固体发光元件及其制造方法以及投影机.pdf

本发明的固体发光元件目的在于防止起因于电极形成区域的投影像的不均。其是具备通过通入电流而发光的固体发光元件芯片(12)和用于向该固体发光元件芯片(12)通入电流的电极(16)、且前述电极(16)被配置在前述固体发光元件芯片(12)的出射面上的固体发光元件，在前述固体发光元件芯片(12)的出射面上具备从视觉上使形成前述电极(16)的区域、即电极形成区域隐形的变光路装置(14)。

1.  一种固体发光元件，它是具备通过通入电流而发光的固体发光元件芯片和用于向该固体发光元件芯片通入电流的电极、且前述电极被配置在前述固体发光元件芯片的出射面上的固体发光元件，其特征在于，在前述固体发光元件芯片的出射面上具备从视觉上使形成前述电极的区域、即电极形成区域隐形的变光路装置。

2.  如权利要求1所述的固体发光元件，其特征在于，前述变光路装置通过折射来改变光路。

3.  如权利要求1或2所述的固体发光元件，其特征在于，前述变光路装置由具有与前述电极形成区域相对应的谷部的透光性部件形成。

4.  如权利要求3所述的固体发光元件，其特征在于，前述透光性部件为树脂。

5.  如权利要求1所述的固体发光元件，其特征在于，前述变光路装置通过反射来改变光路。

6.  如权利要求5所述的固体发光元件，其特征在于，前述变光路装置是形成在前述电极上的反射镜。

7.  如权利要求6所述的固体发光元件，其特征在于，前述反射镜与前述电极由同一部件一体形成。

8.  一种投影机，其特征在于，作为光源具备权利要求1～7中的任何一项所述的固体发光元件。

9.  一种固体发光元件的制造方法，它是制造具备通过通入电流而发光的固体发光元件芯片和用于向该固体发光元件芯片通入电流的电极、且前述电极被配置在前述固体发光元件芯片的出射面上的固体发光元件的方法，其特征在于，具有对形成前述电极的区域即电极形成区域进行拒液化处理的工序、在前述固体发光元件芯片的出射面上配置液状树脂的工序和使前述液状树脂硬化的工序。

