TWI680592B - 發光裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種可有效地將發光元件之光提取至前方，小型且薄型之側視型發光裝置。
本發明之發光裝置包含：基體，其包含樹脂成形體及導線，該樹脂成形體包含上表面與下表面及前表面，且於前表面槽狀地形成有自上表面到達至下表面之凹部，該導線包含埋設於樹脂成形體之導線；及發光元件，其包含發光元件晶片及透過自發光元件晶片出射之光之透光性構件、及於側面具有將發光區域限制在特定範圍之反射層；發光元件係以反射層位於自凹部之側壁隔開之位置之方式而設置於凹部之底面。
Description
本發明係關於一種發光裝置。
使用發光二極體之發光裝置已廣泛使用於圖像顯示裝置之背光光源之用途。圖像顯示裝置之背光用之發光裝置包含例如導光板與設置於導光板側面之發光裝置，發光裝置係構成為使出射之光自導光板之發光面出射。又，作為使用於攜帶式終端用之圖像顯示裝置之背光發光裝置，已廣泛使用例如揭示於專利文獻1之使安裝面與發光面正交，且其側面為光提取面之側視型(側面發光型)發光裝置。於使用於該攜帶式終端用之圖像顯示裝置之背光光源用之發光裝置中，除可有效地將發光元件之光提取至前方及小型輕量之外，亦要求為薄型。
[專利文獻1]日本特開2010-3743號公報
然而，隨著攜帶式終端變得薄型，而要求更薄的側視型發光裝置，但先前之側視型發光裝置並無法充分對應於其薄型化之要求。
因此，本發明之目的在於提供可有效地將發光元件之光提取至前方，小型且薄型之側視型發光裝置。
為達成以上之目的，本發明之發光裝置特徵在於包含：基體，其包含樹脂成形體及導線，上述樹脂成形體具有上表面與下表面及前表面，且於前表面槽狀地形成有自上表面到達至下表面之凹部；上述導線係埋設於上述樹脂形成體中；及發光元件，其包含發光元件晶片與透過自上述發光元件晶片出射之光之透光性構件、及於側面具有將發光區域限制至特定範圍之反射層；且上述發光元件係設置於上述凹部之底面。
根據如以上方式構成之本發明之發光裝置，可提供有效地將發光元件之光提取至前方，小型且薄型之側視型發光裝置。
1‧‧‧透光性基板
2‧‧‧波長轉換層
3a‧‧‧正電極
3b‧‧‧負電極
4‧‧‧接著構件
5‧‧‧樹脂
6‧‧‧薄片
7‧‧‧切斷線
10‧‧‧發光元件
11‧‧‧發光元件晶片
12‧‧‧透光性構件
13‧‧‧反射層
20‧‧‧基體
21‧‧‧第1導線
21a‧‧‧側面
21b‧‧‧側面
21c‧‧‧側面
21d‧‧‧側面
21e‧‧‧一端面
21f‧‧‧另一端面
21g‧‧‧凹部
22‧‧‧第2導線
22a‧‧‧側面
22b‧‧‧側面
22c‧‧‧側面
22d‧‧‧側面
22e‧‧‧一端面
22f‧‧‧另一端面
22g‧‧‧凹部
23‧‧‧樹脂成形體
23a‧‧‧第1表面
23ab‧‧‧平坦面
23ac‧‧‧傾斜面
23as‧‧‧載置面
23b‧‧‧第2表面
23c‧‧‧前表面
23d‧‧‧第1端面
23e‧‧‧第2端面
23f‧‧‧背面
24‧‧‧槽狀凹部
24a‧‧‧側壁
24b‧‧‧凹部底面
28‧‧‧澆口痕跡
圖1係顯示本發明之實施形態之發光裝置之構成之立體圖。
圖2係實施形態之基體20之前表面側之立體圖。
圖3係顯示實施形態之埋設於基體之第1及第2導線之構成之立體圖。
圖4係實施形態之基體20之背面側之立體圖。
圖5(a)-(c)係顯示實施形態之發光裝置所用之發光元件之製造過程之剖面圖。
以下，參照圖式對本發明實施形態之發光裝置進行說明。
圖1係顯示本發明之實施形態之發光裝置之構成之立體圖；圖2係顯示實施形態之基體20之構成之立體圖；將成為安裝面側之第1表面23a朝上方顯示。
如圖1所示，實施形態之發光裝置包含具備凹部24之基體20、及
