JP7285439B2

JP7285439B2 - 面状光源

Info

Publication number: JP7285439B2
Application number: JP2021145099A
Authority: JP
Inventors: 恵滋榎村; 強志岡久
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2041-09-07
Also published as: JP2022087001A

Description

実施形態は、面状光源に関する。

近年、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）に波長変換材料を結合させた発光装置が開発されている。このような発光装置においては、発光効率の向上が望まれている。

特表２０１６－５３３０３０号公報

本発明の実施形態は、発光効率が高い発光装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る発光装置は、第１ピーク波長を持つ第１光を放射する発光素子と、前記発光素子の側面に接し、前記第１光の少なくとも一部を吸収して、前記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を持つ第２光を放射する波長変換材料を含む第１波長変換部材と、前記第１波長変換部材上に設けられ、前記第１光の少なくとも一部を吸収して、前記第１ピーク波長及び前記第２ピーク波長とは異なる第３ピーク波長を持つ第３光を放射する波長変換材料を含む第２波長変換部材と、前記第２波長変換部材上に設けられた第１光反射性部材と、を備える。前記第１光反射性部材は少なくとも前記発光素子上に設けられる。前記第１波長変換部材の側面及び前記第２波長変換部材の側面は、連続した光放射面を構成する。

本発明の実施形態に係る面状光源は、複数の前記発光装置と、複数の孔を有する導光板と、を備える。前記複数の発光装置のそれぞれは、前記複数の孔のそれぞれの内部に位置する。

本発明の実施形態によれば、発光効率が高い発光装置を実現できる。

第１の実施形態に係る発光装置を示す断面図である。図１Ａの領域Ａを示す断面図である。第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第１の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第２の実施形態に係る発光装置を示す断面図である。第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第２の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第３の実施形態に係る発光装置を示す断面図である。第３の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第３の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第３の実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。第４の実施形態に係る発光装置を示す断面図である。第５の実施形態に係る面状光源を示す斜視図である。図８に示すIX－IX線による断面図である。第６の実施形態に係る面状光源を示す斜視図である。図１０に示すXI－XI線による断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本発明の実施形態に係る発光装置および面状光源は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、工程、その工程の順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。以下に説明する各実施形態は、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の組み合わせが可能である。

図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。例えば、同じ構成要素であっても、図面間において、縦横比が異なって表されている場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の構成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。

＜第１の実施形態＞
本実施形態に係る発光装置１の構成について説明する。
図１Ａは、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
図１Ｂは、図１Ａの領域Ａを示す断面図である。
図１Ａに示すように、本実施形態に係る発光装置１の形状は、概ね、直方体である。すなわち、発光装置１は、下面１Ｌ、上面１Ｕ、下面１Ｌと上面１Ｕとの間に配置された４つの側面１Ｓを有している。発光装置１は、発光素子１０、第１波長変換部材２０、第２波長変換部材３０、第１光反射性部材４０、及び、被覆部材５０を有している。

発光素子１０は、半導体構造体１１と、半導体構造体１１に電気的に接続された正負一対の電極１２と、を備える。半導体構造体１１の形状は、例えば、直方体である。半導体構造体１１においては、少なくともｐ型半導体層、発光層、ｎ型半導体層が積層されている。一方の電極１２は半導体構造体１１のｐ型半導体層に接続されており、他方の電極１２は半導体構造体１１のｎ型半導体層に接続されている。電極１２の材料は、例えば、銀
（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）を含む。電極１２は、単層でもよいし、異なる金属層で構成される複数層でもよい。

本明細書においては、一対の電極１２から半導体構造体１１に向かう方向を「上」といい、その逆方向を「下」というが、この表現は便宜的なものであり、重力の方向とは無関係である。また、「上」及び「下」に直交する方向を「水平方向」ともいう。更に、本明細書において、「平面視」とは、上方または下方から見ることをいう。

発光素子１０のうち、一対の電極１２が設けられた面（電極形成面）を下面１３とし、下面１３の反対面を上面１４とし、下面１３と上面１４との間の面を側面１５とする。半導体構造体１１の形状が直方体である場合、側面１５は４つ存在する。発光素子１０は、第１ピーク波長を持つ第１光Ｌ１を放射する。第１ピーク波長は、例えば、可視光領域にある。第１ピーク波長は、例えば、青色領域にある。なお、第１ピーク波長は、青色光以外の可視光領域であってもよいし、紫外線領域にあってもよい。

第１波長変換部材２０は、発光素子１０の側面１５における上面１４に近い領域以外の領域に接している。但し、第１波長変換部材２０と発光素子１０の側面１５との間に接着層が配置されてもよい。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１波長変換部材２０は、透光性の樹脂２１を母材として、母材中に波長変換材料２２を含んでいる。波長変換材料２２は、例えば、蛍光体である。波長変換材料２２は、発光素子１０から放射された第１光Ｌ１の少なくとも一部を吸収して、第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を持つ第２光Ｌ２を放射する。第２ピーク波長は、例えば、緑色領域にある。波長変換材料２２は、例えば、βサイアロン蛍光体（例えば、（Ｓｉ，Ａｌ）_３（Ｏ，Ｎ）_４：Ｅｕ）である。

第２波長変換部材３０は、発光素子１０上及び第１波長変換部材２０上に設けられている。第２波長変換部材３０は、発光素子１０の側面１５における上面１４に近い領域、及び上面１４に接している。但し、第２波長変換部材３０と発光素子１０の上面１４との間に接着層が配置されてもよい。また、第２波長変換部材３０と発光素子１０の側面１５との間に接着層が配置されてもよい。

