CN1550869A - 光源装置及其制造方法和投影式显示装置 - Google Patents

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Abstract

本光源装置具备：安装基板；配置在该安装基板之上的至少1个LED芯片；已向内部填充进液体，并使得与该液体直接接触那样地具备上述LED芯片，而且，使上述LED芯片的射出光从至少一部分透过的密封容器。此外，光源装置具备：基座；安装到该基座之上的固体光源；借助于冷却用流体直接冷却该固体光源的机构；使得至少把对上述流体的固体光源的露出面完全被覆起来那样地在上述固体光源的包括其电极的外表面上由透光性绝缘材料构成的保护膜。

Description

光源装置及其制造方法和投影式显示装置
技术领域
本发明涉及光源装置、其制造方法和具备该光源装置的投影式显示装置。
背景技术
投影式显示装置(投影机)具有光源、根据图像信号对从光源射出的光进行调制的液晶面板或数字微型反射镜器件(DMD)之类的光调制元件、和投影调制后的光的投影透镜。
投影式显示装置，近些年来，已实现了小型化、高辉度化、长寿命化和廉价化等。例如，对于小型化来说，液晶面板(光调制元件)尺寸，对角1.3英寸已变成为0.5英寸，按面积比说已变成为1/6强的小型化。
另一方面，就光源来说，一般使用例如金属卤化物灯、超高压水银灯、卤素灯等的放电式灯。例如，使用本身为放电式的灯的超高压水银灯的光源，需要高压的电源电路、又大又重，变成为投影式显示装置小型轻重量化的障碍。此外，除去寿命尽管比卤素灯长但是依然是短寿命的之外，光源的控制(高速的亮灯、灭灯、调制)大体上说是不可能的，而且启动需要几分钟这么长的时间。
近些年来，对于这些也已实现了小型化、高辉度化。本来，这些光源，由于在发光时伴随有发热而存在着光源自身的特性变化，或因热向光学部件中传播而变成为高温而使特性劣化的课题，故要采用各种各样的冷却装置或散热装置。但是，随着光源灯的小型化、高辉度化的进步，来自光源的发热日益增大，倘再使用通常一般采用的由风扇进行的强制空冷方式来应对发热就变得困难起来。为此，就如在特开2002-107825号公报中所示的那样，人们提出了以液体强制冷却光源灯的方法。若采用液体冷却方法，则对于强制空冷方式的噪声的消除也是有效的。
但是，在特开2002-107825号公报中，变成为在作为光源的高压水银灯上设置有集热构件，通过集热构件把光源的热吸收到液体内进行冷却的构成。即，结果变成为使光源的热间接冷却，在冷却效率方面并不充分。另一方面，在放电式灯中除去热以外，还存在着共通的别的应改善的一些问题。例如，对于灯和电源的尺寸大而重，不可能瞬时亮灯/灭灯来说，从投影式显示装置的小型化、性能提高方面来看也需要进行改善。
作为解决以上那样的放电式光源灯的问题的装置，人们提出了LED光源的方案。LED光源，包括电源为小型，可瞬间亮灯/灭灯，作为投影式显示装置光源，具有色再现性宽寿命长等的优点。此外，由于不含有水银等的有害物质，故即便是从环保方面来看也是理想的。
但是，由于把LED光源用做投影式显示装置用光源，故作为光源的亮度不足，至少必须确保放电式光源灯那种程度的亮度。为此，就必须解决(1)高输出功率化，(2)低光学扩展量(etendue，光学范围)化的课题。
发明内容
本发明就是为解决上述课题而完成的，目的在于提供适合于小型的投影式显示装置的小型且高辉度的光源装置。
本发明的第1形态，是光源装置，具备：安装基板；已配置在该安装基板之上的至少1个LED芯片；已向内部填充进液体，并使得与该液体直接接触那样地具备上述LED芯片，而且，使上述LED芯片的射出光从至少一部分透过的密封容器。
在现状的LED中，外部量子效率低，注入进来的电能的大部分都变换成了热。为此，通常虽然投入在LED芯片中流动的电流越大则发光量也增大得越大，但是，另一方面，由于发热量也将大幅度地上升，故在发光效率因LED芯片温度上升而降低的同时，LED芯片自身将受热破坏，所以，不可能流动太多的电流。作为结果，若作为投影式显示装置用光源使用现状的LED则射出光量是不充分的。
倘采用该形态，由于因直接用液体冷却LED芯片而使得在LED芯片中产生的热效率非常高地进行热交换，结果是可以大幅度地提高向LED进行的投入功率，故可以划时代地增大来自LED的射出光量。
在本发明的光源装置中，理想的是直接冷却对上述LED芯片的射出光的非射出面一侧。
倘采用该构成，由于仅仅在LED芯片的非射出面一侧进行LED芯片的由液体进行的冷却，在射出光的射出面一侧，冷却用液体不妨碍要射出的光，故可以防止由液体波动产生的画质的降低而不太影响直接冷却的效果。
在本发明的光源装置中，理想的是在上述密封容器内具备目的为冷却所填充的上述液体的冷却装置。
倘采用该构成，由于使用冷却装置而使得因吸收来自LED芯片的热而上升的液体的温度得以总是保持在恰当的液温，故可以长时间地维持液体对LED芯片的冷却能力。
在本发明的光源装置中，理想的是在上述密封容器内具备目的为使所填充的液体进行循环的循环装置。
倘采用该构成，则结果就变成为冷却用的液体借助于循环装置而总是在LED芯片的发热部分中流动，可以把热连续地传递给液体。因此可以更为稳定地维持液体对LED芯片的冷却能力。
在本发明的光源装置中，理想的是具备多个上述LED芯片，该多个LED芯片，在该LED芯片的厚度方向上被设置成一列。
在投影式显示装置中，为了最大限度地有效使用光源的光，必须使光源的光学扩展量等于或小于光调制元件的光学扩展量。所谓光学扩展量，是可以用面积和立体角之积表示可以有效使用的光束所存在的空间性的扩展的数值，而且，可以光学性地保存的数值。如先前所述，由于液晶面板(光调制元件)已实现了小型化，液晶面板的光学扩展量已变小。因此，采用同样地减小光源的光学扩展量的办法，就可以使投影式显示装置小型化，可以得到明亮的显示。
倘采用本发明，由于把LED芯片叠层起来，故可以使光源低光学扩展量化。例如，如果对把LED芯片进行4分割以使每1块的面积(射出光面积＝光源光学扩展量面积)变成为1/4，使用4个叠层个数的情况，和使用1个LED而不进行分割的情况进行比较，虽然两者的射出光量大体上是相同的，但是，在前者的方法的情况下，虽然其值依赖于LED芯片的尺寸、厚度和芯片间的间隔等，但是，却可以相当程度地减小光源的光学扩展量，与后者的方法比较，可以更为有效地使用来自LED芯片的光。另一方面，如果把多个同一面积的LED芯片叠层起来，则可以使射出光量大体上增加为叠层个数倍而与1个的情况下比较不太增大视在LED表面面积。
在本发明的光源装置中，理想的是上述多个的LED芯片，在彼此间形成离开部分，而且，向离开部分内填充进上述液体。
倘采用该构成，则结果变成为进行叠层的的每一个LED芯片都可以与冷却用的液体直接接触，将提高冷却效率。其结果是可以增大向每一个LED芯片投入的投入功率，可以进一步增加射出光量。
在本发明的光源装置中，在上述多个LED芯片之内，在离射出光面最远的LED芯片的表面上，也可以具备反射膜。此外，也可以在距射出光面最远的LED芯片一侧，与上述多个LED芯片平行地，具备反射板。
倘采用该构成，由于来自叠层起来的各个LED芯片的发光，作为具有叠层个数的量的射出光量的光从规定的射出面向外部射出，故可以以简单的构成，效率良好地增大射出光量。
本发明的第2形态，是投影式显示装置，具备：上述的光源装置；对来自该光源装置的光进行调制的光调制元件；投影来自该光调制元件的调制光的投影透镜。
倘采用该构成，则本发明的光源装置将变成为这样的构成：具备：安装基板；配置在该安装基板上的LED芯片；已填充进液体的密封容器，上述LED芯片可借助于上述液体直接冷却，上述密封容器的至少一部分透过来自上述LED芯片的光。借助于此，就可以从小型的光源射出辉度极高的光。所射出的光由于光源光学扩展量是合适的，故可以有效地取入到光调制元件内，被调制后的光借助于投影透镜作为明亮的像被投影到屏幕上。借助于此。就可以得到小型且高辉度的投影式显示装置。
