JP7048883B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、発光装置及びその製造方法に関する。
発光素子と波長変換部材を備える発光装置において、例えば特許文献１に開示されるように、発光素子と蛍光体シートとを用いた発光装置が知られている。
色度のムラが低減された発光面を備えた発光装置が求められている。
本発明の一実施形態の発光装置は、発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面と、を備える発光素子と、蛍光体粒子と樹脂部材を有し、前記発光素子の前記発光面の中央部の直上に配置される第１領域と、平面視において前記第１領域の外周に配置される第２領域とを有する波長変換部材と、を備え、前記第１領域の厚みは、前記第２領域の厚みよりも薄く、かつ、第１領域における前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度は、前記第２領域における前記樹脂部材中の蛍光体粒子の密度より高い、発光装置である。
また、本発明の一実施形態の発光装置の製造方法は、発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面と、を備える発光素子を準備する工程と、蛍光体粒子と樹脂部材を有する板状の波長変換部材を押圧して、前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度が高い第１領域と、前記第１領域の外側に前記第１領域より前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度が低い第２領域を有する波長変換部材を形成する工程と、前記第１領域が前記発光素子の前記発光面の直上に位置するよう前記波長変換部材を配置する工程と、を含む、発光装置の製造方法である。
以上により、色度のムラが低減された発光装置とすることができる。また、色度のムラが低減された発光装置を容易に製造することができる。
本明細書では、実施形態に記載されている構成部材の寸法、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、単なる説明例にすぎない。なお、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。また、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており詳細説明を適宜省略する。一実施形態において説明された内容は、他の実施形態等に利用可能である。また、波長変換部材は、押圧前、押圧後、切断前、切断後、硬化前、硬化後等において、同じ名称を用いる。被覆部材、透光性接着剤等についても、形状や硬化度に関わらず同じ名称を用いる。
＜実施形態１＞
図１は、実施形態に係る発光装置１００の一例を示す。発光装置１００は、発光素子１０と、波長変換部材２０と、を備える。発光素子１０は、発光面１０ａと、発光面１０ａの反対側の電極形成面１０ｂと、を備える。波長変換部材２０は、樹脂部材２１と蛍光体粒子２２とを有する。波長変換部材２０は、発光素子１０の発光面１０ａ上に配置される。波長変換部材２０は、平面視において発光素子１０の発光面１０ａの中央部Ｌ１の直上に位置する第１領域Ｒ１と、平面視において第１領域Ｒ１を囲む外周部Ｌ２の直上に配置される第２領域Ｒ２と、を有する。第１領域Ｒ１の厚みは第２領域Ｒ２の厚みよりも薄く、かつ、第１領域Ｒ１における樹脂部材２１中の蛍光体粒子２２の密度は、第２領域Ｒ２における樹脂部材２１中の蛍光体粒子２２の密度より高い。
図１は、実施形態に係る発光装置１００の一例を示す。発光装置１００は、発光素子１０と、波長変換部材２０と、を備える。発光素子１０は、発光面１０ａと、発光面１０ａの反対側の電極形成面１０ｂと、を備える。波長変換部材２０は、樹脂部材２１と蛍光体粒子２２とを有する。波長変換部材２０は、発光素子１０の発光面１０ａ上に配置される。波長変換部材２０は、平面視において発光素子１０の発光面１０ａの中央部Ｌ１の直上に位置する第１領域Ｒ１と、平面視において第１領域Ｒ１を囲む外周部Ｌ２の直上に配置される第２領域Ｒ２と、を有する。第１領域Ｒ１の厚みは第２領域Ｒ２の厚みよりも薄く、かつ、第１領域Ｒ１における樹脂部材２１中の蛍光体粒子２２の密度は、第２領域Ｒ２における樹脂部材２１中の蛍光体粒子２２の密度より高い。
発光素子の発光面に蛍光体シートなどの波長変換部材を備える発光装置において、光軸に対して斜め方向に出射される発光素子の光は、光軸方向に出射される光に比べて波長変換部材中を通過する距離（光路長）が長くなる。そのため、発光素子からの光が蛍光体粒子に入射する確率が増え、波長変換される光の割合が多くなる。つまり、発光装置の光取り出し面内において中央部と外周部とで色度にムラが生じることがある。特に、レンズや導光板といった二次光学部材を組み合わせて用いる照明灯具やバックライト用途においては、色度のムラがさらに助長されるため、商品価値を大きく落とす原因となる場合がある。
