CN104425701B - 发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种能够高效地将发光元件的光向前方提取、小型且薄型的侧发光型发光装置。为此，本发明的发光装置具备基体和发光元件，该基体具备：树脂成型体，其具有上表面、下表面和正面，在正面从上表面一直到下表面以槽状形成有凹部；以及引线，其埋设于树脂成型体，该发光元件具有发光元件芯片和使从发光元件芯片射出的光透过的透光性构件，并在侧面具有将发光区域限制在规定范围内的反射层，发光元件按照反射层与凹部的侧壁相分离的方式设置于凹部的底面。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置。
背景技术
使用了发光二极管的发光装置正被广泛用于图像显示装置的背光源的用途。图像显示装置的背光用的发光装置例如包含导光板和设置于导光板的侧面的发光装置，构成为发光装置所射出的光从导光板的发光面射出。此外，作为用于便携式终端用的图像显示装置的背光用的发光装置，例如，专利文献1所公开的那样的、安装面与发光面正交且其侧面成为光提取面的侧发光型(侧面发光型)发光装置正被广泛使用。对于用于该便携式终端用的图像显示装置的背光源用的发光装置，除了谋求能够高效地向前方提取发光元件的光以及小型且轻量以外，还谋求薄型。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010-3743号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，随着便携式终端成为薄型，需要更薄的侧发光型发光装置，但现有的侧发光型发光装置不能充分响应该薄型化的要求。
因此，本发明的目的在于提供一种能够高效地将发光元件的光向前方提取、小型且薄型的侧发光型发光装置。
解决课题的手段
为了达成以上目的，本发明所涉及的发光装置具备基体和发光元件。所述基体具备：树脂成型体，其具有上表面、下表面和正面，在所述正面从所述上表面一直到所述下表面以槽状形成有凹部；以及引线，其埋设于所述树脂成型体。所述发光元件在侧面具有：发光元件芯片、使从所述发光元件芯片射出的光透过的透光性构件、以及用于将发光区域限制在规定范围内的反射层。所述发光元件设置于所述凹部的底面。
发明效果
根据如上所述构成的本发明所涉及的发光装置，能够提供一种能高效地将发光元件的光向前方提取、小型且薄型的侧发光型发光装置。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的实施方式的发光装置的结构的立体图。
图2是实施方式的基体20的正面侧的立体图。
图3是表示埋设于实施方式的基体的第1以及第2引线的结构的立体图。
图4是实施方式的基体20的背面侧的立体图。
图5是表示在实施方式的发光装置中使用的发光元件的制造过程的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明所涉及的实施方式的发光装置。
图1是表示本发明所涉及的实施方式的发光装置的结构的立体图，图2是表示实施方式的基体20的结构的立体图，使成为安装面侧的第1面23a朝上来进行表示。
如图1所示，实施方式的发光装置包含：基体20，其具备凹部24；以及发光元件10，其设置于基体20的凹部底面24b。
基体20
基体20包含树脂成型体23、埋设于树脂成型体23的第1引线21和第2引线22。
树脂成型体23具有相对置的2个主面的一个面即第1面23a、相对置的2个主面的另一个面即第2面23b、正面23c、背面23f、第1端面23d、以及第2端面23e，在正面23c具有槽状的凹部24。另外，如上所述，在图1等中，使成为安装面的第1面23a朝上来进行表示，因此在安装状态下，第1面23a是下表面，第2面23b是上表面。凹部24形成为在正面23c从第1面23a一直贯通到第2面23b，具有凹部底面24b和2个侧壁24a。优选使凹部的侧壁24a按照开口侧比凹部底面24b更宽的方式倾斜，通过扩大开口侧，能够容易地安装发光元件。
