发光装置的制作方法

专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如使用了发光二极管元件等光源的发光装置。
背景技术：
近年来，作为例如照明器具等发光装置，开发了使用发光二极管灯等 的发光装置。使用了该发光二极管灯的发光装置通过荧光材料等将由发光 二极管元件等产生的光变换为不同波长的光，而生成输出白色光等输出 光。在使用了这种发光二极管元件等的照明器具等中，期待低耗电和长寿 命。
专利文献1:日本特开2004—349726号公报
使用了上述发光二极管元件等光源的发光装置在所期待的进一步普 及中，重要的是使发光亮度提高。对于该发光亮度的提高，提高由光源产 生的光的取出效率很重要。

发明内容
本发明鉴于上述问题而作出，其目的是提高发光装置的发光亮度。
本发明的发光装置包括发光元件，其具有形成有透光性电极的下表 面，并且安装在基体上；第1层，其由具有第l折射率的第l透光性材料 构成，并且配置在基体上；和第2层，其由具有比第l折射率大的第2折 射率的第2透光性材料构成，并且覆盖发光元件和第1层。
发明效果
本发明通过具有在基体上配置的第1层和折射率比第1层大的第2层， 可以将由发光元件产生的光高效出射到发光装置的外部，可以提高发光装 置的亮度。


图1是基于本发明的第1实施方式的发光装置的立体图2是基于本发明的第1实施方式的发光装置的剖视图3是表示用于本发明的第1实施方式的发光元件的结构的剖视图4是表示基于本发明的第1实施方式的发光装置的光学功能的示意
图5是表示基于本发明的第2实施方式的发光装置的剖视图6是表示用于本发明的第2实施方式的发光元件的结构的剖视图7是表示基于本发明的第2实施方式的发光装置的光路的示意图8是表示基于本发明的第3实施方式的发光装置的剖视图9是表示基于本发明的第3实施方式的发光装置的另一例的剖视
图10是基于本发明的第4实施方式的发光装置的主要部分放大剖视
图11是表示基于本发明的第4实施方式的发光装置的另一例的主要 部分的放大剖视图12是表示基于本发明的第4实施方式的发光装置的另一例的主要 部分的放大剖视图13是表示基于本发明的第4实施方式的发光装置的另一例的主要
部分的放大剖视图14 (a)是表示基于本发明的第5实施方式的发光装置的剖视图； (b)是(a)的主要部分的放大剖视图15 (a)是表示基于本发明的第5实施方式的发光装置的另一例的 剖视图；(b)是(a)的主要部分的放大剖视图16是表示基于本发明的第5实施方式的发光装置的另一例的剖视
图17是表示基于本发明的第5实施方式的发光装置的另一例的剖视
图18是表示基于本发明的第5实施方式的发光装置的另一例的剖视
图19是表示基于本发明的第5实施方式的发光装置的另一例的剖视图20是表示基于本发明的第6实施方式的发光装置的剖视图21 (a)是表示基于本发明的第7实施方式的发光装置的一例的剖 视图；(b)和(c)是表示基于第7实施方式的发光装置的光学的功能的 i图22是表示本发明的发光装置的第7实施方式的另一例的剖视图； 图23是表示本发明的发光装置的第7实施方式的另一例的剖视图； 图24是表示本发明的发光装置的第7实施方式的另一例的剖视图； 图25是表示本发明的发光装置的第7实施方式的另一例的剖视图； 图26是表示本发明的发光装置的第7实施方式的另一例的剖视图； 图27是表示本发明的发光装置的第7实施方式的另一例的剖视图； 图28是表示本发明的发光装置的第7实施方式的另一例的剖视图； 图29 (a) (b)是表示基于本发明的第7实施方式的发光装置的剖视
图30是表示本发明的照明装置的实施方式的一例的俯视图； 图31是图30的照明装置的剖视图32是表示本发明的照明装置的实施方式的另一例的俯视图33是图32的照明装置的剖视图。
图中，
1:发光装置 2:基体
3:发光元件 34:透光性电极 3A:第1面
3B:第2面
4:第l层 5:第2层
具体实施例方式
参考附图，详细地说明本发明的发光装置的实施方式。(第1实施方式)
使用图1 4，说明本发明的第1实施方式。图1是表示第1实施方式
的发光装置1的立体图。在图1中，为了表示发光装置1的内部结构，对
于发光装置1的一部分结构省略图示。图2是图1所示的发光装置1的剖 视图。
本实施方式的发光装置1包括基体2;安装在基体2上的发光元件
3，其具有形成有透光性电极34的第1面3A;设置在基体2上的第1层4， 其覆盖发光元件3的透光性电极34;和第2层5，其覆盖发光元件3和第 1层4。这里，所谓覆盖发光元件3的透光性电极34是指第1层4与发光 元件3的透光性电极34的表面34a的至少一部分相接。另外，所谓覆盖 第1层4是指第2层5与第1层4的表面s的至少一部分相接。
在本实施方式中，第1层4由具有第1折射率N,的第1透光性材料 构成，第2层5由具有第2折射率N2的第2透光性材料构成。第1折射 率N,比发光元件3的透光性电极34的折射率Nc小，第2折射率N2比第 1折射率A大。须指出的是，所谓在发光元件3形成的透光性电极34、 第1透光性材料3和第2透光性材料4的透光性是指可以使从发光元件3 的发光层32放射的光的至少一部分透过。
本实施方式的发光装置1进一步包括覆盖第2层5的波长变换部件(波 长变换单元)6和包围发光元件3的框体9。这里，所谓覆盖第2层5是 指波长变换部件6设置在从第2层5放射的光到达的位置上。