第２波長変換部材３０は、透光性の樹脂３１を母材として、母材中に波長変換材料３２を含んでいる。波長変換材料３２は、例えば、蛍光体である。波長変換材料３２は、発光素子１０から放射された第１光Ｌ１の少なくとも一部を吸収して、第１ピーク波長及び第２ピーク波長とは異なる第３ピーク波長を持つ第３光Ｌ３を放射する。第３ピーク波長は、例えば、赤色領域にある。波長変換材料３２は、例えば、フッ化物蛍光体である。フッ化物蛍光体は、例えば、ＫＳＦ蛍光体（例えば、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）である。

第１光反射性部材４０は、少なくとも発光素子１０上に設けられており、第２波長変換部材３０上に設けられている。図１Ａで説明すると、第１光反射性部材４０は、発光素子１０の上方に位置し、第２波長変換部材３０上に配置される。第１光反射性部材４０は、第１光Ｌ１の一部、第２光Ｌ２の一部、及び、第３光Ｌ３の一部を反射する。また、第１光反射性部材４０は、第１光Ｌ１の他の一部、第２光Ｌ２の他の一部、及び、第３光Ｌ３の他の一部を透過する。第１光反射性部材４０は、例えば、樹脂からなる母材中に光拡散材を含有している。

被覆部材５０は、発光素子１０の下面１３における電極１２を除く領域、電極１２の側面、及び、第１波長変換部材２０の下面を覆っている。被覆部材５０は、例えば、光反射性を有する。被覆部材５０は、例えば、樹脂からなる母材中に光拡散材を含有している。被覆部材５０が設けられていることにより、発光素子１０から下面１３側に放射された光を被覆部材５０が反射し、発光素子の光取出効率を高めることができる。なお、被覆部材５０は設けられていなくてもよい。

発光素子１０の表面のうち、電極１２の下面は発光装置１の下面１Ｌにおいて露出している。電極１２の下面以外の発光素子１０の表面は、被覆部材５０、第１波長変換部材２０、及び、第２波長変換部材３０によって覆われている。発光装置１の上面１Ｕは、第１光反射性部材４０の上面によって構成されている。発光装置１の下面１Ｌは、被覆部材５０の下面及び一対の電極１２の下面によって構成されている。発光装置１の側面１Ｓは、被覆部材５０の側面５５、第１波長変換部材２０の側面２５、第２波長変換部材３０の側面３５、及び、第１光反射性部材４０の側面４５によって構成されている。

これにより、第１波長変換部材２０の側面２５、及び、第２波長変換部材３０の側面３５は、連続した光放射面を構成する。なお、「連続した」とは、境界に段差が設けられておらず、実質的に平坦であることをいう。

なお、発光装置１は、一対の電極１２の下面のそれぞれに、金属膜を備えることができる。このとき、金属膜は、電極１２の下面に加えて、この下面の周辺の被覆部材５０の下面も覆って配置されることが好ましい。つまり、金属膜は、この金属膜の下面の面積が、電極１２の下面の面積よりも大きくなるように配置されることが好ましい。これにより、発光装置１と、発光装置１が実装される配線基板との電気的接続が良好になる。金属膜は、例えば、以下のようにして形成することができる。電極１２の下面及び被覆部材５０の下面に金属膜をスパッタし、レーザーアブレーションによって電極１２同士が電気的に分断されるように金属膜を局所的に除去する。また、別の例として、電極１２の下面及び被覆部材５０の下面の一部を開口するようにマスクを設け、開口した領域に導電性ペーストを配置し、その後、マスクを除去してもよい。

次に、本実施形態に係る発光装置１の製造方法について説明する。
図２Ａ～図２Ｈは、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。

先ず、図２Ａに示すように、例えば樹脂からなるシート５０１を準備し、シート５０１上に反射樹脂層５０ａを配置する。この段階では、反射樹脂層５０ａは未硬化である。そして、シート５０１の下面をプレート５０２に貼り付ける。

次に、図２Ｂに示すように、複数の発光素子１０を、電極１２が反射樹脂層５０ａに対向するような向きで、反射樹脂層５０ａ上に配置する。そして、発光素子１０を反射樹脂層５０ａ内に自然沈降させるか、発光素子１０を反射樹脂層５０ａに向けて押し込む。これにより、発光素子１０の電極１２が反射樹脂層５０ａ内に配置される。このとき、発光素子１０の電極１２は、反射樹脂層５０ａによって囲まれる。次に、例えば熱処理等を行い、反射樹脂層５０ａを硬化させる。樹脂を硬化させる熱処理は、例えば、オーブンによって６０℃～１３０℃の温度で加熱する工程を含む。

次に、図２Ｃに示すように、波長変換材料２２を含有した樹脂２１を、反射樹脂層５０ａ上であって発光素子１０間の領域に配置する。樹脂２１は、平面視において、発光素子１０を囲んでいる。この段階では、樹脂２１は未硬化である。このとき、樹脂２１の供給量は、供給された樹脂２１が平坦化された際の樹脂２１の上面が発光素子１０の上面１４よりも低い位置となる量とする。

次に、図２Ｄに示すように、樹脂２１を平坦化する。これにより、発光素子１０の半導体構造体１１の側面のうち、電極形成面（下面１３）に近い領域が樹脂２１によって覆われ、上面１４に近い領域は外部に露出する。発光素子１０の上面１４は、外部に露出する。次に、例えば熱処理等を行い、樹脂２１を硬化させる。これにより、第１波長変換層２０ａが形成される。第１波長変換層２０ａにおいては、樹脂２１中に波長変換材料２２が含有されている。発光素子１０の半導体構造体１１の側面のうち、電極形成面に近い部分は、第１波長変換層２０ａによって囲まれる。樹脂２１の平坦化は、樹脂２１が自然にぬれ広がるようにしてもよいし、プレート５０２を振動させて樹脂２１をぬれ広げてもよいし、治具等を用いて樹脂２１の表面を平坦にしてもよい。