10.  如权利要求9所述的固体发光元件的制造方法，其特征在于，前述液状树脂通过液滴吐出法配置。

固体发光元件及其制造方法以及投影机
技术领域
本发明涉及固体发光元件及其制造方法以及投影机。
背景技术
在以往的投影机中，作为其光源，以前是卤素灯，近年来多使用高亮度高效率的高压水银灯(UHP)。使用了作为放电型的灯的UHP的光源需要高压的电源电路，大型且较重，成为投影机的小型轻量化的阻碍。另外，虽然比卤素灯的寿命长但其寿命仍然很短，除此之外，光源的控制(高速的点亮、熄灭、调制)基本不可能，另外，调试也需要数分钟那么长的时间。
于是最近，作为新光源LED(发光二极管)发光体引人注目。LED超小型、超轻量、长寿命。另外，根据驱动电流的控制，可以自由地进行点亮、熄灭、出射光量的调整。在这一点上，作为投影机的光源也是有前途的，向小型、携带用的小画面投影机应用的开发也已经开始(例如，专利文献1)。
在此，参照图12以及图13对以往的使用了LED的发光元件100进行说明。此外，图12是红色发光元件100R的概略结构图，(a)是剖面图，(b)是芯片110的俯视图。另外，图13是绿色、蓝色发光元件100GB的概略结构图，(a)是剖面图，(b)是芯片160的俯视图。
如图12所示，红色发光元件100R具备通过通入电流而发光的芯片110、配置在该芯片110的出射面上的放射状的电极120和夹着芯片110与电极120相对配置的对向电极140，电极120与焊丝(接合线)130由焊锡150固定。这样的红色发光元件100R通过经由焊丝130从电极120通入电流而发光。
另外，如图13所示，绿色、蓝色发光元件100GB具备通过通入电流而发光的芯片160、配置在该芯片160的出射面上的透明电极170和配置在以将芯片160的发光层挖去的那样平行地形成的多个槽160a的底部(电极形成区域)上的电极180。这样的绿色、蓝色发光元件100GB通过从电极180通入电流而发光。
专利文献1：特开2000-112031号公报
发明内容
但是，特别是，在将这样的红色发光元件100R作为投影机的光源来使用的情况下，电极120和焊锡150的影子就被投影在屏幕上。另外，在将绿色、蓝色发光元件100GB作为投影机的光源来使用的情况下，由于在槽160a上不存在发光层，因此在屏幕上就会形成槽160a的影子。因此，在以往的投影机中，将来自于光源的发射光的照度用棒形透镜灯均匀化之后再投射到屏幕上。但是，为了使来自于上述红色发光元件100R等的发射光均匀化，需要较长的棒形透镜，因此便出现了导致投影机大型化的问题。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于防止起因于电极形成区域的投影像的不均。
为了达成上述目的，本发明的固体发光元件，是具备通过通入电流而发光的固体发光元件芯片和用于向该固体发光元件芯片通入电流的电极、且上述电极被配置在上述固体发光元件芯片的出射面上的固体发光元件，其特征在于，在上述固体发光元件芯片的出射面上具备从视觉上使作为形成上述电极的区域的电极形成区域隐形的变光路装置。
根据具有这种特征的本发明的固体发光元件，在固体发光元件芯片的出射面上，具备从视觉上使电极形成区域隐形的变光路装置。因而，可以防止在投影从固体发光元件芯片出射的发射光之际所产生的起因于电极形成区域的投影像的不均。
再者，通过这样用变光路装置改变发射光的光路，可使发射光的照度成为被一定程度地均匀化的状态。因此，在将本发明地固体发光元件使用在投影机的光源上的情况下，可以缩短以往的投影机所具备的必要的长棒形透镜，能够实现投影机的小型轻量化。
另外，上述变光路装置可以采用通过折射或反射来改变光路的结构。这样，利用光的折射或反射，可以很容易地改变发射光的光路以使电极形成区域隐形。
另外，具体的说，通过由具有与上述电极形成区域相对应的谷部的透光性部件形成变光路装置，可以利用折射改变发射光的光路。这样，通过由具有与上述电极形成区域相对应的谷部的透光性部件形成变光路装置，可将向斜方向出射的发射光的光路、在电极形成区域的上方、向相对于固体发光元件芯片的出射面成垂直的方向改变(折射)，因此可以从视觉上使电极形成区域隐形。
再者，在透光性部件上可以使用树脂等。
另外，在利用反射来改变光路的情况下，可以采用将变光路装置设为形成在上述电极上的反射镜的结构。这样，通过将变光路装置设为形成在电极上的反射镜，可将向斜方向出射的发射光的光路、在电极形成区域的上方、向相对于固体发光元件芯片的出射面成垂直的方向改变(反射)，因此可以从视觉上使电极形成区域隐形。
再者，通过将这样的反射镜与电极用同一部件一体形成，可以很容易地形成变光路装置。
