(57)【要約】【課題】薄型であって、かつ光の取出し効率が高い発光装置を提供する。【解決手段】発光素子と、該発光素子を収納し、底面において発光素子を載置する窪み部を形成したパッケージ成型体とからなり、前記窪み部に前記発光素子を覆う透光性の封止樹脂を充填し、前記封止樹脂の表面を出射面とし、前記出射面から光を取り出す発光装置であって、パッケージ成型体の長軸方向において前記窪み部が凹陥領域と、該凹陥領域の縁辺に沿って延設された斜面である反射面を有し、前記凹陥領域の底面においてダイボンド領域とワイヤボンド領域を有し、前記凹陥領域の深さが発光素子の活性層と略同じか、または浅いことを特徴とする。  前記凹陥領域を備えることにより、ワイヤボンド領域を広く取ることができるから、ワイヤボンドが容易であって、かつサイズが大きく大光量なチップを使用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子を収納し、底面において発光素子を載置する窪み部を形成した略長方体のパッケージ成型体とからなり、前記窪み部に前記発光素子を覆う透光性の封止樹脂を充填し、前記封止樹脂との表面を出射面とし、
前記出射面から光を取り出す発光装置であって、
前記発光素子は該発光素子の略中央から天面近傍の間に活性層を有し、
パッケージ成型体の長軸方向において前記窪み部は凹陥領域と、該凹陥領域の縁辺に沿って延設された斜面である反射面を有し、
前記凹陥領域の底面においてダイボンド領域とワイヤボンド領域を有し、
前記凹陥領域の深さが発光素子の活性層と略同じか、または浅い
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
パッケージ成型体の長軸方向において前記斜面と前記活性層とのなす角度が６６度以下である
ことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
パッケージ成型体の長軸方向において前記斜面が緩斜面と急斜面とからなり、前記緩斜面と前記活性層とのなす角度が６６度以下であって、
前記凹陥領域と斜面との境界から順に緩斜面と急斜面である
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
パッケージ成型体の短軸方向において前記窪み部は凹陥領域と、該凹陥領域の縁辺に沿って延設された斜面である反射面を有し、
前記凹陥領域の底面においてダイボンド領域を有し、
前記凹陥領域の深さが発光素子の活性層と略同じか、または浅い
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
パッケージ成型体の短軸方向において前記斜面と前記活性層とのなす角度が６６度以下である
ことを特徴とする、請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
パッケージ成型体の短軸方向において前記斜面が緩斜面と急斜面とからなり、前記緩斜面と前記活性層とのなす角度が６６度以下であって、
前記凹陥領域と斜面との境界から順に緩斜面と急斜面である
ことを特徴とする、請求項４または５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記出射面が略平面である
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の発光装置。
【請求項８】
前記凹陥領域と緩斜面との境界、または緩斜面と急斜面との境界が曲面を有する
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子と、発光素子を収納するとともに外部への光取り出しのためのリフレクタ機能を備えた窪み部を形成したパッケージ成型体とからなる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶表示装置などに用いられる薄型の面状光源として、液晶表示体の下面に配置した導光板の端面側に面実装型発光装置（以下発光装置と記す）を配設したものがある。
【０００３】
この面状光源は、導光板の端面と発光装置の出射面とが正対するように実装面上に導光板と発光装置が並置され、薄型に構成されている。
【０００４】
発光装置が発光した光は導光板の端面より入射して導光板の上部平面から放射する。
【０００５】
この面状光源に使用される発光装置として、例えば特許文献１に記載されるように、導光板の端面に光を効率的に入射させるためのリフレクタを備えたものがある。
【０００６】
