JP5588301B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源とその上に配置された透光性部材とを備えた発光装置に係り、特にＬＥＤ素子等の複数の光源を備えた発光装置における輝度むらや色むらの発生を抑制した発光装置とその製造方法に関する。

近年、発光装置の光源として、ＬＥＤチップが多用されている。このような発光装置では、通常複数のＬＥＤチップを配列して光源を構成しており、白色光等所定の色調を実現するために、ＬＥＤチップとそれが発する光を吸収し異なる光を発する蛍光体等とを組み合わせた発光装置も一般的である。

ＬＥＤチップは、一辺の長さが１．０ｍｍ程度の極めて小さい半導体素子であり、点光源に近い光学特性を有している。このため、ＬＥＤチップを多数配置して光源とした発光装置では、各ＬＥＤチップから発する光を透光性の材料内で導光し、透光性材料の表面である光出射面から、均一な輝度の光が出射されるようにしている。

しかし、透光性材料を用いてもＬＥＤチップの中心部と周辺部との輝度の差を完全に解消することは難しい。またＬＥＤチップを蛍光体含有樹脂で封止したタイプの発光装置では、光出射面側から見たときに蛍光体層の真下にＬＥＤチップがある部分とない部分とでは色調が異なり、色むらを生じやすい。さらに各ＬＥＤチップの発光効率や分光特性のバラツキに起因する色むらや輝度むらの問題もある。

従来、これらの問題を解決する種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された技術では、ＬＥＤチップを透光性樹脂で封止してなる発光装置において、透光性樹脂の光出射面に凹みを設け、凹みとその近傍で出射される光量を制御することにより、色調むらや光度の適正化を図っている。また特許文献２には、ＬＥＤチップの上に蛍光体層を設けた発光装置において、蛍光体層の上に光拡散部を設け、ＬＥＤチップの上方中央部において、他の部分よりも光の拡散が多くなるように光拡散部の厚みや含有される光拡散剤の含有量を異ならせる技術が記載されている。

特開２００６−３０３３０３号公報 特開２０１０−５６３３７号公報

しかし、ＬＥＤチップ上に設けられた透光性部材の光出射面に凹凸を形成する技術は、透光性部材に凹みを形成するために十分な厚みを確保する必要があり、厚みの制限を受ける。また表面に凹凸を形成した場合、光出射面の表面に汚れや塵を溜めやすく、時間の経過に伴い、出光や配光の妨げとなりやすい。

また光拡散剤を含有する光拡散部を設ける技術は、光拡散剤の濃度の調整や厚みの調整が難しく、この技術を複数の発光部が配列した発光装置に適用する場合には、発光部毎に光拡散剤の濃度の調整や厚みの調整をするとともに全体として発光部のバラツキをなくす必要があり、その対応が極めて煩雑になる。

本発明は、発光部のバラツキに容易に対応することができ、且つ経時的な汚れ等の付着の問題がなく、色むらや輝度むらの抑制された発光装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数のＬＥＤチップ等の光源とその上に透光性部材を配置した発光装置において、透光性部材の内部に、レーザ等の強い光エネルギーを用いて形成された光散乱部を設けることにより、出射面を荒らすことなく、且つ所望の位置に所望する光散乱性を持たせることを可能にし、上記課題を解決したものである。

即ち、本発明の発光装置は、光源と、光源の上に配置された透光性部材とを備え、前記光源と反対側の透光性部材の面を光出射面とする発光装置であって、前記透光性部材は、その内部に、複数のマイクロクラックからなる光散乱部が偏在して設けられていることを特徴とする発光装置である。

より詳しくは、本発明の発光装置は、１ないし複数の半導体素子を有する光源と、前記光源の上に配置された透光性部材とを備え、前記光源と反対側の透光性部材の面を光出射面とする発光装置であって、前記透光性部材は、その内部に、複数のマイクロクラックからなる光散乱部が偏在して設けられたクラックパターンを有しており、前記クラックパターンは、前記透光性部材の側面から見た場合において、前記マイクロクラックの数が多く厚みの厚いクラック領域と、前記マイクロクラックの数が少なく厚みの薄いクラック領域とを有している。

