子１１が接続されていることにより、発光素子１１に供給される。
【００２１】
更に、半円形の切り抜き部分１２ｃが、基材１２の四隅に形成されている（図３及び４を参照）。更に、圧縮構造１７を構成するねじ５３Ａ、５３Ｂを挿入するための貫通穴１５Ａ、１５Ｂが、基材１２に形成されている。貫通穴１５Ａ、１５Ｂの配置については、圧縮構造１７に関連して後述される。更に、レンズ部材２８を配置するための有底穴１２ｄが、基材１２の取り付け表面１２ａに形成されている。しかしながら、この形状は本発明に必要なものではなく、本発明はそのような態様に制限されない。
【００２２】
レンズ部材２８は、光制御ユニット１３と、基材１２に対して光制御ユニット１３を支持する光制御ユニット支持部分１８とによって構成される。更に、光制御ユニット支持部分１８は、光制御ユニット１３の外周部分の周縁全体にわたって形成される円形リング部分２６と、円形リング部分２６から放射方向に外に向かって突出するフランジ部分２７Ａ、２７Ｂとによって構成されている。レンズ部材２８は、成形型を用いた鋳造又は切断及び研磨などの方法により製造することができる。例えば、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂などを、レンズ部材２８の材料（すなわち、光制御ユニット１３の材料）として適用することができる。本実施形態において、例えば、図６に示すように、下表面１３ｃから外側周縁側へと延在する境界線Ｌ１が確立されている場合、下表面１３ｃの発光表面１３ｂ側（ｚ軸の正の側）及び境界線Ｌ１のある領域が、光制御ユニット１３と見なされる。更に、光学軸方向から見たときに、光制御ユニット１３の外縁よりも外側周縁側に突出している部分、すなわち、図６に示すように境界線Ｌ２よりも外側周縁側に延在する部分は、フランジ部分２７Ａ、２７Ｂと見なされ得る。更に、境界線Ｌ１と境界線Ｌ２との間の部分は、円形リング部分２６と見なされ得る。ただし、本実施形態はこの部分を「円形リング部分」として記述しているが、この部分は円形である必要はなく、長方形又は他の多角形であってもよい。更に、「フランジ部分」も円形である必要はなく、長方形又は他の多角形であってもよい。
【００２３】
光制御ユニット１３は発光素子１１により生成される光の放射を制御し、これにより、発光素子モジュール１は、望ましい特性による放射光を発することができる。すなわち、光制御ユニット１３は、発光素子１１により生成された光を光制御ユニット１３へと伝達し、光の広がり方を制御し、それぞれの方向角の光の強度が制御された状態で光を放射する。本明細書において、発光素子１１により生成され、光制御ユニット１３を透過する、前段階の光は、「発光素子により生成された光」と呼ばれることに、注意されたい。光制御ユニット１３により制御された状態で放射される光は、発光素子モジュール１により放射される「放射光」に対応することに、注意されたい。光制御ユニット１３は、基材１２の取り付け表面１２ａ側に配置される、半球ドーム形状のレンズにより構成される。発光素子モジュール１から放射される放射光を制御するために、光制御ユニット１３は、凸レンズに成形されてよく、又は、凸レンズの一部が凹レンズ内に組み込まれたレンズに成形されてもよい。光制御ユニット１３は、発光素子１１の発光表面側のある位置で、発光素子１１を覆うよう配置され、この中心軸は、光学軸ＲＬに揃う。光制御ユニット１３は、後側（ｚ軸の負の側）に形成され、かつ、発光素子１１により生成された光がこれに入射するようになっている入射表面１３ａと、前側（ｚ軸の正の側）に形成され、かつ、光制御ユニット１３を通って伝達された光を放射光として放射する、発光表面１３ｂとを備えて提供される（図５を参照）。
【００２４】
発光表面１３ｂは、実質的に半球ドーム形状に形成され、光制御ユニット１３を通って伝達された光を、照明される部材（例えば、店舗の看板など）に向かって方向付けられた放射光として放射する表面である。発光表面１３ｂは、任意の曲率半径で湾曲するように形成されるが、光学軸ＲＬ近くでは入射表面１３ａに対して実質的に平行に形成される。発光表面１３ｂの形状は特に限定されず、発光素子モジュール１の用途又は必要な特性に応じて好適に変えることができる。例えば、曲率半径を変えることができ、また、入射表面１３ａに対して平行な部分は必ずしも提供されなくともよい。
【００２５】
入射表面１３ａは、平坦形状に形成された下表面１３ｃと、下表面１３ｃの中央位置において凹状に形成されたガイド部分１３ｄとを備えて提供される（図４及び５を参照）。下表面１３ｃは、基材１２の取り付け表面１２ａに対して平行な状態で相対しており、取り付け表面１２ａとは反対側の位置に配置される。下表面１３ｃは、粗い表面（非平坦表面）に形成することにより、光を散乱することができる。例えば、入射表面１３ａの下表面１３ｃが粗い表面ではない場合、光制御ユニット１３を通って伝達されることなしに発光表面１３ｂにより反射された光は、下表面１３ｃにより反射され、その結果、光制御ユニット１３から放射される放射光の強度は、光学軸ＲＬ近くの部分で増大し、環状の不均一さが生じる可能性が増加する。一方、入射表面１３ａの下表面１３ｃが粗い表面に形成されている場合、発光表面１３ｂにより反射された光は、下表面１３ｃにより散乱される場合があり、これにより、上述のような環状の不均一さの発生を抑制することができる。発光素子１１により生成された光を発光表面１３ｂ側へとガイドするための陥凹であるガイド部分１３ｄは、下表面１３ｃの中心に形成される。ガイド部分１３ｄは、中心軸が光学軸ＲＬである陥凹として構成される。発光素子１１と光制御ユニット１３とが基材１２の取り付け表面１２ａに取り付けられている状態において、ガイド部分１３ｄは、発光素子１１の真上に配置される。
【００２６】
円形リング部分２６は、下表面１３ｃの外縁を包囲するように形成される。本実施形態において、円形リング部分２６は、下表面１３ｃよりも基材１２側（ｚ軸の負の側）に突出している。フランジ部分２７Ａ、２７Ｂは、光制御ユニット１３の外縁部分よりも放射方向に外に向かって円弧形状に突出している。本実施形態において、一対のフランジ部分２７Ａ、２７Ｂが提供されている。フランジ部分２７Ａとフランジ部分２７Ｂは光学軸ＲＬを間に挟み、互いに相対する領域に提供されている。フランジ部分２７Ａ、２７Ｂは、圧縮構造１７の一部を形成し、別の部材から圧縮力を付与することにより、レンズ部材２８全体が、フランジ部分２７を介して基材１２側へと圧縮される。フランジ部分２７Ａ、２７Ｂの記述については、圧縮構造１７に関連して後述されることに注意されたい。本実施形態において、レンズ部材２８（すなわち、光制御ユニット１３）が、基材１２の取り付け表面１２ａ上に取り付けられた状態のとき、スペースＳＰが、光制御ユニット１３の入射表面１３ａと、基材１２の取り付け表面１２ａと、円形リング部分２６との間に形成される。
