JP6331710B2 - 発光装置の製造方法及び発光装置 - Google Patents
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Description
ここで、特許文献3に記載された発光装置における波長変換部材は、電気泳動堆積法及びフォトリソグラフィ法の組み合わせ、又はスクリーン印刷法やインクジェット印刷法などの印刷法を用いて、区画が形成される。また、特許文献4に記載された発光装置における波長変換部材は、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法又はポッティング法などを用いて、区画が形成される。
また、特許文献3又は特許文献4に記載された波長変換部材は、平面視で所望の形状に区画されるように形成されるため、LEDチップの側面に設けられる波長変換部材は、上面に設けられる波長変換部材とは厚さが異なることがある。このため、かかる波長変換部材を備えた発光装置は、配光色むらが生じることとなる。
また、本発明によれば、厚さが均一なシート状又は板状の波長変換部材を半導体発光素子の上面及び側面に貼付することで発光装置を製造するため、発光装置の配光色むらを低減することができる。
なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
[発光装置の構成]
まず、図1から図3を参照して、本発明の第1実施形態に係る発光装置の構成について説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る発光装置10は、半導体発光素子1(以下、適宜「発光素子」と呼ぶ)と、発光素子1の上面及び対向する一対の側面(左側面及び右側面)を被覆する波長変換層7とを備えて構成されている。
なお、図1(a)に示した平面図、図2に示した斜視図においては、樹脂層7R,7Y,7G,7Tの配置を分かり易くするために、樹脂層の種類ごとに、異なる種類のハッチングを施している。後記する図8から図10、及び図12から図16についても同様である。
また、本実施形態では、発光素子1は青色光を発光するものとし、樹脂層7Rは発光素子1が発光する青色光を赤色光に波長変換し、樹脂層7Yは発光素子1が発光する青色光を黄色光に波長変換し、樹脂層7Gは発光素子1が発光する青色光を緑色光に波長変換し、樹脂層7Tは発光素子1が発光する青色光を波長変換することなく青色光のまま、それぞれ外部に出射するものとして説明する。
また、本実施形態に係る発光装置10は、図3に示すように、発光素子1の半導体積層体3と、n側電極4n及びp側電極4pとが設けられた面を実装面とし、波長変換層7が設けられた成長基板2側を光取り出し面とするフェイスダウン実装型のLEDである。
発光素子1は、成長基板2の下面側に、n型半導体層3nとp型半導体層3pとを積層した半導体積層体3を備えている。半導体積層体3は、電流を通電することにより発光するようになっており、n型半導体層3nとp型半導体層3pとの間に発光層3aを備えることが好ましい。
また、パッド電極であるn側電極4n及びp側電極4pを除き、半導体積層体3及びカバー電極5bの表面は、絶縁性及び透光性を有する保護層6で被覆されている。
また、成長基板2は、例えば、レーザリフトオフ法やケミカルリフトオフ法などにより最終的に取り除いてもよい。
カバー電極5bとしては、良好な導電性とバリア性とを有する金属材料を用いることができ、例えば、Al、Ti、W、Auなどを用いることができる。また、カバー電極5bは、これらの金属材料を単層で、又は積層したものが利用できる。
また、保護層6は、光が取り出される半導体積層体3の側面を被覆するため、発光素子1が発光した波長の光に対して、良好な透光性を有することが好ましい。更に、保護層6は、波長変換層7の各樹脂層7R,7Y,7Gが波長変換した後の波長の光に対しても良好な透光性を有することが好ましい。
本実施形態のように、発光素子1が発光する波長の光を波長変換することなく出射する樹脂層7Tを設けることにより、蛍光体を含有する他の樹脂層7R,7Y,7Gから波長変換されて出射される光と混色した際に、発光素子1が発光する波長成分の光量を適切に調整することができる。
特に、波長変換層7が設けられる発光素子1の表面の、ストライプの延伸方向に垂直な方向の幅に対して、ストライプの幅が十分に小さくなるように配置することが好ましい。すなわち、種類の異なる樹脂層の区画を高密度に配置することで、配光色むらを低減することができる。
