CN102341926A - 发光模块、发光模块的制造方法及灯具单元 - Google Patents

发光模块、发光模块的制造方法及灯具单元 Download PDF

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Koito Manufacturing Co Ltd
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Abstract

在发光模块中，光波长转换部件(60)形成为板状，将蓝色光的波长转换后射出黄色光。缓冲层(82)具有透光性，形成在光波长转换部件(60)上。半导体层(84)在缓冲层(82)上结晶生长而成，被设置成通过被施加电压而发出蓝色光。第一电极(64)形成在缓冲层(82)的上表面。第二电极(66)形成在半导体层(84)的上表面。缓冲层(82)由导电性材料形成，被设置成能够对半导体层(84)施加用于发光的电压。

Description

发光模块、发光模块的制造方法及灯具单元
技术领域
本发明涉及发光模块、发光模块的制造方法及具有发光模块的灯具单元，尤其涉及具有对某波长范围的光进行波长转换后再射出的光波长转换部件的发光模块、发光模块的制造方法及具有发光模块的灯具单元。
背景技术
近年来盛行研发如下的技术：为了得到使用LED(Light EmittingDiode：发光二极管)等发光元件发出例如白色光的发光模块，而使用荧光体材料。例如，通过在发出蓝色光的LED上安装受蓝色光激发而发出黄色光的荧光体材料，从而能够得到白色光。在此，例如提出有具有配置在发光层所射出的光的路径内的陶瓷层的构造体(例如参照专利文献1)。
[在先技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2006-5367号公报
发明内容
[发明所要解决的课题]
例如，在上述的专利文献中，作为将陶瓷层等预先制成板状的荧光体材料安装到发光层上的方法，提出有粘结等方法。但是，粘结层可能受到来自发光层的光而劣化。此外，有时在粘结层产生空隙(void)，存在由于该空隙的存在导致光的提取效率降低的可能。此外，由于设置折射率较低的粘结层，也可能导致光的提取效率降低。此外，由于粘结层的光透射率低于100％，因此在透射粘结层时也存在光的提取效率降低的可能。而且，在生长基板上使半导体层结晶生长的工序之外还需要另外设置粘结工序。除此之外，除了陶瓷层等预先制成板状的荧光体材料之外，还需要结晶生长用的蓝宝石、SiC等高价衬底。
此外，在上述专利文献中提出了以低温在陶瓷层上直接堆积III族氮化物核生成层、再在其上以高温堆积基于GaN(氮化镓)的缓冲层的技术。根据上述专利文献，通过将许多低温中间层插入到GaN缓冲层之间，从而可以修正晶格不匹配所带来的弊害。但是，为了在使发光层生长之前这样在陶瓷层上堆积许多层，必须经过很多工序，因此在发光模块制造时的生产效率的提高方面还存在改善的余地。
因此，本发明就是为了解决上述课题而开发的，其目的在于简化将光波长转换部件和半导体层组合而成的发光模块的制造工序。
[用于解决课题的手段]
为了解决上述课题，本发明的一个方案的发光模块包括：光波长转换部件，其为板状，将某波长范围的光的波长转换后射出；半导体层，其在光波长转换部件上结晶生长而成，被设置成通过被施加电压而发出含有波长范围的至少一部分的光。
通过该方案，能够减去在半导体层上粘结光波长转换部件的工序、设置缓冲层的工序，能够提高发光模块制造时的生产效率。半导体层可以利用ELO(epitaxial lateral overgrowth)法而结晶生长。
本发明的另一方案也是发光模块。该发光模块包括：光波长转换部件，其为板状，将某波长范围的光的波长转换后射出；缓冲层，其形成在光波长转换部件上，具有透光性；半导体层，其在缓冲层上结晶生长，被设置成通过被施加电压而发出含有波长范围的至少一部分的光。
通过该方案，可以消除在光波长转换部件与缓冲层之间堆积其他层的工序，能够提高发光模块制造时的生产效率。半导体层可以利用ELO法而结晶生长。
本发明的上述方案的发光模块，可以还包括一对电极，该一对电极均形成在半导体层的与在光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上，通过彼此之间被施加电压而使半导体层发光。
通过该方案，能够使一对电极都向同一方向露出，因此例如通过使一对电极与子板相对，能够简单地制造所谓的倒装式发光模块。
本发明的上述方案的发光模块可以还包括第一电极和第二电极，第一电极设于半导体层的两面中的与在光波长转换部件结晶生长的面同一侧的面上，第二电极设于半导体层的两面中的与在光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上，通过在该第二电极与第一电极之间施加电压而使半导体层发光。半导体层可以在第一电极上结晶生长。
通过该方案，在使半导体层在光波长转换部件上结晶生长的情况下，也能制造所谓的纵向式芯片类型的发光模块。
缓冲层可以由导电性材料形成，可被设置成能够对半导体层施加用于发光的电压。通过该方案，不需在半导体层的两面中的与缓冲层接合的接合面、半导体层内另外设置导电层就能对半导体层合适地施加电压。因此，与另外设置与缓冲层不同的导电层的情况相比，能够简化发光模块的制造工序。
本发明的上述方案的发光模块，可以还包括第一电极和第二电极，第一电极设于缓冲层的两面中的与半导体层结晶生长的面同一侧的面上，第二电极设于半导体层的两面中的与在光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上，通过在该第二电极与第一电极之间施加电压而使半导体层发光。
