JP4069451B2 - LIGHT SOURCE DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND PROJECTION TYPE DISPLAY DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、光源装置とその製造方法、並びにこの光源装置を備えた投射型表示装置に関する。 The present invention relates to a light source device, a manufacturing method thereof, and a projection display device including the light source device.
従来のプロジェクタ(投射型表示装置)では、その光源として、古くはハロゲンランプ、近年は高輝度高効率である高圧水銀ランプ(UHP)が多く用いられてきた。放電型のランプであるUHPを用いた光源は高圧の電源回路を要し、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げになっていた。また、ハロゲンランプよりは寿命が長いものの依然短寿命である他、光源の制御(高速の点灯、消灯、変調)が略不可能で、また立ち上げに数分という長い時間を要していた。
そこで、近年、新しい光源としてLEDが注目されている。LEDは超小型・超軽量、長寿命である。また、駆動電流の制御によって、点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる。この点でプロジェクタの光源としても有望であり、既に小型・携帯用の小画面プロジェクタへの応用開発が始まっている。
In conventional projectors (projection display devices), a halogen lamp has been used as a light source in the past, and a high-pressure mercury lamp (UHP) having high luminance and high efficiency has been used in recent years. A light source using UHP, which is a discharge lamp, requires a high-voltage power circuit, is large and heavy, and hinders the reduction in size and weight of the projector. Further, although it has a longer life than a halogen lamp, it still has a short life, and it is almost impossible to control the light source (fast lighting, extinguishing, modulation), and it takes a long time to start up.
In recent years, therefore, LEDs have attracted attention as a new light source. LEDs are ultra-compact, ultra-light, and have a long life. In addition, by controlling the drive current, it is possible to freely turn on / off and adjust the amount of emitted light. In this respect, it is also promising as a light source for projectors, and application development has already started for small and portable small screen projectors.
ところで、LEDでは通常、チップを保護するために、このチップを透光性樹脂で覆っているが、樹脂は一般的に熱伝導性が低いため、チップで発生した熱の大半はLEDパッケージの底面(金属の基台)やリード線を通じて放熱している。しかし、LEDの高輝度化・高出力化が進むにつれて、前記構造では十分な放熱性が得られなくなっている。
そこで、容器内に充填したアルコール等の液体によって直接LEDチップを冷却する構造(特許文献1参照)や、絶縁性かつ不活性な透光性液体にLEDチップを浸透させ、その液体を流入・流出させることで効率的にチップの冷却を行なう構造(特許文献2〜特許文献4参照)が提案されている。この構造においては、低温の流体を強制的に循環させれば、より高い冷却性能を得ることができる。
Therefore, a structure in which the LED chip is directly cooled by a liquid such as alcohol filled in the container (see Patent Document 1), or an LED chip is infiltrated into an insulating and inert translucent liquid, and the liquid flows in and out. Thus, a structure (see Patent Documents 2 to 4) for efficiently cooling the chip has been proposed. In this structure, higher cooling performance can be obtained by forcibly circulating a low-temperature fluid.
しかしながら、プロジェクタの光源等に用いられる高輝度・高出力のLEDチップの発熱は大きく、これを冷却するためには相当量の液体を流す必要がある。このことがLEDの信頼性に悪影響を及ぼす要因となっている。
すなわち、LEDチップを直接強制的に冷却すればLEDチップ内部に大きな温度差を生ずることになるが、チップを構成する各層は熱膨張率が異なるため、この温度差によって熱変形に伴う応力が生じる。このような応力はチップの層内に欠陥を生じさせ、短寿命化の原因となる。
However, the high-luminance and high-power LED chips used for projector light sources and the like generate a large amount of heat, and it is necessary to flow a considerable amount of liquid to cool them. This is a factor that adversely affects the reliability of the LED.
That is, if the LED chip is forcibly cooled directly, a large temperature difference will be generated inside the LED chip. However, since each layer constituting the chip has a different coefficient of thermal expansion, stress due to thermal deformation is generated by this temperature difference. . Such stress causes a defect in the chip layer and shortens the lifetime.
また、上記構造では、用いる流体によっては電極間で短絡が生じたり、素子が劣化したりすることがある。例えば液体によってチップを直接冷却する場合には、冷却効率を高めるために液体内にフィラー等を混ぜることがあるが、この場合、このフィラー等によって液体に導電性が生じ、電極間に短絡が生じる。また、流体としてH2O等を用いた場合、この流体との化学反応によってチップが劣化する虞がある。
さらに、フェースアップ実装してワイヤボンディングを施した構造のものでは、流体の圧力によって、電極とワイヤとの接合部にはがれが生じる虞があった。
よって、流体によるチップ直接冷却方式のLEDを実用化するためには、これらの問題を解決することが必要であった。
In the above structure, depending on the fluid used, a short circuit may occur between the electrodes, or the element may deteriorate. For example, when the chip is directly cooled by a liquid, a filler or the like may be mixed in the liquid in order to increase the cooling efficiency. In this case, the liquid becomes conductive due to the filler or the like, and a short circuit occurs between the electrodes. . Further, when H 2 O or the like is used as the fluid, the chip may be deteriorated by a chemical reaction with the fluid.
Further, in the structure in which the wire bonding is performed by face-up mounting, there is a possibility that the joint between the electrode and the wire may be peeled off due to the pressure of the fluid.
Therefore, in order to put the chip direct cooling type LED by fluid into practical use, it is necessary to solve these problems.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、冷却によって生じるチップ表面での熱応力を緩和するとともに、冷却用流体を介した電極間の短絡や流体によるチップの劣化を防止できるようにした光源装置と、この光源装置の製造方法、並びにこの光源装置を備えた投射型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The present invention alleviates the thermal stress on the chip surface caused by cooling, and short-circuits between electrodes via the cooling fluid, or causes deterioration of the chip due to the fluid. It is an object of the present invention to provide a light source device that can be prevented, a method for manufacturing the light source device, and a projection display device including the light source device.
上記の目的を達成するために、本発明の光源装置は、固体光源と、この固体光源を冷却用流体によって直接冷却する機構とを備えてなる光源装置であって、少なくとも上記流体に対する固体光源の露出面が全て覆われるように、上記固体光源のその電極を含む外表面に透光性絶縁材料からなる保護膜が設けられたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a light source device of the present invention is a light source device comprising a solid light source and a mechanism for directly cooling the solid light source with a cooling fluid, and at least the solid light source for the fluid is provided. A protective film made of a light-transmitting insulating material is provided on the outer surface including the electrode of the solid-state light source so as to cover the entire exposed surface.