次に、図２Ｅに示すように、波長変換材料３２を含有した樹脂３１を、第１波長変換層２０ａ上に配置する。この段階では、樹脂３１は未硬化である。樹脂３１は発光素子１０を埋め込むように配置する。次に、例えば熱処理等を行い、樹脂３１を硬化させる。これにより、第１波長変換層２０ａ上に、第２波長変換層３０ａが形成される。第２波長変換層３０ａにおいては、樹脂３１中に波長変換材料３２が含有されている。発光素子１０の半導体構造体１１の側面のうち第１波長変換層２０ａによって覆われていない領域、及び、発光素子１０の上面１４は、第２波長変換層３０ａによって覆われる。

次に、図２Ｆに示すように、第２波長変換層３０ａ上に光拡散材を含む樹脂を配置する。次に、例えば熱処理等を行い、この樹脂を硬化させる。これにより、第１光反射層４０ａが形成される。このようにして、反射樹脂層５０ａ、第１波長変換層２０ａ、第２波長変換層３０ａ、及び、第１光反射層４０ａが積層され、内部に複数の発光素子１０を含む構造体１００が作製される。

次に、図２Ｇに示すように、リング５０３にシート５０４が張られた支持体を準備する。そして、第１光反射層４０ａをシート５０４に接着することにより、構造体１００をシート５０１からシート５０４に転写する。このとき、構造体１００の上下が逆になり、反射樹脂層５０ａが上方に露出する。次に、反射樹脂層５０ａを研削することにより、反射樹脂層５０ａの表面に発光素子１０の電極１２を露出させる。

次に、図２Ｈに示すように、構造体１００における隣接する発光素子１０間を切断する。構造体１００が二次元に配列する発光素子１０を含む場合は、格子状に切断することができる。これにより、構造体１００を発光素子１０毎に個片化することができ、複数の発光装置１が製造される。このとき、反射樹脂層５０ａは分割されて被覆部材５０となり、第１波長変換層２０ａは分割されて第１波長変換部材２０となり、第２波長変換層３０ａは分割されて第２波長変換部材３０となり、第１光反射層４０ａは分割されて第１光反射性部材４０となる。なお、本実施形態に係る発光装置１においては、それぞれ１つの発光素子１０が設けられているが、これには限定されず、１つの発光装置に複数の発光素子が設けられていてもよい。

次に、本実施形態に係る発光装置１の動作について説明する。
配線基板１１０を介して発光装置１の発光素子１０に電力が供給されると、発光素子１０が第１光Ｌ１を放射する。第１光Ｌ１の一部は第１波長変換部材２０内に入射し、波長変換材料２２によって第２光Ｌ２に変換される。第１光Ｌ１の他の一部は第２波長変換部材３０内に入射し、波長変換材料３２によって第３光Ｌ３に変換される。第１光Ｌ１の更に他の一部は第１波長変換部材２０又は第２波長変換部材３０を透過し、発光装置１の外部に放射される。第２光Ｌ２の大部分は、第１波長変換部材２０の側面２５から発光装置１の外部に放射される。第３光Ｌ３の大部分は、第２波長変換部材３０の側面３５から発光装置１の外部に放射される。このとき、第２波長変換部材３０を透過して第１光反射性部材４０に到達した光が第１光反射性部材４０によって反射されることにより、発光装置１の上面１Ｕからの光の放射は抑制され、側面１Ｓからの光の放射が増加する。

これにより、発光装置１からは、第１光Ｌ１、第２光Ｌ２、第３光Ｌ３の混合光が放射される。例えば、第１光Ｌ１は青色の光であり、第２光Ｌ２は緑色の光であり、第３光Ｌ３は赤色の光であり、これらの混合光は白色の光である。また、発光装置１の上面１Ｕからの光が抑制され、側面１Ｓからの光が増加することで、バットウィング型の配光特性を得やすくなる。ここで、バットウィング型の配光特性とは、広義には、発光素子の上面に垂直な光軸を０°として、０°よりも配光角の絶対値が大きい角度において発光強度が高い発光強度分布で定義されるような配光特性を指す。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る発光装置１においては、第１波長変換部材２０が発光素子１０の側面１５に接している。これにより、発光素子１０から放射された光Ｌ１の一部は、直接、第１波長変換部材２０に入射し、その一部が波長変換材料２２によって光Ｌ２に変換される。このため、光Ｌ１から光Ｌ２への変換効率が高い。

同様に、第２波長変換部材３０が発光素子１０の半導体構造体１１の側面のうち第１波長変換層２０ａによって覆われていない領域、及び、発光素子１０の上面１４に接している。これにより、発光素子１０から放射された光Ｌ１の一部は、直接、第２波長変換部材３０に入射し、その一部が波長変換材料３２によって光Ｌ３に変換される。このため、光Ｌ１から光Ｌ３への変換効率も高い。

発光装置１においては、側面１Ｓに第１波長変換部材２０及び第２波長変換部材３０が露出している。これにより、第１波長変換部材２０において発生した第２光Ｌ２の大部分は、第２波長変換部材３０内を通過することなく、発光装置１の側面１Ｓから発光装置１の側方に放射される。このため、第２光Ｌ２は第２波長変換部材３０によって散乱されることが少ない。また、第２波長変換部材３０において発生した第３光Ｌ３の大部分も、第１波長変換部材２０内を通過することなく、発光装置１の側面１Ｓから発光装置１の側方に放射される。このため、第３光Ｌ３は第１波長変換部材２０によって散乱されることが少ない。

