JP6757173B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いた発光装置に関する。
複数の発光素子を搭載した発光装置が、照明、バックライト、産業機器等に従来から用いられてきた。特許文献１には、長手方向である第１方向に延伸する可撓性を有する基体と、前記基体の上に設けられる複数の配線部と、前記複数の配線部が離間して設けられる溝部と、を有する基板と、前記基板上に配置され、前記複数の配線部に電気的に接続される発光素子からなる発光装置が開示されている。
特許文献１に記載の発光装置の構造は、フリップチップ素子を基板に実装する際に使用される構造である。しかし、例えば、ＡＤＢ（Adoptive Driving Beam：配向可変ヘッドランプ）等の用途に用いる場合、このような構造では複数の発光素子を狭い間隔で実装することが困難である。そのため、例えば、発光装置点灯時に発光素子間に暗部が形成されるという問題があった。
また、特許文献１のように、複数の発光素子が基板上に列をなして搭載させられている発光装置において、基板の端部から各発光素子に至る配線によって電力を供給する場合、当該端部から遠い素子への配線ほど配線抵抗が大きくなる。従って、全体として駆動電圧の不均一や駆動電圧の上昇（最大値の上昇）を招いてしまうという問題があった。それ故に、照射光に不均一が生じるという問題があった。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、隣接する発光領域への光の漏出を防止しかつ発光領域間の暗部を低減し、かつ素子同士の駆動電圧の不均一または駆動電圧の上昇を防止することが可能な発光装置を提供することを目的とする。
本発明の発光装置は、支持体と、支持体の上に列をなして配列された複数の発光素子と、前記支持体上において前記列の一端部から前記列の他端部に向けて伸長しており、各々が前記複数の発光素子の各々に電気的に接続されている複数の配線からなる配線部と、を有し、前記複数の配線の各々は、前記複数の配線の各々が電気的に接続される１の発光素子の下の領域における前記伸長方向の線幅が、前記１の発光素子よりも前記一端部寄りに配されている発光素子に接続されている配線と前記伸長方向に沿って並んで伸長している領域の線幅よりも大きいことを特徴とする。
以下においては、本発明の好適な実施例について説明する。しかし、これらを適宜改変し、組み合わせてもよい。また、以下の説明及び添付図面において、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符を付して説明する。
以下に、ＬＥＤ素子を用いた発光装置を例にして、本発明の実施例に係る発光装置１０について、図１Ａ及び図１Ｂを参照しつつ説明する。実装基板１１は、矩形状の平面形状を有する基板である。実装基板１１は、Ｓｉ等の半導体、Ｃｕ等の金属、またはＡｌＮ、ＳｉＣ等の絶縁性材料からなっている。
接合層としての基板接合層１３は、実装基板１１の上面にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕがこの順に積層されて形成されている金属層である。基板接合層１３は、実装基板１１上において互いに離間して一列に配されている矩形形状の複数の接合領域１３Ａ、これらを電気的に接続する接続領域１３Ｂ、及び最外に配されている接合領域１３Ａから延在するパッド領域１３Ｃを有している。接合領域１３Ａは、その配列方向と垂直な方向に長辺を有している。なお、図中において接合領域１３Ａ、接続領域１３Ｂ及びパッド領域１３Ｃの境界を破線で示している。
実装基板１１の基板接合層１３の接合領域１３Ａの各々の上には、発光ユニット１５が配されている。すなわち、発光ユニット１５は、実装基板１１上に一列に配されている。発光ユニット１５は、支持体１７及び支持体１７の頂面１７Ａに接合されており、発光層（図示せず）を有する半導体構造層（図示せず）を含む複数の発光素子１９を有している。なお、図中においては一例として、発光ユニット１５が一列に４つ配されているように示しているが、発光ユニット１５の個数は３以下または５以上であってもよい。また、発光ユニット１５は２列以上で配列してもよい。
発光ユニット１５の各々の支持体１７は、例えばＳｉ等の導電性基板からなっている。支持体１７は、矩形の頂面（上面）１７Ａ及び底面（下面）１７Ｂを有する四角柱状である。隣接する支持体１７は、互いに離間して配されている。すなわち、隣接する支持体１７の間には空間ＳＰが形成されている。
支持体１７の底面１７Ｂには、当該底面１７Ｂを覆うようにＴｉ、Ｐｔ、Ａｕをこの順に積層してなる下面電極（図示せず）が形成されている。下面電極は、例えば熱圧着等によって基板接合層１３に接合されている。支持体１７の頂面１７Ａ上には、発光層（図示せず）を有する半導体構造層（図示せず）を含む複数の発光部１９が形成されている。本実施例において、発光素子１９は、支持体１７の上面の長手方向と平行な配列方向に沿って６個ずつ、二列に配列されている。すなわち、発光素子１９は、発光ユニット１５の配列方向と垂直な方向に、２列に複数個配列されている。
