專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光器件和面發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件和面發(fā)光器件，涉及例如能夠作為液晶顯示裝置的背光和鍵鈕照明光源或者平面型照明裝置等使用的面發(fā)光器件以及適用于該面發(fā)光器件的側(cè)面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
近幾年，采用液晶顯示裝置的電視機(jī)和微機(jī)等的需求量正在擴(kuò)大，對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光器件的大型化和高精密化要求也越來(lái)越高。為了滿足這些要求，不可缺少的是能夠作為液晶顯示裝置的背光源使用的大功率半導(dǎo)體發(fā)光器件。另一方面，在便攜機(jī)用的液晶顯示裝置和鍵鈕照明裝置中必須使裝置小型化，因此，必須有光的外部取出效率高的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
通常，在液晶顯示器件等面發(fā)光型顯示器件中，從安裝了半導(dǎo)體發(fā)光元件(以下稱為L(zhǎng)ED芯片(發(fā)光二極管))的半導(dǎo)體發(fā)光器件中發(fā)出的光(白色光或可見光)射入到由丙烯樹脂等透光性材料構(gòu)成的導(dǎo)光板內(nèi)。射入到導(dǎo)光板內(nèi)的入射光的一部分直接射入到光擴(kuò)散板內(nèi)，其余的入射光在由反射板反射后射入到擴(kuò)散板內(nèi)。射入到擴(kuò)散板內(nèi)的光進(jìn)行擴(kuò)散，例如均等地射入到在其上部設(shè)置的液晶顯示部(例如，專利文獻(xiàn)1)。
作為用于這種顯示器件的光源，過(guò)去廣泛采用冷陰極管，但其存在有小型化困難和壽命短等問(wèn)題。對(duì)此，由于發(fā)出紫外光和蘭色光的LED芯片技術(shù)進(jìn)步，解決了這些問(wèn)題，期待將LED芯片用作背光源的半導(dǎo)體發(fā)光器件實(shí)用化。
然而，通常，LED的發(fā)光散射在芯片上面和側(cè)面上，所以，不能夠直接高效地射入導(dǎo)光板內(nèi)，對(duì)于顯示器件的大型化和高效率化，有很多需要解決的問(wèn)題。
在把LED芯片粘接在半導(dǎo)體發(fā)光器件的外殼上，把從LED芯片上面來(lái)的光主要射入到導(dǎo)光板內(nèi)的情況下，LED芯片上面與導(dǎo)光板側(cè)面相對(duì)置。作為液晶顯示裝置，為了大型化和高精密化，需要增大作為背光光源的半導(dǎo)體發(fā)光器件的輸出功率，所以，必然要把LED芯片的一邊增大到1毫米以上。但是，液晶顯示裝置為了薄型化，導(dǎo)光板越薄越好，最好其厚度例如達(dá)到0.5～2毫米。因此，若增大LED芯片面積，則從LED芯片上面發(fā)出的光束尺寸大大超過(guò)導(dǎo)光板厚度。也就是說(shuō)，使從芯片上面發(fā)射的光射入到導(dǎo)光板側(cè)面的結(jié)構(gòu)受到限制。
對(duì)此，具有所謂“側(cè)面發(fā)光型”LED。這是不從芯片上面，而從側(cè)面取出發(fā)光的形式。作為側(cè)面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光器件，已公開的結(jié)構(gòu)是設(shè)置從LED芯片的后方起將上方覆蓋為半圓球狀的反射體，從前方取出芯片的發(fā)光(例如專利文獻(xiàn)2)。
但是，在連LED芯片上方都用半圓球狀的反射板覆蓋時(shí)，取出光線的開口尺寸增大，不容易從薄的導(dǎo)光板側(cè)面高效地引入光線。并且，從LED芯片向橫向發(fā)出的光不一定能夠高效地引入到導(dǎo)光板內(nèi)，這一點(diǎn)也有改善的余地。
<專利文獻(xiàn)1>特開2002-216525號(hào)公報(bào)<專利文獻(xiàn)2>特開平10-125959號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高性能的半導(dǎo)體發(fā)光器件以及利用它的面發(fā)光器件，所述半導(dǎo)體發(fā)光器件取出并控制向LED芯片的側(cè)面方向的發(fā)射光強(qiáng)度，使光也高效率地射入到半導(dǎo)體發(fā)光單元的薄導(dǎo)光板內(nèi)的。
根據(jù)本發(fā)明的一種方式，能夠提供這樣一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于，具有第1支持體；半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有發(fā)光層，該導(dǎo)體發(fā)光元件設(shè)在上述第1支持體的主面上，上述發(fā)光層與上述第1支持體的主面相平行；第2支持體，具有在上述主面上對(duì)上述半導(dǎo)體發(fā)光元件周圍的一部分進(jìn)行包圍、并反射從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的壁面，在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的上述周圍的其余的一部分具有開口；以及密封樹脂，充填由上述壁面包圍的空間，并密封上述半導(dǎo)體元件。