在树脂成型体23中，第1面23a在第1端面23d侧以及第2端面23e侧分别形成有高低差，在该高低差的部分树脂成型体23的厚度变薄。另外，在第1面23a中，将除了构成第1端面23d侧以及第2端面23e侧的高低差的倾斜面23ac、和与其连续的平坦面23ab以外的部分称为载置面23as。
作为树脂成型体23的成型材料，例如可以使用热可塑性树脂、热硬化性树脂等，具体来说，可以举出聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、ABS树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯树脂、PBT树脂等的树脂等。优选的是，使用热可塑性树脂。此外，也能够在成型材料中混合氧化钛等的光反射性物质等，来提高树脂成型体的表面的光的反射率。由此，能够有效地对返回光进行反射。
如图3所示，第1引线21具有一端面21e和另一端面21f，在从一端面21e到另一端面21f的方向上为长柱状的大致六面体，并在一端面21e与另一端面21f之间具有4个侧面21a、21b、21c、21d。图3中，将第1引线21与第2引线22以保持在树脂成型体23内部的位置关系的状态进行了表示。此外，图3中的阴影线表示第1引线21与第2引线22的从树脂成型体23露出的部分，并非表示剖面。
第1引线21按照一端面21e从树脂成型体23的第1端面23d的中央部露出、且侧面21b的一端面21e侧的一部分从树脂成型体23的第1面23a的倾斜面23ac以及平坦面23ab露出的方式埋设于树脂成型体23。第1引线21的侧面21a的另一端面21f侧的一部分从树脂成型体23的凹部底面24b露出。另外，在第1引线21的侧面21c设置有凹部21g，通过该凹部从而防止了第1引线21从树脂成型体23脱落。
如图3所示，第2引线22具有一端面22e和另一端面22f，在从一端面22e到另一端面22f的方向上为长柱状的大致六面体，并在一端面22e与另一端面22f之间具有4个侧面22a、22b、22c、22d。
如图1所示，第2引线22按照其一端面22e从树脂成型体23的第2端面23e的中央部露出，侧面22b的一端面22e侧的一部分从树脂成型体23的第1面23a的倾斜面23ac以及平坦面23ab露出的方式埋设于树脂成型体23。第2引线22的侧面22a的另一端面22f侧的一部分从树脂成型体23的凹部底面24b露出。另外，在第2引线22的侧面22c设置有凹部22g，通过该凹部从而防止了第2引线22从树脂成型体23脱落。
另外，在本实施方式的发光装置中，将第1引线21按照侧面21b的一端面21e侧的一部分从树脂成型体23露出的方式埋设于树脂成型体23，将第2引线22按照侧面22b的一端面22e侧的一部分从树脂成型体23露出的方式埋设于树脂成型体23。但是，本发明并不限定于此，例如，也可以按照另一端面21f侧的侧面21b以及另一端面22f侧的侧面22b与载置面23as位于同一平面上来露出的方式将第1引线21以及第2引线22埋设于树脂成型体23，还可以按照另一端面21f侧的侧面21b以及另一端面22f侧的侧面22b比载置面23as突出来露出的方式将第1引线21以及第2引线22埋设于树脂成型体23。
如图3所示，在本发明中，将第1引线21以及第2引线22分别设为在一个方向上长的柱状的大致六面体，使4个侧面中的1个侧面21a、22a的另一端面21f、22f侧的一部分在凹部底面24b露出，并将与侧面21a、22a正交的侧面21b、22b的一端面21e、22e侧的一部分设为用于与外部电路连接的主要的外部连接面。这样，在本发明中，通过将第1引线21以及第2引线22分别设为柱状的大致六面体，从而能够将相正交的2个侧面的一者用于与发光元件10的连接，将另一者作为外部连接面来使用，并且，提高了散热特性。