本発明は、固体光源及びこの固体光源の電極に対して保護膜を設けることで、冷却用流体との化学反応による固体光源の劣化や、流体を介した電極間の短絡等を防止するようにしたものである。このように固体光源に保護膜を設けた例としては、例えば特開平7−202269号公報に開示された構造のものがあるが、この技術は、基板上に固体光源を製造するプロセスにおいて生じる熱応力の緩和を目的としており、保護膜の形成は電極ボンディングの前に実施している。このため、ボンディングの際に電極上の保護膜を除去する必要があり、流体を介した電極間の短絡を防止することはできない。これに対して、本発明では、保護膜を固体光源の電極上にも設け、冷却用流体に露出される部分の固体光源(この固体光源の電極を含む)の外表面を全て保護膜で覆うため、このような電気的短絡を確実に防止することができる。 The present invention prevents the deterioration of the solid light source due to the chemical reaction with the cooling fluid, the short circuit between the electrodes via the fluid, etc. by providing a protective film for the solid light source and the electrode of the solid light source. It is a thing. As an example in which a protective film is provided on a solid light source as described above, for example, there is a structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-202269, but this technique is based on heat generated in the process of manufacturing a solid light source on a substrate. The purpose is to relieve stress, and the protective film is formed before electrode bonding. For this reason, it is necessary to remove the protective film on the electrodes at the time of bonding, and it is impossible to prevent a short circuit between the electrodes through the fluid. In contrast, in the present invention, a protective film is also provided on the electrode of the solid light source, and the outer surface of the portion of the solid light source (including the electrode of the solid light source) that is exposed to the cooling fluid is entirely covered with the protective film. Therefore, such an electrical short circuit can be reliably prevented.
また、本構成では、固体光源(電極を含む)は冷却用流体から完全に隔離されるため、これらが冷却用流体との間の化学反応によって劣化することはない。
また、このように流体と固体光源との間に保護膜を配置した場合、流体との界面に生じる温度変化(温度勾配)はこの保護膜によって一部吸収されるため、固体光源表面に生じる温度勾配は、保護膜がない場合に比べて小さくなる。このため、固体光源の層間で生じる熱応力を従来に比べて緩和することができ、素子の寿命を長寿命化することができる。
In this configuration, since the solid light source (including the electrode) is completely isolated from the cooling fluid, they are not deteriorated by a chemical reaction with the cooling fluid.
In addition, when a protective film is arranged between the fluid and the solid light source in this way, the temperature change (temperature gradient) generated at the interface with the fluid is partially absorbed by the protective film, so the temperature generated on the surface of the solid light source The gradient is smaller than when there is no protective film. For this reason, the thermal stress generated between the layers of the solid light source can be relaxed as compared with the conventional case, and the lifetime of the element can be extended.
また、本構成では、固体光源の電極部を保護膜で覆うことで、電極の接合部を固定することができるため、素子の信頼性が高まる。特に、フェースアップ実装を行なってワイヤボンディングを施した構造のものでは、固体光源の電極とワイヤとの接合部は流体の圧力によって剥がれやすくなっているため、本発明の効果は大きい。 Moreover, in this structure, since the junction part of an electrode can be fixed by covering the electrode part of a solid light source with a protective film, the reliability of an element increases. In particular, in the structure in which wire bonding is performed by performing face-up mounting, the joint portion between the electrode of the solid light source and the wire is easily peeled off by the pressure of the fluid, and thus the effect of the present invention is great.
本発明では、保護膜は、上記固体光源が実装された基台の、上記流体に対する露出面を覆うように設けられることが好ましい。
このように、固体光源だけでなく、この固体光源を支持する基台の表面をも覆うように保護膜を設けることで、上記冷却用流体との化学反応による基台の変質や腐食を防止することができる。また、基台が金属製である場合には、この基台自体を固体光源の電極として用いる構成も想定されるが、このような場合であっても、本発明のように基台の表面を保護膜で覆うことで、電極と基台、或いは、ボンディングワイヤ(フェースアップ実装の場合)と基台との短絡を確実に防止することが可能となる。
In the present invention, the protective film is preferably provided so as to cover an exposed surface of the base on which the solid light source is mounted with respect to the fluid.
Thus, by providing a protective film so as to cover not only the solid light source but also the surface of the base that supports the solid light source, the base is prevented from being altered or corroded due to a chemical reaction with the cooling fluid. be able to. In addition, when the base is made of metal, a configuration in which the base itself is used as an electrode of a solid light source is also assumed, but even in such a case, the surface of the base is used as in the present invention. By covering with a protective film, it is possible to reliably prevent a short circuit between the electrode and the base, or a bonding wire (in the case of face-up mounting) and the base.
また、上記保護膜は無機材料からなることが好ましい。
上述の保護膜には有機材料を用いることも可能であるが、発光強度が大きくなった場合には、発光光によって保護膜自体が劣化し、絶縁性や透明性が低下する虞がある。このため、保護膜をこのような光劣化のない無機材料によって構成することで、素子の信頼性を高めることができる。
The protective film is preferably made of an inorganic material.
An organic material can be used for the above-described protective film. However, when the emission intensity is increased, the protective film itself is deteriorated by the emitted light, and there is a possibility that the insulating property and the transparency are lowered. For this reason, the reliability of an element can be improved by comprising a protective film with an inorganic material without such photodegradation.
また、本発明では、上記保護膜を互いに屈折率の異なる複数の絶縁膜の積層膜とし、これらの絶縁膜を、上記固体光源に対して屈折率の高い順に積層させることが好ましい。
通常、固体光源の構成材料は高屈折率(例えば、屈折率が3程度)の材料からなるため、これを流体(例えば、屈折率は1.5程度)に直接暴露すると、発光光の多くが固体光源と流体との界面で全反射されてしまう。このように反射された光は照明に寄与しないだけでなく、熱に変換されることで、素子の発光特性を劣化させる要因となる。このため、光取り出し効率を高めるために、固体光源と流体との間にその中間の屈折率を有する材料(本発明では、保護膜がこの中間材料として構成される)を配置する必要がある。しかし、前述のように、固体光源と流体との屈折率差は極めて大きいため、固体光源−流体間の膜を1層としただけでは十分な効果が得られない。このため、保護膜を積層膜とし、固体光源側から順に屈折率が小さくなるように膜材料を設計することが好ましい。このように固体光源側から流体側に向けて屈折率を徐々に変化させると、各境界面(固体光源−絶縁膜間の界面、隣接する絶縁膜間の界面、絶縁膜−流体間の界面)では、全反射が生じる臨界角が大きくなり、全反射される光の割合が小さく、即ち、光の取り出し効率が高くなる。
In the present invention, it is preferable that the protective film is a laminated film of a plurality of insulating films having different refractive indexes, and these insulating films are laminated in the descending order of the refractive index with respect to the solid light source.
Normally, the constituent material of a solid light source is made of a material having a high refractive index (for example, a refractive index of about 3). Therefore, when this is directly exposed to a fluid (for example, a refractive index of about 1.5), much of the emitted light is emitted. Total reflection occurs at the interface between the solid light source and the fluid. The light reflected in this way does not contribute to illumination, but is converted into heat, thereby deteriorating the light emission characteristics of the element. For this reason, in order to increase the light extraction efficiency, it is necessary to dispose a material having an intermediate refractive index between the solid light source and the fluid (in the present invention, the protective film is configured as this intermediate material). However, as described above, since the difference in refractive index between the solid light source and the fluid is extremely large, it is not possible to obtain a sufficient effect if only one film is formed between the solid light source and the fluid. For this reason, it is preferable to design the film material so that the protective film is a laminated film and the refractive index decreases in order from the solid light source side. When the refractive index is gradually changed from the solid light source side to the fluid side in this way, each boundary surface (the interface between the solid light source and the insulating film, the interface between the adjacent insulating films, the interface between the insulating film and the fluid) Then, the critical angle at which total reflection occurs increases, and the ratio of light that is totally reflected is small, that is, the light extraction efficiency increases.