并且，根據(jù)本發(fā)明的另一方式，能夠提供這樣一種面發(fā)光器件，其特征在于，具有安裝基板；反射板，設(shè)在上述安裝基板的上面；導(dǎo)光板，設(shè)在上述反射板的上面；擴(kuò)散板，設(shè)在上述導(dǎo)光板的上面；以及權(quán)利要求1～4項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，設(shè)在上述安裝基板的上面，把從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光引導(dǎo)到上述導(dǎo)光板中。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供高輸出、具有最佳指向特性的側(cè)面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光器件，安裝了該半導(dǎo)體發(fā)光器件的面發(fā)光器件能夠在大面積上以高亮度發(fā)出均勻的光。其結(jié)果，不限于大型、高精密的液晶顯示裝置和鍵鈕照明，而且能夠提供大面積、無(wú)“閃爍”、省能源、長(zhǎng)壽命的平面型照明裝置等，在產(chǎn)業(yè)上的優(yōu)點(diǎn)很多。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是包括LED芯片在內(nèi)的水平剖視圖。
圖3是表示粘接LED芯片10的安裝面的模式平面圖。
圖4是表示LED芯片10是倒裝片時(shí)的芯片背面圖形的一例的模式圖。
圖5是表示LED芯片10的斷面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖6是表示LED芯片10的斷面結(jié)構(gòu)的另一具體例的模式圖。
圖7是表示圖5所示的LED芯片的指向特性的曲線圖。
圖8是表示安裝了圖5所示的LED芯片10A的半導(dǎo)體發(fā)光器件50(圖1～圖2所示的結(jié)構(gòu))的垂直方向的指向特性的曲線圖。
圖9是表示半導(dǎo)體發(fā)光器件50的水平方向的指向特性的曲線圖。
圖10是表示圖6所示的LED芯片10B的垂直方向的指向特性的曲線圖。
圖11是表示安裝了LED芯片10B的半導(dǎo)體發(fā)光器件50(圖1～圖3所示的結(jié)構(gòu))的垂直方向發(fā)光的指向特性的曲線圖。
圖12是將本發(fā)明實(shí)施方式的面發(fā)光器件應(yīng)用于液晶顯示裝置中的具體例的垂直剖視圖。
圖13是將本發(fā)明實(shí)施方式的面發(fā)光器件應(yīng)用于液晶顯示裝置中的具體例的水平面圖。
圖14是表示本發(fā)明者在完成本發(fā)明的過(guò)程中研究的比較例的液晶顯示裝置用面發(fā)光器件的模式剖視圖。
圖15是表示采用本發(fā)明實(shí)施方式的面發(fā)光器件的液晶顯示裝置的平面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖16是本發(fā)明實(shí)施方式的變型例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的模式立體圖。
圖17是本發(fā)明實(shí)施方式的變型例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的水平剖視圖。
圖18是本發(fā)明實(shí)施方式的第2變型例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的模式立體圖。
圖19是本發(fā)明第3變型例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的模式平面圖。
圖20是表示水平指向特性的曲線圖。
圖21是表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件50的具體例的立體圖。
圖22是表示從本發(fā)明具體例的半導(dǎo)體發(fā)光器件發(fā)出的光的垂直方向指向特性的曲線圖。
圖23是將本發(fā)明的具體例的面發(fā)光器件應(yīng)用于液晶顯示裝置中的具體例的垂直剖視圖。
圖24是將本發(fā)明具體例的面發(fā)光器件應(yīng)用于液晶顯示裝置中的具體例的水平平面圖。
圖25是表示設(shè)置了凸面鏡狀的反射板212的具體例的模式立體圖。
圖26是表示在密封樹脂上面被覆反射膜的半導(dǎo)體發(fā)光器件的模式剖視圖。
圖27是說(shuō)明圖26所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法的模式圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖。
