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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024052303
(43)【公開日】2024-04-11
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 33/52 20100101AFI20240404BHJP
   H01L 33/62 20100101ALI20240404BHJP
【FI】
H01L33/52
H01L33/62
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022158931
(22)【出願日】2022-09-30
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】酒井 和明
【テーマコード(参考)】
5F142
【Fターム(参考)】
5F142AA14
5F142BA23
5F142CA02
5F142CC03
5F142CC14
5F142CC26
5F142CG03
5F142CG23
5F142CG25
5F142CG26
5F142CG32
5F142DA12
5F142DB17
(57)【要約】
【課題】配光の狭い発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置100は、発光素子20と、発光素子と電気的に接続されている一対のワイヤ21と、発光素子を覆う封止部材と、封止部材の上面に配置される遮光部材と、を備え、遮光部材は、第1遮光部材と、前記第1遮光部材と離隔している第2遮光部材とを有する。
【選択図】図2B
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子と、
前記発光素子と電気的に接続されている一対の導電部材と、
前記発光素子を覆う封止部材と、
前記封止部材の上面に配置される遮光部材と、を備え、
前記遮光部材は、第1遮光部材と、前記第1遮光部材と離隔している第2遮光部材とを有する、発光装置。
【請求項2】
発光素子と、
前記発光素子と電気的に接続されている一対の導電部材と、
前記発光素子を覆う封止部材と、
前記封止部材の上面に配置される遮光部材と、を備え、
前記封止部材は、上面に、平面視において前記発光素子と重ならない位置に凹部を有し、前記遮光部材は、前記凹部内に配置される、発光装置。
【請求項3】
前記凹部は、少なくとも2つ配置され、前記遮光部材は、少なくとも2つの前記凹部内に配置されている、請求項2に記載の発光装置。
【請求項4】
前記遮光部材と、前記封止部材と、を覆う、透光性部材をさらに備える、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項5】
前記透光性部材は、前記封止部材の側面の少なくとも一部をさらに覆う、請求項4に記載の発光装置。
【請求項6】
前記遮光部材は、光吸収性を有する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項7】
前記遮光部材の下面は、傾斜している、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項8】
前記一対の導電部材の一方は、前記発光素子を配置するカップ部を有し、
平面視において、前記遮光部材は、前記カップ部と重ならないように配置されている、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項9】
前記遮光部材は、前記一対の導電部材の離隔する方向において、離隔している、請求項1又は請求項3に記載の発光装置。
【請求項10】
前記封止部材は、上面に、平面視において前記発光素子と重ならない位置に凹部を有し、
前記遮光部材は、前記凹部内に配置される、請求項1に記載の発光装置。
【請求項11】
前記遮光部材は、前記一対の導電部材の上面から200μm以上500μm以下に配置されている、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項12】
前記封止部材の外形は、平面視において弧状部を有し、
前記遮光部材の外形の一部は、前記封止部材の前記弧状部に沿っている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
発光装置として、砲弾型の発光装置がある。例えば特許文献1には、凸レンズ部と封止樹脂部とが別体に形成され、凸レンズ部と封止樹脂部との間に遮光部材が配置されている車両用灯具が開示されている。また、例えば特許文献2には、発光半導体装置として、レンズ部内に設けた発光素子チップからの放射光のレンズ部に至る光路に遮光性の絞りを設けた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004-063499号公報
【特許文献2】実開平01-018766号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示に係る実施形態は、配光の狭い発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態に開示される発光装置は、発光素子と、前記発光素子と電気的に接続されている一対の導電部材と、前記発光素子を覆う封止部材と、前記封止部材の上面に配置される遮光部材と、を備え、前記遮光部材は、第1遮光部材と、前記第1遮光部材と離隔している第2遮光部材とを有する。
【0006】
実施形態に開示される発光装置は、発光素子と、前記発光素子と電気的に接続されている一対の導電部材と、前記発光素子を覆う封止部材と、前記封止部材の上面に配置される遮光部材と、を備え、前記封止部材は、上面に、平面視において前記発光素子と重ならない位置に凹部を有し、前記遮光部材は、前記凹部内に配置される。
【発明の効果】
【0007】
本開示の実施形態によれば、配光の狭い発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施形態に係る発光装置を備える光源装置を例示する概略斜視図である。
図2A】実施形態に係る発光装置を例示する概略斜視図である。
図2B】実施形態に係る発光装置の一部を拡大して示す概略斜視図である。
図2C図2Bの一部を拡大して、封止部材、透光性部材を除いて示す概略斜視図である。
図3A】実施形態に係る発光装置の一部を例示する概略正面図である。
図3B】実施形態に係る発光装置の一部を例示する概略側面図である。
図3C】実施形態に係る発光装置の一部を例示する概略平面図である。
図4A】実施形態に係る発光装置の光線のシミュレーションを示す説明図である。