設置於基體20之凹部底面24b之發光元件10。
基體20包含樹脂形成體23、及埋設於樹脂形成體23之第1導線21及第2導線22。
樹脂形成體23具有對向之2個主表面之一面之第1表面23a、對向之2個主表面之另一面之第2表面23b、前表面23c、背面23f、第1端面23d、及第2端面23e；且於前表面23c具有槽狀之凹部24。又，如上述般，於圖1等中，由於將成為安裝面之第1表面23a朝上方顯示，故於安裝狀態，第1表面23a為下表面，第2表面23b為上表面。凹部24係以自第1表面23a到達至第2表面23b而穿通之方式形成於前表面23c，且具有凹部底面24b與2個側壁24a。凹部之側壁24a較好為以開口側較凹部底面24b更廣之方式傾斜，藉由擴大開口側，可容易地安裝發光元件。
又，樹脂形成體23較好於下表面具有階差。
例如，於本實施形態中，於樹脂形成體23中，第1表面23a分別於第1端面23d側及第2端面23e側形成有階差，於該階差部分樹脂成形體23之厚度變薄。又，於第1表面23a中，將除了構成第1端面23d側及第2端面23e側之階差之傾斜面23ac及與其連接之平坦面23ab以外之部分稱為載置面23as。
作為樹脂成形體23之成形材料為例如熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂等，具體舉例有聚鄰苯二甲醯胺(PPA)、聚碳酸酯樹脂、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合體(LCP)、ABS樹脂、環氧樹脂、苯酚樹脂、丙烯酸樹脂、PBT樹脂等樹脂。較好使用熱塑性樹脂。
又，將氧化鈦等光反射性物質等混合於成形材料中，亦可提高於樹脂成形體表面之光反射率。藉此，可有效地反射返回之光。
如圖3所示，第1導線21係具有一端面21e與另一端面21f，且自一
端面21e至另一端面21f方向較長之柱形狀之大致6面體，且於一端面21e與另一端面21f之間具有4個側面21a、21b、21c、21d。於圖3中，顯示將第1導線21與第2導線22於樹脂成形體23之內部中保持位置關係之狀態。又，圖3中陰影線係顯示第1導線21與第2導線22之自樹脂成形體23露出之部分，並非顯示剖面者。
第1導線21係以一端面21e自樹脂成形體23之第1端面23d之中央部露出，且側面21b之一端面21e側之一部分自樹脂成形體23之第1表面23a之傾斜面23ac及平坦面23ab露出之方式埋設於樹脂成形體23。第1導線21之側面21a之另一端面21f側之一部分自樹脂成形體23之凹部底面24b露出。又，於第1導線21之側面21c中設置有凹部21g，且可藉由其凹部防止第1導線21自樹脂成形體23脫落。
如圖3所示，第2導線22係具有一端面22e與另一端面22f，且自一端面22e至另一端面22f方向較長之柱形狀之大致6面體，且於一端面22e與另一端面22f之間具有4個側面22a、22b、22c、22d。
如圖1所示，第2導線22係以一端面22e自樹脂成形體23之第2端面23e之中央部露出，且側面22b之一端面22e側之一部分自樹脂成形體23之第1表面23a之傾斜面23ac及平坦面23ab露出之方式埋設於樹脂成形體23。第2導線22之側面22a之另一端面22f側之一部分自樹脂成形體23之凹部底面24b露出。又，於第2導線22之側面22c中設置有凹部22g，可藉由其凹部防止第2導線22自樹脂成形體23脫落。
又，於本實施形態之發光裝置中，將第1導線21以側面21b之一端面21e側之一部分自樹脂成形體23露出之方式埋設於樹脂成形體23；將第2導線22以側面22b之一端面22e側之一部分自樹脂成形體23露出之方式埋設於樹脂成形體23。然而，本發明係並非限定於此者，可例如以另一端面21f側之側面21b及另一端面22f側之側面22b位於與載置面23as同一平面上而露出之方式將第1導線21及第2導線22埋設於
