JP2016225515A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】輝度ムラの低減された発光装置を提供する。
【解決手段】 光透過部材３と、光透過部材３の外周を覆う第１反射部材５と、光透過部材３の下方に配置される発光素子１と、光透過部材３と、第１反射部材５の下面の一部と、発光素子１の側面の少なくとも一部と、を覆う導光部材９と、第１反射部材５の下面であって導光部材９から露出されている部分と、導光部材９の外面と、を覆う第２反射部材７と、を有する発光装置。
【選択図】図２
【解決手段】 光透過部材３と、光透過部材３の外周を覆う第１反射部材５と、光透過部材３の下方に配置される発光素子１と、光透過部材３と、第１反射部材５の下面の一部と、発光素子１の側面の少なくとも一部と、を覆う導光部材９と、第１反射部材５の下面であって導光部材９から露出されている部分と、導光部材９の外面と、を覆う第２反射部材７と、を有する発光装置。
【選択図】図２
Description
本開示は、発光装置に関する。
発光素子を収納するハウジングを設ける代わりに、発光素子の側面を反射性部材で覆った発光装置が知られている（例えば特許文献１及び２）。これらの発光装置では、発光素子と反射性部材の間に導光部材を配置し、発光素子の側面から出射される光を、その導光部材を通して蛍光体板等の光透過部材に入光させることにより、発光装置の光取出し効率の向上を図っている。
このような発光装置は、光取出し効率が改善されているものの、光透過部材内に輝度ムラが生じるおそれがあり、さらなる改善が求められている。そこで、本発明では、輝度ムラの低減された発光装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る発光装置は、光透過部材と、前記光透過部材の外周を覆う第１反射部材と、前記光透過部材の下方に配置される発光素子と、前記光透過部材と、前記第１反射部材の下面の一部と、前記発光素子の側面の少なくとも一部と、を覆う導光部材と、前記第１反射部材の下面であって前記導光部材から露出されている部分と、前記導光部材の外面と、を覆う第２反射部材と、を有する。
本発明に係る実施形態によれば、輝度ムラの低減された発光装置を提供することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」および、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
実施形態１の発光装置
図１は、本発明に係る実施形態１の発光装置の上面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線についての断面図であり、図３は、実施形態１の発光装置の下面図である。
本発明に係る実施形態１の発光装置は、上面を発光面とし、発光面の反対側の下面に電極１３，１４が設けられた発光素子１と、発光素子１の発光面上に設けられた光透過部材３と、光透過部材３の周りに設けられた第１反射部材５と、発光素子１の周りに設けられた第２反射部材７とを含む。
図１は、本発明に係る実施形態１の発光装置の上面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線についての断面図であり、図３は、実施形態１の発光装置の下面図である。
本発明に係る実施形態１の発光装置は、上面を発光面とし、発光面の反対側の下面に電極１３，１４が設けられた発光素子１と、発光素子１の発光面上に設けられた光透過部材３と、光透過部材３の周りに設けられた第１反射部材５と、発光素子１の周りに設けられた第２反射部材７とを含む。
実施形態１の発光装置において、発光素子１は、例えば、発光面側に位置する透光性基板１２と透光性基板１２の発光面の反対側の面に設けられた半導体積層体１１とを含み、半導体積層体１１の表面に電極１３，１４が形成されている。半導体積層体１１は、例えば、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とを含み、電極１３がｎ型半導体層及びｐ型半導体層の一方に接続され、電極１４がｎ型半導体層及びｐ型半導体層の他方に接続される。半導体積層体１１は、さらにｎ型半導体層とｐ型半導体層の間に発光層を含んでいてもよい。
実施形態１の発光装置において、光透過部材３は、下面が発光素子１の発光面に対向し、発光素子１の発光面の少なくとも一部を覆うように設けられ、発光素子が発光する光は光透過部材３を透過して出射される。実施形態１の発光装置において、光透過部材３は図１に示すように、発光素子１の発光面全体を覆いかつ光透過部材３の外周面（外側面）が発光素子１の外側面の外側に位置するように設けられる。言い換えると、光透過部材３の下方に発光素子１が配置されている。光透過部材３の上面である表面３ｓは、光出射表面として、発光装置の上面の一部を構成する。光透過部材３は、発光素子１が発光する光を異なる波長の光に変換する波長変換物質を含んでいてもよい。
実施形態１の発光装置において、第１反射部材５は、光透過部材３の外周を覆うように設けられ、好ましくは光透過部材３に接して設けられる。これにより光透過部材３の側面からの光の漏れを抑制しかつ光透過部材３を保持することができる。第１反射部材５は、光透過部材３の側面全体に接して設けられることが好ましく、これにより、光透過部材３の側面からの光の漏れを効果的に抑制しかつ光透過部材３を確実に保持することができる。