通过该方案，通过在第一电极与第二电极之间施加电压，能够通过缓冲层对半导体层合适地施加电压。而且，由于能够使第一电极及第二电极都向同一方向露出，因此例如通过使一对电极与子板相对，能够简单地制造所谓的倒装式发光模块。
可以还包括第一电极和第二电极，第一电极设于缓冲层的两面中的与半导体层结晶生长的面相反一侧的面上，第二电极设于半导体层的两面中的与在光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上，通过在该第二电极与第一电极之间施加电压而使半导体层发光。缓冲层可以形成于第一电极上。
通过该方案，通过在第一电极与第二电极之间施加电压，从而在纵向型芯片类型的发光模块中也能通过缓冲层对半导体层合适地施加电压。
还可以具有设于缓冲层与光波长转换部件之间的具有透光性的电极。通过该方案，使用该电极可以对光波长转换部件施加电压。因此，即使在设置例如导电性不高的缓冲层的情况下，也能对光波长转换部件合适地施加电压。
本发明的另一方案是发光模块的制造方法。该方法包括在将某波长范围的光的波长转换后射出的板状的光波长转换部件上使半导体层结晶生长的工序，该半导体层是通过被施加电压而发出含有上述波长范围的至少一部分的光的半导体层。
通过该方案，能够减去在半导体层上粘结光波长转换部件的工序、设置缓冲层的工序，能够提高发光模块制造时的生产效率。
本发明的另一方案也是发光模块的制造方法。该方法包括如下工序：在将某波长范围的光的波长转换后射出的板状的光波长转换部件上形成具有透光性的缓冲层，使半导体层在缓冲层上结晶生长，该半导体层是通过被施加电压而发出含有波长范围的至少一部分的光的半导体层。
通过该方案，可以消除在光波长转换部件与缓冲层之间堆积其他层的工序，能够提高发光模块制造时的生产效率。
可以还包括在半导体层的与在光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上形成一对电极的工序，该一对电极通过彼此之间被施加电压而使半导体层发光。
通过该方案，能够使一对电极都向同一方向露出，因此例如通过使一对电极与子板相对，能够简单地制造所谓的倒装式发光模块。
可以还包括如下工序：与光波长转换部件相邻地设置第一电极，在半导体层的两面中的与在光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上形成第二电极，该第二电极是通过与第一电极之间被施加电压而使半导体层发光的电极。使半导体层结晶生长的工序可以包括使半导体层在第一电极上结晶生长的工序。
通过该方案，在使半导体层在光波长转换部件上结晶生长的情况下，也能制造所谓的纵向型芯片类型的发光模块。
缓冲层可以由导电性材料形成，可被设置成能够对半导体层施加用于发光的电压。
通过该方案，不需在半导体层的两面中的与缓冲层接合的接合面、半导体层内另外设置导电层，就能对半导体层合适地施加电压。因此，与另外设置与缓冲层不同的导电层的情况相比，能够简化发光模块的制造工序。
可以还包括如下工序：在缓冲层的两面中的与半导体层结晶生长的面同一侧的面上形成第一电极，在半导体层的两面中的与在光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上形成第二电极，该第二电极是通过与第一电极之间被施加电压而使半导体层发光的电极。
通过该方案，通过在第一电极与第二电极之间施加电压，能够通过缓冲层对半导体层合适地施加电压。而且，由于能够使第一电极及第二电极都向同一方向露出，因此例如通过使一对电极与子板相对，能够简单地制造所谓的倒装式发光模块。
可以还包括如下工序：与光波长转换部件相邻地设置第一电极，在半导体层的两面中的与在光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上形成第二电极，该第二电极是通过与第一电极之间被施加电压而使半导体层发光的电极。形成缓冲层的工序可以包括在第一电极上形成缓冲层的工序。
通过该方案，通过在第一电极与第二电极之间施加电压，即使在纵向型芯片类型的发光模块中，也能通过缓冲层对半导体层合适地施加电压。
还可以包括在缓冲层与光波长转换部件之间设置具有透光性的电极的工序。通过该方案，使用该电极可以对光波长转换部件施加电压。因此，即使在设置例如导电性不高的缓冲层的情况下，也能对光波长转换部件合适地施加电压。
本发明的另一方案是灯具单元。该灯具单元具有发光模块和光学部件，该发光模块具有：光波长转换部件，其为板状，将某波长范围的光的波长转换后射出；半导体层，其在光波长转换部件上结晶生长，被设置成通过被施加电压而发出含有波长范围的至少一部分的光；光学部件使从发光模块射出的光汇聚。
通过该方案，能够使用简化了制造工序的发光模块来制造灯具单元。因此，能够提供一种低成本的灯具单元。
本发明的另一方案也是灯具单元。该灯具单元具有发光模块和光学部件，该发光模块具有：光波长转换部件，其为板状，将某波长范围的光的波长转换后射出；缓冲层，其形成在光波长转换部件上，具有透光性；半导体层，其在缓冲层上结晶生长而成，被设置成通过被施加电压而发出含有波长范围的至少一部分的光；光学部件使从发光模块射出的光汇聚。
通过该方案，能够利用简化了制造工序且使半导体层更合适地结晶生长的发光模块来制造灯具单元。因此，可以提供一种低成本且品质优良的灯具单元。
[发明效果]
根据本发明，能够简化将光波长转换部件和半导体层组合而成的发光模块的制造工序。
附图说明
图1是表示第一实施方式的车辆用前照灯的结构的剖面图。
图2是表示第一实施方式的发光模块基板的结构的图。
图3是第一实施方式的发光元件单元的剖面图。
图4是第二实施方式的发光元件单元的剖面图。
