CN106486582A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

发光装置。本发明的发光装置包括：第一基板；发光元件，该发光元件安装在第一基板上并且包括第二基板和半导体结构，该半导体结构包括发光层；以及遮光体，该遮光体仅形成在发光元件的与第一基板相反的表面上，并且包括含有遮光颗粒的材料。

Description

发光装置
技术领域
本发明涉及发光装置，具体地涉及具有发光二极管(LED)等的发光装置。
背景技术
诸如发光二极管等的发光元件通常被如下制造：在生长基板上生长n型半导体层、发光层和p型半导体层，然后分别在n型半导体层和p型半导体层上形成n电极和p电极以向n型半导体层和p型半导体层施加电压。此外，发光元件被固定在形成有接线等的第一基板上，然后被树脂等密封在光提取面上以形成发光装置。
近年来，正在实现高亮度的发光元件，高亮度元件被市售并且容易获得。除了实现高亮度的发光元件以外，还存在对于使用指示器等或低发光强度的产品的需求。
日本专利申请特开No.2002-111073公开了通过将荧光体颗粒和颜料颗粒添加到用于密封并保护发光元件芯片的树脂材料来实现色调的调整的发光二极管。日本专利申请特开No.2004-128424公开了通过将黑色颜料作为与荧光体颗粒混合的消光材料添加到覆盖构件来实现亮度差异的调整的白色发光装置。
根据在日本专利申请特开No.2004-128424公开的发光装置，难以通过调整要混合到具有荧光体颗粒的覆盖构件的黑色颜料的量来控制装置的发光强度，因为发光强度相对于颜料混合比的改变的变化如此之大。此外，难以获得一致亮度和色度的发光面。另外，由于覆盖构件作为整体变成黑色，因此与没有黑色颜料的发光装置相比，设计特性(发光面颜色)变得不同。
发明内容
考虑到上述方面而完成了本发明。本发明的一个目的在于提供一种能够容易调整发光强度的发光装置。
为了实现上述目的，提供了本发明的发光装置，该发光装置包括：
第一基板；
发光元件，该发光元件安装在所述第一基板上，并且包括：
第二基板，以及
半导体结构层，该半导体结构层形成在所述第二基板上并且包括发光层；以及
遮光体，该遮光体仅形成在所述发光元件的与所述第一基板相反的表面上，并且包括含有遮光颗粒的材料。
附图说明
图1A是示出实施方式1的发光装置的上表面的平面图。
图1B是实施方式1的发光装置的截面图。
图2是实施方式1的发光装置的放大的局部截面图。
图3是比较例的发光装置的截面图。
图4是示出实施方式1的发光装置的遮光体中的遮光颗粒的浓度与相对发光强度之间的关系的曲线图。
图5A是示出实施方式2的发光装置的上表面的平面图。
图5B是实施方式2的发光装置的截面图。
图6是实施方式2的发光装置的放大的局部截面图。
图7是从实施方式1变型的发光装置的放大的局部截面图。
图8是示出从实施方式1变型的发光装置的截面图。
具体实施方式
将在下面详细地说明本发明的优选实施方式。此外，基本相同或相当的部分将在下面的描述和附图中用相同的附图标记表示。
[实施方式1]
图1A是示出实施方式1的发光装置的上部或顶表面的平面图。图1B是沿图1A的线1B-1B切出的截面图。
封装基板11(或安装基板)，即第一基板是例如玻璃环氧树脂基板。另选地，玻璃硅(glass silicone)基板或者由诸如氧化铝、AlN等这样的陶瓷材料制成的基板能够被用于封装基板11。连接电极13被设置在封装基板11的表面上，并且通过在该表面上对诸如铜等这样的导体进行镀制等而形成。
连接电极13包括p连接电极层13a和n连接电极层13b。连接电极层13a和13b中的每一个被形成以从封装基板11的一个主表面(上表面或顶表面)通过封装基板11的侧表面延伸到另一主表面(下表面或底表面)。p连接电极层13a和n连接电极层13b彼此绝缘，因为它们在封装基板11的表面上被形成为彼此分离。
发光元件15被安装在n连接电极13b上，n连接电极13b形成在封装基板11的所述一个主表面(即，上表面或顶表面)上。发光元件15在平面图中具有比封装基板11的形状面积小的形状面积。因此，封装基板11的一部分的上表面、p连接电极13a与n连接电极13b在封装基板11的上表面侧上的发光元件15周围从发光元件15露出。具体地，与封装基板11的上表面或顶表面面向或指向同一方向的表面可以在下面的描述中被分别称为上表面。此外，面对与封装基板11的顶表面相反的方向的表面可以在下面的描述被分别称为下表面。更进一步，封装基板11的上表面或顶表面所面对的方向可以被解释为向上的方向。其相反的方向可以被解释为向下的方向。