因而，根据以作为光源具备这样的本发明的固体发光元件为特征的本发明的投影机，可以防止起因于电极形成区域的投影像的不均。另外，由于作为光源具备本发明的固体发光元件，因此可以缩短棒形透镜，所以可以提供小型轻量化的投影机。
其次，本发明的固体发光元件的制造方法，是制造具备通过通入电流而发光的固体发光元件芯片和用于向该固体发光元件芯片通入电流的电极、且前述电极被配置在前述固体发光元件芯片的出射面上的固体发光元件的方法，其特征在于，具有对作为形成前述电极的区域的电极形成区域进行拒液化处理的工序、在前述固体发光元件芯片的出射面上配置液状树脂的工序和使前述液状树脂硬化的工序。
根据具有这样的特征的本发明的固体发光元件的制造方法，由于是在对电极形成区域进行拒液化处理之后，将液状树脂配置在固体发光元件芯片的出射面上，因此在电极形成区域液状树脂被排斥，在液状树脂上可以形成与电极形成区域相对应的谷部。并且，通过使该液状树脂硬化，可以形成具有与电极形成区域相对应的谷部的变光路装置。因而，根据用本发明的固体发光元件的制造方法所制造的固体发光元件，可以从视觉上使电极形成区域隐形。
另外，通过用液滴吐出法配置上述液状树脂，可以很容易地配置所希望的外形的液状树脂。由此，可以很容易地在液状树脂上形成与电极形成区域相对应的谷部。
再者，作为使液状树脂硬化的方法，可以采用使用热硬化型的树脂作为液状树脂、在配置后进行烧制的方法。另外，还可以采用使用光硬化型的树脂作为液状树脂、在配置后用光照射的方法。再者，在这样使用光硬化型的树脂的情况下，可以向固体发光元件芯片通入电流使之发光，利用该发射光使液状树脂硬化。
附图说明
图1是表示本实施形态的投影机的整体结构的概略图。
图2是光源装置10的概略结构图。
图3是红色发光元件1R的概略结构图。
图4是将图3的芯片12附近放大了的示意图。
图5是表示发射光的光路改变的样子的图。
图6是绿色、蓝色发光元件1G、1B的概略结构图。
图7是将图6的芯片31附近放大了的示意图。
图8是表示发射光的光路改变的样子的图。
图9是表示绿色及蓝色发光元件1G、1B的制造方法的一例的图。
图10是本第2实施形态的红色发光元件41R的概略结构图。
图11是该实施形态的绿色、蓝色发光元件41G、41B的概略结构图。
图12是以往的红色发光元件100R的概略结构图。
图13是以往的绿色、蓝色发光元件100GB的概略结构图。
标号说明
1、41      发光元件
12、31     芯片(固体发光芯片)
31d        槽(电极形成区域)
16、32     电极
14、36     变光路透镜(变光路装置)
14a、36a   谷部
42、43     反射镜(变光路装置)
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的固体发光元件及其制造方法以及投影机的一个实施形态进行说明。
第1实施形态
图1是表示本实施形态的投影机的整体结构的概略图。再者，在以下的所有的图中，为了便于看图，使各构成元件的膜厚度、尺寸的比率等适当的有所不同。
如图1所示，本实施形态的投影机是3板式的液晶投影机，在作为色合成装置的十字分色棱镜40的3个光入射面40R、40G、40B上，分别相对配置有作为光调制装置的液晶装置30R、30G、30B，在各液晶装置30R、30G、30B的背面侧(与十字分色棱镜40相反的一侧)分别配置有可以射出R(红)、G(绿)、B(蓝)的色光的光源装置10R、10G、10B。
如图2所示，光源装置10(10R、10G、10B)具备发出相同色光的多个发光元件1和在一方侧配置着该发光元件1的基板2。各发光元件1例如由发光二极管(LED)构成，可通过点亮控制电路(图未示)而被点亮。
图3是红色发光元件1R的概略结构图。如该图所示，红色发光元件1R是2极的元件，如该图所示，在由金属材料构成的导热部11的上部安装着顺次地叠层有p层12a、发光层12b、n层12c(参照图4)的芯片12(固体发光元件芯片)。另外，在芯片12的上面，配置有电极16，在该电极16的上部，安装有变光路透镜(变光路装置)14。并且，为了连接电极16和作为外部连接端子的引线框13，从电极16引出焊丝(接合线)15。另外，导热部11在承担将芯片12发生的热量向外部散放的功能的同时，还作为电极16的对向电极而被使用。再者，本发明的固体发光元件由本实施形态的芯片12、电极16以及导热部11构成。
图4是将芯片12的附近放大了的示意图，(a)是剖面图，(b)是俯视图。如该图所示，电极16在芯片12的上面(出射面)被形成为放射状。并且，在该芯片12以及电极16的上部，设置有具有与电极16的形成区域相对应的谷部14a的变光路透镜14。该变光路透镜14由树脂等透明部件形成。
