JP2014082416A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ナノ結晶蛍光体から放射される二次光を効率よく利用することで発光効率を向上させることができる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１００は、一次光を出射する発光素子３０と、一次光の一部を透過するとともに一次光の一部を吸収して二次光を発光する波長変換部とを備える。波長変換部は、第１波長変換層６０および第２波長変換層７０を有する。第１波長変換層６０は、二次光を発光するナノ結晶蛍光体６１と、ナノ結晶蛍光体６１を含有する第１樹脂層６２とを含む。第２波長変換層７０は、ナノ結晶蛍光体６１とは異なる二次光を発光する蛍光体７１と、蛍光体７１を含有する第２樹脂層７２とを含む。第１樹脂層６２と第２樹脂層７２は、異なる屈折率を有し、第１樹脂層６２と第２樹脂２との界面８０は、凹凸形状である。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関し、特に、発光素子から出射された一次光（励起光）を吸収して二次光を発光する蛍光体が利用された発光装置に関する。

近年、低消費電力、小型、且つ高輝度が期待される次世代の発光装置として、ナノ結晶蛍光体を含む波長変換層と、ナノ結晶蛍光体を励起する一次光を発する発光素子とからなる発光装置の開発が盛んに行われている。

ナノ結晶蛍光体は、量子サイズ効果により、粒子サイズを変えることで短波長の青色光から長波長の赤色光までその発光波長を自在に制御でき、従来の蛍光体と比較して発光効率の向上が期待できるものである。また、ナノ結晶蛍光体は、その製作条件を最適化することにより、製作される粒子サイズの分布のばらつきを抑制することができるため、ほぼ均等な粒子サイズの蛍光体を比較的容易に得ることができ、結果として特定の波長の光のみを効率よく発光させることもできる。

このようなナノ結晶蛍光体を用いた発光装置の一例として、特開２００４−７１３５７号公報（特許文献１）には、発光素子から出射される一次光の出射方向に沿って発光素子が位置する側から順に、赤色発光する最も粒径の大きいＩｎＮ系ナノ結晶である赤色蛍光体を含有する波長変換層と、緑色発光する中間の粒径のＩｎＮ系ナノ結晶である緑色蛍光体を含有する波長変換層と、青色発光する最も粒径の小さいＩｎＮ系ナノ結晶である青色蛍光体を含有する波長変換層とが積層された構成の波長変換部を具備するものが開示されている。

また、ナノ結晶蛍光体を用いた発光装置のその他の例として、特開２０１２−１３８５６１号公報（特許文献２）には、発光素子から出射される一次光の出射方向に沿って発光素子が位置する側から順に、ナノ結晶蛍光体を含有した波長変換層と、当該ナノ結晶蛍光体よりも粒径の大きな蛍光体を含有する波長変換層とが積層された構成の波長変換部を具備するものが開示されている。

特開２００４−７１３５７号公報 特開２０１２−１３８５６１号公報

しかしながら、ナノ結晶蛍光体は、発光素子から出射された一次光を吸収して二次光を発光する際に、当該二次光を全方向に向けて放射する性質を有するため、一次光の出射方向以外の方向に向けても二次光が進行することになる。また、ナノ結晶蛍光体は、粒径が数ｎｍの極小の粒子であるため、その大きさは光の波長に比べて小さいことになり、光が照射された場合にもミー散乱を引き起こすものでもない。

したがって、特許文献１に開示された発光装置において、発光素子とは反対側に位置する上層の波長変換層に含有された青色発光するナノ結晶蛍光体から放射された二次光のうち、発光素子が位置する側に向けて放射された光は、下層に位置する波長変換層（すなわち、赤色発光するナノ結晶蛍光体を含む波長変換層および緑色発光するナノ結晶蛍光体を含む波長変換層）を透過したり、あるいはこれら下層に位置するナノ結晶蛍光体に吸収されたりすることになる。このような二次光は、発光装置の発光に寄与しないこととなるため、発光効率が低下してしまう原因となる。また、緑色発光するナノ結晶蛍光体および赤色発光するナノ結晶蛍光体から放射された二次光のうち、発光素子が位置する側に向けて放射された光についても、同様に、これらが発光装置の発光に寄与しないこととなるため、発光効率が低下してしまう原因となる。

