JP2014099650A - 発光装置および発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光体の色度のわずかなズレを抑制し、かつ、発光素子の光束の低下を抑制する。
【解決手段】発光装置(30)は、基板(1)と、当該基板の主表面(2)に配されたLEDチップ(3)及び第1の蛍光体を含有する板状の蛍光体含有層(5)と、当該蛍光体含有層の一部のみを覆い島状に設けられた第2の蛍光体を含有する複数の色度調整用蛍光体層(7)とを備えている。
【選択図】図10
【解決手段】発光装置(30)は、基板(1)と、当該基板の主表面(2)に配されたLEDチップ(3)及び第1の蛍光体を含有する板状の蛍光体含有層(5)と、当該蛍光体含有層の一部のみを覆い島状に設けられた第2の蛍光体を含有する複数の色度調整用蛍光体層(7)とを備えている。
【選択図】図10
Description
本発明は、発光素子(半導体発光素子)と蛍光体とを組み合わせた発光装置、およびその製造方法に関するものであり、特に、発光装置を所定の色度で発光させるために、色度の微調整を行う技術に関するものである。
従来、発光素子である青色LEDと蛍光体とを組み合わせることで、青色LEDから発した光を蛍光体で黄色などの光に変換し、青色LEDから発した光と蛍光体から発した光とを合成することにより、白色などの所定の色度の光を得る発光装置が知られている。蛍光体は、発光素子から発した励起光を照射すると、その励起光よりも長波長の蛍光を発する。この方式の発光装置においては、青色LEDの光と蛍光体から発する光とのバランスによって、得られる色度および輝度が変化する。このため、その両者のバランスを制御することが重要である。
例えば、特許文献1に、発光装置から放出される光の輝度および色度の調整を行いながら、発光装置を製造する方法が記載されている。図18(a)〜(c)に、特許文献1に記載の発光装置500の製造過程を示す。
図18(a)に示すように、樹脂基板501に青色LED502を搭載した後、蛍光粒子を含有した樹脂材で封止した発光装置ブランク503(塗料塗布前の発光装置)に、所定の電流を流して白色光を発光させる。そして、この樹脂材の表面より発光される白色光504を、発光測定装置505で測定する。
続いて、発光測定装置505による白色光の測定値に基づいて、所望の中間色を有するパステル調の発光を得るための塗料の色素粒子および膜厚を計算する。発光測定装置505によって測定される白色光の測定値は、発光装置ブランク503を構成する青色LED502の発光波長および発光輝度や、樹脂材に含有された蛍光粒子の密度などによって、その波長成分や輝度が異なる。
そして、上記計算結果に基づき、図18(b)に示すように、塗付装置506を制御して、発光装置ブランク503の表面に塗料507を噴霧する。これにより、図18(c)に示すように、発光装置ブランク503の表面に、発光測定装置505の測定結果に基づく塗料の膜508が形成され、発光装置500が完成する。この発光装置500では、その表面から所望の中間色を有するパステル調の発光を得ることができる。
また、特許文献2には、青色LEDを緩衝層(透光性樹脂)で覆った後、インクジェット印刷法によって蛍光体を塗布する発光装置の製造方法が記載されている。特許文献2に記載の製造方法では、まず、ドットマトリックス状に配置したパッケージの内部に青色LEDを配し、その上にエポキシ樹脂からなる緩衝層を形成する。そして、各パッケージの開口部の緩衝層上のみに、有機蛍光染料または蛍光体粒子が含有されたアルコールをインクジェットプリンタヘッドから放出させ、緩衝層上に蛍光物質を塗布する。
続いて、各青色LEDを発光させた状態において、光センサを走査させ、発光色およびその青色LEDの場所をメモリーに記憶させる。そして、光センサにより読みとられた各青色LEDの発光色と、基準となる発光色とを比較する。このとき、蛍光物質の量が少ない場合、必要な蛍光物質の塗布量を演算する。そして、演算した塗布量に基づいて、蛍光物質の量が少ないと特定した緩衝層上に、インクジェットプリンタヘッドから再び蛍光物質を所望量塗布することで、色度を調整している。
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載の従来の発光装置の製造方法では、蛍光体の濃度差などによる色度のわずかなズレを抑制することができないという問題点を有している。つまりは、従来の発光装置の製造方法では、噴霧やインクジェット印刷法によって発光装置の光出射面全体を覆うため、色度の微調整が行いにくい。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置において、蛍光体の濃度差などによる色度のわずかなズレを抑制するために、色度の微調整を行うことができる発光装置および発光装置の製造方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、上記基板の実装面に搭載された少なくとも一つの発光素子と、上記少なくとも一つの発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する樹脂からなる板状の蛍光体含有層と、上記蛍光体含有層の表面の一部のみを覆うように当該蛍光体含有層の表面に島状に設けられた、第2の蛍光体を含有する複数の色度調整用蛍光体層と、を備えている。
本発明の一態様によれば、色度調整用蛍光体層はドット状に形成されていることにより、発光装置から出射される光の色度を、目標とする色度にするために微調整することが可能となる。よって、蛍光体の濃度差などによる色度のわずかなズレを抑制することが可能となる。
さらに、色度調整用蛍光体層を、蛍光体含有層の表面全面に渡って覆うこと無く、島状に覆うことにより、蛍光体含有層の表面に設けられる第2の蛍光体を微量にすることができるので、第2の蛍光体を蛍光体含有層の表面に配することによる、発光素子の光束の低下を抑制することが可能となる。
本発明にかかる発光装置は、発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置の光出射面に、その発光装置の目標色度との差を調整するために、蛍光体含有液が塗布されてなる色度調整用蛍光体層が形成されているものであり、蛍光体含有液は蛍光体塗布装置を用いて塗布されている。以下に述べる本発明の各実施例では、インクジェットプリンタ用に開発されたインクジェット装置と基本的構成が同じである蛍光体塗布装置を用いる。この蛍光体塗布装置では、塗布する材料として、インクではなく蛍光体含有液を用いている。
なお、本明細書では、上記蛍光体塗布装置は、「インクジェット装置」なる用語を用いるものとする。また、インクジェット装置はジェットディスペンサーとも呼ばれる。さらに、インクジェット装置を用いて蛍光体含有液を塗布する方法を「インクジェット印刷法」と呼ぶこととする。
(インクジェット装置の構成)
図1は、本発明で使用するインクジェット装置におけるインクジェットプリンタヘッド100の一構成例を示す斜視図である。
図1は、本発明で使用するインクジェット装置におけるインクジェットプリンタヘッド100の一構成例を示す斜視図である。
図1に示すように、インクジェット装置は、粒子状蛍光体を含む蛍光体含有液を被塗布体に塗布する部分として、インクジェットプリンタヘッド100を備えている。インクジェットプリンタヘッド100は、微少な圧力室(蛍光体含有樹脂室103)に導入された蛍光体含有液を、ノズル101から吐出させ、LEDチップなどの上に塗布する。
蛍光体含有樹脂室103の圧力を高める手段としては、圧電素子(ピエゾ)102を作動させるもの(ピエゾ方式)や、蛍光体含有樹脂室103の一部の温度を瞬間的に高め気泡を発生させることによって、その気泡発生の圧力により蛍光物質を吐出させるもの(サーマルインクジェット方式)などが挙げられる。
よって、粒子状蛍光体を塗布する場合は、インクジェット印刷法により塗布できるように、液状のシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などに混合させ、印刷可能な状態とすることが好ましい。
ところが、ノズル101に対して粒子状蛍光体の粒子サイズが大きければ、目詰まりを生ずる場合がある。また、粒子状蛍光体の粒径が不規則であれば、その粒径がノズル径よりも小さい場合であって、目詰まりしやすい傾向にある。
それゆえ、粒子状蛍光体をインクジェット印刷法により塗布する場合は、粒子状蛍光体を濾過することによって、数μm程度の粒径で同一形状に揃えておくことが望ましい。また、粒子状蛍光体を用いる場合は、圧電素子102を用いるピエゾ方式の方が、気泡を利用するサーマルインクジェット方式よりも、より粒径の大きな粒子状蛍光体にまで対応できるので好ましい。なお、インクジェット装置のインクジェットプリンタヘッド100は、蛍光体顔料などの液状蛍光体を吐出することも可能である。