本发明的第3形态，是光源装置，具备：基座；已安装到该基座上的固体光源；借助于冷却用流体直接冷却该固体光源的机构；使得至少把对上述流体的固体光源的露出面完全被覆起来那样地在上述固体光源的含有其电极的外表面上由透光性的绝缘材料构成的保护膜。
本发明，采用对固体光源和对该固体光源的电极设置保护膜的办法，防止由与冷却用流体之间的化学反应产生的固体光源的劣化，或中间存在着流体的电极间发短路等。作为像这样地对固体光源设置保护膜的例子，虽然有在例如特开平7-202269号公报中公开的构造的例子，但是该技术的目的在于缓和在基板之上制造固体光源工艺中产生的热应力，保护膜的形成在电极键合之前实施。为此，在进行键合时就必须除去电极之上的保护膜，因而不能防止中间存在着流体的电极间的短路。相对于此，在本发明中，由于在固体光源的电极之上也设置保护膜，把要对冷却用流体露出来的部分的固体光源(包括该固体光源的电极)的外表面完全被覆起来，故可以确实地防止这样的电短路。
此外，倘采用本构成，由于固体光源(包括电极)已与冷却用流体完全离开开来，故这些不会因与冷却用流体中间的化学反应而劣化。
此外，在像这样地在流体与固体光源中间配置保护膜的情况下，由于在与流体之间的界面上产生的温度变化(温度梯度)一部分被该保护膜吸收，故在固体光源表面上产生的温度梯度比没有保护膜的情况下小。为此，与现有技术比较可以缓和在固体光源的层间产生的热应力，可以使元件的寿命长寿命化。
此外，在本构成中，由于可用保护膜把固体光源的电极部分被覆起来而固定电极的接合部分，故元件的可靠性提高。特别是在进行面朝上安装地实施引线键合的构造的情况下，由于固体光源的电极和引线之间的接合部分易于因流体的压力而被剥离，故本发明的效果大。
在本发明中，理想的是把保护膜设置为使得把上述基座对上述流体的露出面被覆起来。
如上所述，采用不仅把固体光源，把支持该固体光源的基座的表面也被覆起来那样地设置保护膜的办法，则可以防止由与上述冷却用流体之间的化学反应产生的基座的变质或腐蚀。此外，在基座是金属制作的情况下，虽然也可以设想把该基座自身用做固体光源的电极的构成，但是，即便是在这样的情况下，采用像本发明那样用保护膜把基座的表面被覆起来的办法，就可以确实地防止电极与基座，或者键合引线(在面朝上安装的情况下)与基座之间的短路。
此外，上述保护膜，理想的是由无机材料构成。
上述保护膜虽然也可以使用有机材料，但是，在发光强度增大的情况下，存在着保护膜自身因发光光而劣化，绝缘性或透明性降低的可能。为此，可以采用用没有像这样的光劣化的无机材料构成保护膜的办法来提高元件的可靠性。
此外，在本发明的情况下，理想的是把上述保护膜作成为折射率彼此不同的多个绝缘膜的叠层膜，按照对上述固体光源折射率高的顺序把这些绝缘膜叠层起来。
通常，固体光源的构成材料，由高折射率(例如，折射率约为3左右)的材料构成，故当使之直接暴露于流体(例如，折射率约为1.5左右)时，在固体光源与流体之间的界面处发光光的大部分都被全反射，像这样地被反射的光不仅不参与照明，还由于变成为热，而成为使元件的发光特性劣化的主要原因。为此，为了提高光取出效率，就必须在固体光源与流体之间配置具有其中间折射率的材料(在本发明中，保护膜被构成为该中间材料)。但是，如上所述，由于固体光源与流体之间的折射率差大，若仅仅把固体光源-流体间的膜作成为1层则得不到充分的效果。为此，理想的是把保护膜作成为叠层膜，并使得从固体光源一侧开始折射率依次减小那样地设置膜材料。如果像这样地使折射率随着从固体光源一侧朝向流体一侧前进而慢慢变化，则在各个边界面(固体光源-绝缘膜间的界面，邻接的绝缘膜间的界面，绝缘膜-流体间的界面)处，产生全反射的临界角将变大，要进行全反射的光的比率减小，就是说，光的取出效率增高。
配置在固体光源-流体间的绝缘膜的膜厚或层数，虽然可以从绝缘性、散热性、生产性等的观点自由地决定，但是，如果是3层左右的叠层膜，则可以发挥充分的特性而不会损害生产性。例如，在将前述保护膜作成为从固体光源一侧开始按照顺序叠层第1、第2、第3这3层绝缘膜的叠层膜的情况下，例如采用把TiO2、Ta2O5、ZnO、ZrO2中的任何一者用做第1绝缘膜，把MgO、Al2O3中的任何一者用做第2绝缘膜，把SiO2、MgF2中的任何一者用做第3绝缘膜的办法，就可以进行高效率的光的取出。另外，各个绝缘膜既可以用1种材料构成，也可以作成为含有上述材料之内的若干种的构成。
此外，在本发明中，冷却用流体，理想的是由无机材料构成。
虽然也可以把有机材料用做冷却用流体，但是在发光强度大的情况下，存在着冷却用流体自身因发光光而劣化的可能。此外，在把具有光催化剂作用的材料(例如TiO2等)用做保护膜的情况下，其劣化程度将更大。为此，采用用没有这样的光劣化的无机材料构成冷却用流体的办法，就可以提高元件的可靠性。
此外，在本发明中，冷却用流体理想的是由液状材料构成。当然，作为上述流体，虽然也可以使用气体(例如，N2等的惰性气体)，但是，采用使用热传导性更高的液状材料(例如，硅油等)的办法，就可以提高散热效率。
此外，在本发明中，保护膜的膜厚，虽然可以从绝缘性或散热性的观点任意地决定，但是如果该膜厚在0.8微米以上，1.5微米以下，则可以充分地得到本发明的效果。
再有，本发明的光源装置的制造方法，是借助于流体使固体光源直接冷却的光源装置的制造方法，具备：把固体光源安装到基座之上的工序；使得至少把对上述流体的固体光源的露出面完全被覆起来那样地，在该已安装上的固体光源的含有其电极的外表面上，形成由绝缘材料构成的透光性的保护膜的保护膜形成工序。
本制造方法，采用在固体光源的安装工序后进行保护膜的形成的办法，用保护膜把向固体光源(包括电极)的冷却用流体露出的露出面完全被覆起来。例如，若采用在特开平7-202269号公报中公开的元件，由于要在安装工序之前形成保护膜，故在安装时就必须除去位于电极之上的保护膜。为此，至少在该电极部分中，得不到之上所说的本发明的光源装置的效果(就是说，由与流体之间的化学反应得到的固体光源的劣化防止、冷却时在固体光源的表面附近产生的热应力的缓和、中间存在着流体的电极间的短路防止、键合强度的提高)。相对于此，若采用本方法，由于在固体光源的电极之上也设置保护膜，故结果变成为露出于冷却用流体的部分的固体光源的外表面完全被保护膜被覆起来，因而可以确实地的得到之上所说的效果。
此外，在上述保护膜形成工序中，理想的是把上述保护膜形成为使得把上述基座对上述流体的露出面被覆起来。
如上所述，采用不仅把固体光源表面，把支持该固体光源的基座的表面也被覆起来那样地设置保护膜的办法，则可以防止由与上述冷却用流体之间的化学反应产生的基座的变质或腐蚀。此外，在基座是金属制作的情况下，虽然也可以设想把该基座自身用做固体光源的电极的构成，但是，即便是在这样的情况下，采用像本发明那样用保护膜把基座的表面被覆起来的办法，就可以确实地防止电极与基座，或者键合引线(在面朝上安装的情况下)与基座之间的短路。
此外，上述保护膜，理想的是由无机材料构成。借助于此，就可以防止由固体光源的发光光产生的保护膜的劣化。
此外，在上述保护膜的形成工序中，理想的是至少位于与固体光源之间的界面上的保护膜用蒸镀法形成。
作为保护膜的形成方法，虽然可以使用蒸镀法(溅射法、等离子体CVD法、EB蒸镀法等)或液体涂敷法(溶胶-凝胶法，SOG(Spin On Glass，玻璃之上的旋转)法等)等的各种的成膜方法，但是，由于用蒸镀法形成的膜(蒸镀膜)与用液体涂敷法形成的膜(涂敷膜)比较，在均一性或致密性方面优良，故在像本发明那样对保护膜要求高的绝缘性的情况下，蒸镀膜比涂敷膜更为合适。
此外，在上述保护膜形成工序中，理想的是用旋转斜向蒸镀法(就是说，边使基座旋转，边对固体光源从斜向方向蒸镀绝缘材料的方法)形成上述绝缘膜。