【００２７】
密封ユニット１４は、圧縮構造１７により付与される圧縮力により、密封ユニット１４の内側周縁側で、少なくとも基材１２と光制御ユニット１３との間のスペースＳＰを密封する。本実施形態において、密封ユニット１４は、後述のように、レンズ部材２８から離れている密封部材２９により構成される、光吸収ユニット１９と組み合わせられる。密封ユニット１４は、密封ユニット１４の内側周縁側の領域を密封することにより、密封ユニット１４より外側の外側周縁側の領域からの水の浸透を防ぎ、基材１２と光制御ユニット１３との間のスペースＳＰの中で、この領域に発光素子１１が配置されている。密封ユニット１４は、光制御ユニット１３を有するレンズ部材２８と、基材１２との間に配置され、すなわち、光制御ユニット１３の入射表面１３ａ側で、かつ基材１２の取り付け表面１２ａ側の位置に配置される。密封ユニット１４は環形状に構成され、その中心軸が光学軸ＲＬに揃うように配置される。発光素子１１は光学軸ＲＬ上に配置されているため、密封ユニット１４は、取り付け表面１２ａに対して垂直方向から見た時に、発光素子１１を包囲するように配置される。密封ユニット１４が発光素子１１を包囲する構造は、円形環である必要はなく、任意の形状（四辺形環形状などの多角環形状）であり得ることに注意されたい。更に、この構造は周縁全体を包囲する必要はなく、途中で中断されていてもよい。更に、発光素子１１の位置、及び密封ユニット１４の位置は、取り付け表面１２ａなどに提供される段差により光学軸方向に垂直に移動してもよいが、そのような場合であっても、密封ユニット１４は、取り付け表面１２ａに対して垂直方向から見た時に、発光素子１１を包囲するように配置される。
【００２８】
次に、密封部材２９により構成される光吸収ユニット１９について、詳細に説明する。図６に示すように、密封部材２９は、円形環形状に形成された部材であり、光学軸方向（ｚ軸方向）の両端表面は平坦形状として構成される。密封部材２９の前側（ｚ軸の正の側）の端表面２９ａが、光制御ユニット１３の下表面１３ｃに接触し、密封部材２９の後側（ｚ軸の負の側）の端表面２９ｂが、基材１２に接触している。後述する圧縮構造１７により、密封部材２９に圧縮力を付与することによって、端表面２９ａが光制御ユニット１３の下表面１３ｃに接着し、端表面２９ｂが基材１２に接着する。これにより、密封部材２９は、それ自体とレンズ部材２８との間の境界部分から水が浸透するのを防ぎ、また、それ自体と基材１２との間の境界部分から水が浸透するのを防ぐ。密封部材２９は、光学軸方向から見た時に、光制御ユニット１３に重なるように配置される。よって、密封部材２９の前側（ｚ軸の正の側）の端表面２９ａは、粗い表面として構成されている下表面１３ｃとの、面接触を形成する。更に、密封部材の後側（ｚ軸の負の側）の端表面２９ｂは、基材１２の取り付け表面１２ａとの、面接触を形成する。密封部材２９の外径は実質的に、下表面１３ｃの外径（すなわち、円形リング部分２６の内径）に揃っている。密封部材２９の外側周縁表面２９ｃは、図６に示すように、円形リング部分２６の内側表面２６ａから離れていてよく、又は図５に示すように接触していてもよいことに、注意されたい。密封部分２９の内径は、内側周縁表面２９ｄが発光素子１１に対して放射方向の外側に少なくとも離れている寸法に設定され、本実施形態において、これはガイド部分１３ｄの直径よりも大きい。光制御ユニット１３、密封部材２９、及び発光素子１１が基材１２の取り付け表面１２ａに取り付けられている状態において、発光素子１１は、密封部材２９の内側周縁表面２９ｄよりも更に内側周縁側の領域に配置される。すなわち、密封部材２９は、取り付け表面１２ａに対して垂直方向から見た時に、発光素子１１を包囲するように、基材１２の取り付け表面１２ａに配置される。光吸収ユニット１９を構成する密封部材２９の形状に応じて、光吸収ユニット１９は円形リングである必要はなく、任意の形状（四辺形環形状などの多角環形状）であり得ることに注意されたい。更に、光吸収ユニット１９は周縁全体を包囲する必要はなく、途中で中断されていてもよい。
【００２９】
圧縮力が付与されていない状態での密封部材２９の厚さは、光学軸方向のスペースＳＰのサイズ以上の寸法に設定される（下表面１３ｃと基材１２の取り付け表面１２ａとの間の寸法で、図６においてＴで示される寸法）。よって、基材１２とレンズ部材２８との間に密封部材２９が挟まれた状態で、圧縮構造１７によりレンズ部材２８を基材１２に対して押し付けることにより、密封部材２９が圧縮される。これにより、端表面２９ａがレンズ部材２８に接着し、端表面２９ｂが基材１２に接着する。
【００３０】
本実施形態において、密封部材２９は、基材１２側にベース体層３３、光制御ユニット１３側に接着層３４を備えて提供される。ベース体層３３は、密封部材２９のベース体部分に対応する層であり、弾力性部材で構成され、また接着層３４を支える機能も有する。密封部材２９のベース体層３３の硬さは、基材１２の取り付け表面１２ａ上に形成される配線パターンによる非平坦な形状により変化し、取り付け表面１２ａとの接着を可能にするために、ショアＡ硬さを７０以下に設定することができる。ベース体層３３の厚さは、接着層３４よりも厚く設定される。ベース体層３３と接着層３４は、光学軸方向から見た時に、同じ形状及びサイズに設定されるが、異なる形状及びサイズを有してもよい。
【００３１】
少なくとも接着層３４の表面部分の材料が、所定の値に適合又はこれを上回る粘度を有し、接着層３４が接触表面との接着により固定され得る。すなわち、接着層３４は密封部材２９の端表面２９ａを構成する層であり、光制御ユニット１３の粗い表面として構成されている下表面１３ｃの非平坦形状に従って変形し、その下表面１３ｃに接着し得る層である。本実施形態において、ベース体層３３に提供される両面テープ３６が、接着層３４として適用される。図６Ｂに示すように、この両面テープ３６は、ベース体層３３の端表面３３ａに接着する接着層３６ａと、粗い表面である下表面１３ｃに接着する接着層３６ｂと、これら接着層３６ａと接着層３６ｂとを分離する基材３６ｃとを備えて提供される。接着層３６ａの接着剤として、ベース体層３３に接着できる接着剤を適用することが望ましく、たとえば、シリコーン接着剤などを使用することができる。更に、接着層３６ｂの接着剤として、光制御ユニット１３に接着できる接着剤を適用することが望ましく、たとえば、アクリル接着剤などを使用することができる。更に、基材３６ｃとして、例えば、ポリエステル又は不織布を使用することができる。接着層３６ｂは、下表面１３ｃに接着して、粗い表面である下表面１３ｃの非平坦形状に埋め込まれるようにすることができる（例えば、図６［ａ］の接着層３４を参照）。このことから、接触面である粗い表面に接触する表面は、大きくなり得る。両面テープ３６が接着層３４として図示されているが、接着層３４はこれに限定されず、単接着剤により形成される層であってもよい。
