JP2020205325A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】出射する光の特性を均一化できる発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】発光装置の製造方法は、複数の第１蛍光体シートを準備する工程Ｓ１と、複数の第２蛍光体シートを準備する工程Ｓ２と、発光素子を準備する工程Ｓ３と、各第１蛍光体シートの波長変換特性及び各第２蛍光体シートの波長変換特性に基づいて、第１蛍光体シートと第２蛍光体シートとの組み合わせを選択する選択工程Ｓ８と、選択された第１蛍光体シート及び選択された第２蛍光体シートから、複数の第１蛍光体片及び複数の第２蛍光体片を得る工程Ｓ９と、発光素子上に、第１蛍光体片及び第２蛍光体片を配置する工程Ｓ１０と、を備える。【選択図】図１
Description
実施形態は、発光装置の製造方法に関する。
近年、発光素子と蛍光体シートを組み合わせた発光装置が開発されている。例えば、青色の光を出射する発光素子に、青色の光を吸収して緑色の光を放射する蛍光体シートと、青色の光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体シートを重ねて配置することで、全体として白色の光を出射する発光装置を実現することができる。このような発光装置においては、蛍光体シートの特性のばらつきにより、発光装置から出射する光の特性がばらつくことがある。
本発明の一実施形態は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって、出射する光の特性を均一化できる発光装置の製造方法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の製造方法は、複数の第１蛍光体シートを準備する工程と、複数の第２蛍光体シートを準備する工程と、発光素子を準備する工程と、各前記第１蛍光体シートの波長変換特性及び各前記第２蛍光体シートの波長変換特性に基づいて、前記第１蛍光体シートと前記第２蛍光体シートとの組み合わせを選択する選択工程と、選択された前記第１蛍光体シートおよび選択された前記第２蛍光体シートから、複数の第１蛍光体片および複数の第２蛍光体片を得る工程と、前記発光素子上に、前記第１蛍光体片及び前記第２蛍光体片を配置する工程と、を備える。
本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法は、複数の第１蛍光体シートを準備する工程と、複数の第２蛍光体シートを準備する工程と、発光素子を準備する工程と、各前記第１蛍光体シートの波長変換特性及び各前記第２蛍光体シートの波長変換特性に基づいて、前記第１蛍光体シートと前記第２蛍光体シートとの組み合わせを選択する選択工程と、選択された前記第１蛍光体シートおよび選択された前記第２蛍光体シートを積層した積層シート上に、複数の発光素子を配置する工程と、前記積層シートを分割する工程と、を備える。
本発明の一実施形態に係る発光装置の製造方法は、複数の第１蛍光体シートを準備する工程と、複数の第２蛍光体シートを準備する工程と、発光素子を準備する工程と、各前記第１蛍光体シートの波長変換特性及び各前記第２蛍光体シートの波長変換特性に基づいて、前記第１蛍光体シートと前記第２蛍光体シートとの組み合わせを選択する選択工程と、前記発光素子から出射した光が入射する位置に、選択された前記第１蛍光体シート及び選択された前記第２蛍光体シートを配置する工程と、を備える。
本発明の一実施形態によれば、出射する光の特性を均一化できる発光装置の製造方法を実現できる。
以下、本発明の実施形態及びその変形例について説明する。以下の説明において、第１の実施形態以外の実施形態及び変形例については、原則として第１の実施形態との相違点のみを説明し、それ以外の構成及び作用効果は、第１の実施形態と同様とする。また、各実施形態及び各変形例は、相互に組み合わせて実施することもできる。更に、説明に用いる図は模式的なものであり、適宜簡略化されている。
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャート図である。
図２Ａは、本実施形態において使用する第１蛍光体シートを示す斜視図であり、図２Ｂはその断面図である。
図３Ａは、本実施形態において使用する第２蛍光体シートを示す斜視図であり、図３Ｂはその断面図である。
図４Ａは、横軸にｘｙ色度のｘ値をとり、縦軸に測定数をとって、ｘ値による第１蛍光体シートの分類方法を示すグラフであり、図４Ｂは、横軸にｘｙ色度のｙ値をとり、縦軸に測定数をとって、ｙ値による第２蛍光体シートの分類方法を示すグラフである。
図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態における第１蛍光体シート及び第２蛍光体シートの選択方法を示すｘｙ色度図である。
図６は、第１蛍光体シート及び第２蛍光体シートから第１蛍光体片及び第２蛍光体片を得る工程を示す図である。
図７は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
図１は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャート図である。
図２Ａは、本実施形態において使用する第１蛍光体シートを示す斜視図であり、図２Ｂはその断面図である。
図３Ａは、本実施形態において使用する第２蛍光体シートを示す斜視図であり、図３Ｂはその断面図である。
