JP2021009949A - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光素子と透光性部材との位置決めが容易な発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】発光装置の製造方法は、上面に凸部１１ａが形成された透光性部材１１を準備する工程と、凸部１１ａ上に、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料からなり、固体状の第１樹脂部１２を配置する工程と、第１樹脂部１２上に発光素子１３を配置する工程と、第１温度に加熱して第１樹脂部１２の粘度を低下させることにより、凸部１１ａを基準として発光素子１３をセルフアライメントさせる工程と、冷却することにより、第１樹脂部１２を固化させる工程と、を備える。【選択図】図２Ａ
Description
実施形態は、発光装置及びその製造方法に関する。
発光装置において、蛍光体層等の透光性部材と発光素子とを接着剤を介して接着する場合がある。発光装置の微細化に伴い、発光素子と透光性部材との位置決めが困難になりつつある。
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、発光素子と透光性部材との位置決めが容易な発光装置及びそ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、上面に凸部が形成された透光性部材を準備する工程と、前記凸部上に、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料からなり、固体状の第１樹脂部を配置する工程と、前記第１樹脂部上に発光素子を配置する工程と、第１温度に加熱して前記第１樹脂部の粘度を低下させることにより、前記凸部を基準として前記発光素子をセルフアライメントさせる工程と、冷却することにより、前記第１樹脂部を固化させる工程と、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、発光素子を準備する工程と、前記発光素子上に、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料からなり、固体状の第１樹脂部を配置する工程と、前記第１樹脂部上に透光性部材を配置する工程と、第１温度に加熱して前記第１樹脂部の粘度を低下させることにより、前記発光素子を基準として前記透光性部材をセルフアライメントさせる工程と、冷却することにより、前記第１樹脂部を固化させる工程と、を備える。
本発明の一実施形態に係る発光装置は、発光素子と、前記発光素子上に設けられた透光性部材と、前記発光素子と前記透光性部材との間に設けられ、前記発光素子の上面、前記発光素子の側面、及び、前記透光性部材の下面を覆い、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料、及び、熱硬化性の第２樹脂材料を含む導光部材と、前記発光素子、前記導光部材、及び、前記透光性部材を含む積層体の側面の少なくとも一部を覆う被覆部材と、を備える。
本発明の一実施形態によれば、発光素子と透光性部材との位置決めが容易な発光装置及びその製造方法を実現できる。
以下、本発明の実施形態について説明する。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、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１Ａ〜図２Ｃ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３は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、本実施形態に係る発光装置の製造方法における温度プロファイルを示すグラフである。
図１Ａ〜図２Ｃ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３は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、本実施形態に係る発光装置の製造方法における温度プロファイルを示すグラフである。
先ず、図１Ａに示すように、透光性部材１１を準備する。透光性部材１１は、例えば、透明樹脂材料からなる母材中に多数の蛍光体粒子が分散された蛍光体層である。なお、透光性部材１１は蛍光体粒子を含まない透明層であってもよい。透光性部材１１の上面には、複数の凸部１１ａが形成されている。上面視において、凸部１１ａの形状は、後述する発光素子１３の形状に類似した形状であり、例えば矩形である。透光性部材１１は製造することによって準備してもよく、購入することによって準備してもよい。
複数の凸部１１ａの形成方法は、例えば、平板状の透光性シートを準備し、ダイシング等の切断装置を用いて、行方向および／または列方向に非貫通の切断溝を形成する。切断溝に囲まれる領域が凸部１１ａとなる。凸部１１ａと隣接する凸部１１ａとの離隔距離は、例えば、２０μｍ〜１００μｍであり、４０μｍ〜８０μｍであることが好ましい。また、凸部１１ａの高さは、例えば、５０μｍ〜３００μｍであり、１００μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。
