CN102376849B - 半导体发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体发光装置，其使从含有多种荧光体的颜色转换板的各荧光体发出的荧光不易被其他荧光体吸收，而且能使来自发光元件的光高效地到达各荧光体。作为解决手段，颜色转换板(5)至少含有吸收荧光元件发出的光而发出荧光的第1和第2荧光体。颜色转换板(5)在发光元件侧的面以规定间隔配置有多个包含第1荧光体的第1区域(22)，在上面以规定间隔配置有包含第2荧光体的第2区域(23)。在除了第1区域(22)和第2区域(23)以外的区域不包含荧光体。

Description

半导体发光装置
技术领域
本发明涉及具备对半导体发光元件的出射光进行波长转换的部件的半导体发光装置。
背景技术
已知在半导体发光装置上配置2种以上荧光体层，从而将半导体发光元件的光转换为2种以上波长光，出射混合了这些光的光的发光元件。
例如，在专利文献1和专利文献2中，公开了在半导体发光元件上层叠了2层以上荧光体层的结构。2层以上的荧光体层吸收半导体发光元件发出的光，发出规定波长的荧光。此时，将层叠顺序设定为使得荧光波长变得如配置于接近半导体发光元件侧的荧光体层那样长。具体而言，在发出蓝色光的半导体元件之上按照发出红色荧光的红色荧光体层、发出绿色荧光的绿色荧光体层的顺序进行层叠。通过采取这种层叠顺序，从红色荧光体层发出的红色荧光不会被配置于其上的绿色荧光体层所吸收，因而能获得较大的发光亮度。
专利文献3公开了在发出紫外光的发光元件上配置层叠了3层荧光体层的板状部件的发光装置。3层荧光体层是吸收紫外光并分别发出红色、绿色、蓝色荧光的荧光体层，从发光元件侧按照该顺序进行配置，出射混合了3种颜色的光的白色光。通过将3层按照上述配置，从各荧光体层发出的荧光不会被配置于其上的荧光体层吸收，因此能提升取出效率。
在专利文献4中，在对配置于发光元件之上的颜色转换材料进行配置的结构中，为了解决进行观察的角度导致产生亮度不均、颜色不均，颜色转换部件的面内浓度分布由中央向外周减少。具体而言，公开了在透明部件设置槽，采取向槽填充荧光体的结构，使得槽的深度越往外周越浅或槽的间隔越往外周越宽等的构成。
专利文献5公开了将红色、绿色、蓝色的各荧光体单元呈平面状填装，构成为使得3种荧光体不会在光路方向重合，各荧光体产生的荧光不会被其他荧光体吸收的波长转换部。
【专利文献1】日本特开2004-179644号公报
【专利文献2】日本特开2005-277127号公报
【专利文献3】日本特开2007-134656号公报
【专利文献4】日本特许第4123057号公报
【专利文献5】日本特开2008-258171号公报
上述专利文献1、2、3的构成都是用于抑制当红色荧光体的吸收端位于绿色波长的长波长侧，将红色荧光体层配置于绿色荧光体层的偏上侧时，葱绿色荧光体层发出的绿色光会被红色荧光体层吸收，荧光亮度降低这种问题的结构。然而在这种构成的半导体发光装置中，从发光元件、例如蓝色发光元件出射的光的大部分会被配置于元件侧的红色荧光体层吸收，仅未被吸收的一部分光到达绿色发光荧光体层进行波长转换。因此存在无法高效地将半导体发光元件出射的光用作激励光的问题。
同样地，当使用发出紫外光的发光元件，希望通过将蓝、绿、红色这3层荧光体层层叠起来的构成获得混合色的白色光的情况下，发光元件发出的大部分紫外光被红色荧光体吸收，到达蓝色荧光体的紫外光的强度降低，波长转换效率较差。
专利文献4所述技术为了降低进行观察的角度导致的亮度不均，调整了颜色转换材料的面内浓度分布，而所使用的荧光体为1种，并非用于解决多个荧光体之间的激励光和荧光的吸收的问题。
专利文献5所述技术公开了将3种荧光体单元呈平面状填装的颜色转换部件，然而由于每种单元发出的荧光波长不同，因此存在面内方向产生颜色不均的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使得从含有多种荧光体的颜色转换板的各荧光体发出的荧光不易被其他荧光体吸收，而且能使得来自发光元件的光高效地到达各荧光体的发光装置。
为了达成目的，本发明第1方面的半导体发光装置具有：发光元件；以及颜色转换板，其搭载于发光元件之上，且至少含有吸收该发光元件发出的光而发出荧光的第1荧光体和第2荧光体，颜色转换板在发光元件侧的面上以规定间隔配置有多个包含第1荧光体的第1区域，在上面以规定间隔配置有包含第2荧光体的第2区域，在除了第1区域和第2区域以外的区域中不包含荧光体。
