JP2015043403A - 発光素子収納用パッケージ、それを備えた発光装置、およびその発光装置を備えた発光表示装置 - Google Patents

発光素子収納用パッケージ、それを備えた発光装置、およびその発光装置を備えた発光表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 発光素子の光漏れを抑制することができる発光素子収納用パッケージを提供する。【解決手段】 発光素子収納用パッケージであって、表面側に発光素子3を収容するための凹部2aを有する、凹部2aの底面に発光素子3の搭載部2aが設けられた白色を呈する基体2と、凹部2aの底面から凹部2aの外側に延出する、搭載部2aを囲むように設けられた第1の光吸収層2cと、平面視において第1の光吸収層2cに重なるように基体2の表面側に設けられた第2の光吸収層2dとを備えている。【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば、発光ダイオード等の発光素子を搭載するための発光素子収納用パッケージ、それを備えた発光装置、および発光装置を備えた発光表示装置等に関するものである。
従来、発光ダイオード等の発光素子を搭載するための発光素子収納用パッケージは、例えば、上面の中央部に発光素子を収納するための凹部を有する略直方体状の基体と、凹部の底面に設けられた発光素子の搭載部と、搭載部およびその周辺から下面に導出された一対の配線導体等から構成されている。このような発光素子収納用パッケージとしては、例えば、特許文献1に開示されたものがある。
特開2004−179438号公報
しかしながら、発光素子収納用パッケージは、基体に設けられた凹部に発光素子が搭載されており、基体が白色を呈する酸化アルミニウム質焼結体等で形成されている場合には、発光素子を発光させると、酸化アルミニウム質焼結体は発光素子の光を凹部の内壁面で良好に反射するものの、若干の光透過性を有しているため、発光素子の光の一部が基体の凹部の周辺部を透過して基体の外部に漏れてしまうというという問題点があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、基体の上面および基体の凹部の底面から凹部の外側にかけて光吸収層を設けることによって、発光素子収納用パッケージの基体からの光漏れを抑制することができる発光素子収納用パッケージ、発光装置および発光表示装置を提供することにある。
本発明の一態様に係る発光素子収納用パッケージは、表面側に発光素子を収納するための凹部を有する、該凹部の底面に前記発光素子の搭載部が設けられた白色を呈する基体と、前記凹部の底面から前記凹部の外側に延出する、前記搭載部を囲むように設けられた第1の光吸収層と、平面視において前記第1の光吸収層に重なるように前記基体の前記表面側に設けられた第2の光吸収層とを備えていることを特徴とするものである。
また、本発明の他の態様に係る発光装置は、本発明に係る発光素子収納用パッケージと、
該発光素子収納用パッケージに搭載された発光素子とを備えていることを特徴とするものである。
また、本発明の他の態様に係る発光表示装置は、本発明に係る発光装置が複数個2次元配列されていることを特徴とするものである。
本発明の発光素子収納用パッケージによれば、基体の上面および基体の凹部の底面の外
側にかけて光吸収層を設けることによって、発光素子収納用パッケージからの光漏れを抑制することができる。
(a)は、本発明の実施形態に係る発光素子収納用パッケージの平面図、(b)は、(a)に示す発光素子収納用パッケージのA−Aにおける断面図である。 (a)は、図1に示す発光素子収納用パッケージに発光素子を搭載した状態を示す発光装置の平面図、(b)は、(a)に示す発光装置のB−Bにおける断面図である。 (a)は、本発明の他の実施形態であって発光素子を搭載した状態の発光素子収納用パッケージの平面図、(b)は、(a)に示す発光素子収納用パッケージのC−Cにおける断面図である。 (a)は、本発明の他の実施形態であって発光素子を搭載した状態の発光素子収納用パッケージの平面図、(b)は、(a)に示す発光素子収納用パッケージのD−Dにおける断面図である。 本発明の実施形態の他の例の発光素子を搭載した状態の発光素子収納用パッケージであって、(a)は、基体の表面側に設けられた遮光体の配置を説明するための説明図、(b)は、基体の下面側に設けられた遮光体の配置を説明するための説明図、(c)は、(a)および(b)の遮光体の配置を説明するための発光素子収納用パッケージの断面図である。 (a)は、本発明の他の実施形態であって発光素子を搭載した状態の発光素子収納用パッケージの平面図、(b)は、(a)に示す発光素子収納用パッケージのG−Gにおける断面図である。 (a)は、図6に示す発光素子収納用パッケージの他の例の発光素子を搭載した状態の発光素子収納用パッケージの平面図、(b)は、(a)に示す発光素子収納用パッケージのH−Hにおける断面図である。 (a)は、本発明の実施形態に係る発光装置を2次元的に配列した状態を示す発光表示装置の平面図、(b)は、(a)に示す発光表示装置のI−Iにおける断面図である。
以下、本発明の実施形態に係る発光素子収納用パッケージ、発光装置および発光表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。また、発光装置は、説明の便宜上、直交座標系XYZを定義するとともに、Z方向の正側を上方として、上面(表面)もしくは下面の語を用いるものとする。
また、実施形態等の説明において、既に説明した構成と同一若しくは類似する構成については、同一の符号を付して説明を省略することがある。また、発光素子収納用パッケージ1〜1Eに発光素子3を搭載した発光装置を、説明の便宜上、発光装置1〜1Eとする。
<実施の形態1>
本発明の第1の実施の形態(実施の形態1という)に係る発光素子収納用パッケージ1および発光装置について、図1および図2を参照しながら以下に説明する。なお、発光装置は、発光素子収納用パッケージ1の搭載部2bに発光素子3が搭載されたものである。また、発光素子は、例えば、発光ダイオード等である。
実施の形態1に係る発光素子収納用パッケージ1は、図1に示すような構成を備えている。発光素子収納用パッケージ1は、基体2が表面側に発光素子3を収納するための凹部
2aを有しており、この凹部2aの底面に発光素子3の搭載部2bが設けられている。そして、第1の光吸収層2cは、基体2の凹部2aの底面から凹部2aの外側に延出しており、底面の搭載部2bを囲むように設けられている。また、第2の光吸収層2dは、平面視において第1の光吸収層2cに重なるように基体2の表面側に設けられている。そして、第2の光吸収層2dは、凹部2aの開口部を囲むように、凹部2aの開口部の外側の基体2の表面に設けられている。