樹脂成形體23，亦可以另一端面21f側之側面21b及另一端面22f側之側面22b較載置面23as更突出而露出之方式將第1導線21及第2導線22埋設於樹脂成形體23。
如圖3所示，於本發明中，將第1導線21及第2導線22分別設為於一方向較長之柱形狀之大致6面體，使4個側面中之1個側面21a、22a之另一端面21f、22f側之一部分露出於凹部底面24b，將正交於側面21a、22a之側面21b、22b之一端面21e、22e側之一部分設為用以與外部電路連接之主要外部連接面。如此，於本發明中，因將第1導線21及第2導線22分別設為柱形狀之大致6面體，故可將正交之2個側面之一面使用於與發光元件10連接、另一面作為外部連接面使用，進而提高散熱特性。
第1導線及第2導線可使用包含例如鋁、鐵、鎳、銅、銅合金、不鏽鋼、因瓦合金(invar alloy)之鐵合金等之任意1種以上之導電性材料而構成。亦可使用包層異種金屬之包層材料。又，導線架較好以金、銀、鎳、鈀及該等之合金等鍍敷其表面。
又，導線架之厚度係例如50μm~1000μm，較好為設為100μm~500μm。又，可根據目的使導線架厚度變化。亦可藉由蝕刻(半蝕刻)或壓製加工使該導線架之厚度變化。
如以上之方式構成之基體20可例如藉以下方式製作。
首先，準備形成有與樹脂形成體23之形狀對應之腔室之金屬模具，於其腔室內，將分別成為第1導線21及第2導線22之2個柱狀導線以端部為特定間隔之方式配置固定。又，柱狀導線之成為特定間隔之方式配置之端部係分別對應於圖3所示之另一端面21f與另一端面22f。
例如，此金屬模具包含可分離之2個以上之金屬模具，於1個金屬模具中設有與凹部24對應之凸部，於另1個金屬模具中，形成有用
以注入樹脂之澆口。
接著，將樹脂注入於固定有第1導線21及第2導線之22之腔室內使之硬化。
使樹脂硬化後，自金屬模具取出，切斷延伸至樹脂成形體23外側之柱狀導線。
柱狀之第1及第2導線21、22係以一端面21e側及一端面22e側自樹脂成形體23突出特定長度之方式沿著第1端面23d及第2端面23e(平行地)被切斷。如以上之方式形成包含各切斷面之一端面21e、22e。包含該切斷面之一端面21e係較好正交於4個側面21a、21b、21c、21d，包含切斷面之一端面22e較好正交於4個側面22a、22b、22c、22d。
又，於圖4中，標註28顯示之部分係樹脂成形體23之澆口痕跡。
如以上之方式構成之基體20係由於收納發光元件之凹部24以自第1表面23a貫通至第2表面23b之方式而形成，由於第1表面23a側及第2表面23b側無壁(以下，稱為上下壁)，故可使厚度(第1表面23a與第2表面23b之間之距離)變薄。
然而，由於凹部24無上下壁，故存在有發光元件之光自第1表面23a及第2表面23b側漏出之虞，無法有效地將發光元件之發光提取至前方。
因此，於本發明中，藉由使用於側面形成有反射層之發光元件，可實現有效地將發光元件之光提取至前方且薄型之發光裝置。
發光元件10包含例如：發光元件晶片11；透光性構件12，其係設置於發光元件晶片11之晶片發光面上；及反射層13，其係包圍發光元件晶片11與透光性構件12之外周。發光元件10係藉由反射層13覆蓋四角柱狀之側面，該四角柱狀包含形成有正電極3a與負電極3b之發光元件晶片11之晶片安裝面、透光性構件12之上表面、及與該上表面及晶
片安裝面正交之側面，故包含反射層13之外形形狀亦成為四角柱體。以下，將除去反射層13之四角柱體稱為內側四角柱體，將包含反射層13之四角柱體稱為外側四角柱體。又，於本發明之中，發光元件10係並非限定於四角柱體者，但若發光元件10為四角柱體則發光元件10之製作較容易。以下揭示發光元件10之製造方法之一例。
