JP2022057984A - Light-emitting member, manufacturing method therefor, optical member, and light-emitting device - Google Patents
Light-emitting member, manufacturing method therefor, optical member, and light-emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022057984A JP2022057984A JP2020166522A JP2020166522A JP2022057984A JP 2022057984 A JP2022057984 A JP 2022057984A JP 2020166522 A JP2020166522 A JP 2020166522A JP 2020166522 A JP2020166522 A JP 2020166522A JP 2022057984 A JP2022057984 A JP 2022057984A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- light
- film
- heating
- substance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Filters (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
本開示は、発光部材及びその製造方法、光学部材、発光装置に関する。 The present disclosure relates to a light emitting member, a method for manufacturing the same, an optical member, and a light emitting device.
特許文献1に開示されているように、光学薄膜が形成された光学部材が知られている。光学薄膜としては、例えば、金属酸化膜が用いられる。金属酸化膜を用いることで、反射防止膜、反射膜、フィルタ膜、位相差膜、表面保護膜等を実現できる。このような光学部材では、使用状態に応じて様々な光学特性が要求される。
As disclosed in
本開示は、光出射面から出射される光の色ムラ及び/又は輝度ムラの低減を目的とする。 An object of the present disclosure is to reduce color unevenness and / or luminance unevenness of light emitted from a light emitting surface.
本開示の一実施形態に係る発光部材は、第1面を有し、光が出射される発光部と、前記第1面に形成される膜と、を有し、前記膜は、前記膜と前記発光部との屈折率差が0.3以上であり、粒子状の物質を含み、かつ、膜厚が10nm以上70nm以下である。 The light emitting member according to the embodiment of the present disclosure has a first surface, has a light emitting portion from which light is emitted, and a film formed on the first surface, and the film is the film. The difference in refractive index from the light emitting portion is 0.3 or more, the substance in the form of particles is contained, and the film thickness is 10 nm or more and 70 nm or less.
また、本開示の一実施形態に係る発光部材は、第1面を有し、光が出射される発光部と、前記第1面に形成される膜と、を有し、前記膜は、前記膜と前記発光部との屈折率差が0.3以上であり、粒子状の物質を含み、かつ、前記膜が形成される領域内において、当該領域の面積に対し前記粒子状の物質が占める割合が30%以上80%以下である。 Further, the light emitting member according to the embodiment of the present disclosure has a first surface, has a light emitting portion from which light is emitted, and a film formed on the first surface, and the film is the said film. The difference in refractive index between the film and the light emitting portion is 0.3 or more, the particle-like substance is contained, and the particle-like substance occupies the area of the region in the region where the film is formed. The ratio is 30% or more and 80% or less.
また、本開示の一実施形態に係る光学部材は、本開示の一実施形態に係る発光部材と、前記発光部の第1面の反対面である第2面側に配置される透光性の板状部材と、を有する。 Further, the optical member according to the embodiment of the present disclosure is a translucent member arranged on the second surface side opposite to the first surface of the light emitting portion with the light emitting member according to the embodiment of the present disclosure. It has a plate-shaped member and.
また、本開示の一実施形態に係る発光装置は、底面、及び前記底面を囲う枠、を備えた基部と、前記底面に配置される発光素子と、本開示の一実施形態に係る発光部材、又は、本開示の一実施形態に係る光学部材と、を有し、前記発光素子が配置される空間を封止する。 Further, the light emitting device according to the embodiment of the present disclosure includes a base having a bottom surface and a frame surrounding the bottom surface, a light emitting element arranged on the bottom surface, and a light emitting member according to the embodiment of the present disclosure. Alternatively, it has an optical member according to an embodiment of the present disclosure, and seals a space in which the light emitting element is arranged.
また、本開示の一実施形態に係る発光部材の製造方法は、第1面を有し、光を出射する発光部を準備する工程と、前記第1面に膜を形成する工程と、前記膜を加熱する工程と、を有し、前記膜を形成する工程では、前記発光部との屈折率差が0.3以上である物質を含み、膜厚が10nm以上70nm以下の膜が形成され、前記膜を加熱する工程では、前記物質が粒子化される。 Further, the method for manufacturing a light emitting member according to an embodiment of the present disclosure includes a step of preparing a light emitting portion having a first surface and emitting light, a step of forming a film on the first surface, and the film. In the step of forming the film, a film containing a substance having a refractive index difference of 0.3 or more from the light emitting portion and having a film thickness of 10 nm or more and 70 nm or less is formed. In the step of heating the membrane, the substance is atomized.
また、本開示の一実施形態に係る発光部材の製造方法は、第1面を有し、光を出射する発光部を準備する工程と、前記第1面に膜を形成する工程と、前記膜を加熱する工程と、を有し、前記膜を形成する工程では、前記発光部との屈折率差が0.3以上である物質を含む膜が形成され、前記膜を加熱する工程では、前記物質が粒子化されて、前記膜が形成される領域内において、当該領域の面積に対し粒子状の物質が占める割合が30%以上80%以下となる。 Further, the method for manufacturing a light emitting member according to an embodiment of the present disclosure includes a step of preparing a light emitting portion having a first surface and emitting light, a step of forming a film on the first surface, and the film. In the step of forming the film, a film containing a substance having a refractive index difference of 0.3 or more from the light emitting portion is formed, and in the step of heating the film, the above-mentioned In the region where the substance is atomized and the film is formed, the ratio of the particulate substance to the area of the region is 30% or more and 80% or less.
本開示の一実施形態によれば、光出射面から出射される光の色ムラ及び/又は輝度ムラを低減できる。 According to one embodiment of the present disclosure, it is possible to reduce color unevenness and / or luminance unevenness of light emitted from a light emitting surface.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、及びそれらの用語を含む別の用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the following description, terms indicating a specific direction or position (for example, "upper", "lower", and other terms including those terms) are used as necessary, but the use of these terms is used. The purpose is to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the meaning of these terms does not limit the technical scope of the present invention. Further, the parts having the same reference numerals appearing in a plurality of drawings indicate the same or equivalent parts or members.
また、本開示において、三角形や四角形等の多角形に関しては、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶものとする。また、隅(辺の端)に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に、多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本開示で記載される"多角形"の解釈に含まれるものとする。 Further, in the present disclosure, a polygon such as a triangle or a quadrangle shall be referred to as a polygon including a shape in which the corners of the polygon are rounded, chamfered, chamfered, rounded, or the like. .. Further, not only the corner (edge of the side) but also the shape in which the middle part of the side is processed is also referred to as a polygon. That is, a shape that has been partially processed while leaving the polygon as a base is included in the interpretation of the "polygon" described in the present disclosure.
また、多角形に限らず、台形や円形や凹凸等、特定の形状を表す言葉についても同様である。また、その形状を形成する各辺を扱う場合も同様である。つまり、ある辺において、隅や中間部分に加工が施されていたとしても、"辺"の解釈には加工された部分も含まれる。なお、部分的な加工のない"多角形"や"辺"を、加工された形状と区別する場合は"厳密な"を付して、例えば、"厳密な四角形"等と記載するものとする。 The same applies not only to polygons but also to words expressing specific shapes such as trapezoids, circles, and irregularities. The same applies when dealing with each side forming the shape. In other words, even if a corner or an intermediate part is processed on a certain side, the interpretation of "side" includes the processed part. In addition, when distinguishing a "polygon" or "side" without partial processing from a processed shape, "strict" shall be added and described as, for example, "strict quadrangle". ..
さらに、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光部材等を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また、一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態や変形例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。さらに、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略した模式図を用いたり、断面図として切断面のみを示す端面図を用いたりすることがある。 Furthermore, the embodiments shown below exemplify light emitting members and the like for embodying the technical idea of the present invention, and do not limit the present invention to the following. In addition, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described below are not intended to limit the scope of the present invention to the specific description, but are exemplified. It was intended. Further, the contents described in one embodiment can be applied to other embodiments and modifications. In addition, the size and positional relationship of the members shown in the drawings may be exaggerated in order to clarify the explanation. Further, in order to avoid the drawing from becoming excessively complicated, a schematic view in which some elements are not shown may be used, or an end view showing only the cut surface may be used as the cross-sectional view.
〈第1実施形態〉
図1は、第1実施形態に係る発光部材を例示する斜視図である。図2は、第1実施形態に係る発光部材を例示する、図1のII-II線における断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view illustrating the light emitting member according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, illustrating a light emitting member according to the first embodiment.