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
(発光装置の構成)
図2は、本実施の形態の発光装置10の一構成例を示す、(a)は上面図であり、(b)は断面図である。
図2は、本実施の形態の発光装置10の一構成例を示す、(a)は上面図であり、(b)は断面図である。
図2(a)・(b)に示すように、発光装置10は、基板1、発光素子であるLEDチップ3、ワイヤ4、蛍光体含有層5、透光性シリコーン樹脂層6(蛍光体非含有層)、および色度調整用蛍光体層7を備えている。
基板1は、主表面2(実装面)の反射作用が高い材質のものが好ましく、例えば、セラミック基板などが好適である。基板1には、主表面2にワイヤボンディング用の表面電極、裏面に外部の回路と接続するための裏面電極(図示せず)、内部に表面電極と裏面電極とを導通するスルーホール(図示せず)が備えられている。基板1の主表面2には、主表面2側から、LEDチップ3、蛍光体含有層5、透光性シリコーン樹脂層6、色度調整用蛍光体層7が、その順番で積層されている。
LEDチップ3は、発光ピーク波長が450nmの青色LEDであるが、これに限るものではない。例えば、発光ピーク波長が390nm〜420nmの紫外(近紫外)LEDチップを用いてもよく、これにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。
また、LEDチップ3は、基板1の主表面2に、複数(本実施例では4つ)が搭載(ダイボンディング)されている。LEDチップ3は、所定の発光量を満たすような所定の位置に、例えば等間隔で、配列されている。LEDチップ3には、発光面に電極(アノード電極およびカソード電極)が備えられており、搭載時発光面は基板1の主表面2と向かい合わない。
ワイヤ4は、例えば金からなり、基板1の表面電極とLEDチップ3の電極とを電気的に接続するように設けられているとともに、LEDチップ3の電極と隣接する別のLEDチップ3の電極とを電気的に接続するように設けられている。これにより、基板1の裏面電極から、各LEDチップ3に電力を供給することが可能となっている。
蛍光体含有層5は、LEDチップ3およびワイヤ4を被覆するように形成されている。蛍光体含有層5は、第1の粒子状蛍光体(第1の蛍光体)を含有する樹脂からなる。第1の粒子状蛍光体としては、具体例は後述するが、LEDチップ3の発光色との組合せにより、発光装置10から所定の色(色度)の発光を得るような蛍光体を用いる。
透光性シリコーン樹脂層6は、蛍光体含有層5(すなわち、LEDチップ3、ワイヤ4および蛍光体含有層5)を被覆するように、半球ドーム状に形成されている。透光性シリコーン樹脂層6は、透光性シリコーン樹脂からなり、蛍光体を含有していない蛍光体非含有層である。発光装置10では、透光性シリコーン樹脂層6の半球ドーム状をなす表面(球面)が、発光装置10の光出射面となっている。
色度調整用蛍光体層7は、透光性シリコーン樹脂層6の球面に、ドット状に形成されている。すなわち、色度調整用蛍光体層7は、蛍光体含有層5よりも光出射方向に向かって外層にドット状に設けられている。色度調整用蛍光体層7は、第2の粒子状蛍光体(第2の蛍光体)を含有する樹脂からなる。第2の粒子状蛍光体としては、具体例は後述するが、発光装置10から所定の色(色度)の発光を得るような蛍光体を用いる。
(発光装置の製造方法)
次に、上記構成を有する発光装置10の製造方法について説明する。
次に、上記構成を有する発光装置10の製造方法について説明する。
図3(a)〜(f)は、発光装置10の製造過程を示す図である。図4は、発光装置10における、色度調整工程を含む製造工程を示すフローチャートである。
なお、発光装置10は、複数の発光装置群からなる一体ものとして形成され、製造工程の最後に個々の発光装置の周囲(四方)をダイシングにて分割し、個々の発光装置として形成される。図3中の構成要素は、不明瞭とならない程度に必要に応じて簡略化されて示されている。
まず、表面電極などを備えてなる基板1の主表面2の所定の位置に、LEDチップ3をダイボンディングする(ステップS11)。
続いて、ワイヤ4を用いて、ワイヤボンディングを行う(ステップS12)。このとき、LEDチップ3の電極と基板1の表面電極との間や、LEDチップ3の電極と別のLEDチップ3の電極との間に対し、順番にワイヤボンディングを行う。これにより、図3(a)に示すように構成された状態となる。
続いて、後に蛍光体含有層5となる蛍光粒子入り樹脂11を塗布する(ステップS13)。具体的には、図3(b)に示すように、まず、基板1の主表面2、すなわちLEDチップ3が搭載された側の面に、ダムシート111を張り付ける。ダムシート111は、後述する蛍光粒子入り樹脂11を注入する際、蛍光粒子入り樹脂11が所定の箇所以外に流出して拡がらないように堰き止めるものである。ダムシート111には、LEDチップ3を収容可能な貫通孔112が形成されている。換言すると、ダムシート111に形成された貫通孔112の形状によって、蛍光体含有層5の形状が決まる。
ダムシート111としては、例えば、テフロン(登録商標)、フッ素ゴム、およびシリコーンシートなどの樹脂製シートの一方の面に粘着材が塗布されたものを用いることができる。特にフッ素ゴムは、弾力性が高く、ダムシート111の除去が容易であるので好ましい。また、粘着材としては、主表面2への張り付けが容易であるとともに、ダムシート111を除去した際に主表面2に粘着材の残渣が残らないものが好ましい。
LEDチップ3が貫通孔112に没入するように、ダムシート111を基板1に張り付けた後、図3(c)に示すように、蛍光粒子入り樹脂11を、貫通孔112を満たすように注入する。蛍光粒子入り樹脂11は、液状のシリコーン樹脂に第1の粒子状蛍光体を分散させたものである。本実施例では、第1の粒子状蛍光体として、赤色蛍光体CaAlSiN3:Eu、および、緑色蛍光体(Si・Al)6(O・N)8:Euを用いる。
なお、第1の粒子状蛍光体は、これに限らず、例えば、BOSE(Ba、O、Sr、Si、Eu)などを好適に用いることができる。また、BOSEの他、SOSE(Sr、Ba、Si、O、Eu)や、YAG(Ce賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、αサイアロン((Ca)、Si、Al、O、N、Eu)、βサイアロン(Si、Al、O、N、Eu)などを好適に用いることもできる。
蛍光粒子入り樹脂11を注入した後は、150℃、120分の条件で、蛍光粒子入り樹脂11を硬化させる。そして、ダムシート111を除去し、図3(d)に示すように、LEDチップ3およびワイヤ4を被覆した蛍光体含有層5を形成する。ダムシート111の除去方法には、ダムシート111の一端を治具により把持し、引き剥す方法がある。このとき、貫通孔112からはみ出した蛍光粒子入り樹脂11は、ダムシート111とともに同時に除去することができる。
続いて、透光性シリコーン樹脂層6を形成する(ステップS14)。具体的には、図3(e)に示すように、圧縮成形を用いて、半球ドーム状の透光性シリコーン樹脂層6を形成する。
圧縮成形では、雌型121に設けられた半球ドーム状のキャビティ122に、後に透光性シリコーン樹脂層6となる透光性シリコーン樹脂12を注入して満たしておく。続いて、キャビティ122に蛍光体含有層5を没入するように、基板1を雌型121にセットし、ベース型123により型締めする。そして、この状態で、150℃の温度で1分程度保持し、透光性シリコーン樹脂12を硬化させる。その後、150℃、2時間の条件でアフターキュアを行う。これにより、基板1の主表面2に、蛍光体含有層5を被覆した半球ドーム状の透光性シリコーン樹脂層6が形成される。
続いて、透光性シリコーン樹脂層6を形成した後の発光装置の色度特性を測定する(ステップS15)。発光装置の色度特性は、JIS28722の条件C,DIN5033teil7、ISOk772411に準拠のd・8(拡散照明・8°受光方式)光学系を採用した測定装置を用いて測定することができる。
図5は、CIEの色度座標を示すグラフである。このとき、測定した色度に基づいて、透光性シリコーン樹脂層6を形成した後の発光装置(色度調整前の発光装置)を、図5の色度領域(b)、(a1)、(a2)、(a3)の色度グループに分ける。なお、この4つの色度グループに含まれない発光装置の数はわずかであり無視できる。