发光元件15包括作为第二基板的元件基板17以及包括安装在元件基板17的上表面上的发光层19b的半导体结构层19(参照图2)。元件基板17由诸如SiC等的具有导电性和对来自发光层19b的发射光的透光性的透光基板制成。元件基板17通过例如诸如Ag膏等的导电芯片连接粘合剂(未示出)固定在n连接电极13b上。也就是说，元件基板17电连接到n连接电极13b。
半导体结构层19例如按照将包括发光层在内的InGaN类半导体层层叠或键合在元件基板17上的方式形成。半导体结构层19的各个半导体层使用诸如半导体材料的外延生长这样的晶体生长而层叠。半导体结构层19的发光层可以发出例如波长约450nm的蓝光。
上表面电极20被设置在半导体结构层19的上表面上。上表面电极20由Au等的导电材料中的至少一种制成。上表面电极20利用诸如Au等的导线21通过引线键合连接到p连接电极13a。
形成遮光体23以掩埋发光元件15的上表面上的半导体结构层19。遮光体23是含有遮光颗粒的树脂体或玻璃体。换句话说，遮光体23被形成以覆盖半导体结构层19的上(或顶)表面和侧表面以及元件基板17的上表面。换句话说，遮光体23仅形成在发光元件15的与封装基板11相反的表面侧上。
反射器25是通过诸如环氧树脂等的粘接材料固定到封装基板11的上表面的柱状框架。反射器25由包括硅树脂的所谓白色树脂和分散在树脂中的光散射材料制成。反射器25具有通孔25A。通孔25A具有从封装基板11的上表面延伸并升高的截头倒圆锥形状。
如上所述，封装基板11的一部分的上表面(在其上安装有发光元件15)和连接电极13的上表面在发光元件15的外围处从发光元件15露出。反射器25被设置在相关的露出表面上，即封装基板11的上表面和连接电极13的上表面。也就是说，发光元件15在封装基板11上被通孔25A的内壁表面(内侧表面)包围。换句话说，反射器25是包围发光元件15的框架。
利用封装基板11的上表面和反射器25中的通孔25A的内壁表面形成具有截头倒圆锥形状(例如，研钵形状)的腔26。也就是说，反射器25与封装基板11构成腔26。发光元件15被设置在研钵形状的腔26的底部。通过这样的构造，来自发光元件15的发光层19b的发射光在反射器25的内壁表面处被反射以向上方前进。
也就是说，反射器25的内壁表面起到反射来自发光层19b或来自元件15的发射光的反射面的作用。
为了利用树脂形成反射器25，可以例如使用环氧树脂或聚酰胺类树脂等。另外，对于光散射材料，TiO2、BN、Al2O3、ZnO、BaSO4、SiO2等可以用作白色颜料颗粒。
在本实施方式中描述了分别形成反射器25、连接电极13和封装基板11的示例。除了该示例以外，还可以使用PLCC(塑料引线芯片载体)型封装，其中由树脂制成的反射器25、由树脂制成的封装基板11和由金属制成的连接电极13通过插入成型法一体形成(为完整一件)。在使用PLCC型封装的情况下，聚酰胺类树脂可以用于例如封装基板11和反射器25的材料。
密封体27是由硅类树脂等制成并且填充在反射器25的腔26内的透光树脂。也就是说，发光元件15、键合线21和遮光体23被密封体27掩埋在腔26中。换句话说，密封体27被形成为掩埋封装基板11上的发光元件15、键合线21和遮光体23。密封体27的上(或顶)表面是发光装置10的发光面28。
密封体27包括荧光体颗粒和光散射材料。可以使用例如诸如铈活化的钇铝石榴石荧光体(YAG:Ce)、铈活化的铽铝石榴石荧光体(TAG:Ce)、原硅酸荧光体((BaSrCa)SiO4等)、α-塞隆(Sialon)荧光体(Ca-α-SiAlON:Eu等)这样的产生由蓝光激发的黄色荧光的荧光体颗粒作为荧光体颗粒。光散射材料是诸如TiO2、SiO2、ZnO、Al2O3颗粒等能够散射光的颗粒。
图2是图1B中用虚线包围的部分A的放大的局部截面图。半导体结构层19被形成为元件基板17上的InGaN类半导体层，使得n型半导体层19a、发光层19b和p型半导体层19c按照这个顺序层叠。
如上所述，遮光体23是元件基板17的上表面上的树脂体或玻璃体，并且覆盖元件基板17的上表面和半导体结构层19的表面。遮光体23包括基体材料(base material)23a以及包含并支承在基体材料23a中的遮光颗粒23b。
基体材料23a是诸如硅类树脂、环氧类树脂、丙烯酸类树脂等这样的树脂材料或玻璃材料。遮光颗粒23b是诸如TiN等具有绝缘特性并吸收来自发光层19b的输出光的黑色颜料颗粒。对于遮光颗粒23b，可以使用例如钛类黑色颜料颗粒。
本实施方式中的钛类黑色颗粒是可从Mitsubishi Materials ElectronicChemicals Co.,Ltd.得到的钛黑，其是具有在L值((L*,*,b*)颜色空间中小于或等于16的颜色明度L*＝0(黑色)-L*＝100(白色))并且具有80-100nm的主要颗粒的直径的TiO和TiN的混合物的钛类黑色颗粒。优选地，遮光颗粒23b是高耐光和热的无机类颗粒。