倘采用该方法，则可以在固体光源的整个面上均一地形成膜。特别是在面朝上地安装该固体光源并施行了引线键合的情况下，虽然存在着在成为该引线键合的影子的部分上不能充分地形成保护膜的可能，但是，若采用本方法，则可以避免这样的缺点。此外，在LED等的半导体发光元件的情况下，为了提高光的取出效率，虽然人们已经开发出了在基座上设置有凹部(例如，具有开口面积随着远离基座表面而变宽的圆锥状的倾斜面的凹部)，在其中配置固体光源的构造的元件，但是，在把旋转斜向蒸镀法应用于该构造的情况下，在凹部的内壁面上也可以形成充分的厚度的保护膜。
此外，在上述保护膜形成工序中，理想的是从折射率高的膜开始依次叠层形成折射率彼此不同的多个绝缘膜。借助于此，就可以提高发光光的取出效率。
此外，在上述安装工序中，在把上述固体光源面朝下安装(倒扣芯片安装)到基座之上的情况下，在上述保护膜形成工序中，理想的是用液体涂敷法形成上述保护膜的至少一部分。
如上所述，在保护膜的形成中虽然使用的是可以形成更为致密的膜的蒸镀法，但是，在像面朝下安装那样在固体光源与基座之间产生很小的间隙的情况下，若使用蒸镀法则不能在该间隙内进行充分的膜形成。因此，在这样的情况下，在小的间隙内也可以进行膜形成的液体涂敷法是合适的。
但是，由于涂敷膜在致密性方面存在着问题，故理想的是采用例如把保护膜作成为多个绝缘膜的叠层膜，用涂敷法形成其一部分的绝缘膜，用蒸镀法形成另外的绝缘膜等的方法。在该情况下，为了用致密的膜确实地保护固体光源，理想的是用蒸镀法形成配置在距固体光源一侧最近的绝缘膜，用液体涂敷法形成被配置在距固体光源最远的位置上的绝缘膜。此外，在像这样地用液体涂敷法形成保护膜的一部分的情况下，为了防止裂纹的发生，理想的是把用液体涂敷法形成的部分的保护膜的膜厚作成为0.3微米以下。
此外，本发明的第4形态，是投影式显示装置，具备之上所说的光源装置；调制从上述光源装置射出的光的光调制装置；投影调制后的光的投影透镜。
倘采用本构成，由于具备之上所说的光源装置，故可以提供明亮且可靠性高的投影式显示装置。
附图说明
图1是实施形态1的光源装置110的概略斜视图。
图2是图1的光源装置110的剖面图。
图3A和图3B分别是图1的LED芯片10，安装基板20的平面图和剖面图。
图4是实施形态2的图1的光源装置110的剖面图。
图5是实施形态3的光源装置120的概略平面图。
图6是图5的光源装置120的剖面图。
图7是实施形态4的图5的光源装置120的剖面图。
图8是实施形态5的光源装置120的概略平面图。
图9A和图9B分别是图8的LED芯片15，安装基板20的平面图和剖面图。
图10是图8的光源装置120的剖面图。
图11是实施形态6的光源装置120的剖面图。
图12是实施形态6的光源装置120的剖面图。
图13是实施形态7的投影式显示装置1的光学系统的概略构成图。
图14是实施形态8的投影式显示装置2的光学系统的概略构成图。
图15是实施形态9的光源装置150的概略剖面图。
图16的扩大剖面图示出了图15的光源装置150的主要构成。
图17A到图17C，是用来说明图15的光源装置150的制造方法的说明图。
图18是实施形态10的光源装置150的概略剖面图。
图19是实施形态11的光源装置150的概略剖面图。
图20是实施形态12的投影式显示装置3的光学系统的概略构成图。
具体实施方式
以下，参看附图，对本发明的实施形态进行说明。
(实施形态1)
实施形态1涉及光源装置，根据图1到图3进行说明。
图1是本实施形态的光源装置110的概略斜视图。图2是图1的光源装置110的剖面图。图3A和图3B分别是构成图1的光源装置110的LED芯片10，安装基板20的平面图和剖面图。
如图1所示，本实施形态的光源装置110，具备：LED芯片10；安装基板20；密封容器30；透明窗40；冷却风扇50。如图2所示，在密封容器30内已填充上液体90，LED芯片10和安装基板20全体都已浸泡到液体90内。此外，如图3所示，LED芯片10，用LED发光区域11和LED衬底12构成。在本实施例中，作为LED衬底使用的是透明的蓝宝石衬底。此外，LED芯片10通过导电性焊盘70连接、固定到安装基板20上。
另外，在图1到图3B中，为了简化说明，密封容器30和安装基板20之间的固定部分或用来使LED芯片10亮灯的电极布线和电源电路以及把液体90封入到密封容器30内的封入口都未画出来。
密封容器30所使用的材料，可以从金属、玻璃、塑料等中选择，希望至少应是对于要封入的液体90化学上稳定的材料。在使用玻璃或透明的塑料(例如，丙烯酸类树脂或聚碳酸酯等)的情况下，在有些用途的情况下也可以不要透明窗40。
透明窗40，作为材料是透明而且对于液体90化学性稳定的材料，具有可以无浪费地把来自LED芯片10的出射光，取出到密封容器30外的光学功能。例如，可以用玻璃或透明塑料(例如，丙烯酸类树脂或聚碳酸酯等)成形加工成不遮挡来自LED芯片10的出射光的形状。此外，透明窗40向密封容器30进行的安装，要用通常的粘接剂固定或螺钉固定等的适宜的手段固取为不会产生液体漏泄。
冷却散热片50，例如，可以用Fe、Cu、Al、Mg等的金属或含有它们的热传导性优良的材料形成。如图1所示，在冷却散热片50上具有多个散热片(翅)以加大表面面积，提高向外部散热的散热能力。在本实施形态中，虽然冷却散热片50用适宜的手段，使得不损害来自密封容器30的热传导那样地固定在密封容器30的外表面的一面上，但是，也可以在别的多个外表面上具备冷却散热片。此外，也可以在密封容器30的一部分上与密封容器30一体地形成。此外，如果仅仅用在散热片间流动的空气的自然对流散热不充分，则可以采用在外部具备电动空冷风扇的办法使空气强制性地对流，以进一步提高散热能力。
液体90是透光性液体。理想地说可以从既是电绝缘性，又是对在光源装置110中所具备的构件为非腐蚀性的液体中选择。更为理想地说希望是蒸汽压小、凝固点低、热稳定性好、热传导率大的液体。如果例示可在本发明中应用的液体，则可以举出作为联苯二苯基醚类、烷基苯类、烷基联苯类、三芳基二甲烷类、烷基萘类、氢化三联苯类、二芳基烷烃类等的有机热媒体一般地说可以使用的液体。此外，也可以应用硅酮系、氟系的各种液体。从这些中，在考虑到光源装置的用途、要求性能、环保性等后进行选定。
在以上的本实施形态的构成中，归因于LED芯片10亮灯而产生的热，采用使液体90直接与本身为热的发生源的LED芯片10的表面接触的办法，就可以极其有效的冷却。被加热的液体90向密封容器30的上方进行自然对流。移动到上方的液体90的热，通过密封容器30的容器壁后，向冷却散热片50传递。借助于这些热传导路径，液体90就可以效率良好地冷却。冷却后的液体90下降重复地用于LED芯片10的冷却。另外，在本实施形态中，虽然为了促进冷却而设置了冷却散热片50，但是，取决于光源装置110的用途、使用环境等，也可以去掉冷却散热片50。
如上所述，倘采用本实施形态，由于可以用液体90直接冷却LED芯片10，故可以抑制LED芯片10的温度上升。其结果是由于可以大幅度地提高向LED芯片10投入的投入功率，故可以划时代地增大射出光量。
(实施形态2)
本发明的实施形态2，涉及在实施形态1中说明的光源装置110的变形例，根据图4进行说明。
图4是本实施形态的光源装置110的剖面图。与实施形态1的不同之处在于：在实施形态1中，LED芯片10全体被浸泡在液体90内进行直接冷却，而在实施形态2中，LED芯片10被配置为使得来自LED芯片10的光的射出光面一侧不浸泡在液体90内。至于与实施形态1同一的部分，赋予同一标号而省略其构成的说明。
在图4中，已连接、固定到安装基板20上的LED芯片10，被配置为使射出光面一侧与透明窗40对向，通过弹性构件80固定到密封容器30的内表面一侧上。弹性构件80可以从起着不使液体90浸入到LED芯片10的射出光面一侧中那样的功能的构件中选取，例如以弹性密封构件、橡胶衬垫等中选择。