ここで、例えば、色度領域(a1)(中心色度座標x、y=(0.292、0.245))となる色度グループの発光装置には、色度範囲が、色度領域(b)内となるように色度を調整するとする。
続いて、透光性シリコーン樹脂層6の球面上に、後に色度調整用蛍光体層7となる第2の粒子状蛍光体を含有する樹脂液(蛍光体含有液)を塗布する(ステップS16)。なお、第2の粒子状蛍光体および樹脂液は、所望される色度特性に応じて適宜選択することができる。また、場合によっては、アルミナ微粒子などの光拡散剤をさらに添加して用いることができる。
色度領域(b)で、x、y=(0.303、0.263)となる光を得ようとする場合、例えば、第2の粒子状蛍光体として緑色蛍光体(Si・Al)6(O・N)8:Euと、樹脂液として液状のシリコーン樹脂とを、2:100の重量比で混合したものを作成する。
そして、図1に示したインクジェットプリンタヘッド100の蛍光体含有樹脂室103に、上記混合した緑色蛍光体含有樹脂液(蛍光体含有液)を導入し、ノズル101から吐出させ、透光性シリコーン樹脂層6の球面に塗布する。つまりは、インクジェット印刷法によって、上記緑色蛍光体含有樹脂液を、透光性シリコーン樹脂層6の球面に塗布する。
このとき、上記緑色蛍光体含有樹脂液を、透光性シリコーン樹脂層6の球面全体に塗布するのではなく、ドット状に塗布する。具体的には、基板1の主表面2に垂直な上方から見て、直径0.5mmの円状のドットを、0.34mmの間隔で、ドット状に9つ塗布する。
その後、150℃で1時間熱硬化させることによって、色度調整用蛍光体層7を形成する。色度調整用蛍光体層7は、図2に示すように、直径0.5mmの円状のドットが0.34mmの間隔で、ドット状に9つ(9ドット)形成される。
続いて、色度調整用蛍光体層7を形成した後の発光装置の色度特性を、上述した測定装置を用いて同様に測定する(ステップS17)。この測定により、色度が色度領域(b)内にあることを確認する。したがって、色度グループ(a1)の発光装置であったものが、色度が調整され、色度グループ(b)の発光装置を得ることが可能となる。
最後に、個別の発光装置に分割する(ステップS18)。分割には、基板1の裏面に設けられた分割溝の上方を、透光性シリコーン樹脂層6が形成された側から、カッタ131により剪断する方法がある。これによれば、透光性シリコーン樹脂層6はカッタ131により剪断されるとともに、基板1は分割溝に沿って割れるので、容易に分割することができる。
これにより、個片化された発光装置10を作製し得る。このように作成された発光装置10は、目的の色度となるように色度の調整が施されているので、色度ズレ無く、目的の色度で発光することが可能となる。また、輝度の低下を招くことなく、発光装置10の色度ばらつきを抑え、歩留まりを向上させることが可能となる。
以上のように、本実施の形態の発光装置10では、第1の粒子状蛍光体を含有する蛍光体含有層5よりも光出射方向に向かって外層に設けられた、第2の粒子状蛍光体を含有する色度調整用蛍光体層7が、ドット状に形成されている。
つまりは、上記発光装置10は、基板1の主表面2に搭載されたLEDチップ3を覆うように、基板1の主表面2に蛍光体含有層5を形成する工程(図4のステップS13)と、蛍光体含有層5を形成した後、LEDチップ3から蛍光体含有層5を介して出射される光の色度特性を測定する工程(図4のステップS15)と、測定した色度特性に応じて、蛍光体含有層5よりも光出射方向に向かって外層に、色度調整用蛍光体層7をドット状に形成する工程(図4のステップS16)とを含む方法により製造されている。
それゆえ、色度調整用蛍光体層7はドット状に形成されていることにより、発光装置10から出射される光の色度を、目標とする色度にするために微調整することが可能となる。よって、蛍光体の濃度差などによる色度のわずかなズレを抑制することが可能となる。またこれにより、発光装置10を歩留り良く安価に製造することができるようになる。
さらに、色度調整用蛍光体層7を、全面にわたって覆うこと無くドット状に覆うことにより、塗布する第2の粒子状蛍光体を微量にすることができるので、第2の粒子状蛍光体の塗布による光束の低下を抑制することが可能となる。
(色度の放射角依存性)
ところで、色度調整用蛍光体層7をドット状とすることにより懸念されるのは、放射方向によって色度分布のむらが生じる可能性がある点である。この点に考慮して、本実施の形態の発光装置10では、放射方向によっても色度の差が生じにくいように、LEDチップ3を4個用いるとともに、LEDチップ3を覆う蛍光体含有層5に光拡散層の役割も兼ねることにより、光源の実効的な大きさを大きくしている。
ところで、色度調整用蛍光体層7をドット状とすることにより懸念されるのは、放射方向によって色度分布のむらが生じる可能性がある点である。この点に考慮して、本実施の形態の発光装置10では、放射方向によっても色度の差が生じにくいように、LEDチップ3を4個用いるとともに、LEDチップ3を覆う蛍光体含有層5に光拡散層の役割も兼ねることにより、光源の実効的な大きさを大きくしている。
また、色度を白色とする役割は、主に蛍光体含有層5が担っており、ドット状の色度調整用蛍光体層7は、色度の微調整を行うに留めている。なお、放射角特性を特に重視する用途では、ドット径をさらに小さくするとともに、ドット個数を多くすることが好ましい。
(スペクトル特性)
図6は、発光装置10の色度調整用蛍光体層7の形成前後(図中は、色度調整用蛍光体塗布前、色度調整用蛍光体塗布後と記す)のスペクトルを示すグラフである。横軸は波長(単位nm)を示し、縦軸は光強度(相対値)を示している。また、正面方向より測定した結果を示している。
図6は、発光装置10の色度調整用蛍光体層7の形成前後(図中は、色度調整用蛍光体塗布前、色度調整用蛍光体塗布後と記す)のスペクトルを示すグラフである。横軸は波長(単位nm)を示し、縦軸は光強度(相対値)を示している。また、正面方向より測定した結果を示している。
図6を見れば、色度調整用蛍光体層7の形成後に青色光の強度が減少していることがわかる。しかし、青色光の視感度があまり高くなく、視感度の高い緑色では光強度の減少が無いため、全体としての光度の減少は2.4%〜3.3%の減少に留まっている。
(他の変形例)
上述した発光装置10では、色度グループ(a2)の発光装置を、色度グループ(b)にするために色度を微調整する例について説明したが、勿論、色度グループ(a2)、(a3)の発光装置の色度を調整する場合もあり得る。
上述した発光装置10では、色度グループ(a2)の発光装置を、色度グループ(b)にするために色度を微調整する例について説明したが、勿論、色度グループ(a2)、(a3)の発光装置の色度を調整する場合もあり得る。
例えば、色度グループ(a2)の発光装置に対しては、色度グループ(b)にするために、色度調整用蛍光体層7を18ドット形成する。図7(a)は、色度調整用蛍光体層7を18ドット形成したときの発光装置10aを示している。
また、色度グループ(a3)の発光装置に対しては、色度グループ(b)にするために、色度調整用蛍光体層7を27ドット形成する。図7(b)は、色度調整用蛍光体層7を27ドット形成したときの発光装置10bを示している。このように、色度ずれが大きいほどドット数を多くする。
なお、色度グループ(b)の発光装置に対しては、色度を調整する必要がない。それゆえ、ステップS15で色度特性を測定した後、ステップS16〜S17は省略して、ステップS18の分割工程に進めばよい。この場合の発光装置には、色度調整用蛍光体層7は形成されない。
また、上述した発光装置10では、ドット形成をインクジェット印刷法を用いて行ったが、これに限定するわけではなく、(蛍光体含有液)を選択的(局所的)に塗布することができれば、ディスペンサー方式や転写方式、印刷方式などを用いてもよい。
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記実施の形態1の発光装置10では、色度調整用蛍光体層7の形成の際、第2の粒子状蛍光体をそのまま流動樹脂に混ぜ、その粒子状蛍光体含有樹脂液を、インクジェット印刷法により透光性シリコーン樹脂層6の球面にドット状に塗布した。
一方、本実施の形態では、色度調整用蛍光体層7が含有する第2の粒子状蛍光体を、一旦固体樹脂で覆った蛍光体含有樹脂粉末とする。そして、その蛍光体含有樹脂粉末を流動樹脂に混ぜ、蛍光体含有樹脂粉末含有樹脂液を、インクジェット印刷法により透光性シリコーン樹脂層6の球面にドット状に塗布する。
(蛍光体含有樹脂粉末の作製方法)
蛍光体含有樹脂粉末を作製する方法について説明する。
蛍光体含有樹脂粉末を作製する方法について説明する。
