JP6999615B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は発光装置に関し、特に半導体発光部品と光学部品を含む発光装置に関する。
フィラメントランプの以降、発光ダイオード(Light Emitting Diode、LED)が省エネ性がよく、環境に優しく、寿命が長く、体積が小さいという色々な利点を有しているので、照明分野において、発光ダイオードが従来の照明装置に取って代わっている。色々なLEDにおいて、白色光を放射するLEDが特に各企業の注目を集めている。
そのような照明技術として、色温度及び色のようなパラメーターを調節する技術以外、照明装置の光出射方向とライトフィールドを調節する技術がある。発光ダイオードが体積が小さい利点を有しているので、通常その包装体の外部に色々な光学構造を増加することにより、発光ダイオードが放射する光を反射するか、干渉するか或いは回折させることにより、所定のライトフィールドを形成する。
色々な光学構造において、常用することは、反射機能を有している光学構造を発光ダイオードと対向する出射面の一側に設けることである。例えば、反射板で、発光ダイオードが他側に放射した光線を出射面の同一側に反射することにより、光強度を向上させることができる。或いは、出射面の一側又は周囲に光線伝播路線を改変する光学構造を設け、発光ダイオードが放射する一部分の光線を(例えば、出射面に接着される光学膜で)遮断するか或いは(例えば、照明具内における発光光源の周囲に反射機能付きの側壁が形成されたことで)反射することにより、発光ダイオードのライトフィールドを改変し、所定の方向のライトフィールドを増加させることができる。例えば、側面方向からの出射を増加させることができる。
上述した学構造を具備する発光ダイオードに他の部品モジュールを更に設けることにより、発光装置(Light Emitting Diode)を形成することができる。発光装置は、少なくとも1つの電子回路のサブ載置体(sub-mount)と、このサブ載置体上に位置し、かつ前記発光部品をサブ載置体上に接着固定するとともに発光部品の基板とサブ載置体の電子回路とを電気接続させる少なくとも1つの半田と、発光部品の電極とサブ載置体の電子回路とを電気接続させる導電性接続構造とを含む。前記サブ載置体は、リードフレーム(lead frame)又はサイズが大きい実装基板(mounting substrate)であり、それにより発光装置の電子回路を容易に配置し、かつ放熱効果を向上させることができる。
本発明に係る発光装置は、半導体発光部品、透明支持部品及び光学部品を含む。半導体発光部品は、出射面を含みかつ第一光線を放射する。透明支持部品は半導体発光部品上に位置する。光学部品は、透明支持部品上に位置し、かつ第一区域と第二区域を含む。第一光線は、透明支持部品を通過することにより第二光線に変換される。第二光線は所定のライトフィールド分布を有し、このライトフィールド分布は第一区域に対応する最大値と第二区域に対応する最小値を具備する。
本発明に係る発光装置は、半導体発光部品、第一電極、透明支持部品及び光学構造を含む。半導体発光部品は出射面を含む。第一電極は半導体発光部品に接続される。透明支持部品は、底面を含み、かつ半導体発光部品上に位置する。光学構造は、透明支持部品上に位置し、出射面に覆われる第二区域と該出射面に平行である第一区域を含む。第一電極の少なくとも一部分は透明支持部品に覆われるが、半導体発光部品には覆われていない。発光装置が放射するライトフィールドは、第一区域に大体対応する最大値と第二区域に大体対応する最小値を具備する。
本発明に係る発光装置は、半導体発光部品及び透明支持部品を含む。半導体発光部品は出射面を含む。透明支持部品は、第一斜面、第二斜面及び底面を含み、かつ半導体発光部品上に位置する。発光装置が放射するライトフィールドは、第一斜面に大体対応する最大値と第二斜面に大体対応する最小値を具備する。
本発明に係る発光装置は、複数の半導体発光部品と光学部品を含む。各半導体発光部品は、上表面、下表面及び、上表面と下表面との間に位置する反射面を含む。下表面の幅は上表面の幅より小さい。光学部品は複数の半導体発光部品上に覆われる。
本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置が放射する光のライトフィールドを示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学部品を示す平面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学部品を示す平面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学部品を示す平面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学部品を示す平面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学部品を示す平面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学部品を示す平面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学部品を示す平面図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学部品を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学層の光学特性を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置の光学層の光学特性を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置が放射する光のライトフィールドを示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置が放射する光のライトフィールドを示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置が放射する光線のCIE座標偏移を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置が放射する光線のCIE座標偏移を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置が放射する光線のCIE座標偏移を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置が放射する光線のCIE座標偏移を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の他の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の他の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 本発明の他の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 導電粘着材料を発光部品上に形成する本発明の他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法の流れを示す断面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法の流れを示す断面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法の流れを示す断面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法の流れを示す断面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法の流れを示す断面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法の流れを示す断面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法の流れを示す断面図である。 本発明の実施例に係る発光装置の製造方法の流れを示す断面図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。 本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。
図1aは、本発明の実施例に係る発光装置を100を示す図である。この発光装置100は、発光部品2上に形成される透明支持部品4と、透明支持部品4上に覆われる光学部品6とを含む。本実施例において、発光部品2は非同調性光を放射可能な半導体発光部品である。発光部品2は、発光部品2を囲む側面22、出射面24及び接合面26を具備する。側面22は出射面24と接合面26に垂直である。透明支持部品4は、発光部品2の側面22と出射面24を覆い、かつ発光部品2と透明支持部品4を囲む側壁42、発光部品2と光学部品6との間に位置する頂部面44及び底面46を具備する。透明支持部品4の頂部面44は出射面24の上方に位置する。頂部面44の水平方向の面積が出射面24より大きいことにより、頂部面44が出射面24を覆うことができる。しかし、頂部面44と出射面24は同一面に位置せず、頂部面44と出射面24との間には透明支持部品4が存在する。側壁42は頂部面44と底面46に垂直であり、かつ底面46と発光部品2の接合面26とは同一面に位置する。他の実施例において、底面46と発光部品2の接合面26とは同一面に位置しなくもてよい。例えば、発光部品2が透明支持部品4の内部に包まれてもよい。本実施例において、頂部面44と出射面24は平行であり、側壁42は出射面24に垂直であるとともに側面22に平行である。他の実施例において、頂部面44と出射面24は非平行に形成され、側壁42は頂部面44と出射面24のうち1つのみに垂直であるが、側壁42は側面22に平行である。他の実施例において、側壁42を斜面にすることができる。この場合、側壁42は、頂部面44又は出射面24に非垂直に形成されるとともに発光部品2の側面22に非平行に形成される。本実施例において、側面22は出射面24に平行の平面であるが、他の実施例において、側面22は出射面24に非垂直の斜面に形成されることができる。他の実施例において、側面22と出射面24は相互に垂直である平面であるが、他の実施例において、需要に応じて側面22と出射面24を相互に垂直である平面又は非垂直の平面にすることができる。他の実施例において、側面22と出射面24はいずれも粗い面であるか、或いは1つが粗い面であり、他の1つが平面であることができる。図1bを参照されたい。図1bの構造と図1aの構造が類似するが、図1bの光学部品6を、例えば長方形、六角形又は正方形などのような多角形に形成することができる。光学部品6は、光学部品6を囲む側辺62と、側辺62に接続されるとともに光学部品6の対向する両側に位置する2つの斜辺64及び66とを含む。斜辺64及び66は、透明支持部品4と接触しない。すなわち、斜辺64及び66が高さがゼロでない側辺62上に形成されることにより、光学部品6は上が狭く下が広い形状を有する。長方形の光学部品6を例とする場合、光学部品6の4つの辺上に斜辺を形成し、隣接する2つの斜辺の間にリッジを形成することができる。光学部品6は2つの斜辺のみを含み、かつこの斜辺の位置は長方形の短辺又は長辺に限定されず、長方形の隣接する短辺及び長辺上に位置することもできる。この場合も、隣接する2つの斜辺の間にリッジを形成することができる。光学部品6上に斜辺64及び66が形成されることにより、発光部品2が放射した光が光学部品6の斜辺を通過する時前進方向が改変され、光線の分布角度も従って改変される。したがって、図1a中の装置と図1b中の装置は異なるライトフィールドを有する。
