JP7157331B2 - light emitting device - Google Patents
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本発明は、発光装置に関する。 The present invention relates to light emitting devices.
従来、LEDアレイパネルにおいて、同じ構造のLED素子が規則的に配置された場合、パネルに搭載されているLED素子から出射される光の強度分布に一定のパターンがあると、集光した際に一定のパターンがそろったまま重ね合わされ、照度ムラが生じ、さらに、スクリーンに照度ムラを持った映像が投影されることがある。
これに対して、光照射面における光の強度分布を均一にするために、発光素子をその光軸の回りに90°異なる角度で配置し、個々の発光素子から出力される一定のパターンの強度分布をもつ光を重ね合わせて平均化する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。
Conventionally, in an LED array panel, when LED elements of the same structure are arranged regularly, if there is a certain pattern in the intensity distribution of the light emitted from the LED elements mounted on the panel, when the light is condensed Certain patterns may be superimposed in the same state, resulting in uneven illuminance, and further, an image with uneven illuminance may be projected onto the screen.
On the other hand, in order to make the light intensity distribution uniform on the light irradiation surface, the light emitting elements are arranged at different angles of 90° around the optical axis, and the intensity of the constant pattern output from each light emitting element is obtained. A method of superimposing and averaging light beams having distributions has been proposed (for example, Patent Document 1).
一方、直下型バックライト光源では、発光素子が等ピッチで多数行列状に配列されていることから、1つの発光素子の周辺で輝度ムラが発生すると、それが行又は列状に連続して続くため、バックライト光源の光出射面においてその輝度ムラが視認されることがあった。このバックライト光源の光出射面に視認される輝度ムラは、液晶パネルなどの光照射面に引き継がれる傾向にある。
本願発明は、特定の立体形状を有し、特定の配光特性を有する発光素子が等ピッチで複数行列状に配列された発光装置において、連続した輝度ムラが視認されない又は視認されにくい発光装置を提供することを目的とする。
On the other hand, in the direct type backlight source, since a large number of light emitting elements are arranged in a matrix at equal pitches, if luminance unevenness occurs around one light emitting element, it continues in rows or columns. Therefore, the luminance unevenness is sometimes visually recognized on the light exit surface of the backlight light source. The luminance unevenness visually recognized on the light emitting surface of the backlight source tends to be carried over to the light irradiation surface such as the liquid crystal panel.
The present invention provides a light-emitting device in which light-emitting elements having a specific three-dimensional shape and specific light distribution characteristics are arranged in a plurality of rows and columns at equal pitches, in which continuous unevenness in brightness is not or is hardly visible. intended to provide
本願は以下の発明を含む。
配線を有し、光反射性を有する配線基板と、
下面に対して傾斜した一対の第1側面と、前記下面に対して垂直な一対の第2側面とを有するサファイア基板と、前記サファイア基板の下面に設けられた半導体積層体とを有し、前記配線基板の上面に行列状に実装された複数の発光素子と、
該発光素子の上面に配置された光反射膜と、
前記複数の発光素子の上方に配置された光拡散部材とを備え、
前記複数の発光素子のうち所定の領域内に配置された複数の発光素子は、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子の前記第1側面と前記第2側面とが向かい合って配置されている発光装置。
The present application includes the following inventions.
a wiring board having wiring and having light reflectivity;
a sapphire substrate having a pair of first side surfaces inclined with respect to a lower surface and a pair of second side surfaces perpendicular to the lower surface; and a semiconductor laminate provided on the lower surface of the sapphire substrate, a plurality of light emitting elements mounted in a matrix on the upper surface of the wiring board;
a light reflecting film disposed on the upper surface of the light emitting element;
a light diffusing member arranged above the plurality of light emitting elements,
Among the plurality of light emitting elements, the plurality of light emitting elements arranged within a predetermined region have the first side surface and the second side surface of the light emitting elements that are adjacent to each other in at least one of the row direction and the column direction. Light-emitting devices arranged facing each other.
本願発明の発光装置によれば、発光素子における電極パターンにかかわらず、特定の立体形状を有する特定の配光特性を有する発光素子が等ピッチで複数行列状に配列された発光装置において、連続した輝度ムラの視認を効果的に防止することができる。 According to the light-emitting device of the present invention, regardless of the electrode pattern of the light-emitting element, the light-emitting device in which light-emitting elements having a specific three-dimensional shape and specific light distribution characteristics are arranged in a plurality of rows and columns at equal pitches can be continuously arranged. Visibility of luminance unevenness can be effectively prevented.