次に、図１Ｂに示すように、透光性部材１１の凸部１１ａ上に、固体状の第１樹脂部１２を配置する。なお、「固体状」にはゲル状も含まれる。第１樹脂部１２は、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料からなる。第１樹脂材料は、例えば、可塑性である。第１樹脂材料が可塑性である場合、一例では、第１樹脂材料はアクリル樹脂である。なお、第１樹脂材料は、熱硬化性であってもよい。第１樹脂材料が熱硬化性である場合、一例では、第１樹脂材料はシリコーン樹脂とエポキシ樹脂とのハイブリッド樹脂である。
固体状の第１樹脂部１２を透光性部材１１の凸部１１ａ上に配置する前に、第１樹脂部１２の粘度を高くする処理を施すことが好ましい。例えば、固体状の第１樹脂部１２に熱処理を施す。例えば、第１樹脂部１２を１００〜１２０℃の温度に５〜１０分間保持する。これにより、第１樹脂部１２を透光性部材１１の凸部１１ａ上に配置する際、またはその後に、第１樹脂部１２が意図せず移動することを抑制できる。このとき、第１樹脂部１２の表面又は全体が半溶融状態となる場合もあるが、第１樹脂部１２は全体としてその形状を保持している。本明細書においては、このような場合も「固体状」に含める。
次に、図１Ｃに示すように、第１樹脂部１２上に、発光素子１３を配置する。具体的には、透光性部材１１の各凸部１１ａ上に、第１樹脂部１２を介して、発光素子１３を１つずつ載置する。発光素子１３の形状は、上面視で凸部１１ａの形状に類似した形状であり、例えば、矩形のチップ状である。発光素子１３は、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）である。発光素子１３の上面には、一対の電極１４が形成されている。なお、図１Ｃにおいては、一対の電極１４は紙面の奥行方向に配置されており、各発光素子１３について１つの電極１４のみが図示されている。以後の図についても同様である。
発光素子１３を第１樹脂部１２上に配置する際に、発光素子１３の位置及び向きは、上面視で、発光素子１３の幾何中心と凸部１１ａの幾何中心とが重なり、発光素子１３のそれぞれの端縁と凸部１１ａのそれぞれの端縁とが平行であってもよく、凸部１１ａの位置及び向きからずれていてもよい。例えば、上面視で、発光素子１３の中心は凸部１１ａの中心からずれていてもよく、発光素子１３の端縁は凸部１１ａの端縁に対して傾斜していてもよい。
次に、図２Ａ及び図３に示すように、透光性部材１１、第１樹脂部１２及び発光素子１３からなる構造体１０を、基準温度Ｔ０から第１温度Ｔ１に加熱して、第１樹脂部１２の粘度を低下させる。基準温度Ｔ０は、例えば、図１Ｃに示す発光素子１３の配置を行う際の温度であり、例えば、室温である。第１温度Ｔ１は、第１樹脂部１２を形成する第１樹脂材料の粘度が低下する温度である。例えば、第１樹脂材料がアクリル樹脂である場合は、第１温度Ｔ１は、８０℃以上１００℃以下である。なお、第１樹脂材料として熱硬化性樹脂を用いる場合は、第１温度Ｔ１は、温度上昇に伴って粘度が徐々に低下する低粘度領域の温度とする。第１温度Ｔ１は、硬化作用が急激に働く変曲点未満の温度である。
これにより、第１樹脂部１２の流動性が増加し、透光性部材１１の凸部１１ａを基準として、発光素子１３がセルフアライメントする。この結果、上面視で、発光素子１３の位置及び向きが凸部１１ａの位置及び向きと略一致する。すなわち、上面視で、発光素子１３の中心は凸部１１ａの中心と略一致し、発光素子１３の端縁は凸部１１ａの端縁と略平行になる。
次に、図２Ｂ及び図３に示すように、構造体１０を第１温度Ｔ１から基準温度Ｔ０まで冷却する。これにより、第１樹脂部１２が固化する。この結果、発光素子１３が第１樹脂部１２によって透光性部材１１に接着される。
次に、図２Ｃに示すように、透光性部材１１上に、被覆部材１５を形成する。被覆部材１５は、透光性部材１１の凸部１１ａ、第１樹脂部１２、発光素子１３及び電極１４からなる積層体２２の側面を覆う。被覆部材１５は、例えば、白色樹脂材料により形成する。透光性部材１１、第１樹脂部１２、発光素子１３、電極１４及び被覆部材１５により、構造体２０が構成される。次に、構造体２０の下面側から上面側に向かって、透光性部材１１における凸部１１ａを除く部分を除去する。このとき、凸部１１ａの下部も除去してもよい。次に、構造体２０を例えば発光素子１３毎に分割する。このようにして、本実施形態に係る発光装置が製造される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、図１Ｂに示す工程において、透光性部材１１の凸部１１ａ上に第１樹脂部１２を配置する際には、第１樹脂部１２が固体状であるため、第１樹脂部１２を厚く形成することができる。
本実施形態においては、図１Ｂに示す工程において、透光性部材１１の凸部１１ａ上に第１樹脂部１２を配置する際には、第１樹脂部１２が固体状であるため、第１樹脂部１２を厚く形成することができる。