図2a~図2bは、本発明の実施例に係る発光装置200を示す図である。発光装置200は、発光部品2と、発光部品2を包む透明支持部品4と、透明支持部品4上に覆われる光学部品6とを含む。光学部品6は、発光部品2の反対側に形成される第一区域601と第二区域602を含む。第一区域601は出射面24に平行に形成され、第二区域602は第一区域601の間に位置する。本実施例において、第一区域601は平面区域であり、第二区域602は凹入部を有する区域である。図2aに示されるとおり、第二区域602は凹入部を有し、この凹入部は発光部品2に向かう陥没方向Aに凹入する。陥没方向Aは、第一区域601が位置する光学部品6の表面に垂直である。図2aを参照すると、第二区域602の凹入部は、第一区域601が位置する水平面における最大幅Wと最大深度Dを有する。幅Wと深度Dの比率は約2:1である。本実施例において、第二区域602の陥没方向の頂点は、第二区域602が発光部品2に最も接近する位置に置かれ、約90度の頂部角度θを有する。他の実施例において、需要する光学特性、例えばライトフィールドにより、第二区域602の各パラメーターを選択することができる。例えば、第二区域602の凹入部の最大幅Wと最大深度Dの比率を2:1より大きくするか或いは小さくし、陥没方向Aの頂点に位置する頂部角度θを垂直角、鋭角又は鈍角にすることができる。本実施例において、第二区域602のみが発光部品2の真上に位置する。図2bを参照すると、発光部品2の側面22の真上向きの延伸線と光学部品6の第二区域602とが交差し、発光部品2の出射面24は第二区域602の真下に位置する。第二区域602の最大幅Wは発光部品2の幅より大きく、かつ第二区域602の最大幅Wと発光部品2の幅との間の比率は1:0.01~1:1の範囲に入る。他の実施例において、第二区域602の最大幅Wを発光部品2の幅より小さくし、かつ第二区域602の最大幅Wと発光部品2の幅との間の比率を1:1~1:1.1にすることができる。図2bを参照すると、光学部品6上に光学層8が形成され、この光学層8は第二区域602の一部分を覆うとともに発光部品2の真上に位置する。光学層8は第一区域601と接触しない。本実施例において、光学層8の最大幅WLは、出射面24の幅WDより大きく、かつ発光部品2の幅より大きい。光学層8は、第二区域602の全域を覆うか、或いは第一区域601上まで延伸することができる。他の実施例において、光学層8の最大幅WLを出射面24の幅WDより小さくするか或いは等しくすることができる。本実施例において、光学層8に波長の最大値が450~475nmの間にある光線が入射する場合、光学層8は85%より大きい反射率を有し、光学層8に波長の最大値が400~600nmの間にある光線が入射する場合、光学層8は80%より大きい反射率を有する。他の実施例において、光学部品6は凹入部を具備せず、光学層8が設けられる区域を第二区域602と定義することができる。この場合、第二区域602は依然として発光部品2の真上に位置する。他の実施例において、光学部品6は、表面に形成される第一区域601、第二区域602及び光学層8を含み、かつ製作工程で光学部品6の両側に図1bの斜辺64及び66を形成することにより、所定の光学特性、例えば所定のライトフィールドを獲得ことができる。
上述した実施例において、光学層8は単層構造であるか或いは多層構造である。単層構造は、例えば銀又はアルミニウムを含む金属層であるか、或いは酸化チタンのような酸化物層であることができる。光学層8は、材料の反射特性により発光部品2が放射した光の前進方向を改変する。金属材料として、製作工程を行うとき周囲の他の材料を反応しにくい金属材料を選択した方がよい。例えば、製作工程を行う環境に硫黄が含まれている場合、銀を選択することを避けた方がよい。それにより、硫化銀などような硫化銀の化学物が形成されることを避けることができる。多層構造は、分布ブラッグ反射鏡(Distributed Bragg Reflector、DBR)である。例えば、酸化チタン(TiO)と酸化シリコン(SiO)の積層であるか、或いは金属と金属酸化物の積層、例えばアルミニウムと酸化アルミニウムの積層である。それにより反射効果を獲得することができる。他の実施例において、光学層8は波長変換材料を更に含むことができる。本実施例において、光学層8が単層構造であるか或いは多層構造である場合、いずれもすべての光線を反射することができないので、少なくとも一部分の光線が光学層8を透過する。他の実施例において、厚さ又は多層構造を層数を増加させることにより、光線が光学層8を透過することを防ぎ、反射効果を増加させることができる。
図2a~図2bを参照すると、発光部品2が放射した第一光線は、透明支持部品4と光学部品6を通過した後第二光線に変換される。透明支持部品4が波長変換材料を含んでいない場合、第一光線の波長の最大値と第二光線の波長の最大値は同様になる。第一光線が透明支持部品4を通過するとき、一部分の第一光線は光学層8の影響により光線の前進方向が改変されるか、或いは第二区域602を通過する時に光学部品6と外部環境の屈折率が異なることにより光線の前進方向が改変される。したがって、第二光線と第一光線は異なるライトフィールドを有する。他の実施例において、光学部品6は、図1bの斜辺64及び66と図2bの光学層8とを同時含むことができる。この場合、光学層8に反射される一部分の第一光線は、光学部品6の斜辺64及び66から出射し、かつ第二光線の一部分になる。斜辺64及び66のサイズ、位置及び傾斜角(光学部品6の表面に相対する角度)が異なることにより、第一光線の前進方向に影響を与えることができる。他の実施例において、透明支持部品4及び/或いは光学部品6が波長変換材料を含む場合、第一光線の前進方向は第一光線が波長変換材料に変換される量に影響を与えることができる。例えば、元来50%の第一光線の前進方向と波長変換材料とが接触するが、斜辺64及び66のサイズ、位置及び傾斜角を改変することにより、30%の第一光線の前進方向と波長変換材料とを接触させることができる。それにより、第二光線の光学特性、例えば色温度、輝度、CIE XY色度座標点又は波長分布範囲が改変される。本発明の実施例において、発光部品2が放射する第一光線は藍色光線であり、透明支持部品4は藍色光線を黄緑色光線に変換する波長変換材料を含む。本実施例において、斜辺64及び66のサイズが大きく、位置が低い(側辺62が狭いか或いは短い)とき、波長変換材料と接触せずに光学部品6から出射する光学部品6の第一光線は斜辺に反射される。したがって、より多い第一光線と波長変換材料とが接触し、より多い黄緑色光線が形成され、かつ第二光線の波長分布範囲は波長が長い範囲へ移動する。具体的に、第二光線の波長の最大値が赤色光線の波長範囲へ移動するか、或いは第二光線の色度座標がCIE色度座標の左下方へ移動する。
上述した実施例において、発光部品2と透明支持部品4のサイズは、同様、類似又は相違する長さ及び/或いは幅の比率を有し、かつ類似する高さを有する。すなわち、透明支持部品4の頂部面44と発光部品2の出射面24との間の距離は非常に近い。発光装置100及び200において、水平面の第一方向に沿う発光部品2と透明支持部品4のサイズは第一比率を有し、水平面の第一方向に沿う第二比率を有する。第一方向は第二方向に垂直であり、第一方向は第二方向より大きいか、小さいか或いは等しいである。発光部品2が長方形である場合、第一方向は第二方向はそれぞれ、発光部品2の長辺の方向と発光部品2の短辺の方向に対応する。本実施例において、第一比率と第二比率は、1:1.04~1:7.1の範囲に入る。また、本発明の実施例に係る2つの発光装置が同様或いは類似する第一比率及び/或いは第二比率を有し、かつ水平面の辺長において短い辺長の長さが所定の制限値より大きい場合、この2つの発光装置は略同様である発光強度を有する。例えば、発光装置Aが1:2.11の第一比率と1:1.83の第二比率を有し、発光装置Bが1:1.81の第一比率と1:1.57の第二比率を有する場合、2つの発光装置の発光強度の間の差異は発光装置Aの発光強度の1%より小さい。本実施例において、2つの発光装置は類似する第一比率と第二比率を有している。かつ第一比率の間の比が1.16(2.11/1.81=1.16)であり、第二比率の間の比が1.65(1.83/1.57=1.65)である場合、2つの発光装置の2つの比率の間の比はいずれも2より小さく、2つの発光装置の発光強度の間の差異も1%より小さい。2つの発光装置が類似するサイズ比率を有する(2つのサイズ比率の間の比が2より小さいとき、例えば1.1、1.2、1.4及び1.6であるとき)とき、発光装置の水平面の辺長における最短辺長の長さが所定の制限値より小さい。例えばその長さが1.4mmである場合、発光装置の発光強度は前記最短辺長の長さの影響を受ける。例えば、2つの発光装置が同様な発光部品2を含み、かつ同様な第一比率及び/或いは第二比率、例えば1.2の第一比率及び/或いは第二比率を有するとき、2つの発光装置の短辺の長さは制限値、例えば1.4mmより大きく、2つの発光装置の発光強度は類似する。同様な比率を有し、かつ水平面上の最短長さが所定の制限値より小さいとき、例えば発光装置の短辺の長さがそれぞれ1.3mmと1.0mmであるとき、辺長が1.3mmである発光装置の発光強度は辺長が1.0mmである発光装置の発光強度より少なくとも1%多い。すなわち、同様な長辺と短辺との間の比率を有する2つの発光装置において、いずれの辺長が制限値より大きいとき、2つの発光装置は類似する発光強度を有する。例えば、2つの発光装置の発光強度の差異は、発光強度が大きい発光装置の1%より小さい。しかし、1つの発光装置の辺長が制限値より小さいとき、2つの発光装置の発光強度に顕著な差異が発生する。
図3は、本発明の実施例に係る発光装置300が放射する第二光線のライトフィールド分布を示す図である。図3の2つの曲線は、異なる方向で測定したライトフィールドの分布を示す曲線である。その2つの方向のライトフィールドの分布は-90度~+90度の範囲に入る。他の実施例において、ライトフィールドの分布は178度~190度の範囲に入ることができる。2つのライトフィールドはそれぞれ2つの頂部と1つの谷部を含み、ライトフィールドは谷部を中心にしかつ両側へ略対称に分布されている。2つの頂部は第一区域601に略対応し、谷部は第二区域602に略対応する。他の実施例において、第二区域602の凹入の深さが異なることにより、発光部品2が放射する光の前進方向に影響を与え、発光装置の位置に対応する頂部の位置は発光装置の中心から離れる方向へ移動し、かつ元来第一区域601に対応する箇所から側辺62の範囲を超える位置まで移動することができる。一般的に、発光装置が放射する第二光線のライトフィールド分布は、第一区域601に対応する最大値と第二区域602に対応する最小値を含む。本実施例において、2つのライトフィールドの最大値と最小値の比は1.05~2倍の間に入る。本実施例の発光装置に波長変更材料、例えば栄光粉末が含まれていないので、第一光線の波長の最大値と第二光線の波長の最大値とは同様である。他の実施例において、発光部品2と透明支持部品4との間に波長変更材料を設けるか、或いは透明支持部品4内に波長変更材料を設けるか、或いは光学部品6の内部、第一区域601、第二区域602及び光学層8のうちいずれか1つ又はすべてに波長変更材料を設ける場合、第一光線の波長の最大値と第二光線の波長の最大値とは異なる。波長変更材料は一層又は多層の同様又は相違する材料で構成されることができる。他の実施例において、波長変更材料は、粘着層と輝度を増加させる輝度増加剤、例えば二酸化シリコンを更に含むことができる。
図4a~図4eは、本発明の実施例に係る光学部品6を図である。光学部品6の形状は長方形であり、光学部品6は第一区域601と第二区域602で構成される色々な形態を具備する。本実施例において、第一区域601は平面区域であり、第二区域602は凹入区域を含み、第二区域602の所定の区域には光学層が設けられる。図4aを参照すると、光学部品6の表面は2つの第一区域601の間に位置する第二区域602を有し、2つの第一区域601は光学部品6の長辺の方向に平行である。図4bを参照すると、光学部品6の表面は2つの第一区域601の間に位置する第二区域602を有し、2つの第一区域601は光学部品6の短辺の方向に平行である。図4a~図4bの実施例において、第二区域602は光学部品6の一辺から他の一辺に延伸する。例えば、図4aにおいて、第二区域602は光学部品6の短辺は1つの長辺から他の長辺に延伸し、図4bにおいて、第二区域602は光学部品6の長辺は1つの短辺から他の短辺に延伸する。他の実施例において、第二区域602は光学部品6の一辺とのみ接触するか、或いは光学部品6のいずれもの一辺と接触しなくてもよい。図4cを参照すると、光学部品6の表面上には、十字形の第二区域602と4つの隅部に位置する第一区域601とが設けられている。第二区域602は、光学部品6の長辺の方向に延伸する第二サブ区域6021と光学部品6の短辺の方向に延伸する第二サブ区域6022とを含む。光学部品6の4つの隅部に位置する第一区域601の面積は同様であるか或いは相違し、第二サブ区域6021と6022の幅は同様であるか或いは相違することができる。図4bを参照すると、光学部品6の表面上には、6つの第一区域601と光学部品6の表面を網状に分割する1つの第二区域602とが設けられている。光学部品6の表面上の6つの第一区域601の面積は、同様であるか或いは相違することができる。第二区域602は、光学部品6の長辺の方向に延伸する2つの第二サブ区域6023及び6024と、光学部品6の短辺の方向に延伸する第二サブ区域6025とを含み、その3つの第二サブ区域の幅は同様であるか或いは相違することができる。図4eの実施例において、光学部品6の表面上には、面積が略同様である9つの第一区域601と光学部品6の表面を網状に分割する1つの第二区域602とが設けられている。光学部品6の表面上の9つの第一区域601の面積は、同様であるか或いは相違することができる。第二区域602は、光学部品6の長辺の方向に延伸する2つの第二サブ区域6026及び6027と、光学部品6の短辺の方向に延伸する2つの第二サブ区域6028及び6029とを含み、その4つの第二サブ区域の幅は同様であるか或いは相違することができる。図4a~図4eに示される各実施例において、第一区域601は平面区域であり、第二区域602は凹入区域を含み、第二区域602の所定の区域には光学層が設けられる。図2bの実施例を参照すると、第二区域602に位置する光学層8は、第二区域602のみを覆い、かつ第一区域601と接触するか或いは第一区域601の一部分を覆うことができる。他の実施例において、第一区域601と第二区域602を含む両方を平坦面にし、かつ第二区域602上にのみ光学層8を設け、第一区域601上には光学層8を設けなくもよい。
