JP2013016567A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の発光素子を備えた発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device including a plurality of light emitting elements.
従来、赤色、緑色、青色の三つの発光素子を内蔵し、該三つの発光素子の少なくとも赤色の発光素子を半導体レーザ素子とする発明が提案された(特許文献1参照)。 Conventionally, an invention has been proposed in which three light emitting elements of red, green, and blue are incorporated, and at least the red light emitting element of the three light emitting elements is a semiconductor laser element (see Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の発明では、複数の発光素子から生じた光が、その複数の発光素子からそれぞれ取り出されるという問題があった。 However, the conventional invention has a problem that light generated from a plurality of light emitting elements is extracted from the plurality of light emitting elements.
そこで、本発明は、複数の発光素子から生じた光を1つの発光素子から取り出すことができる発光装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light-emitting device that can extract light generated from a plurality of light-emitting elements from one light-emitting element.
本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。 According to the present invention, the above problem is solved by the following means.
本発明は、基体と、前記基体上に設けられた端面発光型素子と、前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、を備え、前記端面発光型素子は、前記発光ダイオード素子の上面よりも上に発光領域を有する、ことを特徴とする発光装置である。 The present invention provides a substrate, an end surface light emitting element provided on the substrate, and the substrate on the base so as to intersect an axis substantially perpendicular to the light emitting end surface starting from the light emitting end surface of the end surface emitting element. The light emitting device is characterized in that the end surface light emitting element has a light emitting region above an upper surface of the light emitting diode element.
また、本発明は、前記端面発光型素子の発光波長は、前記発光ダイオード素子の発光ピーク波長より長い、ことを特徴とする上記の発光装置である。 Further, the present invention is the above light emitting device, wherein the emission wavelength of the edge-emitting element is longer than the emission peak wavelength of the light emitting diode element.
また、本発明は、前記発光ダイオード素子の上面に、光学構造を備える、ことを特徴とする上記の発光装置である。 In addition, the present invention is the light emitting device described above, wherein an optical structure is provided on the upper surface of the light emitting diode element.
また、本発明は、前記発光ダイオード素子は、成長用基板が剥離されている、ことを特徴とする上記の発光装置である。 Further, the present invention is the above light emitting device, wherein the light emitting diode element has a growth substrate peeled off.
また、本発明は、前記端面発光型素子を複数備えた、ことを特徴とする上記の発光装置である。 In addition, the present invention is the light-emitting device described above, characterized in that a plurality of the edge-emitting elements are provided.
また、本発明は、前記複数の端面発光型素子が異なる方向から前記発光ダイオード素子に光を出射する、ことを特徴とする上記の発光装置である。 Further, the present invention is the above light emitting device, wherein the plurality of end surface light emitting elements emit light to the light emitting diode element from different directions.
また、本発明は、前記発光ダイオード素子の側面における少なくとも一部領域に絶縁性光反射材が設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。 Further, the present invention is the light emitting device described above, wherein an insulating light reflecting material is provided in at least a partial region on the side surface of the light emitting diode element.
また、本発明は、前記発光ダイオードの周囲に、前記絶縁性反射材を被覆して、光吸収材が設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。 Further, the present invention is the above light emitting device, wherein the light emitting diode is provided around the light emitting diode so as to cover the insulating reflective material.
また、本発明は、前記発光ダイオード素子及び前記端面発光型素子は、封止材で封止される、ことを特徴とする上記の発光装置である。 Further, the present invention is the above light emitting device, wherein the light emitting diode element and the end surface light emitting element are sealed with a sealing material.
また、本発明は、前記発光ダイオード素子の上面には、該発光ダイオード素子の光により励起される蛍光体を含む波長変換部材が設けられる、ことを特徴とする上記の発光装置である。 Further, the present invention is the above light emitting device, wherein a wavelength conversion member including a phosphor excited by light of the light emitting diode element is provided on an upper surface of the light emitting diode element.
本発明によれば、複数の発光素子から生じた光を1つの発光素子から取り出すことができる発光装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light-emitting device which can take out the light produced from the several light emitting element from one light emitting element can be provided.
以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。なお、説明の対象でない部材については、図示を適宜省略することがある。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated, referring attached drawing. Note that illustration of members that are not the subject of explanation may be omitted as appropriate.