本实施方式中，基体2具有安装发光元件3的第1面2a与在外部基 板上安装的第2面2b。另外，在基体2的第1面2a配置有具有包围发光 元件3的反射面9a的框体9。这里，框体9的反射面9a是向光出射方向 D反射由发光元件3产生的光的至少一部分波长的光的表面。所谓光出射 方向D是指从发光装置1输出的光的行进方向，是图l中上方(虚拟xyz 坐标中z轴的正方向)。图1中，发光装置1以安装在虚拟xyz坐标中的 xy平面的状态来表示。在基体2的第1面2a设置有第1布线图案7A和 第2布线图案7B，所述第1布线图案7A和第2布线图案7B对应于在发 光元件3形成的多个电极而与该多个电极电连接，并且导出到基体2的第 2面2b。如图3所示，发光元件3是具有形成透光性电极34并与基体2对置 的第1面3A和配置在光出射方向D上的第2面3B (图3中的上表面) 的发光二极管。透光性电极34具有使从发光元件3的发光层32放射的光 透过并且将电流扩散到发光元件3整体上的功能。在图l所示的结构中， 在基体2上倒装(flip chip)安装了发光元件3，产生具有210nm 470nm 的至少一部分的波长的光。
如图3所示，本实施方式的发光元件3是具有基底30、 n型半导体层 31、发光层32和p型半导体层33的发光二极管。发光元件3的n型半导 体层31设置有n型电极(第1导电型的电极)35，在发光元件3的p型 半导体层33设置有折射率为N。的透光性电极34和在透光性电极34上配 置的p型电极(第2导电型的电极)36。这种n型电极35例如由Ti/Al 等构成、p型电极36例如由Au等构成，并且在透光性电极34上局部设 置。
如图4所示，本实施方式中的发光元件3的第1导电型的电极35经 第1导电性粘合剂10A而与第1布线图案7A相连。另外，发光元件3的 第2导电型的电极36经第2导电性粘合剂10B而与第2布线图案7B相连。 发光元件3通过施加电压，从发光层32放射光。从发光层32放射的光中 的一部分光向发光元件3的第1面(图4中的下表面)3A侧行进，另一 部分的光向发光元件3的侧方行进。这里，所谓图4中的发光元件3的第 1面3A侧是指虚拟坐标中的z轴的负方向，所谓发光元件3的侧方是指 虚拟坐标中的x轴方向和y轴方向等。
该发光元件3的透光性的电极34例如由透光性的导电膜构成。作为 透光性的导电膜，例如举出有折射率N约2.0的ITO、 ZnO等。作为透光 性的电极34使用氧化物，由此减少了由Au—Sn等构成的第1、第2导电 性粘合剂10A、 IOB造成的对电极的侵蚀。另外，在作为发光元件3的透 光性电极34使用了薄膜化为具有透光性程度的金属的情况下，作为这种 薄膜化的金属，例如举出有铝等。
在本实施方式中，发光元件3由第1层4和第2层5覆盖。本实施方 式的第1层4覆盖发光元件3的透光性电极34，而设置在基体2上。第2 层5覆盖发光元件3和第1层4。在图l所示的结构中，第1层4覆盖发光元件3的透光性电极34的表面34a，而设置在基体2的第1面2a上。 另外，第2层5具有覆盖发光元件3的第2面(图2中的上表面)3B并 且与第l层4相接的下表面s。
图4中，第2层5的下表面s (第1层4和第2层5的界面)设置在 发光元件3的发光层33上方。通过这种结构，可以从发光元件3高效射 出光。
第1层4由具有第1折射率Nt的第1透光性材料构成。第1折射率 N,和发光元件3的透光性电极34的折射率No具有Ni〈N()的关系。这种 第1层4与发光元件3的透光性电极34的表面34a相接，透光性电极34 和第1层4的界面(第1光反射单元)具有利用全反射将从透光性电极34 向发光元件3的基体2侧的空间行进的光沿光出射方向D引导的功能。
第2层(透光性层)5由具有第2折射率N2的第2透光性材料构成。 第2折射率N2和第1折射率N,具有N,〈N2的关系。这种第2层5与第1 层4的上表面s相接，第1层4和第2层5的界面(第2光反射单元)具 有利用全反射将从第2层5向基体2侧行进的光沿光出射方向D引导的功 能。
该第1透光性材料例如由第1折射率Ni为约1.3的氟树脂等构成，第 2透光性材料例如由第2折射率N2为约1.4的硅树脂等构成。通过使用这 些树脂，可得到对来自发光元件3的放射光和热的物理化学上的稳定性。 尤其在第1透光性材料由氟树脂构成的情况下，通过在基体2的设置了第 1层4的区域的第1面2a上实施粗面化处理，而使第1层4很难与基体2 剥离。作为实施粗面化的方法，举出有例如基于微粒子喷砂(blase)材料 的喷砂法和溅射法。
本实施方式中的发光装置1中，发光元件3的透光性电极34与具有 比透光性电极34的折射率No小的第1折射率N,的第1层4相接，第1 层4与具有比第1层4的第1折射率N,小的第2折射率N2的第2层5相 接。本实施方式中的发光装置l通过这种结构，可以减少从发光元件3放 射并沿光出射方向D行进的光的能量损失，可以提高发光装置1的发光强 度。
这里，说明通过发光元件3的发光层33产生的光的光路。如图4所示，在通过发光元件3的发光层33产生的光中，向透光性电极34侧(图 4所示的虚拟坐标中的z轴负方向)放射的光L1在透光性电极34与第1 层4的界面(透光性电极34的表面34a)反射，而向发光元件3的第2面 3B侧行进。之后，在发光元件3内部行进的光Ll从发光元件3放射到第 2层5，而向着光出射方向D (图4所示的虚拟坐标中的z轴的正方向)。 从发光元件3向第2树脂5放射的光中，由框体9的反射面9a等反射， 并向基体2侧行进的光L2如图4所示，在第1层4与第2层5的界面s 反射，并沿光出射方向D行进。
在现有发光装置的结构中，由发光元件3的发光层33产生并向基体2 侧行进，被基体2的第l面2a、第l、第2导电型的电极35、 36和第1、 第2导电性粘合剂10A、 IOB吸收的光在本实施方式中，如上所述，在透 光性电极34与第1层4的界面34a、第1层4与第2层5的界面s中反射。 由此，本实施方式中的发光装置l提高了光输出。
另外，在本实施方式中，发光元件3的透光性电极34的折射率No比 第2层5的第2折射率N2大，且透光性电极34的折射率NQ、第1折射率 Nj和第2折射率N2具有^〈N2〈N()的关系。通过具有这种关系，在考虑 了发光装置1外部的大气折射率的情况下，可以提高发光装置1的亮度。 即，相对发光元件3位于发光装置1的外部侧(光出射方向D侧)的第2 层5的折射率N2比第1层的折射率N,大、且通过调整为比透光性电极34 的折射率N。小，从而使第2层5的折射率N2不会相对发光装置1外部的 大气的折射率极端过大。因此，可以减少从第2层5向发光装置l的外部 行进的光能量的损失。
