(57)【要約】  【課題】  暗輝度を引き下げることで、コントラスト比が高く、また、高精細な表示装置とすることが可能な発光装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  発光波長が異なる複数の発光素子と、発光素子が載置される複数の凹部を有する基体と、各凹部内に設けられる封止部材と、を有する発光装置であって、凹部は互いに離間するとともに、発光素子の発光波長と同系色の着色部材を含有する封止部材が設けられていることを特徴とする。  【選択図】  図１Ａ
2008311246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光波長が異なる複数の発光素子と、該発光素子が載置される複数の凹部を有する基体と、該各凹部内に設けられる封止部材と、を有する発光装置であって、
前記凹部は、互いに離間するとともに、前記発光素子の発光波長と同系色の着色剤を含有する封止部材が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記凹部は、略同一形状の開口部を有する３つの凹部からなり、各凹部にはそれぞれ緑色発光素子、赤色発光素子、青色発光素子が載置されている請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記基体は、凹部が設けられている上面が黒色である請求項１又は請求項２記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種パイロットランプ、表示装置、バックライト、ディスプレイなどの光源に利用される多色発光が可能な発光装置に関し、特に、コントラスト比が高い発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の発光ダイオード（以下、ＬＥＤとも言う）を用いた大型表示装置においては、これらの各色を例えばマトリックス状に配置させると共に、それぞれの発光色を組み合わせることによって、フルカラー表示させることができる。
【０００３】
このような表示装置は、例えば表面実装型ＬＥＤを用いる場合は、コントラスト比を大きくするために、発光部を除くパッケージの発光観測面に光吸収層を設けることが知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
また発光素子からの光を反射する基体表面に各発光色と略同一の着色部材を用いてコントラストを向上させることや（例えば特許文献２）、モールド部材中に着色部材を含有することも知られている（例えば特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８３４０５号公報
【特許文献２】特開２０００−２２２２１号公報
【特許文献３】特開平９−２８３８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２のような着色部材を用いる場合、ＬＥＤ自体が小さくなると、着色部材を設けにくくなる。特に、ＲＧＢの半導体発光素子（以下、発光素子とも言う）が搭載された多色発光のＬＥＤの場合、発光素子ごとに異なる着色部材を設けるのは困難である。これは特許文献３に記載されているような、モールド部材中に着色部材を含有させる場合も同様である。このような着色部材は、単色発光のＬＥＤには有効であるが、単色発光のＬＥＤを用いると表示装置が大型化し、また高精細の画像が得にくい。
【０００７】
そこで本発明は、暗輝度を引き下げることで、コントラスト比が高く、また、高精細な表示装置とすることが可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の目的を達成するため、本発明の発光装置は、発光波長が異なる複数の発光素子と、発光素子が載置される複数の凹部を有する基体と、各凹部内に設けられる封止部材と、を有する発光装置であって、凹部は互いに離間するとともに、発光素子の発光波長と同系色の着色部材を含有する封止部材が設けられていることを特徴とする。これにより、異なる発光波長の発光素子が高密度で配置される発光装置とすることができるため、コントラスト比が高く、かつ、より高精細な画像を表示することができる表示装置とすることができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の発光装置は、凹部は、略同一形状の開口部を有する３つの凹部からなり、各凹部にはそれぞれ緑色発光素子、赤色発光素子、青色発光素子が載置されていることを特徴とする。これにより、コントラスト比が高く高精細なフルカラー表示が可能な表示装置とすることが可能な発光装置とすることができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発光装置は、基体は、凹部が設けられている上面が黒色であることを特徴とする。これにより、よりコントラスト比の高い表示装置とすることが可能な発光装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、コントラスト比が高く、かつ、高精細な表示が可能な表示装置を実現可能な発光装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は、発光装置を以下に限定するものではない。
【００１３】
また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の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は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。尚、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誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１４】