図1は、本発明の実施形態に係る発光装置の概略概念図である。 FIG. 1 is a schematic conceptual diagram of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る発光装置は、基体11と、基体11上に設けられた端面発光型素子13と、発光ダイオード素子12と、を備えている。発光ダイオード素子12は、端面発光型素子13の光出射端面に略垂直な軸と交わるように設けられる。この軸は、端面発光型素子13の光出射端面内、より好ましくは、端面発光型素子13の光出射端面内の発光領域(端面発光型素子13の光導波路の端面に相当する領域)内を起点とする。なお、以降、この軸を、端面発光型素子13の光軸とも記す。
As shown in FIG. 1, the light emitting device according to the embodiment of the present invention includes a
本発明の実施形態に係る発光装置においては、端面発光型素子13が、発光ダイオード素子12の上面よりも上に発光領域を有し、端面発光型素子13の光が、発光ダイオード素子12の上面に入射し発光ダイオード素子12から取り出される。
In the light emitting device according to the embodiment of the present invention, the end surface
したがって、本発明の実施形態に係る発光装置によれば、複数の発光素子(発光ダイオード素子12と端面発光型素子13)から生じた光を1つの発光素子(発光ダイオード素子12)から取り出すことができる。このため、複数の発光素子から生じた光を1つの発光素子に相当する微小領域から取り出すことができる。
Therefore, according to the light emitting device according to the embodiment of the present invention, light generated from a plurality of light emitting elements (light
複数の発光素子から生じた光を複数の発光素子からそれぞれ取り出す形態の場合、光学系(レンズ)を通すと色むらが生じてしまい、照明装置や液晶バックライトなどのシステムの光学性能を低下させる原因となる。しかしながら、本発明の実施形態に係る発光装置によれば、このような色むらを効果的に抑制することが可能となる。また、略同色発光の発光素子を複数用いる形態の場合、輝度むらを効果的に抑制することもできる。 In the case of taking out light generated from a plurality of light emitting elements from each of the plurality of light emitting elements, color unevenness occurs when the optical system (lens) is passed through, thereby reducing the optical performance of a system such as a lighting device or a liquid crystal backlight. Cause. However, according to the light emitting device according to the embodiment of the present invention, such color unevenness can be effectively suppressed. Further, in the case of using a plurality of light emitting elements emitting substantially the same color, uneven luminance can be effectively suppressed.
なお、本発明の実施形態に係る発光装置では、発光ダイオード素子12の上面を発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光を取り出す主光取出し面とする。このようにすれば、複数の発光素子の光を発光ダイオード素子12全体から取り出す場合よりも、光が取り出される領域をより限定することができる。
In the light emitting device according to the embodiment of the present invention, the upper surface of the light
以下、詳細に説明する。 Details will be described below.
[基体]
基体11としては、例えば、配線が設けられた実装用基板を用いることができる。また、キャビティが形成され、リードフレームと、これを一体的に保持する成形体と、を備えるパッケージでもよい。基体11上には、発光ダイオード素子12と端面発光型素子13とが設けられる。
[Substrate]
As the
基体11は、例えば、斜面や高台などの高所14を有している。端面発光型素子13は、このような高所14の上に設けられ、発光ダイオード素子12の上面よりも上に発光領域を有しており、端面発光型素子13の光は、発光ダイオード素子12の上面に入射する。
The
発光ダイオード素子12と端面発光型素子13は、基体11の上面に載置することにより基体11上に直接的に設けることもできるし、基体11の上面に載置されたサブマウントなどに載置することにより基体11上に間接的に設けることもできる。なお、本実施形態では、端面発光型素子13がサブマウント15に載置されて基体11上に設けられる。
The light
発光ダイオード素子12から取り出される光を効率良く装置外部に出射させるために、基体11の上部を、透光性を有するように構成してもよい。このような基体11は、透光性樹脂又はガラス等の成形体を新たに接着したり、基体11を透光性の部位と光反射性の部位に分けて成形したり、することで構成することができる。
In order to efficiently emit the light extracted from the light
[発光ダイオード素子]
(発光ダイオード素子の一例)
発光ダイオード素子12としては、各種の発光ダイオード素子を用いることができる。また、例えば、成長用基板に素子構造を構成する半導体層を成長させたものを発光ダイオード素子12として用いることができるほか、成長用基板が剥離された素子構造を構成する半導体層を発光ダイオード素子12として用いることもできる。この場合、発光ダイオード素子12の光を上方に効率良く取り出しやすくすることができる。なお、半導体層の厚みは、例えば3μm〜10μmである。
[Light emitting diode element]
(Example of light-emitting diode element)
As the light
<半導体層>
半導体層としては、例えば、窒化物半導体層を用いることができる。窒化物半導体は、その組成により、バンドギャップエネルギーを紫外域〜可視・赤外域に相当する範囲で変えることができる。特に、窒化物半導体は、紫外光や青色光など短波長の光を効率良く出射可能な半導体層を構成することができる。このような短波長の光を効率良く出射可能な窒化物半導体層は、緑・赤色光など、それより長波長の光を吸収しにくい。このため、発光ダイオード素子12の半導体層に窒化物半導体層を用いることで、端面発光型素子13の光の吸収による損失を抑え、端面発光型素子13の光を効率良く取り出すことができる。