首先，準備於同一面側具備正電極3a與負電極3b之發光元件晶片11。
發光元件晶片11為具備包含半導體之發光層者即可。特別是若為具備包含氮化物半導體之發光層、尤其是包含氮化鎵系化合物半導體(尤其是InGaN)之發光層，則於可見光域之短波長域或近紫外光域中可較強發光，故可較好地與螢光體組合。發光元件晶片11期望為自發光層輸出之出射光之發光峰值波長具有如下之發光光譜：自近紫外線位於可見光之短波長區域即240nm~500nm附近，較好為380nm~420nm，進而較好為具有位於450nm~470nm。若為以此波長域發光之發光元件，則可藉由與各種螢光體組合，成為所期望之顏色，尤其是白色光之發光。又，發光元件10亦可為具有包含ZnSe系、InGaAs系、AlInGap系等半導體之發光層者。
又，準備包含透光性基板1、及形成於透光性基板1一面之波長轉換層2之透光性構件12。
具體而言，將波長轉換構件配置於透光性基板上，且例如切斷成與發光元件晶片11相同大小。
作為透光性基板1，使用例如包含石英或硼矽玻璃等玻璃基板。透光性基板1之厚度係較好為30μm~1mm，更好為50~500μm。
作為波長轉換層2，可使用於黏合劑樹脂中含有後述螢光體者。
螢光體係選擇藉由發光元件晶片11之發光而激發之螢光體，例如，於發光元件晶片11為藍色發光元件，欲構成白色發光裝置之情形時，較好使用以藍色激發而顯示黃色廣域之發光之螢光體。作為此種螢光體，例舉有具備以鈰活化之石榴石構造之螢光體(尤其是具備以鈰活化、包含鋁之石榴石構造之螢光體)。由於以鈰活化之螢光體係顯示廣域發光為黃色，故可藉由與藍色發光組合實現演色性較好之白色。又，石榴石構造、尤其是包含鋁之石榴石構造之螢光體係可長時間地維持耐熱、耐光、耐水分、高亮度之黃色發光。例如，作為螢光體，較好為以(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12：Ce(0
x<1、0
y
1，然而，Re係選自由Y、Gd、La、Lu、Tb所組成之群之至少一種元素)表示之YAG系螢光體(一般縮寫為YAG)。又，除黃色螢光體之外，亦可使用Si6-zAlzOzN8-z：Eu、Lu3Al5O12：Ce、BaMgAl10O17：Eu、BaMgAl10O17：Eu,Mn、(Zn,Cd)Zn：Cu、(Sr,Ca)10(PO4)6C12：Eu,Mn、(Sr,Ca)2Si5N8：Eu、CaAlSiBxN3+x：Eu、K2SiF6：Mn及CaAlSiN3：Eu等之螢光體而調整作為照明用光源之演色性、或作為背光用途之顏色再現性。又，亦可使用量子點螢光體。
又，尤其是發光元件晶片11之發光波長為短波長之情形等，波長轉換層2可包含2種以上螢光體。亦可藉由來自發光元件晶片11之1次光激發第1種螢光體，使之發光；藉由該螢光體發出之2次光激發另一種螢光體，使之發光。又，若使用色度不同之2種螢光體，則可藉由調整2種螢光體之量，獲得與色度圖中連結2種螢光體與發光元件之色度點之區域內之任意色度點對應之發光。
黏合劑樹脂較好使用例如矽氧樹脂、變性矽氧樹脂等。又，可使用環氧樹脂、變性環氧樹脂、丙烯酸樹脂等具有透光性之絕緣樹脂。又，亦可利用包含該等樹脂之至少一種以上之混合樹脂等之耐候性優良之樹脂。
形成波長轉換層2之方法係例舉例如印刷法、噴霧塗佈、壓縮成形、旋轉塗佈、佈膠等已知之方法。
波長轉換層2較好為均一膜厚且無螢光粒子分佈不均地形成，上述例舉之熒光體層形成方法中尤其較好使用印刷法、噴霧塗佈或壓縮成形。