図5a~図5bは、本発明の実施例に係る光学部品6の第一区域601と第二区域602によって形成される色々な形態を示す図である。図5aを参照すると、光学部品6の表面の第二区域602は、不平行・不垂直に設けられる2つの第二サブ区域6030及び6031と、第二区域によって分割されかつ異なる面積を有する4つの第一区域601とを含む。図5bにおいて、光学部品6の表面の第二区域602は、平行に設けられる2つの第二サブ区域6033及び6034と、第二サブ区域6033及び6034に不垂直・不平行に設けられる第二サブ区域6032と、第二区域602によって分割されかつ異なる面積を有する6つの第一区域601とを含む。他の実施例において、2つの第二サブ区域6033及び6034は不平行に設けられることができる。
上述したとおり、需要に応じて、発光部品2の反対側にある光学部品6の表面上に色々な表面形態を設けることができる。すなわち、垂直又は不垂直になる第二サブ区域を設けることにより、光学部品の表面を面積が同様であるか或いは相違する複数の第一区域601に分割することができる。それらの第二サブ区域は光学部品6の長辺及び短辺に平行又は不平行に設けられる。他の実施例において、第二サブ区域を光学部品6の隣接する2辺に平行又は不平行に設けることができる。光学部品6の表面上において、第二区域602の分割によって形成された複数の第一区域601は同様であるか或いは相違する面積を有することができ、第二区域602も面積が同様であるか或いは相違する第二サブ区域を含むことができる。図4a~図4eと図5a~図5bの実施例において、光学部品6は、異なる表面形態を具備することができ、かつ図1bの実施例の斜辺を更に具備することができる。需要に応じて、光学部品6の第二区域602は、凹入部を含むか或いは光学層8をその上に形成することができる。
図6は、本発明の実施例に係る発光装置300を示す図である。発光装置300は、発光部品2を包む透明支持部品4と、透明支持部品4上に位置する光学部品6と、光学部品6上に覆われる光学層8と、光学部品6の反対側にある発光部品2の一側に形成される反射板10とを含む。透明支持部品4は、発光部品2を覆い、かつ発光部品2と透明支持部品4を囲む側壁42、発光部品2と光学部品6との間に位置する頂部面44及び底面46を具備する。底面46と発光部品2の接合面26とは同一面に位置する。本実施例において、底面46側の反射板10は少なくとも発光部品2が放射する第一光線を反射し、反射板10に反射される一部分の第一光線は側壁42から発光装置300の外に出射する。他の実施例において、反射板10は、発光部品2と電気接続可能な電気回路を更に含むか、或いは発光装置300の透明支持部品4に含まれる波長変換材料を更に含むことができる。それらの波長変換材料は一部分の第一光線に励起される。
図7a~図7bは、本発明の実施例に係る発光装置400を示す図である。発光装置400は、発光部品2を包む透明支持部品4と、透明支持部品4上に位置する光学部品6と、光学部品6上に覆われる光学層8と、光学部品6の反対側にある発光部品2の一側に形成されかつ互いに接触していない第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126とを含む。第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126は、発光部品2の下方に位置する。第三絶縁層126は、発光部品2と対応するするように例えば発光部品2の真下に位置し、第二絶縁層124と第三絶縁層126は、側壁42をと対応しかつ発光部品2の下方に位置していない部分を含む箇所に位置する。第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126の材料は、酸化物、例えば酸化チタンを含むことができる。図7bを参照すると、第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126上には第一電極142及び第二電極144が更に形成され、発光部品2は第一電極142及び第二電極144によって外部装置と電気接続することができる。第一電極142及び第二電極144は、光学部品6の反対側にある発光部品2の一側に形成される。第一電極142と第二電極144との間に隙間が形成され、かつ第三絶縁層126が形成されることにより、電極の間の電気的絶縁を実現する。
図8は、本発明の実施例に係る発光装置500を示す図である。発光装置500は、発光部品2を包む透明支持部品4と、透明支持部品4上に位置する光学部品6と、光学部品6の反対側にある発光部品2の一側に形成される第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126とを含む。第一絶縁層122の一部分と第二絶縁層124の一部分は発光部品2に覆われ、第三絶縁層126は発光部品2の下方に位置し、第三絶縁層126の一部分又は全部は発光部品2に覆われる。第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126は互いに接触しない。本実施例において、透明支持部品4は、側壁42と底面46との間に位置する斜面480、482を更に含み、底面46から上に向かう斜面480、482の垂直高さは、発光部品2の厚さより小さい。第一絶縁層122と第二絶縁層124はそれぞれ、斜面480、482と一部分の底面46を覆う。他の実施例において、底面46から上に向かう斜面480、482の垂直高さが発光部品2の厚さより大きくてもよい。発光装置500において、斜辺64及び66はそれぞれ、斜面480及び482と大体対応するように光学部品6の側辺62上に位置する。すなわち、斜面480と発光部品2の側面22との間の最短水平距離と、斜辺64と発光部品2の側面22との間の最短水平距離とは略同様であり、斜面482と発光部品2の側面22との間の最短水平距離と、斜辺66と発光部品2の側面22との間の最短水平距離とは略同様である。斜面480と側面22との間の最短水平距離と斜面482と側面22との間の最短水平距離とは、同様、相違又は類似することができる。斜辺64及び66と側面22との間の最短水平距離も類似する特性を有している。他の実施例において、斜辺、斜面と側面との間の最長水平距離又は平均水平距離は、同様、相違又は類似することができる。他の実施例において、斜面480及び斜辺66から発光部品2の側面22までの水平方向の距離は異なり、かつ斜面480及び斜辺66から発光部品2の側面22までの水平方向の最短距離又は最遠距離は異なることができる。第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126の材料は、酸化物、例えば酸化チタンを含むことができる。本実施例において、第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126を反射層として用い、それにより発光部品2が放射する光を反射することができる。発光装置500において、透明支持部品4で発光部品2を覆い、かつ透明支持部品4に接続される第一絶縁層122と第二絶縁層124を反射層として用いることできる。この第一絶縁層122と第二絶縁層124は、水平位置が発光部品2より低い高さを具備するか或いは発光部品2と略同様の高さを具備する。本実施例において、透明支持部品4は、上が広く下が狭い(光学部品6に接続される一側が広く、絶縁層に接続される一側が狭い)形状と斜面480、482を具備する。本実施例において、斜面480、482上にも第一絶縁層122と第二絶縁層124が覆われている。
第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126上には第一電極142及び第二電極144が更に形成され、発光部品2は第一電極142及び第二電極144によって外部装置と電気接続することができる。第一絶縁層122は第一電極142と透明支持部品4との間に位置し、第二絶縁層124は第二電極144と透明支持部品4との間に位置する。第一電極142及び第二電極144は外に向かって透明支持部品4の側面42まで延伸し、第一絶縁層122及び第二絶縁層124も発光部品2から透明支持部品4の側面42まで延伸する。発光部品2のn型半導体層とp型半導体層はそれぞれ、第一電極142及び第二電極144によって外部装置と電気接続することができる。第一電極142及び第二電極144は、光学部品6の反対側にある発光部品2の一側に形成される。第一電極142と第二電極144との間には、発光部品2の反対側にある第三絶縁層126の一側に位置する隙間が形成されている。したがって、この隙間で電極同士が互いに電気的に接続される短絡を避け、第三絶縁層126で2つの電極の間の絶縁を実現することができる。第一電極142及び第二電極144は、発光部品2に覆われる部分から外に向かって透明支持部品4の下方まで延伸し、外に延伸する部分は発光部品2に覆われていない。
図9a~図9は、本発明の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。図9aを参照すると、複数の発光部品2は載置板20上に位置し、各発光部品2は、透明支持部品4に覆われかつ透明支持部品4によって互いに隔離されている。載置板20は載置装置であり、発光部品2を支持するとともに後続の製作工程をサポートする。載置板20の材料は、硬質材料、例えばセラミックス又はサファイア基板であるか、或いは弾性を有する材料、例えばガラス繊維又はビスマレイミドトリアジン(BT)樹脂であることができる。他の実施例において、透明支持部品4を形成するとき、まず一層の第一透明材料を覆い、次に第一透明材料上に波長変換材料を覆う。波長変換材料の所定の部分は第二透明材料に覆われる。最後に波長変換材料上に第三透明材料を覆う。それにより、透明支持部品4内には、載置板20から離れる方向に配置される第一透明材料、波長変換材料及び第三透明材料が形成されるか、或いは第一透明材料、第二透明材料と波長変換材料の混合物及び第三透明材料が形成される。第一透明材料、第二透明材料及び第三透明材料は、同様な材料で構成されるか、或いは二種又はそれ以上の材料で構成される。例えば、3つの透明材料は同様なエポキシ(Epoxy)樹脂で構成されるか、或いは3つの透明材料は各自にエポキシ(Epoxy)樹脂又はシリコーン(silicone)樹脂を含むか、或いは各透明材料は同様な化学元素を具備するが、異なる化学構成又は比率を有する材料で構成される。