図1及び図2に示すように、発光部材10は、複合部材13と、膜15とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
発光部材10の各構成要素について説明する。
Each component of the
(複合部材13)
複合部材13は、発光部11と、光反射部12とを有する。ただし、光反射部12は必須の構成要素ではなく、必要に応じて設けられる。
(Composite member 13)
The
発光部11は、上面11aと、上面11aの反対面である下面11bと、上面11a及び下面11bと交わる側面11cとを有する。なお、発光部11の上面を第1面、下面を第2面と称する場合がある。側面11cは、上面11aの外縁と下面11bの外縁とを接続する。発光部11は、例えば、直方体又は立方体である。この場合、発光部11の上面11a及び下面11bは何れも矩形であり、発光部11は4つの矩形の側面11cを有する。ここでいう矩形とは、長方形又は正方形である。
The
ただし、発光部11は、直方体や立方体には限定されない。すなわち、発光部11の平面形状は矩形には限定されず、円形、楕円形、多角形等の任意の形状とすることが可能である。なお、発光部11の上面11aの法線方向から対象物を見ることを平面視と称する場合があり、発光部11の上面11aの法線方向から対象物を視た形状を平面形状と称する場合がある。
However, the
発光部11は、例えば、下面11bから入射した光を上面11aから出射できる。すなわち、上面11aは、光が出射される光出射面である。発光部11は、光を透過する透光性を有してもよい。本願において、透光性とは、光に対する透過率が80%以上であることを指す。
The
発光部11には、光が照射されるため、発光部11の母材は、光の照射により分解されにくい無機材料を主材料に用いて形成することが好ましい。主材料は、例えば、セラミックスである。主材料に用いられるセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、又は酸化マグネシウムが挙げられる。セラミックスの主材料は、発光部11に熱による変形や変色等の変質が生じないように、融点が1300℃~2500℃の材料を選択することが好ましい。発光部11は、例えば、セラミックスを主材料として形成された焼結体である。
Since the
発光部11は、蛍光体を有する波長変換部であってもよい。発光部11が波長変換部である場合、発光部11は、例えば、下面11bから入射した光を異なる波長の光に変換し、変換された光を上面11aから出射できる。発光部11は、入射した光の一部を出射してもよい。発光部11は、入射した光をすべて異なる波長の光に変換してもよい。この場合、発光部11に入射した光は、発光部11から出射されない。
The
発光部11が波長変換部である場合、発光部11は、例えば、蛍光体と酸化アルミニウム等の透光性材料とを焼結させて形成できる。蛍光体の含有量は、セラミックスの総体積に対して0.05体積%~50体積%とすることができる。また、例えば、蛍光体の紛体を焼結させた、実質的に蛍光体のみからなるセラミックスを用いてもよい。また、発光部11は、蛍光体の単結晶で形成されてもよい。
When the
蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット(LAG)、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)、αサイアロン蛍光体、βサイアロン蛍光体等が挙げられる。なかでも、YAG蛍光体やLAG蛍光体などのガーネット系蛍光体は、耐熱性が良好である。 Examples of the fluorescent substance include yttrium aluminum garnet (YAG) activated with cerium, lutetium aluminum garnet (LAG) activated with cerium, and silicate activated with europium ((Sr, Ba) 2 SiO 4 ). Examples thereof include α-sialon fluorescent material and β-sialon fluorescent material. Among them, garnet-based fluorescent materials such as YAG fluorescent material and LAG fluorescent material have good heat resistance.
例えば、発光部11がYAG蛍光体を有する場合、下面11bから青色の励起光が入射すると、青色の励起光と蛍光とを組み合わせて白色光を上面11aから出射できる。
For example, when the
光反射部12は、例えば、矩形状の開口を有する枠状部材である。光反射部12は、上面12aと、上面12aの反対面である下面12bと、上面12aの内縁と下面12bの内縁とを接続する内側面12cと、上面12aの外縁と下面12bの外縁とを接続する外側面12dとを有する。上面12aの外縁及び内縁、下面12bの外縁及び内縁は、例えば、矩形である。この場合、光反射部12は、4つの矩形の内側面12cと、4つの矩形の外側面12dとを有する。ただし、上面12aの外縁及び内縁、下面12bの外縁及び内縁は、矩形には限定されず、円形、楕円形、多角形等の任意の形状とすることが可能である。
The
光反射部12は、例えば、セラミックスを主材料として形成された焼結体である。主材料に用いられるセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等が挙げられる。これらの中でも、酸化アルミニウムは高反射率である点で好ましい。なお、光反射部12は、セラミックスを主材料としなくてもよい。光反射部12は、例えば、金属や、セラミックスと金属の複合体等を用いて形成されてもよい。
The
複合部材13において、光反射部12の内側面12cは、発光部11の側面11cと接続する。複合部材13は、平板形状であり、例えば、直方体である。
In the
発光部11の上面11aと光反射部12の上面12aは、例えば、連続する1つの平面を形成してもよい。また、発光部11の下面11bと光反射部12の下面12bは、例えば、連続する1つの平面を形成してもよい。複合部材13は、発光部11の上面11a及び/又は下面11bが、光反射部12の上面12a及び/又は下面12bよりも突出した形状であってもよい。この場合は、発光部11の側面11cの一部が、光反射部12の内側面12cと接続する。
The
発光部11と光反射部12とは、別体を接合して形成されてもよいし、一体に形成されてもよい。発光部11と光反射部12とは、例えば、焼結体によって一体に形成されてもよい。発光部11及び光反射部12において、空隙率を調整することも可能である。空隙率は、焼結条件(焼結温度、焼結時間、昇温速度)、材料の粒径、焼結助剤の濃度等により調整できる。
The
例えば、同じセラミックスを主材料として発光部11と光反射部12を形成する場合、光反射部12の空隙率を発光部11の空隙率よりも大きくする。つまり、光反射部12が発光部11よりも多くの空隙を含むように複合部材13を形成する。この場合、光反射部12の空隙率が10%程度となるように、焼結条件を調整することが好ましい。これにより、発光部11の側面11cと光反射部12の内側面12cとの境界に空気による反射領域が形成され、発光部11側から光反射部12の内側面12cに当たる光を発光部11側に反射させることができる。
For example, when the
(膜15)
膜15は、粒子状の物質を含む光散乱性の膜である。膜15は、例えば、波長が320nm以上530nm以下の範囲の光を主に散乱させることができる。ここで、粒子状とは、膜15が連続的に形成されていなくてよく、独立した粒子を含んだ状態を指す。ただし、一部の粒子同士が繋がっていてもよい。粒子の形状は、球状、扁平状、星形形状、不定形状等を含む任意の形状であってかまわない。
(Membrane 15)
The
膜15は、膜15が形成される領域内において、当該領域の面積に対し粒子状の物質が占める割合が30%以上80%以下であることが好ましい。この割合を満たすことで、入射光を散乱する効果が十分に得られる。なお、膜15が形成される領域内において、当該領域の面積に対し粒子状の物質が占める割合は、膜15のSEM写真(走査電子顕微鏡写真)を画像処理することで測定可能である。
In the
膜15の膜厚は、10nm以上70nm以下であることが好ましく、30nm以上50nm以下がより好ましい。膜厚が厚くなりすぎると発光効率が下がるため、膜15は適当な厚みで成膜されることが求められる。また、膜15の膜厚が10nm以上70nm以下であれば、膜15に含まれる物質が十分に粒子化して入射光を散乱する効果が十分に得られる。膜15の膜厚が30nm以上50nm以下であれば、膜15に含まれる物質の独立した粒子の数が増えて入射光を散乱する効果が更に大きくなる。
The film thickness of the
膜15に含まれる粒子状の物質は、散乱の効果を得るために、屈折率が大きいことが好ましい。膜15に含まれる粒子状の物質の屈折率は、例えば、2以上である。膜15に含まれる粒子状の物質は、例えば、ニオブ酸化物である。また、膜15を形成する材料には、粒子状の物質と異なる材料は含まれない。ニオブ酸化物の屈折率は、2.3~2.4程度である。膜15に含まれる粒子状の物質は、屈折率の高い材料を用いるのが好ましい。具体的には、ニオブ酸化物として、酸化ニオブ(Nb2O5)が一例として挙げられる。また、屈折率の高い材料としては、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタン等が挙げられる。
The particulate matter contained in the
(発光部材10)
膜15は、少なくとも発光部11の上面11aに形成される。膜15は、発光部11の上面11aから光反射部12の上面12aに延伸してもよい。膜15は、発光部11の上面11a及び光反射部12の上面12aの全面(すなわち、複合部材13の上面の全面)に形成されてもよい。
(Light emitting member 10)