<Semiconductor layer>
As the semiconductor layer, for example, a nitride semiconductor layer can be used. The nitride semiconductor can change the band gap energy in a range corresponding to the ultraviolet region to the visible / infrared region depending on its composition. In particular, a nitride semiconductor can constitute a semiconductor layer capable of efficiently emitting short-wavelength light such as ultraviolet light and blue light. Such a nitride semiconductor layer capable of efficiently emitting short-wavelength light is unlikely to absorb longer-wavelength light such as green and red light. For this reason, by using a nitride semiconductor layer for the semiconductor layer of the light emitting
<基板>
発光ダイオード素子12は、半導体層と基板を備えたものでもよい。基板としては、透光性基板を用いることが好ましい。また、基板の厚みは、例えば、50μm〜200μmとする。なお、基板は、半導体層を成長させるために用いる成長用基板であってもよいし、半導体層に貼り付けられた基板であってもよい。半導体層に基板を貼り付ける場合は、例えば、リフトオフなどにより半導体層から成長用基板を剥離する。その後、透光性の接着剤を介して、又は熱圧着や表面活性化接合などで直接的に、半導体層に基板を貼り付ければ、光を効率良く取り出しやすい。成長用基板は、例えば、サファイア基板やGaN基板などを用いることができる。半導体層に貼り付けられる基板は、これらに加え、ガラス基板などを用いることができ、蛍光体を含有するものでもよい。また、半導体層を上面側とする場合、銅、タングステン、又はこれらの合金等の金属の基板や、シリコン基板などを用いることもできる。
<Board>
The light emitting
(発光ダイオード素子の実装)
発光ダイオード素子12は、例えば、正電極と負電極とを同一面側に設け、金バンプなどを用いて基体11にフリップチップ実装することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子12の上面側の電極やワイヤが不要となるため、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光利用効率を向上させることができる。
(Light-emitting diode element mounting)
For example, the light-emitting
この場合、発光ダイオード素子12の電極としては、例えば、銀、アルミニウム等の高反射性導電材料を用いることができる。このようにすれば、光が電極にて効率良く反射し発光ダイオード素子12の上面に向かうため、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光利用効率を向上させることができる。
In this case, as the electrode of the light emitting
また、発光ダイオード素子12の電極の下方(例えば電極と実装用基板との間)には、絶縁性光反射材を充填させることができる。このようにすれば、光が絶縁性光反射材にて効率良く反射し発光ダイオード素子12の上面に向かうため、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光利用効率を向上させることができる。この場合、発光ダイオード素子12の電極は、ITO等の透光性導電材料を用いて透光型電極としてもよい。
Further, an insulating light reflecting material can be filled under the electrode of the light emitting diode element 12 (for example, between the electrode and the mounting substrate). In this way, light is efficiently reflected by the insulating light reflecting material and travels toward the upper surface of the light emitting
(発光ダイオード素子の側面における絶縁性光反射材)
発光ダイオード素子12の側面における少なくとも一部領域には、絶縁性光反射材を設けることができる。特に、発光ダイオード素子12のすべての側面に絶縁性光反射材を設けることが好ましい。このようにすれば、絶縁性光反射材を見切りとして、発光ダイオード素子12の上面を発光領域として明確に特定することができる。また、発光ダイオード素子12に入射した端面発光型素子13の光が絶縁性光反射材で反射して発光ダイオード素子12の上面から取り出されやすくなるため、端面発光型素子13の光利用効率を向上させることができる。さらに、絶縁性光反射材で反射した光が散乱されるため、発光ダイオード素子12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
(Insulating light reflecting material on the side of the light emitting diode element)
An insulating light reflecting material can be provided in at least a partial region on the side surface of the light emitting
さらに、端面発光型素子13の光のうち、発光ダイオード素子12以外の部分に照射される光を吸収させるために、発光ダイオード素子12の周囲に光吸収材を設けてもよい。これにより、発光ダイオード素子12の上面を発光領域としてより明確に特定することができる。特に、光吸収材は、発光ダイオード素子12の側面に設けられた絶縁性光反射材を被覆するように設けられることが好ましい。これにより、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光を効率良く取り出しながら、発光ダイオード素子12の上面を発光領域として明確に特定することができる。光吸収材には、カーボン等を用いることができる。
Further, a light absorbing material may be provided around the light emitting
