JP6579159B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発光装置に関する。
発光素子を用いた発光装置は、車両のヘッドライトや液晶ディスプレイ等のバックライト用の光源として多用されている。一例として、発光装置は、基板と、基板の上面に実装されたＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子の上面に配置されるＬＥＤ素子より小さい面積の蛍光体板と、ＬＥＤ素子の側面及び蛍光体板の側面を被覆する白色樹脂とを備えている（特許文献１参照）。このように構成された発光装置は、発光素子からの出射光と、発光素子からの出射光の一部が蛍光体により波長変換された光との混色光とが、外部に放射される。
なお、前記した発光装置では、蛍光体板が発光素子の上面よりも面積が小さく形成されているため、上方のより狭い範囲に光を照射することができる。
特開２０１３−１１０１９９号
特許文献１で提案された発光装置は、蛍光体板から露出する発光素子の発光面からの出射光を蛍光体板に入射するために、発光素子への蛍光体板の貼り付けを透光性の接着部材で行い、蛍光体板の側面に接着部材による傾斜面を形成している。
しかしながら、蛍光体板の面積が発光素子の上面の面積よりも小さいため、発光素子と蛍光体板とを接着する接着部材が、蛍光体板の外周側面全体を覆うと、その接着部材を透過した発光素子からの出射光が蛍光体板へ入射されずに、発光装置の外部へ漏れ出てしまう虞がある。蛍光体板の上面から出射される混色光に対して、蛍光体板の外周側面を覆う接着材から放射される光が目立つと、発光色むらが発生する虞がある。
本発明の実施形態は、発光色むらを抑制し、高輝度な発光装置を提供することを課題とする。
本発明の実施形態に係る発光装置は、
上面を光取り出し面とする発光素子と、
前記発光素子の上面に載置され、平面視で前記発光素子の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第１透光性部材と、
前記第１透光性部材の上面に接合され、平面視で前記第１透光性部材の上面周縁と一致する下面周縁を有する、または前記第１透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第２透光性部材と、
前記第２透光性部材の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、前記発光素子の上面、前記第１透光性部材の下面及び側面を被覆する導光部材と、
前記第２透光性部材の上面を露出し、前記導光部材から露出する前記第２透光性部材の側面および前記導光部材の側面を被覆する光反射性部材と、を備える。
本発明の実施形態に係る発光装置は、発光色むらを抑制し、高輝度な発光装置を得ることができる。
本発明の実施形態１の発光装置を示す概略平面図である。 図１ＡのＩＢ−ＩＢ線断面図である。 実施形態１の発光装置の第１透光性部材の側面周辺を示す概略断面図である。 本発明の実施形態２の発光装置を示す概略平面図である。 図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。 本発明の実施形態３の発光装置を示す概略平面図である。 図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。 実施形態３の発光装置の第１透光性部材の側面周辺を示す概略断面図である。 本発明の実施形態４の発光装置を示す概略断面図である。 図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。
本願においては、各図面が示す部材の大きさ、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。以下の説明において、同一の名称及び符号は、同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。一実施例及び一実施形態において説明された内容は、他の実施例及び他の実施形態等に利用可能である。
＜実施形態１＞
本発明に係る実施形態１の発光装置１００は、図１Ａ乃至１Ｃに示すように、上面を光取り出し面とする発光素子１０と、発光素子１０の上面に載置され、平面視で発光素子１０の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第１透光性部材２０と、第１透光性部材２０の上面に接合され、平面視で第１透光性部材２０の上面周縁と一致する下面周縁を有する、または前記第１透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第２透光性部材３０と、第２透光性部材３０の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、発光素子１０の上面、第１透光性部材２０の下面及び側面を被覆する導光部材４０と、第２透光性部材３０の上面を露出し、導光部材４０から露出する第２透光性部材３０の側面および導光部材４０の側面を被覆する光反射性部材６０と、を備える。
本実施形態に係る発光装置１００では、第１透光性部材２０と第２透光性部材３０とは一体として形成されている。例えば、第１透光性部材２０は蛍光体を含有する樹脂層であり、第２透光性部材３０はガラス板であり、第２透光性部材３０は第１透光性部材２０の支持体の役割を有している。このような構成とすることで、第２透光性部材３０の表面に蛍光体濃度が高く、厚さが薄い第１透光性部材２０を形成することが可能となる。