なお、本実施例において、発光素子１９は、サファイア等の成長基板（図示せず）上に形成された発光層を含む半導体層を成長基板上で複数の素子に区画し、当該区画された複数の素子を支持体１７に貼り合わせ、その後、成長基板を除去することで形成されている。すなわち、発光ユニット１５は、複数の発光素子１９及び支持体１７が一体となって形成されたモノリシックな発光ユニットである。換言すれば、発光ユニット１５は、シンフィルムＬＥＤ構造を有している。従って、支持体１７上において、発光素子１９は非常に近接して配置することが可能である。
また、このように形成することにより、発光素子１９の膜厚、すなわち支持体１７の上面と垂直な方向の厚さを１０μｍ以下にすることができ、これにより隣接した発光素子１９への光の導波を低減することができる。
発光素子１９を配列する間隔は、発光ユニット１５の配列方向に垂直な方向においては、発光素子１９間に発生する暗線を低減するために、できるだけ近接して配するのが好ましい。また、発光ユニット１５の配列方向に沿った方向においては、発光ユニット１５内で隣接する発光素子１９同士の間隔Ｄ１を、隣接した発光ユニット１５を跨いで隣接している発光素子１９同士の間隔Ｄ２に応じて設定するのが好ましい。間隔Ｄ１と間隔Ｄ２とが出来るだけ同一となるように、間隔Ｄ１を調整することがさらに好ましい。
隣接する発光ユニット１５を跨いで隣接する発光素子１９は、支持体１７の配置精度等の故に、発光ユニット１５内で隣接する発光素子１９よりも近接して配置することが難しい。従って、間隔Ｄ１と間隔Ｄ２とを合わせる場合、間隔Ｄ１に合わせて間隔Ｄ２を設定して支持体１７上に発光素子１９を配置することとなる。間隔Ｄ２を間隔Ｄ１に応じて調整することで、発光装置１０内での輝度ムラの発生を防止することが可能である。
なお、もちろんのことながら、発光ユニット１５上に発光素子１９間の間隔Ｄ１を予め設定しておき、それに合わせて発光ユニット１５の配置間隔を調整し、隣接する発光ユニット１５を跨いで隣接する発光素子１９の間隔Ｄ２を間隔Ｄ１に応じて調整することとしてもよい。
蛍光体層２１は、支持体１７上において発光部１９を埋設するように形成されている。すなわち、蛍光体層２１は、実装基板１１上に配されている複数の発光ユニット１５の全てに亘って、当該複数の発光ユニット１５上に連続的に形成されている。
蛍光体層２１は、例えば、蛍光体粒子及び光散乱材が含まれている樹脂シートである。蛍光体粒子には、例えば青色光によって励起されて黄色蛍光を出射するＣｅ附活イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）、Ｃｅ附活テルビウム・アルミニウム・ガーネット（ＴＡＧ：Ｃｅ）、オルトシリケート蛍光体（（ＢａＳｒＣａ）ＳｉＯ4、他）、αサイアロン蛍光体（Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕなど）などの蛍光体粒子を用いる。光散乱材は、例えばＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3等からなる光散乱性粒子である。
なお、蛍光体層２１は、蛍光体粒子及び光散乱材が含まれている液状の樹脂またはガラスバインダーを支持体１７上に塗布して、熱硬化等で硬化させることによって形成されていてもよい。また、蛍光体層２１は、蛍光体を含有しているプレート状のものであってもよい。各発光素子１９が蛍光体層２１内に埋め込まれずに、各発光素子１９の上方に蛍光体層２１が載置されているのみであってもよい。
図２Ａに１つの発光ユニット１５の上面図を示す。図２Ａにおいては、説明の便宜上、発光素子１９について、支持体１７の長手方向における一番端に配されている発光素子を１９Ａ、端から２番目に配されている発光素子を１９Ｂ、端から３番目に配されている発光素子を１９Ｃとして示す。
また、図２Ｂに、図２の２Ｂ−２Ｂ線に沿った断面図を示す。図２Ｂにおいては、発光ユニット１５の一部を省略して示している。
上述したように、発光ユニット１５は、サファイア等の成長基板（図示せず）上に形成された半導体層を成長基板上で複数の素子に区画し、当該区画された複数の素子を支持体１７に貼り合わせ、その後、成長基板を除去することで形成されている。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、支持体１７の発光素子１９が載置されている面と反対側の面すなわち下面には、下面電極２３が形成されている。下面電極２３は、例えば、支持体１７の表面からＴｉ、Ｐｔ、Ａｕをこの順に積層して形成されている。なお、支持体１７としてＳｉ基板を用いる場合には、下面電極２３を形成する前に、支持体１７の下面の熱酸化膜を研削またはウェットエッチング等で除去しておく。