なお、絶縁性光反射材は、透光性部材に配合して接着したり電気泳動電着したりすることにより、発光ダイオード素子12の側面における少なくとも一部領域に固着させる。光吸収材は、透光性部材に配合して、基体上又は絶縁性光反射材上に固着させればよい。
The insulating light reflecting material is fixed to at least a partial region on the side surface of the light emitting
(発光ダイオード素子の上面における波長選択性材)
発光ダイオード素子12の上面には、端面発光型素子13の光を反射しその他の光を透過する波長選択性材(例えば誘電体多層膜)を設けることができる。
(Wavelength selective material on the upper surface of the light emitting diode element)
On the upper surface of the light emitting
このようにすれば、端面発光型素子13の光が波長選択性材で反射して発光ダイオード素子12の上面から取り出されやすくなり、発光ダイオード素子12の光などが波長選択性材を透過して発光ダイオード素子12の上面から取り出されやすくなるため、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光利用効率を向上させることができる。
In this way, the light from the edge-emitting
(光学構造)
<発光ダイオード素子の上面>
発光ダイオード素子12の上面には光学構造を形成することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光が発光ダイオード素子12の上面で進行方向を変え、発光ダイオード素子12の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
(Optical structure)
<Top surface of light emitting diode element>
An optical structure can be formed on the upper surface of the light emitting
基板と半導体層を備えた発光ダイオード素子12を用いて、基板を上面側とする場合は、基板をエッチングやレーザ加工、ブラスト加工で直接加工する方法や、透光性部材を基板に印刷成形する方法などにより、上記の光学構造を形成することができる。
When the light emitting
また、基板と半導体層を備えた発光ダイオード素子12を用いて、半導体層を上面側とする場合、又は基板を備えない発光ダイオード素子12を用いる場合は、発光ダイオード素子12の半導体層や電極をエッチング等で直接加工する方法や、透光性部材を半導体層や電極に印刷成形する方法などにより、上記の光学構造を形成することができる。
In addition, when the light emitting
<発光ダイオード素子の基板における半導体層側の面>
発光ダイオード素子12が基板と半導体層を備える場合には、発光ダイオード素子12の基板における半導体層側の面にも光学構造を形成することができる。このようにすれば、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光が基板の半導体層側の面で進行方向を変え、発光ダイオード素子12の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。
<Semiconductor layer side surface of light emitting diode element substrate>
When the light emitting
<発光ダイオード素子の基板内部>
発光ダイオード素子12が基板と半導体層を備える場合には、発光ダイオード素子12の基板内部にも光学構造を形成することができる。このようにすれば、基板内部で光が進行方向を変え、発光ダイオード素子12の上面から取り出されやすくなると共に、発光ダイオード素子12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。この場合の光学構造は、フェムト秒レーザなどを用いて形成することができる。
<Inside of light emitting diode element substrate>
When the light emitting
<光学構造の一例>
図2は、光学構造の一例を説明する図である。光学構造としては、例えば、凸及び/又は凹を好ましく用いることができる。凸や凹は、規則的に形成することができるほか、不規則に形成することもできる。規則的に形成される凸や凹としては、例えば、図2(a)に示すレンズや図2(b)に示すプリズムなどの単一の凸や凹から構成されるもののほか、回折格子など、複数の凸や凹がパターンを以て構成されるものを一例として挙げることができる。この複数の凸や凹は各々、上記レンズやプリズムであってもよいし、図2(c)に示す断面視台形状の多面体(側面は傾斜又は湾曲していることが好ましい)のようなものでもよい。また、不規則に形成される凸や凹としては、例えば、粗面化処理された面上の凹凸(図2(d))などを一例として挙げることができる。
<Example of optical structure>
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an optical structure. As the optical structure, for example, convex and / or concave can be preferably used. Convex and concave portions can be formed regularly or irregularly. Examples of the regularly formed convexes and concaves include, for example, a single convex or concave component such as a lens shown in FIG. 2A or a prism shown in FIG. An example in which a plurality of protrusions and recesses are configured by a pattern can be given. Each of the plurality of convexes and concaves may be the lens or the prism, or a polyhedron having a trapezoidal cross-sectional view (preferably the side surface is inclined or curved) as shown in FIG. But you can. Examples of irregularly formed protrusions and depressions include, for example, unevenness on the roughened surface (FIG. 2D).