第1荧光体的荧光波长优选长于上述第2荧光体的荧光波长。
优选在颜色转换板的主平面方向上，第1区域的中心位置或中心轴不与上述第2区域的中心位置或中心轴重合。
在从上面观察颜色转换板的情况下，多个第1区域和多个第2区域可以构成为呈点状散布，或者呈条纹状排列。
从颜色转换板的上面观察第1区域和第2区域时的外形可以是圆形、三角形、四边形和多边形中的任意一种。从侧面对上述颜色转换板观察第1区域和第2区域时的外形可以是半圆形、三角形和四边形中的任意一种。
另外，本发明第2方面的半导体发光装置具有：发光元件；以及颜色转换板，其搭载于发光元件之上，且至少含有吸收该发光元件发出的光而发出荧光的第1荧光体和第2荧光体。颜色转换板具有从发光元件侧的面贯穿至其相对面的多个第1区域和第2区域，第1区域包含上述第1荧光体，第2区域包含第2荧光体，在从上面观察颜色转换板的情况下，第1区域和第2区域以规定间隔交替配置。在除了第1区域和上述第2区域以外的区域中不包含荧光体。
第1区域和第2区域的形状可以为圆柱、三棱柱、四棱柱和多棱柱中的任意一种。
根据本发明，能够使得荧光元件发出的光易于到达第1和第2荧光体，所发出的荧光不易被其他荧光体吸收，因此能提高光的取出效率。
附图说明
图1是第1实施方式的倒装式半导体发光装置的(a)剖面图、(b)俯视图。
图2是表示图1的半导体发光装置的颜色转换板5的作用的说明图。
图3是表示第1实施方式的红色荧光体和绿色荧光体的吸收光谱与荧光光谱的曲线图。
图4(a)～(d)是表示第1实施方式的颜色转换板5的制造工序的说明图。
图5是第2实施方式的金属键合式半导体发光装置的(a)剖面图、(b)俯视图。
图6是表示在图5的颜色转换板5的制造工序中切取大面积板的位置和切口58的形状的说明图。
图7是第3实施方式的半导体发光装置的(a)剖面图、(b)俯视图。
图8是第4实施方式的半导体发光装置的(a)剖面图、(b)俯视图。
图9是第5实施方式的半导体发光装置的(a)剖面图、(b)俯视图。
图10是表示图9的半导体发光装置的颜色转换板5的作用的说明图。
图11是第6实施方式的半导体发光装置的(a)剖面图、(b)俯视图。
图12是第7实施方式的半导体发光装置的(a)剖面图、(b)俯视图。
图13是表示图12的半导体发光装置的颜色转换板5的作用的说明图。
图14(a)～(d)是表示第7实施方式的颜色转换板5的制造工序的说明图。
图15是第8实施方式的半导体发光装置的(a)剖面图、(b)俯视图。
图16(a)～(c)是表示实施方式的半导体发光装置的区域22、23的形状的变化的剖面图，(d)～(h)是表示实施方式的半导体发光装置的区域22、23的形状的变化的俯视图。
具体实施方式
本发明中，在作为一个实施方式提供的半导体发光装置中，其具有发光元件、搭载于发光元件之上，且至少含有吸收该发光元件发出的光并发出荧光的第1和第2荧光体的颜色转换板。下面有时将半导体发光装置简称为发光装置。另外，作为发光元件，例如使用半导体发光元件。颜色转换板在发光元件侧的面以规定间隔配置有多个包含第1荧光体的第1区域，在上面以规定间隔配置包含第2荧光体的第2区域23。在除了第1区域22和第2区域23之外的区域21中不包含荧光体。这种构成的半导体发光装置能够使得从含有多种荧光体的颜色转换板的各荧光体发出的荧光不易被其他荧光体吸收，而且能够使发光元件发出的光高效地到达各荧光体。
第1区域的第1荧光体的荧光波长长于第2区域的第2荧光体的荧光波长，从而能防止第2荧光体的荧光被第1荧光体吸收。
另外，构成为在颜色转换板的主平面方向上，第1区域的中心位置或中心轴不与第2区域的中心位置或中心轴重合，从而能够使得发光元件的出射光在不受到第1区域妨碍的情况下直接入射到第2区域。
当从上面观察颜色转换板的情况下，多个第1区域和多个第2区域既可以构成为呈点状分布，也可以排列为条纹状。
从颜色转换板的上面观察第1区域和第2区域时的外形例如可以是圆形、三角形、四边形和多边形中的任意一种。
从侧面对颜色转换板观察第1区域和第2区域时的外形例如可以是半圆形、三角形和四边形中的任意一种。