本実施形態の発光装置１００によれば、発光素子１０の直上に、蛍光体粒子２２の密度が第２領域Ｒ２よりも高い第１領域Ｒ１を有する波長変換部材２０を配置する。そして、この中央部Ｌ１の直上に蛍光体粒子２２の密度が第２領域Ｒ２よりも高い第１領域Ｒ１を有することで、第１領域Ｒ１において、光軸方向に出射する発光素子１０の光が蛍光体粒子２２に入射する確率が増え、波長変換される光の割合が多くなる。光軸方向に出射する発光素子１０の光の波長変換される光の割合を増やすことで、発光装置１００の光取り出し面１００ａ内での中央部と外周部での色度のムラを低減することができる。つまり、発光素子１０からの光が蛍光体粒子２２に入射される割合、換言すると発光素子１０からの光が波長変換される割合を、第１領域Ｒ１では蛍光体粒子２２の密度で調整し、第２領域Ｒ２では距離（光路長）によって調整している。これにより、発光装置１００の光取り出し面１００ａにおける色度ムラを低減することができる。
図２Ａ～図２Ｃは、実施形態１に係る発光装置１００に用いられる波長変換部材２０の一例を示す図である。波長変換部材２０は、樹脂部材２１と、蛍光体粒子２２と、を有している。
また、図３Ａ、図３Ｂは、発光素子１０の一例を示す図である。発光素子１０は、透光性基板１１を含み、第一導電型半導体層、発光層、第二導電型半導体層を備えた積層構造体１２と、素子電極１３と、を備える。
波長変換部材２０は、発光素子１０の発光面１０ａの中央部Ｌ１の直上に配置される第１領域Ｒ１を有し、第１領域Ｒ１を囲む外周部Ｌ２の直上に配置される第２領域Ｒ２を有する。第１領域Ｒ１は、図２Ｂ、図２Cに示すように、第２領域Ｒ２よりも厚みが薄く、第２領域Ｒ２よりも蛍光体粒子２２の密度が高い。
また、図３Ａ、図３Ｂは、発光素子１０の一例を示す図である。発光素子１０は、透光性基板１１を含み、第一導電型半導体層、発光層、第二導電型半導体層を備えた積層構造体１２と、素子電極１３と、を備える。
波長変換部材２０は、発光素子１０の発光面１０ａの中央部Ｌ１の直上に配置される第１領域Ｒ１を有し、第１領域Ｒ１を囲む外周部Ｌ２の直上に配置される第２領域Ｒ２を有する。第１領域Ｒ１は、図２Ｂ、図２Cに示すように、第２領域Ｒ２よりも厚みが薄く、第２領域Ｒ２よりも蛍光体粒子２２の密度が高い。
波長変換部材２０の第１領域Ｒ１は、発光装置１００及び発光素子１０の配光特性等に応じて蛍光体粒子２２の密度、面積または形状等を定めることができる。
発光素子１０の発光面１０ａは、中央部Ｌ１と中央部Ｌ１を囲む外周部Ｌ２からなり、例えば、中央部Ｌ１の直上に第1領域Ｒ１を配置することが好ましい。
中央部Ｌ１は、例えば、発光素子１０に一辺の長さに対して５０％～９５％の直径を有する円形の領域とすることができる。
中央部Ｌ１は、例えば、発光素子１０に一辺の長さに対して５０％～９５％の直径を有する円形の領域とすることができる。
波長変換部材２０の第１領域Ｒ１は、発光素子１０の中央部Ｌ１の全てを被覆する大きさとすることが好ましい。さらに、波長変換部材２０の第１領域Ｒ１は発光素子１０の中央部Ｌ１よりも広い面積で被覆することが好ましい。つまり、第１領域Ｒ１の一部は、発光素子１０の外周部Ｌ２の一部を被覆する。例えば、波長変換部材２０の第１領域Ｒ１は、発光素子１０の中央部Ｌ１の面積の５０％～１００％とすることができる
また、別の観点から、第１領域Ｒ１の面積は、例えば、波長変換部材２０の面積の５～３０％程程度とすることができる。さらには、波長変換部材２０の面積の７～１５％程度の面積であることがより好ましい。これにより、後述する製造過程において、ピンで押圧することにより波長変換部材の第1領域Ｒ１を容易に形成することができる。詳細には、上記面積にすることにより、押圧時に狭い面積に圧力がかかることを避けることができるため、押圧による波長変換部材２０の破損を低減することができる。
第１領域Ｒ１の平面視における形状は、例えば、円形、四角形、多角形、楕円及びこれらに近似する形状とすることができる。また、平面視において略正方形の発光素子１０を用いる場合、第１領域Ｒ１の形状は、これと相似形状の略正方形とすることができる。また例えば、発光素子１０の中央部Ｌ１と略相似形状であることが好ましい。これにより、発光装置１００の色度のムラを低減することができる。
本実施形態においては、図１に示すように、波長変換部材２０の第１領域Ｒ１の第１面２０ａ（発光素子１０の発光面１０ａと対向する側の面）に凹部Ｒ３を有している。そして、凹部Ｒ３の底面２０ｃと、第２面２０ｂとの間において、蛍光体粒子２２の密度が高くなっている。尚、このような凹部Ｒ３は、波長変換部材２０の第１領域Ｒ１の第２面２０ｂに設けてもよい。
また、発光素子１０と波長変換部材２０との間に、透光性接着剤３０を配置させることが好ましい。その際、波長変換部材２０の第１面２０ａに凹部Ｒ３を有し、その凹部Ｒ３内に透光性接着剤３０を配置することにより、発光素子１０と波長変換部材２０との密着性を向上することができる。また、蛍光体粒子２２の密度の高い第１領域Ｒ１の波長変換部材２０の厚みを、第２領域Ｒ２よりも薄くすることで、発光素子１０からの光が波長変換部材２０内を通過する距離（光路長）が短くなる。第１領域Ｒ１では、蛍光体粒子２２の密度が高くなっている。そのため、発光素子１０からの光が蛍光体粒子２２に照射される割合が多くなり、波長変換される光の割合を多くしているが、その波長変換された光を外部に効率よく出射させるためには、第１領域Ｒ１の厚みを第２領域Ｒ２に比して薄くすることが好ましい。
