JP2017188686A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄い波長変換層を有する発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】 波長変換層塗布工程にて、発光素子１上に波長変換層２を塗布する。波長変換層２は蛍光体粒子２ａを混練した樹脂２ｂよりなる未硬化ペーストである。多孔質透明板状ガラス搭載工程にて、多孔質透明板状ガラス３に荷重をかけて押圧し、未硬化の波長変換層２上に平行に搭載する。蛍光体粒子２ａの粒径より多孔質透明板状ガラス３の孔の孔径は小さい。波長変換層２の未硬化樹脂２ｂの一部のみが毛管現象によって多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透し、蛍光体粒子２ａは多孔質透明板状ガラス３に浸透しない。この結果、波長変換層２が薄くなり、蛍光体粒子２ａの濃度が大きくなる。樹脂硬化工程にて、多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透した樹脂及び波長変換層２の残りの樹脂を所定の硬化処理によって硬化させる。【選択図】 図１

Description

本発明は発光素子からの光を波長変換する波長変換層を備える発光装置及びその製造方法に関する。

発光装置として、発光素子からの光の一部分を波長変換層の蛍光体でより長い異なる波長の光に変換し、これと発光素子からの光の他の部分とを混合してたとえば白色光を発生するものがある。

上述の発光装置において、発光効率を向上させるために、波長変換層の蛍光体濃度をたとえば50%以上の高濃度にすることにより波長変換効率を向上させることが知られている。この場合、蛍光体濃度を大きくした分、所望の色度を得るためには、波長変換層を高精度に薄くする必要がある。

図１４は高濃度の蛍光体濃度を有しかつ精度よく薄くした波長変換層を備える従来の発光装置の製造方法を説明するための断面図である（参照：特許文献１の図２）。

始めに、図１４の（Ａ）の波長変換層塗布工程を参照すると、発光素子１０１たとえば青色発光ダイオード（ＬＥＤ）素子上に、波長変換層１０２を塗布する。波長変換層１０２は黄色蛍光体粒子１０２ａたとえば青色光を黄色光に変換するＹＡＧ粒子及び透明なガラスビーズよりなるスペーサ１０２ｂを混練した樹脂１０２ｃたとえばシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂よりなる未硬化ペーストである。この場合、スペーサ１０２ｂの粒径は蛍光体粒子１０２ａの粒径より十分大きい。

次に、図１４の（Ｂ）の透明板状ガラス搭載工程を参照すると、図示しないコレット（吸着保持器）によって透明板状ガラス１０３に荷重をかけて押圧し、未硬化の波長変換層１０２上に平行に搭載する。

最後に、図１４の（Ｃ）の樹脂硬化工程を参照すると、波長変換層１０２の樹脂１０２ｃを所定の硬化処理たとえば加熱処理によって硬化させ、発光装置が完成する。

図１４の（Ｃ）において、スペーサ１０２ｂの粒径によって波長変換層１０２の厚さが規定されると共に、透明板状ガラス１０３が発光素子１０１と平行とされる。従って、黄色蛍光体粒子１０２ａの濃度を高くして発光効率を高めたとき、波長変換層１０２を精度よく薄くできるので、所望の色度を得ることができる。

特開２０１２−３３８２３号公報

しかしながら、図１４の（Ｃ）に示す従来の発光装置においては、波長変換層１０２はある程度厚さを必要とする。従って、黄色蛍光体粒子１０２ａが分散し、この結果、色ばらつきが大きくなり、また、温度特性が悪いという課題がある。

また、スペーサ１０２ｂが青色に対して透明であるので、スペーサ１０２ｂに入った青色光の一部が透過して漏れるという課題もある。

さらに、透明板状ガラス１０３を荷重をかけて押圧する際に、スペーサ１０２ｂが発光素子１０１に過負荷をかけてしまうという課題もある。

さらにまた、スペーサ１０２ｂの粒径がばらつく。従って、透明板状ガラス１０３の押圧によって透明板状ガラス１０３が傾斜し、この結果、色ばらつきが大きくなるという課題もある。