図4B】実施形態に係る発光装置の光線と遮光部材との関係を示す説明図である。
図5】実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャートである。
図6A】実施形態に係る発光装置の製造方法を例示する概略正面図である。
図6B】実施形態に係る発光装置の製造方法を例示する概略正面図である。
図6C図6Bの一部を拡大して例示する概略斜視図である。
図7A】実施形態に係る発光装置の製造方法を例示する概略正面図である。
図7B】実施形態に係る製造方法を例示する概略斜視図である。
図8A】実施形態に係る製造方法を例示する概略正面図である。
図8B】実施形態に係る製造方法を例示する概略斜視図である。
図9A】実施形態に係る製造方法例示する概略正面図である。
図9B】実施形態に係る製造方法例示する概略正面図である。
図10A】光源装置の一部を例示する概略平面図である。
図10B図10AのXB-XB線における断面図である。
図11A】第1変形例を例示する概略平面図である。
図11B】第2変形例を例示する概略平面図である。
図11C】第3変形例を例示する概略平面図である。
図12A】ほかの実施形態の発光装置を例示する概略正面図である。
図12B】実施形態の遮光部材の第1変形例を例示する概略正面図である。
図12C】実施形態の遮光部材の第2変形例を例示する概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
実施形態を、以下に図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す形態は、本開示に係る技術的思想を具現化するための発光装置及び発光装置の製造方法を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。なお、各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に誇張又は簡略化していることがある。また、実施形態について、「覆う」とは直接接する場合に限らず、間接的に、例えば他の部材を介して覆う場合も含む。また、X方向は、X軸に沿った方向であること、Y方向は、Y軸に沿った方向であること、Z方向は、Z軸方向に沿った方向であること、である。正方向は、各X、Y、Z方向において、特に+側に向かう方向を指す。負方向は、各X、Y、Z方向において、特に-側に向かう方向である。例えば、Y軸沿った方向かつ-側に向かう方向を、Y負方向と呼ぶ。X方向およびZ方向を含む平面をXZ平面、X方向およびY方向を含む平面をXY平面、Y方向およびZ方向を含む平面をYZ平面と呼ぶ。
【0010】
[発光装置]
実施形態に係る発光装置100を、図1から図3Cを参照しながら説明する。図1は、発光装置を備える光源装置を例示する概略斜視図である。図2Aは、実施形態に係る発光装置を例示する概略斜視図である。図2Bは、実施形態に係る発光装置の一部を拡大して示す概略斜視図である。図2Cは、図2Bの一部を拡大して、封止部材、透光性部材を除いて示す概略斜視図である。図3Aは、発光装置の一部を例示する概略正面図である。図3Bは、発光装置の一部を例示する概略側面図である。図3Cは、発光装置の一部を例示する概略平面図である。
【0011】
発光装置100は、例えば光源装置200に使用することができる。光源装置200は、発光装置100を多数整列させた装置である。
【0012】
発光装置100は、発光素子20と、一対の導電部材10と、封止部材41と、遮光部材43と、を備えている。一対の導電部材10は、発光素子20と電気的に接続されている。一対の導電部材は、第1導電部材11と第2導電部材12とを有する。封止部材41は、発光素子20を覆う。遮光部材43は、封止部材41の上面411に配置される。遮光部材43は、第1遮光部材43a1と、第1遮光部材43a1と離隔している第2遮光部材43a2とを有する。
【0013】
発光装置100において、封止部材41は、上面411に、平面視において発光素子20と重ならない位置に凹部143を有する。遮光部材43は、凹部143内に配置される。また、凹部143は、少なくとも2つ配置されている。遮光部材43は、少なくとも2つの凹部143内に配置されている。
【0014】
発光装置100は、さらに透光性部材42を備えている。透光性部材42は、遮光部材43と、封止部材41と、を覆う。以下、発光装置100の各構成について説明する。
【0015】
なお、参照する図面において、X方向は、一対の導電部材10(第1導電部材11と第2導電部材12)が並ぶ方向である。Y方向は、一対の導電部材10(第1導電部材11と第2導電部材12)が伸びる方向である。Z方向は、X方向とY方向とに直交する方向である。なお、Y方向は、上下方向として説明する場合がある。発光装置100における上方は、図面におけるY正方向として示している。
【0016】
(導電部材10)
導電部材10は、発光素子20とワイヤ21,22により電気的に接続されている。導電部材10は、外部と接続する接続端子として機能する部材である。導電部材10は、第1導電部材11と第2導電部材12とを有する。図2Cに示すように、第1導電部材11は、発光素子20が配置され、ワイヤ21を介して発光素子20に電気的に接続されている。また、第2導電部材12は、発光素子20とワイヤ21を介して電気的に接続されている。第2導電部材12は、第1導電部材11とX方向に離隔して配置されている。第1導電部材11は、例えばカソード電極であり、第2導電部材12は、例えばアノード電極である。
【0017】
第1導電部材11は、基台110を有する。基台110は、発光素子20を配置するカップ部111を有する。図3Cに示すように、カップ部111は、平面視において発光装置100の略中央に位置する。
【0018】
図2Cに示すように、カップ部111は、底面151と、底面151を囲む側壁155と、によって画定される凹部である。発光素子20は、底面151に配置される。カップ部111は、上方に向かって広がる開口を有する。側壁155の内側面152は、傾斜を有する。平面視において、カップ部111の開口の形状は、例えば円形、楕円形、またはこれらに一部又は全部を変形させた形状である。
【0019】
図3Aに示すように、カップ部111は、底面151からカップ部111の縁111aまでの高さHは、0.2mm以上0.4mm以下である。
【0020】
図2Cに示すように、カップ部111は、カップ部111の縁111aを有する。基台110の上面は、カップ部111の縁111aよりも上方に位置する平坦部を有する。基台110の平坦部は、発光素子20に接続されるワイヤ21の他端が接続される。なお、基台110の平坦部は、カップ部111の縁111aと同じ高さでもよい。第2導電部材12は、発光素子20に接続されるワイヤ22の他端が接続される平坦部を有する。