另外，在本发明中，作为另一实施方式提供的半导体发光装置具有发光元件、搭载于发光元件之上，且至少含有吸收发光元件发出的光而发出荧光的第1和第2荧光体的颜色转换板。作为发光元件，例如采用半导体发光元件。颜色转换板具有从发光元件侧的面贯穿至其相对面的多个第1区域和第2区域。第1区域包含第1荧光体，第2区域包含第2荧光体。从上面观察颜色转换板时，第1区域和第2区域以规定间隔交替配置，在除了第1区域和第2区域以外的区域不包含荧光体。这种构成的半导体发光装置能够使得从含有多种荧光体的颜色转换板的各荧光体发出的荧光不易被其他荧光体吸收，而且能够使发光元件发出的光高效地到达各荧光体。
第1区域和第2区域的上面形状例如为圆柱、三棱柱、四棱柱和多棱柱中的任意一种。
使用附图说明本发明的一个实施方式的发光装置的具体例。
<第1实施方式>
第1实施方式的发光装置是通过颜色转换板将蓝色发光的倒装式元件出射的蓝色光的一部分转换为红色光和绿色光，发出混合了蓝色光、红色光、绿色光的白色光的装置。
图1(a)、(b)表示第1实施方式的发光装置的剖面图和俯视图。在预先形成有电极和布线的基板1上，如图1(a)所示通过Au凸起2安装有倒装式半导体发光元件3，在其上经由透明粘接层4搭载有颜色转换板5。半导体发光元件3和颜色转换板5的侧面被光反射框部6所包围。
虽然没有图示出来，然而倒装式半导体发光元件3具有对蓝色光透明的元件基板和在该元件基板上层叠的发光层，将发光层配置为朝向基板1侧，将元件基板配置为朝向颜色转换板5侧。发光元件3发出蓝色光。
颜色转换板5是板状，在下面(半导体发光元件3侧的面)以规定间隔排列配置有多个半球状的第1区域(以下称之为红色荧光体区域)22，在上面(光出射侧的面)以规定间隔排列配置有多个半球状的第2区域(以下称之为绿色荧光体区域)23。从上面观察颜色转换板5时，红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23被配置为彼此不重合。除了红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23以外的区域21(以下也称作透明区域21)是对于红、绿和蓝色光透明的区域，未散布荧光体。
作为红色荧光体区域22的基材的材料优选采用对于红、绿和蓝色光透明且能通过印刷手法成型的材料，例如可使用作为热硬化性树脂的环氧树脂、硅树脂等。在红色荧光体区域22中散布有以蓝色光作为激励光且发出红色荧光的荧光体作为第1荧光体。例如可以使用CaAlSiN3:Eu、(Ca\Sr)2Si5N8:Eu、(Ca\Sr)S:Eu。在绿色荧光体区域23散布有以蓝色光作为激励光且发出绿色荧光的荧光体作为第2荧光体。例如可以使用(Ba，Sr)2SiO4:Eu、CaSc2O4:Ce、(Ca\Sr)Ga2S4:Eu、Ca8MgSi4O16Cl2:Eu、(Si，Al)6(O，N)8:Eu。作为绿色荧光体区域23的基材的材料，优选采用对于红、绿和蓝色光透明且能通过印刷手法成型的材料，例如可使用作为热硬化性树脂的环氧树脂、硅树脂等。
作为透明区域21的材料，优选采用对于红、绿和蓝色光透明且能进行凹状加工的材料，例如可以使用玻璃、环氧树脂、硅树脂等。
由于采取这种结构，因此颜色转换板5是在未散布有荧光体的区域21(海区域)呈岛屿状形成有半球状的红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的海岛结构的板。
透明粘接层4是将颜色转换板5粘接于半导体发光元件3的粘接剂的层，由至少对蓝色光透明的材质构成。
光反射框部6由在树脂散布了折射率不同的填料的材料构成。作为填料例如可从氧化钛、氧化铝、硫酸钡等中适当进行选择。
在这种本实施方式的发光装置中，从发光元件3出射的蓝色光通过透明粘接层4，入射到颜色转换板5的下面(发光元件3侧的面)。如图2所示，在颜色转换板5的下面散布红色荧光体区域22，透明区域21在红色荧光体区域22之间分布，因此蓝色光的一部分会入射到红色荧光体区域22，剩下的一部分通过透明区域21入射到绿色荧光体区域23，剩下的另一部分透过透明区域21直接从上面出射。由此，从颜色转换板5的上面出射：红色荧光体区域22被蓝色光激励而发出的红色荧光、绿色荧光体区域23被蓝色光激励而发出的绿色荧光、未被红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23吸收的蓝色光、通过透明区域21直接出射的蓝色光。因此，从颜色转换板5的上面出射混合了红色光、绿色光、蓝色光的白色光。