図3は、光学構造の一例を説明する図である。図3に示すように、光学構造は、端面発光型素子13の光出射端面に対して略平行な方向に延伸する、規則的な凹凸構造として設けることができる。このようにプリズムや回折格子などの光学構造を形成すれば、端面発光型素子13の光出射端面に略垂直な面内(図3中のθY方向)における、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の配光の調整が容易になる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an optical structure. As shown in FIG. 3, the optical structure can be provided as a regular concavo-convex structure extending in a direction substantially parallel to the light emitting end face of the edge-emitting
(発光ダイオード素子の上面における波長変換部材)
発光ダイオード素子12の上面には、波長変換部材を設けることができる。このようにすれば、発光ダイオード素子12や端面発光型素子13の光を波長変換することができるため、多波長化が容易になる。波長変換部材は、例えば、蛍光体を含むものであり、透光性部材に配合して接着したり電気泳動電着したりすることにより発光ダイオード素子12の上面に固着する。蛍光体は、発光ダイオード素子12の光により励起されるものであればよい。
(Wavelength conversion member on the upper surface of the light emitting diode element)
A wavelength conversion member can be provided on the upper surface of the light emitting
なお、発光波長が青である1つの発光ダイオード素子12と、発光波長が赤である1つの端面発光型素子13と、発光波長が黄である蛍光体を含む波長変換部材と、を設ければ、発光ダイオード素子12と蛍光体から得られる白色光に赤味を追加できるようになり、演色性のより高い発光が可能となる。
If one light emitting
(発光ダイオード素子の上面における光散乱材)
発光ダイオード素子12の上面には、光散乱材を含む透光性部材などを設けることができる。このようにすれば、光散乱材を含む透光性部材などで光が散乱されるため、発光ダイオード素子12の上面における光強度の均一性を向上させることができる。なお、光散乱材を含む透光性部材は、例えば、接着や電気泳動電着などにより発光ダイオード素子12の上面に固着させる。
(Light scattering material on the upper surface of the light emitting diode element)
A translucent member containing a light scattering material or the like can be provided on the upper surface of the light emitting
[端面発光型素子]
(端面発光型素子と指向性)
端面発光型素子13としては、指向性のある光を端面から出射する発光素子であり、素子構造を構成する半導体層内に、光出射端面に略垂直な方向に延伸する光導波路を有する。具体的な端面発光型素子13としては、例えば、半導体レーザ素子やスーパールミネッセンス・ダイオードなどの発光素子を用いることができる。これらを用いれば、端面発光型素子13の光を発光ダイオード素子12の上面に効率良く入射させることが可能となる。
[Edge-emitting device]
(Edge-emitting elements and directivity)
The edge-emitting
(端面発光型素子の発光波長)
端面発光型素子13の発光波長は、発光ダイオード素子12の発光ピーク波長より長い、ことが好ましい。発光ダイオード素子は、通常、発光ピーク波長より短波長域において、光を極端に吸収しやすくなる。したがって、このようにすれば、端面発光型素子13の光が発光ダイオード素子12に吸収されにくいため、端面発光型素子13の光を発光ダイオード素子12から取り出しやすくなり、端面発光型素子13の光利用効率が向上する。
(Emission wavelength of edge-emitting element)
The emission wavelength of the edge-emitting
(端面発光型素子の数)
端面発光型素子13は、複数設けることができる。このようにすれば、それぞれの端面発光型素子13として異なる波長の光を出射する素子を用いることで、容易に多波長化することができる。また、電力を複数の端面発光型素子13に分けて投入することが可能となるため、熱源(端面発光型素子13)を分散することができる。
(Number of edge-emitting elements)
A plurality of edge-emitting
なお、発光波長が緑と赤である2つの端面発光型素子13と、発光波長が青である1つの発光ダイオード素子12とを設ければ、白色光源を容易に得ることができる。
A white light source can be easily obtained by providing two end surface
図4は、複数の端面発光型素子が異なる方向から発光ダイオード素子に光を出射するように配置された様子の一例を示す平面図である。 FIG. 4 is a plan view showing an example of a state in which a plurality of end surface light emitting elements are arranged to emit light to the light emitting diode elements from different directions.