固体光源−流体間に配置する絶縁膜の膜厚や層数は、絶縁性,放熱性,生産性等の観点から自由に決めることができるが、3層程度の積層膜であれば生産性を損なうことなく十分な性能を発揮することができる。例えば上記保護膜を、固体光源側から順に第1,第2,第3の3層の絶縁膜が積層された積層膜とした場合には、例えば第1の絶縁膜にTiO2,Ta2O5,ZnO,ZrO2のいずれか、第2の絶縁膜にMgO,Al2O3のいずれか、第3の絶縁膜にSiO2,MgF2のいずれかを用いることで、効率的な光の取り出しが可能となる。なお、各絶縁膜は1種類の材料によって構成してよく、上述した材料の内のいくつかを含む構成としてもよい。 The film thickness and the number of layers of the insulating film placed between the solid light source and the fluid can be freely determined from the viewpoint of insulation, heat dissipation, productivity, etc. Sufficient performance can be demonstrated without loss. For example, when the protective film is a laminated film in which first, second, and third three insulating films are laminated in order from the solid light source side, for example, the first insulating film is formed of TiO 2 , Ta 2 O. 5 , ZnO, ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 for the second insulating film, and SiO 2 , MgF 2 for the third insulating film. Removal is possible. Note that each insulating film may be formed of one kind of material, and may include some of the above-described materials.
また、本発明では、冷却用流体は無機材料からなることが好ましい。
冷却用流体には、有機材料を用いることも可能であるが、発光強度が大きくなった場合には、発光光によって冷却用流体自体が劣化する虞がある。また、保護膜に光触媒作用を有する材料(例えばTiO2等)を用いた場合には、その劣化の程度は更に大きくなる。このため、冷却用流体をこのような光劣化のない無機材料によって構成することで、素子の信頼性を高めることができる。
In the present invention, the cooling fluid is preferably made of an inorganic material.
An organic material can be used for the cooling fluid, but when the emission intensity increases, the cooling fluid itself may be deteriorated by the emitted light. Further, when a material having a photocatalytic action (for example, TiO 2 or the like) is used for the protective film, the degree of deterioration is further increased. For this reason, the reliability of an element can be improved by comprising the fluid for cooling with the inorganic material which does not have such light degradation.
また、本発明では、冷却用流体は液状材料からなることが好ましい。勿論、上記流体として気体(例えば、N2等の不活性ガス)を用いることもできるが、より熱伝導性の高い液状材料(例えば、シリコンオイル等)を用いることで、放熱効率を高めることができる。
また、本発明では、保護膜の膜厚は、絶縁性や放熱性の観点から任意に決めることができるが、この膜厚が0.8μm以上、1.5μm以下であれば、本発明の効果を十分に得ることができる。
In the present invention, the cooling fluid is preferably made of a liquid material. Of course, a gas (for example, an inert gas such as N 2 ) can be used as the fluid. However, by using a liquid material having a higher thermal conductivity (for example, silicon oil), the heat dissipation efficiency can be improved. it can.
In the present invention, the thickness of the protective film can be arbitrarily determined from the viewpoints of insulation and heat dissipation. However, if the film thickness is 0.8 μm or more and 1.5 μm or less, the effect of the present invention is achieved. You can get enough.
また、本発明の光源装置の製造方法は、固体光源と、この固体光源を冷却用流体によって直接冷却する機構とを備えてなる光源装置の製造方法であって、基台上に固体光源を実装する実装工程と、少なくとも上記流体に対する固体光源の露出面が全て覆われるように、この実装された固体光源のその電極を含む外表面に絶縁材料からなる透光性の保護膜を形成する保護膜形成工程とを備えたことを特徴とする。 The light source device manufacturing method of the present invention is a light source device manufacturing method including a solid light source and a mechanism for directly cooling the solid light source with a cooling fluid, and the solid light source is mounted on a base. And a protective film for forming a translucent protective film made of an insulating material on the outer surface including the electrode of the mounted solid light source so that at least the exposed surface of the solid light source with respect to the fluid is covered at least And a forming step.
本製造方法は、保護膜の形成を固体光源の実装工程後に行なうことで、固体光源(電極を含む)の冷却用流体への露出面を全て保護膜で覆うようにしたものである。例えば、前述の特開平7−202269号公報に開示された素子では、保護膜は実装工程前に行なわれるため、実装時に電極上に位置する保護膜を除去する必要がある。このため、少なくともこの電極部において、前述した本発明の光源装置の効果(即ち、流体との化学反応による固体光源の劣化防止、冷却時に固体光源の表面近傍に生じる熱応力の緩和、流体を介した電極間の短絡防止、ボンディング強度の向上)は得られない。これに対して、本方法では、保護膜を固体光源の電極上にも設けることができるため、冷却用流体に露出される部分の固体光源の外表面は全て保護膜で覆われることとなり、上述の効果を確実にすることができる。 In this manufacturing method, the protective film is formed after the mounting process of the solid light source, so that the entire surface exposed to the cooling fluid of the solid light source (including the electrode) is covered with the protective film. For example, in the element disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-202269, the protective film is formed before the mounting process, so that it is necessary to remove the protective film located on the electrode during mounting. Therefore, at least in this electrode portion, the effects of the light source device of the present invention described above (that is, the deterioration of the solid light source due to the chemical reaction with the fluid, the mitigation of thermal stress generated near the surface of the solid light source during cooling, the fluid Prevention of short-circuit between electrodes and improvement in bonding strength) cannot be obtained. On the other hand, in this method, since the protective film can be provided also on the electrode of the solid light source, the outer surface of the solid light source in the portion exposed to the cooling fluid is all covered with the protective film. The effect of can be ensured.
また、上記保護膜形成工程では、上記保護膜を、上記基台の上記流体に対する露出面を覆うように形成することが好ましい。
このように保護膜を、固体光源表面だけでなく、この固体光源を支持する基台の表面をも覆うように形成することで、上記冷却用流体との化学反応による基台の変質や腐食を防止することができる。また、基台が金属製である場合には、この基台自体を固体光源の電極として用いる構成も想定されるが、このような場合であっても、本発明のように基台の表面を保護膜で覆うことで、電極と基台、或いは、ボンディングワイヤ(フェースアップ実装の場合)と基台との短絡を確実に防止することが可能となる。
In the protective film forming step, the protective film is preferably formed so as to cover an exposed surface of the base with respect to the fluid.
In this way, the protective film is formed so as to cover not only the surface of the solid light source but also the surface of the base supporting the solid light source, thereby preventing the base from being altered or corroded due to a chemical reaction with the cooling fluid. Can be prevented. In addition, when the base is made of metal, a configuration in which the base itself is used as an electrode of a solid light source is also assumed, but even in such a case, the surface of the base is used as in the present invention. By covering with a protective film, it is possible to reliably prevent a short circuit between the electrode and the base, or a bonding wire (in the case of face-up mounting) and the base.