さらにまた、比較的厚い波長変換層の蛍光体粒子による大きな光散乱効果のために、指向特性が悪くかつ色度の角度依存性が大きいという課題もある。

上述の課題を解決するために本発明に係る発光装置は、発光素子と、発光素子上に設けられ、蛍光体粒子を混練した樹脂よりなる波長変換層と、波長変換層上に設けられ、蛍光体粒子の粒径より小さい孔径の孔を有する多孔質透明板状ガラスとを具備し、波長変換層の樹脂の一部は多孔質透明板状ガラスに浸透しているものである。

また、本発明に係る発光装置の製造方法は、発光素子上に蛍光体粒子を混練した未硬化樹脂よりなる波長変換層を塗布する波長変換層塗布工程と、波長変換層上に蛍光体粒子の粒径より小さい孔径の孔を有する多孔質透明板状ガラスを荷重をかけて押圧して搭載し、未硬化樹脂の一部を多孔質透明板状ガラスに浸透させる多孔質透明板状ガラス搭載工程と、多孔質透明板状ガラス搭載工程後に、未硬化樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを具備するものである。

本発明によれば、波長変換層の未硬化樹脂が多孔質透明板状ガラスに浸透し、蛍光体粒子は多孔質透明板状ガラスに浸透しないので、波長変換層の実質的厚さは小さくなり、多孔質透明板状ガラスの傾斜を抑制でき、しかも、波長変換層の蛍光体粒子の濃度が実質的に大きくなり、この結果、色ばらつきを小さくでき、また、温度特性を向上できる。

また、波長変換層にはたとえば青色光を透過させかつ発光素子に過負荷をかけてしまうスペーサは存在しないので、色漏れを防止できると同時に、発光素子の負荷軽減を図ることができる。

さらにまた、実質的に薄くなった波長変換層の蛍光体粒子による光散乱効果は小さく、また、この光散乱効果は樹脂が浸透された多孔質透明板状ガラスの多孔質の光散乱効果によって緩和されるので、指向特性を良くできると共に色度の角度依存性を小さくできる。

本発明に係る発光装置の製造方法の第１の実施の形態を説明するための断面図である。 図１の発光装置の製造方法の第１の変更例を説明するための断面図である。 図１の発光装置の製造方法の第１の変更例を説明するための断面図である。 図１の発光装置の製造方法の第２の変更例を説明するための断面図である。 図１の（Ｃ）の変更例を示すための断面図である。 本発明に係る発光装置の製造方法の第２の実施の形態を説明するための断面図である。 図６の発光装置の製造方法の第１の変更例を説明するための断面図である。 図６の発光装置の製造方法の第１の変更例を説明するための断面図である。 図６の発光装置の第２の変更例を説明するための断面図である。 図６の（Ｃ）の変更例を示す断面図である。 色度測定方法を説明するための図である。 色度測定結果を説明するための図である。 図１の発光装置の場合の色度の角度依存性を示すグラフであって、（Ａ）は樹脂の多孔質透明板状ガラスへの浸透が小さい場合を示し、（Ｂ）は樹脂の多孔質透明板状ガラスへの浸透が中程度の場合を示し、（Ｃ）は樹脂の多孔質透明板状ガラスへの浸透が大きい場合を示す。 従来の発光装置の製造方法を説明するための断面図である。

図１は本発明に係る発光装置の製造方法の第１の実施の形態を説明するための断面図である。

始めに、図１の（Ａ）の波長変換層塗布工程を参照すると、発光素子１たとえば青色ＬＥＤ素子上に波長変換層２を塗布する。波長変換層２は黄色蛍光体粒子２ａたとえばＹＡＧ粒子を混練した樹脂２ｂたとえばシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂よりなる未硬化ペーストである。

次に、図１の（Ｂ）の多孔質透明板状ガラス搭載工程を参照すると、図示しないコレット（吸着保持器）によって多孔質透明板状ガラス３に荷重をかけて押圧し、未硬化の波長変換層２上に平行に搭載する。この場合、黄色蛍光体粒子２ａの粒径より多孔質透明板状ガラス３の孔の孔径は小さい。従って、波長変換層２の未硬化樹脂２ｂの一部のみが毛管現象によって多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透し、黄色蛍光体粒子２ａは多孔質透明板状ガラス３に浸透しない。この結果、波長変換層２が薄くなり、黄色蛍光体粒子２ａの濃度が大きくなる。尚、未硬化樹脂２ｂの多孔質透明板状ガラス３への浸透を促進する方法としては、減圧したり、樹脂２ｂとして粘度の低いものを採用したり、積極的に粘度が低下する温度とすることができる。

