JP2000150965A - 半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
たってもその反射を抑えて高品質の画像表示が維持でき
る半導体発光装置の提供。 【解決手段】 リードフレーム1のマウント部1cに半
導体発光素子2を導通搭載し、半導体発光素子2自身の
発光層からの光に対する屈折率よりも小さい内皮層5b
とその表面を被膜し且つ内皮層5bの光の屈折率より小
さい外皮層5cとを含む樹脂ヘッド5によって半導体発
光素子2を樹脂封止し、外部光を外皮層5cから内皮層
5b側に向けて取り込み、樹脂ヘッド5の表面からの光
反射を抑える。
Description
リードフレームに導通搭載するとともにレンズ機能を兼
ねる樹脂によって封止したたとえばLEDランプ等の半
導体発光装置に係り、特に封止樹脂表面に当たる陽光等
の外光の反射を抑えるとともに光取出し効率も向上し得
る半導体発光装置に関する。
るとともに電極を形成した半導体発光素子を利用し半導
体発光装置として、平板状の絶縁基板に形成した電極パ
ターンに導通搭載して樹脂封止する表面実装型のチップ
LEDやリードフレームにマウントされるとともにワイ
ヤによってボンディングして樹脂封止するLEDランプ
が従来から広く利用されている。このようなチップLE
DやLEDランプにおいて、封止樹脂は発光素子やワイ
ヤ及びそのボンディング部分のための被膜保護を図るも
のであるが、特に弾頭状の外郭として封止樹脂が形成さ
れるLEDランプではレンズ機能も兼ねている。
aN系化合物半導体を利用した青色発光のものを示す。
ず)に導通接続されるリードフレーム1を搭載導通部材
として備え、このリードフレーム1の一対のリード1
a,1bの一方に設けたすり鉢状のマウント部1cに半
導体発光素子2が搭載されている。
た絶縁性の基板2aにGaN系化合物半導体のn型層及
びp型層を積層し、p型層の一部をエッチング除去して
露出したn型層の表面にn側電極2bを及びp型層の表
面にp側電極2cをそれぞれ金属蒸着法によって形成し
たものである。基板2aは絶縁性の接着剤3によりマウ
ント部1cに固定されるとともに、n側電極2bとリー
ド1a及びp側電極2cと他方のリード1bとの間をそ
れぞれワイヤ4a,4bによってボンディングすること
によってプリント配線基板側と導通接続される。そし
て、これらのワイヤ4a,4bを含めて、半導体発光素
子2及びその下方のリード1a,1bまでがたとえばエ
ポキシ樹脂を用いた樹脂ヘッド10によって封止されて
いる。
10内に含むLEDランプでは、p型層とn型層との間
のp−n接合域を発光層として、図において上面を主光
取出し面とした発光が得られる。
状が正方形のプレートに所定数を配列してLED表示器
としてユニット化され、このLED表示器をたとえば屋
外用のディスプレイパネルのフレームに配列することに
よって発光画面が構築される。そして、配列したLED
表示器のそれぞれについて画像データに基づいて各LE
Dランプを点滅制御することで、画像の表示が可能とな
る。
ネルの場合では、昼間では陽光の射し込みがあったり夜
間では照明設備からの照明光を浴びたりする。このた
め、図2に示したようにエポキシ樹脂を利用した樹脂ヘ
ッド10ではその表面が樹脂光沢を持つので、陽光や照
明光が当たるとこれらが樹脂ヘッド10の表面で反射さ
れてしまう。
の反射があると、実際には点灯していないのに明るく見
えたりする。すなわち、画面に配列されたLEDランプ
の1個1個またはフルカラー発光の場合ではR,G,B
の3個のLEDの組み合わせの画像のドットとなるの
で、点灯していないものが発光しているように見えるこ
とで画像が識別しにくくなる。また、発光しているもの