图5是第三实施方式的发光元件单元的剖面图。
图6是第四实施方式的发光元件单元的剖面图。
图7是第五实施方式的发光元件单元的剖面图。
图8是第六实施方式的发光元件单元的剖面图。
图9是表示第七实施方式的发光模块基板的结构的图。
图10是第七实施方式的发光元件单元的剖面图。
图11是第八实施方式的发光元件单元的剖面图。
图12是第九实施方式的发光元件单元的剖面图。
图13是第十实施方式的发光元件单元的剖面图。
图14是第十一实施方式的发光元件单元的剖面图。
图15是第十二实施方式的发光元件单元的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式(以下称为实施方式)。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式的车辆用前照灯10的结构的剖面图。车辆用前照灯10具有灯具主体12、前面罩14以及灯具单元16。以下，将图1中的左侧作为灯具前方、将图1中的右侧作为灯具后方来进行说明。另外，将向灯具前方观察时的右侧称为灯具右侧、左侧称为灯具左侧。图1示出从灯具左侧观察被包含灯具单元16的光轴的铅垂平面所截出的车辆用前照灯10的剖面。当车辆用前照灯10安装在车辆上时，在车辆上左右相互对称地形成的车辆用前照灯10分别设于车辆左前方和右前方。图1示出左右中一方的车辆用前照灯10的结构。
灯具主体12形成为具有开口的箱状。前面罩14利用具有透光性的树脂或玻璃而形成为碗状。前面罩14的边缘部被安装于灯具主体12的开口部。这样，在由灯具主体12和前面罩14所覆盖的区域内形成灯室。
灯室内配置有灯具单元16。灯具单元16被前照灯校光螺钉(aimingscrew)18固定在灯具主体12上。下方的前照灯校光螺钉18被构成为随着调平促动器(leveling actuator)20的工作而旋转。因此，能够通过使调平促动器20工作来使灯具单元16的光轴在上下方向移动。
灯具单元16具有投影透镜30、支承部件32、反射镜34、托架36、发光模块基板38以及散热片42。投影透镜30由灯具前方侧表面为凸面、后方侧表面为平面的平凸非球面透镜构成，该投影透镜30使形成于其后方焦点面上的光源像反转地投影向灯具前方。支承部件32支承投影透镜30。发光模块基板38上设有发光模块40。反射镜34反射来自发光模块40的光，在投影透镜30的后方焦点面上形成光源像。这样一来，反射镜34和投影透镜30作为将发光模块40发出的光向灯具前方汇聚的光学部件而发挥作用。散热片42安装在托架36的后方侧的面上，主要释放发光模块40所发出的热。
支承部件32上形成有遮光器32a。车辆用前照灯10被作为近光(low-beam)用光源来使用，遮光器32a遮挡从发光模块40发出、并被反射镜34反射来的光的一部分，从而在车辆前方形成近光用对光图案中的明暗截止线。由于近光用对光图案是公知的，故在此省略说明。
图2是表示第一实施方式的发光模块基板38的结构的图。发光模块基板38具有发光模块40、搭载基板44和透明罩46。搭载基板44是印刷布线基板，其上表面安装有发光模块40。发光模块40被无色的透明罩46覆盖，配置在其内部空间。发光模块40被构成为发光元件单元54经由Au凸块56安装在子板(sub mount)52上。
图3是第一实施方式的发光元件单元54的剖面图。为了便于理解发光元件单元54的制造工序，与图2上下反向地表示发光元件单元54。
发光元件单元54具有光波长转换部件60、半导体层62、第一电极64及第二电极66。光波长转换部件60是所谓的发光陶瓷或被称为荧光陶瓷的部件，能够通过烧结用YAG(Yttrium Alminium Garnet)粉末制成的陶瓷坯料而得到，该YAG是由蓝色光激发的荧光体。这样得到的光波长转换部件60对蓝色光的波长进行转换而射出黄色光。光波长转换部件60形成为板状。
此外，光波长转换部件60形成为透明。在第一实施方式中，所谓“透明”表示的含义是转换波长区域的光的全光线透射率为40％以上。本发明人专心研究开发后，发现若是转换波长区域的光的全光线透射率为40％以上的透明状态，则光波长转换部件60能够合适地转换光的波长，并且还能够合适地抑制从光波长转换部件60射出的光的减少。因此，通过使光波长转换部件60成为这样的透明状态，能够更高效地转换半导体层62发出的光。
此外，光波长转换部件60由不含有机类粘结剂的无机物构成，与含有有机类粘结剂等有机物的情况相比，能够谋求耐久性的提高。因此，能够对发光模块40投入例如1W(瓦)以上的功率，能够提高发光模块40发出的光的亮度、光度及光束。
半导体层62是通过外延生长法在光波长转换部件60上结晶生长而形成的。半导体层62被设计成通过被施加电压而发出包含波长范围的至少一部分的光。具体而言，首先在GaN中掺杂n型杂质，使半导体层在光波长转换部件60上生长。由此，在光波长转换部件60上形成n型半导体层。接着，在GaN中掺杂p型杂质，在n型半导体层上进一步生长半导体层。可以在在n型半导体层与p型半导体层之间设置量子井发光层。外延生长法也可以采用ELO(epitaxial lateral overgrowth侧向外延生长)法。
这些半导体层的结晶生长是利用MOCVD(有机金属气相生长法：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)而进行的。当然，结晶生长法不限于此，也可以利用MBE(分子线外延法：Molecular Beam Epitaxy)进行半导体层的结晶生长。
此后，通过蚀刻除去p型半导体层的一部分，使n型半导体层的上表面的一部分露出。接着，在露出的n型半导体层的上表面形成第一电极64，在p型半导体层的上表面形成第二电极66。从而，第一电极64作为n型电极发挥作用，第二电极66作为p型电极发挥作用。在半导体层上形成电极的方法是公知的，因此省略其说明。这样第一电极64及第二电极66双方都形成在半导体层62的与在光波长转换部件60上结晶生长的面相反一侧的面上。