このような樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの樹脂を1種類以上含むハイブリッド樹脂などが挙げられる。なかでも、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂が好ましく、特に耐光性及び耐熱性に優れるシリコーン樹脂がより好ましい。
なお、平均粒径の値は、空気透過法又はF.S.S.S.No(Fisher−SubSieve−Sizers−No.)によるものとする(いわゆるDバー(Dの上にバー)で表される値)。
また蛍光体材料は、例えば、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質でもよい。このような材料としては、半導体材料、例えば、II−VI族、III−V族又はIV−VI族の半導体、具体的には、CdSe、コアシェル型のCdSXSe1−X/ZnS、GaP、InAs等のナノサイズの高分散粒子を挙げることができる。このような蛍光体は、例えば、粒径が1〜100nm、好ましくは1〜20nm程度(原子10〜50個程度)のものを挙げることができる。このような蛍光体を用いることにより、内部散乱を抑制することができ、色変換された光の散乱を抑制し、波長変換層7の光の透過率をより一層向上させることができる。また、内部散乱を抑制することにより、上面に対して垂直な方向への光の配光成分を増加させることができ、同時に、発光装置10の側面又は下面に向かう光を抑制することができる。その結果、発光装置10の光取り出し効率を、より向上させることができる。このように構成した発光装置10を、例えば、バックライトに適用する場合に、バックライトへの入光効率を更に増加させることができる。また、量子ドット蛍光体は、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)等の樹脂を用いて表面修飾や安定化させてもよい。
また、蛍光体材料として有機系の発光材料を用いてもよい。有機系の発光材料として代表的なものは、有機金属錯体を用いた発光材料を挙げることができ、透明性の高い発光材料が多い。このため、蛍光体材料として有機系の発光材料を用いた場合には、量子ドット蛍光体を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
また、波長変換層7が設けられない側面(図1の例では正面及び背面)を光反射部材で被覆して、外部に取り出される光は、すべて波長変換層7を介して取り出されるように構成してもよい。これによって、波長変換層7に区画された各樹脂層の面積比に応じた波長成分比の混色光を生成することができる。
次に、図1を参照(適宜図3参照)して、発光装置10の動作について説明する。
なお、前記したように、説明の便宜上、発光素子1は青色光を発光し、波長変換層7の樹脂層7Rは赤色光を発光し、樹脂層7Yは黄色光を発光し、樹脂層7Gは緑色光を発光し、樹脂層7Tは青色光を透過するものとして説明する。
発光素子1の発光層3aが発光した青色光は、半導体積層体3及び成長基板2内を伝播して、発光素子1の上面又は側面から波長変換層7の各樹脂層7R,7Y,7G,7Tに伝播する。樹脂層7R、樹脂層7Y及び樹脂層7Gに入射した青色光は、それぞれの樹脂層に含有される蛍光体粒子に吸収され、それぞれ赤色光、黄色光及び緑色光に波長変換されて発光装置10の外部に取り出される。また、樹脂層7Tの入射した青色光は、樹脂層7Tを透過して、青色光のまま発光装置10の外部に取り出される。
なお、発光素子1内を下方向に伝播する光は、全面電極5aによって上方向に反射され、発光素子1の上面又は側面から波長変換層7に伝播する。
そして、発光装置10の外部に取り出された赤色光、黄色光、緑色光及び青色光が混色することにより、白色光が生成される。
次に、図4を参照して、図1に示した第1実施形態に係る発光装置10の製造方法について説明する。
図4に示すように、発光装置10の製造方法は、発光素子準備工程S11と、波長変換部材準備工程S12と、裁断工程S13と、貼付工程S14と、を含んでいる。
具体的には、まず、サファイアなどからなる成長基板2上(図3において下面)に、前記した半導体材料を用いて、n型半導体層3n、発光層3a及びp型半導体層3pを順次積層した半導体積層体3を形成する。