まず、蛍光体含有樹脂粉末における樹脂の材料として、流動樹脂を準備する。そして、第2の粒子状蛍光体を流動樹脂の中に投入し、混合してなる蛍光体混合樹脂液を形成する。本実施例では、流動樹脂に投入する蛍光体は1種類である。その後、硬化した蛍光体混合樹脂を切削機などで粉末状にすることで、蛍光体含有樹脂粉末を作製する。
なお、蛍光体含有樹脂粉末を作製する際に、流動樹脂と第2の粒子状蛍光体とを混合する方法については、特に限定されないが、例えば、自転公転方式の撹拌機を用いることが好ましい。その攪拌機の回転数および回転時間は、流動樹脂と第2の粒子状蛍光体との組合せに応じて、適宜、設定することができる。
また、硬化した蛍光体混合樹脂から蛍光体含有樹脂粉末を形成する方法としては、一般的に用いられているボールミル法およびジェットミル法を用いることができる。粉末状にする際、作製される蛍光体含有樹脂粉末の形状は、例えば、球体または楕円体となるように加工することができる。
蛍光体含有樹脂粉末は、1つの粉末中に含まれる第2の粒子状蛍光体の数が、1〜3個であることが好ましい。3個よりも多いと、蛍光体含有樹脂粉末のサイズが大きくなり、図1に示したインクジェットプリンタヘッド100のノズル101に詰まるという理由からである。
以下に、蛍光体含有樹脂粉末の加工の一例を、具体例を挙げて説明する。
まず、流動樹脂の材料として用いるために、シリコーン樹脂を加熱して、流動性を有する状態にする。そして、第2の粒子状蛍光体として緑色蛍光体(Si・Al)6(O・N)8:Euを、流動樹脂であるシリコーン樹脂に混合し、攪拌することによって蛍光体混合樹脂液を作製する。このとき、蛍光体混合樹脂液における緑色蛍光体/シリコーン樹脂の質量混合比は、1/4とする。
また、上記シリコーン樹脂と緑色蛍光体との攪拌には、自転公転方式の撹拌機を用いる。本実施例においては、回転数2000/分、回転時間3分間でシリコーン樹脂と緑色蛍光体とを攪拌する。
その後、攪拌した蛍光体混合樹脂液を100℃で1時間保持して、予備的に硬化させ、次いで150℃で5時間保持して硬化を行う。そして、硬化した蛍光体混合樹脂を、ボールミル法によって、切削機を用いて粉末状に形成する。これにより、蛍光体含有樹脂粉末が作製される。
蛍光体含有樹脂粉末は、インクジェット装置の吐出不良およびノズル101の磨耗を低減するために、
(1)粒径が、例えば50μm以下、好ましくは20μm以下と小さい。
(2)粒径分布が狭い。
(3)形状が、球形・楕円形など角なしである。
という上記3つの条件が揃うことが望ましい。
(1)粒径が、例えば50μm以下、好ましくは20μm以下と小さい。
(2)粒径分布が狭い。
(3)形状が、球形・楕円形など角なしである。
という上記3つの条件が揃うことが望ましい。
図8に、色度調整用蛍光体塗布液23を塗布するインクジェットプリンタヘッド100の模式図を示す。図8に示すように、上述した方法により作成した緑色蛍光体含有樹脂粉末21と、流動性透光性シリコーン樹脂22とを蛍光体含有樹脂室103に注入することで、ノズル101から色度調整用蛍光体塗布液23(緑色蛍光体含有樹脂粉末21および流動性透光性シリコーン樹脂22)が吐出される。
図9は、色度調整用蛍光体塗布液23が硬化されて形成された色度調整用蛍光体層7の断面拡大図である。緑色蛍光体含有樹脂粉末21において蛍光体を覆う樹脂と、色度調整用蛍光体層7を覆う樹脂とは同じシリコーン樹脂を用いたが、その硬化時期が異なるため、詳細に観察すると、図9に示すように境界が確認できる。
なお、本実施例では、LEDチップ3を覆う蛍光体含有層5の第1の粒子状蛍光体としては、赤色蛍光体K2TiF6:M、および緑色蛍光体(Si・Al)6(O・N)8:Euを使用する。そして、緑色蛍光体含有樹脂粉末21の第2の粒子状蛍光体として、緑色蛍光体(Si・Al)6(O・N)8:Euを用いている。
概して、粒子状蛍光体は比重が大きいため、流動樹脂中で沈降しやすく、そのため流動樹脂を入れたインクジェット装置のタンク(蛍光体含有樹脂室103)内で蛍光体濃度のむらが生じやすい。
これに対し、本実施例の蛍光体含有樹脂粉末を用いる方法によれば、粒子状蛍光体を一旦樹脂で覆って蛍光体含有樹脂粉末とすることにより、粉末の比重は流動樹脂の比重に近いので、タンク内の蛍光体濃度を均一に近づけることが可能となる。よって、インクジェット印刷法による色度調整の精度を上げることができる。
また、粒子状蛍光体を一旦樹脂で覆って蛍光体含有樹脂粉末としているために、凝集低減でき、吐出する際のノズル101の目詰まりを防止することができる。よって、蛍光体含有樹脂粉末を吐出する際は、ノズル101の目詰まりが防止されるので、スムーズに吐出させることができる。
さらに、粉末のサイズを均一にすることが容易であり、均一な粉末を用いて、制御性のよい蛍光体塗布を行うことができる。また、蛍光体含有樹脂粉末の形状を、例えば球形などの角なしの形状とすることにより、ノズル101の磨耗を少なくすることができる。特にβサイアロンなどの、非球形状の結晶形状を有する粒子状蛍光体を固体樹脂で覆い形状を整えることは、ノズル101の磨耗防止の効果が高い。
〔実施の形態3〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1,2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1,2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1,2と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1,2の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
(発光装置の構成)
図10は、本実施の形態の発光装置30の一構成例を示す上面図である。
図10は、本実施の形態の発光装置30の一構成例を示す上面図である。
本実施の形態の発光装置30は、前記実施の形態1の発光装置10の構成のうち、透光性シリコーン樹脂層6を除いた構成を備えている。つまりは、発光装置30では、色度調整用蛍光体層7が,蛍光体含有層5の上面の一部のみを覆うように、すなわちドット状に形成されている。
このように、蛍光体含有層5を部分的に覆うように色度調整用蛍光体層7を形成することで、蛍光体含有層5の一部のみの調整で、所望の色度特性を有する発光装置30を得ることが可能となる。例えば、後述するように、色度座標を示す図14の色度領域(b)の範囲内に入る発光装置30を作成し得ることが可能となる。
なお、発光装置30では、基板1には、外部と接続可能な第1の電極31および第2の電極32が備えられている。また、蛍光体含有層5は、六角形状、円形状、長方形状または正方形状の断面形状を有することが好ましく、上面視で長方形状を有している。例えば、長辺P:13mm、短辺Q:10mmである。発光装置30では、蛍光体含有層5の上面が光出射面となっている。
(発光装置の製造方法)
次に、上記構成を有する発光装置30の製造方法について説明する。
次に、上記構成を有する発光装置30の製造方法について説明する。
図12(a)〜(e)は、発光装置30の製造過程を示す図である。図13は、発光装置30における、色度調整工程を含む製造工程を示すフローチャートである。
まず、図12(a)に示すように、基板1の主表面2に、4つの直線状の配線パターン33a〜33dを形成する。配線パターン33a〜33dは平行に配置する。配線パターン33a〜33dの形成方法の好適な具体例としては、厚み1mmの酸化アルミニウムで形成された白色の基板1の主表面2に、厚み0.07mmの金膜をスパッタリング法を用いて形成した後、フォトエッチング法にて配線パターン33a〜33d(幅1mm、間隔2mm)を形成する方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。
続いて、基板1に形成した配線パターン33a〜33d間に、LEDチップ3を搭載する(ステップS21)。LEDチップ3の搭載は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの熱硬化性樹脂を用い、LEDチップ3を基板1に直に接着することで行うことができる。この方法によれば、沿面放電電圧で決まる絶縁耐圧をできる限り高くすることができる。
すなわち、電極方向に配列されたLEDチップ3とLEDチップ3との間の絶縁耐圧は、LEDチップ3間の距離、および基板1の誘電率で決まる。また、LEDチップ3と電極との間の絶縁耐圧も同様に、LEDチップ3と電極(配線パターン33a〜33d)との最短距離、および基板1の誘電率で決まる。