また、上記保護膜は無機材料からなることが好ましい。これにより、固体光源の発光光による保護膜の劣化を防止することができる。
また、上記保護膜形成工程では、少なくとも固体光源との界面に位置する保護膜を蒸着法により形成することが好ましい。
保護膜の形成方法としては、蒸着法(スパッタ法,プラズマCVD法,EB蒸着法等)や液体塗布法(ゾル−ゲル法,SOG(Spin On Glass)法等)等の各種の成膜方法を用いることができるが、蒸着法で形成された膜(蒸着膜)は液体塗布法で形成された膜(塗布膜)に比べて均一性や緻密性の面で優れているため、本発明のように保護膜に高い絶縁性が求められる場合には、塗布膜よりも蒸着膜の方が適している。
The protective film is preferably made of an inorganic material. Thereby, deterioration of the protective film due to the light emitted from the solid light source can be prevented.
In the protective film forming step, it is preferable to form at least a protective film located at the interface with the solid light source by vapor deposition.
As a method for forming the protective film, various film forming methods such as a vapor deposition method (sputtering method, plasma CVD method, EB vapor deposition method, etc.) and a liquid coating method (sol-gel method, SOG (Spin On Glass) method, etc.) are used. Although it can be used, the film formed by the vapor deposition method (deposition film) is superior in terms of uniformity and denseness to the film formed by the liquid coating method (coating film). In addition, when a high insulating property is required for the protective film, a vapor deposition film is more suitable than a coating film.
また、上記保護膜形成工程では、上記保護膜を回転斜方蒸着法(即ち、基台を回転させながら、固体光源に対して斜め方向から絶縁材料を蒸着する方法)により形成することが好ましい。
この方法によれば、固体光源の全面に均一に膜を形成することができる。特に、固体光源をフェースアップ実装してワイヤボンディングを施した場合には、このボンディングワイヤの影になる部分に保護膜が十分に形成されない虞があるが、本方法を用いれば、このような不具合を回避することができる。また、LED等の半導体発光素子では、光の取り出し効率を高めるために、基台に凹部(例えば基台表面から離れるに従って開口面積が広くなるようなテーパ状の傾斜面を有する凹部)を設け、この中に固体光源を配置した構造のものが既に開発されているが、この構造に回転斜方蒸着法を適用した場合には、凹部の内壁面にも十分な厚みの保護膜を形成することができる。
In the protective film forming step, the protective film is preferably formed by a rotational oblique vapor deposition method (that is, a method of depositing an insulating material from an oblique direction with respect to a solid light source while rotating the base).
According to this method, a film can be uniformly formed on the entire surface of the solid light source. In particular, when wire bonding is performed with a solid-state light source mounted face-up, there is a risk that a protective film will not be sufficiently formed on the shadowed portion of the bonding wire. Can be avoided. Further, in a semiconductor light emitting device such as an LED, in order to increase the light extraction efficiency, a recess (for example, a recess having a tapered inclined surface whose opening area increases as the distance from the surface of the base increases) is provided on the base. A structure in which a solid light source is arranged has already been developed. However, when the rotational oblique deposition method is applied to this structure, a protective film having a sufficient thickness must also be formed on the inner wall surface of the recess. Can do.
また、上記保護膜形成工程では、互いに屈折率の異なる複数の絶縁膜を屈折率の高いものから順に積層形成することが好ましい。これにより、発光光の取り出し効率を高めることができる。 In the protective film forming step, it is preferable to stack a plurality of insulating films having different refractive indexes in order from the one having the highest refractive index. Thereby, the extraction efficiency of emitted light can be improved.
また、上記実装工程において上記固体光源を基台上にフェースダウン実装(フリップチップ実装)した場合には、上記保護膜形成工程では、上記保護膜の少なくとも一部を液体塗布法により形成することが好ましい。
前述のように、保護膜の形成には、より緻密な膜を形成することのできる蒸着法が適しているが、フェースダウン実装のように固体光源と基台との間に僅かな隙間が生じる場合には、蒸着法ではこの隙間に十分な膜形成を行なうことはできない。したがって、このような場合には、小さな隙間にも膜形成を行なうことのできる液体塗布法が適している。
Further, when the solid-state light source is face-down mounted (flip chip mounting) on the base in the mounting step, at least a part of the protective film may be formed by a liquid coating method in the protective film forming step. preferable.
As described above, a vapor deposition method capable of forming a denser film is suitable for forming the protective film, but a slight gap is generated between the solid light source and the base as in face-down mounting. In some cases, the vapor deposition method cannot form a sufficient film in the gap. Therefore, in such a case, a liquid coating method that can form a film even in a small gap is suitable.
しかし、塗布膜は緻密性の面で課題があるため、例えば、保護膜を複数の絶縁膜の積層膜として、この一部の絶縁膜を塗布法で形成し、他の絶縁膜を蒸着法で形成する等の方法を採ることが好ましい。この場合、固体光源を緻密な膜によって確実に保護するために、最も固体光源側に配置される絶縁膜を蒸着法により形成し、固体光源から最も離れた位置に配置される絶縁膜を液体塗布法により形成することが望ましい。また、このように保護膜の一部を液体塗布法で形成する場合には、クラックの発生を防止するために、液体塗布法により形成する部分の保護膜の膜厚を0.3μm以下とすることが望ましい。 However, since the coating film has a problem in terms of denseness, for example, a protective film is formed by laminating a plurality of insulating films, a part of the insulating film is formed by a coating method, and another insulating film is formed by a vapor deposition method. It is preferable to adopt a method such as forming. In this case, in order to securely protect the solid light source with a dense film, an insulating film disposed closest to the solid light source is formed by vapor deposition, and the insulating film disposed farthest from the solid light source is applied with liquid. It is desirable to form by the method. In addition, when a part of the protective film is formed by the liquid coating method in this way, the thickness of the protective film formed by the liquid coating method is set to 0.3 μm or less in order to prevent generation of cracks. It is desirable.
また、本発明の投射型表示装置は、上述の光源装置と、上記光源装置から出射された光を変調する光変調装置と、変調された光を投射する投射レンズとを備えたことを特徴とする。
本構成によれば、上述の光源装置を備えたことで、明るく且つ信頼性の高い投射型表示装置を提供することができる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a projection display device comprising: the above-described light source device; a light modulation device that modulates light emitted from the light source device; and a projection lens that projects the modulated light. To do.
According to this configuration, by providing the above-described light source device, it is possible to provide a bright and reliable projection display device.