図１Ａは、実施の形態における発光装置１００の正面図（上面図）を示し、図１Ｂは図１ＡのＸ−Ｘ‘線における断面図を示す。本実施の形態において、発光装置の基体１０１は樹脂からなり、その上面に互いに離間する３つの凹部１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃを有している。各凹部は、底面に導電部材１０２がそれぞれ露出しており、この導電部材は基体１０１内部に一部が内包されるとともに、基体側面から突出するように設けられている。突出された導電部材は、基体１０１の底面に沿うように屈曲されており、これにより基体に配された発光素子１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの導体配線として機能する。各発光素子は、樹脂や金属ペーストなどの接合部材によって導電部材１０２上に固定される。そして、導電性ワイヤ１０４により各発光素子のｐ電極及びｎ電極と導電部材とを電気的に接続している。また、これらを封止するように、基体１０１の各凹部内には樹脂などの封止部材１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃが充填されている。
【００１５】
そして、本実施の形態においては、凹部１０１Ａ（第１凹部）、１０１Ｂ（第２凹部）、１０１Ｃ（第３凹部）に載置されている発光素子が、緑色発光素子１０３Ａ、赤色発光素子１０３Ｂ、青色発光素子１０３Ｃであり、各凹部に設けられている封止部材が、それぞれ緑色着色部材が含有された封止部材１０５Ａ、赤色着色部材が含有された封止部材１０５Ｂ、青色着色部材が含有された封止部材１０５Ｃであることを特徴とする。このように、載置される発光素子の発光波長と同系色の着色部材を封止部材中に含有させることで、よりコントラスト比を向上させることができる。
【００１６】
（凹部）
凹部は、基体の上面（発光観測面）側に開口部を有するものであり、その底面には発光素子が載置可能であり、かつ、導電部材と導通を図るためのワイヤなどの接合領域を確保できるだけの大きさを備えるものである。凹部の深さとしては、少なくとも発光素子の高さよりも高くする必要があり、配光特性などの光学特性も考慮して適宜選択することができる。
【００１７】
本実施の形態においては、複数の凹部を有しており、各凹部はそれぞれ離間するように設けられる。例えば、図１Ａ、図１Ｂに示すように、同一の開口部形状の第１凹部１０１Ａ、第２凹部１０１Ｂ、第３凹部１０１Ｃを、それぞれ等間隔で離間するように配置させる。各凹部の形状は、図１Ａで示すようなトラック形状のもののほか、円形、楕円形、正方形、長方形や、その他多角形やこれらを組み合わせた形状を用いることができる。また、凹部の開口部の大きさや底面の面積、凹部側面の傾斜などは、所望の配光特性などに応じて適宜選択することができる。
【００１８】
また、他の形態として、図２Ａ、図２Ｂに示すような、基体２０１の上面に段差部２０６を有するような形状とすることもできる。凹部２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃは段差部２０６の底部において互いに離間するとともに、発光素子２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃの発光波長と同系色の着色剤を含有する封止部材２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃが設けられている。これら各凹部の上の段差部２０６には、被覆部材２０７を設けることもできる。この被覆部材２０７中に、拡散部材などを含有させることで、混色性を向上させることができる。被覆部材としては、後述の封止部材に用いられる樹脂と同様の部材を用いることができる。
【００１９】
（封止部材）
封止部材は、板状基体の上面や、凹部を有する基体に載置された半導体発光素子や導電性ワイヤなどを、塵芥、水分や外力などから保護する部材であり、発光素子からの光を透過可能な透光性を有するものが好ましい。そして、本実施の形態においては、封止部材中には、凹部に載置される発光素子の発光波長と同系色の着色部材を含有するものである。例えば、青色発光素子が載置される凹部には、青色着色部材が含有された封止部材を設ける。具体的には、図１Ａ、図１Ｂに示すように、凹部１０１Ａに緑色発光素子１０３Ａを載置し、緑色着色部材を含有する封止部材１０５Ａを設ける。同様に、凹部１０１Ｂに赤色発光素子１０３Ｂを載置し、赤色着色部材を含有する封止部材１０５Ｂを設け、凹部１０１Ｃに青色発光素子１０３Ｃを載置し、青色着色部材を含有する封止部材１０５Ｃを設ける。このように、各凹部ごとに異なる着色部材を含有した封止部材を設けることで、コントラスト比の高い発光装置とすることができる。
【００２０】
封止部材の具体的な材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂やユリア樹脂を挙げることができる。封止部材の充填量は、体発光素子、ツェナーダイオードなどの保護素子、導電性ワイヤなどが被覆される量であればよく、例えば図１Ｂに示すように、封止部材１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃを、基体１０１の上面にまで達するように充填することができる。また、封止部材としては、着色部材を含有しない封止部材を、着色部材を含有する封止部材と積層させるようにしてもよい。すなわち、凹部全体を単一の封止部材で充填するのではなく、異なる封止部材が積層されていてもよい。