基体2は、平面視において矩形の板状の形状を有しており、表面側の中央部に発光素子3を収納するための凹部2aを有している。そして、この凹部2aの底面には、発光素子3の搭載部2bが発光素子収納用パッケージ1に搭載される発光素子3の大きさに合わせて設けられる。また、平面視における凹部2aの開口部の形状は、図1では円形状の場合を例示しているが、例えば、四角形状等であってもよい。平面視における凹部2aの開口部の形状は、用いられる発光装置の用途等に合わせて適宜設定される。
また、凹部2aの深さまたは大きさは、搭載される発光素子3の高さまたは大きさ等を考慮して適宜設定されるが、凹部2aの深さは、例えば、0.2(mm)〜0.6(mm)であり、また、凹部2aの開口部の大きさは、開口部の形状が円形状である場合には、直径が、例えば、0.5(mm)〜3(mm)である。
また、基体2は、図1(b)に示すように、配線導体2fを含んでおり、この配線導体2fは、配線パターン2f1と貫通導体2f2とを含んで構成されている。配線パターン2f1は、基体2の凹部2aの底面から凹部2aの外側にかけて設けられたものであり、または、基体2の下面に設けられたものである。また、貫通導体2f2は、基体2を貫通して設けられており、基体2の凹部2aの底面部および下面に設けられた配線パターン2f1同士を電気的に接続するものである。
基体2は、セラミックス材料または樹脂材料等の絶縁性の白色を呈する材料からなり、これらの材料は散乱性を有している。また、基体2は、凹部2aの内壁面(内周面)で発光素子3の発光した光を効率よく反射させるために、例えば、可視光域(およそ400nmから800nmの波長範囲)のすべての波長において反射率が70%以上の白色を呈する材料からなる。基体2がセラミックス材料からなる場合には、基体2は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体(アルミナ)または低温同時焼成セラミックス(LTCC)等である。また、基体2が樹脂材料からなる場合には、基体2は、例えば、エポキシ樹脂またはポリエステル樹脂等である。このように、基体2が白色を呈しているので、発光素子収納用パッケージ1は、凹部2aの内壁面の反射率を高くすることができる。
配線導体2fは、基体2がセラミックスからなる場合には、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、マンガン(Mn)、銀(Ag)または銅(Cu)等のメタライズからなる。また、基体2が樹脂からなる場合は、銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)またはチタン(Ti)およびそれらの合金等の金属材料からなる。
第1の光吸収層2cは、凹部2aの底面の搭載部2aを囲むように全周にわたって設けられており、凹部2aの底面から凹部2aの外側に延出している。また、基体2は、配線パターン2f1が基体2の凹部2aの底面から凹部2aの外側にかけて設けられており、第1の光吸収層2cは配線パターン2f1を覆うように設けられている。また、第1の光吸収層2cは、図1に示すように、搭載部2bの周辺部に配線パターン2f1が一部露出した接続部2gを有しており、発光素子3はボンディングワイヤを用いて接続部2gで配線パターン2f1と電気的に接続される。
また、第1の光吸収層2cは、図1(b)では基体2の外縁まで延出して設けられている場合を例示しているが、基体2の外縁よりも内側に位置するように凹部2aの底面から凹部2aの外側に延出して設けられていてもよい。
第2の光吸収層2dは、平面視において第1の光吸収層2cに重なるように基体2の表面側に設けられている。すなわち、第2の光吸収層2dは、凹部2aの開口部を囲むように基体2の表面(上面)側に全周にわたって設けられている。
第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dは、例えば、酸化アルミニウム質焼結体に黒色系または暗色系を呈する顔料を添加したものからなる。第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2d用のペーストは、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に、顔料としての酸化チタン、酸化モリブデン、酸化クロム等と、適当な有機バインダー、溶剤等とを添加混合して得ることができる。そして、このペーストを基体2に設けて、しかる後に、所定温度で焼成することによって、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2d用のペーストは、それぞれ第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dとなる。なお、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dに用いる顔料は、セラミックスの焼成後に黒色系または暗色系を呈するものである。
第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dは、その主成分が基体2を構成する材料の主成分と同じものであることが好ましい。第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dは、主成分を基体2の主成分と同じものにすることによって、基体2の表面に強固に被着されることになる。これによって、基体2と第1の光吸収層2cとの間または基体2と第2の光吸収層2dとの間で、熱膨張係数の相違による熱応力が抑制されるので、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dは基体2から剥離しにくくなる。
また、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dは、発光素子3の光が基体2の凹部2aの周辺から基体2の外側に漏れにくくするために、膜厚は、例えば、5(μm)以上にすることが好ましい。また、基体2と第1の光吸収層2cまたは基体2と第2の光吸収層2dとの密着性を考慮すると、膜厚は、例えば、5(μm)〜15(μm)である。また、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとは異なった膜厚を有していてもよい。