接著，如圖5(a)所示，將薄片6上形成有正電極3a與負電極3b之面朝下以特定之間隔縱橫矩陣狀地排列發光元件晶片11。此處，排列發光元件晶片11之特定間隔係考慮反射層13之厚度t而設定。具體而言，設定為對2倍於反射層13之厚度t加上後述切斷寬度之間隔。又，薄片6係於例如一面上形成有接著層或黏著層，且藉由該接著層或黏著層將發光元件晶片11保持於特定間隔。
接著，如圖5(b)所示，將具備波長轉換層2之透光性構件12藉由接著構件4接合至發光元件晶片11上。
透光性基板1係以成為與發光元件晶片11相同或大一輪之平面形狀之方式而製作，波長轉換層2經由例如包含矽氧樹脂之接著構件4接合至發光元件晶片11。藉由以上之步驟，成為於薄片6上排列有分別包含發光元件晶片11與透光性構件12之複數個內側四角柱體之狀態。
接著，如圖5(c)所示，將構成反射層13之樹脂5以於排列之內側四角柱體之間填充樹脂5之方式進行塗佈。
於樹脂5中含有光反射性物質。如此可使自發光元件晶片11之側面出射之光藉由包含於樹脂5之光反射性物質反射至波長轉換層2之方向，可提高發光效率。作為光反射性物質可使用選自由TiO2、ZrO2、Nb2O5、Al2O3、MgF、AlN、SiO2、MgO所組成之群之至少1種。
包含光反射性物質之樹脂5係例如塗佈樹脂5且以刮刀推開將樹脂5填充至排列之發光元件晶片11之間。此時，使刮刀沿著透光性構件12之透光性基板1之上表面移動，且以樹脂5之上表面與透光性基板1之上表面位於同一平面上之方式將樹脂5填充至發光元件晶片11之間。
如圖5(c)所示，使樹脂5硬化後，將硬化之樹脂5沿著切斷線7以切割等切斷分割成各個發光元件。切斷線7係設定為例如與鄰接之發光元件晶片11之間之中心線一致。切斷線7與發光元件晶片11之側面之間隔係以切斷後之反射層13之厚度t成為特定厚度之方式而設定。
如以上之方式，製作包含發光元件晶片11與設置於發光元件晶片11之發光面上之透光性構件12與包圍發光元件晶片11與透光性構件12之外周之反射層13之發光元件10。又，於實施形態之發光元件10中，設為將反射層13形成於內側四角柱體之側面整體，而防止自內側四角柱體之側面之光洩露。然而，本發明係並非限定於此者，亦可設為將反射層形成於內側四角柱體之側面之一部分，將發光區域限制為特定範圍。例如，於樹脂填充步驟中，亦可將構成反射層13之樹脂5於排列之內側四角柱體之間形成至特定深度，將反射層形成於內側四角柱體之側面之一部分。即，於本發明中，可基於提取必要之光之效率、封裝凹部之形狀及所要求之指向特性而於內側四角柱體之側面適當設定反射層13之形成範圍。
將如以上之方式製作之發光元件10覆晶安裝至基體20之凹部底面24b，而完成本發明之發光裝置。
於本實施形態中，顯示藉由透光性基板1與形成於透光性基板1之一面之波長轉換層2構成透光構件12之例。然而，本發明係並非限定於此者，亦可藉由例如於發光元件晶片11上形成波長轉換層，且於
該波長轉換層上形成透明樹脂層而構成發光元件10。又，可以包含螢光體之1個樹脂層構成透光性構件12，亦可以不包含螢光體之1個樹脂層而構成。進而可以包含波長轉換層2或不包含波長轉換層2之複數個樹脂層構成透光性構件12。
如以上之方式構成之本發明之發光裝置係於基體20中，收納發光元件10之凹部24以自第1表面23a貫通至第2表面23b之方式形成，且於第1表面23a側及第2表面23b側無上下壁。因此，本發明之發光裝置可較薄。
又，由於發光元件10之側面形成有反射層13，故可有效地將發光元件之光提取至前方
又，如以上之方式構成之本發明之發光裝置係由於凹部24無上下壁，故可提高於凹部24中發光元件10所佔之體積比率，能更小型薄型化。即，若凹部有上下壁時，則為使發光元件之安裝容易而於上下壁與發光元件之間必須有一定以上之間隔，但於本發明之情形中無需保留此種用以安裝之餘裕空間。此外，於將反射層設置於上下壁之構成中，為有效地將發光元件之光反射至前方，必須使其傾斜。因此，上下壁與發光元件之間必須有可使上下壁具有傾斜之間隔。然而，於本發明中無需謀求此種狀況而拉開間隔。因此，除上下壁之厚度之外無需進而保留會妨礙上述薄型化之多餘間隔，故可實質上薄型化至與發光元件10之厚度相同程度。