凹部Ｒ３の平面視の形状は、例えば、図２Ａに示すような略円形のほか、図２Ｄに示すような四角形とすることができ、あるいは、多角形、楕円及びこれらに近似する形状などとすることができる。また、四角形や多角形のように角部が角張った形状の場合、凹部Ｒ３の角部において発光が閉じ込められるおそれがあるため、凹部Ｒ３の平面視形状は、角部を有さない略円形や略楕円形、角部が丸みを帯びた多角形であることが好ましい。
凹部Ｒ３の平面視における寸法は、上述の第１領域Ｒ１と同様に、発光装置１００及び発光素子１０の配光特性等に応じて適宜定めることができる。平面視において、凹部Ｒ３の寸法は、第1領域Ｒ１と同じでも良く、小さくても良い。好ましい寸法は、凹部Ｒ３＜第1領域Ｒ１である。これにより、波長変換部材２０を発光素子１０上に載置する場合に、透光性接着剤３０を安定的かつ確実に発光素子１０上に配置することができる。
図２Ｂは、図２ＡのＩＩｂ－ＩＩｂ線における概略端面図である。波長変換部材２０の第２面２０ｂから凹部Ｒ３の底面２０ｃまでの厚みＤは、使用する波長変換部材２０の厚みや蛍光体粒子２２の密度により適宜選択できる。例えば、波長変換部材２０の第２領域Ｒ２の厚みの１０％～７０％の範囲とすることができる。上記範囲を下回ると、波長変換部材２０の第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２における蛍光体粒子２２の密度の差が小さく、色度のムラの低減の効果が得られにくくなる。また、上記範囲を上回ると、波長変換部材２０の第２領域Ｒ２の厚みが過度に薄くなり、波長変換部材２０が破損するおそれがある。
図２Ｂに示されるように、波長変換部材２０の第１面２０aから凹部Ｒ３の底面２０ｃに繋がる側面２０ｄは、発光素子１０から出射される光を効率良く波長変換部材２０へ伝播させるため、凹部Ｒ３の底面２０ｃに対して１５°～６０°の範囲で傾斜した傾斜面とすることが好ましい。さらに、発光素子１０上への搭載の容易さから、凹部Ｒ３の側面２０ｄは、凹部Ｒ３の底面２０ｃに対して４０°～５０°の範囲で傾斜していることがより好ましい。
また、凹部Ｒ３の側面２０ｄは必ずしも凹部Ｒ３の底面２０ｃに対して傾斜している必要はなく、凹部Ｒ３の底面２０ｃに対して略垂直であってもよい。
また、凹部Ｒ３の側面２０ｄは必ずしも凹部Ｒ３の底面２０ｃに対して傾斜している必要はなく、凹部Ｒ３の底面２０ｃに対して略垂直であってもよい。
凹部Ｒ３は、平坦な底面２０ｃを備えた円錐台形状、角錐台形状とすることができる。あるいは、凹部Ｒ３は、円錐形状、四角錐形状、半球形状のような底面を有さない形状でもよい。
図２Ｃは、第１領域Ｒ１に凹部Ｒ３を備える波長変換部材２０の凹部Ｒ３及びその近傍の概略一部拡大断面図である。凹部Ｒ３の側面２０ｄが傾斜面の場合、凹部Ｒ３の底面２０ｃに近づくにつれて波長変換部材２０の厚みＤが薄くなっている。そして、波長変換部材２０の厚みＤに応じて蛍光体粒子２２の密度が異なっている。つまり、凹部Ｒ３の最も深い部分である底面２０ｃに対応する波長変換部材２０の厚みがもっとも薄く、この領域の蛍光体粒子２２の密度が最も高い。また、凹部Ｒ３の側面２０ｄに対応する領域の波長変換部材２０の厚みは、第１面２０ａに近づくにつれて、換言すると、凹部Ｒ３の開口部に近づくにつれて、蛍光体粒子２２の密度が低くなっている。
波長変換部材２０と発光素子１０は、図１に示すように、透光性接着剤３０を介して接着されている。
透光性接着剤３０は、発光素子１０からの光を波長変換部材２０に導光させるための光伝播層としても機能する。発光素子１０の透光性基板１１の屈折率ｎ１、透光性接着剤３０の屈折率ｎ２、波長変換部材２０の屈折率ｎ３とすると、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３を満たす関係性とすることが好ましい。これにより、より効率よく光を発光素子１０からの光を波長変換部材２０内に伝播させることができ、光取り出し効率の高い発光装置１００とすることができる。
透光性接着剤３０は、発光素子１０からの光を波長変換部材２０に導光させるための光伝播層としても機能する。発光素子１０の透光性基板１１の屈折率ｎ１、透光性接着剤３０の屈折率ｎ２、波長変換部材２０の屈折率ｎ３とすると、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３を満たす関係性とすることが好ましい。これにより、より効率よく光を発光素子１０からの光を波長変換部材２０内に伝播させることができ、光取り出し効率の高い発光装置１００とすることができる。
発光装置１００は、発光素子１０、透光性接着剤３０及び波長変換部材２０の一部を被覆する、反射性または遮光性材料を含有する被覆部材４０を備える。これにより、発光素子１０の側面から出射する光を、被覆部材４０で反射し、効率良く波長変換部材２０へ伝播させることができる。さらには、被覆部材４０により、発光素子１０を外部環境からも保護することができる。よって、高い光出力及び輝度を実現できるとともに、耐候性や信頼性に優れた発光装置１００とすることができる。
