JP2018097060A - 波長変換部材の製造方法、波長変換部材及び発光デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】高い光取り出し効率を有する波長変換部材を製造することができ、材料ロスを抑制することができる波長変換部材の製造方法、これにより得られる波長変換部材及び波長変換デバイスを提供する。【解決手段】波長変換部材の母材１０を割断することにより複数の波長変換部材を製造する方法であって、互いに対向する第１の主面１１及び第２の主面１２を有する母材１０を準備する工程と、第１の主面１１に分割溝１３を形成する工程と、分割溝１３を形成した母材１０の第２の主面１２に支持体２０を貼り付ける工程と、分割溝１３が形成された領域を支持体２０側から押圧することにより、分割溝１３に沿って母材１０を割断し、複数の波長変換部材に分割する工程と、支持体２０を膨張させることにより、支持体２０上の複数の波長変換部材の間に隙間を形成する工程と、隙間を形成した後、複数の波長変換部材を支持体２０から取り外す工程とを備えることを特徴としている。【選択図】図６
Description
本発明は、波長変換部材の製造方法、波長変換部材及び発光デバイスに関する。
近年、蛍光ランプや白熱灯に変わる次世代の光源として、ＬＥＤやＬＤを用いた発光デバイス等に対する注目が高まってきている。そのような次世代光源の一例として、青色光を出射するＬＥＤと、ＬＥＤからの光の一部を吸収して黄色光に変換する波長変換部材とを組み合わせた発光デバイスが開示されている。この発光デバイスは、ＬＥＤから出射され、波長変換部材を透過した青色光と、波長変換部材から出射された黄色光との合成光である白色光を発する。特許文献１には、波長変換部材の一例として、ガラスマトリックス中に蛍光体粉末を分散させた波長変換部材が提案されている。
特許文献２には、波長変換部材の母材をダイシングにより分割し、波長変換部材を製造する方法が開示されている。
本発明者らは、特許文献２のようにダイシングにより分割する場合、波長変換部材の表面にチッピングが発生し、これにより波長変換部材における光取り出し効率が低下するという問題があることを見出した。また、ダイシングにより材料ロスが生じるという問題がある。
本発明の目的は、高い光取り出し効率を有する波長変換部材を製造することができ、材料ロスを抑制することができる波長変換部材の製造方法、これにより得られる波長変換部材及び発光デバイスを提供することにある。
本発明の製造方法は、波長変換部材の母材を割断することにより複数の波長変換部材を製造する方法であって、互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有する母材を準備する工程と、第１の主面に分割溝を形成する工程と、分割溝を形成した母材の第２の主面に支持体を貼り付ける工程と、分割溝が形成された領域を支持体側から押圧することにより、分割溝に沿って母材を割断し、複数の波長変換部材に分割する工程と、支持体を膨張させることにより、支持体上の複数の波長変換部材の間に隙間を形成する工程と、隙間を形成した後、複数の波長変換部材を支持体から取り外す工程とを備えることを特徴としている。
分割溝は、スクライブにより形成されることが好ましい。
支持体を母材とは反対側からから押圧することにより膨張させることが好ましい。
支持体の表面に紫外線硬化樹脂からなる粘着層が設けられており、粘着層に第２の主面を貼り付けることが好ましい。この場合、粘着層に紫外線を照射して粘着性を低下させた後、複数の波長変換部材を支持体から取り外すことが好ましい。
ブレードを有する押圧部材を用い、分割溝に対向する支持体の部分をブレードで押圧することにより、母材を割断することが好ましい。
母材が、無機マトリクス中に蛍光体粒子が分散されてなることが好ましい。この場合、無機マトリクスは、ガラスであることが好ましい。
本発明の波長変換部材は、互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有する波長変換部材であって、第１の主面の周縁部にスクライブラインが形成されていることを特徴としている。
本発明の波長変換部材は、互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有する波長変換部材であって、第１の主面の周縁部における欠損部が、周縁部全体に対して１０％以下であることを特徴としている。