本発明の発光装置の製造方法は、上述した本発明の発光装置の製造方法であって、基板上に１ないし複数の光源を配置するステップと、透光性部材の内部に、前記光源の配置に基づき、光散乱部を形成するステップと、光源の上に、光散乱部を形成した透光性部材を配置するステップと、を含む。

また本発明の発光装置の製造方法は、上述した本発明の発光装置の製造方法であって、基板上に１ないし複数の光源を配置するステップと、光源の上に、透光性部材を配置するステップと、透光性部材を配置した後の光源の輝度及び／又は色度を計測するステップと、輝度及び／又は色度の計測結果に基づき、光源上に配置された透光性部材の内部に、光散乱部を形成するステップと、を含む。

本発明の発光装置の製造方法は、発光装置の組み立て後に、発光装置の輝度及び／又は色度を計測するステップと、輝度及び／又は色度の計測結果に基づき、光源上に配置された透光性部材の内部に、光散乱部を追加形成するステップと、をさらに含むことができる。

本発明によれば、光源の上に設けられる透光性部材の表面を荒らすことなく、その内部の任意の位置に任意の数の光拡散点を形成することができるので、輝度むらや色むらの調整が容易であり、演色性に優れた発光装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態の発光装置を示す図で、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ’断面図である。 光拡散点の作用を説明する図 図１の発光装置の輝度むら及び色むらを説明する図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。 図１の発光装置に形成されるクラックパターンの一実施例を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１の発光装置に形成されるクラックパターンの他の実施例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ図１の発光装置に形成されるクラックパターンのさらに別の実施例を示す図である。 本発明の第一の実施形態の発光装置の変更例を示す図 本発明の第二の実施形態の発光装置を示す図 （ａ）〜（ｄ）および（ｅ）〜（ｈ）は、それぞれ第三の実施形態を示す図 本発明の第四の実施形態の発光装置の一実施例を示す図で、（ａ）、（ｂ）は発光素子およびクラック形成領域の配置を上から見た図、（ｃ）は発光素子およびクラック形成領域の重ね合わせを説明する図、（ｄ）はクラック形成領域の断面図。 本発明の第四の実施形態の発光装置の他の実施例を示す断面図 本発明の第四の実施形態の発光装置のさらに別の実施例を示す断面図 本発明の第四の実施形態の発光装置のさらに別の実施例を示す断面図 本発明の第五の実施形態の発光装置を示す図で、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ異なる実施例を示す図である。 本発明の発光装置の製造方法の手順の一例を示すフロー図

以下、本発明の実施の形態を説明する。

＜第一の実施形態＞
本発明の第一の実施形態として、複数のＬＥＤチップの上に蛍光体層が形成され、その上に透光性部材が積層された形態の発光装置について説明する。図１は、本発明の発光装置の第一の実施形態を示す図で、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ’断面である。図では、説明を簡単にするために、２つのＬＥＤチップのみを示しているが、ＬＥＤチップの数は２つに限定されない。

図示するように、この発光装置１０は、発光素子３を搭載するための基板１と、発光素子３と、発光素子３を覆う蛍光体層４と、蛍光体層４の上に形成されたガラスカバー５とを備えている。基板１上には、図示しない発光素子接続用の電極が形成されており、発光素子３はこの電極に金バンプ２により接続されている。

発光素子３は、青色ＬＥＤ等の半導体素子からなる。蛍光体層４は、主として樹脂と蛍光体から成り、蛍光体は、発光素子３が発する光を吸収し、それと異なる波長の光を発する。これにより、発光素子３からの光と蛍光体からの光を合成した光が発光装置から出射される。ガラスカバー５は、発光素子３および蛍光体層４から発生される光を導光する透光性部材であり、光学ガラス、サファイヤ、石英等の無機材料のほかに、アクリル樹脂やポリカーボネートの板を用いることも可能である。

ガラスカバー５の内部には、多数の光拡散点が部分的に形成されている。「部分的に」とは、光拡散点が形成される領域が、カバーの厚み方向および面方向のいずれかに亘って、偏在している状態を言い、各発光素子３の特性および配列に応じて、所定のパターンで且つ任意の位置に形成される。光拡散点が形成される領域の形状およびパターンについては後に詳述する。