図４Ａは、横軸にｘｙ色度のｘ値をとり、縦軸に測定数をとって、ｘ値による第１蛍光体シートの分類方法を示すグラフであり、図４Ｂは、横軸にｘｙ色度のｙ値をとり、縦軸に測定数をとって、ｙ値による第２蛍光体シートの分類方法を示すグラフである。
図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態における第１蛍光体シート及び第２蛍光体シートの選択方法を示すｘｙ色度図である。
図６は、第１蛍光体シート及び第２蛍光体シートから第１蛍光体片及び第２蛍光体片を得る工程を示す図である。
図７は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
先ず、図１のステップＳ１及び図２Ａに示すように、複数の第１蛍光体シート１１を準備する。第１蛍光体シート１１は、製造することにより準備してもよく、購入することにより準備してもよい。図２Ｂに示すように、各第１蛍光体シート１１においては、透明な樹脂材料からなる第１母材１１ａ中に、多数の第１蛍光体１１ｂが分散されている。第１蛍光体１１ｂは、第１光Ｌ１を吸収して第２光Ｌ２を放射する。例えば、第１光Ｌ１は青色の光であり、第２光Ｌ２は赤色の光である。一例では、第１蛍光体１１ｂは、フッ化物蛍光体であり、例えば、ＫＳＦ（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋）である。複数の第１蛍光体シート１１においては、第１蛍光体シート１１の厚さ及び第１蛍光体１１ｂの分布密度等のばらつきが不可避的に発生する。
また、図１のステップＳ２及び図３Ａに示すように、複数の第２蛍光体シート１２を準備する。第２蛍光体シート１２も、製造することにより準備してもよく、購入することにより準備してもよい。図３Ｂに示すように、各第２蛍光体シート１２においては、透明な樹脂材料からなる第２母材１２ａ中に、多数の第２蛍光体１２ｂが分散されている。第２蛍光体１２ｂは、第１光Ｌ１を吸収して第３光Ｌ３を放射する。例えば、第３光Ｌ３は緑色の光である。一例では、第２蛍光体１２ｂは、βサイアロン（Ｓｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ２＋）である。複数の第２蛍光体シート１２においても、第２蛍光体シート１２の厚さ及び第２蛍光体１２ｂの分布密度等のばらつきが不可避的に発生する。
更に、図１のステップＳ３に示すように、発光素子１３を準備する。発光素子１３も、製造することにより準備してもよく、購入することにより準備してもよい。発光素子１３は、上述の第１光Ｌ１を出射する。発光素子１３は、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）である。なお、ステップＳ１に示す複数の第１蛍光体シート１１を準備する工程、ステップＳ２に示す複数の第２蛍光体シート１２を準備する工程、及び、ステップＳ３に示す発光素子１３を準備する工程の順番は、特に限定されない。
次に、図１のステップＳ４に示すように、ステップＳ１において準備した複数の第１蛍光体シート１１のそれぞれについて、波長変換特性を測定する。波長変換特性の一例として、例えば色度を測定する。具体的には、各第１蛍光体シート１１の所定の領域に励起光を照射する。励起光は、上述の第１光Ｌ１、又は、ピーク波長が第１光Ｌ１のピーク波長に近い光とする。これにより、第１蛍光体シート１１の第１蛍光体１１ｂが励起光を吸収して励起し、第２光Ｌ２を放射する。この結果、第１蛍光体シート１１から、励起光と第２光Ｌ２との混色光が出射される。そして、この混色光の色度（第１色度）を測定する。第１色度は、例えば、ＸＹＺ表色系におけるｘ値及びｙ値の組である。第１色度は、第１蛍光体シート１１の厚さのばらつき、及び、第１蛍光体１１ｂの分布密度のばらつき等に起因して、不可避的にばらつく。
次に、図１のステップＳ５及び図４Ａに示すように、第１色度のｘ値によって第１蛍光体シート１１を分類する。例えば、第１蛍光体シート１１のｘ値の規格範囲がｘ１以上ｘ２以下であるとき、ｘ１より大きくｘ２より小さい基準値ｘ０を設定する。そして、ある第１蛍光体シート１１のｘ値がｘ１以上ｘ０以下である場合は、この第１蛍光体シート１１を第１グループＧ１に分類する。一方、ある第１蛍光体シート１１のｘ値がｘ０より大きくｘ２以下である場合は、この第１蛍光体シート１１を第２グループＧ２に分類する。
基準値ｘ０は、例えば、ステップＳ１において準備した複数の第１蛍光体シート１１のｘ値の平均値とすることができる。又は、基準値ｘ０を、ｘ値の規格範囲の下限値ｘ１と上限値ｘ２の中間値としてもよい。すなわち、ｘ０＝（ｘ１＋ｘ２）／２としてもよい。又は、基準値ｘ０は、ステップＳ１において準備した複数の第１蛍光体シート１１のｘ値の中央値としてもよい。
同様に、図１のステップＳ６に示すように、ステップＳ２において準備した複数の第２蛍光体シート１２のそれぞれについて、波長変換特性を測定する。波長変換特性の一例として、例えば色度を測定する。具体的には、各第２蛍光体シート１２の所定の領域に励起光を照射する。励起光は、例えば、ステップＳ４において第１蛍光体シート１１の波長変換特性の測定に使用した励起光と同じ光を用いる。これにより、第２蛍光体シート１２の第１蛍光体１２ｂが励起光を吸収して励起し、第３光Ｌ３を放射する。この結果、第２蛍光体シート１２から、励起光と第３光Ｌ３との混色光が出射される。そして、この混色光の色度（第２色度）を測定する。第２色度は、例えば、ＸＹＺ表色系におけるｘ値及びｙ値の組である。第２色度は、第２蛍光体シート１２の厚さのばらつき、及び、第２蛍光体１２ｂの分布密度のばらつき等に起因して、不可避的にばらつく。