実施形態１の発光装置において、第１反射部材５の表面５ｓは、例えば、光透過部材３の上面である表面３ｓを取り囲むようにして発光装置の上面の一部を構成し、これにより、発光装置の上面において、表面３ｓからなる光出射表面と表面５ｓからなる非出射表面との境界を明確に規定する。
実施形態１の発光装置において、第１反射部材５の表面５ｓは、例えば、光透過部材３の上面である表面３ｓを取り囲むようにして発光装置の上面の一部を構成し、これにより、発光装置の上面において、表面３ｓからなる光出射表面と表面５ｓからなる非出射表面との境界を明確に規定する。
実施形態１の発光装置では、同一平面上に位置する光透過部材３の下面と第１反射部材５の下面とにより、発光素子１が実装される実装面が構成され、その実装面に、発光素子１の発光面が、光透過部材３の下面に対向するように導光部材９によって接合される。つまり、実施形態１では、導光部材９はダイボンド部材としての機能を併せ持っている。導光部材９は、光透過部材３と、第１光反射部材５の下面の一部と、発光素子１の側面の少なくとも一部とを覆うように形成される。導光部材９は、発光素子１の側面側から上面側、すなわち光透過部材３側に広がるようにその外面が外向きに傾斜されることで、傾斜部を有している。この導光部材９は、発光素子１から出射される光が透過する必要があることから、透光性樹脂により構成されていることが好ましい。また、色ムラを抑制するために、実質的に波長変換物質を含有しないことが好ましい。発光素子１と光透過部材３の間に形成される導光層は、例えば２〜３０μｍの厚さに形成され、好ましくは、４〜２０μｍの厚さ、より好ましくは、５〜１０μｍ程度の厚さに形成される。
実施形態１の発光装置において、第２反射部材７は、発光素子１の側面および下面の一部を覆うように設けられ、外部接続用に電極１３，１４の表面が露出される。第２反射部材７は、第１反射部材５の下面であって導光部材９から露出されている部分に接して設けられ、第２反射部材７と第１反射部材５とによって発光素子１が保護される。また、導光部材９の外面が第２反射部材７で覆われていることにより、導光部材９の外面と第２反射部材７との界面で、発光素子１の側面から出射された光を反射して光透過部材３を介して取り出すことができるので、光の取り出し効率を高くできる。第２反射部材７の底面は、実質的に平坦に形成されて、その底面に電極１３，１４の表面が露出される。実施形態１の発光装置において、電極１３，１４の表面が露出された第２反射部材７の底面が、発光装置の実装面となる。
以上のように構成された実施形態１の発光装置は、別途作製したパッケージを用いることなく、第２反射部材７と第１反射部材５とによって発光装置の外壁を構成しているので、発光装置自体を小型にできる。
以上のように構成された実施形態１の発光装置は、光出射表面である光透過部材３の表面３ｓを取り囲むようにして第１反射部材５の表面５ｓにより取り囲むように構成することができるので、光出射表面と非出射表面との境界を明確に規定することができ、見切りのいい発光装置を構成できる。
以上のように構成された実施形態１の発光装置は、導光部材９が、光透過部材３と第１光反射部材５に跨って配置されているため、光透過部材３の面内に生じる輝度ムラを抑制することができる。
ここで、輝度ムラをより効果的に抑えるために、発光素子１の外側に配置される導光部材９の幅Ｘが、平面視における発光素子１の側面から光透過部材３の外縁までの距離Ｙに対して、１０１〜２００％であることが好ましい。ここでの幅Ｘは、図１に示すように平面視における発光素子１の側面から、導光部材９の端部までの距離をいうものとする。第１反射部材５と導光部材９との接合領域が大きくなると、第１反射部材５により反射できずに吸収されたり、発光装置内で減衰したりする光が増えるため、光取り出し効率が低下するからである。また、幅Ｘ（距離Ｘ）は、例えば１００〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜１５０μｍである。
ここで、輝度ムラをより効果的に抑えるために、発光素子１の外側に配置される導光部材９の幅Ｘが、平面視における発光素子１の側面から光透過部材３の外縁までの距離Ｙに対して、１０１〜２００％であることが好ましい。ここでの幅Ｘは、図１に示すように平面視における発光素子１の側面から、導光部材９の端部までの距離をいうものとする。第１反射部材５と導光部材９との接合領域が大きくなると、第１反射部材５により反射できずに吸収されたり、発光装置内で減衰したりする光が増えるため、光取り出し効率が低下するからである。また、幅Ｘ（距離Ｘ）は、例えば１００〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは１００〜１５０μｍである。
導光部材９の配置箇所について好ましい範囲を確認するために、図１〜３に図示した発光装置について、光透過部材３の上面である表面３ｓにおける輝度分布のシミュレーションを行った。
シミュレーションを行った４種類の発光装置における導光部材９のＸの長さは図９の通りである。シミュレーションに用いた発光素子は、平面視が６００μｍ角の窒化物半導体発光素子であり、光透過部材３は蛍光体を含有するものとする。また、明るさ（光束）についてもＸ＝１００μｍのときを１００％として、各発光装置の相対的な明るさをシミュレーションした。
