CN100380698C - 半导体发光器件和面发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种取出并控制向LED芯片的侧面方向的发射光强度,使光高效率地射入到半导体发光单元的薄导光板内的高性能的半导体发光器件以及利用它的面发光器件。提供这样一种半导体发光器件,其特征在于,具有:第1支持体;半导体发光元件,具有发光层,该半导体发光元件设在上述第1支持体的主面上,上述发光层与上述第1支持体的主面相平行;第2支持体,具有在上述主面上对上述半导体发光元件侧面周围的一部分进行包围、并反射从上述半导体发光元件发出的光的与上述主面相垂直的壁面,在上述半导体发光元件的上述周围的其余的一部分具有开口;以及密封树脂,充填由上述壁面包围的空间,并密封上述半导体元件。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光器件和面发光器件,涉及例如能够作为液晶显示装置的背光和键钮照明光源或者平面型照明装置等使用的面发光器件以及适用于该面发光器件的侧面发光型半导体发光器件。
背景技术
近几年,采用液晶显示装置的电视机和微机等的需求量正在扩大,对半导体发光器件的大型化和高精密化要求也越来越高。为了满足这些要求,不可缺少的是能够作为液晶显示装置的背光源使用的大功率半导体发光器件。另一方面,在便携机用的液晶显示装置和键钮照明装置中必须便装置小型化,因此,必须有光的外部取出效率高的半导体发光器件。
通常,在液晶显示器件等面发光型显示器件中,从安装了半导体发光元件(以下称为LED芯片(发光二极管))的半导体发光器件中发出的光(白色光或可见光)射入到由丙烯树脂等透光性材料构成的导光板内。射入到导光板内的入射光的一部分直接射入到光扩散板内,其余的入射光在由反射板反射后射入到扩散板内。射入到扩散板内的光进行扩散,例如均等地射入到在其上部设置的液晶显示部(例如,专利文献1)。
作为用于这种显示器件的光源,过去广泛采用冷阴极管,但其存在有小型化困难和寿命短等问题。对此,由于发出紫外光和兰色光的LED芯片技术进步,解决了这些问题,期待将LED芯片用作背光源的半导体发光器件实用化。
然而,通常,LED的发光散射在芯片上面和侧面上,所以,不能够直接高效地射入导光板内,对于显示器件的大型化和高效率化,有很多需要解决的问题。
在把LED芯片粘接在半导体发光器件的外壳上,把从LED芯片上面来的光主要射入到导光板内的情况下,LED芯片上面与导光板侧面相对置。作为液晶显示装置,为了大型化和高精密化,需要增大作为背光光源的半导体发光器件的输出功率,所以,必然要把LED芯片的一边增大到1毫米以上。但是,液晶显示装置为了薄型化,导光板越薄越好,最好其厚度例如达到0.5~2毫米。因此,若增大LED芯片面积,则从LED芯片上面发出的光束尺寸大大超过导光板厚度。也就是说,使从芯片上面发射的光射入到导光板侧面的结构受到限制。
对此,具有所谓“侧面发光型”LED。这是不从芯片上面,而从侧面取出发光的形式。作为侧面发光型半导体发光器件,已公开的结构是:设置从LED芯片的后方起将上方覆盖为半圆球状的反射体,从前方取出芯片的发光(例如专利文献2)。
但是,在连LED芯片上方都用半圆球状的反射板覆盖时,取出光线的开口尺寸增大,不容易从薄的导光板侧面高效地引入光线。并且,从LED芯片向横向发出的光不一定能够高效地引入到导光板内,这一点也有改善的余地。
<专利文献1>特开2002-216525号公报
<专利文献2>特开平10-125959号公报
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能的半导体发光器件以及利用它的面发光器件,所述半导体发光器件取出并控制向LED芯片的侧面方向的发射光强度,使光也高效率地射入到半导体发光单元的薄导光板内的。
根据本发明的一种方式,能够提供这样一种半导体发光器件,其特征在于,具有:第1支持体;半导体发光元件,具有发光层,该半导体发光元件设在上述第1支持体的主面上,上述发光层与上述第1支持体的主面相平行;第2支持体,具有在上述主面上对上述半导体发光元件侧面周围的一部分进行包围、并反射从上述半导体发光元件发出的光的与上述主面相垂直的壁面,在上述半导体发光元件的上述周围的其余的一部分具有开口;以及密封树脂,充填由上述壁面包围的空间,并密封上述半导体元件。