尚、多孔質透明板状ガラス３は数μｍ程度のランダムなガラス系粒子を板状に押し固めて焼成したものであり、このガラス系粒子の粒径は多孔質の孔径に合わせて適当な範囲で選択可能である。

最後に、図１の（Ｃ）の樹脂硬化工程を参照すると、多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透した樹脂及び波長変換層２の残りの樹脂を所定の硬化処理たとえば加熱処理によって硬化させ、発光装置が完成する。尚、図１の（Ｃ）においては、黄色蛍光体粒子２ａの粒径はたとえば１５μｍ、多孔質透明板状ガラス３の厚さ、孔径はたとえば約５０〜２５０μｍ、約５μｍである。

図１の（Ｃ）において、波長変換層２の厚さが小さくなり、多孔質透明板状ガラス３の傾斜を抑制でき、しかも黄色蛍光体粒子２ａの濃度が実質的に大きくなるので、色ばらつきを小さくでき、また、温度特性を向上できる。また、スペーサが存在しないので、色漏れを防止できると同時に、発光素子１の負荷を軽減できる。さらに、波長変換層２及び多孔質透明板状ガラス３の総厚さが小さくなるので、光取り出し効率も向上できる。さらにまた、多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに樹脂２ｂが浸透した結果、多孔質透明板状ガラス３の透過率が上昇する。つまり、多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに空気が存在すると光散乱が生ずるが、空気の屈折率より大きい屈折率を有する樹脂２ｂが孔３ａに浸透すると、光散乱は抑制され、従って、多孔質透明板状ガラス３の光散乱度は白色発光装置としての発光色角度依存性をなくしつつ適度な透過率を有する。従って、指向特性を良くしかつ色度の角度依存性を小さくできる。この点について後述する。

図２、図３は図１の発光装置の製造方法の第１の変更例を説明するための断面図である。

始めに、図２の（Ａ）の実装工程を参照すると、発光素子１たとえば青色ＬＥＤ素子を上部に凹部を囲む枠が形成された基板１１たとえば低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板又は高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）基板に接着層たとえばＡｕＳｎ共晶接合層（図示せず）によって実装する。

次に、図２の（Ｂ）の波長変換層塗布工程を参照すると、図１の（Ａ）の場合と同様に、発光素子１上に波長変換層２を塗布する。波長変換層２は黄色蛍光体粒子２ａたとえばＹＡＧ粒子を混練した樹脂２ｂたとえばシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂よりなる未硬化ペーストである。

次に、図２の（Ｃ）の多孔質透明板状ガラス搭載工程を参照すると、図１の（Ｂ）の場合と同様に、図示しないコレット（吸着保持器）によって多孔質透明板状ガラス３に荷重をかけて押圧し、未硬化の波長変換層２上に平行に搭載する。この場合、蛍光体粒子２ａの粒径より多孔質透明板状ガラス３の孔３ａの孔径は小さい。従って、波長変換層２の未硬化樹脂２ｂの一部のみが毛管現象によって多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透し、黄色蛍光体粒子２ａは多孔質透明板状ガラス３に浸透しない。この結果、波長変換層２が薄くなり、蛍光体粒子２ａの濃度が大きくなる。

次に、図２の（Ｄ）の樹脂硬化工程を参照すると、図１の（Ｃ）の場合と同様に、多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透した樹脂及び波長変換層２の残りの樹脂を所定の硬化処理たとえば加熱処理によって硬化させる。図２の（Ｄ）においても、黄色蛍光体粒子２ａの粒径はたとえば１５μｍ、多孔質透明板状ガラス３の厚さ、孔径はたとえば５０〜２５０μｍ、約５μｍである。

次に、図３の（Ａ）の透明樹脂塗布工程を参照すると、波長変換層２上にたとえばシリコーン樹脂よりなる透明樹脂層１２を塗布する。

次に、図３の（Ｂ）の透明樹脂硬化工程を参照すると、透明樹脂層１２を加熱して硬化させる。

次に、図３の（Ｃ）の反射樹脂塗布工程を参照すると、透明樹脂層１２上にたとえば酸化チタン、酸化亜鉛等の反射性フィラを分散させたシリコーン樹脂よりなる反射樹脂層１３を塗布する。