シミュレーションを行った４種類の発光装置における導光部材９のＸの長さは図９の通りである。シミュレーションに用いた発光素子は、平面視が６００μｍ角の窒化物半導体発光素子であり、光透過部材３は蛍光体を含有するものとする。また、明るさ（光束）についてもＸ＝１００μｍのときを１００％として、各発光装置の相対的な明るさをシミュレーションした。
図９からわかるように、Ｘ＝１００μｍ、すなわち、導光部材９の端部と第１反射部材５の端部が一致する場合は、輝度ムラが大きくなる。これは、導光部材９内を伝搬する光は、導光部材９の端部に集中しやすいため、導光部材９の端部と第１反射部材５の端部が一致していると、集中した光が第１反射部材５と光透過部材３の界面に沿ってそのまま光透過部材３の上面である表面３ｓに取り出されるためである。
一方、Ｘ＝５０μｍ、Ｘ＝１５０μｍ、Ｘ＝２００μｍのときのように、導光部材９の端部と第１反射部材５の端部が一致していない場合は、輝度ムラが少なくなる。
Ｘ＝５０μｍのように、導光部材９が光透過部材３の外形よりも小さい場合、導光部材９の端部に集中した光は光透過部材３内で蛍光体に拡散され、輝度ムラが抑制される。
また、Ｘ＝１５０μｍ、Ｘ＝２００μｍのように、導光部材９が第１反射部材５に跨って形成されている場合は、導光部材９の端部に集中された光が、第１反射部材５の下面によって反射、吸収等されることで輝度ムラが抑制される。また、１５０μｍのときよりも２００μｍのときのほうが、明るさは低下することがわかる。
Ｘ＝５０μｍのように、導光部材９が光透過部材３の外形よりも小さい場合、導光部材９の端部に集中した光は光透過部材３内で蛍光体に拡散され、輝度ムラが抑制される。
また、Ｘ＝１５０μｍ、Ｘ＝２００μｍのように、導光部材９が第１反射部材５に跨って形成されている場合は、導光部材９の端部に集中された光が、第１反射部材５の下面によって反射、吸収等されることで輝度ムラが抑制される。また、１５０μｍのときよりも２００μｍのときのほうが、明るさは低下することがわかる。
第１実施形態の発光装置では、例えば図１に示すように、導光部材９と発光素子１の実装面との接合領域が円状とされており、光透過部材３の隅部は導光部材９から露出されているが、導光部材９の端部と第１反射部材５の端部が一致する領域は点でしか存在しないため、輝度ムラを抑制することができる。
シミュレーション結果によれば、Ｘ＝５０μｍの場合にも輝度ムラが抑制されているが、光透過部材３に波長変換物質を含有している場合、導光部材９と光透過部材３が接合されていない領域では発光素子１からの光のうち、波長変換されずに直接取り出される光が少なくなるため色ムラが顕著となる。そのため、導光部材９と光透過部材３が接合されていない領域は、なるべく少なくすることが好ましく、光透過部材３の下面の７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上が導光部材９で覆われていることが好ましい。
以上のように構成された実施形態１の発光装置は、後述する製造方法で製造することができるので、安価に製造することができる。
以上のように構成された実施形態１の発光装置は、後述する製造方法で製造することができるので、光透過部材３に波長変換物質を含有させることにより、種々の波長変換物質を含む発光装置を提供することができる。
以上の実施形態１の発光装置において、図２には、光出射表面である光透過部材３の表面３ｓが平坦な面により構成された例を示した。しかしながら、本発光装置において、光出射表面は平坦であるものには限定されず、凹面であってもよいし、凸面であってもよい。光出射表面に凹凸があってもよい。
実施形態１の発光装置の製造方法
実施形態１に係る発光装置の製造方法は、上述した実施形態１の発光装置を製造する方法であって、板状の反射部材を準備する工程と、板状の反射部材に開口部を形成して第１反射部材を形成する工程と、開口部に光透過部材を埋設する光透過部材形成工程と、半導体素子実装工程と、第２反射部材形成工程と、個片化工程とを含む。
実施形態１に係る発光装置の製造方法は、上述した実施形態１の発光装置を製造する方法であって、板状の反射部材を準備する工程と、板状の反射部材に開口部を形成して第１反射部材を形成する工程と、開口部に光透過部材を埋設する光透過部材形成工程と、半導体素子実装工程と、第２反射部材形成工程と、個片化工程とを含む。
（反射部材準備工程）
本実施形態１の製造方法において、反射部材準備工程では、図４（ａ）に示すように、板状の反射部材２５を準備する。反射部材２５は、例えば光反射性物質が含有された樹脂を硬化させて形成されたものである。
本実施形態１の製造方法において、反射部材準備工程では、図４（ａ）に示すように、板状の反射部材２５を準備する。反射部材２５は、例えば光反射性物質が含有された樹脂を硬化させて形成されたものである。
（第１反射部材形成工程）
第１反射部材形成工程では、図４（ｂ）に示すように、準備した反射部材２５に開口部２５ａを形成することで、第１反射部材を形成する。開口部２５ａは、光透過部材３に対応する形状となるように形成される。ここで、開口部２５ａは貫通孔であってもよいし、底面を有する凹状であってもよい。開口部２５ａを形成する際は、当該分野で公知の方法のいずれを利用してもよい。例えば、レーザ光の照射又は描写、パンチング、エッチング、ブラスト等が挙げられる。開口部２５ａは、平面視において行列状に複数形成されている。これにより個々の発光装置に分割（個片化）した後に、第１反射部材５となる第１樹脂枠２５ｂを形成する。第１樹脂枠は平面視において格子状に形成されている。