在遮光体23被配置为树脂体的情况下，可以通过例如以下方式来形成这样的树脂体：将例如含有任何溶剂的液态树脂的基体材料23a与遮光颗粒23b混合为液体混合物的前体，然后将液体混合物滴在发光元件15的上表面上并进行涂覆，然后使其固化并干燥。
在遮光体23被配置为玻璃体的情况下，可以通过例如溶胶-凝胶工艺(水解和聚合的重复)来形成这样的玻璃体。具体地，可以通过例如以下方式来形成遮光体23：通过将遮光颗粒23作为基体材料23a分散在前体的醇盐中以制备遮光颗粒分散溶胶，然后使其胶凝为凝胶状态，然后将凝胶状态施敷到发光元件15的上表面上并且然后对其进行加热。
此外，遮光体23可以在发光元件15的上表面上形成为穹顶形状。遮光体23按照使得中央部分的厚度比周边部分厚的方式构成。另外，遮光体23仅形成在发光元件15的上表面上，而不覆盖元件基板17的侧表面。即，优选地，遮光体23被形成为仅覆盖发光元件15的与封装基板11相反的表面。换句话说，优选地，遮光体23被形成为仅覆盖半导体结构层19的上(或顶)表面和侧表面以及元件基板17的上(或顶)表面。
例如，为了使树脂的前体和遮光颗粒23b的液体混合物在该液体混合物被施敷到发光元件15的上表面时具有对发光元件15的上表面的合适的表面张力，选择液体混合物材料并且调整液体混合物混合比率，由此在液体混合物不在元件基板17的侧表面上湿性扩展的情况下，遮光体23仅形成在发光元件15的上表面上。
另外，发光元件15的上表面的外边缘限定了遮光体23在发光元件15的上表面上的形成范围。也就是说，能够使遮光体23下表面的外边缘与发光元件15的上表面的外边缘重合。结果，实现了对遮光体23的形状的重现性的改善，由此导致发光装置的良好产量。
如上所述，在发光装置10中，遮光体23覆盖半导体结构层19的上表面和侧表面以及元件基板17的上表面。因此，从半导体结构层19发出的光透射穿过遮光体23，然后透射到密封体27中或者穿过透明元件基板17并且然后透射到密封体27中。
从半导体结构层19的顶表面和侧表面发出的光透射到遮光体23中。进入到遮光体23中的光的特定部分被遮光颗粒23b吸收，未被吸收的剩余的光透射穿过遮光体23到密封体27。即，来自半导体结构层19的顶表面和侧表面的发射光被遮光体23吸收以衰减，导致在进入密封体27之前对发光强度的调整。
另外，来自半导体结构层19的底表面的发射光按照多次反射等方式透射穿过透明的元件基板17至元件基板17的周边，然后从元件基板17的侧表面辐射。也就是说，来自元件基板17的侧表面的发射光几乎没有衰减地透射到密封体27，没有进入遮光体23。
如上所述，来自发光装置10的发光面28的发射光包括穿过遮光体23的衰减的光以及来自元件基板17的侧表面的、没有进入遮光体23的辐射的光。能够通过控制遮光体23中的遮光颗粒23b的浓度而改变透射穿过遮光体的光的衰减因子来调整从发光面28发出的光的发光强度。
如上所述，本实施方式中的来自发光层19b的发射光是蓝光。另外，密封体27包括黄色发光的硅酸盐荧光体颗粒。硅酸盐荧光体被蓝光激发而发出黄光，即，蓝色的互补色。因此，通过蓝光和黄光的加性颜色混合，来自发光面28的发射光变成白光。
另外，来自发光层19b的发射光在被密封体27中的光散射材料或荧光体颗粒散射之后从发光面28辐射。据此，能够在发光面28处获得具有均质亮度的发射光。
因此，发光面28辐射白光，所述白光被荧光体颗粒在色度上进行调整并且通过光散射材料在亮度上变得均匀。
[比较评价]
使用发光装置的比较例对实施方式1的发光装置10发光强度调整的可行性进行比较评价。图3是比较例的发光装置30的截面图。除了没有遮光体之外，比较例的发光装置30与实施方式1的发光装置10具有基本相同的配置，并且在密封体中包含遮光颗粒。
在该比较评价中，PLCC型封装被分别用于发光装置10和30，在PLCC封装中，封装基板11和由聚酰胺类树脂制成的反射器25与连接电极13一体形成。另外，硅树脂的基体材料23a和钛类黑色颗粒的遮光颗粒23b(即，上面提到的钛黑)被用于遮光体23。
另外，硅树脂被用于密封体27，并且要包含在密封体27中的荧光体颗粒是硅酸盐荧光体。另外，与上述实施方式不同，密封体27不具有任何光散射材料。另外，比较例的发光装置30在密封体27中具有遮光颗粒23b。
实施方式1和比较例的发光装置被允许流出相同量的正向电流，然后在比较评价中对从发光面28发出的发射光的发光强度进行评价。具体地，分别对发光强度与实施方式1的遮光体23和比较例的密封体27中的遮光颗粒23b的浓度之间的相互关系进行评价。另外，在本实验期间，利用基体材料23a的树脂前体溶液的质量百分比浓度[质量％]来对遮光颗粒23b的浓度进行测量。另外，利用相对于无遮光颗粒的100％的发光强度对发光强度进行测定。