このように、発光装置１においては、発光素子１０から見て水平方向には波長変換部材が１層しか配置されないため、発光素子１０から見て水平方向に２層以上の波長変換部材が重なる場合と比較して、発光素子１０から発光装置１の側面１Ｓまでの経路が短い。このため、光が散乱されにくい。また、発光素子１０から第１光反射性部材４０に到達した光の一部は、第１光反射性部材４０によって散乱される。散乱された光の一部は、発光装置１の側面１Ｓから放射する。この結果、発光装置１においては、第２光Ｌ２及び第３光Ｌ３の取出効率が高い。このため、発光装置１は発光効率が高い。

また、発光装置１においては、第２波長変換部材３０の波長変換材料３２として、ＫＳＦ蛍光体（例えば、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）が用いられる場合がある。
本実施形態においては、第２波長変換部材３０が第１波長変換部材２０及び被覆部材５０を介して電極１２から離れている。このため、高温高湿環境下で発光装置１を駆動させた際に、ＫＦＳ蛍光体に含まれるカリウムイオン及びフッ素イオンの遊離が生じても、これらのイオンが電極１２に到達するのを低減することができる。これにより、電極１２に含まれる金属イオンのマイグレーションを抑制でき、電極１２の腐食が抑制される。また、第２波長変換部材３０は、半導体構造体１１と被覆部材５０との界面からも離れている。このため、カリウムイオン及びフッ素イオンが、半導体構造体１１と被覆部材５０との界面を拡散して電極１２に到達することも抑制でき、電極１２の腐食が抑制される。また、第２波長変換部材３０は、発光素子１０に接するため、第２波長変換部材３０の蛍光体が波長変換される際に生じる熱は発光素子を通じて実装基板側に放熱できる。これらの結果、発光装置１は信頼性が高い。

なお、第１波長変換部材２０の波長変換材料２２として、βサイアロン蛍光体ではなく、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet：イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体を用いてもよい。この場合は、第２光Ｌ２の第２ピーク波長は黄色領域にある。

＜第２の実施形態＞
図３は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
以下の説明においては、第１の実施形態と異なる部分を主に説明する。以下に説明する内容以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。他の実施形態についても、同様である。

図３に示すように、本実施形態に係る発光装置２においては、第１波長変換部材２０が発光素子１０の側面１５の略全体に接している。また、第２波長変換部材３０は発光素子１０の上面１４に接している。

次に、本実施形態に係る発光装置２の製造方法について説明する。
図４Ａ～図４Ｃは、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。

先ず、第１の実施形態において図２Ａ及び図２Ｂに示した工程を実施する。
次に、図４Ａに示すように、波長変換材料２２を含有した樹脂２１を、反射樹脂層５０ａ上であって発光素子１０間の領域に配置する。樹脂２１は、平面視において、発光素子１０を囲んでいる。この段階では、樹脂２１は未硬化である。このとき、樹脂２１の供給量は、供給された樹脂２１が平坦化された際の樹脂２１の上面が発光素子１０の上面１４と同じ高さとなる量とする。

次に、図４Ｂに示すように、樹脂２１を平坦化する。このとき、樹脂２１の上面が、発光素子１０の上面と略同一平面を構成するようにする。これにより、発光素子１０の側面１５の略全体が樹脂２１によって覆われる。次に、樹脂２１を硬化させる。これにより、第１波長変換層２０ａが形成される。第１波長変換層２０ａは、発光素子１０の側面１５の略全体を覆うが、発光素子１０の上面１４は覆わない。

次に、図４Ｃに示すように、発光素子１０上及び第１波長変換層２０ａ上に、第２波長変換層３０ａを形成する。発光素子１０の上面１４は、第２波長変換層３０ａと接触し、第２波長変換層３０ａによって覆われる。

次に、第１の実施形態において図２Ｆ～図２Ｈに示した工程と同様な工程を実施する。これにより、複数の発光装置２が製造される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る発光装置２においては、第１の実施形態に係る発光装置１と比較して、第２波長変換部材３０は、電極１２からより遠くに離れている。これにより、波長変換材料３２としてＫＳＦ蛍光体を用いた場合に、電極１２の腐食をより抑制することができる。

なお、本実施形態においても、第１波長変換部材２０の波長変換材料２２として、βサイアロン蛍光体ではなく、ＹＡＧ蛍光体を用いてもよい。

＜第３の実施形態＞
図５は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
図５に示すように、本実施形態に係る発光装置３においては、第１波長変換部材２０が発光素子１０の側面１５及び上面１４に接している。第２波長変換部材３０は第１波長変換部材２０上に配置されている。このため、第２波長変換部材３０は、発光素子１０から離れており、発光素子１０に接していない。

次に、本実施形態に係る発光装置３の製造方法について説明する。
図６Ａ～図６Ｃは、本実施形態に係る発光装置の製造方法を示す断面図である。

先ず、第１の実施形態において図２Ａ及び図２Ｂに示した工程を実施する。
次に、図６Ａに示すように、波長変換材料２２を含有した樹脂２１を、発光素子１０上、及び、反射樹脂層５０ａ上であって発光素子１０間の領域に配置する。樹脂２１は、平面視において、発光素子１０を囲んでいる。この段階では、樹脂２１は未硬化である。このとき、樹脂２１の供給量は、供給された樹脂２１が平坦化された際の樹脂２１の上面が発光素子１０の上面１４より高い位置となる量とする。

