发光器件及使用该发光器件的背光源和液晶显示装置的制作方法

专利名称：：发光器件及使用该发光器件的背光源和液晶显示装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及发光器件及使用该发光器件的背光源和液晶显示装置。技术背景发光二极管(LightEmittingDiode:LED)是将电能变换成紫外线或可见光等的光而进行发射的半导体元件，具有寿命长、可靠性高、作为光源使用时可减轻更换作业等优点。例如用透明树脂封装LED元件的发光器件(LED灯)，广泛用作为便携式通信设备、PC外围设备、0A设备、家用电气设备、信号装置、各种开关类、背光源型显示板等的各种显示装置的构成零部件。使用LED元件的发光器件，具有例如在基板上固定LED元件，同时将LED元件的各电极通过导电线与基板上的各端子电连接的结构。再有，在LED元件的周围设置使得从LED元件发射的光进行反射的反射体。在反射体的内部，填充例如使荧光体粒子分散的发光层(例如，参照专利文献1)。从发光器件发出的光的色调不限于LED元件的发光波长，例如利用分散在发光层中的荧光体，能够得到从蓝色到红色的、根据使用用途的可见光。特别是，白色发光型的发光器件作为便携式通信设备及PC的液晶显示装置中的背光源，是很有用的(例如，参照专利文献2)。以往的在基板上设置LED元件及反射体的发光器件，具有发光亮度容易降低的缺点。SP，由于将从LED元件的电极延伸的导电线与基板上的端子连接，因此不能使反射体非常接近LED元件的周围。所以，在反射体与LED元件之间，隔开导电线设置空间的大小的间隔。从LED元件发射的光在到达反射体之前，由于在发光层内产生不必要的漫射，不能充分照射反射体，因此发光亮度降低。对于这样的发光亮度的降低，可以考虑一种方法，就是例如将从LED元件延伸的导电线与位于反射体的外侧的基板上的端子连接，以减小LED元件与反射体的间隔。但是，如果采用这样的方法，由于在反射体的外部形成导电线的连接部，因此不能将该部分有效地用于其它的用途。再有，如果采用这样的方法，由于必须超过反射体的上部那样配置导电线，因此导电线的长度延长，发光器件的生产率及可靠性降低。另一方面，作为LED元件与反射体的距离照原样保持不变、但抑制发光层内的不必要的光漫射的方法，可以考虑减少发光层中含有的荧光体的量。但是，如果采用这样的方法，则通过减少荧光体的含量，反而使发光亮度降低。专利文献l:特开2002-198573号公报专利文献2:特开2003-160785号公报
发明内容本发明的目的在于提供不使生产率及可靠性降低而能够提高发光亮度的发光器件、以及使用这样的发光器件的背光源和液晶显示装置。本发明的一个形态有关的发光器件，具备具有内部布线的基板；配置在前述基板上的半导体发光元件；设置在前述半导体发光元件的周围的反射体；以及填充在前述反射体内的、含有利用来自前述半导体发光元件的光进行激励而发出可见光的荧光体的发光部，通过前述基板的内部布线及前述反射体，对前述半导体发光元件进行导通。本发明的其它形态有关的背光源，具备安装基板；以及安装在前述安装基板上的、具有本发明的形态有关的发光器件的光源。在本发明的形态有关的背光源中，光源具有例如在安装基板上呈直线状或矩阵状排列的多个发光器件。本发明的再有的其它形态有关的液晶显示装置，具备本发明的形态有关的背光源；以及配置在前述背光源的发光面一侧的液晶显示部。图1所示为根据本发明的一个实施形态的发光器件的构成剖视图。图2所示为图l所示的发光器件的一个变形例的剖视图。图3所示为图l所示的发光器件的其它变形例的剖视图。图4所示为图l所示的发光器件的再有的其它变形例的剖视图。图5所示为图l所示的发光器件的再有的其它变形例的剖视图。图6所示为图5所示的发光器件的平面结构的一个例子的结构图。