JP7492119B2

JP7492119B2 - 発光装置

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Publication number: JP7492119B2
Application number: JP2020062013A
Authority: JP
Inventors: 雄祐川野
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP2021163807A

Description

本実施形態は、複数の発光素子を備える発光装置に関する。

発光装置は、複数の発光素子が、中央封止枠の内側の領域と、中央封止枠と外周封止枠の間の領域とに配置され、封止樹脂が封止枠内に配置されている。（特許文献１参照）

特開２０１７－１４３１０９号公報

本実施形態の目的の一は、複数の発光素子の発光ムラを抑制して出力光の品質を高めた発光装置を提供することにある。

以上の目的を達成するために、本実施形態の一の側面に係る発光装置は、中央領域と前記中央領域の外側に位置する外周領域とを上面に有する基体と、前記中央領域に配置される第１の発光素子と、前記外周領域に配置される第２の発光素子と、前記第１の発光素子を封止する透光性の封止部材と、前記透光性の封止部材を囲うとともに、前記第２の発光素子を封止する透光性の枠体と、前記透光性の枠体の外側を被覆して前記第２の発光素子からの発光を反射して前記透光性の封止部材に案内する光反射性部材とを備える。

以上の発光装置は、複数の発光素子の発光ムラを抑制して出力光の品質を高めることができる。

本発明の実施形態１に係る発光装置を示す平面図である。図１の発光装置のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図２の発光装置の要部拡大断面図である。実施形態１の変形例に係る発光装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。本発明の実施形態２に係る発光装置を示す平面図である。図５の発光装置のＶＩ－ＶＩ線における断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置及びその製造方法を例示するものであって、本発明は発光装置及びその製造方法を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、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や位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに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。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一つの部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一つの部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の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なものもある。

本発明のある態様に係る発光装置は、中央領域と中央領域の外側に位置する外周領域とを上面に有する基体と、中央領域に配置される第１の発光素子と、外周領域に配置される第２の発光素子と、第１の発光素子を封止する透光性の封止部材と、透光性の封止部材を囲うとともに、第２の発光素子を封止する透光性の枠体と、透光性の枠体の外側を被覆して第２の発光素子からの発光を反射して透光性の封止部材に案内する光反射性部材とを備えている。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第１の発光素子と第２の発光素子との発光色が異なる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、透光性の枠体が、波長変換部材を含んでいる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、光反射性部材が、第２の発光素子の直上における透光性の枠体を被覆している。

本発明の他の態様に係る発光装置は、基体上において、第２の発光素子と中央領域との間に樹脂部材を配置している。

本発明の他の態様に係る発光装置は、樹脂部材が、光散乱材を含んでいる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、光反射性部材の一部が、透光性の封止部材の一部を覆っている。

本発明の他の態様に係る発光装置は、透光性の枠体を、第２の発光素子を封止する下側枠体と、下側枠体に重なって配置される上側枠体とで構成し、上側枠体が、下側枠体より中央領域側に位置している。

本発明の他の態様に係る発光装置は、透光性の封止部材を第１の封止部材とし、第１の封止部材の上に、光拡散材を含む透光性の第２の封止部材を配置している

本発明の他の態様に係る発光装置は、第２の発光素子を複数有しており、複数の第２の発光素子を、外周領域の外周縁に沿って等間隔で配置している。

本発明の他の態様に係る発光装置は、透光性の枠体が、断面視において、外形を弧状としている。

本発明の他の態様に係る発光装置は、中央領域に、第３の発光素子を配置しており、第３の発光素子の発光色が、第１の発光素子の発光色とは異なる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第３の発光素子の発光色が、第２の発光素子の発光色とは異なる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第２の発光素子の色度点が、色度図において、第１の発光素子の色度点と第３の発光素子の色度点とを結ぶ直線から逸れている。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第１の発光素子と第３の発光素子を複数有しており、中央領域に配置される発光素子のうち最も外周領域側に位置する発光素子と、外周領域に配置される第２の発光素子との最短の間隔が、中央領域に配置される発光素子同士の最短の間隔よりも大きい。

本発明の他の態様に係る発光装置は、基体上に、第１の発光素子と電気的に接続する配線層を設けており、中央領域において、基体上に、第１の発光素子における配線層と電気的に接続する領域以外の少なくとも一部に、光反射膜を設けている。

