JP6642552B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置に関する。
発光ダイオード等の発光素子を用いた発光装置が知られている。電子機器の薄型化や大画面化の進展に伴い、発光装置においても薄型化や高出力化が要求されるようになってきている。
このような発光装置としては、配線を有する基板の上に発光素子を載置した構造が提案されている。例えば下記の特許文献１は、基板の上面に配線を有し、その配線に発光素子の下面の電極を接続した発光装置を開示している。配線を構成する材料としては、銅、金、アルミニウム等の金属材料が例示されている。この発光装置において、反射特性を高めるためには、配線の上面にアルミニウム等の光反射率の高い金属膜を設けると良いとしている。
しかしながら、上記のように配線を多層化すると、発光装置の薄型化が阻害されてしまう。
本発明は、薄型で光取り出し効率の高い発光装置を提供する。
本発明は、薄型で光取り出し効率の高い発光装置を提供する。
本発明の一態様の発光装置は、基板と、前記基板の上面に、前記基板の上面の一部に相当する離間領域を介して、互いに離間して設けられる第１導電部材及び第２導電部材と、前記第１導電部材の上面の一部から前記離間領域にわたって設けられる第１電極層と、前記第２導電部材の上面の一部から前記離間領域にわたって設けられる第２電極層と、前記離間領域の上方において、前記第１電極層及び第２電極層の上面に跨って載置される発光素子と、を備え、前記離間領域の上方における前記第１電極層及び前記第２電極層の上面は、第１導電部材及び第２導電部材の上方における前記第１電極層及び前記第２電極層の上面よりも下方に配置され、前記第１導電部材及び第２導電部材は、前記第１電極層及び前記第２電極層よりも前記発光素子からの光に対する反射率が高い材料で構成されている。
本発明の一態様に係る発光装置は、薄型で光取り出し効率が高い。
以下、発明の実施形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る発光装置１００の概略平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における概略断面図である。
図１は、実施形態１に係る発光装置１００の概略平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における概略断面図である。
発光装置１００は、基板１０と、基板１０の上面に、基板１０の上面の一部に相当する離間領域１２を介して、互いに離間して設けられる第１導電部材２１及び第２導電部材２２と、第１導電部材２１の上面の一部から基板１０の離間領域１２にわたって設けられる第１電極層４１と、第２導電部材２２の上面の一部から基板１０の離間領域１２にわたって設けられる第２電極層４２と、離間領域１２の上方において、第１電極層４１及び第２電極層４２の上面に跨って載置される発光素子５０と、を備えている。
発光素子５０は、同一面側に正負の電極が形成されている。第１電極層４１及び第２電極層４２は、発光素子５０の電極に対応した配線パターンとして形成される。発光素子５０は、正負の電極が離間領域における第１電極層４１及び第２電極層４２の上面に対向するように、直接又はバンプ等を介してフリップチップ実装される。
離間領域の上方における第１電極層４１及び第２電極層４２の上面は、第１導電部材２１及び第２導電部材２２の上方における第１電極層４１及び第２電極層４２の上面よりも下方に配置されている。第１電極層４１及び第２電極層４２における発光素子５０の実装面は、第１導電部材２１及び第２導電部材２２の上方に設けられた第１電極層４１及び第２電極層４２の上面よりも低い位置に配置されている。これにより、発光装置１００の厚みを抑えることができる。また、第１導電部材２１及び第２導電部材２２は、第１電極層４１及び第２電極層４２よりも発光素子５０からの光に対する反射率が高い材料で構成されている。これにより、発光装置１００の光取り出し効率を高めることができる。
以下、各構成について説明する。
以下、各構成について説明する。
（基板１０）
基板１０は、発光素子５０を載置することが可能なものである。基板１０の形状は、特に限定されないが、上面が平坦であることが好ましい。基板１０は、絶縁性のものを用いることができ、例えば、ガラスやセラミック、樹脂等を用いることが好ましい。基板１０の上面には、第１導電部材２１及び第２導電部材２２が設けられている。