【００２１】
封止部材は、加熱することで硬化されるが、この場合、全ての凹部に封止部材を充填した後に同時に加熱してもよく、これによって、少ない工程で効率よく硬化させることができる。あるいは、いずれかの凹部に封止部材を充填後に加熱し、その後に別の凹部に封止部材を充填して加熱するなど、複数の加熱工程を経てもよい。これによって、異なる色の着色部材を含有する封止部材が隣接する凹部に混入するなどの問題を低減することができる。
【００２２】
（着色部材）
封止部材中に含有させる着色部材は、発光素子の発光波長と同系色の色調を有するものであり、顔料や染料などがあげられる。封止部材中に、均一に分散されているのが好ましく、また、封止部材の硬化を阻害しにくいものが好ましい。また、光の透過性も高いものが好ましい。顔料の場合は粒径３．０μｍ以下、好ましくは２．５μｍ以下であり、封止部材に混合させる前に溶媒などに均一に分散されているものを用いるのが好ましい。これらは、用いる封止部材の組成や比重、粘度等を考慮して種々選択し、添加量についても目的や用途に応じて適宜選択することができる。
【００２３】
顔料は、上記条件を満たすようなものであれば、組成は特に問われるものではなく、有機顔料、無機顔料などを用いることができる。例えば、有機顔料としては、具体的には、青色顔料としては、フタロシアニン系、アントラキノン系などがあげられる。また、緑色顔料としては、フタロシアニン系などがあげられる。赤色顔料としては、ペリレン系、アゾレーキ系、キナクリドン系、ピロロピール系、アゾ系などがあげられる。これらは、目的に色に応じて、１種類又は数種類混合して用いることができる。
【００２４】
（基体及び導電部材）
本実施の形態において、基体は発光素子や保護素子などの電子部品を保護するとともに、これら電子部品に外部からの電流を供給するための導電部材を備えているものである。基体の形状は、表示装置として用いるため、隣接する発光装置と高密度で実装されるような形状が好ましく、四角形又はこれに近い形状を有するものが好ましい。しかしながら、特にこれに限定されるものではなく、平面視（上面視）において三角形、四角形、多角形又はこれらに近い形状とすることができる。
【００２５】
基体の材料としては、絶縁性部材が好ましく、また、発光素子からの光や、外光などが透過しにくい部材が好ましい。また、ある程度の強度を有するものが好ましく、より具体的には、セラミック、フェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡなどが挙げられる。
【００２６】
基体としてセラミックを用いることで、耐熱性の高い基体とすることができる。セラミックとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、炭化ケイ素あるいは窒化ケイ素などが好ましい。セラミックの粉体と、バインダー樹脂を混合して得られる材料をシート状に成型して得られるセラミックグリーンシートを積層させて焼成することにより、所望の形状の基体とすることができる。このとき、セラミックグリーンシートに種々の大きさのスルーホールを形成して積層することにより、凹部を有する基体とすることができる。このような基体に配される金属の下地層は、未焼成のセラミックグリーンシートの段階で、タングステン、モリブデンのような高融点金属の微粒子を含む導体ペーストを所定のパターンに塗布したものを焼成することにより得ることができる。
【００２７】
尚、セラミックを材料とする基体は、上述のように、導電部材と絶縁部を一体的に形成する他、あらかじめ焼成されたセラミックの板材に、導電部材を形成することにより形成することもできる。
【００２８】
また、凹部を有する基体は、底面と側面とを構成する基体を上記で例示したセラミック基体ように一体的に形成する他、板状基体（例えばガラスエポキシ樹脂基体）に、貫通孔を有する板状部材を貼り付けて凹部とし、その凹部内に半導体発光素子を載置可能な基体も用いることができる。
【００２９】
また、基体の材料として樹脂を用いる場合、導電部材として板状金属からなるリード端子を用いることで、射出成形などによって樹脂基体を成形することができる。この場合、基体の凹部の底面にリード端子が露出されるように成形した後に被覆部材を設けることで、上記セラミック基体と同様の構成とすることができる。また、樹脂の具体的な材料としては、絶縁性部材が好ましく、また、半導体発光素子からの光や、外光などが透過しにくい部材が好ましい。また、ある程度の強度を有するもので、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができ、より具体的には、フェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡなどが挙げられる。
【００３０】
導電部材（リード端子）の材料としては、熱伝導率の比較的大きな材料を用いるものが好ましい。このような材料で形成することにより、発光素子で発生する熱を効率的に逃すことができる。例えば、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有しているもが好ましい。さらに、比較的大きい機械的強度を有するもの、あるいは打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料が好ましい。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属又は鉄−ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅等が挙げられる。