（実施形態１）
実施形態１に係る発光装置１００の平面図を図１に、図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図を図２に、図２の拡大断面図を図３に、また実施形態１の変形例に係る発光装置の製造工程を示す要部拡大断面図を図４にそれぞれ示す。なお、図１は、封止部材と枠体とを透視して、基体と発光素子のみ図示している。

実施形態１に係る発光装置１００は、中央領域５１とこの中央領域５１の外側に位置する外周領域５２とを上面に有する基体５０と、中央領域５１に配置される一以上の第１の発光素子１１及び一以上の第３の発光素子１３と、外周領域５２に配置される一以上の第２の発光素子１２と、第１の発光素子１１及び第３の発光素子１３を封止する透光性の封止部材３１と、透光性の封止部材３１を囲うとともに、第２の発光素子１２を封止する透光性の枠体２１と、枠体２１の外側を被覆して第２の発光素子１２の発光を透光性の封止部材３１に案内する光反射性部材２２とを備えている。さらに、透光性の封止部材３１の上面に第２の封止部材３２が配置されている。
なお、本明細書では、中央領域５１に配置される発光素子（実施形態１では、第１の発光素子１１と第３の発光素子１３、実施形態２では、第１の発光素子１１）を総称して、「中央側の発光素子」と呼び、外周領域５２に配置される発光素子（第２の発光素子１２）を「外側の発光素子」と呼ぶ場合がある。
また、基体５０における中央領域５１と外周領域５２の境界は、第１の発光素子１１と第２の発光素子１２の間において任意の地点に設定することができる。実施形態１では、図２に示すように樹脂部材２３の内側端部を中央領域５１と外周領域５２の境界にしている。樹脂部材２３を設けない場合は、図２の鎖線で示すように、枠体２１の内側端部を中央領域と外周領域の境界にしてもよい。

発光装置１００は、第２の発光素子１２から出射する光が光反射性部材２２で反射されて封止部材３１内に進むことにより、第２の発光素子１２からの光は、第１の発光素子１１及び第３の発光素子１３から出射される光と同様に第２の封止部材３２から外部に放出されるため、発光装置１００から出射される光の発光ムラを抑制することができる。
比較として、中央領域と外周領域のそれぞれの領域に発光素子を配置し、発光素子を封止する構成（例えば、特開２０１７－１４３１０９の図１参照）の発光装置であると、中央領域５１に配置される発光素子から出射される光と、外周領域５２から出射される光とが個々の発光領域から出射されるため、発光ムラが生じてしまう。
実施形態１の発光装置１００であれば、発光装置１００内で第２の発光素子１２からの光が、第１の発光素子１１及び第３の発光素子１３からの光と混ざり、発光ムラが抑制されるため、発光装置１００とは別に拡散シート等を設ける必要がなくなり、発光効率の向上につながる。

さらに、発光装置１００において、第１の発光素子１１と第２の発光素子１２とは発光色が異なっても良い。また、第３の発光素子１３の発光色は、第１の発光素子１１の発光色とは異なってもよい。また、第３の発光素子１３の発光色は、第２の発光素子１３の発光色とは異なってもよい。第１の発光素子１１の発光色、第２の発光素子１２の発光色、及び第３の発光素子１３の発光色はそれぞれ異なるのが好ましい。本実施形態１の発光装置１００では、第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、及び第３の発光素子１３はそれぞれ異なる発光色を出射する。
調色可能な発光装置の場合、発光色が２色だと、得られる発光色は２色度点間の色となり、その色度点は色度図において２色度点を結んだ直線上を通るため、例えば、発光色を黒体放射上に調整できない場合があるが、発光色が３色になると、得られる発光色は色度図において３色度点間を結ぶ領域内の色度となり、得られる発光色の色域が広がる。これにより、発光色を黒体放射上に調節することも可能な発光装置が得られる。