以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略する。 The embodiments shown below are examples for embodying the technical idea of the present invention, and are not intended to limit the present invention. Also, the sizes and positional relationships of members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Furthermore, the same names and reference numerals basically indicate the same or homogeneous members, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
〔発光装置〕
本願における一実施形態の発光装置10は、図1Aに示すように、複数の発光素子12が配線基板11の上面に行列状に配置されて構成される。この発光装置10では、図1B及び図1Cに示すように、配線基板11は、基板11b上に配線11aを有し、光反射性を有する。発光素子12の上面には、光反射膜13が配置されており、複数の発光素子12の上方に光拡散部材14が配置されている。発光素子12は、サファイア基板21と、半導体積層体22とを有し、サファイア基板21は、その下面21cに対して傾斜した一対の第1側面21aと、下面21cに対して垂直な一対の第2側面21bとを有する。そして、複数の発光素子12のうち所定の領域内、例えば、図1における領域Mに配置された複数の発光素子12は、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子12のサファイア基板21の第1側面21aと第2側面21bとが向かい合って配置されている。ここで、向かい合ってとは、側面が互いに実質的に平行に対面する状態でもよいし、一方の側面が他方の側面に対して傾斜して対向していてもよい(例えば、図4等参照)ことを含む。
このような構成を有することにより、サファイア基板の劈開面に起因する傾斜する一対の第1側面によって影響を受ける発光素子の出射光の光の向きを、行又は列方向に隣接する発光素子において異ならせることができる。これによって、上方から見て相対的に明るい又は暗い辺を有する1つの発光素子を、複数規則正しく並べる場合に表れる、発光装置の光出射面における連続する明るい又は暗いパターンを効果的に回避することができる。その結果、発光装置において、光出射面における光の強度分布を均一とすることができ、輝度ムラの視認をなくすことができる。このような効果は、特に発光素子の上面に光反射膜を有することで、その上面に対して垂直方向にはほとんど光を通さない発光素子を大量に配置する用途、特に直下型のバックライト光源として用いる場合に顕著である。
[Light emitting device]
A light-
With such a configuration, the direction of the light emitted from the light emitting elements, which is affected by the pair of inclined first side surfaces caused by the cleaved surfaces of the sapphire substrate, differs between the light emitting elements adjacent in the row or column direction. can let As a result, it is possible to effectively avoid a continuous bright or dark pattern on the light emitting surface of the light emitting device that appears when a plurality of light emitting elements having relatively bright or dark sides when viewed from above are regularly arranged. can. As a result, in the light-emitting device, the light intensity distribution on the light exit surface can be made uniform, and luminance unevenness can be eliminated. Such an effect is particularly useful in applications where a large number of light-emitting elements, which hardly transmit light in a direction perpendicular to the upper surface of the light-emitting elements, are arranged by having a light reflecting film on the upper surface of the light-emitting element, particularly in a direct type backlight source. It is remarkable when used as
(配線基板11)
配線基板11は、少なくともその一面(例えば、上面)に配線11aを有する。配線11aは、発光素子の正負電極に対応した一対のパターンを複数含む。これらの正負電極に対応したパターンは、それぞれ、配線基板11の一面、内部及び/又は一面とは反対側の他面(例えば、下面)において、それぞれ電気的に接続され、外部からの電流(電力)を供給することができる。
(Wiring board 11)
The
(配線11a)
配線11aは、基板11bとして用いられる材料、その製造方法等によって適宜選択することができる。例えば、基板11bの材料としてセラミックスを用いる場合は、配線11aは、セラミックスシートの焼成温度に耐え得る高融点を有する材料が好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属が挙げられる。また、その上に鍍金、スパッタリング、蒸着などにより、ニッケル、金、銀など他の金属材料が被覆されたものでもよい。
(
The
基板11bの材料としてガラスエポキシ樹脂等の樹脂を用いる場合は、配線11aは、加工し易い材料が好ましい。配線11aは、基板の一面又は両面に、蒸着、スパッタ、めっき等の方法によって形成することができる。プレスにより金属箔を貼着してもよいし、印刷法又はフォトリソグラフィー等を用いてマスキングし、エッチング工程によって、所定の形状にパターニングしてもよい。例えば、銅、銀、金、ニッケル等の金属又は合金等が挙げられる。
When a resin such as a glass epoxy resin is used as the material of the
(基板11b)
基板11bは、例えば、セラミックス、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、BTレジン、ポリフタルアミド(PPA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂、金属等によって形成することができる。
基板11bの厚さは適宜選択することができる。
(
The
The thickness of the
セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、ガラスセラミックス、窒化物系(例えば、AlN)、炭化物系(例えば、SiC)、LTCC等が挙げられる。
樹脂を用いる場合は、ガラス繊維、SiO2、TiO2、Al2O3等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。
金属としては、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はこれらの合金等が挙げられる。
Ceramics include, for example, alumina, mullite, forsterite, glass ceramics, nitrides (eg, AlN), carbides (eg, SiC), LTCC, and the like.