此外，圖2是包含LED芯片的水平剖視圖。
在上面設(shè)有導(dǎo)電部的第1支持體80的上面90上，粘接了LED芯片10。如下所述，LED芯片10被倒裝(flip chip)，或者用未圖示的導(dǎo)線確保電連接。LED芯片10具有包含發(fā)光層的半導(dǎo)體層被層疊的結(jié)構(gòu)。并且，該發(fā)光層設(shè)置成與第1支持體80的上面90相平行。而且，此處的“平行”不限于數(shù)學(xué)上嚴(yán)格的平行，包括工業(yè)上可稱為“平行”的范圍。例如在LED芯片10的下面上所設(shè)置的粘接劑的厚度不均勻和支持體上面90的凹凸等所引起的輕微傾斜等，也包括在本申請(qǐng)說(shuō)明書中的“平行”的范圍內(nèi)。
第1支持體80例如由陶瓷或有機(jī)材料或金屬等形成。并且，第2支持體95與第1支持體80粘接，把LED芯片10周圍的約半個(gè)多圓周圍了起來(lái)。第2支持體95也由陶瓷或有機(jī)材料或金屬等形成。并且，第1支持體80和第2支持體95例如由銀焊料等粘接。
在第2支持體95的側(cè)面中的與LED芯片10相對(duì)置的部分設(shè)置反射部110，該反射部110具有實(shí)施了鍍銀等的大致半圓狀的水平斷面，該反射部110反射來(lái)自LED芯片10的光，來(lái)增強(qiáng)來(lái)自第2支持體開口部13的發(fā)射光強(qiáng)度。而且，在本申請(qǐng)說(shuō)明書中，“大致半圓狀“是指不僅半圓狀，而且包括橢圓狀和其他拋物線曲面等接近半圓狀的各種曲面的總稱。再者，LED芯片10的周圍，即由第2支持體95彎曲的反射部110所包圍的空間被透光性樹脂適當(dāng)密封。
以下，說(shuō)明本實(shí)施例的半導(dǎo)體發(fā)光器件中的光發(fā)射方向。在圖1和圖2中，如箭頭標(biāo)記S1～S3所示，光從LED芯片10向大致水平方向(相對(duì)于上面90大致水平的方向)發(fā)射，通過(guò)樹脂30，從開口部13向外部取出。并且，從LED芯片10向反射部110發(fā)射的光也作為反射光R1～R3從開口部13向外部取出。如后所述，發(fā)射光的垂直方向(與上面90相垂直的方向)的指向性取決于LED芯片10的結(jié)構(gòu)。所以，向斜上方的發(fā)射光(用箭頭標(biāo)記SU表示)的強(qiáng)度的比率能夠根據(jù)LED芯片10的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行控制。
并且，在該具體例的情況下，大致正方形狀的LED芯片10安裝為其各邊相對(duì)于開口部130的開口端大致傾斜45度左右。也就是說(shuō)，LED芯片10的側(cè)面相對(duì)于開口部130約傾斜45度左右。這樣一來(lái)，在圖1和圖2中，如箭頭標(biāo)記S2、S3所示，能夠使光從LED芯片10向水平方向按廣角進(jìn)行發(fā)射。其結(jié)果，如后所述，能夠獲得在水平方向上具有寬度較寬的均勻性的發(fā)光強(qiáng)度分布。
圖3是表示粘接LED芯片10的安裝面的模式平面圖。
也就是說(shuō)，在第1支持體80的上面90上，設(shè)有用于和LED芯片10的陰極電極相連接的導(dǎo)電部124、以及用于和陽(yáng)極電極相連接的導(dǎo)電部126。在第1支持體80上粘接的第2支持體95上，設(shè)有穿通孔122、128。在第2支持體95的上面100上，設(shè)有用于通過(guò)穿通孔122而與LED芯片10的陰極相連接的導(dǎo)電部120、以及用于通過(guò)穿通孔128而與LED芯片的陽(yáng)極相連接的導(dǎo)電部130。
圖4是表示LED芯片10是倒裝片時(shí)的芯片背面圖形的一例的模式圖。在LED芯片10的背面形成有陽(yáng)極134和陰極132。這些電極分別與支持體80的導(dǎo)電部124、126相連接。
而且，LED芯片10的電極也可以不是倒裝結(jié)構(gòu)，而是分別設(shè)置在芯片上面和下面上。在此情況下，能夠利用未圖示的引線焊接方法來(lái)連接LED芯片電極和支持體的導(dǎo)電部。
圖5是表示LED芯片10的斷面結(jié)構(gòu)的模式圖。
該LED芯片10A具有基片154和半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)164。半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)164可由以下各層來(lái)形成例如，發(fā)出500～800毫微米左右的可見光的InGaAlP類活性層160、以及在該活性層160的上下設(shè)置的InGaAlP類包層158、162。并且，基板154可由對(duì)從InGaAlP類活性層160發(fā)出的光的波長(zhǎng)透明透明的GaP形成。在此情況下，GaP基板154對(duì)半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)164能夠用直接接合技術(shù)來(lái)進(jìn)行晶片粘接。