そして、図２Ａに示す工程において、第１樹脂部１２を第１温度Ｔ１に加熱することにより、第１樹脂部１２の粘度を低下させている。これにより、発光素子１３が凸部１１ａを基準としてセルフアライメントし、上面視で、発光素子１３の位置及び向きが、凸部１１ａの位置及び向きと略一致する。この結果、発光装置の形状精度が向上する。換言すれば、図１Ｃに示す工程においては、発光素子１３の位置及び向きを透光性部材１１の凸部１１ａの位置及び向きに対して、厳密に一致させなくてもよい。このため、第１樹脂部１２上に発光素子１３を配置する工程が容易である。
＜第２の実施形態＞
図４Ａ〜図５Ｃ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６は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、本実施形態に係る発光装置の製造方法における温度プロファイルを示すグラフである。
図４Ａ〜図５Ｃ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６は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、本実施形態に係る発光装置の製造方法における温度プロファイルを示すグラフである。
先ず、図１Ａ及び図１Ｂに示す工程を実施する。
次に、図４Ａに示すように、固体状の第１樹脂部１２上に、液体状の第２樹脂部１６を配置する。なお、「液体状」にはゾル状も含まれる。第２樹脂部１６は、熱硬化性の第２樹脂材料からなる。一例では、第２樹脂材料は、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂である。第１樹脂部１２の厚みは、例えば、１０μｍ以上４０μｍ以下であり、２０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。第１樹脂部１２の厚みを上記の数値範囲に設定することで、セルフアライメント性が良好となる。また、第２樹脂部１６の厚みは、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、０．５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。第２樹脂部１６の厚みを上記の数値範囲に設定することで、安定して発光素子１３を実装できる。
次に、図４Ａに示すように、固体状の第１樹脂部１２上に、液体状の第２樹脂部１６を配置する。なお、「液体状」にはゾル状も含まれる。第２樹脂部１６は、熱硬化性の第２樹脂材料からなる。一例では、第２樹脂材料は、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂である。第１樹脂部１２の厚みは、例えば、１０μｍ以上４０μｍ以下であり、２０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。第１樹脂部１２の厚みを上記の数値範囲に設定することで、セルフアライメント性が良好となる。また、第２樹脂部１６の厚みは、例えば、０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、０．５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。第２樹脂部１６の厚みを上記の数値範囲に設定することで、安定して発光素子１３を実装できる。
次に、図４Ｂに示すように、第２樹脂部１６上に、発光素子１３を配置する。具体的には、透光性部材１１の各凸部１１ａ上に、固体状の第１樹脂部１２及び液体状の第２樹脂部１６を介して、発光素子１３を１つずつ載置する。発光素子１３を第２樹脂部１６上に配置する際に、上面視で、発光素子１３の位置及び向きは、凸部１１ａの位置及び向きと同じでもよく、凸部１１ａの位置及び向きからずれていてもよい。
次に、図４Ｃ及び図６に示すように、透光性部材１１、第１樹脂部１２、第２樹脂部１６及び発光素子１３からなる構造体１７を、基準温度Ｔ０から第１温度Ｔ１に加熱して、第１樹脂部１２の粘度を低下させる。上述の如く、第１温度Ｔ１は、第１樹脂部１２を形成する第１樹脂材料の粘度が低下する温度である。一例では、第１の実施形態と同様に、第１樹脂材料をアクリル樹脂とすることができる。この場合の第１温度Ｔ１は、８０℃以上１００℃以下である。
これにより、第１樹脂部１２の流動性が増加し、液体状の第２樹脂部１６と合わせて、大きな流動体が出現する。このため、透光性部材１１の凸部１１ａを基準として、発光素子１３がセルフアライメントする。この結果、上面視で、発光素子１３の位置及び向きが凸部１１ａの位置及び向きと略一致する。すなわち、上面視で、発光素子１３の中心は凸部１１ａの中心と略一致し、発光素子１３の端縁は凸部１１ａの端縁と略平行になる。
次に、図５Ａ及び図６に示すように、構造体１７を第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２に加熱する。第２温度Ｔ２は、第２樹脂材料が硬化する温度である。例えば、第２樹脂材料がシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂である場合は、第２温度Ｔ２は百数十℃である。これにより、第２樹脂部１６が硬化する。