【0021】
図2Aに示すように、第1導電部材11は、接続端部114を有する。接続端部114は、基台110の下方に位置する。
【0022】
第1導電部材11及び第2導電部材12の材料としては、例えば、鉄、銅、鉄入り銅、錫入り銅や、銅めっき、金めっき、若しくは、銀めっきをした、アルミニウム、鉄、銅等、又はこれらの組み合わせが挙げられる。例えば、第1導電部材11及び第2導電部材12は、透光性部材42によって覆われる部分と、透光性部材42から露出する部分と、において、異なるめっきを有する。透光性部材42によって覆われる部分は、下地に銅を用いた銀のめっきを有する。これにより、発光素子20の発する光を反射しやすい。一方、透光性部材42から露出する部分は、錫、銅、銀または錫、銅を含むはんだめっきを有する。これにより、銀のマイグレーションの発生を低減することができる。また、銀のマイグレーションを抑制する観点から、発光素子20が配置される導電部材をカソード電極として用いることが好ましい。
【0023】
(発光素子20)
発光素子20は、第1面20Aと、第1面20Aと反対側の第2面20Bとを有する。発光素子20の第1面20Aは、導電部材10に向かい合うように配置されている。図2Cに示すように、発光素子20は、第1導電部材11のカップ部111の底面151に配置されている。
【0024】
発光素子20の形状や大きさ等は、任意のものを選択できる。例えば、発光素子20の平面視形状は正方形、長方形、六角形である。発光素子20のX方向の長さは、例えば0.15mm以上0.5mm以下である。
【0025】
発光素子20は、少なくとも半導体構造体を含み、正負一対の素子電極を有する。半導体構造体は、n側半導体層と、p側半導体層と、n側半導体層とp側半導体層とに挟まれた活性層とを含む。活性層は、単一量子井戸(SQW)構造としてもよいし、複数の井戸層を含む多重量子井戸(MQW)構造としてもよい。半導体構造体は、窒化物半導体からなる複数の半導体層を含む。窒化物半導体は、InAlGa1-x-yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)からなる化学式において組成比x及びyをそれぞれの範囲内で変化させた全ての組成の半導体を含む。活性層の発光ピーク波長は、目的に応じて適宜選択することができる。活性層は、例えば可視光または紫外光を発光可能に構成されている。
【0026】
半導体構造体は、n側半導体層と、活性層と、p側半導体層とを含む発光部を複数含んでいてもよい。半導体構造体が複数の発光部を含む場合、それぞれの発光部において、発光ピーク波長が異なる井戸層を含んでいてもよいし、発光ピーク波長が同じ井戸層を含んでいてもよい。なお、発光ピーク波長が同じとは、数nm程度のばらつきがある場合も含む。複数の発光部の発光ピーク波長の組み合わせは、適宜選択することができる。例えば、半導体構造体が2つの発光部を含む場合、それぞれの発光部が発する光の組み合わせとして、青色光と青色光、緑色光と緑色光、赤色光と赤色光、紫外光と紫外光、青色光と緑色光、青色光と赤色光、または、緑色光と赤色光などの組み合わせが挙げられる。例えば、半導体構造体が3つの発光部を含む場合、それぞれの発光部が発する光の組み合わせとして、青色光、緑色光、及び赤色光とする組み合わせが挙げられる。各発光部は、他の井戸層と発光ピーク波長が異なる井戸層を1以上含んでいてもよい。
【0027】
図3Cに示すように、発光素子20は、封止部材41の略中心に配置されている。発光素子20は、さらに、透光性部材42の略中心に配置されていることが好ましい。略中心とは、厳密な意味での中心に限られず、中心に近いと視認される程度の位置を含むものである。
【0028】
(封止部材41)
封止部材41は、発光素子20を覆っている。封止部材41は、さらに、第1導電部材11の基台110、接続端部114の一部を覆っている。封止部材41は、単層でもよいし複数層であってもよい。封止部材41は、例えば、発光素子20を覆いカップ部111の内部に配置される第1層と、基台110、接続端部114の一部を覆う第2層と、を有することができる。図3Aに示すように、封止部材41は、例えば略楕円柱形状である。封止部材41は、上面411と、下面412と、上面411と下面412とを接続する側面413と、を有する。封止部材41の上面411は、第1導電部材11の基台110の上方に位置している。
【0029】
図3Aに示すように、封止部材41の上面411は、凹部143を有する。遮光部43は、凹部143内に配置される。凹部143は、底面と側面とによって画定されている。図3Cに示すように、凹部143は、発光素子20と重ならない位置に配置されている。凹部143は、例えば2つ配置されている。発光装置100は、第1導電部材11の上方に対応する位置に第1凹部143a1を有する。また、発光装置100は、第2導電部材12の上方に対応する位置に第2凹部143a2を有する。図3Aに示すように、第1凹部143a1と、第2凹部143a2とは、左右対称であることが好ましい。これにより、発光装置100において、X正方向の配光とX負方向の配光とをそろえやすい。
【0030】
第1凹部143a1を画定する底面は、傾斜している。第2凹部143a2を画定する底面は傾斜している。第1凹部143a1を画定する底面は、ワイヤ21に沿って傾斜している。第2凹部143a2を画定する底面は、ワイヤ22に沿って傾斜している。これらにより、ワイヤ21、22と、凹部143との接触を避けて、凹部143と発光素子20との間のY方向の長さを短くすることができる。図3Aに示すように、第1凹部143a1の深さは、外側よりも内側の方が浅い。第2凹部143a2の深さは、外側よりも内側の方が浅い。第1凹部143a1及び第2凹部143a2の最も深い部分における深さは、例えば0.1mm以上0.2mm以下である。図3Bに示すように、X方向から見た第1凹部143a1を画定する底面は曲面とすることができ、あるいは平面とすることができる。第2凹部143a2を画定する底面は、第1凹部143a1と同様である。
【0031】
図3Cに示すように、第1凹部143a1の開口の形状及び第2凹部143a2の開口の形状は、例えば、直線部分と弧状部分とを有する略半円形状である。第1凹部143a1の開口の形状と第2凹部143a2の開口の形状とは、左右対称である。ここで、左右対称とは、±3%以内の形状の変動は許容されるものとする。第1凹部143a1の直線部分と、第2凹部143a2の直線部分とは、向かい合うように配置されている。第1凹部143a1の直線部分と第2凹部143a2の直線部分とは、発光素子20の直上を空けて配置されている。第1凹部143a1の直線部分及び第2凹部143a2の直線部分は、カップ部111の縁111aの一部に重なるように配置されていることが好ましい。これにより、発光素子20の発する光のうちX方向に出射する光の一部を遮光部材43によって吸収することができる。