発光ユニット１５を実装基板１１上に搭載する際には、例えば、基板接合層１３上の発光ユニット１５を搭載する位置にＡｕＳｎペーストを塗布し、当該ＡｕＳｎペースト上に下面電極２３が持ち来されるように、実装基板１１上に発光ユニット１５を載置する。その後、加熱することで、基板接合層１３と下面電極２３を接合させる。
支持体１７の上面には、ＳｉＯ2等の絶縁体材料からなる第１の絶縁層としての上面絶縁層２５が形成されている。なお、支持体１７がＳｉ基板である場合、上面絶縁層２５は、Ｓｉ基板の表面に形成される熱酸化膜であってもよい。
上面絶縁層２５上には、Ａｕ等の導電体からなり、互いに離間して形成されている複数の個別配線２７Ａ−２７Ｃからなる配線部としての個別配線部２７が形成されている。個別配線部２７は、３個一列の発光素子１９Ａ−１９Ｃ毎に形成されている。配線としての個別配線２７Ａ−２７Ｃは、３個一列の発光素子１９Ａ−１９Ｃに対し、支持体１７の上面の長手方向における各々の端部から形成され、それぞれ発光素子１９Ａ−１９Ｃの各々の直下の領域にまで伸長している。個別配線２７Ａは、発光素子１９Ａの直下の領域まで伸長し、個別配線２７Ｂは、発光素子１９Ｂの直下の領域まで伸長し、個別配線２７Ｃは、発光素子１９Ｃの直下の領域まで伸長している。
すなわち、複数の個別配線２７Ａ−２７Ｃは、支持体１７の上面の長手方向における一端において露出している一端と、発光素子１９Ａ−１９Ｃの各々の下に配されている他端とを有している。個別配線２７Ａ−２７Ｃの各々の当該露出している一端には、Ａｕ等の導体からなり、例えばワイヤボンディング等によって外部との電気的接続をとることが可能な、個別配線パッド２７Ｐが設けられている。
また、個別配線２７Ａ−２７Ｃの各々は、当該発光素子１９Ａ−１９Ｃの下に配されている他端において、発光素子１９Ａ−１９Ｃと電気的に接続されている。すなわち、発光素子１９Ａ−１９Ｃの各々に対して個別配線２７Ａ−２７Ｃの各々を介して外部から電力供給が可能になっている。
個別配線２７Ａ−２７Ｃの各々は、個別配線パッド２７Ｐが形成されている一端において、支持体１７の上面の面内方向における発光素子１９Ａ−１９Ｃの配列方向と垂直な方向（以下、線幅方向ともいう）に沿った長さが同一である。すなわち、個別配線２７Ａ−２７Ｃの各々は、個別配線パッド２７Ｐが形成されている一端において、個別配線２７Ａ−２７Ｃの伸長方向の線幅が同一である。
発光素子１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃに接続されている個別配線２７Ａ−２７Ｃの当該個別配線パッド２７Ｐが形成されている一端における線幅をＷ１、Ｗ２、Ｗ３とする（Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３）。
個別配線２７Ａの各々は、線幅がＷ１のまま変わらずに、両端部に配されている発光素子１９Ａの直下の領域で終端する。
支持体１７の長手方向における両端部から見て２番目に配されている発光素子１９Ｂに接続されている個別配線２７Ｂの各々は、途中で線幅が変化し、発光素子１９Ｂの直下の領域で終端する。個別配線２７Ｂの各々は、伸長方向に沿って、すなわち線幅方向において、個別配線２７Ａと並んでいる領域においては、線幅はＷ２で変化しない。
個別配線２７Ｂの各々は、個別配線２７Ａが発光素子１９Ａの直下の領域で終端すると、個別配線２７Ａの延長線上の領域まで線幅が拡大し、線幅がＷ４（＞Ｗ２）となる。すなわち、ほぼ線幅Ｗ１と同じ幅だけ線幅が拡大する。
言い換えれば、個別配線２７Ｂは、個別配線２７Ｂが電気的に接続されている発光素子１９Ｂの下の領域における線幅Ｗ４が、個別配線２７Ａと伸長方向に沿って並んで伸長している領域の線幅Ｗ２よりも大きくなっている。
支持体１７の長手方向における両端部から３番目に配されている発光素子１９Ｃに接続されている個別配線２７Ｃの各々は、途中で線幅が変化する。個別配線２７Ｃの各々は、伸長方向に沿って、すなわち線幅方向において、個別配線２７Ｂと並んでいる領域においては、線幅はＷ３で変化しない。個別配線２７Ｂの各々は、個別配線２７Ｂが発光素子１９Ｂの直下の領域で終端すると、個別配線２７Ｂの延長線上の領域まで線幅が拡大し、線幅がＷ５（＞Ｗ４）となる。すなわち、ほぼ線幅Ｗ４と同じ幅だけ線幅が拡大する。
言い換えれば、個別配線２７Ｃは、個別配線２７Ｃが電気的に接続されている発光素子１９Ｃの下の領域における線幅Ｗ５が、個別配線２７Ｂと伸長方向に沿って並んで伸長している領域の線幅Ｗ３よりも大きくなっている。
すなわち、個別配線２７Ｂ、２７Ｃの各々が電気的に接続される１の発光素子の下の領域における個別配線２７Ｂ、２７Ｃ伸長方向の線幅が、当該１の発光素子よりも個別配線２７Ａ−２７Ｃの個別配線パッド２７Ｐが形成されている一端部寄りに配されている発光素子に接続されている配線と前記伸長方向に沿って並んで伸長している領域の線幅よりも大きい
