TW201724575A - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可抑制螢光物質劣化之發光裝置及其製造方法。本發明之一實施形態之發光裝置(100)之特徵在於具備:發光元件(10);波長轉換構件(20),其配置於上述發光元件(10)之上,具有上表面及側面,含有螢光物質(25);透光構件(30),其被覆上述波長轉換構件(20)之上表面,實質上不含螢光物質;接著構件(40),其配置於上述發光元件(10)與上述波長轉換構件(20)之間,被覆上述波長轉換構件(20)之側面;及光反射構件(50),其介隔上述接著構件(40)而被覆上述波長轉換構件(20)之側面。

Description

發光裝置及其製造方法
本發明係關於一種發光裝置及其製造方法。
例如專利文獻1中揭示有如下發光裝置,其具有:基板;LED(Light Emitting Diode,發光二極體)晶片,其搭載於上述基板上;上述LED晶片之上方之螢光體層;及膠材料,其具有第1層及上述第1層上之第2層,並包圍上述LED晶片。又,揭示有:上述第2層具有非透光性,並覆蓋上述螢光體層之外緣部之上表面。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-072213號公報
然而,於此種先前之發光裝置中,螢光體層所含之螢光體易因外部大氣中之水分等而劣化。
因此,本發明之一實施形態係鑒於該情況而完成者,其目的在於提供一種可抑制螢光物質之劣化之發光裝置及其製造方法。
本發明之一實施形態之發光裝置之特徵在於具備:發光元件; 波長轉換構件,其配置於上述發光元件之上,具有上表面及側面,含有螢光物質;透光構件,其被覆上述波長轉換構件之上表面,實質上不含螢光物質;接著構件,其配置於上述發光元件與上述波長轉換構件之間,被覆上述波長轉換構件之側面;及光反射構件,其介隔上述接著構件而被覆上述波長轉換構件之側面。
本發明之一實施形態之發光裝置之特徵在於具備:發光元件;波長轉換構件,其配置於上述發光元件之上,具有上表面及側面,含有螢光物質;透光構件,其連續地被覆上述波長轉換構件之上表面及側面,實質上不含螢光物質;及光反射構件,其介隔上述透光構件而被覆上述波長轉換構件之側面。
本發明之一實施形態之發光裝置之製造方法之特徵在於:形成發光構造體,該發光構造體係於配線基板上依序積層覆晶安裝之發光元件、含有螢光物質之波長轉換構件及實質上不含螢光物質之透光構件而成,且利用光反射構件填埋上述發光構造體,並研磨上述光反射構件直至自上方露出上述透光構件為止。
本發明之一實施形態之發光裝置可抑制波長轉換構件中之螢光物質之劣化。又,本發明之一實施形態之發光裝置之製造方法能夠量產性良好地製造此種發光裝置。
10‧‧‧發光元件
15‧‧‧發光構造體
20‧‧‧波長轉換構件
21‧‧‧母材
25‧‧‧螢光物質
30‧‧‧透光構件
35‧‧‧覆膜
40‧‧‧接著構件
50‧‧‧光反射構件
51‧‧‧母材
55‧‧‧白色顏料
60‧‧‧導電構件
70‧‧‧配線基板
71‧‧‧基體
75‧‧‧配線
75a‧‧‧元件搭載部
75b‧‧‧端子部
80‧‧‧光擴散構件
81‧‧‧母材
85‧‧‧光擴散劑
90‧‧‧積層板
97‧‧‧安裝基板
99‧‧‧研磨裝置
100‧‧‧發光裝置
200‧‧‧發光裝置
300‧‧‧發光裝置
701‧‧‧複合基板
920‧‧‧含有螢光物質之樹脂之薄板
930‧‧‧實質上不含螢光物質之樹脂之薄板
932‧‧‧實質上不含螢光物質之樹脂
圖1係本發明之一實施形態之發光裝置之概略俯視圖(a)及其A-A剖面之概略剖視圖(b)。
圖2係表示本發明之一實施形態之發光裝置之安裝狀態之一例的概略立體圖。
圖3係說明本發明之一實施形態之發光裝置之製造方法之一例的概略俯視圖(a)~(e)。
圖4係圖3(a)~(e)各自之B-B剖面之概略剖視圖(a)~(e)。
圖5係說明本發明之一實施形態之發光裝置之波長轉換構件與透光構件的製造方法之一例之概略剖視圖(a)~(c)。
圖6係表示本發明之一實施形態之發光裝置之波長轉換構件與透光構件的變化例之概略剖視圖(a)~(d)。
圖7係本發明之一實施形態之發光裝置之概略俯視圖(a)及其C-C剖面之概略剖視圖(b)。
圖8係說明本發明之一實施形態之發光裝置之波長轉換構件與透光構件的製造方法之一例之概略剖視圖(a)~(d)。
圖9係本發明之一實施形態之發光裝置之概略俯視圖(a)及其D-D剖面之概略剖視圖(b)。
以下,參照適當圖式對發明之實施形態進行說明。但是,以下進行說明之發光裝置及其製造方法係用以使本發明之技術思想具體化者,只要無特定之揭示,則本發明不限定於以下內容。又,於一實施形態、實施例中進行說明之內容亦可適用於其他實施形態、實施例。進而,存在為了使說明明確,而誇大圖式所示之構件之大小或位置關係等之情形。