在以上的本实施形态的构成中，归因于LED芯片10亮灯而产生的热，采用使液体90直接与本身为热的发生源的LED芯片10的非射出光面侧接触的办法，就可以极其有效的冷却。与实施形态1比较，冷却效率虽然有所下降，但是，与现有技术的强制空冷方式比较，却是压倒性的冷却手段，这与实施形态1是同样的。被加热的液体90向密封容器30的上方进行自然对流。移动到上方的液体90的热，通过密封容器30的容器壁后，向冷却散热片50传递。传递给冷却散热片50的热，与外部的例如空气进行热交换。借助于这些热传导路径，液体90就可以效率良好地冷却。冷却后的液体90下降重复地用于LED芯片10的冷却。另外，在本实施形态中，虽然为了促进冷却而设置了冷却散热片50，但是，取决于光源装置110的用途、使用环境等，也可以去掉冷却散热片50。
此外，本实施形态的与实施形态1的不同的效果，是由于LED芯片10的射出光面未浸泡在液体90内，因液体90产生的波动现像一概全无。在实施实施形态1时，在取决于使用环境，因产生由液体90形成的波动现像而在光源品质上产生问题的情况下，借助于本实施形态该问题就得以完全地消除。
(实施形态3)
本发明的实施形态3涉及光源装置120，根据图5和图6进行说明。与实施形态1和2不同之处在于：在实施形态3中使液体90强制循环。图5是本实施形态的光源装置120的概略平面图。图6是图5的剖面图。对于那些与实施形态1、2同一部分，赋予同一标号而省略对其构成的说明。
如图5所示，在本实施形态的光源装置120中，把LED芯片10、安装基板20、透明窗40、冷却散热片51、循环泵60配置在环状的密封容器31的规定位置上。在密封容器31的内部，已填充进液体90。液体90借助于在密封容器31中具备的循环泵60经由液体循环路31a和液体循环路31b强制性地在容器内进行循环。冷却散热片51配置在环状的密封容器31的液体循环路31a和液体循环路31b之间。基本的构成、功能，与实施形态1的冷却散热片50是同样的。如图6所示，配置在密封容器31内的LED芯片10和安装基板20全体都浸泡在液体90内。其它的构成与实施形态1是同样的，所以省略说明。
另外，为简化说明，在图5和图6中，密封容器31和安装基板20之间的固定部分或用来使LED芯片10亮灯的电极布线和电源电路，循环泵60用电源以及把液体90封入到密封容器31内的封入口都未画出来。
在以上的本实施形态的构成中，归因于LED芯片10亮灯而产生的热，采用使液体90直接与本身为热的发生源的LED芯片10的表面接触的办法，就可以极其有效的冷却。被加热的液体90，借助于循环泵60，经由液体循环路31a被送往冷却散热片部分52。在冷却散热片部分52中，来自液体90的热，通过密封容器31的容器壁，被传递给冷却散热片51。传递给冷却散热片51的热，与外部的例如空气进行热交换。借助于这些热传导路径，液体90就可以效率良好地冷却。冷却后的液体90，经由液体循环路31b重复地用于LED芯片10的冷却。
另外，在本实施形态中，虽然为了促进冷却而设置了冷却散热片51，但是，取决于光源装置120的用途、使用环境等，也可以去掉冷却散热片51。
如上所述，倘采用本实施形态，由于可以用循环泵60进行循环用由冷却散热片51冷却后的液体90连续地直接冷却LED芯片10，故可以更为高效率地抑制LED芯片10的温度上升。其结果是由于可以大幅度地提高向LED芯片10投入的投入功率，故可以进一步增大射出光量。
(实施形态4)
本发明的实施形态4，涉及在实施形态3中说明的光源装置120的变形例，根据图7进行说明。
图7是本实施形态的、图5的光源装置120的剖面图。与实施形态3的不同之处在于：在实施形态3中，LED芯片10全体都浸泡到液体90内直接进行冷却，但是在实施形态4中，则把LED芯片10配置为使得来自LED芯片10的光的射出光面一侧不浸泡到液体90内。对于那些与实施形态3同一部分，赋予同一标号，省略其构成的说明。
在图7的本实施形态中，已连接、固定到安装基板20上的LED芯片10，被配置为使射出光面一侧与透明窗40相向，通过弹性构件80固定到密封容器30的内表面一侧上。弹性构件80可以从起着不使液体90浸入到LED芯片10的射出光面一侧中那样的功能的构件，例如弹性密封构件、橡胶衬垫等中选择。
在以上的本实施形态的构成中，归因于LED芯片10亮灯而产生的热，采用使液体90直接与本身为热的发生源的LED芯片10的非射出光面侧接触的办法，被极其有效的冷却。与实施形态3比较，冷却效率虽然有所下降，但是，与现有技术的强制空冷方式比较，却是压倒性的冷却手段，这与实施形态3是同样的。被加热的液体90借助于循环泵60，经由液体循环泵31a被送往冷却散热片52。在冷却散热片部分52中，来自液体90的热，通过密封容器31的容器壁，被传递给冷却散热片51。传递给冷却散热片51的热，与外部的例如空气进行热交换。借助于这些热传导路径，液体90就可以效率良好地冷却。冷却后的液体90，经由液体循环路31b重复地用于LED芯片10的冷却。
另外，在本实施形态中，虽然为了促进冷却而设置了冷却散热片51，但是，取决于光源装置120的用途、使用环境等，也可以去掉冷却散热片51。
如上所述，倘采用本实施形态，由于可以用循环泵60进行循环用由冷却散热片51冷却后的液体90连续地直接冷却LED芯片10，故可以更为高效率地抑制LED芯片10的温度上升。其结果是由于可以大幅度地提高向LED芯片10投入的投入功率，故可以进一步增大射出光量。
再有，本实施形态与实施形态3的不同的效果在于：由于LED芯片10的射出光面未浸泡到液体90内，故因液体90产生的波动现像一概全无。在实施实施形态3时，在取决于使用环境，因产生由液体90形成的波动现像而在光源品质上产生问题的情况下，借助于本实施形态该问题就得以完全地消除。
(实施形态5)
本发明的实施形态5涉及光源装置，根据图8到图10进行说明。
与实施形态1到4不同之处在于：在实施形态5中把多个LED芯片叠层起来。
图8是本实施形态的光源装置120的概略平面图。图9A和图9B分别是构成图8的光源装置120的、多个已叠层起来的LED芯片15和安装基板20的平面图和剖面图。图10是图8的剖面图。对于与实施形态1到4同一部分，赋予同一标号，省略其构成的说明。
如图8所示，本实施形态的光源装置120，具备多个已叠层起来的LED芯片15。其它的构成与实施形态3是同样的，故省略说明。
如图9A和图9B所示，LED芯片15由LED发光区域11和LED衬底12构成。在本实施形态中，作为LED衬底使用的是透明的蓝宝石衬底。此外，LED芯片15已通过导电性焊盘70连接、固定到安装基板20的两面上。在图9B中，作为一个例子，使得LED芯片15分别相向那样地把4决叠层起来。叠层起来的4块的LED芯片15，液体90直接与每一个LED芯片表面接触，而且，以液体90可以在每一个LED芯片间移动的间隔，彼此离开间隔地叠层配置。来自LED发光区域11的射出光主要向面方向射出。在本实施形态中，由于LED衬底12是透明的蓝宝石衬底，故光可以从LED发光区域11的两面射出。
如图10所示，多个叠层起来的LED芯片15和安装基板20。全体都浸泡到液体90内。
另外，为简化说明，在图8和图10中，密封容器31和安装基板20之间的固定部分，或把多个叠层起来的安装基板20中的每一者结合起来的结合部分，用来使LED芯片15亮灯的电极布线和电源电路，循环泵60用电源或者把液体90封入到密封容器30内的封入口都未画出来。
