JP2006086461A

JP2006086461A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JP2006086461A
Application number: JP2004272048A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takegawa; 浩竹川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】光の指向性がより高められた半導体発光装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオード１ｃが樹脂１ｂ内に設けられている。樹脂１ｂには、上側の反射面１ａと下側の反射面１ｄとが設けられている。上側の反射面１ａおよび下側の反射面１ｃは、それぞれ、Ａｇ、Ｎｉまたはそれらの混合物または化合物を含む金属の蒸着またはメッキによって形成されている。発光ダイオード１ｃから出射された光は、上側の反射面１ａおよび下側の反射面１ｄのそれぞれで反射され、指向性を有する光となって樹脂１ｂの外部に導かれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光装置のパッケージに関するものである。

従来より、携帯電話等のキーの照明および／または液晶のバックライトに小型の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が使用されている。近年においては、キーの数が多くなっているが、発光ダイオードの光度が高くなっているため、使用される発光ダイオードの個数は少なくなる傾向にある。特に、コストダウンおよび低消費電力化を図るために、少ない個数の発光ダイオードで効率良くキーの照明が行なわれている。

そのため、図６の携帯電話２ａの概略図に示されるように、発光ダイオード２ｃは１つのキー２ｂの直下に１つずつ配置されるのではなく、キー２ｂ同士の間に発光ダイオード２ｃが設けられている。したがって、図６の携帯電話２ａにおいては、キー２ｂの直下に発光ダイオード２ｃを配置すると１２個必要であるが、図６に示すように、キー２ｂ同士の間に発光ダイオード２ｃが設けられると、６個の発光ダイオードで１２個のキーを照らすことができる。

ただし、キー２ｂ同士の間に発光ダイオード２ｃを設けるためには、発光ダイオード２ｃから発せられた光の指向性の範囲が携帯電話２ａのキー２ｂの位置にシフトされる必要がある。そのため、図７で示されるように、キー２ｂの位置に、発光ダイオード３ｃから出射された光が導かれるように、光の進行方向を変化させるレンズ部３ａ（樹脂３ｂの表面）を有するパッケージが提案されている（特許文献１および特許文献２）。

また、樹脂と空気との間の屈折率の差を利用するために、封止樹脂の表面にＶ溝を形成することによって、キー２ｂの位置に光が導かれるように光の進行方向を変化させる技術も提案されている（特許文献３）。
特開２００２−３４４０２７号公報特開２００４−２０７３６９号公報特開２００４−１６５３５２号公報

図７に示すような発光ダイオード２ｃを封止する樹脂３ｂの形状をレンズ部３ａを有する形状にする方法、または、Ｖ溝で反射させて特定の方向の光強度を強める方法では、カバーケース２ｄに垂直な方向の光の進行方向を、携帯電話２ａのキー２ｂの位置に、完全に向けることは不可能である。また、発光ダイオード２ｃから出射された光が、他の面で一度反射してレンズ部３ａまたはＶ溝に入射し、レンズ部３ａまたはＶ溝から上方（外部）に出射されることを防止することができない。

このように、キー２ｂ同士の間に発光ダイオード２ｃが配置される場合には、発光ダイオード２ｃから出射された光のうち、カバーケース２ｂを透過して外部に出射される光は、キー２ｂの照明に全く役に立たない。そればかりか、カバーケース２ｄから出射される光は、キー２ｂと周囲との間の照明のコントラストを悪化させる。そのため、返ってキー２ｂを見づらくなるという弊害が生じる。また、照明に関与しないカバーケース２ｄから光が出射される分だけ、キー２ｂの照明が暗くなってしまう。つまり、光の利用効率が悪くなる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光の指向性がより高められた半導体発光装置を提供することである。

本発明の半導体発光装置は、発光素子が樹脂で封止され、発光素子が発する光を全反射する反射部が設けられている。また、反射部は、光が所定の位置に導かれるような構造となっている。これによれば、反射部によって全反射された光に指向性をもたせることができる。

また、反射部を外側から覆う部材をさらに備えていれば、反射部を保護することができる。

また、反射部が樹脂の表面に金属めっきが施されることによって形成されていてもよいとともに、樹脂の表面に金属が蒸着されることによって形成されていてもよい。これによれば、簡単に反射部を形成することができる。