実施形態１にかかる発光装置の製造方法は、発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面とを備える発光素子を準備する工程と、蛍光体粒子と樹脂部材を有する板状の波長変換部材を押圧して、前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度が高い第１領域と、前記第１領域の外側に前記第１領域より前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度が低い第２領域を有する波長変換部材を形成する工程と、前記第１領域が前記発光素子の前記発光面の直上に位置するよう前記波長変換部材を配置する工程と、を含む。
このような製造方法によれば、板状の波長変換部材２０を押圧することによって、波長変換部材２０において、蛍光体粒子２２の密度が第２領域Ｒ２よりも高い第１領域Ｒ１を容易に設けることができる。
図４Ａ～図４Ｅに、実施形態１の波長変換部材２０の製造方法の一例を示す。
まず、蛍光体粒子２２の密度が略均一な平板状の波長変換部材２０を準備する。この板状の波長変換部材２０は、平面視において発光素子１０より大きい面積であり、複数の発光装置分の大きさを備えることができる。ここでは、発光素子１０の平面形状が四角形であり、１つの発光装置１００において波長変換部材２０の平面形状が、発光素子１０の平面形状と略相似の四角形である場合を一例として例示している。
まず、蛍光体粒子２２の密度が略均一な平板状の波長変換部材２０を準備する。この板状の波長変換部材２０は、平面視において発光素子１０より大きい面積であり、複数の発光装置分の大きさを備えることができる。ここでは、発光素子１０の平面形状が四角形であり、１つの発光装置１００において波長変換部材２０の平面形状が、発光素子１０の平面形状と略相似の四角形である場合を一例として例示している。
形成したい凹部Ｒ３の形状と対応する凸形状を先端に有するピン５０を準備する。例えば、円錐台形の凹部Ｒ３を形成するために、先端が円錐台形となっているピン５０を準備する。支持シート（図示せず）上に配置した波長変換部材２０の第１領域Ｒ１の第１面２０ａにピン５０を当接し、所定の力で押圧する。これにより、樹脂部材２１中の蛍光体粒子２２の密度が高い第１領域Ｒ１と第１領域Ｒ１よりも密度が低い第２領域Ｒ２を形成する。図４Ｂに示す例では、第１領域Ｒ１は底面２０ｃと、底面２０ｃに対して傾斜した側面２０ｄを備える凹部Ｒ３が、波長変換部材２０の第１面２０ａ側に形成される。ピン５０の押圧力を制御することで、凹部Ｒ３の深さ（波長変換部材２０の厚みＤ）を、精度良く形成することが可能となる。これにより、第１領域Ｒ１の蛍光体粒子２２の密度の調整を容易に行うことができる。
次に、図４Ｃに示すように、凹部Ｒ３を備える板状の波長変換部材２０上に、透光性接着剤３０を配置する。このとき、透光性接着剤３０は、第１領域Ｒ１よりも広い範囲で設けることが好ましい。さらに、凹部Ｒ３の内部及びその周辺の第１面２０ａにわたる領域に透光性接着剤３０を配置することが好ましい。
次に、図４Ｄに示すように、透光性接着剤３０の上に、発光素子１０を配置する。詳細には、波長変換部材２０の第１面２０ａの凹部Ｒ３（第１領域Ｒ１）と発光素子１０の発光面１０ａとが対向するように、透光性接着剤３０上に発光素子１０を配置する。透光性接着剤３０は、発光素子１０の側面を覆うように這い上がる。
発光素子１０を波長変換部材２０上に載置した後、図４Ｅに示すように、発光素子１０、透光性接着剤３０が埋設するように被覆部材４０を形成する。この時、複数の発光素子１０の間の波長変換部材２０の第１面２０ａも被覆部材４０で被覆する。被覆部材４０は、例えば、トランスファモールド、圧縮成形、印刷、ポッティング等の方法で、光反射性の樹脂材料を用いて成形することができる。尚、被覆部材４０は、発光素子１０の電極形成面１０ｂ及び素子電極１３をも埋設してもよい。その場合は、後述において個片化する前に、素子電極１３が被覆部材４０から露出させる工程を備えることが好ましい。
次に、発光素子１０間の被覆部材４０及び波長変換部材２０を切断することで、図１に示すような、個片化された発光装置１００を得ることができる。
＜実施形態２＞
図５は、実施形態２に係る発光装置２００の一例を示す図である。実施形態２では、波長変換部材２０の側面が被覆部材４０で被覆されている点が実施形態１と異なる。これにより、発光領域と非発光領域とのコントラストが高い発光装置とすることが出来る。
図５は、実施形態２に係る発光装置２００の一例を示す図である。実施形態２では、波長変換部材２０の側面が被覆部材４０で被覆されている点が実施形態１と異なる。これにより、発光領域と非発光領域とのコントラストが高い発光装置とすることが出来る。
このような発光装置２００の製造方法の一例を、図６Ａ～図６Ｅに示す。まず、図６Ａに示すように、支持シート６０上に貼り付けた波長変換部材２０を準備する。次に、図６Ｂに示すように、支持シート６０側から凹部Ｒ３の形状と対向する凸形状を有するピン５０で波長変換部材２０の第１面２０aを突き上げて押圧する。このように、支持シート６０を介して波長変換部材２０を押圧することによって、押圧した領域の蛍光体粒子２２の密度が高い第１領域Ｒ１を形成しながら吸着部品７０で波長変換部材２０の第2面２０ｂ側から吸着する。