また、特許文献２に開示された発光装置においては、ナノ結晶蛍光体を含む波長変換層の上層側（発光素子が位置する側とは反対側）に粒径の大きな蛍光体を含有する波長変換層が配置されるため、当該蛍光体によりナノ結晶蛍光体から放射された二次光が散乱してしまう問題がある。そのため、当該発光装置においても、必ずしもナノ結晶蛍光体から放射された二次光を効率よく取り出すことができるとは言えない状況にある。

したがって、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ナノ結晶蛍光体から放射される二次光を効率よく利用することで発光効率を向上させることができる発光装置を提供することにある。

本発明に基づく発光装置は、一次光を出射する発光素子と、上記一次光の一部を透過するとともに上記一次光の一部を吸収して二次光を発光する波長変換部とを備える。上記波長変換部は、上記一次光の出射方向に沿って並んで配置される第１波長変換層および第２波長変換層を有する。上記第１波長変換層は、上記二次光を発光するナノ結晶蛍光体と、上記ナノ結晶蛍光体を含有する第１樹脂層とを含む。上記第２波長変換層は、上記ナノ結晶蛍光体とは異なる二次光を発光する蛍光体と、上記蛍光体を含有する第２樹脂層とを含み、上記発光素子と上記第１波長変換層との間において上記第１波長変換層に隣接して配置される。上記第１樹脂層と上記第２樹脂層は、異なる屈折率を有し、上記第１樹脂層と上記第２樹脂との界面は、凹凸形状である。

ここで、ナノ結晶蛍光体とは、結晶サイズを励起子ボーア半径程度にまで小さくすることにより、量子サイズ効果による励起子の閉じ込めやバンドギャップの増大が観測されるように構成された微結晶蛍光体を指す。

上記本発明に基づく発光装置にあっては、好ましくは、上記第１波長変換層に含まれる上記ナノ結晶蛍光体が、ＩｎおよびＰを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、または、ＣｄおよびＳｅを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である。

上記本発明に基づく発光装置にあっては、好ましくは、上記第１波長変換層に含まれる上記ナノ結晶蛍光体が、ＩｎＰまたはＣｄＳｅの結晶体である。

上記本発明に基づく発光装置にあっては、好ましくは、上記第２波長変換層に含まれる上記蛍光体は、希土類付活蛍光体または遷移金属元素付活蛍光体である。

上記本発明に基づく発光装置にあっては、好ましくは、上記第２波長変換層に含まれる上記蛍光体は、希土類付活蛍光体であり、上記希土類付活蛍光体は、付活剤としてＣｅまたはＥｕを含む。

上記本発明に基づく発光装置にあっては、好ましくは、上記第２波長変換層に含まれる上記蛍光体は、希土類付活蛍光体であり、上記希土類付活蛍光体は、窒化物系蛍光体を含む。

上記本発明に基づく発光装置にあっては、好ましくは、上記窒化物系蛍光体は、ＣＡＳＮ蛍光体である。

上記本発明に基づく発光装置にあっては、好ましくは、上記波長変換部は、互いにピーク波長の異なる蛍光体を含むとともに上記一次光の出射方向に沿って並んで配置された複数の蛍光体含有樹脂層を有し、上記複数の蛍光体含有樹脂層には、少なくとも上記第１波長変換層および上記第２波長変換層が含まれ、上記複数の蛍光体含有樹脂層は、上記一次光の出射方向に沿って、上記発光素子が位置する側から順に上記蛍光体のピーク波長が小さくなるように配置される。

本発明によれば、ナノ結晶蛍光体から放射される二次光を効率よく利用することで発光効率を向上させることができる発光装置を提供することが可能になる。

本発明の実施の形態１に係る発光装置の概略図である。 図１に示す第２波長変換層の上面図である。 本発明の実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す概略図である。 第１変形例における発光装置の第２波長変換層の上面図である。 第２変形例における発光装置の第２波長変換層の上面図である。 第３変形例における発光装置の第２波長変換層の上面図である。 第４変形例における発光装置の第２波長変換層の上面図である。 本発明の実施の形態２に係る発光装置の概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、同一のまたは共通する部分に図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る発光装置の概略図である。まず、図１を参照して、本実施の形態に係る発光装置１００について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る発光装置１００は、互いに離間して位置する一対の電極１０と、当該一対の電極１０が設けられた基板２０と、一方の電極１０上に配置されるとともに当該電極１０に電気的に接続された発光素子３０と、発光素子３０を囲むように基板２０上に設けられた略円筒形の枠体４０と、発光素子３０および他方側の電極１０を電気的に接続するワイヤ５０と、枠体４０内を充填するように設けられた第１波長変換層６０および第２波長変換層７０とを備えている。