此时，在红色荧光体区域22产生的红色荧光的一部分通过透明区域21而通过绿色荧光体区域23，从颜色转换板5的上面出射。如图3所示，绿色荧光体的吸收光谱的吸收端处于短于红色光波长区域的短波长侧，因此红色荧光能够在不被透明区域21吸收的情况下透过，红色荧光强度不衰减。
另一方面，在绿色荧光体区域23产生的绿色荧光中朝向上方的光的绝大部分不通过红色荧光体区域22，从颜色转换板5的上面出射。由于红色荧光体的吸收光谱的吸收端涉及到绿色光波长区域，因而红色荧光体吸收绿色荧光，而在本实施方式中，绿色荧光中朝向上方的光不通过红色荧光体区域22，就能到达颜色转换板5的上面，因此能够在几乎不使绿色荧光衰减的情况下出射。
另外，发光元件3和颜色转换板5的侧面被光反射框部6包围，因此能够使从发光元件3的透明性基板的侧面出射的光高效地反射，入射到颜色转换板5。由此能够提高颜色转换板的颜色转换效率和出射效率。
另外，通过使红色荧光体区域22为半球形状，其与透明区域21的界面成为半球状。从岛部(红色荧光体区域22)的荧光体呈放射状发出的荧光以垂直或接近垂直的角度入射到与海部之间的界面，因此能够在不易被界面反射的情况下高效入射到透明区域21。由此还能发挥出使来自红色荧光体区域22的红色荧光的光的取出效率比现有技术中将红色荧光体分散树脂层与绿色荧光体分散树脂层层叠的结构高的作用。
本实施方式的发光装置通过对红色荧光体区域22所含有的荧光体量和半球状区域尺寸(直径)进行调整，能调整红色光的强度。另外，通过对红色荧光体区域22的区域尺寸进行调整，通过透明区域21而入射到绿色荧光体区域23的蓝色光的光量发生变化，因此绿色光的强度也变化。进而，通过对绿色荧光体区域23所含有的荧光体量和半球状区域尺寸(直径)进行调整，同样也能够调整绿色光的强度。如上，通过调整红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的荧光体区域和尺寸，能够将白色光的色度和亮度改变为期望的值。
并且，白色光的色度和亮度的均匀性会受到岛状的红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23直径的影响，因此将直径调整为能获得所需的色度的均匀性。例如当颜色转换板5的一边为1mm左右的情况下，优选1个区域22或23的直径在20μm以上且200μm以下、区域22的间隔和区域23的间隔在20μm以上且200μm以下，这样获得的色度均匀性较高。
另外，本实施方式的颜色转换板5采用通常的印刷法，能在制造为将多张连续而成的1张大面积板之后，逐个切出而一次制造出多张。因此，各个颜色转换板5的颜色转换功能在同一批次(同一大面积板)中是一定的，相比于对各个半导体发光元件涂布形成颜色转换材料的现有技术而言，能大幅提升产品的颜色偏差成品率。
下面使用图4(a)～(d)说明本实施方式的颜色转换板5的制造方法。
首先准备在两面错开形成半球状凹部41、141的基板(区域21)。例如准备熔融玻璃成型板、使用了环氧树脂、硅树脂或其复合树脂的射出成型板等基板(区域21)，在基板的两面通过模具转印成型半球状凹部。此时，两个面的凹部形成于彼此不重合的位置。
接着，如图4(b)所示通过刮板印刷法和滴落法等将以规定浓度散布了绿色荧光体的热硬化性树脂142填充到凹部141而使其硬化。所填充的树脂成为绿色荧光体区域23。
接着翻转基板，如图4(c)所示，通过刮板印刷法将以规定浓度散布了红色荧光体的热硬化性树脂42填充到凹部41而使其硬化。所填充的树脂成为红色荧光体区域22。
最后如图14(d)所示，通过切削齿43等将其分割为与发光元件3的尺寸相等或其以上的尺寸，制造出颜色转换板5。
通过Au凸起2在另外准备好的基板1上对蓝色发光的半导体发光元件3进行倒装式安装。在其上形成透明粘接层4，将形成有红色荧光体区域22的面朝向发光元件3侧来搭载颜色转换板5。
最后，通过点胶机涂布装置等在发光元件3和颜色转换板5的侧面全周涂布在热硬化树脂等树脂上散布氧化钛等填料而成之物，使其硬化。由此完成了图1(a)、(b)的发光装置。
并且在本实施方式中，从红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的侧面观察的形状为半圆状，然而也可以不是完全的半圆，只要与透明区域21之间的界面为曲面的凸状就能获得同样的作用和效果。