尤其，在发光元件3的透光性电极34由ITO (折射率No约2.0)构 成，第l透光性材料由氟树脂(折射率N,约1.3)构成，第2层5由硅树 脂(折射率N2约1.4)构成的情况下，由于由发光元件3产生的光高效向 着光出射方向D，所以发光装置1的发光强度提高。
本实施方式中，波长变换部件6覆盖第2层5而配置在发光元件3上。 波长变换部件6在树脂中混入了荧光物质，具有将从发光元件3放射的第 1光变换为在与第1光的波长范围不同的第2波长范围上具有峰值波长的 第2光并输出的功能。图l所示的结构中，波长变换部件6堵塞在框体9的开口中，具有薄片形状。
在由发光元件3产生的第1光具有440nm 470nm (蓝色)的至少一 部分的波长的情况下，作为荧光物质，使用放射具有与发光元件2的发光 色有补色关系的565nm 590nm (黄色)的至少一部分的波长的第2光的 物质。这种发光装置1将作为由发光元件3产生并过波长变换部件6的蓝 色光与从波长变换部件6放射的黄色光的混合光的白色光向光出射方向D 出射。
作为发光元件3和荧光物质另一组合，在发光元件3产生具有 440nm 470nm (蓝色)的至少一部分的波长的第1光的情况下，作为荧 光物质，使用放射具有520nm 565nm (绿色)的至少一部分的波长的第 2光和具有625nm 740nm (红色)的至少一部分的波长的第3光的物质。 在该发光元件3和荧光物质的组合的情况下，发光装置l将作为由发光元 件3产生并透过波长变换部件6的蓝色光与从波长变换部件6放射的绿色 光和红色光的混合光的白色光向光出射方向D出射。
作为发光元件3和荧光物质的另一组合，在发光元件3产生具有 210nm 400nm (紫外光)的至少一部分的波长的第1光的情况下，作为 荧光物质，使用放射具有440nm 470nm (蓝色)的至少一部分的波长的 第2光、具有520nm 565nm (绿色)的至少一部分的波长的第3光、具 有625nm 740nm (红色)的至少一部分的波长的第4光的物质。在该发 光元件3和荧光物质的组合的情况下，发光装置1将作为从波长变换部件 6放射的蓝色、绿色光和红色光的混合光的白色光向光出射方向D出射。 (第2实施形态)
使用图5 图7，说明本发明的第2实施方式。图5是表示第2实施 方式的发光装置12的结构的剖视图。图6是表示本实施方式中的发光元 件23的结构的立体图。
本实施方式的发光装置12包括基体2;在基体2上安装的发光元件 23;设置在基体2上的第1层4，其覆盖发光元件23的透光性电极234; 和第2层5，其覆盖发光元件23和第l层4。
如图6所示，发光元件23是具有形成有透光性电极234且与基体2 对置的第1面23A (图6中的下表面)和配置在光出射方向D的第2面23B (图6中的上表面)的发光二极管。透光性电极234具有使从发光元 件23的发光层232放射的光透过，并将电流扩散到发光元件23整体的功 能。
本实施方式的发光元件23是具有基底230、 n型半导体层231、发光 层232和p型半导体层233的发光二极管。发光元件23的n型半导体层 231设置有n型电极(第1导电型的电极)235，在发光元件23的p型半 导体层233上设置有折射率N。的透光性电极234和在透光性电极234上 配置的p型电极(第2导电型的电极)236。这种n型电极235例如由Ti /Al等构成，p型电极236例如由Au等构成，在透光性电极234上局部 设置。
如图7所示，本实施方式中的发光元件23的第1导电型的电极235 通过金线等的导线11，与第1布线图案7A电连接。另外，发光元件23 的第2导电型的电极236经导电性接着剂IOC，与第2布线图案7B电连 接。
图7所示的结构中，第1层4覆盖透光性电极234的表面234a，而设 置在基体2的第1面2a。另外，第2层5覆盖发光元件23的第2面23B， 而设置在第1层4上。
在本实施方式中，第1折射率N,和发光元件23的透光性电极234的 折射率No具有N^No的关系。这种第1层4与发光元件23的透光性电 极234的表面234A相接。
发光元件23通过施加电压，从发光层232放射光。这里，说明通过 发光元件23的发光层233产生的光的光路。如图7所示，在通过发光元 件23的发光层233产生的光中，向透光性电极234侧(图7所示的虚拟 坐标中的z轴负方向)放射的光Ll在透光性电极234与第1层4的界面 (透光性电极234的表面234a)反射，而向发光元件23的第2面23B侧 行进。之后，在发光元件23内部行进的光Ll从发光元件23向第2层5 行进，而向着光出射方向D。从发光元件23向第2树脂5行进的光中， 向基体2侧行进的光L2如图7所示，在第1层4与第2层5的界面s反 射，并沿光出射方向D行进。
这样，本实施方式的发光装置12利用由发光元件23的透光性电极234与第1层4的折射率差、第1层4与第2层5的折射率差引起的光的全反 射，将由发光元件23产生的光沿光出射方向D引导，从而提高发光亮度。 (第3实施方式)
使用图8 图9，说明本发明的发光装置的第3实施方式。图8 图9 是表示第3实施方式的发光装置13的多个结构例的剖视图。图8所示的 发光装置13的发光元件3倒装连接到基体2上的第1、第2布线图案7A， 7B，图9所示的发光装置13的发光元件23经接合线11与基体2上的第 1布线图案7A电连接。
本实施方式中的发光装置13具有发光元件3 (23)与第1层4相接的 侧面3s (23s)。在这种结构中，第1层4的发光元件3的侧面3s (23s) 附近4n的厚度比第l层4的其他部分4o厚。这里，所谓第1层4的厚度 是指从基体2的第1面2A到第1层4的上表面s的长度，是指图8 9中 的虚拟坐标中的z轴方向的标量。另外，所谓第1层4的附近4n的厚度 比第1层4的其他部分4o厚是指如图8 9中放大图所示，使附加在第1 层4的发光元件3的侧面3s (23s)部分的厚度4x比第1层4的其他部位 的厚度4y厚。通过这种结构，本实施方式的发光装置13可以利用第1层 4将发光元件3牢固固定在基体2上。