それゆえ、好適な具体例として、基板1上に平行に形成された直線状の配線パターン33a〜33dのそれぞれの間に、LEDチップ3として短辺幅0.24mm、長辺0.48mm、厚み0.14mmのLEDチップを、エポキシ樹脂を用いて接着し固定する構成が挙げられるが、これに限定されるものではない。
続いて、ワイヤ4を用いて、ワイヤボンディングを行う(ステップS22)。このとき、図12(b)に示すように、所望の電気的接続の状態に応じて、配線パターン33a〜33dとLEDチップ3とを、ワイヤ4により電気的に接続する。
なお、発光装置30の製造方法では、上述のようにLEDチップ3と配線パターン33a〜33dとを電気的に接続した後に、LEDチップ3の特性を検査する検査工程と、検査の結果、特性不良があった場合に、予備のLEDチップ3を配線パターン33a〜33dと接続する予備接続工程とをさらに含むことが好ましい。
上記検査工程は、例えば、LEDチップ3に電流を流し、その光出力特性を測定することによって行うことができる。また、外観検査として、ワイヤ4の断線や、ボンディング不良の確認も併せて行うようにしてもよい。
続いて、後に蛍光体含有層5となる蛍光粒子入り樹脂を塗布する(ステップS23)。具体的には、図12(c)に示すように、まず、基板1の主表面2に、シリコーンゴムシート113を張り付ける。シリコーンゴムシート113には、封止体を形成するための空間となる貫通孔114が形成されている。貫通孔114の形状については特に制限されるものではなく、形成しようとする封止体の断面形状に応じた形状のものを用いることができる。
上述したように、蛍光体含有層5は、六角形状、円形状、長方形状または正方形状の断面形状を有することが好ましいため、シリコーンゴムシート113の貫通孔114は、六角形状、円形状、長方形状または正方形状の断面形状を有することが好ましい。
シリコーンゴムシート113は、容易に入手可能であり、また、ゴム製であるため弾性を有していることから、配線パターンなどの段差があっても隙間なく密着させて設けることができる。また、シリコーンゴムシート113には、後述する蛍光粒子入り樹脂の漏れを防ぐことができ、また、封止体形成後に容易に除去できることから、一面に両面接着シートを接着しておき、この接着シートで基板1に接着させるようにすることが好ましい。
シリコーンゴムシート113を基板1に張り付けた後は、図12(d)に示すように、LEDチップ3を封止する蛍光粒子入り樹脂を、貫通孔114を満たすように注入し、硬化させて蛍光体含有層5を形成する。
続いて、蛍光体含有層5を形成した後の発光装置の色度特性を測定する(ステップS24)。発光装置の色度特性は、JIS28722の条件C,DIN5033teil7、ISOk772411に準拠のd・8(拡散照明・8°受光方式)光学系を採用した測定装置を用いて測定することができる。
図14は、CIEの色度座標を示すグラフである。例えば、CIEの色度表中、色度領域(a1)でx、y=(0.333、0.338)となる光を発するように、前工程(ステップS23)において、第1の粒子状蛍光体(赤色蛍光体CaAlSiN3:Eu、および緑色蛍光体(Si・Al)6(O・N)8:Eu)と、樹脂液であるシリコーン樹脂とを5:100の重量比で混合した蛍光粒子入り樹脂を、シリコーンゴムシート113の貫通孔114内に注入し、150℃の温度で30分間熱硬化させて蛍光体含有層5を形成した場合、各発光装置は、図14中の色度領域(b)、(a1)、(a2)のいずれかの色度グループとなる。
色度領域(a1)および(a2)の色度グループに属する発光装置に対しては、色度が色度領域(b)の領域内となるように、光出射面である蛍光体含有層5の表面(上面)に、色度調整用蛍光体層7を形成する。すなわち、蛍光体含有層5の上面に、後に色度調整用蛍光体層7となる第2の粒子状蛍光体を含有する樹脂液(蛍光体含有液)を塗布する(ステップS25)。
色度調整用蛍光体層7を形成するための第2の粒子状蛍光体および樹脂液は、上述した蛍光体含有層5を形成するための第1の粒子状蛍光体および樹脂液のうち、所望される色度特性に応じて適宜選択し、場合によっては光拡散剤をさらに添加して用いることができる。
上述した例の場合には、CIEの色度表中、色度領域(b)でx、y=(0.345、0.350)となる光が得られるように、例えば、第2の粒子状蛍光体として緑色蛍光体(Si・Al)6(O・N)8:Euと、樹脂液として液状のシリコーン樹脂とを2:100の重量比で混合して、その混合した蛍光体含有液を蛍光体含有層5上にインクジェット印刷法により塗布する。
ここで、蛍光体含有液は、直径0.5mmの円状のドットを0.34mmの間隔で、色度グループ(a1)の発光装置に対しては21ドット、色度グループ(a2)の発光装置に対しては42ドットを形成する。このように、色度ずれが大きいほどドット数を多くする。
その後、150℃で1時間熱硬化させた後、シリコーンゴムシート113を除去することによって、図12(e)に示すように、色度調整用蛍光体層7を形成する。図10は、色度調整用蛍光体層7を21ドット形成したときの発光装置30を示している。図11は、色度調整用蛍光体層7を42ドット形成したときの発光装置30aを示している。このように、色度ずれが大きいほどドット数を多くする。
続いて、色度調整用蛍光体層7を形成した後の発光装置の色度特性を、上述した測定装置を用いて同様に測定する(ステップS26)。この測定により、色度が色度領域(b)内にあることを確認し、色度グループ(b)の発光装置30を得ることが可能となる。
最後に、個別の発光装置に分割する(ステップS27)。これにより、個片化された発光装置30を作製し得る。このように、発光装置30では、色度のずれに応じてドット数を変更した色度調整用蛍光体層7を形成するようにすることで、色度ずれのない発光装置30を、歩留りよく安価に製造することができるようになる。
〔実施の形態4〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜3と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜3と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜3の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
(発光装置の構成)
図15は、本実施の形態の発光装置40の一構成例を示す断面図である。図16は、図15に示す発光装置40の上面図である。
図15は、本実施の形態の発光装置40の一構成例を示す断面図である。図16は、図15に示す発光装置40の上面図である。
本実施の形態の発光装置40は、光を外部に放射する表面実装型発光装置であり、蛍光体が透光性樹脂中に均一に分散されている。図15および図16に示すように、発光装置40は、ポリフタルアミド(PPA)で形成された絶縁性基板41、LEDチップ3、ワイヤ4、Siツェナーダイオードからなる保護素子43、蛍光体含有層44、および色度調整用蛍光体層7を備えている。
絶縁性基板41は、発光装置40の発光面となる上面側が窪んだ凹状開口部を有する光反射壁42を備えている。絶縁性基板41は、上面視で四辺形の形状を有しており、例えば、一方の辺S:3.2mm、他方の辺R:2.8mmである。
また、絶縁性基板41は、凹状開口部の底面(すなわち絶縁性基板41の上面)に、第1の電極45および第2の電極46が形成されている。第1の電極45および第2の電極46は、それぞれ、発光装置40の外部の電源に接続できるよう外部電極(図示せず)に接続されている。
第1の電極45上にはLEDチップ3が載置され、シリコーン樹脂によって接着されている。第2の電極46上には保護素子43が載置され、銀ペーストを用いて接着されている。LEDチップ3の2つの電極は、金からなるワイヤ4によって第1の電極45および第2の電極46に接続されている。
保護素子43の一方の電極は、ワイヤ4によって第1の電極45に接続され、保護素子43の他方の電極は、銀ペーストによって第2の電極46に接続されている。すなわち、LEDチップ3と保護素子43とは、第1の電極45と第2の電極46との間で並列に接続されている。
LEDチップ3と保護素子43とは、絶縁性基板41の凹状開口部内を満たす蛍光体含有層44によって封止されている。蛍光体含有層44に含まれる緑色・赤色蛍光体(第1の蛍光体)は、LEDチップ3が出射する青色光を吸収し、光を放出する。そのため、発光装置40の放出光の発光色は白色となる。光出射面となる蛍光体含有層44上に、色度調整用蛍光体層7が形成されている。
(発光装置の製造方法)
次に、上記構成を有する発光装置40の製造方法について説明する。なお、発光装置40は、図13に示したフローチャートに沿って作製され得るので、これに沿って説明する。