次に、図１のステップＳ７及び図４Ｂに示すように、第２色度のｙ値によって第２蛍光体シート１２を分類する。例えば、第２蛍光体シート１２のｙ値の規格範囲がｙ１以上ｙ２以下であるとき、ｙ１より大きくｙ２より小さい基準値ｙ０を設定する。そして、ある第２蛍光体シート１２のｙ値がｙ１以上ｙ０以下である場合は、この第２蛍光体シート１２を第３グループＧ３に分類する。一方、ある第２蛍光体シート１２のｙ値がｙ０より大きくｙ２以下である場合は、この第２蛍光体シート１２を第４グループＧ４に分類する。
基準値ｙ０は、例えば、ステップＳ２において準備した複数の第２蛍光体シート１２のｙ値の平均値とすることができる。又は、基準値ｙ０を、ｙ値の規格範囲の下限値ｙ１と上限値ｙ２の中間値としてもよい。すなわち、ｙ０＝（ｙ１＋ｙ２）／２としてもよい。又は、基準値ｙ０は、ステップＳ２において準備した複数の第２蛍光体シート１２のｙ値の中央値としてもよい。
次に、図１のステップＳ８に示すように、各第１蛍光体シート１１の波長変換特性及び各第２蛍光体シート１２の波長変換特性に基づいて、第１蛍光体シート１１と第２蛍光体シート１２との組み合わせを選択する。
具体的には、図５Ａに示すように、ステップＳ５に示す工程において第１グループＧ１に分類された第１蛍光体シート１１と、ステップＳ７に示す工程において第４グループＧ４に分類された第２蛍光体シート１２とを組み合わせる。また、図５Ｂに示すように、ステップＳ５に示す工程において第２グループＧ２に分類された第１蛍光体シート１１と、第３グループＧ３に分類された第２蛍光体シート１２とを組み合わせる。
次に、図１のステップＳ９及び図６に示すように、選択された第１蛍光体シート１１及び選択された第２蛍光体シート１２から、それぞれ、複数の第１蛍光体片１１ｃ及び複数の第２蛍光体片１２ｃを得る。例えば、第１蛍光体シート１１及び第２蛍光体シート１２を重ね合わせて１枚のシートとし、その後、分割する。
次に、図１のステップＳ１０及び図７に示すように、ステップＳ３で準備した発光素子１３上に、第２蛍光体片１２ｃ及び第１蛍光体片１１ｃを配置する。これにより、発光装置１が製造される。
発光装置１においては、発光素子１３上に、第２蛍光体片１２ｃ及び第１蛍光体片１１ｃが積層されている。発光素子１３は、例えば青色の第１光Ｌ１を放射する。第２蛍光体片１２ｃは、第１光Ｌ１の一部を吸収して、例えば緑色の第３光Ｌ３を放射する。第１蛍光体片１１ｃは、第１光Ｌ１の他の一部及び第３光Ｌ３の一部を吸収して、例えば赤色の第２光Ｌ２を放射する。これにより、発光装置１からは、第１光Ｌ１、第２光Ｌ２、及び、第３光Ｌ３の混色光が出射される。この混色光は、例えば白色である。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
図８及び図９は、本実施形態に係る発光装置から出射する光の色度分布を示すｘｙ色度図である。
図８及び図９は、本実施形態に係る発光装置から出射する光の色度分布を示すｘｙ色度図である。
発光装置１においては、第１蛍光体片１１ｃ及び第２蛍光体片１２ｃの組み合わせが、第１グループＧ１の第１蛍光体片１１ｃ及び第４グループＧ４の第２蛍光体片１２ｃの組み合わせか、又は、第２グループＧ２の第１蛍光体片１１ｃ及び第３グループＧ３の第２蛍光体片１２ｃの組み合わせである。このため、図８に示すように、発光装置１から出射される光の色度座標が、ｘ値がｘ１以上ｘ０以下であり、ｙ値がｙ０より大きくｙ２以下である領域Ｒ１内か、ｘ値がｘ０より大きくｘ２以下であり、ｙ値がｙ１以上ｙ０以下である領域Ｒ２内に位置する。
これに対して、仮に、ステップＳ４〜Ｓ８に示す工程を実施せず、規格範囲内にある第１蛍光体片１１ｃと第２蛍光体片１２ｃを無作為に組み合わせると、発光装置から出射される光の色度座標は、ｘ値がｘ１以上ｘ２以下であり、ｙ値がｙ１以上ｙ２以下である領域Ｒ３内に分布する。ｘｙ色度図において、領域Ｒ３の面積は、領域Ｒ１の面積及び領域Ｒ２の面積の合計よりも大きい。このように、本実施形態によれば、発光装置１から出射される光の色度座標のばらつき範囲を縮小することができる。この結果、発光装置１から出射する光の特性を均一化できる。
なお、上述の如く、基準値ｘ０は、ｘ値の規格範囲の下限値ｘ１と上限値ｘ２の中間値としてもよい。同様に、基準値ｙ０は、ｙ値の規格範囲の下限値ｙ１と上限値ｙ２の中間値としてもよい。
また、上述の如く、基準値ｘ０は、複数の第１蛍光体シート１１のｘ値の中央値としてもよい。同様に、基準値ｙ０は、複数の第２蛍光体シート１２のｙ値の中央値としてもよい。これにより、複数の第１蛍光体シート１１をグループＧ１とグループＧ２に分類する際に、グループＧ１に分類された第１蛍光体シート１１の枚数とグループＧ２に分類された第１蛍光体シート１１の枚数をほぼ同じにすることができる。同様に、複数の第２蛍光体シート１２をグループＧ３とグループＧ４に分類する際に、グループＧ３に分類された第２蛍光体シート１２の枚数とグループＧ４に分類された第２蛍光体シート１２の枚数をほぼ同じにすることができる。
基準値を中央値とする場合、図４Ａに示すｘ値の分布及び図４Ｂに示すｙ値の分布が正規分布であれば、発光装置１の出射光の色度座標は、図８に示すように、領域Ｒ１内及び領域Ｒ２内に分布する。しかしながら、ｘ値及びｙ値の分布が正規分布でなく歪な分布である場合は、図９に示すように、発光装置１の出射光の色度座標は、ｘｙ色度図において、第１点Ｐ１（ｘｐ１，ｙ１）、第２点Ｐ２（ｘ２，ｙ１）、第３点Ｐ３（ｘ２，ｙｐ３）、第４点Ｐ４（ｘｐ４，ｙ２）、第５点Ｐ５（ｘ１，ｙ２）、及び、第６点Ｐ６（ｘ１，ｙｐ６）を頂点とする六角形に囲まれた領域Ｒ４内に位置する。ｘｐ１及びｘｐ４は、ｘ１より大きくｘ２より小さい値であり、必ずしも下限値ｘ１と上限値ｘ２の中間値とは限らない。また、ｙｐ３及びｙｐ６は、ｙ１より大きくｙ２より小さい値であり、必ずしも下限値ｙ１と上限値ｙ２の中間値とは限らない。この場合も、第１蛍光体片１１ｃと第２蛍光体片１２ｃを無作為に組み合わせた場合と比較して、発光装置１から出射する光の特性を均一化できる。