最后通过切割切成合适的大小，设置发光元件单元54。第一实施方式中，发光元件单元54被切割成1mm的矩形。这样形成的半导体层62作为通过被施加电压而发光的半导体发光元件而发挥作用。根据第一实施方式，能够减去在半导体层62粘结光波长转换部件60的工序、及设置缓冲层的工序，能够提高发光模块制造时的生产效率。此外，不需要高价的蓝宝石衬底、SiC衬底，也能够降低成本。
半导体层62通过第一电极64与第二电极66之间被施加电压而主要发出蓝色光。具体而言，半导体层62被设计成其发出的蓝色光的中心波长为470nm。光波长转换部件60对半导体层62主要发出的波长范围的光的波长进行转换而射出，与半导体层62发出的光合成后射出白色光。半导体层62也可以设计成主要发出蓝色光以外的光，例如设计成主要发出紫外光。
(第二实施方式)
图4是第二实施方式的发光元件单元80的剖面图。以下，除非特别说明，车辆用前照灯10及发光模块40的结构与第一实施方式相同。以下，对于与第一实施方式相同的部位标注同一附图标记并省略说明。
第二实施方式的发光模块40的结构中，除了取代发光元件单元54而设置发光元件单元80以外，其余与第一实施方式相同。发光元件单元80具有光波长转换部件60、缓冲层82、半导体层84、第一电极64及第二电极66。
光波长转换部件60是多晶部件，但半导体层84需要以单晶进行结晶生长。因此，第二实施方式中，在光波长转换部件60的上表面形成缓冲层82。在基材与要在基材上结晶生长的半导体层之间格子常数、热膨胀系数等彼此不同时，缓冲层82作为用于使半导体层合适地结晶生长的缓和层而发挥作用。
缓冲层82是通过溅镀而在光波长转换部件60的上表面形成薄膜。也可以取代溅镀而使用真空蒸镀、CVD(化学蒸镀法：Chemical VaporDeposition)或其他的成膜方法。缓冲层82具有使半导体层84发出的光的至少一部分透射的透光性。而且缓冲层82由导电性材料形成。在第二实施方式中，作为形成缓冲层82的材料，采用具有导电性的氮化铪(HfN)。形成缓冲层82的材料不限于此，例如可以是GaN、AlN(氮化铝)，ZnO(氧化锌)、SiC(碳化硅)，ZrB2或其他的材料。例如，可以低温形成GaN、AlN的无定形层(非晶体)，对其进行升温而形成缓冲层82。
半导体层84是在缓冲层82上结晶生长而形成的。此时的结晶生长方法与第一实施方式的半导体层62相同。此后，通过蚀刻除去p型半导体层及n型半导体层的一部分，使缓冲层82的上表面的一部分露出。接着，在露出的缓冲层82的上表面形成第一电极64，在p型半导体层的上表面形成第二电极66。最后通过切割切成合适大小，这一点与第一实施方式相同。
这样，在发光元件单元80中，第一电极64形成在缓冲层82的两面中的与半导体层84结晶生长的面相同一侧的面、即缓冲层82的上表面。第二电极66设置在半导体层84的两面中的与在光波长转换部件60上结晶生长的面相反一侧的面、即半导体层84的上表面。当在第一电极64与第二电极66之间施加电压，则缓冲层82将用于发光的电压施加给半导体层84。缓冲层82被设计成导电率高于半导体层84。通过这样在半导体层84下表面的大致整个区域范围设置缓冲层82，能够抑制正向电压(Vf)的增加。
半导体层84通过在第一电极64与第二电极66之间施加电压而主要发出蓝色光这一点，与第一实施方式的半导体层62相同。半导体层84也可以设计成主要发出蓝色光以外的光，例如设计成主要发出紫外光。
(第三实施方式)
图5是第三实施方式的发光元件单元100的剖面图。以下，除非特别说明，车辆用前照灯10及发光模块40的结构与第一实施方式相同。以下，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记并省略说明。
在第三实施方式的发光模块40的结构中，除了取代发光元件单元54而设置发光元件单元100以外，其余与第一实施方式相同。发光元件单元100的结构除了取代缓冲层82而设置缓冲层102以外，其余与第一实施方式的发光元件单元80相同。
在第三实施方式中，作为形成缓冲层82的材料，采用具有导电性的氮化铪。经发明人研究发现，氮化铪具有导电性，但若膜厚变厚则透光性降低。因此，缓冲层102的膜厚比缓冲层82的膜厚大幅度减薄。这样减薄缓冲层102的膜厚，能够确保导电性并具有透光性。当然，形成缓冲层102的材料不限于氮化铪。
(第四实施方式)
图6是第四实施方式的发光元件单元120的剖面图。以下，除非特别说明，车辆用前照灯10及发光模块40的结构与第一实施方式相同。此外，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记省略说明。
在第四实施方式的发光模块40的结构中，除了取代发光元件单元54而设置发光元件单元120以外，其余与第一实施方式相同。发光元件单元120具有光波长转换部件60、缓冲层122、半导体层62、第一电极64及第二电极66。缓冲层122由比上述的缓冲层82及缓冲层102的导电性低的材料形成。因此，即使在缓冲层122的上表面直接形成第一电极64，也有可能无法经由缓冲层122对半导体层62充分施加电压。
因此，第一电极64不形成在缓冲层122的上表面，与第一实施方式同样，形成在半导体层62的n型半导体层的上表面。这样第一电极64及第二电极66这二者都形成在半导体层62的与在缓冲层122结晶生长的面相反一侧的面上。通过这样在半导体层62上设置第一电极64及第二电极66，从而在缓冲层122的导电性较低的情况下，也能使半导体层62合适地发光。