最後に、図３の（Ｄ）の反射樹脂硬化工程を参照すると、反射樹脂層１３を加熱して硬化させる。

図３の（Ｄ）においては、図１の（Ｃ）の発光装置の作用効果に加えて、反射材である反射樹脂層１３の存在より点光源を実現し、漏れ光を抑制して光取出し効率を向上できる。この場合、反射樹脂層１３の約５〜１５μｍの反射性フィラが多孔質透明板状ガラス３の側面側から未充填の５μｍ程度の孔３ａに浸透して光取出し効率の低下を招かないように、多孔質透明板状ガラス３の上面から透明樹脂層１２で覆っている。このとき、透明樹脂層１２は多孔質透明板状ガラス３の未充填の孔３ａに浸透する。特に、透明樹脂層１２は多孔質透明板状ガラス３の側面側の未充填の孔３ａにも上方向から浸透するので、反射樹脂硬化工程において、反射樹脂層１３の反射性フィラの多孔質透明板状ガラス３の側面側からの浸透が抑制され、この結果、多孔質透明板状ガラス３の光取出し効率の低下を抑制できる。

図４は図１の発光装置の製造方法の第２の変更例を説明するための断面図である。

始めに、図４の（Ａ）の波長変換層塗布工程を参照すると、発光素子１たとえば青色ＬＥＤ素子上に波長変換層２’を塗布する。波長変換層２’は蛍光波長が異なる２種類の蛍光体粒子、たとえば赤色蛍光体粒子２ａ’及び緑色蛍光体粒子２ａ”（たとえば半導体微粒子、量子ドット）を混練した樹脂２ｂたとえばシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂よりなる未硬化ペーストである。この場合、赤色蛍光体粒子２ａ’の蛍光波長に該当するエネルギーは緑色蛍光体粒子２ａ”のバンドギャップより小さい。量子ドットはＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の半導体材料、又はこれらの合金、複合材料で構成される直径数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度の粒子の総称である。これらの量子ドットは所定波長の光たとえば青色光を吸収し、吸収した光より長波長たとえば緑色光を放出する。

次に、図４の（Ｂ）の多孔質透明板状ガラス搭載工程を参照すると、図示しないコレット（吸着保持器）によって多孔質透明板状ガラス３に荷重をかけて押圧し、未硬化の波長変換層２’上に平行に搭載する。この場合、赤色蛍光体粒子２ａ’の粒径は多孔質透明板状ガラス３の孔３ａの孔径より大きいが、緑色蛍光体粒子２ａ”の粒径は多孔質透明板状ガラス３の孔３ａの孔径より小さい。従って、波長変換層２’の未硬化樹脂２ｂの一部及び緑色蛍光体粒子２ａ”の一部が毛管現象によって多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透し、赤色蛍光体粒子２ａ’は多孔質透明板状ガラス３に浸透しない。この結果、波長変換層２’が薄くなり、赤色蛍光体粒子２ａ’の濃度が大きくなる一方、多孔質透明板状ガラス３において緑色蛍光体粒子２ａ”の濃度が大きくなり、この結果、多孔質透明板状ガラス３も波長変換層として作用する。

最後に、図４の（Ｃ）の樹脂硬化工程を参照すると、多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透した樹脂及び波長変換層２の残りの樹脂を所定の硬化処理たとえば加熱処理によって硬化させ、発光装置が完成する。

図４の（Ｃ）の発光装置においては、図１の（Ｃ）の発光装置の作用効果に加えて、次の作用効果を有する。すなわち、赤色蛍光体粒子２ａ’からの赤色光が多孔質透明板状ガラス３を透過して外部に放出される際に、赤色光は緑色蛍光体粒子２ａ”のバンドギャップよりも小さいエネルギーの光であるので、光の再吸収は起こらず、効率よく外部へ取出すことができる。

図１〜図４においては、発光素子としてフリップチップ型を採用しているが、第１の実施の形態はフェースアップ型の発光素子にも適用できる。この場合には、図１の（Ｃ）を図５に示すごとく、ワイヤボンディング５に接触しないように、多孔質透明板状ガラス３を小さくする。