第１反射部材形成工程では、図４（ｂ）に示すように、準備した反射部材２５に開口部２５ａを形成することで、第１反射部材を形成する。開口部２５ａは、光透過部材３に対応する形状となるように形成される。ここで、開口部２５ａは貫通孔であってもよいし、底面を有する凹状であってもよい。開口部２５ａを形成する際は、当該分野で公知の方法のいずれを利用してもよい。例えば、レーザ光の照射又は描写、パンチング、エッチング、ブラスト等が挙げられる。開口部２５ａは、平面視において行列状に複数形成されている。これにより個々の発光装置に分割（個片化）した後に、第１反射部材５となる第１樹脂枠２５ｂを形成する。第１樹脂枠は平面視において格子状に形成されている。
第１反射部材形成工程は、金型を用いて行ってもよい。この場合は、あらかじめ開口部２５ａに対応する部分を有する金型を用い、トランスファー成形や射出成形等により開口部２５ａを有する第１反射部材を形成する。
（光透過部材形成工程）
光透過部材形成工程は、例えば、蛍光体等の波長変換物質を含む光透過部材３を形成する場合には、第２樹脂層形成工程と、例えば遠心分離により蛍光体を沈降させる波長変換物質沈降工程と、第２樹脂層硬化工程とを含む。
第２樹脂層形成工程では、図４（ｃ）に示すように、例えば、蛍光体を含む第２樹脂を、例えば、ポッティングにより、開口部２５ａに充填しかつ第１樹脂枠２５ｂ上を覆うように塗布して、第２樹脂層２３を形成する。
波長変換物質沈降工程では、第２樹脂層２３に含まれている波長変換物質を下方に沈降させる。
第２樹脂層硬化工程では、波長変換物質を沈降させた状態で第２樹脂層２３を硬化させる。以上の光透過部材形成工程によれば、種々の波長変換物質を使用して発光装置を製造することができる。
光透過部材形成工程は、例えば、蛍光体等の波長変換物質を含む光透過部材３を形成する場合には、第２樹脂層形成工程と、例えば遠心分離により蛍光体を沈降させる波長変換物質沈降工程と、第２樹脂層硬化工程とを含む。
第２樹脂層形成工程では、図４（ｃ）に示すように、例えば、蛍光体を含む第２樹脂を、例えば、ポッティングにより、開口部２５ａに充填しかつ第１樹脂枠２５ｂ上を覆うように塗布して、第２樹脂層２３を形成する。
波長変換物質沈降工程では、第２樹脂層２３に含まれている波長変換物質を下方に沈降させる。
第２樹脂層硬化工程では、波長変換物質を沈降させた状態で第２樹脂層２３を硬化させる。以上の光透過部材形成工程によれば、種々の波長変換物質を使用して発光装置を製造することができる。
さらに、第２樹脂層２３を、開口部２５ａに充填するとともに第１樹脂枠２５ｂ上を覆うように形成した場合には、第２樹脂層２３を硬化した後に、光透過部材形成工程はさらに、除去工程を含む。除去工程では、図４（ｄ）に示すように、第２樹脂層２３が所望の厚さになり、第１樹脂枠２５ｂ上の第２樹脂層が除去されるように、第２樹脂層２３を上面から例えば研削する。第２樹脂層２３だけではなく、第１樹脂枠２５ｂも同時に研削してもよい。この第２樹脂層２３が、のちの光透過部材３となる。
光透過部材形成工程において、各開口部２５ａにそれぞれ第２樹脂層２３を所定量充填することにより、第１樹脂枠２５ｂ上に第２樹脂層２３を形成することなく、開口部２５ａにそれぞれ所定の厚さの第２樹脂層２３を形成するようにしても良く、そのようにした場合には、除去工程は必須ではない。このようにして、第１樹脂枠２５ｂと第１樹脂枠２５ｂにより保持された光透過部材３からなる複合シート３０を形成する。なお、必要に応じて複合シートの一面に支持部材４０を貼付してもよい。
光透過部材形成工程において、各開口部２５ａにそれぞれ第２樹脂層２３を所定量充填することにより、第１樹脂枠２５ｂ上に第２樹脂層２３を形成することなく、開口部２５ａにそれぞれ所定の厚さの第２樹脂層２３を形成するようにしても良く、そのようにした場合には、除去工程は必須ではない。このようにして、第１樹脂枠２５ｂと第１樹脂枠２５ｂにより保持された光透過部材３からなる複合シート３０を形成する。なお、必要に応じて複合シートの一面に支持部材４０を貼付してもよい。
（発光素子実装工程）
発光素子実装工程では、図４（ｅ）に示すように、複合シートにそれぞれ発光素子１をダイボンド樹脂により接着する。このダイボンド樹脂は、例えば、透光性樹脂からなり、発光素子１と光透過部材３の間、および発光素子１の周りには、ダイボンド樹脂からなる導光部材９が形成される。発光素子１は、光透過部材３を介して光を効果的に取り出すことができるように、光透過部材３の下面に接合することが好ましい。第１樹脂枠２５ｂに導光部材９の端部が達するように形成することにより、導光部材９が光透過部材３と第１樹脂枠２５ｂに跨るように形成することができる。これにより、光透過部材３の下面の全面に導光部材９を広げることができ、光透過部材３の全面に光を入射することができる。これにより、発光面の輝度ムラを抑制することができる。
発光素子実装工程では、図４（ｅ）に示すように、複合シートにそれぞれ発光素子１をダイボンド樹脂により接着する。このダイボンド樹脂は、例えば、透光性樹脂からなり、発光素子１と光透過部材３の間、および発光素子１の周りには、ダイボンド樹脂からなる導光部材９が形成される。発光素子１は、光透過部材３を介して光を効果的に取り出すことができるように、光透過部材３の下面に接合することが好ましい。第１樹脂枠２５ｂに導光部材９の端部が達するように形成することにより、導光部材９が光透過部材３と第１樹脂枠２５ｂに跨るように形成することができる。これにより、光透過部材３の下面の全面に導光部材９を広げることができ、光透過部材３の全面に光を入射することができる。これにより、発光面の輝度ムラを抑制することができる。