缓冲层122是通过溅镀而在光波长转换部件60的上表面形成薄膜，半导体层62利用外延法在缓冲层122上结晶生长，这一点与第二实施方式相同。此后，通过蚀刻除去p型半导体层的一部分、使n型半导体层的上表面的一部分露出这一点及第一电极64及第二电极66的形成部位与第一实施方式相同。最后通过切割切成合适的大小这一点也与第一实施方式相同。
(第五实施方式)
图7是第五实施方式的发光元件单元140的剖面图。以下，除非特别说明，车辆用前照灯10及发光模块40的结构与第一实施方式相同。此外，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记省略说明。
在第五实施方式的发光模块40的结构中，除了取代发光元件单元54而设置发光元件单元140以外，其余与第一实施方式相同。发光元件单元140的结构中除了取代缓冲层122而设置缓冲层142以外，其余与第四实施方式的发光元件单元120相同。
第五实施方式中，缓冲层142由与可采用的其他材料相比导电性及透光性低的材料形成。例如，缓冲层142可以由比氮化铪的导电性低但透光性相同的材料形成。因此，缓冲层142的膜厚比缓冲层122的膜厚大幅度减薄。这样减薄缓冲层142的膜厚，能够提高缓冲层142的透光性。
(第六实施方式)
图8是第六实施方式的发光元件单元160的剖面图。以下，除非特别说明，车辆用前照灯10及发光模块40的结构与第一实施方式相同。以下，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记并省略说明。
在第六实施方式的发光模块40的结构中，除了取代发光元件单元54而设置发光元件单元160以外，其余与第一实施方式相同。发光元件单元160具有光波长转换部件60、透明电极162、缓冲层164、半导体层84、第一电极64及第二电极66。
在第六实施方式中，在光波长转换部件60的上表面首先设置透明电极162。透明电极162采用ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)。也可以取代ITO而使用氧化锌、氧化锡、或其他材料。透明电极162是通过溅镀而在光波长转换部件60的上表面成膜。也可以取代溅镀而使用真空蒸镀法或其他的成膜方法。
缓冲层164的薄膜形成在透明电极162的上表面。缓冲层164的成膜方法与上述相同。此后，通过蚀刻除去p型半导体层及n型半导体层的一部分，使缓冲层164的上表面的一部分露出。接着，在露出的缓冲层164的上表面形成第一电极64，在p型半导体层的上表面形成第二电极66。这样，第一电极64形成在缓冲层164的两面中的与半导体层84结晶生长的面同一侧的面上、即形成在缓冲层164的上表面。第二电极66设于半导体层84的两面中的与在光波长转换部件60结晶生长的面相反一侧的面上、即设于半导体层84的上表面。
最后通过切割切成合适的大小这一点与第一实施方式相同。也可以通过蚀刻除去p型半导体层、n型半导体层及缓冲层164的一部分，使透明电极162的上表面露出。第一电极64可以形成在该露出的透明电极162的上表面。
缓冲层164具有例如由与上述的缓冲层82、缓冲层102具有同样的透光性，但比缓冲层82、缓冲层102导电性低的材料形成，且形成得比第二实施方式的缓冲层82、第三实施方式的缓冲层102薄很多。因此，透明电极162具有与缓冲层164一起，在与第二电极66之间对半导体层84施加电压的功能。通过这样设置透明电极162，能够对半导体层84合适地施加电压。缓冲层164可以由比可采用的其他材料透光性低的材料形成。
(第七实施方式)
图9是表示第七实施方式的发光模块基板170的结构的图。以下，除非特别说明，车辆用前照灯的结构与第一实施方式相同。此外，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记并省略说明。
在第七实施方式的车辆用前照灯的结构中，除了取代发光模块基板38而设置发光模块基板170以外，其余与第一实施方式的车辆用前照灯10相同。发光模块基板170具有发光模块172、透明罩46及搭载基板44。发光模块172具有子板(sub mount)174、发光元件单元176及导电性线(wire)178。发光模块172安装在子板174上表面的一部分上，并且接合有导电性线178而与子板174上表面的其他部分连接。导电性线178可以使用Au线、铝线、铜箔或铝带线。
图10是第七实施方式的发光元件单元176的剖面图。为了便于理解发光元件单元176的制造工序，与图9上下反向地图示发光元件单元176。以下，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记并省略说明。
发光元件单元176具有光波长转换部件60、内部电极182、半导体层184及电极186。发光元件单元176中，在光波长转换部件60中预先组装有内部电极182。在光波长转换部件60上设有通孔，内部电极182插入该通孔。此时，以使内部电极182的上表面与光波长转换部件60的上表面大致形成同一平面的方式在通孔内插入内部电极182。内部电极182也可以与光波长转换部件60相邻地配置。
半导体层184在光波长转换部件60上结晶生长而形成。因此，半导体层184也在内部电极182上结晶生长而形成。半导体层184的材质、结晶生长法例如与第一实施方式的半导体层62相同。通过这样使半导体层184在光波长转换部件60的上表面直接结晶生长，能够减去对半导体层184粘结光波长转换部件60的工序、设置缓冲层的工序。