【0032】
図3Aに示すように、封止部材41のY方向の長さは、例えば2.5mm以上4mm以下である。図3Cに示すように、封止部材41は、X方向に長軸を有する。封止部材41の長軸の長さは、例えば2.5mm以上3.4mm以下である。封止部材41の短軸の長さは、例えば1.6mm以上2.5mm以下である。封止部材41の長軸の長さと短軸の長さとの比は、例えば、1.3:1である。なお、封止部材41は、Z方向に長軸を有していてもよい。封止部材41の下面412において、封止部材41の側面413と、導電部材10と、の最短距離D1は、例えば、250μm以上である。
【0033】
封止部材41は、発光素子20が発する光に対して高い透光性を有することが好ましい。封止部材41が高い透光性を有するとは、発光素子20が発する光の発光ピーク波長に対して、50%以上好ましくは60%以上、さらに好ましくは80%以上の光透過率を有することである。封止部材41の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン等の耐候性に優れた透光性樹脂やガラス等が挙げられる。封止部材41は、光拡散材を含有してもよい。封止部材41が光拡散材を含有することで、熱応力を緩和することができる。光拡散材の屈折率は、封止部材41の屈折率と近いことが好ましい。これにより、封止部材41による光の散乱を低減し、遮光部材43による遮光効果を維持することができる。光拡散材としては、例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が挙げられる。
【0034】
(遮光部材)
遮光部材43は、発光素子20の発する光の一部を遮光するものである。図3Aに示すように、遮光部材43は、発光素子20の第2面20Bの上方を空けて配置されている。これにより、発光装置100は、発光素子20の発する光の一部を遮光部材43によって遮ることができる。そのため、発光装置100において、光は主に発光素子20の上方から出射し、発光素子20のX方向の側方からは出射されにくい。よって、発光装置100の配光を狭くすることができる。遮光部材43は、封止部材41の上面411に配置されている。遮光部材43は、第1導電部材11の上方に離隔して配置される第1遮光部材43a1と、第2導電部材12の上方に離隔して配置される第2遮光部材43a2とを有する。
【0035】
第1遮光部材43a1の平面視形状及び第2遮光部材43a2の平面視形状は、例えば略半円形状である。略半円形状は、平面視において一端の直線部分と、その直線部分から連続して他端側に湾曲する湾曲部とを有する。第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2は、略半円形の直線部分を互いに対向させて配置することが好ましい。第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2の直線部分は、平面視において、カップ部111の縁111aの一部と重なるように配置することがより好ましい。これにより、発光素子20の発する光のうちX方向に出射する光の一部を吸収することができる。
【0036】
第1遮光部材43a1は、Y方向に厚みを有する。第1遮光部材43a1は、上面と下面とを有する。第2遮光部材43a2は第1遮光部材43a1と同様である。図3Aに示すように、カップ部111の縁111aと、第1遮光部材43a1の下面のうち最も下側に位置する部分と、の間のY方向の長さは、200μm以上500μm以下であることが好ましい。また、カップ部111の縁111aと、第2遮光部材43a2の下面のうち最も下側に位置する部分と、の間のY方向の長さは、200μm以上500μm以下であることが好ましい。これらにより、発光素子20の発する光の一部を吸収しやすい。第1遮光部材43a1と第2遮光部材43a2とは、同じ高さになるように配置されることが好ましい。これにより、発光装置100において、X正方向の配光とX負方向の配光とをそろえやすい。なお、200μm以下の範囲において、第1遮光部材43a1の高さと第2遮光部材43a2の高さとは異なっていてもよい。
【0037】
また、第1遮光部材43a1の下面は、傾斜している。第1遮光部材43a1の深さは、外側よりも内側の方が浅い。第2遮光部材43a2の深さは、外側よりも内側の方が浅い。これらにより、ワイヤ21と第1遮光部材43a1との接触、ワイヤ22と第2遮光部材43a2との接触を避けて、発光素子20と第1遮光部材43a1、発光素子20と第2遮光部材43a2、の間のY方向の長さを短くすることができる。発光素子20の発する光をより遮光したい場合、第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2の厚みを厚くすることで調整することができる。
【0038】
図3Cに示すように、第1遮光部材43a1の湾曲部及び第2遮光部材43a2の湾曲部は、封止部材41の平面視形状における湾曲状態に沿った形状とすることが好ましい。つまり、封止部材41の外形は、平面視において弧状部を有し、遮光部材43の外形の一部は、封止部材41の弧状部に沿っている。これにより、遮光部材43の外形を大きくすることができる。よって、発光装置100の配光をより狭くすることができる。
【0039】
図3Cに示すように、第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2の直線部分は、発光素子20を配置するカップ部111の直径よりも大きい。これにより、カップ部111の側壁155によって反射された光を吸収することができる。さらに、第1遮光部材43a1は、直線部分の中心から湾曲部分の頂部までが、カップ部111の縁111aから第1導電部材11の平坦部を超える長さである。また、第2遮光部材43a2は、直線部分の中心から湾曲部分の頂部までが、カップ部111の縁111aから第2導電部材12の平坦部を超える長さである。これらにより、カップ部111の側壁155によって反射された光を吸収することができる。
【0040】
第1遮光部材43a1の上面は、略平坦である。また、第2遮光部材43a2の上面も、略平坦である。これらにより、封止部材41と、遮光部材43と、後述する透光性部材42との間に空気層が配置されにくくなる。
【0041】