他の実施例において、載置板20と発光部品2との間には、両者の間の付着強度を向上させる粘着層が更に形成されている。載置板20と発光部品2との間が完全に密閉されていないので、透明支持部品4を形成するとき、一部分の材料が載置板20と発光部品2との間に流入することができる。それにより、発光部品2と載置板20とは完全・直接に接触せず、一部分の透明支持部品4は載置板20と発光部品2との間に位置することができる。図9b~図9cを参照すると、光学部品6を発光部品2の上に形成した後載置板20を撤去する。光学部品6と発光部品2との間に粘着層(図示せず)を形成することにより、後続の工程において光学部品6が発光部品2から容易に外れることを避けることができる。粘着層の材料と透明支持部品4の材料は同様であるか或いは相違することができる。図9dを参照すると、透明支持部品4上に切断線80、82及び84を形成する。この切断線80、82及び84により、いずれか2つの切断線の間に位置する発光ユニットを分離することができる。例えば、図9b中の切断線84によって図面の2つの発光部品2を分離することができる。切断線と光学部品6とは接触せず、切断線と光学部品6との間には透明支持部品4が存在し、各発光部品2は2つの切断線の間に位置する。図9eを参照すると、1つの発光部品2により、光学部品6の反対側にある発光部品2の一側に第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126を形成する。切断線80及び82に絶縁材料を注入することにより第一絶縁層122と第二絶縁層124を形成し、発光部品2上に覆われる絶縁材料で第三絶縁層126を形成する。図9dと図9eにおいて、切断線80、82及び82は、固体ナイフ、例えば金属ナイフ又はプラスチックナイスで形成するか、或いはレーザー又はエッチングなどの工程により透明支持部品4の表面上に深さと幅が同様、相違又は類似する切断線を形成することができる。切断線を形成する方法が異なることにより、透明支持部品4の表面が平坦又は粗くなることができる。本実施例において、複数の絶縁層の厚さと幅は同様であるか或いは相違することができ、絶縁層の表面は平坦な区域又は粗い区域であることができる。図9f~図9gを参照すると、第一絶縁層122、第二絶縁層124と第三絶縁層126との間には第一電極142及び第二電極144が形成されている。第一電極142及び第二電極144は発光部品2と外部電源を電気接続する電気線路になる。第一電極142及び第二電極144の一部分は第一絶縁層122及び第二絶縁層124と接触するが、発光部品2とは重畳しない。第一絶縁層122は第一電極142と透明支持部品4との間に位置し、第二絶縁層124は第二電極144と透明支持部品4との間に位置し、第三絶縁層126は底面46及び発光部品2の接合面26と接触する。第一電極142及び第二電極144の厚さと長さは同様であるか或いは相違する。発光部品2の反対側にある光学部品6の一側に切断線86及び88を形成する。切断線を形成する方法として上述した方法を使用することができるが、上述した方法に限定されるものではない。切断線86と88の位置は切断線80と82の位置に大体対応し、切断線86と88は透明支持部品4と接触しない。すなわち、切断線80と82は、透明支持部品4を切断せず、かつ切断線86と88は光学部品6を切断しない。切断線80、82、86及び88に沿ってカットするか或いは切断することにより、図9h中の発光装置500を形成するとともに斜辺64及び66を形成することができる。斜辺64及び66は平面又は粗い面である。図9h中の発光装置500と図6中の発光装置300又は図1a~図1b中の発光装置100とを比較してみると、発光装置500の発光部品2が放射する光において、一部分の光は透明支持部品4の頂部面44によって光学部品6から出射するが、他の一部分の光は斜面480、482に接触される第一絶縁層122及び第二絶縁層124に反射された後、透明支持部品4の頂部面44によって光学部品6から出射する。したがって、発光部品2が放射する光線によって形成されるライトフィールドと、発光装置500が放射する光線によって形成されるライトフィールドとは異なる。本実施例において、絶縁層122及び124は、電極の間の電気絶縁を実現するとともに反射機能を奏する。したがって、発光装置300又は発光装置300と比較してみると、発光装置500の発光部品2が放射する光は、透明支持部品4の側壁42から発光装置の外に出射することが少ない。すなわち、発光装置500は、より多い光を発光部品2の頂部面44側へガイドすることができ、よりよい方向性を有している。発光装置500が放射する光線は所定のライトフィールドを有し、ライトフィールドは斜面480、482に対応する最大値と底面46対応する最小値を具備する。
図10aは、本発明の実施例に係る発光装置600を示す図である。発光装置600は、発光部品2上に形成される透明支持部品4を含む。透明支持部品4は、発光部品2を覆い、かつ発光部品2及び透明支持部品4を囲む側壁42と、発光部品2を覆うが発光部品2に接触されない頂部面44と、底面46とを具備する。底面46は、接合面26と同一面に位置する部分と、透明支持部品4の頂部面44側へ延伸する斜面とを含む。側壁42は、頂部面44と、接合面26と同一面に位置する底面46の一部分とに垂直である。本実施例において、底面46は斜面によって側壁42に接続される。他の実施例において、底面46は、水平方向に沿って側壁42の延伸線まで延伸するとともに側壁42に接続される。他の実施例において、発光部品2の接合面26と底面46は同一面に位置しなくてもよい。すなわち、一部分の透明支持部品4が発光部品2の接合面26と底面46との間に位置することができる。第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126は透明支持部品4の底面46と発光部品2の接合面26の一側に位置し、絶縁層の間には第一電極142及び第二電極144が形成される。第一絶縁層122と第二絶縁層124は、斜面上に形成され、かつ反射機能を奏することにより光の前進方向とライトフィールドを改変する。本実施例において、透明支持部品4も、上述した第一区域と第二区域を含み、かつ図4a~図4eと図5a~図5bに示される光学部品6の色々な形態を含むことができる。すなわち、平坦な第一区域と凹入する第二区域を含み、かつ第二区域の所定の区域に光学層8を形成するか、或いは光学層8に覆われる第二区域と光学層8に覆われていない第一区域とを形成することができる。図10bを参照すると、透明支持部品4は、頂部面44上に形成される色々な形態を含み、かつ頂部面44上において側壁42に接近する方向へ形成されかつ側壁42に接続される斜面を含むことができる。図10bの実施例は、頂部面44上に形成される色々な形態を含み、かつ所定のライトフィールドを形成するため、頂部面44上に側壁42と接続する色々な表面及び/或いは斜面を形成することができる。
図11は、本発明の他の実施例に係る光学部品6を示す平面図である。本実施例において、光学部品6は長方形であり、光学部品6の表面は、第一区域601と第二区域604に分けられる平面区域である。第二区域604上には光学層が覆われている。図11において、第二区域は、光学部品6の表面の中心に位置する円形の区域である。第二区域604の円心は光学部品6の表面の幾何的中心に大体位置する。第二区域604の形状は、円形だけではなく、楕円形、矩形、多辺形、十字形又は平滑な曲線を含む多辺形であるか、或いは図4a~図4eと図5a~図5bに示される色々な形態であることができる。第二区域604の幾何的中心は光学部品6の表面の幾何的中心と重畳しており、かつ幾何的中心が互いに対称する輪郭を具備する。第二区域604に覆われる光学層は、材料の反射機能により発光部品2が放射する光の前進方向を改変する。酸化シリコーンを含む光学部品6と比較してみると、光学層は光学部品6と異なる材料を更に含む。光学層の材料は、金属、例えば銀又はアルミニウムであるか、或いは酸化物、例えば酸化チタンであることができる。金属材料として、製作工程を行うとき周囲の他の材料を反応しにくい金属材料を選択した方がよい。例えば、製作工程を行う環境に硫黄が含まれている場合、銀を選択することを避けた方がよい。それにより、硫化銀などような硫化銀の化学物が形成されることを避けることができる。光学層8は、多層構造、例えば分布ブラッグ反射鏡(Distributed Bragg Reflector、DBR)であることができる。光学層8は、酸化物の積層、例えば酸化チタン(TiO)と酸化シリコン(SiO)の積層であるか、或いは金属と金属酸化物の積層、例えばアルミニウムと酸化アルミニウムの積層であることができる。それにより、反射効果を獲得することができる。他の実施例において、光学層は波長変換材料を更に含むことができる。本実施例において、光学層が単層構造であるか或いは多層構造である場合、いずれもすべての光線を完全に反射することができないので、少なくとも一部分の光線が光学層を透過する。他の実施例において、厚さ又は多層構造を層数を増加させることにより、光線が光学層を直接透過することを防ぎ、反射効果を増加させることができる。或いは、光学層に拡散粒子を入れることにより、光線が拡散粒子によって拡散された後、発光装置から出射するようにすることができる。光学層を設けることにより、図3に示されるライトフィールド分布を形成することができる。このライトフィールド分布は、第一区域601に対応する最大値と第二区域602に対応する最小値を含む。本実施例の第二区域604は平面であるが、他の実施例の第二区域604は、粗い面を具備しかつ粗い面上に規則又は不規則に形成される突起部により拡散又は反射の効果を向上させることができる。第二区域604上に光学層が覆われているので、発光部品2が放射した光線が、1つの方向へ過度に集中されることを避けることができる。したがって、発光装置にハレーションが発生することを避けるか或いは低減することができる。他の実施例において、透明支持部品4内に波長変換材料が含まれているとき、波長変換材料の励起によって形成される光線も、第二区域604上に位置する光学層に反射されるか或いは拡散されるので、光線が1つの方向へ過度に集中されることを避け、かつハレーションが発生することを避けることができる。また、光学部品6も斜辺64及び66を含むことができ、かつ第二区域604上の光学層と同様な光学効果を奏することができる。
図12は、本発明の実施例に係る発光装置700を示す図である。発光装置700は、発光部品2上に形成される透明支持部品4を含む。透明支持部品4は発光部品2を覆い、光学部品6は透明支持部品4上に位置する。光学層12は光学部品6と透明支持部品4との間に位置し、第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126は、光学層12と対向する発光部品2の一側に形成される。絶縁層の間には、発光部品2に電気的に接続される第一電極142及び第二電極144が形成される。光学層12は単層構造又は多層構造であり、光学層12の材料は、図11の実施例において第二区域602上に覆われる材料を含むことができるが、本発明はそれに限定されるものではない。本実施例において、光学層12は、例えばDBRなどの多層構造であり、多層構造は、金属と金属の積層、金属と酸化物の積層、酸化物と酸化物の積層、例えば酸化チタンの積層で構成されることができる。光学層12は図13a~図13bに示される光学特性を有する。光学層12に波長の最大値が420~750nmの間の光線が入射する場合、光学層12は約100%の反射率を有し、発光部品2が放射する光は、赤色光、黄色光、藍色光及び緑色光を含む。光学層12は、波長の最大値が350~420nmである光と波長の最大値が750nm以上の光を殆ど反射しない。図13aに示すとおり、光学層12は第一光学層1201と第二光学層1202を更に含む。第一光学層1201は、波長の最大値が420~600nmの間にある光線に対して約100%の反射率を有し、第二光学層1202は、波長の最大値が550~750nmの間にある光線に対して約100%の反射率を有する。この2つの光学層の組合せにより、図13aに示される光学効果を奏することができる。図13bに示される光学層12は、第一光学層1201、第二光学層1202及び第三光学層1203で構成される。3つの光学層は互いに異なる光学特性を有し、積層された光学層は、波長の最大値が420~750nmである光線を約100%反射する光学特性を有する。図13a~図13bは、本発明の実施例に係る光学層の光学特性を示す図である。本実施例において、第一光学層1201、第二光学層1202及び第三光学層1203の厚さは異なっているが、他の実施例において、その3つの光学層の厚さが同様であることができる。他の実施例において、光学層12は、厚さが同様であるか或いは材料が異なる三層以上の材料層で構成されることもできる。光学層12が含む複数の材料層は、互いに異なる光学特性を有し、かつ波長範囲が同様な光線に対して類似する反射率を有する。例えば、図13aにおいて、第一光学層1201と第二光学層1202は、波長の最大値が550~600nmの間にある光線に対して約100%の反射率を有する。他の実施例において、光学層12は、波長の最大値が380~980nmの間にある光線に対して約100%の反射率を有する。光線が光学層12に入射する入射角度が増加するとき、例えば入射角度が90度より大きいか或いは110度より大きいとき、光学層12が反射できる光線の波長が低下する。光学層12に入射する光線が赤色光と藍色光で構成される白色光であり、光学層12に入射する入射角度を増加させるとき、赤色光(赤色光の波長の最大値は藍色より大きい)は光学層12に反射されない。すなわち、光学層が100%反射できる波長の範囲が増加する。例えば、波長の最大値が980nmまで増加するとき、大きい入射角で入射することにより赤色光が反射されないことを改善することができる。