在本实施方式中，红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23在俯视观察时彼此不重合，然而不限于此，例如若是在各区域的端部，也可以部分重合。其中，此时优选将各个区域的中心位置配置为不重合，使不通过红色荧光体区域22的蓝色光到达绿色荧光体区域23。
另外，在本实施方式中，仅设置了俯视观察时与红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的任意一个均不重合的透明区域21，然而只要仅凭不被吸收而透过各荧光体区域的蓝色光就能充分达成所期望的白色光的色度，就不限于该构成，透明区域21也可以在俯视观察时与任意一个荧光体区域重合。
<第2实施方式>
使用图5(a)、(b)说明第2实施方式的发光装置。
在图5(a)、(b)的发光装置中，通过AuSn共晶57和Au接合线56将发出蓝色光的半导体发光元件53安装于预先形成有电极和布线的基板1上。经由透明粘接层4在半导体发光元件53上粘接有颜色转换板5。
半导体发光元件53包含元件基板及形成于其上的发光层，元件基板是对蓝色光不透明的金属键合(MetalBonding：MB)元件。以下在实施方式中将半导体发光元件53称为MB元件。MB元件53是将元件基板朝向基板1侧，将发光层朝向颜色转换板5侧，通过AuSu共晶57芯片键合于基板1上的。在MB元件53的上面形成有未图示的Au线垫，通过键合线56与基板1上的电极连接。
颜色转换板5的区域21、22、23的结构与第1实施方式为相同构成，然而需要避开MB元件53上面键合有键合线56的区域进行配置。于是，在第2实施方式中，如图5(a)、(b)所示，在颜色转换板5的端部设置切口58。
第2实施方式的颜色转换板5的制造方法与图4(a)～(c)所示第1实施方式的制造方法相同，然而当在图4(a)的工序中对绿色荧光体分散板进行模具加工时，如图6所示，形成与发光元件3的面的Au线垫形状对应的形状的切口58作为孔部。并且，通过形成将在大面积板中相邻的颜色转换板5之间的切口58连结而成的共通孔部，易于进行加工。能够高精度进行分割加工，能实现量产化。
当在图4(b)、图4(c)的工序中形成作为岛部的绿色荧光体区域23和红色荧光体区域22时，与第1实施方式同样地通过刮板印刷等进行印刷，然而为了避免对切口58填充荧光体，优选用掩模覆盖切口58。
在图4(d)的工序中，按照图6所示通过切削齿对大面积板进行切断，从而能制造出形成有切口58的颜色转换板。
第2实施方式的发光装置的颜色转换的作用和效果与第1实施方式相同。
<第3实施方式>
下面说明第3实施方式的发光装置。第3实施方式的发光装置的剖面图和俯视图如图7(a)和(b)分别所示，红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的形状是剖面为半圆的条纹状、即沿着轴向将圆筒分为两部分的形状。隔开规定间隔平行排列配置有多个红色荧光体区域22。在颜色转换板5的下面侧，多个绿色荧光体区域23隔开规定间隔平行排列配置于颜色转换板5的上面侧。红色荧光体区域22的中心轴与绿色荧光体区域23的中心轴在从上面观察颜色转换板5时彼此不重合的位置错开配置。
除了红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的形状之外，都与第1实施方式的发光装置相同，因此省略说明。
另外，从发光元件3出射的蓝色光通过颜色转换板5，从而能获得红色荧光、绿色荧光和蓝色透过光，将它们混合起来能获得白色光，这些作用都与第1实施方式相同。
在第3实施方式中，红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的形状为条纹状，从而相比于第1实施方式的具备半球状区域22、23的颜色转换板5，能减小相邻的红色荧光体区域22的间隙，从而能缩小颜色转换板5的下面的透明区域21的面积。同样地，能够减小绿色荧光体区域23之间的透明区域21的面积。由此能相比于第1实施方式降低透过颜色转换板5的透明区域21的蓝色光的比例，能增加红色荧光和绿色荧光的比例。反之，通过减少红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的宽度，也能增加蓝色光的比例。如上，由于从颜色转换板5的上面出射的光所包含的蓝色光的比例的调整幅度大于第1实施方式，因此能获得颜色转换板5的出射光的色度调整幅度较大的效果。其原因在于，第1实施方式中即使红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的圆的2维配置变得最为紧密，也会残留星状间隙，相对于此，根据本实施方式的条纹状，能使得间隙接近于零。