次に、上記構成を有する発光装置40の製造方法について説明する。なお、発光装置40は、図13に示したフローチャートに沿って作製され得るので、これに沿って説明する。
まず、絶縁性基板41の凹状開口部の底面に形成されている第1の電極45上に、LEDチップ3を載置し、シリコーン樹脂によって接着する(ステップS21)。そして、絶縁性基板41の凹状開口部の底面に形成されている第2の電極46上に保護素子43を載置し、保護素子43の一方の電極を銀ペーストを用いて第2の電極46に電気的に接続し、固定する。
続いて、LEDチップ3の2つの電極を、金からなるワイヤ4によってそれぞれ第1の電極45および第2の電極46に電気的に接続する(ステップS22)。また、保護素子43の他方の電極を、金からなるワイヤ4によって第1の電極45に電気的に接続する。
続いて、蛍光体含有シリコーン樹脂を絶縁性基板41の凹状開口部内に注入し、さらに温度150℃の雰囲気中に3時間置き、蛍光体含有シリコーン樹脂を硬化させる(ステップS23)。これにより、透光性のシリコーン樹脂に均一に蛍光体が形成された蛍光体含有層44が形成される。
ここで、蛍光体含有層44は、赤色蛍光体CaAlSiN3:Eu、および緑色蛍光体(Si・Al)6(O・N)8:Euからなる第1の粒子状蛍光体と、透光性のシリコーン樹脂とを混練したものであり、蛍光体のシリコーン樹脂に対する重量比は0.173である。
続いて、蛍光体含有層44を形成した後の発光装置の色度特性を測定する(ステップS24)。発光装置の色度特性は、JIS28722の条件C,DIN5033teil7、ISOk772411に準拠のd・8(拡散照明・8°受光方式)光学系を採用した測定装置を用いて測定することができる。
例えば、図14に示すCIEの色度表中、色度領域(a2)でx、y=(0.320、0.330)となる光を発するように、前工程(ステップS23)において、第1の粒子状蛍光体と樹脂液であるシリコーン樹脂とを5:100の重量比で混合したものを注入し、150℃の温度で30分間熱硬化させて蛍光体含有層44を形成した場合、形成された発光装置の色度範囲は、図14中の色度領域(b)、(a1)、(a2)のいずれかの領域内となる。
この測定に基づいて、各発光装置をいずれかの色度グループに分類し、色度グループ(a1)、(a2)のものについては、発光装置の色度範囲が色度領域(b)の領域内となるように、光出射面である蛍光体含有層44の表面(上面)に、色度調整用蛍光体層7を形成する。すなわち、蛍光体含有層44の上面に、後に色度調整用蛍光体層7となる第2の粒子状蛍光体を含有する樹脂液を塗布する(ステップS25)。
上述した例の場合には、CIEの色度表中、色度領域(b)でx、y=(0.345、0.350)となる光が得られるように、例えば、緑色蛍光体とシリコーン樹脂とを2:100の重量比で混合して、その混合した蛍光体含有液を蛍光体含有層44上にインクジェット印刷法により塗布する。
ここで、蛍光体含有液は、色度グループ(a2)の発光装置に対しては、直径0.5mmの円状(ドット状)、間隔が0.34mm、ドット数30となるように塗布する。また、色度グループ(a1)の発光装置に対しては、直径0.35mmの円状(ドット状)、間隔が0.34mm、ドット数30となるように塗布する。このように、色度ずれが大きいほどドット数(ドット径)を多くする。
その後、150℃で1時間熱硬化させて、色度調整用蛍光体層7を形成する。続いて、色度調整用蛍光体層7を形成した後の発光装置の色度特性を、上述した測定装置を用いて同様に測定する(ステップS26)ことにより、色度が色度領域(b)内にあることを確認し、色度グループ(b)の発光装置40を得ることが可能となる。最後に、個別の発光装置に分割する(ステップS27)。これにより、個片化された発光装置40を作製し得る。
このように、発光装置40では、色度のバラツキに応じて異なるドット径の色度調整用蛍光体層7を形成することで、色度ズレのない発光装置40、歩留りよく安価に製造することができるようになる。
なお、蛍光体含有層44の透光性樹脂(透光性部材)としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、またはポリアミドなどの耐候性に優れた透光性樹脂を用いてもよい。また、光反射壁42の材質が、AlN、セラミックなどの高温に耐える材質の場合には、透光性樹脂の代わりにガラスなどの透光性部材を用いてもよい。
〔実施の形態5〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜4と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜4の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態1〜4と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態1〜4の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図17は、本実施の形態の発光装置50の一構成例を示す断面図である。なお、図17に示す発光装置50の上面から見た外観は、図16に示す発光装置40の外観とほぼ同じである。
図17に示すように、本実施の形態の発光装置50(蛍光体沈降形発光装置)は、前記実施の形態4の発光装置40の構成のうち蛍光体含有層44を除いた構成に加えて、蛍光体含有層51、および蛍光体少含有層52を備えている。
ここで、蛍光体少含有層52とは、蛍光体含有量が蛍光体含有層44に含まれる蛍光体量の1/2(半分)以下である蛍光体含有量のことを指す。
色度調整方法において、直接に蛍光体層を研削・研磨・機械的に除去する方法も提案されている。しかしながら、このような方法では、直接に蛍光体層を研削・研磨・機械的に除去する際に発生する蛍光体の残渣や、黒化などの問題が生じる場合がある。
これに対し、本実施例のように、ドット状の形態で色度調整用蛍光体層7を形成することにより、このような蛍光体の除去に伴う問題が無く、精度のより良い色度調整が可能となる。したがって、LEDチップ3の近傍に蛍光体が沈降した発光装置50においても同様の効果を得ることが可能となる。
(その他)
上述した説明において、色度調整用蛍光体層7の塗布方法としては、インクジェット印刷法を用いたが、例えば、手作業で針先に蛍光体含有樹脂液を付け、発光装置表面上に塗ることも可能である。その際、ドット状であればドット数で色度の調整が可能であるため、手作業という制御性に乏しい状況においてもある程度の色度調整が可能である。
上述した説明において、色度調整用蛍光体層7の塗布方法としては、インクジェット印刷法を用いたが、例えば、手作業で針先に蛍光体含有樹脂液を付け、発光装置表面上に塗ることも可能である。その際、ドット状であればドット数で色度の調整が可能であるため、手作業という制御性に乏しい状況においてもある程度の色度調整が可能である。
また、色度調整用蛍光体層7は緑色蛍光体からなる層としたが、例えば、緑色蛍光体からなる色度調整用蛍光体層と赤色蛍光体からなる色度調整用蛍光体層を混合して、あるいは、緑色蛍光体からなる色度調整用蛍光体層と赤色蛍光体からなる色度調整用蛍光体層とを別々に塗布してもよい。
特に、緑色蛍光体および赤色蛍光体をそれぞれ塗布することにより、1種類の蛍光体を用いる場合よりも精度の高い色度調整が実現できる。その際、緑色の色度調整用蛍光体層上に赤色の色度調整用蛍光体層が重なっていてもよく、重ならないようにドットの位置を調整してもよい。いずれにせよ、ドット状の色度調整用蛍光体層7であれば、複数の蛍光体を用いた場合の色度の調整が極めて容易である。
また、粒子状蛍光体をインクジェット印刷法により塗布する場合は、蛍光体含有樹脂室103に濾過器を備えてもよい。さらに、大きな径の重い粒子状蛍光体や凝集して重い粒子状蛍光体を蛍光体含有樹脂室に沈殿させることが容易な、横型に蛍光体含有樹脂室を有したインクジェット印刷装置であってもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る発光装置は、基板と、上記基板の実装面に搭載された少なくとも一つの発光素子と、上記少なくとも一つの発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する樹脂からなる板状の蛍光体含有層と、上記蛍光体含有層の表面の一部のみを覆うように当該蛍光体含有層の表面に島状に設けられた、第2の蛍光体を含有する複数の色度調整用蛍光体層と、備えていることを特徴とする。