第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2は、光を吸収することができる光吸収性を有する。第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2は、例えば、母材とする樹脂に光吸収材を含有させたものである。第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2は、例えば、発光素子20から出る光又は可視光の70%以上を吸収する材料であることが好ましく、90%以上を吸収する材料であることがより好ましい。また、第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2は、発光素子20のピーク波長に対する光透過率が40%以下であるものであってもよい。
【0042】
第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2の母材とする樹脂は、封止部材41及び透光性部材42と同様の材料を用いることができる。また、光吸収材として、カーボンブラック、顔料、染料、カーボンブラックによって着色されたガラスフィラー等を用いることができる。第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2は、例えば、シリコーン樹脂を母材とする樹脂に、光吸収材としてカーボンブラックを含有させたものを用いることができる。なお、第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2は、光反射性を有していてもよい。例えば、母材とする樹脂に光反射材として酸化チタンを含有させて用いることができる。これにより、遮光部材43において発光素子20の方向へ反射した光の一部を、カップ部111にて反射し、発光装置100の光取出しを向上させることができる。
【0043】
(透光性部材)
透光性部材42は、遮光部材43と、封止部材41と、を覆っている。透光性部材42は、封止部材41の側面413の少なくとも一部をさらに覆っていることが好ましい。図2Aに示すように、透光性部材42は、封止部材41の上面411、側面413、下面412を覆っていることがより好ましい。これにより、発光装置100における水分侵入経路を長くすることができ、発光装置100の信頼性を高めることができる。この場合、封止部材41は、透光性部材42の内部に配置されている。また、遮光部材43は、封止部材41と透光性部材42との間に配置されている。図3Aに示すように、封止部材41は、透光性部材42のY方向の長さにおける略中央に配置されている。
【0044】
図3Aに示すように、透光性部材42のY方向における最も長い長さは、例えば5.5mm以上9.5mm以下とすることができ、6.5mm以上8.2mm以下であるのが好ましい。
【0045】
透光性部材42は、レンズ部42aと、基部42bと、を有する。図3Aに示すように、透光性部材42は、Y正方向からY負方向に向かって、レンズ部42a、基部42bの順に有する。レンズ部42aと基部42bとは、一体である。なお、レンズ部42aと基部42bとは、別体でもよい。
【0046】
透光性部材42のレンズ部42aは、基部42bの上に位置する。レンズ部42aは、発光素子20より上方に位置する。図3Aに示すように、レンズ部42aはY正方向に向かって突き出る凸形状を有する。断面視において、レンズ部42aの外形は、弧状を有する。発光素子20の発する光のうち遮光部材43によって遮られない光は、レンズ部42aを通って発光装置100の外部へ出射される。
【0047】
透光性部材42の基部42bは、レンズ部42aに連続して配置されている。図2Aに示すように、基部42bは、楕円柱形状を有する。発光素子20と封止部材41は、基部42bに配置されている。
【0048】
図3Cに示すように、基部42bの平面視形状は、長軸及び短軸を有する楕円形である。基部42bは、レンズ部42aと同じ長軸及び短軸を有する。なお、基部42bは、レンズ部42aと異なる長軸及び短軸を有していてもよい。
【0049】
透光性部材42の基部42bの平面視における外形は、封止部材41の平面視における外形と相似形状である。なお、封止部材41の平面視における外形及び透光性部材42の基部42bの平面視における外形は、異なる形状であってもよい。
【0050】
平面視において、X方向の基部42bの長さは、例えば3.4mm以上4.4mm以下とすることができ、3.6mm以上4.2mm以下であるのが好ましい。また、平面視において、Z方向の基部42bの長さは、例えば2.5mm以上3.5mm以下とすることができ、2.7mm以上3.3mm以下であるのが好ましい。
【0051】
透光性部材42との材料としては、封止部材41と同様の材料を用いることができる。 なお、透光性部材42は、封止部材41と異なる材料を用いてもよい。
【0052】
透光性部材42及び封止部材41は、着色剤を含有してもよい。これにより、点灯時と非点灯時とのコントラスト比を高めることができる。
【0053】
着色剤として、顔料及び染料のいずれか1つを含むものを用いてもよい。
【0054】
着色剤としては、例えば、銅フタロシアナート、C.I.ピグメントグリーン36、N,N’-ジメチル-3,4:9,10-ペリレンビスジカルボイミドを用いることができる。また、着色剤として、顔料及び染料のいずれか1つを含むものを用いてもよい。
【0055】
顔料としては特に限定されるものではないが、例えば、無機系材料や有機系材料を用いたものがあり、以下の材料を用いたものが挙げられる。
【0056】
無機系材料として、例えば、べんがら(Fe)、鉛丹(Pb)、チタンニッケルアンチモン系酸化物、チタンニッケルバリウム系酸化物、チタンクロムアンチモン系酸化物、チタンクロムニオブ系酸化物等が挙げられる。
【0057】
有機系材料として、例えば、アントラキノン系、アゾ系、キナク導電部材ン系、ペリレン系、ジケトピロロピロール系、モノアゾ系、ジスアゾ系、ピラゾロン系、ベンツイミダゾロン系、キノキサリン系、アゾメチン系、イソインドリノン系、イソインドリン系等が挙げられる。
染料としては特に限定されるものではないが、例えば、アントラキノン系染料、メチン系染料、アゾメチン系染料、オキサジン系染料、アゾ系染料、スチリル系染料、クマリン系染料、ポルフィリン系染料、ジベンゾフラノン系染料、ジケトピロロピロール系染料、ロダミン系染料、キサンテン系染料、ピロメテン系染料等が挙げられる。
【0058】
なお、顔料及び染料は、基本的に発光素子20からの光を異なる波長に変換しないものがよい。後述するように、波長変換部材を含有させた場合に、波長変換部材に影響を及ぼさないためである。
【0059】
透光性部材42及び封止部材41は、光安定剤を含有してもよい。光安定剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリシレート系、シアノアクリレート系、ヒンダードアミン系等が挙げられる。