第１樹脂材料および第２樹脂材料の双方が熱硬化性樹脂の性質を有する樹脂材料である場合、第１樹脂材料および第２樹脂材料は以下の条件を満たす樹脂材料が選択され得る。第１樹脂材料が低粘度化する温度をＴ１（第１温度）、第２樹脂材料が低粘度化する温度をＴ３、第１樹脂材料が固体化を開始する温度をＴ４および第２樹脂材料が固体化を開始する温度をＴ２（第２温度）とした場合に、第１樹脂材料および第２樹脂材料は、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ４を満たす樹脂材料から選択される。これにより、第１樹脂材料および第２樹脂材料が加熱工程を経る過程で、双方が液体状である状態を温度Ｔ３と温度Ｔ２の間で容易に導くことができる。これにより、発光素子１３に対するセルフアライメントがより効果的に作用する。
次に、図５Ｂ及び図６に示すように、構造体１７を第２温度Ｔ２から基準温度Ｔ０まで冷却する。これにより、第１樹脂部１２が固化する。この結果、発光素子１３が第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６によって透光性部材１１に接着される。
以後の工程は、第１の実施形態と同様である。すなわち、図５Ｃに示すように、透光性部材１１上に被覆部材１５を形成する。これにより、構造体２０が作製される。次に、構造体２０から、透光性部材１１における凸部１１ａを除く部分を除去する。次に、構造体２０を例えば発光素子１３毎に分割する。このようにして、本実施形態に係る発光装置が製造される。
図７は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
なお、図７は、図４Ａ〜図５Ｃに対して、上下が逆転している。図７の説明においては、発光素子１３から透光性部材１１に向かう方向を「上」とし、その逆方向を「下」としているが、この表現は便宜的なものであり、重力の方向とは無関係である。これは、製造後の発光装置においては、全ての部分が固体化しているため、重力の方向は重要でないためである。これに対して、図４Ａ〜図５Ｃの説明においては、「上」及び「下」との表現は重力の方向を表している。これは、図４Ａ〜図５Ｃに示す発光装置の製造方法においては、第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６が低粘度状態又は液体状になる期間があり、また、発光素子１３を載置する工程があるため、重力の方向が重要であるためである。
なお、図７は、図４Ａ〜図５Ｃに対して、上下が逆転している。図７の説明においては、発光素子１３から透光性部材１１に向かう方向を「上」とし、その逆方向を「下」としているが、この表現は便宜的なものであり、重力の方向とは無関係である。これは、製造後の発光装置においては、全ての部分が固体化しているため、重力の方向は重要でないためである。これに対して、図４Ａ〜図５Ｃの説明においては、「上」及び「下」との表現は重力の方向を表している。これは、図４Ａ〜図５Ｃに示す発光装置の製造方法においては、第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６が低粘度状態又は液体状になる期間があり、また、発光素子１３を載置する工程があるため、重力の方向が重要であるためである。
図７に示すように、本実施形態に係る発光装置２においては、一対の電極１４と、発光素子１３と、発光素子１３上に設けられた透光性部材１１と、導光部材２１と、被覆部材１５が設けられている。一対の電極１４は発光素子１３に接続されている。導光部材２１は、発光素子１３と透光性部材１１との間に設けられ、発光素子１３の上面、発光素子１３の側面、及び、透光性部材１１の下面を覆う。導光部材２１は、第１樹脂材料及び第２樹脂材料を含み、例えば、透光性である。被覆部材１５は、一対の電極１４、発光素子１３、導光部材２１、及び、透光性部材１１を含む積層体２２の側面の少なくとも一部を覆う。
導光部材２１には、第１樹脂材料の濃度が第２樹脂材料の濃度よりも高い第１層１２ｅと、第２樹脂材料の濃度が第１樹脂材料の濃度よりも高い第２層１６ｅとが積層されている。第１層１２ｅは第１樹脂部１２が固化したものであり、透光性部材１１に接している。第２層１６ｅは第２樹脂部１６が硬化したものであり、発光素子１３に接している。
すなわち、発光装置２においては、積層体２２が設けられている。積層体２２においては、下から上に向かって、一対の電極１４、発光素子１３、第２層１６ｅ、第１層１２ｅ、及び、透光性部材１１がこの順に積層されている。積層体２２の側面は、被覆部材１５によって覆われている。但し、第１層１２ｅと第２層１６ｅとの間では、第１樹脂材料と第２樹脂材料がある程度混ざり合っている場合もある。透光性部材１１においては、透明樹脂材料からなる母材１１ｄが設けられており、母材１１ｄ中に多数の蛍光体粒子１１ｅが分散されている。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、図４Ａに示す工程において、透光性部材１１の凸部１１ａ上に固体状の第１樹脂部１２と液体状の第２樹脂部１６を積層させることにより、発光素子１３を載置する樹脂部を厚く形成することができる。このため、図４Ｃに示す工程において、第１樹脂部１２の粘度を低下させたときに、第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６により、大きな流動体を実現することができる。この結果、発光素子１３に対するセルフアライメントがより効果的に作用し、発光素子１３を透光性部材１１の凸部１１ａに対してより正確に位置決めすることができる。