本発明の態様1に係る発光装置は、基板と、上記基板の実装面に搭載された少なくとも一つの発光素子と、上記少なくとも一つの発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する樹脂からなる板状の蛍光体含有層と、上記蛍光体含有層の表面の一部のみを覆うように当該蛍光体含有層の表面に島状に設けられた、第2の蛍光体を含有する複数の色度調整用蛍光体層と、備えていることを特徴とする。
上記構成によると、色度調整用蛍光体層はドット状に形成されていることにより、発光装置から出射される光の色度を、目標とする色度にするために微調整することが可能となる。よって、蛍光体の濃度差などによる色度のわずかなズレを抑制することが可能となる。
さらに、色度調整用蛍光体層を、蛍光体含有層の表面全面に渡って覆うこと無く、島状に覆うことにより、蛍光体含有層の表面に設けられる第2の蛍光体を微量にすることができるので、第2の蛍光体を蛍光体含有層の表面に配することによる、発光素子の光束の低下を抑制することが可能となる。
本発明の態様2に係る発光装置は、上記態様1にて、平面視において、上記複数の色度調整用蛍光体層の全部又は一部は、上記少なくとも一つの発光素子と重畳していることが好ましい。
上記の構成によれば、色度調整用蛍光体層はドット状に形成されていることにより、発光装置から出射される光の色度を、目標とする色度にするために微調整することが可能となる。よって、蛍光体の濃度差などによる色度のわずかなズレを抑制することが可能となる。
本発明の態様3に係る発光装置は、上記態様1又は態様2にて、平面視において、上記蛍光体含有層は、六角形状、円形状、長方形状、又は正方形状の何れかであることが好ましい。
本発明の態様4に係る発光装置の製造方法は、上記態様1〜3において、上記複数の色度調整用蛍光体層を、インクジェット印刷法により、上記蛍光体含有層の表面に島状に設ける工程を有することが好ましい。
上記構成のように、インクジェット印刷法を用いることによって、部分的に数ドット〜数十ドットの第2の蛍光体を含有する蛍光体含有液(色度調整用蛍光体層)を塗布することが可能となり、所望の位置に第2の蛍光体を選択的に配置することが可能となる。また、所定量を選択的に塗布することが可能となり、色度をより正確に微調整することが可能となる。
〔まとめ2〕
本発明の発光装置は、以上のように、基板と、上記基板の実装面に搭載された発光素子と、上記発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する蛍光体含有層と、上記蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に設けられた、第2の蛍光体を含有する色度調整用蛍光体層とを備えてなる発光装置であって、上記色度調整用蛍光体層は、ドット状に形成されていることを特徴としている。
本発明の発光装置は、以上のように、基板と、上記基板の実装面に搭載された発光素子と、上記発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する蛍光体含有層と、上記蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に設けられた、第2の蛍光体を含有する色度調整用蛍光体層とを備えてなる発光装置であって、上記色度調整用蛍光体層は、ドット状に形成されていることを特徴としている。
また、本発明の発光装置の製造方法は、上記課題を解決するために、基板と、上記基板の実装面に搭載された発光素子と、上記発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する蛍光体含有層と、上記蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に設けられた、第2の蛍光体を含有する色度調整用蛍光体層とを備えてなる発光装置の製造方法であって、上記基板の実装面に搭載された発光素子を覆うように、上記基板の実装面に上記蛍光体含有層を形成する第1の工程と、上記蛍光体含有層を形成した後、上記発光素子から上記蛍光体含有層を介して出射される光の色度特性を測定する第2の工程と、上記測定した色度特性に応じて、上記蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に、上記色度調整用蛍光体層をドット状に形成する第3の工程とを含むことを特徴としている。
上記の構成によれば、色度調整用蛍光体層はドット状に形成されていることにより、発光装置から出射される光の色度を、目標とする色度にするために微調整することが可能となる。よって、蛍光体の濃度差などによる色度のわずかなズレを抑制することが可能となる。
さらに、色度調整用蛍光体層を、全面にわたって覆うこと無くドット状に覆うことにより、塗布する第2の蛍光体を微量にすることができるので、第2の蛍光体の塗布による光束の低下を抑制することが可能となる。
なお、色度調整用蛍光体層の形成は、局所的、選択的に塗布可能な方法であればよく、インクジェット装置やジェットディスペンスなどで形成することができ、特にインクジェット装置を用いたインクジェット印刷法が最も好ましい。インクジェット印刷法を用いることによって、部分的に数ドット〜数十ドットの第2の蛍光体を含有する蛍光体含有液(色度調整用蛍光体層)を塗布することが可能となり、所望の位置に第2の蛍光体を選択的に配置することが可能となる。また、所定量を選択的に塗布することが可能となり、色度をより正確に微調整することが可能となる。
それゆえ、本発明の発光装置は、上記色度調整用蛍光体層は、インクジェット印刷法を用いた塗布により形成されていることが望ましい。また、本発明の発光装置の製造方法は、上記第3の工程は、上記第2の蛍光体を含有する蛍光体含有液を、インクジェット印刷法によりドット状に塗布する工程と、上記塗布した蛍光体含有液を硬化させることにより、上記色度調整用蛍光体層を形成する工程とを含むことが望ましい。
さらに、本発明の発光装置は、上記蛍光体含有層と上記色度調整用蛍光体層との間に、蛍光体非含有層または蛍光体少含有層をさらに備えていることが好ましい。また、本発明の発光装置の製造方法は、上記第2の工程と上記第3の工程との間に、上記蛍光体含有層と上記色度調整用蛍光体層との間に介在する蛍光体非含有層または蛍光体少含有層を形成する工程をさらに含むことが好ましい。
また、本発明の発光装置は、上記第1の蛍光体は、少なくとも緑色蛍光体および赤色蛍光体を含むことが好ましく、上記第2の蛍光体は、少なくとも緑色蛍光体を含むことが好ましい。これにより、発光装置の輝度の低下を抑えつつ所定の色度に容易にシフトすることが可能となる。
また、本発明の発光装置の製造方法は、上記色度調整用蛍光体層のドット数を、上記測定した色度特性に応じて増加または減少させることが好ましく、上記色度調整用蛍光体層の各ドットの大きさを、上記測定した色度特性に応じて大きくまたは小さくさせることが好ましい。これにより、色度の調整を極めて細かく行うことが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記第2の蛍光体は、固体の第1の透光性樹脂に被覆された粉末形状をなしていることが好ましい。また、本発明の発光装置の製造方法は、上記第2の蛍光体は、固体の透光性樹脂に被覆された粉末形状をなしていることが好ましい。これにより、蛍光体同士の凝集の低減が可能になるとともに、塗布液の蛍光体濃度を均一にすることが可能となる。
なお、粉末が大きくなり過ぎて、色度調整用蛍光体層の形成の際に用いる、例えばインクジェット装置などの、第2の蛍光体を吐出するノズルの目詰まりが発生することを防止するために、上記第2の蛍光体が上記透光性樹脂に被覆されてなる粉末は、該第2の蛍光体を1〜3個含有していることが望ましい。
さらに、本発明の発光装置は、上記第2の蛍光体が上記第1の透光性樹脂に被覆されてなる粉末は、球体または楕円体の形状を有していることが好ましい。また、本発明の発光装置の製造方法は、上記第2の蛍光体が上記透光性樹脂に被覆されてなる粉末は、球体または楕円体の形状を有していることが好ましい。
これによれば、上記粉末の形状は球体または楕円体であるため、その形状および粒径を均一にすることが可能となり、色度調整用蛍光体層の形成の際に用いる、例えばインクジェット装置などの、第2の蛍光体を吐出するノズルの磨耗を低減することが可能となる。また、球体または楕円体の粉末からなることから吐出状態が安定するため、色度調整用蛍光体層の厚さや寸法を好適に制御することが可能となる。
また、本発明の発光装置は、上記色度調整用蛍光体層は、上記第2の蛍光体が上記第1の透光性樹脂に被覆されてなる粉末と、第2の透光性樹脂とからなることが望ましい。