在半導(dǎo)體多層結(jié)構(gòu)164的下面和基板154的上面上，分別設(shè)有電極166、150。此外，在透明GaP基板154的側(cè)面156被設(shè)定有錐度。也就是說(shuō)，側(cè)面156相對(duì)于基板154的主面(層疊有電極150的面)，從垂直方向傾斜。并且，也可以在其側(cè)面156的表面上設(shè)置用于防止全反射的微細(xì)凹凸等。
通過(guò)如上所述使基板154的側(cè)面156傾斜，能夠增加朝向斜上方的光SU的強(qiáng)度成分。所以，在減弱垂直方向的指向性，獲得寬廣分布的情況下，可以采用圖5所示結(jié)構(gòu)的LED芯片10A。
圖6是表示LED芯片的斷面結(jié)構(gòu)的另一具體例的模式圖。
也就是說(shuō)，在該具體例的情況下，基板154的側(cè)面156形成為相對(duì)于主面大致垂直。并且，還在基板154的上面的整面上設(shè)有由光反射性金屬構(gòu)成的電極150。這樣一來(lái)，從LED芯片10B向斜上方發(fā)出的光(圖1、圖5中的光SU)的強(qiáng)度比減小，從側(cè)面156向水平方向發(fā)射的光S1～S3的成分增加。也就是說(shuō)，在垂直方向的強(qiáng)度分布中能夠獲得很強(qiáng)的指向性。
而且，關(guān)于圖5和圖6說(shuō)明的層疊結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體材料等只不過(guò)是一例。除這些具體例外，例如若作為L(zhǎng)ED芯片10的材料而采用InGaN類材料，則能夠獲得從波長(zhǎng)380～570毫微米左右的從紫外光到黃色光范圍的發(fā)光。在此情況下，若使螢光粉適當(dāng)分散到密封樹脂30中，利用激活的螢光粉來(lái)進(jìn)行波長(zhǎng)變換，則能夠獲得白色光等所需波長(zhǎng)的發(fā)射光。
圖7是表示圖5所示的LED芯片的指向特性的曲線圖。也就是說(shuō)，該圖表示LED芯片10A的與基板154的主面(形成有電極150的面)相垂直的方向的指向特性，圓形曲線的徑向表示相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度。通過(guò)使基板154的側(cè)面156傾斜，使電極150減小，能夠增強(qiáng)向上方或斜上方發(fā)射的光的成分。在該具體例的情況下，發(fā)光強(qiáng)度為最大值的0.5(50％)的角度，單側(cè)約為80度(兩側(cè)為160度)，即能夠獲得向上方均勻擴(kuò)散的光強(qiáng)度分布。
圖8是表示安裝了圖5所示的LED芯片10A的半導(dǎo)體發(fā)光器件50(圖1～圖2所示的結(jié)構(gòu))的垂直方向的指向特性的曲線圖。也就是說(shuō)，該圖表示與支持體80的上面90相垂直的方向的指向特性。
利用LED芯片10A背面上所設(shè)置的反射部110的光反射作用，能夠增強(qiáng)面向前面(水平方向)的光輸出。其結(jié)果，光的強(qiáng)度分布，能夠獲得向前面方向偏轉(zhuǎn)的指向特性。
圖9是示出該半導(dǎo)體發(fā)光器件50的水平方向的指向特性的一例的曲線圖。通過(guò)以包圍LED芯片10A的方式設(shè)置的反射部110的反射作用，能夠獲得向前面(開口部130)擴(kuò)展的指向特性。尤其，如前面對(duì)圖1和圖2所述那樣，大致正方形狀的LED芯片10的各邊被設(shè)置為相對(duì)于開口部130的開口端大致傾斜45度，從而能夠使水平方向的發(fā)光強(qiáng)度分布在廣角內(nèi)均勻一致。在圖9所示的具體例的情況下，相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度為0.5的半值角θ1/2約為65度(兩側(cè)為130度)。
以下說(shuō)明利用圖6所示的LED芯片10B時(shí)的指向特性。
圖10是表示圖6所示的LED芯片10B的垂直方向的指向特性的曲線圖。
通過(guò)使基板154的側(cè)面156形成為垂直，而且用反射性電極150覆蓋整個(gè)上面，能夠把發(fā)光集中到側(cè)面上。其結(jié)果，能夠抑制從LED芯片10B向上方的發(fā)光，在側(cè)面上獲得強(qiáng)偏轉(zhuǎn)的發(fā)光強(qiáng)度分布。
圖11是表示安裝了LED芯片10B的半導(dǎo)體發(fā)光器件50(圖1～圖2所示的結(jié)構(gòu))的垂直方向的發(fā)光的指向特性的曲線圖。
對(duì)應(yīng)于LED芯片10B的指向特性向水平方向偏轉(zhuǎn)，從半導(dǎo)體發(fā)光器件50發(fā)出的光的指向特性也向水平方向(前面方向)強(qiáng)偏轉(zhuǎn)。而且，在此情況下，半導(dǎo)體發(fā)光器件50的水平方向的指向特性因反射部110的反射作用而與圖9所示相同，獲得在廣角內(nèi)擴(kuò)展的強(qiáng)度分布。