でも、反射光が加えられることで輝度が増幅されたり発
光色に微妙な変化が生じることになり、画像品質を低下
させてしまう。
でなく、屋内用として設置されるものでも照明設備によ
る照明光が当たることで樹脂ヘッド10の表面からの反
射光によって同様の問題を招く。
発光装置では、樹脂封止用として備える樹脂ヘッドの表
面から外部照射光の反射が避けられないので、特に屋外
型のディスプレイパネルの場合には画像品質への影響が
大きい。
の樹脂ヘッドの表面に外部照射光が当たってもその反射
を抑えて高品質の画像表示が維持できるたとえばLED
ランプ型の半導体発光装置を提供することにある。
子と、前記半導体発光素子を搭載して電気的に導通させ
る搭載導通部材と、前記半導体発光素子及びその搭載導
通部材との導通部を少なくとも被覆する樹脂ヘッドとを
備える半導体発光装置であって、前記樹脂ヘッドは、前
記半導体発光素子自身の発光層からの光に対する屈折率
よりも小さい内皮層と、前記内皮層の表面を皮膜し且つ
前記内皮層の光の屈折率よりも小さい外皮層とを含み、
前記外皮層と前記内皮層との間の光の屈折率の差の大き
さを、外部光を前記外皮層から内皮層側に向けて取り込
み可能な関係としてなることを特徴とする。
間の屈折率の大きさの関係によって、陽光や照明光を浴
びてもこれらの光を内皮層側へ取り込めるので、樹脂ヘ
ッド表面からの反射光が抑えられ、高品質の画像が維持
できる。
発光素子と、前記半導体発光素子を搭載して電気的に導
通させる搭載導通部材と、前記半導体発光素子及びその
搭載導通部材との導通部を少なくとも被覆する樹脂ヘッ
ドとを備える半導体発光装置であって、前記樹脂ヘッド
は、前記半導体発光素子自身の発光層からの光に対する
屈折率よりも小さい内皮層と、前記内皮層の表面を皮膜
し且つ前記内皮層の光の屈折率よりも小さい外皮層とを
含み、前記外皮層と前記内皮層との間の光の屈折率の差
の大きさを、外部光を前記外皮層から内皮層側に向けて
取り込み可能な関係としてなる半導体発光装置であり、
外部光を浴びても樹脂ヘッドの表面からの反射光を抑え
て点滅の識別性を高めるとともに発光色に外部光が干渉
しない画質が得られるという作用を有する。
〜15μmの厚さとしてなる請求項1記載の半導体発光
装置であり、外皮層の厚さを5〜15μmとすること
で、光透過性を最大にすることができ、外光の取り込み
を更に促して反射光が効果的に抑えられる。
素子の少なくとも光取出し面を被覆するコア層を前記内
皮層の中に内在させてなる請求項1または2記載の半導
体発光装置であり、半導体発光素子から表面の外皮層ま
での全ての界面での全反射を抑えて発光輝度を高めると
いう作用を有する。
面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形
態におけるLEDランプ型の半導体発光装置の概略縦断
面図である。なお、リードフレームや半導体発光素子の
構成は図2の従来例のものと同じであり、同一の構成部
材については共通の符号で指示しその詳細な説明は省略
する。
ヤ4a,4bを含めて封止してほぼ弾頭状に形成された
樹脂ヘッド5は、マウント部1cのほぼ全体に充填され
たコア層5aと、樹脂ヘッド5のほぼ全体の外郭を占め
る内皮層5bと、この内皮層5bの下端面を除く全周に
展開させた外皮層5cの3層から構成されたものであ
る。
を素材としたものであって、その光の屈折率は約1.5
程度である。これに対して、その上端面すなわち発光面
が内皮層5bとの間に界面を形成して封止されているコ
ア層5aは、たとえばアクリレート系モノマーを素材と
し、その光の屈折率は約1.65程度であり、内皮層5
bよりも大きい。また、外皮層5cは、たとえばフッ素
系ポリマーを素材としたもので、その光の屈折率は1.