第1引线以及第2引线能够使用例如由铝、铁、镍、铜、铜合金、不锈钢、包含因瓦合金的铁合金等中的任意一种以上构成的导电性材料来构成。也可以使用包覆有异种金属的包覆材料。此外，优选用金、银、镍、钯以及它们的合金等对引线框架(lead frame)的表面进行镀覆。
此外，引线框架的厚度例如是50μm～1000μm，优选设为100μm～500μm。此外，能够根据目的来改变引线框架的厚度。该引线框架的厚度也能够通过蚀刻(半蚀刻)或压制加工来使其变化。
如上所述构成的基体20例如能够按如下的方式来制作。
首先，准备用于形成与树脂成型体23的形状相对应的空腔的模具，在该空腔内，分别对成为第1引线21和第2引线22的2个柱状引线进行配置并固定，使得端部成为规定间隔。另外，柱状引线的被配置成为规定间隔的端部分别与图3所示的另一端面21f和另一端面22f相对应。
例如，该模具由可分离的2个以上的模具构成，在1个模具中与凹部24相对应地设有凸部，在另1个模具中，形成有用于注入树脂的浇口。
接着，对固定有第1引线21与第2引线22的空腔内注入树脂并固化。
使树脂固化后，从模具中提取，切断延伸到树脂成型体23的外侧的柱状引线。
将柱状的第1以及第2引线21、22沿着第1端面23d以及第2端面23e(平行地)切断，使得一端面21e侧以及一端面22e侧从树脂成型体23突出规定长度。如上述这样，分别形成由切断面构成的一端面21e、22e。优选由该切断面构成的一端面21e与4个侧面21a、21b、21c、21d正交，并优选由切断面构成的一端面22e与4个侧面22a、22b、22c、22d正交。
另外，在图4中，标注28所示的部分是树脂成型体23的浇口痕迹。
对于如上所述构成的基体20，收纳发光元件的凹部24形成为从第1面23a贯通到第2面23b，在第1面23a侧以及第2面23b侧没有壁(以下，称为上下壁)，因此能够减薄厚度(第1面23a与第2面23b之间的距离)。
但是，因为在凹部24处没有上下壁，所以发光元件的光有可能从第1面23a侧以及第2面23b侧漏出，不能高效地将发光元件的发光向前方提取。
因此，在本发明中，通过使用在侧面形成有反射层的发光元件，能够将发光元件的光高效地向前方提取，并且实现了薄型的发光装置。
发光元件10
发光元件10例如包含发光元件芯片11、在发光元件芯片11的芯片发光面上设置的透光性构件12、以及包围发光元件芯片11与透光性构件12的外周的反射层13。关于发光元件10，由形成有正电极3a与负电极3b的发光元件芯片11的芯片安装面、透光性构件12的上表面、以及与该上表面以及芯片安装面相正交的侧面构成的四角柱体的侧面被反射层13覆盖，包含反射层13在内的外形形状也成为四角柱体。以下，将除了反射层13以外的四角柱体称作内侧四角柱体，将包含反射层13在内的四角柱体称作外侧四角柱体。另外，在本发明中，发光元件10并不限定于四角柱体，若发光元件10为四角柱体则发光元件10的制作变得容易。以下，示出发光元件10的制造方法的一例。
(准备发光元件芯片)
首先，准备发光元件芯片11，其在同一面侧具备正电极3a与负电极3b。
发光元件芯片11只要具备由半导体构成的发光层即可。特别若是具备由氮化物半导体构成的发光层、其中尤其由氮化镓系化合物半导体(特别是InGaN)构成的发光层的发光元件，则由于在可见光区域的短波长范围内、近紫外区域能够强烈发光，因此能够与荧光体适当地进行组合。较理想的是，发光元件芯片11具有如下的发光光谱：从发光层输出的射出光的发光峰值波长位于从近紫外线到可见光的短波长区域即240nm～500nm附近，优选为位于380nm～420nm、进一步优选为位于450nm～470nm。若是在该波长范围进行发光的发光元件，则通过与各种荧光体的组合，能够实现所希望的颜色、尤其是白色光的发光。另外，发光元件10也可以具有由ZnSe系、InGaAs系、AlInGaP系等的半导体构成的发光层。
(准备透光性构件)
此外，准备透光性构件12，其具备透光性基板1和形成于透光性基板1的一个面的波长变换层2。
具体来说，在透光性基板上配置波长变换构件，例如，切断成与发光元件芯片11相同大小。