発光装置１００は、中央側の発光素子（第１の発光素子１１と第３の発光素子１３）で主に調色制御を行い、外側の発光素子（第２の発光素子１２）は、色度図において、第１の発光素子１１の色度点と第３の発光素子１３の色度点とを結ぶ直線から逸れた色度点に設定し、得られる発光色の色域を広げる役目を果たしている。発光装置１００では、調色制御に寄与する第１の発光素子１１と第３の発光素子１３を中央領域に配置し、得られる発光色の色域を広げるために用いる第２の発光素子を中央領域とは異なる外周領域に配置することで、調色に寄与する第１の発光素子と第３の発光素子の間隔が広くなることを抑制することができるため、第１の発光素子１１の発光色と第３の発光素子１３の発光色の間の色ムラを抑制することができる。比較として、第２の発光素子１２が、中央領域において第１の発光素子１１と第３の発光素子１３との間に配置されると、第１の発光素子１１と第３の発光素子１３との間隔が広くなり、第１の発光素子１１及び第３の発光素子１３の色ムラが目立ってしまう。なお、第２の発光素子１２が、中央領域において第１の発光素子１１同士の間、又は、第３の発光素子１３同士の間に配置されても、第１の発光素子１１同士の間の間隔、又は、第３の発光素子１３同士の間の間隔が広くなり、第１の発光素子１１及び第３の発光素子１３の発光ムラが目立ってしまう。なお、外側の発光素子（第２の発光素子１２）は、色度図において、第１の発光素子１１の色度点と第３の発光素子１３の色度点の間の直線上の色度点に設定することもできる。

（基体５０）
基体５０は、絶縁性の平面を有しており、絶縁性の平面上に配線層５３を設けている。配線層５３は、各々の発光素子と電気的に接続する配線パターンを形成している。基体５０は、放熱性に優れた絶縁性の基板が好適に利用できる。例えばセラミック基板が利用でき、この例ではアルミナセラミック基板を利用している。また、ガラスエポキシ基板、窒化アルミ基板等も適宜利用できる。図１の平面図に示すように、基体５０のほぼ中央に、中央領域５１を設けて、この中央領域５１の外側に外周領域５２を設けて、外周領域５２の外側には、外部との電気接続用の外部接続端子１４を形成している。外部接続端子１４は、正極用、負極用の一対が形成され、それぞれの外部接続端子１４が配線パターンによって発光素子１１、１２、１３（及び保護素子１０）と電気的に接続される。図１の発光装置１００では、第１の発光素子１１用の正負の外部接続端子と、第３の発光素子１３用の正負の外部接続端子と、第２の発光素子１２用の正負の外部接続端子とからなる３対の外部接続端子１４を設けている。図１の発光装置１００は、第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、第３の発光素子１３の各々に一対の外部接続端子１４を設けているが、第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、第３の発光素子１３を並列に接続して一対の外部接続端子に接続することもできる。

基体５０は、その表面に、第１の発光素子１１と電気的に接続する配線層５３を設けている。さらに、基体５０は、中央領域５１において、第１の発光素子１１における配線層５３と電気的に接続する領域以外の少なくとも一部に、光反射膜を設けて、発光効率を向上することができる。光反射膜は、絶縁性の材料からなることが好ましい。基体５０の表面に第３の発光素子１３を設ける場合は、基体５０は、中央領域５１において、第１の発光素子１１における配線層５３と電気的に接続する領域及び第３の発光素子１３における配線層５３と電気的に接続する領域以外の少なくとも一部に、光反射膜を設けることができる。

図１の発光装置１００は、基体５０を矩形状として、基体５０の表面に中央領域５１と外周領域５２を設けている。中央領域５１は、発光色が異なる第１の発光素子１１と第３の発光素子１３とからなる中央側の発光素子を配置している。外周領域５２は、中央領域５１の外側にあって中央側の発光素子と異なる発光色である第２の発光素子１２を外側の発光素子として配置している。図１の発光装置１００は、第１の発光素子１１と第３の発光素子１３と第２の発光素子１２からなる３色の発光素子を配置して、３色度点間で調色可能な発光装置を実現する。ただし、発光装置１００は、中央領域５１に発光色が異なる３色以上の発光素子を配置することができ、また、外周領域５２にも発光色が異なる２色以上の発光素子を配置することができる。