光拡散点は、ガラスカバーを構成する材料にレーザ等の強力なエネルギーを照射し内部に微細なクラック（マイクロクラック）を生じさせることにより形成することができる。ガラス等の材料に、レーザ等の強力なエネルギーを集光させると、多光子吸収過程により熱歪みを生じ、微細なクラックを生じる。本実施形態では、このようなクラックを光拡散点として利用する。クラックの大きさは、好ましくは数μｍから数１０μｍ、より好ましくは数μｍから１０数μｍであり、レーザの強度を制御することにより調整することができる。またレーザの焦点を調整することにより、任意の位置にクラックを形成することが可能である。

所望の位置にレーザ照射するには、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ等のレーザにガルバノミラーや焦点レンズ等を組み合わせた光学系で構成されるレーザ刻印機を使用することができる。またレーザとしては、赤外線レーザ、第２高調波（５３２ｎｍ）を用いる可視光レーザ、第３高調波（３５５ｎｍ）を用いる紫外線レーザなどが利用可能であるが、特に、尖頭値の高い第２高調波（５３２ｎｍ）を用いる可視光レーザが好適である。

このように光拡散点（クラック）がレーザによって形成される場合には、その形成時期は、発光装置の組み立て前後のいずれでもよく、所定の位置に予め光拡散部を形成したガラスカバーを用意し、発光装置を組み立ててもよいし、光拡散部が形成されていないガラスカバーを用いて発光装置を組み立てた後に、ガラスカバーにクラックからなる光拡散部を形成することも可能である。

ガラスカバー５内部に形成されたクラックは、図２に示すように、光散乱点として機能し、個々のクラック５０の配置およびクラックが形成される領域の位置を制御することによって、光の直進性（指向性）を制御するとともに、拡散した光と調合することが可能になる。例えば、光出射面の上から見たときに、輝度が他の部分に比べて高い部分のガラスカバーの領域にクラックを形成することにより、クラックが形成された領域の輝度が抑えられ、全体として輝度分布を平準化することができる。また光出射面の上から見たときに、色調の変化が目立つ部分（境界領域）に対応するガラスカバーの領域にクラックを形成することにより、色調の変化をなだらかにし、色むらを目立たなくすることができる。

一般に、透光性部材中に光拡散剤を含有せしめて光散乱点を形成する場合には、所望の限られた領域に光散乱点を偏在させることは極めて困難であるが、本実施形態では、レーザ等の外部エネルギーによって透光性部材であるガラスカバー５の内部に光散乱点となるマイクロクラックを生じさせるので、光散乱点の位置、数、大きさの制御が容易であり、個々の発光素子３の特性のばらつきを解消するように、光散乱点を設けることが可能となる。

次に図１に示す発光装置について、色むらと輝度むらの発生とそれを抑制するクラックパターン（多数のクラックが形成される領域のパターンをクラックパターンと呼ぶ）を説明する。図３の（ａ）、（ｂ）は、図１と同様に、本実施形態の発光装置の上面図および断面図であるが、輝度および色調の違いを濃淡で示している。図示するように、例えば、２つの発光素子３ａ、３ｂが並んで配置されている場合、各発光素子３ａ、３ｂの中心上方の領域５１ａ、５１ｂでは輝度が高いが、その周辺の領域５２ａ、５２ｂは中心よりも輝度が低下する。２つの発光素子３ａ、３ｂの発光特性にバラツキがある場合には、それらの中心上方の高輝度領域５１ａ、５１ｂは、右側と左側とで異なることになる。また両発光素子の間の領域５３では、発光素子３ａ、３ｂの上部に存在する蛍光体層４に比べ蛍光体量が多く、蛍光体層４から発生する光の量が多くなる。このため、発光素子からの光と蛍光体層からの光とのバランスで決まる光の色調が異なることになり、設計した波長よりも蛍光体色が強い発光となる。