本実施形態においては、図４Ａに示す工程において、透光性部材１１の凸部１１ａ上に固体状の第１樹脂部１２と液体状の第２樹脂部１６を積層させることにより、発光素子１３を載置する樹脂部を厚く形成することができる。このため、図４Ｃに示す工程において、第１樹脂部１２の粘度を低下させたときに、第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６により、大きな流動体を実現することができる。この結果、発光素子１３に対するセルフアライメントがより効果的に作用し、発光素子１３を透光性部材１１の凸部１１ａに対してより正確に位置決めすることができる。
近年、小型の発光装置が求められている。発光素子１３及び透光性部材１１等の各部材の小型化に伴い、接着剤を設けることが可能な領域が小さくなる場合がある。そのような場合に、溶融状態の接着剤のみをディスペンサ等で配置すると、接着剤の高さが低くなる可能性がある。その結果、発光素子１３に十分な浮力が付加されなくなり、発光素子１３にセルフアライメントが効きにくくなる可能性がある。なお、接着剤の粘度を高くすれば、溶融状態の接着剤の高さを高くすることは可能ではあるが、微細な領域への塗布が困難になる。本実施形態に係る発光装置では、１層目の接着剤（第１樹脂部１２）上に２層目の接着剤（第２樹脂部１６）を配置することで、溶融後の接着剤全体の高さを高くしやすくなり、発光素子１３のセルフアライメントを効果的に働かせることができる。換言すれば、要求されるセルフアライメント性を確保しつつ、第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６の厚さを薄くすることができる。
また、液体状の第２樹脂部１６を配置し、その上に発光素子１３を配置することで、発光素子１３が意図せず移動することを抑制することができる。換言すると、第２樹脂部１６により、加熱工程の前に、発光素子１３を適切な位置に仮止めすることができる。
更に、図５Ａに示す工程において、構造体１７の温度をＴ２まで上昇させることにより、第２樹脂部１６を硬化させることができる。その後、図５Ｂに示す工程において、構造体１７を基準温度Ｔ０まで冷却することにより、第１樹脂部１２を固化させることができる。これにより、発光装置２全体を固体化し、機械的強度を担保できる。
＜第３の実施形態＞
図８Ａ〜図１０Ｂ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。
本実施形態における熱処理の温度プロファイルは、図３に示すプロファイルと同様である。
図８Ａ〜図１０Ｂ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。
本実施形態における熱処理の温度プロファイルは、図３に示すプロファイルと同様である。
先ず、図８Ａに示すように、発光素子１３を準備する。発光素子１３は、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）である。発光素子１３の形状は、例えば、矩形のチップ状である。発光素子１３の一方の面には、一対の電極が設けられている。発光素子１３は製造することによって準備してもよく、購入することによって準備してもよい。本実施形態においては、例えば、複数の発光素子１３を基板１００上に配置する。
次に、図８Ｂに示すように、発光素子１３上に、固体状の第１樹脂部１２を配置する。上述の如く、「固体状」にはゲル状も含まれる。第１の実施形態と同様に、第１樹脂部１２は、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料からなる。第１樹脂材料は、例えば、可塑性である。一例では、第１樹脂材料はアクリル樹脂である。
次に、図８Ｃに示すように、第１樹脂部１２上に透光性部材３１を配置する。具体的には、各発光素子１３上に、第１樹脂部１２を介して、透光性部材３１を１つずつ載置する。透光性部材３１は、例えば、透明樹脂材料からなる母材中に多数の蛍光体粒子が分散された蛍光体層である。なお、透光性部材３１は蛍光体粒子を含まない透明層であってもよい。上面視で、透光性部材３１の形状は、発光素子１３の形状に類似した形状であり、例えば、矩形の板状である。
次に、図９Ａ及び図３に示すように、基板１００、発光素子１３、第１樹脂部１２及び透光性部材３１を含む構造体３０を、基準温度Ｔ０から第１温度Ｔ１に加熱して、第１樹脂部１２の粘度を低下させる。第１温度Ｔ１は、第１樹脂部１２を形成する第１樹脂材料の粘度が低下する温度である。
これにより、第１樹脂部１２の流動性が増加し、発光素子１３を基準として、透光性部材３１がセルフアライメントする。この結果、上面視で、透光性部材３１の位置及び向きが発光素子１３の位置及び向きと略一致する。すなわち、上面視で、透光性部材３１の中心は発光素子１３の中心と略一致し、透光性部材３１の端縁は発光素子１３の端縁と略平行になる。