The
膜15は、膜15と発光部11との屈折率差が0.3以上である。膜15と発光部11との屈折率差が0.3以上であれば、入射光を散乱する効果が十分に得られる。膜15と発光部11との屈折率差が大きいほど、入射光を散乱する効果が大きくなり、好ましい。
The
発光部11の主材料が酸化アルミニウムである場合、発光部11の屈折率は1.6~1.8程度である。一方、膜15に含まれる粒子状の物質がニオブ酸化物である場合、前述のように、膜15の屈折率は2.3~2.4程度である。すなわち、この場合には、膜15と発光部11との屈折率差は0.3以上となる。また、膜15と発光部11との屈折率差0.8を実現し得る。なお、屈折率差は、膜15及び発光部11のそれぞれにおける主材料の屈折率から求めることが、一例として挙げられる。この場合、主材料は、その構成要素において50%以上を占める。
When the main material of the
発光部材10において、膜15が形成された発光部11の上面11a側が光の出射側となり、発光部11の下面11b側が光の入射側となる。すなわち、発光部11に入射した光は、膜15を経由して出射される。なお、光反射部12の下面12bにも光の一部が入射する場合がある。
In the
光反射部12は、発光部11から光反射部12に向かう光を内側面12cで反射する。発光部11から光反射部12に向かう光とは、発光部11に入射した光である。発光部11が蛍光体を有する波長変換部である場合は、光反射部12は、発光部11に入射した光、又は、発光部11によって波長変換された光を、内側面12cで反射する。光反射部12は、発光部11による熱を排熱する高熱伝導率の材料で形成することが好ましい。光反射部12は、例えば、高熱伝導率を有するセラミックス材料である酸化アルミニウム(Al2O3)により形成できる。
The
なお、発光部材10は、膜15以外の膜を有してもよい。例えば、光反射部12の上面12aに形成された膜15上に、金属等から遮光膜を形成してもよい。遮光膜は、例えば、50nm以上500nm以下の範囲の膜厚で形成できる。遮光膜を設けることで、光出射面となる発光部11の上面11aに形成された膜15以外からの光の漏れを抑制できる。また、遮光膜の上に膜15を設けてもよい。
The
(発光部材10の製造方法)
図3は、第1実施形態に係る発光部材の製造方法を例示する図である。まず、図3に示すように、複合部材13を準備する。複合部材13は、例えば、発光部11及び光反射部12から製造することで準備できる。あるいは、複合部材13を製造する代わりに、複合部材13を調達することで準備してもよい。
(Manufacturing method of light emitting member 10)
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing a light emitting member according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 3, the
複合部材13を製造する場合、複合部材13は、例えば、発光部11の側面11cと光反射部12の内側面12cとを接着剤で接合することで製造できる。あるいは、複合部材13は、例えば、発光部11と光反射部12とを一体焼結することで形成できる。この場合、例えば、焼結体の発光部11と光反射部12を形成する粉粒の材料を一体的に成形して焼結し形成できる。焼結には、例えば、常圧焼結法、放電プラズマ焼結法(SPS法)、ホットプレス焼結法(HP法)等を使用できる。
When the
次に、図4に示すように、少なくとも発光部11の上面11aに、膜15を形成する。膜15は、例えば、ニオブ酸化物を含む膜である。膜15は、発光部11の上面11a及び光反射部12の上面12aの全面に形成してもよい。膜15は、例えば、スパッタリング法によって形成できる。この時点では、膜15は粒子状ではなく連続的に形成される。膜15を形成後、膜15を加熱する。膜15を加熱する工程により、膜15に含まれる物質が粒子化される。つまり、膜15を加熱する工程により、粒子化された物質を含む膜15が形成される。膜15を加熱する工程により、膜15に含まれる物質が粒子化されて、例えば、膜15が形成される領域内において、当該領域の面積に対し粒子状の物質が占める割合が30%以上80%以下となる。これにより、発光部材10が完成する。なお、膜15を形成する工程では、膜15はニオブ酸化物を含んでいなくてもよく、ニオブ単体や窒化ニオブであってもよい。膜15を加熱する工程における加熱雰囲気が酸化雰囲気であれば、ニオブまたは窒化ニオブの膜を形成しても同様に粒子化させることができる。
Next, as shown in FIG. 4, a
膜15に含まれる物質を粒子化する観点から、膜15の膜厚は10nm以上70nm以下であることが好ましく、30nm以上50nm以下がより好ましい。また、膜15に含まれる物質を粒子化する観点から、850℃以上1000℃以下の温度で膜15を加熱することが好ましく、900℃以上950℃以下の温度で膜15を加熱するこがより好ましい。また、加熱処理は、大気雰囲気で1時間程度行うことが好ましい。また、加熱処理は、大気雰囲気で10時間を超えないことが好ましい。これにより、良好な粒子化の状態を作り上げることができる。なお、ここで挙げた加熱温度は、大気圧における温度条件である。
From the viewpoint of atomizing the substance contained in the
なお、図3の工程で発光部11のみを準備し、図4の工程で発光部11の上面11aに膜15を形成後、膜15を加熱する工程としてもよい。この場合は、発光部11と膜15とを有し、光反射部12を有しない発光部材10が作製される。
It should be noted that the step may be a step of preparing only the
(膜15の光散乱性)
図5~図10は、ニオブ酸化物の粒子化に関するSEM写真である。図5は、加熱前のニオブ酸化物の膜のSEM写真である。図6は、大気圧下で800℃1h(1時間)加熱後のニオブ酸化物の膜のSEM写真である。図7は、大気圧下で850℃1h加熱後のニオブ酸化物の膜のSEM写真である。図8は、大気圧下で900℃1h加熱後のニオブ酸化物の膜のSEM写真である。図9は、大気圧下で950℃1h加熱後のニオブ酸化物の膜のSEM写真である。図10は、大気圧下で1000℃1h加熱後のニオブ酸化物の膜のSEM写真である。
(Light scattering property of film 15)
5 to 10 are SEM photographs relating to the particleization of niobium oxide. FIG. 5 is an SEM photograph of the film of niobium oxide before heating. FIG. 6 is an SEM photograph of a niobium oxide film after heating at 800 ° C. for 1 hour (1 hour) under atmospheric pressure. FIG. 7 is an SEM photograph of a film of niobium oxide after heating at 850 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure. FIG. 8 is an SEM photograph of a film of niobium oxide after heating at 900 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure. FIG. 9 is an SEM photograph of a film of niobium oxide after heating at 950 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure. FIG. 10 is an SEM photograph of a film of niobium oxide after heating at 1000 ° C. for 1 h under atmospheric pressure.
図5より、加熱前のニオブ酸化物の膜は、粒子状ではなく連続的に形成されることが確認できる。また、図6~図10に示すように加熱温度によりニオブ酸化物の粒子化の程度が変わり、800℃では粒子化はしているものの、粒子化の程度が低く連続している部分が多いため、粒子化するための加熱温度は850℃以上1000℃以下とすることが好ましい。また、加熱温度は、粒子の割合が大きい900℃以上950℃以下がより好ましい。 From FIG. 5, it can be confirmed that the film of niobium oxide before heating is continuously formed rather than in the form of particles. Further, as shown in FIGS. 6 to 10, the degree of particleization of niobium oxide changes depending on the heating temperature, and although the degree of particle formation is at 800 ° C., the degree of particle formation is low and there are many continuous parts. The heating temperature for forming particles is preferably 850 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. Further, the heating temperature is more preferably 900 ° C. or higher and 950 ° C. or lower, which has a large proportion of particles.
