JP2019024071A - 発光装置、集積型発光装置および発光モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態の発光装置101の断面構造を示す模式図である。発光装置101は、基体10と、発光素子21と、誘電体多層膜22とを備える。以下、各構成要素を詳細に説明する。
基体10は、上面を有し、発光素子21を支持する。また、基体10は、発光素子21に電力を供給する。基体10は、例えば、基材11と、導体配線12とを含む。基体10は、さらに絶縁層13を備えていてもよい。
2 、Al2 O3 等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低
減、光反射率の向上等を図ることもできる。また、基材11は、金属板に絶縁層が形成された複合板であってもよい。
タリング、蒸着などにより、ニッケル、金、銀など他の金属材料の層をさらに備えていてもよい。
基体10は、絶縁層13を備えていてもよい。絶縁層13は、基体10において、導体配線12のうち、発光素子21等が接続される部分を覆って基材11上に設けられている。つまり、絶縁層13は電気絶縁性を有し、導体配線12の少なくとも一部を覆う。好ましくは、絶縁層13は光反射性を有している。絶縁層13が光反射性を有することによって、発光素子21から基体10側へ出射する光を反射し、光の取り出し効率を向上させることができる。また、絶縁層13が光反射性を有することによって、光源から出射して、例えば拡散板や波長変換部材等を含む透光積層体に当たる光のうち、反射した光も反射し、光の取り出し効率を向上させることができる。これらの基体で反射した光も透光積層体を透過することで、より輝度ムラを抑制することができる。
基体10に配置される発光素子21には、種々の形態の発光素子を用いることができる。発光素子21は、本実施形態では、発光ダイオードである。発光素子21が出射する光の波長は、任意に選択できる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、窒化物系半導体(InxAlyGa1−x−yN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、ZnSeおよびGaP等の半導体を用いた発光素子を用いることができる。また、赤色の発光素子としては、GaAlAs、AlInGaP等の半導体を用いた発光素子を用いることができる。また、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。
接続部材23は、導電性の材料によって形成されている。具体的には接続部材23の材料は、Au含有合金、Ag含有合金、Pd含有合金、In含有合金、Pb−Pd含有合金、Au−Ga含有合金、Au−Sn含有合金、Sn含有合金、Sn−Cu含有合金、Sn−Cu−Ag含有合金、Au−Ge含有合金、Au−Si含有合金、Al含有合金、Cu−In含有合金、金属とフラックスの混合物等である。
発光素子21と基体10との間にアンダーフィル部材24を配置してもよい。アンダーフィル部材24は、発光素子21からの光を効率よく反射できるようにすること、熱膨張率を発光素子21に近づけること等を目的として、フィラーを含有している。アンダーフィル部材24は、図1に示すように、本実施形態では、発光素子21の側面21cも光取り出し面であるため、側面21cを覆っていないことが好ましい。
誘電体多層膜22は、入射する光の一部を反射し、一部を透過させるもの(例えばハーフミラー)であり、発光素子21の上面21aに設けられている。この構成によって、発光素子21の上面21aから出射した光の一部が誘電体多層膜22で反射し、発光素子21へ戻り、発光素子21の側面21cから出射する。その結果、発光素子21の上面21aから出射する光の量を低減させ、発光素子21の上方での輝度を低下させ、発光装置101を用いてバックライトなどを構成した場合における輝度ムラを抑制する。ただし、後述するように、一般的な分光反射特性を有する誘電体多層膜を発光素子21の上面21aに設けると、発光装置101から出射する光を、拡散板を介して観察した場合に、拡散板と発光素子との距離が短くなると、発光素子の直上の領域よりもその周囲の領域の輝度が高くなってしまう。つまり、輝度ムラが生じやすくなる。
材料であることが好ましい。また、誘電体層として、シリコーン樹脂やフッ素樹脂等の有機層を用いてもよい。
発光装置101は、封止部材30を備えていてもよい。封止部材30は、発光素子21を外部環境から保護するとともに、発光素子21から出力される光の配光特性を光学的に制御する。つまり、主として封止部材30の外面における光の屈折によって光の出射方向を調節する。封止部材30は、発光素子21を被覆して基体10上に配置される。
発光装置101において、誘電体多層膜22が、発光素子21の上面21aに設けられている。この構成によって、発光素子21の上面21aから出射した光の一部が誘電体多層膜22で反射し、発光素子21へ戻り、発光素子21の側面21cから出射する。その結果、発光素子21の上面から出射する光の量が低減し、発光素子21の上方での輝度を低下させ、発光装置101を用いてバックライトなどを構成した場合における輝度ムラを抑制する。