次に、図９Ｂ及び図３に示すように、構造体３０を第１温度Ｔ１から基準温度Ｔ０まで冷却する。これにより、第１樹脂部１２が固化する。この結果、透光性部材３１が第１樹脂部１２によって発光素子１３に接着される。
次に、図１０Ａに示すように、基板１００上に被覆部材１５を形成する。被覆部材１５は、発光素子１３、第１樹脂部１２及び透光性部材３１からなる積層体３２の側面を覆う。被覆部材１５は、例えば、白色樹脂材料により形成する。
次に、図１０Ｂに示すように、基板１００を除去する。次に、各発光素子１３の電極の下面に、一対の導電膜１８を形成する。次に、被覆部材１５を発光素子１３毎に分割する。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。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、図８Ｂに示す工程において、発光素子１３上に第１樹脂部１２を配置する際には、第１樹脂部１２が固体状であるため、第１樹脂部１２を厚く形成することができる。また、図８Ｃに示す工程においては、第１樹脂部１２が固体状であるため、第１樹脂部１２上に透光性部材３１を配置することが容易である。
本実施形態においては、図８Ｂに示す工程において、発光素子１３上に第１樹脂部１２を配置する際には、第１樹脂部１２が固体状であるため、第１樹脂部１２を厚く形成することができる。また、図８Ｃに示す工程においては、第１樹脂部１２が固体状であるため、第１樹脂部１２上に透光性部材３１を配置することが容易である。
そして、図９Ａに示す工程において、第１樹脂部１２を第１温度Ｔ１に加熱することにより、第１樹脂部１２の粘度を低下させている。これにより、透光性部材３１が発光素子１３を基準としてセルフアライメントし、上面視で、透光性部材３１の位置及び向きが、発光素子１３の位置及び向きと略一致する。この結果、発光装置３の形状精度が向上する。換言すれば、図８Ｃに示す工程において、透光性部材３１を配置する際に、透光性部材３１の位置及び向きを発光素子１３の位置及び向きに対して、厳密に一致させなくてもよい。このため、第１樹脂部１２上に透光性部材３１を配置する工程が容易である。
＜第４の実施形態＞
図１１Ａ〜図１３Ｂ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。
本実施形態における熱履歴のプロファイルは、図６に示すプロファイルと同様である。
図１１Ａ〜図１３Ｂ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。
本実施形態における熱履歴のプロファイルは、図６に示すプロファイルと同様である。
先ず、図８Ａ及び図８Ｂに示す工程を実施する。
次に、図１１Ａに示すように、固体状の第１樹脂部１２上に、液体状の第２樹脂部１６を配置する。上述の如く、「液体状」にはゾル状も含まれる。第２樹脂部１６は、熱硬化性の第２樹脂材料からなる。一例では、第２樹脂材料は、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂である。
次に、図１１Ａに示すように、固体状の第１樹脂部１２上に、液体状の第２樹脂部１６を配置する。上述の如く、「液体状」にはゾル状も含まれる。第２樹脂部１６は、熱硬化性の第２樹脂材料からなる。一例では、第２樹脂材料は、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂である。
次に、図１１Ｂに示すように、第２樹脂部１６上に、透光性部材３１を配置する。第３の実施形態において説明したように、透光性部材３１は、例えば、蛍光体粒子を含む蛍光体層又は蛍光体粒子を含まない透明層である。
具体的には、各発光素子１３上に、固体状の第１樹脂部１２及び液体状の第２樹脂部１６を介して、透光性部材３１を１つずつ載置する。透光性部材３１を第２樹脂部１６上に配置する際には、上面視で、透光性部材３１の位置及び向きは、発光素子１３の位置及び向きと同じでもよく、発光素子１３の位置及び向きからずれていてもよい。
次に、図１１Ｃ及び図６に示すように、基板１００、発光素子１３、第１樹脂部１２、第２樹脂部１６及び透光性部材３１を含む構造体３５を、基準温度Ｔ０から第１温度Ｔ１に加熱して、第１樹脂部１２の粘度を低下させる。第１温度Ｔ１は、第１樹脂部１２を形成する第１樹脂材料の粘度が低下する温度である。
これにより、第１樹脂部１２の流動性が増加し、液体状の第２樹脂部１６と合わせて、大きな流動体が出現する。このため、発光素子１３を基準として、透光性部材３１がセルフアライメントする。この結果、上面視で、透光性部材３１の位置及び向きが発光素子１３の位置及び向きと略一致する。すなわち、上面視で、透光性部材３１の中心は発光素子１３の中心と略一致し、透光性部材３１の端縁は発光素子１３の端縁と略平行になる。
次に、図１２Ａ及び図６に示すように、構造体３５を第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２に加熱する。第２温度Ｔ２は、第２樹脂材料が硬化する温度である。これにより、第２樹脂部１６が硬化する。