作为透光性基板1，可以使用例如由石英、硼硅酸盐玻璃等构成的玻璃基板。透光性基板1的厚度优选为30μm～1mm，进一步优选为50～500μm。
作为波长变换层2，可以使用使粘合剂树脂含有后述的荧光体的波长变换层。
对于荧光体，选择由发光元件芯片11的发光激发的荧光体，但例如在发光元件芯片11是蓝色发光元件而想要构成白色的发光装置的情况下，优选使用由蓝色进行激发而显示黄色的宽发光的荧光体。作为这样的荧光体，例如，可以举出由铈激活的具有石榴石结构的荧光体(尤其是由铈激活、包含铝且具有石榴石结构的荧光体)。由铈激活的荧光体由于显示黄色的宽发光，因此通过与蓝色发光的组合而能够实现显色性良好的白色。此外，石榴石结构、尤其是包含铝的石榴石结构的荧光体耐热、光以及水分，能够长时间地维持高亮度的黄色发光。例如，作为荧光体，优选使用(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12：Ce(0≤x＜1、0≤y≤1，其中，Re是选自由Y、Gd、La、Lu、Tb组成的组中的至少一种元素)所表示的YAG系荧光体(一般简记作YAG)。此外，除了使用黄色荧光体以外，还能够使用Si6-ZAlZOZN8-Z：Eu、Lu3Al5O12：Ce、BaMgAl10O17：Eu、BaMgAl10O17：Eu，Mn、(Zn，Cd)Zn：Cu、(Sr，Ca)10(PO4)6C12：Eu，Mn、(Sr，Ca)2Si5N8：Eu、CaAlSiBxN3+x：Eu、K2SiF6：Mn以及CaAlSiN3：Eu等的荧光体来调整作为照明用光源的显色性、作为背光用途的色彩再现性。此外，也可以使用量子点荧光体。
此外，特别在发光元件芯片11的发光波长是短波长的情况等，波长变换层2也可以包含2种类以上的荧光体。也可以由来自发光元件芯片11的1次光对第1种类的荧光体进行激发而使其发光，由该荧光体所发的2次光对另一种类的荧光体进行激发而使其发光。此外，若使用色度不同的2种类的荧光体，则通过调整2种类的荧光体的量，能够获得与在色度图上将2种类的荧光体与发光元件的色度点进行连结而成的区域内的任意的色度点相对应的发光。
优选的是，粘合剂树脂使用例如硅酮树脂、改性硅酮树脂等。此外，可以使用环氧树脂、改性环氧树脂、丙烯树脂等的具有透光性的绝缘树脂。此外，也可以利用包含这些树脂中的至少一种以上的混合树脂等耐候性卓越的树脂。
形成波长变换层2的方法，可以举出例如印刷法、喷涂、压缩成型、旋涂、分配(dispense)等公知的方法。
优选波长变换层2为均匀的膜厚并且没有荧光体粒子分布不均地形成，在上述列举出的荧光体层形成方法中，尤其优选使用印刷法、喷涂或压缩成型。
(发光元件芯片排列工序)
接着，如图5(a)所示，在片材6上使形成有正电极3a与负电极3b的面朝向以规定间隔将发光元件芯片11排列成纵横矩阵状。在此，关于排列发光元件芯片11的规定间隔，考虑反射层13的厚度t来进行设定。具体来说，设定为反射层13的厚度t的2倍加上后述的切断宽度。此外，片材6例如在一个面形成有粘接层或粘合层等，通过该粘接层或粘合层将发光元件芯片11保持为规定间隔。
(透光性构件接合工序)
接着，如图5(b)所示，通过粘接构件4将具备波长变换层2的透光性构件12接合到发光元件芯片11上。
透光性基板1被制作成例如与发光元件芯片11相同或比发光元件芯片11大一圈的平面形状，波长变换层2与发光元件芯片11例如经由硅酮树脂所构成的粘接构件4而接合。通过以上工序，从而成为如下状态：在片材6上，分别排列有包含发光元件芯片11与透光性构件12在内的多个内侧四角柱体。
(树脂填充工序)
接着，如图5(c)所示，涂敷构成反射层13的树脂5，使得树脂5填充到所排列的内侧四角柱体之间。
在树脂5中含有光反射性物质。若这样则将从发光元件芯片11的侧面射出的光通过树脂5所包含的光反射性物质而向波长变换层2的方向反射，从而能够提高发光效率。作为光反射性物质，可以使用从选自由TiO2、ZrO2、Nb2O5、Al2O3、MgF、AlN、SiO2、MgO构成的组中的至少1种。