図4に示すように、複数の端面発光型素子13は、異なる方向から発光ダイオード素子12に光を出射するよう配置することができる。このようにすれば、より熱源が分散できると共に、多波長化が容易になる。
As shown in FIG. 4, the plurality of end surface
特に、複数の端面発光型素子13は、それらの光軸が発光ダイオード素子12の中心軸に対して、略回転対称つまり基体11上面視において等配配置(例えば、2つの端面発光型素子13を配置する場合は180°間隔で配置し、3つの端面発光型素子13を配置する場合は120°間隔で配置)となるように配置することが好ましい。
In particular, the plurality of end surface
上記のように複数の端面発光型素子13を等配配置すれば、発光ダイオード素子12から取り出される端面発光型素子13の光の配光の偏りを低減することが可能となる。これは、特に、発光波長が略同一の端面発光型素子13を配置する場合に有効である。また、発光波長が略同一の複数の端面発光型素子13を1組として、発光波長が異なる複数組の端面発光型素子を用いる場合に適用してもよい(例えば、発光波長が赤である2つの端面発光型素子を基体上面視において180°間隔で配置し、その間に(例えば赤の端面発光型素子に対して90°間隔で)発光波長が緑である2つの端面発光型素子を同様に180°間隔で配置)。
If the plurality of end surface
(端面発光型素子の傾斜角)
端面発光型素子13は、その光軸が発光ダイオード素子12の中心軸に対して0°より大きく45°より小さくなるように傾斜させて配置することが好ましい。このようにすれば、端面発光型素子13の光を発光ダイオード素子12に効率良く入射させることができる。なお、端面発光型素子13を、その出射光が透光性発光ダイオード素子12の上面に対して垂直に入射するように、配置することもできる。
(Tilt angle of edge-emitting element)
The edge-emitting
[発光ダイオード素子と端面発光型素子との間]
発光ダイオード素子12と端面発光型素子13との間には、レンズなどの光学部品を設けることができる。このようにすれば、端面発光型素子13から出射された光の向きを調整できるため、端面発光型素子13の光利用効率を向上させることができる。光学部品は、例えば、端面発光型素子13を載置するサブマウント15の発光ダイオード素子12側の上面に設けることができる。
[Between light-emitting diode element and edge-emitting element]
An optical component such as a lens can be provided between the light emitting
[封止]
発光ダイオード素子12と端面発光型素子13とは、封止材で封止することができる。封止材は、例えば透光性樹脂又はガラスを用いることができる。このようにすれば、発光ダイオード素子12と端面発光型素子13の間の屈折率を高め、端面発光型素子13の指向性を高められるため、発光ダイオード素子12及び端面発光型素子13の光利用効率を向上させることができる。
[Sealing]
The light emitting
[各種部材]
以上本発明の実施形態に係る発光装置について説明したが、上記で説明した絶縁性光反射材、光反射材、透光性部材、光散乱材、及び蛍光体としては、例えば、次のものを用いることができる。
[Various materials]
Although the light emitting device according to the embodiment of the present invention has been described above, as the insulating light reflecting material, the light reflecting material, the translucent member, the light scattering material, and the phosphor described above, for example, the following can be used. Can be used.