在以上的本实施形态的构成中，由于把4块同一面积的LED芯片15叠层起来，故尽管射出光面积与1个的情况下大体上是同样的，但却可以使射出光量增加到大体上4倍。此外，归因于叠层的LED芯片15亮灯而产生的热，采用使液体90直接与本身为热的发生源的LED芯片15中的每一者的表面接触的办法，就可以极其有效的冷却。叠层起来的每一个的LED芯片15，由于彼此离开合适的间隔地叠层配置，故结果就变成为液体90总是直接与LED芯片15的表面接触，变成为确实的冷却手段。被加热的液体90，借助于循环泵60，经由液体循环路31a被送往冷却散热片部分52。在冷却散热片部分52中，来自液体90的热，通过密封容器31的容器壁，被传递给冷却散热片51。传递给冷却散热片51的热，与外部的例如空气进行热交换。借助于这些热传导路径，液体90就可以效率良好地冷却。冷却后的液体90，可经由液体循环路31b重复地用于LED芯片15的冷却。
另外，在本实施形态中，虽然为了促进冷却而设置了冷却散热片51，但是，取决于光源装置120的用途、使用环境等，也可以去掉冷却散热片51。
如上所述，倘采用本实施形态，由于可采用把多个LED芯片15叠层起来的办法，尽管射出光面积与1个的情况下大体上是同样的，但是却可以使射出光量大体上增加到几倍。此外，叠层起来的每一个LED芯片15，由于可用循环泵60进行循环用由冷却散热片51冷却后的液体90连续地直接冷却，故可以更为高效率地抑制叠层起来的每一个LED芯片15的温度上升。再有，在本实施形态中，由于叠层起来的每一个的LED芯片15都以合适的间隔彼此离开间隔地叠层配置，结果变成为可以使液体90总是直接接触LED芯片15的表面，故可以确实地而且效率良好地冷却LED芯片15。其结果是可以大幅地提高向LED芯片15投入的投入功率，可以进一步增大射出光量。
另外，在本实施形态中，虽然是借助于光源装置120进行的说明，但是即便是在光源装置110中，也可以得到同样的效果。
(实施形态6)
本发明的实施形态6，涉及光源装置，根据图11进行说明。
图11是本实施形态的光源装置120的剖面图。
如图11所示，实施形态6的光源装置120与实施形态5不同之处在于：在实施形态6中在距密封容器30的光的射出面最远的LED芯片15的表面(在实施形态中，是透明窗40的相反一侧的面)上设置反射膜81。
另外，对于与实施形态1到5同一部分，赋予同一标号，省略其构成的说明。
在实施形态5中，来自LED发光区域11的射出光，主要向面方向射出。相对于此，在本实施形态中，由于在距密封容器30的光的射出面最远的LED芯片15的表面上设置有反射膜81，故射出光向一个方向(在实施形态中，向透明窗40一侧)射出。
因此，倘采用本实施形态，由于来自叠层起来的各个LED芯片的发光，可从规定的射出面作为具有叠层个数的量的射出光量向外部射出，故可以用简单的构成，效率良好地增大射出光量。
另外，本实施形态，并不限定于上述构成，例如，如图12所示，也可以不具备图11所示的反射膜81，而代之以在距密封容器30的光的射出面最远的LED芯片15一侧(在实施形态中，是透明窗40的相反一侧)，与LED芯片15平行地具备反射板82。在该情况下，反射板的外径，理想的是与安装基板20同等程度的大小。倘采用该构成，则可以得到与上述的反射膜81同样的作用和效果。
此外，在本实施形态中虽然是用光源装置120进行的说明，但是，即便是在光源装置110中也可以得到同样的效果。
(实施形态7)
本发明的实施形态7涉及投影式显示装置，涉及适合于使用在实施形态1到6中说明的光源装置的小型的投影式显示装置。
图13示出了本实施形态中的投影式显示装置1的光学系统的概略构成图。
本实施形态的投影式显示装置1，如图13所示，其构成为具备光源装置100，液晶面板(光调制元件)200，投影透镜300和框体500。是液晶面板为1个的所谓单板式的投影式显示装置。光源装置100使用的是与实施形态1同样的光源装置。光源装置100的发光色是白色。液晶面板200，根据供往未画出来的驱动电路的控制信号的电压的变化，被构成为使得以像素单位时而使光透过时而不使光透过的光调制成为可能。此外，液晶面板200，还具备滤色片，用与RGB对应的多个像素构成彩色像素。此外，采用对RGB各个色光的透过的有无进行控制的办法，就可以进行彩色显示。这些构成，与具备众所周知的滤色片的液晶面板是同样的。投影透镜300，被构成为使得从液晶面板200射出的像在屏幕之上结成像。在同图中，虽然仅仅示出了1块投影透镜，但是，不言而喻也可以用多个透镜构成。框体500，被构成为投影式显示装置全体的收容器，其构成为可以适当地配置各个光学要素。
在以上的本实施形态的构成中，从光源装置100射出高辉度的白色光，用液晶面板200对RGB中的每一者都进行光调制。光调制后的各个色光，借助于投影透镜300在屏幕600之上被合成为明亮的彩色图像。
(实施形态8)
本发明的实施形态8涉及投影式显示装置，涉及适合于使用在实施形态1到6中说明的光源装置的小型的投影式显示装置。与实施形态7的不同之处在于：在实施形态8中，分别具备3个光源装置和液晶面板。
图14示出了本实施形态中的投影式显示装置2的光学系统的概略构成图。对于那些与实施形态7同一部分，赋予同一标号，省略其构成的说明。
本实施形态的投影式显示装置2，如图14所示，其构成为具备光源装置100R、100G、100B，3个液晶面板(光调制元件)200，分色棱镜400，投影透镜300和框体500。是液晶面板为3个的所谓3板式的投影式显示装置。光源装置100R、100G、100B中的每一者的LED芯片，除去分别射出红色的光、绿色的色光和蓝色的色光这一点之外，这些光源装置100R、100G、100B的构造，与实施形态5的光源装置的构造，基本上是相同的。从光源装置100R射出红色的色光(R)，从光源装置100G射出绿色的色光(G)，从光源装置100B射出蓝色的色光(B)。另外，光源装置的发光色若用与实施形态7同样发白色光的LED构成，则也可以在光源装置100与液晶面板200之间或者在液晶面板200与分色棱镜400之间分别排列用来把白色光变换成RGB各个色光的滤色片。分色棱镜400的构成为具备可仅仅反射R的多层膜400R，和仅仅可反射B的多层膜400B，可以合成对RGB中的每一者都进行了光调制的图像，向投影透镜300射出。
在以上的本实施形态的构成中，从光源装置100R、100G、100B分别射出高辉度的各个色光，用与各光源装置对应的液晶面板200分别进行光调制。光调制后的各个色光，借助于投影透镜300，在屏幕600之上合成为明亮的彩色图像。倘采用该构成，则与实施形态7的单板式投影式显示装置比，可以得到更为明亮的彩色图像。
以上虽然说明的是本发明的实施形态的光源装置和应用该光源装置的投影式显示装置，但是，只要是在本发明的宗旨的范围内，实施形态可以自由地变更。例如，在实施形态3到6中，虽然把环状的容器用做密封容器进行了说明，但是即便是应用与实施形态1到2同样的箱式的容器，也可以得到本发明的效果。此外，在实施形态中，作为光源装置虽然是用LED芯片进行的说明，但是即便是对于半导体激光器等的固体发光元件本发明也可以应用。再有，例如在实施形态中，作为光调制元件虽然是用透射式的液晶面板进行的说明，但是，即便是对于反射式的液晶面板(LCOS)或数字微型反射镜器件(DMD)，由于使用本发明的光源装置，故也可以得到同样的效果。
(实施形态9)
图15的剖面图示出了作为本发明的实施形态9的光源装置的一个例子的半导体发光元件(LED)的概略构成，图16的扩大剖面图示出了在该LED中具备的固体光源(LED芯片)的主要部分构成，此外，图17A到图17C是用来说明LED的制造方法的概略工序图。
另外，在以下的所有的附图中，为了便于看图，使各个构成要素的膜厚或尺寸的比率都适宜不同。
如图15所示，本实施形态的光源装置150是把作为固体光源的LED芯片162面朝上安装到金属制的基座160之上的光源装置。
芯片162是用n型和p型的包层把例如由A1GaInP构成的有源层夹在中间的双重异质结构的半导体芯片，使在n型包层之上设置的n侧电极在下边，用银膏安装到基座160上。另外，芯片尺寸例如是1mm×1mm。