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る光源装置の一例である半導体発光素子(LED)の概略構成を示す断面図、図2はこのLEDに備えられた固体光源(LEDチップ)の要部構成を示す拡大断面図、図3はこのLEDの製造方法を説明するための概略工程図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor light emitting device (LED) which is an example of a light source device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a main part of a solid light source (LED chip) provided in the LED. FIG. 3 is a schematic process diagram for explaining the LED manufacturing method. In all the drawings below, the film thicknesses and dimensional ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
図1に示すように、本実施形態の光源装置1は、固体光源としてのLEDチップ12を金属製の基台10の上にフェースアップ実装したものである。
チップ12は、例えばAlGaInPからなる活性層をn型及びp型のクラッド層によって挟んだダブルへテロ構造の半導体チップであり、n型クラッド層上に設けられたn側電極を下にして、Agペーストによって基台10にマウントされている。なお、チップサイズは例えば1mm×1mmである。
As shown in FIG. 1, the light source device 1 of the present embodiment is obtained by mounting an
The
基台10は高反射率の金属材料(例えばAl合金)からなり、この基台10はチップ12の発光光を反射するリフレクターとしても機能する。また、このLED1では、チップ12からの光の取り出し効率を高めるために、チップ12を基台10に設けた凹部Gの中に配置している。この凹部Gは、基台表面から離れるに従って開口面積が広くなるようなテーパ形状の傾斜面10aを有しており、チップ12からこのチップの実装面に対して水平方向(チップの配置された基台底面に平行な方向)に発した光を、実装面に垂直な方向に反射して取り出せるようになっている。
The
この凹部Gの底面には、凹部としての埋め込み溝gが設けられており、この埋め込み溝gの内部に絶縁膜13を介してリード電極14が埋め込まれている。このリード電極14は例えば金線のボンディングワイヤ16によってチップ12のp側電極(基台10と反対側の電極)15に接続されている。そして、基台10には、この凹部Gの上方に被さるように、樹脂等からなる透明なレンズキャップ18が取り付けられている。なお、チップ12とレンズキャップ18との間隔は例えば2mm程度とされている。
A buried groove g as a concave portion is provided on the bottom surface of the concave portion G, and the
また、基台10には、凹部Gに通じる孔10bが設けられている。この孔10bは、基台10内部を、基台10の主面に平行な方向に貫通しており、この孔内には、チップ冷却用の流体Fを流通させるための絶縁性の流路パイプ11a,11bが挿入・固定されている。これらのパイプ11a、11bは放熱部(図示略)を介してつながっており、冷却用流体Fは、この環状の流路内を循環されるようになっている。つまり、流体Fは、一方のパイプ11aを介して、凹部Gとキャップ18とによって囲まれた空間Aに導入される。そして、ここでチップ12を冷却した後、他方のパイプ11bから排出され、放熱部で冷却されて、再びパイプ11aを介して空間Aに導入される。
なお、パイプ11a,11bのサイズは例えばΦ2とされている。また、流体Fとしては、シリコンオイルや水,アルコール等の液状材料、或いは、窒素ガス等の気体のいずれを用いてもよい。本実施形態では、流体Fとして例えば窒素ガスを用い、この窒素ガスの温度を20℃,流量を2cm3/sとする。
In addition, the
The size of the
また、本実施形態では、素子1を流体Fから保護するために、少なくとも空間A内において流体Fに露出された部材の表面を、透光性無機絶縁材料からなる保護膜17で覆っている。この保護膜17は、チップ12を基台10に実装した後に絶縁材料を蒸着等することにより形成される。
Further, in this embodiment, in order to protect the element 1 from the fluid F, at least the surface of the member exposed to the fluid F in the space A is covered with the
この保護膜17では、発光光の取り出し効率を高めるために、屈折率がチップ側から流体側に徐々に変化される構成とすることが好ましい。具体的には、保護膜17を多層膜とし、この保護膜を構成するそれぞれの絶縁膜をチップ側から順に屈折率の高い順に配置することが好ましい。この保護膜の層数は、絶縁性,放熱性,生産性等の観点から自由に決めることができるが、3層程度の積層膜であれば生産性を損なうことなく十分な性能を発揮することができる。例えば本実施形態では、保護膜17を、チップ側から順に第1,第2,第3の3層の絶縁膜によって構成する。
The
これらの絶縁膜の材料としては、例えば最もチップ12側に配置された第1の絶縁膜171ではTiO2(2.3〜2.55),Ta2O5(2.1),ZnO(2.1),ZrO2(2.05)、その上に配置された第2の絶縁膜172ではMgO(1.74),Al2O3(1.63)、チップから最も離れた位置に配置される第3の絶縁膜ではMgO(1.74),Al2O3(1.63)を用いることができる。括弧内はそれぞれの絶縁膜材料の屈折率である。
As materials for these insulating films, for example, in the first insulating
なお、各絶縁膜は1種類の材料によって構成してもよく、上述した材料の内のいくつかを含む構成としてもよい。また、TiO2は光触媒作用を有するため、保護膜としてTiO2を用いる場合には冷却用流体を無機材料とする、或いは、冷却用流体を有機材料とした場合には、TiO2膜が流体と接触しないように、TiO2膜の上に1層以上絶縁膜を積層することが望ましい。また、MgOは耐水性が低いので、このMgOを保護膜に使用する場合には冷却用流体に水を用いないようにする、或いは、冷却用流体に水を使用した場合には、MgO膜が流体と接触しないように、MgO膜の上に1層以上絶縁膜を積層することが望ましい。 Note that each insulating film may be formed of one kind of material, or may include some of the materials described above. Since TiO 2 has a photocatalytic action, when TiO 2 is used as a protective film, the cooling fluid is an inorganic material, or when the cooling fluid is an organic material, the TiO 2 film is a fluid. It is desirable to stack one or more insulating films on the TiO 2 film so that they do not come into contact with each other. Also, since MgO has low water resistance, when this MgO is used as a protective film, water should not be used as the cooling fluid, or when water is used as the cooling fluid, the MgO film It is desirable to stack one or more insulating films on the MgO film so as not to contact the fluid.
このようにチップ12側から流体F側に向けて屈折率を徐々に変化させた場合には、各境界面(チップ−絶縁膜間の界面、隣接する絶縁膜間の界面、絶縁膜−流体間の界面)では、全反射が生じる臨界角が大きくなり、全反射される光の割合が小さく、即ち、光の取り出し効率が高くなる。
なお、本実施形態では、例えば第1の絶縁膜をTa2O5,第2の絶縁膜をAl2O3,第3の絶縁膜をSiO2とする。また、本実施形態では保護膜の膜厚を0.8μm以上、1.5μm以下とする。
Thus, when the refractive index is gradually changed from the
In the present embodiment, for example, the first insulating film is Ta 2 O 5 , the second insulating film is Al 2 O 3 , and the third insulating film is SiO 2 . In the present embodiment, the thickness of the protective film is 0.8 μm or more and 1.5 μm or less.
絶縁膜171〜173の形成方法としては、スパッタ法,プラズマCVD法,EB蒸着法等の蒸着法や、ゾル−ゲル法,SOG(Spin On Glass)法,ディッピング法等の液体塗布法など、各種の成膜方法を用いることができるが、より緻密な膜を得るためには、蒸着法を用いることが好ましい。
Insulating
上述のLED1は以下の手順によって製造することができる。
まず、図3(a)に示すような凹部Gに通じる孔10bを備えたリフレクター一体型の基台10を用意する。そして、この基台10の凹部GにAgペーストによってチップ12をマウントし、ワイヤボンディングを施す(実装工程)。図3(b)はチップ実装後の状態を示す図である。
The LED 1 described above can be manufactured by the following procedure.