【００３２】
密封部材２９により構成された密封ユニット１４は、光吸収ユニット１９と組み合わせられる。すなわち、光吸収ユニット１９は、基材１２とレンズ部材２８との間に配置される部材によって構成される。ここにおいて「部材」とは、基材１２及びレンズ部材２８から分離され、取り外し可能に構成されている構成要素である。よって、基材１２の取り付け表面１２ａ上に光吸収フィルムを直接形成することは、本発明における「部材」には対応しない。光吸収ユニット１９は、光吸収ユニット１９の内側周縁側の、少なくとも基材１２とレンズ部材２８との間のスペースＳＰを密封する、密封部材２９により構成される。これにより、光吸収ユニット１９は、外側周縁側上で発光素子１１を包囲するように配置される。本実施形態において、光吸収ユニット１９は、上述のように、密封部材２９のベース体層３３として黒色材料を使用することにより、光吸収特性を有する。光吸収ユニット１９として、例えば、顔料（例えば金属酸化物）を含有するエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、又はシリコーンゴムなどの材料が好ましいが、黒色を呈し、かつ、圧縮構造１７の圧縮力により基材１２の取り付け表面１２ａ上に形成される配線パターンに従って変形可能な硬さを有する、別の材料であってもよい。更に、これは黒色である必要はなく、例えば、十分な吸光度を呈するものである限り、灰色又は他の色であってもよい。例えば、光吸収ユニット１９の部材として、４００〜７５０ｎｍでの光透過率が３０〜０％又は２５〜０％のものを使用することができる。ここにおいて、接着層３４は光吸収能力を有さなくともよい。すなわち、光吸収ユニット１９を構成する部材は、基材１２の取り付け表面１２ａと光制御ユニット１３の下表面１３ｃとの間の全体にわたって光吸収能力を有し得るが、そのような能力を有さなくともよい。この状態において、光制御ユニット１３の下表面１３ｃに直接触する光吸収ユニット１９を構成する部材の一部は、光吸収能力を有する必要はなく、代わりに、又は付加的に、基材１２の取り付け表面１２ａに直接接触する部分も、光吸収能力を有する必要はない。密封部材２９は円形リング形状に形成され、レンズ部材２８と基材１２との間のスペースＳＰの外側周縁に向かって配置される。すなわち、内径が大きくなるよう形成される。これにより、レンズ部材２８との接触面積が、密封部材２９の内径が小さく形成された場合に比べて、より小さくなり、その結果、表面圧力が増加する。したがって、密封部材２９が防ぐことができる耐水性が更に向上し得る。
【００３３】
更に、光吸収ユニット１９は、熱伝導性を有する部材で構成することができる。本実施形態において、熱伝導性を有する光吸収ユニット１９として、例えば、炭素、金属、セラミックなどを含有するエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、又はシリコーンゴムなどの材料が好ましい。例えば、熱伝導性を有する光吸収ユニット１９の部材として、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ又は１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ（０．０１Ｗ／ｃｍ℃又は０．１Ｗ／ｃｍ℃）以上のものを使用することができる。ここにおいて、接着層３４は、その厚さが十分に薄い場合には、熱伝導性を有さなくともよい。すなわち、光吸収ユニット１９を構成する部材は、基材１２の取り付け表面１２ａから、光吸収ユニット１９を介して、光制御ユニット１３へと熱を伝えることができるよう配置されることが好ましい。これにより、基材１２の放射能力が更に増加し得る。よって、発光素子モジュール１は、より長寿命で提供することができる。更に、熱伝導性を有する光吸収ユニット１９は、圧縮構造１７により圧縮することができる。この状況において、耐水性の付与と共に、放射能力も同時に増加し得る。
【００３４】
更に、本実施形態の改変された実施例が、図７Ａ及びＢにそれぞれ示されている。図７Ａに示す発光素子モジュール１０１の密封部材１２９は、接着層を備えていない。このため、耐水性は、圧縮構造１７の圧縮力により、密封部材１２９の端表面がレンズ部材２８に直接接着されていることにより、確保されている。密封部材１２９はその全体にわたって黒色を呈するため、密封部材１２９は、密封ユニット１１４及び光吸収ユニット１１９として機能する。この光吸収ユニット１１９としての密封部材１２９は、レンズ部材２８の下表面１３ｃに接触する部分において、光吸収能力も有する。そのような構成では、密封部材１２９が単部材として成形できるため、密封部材１２９の製造労力とコストが削減できる。更に、密封部材１２９全体が光吸収能力を有するため、不均一な明るさの発生が、より確実に抑制され得る。
【００３５】
図７Ｂに示す発光素子モジュール２０１において、第１の実施形態と同様に、密封部材２２９が、基材１２側のベース体層と、光制御ユニット１３側の接着層とを備えて提供されている。発光素子モジュール２０１では、ベース体層と接着層の両方とも黒色を呈する。したがって、接着層が光吸収ユニット２１９としても機能しているという点で、発光素子モジュール２０１は、第１の実施形態による発光素子モジュール１とは異なる。光吸収ユニット２１９としての密封部材２２９は、レンズ部材２８の下表面１３ｃに接触する部分において、光吸収能力も有する。そのような構成では、光吸収能力を有する黒色接着層がレンズ部材２８に接着し、不均一な明るさの発生がより確実に抑制され得る。
【００３６】