次に、図６Ｂに示すように、樹脂２１を平坦化する。このとき、樹脂２１が発光素子１０の上面１４を覆い、且つ、発光素子１０間の空間を埋め込むようにする。これにより、発光素子１０の側面１５及び上面１４が樹脂２１によって覆われる。次に、樹脂２１を硬化させる。これにより、第１波長変換層２０ａが形成される。発光素子１０の側面１５及び上面１４は、第１波長変換層２０ａによって覆われる。

次に、図６Ｃに示すように、第１波長変換層２０ａ上に第２波長変換層３０ａを形成する。このとき、第２波長変換層３０ａは第１波長変換層２０ａによって発光素子１０から隔てられ、発光素子１０とは接触しない。

なお、第１波長変換部材２０及び第２波長変換部材３０のいずれか一方は、波長変換材料を含まない透光性部材であってもよい。

次に、第１の実施形態において図２Ｆ～図２Ｈに示した工程と同様な工程を実施する。これにより、複数の発光装置３が製造される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る発光装置３においては、第１波長変換部材２０と第２波長変換部材３０との界面２９が発光素子１０よりも上方にある。このため、発光素子１０から放射された第１光Ｌ１が、第１波長変換部材２０に散乱されて、第１波長変換部材２０及び第２波長変換部材３０の全体に行き渡る。これにより、第２波長変換部材３０に進行する光量が過剰になることを抑制できるため、第２波長変換部材３０内において光の変換効率が向上する。さらに、第２波長変換部材３０に進行する光量が抑制されているため、第２波長変換部材３０の蛍光体が波長変換された際に生じる熱が少なくなり、信頼性を高めることができる。

また、発光装置３においては、第２波長変換部材３０が発光素子１０から離れているため、第２波長変換部材３０の波長変換材料３２としてＫＳＦ蛍光体を用いた場合に、カリウムイオン及びフッ素イオンが発光素子１０の表面を拡散して電極１２に到達することを抑制できる。これにより、電極１２の腐食をより確実に抑制できる。

＜第４の実施形態＞
図７は、本実施形態に係る発光装置を示す断面図である。
図７に示すように、本実施形態に係る発光装置４においては、第３の実施形態に係る発光装置３の構成に加えて、第２波長変換部材３０と第１光反射性部材４０との間に、第３波長変換部材６０が設けられている。第３波長変換部材６０は、発光素子１０から放射された第１光Ｌ１を吸収し、第４ピーク波長を持つ第４光Ｌ４を放射する。第４ピーク波長は、第１光Ｌ１の第１ピーク波長、第２光Ｌ２の第２ピーク波長、第３光Ｌ３の第３ピーク波長とは異なる波長である。

発光装置４においては、第１波長変換部材２０が、発光素子１０の側面１５及び上面１４を覆っている。第２波長変換部材３０は第１波長変換部材２０上に配置されており、発光素子１０から離れている。第３波長変換部材６０は第２波長変換部材３０上に配置されており、発光素子１０及び第１波長変換部材２０から離れている。第１光反射性部材４０は、第３波長変換部材６０上に配置されており、発光素子１０、第１波長変換部材２０、第２波長変換部材３０から離れている。

本実施形態においては、例えば、発光素子１０が放射する第１光Ｌ１の第１ピーク波長は、紫外線領域にある。第１波長変換部材２０が放射する第２光Ｌ２の第２ピーク波長は、青色領域にある。第２波長変換部材３０が放射する第３光Ｌ３の第３ピーク波長は、赤色領域にある。第３波長変換部材６０が放射する第４光Ｌ４の第４ピーク波長は、緑色領域にある。発光装置４からは、第２光Ｌ２、第３光Ｌ３、第４光Ｌ４の混合光が放射される。

本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、３色の光をそれぞれ波長変換部材によって発生させているため、波長変換材料を調整することにより、全ての光の色調整が容易である。このため、本実施形態に係る面状光源を表示装置（例えば、液晶ディスプレイ）のバックライトとして使用すれば、画像の色彩をより好適に調整することができる。

なお、第１波長変換部材２０の波長変換材料２２として、ＣＡＳＮ蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）を用いてもよい。これにより、第１波長変換部材２０が放射する第２光Ｌ２は、赤色の光となる。この場合は、第２波長変換部材３０が放射する第３光Ｌ３は、青色の光とすることが好ましい。

＜第５の実施形態＞
本実施形態は、複数の発光装置を含む面状光源の実施形態である。
図８は、本実施形態に係る面状光源を示す斜視図である。
図９は、図８に示すIX－IX線による断面図である。

図８及び図９に示すように、本実施形態に係る面状光源１０１は、配線基板１１０、導光板１２０、及び、複数の発光装置１を有する。

発光装置１の構成は、第１の実施形態において説明したとおりである。発光装置としては、第１の実施形態に係る発光装置１の替わりに、第２の実施形態に係る発光装置２、第３の実施形態に係る発光装置３、又は、第４の実施形態に係る発光装置４を用いてもよい。また、複数種類の発光装置を用いてもよい。

導光板１２０は配線基板１１０上に配置されている。導光板１２０は、配線基板１１０側の主面１２１（下面）と、配線基板１１０とは反対側の主面１２２（上面）と、を有する。導光板１２０は、複数の孔１２３を有する。本実施形態においては、孔１２３は、導光板１２０を厚さ方向に貫通している。孔１２３は、導光板１２０の主面１２２（上面）に開口１２４を有する。なお、後述するように、孔１２３は導光板１２０を貫通していなくてもよい。複数の発光装置１のそれぞれは、複数の孔１２３のそれぞれの内部に位置している。孔１２３の形状は、例えば、円柱状、四角柱状、又は、角が丸まった四角柱状である。但し、孔１２３の側面は垂直面には限定されず、傾斜面でもよい。

