JP2018018994A - 発光装置及び表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 色ずれの少ない小型の発光装置を提供する。
【解決手段】 平面視において五角形以上八角形以下の形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ第１発光素子１０と、五角形以上八角形以下の形状を成し、４９５ｎｍ〜５７３ｎｍに発光ピーク波長を持つ第２発光素子２０と、五角形以上八角形以下の形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ第３発光素子３０と、第３発光素子３０の平面に設けられる第３蛍光体３１と、第３発光素子３０の側面及び第３蛍光体３１の側面に設けられる第３膜３２と、第１発光素子１０の上方に配置される少なくとも第１レンズ部４１を持つ第１レンズ４０と、第２発光素子２０の上方に配置される少なくとも第２レンズ部５１を持つ第２レンズ５０と、第３発光素子３０の上方に配置される少なくとも第３レンズ部６１を持つ第３レンズ６０と、を有する発光装置１００に関する。
【選択図】 図１

Description

本開示は、発光装置及び表示装置に関する。
特許文献１には、六角柱をなし且つ平面で見て蜂の巣状をなす一導電型半導体層、及び反対導電型半導体層を持つ光半導体装置が記載されており、一導電型半導体層、及び反対導電型半導体層はｐ型ＧａＡｌＡｓ層とｎ型ＧａＡｌＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓＰ層とｎ型ＧａＡｓＰ層、ｐ型ＧａＰ層とｎ型ＧａＰ層、ｐ型ＺｎＳｅ層とｎ型ＺｎＳｅ層が記載されている。
特許文献２には、青色発光の第１のＬＥＤと、赤色発光の第２のＬＥＤと、青色光から波長変換し緑色光を発する蛍光フィルタと、を有する白色光を発する光源が記載されている。
特許文献３には、青色発光素子と、青色発光素子により５００ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲で蛍光スペクトルを有する緑色蛍光体と、赤色発光素子と、を有するＬＥＤデバイスが記載されている。また、青色発光素子と、青色発光素子により５００ｎｍ〜５８０ｎｍの範囲で蛍光スペクトルを有する緑色蛍光体と、青色発光素子により６００ｎｍ〜６７０ｎｍの範囲で蛍光スペクトルを有する赤色蛍光体と、を有するＬＥＤデバイスが記載されている。
特許文献４には、同一のサファイア基板上にＧａＮ青色ＬＥＤ、ＧａＮ緑色ＬＥＤを構成し、青色ＬＥＤのうち一つの青色ＬＥＤ上に青色ＬＥＤが発した青色光によって励起され赤色光を発する蛍光体と、赤色光を透過する帯域フィルタまたはローパスフィルタを備えたＬＥＤアレーが記載されている。このＬＥＤアレーは従来単色ＬＥＤを組み合わせてフルカラーの表示装置としても、１つの画素を赤、緑、青の３つのＬＥＤで構成するため、小型のフルカラーの表示装置を構成することが困難であることから、同一のサファイア基板上に青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを配置したものである。
特許文献５には、半導体層列と、第１の変換部材と、第２の変換部材とを備えたオプトエレクトロニクス半導体チップが記載されている。半導体層列は５００ｎｍよりも短いピーク波長を有する一次ビームを生成する活性層を有しており、第１の変換部材は第１の二次ビームを生成する。半導体層列は電気的に相互に独立して駆動制御可能である。水平方向に隣接して配置されている複数のセグメントに分けられている。第１の変換部材、第２の変換部材は、セグメントの放射主要面上に取り付けられており、第１の二次ビームは有色光であり、第２の二次ビームは白色光である。
特開平０８−１１６０９３号公報 特開２０００−２７５６３６号公報 特開２００４−３２７４９２号公報 特開２００２−２１７４５４号公報 特表２０１５−５１２５５９号公報
しかしながら、特許文献１乃至５の発光装置にあっては、小型の表示装置を構成するのに改良の余地がある。
本実施形態は、色ずれの少ない小型の発光装置及び表示装置を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態に係る発光装置は、平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ第１発光素子と、平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４９５ｎｍ〜５７３ｎｍに発光ピーク波長を持つ第２発光素子と、平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ第３発光素子と、前記第３発光素子の平面に設けられる第３蛍光体と、前記第３発光素子の側面及び前記第３蛍光体の側面に設けられる第３膜と、前記第１発光素子の上方に配置される少なくとも第１レンズ部を持つ第１レンズと、前記第２発光素子の上方に配置される少なくとも第２レンズ部を持つ第２レンズと、前記第３発光素子の上方に配置される少なくとも第３レンズ部を持つ第３レンズと、を有する。
本発明の実施の形態に係る表示装置は、前記発光装置が複数用いられる。
本発明の実施の形態に係る発光装置は、色ずれの少ない小型の発光装置及び表示装置を提供することができる。
第１の実施の形態に係る発光装置を複数配置した概略平面図である。 第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略斜視図である。 第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略側面図である。 第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略底面図である。 第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略平面図である。 参考例に係る発光装置の一部を示す概略平面図である。 第２の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略斜視図である。 第３の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略平面図である。 第４の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略平面図である。 第５の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略側面図である。 第６の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略平面図である。 第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。 第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略平面図である。 第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。 第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。 第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。 第７の実施の形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。 第７の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。 第７の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第７の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。 第７の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。 第７の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。 第７の実施の形態に係る発光装置を複数用いた表示装置を示す概略断面図である。 第８の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。 第９の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。 第９の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。 第９の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す。 第９の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す。 第９の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す。 第９の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す。 第９の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す。 第９の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す。 第９の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す。