次に、段差部3bの底面にパッド電極であるn側電極4nを形成する。また、p型半導体層3p及び発光層3aを有する発光領域となる領域には、p型半導体層3pの下面の略全面を覆う反射性を有する全面電極5a及び全面電極5aの表面を被覆するカバー電極5bと、カバー電極5bの下面の一部にパッド電極であるp側電極4pを形成する。
更に、n側電極4n及びp側電極4pを除くウエハの表面全体に、例えば、スパッタリング法により、絶縁性のSiO2などの保護層6を形成する。
次に、ダイシング法、スクライブ法などにより、ウエハ状態の発光素子1を所定の分割領域で割断することにより個片化された発光素子1を作製することができる。
なお、ウエハを割断する前に、成長基板2の裏面を研磨して薄肉化するようにしてもよい。これにより、容易に割断することができる。
ここで、波長変換部材8の各樹脂層8R,8Y,8G,8Tが、それぞれ波長変換層7の各樹脂層7R,7Y,7G,7Tに対応する。
本実施形態における波長変換部材準備工程S12は、図5に示すように、詳細には樹脂層積層工程S21と、スライス工程S22と、本硬化工程S23とが含まれる。更に、樹脂層積層工程S21には、下部ブランク層形成工程S211と、樹脂層形成工程S212と、仮硬化工程S213と、上部ブランク層形成工程S214とが含まれる。
樹脂層積層工程S21において、最初のサブ工程として、下部ブランク層形成工程S211が行われる。下部ブランク層形成工程S211において、図6(a)に示すように、上面が平坦な載置台20上に、波長変換部材8(図8参照)の一端(図8において下端)のブランク(余白)層8Lを形成する。
ブランク層8Lは、蛍光体を含有する他の樹脂層と同様の樹脂を用いてもよいし、異なる種類の樹脂であってもよい。ブランク層8Lは、樹脂を含有する溶液を、上面が平坦な載置台20上に、スプレー塗布して形成してもよいし、スピンコート法やスクリーン印刷法などの塗布法を用いて形成することもできる。比較的厚く、膜厚に高い精度を必要としないブランク層8Lを形成するためには、樹脂溶液を比較的高い粘度に調整して、スクリーン印刷法で形成することが好ましい。また、ブランク層8Lとして、既成の樹脂シートを載置台20に載置するようにしてもよい。
また、樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる場合は、スプレー塗布法などによりブランク層8Lを形成した後に、加熱処理を行うことで仮硬化させることが好ましい。仮硬化させることで、上層として積層される樹脂層と融合しないようにすることができる。
樹脂層形成工程S212において、溶剤と樹脂と各樹脂層に対応する蛍光体の粒子とを含有するスラリーを調整し、スプレー塗布法、スピンコート法、スクリーン印刷法などの塗布法により、前記した樹脂層積層体80(図8参照)の最下層となるブランク層8L上に順次に塗布膜を積層するように形成する。塗布法は上記のものに限定されるものではないが、精度の高い膜厚で、かつ、高速に塗布膜を形成できるため、スプレー塗布法を用いることが好ましい。また、スプレーをパルス状に、すなわち間欠的に噴射させる塗布法であるパルススプレー法が、より高精度な膜厚で塗布膜を形成できるため、更に好ましい。
また、溶剤としては、n−ヘキサン、n−ヘプタン、トルエン、アセトンなどの有機溶剤を用いることができる。
熱硬化性樹脂:シリコーン樹脂(LPS3541)
溶剤:n−ヘプタン
蛍光体:熱硬化性樹脂:溶剤(質量比)=15:10:15
ここで、図11を参照して、パルススプレー法及びパルススプレー法に好適なスプレー装置30の例について説明する。
図11に示すスプレー装置30は、塗布液として固形粒子を含有するスラリーの塗布に適した装置である。すなわち、塗布液であるスラリーを常時撹拌することでスラリーに含有される固形粒子を沈降させることなく、スラリー中に常に一様に分散させ、固形粒子が一様に分散されたスラリーをスプレー噴射するように構成されている。
このために、図11に示すスプレー装置30は、2本のシリンジ31,32と、シリンジ31,32の下端部を接続する流通路33と、流通路33の中ほどに設けられたノズル付きバルブ34とを備えて構成されている。
また、シリンジ32の上端部からは、シリンジ31と同様に、不図示のバルブを介して内部に圧縮空気32bが導入される。そして、シリンジ32内のスラリーSLは、導入された圧縮空気32bによって、プランジャ32aを介して加圧される。