＜第１の実施形態の第１の変形例＞
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本変形例に係る発光装置の製造方法を示す図である。
図１０Ａに示すように、本変形例においては、図１のステップＳ４に示す第１蛍光体シート１１の第１色度を測定する工程において、第１蛍光体シート１１の複数の領域について第１色度をそれぞれ測定し、これらの複数の領域の第１色度の平均値を第１蛍光体シート１１の第１色度とする。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本変形例に係る発光装置の製造方法を示す図である。
図１０Ａに示すように、本変形例においては、図１のステップＳ４に示す第１蛍光体シート１１の第１色度を測定する工程において、第１蛍光体シート１１の複数の領域について第１色度をそれぞれ測定し、これらの複数の領域の第１色度の平均値を第１蛍光体シート１１の第１色度とする。
例えば、１枚の第１蛍光体シート１１において、第１蛍光体シート１１の中心部１１ｄ、４辺の中央部１１ｅ、４つの角部１１ｆの合計９ヶ所の領域に励起光を照射し、それぞれの領域の色度を測定する。そして、各測定値の平均値をこの第１蛍光体シート１１の色度（第１色度）とする。
同様に、図１０Ｂに示すように、図１のステップＳ６に示す第２蛍光体シート１２の第２色度を測定する工程において、第２蛍光体シート１２の複数の領域について第２色度をそれぞれ測定し、これらの複数の領域の第２色度の平均値を第２蛍光体シート１２の第１色度とする。
例えば、１枚の第２蛍光体シート１２において、第２蛍光体シート１２の中心部１２ｄ、４辺の中央部１２ｅ、４つの角部１２ｆの合計９ヶ所の領域に励起光を照射し、それぞれの領域の色度を測定する。そして、各測定値の平均値をこの第２蛍光体シート１２の色度（第２色度）とする。
本変形例によれば、各第１蛍光体シート１１内における色度のばらつきを考慮して、第１色度を決定することができる。第２色度についても同様である。この結果、発光装置から出射する光の波長変換特性のばらつきを、より効果的に低減することができる。
なお、各第１蛍光体シート１１において第１色度を測定する領域の位置は、上述の例には限定されない。また、各第１蛍光体シート１１において色度を測定する領域の数も９ヶ所には限定されず、８ヶ所以下でもよく、１０ヶ所以上でもよい。同様に、各第２蛍光体シート１２において第２色度を測定する領域の位置及び枚数についても、上述の例には限定されない。
＜第１の実施形態の第２の変形例＞
図１１は、本変形例における第１蛍光体シート及び第２蛍光体シートの選択方法を示すｘｙ色度図である。
図１１は、本変形例における第１蛍光体シート及び第２蛍光体シートの選択方法を示すｘｙ色度図である。
図１１に示すように、本変形例においては、複数の第１蛍光体シート１１を、ｘ値が小さい順に３つのグループＧ５、Ｇ６、Ｇ７に分類する。例えば、ｘ値がｘ１以上ｘ３以下の第１蛍光体シート１１をグループＧ５に分類し、ｘ値がｘ３より大きくｘ４以下の第１蛍光体シート１１をグループＧ６に分類し、ｘ値がｘ４より大きくｘ２以下の第１蛍光体シート１１をグループＧ７に分類する。各グループに属する第１蛍光体シート１１の枚数は、できるだけ同じになるようにする。また、複数の第２蛍光体シート１２を、ｙ値が小さい順に３つのグループＧ８、Ｇ９、Ｇ１０に分類する。例えば、ｙ値がｙ１以上ｙ３以下の第２蛍光体シート１２をグループＧ８に分類し、ｙ値がｙ３より大きくｙ４以下の第２蛍光体シート１２をグループＧ９に分類し、ｙ値がｙ４より大きくｙ２以下の第２蛍光体シート１２をグループＧ１０に分類する。各グループに属する第２蛍光体シート１２の枚数は、できるだけ同じになるようにする。
そして、グループＧ５に分類された第１蛍光体シート１１とグループＧ１０に分類された第２蛍光体シート１２を組み合わせ、グループＧ６に分類された第１蛍光体シート１１とグループＧ９に分類された第２蛍光体シート１２を組み合わせ、グループＧ７に分類された第１蛍光体シート１１とグループＧ８に分類された第２蛍光体シート１２を組み合わせる。これにより、発光装置から出射される光の色度のばらつきを、領域Ｒ５、Ｒ６及びＲ７内に収めることができる。このように、本変形例によれば、第１の実施形態と比較して、発光装置から出射する光の波長変換特性のばらつきを、より低減することができる。
なお、第１の実施形態においては、第１蛍光体シート１１及び第２蛍光体シート１２をそれぞれ２つのグループに分類し、本変形例においては、第１蛍光体シート１１及び第２蛍光体シート１２をそれぞれ３つのグループに分類したが、これには限定されない。各蛍光体シートは４つ以上のグループに分類してもよい。
より一般的に表現すれば、ｎを２以上の整数とし、ｋを１以上ｎ以下の整数とするとき、第１蛍光体シート１１をｘ値が小さい順にｎ個のグループＧ１１＿１〜Ｇ１１＿ｎに分類し、第２蛍光体シート１２をｙ値が小さい順にｎ個のグループＧ１２＿１〜Ｇ１２＿ｎに分類することができる。この場合は、グループＧ１１＿ｋに分類された第１蛍光体シート１１とグループＧ１２＿ｎ−ｋ＋１に分類された第２蛍光体シート１２を組み合わせる。これにより、第１蛍光体シート１１と第２蛍光体シート１２を無作為に組み合わせた場合と比較して、ｘｙ色度図におけるばらつきの領域を約（１／ｎ）倍に縮小することができる。