并且，白色光的色度和亮度的均匀性会受到红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的宽度的影响，因而将条纹宽度调整为能获得所需色度的均匀性。例如当颜色转换板5的一边为1mm左右的情况下，优选1个区域22或23的直径在20μm以上且200μm以下、区域22彼此的间隔和区域23彼此的间隔在30μm以上且300μm以下，这样获得的色度均匀性较高。
另外，关于第3实施方式的颜色转换板5的制造方法，除了形成于基板(区域21)的凹部41、141的形状为平行的条纹状之外，都与第1实施方式的颜色转换板5的制造方法相同。
<第4实施方式>
作为第4实施方式，在图8(a)、(b)示出使用与第3实施方式相同结构的颜色转换板5，使用MB元件作为半导体发光元件53的发光装置。图8(a)、(b)是发光装置的剖面图和俯视图。
该发光装置与使用第2实施方式的MB元件53的发光装置同样地，为了避开对MB元件53的键合线56进行键合的区域，在颜色转换板5形成切口58。MB元件53的构成与第2实施方式相同，颜色转换板5的构成和作用与第3实施方式相同，因而省略详细说明。
<第5实施方式>
接着说明第5实施方式的发光装置。第5实施方式的发光装置的剖面图和俯视图如图9(a)和(b)分别所示，与第3实施方式的发光装置相同地，红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的形状剖面为半圆的条纹状，而在本第5实施方式中，将红色荧光体区域22的轴向配置成与绿色荧光体区域23的轴向正交。即，呈网格状配置红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23。此外的构成都与第3实施方式的发光装置相同，因而省略说明。
另外，从发光元件3出射的蓝色光通过颜色转换板5，从而一部分蓝色光会如图10所示转换为红色荧光和绿色荧光。另外，一部分蓝色光会直接透过透明区域21或者不被吸收而透过红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23。将它们混合起来就能获得白色光。这些作用都与第3实施方式相同。
在本第5实施方式中，配置成条纹状的红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23正交，从而当从上面观察颜色转换板5时，四边形的透明区域21呈纵横状排列于红色荧光体区域22间的间隙与绿色荧光体区域23间的间隙重合的位置。发光元件3的蓝色光从该透明区域21直接透过颜色转换板5，因此本第5实施方式的发光装置是适于使蓝色光的强度大于第4实施方式的发光装置的结构。
另外，第5实施方式的发光装置除了形成于基板(区域21)的凹部41、141的形状为正交的条纹状之外，都与第1实施方式的颜色转换板5的制造方法相同。
<第6实施方式>
作为第6实施方式，在图11(a)、(b)示出使用与第5实施方式相同结构的颜色转换板5，使用MB元件作为半导体发光元件53的发光装置。图11(a)、(b)是发光装置的剖面图和俯视图。
该发光装置与使用第4实施方式的MB元件53的发光装置同样地，为了避开对MB元件53的键合线56进行键合的区域，在颜色转换板5形成切口58。颜色转换板5的构成和作用与第5实施方式相同，因而省略详细说明。
<第7实施方式>
接着说明第7实施方式的发光装置。第7实施方式的发光装置的剖面图和俯视图如图12(a)和(b)分别所示，颜色转换板5具有在厚度方向贯穿透明区域(基板)21的多个圆柱状的红色荧光体区域(第1区域)22和绿色荧光体区域(第2区域)23。将多个红色荧光体区域22和绿色荧光体区域排列为从上面观察颜色转换板5时交替配置。其它构成都与第1实施方式相同。