【0060】
透光性部材42及び封止部材41は、波長変換部材を含有してもよい。波長変換部材としては蛍光体が挙げられる。蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ce)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Lu(Al,Ga)12:Ce)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えば、Tb(Al,Ga)12:Ce)、CCA系蛍光体(例えば、Ca10(POCl:Eu)、SAE系蛍光体(例えば、SrAl1425:Eu)、クロロシリケート系蛍光体(例えば、CaMgSi16Cl:Eu)、シリケート系蛍光体(例えば、(Ba,Sr,Ca,Mg)SiO:Eu)、βサイアロン系蛍光体(例えば、(Si,Al)(O,N):Eu)若しくはαサイアロン系蛍光体(例えば、Ca(Si,Al)12(O,N)16:Eu)等の酸窒化物系蛍光体、LSN系蛍光体(例えば、(La,Y)Si11:Ce)、BSESN系蛍光体(例えば、(Ba,Sr)Si:Eu)、SLA系蛍光体(例えば、SrLiAl:Eu)、CASN系蛍光体(例えば、CaAlSiN:Eu)若しくはSCASN系蛍光体(例えば、(Sr,Ca)AlSiN:Eu)等の窒化物系蛍光体、KSF系蛍光体(例えば、KSiF:Mn)、KSAF系蛍光体(例えば、K(Si1-xAl)F6-x:Mn ここで、xは、0<x<1を満たす。)若しくはMGF系蛍光体(例えば、3.5MgO・0.5MgF・GeO:Mn)等のフッ化物系蛍光体、ペロブスカイト構造を有する量子ドット(例えば、(Cs,FA,MA)(Pb,Sn)(F,Cl,Br,I) ここで、FAとMAは、それぞれホルムアミジニウムとメチルアンモニウムを表す。)、II-VI族量子ドット(例えば、CdSe)、III-V族量子ドット(例えば、InP)、又はカルコパイライト構造を有する量子ドット(例えば、(Ag,Cu)(In,Ga)(S,Se))等を用いることができる。なお、発光装置100は、発光素子20と波長変換部材との組み合わせにより、各種の色を発光するようにしてもよい。
【0061】
[発光装置のシミュレーション]
次に、遮光部材43を配置して発光素子20を発光させた場合のシミュレーションについて、図4A及び図4Bを参照して説明する。なお、シミュレーションを行うにあたり、使用した光学シミュレーションソフトである「LightTools」(登録商標)を用いて光線追跡シミュレーションを行った。図4Aは、発光素子を体積発光光源とした場合におけるシミュレーション結果であり、300本の光線本数で示している。図4Aは、光学シミュレーションソフトにおいて、任意の本数を選択し、確率の高い光線が表示されている。また、図4Bは、発光素子左上の頂点を点光源とした場合におけるシミュレーション結果であり、11本の光線本数で示している。図4Bは、光学シミュレーションソフトにおいて、(1)任意の本数、(2)任意の光源1点、(3)放射方向、放射角、をそれぞれ選ぶことができる。この場合、光線は選んだ範囲内において確率ではなく等間隔に表示されている。いずれもカップ反射率は、100%、遮光耐反射率は、0%、封止材屈折率は、1.5、環境屈折率は、1.0とした。
【0062】
また、図4A及び図4Bでは、封止部材及び透光性部材は区別せず樹脂40として示している。図4Aにおいて、発光素子20からの光線のうち、確率的に低い経路の光は表示されていない。図4Bに示すように、発光素子20からの光線L1は、大部分が第1遮光部材43a1によって遮られている。第1遮光部材43a1によって遮られなかった光線L1aは、図4Aにおいて表示されていない。このことから、光線L1aは、確率的に低い経路であることが判断できる。
【0063】
したがって、第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2によって、発光素子20の発する光を遮ることができる。そのため、発光装置100は、発光素子20の発する光の一部を第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2によって遮ることで、発光装置100の配光を狭くすることができる。
【0064】
[発光装置の製造方法]
次に、実施形態に係る発光装置の製造方法について、図5から図9Cを参照して説明する。図5は、実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャートである。図6Aは、実施形態に係る発光装置の製造方法で導電部材の状態を示す正面図である。図6Bは、図6Aで示す導電部材に発光素子を配置した状態を示す正面図である。図6Cは、図6Bの発光素子を配置した部分を拡大して示す斜視図である。図7Aは、発光素子を覆う封止部材の状態を示す概略正面図である。図7Bは、実施形態に係る封止部材を形成した状態を示す斜視図である。図8Aは、封止部材に遮光部材を形成する状態を示す概略正面図である。図8Bは、図8Aの封止部材に遮光部材を形成した状態を示す斜視図である。図9Aは、遮光部材を有する封止部材を透光性部材で覆う状態を示す概略正面図である。図9Bは、透光性部材を形成した後に個片化した状態の発光装置を示す正面図である。
【0065】
発光装置100の製造方法は、発光素子20を有する第1導電部材11と、第1導電部材11から離れて配置され、ワイヤ21、22を介して発光素子20と電気的に接続される第2導電部材12と、を準備する工程S10と、第1導電部材11の一部及び第2導電部材12の一部を連続して覆い、かつ、発光素子を直接的又は間接的に覆う封止部材41を形成する工程S20と、封止部材41の上面411に遮光部材43を形成する工程S30と、を含む。発光装置100の製造方法は、さらに、封止部材41と、遮光部材43と、を覆う透光性部材42を形成する工程S40と、を含む。また、発光装置100の製造方法は、さらに、発光装置100に個片化する個片化工程S50を含む。
【0066】
(準備する工程)
準備する工程S10を、図6Aから図6Cに基づいて説明する。準備する工程S10は、発光素子20が配置された第1導電部材11と、第1導電部材11から離れて配置され、ワイヤ21、22を介して発光素子20と電気的に接続される第2導電部材12と、を準備する工程である。準備する工程S10は、導電部材300を準備する工程S11と、発光素子を配置する工程S12と、を含む。
【0067】
導電部材300を準備する工程S11は、図6Aに示すように、第1導電部材11及び第2導電部材12が連結部310を介して複数連結された導電部材300を準備する工程である。
