JP2009176923A - Photoelectron device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電子素子に関し、特に、所定の構造比を有する透明密封構造を含む発光素子に関する。 The present invention relates to an optoelectronic device, and more particularly, to a light emitting device including a transparent sealing structure having a predetermined structural ratio.
発光ダイオードは、光電変換特性を有する固体素子に重要な役割を果たしている。一般的に言えば、発光ダイオードは、電気的性質の異なる二つの半導体層により挟まれる発光層を有する。この二つの半導体層の上方に位置する電極に駆動電流を印加するときに、この二つの半導体層における電子と正孔が発光層に注入し、発光層において結合し発光する。この時に生成された光が全方向性を有し、発光層から発光ダイオード層の各表面を経由して射出する。 Light emitting diodes play an important role in solid state devices having photoelectric conversion characteristics. Generally speaking, a light emitting diode has a light emitting layer sandwiched between two semiconductor layers having different electrical properties. When a driving current is applied to the electrodes located above the two semiconductor layers, electrons and holes in the two semiconductor layers are injected into the light emitting layer, and combined in the light emitting layer to emit light. The light generated at this time is omnidirectional, and is emitted from the light emitting layer via each surface of the light emitting diode layer.
同時に、発光ダイオードは幅広く用いられている光源でもあり、従来の白熱電球や蛍光灯管に比べ、発光ダイオードは、省電力と長寿命の優れた特性を有するので、従来の光源の代わりに、様々な分野、例えば、交通標識、バックライトモジュール、街灯照明、医療設備などの産業に応用されている。発光ダイオード光源の応用と発展につれて、輝度への要求がますます高くなっているので、如何にその発光効率を上げ輝度を向上するかは、当業界の共通な課題となっている。 At the same time, light-emitting diodes are also widely used light sources. Compared with conventional incandescent bulbs and fluorescent lamp tubes, light-emitting diodes have excellent characteristics of power saving and long life. It is applied to various fields, such as industries such as traffic signs, backlight modules, street lighting, and medical equipment. With the application and development of light-emitting diode light sources, the demand for luminance is increasing, so how to increase the luminous efficiency and improve the luminance is a common issue in the industry.
そのうち、一つの研究しがいのある課題は、如何に透明密封構造を設計し発光効率を向上するかである。現在、一般的には、コップ状の構造を採用し、発光ダイオードをコップの中心部に置き、コップと密封膠体の形状設計により光線の分布を調整・制御する。また、密封膠体の材料の選択、底部担体の反射能力及びコップ形状の設計などは、発光効率に影響を与えることもありうる。 One of the challenges that is worth studying is how to improve the luminous efficiency by designing a transparent sealing structure. Currently, generally, a cup-shaped structure is adopted, a light-emitting diode is placed at the center of the cup, and the distribution of light rays is adjusted and controlled by the shape design of the cup and the sealing glue. Also, the choice of sealing glue material, bottom carrier reflectivity and cup shape design, etc. may affect the luminous efficiency.
本発明の目的は、上記の課題を解決する透明密封構造を含む発光素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light emitting device including a transparent sealing structure that solves the above-described problems.
本発明により提供される光電子素子は、担体と、前記担体上に形成される発光素子と、前記担体の表面に形成され、前記発光素子を囲むパターン化構造と、前記発光素子の上方に形成される透明密封構造とを含む。前記パターン化構造は、前記透明密封構造を前記パターン化構造と前記発光素子との間の領域に結集させ、また、透明密封構造におけるにかわの量を制御することにより、所定の構造比を有する透明密封構造を生成することができる。そのうち、発光素子は、発光ダイオードであっても良いが、光電変換特性を有する他の任意の素子であっても良い。 The optoelectronic device provided by the present invention is formed on a carrier, a light emitting device formed on the carrier, a patterned structure formed on the surface of the carrier and surrounding the light emitting device, and above the light emitting device. And a transparent sealing structure. The patterned structure is a transparent structure having a predetermined structure ratio by gathering the transparent sealing structure in a region between the patterned structure and the light emitting device and controlling the amount of glue in the transparent sealing structure. A sealed structure can be created. Among them, the light emitting element may be a light emitting diode, but may be any other element having photoelectric conversion characteristics.
また、本発明により提供された他の光電子素子は、担体と、前記担体に形成され、最大幅zを有する発光素子と、前記発光素子上に形成され、高さy及び前記担体の表面に投射する最大長さxを有する透明密封構造とを含む。そのうち、y/xの値は、0.4〜0.8であり、且つ、z/xの値は、0.3〜0.5である。 In addition, another optoelectronic device provided by the present invention includes a carrier, a light emitting device formed on the carrier and having a maximum width z, and formed on the light emitting device, projected on the height y and the surface of the carrier. And a transparent sealing structure having a maximum length x. Among them, the value of y / x is 0.4 to 0.8, and the value of z / x is 0.3 to 0.5.