発光装置は、図2に示すように、発光素収納用パッケージ1の搭載部2bに発光素子3を搭載して、発光素子3と配線パターン2f1とをボンディングワイヤを用いて電気的に接続されている。また、図2では、ボンディングワイヤを用いて、発光素子2と配線パターン2f1とを電気的に接続した場合を例示しているが、これに限らない。例えば、配線パターン2f1を搭載部2b側に延在して、発光素子3は、周知のフィリップチップ方式を用いて配線パターン2f1と電気的に接続してもよい。あるいは、発光素子3は、導電性接合材を用いて発光素子3と配線パターン2f1とを電気的に接続してもよい。
また、発光装置は、凹部2a内に発光素子3を収納した後に、エポキシ樹脂等の透明な樹脂材料を充填して発光素子3を気密に封止することができる。
発光装置は、配線導体2fを介して所定の電位を発光素子3に供給することによって凹部2aに搭載された発光素子3を発光させることができる。
実施の形態1に係る発光素子収納用パッケージ1は、基体2が白色を呈していることから、基体2の凹部2aに搭載される発光素子3の光を凹部2aの内壁面で効果的に反射させることができる。
また、発光素子3の光は、一部の光が基体2の凹部2aの内壁面を透過して基体2の内
部に入射して、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間を基体2の内部を外側に向かって進行することによって、基体2の外部に漏れる可能性がある。
しかしながら、発光素子収納用パッケージ1では、基体2の内部を通って外側に向かう光は、基体2の内部を散乱しながら進んでいくので、光が散乱することによって、光が進行する通路となる基体2の上下に設けられた第1の光吸収層2cまたは第2の光吸収層2dに衝突しながら進行していく。このように、基体2の内部を外側に向かう光は、第1の光吸収層2cまたは第2の光吸収層2dに衝突することによって、一部の光が第1の光吸収層2cまたは第2の光吸収層2dに吸収されることになる。
このように、基体2の内部を通って外側に向かう光は、第1の光吸収層2cまたは第2の光吸収層2dへの吸収が繰り返し行なわれることになる。したがって、発光素子収納用パッケージ1は、基体2の凹部2aの周辺から基体2の外部に光が漏れるのを効果的に抑制することができる。
また、発光素子収納用パッケージ1は、基体2の表面(上面)側に第2の光吸収層2dが凹部2aの開口部を囲むように全周にわたって設けられているので、発光装置1が置かれた外部環境が明るい場合には、基体2の表面に外部からの光が照射されても、外部からの光が第2の光吸収層2dに効率よく吸収される。これによって、発光素子収納用パッケージ1は、基体2の表面側で反射される外部の光と発光素子3が発光する光との間のコントラストの差を大きくすることができる。したがって、発光素子収納用パッケージ1は、発光素子3の発光によって形成される文字または画像が鮮明な発光装置1とすることができる。
したがって、発光装置1は、発光素子収納用パッケージ1を用いることによって、発光素子3の発光した光が基体2の凹部2aの周辺から基体2の外部に漏れにくくなり、発光素子3が発光している時と発光していない時、すなわち、発光素子3の点灯時と非点灯時のコントラストの差を大きくすることができる。
ここで、発光素子収納用パッケージ1の製造方法について説明する。
基体2は、例えば、酸化アルミニウム(Al)質焼結体等の電気絶縁性セラミックス材料からなる。この絶縁基体2は、主成分が酸化アルミニウム(Al)である酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、Alの粉末に焼結助材としてシリカ(SiO),マグネシア(MgO)またはカルシア(CaO)等の粉末を添加し、さらに適当なバインダー、溶剤および可塑剤を添加し、次に、これらの混合物を混錬してスラリー状となす。その後、従来周知のドクターブレード法またはカレンダーロール法等の成形方法を用いてのセラミックグリーンシートを得る。
セラミックグリーンシート(以下、第1のセラミックグリーンシートという)に打ち抜き金型等を用いた孔加工方法により凹部2aとなる貫通孔を形成する。そして、この第1のセラミックグリーンシートの上面の貫通孔の外周部に第2の光吸収層2d用のペーストをスクリーン印刷法等により所定の領域に塗布する。
また、セラミックグリーンシート(以下、第2のセラミックグリーンシートという)に配線導体を形成するために配線導体用貫通孔を打ち抜き金型を用いて形成する。基体2の下面に配線導体2fの配線パターン2f1を形成する場合には、スクリーン印刷法等の厚膜法により、第2のセラミックグリーンシートの下面に配線導体用の金属ペーストを所定の配線パターンとなるように塗布する。また、基体2の凹部2aの底面から凹部2aの外側にかけて配線導体2fの配線パターン2f1を形成する場合には、同様にして、スクリ
ーン印刷法等の厚膜法により、第2のセラミックグリーンシートの上面に配線導体用の金属ペーストを所定の配線パターンとなるように塗布する。さらに、基体2の内部に配線導体2fの貫通導体2f2を形成する場合には、配線導体用貫通孔に配線導体用の金属ペーストを充填する。
また、第2のセラミックグリーンシートは、配線導体2fの上に搭載部2bを囲むように、スクリーン印刷法等により第1の光吸収層2c用のペーストを所定の領域に塗布する。
第1のセラミックグリーンシートと第2のセラミックグリーンシートとを積層する。そして、第1の光吸収層2c用および第2の光吸収層2d用のペースト、および配線導体2f用の金属ペーストは、第1のセラミックグリーンシートと第2のセラミックグリーンシートとを同時焼成することにより、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dおよび配線導体2fとなる。これによって、図1に示すような発光素子収納用パッケージ1が形成される。
また、後述する発光素子収納用パッケージ1Aでは、さらに、第3の光吸収層2eが設けられているが、この場合には、セラミックグリーンシート(以下、第3のセラミックシートという)に、第1のセラミックシートと同様に、打ち抜き金型等を用いた孔加工方法により凹部2aとなる貫通孔を形成する。そして、この第3のセラミックグリーンシートの上面の貫通孔の外周部に第3の光吸収層2e用のペーストをスクリーン印刷法等により所定の領域に塗布する。
そして、第1のセラミックグリーンシートと第2のセラミックグリーンシートとの間に第3のセラミックグリーンシートを積層して、同様にして、同時焼成することにより、図3に示す発光素子収納用パッケージ1Aを形成することができる。この発光素子収納用パッケージ1Aの場合には、2つの第3のセラミックグリーンシートを用いている。