次に、図６Ｃに示すように、波長変換部材２０を吸着部品７０で吸着した状態で、支持シート６０から取り外す。吸着部品７０に吸着された波長変換部材２０は、図６Ｃに示すように、波長変換部材２０の第１面２０aには凹部R3が形成されている。そして、このような波長変換部材２０を、発光素子１０上に移動させ、透光性接着剤30が配置された発光素子１０の発光面１０ａ上に配置する。このとき、発光素子１０の発光面１０ａと波長変換部材２０の第１面２０ａが対向するように配置する。さらに、波長変換部材２０の第１領域Ｒ１が、発光素子１０の発光面１０ａの中央部Ｌ１と対向するように配置する。
支持シート６０は、ポリオレフィン（ＰＯ）等の延伸性に優れた材料を使用することが好ましい。さらに、支持シート６０の厚みを、可能な範囲で薄くすることで所望の第１領域Ｒ１や凹部Ｒ３の形状を実現しやすく、より好ましい。支持シート６０の厚みは、例えば、５０μｍ～１２０μｍとすることができる。
発光素子１０上に透光性接着剤３０を介して波長変換部材２０を載置した後、図６Ｄに示すように、発光素子１０、透光性接着剤３０、波長変換部材２０を埋設するように被覆部材４０を形成する。この時、複数の発光素子１０の間の波長変換部材２０の第１面２０ａも被覆部材４０で被覆する。被覆部材４０は、例えば、トランスファモールド、圧縮成形、印刷、ポッティング等の方法で、光反射性の樹脂材料を用いて成形することができる。
次に、波長変換部材２０が露出するように、被覆部材４０の一部を研磨等によって除去する。尚、このとき、波長変換部材２０の一部も同時に除去してもよい。
次に、発光素子１０間の被覆部材４０を切断することで、図５に示すような、個片化された発光装置２００を得ることができる。
本実施形態によれば、波長変換部材２０を移動させる工程において、第１領域Ｒ１の形成を同時に行うため、効率的である。
本実施形態によれば、波長変換部材２０を移動させる工程において、第１領域Ｒ１の形成を同時に行うため、効率的である。
図５に示す発光装置２００は、図７Ａ～図７Ｉに示す製造方法によって形成することもできる。
図７Ａに示すように、光反射シート８０を準備する。この光反射シート８０は、光反射性の部材であり、後述の被覆部材４０と同じ材料を用いることができる。光反射シート８０、例えば、厚さ５０μｍ～３００μｍとすることができる。
次に、図７Ｂに示すように、光反射シート８０に開口部８０ａを形成する。開口部８０ａは、後述の波長変換部材２０充填する部分である。つまり、光反射シート８０の開口部８０ａは、発光装置２００の光取り出し面２００ａとなる部分である。
次に、図７Ｃに示すように、支持シート６０上に、開口部８０ａを備えた光反射シート８０を配置し、開口部８０ａ内に、波長変換部材２０を充填する。充填する方法としては、印刷、トランスファー成形、圧縮成形、ポッティング等が挙げられる。
次に、図７Ｄに示すように、波長変換部材２０の第１面２０ａにピン５０を当接し、押圧する。これにより、波長変換部材２０の第１面２０ａに凹部Ｒ３が形成される。換言すると、波長変換部材２０の第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とが形成される。
次に、図７Ｅに示すように、第１領域Ｒ１に透光性接着剤３０を配置し、図７Ｆに示すように発光素子１０を配置する。その後、図７Ｇに示すように、発光素子１０、透光性接着剤３０、波長変換部材２０を被覆部材４０で被覆する。
次に、図７Ｈに示すように、発光素子１０間で、被覆部材４０を切断することで、個片化された発光装置２００を得ることができる。
次に、図７Ｈに示すように、発光素子１０間で、被覆部材４０を切断することで、個片化された発光装置２００を得ることができる。
本実施形態の発光装置の各部材について説明する。
（発光素子）
発光素子は、半導体層を含む積層構造体と、素子電極と、を備える。素子電極は、積層構造体の同一面側に、正負一対の電極となるように配置されている。素子電極は、例えば、図３Ｂに示すように、同一の面積または形状を有することができる。ただし、これに限らず、異なる形状であってもよい。
発光素子は、半導体層を含む積層構造体と、素子電極と、を備える。素子電極は、積層構造体の同一面側に、正負一対の電極となるように配置されている。素子電極は、例えば、図３Ｂに示すように、同一の面積または形状を有することができる。ただし、これに限らず、異なる形状であってもよい。
発光素子の平面形状は、三角形、四角形、長方形、正方形、長方形、六角形、多角形及び近似する形状とすることができる。
また、発光素子はさらに、絶縁性の保護膜や光反射層などを有していてもよい。
また、発光素子はさらに、絶縁性の保護膜や光反射層などを有していてもよい。
（波長変換部材）
波長変換部材は、発光素子から発せられた光の波長変換を行う蛍光体粒子と透光性の樹脂部材とを備える。ただし、波長変換部材には、これらの他に、拡散剤又は光散乱材、ガラスクロス及びフィラー等が含有されていてもよい。
波長変換部材の第２領域の厚みは適宜変更でき、例えば、３０～３００μｍ程度とすることができる。例えば、７０～２００μｍ程度の厚みであれば、押圧することで容易に第１領域を形成することができる。
波長変換部材は、発光素子から発せられた光の波長変換を行う蛍光体粒子と透光性の樹脂部材とを備える。ただし、波長変換部材には、これらの他に、拡散剤又は光散乱材、ガラスクロス及びフィラー等が含有されていてもよい。
波長変換部材の第２領域の厚みは適宜変更でき、例えば、３０～３００μｍ程度とすることができる。例えば、７０～２００μｍ程度の厚みであれば、押圧することで容易に第１領域を形成することができる。