并且,根据本发明的另一方式,能够提供这样一种面发光器件,其特征在于,具有:安装基板;反射板,设在上述安装基板的上面;导光板,设在上述反射板的上面;扩散板,设在上述导光板的上面;以及上述的半导体发光器件,设在上述安装基板的上面,把从上述半导体发光元件发出的光引导到上述导光板中。
发明效果
根据本发明,能够提供高输出、具有最佳指向特性的侧面发光型半导体发光器件,安装了该半导体发光器件的面发光器件能够在大面积上以高亮度发出均匀的光。其结果,不限于大型、高精密的液晶显示装置和键钮照明,而且能够提供大面积、无“闪烁”、省能源、长寿命的平面型照明装置等,在产业上的优点很多。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施例的半导体发光器件的内部结构的立体图。
图2是包括LED芯片在内的水平剖视图。
图3是表示粘接LED芯片10的安装面的模式平面图。
图4是表示LED芯片10是倒装片时的芯片背面图形的一例的模式图。
图5是表示LED芯片10的断面结构的模式图。
图6是表示LED芯片10的断面结构的另一具体例的模式图。
图7是表示图5所示的LED芯片的指向特性的曲线图。
图8是表示安装了图5所示的LED芯片10A的半导体发光器件50(图1~图2所示的结构)的垂直方向的指向特性的曲线图。
图9是表示半导体发光器件50的水平方向的指向特性的曲线图。
图10是表示图6所示的LED芯片10B的垂直方向的指向特性的曲线图。
图11是表示安装了LED芯片10B的半导体发光器件50(图1~图3所示的结构)的垂直方向发光的指向特性的曲线图。
图12是将本发明实施方式的面发光器件应用于液晶显示装置中的具体例的垂直剖视图。
图13是将本发明实施方式的面发光器件应用于液晶显示装置中的具体例的水平面图。
图14是表示本发明者在完成本发明的过程中研究的比较例的液晶显示装置用面发光器件的模式剖视图。
图15是表示采用本发明实施方式的面发光器件的液晶显示装置的平面结构的模式图。
图16是本发明实施方式的变型例的半导体发光器件的模式立体图。
图17是本发明实施方式的变型例的半导体发光器件的水平剖视图。
图18是本发明实施方式的第2变型例的半导体发光器件的模式立体图。
图19是本发明第3变型例的半导体发光器件的模式平面图。
图20是表示水平指向特性的曲线图。
图21是表示本发明实施方式的半导体发光器件50的具体例的立体图。
图22是表示从本发明具体例的半导体发光器件发出的光的垂直方向指向特性的曲线图。
图23是将本发明的具体例的面发光器件应用于液晶显示装置中的具体例的垂直剖视图。
图24是将本发明具体例的面发光器件应用于液晶显示装置中的具体例的水平平面图。
图25是表示设置了凸面镜状的反射板212的具体例的模式立体图。
图26是表示在密封树脂上面被覆反射膜的半导体发光器件的模式剖视图。
图27是说明图26所示的半导体发光器件的制造方法的模式图。
具体实施方式
以下参照附图,详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明第1实施例的半导体发光器件的内部结构的立体图。
此外,图2是包含LED芯片的水平剖视图。
在上面设有导电部的第1支持体80的上面90上,粘接了LED芯片10。如下所述,LED芯片10被倒装(flip chip),或者用未图示的导线确保电连接。LED芯片10具有包含发光层的半导体层被层叠的结构。并且,该发光层设置成与第1支持体80的上面90相平行。而且,此处的“平行”不限于数学上严格的平行,包括工业上可称为“平行”的范围。例如在LED芯片10的下面上所设置的粘接剂的厚度不均匀和支持体上面90的凹凸等所引起的轻微倾斜等,也包括在本申请说明书中的“平行”的范围内。
第1支持体80例如由陶瓷或有机材料或金属等形成。并且,第2支持体95与第1支持体80粘接,把LED芯片10周围的约半个多圆周围了起来。第2支持体95也由陶瓷或有机材料或金属等形成。并且,第1支持体80和第2支持体95例如由银焊料等粘接。