図１の発光装置１００は、外周領域５２の内周と外周がともに八角形であり、中央領域５１は外周領域５２の内周に対応する八角形である。中央領域５１内には、複数の発光素子が二次元状に配置されている。中央側の発光素子は、発光色が異なる第１の発光素子１１と第３の発光素子１３とからなる。複数の第１の発光素子１１と、複数の第３の発光素子１３を、上下左右に交互に配置している。発光素子が複数配置されていることで、光束を高くすることができる。外周領域５２は、第２の発光素子１２を外側の発光素子として八角形の各々の辺に配置している。この例では、中央領域５１には、１２個の第１の発光素子１１と１２個の第３の発光素子１３を二次元状に配置して、外周領域５２には１２個の第２の発光素子１２を八角形の各辺に配置している。複数の第２の発光素子１２からなる外側の発光素子は、外周領域５２の外周縁に沿って等間隔で配置している。ここで、「等間隔」とは、第２の発光素子同士の間隔のすべてが同一であることに限定されず、図１に示すように、多少間隔が異なる場合も含む。図１に示す第２の発光素子１２は、八角形の外周領域５２において、矩形状の基体５０の外周の辺と並行となる４辺には、それぞれ１個の第２の発光素子１２を配置し、矩形状の基体５０の外周の辺に対して４５度傾いた４辺には、それぞれ２個の第２の発光素子１２を配置している。第２の発光素子１２は、全部で１２個配置されている。また、１個の第２の発光素子１２を配置する２辺には、発光素子と保護素子１０を配置している。この発光装置１００は、第２の発光素子１２を等間隔で配置することで、外周領域５２の発光を均等化でき、さらに保護素子１０を配置するスペースを設けることができる。ただし、発光装置１００は、中央領域５１と外周領域５２に配置する発光素子の数や配置パターンは、任意のものが利用できる。発光素子の数を増やすことによって、光束が高くなる。

図２に示す発光装置１００は、中央領域５１に配置される中央側の発光素子と、外周領域５２に配置される第２の発光素子１２との最短の間隔（ｄ１）を、中央領域５１に配置される発光素子同士の最短の間隔（ｄ２）よりも大きくしている。この図において、この発光装置１００は、第２の発光素子１２の発光を光反射性部材２２で、透光性の封止部材３１に導入することで、中央側の発光素子と外側の発光素子との最短の間隔（ｄ１）、すなわち中央領域５１に配置される発光素子（第１の発光素子１１又は第３の発光素子１３）のうち最も外周領域５２側に位置する発光素子と、第２の発光素子１２との最短の間隔（ｄ１）を、中央領域５１に配置される発光素子同士の最短の間隔（ｄ２）よりも大きくしながら発光ムラを抑制できる。発光ムラの抑制は、第２の発光素子１２の発光を光反射性部材２２で反射して、透光性の封止部材３１に入射することで、第２の発光素子１２の発光が、第１の発光素子１１及び第３の発光素子１３が出射する領域と同じ領域から外部に出射するからである。

（発光素子）
発光素子として、発光部を備える半導体積層体（以下、単に「半導体積層体」ともいう）、あるいは半導体積層体の表面に波長変換層を１層又は複数層配置しているものが使用できる。半導体積層体は、発光特性を有し、このような半導体積層体は、液相成長法、ＨＤＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法により基板上にＺｎＳ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体層を複数層積層し、いずれかの半導体層に発光層を形成させたものが用いられる。半導体層の材料やその混晶度の選択により、発光部の発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。特に、野外でも好適に利用することができる表示装置とするときには、高輝度発光可能な半導体積層体が求められる。そこで、緑色系及び青色系の高輝度な発光する発光部の材料として、窒化物半導体を選択することが好ましい。例えば、発光部の材料として、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）等が利用できる。また、このような半導体積層体と、その発光により励起されて、半導体積層体の発光波長と異なる波長を有する光を発する種々の蛍光体からなる波長変換層とを組み合わせた発光素子とすることもできる。複数の蛍光体を用いる場合、複数の蛍光体を１層内に配置してもよいし、複数層の各層に振り分けてもよい。赤色系の発光する半導体積層体の材料として、ＧａＡｌＡｓ系の半導体やＡｌＩｎＧａＰ系の半導体を選択することが好ましい。なお、カラー表示装置とするためには、赤色系の発光波長が６１０ｎｍから７００ｎｍ、緑色が４９５ｎｍから５６５ｎｍ、青色の発光波長が４３０ｎｍから４９０ｎｍの半導体積層体を組み合わせることが好ましい。

図２に示す発光装置１００では、第１の発光素子１１が半導体積層体と１層の波長変換層、第２の発光素子１２が半導体積層体、第３の発光素子１３が半導体積層体と２層の波長変換層で構成される。本実施形態では、第１の発光素子１１は白色光を放出し、第２の発光素子１２は青色光を放出し、第３の発光素子１３は電球色の光を放出する。
第３の発光素子１３では、半導体積層体上に、第１の波長変換層、透光性部材（例えば、ガラス）、第２の波長変換層がこの順に積層している。第３の発光素子１３は、透光性部材の表面に第１の波長変換層を印刷法で形成した積層体を準備し、この積層体を半導体積層体と接合させ、透光性部材の表面（第１の波長変換層が配置された面と反対側の面）に第２の波長変換層を形成することで作製することができる。なお、第１の発光素子１１における波長変換層と、第３の発光素子１３における第２の波長変換層が同じ材料であれば、第２の波長変換層を構成する波長変換材料を含有した封止部材３１を塗布し、波長変換材料を沈降させることで形成することができる。