波長変換部材が、無機マトリクス中に蛍光体粒子が分散された波長変換部材であることが好ましい。
本発明の波長変換部材は、互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有し、無機マトリクス中に蛍光体粒子が分散された波長変換部材であって、第１の主面と第２の主面を接続する側面に、蛍光体粒子からなる凸部が形成されていることを特徴としている。
無機マトリクスは、ガラスであることが好ましい。
本発明の発光デバイスは、本発明の波長変換部材と、波長変換部材の第２の主面側に設けられ、波長変換部材に励起光を照射するための光源と、波長変換部材の第１の主面と第２の主面を接続する側面の周りに設けられる反射部材とを備えることを特徴としている。
反射部材は、白色顔料を含む樹脂組成物から形成されることが好ましい。
本発明の製造方法によれば、高い光取り出し効率を有する波長変換部材を製造することができ、材料ロスを抑制することができる。
本発明の波長変換部材及び発光デバイスは、高い光取り出し効率を有する。
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
（製造方法の実施形態）
図１は、本発明の製造方法の一実施形態における分割溝を形成した母材を示す平面図である。図２は、図１に示す分割溝を拡大して示す断面図である。図２に示すように、波長変換部材の母材１０は、互いに対向する第１の主面１１及び第２の主面１２を有している。図１及び図２に示すように、母材１０の第１の主面１１には、分割溝１３が形成されている。本実施形態において、分割溝１３は、図１に示すように格子状に形成されている。従って、分割溝１３は、所定の方向（ｘ方向）及びこの所定方向と略垂直な方向（ｙ方向）に延びるように形成されている。本実施形態の製造方法では、分割溝１３に沿って母材１０を分割し、波長変換部材を製造する。よって、一般に、分割溝１３のパターンは、最終的に製造される波長変換部材の形状に対応したパターンが選択される。
図１は、本発明の製造方法の一実施形態における分割溝を形成した母材を示す平面図である。図２は、図１に示す分割溝を拡大して示す断面図である。図２に示すように、波長変換部材の母材１０は、互いに対向する第１の主面１１及び第２の主面１２を有している。図１及び図２に示すように、母材１０の第１の主面１１には、分割溝１３が形成されている。本実施形態において、分割溝１３は、図１に示すように格子状に形成されている。従って、分割溝１３は、所定の方向（ｘ方向）及びこの所定方向と略垂直な方向（ｙ方向）に延びるように形成されている。本実施形態の製造方法では、分割溝１３に沿って母材１０を分割し、波長変換部材を製造する。よって、一般に、分割溝１３のパターンは、最終的に製造される波長変換部材の形状に対応したパターンが選択される。
図３は、本発明の製造方法の一実施形態における母材を示す拡大断面図である。図３に示すように、母材１０は、無機マトリクス２と、無機マトリクス２中に分散された蛍光体粒子３とを備えている。なお、後述する図１６及び図１７以外の図面においては、蛍光体粒子３を図示省略している。
蛍光体粒子３は、励起光の入射により蛍光を出射するものであれば、特に限定されるものではない。蛍光体粒子３の具体例としては、例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、硫化物蛍光体、酸硫化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、カルコゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体及びガーネット系化合物蛍光体から選ばれた１種以上等が挙げられる。励起光として青色光を用いる場合、例えば、緑色光、黄色光または赤色光を蛍光として出射する蛍光体を用いることができる。蛍光体粒子３の平均粒子径は、１μｍ〜５０μｍであることが好ましく、５μｍ〜２５μｍであることがより好ましい。蛍光体粒子３の平均粒子径が小さすぎると、発光強度が低下する場合がある。一方、蛍光体粒子３の平均粒子径が大きすぎると、発光色が不均一になる場合がある。