また、後述する発光素子収納用パッケージ1Bでは、さらに、遮光体4が設けられているが、この場合には、第1のセラミックグリーンシートおよび第3のセラミックグリーンシートに、打ち抜き金型等を用いた孔加工方法により遮光体4を設ける位置に貫通孔を形成する。そして、この貫通孔に遮光体4用のペーストを充填する。この場合には、遮光体4用のペーストを充填した後、同様に、第1のセラミックグリーンシートおよび第3のセラミックグリーンシートの上面の凹部2aの貫通孔の外周部に第3の光吸収層2e用のペーストをスクリーン印刷法等により所定の領域に塗布する。なお、遮光体4用のペーストは、配線導体用の金属ペーストと同じものを用いることができる。また、遮光体4用のペーストとしては、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dと同じように、例えば、酸化アルミニウム質焼結体に暗色を呈する顔料を添加したものを用いることができる。
そして、第1のセラミックグリーンシートと第2のセラミックグリーンシートとの間に第3のセラミックグリーンシートを積層して、同様にして、同時焼成することにより、図3に示す発光素子収納用パッケージ1Bを形成することができる。この発光素子収納用パッケージ1Bの場合には、2つの第3のセラミックグリーンシートを用いている。
また、後述する発光素子収納用パッケージ1Dでは、セラミックグリーンシート(以下、第3のセラミックグリーンシートという)に凹部2aとなる貫通孔を打ち抜き金型等を用いた孔加工方法によって形成する際に、第3のセラミックグリーンシートに形成される貫通孔の内周面を第3のセラミックグリーンシートの一方の面から他方の面に向けて所望の角度θで拡がって傾斜面となるように形成する。そして、この第3のセラミックグリーンシートの所定の位置に光吸収層となる光吸収層用のペーストを塗布して、貫通孔の開口
部が大きい方が下方となるように複数の第3のセラミックグリーンシートを積層することで、各光吸収層の間において上方から下方に向かって開口部寸法が漸次増大する貫通孔が形成される。すなわち、上方から下方に向かって開口部が拡がるように貫通孔が形成される。このようにして、凹部2aの内壁面は、各光吸収層の間において上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾斜することになる。例えば、打ち抜き金型を用いる場合は、打ち抜き金型の雄型と雌型とのクリアランスを調整することで、第3のセラミックグリーンシートの一方の面から他方の面に向けて所望の角度θで拡がって傾斜面となるような貫通孔を形成することができる。
<実施の形態2>
本発明の第2の実施の形態(実施の形態2という)に係る発光素子収納用パッケージ1Aおよび発光装置について、図3を参照しながら以下に説明する。なお、図3では、発光素子収納用パッケージ1Aは、発光素子3を搭載した状態を示している。
本実施形態の発光素子収納用パッケージ1Aにおいて、第1の実施の形態の発光素子収納用パッケージ1と異なっているのは、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に、凹部2aの開口部を囲むように第3の光吸収層2eを設けたことである。第3の光吸収層2eは、第1の光吸収層2cまたは第2の光吸収層2dに隣接しており、第1の光吸収層2cまたは第2の光吸収層2dに対向するように設けられており、一方の端部が凹部2aの内壁面に位置しており、また、他方の端部が基体2の外側面に位置している。その他の構成については、第1の実施形態の発光素子収納用パッケージ1と同様である。
第3の光吸収層2cは、図3(b)に示すように、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dにほぼ平行になるように設けられている。図3では、第3の光吸収層2eが第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に2層設けられている場合を例示している。なお、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dにほぼ平行になるとは、第3の光吸収層2eが第1の光吸収層2cまたは第2の光吸収層2dに対して、−5(度)〜+5(度)傾いていることをいう。
このように、第3の光吸収層2eは、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に設けられており、このように、第3の光吸収層2eを第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に設けることによって、図3(b)に示すように、各光吸収層間の間隔を調整することができる。このように、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に第3の光吸収層2eを2つ設ける場合には、図3(b)に示すように、光吸収層間の間隔はT2となる。なお、光吸収層の間隔T2は、第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間隔、隣接する第3の光吸収層2e同士の間隔または第2の光吸収層2dと第3の光吸収層2eとの間隔である。
一方、発光素子収納用パッケージ1では、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間が光吸収層間の間隔となり、この場合には、光吸収層間の間隔はT1となる。また、光吸収層間の間隔T2は、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層2eの光の吸収をよくするために、図3(b)に示すように、基体2の凹部2aの外側の領域の幅Wよりも十分小さくすればよく、例えば、50(μm)〜300(μm)である。このように、光吸収層間の間隔T2を基体2の凹部2aの外側の領域の幅Wよりも十分小さくすることで、基体2の内部を通って外側に向かう光が基体2の凹部2aの内側から外側に透過する間に、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層2eに衝突する確率が高くなり、光漏れを抑制するのに効果的である。また、基体2の幅Wは、図3(b)に示すように、例えば、0.2(mm)〜1(mm)である。
実施の形態2の係る発光素子収納用パッケージ1Aでは、発光素子3の光は、一部の光
が基体2の凹部2aの内壁面を透過して基体2の内部に入射して、第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間、隣接する第3の光吸収層2eの間または第3の光吸収層2eと第2の光吸収層2dとの間を基体2の内部を通って外側に向かって進行していく。