图4是示出从对实施方式1和比较例的发光装置的比较评价得到的关系的曲线。在图4的曲线中，横轴表示遮光颗粒的浓度，纵轴表示相对发光强度。
如图4中所示，在比较例的发光装置30的特性中，当遮光颗粒浓度从0％上升至1％时，相对发光强度从100％下降至0％。相反，对于实施方式1的发光装置10，在遮光颗粒23b的浓度从0％上升至30％的同时，相对发光强度慢慢地降低。因此，可以发现，利用实施方式1的发光装置10中的遮光颗粒23b对发光强度的控制性高于比较例的发光装置30中的遮光颗粒23b对发光强度的控制性。
另外，在实施方式1的发光装置中，当遮光颗粒23b的浓度变为20％时，发光强度的减小趋于饱和，在此之后，发光强度基本上不改变。预期的是，当遮光颗粒23b的浓度超过20％时，遮光体23的遮光能力变得足以遮挡来自半导体结构层19的上表面和侧表面的发射光，因为发光强度没有发生改变。也就是说，预期的是，当遮光颗粒23b的浓度上升超过恒定值时，来自发光元件15的发射光可以从元件基板17的侧面出去，不存在发光强度的改变。
在元件基板17在实施方式1中具有透光性的情况下，遮光体23中的遮光颗粒23b的浓度被设置为高值，使得没有来自发光元件15的上表面或顶表面的发射光。即，发光元件15的上表面的完美遮光使得光仅从元件基板17的侧表面射出。完美遮光是通过将遮光体23中的遮光颗粒23b的浓度设置为比特定恒定值大的浓度值来实现的。因此，与不要求完美或完全遮光的情况相比，该实施方式更容易管理遮光颗粒23b的浓度。因此，对于来自发光面28的发射光的发光强度，获得了发光装置10的个体之间的发光强度的稳定。也就是说，本实施方式容易以高生产率和产量提供具有相同发光强度的发光装置的制造。
在本实施方式的发光装置10中，从半导体结构层19向上方射出至发光面28的光的光路长度比在半导体结构层19内朝向水平方向透射的光的光路长度短。
具有短的光路长度的这些光未充分经受由光散射材料的光散射和由于荧光体颗粒发生的波长转换二者引起的混合颜色调整。然后，具有短光路长度的光在不足的混合颜色调整的情况下从发光面28辐射。因此，容易在发光面28上呈现不均匀的色度区域，例如，白色发射光部分带蓝色等。
在发光装置10中，具有短光路长度的光的至少一部分被遮光体23吸收。结果，在来自发光面28的发射光中抑制了出现混合颜色调整不足的区域的现象。因此，在发光面28上充分地展现由光散射材料和荧光体造成的混合颜色调整，使得从发光面28获得色度更一致的光。
此外，发光装置10具有以下的倾向：从半导体结构层19向上方发出到发光面28的光未充分散射，这是因为半导体结构层19与发光面28之间的发出的光的光路长度短。结果，发光面28趋于具有含有例如高亮度区域的中央部分，使得可造成来自发光面28的发射光的亮度的不一致。
在发光装置10中，具有短的光路长度的光的至少一部分被遮光体23吸收，因此抑制了出现上述高亮度区域的现象。因此，根据本实施方式1的发光装置10，由光散射材料造成的光散射被充分地展现，使得从发光面28获得亮度更一致的光。
将来自本实施方式的发光装置10的发射光的色度的可见角度依赖性与具有被估计为在密封体27中没有遮光颗粒23b的常规产品的相似配置的比较例的发光装置的发射光的色度的可见角度依赖性进行比较。进行评价如下：在CIE色度坐标的基础上，发光元件的光轴被设置为角度0°，在此之后，对于角度-60°-+60°利用ΔCxΔCy测量颜色分离程度。本实施方式的发光装置10提供了比常规产品的颜色分离程度减轻了的颜色分离程度。也就是说，本实施方式的发光装置10能够降低发射光的色度的可见角度依赖性。
此外，实施方式1的发射光装置10具有包括用于调整发光强度的遮光颗粒23b的遮光体23，使得遮光体23仅形成在发光元件15的上表面上，并且遮光体23和发光元件15被掩埋在密封体27中。因此，是否在遮光体23中添加遮光颗粒23b在光发射面侧造成了设备外观的小差异。因此，根据上述实施方式的发光装置，能够在不改变发光装置设计特性的情况下调整发光强度。
[实施方式2]
图5A是示出发光装置40的上表面的平面图。图5B是沿着图5A的线5B-5B切割出的截面图。
第一基板的封装基板41是例如玻璃环氧树脂基板。此外，玻璃硅基板或者由诸如氧化铝、AlN等这样的陶瓷材料制成的基板能够被用于封装基板41。连接电极43被设置在封装基板41的表面上，并且通过在该表面上对诸如铜等这样的导体进行镀制等而形成。连接电极43包括p连接电极层43a和n连接电极层43b。