また、前述の金属は、Ａｇ、Ｎｉまたはそれらの混合物または化合物を含んでいることが望ましい。これによれば、反射率が高い反射部を簡単に製造することができる。

また、反射部の形状が、円錐の側面または四角錐の側面であって、かつその中心線が発光素子を通過する、または、球面の一部または放物面であって、かつその中心線が発光素子を通過することが望ましい。これによれば、４つの出射部のそれぞれに指向性を有する半導体発光装置を製造することが可能になる。

半導体発光装置が、複数の出射部を備え、反射部によって反射された光が複数の出射部のそれぞれに指向性を有していれば、１つの発光素子で複数の出射部のそれぞれを効率的に照らすことができる。

本発明の実施の形態の半導体発光装置を図を用いて説明する。

（実施の形態１）
まず、図１および図２を用いて、実施の形態１の半導体発光装置を説明する。

図１および図２に示されるように、発光ダイオード１ｃは、樹脂１ｂで覆われることによって封止されている。光の取り出し効率が良好となるようにするため、発光ダイオード１ｃと樹脂１ｂとの屈折率の差は、発光ダイオード１ｃと空気との屈折率の差よりも小さい。樹脂１ｂの上面には、円錐状の凹部が設けられている。その円錐の側面がミラー反射面（全反射）となっている。発光ダイオード１ａから出射された光は、円錐状の凹部からなる上側の反射面１ａ、ならびに、樹脂１ｂの側面および底面を構成する下側の反射面１ｄで反射され、円錐の側面に沿って樹脂１ｂから斜め上方へ出射される。上側の反射面１ａと下側の反射面１ｂとの相対的位置関係（角度および距離など）を変えることによって、所望の指向特性有する出射光が得られる。図２の例では、上側の反射面１ａと下側の反射面１ｄとは、側面側から見た場合に、平行となっている。すなわち、下側の反射面１ｄは、円錐の側面の一部および円形面によって構成されている。また、円錐の底面の円形の中心と円錐の頂点とを結ぶ中心線１ｆ上に発光ダイオード１ｃが設けられている。

また、上側の反射面（ミラー）１ａは、予め円錐形状に成型された樹脂１ｂの凹部に円錐状の金属板を嵌め込み、樹脂１ｂと金属板とを接着することによって形成されるか、円錐形状の凹部の表面に金属がめっきされるか、または、円錐形状の凹部の表面に金属が蒸着されることによって、形成される。その後、上側の反射面１ａを保護するために円錐状の凹部が樹脂１ｅで埋め込まれる。下面の反射面（ミラー）１ｄも、上側の反射面１ａと同様に、金属箔が貼り付けられるか、金属でめっきされるか、または、金属で蒸着されることによって、形成される。なお、金属は、Ａｇ、Ｎｉまたはそれらの混合物または化合物であることが望ましい。

図３は、本発明の実施の形態の半導体発光装置の他の例であって、上側の反射面１ａの形状が角錐であるものである。また、下側の反射面１ｄの側面は、直方体の一部になっているが、角錐の一部になっていてもよい。図６に示されるように、携帯電話２ａのキー２ｂが設けられている面に垂直な方向に見たときに、発光ダイオード２ｃ（他の図では発光ダイオード１ｃ）が４つのキーの間の領域に設けらた場合には、角錐の底面の４つの辺が、４つのキー２ｂと１対１で対向するように配置されれば、４つのキー２ｂのそれぞれに光をより効率良く導くことができる。つまり、４つのキー２ｂの方向に指向性を有するように発光素子１ｃが設けられれば、１つの発光素子１ｃで効率的に４つのキー２ｂを照らすことができる。なお、図３においては、角錐の底面の対角線の交点と角錐の頂点とを結ぶ中心線１ｆ上に発光ダイオード１ｃが設けられている。

また、図４および図５に示されるように、上側の反射面１ａの形状が球面の一部または放物面であってもよい。上側の反射面１ａが球面の一部または方物面であれば、上側の反射面１ａを形作る凹部の形成が容易になる。ただし、球面の原型となる球の中心を通る中心線１ｆ上または方物面の頂点を通る中心線１ｆ上に、発光ダイオード１ｃが位置すれば、４つのキー２ｂのそれぞれに向かう指向性を有する半導体発光装置が形成される。