孔１２３の内部には、発光装置１を覆う透光性部材１３０が設けられている。透光性部材１３０の材料は、例えば、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等である。透光性部材１３０は、波長変換材料を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。

面状光源１０１は、開口１２４を覆う第２光反射性部材１４０を有する。第２光反射性部材１４０は、発光装置１から放射された光の一部を反射し、他の一部を透過する。第２光反射性部材１４０の形状は、例えば、円板状である。第２光反射性部材１４０の端部は、導光板１２０上に配置されている。第２光反射性部材１４０の中央部は、透光性部材１３０上に配置されている。なお、第２光反射性部材１４０は、透光性部材１３０上のみに配置されていてもよい。

導光板１２０は、平面視において発光装置１のそれぞれを囲む区画溝１２５を有する。平面視において、区画溝１２５の形状は例えば格子状である。区画溝１２５は、導光板１２０を厚さ方向に貫通していてもよく、主面１２２側のみに設けられていてもよく、主面１２１側のみに設けられていてもよい。図８及び図９においては、区画溝１２５が導光板１２０を貫通している例を示している。区画溝１２５の側面は、垂直面であってもよく、段差が設けられていてもよい。段差が設けられている場合は、主面１２２側が主面１２１側よりも広くてもよく、主面１２１側が主面１２２側よりも広くてもよい。図８及び図９においては、区画溝１２５の側面が垂直面である場合を示している。区画溝１２５の内面には、光反射性の区画部材１５０が配置されている。区画部材１５０の材料は、例えば、光拡散材を含有する樹脂、又は金属である。

各発光装置１は、配線基板１１０に電気的に接続されている。配線基板１１０においては、下から上に向かって、第１被覆層１１１、支持層１１２、第２被覆層１１３、第１接着シート１１４、光反射性シート１１５、及び、第２接着シート１１６がこの順に積層されている。第２接着シート１１６は導光板１２０の主面１２１（下面）に接している。発光装置１の直下域及びその周辺においては、第１被覆層１１１が設けられておらず、支持層１１２が露出している。

支持層１１２が露出した領域においては、支持層１１２の下面に、第１配線層１８１及び第２配線層１８２が設けられている。また、第１配線層１８１を発光装置１の一方の電極１２に接続する第１配線部材１８３が設けられており、第２配線層１８２を発光装置１の他方の電極１２に接続する第２配線部材１８４が設けられている。

第１配線部材１８３には、第１部分１８３ａ及び第２部分１８３ｂが設けられている。第１部分１８３ａは、支持層１１２、第２被覆層１１３、第１接着シート１１４、光反射性シート１１５、及び、第２接着シート１１６を貫通して一方の電極１２に接している。第２部分１８３ｂは、第１部分１８３ａの下面及び第１配線層１８１の下面を覆い、第１部分１８３ａを第１配線層１８１に接続している。同様に、第２配線部材１８４には、第３部分１８４ａ及び第４部分１８４ｂが設けられている。第３部分１８４ａは、支持層１１２、第２被覆層１１３、第１接着シート１１４、光反射性シート１１５、及び、第２接着シート１１６を貫通して他方の電極１２に接している。第４部分１８４ｂは、第３部分１８４ａの下面及び第２配線層１８２の下面を覆い、第３部分１８４ａを第２配線層１８２に接続している。第１配線部材１８３及び第２配線部材１８４は、導電性ペーストを硬化させることにより、形成されたものである。

配線基板１１０においては、被覆層１８５が設けられている。被覆層１８５は、支持層１１２の露出領域の下面、第１配線層１８１の下面、第２配線層１８２の下面、第２部分１８３ｂの下面、第４部分１８４ｂの下面、及び、第１被覆層１１１における支持層１１２の露出領域の近傍の下面を覆っている。

次に、本実施形態に係る面状光源の動作について説明する。
図９に示すように、発光装置１から放射された光は、透光性部材１３０を介して導光板１２０に入射し、導光板１２０内を略水平方向に伝搬して、導光板１２０の主面１２２（上面）から放射される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
面状光源１０１は、例えば、表示装置のバックライトとして用いることができる。この場合、面状光源１０１から放射される光には、表示装置の各カラーフィルターを効率よく透過できる光が含まれることが好ましい。第１光Ｌ１の第１ピーク波長、第２光Ｌ２の第２ピーク波長、第３光Ｌ３の第３ピーク波長を、それぞれ、表示装置のカラーフィルターを効率よく透過できるような波長とすることにより、表示装置における光の利用効率が向上する。

また、第１の実施形態において説明したように、発光装置１においては、側面１Ｓからの第２光Ｌ２及び第３光Ｌ３の取出効率が高い。このため、第２光Ｌ２及び第３光Ｌ３のうち略水平方向に放射される光は、導光板１２０内を遠くまで伝搬されやすい。これにより、面状光源１０１においては、発光効率が高い。また、導光板１２０の主面１２２（上面）から放射される光の均一性が高い。

＜第６の実施形態＞
本実施形態も面状光源の実施形態である。
図１０は、本実施形態に係る面状光源を示す斜視図である。
図１１は、図１０に示すXI－XI線による断面図である。

図１０及び図１１に示すように、本実施形態に係る面状光源１０２においては、配線基板１１０と導光板１２０との間に、第３光反射性部材１７０が設けられている。また、導光板１２０の孔１２３は、導光板１２０の主面１２１（下面）側のみに設けられており、導光板１２０を貫通していない。孔１２３内に、発光装置１が配置されている。発光装置１の構成は、第１の実施形態に係る発光装置１と同様である。