以下、実施の形態に係る発光装置及びその製造方法を説明する。だたし、本発明は、この実施の形態及び実施例に限定されない。
以下、本実施の形態に係る発光装置及びその製造方法について説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、実施の形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、例えば平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
また、実施の形態に係る発光装置及びその製造方法において、「上」、「下」、「左」及び「右」などは、状況に応じて入れ替わるものである。本明細書において、「上」、「下」などは、説明のために参照する図面において構成要素間の相対的な位置を示すものであって、特に断らない限り絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
また、Ｘ軸と、Ｘ軸と直交するＹ軸と、Ｘ軸とＹ軸との平面に対し直交するＺ軸と、を用いて説明する場合もある。平面視とは、Ｘ軸とＹ軸との平面に発光装置を載置したときを基準としている。Ｘ軸とＹ軸との平面に発光装置を載置したとき、上方向とはＺ軸方向を意味する。
また、特に断らない限り、光反射部材や蛍光体などの粒子の平均粒径の値は、空気透過法又はFisher Sub-Sieve Sizersによるものとする。
さらに、本明細書において、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、特に断らない限り、日本工業規格ＪＩＳＺ８１１０に従うものとする。具体的には、単色光の波長範囲が、３８０ｎｍ〜４５５ｎｍは青紫色、４５５ｎｍ〜４８５ｎｍは青色、４８５ｎｍ〜４９５ｎｍは青緑色、４９５ｎｍ〜５４８ｎｍは緑色、５４８ｎｍ〜５７３ｎｍは黄緑色、５７３ｎｍ〜５８４ｎｍは黄色、５８４ｎｍ〜６１０ｎｍは黄赤色、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍは赤色である。
＜第１の実施の形態＞
以下、第１の実施の形態に係る発光装置について図面を用いて説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置を複数配置した概略平面図である。図２は、第１の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断されている。図３は、第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略斜視図であり、主に第３レンズを示す。図４は、第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略側面図であり、主に第３レンズを示す。図５は、第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略断面図であり、主に第３レンズを示す。図６は、第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略底面図であり、主に第３発光素子を示す。図７は、第１の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略平面図であり、主に第１発光素子を示す。図８は、参考例に係る発光装置の一部を示す概略平面図である。
＜発光装置＞
発光装置１００は、第１発光素子１０、第２発光素子２０、第３発光素子３０を少なくとも有する。第１発光素子１０は、平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ。第２発光素子２０は、平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４９５ｎｍ〜５７３ｎｍに発光ピーク波長を持つ。第３発光素子３０は、平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ。ここで第１発光素子１０、第２発光素子２０、第３発光素子３０のいずれも六角形の形状を用いて説明する。第３発光素子３０の平面に第３蛍光体３１を設ける。第３発光素子３０の側面及び第３蛍光体３１の側面に第３膜３２を設ける。第１発光素子１０の上方に少なくとも第１レンズ部４１を持つ第１レンズ４０を配置する。第２発光素子２０の上方に少なくとも第２レンズ部５１を持つ第２レンズ５０を配置する。第３発光素子３０の上方に少なくとも第３レンズ部６１を持つ第３レンズ６０を配置する。これにより色ずれの少ない小型の発光装置１００を提供することができる。特に、温度特性の良好な半導体層を持つ第１発光素子１０乃至第３発光素子３０を使用することにより色ずれの少ない発光装置１００を提供することができる。
つまり、参考例に示すように平面視において正方形の発光素子とレンズを用いる場合、レンズの直径は、最低でも正方形の対角線の長さが必要となる。それに対し、参考例の正方形の発光素子と同面積の正六角形の発光素子を用いる場合、正六角形の対角線の長さは、正方形の対角線の長さよりも短くなる。これによりレンズの直径を短くすることでき、ひいては発光装置の小型化を図ることができる。
また、参考例の正方形の発光素子では、発光素子の中心から角部までの距離と、発光素子の中心から一辺までの最短距離と、の差が大きいのに対し、正六角形の発光素子では、発光素子の中心から角部までの距離と、発光素子の中心から一辺までの最短距離と、の差が小さい。このように発光素子の中心から角部までの距離と、発光素子の中心から一辺までの最短距離と、の差を小さくすることで、発光部分と非発光部分との差を小さくすることができる。特に平面視において円形のレンズを用いる場合に発光部分と非発光部分との差を小さくすることができる。
第１レンズ４０は、第１レンズ部４１と繋がり、第１発光素子１０の少なくとも側面を覆う第１固定部４２を設けることが 。これにより第１発光素子１０を外部からの埃や水分等から保護することができ、取り扱いやすくすることができる。また、第１発光素子１０の側面から出射された光を第１レンズ部４１に効率的に導くことができる。同様に、第２レンズ５０は、第２レンズ部５１と繋がり、第２発光素子２０の少なくとも側面を覆う第２固定部５２を設けることが好ましい。第３レンズ６０は、第３レンズ部６１と繋がり、第３発光素子３０の側面に設けた第３膜３２の少なくとも側面を覆う第３固定部６２を設けることが好ましい。このように第１固定部４２、第２固定部５２、第３固定部６２を隣り合うように配置することで発光装置を高密度に配置することができる。
平面視において、第１固定部４２は第１発光素子１０と相似形を成すことが好ましい。例えば、第１発光素子１０が正六角形であり、第１固定部４２も正六角形である。このように相似形とすることで第１レンズ部４１や第１レンズ４０を小型にすることができる。また第１発光素子１０からの光を第１レンズ部４１に入光しやすくすることができる。また、第１発光素子１０の側面のうちの一面と第１固定部４２の側面の一面との距離を一定に保つことができ、第１固定部４２の部分劣化を抑制することができる。同様に、第２固定部５２は第２発光素子２０と相似形を成すことが好ましく、第３固定部６２は第３発光素子３０と相似形を成すことが好ましい。
平面視において第１レンズ部４１の直径と、第１固定部４２の対辺との距離が略同一であることが好ましい。このようにすることで第１固定部４２を小型化することができる。また平面視における第１レンズ部４１からはみ出す第１固定部４２の面積を低減し、第１発光素子１０からの光を効率良く第１レンズ部４１に入光することができる。
平面視において、第１発光素子１０と第２発光素子２０と第３発光素子３０とは、略三角形に配置されることが好ましい。このように配置することでディスプレイ等の表示装置にこの発光装置を用いる際に光の混合を効率よく行うことができる。ここでは第１発光素子１０の中心、第２発光素子２０の中心、第３発光素子３０の中心が略三角形とすることが好ましい。
平面視において、第１発光素子１０と第２発光素子２０と第３発光素子３０とは、略正三角形に配置されることが特に好ましい。このように配置することでディスプレイ等の表示装置にこの発光装置を用いる際に光の混合を効率よく行うことができる。また複数の発光装置を用いる場合、隣り合う発光装置との関係においても略正三角形を維持することができ、より均一な表示装置を実現することができる。ここでは第１発光素子１０の中心、第２発光素子２０の中心、第３発光素子３０の中心が略正三角形とすることが好ましい。また、同様に第１レンズ４０、第２レンズ５０、第３レンズ６０が略正三角形に配置されることが好ましい。特に、第１レンズ部４１の頂点、第２レンズ部５１の頂点、第３レンズ部６１の頂点が略正三角形に配置されることが好ましい。表示装置においてはレンズを介して視認するため、各レンズの焦点が一定間隔となっていることが好ましいからである。ここで略正三角形とは第１発光素子１０の中心、第２発光素子２０の中心、第３発光素子３０の中心を結ぶ角度が全て６０度である場合だけでなく、５０度〜７０度くらいのものも含まれる。