图7所示为根据本发明的一个实施形态的液晶显示装置的构成剖视图。图8所示为作为比较例的发光器件的构成剖视图。标号说明1…发光器件，2…内部布线(LED用内部布线)，3…基板，4…半导体发光元件(LED元件)，5…反射体，6…导电线，7…发光部，9…反射面，10…发光面，11…阶梯部，12…内部布线(反射体用内部布线)，20…液晶显示装置，22…背光源。具体实施方式以下，说明实施本发明用的形态。图l所示为根据本发明的一个实施形态的发光器件的构成剖视图。该图所示的发光器件l，具备配置在具有内部布线3的基板3上的半导体发光元件4。作为半导体发光元件4，可以采用LED元件或激光二极管等。这里，作为半导体发光元件4是采用LED元件。在LED元件4的周围，设置例如具有面向发光方向倾向的内壁面的筒状的反射体5。LED元件4的一个电极(下部电极/未图示)与基板3的内部布线2电连接，LED元件4的另一个电极(上部电极/未图示)通过进行细线焊接的导电线6与反射体5电连接。反射体5如后所述，其至少一部分带有导电性。在反射体5内填充含有荧光体的发光部7，使其封装LED元件4。在本实施形态的发光器件1中，通过基板3的内部布线2及反射体5实施导通，以对LED元件4进行通电。由于不需要像以往的发光器件那样将从LED元件延伸的导电线与基板上的端子连接，因此能够縮短LED元件4与反射体5的距离(L)。如图1所示，LED元件4与反射体5的距离(L)是指LED元件4的外周部分8与反射体5的反射面9的成为最内侧的部分的距离。通过縮短LED元件4与反射体5的距离(L)，能够使从LED元件4发射的光在发光部7内不产生不必要的漫射，向反射体5照射。因而，能够提高发光器件l的发光亮度。另外，通过使用基板3的内部布线2及反射体5，对LED元件4进行导通，从而能够将进行细线焊接的部位在LED元件4与反射体5之间只采用1处。不仅不需要在多处进行细线焊接，而且与例如反射体5的外部连接的情况相比，能够縮短细线焊接的距离。因此，能够提高发光器件l的生产率及可靠性。再有，通过将从LED元件4延伸的导电线6与反射体5连接，不需要在反射体5的外部形成导电线6的连接部分，实质上能够使发光器件1形成为与反射体5的大小相同的大小。由于不需要在反射体5的外部形成导电线6的连接部分，因此能够有效地利用该部分作为其它用途。例如，在使用发光器件l来制造背光源时，能够在该部分配置反射片。在用光学片等将从发光器件l发出的光进行反射时，反射片具有将该光向光学片一侧再反射的功能。通过这样，能够提高背光源的发光亮度。在本实施形态的发光器件1中，最好LED元件4与反射体5的距离(L)形成为lmm以下。若LED元件4与反射体5的距离(L)超过lmm，则从LED元件4发射的光在发光部7内产生不必要的漫射，存在不能完全向反射体5照射的可能性。因此，发光亮度降低。由于LED元件4与反射体5之间的细线焊接距离也延长，因此存在生产率及可靠性降低的可能性。根据提高发光亮度及生产率等的观点，最好LED元件4与反射体5的距离(L)形成为0.8mm以下。反射体5例如图1所示，具有在内壁部分设置反射面9的筒状的形状。为了将从LED元件4发射的光引向发光面10，反射体5的反射面9最好相对于基板3的表面是倾斜的。反射面9的倾斜角e最好形成为25。以上、70°以下。若反射面9的倾斜角e不到25°，则对从LED元件4发射的光的反射效果小，存在不能充分提高发光器件1的发光亮度的可能性另一方面，若反射面9的倾斜角e超过70。，则反射效果过大，光线集中，在例如使用发光器件1作为背光源的光源时，有可能在背光源的等发光面上产生亮度不均匀。根据提高发光亮度及用于背光源时抑制亮度不均匀的观点，反射体5的反射面9的倾斜角e比较好的是形成为30°以上、60°以下，最好形成为35°以上、45°以下。