さらに、本実施形態に係る発光装置１００では、導光部材４０は、第１透光性部材２０の上面側から下面側に向かって広がる側面４０ａを有する。導光部材４０は、光反射性部材６０側に凹または凸の曲面を有し、第１透光性部材２０の側面と発光素子１０の上面の双方に接している。このような形状によって、導光部材４０の外面で適度な反射面を形成することができ、発光素子１０から出射される光を反射させて第１透光性部材側へと導光させることができる。
以下、各部材について、詳細に説明する。
（発光素子１０）
発光素子１０は、発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子１０は任意の波長のものを選択することができる。発光素子１０は、透光性基板と、透光性基板上に形成された半導体積層体と、半導体積層体の表面に設けられた正負一対の電極と、を含むことができる。発光素子１０は、１つの発光装置において１つ又は複数搭載されていてもよい。発光素子１０は、１つの透光性基板が１つの半導体積層体を有する発光素子でもよいし、１つの透光性基板が複数の半導体積層体を有する発光素子でもよい。
発光素子１０の中の半導体積層体は、複数の半導体層が積層されたものである。半導体積層体の一例としては、第１導電型半導体層（例えばｎ型半導体層）、発光層（活性層）および第２導電型半導体層（例えばｐ型半導体層）の３つの半導体層を含むことができる。紫外光や、青色光から緑色光の可視光を発光可能な半導体層としては、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等の半導体材料から形成することができる。具体的には、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料を用いることができる。
発光素子１０が有する透光性基板には、例えば、上記の窒化物系半導体材料の場合、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）のような透光性の絶縁性材料や、半導体積層体からの発光を透過する半導体材料（例えば、窒化物系半導体材料）を用いることができる。ここでの透光性とは、発光素子から出射される光の少なくとも６０％以上、好ましくは８０％程度以上を透過し得る性質を指す。
発光素子１０が有する一対の電極は、半導体積層体の同一面側（つまり透光性基板と反対側の面）に配置されている。発光素子１０は、一対の電極が形成された面を下面として、下面と対向する上面（つまり透光性基板の表面）を主な光取り出し面としている。
一対の電極は、上述した第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層と、それぞれ、電流−電圧特性が直線又は略直線となるようなオーミック接続されるものであれば、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。このような電極は、当該分野で公知の材料及び構成で、任意の厚みで形成することができる。また、電極としては、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＡｕＳｎ等の金属が好適である。
（第１透光性部材２０）
第１透光性部材２０は、後述する導光部材４０を介して発光素子１０の上面に載置される。第１透光性部材２０の下面面積は発光素子１０の上面面積よりも小さく、平面視で第１透光性部材２０の下面周縁は発光素子１０の上面周縁よりも内側に位置している。第１透光性部材２０は、後述する導光部材４０を介して、発光素子１０の上面と接合されており、発光素子１０から出射された光は導光部材４０を透過して第１透光性部材２０へと入射される。発光素子１０から出射された光は、導光部材４０を透過する際に小さく絞られてから第１透光性部材２０へと入射される。
第１透光性部材２０は、上面と、上面と対向する下面と、上面と下面との間に位置する側面とを有する。第１透光性部材２０の下面は、発光素子１０の光取り出し面を被覆する面である。第１透光性部材２０の上面と下面とは、それぞれ略平坦面であり、互いに略平行であることが好ましい。本明細書において略平行とは、いずれか一方の面が他方の面に対して±５°程度の傾斜が許容されることを意味する。
第１透光性部材２０は、発光素子１０から出射される光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有する。第１透光性部材２０が蛍光体を含有することにより、第１透光性部材２０の上面から出射される光は、発光素子１０からの出射光と、発光素子１０からの出射光の少なくとも一部が蛍光体により波長変換された光との混色光となる。そのため、例えば、発光素子１０から出射された青色光と、その青色光の一部が蛍光体により波長変換された黄色光とを混色させることにより、白色系の光を得ることができる。
第１透光性部材２０は、例えば、樹脂、ガラス、無機物等の透光性材料を蛍光体のバインダーとして混合して成形したものを用いることができる。なかでも、第１透光性部材２０は、樹脂材料を含むことが好ましい。樹脂材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、またはこれらの変性樹脂もしくはハイブリッド樹脂が挙げられる。