しかしながら、発光素子収納用パッケージ1Aでは、基体2の内部を通って外側に向かう光は、基体2の内部を散乱しながら進んでいくので、光が散乱することによって、光が進行する通路となる基体2の上下に設けられた第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層2eに衝突しながら進行していく。このように基体2の内部を外側に向かう光は、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層2eに衝突することによって、一部の光が第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dおよび第3の光吸収層2eに吸収されることになる。
したがって、基体2の内部を通って外側に向かう光は、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層2eへの吸収が繰り返し行なわれることになる。発光素子収納用パッケージ1Aは、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に、第3の光吸収層2eが設けられており、基体2の内部に光吸収層が2層以上設けられることになるので、図3(b)に示すように、発光素子収納用パッケージ1に比べて光吸収層間の間隔がさらに狭くなる。
したがって、発光素子収納用パッケージ1Aは、基体2の内部を通って外側に向かう光は、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層2eに吸収されやすくなり、基体2の内部および表面に設けられた各光吸収層に光吸収される光の割合が多くなり、基体2の凹部2aの周辺から基体2の外部に光が漏れるのをさらに効果的に抑制することができる。
図3(b)では、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に、第3の光吸収層2eが2層設けられている場合を例示しているが、第3の光吸収層2eは、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に1層または3層以上の複数層設けられていてもよい。
また、第3の光吸収層2eは、発光素子3の光が基体2の凹部2aの周辺から基体2の外側に光が漏れにくくするために、膜厚は、例えば、5(μm)以上にすることが好ましい。また、基体2と第3の光吸収層2eとの密着性を考慮すると、膜厚は、例えば、5(μm)〜15(μm)である。第3の光吸収層2eは、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dと同じ材料を用いることができる。
第3の光吸収層2eの数は、基体2の凹部2aの外側に位置する基体2の厚みによるが、例えば、1つから3つである。
また、発光装置1Aは、発光素子収納用パッケージ1Aを用いることによって、発光素子3の光が凹部2aの周辺から基体2の外部にさらに漏れにくく、発光素子3の点灯時と非点灯時とのコントラストの差を大きくすることができる。
また、発光素子収納用パッケージ1Aは、第3の光吸収層2eの端部が基体2の凹部2aの内壁面に位置するように設けられているが、第3の光吸収層2eを内周面(内壁面)よりも基体2の内部に位置するように設けてもよい。すなわち、発光素子収納用パッケージ1Aは、第3の光吸収層2eの端部が基体2の凹部2aの内壁面に露出しないように基体2の内部に収まるように設けられていてもよい。これによって、発光素子3が発光する光は、基体2の凹部2aの内壁面に露出した第3の光吸収層2eに吸収されることがなくなり、発光素子収納用パッケージ1Aは、発光装置1Aの輝度の低下を抑制することがで
きる。
<実施の形態3>
本発明の第3の実施の形態(実施の形態3という)に係る発光素子収納用パッケージ1Bおよび発光装置について、図4を参照しながら以下に説明する。なお、図4では、発光素子収納用パッケージ1Bは、発光素子3を搭載した状態を示している。
本実施形態の発光素子収納用パッケージ1Bにおいて、第2の実施の形態の発光素子収納用パッケージ1Aと異なっているのは、凹部2aの開口部よりも外側の基体2の内部に凹部2aの開口部を囲むように複数の遮光体4を設けたことである。具体的には、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとに上下方向(Z方向)で接する遮光体4を設けたことである。すなわち、遮光体4は、一方端が第1の光吸収層2c側に配置され、他方端が第2の光吸収層2d側に配置されており、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間で上下方向(Z方向)に延びるように設けられている。その他の構成については、第2の実施形態の発光素子収納用パッケージ1Aと同様である。なお、本実施形態における技術内容は、実施の形態1においても適用可能である。また、遮光体4は、一方端または他方端が第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとに接していなくてもよい。例えば、遮光体4は、一方端または他方端が上下方向(Z方向)において、第1の光吸収層2cまたは第2の光吸収層2dから離れて設けられていてもよい。
遮光体4は、例えば、金属材料からなる場合には、光を反射する割合が大きくなり、また、遮光体4は、第1の光吸収層2cおよび第2の光吸収層2dと同じように、例えば、酸化アルミニウム質焼結体に暗色を呈する顔料を添加したものからなる場合には、光を吸収する割合が大きくなる。このように、遮光体4は、用いる材料によって光を反射する割合または光を吸収する割合を変えることができる。
複数の遮光体4は、凹部2aの開口部よりも外側の基体2の内部の位置で、一方端および他方端が第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとに接しており、基体2の外周部に凹部2aの開口部を囲むように互いに離れて設けられている。すなわち、複数の遮光体4は、図4に示すように、所定の隣接間隔を有してそれぞれ独立して配置されており、基体2の内部の第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとの間に、第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとに接するように、基体2の上下方向(Z方向)にわたって設けられている。また、遮光体4は、図4では、平面視において形状が円形状であるが、これに限らず、四角形状等であってもよい。なお、遮光体4の形状は、円形状の方が基体2の内部を通って外側に向かう光を基体2の凹部2a側に反射させやすいので好ましい。