次に、図１２Ｂ及び図６に示すように、構造体３５を第２温度Ｔ２から基準温度Ｔ０まで冷却する。これにより、第１樹脂部１２が固化する。この結果、透光性部材３１が第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６によって発光素子１３に接着される。
以後の工程は、第３の実施形態と同様である。すなわち、図１３Ａに示すように、基板１００上に被覆部材１５を形成する。被覆部材１５は、発光素子１３、第１樹脂部１２、第２樹脂部１６及び透光性部材３１からなる積層体３６の側面を覆う。
次に、図１３Ｂに示すように、基板１００を除去する。次に、各発光素子１３の電極の下面に、一対の導電膜１８を形成する。次に、被覆部材１５を発光素子１３毎に分割する。このようにして、本実施形態に係る発光装置４が製造される。
次に、本実施形態に係る発光装置について説明する。
図１４は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
図１４に示すように、本実施形態に係る発光装置４においては、発光素子１３と、発光素子１３上に設けられた透光性部材３１と、発光素子１３と透光性部材３１との間に設けられた導光部材２１と、被覆部材１５と、が設けられている。被覆部材１５は、発光素子１３、導光部材２１、及び、透光性部材３１を含む積層体３６の側面を覆う。
図１４は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
図１４に示すように、本実施形態に係る発光装置４においては、発光素子１３と、発光素子１３上に設けられた透光性部材３１と、発光素子１３と透光性部材３１との間に設けられた導光部材２１と、被覆部材１５と、が設けられている。被覆部材１５は、発光素子１３、導光部材２１、及び、透光性部材３１を含む積層体３６の側面を覆う。
導光部材２１は、発光素子１３の上面、発光素子１３の側面、及び、透光性部材３１の下面を覆う。導光部材２１は、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料、及び、熱硬化性の第２樹脂材料を含む。第１樹脂材料は例えば熱可塑性であり、例えば、アクリル樹脂である。第２樹脂材料は、例えば、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂である。
導光部材２１には、第１樹脂材料の濃度が第２樹脂材料の濃度よりも高い第１層１２ｅと、第２樹脂材料の濃度が第１樹脂材料の濃度よりも高い第２層１６ｅとが積層されている。第１層１２ｅは第１樹脂部１２が固化したものであり、発光素子１３に接している。第２層１６ｅは第２樹脂部１６が硬化したものであり、透光性部材３１に接している。但し、第１層１２ｅと第２層１６ｅとの間では、第１樹脂材料と第２樹脂材料がある程度混ざり合っている場合もある。透光性部材３１においては、透明樹脂材料からなる母材３１ｄが設けられており、母材３１ｄ中に蛍光体粒子３１ｅが分散されている。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、図１１Ａに示す工程において、発光素子１３上に固体状の第１樹脂部１２と液体状の第２樹脂部１６を積層させることにより、透光性部材３１を載置する樹脂部を厚く形成することができる。このため、図１１Ｃに示す工程において、第１樹脂部１２の粘度を低下させたときに、第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６により、大きな流動体を出現させることができる。この結果、透光性部材３１に十分な浮力が印加されるため、透光性部材３１に対するセルフアライメントがより効果的に作用し、透光性部材３１を発光素子１３に対してより正確に位置決めすることができる。
本実施形態においては、図１１Ａに示す工程において、発光素子１３上に固体状の第１樹脂部１２と液体状の第２樹脂部１６を積層させることにより、透光性部材３１を載置する樹脂部を厚く形成することができる。このため、図１１Ｃに示す工程において、第１樹脂部１２の粘度を低下させたときに、第１樹脂部１２及び第２樹脂部１６により、大きな流動体を出現させることができる。この結果、透光性部材３１に十分な浮力が印加されるため、透光性部材３１に対するセルフアライメントがより効果的に作用し、透光性部材３１を発光素子１３に対してより正確に位置決めすることができる。
また、図１２Ａに示す工程において、構造体３５の温度をＴ２まで上昇させることにより、第２樹脂部１６を硬化させる。その後、図１２Ｂに示す工程において、構造体３５を基準温度Ｔ０まで冷却することにより、第１樹脂部１２を固化させる。これにより、発光装置４全体を固体化し、機械的強度を担保できる。
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には、一対の正負電極１４が接続されている。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。
（透光性部材）
透光性部材１１及び３１の母材１１ｄ及び３１ｄ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。透光性部材１１および３１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。