When resin is used, inorganic fillers such as glass fiber, SiO 2 , TiO 2 , and Al 2 O 3 are mixed with the resin to improve mechanical strength, reduce thermal expansion coefficient, and improve light reflectance. can also
Metals include copper, iron, nickel, chromium, aluminum, silver, gold, titanium, and alloys thereof.
(被覆層11c)
配線基板11は、光反射性を有するが、この光反射性は、配線基板11に形成された配線11aによって付与されるものであってもよいし、基板11b自体を構成する材料が光反射性を有するものであってもよいし、発光素子と電気的に接続される配線以外の配線基板11の上面における領域が、光反射性の被覆層11cによって被覆されたものであってもよい。なかでも、光反射性の被覆層11cによって被覆されたものが好ましい。
(
The
配線基板11を被覆する被覆層11cの材料としては、上述した樹脂に、光反射材が含まれたもの、絶縁性を有するレジスト等を用いることが好ましい。光反射材としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の白色顔料が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。樹脂における光反射材の含有量は、光反射性及び流動状態における粘度などの観点から、10~70wt%が好ましく、30~60wt%がより好ましい。
As the material of the
(発光素子12及び光反射膜13)
発光素子12は、図1Cに示すように、サファイア基板21と、その下面21cに積層された半導体積層体22とを有する。半導体積層体22の下面には、一対の正負の電極23、24が形成されている。また、サファイア基板21の下面21cとは反対側の面に光反射膜13が配置されている。
発光素子12は、平面視、四角形又はこの四角形の角が丸みを帯びるなどの四角形に近似した形状であるものが挙げられるが、その他の種々の平面形状とすることができる。
(
As shown in FIG. 1C, the
The light-emitting
(サファイア基板21)
サファイア基板21は、その下面21cに対して傾斜した一対の第1側面21aと、下面21cに対して垂直な一対の第2側面21bとを有する。つまり、下面21aと一対の第1側面21aとを通る断面において、一対の第1側面21aの一方は下面21aと鋭角をなし、他方は下面21aと鈍角をなす。これらの側面を有する限り、例えば、六方晶のAl2O3からなる基板、つまり、C面、A面、R面、M面のいずれか又はこれらの面から±5°でオフ角を有する面を主面とするサファイアによる基板を用いることができる。例えば、下面21cは、C面(0001)又はC面に対して±5°のオフ角を有する面であるものが挙げられる。なお、サファイアは完全には六方晶ではないが、近似的に六方晶(六方晶系)として理解されている。
(Sapphire substrate 21)
The sapphire substrate 21 has a pair of
下面21cをC面(0001)とする場合、第1側面21aは、例えば、(1-100)面、(01-10)面、(-1010)面等とすることができ、[0001]方向のC面側からみて、それぞれ[-1100]方向、[-1100]方向、[0-110]方向に傾斜したものが挙げられる。第1側面21aの傾斜は、例えば、1~20°であるものが挙げられ、2~10°であるものが好ましい。図1Cにおいては、第1側面21aは、例えば、下面21cに対して90±7°傾斜しており、一対の第1側面21aは、互いに略平行である。つまり、一方の第1側面21aは、下面21cに対して鋭角(例えば、83°)で交わり、他方の第1側面21aは、下面21cに対して鈍角(例えば、97°)で交わっている。
When the
(半導体積層体22)
半導体積層体22は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、窒化物系半導体(InxAlyGa1-x-yN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いることができる。用いる発光素子の大きさ、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。
(Semiconductor laminate 22)
Any wavelength can be selected for the
一対の電極23、24はアノード及びカソードに対応するものであり、それぞれ1つのみでもよいし、複数配置されていてもよい。図1Bにおいては、1つの発光素子12において、アノード及びカソードに対応する電極23、24がそれぞれ1つずつ配置されている。
電極23、24は、導電材料によって任意の形状で形成することができる。
一対の電極23、24は、図1Cに示すように、接合部材を介して配線基板11の上面の配線11aに接続されている。つまり、発光素子12が、一対の配線11aに跨るようにフリップチップ実装されている。
接合部材としては、金、銀、銅などのバンプ、これらの金属粉末と樹脂バインダを含む金属ペースト、錫-ビスマス系、錫-銅系等の半田、低融点金属等のろう材等を用いることができる。
A pair of
The
The pair of
Bumps of gold, silver, copper, etc., metal pastes containing these metal powders and resin binders, tin-bismuth-based or tin-copper-based solders, brazing materials such as low-melting-point metals, etc., may be used as bonding members. can be done.