【0068】
図6Bに示すように、発光素子を配置する工程S12は、準備した導電部材300の第1導電部材11のそれぞれに発光素子20を配置し、第1導電部材11及び第2導電部材12と電気的に接続する。第1導電部材11のカップ部111の底面151に、接着部材を介して発光素子20を配置する。
【0069】
図6Cに示すように、発光素子20は、ワイヤ21、22を介して第1導電部材11及び第2導電部材12と電気的に接続する。発光素子を配置する工程S12において、発光素子20と、第1導電部材11及び第2導電部材12と、を電気的に接続することで、中間体400が準備される。
【0070】
(封止部材を形成する工程)
封止部材を形成する工程S20を図7A図7Bに基づいて説明する。封止部材を形成する工程S20は、第1導電部材11の一部及び第2導電部材12の一部を連続して覆い、かつ、発光素子20を直接的又は間接的に覆う封止部材41を形成する工程である。
【0071】
まず、封止部材41を形成する工程S20は、図7Aに示すように、複数の第1凹みC11を有する第1キャスティングケースC01を準備する。第1凹みC11は、第1凸部C11a、及び、第2凸部C11bを有する。次に、第1凹みC11内に封止部材41を配置する。封止部材41の配置された第1凹みC11内に中間体400の第1導電部材11の一部及び第2導電部材12の一部を挿入する。第1凹みC11に中間体400を挿入した状態で封止部材41を硬化させる。封止部材を硬化した後、第1キャスティングケースC01から中間体400を取り外す。これにより、図7Bに示す、封止部材41が形成された中間体400を得ることができる。図7Bに示すように、封止部材41が形成された中間体400は、第1凸部C11aに対応する位置に第1凹部143a1、第2凸部C11bに対応する位置に第2凹部143a2が形成されている。
【0072】
(遮光部材を形成する工程)
遮光部材を形成する工程S30を図8A図8Bに基づいて説明する。遮光部材を形成する工程S30は、封止部材41の上面411に遮光部材43を形成する工程である。封止部材を形成する工程S20において形成された第1凹部143a1、第2凹部143a2に、遮光部材43を配置する。遮光部材43は、封止部材41を形成した中間体400を治具で固定し、例えば、充填装置のノズルNSを用いて、第1凹部143a1及び第2凹部143a2内に遮光部材43を配置する。配置した遮光部材43を硬化することで、図8Bに示す遮光部材43が形成された中間体400を得ることができる。なお、予め成形された遮光部材43を、接着材等を用いて第1凹部143a1、第2凹部143a2に配置してもよい。
【0073】
(透光性部材を形成する工程)
透光性部材を形成する工程S40を図9A図9Bに基づいて説明する。透光性部材を形成する工程S40は、封止部材41と、遮光部材43と、を覆う透光性部材42を形成する工程である。
【0074】
まず、透光性部材を形成する工程S40は、第2凹みC12を有する第2キャスティングケースC02を準備する。図9Aに示すように、第2キャスティングケースC02は、複数の第2凹みC12を有する。次に、第2凹みC12内に透光性部材42を配置する。
透光性部材42の配置された第2凹みC12内に中間体400の封止部材41を挿入する。第2凹みC12に中間体400を挿入した状態で透光性部材42を硬化させる。透光性部材42を硬化した後、第2キャスティングケースC02から中間体400を取り外す。これにより、図9Bに示す透光性部材42が形成された中間体400を得ることができる。
【0075】
(個片化工程)
個片化工程を図9Bに基づいて説明する。個片化工程S50は、発光装置100に個片化する工程である。中間体400は、連結部310によって連結されている。連結部310を切り離した後、発光装置100に個片化される。
【0076】
次に、発光装置100が使用されている光源装置200について、図10A、10Bを参照して説明する。図10Aは、実施形態に係る発光装置を整列させて形成した光源装置を部分的に示す平面図である。図10Bは、図10AのXB-XB線における断面図である。
【0077】
図10Aに示すように、光源装置200は、複数の発光装置100と、実装基板60と、を備えている。複数の発光装置100は、実装基板60に配置される。光源装置200は、複数の発光装置100が、X方向及びZ方向に整列して配置されている。平面視において、発光装置100の第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2が、光源装置200のX方向に平行となるように配置されている。
【0078】
図10Aに示すように、光源装置200は、青色光を発光する第1発光装置100a、赤色光を発光する第2発光装置100b及び緑色光を発光する第3発光装置100cが配置されている。光源装置200は、発光装置100a、100b、100cを三角形の頂点の位置にそれぞれ配置する。光源装置200は、発光装置100a、100b、100cの1組を1画素として多数並べることで、フルカラー表示が可能である。発光装置100a、100b、100cの配置する順序は、限定されない。各組3つの発光装置のうち、緑色光を発光する発光装置100bを中央に配置することが好ましい。最も輝度を必要とする波長の光を出射する発光装置を中央に配置することで、良好な白色を得ることができるからである。
【0079】
光源装置200は、X方向に出射する光を遮光することができる発光装置100を有する。これにより、光源装置200は、遮光するための部材を別途備える必要がない。
【0080】
図10Bに示すように、光源装置200は、さらに防水部材70を備える。防水部材70は、透光性部材42の一部を埋設する。また、防水部材70は、隣り合う発光装置100間に配置されていることで、発光装置100及び実装基板60を水等から保護する。
【0081】
[透光性部材及び封止部材の変形例]
次に、透光性部材及び封止部材の変形例について、図11Aから図11Dを参照して説明する。図11Aは、実施形態の透光性部材及び封止部材の第1変形例を示す平面図である。図11Bは、実施形態の透光性部材及び封止部材の第2変形例を示す平面図である。図11Cは、実施形態の透光性部材及び封止部材の第3変形例を示す平面図である。なお、既に説明した構成は同じ符号を付して適宜説明を省略する。
【0082】
図11Aに示すように、発光装置100A1は、封止部材41の平面視形状が円形で、かつ、透光性部材42の平面視形状が円形である点で、発光装置100と異なっている。その他の点については、発光装置100と共通である。発光装置100A1において、第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2の湾曲部分の形状は、封止部材41の円形と同心円となる円弧状である。