図11~図16は、ニオブ酸化物の膜厚によるニオブ酸化物の粒子化の態様の違いを示すSEM写真である(加熱条件:大気圧下で950℃1h)。図11は、膜厚5[nm]で成膜したニオブ酸化物を大気圧下で950℃1h加熱した後の膜のSEM写真である。図12は、膜厚10[nm]で成膜したニオブ酸化物を大気圧下で950℃1h加熱した後の膜のSEM写真である。図13は、膜厚30[nm]で成膜したニオブ酸化物を大気圧下で950℃1h加熱した後の膜のSEM写真である。図14は、膜厚50[nm]で成膜したニオブ酸化物を大気圧下で950℃1h加熱した後の膜のSEM写真である。図15は、膜厚70[nm]で成膜したニオブ酸化物を大気圧下で950℃1h加熱した後の膜のSEM写真である。図16は、膜厚100[nm]で成膜したニオブ酸化物を大気圧下で950℃1h加熱した後の膜のSEM写真である。 11 to 16 are SEM photographs showing the difference in the mode of particle formation of niobium oxide depending on the film thickness of niobium oxide (heating condition: 950 ° C. 1h under atmospheric pressure). FIG. 11 is an SEM photograph of a film formed by heating a niobium oxide film having a film thickness of 5 [nm] at 950 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure. FIG. 12 is an SEM photograph of a film formed by heating a niobium oxide film having a film thickness of 10 [nm] at 950 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure. FIG. 13 is an SEM photograph of a film formed by heating a niobium oxide film having a film thickness of 30 [nm] at 950 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure. FIG. 14 is an SEM photograph of a film formed by heating a niobium oxide film having a film thickness of 50 [nm] at 950 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure. FIG. 15 is an SEM photograph of a film formed by heating a niobium oxide film having a film thickness of 70 [nm] at 950 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure. FIG. 16 is an SEM photograph of a film formed by heating a niobium oxide film having a film thickness of 100 [nm] at 950 ° C. for 1 hour under atmospheric pressure.
図11~図16より、ニオブ酸化物の膜を粒子化させるためには、膜厚が薄すぎても厚すぎても良くなく、好適な膜厚範囲があることがわかる。具体的には、粒子化の程度を見ると、ニオブ酸化物の膜を粒子化させるためには、ニオブ酸化物の膜厚は10nm以上70nm以下であることが好ましく、独立した粒子の数が増える30nm以上50nm以下がより好ましい。なお、独立した粒子が多いほど、散乱の効果も高くなる。 From FIGS. 11 to 16, it can be seen that the film thickness may not be too thin or too thick in order to atomize the niobium oxide film, and there is a suitable film thickness range. Specifically, looking at the degree of particle formation, in order to atomize the niobium oxide film, the film thickness of niobium oxide is preferably 10 nm or more and 70 nm or less, and the number of independent particles increases. More preferably, it is 30 nm or more and 50 nm or less. The more independent particles there are, the higher the effect of scattering.
図11~図16の結果を図5~図10の結果と合わせて考えると、ニオブ酸化物の膜を粒子化させるためには、ニオブ酸化物を膜厚10nm以上70nm以下で成膜し、850℃以上1000℃以下の温度で加熱するとすることが好ましいといえる。また、ニオブ酸化物の膜を粒子化させるためのより好ましい条件は、ニオブ酸化物を膜厚30nm以上50nm以下で成膜し、900℃以上950℃以下の温度で加熱することである。なお、ここで挙げた加熱温度は、大気圧における温度条件である。 Considering the results of FIGS. 11 to 16 together with the results of FIGS. 5 to 10, in order to atomize the film of niobium oxide, the niobium oxide is formed into a film having a film thickness of 10 nm or more and 70 nm or less, and 850. It can be said that it is preferable to heat the particles at a temperature of ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. Further, a more preferable condition for atomizing the niobium oxide film is to form a niobium oxide film with a film thickness of 30 nm or more and 50 nm or less, and heat the niobium oxide at a temperature of 900 ° C. or more and 950 ° C. or less. The heating temperature mentioned here is a temperature condition at atmospheric pressure.
図17~図20は、膜厚の異なるニオブ酸化物の膜の加熱前後での直線透過率の変化を例示する図である。図17は、膜厚10[nm]のニオブ酸化物の膜の加熱前後での直線透過率の変化を例示する図である。図18は、膜厚30[nm]のニオブ酸化物の膜の加熱前後での直線透過率の変化を例示する図である。図19は、膜厚50[nm]のニオブ酸化物の膜の加熱前後での直線透過率の変化を例示する図である。図20膜厚70[nm]の酸化は、ニオブの膜の加熱前後での直線透過率の変化を例示する図である。 17 to 20 are diagrams illustrating changes in the linear transmittance of niobium oxide films having different film thicknesses before and after heating. FIG. 17 is a diagram illustrating changes in linear transmittance before and after heating of a film of niobium oxide having a film thickness of 10 [nm]. FIG. 18 is a diagram illustrating a change in linear transmittance before and after heating a film of niobium oxide having a film thickness of 30 [nm]. FIG. 19 is a diagram illustrating a change in linear transmittance before and after heating a film of niobium oxide having a film thickness of 50 [nm]. FIG. 20 Oxidation with a film thickness of 70 [nm] is a diagram illustrating a change in linear transmittance before and after heating of a niobium film.
図17~図20において、測定サンプルは、両面が鏡面加工された厚さ400μm程度の板状のサファイアの一方の面に、所定膜厚(10nm、30nm、50nm、70nm)のニオブ酸化物の膜を形成したものである。そして、膜厚や加熱温度の異なるサンプルを作製し、ニオブ酸化物の膜の加熱前後における各々のサンプルの直線透過率を測定し、図17~図20に示した。 In FIGS. 17 to 20, in the measurement sample, a film of niobium oxide having a predetermined film thickness (10 nm, 30 nm, 50 nm, 70 nm) is formed on one surface of a plate-shaped sapphire having a thickness of about 400 μm whose both sides are mirror-finished. Is formed. Then, samples having different film thicknesses and heating temperatures were prepared, and the linear transmittances of each sample before and after heating the niobium oxide film were measured and shown in FIGS. 17 to 20.
ここで、直線透過率とは、板状のサファイアの平面に垂直に入射した光に対する、ニオブ酸化物の膜から垂直に出射した光の割合である。なお、図17~図20において、『サファイア』はニオブ酸化物を成膜していないサファイアの直線透過率、『成膜後』は加熱前の直線透過率を示している。 Here, the linear transmittance is the ratio of the light emitted vertically from the niobium oxide film to the light vertically incident on the plane of the plate-shaped sapphire. In FIGS. 17 to 20, "sapphire" indicates the linear transmittance of sapphire in which niobium oxide is not formed, and "after film formation" indicates the linear transmittance before heating.
図17~20に示すように、10nm、30nm、50nm、70nmの何れの膜厚においても、加熱後のニオブ酸化物の膜は、加熱前のニオブ酸化物の膜に比べて、400nm~800nmの波長範囲で直線透過率が低下する。また、800℃~950℃の範囲では、加熱温度が高くなるほど短波側の直線透過率の低下が大きくなり、長波側との差が広がる傾向にある。これに対し、1000℃では、950℃よりも短波側の直線透過率が高くなる傾向にある。 As shown in FIGS. 17 to 20, the film of niobium oxide after heating has a thickness of 400 nm to 800 nm as compared with the film of niobium oxide before heating at any of the film thicknesses of 10 nm, 30 nm, 50 nm, and 70 nm. The linear transmittance decreases in the wavelength range. Further, in the range of 800 ° C. to 950 ° C., the higher the heating temperature, the greater the decrease in the linear transmittance on the short wave side, and the difference from the long wave side tends to widen. On the other hand, at 1000 ° C., the linear transmittance on the short wave side tends to be higher than that at 950 ° C.