图l所示的反射体5的上部，都同样形成为水平。反射体5的形状不限于此。也可以例如图2所示，反射体5在上部的内侧部分设置低一级的阶梯部11。在反射体5的上部设置阶梯部11时，最好导电线6的一端部与阶梯部11连接。通过这样，能够将整个导电线6埋在发光部7内。反射体5由于必须确保与LED元件4的导通，因此至少一部分用导电性材料形成。图l及图2所示的反射体5整个用导电性材料构成。对于反射体5的构成材料，根据导电性及光的反射性等的观点，最好使用金属材料。具体来说，最好用镍、银、铜、铝等金属或它们的合金来构成反射体5。反射体5也可以如图3所示，用绝缘材料形成主要部分即反射体本体5a，在其表面设置由导电性材料形成的覆盖膜5b。覆盖膜5b根据导电性及光的反射性等的观点，最好使用金属材料形成。作为覆盖膜5b的形成材料，可以举出有镍、银、铜、铝等金属或它们的合金。由金属材料形成的覆盖膜5b，例如可使用电镀、蒸镀、溅射等众所周知的薄膜形成方法来形成。反射体5也可以如图4所示，用绝缘材料形成反射体本体5a，在其内部设置由导电性材料构成的内部布线5c。配置了LED元件4的基板3如图l及图2所示，具有与LED元件4导通用的至少1条内部布线2。基板3如图5所示，除了向LED元件4导通用的内部布线(LED用内部布线)2以外，还有与反射体5导通的内部布线(反射体用内部布线)12。在这种情况下，反射体5的下部与基板3的表面上露出的内部布线12电连接。在基板3内设置2条内部布线2和12的情况下，内部布线2和12的两端部中，例如图6所示，将不与LED元件4或反射体5连接的一端部引出到基板3的一端部侧，分别与基板3的表面上形成的外部连接用端子13和14连接。外部连接用端子13和14也可以形成在基板3的背面侧。另外，也可以利用基板3上形成的导体图形，来与反射体5进行导通。基板3是由例如氮化铝(A1N)、氧化铝(A1A)、氮化硅(Si3N4)等陶瓷材料或树脂等有机材料为主制成的。其中，最好使用由热传导率高的氮化铝为主制成的基板3。特别是，最好使用由热传导率为200W/ra，K以上的氮化铝为主制成的基板3。对于将LED元件4与反射体5进行电连接的导电线6，可以采用例如由金、铂、铜、铝等金属或它们的合金制成的金属细线。特别是，最好使用由金或它的合金制成的细线。通过使用金属细线作为导电线6，能够容易连接LED元件4与反射体5。关于导电线6对于LED元件4的电极或反射体5的连接(焊接)，在使用容易合金化的材料时，能够直接进行。在使用不容易合金化的材料时，通过合金化的材料进行焊接。对于LED元件4，最好使用发出例如波长360nm440nm的范围的紫外线光或紫色光的LED元件。作为这样的LED元件4，可以举出例如作为发光层具有氮化物系列化合物半导体层的LED元件。在使用发出紫外线光或紫色光的LED元件4时，发光部7最好是使透明树脂含有混合了蓝色、绿色、红色的各荧光体的三色荧光体而构成的。作为透明树脂，可以使用例如丙烯树脂、硅酮树脂、环氧树脂。荧光体被从LED元件4发射的光(例如紫外线光或紫色光)激励，发出可见光。在使发出紫外线光或紫色光的LED元件4与含有三色荧光体的发光部7组合使用时，三色荧光体被从LED元件4发射的紫外线光或紫色光激励，发出白色光。荧光体最好是高效吸收从LED元件4发射的波长为360nm440nm的范围的紫外线光或紫色光的荧光体。这样，能够构成白色发光型的发光器件1。本实施形态的发光器件最好是白色发光型。作为蓝色发光荧光体，例如有紫外线或紫色光的吸收效率高的Eu赋活卤磷酸盐荧光体、Eu赋活铝酸盐荧光体等。作为绿色发光荧光体，例如有Cu及Al赋活硫化锌荧光体、Eu及Mn赋活铝酸盐荧光体等。作为红色发光荧光体，例如有Eu赋活酸硫化钇荧光体、Eu及Sm赋活酸硫化镧荧光体、Cu及Mn赋活硫化锌荧光体等。