First, a reflector-integrated
そして、このようにチップ12が実装された状態で、保護膜17の形成を行なう(保護膜形成工程)。この保護膜形成工程では、チップ12(電極15を含む)の表面及びチップ12の実装された基台10の表面を全て覆うように保護膜17を形成する。具体的には、まず、第1の絶縁膜171としてTa2O5を斜め方向スパッタによりチップ12及び基台10の表面に成膜する。このとき、凹部の内壁面10aやボンディングワイヤ16の影になる部分にも絶縁膜171を十分に形成できるように、スパッタは基台10を回転させながら行なう。次に、第2の絶縁膜172としてAl2O3をCVDによって、更に第3の絶縁膜173としてSiO2を蒸着によってそれぞれ成膜する。以上により、チップ表面に保護膜17が形成される。図3(c)は保護膜形成後の状態を示す図である。なお、各絶縁膜の膜厚は、例えば第1の絶縁膜が250nm,第2の絶縁膜が500nm,第3の絶縁膜が250nmとされている。
このように保護膜17が形成されたら、次に、流路パイプ11a,11bを装着し、その後、樹脂等からなる透明なレンズキャップ18を凹部Gの上方に被さるように取り付ける。以上により、LED1が製造される。
Then, the
After the
なお、保護膜形成工程では、必ずしも基台全面に保護膜を形成する必要はない。つまり、保護膜17は流体Fからの保護を目的としているため、この保護膜17は少なくともチップ12及び基台10が流体Fに対して露出される面を全て覆うように形成されればよい。したがって、保護膜17を選択的に形成可能な成膜方法であれば、空間A(図1参照)内に配置された部材の表面にのみ保護膜17を形成してもよい。
In the protective film forming step, it is not always necessary to form the protective film on the entire surface of the base. That is, since the
このように本実施形態では、冷却用流体Fに露出される部分のチップ12の外表面を全て保護膜17で覆っているため、流体Fを介した電極間の短絡を防止することができる。特に本実施形態では、保護膜17の形成をチップ実装後に行なっているため、チップ12の電極15や基台10の表面も保護膜17で覆われることとなり、このような短絡をより確実に防止できる。
また、本実施形態では、チップ12や基台10は保護膜17によって冷却用流体Fから完全に隔離されるため、流体Fとの化学反応によってチップ12が劣化したり、基台10が変質,腐食したりすることはない。
Thus, in this embodiment, since the outer surface of the part of the
In this embodiment, since the
また、このように流体Fとチップ12との間に保護膜17を配置した場合、流体Fとの界面に生じる温度変化(温度勾配)はこの保護膜17によって一部吸収されるため、チップ表面に生じる温度勾配は、保護膜がない場合に比べて小さくなる。例えば、流体Fの冷却によって、流体Fとの界面をなす1μm程度の膜厚の範囲に数十℃の温度勾配が生じるとする。保護膜がない場合には、これが直接チップ表面の温度勾配となるが、チップの表面には通常、この1μm程度の厚み範囲に、熱膨張率の異なる複数の層が配置されているため、その熱膨張率の差によってこれらの層間には大きな歪みが生じることとなる。この歪みは、チップの発光特性を変化させるだけでなく、チップ内に欠陥を生じさせることで、短寿命化の原因となる。これに対して、本実施形態の構成では、この1μm程度の厚み範囲に生じる温度勾配の大部分は保護膜17に吸収されるため、チップ自体に生じる温度勾配は小さくなる。実際、本実施形態の構造のLEDでは、個体差はあるものの、保護膜のない従来のものに比べて、半減期が1.2倍くらいに向上した。
Further, when the
また、本実施形態では、チップ12の電極15が保護膜17で覆われることで、ワイヤ16と電極15との接合部が固定されるため、素子の機械的強度も高まる。実際、フェースアップ実装を行なう場合には、流体による直接冷却を行なわない従来の構造でも、ワイヤの接続信頼性は重要な課題となっており、本実施形態のようにワイヤ16の接合部に流体Fの負荷がかかる構造のものでは、この接合部の剥がれの問題が顕在化する虞がある。したがって、保護膜17によってこの接合部を補強できる本実施形態の構成は、このような観点からも有効である。
また、本実施形態では保護膜17及び流体Fを無機材料としているため、これがチップからの発光光によって光劣化することがなく、このことは更なる素子の信頼性向上につながる。
Moreover, in this embodiment, since the
In the present embodiment, since the
[第2実施形態]
次に、図4を参照しながら、本発明の第2実施形態に係る光源装置について説明する。なお、本実施形態では、上記第1実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、その説明を一部省略する。
本実施形態のLED(光源装置)2は、固体光源としてのLEDチップ22を半導体材料基板29にフェースダウン実装(フリップチップ実装)し、この基板29を金属製の基台20の上に配置したものである。
[Second Embodiment]
Next, a light source device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the same reference numerals are given to the same members or parts as those in the first embodiment, and the description thereof is partially omitted.