図12の実施例において、光学層12は発光装置700の切断面の全面を覆う。すなわち、光学層が発光部品12、第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126を覆うので、発光部品12が放射する光線は、発光装置700から出射する前に必ず光学層12を通過する。光学層12に反射される一部分の光線は、絶縁層に反射された後、側壁42から発光装置700の外に出射する。したがって、発光装置700によって形成されるライトフィールドは、水平方向の各角度において類似する光強度を具備する。他の実施例において、発光装置700が、それが設けられた水平方向において同様な長さと幅を有するとき、形成されるライトフィールドは顕著な対称性を有する。透明支持部品4は波長変換材料を更に含み、波長変換材料は光学部品2が放射する光の励起により光線を形成することができる。この光線の一部分は、光学層12の反射によって絶縁層側に伝播され、絶縁層側に反射された後側壁42から発光装置700の外に出射する。透明支持部品4が波長変換材料を含むとき、発光装置700全体が光学層12に覆われるので、発光装置700の平面図から波長変換材料の存在を確認することができない。発光装置700の各角度の光強度が類似するので、発光装置の各角度の角度依存性(color over angle、COA)も略同様になる。
図14aの実施例における発光装置700上には光学層8が更に覆われている。それにより、光学部品6の表面は色々な表面形態を有し、上述した図4a~図4eと図5a~図5bに示される光学部品の平面図の色々な形態を形成し、かつ上述した図11の実施例のように光学層が光学部品6の表面の第二区域604に覆われることを形成することができる。本実施例において、光学層8の材料は光学層12の材料と同様であり、かつ光学層8を設けることにより図12に示される色々なライトフィールド分布を形成することができる。光学層8の材料と光学層12の材料とは相違することができ、両者の厚さは同様であるか或いは相違することができる。図14bの実施例において、光学部品6と透明支持部品4との間には光学層12が設けられておらず、光学層12は発光装置700の側辺の周囲に設けられている。したがって、発光部品2が放射する光線は、光学部品6を通過した後、直接に発光装置700から出射することができる。図7a~図8において、側辺から直接に発光装置700の外に出射する光線と、第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126に反射された後側辺から発光装置700の外に出射する光線とは、発光装置700の周囲に設けられる光学層12に反射され、かつ光学部品6の頂部面68を通過した後発光装置700の外に出射する。それにより、側面から発光することを低減し、かつ発光装置700の大部分(80%以上)の光線が頂部面68から出射することを確保し、表面発光式(surface emitter)発光装置を獲得することができる。他の実施例において、80%以上の光線が頂部面68から発光装置700の外に出射することができる。他の実施例において、発光装置700は、上述した実施例中の斜辺64及び66、色々な実施例の頂部面68、斜面480及び482を更に含み、かつ光学層12を光学部品6と透明支持部品4との間に設けるか、或いは光学層12を発光装置の側壁に設けることもできる。図14bの実施例における、光学部品6は第一区域と第二区域を具備し、第一区域の幅は第二区域の幅より大きい。
図15は、本発明の実施例に係る発光装置800を示す図である。発光装置800は、図12中の発光装置700、光学部品106及び載置板140を含む。発光装置700の第一電極142と第二電極144は載置板140上の電気回路(図示せず)又は導電部(図示せず)と電気接続し、発光装置700は光学部品106に覆われ、発光部品2に接近する載置板140の表面の一部分は光学部品106に覆われる。他の実施例において、載置板140の表面は発光装置700と光学部品106に覆われる。すなわち、載置板140の表面は発光装置700と直接接触せず、載置板140の他の部分は光学部品106と直接接触する。本実施例において、発光部品2が放射する少なくとも一部分の光線は光学部品106から発光装置700の外に出射する。光学部品106は、単層構造又は多層構造を有し、かつ発光部品2が放射する光線を通過させるとともに反射する特性を有している。光学部品106の材質は、硬性材質、例えばガラスであるか、或いは軟性材質、例えばプラスチックのように常温(25℃)又は高温(50℃以上)で変形可能な材料であることができる。他の実施例において、透明支持部品4が波長変換材料を含む場合、波長変換材料の励起によって形成される光線は、光学部品106を通過するが、光学部品106に吸収されるか或いは反射されない。本実施例において、発光装置700と光学部品106とが直接接触していないので、他の実施例において、発光装置700と光学部品106との間の隙間に流体を注入することにより導熱効果を増加させることができる。例えば、環境温度が15℃であり、かつ気圧が1barである環境において、40~180(mW/m-K)の導熱係数を有する気体を注入することができる。例えば、ヘリウム、ネオン、水素、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタンなどで構成される一種の気体又は多種の混合気体を注入することができる。或いは、同様な導熱係数を有する他の気体を注入しても、同様な導熱効果を奏することができる。本実施例において、発光装置700と光学部品106との間には流体が注入されておらず、第一電極142と第二電極144との間の隙間143内にも発光装置800内に流入する気体が注入されていない。すなわち、発光装置700と光学部品106との間及び隙間143内は真空状態になるか、或いは発光装置800を製作するとき流入する気体しか入っていない。気体を注入するとき、気体は発光装置700と光学部品106との間の空間に流入し、かつ少なくとも一部分の気体は隙間143内に流入する。隙間143内に気体を注入すると、発光装置800に対して底部充填(underfill)を行うことと同様であり、かつ発光装置800の放熱性を向上させるとともに発光装置800の全体構造の安定性を向上させることができる。発光装置700と光学部品106との間及び隙間143内に注入する気体は、発光装置700が放射する光に対して透明である。すなわち、発光装置700が放射する少なくとも一部分の光は気体を直接通過するが、気体に吸収されるか或いは反射されない。波長変換材料は、発光装置700内の透明支持部品4内に存在するか、或いは発光装置700と光学部品106との間の気体に存在するか、或いは光学部品6上に形成されることができる。例えば、波長変換材料は発光装置700に接近する光学部品106の内表面1061に位置するか、或いは発光装置700の反対側にある光学部品106の外表面1064に位置することにより、発光装置700が1つの方向又は複数の方向へ放射する光線を吸収することができる。波長変換材料を光学部品6上に形成するとき、波長変換材料上の熱が容易に放熱することができるので、多い熱が発光装置800内に集まり、発光部品2の放熱効率が低下することを避けることができる。本実施例において、光学部品106は平坦な表面を有する部品であるが、他の実施例において、光学部品106の内表面1061及び/或いは外表面1064に規則又は不規則に形成され、かつ形状が同様であるか或いは異なる突起部、粗い部又は位置決め孔を光学部品106の各表面に形成することができる。それにより、発光装置800のライトフィールド分布を改善することができる。
図15において、光学部品106で発光装置700を覆う構造を採用してきたが、本発明の他の実施例において、断面図16aに示されるとおり、光学部品107で載置板40上の複数の発光装置700を覆うことにより発光装置900を形成することができる。載置板40上の電気回路(図示せず)又は導電部(図示せず)は、複数の発光装置700と電気接続することができる。図16aの実施例において、発光装置700は上が広く下が狭い(台形)の形状を有している。この構造は図14a及び図14bに示すことと類似している。図16bの実施例において、発光装置700は上が広く下が狭い(T字形)の形状を有している。この構造は図14cに示されるとおりである。発光装置700の狭い一側は載置板40と接続されている。上が広く下が狭い形状を採用することは、発光部品2が放射する光線によって形成されるライトフィールドを増加させるためである。例えば、幅が透明支持部品4より広い光学部品6を採用することにより、光線をより広い範囲に照射することができる。図14cの構造において、上が広く下が狭い形状は切削のステップで形成することができる。光学部品107と載置板40との間にも流体(気体)を注入することにより放熱効果を増加させるか、或いは流体内に波長変換材料を加入することができる。上述したとおり、発光装置800を形成するとき流体を注入すると、一部分の流体は発光装置800内の隙間143に流入する。本実施例において、発光装置900を形成するとき流体を注入すると、一部分の流体が発光装置700と載置板40との間に流入するので、底部充填(underfill)を形成することができる。それにより、放熱効果を向上させるとともに発光装置700と載置板40との間の接合強度を向上させることができる。他の実施例において、透明材料で発光装置700の周囲に覆うとともに、透明材料を載置板40と複数の発光装置700との間の隙間に注入することにより、光学部品107を形成することができる。透明材料の厚さが発光装置700の高さより少し高いので、発光装置700が複数の方向へ放射する光線は、透明材料を通過した後発光装置700から出射する。図15の構造を参照すると、本実施例の発光装置700が上が広く下が狭い形状を有し、透明支持部品4内の波長変換材料が光学層12に覆われているので、平面図から波長変換材料の存在を確認することができない。すなわち、発光装置900が発光するか或いは発光しなくても、平面図から波長変換材料の存在を確認することができないので、発光装置900の視覚効果を改善することができる。発光装置700の上が広く下が狭い形状は、切削のステップで形成するか、或いは金型方法又はエピタキシャル成長で形成することができる。美観又は他の需要のため平面図から波長変換材料の存在を見せてはいけない場合、上述した形状を採用することにより、他の光学膜の増加及び/或いは光学部品の改変及び/或いは発光装置への流体材料の注入を避けることができ、かつ波長変換材料を隠す効果を奏することができる。したがって、発光装置700が放射する光線が他の光学膜或いは光学部品107自体に吸収されることを低減することができる。発光装置900において、光学部品107の形状を楕円形、円柱形又は上が広く下が狭い形状にするか、或いは実際の需要に応じて光学部品107の形状を改変することができる。載置板40が透明基板である実施例において、発光装置700が放射する光線が、上方両側、前後両側及び左右両側から発光装置900の外に出射することにより、発光装置900は六面発光が可能な発光装置になることができる。
図17a~図17bは、本発明の図15~図16の2つの方向でライトフィールド分布を測定した光強度分布を示す図である。図17aにおいて、光強度分布図の2つの最大値(100%)の間には、約-30度の位置から約+30度の位置まで延伸する谷部が形成されている。谷部の光強度は約60%である。2つの最大値は約-60度/+60度の位置に対応し、0度は谷部内に位置する。図17aの光強度分布は、約-80度の位置から約+80度の位置まで延伸し、かつ左右に略対称状に形成されている。光強度分布の0度は、発光装置800、900の幾何的中心位置に大体対応する。図17bにおいて、光強度分布図の2つの最大値(100%)の間には、約-35度の位置から約+35度の位置まで延伸する谷部が形成されている。谷部内の光強度が約55%である最大値は約-60度/+60度の位置に対応し、0度は谷部内に位置する。図17bの光強度分布は、約-70度の位置から約+70度の位置まで延伸し、かつ左右に略対称状に形成されている。光強度分布の0度は、発光装置800、900の幾何的中心位置に大体対応する。上述した2つの光強度分布図により、光強度が発光装置の幾何的中心位置を中心に対称に分布され、かつ同様な1つの谷部が2つの最大値の間に位置していることを分かることができる。2つの実施例において、谷部と頂部における光強度の比率は約1:1.67~1:1.8の間にある。