考虑到显色性、发光的均匀性、亮度特性，适当选择使用这些材料。发光部7中的荧光体的含量最好为20重量％以上。如前所述，在以往的发光器件中，例如为了不使从LED元件发射的光在发光部中产生不必要的漫射而照射反射体，要将荧光体的含量抑制得较低。但是，若降低荧光体的含量，则本质上发光亮度要降低。在本实施形态中，即使发光部7的荧光体含量为20重量％以上，但由于縮短了LED元件4与反射体5的距离，因此也不会使从LED元件4发射的光在发光部7内产生不必要的漫射，而能够照射反射体5。因而，不会降低发光器件1的生产率及可靠性，能够提高发光器件1的发光亮度。本实施形态的发光器件l例如是以下那样制造的。以下，以图l所示的发光器件1的制造为例进行说明。首先，准备具有内部布线2的基板3。在该基板3的内部布线2的露出部分、即想要与LED元件4接合的表面部分，形成例如Au-Sn低共熔晶体合金层，作为与LED元件4接合用的接合材料。在该表面部分上将LED元件4的一个电极对准位置配置之后，通过进行加热处理，将LED元件4与基板3固定，同时将LED元件4的一个电极与基板3的内部布线2电连接。作为接合材料，除了Au-Sn低共熔晶体以外，可以使用Au-Si低共熔晶体、SnPb焊锡等。也可以使用导电性糊料，来代替这样的低熔点合金。作为导电性糊料，可以举出有使银、铜、碳等导电性粉末分散在环氧树脂等热固化性树脂中的材料。接着，在固定了LED元件4的基板3上，接合筒状的反射体5，使其包围LED元件4的周围。反射体5与基板3的接合是和LED元件4的接合同样进行。接着，实施细线焊接工序，将LED元件4的另一个电极与反射体5用导电线6进行电连接。然后，在反射体5内滴下含有荧光体的透明树脂，使透明树脂固化，通过这样形成发光部7。这样，制成作为目标的发光器件1。上述的发光器件1的制造方法是一个例子，发光器件1的制造方法不限于此。发光器件1的制造方法只要不违反本发明的宗旨，能够适当改变。例如，也可以在基板3上接合了反射体5之后，接合LED元件4。作为基板3，也可以使用具有已经说明的那样的对反射体5导通用的内部布线(反射体用内部布线)12及导电图形的基板。本实施形态的发光器件l，可以用作为例如照明装置等各种用途。作为发光器件1的代表性的使用例子，可以举出有以液晶显示装置为代表的各种显示装置的背光源的光源。通过使用发光器件l作为光源，能够提高背光源的发光亮度。背光源使用多个发光器件l作为光源，通过将它们呈直线状或矩阵状排列而构成。另外，不排除仅使用1个发光器件1的背光源。在构成背光源时，作为光源的多个发光器件l呈直线状或矩阵状排列安装在安装基板上。组件结构如下所述。将多个发光器件1呈直线状排列的背光源，用作为侧光源型的背光源等。将多个发光器件l呈矩阵状排列的背光源，用作为直下型的背光源等。采用发光器件1的背光源的结构不是特别限定的结构，可以是直下型，也可以是侧光源型。上述的实施形态的背光源，可适合用作为液晶显示装置的背光源。图7所示为具有采用发光器件1的背光源的液晶显示装置20的构成例的剖视图。液晶显示装置20具备例如作为平面显示装置的平板状的液晶面板21;以及从背面对该液晶面板21进行照明的背光源22。背光源22配置在液晶面板21的正下方。液晶面板21在例如2块偏光板之间，将分别形成了透明电极的玻璃板即阵列基板与滤色片基板相对配置。在这些阵列基板与滤色片基板之间注入液晶，通过这样沟成液晶层。在滤色片基板上，与各像素相对应形成红(R)、绿(G)、蓝(B)的滤色片。背光源22具备安装基板(母基板)23;以及在该安装基板23上呈矩阵状排列安装的多个发光器件1。具体的组件结构如下所述。多个发光器件l分别构成背光源22的光源。发光器件l是这样配置，使其非发光面成为安装基板23—侧。在发光器件1的发光面IO—侧，配置漫射板或棱镜片等光学片24。