当这样的芯片12被通入电流而芯片12发光时，如图5所示，向斜方出射的发射光在从变光路透镜14射出之际发生折射，在电极16的上方，相对于芯片12的出射面变成为垂直方向。因而，通过经由这样的变光路透镜14使发射光射出，从而使发射光的照度被均匀化，可以从视觉上使电极16隐形。再者，在图4以及图5中，虽然图未示，但焊丝15穿过变光路透镜14而与电极16连接。
返回到图3，在导热部11上，在包围芯片12的安装面(芯片12与导热部11的连接面)的位置上设有壁部11a。壁部11a具有前端部侧比基端部侧细的锥状的形状，与该对接部12相对的侧面11b成为相对于芯片12向外侧倾斜的倾斜面。在该倾斜面11b上，形成有由铝或银等高反射率的金属膜或金属粉构成的光反射面，将从芯片12与其等方向地出射的光向相对于安装面大体垂直的方向反射，从而可有助于照明。
导热部11、引线框13与树脂框19形成为一体，在该树脂框19的上方，以将芯片12和焊丝15包在内的方式设有透镜体17。并且，在透镜体17与框架19之间填充有胶状硅等热传导性高的流体A，从而可进一步提高散热效率。
另外，图6是绿色、蓝色发光元件1G、1B的概略结构图。如该图所示，绿色、蓝色发光元件1G、1B是2极的元件，在由金属材料构成的导热部37的上部安装着顺次地叠层有p层31a、发光层31b、n层31c(参照图7)的芯片31(固体发光元件芯片)。在该芯片31上，以将发光层31b(参照图7)挖去的那样平行地形成有多个槽31d(电极形成区域)，在该槽31d的底部配置有与芯片31的n层31c(参照图7)直接接触的电极32。另外，在芯片31的p层31a上，配置有透明电极33。并且，所述的电极32以及透明电极33通过不遮挡各个芯片31的出射面的引线(图未示)而电连接在作为外部连接端子的引线框34、35上。并且，在芯片31的上部，安装有变光路透镜(变光路装置)36。
图7是将芯片31附近放大了的示意图，(a)是剖面图，(b)是俯视图。如该图所示，电极32是在槽31d的底部沿槽31d的长方向延伸而形成的。并且，在该芯片31的上部，设置有具有与槽31d相对应的谷部36a的变光路透镜36。该变光路透镜36由树脂等透明部件形成。
当这样的芯片31被通入电流而芯片31发光时，如图8所示，沿斜方向出射的发射光在从变光路透镜36射出之际发生折射，在槽31d的上方，相对于芯片31的出射面变成为垂直方向。因而，通过经由这样的变光路透镜36使发射光射出，从而发射光的照度被均匀化，可以从视觉上使槽31d隐形。
返回到图6，在导热部37上，与红色发光元件1R的导热部11同样，在包围芯片31的安装面(芯片31与导热部37的连接面)的位置上设有壁部37a。壁部37a具有前端部侧比基端部侧细的锥状的形状，与该芯片31相对的侧面37b成为相对于芯片31向外侧倾斜的倾斜面。在该倾斜面37b上，形成有由铝或银等高反射率的金属模或金属粉构成的光反射面，将从芯片31与其等方向地出射的光向相对于安装面大体垂直的方向反射，从而可有助于照明。
导热部37、引线框34、35与树脂框38形成为一体，在该树脂框38的上方以将芯片31包在内方式设有透镜体39。并且，在该透镜体39与框38之间填充有胶状硅等热传导性高的流体B，从而可进一步提高散热效率。
返回到图1，在光源装置10R、10G、10B和与其相对应的液晶装置30R、30G、30B之间，作为用于使发射光的照度分布在液晶装置30R、30G、30B上均匀化的照度均匀化装置，设置有棒形透镜21。该棒形透镜21是通过在该棒形透镜21内使发射光多重反射而使发射光的照度均匀化的装置。再者，如上述，由于通过变光路透镜14、36已经使发射光的照度一定程度的均匀化，因此该棒形透镜21就可以比以往的投影机所具备的棒形透镜短。因而，可以使投影机小型轻量化。
十字分色棱镜40具有将4个直角棱镜贴合在一起的构造，在其贴合面40a、40b上呈十字状地形成有由电介质多层膜构成的光反射膜(图未示)。具体的说，在贴合面40a上，设有反射由液晶装置30R形成的红色的图像光而透过分别由液晶装置30G、30B形成的绿色以及蓝色的图像光的光反射膜；在贴合面40b上，设有反射由液晶装置30B形成的蓝色的图像光而透过分别由液晶装置30R、30G形成的红色以及绿色的图像光的光反射膜。并且，被导引到十字分色棱镜40的光出射面40E上的各色的图像光，可通过投影透镜(出射光学系统)50而被投影在屏幕60上。
在此，由于来自于发光元件1的发射光的照度通过变光路透镜14、36而被一定程度地均匀化，进而又通过棒形透镜21被均匀化，因此可防止起因于电极形成区域的投影像的不均。