このような色むらと輝度むらに対応したクラックパターンの一実施例を図４に示す。図４の（ａ）はクラックの形成領域を光出射面側から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。クラックは、光出射面から見た場合に、発光素子の中心上方の領域５１ａ、５１ｂ（図３（ａ））をカバーするように、略円形或いは多角形の輪郭内に多数配置される。側面から見た場合、発光素子３ａ、３ｂの中心上方に配置されるクラックの領域は、発光素子の中心で最も厚く、周辺に向かって厚みが薄くなるように形成される。またクラックの配列は、図２に示すように、厚み方向の列毎にクラックの位置をずらし、光の拡散性を高めている。

このようにクラックの領域を形成した場合、発光素子中心部から垂直方向に向かう光をより多く散乱させることになり、中心部の輝度を抑えるとともに、周辺部の輝度を高めることができる。その結果、中心部と周辺部との輝度むらが低減され、より平準化された輝度分布を得ることができる。また発光素子３ａと３ｂとで発光強度にバラツキがある場合には、中心部上方に設けるクラックの領域の体積を両者で異ならせることにより、バラツキを解消することができる。クラックの領域の体積は、例えば、側面から見た形状であるひし形形状の厚みを変化させたり、形状そのものを変化させたりすることにより異ならせることができる。

図５に、発光源３００と、その上に形成されるクラックの領域との立体的な関係を示す。図５（ａ）に示すように、角錐体の輪郭（クラック形成領域）５１０の内側にクラックの形成位置を設計する。その際、発光源３００からの輝度差や色差の高い場所がクラック形成領域の厚みが厚くなるようにする。なお、図５（ａ）では２つの角錐体を組み合わせているが、図５（ｂ）や（ｃ）に示すように、クラック形成領域として、一つの角錐体の領域５２０、５３０を頂点が上または下を向くように配置してもよい。

また図４のクラックパターンでは、角錐体からなるクラック領域のほかに、発光の色調が異なる領域５３とそれに隣接する領域５２ａ、５２ｂとの間に、領域の境界に沿って一列或いは複数列のクラック５０が配置される。領域５３に沿って形成されるクラックの領域は、ガラスカバー５の厚み方向にも、1列或いは複数列配置されている。厚み方向の位置は、限定されるものではないが、図４（ｂ）に示したように、厚み方向の下方、すなわち発光素子に近い側にした場合には、クラックの形成パターンがガラスカバー５を通して光出射面から目立ってしまうのを防止することができる。また厚み方向の上方に設けた場合には、光の混色による色むらや輝度むらの解消を図ることができる。

領域５３との境界に配置されたクラック５０によって、蛍光体量の多い領域５３側から発せられる色調の異なる光（例えば黄色味の強い光）と発光素子の上の領域５２ａ、５２ｂから発せられる光（例えば青みの強い光）とが混色されるので、境界における色調の変化を緩和することができる。

クラック形成パターンの他の実施例を図６（ａ）、（ｂ）に示す。図６（ａ）はクラックの形成領域を発光装置の側面から見た図、図６（ｂ）はガラスカバー５以外の要素は省略し、且つ一つの発光素子上のパターンのみを示している。発光装置としての構造は、図１等に示すものと同様である。

図６（ａ）に示す実施例でも、ガラスカバー５の、発光素子３ａ、３ｂの中心上方の領域には、図３や図５に示す実施例と同様のクラックパターン５０１が形成される。一方、発光素子３ａ、３ｂの間に相当する領域５３には、領域５３の幅方向の中心を中心とする逆三角形の形状のクラックの領域５０２が、領域５３をまたがって形成されている。このクラックの領域５０２は、領域５３の長手方向に沿って同様に形成され、全体として領域５３と平行な扁平な三角柱形状をしている。

このようなクラックの領域５０２を形成することにより、領域５３から発せられる、周辺と色調が異なる光は、クラック領域５０２で拡散されて、周辺から発せられる光と混合されるので、実施例１のクラックパターンと同様に、境界の色調の変化すなわち色むらを目立たなくすることができるとともに、蛍光体量の多い領域５３からの発光に対する光拡散性が高め、全体として蛍光体色が強い発光を抑制することができる。