基板１０は、発光素子５０を載置することが可能なものである。基板１０の形状は、特に限定されないが、上面が平坦であることが好ましい。基板１０は、絶縁性のものを用いることができ、例えば、ガラスやセラミック、樹脂等を用いることが好ましい。基板１０の上面には、第１導電部材２１及び第２導電部材２２が設けられている。
（第１導電部材２１、第２導電部材２２）
第１導電部材２１及び第２導電部材２２は、離間領域１２を間に介して基板１０の上面に配置され、互いに絶縁されている。ここで、離間領域１２とは、基板１０の上面において、第１導電部材２１と第２導電部材２２の間に位置する領域である。離間領域１２の幅は、発光素子５０の幅よりも大きく、例えば、５０〜１０００μｍで形成される。上面視において、発光素子５０は、離間領域１２内に配置されている。第１導電部材２１及び第２導電部材２２は、発光素子５０の周囲に設けられており、発光素子５０の下方（直下）には設けられていない。これにより、発光装置１００の厚みを抑えることができる。
第１導電部材２１及び第２導電部材２２は、離間領域１２を間に介して基板１０の上面に配置され、互いに絶縁されている。ここで、離間領域１２とは、基板１０の上面において、第１導電部材２１と第２導電部材２２の間に位置する領域である。離間領域１２の幅は、発光素子５０の幅よりも大きく、例えば、５０〜１０００μｍで形成される。上面視において、発光素子５０は、離間領域１２内に配置されている。第１導電部材２１及び第２導電部材２２は、発光素子５０の周囲に設けられており、発光素子５０の下方（直下）には設けられていない。これにより、発光装置１００の厚みを抑えることができる。
第１導電部材２１及び第２導電部材２２は、第１電極層４１及び第２電極層４２よりも発光素子５０からの光に対する反射率が高い材料で構成されている。第１導電部材２１及び第２導電部材２２の材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｈよりなる群から選択される少なくとも一つを含むものが挙げられる。なかでも、発光素子５０からの光に対して反射率の高いＡｌ、Ａｇ又はこれらの金属を含む合金が好ましい。特に、Ａｌは、発光素子５０からの光に対する反射性の他、配線回路として必要である導電性にも優れているため好ましい。第１導電部材２１及び第２導電部材２２の厚みは特に限定されるものではないが、反射率を考慮して０．１μｍ以上とするのが好ましく、０．１μｍ〜５μｍとすることが好ましい。
第１導電部材２１は、第１導電部材２１と第２導電部材２２の配列方向（図２におけるＸ方向）と垂直な方向（図２におけるＹ方向）における幅が、第１電極層４１の幅よりも広く形成されている。また、第２導電部材２２は、Ｙ方向における幅が、第２電極層４２の幅よりも広く形成されている。これにより、発光装置１００の光取り出し効率を高めることができる。なお、ここでいう「幅」とは最大となる幅を意味する。
（第１電極層４１、第２電極層４２）
第１電極層４１は、第１導電部材２１と発光素子５０とを電気的に接続する部材である。第２電極層４２は、第２導電部材２２と発光素子５０とを電気的に接続する部材である。第１電極層４１及び第２電極層４２は、離間して配置されている。
第１電極層４１は、第１導電部材２１と発光素子５０とを電気的に接続する部材である。第２電極層４２は、第２導電部材２２と発光素子５０とを電気的に接続する部材である。第１電極層４１及び第２電極層４２は、離間して配置されている。
第１電極層４１は、第１素子載置部４１ａと、第１接続部４１ｂとを有している。第１素子載置部４１ａは、基板１０上の離間領域１２に設けられる。第１素子載置部４１ａは、発光素子５０の電極と直接又はバンプ等を介して電気的に接続されている。第１接続部４１ｂは、第１導電部材２１の上方に保護膜３０を介して設けられ、保護膜３０の貫通孔３２を通して第１導電部材２１の上面に接続されている。光取り出し効率の観点から、第１接続部４１ｂは、上面視において第１素子載置部４１ａの面積よりも小さい面積になるように形成されている。図２に示すように、第１接続部４１ｂは、第１導電部材２１と第２導電部材２２の配列方向（図２におけるＸ方向）と垂直な方向（図２におけるＹ方向）における幅が、第１素子載置部４１ａよりも小さい。第１接続部４１ｂの面積を小さくすることにより、発光装置１００の上面視において第１導電部材２１が第１電極層４１から露出する面積を大きくすることができ、光取り出し効率を高めることができる。