図18a~図18bに示されるとおり、本発明の実施例に係る発光装置を継続に一定の時間操作(使用)すると、この発光装置が放射する光線のCIE X座標(Cx)とCIE Y座標(Cy)に一定の偏移量(ΔCx、ΔCy)が発生する。しかし、発光装置を再び一定の時間操作すると、その数字が元の数字(ΔCx、ΔCy=0)に戻る。図18aに示されるとおり、操作を約24時間続けた後、発光装置が放射する光線のCIE Y座標の値は約0.004(ΔCy=-0.004)低下する。また、図18bに示されるとおり、操作を約24時間続けた後、発光装置が放射する光線のCIE X座標の値は約0.001(ΔCy=-0.001)低下する。しかし、操作を約400時間続けた後、前記数字はゆっくり元の数字に戻る。図18cに示されるとおり、操作を約24時間続けた後、他の発光装置が放射する光線のCIE Y座標の値は約0.005(ΔCy=-0.005)低下するが、操作を約100時間続けた後、CIE Y座標の値は元の数字(ΔCy=0)に戻るだけではなく、元の数字より大きくなる(ΔCy>0)。図18dに示されるとおり、操作を約24時間続けた後、他の発光装置が放射する光線のCIE X座標の値は約0.003(ΔCx=-0.003)低下するが、操作を約100時間続けた後、CIE X座標の値は元の数字(ΔCx=0)に戻るだけではなく、CIE Y座標のとおり元の数字より大きくなる(ΔCx>0)。発光装置の操作を一定の時間続ける場合、上述したCIE XY座標だけではなく、発光装置の光輸出パワーも低下する。かつそれを再び一定の時間操作すると、発光装置の光輸出パワーも元の数字に戻る。また、他の実施例において、発光装置の操作を所定の時間続けると、発光装置の光輸出パワーも元の光輸出パワーより大きくなる。
図19aの実施例を参照すると、発光装置1000は発光部品2上に形成される透明支持部品4を含む。透明支持部品4は発光部品2上に覆われ、光学部品6は透明支持部品4上に位置し、波長変換材料を含む波長変換層30は発光部品2上に位置する。本実施例において、透明支持部品4及び波長変換層30は発光部品2と光学部品6との間に存在し、波長変換層30は発光部品2の輪郭に沿って発光部品2を覆う。他の実施例において、発光部品2の輪郭に沿って発光部品2を覆う透明材料(図示せず)を形成し、かつ波長変換層30を透明材料上に形成することができる。透明材料の透明度と透明支持部品4の透明度は類似するか或いは同様である。波長変換材料は透明支持部品4中に分散される。
図19aに示されるとおり、第一絶縁層122、第二絶縁層124及び第三絶縁層126は、光学部品6の反対側にある発光部品2の一側に位置する。光学部品6は斜辺(図1bに示されるとおり)を含む。発光部品2は、絶縁層122、124、126の間に形成される第一電極142と第二電極144を含む。電極142、144はそれぞれ、発光部品2の第一半導体層と第二半導体層(図示せず)に電気的に接続される。発光装置1000は、中間層146及び導電粘着材料1420、1440を更に含む。中間層146は、導電粘着材料1420、1440と絶縁層122、124との間の結合を向上させる。中間層146の一側は、電極142、144と絶縁層122、124、126とに接続され、中間層146の他の一側は、導電粘着材料1420、1440に接続される。発光部品2は、電極142、144及び中間層146により導電粘着材料1420、1440及び外部装置に電気的に接続される。電極142、144の材料は、金、銅、スズ、銀、チタン、プラチナ、ニッケル又はこれらの合金を含む。中間層146の材料として、電着を行うとき晶種層にすることができる金属、例えばチタン、銅、ニッケル、銀、スズ、金又はこれらの合金を採用することができる。中間層146は、銀ペーストであり、かつ粒子のサイズが5nm~500nmの複数の銀又は銀合金粒子を含むことができる。
また、導電粘着材料1420、1440と電極142、144との間及び、導電粘着材料1420、1440と絶縁層122、124、126との間に、中間層146が設けられていない場合、導電粘着材料1420、1440は、電極142、144及び絶縁層122、124、126と直接接触することができる。導電粘着材料1420、1440により、発光部品2及び外部装置との電気接続を実現することができる。また、導電粘着材料1420、1440が充分な粘着性を有しているので、半田を使わずに発光部品2を載置板40上に固定することができる。それにより、半田の使用と溶接(reflow)工程を省略し、製造コストを低減することができる。他の実施例において、需要に応じて導電粘着材料1420、1440と載置板40との間に半田を付けてもよい。導電粘着材料1420、1440は、温度が300℃以下であり、かつ圧力が0.2~20Mpaである条件下で電極142、144と接合するか、或いは温度が230℃であり、かつ圧力が5Mpaである条件下で電極142、144と接合することができる。他の実施例において、導電粘着材料1420、1440は、温度が300℃以下であるか或いは800~250℃である条件下で、圧力を与えなくても電極142、144と接合することができる。導電粘着材料1420、1440と載置板40とが接合可能な条件として、導電粘着材料1420、1440と電極142、144とが接合可能ないずれかの条件(加圧或いは/及び加熱)を参照することができる。導電粘着材料については後述する内容により詳述する。
図19c、図19eの発光装置1000は図19aの発光装置と類似する構造を有し、かつ同様な符号又は記号は類似するか或いは同様である部品、装置又は工程を示す。図19cに示されるとおり、光学部品16は矩形の断面を有している。図19eに示されるとおり、透明支持部品4の幅が光学部品6の幅より少し大きいので、光線が透明支持部品4の側辺から発光装置1000の外に出射する光線の前進方向と光線出射量を改変し、かつ図19aと図19cの発光装置1000のライトフィールドと異なるライトフィールドを形成することができる。図19b、図19d、図19fの発光装置1000は、図19a、図19c、図19eの発光装置と類似する構造を有しているが、発光装置1000内には波長変換材料が含まれていない。本発明の各実施例において、需要に応じて波長変換材料を透明支持部品4内に散布(disperse)することができる。
図20a~図20fの発光装置1000は図19a~図19fの発光装置と類似する構造を有し、かつ同様な符号又は記号は類似するか或いは同様である部品、装置又は工程を示す。図20a~図20fの発光装置1000には、絶縁層122、124及び126と中間層146とが設けられていない。導電粘着材料1420、1440は、電極142、144上にのみ形成され、かつ電極142、144の面積と同様であるか或いは相違する(例えば、大きいか或いは小さい)面積を有している。発光装置1000を導電粘着材料1420、1440で載置板(図示せず)に固定するとき、導電粘着材料1420、1440の厚さを増加させることにより載置板との接合強度を向上させることができる。導電粘着材料1420、1440の厚さを増加させることにより、発光装置1000が生成する熱を外に放熱することも向上させることができる。他の実施例において、導電粘着材料1420、1440は10nm以上の厚さを有するか、或いは20nm以上、100nm以下の厚さを有することができる。導電粘着材料1420、1440の厚さを電極142、144の厚さの5倍以上又は10倍以上にすることにより、構造の強度を向上させることができる。
図21aと図21bに示されるとおり、透明支持部品4と光学部品6との間に光学層12を設けることができる。光学層12の成分と構造を調節することにより、所定の反射率及び/或いはライトフィールドを得ることができる。光学層12に対する説明は、図12の説明を参照することができるので、説明を簡単にするため、ここでは再び説明しない。
図22aと図22bを参照すると、発光装置1000は図19aと図19bの発光装置と類似する構造を有し、かつ同様な符号又は記号は類似するか或いは同様である部品、装置又は工程を示している。図22a及び図22bの発光装置1000は、光学部品2上に覆われる透明支持部品4を含むが、透明支持部品4上には光学部品6が覆われていない。図22c及び図22dの発光装置1000は、図22a及び図22bの発光装置と類似する構造を有している。図22c及び図22dの発光装置1000は、光学部品2上に覆われる透明支持部品4を含むが、透明支持部品4上には光学部品6が覆われていない。図22eの発光装置1000は、光学部品2と透明支持部品4との間に位置する波長変換層30を含む。
本発明の図1~図2b、図6~図8、図9e~図9h、図10a~図10b、図12、図14a~図15、図19a~図19f、図20a~図20f、図21a~図21b、図22a~図22eに示される実施例において、1つの発光部品2のみを含む発光装置につてい説明してきたが、複数の発光部品2を1つの発光装置内に設け、かつ複数の発光部品2が一種又は複数の光線を放射することができる。また、他の実施例において、実際の需要に応じて、各部品の調節するか或いは変形することを別の実施例に移して用いることができる。
図23a~図26eは、導電粘着材料を発光部品上に形成する他の実施例に係る製造方法を示す流れ図である。図23a~図26eにおいて、発光部品を例として本発明の製造方法を説明するが、同様な製造方法を他の電子部品、例えばコンデンサー、抵抗、インダクタンス、ダイオード又は集積電子回路などのような非発光部品に適用することができる。導電粘着材料の特徴又は製造メーカが異なることにより、それを発光部品の上に形成する方法が異なる。例えば、図23a~図24cの実施例において、導電粘着材料は軟膏状態であり、印刷方法でそれを発光部品上に形成することができ、図25a~図27fの実施例において、導電粘着材料のフィルムを形成した後それを発光部品と接合させことができる。以下、異なる実施例について詳述する。
図23aに示されるとおり、複数の発光部品2を第一仮設載置板71上に設けるとともに電極142、144を露出させる。次に、導電粘着材料1420、1440を提供する。本実施例において、導電粘着材料1420、1440は導電粘着剤である。この導電粘着剤は金属柔軟体であり、包装体(capping agent)を具備する金属粒子は柔軟体内に分散されている。金属粒子は金、銀、銅、ニッケル、プラチナ、パラジウム、鉄、ニッケル合金又はこれらの混合物である。金属粒子の粒子サイズは5nm~500nmである。包装体が金属粒子の外に覆われていることにより、製作工程を行うときナノメートル級の金属粒子が合体(coalesce)になることを防ぎ、かつ金属粒子のサイズを更に制御することができる。包装体は、有機アミン、例えばヘキサデシルアミン(hexadecylamine)であるか、或いはチオール(thiol)、例えばドデカンチオール(dodecanethiol)であるか、或いはピリジン(pyridine)、例えばトリアゾロピリジン(triazolopyridine)又はテルピリジン(tepyridiner)であることができる。柔軟体は、熱可塑性粘着剤又は熱固化粘着剤を含む。
図23に示されるとおり、スクリーン印刷方法で導電粘着材料1420、1440を電極142、144上に形成することができる。次に、70~250℃の第一温度で導電粘着材料1420、1440を加熱固化する。導電粘着材料1420、1440を加熱する前、導電粘着材料1420、1440は柔軟状態になっている。導電粘着材料1420、1440を加熱すると、一部分の包装体が除去され、かつ導電粘着材料1420、1440が固くなって固化状態になる。包装体が除去されると、金属粒子が合体になり、かつ第一孔隙率を有する多孔隙フィルムが形成される。本実施例において、スクリーン印刷方法を採用するので、導電粘着材料1420、1440は凸凹な上表面と円弧形の側表面を具備する。鋼板印刷方法を採用する場合、導電粘着材料1420、1440は通常、平坦な上表面を具備する。