また、この発光素子は、半導体積層体の一方の面に電極が形成されており、半導体積層体における電極が形成される面である電極形成面を基体５０に面するように位置させて、バンプや半田ボール等で実装すると共に、電極形成面の裏面側を主光取出し面とするフェイスダウン実装（所謂フリップチップ実装）としている。ただ、この構成に限らず基体５０への実装面側と反対側の電極形成面側を主光取り出し面としたフェイスアップ実装型とすることもできる。

（保護素子１０）
また、好ましくは発光素子に保護素子１０を接続する。保護素子１０は、逆電圧が印加された際に発光素子が破損される事態を回避する。このような保護素子１０には発光素子の導通方向と逆向きに並列に接続されたツェナーダイオード等が好適に利用できる。あるいは、保護素子１０にバリスタ等を使用してもよい。基体５０上に施された配線パターンは、樹脂層に封止される。これにより、保護素子１０や配線パターンを別途保護膜等で被覆することなく、樹脂層で保護できる。すなわち樹脂層を保護素子１０や配線パターンの保護膜に兼用できる。

図２に示す発光装置１００は、第２の発光素子１２が配置された外周領域５２を外周枠部２０で被覆している。外周枠部２０は、基体５０上において、第２の発光素子１２と中央領域５１との間に配置している樹脂部材２３と、この樹脂部材２３を囲うとともに、第２の発光素子１２を封止している透光性の枠体２１と、枠体２１の外側を被覆して第２の発光素子１２の発光を透光性の封止部材３１に案内する光反射性部材２２とで構成している。

樹脂部材２３と、透光性の枠体２１と、光反射性部材２２を構成する外周枠部２０は、光反射性部材２２を樹脂で構成する場合、基体５０との密着性に優れ、かつ各々の部材や透光性の封止部材３１との密着性にも優れた樹脂が利用される。このような樹脂には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が好適に利用できる。樹脂部材２３と、透光性の枠体２１と、光反射性部材２２は、好ましくは枠形状として基体５０の表面に設けられるが、樹脂部材２３は、必ずしも枠形状とすることなく、枠形状に沿って局部的に設けることもできる。樹脂部材２３は中央側の発光素子と外側の発光素子との間に配置され、好ましくは光散乱材や光反射材を含んでいる。外側の発光素子からの光が直接中央側の発光素子に照射することを防ぐことができ、一方、中央側の発光素子から光が直接外側の発光素子に照射することを防ぐことで、素子での光吸収による発光効率低下や、意図しない(他素子の)蛍光体の発光による色ズレを防ぐことができる。ただし、樹脂部材２３は光散乱材や光反射材を含めないで用いることもできる。また、樹脂部材２３を設けなくてよい。

（透光性の枠体２１）
透光性の枠体２１は、図２と図３に示すように、断面視において外形を弧状とし、第２の発光素子１２を封止する位置に配置されている。「断面」とは、透光性の枠体２１の周方向に垂直な方向で切断した面を指す。透光性の枠体２１は、透光性の枠体２１の外側を被覆する位置に配置している光反射性部材２２で第２の発光素子１２の発光を効率よく反射して封止部材３１に案内する形状として設けられる。「透光性の枠体２１の外側」とは、平面視では、枠体２１の稜線と枠体２１の外周縁との間の領域であって、断面視では、枠体２１の表面のうち枠体２１の頂点から枠体２１の基体と接する端部までの領域である。透光性の枠体２１は、波長変換部材を含んでもよい。これにより、第２の発光素子１２の発光を波長変換して封止部材３１に案内することもできる。