次に、カバー部材１６の構成について説明する。カバー部材１６は、光制御ユニット１３の発光表面１３ｂを露出させ、かつ、基材１２の取り付け表面１２ａ側を覆うことにより取り付け表面１２ａに取り付けられた各構成要素を保護する。図１〜５に示すように、カバー部材１６は、基材１２の取り付け表面１２ａ側を覆う、実質的に長方形のプレート状部材である。この材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はＡＢＳ樹脂などの合成樹脂を使用することができる。カバー部材１６は、基材１２の取り付け表面１２ａを覆うベース部分４１と、基材１２の外側周縁を包囲する側壁部分４２とを備えて提供される。ベース部分４１は、後側（ｚ軸の負の側）の後側表面４１ａが、基材１２の取り付け表面１２ａに平行に相対するように配置される。ベース部分４１は、基材１２に対応する形状を有し、ｙ軸方向が長手方向である長方形であるが、これは、基材１２の形状に従って好適に改変することができる。側壁部分４２は、ベース部分４１の四隅の外側縁部分から後側（ｚ軸の負の側）へと延在することにより、基材１２の四辺において側面表面を覆うよう形成される。すなわち、カバー部材１６の長手方向（ｙ軸方向）において相対する側壁部分４２の内壁間の長さは、実質的に、長手方向の基材１２の長さに一致し、また、カバー部材１６の横方向（ｘ軸方向）において相対する側壁部分４２の内壁間の長さは、実質的に、基材１２の横方向の長さに一致する。更に、突出部分４２ａは、切り抜き部分１２ｃの半円形に従って、内側に突出するよう形成され、カバー部材１６の四隅の側壁部分４２において、対角線方向の一対を形成する（図４を参照）。基材１２に取り付けられたカバー部材１６のｘｙ軸方向での移動は、突出部分４２ａにより調節される。作業性を改善するために、基材１２を突出部分４２ａに固定できるラッチ構造を提供することができ、これにより、発光素子モジュール１全体がｚ軸の正の方向に反転しても、基材１２の位置は、カバー部材１６に対して移動しないことに、注意されたい。
【００３７】
開口部分４３（その内側周縁側に光制御ユニット１３が配置されている）と、ハンダ部分２３付近に充填剤ＰＴを収容する収容部分４４と、ワイヤ２１を導くための誘導部分４６とが、カバー部材１６のベース部分４１に形成されている。更に、ねじ５３Ａ、５３Ｂを締めるためのボス４７Ａ、４７Ｂが、ベース部分４１に提供される。ボス４７Ａ、４７Ｂの構成については、圧縮構造１７の記述に関連して後述される。
【００３８】
開口部分４３は、ベース部分４１の前側表面４１ｂと後側表面４１ａとの間に貫通する貫通穴であり、ベース部分４１の中央部分に形成される。開口部分４３は、光学軸方向から見た時に、中心が光学軸ＲＬである円形形状を形成する。レンズ部材２８は、開口部分４３の内側周縁側に配置される。レンズ部材２８の光制御ユニット１３が開口部分４３を通り抜け、ベース部分４１の前側表面４１ｂよりもｚ軸の正の側に突出する。開口部分４３の内径は、光制御ユニット１３の外径（放射方向で最も外側に広がる部分の外径）よりも大きい。よって、開口部分４３の内縁部分４３ａと光制御ユニット１３とが、基材１２の取り付け表面１２ａに対して平行な方向（すなわち、ｘｙ軸方向であり、光学軸方向に対して直交する方向）で分離されている。これにより、光学軸方向から見た時に、基材１２の取り付け表面１２ａの少なくとも一部分が、開口部分４３の内縁部分４３ａと光制御ユニット１３の外縁部分との間の領域で露出している（図２を参照）。内縁部分４３ａから内側周縁側へ突出するタブ部分５１Ａ、５１Ｂが、開口部分４３に提供されている。タブ部分５１Ａ、５１Ｂの構成については、圧縮構造１７の記述に関連して後述される。
【００３９】
収容部分４４は、基材１２の取り付け表面１２ａ上に提供されるハンダ部分２３に対応する位置に提供され、すなわち、カバー部材１６の長手方向（ｙ軸方向）における両端側の位置にそれぞれ提供される。前側表面４１ｂと後側表面４１ａとの間に貫通する開口部分４８が、収容部分４４内に形成されており、これにより、ハンダ部分２３を充填剤ＰＴでコーティングすることが可能になる（図１及び５において灰色表示）。開口部分４８は、光学軸方向から見た時に、長方形を形成する。更に、開口部分４８内の充填剤ＰＴの蓄積を促進するために、前側表面４１ｂから突出する側壁部分４９（これにより開口部分４８を包囲している）が、開口部分４８の四辺の縁部分に形成されている。充填剤ＰＴは、耐水性能力を確保できる限り、特に限定されるものではないが、例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂などを使用することができる。
【００４０】
誘導部分４６は、カバー部材１６の長手方向（ｙ軸方向）の端部分と収容部分４４との間に形成される。誘導部分４６は、基材１２の長手方向（ｙ軸方向）に、ハンダ部分２３からワイヤ２１を誘導するための複数のガイド溝５１を備えて提供される。誘導部分４６に対応する領域は、ベース部分４１の前側表面４１ｂよりも前側（ｚ軸の正の側）に突出し、ガイド溝５１はこの突出領域の後側表面４１ａ側に形成される。本実施形態において、各誘導部分４６には３本のガイド溝５１が形成されているが、２本のワイヤ２１が導かれているため、ガイド溝５１は２本であってもよいことに注意されたい。ガイド溝５１は、Ｕ字形の断面を有し、カバー部材１６の長手方向（ｙ軸方向）に延在する溝である。ガイド溝５１のサイズ及び形状は、ワイヤ２１に応じて設定される。ガイド溝５１は、カバー部材１６の側壁部分４２の外側周縁表面から、収容部分４４の開口部分４８へと延在することに注意されたい。
【００４１】
次に、圧縮構造１７について説明する。取り付け表面１２ａ（基材１２）と入射表面１３ａ（光制御ユニット１３）との間のスペースＳＰを、密封ユニット１４で密封することは、密封ユニット１４に圧縮力を付与する圧縮構造１７によって実現される。本実施形態の圧縮構造１７は、レンズ部材２８のフランジ部分２７Ａ、２７Ｂと、フランジ部分２７Ａ、２７Ｂを基材１２側に押す、カバー部材１６のタブ部分５１Ａ、５１Ｂと、密封ユニット１４に付与する圧縮力を生成する圧縮力発生器５２とを備えて提供される。
【００４２】
上述のように、レンズ部材２８のフランジ部分２７Ａ、２７Ｂは、光制御ユニット１３から放射方向の外側に向かって突出するよう構成される。フランジ部分２７Ａ、２７Ｂは、下表面１３ｃに対して平行に広がる。リブ３１が、フランジ部分２７Ａの前側（ｚ軸の正の側）に、円周方向の中央位置に提供され、基材１２側に突出する円筒形の突出部分３２が、フランジ部分２７Ａとフランジ部分２７Ｂの後側（ｚ軸の負の側）に提供される。フランジ部分２７Ａ及びフランジ部分２７Ｂ上に提供される各突出部分３２は、基材１２の取り付け表面１２ａ内に形成される有底穴１２ｄに挿入される。光学軸方向におけるレンズ部材２８の位置決めは、有底穴１２ｄの下表面に突出部分３２の先端が接近することにより実施される。