对于包含光反射性物质的树脂5，例如，涂敷树脂5并用刮板进行展开从而将树脂5填充到排列好的发光元件芯片11之间。此时，使刮板沿着透光性构件12的透光性基板1的上表面移动，将树脂5填充到发光元件芯片11之间使得树脂5的上表面与透光性基板1的上表面位于同一平面上。
(分割工序)
如图5(c)所示，在使树脂5固化之后，通过切割等将固化后的树脂5沿着切断线7进行切断从而分割成一个一个的发光元件。切断线7例如设定为与相邻的发光元件芯片11之间的中心线一致。切断线7与发光元件芯片11的侧面之间的间隔设定为切断后的反射层13的厚度t成为规定厚度。
如上述这样，制作出包含发光元件芯片11、设置在发光元件芯片11的发光面上的透光性构件12、以及包围发光元件芯片11与透光性构件12的外周的反射层13在内的发光元件10。另外，在实施方式的发光元件10中，在内侧四角柱体的侧面整体形成反射层13，从而防止了从内侧四角柱体的侧面的光的泄露。但是，本发明并不限定于此，也可以在内侧四角柱体的侧面的一部分形成反射层，将发光区域限制在规定范围内。例如，也可以在树脂填充工序中，在所排列的内侧四角柱体之间将构成反射层13的树脂5形成为至规定深度为止，从而在内侧四角柱体的侧面的一部分形成反射层。即，在本发明中，能够基于所需要的光提取效率、封装凹部的形状以及所要求的方向特性来适当设定内侧四角柱体的侧面的反射层13的形成范围。
将如上所述制作出的发光元件10倒装式安装于基体20的凹部底面24b，本发明所涉及的发光装置完成。
在本实施方式中，示出了由透光性基板1和形成于透光性基板1的一个面的波长变换层2构成了透光性构件12的示例。但是本发明并不限定于此，例如，也可以通过在发光元件芯片11上形成波长变换层，在该波长变换层上形成透明树脂层，来构成发光元件10。此外，可以由包含荧光体的1个树脂层构成透光性构件12，也可以由不包含荧光体的1个树脂层来构成。而且还可以由包含波长变换层2或不包含波长变换层2的多个树脂层来构成透光性构件12。
以上所述构成的本发明所涉及的发光装置在基体20中，从第1面23a贯通第2面23b地形成有收纳发光元件10的凹部24，在第1面23a侧以及第2面23b侧没有上下壁。因此，本发明所涉及的发光装置能够变薄。
此外，由于在发光元件10的侧面形成有反射层13，因此能够高效地将发光元件的光向前方提取。
此外，以上所述构成的本发明所涉及的发光装置，由于在凹部24没有上下壁，因此能够提高发光元件10在凹部24所占的体积比率，能够实现进一步小型薄型化。即，若在凹部的上下有壁则为了容易进行发光元件的安装而在上下壁与发光元件之间需要一定以上的间隔，但在本发明的情况下无需采取那样的用于安装的富余空间。而且，对于在上下壁设置反射层那样的构成，为了高效地将发光元件的光向前方反射，需要使其倾斜。因此，需要能够在上下壁与发光元件之间使上下壁具有倾斜的间隔。但是，在本发明中以这样的情况为意图而无需空开间隔。因此，除了上下壁的厚度以外也无需采取上述那样的妨碍薄型化的额外的间隔，能够实际上薄型化至与发光元件10的厚度相同程度。
这样，根据本发明，能够提供一种能够高效地将发光元件的光向前方提取、极小型并且薄型的侧发光型发光装置。
此外，在本发明的发光装置中，由于反射层13与凹部的侧壁相分离地与发光元件10一体化地设置，因此能够将发光区域限制在更加狭窄的范围内，能够有效地限制在规定范围内。在此，所谓的反射层13与凹部的侧壁相分离是指，与反射层被设置于凹部的侧壁的情况相比，在反射层13与凹部侧壁之间有距离，例如，反射层的一部分也可以与凹部侧壁相接触。
即，对于在凹部的上下壁以及侧壁形成有反射层的现有的发光装置，难以将发光区域限制在比凹部的开口部更小的范围内，但在本发明的发光装置中，通过适当设定形成反射层13的范围从而能够将发光区域限制在所希望的范围内。
而且，在树脂成型体23中，在第1面23a在第1端面23d侧以及第2端面23e侧分别形成有高低差，从而在从树脂成型体23露出的第1引线21与第2引线22的两侧形成了连接构件(焊料等)的积存部。由此，当进行安装时，能够防止发光装置的浮动，并能够抑制安装时的高度的增加。