図６は本発明に係る発光装置の製造方法の第２の実施の形態を説明するための断面図である。

始めに、図６の（Ａ）の波長変換層塗布工程を参照すると、図１の（Ａ）の場合と同様に、発光素子１上に波長変換層２を塗布する。

次に、図６の（Ｂ）の複合体ガラス搭載工程を参照すると、図示しないコレット（吸着保持器）によって多孔質透明板状ガラス３’及び非多孔質透明板状ガラス３”よりなる複合体ガラス４に荷重をかけて押圧し、未硬化の波長変換層２上に平行に搭載する。この場合も、黄色蛍光体粒子２ａの粒径より多孔質透明板状ガラス３’の孔の孔径は小さい。従って、波長変換層２の未硬化樹脂２ｂの一部のみが毛管現象によって多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａに浸透し、黄色蛍光体粒子２ａは多孔質透明板状ガラス３’に浸透しない。この結果、波長変換層２が薄くなり、黄色蛍光体粒子２ａの濃度が大きくなる。複合体ガラス４においては、上面が非多孔質のために、コレットによる吸着力が大きくなり、作業効率が上昇するという利点もある。

最後に、図６の（Ｃ）の樹脂硬化工程を参照すると、多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａに浸透した樹脂及び波長変換層２の残りの樹脂を所定の硬化処理たとえば加熱処理によって硬化させ、発光装置が完成する。

図６においても、波長変換層２の厚さが小さくなり、多孔質透明板状ガラス３の傾斜を抑制でき、しかも黄色蛍光体粒子２ａの濃度が実質的に大きくなるので、色ばらつきを小さくでき、また、温度特性を向上できる。また、スペーサが存在しないので、色漏れを防止できると同時に、発光素子１の負荷を軽減できる。さらに、波長変換層２及び多孔質透明板状ガラス３’の総厚さが小さくなるので、光取り出し効率も向上できる。さらにまた、多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａに樹脂２ｂが浸透した結果、多孔質透明板状ガラス３’の透過率が上昇する。つまり、多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａに空気が存在すると光散乱が生ずるが、空気の屈折率より大きい屈折率を有する樹脂２ｂが孔３ａに浸透すると、光散乱は抑制され、従って、多孔質透明板状ガラス３’の光散乱度は白色発光装置としての発光色角度依存性をなくしつつ適度な透過率を有する。従って、指向特性を良くしかつ色度の角度依存性を小さくできる。

図７、図８は図６の発光装置の製造方法の第１の変更例を説明するための断面図である。

始めに、図７の（Ａ）の実装工程を参照すると、図２の（Ａ）の場合と同様に、発光素子１たとえば青色ＬＥＤ素子を上部に凹部を囲む枠が形成された基板１１たとえば低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板又は高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）基板に接着層たとえばＡｕＳｎ共晶接合層（図示せず）によって実装する。

次に、図７の（Ｂ）の波長変換層塗布工程を参照すると、図２の（Ｂ）の場合と同様に、発光素子１上に波長変換層２を塗布する。波長変換層２は黄色蛍光体粒子２ａたとえばＹＡＧ粒子を混練した樹脂２ｂたとえばシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂よりなる未硬化ペーストである。

次に、図７の（Ｃ）の複合体ガラス搭載工程を参照すると、図６の（Ｂ）の場合と同様に、図示しないコレット（吸着保持器）によって多孔質透明板状ガラス３’及び非多孔質透明板状ガラス３”よりなる複合体ガラス４に荷重をかけて押圧し、未硬化の波長変換層２上に平行に搭載する。この場合、黄色蛍光体粒子２ａの粒径は多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａの孔径より大きい。従って、波長変換層２の未硬化樹脂２ｂの一部のみが毛管現象によって多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａに浸透し、黄色蛍光体粒子２ａは多孔質透明板状ガラス３’に浸透しない。この結果、波長変換層２が薄くなり、黄色蛍光体粒子２ａの濃度が大きくなる。

次に、図８の（Ａ）の樹脂硬化工程を参照すると、図６の（Ｃ）と同様に、多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透した樹脂及び波長変換層２の残りの樹脂を所定の硬化処理たとえば加熱処理によって硬化させる。

次に、図８の（Ｂ）の反射樹脂塗布工程を参照すると、基板１１の枠内にたとえば酸化チタン、酸化亜鉛等の反射性フィラを分散させたシリコーン樹脂よりなる反射樹脂層１３を塗布する。