シリンジ31及びシリンジ32の各上端部からは、それぞれ異なる圧縮空気源から圧縮空気が供給される。そして、シリンジ31に導入される圧縮空気31bの圧力と、シリンジ32に導入される圧縮空気32bの圧力とが、異なる位相(例えば、逆位相)で脈動するように圧縮空気が供給される。これによって、スプレー装置30は、シリンジ31,32内のスラリーSLを、流通路33を介して互いに往復させることができ、その結果として、当該スラリーSLを撹拌することができる。
パルススプレー方式とは、前記したように、スプレーSPをパルス状に、すなわち間欠的に噴射する方式である。スプレー装置30において、ノズル付きバルブ34の、バルブ開度を調整することにより、スプレーSPの噴射量を制御することができる。簡単には、バルブの開度を「開」と「閉」との2段階とし、開閉を所定の周期及びデューティ比で制御することによりパルススプレーを行うことができる。
バルブ開閉のタイミングは、スラリーSLと圧縮空気とについて同じとしてもよいし、圧縮空気の方が長く開状態となるようにしてもよい。
また、単位時間当たりのスプレーSPの噴射量を精度よく維持するためには、バルブ開閉の周期は30〜3600回/分程度とすることが好ましい。
(参考文献1)特開昭61−161175号公報
(参考文献2)特開2003−300000号公報
仮硬化工程S213は、樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合に、少なくとも1種類の樹脂層8R,8Y,8G,8Tを形成するごとに、当該樹脂層を加熱することにより仮硬化させる工程である。これにより、更に上層に積層される樹脂層との間で、含有する蛍光体が混ざり合うことを防止することができる。
また、樹脂層形成工程S212において、1層の樹脂層を形成するために、複数回の塗布を行う場合は、液垂れなどにより塗布膜の膜厚にムラが生じないように、当該複数回の塗布の途中で、所定回数(例えば3回)ごとに、仮硬化処理を行うようにしてもよい。
なお、仮硬化処理及び本硬化処理のための加熱には、加熱温度や加熱時間や加熱対象となる部材の大きさなどに応じて、ヒータやオーブンなどの適宜な加熱装置を用いることができる。
(樹脂層形成工程)
樹脂層8R等の各層として、1回のスプレー塗布当たりの塗布量が約0.7mg/cm2として、3回塗布する。
(仮硬化工程)
仮硬化処理として、3回塗布するごとに、オーブンを用いて150℃で5分間加熱する。
更に、本実施形態では、図7(a)に示すように、樹脂層形成工程S212と仮硬化工程S213とを交互に複数回繰り返し行うことにより、所定の積層数の樹脂層8R,8Y,8G,8Tを積層する。
図7(a)に示した例では、4種類の樹脂層8R,8Y,8G,8Tを、この順で4周期分、すなわち16層を積層しているが、これに限定されるものではなく、製造しようとする波長変換部材8の仕様に応じて、樹脂層の種類、積層数、積層順などを適宜に変更することができる。
なお、鋭利な刃40を用いて樹脂層積層体80をスライスするのに適した装置として、例えば、ミクロトームを挙げることができる。
樹脂層8R等の1層ごとに、当該条件で合計9回スプレー塗布して形成した場合、本硬化処理として、オーブンを用いて180℃で4時間加熱を行うようにすることができる。
以上のように各サブ工程を行うことにより、波長変換部材8が準備される。
次に、裁断工程S13において、図9(a)に示すように、破線で示した裁断線に沿って、波長変換部材8を裁断する。波長変換部材8の裁断は、例えば、レーザカッターや、金型を用いた打ち抜き工法により、行うことができる。
波長変換部材8は、発光素子1が発光する光に対して透光性を有する接着剤を用いて、発光素子1の上面及び側面に貼付することができる。また、波長変換部材8を発光素子1の上面及び側面に沿って接触させた後に、波長変換部材8の外側から、圧力及び熱を印加するラミネート法により貼付することもできる。
以上のようにして、波長変換層7を備えた発光装置10が完成する。
また、1枚の波長変換部材8を折り曲げて、発光素子1の上面及び側面に一連の動作で貼付することができるため、貼付工程に要する時間を短縮することができる。
次に、図10を参照して、第1実施形態の変形例に係る発光装置及びその製造方法について説明する。
まず、第1変形例に係る発光装置について説明する。