再者,以下,以x方向為橫向、y方向為縱向、z方向為高度(厚度)方向來進行說明。該x、y、z方向(軸)係分別與其他兩個方向(軸)正交之方向(軸)。
<實施形態1>
圖1(a)係實施形態1之發光裝置100之概略俯視圖,圖1(b)係其A-A剖面之概略剖視圖,包括以虛線包圍之部位之局部放大圖。如圖1(a)及(b)所示,發光裝置100具備發光元件10、波長轉換構件20、透光構件30、接著構件40及光反射構件50。波長轉換構件20配置於發光 元件10之上。波長轉換構件20具有上表面及側面。波長轉換構件20含有螢光物質25。透光構件30被覆波長轉換構件20之上表面。透光構件30實質上不含螢光物質。接著構件40配置於發光元件10與波長轉換構件20之間。接著構件40被覆波長轉換構件20之側面。光反射構件50介隔接著構件40而被覆波長轉換構件20之側面。
具有此種構成之發光裝置100可藉由被覆波長轉換構件20之透光構件30及接著構件40而抑制螢光物質25之劣化。又,可抑制因切斷而易變得粗糙之波長轉換構件20之側面與光反射構件50之界面之形成,減輕該界面附近之光之多重反射及/或吸收,而提高光之提取效率。
再者,所謂本說明書之「被覆」,只要無特定之揭示,則以如下含義使用,即,不僅為2個構件相接之情形,亦包括於其間介存有其他構件之情形。透光構件30只要被覆波長轉換構件20之上表面之至少一部分即可,但較佳為例如被覆波長轉換構件20之上表面之總面積之80%以上,較佳為90%以上,更佳為大致全部。接著構件40只要被覆波長轉換構件20之側面之至少一部分即可,但較佳為例如被覆波長轉換構件20之側面之總面積之10%以上,較佳為30%以上,更佳為50%以上。
又,所謂本說明書之「實質上不含螢光物質」,不僅指不含螢光物質之情形,亦可包括含有不影響發光裝置之發光色度之程度之螢光物質的情形。
再者,該發光裝置100進而具備導電構件60及配線基板70。而且,發光元件10覆晶安裝於配線基板70上。即,發光元件10之正負電極介隔導電構件60而載置於配線基板之配線75上。但是,該導電構件60及配線基板70可省略。於此情形時,發光裝置100可設為CSP(Chip Size Package,晶片尺寸封裝)型之發光裝置。
以下,對發光裝置100之較佳之形態進行說明。
如圖1(b)所示,波長轉換構件20之側面較佳為具有凹凸。波長轉換構件20藉由含有螢光物質25而易於作為切斷端面之側面形成凹凸。藉此,於波長轉換構件20之側面與光反射構件50之界面附近易於產生多重反射,故利用接著構件40(於實施形態2、3中為透光構件30)被覆波長轉換構件20之側面之技術性意義較為重大。
如圖1(b)所示,接著構件40之側面較佳為較波長轉換構件20之側面光滑。藉此,可將接著構件40與光反射構件50之界面設為良好之光反射面,從而能夠提高光之提取效率。又,為了獲得此種光滑之側面,接著構件40較佳為實質上不含螢光物質。再者,此處所言之「光滑」係指凹凸較小及/或較少,例如能夠藉由算術平均粗糙度Ra而特定。
如圖1(b)所示,透光構件30之側面較佳為較波長轉換構件20之側面光滑。不含螢光物質之透光構件30之作為切斷端面之側面易形成為較光滑。藉此,可將透光構件30與光反射構件50之界面作為良好之光反射面,從而能夠提高光之提取效率。
螢光物質25較佳為至少包括氟化物螢光體及/或量子點。氟化物螢光體及量子點雖具有光譜線寬較窄等適合液晶顯示器之背光裝置之優點,但具有耐水性較差之性質,因此,保護螢光物質25之技術性意義較為重大。
波長轉換構件20較佳為含有螢光物質25之樹脂之硬化物。樹脂材料雖較為廉價且量產性優異,但與玻璃等無機材料相比,氣體(包括水蒸氣)阻隔性及耐熱性較差,因此,保護螢光物質25之技術性意義較為重大。
如圖1(a)及(b)所示,波長轉換構件20較佳為於俯視下覆蓋發光元件10之全部之大小。藉此,易於擴大發光裝置之發光區域,而易於提高光之提取效率。又,如圖1(b)所示,光反射構件50較佳為被覆發光 元件10之側面,更詳細而言,直接及/或介隔接著構件40被覆發光元件10之側面。藉此,能夠提高發光裝置之正面亮度,且使發光裝置形成為小型。
圖2係表示實施形態1之發光裝置100之安裝狀態之一例的概略立體圖。如圖2所示,發光裝置100係藉由利用焊料等將端子部75b接著於安裝基板97之焊墊部而安裝。發光裝置100較佳為設為側面發光(邊視)型之發光裝置。於此情形時,發光裝置100之安裝面大致正交於透光構件30之上表面。側面發光型之發光裝置形成為薄型、小型,使用於移動終端等之液晶顯示器之背光裝置。此時,發光裝置之發光面抵接於導光板之側面,但藉由利用透光構件被覆波長轉換構件20之上表面,而能夠保護螢光物質25。特別是,若發光裝置100之俯視形狀成為一邊為0.5mm以下之矩形,則發光裝置100甚至波長轉換構件20之機械性強度易於降低,故保護螢光物質25之技術性意義較為重大。再者,發光裝置100並不限定於此,亦可設為上表面發光(頂視)型之發光裝置。