前述の半導体発光装置によれば、従来技術のように、樹脂と空気の屈折率差を用いて光を曲げたり、反射させたりするのではなく、樹脂１ｂの表面に内側に向いている全反射面（ミラー面）または全反射板（ミラー板）が設けられている。そのため、全反射によって、光が、キー２ｂからのみ出射され、カバーケース２ｄから全く出射されないように、光の指向性が高められている。その結果、光の利用効率が高められている。

また、発光ダイオード１ｃのダイボンド面の下側および側方にも、下側の反射面１ｄが設けられている。そのため、上側および下側の反射面１ａおよび１ｄによって、発光ダイオード１ｃが発する光を多重反射させることによって、キー２ｂから出射される光の出射強度が大きくなるように、光の指向性が調節されている。すなわち、キー２ｂからのみ光が出射されるように、発光ダイオード１ｃから出射されている光が反射面１ａおよび１ｄによって導かれている。なお、図４および図５においては、下側の反射面１ｄは、立方体の一部となっているが、球面の一部または方物面であってもよい。

上述のような各実施の形態の半導体発光装置によれば、屈折によって光が曲げられるのではなく、ミラーによって光が全反射されて、指向性を有する光が取出される。つまり、図１〜図５に示す出射面１ｇからのみ光が出射される。言い換えれば、発光ダイオード１ｃによって発せられた光は、出射面１ｇ以外の面から出射されない。そのため、カバーケース２ｄからの光の漏れが無くなり、効率よくキー２ｂを照明することができる。したがって、発光ダイオード１ｃに通電する電流が小さくてもよいため、消費電力を低減することが可能となる。

また、図７に示す従来技術においては、樹脂３ｂによって形成されたレンズ部３ａで光をうまく反射させるためには、発光ダイオード３ｃが点光源とみなせるぐらいにレンズ部３ａを大きいものにしなければ、発光ダイオード３ｃのダイボンドおよび樹脂３ｂの成形に厳しい位置精度が要求される。しかしながら、本実施の形態の半導体発光素子によれば、ミラー反射を利用しているため、厳しい位置精度が要求されることなく、その小型化を図ることが可能となる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態の半導体発光装置の斜視図である。実施の形態の半導体発光装置の側面図である。実施の形態の半導体発光装置の他の例の上側の反射面が四角錐である半導体発光装置の斜視図である。実施の形態の半導体発光装置のさらに他の例の上側の反射面が球面の一部である半導体装置の断面図である。実施の形態の半導体発光装置の別の例の上側の反射面が放物面である半導体発光装置の断面図である。実施の形態および従来技術における半導体発光装置を携帯電話に組み込んだ場合の模式図である。従来技術の半導体発光装置の断面図である。

符号の説明

１ａ上側の反射面、１ｂ樹脂、１ｃ発光ダイオード、１ｄ下側の反射面、１ｅ樹脂、１ｆ中心線、１ｇ出射面、２ａ携帯電話、２ｂキー、２ｃ発光ダイオード、２ｄカバーケース、３ａレンズ部、３ｂ樹脂、３ｃ発光ダイオード。

Claims

発光素子が樹脂で封止された半導体発光装置であって、
前記発光素子から発せられた光を全反射する反射部が設けられ、
前記反射部は、前記光が所定の位置に導かれるような構造となっている、半導体発光装置。
前記反射部を外側から覆う部材をさらに備えた、半導体発光装置。
前記反射部が前記樹脂の表面に金属めっきが施されることによって形成された、請求項１に記載の半導体発光装置。
前記反射部が前記樹脂の表面に金属が蒸着されることによって形成された、請求項１に記載の半導体発光装置。
前記金属は、Ａｇ、Ｎｉまたはそれらの混合物または化合物を含む、請求項３または４に記載の半導体発光装置。
前記反射部の形状が、円錐の側面または四角錐の側面であって、かつその中心線が前記発光素子を通過する、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光装置。
前記反射部の形状が、球面の一部または放物面であって、かつその中心線が前記発光素子を通過する、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体発光装置。
複数の出射部をさらに備え、
前記反射部によって反射された光が複数の出射部のそれぞれに指向性を有する、請求項１に記載の半導体発光装置。