樹脂材料はガラス材料と比べて濡れ性が低いため、第１透光性部材がバインダーとして樹脂材料を含むことにより、ガラス材料を用いるよりも、第１透光性部材の側面への導光部材４０の這い上がりを抑制することができる。つまり、第１透光性部材に濡れ性の低い材料を用いることにより、導光部材４０が第１透光性部材を越えて第２透光性部材３０の側面へ濡れ広がることを抑制することができる。
第１透光性部材２０に含有させる蛍光体には、発光素子１０からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、以下に示す具体例のうちの１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体の具体例としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＹ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えばＬｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ユウロピウムおよび／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（例えばＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２：Ｅｕ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えばＳｉ６−ｚＡｌｚＯｚＮ８−ｚ：Ｅｕ（０＜Ｚ＜４．２））、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）、ＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウム系蛍光体（例えばＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、所望の発光色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を得ることができる。白色に発光可能な発光装置とする場合、第１透光性部材に含有される蛍光体の種類、濃度によって白色となるよう調整される。第１透光性部材２０に含有される蛍光体の濃度は、例えば３０〜８０質量％程度である。
また、発光素子１０に青色発光素子を用い、蛍光体に赤色成分の多い窒化物系半導体を用いることにより、赤色を発光する発光装置を得ることができる。さらに、発光素子１０に青色発光素子を用い、蛍光体にＹＡＧ系蛍光体と、赤色成分の多い窒化物系蛍光体とを用いることにより、アンバー色を発光させることもできる。アンバー色とは、ＪＩＳ規格Ｚ８１１０における黄色のうちの長波長領域と黄赤の短波長領域とからなる領域、安全色彩のＪＩＳ規格Ｚ９１０１による黄色の領域と黄赤の短波長領域に挟まれた領域の色度範囲が該当する。例えば、ドミナント波長として、５８０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲に位置する領域のことである。アンバー色を発光させる蛍光体は、光交換効率が低いものが多く、所望の色調を得るためには蛍光体濃度を高くすることが好ましい。赤色またはアンバー色を発光する発光装置とする場合、第１透光性部材に含有される蛍光体の濃度は、例えば６０〜８０質量％程度である。
透光性部材１２には、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を用いてもよい。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１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜２０ｎｍ程度のものを挙げることができる。このような透光性部材１２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、光の透過率をより一層向上させることができる。
第１透光性部材２０は、蛍光体の他に光拡散材を含有することができる。
第１透光性部材２０に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。これらの光拡散材は、後述する第２透光性部材３０及び／または導光部材４０に含有させてもよい。
第１透光性部材２０は、後述する第２透光性部材の下面に印刷などにより形成することができる。第１透光性部材２０は、第２透光性部材３０の下面に直接接しているだけでなく、接着剤等の他の部材を介して接合されていてもよい。例えば、圧着、融着、焼結、有機系接着剤による接着、低融点ガラス等の無機系接着剤による接着を挙げることができる。第１透光性部材２０の形成方法には、印刷法、圧縮成形法、蛍光体電着法、蛍光体シート法等を用いることができる。印刷法は、蛍光体、バインダーおよび溶剤を含むペーストを調製し、そのペーストを第２透光性部材の表面に塗布し、乾燥することにより蛍光体層を形成する。
第１透光性部材２０の厚み（つまり下面から上面までの高さ）は、例えば、３０〜１００μｍ程度とすることができる。放熱性の観点からは、第１透光性部材２０の厚みは薄いほど好ましいが、薄すぎると含有する蛍光体の量が少なくなるので、得たい発光の色度範囲を考慮して、上記の厚みの範囲に調整される。
（第２透光性部材３０）
第２透光性部材３０は、第１透光性部材２０の上面に接合され、平面視で第１透光性部材２０の上面周縁と一致する下面周縁を有する。