(光反射膜13)
光反射膜13は、発光素子12において、サファイア基板21の下面21cとは反対側の上面に形成されている。光反射膜13は、発光素子12から出射される光に対して、光透過率が入射角依存性を有する膜であることが好ましい。この光反射膜13の光透過率の入射角依存特性は、図2Aに示すように、発光素子12の上面に対して垂直方向には殆ど光を通さないが、垂直方向から傾斜した光は、その透過率が増加する。例えば、光の入射角が、-30°~30°の範囲内では透過率が10%程度であるのに対して、光の入射角が-30°より小さくなると徐々に透過率が大きくなり、-50°より小さくなると急激に透過率が大きくなる。同様に、光の入射角が30°より大きくなると徐々に透過率が大きくなり、50°より大きくなると急激に透過率が大きくなる。つまり、光反射膜13の発光素子12からの光に対する光透過率は、入射角の絶対値が大きくなるにしたがって高くなる。従って、光反射膜13を備える発光素子12のサファイア基板21の第2側面21bに実質的に平行な方向(図1Cの発光素子12Tの紙面に実質的に平行な方向)においては、図2Bに示すようなバットウイング配光特性を有し、第2側面21bに垂直な方向(図1Cの発光素子12Qの紙面に実質的に平行な方向)においては、図2Cに示すような、バットウイング配光特性を有する。
(Light reflecting film 13)
The
図2Bでは、サファイア基板21の第1側面21aの傾斜に伴い、視野角0°の左右において、非対称な配光特性が得られる。一方、図2Cでは、サファイア基板21の第2側面21bが垂直であるために、視野角0°の左右において、対称な配光特性が得られる。
なお、バットウイング配光特性とは、配光角が90°以下の第1領域に配光角が90°のときの強度より大きい強度の第1ピークを有し、配光角が90°以上の第2領域に配光角が90°のときの強度より大きい強度の第2ピークを有するような配光特性を指す。
このようなバットウイング配光特性の光を採用することにより、発光装置における発光素子の行列方向のピッチを大きくすることができ、用いる発光素子数を低減等することができる。
In FIG. 2B , an asymmetrical light distribution characteristic is obtained on the left and right of the viewing angle of 0° due to the inclination of the
In addition, the batwing light distribution characteristic has a first peak with an intensity higher than the intensity when the light distribution angle is 90° in the first region where the light distribution angle is 90° or less, and the light distribution angle is 90° or more. In the second region of , the light distribution characteristic has a second peak with an intensity higher than that at a light distribution angle of 90°.
By adopting light having such a batwing light distribution characteristic, it is possible to increase the pitch of the light-emitting elements in the light-emitting device in the matrix direction and reduce the number of light-emitting elements to be used.
光反射膜13は、少なくとも発光素子12から出射される光を反射する材料であればよく、例えば、金属、白色フィラー含有樹脂、誘電体多層膜等によって形成することができる。
誘電体多層膜を用いる場合には、吸収の少ない反射膜を得ることができ、膜の設計で反射率を任意に調整することが容易となる。また、光の入射角度により反射率を精度よく制御することができる。特に、光取り出し面に垂直方向(光軸方向ともいう)の反射率を上げ、光軸に対して角度が大きくなるところで反射率を下げる、すなわち透過率を上げることにより、上述したバットウイング配光特性を制御よく得ることができる。
The
When a dielectric multilayer film is used, a reflective film with low absorption can be obtained, and it becomes easy to arbitrarily adjust the reflectance by designing the film. In addition, the reflectance can be accurately controlled by the incident angle of light. In particular, by increasing the reflectance in the direction perpendicular to the light extraction surface (also referred to as the optical axis direction) and decreasing the reflectance where the angle with respect to the optical axis increases, that is, by increasing the transmittance, the above-described batwing light distribution The characteristics can be well controlled.