如此，根據本發明，可提供一種有效地將發光元件之光提取至前方，極其小型且薄型之側視型發光裝置。
又，於本發明之發光裝置中，由於反射層13設置為與自凹部之側壁隔開之發光元件10一體化，因此能將發光區域限制至更狹窄範圍，故可有效地限定至特定範圍。此處，所謂反射層13自凹部之側壁隔開，係指與於凹部之側壁設置有反射層之情形比較，反射層13與凹
部側壁之間有距離，亦可例如反射層之一部分接觸凹部側壁。
即，於凹部之上下壁及側壁形成有反射層之先前之發光裝置中，難以將發光區域限制至較凹部之開口部更狹窄範圍，但於本發明之發光裝置中，可藉由適當設定形成反射層13之範圍而將發光區域限制至所期望之範圍。
此外，於樹脂成形體23之中，於第1表面23a之第1端面23d側及第2端面23e側分別形成階差，於自樹脂成形體23露出之第1導線21與第2導線22之兩側形成連接構件(焊錫等)積存部。藉此，於安裝時，可防止發光裝置之隆起，可抑制安裝時高度之增加。
又，本發明之發光裝置中，藉由使用柱形狀之第1導線21與第2導線22，可提高散熱特性。即，如先前之使用金屬薄片構成第1導線及第2導線時，散熱特性隨著小型．薄型化而劣化。然而，於本發明之發光裝置中，使用各個柱形狀之第1導線21與第2導線22，使樹脂成形體23中所佔之構成第1導線21與第2導線22之金屬比率提高而提高散熱特性。樹脂成形體23中所佔之構成第1導線21與第2導線22之金屬比率係越高越好。係因為導線部之比率提高時散熱特性提高且安裝性提高。
此外，於樹脂成形體23中，於第1表面23a中第1端面23d側及第2端面23e側分別形成階差，且於第1端面23d側及第1端面23e側中第1導線21與第2導線22自樹脂成形體23露出之面積增大。藉此，安裝時可有效地散熱。
Claims (8)
- 一種發光裝置，其包含：基體，其包含樹脂成形體及導線，上述樹脂成形體包含上表面與下表面及前表面，且於上述前表面槽狀地形成有自上述上表面到達至上述下表面之凹部；上述導線係埋設於上述樹脂成形體中；及發光元件，其包含發光元件晶片與透過自上述發光元件晶片出射之光之透光性構件、及於側面具有將發光區域限制在特定範圍之反射層；且上述發光元件設置於上述凹部之底面；上述反射層位於自上述凹部之側壁隔開之位置；上述導線係於2個端面之間具有4個側面之柱形狀，使上述4個側面之中之1個第1側面之一部分於上述凹部之底面露出，將正交於上述第1側面之第2側面之一部分設為外部連接面；露出上述導線之第2側面之上述樹脂成形體之安裝面具有階差，露出於上述安裝面之導線之兩側形成有接合構件積存部。
- 如請求項1之發光裝置，其中上述反射層包圍上述發光元件晶片與上述透光性構件之外周。
- 如請求項1之發光裝置，其中上述凹部之側壁傾斜，且開口側較上述底面更擴大。
- 如請求項1之發光裝置，其中上述發光元件之外形形狀係四角柱體。
- 如請求項1之發光裝置，其中上述透光性構件包含：波長轉換層，其設置於上述發光元件晶片之發光面上；及透光性基板，其設置於上述波長轉換層上；且發光元件晶片之側面與上述波長轉換層之側面由上述反射層覆蓋。
- 如請求項5之發光裝置，其中上述透光性基板之側面進而由上述反射層覆蓋。
- 如請求項1之發光裝置，其中上述導線之切斷面與上述4個側面正交。
- 如請求項1至7中任一項之發光裝置，其中上述導線於與上述第2側面對向之第3側面，包含防止上述導線之自上述樹脂成形體之脫落之凹陷。
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