在图8 9中，第1层4从发光元件3的侧面3s到框体9的内周面9a， 厚度变薄。即，在图8 图9中，第1层4的上表面s具有从发光元件3 的端部向框体9的内周面9a变低的结构，第l层4的厚度在与发光元件3 的侧面3s (23s)相接的位置上最厚。
另外，在图8 9中，第1层4在基体2上局部配置。即，第1层4 覆盖发光元件3 (23)的透光性电极34 (234)，并与框体9的内周面9a 相分离地进行配置。通过这种结构，图8 9所示的发光装置13可以减少 框体9的内周面9a中的发光元件3 (23)的光吸收。
在图9中，连接发光元件23的第1导电型的电极235与第1布线图 案7A的接合线11未被第1层4所覆盖。即，接合线11仅被由第2透光 性材料构成的第2层5所覆盖。通过这种结构，由于由第1透光性材料和 第2透光性材料的热膨张系数差产生的应力很难施加到接合线11上，所 以发光装置13的可靠性提高。
14另外，在图8 图9中，波长变换层6经衬垫(spacer)固定在基体2 上，具有曲面部。通过由曲面部构成波长变换层6，而可以出射均匀照度 的光。
(第4实施方式)
使用图10 图13来说明本发明的发光装置的第4实施方式。图10 图13是表示第4实施方式的发光装置的多个结构例的主要部分的放大图。
在本实施方式中，具有由空气层44覆盖透光性电极23 (234)地设置 在基体2上的第2层5。即，本实施方式的发光装置在第1、第2实施方 式的发光装置中，具有第1层44为空气层的结构。这种第2层5由透光 性材料构成，例如由硅树脂构成。
在图10 图13所示的结构中，在发光元件3 (23)的透光性电极34 (234)的表面34a (234a〉上配置有折射率比透光性电极34小的空隙44。 因此，从透光性电极34 (234)向发光元件3 (23)的第1面3A (23A) 侧行进的光在透光性电极34 (234)与空气层44的界面反射，可以将从发 光元件3的发光层32放射的光从发光元件3中高效取出。这种空气层44 如图12和图13所示，可以由多个气泡形成。
另外，图11和图13中，连接发光元件3的第1导电型的电极35与 第1布线图案7A的接合线11不通过空气层44的内部，而仅被第2层5 所覆盖。通过这种结构，由于减少了施加到接合线11的应力，所以第1 布线图案7A和第1导电型电极35与接合线11的连接可靠性提高。 (第5实施方式)
说明本发明的发光装置的第5实施方式。图14 (a)和图15 (a)是 表示本实施方式中的发光装置15的剖视图，图14 (b)、图15 (b)是图 14 (a)、图15 (a)所示的主要部分的放大图。在图14中，发光元件3的 第1导电型的电极36和第2导电型的电极35倒装连接到基体52的搭载 部56。图15中，发光元件3的第2导电型的电极35引线接合到基板2 上形成的第l布线图案7A上。
在本实施方式中，发光装置15包括具有向光出射方向D突出的搭载 部56的基体52。本实施方式中的发光元件3的搭载部56具有比发光元件 3的透光性电极34小的发光元件3安装面56A和相对安装面56A以角度ei倾斜的第l倾斜面56B。
本实施方式的发光元件3 (23)具有与搭载部56的安装面56A对置 的第1面3A (23A)和第2面3B (23B)，并且搭载在搭载部56的安装面 56A。通过具有这种结构，可以减少由发光元件3 (23)产生的光中从发 光元件3 (23)的透光性电极34 (234)向基体2侧(发光元件的下表面) 放射的光被封闭在发光元件3 (23)和发光元件3的安装面56A之间的区 域中。因此，可以提高发光装置1的发光强度。
另外，图14、图15中的搭载部56具有对置安装面56A以角度02倾 斜的第2倾斜面56C。在图14、 15中，具有随着搭载部56接近安装面56a， 在俯视下尺寸变小的结构，并且倾斜角度ei和62相等。通过这种结构， 可以减小搭载部56的刚性，假设即使将发光元件3的动作时的热产生的 应力施加到搭载部56中，也可在搭载部56整体上高效缓和应力。因此， 还可减少从搭载部56对发光元件3产生的应力，可以提高发光装置1的 特性。
这种搭载部56例如由包含Ti02的树脂形成，为白色。在为白色的情 况下，可以高效反射由发光元件3放射的光，可以进一步提高发光装置15 的发光强度。
搭载部56如图16和图17所示，可以贯通设置基体52。在图16和图 17中，在搭载部56的基体52上固定的部分的侧面56s具有多个阶梯形状。 通过这种结构，可牢固固定搭载部56和基体52。
另外，如图18、图19所示，也可一体构成搭载部56和基体52。通 过使搭载部56和基体52由热膨张系数相等的同一材料形成，可以缓和应 力，可以减少发光装置15的照度不均匀。 (第6实施方式)
说明本发明的发光装置的第6实施方式。本实施方式中的发光装置具 有搭载了发光元件3的基体2的第l面2a和粗面化后的区域62。在图20
图22中，第1层4配置在基体2的粗面化后的区域62上。
在图20 (a)所示的结构中，发光元件3倒装连接到基体2的第1面 2a。另外，在图20 (b)所示的结构中，发光元件23的第2导电型的电极 235与接合线ll连接。在本实施方式中，对基体2而言，与发光元件3 (23)的透光性电极 34 (234)对置的区域62被实施粗面化。这样，通过基体2具有凹凸状的 粗糙的表面，从而容易反射从发光元件3向发光元件3的下方放射的光， 提高了发光装置l的发光强度。
在图20 (a)、 (b)中，对基体2而言，发光元件3 (23)的透光性电 极34 (234)的正下方的区域被实施粗面化。通过这种结构，尤其在容易 照射从发光元件3 (33)的内部出射的光的区域的基体2的表面中，可以 提高光的反射效率。