当半导体层184的结晶生长完成时，接着，在半导体层184的两面中的、与在光波长转换部件60结晶生长的面相反一侧的面、即半导体层184的上表面形成电极186。内部电极182设于n型半导体层侧，因此作为n型电极发挥作用。电极186设于p型半导体层侧，因此作为p型电极发挥作用。这样，通过在内部电极182与电极186之间施加电压，能够使半导体层184发光。
半导体层184通过内部电极182与电极186之间被施加电压而主要发出蓝色光这一点，与第一实施方式的半导体层62相同。半导体层184也可以设置成主要发出蓝色光以外的光，例如可以设置成主要发出紫外光。
(第八实施方式)
图11是第八实施方式的发光元件单元200的剖面图。以下，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记并省略说明。
在第八实施方式的发光模块的结构中，除了取代发光元件单元176而设置发光元件单元200以外，其余与第七实施方式的发光模块172相同。发光元件单元200具有光波长转换部件60、缓冲层202、半导体层184、内部电极182及电极186。缓冲层202在光波长转换部件60上表面成膜。因此，缓冲层202也在内部电极182的上表面成膜。缓冲层202的材质、成膜方法例如与第一实施方式的半导体层62相同。
半导体层184是在缓冲层202的上表面结晶生长而形成的。半导体层184的材质、结晶生长法例如与第一实施方式的半导体层62相同。通过这样设置缓冲层202，能够使单晶的半导体层184在多晶的光波长转换部件60上合适地结晶生长。最后通过切割切成合适的大小这一点与第一实施方式相同。
缓冲层202具有透光性。而且缓冲层202由导电性材料形成。第八实施方式中，缓冲层202由例如与第二实施方式的缓冲层82同样的材质形成。通过这样由导电性材料形成缓冲层202，能够使用半导体层184的两面的大致整个区域对半导体层184施加电压。因此，能够抑制正向电压(Vf)的增加。
(第九实施方式)
图12是第九实施方式的发光元件单元220的剖面图。以下，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记并省略说明。
在第九实施方式的发光模块的结构中，除了取代发光元件单元176而设置发光元件单元220以外，其余与第七实施方式的发光模块172相同。发光元件单元220的结构中，除了取代缓冲层202而设置缓冲层222以外，其余与第八实施方式的发光元件单元200相同。
在第九实施方式中，作为形成缓冲层222的材料，采用具有导电性的氮化铪。发明人的研究发现，氮化铪具有导电性，但若膜厚变厚则透光性降低。因此，缓冲层222的膜厚比缓冲层202大幅度减薄。通过这样减薄缓冲层222的膜厚，能够确保导电性且具有透光性。当然，形成缓冲层222的材料不限于氮化铪。
(第十实施方式)
图13是第十实施方式的发光元件单元240的剖面图。以下，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记并省略说明。
在第十实施方式的发光模块的结构中，除了取代发光元件单元176而设置发光元件单元240以外，其余与第七实施方式的发光模块172相同。发光元件单元240具有光波长转换部件60、缓冲层244、半导体层184、内部电极242及电极186。在发光元件单元240中，在光波长转换部件60内预先组装有内部电极182。光波长转换部件60上设有通孔，内部电极242插入该通孔。此时，内部电极242以从光波长转换部件60的上表面突出相当于与要形成的缓冲层244的膜厚大致相同的突出量的方式插入通孔。内部电极182也可以与光波长转换部件60相邻配置。
缓冲层244在光波长转换部件60上表面成膜。缓冲层244的材质、成膜方法例如与第二实施方式的缓冲层82相同。此时，在内部电极242的上表面不形成缓冲层244。在缓冲层244成膜之前在内部电极242的上表面预先设置掩模，在缓冲层244成膜后除去掩模。这样，内部电极242在与缓冲层244的上表面大致相同的平面上露出其上表面。
半导体层184在缓冲层244的上表面结晶生长而形成。因此，半导体层184也在内部电极242的上表面结晶生长而形成。半导体层184的材质、结晶生长法例如与第一实施方式的半导体层62相同。缓冲层244由导电性比例如第八实施方式的缓冲层202低的材料形成。
内部电极242不是单晶的，因此在内部电极242的上方，半导体层184可能不能合适地以单晶生长，与其他部分相比不能充分发光。但是，图13中的内部电极182的上方成为在亮灯时被内部电极182遮光的区域。因此，即使该部分的发光量变低，其影响也很小。
通过这样设置内部电极242及缓冲层244，首先，针对应合适发光的部分，能够使半导体层184隔着缓冲层244合适地结晶生长。此外，即使在由导电性低的材料形成缓冲层244的情况下，对于因发光量减少造成的影响较小的部分，通过使半导体层184直接结晶生长在内部电极242上，能够对半导体层184合适地施加电压。
(第十一实施方式)
图14是第十一实施方式的发光元件单元260的剖面图。以下，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记省略说明。
在第十一实施方式的发光模块的结构中，除了取代发光元件单元176而设置发光元件单元260以外，其余与第七实施方式的发光模块172相同。发光元件单元260的结构中，除了取代内部电极242而设置内部电极262、取代缓冲层244而设置缓冲层264以外，其余与第十实施方式的发光元件单元240相同。
在第十一实施方式中，缓冲层264由与可采用的其他材料相比导电性及透光性低的材料形成。例如，缓冲层264可以由比氮化铪导电性低但透光性相同的材料形成。因此，缓冲层264的膜厚与缓冲层122的膜厚相比大幅度地减薄。通过这样将缓冲层264的膜厚减薄，能够提高缓冲层264的透光性。