在第2支持体95的侧面中的与LED芯片10相对置的部分设置反射部110,该反射部110具有实施了镀银等的大致半圆状的水平断面,该反射部110反射来自LED芯片10的光,来增强来自第2支持体开口部13的发射光强度。而且,在本申请说明书中,“大致半圆状“是指不仅半圆状,而且包括椭圆状和其他抛物线曲面等接近半圆状的各种曲面的总称。再者,LED芯片10的周围,即由第2支持体95弯曲的反射部110所包围的空间被透光性树脂适当密封。
以下,说明本实施例的半导体发光器件中的光发射方向。在图1和图2中,如箭头标记S1~S3所示,光从LED芯片10向大致水平方向(相对于上面90大致水平的方向)发射,通过树脂30,从开口部13向外部取出。并且,从LED芯片10向反射部110发射的光也作为反射光R1~R3从开口部13向外部取出。如后所述,发射光的垂直方向(与上面90相垂直的方向)的指向性取决于LED芯片10的结构。所以,向斜上方的发射光(用箭头标记SU表示)的强度的比率能够根据LED芯片10的结构来进行控制。
并且,在该具体例的情况下,大致正方形状的LED芯片10安装为其各边相对于开口部130的开口端大致倾斜45度左右。也就是说,LED芯片10的侧面相对于开口部130约倾斜45度左右。这样一来,在图1和图2中,如箭头标记S2、S3所示,能够使光从LED芯片10向水平方向按广角进行发射。其结果,如后所述,能够获得在水平方向上具有宽度较宽的均匀性的发光强度分布。
图3是表示粘接LED芯片10的安装面的模式平面图。
也就是说,在第1支持体80的上面90上,设有用于和LED芯片10的阴极电极相连接的导电部124、以及用于和阳极电极相连接的导电部126。在第1支持体80上粘接的第2支持体95上,设有穿通孔122、128。在第2支持体95的上面100上,设有用于通过穿通孔122而与LED芯片10的阴极相连接的导电部120、以及用于通过穿通孔128而与LED芯片的阳极相连接的导电部130。
图4是表示LED芯片10是倒装片时的芯片背面图形的一例的模式图。在LED芯片10的背面形成有阳极134和阴极132。这些电极分别与支持体80的导电部124、126相连接。
而且,LED芯片10的电极也可以不是倒装结构,而是分别设置在芯片上面和下面上。在此情况下,能够利用未图示的引线焊接方法来连接LED芯片电极和支持体的导电部。
图5是表示LED芯片10的断面结构的模式图。
该LED芯片10A具有基片154和半导体多层结构164。半导体多层结构164可由以下各层来形成:例如,发出500~800毫微米左右的可见光的InGaAlP类活性层160、以及在该活性层160的上下设置的InGaAlP类包层158、162。并且,基板154可由对从InGaAlP类活性层160发出的光的波长透明透明的GaP形成。在此情况下,GaP基板154对半导体多层结构164能够用直接接合技术来进行晶片粘接。
在半导体多层结构164的下面和基板154的上面上,分别设有电极166、150。此外,在透明GaP基板154的侧面156被设定有锥度。也就是说,侧面156相对于基板154的主面(层叠有电极150的面),从垂直方向倾斜。并且,也可以在其侧面156的表面上设置用于防止全反射的微细凹凸等。
通过如上所述使基板154的侧面156倾斜,能够增加朝向斜上方的光SU的强度成分。所以,在减弱垂直方向的指向性,获得宽广分布的情况下,可以采用图5所示结构的LED芯片10A。
图6是表示LED芯片的断面结构的另一具体例的模式图。
也就是说,在该具体例的情况下,基板154的侧面156形成为相对于主面大致垂直。并且,还在基板154的上面的整面上设有由光反射性金属构成的电极150。这样一来,从LED芯片10B向斜上方发出的光(图1、图5中的光SU)的强度比减小,从侧面156向水平方向发射的光S1~S3的成分增加。也就是说,在垂直方向的强度分布中能够获得很强的指向性。