然后，将背光源22配置在液晶面板21的正下方，使光学片24成为液晶面板21—侧。另外，本发明的液晶显示装置不限于使用直下型的背光源，也可以使用侧光源型的背光源。侧光源型的背光源具有例如将多个发光器件1呈直线状排列的光源及导光板。光源设置在导光板的一端面设置的光入射部。从光入射部入射的光，通过在导光板内反复折射及反射，从导光板的上面沿其法线方向照射。液晶显示部配置在导光板的上面(发光面)一侧。下面，叙述本发明的具体的实施例及其评价结果。(实施例1~5)在实施例15中，制成图l所示的白色发光型的发光器件l。首先，准备图1所示那样的具有内部布线2的氮化铝基板3(长5mmX宽5誦X厚0.5mm)。在氮化铝基板3的表面中，对想要与紫外线LED元件4接合的部分(包含内部布线的露出部分)实施镀金，在该表面部分与发出紫外线光的发光二极管(UV-LED元件)4(长0.3mmX宽0.3mmX高0.3mm)进行接合。再在氮化铝基板3上，与实施镀银的由无氧铜形成的反射体5(高lmm、反射面角度(e)45。)接合，使其包围UV-LED元件4的周围。另外，使用多种反射体5，使其与UV-LED元件4的距离(L)成为0.61.4mra(实施例15)。将UV-LED元件4与反射体5用导电线6进行电连接之后，在反射体5内填充在透明树脂中分散有被紫外线激励的红色荧光体、绿色荧光体及蓝色荧光体的混合物的荧光体糊料，通过对其加热，使其固化，从而制成白色发光器件l。(比较例1)作为以往的白色发光器件，制成图8所示那样的白色发光器件30。首先，准备图8所示那样在表面设置了端子配件31的氮化铝基板32(长5mmX宽5mmX厚O.5mm)。在该氮化铝基板32的规定部分与UV-LED元件33进行接合，同时与对反射面34实施镀银的由无氧铜形成的反射体35(高lmm、反射面角度(e)45°)接合。然后，将UV-LED元件33的各电极与各端子配件31用导电线36进行电连接。然后，在反射体35内填充在透明树脂中分散有被紫外线激励的红色荧光体、绿色荧光体及蓝色荧光体的混合物的荧光体糊料，通过对其加热，使其固化，从而制成白色发光器件30。另外，在白色发光器件30中，为了确保导电线36与端子配件31的连接部分，设UV-LED元件33与反射体35的距离(L)为1.8mm。下面，对于上述的实施例15的白色发光器件1及比较例1的白色发光器件30，分别测定总光通量(单位流明(lm))。表l所示为测定结果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表1可知，在UV-LED元件33与反射体35之间的氮化铝基板32上配置了导电线36的比较例1的白色发光器件30中，由于必须确保导电线36与端子配件31的连接部分，因此UV-LED元件33与反射体35的距离(L)增大。因而，从UV-LED元件33发出的光在到达反射体35的反射面34之前，容易因发光部37中的荧光体而产生漫射，所以可以看到总光通量减小。与此不同的是，在作为与UV-LED元件4的导通是使用氮化铝基板3的内部布线2及反射体5的实施例15的发光器件1中，能够縮短UV-LED元件4与反射体5的距离(L)。因而，抑制了从UV-LED元件4发出的光在到达反射体5的反射面9之前因发光部7内的荧光体而产生的不必要的漫射。所以，可以确认总光通量提高。特别是，通过使UV-LED元件4与反射体5的距离(L)形成为lmm以下，可以看到总光通量大幅度提高。(实施例610)在实施例2的白色发光器件1(UV-LED元件4与反射体5的距离(L)=0.8mm)中，使反射体5的反射面9的角度(e)如表2所示在l(T70°的范围内变化，将这样形成的发光器件1分别各使用IOO个，制成直下型背光源。分别评价这些直下型背光源有无亮度不均匀及发光亮度。表2所示为这些结果。