この発光装置は、ＬＥＤチップ（以下、チップと記す）を収納するとともに外部への光取り出しのためのリフレクタ機能を備えた窪み部を形成したパッケージ成型体（以下、パッケージと記す）を有し、窪み部に導光板の端面に向かって開口が広がった扁平なリフレクタ機能を持たせている。
【０００７】
前記リフレクタ（窪み部）はチップが載置される底面と、底面の周縁に沿って斜設された側壁とを有し、実装面に対して平行に光を放射するように形成されている。
【０００８】
窪み部の底面において、略中央部はチップが載置されるダイボンド領域である。ダイボンド領域の両側の近傍は、チップに電力を供給するための電極が並設された、ワイヤボンド領域である。
【０００９】
前記チップは前記ダイボンド領域に載置され、ワイヤで電極に結線される。さらに窪み部に、透光性の封止樹脂が充填される。封止樹脂の表面は出射面をなす。
【００１０】
また、該出射面における全反射を抑制することにより、光の取り出し効率を向上した発光装置として、例えば特許文献２に記載のものがある。
【００１１】
この発光装置は、チップと、該チップを載置する多角形の底面と、底面の周縁に沿って斜設された側壁を有するホーン状のリフレクタと、チップを封止する樹脂とからなる。  前記リフレクタは底面から順に緩斜面と急斜面を備える。さらに、封止樹脂は出射面における全反射を抑制するに十分な高さまで充填されている。
【特許文献１】特開２００４−１９３５３７号  公報
【特許文献２】特表２００４−５１６６６６号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載の発光装置は、単に一つの斜面からなるリフレクタを備えているだけである。
【００１３】
また、特許文献２に記載の発光装置は、底面が多角形であるホーン状のリフレクタであり、しかもリフレクタは緩斜面と急斜面とを有するが全反射を抑制するため、樹脂を十分な高さまで充填するものである。
【００１４】
チップの発光部である活性層が、該チップの略中央部から天面近傍の間に形成されたものがある。
【００１５】
特許文献１に記載されたリフレクタの側壁や、特許文献２に記載された、緩斜面を有するリフレクタの傾斜角については、活性層が略中央部から天面近傍の間に形成されたチップが放射する光の成分を有効に反射させるようには、何ら考慮されていない。したがって、該チップを使用した場合の光の取り出し効率は十分ではなかった。
【００１６】
また特許文献１においては、リフレクタの側壁を単にチップの近傍に寄せただけに過ぎないから、ワイヤボンド領域が狭くなってしまい、ワイヤボンドが困難となる問題がある。
【００１７】
また、ダイボンド領域が狭いから、サイズの大きな大光量のチップを載置するのが困難であった。
【００１８】
また特許文献２においては、リフレクタを扁平に形成し、発光装置の薄型化を図ることについて、何ら考慮されていない。
【００１９】
以上の課題に鑑み本発明は、ワイヤボンド領域とダイボンド領域が広く、かつ薄型であって、かつ光の取り出し効率の高い発光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成する為に本発明の発光装置は、発光素子と、該発光素子を収納し、底面において発光素子を載置する窪み部を形成した略長方体のパッケージ成型体とからなり、前記窪み部に前記発光素子を覆う透光性の封止樹脂を充填し、前記封止樹脂の表面を出射面とし、前記出射面から光を取り出す発光装置であって、前記発光素子は該発光素子の略中央から天面近傍の間に活性層を有し、パッケージ成型体の長軸方向において前記窪み部は凹陥領域と、該凹陥領域の縁辺に沿って延設された斜面である反射面を有し、前記凹陥領域の底面においてダイボンド領域とワイヤボンド領域を有し、前記凹陥領域の深さが発光素子の活性層と略同じか、または浅いことを特徴とする。
【００２１】
パッケージ成型体の長軸方向において前記斜面と前記活性層とのなす角度が６６度以下であることを特徴とする。
【００２２】
パッケージ成型体の長軸方向において前記斜面が緩斜面と急斜面とからなり、前記緩斜面と前記活性層とのなす角度が６６度以下であって、前記凹陥領域と斜面との境界から順に緩斜面と急斜面であることを特徴とする。
【００２３】
パッケージ成型体の短軸方向において前記窪み部は凹陥領域と、該凹陥領域の縁辺に沿って延設された斜面である反射面を有し、前記凹陥領域の深さが発光素子の活性層と略同じか、または浅いことを特徴とする。
【００２４】
パッケージ成型体の短軸方向において前記斜面と前記活性層とのなす角度が６６度以下であることを特徴とする。
【００２５】