第1変形例に係る発光装置(不図示)は、発光素子1の上面及び対向する一対の側面(左側面及び右側面)に、図10(a)に示すように裁断される波長変換層7Aが設けられるものである。図1に示した発光装置10では、対向する一対の側面(左側面及び右側面)に設けられる波長変換層7の樹脂層7R,7Y,7G,7Tが、横縞のストライプ状に配置されているのに対して、第1変形例に係る発光装置では、対向する一対の側面(左側面及び右側面)に設けられる波長変換層7Aの樹脂層7R,7Y,7G,7Tが、縦縞のストライプ状に配置されていることが異なる。
そして、貼付工程S14(図4参照)において、図10(a)に一点鎖線で示した折り曲げ線に沿って、波長変換部材8を折り曲げて発光素子1の上面及び一対の側面(左側面及び右側面)に貼付する。
他の構成及び製造方法の工程は、前記した第1実施形態に係る発光装置10及びその製造方法と同様であるから、説明は省略する。
第2変形例に係る発光装置(不図示)は、発光素子1の上面及び4面すべての側面(左側面、右側面、正面及び背面)に、図10(b)に示すように裁断される波長変換層7Bが設けられる。図1に示した発光装置10が、対向する一対の側面(左側面及び右側面)に設けられた波長変換層7において、樹脂層7R,7Y,7G,7Tが、横縞のストライプ状に配置されているのに対して、第2変形例に係る発光装置では、一方の対の側面(左側面及び右側面)に設けられた波長変換層7Bの樹脂層7R,7Y,7G,7Tが、横縞のストライプ状に配置されるとともに、他方の対の側面(正面及び背面)に設けられる波長変換層7Bの樹脂層7R,7Y,7G,7Tが、縦縞のストライプ状に配置されることが異なる。
そして、貼付工程S14(図4参照)において、図10(b)に一点鎖線で示した折り曲げ線に沿って、波長変換部材8を折り曲げて発光素子1の上面及二対の側面(左側面、右側面、正面及び背面)に貼付する。
他の構成及び製造方法の工程は、前記した第1実施形態に係る発光装置10及びその製造方法と同様であるから、説明は省略する。
例えば、光学的機能物質として、光反射性物質、光拡散性物質、又はその他の光学的な機能を付与することができる物質を含有させた樹脂層を加えて、光学的機能部材を構成するようにしてもよい。更にまた、同種の光学的機能物質を異なる濃度で含有させた樹脂層を、それぞれ種類の異なる樹脂層として光学的機能部材を構成するようにしてもよい。
なお、以下に説明する各実施形態において、光学的機能部材は、樹脂層に含有させる光学的機能物質として、波長変換物質(蛍光体)に代えて、又は加えて、光反射性物質や光拡散性物質などを用い、それぞれに所定の厚さで積層することで、第1実施形態と同様にして作製することができるため、光学的機能部材の製造方法の説明は適宜に省略する。また、各実施形態における発光装置は、シート状又は板状に作製した光学的機能部材を、発光素子又は他の構成部材に貼付して光学的機能層として用いるものであるから、発光装置の製造方法の説明も適宜に省略する。
次に、図12を参照して、第2実施形態に係る発光装置について説明する。
図12(a)及び図12(b)に示すように、第2実施形態に係る発光装置10C及び発光装置10Dは、それぞれ波長変換層7C及び波長変換層7Dが、波長変換機能を有する樹脂層7Pに加えて、光反射機能を有する樹脂層7Wを有するように構成されるものである。
まず、図12(a)に示す、第1の例に係る発光装置10Cについて説明する。
図12(a)に示すように、第2実施形態の第1の例に係る発光装置10Cは、図1及び図2に示した第1実施形態に係る発光装置10において、波長変換層7に代えて、波長変換層7Cを備えている。また、波長変換層7Cは、光反射性物質を含有して光反射機能を付与された樹脂層7Wと、波長変換物質である蛍光体を含有して波長変換機能を付与された樹脂層7Pとから構成されている。
このように構成することで、発光装置10Cは、上面から光を出射するように構成することができる。
樹脂層7Wに光反射機能を付与するための光反射性物質としては、例えば、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O5などの透光性を有し、樹脂層7Wの母体となる樹脂材料よりも屈折率の高い材料の粒子、Ag、Alなどの表面の光反射率の高い材料の粒子を用いることができる。また、これのら光反射性物質の粒子の粒径は、前記した蛍光体の粒子の粒径と同程度とすることができる。