图21(a)、 (b)表示本实施方式的发光装置的另一例。图21 (a)、 (b) 所示的发光装置中，与发光元件3 (23)对置的位置的基体2的表面62 和第2布线图案7B的表面67B被实施粗面化。这种发光装置由于可以高 效反射从发光元件3 (23)的发光层33 (233)产生并透过透光性电极34 (234)而向基体2侧行进的光，所以发光装置的亮度提高。
图22 (a)、 (b)表示本实施方式的发光装置的另一例。在图22 (a)、 (b)中，在发光元件3 (23)的透光性电极34 (234)的表面上配置空气 层44。另外，与发光元件3的透光性电极34对置的位置的基体2的表面 62和第2布线图案7B的表面67B被实施粗面化。通过这种结构，即使在 从发光元件3 (23)产生的光中存在没有在透光性电极与空气层44的界面 反射而向基体2侧行进的光，也可在基体2的粗面化后的区域62和第2 布线图案7B的粗面化后的区域67B中高效反射光。
本实施方式中，作为实施粗面化的方法，例如基于微粒子喷砂材的喷 砂和溅射法。
另外，作为对基体2和第1、第2布线图案7A， 7B的安装有发光元 件3的区域的表面62、 67B进行局部粗面化的方法，也可在基体2和第2 布线图案7B的表面上形成由陶瓷粒子构成的薄膜。这种薄膜具有使由发 光元件3 (23)放射的光扩散的功能。尤其，在发光元件3 (23)是产生 蓝色光的发光二极管的情况下，作为薄膜材料使用氧化钛。由此，减少了 基体2的表面和第2布线图案7B的表面对光的吸收，发光装置的发光强 度提高。另外，在发光元件3 (23)是产生紫外光的发光二极管的情况下， 作为薄膜的材料使用难以吸收紫外光的氧化锆。由此，可以提高发光装置的发光强度。
(第7实施方式)
说明本发明的发光装置的第7实施方式。图23 图29是分别表示本 实施方式的发光装置17的各种例子的剖视图。发光装置17包括在基体2 上搭载的发光元件73、覆盖发光元件73并设置在基体2上的第1层74、 覆盖发光元件73的表面并设置在第1层74上的第2层75。
在本实施方式中，为了对布线图案不产生电短路，而通过蒸镀法和电 镀法，在基体2的第1面2a上设置了由铝(Al)，银(Ag)，金(Au)， 白金(Pt)，或Cu等金属构成的反射层。由此，可以减少由发光元件73 产生的第1光透过基体2内部，还可以使由发光元件73产生的第1光向 基体2的上方高效反射。
本实施方式的发光装置17在第2层75与基体2之间具有折射率比第 2层75小的第1层74。通过这种结构，在由发光元件73产生的第1光中 从发光元件73向下发出的一部分光Ll在第1层74和第2层75的界面进 行全反射。另外，由发光元件73产生的第1光中从发光元件73向下放射 而没有在第1层74和第2层75的界面进行全反射的光L3入射到第1层 74的内部。如图23 (c)所示，入射到第1层74的内部的光L3以比从第 2层75入射到第1层74的入射角al大的折射角a2来折射，并在基体2 上表面反射后，再次入射到第2层75中。
这里，在仅由第2层75构成的第1结构71 (图23 (b))和具有与第 1结构71相同厚度且由第1层74和第2层75构成的第2结构72 (图23 (c))中，比较第2层75的入射光的位置i与第2层75的出射光的位置 o之间的距离。具有图23 (c)所示的第1层74的第2结构72中的第2 层75的光的入射位置i与出射位置o之间的距离Y比图23 (b)所示的第 1结构71中的第2层75的光的入射位置i与出射位置o之间的距离X大。 因此，如图23 (c)所示，入射到具有第1层74的结构的光从入射位置i 出射到更远离的位置o上。
艮P，由发光元件73产生，并在第1层74中行进的第1光中，相对第 1层74与第2层75的界面的垂线以比临界角大的角度来入射的光根据斯 涅耳定律在界面上进行全反射。另外，相对界面的垂线以比临界角小的角度来入射的光的一部分透过界面而入射到第1层74中。而且，入射到第1 层74中的光以比入射角大的折射角来折射。即，入射到第1层74中的光 以相对第1层74表面以浅角度来行进，并在基体2上表面反射，而再次 入射到第2层75中，从第2层75的表面出射。并且，第2层75表面的 光的入射位置i与出射位置o的距离比不经第l层74的图23 (b)的情形 大，进而使光扩散而放射到第2层75的外部。
结果，由发光元件73产生的第1光中，向发光元件73下方发出的光 在第1层74与第2层75的界面以低损失进行全反射，并在第2层75中 传播而出射到第2层75的外部。另外，由发光元件73产生的第1光中入 射到第1层74中的光因第1层74与第2层75的折射率差而进一步扩散。 并且，由于这些光向上方传播而放射到发光装置的外部，所以提高了发光 装置的光放射强度(用其立体角来除以从点放射源向某个方向的微小立体 角内射出的射束后的值)和放射照度(用该面的面积除以入射到某个面的 射束后的值)，同时抑制了被照射面中的放射强度的参差(不均匀性)。
如图24 (a) (c)所示，第1层74的、入射来自发光元件3的光 的面最好作为凹凸面74a形成。由此，来自发光元件3的光在第1层74 的表面进行漫反射，同时从发光元件3向侧方放射的光照射到凹凸面74a 的凸部74b侧面，所以可以减少在凸部74b侧面的垂线与入射光所成的入 射角。由此，从发光元件3放射的光容易入射到第1层74中，而不会全 反射。结果，增加了从发光元件3入射到第1层74的光的射束，可以利 用第1层74与第1层74的折射率差来增加光的入射位置与出射位置的距 离。
如图24 (a)所示，凹凸面74a可以在第l层74的表面形成半球状的 凸部74b，也可如图24 (b)所示，形成三角形状的凸部74b，也可如图 24 (c)所示，形成为在基体2的表面上排列分别独立的半球状的凸部74b。