複数の遮光体4は、図4では、基体2の外周部に設けられており、平面視において個々の遮光体4が四角形の枠状になるように配置されて凹部2aの開口部を囲んでいるが、これに限らない。複数の遮光体4は、平面視において個々の遮光体4が円形の枠状になるように配置されて凹部2aの開口部を囲むように基体2の外周部に設けられていてもよい。隣接する遮光体4間の間隔Lは、図4(a)に示すように、例えば、100(μm)〜500(μm)である。このような範囲にすることによって、発光素子収納用パッケージ1Bは、生産性が向上し、また、光の反射効率または吸収効率が向上する。例えば、隣接する遮光体4間の間隔Lが小さいと、遮光体4を多く設けることになり、製造時間が長くなり、発光素子収納用パッケージ1Bの生産性が低下する。また、隣接する遮光体4間の間隔Lが大きいと、光が遮光体4に衝突する確率が低下しやすくなり、光の反射効率または吸収効率が低下しやすくなる。
また、図4では、複数の遮光体4は、凹部2aの開口部を囲むように四角形の枠状に配
置されているが、その四角形の枠状の外側にさらに複数の遮光体4を四角形の枠状になるように配置してもよい。すなわち、平面視において凹部2aの開口部を囲むように複数の遮光体4を2重となるように配置してもよい。例えば、遮光体4を2重に配置する場合は、外側の遮光体4は、内側の遮光体4の間に位置するように設けることでさらに光漏れを抑制することができる。これによって、内側の隣接する遮光体4の間を通り抜ける光を外側の遮光体4で反射または吸収して効果的に光漏れを抑制することができる。
実施の形態3に係る発光素子収納用パッケージ1Bでは、複数の遮光体4は、凹部2aの開口部よりも外側位置で第1の光吸収層2cと第2の光吸収層2dとに接するとともに、基体2の外周部に凹部2aの開口部を囲むように互いに離れて設けられているので、発光素子3の発光する光は、一部の光が基体2の凹部2aの内周面(内壁面)を透過して基体2の内部に入射して、第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間、隣接する第3の光吸収層2eの間または第2の光吸収層2dと第3の光吸収層2eとの間の基体2の内部を通って外側に向かって進行していく。
さらに、発光素子収納用パッケージ1Bでは、基体2の内部を通って基体2の外側に向かう光は、基体2の内部を散乱しながら進んでいくので、光が散乱することによって、光が進行する通路となる基体2の上下に設けられた第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層に衝突しながら進行して、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層に吸収されることになる。また、基体2の内部を通って基体2の外側に向かう光または基体2の内部で散乱した光は、複数の遮光体4が設けられているので、遮光体4においても吸収または反射されることになる。また、遮光体4で反射された光の一部は、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層で吸収されることになり、発光素子収納用パッケージ1Bは、基体2の凹部2aの周辺から基体2の外側に光が漏れるのをさらに効果的に抑制することができる。
また、発光素子収納用パッケージ1Bでは、基体2の外側に向かう光は、一部が複数の遮光体4によって反射されて凹部2a側に戻るので、発光素子3の発光時の輝度を高くすることができる。
<実施の形態4>
本発明の第4の実施の形態(実施の形態4という)に係る発光素子収納用パッケージ1Cおよび発光装置について、図5を参照しながら以下に説明する。なお、図5では、発光素子収納用パッケージ1Cは、発光素子3を搭載した状態を示している。
本実施形態の発光素子収納用パッケージ1Cは、図5に示すように、上下方向(Z方向)に隣接する第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間の間隔と上下方向(Z方向)に隣接する第2の光吸収層2dと第3の光吸収層2eとの間の間隔とが異なるように、第3の光吸収層2eが基体2の内部に設けられている。この一例として、図5に示すように、第3の光吸収層2eは、第2の光吸収層2dと第3の光吸収層2eとの間の間隔が第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間の間隔よりも大きくなるように設けられている。なお、図5(c)の断面図は、図5(a)に示すE−Eにおける断面図と図5(b)に示すF−Fにおける断面図を合わせたものとなっている。なお、第3の光吸収層2eは、第2の光吸収層2dと第3の光吸収層2eとの間の間隔が第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間の間隔よりも小さくなるように設けられていてもよい。
遮光体4は、図5(c)に示すように、遮光体4aが第2の光吸収層2dと第3の光吸収層2eとの間に設けられ、遮光体4bが第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間に設けられている。また、第2の光吸収層2dと第3の光吸収層2eとの間の間隔が広くなっており、光漏れがしやすくなるので、図5(a)に示すように、遮光体4aは、個
数が多くなるように凹部2aの開口部を囲むように設けられており、隣接する遮光体4a間の間隔L1が小さくなるように配置されている。
また、第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間の間隔が狭くなっており、光漏れがしにくいので、図5(b)に示すように、遮光体4bは、個数が少なくてもよく、凹部2aの開口部を囲むように設けられており、隣接する遮光体4b間の間隔L2が大きくなるように配置されて、間隔L2が間隔L1よりも大きくなっている。なお、隣接する遮光体4b間の間隔L2が大きくなっても、第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間の間隔が狭くなっているので、光漏れの抑制効果は低下しにくい。
このように、発光素子収納用パッケージ1Cでは、遮光体4は、上下方向(Z方向)に隣接する第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間の間隔と上下方向(Z方向)に隣接する第2の光吸収層2dと第3の光吸収層2eとの間の間隔とに応じて遮光体4a(4b)の個数と隣接する遮光体4a(4b)間の間隔とを調整することによって効率よく光漏れを抑制することができる。
<実施の形態5>
本発明の第5の実施の形態(実施の形態5という)に係る発光素子収納用パッケージ1Dおよび発光装置について、図6を参照しながら以下に説明する。なお、図6では、発光素子収納用パッケージ1Dは、発光素子3を搭載した状態を示している。