In the LED (light source device) 2 of the present embodiment, an
チップ22は、例えばInGaN系混晶からなり、そのアノード及びカソードの両電極をハンダバンプ等により半導体基板29上の配線251,252に接続されている。また、各配線251,252は、例えば金線のボンディングワイヤ261,262によってそれぞれ基台20に形成されたリード電極241,242に接続されている。なお、チップサイズは例えば1mm×1mmである。
基台20は高反射率の金属材料(例えばAl合金)からなり、この基台20はチップ22の発光光を反射するリフレクターとしても機能する。また、このLED2では、チップ22からの光の取り出し効率を高めるために、チップ22を基台20に設けた凹部Gの中に配置している。この凹部Gは、基台表面から離れるに従って開口面積が広くなるようなテーパ形状の傾斜面20aを有しており、チップ22からこのチップの実装面に対して水平方向(チップの配置された基台底面に平行な方向)に発した光を、実装面に垂直な方向に反射して取り出せるようになっている。
The
The
この凹部Gの底面には、凹部としての埋め込み溝g1,g2が設けられており、この埋め込み溝g1,g2の内部にそれぞれ絶縁膜231,232を介してリード電極241,242が埋め込まれている。このリード電極241,242はそれぞれボンディングワイヤ261,262によって半導体基板29上の電極251,252に接続されている。そして、基台20には、この凹部Gの上方に被さるように、樹脂等からなる透明なレンズキャップ28が取り付けられている。なお、チップ22とレンズキャップ28との間隔は例えば2mm程度とされている。
On the bottom surface of the recess G, embedded grooves g1 and g2 are provided as recesses, and the
また、基台20には、凹部Gに通じる孔20bが設けられている。この孔20bは、基台20内部を、基台20の主面に平行な方向に貫通しており、この孔内には、チップ冷却用の流体Fを流通させるための絶縁性の流路パイプ21a,21bが挿入・固定されている。これらのパイプ21a、21bは放熱部(図示略)を介してつながっており、冷却用流体Fは、この環状の流路内を循環されるようになっている。なお、パイプ21a,21bのサイズは例えばΦ2とされている。また、本実施形態では、流体Fをシリコンオイルとし、このオイルの温度を25℃,流量を0.2cm3/sとする。
In addition, the
また、本実施形態では、素子2を流体Fから保護するために、少なくとも空間A内において流体Fに露出された部材の表面を、透光性無機絶縁材料からなる保護膜27で覆っている。この保護膜27は、光の取り出し効率を高めるために、例えばチップ側から順にZr2O,Al2O3,SiO2の3層構造とされている。
前述のように、保護膜の形成には、より緻密な膜を形成することのできる蒸着法が適している。しかし、フェースダウン実装のように基台20や半導体基板29とチップ22との間に僅かな隙間が生じる場合には、蒸着法ではこの隙間に十分な膜形成を行なうことはできない。したがって、本実施形態では、この保護膜27の形成方法として液体塗布法が適している。しかし、塗布膜は緻密性の面で課題があるため、保護膜27の一部のみを塗布法で形成し、他の部分を蒸着法で形成することが好ましい。
In the present embodiment, in order to protect the element 2 from the fluid F, at least the surface of the member exposed to the fluid F in the space A is covered with the
As described above, an evaporation method capable of forming a denser film is suitable for forming the protective film. However, when a slight gap is generated between the base 20 or the
具体的には、チップ22を基台20に実装してワイヤボンディングを行った後、まず、第1の絶縁膜271としてZr2Oを斜め方向スパッタによりチップ22及び基台20の表面に成膜する。このとき、絶縁膜がチップ22及び基台20の表面に均一に成膜されるように、スパッタは基台20を回転させながら行なう。次に、第2の絶縁膜272としてAl2O3をCVDによって成膜する。そして、このようにチップ及び基台の表面を緻密な絶縁膜によって覆った後、チップ22と基台20との間の空間にSOG法によって第3の絶縁膜を成膜する。この塗布膜の形成工程では、例えばSiO2が5%程度の濃度で有機溶媒中に溶けた溶液をチップ22及び電極251,252の上に塗布し、約300℃で2時間程度焼成してガラス質の膜とする。これにより、SiO2からなる第3の絶縁膜が形成される。なお、各絶縁膜の膜厚は、例えば第1の絶縁膜が250nm,第2の絶縁膜が500nm,第3の絶縁膜が300nmとされている。
Specifically, after the
このように本実施形態でも、保護膜によりチップ内の温度分布の勾配が緩やかになり、熱膨張率の違いによって生じる熱応力が緩和される。また、保護膜によってボンディングワイヤとリード電極との接合部や、チップと半導体基板との接合部が固定されることで、流体Fの流れによるボンディングワイヤの破損や半導体基板からのチップの剥がれが防止される。さらに、保護膜によってチップや基台を流体から隔離することで、チップ等の劣化やを防止することができる。したがって、チップの信頼性が向上し、高輝度化を達成できる。 As described above, also in the present embodiment, the gradient of the temperature distribution in the chip is moderated by the protective film, and the thermal stress caused by the difference in coefficient of thermal expansion is alleviated. Also, the bonding portion between the bonding wire and the lead electrode and the bonding portion between the chip and the semiconductor substrate are fixed by the protective film, thereby preventing the bonding wire from being damaged by the flow of the fluid F and peeling of the chip from the semiconductor substrate. Is done. Furthermore, the chip and the like can be prevented from being deteriorated by isolating the chip and the base from the fluid by the protective film. Therefore, the reliability of the chip is improved and high brightness can be achieved.
[第3実施形態]
次に、図5を参照しながら、本発明の第3実施形態に係る光源装置について説明する。なお、本実施形態では、上記第1,第2実施形態と同様の部材又は部位については同じ符号を付し、その説明を一部省略する。
本実施形態のLED(光源装置)3は、固体光源としてのLEDチップ32を金属製の基台30の上にフェースダウン実装したものである。
[Third Embodiment]
Next, a light source device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the same reference numerals are given to the same members or parts as those in the first and second embodiments, and the description thereof is partially omitted.
The LED (light source device) 3 of the present embodiment is obtained by mounting an
チップ32は、例えばInGaN系混晶からなり、そのアノード及びカソードの両電極をハンダバンプ等により基台30のリード電極341,342に接続されている。なお、チップサイズは例えば1mm×1mmである。
基台30は高反射率の金属材料(例えばAl合金)からなり、この基台30はチップ32の発光光を反射するリフレクターとしても機能する。また、このLED3では、チップ32からの光の取り出し効率を高めるために、チップ32を基台30に設けた凹部Gの中に配置している。この凹部Gは、基台表面から離れるに従って開口面積が広くなるようなテーパ形状の傾斜面30aを有しており、チップ32からこのチップの実装面に対して水平方向(チップの配置された基台底面に平行な方向)に発した光を、実装面に垂直な方向に反射して取り出せるようになっている。
The
The
この凹部Gの底面には、凹部としての埋め込み溝g1,g2が設けられており、この埋め込み溝g1,g2の内部にそれぞれ絶縁膜331,332を介してリード電極341,342が埋め込まれている。このリード電極341,342はそれぞれハンダバンプ等によりチップ32のアノード電極,カソード電極に接続されている。そして、基台30には、この凹部Gの上方に被さるように、樹脂等からなる透明なレンズキャップ38が取り付けられている。なお、チップ32とレンズキャップ38との間隔は例えば2mm程度とされている。
Embedded grooves g1 and g2 as concave portions are provided on the bottom surface of the concave portion G, and lead
また、基台30には、凹部Gに通じる孔30bが設けられている。この孔30bは、基台30内部を、基台30の主面に平行な方向に貫通しており、この孔内には、チップ冷却用の流体Fを流通させるための絶縁性の流路パイプ31a,31bが挿入・固定されている。これらのパイプ31a、31bは放熱部(図示略)を介してつながっており、冷却用流体Fは、この環状の流路内を循環されるようになっている。なお、パイプ31a,31bのサイズは例えばΦ2とされている。また、本実施形態では、流体Fを純水とし、この純水の温度を25℃,流量を0.2cm3/sとする。
In addition, the
また、本実施形態では、素子3を流体Fから保護するために、少なくとも空間A内において流体Fに露出された部材の表面を、透光性無機絶縁材料からなる保護膜37で覆っている。この保護膜37は、光の取り出し効率を高めるために、例えばチップ側から順にZr2O,Al2O3,SiO2の3層構造とされている。この保護膜37は上記第2実施形態のものと同様の手順によって形成することができる。すなわち、チップ側に配置された第1の絶縁膜であるZr2Oと、第2の絶縁膜であるAl2O3とを蒸着法により形成し、チップ32から最も離れた位置に配置された第3の絶縁膜であるSiO2を液体塗布法により形成する。この保護膜37の形成工程はチップ実装後に行なう。
In the present embodiment, in order to protect the element 3 from the fluid F, at least the surface of the member exposed to the fluid F in the space A is covered with a
このように本実施形態でも、保護膜によりチップ内の温度分布の勾配が緩やかになり、熱膨張率の違いによって生じる熱応力が緩和される。また、保護膜によってチップや基台を流体から隔離することで、チップ等の劣化やを防止することができる。したがって、チップの信頼性が向上し、高輝度化を達成できる。 As described above, also in the present embodiment, the gradient of the temperature distribution in the chip is moderated by the protective film, and the thermal stress caused by the difference in coefficient of thermal expansion is alleviated. Further, the chip and the base can be prevented from being deteriorated by isolating the chip and the base from the fluid by the protective film. Therefore, the reliability of the chip is improved and high brightness can be achieved.