（第２反射部材形成工程）
第２反射部材形成工程は、第３樹脂形成工程と、第３樹脂層研削工程とを含む。
第３樹脂形成工程では、図４（ｆ）に示すように、例えば、光反射性物質を含む第３樹脂２７を、複合シートと接合された発光素子１を覆い、かつ第１樹脂枠２５ｂに接するように形成する。第３樹脂２７を形成する際、第３樹脂が導光部材９の外面に接するように形成することが好ましく、このようにすると、光の取り出し効率を高くできる。
第３樹脂層研削工程では、図４（ｇ）に示すように、第３樹脂２７を下面から研削して、発光素子の電極１３，１４を露出させる。
第２反射部材形成工程は、第３樹脂形成工程と、第３樹脂層研削工程とを含む。
第３樹脂形成工程では、図４（ｆ）に示すように、例えば、光反射性物質を含む第３樹脂２７を、複合シートと接合された発光素子１を覆い、かつ第１樹脂枠２５ｂに接するように形成する。第３樹脂２７を形成する際、第３樹脂が導光部材９の外面に接するように形成することが好ましく、このようにすると、光の取り出し効率を高くできる。
第３樹脂層研削工程では、図４（ｇ）に示すように、第３樹脂２７を下面から研削して、発光素子の電極１３，１４を露出させる。
（分割工程）
分割工程では、支持部材４０を剥離した後、または支持部材４０とともに、第１樹脂と第３樹脂とを、図４（ｇ）に示す分割線Ｌ１に沿ってダイシング等の方法で切断することにより、個々の発光装置に分離する。
以上のようにして、図１〜図３に示す実施形態１の発光装置が作製される。
分割工程では、支持部材４０を剥離した後、または支持部材４０とともに、第１樹脂と第３樹脂とを、図４（ｇ）に示す分割線Ｌ１に沿ってダイシング等の方法で切断することにより、個々の発光装置に分離する。
以上のようにして、図１〜図３に示す実施形態１の発光装置が作製される。
実施形態２の発光装置
実施形態２の発光装置は、図５〜図７に示すように、光透過部材３に接する第１反射部材５が光透過部材３の下面よりも下側に第１底面５ａを有しており、例えば、図６に示すように、光透過部材３の下面と同一平面上に位置する第２底面５ｂとの間に段差が形成されている点で、実施形態１の発光装置と異なっている。実施形態２の発光装置では、同一平面上に位置する光透過部材３の下面と第２底面５ｂとにより、発光素子１が実装される実装面が構成され、その実装面に、発光素子１の発光面が光透過部材３の下面に対向するように導光部材９によって接合される。これにより、第１底面５ａと第２底面５ｂの間に位置する内周面５ｃの内側に、発光素子１の側面に沿って導光部材９が形成される。
実施形態２の発光装置は、図５〜図７に示すように、光透過部材３に接する第１反射部材５が光透過部材３の下面よりも下側に第１底面５ａを有しており、例えば、図６に示すように、光透過部材３の下面と同一平面上に位置する第２底面５ｂとの間に段差が形成されている点で、実施形態１の発光装置と異なっている。実施形態２の発光装置では、同一平面上に位置する光透過部材３の下面と第２底面５ｂとにより、発光素子１が実装される実装面が構成され、その実装面に、発光素子１の発光面が光透過部材３の下面に対向するように導光部材９によって接合される。これにより、第１底面５ａと第２底面５ｂの間に位置する内周面５ｃの内側に、発光素子１の側面に沿って導光部材９が形成される。
以上のように構成された実施形態２の発光装置は、導光部材９の接合面を段差で制御できるため、光透過部材３の外周よりも大きな外周を持つように導光部材９を形成することができる。つまり、図５に示すように、接合面において光透過部材３の全面が導光部材９により被覆されており、かつ、光透過部材３の全周囲において、第１反射部材５を導光部材９により被覆することができる。これは、導光部材９が段差により堰き止められ、内周面５ｃに沿って導光部材９が濡れ広がるためである。これにより、輝度ムラを抑制できることに加え、光透過部材３の上面である表面３ｓの色ムラを抑制することができる。ここでは、光透過部材３の平面視形状が四角のものについて説明したが、平面視における内周面５ｃの位置は、光透過部材３の外周と略相似形状であって、光透過部材３の外周よりも大きく形成されていれば、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
実施形態２の発光装置の製造方法
実施形態４に係る発光装置の製造方法は、実施形態１に係る発光装置の製造方法に比較して、図８（ａ）〜（ｇ）に示すように、ベースプレート２０と金型２５０を使用して、段差を有する第１反射部材を形成している点以外は実施形態１の製造方法と同様に構成される。
実施形態１に係る発光装置の製造方法は、上述した実施形態２の発光装置を製造する方法であって、ベースプレート準備工程と、第１反射部材形成工程と、光透過部材形成工程と、発光素子実装工程と、第２反射部材形成工程と、個片化工程とを含む。本製造方法では、第１反射部材形成工程及び光透過部材形成工程は、ベースプレート準備工程で準備されたベースプレート２０上で行われる。
実施形態４に係る発光装置の製造方法は、実施形態１に係る発光装置の製造方法に比較して、図８（ａ）〜（ｇ）に示すように、ベースプレート２０と金型２５０を使用して、段差を有する第１反射部材を形成している点以外は実施形態１の製造方法と同様に構成される。