また、発光素子収納用パッケージ1Bと異なる点は、発光素子収納用パッケージ1Dが各光吸収層の間において凹部2aの内壁面が傾斜しており、この凹部2aの内壁面は、凹部2aの開口部よりも外側の基体2の内部の各光吸収層の間において、表面側から底面側に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾斜している。すなわち、凹部2aの内壁面は、基体2の内部の各光吸収層の間において基体2の外側に向かって傾斜するように設けられている。
このように、凹部2aの内壁面は、各吸収層の間において、上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾斜しており、凹部2aの開口部の開口部寸法が漸次増大するように設けられている。すなわち、凹部2aの内壁面は、各光吸収層の間で、上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて開口部が漸次拡がるように設けられている。なお、本実施形態における技術内容は、実施の形態3の発光素子収納用パッケージ1Bに限らず、実施の形態1、2および4においても適用可能である。
本実施形態の発光素子収納用パッケージ1Dは、図6(b)に示すように、基体2の凹部2aの内壁面が、第3の光吸収層2eの上面の開口部側の端部の上方において、全周にわたって第3の光吸収層2eの上面から上方(表面側)に向かうにつれて基体2の外縁から離れるように内側(凹部側)に向かって傾斜しており、また、第3の光吸収層2eの下面の開口部側の端部の下方において、全周にわたって第3の光吸収層2eの下面から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように基体2の外側に向かって傾斜している。
言い換えれば、基体2の凹部2aの内壁面が、第3の光吸収層2eの上面の開口部側の端部において、全周にわたって上面から上方(表面側)に向かうにつれて、開口部が狭くなって開口部寸法が漸次減少しており、また、第3の光吸収層2eの下面の開口部側の端部において、全周にわたって下面から下方(底面側)に向かうにつれて、開口部が拡がって開口部寸法が漸次増大している。
このように、凹部2aの内壁面は、平面視において、第2の光吸収層2dの内側に位置するように設けられており、図6(b)に示すように、第2の光吸収層2dの内側面に沿った鉛直線Yを堺にして開口部とは反対側の領域において、各光吸収層の間で上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように基体2の外側に向かって傾斜している。
すなわち、発光素子収納用パッケージ1Dは、正面方向に対して傾いた斜め方向から発光素子収納用パッケージ1Dを見た場合に、凹部2aの内壁面が見えにくくなるように、各光吸収層間において凹部2aの内壁面が上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外側に向かって拡がるように設けられている。このように、発光素子収納用パッケージ1Dは、斜め方向から見た場合に、内壁面が見にくくなるとともに、各光吸収層の上面の端部が見えるようになる。
具体的には、凹部2aの内壁面は、第1の光吸収層2cと第3の光吸収層2eとの間において、第3の光吸収層2eの下面から第1の光吸収層2cの上面に向かうにつれて、基体2の外縁に近づくように傾斜しており、第1の光吸収層2cの上面が開口部に露出にするように設けられている。また、凹部2aの内壁面は、第3の光吸収層2eとその上方の第3の光吸収層2eとの間において、上方の第3の光吸収層2eの下面からその下方の第3の光吸収層2eの上面に向かうにつれて、基体2の外縁に近づくように傾斜しており、下方の第3の光吸収層2eの端部の上面が開口部に露出するように設けられている。また、凹部2aの内壁面は、第3の光吸収層2eと第2の光吸収層2dとの間において、第2の光吸収層2dの下面から第3の光吸収層2eの上面に向かうにつれて、基体2の外縁に近づくように傾斜しており、第3の光吸収層2eの端部の上面が開口部に露出するように設けられている。
発光素子収納用パッケージ1Dを備えた発光装置1Dが、広範囲で高いコントラストを有するとともに発光表示装置としての視野角が広くなるように、発光素子収納用パッケージ1Dは、要求される特性(コントラストまたは視野角等)に応じて、凹部2aの内壁面の傾斜角度αが適宜設定される。凹部2aの内壁面の傾斜角度αは、例えば、45(度)に設定される。
また、発光素子収納用パッケージ1Dは、要求特性(コントラストまたは視野角等)に応じて、凹部2aの内壁面の傾斜角度αが、例えば、30(度)〜60(度)に設定されていてもよい。なお、要求される特性(コントラストまたは視野角等)に応じて、凹部2aの内壁面の傾斜角度αは、30(度)以下に設定されていてもよい。
また、凹部2aの内壁面は、各光吸収層の間において、斜めから見た場合に内壁面が見えにくくなればよく、内壁面の傾斜角度αは、各光吸収層の間において、それぞれ同じであっても、それぞれ異なっていてもよい。
凹部2aの内壁面は、図6では、直線的に傾斜する傾斜面を有しているが、これに限らない。凹部2aの内壁面は、斜め方向から見た場合に、凹部2aの内壁面が見えにくくなるような形状であればよく、特に、限定されず、例えば、凹部形状で曲面的に傾斜する傾斜面または凸部形状で曲面的に傾斜する傾斜面であってもよい。
発光素子収納用パッケージ1Dは、各光吸収層間において、内壁面が上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾いており、基体2の外側に向かって拡がるような傾斜面を有しているので、発光素子3の非点灯時に、表面方向(正面方向)から見ても、斜め方向から見ても、基体2の白色を呈する凹部2aの内壁面が見にくくなり、黒色系または暗色系を呈する第1の光吸収層2cまたは第3の光吸収層
2eの上面が見えやすくなるので、発光装置1Dの画像のコントラストが向上する。
また、凹部2aの内壁面は、各光吸収層間において上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾斜して設けられており、内壁面の全体が上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾斜する場合に比べて、基体2の幅Wを確保することができるので、基体2の内部を通って外側に向かう光が漏れるのを効果的に抑制することができる。
また、凹部2aの内壁面は、各光吸収層間において上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾斜して設けられており、内壁面の全体が上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾斜する場合に比べて、発光素子収納用パッケージ1Dは、製造プロセスにおける積層加圧時の変形がさらに抑制されるので、発光素子収納用パッケージ1Dのパッケージ形状を安定して製造することができる。