最後に、図８の（Ｃ）の反射樹脂硬化工程を参照すると、反射樹脂層１３を加熱して硬化させる。

図８の（Ｃ）においては、図６の（Ｃ）の発光装置の効果に加えて、反射材である反射樹脂層１３の存在より点光源を実現し、漏れ光を抑制して光取出し効率を向上できる。この場合、反射樹脂層１３の約５〜１５μｍの反射性フィラが多孔質透明板状ガラス３’の側面側から未充填の５μｍ程度の孔３ａに浸透して光取出し効率の低下を招かないように、多孔質透明板状ガラス３’の上面に非多孔質透明板状ガラス３”で覆っている。但し、図８の（Ｃ）において、反射樹脂硬化工程において、反射樹脂層１３の反射性フィラの多孔質透明板状ガラス３’の側面側からの浸透は存在し、この結果、多孔質透明板状ガラス３’の光取出し効率の低下は少しある。

図９は図６の発光装置の製造方法の第２の変更例を説明するための断面図である。

始めに、図９の（Ａ）の波長変換層塗布工程を参照すると、図４の（Ａ）の場合と同様に、発光素子１たとえば青色ＬＥＤ素子上に波長変換層２’を塗布する。波長変換層２’は蛍光波長が異なる２種類の蛍光体粒子、たとえば赤色蛍光体粒子２ａ’及び緑色蛍光体粒子２ａ”（たとえば半導体微粒子、量子ドット）を混練した樹脂２ｂたとえばシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂よりなる未硬化ペーストである。この場合、赤色蛍光体粒子２ａ’の蛍光波長に該当するエネルギーは緑色蛍光体粒子２ａ”のバンドギャップより小さい。量子ドットはＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＧａＮ等の半導体材料、又はこれらの合金、複合材料で構成される直径数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度の粒子の総称である。これらの量子ドットは所定波長の光たとえば青色光を吸収し、吸収した光より長波長たとえば緑色光を放出する。

次に、図９の（Ｂ）の複合体ガラス搭載工程を参照すると、図示しないコレット（吸着保持器）によって多孔質透明板状ガラス３’及び非多孔質透明板状ガラス３”よりなる複合体ガラス４に荷重をかけて押圧し、未硬化の波長変換層２’上に平行に搭載する。この場合、赤色蛍光体粒子２ａ’の粒径は多孔質透明板状ガラス３の孔３ａの孔径より大きいが、緑色蛍光体粒子２ａ”の粒径は多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａの孔径より小さい。従って、波長変換層２’の未硬化樹脂２ｂの一部及び緑色蛍光体粒子２ａ”の一部が毛管現象によって多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａに浸透し、赤色蛍光体粒子２ａ’は多孔質透明板状ガラス３’に浸透しない。この結果、波長変換層２’が薄くなり、赤色蛍光体粒子２ａ’の濃度が大きくなる一方、多孔質透明板状ガラス３’において緑色蛍光体粒子２ａ”の濃度が大きくなり、この結果、多孔質透明板状ガラス３’も波長変換層として作用する。

最後に、図９の（Ｃ）の樹脂硬化工程を参照すると、多孔質透明板状ガラス３’の孔３ａに浸透した樹脂及び波長変換層２の残りの樹脂を所定の硬化処理たとえば加熱処理によって硬化させ、発光装置が完成する。

図９の（Ｃ）の発光装置においては、図６の（Ｃ）の発光装置の作用効果に加えて、次の作用効果を有する。すなわち、赤色蛍光体粒子２ａ’からの赤色光が多孔質透明板状ガラス３’を透過して外部に放出される際に、赤色光は緑色蛍光体粒子２ａ”のバンドギャップよりも小さいエネルギーの光であるので、光の再吸収は起こらず、効率よく外部へ取出すことができる。

図６〜図９においては、発光素子としてフリップチップ型を採用しているが、第２の実施の形態はフェースアップ型の発光素子にも適用できる。この場合には、図６の（Ｃ）を図１０に示すごとく、ワイヤボンディング５に接触しないように、多孔質透明板状ガラス３を小さくする。

図１１は色度測定方法を説明するための図である。図１１に示すように、たとえばサイズ１ｍｍ×１ｍｍの発光素子の出射光の軸面を測定する。中心軸に対して角度θでのＸ軸面角度Ｃ_Ｘ（θ）及びＹ軸面角度Ｃ_Ｙ（θ）を測定する。この場合、後述の図１４の（Ｃ）の場合、発光素子の出射光の中心軸から８０°傾いた色度を基準値１とした場合の色度Ｃ_Ｘ（θ）、Ｃ_Ｙ（θ）とする。