また、個別配線２７Ｂ及び個別配線２７Ｃの線幅は、支持体１７の長手方向における両端部から見て、それぞれが接続されている発光素子１９Ｂ、１９Ｃの１つ目に配されている発光素子１９Ａ、１９Ｂの下の領域において、線幅が拡大している。
また、個別配線２７Ｂ及び個別配線２７Ｃの線幅は、支持体１７の長手方向における両端部から見て、それぞれが接続されている発光素子１９Ｂ、１９Ｃの１つ目に配されている発光素子１９Ａ、１９Ｂの下の領域において、線幅が拡大している。
このように、外部からの電流が注入される個別配線パッド２７Ｐから離れた発光素子１９Ｂ、１９Ｃに接続されている故に配線距離が長くなっている個別配線２７Ｂ、Ｃの途中の線幅が大きくなっている。そのため、発光素子１９Ｂ、１９Ｃへの配線抵抗を低下させることが可能である。また、それにより、発光素子１９Ｂ、１９Ｃの駆動電圧及び発光装置１０全体の駆動時の消費電力を低下させることができる。
上面絶縁層２５及び個別配線２７上には、ＳｉＯ2等の絶縁体材料からなる第２の絶縁層としての層間絶縁層２９が形成されている。層間絶縁層２９には、発光素子１９の各々の直下の領域において開口部２９Ｈが形成されており、当該開口部２９Ｈを介して個別配線２７の上面の一部が露出している。また、層間絶縁層２９は、個別配線パッド２７Ｐ上には形成されていない。すなわち、層間絶縁層２９は、個別配線パッド２７Ｐを露出させかつ発光素子１９の直下の領域において個別配線２７の上面を一部露出させつつ、上面絶縁層２５上において個別配線２７を覆うように形成されている。
層間絶縁層２９上には、Ａｕ等の導電体からなり、各発光素子１９に共通して電気的に接続されている層状の共通配線３１が形成されている。共通配線３１は、開口部２９Ｈを避けるように形成されている。すなわち、開口部２９Ｈ及びその周辺領域は共通配線３１から露出している。
貫通配線３３は、Ａｕ等の導電体からなり、いずれか１の発光素子１９の下の領域において（図では、右から３番目の発光素子）、支持体１７の表面に接し、上面絶縁層２５及び層間絶縁層２９を貫通して層間絶縁層２９上面に至るまで形成されている。すなわち、貫通配線３３は、支持体１７及び共通配線３１と接しており、これらを電気的に接続している。なお、貫通配線３３は、２以上形成されていてもよく。２以上の発光素子１９の下の領域に形成されていてもよい。
個別配線２７の開口部２９Ｈから露出している上面上には、Ａｕ等の導体からなる個別電極３５が形成されている。個別電極３５の各々は、例えば、共通配線３１と離間して形成されることで、共通配線３１と電気的に絶縁されている。個別電極３５の各々は、それぞれ支持体１７の上面と垂直な方向から見て（以下、上面視において、ともいう）発光素子１９の中央の領域に配されるように設けられている。
発光素子１９は、共通配線３１及び個別電極３５と接合して、支持体１７上に設けられている。発光素子１９は、支持体１７側からｐ型半導体層３７Ａ、発光層３７Ｂ及びｎ型半導体層３７Ｃの順に積層されてなる半導体構造層３７を有している。半導体構造層３７は、例えば、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の組成を有している。
半導体構造層３７には、半導体構造層３７の支持体側の面、すなわちｐ型半導体層３７Ａの表面からｐ型半導体層３７Ａ及び発光層３７Ｂを貫通し、ｎ型半導体層３７Ｃの内部にまで達している貫通孔３７Ｈが形成されている。貫通孔３７Ｈは、上面視において、個別電極３５から見て発光素子１９の４隅の方向に１つずつ形成されている。言い換えれば、貫通孔３７Ｈは、上面視において、発光素子１９の両対角線に沿って、２つの貫通孔が個別電極３５を挟みこむように設けられている。すなわち、貫通孔３７Ｈは、上面視において、個別電極３５を囲むように４つ形成されている。
ｎ型半導体層３７Ｃの表面には、発光層３７Ｂからの出射光をｎ型半導体層３７Ｃの表面から効率よく外部に放出するための、錐状突起３７Ｐ（図中破線内の構造）が形成されている。この錐状突起３７Ｐは、ｎ型半導体層３７Ｃの表面を、例えばＴＭＡＨ溶液等のアルカリ溶液に浸し、ｎ型半導体層３７Ｃの表面に半導体結晶構造由来の凹凸構造を形成することで形成してもよい。なお、錐状突起３７Ｐは設けられていなくともよい。
ｐ型半導体層３７Ａの表面には、例えば、当該表面からＡｇ、ＴｉＷがこの順に積層されたｐコンタクト電極３９が形成されている。ｐコンタクト電極３９は、ｐ型半導体層３７Ａの表面の貫通孔３７Ｈの周縁領域及びｐ型半導体層３７Ａの表面の端部領域には形成されていない。すなわち、貫通孔３７Ｈの周縁領域及びｐ型半導体層３７Ａの表面の端部領域は、ｐコンタクト電極３９から露出している。
絶縁層４１は、ｐ型半導体層３７Ａ及びｐコンタクト電極３９及び貫通孔３７Ｈの側面を覆うように形成されている。すなわち、貫通孔３７Ｈの底部において、ｎ型半導体層３７Ｃが絶縁層４１から露出している。また、絶縁層４１には、絶縁層４１の表面からｐコンタクト電極３９に達する貫通孔４１Ｈが形成されている。すなわち、ｐコンタクト電極３９の一部は、貫通孔４１Ｈを介して絶縁層４１から露出している。