また、発光素子収納用パッケージ1Eでは、凹部2aの内壁面は、図7(b)に示すように、内壁面自体が図6の場合に比べてさらに基体2の内部に、すなわち、基体2の外縁寄りに位置するように設けられており、各光吸収層の間で上方(表面側)から下方(底面側)に向かうにつれて基体2の外縁に近づくように傾斜している。
このようにすることで、正面方向に対してより傾いた斜め方向から発光素子収納用パッケージ1Eを見た場合においても、凹部2aの内壁面がさらに見えにくくなり、発光装置1Dの画像のコントラストが向上する。
なお、図7に示す発光素子収納用パッケージ1Eは、セラミックグリーンシートに各光吸収層となる遮光材を混ぜて、第1〜第3の光吸収層2c、2d、2eとなるセラミックグリーンシートをそれぞれ作製して、これらのセラミックグリーンシートを他のセラミックグリーンシートと交互に積層することによって作製することができる。
ここで、発光素子収納用パッケージ1Bを用いた発光装置1Bを2次元的に配列した発光表示装置10について、図8を参照しながら以下に説明する。なお、以下の説明では、発光装置は、発光素子収納用パッケージ1Bに発光素子3を搭載したものであり、説明の便宜上、発光装置1Bとする。
発光表示装置10は、図8に示すように、発光装置1Bが2次元的に4つ配列されたものである。図8では、発光装置1Bが2次元的に4つ配列されてものを例示しているが、発光装置1Bの配列個数は、これに限らず、発光表示装置10の大きさまたは画素数等によって適宜設定される。また、発光装置1Bは、回路基板5上にはんだ6等を介して電気的に接続されている。
発光装置1Bには、例えば、赤色光を発する発光素子、緑色光を発する発光素子または青色光を発する発光素子のうちの1つの発光素子3が搭載部2bに搭載されている。したがって、赤色の発光装置1B、緑色の発光装置1Bおよび青色の発光装置1Bの3つの発光装置1Bを組み合わせることによって、発光表示装置10は、1画素を赤色、緑色および青色で構成することができる。このように、発光表示装置10は、3つの発光装置1Bからなる1画素がX−Y軸上にマトリクス的に配置されることになる。
このような構成からなる発光表示装置10は、各発光装置1Bを選択的に発光させることによって、所定の文字または画像を表示させることができる。
発光表示装置10は、基体2が白色を呈しており、発光素子3の発する光が基体2の凹部2aの内壁面で効率よく反射されるので輝度が向上して、発光素子3の発光によって形成される文字または画像を明るいものとすることができる。
発光素子収納用パッケージ1Bでは、基体2の内部を通って外側に向かう光は、基体2の内部を散乱しながら進んでいくので、光が散乱することによって、光が進行する通路となる基体2の内部および表面に設けられた第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層2eに吸収されることになる。また、基体2の内部を通って外側に向かう光または基体2の内部で散乱した光は、遮光体4において吸収または反射されることになる。また、遮光体4で反射された光の一部は、第1の光吸収層2c、第2の光吸収層2dまたは第3の光吸収層2eで吸収されることになり、発光素子収納用パッケージ1Bは、基体2の凹部2aの周辺から基体2の外側に光が漏れるのをさらに効果的に抑制することができる。また、発光素子収納用パッケージ1Bでは、基体2の外側に向かう光は、一部が複数の遮光体4によって反射されて凹部2aの開口部に戻るので、発光素子3の発光時の輝度を高くすることができる。
例えば、隣接する発光装置10において、一方の発光装置1Bが発光して、他方の発光装置1Bが発光していない場合には、一方の発光している発光装置1Bの発光素子3の光が凹部2aから基体2の外部に漏れて他方の発光していない発光装置1Bに入射しやすくなる。
しかしながら、発光素子収納用パッケージ1Bを用いた発光装置1Bでは、基体2の外部への光漏れが抑制されており、発光表示装置10は、表示画像のコントラストが低下したり、あるいは、表示画像がぼやけたりすることが抑制される。
したがって、発光表示装置10は、発光素子3によって形成される文字または画像の輪郭が明確となり、コントラストが向上するので、文字または画像が鮮明なものとなる。
本発明は、上述した実施の形態1乃至実施の形態5に特に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更および改良が可能である。
1、1A、1B、1C、1D、1E 発光素子収納用パッケージ(発光装置)
2 基体
2a 凹部
2b 搭載部
2c 第1の光吸収層
2d 第2の光吸収層
2e 第3の光吸収層
2f 配線導体
2f1 配線パターン
2f2 貫通導体
3 発光素子
4 遮光体
5 回路基板
6 はんだ

Claims (6)

  1. 表面側に発光素子を収容するための凹部を有する、該凹部の底面に前記発光素子の搭載部が設けられた白色を呈する基体と、
    前記凹部の底面から前記凹部の外側に延出する、前記搭載部を囲むように設けられた第1の光吸収層と、
    平面視において前記第1の光吸収層に重なるように前記基体の前記表面側に設けられた第2の光吸収層とを備えていることを特徴とする発光素子収納用パッケージ。
  2. 第3の光吸収層が、前記第1の光吸収層と前記第2の光吸収層との間に、前記第1の光吸収層または前記第2の光吸収層に対向するように1層以上設けられていることを特徴とする請求項1に記載の発光素子収納用パッケージ。
  3. 複数の遮光体が、前記凹部の開口部よりも外側の前記基体の内部に前記凹部の開口部を囲むように設けられており、前記遮光体は、一方端が前記第1の光吸収層側に配置され、他方端が前記第2の光吸収層側に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光素子収納用パッケージ。
  4. 前記凹部の内壁面は、前記基体の内部の各光吸収層の間において前記表面側から前記底面側に向かうにつれて前記基体の外縁に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージ。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発光素子収納用パッケージと、
    該発光素子収納用パッケージに搭載された発光素子とを備えていることを特徴とする発光装置。
  6. 請求項5に記載の発光装置が複数個2次元配列されていることを特徴とする発光表示装置。
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