第1実施形態に係る発光装置10と同様に、発光素子1が、青色光を発光するものとして、発光装置10Cの動作について説明する。発光素子1が発光した青色光は、直接に又は発光素子1の下面側に設けられた全面電極及び発光素子1の側面に設けられた樹脂層7Wによって反射されて上方に伝播し、発光素子1の上面に設けられた樹脂層7Pを介して外部に取り出される。また、樹脂層7Pを介して外部に取り出される際に、青色光の一部又は全部が、例えば黄色光などに波長変換される。
次に、図12(b)に示す、第2の例に係る発光装置10Dについて説明する。
図12(b)に示すように、第2実施形態の第2の例に係る発光装置10Dは、発光素子1が実装基板90にフェイスダウン型で実装され、発光素子1の光取り出し面である上面に、光学的機能層として波長変換層7Dが設けられたものである。
発光装置10Dのように、光反射機能を有する樹脂層7Wを組み合わせることで、上面から出射する光線の配光特性が所望の特性となるように構成することができる。
このように、光反射機能、光拡散機能又は透光性を有する樹脂層を組み合わせて光学的機能層を構成することで、発光装置の配光特性を制御することができる。
次に、図13を参照して、第3実施形態に係る発光装置について説明する。
図13(a)に示すように、第3実施形態に係る発光装置に用いられる波長変換層(光学的機能層)7Eは、中央部に波長変換物質(光学的機能物質)を含有する濃度が高い樹脂層7P1が配置され、その両側に、樹脂層7P1よりも波長変換物質(光学的機能物質)を含有する濃度が低い樹脂層7P2が配置され、更にその外側に、光反射性物質(光学的機能物質)を含有する樹脂層7Wが配置された積層構造を有している。
また、図13(b)及び図13(c)に示すように、第3実施形態に係る発光装置10E及び発光装置10Fは、それぞれ図13(a)に示した波長変換層7を備えるものである。
まず、図13(b)に示す第1の例に係る発光装置10Eについて説明する。
図13(b)に示すように、第3実施形態の第1の例に係る発光装置10Eは、発光素子1が、リードフレーム91のカップ状に形成された凹部の底面に、フェイスアップ型で実装されている。また、発光素子1は、ワイヤ93を用いてリードフレーム91と電気的に接続されている。リードフレーム91の凹部は、発光装置10Eの光出射方向である上方ほど、平面視で外側となるように傾斜した側面を有している。この側面は良好な光反射性を有する光反射面となっている。また、リードフレーム91の凹部の開口端に蓋をするように波長変換層7Eが設けられている。リードフレーム91の凹部内は、樹脂やガラスなどの透光性を有する封止部材92が充填されている。なお、当該凹部内は、封止部材92を充填せずに中空としてもよい。
このように、波長変換層7Eは、発光素子1に接するように設けられるのではなく、封止部材、レンズ、導光板など、発光素子1が発光した光の光路上に設けられた光学部材に設けられるようにしてもよい。
また、波長変換層7Eは、両端部に光反射機能を有する樹脂層7Wを有し、平面視でリードフレーム91の開口部の外側の領域が樹脂層7Wで被覆されるように設けられている。これによって、出射光の横方向への不要な広がりを抑制することができる。
具体的には、例えば、樹脂層7P1に屈折率が1.53のフェニルシリコーン樹脂を用い、樹脂層7P2に屈折率が1.47のフェニルシリコーン樹脂を用い、樹脂層7Wに屈折率が1.41のジメチルシリコーン樹脂を用いて波長変換層7Eを構成することができる。
次に、図13(c)に示す、第2の例に係る発光装置10Fについて説明する。
図13(c)に示す第3実施形態の第2の例に係る発光装置10Fは、発光素子1が実装基板90にバンプ94を用いてフェイスダウン型で実装され、発光素子1の側面が光反射性を有する樹脂からなる光反射部材95で被覆され、発光素子1の上面に波長変換層7Eが設けられて構成されている。
そこで、発光装置10Fは、発光装置10Eと同様に、含有する波長変換物質の濃度が異なる樹脂層7P1,7P2を積層して構成した波長変換層7Eを用いて、配光特性を改善するように構成されている。
また、波長変換層7Eの両端部として有する光反射性を有する樹脂層7Wは、発光素子1の側面を被覆する光反射部材95と平面視で重なるように配置されている。これによって、出射光の横方向への不要な広がりを抑制することができる。