この場合、ｎの値を、第１蛍光体シート１１の枚数と等しくし、第２蛍光体シート１２の枚数と等しくてもよい。すなわち、１枚の第１蛍光体シート１１毎に１つのグループを構成し、１枚の第２蛍光体シート１２毎に１つのグループを構成してもよい。これは、グループ分けをせずに、第１蛍光体シート１１と第２蛍光体シート１２を１枚ずつ組み合わせる場合と同じである。
具体的には、ｎ枚の第１蛍光体シート１１と、ｎ枚の第２蛍光体シート１２を準備する。次に、第１蛍光体シート１１のｘ値を、小さい順にｘ１、ｘ２、・・・、ｘｋ、・・・、ｘｎとし、第２蛍光体シート１２のｙ値を、小さい順に、ｙ１、ｙ２、・・・、ｙｋ、ｙｎとする。そして、ｘ値がｘ１の第１蛍光体シート１１とｙ値がｙｎの第２蛍光体シート１２とを組み合わせ、ｘ値がｘ２の第１蛍光体シート１１とｙ値がｙｎ−１の第２蛍光体シート１２とを組み合わせ、・・・、ｘ値がｘｎの第１蛍光体シート１１とｙ値がｙ１の第２蛍光体シート１２とを組み合わせる。一般的に表現すれば、ｘ値がｘｋの第１蛍光体シート１１とｙ値がｙｎ−ｋ＋１の第２蛍光体シート１２とを組み合わせる。
図１２は、第１蛍光体シート１１と第２蛍光体シート１２を１枚ずつ分類して組み合わせた場合のシミュレーション結果を示すｘｙ色度図である。
図１２に示すように、第１蛍光体シート１１と第２蛍光体シート１２とをランダムに組み合わせた場合は、ｘｙ色度図において、発光装置から出射される光の色度は面状にばらついた。これに対して、上述のように、第１蛍光体シート１１と第２蛍光体シート１２とを１枚ずつ組み合わせた場合は、発光装置から出射される光の色度は線状にまとまった。
図１２に示すように、第１蛍光体シート１１と第２蛍光体シート１２とをランダムに組み合わせた場合は、ｘｙ色度図において、発光装置から出射される光の色度は面状にばらついた。これに対して、上述のように、第１蛍光体シート１１と第２蛍光体シート１２とを１枚ずつ組み合わせた場合は、発光装置から出射される光の色度は線状にまとまった。
＜第２の実施形態＞
図１３は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャート図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
図１３は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャート図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。
図１３に示すように、第１の実施形態と同様な方法により、ステップＳ１〜Ｓ８を実施する。
次に、図１３のステップＳ１１及び図１４Ａに示すように、ステップＳ８に示す工程において選択された第１蛍光体シート１１と選択された第２蛍光体シート１２を積層させて、積層シート１４を作製する。そして、積層シート１４上に、複数の発光素子１３を配置する。複数の発光素子１３は、例えば、積層シート１４上に接着剤を配置し、この接着剤上に配置される。
次に、図１３のステップＳ１２及び図１４Ｂに示すように、積層シート１４を複数の積層片１４ｃに分割する。このとき、各積層片１４ｃ上に、１以上の発光素子１３が配置されるようにする。例えば、積層シート１４を、発光素子１３毎に分割する。この場合は、１つの積層片１４ｃ上に１つの発光素子１３が配置される。このようにして、本実施形態に係る発光装置２が複数個一括して製造される。各発光装置２においては、蛍光体片１１ｃと蛍光体片１２ｃが積層された積層片１４ｃ上に、発光素子１３が設けられている。
＜第３の実施形態＞
図１５は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャート図である。
図１６は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
図１５は、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャート図である。
図１６は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
図１５に示すように、第１の実施形態と同様な方法により、ステップＳ１〜Ｓ８を実施する。
次に、図１５のステップＳ１３及び図１６に示すように、発光素子１３から出射した第１光Ｌ１が入射する位置に、ステップＳ８に示す工程において選択された第１蛍光体シート１１と選択された第２蛍光体シート１２を配置する。例えば、複数の発光素子１３を実装基板１６に実装する。そして、実装基板１６上に、第１蛍光体シート１１及び第２蛍光体シート１２が積層された積層シート１４を配置する。このようにして、本実施形態に係る発光装置３が製造される。
発光装置３においては、発光素子１３が実装された実装基板１６と、積層シート１４は、一体的に組み立てられていてもよく、別部材として設けられていてもよい。積層シート１４は、発光素子１３から出射した第１光Ｌ１が入射する位置に配置されていればよい。
なお、上述の各実施形態及びその変形例においては、波長変換特性を表すパラメータとして、ＸＹＺ表色系のｘ値及びｙ値を用いる例を示したが、これには限定されない。例えば、波長変換特性を表すパラメータとして、ＲＧＢ表色系のｒ値及びｇ値を用いてもよい。
以下、各実施形態に係る発光装置の製造方法で使用する各部材について、具体例を説明する。
（発光素子）