连接电极层43a和43b中的每一个被形成为从封装基板41的一个主表面(即，上表面或顶表面)通过其侧表面延伸到另一主表面(即，下表面或底表面)。p连接电极层43a和n连接电极层43b彼此绝缘，这是因为它们被形成为在封装基板41的表面上彼此分离。
发光元件45被安装在n连接电极43b上，n连接电极43b上形成在封装基板41的所述一个主表面(即，上表面或顶表面)上。发光元件45在平面图中具有比封装基板41的形状面积小的形状面积。因此，封装基板的一部分的上表面、p连接电极43a与n连接电极43b在封装基板41的上表面侧上的发光元件45周围从发光元件45露出。另外，与封装基板41的上表面面对同一方向的表面可以在下面的描述中被分别称为上表面。此外，面对与上表面相反的方向的表面可以被分别称为下表面。更进一步地，封装基板41的上表面正面对的方向可以被解释为向上的方向。其相反的方向可以被解释为向下的方向。
发光元件45包括作为第二基板的元件基板47和包括安装在元件基板47的下表面上的发光层49b的半导体结构层49(参照图6)。元件基板47由诸如SiC、蓝宝石(Al2O3)等对来自发光层19b的发射光具有透光性的透光性基板制成。由于具有透光性，元件基板47可以像SiC一样具有导电性，或者可以像蓝宝石一样不具有导电性。
按照例如将包括发光层的InGaN类半导体层层叠或键合在元件基板47上的方式来形成半导体结构层49。使用诸如半导体材料的外延生长这样的晶体生长来层叠半导体结构层49的各个半导体层。半导体结构层49的发光层可以发出例如波长约450nm的蓝光。也就是说，发光元件45被形成为使得半导体结构层49和元件基板47按照该顺序层叠在封装基板41上。
遮光体53是包括遮光颗粒的树脂体或玻璃体，并且被形成为覆盖发光元件45的上表面。换句话说，遮光体53形成在发光元件45的与封装基板41相反的表面上。反射器55是由诸如环氧树脂等的粘合材料固定到封装基板41的上表面的柱状框架。反射器55由包括硅树脂的所谓白色树脂和分散在其中的光散射材料制成。反射器55具有通孔55A。通孔55A具有从封装基板41的上表面延伸并升高的截头倒圆锥形状。如上所述，封装基板41的一部分的上表面(其上安装有发光元件45)和连接电极43的上表面在发光元件45的周边处从发光元件45露出。反射器55被设置在相关的露出表面(即，封装基板41的上表面和连接电极43的上表面)上。也就是说，发光元件45在封装基板41上被通孔55A的内壁表面(内侧面)包围。换句话说，反射器55是包围发光元件45的框架。
利用封装基板41的上表面和反射器55中的通孔55A的内壁表面形成具有截头倒圆锥形状(例如，研钵形状)的腔56。也就是说，反射器55和封装基板41构成腔56。发光元件45被设置在研钵形状的腔56的底部。通过这样的构造，来自发光元件45的发光层49b的发射光在反射器55的内壁表面处被反射以向上方前进。也就是说，反射器55的内壁表面起到反射来自发光层49b的发射光的反射面的作用。
为了例如以树脂形成反射器55，可以使用环氧树脂或聚酰胺类树脂等。另外，对于光散射材料，TiO2、BN、Al2O3、ZnO、BaSO4、SiO2等可被用作白色颜料颗粒。
在本实施方式中描述分别形成反射器55、连接电极43和封装基板41的示例。除了该示例以外，还可以使用PLCC(塑料引线芯片载体)型封装，其中，由树脂制成的反射器55、由树脂制成的封装基板41和由金属制成的连接电极43通过插入成型法一体形成(为完整一件)。在使用PLCC型封装的情况下，聚酰胺类树脂可以用于例如封装基板41和反射器55的材料。
密封体57是由硅类树脂等制成并且填充在反射器55的腔56内的透光树脂。也就是说，发光元件45和遮光体53被密封体57掩埋在腔56中。换句话说，密封体57被形成以掩埋封装基板41上的发光元件45和遮光体53。密封体57的上(或顶)表面是发光装置40的发光面58。
密封体57包括荧光体颗粒和光散射材料。可以使用例如诸如铈活化的钇铝石榴石荧光体(YAG:Ce)、铈活化的铽铝石榴石荧光体(TAG:Ce)、原硅酸荧光体((BaSrCa)SiO4等)、α-塞隆(Sialon)荧光体(Ca-α-SiAlON:Eu等)这样的产生由蓝光激发的黄色荧光的荧光体颗粒作为荧光体颗粒。光散射材料是诸如TiO2、SiO2、ZnO、Al2O3颗粒等这样的能够散射光的颗粒。
图6是图5B中用虚线包围的部分M的放大的局部截面图。半导体结构层49被形成为元件基板47上的InGaN类半导体层，使得n型半导体层49a、发光层49b和p型半导体层49c按照这个顺序层叠。
由Au制成的p电极50a形成在例如半导体结构层49的p型半导体层49c的表面上。p电极50a经由金属凸块(未示出)固定到p连接电极43a上，以电连接至p连接电极部43a。