另外，直下型背光源是将IOO个白色发光器件按10X10的矩阵状均匀配置而制成的。关于亮度不均匀，是通过目视观察直下型背光源的发光面，根据白色发光器件1的光能够看出成为点状的程度来进行评价。在表2中，「A」是没有能够看出作为点状的部分的背光源，「B」是略有能够看出作为点状的部分的背光源，「C」是发现较多的能够看出作为点状的部分的背光源。关于发光亮度，是通过目视观察直下型背光源的发光面，用「A」表示直下型背光源的发光亮度足够，用「B」表示发光亮度略有不够。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由表2可知，通过使反射体5的反射面9的角度(e)为35。以上、45°以下，能够抑制直下型背光源的亮度不均匀，而且发光亮度也能够达到足够亮度。在直下型背光源所用的白色发光器件1中，根据抑制亮度不均匀及提高发光亮度的观点，可知最好将反射体5的反射面9的角度(e)设定为35。以上、45°以下。(实施例1115)在实施例2的白色发光器件1(UV-LED元件4与反射体5的距离(L)=0.8mm)中，使反射体5的反射面9的角度(e)如表3所示在10。70°的范围内变化，将这样形成的发光器件l分别各使用IO个，制成侧光源型背光源。分别评价这些侧光源型背光源有无亮度不均匀及发光亮度。表3所示为其结果。亮度不均匀及发光亮度的评价方法与实施例610相同。另外，侧光源型背光源是将各io个白色发光器件以等间隔均匀配置而制成的。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表3可知，在侧光源型背光源中，不管白色发光器件1的反射体5的反射面9的角度(e)如何，都未发现有亮度不均匀发生。侧光源型背光源由于使用导光板，因此不管白色发光器件l的反射体5的反射面9的角度(e)如何，都抑制亮度不均匀发生。关于发光亮度，在反射体5的反射面9的角度(e)小于35°时，发现发光亮度降低。在侧光源型背光源所用的白色发光器件1中，可知最好将反射体5的反射面9的角度(e)设定为35°以上。根据上述的实施例610及实施例1115的结果可知，在直下型背光源及侧光源型背光源的任何一种背光源中使用的情况下，为了实现能够力图抑制亮度不均匀及提高发光亮度的白色发光器件1、即通用性强的白色发光器件1，比较好的是将反射体5的反射面9的角度(e)设定为30。以上、60°以下，最好设定为35°以上、45°以下。工业上的实用性本发明的形态有关的发光器件，由于能够使从半导体发光元件发射的光在发光部内不产生不必要的漫射而向反射体照射，因此能够得到优异的发光亮度。再有，通过减少细线焊接的距离及条数，能够提高发光器件的生产率及可靠性。这样的发光器件可有效地用于以背光源为代表的各种照明用途。权利要求1.一种发光器件，其特征在于，具备具有内部布线的基板；配置在所述基板上的半导体发光元件；设置在所述半导体发光元件的周围的反射体；以及填充在所述反射体内的、含有荧光体的发光部，所述荧光体利用来自所述半导体发光元件的光进行激励而发出可见光，通过所述基板的内部布线及所述反射体，对所述半导体发光元件进行导通。全文摘要本发明提供一种发光器件及使用该发光器件的背光源和液晶显示装置，所述发光器件具备配置在具有内部布线的基板上的半导体发光元件；设置在半导体发光元件的周围的反射体；以及填充在反射体内的、含有利用来自半导体发光元件的光进行激励而发出可见光的荧光体的发光部。通过基板的内部布线及反射体，对半导体发光元件进行导通。文档编号H01L33/60GK101248533SQ20068003004公开日2008年8月20日申请日期2006年8月22日优先权日2005年8月23日发明者大屋恭正,白川康博,石井努,竹内肇,酒井亮申请人:株式会社东芝;东芝高新材料公司