如图24 (b)所示，在是三角形状的凸部74b的情况下，不需要是二 等边三角形，例如，可以将凸部74b的与发光元件73对置侧的面形成为 使来自发光元件73的光沿与基体2的上表面2b垂直的方向反射、或使进 一步经框体(反射部件)9反射的光沿与基体2的上表面2b垂直的方向反 射等以希望角来进行全反射的倾斜面，将另一面形成为与来自发光元件73的光平行的倾斜面。另外，这种凸部74b也可以形成为在俯视下包围发光 元件73的环状。
进一步，如图24 (c)所示，第1层74设置为在凸部74b与相邻的凸 部74b之间露出基体2的上表面，更优选是形成为第2层75和基体2的 上表面2b在该露出部中粘接。由此，可以减小分别分割的第1层74的体 积，减小因发光装置工作时的工作环境和来自发光元件3的热造成的第1 层74的热膨张和热收縮，同时增加了基体2与第2层75的粘接强度。结 果，减少了因发光装置工作时的第1层74的热膨张和热收縮产生的基体2 与第2层75的剥离，可以使发光装置长时间正常工作。
再有，第1层74最好形成为比发光元件3的发光部(发光元件3的 活性层)还配置在下侧。在第1层74位于发光部上侧的情况下，从发光 部向下方发出的光不在第1层74的上表面进行反射。由此，最好第l层 74配置在发光部下侧。例如，第l层74可以在形成为包围搭载部2a的基 体2上表面的缺口部中填充未硬化的第1层74并进行硬化来形成，或可 以在从基体2的上表面凸状突出的搭载部2a的周围涂敷未硬化的第1层 74并进行硬化来形成。须指出的是，第1层74的下表面也可通过在基体 2上表面设置的多个缺口部填充未硬化的第1层74并进行硬化，从而按凹 凸状形成。
构成第1层74的第1透光性材料从光的折射率比构成第2层75的第 2透光性材料的折射率小的材料中选取，例如、从折射率为1.5 1.61的环 氧树脂、折射率为1.4 1.52的硅树脂、折射率为1.3左右的氟系树脂、或 折射率为1.5左右的溶胶一凝胶玻璃等的透光性的材料选择，通过与第2 层75的折射率差来适当选择。由于在第1透光性材料由氟树脂构成、第2 层75由硅树脂构成的情况下，可以在第1层74与第2层75的界面高效 反射由发光元件产生的光。另外，在第1层74是在第2层75中包含气体 的气泡的情况下，由于例如空气折射率大致是l，所以在可增大与第2层 75的折射率差方面是合适的。
例如，图23所示的第1层74可以将未硬化的树脂制造第1层74涂 敷在基体2的上表面2b中的发光元件73的发光部下侧，同时通过加热等 来硬化形成，或将为气泡状包含气体的第1层74涂敷在基体2的上表面2b并进行硬化。并且，若从其上涂敷未硬化的第2层75，使其覆盖第1 层74和发光元件73，并通过加热等来硬化这些，则第2层75与基体2 之间形成了折射率比第2层75小的第1层74。
另外，第1层74也可通过将板状形成的第1层74通过粘接剂粘接在 基体2的上表面2b而形成。之后，在基体2的上表面2b涂敷未硬化的第 1层74，以使其覆盖第1层74和发光元件73，或将形成有容纳发光元件 73的凹部的第2层75粘接固定在第1层74，由此形成第1层74。
进一步，在第1层74上形成凹凸面74a的情况下，也可通过模具成 形和切削成形等的成形加工将形成有希望凸部74b的板状的第1层74粘 接固定在基体2的上表面2b，并涂敷未硬化的第2层75并进行硬化，以 使其覆盖该第1层74和发光元件73，或将形成有容纳发光元件73的凹部 的第2层75通过与第2层75具有相同程度的折射率的树脂粘接剂粘接到 第1层74，由此形成。
另外，如图25所示，对第1层74而言，也可以基体2的上表面2b
与第2层75的一部分相互粘接，而其余部分形成为空隙或空洞的空隙部
或空洞部。该情况下，来自发光装置的工作环境中的外部的热量难以通过 第1层74从外部基板经基体2传递到第2层75。由此，发光装置17可以
从发光元件73经第2层75以希望的配光分布来放出光，同时在基体2与 第2层75的粘接界面上集中的应力减少，第2层75难以从基体2剥离。
另外，第l层74可以通过下面方法来形成。即，如图26所示，形成 基体2的上表面2b的算术平均粗度Ra为0.1 lpm的凹凸面2d,并将基 体2加热到第1层74的热硬化温度以上后，通过分配器(dispenser)等涂 敷装置在基体2的上表面2b涂敷未硬化的第2层75，以使其覆盖基体2 的上表面2b和发光元件73。由此，形成由通过在基体2的上表面2b的凹 凸部2d中残留的气体的热膨胀形成的气泡构成的第1层74。
如图27 (b)所示，第2层75最后从框体9的内周面9a的上端部注 入到下侧。由此，从第2层75出射的光进一步在向上延伸的内周面9a向 上方反射，可以成为可放射定向性高的光的发光装置，同时发光装置的光 的放射强度提髙。
第2层75由硅树脂、环氧树脂、尿素树脂(urea resin)等透明树脂和低熔点玻璃，溶胶一凝胶玻璃等透明玻璃等构成。须指出的是，第2层
75具有透光性，至少可以使发光元件73的光透过。
第2层75通过粘接配置在发光元件73表面上，从而可以利用发光元 件73与第2层75的折射率差从发光元件73的内部高效取出光，同时可 以有效抑制发光元件73内部产生光的反射损失。
图28 (a)表示使第2层75内部含有对发光元件73发出的光进行波 长变换的波长变换粒子6a的图。从发光装置发出具有通过波长变换粒子 6a波长变换后的希望波长频谱的光、或混合了来自发光元件73的光和由 波长变换粒子6a波长变换后的光的具有希望波长频谱的光。进一步，在 第1层74中低损耗地漫反射的光充分照射到在第2层75中均匀分散的波 长变换粒子6a。结果，通过来自发光元件73的光照射的波长变换粒子6a 增加，发光装置的光的射束提高，并且，利用在第1层74上漫反射的光 来均匀照射波长变换粒子6a，从而可以抑制从发光装置发出的光的色彩不 均匀和色彩偏差。这种第2层75通过下述方法等来形成在基体2的上 表面2b形成了第1层74后，将含有波长变换粒子6a的未硬化的第1层 74通过分配器等注入器，在第1层74的上表面进行涂敷，以使其覆盖发 光元件73，并热硬化。