第２電極層４２は、第２素子載置部４２ａと、第２接続部４２ｂとを有している。第２素子載置部４２ａは、基板１０上の離間領域１２に設けられる。第２素子載置部４２ａは、発光素子５０の電極と直接又はバンプ等を介して電気的に接続されている。第２接続部４２ｂは、第２導電部材２２の上方に保護膜３０を介して設けられ、保護膜３０の貫通孔３２を通して第２導電部材２２の上面に接続されている。光取り出し効率の観点から、第２接続部４２ｂは、上面視において第２素子載置部４２ａの面積よりも小さい面積になるように形成されている。図２に示すように、第２接続部４２ｂは、Ｙ方向における幅が、第２素子載置部４２ａよりも小さい。第２接続部４２ｂの面積を小さくすることにより、発光装置１００の上面視において第２導電部材２２が第２電極層４２から露出する面積を大きくすることができ、光取り出し効率を高めることができる。
第１素子載置部４１ａ及び第２素子載置部４２ａの上面は、第１接続部４１ｂ及び第２接続部４２ｂの上面よりも下方に配置されている。発光素子５０は、第１素子載置部４１ａ及び第２素子載置部４２ａの上面に実装されている。発光素子５０の実装面を低くすることで、発光装置１００の厚みを抑えることができる。
第１電極層４１及び第２電極層４２の材料としては、電気抵抗が低い材料が好ましく、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｌよりなる群から選択される少なくとも一つを含むものが挙げられる。なかでも、Ｃｕを用いることが好ましい。また、第１電極層４１及び第２電極層４２は、下面側に密着層を有していてもよい。具体的な第１電極層４１及び第２電極層４２の積層構造としては、Ｔｉ／Ｃｕ等が挙げられる。第１電極層４１及び第２電極層４２の厚みは特に限定されるものではないが、０．１μｍ〜５μｍとすることが好ましい。
（第１電極層４１及び第２電極層４２の変形例）
図３は、第１電極層４１及び第２電極層４２の変形例を示す概略平面図である。上面視において、第１接続部４１ｂは、Ｙ方向における幅が、第１素子載置部４１ａよりも大きくなるように形成してもよい。また、第２接続部４２ｂは、Ｙ方向における幅が、第２素子載置部４２ａよりも大きくなるように形成してもよい。
図３は、第１電極層４１及び第２電極層４２の変形例を示す概略平面図である。上面視において、第１接続部４１ｂは、Ｙ方向における幅が、第１素子載置部４１ａよりも大きくなるように形成してもよい。また、第２接続部４２ｂは、Ｙ方向における幅が、第２素子載置部４２ａよりも大きくなるように形成してもよい。
（保護膜３０）
第１導電部材２１及び第２導電部材２２の上面に、所望の導電性及び絶縁性を確保するために、絶縁性の保護膜３０を設けることが好ましい。第１導電部材２１及び第２導電部材２２をＡｌ、Ａｇ等で形成する場合、その上に保護膜３０を設けることにより、Ａｌ、Ａｇの腐食を防止することができるため好ましい。保護膜３０としては、透光性を有することが好ましく、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３等の無機膜、エポキシ等の有機膜が利用できる。また、ＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ３等の透光性の誘電体からなる誘電体多層膜を用いてもよい。この場合、可視光を反射する誘電体多層膜を用いてもよい。保護膜３０の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、０．１μｍ〜１０μｍ程度が好ましく、０．５ｎｍ〜５μｍ程度がより好ましい。
第１導電部材２１及び第２導電部材２２の上面に、所望の導電性及び絶縁性を確保するために、絶縁性の保護膜３０を設けることが好ましい。第１導電部材２１及び第２導電部材２２をＡｌ、Ａｇ等で形成する場合、その上に保護膜３０を設けることにより、Ａｌ、Ａｇの腐食を防止することができるため好ましい。保護膜３０としては、透光性を有することが好ましく、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ３等の無機膜、エポキシ等の有機膜が利用できる。また、ＳｉＯ２／Ｎｂ２Ｏ３等の透光性の誘電体からなる誘電体多層膜を用いてもよい。この場合、可視光を反射する誘電体多層膜を用いてもよい。保護膜３０の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、０．１μｍ〜１０μｍ程度が好ましく、０．５ｎｍ〜５μｍ程度がより好ましい。