平面視において、第１発光素子１０、第２発光素子２０及び第３発光素子３０は、いずれも略正六角形であることが好ましい。このような形態を採ることでレンズ部を小型にすることができ、高密度の表示装置を実現することができる。第１発光素子１０と第２発光素子２０と第３発光素子３０とを略正三角形に配置することができる。
第１発光素子１０の一辺と第２発光素子２０の一辺とは略平行であり、第２発光素子２０の一辺と第３発光素子３０の一辺とは略平行であり、第３発光素子３０の一辺と第１発光素子１０の一辺とは略平行であることが好ましい。これにより高密度に発光装置を実装することができる。特に隣り合う発光素子の一辺どうしが略平行となることで接触させることができ、隣の発光素子からの熱を伝え、放熱することができる。ここで第１発光素子１０の一辺と第２発光素子２０の一辺とが平行としているが、全ての辺が平行であるという意味ではなく、五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成す第１発光素子１０のいずれか一辺が、五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成す第２発光素子２０のいずれか一辺と平行という意味である。特に第１発光素子１０と第２発光素子２０とが向かい合う辺同士が平行であることが好ましい。ここで略平行とは、平行からの傾斜角が１０度以内である場合を含むものとする。
第１レンズ部４１、第２レンズ部５１及び第３レンズ部６１は、いずれも略半球状の部分を有することが好ましい。これにより第１発光素子１０、第２発光素子２０、第３発光素子３０からのそれぞれの光を集光することができる。ここで第１レンズ部４１等は発光素子からの光を集光するレンズ機能を有すればよく、厳密に半球である場合に限られず、所定の配光角を持つように中心からの距離を変えたものも含まれる。また、第１レンズ部４１等は半球のように円弧を描いているものだけでなく平面を複数有する形状のものも含まれる。
平面視において、第１発光素子１０は略六角柱であり、第１固定部４２は略六角柱であり、第１レンズ部４１は略半球状であり、第１発光素子１０の略六角形と、第１固定部４２の略六角形とが同じ向きに配置されていることが好ましい。同じ向きとは、第１発光素子１０の中心から角部に向かう直線上に第１固定部４２の角部が存在することをいう。第１発光素子１０は上面や下面の六角形の対角線の長さに比べて高さが小さい扁平状の六角柱も含まれる。これにより第１発光素子１０の側面のうちの一面と第１固定部４２の側面の一面との距離を一定に保つことができ、第１固定部４２の部分劣化を抑制することができる。同様に、第２発光素子２０は六角柱であり、第２固定部５２は六角柱であり、第２レンズ部５１は略半球状であり、平面視において第２発光素子２０の六角形と、第２レンズ５０の六角形とが同じ向きに配置されていることが好ましい。また、第３発光素子３０は六角柱であり、第３固定部６２は六角柱であり、第３レンズ部６１は略半球状であり、平面視において第３発光素子３０の六角形と、第３レンズ６０の六角形とが同じ向きに配置されていることが好ましい。
第３発光素子３０の高さを第１発光素子１０と同じ高さとすることができる。これにより第１発光素子１０と第３発光素子３０とを同じ部材を使用することができるからである。一方、第３発光素子３０の高さは第１発光素子１０の高さよりも低くすることができる。第３発光素子３０の上面に第３蛍光体３１を配置することで、第３蛍光体３１の上面と第１発光素子１０の上面とを同じ高さとすることもできる。
第３蛍光体３１の上面は、第１発光素子１０の上面及び第２発光素子２０の上面と同じ若しくは高い位置にあることが好ましい。このように配置することで、第１発光素子１０、第２発光素子２０からの光が第３蛍光体３１に照射されるのを抑制し、疑似点灯を抑制することができる。つまり第３発光素子３０を消灯しているにも関わらず、第１発光素子１０からの光により第３蛍光体３１が発光されるのを抑制することができる。ディスプレイ等の表示装置において、予期しない第３蛍光体３１からの発光を抑制することができる。
第３蛍光体３１は、第３発光素子３０からの光を吸収し、５８４ｎｍ〜７８０ｎｍに発光ピーク波長を持つ光を放出することが好ましい。第３蛍光体３１は、６１０ｎｍ〜６８０ｎｍに発光ピーク波長を持つ光を放出することがより好ましく、６１０ｎｍ〜６６０ｎｍに発光ピーク波長を持つ光を放出することが特に好ましい。これにより鮮やかな発光色を実現することができる。
第１発光素子１０、第２発光素子２０及び第３発光素子３０は、いずれも同じ材料系であることが好ましく、特に、第１発光素子１０、第２発光素子２０及び第３発光素子３０は、いずれも窒化物半導体層を有することが好ましい。これにより発光素子はいずれも同じような温度特性を有するため、周囲温度の変化に伴う色ずれを小さくすることができる。例えば赤色を発光する発光素子としてＡｌＧａＡｓやＡｌＩｎＧａＰの組成を持つ半導体を用いた場合、周囲温度の変化により赤色の発光素子の発光色は大きく変化する。それに対し第３発光素子３０として窒化物半導体層を持つものを用い、第３発光素子３０により励起され赤色に発光する第３蛍光体３１を用いた場合、赤色の色ずれは大幅に低減することができる。
例えば、青色を発光する窒化物半導体層を持つ第１発光素子１０と、緑色を発光する窒化物半導体層を持つ第２発光素子２０と、青色を発光する窒化物半導体層を持つ第３発光素子３０と、第３発光素子３０により励起される赤色発光の第３蛍光体３１と、を用いることにより光の三原色を実現することができる。ただし、第３発光素子３０から出射される光の大部分は第３蛍光体３１に照射され、第３発光素子３０からの光の大部分が外部に漏れてこないことが必要である。第３発光素子３０の側面及び第３蛍光体３１の側面に第３膜３２を設けるため第１発光素子１０、第２発光素子２０からの光が第３蛍光体３１に直接照射されることはなく、第３蛍光体３１の疑似点灯を防止することができる。そして、第１発光素子１０、第２発光素子２０、第３蛍光体３１からの青色光、緑色光、赤色光がそれぞれ第１レンズ４０、第２レンズ５０、第３レンズ６０から放出され、種々の発光色を実現することができる。
ここで第３膜３２は、第３発光素子３０からの光を吸収若しくは反射するものであることが好ましい。例えば第３膜３２はカーボンなどの黒色顔料の粒子を含む膜を形成してもよい。これにより発光装置１００を視認した際にコントラストを高くすることができる。また、第３発光素子３０と隣り合う第１発光素子１０や第２発光素子２０から第３膜３２に照射される光を吸収することで配向を制御しやすくすることができる。
一方、第３膜３２は酸化チタンなどの白色顔料の粒子を含む膜を形成してもよい。これにより第３膜３２に吸収される光の量を低減し、発光装置１００からの光取り出し効率を高めることができる。
以下、各構成部材について詳述する。ただし、第１発光素子１０、第２発光素子２０、第３発光素子３０を説明するに辺り、共通することを説明する場合は、「発光素子等」と略記することがある。また、第１レンズ４０、第２レンズ５０、第３レンズ６０についても「レンズ等」と略記することがある。
＜第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子＞
発光素子等は、ＬＥＤ、ＬＤなどの半導体発光素子を好適に用いることができる。発光素子等は基板、半導体積層体、ｎ側電極及びｐ側電極等を備えている。発光素子等は、基板上に、ＬＥＤ構造を有する半導体積層体を備える。発光素子等は、同一面側に極性の異なる電極を持つタイプだけでなく、異なる面に極性の異なる電極を持つタイプも使用することができる。
発光素子等は、液相成長法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法により基板上にＳｉＣ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を積層して形成したものが好適に用いられる。半導体材料としては、混晶度の選択により、所定の発光波長を種々選択することができるため、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）で表される窒化ガリウム系の半導体をより好適に用いることができる。
発光素子等は、平面視で五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を用いることができるが六角形が好ましい。発光素子等は全ての内角が１８０°未満である。
第１発光素子は、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つが、４４５ｎｍ〜４７０ｎｍに発光ピーク波長を持つものが好ましい。これにより表示装置にしたときに高い発光輝度を実現でき、また、広い色再現範囲を実現することができる。
第２発光素子は、４９５ｎｍ〜５７３ｎｍに発光ピーク波長を持つが、５２０ｎｍ〜５６０ｎｍに発光ピーク波長を持つものが好ましい。これにより表示装置にしたときに高い発光輝度を実現でき、また、広い色再現範囲を実現することができる。
第３発光素子は、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つが、４５０ｎｍ〜４７０ｎｍに発光ピーク波長を持つものが好ましい。これにより表示装置にしたときに高い発光輝度を実現でき、また、広い色再現範囲を実現することができる。第３発光素子は第１発光素子と同一波長であってもよいが、異なる波長であってもよい。例えば、第３蛍光体の励起スペクトルからより吸収されやすい波長を確認し、その波長に応じた第３発光素子を用いることができる。