【００４３】
このようにして、光学軸方向の位置決め構造を提供することにより、過剰な圧縮力が密封ユニット１４に付与されること、光学軸ＲＬに対してレンズ部材２８が傾くこと、及び、不均一な圧縮力が密封部材２９に付与されることを、抑制することができる。更に、そのような突出部分３２及び有底穴１２ｄにより、組立時に、基材１２に対するレンズ部材２８の位置決めを容易に実施することができる。更に、リブ３１がフランジ部分２７Ａの前側（ｚ軸の正の側）に提供されているため、リブ３１をマーカーとして使用することにより、レンズ部材２８を基材１２に容易に組み付けることができる。基材１２及びカバー部材１６の一対角線方向に延在する参照線Ｌ３が設定されている場合（図２を参照）、レンズ部材２８は、フランジ部分２７Ａ、２７Ｂが参照線Ｌ３上に配置されるように基材１２に取り付けられることに、注意されたい。
【００４４】
タブ部分５１Ａ、５１Ｂは、カバー部材１６の開口部分４３の内縁部分４３ａの上端側の位置から、内側周縁側へと突出している。タブ部分５１Ａ、５１Ｂの後側（ｚ軸の負の側）の表面は、フランジ部分２７Ａ、２７Ｂの前側（ｚ軸の正の側）の表面に接する接触表面として機能し（例えば、図６を参照）、かつ、ベース部分４１の後側表面４１ａよりも前側（ｚ軸の正の側）に配置される。光学軸方向から見た時に、タブ部分５１Ａとタブ部分５１Ｂは、光学軸ＲＬを挟んで互いに相対する位置に配置される。
【００４５】
圧縮力発生器５２は、基材１２とカバー部材１６とを締結部材により接合することにより、圧縮力を生成する。本実施形態において、ねじ５３Ａ、５３Ｂが締結部材として使用される。圧縮力発生器５２は、基材１２とカバー部材１６をねじで固定することにより圧縮力を生成し、具体的には、ねじ５３Ａ、５３Ｂと、カバー部材１６に形成されたボス４７Ａ、４７Ｂと、基材１２に形成された貫通穴１５Ａ、１５Ｂとを備えて提供される。基材１２とカバー部材１６は、基材１２の後側表面１２ｂ（取り付け表面１２ａの反対側の表面）からカバー部材１６に向かって、ねじ５３Ａ、５３Ｂを締めることにより接合される。よって、ねじ穴４７ａがカバー部材１６のボス４７Ａ、４７Ｂ内に形成されており、基材１２の貫通穴１５Ａ、１５Ｂが、ねじ５３Ａ、５３Ｂを通すための挿入穴となる。ボス４７Ａ、４７Ｂは、ベース部分４１の前側表面１４ａから前側（ｚ軸の正の側）に突出している。
【００４６】
上述のように、圧縮構造１７により、レンズ部材２８は、密封部材２９がレンズ部材２８の円形リング部分２６内の領域に充填された状態で、基材１２の取り付け表面１２ａ上に取り付けられ、基材１２の取り付け表面１２ａはカバー部材１６で覆われる。この状態で、圧縮力は密封部材２９に付与されていない。次に、ねじ５３Ａ、５３Ｂを、基材１２の後側表面１２ｂ側から、貫通穴１５Ａ、１５Ｂを通して、ボス４７Ａ、４７Ｂのねじ穴４７ａに締結する。この締結により、基材１２とカバー部材１６が光学軸方向において近づくよう移動する。これに関連して、タブ部分５１Ａ、５１Ｂも基材１２の取り付け表面１２ａ側に移動し、フランジ部分２７Ａ、２７Ｂがタブ部分５１Ａ、５１Ｂにより基材１２側に押し付けられ、その結果、レンズ部材２８全体が基材１２側に移動する。上記により、密封部材２９が基材１２とレンズ部材２８との間に挟まれ、よって、圧縮力を受けることになる。
【００４７】
次に、本実施形態による発光素子モジュール１の動作と効果が記述される。
【００４８】
図１５は、比較例による発光素子モジュールの構造を示す概略図である。比較例による発光素子モジュール４０１は、光吸収ユニットが提供されないことを除き、本実施形態による発光素子モジュール１と同じ構成で提供される。矢印Ａ３、Ａ３’、及びＡ４は、発光素子モジュール４０１の発光素子１１により生成された光の経路を模式的に示す。
【００４９】
矢印Ａ３、Ａ３’は、発光素子１１により生成された光の中で、光制御ユニット１３のガイド部分１３ｄの方向に進む光の経路を示す。矢印Ａ３により示される光は、ガイド部分１３ｄに入射すると、光学軸ＲＬから離れる方向に屈折する。次に、この光は発光表面１３ｂにより反射されて、基材１２の方向に進む。次に、この光が入射表面１３ａで反射され、基材１２から離れる方向に進み、発光表面１３ｂから放射される。矢印Ａ３’により示される光は、ガイド部分１３ｄに入射すると、光学軸ＲＬから離れる方向に屈折する。次に、この光は発光表面１３ｂにより反射されて、基材１２の方向に進む。次に、この光は、入射表面１３ａで反射されることなしに、基材１２に到達する。次いでこの光は、基材１２により反射されて、基材１２から離れる方向に進み、発光表面１３ｂから放射される。矢印Ａ３、Ａ３’により示される光は拡散し、この一部が、発光素子モジュール４０１の前方向に進む。一方、矢印Ａ４は、発光素子１１により生成された光の中で、基材１２に沿った方向に進む光の経路を示す。この光は、円形リング部分２６により散乱した後、光制御ユニット１３の発光表面１３ｂから放射される。矢印Ａ４により示される光は拡散し、この一部が、発光素子モジュール４０１の前方向に進む。上述のように、比較例による発光素子モジュール４０１において、発光素子１１により生成された光の一部が、反射と屈折を受けた結果、前方向に放射される。このことから、前方向の光の強度は過剰になる。よって、用途によっては（例えば、薄い表示デバイスなどとして適用される場合）、これは不均一な明るさを発生させる理由となる。
【００５０】
これに対して、図６には、第１の実施形態における発光素子により生成された光の経路を示す模式図が示されている。矢印Ａ１、Ａ２は、発光素子モジュール１の発光素子１１により生成された光の経路を模式的に示す。矢印Ａ１は、発光素子１１により生成された光の中で、光制御ユニット１３のガイド部分１３ｄの方向に進む光の経路を示す。図１５において矢印Ａ３、Ａ３’で示される光の経路と同様、この光は、ガイド部分１３ｄに入射すると、光学軸ＲＬから離れる方向に屈折し、発光表面１３ｂにより反射されて、基材１２の方向に進む。しかしながら、光吸収ユニット１９が基材１２と入射表面１３ａとの間に提供されている。これにより、光は光吸収ユニット１９で吸収され、図１５の矢印Ａ３、Ａ３’で示す光のように入射表面１３ａ及び基材１２で反射されることはない。