透光性の枠体２１は、図４の断面図に示すように、第２の発光素子１２を封止する下側枠体２１Ａと、下側枠体２１Ａに重なって配置される上側枠体２１Ｂとで構成することもできる。透光性の枠体２１は、上側枠体２１Ｂを下側枠体２１Ａより中央領域５１側に位置して、上側枠体２１Ｂを図２に示す枠体２１よりも中央領域側に位置するのが好ましい。上側枠体２１Ｂは、さらに、断面視において外面が弧状であるのが好ましい。これらの構成により、透光性の枠体２１の外面が１つの曲面で構成される場合（図３参照）と比べて、第２の発光素子１２からの光が上側枠体２１Ａの外面（言い換えると、光反射性部材２２の内面）に入射する入射角が大きくなり、光反射性部材２２で反射された光のうち直接封止部材３１に進む光の割合が増え、外側領域５２の配線層や第２の発光素子１２に戻る光の割合が減るため、発光装置１００からの光取り出し効率を高めることができる。

図４の断面図は、下側枠体２１Ａと上側枠体２１Ｂとからなる透光性の枠体２１を設ける工程を示している。この図に示す透光性の枠体２１は、第２の発光素子１２を封止する下側枠体２１Ａを設けた後、上側枠体２１Ｂが下側枠体２１Ａと樹脂部材２３とを跨ぐように設けられる。透光性の枠体２１の外面が図４に示すような２つの曲面で構成され、上側枠体２１Ｂが下側枠体２１Ａよりも中央領域５１側に位置することで、透光性の枠体２１の外面が発光素子１２に対して同等の入射角を得られる１つの曲面で構成される場合（図３参照）と比べて、透光性の枠体２１が外側に広がるのを抑えることができ、発光装置１００のサイズが大きくなるのを抑えることができる。

図３の断面図に示す透光性の枠体２１は、透光性の封止部材３１を充填させるための堰としても使用することができる。透光性の枠体２１は、樹脂を用いることができる。図４に示す透光性の枠体２１を構成する下側枠体２１Ａと上側枠体２１Ｂも、ともに樹脂で形成することができる。下側枠体２１Ａや上側枠体２１Ｂを構成する樹脂は、互いに密着性に優れ、かつ内側に充填される透光性の封止部材３１を形成する樹脂との密着性にも優れた材料が選択される。好ましくは、上側枠体２１Ｂは、下側枠体２１Ａと樹脂部材を形成する樹脂と同種の樹脂を用いる。上側枠体２１Ｂを形成する樹脂は、樹脂部材２３を形成する樹脂とは異なる粘度にして形状を変えてもよい。透光性の枠体２１で用いられる樹脂として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。

（光反射性部材２２）
光反射性部材２２は、透光性の枠体２１の外側を被覆して、第２の発光素子１２の発光を反射して封止部材３１に案内する。ここで、「透光性の枠体２１の外側」とは、平面視では、枠体２１の稜線と枠体２１の外周縁との間の領域であって、断面視では、枠体２１の表面のうち枠体２１の頂点から枠体２１の基体と接する端部までの領域である。光反射性部材２２は、第２の発光素子１２の直上における透光性の枠体２１を被覆する。これにより、第２の発光素子１２が上方に出射する発光を反射して封止部材３１に案内することができる。光反射性部材２２の一部は、透光性の封止部材３１の一部を覆うのが好ましい。これにより、第２の発光素子１２からの光のうち光反射性部材２２で反射する光を増やすことができる。図２と図３に示す光反射性部材２２は、透光性の枠体２１と透光性の封止部材３１の表面の一部を被覆している。

第２の発光素子１２の発光を反射して封止部材３１に案内する光反射性部材２２としては、母材の樹脂に、酸化チタンなどの光反射材を含有したものを用いることができる。ただし、光反射性部材は光反射材を酸化チタンに特定するものでなく、白色である他の無機粉末なども使用できる。光反射材を含有する樹脂からなる光反射性部材２２は、第２の発光素子１２から光反射性部材２２に向かってくる光の反射率を高めて封止部材３１に案内して、発光装置としての発光効率を高くできる。また、光反射材を含有する樹脂からなる光反射性部材２２であれば、塗布量で膜厚を最適化できると共に、塗布位置を特定して特定の狭隘な領域に正確に設けることができる。

光反射性部材２２は、透光性の枠体２１と同様に、断面視において外形を弧状としている。

光反射性部材２２は、光反射性部材２２の厚さと光反射材の含有量を調整して、第２の発光素子１２の発光の反射率をコントロールする。光反射性部材２２は、第２の発光素子１２が真上に出射する光の反射率を、例えば５０％以上、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは８０％以上とすることができる。以上の特性を実現するために、光反射性部材２２は、例えば膜厚を１５０μｍ以上３００μｍ以下とするのがよい。光反射性部材２２の膜厚が１５０μｍよりも薄いと、光反射性部材２２を通過する光の量が増えてしまう。一方、光反射性部材２２の膜厚が３００μｍより厚いと、外周枠部２０が肥大化して、発光装置のサイズが大きくなってしまう。光反射性部材２２は、酸化チタンの含有量を、３０重量％以上６０重量％以下とすることができる。