第２透光性部材３０の下面は発光素子１０から出射され第１透光性部材２０を透過した光が入射される面であり、第２透光性部材３０の上面は発光装置１００の光取り出し面として、発光素子１０からの光を外部に出射する面である。つまり、第１透光性部材２０の上面から出射される、発光素子１０からの出射光と、発光素子１０からの出射光の少なくとも一部が蛍光体により波長変換された光との混色光は、第２透光性部材３０中を伝搬し、第２透光性部材３０の上面から外部に出射される。
上述したように、第２透光性部材３０の下面は第１透光性部材２０の上面に接合されている。例えば、第２透光性部材３０は、ガラス材料や樹脂材料からなる板状体を用いることができる。なかでも、第２透光性部材３０は、ガラス材料を用いることが好ましい。ガラスとしては、例えば、ホウ珪酸ガラスや石英ガラスから選択することができる。第１透光性部材２０の上面は発光装置１００の発光面として発光装置１００の外表面を構成するため、第１透光性部材２０にガラス材料を用いることで、発光面を絞った高輝度な発光装置１００とした際にも、光出射面が劣化しにくい。またガラス材料は樹脂材料と比べて表面の粘着性が低いため、ガラス材料で構成された第２透光性部材を発光装置の発光面とすることで、発光面へのごみの付着を抑制するとともに、発光装置の運搬、保管時に用いるキャリアテープへの発光面のくっつき等を抑制することができる。本実施形態では、第１透光性部材２０は蛍光体を含有する樹脂層であり、第２透光性部材３０はガラス板であり、第２透光性部材３０は第１透光性部材２０の支持体の役割を有している。
第２透光性部材３０は、平面視で第１透光性部材２０と同じ大きさとすることが好ましい。これにより、第２透光性部材３０の上面を発光装置１００の発光面とした際に、発光面を絞った正面輝度の高い発光装置１００とすることができる。本実施形態では、第２透光性部材３０は、発光装置１００の平面視で第１透光性部材２０の上面周縁と一致する下面周縁を有し、第１透光性部材２０と第２透光性部材３０とは一体として略直方体形状に形成されている。
第２透光性部材の厚み（つまり下面から上面までの高さ）は、例えば第１透光性部材の厚み以上である。第２透光性部材の厚みを第１透光性部材の厚み以上とすることで、発光素子１０と第１透光性部材２０とを接合する導光部材４０が、第１透光性部材を越えて第２透光性部材３０の側面へ濡れ広がった際に、第２透光性部材３０の側面全てに濡れ広がることを抑制することができる。
（導光部材４０）
導光部材４０は、第２透光性部材３０の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、発光素子１０の上面、第１透光性部材２０の下面及び側面を被覆する。
導光部材４０は、第１透光性部材２０と発光素子１０とを接合する部材であるとともに、発光素子１０から出射された光を、発光素子１０の上面より小さい下面面積を有する第１透光性部材２０へ導光させるための部材である。つまり、発光素子１０から出射された光は、導光部材４０を透過する際に小さく絞られてから第１透光性部材２０へと入射される。
導光部材４０は、発光素子１０の上面と第１透光性部材２０の下面との間に介在するとともに、平面視で第１透光性部材２０より外側に位置する発光素子１０の上面と、第１透光性部材２０の側面とを被覆する。
第１透光性部材２０の側面を被覆する導光部材４０は、第１透光性部材２０の上面から下面に向かって広がる傾斜面を有することが好ましい。つまり、第１透光性部材２０の側面を被覆する導光部材４０の幅は、第１透光性部材２０の側面の高さ方向の位置によって異なるものとすることが好ましく、具体的には、断面視における導光部材４０の幅は、上方にいくほど先細りとなっていることが好ましい。この傾斜面は、平面でもよいが曲面であることが好ましい。さらに、この曲面は、第１透光性部材２０の側面と発光素子１０の上面の双方に接することが好ましく、光反射性部材６０側に凹または凸の曲面であることがより好ましい。このような形状によって、発光素子１０から出射される光が、導光部材４０の外面で、後述する光反射性部材６０と相まって、適度な反射面を形成することができ、反射光を第１透光性部材へと導光させることができる。
導光部材４０は、第１透光性部材２０の側面を、第１透光性部材２０の外周に沿って、連続して覆うことが好ましい。これによって、発光素子１０から出射される光が導光部材４０を介して第１透光性部材２０の側面から入射されやすくなる。
導光部材４０は、取り扱い及び加工が容易であることから、樹脂材料を用いることが好ましい。樹脂材料としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂の１種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等からなる樹脂部材を用いることができる。また、この際、導光部材４０で用いる樹脂材料と第１透光性部材２０で用いる樹脂材料とは同じ種類（好ましくは同じ材料）に揃えることが好ましい。例えば、第１透光性部材２０がシリコーン樹脂をバインダーに用いた蛍光体層である場合には、導光部材４０にもシリコーン樹脂を用いることが好ましい。第１透光性部材２０と導光部材４０との屈折率差を小さくすることができるので、導光部材４０から第１透光性部材２０への入射光を増加することができる。
なお、上述した樹脂部材には、粘度を調整するために、各種フィラーを添加してもよい。さらに導光部材４０は、上述した蛍光体を含有してもよい。