【００５１】
一方、矢印Ａ２は、発光素子１１により生成された光の中で、基材１２に沿った方向に進む光の経路を示す。図１５の矢印Ａ４と同様に、この光は円形リング部分２６に向かって進む。しかしながら、本実施形態では、光吸収ユニット１９が発光素子１１と円形リング部分２６との間に提供されている。これにより、光は、図１５の矢印Ａ４で示す光のように円形リング部分２６で散乱されるのではなく、この光吸収ユニット１９で吸収される。その結果、本実施形態による発光素子モジュール１では、前方向に放射される光の強度が抑制される。これにより、用途（例えば、薄い表示デバイスなどとして適用される場合）にかかわらず、不均一な明るさの発生を抑制することができる。
【００５２】
上述のように、本実施形態による発光素子モジュール１は、発光素子１１と、発光素子１１を取り付ける基材１２と、この基材１２の取り付け表面１２ａ側に配置され、かつ、少なくとも光制御ユニット１３を備えて提供される、レンズ部材２８と、基材１２とレンズ部材２８との間に配置される部材によって構成される光吸収ユニット１９とを備えて提供される。これにより、発光素子１１により生成される光は、基材１２又はレンズ部材２８により反射された後、光吸収ユニット１９により吸収される。光吸収ユニット１９により吸収されない場合、吸収された光は、発光素子モジュール１の前方向に放射される光を含む。このことから、前方向の光強度が大きくなりすぎるのを防止することができる。よって、薄い表示デバイス内に配置されている場合においてであっても、用途にかかわらず、不均一な明るさの発生が抑制され得る。更に、光吸収ユニット１９は、基材１２とレンズ部材２８との間に単に部材を配置することによって形成することができる。
【００５３】
更に、本実施形態による発光素子モジュール１において、光吸収ユニット１９は、外側周縁側で発光素子１１を包囲するように配置される。これにより、発光素子１１からの光が、周縁全体にわたって吸収され得る。よって、方向に依存しない均一な光学特性を達成することができる。
【００５４】
更に、本実施形態による発光素子モジュール１において、光吸収ユニット１９は、光吸収ユニット１９の内側周縁側の、少なくとも基材１２とレンズ部材２８との間のスペースＳＰを密封する、密封部材２９により構成される。これにより、水がスペースＳＰに浸透するのを防ぐことができ、よって、十分な耐水性能力を確保することができる。更に、そのような耐水性能力と光吸収能力の両方を達成することができる。
【００５５】
更に、本実施形態による発光素子モジュール１において、光吸収ユニット１９は、熱伝導性を有する部材により構成される。よって、発光素子１１への電流経路により生成される熱に関して、光吸収ユニット１９を介して熱散逸を実施することができる。これにより、基材１２にヒートシンクを取り付けることにより、発光素子モジュール１の寿命を延ばすことができる。
【００５６】
更に、本実施形態による発光素子モジュール１において、発光素子モジュール１は、光吸収ユニット１９に圧縮力を付与する圧縮構造１７を備えて提供される。よって、光吸収ユニット１９は、基材１２の取り付け表面１２ａと光制御ユニット１３の下表面１３ｃとに接着することができる。その結果、光吸収ユニット１９を介した発光素子モジュール１の熱散逸効果を向上させ、耐水性能力を付与することができる。
【００５７】
第２の実施形態
図８は、第２の実施形態による光吸収部分付近の構造を示す概略図である。更に、図６及び８に示すように、発光素子モジュール３０１において、密封ユニット３１４と光吸収ユニット３１９の構成は第１の実施形態とは異なっている。
【００５８】
光吸収ユニット３１９は、基材１２とレンズ部材２８との間で、レンズ部材２８の表面に形成されている。具体的には、光吸収ユニット３１９は、レンズ部材２８を構成する光制御ユニット１３の下表面１３ｃに接し、円形リング部分２６の内側表面２６ａに形成される。第１の実施形態による光吸収ユニットとは異なり、本実施形態における光吸収ユニット３１９は、分離部材を配置せず、レンズ部材２８の表面に直接、光吸収能力を有する層を形成することにより構成されている。光吸収ユニット３１９を構成する層として、４００〜７５０ｎｍでの光透過率が３０〜０％又は２５〜０％の層を使用することができる。光吸収ユニット３１９を形成する方法の例としては、レンズ部材２８の表面に黒色顔料をコーティングする方法、レンズ部材２８に黒色シートを付着させる方法、２色成形を実施する方法などが挙げられる。下表面１３ｃに提供される光吸収ユニット３１９ａは、光学軸ＲＬ方向から見たときに、発光素子１１の外周縁を包囲するような円形に成形され、その外径は、下表面１３ｃの外径（すなわち、円形リング部分２６の内径）に実質的に一致する。図８において、光吸収ユニット３１９ａの外径は、円形リング部分に接してもよく、また円形リング部分から離れていてもよいことに注意されたい。光吸収ユニット３１９ａの内径は、光学軸ＲＬ方向から見たときに、発光素子１１に対して放射方向外側に離れて形成されている。円形リング部分２６の内側表面２６ａに提供された光吸収ユニット３１９ａは、基材１２との接触部分から、光制御ユニット１３の下表面１３ｃとの接触部分まで、内側表面２６ａの周縁全体にわたって提供されている。
【００５９】
密封ユニット３１４は、円形リング形状に形成された密封部材３２９により構成される。密封部材３２９は、第１の実施形態に記述される密封部材２９の形状に一致するが、密封部材３２９は、透明なシリコーンなどで形成されている点が異なる。密封部材３２９は無色透明である必要はなく、好適な材料は、製造しやすさと製造コストの観点から選択できることに注意されたい。密封部材３２９は円形リング形状に形成され、レンズ部材２８と基材１２との間のスペースＳＰの外側周縁に向かって配置される。すなわち、内径が大きくなるよう形成される。これにより、レンズ部材２８との接触面積が、密封部材３２９の内径が小さく形成された場合に比べて、より小さくなり、その結果、表面圧力が増加する。したがって、密封部材３２９が防ぐことができる耐水性が更に向上し得る。密封部材３２９は配置する必要はないことに注意されたい。
【００６０】