另外，接触孔51形成在半导体结构层49中，以从p型半导体层49c的表面中穿过p型半导体层49c和发光层49b直到n型半导体层49a。从接触孔51的侧面露出的p型半导体层49c和发光层49b的表面被以绝缘材料制成的绝缘膜52覆盖。
n电极50b是通过用诸如Au等这样的导电体填充接触孔51而形成的。也就是说，n电极50b与n型半导体层49a接触并且电连接到n型半导体层49a。此外，n电极50b被形成为从p型半导体层49c的表面突出。
n电极50b在从p型半导体层49c的表面的突出部处经由金属凸块(未示出)固定到p连接电极43b上，从而电连接到p连接电极43b。因此，连接电极43b和n型半导体层49a经由n电极50b彼此电连接。
如上所述，遮光体53是元件基板47的上表面(即，与形成有半导体结构层49的下表面相反的表面侧)上的树脂体或玻璃体，并且覆盖元件基板47的表面。遮光体53包括基体材料53a以及基体材料53a中包含并支承的遮光颗粒53b。
基板53a是诸如硅类树脂、环氧类树脂、丙烯酸类树脂等这样的树脂材料或玻璃材料。
遮光颗粒53b是诸如TiN等这样的具有绝缘特性并吸收来自发光层49b的输出光的黑色颜料颗粒。对于遮光颗粒53b，可以使用例如钛类黑色颜料颗粒。本实施方式中的钛类黑色颗粒是可从Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co.,Ltd.得到的钛黑，其是具有在L值((L*,*,b*)颜色空间中小于或等于16的颜色明度L*＝0(黑色)-L*＝100(白色))并且具有80-100nm的主要颗粒的直径的TiO和TiN的混合物的钛类黑色颗粒。优选的是，遮光颗粒53b是高耐光和热的无机类颗粒。
在遮光体53被配置为树脂体的情况下，可以通过例如以下方式来形成这样的树脂体：将含有任何溶剂的例如液态树脂的基体材料53a与遮光颗粒53b混合为液体混合物的前体，然后将液体混合物滴在发光元件45的上表面上并进行涂覆，然后使其固化并干燥。
在遮光体53被配置为玻璃体的情况下，可以通过例如溶胶-凝胶处理(水解和聚合的重复)来形成这样的玻璃体。具体地，可以通过例如以下方式来形成遮光体53：通过将遮光颗粒53作为基体材料53a分散在前体的醇盐中以制备遮光颗粒分散溶胶，然后使其胶凝为凝胶状态，然后将凝胶状态施敷到发光元件45的上表面上并且然后对其进行加热。
此外，遮光体53可以在发光元件45的上表面上形成为穹顶形状。遮光体53按照使得中央部分的厚度比周边部分厚的方式构成。另外，遮光体53仅形成在元件基板47的上表面上，而不覆盖元件基板47的侧表面。即，优选的是，遮光体53被形成为仅覆盖元件基板47的与封装基板41相反的表面。
例如，为了使树脂的前体与遮光颗粒53b的液体混合物在该液体混合物被供应到元件基板47的上表面时具有对元件基板47的上表面的合适的表面张力，选择液体混合物材料并且调整液体混合物混合比率，因此在液体混合物不在元件基板47的侧表面上湿性扩展的情况下，遮光体53仅形成在元件基板47的上表面上。
另外，元件基板47的上表面的外边缘限定了遮光体53在元件基板47的上表面上的形成范围。也就是说，能够使遮光体53下表面的外边缘与元件基板47的上表面的外边缘重合。结果，实现了对遮光体53的形状的再现性的改进，因此导致产生发光装置的良好生产率。
如上所述，在发光装置40中，遮光体53覆盖元件基板47的上表面。因此，从发光层49b的上表面发出的光进入透明的元件基板47，以透射穿过元件基板47的上表面上的遮光体53并且然后透射到密封体57中，或者透射穿过元件基板47并且然后从元件基板47的侧表面透射到密封体57中。
从半导体结构层49的上表面发出的光中的、从元件基板47的上表面发出的光透射到遮光体53中。进入到遮光体53中的光的特定部分被遮光颗粒53b吸收，未被吸收的剩余的光透射穿过遮光体53并进入到密封体57中。即，来自元件基板47的上表面或顶表面和侧表面的发射光被遮光体53吸收以进行衰减，导致在进入密封体57之前对发光强度的调整。
从半导体结构层49的上表面发出的光中的、从元件基板47的上表面发出的光透射到密封体57中，而不进入遮光体53中。
从半导体结构层49的侧表面发出的光透射到密封体57，而不进入遮光体53和元件基板47中。
如上所述，从发光装置40的发光面58的发射光包括穿过遮光体53的衰减的光、从元件基板41的侧表面的辐射而不进入遮光体53的光、以及从半导体结构层49的侧表面发出的光。能够通过控制遮光体53中的遮光颗粒53b的浓度而改变透射穿过遮光体的光的衰减因子来调整从发光面58发出的光的发光强度。