図６（ｂ）に示す実施例では、実施例１や実施例２で形成したクラックパターンを目立たなくするために、ガラスカバーの比較的表面に近い領域に、均一なクラック領域５０３を形成したことが特徴である。図６（ｂ）は、側面から見たパターンを示しているが、光出射面から見た場合、領域５０３において、クラックは面方向について均一に形成されている。図ではクラックの層が２層形成されている場合を示しているが、１層でも２層より多くてもよい。ただし、発光効率を維持するためには、１層か２層程度が好ましい。

本実施形態によれば、複数のＬＥＤチップ配列の上に蛍光体層を設けてなる発光装置において、蛍光体層の上に設けられる透光性部材の内部にクラックの領域を設けることによって、ＬＥＤチップの中心部と周辺部との輝度差、隣接するＬＥＤチップ間の領域とＬＥＤチップが存在する領域との輝度や色調差、さらには各ＬＥＤチップの特性のばらつきを抑制することが可能であり、輝度や色調が均一な発光装置を提供することができる。

なお上記実施形態において説明したクラック形成パターンの各実施例は、単なる例示であり、クラックを設ける領域の形状や大きさ、透光性部材の厚み方向／面方向の位置については、発光素子の配列や個々のばらつきを考慮して適宜変更することができる。

また図１、図３〜図６には、発光素子を封止する蛍光体層４を備えた発光装置を示したが、図７に示すように、蛍光体層４０をガラスカバー５の下面に膜状に配置した発光装置１００についても、本実施形態を同様に適用することができる。

＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態として、複数のＬＥＤチップの上に、蛍光体層を配置することなく、透光性部材を配置した形態の発光装置について説明する。図８は、本発明の発光装置の第二の実施形態を示す断面図であり、第一の実施形態と同じ要素は同一の番号で示している。本図でも、説明を簡単にするために、２つのＬＥＤチップのみを示しているが、ＬＥＤチップの数は２つに限定されない。

この発光装置１５０は、基板１と、基板１に金バンプ２を介して接続された複数の発光素子３ａ、３ｂと、ガラスカバー５とからなり、ガラスカバー５は、基板１上に固定された側板（遮蔽板、反射板）６に支持され、発光素子３ａ、３ｂ上部を覆っている。側板６の内面は反射面となっており、発光素子からの光が側板を通して外部に漏れるのを防止すると共に、発光素子からの光ができるだけ多く、ガラスカバー５の表面から出射されるようにしている。

本実施形態の発光装置は、第一の実施形態と比べた場合、蛍光体層を有していないので、発光素子３ａ、３ｂ間の領域において色調が変化するという問題は生じないが、輝度が発光素子３ａ、３ｂの中心部上方、発光素子の周辺部上方および発光素子間でそれぞれ異なる。具体的には、中心部上方で最も輝度が高く、周辺部に従い低下し、発光素子間で最も低くなる。

本実施形態のクラックパターンは、光出射面から見た場合には均一であるが、側面から見た場合、クラック領域の厚みが領域によって異ならせることによって上述の輝度差を解消している。具体的には、発光素子の中心部上方８１では、光拡散点の数（図示する例では、厚み方向に３層）を多くし、中心部から上方に向かう光を周囲に拡散させて輝度を抑制する。また発光素子の端部上方８３でも、光拡散点の数を多くし、光の拡散性によって端部上方８３とそれより外側の領域との輝度差を緩和している。ただし、光拡散点の間隔を、中心部上方に設けられる光拡散点の間隔よりも広くして、光拡散による光量の低下を防止する。中央部８１と端部８３との間８２には、両者における光拡散点数より少ない数の光拡散点を配置する。また発光素子と発光素子との間の領域８４の上方は、光量の低下が最も少なくなるような光拡散点の配置とする。

＜第三の実施形態＞
本実施形態は、発光素子として、異なる色を発光する複数の発光素子を用いた発光装置に本発明を適用したものである。そのような発光装置として、例えば、図９に示すような、光源に三色光源（Ｒ／Ｇ／Ｂ）を用いた発光装置がある。図９（ａ）〜（ｄ）は、緑の光源Ｇを二つと、赤の光源Ｒおよび青の光源Ｂ、合計４つの光源を配置した例で、（ａ）は光源の配置、（ｂ）はクラックパターンの配置、をそれぞれ上面から見た図、（ｃ）は光源とクラックパターンとの関係を示す図、（ｄ）はクラックパターンの断面図である。また図９（ｅ）〜（ｈ）は、緑の光源Ｇ、赤の光源Ｒおよび青の光源Ｂ、合計３つの光源を配置した例で、（ｅ）は光源の配置、（ｆ）はクラックパターンの配置、をそれぞれ上面から見た図、（ｇ）は光源とクラックパターンの関係を示す図、（ｈ）はクラックパターンの断面図である。