発光素子３０は、光源として用いられるものであり、一次光を出射する。発光素子３０としては、たとえば４５０ｎｍにピーク波長を有し青色光を出射するＧａＮ系発光ダイオード、ＺｎＯ系発光ダイオード、ダイヤモンド系発光ダイオード等を用いることができる。

第１波長変換層６０は、ナノ結晶蛍光体６１と、当該ナノ結晶蛍光体６１を含有する第１樹脂層６２とを有している。第２波長変換層７０は、蛍光体７１と、当該蛍光体７１を含有する第２樹脂層７２とを有している。これら第１波長変換層６０および第２波長変換層７０は、発光素子３０から出射される一次光の出射方向に沿って並んで配置されている。第２波長変換層７０は、発光素子３０と第１波長変換層６０との間において、第１波長変換層６０に隣接して配置されている。また、第２波長変換層７０は、基板２０の主表面を覆うことにより、発光素子３０を封止している。

電極１０は、たとえば導体にて構成され、導電路としての機能を有する。電極１０としては、たとえばＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、またはＡｇ等の金属粉末を含むメタライズ層を利用することができる。

基板２０は、熱伝導性が高くかつ全反射率の大きい部材にて構成されることが好ましい。そのため、基板２０としては、たとえばアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックス材料や、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂材料等からなる部材を用いることができる。

枠体４０は、高い反射率を持ちつつ封止樹脂との密着性がよい部材にて構成されることが好ましい。そのため、枠体４０としては、たとえばポリフタルアミドなどの樹脂材料からなる部材を用いることができる。

上述した第１波長変換層６０に含まれるナノ結晶蛍光体６１は、その粒径を小さく（ナノ結晶化）していくことで、量子効果によってバンドギャップを青色域から赤色域の範囲で制御することができるものである。本実施の形態に係る発光装置１００においては、発光素子３０から出射される青色の出射光に、赤色および緑色の蛍光を加法混合して白色光を得るために、ナノ結晶蛍光体６１としては、青色光を吸収して緑色光を放射する粒径を有するものを利用することが好ましい。すなわち、ナノ結晶蛍光体６１として、たとえば５００ｎｍ以上５６５ｎｍ以下にピーク波長を有するナノ結晶蛍光体を用いることにより、当該ナノ結晶蛍光体６１から緑色光が放射される。

ナノ結晶蛍光体６１としては、ＩＩ―ＶＩ化合物半導体やＩＩＩ―Ｖ族化合物半導体からなるナノ結晶の化合物半導体を用いることができる。

ＩＩ―ＶＩ族化合物半導体のナノ結晶の化合物半導体としては、二元系では、たとえばＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ等が挙げられ、三元系や四元系では、たとえばＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅ等が挙げられる。

一方、ＩＩＩ―Ｖ族化合物半導体のナノ結晶の化合物半導体としては、二元系では、たとえばＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ等が挙げられ、三元系や四元系では、たとえばＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＰＡｓ等が挙げられる。

また、ナノ結晶蛍光体６１としては、上述の材料の中でも特にＩｎおよびＰを含むＩＩＩ―Ｖ族化合物半導体、または、ＣｄおよびＳｅを含むＩＩ―ＶＩ族化合物半導体を用いることが好ましい。ＩｎおよびＰを含むナノ結晶蛍光体、または、ＣｄおよびＳｅを含むナノ結晶蛍光体は、可視光域（光の波長が３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下となる領域）において発光する粒径のナノ結晶蛍光体を容易に製造できる点で特に好適に利用できる。

さらに、ナノ結晶蛍光体６１としては、その中でも特にＩｎＰまたはＣｄＳｅを用いることが好ましい。ＩｎＰおよびＣｄＳｅは、高い量子収率（吸収した光子数に対する蛍光として発光した光子数の割合）を示す材料であるため、高い発光効率を有する。また、ＩｎＰおよびＣｄＳｅは、構成する材料が少ないため、比較的容易にこれを製造することもできる。