(絶縁性光反射材)
絶縁性光反射材としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウムの無機粉末、またはそれらの混合物を用いることができる。
(Insulating light reflector)
As the insulating light reflecting material, for example, inorganic powder of silicon dioxide, titanium dioxide, aluminum oxide, calcium carbonate, barium sulfate, or a mixture thereof can be used.
(光反射材)
光反射材としては、前述の絶縁性光反射材に加えて、例えば、アルミニウムや銀の金属系反射材を用いることできる。
(Light reflecting material)
As the light reflecting material, in addition to the insulating light reflecting material described above, for example, a metallic reflecting material such as aluminum or silver can be used.
(透光性部材)
透光性部材としては、例えば、脂環式エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ガラス前駆体、またはそれらの混合物を用いることができる。
(Translucent member)
As the translucent member, for example, an alicyclic epoxy resin, a silicone resin, a fluororesin, a glass precursor, or a mixture thereof can be used.
(光散乱材)
光散乱材としては、例えば、シリコーンやアクリルの樹脂製微粒子、若しくは中空ガラスビーズ、若しくは二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭酸鉛、硫酸バリウム、硫化亜鉛の無機粉末、またはそれらの混合物を用いることができる。
(Light scattering material)
As the light scattering material, for example, silicone or acrylic resin fine particles, or hollow glass beads, or inorganic powder of silicon dioxide, titanium dioxide, zirconium dioxide, aluminum oxide, zinc oxide, lead carbonate, barium sulfate, zinc sulfide, or Mixtures thereof can be used.
(蛍光体)
蛍光体としては、例えば、YAG、TAG、シリケート系の蛍光体を用いることができる。
(Phosphor)
As the phosphor, for example, YAG, TAG, and silicate phosphors can be used.
図5は、本発明の実施例1に係る発光装置の組立方法を示す図である。なお、一部の図については、平面図に加えて、断面図(発光装置を平面図中の破線で切断した場合の断面)も記載している。 FIG. 5 is a diagram illustrating an assembling method of the light emitting device according to the first embodiment of the invention. Note that some drawings include a cross-sectional view (a cross section when the light-emitting device is cut along a broken line in the plan view) in addition to the plan view.
まず、図5(a)に示すように、透光性基板に半導体層を成長させたウェハ101を準備し、これに波長選択性材102を設ける。
First, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5(b)に示すように、ウェハ101に光散乱材103を塗布する。
Next, as shown in FIG. 5B, a
次に、図5(c)に示すように、ウェハ101を切断して複数の発光ダイオード素子104に分離する。
Next, as shown in FIG. 5C, the
次に、図5(d)に示すように、射出成形品の表面に電気回路を立体的に形成した実装用基板105を準備する。実装用基板は、平らな面Aと斜面Bとを有している。
Next, as shown in FIG. 5D, a mounting
次に、図5(e)に示すように、1つの発光ダイオード素子104を実装用基板105が有する平らな面Aと斜面Bとのうち平らな面Aの方にフリップチップ実装し、発光ダイオード素子104の側面に絶縁性光反射材106を塗布する。
Next, as shown in FIG. 5E, one light-emitting
次に、図5(f)に示すように、サブマウント107に載置された半導体レーザ素子108を実装用基板105が有する平らな面Aと斜面Bとのうち斜面Bの方に実装する。
Next, as shown in FIG. 5 (f), the
このようにして組み立てた本発明の実施例1に係る発光装置は、たとえば、次表に示す1〜3のように構成することができる。なお、表1中、LDは半導体レーザ素子であり、LEDは発光ダイオード素子である。なお、LDとLEDは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表1中の構成(3)において、LDの発光波長は、青色域において、LEDの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
図6は、本発明の実施例2に係る発光装置を示す図であり、(a)は平面図であり、(b)は断面図(発光装置を図6(a)中の破線で切断した場合の断面)である。 6A and 6B are diagrams showing a light-emitting device according to Example 2 of the present invention, in which FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a cross-sectional view (the light-emitting device is cut by a broken line in FIG. 6A). In the case).