実施形態１に係る発光装置の製造方法は、上述した実施形態２の発光装置を製造する方法であって、ベースプレート準備工程と、第１反射部材形成工程と、光透過部材形成工程と、発光素子実装工程と、第２反射部材形成工程と、個片化工程とを含む。本製造方法では、第１反射部材形成工程及び光透過部材形成工程は、ベースプレート準備工程で準備されたベースプレート２０上で行われる。
（ベースプレート準備工程）
本実施形態１の製造方法において、ベースプレート準備工程では、発光素子が配置される位置に対応する領域に凸部２１ａを備えたベースプレート２０を準備する。凸部２１ａは、ベースプレート２０のプレート表面２１に形成される。ベースプレート２０は、例えば、ＳＵＳ等の金属からなり、凸部２１ａは、プレート表面を加工することにより形成される。また、凸部２１ａの形状は、発光素子１の形状に基づいて決定され、例えば、発光素子１の実装を容易にするために、凸部の上面が発光素子１の上面形状より一回り大きくなるように形成される。
尚、このベースプレートは、繰り返し使用することもでき、ベースプレート準備工程は第１反射部材形成工程前に常に必要とされるものではない。
本実施形態１の製造方法において、ベースプレート準備工程では、発光素子が配置される位置に対応する領域に凸部２１ａを備えたベースプレート２０を準備する。凸部２１ａは、ベースプレート２０のプレート表面２１に形成される。ベースプレート２０は、例えば、ＳＵＳ等の金属からなり、凸部２１ａは、プレート表面を加工することにより形成される。また、凸部２１ａの形状は、発光素子１の形状に基づいて決定され、例えば、発光素子１の実装を容易にするために、凸部の上面が発光素子１の上面形状より一回り大きくなるように形成される。
尚、このベースプレートは、繰り返し使用することもでき、ベースプレート準備工程は第１反射部材形成工程前に常に必要とされるものではない。
（第１反射部材形成工程）
本実施形態１の製造方法において、第１反射部材形成工程では、例えば、図８（ａ）に示すように、ベースプレート２０のプレート表面２１側に金型２５０を配置し、トランスファー成形や射出成形等により、凸部２１ａ上に開口を有する格子形状の第１樹脂枠２５ｂを形成する。具体的には、凸部２１ａに対向する位置に金型凸部２５０ａを有する金型２５０を金型凸部２５０ａの上面が凸部２１ａの上面に接触するように配置し、凸部２１ａと金型凸部２５０ａの周りに、第１樹脂枠２５ｂに対応する形状の空洞を形成する。そして、その空洞に、例えば、光反射性物質を含む第１樹脂を充填して、硬化させる。このようにして、個々の発光装置に分割した後に、第１反射部材５となる第１樹脂枠２５ｂを形成する。
本実施形態１の製造方法において、第１反射部材形成工程では、例えば、図８（ａ）に示すように、ベースプレート２０のプレート表面２１側に金型２５０を配置し、トランスファー成形や射出成形等により、凸部２１ａ上に開口を有する格子形状の第１樹脂枠２５ｂを形成する。具体的には、凸部２１ａに対向する位置に金型凸部２５０ａを有する金型２５０を金型凸部２５０ａの上面が凸部２１ａの上面に接触するように配置し、凸部２１ａと金型凸部２５０ａの周りに、第１樹脂枠２５ｂに対応する形状の空洞を形成する。そして、その空洞に、例えば、光反射性物質を含む第１樹脂を充填して、硬化させる。このようにして、個々の発光装置に分割した後に、第１反射部材５となる第１樹脂枠２５ｂを形成する。
第１反射部材形成工程の後、光透過部材形成工程、発光素子実装工程、第２反射部材形成工程、個片化工程については実施形態１の製造方法と同様に構成される。分割線Ｌ１は、個片化後第１底面となる５ａを分割する線である。
以下に、実施の形態の発光装置の各構成部材に適した材料等について説明する。
（発光素子１）
発光素子１としては、例えば発光ダイオードチップ等の半導体発光素子を用いることができる。半導体発光素子は、透光性基板１２と、その上に形成された半導体積層体１１とを含むことができる。
（発光素子１）
発光素子１としては、例えば発光ダイオードチップ等の半導体発光素子を用いることができる。半導体発光素子は、透光性基板１２と、その上に形成された半導体積層体１１とを含むことができる。
（透光性基板１２）
透光性基板１２には、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような透光性の絶縁性材料や、半導体積層体１１からの発光を透過する半導体材料（例えば、窒化物系半導体材料）を用いることができる。
透光性基板１２には、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような透光性の絶縁性材料や、半導体積層体１１からの発光を透過する半導体材料（例えば、窒化物系半導体材料）を用いることができる。
（半導体積層体１１）
半導体積層体１１は、例えば、ｎ型半導体層、発光層（活性層）およびｐ型半導体層等の複数の半導体層を含む。半導体層には、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等の半導体材料から形成することができる。具体的には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料（例えばＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等）を用いることができる。