800℃~950℃の加熱温度範囲で短波側の直線透過率が低下する理由は、加熱によりニオブ酸化物の膜が粒子化して入射光を散乱するためである。これは、レイリー散乱と同様の現象と考えられる。前述の図5~図16の結果より、ニオブ酸化物の膜を粒子化させるためには、ニオブ酸化物を膜厚30nm以上50nm以下で成膜し、大気圧下において900℃以上950℃以下の温度で加熱することが好ましい。図17~20でも、950℃で加熱した場合には広い波長範囲で短波側の直線透過率が低下しており、950℃で加熱することでニオブ酸化物の膜が適度に粒子化されて理想的な散乱が得られるといえる。 The reason why the linear transmittance on the short wave side decreases in the heating temperature range of 800 ° C. to 950 ° C. is that the film of niobium oxide is atomized by heating and scatters incident light. This is considered to be a phenomenon similar to Rayleigh scattering. From the results of FIGS. 5 to 16 described above, in order to atomize the niobium oxide film, the niobium oxide is formed with a film thickness of 30 nm or more and 50 nm or less, and the temperature is 900 ° C. or more and 950 ° C. or less under atmospheric pressure. It is preferable to heat at a temperature. Also in FIGS. 17 to 20, the linear transmittance on the short wave side decreases in a wide wavelength range when heated at 950 ° C., and the niobium oxide film is appropriately atomized by heating at 950 ° C., which is ideal. It can be said that a typical scattering can be obtained.
なお、図17~20において、加熱前の膜でも短波側の直線透過率がある程度低下しているが、これは粒子化により散乱が増えたからではなく、ニオブ酸化物の膜の屈折率の影響で膜を透過する光が減少したためである。 In FIGS. 17 to 20, the linear transmittance on the short wave side is reduced to some extent even in the film before heating, but this is not because the scattering increases due to particle formation, but because of the influence of the refractive index of the film of nioboxide. This is because the light transmitted through the film has decreased.
このように、ニオブ酸化物の膜を加熱して粒子化することで、ニオブ酸化物の粒子による光散乱が増加して短波側の直線透過率が低下し、長波側との差が広がる傾向にある。この特性を利用することで、以下に記すように、発光部材10の光出射面から出射される光の色ムラ及び/又は輝度ムラを低減できる。
In this way, by heating the niobium oxide film into particles, light scattering by the niobium oxide particles increases, the linear transmittance on the short wave side decreases, and the difference from the long wave side tends to widen. be. By utilizing this characteristic, as described below, it is possible to reduce color unevenness and / or luminance unevenness of the light emitted from the light emitting surface of the
例えば、図1等に示す発光部材10において、膜15が加熱後のニオブ酸化物の膜であり、発光部11の下面11b側から図17~20に示す短波側の波長域の光が入射した場合、入射光を散乱させることができる。例えば、発光部11の下面11b側から発光ピーク波長が320nm以上530nm以下の範囲のレーザ光が入射する場合、レーザ光が拡散して光出射面の中心部と外周部の強度差が小さくなる。そのため、発光部材10の光出射面から出射される光の色ムラ及び/又は輝度ムラを低減できる。
For example, in the
また、図1等に示す発光部材10において、発光部11が蛍光体としてYAGを有する波長変換部、膜15が加熱後のニオブ酸化物の膜であり、例えば、発光部11の下面11b側から発光ピーク波長が420nm以上480nm以下の範囲のレーザ光が入射する場合、発光部材10の光出射面から白色光が出射される。この場合も、上記と同様の効果が得られる。すなわち、レーザ光が拡散して発光部材10の光出射面の中心部と外周部の強度差が小さくなるため、発光部材10の光出射面から出射される白色光の色ムラ及び/又は輝度ムラを低減できる。
Further, in the
また、レーザ光が拡散することで、散乱によって戻ったレーザ光を、発光部11の蛍光体に励起させ、蛍光に変換させることができる。これにより、蛍光体の濃度(蛍光体の体積)を減らすことができ、発光部11(波長変換部)の温度特性を向上できる。
Further, by diffusing the laser light, the laser light returned by scattering can be excited by the phosphor of the
図21は、発光部材に入力されるレーザ光の出力と発光効率との関係を例示する図であり、代表として膜15の膜厚が30nmの場合のデータを示している。サンプルは、発光部11が蛍光体としてYAGを有する波長変換部、膜15が膜厚30nmのニオブ酸化物の膜である発光部材10である。測定には、積分球を使用した。また、リファレンスとして、ニオブ酸化物の膜が成膜されていないサンプルについても測定を行った。
FIG. 21 is a diagram illustrating the relationship between the output of the laser beam input to the light emitting member and the luminous efficiency, and shows data when the film thickness of the
図21に示すように、発光部11が加熱後のニオブ酸化物の膜15を有することで、発光効率が向上することがわかる。これは、発光部11の下面11b側から入射したレーザ光の一部が膜15で下面11b側に後方散乱され、後方散乱により蛍光体が再励起されて発光部材10の光出射面から出射される蛍光体光が増加したためと考えられる。蛍光体光の増加は、色ムラ及び/又は輝度ムラの低減にも有利である。
As shown in FIG. 21, it can be seen that the luminous efficiency is improved by having the
〈第2実施形態〉
第2実施形態では、第1実施形態に係る発光部材を用いた光学部材の例を示す。なお、第2実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
The second embodiment shows an example of an optical member using the light emitting member according to the first embodiment. In the second embodiment, the description of the same component as that of the above-described embodiment may be omitted.
図22は、第2実施形態に係る光学部材を例示する斜視図である。図23は、第2実施形態に係る光学部材を例示する、図22のXXIII-XXIII線における断面図である。図22及び図23に示すように、光学部材20は、発光部材10と、板状部材21とを有する。
FIG. 22 is a perspective view illustrating the optical member according to the second embodiment. FIG. 23 is a cross-sectional view taken along the line XXIII-XXIII of FIG. 22, illustrating the optical member according to the second embodiment. As shown in FIGS. 22 and 23, the
光学部材20の各構成要素について説明する。
Each component of the
(板状部材21)
板状部材21は、透光性の部材である。板状部材21は、上面21aと、上面21aの反対面である下面21bと、上面21a及び下面21bと交わる側面21cとを有する。側面21cは上面21aの外縁と下面21bの外縁とを接続する。板状部材21は、例えば、直方体又は立方体である。この場合、板状部材21の上面21a及び下面21bは何れも矩形であり、板状部材21は4つの矩形の側面21cを有する。
(Plate-shaped member 21)
The plate-shaped
ただし、板状部材21は、直方体や立方体には限定されない。すなわち、板状部材21の平面形状は矩形には限定されず、円形、楕円形、多角形等の任意の形状とすることが可能である。
However, the plate-shaped
板状部材21は、直方体等の平板形状で構成される母材を有する。板状部材21の母材は、例えば、サファイアを主材料に用いて形成できる。サファイアは、比較的透過率が高く、比較的強度も高い材料である。なお、主材料には、サファイアの他に、例えば、石英、炭化ケイ素、又は、ガラス等を含む透光性の材料を用いてもよい。
使用できる。
The plate-shaped
Can be used.
(光学部材20)
光学部材20において、板状部材21の上面21aには、発光部材10の膜15が形成されていない側の面が接合される。つまり、板状部材21は、発光部11の下面11b側及び光反射部12の下面12b側に配置される。発光部材10は、例えば、板状部材21の上面21aの発光部材10が配置される領域の一部と、光反射部12の下面12bの一部に各々メタライズ膜を形成し、メタライズ膜同士をAu-Sn等のはんだを用いて固定することで、板状部材21と接合できる。板状部材21の母材がサファイアである場合、サファイアは、比較的熱伝導率が高い材料であるため、発光部材10で生じる熱を発散できる。
(Optical member 20)
In the
板状部材21は透光性であるため、板状部材21の下面21b側から入射した光は、発光部11を経由して膜15に達し、膜15側から出射する。そのため、膜15の粒子性による散乱により、発光部材10と同様の効果が得られる。
Since the plate-shaped
発光部材10と板状部材21との間に、破壊検知の仕組みを設けてもよい。破壊検知の仕組みは、例えば、発光部材10の下面側に設けられた配線パターンと、板状部材21の上面21a側に設けられた配線パターンとを、Au-Sn等のはんだを用いて接合することで実現できる。
A mechanism for detecting destruction may be provided between the
例えば、発光部材10と板状部材21との間に設けた配線パターンを、光学部材20の外部に配置した検知回路と電気的に接続する。そして、検知回路で配線パターンの抵抗値の変化をモニタし、抵抗値が所定の閾値を超えて変化したときに、発光部材10及び/又は板状部材21の破壊を検知できる。
For example, the wiring pattern provided between the
板状部材21は透光性であるため、発光部材10と板状部材21との間に設けた破壊検知の仕組みは、板状部材21の下面21b側から視認可能である。そのため、光学部材20の製造工程等において、破壊検知の仕組みが適切に接合できているか否かの確認が可能となり、品質の安定化が図れる。
Since the plate-shaped
〈第3実施形態〉
第3実施形態では、第2実施形態に係る光学部材を用いた発光装置の例を示す。なお、第3実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example of a light emitting device using the optical member according to the second embodiment is shown. In the third embodiment, the description of the same component as that of the above-described embodiment may be omitted.