この実施形態における発光素子12は、上述したようにサファイア基板21に第1側面21a及び第2側面21bを有する。つまり、サファイア基板21の劈開面に起因する傾斜した一対の第1側面21aによって出射光の配光特性が影響を受け、これによって、上方から見て相対的に明るい辺と暗い辺とを有することとなる。
このような発光素子12は、図1Aに示すように、配線基板11の上面に、複数行及び/又は列状に実装されているが、複数の発光素子12のうち所定の領域内(例えば、領域M内)に配置された複数の発光素子12は、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに近接する発光素子12のサファイア基板21の第1側面21aと第2側面21bとが向かい合って配置されている。特に、行方向および列方向の双方向に互いに近接する発光素子のサファイア基板の第1側面21aと第2側面21bとが向かい合って配置されていることが好ましい。
The
As shown in FIG. 1A, such light-emitting
例えば、図1B及び1Cに示すように、複数の発光素子12が行列方向に規則的に配置されており、そのうちの所定の領域M内において、例えば、発光素子12Tのサファイア基板21の第1側面21aは、それに対して行方向(図1BのX方向)に隣接する発光素子12Qのサファイア基板21の第2側面21bと向かい合って配置されている。また、発光素子12Qのサファイア基板21の第2側面21bは、それに対して行方向に隣接する発光素子12Wのサファイア基板21の第1側面21aと向かい合って配置されている。ただし、発光素子12Tと発光素子12Wとは、サファイア基板21の一対の第1側面21aが同じ方向に傾斜するのではなく、反対の方向に傾斜している(図1C参照)。言い換えると、行方向に隣接する発光素子12は、一対の第1側面21aのうち一方の側面に着目すると、例えば、右回りに90°ずつ回転するように配置されている。
For example, as shown in FIGS. 1B and 1C, a plurality of
同様に、発光素子12Pのサファイア基板21の第1側面21aは、それに対して列方向に隣接する発光素子12Rのサファイア基板21の第2側面21bと向かい合って配置されている。また、発光素子12Rサファイア基板21の第2側面21bは、それに対して列方向に隣接する発光素子12Sのサファイア基板の第1側面21aと向かい合って配置されている。発光素子12Sのサファイア基板21の第1側面21aは、それに対して列方向に隣接する発光素子12Tのサファイア基板21の第2側面21bと向かい合って配置されている。ただし、発光素子12Pと発光素子12Sとは、サファイア基板の第1側面21aが同じ方向に傾斜するのではなく、反対の方向に傾斜している。言い換えると、列方向に隣接する発光素子12は、一対の第1側面21aのうち一方の側面に着目すると、例えば、左回りに90°ずつ回転するように配置されている。
Similarly, the
このような配置によって、上述したような、上方から見て相対的に明るい辺及び暗い辺を有する1つの発光素子を複数規則正しく並べる場合に表れる、発光装置の光出射面における連続する明るい又は暗いパターンを効果的に回避することができる。その結果、光出射面における光の強度分布を均一とすることができ、輝度ムラの視認をなくすことができる。
特に、特定の領域内の発光素子のみでなく、配線基板11上に配置される全領域の発光素子が上述したような配置により、より顕著に、光出射面における光の強度分布を均一とすることができ、輝度ムラの視認をなくすことが可能となる。
With such an arrangement, a continuous bright or dark pattern appears on the light emitting surface of the light emitting device when a plurality of light emitting elements having relatively bright sides and dark sides when viewed from above are regularly arranged as described above. can be effectively avoided. As a result, the intensity distribution of light on the light exit surface can be made uniform, and the visibility of luminance unevenness can be eliminated.