発光素子１３は、例えばＬＥＤチップである。発光素子１３は、例えば、紫外〜可視域の発光が可能な窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含む半導体積層構造を有し得る。発光素子１３の発光ピーク波長は、発光装置１の発光効率、蛍光体の励起スペクトル及び混色性等を考慮して、４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましく、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。発光装置１に含まれる発光素子１３は１つでもよく、２つ以上でもよい。発光素子１３は、半値幅が４０ｎｍ以下の発光素子を用いることが好ましく、半値幅が３０ｎｍ以下の発光素子を用いることがより好ましい。これにより、発光素子１３から出射される光が容易に鋭いピークを持つことができる。その結果、例えば、発光装置を液晶表示装置等の光源として用いる場合、液晶表示装置は高い色再現性を達成することができる。また、複数の発光素子は、直列、並列、または直列と並列を組み合わせた接続方法で電気的に接続することができる。
発光素子１３は、例えばＬＥＤチップである。発光素子１３は、例えば、紫外〜可視域の発光が可能な窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含む半導体積層構造を有し得る。発光素子１３の発光ピーク波長は、発光装置１の発光効率、蛍光体の励起スペクトル及び混色性等を考慮して、４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましく、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。発光装置１に含まれる発光素子１３は１つでもよく、２つ以上でもよい。発光素子１３は、半値幅が４０ｎｍ以下の発光素子を用いることが好ましく、半値幅が３０ｎｍ以下の発光素子を用いることがより好ましい。これにより、発光素子１３から出射される光が容易に鋭いピークを持つことができる。その結果、例えば、発光装置を液晶表示装置等の光源として用いる場合、液晶表示装置は高い色再現性を達成することができる。また、複数の発光素子は、直列、並列、または直列と並列を組み合わせた接続方法で電気的に接続することができる。
発光素子１３の平面形状は、特に限定されないが、正方形状や一方向に長い長方形状とすることができる。また、発光素子１３の平面形状として、六角形状やその他の多角形状としてもよい。発光素子１３は、一対の正負電極を有する。正負電極は、金、銀、銅、錫、白金、ロジウム、チタン、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ニッケル又はこれらの合金で構成することができる。発光素子１３の側面は、発光素子１３の上面に対して垂直であってもよいし、内側又は外側に傾斜していてもよい。
（第１蛍光体シート、第２蛍光体シート）
第１蛍光体シート１１および第２蛍光体シート１２の母材としては、発光素子１３が発する光に対して透光性を有するものが用いられる。本明細書において透光性を有するとは、発光素子１３の発光ピーク波長における光透過率が、６０％以上であることを指し、好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。第１蛍光体シート１１および第２蛍光体シート１２の母材は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂を用いることができる。特に、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れるため好適に用いられる。シリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニル−メチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂などが挙げられる。
第１蛍光体シート１１および第２蛍光体シート１２の母材としては、発光素子１３が発する光に対して透光性を有するものが用いられる。本明細書において透光性を有するとは、発光素子１３の発光ピーク波長における光透過率が、６０％以上であることを指し、好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。第１蛍光体シート１１および第２蛍光体シート１２の母材は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの変性樹脂を用いることができる。特に、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れるため好適に用いられる。シリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂、フェニル−メチルシリコーン樹脂、ジフェニルシリコーン樹脂などが挙げられる。
第１蛍光体シート１１および第２蛍光体シート１２は、光拡散粒子を含有してもよい。光拡散粒子としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。光拡散粒子は、これらのうちの１種を単独で、又はこれらのうちの２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、光拡散粒子として、線膨張係数の小さい酸化珪素を用いることが好ましい。また、光拡散粒子として、ナノ粒子を用いることが好ましい。これにより、発光素子が発する光の散乱が増大し、蛍光体の使用量を低減することができる。なお、ナノ粒子とは粒径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の粒子のことをいう。また、本明細書における粒径とは、主にＤ５０で定義される。