さらに、本発明により提供される他の光電子素子は、底部幅がbである凸部を有する担体と、最大幅がaであり、前記凸部の上方に接続される発光素子と、前記凸部と前記発光素子を包み覆い、高さがcである透明密封構造とを含む。そのうち、前記発光素子は、c/2の位置付近に位置し、且つ、a/bの値は、3以下である。 Furthermore, another optoelectronic device provided by the present invention includes a carrier having a convex portion having a bottom width b, a light emitting element having a maximum width a and connected above the convex portion, and the convex portion. And a transparent sealing structure covering and covering the light emitting element and having a height of c. Among them, the light emitting element is located near the position of c / 2, and the value of a / b is 3 or less.
本発明は、光電子素子の発光効率を顕著に向上させることができる。 The present invention can remarkably improve the light emission efficiency of the optoelectronic device.
次に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第一の実施例に係るものであり、そのうち、各符号の意味は、次の通りである。104は担体であり、102は反射層であり、103は発光素子であり、105は透明密封構造であり、107はパターン化構造である。また、以下に述べる他の図における同様な素子が同様な符号で表示され、その説明が省略される。 FIG. 1 relates to the first embodiment of the present invention, and the meaning of each symbol is as follows. 104 is a carrier, 102 is a reflective layer, 103 is a light emitting element, 105 is a transparent sealing structure, and 107 is a patterned structure. In addition, similar elements in other drawings described below are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図1に示すように、本実施例では、主に、担体104の平坦な表面に高反射率を有する反射層102を形成して反射層102の上に発光素子103を形成し、そして、発光素子103の周囲に疏水性を有するパターン化構造107、例えば、発光素子103を包囲する円形パターン化構造、矩形パターン化構造または方形パターン化構造を塗布し、それから、透明密封材料を分注技術により発光素子103の上方に形成する。パターン化構造107は、疎水性を有するので、透明密封材料をパターン化構造107と発光素子103との間の領域に結集させると同時に、分注の時、透明密封材料のにかわの量を制御することにより、図に示すような、固定の凸起形状を有する透明密封構造105を得ることができる。前述したステップのように完成された光電子素子は、発光素子103の下方における反射層102の反射作用により、発光素子103により生成された光を、反射された後に透明密封構造105から射出させる。よって、反射層102と透明密封構造105の組合せ設計により、その光出し効率を大幅に向上することができる。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a
そのうち、発光素子103の最大幅がzであり、透明密封構造105の高さがyであり、透明密封構造105と反射層102との接触面積の最大長さがxである。y/xの値が0.4〜0.8であるときに、その発光効率が高く、好ましくは、y/xの値が約0.6のときである。一方、z/xの値が0.3〜0.5であるときに、発光効率も良くし、好ましくは、z/xの値が約0.4のときである。
Among them, the maximum width of the
担体104は、プリント回路板(PCB)、軟性プリント回路板(FCB)、セラミック基板または複合基板であり、発光素子103を支える役割を果たす以外、さらに、発光素子103により生成された熱を導出し、放熱の効果を達成することもできる。反射層102は、高反射係数を有し、金、銀、アルミ、銅またはそれらの組合せによる合金からなっても良いが、反射性を有する高分子材料からなっても良い。発光素子103は、四元または三元系の発光ダイオードであっても良く、それより発した光は、赤色光、青色光、緑色光、黄色光などであっても良い。パターン化構造107は、疎水性を有する材料からなり、このような材料と透明密封材料との間に表面張力が形成されることができ、これにより、分注の時に、この透明密封材料がパターン化構造107と発光素子103との間の領域に結集され、凸起する透明密封構造105が生成される。そのうち、パターン化構造107は、疎水性機能基を有する高分子材料であっても良く、例えば、メチル基とフッ素基などの機能基を有する高分子材料である。その調製は、ゾルゲル法または高分子重合法を用いて高分子材料を作り、また、スクリーンプリントプロセスまたはインジェクションプリントプロセスなどの方式で担体104の表面に特定のパターン、例えば、リング形、矩形または方形のパターンを形成することである。透明密封構造105は、透明密封材料を分注技術により発光素子103上に形成し、加熱により硬化成形させることによって形成され、そのうち、この透明密封材料は、高い光透過性を有する有機絶縁材料、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、シリコン樹脂またはそれらの組合せによる材料などである。
The