なお、Ｃｄは、人体に対して有毒であるため、ナノ結晶蛍光体６１としては、Ｃｄを含まないＩｎＰを用いることが特に好適である。

上述した第１波長変換層６０に含まれる第１樹脂層６２としては、たとえばシリコーン樹脂を原料に含むものが使用できる。シリコーン樹脂は、ナノ結晶蛍光体６１を当該第１波長変換層６０の内部において均一に分散配置させるのに適している。なお、第１樹脂層６２の原料としては、上述したシリコーン樹脂に限定されるものではなく、ナノ結晶蛍光体６１が均一に分散可能であり、透明でかつ熱や光に対して強い樹脂であれば、どのようなものを用いてもよい。

上述した第２波長変換層７０に含まれる蛍光体７１としては、希土類付活蛍光体または遷移金属元素付活蛍光体を用いることができる。これら蛍光体は、酸素や水分の影響で発光効率が低下しにくい特徴を有する。たとえば、蛍光体母体としてのイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）に付活剤としてセリウム（Ｃｅ）を導入したＹＡＧ：Ｃｅなどを用いることができる。本実施の形態に係る発光装置１００においては、発光素子３０から出射される青色の出射光に、赤色および緑色の蛍光を加法混合して白色光を得るために、蛍光体７１としては、青色光を吸収して赤色光を放射する蛍光体を利用することが好ましい。

さらに、蛍光体７１としては、希土類や遷移金属元素が付活された窒化物系蛍光体を用いることが好ましい。窒化物系蛍光体は、高温下でも発光効率の低下が起きにくい特徴を有する。窒化物系蛍光体としては、たとえば希土類元素や遷移金属元素を付活されたＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ_３）蛍光体が考えられ、希土類元素や遷移金属元素を付活した蛍光体が利用できる。具体的には、青色光を吸収して赤色光を放射する蛍光体としては、Ｅｕ²⁺が付活されたＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ_３）蛍光体を用いることができる。

上述した第２波長変換層７０に含まれる第２樹脂層７２としては、たとえばシリコーン樹脂を原料に含むものが使用できる。シリコーン樹脂は、蛍光体７１を当該第２波長変換層７０の内部において均一に分散配置させるのに適している。なお、第２樹脂層７２の原料としては、上述したシリコーン樹脂に限定されるものではなく、蛍光体７１が均一に分散可能であり、透明でかつ熱や光に対して強い樹脂であれば、どのようなものを用いてもよい。

ここで、第１波長変換層６０の屈折率と第２波長変換層７０の屈折率とは、互いに異なるように構成されている。より具体的には、第２波長変換層７０に含まれる第２樹脂層７２の屈折率が、第１波長変換層６０に含まれる第１樹脂層６２の屈折率よりも小さくなるように構成されている。

図２は、図１に示す第２波長変換層の上面図である。次に、図１および図２を参照して、上述した第２波長変換層７０と第１波長変換層６０との界面８０の形状について説明する。

図１および図２に示すように、第２波長変換層７０の上面（発光素子３０とは反対側に位置する主面）には、凸部７３および凹部７４が設けられている。一方、第１波長変換層６０は、第２波長変換層７０の上面に設けられた凸部７３および凹部７４を覆うように形成されている。これにより、第１波長変換層６０と第２波長変換層７０とが、凹凸形状を有する界面８０を介して互いに密着した状態とされている。

ここで、本実施の形態においては、図１および図２に示すように、凸部７３の上面を基準とした場合に、円柱形状の凹部７４が第１波長変換層６０が位置する側とは反対側に向けて複数設けられるとともに、第２波長変換層７０の上面を平面視した状態において、これら複数の凹部７４が千鳥状に規則的に配置された場合を例示しているが、界面８０の凹凸形状は、これに限定されるものではない。

次に、本実施の形態に係る発光装置１００の動作時における光の流れについて、上述した図１を参照して詳細に説明する。

図１を参照して、発光素子３０から出射された青色の一次光は、主として第２波長変換層７０に向けて照射される。第２波長変換層７０の内部においては、一次光のうち、蛍光体７１に照射された光が当該蛍光体７１によって吸収されて二次光である赤色光に変換されて主として第１波長変換層６０を透過して発光装置１００の光の外部に至る。蛍光体７１に照射されなかった光が変換されることなく一次光としての青色光のまま当該第２波長変換層７０を透過し、第１波長変換層６０に照射される。