内部电极262被插入光波长转换部件60的通孔，使得从光波长转换部件60的上表面突出相当于与要形成的缓冲层264的膜厚大致相同的突出量。这样在第十一实施方式中，内部电极262也是被设置成在与缓冲层264的上表面大致相同的平面上其上表面露出。
(第十二实施方式)
图15是第十二实施方式的发光元件单元280的剖面图。以下，对于与上述实施方式相同的部位标注同一附图标记省略说明。
在第十二实施方式的发光模块的结构中，除了取代发光元件单元176而设置发光元件单元280以外，其余与第七实施方式的发光模块172相同。发光元件单元280具有光波长转换部件60、透明电极282、缓冲层284、半导体层184、内部电极182及电极186。在第十二实施方式中，在光波长转换部件60的上表面首先设置透明电极282。透明电极282的材质及成膜方法与上述的透明电极162相同。
缓冲层284的薄膜形成在透明电极282的上表面。缓冲层284具有透光性。另一方面，缓冲层284由导电性比可采用的其他材料低的材料形成。例如，缓冲层284可以由比氮化铪的导电性低的材料形成。缓冲层284的成膜方法与上述相同。缓冲层284也可以由与可采用的其他材料相比透光性低的材料形成。
通过这样设置透明电极282，在由导电性低的材料形成缓冲层284的情况下，也能经由透明电极282对半导体层184的大致整个区域施加电压。最后通过切割切成合适的大小这一点与第一实施方式相同。
本发明不限于上述的各实施方式，适当组合各实施方式的各要素而成的技术方案也能起到本发明的实施方式的效果。此外，基于本领域技术人员的知识可对各实施方式进行各种设计变更等变形，施加了这样变形的实施方式也包含于本发明的保护范围。以下，举出这样的例子。
在一个变形例中，是在上述的各实施方式中取代光波长转换部件而采用层叠了多个板状的光波长转换部件而成的层叠体。层叠体所含的多个光波长转换部件分别被设置成对某波长范围的光的波长进行转换而射出相互不同的波长范围的光。
例如，半导体层被设置成通过被施加电压而发出紫外光。层叠体被设置成自半导体层起依次层叠第一光波长转换部件、第二光波长转换部件及第三光波长转换部件。第一光波长转换部件被设置成对紫外光中的某波长范围的光的波长进行转换而射出蓝色光。第二光波长转换部件被设置成对紫外光中的某波长范围的光的波长进行转换而射出绿色光。第三光波长转换部件被设置成对紫外光中的某波长范围的光的波长进行转换而射出红色光。当然，第一至第三光波长转换部件的层叠顺序、层叠数不限于上述的顺序、层叠数。此外，当然，半导体层发出的光也不限于紫外光，第一至第三光波长转换部件的各性质、形状也不限于上述。
这样，能够提供一种将半导体层射出的紫外光转换成蓝色光、绿色光及红色光的合成光、即白色光而射出的发光模块。此外，通过层叠波长转换性质各不相同的多个光波长转换部件，能够射出各种各样颜色的光。
在另一变形例中，是在上述的各实施方式中将光波长转换部件做成在板状扩展方向配置的多个光波长转换部件的结合体。例如半导体层被设置成通过被施加电压而发出紫外光。多个光波长转换部件分别被设置成将紫外光中的某波长范围的光的波长进行转换而射出相互不同的光。多个光波长转换部件可以包含例如上述第一至第三光波长转换部件。由此能够提供转换成合成光而发出白色光的发光模块。多个光波长转换部件可以例如分别形成为三角形、四边形或六边形，向板状扩展的方向大致均匀地配置成马赛克状。当然，半导体层发出的光不限于紫外光，多个光波长转换部件的各性质、形状也不限于上述。
在另一变形例中，在上述的各实施方式中，光波长转换部件可以含有多个种类的光波长转换材料、即荧光材料。例如，半导体层被设置成通过被施加电压而发出紫外光。光波长转换部件含有第一光波长转换材料、第二光波长转换材料及第三光波长转换材料。第一光波长转换材料被设置成将紫外光中的某波长范围的光的波长进行转换而射出蓝色光。第二光波长转换材料被设置成将紫外光中的某波长范围的光的波长进行转换而射出绿色光。第三光波长转换材料被设置成将紫外光中的某波长范围的光的波长进行转换而射出红色光。当然，半导体层发出的光不限于紫外光，第一至第三光波长转换材料的各性质、形状也不限于上述。
由此，能够提供一种将半导体层射出的紫外光做成蓝色光、绿色光及红色光的合成光、即白色光而射出的发光模块。此外，通过含有波长转换的性质互不相同的多个光波长转换材料，能够射出各样颜色的光。
[附图标记的说明]
10  车辆用前照灯
16  灯具单元
30  投影透镜
34  反射镜
40  发光模块
54  发光元件单元
60  光波长转换部件
62  半导体层
64  第一电极
66  第二电极
80  发光元件单元
82  缓冲层
84  半导体层
[工业可利用性]
本发明涉及发光模块、发光模块的制造方法及具有发光模块的灯具单元，尤其可利用于具有将某波长范围的光的波长进行转换而射出的光波长转换部件的发光模块、发光模块的制造方法及具有发光模块的灯具单元。

Claims (19)

1.一种发光模块，其特征在于，包括：
光波长转换部件，其为板状，将某波长范围的光的波长转换后射出；
半导体层，其在上述光波长转换部件上结晶生长而成，被设置成通过被施加电压而发出含有上述波长范围的至少一部分的光。
2.一种发光模块，其特征在于，包括：
光波长转换部件，其为板状，将某波长范围的光的波长转换后射出；
缓冲层，其形成在上述光波长转换部件上，具有透光性；
半导体层，其在上述缓冲层上结晶生长而成，被设置成通过被施加电压而发出含有上述波长范围的至少一部分的光。
3.根据权利要求1或2所述的发光模块，其特征在于，
上述半导体层利用ELO(epitaxial lateral overgrowth：侧向外延生长)法而结晶生长的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光模块，其特征在于，