母材１０中での蛍光体粒子３の含有量は、好ましくは１体積％以上、１．５体積％以上、特に２体積％以上であることが好ましく、好ましくは７０体積％以下、５０体積％以下、特に３０体積％以下であることが好ましい。蛍光体粒子３の含有量が少なすぎると、所望の発光色を得るために母材１０の厚みを厚くする必要があり、その結果、得られる波長変換部材の内部散乱が増加することで、光取り出し効率が低下する場合がある。一方、蛍光体粒子３の含有量が多すぎると、所望の発光色を得るために母材１０の厚みを薄くする必要があるため、得られる波長変換部材の機械的強度が低下する場合がある。
無機マトリクス２としては、ガラス等が挙げられる。ガラスは、蛍光体粒子３の分散媒として用いることができるものであれば特に限定されない。例えば、ホウ珪酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、スズリン酸塩系ガラス、ビスマス酸塩系ガラス等を用いることができる。ホウ珪酸塩系ガラスとしては、質量％で、ＳｉＯ２ ３０〜８５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜３０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜５０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ０〜１０％、及びＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ０〜５０％を含有するものが挙げられる。スズリン酸塩系ガラスとしては、モル％で、ＳｎＯ ３０〜９０％、Ｐ２Ｏ５ １〜７０％を含有するものが挙げられる。
なお、母材１０は上記構成のもの以外にも、ＹＡＧセラミックス等のセラミックスからなるものであってもよい。
図２を参照して、分割溝１３の深さｄは、母材１０の厚みｔの０．１％〜２０％の範囲であることが好ましく、０．５％〜１０％の範囲であることがより好ましい。分割溝１３の深さｄが浅すぎると、分割溝１３による割断が困難になる場合がある。分割溝１３の深さｄが深すぎると、分割溝を形成する際の荷重が大きくなりすぎ、意図しない方向にクラックが伸展しまい（ラテラルクラック）、主面と垂直方向に割断できなくなる場合がある。
分割溝１３の幅ｗは、０．００１ｍｍ以上であることが好ましく、さらに０．００２ｍｍ以上であることがより好ましく、また０．０１０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに０．００５ｍｍであることがより好ましい。幅ｗが大きすぎると、割断された際に欠損部となる。幅ｗが小さすぎると、分割溝１３による割断が困難になる場合がある。
分割溝１３は、スクライブにより形成することが好ましい。分割溝１３（スクライブライン）を形成する具体的な方法としては、無機マトリクス２の材質に応じて適宜選択することができ、無機マトリクス２がガラスである場合、ダイヤモンド粒子等を用いたスクライバー等で形成することが好ましい。また、無機マトリクス２の材質に応じて、レーザーにより分割溝１３を形成してもよい。
図４は、本発明の製造方法の一実施形態において母材の第２の主面に支持体を貼り付けた状態を示す断面図である。図４に示すように、第１の主面１１に分割溝１３が形成された母材１０の第２の主面１２に、支持体２０を貼り付ける。図５に示すように、支持体２０は、フィルム２１と、フィルム２１の上に設けられた粘着層２２とを備えている。本実施形態において、粘着層２２は、紫外線硬化樹脂からなる。第２の主面１２に粘着層２２を貼り付けることにより、支持体２０が母材１０に貼り付けられる。
図６（ａ）〜（ｃ）は、分割溝が形成された領域を支持体側から押圧し母材を割断する工程を説明するための断面図である。図６（ａ）に示すように、割断する分割溝１３と対向する位置に、押圧部材３０を配置する。押圧部材３０は、ブレード３１を有している。本実施形態において、割断する分割溝１３は、ｙ方向に直線状に延びている。押圧部材３０のブレード３１も同様に、ｙ方向に直線状に延びている。
図６（ａ）に示す状態で、押圧部材３０を上方（ｚ方向）に移動させ、ブレード３１で分割溝１３が形成された領域を支持体２０側から押圧する。これにより、図６（ｂ）に示すように、分割溝１３に沿って厚み方向（ｚ方向）に母材１０が割断され、割断面１４が形成される。割断面１４を形成した後、図６（ｃ）に示すように、押圧部材３０を下方（ｚ方向）に移動させ、分割溝１３の部分で屈曲していた母材１０を元の状態に戻す。次に、押圧部材３０を横方向（ｘ方向）に移動させ、隣接する分割溝１３の下方に押圧部材３０を配置し、上記と同様に押圧部材３０を上方に移動させて、隣接する分割溝１３に沿って厚み方向（ｚ方向）に母材１０を割断する。