圖3(a)~(e)係說明實施形態1之發光裝置100之製造方法之一例的概略俯視圖,圖4(a)~(e)係圖3(a)~(e)各自之B-B剖面之概略剖視圖。發光裝置100之製造方法包括:形成發光構造體15,該發光構造體係於配線基板70上依序積層覆晶安裝之發光元件10、含有螢光物質之波長轉換構件20及實質上不含螢光物質之透光構件30而成(參照圖3、4(a)及(b));利用光反射構件50填埋上述發光構造體15(參照圖3、4(c));及研磨上述光反射構件50直至自上方露出透光構件30為止(參照圖3、4(d)及(e))。再者,發光構造體15亦可於發光元件10與波長轉換構件20之間包含接著構件40。
更具體而言,發光元件10能夠藉由回焊、超音波接合、熱壓接合等方法,介隔導電構件60而覆晶安裝於配線基板70之元件搭載部 75a上。發光元件10與波長轉換構件20之接著只要將流動狀態之接著構件40配置於發光元件10與波長轉換構件20之間並藉由加熱等使接著構件40硬化即可。此時,接著構件40可塗佈於發光元件10之上表面,亦可塗佈於波長轉換構件20之下表面。又,發光元件10與波長轉換構件20亦可不介隔接著構件40而直接接著(直接接合)。光反射構件50可藉由灌注法、轉注成形法、壓縮成形法等而成形。光反射構件50之研磨較佳為使用研磨裝置(研磨盤)99。
具有此種構成之發光裝置100之製造方法能夠量產性良好地製造可抑制波長轉換構件20中之螢光物質25劣化的發光裝置。研磨光反射構件50時,藉由於波長轉換構件20上被覆透光構件30,而能夠抑制或避免因研磨所致之螢光物質25之劣化。進而,藉由不研磨包含螢光物質25之波長轉換構件20,取而代之研磨透光構件30,而可抑制發光裝置之發光色度之不均。
再者,於此處,於複數個配線基板70相連之複合基板701上沿第1方向(y方向)形成複數個發光構造體15,利用1個光反射構件50填埋該複數個發光構造體15,將發光構造體15間之光反射構件50及複合基板701沿正交於第1方向之第2方向(x方向)切斷(參照圖3(a)~(e))。藉此,能夠提高發光裝置100之量產性。
於發光構造體15包含接著構件40之情形時,較佳為使接著構件40延伸至波長轉換構件20之側面上。藉此,能夠利用接著構件40被覆波長轉換構件20之側面,並利用光反射構件50,介隔接著構件40而被覆波長轉換構件20之側面。
如圖3、4(a)及(b)所示,發光構造體15較佳為藉由在將發光元件10覆晶安裝於配線基板70上之後,使波長轉換構件20及透光構件30接著於發光元件10上而形成。藉此,能夠避免安裝發光元件10時之加熱及/或加壓處理對波長轉換構件20甚至螢光物質25之影響,從而能夠 抑制螢光物質25之劣化。
再者,發光構造體15亦可藉由在使波長轉換構件20及透光構件30接著於發光元件10上之後,將發光元件10覆晶安裝於配線基板70上而形成。於此情形時,能夠提高發光元件10與波長轉換構件20之相對位置精度。
圖5(a)~(c)係說明實施形態1之發光裝置100之波長轉換構件20及透光構件30之製造方法之一例的概略剖視圖。如圖5(a)所示,實施形態1之波長轉換構件20及透光構件30能以如下方式準備。首先,如圖5(a)所示,藉由將含有螢光物質之樹脂之薄板920與實質上不含螢光物質之樹脂之薄板930積層而形成積層板90。其次,如圖5(b)所示,將該積層板90切斷。藉此,如圖5(c)所示,可獲得波長轉換構件20與被覆其上表面之透光構件30之積層體。再者,例如亦可如實施形態3般,使積層板90為3層以上之複數層。
圖6(a)~(d)係表示實施形態1之發光裝置100之波長轉換構件20及透光構件30之變化例的概略剖視圖。
如圖6(a)及(b)所示,波長轉換構件20與透光構件30之積層體之側面亦可傾斜。特別是,圖6(a)所示之波長轉換構件20與透光構件30之積層體之側面以上表面側(透光構件30側)之直徑與下表面側(波長轉換構件20側)之直徑相比變大之方式傾斜。於此情形時,易於利用接著構件40被覆波長轉換構件20之側面,因此,易於抑制螢光物質25之劣化,且易於提高光之提取效率。另一方面,圖6(b)所示之波長轉換構件20與透光構件30之積層體之側面以下表面側(波長轉換構件20側)之直徑與上表面側(透光構件30側)之直徑相比變大之方式傾斜。於此情形時,能夠抑制波長轉換構件20及透光構件30自發光裝置100脫落。
如圖6(c)所示,波長轉換構件20之側面亦可具有突起及/或凹處。藉由將接著構件40卡止於該突起或填充於該凹處,而能夠抑制波長轉 換構件20自發光裝置100脫落。