透光性部材１１及び３１の母材１１ｄ及び３１ｄ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。透光性部材１１および３１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。
透光性部材１１及び３１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。
透光性部材１１及び３１は、蛍光体粒子１１ｅ及び３１ｅを含んでいてもよい。蛍光体粒子１１ｅ及び３１ｅ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。蛍光体粒子は、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形成することができる。
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。
２、３、４：発光装置
１０：構造体
１１：透光性部材
１１ａ：凸部
１１ｄ：母材
１１ｅ：蛍光体粒子
１２：第１樹脂部
１２ｅ：第１層
１３：発光素子
１４：電極
１５：被覆部材
１６：第２樹脂部
１６ｅ：第２層
１７：構造体
１８：導電膜
２０：構造体
２１：導光部材
２２：積層体
３０：構造体
３１：透光性部材
３１ｄ：母材
３１ｅ：蛍光体粒子
３２：積層体
３５：構造体
３６：積層体
１００：基板
Ｔ０：基準温度
Ｔ１：第１温度
Ｔ２：第２温度
１０：構造体
１１：透光性部材
１１ａ：凸部
１１ｄ：母材
１１ｅ：蛍光体粒子
１２：第１樹脂部
１２ｅ：第１層
１３：発光素子
１４：電極
１５：被覆部材
１６：第２樹脂部
１６ｅ：第２層
１７：構造体
１８：導電膜
２０：構造体
２１：導光部材
２２：積層体
３０：構造体
３１：透光性部材
３１ｄ：母材
３１ｅ：蛍光体粒子
３２：積層体
３５：構造体
３６：積層体
１００：基板
Ｔ０：基準温度
Ｔ１：第１温度
Ｔ２：第２温度
Claims (9)
- 上面に凸部が形成された透光性部材を準備する工程と、
前記凸部上に、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料からなり、固体状の第１樹脂部を配置する工程と、
前記第１樹脂部上に発光素子を配置する工程と、
第１温度に加熱して前記第１樹脂部の粘度を低下させることにより、前記凸部を基準として前記発光素子をセルフアライメントさせる工程と、
冷却することにより、前記第１樹脂部を固化させる工程と、
を備えた発光装置の製造方法。 - 前記第１樹脂部上に、熱硬化性の第２樹脂材料からなり、液体状の第２樹脂部を配置する工程と、
前記セルフアライメントさせる工程の後、前記第１温度よりも高い第２温度に加熱して、前記第２樹脂部を硬化させる工程と、
をさらに備え、
前記発光素子を配置する工程において、前記発光素子を前記第２樹脂部上に配置する請求項１に記載の発光装置の製造方法。 - 発光素子を準備する工程と、
前記発光素子上に、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料からなり、固体状の第１樹脂部を配置する工程と、
前記第１樹脂部上に透光性部材を配置する工程と、
第１温度に加熱して前記第１樹脂部の粘度を低下させることにより、前記発光素子を基準として前記透光性部材をセルフアライメントさせる工程と、
冷却することにより、前記第１樹脂部を固化させる工程と、
を備えた発光装置の製造方法。 - 前記第１樹脂部上に、熱硬化性の第２樹脂材料からなり、液体状の第２樹脂部を配置する工程と、
前記セルフアライメントさせる工程の後、前記第１温度よりも高い第２温度に加熱して、前記第２樹脂部を硬化させる工程と、
をさらに備え、
前記透光性部材を配置する工程において、前記透光性部材を前記第２樹脂部上に配置する請求項３に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第１樹脂材料は熱可塑性である請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
- 発光素子と、
前記発光素子上に設けられた透光性部材と、
前記発光素子と前記透光性部材との間に設けられ、前記発光素子の上面、前記発光素子の側面、及び、前記透光性部材の下面を覆い、加熱により粘度が低下する第１樹脂材料、及び、熱硬化性の第２樹脂材料を含む導光部材と、
前記発光素子、前記導光部材、及び、前記透光性部材を含む積層体の側面の少なくとも一部を覆う被覆部材と、
を備えた発光装置。 - 前記導光部材は、
前記第１樹脂材料の濃度が前記第２樹脂材料の濃度よりも高い第１層と、
前記第２樹脂材料の濃度が前記第１樹脂材料の濃度よりも高い第２層と、
を有し、
前記第１層と前記第２層は、前記発光素子と前記透光性部材とを結ぶ方向に沿って積層された請求項６記載の発光装置。 - 前記第１樹脂材料は熱可塑性である請求項６または７に記載の発光装置。
- 前記透光性部材は、
透明樹脂材料からなる母材と、
前記母材中に設けられた蛍光体粒子と、
を有する請求項６〜８のいずれか１つに記載の発光装置。
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