第１蛍光体シート１１および第２蛍光体シート１２は、蛍光体を含む。蛍光体は、発光素子１３が発する一次光の少なくとも一部を吸収して、一次光とは異なる波長の二次光を発する部材である。蛍光体は、以下に示す蛍光体のうちの１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＹ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＬｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＴｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、シリケート系蛍光体（例えば（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ）、クロロシリケート系蛍光体（例えばＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えばＳｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜ｚ＜４．２））、ＳＧＳ系蛍光体（例えばＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ）、アルカリ土類アルミネート系蛍光体（例えば（Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ）ＭｇｘＡｌ１０Ｏ１７−ｘ：Ｅｕ，Ｍｎ）、αサイアロン系蛍光体（例えばＭｚ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６（但し、０＜ｚ≦２であり、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、及びＬａとＣｅを除くランタニド元素））、窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、マンガン賦活フッ化物系蛍光体（一般式（Ｉ）Ａ２［Ｍ１−ａＭｎａＦ６］で表される蛍光体（但し、上記一般式（Ｉ）中、Ａは、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ及びＮＨ４からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、Ｍは、第４族元素及び第１４族元素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａは０＜ａ＜０．２を満たす））が挙げられる。イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、Ｙの一部をＧｄで置換することで発光ピーク波長を長波長側にシフトさせることができる。また、マンガン賦活フッ化物系蛍光体の代表例としては、マンガン賦活フッ化珪酸カリウムの蛍光体（例えばＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）が挙げられる。
本発明は、例えば、照明装置及び表示装置の光源等に利用することができる。
１、２、３：発光装置
１１：第１蛍光体シート
１１ａ：第１母材
１１ｂ：第１蛍光体
１１ｃ：第１蛍光体片
１１ｄ：中心部
１１ｅ：辺の中央部
１１ｆ：角部
１２：第２蛍光体シート
１２ａ：第２母材
１２ｂ：第２蛍光体
１２ｃ：第２蛍光体片
１２ｄ：中心部
１２ｅ：辺の中央部
１２ｆ：角部
１３：発光素子
１４：積層シート
１４ｃ：積層片
１６：実装基板
Ｇ１〜Ｇ１０：グループ
Ｌ１：第１光
Ｌ２：第２光
Ｌ３：第３光
Ｐ１：第１点
Ｐ２：第２点
Ｐ３：第３点
Ｐ４：第４点
Ｐ５：第５点
Ｐ６：第６点
Ｒ１〜Ｒ７：領域
１１：第１蛍光体シート
１１ａ：第１母材
１１ｂ：第１蛍光体
１１ｃ：第１蛍光体片
１１ｄ：中心部
１１ｅ：辺の中央部
１１ｆ：角部
１２：第２蛍光体シート
１２ａ：第２母材
１２ｂ：第２蛍光体
１２ｃ：第２蛍光体片
１２ｄ：中心部
１２ｅ：辺の中央部
１２ｆ：角部
１３：発光素子
１４：積層シート
１４ｃ：積層片
１６：実装基板
Ｇ１〜Ｇ１０：グループ
Ｌ１：第１光
Ｌ２：第２光
Ｌ３：第３光
Ｐ１：第１点
Ｐ２：第２点
Ｐ３：第３点
Ｐ４：第４点
Ｐ５：第５点
Ｐ６：第６点
Ｒ１〜Ｒ７：領域
Claims (17)
- 複数の第１蛍光体シートを準備する工程と、
複数の第２蛍光体シートを準備する工程と、
発光素子を準備する工程と、
各前記第１蛍光体シートの波長変換特性及び各前記第２蛍光体シートの波長変換特性に基づいて、前記第１蛍光体シートと前記第２蛍光体シートとの組み合わせを選択する選択工程と、
選択された前記第１蛍光体シートおよび選択された前記第２蛍光体シートから、複数の第１蛍光体片および複数の第２蛍光体片を得る工程と、
前記発光素子上に、前記第１蛍光体片及び前記第２蛍光体片を配置する工程と、
を備えた発光装置の製造方法。 - 複数の第１蛍光体シートを準備する工程と、
複数の第２蛍光体シートを準備する工程と、
発光素子を準備する工程と、
各前記第１蛍光体シートの波長変換特性及び各前記第２蛍光体シートの波長変換特性に基づいて、前記第１蛍光体シートと前記第２蛍光体シートとの組み合わせを選択する選択工程と、
選択された前記第１蛍光体シートおよび選択された前記第２蛍光体シートを積層した積層シート上に、複数の発光素子を配置する工程と、
前記積層シートを分割する工程と、
を備えた発光装置の製造方法。 - 前記積層シートを分割する工程において、前記積層シートを前記発光素子毎に分割する請求項２に記載の発光装置の製造方法。