波长变换部件6由与第1层74的折射率差小，对从紫外光区域到可 见光区域的光透过率高的硅树脂，环氧树脂，尿素树脂等透明树脂和低熔 点玻璃，溶胶一凝胶玻璃等的透明玻璃等构成，含有波长变换粒子6a。
图28 (b)、图29 (a)中表示了在第2层75的表面上配置波长变换 发光元件73发出的光的波长变换部件6的图。通过这种结构，在第1层 74上低损耗地漫反射的光边在第2层75中传播，同时在更广范围中扩散， 而入射到波长变换部件6。结果，照射到波长变换部件6中含有的各个波 长变换粒子6a的来自发光元件73的光增加。发光装置的光的射束增加。 进一步，通过使由第1层74漫反射后的光充分照射到波长变换部件6整 体，从而入射到波长变换部件6的光的放射强度的偏差减小，从而抑制了 从发光装置放射的光的颜色偏差和颜色不均匀。这种波长变换部件6是通 过下述方法等来形成通过分配器等的注入器将含有波长变换粒子6a的 未硬化的液状树脂或液状玻璃进行涂敷，以使其覆盖第2层75，并通过热硬化；或者，配置为使含有波长变换粒子6a的板状的波长变换部件6覆 盖第2层75，从而配置在第2层75的表面。
而且，只要在第2层75和波长变换部件6的至少一个中含有该波长 变换粒子6a即可，gp，在第2层75中或波长变换部件6中或第2层75 和波长变换部件6的两者中含有该波长变换粒子6a即可。
另外，在图29 (b)所示的结构中，配置与第2层75的表面分离，并 对发光元件73发出的光进行波长变换的波长变换部件6。
本实施方式的发光元件73至少发出从紫外区域到蓝色区域中所包含 的光。即，作为对来自发光元件73的光进行波长变换的波长变换粒子6a， 在第2层75和波长变换部件6的至少一个中含有因发光元件73的光而激 励并发出荧光的荧光体的情况下，利用至少为从紫外区域到蓝色区域的短 波长且能量高的发光元件73的光，变换为波长比发光元件73的光长且能 量比发光元件73的光低的荧光的波长变换效率好的荧光体的选项增加， 并且可以增加发光装置的光的射束。
另外，从发光装置可视性良好地发出白色光和各种颜色的光的观点来 看，发光元件73可以是以从200至500nm的紫外光到近似紫外光或蓝色 光发光的元件。例如，使用在蓝宝石(sapphire)基板上依次层叠了由镓 (Ga) —氮(N)、 A1—Ga—N，铟(ln) —GaN等构成的缓冲层、N型层、 发光层(活性层)、P型层的氮化镓系化合物半导体和碳化硅(SiC， silicon carbide)系化合物半导体、氧化锌系化合物半导体、硒化锌系化合物半导 体、金刚石系化合物半导体或氮化硼系化合物半导体等。
另外，发光元件73其电极经使用了 Au—Sn、 Sn—Ag、 Sn—Ag—Cu 或Sn—Pb等钎料和焊锡的金属凸起、或使用了Au、 Ag等金属的金属凸 起、由在环氧树脂等树脂中含有Ag等金属粉末而形成的导电性树脂构成 的导电性部件10通过倒装安装而与布线图案电连接。例如，有如下方法 等在布线图案上使用分配器等来放置由糊状的Au—Sn、 Pb—Sn等的焊 锡材料和Ag桨料等构成的导电性部件lO，并搭载发光元件73，使得发光 元件73的电极与导电性部件10接触，之后，通过整体加热，来制作由导 电性部件10来电连接发光元件73的电极与布线图案的发光装置的方法； 在布线图案上使用分配器等来放置由糊状的Au—Sn、 Pb—Sn等焊锡材料构成的导电性部件10，并且，整体加热，之后，搭载发光元件73，使得 发光元件73的电极与导电性部件10接触，从而制作由导电性部件10来 电连接发光元件73的电极与布线图案的发光装置的方法。须指出的是， 可以采用例如用接合线等导电性部件IO来电连接布线图案和发光元件73 的电极的方法，并不仅限于采用倒装安装的方法。
并且，将发光元件73搭载在搭载部2a上，并且将发光元件73经导 电性部件10而与布线图案电连接后，在基体2的上表面2b、框体9的内 侧配置第2层75，以使其覆盖发光元件73，并且在基体2的上表面2b与 第2层75的接合部中配置第1层74。 (第8实施方式)
下面说明本发明的照明装置。本发明的照明装置将上述发光装置作为 光源而设置为使其成为预定的配置、或者使本发明的由多个发光装置构成 的发光装置组成为例如按格子状、之字形状(千鳥状)，放射状，圆形和 多角形状的同心状来多组配置等的预定配置。由此，与现有的照明装置相 比，可以抑制强度不均匀。
另外，将本发明的发光装置作为光源来设置为预定的配置，并且在这 些发光装置的周围设置按任意形状来光学设计的反射板和光学透镜、光扩 散板等的光反射单元103，从而可以为可放射任意配光分布的光的照明装 置。
例如，如图30，图31所示的俯视图、剖视图那样，在发光装置驱动 电路基板等具有驱动发光装置的电布线的驱动部102上多列配置多个发光 装置101，并在发光装置101的周围设置了按任意形状光学设计的光反射 单元103而构成的照明装置的情况下，在相邻一列上配置的多个发光装置 101中，最好为使与相邻发光装置101的间隔不是最短的配置、所谓之字 状。即，与在发光装置101按格子状配置时，由于在直线上排列作为光源 的发光装置101，因而闪光(glare)变强，这种照明装置进入到人的视觉 中，容易产生不舒服感觉，通过作成之字状，抑制了闪光，而减少对人眼 的不舒服感觉。进一步，通过增大相邻发光装置101间的距离，抑制相邻 发光装置101间的热干扰，抑制安装了发光装置101的驱动部102内的热 量的不流通，可向发光装置101的外部高效散热。结果，减少了对人眼的不舒服感觉，可以制作光学特性长时间稳定的长寿命的照明装置。