【0083】
図11Bに示すように、発光装置100A2は、封止部材41の平面視形状が円形で、透光性部材42の平面視形状が楕円形である点で、発光装置100と異なっている。そのほかの点については、発光装置100と共通である。透光性部材42の平面視形状は、Z方向に短軸を有しX方向に長軸を有する楕円形である。
【0084】
図11Cに示すように、発光装置100A3は、封止部材41の平面視形状が楕円形で、透光性部材42の平面視形状が円形である点で、発光装置100と異なっている。そのほかの点については、発光装置100と共通である。封止部材41の平面視形状は、Z方向に短軸有し、X方向に長軸を有する楕円形である。第1遮光部材43a1及び第2遮光部材43a2の湾曲部分の形状は、封止部材41の楕円形に沿った形状を有する。
【0085】
図12Aは、ほかの実施形態の発光装置を例示する概略正面図である。発光装置100Aは、透光性部材を備えていない点で、発光装置100と異なっている。以上説明した各発光装置100、100A1から100A3は、透光性部材を備えていない構成としてもよい。
【0086】
[遮光部材の変形例]
次に、図12B及び図12Cに示すように、遮光部材の変形例について説明する。図12Bは、実施形態の遮光部材の第1変形例を示す正面図である。図12Cは、実施形態の遮光部材の第2変形例を示す正面図である。なお、既に説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。
【0087】
発光装置100Bは、第2導電部材12の上方にのみ遮光部材43Bが配置されている点で、発光装置100と異なっている。図12Bに示すように、発光装置100Bは、封止部材41Bの上面411に遮光部材43Bを備えている。これにより、発光装置100Bは、発光素子20のX負方向の側方からは出射されにくい。また、発光装置100Bは、透光性部材42を備えていない構成として図示しているが、透光性部材42を配置してもよい。そのほかの点については、発光装置100と共通である。
【0088】
発光装置100Cは、封止部材41の上面411から第1遮光部材43a1、第2遮光部材43a2が突き出ている点で、発光装置100と異なっている。図12Cに示すように、発光装置100Cの封止部材41の上面411は、平坦である。遮光部材43Cは、平坦な封止部材の上面411に配置されている。第1遮光部材43c1及び第2遮光部材43c2の厚みは一定である。また、発光装置100Cは、透光性部材42を備えていない構成として図示しているが、透光性部材42を配置することとしてもよい。そのほかの点については、発光装置100と共通である。
【0089】
発光装置100、100A1、100A2、100A3、100A、100B、100Cは、表面実装型の発光装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0090】
本開示の実施形態に係る発光装置及び光源装置は、屋外用ディスプレイに好適に利用することができる。その他、本開示の実施形態に係る発光装置及び光源装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、屋内用ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置等に利用することができる。
【0091】
本開示は、次の各項の実施形態を含む。
[項1]
発光素子と、
前記発光素子と電気的に接続されている一対の導電部材と、
前記発光素子を覆う封止部材と、
前記封止部材の上面に配置される遮光部材と、を備え、
前記遮光部材は、第1遮光部材と、前記第1遮光部材と離隔している第2遮光部材とを有する、発光装置。
[項2]
発光素子と、
前記発光素子と電気的に接続されている一対の導電部材と、
前記発光素子を覆う封止部材と、
前記封止部材の上面に配置される遮光部材と、を備え、
前記封止部材は、上面に、平面視において前記発光素子と重ならない位置に凹部を有し、前記遮光部材は、前記凹部内に配置される、発光装置。
[項3]
前記凹部は、少なくとも2つ配置され、前記遮光部材は、少なくとも2つの前記凹部内に配置されている、項2に記載の発光装置。
[項4]
前記遮光部材と、前記封止部材と、を覆う、透光性部材をさらに備える、項1から項3のいずれか一項に記載の発光装置。
[項5]
前記透光性部材は、前記封止部材の側面の少なくとも一部をさらに覆う、項1から項4のいずれか一項に記載の発光装置。
[項6]
前記遮光部材は、光吸収性を有する、項1から項5のいずれか一項に記載の発光装置。
[項7]
前記遮光部材の下面は、傾斜している、項1から項6のいずれか一項に記載の発光装置。
[項8]
前記一対の導電部材の一方は、前記発光素子を配置するカップ部を有し、
平面視において、前記遮光部材は、前記カップ部と重ならないように配置されている、項1から項7のいずれか一項に記載の発光装置。
[項9]
前記遮光部材は、前記一対の導電部材の離隔する方向において、離隔している、項1から項8のいずれか一項に記載の発光装置。
[項10]
前記封止部材は、上面に、平面視において前記発光素子と重ならない位置に凹部を有し、
前記遮光部材は、前記凹部内に配置される、項1から項9のいずれか一項に記載の発光装置。
[項11]
前記遮光部材は、前記一対の導電部材の上面から200μm以上500μm以下に配置されている、項1から項10のいずれか一項に記載の発光装置。
[項12]
前記封止部材の外形は、平面視において弧状部を有し、
前記遮光部材の外形の一部は、前記封止部材の前記弧状部に沿っている項1から項11のいずれか一項に記載の発光装置。
【符号の説明】
【0092】
10、300 導電部材
11 第1導電部材
110 基台
111 カップ部
114 接続端部
12 第2導電部材
151 底面
152 内側面
155 側壁
20 発光素子
20A 第1面
20B 第2面
21 ワイヤ
22 ワイヤ
41 封止部材
411 上面
412 下面
413 側面
42 透光性部材
42a レンズ部
42b 基部
43 遮光部材
43a1 第1遮光部材
43a2 第2遮光部材
143 凹部
143a1 第1凹部
143a2 第2凹部
60 実装基板
70 防水部材
100 発光装置
200 光源装置
310 連結部
400 中間体
C01 第1キャスティングケース
C02 第2キャスティングケース
C11 第1凹み
C12 第2凹み
図1
図2A
図2B
図2C
図3A
図3B
図3C
図4A
図4B
図5
図6A
図6B
図6C
図7A
図7B
図8A
図8B
図9A
図9B
図10A
図10B
図11A
図11B
図11C
図12A
図12B
図12C