図23cに示されるとおり、導電粘着材料1420、1440を具備する複数の発光部品2を倒立させるとともにこれらを第二仮設載置板72上に配置する。このステップにおいて、導電粘着材料1420、1440は第二仮設載置板72とのみ臨時接触する。次に、第二仮設載置板72を除去する。
図23dに示されるとおり、複数の発光部品2を第二仮設載置板72から載置板40上に移す。次に、150~200℃の第二温度で導電粘着材料1420、1440を加熱する。そのとき、残っている一部分又はすべての包装体が除去され、かつ導電粘着材料1420、1440が完全又は略完全に固化することにより、複数の発光部品2を載置板40上に固定することができる。残っている包装体が除去されるとき、多孔隙フィルムで第二孔隙率を有するフィルム又は無孔隙率のフィルムを形成することができる。ピック・アンド・プレイス(pick and place)製造方法と比較してみると、上述した方法は、一回のステップ(volumn transfer)で複数の発光部品2を載置板40上に同時固定することができる。本実施の方法は、半田を使用せず、導電粘着材料1420、1440により複数の発光部品2を載置板40上に固定することができる。本実施例において、第二温度(第二温度は第一温度より高い)で加熱を行うことにより、発光部品2に他の外力を与えずに、発光部品2を載置板40上に固定することができる。導電粘着材料1420、1440が300℃以下の状態変換温度を有しているので、色々な需要に応じて、導電粘着材料1420、1440を柔軟状態から半固化状態に変換するか、或いは半固化状態から固化状態に変換するか、或いは柔軟状態から固化状態に変換することができる。
図24a~図24cは、本発明の他の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。他の実施例において、同様な符号又は記号は類似するか或いは同様である部品、装置又は工程を示すので、ここでは再び説明しない。本実施例においても、導電粘着材料は導電粘着剤である。導電粘着剤に対する説明は、上述した実施例を参照することができる。
図24aに示されるとおり、複数の発光積層201は、エピタキシャル成長により成長基板801(例えば、サファイア、SiC、GaN、CaP又はCaAsなど)上に形成されている。溝802は、隣接する2つの発光積層201の間に形成されている。
図24bに示されるとおり、スクリーン印刷方法で導電粘着材料1420、1440をそれぞれ電極142、144上に形成する。次に、70~250℃の第一温度で導電粘着材料1420、1440を加熱固化する。次に、溝802に沿って発光積層201を切断することにより、別々に存在しかつ一部分の成長基板801を具備する複数の発光部品2を形成する。図23bに示されるとおり、導電粘着材料1420、1440は凸凹な上表面と円弧形の側表面を具備する。
図24cに示されるとおり、複数の発光部品2を載置板40上に載置する。次に、150~200℃の第二温度で導電粘着材料1420、1440を加熱することにより、導電粘着材料1420、1440を固化させるとともに複数の発光部品2を載置板40上に固定する。
図25a~図25cは、本発明の他の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。図25aに示されるとおり、複数の発光部品2を第一仮設載置板71上に設けるとともに電極142、144を露出させる。次に、導電粘着材料1480を提供する。本実施例において、導電粘着材料はフィルム(film)である。導電粘着材料1480は、基材1481と、この基材上に形成される導電粘着膜1482とを含む。塗布(spin coating)又は噴着(spray)などのような方法で導電粘着材料を基材1481上に形成するにより、導電粘着膜1482を形成する。導電粘着膜1482は、柔軟体と、包装体(capping agent)を具備する金属粒子とを含む。金属粒子は、金、銀、銅、ニッケル、プラチナ、パラジウム、鉄、これらの合金又はこれらの混合物である。金属粒子の粒子サイズは5nm~500nmである。包装体が金属粒子の外に覆われていることにより、製作工程を行うときナノメートル級の金属粒子が合体(coalesce)になることを防ぎ、かつ金属粒子のサイズを更に制御することができる。包装体は、有機アミン、例えばヘキサデシルアミン(hexadecylamine)であるか、或いはチオール(thiol)、例えばドデカンチオール(dodecanethiol)であるか、或いはピリジン(pyridine)、例えばトリアゾロピリジン(triazolopyridine)又はテルピリジン(tepyridiner)であることができる。柔軟体は、熱可塑性粘着剤又は熱固化粘着剤を含む。
図25bに示されるとおり、複数の発光部品2の電極142、144を導電粘着膜1482上に固定し、第一仮設載置板71を除去する。次に、加熱加圧工程(70~250℃で、0.2~20Mpa)を行うことにより、導電粘着膜1482と電極142、144とを結合させる。図25cに示されるとおり、導電粘着材料1480と複数の発光部品2を分離するとき、発光部品2と接触する導電粘着膜1482も電極142、144上に移されるので、発光部品2は導電粘着膜1420、1440を具備する。
図25dに示されるとおり、導電粘着膜1420、1440付き発光部品2を載置板40上に載置した後、加熱又は加熱加圧工程(70~250℃で、0.2~20Mpa)を行うことにより、発光部品2を載置板40上に固定する。載置板40上に電子回路(図示せず)が形成されているので、発光部品2は、導電粘着膜1420、1440によって載置板40上の電子回路と電気接続することができる。加熱を行った後、一部分又はすべての包装体が除去されることにより、導電粘着膜は色々な特性を有する(例えば、孔隙率、色、粘度を改変することができる)。
図26a~図26eは、本発明の他の実施例において、導電粘着材料と発光部品を接合させる製造方法を示す流れ図である。本実施例において、同様な符号又は記号は類似するか或いは同様である部品、装置又は工程を示す。本実施例においても、導電粘着材料1480は、基材1481と、この基材1481上に形成される導電粘着膜1482とを含む。導電粘着材料1480に対する説明は、上述した実施例を参照することができる。
図26aに示されるとおり、複数の発光積層201は、エピタキシャル成長により成長基板801(例えば、サファイア、SiC、GaN、CaP又はCaAsなど)上に形成されている。溝802は、隣接する2つの発光積層201の間に形成されている。
図26bに示されるとおり、複数の発光部品2の電極142、144を導電粘着膜1482上に固定し、加熱加圧工程(70~250℃で、0.2~20Mpa)を行うことにより、導電粘着膜1482と電極142、144とを結合させる。
図26cに示されるとおり、溝802に沿って発光積層201を切断することにより、別々に存在しかつ一部分の成長基板811を具備する複数の発光部品2を形成する。図26bに示されるとおり、導電粘着材料1480と複数の発光部品2を分離するとき、発光部品2と接触する導電粘着膜1482も電極142、144上に移されるので、発光部品2は導電粘着膜1420、1440を具備する。
図26eに示されるとおり、導電粘着膜1420、1440付き発光部品2を載置板40上に載置した後、加熱又は加熱加圧工程(150~200℃で、0.2~20Mpa)を行うことにより、発光部品2を載置板40上に固定する。載置板40上に電子回路(図示せず)が形成されているので、発光部品2は、導電粘着膜1420、1440によって載置板40上の電子回路と電気接続することができる。
図27a~図27fは、本発明の他の実施例に係る発光装置の製造方法を示す流れ図である。図27a~図27bに示されるとおり、まず載置板20上に複数の発光部品2を形成する。この場合、電極142及び144は載置板20と接触する。次に、透明材料で発光部品2を覆う。透明材料を固化させると、透明材料は発光部品2を覆う透明支持部品4になる。一部分の透明材料は、発光部品2の下部の電極142と144との間に流入し、かつ発光部品2と載置板20との間の隙間を充填する。
図27cに示されるとおり、載置板20を除去することにより電極142と144の一側を露出させる。次に、導電粘着材料を提供する。本実施例において、導電粘着材料は導電粘着膜1482である。導電粘着膜1482に対する説明は、上述した実施例を参照することができる。図27dに示されるとおり、露出している電極142と144の一側には導電粘着膜1482が覆われ、導電粘着膜1482は各発光部品2の電極142及び144と電気接続することができる。
図27eに示されるとおり、電極142及び144の反対側にある導電粘着膜1482の一側には、フォトレジスト14が形成されている。露光現象工程を行うことにより、電極142と144との間のフォトレジスト14を除去し、一部分の導電粘着膜1482を露出させる。図27fに示されるとおり、露光された導電粘着膜1482を除去した後、残っているフォトレジスト14を除去することにより、発光部品2の電極142及び144を分離することができる。切断(或いは他の分割手段)で透明支持部品4と導電粘着材料1480を切断することにより、分離される発光部品2を形成する。すなわち、別々に存在する発光装置は、図27gに示されるとおりである。
他の実施例において、図27hに示されるとおり、異なる分割方法により、直列接続される複数の発光部品2を含む発光装置を形成することができる。それにより、発光装置は3V以上の操作電圧を有することができる(例えば、1つの発光装置が1つの発光部品を含むとき、発光装置は3Vの操作電圧を有する。1つの発光装置が複数の発光部品を含むとき、1つの発光装置は15V、21V、24V、33V、48V又は基本電圧の整数倍の操作電圧を有することができる。)
他の実施例において、透明支持部品4が電極142と144との間の隙間に形成されるとき、需要に応じて、電極142と144との間の隙間に位置する一部分又はすべての透明支持部品を除去することができる。
上述した製造方法において、発光部品2を例として説明してきた。この実施例において、まず発光部品2を透明支持部品4及び/或いは光学部品6及び/或いは波長変換層30及び/或いは絶縁層122、124、126及び/或いは中間層146上に形成し、次に同様な製造方法で導電粘着材料を電極142、144上に形成することができる。詳しい構造は図19a~図22eに示されるとおりである。
上述した実施例において、スクリーン印刷方法で導電粘着材料を発光部品2上に形成してきたが、他の実施例において、鋼板印刷、塗布、磨き塗布、回転塗布、インク噴着印刷などにより導電粘着材料を発光部品2上に形成することができる。需要に応じて、包装体(capping agent)の金属粒子を発揮性溶剤に溶解させ、かつ塗布又はインク噴着印刷などによりそれを発光部品2上に形成することができる。次に、加熱或いは/及び加熱工程を行うことにより、溶剤又は包装体を除去することにより金属粒子を発光部品2上に形成することができる。溶剤の成分は、メチルベンゼン、エタン又は4~10個のカーボンを含む飽和又は不飽和のアルカンを含むことができる。
図19a~図19f、図21a~図22bにおいて、導電粘着材料は、絶縁層122、124、126と電極142、142との上に形成される。しかし、異なる製造方法により、導電粘着材料を電極142、142上にのみ形成し、絶縁層122、124、126上には形成しなくてもよい。図20a~図20f、図22c~図22eにおいて、導電粘着材料は電極142、142上にのみ形成されている。
上述した実施例において、導電粘着材料を発光装置又は発光部品の一側に形成した後、発光装置又は発光部品を載置板40上に固定する。他の実施例において、まず導電粘着材料を載置板40上に形成した後、導電粘着材料と発光装置又は発光部品とを電気接続させることができる。発光装置又は発光部品と載置板との間の接合条件(加熱及び/或いは加圧)は、上述したとおりであるので、ここでは再び説明しない。
他の実施例において、導電性と粘着性を有する導電粘着材料を採用するか、或いは良好な導電性と粘着性を有する高分子材料で構成される材料又は薄膜(例えば、異方性導電剤)を採用することができる。異方性導電剤が主に垂直方向の導電性を有しているので、製造工程において、一部分の異方性導電剤を除去するステップ(図27d~図27fにおいて導電粘着材料を除去するステップと類似している)を省略することができる。また、導電粘着材料を使用することを避けるため、除去すべきすべての導電粘着材料が除去されないことにより、発光部品の間に短絡現象が発生することを避けることができる。
上述した発光装置は載置板40上に設けられているが、図6に示すとおり、この発光装置を反射板10上に設けることにより、発光部品2が放射する光線を反射することができる。