導光部材４０は、印刷、噴射、モールド法、ポッティング等の公知の方法によって形成することができる。なかでも、ポッティングによる形成が好ましい。ポッティングで形成することで、後述する光反射性部材６０側に凹または凸の曲面を有する第２透光性部材３０を容易に形成することができる。
導光部材４０は、第１透光性部材２０の側面から延在し、第２透光性部材３０の側面の一部を被覆していてもよい。導光部材４０が第２透光性部材３０の側面の一部を被覆する場合、少なくとも、第２透光性部材３０の側面の上方の領域は導光部材４０から露出していることが好ましい。例えば、第２透光性部材３０の側面の上方の領域の少なくとも１／４以上、好ましくは半分以上の高さの領域が導光部材４０から露出していることが好ましい。具体的には第２透光性部材３０の側面は、少なくとも、第２透光性部材３０の上面側から１０μｍ以上の領域が導光部材４０から露出していることが好ましく、５０μｍ以上の領域が露出していることがより好ましい。なお、導光部材４０が第２透光性部材３０の側面まで延在する場合、第２透光性部材３０の側面の一部を覆う導光部材４０の厚みは、１０μｍ以下とすることが好ましい。導光部材４０が第２透光性部材３０の側面を覆うと、発光素子から出射された光の一部は、第１透光性部材２０を介さずに直接第２透光性部材３０へと入射される。導光部材４０と第２透光性部材３０とが接触する面積が多くなると、導光部材４０から第１透光性部材２０を介さずに、直接第２透光性部材３０へ入射する光が多くなる。導光部材４０から直接第２透光性部材へ入射する光が多くなると、発光色むらが発生する虞があるが、第１透光性部材２０を被覆する導光部材の厚みを１０μ以下とすることで、導光部材４０から第１透光性部材２０を介さずに直接第２透光性部材３０へ入射される光を抑えることができる。
なお、より好ましくは、第２透光性部材３０の側面は、その全てが導光部材４０から露出していることである。これにより、発光装置１００の発光面から出射される光は、第１透光性部材２０を透過した光に限定されるため、より一層発光色むらが抑制される。なお、本明細書では、導光部材４０の上端と第２透光性部材３０の側面の下端とが略一致するものについても、側面の全領域が導光部材から露出しているものとする。
特に、発光素子１０に青色発光素子を用い、青色光により励起されて赤色の波長領域の光を発する発光装置など、発光装置としての所望の発光色が蛍光体により波長変換された光のみで構成可能な場合は、第２透光性部材３０の側面の上方の領域の少なくとも半分以上の領域が導光部材４０から露出していることが好ましい。これにより、発光素子１０の出射光の外部への放出が抑えられ、発光装置の色ずれを抑制することができる。
導光部材４０が第２透光性部材３０を被覆する面積および膜厚を抑えるために、第１透光性部材２０の厚みは厚い方が好ましい。第１透光性部材２０の厚みが薄いと、導光部材４０が、第１透光性部材２０の側面を越えて第２透光性部材３０の側面へと広がりやすくなる。しかしながら、放熱性の観点からは、蛍光体を含有する第１透光性部材の厚みは薄い方が好ましい。これらを考慮して、例えば、第１透光性部材２０の厚みは、少なくとも、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の幅よりも大きいことが好ましい。つまり、図１Ｃに示すように、第１透光性部材２０の厚みＤは、発光装置１００の断面視における第１透光性部材から露出する発光素子の幅Ｌより大きいことが好ましい。これにより、第２透光性部材３０への導光部材４０の濡れ広がりを抑制することができる。
第１透光性部材２０の下面周縁は発光素子１０の上面周縁よりも内側に位置しているため、発光素子１０の上面と第１透光性部材２０の下面とを接合する導光部材４０は、発光素子１０の上面を濡れ広がるとともに、第１透光性部材２０の側面を這い上がり濡れ広がる。導光部材４０をポッティングにて形成する場合、導光部材を形成する未硬化の樹脂材料には、その表面積をできるだけ小さくしようとする性質（いわゆる表面張力）が働く。これにより上述したような凹または凸の曲面を有する導光部材４０が形成されるが、この際、発光装置１００の断面視において、導光部材４０に覆われる発光素子の幅Ｌ１と、導光部材４０に覆われる第１透光性部材２０の厚みＬ１とが略一致するときに、導光部材４０の表面積は最も小さくなる。なお、光取り出しの観点から、発光素子１０は上面すべてが導光部材４０に覆われていることが好ましい。つまり、第１透光性部材２０の厚みＤを、発光装置１００の断面視における第１透光性部材から露出する発光素子の幅Ｌより大きな値とすることで、導光部材４０のポッティング量を、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面を覆いつつ、第１透光性部材２０の側面で導光部材４０の濡れ広がりが抑えられるよう、調整しやすくなる。
（光反射性部材６０）
発光装置１００は、第２透光性部材３０の上面を露出し、導光部材４０から露出する第２透光性部材３０の側面および導光部材４０の側面を被覆する光反射性部材６０を備える。光反射性部材６０は、導光部材４０から露出する第２透光性部材３０の側面を直接被覆する。光反射性部材６０が、導光部材４０を介さずに第２透光性部材３０の側面を直接被覆することにより、発光装置１００の発光部となる第２透光性部材３０の上面と、発光部周縁の非発光部（つまり第２透光性部材３０を取り囲む光反射性部材６０の上面）との輝度差が明確で、発光色むらが少ない発光装置１００を得ることができる。