而且,关于图5和图6说明的层叠结构和半导体材料等只不过是一例。除这些具体例外,例如若作为LED芯片10的材料而采用InGaN类材料,则能够获得从波长380~570毫微米左右的从紫外光到黄色光范围的发光。在此情况下,若使萤光粉适当分散到密封树脂30中,利用激活的萤光粉来进行波长变换,则能够获得白色光等所需波长的发射光。
图7是表示图5所示的LED芯片的指向特性的曲线图。也就是说,该图表示LED芯片10A的与基板154的主面(形成有电极150的面)相垂直的方向的指向特性,圆形曲线的径向表示相对发光强度。通过使基板154的侧面156倾斜,使电极150减小,能够增强向上方或斜上方发射的光的成分。在该具体例的情况下,发光强度为最大值的0.5(50%)的角度,单侧约为80度(两侧为160度),即能够获得向上方均匀扩散的光强度分布。
图8是表示安装了图5所示的LED芯片10A的半导体发光器件50(图1~图2所示的结构)的垂直方向的指向特性的曲线图。也就是说,该图表示与支持体80的上面90相垂直的方向的指向特性。
利用LED芯片10A背面上所设置的反射部110的光反射作用,能够增强面向前面(水平方向)的光输出。其结果,光的强度分布,能够获得向前面方向偏转的指向特性。
图9是示出该半导体发光器件50的水平方向的指向特性的一例的曲线图。通过以包围LED芯片10A的方式设置的反射部110的反射作用,能够获得向前面(开口部130)扩展的指向特性。尤其,如前面对图1和图2所述那样,大致正方形状的LED芯片10的各边被设置为相对于开口部130的开口端大致倾斜45度,从而能够使水平方向的发光强度分布在广角内均匀一致。在图9所示的具体例的情况下,相对发光强度为0.5的半值角θ1/2约为65度(两侧为130度)。
以下说明利用图6所示的LED芯片10B时的指向特性。
图10是表示图6所示的LED芯片10B的垂直方向的指向特性的曲线图。
通过使基板154的侧面156形成为垂直,而且用反射性电极150覆盖整个上面,能够把发光集中到侧面上。其结果,能够抑制从LED芯片10B向上方的发光,在侧面上获得强偏转的发光强度分布。
图11是表示安装了LED芯片10B的半导体发光器件50(图1~图2所示的结构)的垂直方向的发光的指向特性的曲线图。
对应于LED芯片10B的指向特性向水平方向偏转,从半导体发光器件50发出的光的指向特性也向水平方向(前面方向)强偏转。而且,在此情况下,半导体发光器件50的水平方向的指向特性因反射部110的反射作用而与图9所示相同,获得在广角内扩展的强度分布。
以下,说明安装了本发明的实施方式的半导体发光器件50的面发光器件。
图12是将本实施方式的面发光器件应用于液晶显示装置中的具体例的垂直剖视图,图13是其水平平面图。而且,图12表示图13的B-B′线断面,图13表示图12的A-A′线断面。
半导体发光器件50具有:安装基板208、以及在其上面设置的半导体发光器件50。在安装基板208上形成电极图形203A、203B,在这些电极图形上粘接有半导体发光器件50,并使第1支持体80位于上侧。关于图3所述的半导体发光器件50的导电部120、130分别与安装基板208的电极图形203A、203B连接,能够向LED芯片10供应驱动电力。
并且,在安装基板208上,粘接有依次设置了反射板204、导光板205和扩散板206的层叠体,构成面发光器件。在该面发光器件上设有液晶显示部207。反射板204具有反射从半导体发光器件50或导光板205射入的光、并使其返回到导光板205的作用。导光板205具有引导从半导体发光器件50导入的光、使其在空间上扩散的作用。扩散板206具有使从导光板205中取出的光扩散、并作为均匀发光发出的作用。
具有上述图7~图11所述的指向特性的光从半导体发光器件50发出后,射入到导光板205的侧面。这时,来自半导体发光器件50的光中,在图12中向斜上方的成分直接向扩散板206前进,更均匀地扩散后射入到液晶显示部207内。
并且,在图12中,从半导体发光器件50向下发除的光,射入到导光板205内后,被下方的反射板204反射,并通过导光板205,在扩散板206上更均匀地扩散,射入到液晶显示部207内。若入射角(α)小,则由反射板204反射后的光不射入到扩散板206内,而从板205的侧面穿过。所以,入射角(α)有最佳范围。若是图7和图8所示的指向特性,则能够便光射入到厚度0.5~2.0mm左右的导光板205内,高效率地射入到扩散板206内。并且,若在反射板204的表面上设置凹凸,则由于乱反射而能够更均匀地形成到达扩散板206上的光的分布。