In particular, by arranging not only the light-emitting elements in a specific area but also the light-emitting elements in the entire area on the
なお、複数の発光素子12の配置は、図3に示すように、行方向に隣接する発光素子12は、第1側面21aの一方に着目すると、例えば、左回りに90°ずつ回転するように配置され、列方向に隣接する発光素子12は、第1側面21aの一方に着目すると、例えば、右回りに90°ずつ回転するように配置されていてもよい。
Note that the plurality of
また、複数の発光素子12の配置は、図4に示すように、行方向に隣接する発光素子12は、一対の第1側面21aのうち一方の側面に着目すると、例えば、右回りに45°ずつ回転するように配置され、列方向に隣接する発光素子12は、一対の第1側面21aのうち一方の側面に着目すると、例えば、左回りに45°ずつ回転するように配置されていてもよい。同様に列方向が右回り、行方向が左回りでもよい。
Also, as shown in FIG. 4, the arrangement of the plurality of
さらに、複数の発光素子12の配置は、図5に示すように、行方向に隣接する発光素子12は、一対の第1側面21aのうち一方の側面に着目すると、例えば、右回りに45°ずつ回転するように配置され、列方向に隣接する発光素子12は、一対の第1側面21aのうち一方の側面に着目すると、例えば、左回り又は右回りに180°ずつ回転するように配置されていてもよい。この場合、行方向にのみ、隣接する発光素子の第1側面21aと第2側面21bとが向かい合って配置される。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the arrangement of the plurality of
図4及び5には図示しないが、このような発光素子12の配列に応じて、配線基板11における配線11aを配線基板の上面、内部及び/又は下面において任意に配置すればよい。
また、45°、90°、180°等の発光素子の回転に限らず、任意の角度で回転させて規則的に又はランダムに配置してもよい。
Although not shown in FIGS. 4 and 5, the
Further, the light-emitting elements may be rotated by any angle and arranged regularly or randomly, instead of rotating the light-emitting elements by 45°, 90°, 180°, or the like.
これらの配置によっても、連続する明るい又は暗いパターンを効果的に回避することができ、光出射面における光の強度分布を均一とすることができ、輝度ムラの視認をなくすことができる。 With these arrangements, continuous bright or dark patterns can be effectively avoided, the light intensity distribution on the light exit surface can be made uniform, and luminance unevenness can be eliminated.
(アンダーフィル材料15)
配線基板11の上面に実装された発光素子12は、その周辺及び/又は発光素子12と配線基板11との間に、アンダーフィル材料15が形成されていることが好ましい。アンダーフィル材料15は、熱膨張率を発光素子に近づけることと、発光素子12からの光が配線基板11で散乱反射することを防止すること、発光素子12からの光を配線基板11とは反対側に効率的に取り出すことを目的として、フィラー、色素、光反射材等が含有されていてもよい。
アンダーフィル材料15は、発光素子からの光による劣化が少ない材料であればよい。例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。フィラー及び色素としては、発光波長の光を吸収するものであれば光がより反射されにくくなり、光の散乱を防ぐことができる。また、光による劣化を防ぐため、光吸収材料には無機化合物を用いるのが好ましい。
(Underfill material 15)
An
The
(封止部材16)
配線基板11の上面に実装された発光素子12は、封止部材16によって封止されていることが好ましい。
封止部材16は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はそれらを混合させた樹脂、ガラスなどの透光性材料を用いて形成することができる。なかでも、耐光性及び成形のしやすさを考慮して、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。
(sealing member 16)
The
The sealing
封止部材16の形状は、ドーム型又は椀型等でもよいし、これらの形状において、発光素子12の中心部分が凹んだ形状としてもよい。いわゆるバットウイング配向特性を有するレンズの形状としてもよい。また、その配線基板11上における形状は円形であってもよいし、六角形又は八角形等であってもよい。
封止部材16は、発光素子12を被覆するように圧縮成型、射出成型等によって形成することができる。また、封止部材16の材料の粘度を最適化して、発光素子12の上に滴下又は描画するなどして、材料自体の表面張力によって、形状を制御することもできる。
The shape of the sealing
The sealing
(光拡散部材14)
複数の発光素子12の上方には、光拡散部材14が配置されている。光拡散部材14は、例えば、複数の発光素子12群ごとに複数配置されてもよいし、発光装置を構成する全ての発光素子12の上方に1つのみ配置されていてもよい。光拡散部材14は、発光素子12の上面と略平行に配置することが好ましい。このような光拡散部材により、複数の発光素子12から出射された光を、より拡散させながら透過させ、輝度ムラを低減することができる。
特に、上述した第1側面21aを有するサファイア基板を備えた発光素子12を用いた場合には、光拡散部材14を用いると、発光素子を上方から見て相対的に明るい辺と暗い辺とのコントラストが強調される傾向があるが、この実施形態では、行列状の発光素子の配置を、隣接する発光素子において、第1側面21aと第2側面21bとが向かい合うように配置されることにより、発光装置の光出射面における連続する明るい又は暗いパターンを均一として、効果的に回避することができる。
光拡散部材14は、例えば、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂等、可視光に対して光吸収の少ない材料であればよい。光を拡散させる方法としては、光拡散部材14中に屈折率の異なる材料を含有させる方法、表面の形状を加工して光を散乱させる方法等を採用することができる。