光反射性部材６０は、発光素子１０から出射される光を反射することができる材料から形成される。具体的には、上述した導光部材４０と同様の樹脂部材に、光反射性物質を含有させることにより形成することができる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、イットリア安定化ジルコニア、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが挙げられる。光反射性部材６０に含有される光反射性物質の濃度は、例えば、９〜６０重量％程度である。
光反射性部材６０は、例えば、射出成形、ポッティング成形、印刷法、モールド法、圧縮成形などで成形することができる。
発光装置１００には、ツェナーダイオード等の保護素子を搭載してもよい。発光装置１００が保護素子を備える場合、保護素子を光反射性部材６０に埋設させることにより、発光素子１０からの光が保護素子に吸収されたり、保護素子に遮光されたりすることによる光取り出しの低下を防止することができる。
このように、光反射性部材６０が、平面視で発光素子より小さい面積の第２透光性部材３０の上面を露出し、上面と連なる側面を被覆することにより、第２透光性部材３０の上面が発光装置１００の発光面として確定される。これにより、発光面を絞った正面輝度の高い発光装置１００とすることができる。正面輝度の高い発光装置は、特にヘッドライト等の車載照明に適している。
（基板５０）
発光装置１００では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、発光素子１０は、基板５０に載置されている。
基板５０の材料としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、絶縁部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、ＢＴレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。
基板５０は、その表面に発光素子１０と接続される導体配線５１を有するものが用いられる。導体配線５１の材料は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、プラチナ、チタン、タングステン、パラジウム、鉄、ニッケル等の金属またはこれらを含む合金等によって形成することができる。また、基板の上面に形成される配線は、発光素子からの光を効率よく取り出すために、その最表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われていることが好ましい。導体配線５１は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成できる。
例えば、発光素子の基板への実装にＡｕバンプを用いる場合、配線の最表面にＡｕを用いることで、発光素子と基板との接合性が向上できる。
このような基板は、当該分野で公知であり、発光素子等の電子部品が実装されるために使用される基板のいずれをも用いることができる。
＜実施形態２＞
次に、本発明に係る実施形態２の発光装置２００について説明する。実施形態２の発光装置は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、上面を光取り出し面とする発光素子１０と、発光素子１０の上面に載置され、平面視で発光素子１０の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第１透光性部材２０と、第１透光性部材２０の上面に接合され、平面視で前記第１透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第２透光性部材３０と、第２透光性部材３０の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、発光素子１０の上面、第１透光性部材２０の下面及び側面を被覆する導光部材４０と、第２透光性部材３０の上面を露出し、導光部材４０から露出する第２透光性部材３０の側面および導光部材４０の側面を被覆する光反射性部材６０と、を備える。
実施形態２に係る発光装置２００は、第２透光性部材の下面周縁が第１透光性部材２０の上面周縁よりも内側に位置する点で、実施形態１の発光装置１００とは異なっている。
実施形態２の発光装置においても、発光色むらを抑制し、より発光面を絞った正面輝度の高い発光装置２００とすることができる。
＜実施形態３＞
次に、本発明に係る実施形態３の発光装置３００について説明する。実施形態３の発光装置は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、上面を光取り出し面とする発光素子１０と、発光素子１０の上面に載置され、平面視で発光素子１０の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第１透光性部材２０と、第１透光性部材２０の上面に接合され、平面視で前記第１透光性部材の上面周縁に略一致する下面周縁を有する第２透光性部材３０と、第２透光性部材３０の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、発光素子１０の上面、第１透光性部材２０の下面及び側面を被覆する導光部材４１と、第２透光性部材３０の上面を露出し、導光部材４１から露出する第２透光性部材３０の側面および導光部材４１の側面を被覆する光反射性部材６０と、を備える。発光素子１０は、基板５０上にフリップチップ実装されている。