- 複数の第１蛍光体シートを準備する工程と、
複数の第２蛍光体シートを準備する工程と、
発光素子を準備する工程と、
各前記第１蛍光体シートの波長変換特性及び各前記第２蛍光体シートの波長変換特性に基づいて、前記第１蛍光体シートと前記第２蛍光体シートとの組み合わせを選択する選択工程と、
前記発光素子から出射した光が入射する位置に、選択された前記第１蛍光体シートおよび選択された前記第２蛍光体シートを配置する工程と、
を備えた発光装置の製造方法。 - 前記複数の第１蛍光体シートのそれぞれについて前記波長変換特性を測定する第１測定工程と、
前記複数の第２蛍光体シートのそれぞれについて前記波長変換特性を測定する第２測定工程と、
をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１測定工程は、前記第１蛍光体シートに励起光を照射し、前記励起光と前記第１蛍光体シートが発する光との混色光の第１色度を測定する工程を有し、
前記第２測定工程は、前記第２蛍光体シートに励起光を照射し、前記励起光と前記第２蛍光体シートが発する光との混色光の第２色度を測定する工程を有する請求項５に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１色度を測定する工程において、前記第１蛍光体シートの複数の領域について前記第１色度をそれぞれ測定し、前記複数の領域の前記第１色度の平均値を前記第１蛍光体シートの第１色度とし、
前記第２色度を測定する工程において、前記第２蛍光体シートの複数の領域について前記第２色度をそれぞれ測定し、前記複数の領域の前記第２色度の平均値を前記第２蛍光体シートの第２色度とする請求項６に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１色度のｘ値によって第１蛍光体シートを分類する第１分類工程と、
前記第２色度のｙ値によって第２蛍光体シートを分類する第２分類工程と、
をさらに備えた請求項６または７に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１分類工程において、前記第１蛍光体シートのｘ値が前記ｘ値の基準値以下である場合は第１グループに分類し、前記第１蛍光体シートのｘ値が前記ｘ値の基準値よりも大きい場合は第２グループに分類し、
前記第２分類工程において、前記第２蛍光体シートのｙ値が前記ｙ値の基準値以下である場合は第３グループに分類し、前記第２蛍光体シートのｙ値が前記ｙ値の基準値よりも大きい場合は第４グループに分類する請求項８に記載の発光装置の製造方法。 - 前記選択工程において、前記第１グループに分類された前記第１蛍光体シートを前記第４グループに分類された前記第２蛍光体シートに組み合わせ、前記第２グループに分類された前記第１蛍光体シートを前記第３グループに分類された前記第２蛍光体シートに組み合わせる請求項９に記載の発光装置の製造方法。
- 前記ｘ値の基準値は前記複数の第１蛍光体シートのｘ値の平均値であり、
前記ｙ値の基準値は前記複数の第２蛍光体シートのｙ値の平均値である請求項９または１０に記載の発光装置の製造方法。 - 前記ｘ値の基準値は前記複数の第１蛍光体シートのｘ値の中央値であり、
前記ｙ値の基準値は前記複数の第２蛍光体シートのｙ値の中央値である請求項９または１０に記載の発光装置の製造方法。 - 前記ｘ値の基準値は前記第１蛍光体シートのｘ値の規格範囲の下限値と上限値の中間値であり、
前記ｙ値の基準値は前記第２蛍光体シートのｙ値の規格範囲の下限値と上限値の中間値である請求項９または１０に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１蛍光体シートのｘ値の規格範囲がｘ１以上ｘ２以下であり、
前記第２蛍光体シートのｙ値の規格範囲がｙ１以上ｙ２以下であり、
ｘｐ１及びｘｐ４が前記ｘ１より大きく前記ｘ２より小さい値であり、
ｙｐ３及びｙｐ６が前記ｙ１より大きく前記ｙ２より小さい値であるとき、
前記発光装置の出射光の色度座標が、ｘｙ色度図において、第１点（ｘｐ１，ｙ１）、第２点（ｘ２，ｙ１）、第３点（ｘ２，ｙｐ３）、第４点（ｘｐ４，ｙ２）、第５点（ｘ１，ｙ２）、及び、第６点（ｘ１，ｙｐ６）を頂点とする六角形に囲まれる領域の内部に位置する請求項１３に記載の発光装置の製造方法。 - ｎを２以上の整数とし、ｋを１以上ｎ以下の整数とするとき、
前記第１分類工程において、前記第１蛍光体シートをｘ値が小さい順にｎ個のグループに分類し、
前記第２分類工程において、前記第２蛍光体シートをｙ値が小さい順にｎ個のグループに分類し、
前記選択工程において、第ｋ番目の前記グループに分類された前記第１蛍光体シートと、第（ｎ−ｋ＋１）番目の前記グループに分類された前記第２蛍光体シートとを組み合わせる請求項８に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１蛍光体シートは、樹脂材料からなる第１母材、及び、前記第１母材中に含有された第１蛍光体を含み、
前記第２蛍光体シートは、樹脂材料からなる第２母材、及び、前記第２母材中に含有された第２蛍光体を含み、
前記発光素子は第１の光を出射し、
前記第１蛍光体は前記第１の光を吸収して第２の光を放射し、
前記第２蛍光体は前記第１の光を吸収して第３の光を放射する請求項１〜１５のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１の光は青色であり、前記第２の光は赤色であり、前記第３の光は緑色である請求項１６に記載の発光装置の製造方法。
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