図24は、第3実施形態に係る発光装置を例示する斜視図である。図25は、第3実施形態に係る発光装置を例示する、図24のXXV-XXV線における断面図である。図26は、第3実施形態に係る発光装置から更に光学部材を除いた状態の斜視図である。図27は、第3実施形態に係る発光装置から更に光学部材を除いた状態の平面図である。 FIG. 24 is a perspective view illustrating the light emitting device according to the third embodiment. FIG. 25 is a cross-sectional view taken along the line XXV-XXV of FIG. 24, illustrating the light emitting device according to the third embodiment. FIG. 26 is a perspective view showing a state in which the optical member is further removed from the light emitting device according to the third embodiment. FIG. 27 is a plan view showing a state in which the optical member is further removed from the light emitting device according to the third embodiment.
図24~図27に示すように、発光装置200は、光学部材20と、基部210と、発光素子220と、サブマウント230と、光反射部材240と、保護素子250と、温度測定素子260と、配線270と、遮光部材280とを有する。発光装置200は、少なくとも、光学部材20と、基部210と、発光素子220とを有していればよい。また、発光装置200は、光学部材20に代えて発光部材10を有してもよい。
As shown in FIGS. 24 to 27, the
発光装置200の各構成要素について説明する。
Each component of the
(基部210)
基部210は、上面210a、下面210b、複数の内側面210c、1又は複数の外側面210d、及び底面210eを有している。基部210は、上面210aから下面210bの方向に窪んだ凹形状を有する。また、基部210は、平面視で外形が矩形であり、窪みはこの外形の内側に形成される。
(Base 210)
The
また、平面視で、上面210aに交わる1又は複数の内側面210cによって枠が形成される。すなわち、基部210は、底面210e、及び底面210eよりも上方にまで達する内側面210cを形成する枠を備えている。基部210の底面210eを含む窪みはこの枠に囲まれる。
Further, in a plan view, a frame is formed by one or a plurality of inner side surfaces 210c intersecting the
また、基部210は、枠の内側において、1又は複数の段差部216を有する。なお、段差部216は、上面、及び、上面と交わり下方に進む側面のみから構成される。1又は複数の内側面210cには、基部210の上面210aと交わる側面と、段差部216の側面とが含まれる。
Further, the
基部210は、例えば、セラミックスを主材料として形成できる。例えば、セラミックスとして、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いることができる。なお、基部210は、セラミックスに限らず、絶縁性を有する他の材料を主材料に用いて形成してもよい。
The base 210 can be formed, for example, using ceramics as a main material. For example, aluminum nitride, silicon nitride, aluminum oxide, or silicon carbide can be used as the ceramics. The
また、基部210の底面210eには、1又は複数の金属膜が設けられる。また、基部210の上面210aには1又は複数の金属膜が設けられる。また、底面210eに設けられる1又は複数の金属膜には、上面210aに設けられた金属膜と電気的に接続する金属膜が含まれる。
Further, one or more metal films are provided on the
なお、基部210の枠は、底面210eと同じ平面に設けられなくてもよい。例えば、基部210の枠は、底面210eよりも窪んだ平面に設けられてもよい。また、基部210は一体に形成されたものでなく、例えば、板状部材の上に枠を接合したものであってもよい。
The frame of the base 210 may not be provided on the same plane as the
(発光素子220)
発光素子220は、光を発する素子であれば特に限定されず、例えば、半導体レーザ素子、発光ダイオード(LED)、又は有機発光ダイオード(OLED)を使用できる。本実施形態では、一例として、発光素子220として半導体レーザ素子を使用する例を示す。つまり、以降の説明における発光素子220は、半導体レーザ素子である。
(Light emitting element 220)
The
発光素子220は、例えば、平面視で長方形の外形を有する。また、長方形の2つの短辺のうちの一辺と交わる側面が、発光素子220から放射される光の出射端面となる。また、発光素子220の上面及び下面は、出射端面よりも面積が大きい。
The
なお、発光素子220から放射される光(レーザ光)は拡がりを有し、光の出射端面と平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン(以下「FFP」という。)を形成する。ここで、FFPとは、出射端面から離れた位置における出射光の形状や光強度分布を示す。
The light (laser light) emitted from the
発光素子220から出射される光は、光の出射端面と平行な平面において、活性層を含む複数の半導体層の層方向を短径とし、それに垂直な積層方向を長径とする楕円形状のFFPを形成する。短径に対応する層方向をFFPの水平方向、長径に対応する積層方向をFFPの垂直方向というものとする。
The light emitted from the
また、発光素子220のFFPの光強度分布に基づいて、ピーク強度値に対する1/e2以上の強度を有する光を、主要部分の光と呼ぶものとする。また、この光強度分布の半値全幅に相当する角度を拡がり角と呼ぶものとする。FFPの垂直方向における拡がり角は垂直方向の拡がり角と呼び、FFPの水平方向における拡がり角は水平方向の拡がり角と呼ぶものとする。
Further, the light having an intensity of 1 / e 2 or more with respect to the peak intensity value based on the light intensity distribution of the FFP of the
発光素子220には、発光素子220から出射される光の発光ピーク波長が、320nm~530nmの範囲、典型的には、430nm~480nmの範囲にあるものを用いることができる。このような発光素子220としては、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、GaN、InGaN、又はAlGaNを用いることができる。なお、発光素子220から出射される光の波長は、これに限らなくてよい。
As the
(サブマウント230)
サブマウント230は、例えば、直方体の形状で構成され、下面、上面、及び、側面を有する。また、サブマウント230は上下方向の幅が最も小さい。なお、形状は直方体に限らなくてよい。サブマウント230は、例えば、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いて形成されるが、他の材料を用いてもよい。また、サブマウント230の上面には金属膜が設けられている。
(Sub mount 230)
The
(光反射部材240)
光反射部材240は、光を反射する光反射面241を有する。光反射面には、例えば、照射された光のピーク波長に対する光反射率が90%以上となる面が設けられる。ここでの光反射率は100%であってもよいし、100%未満であってもよい。
(Light Reflecting Member 240)
The
また、光反射部材240は、複数の光反射面241を有する。複数の光反射面241には、何れも平面形状で、下面に対して傾斜しており、互いに下面に対する傾斜角が異なる2つの光反射面241が含まれる。この2つの光反射面241は何れも、下面に対する配置関係が垂直でも平行でもない。また、2つの光反射面241は連続して繋がっており、一体的な1つの反射領域を形成する。なお、光反射面241の形状は、平面形状に限らず、例えば、曲面形状であってもよい。
Further, the
光反射部材240は、主材料に熱に強い材料を選択することが好ましく、例えば、石英又はBK7(硼珪酸ガラス)等のガラス、アルミニウム等の金属、又はSiを用いることができる。また、光反射面は、例えば、Ag、Al等の金属やTa2O5/SiO2、TiO2/SiO2、又はNb2O5/SiO2の誘電体多層膜を用いて形成できる。なお、A/Bは、Aの膜とBの膜が順番に積層された多層膜を示す。
For the
(保護素子250)
保護素子250は、発光素子等の特定の素子に過剰な電流が流れて破壊されることを防ぐためのものである。保護素子250としては、例えば、Siで形成されたツェナーダイオードを使用できる。
(Protective element 250)
The
(温度測定素子260)
温度測定素子260は、周辺の温度を測定するための温度センサとして利用される素子である。温度測定素子260としては、例えば、サーミスタを使用できる。
(Temperature measuring element 260)
The
(配線270)
配線270は、2つの構成要素間の電気的な接続に用いられる。配線270としては、例えば、金属のワイヤを用いることができる。
(Wiring 270)
Wiring 270 is used for the electrical connection between the two components. As the
(遮光部材280)
遮光部材280は、例えば、遮光性を有する樹脂によって形成できる。ここで、遮光性とは、光を透過しない性質を示し、光を遮る性質の他、光を吸収する性質や反射する性質等を利用して、遮光性を実現してもよい。遮光部材280は、例えば、樹脂に、光拡散材及び/又は光吸収材等のフィラーを含有させることで形成できる。
(Shading member 280)
The light-shielding
遮光部材280を形成する樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、BTレジン等が挙げられる。また、遮光部材280に含有される光吸収性のフィラーとしては、カーボンブラック等の暗色系の顔料等が挙げられる。
Examples of the resin forming the light-shielding
(発光装置200)