半導体積層体１１は、例えば、ｎ型半導体層、発光層（活性層）およびｐ型半導体層等の複数の半導体層を含む。半導体層には、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等の半導体材料から形成することができる。具体的には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料（例えばＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等）を用いることができる。
（電極１３，１４）
発光素子１の電極１３，１４としては、電気良導体を用いることができ、例えばＣｕ等の金属が好適である。
発光素子１の電極１３，１４としては、電気良導体を用いることができ、例えばＣｕ等の金属が好適である。
（導光部材として用いる透光性樹脂）
透光性樹脂としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂を用いることができる。
また、透光性樹脂は、発光素子１の側面に接触して、点灯時に発光素子１で発生する熱の影響を受けやすい。この点で、熱硬化性樹脂は、耐熱性に優れており、透光性樹脂として適している。
透光性樹脂としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂を用いることができる。
また、透光性樹脂は、発光素子１の側面に接触して、点灯時に発光素子１で発生する熱の影響を受けやすい。この点で、熱硬化性樹脂は、耐熱性に優れており、透光性樹脂として適している。
（第１反射部材５及び第２反射部材７）
第１反射部材５及び第２反射部材７は、光反射性樹脂により構成することができる。
光反射性樹脂とは、発光素子１からの光に対する反射率が高く、例えば、反射率が７０％以上の樹脂を意味する。
反射性樹脂としては、例えば透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものが使用できる。光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが好適である。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などが利用できるが、特に、繊維状のものは第１反射部材５及び第２反射部材７の熱膨張率を低くして、例えば、発光素子１との間の熱膨張率差を小さくできるので、好ましい。反射性樹脂に含まれる樹脂材料としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。
第１反射部材５及び第２反射部材７は、光反射性樹脂により構成することができる。
光反射性樹脂とは、発光素子１からの光に対する反射率が高く、例えば、反射率が７０％以上の樹脂を意味する。
反射性樹脂としては、例えば透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものが使用できる。光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが好適である。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などが利用できるが、特に、繊維状のものは第１反射部材５及び第２反射部材７の熱膨張率を低くして、例えば、発光素子１との間の熱膨張率差を小さくできるので、好ましい。反射性樹脂に含まれる樹脂材料としては、特に、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。
（光透過部材３）
光透過部材３を構成する透光性樹脂としては、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
光透過部材３の上面である表面３ｓの形状は、四角形のほか、円形、楕円形または角丸の四角形としてもよく、用いるレンズ等との二次光学系の組み合わせを考慮して任意にその形状を変更することができる。円形の場合は、図１０に示すように光透過部材３の表面３ｓの形状を、導光部材９の外縁と相似形とすることで色ムラのより軽減された発光装置とすることができる。
光透過部材３の厚みは１０〜３００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜２００μｍである。
光透過部材３を構成する透光性樹脂としては、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
光透過部材３の上面である表面３ｓの形状は、四角形のほか、円形、楕円形または角丸の四角形としてもよく、用いるレンズ等との二次光学系の組み合わせを考慮して任意にその形状を変更することができる。円形の場合は、図１０に示すように光透過部材３の表面３ｓの形状を、導光部材９の外縁と相似形とすることで色ムラのより軽減された発光装置とすることができる。
光透過部材３の厚みは１０〜３００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜２００μｍである。
（波長変換物質として用いる蛍光体）