以上のようにして、押圧部材３０を順次横方向（ｘ方向）に移動させて分割溝１３の下に配置し、その後上下動させることにより、ｘ方向に並列した分割溝１３に沿って母材１０を割断する。図１を参照して、ｘ方向に並列した全ての分割溝１３に沿って母材１０を割断した後、ｘ方向にブレード３１が延びるように配向させた押圧部材３０を用いて、ｙ方向に並列した分割溝１３に沿って母材１０を割断する。このようにして、ｘ方向及びｙ方向に分割溝１３に沿って母材１０を割断することにより、母材１０をマトリクス状に割断する。なお、上記ではｘ方向及びｙ方向に延びるブレード３１を用いて母材１０を格子状に割断したが、これに限定されない。例えば、ブレード３１でｘ方向またはｙ方向に母材１０を割断した後、ブレード３１の方向は固定したまま、母材１０をｘｙ平面内で９０度回転させ、続けて最初の割断方向と直交する方向に母材１０を割断することにより、格子状に割断してもよい。
図７及び図８は、支持体を膨張させることにより波長変換部材の間に隙間を形成する工程を説明するための断面図である。図７に示すように、マトリクス状に割断した母材１０の下方（支持体２０を挟んで母材１０の反対側）に、支持体２０を膨張させるための押込部材３２を配置する。押込部材３２は、平板状の形状を有している。支持体２０の上には、母材１０をマトリクス状に割断することにより形成された複数の波長変換部材１が載せられている。支持体２０の端部は、フレーム３３により固定されている。
次に、図８に示すように、押込部材３２を上方に移動させることにより、押込部材３２の上面３２ａで支持体２０を下方から押圧して上方に膨らませる。支持体２０の周縁部はフレーム３３によりその位置が固定されており、そのため支持体２０は横方向（ｘ方向及びｙ方向）に膨張する。支持体２０が横方向に膨張することにより、支持体２０上の複数の波長変換部材１の間に隙間１５が形成される。この状態で、上方から支持体２０に紫外線を照射して、支持体２０表面の粘着層を硬化させ、粘着層の粘着性を低下させる。これにより、波長変換部材１を支持体２０から容易に取り外すことができる。ピックアップ装置等を用いて、支持体２０から複数の波長変換部材１を取り外す。複数の波長変換部材１の間に隙間１５を形成することにより、波長変換部材１を支持体２０から取り外す際、取り外す波長変換部材１が隣接する波長変換部材１と接触するのを防止することができる。これにより、波長変換部材１の側面にチッピング等により欠損部が形成されるのを抑制することができる。
以上のようにして、母材１０を分割溝１３に沿って割断することにより、複数の波長変換部材１を製造することができる。本実施形態の方法によれば、母材１０を分割溝１３に沿って精度よく割断することができる。そのため、得られる波長変換部材１は、第２の主面より第１の主面のほうが寸法精度が高い傾向がある。したがって、光源と組み合わせて発光デバイスを作製する際は、波長変換部材１の第１の主面が光出射面となるようにすることが好ましい。
本実施形態では、格子状のパターンの分割溝を形成し、平面形状が矩形状である複数の波長変換部材を製造しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、波長変換部材の平面形状は、三角形であってもよいし、五角形及び六角形等の多角形の形状であってもよい。また、円形や楕円形等の形状であってもよい。さらには、一部に円弧形状を含むような形状であってもよい。
本実施形態では、母材の第１の主面のみに分割溝を形成しているが、第２の主面にも分割溝を形成してもよい。本実施形態では、支持体を下方から押圧して上方に膨らませることにより、支持体を膨張させているが、本発明はこれに限定されるものではない。支持体を横方向に膨張させる他の手段を用いてもよい。また、支持体として、紫外線硬化樹脂からなる粘着層が設けられたものを用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
（第１の実施形態の波長変換部材及び発光デバイス）
図９は本発明の第１の実施形態の波長変換部材を示す断面図であり、図１０は本発明の第１の実施形態の波長変換部材を示す平面図である。図９及び図１０に示す波長変換部材１は、上記の実施形態の方法により製造された波長変換部材である。波長変換部材１は、母材１０の第１の主面１１に対応する第１の主面４、及び第２の主面１２に対応する第２の主面５を有している。よって、第１の主面４及び第２の主面５は互いに対向している。また、波長変換部材１は、図３に示すように、無機マトリクス２と、無機マトリクス２中に分散された蛍光体粒子３とを備えている。波長変換部材１は、第１の主面４と第２の主面５を接続する側面７を有しており、側面７は割断面１４に対応している。