如上所述，本实施方式的来自发光层49b的发射光是蓝光。另外，密封体57包括黄色发光的硅酸盐荧光体颗粒。硅酸盐荧光体被蓝光激发而发出黄光，即，蓝色的互补色。因此，通过蓝光与黄光的加性颜色混合，来自发光面58的发射光变成白光。
如上所述，通过将遮光体53中的遮光颗粒53b的浓度设置为比特定恒定值大的浓度值，能够得到接近于使从元件基板47的上表面发出的光的完美遮光的状态。也就是说，当遮光颗粒53b的浓度被设置为特定的恒定值时，来自发光元件45的发射光仅从元件基板47的侧表面辐射，因此即使提高遮光颗粒53b的浓度，其发光强度也几乎不变。结果，本实施方式对遮光体53中的遮光颗粒53b的浓度的可控性变得容易，因此获得了发光装置10的个体之间的从发光面28发出的光的发光强度的稳定。也就是说，本实施方式容易以适当生产率和高产量提供具有相同发光强度的发光装置的制造。
在本实施方式的发光装置40中，从半导体结构层49向上射出至发光面58的光的光路长度比半导体结构层49内朝向水平方向透射的光的光路长度短。具有短的光路长度的光的至少一部分被遮光体53吸收。
具有短的光路长度的这些光未充分地经受由光散射材料的光散射和由于荧光体颗粒发生的波长转换二者引起的混合颜色调整。然后，具有短的光路长度的光在不足的混合颜色调整的情况下从发光面58辐射出。因此，容易在发光面58上呈现不均匀的色度区域，例如，白色发射光部分带蓝色等。
具有短的光路长度的光的至少一部分被遮光体53吸收。结果，在来自发光面58的发射光中抑制了出现混合颜色调整不足的区域的现象。因此，在发光面58上充分地展现由光散射材料和荧光体造成的混合颜色调整，使得从发光面58获得色度更一致的光。
此外，发光装置40具有以下的倾向：从半导体结构层49向上方发出到发光面58的光未充分散射，这是因为半导体结构层49与发光面58之间的发出光的光路长度短。结果，发光面58趋于具有含有例如高亮度区域的中央部分，使得它可以造成来自发光面58的发射光的亮度的不一致。
在发光装置40中，具有短的光路长度的光的至少一部分被遮光体53吸收，因此抑制了出现上述高亮度区域的现象。因此，根据本实施方式2的发光装置40，充分地展现了由光散射材料造成的光散射，使得从发光面58获得亮度更一致的光。
如上所述，在发光面58中，在充分获得由荧光体颗粒的荧光造成的混合颜色调整的同时，充分地展现了由光散射材料导致的光散射，使得获得亮度更一致的光。
此外，实施方式2的发射光装置40具有包括用于调整发光强度的遮光颗粒53b的遮光体53，使得遮光体53仅形成在发光元件45的上表面上，并且遮光体53和发光元件45被掩埋在密封体57中。密封体57包括荧光体颗粒和光散射材料，因此表现出光散射效果。因此，是否在遮光体53中添加遮光颗粒53b在光发射面侧上导致发生设备外观的小差异。因此，根据上述实施方式的发光装置，能够在不改变发光装置设计特性的情况下调整发光强度。
[变型例]
图7是从实施方式1变型的发光装置的放大的局部截面图B，该发光装置使用不透光的元件基板17B代替透光的元件基板17。这变型例与图1A和图1B在上表面图和截面图方面具有相同的结构。
元件基板17B从由Si等制成的不透光基板形成。存在以下情况：因为晶格常数与半导体结构层19的差异，元件基板17B不能被用作生长基板。本变型例被正常制造如下：半导体结构层19在另一基板上生长，使得p型半导体层19a、发光层19b和n型半导体层19c按照这个顺序层叠，在此之后，半导体结构层19经由接合层(未示出)接合在元件基板17B上。将形成图7的结构的情况作为示例进行描述。
因此，图7的半导体结构层19与图2的半导体结构层19相反，即从下表面朝上表面层叠的层的顺序相反。即，图7示出了元件基板17B、p型半导体层19c、发光层19b和n型半导体层19a按照这个顺序进行层叠。
在具有图7的配置的发光装置中，来自发光层19b的发射光从元件基板17B的上表面辐射，只有穿过遮光体的光从发光面28辐射。通过改变遮光体23中的遮光颗粒23b的浓度，能够调整从发光面28发出的发射光的发光强度。
图8是具有与上述密封体形状不同的密封体形状的、没有反射器25、55(参照图2和图5)的变型例的发光装置70的截面图。包括封装基板71的第一基板、连接电极73、元件基板75的第二基板以及半导体结构层77在内的发光元件79的配置和表面电极80、键合线81和遮光体83的配置与实施方式1相同。
在图8中，发光元件75、遮光体83和键合线81不被反射器包围，它们被半球状的密封体87掩埋在封装基板71上。
密封体87能够由诸如硅树脂等这样的透光树脂制成，并且通过例如压缩成型等被形成为具有半球形等的凸透镜。对于密封体87，能够使用诸如环氧树脂、环氧改性硅树脂等这样的混合树脂和聚氨酯树脂。另外，密封体87可以包括荧光体颗粒、光散射材料。另外，密封体87的表面的作用能够用作透镜，使得来自发光元件79的发射光向上方辐射。