また、波長変換物質を含有せずに、屈折率の異なる樹脂層を積層した光学的機能部材を用いて、輝度についての配光特性を改善するようにしてもよい。
次に、図14を参照して、第4実施形態に係る発光装置について説明する。
図14(a)に示すように、第4実施形態に係る発光装置10Gは、種類の異なる樹脂層7P,7Tがストライプ状に配置された2つの波長変換層7G1,7G2が、発光素子1の上面において、互いにストライプの延伸方向が異なるように当該上面に垂直な方向に積層されている。図14(b)に示すように、波長変換層7G1,7G2は、何れも波長変換物質を含有する樹脂層7Pと、波長変換物質を含有せずに透光性を有する樹脂層7Tとを交互にストライプ状に配置して構成されている。
また、波長変換層は、3層以上で構成してもよく、各層のストライプの延伸方向の成す角度は、直交以外の例えば60度や45度などであってもよい。また、構成の異なる波長変換層を積層するようにしてもよい。更にまた、発光装置10Gにおいて、波長変換層7G1,7G2に代えて、波長変換物質を含有しない光学的機能層を備えるようにしてもよい。
次に、図15を参照して、第5実施形態に係る発光装置について説明する。
図15に示すように、第5実施形態に係る発光装置10Hは、実装基板90上に複数の発光素子1が実装され、複数の発光素子1の上面を被覆するように波長変換層7Hが設けられている。また、発光素子1の側面が光反射部材95で被覆されている。本実施形態における光反射部材95は、発光素子1同士の横方向の空間に、光反射性を付与された樹脂をディスペンサなどを用いて充填することで形成される。
このように、1枚の波長変換部材又はその他の光学的機能部材を、複数の発光素子を被覆するように貼付することで、発光装置の生産性を向上させることができる。
また、複数の発光素子1は、個片化されたチップを実装基板90に実装されたものに限らず、ウエハレベルで形成されたものであってもよい。
次に、図16を参照して、第6実施形態に係る発光装置について説明する。
図16に示すように、第6実施形態に係る発光装置10Iは、液晶ディスプレイなどのバックライト用の照明装置として用いられるものである。そのために、発光装置10Iは、板状の導光板96と、導光板96の光入射面となる端面を被覆するように設けられた波長変換層7Iと、実装基板90にサイドビュー型で実装された発光素子1とを備えている。
なお、図16(a)は、発光装置10Iを、波長変換層7Iを設けられた導光板96と、発光素子1が実装された実装基板90とに分解した状態の斜視図を示している。一方、図16(b)は、両者が接合した状態の発光装置10Iの断面図を示している。
また、波長変換層7Iは、導光板96の入射面の形状に合わせて形成されており、中央部に波長変換機能を有する樹脂層7Pが配置され、上下両端部に光反射機能を有する樹脂層7Wが配置されている。
なお、波長変換層7Iの波長変換機能を有する樹脂層7Pは、1種類の樹脂層7Y(図1参照)で構成されてもよく、複数種類の樹脂層7R,7G等(図1参照)で構成されてもよい。
2 成長基板
3 半導体積層体
3n n型半導体層
3a 発光層
3p p型半導体層
3b 段差部
4n n側電極
4p p側電極
5a 全面電極
5b カバー電極
6 保護層
7,7A,7B 波長変換層(光学的機能層)
7C,7D,7E,7G1,7G2,7H,7I 波長変換層(光学的機能層)
7R,7Y,7G,7T,7W,7P,7P1,7P2 樹脂層
8 波長変換部材(光学的機能部材)
80 樹脂層積層体
8R,8Y,8G,8T 樹脂層
8L,8U ブランク層
10 発光装置
10C,10D,10E,10F,10G,10H,10I 発光装置
20 載置台
30 スプレー装置
31,32 シリンジ
31a,32a プランジャ
31b,32b 圧縮空気
33 流通路
34 ノズル付きバルブ
40 刃
90 実装基板
91 リードフレーム
92 封止部材
93 ワイヤ
94 バンプ
95 光反射部材
96 導光板
SL スラリー
SP スプレー
Claims (9)
- 含有する光学的機能物質の種類又は/及び濃度が異なる複数種類の樹脂層からなるシート状又は板状の光学的機能部材を製造する光学的機能部材準備工程と、
前記光学的機能部材を、所定の寸法に裁断する裁断工程と、
前記光学的機能部材を、半導体発光素子に貼付する貼付工程と、
を含み、
前記光学的機能部材準備工程は、