貫通孔４１Ｈ内には絶縁層４１から露出しているｎ型半導体層３７Ｃの表面に接して、金属材料からなるｎコンタクト電極４３が形成されている。ｎコンタクト電極４３は、例えば、絶縁層４１の表面から突出するように形成されている。
ｐ電極４５は、貫通孔４１Ｈ内に、絶縁層４１から露出しているｐコンタクト電極３９の表面に接して形成されている。ｐ電極４５は、ｐコンタクト電極３９の表面から、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕをこの順に積層して形成されている。ｐ電極４５は、絶縁層４１から突出するように形成されている。
ｎ電極４７は、絶縁層４１の表面に形成されている。ｎ電極４７は、絶縁層４１の表面から、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕをこの順に積層して形成されている。ｎ電極４７は、ｐ電極４５と離間して形成されている。
ｐ電極４５及びｎ電極４７は、それぞれ、支持体１７に形成されている個別電極３５及び共通配線３１と、例えば、真空中で加熱圧着されて接合されている。すなわち、個別電極３５とｐ電極４５とが電気的に接続され、かつ共通配線３１とｎ電極４７とが電気的に接続されている。従って、各発光素子１９は、基板接合層１３のパッド部１３Ａと個別配線パッド２７Ｐとの間で電気的に並列に接続されている。従って、発光素子１９の各々は、個別配線パッド２７Ｐの各々への電力供給の入切によって個別に駆動させることが可能である。
なお、貫通孔３７Ｈの直下の領域においては、ｎ電極４７が貫通孔３７Ｈに向かって窪んでしまう。また、個別配線２７Ａ−２７Ｃの各々の間の間隙部上においては、層間絶縁層２９の表面が支持体１７に向かって窪んでしまうことが多く、そうするとその上に形成される共通配線３１の表面も窪んでしまう。
このような窪みが支持体１７の上面と垂直な方向に重なってしまうと、当該窪みが外部と連通していまい、発光素子１９の信頼性または機械的強度が下がってしまう。そのため、発光ユニット１５を、貫通孔３７Ｈの直下の領域に個別配線２７Ａ−２７Ｃ同士の間隙が位置しないように形成するのが好ましい。
上述のように、発光素子１９は、支持体１７上に貼り合わせによって形成されている。従って、発光ユニット１５内において、支持体１７上において発光素子１９は非常に間隔を小さく配することが可能である。これにより、隣接する発光素子１９間に形成される暗線の発生を低減することが可能である。
上記実施例の発光ユニット１５及び発光ユニット１５を含む発光装置１０によれば、発光ユニット１５の外部からの電流が注入される個別配線パッド２７Ｐから離れた発光素子１９Ｂ、１９Ｃに接続されている故に配線距離が長くなっている個別配線２７Ｂ、２７Ｃの線幅が一部大きくなっている。そのため、発光素子１９Ｂ、１９Ｃへの配線抵抗を低下させることが可能である。また、それにより、発光素子１９Ｂ、１９Ｃの駆動電圧及び発光装置１０全体の駆動時の消費電力を低下させることができる。
また、上記実施例の発光装置１０によれば、１の発光装置を、各々が複数の発光素子１９が形成された支持体１７からなる複数の発光ユニット１５を配列することによって形成する。すなわち、上記実施例の発光装置１０においては、必要数の発光素子を有する１の発光ユニット１５によって１の発光装置を形成するのではなく、独立した複数の発光ユニット１５を配列して必要数の発光素子を有する発光装置を形成する。
１の発光ユニットによって１の発光装置を形成する場合、発光ユニットに欠陥がある場合には、発光ユニットの一部に欠陥がある場合、発光装置に必要な数の発光素子全てを保持する発光ユニットを交換しなければならない。それに対して、上記実施例の発光装置１０のように、複数の発光ユニット１５を配列して発光装置を形成する場合、発光ユニット１５に欠陥がある場合は、当該欠陥がある発光ユニット１５のみを交換すれば良いので，発光装置１０の歩留まりを向上させることが可能である。
また、上記実施例の発光装置１０においては、隣接する発光ユニット１５の各々の支持体１７の間に空間ＳＰ（図１参照）が形成されている。１の発光ユニット１５の発光素子１９から出射して、蛍光体層２１を伝播して当該１の発光ユニット１５に隣接する発光ユニット１５に向かう光は、この隣接する支持体１７の間の空間ＳＰに入り込むと減衰して当該空間ＳＰからほとんど出てこない。
従って、１の発光ユニット１５の発光素子１９から出射した光が、蛍光体層２１を伝播して隣接する発光ユニット１５へ漏出することを防止することが可能である。特に、発光装置１０を、例えばＡＤＢ（Adoptive Driving Beam：配向可変ヘッドランプ）等に用いる場合に発光素子１９を個別駆動する際、隣接する発光ユニット１５への光の漏出、いわゆる光のクロストークを低減させることが可能である。