その際、上述のように、第１波長変換層６０の屈折率と第２波長変換層７０の屈折率とが異なるように構成することにより（より具体的には、第２波長変換層７０に含まれる第２樹脂層７２の屈折率を第１波長変換層６０に含まれる第１樹脂層６２の屈折率よりも小さくすることにより）、界面８０が全反射条件を充足しないことになるため、一次光の出射方向に沿って進行する光の光量の低下を防止することができる。

第１波長変換層６０の内部においては、第１波長変換層６０に到達した一次光のうち、ナノ結晶蛍光体６１に照射された光が当該ナノ結晶蛍光体６１によって吸収されて二次光である緑色光に変換されて主として発光装置１００の外部に放出され、ナノ結晶蛍光体６１に照射されなかった光が変換されることなく一次光としての青色光のまま当該第１波長変換層６０を透過して発光装置１００の外部に至る。

これにより、発光素子３０から出射される青色の一次光に、赤色および緑色の二次光を加法混合することが可能になり、発光装置１００から白色光が外部に向けて照射されることになる。

ここで、ナノ結晶蛍光体６１から発光される二次光は、一次光の出射方向だけでなく、発光素子３０が位置する側にも放射される。その際、第１波長変換層６０の屈折率と第２波長変換層７０の屈折率とが異なるように構成した場合（より具体的には、第２波長変換層７０に含まれる第２樹脂層７２の屈折率を第１波長変換層６０に含まれる第１樹脂層６２の屈折率よりも小さくした場合）であって、界面８０が平面形状である場合には、当該界面８０において反射することなく透過する光の光量が多くなり、光の利用効率が低下してしまうことになる。

より詳細に説明すると、第２樹脂層７２および第１樹脂層６２の屈折率は、１．４〜１．６程度の範囲となるように構成される。さらに、第２樹脂層７２および第１樹脂層６２としてアクリル系樹脂やシリコーン樹脂を用いた場合には、その屈折率は、１．４１〜１．５２程度となる。たとえば、第２樹脂層７２の屈折率を１．５２とし、第１樹脂層６２の屈折率を１．４１とした場合においては、第２樹脂層７２の屈折率と第１樹脂層６２の屈折率によって規定される臨界角は６８度になる。したがって、ナノ結晶蛍光体６１から発光素子３０側へ発光された二次光のうち、平面形状を有する界面８０に０度以上６８度未満で入射された光は、反射されずに第２樹脂層７２に進行することとなる。そのため、第１波長変換層６０と第２波長変換層７０の界面８０が平面形状を有する場合においては、ナノ結晶蛍光体６１から発光される二次光のうち発光素子３０が位置する側に放射された光の大部分が、発光装置の発光に寄与しなくなる。

しかしながら、本実施の形態に係る発光装置１００においては、当該界面８０に凹凸形状が付与されているため、全反射条件を満たす臨界角以上の入射角をもって界面８０に進入する光の割合が大幅に増え、当該界面８０において反射される光の光量が大幅に増加することになる。したがって、このナノ結晶蛍光体６１から発光素子３０が位置する側に向けて放射された二次光の多くは、凹凸形状を有する界面８０によって反射されることで一次光の出射方向にその進行方向が変更されることになる。

このように、本実施の形態に係る発光装置１００では、ナノ結晶蛍光体６１から発光素子３０が位置する側に向けて放射された光の多くが凹凸形状を有する界面８０によって反射されることになるため、外部に向けてより多くの二次光が取り出されることになり、結果として発光装置１００の照射光の光量が増加することとなって発光効率が向上することになる。

図３ないし図５は、本実施の形態に係る発光装置の製造工程を示す概略図である。次に、これら図３ないし図５を参照して、本実施の形態に係る発光装置１００の製造工程について説明する。なお、図３は、発光装置１００の製造工程における準備工程を示しており、図４は、発光装置１００の製造工程における、第２波長変換層７０となる蛍光体含有樹脂を塗布する工程を示している。また、図５は、発光装置１００の製造工程における第２波長変換層７０の成形工程を示している。

まず、図３に示すように、一対の電極１０、基板２０、発光素子３０、枠体４０およびワイヤ５０を備えたサブアセンブリが準備される。

次に、図４に示すように、蛍光体含有樹脂７５が、発光素子３０を覆うように枠体４０の内部に滴下される。これにより、枠体４０の内部の空間のうちの下部側の空間が、蛍光体含有樹脂７５によって充填されることになる。なお、この際、蛍光体含有樹脂７５の発光素子３０とは反対側に位置する主面は、平坦になるように保たれる。