パッケージ成型体の短軸方向において前記斜面が緩斜面と急斜面とからなり、前記緩斜面と前記活性層とのなす角度が６６度以下であって、前記凹陥領域と斜面との境界から順に緩斜面と急斜面であることを特徴とする。
【００２６】
前記出射面が略平面であることを特徴とする。
【００２７】
前記凹陥領域と緩斜面との境界、または緩斜面と急斜面との境界が曲面を有する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の構成によれば、底面よりある程度の高さに活性層を有するチップを使用した発光装置において、窪み部に凹陥領域を設けることにより、ワイヤボンド領域を広くすることができるから、ワイヤボンドが容易であって、かつサイズが大きく大光量なチップを使用できる。
【００２９】
また、活性層が略中央部から天面近傍の間に形成されたチップが放射する光で、少なくとも活性層より天面側の部分から放射する光の成分の全ては、リフレクタが有する緩斜面により反射され、効率的に取り出すことができる。
【００３０】
また、前記緩斜面の或る部分から急斜面とすることにより、パッケージを薄くすることができる。
【００３１】
その結果、薄型であってもチップが発光する光の取り出し効率が高い発光装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の発光装置の実施形態を図に基づき説明する。
【００３３】
図１は本実施の形態における発光装置の断面図である。
【００３４】
本発光装置は、皿状の窪み部を有する略長方体のパッケージ成型体（以下パッケージ１０１と記す）と、図２に示す、発光部である活性層が天面近傍に形成された（以下、ジャンクションアップと記す）チップ１０２とからなる。
【００３５】
前記窪み部は凹陥領域と、該凹陥領域の縁辺に沿って延設された斜面とからなるリフレクタ１０３を構成する。
【００３６】
凹陥領域は底面１０３ｅと底面１０３ｅの周縁に沿って略垂直に立設された直立面１０３ａとからなる。
【００３７】
また、凹陥領域の深さは図２（ａ）に示すチップ１０２の活性層１０２ａの高さｈと略同じか、または浅く形成されている。
【００３８】
リフレクタ１０３は白色パッケージなどパッケージ自身の反射性によりリフレクタ機能を付与することができるし、別途窪み部の内壁に反射膜形成などによって反射率が高くなるように加工し、リフレクタ機能を高めてもよい。
【００３９】
図１（ａ）に示す長軸方向の断面図において、凹陥領域の直立面１０３ａの縁辺から出射面１０４ａに向かい、緩斜面１０３ｄが延設され、リフレクタ１０３の側壁をなしている。
【００４０】
緩斜面１０３ｄは凹陥領域の底面１０３ｅに対し傾斜角θが６６度以下となるように形成されている（理由は後述）。
【００４１】
図１（ｂ）に示す短軸方向の断面図において、凹陥領域の直立面１０３ａの縁辺から出射面１０４ａに向かい、緩斜面１０３ｂと急斜面１０３ｃとが順に延設され、リフレクタ１０３の側壁をなしている。
【００４２】
緩斜面１０３ｂは凹陥領域の底面１０３ｅに対し傾斜角θが６６度以下となるように形成されている（理由は後述）。
【００４３】
また急斜面１０３ｃは例えば傾斜角が８８度前後に形成されている。
【００４４】
凹陥領域の底面１０３ｅにおいて、略中央部はチップ１０２が載置されるダイボンド領域である。さらに、ダイボンド領域の両側は底面１０３ｅの長軸方向に電極１０５が並設された、巾がｄであるワイヤボンド領域である。ワイヤボンドを容易にするため、巾ｄは３００μｍ以上を確保するのが好ましい。
【００４５】
電極１０５はチップ１０２に電力を供給するための電極であって、ワイヤ１０６によりチップ１０２と電気的に接続されている。
【００４６】
さらに窪み部に、透光性の封止樹脂１０４が充填される。
【００４７】
この封止樹脂１０４の表面は出射面１０４ａをなす。
【００４８】
この出射面１０４ａの形状は長方形に限定されず、多角形や楕円形であってもよい。
【００４９】
また、出射面１０４ａは略平面であるのが好ましい。これにより後述する入射角θｉがより正確になるから、光の取り出し効率が向上する。
【００５０】
なお、図１（ｃ）は出射面１０４ａから見た平面図である。
【００５１】
図２（ａ）、（ｂ）はチップ１０２の断面図と光強度の放射特性図である。放射角はチップ１０２の法線に対する角度を表している。
【００５２】
チップ１０２は、発光部である活性層１０２ａが天面近傍に、底面から高さｈの位置に形成されている、ジャンクションアップのチップである。
【００５３】
また、活性層１０２ａは通常、チップ１０２の底面に対して平行に形成されている。