また、本発明においては、発光素子１９の膜厚を１０μｍ以下とすることが可能となるため、発光素子１９の側壁からの光出射が減少し、隣接素子へのクロストークをさらに低減することが可能となる。
また、上述のように、発光装置１０においては、互いに独立した複数の発光ユニット１５を配列して必要数の発光素子１９を有する発光装置を形成する。すなわち、発光装置１０に必要な数の発光素子１９が、互いに離間して配されている複数の支持体１７上に分散して設けられている。このように、発光装置に必要な発光素子の全てを１の支持体上に配置する場合よりも、１つ１つの支持体の平面形状を小さくすることで、実装基板と支持体の熱膨張率の差の故に支持体に発生するクラック等の破損を防止することが可能である。
また、上述のように、発光装置１０においては、発光ユニット１５の配列方向に垂直な方向においては、非常に近接して発光素子１９を配置することが可能である。従って、発光ユニットの配列方向に垂直な沿った方向においては、発光素子１９間の間隙に起因する暗線がほとんど発生しない。
よって、発光装置１０の照射方向に配置するレンズ等の光学系によって、照射光の暗線を低減しようとする場合に、発光ユニット１５の配列方向に沿った方向において発生する暗線のみを考慮した光学系にすることができる。従って、発光装置１０に伴って設けられる光学系の構造を単純化することが可能である。
図３に、発光装置１０を用いた照明機器の一例として、照明ユニット５０を示す。照明ユニット５０においては、金属基板５１の表面に実装基板１１を接合して発光装置１０を金属基板５１上に固定している。また、発光装置１０の光出射方向（図中白抜き矢印）には、蛍光体層２１の上面と対向する位置にレンズ５３が設けられている。なお、金属基板５１には，放熱フィン等の放熱を促進する構造を設けたり別体として取り付けたりしてもよい。
上述のように、発光装置１０からの照射光の暗線を低減しようとする場合、発光ユニット１５の配列方向に沿った方向において発生する暗線のみを考慮すればよい。従って、レンズ５３は、発光ユニット１５の配列方向に沿った方向にのみ、例えば発光素子からの出射光による像を互いに重ね合わせるような複数のシリンドリカルレンズを配列するような繰り返し構造を形成すればよい。
すなわち、発光ユニット１５の配列方向と垂直な方向においては、暗線低減のための構造を必ずしも設ける必要がない。従って、発光装置１０を用いることで、レンズ５３に構造の単純なレンズを用いることが可能である。
［変形例１］
以下に、個別配線パッド２７Ｐが形成されている端部の線幅を個別配線２７Ａ−２７Ｃで異ならしめる例について説明する。図４は、変形例１の発光装置１０の発光ユニット１５Ａの上面図である。
［変形例１］
以下に、個別配線パッド２７Ｐが形成されている端部の線幅を個別配線２７Ａ−２７Ｃで異ならしめる例について説明する。図４は、変形例１の発光装置１０の発光ユニット１５Ａの上面図である。
変形例１の発光装置の発光ユニット１５Ａは、上記実施例の発光ユニット１５と、個別配線２７Ａ−２７Ｃの線幅が異なる以外、上記実施例の発光ユニット１５と同一の構成を有している。
変形例１の発光ユニット１５Ａにおいては、個別配線パッド２７Ｐが形成されている端部において、個別配線パッド２７Ｐから最も近くに配されている発光素子１９Ａに接続されている個別配線２７Ａの線幅Ｗ１が一番小さくなされている。また、個別配線パッド２７Ｐから最も遠くに配されている発光素子１９Ｃに接続されている個別配線２７Ｃの線幅Ｗ３が最も大きくされている。すなわち、個別配線パッド２７Ｐが形成されている端部の個別配線２７Ａ−２７Ｃの線幅が、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３となっている。
すなわち、配列されている発光素子１９の列の一端部、すなわち個別配線２７Ａ−２７Ｃの前記個別配線パッド２７Ｐが形成されている一端部からより離間している発光素子に接続されている個別配線２７Ａ−２７Ｃほど、線幅が拡大する前の線幅が大きい
このようにすることで、配線距離の長い個別配線２７Ａ−２７Ｃほど単位距離あたりの配線抵抗が低くなるので、発光素子１９Ａ−１９Ｃの駆動電圧の均一化を図ることが可能である。また、発光素子１９Ｃの駆動電圧を低下させることにより、発光ユニット１５全体及び発光装置１０全体の駆動電圧及び消費電力の低下をもたらすことが可能である。
［他の変形例］
上記実施例においては、発光素子１９の直下にのみ個別配線部２７を形成する場合について図示して説明した。しかし、図５に示す発光ユニット１５Ｂのように、個別配線部２７を全体として、支持体１７上の発光素子１９の列の間の領域にまで拡大することとしてもよい。これにより、個別配線２７Ａ−２７Ｃの線幅をさらに大きくすることができ、配線抵抗をさらに低下させることができる。