(Light diffusion member 14)
A
In particular, when the
The
この実施形態における発光装置では、発光素子12から出射される光に対して、光拡散部材14の前又は後に、波長変換部材が配置されていてもよい。波長変換部材は、例えば、公知の蛍光体の何れかが含有された透光性の樹脂によって形成されたものでもよいし、蛍光体が焼結されたもの等でもよい。
In the light emitting device of this embodiment, a wavelength converting member may be arranged in front of or behind the
このように、サファイア基板21の下面21cに対して傾斜した一対の第1側面21aと、垂直な一対の第2側面21bとを有する発光素子を、光反射性を有する基板上に行列方向に配置し、反射膜13及び光拡散部材14とを組み合わせて用いた場合においても、一般に、強調される連続する明るい又は暗いパターンを、発光素子の行列方向の配置を変更するという簡便な方法によって、効果的に回避することができる。その結果、光出射面における光の強度分布を均一とすることができ、輝度ムラの視認をなくすことができる。
In this way, light emitting elements having a pair of
本発明の発光装置は、各種表示装置、照明器具、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源、さらには、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置、レーザディスプレイ、内視鏡、車載用ヘッドライト、バーコードスキャナ等に好適に利用することができる。 The light-emitting device of the present invention can be used for various display devices, lighting fixtures, displays, backlight sources for liquid crystal displays, image reading devices such as copiers and scanners, projector devices, laser displays, endoscopes, and vehicle headlights. , bar code scanners, etc.
10 発光装置
11 配線基板
11a 配線
11b 基板
11c 被覆層
12、12P、12Q、12R、12S、12T、12W、12V 発光素子
13 光反射膜
14 光拡散部材
15 アンダーフィル材料
16 封止部材
21 サファイア基板
21a 第1側面
21b 第2側面
21c 下面
22 半導体積層体
23、24 電極
M 領域
10 light emitting
Claims (7)
下面に対して傾斜した一対の第1側面と、前記下面に対して垂直な一対の第2側面とを有するサファイア基板と、前記サファイア基板の下面に設けられた半導体積層体とを有し、前記配線基板の上面に行列状に実装された複数の発光素子と、
該発光素子の上面に配置された光反射膜と、
前記複数の発光素子の上方に配置された光拡散部材とを備え、
前記複数の発光素子のうち所定の領域内に配置された複数の発光素子は、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に互いに隣接する発光素子の前記第1側面と前記第2側面とが向かい合って配置され、かつ、前記発光素子の上面側から見て、隣接する前記発光素子は、前記一対の第1側面のうち一方の側面に着目すると、行方向および列方向のうち少なくとも一方に、右回り又は左回りに45°又は90°ずつ回転するように配置されていることを特徴とする発光装置。 a wiring board having wiring and having light reflectivity;
a sapphire substrate having a pair of first side surfaces inclined with respect to a lower surface and a pair of second side surfaces perpendicular to the lower surface; and a semiconductor laminate provided on the lower surface of the sapphire substrate, a plurality of light emitting elements mounted in a matrix on the upper surface of the wiring board;
a light reflecting film disposed on the upper surface of the light emitting element;
a light diffusing member arranged above the plurality of light emitting elements,
Among the plurality of light emitting elements, the plurality of light emitting elements arranged in a predetermined region have the first side surface and the second side surface of the light emitting elements adjacent to each other in at least one of the row direction and the column direction. Focusing on one of the pair of first side surfaces, the light emitting elements that are arranged to face each other and are adjacent to each other when viewed from the upper surface side of the light emitting elements are arranged in at least one of the row direction and the column direction, A light-emitting device arranged to rotate clockwise or counterclockwise by 45° or 90° .
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