以下，說(shuō)明安裝了本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件50的面發(fā)光器件。
圖12是將本實(shí)施方式的面發(fā)光器件應(yīng)用于液晶顯示裝置中的具體例的垂直剖視圖，圖13是其水平平面圖。而且，圖12表示圖13的B-B′線斷面，圖13表示圖12的A-A′線斷面。
半導(dǎo)體發(fā)光器件50具有安裝基板208、以及在其上面設(shè)置的半導(dǎo)體發(fā)光器件50。在安裝基板208上形成電極圖形203A、203B，在這些電極圖形上粘接有半導(dǎo)體發(fā)光器件50，并使第1支持體80位于上側(cè)。關(guān)于圖3所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件50的導(dǎo)電部120、130分別與安裝基板208的電極圖形203A、203B連接，能夠向LED芯片10供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電力。
并且，在安裝基板208上，粘接有依次設(shè)置了反射板204、導(dǎo)光板205和擴(kuò)散板206的層疊體，構(gòu)成面發(fā)光器件。在該面發(fā)光器件上設(shè)有液晶顯示部207。反射板204具有反射從半導(dǎo)體發(fā)光器件50或?qū)Ч獍?05射入的光、并使其返回到導(dǎo)光板205的作用。導(dǎo)光板205具有引導(dǎo)從半導(dǎo)體發(fā)光器件50導(dǎo)入的光、使其在空間上擴(kuò)散的作用。擴(kuò)散板206具有使從導(dǎo)光板205中取出的光擴(kuò)散、并作為均勻發(fā)光發(fā)出的作用。
具有上述圖7～圖11所述的指向特性的光從半導(dǎo)體發(fā)光器件50發(fā)出后，射入到導(dǎo)光板205的側(cè)面。這時(shí)，來(lái)自半導(dǎo)體發(fā)光器件50的光中，在圖12中向斜上方的成分直接向擴(kuò)散板206前進(jìn)，更均勻地?cái)U(kuò)散后射入到液晶顯示部207內(nèi)。
并且，在圖12中，從半導(dǎo)體發(fā)光器件50向下發(fā)除的光，射入到導(dǎo)光板205內(nèi)后，被下方的反射板204反射，并通過(guò)導(dǎo)光板205，在擴(kuò)散板206上更均勻地?cái)U(kuò)散，射入到液晶顯示部207內(nèi)。若入射角(α)小，則由反射板204反射后的光不射入到擴(kuò)散板206內(nèi)，而從板205的側(cè)面穿過(guò)。所以，入射角(α)有最佳范圍。若是圖7和圖8所示的指向特性，則能夠使光射入到厚度0.5～2.0mm左右的導(dǎo)光板205內(nèi)，高效率地射入到擴(kuò)散板206內(nèi)。并且，若在反射板204的表面上設(shè)置凹凸，則由于亂反射而能夠更均勻地形成到達(dá)擴(kuò)散板206上的光的分布。
并且，在本實(shí)施方式中，在安裝半導(dǎo)體發(fā)光器件50的安裝基板208的安裝面上，敷設(shè)由金屬等構(gòu)成的反射膜202。反射膜202也可以和電極圖形203A、203B中的某一個(gè)共用。
通過(guò)設(shè)置這種反射膜202，如圖12中箭頭標(biāo)記SU所示，能夠使向下方射出的光反射，可靠地射入到導(dǎo)光板205或擴(kuò)散板206上。其結(jié)果，例如，如上面關(guān)于圖7和圖8所述，即使在利用垂直方向上具有廣角分布的LED芯片的情況下，也能夠最大限度地提高從LED芯片10發(fā)射的光的利用效率。
而且，在本發(fā)明中，也可以不在安裝基板208的主面上設(shè)置反射膜202，而代之在半導(dǎo)體發(fā)光器件50的上面(密封樹脂30的上面)設(shè)置反射膜。例如以后關(guān)于圖26說(shuō)明的那樣，在密封樹脂30的上面，通過(guò)濺射等方法形成由金屬或介質(zhì)構(gòu)成的反射膜，也能夠獲得同樣的效果。
圖14是表示本發(fā)明者們?cè)谕瓿杀景l(fā)明的過(guò)程中研究的比較例的液晶顯示裝置用面發(fā)光器件的模式剖視圖。對(duì)于該圖中與關(guān)于圖1～圖13所述的相同的要素，標(biāo)注相同的標(biāo)記，其詳細(xì)說(shuō)明從略。
在該比較例中，采用從LED芯片10的上面取出光的半導(dǎo)體發(fā)光器件54。該半導(dǎo)體發(fā)光器件54設(shè)置成LED芯片10的上面與安裝基板208相垂直。也就是說(shuō)，從LED芯片10上面發(fā)出的光射入到導(dǎo)光板205的側(cè)面。在該比較例中，為了滿足液晶顯示裝置207的大型化和高精密化的要求，若使LED芯片10高輸出化，則必須使LED芯片10的一邊增大到1mm或其以上。但是，這樣一來(lái)，導(dǎo)光板205的厚度較薄，為2mm以下，所以，不能夠使來(lái)自LED芯片10的光輸出高效率地射入到導(dǎo)光板205。