本実施形態において、導光部材４１の側面４１ａは、第１透光性部材２０の上面側から下面側に向かって広がる傾斜面を有する。側面４１ａは光反射性部材６０側に凸の曲面であり、第１透光性部材２０の側面と発光素子１０の上面又は側面に接している。導光部材４１の側面４１ａは、発光素子１０の外縁より外側に位置していてもよい。
例えば、導光部材４１をポッティングにより形成する場合、導光部材４１が外側に凸の曲面を有することにより、発光素子１０の上面の端部（つまり発光素子の側面と接する角部）において、導光部材４１の表面張力により凸曲面が形成される。これにより、導光部材４１の発光素子１０の側面への濡れ広がりを抑制することができるとともに、発光素子１０の上面すべてが導光部材４１で被覆されていることが認識できる。
例えば、第１透光性部材２０の下面面積と発光素子１０の上面面積との差が小さい際には、つまり発光装置１００の断面視における第１透光性部材から露出する発光素子の幅が小さい際には、導光部材４１が第１透光性部材と発光素子との間から発光素子の側面へと垂れやすくなる。導光部材４１が発光素子１０の側面を伝って基板５０に達してしまうと、発光素子からの出射光が導光部材４１を介して基板に達し、基板に吸収されてしまい、発光装置３００の光取り出し効率が低下する虞がある。しかしながら、本実施形態では導光部材４１の側面４１ａを光反射性部材６０側に凸の曲面としているため、発光素子１０の側面への濡れ広がりを抑制することができる。光反射性部材６０側に凸の曲面を有する導光部材４１は、導光部材４１を形成するための樹脂材料の種類や粘度、硬化条件等を調整することで、形成することができる。なお、樹脂材料の粘度は、例えば、樹脂材料中に含有させるフィラーの量により調整することができる。
実施形態３の発光装置においても、発光色むらを抑制し、より発光面を絞った正面輝度の高い発光装置３００とすることができる。
＜実施形態４＞
次に、本発明に係る実施形態４の発光装置４００について説明する。実施形態４の発光装置は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、上面を光取り出し面とし、全体として平面視で略矩形状を成すように配列された複数の発光素子１０と、複数の発光素子１０の上面に載置され、平面視で複数の発光素子１０全体の外縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第１透光性部材２０と、第１透光性部材２０の上面に接合され、平面視で前記第１透光性部材の上面周縁と略一致する下面周縁を有する第２透光性部材３０と、第２透光性部材３０の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、複数の発光素子１０の第１透光性部材２０から露出する上面、第１透光性部材２０の下面及び側面を被覆する導光部材４２と、第２透光性部材３０の上面を露出し、導光部材４２から露出する第２透光性部材３０の側面および導光部材４２の側面を被覆する光反射性部材６０と、を備える。発光素子１０は、基板５０上にフリップチップ実装されている。
実施形態４に係る発光装置４００では、複数の発光素子１０の上面に１つの第１透光性部材が接合されている。複数の発光素子１０は、互いに側面が対向するように、整列して配置されている。本実施形態において、これら複数の発光素子１０は、全体として、基板５０上に平面視で略矩形状を成すように配列されている。第１透光性部材２０および第２透光性部材３０の平面視形状はそれぞれ略矩形状であり略一致している。平面視において、第１透光性部材２０の外縁の少なくとも一部は、複数の発光素子１０全体の外縁より内側に位置する。
導光部材４２は、複数の発光素子１０の第１透光性部材２０から露出する上面と、第１透光性部材２０の側面とを被覆する。導光部材４２は、第１透光性部材２０の上面側から下面側に向かって広がる側面を有する。さらに、本実施形態では、導光部材４２は、隣接する発光素子間において、対向する側面の少なくとも一部を被覆する。
本実施形態において、第１透光性部材２０から露出する発光素子１０の上面を被覆する導光部材４２は、光反射性部材６０側に凸の側面を有することが好ましい。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、発光素子１０の上面における第１透光性部材２０から露出する面積割合が大きい際にも、導光部材４２は、光反射性部材６０側に凸の曲面を有することが好ましい。導光部材４２を形成する未硬化の樹脂材料の粘度及び量を、表面張力により発光素子１０の上面外縁に凸曲面が形成されるよう調整することで、導光部材４２の発光素子１０の側面への濡れ広がりを抑制し、発光素子１０の上面すべてを導光部材４１で被覆することができる。
さらに、導光部材４２は、隣接する発光素子１０間に延在し、隣接する発光素子１０間の対向する側面それぞれの少なくとも一部を被覆することが好ましい。隣接する発光素子間に導光部材４２が配置されることにより、隣接する発光素子間における色むらおよび輝度むらを抑制することができる。この際、発光素子間の対向する側面を被覆する導光部材４２は、外側（光反射性部材６０が配置される場合には光反射性部材６０側）に凹の側面を有することが好ましい。このような形状により、発光素子側面からの光を導光部材４２の外面で、光反射性部材と相まって適度な反射面を形成し、反射光を第１透光性部材２０へと導光させることができる。