発光装置200において、基部210の底面210eには、2つの光反射部材240が配置されている。2つの光反射部材240は、それぞれ異なる金属膜の上に配置され、その下面が基部210の底面210eに接合されている。また、2つの光反射部材240は、例えば、点SP(図27参照)に対して点対称に配置されている。また、2つの光反射部材240は、平面視で、光反射面241の上端が、基部210の内側面210c又は外側面210dと平行あるいは垂直である。なお、ここでの平行あるいは垂直は、±5度以内の差を許容する。
(Light emitting device 200)
In the
基部210の底面210eには、保護素子250と温度測定素子260とが配置されている。保護素子250は、2つの光反射部材240のうちの一方が配置されている金属膜に配置され、接合される。温度測定素子260は、2つの光反射部材240が配置された金属膜とは異なる金属膜の上に配置され、接合される。
A
基部210の底面210eには、2つのサブマウント230が配置されている。2つのサブマウント230は、それぞれ異なる金属膜の上に配置され、その下面が基部210の底面210eに接合されている。また、2つのサブマウント230はそれぞれ、光反射部材240が配置されている金属膜に配置されている。なお、サブマウント230と光反射部材240は、異なる金属膜に配置されていてもよい。
Two
発光素子220は、基部210の底面210eに配置される。具体的には、発光素子220は、サブマウント230に配置されている。図示される発光装置200の例では、2つの発光素子220が、それぞれ異なるサブマウント230の上面に配置され、サブマウント230の下面が基部210の底面210eに接合されている。また、2つの発光素子220は、点SPに対して点対称に配置されている。つまり、2つの発光素子220が対称となる点と、2つの光反射部材240が対称となる点とは同じ位置にある。以降の説明では、この点SPを、対称点と呼ぶものとする。
The
2つの発光素子220は、平面視で、出射端面が、基部210の内側面210c又は外側面210dと平行及び垂直にならない。そのため、出射端面は、光反射面241の上端とも、平行及び垂直にならない。つまり、発光素子220は、平面視で、基部210の内側面210c及び外側面210d、又は、光反射面241の上端、に対して出射端面が斜めになるように配置される。
In the plan view, the emission end faces of the two
なお、発光素子220を斜めに配置する代わりに、光反射部材240を斜めに配置するようにしてもよい。つまり、発光素子220を、基部210の内側面210c又は外側面210dと平行あるいは垂直に配置し、光反射部材240を平行及び垂直にならないように配置してもよい。なお、ここでの平行あるいは垂直は、±5度以内の差を許容する。
Instead of arranging the
2つの発光素子220のそれぞれで、出射端面から出射された光は、対応する光反射部材240に照射される。対応する光反射部材240とは、同じ金属膜に配置されている光反射部材240である。少なくとも主要部分の光が光反射面241に照射されるように、発光素子220は配置される。
The light emitted from the emission end face of each of the two
また、対応する発光素子220と光反射部材240との間で、光反射部材240よりも発光素子220の方が対称点から遠い位置にある。したがって、発光素子220から出射された光は、対称点に近付く方向に進む。また、2つの発光素子220のうちの少なくとも一方は温度測定素子260に近い位置に配される。これにより、発光素子220の温度を良好に測定できる。
Further, between the corresponding
発光素子220が配されたサブマウント230は、発光装置200において、発光素子220から発生した熱を逃がす放熱部材としての役割を果たしている。サブマウント230を放熱部材として機能させるには、発光素子220よりも熱伝導率の良い材料で形成すればよい。また、基部210の底面210eよりも熱伝導率の良い材料で形成すると、より高い放熱効果を得ることができる。
The
また、サブマウント230は、発光装置200において、発光素子220の光の出射位置を調整する役割を果たすことができる。例えば、光軸を通る光が底面210eと水平になるようにし、かつ、光反射面241の所定の位置に照射させたい場合に、サブマウント230を調整部材として使用できる。
Further, the
発光素子220、保護素子250、及び温度測定素子260は、対応する配線270を介して基部210の底面210eに設けられた金属膜と電気的に接続されている。これらの素子と外部電源との電気的な接続には、基部210の底面210eに設けられた金属膜を利用する。これにより、基部210の上面210aの金属膜を介して、これらの素子と外部電源とを電気的に接続できる。
The
光学部材20の板状部材21は、基部210の上面側に配置されている。詳細には、板状部材21の下面21bの外周部は、基部210の段差部216の上面と接合されている。板状部材21が基部210に接合されることで、発光素子220が配された閉空間が形成される。このように、発光装置200では、板状部材21は蓋部材としての役割を果たすことができる。また、この閉空間は気密封止された状態で形成される。気密封止されることで、発光素子220の光の出射端面に有機物等が集塵することを抑制できる。
The plate-shaped
なお、光学部材20に代えて発光部材10を用いる場合には、例えば、発光部材10の光反射部12を適切な大きさとし、光反射部12の下面12bの外周部を基部210の段差部216の上面と接合すればよい。
When the
発光素子220によって出射された光の主要部分は、光反射部材240の光反射面241で反射されて板状部材21に入射する。板状部材21は、発光素子220によって出射された光に対して透光性を有する。また、光の主要部分は、板状部材21を透過した後に、光学部材20を構成する発光部材10の発光部11に入射する。
The main portion of the light emitted by the
発光部材10は、その下面において、主要部分の光が入射する光入射領域と、その周辺領域と、を有する。また、発光部材10において、発光部11が光入射領域を形成する。発光部材10において、発光部11が蛍光体を有する波長変換部である場合、発光部11は、発光素子220から出射された第1の光を異なる波長の光に変換した第2の光を出射する。
The
発光素子220から出射された第1の光、又は発光部11で波長変換された第2の光は、発光部11の上面11aに形成された膜15を介して発光装置200の外部に出射される。つまり、発光部11の上面11aに形成された膜15の上面が、発光装置200の光出射面となる。発光部材10において、発光部11が蛍光体を有する波長変換部である場合、膜15は、膜15が形成されない状態と比べ、第1の光の出射量を減少させ、第2の光の出射量を増加させる。
The first light emitted from the
なお、波長変換により生じる熱が特定の箇所に集中すると発光部11による光の変換効率が低下しやすいため、発光部11に入射する光の分布は拡散している方が好ましい。例えば、2つの発光素子220のそれぞれから出射されたレーザ光の光強度の強い部分が重ならないようにするとよい。例えば、光反射部材240の光反射面241を調整することで、このような制御が可能である。
If the heat generated by the wavelength conversion is concentrated in a specific place, the light conversion efficiency by the
遮光部材280は、基部210の上面210aによる枠の内側に形成されている。遮光部材280は、基部210と発光部材10との隙間を埋めるようにして形成される。遮光部材280は、例えば、熱硬化性の樹脂を流し込み、これを熱で硬化させることで形成できる。遮光部材280を設けることで光の漏れを抑制する。
The light-shielding
遮光部材280は、基部210の上面210aと交わる内側面210c、基部210の段差部216の上面、板状部材21の側面、板状部材21の上面、及び、発光部材10の側面、に接する。また、発光部材10の上面には達しない。あるいは、光反射部12の上面に達したとしても、発光部11の上面には達しない。遮光部材280によっては、発光部11と光反射部12の境界まで高精度に遮光を実現することが困難である場合には、前述のように、発光部材10において光反射部12の上面12aに形成された膜15上に遮光膜を形成しておくとよい。これにより、発光装置200において、光出射面以外からの光の漏れを高精度に抑制できる。
The light-shielding
発光装置200は、粒子状の物質を含む光散乱性の膜15を有する発光部材10を搭載しているため、発光素子220からのレーザ光が膜15に達して拡散し、光出射面の中心部と外周部の強度差が小さくなる。そのため、発光装置200において、光出射面から出射される光の色ムラ及び/又は輝度ムラを低減できる。発光素子220が半導体レーザ素子である場合、スポット径の小さな光が出射されるため、散乱による光の色ムラ及び/又は輝度ムラの低減によって高い効果が期待できる。
Since the
発光部材10の発光部11がYAG蛍光体を有し、発光素子220が発光ピーク波長420nm以上480nm以下の範囲の青色光を発する半導体レーザ素子である場合、仮に膜15が形成されていないとすると、出射光において、指向性の高い青色が強い部分と、蛍光体色が強い部分が生じやすい。
When the
これに対して、発光装置200は、粒子状の物質を含む光散乱性の膜15を有する発光部材10を搭載しているため、指向性の高い青色が散乱される。これにより、出射光において、青色が強い部分が弱まり、光出射面から出射される光の色ムラ及び/又は輝度ムラが低減される。その結果、光出射面から良好な白色光が得られる。
On the other hand, since the
発光装置200は、例えば、車載ヘッドライトに利用できる。また、発光装置200は、これに限らず、照明、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ、その他ディスプレイのバックライト等の光源に利用できる。
The
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、前述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、前述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments and the like have been described in detail above, they are not limited to the above-mentioned embodiments and the like, and various modifications and substitutions are made to the above-mentioned embodiments and the like without departing from the scope described in the claims. Can be added.