對(duì)此，若采用本實(shí)施方式，則如上述圖1～圖13所示，通過(guò)采用從LED芯片的側(cè)面取出光的半導(dǎo)體發(fā)光器件，能夠控制光的指向特性，把光高效率地引入到導(dǎo)光板205內(nèi)。尤其在本具體例的情況下，通過(guò)安裝半導(dǎo)體發(fā)光器件50，使LED芯片10比第1支持板80更接近安裝基板208，能夠從薄導(dǎo)光板205的側(cè)面高效率地入射光。也就是說(shuō)，假如在LED芯片10和安裝基板208之間夾入支持體80，則LED芯片10增高的量相當(dāng)于支持體80的厚度大小。導(dǎo)光板205的厚度如前所述為2mm以下，比較薄，所以，LED芯片10比導(dǎo)光板205的側(cè)面高，不能將從LED芯片10的側(cè)面發(fā)出的光高效引入到導(dǎo)光板205。
對(duì)此，根據(jù)本具體例，通過(guò)在支持體80和安裝基板208之間設(shè)置LED芯片10，不管支持體80的厚度如何，均能夠使LED芯片10的高度達(dá)到最佳位置。其結(jié)果，能夠使光從最佳高度射入到導(dǎo)光板205內(nèi)。
圖15是表示采用本實(shí)施方式的面發(fā)光器件的液晶顯示裝置的平面結(jié)構(gòu)的模式圖。也就是說(shuō)，在該具體例的情況下，在安裝基板208上層疊反射板、導(dǎo)光板、擴(kuò)散板(未圖示)，并在其上設(shè)有液晶顯示部207。并且，沿導(dǎo)光板的長(zhǎng)邊設(shè)有多個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光器件50。作為半導(dǎo)體發(fā)光器件50，可利用關(guān)于上述圖1～圖11所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，或者作為本發(fā)明實(shí)施方式而后述的半導(dǎo)體發(fā)光器件。根據(jù)本發(fā)明，如以上對(duì)圖12和圖13所述，通過(guò)安裝側(cè)面發(fā)光型半導(dǎo)體發(fā)光器件，能夠把來(lái)自LED芯片的發(fā)光高效地引入到導(dǎo)光板側(cè)面。并且，其引入角度也容易控制在最佳范圍內(nèi)。其結(jié)果，能夠獲得均勻的高發(fā)光亮度，能夠顯示出明亮均勻的圖像顯示。
根據(jù)本發(fā)明人試制的結(jié)果，例如作為車輛導(dǎo)航用顯示器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)角尺寸為9英寸的液晶顯示裝置的情況下，若采用一邊約為1mm的高輸出型LED芯片，沿導(dǎo)光板的長(zhǎng)邊設(shè)置約15個(gè)左右的半導(dǎo)體發(fā)光器件，則可以獲得8000-10000坎德拉/平米的高亮度、發(fā)光均勻的背光。
由于本發(fā)明的面發(fā)光器件能夠獲得這樣均勻且高亮度發(fā)光，所以，不僅能夠用作液晶顯示裝置或鍵鈕等的背光，而且能夠用作照明裝置。也就是說(shuō)，通過(guò)把本發(fā)明的面發(fā)光器件設(shè)置在室內(nèi)或室外的天花板或壁面上，能夠用作外觀良好的平面型、無(wú)螢光燈閃爍，節(jié)省能源、壽命長(zhǎng)的照明裝置。
以下，說(shuō)明本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件的變形例。
圖16是本發(fā)明實(shí)施方式的變型例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的模式立體圖。圖17是其水平剖視圖。對(duì)這些附圖，對(duì)于與圖1～圖14所示相同的要素，標(biāo)注相同的標(biāo)記，其詳細(xì)說(shuō)明從略。
在本變形例中，設(shè)置在LED芯片10背后的反射部111的水平斷面形狀不是圓弧狀，而是W字形狀。這樣一來(lái)，例如，從LED芯片10發(fā)射到后方(與開口部13相反的方向)并被反射部111反射的光，不能夠不被LED芯片10遮擋而取出到外部。也就是說(shuō)，從LED芯片10向后方發(fā)射的光如圖17箭頭標(biāo)記S11、S12所示，在反射部111向離開LED芯片10的方向反射，能夠繞過(guò)LED芯片10向外部取出。如果這樣，那么在反射部111被反射的光能夠再次返回到LED芯片10，防止被LED芯片10本身遮擋。其結(jié)果，能夠進(jìn)一步改善光取出效率。
圖18是本發(fā)明實(shí)施方式的第2變型例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的模式立體圖。
為了獲得高輸出，必須增大LED芯片的面積。在本實(shí)施方式中，LED芯片10形成長(zhǎng)方形。在該LED芯片10中，形成長(zhǎng)度方向上連續(xù)的電極圖形，若連續(xù)形成電流注入?yún)^(qū)，則能夠獲得在長(zhǎng)度方向上連續(xù)的發(fā)光區(qū)。并且，另一方面，若形成長(zhǎng)度方向上離散的電極圖形，并分散地設(shè)置發(fā)光區(qū)，則能夠獲得與并排設(shè)置多個(gè)LED芯片相同的發(fā)光。