在上述实施方式中，对具有绝缘特性的钛类黑色颗粒的遮光颗粒进行了说明。除此以往，诸如碳等的导电黑色颗粒可以被用于本发明中的遮光体的遮光颗粒。在这种情况下，优选的是使用具有利用硅石等的绝缘工艺等完成的表面的颗粒，以防止发光装置中的短路。
另外，能够使用除了黑色以外的各种颜色的颗粒作为遮光颗粒，只要它们能够吸收或散射来自半导体结构层的发出光即可。例如，可使用白色或类似颜色的光散射颗粒。
另外，能够通过包括溶剂、树脂和遮光颗粒的液体混合物的粘度来调整遮光体的厚度。此外，能够在形成遮光体期间通过液滴或涂覆树脂材料或玻璃材料的前体和遮光颗粒的液体混合物的多次重复来调整遮光体的厚度和形状。
尽管在实施方式1中描述了导电元件基板的用途，然而本发明不限于此。本发明的元件基板可以是不导电的。在这种情况下，为了确保对任何导电类型半导体的导电性，形成与实施方式2的半导体结构层49相似的电极结构，然后p型电极和n型电极分别电连接到n连接电极13a和p连接电极13b。
虽然上述实施方式被描述成使得密封体27、57包括荧光体颗粒、光散射材料，然而荧光体颗粒和光散射材料中的任一者或两者可以不被包含在密封体27、57中。此外，不是必须设置密封体，可以不设置密封体。
当从上方看上述实施方式的发光装置时，遮光体仅形成在发光元件的上表面内的非常小的区域中。因此，即使没有密封体，也不取决于在发光装置中存在/不存在遮光体而发生大的外观差异。
虽然前述实施方式被描述成使得密封体被掩埋在封装的腔(即所谓的浴缸型发光装置或者图8中所示的透镜模造)中，然而本发明不限于此。例如，本发明可以被应用到子弹形发光装置。
前述实施方式1和2被描述成使得发光元件15、45被形成为具有由分别在元件基板17、47上生长的半导体结构层19、49组成的半导体层。然而，如图8中所示的的变型例的前述发光装置70可以被形成为具有由在与元件基板17、47不同的基板上生长的半导体结构层构成的半导体层。在这种情况下，所生长的半导体层与元件基板17、47一起被改变为支承基板。
在前述实施方式中，各种配置和材料等仅被例示为简单的示例。因此，配置和材料等可以根据发光装置等而进行适当选择。
前述实施方式被描述成使得InGaN类半导体结构层被用于发光装置，但是本发明不限于此。各种材料可以被用于发光装置。例如，AlGaInP类、GaAsP类等可以被用于发光装置，使得半导体结构层发出蓝色以外的荧光色。另外，关于荧光体颗粒，前述实施方式被描述成使得发出黄色的硅酸盐类荧光体被蓝光激发，然而本发明不限于此。具有其它结构的其它荧光体颗粒是适用的。能够控制来自半导体结构层和荧光体颗粒的发射光的波长的组合，使得发光装置发出白色以外的荧光色。
要理解，前述描述和附图阐述了本发明在此时的优选实施方式。当然，在不脱离所公开的发明的精神教导和范围的情况下，各种变型、增加和替代方案对本领域技术人员而言变得显而易见。因此，应该领会，本发明不局限于所公开的实施方式，而是可以在所附的权利要求的全部范围内实施。
本申请基于并要求于2015年8月24日提交的在先日本专利申请No.2015-165117的优先权的利益，该在先日本专利申请的全部内容通过引用被并入到本文中。

Claims (5)

1.一种发光装置，该发光装置包括：
第一基板；
发光元件，该发光元件安装在所述第一基板上，并且包括：
第二基板，以及
半导体结构层，该半导体结构层形成在所述第二基板上并包括发光层；以及
遮光体，该遮光体仅形成在所述发光元件的与所述第一基板相反的表面上，并且包括含有遮光颗粒的材料。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述第二基板是透光基板，该透光基板对从所述发光层发出的发射光具有透光性。
3.根据权利要求1所述的发光装置，该发光装置还包括密封体，该密封体被形成为掩埋所述第一基板上的所述发光元件和所述遮光体，其中，所述密封体包括荧光体颗粒或者光散射材料。
4.根据权利要求1所述的发光装置，该发光装置还包括框架，该框架形成在安装有所述发光元件的所述第一基板上以包围所述发光元件，其中，所述框架的内侧表面是反射从所述发光层发出的发射光的反射面。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述半导体结构层和所述第二基板从所述第一基板起按照所述半导体结构层和所述第二基板的顺序设置，其中，所述遮光体形成在所述第二基板的与所述第一基板相反的表面上。
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