本発明の発光装置は、以上のように、第1の蛍光体を含有する蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に設けられた、第2の蛍光体を含有する上記色度調整用蛍光体層は、ドット状に形成されている構成である。
また、本発明の発光装置の製造方法は、基板の実装面に搭載された発光素子を覆うように、上記基板の実装面に蛍光体含有層を形成する第1の工程と、上記蛍光体含有層を形成した後、上記発光素子から上記蛍光体含有層を介して出射される光の色度特性を測定する第2の工程と、上記測定した色度特性に応じて、上記蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に、上記色度調整用蛍光体層をドット状に形成する第3の工程とを含む方法である。
それゆえ、色度調整用蛍光体層はドット状に形成されていることにより、発光装置から出射される光の色度を、目標とする色度にするために微調整することができる。よって、蛍光体の濃度差などによる色度のわずかなズレを抑制することができるという効果を奏する。
さらに、色度調整用蛍光体層を、全面にわたって覆うこと無くドット状に覆うことにより、塗布する第2の蛍光体を微量にすることができるので、第2の蛍光体の塗布による光束の低下を抑制することができるという効果を併せて奏する。
本発明の態様1に係る発光装置は、基板と、上記基板の実装面に搭載された発光素子と、上記発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する蛍光体含有層と、上記蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に設けられた、第2の蛍光体を含有する色度調整用蛍光体層とを備えてなる発光装置であって、上記色度調整用蛍光体層は、ドット状に形成されていることを特徴とする。
本発明の態様2に係る発光装置は、上記態様1において、上記色度調整用蛍光体層は、インクジェット印刷法を用いた塗布により形成されていることが好ましい。
本発明の態様3に係る発光装置は、上記態様1又は2において、上記蛍光体含有層と上記色度調整用蛍光体層との間に、蛍光体非含有層または蛍光体少含有層をさらに備えていることが好ましい。
本発明の態様4に係る発光装置は、上記態様1において、上記第1の蛍光体は、少なくとも緑色蛍光体および赤色蛍光体を含むことが好ましい。
本発明の態様5に係る発光装置は、上記態様1において、上記第2の蛍光体は、少なくとも緑色蛍光体を含むことが好ましい。
本発明の態様6に係る発光装置は、上記態様1又は2において、上記第2の蛍光体は、固体の第1の透光性樹脂に被覆された粉末形状をなしていることが好ましい。
本発明の態様7に係る発光装置は、上記態様6において、上記第2の蛍光体が上記第1の透光性樹脂に被覆されてなる粉末は、球体または楕円体の形状を有していることが好ましい。
本発明の態様8に係る発光装置は、上記態様6において、上記色度調整用蛍光体層は、上記第2の蛍光体が上記第1の透光性樹脂に被覆されてなる粉末と、第2の透光性樹脂とからなることが好ましい。
本発明の態様9に係る発光装置の製造方法は、基板と、上記基板の実装面に搭載された発光素子と、上記発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する蛍光体含有層と、上記蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に設けられた、第2の蛍光体を含有する色度調整用蛍光体層とを備えてなる発光装置の製造方法であって、上記基板の実装面に搭載された発光素子を覆うように、上記基板の実装面に上記蛍光体含有層を形成する第1の工程と、上記蛍光体含有層を形成した後、上記発光素子から上記蛍光体含有層を介して出射される光の色度特性を測定する第2の工程と、上記測定した色度特性に応じて、上記蛍光体含有層よりも光出射方向に向かって外層に、上記色度調整用蛍光体層をドット状に形成する第3の工程とを含むことを特徴とする。
本発明の態様10に係る発光装置の製造方法は、上記態様9において、上記第3の工程は、上記第2の蛍光体を含有する蛍光体含有液を、インクジェット印刷法によりドット状に塗布する工程と、上記塗布した蛍光体含有液を硬化させることにより、上記色度調整用蛍光体層を形成する工程とを含むことが好ましい。
本発明の態様11に係る発光装置の製造方法は、上記態様9又は10において、上記第2の工程と上記第3の工程との間に、上記蛍光体含有層と上記色度調整用蛍光体層との間に介在する蛍光体非含有層または蛍光体少含有層を形成する工程をさらに含むことが好ましい。
本発明の態様12に係る発光装置の製造方法は、上記態様9又は10において、上記色度調整用蛍光体層のドット数を、上記測定した色度特性に応じて増加または減少させることが好ましい。
本発明の態様13に係る発光装置の製造方法は、上記態様9又は10において、上記色度調整用蛍光体層の各ドットの大きさを、上記測定した色度特性に応じて大きくまたは小さくさせることが好ましい。
本発明の態様14に係る発光装置の製造方法は、上記態様9又は10において、上記第2の蛍光体は、固体の透光性樹脂に被覆された粉末形状をなしていることが好ましい。
本発明の態様15に係る発光装置の製造方法は、上記態様14において、上記第2の蛍光体が上記透光性樹脂に被覆されてなる粉末は、該第2の蛍光体を1〜3個含有していることが好ましい。
本発明の態様16に係る発光装置の製造方法は、上記態様14において、上記第2の蛍光体が上記透光性樹脂に被覆されてなる粉末は、球体または楕円体の形状を有していることが好ましい。
本発明は、発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光装置に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、発光装置の製造方法、特に色度の調整方法に関する分野に好適に用いることができ、さらには、発光装置を備える携帯電話などの各種電気機器、およびその製造方法の分野にも広く用いることができる。
1 基板
2 主表面(実装面)
3 LEDチップ(発光素子)
4 ワイヤ
5 蛍光体含有層
6 透光性シリコーン樹脂層(蛍光体非含有層)
7 色度調整用蛍光体層
10,10a,10b,30,30a,40,50 発光装置
21 緑色蛍光体含有樹脂粉末
22 流動性透光性シリコーン樹脂
23 色度調整用蛍光体塗布液
41 絶縁性基板(基板)
43 保護素子
44 蛍光体含有層
51 蛍光体含有層
52 蛍光体少含有層
2 主表面(実装面)
3 LEDチップ(発光素子)
4 ワイヤ
5 蛍光体含有層
6 透光性シリコーン樹脂層(蛍光体非含有層)
7 色度調整用蛍光体層
10,10a,10b,30,30a,40,50 発光装置
21 緑色蛍光体含有樹脂粉末
22 流動性透光性シリコーン樹脂
23 色度調整用蛍光体塗布液
41 絶縁性基板(基板)
43 保護素子
44 蛍光体含有層
51 蛍光体含有層
52 蛍光体少含有層
Claims (4)
- 基板と、
上記基板の実装面に搭載された少なくとも一つの発光素子と、
上記少なくとも一つの発光素子を覆うように上記基板の実装面に設けられた、第1の蛍光体を含有する樹脂からなる板状の蛍光体含有層と、
上記蛍光体含有層の表面の一部のみを覆うように当該蛍光体含有層の表面に島状に設けられた、第2の蛍光体を含有する複数の色度調整用蛍光体層と、
を備えていることを特徴とする発光装置。 - 平面視において、
上記複数の色度調整用蛍光体層の全部又は一部は、上記少なくとも一つの発光素子と重畳していることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 平面視において、
上記蛍光体含有層は、六角形状、円形状、長方形状、又は正方形状の何れかであることを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載の発光装置の製造方法であって、
上記複数の色度調整用蛍光体層を、インクジェット印刷法により、上記蛍光体含有層の表面に島状に設ける工程を有することを特徴とする発光装置の製造方法。
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-
2014
- 2014-02-03 JP JP2014018754A patent/JP2014099650A/ja active Pending
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