上述した実施例において、発光装置は、導電粘着材料によって載置板40と結合するが、他の部品又は構造と共に発光モジュールを構成することもできる。図28aは、本発明の実施例に係る発光装置を示す図である。発光装置1000R、1000G及び1000Bは、導電粘着材料によって載置板40の電子回路と電気接続する。発光装置1000R、1000G及び1000Bはそれぞれ、赤色光、緑色光及び藍色光を放射する発光装置1000であり、かつそれぞれ1つの発光部品を含む。図28aの実施例を表示装置に応用するとき、1000R、1000G及び1000Bを含む3つの発光装置は表示装置の画素ユニット(pixel)になり、発光装置は1000R、1000G及び1000Bはサブ画素になる。載置板40上に電子回路を設けることにより、発光装置1000R、1000G及び1000Bを分離し、かつ所定の画面又は色を表示することができる。
図28bにおいて、隣接する画素ユニット1000R、1000Gと1000Bとの間には光を吸収するか或いは反射する隔離層60が設けられている。隔離層60が設けられることにより、隣接する画素ユニット1000R、1000Gと1000Bとが放射する光線が互いに影響を与えることを避けることができる。それにより、表示装置のコントラストを向上させることができる。隔離層60の成分は、白いペンキ、黒いペンキ又はその組合せであることができる。白いペンキは、エポキシ樹脂基材又はシリコン樹脂基材に分散されている二酸化チタンを含む。黒いペンキは、エポキシ樹脂基材又はシリコン樹脂基材に分散されている黄色物(例えば、カーボン又は硫化鉄)を含む。
図28cに示される実施例において、表示装置は複数の発光装置1000Pを含み、各発光装置1000Pは3つの発光部品2R、2G及び2Bを含む。その3つの発光部品はそれぞれ、赤色可視光の波長、緑色可視光の波長及び藍色可視光の波長を放射することができる。発光部品は、部品内に設けられる半導体積層であり、かつ所定の可視光を放射可能な活性層を含むことができる。例えば、赤色可視光、緑色可視光及び藍色可視光を放射する。或いは、発光部品の半導体積層が放射した光線が発光部品内の波長変換材料を通過することにより、赤色可視光、緑色可視光及び藍色可視光を放射することができる。本実施例において、1つの発光装置1000Pが3つの発光部品2R、2G及び2Bを含むので、1つの発光装置1000Pが表示装置の1つの画素ユニット(pixel)になることができる。図28cの実施例において、隔離層60を設けることにより、表示装置のコントラストを向上させることができる。
導電粘着材料で載置板と発光部品を電気接続させる実施例だけではなく、導電粘着材料を使用しない各実施例も、図28a~図28cに示される表示装置に応用することができる。
図29a~図29eの実施例を参照すると、発光部品2は、導電粘着材料によって基板、載置板又は反射板に連結されるとともに放熱装置にも連結されるので、放熱効果を向上させることができる。図29aは放熱装置520を示す斜視図である。図29bは放熱装置520を示す平面図である。図29cは放熱装置520を示す底面図である。図29dは図29bのAA’線に沿う放熱装置520の断面を示す断面図である。図29eは図29bのBB’線に沿う放熱装置520の断面を示す断面図である。放熱装置520は放熱部521と支持部522を含み、放熱部は導電材料で構成され、支持部は電気絶縁材料で構成される。支持部522は、放熱部521を挟む(clamp)とともに放熱部521を露出させる。支持部522は、放熱部521の間に形成される第一部分5221と、放熱部521を貫通する第二部分5222と、放熱部521の上表面、下表面及び側面の一部分を覆う第三部分5223とを含む。第一部分5221、第二部分5222及び第三部分5223は、一体に形成される構造であることができる。他の実施例において、第三部分5223は放熱部521の上表面及び下表面のみを覆い、側面の放熱部は覆わない。図29bにおいて、発光部品は、上述した導電粘着材料(図示せず)により露出している放熱部521に接合され、かつ放熱装置により基板、載置板又は反射板に接続される。
本実施例において、導電粘着材料は発光部品中のボンディングパッド(bonding pad)になることができる。図30aに示されるとおり、発光部品2は、垂直式発光装置であり、かつ導電基板21、第一型半導体層212、活性層213及び第二型半導体層214を含む。発光部品2は、第二型半導体層214上に形成される第一電極層215と、導電基板21に形成される第二電極層216とを更に含む。導電粘着材料1420に対する説明は、上述した実施例を参照することができる。導電粘着材料1420を第一電極層215に結合させる方法は、導電粘着材料1420を電極142、144に結合させる方法を参照することができるので、ここでは再び説明しない。第一電極層215或いは/及び第二電極層216は、多層構造、例えばCr/Au、Cr/Cu、Cr/Pt/Au、Cr/Ti/Pt/Au、Ti/Cu、Ti/Au、Au/BeAu/Au、Au/GeAu/Auなどを含むことができる。導電粘着材料1420はAu又はCu上に結合される。Au又はCuの厚さは500μnm~1μmの間にある。導電粘着材料1420をボンディングパッドにする場合、ボンディングを容易に行うため導電粘着材料の厚さを15μnm~500μnmにした方がよい。第二型半導体層214と第一電極層215との間には、透明層(例えば、ITO、IZO、InO、SnO、CTO、ATO、AZO、ZTO、GZO、ZnO、IGO、GAZO、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)又はGaP)を形成することができる。図30bに示されるおとり、発光部品2は水平式発光装置である。導電粘着材料1420は第一電極層215と第二電極層216上に結合され、かつそれをボンディングパッドにすることができる。第一電極層215と第二電極層216との間に阻止層217を形成することができる。印刷方法で導電粘着材料1420を電極層215、216上に形成するとき、導電粘着材料1420の導電性により余計な短絡現象か発生することができるので、阻止層217でその問題を解決することができる。阻止層217は、電極層215、216の厚さより厚い厚さを有する。阻止層217の厚さは20μm~100μmの間にある。
他の実施例において、導電粘着材料を固体結晶剤として応用することができる。図30cの発光装置は図30aの発光装置と類似する構造を有し、かつ同様な符号又は記号は類似するか或いは同様である部品、装置又は工程を示す。導電粘着材料1420を第二電極層216上に形成して固体結晶剤にする。図30dに示される水平式発光部品において、導電粘着材料1420が電極層215、216の反対側にある基板21の一側に形成されることにより固体結晶剤を形成する。この固体結晶剤は、後述する部分において、リードフレーム(leadframe)、包装体(例えば、PLCC、EMC又はHTCC)又は電子回路基板(PCB)に固定される。次に、発光部品の半田上に載置し、かつ220~280度の温度でリフロー(reflow)を行うことにより、発光部品を電子回路基板上に固定する。
上述した実施例において、発光部品又は発光装置を載置板上に固定するとき、発光部品又は発光装置と載置板との間に半田を付け、かつ220~280度の温度でリフローを行うことができる。
説明する簡単にするため、上述した発光部品に詳しいエピタキシ構造をかいていないが、その発光部品は第一型半導体層、活性層及び第二型半導体層を含むことができる。発光部品は、成長基板、例えばヒ化ガリウム(CaAs)、リン化ガリウム(CaP)、ゲルマニウム(Ge)、サファイア、ガラス、ダイヤモンド、炭化ケイ素(SiC)、シリコン、窒化ガリウム(CaN)、酸化亜鉛(ZnO)で構成される材料のうち少なくと一種を含むことができる。第一型半導体層及び第二型半導体層は、例えば包装層(capping layer)又は制限層(confinement layer)を含み、電子、正孔を提供し、かつこの電子、正孔が活性層に結合されることにより光を放射する。第一型半導体層、活性層及び第二型半導体層の材料は、III-V族の半導体材料、例えばAlxInyGa(1-x-y)N又はAlxInyGa(1-x-y)Pを含むことができる。この式において、1≦x、y≦1、(x+y)≦1である。活性層の材料と、発光部品に色々な電流を入力することにより、波長の最大値が610nm~650nmの赤色光、波長の最大値が530nm~600nmの黄色又は緑色光、波長の最大値が450nm~490nmの藍色光を放射することができる。
以上、これらの発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。
2、2R、2G、2B 発光装置
4 透明支持部品
6、106、107 光学部品
1061 内表面
1062 外表面
8、12 光学層
10 反射層
1201 第一光学層
1202 第二光学層
1203 第三光学層
14 フォトレジスト
520 放熱装置
521 放熱部
522 支持部
5221 第一部分
5222 第二部分
5223 第三部分
20 載置板
201 発光積層
21 基板
212 第一型半導体層
213 活性層
214 第二型半導体層
215 第一電極層
216 第二電極層
217 阻止層
22 側面
24 出射面
26 接合面
30 波長変換層
40 載置板
42 側壁
44、68 頂部面
46 底面
480、482 斜面
60 隔離層
62 側辺
64、66 斜辺
71 第一仮設載置板
72 第二仮設載置板
80、82、84、86、88 切断線
801、811 成長基板
802 溝
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1000R、1000G、1000B、1000P 発光装置
122 第一絶縁層
124 第二絶縁層
126 第三絶縁層
142 第一電極
143 隙間
144 第二電極
146 中間層
1420、1440、1480 導電粘着材料
1481 基材
1482 導電粘着膜
601 第一区域
602、604 第二区域
6021、6022、6023、6024、6025、6026、6027、6028、6029、6030、6031、6032、6033、6034 第二サブ区域
W、WL、WD 幅
D 深さ
A 陥没方向
θ 頂部角度

Claims (10)

  1. 発光装置であって、
    第一上表面を有する半導体発光部品;
    前記半導体発光部品の上に位置し、且つ第二上表面を有する光学部品であって、前記第二上表面は、複数の平面区域と、前記複数の平面区域の間に位置して前記複数の平面区域を互いに分離する凹入区域とを含む、光学部品;及び
    前記凹入区域の上に位置する光学層を含み、
    前記凹入区域は、第一サブ区域及び第二サブ区域を含み、前記第一サブ区域と前記第二サブ区域の幅は異なり、かつ完全にオーバーラップせず、
    前記第一サブ区域及び前記第二サブ区域は、それぞれ、前記第二上表面のうちの一方側から他方側に延伸している、発光装置。
  2. 請求項1に記載の発光装置であって、
    前記光学層は、ピーク波長が400~600nmにある光線に対して、80%よりも大きい反射率を有する、発光装置。
  3. 請求項1に記載の発光装置であって、
    前記複数の平面区域の面積がすべて異なる、発光装置。
  4. 請求項1に記載の発光装置であって、
    前記複数の平面区域の面積がすべて同じである、発光装置。
  5. 請求項1に記載の発光装置であって、
    前記半導体発光部品と前記光学部品との間に形成されている透明部品をさらに含む、発光装置。
  6. 請求項5に記載の発光装置であって、
    前記透明部品は、波長変換材料を含む、発光装置。
  7. 請求項5に記載の発光装置であって、
    前記透明部品は、前記複数の平面区域に平行な第三上表面を有する、発光装置。
  8. 請求項1に記載の発光装置であって、
    前記複数の平面区域は同じでない形状を有し、該同じでない形状は同じでない数の内角を有する、発光装置。
  9. 請求項1に記載の発光装置であって、
    上面図において、前記光学層の最大幅が前記半導体発光部品の最大幅よりも大きい、発光装置。
  10. 請求項1に記載の発光装置であって、
    前記光学層は、前記凹入区域の一部のみを覆う、発光装置。
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