光反射材を含む樹脂で構成された光反射性部材２２は、光反射材の含有量で反射率を調整できることに加えて、塗布量で膜厚を調整できる。光反射性部材２２は、封止部材３１の表面に第２の封止部材３２を形成するときに堰の役目を果たすので、光反射性部材２２の膜厚を調整して、第２の封止部材３２の膜厚を調整できる。したがって、光反射性部材２２の膜厚は、第２の封止部材３２の膜厚も考慮して最適値に設定される。

光反射性部材２２は、母材の樹脂に、酸化チタンなどの光反射材を含有したものが好ましいが、金属薄膜でもよい。金属薄膜を用いる場合は、金属薄膜が基体上面の配線に接触しないように、金属薄膜を基体上面から離して配置するのがよい。また、光反射性部材２２と透光性の枠体２１との境界に、光反射性部材２２より反射性に優れる薄膜を配置してもよい。

（透光性の封止部材３１）
図２の発光装置１００は、透光性の枠体２１を堰として、その内側に透光性の封止部材３１が配置されている。透光性の封止部材３１の表面に第２の封止部材３２が被覆される場合、透光性の封止部材３１は、「第１の封止部材３１」と呼ぶ場合がある。発光装置１００は、第１の封止部材３１を透光性の樹脂で構成し、第２の封止部材３２を光拡散材を含む透光性の樹脂で構成している。第１の封止部材３１は、光反射性部材２２で反射された光を中央領域５１から外部に放射する。図２の発光装置１００は、第２の発光素子１２の発光を、光反射性部材２２で中央領域５１に案内して、中央領域５１から外部に放射する。第１の封止部材３１は、透光性の枠体２１の内側であって、第１の発光素子１１と第３の発光素子１３からなる中央側の発光素子を被覆している。第１の封止部材３１内で、中央側の発光素子の発光と、外側の発光素子の発光とが混合する。

第１の封止部材３１は、光反射性部材２２で反射された第２の発光素子１２の発光を、透光性の枠体２１から効率よく案内するために、透光性の枠体２１と同じ高さにしてもよい。図２に示す発光装置１００は、第１の封止部材３１の中央部をわずかに高くし、透光性の枠体２１との境界部分において透光性の枠体２１と第１の封止部材３１とを同じ高さとしている。第１の封止部材３１は、透光性の枠体２１を形成した後、透光性の枠体２１を堰として透光性の枠体２１の内側に透光部材（例えば、樹脂）を充填し、透光部材を硬化させることで形成される。

（第２の封止部材３２）
第２の封止部材３２は、光拡散材を含み、透光性の第１の封止部材３１の上に配置される。透光性の第１の封止部材３１の表面に、透光性の第２の封止部材３２を積層している発光装置１００は、第２の封止部材３２でもって色ムラなどの発光ムラをより効果的に抑制できる。第２の封止部材３２は、枠形状である光反射性部材２２を堰として、その内側に透光部材（例えば、光拡散材を含む樹脂）を充填し、その透光部材を硬化させることで形成される。第２の封止部材３２は、光拡散材を含んでいれば、色ムラなどの発光ムラをより効果的に抑制できる。第２の封止部材３２が光拡散材を含む樹脂の場合、好ましくはシリカ、酸化チタンなどの光拡散材を含有した樹脂が使用される。光拡散材を含む第２の封止部材３２は、透光性の封止部材３１を透過した光をより均一に拡散して外部に放射できるので、色ムラ等の発光ムラを抑制できる。一方、光拡散材を含まない透明樹脂の第２の封止部材３２は、第１の発光素子１１と第３の発光素子１３と第２の発光素子１２の発光を効率よく透過して外部に放射できる。

（実施形態２）
実施形態２に係る発光装置２００の平面図を図５に、そのＶＩ－ＶＩ線における断面図を図６にそれぞれ示す。なお、図５は、封止部材と枠体とを透視して、基体と発光素子のみ図示している。