波長変換部材は、単層であってもよいし、同種または異種の蛍光体を含有する複数の層が積層された構造でもよい。また、これに蛍光体非含有層がさらに積層された構造でもよい。発光装置の光取り出し面側に蛍光体非含有層を設けることで、蛍光体を含有する層が外部環境に露出されるのを抑制し、蛍光体の劣化を防止することができる。
（蛍光体粒子）
蛍光体粒子としては、当該分野で公知の材料を使用することができる。例えば、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）系蛍光体、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系蛍光体、ユウロピウム及び／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（ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２）系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）系蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、ＣＡＳＮ、もしくはＳ－ＣＡＳＮなどが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色系）を出射する発光装置とすることができる。
蛍光体粒子としては、当該分野で公知の材料を使用することができる。例えば、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）系蛍光体、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系蛍光体、ユウロピウム及び／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（ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２）系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）系蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、ＣＡＳＮ、もしくはＳ－ＣＡＳＮなどが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば白色系）を出射する発光装置とすることができる。
蛍光体粒子は、例えば、破砕状、球状、中空及び多孔質の粒径等のいずれの形態で用いてもよい。蛍光体粒子の中心粒径は、例えば２～２５μｍであることが好ましい。また、１０～２０μｍがより好ましい。中心粒径は、Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ．Ｎｏ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ’ｓ Ｎｏ）における空気透過法で得られる粒径を指す。
また、蛍光体粒子は、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。これらの材料としては、半導体材料、例えば、ＩＩ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＶ－ＶＩ族半導体、具体的には、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＩｎＡｇＳ２、ＩｎＣｕＳ２、コアシェル型のＣｄＳｘＳｅ１－ｘ／ＺｎＳ、ＧａＰ等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳｎＰ、ＺｎＳｎＰ２であってもよい。
蛍光体粒子は、波長変換部材の全重量に対して１０～９０重量％程度含有されていることが好ましい。波長変換部材における蛍光体粒子の密度は、凹部を有する第１領域よりも、第２領域で低くなっているのが好ましい。より好ましくは、凹部の底面と第２面との間の蛍光体粒子密度＞傾斜部の蛍光体粒子密度＞第２領域での蛍光体粒子密度の関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、波長変換部材通過距離（光路長）が長い領域で蛍光体粒子密度が低く、光路長が短い領域で蛍光体粒子密度が高くなり、発光素子から出て、波長変換部材を通り直上に出る光と、斜めに出る光との色度のムラを減少することができる。
また、発光装置の発光色は、白色とすることが好ましい。また、白色以外の発光色でもよく、発光素子の出射波長、蛍光体粒子の種類を選択することにより、例えば、赤色、青色、緑色など、任意の色とすることができる。
（樹脂部材）
波長変換部材に含有される樹脂部材は透光性のものが好ましく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの変性樹脂又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等などが挙げられる。
波長変換部材に含有される樹脂部材は透光性のものが好ましく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの変性樹脂又はこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等などが挙げられる。