还包括一对电极，该一对电极均形成在上述半导体层的与在上述光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上，通过彼此之间被施加电压而使上述半导体层发光。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的发光模块，其特征在于，
还包括第一电极和第二电极，
上述第一电极设于上述半导体层的两面中的与在上述光波长转换部件结晶生长的面同一侧的面上，
上述第二电极设于上述半导体层的两面中的与在上述光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上，通过与上述第一电极之间被施加电压而使上述半导体层发光；
上述半导体层在上述第一电极上结晶生长。
6.根据权利要求2所述的发光模块，其特征在于，
上述缓冲层由导电性材料形成，被设置成能够对上述半导体层施加用于发光的电压。
7.根据权利要求6所述的发光模块，其特征在于，
还包括第一电极和第二电极，
上述第一电极设于上述缓冲层的两面中的与上述半导体层结晶生长的面同一侧的面上，
上述第二电极设于上述半导体层的两面中的与在上述光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上，通过与上述第一电极之间被施加电压而使上述半导体层发光。
8.根据权利要求6所述的发光模块，其特征在于，
还包括第一电极和第二电极，
上述第一电极设于上述缓冲层的两面中的与上述半导体层结晶生长的面相反一侧的面上，
上述第二电极设于上述半导体层的两面中的与在上述光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上，通过与上述第一电极之间被施加电压而使上述半导体层发光；
上述缓冲层形成于上述第一电极上。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的发光模块，其特征在于，
还包括设于上述缓冲层与上述光波长转换部件之间的具有透光性的电极。
10.一种发光模块的制造方法，其特征在于，
包括在将某波长范围的光的波长转换后射出的板状的光波长转换部件上使半导体层结晶生长的工序，其中该半导体层是通过被施加电压而发出含有上述波长范围的至少一部分的光的半导体层。
11.一种发光模块的制造方法，其特征在于，
包括如下工序：
在将某波长范围的光的波长转换后射出的板状的光波长转换部件上形成具有透光性的缓冲层，
使半导体层在上述缓冲层上结晶生长，该半导体层是通过被施加电压而发出含有上述波长范围的至少一部分的光的半导体层。
12.根据权利要求10或11所述的发光模块的制造方法，其特征在于，
还包括在上述半导体层的与在上述光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上形成一对电极的工序，该一对电极通过彼此之间被施加电压而使上述半导体层发光。
13.根据权利要求10或11所述的发光模块的制造方法，其特征在于，
还包括如下工序：
与上述光波长转换部件相邻地设置第一电极，
在上述半导体层的两面中的与在上述光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上形成第二电极，该第二电极是通过与上述第一电极之间被施加电压而使上述半导体层发光的电极；
使上述半导体层结晶生长的工序包括使上述半导体层在第一电极上结晶生长的工序。
14.根据权利要求11所述的发光模块的制造方法，其特征在于，
上述缓冲层由导电性材料形成，被设置成能够对上述半导体层施加用于发光的电压。
15.根据权利要求14所述的发光模块的制造方法，其特征在于，
还包括如下工序：
在上述缓冲层的两面中的与上述半导体层结晶生长的面同一侧的面上形成第一电极，
在上述半导体层的两面中的与在上述光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上形成第二电极，该第二电极通过与上述第一电极之间被施加电压而使上述半导体层发光。
16.根据权利要求14所述的发光模块的制造方法，其特征在于，
还包括如下工序：
与上述光波长转换部件相邻地设置第一电极，
在上述半导体层的两面中的与在上述光波长转换部件结晶生长的面相反一侧的面上形成第二电极，该第二电极通过与上述第一电极之间被施加电压而使上述半导体层发光；
形成上述缓冲层的工序包括在上述第一电极上形成缓冲层的工序。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的发光模块的制造方法，其特征在于，
还包括在上述缓冲层与上述光波长转换部件之间设置具有透光性的电极的工序。
18.一种灯具单元，其特征在于，
具有发光模块和光学部件；
该发光模块具有：光波长转换部件，其为板状，将某波长范围的光的波长转换后射出；半导体层，其在上述光波长转换部件上结晶生长而成，被设置成通过被施加电压而发出含有上述波长范围的至少一部分的光；
上述光学部件使从上述发光模块射出的光汇聚。
19.一种灯具单元，其特征在于，
具有发光模块和光学部件；
该发光模块具有：光波长转换部件，其为板状，将某波长范围的光的波长转换后射出；缓冲层，其形成在上述光波长转换部件上，并具有透光性；半导体层，其在上述缓冲层上结晶生长而成，被设置成通过被施加电压而发出含有上述波长范围的至少一部分的光；
上述光学部件使从上述发光模块射出的光汇聚。
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