并且,在本实施方式中,在安装半导体发光器件50的安装基板208的安装面上,敷设由金属等构成的反射膜202。反射膜202也可以和电极图形203A、203B中的某一个共用。
通过设置这种反射膜202,如图12中箭头标记SU所示,能够使向下方射出的光反射,可靠地射入到导光板205或扩散板206上。其结果,例如,如上面关于图7和图8所述,即使在利用垂直方向上具有广角分布的LED芯片的情况下,也能够最大限度地提高从LED芯片10发射的光的利用效率。
而且,在本发明中,也可以不在安装基板208的主面上设置反射膜202,而代之在半导体发光器件50的上面(密封树脂30的上面)设置反射膜。例如以后关于图26说明的那样,在密封树脂30的上面,通过溅射等方法形成由金属或介质构成的反射膜,也能够获得同样的效果。
图14是表示本发明者们在完成本发明的过程中研究的比较例的液晶显示装置用面发光器件的模式剖视图。对于该图中与关于图1~图13所述的相同的要素,标注相同的标记,其详细说明从略。
在该比较例中,采用从LED芯片10的上面取出光的半导体发光器件54。该半导体发光器件54设置成LED芯片10的上面与安装基板208相垂直。也就是说,从LED芯片10上面发出的光射入到导光板205的侧面。在该比较例中,为了满足液晶显示装置207的大型化和高精密化的要求,若使LED芯片10高输出化,则必须使LED芯片10的一边增大到1mm或其以上。但是,这样一来,导光板205的厚度较薄,为2mm以下,所以,不能够使来自LED芯片10的光输出高效率地射入到导光板205。
对此,若采用本实施方式,则如上述图1~图13所示,通过采用从LED芯片的侧面取出光的半导体发光器件,能够控制光的指向特性,把光高效率地引入到导光板205内。尤其在本具体例的情况下,通过安装半导体发光器件50,使LED芯片10比第1支持板80更接近安装基板208,能够从薄导光板205的侧面高效率地入射光。也就是说,假如在LED芯片10和安装基板208之间夹入支持体80,则LED芯片10增高的量相当于支持体80的厚度大小。导光板205的厚度如前所述为2mm以下,比较薄,所以,LED芯片10比导光板205的侧面高,不能将从LED芯片10的侧面发出的光高效引入到导光板205。
对此,根据本具体例,通过在支持体80和安装基板208之间设置LED芯片10,不管支持体80的厚度如何,均能够使LED芯片10的高度达到最佳位置。其结果,能够使光从最佳高度射入到导光板205内。
图15是表示采用本实施方式的面发光器件的液晶显示装置的平面结构的模式图。也就是说,在该具体例的情况下,在安装基板208上层叠反射板、导光板、扩散板(未图示),并在其上设有液晶显示部207。并且,沿导光板的长边设有多个半导体发光器件50。作为半导体发光器件50,可利用关于上述图1~图11所述的半导体发光器件,或者作为本发明实施方式而后述的半导体发光器件。根据本发明,如以上对图12和图13所述,通过安装侧面发光型半导体发光器件,能够把来自LED芯片的发光高效地引入到导光板侧面。并且,其引入角度也容易控制在最佳范围内。其结果,能够获得均匀的高发光亮度,能够显示出明亮均匀的图像显示。
根据本发明人试制的结果,例如作为车辆导航用显示器件,实现对角尺寸为9英寸的液晶显示装置的情况下,若采用一边约为1mm的高输出型LED芯片,沿导光板的长边设置约15个左右的半导体发光器件,则可以获得8000-10000坎德拉/平米的高亮度、发光均匀的背光。
由于本发明的面发光器件能够获得这样均匀且高亮度发光,所以,不仅能够用作液晶显示装置或键钮等的背光,而且能够用作照明装置。也就是说,通过把本发明的面发光器件设置在室内或室外的天花板或壁面上,能够用作外观良好的平面型、无萤光灯闪烁,节省能源、寿命长的照明装置。
以下,说明本实施方式的半导体发光器件的变形例。