一平面上に、前記複数種類の樹脂層を、種類毎に定められた所定の膜厚で順次に積層する樹脂層積層工程と、
前記積層した樹脂層を、前記一平面に垂直な面でスライスするスライス工程と、
を含み、
前記貼付工程は、
前記光学的機能部材を、前記半導体発光素子の上面と側面との境界で、前記樹脂層の縞と平行に折り曲げて、前記半導体発光素子の上面及び側面に貼付する、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 含有する光学的機能物質の種類又は/及び濃度が異なる複数種類の樹脂層からなるシート状又は板状の光学的機能部材を製造する光学的機能部材準備工程と、
前記光学的機能部材を、所定の寸法に裁断する裁断工程と、
前記光学的機能部材を、半導体発光素子に貼付する貼付工程と、
を含み、
前記光学的機能部材準備工程は、
一平面上に、前記複数種類の樹脂層を、種類毎に定められた所定の膜厚で順次に積層する樹脂層積層工程と、
前記積層した樹脂層を、前記一平面に垂直な面でスライスするスライス工程と、
を含み、
前記貼付工程は、
前記光学的機能部材を、前記半導体発光素子の上面と側面との境界で、前記樹脂層の縞と垂直に折り曲げて、前記半導体発光素子の上面及び側面に貼付する、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記光学的機能物質が、波長変換物質又は/及び光反射性物質から選択されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂層積層工程は、前記各樹脂層について、樹脂と、対応する光学的機能物質とを含有するスラリーを塗布することにより樹脂層を形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記スラリーの塗布は、前記スラリーを間欠的に噴出するパルススプレー法により行うことを特徴とする請求項4に記載の発光装置の製造方法。
- 前記樹脂層を形成する樹脂は熱硬化性樹脂であり、
前記樹脂層積層工程において、所定の数の樹脂層を積層するごとに、積層した樹脂層を前記熱硬化性樹脂の硬化温度より低い所定温度で、所定時間加熱することにより仮硬化させることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。 - 前記複数種類の樹脂層には、第1蛍光体を前記光学的機能物質として含有する樹脂層と、前記第1蛍光体と発光波長が異なる第2蛍光体を前記光学的機能物質として含有する樹脂層と、光学的機能物質を含有しない樹脂層とが少なくとも含まれることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の発光装置の製造方法。
- 半導体発光素子の上面及び側面に設けられ、前記半導体発光素子が発光する光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材を備えた発光装置であって、
前記波長変換部材は、含有する波長変換物質の種類又は/及び濃度が異なる複数種類の樹脂層が、前記波長変換部材が設けられた前記半導体発光素子の上面及び側面の各面内で、それぞれ前記樹脂層の種類毎に定められた所定幅で縞状に区画され、前記半導体発光素子の上面と側面との境界で、前記樹脂層の縞と平行に折り曲げられ、
前記半導体発光素子の上面に設けられた前記波長変換部材と、前記半導体発光素子の側面に設けられた前記波長変換部材とは、厚さが同じであることを特徴とする発光装置。 - 半導体発光素子の上面及び側面に設けられ、前記半導体発光素子が発光する光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する波長変換部材を備えた発光装置であって、
前記波長変換部材は、含有する波長変換物質の種類又は/及び濃度が異なる複数種類の樹脂層が、前記波長変換部材が設けられた前記半導体発光素子の上面及び側面の各面内で、それぞれ前記樹脂層の種類毎に定められた所定幅で縞状に区画され、前記半導体発光素子の上面と側面との境界で、前記樹脂層の縞と垂直に折り曲げられ、
前記半導体発光素子の上面に設けられた前記波長変換部材と、前記半導体発光素子の側面に設けられた前記波長変換部材とは、厚さが同じであることを特徴とする発光装置。
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