図１４の（Ｃ）の従来の発光装置の場合、図１２に示す色度差ΔＣ_Ｘ（θ）、ΔＣ_Ｙ（θ）が得られた。すなわち、θ＝−６０°〜６０°のときの色度差は
ΔＣ_Ｘ（θ）＝０．６５ （１）
ΔＣ_Ｙ（θ）＝０．７ （２）
と大きく、従って、指向特性が悪く、色度の角度依存性が大きいことが分る。これは波長変換層１０２の厚さが大きいからである。

図１の（Ｃ）の発光装置の場合、図１３に示す色度Ｃ_Ｘ（θ）、Ｃ_Ｙ（θ）が得られた。（Ａ）は樹脂２ｂの多孔質透明板状ガラス３の孔３ａへの浸透が比較的小さい場合を示し、θ＝−８０°〜８０°のときの色度差は、
ΔＣ_Ｘ（θ）＝０．１ （３）
ΔＣ_Ｙ（θ）＝０．０８ （４）
と図１４の（Ｃ）の発光装置の場合の式（１）、（２）に比較して非常に小さくなり、指向特性が良く、色度の角度依存性は小さくなることが分る。また、（Ｂ）は樹脂２ｂの多孔質透明板状ガラス３の孔３ａへの浸透が中程度の場合を示し、θ＝−８０°〜８０°のときの色度差は、
ΔＣ_Ｘ（θ）＝０．１４ （５）
ΔＣ_Ｙ（θ）＝０．１ （６）
と図１４の（Ｃ）の発光装置の場合の式（１）、（２）に比較して非常に小さくなり、指向特性が良く、色度の角度依存性は小さくなることが分る。さらに、（Ｃ）は樹脂２ｂの多孔質透明板状ガラス３の孔３ａへの浸透が比較的大きい場合を示し、θ＝−８０°〜８０°のときの色度差は、
ΔＣ_Ｘ（θ）＝０．０８ （７）
ΔＣ_Ｙ（θ）＝０．０６ （８）
と図１４の（Ｃ）の発光装置の場合の式（１）、（２）に比較して非常に小さくなり、指向特性が良く、色度の角度依存性は小さくなることが分る。このように、図１の（Ｃ）の発光装置においては、未硬化樹脂２ｂが多孔質透明板状ガラス３の孔３ａに浸透した分、波長変換層２の厚さは小さくなるので、波長変換層２の黄色蛍光体粒子２ａによる光散乱効果が小さくなり、この結果、色度の角度依存性を小さくできる。また、図１３の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、樹脂２ｂの多孔質透明板状ガラス３の孔３ａへの浸透が増大すればする程多孔質透明板状ガラス３内に空気層がなくなるので、光散乱効果が抑制されて指向特性が良くなり、色度の角度依存性はさらに小さくなる。

尚、図３の（Ｄ）、図４の（Ｃ）、図６の（Ｃ）、図８の（Ｃ）、図９の（Ｃ）の発光装置も、図１３の色度差と同様の色度差特性を示した。

本発明は、車両用灯具、投光機、屋内照明、野外照明、プロジェクタ用光源などに利用できる。

１：発光素子
２：波長変換層
２ａ：黄色蛍光体粒子
２ａ’：赤色蛍光体粒子
２ａ”：緑色蛍光体粒子
２ｂ：樹脂
３、３’：多孔質透明板状ガラス
３”：非多孔質透明板状ガラス
４：複合体ガラス
５：ボンディングワイヤ
１１：基板
１２：透明樹脂層
１３：反射樹脂層
１０１：発光素子
１０２：波長変換層
１０２ａ：黄色蛍光体粒子
１０２ｂ：スペーサ
１０２ｃ：樹脂
１０３：透明板状ガラス

Claims (12)