41程度であって内皮層5bよりも小さく、厚さは5〜
15μmの範囲であり、好ましくは8〜12μm程度で
ある。そして、図示の例におけるGaN系化合物半導体
膜を用いた半導体発光素子2では、そのp−n接合域の
発光層からの発光に対する屈折率は約2程度である。
体発光素子2を搭載して固定してワイヤ4a,4bをボ
ンディングした後にコーティングによって形成し、この
コア層5aをコーティングしたものを予め製作してお
く。そして、内皮層5bによって全体を封止し、更に外
皮層5cをコーティングすることによって図示の製品が
得られる。
らの発光は、コア層5aから内皮層5b及び外皮層5c
の順に抜けて外部に放出される。
シ樹脂の内皮層5bのみで半導体発光素子2を封止した
ものに相当するが、この構成では半導体発光素子2の屈
折率が約2程度であってエポキシ樹脂では約1.5程度
である。このように半導体発光素子2とこれを封止して
いる樹脂との間の屈折率の差が大きいと、半導体発光素
子2の発光面での全反射率が高くなる。
折率が高いコア層5aを設けることによって、このコア
層5aと半導体発光素子2との間の屈折率の差を、半導
体発光素子2とエポキシ樹脂の内皮層5bとを積層した
ときの屈折率の差よりも小さくしているので、全反射率
を下げることができる。また、内皮層5bと外皮層5c
との間の屈折率の関係も同様なので、これらの層5b,
5cの界面での全反射率も下がる。したがって、従来か
ら用いられているエポキシ樹脂を素材とした内皮層5b
を含むものであっても、コア層5aと外皮層5cとの間
での屈折率の高低の関係によって、放出されるまでの光
路での全反射率が大幅に低減される。その結果、半導体
発光素子2からの光の取出し効率を上げることができ、
発光輝度の向上が可能となる。
の内皮層5bの屈折率よりも小さく、樹脂ヘッド5が曝
されている空気の屈折率(=1)との差を内皮層5bの
エポキシ樹脂が表面を形成している場合よりも小さくで
きる。したがって、昼間の陽光や夜間の照明光が射し込
まれても、これらの光の一部または殆どが外皮層5cか
ら内皮層5b側に取り込まれる。このため、外皮層5c
の表面からの反射光が抑えられ、点灯していないLED
ランプが目立って画像のドットとして現れることがなく
なる。また、点灯しているLEDランプについても、反
射光による影響がないので、輝度が不要に高くなったり
発光色が変わってしまうようなこともない。
範囲とすることで、光の透過率を最大に設定でき、外部
光の取り込みを更に促すことができる。すなわち、一般
的に半導体発光素子の発光波長は、図示のGaN系化合
物半導体を利用するものも含めて380〜780nm程
度である。そして、外皮層5cの屈折率nは1.41な
ので(λ/4n)のN(=自然数)倍で透過率が最大と
なる外皮層5cの厚さは、6.7〜13.8μmであ
る。したがって、5〜15μm程度の範囲の外皮層5c
の厚さとすれば、光の透過率を高くして外部光を取り込
みやすくでき、外部光の反射をより一層抑えることがで
きる。
も光の屈折率が小さい外皮層5cとするとともにその厚
さが光透過性が高くなるように最適化することで、強烈
な陽光等が当たっても表示画質の劣化がなく、高品質の
画像表示が可能となる。また、半導体発光素子2とコア
層5aとの間及び内皮層5bと外皮層5cとの間の屈折
率の差の関係によって、発光輝度が従来構造に比べて上
がるので、より一層鮮明な画像が得られる。
の照明光を浴びても樹脂ヘッドの表面からの反射光が抑
えられるので、高品質の画像が維持され、屋外用のディ
スプレイパネルへの最適化が図られる。
最適化することで、外部光の取り込みが効果的に促さ
れ、画像の高品質化がより一層向上する。
コア層、コア層から内皮層及び内皮層から外皮層のそれ
ぞれで発光の全反射を抑えることができ、発光輝度の向
上が可能となる。
導体発光素子を用いたLEDランプ型の半導体発光装置
の要部を示す縦断面図
プの縦断面図
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体発光素子と、前記半導体発光素子
を搭載して電気的に導通させる搭載導通部材と、前記半
導体発光素子及びその搭載導通部材との導通部を少なく
とも被覆する樹脂ヘッドとを備える半導体発光装置であ
って、前記樹脂ヘッドは、前記半導体発光素子自身の発
光層からの光に対する屈折率よりも小さい内皮層と、前
記内皮層の表面を皮膜し且つ前記内皮層の光の屈折率よ
りも小さい外皮層とを含み、前記外皮層と前記内皮層と
の間の光の屈折率の差の大きさを、外部光を前記外皮層
から内皮層側に向けて取り込み可能な関係としてなる半
導体発光装置。 - 【請求項2】 前記外皮層を5〜15μmの厚さとして
なる請求項1記載の半導体発光装置。 - 【請求項3】 前記半導体発光素子の少なくとも光取出
し面を被覆するコア層を、前記内皮層の中に内在させて
なる請求項1または2記載の半導体発光装置。
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JP10320539A JP2000150965A (ja) | 1998-11-11 | 1998-11-11 | 半導体発光装置 |
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JP (1) | JP2000150965A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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