基座160，由高反射率的金属材料(例如，铝合金)构成，高基座160起着反射芯片162的发光光的反射器的作用。此外，在该LED150中，为了提高来自芯片162的光的取出效率，把芯片162配置在在基座160上设置的凹部G中。该凹部G，具有开口面积随着远离基座表面而变宽那样的锥状的倾斜面10a，结果变成为可采用从芯片12对于该芯片的安装面向水平方向(与配置有芯片的基座底面平行的方向)发出的光向对安装面垂直的方向反射的办法取出该光。
在该凹部G的底面上，设置有作为凹部的埋入沟g，在该埋入沟g的内部中间存在着绝缘膜163地已填埋进引线电极164。该引线电极164，例如已用金丝的键合引线166连接到芯片162的p侧电极(与基座160相反一侧的电极)165上。此外，在基座160上使得被覆在该凹部G的上方那样地安装有由树脂等构成的透明的透镜帽168。另外，芯片162与透镜帽168之间的间隔，被作成为例如2mm左右。
此外，在基座160上，还设置有与凹部G相通的孔160b。该孔160b使基座160的内部在与基座160的主面平行的方向上贯通，在该孔内，插入、固定有用来使芯片冷却用的流体F流通的绝缘性的流路管道161a、161b。这些流路管道161a、161b通过散热部分(未画出来)连接起来，冷却用流体F在该环状的流路内循环。即，流体F，通过一方的管道161a导入到被凹部G和帽168围起来的空间A内。此外，在这里在芯片162冷却后，就从另一方的管道161b排出，在在散热部分中冷却后，再次通过管道161a导入到空间A内。
另外，管道161a、161b的尺寸，被作成为例如直径2mm。此外，作为流体F，也可以使用硅油或水、乙醇等的液状材料，或者氮气等的气体中的任何一者。在本实施形态中，作为流体F，例如使用氮气，把该氮气的温度取为20℃，把流量取为2cm3/s。
此外，在本实施形态中，为了保护元件1不受流体F影响，至少在空间A内要把露出于流体F内的构件的表面用由透光性无机绝缘材料构成的保护膜167被覆起来。该保护膜167，可在把芯片162安装到基座160上后采用蒸镀绝缘材料等的办法形成。
在该保护膜167中，为了提高发光光的取出效率，理想的是要作成为使折射率从芯片一侧向流体一侧慢慢变化的构成。具体地说，理想的是把保护膜167作成为多层膜，从芯片一侧开始按照折射率高的顺序依次配置构成该保护膜的每一个绝缘膜。该保护膜的层数，虽然从绝缘性、散热性、生产性的观点考虑可以自由地决定，但是，如果是3层左右的叠层膜则可以发挥充分的性能而不会损害生产性。例如，在本实施形态中，从芯片一侧开始依次用第1、第2、第3的3层的绝缘膜构成保护膜167。
作为这些绝缘膜的材料，例如在配置在离芯片162最近一侧的第1绝缘膜167a的情况下，可以使用TiO2(2.3到2.55)、Ta2O5(2.1)、ZnO(2.1)、ZrO2(2.05)，在配置在其之上的第2绝缘膜167b的情况下，则可以使用MgO(1.74)、Al2O3(1.63)，在配置在离芯片最远的位置上的第3绝缘膜167c的情况下则可以使用SiO2(1.54)、MgF2(1.38-1.40)。括弧内是各自的绝缘材料的折射率。
另外，各个绝缘膜既可以用1种绝缘材料构成，也可以用含有之上所说的材料之内的若干种构成。此外，TiO2由于具有光催化剂作用故在作为保护膜使用TiO2的情况下，在把冷却用流体取为无机材料的或者把冷却用流体取为有机材料的情况下，理想的是使得TiO2膜不与流体接触那样地向TiO2膜之上叠层1层以上的绝缘膜。此外，由于MgO耐水性低，故在把该MgO用做保护膜的情况下，理想的是要作成为使得不把水用做冷却用流体，或者在把水用做冷却用流体的情况下，使得MgO膜不与流体接触那样地向MgO膜之上叠层1层以上的绝缘膜。
在如上所述地使折射率随着从芯片162一侧向流体F一侧前进而慢慢变化的情况下，在各个边界面(芯片-绝缘膜间的界面、邻接的绝缘膜间的界面、绝缘膜-流体间的界面)处，产生全反射的临界角变大，可进行全反射的光的比率减小，就是说，光的取出效率变高。
另外，在本实施形态中，例如把第1绝缘膜取为Ta2O5，把第2绝缘膜取为Al2O3，把第3绝缘膜取为SiO2。此外，在本实施形态中，把保护膜的膜厚作成为0.8微米以上，1.5微米以下。
作为绝缘膜167a到167c的形成方法，虽然可以使用溅射法、等离子体CVD法、EB蒸镀法等的蒸镀法，或溶胶-凝胶法，SOG法、浸泡法等的液体涂敷法等各种的成膜方法，但是为了得到更为致密的膜，理想的是使用蒸镀法。
之上所说的LED150可以用以下的步骤制造。
首先，准备具有如图17A所示的那样的通往凹部G的孔160b的反射器一体型的基座160。然后，用银膏把芯片162安装到该基座160的凹部G内，实施引线键合(安装工序)。
图17B示出了芯片安装后的状态。
然后，在如上所述地安装上芯片162的状态下，进行保护膜167的形成(保护膜形成工序)。在该保护膜形成工序中，使得把芯片162(包括电极165)的表面和已安装上芯片162的基座160的表面完全被覆起来那样地形成保护膜167。具体地说，首先，作为第1绝缘膜167a借助于斜向蒸镀在芯片162和基座60的表面上成膜Ta2O5。这时，要使得在凹部的内壁面160a或将成为键合引线166的影子的部分上也可以充分地形成绝缘膜167a那样地，边使基座160旋转边进行溅射。其次，作为第2绝缘膜167b，借助于CVD成膜Al2O3，然后，作为第3绝缘膜167c，借助于蒸镀法成膜SiO2。借助于以上，就可以在芯片表面上形成保护膜167。图17C示出了保护膜形成后的状态。另外，各个保护膜的膜厚，例如第1绝缘膜被作成为250nm，第2绝缘膜被作成为500nm，第3绝缘膜被作成为250nm。
在像这样地形成了保护膜167之后，其次，安装流路管道161a、161b，然后，把由树脂等构成的透明透镜帽168安装为使得把凹部G的上方被覆起来。借助于以上，就可以制造LED150。
另外，在保护膜形成工序中，并不是非要在基座整个面上形成保护膜不可。即，保护膜167的目的是免受来自流体F的影响，故该保护膜167只要形成为使得把芯片162和基座160对流体F露出来的面全部都被覆起来即可。因此，只要是可以选择性地形成保护膜167的方法，也可以仅仅在配置在空间A(参看图15)内的构件的表面上形成保护膜167。
如上所述，在本实施形态中，由于已用保护膜167把要露出到冷却用流体F内的部分的芯片162的外表面全都被覆起来，故可以防止中间存在着流体F的电极间的短路。特别是在本实施形态中，由于在芯片安装后才进行保护膜167的形成，故结果就变成为芯片162的电极165和基座160的表面，也用保护膜167被覆起来，因而可以更为确实地防止这样的短路。
此外，在本实施形态中，由于芯片162和基座160已用保护膜167与冷却用流体F完全离开开来，故不会因与流体F之间的化学反应而使芯片162劣化，或使基座60进行变质、腐蚀。
此外，在像这样地在流体F和芯片162之间配置保护膜167的情况下，在与流体F之间的界面上产生的温度变化(温度梯度)，由于一部分被该保护膜167吸收，故在芯片表面上产生的温度梯度，与没有保护膜的情况下比较将减小。例如，假设归因于流体F的冷却，在构成与流体F之间的界面的1微米左右的膜厚的范围内产生了几十℃的温度梯度。在没有保护膜的情况下，该温度梯度将直接变成为芯片表面的温度梯度，但是，由于在芯片的表面上通常在该1微米左右的范围内配置有热膨胀系数不同的多个层，故结果就变成为归因于该热膨胀系数之差而在这些层间产生大的畸变。该畸变不仅会使芯片的发光特性变化，还在芯片内产生缺陷，因而将成为短寿命化的原因。相对于此，在本实施形态的构成的情况下，由于在该1微米左右的厚度的范围内产生的温度梯度的大部分都被保护膜167吸收，故在芯片自身中产生的温度梯度将减小。实际上，在本实施形态的构造的LED的情况下，尽管存在着个体差，但是与没有保护膜的现有的构造比，半衰期提高了约1.2倍。