在如上的本实施方式的发光装置中，从发光元件3出射的蓝色光通过透明粘接层4，入射到颜色转换板5的下面(发光元件3侧的面)。如图13所示，圆柱状的红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的下面以一定间隔露出于颜色转换板5的下面，在它们中间存在透明区域21，因此蓝色光同时入射到红色荧光体区域22、绿色荧光体区域23和透明区域21。由此，在红色荧光体区域22发出红色荧光，在绿色荧光体区域23发出绿色荧光，它们从颜色转换板5的上面出射。另外，透过了透明区域21的蓝色光和未被各荧光区域22、23吸收的蓝色光从颜色转换板5的上面出射。由此，混合了红色光、绿色光、蓝色光的白色光会从颜色转换板5的上面出射。
在红色荧光体区域22产生的红色荧光大部分通过圆筒状区域后直接从上面出射，一部分从圆柱状红色荧光体区域22的侧面入射到透明区域21，入射到相邻的绿色荧光体区域23。此时，如图3所示，绿色荧光体的吸收光谱的吸收端处于比红色光波长区域偏短波长侧的位置，因此红色荧光能够在不被绿色荧光体区域23吸收的情况下透过，红色荧光强度不会衰减。
另一方面，在绿色荧光体区域23产生的绿色荧光的大部分会朝上方在圆柱状的绿色荧光体区域23中行进，直接从上面出射，一部分从圆柱状的绿色荧光体区域23的侧面入射到透明区域21，入射到相邻的红色荧光体区域22。此时如图3所示，红色荧光体的吸收光谱的吸收端涉及到绿色光的波长区域，因此红色荧光体吸收绿色荧光。然而，绿色荧光的大部分朝向上方，不通过红色荧光体区域22就能到达颜色转换板5的上面，因此能够使绿色荧光几乎不衰减地出射。
另外，在发光元件3和颜色转换板5的侧面，由于被光反射框部6包围，因此能够高效地将从发光元件3的透明性基板的侧面出射的光引导至颜色转换板5。由此能提高颜色转换板5的颜色转换效率和出射效率。
从颜色转换板5发出的白色光的色度和亮度的均匀性会受到红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的直径的影响，因而将直径调整为能获得所需色度的均匀性。例如当颜色转换板5的一边为1mm左右的情况下，优选1个红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23的直径在20μm以上且200μm以下、间隔在20×√2μm以上且200×√2μm以下，这样获得的色度均匀性较高。
本第7实施方式的发光装置的其他作用和效果与第1实施方式相同，因此省略说明。
下面使用图14(a)～(d)说明本第7实施方式的颜色转换板5的制造方法。本制造方法大部分与第1实施方式的图4(a)～(d)的制造方法相同，因此仅说明不同部分。
预先在基板(区域21)形成圆筒状的通孔41、141。形成方法使用基于模具的转印成型、基于激光或精密钻头的开孔加工等。
接着，如图14(b)所示，在通孔141的位置处具有开口，在基板上配置覆盖通孔41的形状的掩模151，通过刮板印刷法等将以规定浓度散布了绿色荧光体的热硬化性树脂142填充到通孔141并使其硬化。所填充的树脂为绿色荧光体区域23。
如图14(c)所示，在通孔41的位置处具有开口，在基板上配置覆盖通孔141的形状的掩模152，通过刮板印刷法等将以规定浓度散布了红色荧光体的热硬化性树脂42填充到通孔41并使其硬化。所填充的树脂为红色荧光体区域22。
最后如图14(d)所示通过切削齿43等将其分割为规定大小，制造出颜色转换板5。
第7实施方式的发光装置相比上述第1～第6实施方式能获得如下效果。
(1)从半导体发光元件3出射的蓝色光相对于红色荧光体区域22和绿色荧光体区域23以及透明区域21，以同一平面(颜色转换板5的下面)入射。
(2)从红色荧光体区域22出射的红色光、从绿色荧光体区域23出射的绿色光以及透过透明区域21的蓝色光能够在光出射方向不存在遮蔽物的情况下，高效地取出到外部。
(3)由于各区域相邻，因此从红色荧光体区域22出射的红色光、从绿色荧光体区域23出射的绿色光以及透过透明区域21的蓝色光能高效地混合。
并且，在本第7实施方式中，能够使绿色荧光体区域23的基材树脂对于绿色荧光的折射率高于透明区域21对于绿色荧光的折射率。由此，绿色荧光体区域23成为波导结构，所产生的荧光被封入绿色荧光体区域23内，在内部传播并从上面出射，因此不会被绿色荧光体区域23吸收，能提高绿色荧光的取出效率。同样地，能够使红色荧光体区域23的基材树脂对于红色荧光的折射率高于透明区域21对于红色荧光的折射率，能使得红色荧光体区域23也成为波导结构。