発光素子モジュール３０１において、図６に示す光の経路と同様、発光素子１１により生成された光の一部分がガイド部分に入射し、発光表面１３ｂにより反射された後に、光制御ユニット１３の下表面１３ｃに提供される光吸収ユニット３１９ａによって吸収される。更に、発光素子１１により生成された光の別の部分が、基材１２に沿った方向に進み、密封部材３２９の内側周縁表面に達する。密封部材３２９は光学的に透明であるため、発光素子１１により生成された光は、密封部材３２９を透過し、円形リング部分２６の内側表面２６ａに提供されている光吸収ユニット３１９ｂに達し、ここで吸収される。その結果、発光モジュール３０１では、前方向に放射される光の強度が抑制される。
【００６１】
上述のように、本実施形態による発光素子モジュール３０１では、発光素子１１と、発光素子１１を取り付ける基材１２と、この基材１２の取り付け表面１２ａ側に配置され、かつ、少なくとも光制御ユニット１３を備えて提供される、レンズ部材２８と、基材１２とレンズ部材２８との間でレンズ部材２８の表面に形成される光吸収ユニット３１９とが、提供される。これにより、発光素子１１により生成される光の一部は、基材１２又はレンズ部材２８により反射された後、光吸収ユニット３１９により吸収される。光吸収ユニット３１９により吸収されない場合、吸収された光は、発光素子モジュール３０１の前方向に放射される光を含む。このことから、前方向の光強度は、大きくなりすぎるのを防止することができる。よって、薄い表示デバイス内に配置されている場合においてであっても、用途にかかわらず、不均一な明るさの発生が抑制され得る。更に、第１の実施形態のように、分離した部材が光吸収ユニットとなるよう製造されている場合、光吸収能力を有する大量の材料を使用する必要はない。しかしながら、光吸収ユニット３１９が、光の反射表面として作用するレンズ部材２８の表面に形成される場合、光は、より少ない材料で効率的に吸収され得る。
【００６２】
更に、光吸収ユニット３１９は、光制御ユニット１３の下表面１３ｃに形成される。光は、光の入射表面１３ａとして構成された光制御ユニット１３の下表面１３ｃに光吸収ユニット３１９を形成することにより、効率的に吸収させることができる。これにより、用途（例えば、薄い表示デバイスなどとして適用される場合）にかかわらず、不均一な明るさの発生を抑制することができる。
【００６３】
更に、光吸収ユニット３１９は、外側周縁側で発光素子１１を包囲するよう提供されたレンズ部材２８の内側表面に形成される。発光素子１１から外側周縁側に向かって広がる光は、内側表面に形成された光吸収ユニット３１９によって吸収され得る。これにより、用途（例えば、薄い表示デバイスなどとして適用される場合）にかかわらず、不均一な明るさの発生を抑制することができる。
【００６４】
本発明は、その実施形態に基づいて上記で詳しく説明されている。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示す発光素子モジュール１において、密封部材２９は、両垂直側の端表面２９ａ、２９ｂが平坦な形状を形成する円形リング形状として構成されているが、十分な耐水性能力が確保される限りにおいて、両垂直側の端表面２９ａ、２９ｂに対応する部分は、平坦な形状の代わりに、円形の断面を有してもよい。この状況において、密封部材２９の外径を小さくすることが可能になり、これにより、より様々な形状の発光素子モジュールに応用することが可能になる。
【００６５】
更に、図８に示す発光素子モジュール３０１において、光吸収ユニット３１９は、レンズ部材２８を構成する光制御ユニット１３の下表面１３ｃに接し、円形リング部分２６の内側表面２６ａに提供される。しかしながら、光吸収ユニット３１９は、光制御ユニット１３の下表面１３ｃのみ、又は、円形リング部分２６の内側表面２６ａのみに提供することもできる。この状況であっても、発光素子１１により生成された光の一部分が光吸収ユニット３１９ａ又は３１９ｂによって吸収され、よって、前方向の光強度を低減する効果が得られ、しかもそのような構成により製造が容易になる。
【００６６】
更に、上述の実施形態において、レンズ部材の光制御ユニット支持部分は、円形リング部分及びフランジ部分により構成されている。しかしながら、光制御ユニット支持部分の構成は特に限定されるものではなく、光制御ユニットから下向きに突出する突起などであってもよい。
【００６７】
更に、上述の実施形態において、光吸収ユニット１９と組み合わせられた密封ユニット１４は、熱伝導性を有する材料で構成されている。しかしながら、単独の密封ユニット１４が、熱伝導性を有する材料で構成されていてもよい。
【実施例】
【００６８】
本発明の一態様による発光素子モジュールが、実施例に基づいて具体的に記述されるが、発光素子モジュールの構成は、下記の実施例に限定されるものではない。
【００６９】
（光学特性）
光吸収ユニットの構成条件を変更した発光素子モジュール（実施例１、２、３）、及び、比較のために光吸収ユニットを有さない構成の発光素子モジュール（比較例１、２）が調製され、方向角と光強度との関係が測定された。「方向角」とは、光学軸ＲＬに対する角度を指し、図６でαで示されている角度であることに注意されたい。実施例１の光吸収ユニットは、図８に示す発光素子モジュールの構成と同様であり、光制御ユニットの平坦部分と、円形リング部分の内側表面とに、黒色顔料をコーティングすることによって提供された。実施例２では、光吸収ユニットは、図８に示す構成の円形リング部分の内側表面のみに黒色顔料をコーティングすることによって提供された。実施例３は、図７Ａに示す構成と同様である。外径１３．４ｍｍ、内径９．０ｍｍの円筒形部材で、密封部材の材料としてシリコーンゴムに顔料を添加したものが用いられた。一方、比較例１は、図８に示す構成で、光吸収ユニットが提供されていない構成である。比較例２は、図７Ａに示す構成において、密封部材を透明に変更した構成であり、すなわち、光吸収ユニットが除去された構成である。更に、実施例１及び２並びに比較例１は、密封部材なしで提供される。上記以外の構造は、図８に示す構成と同様である。
【００７０】
図９及び１０に示すように、実施例１、２、及び３のそれぞれにおける上記の試験結果から、発光素子モジュールの前方向の光強度が低減されることがわかる。すなわち、方向角が−４０度〜＋４０度の範囲における光強度の平均値を比較すると、比較例１に比べて、実施例１の光強度は平均７８％に低下し、実施例２の光強度は平均９３％に低下し、実施例３の光強度は平均７６％に低下していることが確認される。一方、比較例２では光強度の低減はなかった。
【００７１】
（光透過率）