此外，在本实施形态中，由于采用用保护膜167把芯片162的电极165被覆起来的办法，固定引线166和电极165之间的接合部分，故元件的机械强度也将提高。实际上，在进行面朝上安装的情况下，即便是在不进行用流体进行的直接冷却的现有的构造中，引线的连接可靠性也已成为重要的课题，如本实施形态所示，倘采用给引线166的接合部分加上流体F的负荷的构造的元件，则存在着该接合部分的剥离的问题显著化的可能。因此，可以借助于保护膜167增强该接合部分的本实施形态的构成，从这样的观点考虑也是有效的。
此外，在本实施形态中，由于把保护膜167和流体F取为无机材料，该无机材料不会因来自芯片的发光光而光劣化，这将进一步提高元件的可靠性。
(实施形态10)
其次，边参看图18，边对本发明的实施形态10的光源装置进行说明。
另外，在本实施形态中，对于那些与上述实施形态9同样的构件或部位，赋予同一标号，部分省略其构成的说明。
本实施形态的LED(光源装置)151，把作为固体光源的LED芯片172面朝下(倒扣芯片安装)地安装到半导体材料衬底179上，然后把该衬底179配置到金属制的基座170之上。
芯片172，例如由InGaN系混晶构成，用焊料突点等把其阳极和阴极的两电极连接到半导体衬底179之上的布线251、252上。此外，各个布线251、252，已借助于例如金丝的键合引线261、262连接到分别在基座170上形成的引线电极241、242上。另外，芯片尺寸，例如是1mm×1mm。
基座170，由高反射率的金属材料(例如，铝合金)构成，该基座170起着反射芯片172的发光光的反射器的作用。此外，在该LED151中，为了提高来自芯片172的光的取出效率，把芯片172配置在在基座170上设置的凹部G中。该凹部G，具有开口面积随着远离基座表面而变宽那样的锥状的倾斜面170a，结果变成为可采用从芯片172对于该芯片的安装面向水平方向(与配置有芯片的基座底面平行的方向)发出的光向对安装面垂直的方向反射的办法取出该光。
在该凹部G的底面上，设置有作为凹部的埋入沟g1、g2，在该埋入沟g1、g2的内部中间分别存在着绝缘膜231、232地埋入有引线电极241、242。该引线电极241、242，已分别用键合引线261、262连接到半导体衬底179之上的电极251、252上。此外，在基座170上，使得把该凹部G的上方被覆起来那样地安装有由树脂等构成的透明的透镜帽178。另外，芯片172和透镜帽178之间的间隔，例如被作成为2mm左右。
此外，在基座170上，还设置有与凹部G相通的孔170b。该孔170b使基座170的内部在与基座170的主面平行的方向上贯通，在该孔内，插入、固定有用来使芯片冷却用的流体F流通的绝缘性的流路管道171a、171b。这些流路管道171a、171b通过散热部分(未画出来)连接起来，结果变成为冷却用流体F，可在该环状的流路内进行循环。另外，管道171a、171b的尺寸，被作成为例如直径2mm。此外，在本实施形态中，把流体F取为硅油，把该硅油的温度取为25℃，把流量取为2cm3/s。
此外，在本实施形态中，为了保护元件172免受流体F的影响，至少要用由透光性无机绝缘材料构成的保护膜177把在空间A内露出在流体F内的构件的表面被覆起来。该保护膜177，为了提高光的取出效率，例如可作成为从芯片一侧开始依次为Zr2O，Al2O3，SiO2的3层构造。
如上所述，在保护膜的形成中，可以形成更为致密的膜的蒸镀法是合适的。但是，在像面朝下安装那样在基座170或半导体衬底179和芯片172之间产生很小的间隙的情况下，若使用蒸镀法则不能在该间隙内进行充分的膜形成。因此，在本实施形态下，作为保护膜177的形成方法液体涂敷法是合适的。但是，由于涂敷膜在致密性方面存在着问题，故理想的是采用例如只把保护膜177的一部分，用涂敷法形成，用蒸镀法形成另外的部分。
具体地说，在把芯片172安装到基座170上并进行了引线键合后，首先，借助于斜向蒸镀在芯片172和基座170的表面上成膜作为第1绝缘膜271的Zr2O。这时，要使得可以在芯片172和基座170的表面上均一地成膜绝缘膜那样地，边使基座170旋转边进行溅射。其次，作为第2绝缘膜272，借助于CVD成膜Al2O3。然后，如上所述，把芯片和基座的表面用致密的绝缘膜被覆起来之后，用SOG法在芯片172与基座170之间的空间内成膜第3绝缘膜。在该涂敷膜的形成工序中，例如向芯片172和电极251、252之上涂敷SiO2已以5％左右的浓度溶解到有机溶媒中的溶液，在约300℃下进行2个小时左右的烧结变成为玻璃质的膜。借助于此，就可以形成由SiO2构成的第3绝缘膜。另外，各个绝缘膜的膜厚，例如第1绝缘膜被作成为250nm，第2绝缘膜被作成为500nm，第3绝缘膜被作成为300nm。
如上所述，即便是用本实施形态，借助于保护膜芯片内的温度分布的梯度也可以变得缓和起来因热膨胀系数的不同而产生的热应力也可以缓和。此外，由于可借助于保护膜固定键合引线与引线电极之间的接合部分，芯片与半导体衬底之间的接合部分，故可以防止由流体F的液流产生的键合引线的破损或芯片从半导体衬底上的剥离。再有，由于借助于保护膜使芯片及基座与流体离开开来，故可以防止芯片等的劣化。因此，可以提高芯片的可靠性，可以实现高辉度化。
(实施形态11)
其次，参照图19说明本发明第11实施形态的光源装置。
另外，在本实施形态中，对于那些与上述实施形态9和10同样的构件或部位，赋予同一标号，部分省略其说明。
本实施形态的LED(光源装置)152，把作为固体光源的LED芯片182面朝下安装到金属制的基座180之上。
芯片182，例如由InGaN系混晶构成，借助于焊料突点等把其阳极和阴极的两电极连接到基座180的引线电极341、342上。另外，芯片尺寸，例如是1mm×1mm。
基座180，由高反射率的金属材料(例如，铝合金)构成，该基座180起着反射芯片182的发光光的反射器的作用。此外，在该LED152中，为了提高来自芯片182的光的取出效率，把芯片182配置在在基座180上设置的凹部G中。该凹部G，具有开口面积随着远离基座表面而变宽那样的锥状的倾斜面180a，结果变成为可采用使从芯片182对于该芯片的安装面向水平方向(与配置有芯片的基座底面平行的方向)发出的光向对安装面垂直的方向反射的办法取出该光。
在该凹部G的底面上，设置有作为凹部的埋入沟g1、g2，在该埋入沟g1、g2的内部中间分别存在着绝缘膜331、332地埋入有引线电极341、342。该引线电极341、342，已分别用焊料突点等连接到芯片182的阳极电极、阴极电极上。此外，在基座180上，使得把该凹部G的上方被覆起来那样地安装有由树脂等构成的透明的透镜帽188。另外，芯片182和透镜帽188之间的间隔，例如被作成为2mm左右。
此外，在基座180上，还设置有与凹部G相通的孔180b。该孔180b使基座180的内部在与基座180的主面平行的方向上贯通，在该孔内，插入、固定有用来使芯片冷却用的流体F流通的绝缘性的流路管道181a、181b。这些流路管道181a、181b通过散热部分(未画出来)连接起来，结果变成为冷却用流体F，可在该环状的流路内进行循环。另外，管道181a、181b的尺寸，被作成为例如直径2mm。此外，在本实施形态中，把流体F取为纯水，把该纯水的温度取为25℃，把流量取为0.2cm3/s。
此外，在本实施形态中，为了保护元件152免受流体F的影响，至少要用由透光性无机绝缘材料构成的保护膜187把在空间A内露出在流体F内的构件的表面被覆起来。该保护膜187，为了提高光的取出效率，例如可作成为从芯片一侧开始依次为Zr2O，Al2O3，SiO2的3层构造。该保护膜187可以用与上述实施形态10的保护膜同样的步骤形成。就是说，用蒸镀法形成作为配置在芯片一侧的第1绝缘膜的Zr2O和作为第2绝缘膜的Al2O3，用液体涂敷法形成作为配置在距芯片182最远的位置上的第3绝缘膜的SiO2。该保护膜187的形成工序，在芯片安装后进行。