如圖6(d)所示,亦可於波長轉換構件20與透光構件30之積層體之側面上形成有覆膜35。就提高光之提取效率之觀點而言,覆膜35較佳為具有光反射性,尤佳為由氧化鈦構成。覆膜35之膜厚並不特別限定,例如為10nm以上10μm以下,較佳為30nm以上5μm以下,更佳為50nm以上1μm以下。又,覆膜35亦可為由複數個粒子構成之薄膜。該粒子較佳為奈米粒子(一次粒徑(例如以D50定義)為1nm以上100nm以下之粒子)。此種覆膜35可藉由如下操作而形成,即,使波長轉換構件20與透光構件30之積層體浸漬於在有機溶劑(較佳為揮發性)中分散有粒子而成之漿料中,或者對波長轉換構件20與透光構件30之積層體灌注上述漿料、或藉由噴墨或噴霧噴附上述漿料、或利用毛刷或海綿塗佈上述漿料。再者,於圖示之例中,覆膜35亦形成於透光構件30之上表面,但藉由光反射構件50之研磨而去除該透光構件30之上表面之覆膜35。
<實施形態2>
圖7(a)係實施形態2之發光裝置200之概略俯視圖,圖7(b)係其C-C剖面之概略剖視圖,包含以虛線包圍之部位之局部放大圖。該發光裝置200於透光構件30及接著構件40之形態方面與實施形態1之發光裝置100不同,但於除此以外之方面,與實施形態1之發光裝置100實質上相同,因此,適當省略說明。
如圖7(a)及(b)所示,發光裝置200具備發光元件10、波長轉換構件20、透光構件30、接著構件40及光反射構件50。波長轉換構件20配置於發光元件10之上。波長轉換構件20具有上表面及側面。波長轉換構件20含有螢光物質25。透光構件30連續地被覆波長轉換構件20之上表面及側面。透光構件30實質上不含螢光物質。接著構件40配置於發光元件10與波長轉換構件20之間。光反射構件50介隔透光構件30而被 覆波長轉換構件20之側面。再者,該發光裝置200亦進而具備導電構件60及配線基板70。又,於該發光裝置200中,可省略接著構件40。
具有此種構成之發光裝置200藉由被覆波長轉換構件20之透光構件30,而能夠抑制螢光物質25之劣化。又,可抑制因切斷而易於變得粗糙之波長轉換構件20之側面與光反射構件50之界面之形成,減輕該界面附近之光之多重反射及/或吸收,而提高光之提取效率。
再者,於圖示之例中,接著構件40位於較波長轉換構件20之側面更靠內側。即,接著構件40並未延伸至透光構件30之下表面或側面上。於此情形時,可抑制發光元件10之光經過接著構件40,不介隔波長轉換構件20而直接自透光構件30之周緣部出射。另一方面,就發光裝置200之量產性之觀點而言,較佳為接著構件40位於較波長轉換構件20之側面更靠外側,即,延伸至透光構件30之下表面或側面上。
圖8(a)~(d)係說明實施形態2之發光裝置200之波長轉換構件20及透光構件30之製造方法之一例的概略剖視圖。如圖8(a)~(d)所示,實施形態2之波長轉換構件20及透光構件30能以如下方式準備。首先,如圖8(a)所示,將含有螢光物質之樹脂之薄板920切斷為複數個小片(波長轉換構件20)。其次,如圖8(b)所示,使該複數個小片相互隔開而並列設置,將實質上不含螢光物質之樹脂932填充於複數個小片上及其隔開區域。最後,如圖8(c)所示,將隔開區域之樹脂932切斷。此時,切斷樹脂932之刀較佳為遠離至少一個小片(波長轉換構件20)之側面,又,切斷樹脂932之刀之寬度較佳為小於隔開區域之寬度。藉此,如圖8(d)所示,可獲得波長轉換構件20與連續被覆其上表面及側面之透光構件30之積層體。
<實施形態3>
圖9(a)係實施形態3之發光裝置300之概略俯視圖,圖9(b)係其D-D剖面之概略剖視圖,包含以虛線包圍之部位之局部放大圖。該發光 裝置300於發光元件10之數量及包含光擴散構件80之方面與實施形態2之發光裝置200不同,除此以外與實施形態2之發光裝置200實質上相同,因此,適當省略說明。
如圖9(a)及(b)所示,發光裝置300具備發光元件10、波長轉換構件20、透光構件30、接著構件40、光反射構件50及光擴散構件80。發光元件10有複數個。波長轉換構件20配置於發光元件10之上。波長轉換構件20具有上表面及側面。波長轉換構件20含有螢光物質25。光擴散構件80配置於發光元件10與波長轉換構件20之間。光擴散構件80含有光擴散劑85。再者,光擴散構件80實質上不含螢光物質25。透光構件30連續地被覆波長轉換構件20之上表面及側面。透光構件30亦被覆光擴散構件80之側面。透光構件30實質上不含螢光物質。接著構件40配置於發光元件10與波長轉換構件20之間。光反射構件50介隔透光構件30而被覆波長轉換構件20之側面。又,光反射構件50介隔透光構件30亦被覆光擴散構件80之側面。再者,於該發光裝置300中亦可省略接著構件40。又,該發光裝置300亦進而具備導電構件60及配線基板70。複數個發光元件10藉由配線基板之配線75而串聯連接。