図6Aは、本実施形態の発光モジュール102の断面構造を示す模式図である。発光モジュール102は、透光積層体50と、集積型発光装置103とを含む。図6Bは、集積型発光装置103の上面図である。
が配置され、y方向に隣接する2つの発光素子21の間にx方向に延びる壁部15axが配置されている。このため、各発光素子21は、x方向に延びる2つの壁部15axと、y方向に延びる2つの壁部15ayとによって囲まれている。2つの壁部15axおよび2つの壁部15ayによって囲まれた領域15rに底部15bが位置している。本実施形態では、発光素子21のx方向およびy方向の配列ピッチが等しいため、底部15bの外形は正方形である。底部15bの中央には貫通孔15eが設けられ、貫通孔15e内に、発光素子21が位置するように、底部15bが絶縁層13上に位置している。貫通孔15eの形状及び大きさに特に制限はなく、発光素子21が内部に位置し得る形状および大きさであればよい。発光素子21からの光を底部15bでも反射可能なように、貫通孔15eの外縁が、発光素子21の近傍に位置していること、つまり、上面視において、貫通孔15eと発光素子21との間に生じる間隙は狭いほうが好ましい。
。貫通孔15eから露出される絶縁層13は、光反射性を有していることが好ましい。発光素子21からの出射光が、絶縁層13と光反射部材15との間に入射しないように、貫通孔15eの周囲に接着部材を配置することが好ましい。例えば、貫通孔15eの外縁に沿ってリング状に接着部材を配置することが好ましい。接着部材は両面テープであってもよいし、ホットメルト型の接着シートであってもよいし、熱硬化樹脂や熱可塑樹脂の接着液であってもよい。これらの接着部材は、高い難燃性を有することが好ましい。また、接着部材ではなく、ネジ、ピン等他の結合部材で固定されていてもよい。
図7Aは、本実施形態のバックライト104の断面構造を示す模式図である。バックライト104は、筐体60と、発光モジュール102とを備える。
11 基材
11a 上面
12 導体配線
13 絶縁層
14 絶縁部材
15 光反射部材
17 発光空間
21 発光素子
21a 上面
21c 側面
22 誘電体多層膜
23 接続部材
24 アンダーフィル部材
30 封止部材
50 透光積層体
51 拡散板
52 波長変換部材
60 筐体
60A 底部
60B 側部
60a 第1の平面
60b 第2の平面
60c 側面
62 反射膜
63 反射板
101 発光装置
102 発光モジュール
103 集積型発光装置
104 バックライト
Claims (13)
- 導体配線を有する基体と、
前記導体配線に電気的に接続するように前記基体に配置された発光素子と、
前記発光素子の上面に設けられた誘電体多層膜と、
を備え、
前記誘電体多層膜は、前記発光素子の発光ピーク波長領域における分光反射率に対して、前記発光素子の発光ピーク波長領域よりも50nm長波長側の領域における分光反射率が、10%以上大きい、
発光装置。 - 前記発光素子の発光ピーク波長領域における前記分光反射率は70%以上95%以下である、請求項1に記載の発光装置。
- 前記誘電体多層膜の垂直入射時の反射波長帯域は、前記発光素子の発光ピーク波長を含み、前記発光ピーク波長よりも長波長側が短波長側より広い、請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記発光装置が出射する光の全光量の25%以上が、前記基体の上面に対して20゜未満の仰角で出射される請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記発光素子および前記誘電体多層膜を被覆する封止部材をさらに備え、
前記封止部材の幅Wに対する高さHの比H/Wが0.5より小さい請求項1から4のいずれか1項に記載の発光装置。 - 前記発光装置が出射する光の全光量の40%以上が、前記基体の上面に対して20゜未満の仰角で出射される請求項5に記載の発光装置。
- 前記封止部材の幅Wに対する高さHの比H/Wが0.3以下である請求項6に記載の発光装置。
- 前記発光素子は前記基体にフリップチップ実装されている、請求項1から7のいずれか1項に記載の発光装置。
- 複数の、請求項1から8のいずれか1項に記載の発光装置と、
前記複数の発光装置間にそれぞれ配置された複数の光反射部材と、
を備えた集積型発光装置。 - 前記光反射部材の高さが、前記発光装置間の距離の0.3倍以下である請求項9に記載の集積型発光装置。
- 前記光反射部材の高さが、前記発光装置間の距離の0.2倍以下である請求項9に記載の集積型発光装置。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の発光装置と、
前記発光装置の光取り出し面側に位置し、前記発光素子の光の一部を吸収し、前記発光素子の発光波長と異なる波長の光を出射する波長変換部材と、
を備えた発光モジュール。 - 請求項9または10に記載の集積型発光装置と、
前記発光装置の光取り出し面側に位置し、前記発光素子の光の一部を吸収し、前記発光素子の発光波長と異なる波長の光を出射する波長変換部材と、
を備えた発光モジュール。
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