蛍光体含有樹脂７５としては、たとえば、シリコーン樹脂とＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ_３）蛍光体とを１０００：５０の重量比で混合したものを使用する。シリコーン樹脂としては、たとえば屈折率が１．４１である信越化学工業株式会社製「ＫＥＲ２５００」が使用可能である。なお、蛍光体７１を含有させるための樹脂としては、上述したＫＥＲ２５００に限定されるものではない。

次に、図５に示すように、枠体４０内に充填された蛍光体含有樹脂７５が完全に硬化する前に、凹凸形状を有する金型９０が蛍光体含有樹脂７５の主面に対して押し込まれる。そして、金型９０が押し込まれた状態を維持しつつ、蛍光体含有樹脂７５を硬化させ、その後、金型９０を取り除くことで、第２波長変換層７０が成形される。これにより、第２波長変換層７０の上面に、上述した凸部７３および凹部７４が形成されることになる。

ここで、凹部７４の深さＸおよび凸部７３の配置間隔Ｙは、ナノ結晶蛍光体６１の発光波長以上の長さであることが好ましい。さらには、凹部７４の深さＸおよび凸部７３の配置間隔Ｙは、たとえばナノ結晶蛍光体６１の発光波長が５００〜５６５ｎｍの幅を持っている場合は、５６５ｎｍ以上というように、当該発光波長の幅において最も長い波長となる波長以上の長さであることがより好ましい。当該発光波長よりも凹部７４の深さＸおよび凸部７３の配置間隔Ｙが短い場合には、ナノ結晶蛍光体６１から発光された二次光が、
凹部７４または凸部７３をすり抜けて透過する場合がある。したがって、上記のように構成することで、ナノ結晶蛍光体６１から発光される二次光が、凹凸形状を有する界面８０を透過する確率を低減させることができる。これにより、凹凸形状を有する界面８０で反射する二次光の量をさらに増加させることができる。また、凹部７４および凸部７３の形状は、発光装置１００の仕様により適宜変更することができる。

第２波長変換層７０が成形された後には、ナノ結晶蛍光体含有樹脂が、第２波長変換層７０の凹凸形状を有する上面を覆うように枠体４０の内部に滴下される。これにより、枠体４０の内部の空間のうちの上部側の空間が、ナノ結晶蛍光体含有樹脂によって充填されることになる。そして、これを所定時間放置してナノ結晶蛍光体含有樹脂を硬化させることにより、第１波長変換層６０が形成されることになる。

ナノ結晶蛍光体含有樹脂としては、たとえば、シリコーン樹脂と緑色に発光するナノ結晶蛍光体との重量比が１０００：４．６２となるようにこれらを含有したトルエン溶液を使用する。シリコーン樹脂としては、屈折率が１．５２である信越化学工業株式会社製「ＳＣＲ１０１１」が使用可能である。なお、ナノ結晶蛍光体６１を含有させるための樹脂としては、上述したＳＣＲ１０１１に限定されるものではない。

上述した製造工程を経ることにより、図１に示す発光装置１００が製造できることになる。

なお、第１波長変換層６０および第２波長変換層７０の厚みは、これらが同じになるよう調整してもよいし、異なるように調整してもよい。すなわち、これら第１波長変換層６０および第２波長変換層７０の厚みは、所望の色バランスに応じて適宜設定することが可能である。また、第１波長変換層６０および第２波長変換層７０の具体的な製造方法については、第２波長変換層７０上に第１波長変換層６０が形成可能であれば、上記の製造方法以外の製造方法を利用してもよい。

以上において説明した本実施の形態に係る発光装置１００とすることにより、第１波長変換層６０に含まれるナノ結晶蛍光体６１から放射される二次光を効率よく利用することが可能となり、発光効率の向上が図られることになる。

図６ないし図９は、上述した本実施の形態に基づいた第１ないし第４変形例における発光装置の第２波長変換層の上面図である。以下、これら図６ないし図９を参照して、本実施の形態に基づいた第１ないし第４変形例における発光装置の界面の形状について説明する。

図６ないし図９に示すように、本実施の形態に基づいた第１ないし第４変形例における発光装置は、上述した本実施の形態に係る発光装置１００と比較した場合に、第１波長変換層６０と第２波長変換層１７０，２７０，３７０，４７０との界面８０の形状においてのみ相違している。