図９は本発明の第１の実施形態の波長変換部材を示す断面図であり、図１０は本発明の第１の実施形態の波長変換部材を示す平面図である。図９及び図１０に示す波長変換部材１は、上記の実施形態の方法により製造された波長変換部材である。波長変換部材１は、母材１０の第１の主面１１に対応する第１の主面４、及び第２の主面１２に対応する第２の主面５を有している。よって、第１の主面４及び第２の主面５は互いに対向している。また、波長変換部材１は、図３に示すように、無機マトリクス２と、無機マトリクス２中に分散された蛍光体粒子３とを備えている。波長変換部材１は、第１の主面４と第２の主面５を接続する側面７を有しており、側面７は割断面１４に対応している。
本実施形態の波長変換部材１は、上記の実施形態の方法により製造された波長変換部材であり、第１の主面４の周縁部６にスクライブラインが形成されている。本実施形態の波長変換部材１は、ダイシングによる切断で製造された従来の波長変換部材に比べ、第１の主面４の周縁部６における欠損部が少ない。上記のように分割溝１３の幅ｗは、以下に説明する本発明の欠損部より小さいので、分割溝１３が波長変換部材１の光取り出し効率に与える影響は小さい。
第１の主面４の周縁部６における欠損部が、波長変換部材１の光取り出し効率に与える影響について、以下説明する。
図１１は、波長変換部材１の第１の主面４の周縁部６における欠損部を説明するための平面図である。図１１に示す周縁部６は、ｙ方向に直線状に延びる部分であるので、周縁部６の最も外側に位置する最外部６ａと接し、ｙ方向に直線状に延びる第１の仮想線Ａを設定する。図１１に示すように、第１の仮想線Ａと平行であり、かつ第１の仮想線Ａより距離Ｄ内側に位置する第２の仮想線Ｂを設定する。本発明において、距離Ｄは、０．０１ｍｍである。
本発明においては、第２の仮想線Ｂより内側に位置する周縁部６の部分を、欠損部６ｂとする。本発明では、欠損部６ｂが、周縁部６全体に対して１０％以下であることを特徴としている。これは、欠損部６ｂの第２の仮想線Ｂに沿う長さＬの周縁部６全体での合計値が、周縁部６に沿う第１の仮想線Ａの長さ全体に対して１０％以下であることを意味している。本実施形態の波長変換部材１について具体的に説明すると、本実施形態では、波長変換部材１の平面形状が矩形状であり、４つの辺から構成されている。各辺について、第１の仮想線Ａの長さ及び欠損部６ｂの長さＬを測定し、４つの辺の第１の仮想線Ａの長さの合計値、及び４つの辺の欠損部６ｂの長さＬの合計値を求め、第１の仮想線Ａの長さの合計値に対して、長さＬの合計値が１０％以下であるか否かを判断する。
波長変換部材１の平面形状が直線状の線分から構成される場合、上記と同様にして欠損部６ｂの長さＬを測定することができる。波長変換部材１の平面形状が円弧状の部分を含む場合、円弧状の第１の仮想線Ａを設定し、その内側に同心円の円弧状である第２の仮想線Ｂを設定して、上記と同様にして欠損部６ｂの長さＬを測定することができる。この場合、第２の仮想線Ｂは、第１の仮想線Ａより径方向に距離Ｄ内側に位置するように設定する。
本発明に従い、欠損部６ｂが、周縁部６全体に対して１０％以下であることにより、波長変換部材１の光取り出し効率を高めることができる。以下、これについて説明する。
図１２は、本発明の第１の実施形態の波長変換部材を用いた発光デバイスを示す断面図である。図１３はその平面図である。図１２及び図１３に示すように、本実施形態の発光デバイス５０は、波長変換部材１と、波長変換部材１に励起光を照射するための光源５１とを備えている。光源５１は、波長変換部材１の下方に設けられている。なお、発光デバイス５０は基板６１をさらに備え、光源５１は基板６１と波長変換部材１との間に設けられている。波長変換部材１及び光源５１の周囲には反射部材４１が設けられている。
反射部材４１としては、例えば、樹脂とセラミックス粉末を含む樹脂組成物、またはガラスセラミックスを用いることができる。ガラスセラミックスの材料としては、ガラス粉末及びセラミックス粉末の混合粉末、または結晶性ガラス粉末を用いることができる。