保護膜３０は、貫通孔３２を有している。貫通孔３２は、第１導電部材２１と第１電極層４１が重なる領域、第２導電部材２２と第２電極層４２が重なる領域のそれぞれに設けられている。貫通孔３２には、第１電極層４１及び第２電極層４２の一部が充填されており、貫通孔３２を通して第１導電部材２１と第１電極層４１、第２導電部材２２と第２電極層４２が接続されている。
（発光素子５０）
発光素子５０は、一対の電極を同じ面側に設けている。発光素子５０は、窒化物半導体等から構成される既知の半導体発光素子を適用できる。また、発光素子５０は、所望の発光色を得るために任意の波長のものを選択することができる。
発光素子５０は、一対の電極を同じ面側に設けている。発光素子５０は、窒化物半導体等から構成される既知の半導体発光素子を適用できる。また、発光素子５０は、所望の発光色を得るために任意の波長のものを選択することができる。
発光素子５０は、第１電極層４１と第２電極層４２を跨ぐように実装される。発光素子５０は、一対の第１電極層４１及び第２電極層４２に対して一個のみを実装する他、複数個の発光素子５０を実装することもできる。
発光素子５０としては、様々な発光波長の発光ダイオードを利用することができる。また、所望の発光色を得るために、後述する蛍光体と組み合わせてもよい。特に、白色の発光を得るには、青色を発光する窒化物半導体発光素子と、青色光を吸収して黄色光や緑色光や赤色光を発する蛍光体とを組み合わせることが好ましい。
図４に示すように、発光装置２００は、１つの基板１０に対して、発光素子５０、第１電極層４１及び第２電極層４２、第１導電部材２１及び第２導電部材２２で構成される発光構造部６０を複数設けている。この場合、互いに隣接する２つの発光構造部６０において、一方の発光構造部６０の第１導電部材２１と他方の発光構造部６０の第２導電部材２２とが一体に形成されている。
また、発光装置２００は、発光素子５０の上方に透光性部材７０と、波長変換部材８０とをさらに備えている。
また、発光装置２００は、発光素子５０の上方に透光性部材７０と、波長変換部材８０とをさらに備えている。
（透光性部材７０）
透光性部材７０は、発光素子５０と波長変換部材８０との間に設けることが好ましい。これにより、発光素子５０から出射された光を効率良く波長変換部材８０に入射させることができる。透光性部材７０としては、透明樹脂、ガラス等を用いることができる。透明樹脂としては、耐久性、成形のしやすさ等の観点から、シリコーン樹脂等を用いることが好ましい。
（波長変換部材８０）
波長変換部材８０は、透光性部材の上面に配置されている。波長変換部材８０は、発光素子５０からの光を吸収して他の波長の光を発光することが可能な蛍光体を含む。これにより、発光装置２００は、発光素子５０からの光と波長変換部材８０で波長変換された光との混色光、例えば、白色光を外部に出射することができる。発光素子５０の種類及び蛍光体の種類を選択することにより、出射光の色を適宜調整することができる。
透光性部材７０は、発光素子５０と波長変換部材８０との間に設けることが好ましい。これにより、発光素子５０から出射された光を効率良く波長変換部材８０に入射させることができる。透光性部材７０としては、透明樹脂、ガラス等を用いることができる。透明樹脂としては、耐久性、成形のしやすさ等の観点から、シリコーン樹脂等を用いることが好ましい。
（波長変換部材８０）
波長変換部材８０は、透光性部材の上面に配置されている。波長変換部材８０は、発光素子５０からの光を吸収して他の波長の光を発光することが可能な蛍光体を含む。これにより、発光装置２００は、発光素子５０からの光と波長変換部材８０で波長変換された光との混色光、例えば、白色光を外部に出射することができる。発光素子５０の種類及び蛍光体の種類を選択することにより、出射光の色を適宜調整することができる。
図４に示すように、発光装置２００においては、複数の発光構造部６０に対して１つの透光性部材７０及び波長変換部材８０が設けられている。これにより、大面積の面状発光が可能な発光装置２００を構成することができる。なお、透光性部材７０及び波長変換部材８０は、発光構造部６０毎に設けてもよい。
（被覆部材）