具有此種構成之發光裝置300可藉由被覆波長轉換構件20之透光構件30而抑制螢光物質25之劣化。特別是,藉由利用透光構件30被覆波長轉換構件20之上表面、側面,加之利用光擴散構件80被覆波長轉換構件20之下表面,而能夠更進一步抑制螢光物質25之劣化。又,可抑制因切斷而易於變得粗糙之波長轉換構件20之側面與光反射構件50之界面之形成,減輕該界面附近之光之多重反射及/或吸收,而提高光之提取效率。進而,可藉由光擴散構件80使複數個發光元件10之光擴散而使其入射至波長轉換構件20,從而可抑制發光面之亮度分佈、色度分佈之斑點。藉此,可使發光裝置300成為能夠實現面內均質之發光之長條之線狀光源或大面積之面狀光源。
以下,對本發明之一實施形態之發光裝置之各構成要素進行說明。
(發光元件10)
發光元件至少具備半導體元件構造,於多數情形時進而具備基板。作為發光元件,例如可列舉發光二極體(LED,Light Emitting Diode)晶片。發光元件之俯視形狀較佳為矩形,特別是正方形或一方向較長之長方形狀,但亦可為其他形狀,例如若為六角形狀則亦能夠提高發光效率。發光元件(主要為基板)之側面相對於上表面可垂直,亦可向內側或外側傾斜。發光元件較佳為於同一面側具有正負(p、n)電極,但亦可為於相互相反之面上具有正/負電極之對向電極構造。搭載於1個發光裝置之發光元件之個數可為1個,亦可為複數個。複數個發光元件可串聯連接或並聯連接。半導體元件構造較佳為包含半導體層之積層體、即至少n型半導體層與p型半導體層,且於其間介存有活性層。半導體元件構造亦可包含正負電極及/或絕緣膜。正負電極可由金、銀、錫、鉑、銠、鈦、鋁、鎢、鈀、鎳或該等之合金而構成。絕緣膜可由選自由矽、鈦、鋯、鈮、鉭、鋁所組成之群中之至少一種元素之氧化物或氮化物而構成。發光元件之發光波長可根據半導體材料或其混晶比,自紫外線區域至紅外區域進行選擇。作為半導體材料,較佳為使用作為能夠發出可效率良好地激發螢光物質之短波長之光之材料之氮化物半導體(主要以通式InxAlyGa1-x-yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)來表示)。就發光效率及螢光物質之激發及與其發光之混色關係等之觀點而言,發光元件之發光波長較佳為400nm以上530nm以下,更佳為420nm以上490nm以下,進而更佳為450nm以上475nm以下。此外,亦可使用InAlGaAs系半導體、InAlGaP系半導體、硫化鋅、硒化鋅、碳化矽等。發光元件之基板主要為能夠使構成半導體元件構造之半導體之結晶成長之結晶成長用基板,但亦可為自結晶成長 用基板分離之接合於半導體元件構造之接合用基板。由於基板具有透光性,故易於採用覆晶安裝,且易於提高光之提取效率。作為基板之母材,可列舉藍寶石、尖晶石、氮化鎵、氮化鋁、矽、碳化矽、鎵砷、鎵磷、銦磷、硫化鋅、氧化鋅、硒化鋅、金剛石等。其中較佳為藍寶石。基板之厚度例如為0.02mm以上1mm以下,就基板之強度或發光裝置之厚度之觀點而言,較佳為0.05mm以上0.3mm以下。
(波長轉換構件20)
(母材21)
波長轉換構件之母材只要為對自發光元件出射之光具有透光性(例如透光率50%以上、較佳為70%以上、更佳為85%以上)者即可。波長轉換構件之母材可使用矽酮樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂或該等之改性樹脂或混成樹脂。其中,矽酮樹脂或其改性樹脂或混成樹脂之耐熱性及耐光性優異,故而較佳。亦可為玻璃。波長轉換構件可由該等母材中之1種之單層而構成,或將該等母材中之2種以上進行積層而構成。此外,波長轉換構件可使用螢光體與無機物(例如氧化鋁)之燒結體,或螢光體之板狀結晶等。再者,藉由使波長轉換構件之母材之折射率高於透光構件(之母材)之折射率,而亦能夠提高光之提取效率。
(螢光物質25)
螢光物質吸收自發光元件出射之1次光之至少一部分,並出射波長與1次光不同之2次光。藉此,能夠製成出射可見波長之1次光與2次光之混色光(例如白色光)之發光裝置。螢光物質可單獨使用以下所示之具體例中之1種,或將2種以上組合使用。作為具體之螢光物質,可列舉釔.鋁.石榴石系螢光體(例如Y3(Al,Ga)5O12:Ce)、鎦.鋁.石榴石系螢光體(例如Lu3(Al,Ga)5O12:Ce)、矽酸鹽系螢光體(例如(Ba,Sr)2SiO4:Eu)、氯矽酸鹽系螢光體(例如Ca8Mg(SiO4)4C12:Eu)、β 賽隆系螢光體(例如Si6-zAlzOzN8-z:Eu(0<Z<4.2))、含氮鋁矽酸鈣(CASN或SCASN)系螢光體(例如(Sr,Ca)AlSiN3:Eu)、氟化矽酸鉀系螢光體(例如K2SiF6:Mn)等。此外,螢光物質亦可包含量子點。量子點係粒徑1nm以上100nm以下程度之粒子,能夠藉由粒徑改變發光波長。量子點可列舉例如硒化鎘、碲化鎘、硫化鋅、硫化鎘、硫化鉛、硒化鉛或AgInS2、AgZnInSx、CuInS2等。量子點亦可密封於球狀玻璃或透光性之無機化合物中。本發明之一實施形態於在該等螢光物質中亦可使用比較不耐受水分或氧氣等大氣中之成分之物質之方面亦優異。