【００５４】
このようなチップ１０２は放射角が０度前後の方向に、光強度のピークを有し、放射角が大きくなるにしたがって、光強度は緩やかに単調減少する。
【００５５】
図３は、リフレクタ１０３の長軸方向の側壁である反射面が、窪み部の底面に対し単一の傾斜角であるパッケージに、ジャンクションアップであるチップ１０２を載置し、前記傾斜角を変化させたときの発光装置の光量を示す図である。
【００５６】
図３によると、側壁の傾斜角が緩やかになるほど、光量が増大する。
【００５７】
すなわちジャンクションアップであるチップ１０２を使用した発光装置はリフレクタ１０３の側壁の傾斜角を緩やかにするほど、光の取り出し効率が向上するのである。
【００５８】
これは後述するように、主としてチップの側面方向へ放射した光が緩斜面で反射し出射面へ入射するとき、緩斜面の傾斜角を緩やかにすると、臨界角以下で入射する光の成分が増加し、出射面での全反射が減少し、光の取り出し効率が大きくなるためと考えられる。
【００５９】
しかしながら、本実施の形態において、パッケージ１０１の幅ｗを一定として前記傾斜角を緩めていくと、チップ１０２の底面と緩斜面１０３ｄが接近するから、ワイヤボンド領域の巾ｄが確保できなくなる。
【００６０】
しかしながら、窪み部に凹陥領域を設け、凹陥領域の底面１０３ｅにチップ１０２を載置することにより、チップ１０２の近傍にワイヤボンド領域が確保できる。
【００６１】
また、チップ１０２の屈折率は封止樹脂１０４の屈折率より高いから、ジャンクションアップであるチップ１０２の側面において、活性層１０２ａより底面側の部分からは光は殆ど放射しない。
【００６２】
したがって、図１（ａ）に示すように、窪み部に凹陥領域を設けた場合であっても、該凹陥領域の深さが活性層１０２ａの高さｈと略同じか、または浅いのであれば、光の取り出し効率は殆ど低下することはない。
【００６３】
結果、光の取り出し効率を下げずにワイヤボンド領域の巾ｄを確保することができる。
【００６４】
このように、緩斜面１０３ｄの傾斜角θを６６度以下に維持しつつ、ワイヤボンド領域の巾ｄを確保するには、チップ１０２の活性層１０２ａがチップの略中央部より天面側に近くなるように形成された方が有利である。
【００６５】
図４は本実施の形態における発光装置の光路図である。
【００６６】
なお、図４はリフレクタ１０３の短軸方向の一つの側壁について拡大して示したものである。
【００６７】
ある放射角でチップ１０２の活性層１０２ａより天面側の部分から放射した光はリフレクタ１０３の緩斜面１０３ｂまたは急斜面１０３ｃで反射し、入射角θｉで出射面１０４ａに入射し、空気中へ放射される。
【００６８】
屈折率の高い媒質から低い媒質へ光が通過するとき、入射角θｉが或る角度より大きい場合、媒質の界面で全反射が起こる。この角度は臨界角といわれている。
【００６９】
つまり入射光が媒質の界面に入射する角度が、界面に対して垂直に近いほど全反射が最小となり、光の取り出し効率が最大となるのである。
【００７０】
封止樹脂１０４の屈折率は、この分野で使われる多くの材料は大体ｎ＝１．５前後であり、空気の屈折率をｎ＝１とすると、臨界角は約４２度となる。つまり、入射角θｉが約４２度以下のとき全反射が最小であるから、光の取出し効率が最大となる。
【００７１】
活性層１０２ａに対する仰角をφとしたとき、チップ１０２の側面方向に放射する光の光路を、図４に示す(1)から(3)を例に説明する。
【００７２】
なお、(1)から(3)は図２（ｂ）に示した光強度の放射特性のほぼ(1)から(3)に対応するものである。
【００７３】
(1)は仰角φ≒０、すなわち活性層１０２ａと略平行、すなわち図２（ｂ）の放射角が９０度で放射された光の光路である。
【００７４】
このとき、光は緩斜面１０３ｂで反射し、入射角θｉが約４２度以下で出射面１０４ａに入射するから、出射面１０４ａにおける全反射は殆どない。
【００７５】
(2)は緩やかな仰角、すなわち放射角が７０度前後で放射された光の光路である。
【００７６】
このとき、光は緩斜面１０３ｂにおいて、(1)と比べて、より緩やかな角度で反射するから、θｉは(1)と比べて小さい。したがってこのときも、全反射は殆どない。
【００７７】
(3)は(2)と比べて、より急な仰角、すなわち放射角が４０度前後で放射された光の光路である。
【００７８】
このとき、この実施の形態では光は急斜面１０３ｃで反射するが、殆ど全ての光の成分が出射面１０４ａに入射するとともに、入射角θｉは約４２度以下とすることができる。したがってこのときも、全反射は殆どない。
【００７９】