＜第３蛍光体＞
第３蛍光体は第３発光素子からの光を吸収し異なる波長の光を発するものである。４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ主に青色光を発する第３発光素子３０からの光を第３蛍光体は吸収し、５８４ｎｍ〜７８０ｎｍに発光ピーク波長を持つ光を放出する。第３蛍光体は単体である必要はなく、複数の蛍光体を組み合わせることもできる。
第３蛍光体は、第３発光素子の平面に設けられる。この固定は結着剤や接着剤を用いて固定することができるが、第３蛍光体を固めたものを用いても良い。特に第３蛍光体を高濃度に配置することが好ましい。第３蛍光体は、第３発光素子の平面全面に配置されることが好ましいが、第３発光素子の平面の一部にのみ配置することもできる。例えば、平面視における第３レンズ部の形状に合わせて相似形にすることもできる。例えば、平面視における第３レンズ部の形状が円であれば、第３蛍光体も円にすることができる。このように第３蛍光体の形状を第３レンズ部の形状に合わせることで、焦点を合わせやすくすることができる。ただし、第３発光素子の平面の一部にのみ第３蛍光体を配置する場合、第３発光素子の平面の残部に反射膜や遮光膜を配置することが好ましい。反射膜や遮光膜を設けることにより、第３発光素子からの平面方向への漏れ光を低減することができる。
また、第３蛍光体は接着剤等に分散し、第３発光素子上に配置することもできる。このとき第３蛍光体が接着剤中に分散されていてもよいが、第３蛍光体が第３発光素子側に沈降していてもよい。第３蛍光体を第３発光素子側に沈降させることで第３蛍光体を高密度に配置することもできる。また第３蛍光体からの発熱を、第３発光素子を介して実装基板側に放熱することもできる。
第３蛍光体の集合体の形状は、第３発光素子の形状に合わせた五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状が好ましいが、円、楕円とすることもできる。また、第３蛍光体を予め焼結若しくは固めたものを用いる場合は第３発光素子の大きさよりも大きいものを用いることもできる。
第３蛍光体の粒径は、１０ｎｍ以上５０μｍ以下が好ましく、光学特性と発光装置を製造するときの作業性を考慮すると、１μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。ほぼ同じ大きさの粒子を用いることで製品毎の色バラツキを低減することができる。また、大粒子と小粒子を混合して第３蛍光体の粒子間の隙間を少なくするようにすることでより高密度に配置することもできる。高密度に第３蛍光体を配置することで第３発光素子からの光の漏れを低減することができるからである。
第３蛍光体の厚みは特に限定されないが、第３発光素子からの光の大部分が透過しない程度の厚みが好ましい。第３発光素子上に第３蛍光体を高密度に配置することで、第３蛍光体の厚みを薄くすることができる。第３蛍光体の厚みは１〜５００μｍ程度が好ましく、５μｍ〜３００μｍ程度が特に好ましい。
第３蛍光体に１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のナノ粒子を用いる場合は、第３発光素子からの光を反射する膜厚とすることが好ましく、多層構造としてもよい。これにより第３発光素子からの光が第３蛍光体の層から透過するのを低減することができるからである。
ここでは、第３発光素子の厚みを薄くしている。第３発光素子上に第３蛍光体を配置した高さと、第１発光素子との高さとをほぼ同一とすることができる。
第３の蛍光体に、量子ドットを用いる場合は、第３の蛍光体の厚みを薄くすることができる。隣接する第１発光素子や第２発光素子への漏れ光を更に抑えることができる。
第３蛍光体としては、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２（Ａｌ，Ｓｉ）１０（Ｏ，Ｎ）１４：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ、Ｋ２（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｇｅ）Ｆ６：Ｍｎで表される蛍光体、あるいはこれらの元素の一部置換した蛍光体を１種類以上使用することができる。括弧内はいずれかの元素を含んでいることを示す。量子ドットは、粒径１ｎｍ〜２０ｎｍのＩｎＰ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＺｎＣｄＴｅ。ＰｄＳを使用することができる。
なお、第３蛍光体は、シリカや酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、ガラスなどの反射材や光拡散材と第３発光素子上に配置してもよい。
＜第３膜＞
第３膜は、第３発光素子や第３蛍光体から出射された光を反射若しくは吸収するようなものが好ましい。
例えば、第３発光素子からの光を反射する第３膜を用いることにより、第３発光素子の側面からの光を平面方向に出射することができ、光取り出し効率を高めることができる。
一方、第３発光素子からの光を吸収する第３膜を用いることにより、第３発光素子から出射される側面からの光を吸収することができ、疑似点灯を防止することができる。
第３膜は、第３発光素子の側面、及び、第３蛍光体の側面に設けられる。第３膜は光反射部材や光吸収部材を含有する部材を用いて固定することができるが、光反射部材や光吸収部材を固めたものを用いても良い。特に第３膜の光反射機能や光吸収機能を発揮するように配置することが好ましい。第３膜は、光反射機能や光吸収機能を低下させない程度に、第３発光素子の側面及び第３蛍光体の側面のほぼ全面に配置されることが好ましいが、第３発光素子の側面の一部や第３蛍光体の側面の一部に配置してもよい。第３発光素子の上面に第３蛍光体を配置しているため、第１発光素子や第２発光素子からの光が第３蛍光体に直接照射されないためである。第１発光素子や第３発光素子からの光が第３蛍光体に照射されると疑似点灯が生じてしまうからである。そのため、第３発光素子の第３蛍光体側の側面と、第３蛍光体の側面に、第３膜を形成してもよい。
第３膜は、第３蛍光体の側面だけでなく、第３蛍光体の上面の一部や第３発光素子の底面の一部にも配置してよい。
第３膜は、粒子状の光反射部材や光吸収部材を樹脂中に分散させたものを使用することができる。
第３膜は、多層反射膜を用いることもできる。多層膜反射には、酸化アルミニウム、シリカ、酸化チタンなどの無機材料、有機材料を用いることができる。
第３膜の厚みは特に限定されないが、第１発光素子や第２発光素子からの光の大部分が透過しない程度の厚みが好ましい。第３膜の厚みは０．１〜３００μｍ程度が好ましく、１μｍ〜１００μｍ程度が特に好ましい。
第３膜は熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などの樹脂やガラスやセラミックスなどの無機部材などを用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂では、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーンハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂などが挙げられる。また、熱可塑性樹脂では、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリエステル樹脂、液晶樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、芳香族ポリアミド樹脂又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂などが挙げられる。なかでも、耐熱性、耐光性の優れるＰＣＴ（ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）といったポリエステル樹脂、芳香族系ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンハイブリッド樹脂が好ましい。ガラスは、低融点ガラス、水ガラスが挙がられ、セラミックスは、酸化アルミニウム、シリカ、水硬性セメントなどが挙げられる。
第３膜は樹脂や無機部材に白色顔料や黒色顔料などの有色顔料を含有しておくことが好ましい。第３膜を屈折率差のみで光反射機能を持たせることもできるが、有色顔料を用いることで、より光反射機能、光吸収機能を発揮し得ることができるからである。白色顔料としては酸化チタンやアルミナ、シリカ、石英、酸化錫、酸化亜鉛、一酸化錫、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム等の酸化物、窒化硼素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物、ＳｉＣ等の金属炭化物、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、ほう酸アルミニウム、チタン酸バリウム、リン酸カルシウム、珪酸カルシウム、クレー、石膏、硫酸バリウム、マイカ、ケイソウ土、白土、無機バルーン、タルク、蛍光物質、金属片等が挙げられる。シリカはヒュームシリカ、沈降性シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、超微粉無定形シリカ、無水珪酸等がある。黒色顔料としては、カーボンブラック等の炭素系黒色顔料や、鉄の酸化物や銅とクロムの複合酸化物、銅、クロム、亜鉛の複合酸化物等の酸化物系黒色顔料を用いることができる。