(透光構件30)
透光構件只要為對自LED晶片出射之光具有透光性(例如透光率50%以上、較佳為70%以上、更佳為85%以上)者即可。透光構件可使用矽酮樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂或該等之改性樹脂或混成樹脂。其中,矽酮樹脂或其改性樹脂或混成樹脂之耐熱性及耐光性優異,故而較佳。亦可為玻璃。透光構件可由該等母材中之1種之單層而構成,或將該等母材中之2種以上進行積層而構成。又,透光構件亦可含有光擴散劑,較佳為可維持其表面之光滑度之程度之含量。
(覆膜35)
覆膜可由與下述白色顏料及光擴散劑相同之材料構成。覆膜可由高密度之粒子之集合體形成。
(接著構件40)
接著構件之母材可列舉矽酮樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂或該等之改性樹脂或混成樹脂。其中,矽酮樹脂或其改性樹脂或混成樹脂之耐熱性及耐光性優異,故而較佳。
(光反射構件50)
(母材51)
光反射構件之母材可列舉矽酮樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂或該等改性樹脂或混成樹脂。其中,矽酮樹脂或其改性樹脂或混成樹脂之耐熱性及耐光性優異,故而較佳。光反射構件較佳為於該等母材中含有白色顏料。
(白色顏料55)
白色顏料可單獨使用氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂、碳酸鈣、氫氧化鈣、矽酸鈣、矽酸鎂、鈦酸鋇、硫酸鋇、氫氧化鋁、氧化鋁、酸化鋯中之1種,或將該等中之2種以上組合使用。白色顏料之形狀並不特別限定,可為不定形(破碎狀),但就流動性之觀點而言,較佳為球狀。又,白色顏料之一次粒徑(例如以D50定義)可列舉例如0.1μm以上0.5μm以下程度,但為了提高光反射或被覆之效果,越小越佳。光反射構件中之白色顏料之含量並不特別限定,但就光反射性及流動狀態之黏度等觀點而言,例如較佳為10wt%以上70wt%以下,更佳為30wt%以上60wt%以下。再者,「wt%」係重量百分比,表示該材料之重量相對於光反射構件之全部重量之比率。
(導電構件60)
作為導電構件,可使用金、銀、銅等之凸塊、包含銀、金、銅、鉑、鋁、鈀等之金屬粉末及樹脂黏合劑之金屬膏、錫-鉍系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系等之焊料、低熔點金屬等針料中之任一個。
(配線基板70)
(基體71)
基體若為剛性基板,則可使用樹脂(包含纖維強化樹脂)、陶瓷、玻璃、金屬、紙等而構成。作為樹脂,可列舉環氧樹脂、玻璃環氧樹脂、雙馬來醯亞胺三嗪(BT)、聚醯亞胺等。作為陶瓷,可列舉氧化鋁、氮化鋁、氧化鋯、氮化鋯、氧化鈦、氮化鈦或該等之混合物等。 作為金屬,可列舉銅、鐵、鎳、鉻、鋁、銀、金、鈦或該等之合金等。基體若為可撓性基板(軟性基板),則可使用聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、液晶聚合物、環烯聚合物等而構成。再者,於該等基材中,尤佳為使用具有接近發光元件之線膨脹係數之物性之基材。
(配線75)
配線形成於基體之至少上表面,亦可形成於基體之內部及/或側面及/或下表面。又,配線較佳為具有供發光元件搭載之元件搭載部、外部連接用之端子部、將該等連接之引出配線部等。配線可由銅、鐵、鎳、鎢、鉻、鋁、銀、金、鈦、鈀、銠或該等之合金而形成。可為該等金屬或合金之單層,亦可為多層。就散熱性之觀點而言,尤佳為銅或銅合金。又,就接合構件之潤濕性及/或光反射性等觀點而言,亦可於配線之表層設置有銀、鉑、鋁、銠、金或該等之合金等之層。
(光擴散構件80)
(母材81)
光擴散構件之母材只要為對自發光元件出射之光具有透光性(例如透光率50%以上、較佳為70%以上、更佳為85%以上)者即可。光擴散構件之母材可使用矽酮樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂或該等之改性樹脂或混成樹脂。其中,矽酮樹脂或其改性樹脂或混成樹脂之耐熱性及耐光性優異,故而較佳。亦可為玻璃。光擴散構件可由該等母材中之1種之單層而構成,或將該等母材中之2種以上進行積層而構成。