ガラス粉末としては、ＳｉＯ２―Ｂ３Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−ＲＯ系ガラス（Ｒは、アルカリ土類金属を表す）、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−ＺｎＯ系ガラス、ＳｉＯ２−Ｒ２Ｏ系ガラス（Ｒは、アルカリ金属を表す）、またはＳｉＯ２−ＴｉＯ２系ガラス等を用いることができる。これらのガラス粉末は、単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
セラミックス粉末としては、シリカ、アルミナ、ジルコニアまたはチタニア等を用いることができる。これらのセラミックス粉末は、単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
反射部材４１としては、白色顔料を含む白色樹脂組成物から形成されていることが特に好ましい。白色顔料としては、上記のシリカ、アルミナ、ジルコニアまたはチタニア等のセラミックス粉末が挙げられる。
光源５１としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等を用いることができる。
基板６１としては、例えば、光源５１から発せられた光を効率良く反射させることができる白色のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等が用いられる。具体的には、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブ等の無機粉末とガラス粉末との焼結体が挙げられる。あるいは、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックス等も使用することができる。
光源５１から出射された励起光は、波長変換部材１中の蛍光体粒子を励起させ、蛍光体粒子からは蛍光が出射される。この蛍光と、波長変換部材１を通過した励起光との合成光が、発光デバイス５０から出射される。
図１４は、波長変換部材の第１の主面の周縁部における欠損部が、波長変換部材の光取り出し効率に与える影響について説明するための拡大断面図である。図１４は、波長変換部材１と反射部材４１との界面を拡大して示している。波長変換部材１の周縁部６に欠損部６ｂが存在すると、図１４で示すように、周囲の反射部材４１が欠損部６ｂ内に侵入しやすくなる。このため、この部分において、波長変換部材１からの出射光が反射されてしまい、波長変換部材１から光が出射されない。よって、波長変換部材１の光取り出し効率が低下する。本発明に従い、波長変換部材１の第１の主面の周縁部６における欠損部６ｂを、周縁部６全体に対して１０％以下とすることにより、波長変換部材１の光取り出し効率を改善することができる。なお、欠損部６ｂは、周縁部６全体に対して５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましい。
＜実施例１及び比較例１＞
平面形状が１．４ｍｍ×１．４ｍｍの矩形状であり、厚みが０．２ｍｍである波長変換部材を、本発明に従う割断方法で母材を分割して製造する方法（実施例１）と、ダイシングソーを用いて母材を分割して製造する方法（比較例１）とで製造した。蛍光体粒子としてＹＡＧ：Ｃｅを用い、無機マトリクスとしてアルカリ土類シリケートガラスを用い、母材における蛍光体粒子の含有量を１０体積％とした。
平面形状が１．４ｍｍ×１．４ｍｍの矩形状であり、厚みが０．２ｍｍである波長変換部材を、本発明に従う割断方法で母材を分割して製造する方法（実施例１）と、ダイシングソーを用いて母材を分割して製造する方法（比較例１）とで製造した。蛍光体粒子としてＹＡＧ：Ｃｅを用い、無機マトリクスとしてアルカリ土類シリケートガラスを用い、母材における蛍光体粒子の含有量を１０体積％とした。
（実施例１）
分割溝の深さｄを０．００４ｍｍとし、分割溝の幅ｗを０．００４ｍｍとして、母材の第１の主面に分割溝を形成し、本発明に従う方法で母材を割断し、波長変換部材を得た。得られた波長変換部材の第１の主面の周縁部における欠損部は、周縁部全体に対して３％であった。
分割溝の深さｄを０．００４ｍｍとし、分割溝の幅ｗを０．００４ｍｍとして、母材の第１の主面に分割溝を形成し、本発明に従う方法で母材を割断し、波長変換部材を得た。得られた波長変換部材の第１の主面の周縁部における欠損部は、周縁部全体に対して３％であった。