10 発光部材
11 発光部
11a、12a、21a、210a 上面
11b、12b、21b、210b 下面
11c、21c 側面
12 光反射部
12c、210c 内側面
12d、210d 外側面
13 複合部材
15 膜
20 光学部材
21 板状部材
200 発光装置
210 基部
216 段差部
220 発光素子
230 サブマウント
240 光反射部材
241 光反射面
250 保護素子
260 温度測定素子
270 配線
280 遮光部材
10
Claims (14)
前記第1面に形成される膜と、を有し、
前記膜は、前記膜と前記発光部との屈折率差が0.3以上であり、粒子状の物質を含み、かつ、膜厚が10nm以上70nm以下である、発光部材。 A light emitting part having a first surface and emitting light,
It has a film formed on the first surface and
The film is a light emitting member having a refractive index difference of 0.3 or more between the film and the light emitting portion, containing particulate matter, and having a film thickness of 10 nm or more and 70 nm or less.
前記第1面に形成される膜と、を有し、
前記膜は、前記膜と前記発光部との屈折率差が0.3以上であり、粒子状の物質を含み、かつ、前記膜が形成される領域内において、当該領域の面積に対し前記粒子状の物質が占める割合が30%以上80%以下である、発光部材。 A light emitting part having a first surface and emitting light,
It has a film formed on the first surface and
The film has a refractive index difference of 0.3 or more between the film and the light emitting portion, contains particulate matter, and is the particles in the region where the film is formed with respect to the area of the region. A light-emitting member having a shape-like substance occupying 30% or more and 80% or less.
前記発光部の第1面の反対面である第2面側に配置される透光性の板状部材と、を有する、光学部材。 The light emitting member according to any one of claims 1 to 6.
An optical member having a translucent plate-shaped member arranged on the second surface side, which is the opposite surface of the first surface of the light emitting portion.
前記底面に配置される発光素子と、
請求項1乃至6の何れか一項に記載の発光部材、又は、請求項7に記載の光学部材と、を有し、
前記発光素子が配置される空間を封止する、発光装置。 A base with a bottom surface and a frame surrounding the bottom surface,
The light emitting element arranged on the bottom surface and
It has the light emitting member according to any one of claims 1 to 6 or the optical member according to claim 7.
A light emitting device that seals the space in which the light emitting element is arranged.
前記発光部は、前記半導体レーザ素子から放射された光を異なる波長の光に変換した第2の光を出射する、請求項8に記載の発光装置。 The light emitting device is a semiconductor laser device that emits first light, and is a semiconductor laser device.
The light emitting device according to claim 8, wherein the light emitting unit emits a second light obtained by converting light emitted from the semiconductor laser element into light having a different wavelength.
前記膜は、前記膜が形成されない状態と比べ、前記第1の光の出射量を減少させ、第2の光の出射量を増加させる、請求項9に記載の発光装置。 The semiconductor laser device emits the first light having an emission peak wavelength in the range of 320 nm or more and 530 nm or less.
The light emitting device according to claim 9, wherein the film reduces the amount of light emitted from the first light and increases the amount of light emitted from the second light as compared with a state in which the film is not formed.
前記第1面に膜を形成する工程と、
前記膜を加熱する工程と、を有し、
前記膜を形成する工程では、前記発光部との屈折率差が0.3以上である物質を含み、膜厚が10nm以上70nm以下の膜が形成され、
前記膜を加熱する工程により、粒子化された前記物質を含む前記膜が形成される、発光部材の製造方法。 A process of preparing a light emitting part having a first surface and emitting light, and
The step of forming a film on the first surface and
It has a step of heating the film and
In the step of forming the film, a film containing a substance having a refractive index difference of 0.3 or more from the light emitting portion and having a film thickness of 10 nm or more and 70 nm or less is formed.
A method for manufacturing a light emitting member, in which the film containing the substance is formed into particles by the step of heating the film.
前記第1面に膜を形成する工程と、
前記膜を加熱する工程と、を有し、
前記膜を形成する工程では、前記発光部との屈折率差が0.3以上である物質を含む膜が形成され、
前記膜を加熱する工程では、前記物質が粒子化されて、前記膜が形成される領域内において、当該領域の面積に対し粒子状の物質が占める割合が30%以上80%以下となる、発光部材の製造方法。 A process of preparing a light emitting part having a first surface and emitting light, and
The step of forming a film on the first surface and
It has a step of heating the film and
In the step of forming the film, a film containing a substance having a refractive index difference of 0.3 or more from the light emitting portion is formed.
In the step of heating the film, the substance is atomized, and the ratio of the particulate substance to the area of the region in the region where the film is formed is 30% or more and 80% or less. Manufacturing method of parts.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020166522A JP2022057984A (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Light-emitting member, manufacturing method therefor, optical member, and light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020166522A JP2022057984A (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Light-emitting member, manufacturing method therefor, optical member, and light-emitting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022057984A true JP2022057984A (en) | 2022-04-11 |
Family
ID=81111055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020166522A Pending JP2022057984A (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | Light-emitting member, manufacturing method therefor, optical member, and light-emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022057984A (en) |
-
2020
- 2020-09-30 JP JP2020166522A patent/JP2022057984A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6253392B2 (en) | Light emitting device and light source for projector using the same | |
JP7235944B2 (en) | Light-emitting device and method for manufacturing light-emitting device | |
JP2011014587A (en) | Light emitting device | |
JP2014127513A (en) | Light-emitting device | |
JP2022179778A (en) | light emitting device | |
JP7111989B2 (en) | Wavelength conversion component, method for manufacturing wavelength conversion component, and light emitting device | |
JP5748007B2 (en) | Light emitting device | |
JP2022057984A (en) | Light-emitting member, manufacturing method therefor, optical member, and light-emitting device | |
JP2017025167A (en) | Luminous body, light source device, and lighting device | |
US20220173280A1 (en) | Light-transmissive member and method of manufacturing the same, optical member, and light emitting device | |
JP2022086988A (en) | Translucent member, manufacturing method therefor, optical member, and light-emitting device | |
JP6879290B2 (en) | Light emitting device | |
JP7053984B2 (en) | Manufacturing method of optical parts and light emitting device, as well as optical parts and light emitting device | |
US20240044475A1 (en) | Light emitting device | |
WO2021251233A1 (en) | Light emitting device | |
US11719415B2 (en) | Wavelength conversion member, method of manufacturing same, and light-emitting device | |
US20210384699A1 (en) | Method of manufacturing metal-coated member, metal-coated member, wavelength conversion member, and light emitting device | |
JP7401809B2 (en) | Light-emitting device and method for manufacturing the light-emitting device | |
JP6989795B2 (en) | Manufacturing method of optical member, manufacturing method of optical member, light emitting device, and light emitting device | |
JP7206494B2 (en) | Method for manufacturing light-emitting device, light-emitting device | |
JP2023047990A (en) | Optical member and light-emitting device | |
JP2021166213A (en) | Light emitting device or optical member | |
JP2022057819A (en) | Light-emitting device | |
JP2022031299A (en) | Optical member and method for manufacturing the same, light emitting device and method for manufacturing the same | |
JP2020144363A (en) | Optical member or light-emitting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230830 |