1. 発光素子と、
   前記発光素子上に設けられ、蛍光体粒子を混練した樹脂よりなる波長変換層と、
   前記波長変換層上に設けられ、前記蛍光体粒子の粒径より小さい孔径の孔を有する多孔質透明板状ガラスと
   を具備し、前記波長変換層の樹脂の一部は前記多孔質透明板状ガラスに浸透している発光装置。
2. 発光素子と、
   前記発光素子上に設けられ、第１の粒径を有する第１の蛍光体粒子及び前記第１の粒径より小さい第２の粒径を有する第２の蛍光体粒子を混練した樹脂よりなる波長変換層と、
   前記波長変換層上に設けられ、前記第１の粒径より小さくかつ前記第２の粒径より大きい孔径の孔を有する多孔質透明板状ガラスと
   を具備し、前記波長変換層の樹脂の一部及び前記第２の蛍光体粒子の一部は前記多孔質透明板状ガラスに浸透している発光装置。
3. 前記第１の蛍光体粒子のバンドギャップは前記第２の蛍光体粒子のバンドギャップより小さい請求項２に記載の発光装置。
4. さらに、
   前記発光素子を実装するための凹部を囲む枠を有する基板と、
   前記多孔質透明板状ガラスの上面に設けられた透明樹脂層と、
   前記発光素子、前記波長変換層及び前記多孔質透明板状ガラスの外側の前記基板の枠内に設けられた反射樹脂層と
   を具備する請求項１、２又は３に記載の発光装置。
5. さらに、前記多孔質透明板状ガラス上に貼り付けられた非多孔質透明板状ガラスを具備し、前記多孔質透明板状ガラス及び前記非多孔質透明板状ガラスによりなる複合体ガラスを構成する請求項１に記載の発光装置。
6. さらに、
   前記発光素子を実装するための凹部を囲む枠を有する基板と、
   前記発光素子、前記波長変換層及び前記多孔質透明板状ガラスの外側の前記基板の枠内に設けられた反射樹脂層と
   を具備する請求項５に記載の発光装置。
7. 発光素子上に蛍光体粒子を混練した未硬化樹脂よりなる波長変換層を塗布する波長変換層塗布工程と、
   前記波長変換層上に前記蛍光体粒子の粒径より小さい孔径の孔を有する多孔質透明板状ガラスを荷重をかけて押圧して搭載し、前記未硬化樹脂の一部を該多孔質透明板状ガラスに浸透させる多孔質透明板状ガラス搭載工程と、
   前記多孔質透明板状ガラス搭載工程後に、前記未硬化樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と
   を具備する発光装置の製造方法。
8. 発光素子上に第１の粒径を有する第１の蛍光体粒子及び前記第１の粒径より小さい第２の粒径を有する第２の蛍光体粒子を混練した未硬化樹脂よりなる波長変換層を塗布する波長変換層塗布工程と、
   前記波長変換層上に前記第１の粒径より小さくかつ第２の粒径より大きい孔径の孔を有する多孔質透明板状ガラスを荷重をかけて押圧して搭載し、前記未硬化樹脂の一部及び前記第２の蛍光体粒子の一部を該多孔質透明板状ガラスに浸透させる多孔質透明板状ガラス搭載工程と、
   前記多孔質透明板状ガラス搭載工程後に、前記未硬化樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と
   を具備する発光装置の製造方法。
9. 前記第１の蛍光体粒子のバンドギャップは前記第２の蛍光体粒子のバンドギャップより小さい請求項８に記載の発光装置の製造方法。
10. さらに、
    凹部を囲む枠を有する基板に、前記発光素子を実装するための実装工程と、
    前記多孔質透明板状ガラスの上面に透明樹脂層を塗布硬化させるための透明樹脂層塗布硬化工程と、
    前記発光素子、前記波長変換層及び前記多孔質透明板状ガラスの外側の前記基板の枠内に反射樹脂層を塗布硬化させるための反射樹脂層塗布硬化工程と
    を具備する請求項７、８又は９に記載の発光装置の製造方法。
11. 前記多孔質透明板状ガラス搭載工程の代りに、前記多孔質透明板状ガラス及び該多孔質透明板状ガラス上に貼り付けられた非多孔質透明板状ガラスによりなる複合体ガラスを搭載する複合体ガラス搭載工程を具備する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
12. さらに、
    凹部を囲む枠を有する基板に前記発光素子を実装するための実装工程と、
    前記発光素子、前記波長変換層及び前記多孔質透明板状ガラスの外側の前記基板の枠内に反射樹脂層を塗布硬化させるための反射樹脂層塗布硬化工程と
    を具備する請求項１１に記載の発光装置の製造方法。
    

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