此外，在本发明所涉及的发光装置中，通过使用柱形状的第1引线21和第2引线22，从而提高了散热特性。即，若像现有的那样使用金属薄片来构成第1引线以及第2引线，则伴随着小型/薄型化而散热特性会恶化。但是，在本发明所涉及的发光装置中，分别使用柱形状的第1引线21和第2引线22，提高了构成第1引线21与第2引线22的金属占树脂成型体23的比率而提高了散热特性。构成第1引线21与第2引线22的金属占树脂成型体23的比率越高越好。这是因为若引线部的比率升高则散热特性提高并且安装性提高。
而且，在树脂成型体23中，在第1面23a在第1端面23d侧以及第2端面23e侧分别形成有高低差，增大了在第1端面23d侧以及第2端面23e侧的第1引线21与第2引线22从树脂成型体23露出的面积。由此，在安装时能够更有效地散热。
符号说明
1 透光性基板
2 波长变换层
3a 正电极
3b 负电极
10 发光元件
11 发光元件芯片
12 透光性构件
13 反射层
20 基体
21 第1引线
21a、21b、21c、21d 侧面
21e 一端面
21f 另一端面
21g 凹部
22 第2引线
22a、22b、22c、22d 侧面
22e 一端面
22f 另一端面
22g 凹部
23 树脂成型体
23a 第1面
23ac 倾斜面
23ab 平坦面
23as 载置面
23b 第2面
23c 正面
23d 第1端面
23e 第2端面
23f 背面
24 槽状的凹部
24a 侧壁
24b 凹部底面
Claims (10)
1.一种发光装置，具备基体和发光元件，
所述基体具备：树脂成型体，其具有上表面、下表面和正面，在所述正面从所述上表面贯通到所述下表面的凹部以槽状形成；以及引线，其埋设于所述树脂成型体，
所述发光元件在侧面具有：发光元件芯片、使从所述发光元件芯片射出的光透过的透光性构件、以及用于将发光区域限制在规定范围内的反射层，
所述发光元件设置于所述凹部的底面并被收纳于所述凹部，
所述反射层的上表面和所述透光性构件的上表面位于同一表面上。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述反射层包围所述发光元件芯片与所述透光性构件的外周。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述反射层与所述凹部的侧壁相分离。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其中，
所述凹部的侧壁倾斜，且该侧壁的开口侧比所述底面更宽。
5.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述发光元件的外形形状是四角柱体。
6.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述透光性构件包含：波长变换层，其设置在所述发光元件芯片的发光面上；以及透光性基板，其设置在所述波长变换层上，
发光元件芯片的侧面与所述波长变换层的侧面被所述反射层覆盖。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其中，
所述透光性基板的侧面也被所述反射层覆盖。
8.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述引线呈在2个端面之间具有4个侧面的柱形状，使所述4个侧面中的1个侧面的一部分在所述凹部的底面露出，将与所述1个侧面正交的侧面的一部分设为外部连接面。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其中，
所述引线的切断面与所述4个侧面正交。
10.根据权利要求1或2所述的发光装置，其中，
所述树脂成型体的第1面在第1端面侧和第2端面侧分别形成有高低差。
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