図2は、本発明の第二の実施例に係るものであり、第一の実施例に述べたように、担体(図示せず)上に高反射率を有する反射層102を形成した後に、反射層102上に発光素子103を形成し、そして、分注技術により透明密封材料を発光素子103の上方に形成し、透明密封材料のにかわの量を制御することにより、特定の凸起形状を有する透明密封構造105を形成する。本発明に最適な発光効率を持たせるために、この透明密封構造105の寸法は、一定の組合せと設計を有さなければならない。図2に示すように、発光素子103の最大幅がzであり、透明密封構造105の高さがyであり、透明密封構造105と反射層102の接触面の最大長さがxである。そのうち、発光素子103は、良く見かける15〜40milのチップを採用する。分注の条件を変化し、発光素子103の上方に凸起形状を有する各種の透明密封構造105を形成することにより、y/xの値が異なるときに生成された各種の発光効率を獲得し、また、両者を座標軸として図を作成し、その結果が図4Aに示される。図4Aに示すように、チップのサイズにもかかわらず、y/xの値が0.4〜0.8にあるときに、その発光効率が高く、特に、y/xの値が約0.6であるときに、その発光効率が一番高い。また、透明密封構造105のy/xの値が0.5に固定されるときに、各種のz/xの値を変化すると同時に、それぞれの発光効率を獲得し、また、両者を座標軸として図を作成し、その結果が図4Bに示すように、チップのサイズにもかかわらず、z/xの値が0.3〜0.5にあるときに、その発光効率が高く、特に、z/xの値が約0.4であるときに、その発光効率が一番高い。
FIG. 2 relates to a second embodiment of the present invention, and as described in the first embodiment, after forming a
図3は、本発明の第三の実施例に係るものであり、さらに、発光素子103の表面に蛍光粉層108を塗布することにより、波長変換の目的を達成する。そのうち、発光素子103は、InGaN系の発光ダイオードであっても良く、青色光を発し、蛍光粉層108におけるYGA系の黄色蛍光粉を励起させることにより、白色光を生成する。
FIG. 3 relates to the third embodiment of the present invention, and further, the object of wavelength conversion is achieved by applying a
本発明の第四の実施例は図5に示され、第二の実施例における発光素子103の代わりに複数の発光素子123、133及び143を用い、そのうち、発光素子123、133及び143は、異なる色の光、例えば、赤色光、緑色光及び青色光を発し、また、透明密封構造105においてそれらを混光し白色光を生成する。図に示すように、複数の発光素子123、133及び143による配列の最大幅がzであり、透明密封構造105の高さがyであり、透明密封構造105と反射層102の接触面の最大長さがxであり、そのうち、y/xの値が0.4〜0.8であり、好ましくは、0.6であり、且つ、z/xの値が0.3〜0.5であり、好ましくは、0.4である。
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. 5, and a plurality of
図6は、本発明の第五の実施例に係るものであり、図6に示すのは、電球式光電子素子であり、凸部203を有する担体202と、この凸部203の上方に形成される発光素子204と、凸部203と発光素子204を包み覆う透明密封構造205とを含む。そのうち、発光素子204の幅がaであり、凸部203の底部幅がbであり、透明密封構造205の高さがcである。この電球式光電子素子の発光効率を向上するために、発光素子204の幅と凸部203の底部幅の比a/bは、好ましくは、3以下であり、また、発光素子204は、c/2の位置付近に位置する。また、この発光素子204は、色の異なる複数の発光素子に取り代わることも可能であり、例えば、赤色、緑色及び青色からなる白色の光源である。同時に、凸部203の底部付近において、パターン化構造206を形成しても良く、このパターン化構造206は、凸部203の底部周囲において凸部203を囲むように形成され、これにより、次の段階に形成された透明密封構造205を凸部203の上方に結集させることができるので、円形に近い球体を獲得することができる。
FIG. 6 relates to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 6 shows a light bulb type optoelectronic device, which is formed above a
図7は、バックライトモジュール装置を示すものである。そのうち、バックライトモジュール装置700は、前述した実施例の何れに述べた光電子素子711からなる光源装置710と、光源装置710の光出し経路上に設置され、光を適当に処理した後に射出させる光学装置720と、光源装置710に必要な電源を提供するための電源供給システム730とを含む。
FIG. 7 shows a backlight module device. Among them, the
図8は、照明装置を示すものである。この照明装置は、車両のライト、街灯、懐中電灯、路上ライト、指示ライトなどである。そのうち、照明装置800は、前述した実施例の何れに述べた光電子素子811からなる光源装置810であり、光源装置810に必要な電源を提供するための電源供給システム820と、電流を光源装置810に入力させることを制御するための制御素子830とを含む。
FIG. 8 shows a lighting device. The lighting device is a vehicle light, a street light, a flashlight, a road light, an instruction light, and the like. Among them, the
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の範囲に属する。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment, and all modifications to the present invention are within the scope of the present invention unless departing from the spirit of the present invention.