具体的にはエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂（シリコーン変性エポキシ樹脂等）、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂（エポキシ変性シリコーン樹脂等）、ハイブリッドシリコーン樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、変性ポリイミド樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ－ＰＥＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート樹脂、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂、ユリア樹脂、ＢＴレジン、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、フッ素樹脂、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
樹脂部材の硬度は、ショア硬度でＡ４０～Ｄ４０程度の範囲とすることが好ましい。Ａ４０より柔らかい場合は、押圧の際に波長変換部材が破損しやすくなる。また、Ｄ４０より固い場合は、押圧によって波長変換部材を変形させることが困難となる。
樹脂部材は、硬化又は温度変化によって膨張及び収縮が少ないものを選択することが好ましい。そうすることにより、波長変換部材を発光素子上に載置し硬化した後、波長変換部材の凹部の形状の変化を少なくすることができる。
（透光性接着剤）
透光性接着剤としては、上述した樹脂部材と同じ材料を用いることができる。
また、発光素子と波長変換部材を長期間安定的に接着するために、適度な強度を有していることが好ましい。従って、必ずしも剛性であることは要さず、波長変換部材を損傷することなく保持し得る程度に柔軟性を有していることが好ましい。
透光性接着剤は、発光素子から放出される光をなるべく減衰させずに波長変換部材に伝播させる部材が好ましい。また、長期間の耐光性や耐熱性も求められるため、透明度の高いシリコーン系樹脂が好適である。
透光性接着剤としては、上述した樹脂部材と同じ材料を用いることができる。
また、発光素子と波長変換部材を長期間安定的に接着するために、適度な強度を有していることが好ましい。従って、必ずしも剛性であることは要さず、波長変換部材を損傷することなく保持し得る程度に柔軟性を有していることが好ましい。
透光性接着剤は、発光素子から放出される光をなるべく減衰させずに波長変換部材に伝播させる部材が好ましい。また、長期間の耐光性や耐熱性も求められるため、透明度の高いシリコーン系樹脂が好適である。
（被覆部材）
被覆部材は、光反射性樹脂により構成することができる。光反射性樹脂とは、発光素子からの光に対する反射率が高く、例えば、反射率が７０％以上の樹脂を意味する。光反射性樹脂としては、例えば透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものを使用できる。光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムなどを用いることができる。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などを用いることができる。特に、繊維状の光反射性物質のものは被覆部材の熱膨張率を低くして、例えば、発光素子との間の熱膨張率差を小さくできるので、好ましい。光反射性樹脂に含まれる樹脂材料としては、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
被覆部材は、光反射性樹脂により構成することができる。光反射性樹脂とは、発光素子からの光に対する反射率が高く、例えば、反射率が７０％以上の樹脂を意味する。光反射性樹脂としては、例えば透光性樹脂に、光反射性物質を分散させたものを使用できる。光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムなどを用いることができる。光反射性物質は、粒状、繊維状、薄板片状などを用いることができる。特に、繊維状の光反射性物質のものは被覆部材の熱膨張率を低くして、例えば、発光素子との間の熱膨張率差を小さくできるので、好ましい。光反射性樹脂に含まれる樹脂材料としては、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性の透光性樹脂であるのが好ましい。特に、耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂が好適である。
本発明の発光装置の製造方法は、各種発光装置、特に、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、液晶表示装置などのバックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ、動画照明補助光源、その他の一般的な民生品用光源等に好適に利用することができる。