图16是本发明实施方式的变型例的半导体发光器件的模式立体图。图17是其水平剖视图。对这些附图,对于与图1~图14所示相同的要素,标注相同的标记,其详细说明从略。
在本变形例中,设置在LED芯片10背后的反射部111的水平断面形状不是圆弧状,而是W字形状。这样一来,例如,从LED芯片10发射到后方(与开口部13相反的方向)并被反射部111反射的光,不能够不被LED芯片10遮挡而取出到外部。也就是说,从LED芯片10向后方发射的光如图17箭头标记S11、S12所示,在反射部111向离开LED芯片10的方向反射,能够绕过LED芯片10向外部取出。如果这样,那么在反射部111被反射的光能够再次返回到LED芯片10,防止被LED芯片10本身遮挡。其结果,能够进一步改善光取出效率。
图18是本发明实施方式的第2变型例的半导体发光器件的模式立体图。
为了获得高输出,必须增大LED芯片的面积。在本实施方式中,LED芯片10形成长方形。在该LED芯片10中,形成长度方向上连续的电极图形,若连续形成电流注入区,则能够获得在长度方向上连续的发光区。并且,另一方面,若形成长度方向上离散的电极图形,并分散地设置发光区,则能够获得与并排设置多个LED芯片相同的发光。
并且,在该变型例中,在第2支持体97的内壁面上所设置的反射部112中,把LED芯片10后方部分的倾斜角度(β)适当设定在0~90度的范围内。在反射部112的表面上设置金属层等,取得高反射率。从LED芯片10向后方(背面方向)的光H12由反射部112反射而改变朝向,向上方弯曲。该反射光H3与从LED芯片10直接向上方发射的光一起朝向上方。如下所述,在LED芯片10的上方,能够设置另外的反射板,把发射方向改为前方。而且,在该变形例中,也是LED芯片10用密封树脂30适当密封。
图19是涉及本发明第3变型例的半导体发光器件的模式平面图。在本变型例中,设置半圆型的反射部110,该反射部110对LED芯片10的周围进行包围。并且,还设置从密封树脂173向前方外侧突出的一对凸部178,在它们之间设置凹部177。从LED芯片10向后方发射的光在半圆状的反射部110上被反射,向前方发出。另一方面,利用设在密封树脂173前面的凹部177,在前方中心附近使光向外侧折射扩展。并且,在斜方向上形成有凸部178,所以,在该方向上光进行集束。其结果,如图20所示,能够实现半值角约为80度的大范围内均匀的水平指向特性。能够获得这样均匀的水平指向特性,在图13所示的面发光器件中,能够在大面积上均匀地发光。
以下,在本实施方式中进一步说明在垂直方向上能够高效地射入光的半导体发光器件。
图21是表示本实施方式的半导体发光器件50的具体例的立体图。也就是说,在本具体例中,在LED芯片10的上方设有反射板210。从LED芯片10向上方的光由反射板210向前方发射。在0度~90度之间适当设定反射板210的角度,能够控制垂直面内的指向特性。
图22是示出本具体例从半导体发光器件发出的光的垂直方向的指向特性的曲线图。可以理解由反射板210反射的光向前方下方发射。
图23是将本具体例的面发光器件应用于液晶显示装置的具体例的垂直剖视图。图24是其水平平面图。而且,图23表示图24的D-D′线断面,图24表示图23的C-C′线断面。而且,关于这些附图,对于与关于图1~图24所述相同的要素,也标注相同的标记,其详细说明从略。
在本具体例中,关于图12和图13,不同于上述具体例,在LED芯片10和安装基板208之间设置第1支持体80。并且,从LED芯片10向上方发出的光,被反射板210反射,并引入到导光板205。虽然与LED芯片10的指向特性和设置关系等也有关,但反射板210例如若倾斜约20度,则反射光向下,能够高效地射入到导光板205下面的反射板204内,所以,能够更有效地射入到液晶显示部207内。
图25是表示设置了凸面镜状的反射板212的具体例的模式立体图。
LED芯片10的上方所设置的反射板212具有向LED芯片10凸出的曲面,将从LED芯片10放出的光向水平方向发散的方向反射。这样,光在水平面内扩展,能获得宽的水平指向特性。
图26是表示在密封树脂上面被覆反射膜的半导体发光器件的模式剖视图。