【００３１】
また、上記基体は、コントラスト向上のために、黒色部材を設けてもよい。その場合、上面（凹部が設けられている面）を少なくとも黒色とすることで、コントラストを向上させることができる。黒色部材は、黒色の着色部材を塗布するなどの方法で容易に設けることができる他、上記基体自体を黒色としてもよい。また、その場合、凹部の側壁は反射率の高い白色材料を用いることもできる。黒色部材としては、基体そのものを黒色とする場合は、黒色添加物、例えば、カーボンを添加したＰＰＡやセラミックなどを用いることができ、また、基体の表面に塗布するようにして設ける場合は、黒色フェノールインク、黒色エポキシ樹脂などを用いることができる。
【００３２】
（発光素子）
発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、フルカラーディスプレイとして用いられる表示装置とするためには、発光装置には青色、緑色、赤色の３色の発光素子を用いる。青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。
【００３３】
また、可視光領域の光だけでなく、紫外線や赤外線を出力する発光素子とすることができる。さらには、半導体発光素子とともに、受光素子、及びそれらの半導体素子を過電圧による破壊から守る保護素子（例えば、ツェナーダイオードやコンデンサー）、あるいはそれらを組み合わせたものを搭載することができる。
【００３４】
（ダイボンド部材）
ダイボンド部材は、基体や導電部材に発光素子や保護素子などを載置させるための接合部材であり、載置する素子の基板によって導電性ダイボンド部材又は縁性ダイボンド部材のいずれかを選択することができる。例えば、絶縁性基板であるサファイア上に窒化物半導体層を積層させた半導体発光素子の場合、絶縁性でも導電性でも用いることができ、ＳｉＣ基板などの導電性基板を用いる場合は、導電性ダイボンド部材を用いることで導通を図ることができる。絶縁性ダイボンド部材としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。これらの樹脂を用いる場合は、半導体発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、半導体発光素子裏面にＡｌ膜などの反射率の高い金属層を設けることができる。この場合、蒸着やスパッタあるいは薄膜を接合させるなどの方法を用いることができる。また、導電性ダイボンド部材としては、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストや、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの半田、低融点金属等のろう材を用いることができる。
【００３５】
（導電性ワイヤ）
半導体発光素子の電極と、支持体に設けられる導電部材とを接続する導電性ワイヤは、導電部材とのオーミック性、機械的接続性、電気伝導性及び熱伝導性が良いものが求められる。熱伝導度としては０．０１ｃａｌ／（ｓ)（ｃｍ２)（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは０．５ｃａｌ／（ｓ)（ｃｍ２)（℃／ｃｍ）以上である。また、作業性などを考慮して導電性ワイヤの直径は、好ましくは、Φ１０μｍ以上、Φ４５μｍ以下である。このような導電性ワイヤとして具体的には、金、銅、白金、アルミニウム等の金属及びそれらの合金を用いた導電性ワイヤが挙げられる。このような導電性ワイヤは、導体配線に形成させたワイヤーボンディング領域と、半導体素子の電極と、をワイヤーボンディング機器によって容易に接続させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る発光装置は、コントラスト比を大きくし、異なる波長の光を発光可能な発光素子を高密度で配置させることで高精細な表示装置とすることが可能な発光装置であり、種々の表示装置、ディスプレイなど利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明に係る発光装置の例を示す正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１ＡのＸ−Ｘ‘断面における断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明に係る発光装置の例を示す正面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡのＹ−Ｙ‘断面における断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００、２００・・・発光装置
１０１、２０１・・・基体
１０１Ａ、２０１Ａ・・・凹部（第１凹部）
１０１Ｂ、２０１Ｂ・・・凹部（第２凹部）
１０１Ｃ、２０１Ｃ・・・凹部（第３凹部）
１０２、２０２・・・導電部材
１０３Ａ、２０３Ａ・・・発光素子（緑色発光素子）
１０３Ｂ、２０３Ｂ・・・発光素子（赤色発光素子）
１０３Ｃ、２０３Ｃ・・・発光素子（青色発光素子）
１０４、２０４・・・導電性ワイヤ
１０５Ａ、２０５Ａ・・・封止部材（第１封止部材）
１０５Ｂ、２０５Ｂ・・・封止部材（第２封止部材）
１０５Ｃ、２０５Ｃ・・・封止部材（第３封止部材）
２０６・・・段差部
２０６・・・被覆部材
【図１Ａ】
2008311246.tif 000003
【図１Ｂ】
2008311246.tif 000004
【図２Ａ】
2008311246.tif 000005
【図２Ｂ】
2008311246.tif 000006