光吸収ユニットと密封ユニットの構成条件を変更した発光素子モジュール（実施例１、３、４）、及び、比較のために光吸収ユニットを有さない構成の発光素子モジュール（比較例２）が調製され、光吸収ユニットの光透過率（比較例２の場合は密封部材）が測定された。上述のように、実施例１の光吸収ユニットの構成は、光制御ユニットの表面に黒色顔料がコーティングされ、密封部材は提供されなかった。実施例３による光吸収ユニットは、図７Ａに示す発光素子モジュールの構成と同様であり、厚さ１．１ｍｍの黒色シリコーンから形成された円形リング形状の密封部材により構成された。実施例４による光吸収ユニットは、厚さ０．８ｍｍの灰色ＶＨＢ（登録商標）両面テープ（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  ３Ｍ  Ｌｔｄ．製造、Ｙ４３００）を光制御ユニットの表面に付着させ、密封部材は提供されなかった。比較例２は、光吸収ユニットを備えず、厚さ１．１ｍｍの透明シリコーンから形成された円形リング形状の密封部材を備えて提供された。
【００７２】
実施例１、３、及び４並びに比較例２の光透過率が、図１１に示す試験方法に従って測定された。図１１に示すように、サンプルとして、実施例又は比較例の光吸収ユニット又は密封ユニットを構成する部材を、試験位置に直接挿入した。その後、サンプルに光源（Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．製造、ＨＬ２０００ＣＡＬ）から光ファイバーケーブルを介した光を照射し、サンプルを透過した光の強度を、分光光度計（Ｏｃｅａｎ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．製造、ＵＳＢ２０００）により波長スペクトルとして測定した。次に、サンプルを通過した光強度を、入射光の光強度で割り、図１２Ａに示す各波長の透過率を計算した。
【００７３】
図１２Ｂは、図１２Ａに示す透過率を可視光範囲（４００〜７５０ｎｍ）で平均した値を示す。これにより、実施例１の透過率は２２％であり、実施例３及び４での透過光は測定限界以下であった。一方、光吸収ユニットなしで提供されている比較例２の透過率は、７７％であった。これらの結果から、可視光透過率が約３０％以下である場合、用途（例えば、薄い表示デバイスなどとして適用される場合）にかかわらず、不均一な明るさの発生を抑制可能であることがわかる。
【００７４】
（熱散逸効果）
光吸収ユニットの熱伝導性条件を変更した発光素子モジュール（実施例５、６、７、８）を想定し、電流が発光素子を通るときの発光素子側表面に提供されるハンダの表面温度（下記の「ハンダ表面温度」）をシミュレーションにより求めた。より具体的には、最初に、発光素子モジュールのみを断熱状態に置くことにより、発光素子モジュールが空中に支持されている状態をモデル化した。次に、光吸収ユニットが取り付けられていない状態で発光素子が通電されたときにハンダ表面温度が６０度になった出力（発熱条件１）、及び、発光素子の熱生成量が発熱条件１よりも高く設定された場合の出力（発熱条件２）で、発光素子に通電した。次に、通電されている発光素子による発熱と、発光素子モジュールからの熱散逸との間で安定状態に達したハンダ表面温度を求めた。
【００７５】
実施例５は、シリコーンで形成された光吸収ユニットを想定し、熱伝導率を０．１７Ｗ／ｍ・Ｋ（０．００１７Ｗ／ｃｍ℃）に設定した。実施例６は、データを補間するための仮想材料として、熱伝導率を１．７Ｗ／ｍ・Ｋ（０．０１７Ｗ／ｃｍ℃）に設定した。実施例７は、熱伝導性を改善するために充填剤を封入したシリコーンゲルで形成された光吸収ユニットを想定し、熱伝導率を１７Ｗ／ｍ・Ｋ（０．１７Ｗ／ｃｍ℃）に設定した。実施例８は、単層カーボンナノチューブで形成された光吸収ユニットを想定し、熱伝導率を２５Ｗ／ｍ・Ｋ（０．２５Ｗ／ｃｍ℃）に設定した。実施例５、６、７、及び８による光吸収ユニットの寸法は、上記の光学特性試験及び光透過率試験における実施例３と同じであり、具体的には、外径１３．４ｍｍ、内径９．０ｍｍの円筒形部材であった。
【００７６】
光吸収ユニットの熱散逸効果は、上記条件それぞれについて安定状態に達したハンダ表面温度をシミュレーションすることにより求め、評価を行った。図１３は、実施例５、６、７、及び８による発光素子モジュールが、発熱条件１及び２に従って通電されたときの、ハンダ表面温度を示すグラフである。水平軸は熱伝導率（各実施例に対応）として定義され、垂直軸は、ハンダ表面温度として定義される。更に図１４は、実施例５のハンダ表面温度を参照として、図１３において実施例６、７、及び８のハンダ表面温度が何度低下したかを示すグラフである。この結果、実際の熱散逸効果により近い条件である発熱条件１の場合であっても、光吸収ユニットとして熱伝導性を有する部材を使用することによって（実施例６、７、８）、少なくとも１度又はそれ以上、ハンダ表面温度の低下が得られることが、確認された。
【００７７】
参照番号
１、１０１、２０１、３０１．．．発光素子モジュール；１１．．．発光素子；１２．．．基材；１２ａ．．．取り付け表面；１３．．．光制御ユニット；１９、１１９、２１９、３１９．．．光吸収ユニット；２８．．．レンズ部材；２９、１２９、２２９、３２９．．．密封部材。
【図１】
2017505519.tif 000003
【図２】
2017505519.tif 000004
【図３】
2017505519.tif 000005
【図４】
2017505519.tif 000006
【図５】
2017505519.tif 000007
【図６Ａ】
2017505519.tif 000008
【図６Ｂ】
2017505519.tif 000009
【図７Ａ】
2017505519.tif 000010
【図７Ｂ】
2017505519.tif 000011
【図８】
2017505519.tif 000012
【図１５】
2017505519.tif 000013
【図９Ａ】
2017505519.tif 000014
【図９Ｂ】
2017505519.tif 000015
【図１０Ａ】
2017505519.tif 000016
【図１０Ｂ】
2017505519.tif 000017
【図１１】
2017505519.tif 000018
【図１２Ａ】
2017505519.tif 000019
【図１２Ｂ】
2017505519.tif 000020
【図１３】
2017505519.tif 000021
【図１４】
2017505519.tif 000022
【国際調査報告】
2017505519.tif 000023
2017505519.tif 000024