さらに急な仰角で放射された光は急斜面１０３ｃで反射され、または出射面１０４ａに直接入射される。いずれの場合の入射角θｉは約４２度以下とすることができ全反射は殆どない。
【００８０】
このように、緩斜面１０３ｂと急斜面１０３ｃとを有し、緩斜面１０３ｂの傾斜角θが６６度以下であるリフレクタ１０３においては、チップ１０２の光強度の放射角が０度から９０度の間にある殆ど全ての成分を、入射角θｉが約４２度以下となるように導光することができる。
【００８１】
なお、緩斜面１０３ｂの傾斜角θは封止樹脂１０４の屈折率によって適宜調整すべきであり、必ずしも６６度以下に限定されない。要はチップ１０２の側面から放射した光が緩斜面１０３ｂで反射し、入射角θｉで出射面１０４ａに入射するとき、入射角θｉが臨界角以下であって、全反射が起こらない角度に形成されれば良い。
【００８２】
ところで、リフレクタ１０３の短軸方向における側壁が単なる緩斜面１０３ｂだけであっては、パッケージ１０１の厚みｔが大きくなってしまう。しかし、上述のように側壁を或る部分から急斜面としたとしても、仰角φの緩やかな光の成分を、出射面１０４ａにおいて全反射を起こさせないように入射させることができるので、リフレクタ１０３の形状をより扁平にしてパッケージ１０１の厚みを薄くできる。
【００８３】
急斜面１０３ｃの傾斜角は急であるほど厚みｔを薄くできる。しかし、出射面１０４ａにおける入射角θｉが大きくなるから全反射成分が増加し、導光の効率が低下する。また急斜面１０３ｃと向かい合った急斜面に再入射する成分が増加し、導光の効率が低下する。これらの問題を勘案し、急斜面１０３ｃの傾斜角は、導光の効率と薄さとが両立する角度に形成することが重要である。
【００８４】
なお、前述したリフレクタ１０３の長軸方向の緩斜面１０３ｄの傾斜角θについても、短軸方向と同等の原理が成り立つ。つまり、出射面１０４ａにおける入射角θｉを４２度以下とすることで全反射を抑制し、光の取り出し効率を向上するために、長軸方向の緩斜面１０３ｄにおいても傾斜角θを６６度以下とする。
【００８５】
なお、パッケージ１０１の長軸方向において巾ｗは厚みｔに比べて十分大きいから設計余裕度が大きい。
【００８６】
したがってリフレクタ１０３の長軸方向の斜面は、６６度以下である単一の傾斜角θを有する斜面であってもよいし、短軸方向と同様に緩斜面と急斜面で構成し、緩斜面の傾斜角を６６度以下としても良い。
【００８７】
これによりパッケージ１０１の幅ｗをより小さくできる。
【００８８】
なお、凹陥領域と緩斜面１０３ｂまたは１０３ｄとの境界、または緩斜面１０３ｂと急斜面１０３ｃとの境界は、傾斜角を連続的に変化させた曲面であってもよい。
【００８９】
発光装置が有するリフレクタ１０３の長軸方向の緩斜面１０３ｄが底面１０３ｅに対し８８度の単一の傾斜角である従来の形態のものと、６６度以下、例えば４９度の単一の傾斜角である本実施の形態における発光装置とを、放射特性において比較する。なお、短軸方向の反射面は、底面１０３ｅに対し７８度の単一な傾斜角である。また、チップ１０２は本実施の形態と同様のジャンクションアップのチップである。
【００９０】
図５は本実施の形態における発光装置の光強度の、従来の形態に対する比較である。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、短軸方向および長軸方向に対する特性を示す。
【００９１】
本実施の形態における発光装置は、従来の形態のものと比べ、全放射角にわたって光強度が向上している。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の一実施形態における発光装置の断面図である。
【図２】チップの断面図と放射特性である。
【図３】リフレクタの傾斜角を変化させたときの光量変化を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態における発光装置の光路図である。
【図５】発光装置の放射特性である。
【符号の説明】
【００９３】
１０１  パッケージ  
１０２  チップ
１０２ａ  活性層
１０３  リフレクタ
１０３ａ  直立面
１０３ｂ  緩斜面
１０３ｃ  急斜面
１０３ｄ  緩斜面
１０３ｅ  底面
１０４  封止樹脂
１０４ａ  出射面
【図１】
2007142290.tif 000003
【図２】
2007142290.tif 000004
【図３】
2007142290.tif 000005
【図４】
2007142290.tif 000006
【図５】
2007142290.tif 000007