第３膜に用いる光反射部材として、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、珪酸カルシウム（ＣａＳｉＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの白色顔料の粒子を用いることができる。なかでも、ＴｉＯ２は、水分などに対して比較的安定でかつ高屈折率であり、また熱伝導性にも優れるため好ましい。
第３膜の材料は、第３レンズ、特に第３固定部の材料と同じでも良く、異なっていてもよい。第３膜の材料と第３固定部の材料とに屈折率差を設けることで、より光反射機能や光吸収機能を持たせることができるからである。
＜第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ＞
第１レンズは、第１発光素子の上方に配置される第１レンズ部と第１固定部とを有する。第１レンズは、第１発光素子からの光を透過させると共に、第１発光素子を水分や埃等から保護することもできる。特に第１レンズ部は、第１発光素子からの光の５０％以上を透過するものであればよく、７０％以上が好ましく、８０％以上透過するものが特に好ましい。第１固定部は第１レンズ部と同じ材料であり、一体として成形されていることが好ましいが、別々に成形されていてもよい。また第１固定部に光吸収部材や光反射部材を含有させてもよい。
第１レンズ部は略半球状であることが好ましい。また第１レンズ部は中空のドーム形状としてもよい。また、上面平坦な半球状や、上面の一部が凹んだ形態や、平面を組み合わせた多面体としてもよい。
略半球状の第１レンズ部を用いた場合、第１レンズ部の直径は第１発光素子の対角線と同じ又は長いことが好ましい。第１レンズ部の直径を第１発光素子の対角線とほぼ同じ長さとすることで、発光装置を複数並べた際に第１レンズ部を高密度に配置することができる。第１レンズ部の直径は第１発光素子の対角線に対して１．１倍〜３．０倍であることが好ましく、１．２倍〜２．０倍であることが特に好ましい。
第１レンズ部の高さは特に限定されないが、第１発光素子の対角線に対して０．５倍〜３．０倍であることが好ましい。第１レンズ部は視認者との距離を考慮して適宜設計される。
第１レンズ部は、略半球状のほか、フレネルレンズを使用することもできる。半球状より、レンズ部の厚みを薄くすることができる。
第１固定部は第１発光素子と相似形であることが好ましい。つまり第１発光素子が六角形であるときは、第１固定部も六角形とすることが好ましい。第１発光素子と第１固定部の表面との距離を一定にすることができるからである。また、第１固定部は第１発光素子と同じ向きに配置することが好ましい。平面視において第１固定部の向かい合う辺の距離は第１レンズ部の直径と同じ又は長いことが好ましい。第１固定部の向かい合う辺の距離を第１レンズ部の直径と同じにすることで、発光装置を複数並べた際に第１レンズ部を高密度に配置することができる。第１固定部の向かい合う辺の距離は第１発光素子の向かい合う辺の距離に対して１．１倍〜３．０倍であることが好ましく、１．２倍〜２．０倍であることが特に好ましい。平面視において第１固定部を第１レンズ部よりも大きくすることで第１固定部上に遮光膜を設け、第１発光素子からの上方への光透過を抑制することができるからである。また、第１発光素子の抜脱を防止することができる。第１固定部の高さは第１発光素子の高さと同じ又は長いことが好ましい。第１固定部の高さを第１発光素子の高さと同じにすることで発光装置の小型化を図ることができる。第１固定部の底面から第１発光素子、特に第１発光素子の電極が露出していることが好ましい。
第１レンズ部の内面で反射された光が隣り合う第３蛍光体に照射されないよう、第３固定部の高さを低くすることが好ましい。第３固定部の高さを低くすることで第１発光素子からの光が第３蛍光体に照射されないようにすることができる。例えば、第３固定部の上端の位置は、第３蛍光体の上面とほぼ同じ位置にしてもよい。
第１レンズは熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などの樹脂やガラスやセラミックスなどの無機部材などを用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂では、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーンハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂などが挙げられる。また、熱可塑性樹脂では、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリエステル樹脂、液晶樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、芳香族ポリアミド樹脂又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂などが挙げられる。なかでも、耐熱性、耐光性の優れるＰＣＴ（ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）といったポリエステル樹脂、芳香族系ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、シリコーンハイブリッド樹脂が好ましい。
ガラスは、ＢＫ７、ほう珪酸ガラス、低融点ガラス、水ガラスが挙がられ、セラミックスは、酸化アルミニウム、石英、フッ化カルシウムなどが挙げられる。
第１レンズは所定の機能を持たすため、樹脂や無機部材に白色顔料や黒色顔料などの有色顔料を含有してもよい。有色顔料については第３膜で使用するものと同じ材料を使用することができる。第１レンズ部に青色顔料、第２レンズ部に緑色顔料、第３レンズ部に赤色顔料を少量含有しておくことが好ましい。これにより発光素子を点灯させずとも、発光色を確認することができるからである。
第１レンズは光反射部材や光吸収部材を含有してもよい。光反射部材としては第３膜で挙げたものを使用することができる。
以上、第１レンズ部、第１固定部について第１レンズを例にとって説明したが、断りのない限り第２レンズ、第３レンズもほぼ同様のものを使用することができる。
＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る発光装置について説明する。図９は、第２の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略斜視図であり、主に第３レンズを示す。第１の実施の形態に係る発光装置と同じ構成である場合は説明を省略することもある。
第３レンズ６０ａは第３レンズ部６１ａと第３固定部６２ａとを有する。第３レンズ部６１ａの直径は第３固定部６２ａの向かい合う辺の距離よりも小さい。第３レンズ部６１ａを小型にできる。また第３固定部６２ａを大きくすることで実装等の作業性を高めることができる。
第３レンズ６０ａを用いて説明するが、第１レンズ、第２レンズも同様の形態にすることができる。
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る発光装置について説明する。図１０は、第３の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略平面図であり、主に第１レンズを示す。第１の実施の形態に係る発光装置と同じ構成である場合は説明を省略する。
第１発光素子１０ａは平面視において五角形である。正方形の発光素子と比べて小型の第１レンズ４０ａを用いることができ、小型の発光装置を製造することができる。
第１発光素子１０ａを用いて説明するが、第２発光素子、第３発光素子も同様の形態にすることができる。
＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態に係る発光装置について説明する。図１１は、第４の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略平面図であり、主に第１レンズを示す。第１の実施の形態に係る発光装置と同じ構成である場合は説明を省略する。
第１発光素子１０ｂは平面視において八角形である。正方形の発光素子と比べて小型の第１レンズ４０ｂを用いることができ、小型の発光装置を製造することができる。また、第１発光素子１０ｂをより円形に近づけることができ、配向の制御が容易となる。つまり平面視において第１レンズ４０ｂの外形と第１発光素子１０ｂとの距離を均一にすることができ、非発光領域を小さくすることができる。
第１発光素子１０ｂを用いて説明するが、第２発光素子、第３発光素子も同様の形態にすることができる。
＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態に係る発光装置について説明する。図１２は、第５の実施の形態に係る発光装置の一部を示す概略側面図であり、主に第１レンズを示す。第１の実施の形態に係る発光装置と同じ構成である場合は説明を省略する。