(光擴散劑85)
作為光擴散劑,可使用鈦酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化矽、碳酸鈣等之無機粒子、矽酮樹脂、丙烯酸系樹脂等之有機粒子。又,光 擴散劑亦可使用玻璃粉末(較佳為折射率經調整之玻璃粉末)。光擴散劑可由該等粒子中之1種單獨構成,或將該等粒子中之2種以上組合而構成。
[實施例]
以下,對本發明之實施例進行詳細敍述。再者,當然本發明並不僅限定於以下所示之實施例。
<實施例1>
實施例1之發光裝置係具有圖1(a)及(b)所示之例之發光裝置100之構成之橫寬1.8mm、縱寬0.32mm、厚度0.70mm之側面發光型之LED裝置。
配線基板70係橫寬1.8mm、縱寬0.32mm、厚度0.36mm,具備基體71及於該基體71上沿橫向排列而形成之一對配線75。基體71係BT樹脂製(例如三菱瓦斯化學公司製:HL832NSF typeLCA)之長方體狀之小片。一對配線75係自基體71側積層銅/鎳/金而成。一對配線75分別包含形成於基體71之上表面之橫向之中央側之元件搭載部75a(銅層包含厚度40μm之突起)、及自基體71之上表面之橫向之端部經由側面而形成至下表面之端子部75b。
於一對配線之元件搭載部75a上,介隔導電構件60而覆晶安裝有1個發光元件10。發光元件10係於藍寶石基板上依序積層氮化物半導體之n型層、活性層、p型層而成之能夠發出藍光(發光峰波長452nm)之橫寬1.1mm、縱寬0.2mm、厚度0.12mm之長方體狀之LED晶片。導電構件60係厚度15μm之金-錫系焊料(Au:Sn=79:21)。
於發光元件10上,介隔接著構件40而接著有波長轉換構件20及透光構件30。波長轉換構件20係於苯矽酮樹脂之硬化物之母材21中含有β賽隆系螢光體及氟化矽酸鉀系螢光體作為螢光物質25、及含有氧化矽之奈米粒子作為填充劑之橫寬1.16mm、縱寬0.22mm、厚度0.12 mm之小片。波長轉換構件20之側面具有凹凸。透光構件30係苯矽酮樹脂之硬化物,且係橫寬1.16mm、縱寬0.22mm、厚度0.04mm之小片。透光構件30之側面較波長轉換構件20之側面光滑。接著構件40係厚度5μm之二甲基矽酮樹脂之硬化物。接著構件40被覆發光元件10之側面之一部分及波長轉換構件20之側面之一部分。接著構件40之側面較波長轉換構件20之側面光滑。
光反射構件50係橫寬1.35mm、縱寬0.32mm,於苯矽酮樹脂之硬化物之母材51中含有60wt%氧化鈦作為白色顏料55而成。光反射構件50直接及/或介隔接著構件40被覆發光元件10之側面。光反射構件50介隔接著構件40被覆波長轉換構件20之側面。光反射構件50之上表面與透光構件30之上表面係同一面。又,光反射構件50之面向縱向之兩端面與配線基板70之面向縱向之兩端面係同一面,該一個端面成為該發光裝置之安裝面。藉由該光反射構件50,而透光構件30之上表面形成該發光裝置之實質上之發光區域。
此種實施例1之發光裝置按以下之方式製作。首先,藉由將含有螢光物質之樹脂之薄板920與實質上不含螢光物質之樹脂之薄板930貼合,並切斷為上述大小之小片,而準備波長轉換構件20及透光構件30。於此處,含有螢光物質之樹脂之薄板920與實質上不含螢光物質之樹脂之薄板930分別係使樹脂B-階段化後之螢光體片及透明片。
其次,於複合基板701上,將複數個發光元件10沿縱向排列而覆晶安裝。此處,複合基板701係藉由沿縱向延伸之複數個狹縫將複數個配線基板70沿縱向相連而成之聯合基板區域於橫向上隔開,而具有複數個。發光元件10之安裝係將成為導電構件60之金-錫共晶焊料(膏)塗佈於複合基板701之元件搭載部75a上,並於其上載置發光元件10後,藉由回焊使金-錫共晶焊料熔融、固化而進行。進而,於各發光元件10之上表面塗佈接著構件40後,於其上載置波長轉換構件20(其 上積層有透光構件30),並輕輕推壓,藉此使接著構件40延伸至發光元件10之側面之一部分及波長轉換構件20之側面之一部分上。其後,藉由加熱使接著構件40之樹脂硬化。藉由以上操作,將複數個依序包含發光元件10、接著構件40、波長轉換構件20及透光構件30之發光構造體15於複合基板701(各聯合基板區域)上沿縱向排列而形成。
其次,藉由轉注成形模具,於複合基板701上成形光反射構件50,並利用1個長方體狀之光反射構件50填埋(1個聯合基板區域內之)沿縱向排列之複數個發光構造體15。繼而,藉由研磨裝置99自上方對光反射構件50進行研磨,而使透光構件30之上表面露出。
最後,藉由利用切割裝置將發光構造體15之間之光反射構件50及複合基板701沿橫向切斷,而獲得發光裝置。