１００、２００ 発光装置
１００ａ…光取り出し面
１０ 発光素子
１０ａ 発光面
Ｌ１ 中央部
Ｌ２ 外周部
１０ｂ 電極形成面
１１ 透光性基板
１２ 積層構造体
１３ 素子電極
２０ 波長変換部材
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域、
Ｒ３ 凹部
２０ａ 第１面
２０ｂ 第２面
２０ｃ 凹部の底面
２０ｄ 凹部の側面
２１ 樹脂部材
２２ 蛍光体粒子
３０ 透光性接着剤
４０ 被覆部材
５０ ピン
６０ 支持シート
７０ 吸着部品
８０ 光反射シート
８０ａ 開口部
１００ａ…光取り出し面
１０ 発光素子
１０ａ 発光面
Ｌ１ 中央部
Ｌ２ 外周部
１０ｂ 電極形成面
１１ 透光性基板
１２ 積層構造体
１３ 素子電極
２０ 波長変換部材
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域、
Ｒ３ 凹部
２０ａ 第１面
２０ｂ 第２面
２０ｃ 凹部の底面
２０ｄ 凹部の側面
２１ 樹脂部材
２２ 蛍光体粒子
３０ 透光性接着剤
４０ 被覆部材
５０ ピン
６０ 支持シート
７０ 吸着部品
８０ 光反射シート
８０ａ 開口部
Claims (13)
- 中央部と前記中央部を囲む外周部からなる発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面と、を備える発光素子と、
蛍光体粒子と樹脂部材を有し、前記発光素子の前記発光面の中央部の直上に配置される第１領域と、前記発光素子の前記発光面の外周部の直上であって平面視において前記第１領域の外周に配置される第２領域とを有する、波長変換部材と、を備え、
前記第１領域の厚みは、前記第２領域の厚みよりも薄く、かつ、第１領域における前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度は、前記第２領域における前記樹脂部材中の蛍光体粒子の密度より高い、発光装置。 - 前記第１領域は、凹部を有し、前記凹部の周辺において前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度が高い、請求項１に記載の発光装置。
- 前記凹部が前記発光素子の発光面と対向する位置に配置され、前記凹部内から前記発光素子の発光面にわたって透光性接着剤が配置されている、請求項２に記載の発光装置。
- 前記蛍光体粒子は、ＹＡＧ、Ｓ－ＣＡＳＮ、ＬＡＧ、ＫＳＦからなる群の一種である、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記蛍光体粒子の粒径は２μｍ～２０μｍである、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
- 発光面と、前記発光面の反対側の電極形成面と、を備える発光素子を準備する工程と、
蛍光体粒子と樹脂部材を有する板状の波長変換部材を押圧して、前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度が高い第１領域と、前記第１領域の外側に前記第１領域より前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度が低い第２領域を有する波長変換部材を形成する工程と、
前記第１領域が前記発光素子の前記発光面の直上に位置するよう前記波長変換部材を配置する工程と、を含み、
前記押圧は、支持シートに貼りつけた前記板状の波長変換部材を前記支持シートの側からピンで突き上げることにより行う、発光装置の製造方法。 - 前記第１領域が前記第２領域よりも厚みが薄くなるよう前記波長変換部材を押圧する、請求項６に記載の発光装置の製造方法。
- 前記第１領域は、凹部を有し、前記凹部の周辺において前記樹脂部材中の前記蛍光体粒子の密度が高くなるよう前記波長変換部材を押圧する、請求項７に記載の発光装置の製造方法。
- 前記凹部を形成する工程は、前記板状の波長変換部材の第２面を吸着部品で吸着し、前記波長変換部材の第２面と対向する第１面の、前記吸着された部分と対向する領域を前記ピンで突き上げることを含む、請求項８に記載の発光装置の製造方法。
- 前記波長変換部材に前記凹部を形成した後、前記波長変換部材を前記吸着部品で吸着した状態で前記波長変換部材を前記発光素子上に移動させ、前記発光素子に配置する、請求項８から９のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記発光素子の発光面上に透光性接着剤を配置し、前記波長変換部材と前記発光素子とを接着する工程を含む、請求項６から１０のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記蛍光体粒子は、ＹＡＧ、Ｓ－ＣＡＳＮ、ＬＡＧ、ＫＳＦからなる群の一種である、請求項６から１１のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記蛍光体粒子の粒径は２μｍ～２０μｍである、請求項６から１２のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
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