図９（ａ）〜（ｄ）に示す例では、４つの光源の配置の中央において、最もクラック領域が厚くなるように、光拡散点を形成している。また図９（ｅ）〜（ｈ）に示す例では、3つの光源のそれぞれにおいて、その中心で最もクラック領域が厚くなるように、光拡散点を形成している。このように光拡散点を配置することにより、各光源を単独で駆動した場合に、発光色による輝度差をなくすことができるとともに、複数の光源の混色により発光する場合にも、所望の色調を実現することができる。

さらに、光拡散点の数と位置を設計することにより、光の抜ける量および抜ける方向を設計することができる。これにより、多色光源の色バランス、混色割合を調整することができる。なお、多色光源の色バランスの調整については、光拡散点の形成と電気的な調整とを併せて行うこともできる。

＜第四の実施形態＞
本発明の第四の実施形態として、第一及び第二の実施形態とは異なる形状のガラスカバーを用いた発光装置について図１０〜図１３を参照して説明する。図１０（ａ）は本実施形態における発光素子の配置を上面から見た図、（ｂ）はクラック形成領域を上から見た図、（ｃ）は発光素子とクラック形成領域の関係を示す図、（ｄ）はクラック形成領域の断面図である。図１１〜図１３は、本実施形態の発光装置の断面図であり、図１１は、蛍光体層がない場合、図１２は、複数の発光素子の上に厚みの均一な蛍光体層を配置した場合、図１３は、複数の発光素子を蛍光体樹脂で封止し、蛍光体層を形成した場合の断面図を示しており、いずれもガラスカバーの形状が平坦な板状ではなく、レンズ状である点が共通している。

図１０に示す発光装置は、２つの発光素子の上に、それを覆うようにクラック形成領域が形成されている。図１０（ｄ）では、発光素子の端部及び２つの発光素子間で厚くなるようにクラックが形成されている場合を示しているが、クラック形成領域の形状や大きさは、種々の変更が可能である。

例えば、図１１に示す発光装置１１０は、蛍光体層を有していないので、主として、発光素子の配置に関連する輝度むらを解消するクラック形成パターンが形成される。従って、そのパターンは、図８に示したパターンと同様であり、光出射面側から見たときに均一であり、面方向の位置によって、クラックの厚み方向の点数が異なるパターンが形成されている。

図１２に示す発光装置１２０は、蛍光体層をガラスカバーの下面に膜状に配置した発光装置であり、発光素子の中心と周辺部との輝度差および発光素子と発光素子との間の蛍光体層の領域に生じる色むらを解消するクラック形成パターンが形成される。従って、そのパターンは、図４に示したパターンと同様であり、各発光素子の中心部上方に、中心部の厚みが最も厚く周辺に向かって薄くなる円盤状のクラック領域が設けられる。また発光素子と発光素子との間の領域上方には、領域の境界上の光拡散性を高め、境界が目立たなくなるようなクラックパターンが形成される。具体的には、図示するように、境界上方で厚みが最も厚く、領域中心に向かって薄くなるようクラックパターンが形成される。或いは図５に示すように、領域と平行な扁平な三角柱形状のクラック領域を設けてもよい。

図１３に示す発光装置１３０は、発光素子を蛍光体含有樹脂で封止した構造の発光装置であり、蛍光体量が最も多くなる発光装置の中心部分において、光拡散性が最も高くなるようなクラックパターンを形成している。またガラスカバーがレンズ状であって厚みの制約が少ないという利点を生かし、厚み方向に２段のクラック領域５０５、５０６を設けている。ガラスカバーの厚み方向下側に広がりが大きいクラック領域５０５を配置し、全体としての輝度むらを解消し、厚み方向上側に広がりの小さいクラック領域５０６を配置し、蛍光体量が最も多い中心部分における色調の異なる発色を拡散し、色むらを解消している。なお、このタイプの発光装置であっても、図１２に示す発光装置１２０のガラスカバーと同様のクラックパターンとすることも可能である。