[投射型表示装置]
次に、図6を参照しながら、本発明の投射型表示装置について説明する。
本実施の形態の投射型表示装置は、R(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に透過型液晶ライトバルブを備えた3板式の投射型カラー液晶表示装置である。図6はこの投射型液晶表示装置を示す概略構成図であって、図中、符号100R,100G,100Bは照明装置、111,112はフライアイレンズ、200R,200G,200Bは液晶ライトバルブ(光変調装置)、300はクロスダイクロイックプリズム(色合成手段)、400は投射レンズを示している。
[Projection type display device]
Next, the projection type display device of the present invention will be described with reference to FIG.
The projection display device according to the present embodiment is a three-plate projection color liquid crystal display device having a transmissive liquid crystal light valve for each color of R (red), G (green), and B (blue). FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing this projection type liquid crystal display device, in which reference
色合成手段としてのダイクロイッククロスプリズム300の3つの光入射面には、それぞれ光変調装置としてのライトバルブ200R,200G,200Bが対向して配置され、各ライトバルブの背面側(クロスダイクロイックプリズム300と反対側)にはそれぞれR(赤),G(緑),B(青)の色光を出射可能な照明装置100R,100G,100Bが配置されている。これらの照明装置は、上述の光源装置が基板上に複数並置されてなるものである。
照明装置100R,100G,100Bとこれに対応するライトバルブ200R,200G,200Bとの間には、照明光の照度分布をライトバルブ上で均一化させるための照度均一化手段110として、照明装置側から第1のフライアイレンズ111、第2のフライアイレンズ112が順次設置されている。第1のフライアイレンズ111は複数の2次光源像を形成し、第2のフライアイレンズ112は被照明領域であるライトバルブの設置位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。これにより、照明装置から出射された光を、その光の密度分布に関係なくライトバルブ全面に均一な密度で照射することができる。
Between the
ダイクロイッククロスプリズム300は、4つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面300a,300bには誘電体多層膜からなる光反射膜(図示略)が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面300aには、光変調装置200Rで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ光変調装置200G,200Bで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面300bには、光変調装置200Bで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ光変調装置200R,200Gで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。そして、これらの光反射膜によって導光された各色の画像光は投射レンズ40によってスクリーン500に投射される。
このように、本実施形態の投射型表示装置は上述の光源装置を照明装置として備えているため、明るく且つ信頼性の高い投射型表示装置を実現することができる。
The
Thus, since the projection type display apparatus of this embodiment is equipped with the above-mentioned light source device as an illuminating device, a bright and reliable projection type display apparatus can be implement | achieved.
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述のLED1〜3では保護膜を3層構造として説明したが、これを2層又は4層以上の多層膜とすることも可能である。
また、上記実施形態では光源装置を半導体発光素子とした例について説明したが、この光源装置は有機EL素子であってもよい。
また、上記実施形態で示した光源装置の構成はほんの一例に過ぎず、これ以外の構成を採用することも可能である。いずれにしても、光源装置が、固体光源と、この固体光源を冷却用流体によって冷却する冷却機構を備え、固体光源の流体に対する露出面が全て保護膜で覆われていればよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can implement in various deformation | transformation in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described LEDs 1 to 3, the protective film has been described as having a three-layer structure, but it may be a multilayer film of two layers or four or more layers.
Moreover, although the said embodiment demonstrated the example which used the light source device as the semiconductor light emitting element, this light source device may be an organic EL element.
In addition, the configuration of the light source device shown in the above embodiment is merely an example, and other configurations can be employed. In any case, the light source device may include a solid light source and a cooling mechanism that cools the solid light source with a cooling fluid, and all the exposed surface of the solid light source with respect to the fluid may be covered with a protective film.
1,2,3…LED(光源装置)、10,20,30…基台、12,22,32…LEDチップ(固体光源)、15,251,252…電極、17,27,37…保護膜、100R,100G,100B…照明装置、200R,200G,200B…液晶ライトバルブ(光変調装置)、400…投射レンズ、171・・・第1の絶縁膜、172・・・第2の絶縁膜、173…第3の絶縁膜、F…冷却用流体
1, 2, 3 ... LED (light source device) 10, 20, 30 ... base, 12, 22, 32 ... LED chip (solid light source), 15, 251, 252 ... electrode, 17, 27, 37 ... protective film , 100R, 100G, 100B ... illumination device, 200R, 200G, 200B ... liquid crystal light valve (light modulation device), 400 ... projection lens, 171 ... first insulating film, 172 ... second insulating film, 173: Third insulating film, F: Cooling fluid
Claims (13)
前記基台上にフェースダウン実装された固体光源と、 A solid state light source mounted facedown on the base;
前記固体光源に冷却用流体を供給する冷却機構と、 A cooling mechanism for supplying a cooling fluid to the solid-state light source;
前記冷却用流体に対する前記固体光源の露出面全体を覆う透光性絶縁材料からなる保護膜と、を備え、 A protective film made of a translucent insulating material covering the entire exposed surface of the solid-state light source with respect to the cooling fluid,
前記保護膜は複数の絶縁膜を積層することによって形成され、前記複数の絶縁膜のうち最も固体光源に近い位置に配置された絶縁膜は蒸着法によって形成され、最も固体光源から遠い位置に設けられた絶縁膜は液体塗布法によって形成されていることを特徴とする光源装置。 The protective film is formed by laminating a plurality of insulating films, and the insulating film disposed at a position closest to the solid light source among the plurality of insulating films is formed by a vapor deposition method and provided at a position farthest from the solid light source. A light source device, wherein the insulating film formed is formed by a liquid coating method.
前記基台上に実装された固体光源の外表面に、前記冷却用流体に対する前記固体光源の露出面全体を覆う透光性絶縁材料からなる保護膜を形成する工程を備え、 Forming a protective film made of a translucent insulating material that covers the entire exposed surface of the solid-state light source with respect to the cooling fluid on the outer surface of the solid-state light source mounted on the base;
前記保護膜を形成する工程では、前記保護膜を複数の絶縁膜の積層膜によって形成し、最も固体光源に近い側に配置される絶縁膜を蒸着法により形成し、最も固体光源から遠い位置に配置される絶縁膜を液体塗布法により形成することを特徴とする光源装置の製造方法。 In the step of forming the protective film, the protective film is formed of a laminated film of a plurality of insulating films, an insulating film disposed on the side closest to the solid light source is formed by vapor deposition, and is located farthest from the solid light source. An insulating film to be disposed is formed by a liquid coating method.
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