得られた波長変換部材と光源を透明シリコーン樹脂にて接着硬化させた後、波長変換部材と光源の側面に反射部材を設け、発光デバイスを作製した。反射部材は、シリコーン樹脂及びチタニア粉末からなる白色樹脂組成物を用いて作製した。光源は、波長４４５ｎｍのフリップチップ型のＬＥＤを用いた。得られた発光デバイスに光源からの励起光（電流値０．３Ａ）を照射して、発光デバイスから出射される光束値を測定した。光束値は、１０５ａ．ｕ．であった。
（比較例１）
ダイシングソーを用い、母材を切断して分割する以外は、実施例１と同様にして、波長変換部材を得た。ダイシングソーとしては、刃の幅が０．１ｍｍのものを用いた。母材を切断する際、ダイシングソーの刃の幅に相当する部分が消失し、約１４％の材料ロスとなった。得られた波長変換部材の第１の主面の周縁部における欠損部は、周縁部全体に対して２０％であった。
ダイシングソーを用い、母材を切断して分割する以外は、実施例１と同様にして、波長変換部材を得た。ダイシングソーとしては、刃の幅が０．１ｍｍのものを用いた。母材を切断する際、ダイシングソーの刃の幅に相当する部分が消失し、約１４％の材料ロスとなった。得られた波長変換部材の第１の主面の周縁部における欠損部は、周縁部全体に対して２０％であった。
実施例１と同様にして、発光デバイスを作製し、発光デバイスから出射される光束値を測定した。光束値は、１００ａ．ｕ．であった。
実施例１と比較例１との比較から、本発明に従い、周縁部における欠損部を、周縁部全体に対して１０％以下とすることにより、波長変換部材の光取り出し効率を改善できることがわかる。
図９及び図１０に示す波長変換部材では、無機マトリクス２と、無機マトリクス２中に分散された蛍光体粒子３とを備えているが、第１の実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、蛍光体セラミックスのように波長変換部材全体が蛍光体から構成されていてもよい。
（第２の実施形態の波長変換部材及び発光デバイス）
図１５は、本発明の第２の実施形態の波長変換部材を示す断面図である。図１５に示す波長変換部材１は、上記の実施形態の方法により製造された波長変換部材である。波長変換部材１は、母材１０の第１の主面１１に対応する第１の主面４、及び第２の主面１２に対応する第２の主面５を有している。よって、第１の主面４及び第２の主面５は互いに対向している。また、波長変換部材１は、図３に示すように、無機マトリクス２と、無機マトリクス２中に分散された蛍光体粒子３とを備えている。波長変換部材１は、第１の主面４と第２の主面５を接続する側面７を有しており、側面７は割断面１４に対応している。
図１５は、本発明の第２の実施形態の波長変換部材を示す断面図である。図１５に示す波長変換部材１は、上記の実施形態の方法により製造された波長変換部材である。波長変換部材１は、母材１０の第１の主面１１に対応する第１の主面４、及び第２の主面１２に対応する第２の主面５を有している。よって、第１の主面４及び第２の主面５は互いに対向している。また、波長変換部材１は、図３に示すように、無機マトリクス２と、無機マトリクス２中に分散された蛍光体粒子３とを備えている。波長変換部材１は、第１の主面４と第２の主面５を接続する側面７を有しており、側面７は割断面１４に対応している。
本実施形態の波長変換部材１の側面７は、上記のように母材を割断することにより形成された面である。母材を割断する際、無機マトリクス２は割断されるが、割断面に存在する蛍光体粒子３は割断されない。このため、図１６に示すように、割断面から形成される側面７には、蛍光体粒子からなる凸部８が形成されている。
図１７は、本発明の第２の実施形態の波長変換部材を用いた発光デバイスにおける波長変換部材と反射部材との界面を拡大して示す断面図である。図１７に示すように、蛍光体粒子からなる凸部８は、反射部材４１に食い込むように配置されている。このため、反射部材４１に対し、蛍光体粒子からなる凸部８は、アンカー効果を発揮する。発光デバイスは、光源のオン及びオフに伴い、温度の上昇及び下降が繰り返されて、温度サイクルによる膨張収縮が生じる。その場合においても、凸部８によるアンカー効果で、反射部材４１の剥離を抑制することができる。
１…波長変換部材
２…無機マトリクス
３…蛍光体粒子
４…第１の主面
５…第２の主面
６…周縁部
６ａ…最外部
６ｂ…欠損部
７…側面
８…凸部
１０…母材
１１…第１の主面
１２…第２の主面
１３…分割溝
１４…割断面
１５…隙間
２０…支持体
２１…フィルム