第１発光素子１０ｃに第１レンズ４０ｃを配置する。第１発光素子１０ｃの側面は第１固定部により覆われておらず、第１発光素子１０ｃの上面に第１レンズ部が配置されている。第１レンズ４０ｃは第１発光素子１０ｃの上面に直接、若しくは、接着剤等を用いて固定することができる。第１固定部を用いていないため第１発光素子１０ｃからの熱を外部に効率良く逃がすことができる。また第１発光素子１０ｃの中心と第１レンズ４０ｃとの焦点とを容易に合わすことができ、光軸を一致し易くすることができる。
＜第６の実施の形態＞
第６の実施の形態に係る発光装置について説明する。図１３は、第６の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図である。第１の実施の形態に係る発光装置と同じ構成である場合は説明を省略することもある。
発光装置は、第１発光素子１０、第２発光素子２０、第３発光素子３０、第１レンズ４０、第２レンズ５０、第３レンズ６０を有する。第１発光素子１０、第２発光素子２０、第３発光素子３０は、平面視においていずれも六角形形状である。第１発光素子１０と第３発光素子３０とは同じ高さを有している。第３発光素子３０の平面には第３蛍光体３１が設けられる。これにより、第１発光素子１０の上面よりも第３蛍光体３１の上面の方が高くなっている。第３発光素子３０の側面及び第３蛍光体の側面に第３膜３２が設けられる。第３蛍光体の上面に反射膜７０が配置される。この反射膜７０は第３発光素子３０からの光を反射し、第３蛍光体からの光を透過する多層膜とすることができる。第１レンズ４０は第１レンズ部４１と第１固定部４２を有する。平面視において第１レンズ部４１は略円形状であり、第１レンズ部４１の直径は、第１固定部４２の向かい合う辺の距離よりも小さい。第２レンズ部５１、第３レンズ部６１も第１レンズ部４１と同様である。第１固定部４２と第２固定部５２と第３固定部６２はそれぞれ接触するように密に配置されている。このように第１固定部４２と第２固定部５２とを接触させることで、簡易に複数の発光装置を配置することができ、また、第１発光素子１０の中心、第２発光素子２０の中心、第３発光素子３０の中心を等間隔、かつ、略正三角形に配置することができる。第１レンズ部４１、第２レンズ部５１、第３レンズ部６１を覆わず、第１固定部４２、第２固定部５２、第３固定部６２の上面に遮光膜８０を形成することができる。複数の発光装置を均等に配置したディスプレイ等の表示装置において、太陽光などの外光が表示装置に照射された際、外光反射が生じる。遮光膜８０を設けることにより、この外光反射を抑制することができる。遮光膜８０はカーボンブラック等の黒色顔料を含有した防水用樹脂を用いることが好ましい。これにより第１固定部４２、第２固定部５２，第３固定部６３の隙間を充填することができる。
＜第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法＞
以下、第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法について図面を用いて説明する。図１４は、第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略平面図である。図１４は、第３蛍光体の集合体３４を示す概略平面図である。図１５は、第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。図１５は切断前の第３発光素子３５と第３蛍光体の集合体３４とを貼り合わせる工程を示す概略断面図であり、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿って切断されている。図１６は、第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略平面図である。図１６は、第３蛍光体の集合体を六角形に切断する工程を示す概略平面図である。図１７は、第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。図１７は、台座に第３蛍光体と第３発光素子を配置する工程を示す概略断面図である。図１８は、第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。図１８は、台座を金型に配置し、第３樹脂と第３蛍光体とを成形する工程を示す概略断面図である。図１９は、第６の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。図１９は、台座を第３発光素子から取り外す工程を示す概略断面図である。
まず、切断前の第３発光素子３５と、この切断前の第３発光素子３５上に設けられた第３蛍光体の集合体３４と、を準備する。切断前の第３発光素子３５は、サファイア等の基板に窒化物半導体層が設けられている。第３蛍光体は接着剤等に分散され、切断前の第３発光素子３５上に塗布されている。接着剤が硬化し第３蛍光体の集合体３４は切断前の第３発光素子３５上に形成される。第３蛍光体の集合体３４の膜厚や塗布量は第３蛍光体の種類や塗布状態により適宜変更することができる。
次に、第３蛍光体の集合体３４が設けられた切断前の第３発光素子３５は、平面視において六角形に切断される。この切断は折れ線状に切断加工することが可能なレーザダイシング法を用いることが好ましい。
レーザダイシング法は、基板の内部に集光されるようにレーザ光、好ましくは、フェムト秒のパルスレーザ光、を照射して、焦点の近傍の基板を変質させることで切断溝を形成する手法である。レーザ光を境界線に沿って基板に照射することで、基板の内部に折れ線状の切断溝を形成することができる。その後、基板に、例えばローラなど用いて応力を印加することで、境界線に沿って形成された切断溝を起点としてウエハを個片化することができる。
なお、レーザダイシング法を用いてウエハを非矩形の形状に切断する手法は、例えば、特開２００６−１３５３０９号公報に詳しいので、更なる説明は省略する。
次に、第３発光素子３０の側面、第３蛍光体３１の側面に第３膜３２を設ける。台座９０等の上に、第３発光素子３０を所定の間隔を空けて並べる。そして第３蛍光体３１の上面にマスクを施し、スプレー塗布やインクジェット塗布、ジェットディスペンサー塗布、印刷塗布などで、第３発光素子３０の側面及び第３蛍光体３１の側面に第３膜３２を形成する。その後、第３蛍光体３１の上面のマスクを剥離する。塗布した材料の形状を維持するために、オーブンで熱硬化、ＵＶ光、レーザ光などの光照射による仮硬化を行い、マスクを剥離することができる。
次に、第３蛍光体３１の上面に反射膜７０を設けることもできる。なお、第３膜３２を設ける前に第３蛍光体３１上に予め反射膜７０を設けておいてもよい。
次に凹部を有する金型内に成形前の第３樹脂６５を注入する。金型は半球状の凹みを有し、成形後に第３レンズ６０の形状となる。金型内に成形前の第３樹脂６５を注入する。第３発光素子３０の大きさを考慮し、金型内に注入する第３樹脂６５の量を少なめにしておく。台座９０上に設けられた第３蛍光体３１、第３膜３２付き第３発光素子３０を金型内に配置する。成形前の第３樹脂６５は第３発光素子３０、第３蛍光体３１、第３膜３２の間等に拡がる。その後、金型に所定の温度を加えて、成形前の第３樹脂６５を仮硬化する。
最後に、台座９０を第３発光素子３０から取り外す。
その後、金型から第３発光素子３０を取り出し、成形前の第３樹脂６５に所定の温度を加えて本硬化する。ただし、台座９０を第３発光素子３０から取り外す前に、金型から第３発光素子３０を取り出し、成形前の第３樹脂６５に所定の温度を加えて本硬化してもよく、その後、台座９０を第３発光素子３０から取り外す。成形前の第３樹脂６５を本硬化することにより、第３レンズ部６１と第３固定部６２とを持つ第３レンズ６０を形成することができる。
第１発光素子、第２発光素子は、第３発光素子と、ほぼ同様に成形できる。
このようにして、簡易に発光装置を製造することができる。
＜第７の実施の形態＞
第７の実施の形態に係る発光装置について説明する。図２０は、第７の実施の形態に係る発光装置を示す概略斜視図である。図２１は、第７の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。図２２は、第７の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図であり、図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿って切断されている。図２３〜図２５は、第７の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。図２３は、成形前の第２樹脂と成形前の第３樹脂を金型に充填する工程を示す概略断面図である。図２４は、台座を金型内に配置する工程を示す概略断面図である。図２５は、台を台座から剥離する工程を示す概略断面図である。図２６は、第７の実施の形態に係る発光装置を複数用いた表示装置を示す概略断面図である。第１の実施の形態に係る発光装置と同じ構成である場合は説明を省略することもある。
発光装置２００は、第１発光素子１１０、第２発光素子１２０、第３発光素子１３０を少なくとも有する。第１発光素子１１０は、平面視において六角形の形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持ち、主に青色に発光する。第２発光素子１２０は、平面視において六角形の形状を成し、４９５ｎｍ〜５７３ｎｍに発光ピーク波長を持ち、主に緑色に発光する。第３発光素子１３０は、平面視において六角形の形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持ち、主に青色に発光する。第３発光素子１３０の平面に第３蛍光体１３１を設ける。第３発光素子１３０の側面及び第３蛍光体１３１の側面に第３膜１３２を設ける。第１発光素子１１０の上方に少なくとも第１レンズ部１４１を持つ第１レンズ１４０を配置する。第２発光素子１２０の上方に少なくとも第２レンズ部１５１を持つ第２レンズ１５０を配置する。第３発光素子１３０の上方に少なくとも第３レンズ部１６１を持つ第３レンズ１６０を配置する。第１レンズ部１４１に青色顔料、第２レンズ部１５１に緑色顔料、第３レンズ部１６１に赤色顔料が含有されている。これにより小型の発光装置２００を提供することができる。