実施形態２に係る発光装置２００は、中央領域５１とこの中央領域５１の外側に位置する外周領域５２とを上面に有する基体５０と、中央領域５１に配置される一以上の第１の発光素子１１と、外周領域５２に配置される一以上の第２の発光素子１２と、第１の発光素子１１を封止する透光性の封止部材３１と、透光性の封止部材３１を囲うとともに、第２の発光素子１２を封止する透光性の枠体２１と、枠体２１の外側を被覆して第２の発光素子１２の発光を透光性の封止部材３１に案内する光反射性部材２２とを備えている。この発光装置２００は、中央領域５１には、第１の発光素子１１のみを配置する。

発光装置２００であれば、実施形態１の発光装置１００同様に、第１の発光素子及び第２の発光素子の発光ムラを抑制することができる。

本実施形態に係る発光装置は、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、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等に用いるＬＥＤ、レーザ素子等の発光素子のみならず、発光素子の製造に広範囲に利用することができる。

１００、２００…発光装置
１０…保護素子
１１…第１の発光素子
１２…第２の発光素子
１３…第３の発光素子
１４…外部接続端子
２０…外周枠部
２１…透光性の枠体
２１Ａ…下側枠体
２１Ｂ…上側枠体
２２…光反射性部材
２３…樹脂部材
３１…透光性の封止部材、第１の封止部材
３２…第２の封止部材
５０…基体
５１…中央領域
５２…外周領域
５３…配線層

Claims

中央領域と前記中央領域の外側に位置する外周領域とを上面に有する基体と、
前記中央領域に配置される第１の発光素子と、
前記外周領域に配置される第２の発光素子と、
前記第１の発光素子を封止する透光性の封止部材と、
前記透光性の封止部材を囲うとともに、前記第２の発光素子を封止する透光性の枠体と、
前記透光性の枠体の外側を被覆して前記第２の発光素子からの発光を反射して前記透光性の封止部材に案内する光反射性部材と、
を備え、
前記透光性の枠体は、前記第２の発光素子を封止する下側枠体と、前記下側枠体に重なって配置される上側枠体とから構成され、
前記上側枠体は、前記下側枠体より前記中央領域側に位置する発光装置。
前記透光性の枠体は、断面視において、外形が弧状である請求項１に記載される発光装置。
前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とは、発光色が異なる請求項１または２に記載される発光装置。
前記透光性の枠体は、波長変換部材を含む請求項１～３のいずれか一項に記載される発光装置。
前記光反射性部材は、前記第２の発光素子の直上における前記透光性の枠体を被覆する請求項１～４のいずれか一項に記載される発光装置。
前記基体上において、前記第２の発光素子と前記中央領域との間に樹脂部材が配置されている請求項１～５のいずれか一項に記載される発光装置。
前記樹脂部材は、光散乱材を含む請求項６に記載される発光装置。
前記光反射性部材の一部は、前記透光性の封止部材の一部を覆う請求項１～７のいずれか一項に記載される発光装置。
前記透光性の封止部材を第１の封止部材とし、前記第１の封止部材の上に、光拡散材を含む透光性の第２の封止部材を配置している請求項１～８のいずれか一項に記載される発光装置。
前記第２の発光素子を複数有し、
複数の前記第２の発光素子は、前記外周領域の外周縁に沿って等間隔で配置される請求項１～９のいずれか一項に記載される発光装置。
前記中央領域には、第３の発光素子が配置されており、
前記第３の発光素子の発光色は、前記第１の発光素子の発光色とは異なる請求項１～１０のいずれか一項に記載の発光装置。
前記第３の発光素子の発光色は、前記第２の発光素子の発光色とは異なる請求項１１に記載の発光装置。
前記第２の発光素子の色度点は、色度図において、前記第１の発光素子の色度点と前記第３の発光素子の色度点とを結ぶ直線から逸れている請求項１２に記載の発光装置。
前記第１の発光素子と前記第３の発光素子を複数有し、
前記中央領域に配置される発光素子のうち最も外周領域側に位置する発光素子と、前記外周領域に配置される前記第２の発光素子との最短の間隔が、
前記中央領域に配置される発光素子同士の最短の間隔よりも大きい請求項１１～１３のいずれか一項に記載される発光装置。
前記基体上には、前記第１の発光素子と電気的に接続する配線層が設けられており、
前記中央領域において、前記基体上には、前記第１の発光素子における前記配線層と電気的に接続する領域以外の少なくとも一部に、光反射膜が設けられている請求項１～１４のいずれか一項に記載される発光装置。