本発明の実施例2に係る発光装置は、波長変換部材109が発光ダイオード素子104の上面に設けられたものである点で、本発明の実施例1に係る発光装置と相違する。波長変換部材109は、蛍光体を配合したシリコーン樹脂を印刷したものである。
The light emitting device according to the second embodiment of the present invention is different from the light emitting device according to the first embodiment of the present invention in that the
このようにして組み立てた本発明の実施例2に係る発光装置は、たとえば、次表に示す1、2のように構成することができる。なお、表2中、LDは半導体レーザ素子であり、LEDは発光ダイオード素子である。なお、表2中の構成(1)において、LDとLEDは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。同時に発光させて、発光波長が赤のLDの光強度だけを変化させることで、演色性を変えることができる。また、表2中の構成(2)において、LDの発光波長は、青色域において、LEDの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
なお、波長変換部材109としては、蛍光体を配合したシリコーン樹脂を印刷するほか、蛍光体を配合した固形体(シリコーン樹脂やガラス材料)などを実装することもできる。
As the
また、上記では、波長変換部材109の上面と側面が露出する形態について説明したが、波長変換部材109を発光ダイオード素子104上に載せた後、絶縁性光反射材を含む封止材で封止することにより、波長変換部材109の側面も封止材で覆われるようにしてもよい。このとき、波長変換部材109の上面は封止材から露出されている。
In the above description, the upper and side surfaces of the
図7は、本発明の実施例3に係る発光装置を示す図であり、(a)は平面図であり、(b)は断面図(発光装置を図7(a)中の破線で切断した場合の断面)である。 7A and 7B are diagrams showing a light-emitting device according to Example 3 of the present invention, where FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view (the light-emitting device is cut by a broken line in FIG. 7A). In the case).
本発明の実施例3に係る発光装置は、2つの半導体レーザ素子108を備える点で、本発明の実施例1に係る発光装置と相違する。
The light emitting device according to the third embodiment of the present invention is different from the light emitting device according to the first embodiment of the present invention in that it includes two
このようにして組み立てた本発明の実施例3に係る発光装置は、たとえば、次表に示す1のように構成することができる。なお、表3中、LDは半導体レーザ素子であり、LEDは発光ダイオード素子である。なお、各LDとLEDは、同時に発光させることも、それぞれ独立して発光させることも可能である。また、表3中の構成(2)において、各LDの発光波長は、青色域において、LEDの発光ピーク波長より長いことが好ましい。
以上説明した本発明の実施例1〜実施例3に係る発光装置は、複数の素子から出射する光の波長を適宜選択することにより、様々な用途に用いることができる。例えば、複数の素子から赤、緑、青の光を出射させる場合は、照明装置、液晶のバックライト、携帯ストロボ、CIS式スキャナ、アミューズメント(パチンコ等の光装飾)、自発光ディスプレイ、投射型ディスプレイ(ピコプロジェクタ、プロジェクタ他)、網膜走査ディスプレイ等に用いることができる。 The light emitting devices according to the first to third embodiments of the present invention described above can be used for various applications by appropriately selecting the wavelengths of light emitted from a plurality of elements. For example, when emitting red, green and blue light from multiple elements, lighting device, liquid crystal backlight, portable strobe, CIS scanner, amusement (light decoration such as pachinko), self-luminous display, projection display (Pico projector, projector, etc.), retinal scanning display, etc.
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment and the Example of this invention were described, these description is related to an example of this invention, and this invention is not limited at all by these description.
11 基体
12 発光ダイオード素子
13 端面発光型素子
14 高所
15 サブマウント
101 ウェハ
102 波長選択性材
103 光散乱材
104 発光ダイオード素子
105 実装用基板
106 絶縁性光反射材
107 サブマウント
108 半導体レーザ素子
109 波長変換部材
A 平らな面
B 斜面
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基体上に設けられた端面発光型素子と、
前記端面発光型素子の光出射端面内を起点とし該光出射端面に略垂直な軸と交わるように、前記基体上に設けられた発光ダイオード素子と、
を備え、
前記端面発光型素子は、前記発光ダイオード素子の上面よりも上に発光領域を有する、
ことを特徴とする発光装置。 A substrate;
An edge-emitting element provided on the substrate;
A light emitting diode element provided on the base so as to cross an axis substantially perpendicular to the light emitting end face starting from the inside of the light emitting end face of the end face light emitting element;
With
The end surface light emitting element has a light emitting region above an upper surface of the light emitting diode element.
A light emitting device characterized by that.
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