并且，在該變型例中，在第2支持體97的內(nèi)壁面上所設(shè)置的反射部112中，把LED芯片10后方部分的傾斜角度(β)適當(dāng)設(shè)定在0～90度的范圍內(nèi)。在反射部112的表面上設(shè)置金屬層等，取得高反射率。從LED芯片10向后方(背面方向)的光H12由反射部112反射而改變朝向，向上方彎曲。該反射光H3與從LED芯片10直接向上方發(fā)射的光一起朝向上方。如下所述，在LED芯片10的上方，能夠設(shè)置另外的反射板，把發(fā)射方向改為前方。而且，在該變形例中，也是LED芯片10用密封樹脂30適當(dāng)密封。
圖19是涉及本發(fā)明第3變型例的半導(dǎo)體發(fā)光器件的模式平面圖。在本變型例中，設(shè)置半圓型的反射部110，該反射部110對(duì)LED芯片10的周圍進(jìn)行包圍。并且，還設(shè)置從密封樹脂173向前方外側(cè)突出的一對(duì)凸部178，在它們之間設(shè)置凹部177。從LED芯片10向后方發(fā)射的光在半圓狀的反射部110上被反射，向前方發(fā)出。另一方面，利用設(shè)在密封樹脂173前面的凹部177，在前方中心附近使光向外側(cè)折射擴(kuò)展。并且，在斜方向上形成有凸部178，所以，在該方向上光進(jìn)行集束。其結(jié)果，如圖20所示，能夠?qū)崿F(xiàn)半值角約為80度的大范圍內(nèi)均勻的水平指向特性。能夠獲得這樣均勻的水平指向特性，在圖13所示的面發(fā)光器件中，能夠在大面積上均勻地發(fā)光。
以下，在本實(shí)施方式中進(jìn)一步說(shuō)明在垂直方向上能夠高效地射入光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
圖21是表示本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光器件50的具體例的立體圖。也就是說(shuō)，在本具體例中，在LED芯片10的上方設(shè)有反射板210。從LED芯片10向上方的光由反射板210向前方發(fā)射。在0度～90度之間適當(dāng)設(shè)定反射板210的角度，能夠控制垂直面內(nèi)的指向特性。
圖22是示出本具體例從半導(dǎo)體發(fā)光器件發(fā)出的光的垂直方向的指向特性的曲線圖?？梢岳斫庥煞瓷浒?10反射的光向前方下方發(fā)射。
圖23是將本具體例的面發(fā)光器件應(yīng)用于液晶顯示裝置的具體例的垂直剖視圖。圖24是其水平平面圖。而且，圖23表示圖24的D-D′線斷面，圖24表示圖23的C-C′線斷面。而且，關(guān)于這些附圖，對(duì)于與關(guān)于圖1～圖24所述相同的要素，也標(biāo)注相同的標(biāo)記，其詳細(xì)說(shuō)明從略。
在本具體例中，關(guān)于圖12和圖13，不同于上述具體例，在LED芯片10和安裝基板208之間設(shè)置第1支持體80。并且，從LED芯片10向上方發(fā)出的光，被反射板210反射，并引入到導(dǎo)光板205。雖然與LED芯片10的指向特性和設(shè)置關(guān)系等也有關(guān)，但反射板210例如若傾斜約20度，則反射光向下，能夠高效地射入到導(dǎo)光板205下面的反射板204內(nèi)，所以，能夠更有效地射入到液晶顯示部207內(nèi)。
圖25是表示設(shè)置了凸面鏡狀的反射板212的具體例的模式立體圖。
LED芯片10的上方所設(shè)置的反射板212具有向LED芯片10凸出的曲面，將從LED芯片10放出的光向水平方向發(fā)散的方向反射。這樣，光在水平面內(nèi)擴(kuò)展，能獲得寬的水平指向特性。
圖26是表示在密封樹脂上面被覆反射膜的半導(dǎo)體發(fā)光器件的模式剖視圖。
也就是說(shuō)，關(guān)于圖1和圖2以及圖16、圖17、圖18、圖19等，在上述半導(dǎo)體發(fā)光器件中，為了使密封樹脂173向開口部130擴(kuò)開，可以使其上面形成傾斜。并且，在密封樹脂173的上面，被覆反射膜220。反射膜220例如可以由金屬或介質(zhì)等來(lái)形成。這樣一來(lái)，同圖21所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件一樣，能夠使從LED芯片10向上方發(fā)出的光向前方反射。其結(jié)果，能夠使發(fā)光高效地導(dǎo)入到面發(fā)光器件的導(dǎo)光板側(cè)面。并且，若把密封樹脂173的上面彎曲成凸面鏡狀，則如圖25所示，能夠獲得水平方向?qū)挼闹赶蛱匦浴?br> 圖27是用于說(shuō)明圖26所示的半導(dǎo)體發(fā)光器件的制造方法的模式圖。
也就是說(shuō)，為了使密封樹脂173的上面成為傾斜面，例如圖27所示，在使框架230上所設(shè)置的半導(dǎo)體發(fā)光器件50傾斜的狀態(tài)下，滴下液狀的密封樹脂后使其固化即可。而且，這時(shí)，在各半導(dǎo)體發(fā)光器件50周圍設(shè)置未圖示的框模具，直到固化之前保持液體狀的密封樹脂，以使其不會(huì)流出。在密封樹脂173固化后，例如能夠利用濺射法在其上面被覆反射膜220。