２２…粘着層
３０…押圧部材
３１…ブレード
３２…押込部材
３２ａ…上面
３３…フレーム
４１…反射部材
５０…発光デバイス
５１…光源
６１…基板
ｄ…分割溝の深さ
ｗ…分割溝の幅
Ｄ…第１の仮想線と第２の仮想線の間の距離
Ｌ…欠損部の長さ
２…無機マトリクス
３…蛍光体粒子
４…第１の主面
５…第２の主面
６…周縁部
６ａ…最外部
６ｂ…欠損部
７…側面
８…凸部
１０…母材
１１…第１の主面
１２…第２の主面
１３…分割溝
１４…割断面
１５…隙間
２０…支持体
２１…フィルム
２２…粘着層
３０…押圧部材
３１…ブレード
３２…押込部材
３２ａ…上面
３３…フレーム
４１…反射部材
５０…発光デバイス
５１…光源
６１…基板
ｄ…分割溝の深さ
ｗ…分割溝の幅
Ｄ…第１の仮想線と第２の仮想線の間の距離
Ｌ…欠損部の長さ
Claims (15)
- 波長変換部材の母材を割断することにより複数の波長変換部材を製造する方法であって、
互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有する前記母材を準備する工程と、
前記第１の主面に分割溝を形成する工程と、
前記分割溝を形成した前記母材の前記第２の主面に支持体を貼り付ける工程と、
前記分割溝が形成された領域を前記支持体側から押圧することにより、前記分割溝に沿って前記母材を割断し、前記複数の波長変換部材に分割する工程と、
前記支持体を膨張させることにより、前記支持体上の前記複数の波長変換部材の間に隙間を形成する工程と、
前記隙間を形成した後、前記複数の波長変換部材を前記支持体から取り外す工程とを備える、波長変換部材の製造方法。 - 前記分割溝が、スクライブにより形成される、請求項１に記載の波長変換部材の製造方法。
- 前記支持体を、前記母材とは反対側から押圧することにより膨張させる、請求項１または２に記載の波長変換部材の製造方法。
- 前記支持体の表面に紫外線硬化樹脂からなる粘着層が設けられており、前記粘着層に前記第２の主面を貼り付ける、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換部材の製造方法。
- 前記粘着層に紫外線を照射して粘着性を低下させた後、前記複数の波長変換部材を前記支持体から取り外す、請求項４に記載の波長変換部材の製造方法。
- ブレードを有する押圧部材を用い、前記分割溝に対向する前記支持体の部分を前記ブレードで押圧することにより、前記母材を割断する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換部材の製造方法。
- 前記母材が、無機マトリクス中に蛍光体粒子が分散されてなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換部材の製造方法。
- 前記無機マトリクスが、ガラスである、請求項７に記載の波長変換部材の製造方法。
- 互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有する波長変換部材であって、
前記第１の主面の周縁部にスクライブラインが形成されている、波長変換部材。 - 互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有する波長変換部材であって、
前記第１の主面の周縁部における欠損部が、前記周縁部全体に対して１０％以下である、波長変換部材。 - 前記波長変換部材が、無機マトリクス中に蛍光体粒子が分散された波長変換部材である、請求項９または１０に記載の波長変換部材。
- 互いに対向する第１の主面及び第２の主面を有し、無機マトリクス中に蛍光体粒子が分散された波長変換部材であって、
前記第１の主面と前記第２の主面を接続する側面に、前記蛍光体粒子からなる凸部が形成されている、波長変換部材。 - 前記無機マトリクスが、ガラスである、請求項１１または１２に記載の波長変換部材。
- 請求項９〜１３のいずれか一項に記載の波長変換部材と、
前記波長変換部材の前記第２の主面側に設けられ、前記波長変換部材に励起光を照射するための光源と、
前記波長変換部材の前記第１の主面と前記第２の主面を接続する側面の周りに設けられる反射部材とを備える、発光デバイス。 - 前記反射部材が、白色顔料を含む樹脂から形成される、請求項１４に記載の発光デバイス。
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