102 反射層
104 担体
105 透明密封構造
107 パターン化構造
108 蛍光粉層
103、123、133、143、204 発光素子
202 担体
203 凸部
205 透明密封構造
700 バックライトモジュール装置
710 光源装置
711 光電素子
720 光学装置
730 電源供給システム
800 照明装置
810 光源装置
811 光電子素子
820 電源供給システム
830 制御素子
102
Claims (19)
前記担体に形成される発光素子と、
前記担体に形成され、前記発光素子を囲むパターン化構造と、
前記発光素子に形成され、前記パターン化構造と前記発光素子との間に位置する透明密封構造と、
を含む、
光電子素子。 A carrier;
A light emitting device formed on the carrier;
A patterned structure formed on the carrier and surrounding the light emitting element;
A transparent sealing structure formed on the light emitting element and positioned between the patterned structure and the light emitting element;
including,
Optoelectronic device.
請求項1に記載の光電子素子。 The surface of the carrier is flat;
The optoelectronic device according to claim 1.
請求項1に記載の光電子素子。 The patterned structure is made of a material having hydrophobicity, and the material is a polymer material having a functional group including a methyl group and a fluorine group.
The optoelectronic device according to claim 1.
請求項1に記載の光電子素子。 A fluorescent powder layer covering the light emitting device;
The optoelectronic device according to claim 1.
請求項1に記載の光電子素子。 If the maximum width of the light emitting element is z, the height of the transparent sealing structure is y, and the maximum length that the transparent sealing structure projects on the surface of the carrier is x, the value of y / x is 0. 4 to 0.8, or the value of z / x is 0.3 to 0.5,
The optoelectronic device according to claim 1.
請求項1に記載の光電子素子。 A reflective layer positioned between the carrier and the light emitting device;
The optoelectronic device according to claim 1.
前記担体の上に形成され、最大幅がzである発光素子と、
前記発光素子の上に形成され、高さがyであり、前記担体の表面に投射する最大長さがxである透明密封構造と、
を含み、
前記y/xの値が0.4〜0.8である、
光電子素子。 A carrier;
A light emitting device formed on the carrier and having a maximum width of z;
A transparent sealing structure formed on the light emitting element, the height is y, and the maximum length projected onto the surface of the carrier is x;
Including
The value of y / x is 0.4 to 0.8,
Optoelectronic device.
請求項7に記載の光電子素子。 The value of y / x is about 0.6;
The optoelectronic device according to claim 7.
請求項7に記載の光電子素子。 The value of z / x is 0.3 to 0.5,
The optoelectronic device according to claim 7.
請求項7に記載の光電子素子。 A fluorescent powder layer covering the light emitting device;
The optoelectronic device according to claim 7.
請求項7に記載の光電子素子。 A reflective layer located below the light emitting device;
The optoelectronic device according to claim 7.
請求項7に記載の光電子素子。 The light emitting element is composed of a plurality of light emitting elements, and the maximum width z is a maximum width of an array formed by the plurality of light emitting elements.
The optoelectronic device according to claim 7.
請求項7に記載の光電子素子。 Further comprising a patterned structure formed on the carrier and surrounding the light emitting device;
The optoelectronic device according to claim 7.
最大幅がaであり、前記凸部の上方に接続される発光素子と、
高さがcであり、前記凸部及び前記発光素子を包み覆う透明密封構造と、
前記発光素子は、c/2の位置付近に位置する、
光電子素子。 A carrier having a convex part with a bottom width of b;
A light emitting element having a maximum width of a and connected above the convex portion;
A transparent sealing structure having a height c and enclosing the convex portion and the light emitting element;
The light emitting element is located near the position of c / 2,
Optoelectronic device.
請求項14に記載の光電子素子。 The value of a / b is 3 or less,
The optoelectronic device according to claim 14.
請求項14に記載の光電子素子。 The light emitting element is a plurality of light emitting elements of different colors;
The optoelectronic device according to claim 14.
請求項14に記載の光電子素子。 Further comprising a patterned structure formed near the bottom of the convex part,
The optoelectronic device according to claim 14.
前記光源装置の光出し経路に位置する光学装置と、
前記光源装置に必要な電源を提供する電源供給システムと、
を含む、
バックライトモジュール装置。 A light source device comprising the optoelectronic element according to any one of claims 1 to 17,
An optical device located in the light output path of the light source device;
A power supply system for providing power necessary for the light source device;
including,
Backlight module device.
前記光源装置に必要な電源を提供する電源供給システムと、
前記電源を前記光源装置に入力することを制御する制御素子と、
を含む、
照明装置。 A light source device comprising the optoelectronic element according to any one of claims 1 to 17,
A power supply system for providing power necessary for the light source device;
A control element for controlling input of the power source to the light source device;
including,
Lighting device.
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