第３光反射性部材１７０は、発光装置１の下部の周囲に配置された第１部分１７１と、第１部分１７１上に配置された第２部分１７２と、を含む。例えば、第１部分１７１と第２部分１７２は同じ材料で構成されている。第１部分１７１は、発光装置１を除く面状光源１０２の全体にわたって配置されている。第２部分１７２は、平面視で発光装置１を囲み、且つ発光装置１から離れて位置している。第２部分１７２の上面は、断面視で、第１部分１７１からの高さが発光装置１から遠ざかるにつれて高くなっている。これにより、第３光反射性部材１７０の上面は、発光装置１を囲む凹面を構成している。第２部分１７２の稜線により、発光領域１０２Ｕが区画されている。

導光板１２０の主面１２１（下面）は、第３光反射性部材１７０の第２部分１７２の形状に対応して、湾曲している。また、導光板１２０の主面１２２（上面）における孔１２３の直上域を含む領域には、凹部１２６が設けられている。凹部１２６内には、第２光反射性部材１４０が配置されている。第２光反射性部材１４０の形状は、例えば、逆円錐状である。なお、第２光反射性部材１４０の形状は逆円錐状には限定されない。第２光反射性部材１４０の発光装置１側の先端は尖がっていなくてもよい。第２光反射性部材１４０の発光装置１側の面は平坦面でもよいし、曲面でもよい。

なお、本実施形態においては、発光装置として、第１の実施形態に係る発光装置１を設ける例を示したが、これには限定されず、第２の実施形態に係る発光装置２、第３の実施形態に係る発光装置３、又は、第４の実施形態に係る発光装置４を設けてもよい。また、複数種類の発光装置を混合して用いてもよい。

＜各部材の材料＞
以下、上述の各実施形態に係る面状光源について、各部材の材料の例を示す。

半導体構造体１１は、上述のような発光色を発光可能な発光層を、少なくとも１つ備えることができる。例えば、半導体構造体１１は、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層との間に１つの発光色を発光可能な発光層を含むことができる。

発光層は、可視光又は紫外光を放射可能である。例えば、可視光としては、少なくとも青色から赤色までの光を挙げることができる。このような発光層を含む半導体構造体は、例えば、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）を含むことができる。

発光層の構造としては、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）のように単一の活性層を持つ構造でもよいし、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）のようにひとまとまりの活性層群を持つ構造でもよい。

また、半導体構造体１１は、複数の発光層を含むこともできる。例えば、半導体構造体は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に複数の発光層を含む構造であってもよいし、ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とを順に含む構造が複数回繰り返された構造であってもよい。複数の発光層には、発光色が異なる活性層を含んでいてもよいし、発光色が同じ活性層を含んでいてもよい。なお、同じ発光色とは、使用上同じ発光色とみなせる範囲、例えば、ピーク波長で数ｎｍ程度のばらつきがあってもよい。発光色の組み合わせは適宜選択することができる。例えば、半導体構造体に２つの活性層を含む場合、発光色の組み合わせとしては、青色光と青色光、緑色光と緑色光、赤色光と赤色光、紫外光と紫外光、青色光と緑色光、青色光と赤色光、又は緑色光と赤色光などが挙げられる。

第１波長変換部材２０の波長変換材料２２、第２波長変換部材３０の波長変換材料３２、第３波長変換部材６０の波長変換材料として、蛍光体を用いることができる。このような蛍光体としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｌｕ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｔｂ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ）、βサイアロン蛍光体（例えば、（Ｓｉ，Ａｌ）_３（Ｏ，Ｎ）_４：Ｅｕ）、αサイアロン蛍光体（例えば、Ｍｚ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６（但し、０＜ｚ≦２であり、ＭはＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、およびＬａとＣｅを除くランタニド元素））、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）若しくはＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（例えば、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）、ＫＳＡＦ系蛍光体（例えば、Ｋ_２（Ｓｉ，Ａｌ）Ｆ_６：Ｍｎ）若しくはＭＧＦ系蛍光体（例えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ_２・ＧｅＯ_２：Ｍｎ）等のフッ化物系蛍光体、または、量子ドット蛍光体等を用いることができる。波長変換材料としては、１種類の蛍光体を用いてもよく、複数種類の蛍光体を用いてもよい。

第１光反射性部材４０、第２光反射性部材１４０、第３光反射性部材１７０は、例えば、光拡散材を含有した樹脂により構成される。光拡散材を含有した樹脂は、全体として白色とすることができる。樹脂には、例えば、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂を用いることができる。光拡散材には、例えば、酸化チタン、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、またはガラス等を用いることができる。このような光反射性部材は、発光装置から放射された光に対して６０％以上の反射率を有する。第１光反射性部材４０、第２光反射性部材１４０及び第３光反射性部材１７０における光拡散材の含有量は、同じでもよいし、異なっていてもよい。

導光板１２０は、透光性の材料により構成される。例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂若しくはポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂若しくはシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、又は、ガラス等を用いることができる。