以上參照具體例說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式。但是本發(fā)明并不限于這些具體例。
例如，可以作為半導(dǎo)體發(fā)光元件10使用的并不僅限于InGaAlP類和InGaN類，此外，也可以使用以GaN類、GaAlAs類，InP類為主的各種III-V族化合物半導(dǎo)體、以及其他II-VI族化合物半導(dǎo)體或者除此以外的各種半導(dǎo)體。
并且，通過(guò)適當(dāng)選擇混入到密封樹脂30、173內(nèi)的螢光粉的種類，可獲得任意的發(fā)光色。
此外，即使本專業(yè)人員對(duì)構(gòu)成半導(dǎo)體發(fā)光器件的LED芯片(半導(dǎo)體發(fā)光元件)、引線、密封樹脂、支持體、反射板以及構(gòu)成半導(dǎo)體發(fā)光單元的導(dǎo)光板、反射板、擴(kuò)散板等各種要素的形狀、尺寸、材質(zhì)、設(shè)置關(guān)系等進(jìn)行各種設(shè)計(jì)更改，只要是符合本發(fā)明的主要精神，均包括在本
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于具有第1支持體；半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有發(fā)光層，該導(dǎo)體發(fā)光元件設(shè)在上述第1支持體的主面上，上述發(fā)光層與上述第1支持體的主面相平行；第2支持體，具有在上述主面上對(duì)上述半導(dǎo)體發(fā)光元件周圍的一部分進(jìn)行包圍、并反射從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的壁面，在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的上述周圍的其余的一部分具有開口；以及密封樹脂，充填由上述壁面包圍的空間，并密封上述半導(dǎo)體元件。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于上述壁面從與上述主面垂直的上方看是大致半圓狀。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于從上述開口來(lái)看，上述壁面在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件后方側(cè)具有向上述半導(dǎo)體發(fā)光元件突出的部分。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于上述密封樹脂的上面未被上述第2支持體覆蓋，在上述密封樹脂的上述上面設(shè)有反射從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的反射膜。
5.一種面發(fā)光器件，其特征在于具有安裝基板；反射板，設(shè)在上述安裝基板的上面；導(dǎo)光板，設(shè)在上述反射板的上面；擴(kuò)散板，設(shè)在上述導(dǎo)光板的上面；以及權(quán)利要求1～4項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光器件，設(shè)在上述安裝基板的上面，把從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光引導(dǎo)到上述導(dǎo)光板中。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種取出并控制向LED芯片的側(cè)面方向的發(fā)射光強(qiáng)度，使光高效率地射入到半導(dǎo)體發(fā)光單元的薄導(dǎo)光板內(nèi)的高性能的半導(dǎo)體發(fā)光器件以及利用它的面發(fā)光器件。提供這樣一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其特征在于，具有第1支持體；半導(dǎo)體發(fā)光元件，具有發(fā)光層，該導(dǎo)體發(fā)光元件設(shè)在上述第1支持體的主面上，上述發(fā)光層與上述第1支持體的主面相平行；第2支持體，具有在上述主面上對(duì)上述半導(dǎo)體發(fā)光元件周圍的一部分進(jìn)行包圍、并反射從上述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的壁面，在上述半導(dǎo)體發(fā)光元件的上述周圍的其余的一部分具有開口；以及密封樹脂，充填由上述壁面包圍的空間，并密封上述半導(dǎo)體元件。
文檔編號(hào)H01L33/54GK1825647SQ20061000954
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月24日
發(fā)明者小野玲司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