蛍光体は、発光素子１からの発光で励起可能なものが使用されることは言うまでもない。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｃｅ：ＹＡＧ）；セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｃｅ：ＬＡＧ）；ユウロピウムおよび／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）；ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）；βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体；ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）；硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。
蛍光体は、発光素子１からの発光で励起可能なものが使用されることは言うまでもない。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｃｅ：ＹＡＧ）；セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｃｅ：ＬＡＧ）；ユウロピウムおよび／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）；ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）；βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体；ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）；硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。
以上、本発明に係るいくつかの実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。
１ 発光素子
３ 光透過部材
３ｓ 光透過部材の表面
５ 第１反射部材
５ａ 第１底面
５ｂ 第２底面
５ｃ 内周面
５ｓ 第１反射部材の表面
７ 第２反射部材
９ 導光部材
１１ 半導体積層体
１２ 透光性基板
１３，１４ 電極
２０ ベースプレート
２１ プレート表面
２１ａ 凸部
２３ 第２樹脂層
２５ 反射部材
２５ａ 開口部
２５ｂ 第１樹脂枠
２７ 第３樹脂
３０ 複合シート
３０ａ 凹部
４０ 支持部材
３ 光透過部材
３ｓ 光透過部材の表面
５ 第１反射部材
５ａ 第１底面
５ｂ 第２底面
５ｃ 内周面
５ｓ 第１反射部材の表面
７ 第２反射部材
９ 導光部材
１１ 半導体積層体
１２ 透光性基板
１３，１４ 電極
２０ ベースプレート
２１ プレート表面
２１ａ 凸部
２３ 第２樹脂層
２５ 反射部材
２５ａ 開口部
２５ｂ 第１樹脂枠
２７ 第３樹脂
３０ 複合シート
３０ａ 凹部
４０ 支持部材
Claims (12)
- 光透過部材と、
前記光透過部材の外周を覆う第１反射部材と、
前記光透過部材の下方に配置される発光素子と、
前記光透過部材と、前記第１反射部材の下面の一部と、前記発光素子の側面の少なくとも一部と、を覆う導光部材と、
前記第１反射部材の下面であって前記導光部材から露出されている部分と、前記導光部材の外面と、を覆う第２反射部材と、を有する発光装置。 - 前記導光部材は、実質的に波長変換物質を含有しない、請求項１に記載の発光装置。
- 前記導光部材の前記外面は、前記発光素子の側面側から上面側に向かって外向きに傾斜する、請求項１または２に記載の発光装置。
- 前記発光素子の外側に配置される前記導光部材の幅が、前記発光素子の側面から前記光透過部材の外縁までの距離に対して、１０１〜２００％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記発光素子の外側に配置される前記導光部材の幅が、１００〜２００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記光透過部材の厚みが５０〜２００μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記発光素子の電極は、前記第２反射部材から露出されてなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第１反射部材および前記第２反射部材が、光反射性物質を含む樹脂からなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記光透過部材が、波長変換物質を含有する樹脂からなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第１反射部材は、前記光透過部材の下面よりも下側に底面を有している、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記光透過部材の下面の８０％以上が前記導光部材で覆われている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記光透過部材の隅部が、前記導光部材から露出されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
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