このようにすることで、配線距離の長い個別配線２７Ａ−２７Ｃほど単位距離あたりの配線抵抗が低くなるので、発光素子１９Ａ−１９Ｃの駆動電圧の均一化を図ることが可能である。また、発光素子１９Ｃの駆動電圧を低下させることにより、発光ユニット１５全体及び発光装置１０全体の駆動電圧及び消費電力の低下をもたらすことが可能である。
［他の変形例］
上記実施例においては、発光素子１９の直下にのみ個別配線部２７を形成する場合について図示して説明した。しかし、図５に示す発光ユニット１５Ｂのように、個別配線部２７を全体として、支持体１７上の発光素子１９の列の間の領域にまで拡大することとしてもよい。これにより、個別配線２７Ａ−２７Ｃの線幅をさらに大きくすることができ、配線抵抗をさらに低下させることができる。
なお、図５においては、変形例１のように、個別配線パッド２７Ｐが形成されている端部において、個別配線２７Ａ−２７Ｃの幅がＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３となるように図示している。しかし、実施例１のように個別配線パッド２７Ｐが形成されている端部において、個別配線２７Ａ−２７Ｃの幅がＷ１＝Ｗ２＝Ｗ３となっていてもよい。
また、上述したように、発光ユニット１５において、個別配線２７Ａ−２７Ｃを、貫通孔３７Ｈの直下の領域に個別配線２７Ａ−２７Ｃ同士の間隙が位置しないように形成するのが好ましい。
図６に、個別配線２７Ａ−２７Ｃ同士の間隙が貫通孔３７Ｈを避けるように、個別配線２７Ａ−２７Ｃを形成した発光ユニット１５の一例の拡大上面図を示す。図６においては、配線パッド２７Ｐの近傍を拡大している。
図６に示すように、貫通孔３７の直下の領域の周辺において、個別配線２７Ａ−２７Ｃ同士の間隙が、貫通孔３７の直下の領域を避けるように、上面絶縁層２５の上面の面内方向において湾曲し膨らんでいる膨らみ部ＢＵを形成することとしてもよい。このようにすることで、個別配線２７Ａ−２７Ｃ同士の間隙が貫通孔３７の直下の領域を避けるように、個別配線２７Ａ−２７Ｃを形成することが可能である。
膨らみ部ＢＵは、間隙を挟んで隣り合っている個別配線の一方に形成される凸部２７ＣＯ及び他方に形成される凹部２７ＲＥによって形成される。なお、この膨らみ部ＢＵは、個別配線２７Ａが終端する前の個別配線２７Ａ−２７Ｃが並んで配されている領域においては、個別配線２７Ａの内部に向けて凸に形成されるのが好ましい。また、個別配線２７Ａが終端し、個別配線２７Ｂ、２７Ｃが並んで配されている領域においては、個別配線２７Ｂの内部に向けて凸に形成されるのが好ましい。
すなわち、並んで配されている個別配線同士の間隙の膨らみ部ＢＵは、配線パッド２７Ｐにより近い発光素子に接続する個別配線の内部に向けて凸になるように形成されるのが好ましい。換言すれば、膨らみ部ＢＵは、配線パッド２７Ｐにより近い発光素子に接続する個別配線の凹部２７ＲＥ及びより遠い発光素子に接続する個別配線の凸部２７ＣＯによって形成されるのが好ましい。
［発光素子の配置例］
上記実施例においては、１つの発光ユニット１５において、支持体１７上に同一サイズの発光素子１９を２列に６個ずつ配置する場合を例に図示及び説明をした。しかし、発光素子１９の他の配列も可能である。例えば、発光素子１９を発光ユニット１５の配列方向と垂直な方向に１列または３列以上に配列してもよい。また、発光素子１９の各々のサイズは異なっていてもよい。例えば、発光ユニット１５の配列方向に垂直な方向において、発光素子１９の素子長を互いに異ならしめてもよい。
［発光素子の配置例］
上記実施例においては、１つの発光ユニット１５において、支持体１７上に同一サイズの発光素子１９を２列に６個ずつ配置する場合を例に図示及び説明をした。しかし、発光素子１９の他の配列も可能である。例えば、発光素子１９を発光ユニット１５の配列方向と垂直な方向に１列または３列以上に配列してもよい。また、発光素子１９の各々のサイズは異なっていてもよい。例えば、発光ユニット１５の配列方向に垂直な方向において、発光素子１９の素子長を互いに異ならしめてもよい。
上記実施例においては、発光素子１９を個別に駆動する例を説明したが、配線を適宜変更することで、発光素子の駆動方法を個別駆動、又は全体もしくは発光素子１９のグループ毎の一括駆動などの駆動制御も可能となる。
また、上記実施例においては、発光素子１９がＬＥＤ素子である場合を例に説明したが、発光素子１９は垂直共振器型発光ダイオード等、他の発光素子であってもよい。
なお、上記実施例においては、蛍光体層２１は、全ての発光ユニット１５に亘って連続的に形成されている場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、発光ユニット毎、発光ユニット内で一列毎、発光素子毎に蛍光体層２１を夫々形成することで断続的に蛍光体層２１を形成することとしてもよい。また、この場合、夫々形成された蛍光体層２１同士間の間隙に、例えば、白樹脂や黒樹脂等を埋めて遮光を行うこととしてもよい。このようにすることで、蛍光体層２１を伝播して、隣接する発光素子１９の領域への光の漏出、いわゆる光のクロストークを低減させることが可能である。