也就是说,关于图1和图2以及图16、图17、图18、图19等,在上述半导体发光器件中,为了使密封树脂173向开口部130扩开,可以使其上面形成倾斜。并且,在密封树脂173的上面,被覆反射膜220。反射膜220例如可以由金属或介质等来形成。这样一来,同图21所示的半导体发光器件一样,能够使从LED芯片10向上方发出的光向前方反射。其结果,能够使发光高效地导入到面发光器件的导光板侧面。并且,若把密封树脂173的上面弯曲成凸面镜状,则如图25所示,能够获得水平方向宽的指向特性。
图27是用于说明图26所示的半导体发光器件的制造方法的模式图。
也就是说,为了使密封树脂173的上面成为倾斜面,例如图27所示,在使框架230上所设置的半导体发光器件50倾斜的状态下,滴下液状的密封树脂后使其固化即可。而且,这时,在各半导体发光器件50周围设置未图示的框模具,直到固化之前保持液体状的密封树脂,以使其不会流出。在密封树脂173固化后,例如能够利用溅射法在其上面被覆反射膜220。
以上参照具体例说明了本发明的实施方式。但是本发明并不限于这些具体例。
例如,可以作为半导体发光元件10使用的并不仅限于InGaAlP类和InGaN类,此外,也可以使用以GaN类、GaAlAs类,InP类为主的各种III-V族化合物半导体、以及其他II-VI族化合物半导体或者除此以外的各种半导体。
并且,通过适当选择混入到密封树脂30、173内的萤光粉的种类,可获得任意的发光色。
此外,即使本专业人员对构成半导体发光器件的LED芯片(半导体发光元件)、引线、密封树脂、支持体、反射板以及构成半导体发光单元的导光板、反射板、扩散板等各种要素的形状、尺寸、材质、设置关系等进行各种设计更改,只要是符合本发明的主要精神,均包括在本发明的范围内。
Claims (5)
1.一种半导体发光器件,其特征在于具有:
第1支持体;
半导体发光元件,具有发光层,该半导体发光元件设在上述第1支持体的主面上,上述发光层与上述第1支持体的主面相平行;
第2支持体,具有在上述主面上对上述半导体发光元件侧面周围的一部分进行包围、并反射从上述半导体发光元件发出的光的与上述主面相垂直的壁面,在上述半导体发光元件的上述周围的其余的一部分具有开口;以及
密封树脂,充填由上述壁面包围的空间,并密封上述半导体元件。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件,其特征在于:上述壁面从与上述主面垂直的上方看是大致半圆状。
3.如权利要求1所述的半导体发光器件,其特征在于:从上述开口来看,上述壁面在上述半导体发光元件后方侧具有向上述半导体发光元件突出的部分。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件,其特征在于:上述密封树脂的上面未被上述第2支持体覆盖,在上述密封树脂的上述上面设有反射从上述半导体发光元件发出的光的反射膜。
5.一种面发光器件,其特征在于具有:
安装基板;
反射板,设在上述安装基板的上面;
导光板,设在上述反射板的上面;
扩散板,设在上述导光板的上面;以及
权利要求1~4中任一项所述的半导体发光器件,设在上述安装基板的上面,把从上述半导体发光元件发出的光引导到上述导光板中。
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH10125959A (ja) * | 1996-10-22 | 1998-05-15 | Sharp Corp | サイド発光型チップled |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10125959A (ja) * | 1996-10-22 | 1998-05-15 | Sharp Corp | サイド発光型チップled |
CN1402884A (zh) * | 1999-11-30 | 2003-03-12 | 欧姆龙株式会社 | 光学装置和使用该光学装置的机器 |
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