本発明は、例えば、照明装置及び表示装置の光源等に利用することができる。

１、２、３、４：発光装置
１Ｌ：発光装置１の下面
１Ｓ：発光装置１の側面
１Ｕ：発光装置１の上面
１０：発光素子
１１：半導体構造体
１２：電極
１３：発光素子１０の下面
１４：発光素子１０の上面
１５：発光素子１０の側面
２０：第１波長変換部材
２０ａ：第１波長変換層
２１：樹脂
２２：波長変換材料
２５：第１波長変換部材２０の側面
２９：界面
３０：第２波長変換部材
３０ａ：第２波長変換層
３１：樹脂
３２：波長変換材料
３５：第２波長変換部材３０の側面
４０：第１光反射性部材
４０ａ：第１光反射層
４５：第１光反射性部材４０の側面
５０：被覆部材
５０ａ：反射樹脂層
５５：被覆部材５０の側面
６０：第３波長変換部材
１００：構造体
１０１、１０２：面状光源
１０２Ｕ：発光領域
１１０：配線基板
１１１：第１被覆層
１１２：支持層
１１３：第２被覆層
１１４：第１接着シート
１１５：光反射性シート
１１６：第２接着シート
１２０：導光板
１２１：主面（下面）
１２２：主面（上面）
１２３：孔
１２４：開口
１２５：区画溝
１２６：凹部
１３０：透光性部材
１４０：第２光反射性部材
１５０：区画部材
１７０：第３光反射性部材
１７１：第１部分
１７２：第２部分
１８１：第１配線層
１８２：第２配線層
１８３：第１配線部材
１８３ａ：第１部分
１８３ｂ：第２部分
１８４：第２配線部材
１８４ａ：第３部分
１８４ｂ：第４部分
１８５：被覆層
５０１：シート
５０２：プレート
５０３：リング
５０４：シート
Ｌ１：第１光
Ｌ２：第２光
Ｌ３：第３光
Ｌ４：第４光

Claims

上面及び下面を有し、前記上面及び前記下面に達した貫通孔を有する導光板と、
前記貫通孔内の下部に配置された発光装置と、
前記貫通孔内に配置され、前記発光装置を覆う透光性部材と、
前記導光板の上面における前記貫通孔の開口を覆う第２光反射性部材と、
を備え、
前記発光装置は、
第１ピーク波長を持つ第１光を放射する発光素子と、
前記発光素子の側面に接し、前記第１光の少なくとも一部を吸収して、前記第１ピーク波長とは異なる第２ピーク波長を持つ第２光を放射する波長変換材料を含む第１波長変換部材と、
前記発光素子上、且つ、前記第１波長変換部材上に設けられ、前記第１光の少なくとも一部を吸収して、前記第１ピーク波長及び前記第２ピーク波長とは異なる第３ピーク波長を持つ第３光を放射する波長変換材料を含む第２波長変換部材と、
少なくとも前記発光素子上に設けられる第１光反射性部材であって、前記第２波長変換部材上に設けられた第１光反射性部材と、
を有し、
前記発光装置のうち、前記発光素子は前記導光板の下面側に位置し、前記第１光反射性部材は前記導光板の上面側に位置し、
前記第１波長変換部材の側面及び前記第２波長変換部材の側面は、連続した光放射面を構成し、
前記透光性部材は、前記第１波長変換部材、前記第２波長変換部材、前記第１光反射性部材、前記第２光反射性部材及び前記導光板と接する面状光源。
前記導光板は複数の前記貫通孔を有し、
前記発光装置は複数設けられており、
前記複数の発光装置のそれぞれは、前記複数の貫通孔のそれぞれの内部に位置する請求項１に記載の面状光源。
前記第２波長変換部材は、前記発光素子の側面及び上面に接している請求項１または２に記載の面状光源。
前記第２波長変換部材は、前記発光素子の上面に接している請求項１または２に記載の面状光源。
前記第２波長変換部材は、前記発光素子から離れている請求項１または２に記載の面状光源。
前記第２波長変換部材は、フッ化物蛍光体である請求項１～５のいずれか１つに記載の面状光源。
前記第２波長変換部材は、ＫＳＦ蛍光体を含む請求項６に記載の面状光源。
前記第１ピーク波長は可視光領域にある請求項１～７のいずれか１つに記載の面状光源。
前記第２波長変換部材と前記第１光反射性部材との間に設けられ、前記第１光を吸収し、前記第１ピーク波長、前記第２ピーク波長及び前記第３ピーク波長とは異なる第４ピーク波長を持つ第４光を放射する第３波長変換部材をさらに備え、
前記第１ピーク波長は紫外線領域にある請求項１～７のいずれか１つに記載の面状光源。
前記発光素子は、下面に一対の電極を有する請求項１～９のいずれか１つに記載の面状光源。
前記第１波長変換部材の下面、及び、前記発光素子の下面における前記電極を除く領域を覆う被覆部材をさらに備える請求項１０に記載の面状光源。
前記被覆部材は、光反射層である、請求項１１に記載の面状光源。
平面視において、前記導光板は、前記発光装置のそれぞれを囲う区画溝を備える、請求項１～１２のいずれか１つに記載の面状光源。
前記第２光反射性部材の端部は前記導光板上に位置する請求項１～１３のいずれか１つに記載の面状光源。
前記導光板の下面側に配置され、前記発光装置に電気的に接続されている配線基板をさらに備えた請求項１～１４のいずれか１つに記載の面状光源。
前記配線基板は、
第１被覆層と、
前記第１被覆層上に積層された支持層と、
前記支持層上に積層された第２被覆層と、
前記第２被覆層上に積層された第１接着シートと、
前記第１接着シート上に積層された光反射性シートと、
前記光反射性シート上に積層された第２接着シートと、
を有する請求項１５に記載の面状光源。
前記第２接着シートは前記導光板の下面に接している請求項１６に記載の面状光源。
前記発光素子は、下面に一対の電極を有し、
前記配線基板は、前記支持層、前記第２被覆層、前記第１接着シート、前記光反射性シート及び前記第２接着シートを貫通して前記一対の電極に接する一対の配線部材をさらに有する請求項１６または１７に記載の面状光源。