図６に示すように、第１変形例における発光装置の第２波長変換層１７０の上面には、凸部１７３および凹部１７４が設けられている。ここで、本変形例においては、凹部１７４が、第２波長変換層１７０の上面の中心から外側に向けて放射状に延びる溝にて構成されており、凸部１７３の上面を基準とした場合に、溝状の凹部１７４が第１波長変換層６０が位置する側とは反対側に向けて複数設けられている。このように構成した場合にも、第１波長変換層６０と第２波長変換層１７０とが、凹凸形状を有する界面８０を介して互いに密着した状態とされることになる。

図７に示すように、第２変形例における発光装置の第２波長変換層２７０の上面には、凸部２７３および凹部２７４が設けられている。ここで、本変形例においては、凸部２７３の上面を基準とした場合に、円柱形状の凹部２７４が第１波長変換層６０が位置する側とは反対側に向けて複数設けられるとともに、第２波長変換層２７０の上面を平面視した状態において、これら複数の凹部２７４が不規則的に配置されている。このように構成した場合にも、第１波長変換層６０と第２波長変換層２７０とが、凹凸形状を有する界面８０を介して互いに密着した状態とされることになる。

図８に示すように、第３変形例における発光装置の第２波長変換層３７０の上面には、凸部３７３および凹部３７４が設けられている。ここで、本変形例においては、凹部３７４が、第２波長変換層３７０の上面において互いに交差するように格子状に形成された複数の溝にて構成されており、凸部３７３の上面を基準とした場合に、これら複数の溝状の凹部３７４が第１波長変換層６０が位置する側とは反対側に向けて設けられている。このように構成した場合にも、第１波長変換層６０と第２波長変換層３７０とが、凹凸形状を有する界面８０を介して互いに密着した状態とされることになる。

図９に示すように、第４変形例における発光装置の第２波長変換層４７０の上面には、凸部４７３および凹部４７４が設けられている。ここで、本変形例においては、凹部４７４が、第２波長変換層４７０の上面において並行して延びるように波状に形成された複数の溝にて構成されており、凸部４７３の上面を基準とした場合に、これら複数の溝状の凹部４７４が第１波長変換層６０が位置する側とは反対側に向けて設けられている。このように構成した場合にも、第１波長変換層６０と第２波長変換層４７０とが、凹凸形状を有する界面８０を介して互いに密着した状態とされることになる。

これら第１ないし第４変形例における発光装置とした場合にも、上述した本実施の形態における発光装置１００とした場合と同様に、界面８０が凹凸形状を有しているため、第１波長変換層６０に含まれるナノ結晶蛍光体６１から放射される二次光を効率よく利用することが可能となり、発光効率の向上が図られることになる。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に係る発光装置の概略図である。図２を参照して、本実施の形態に係る発光装置１００Ａについて説明する。

図１０に示すように、本実施の形態に係る１００Ａは、実施の形態１に係る発光装置１００と比較した場合に、第１波長変換層６０と第２波長変換層７０Ａとの界面８０Ａの形状においてのみ相違している。

図１０に示すように、本実施の形態に係る発光装置１００Ａの第２波長変換層７０Ａの上面には、凸部７３Ａおよび凹部７４Ａが設けられている。ここで、本実施の形態においては、凹部７４Ａが、Ｖ字状に形成された複数の溝にて構成されており、これら複数の溝が連続して並列に並んでいる。凸部７３Ａの上面を基準とした場合に、これら複数の溝状の凹部７４Ａが第１波長変換層６０が位置する側とは反対側に設けられている。このような構成にした場合にも、第１波長変換層６０と第２波長変換層７０Ａとが凹凸形状を有する界面８０Ａを介して互いに密着した状態とされることになる。

なお、本実施の形態においては、Ｖ字状の溝が連続して並列に並んでいる場合を例示して説明を行なったが、Ｖ字状の溝が離間して並列に並んでいてもよい。

上述した本実施の形態およびその変形例においては、波長変換部が２層の波長変換層にて構成された発光装置１００を例示して説明を行なったが、波長変換部が３層以上の波長変換層にて構成されていてもよい。その場合、上述した第１波長変換層および第２波長変換層に加えて別途、蛍光体を含有する樹脂層が出射方向に沿って並んで配置されるように構成されることが好ましく、またそのそれぞれの界面が凹凸形状を有するように構成されることが好ましい。