第１固定部１４２、第２固定部１５２、第３固定部１６２の上面に遮光膜１８０を設けている。遮光膜１８０は、第１レンズ部１４１、第２レンズ部１５１及び第３レンズ部１６１を覆っておらず、かつ、第１固定部１４２、第２固定部１５２及び第３固定部１６２の上面を覆っている。
第１の実施の形態に係る発光装置は、第１固定部、第２固定部、第３固定部がそれぞれ別個であったが、第７の実施の形態に係る発光装置２００は、第１固定部１４２、第２固定部１５２、第３固定部１６２が連続している。このように第１固定部１４２、第２固定部１５２、第３固定部１６２が一体となっているため、安定性を有し、実装しやすくなっている。また、１個あたりの発光装置２００の大きさが大きいため、取り扱い易い。
第１発光素子１１０は六角形であり、第１固定部１４２の４辺は六角形と略平行である。同様に第２発光素子１２０は六角形であり、第２固定部１５２の４辺は六角形と略平行であり、第３発光素子１３０は六角形であり、第３固定部１６２の４辺は六角形と略平行である。このように第１固定部１４２の４辺を第１発光素子１１０の４辺と略平行にすることで小型化を実現することができる。また、第１固定部１４２の膨張収縮による破壊を低減することができる。
また、第１固定部１４２、第２固定部１５２、第３固定部１６２が、それぞれ第１レンズ部１４１、第２レンズ部１５１、第３レンズ部１６１よりも平面視において取り囲むように形成されているため、遮光膜１８０を形成し易くしている。
また、発光装置２００の中心から第１固定部１４２、第２固定部１５２、第３固定部１６２が１２０度ずつ３方向に延びているため、複数の発光装置２００を組合せ易くしている。
また、台座１９０上に第１発光素子１１０、第２発光素子１２０、第３発光素子１３０を実装する。発光装置２００には台座１９０を有する。このように台座１９０を実装基板として使用することで発光素子毎の個別の実装が不要となり作業効率を向上させることができる。複数の台座１９０を所定の台に配置する。所定の台上に複数の台座１９０を配置することで台座１９０の側面を第１固定部１４２、第２固定部１５２、第３固定部１６２で覆うことができ、台座１９０の表面の配線の酸化や水分の侵入等を防止することができる。
発光装置２００は、金型内に成形前の第１樹脂、成形前の第２樹脂１５５、成形前の第３樹脂１６５を注入する。第１レンズ部１４１に相当する金型内に青色顔料が含有された成形前の第１樹脂を注入する。第２レンズ部１５１に相当する金型内に緑色顔料が含有された成形前の第２樹脂１５５を注入する。また、第３レンズ部１６１に相当する金型内に赤色顔料が含有された成形前の第３樹脂１６５を注入する。このとき第２固定部１５２に相当する部分に成形前の第３樹脂１６５が流れてくることもある。しかし、成形前の第２樹脂１５５と第３樹脂１６５とが混合しても、第２発光素子１２０、第３発光素子１３０の発光色には影響を及ぼさない。むしろ青色顔料、緑色顔料、赤色顔料が混ざることでより黒色に近い色味になり、外光反射を抑えることができる。成形前の第１樹脂と成形前の第２樹脂１５５との関係、成形前の第１樹脂と成形前の第３樹脂１６５との関係も、成形前の第２樹脂１５５と成形前の第３樹脂１６５との関係と同様である。
第１発光素子１１０、第２発光素子１２０、第３発光素子１３０が実装された台座１９０を金型内に配置し、第１樹脂、第２樹脂、第３樹脂を硬化し、第１レンズ１４０、第２レンズ１５０、第３レンズ１６０を成形する。
第１レンズ１４０、第２レンズ１５０、第３レンズ１６０を成形後、金型から台座１９０を取り出すことにより発光装置２００とすることができる。
次に複数の発光装置２００を高密度となるように配置する。第１レンズ部１４１、第２レンズ部１５１、第３レンズ部１６１を覆わないように、第１固定部１４２、第２固定部１５２、第３固定部１６２上に遮光膜１８０を設ける。遮光膜１８０は、ポッティングやスプレー塗布、インクジェット塗布、ジェットディスペンサー塗布、印刷塗布などを用いることができる。
＜第８の実施の形態＞
第８の実施の形態に係る発光装置について説明する。図２７は、第８の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。第１の実施の形態に係る発光装置と同じ構成である場合は説明を省略することもある。
第１発光素子１１０ａは正八角形であり、第２発光素子１２０ａは正五角形であり、第３発光素子１３０ａも正五角形である。第１発光素子１１０ａ、第２発光素子１２０ａ、第３発光素子１３０ａは隣接する発光素子が平行に対面していない。このように配置することで隣接する発光素子に吸収される光量を低減することができ、発光素子の光取り出し効率を向上することができる。第１固定部１４２ａ、第２固定部１５２ａ、第３固定部１６２ａが連続しているため、例えば第１発光素子１１０ａから出射された光が第２発光素子１２０ａ、第３発光素子１３０ａに照射される。このとき第１発光素子１１０ａの一面と第２発光素子１２０ａの一面とが平行であると第１発光素子１１０ａからの光が第２発光素子１２０ａに吸収され易いため、第１発光素子１１０ａからの光の取り出しが低下する。また、第１発光素子１１０ａからの光が第２発光素子１２０ａに吸収されると熱に変換されるため、第２発光素子１２０ａの発熱が大きくなり、第２発光素子１２０ａの寿命を短くするおそれがある。そのため、第１発光素子１１０ａ、第２発光素子１２０ａ、第３発光素子１３０ａがそれぞれ平行とならないように配置することで、発光素子等の光の取り出し効率を向上することができる。
＜第９の実施の形態＞
第９の実施の形態に係る発光装置について説明する。図２８は、第９の実施の形態に係る発光装置を示す概略平面図である。図２９は、第９の実施の形態に係る発光装置を示す概略断面図であり、図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿って切断されている。図３０から図３６は、第９の実施の形態に係る発光装置の製造方法の一工程を示す。図３０は、第３蛍光体の集合体を示す概略平面図である。図３１は、第３成長基板付き第３発光素子と第３蛍光体の集合体とを貼り合わせる工程を示す概略断面図である。図３２は、第３発光素子から第３成長基板を剥離する工程を示す概略断面図である。図３３は、第３蛍光体の集合体を六角形に切断する工程を示す概略平面図である。図３４は、実装基板に第３蛍光体と第３発光素子を実装する工程を示す概略断面図である。図３５は、成形前の第２樹脂と成形前の第３樹脂を金型に充填する工程を示す概略断面図である。図３６は、実装基板を金型に配置し、第３樹脂と第３蛍光体とを成形する工程を示す概略断面図である。第１の実施の形態に係る発光装置と同じ構成である場合は説明を省略することもある。
発光装置３００は、第１発光素子２１０、第２発光素子２２０、第３発光素子２３０を少なくとも有する。第１発光素子２１０、第２発光素子２２０、第３発光素子２３０は、いずれも窒化物半導体層を有し、サファイア等の成長基板を有していない。第１発光素子２１０は、平面視において六角形の形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持ち、主に青色に発光する。第２発光素子２２０は、平面視において六角形の形状を成し、４９５ｎｍ〜５７３ｎｍに発光ピーク波長を持ち、主に緑色に発光する。第３発光素子２３０は、平面視において六角形の形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持ち、主に青色に発光する。第３発光素子２３０の平面に第３蛍光体２３１を設ける。第３発光素子２３０の側面及び第３蛍光体２３１の側面に第３膜２３２を設ける。第１発光素子２１０の上方に少なくとも第１レンズ部２４１を持つ第１レンズ２４０を配置する。第２発光素子２２０の上方に少なくとも第２レンズ部２５１を持つ第２レンズ２５０を配置する。第３発光素子２３０の上方に少なくとも第３レンズ部２６１を持つ第３レンズ２６０を配置する。第１レンズ部２４１に青色顔料、第２レンズ部２５１に緑色顔料、第３レンズ部２６１に赤色顔料が含有されている。これにより小型の発光装置３００を提供することができる。また第１発光素子２１０、第２発光素子２２０、第３発光素子２３０のいずれも成長基板を有していないため薄型にすることができる。また、上面方向への輝度が上がり、側面への光漏れを抑えられるので、発光方向への指向性が高くなり、明るさも向上することができる。
発光装置３００は、以下のように製造することができる。