＜第五の実施形態＞
以上、説明した第一から第四の実施形態は、主として、色むらや輝度むらの解消を目的とするクラックパターンが形成されたガラスカバーを持つ発光装置について説明したが、本発明は、色むらや輝度むらの解消のみならず、配光性や演色性を高めることを目的とする発光装置にも適用することが可能である。そのような実施形態を図１４（ａ）〜（ｄ）に示す。図１４では、図８と同様の蛍光体層を有しないタイプの発光装置を例示しているが、本実施形態は、いずれのタイプの発光装置にも適用することができる。

ガラスカバーに形成されたクラックは、光拡散点として機能するのに加え、ガラスカバーに外から入射する光を拡散することによって、それ自体が発光しているように見える。図１４（ａ）に示す発光装置１４０は、発光素子周辺部の輝度むらを解消するクラックパターンと組み合わせて、ガラスカバーの板面と平行な面の全面にクラックを形成し、意匠的効果を生じさせたものである。
また図１４（ｂ）〜（ｄ）に示す発光装置１６０は、発光素子周辺部の輝度むらを解消するクラックパターンの、ガラスカバーの厚み方向の位置を異ならせている。クラックパターンを形成する厚み方向の位置が異なることによって、ガラスカバー内部への外光の取り込み具合が変化し、異なる意匠的効果を得ることができる。

次に本発明の発光装置の製造方法を、ＬＥＤ素子を用いた発光装置を例に説明する。図１５は、製造方法の手順の一実施例を示すフローである。

まず複数の発光素子の配列に対応して、発光素子接続用の電極部が形成された基板１に、発光素子を接続し、発光素子の２つの電極と基板に形成された電極部にそれぞれ接続する（ステップ１５１）。発光素子と基板１との接続は、発光素子のタイプによって異なり、接着剤によって発光素子を基板に固定するとともにワイヤーボンディングを用いて電極の電気的接続を図る場合や、金バンプ等の導電性材料で電気的な接続と固定とを同時に実現する場合などがあり、発光素子のタイプに応じて選択される。

次に発光素子の通電チェックを行ない、前工程で行なわれたダイボンディングおよびワイヤーボンディングやLED素子に不良がないかを確認し、不良がないことが確認された後、発光素子の上に蛍光体含有樹脂（接着剤）を塗布する（ステップ１５２）。

ステップ１５１で作成された発光装置に対応するサイズのガラスカバーに、レーザ刻印機を用いて、光源に合わせたクラックパターンを形成する（ステップ１５３）。クラックパターンは、例えば、予め同サイズの発光素子について、その中央部と周辺部との輝度差や発光素子の上方部分と発光素子間の領域の上方部分との色調差を測定しておき、その測定値をもとに設計されたクラックパターンとすることができる。例えば、図４に示すようなクラックパターンである。或いは、ステップで蛍光体層を形成した後に、再度、発光素子に通電し、輝度および色調の計測を行い、その結果を用いてもよい。このようなクラックパターンが形成されたガラスカバーをステップで作成された発光装置の蛍光体含有接着剤の上に配置する（ステップ１５４）。次いで蛍光体含有接着剤を硬化させる（ステップ１５５）。

その後、発光装置に通電し、さらに輝度むらや色むらを検査する（ステップ１５６）。検査の結果、必要であれば、例えば輝度が高すぎる部分に追加のクラックを形成する、色むらが目立つ部分の境界に追加のクラックを形成する、等の処理を行い、最終的に色むら、輝度むらが改善された発光装置を得る（ステップ１５７、１５８）。この場合、クラックの形成は、ガラスカバーの内部に焦点を合わせたレーザ照射であるため、クラック形成時に発光素子やその上の蛍光体層に損傷を与えることがなく、所望の位置にクラック形成できる。