<第8实施方式>
作为第8实施方式，在图15(a)、(b)示出使用与第7实施方式相同结构的颜色转换板5，使用MB元件作为半导体发光元件53的发光装置。图15(a)、(b)是发光装置的剖面图和俯视图。
该发光装置与使用第2实施方式的MB元件53的发光装置同样地，为了避开对MB元件53的键合线56进行键合的区域，在颜色转换板5形成切口58。MB元件53的构成与第2实施方式相同，颜色转换板5的构成和作用与第7实施方式相同，因而省略详细说明。
在上述的第1～第8实施方式中，说明的是红色荧光体区域22和红色荧光体区域23是半球状、半圆柱状、圆柱状的情况，然而形状不限于此。例如，从侧面观察的形状可以是根据图16(a)、(b)、(c)能观察到的圆锥、三角锥、四角锥和六角锥等多角椎、圆柱、三棱柱、四棱柱和六棱柱等多棱柱。还可以是除此之外的曲面形状。
另外，红色荧光体区域22和红色荧光体区域23可以从颜色转换板5的下面和上面突出，突出部分的形状可以为期望形状。例如可以构成为半球状、半圆柱状、圆柱状、圆锥、三角锥、四角锥和六角锥等多角椎、圆柱、三棱柱、四棱柱和六棱柱等多棱柱以及此外的曲面形状。另外，突出部分还可以不散布荧光体，而是透明体。
另外，当采用第1、2、7、8实施方式的颜色转换板5的情况下，可以对于从上面观察到的红色荧光体区域22和红色荧光体区域23的形状和配置采取图16(d)～(h)所示的形状和配置。另外，还可以对于从上面观察到的红色荧光体区域22和红色荧光体区域23的配置采取图16(d)～(h)所示内容以外的各种配置，例如可以在正方形的网格的各顶点交替配置红色荧光体区域22和红色荧光体区域23。
另外，在上述各实施方式中，通过散布了荧光体的树脂等基材形成了红色荧光体区域22和红色荧光体区域23，然而也可以不使用基材，通过干式喷涂法等直接填充荧光体。
另外，可以按照需要在透明区域21、红色荧光体区域22和红色荧光体区域23散布扩散材料等填料或色素。
如下归纳本实施方式的效果。
(1)如第1～第6实施方式所述，在颜色转换板5的发光元件3的面(下面)配置红色荧光体区域22，在上面(光出射侧的面)配置红色荧光体区域23，从而能使得发光元件3发出的光高效地入射到区域22、23，因而各荧光体的激励效率得以提升。
(2)如第1～第6实施方式所述，将红色荧光体区域22和红色荧光体区域23的2维排列错开或正交配置成中心位置或中心轴彼此不重复，从而能高效地将各荧光体发出的光取出到外部。
(3)如第7、第8实施方式所述，从颜色转换板5的发光元件3的下面到上面设置通孔，以规定间隔按照圆柱状配置红色荧光体区域22和红色荧光体区域23，从而使得发光元件3发出的光高效入射到各区域，因此各荧光体的激励效率得以提升。
(4)如第7、第8实施方式所述，将红色荧光体区域22和红色荧光体区域23以彼此相邻的方式交替配置，从而能高效地将各荧光体发出的光取出到外部。
本发明的发光装置例如可用作LCD背景灯、一般照明、路灯等照明灯中应用的LED光源。

Claims (1)

1.一种半导体发光装置，其特征在于具有：发光元件；以及颜色转换板，其搭载于上述发光元件之上，且吸收该发光元件发出的光而发出荧光，
上述颜色转换板包括：基板，其在两面分别形成了剖面为半圆的多个条纹状凹部；第1区域，其是通过在上述基板的上述发光元件侧的面的上述多个条纹状凹部以规定浓度填充第1荧光体而形成的；以及第2区域，其是通过在上述基板的上述发光元件侧的面的相反侧的上述多个条纹状凹部以规定浓度填充第2荧光体而形成的，
上述第1荧光体发出的荧光波长比上述第2荧光体发出的荧光波长长，
上述基板的上述第1区域和上述第2区域在上述基板的厚度方向上隔开间隔分开配置，在上述第1区域与上述第2区域之间是不包含荧光体的透明区域，
上述颜色转换板的两面的多个条纹状凹部彼此平行，在从上面观察上述颜色转换板的情况下，上述第1区域的中心轴相对于上述第2区域的中心轴错开配置在不重合的位置处，能够使得从上面观察上述颜色转换板时的上述第1区域与上述第2区域之间的间隙为零。
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