另外，在照明装置是如图32，图33所示的俯视图、剖视图这种驱动 部102上按同心状形成了多组由多个发光装置101构成的圆形和多角形状 的发光装置101组的照明装置的情况下，最好相对照明装置的中央侧越靠 近外周侧越多配置一个圆形和多角形状的发光装置101组中的发光装置 101。由此，适当保持了发光装置101彼此的间隔，同时可以更多配置发 光装置101，可以进一步提高照明装置的光的放射照度。另外，可以减少 照明装置的中央部的发光装置101的密度而抑制了驱动部102中央部的热 的不流通。由此，驱动部102内的温度分布变为一样，可高效地将热传递 到设置了照明装置的外部电路基板和散热片中，可以抑制发光装置IOI的 升温。结果，发光装置IOI可以在长时间稳定地动作，并且可以制作长寿 命的照明装置。
作为这种照明装置，举出有例如、在室内和室外使用的一般照明用器 具、枝形吊灯用照明器具、住宅用照明器具、办公用照明器具、商店装饰 或展示用照明器具、路灯用照明器具、感应灯器具、以及信号装置、舞台 和摄影室(studio)用的照明器具、广告灯、照明用杆、水中照明用灯、 闪光灯放电管用灯、聚光灯、嵌入到电线杆等中的防犯用照明、紧急情况 用照明器具、手电筒、光电公告板等、以及调光器、自动闪光器、显示器
等的背光灯、运动图像装置、装饰品、照光式开关、光传感器、医疗用灯、 车载灯等。
另外，在上述实施方式的说明中，上下左右这种的用语仅仅用于说明 附图上的位置关系，不意味着实际使用时的位置关系。
权利要求
1、一种发光装置，包括基体；发光元件，其具有形成有透光性电极的下表面，并且安装在所述基体上；第1层，其具有比所述透光性电极的折射率小的第1折射率，并且覆盖所述发光元件的所述透光性电极而设置在所述基体上；和透光性的第2层，其具有比所述第1折射率大的第2折射率，并且覆盖所述发光元件和所述第1层。
2、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述第l层由透光性材料构成。
3、 根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于， 所述第l层由氟树脂构成，所述第2层由硅树脂构成。
4、 根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于， 所述基体的设置有所述第1层的区域的表面是粗面。
5、 根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于， 所述发光元件具有与所述第1层相接的侧面。
6、 根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述第1层的所述发光元件的所述侧面的附近比所述第1层的其他部 分厚。
7、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述第1层是空隙。
8、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述发光元件具有产生光的发光层，由所述发光层产生的所述光从所述发光层在所述透光性电极内行进，并放射到所述第2层。
9、 根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于， 所述发光元件的在所述透光性电极内行进的光，由所述第1层而沿光出射方向行进。
10、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第2层覆盖所述发光元件的上表面。
11、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第2层具有与所述第1层相接的下表面。
12、 根据权利要求ll所述的发光装置，其特征在于，所述第2层的所述下表面设置在所述发光元件的所述发光层上方。
13、 根据权利要求12所述的发光装置，其特征在于， 放射到所述第2层的光，由所述第1层而沿光出射方向行进。
14、 根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 在所述基体的安装有所述发光元件的区域的表面，设置有使所述发光元件的光扩散的薄膜。
15、 根据权利要求I4所述的发光装置，其特征在于， 所述发光元件是产生蓝色光的发光二极管，所述薄膜由氧化钛构成。
16、 根据权利要求14所述的发光装置，其特征在于， 所述发光元件是产生紫外光的发光二极管，所述薄膜由氧化锆构成。
17、 一种发光装置，包括 基体；发光元件，其具有形成有透光性电极的下表面，并且安装在所述基体上；光反射单元，其利用全反射将在所述透光性电极内行进的光沿光出射 方向引导；和由透光性材料形成的透光性层，其覆盖所述发光元件。
18、 一种发光装置，包括 光源；第1光反射单元，其利用全反射将从所述光源放射的光沿光出射方向 引导；和第2光反射单元，其利用全反射将由所述第1光反射单元引导的光沿光出射方向引导。
19、 根据权利要求18所述的发光装置，其特征在于， 所述光源产生具有210nm 470nm的至少一部分的波长的光。
20、 根据权利要求18所述的发光装置，其特征在于，进一步具有波长变换单元，其将从所述第2光反射单元放射的光的波 长进行变换并放射。
全文摘要
[课题]本发明目的在于提供一种可将由发光元件放射的光高效输出到发光装置外部的高亮度的发光装置。[解决方案]包括基体(2)；搭载在基体(2)上的发光元件(3)，其具有形成有透光性电极(34)并且与基体(2)对置的第一面(3A)和第二面(3B)；第一层(4)，其由具有比透光性电极(34)的折射率小的第一折射率的第一透光性材料构成，覆盖发光元件(3)的透光性电极(34)并设置在基体(2)上；和第二层(5)，其由具有比第一折射率大的第二折射率的第二透光性材料构成，并覆盖发光元件(3)和第一层。
文档编号H01L33/52GK101410994SQ200780010800
公开日2009年4月15日 申请日期2007年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者三宅彻, 作本大辅, 形部浩介, 松浦真吾, 森裕树 申请人:京瓷株式会社