本実施例によれば、予め測定された色むらや輝度むらをもとに光拡散点のパターンが形成されたガラスカバーを用いて発光装置を製造し、完成後の発光装置について、さらに発光素子のバラツキ等に起因する色むらや輝度むらを改善することができるので、極めて演色性に優れた発光装置を製造することができる。

なお、以上の説明では、ガラスカバーとして、予めクラックパターンが形成されたものを用いる場合を説明したが、ステップ１５４では、クラックパターンが全く形成されていないガラスカバーを用い、ステップ１５６の光学検査後にクラックパターンを形成するようにしてもよい。すなわち、ステップ１５３を省略してもよい。この場合には、図４に示すようなクラックパターンの形成と個々の発光素子のバラツキ改善のためのクラック形成とが同時に行われる。

また以上の説明では、発光素子を封止する蛍光体層が設けられている発光装置について説明したが、図７に示すような発光素子の上に蛍光体層が載置されているタイプの発光装置や図８に示すような蛍光体層を備えないタイプの発光装置、或いはガラスカバーが平板状ではなく、図１０〜図１３に示すようなレンズ状のものであっても同様に適用することができる。

本発明によれば、輝度むらや色むらのない演色性に優れた発光装置を提供することができる。また本発明によれば、発光装置の組み立て後に、輝度むらや色むらを解消することができる。

１・・・基板、３、３ａ、３ｂ・・・発光素子、４、４０・・・蛍光体層、５・・・ガラスカバー、５０・・・マイクロクラック、５０１〜５０６・・・クラックパターン、１０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０・・・発光装置。

Claims (9)

1. １ないし複数の半導体素子を有する光源と、前記光源の上に配置された透光性部材とを備え、前記光源と反対側の透光性部材の面を光出射面とする発光装置であって、
   前記透光性部材は、その内部に、複数のマイクロクラックからなる光散乱部が偏在して設けられたクラックパターンを有しており、
   前記クラックパターンは、前記マイクロクラックの数が多く厚みの厚いクラック領域と、前記マイクロクラックの数が少なく厚みの薄いクラック領域とを有していることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置であって、
   前記クラックパターンは、前記半導体素子の上方におけるクラックパターンが、前記半導体素子の中心部上方において最も厚いクラック領域を備えることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１に記載の発光装置であって、
   前記クラックパターンは、前記半導体素子の上方におけるクラックパターンが、前記半導体素子の中心部上方および端部上方において前記マイクロクラックの数が多いクラック領域を備えることを特徴とする発光装置。
4. 請求項３に記載の発光装置であって、
   前記クラックパターンは、前記マイクロクラックの間隔が、前記半導体素子の中心部上方において狭く、端部上方において広いクラック領域を備えることを特徴とする発光装置。
5. 請求項１に記載の発光装置であって、
   前記クラックパターンは、前記半導体素子の上方におけるクラックパターンが、前記半導体素子の端部上方において厚いクラック領域を備えることを特徴とする発光装置。
6. 請求項１ないし５いずれか1項に記載の発光装置であって、
   前記光源は、１ないし複数のＬＥＤ素子からなり、
   前記光源上には、前記ＬＥＤ素子を覆う蛍光体層を備え、
   前記透光性部材は、前記蛍光体層の上に配置されていることを特徴とする発光装置。
7. 請求項１ないし５いずれか1項に記載の発光装置であって、
   前記光源は、１ないし複数のＬＥＤ素子からなり、
   前記ＬＥＤ素子を蛍光体含有樹脂で封止した構造を有し、
   前記透光性部材は、前記蛍光体含有樹脂の上に配置されていることを特徴とする発光装置。
8. 請求項１ないし７いずれか1項に記載の発光装置であって、
   前記光源は、基板上に搭載された複数のＬＥＤ素子からなり、
   前記基板上には、内面を反射面とした側板が固定され、
   前記透光性部材は、前記側板に支持されるとともに、前記複数のＬＥＤ素子の上部を覆っていることを特徴とする発光装置。
9. 請求項１または８いずれか１項に記載の発光装置あって、
   前記光散乱部は、前記透光性部材の内部にレーザの焦点を調整したレーザ照射により形成された複数の光散乱点からなることを特徴とする発光装置。

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