按以上之方式構成之實施例1之發光裝置能夠發揮與實施形態1之發光裝置100相同之效果。
[產業上之可利用性]
本發明之一實施形態之發光裝置可使用於液晶顯示器之背光裝置、各種照明器具、大型顯示器、廣告或目的地引導等之各種顯示裝置、投影裝置,進而使用於數位攝錄影機、傳真機、影印機、掃描儀等之圖像讀取裝置等中。
10‧‧‧發光元件
20‧‧‧波長轉換構件
21‧‧‧母材
25‧‧‧螢光物質
30‧‧‧透光構件
40‧‧‧接著構件
50‧‧‧光反射構件
51‧‧‧母材
55‧‧‧白色顏料
60‧‧‧導電構件
70‧‧‧配線基板
71‧‧‧基體
75‧‧‧配線
75a‧‧‧元件搭載部
75b‧‧‧端子部
100‧‧‧發光裝置

Claims (20)

  1. 一種發光裝置,其具備:發光元件;波長轉換構件,其配置於上述發光元件之上,具有上表面及側面,含有螢光物質;透光構件,其被覆上述波長轉換構件之上表面,實質上不含螢光物質;接著構件,其配置於上述發光元件與上述波長轉換構件之間,被覆上述波長轉換構件之側面;及光反射構件,其介隔上述接著構件而被覆上述波長轉換構件之側面。
  2. 一種發光裝置,其具備:發光元件;波長轉換構件,其配置於上述發光元件之上,具有上表面及側面,含有螢光物質;透光構件,其連續地被覆上述波長轉換構件之上表面及側面,實質上不含螢光物質;及光反射構件,其介隔上述透光構件而被覆上述波長轉換構件之側面。
  3. 如請求項1或2之發光裝置,其中上述波長轉換構件之側面具有凹凸。
  4. 如請求項1至3中任一項之發光裝置,其中上述透光構件之側面較上述波長轉換構件之側面光滑。
  5. 如請求項1至4中任一項之發光裝置,其中上述發光裝置具備配置於上述發光元件與上述波長轉換構件之間之接著構件, 上述接著構件之側面較上述波長轉換構件之側面光滑。
  6. 如請求項1至5中任一項之發光裝置,其中上述發光裝置具備配置於上述發光元件與上述波長轉換構件之間之接著構件,上述接著構件實質上不含螢光物質。
  7. 如請求項1至6中任一項之發光裝置,其中上述發光元件有複數個,於上述發光元件與上述波長轉換構件之間,具備含有光擴散劑之光擴散構件。
  8. 如請求項1至7中任一項之發光裝置,其中上述螢光物質至少包含氟化物螢光體及/或量子點。
  9. 如請求項1至8中任一項之發光裝置,其中上述波長轉換構件係含有上述螢光物質之樹脂之硬化物。
  10. 如請求項1至9中任一項之發光裝置,其中該發光裝置之安裝面大致正交於上述透光構件之上表面。
  11. 如請求項10之發光裝置,其中該發光裝置之俯視形狀係一邊為0.5mm以下之矩形狀。
  12. 如請求項1至11中任一項之發光裝置,其中上述光反射構件被覆上述發光元件之側面。
  13. 如請求項1至12中任一項之發光裝置,其中上述發光裝置具備配線基板,上述發光元件覆晶安裝於上述配線基板上。
  14. 一種發光裝置之製造方法,其係形成發光構造體,該發光構造體係於配線基板上依序積層經覆晶安裝之發光元件、含有螢光物質之波長轉換構件及實質上不含螢光物質之透光構件而成,利用光反射構件填埋上述發光構造體,研磨上述光反射構件直至自上方露出上述透光構件為止。
  15. 如請求項14之發光裝置之製造方法,其中上述波長轉換構件及上述透光構件係藉由將含有螢光物質之樹脂之薄板與實質上不含螢光物質之樹脂之薄板積層而成之積層板切斷而準備。
  16. 如請求項15之發光裝置之製造方法,其中上述發光構造體於上述發光元件與上述波長轉換構件之間包含接著構件,使上述接著構件延伸至上述波長轉換構件之側面上。
  17. 如請求項14之發光裝置之製造方法,其中上述波長轉換構件與上述透光構件係藉由如下操作而準備,即,將含有螢光物質之樹脂之薄板切斷為複數個小片,使上述複數個小片相互隔開而並列設置,將實質上不含螢光物質之樹脂填充於上述複數個小片上及其隔開區域,將上述隔開區域之樹脂切斷。
  18. 如請求項14至17中任一項之發光裝置之製造方法,其中上述發光構造體係藉由將上述發光元件覆晶安裝於上述配線基板上之後,使上述波長轉換構件及上述透光構件接著於上述發光元件上而形成。
  19. 如請求項14至17中任一項之發光裝置之製造方法,其中上述發光構造體係藉由使上述波長轉換構件與上述透光構件接著於上述發光元件上之後,將上述發光元件覆晶安裝於上述配線基板上而形成。
  20. 如請求項14至19中任一項之發光裝置之製造方法,其中於複數個上述配線基板相連之複合基板上沿第1方向形成複數個上述發光構造體,利用1個上述光反射構件填埋複數個上述發光構造體,將上述發光構造體之間之上述光反射構件及上述複合基板沿與上述第1方向正交之第2方向切斷。
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