如上所述，即便是用本实施形态，借助于保护膜，芯片内的温度分布的梯度也可以变得缓和起来，因热膨胀系数的不同而产生的热应力也可以缓和。此外，由于可借助于保护膜使芯片和基座与流体离开，故可以防止芯片等的劣化。因此，可以提高芯片的可靠性，可以实现高辉度化。
(实施形态12)
其次，边参看图20，边对本发明的实施形态12的投影式显示装置进行说明。
本实施形态的投影式显示装置，是对R(红)、G(绿)、B(蓝)中的每一个不同的色都具备透射式液晶光阀的3板式的投影式彩色液晶显示装置。
图20是示出了该投影式液晶显示装置的概略构成图，在图中，标号190R、190G、190B表示照明装置，192、193表示蝇眼透镜，250R、250G、250B表示液晶光阀(光调制装置)，350表示十字分色棱镜(色合成装置)，450表示投影透镜。
在作为色合成装置的分色棱镜350的3个光入射面上，分别相向地配置作为光调制装置的光阀250R、250G、250B，在各个光阀的背面一侧(与十字分色棱镜350相反一侧)上配置有可以射出R(红)、G(绿)、B(蓝)的色光的照明装置190R、190G、190B。这些照明装置是把多个之上所说的光源装置并置于基板之上的照明装置。
在照明装置190R、190G、190B，和与之对应的光阀250R、250G、250B之间，作为用来使照明光的照度分布在光阀之上均一化的照度均一化装置191，从照明装置一侧开始依次设置有第1蝇眼透镜190，第2蝇眼透镜193。第1蝇眼透镜192，形成多个2次光源像，第2蝇眼透镜193具有作为在本身为被照明区域的光阀的设置位置中使它们重叠的重叠透镜的功能。借助于此，就可以以均一的密度向光阀的整个面上照射从照明装置射出的光而与该光的密度分布无关。
分色棱镜350，具有把4个直角棱镜粘贴在一起的构造，在其粘贴面350a、350b上，把由电介质多层膜构成的光反射膜(未画出来)形成为十字状。具体地说，在粘贴面350a上设置反射用光调制装置250R形成的红色的图像光，透射分别用光调制装置250G、250B形成的绿色和蓝色的图像光的光反射膜，在粘贴面350b上设置反射用光调制装置250B形成的蓝色的图像光，透射分别用光调制装置250R、250G形成的红色和绿色的图像光的光反射膜..此外，借助于投影透镜450向屏幕550上投影用这些的光反射膜导光的各个色光。
如上所述，本实施形态的投影式显示装置，由于作为照明装置具备之上所说的光源装置，故可以实现明亮而且可靠性高的投影式显示装置。
另外，本发明并不限定于之上所说的实施形态，在不背离本发明的范围内可以通过进行种种变形来实施。
例如，在之上所说的LED150到152中，虽然把保护膜作成为3层构造进行的说明，但是也可以把该保护膜作成为2层或4层以上的多层膜。
此外，在上述实施形态中，虽然说明的是把光源装置取为半导体发光元件的例子，但是，该光源装置也可以是有机EL元件。
此外，在上述实施形态中示出的光源装置的构成只不过是一个例子，也可以采用除此之外的构成。不论哪一种构成，只要光源装置具备固体光源、和借助于冷却用流体冷却该固体光源的冷却机构，用保护膜把固体光源对流体的露出面全部被覆起来即可。

Claims (24)

1.一种光源装置，具备：
安装基板；
已配置在该安装基板之上的至少1个LED芯片；
和在内部填充进液体，并使得与该液体直接接触那样地具备上述LED芯片，而且，使上述LED芯片的射出光从至少一部分透过的密封容器。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其中直接冷却相对上述LED芯片的射出光的非射出面一侧。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其中上述密封容器具备用于冷却所填充的上述液体的冷却装置。
4.根据权利要求1所述的光源装置，其中上述密封容器具备用于使所填充的上述液体进行循环的循环装置。
5.根据权利要求1所述的光源装置，其中
具备多个上述LED芯片，
该多个LED芯片，在该LED芯片的厚度方向上被设置成一列。
6.根据权利要求5所述的光源装置，其中
上述多个的LED芯片，在彼此间形成离开部分，
在该离开部分内填充有上述液体。
7.根据权利要求5所述的光源装置，其中
在上述多个LED芯片之内，离上述密封容器的光射出部最远的LED芯片的表面上，具备反射膜。
8.根据权利要求5所述的光源装置，其中在距上述密封容器的光射出部最远的LED芯片一侧，与上述多个LED芯片平行地，具备反射板。
9.一种投影式显示装置，具备：
如权利要求1所述的光源装置；
对来自该光源装置的光进行调制的光调制元件；
和投射来自该光调制元件的调制光的投影透镜。
10.一种光源装置，具备：
基座；
安装到该基座之上的固体光源；
借助于冷却用流体直接冷却该固体光源的机构；
和使得至少把对上述流体的固体光源的露出面完全被覆起来那样地在上述固体光源的包括其电极的外表面上由透光性的绝缘材料构成的保护膜。
11.根据权利要求10所述的光源装置，其中上述保护膜，被设置为把上述基座对上述流体的露出面被覆起来。
12.根据权利要求10所述的光源装置，其中上述保护膜，由无机材料构成。
13.根据权利要求10所述的光源装置，其中
上述保护膜，由折射率彼此不同的多个绝缘膜的叠层膜构成，
该多个绝缘膜，按照对上述固体光源折射率高的顺序进行叠层。
14.根据权利要求13所述的光源装置，其中
上述保护膜的构成为从上述固体光源一侧开始依次把第1、第2、第3这3层的绝缘膜叠层起来，
上述第1绝缘膜含有TiO2、Ta2O5、ZnO、ZrO2中的任何一者，
上述第2绝缘膜含有MgO、Al2O3中的任何一者，和
上述第3绝缘膜含有SiO2、MgF2中的任何一者。
15.根据权利要求10所述的光源装置，其中上述冷却用流体由无机材料构成。
16.根据权利要求10所述的光源装置，其中上述冷却用流体由液状材料构成。
17.根据权利要求10所述的光源装置，其中上述保护膜的膜厚，在0.8-1.5微米。
18.一种用流体使固体光源直接冷却的光源装置的制造方法，具备：
把上述固体光源安装到基座之上的安装工序；
和使得至少把对上述流体的固体光源的露出面完全被覆起来那样地，在上述已安装上的固体光源的包括其电极的外表面上，形成由绝缘材料构成的透光性的保护膜的保护膜形成工序。
19.根据权利要求18所述的光源装置的制造方法，其中上述保护膜形成工序，用蒸镀法至少形成位于与上述固体光源之间的界面上的保护膜。
20.根据权利要求18所述的光源装置的制造方法，其中上述保护膜形成工序，用旋转斜向蒸镀法形成上述保护膜。
21.根据权利要求18所述的光源装置的制造方法，其中
上述安装工序，是把上述固体光源面朝下安装到基座之上的工序，
上述保护膜形成工序，用液体涂敷法形成上述保护膜的至少一部分。
22.根据权利要求21所述的光源装置的制造方法，其中
上述保护膜形成工序，是把上述保护膜形成为多个绝缘膜的叠层膜的工序，
在上述保护膜形成工序中，用蒸镀法形成配置在距上述固体光源最近一侧的绝缘膜，用液体涂敷法形成配置在距上述固体光源最远的位置上的绝缘膜。
23.根据权利要求21所述的光源装置的制造方法，其中用液体涂敷法形成的部分的保护膜的膜厚，在0.3微米或0.3微米以下。
24.一种投影式显示装置，具备：
如权利要求10所述的光源装置；
调制来自该光源装置的光的光调制元件；
和投影来自该光调制元件的调制光的投影透镜。
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