まずサファイア等の第１成長基板に窒化物半導体層を積層した実装前の第１発光素子を用意する。またサファイア等の第２成長基板に窒化物半導体層を積層した実装前の第２発光素子を用意する。さらに、サファイア等の第３成長基板２３５に窒化物半導体層２３６を積層した実装前の第３発光素子を用意する。実装前の第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子は六角形に個片化されていてもよいが、個片化される前の薄板状のものであってもよい。また、第３蛍光体の集合体２３４を準備する。第３蛍光体の集合体２３４は粒子状の第３蛍光体を焼結したものや、粒子状の第３蛍光体を結着剤等により硬化したものなどを使用することもできる。第３蛍光体の集合体２３４は薄板状のものを使用することができる。以下、第１発光素子と第２発光素子とは同一の工程を用いることができるため、第２発光素子の説明を省略する。
実装前の第３発光素子２３０の窒化物半導体層２３６側と第３蛍光体の集合体２３４とを貼り合わせる。貼り合わせにはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの接着剤を用いる。
次に第３発光素子２３０にレーザを照射して窒化物半導体層２３６を第３蛍光体の集合体２３４に貼り合わせたまま、第３発光素子の窒化物半導体層２３６から第３成長基板２３５を剥離する。
同様に、第１発光素子は第１貼り合わせ基板に貼り合わせた後、第１成長基板を剥離する。
次に、薄板状の第３蛍光体の集合体２３４を、平面視において六角形に切断する。切断はレーザダイシング法を用いることが好ましいが、金型やダイサー等で切断してもよい。
同様に、第１成長基板を剥離した後の第１発光素子を、平面視において六角形に切断する。
第３発光素子２３０の側面に第３膜２３２を設ける。第３膜２３２には１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノ粒子が含有されている。ナノ粒子を用いることで第３膜２３２を薄く設けることができる。
第１発光素子２１０、第２発光素子２２０、第３発光素子２３０を実装基板に実装する。第１発光素子２１０の中心、第２発光素子２２０の中心、第３発光素子２３０の中心がそれぞれ正三角形となるように実装する。第１発光素子２１０、第２発光素子２２０、第３発光素子２３０は平面視においていずれも六角形であるため、所定の間隔を空けて高密度に実装することができる。
次に成形後に第１レンズ２４０、第２レンズ２５０、第３レンズ２６０となるように、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズに相当する凹部を有する金型を準備し、成形前の第１樹脂、第２樹脂２５５、第３樹脂２６５を凹部内に流し込む。成形前の第１樹脂には青色の顔料、第２樹脂２５５には緑色の顔料、第３樹脂２６５には赤色の顔料が含有されている。
次に第３発光素子２３０等が実装された実装基板を、第３樹脂２６５が充填された金型内に配置する。同様に第１発光素子２１０、第２発光素子２２０も第１樹脂、第２樹脂２５５が充填された金型内に配置する。
この成形前の第１樹脂、第２樹脂２５５、第３樹脂２６５をオーブンなどで熱硬化する。成形前の第１樹脂等は金型内で仮硬化を行い、金型から取り出し、本硬化を行うことが好ましい。
これにより小型で薄型の発光装置を製造することができる。
以上、本発明に係る発光装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
本開示の実施形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内などの各種表示装置、更には、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナなどにおける画像読取装置、プロジェクタ装置など、種々の光源に利用することができる。
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１０、１１０ａ 第１発光素子
２０、１２０、１２０ａ 第２発光素子
３０、１３０、１３０ａ 第３発光素子
３１、１３１、１３１ａ 第３蛍光体
３２、１３２、１３２ａ 第３膜
３４ 第３蛍光体の集合体
３５ 切断前の第３発光素子
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、１４０、１４０ａ 第１レンズ
４１、１４１、１４１ａ 第１レンズ部
４２、１４２、１４２ａ 第１固定部
５０、１５０、１５０ａ 第２レンズ
５１、１５１、１５１ａ 第２レンズ部
５２、１５２、１５２ａ 第２固定部
６０、１６０、１６０ａ 第３レンズ
６１、６１ａ、１６１、１６１ａ 第３レンズ部
６２、６２ａ、１６２、１６２ａ 第３固定部
１５５ 成形前の第２樹脂
６５、１６５ 成形前の第３樹脂
７０ 反射膜
８０、１８０ 遮光膜
９０、１９０ 台座
１００ 発光装置

Claims (16)

  1. 平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ第１発光素子と、
    平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４９５ｎｍ〜５７３ｎｍに発光ピーク波長を持つ第２発光素子と、
    平面視において五角形、六角形、七角形、及び八角形から選ばれるいずれかの形状を成し、４４０ｎｍ〜４８５ｎｍに発光ピーク波長を持つ第３発光素子と、
    前記第３発光素子の平面に設けられる第３蛍光体と、
    前記第３発光素子の側面及び前記第３蛍光体の側面に設けられる第３膜と、
    前記第１発光素子の上方に配置される少なくとも第１レンズ部を持つ第１レンズと、
    前記第２発光素子の上方に配置される少なくとも第２レンズ部を持つ第２レンズと、
    前記第３発光素子の上方に配置される少なくとも第３レンズ部を持つ第３レンズと、を有する発光装置。
  2. 前記第１発光素子と前記第２発光素子と前記第３発光素子とは、略三角形に配置される請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第１発光素子と前記第２発光素子と前記第３発光素子とは、略正三角形に配置される請求項１又は請求項２のいずれかに記載の発光装置。
  4. 前記第１発光素子、前記第２発光素子及び前記第３発光素子は、いずれも平面視において略正六角形である請求項１乃至請求項３の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 前記第１発光素子の一辺と前記第２発光素子の一辺とは略平行であり、
    前記第２発光素子の一辺と前記第３発光素子の一辺とは略平行であり、
    前記第３発光素子の一辺と前記第１発光素子の一辺とは略平行である請求項１乃至請求項４の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 前記第１レンズ部、前記第２レンズ部及び前記第３レンズ部は、いずれも略半球状の部分を有する請求項１乃至請求項５の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 前記第１レンズは、前記第１レンズ部と繋がり、前記第１発光素子の少なくとも側面を覆う第１固定部を持つ請求項１乃至請求項６の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 平面視において、前記第１固定部は前記第１発光素子と相似形を成す請求項１乃至請求項７の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  9. 平面視において、
    前記第１発光素子は略六角柱であり、
    前記第１固定部は略六角柱であり、
    前記第１レンズ部は略半球状であり、
    前記第１発光素子の略六角形と、前記第１固定部の略六角形とが同じ向きに配置されている請求項１乃至請求項８の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  10. 前記第３蛍光体の上面は、前記第１発光素子の上面及び前記第２発光素子の上面と同じ若しくは高い位置にある請求項１乃至請求項９の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  11. 前記第３蛍光体は、前記第３発光素子からの光を吸収し、５８４ｎｍ〜７８０ｎｍに発光ピーク波長を持つ光を放出する請求項１乃至請求項１０の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  12. 前記第３蛍光体の上面は、前記第３発光素子からの光を反射する反射膜が配置されている請求項１乃至請求項１１の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  13. 前記第１発光素子、前記第２発光素子及び前記第３発光素子は、いずれも窒化物半導体層を持つ請求項１乃至請求項１２の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  14. 前記第１固定部、前記第２固定部及び前記第３固定部は連続している請求項１乃至請求項１３の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  15. 前記第１レンズ部、前記第２レンズ部及び前記第３レンズ部を覆っておらず、かつ、前記第１固定部、前記第２固定部及び前記第３固定部の上面を遮光膜で覆っている請求項１乃至請求項１４の少なくともいずれか一項に記載の発光装置。
  16. 前記発光装置が複数用いられる表示装置。
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