発光素子５０の周囲に被覆部材を設けてもよい。被覆部材は、例えば、発光素子５０の周囲の第１電極層４１及び第２電極層４２の上面と、第１電極層４１及び第２電極層４２が形成されていない領域の保護膜３０の上面とにわたって配置することができる。
発光素子５０の周囲に被覆部材を設けてもよい。被覆部材は、例えば、発光素子５０の周囲の第１電極層４１及び第２電極層４２の上面と、第１電極層４１及び第２電極層４２が形成されていない領域の保護膜３０の上面とにわたって配置することができる。
被覆部材は、光反射性材料を含有する樹脂材料を用いることができる。被覆部材の基材となる樹脂材料は、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等を用いることができる。また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等も利用できる。光反射性材料としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト等を用いることができる。
１００、２００ 発光装置
１０ 基板
１２ 離間領域
２１ 第１導電部材
２２ 第２導電部材
３０ 保護膜
３２ 貫通孔
４１ 第１電極層
４１ａ 第１素子載置部
４１ｂ 第１接続部
４２ 第２電極層
４２ａ 第２素子載置部
４２ｂ 第２接続部
５０ 発光素子
６０ 発光構造部
７０ 透光性部材
８０ 波長変換部材
１０ 基板
１２ 離間領域
２１ 第１導電部材
２２ 第２導電部材
３０ 保護膜
３２ 貫通孔
４１ 第１電極層
４１ａ 第１素子載置部
４１ｂ 第１接続部
４２ 第２電極層
４２ａ 第２素子載置部
４２ｂ 第２接続部
５０ 発光素子
６０ 発光構造部
７０ 透光性部材
８０ 波長変換部材
Claims (7)
- 基板と、
前記基板の上面に、前記基板の上面の一部に相当する離間領域を介して、互いに離間して設けられる第１導電部材及び第２導電部材と、
前記第１導電部材の上面の一部から前記離間領域にわたって設けられる第１電極層と、
前記第２導電部材の上面の一部から前記離間領域にわたって設けられる第２電極層と、
前記離間領域の上方において、前記第１電極層及び第２電極層の上面に跨って載置される発光素子と、
を備え、
前記離間領域の上方における前記第１電極層及び前記第２電極層の上面は、第１導電部材及び第２導電部材の上方における前記第１電極層及び前記第２電極層の上面よりも下方に配置され、
前記第１導電部材及び第２導電部材は、前記第１電極層及び前記第２電極層よりも前記発光素子からの光に対する反射率が高い材料で構成されている発光装置。 - 上面視において、
前記第１電極層は、前記離間領域に設けられる第１素子載置部と、前記第１導電部材の上面に接続された、前記第１素子載置部の面積よりも小さい面積の第１接続部とを有し、
前記第２電極層は、前記離間領域に設けられる第２素子載置部と、前記第２導電部材の上面に接続された、前記第２素子載置部の面積よりも小さい面積の第２接続部を有する請求項１に記載の発光装置。 - 前記発光素子は、フリップチップ実装されている請求項１又は２に記載の発光装置。
- 前記第１導電部材及び前記第２導電部材のそれぞれの上面に、貫通孔を有する絶縁性の保護膜を備え、
前記貫通孔を通して、前記第１導電部材と前記第１電極層、前記第２導電部材と前記第２電極層のそれぞれが接続されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第１導電部材は、前記第１導電部材と前記第２導電部材の配列方向と垂直な方向における幅が、前記第１電極層よりも広く、
前記第２導電部材は、前記第１導電部材と前記第２導電部材の配列方向と垂直な方向における幅が、前記第２電極層よりも広い請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記第１電極層及び前記第２電極層は、Ｃｕ、Ａｕ及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも１つを含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ及びＲｈよりなる群から選択される少なくとも一つを含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光装置。
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