上述した実施例における種々の数値、寸法、材料等、例えば半導体構造層の構成または金属層の構成は、例示に過ぎず、用途及び製造される半導体素子等に応じて、適宜選択することができる。
１０ 発光装置
１１ 実装基板
１３ 基板接合層
１５、１５Ａ 発光ユニット
１７ 支持体
１９、１９Ｓ 発光素子
２１ 蛍光体層
２３ 下面電極
２５ 上面絶縁層
２７ 個別配線部
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ 個別配線
２９ 層間絶縁層
３１ 共通配線
３３ 貫通配線
３５ 個別電極
３７ 半導体構造層
３９ ｐコンタクト電極
４１ 絶縁層
４３ ｎコンタクト電極
４５ ｐ電極
４７ ｎ電極
５０ 照明ユニット
５１ 金属基板
５３ レンズ
１１ 実装基板
１３ 基板接合層
１５、１５Ａ 発光ユニット
１７ 支持体
１９、１９Ｓ 発光素子
２１ 蛍光体層
２３ 下面電極
２５ 上面絶縁層
２７ 個別配線部
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ 個別配線
２９ 層間絶縁層
３１ 共通配線
３３ 貫通配線
３５ 個別電極
３７ 半導体構造層
３９ ｐコンタクト電極
４１ 絶縁層
４３ ｎコンタクト電極
４５ ｐ電極
４７ ｎ電極
５０ 照明ユニット
５１ 金属基板
５３ レンズ
Claims (8)
- 支持体と、
支持体の上に列をなして配列された複数の発光素子と、
前記支持体上において前記列の一端部から前記列の他端部に向かう第１の向きに伸長し、前記複数の発光素子の各々に電気的に接続され、各々が前記第１の向きと反対の向きに前記複数の発光素子の内の前記一端部に配された第１の発光素子の直下の領域を越えて伸長する複数の個別配線と、
前記複数の個別配線の前記第１の発光素子の直下の領域よりも外側に設けられ、外部からの電流が注入され得る複数の個別配線パッドと、
を有し、
前記複数の発光素子は、前記第１の発光素子の前記他端部側に隣接して配された第２の発光素子を含み、
前記複数の個別配線は、前記第１の発光素子に電気的に接続された第１の個別配線と、前記第２の発光素子に電気的に接続された第２の個別配線と、を含み、
前記第１の個別配線は、第１の個別配線パッドから前記第１の向きに伸長して、前記第１の発光素子の直下の領域で終端し、
前記第２の個別配線は、前記第１の向きに垂直な方向に前記第１の個別配線と離間して配され、第２の個別配線パッドから前記第２の発光素子の直下の領域まで前記第１の向きに伸長し、
前記第２の個別配線パッドから前記第１の個別配線の終端位置までの前記第２の個別配線の前記第１の向きに垂直な方向の線幅よりも、前記第１の個別配線の終端位置から前記第２の発光素子の直下の領域までの前記第２の個別配線の前記第１の向きに垂直な方向の線幅が大きくなっていることを特徴とする発光装置。 - 前記第２の個別配線の前記線幅は、前記第１の発光素子の下の領域において拡大していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記第２の個別配線の前記拡大前における前記線幅は、前記第１の個別配線の前記線幅より大きいことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
- 前記複数の発光素子は前記支持体上に複数列に形成され、前記複数の個別配線は、前記列を形成している発光素子の下の領域から、隣接する列の前記発光素子同士の間の領域にまで延在していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記支持体上において前記複数の発光素子の各々に共通して電気的に接続されている共通配線を備え、
前記複数の個別配線は、前記共通配線と電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発光装置。 - 前記複数の発光素子は、前記共通配線と前記個別配線により並列接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記支持体上の全ての前記複数の発光素子に亘って連続的に形成されている蛍光体層を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の発光装置。
- 実装基板と、
前記請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の発光装置を複数備え、
前記複数の発光装置は、前記実装基板上において、前記第１の方向と垂直な方向に配列されていることを特徴とする照明装置。
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