このように、発光装置４００が複数の発光素子１０を備える場合、導光部材４２は、発光素子１０の上面側（つまり発光素子１０の上方かつ第１透光性部材２０の側方の領域）においては光反射性部材側に凸形状、隣接する発光素子１０間（つまり発光素子１０の側方かつ第１透光性部材２０の下方の領域）においては光反射性部材側に凹形状を有することが好ましい。このような導光部材４２は、例えばポッティングにより形成することができる。導光部材４２は、複数の発光素子１０それぞれの上面に導光部材４２を形成する樹脂材料をポッティングにより配置して、第１及び第２透光性部材により樹脂材料を押圧することで形成することができる。この際、複数の発光素子の上面に配置する樹脂材料の粘度を異ならせることで、上述したような形状の導光部材４２が得られる。具体的には、両端の発光素子上に配置する樹脂材料の粘度は、発光素子の上面外縁で凸曲面が形成されるよう調整し、中央の発光素子上に配置される樹脂材料の粘度を、両端の発光素子上に配置される樹脂材料の粘度よりも低く、発光素子１０の側面に樹脂材料が濡れ広がり、かつ基板まで濡れ広がらない程度に調整する。これにより、表面張力により光反射性部材６０側に凹形状となる導光部材４２を形成することができる。なお、樹脂材料の粘度は、含有させるフィラーの量により調整することが好ましい。同じ樹脂材料を用いても、フィラーの含有量を多くすることで粘度を高く調整することができる。同じ樹脂材料を用いることで、同様の条件下で硬化させることができるため、粘度の異なる樹脂材料間に界面が形成されず、一つの導光部材４２として形成することができる。また、この際、樹脂材料の粘度を調整するために添加するフィラーには、樹脂材料と同程度の屈折率を有する物質を使用することが好ましい。これにより、導光部材４２中におけるフィラーを添加した際の光取り出し効率の低下を抑制することができる。一例として、樹脂材料にシリコーン樹脂、フィラーにシリカを用いる組み合わせが挙げられる。
実施形態４の発光装置４００においても、発光色むらを抑制し、より発光面を絞った正面輝度の高い発光装置４００とすることができる。
本発明の発光装置は、車載用光源のほか、照明用光源、各種インジケーター用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。
１０ 発光素子
２０ 第１透光性部材
３０ 第２透光性部材
４０、４１、４２ 導光部材
５０ 基板
５１ 導体配線
６０ 光反射性部材
Ｄ 第１透光性部材の厚み
Ｌ 発光素子が第１透光性部材から露出する幅
１００、２００ 発光装置

Claims (7)

  1. 上面を光取り出し面とし、全体として平面視で略矩形状を成すように配列された複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子の上面に亘って載置され、平面視で前記複数の発光素子全体の外縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第１透光性部材と、
    前記第１透光性部材の上面に接合され、平面視で前記第１透光性部材の上面周縁と一致する下面周縁を有する、または前記第１透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第２透光性部材と、
    前記第２透光性部材の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、前記複数の発光素子の前記第１透光性部材から露出する上面、前記第１透光性部材の下面及び側面、前記複数の発光素子の互いに対向する側面の少なくとも一部、を被覆する導光部材と、
    前記第２透光性部材の上面を露出し、前記導光部材から露出する前記第２透光性部材の側面および前記導光部材の側面を被覆する光反射性部材と、を備え、
    前記導光部材は、前記複数の発光素子の前記第１透光性部材から露出する上面において前記光反射性部材側に凸の曲面を有し、前記複数の発光素子の側面において、前記光反射性部材側に凹の曲面を有する発光装置。
  2. 前記第１透光性部材は、樹脂材料を含む請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記第２透光性部材はガラス材料を含む請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記導光部材は、樹脂材料を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 前記導光部材は、前記第１透光性部材の上面から下面に向かって広がる傾斜面を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 前記導光部材はフィラーを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 前記第１透光性部材と前記導光部材とは同じ樹脂材料を含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光装置。
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