其次，以具有变光路透镜36的绿色以及蓝色发光元件1G、1B的制造方法为一例，参照图9对本发明的固体发光元件的制造方法进行说明。
首先，如图9(a)所示，准备配置有电极32以及透明电极33的芯片31，对形成在该芯片31上的槽31d的底部进行拒液化处理。作为该拒液化处理的方法，例如可以列举在槽31d的底部涂覆4氟化乙烯树脂等的方法。
接着，如图9(b)所示，用例如喷墨式装置或分配器等将光硬化型的液状树脂通过液滴吐出法吐出、配置到槽31d的底部被拒液化处理后的芯片31的上面。这样，通过利用液滴吐出法吐出、配置液状树脂，可以微量地调整液状树脂的吐出量以及吐出位置，因此可以很容易地控制所配置的液状树脂的外形。
并且，由于槽31d的底部被拒液化处理，因此通过这种液滴吐出法被吐出的液状树脂在槽31d的底部被排斥。因而，通过在芯片31的上部吐出规定量的液状树脂，就可以在芯片31上配置如图9(c)所示的具有与槽31d相对应的谷部的液状树脂。再者，最好在芯片31的端部配置规定的模具，以免液状树脂向芯片31的外部流出。
接着，例如，向芯片31通入电流使之发光，用该发射光来使液状树脂硬化。由此。形成变光路透镜36。然后，通过以覆盖该芯片31以及变光路透镜36的方式配置填充有流体B的透镜体39，即可制造绿色以及蓝色发光元件1G、1B。
再者，在红色发光元件1R中，通过对电极16的上面进行拒液化处理，之后在芯片12的上面吐出、配置液状树脂，再使该液状树脂硬化，就可以形成变光路透镜14。但是，在红色发光元件1R中，有必要如上述那样将电极16与焊丝15连接起来。由于该电极16与焊丝15通常由焊锡固定，因此最好是在变光路透镜14被形成之前，将电极16与焊丝15连接，之后，避开焊丝15吐出、配置液状树脂。再者，即便在这样避开焊丝15吐出、配置液状树脂的情况下，通过使用喷墨式装置等，也可以很容易地吐出、配置液状树脂。
再者，在作为液状树脂使用了热硬化型的液状树脂的情况下，取代由上述的芯片的发射光而实现的液状树脂的硬化，通过对液状树脂进行烧制而使之硬化。
另外，也可以不经过这样的制造过程，而将进行了一定程度的硬化的状态下的液状树脂配置在芯片上，对该液状树脂用具有与电极形成区域相对应的突出部的挤压机挤压，之后通过使液状树脂硬化而形成变光路透镜36。
另外，在本实施形态中，由于对发射光从电极16侧出射的形态的LED进行了展示，因此成为了变光路透镜14被设置在电极16侧的结构。但是，作为其他的形态，也有使发光层在蓝宝石等的透明基板上沉积，再翻过来安装，使发射光从基板侧出射的形态的LED。即，这样的LED，发光层侧具有导热部37的功能，基板侧成为上面。即便是这样的形态的LED，通过在出射面侧(基板侧的面)同样地形成变光路透镜14，也可以起到和本实施形态的固体发光元件大体同样的效果。
第2实施形态
其次，参照图10以及图11，对具有与上述第1实施形态不同的构造的发光元件41(41R、41G、41B)进行说明。再者，本第2实施形态的发光元件41与上述第1实施形态的发光元件1的不同部分，是代替在上述第1实施形态中所表示的变光路透镜14、36而具备反射镜42、43。另外，在本第2实施形态中，仅对与上述第1实施形态不同的部分进行说明。
如图10所示，本第2实施形态的红色发光元件41R在电极16上设置有反射镜42。该反射镜42被倾斜地设置，以将向斜方出射的发射光在电极16的上方向相对于芯片12的出射面垂直的方向反射。再者，反射镜42最好是由与电极16相同的材料形成。在这样将反射镜42与电极16一体形成的情况下，在形成电极16之际，通过使其侧面具有倾斜，就可以很容易地形成反射镜42。
根据这样的本第2实施形态的红色发光元件41R，由于向斜方出射的发射光在电极16的上方被反射镜42向相对于出射面成垂直的方向反射，因此可以从视觉上使电极16隐形。
另外，如图11所示，本第2实施形态的绿色、蓝色发光元件41G、41B，在槽31d的底部上设置有反射镜43。该反射镜43被倾斜地设置，以将向斜方出射的发射光在槽31d的上方向相对于出射面成垂直的方向反射。再者，反射镜43最好是与红色发光元件41R的反射镜42同样地由与电极32相同的材料形成。
根据这样的本第2实施形态的绿色、蓝色发光元件41G、41B，由于向斜方出射的发射光在槽31d的上方被反射镜43向相对于出射面垂直的方向反射，因此可以从视觉上使槽31d隐形。
以上，虽然参照附图对本发明的固体发光元件以及投影机的最佳的实施形态进行了说明，但显然本发明不限于上述实施形态。在上述实施形态中所展示的各构成部件的诸形状、组合等仅为一例，在不脱离本发明的宗旨的范围内根据设计要求等可以进行各种改变。