さらに、その場合には、複数の蛍光体含有樹脂層が、互いにピーク波長の異なる蛍光体を含有し、一次光の出射方向に沿って、発光素子３０が位置する側から順に蛍光体のピーク波長が小さくなるように配置されることが好ましい。このような構成とすることで、励起エネルギーの大きい蛍光体（例えば青色）で発光した二次光が、励起エネルギーの小さい蛍光体（例えば赤色）に吸収されることを防止することができるため、発光効率の低下を防止しつつ所望の色バランスを容易に得ることができる。

また、上述した本実施の形態およびその変形例においては、第１波長変換層がナノ結晶蛍光体を含み、第２波長変換層がナノ結晶蛍光体でない蛍光体を含むように構成した場合を例示して説明を行なったが、第２波長変換層がナノ結晶蛍光体を含むように構成してもよい。

なお、上述した本実施の形態およびその変形例においては、第１波長変換層に含まれるナノ結晶蛍光体のピーク波長が第２波長変換層に含まれる蛍光体のピーク波長よりも小さい場合例示して説明を行なったが、第１波長変換層に含まれるナノ結晶蛍光体のピーク波長が第２波長変換層に含まれる蛍光体のピーク波長よりも大きくてもよい。

以上において本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０ 電極、２０ 基板、３０ 発光素子、４０ 枠体、５０ ワイヤ、６０ 第１波長変換層、６１ ナノ結晶蛍光体、６２ 第１樹脂層、７０，７０Ａ，１７０，２７０，３７０，４７０ 第２波長変換層、７１ 蛍光体、７２ 第２樹脂層、７３，７３Ａ，１７３，２７３，３７３，４７３ 凸部、７４，７４Ａ，１７４，２７４，３７４，４７４ 凹部、７５ 蛍光体含有樹脂、８０，８０Ａ 界面、９０ 金型、１００，１００Ａ 発光装置。

Claims (8)

1. 一次光を出射する発光素子と、
   前記一次光の一部を透過するとともに前記一次光の一部を吸収して二次光を発光する波長変換部とを備え、
   前記波長変換部は、前記一次光の出射方向に沿って並んで配置される第１波長変換層および第２波長変換層を有し、
   前記第１波長変換層は、前記二次光を発光するナノ結晶蛍光体と、前記ナノ結晶蛍光体を含有する第１樹脂層とを含み、
   前記第２波長変換層は、前記ナノ結晶蛍光体とは異なる二次光を発光する蛍光体と、前記蛍光体を含有する第２樹脂層とを含み、前記発光素子と前記第１波長変換層との間において前記第１波長変換層に隣接して配置され、
   前記第１樹脂層と前記第２樹脂層は、異なる屈折率を有し、
   前記第１樹脂層と前記第２樹脂との界面は、凹凸形状である、発光装置。
2. 前記第１波長変換層に含まれる前記ナノ結晶蛍光体は、ＩｎおよびＰを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、または、ＣｄおよびＳｅを含むＩＩ−ＶＩ族化合物半導体である、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１波長変換層に含まれる前記ナノ結晶蛍光体は、ＩｎＰまたはＣｄＳｅの結晶体である、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第２波長変換層に含まれる前記蛍光体は、希土類付活蛍光体または遷移金属元素付活蛍光体をである、請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記第２波長変換層に含まれる前記蛍光体は、希土類付活蛍光体であり、
   前記希土類付活蛍光体は、付活剤としてＣｅまたはＥｕを含む、請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記第２波長変換層に含まれる前記蛍光体は、希土類付活蛍光体であり、
   前記希土類付活蛍光体は、窒化物系蛍光体を含む、請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
7. 前記窒化物系蛍光体は、ＣＡＳＮ蛍光体である、請求項６に記載の発光装置。
8. 前記波長変換部は、互いにピーク波長の異なる蛍光体を含むとともに前記一次光の出射方向に沿って並んで配置された複数の蛍光体含有樹脂層を有し、
   前記複数の蛍光体含有樹脂層には、少なくとも前記第１波長変換層および前記第２波長変換層が含まれ、
   前記複数の蛍光体含有樹脂層は、前記一次光の出射方向に沿って、前記発光素子が位置する側から順に前記蛍光体のピーク波長が小さくなるように配置される、請求項１から７のいずれかに記載の発光装置。

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