JPWO2013088790A1 - 発光装置及び照明装置及び表示装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

基板上に実装され、透光性樹脂で封止された発光素子からなり、半球状の透光性樹脂を容易に形成し、光取り出し効率、光の指向性が高く、色むらの少ない発光装置を低コストで生産することを目的としている。発光素子１０が実装される発光面２５と、発光素子１０の周囲の発光面２５を覆う被膜裏面３１４と、被膜裏面３１４と対向する被膜表面３１３、被膜上面３１５とを有する被膜３００であって、発光素子１０を囲むように環状に形成される斜面３１１であって被膜上面３１５から被膜裏面３１４に向かって径が小さくなるように形成されるとともに被膜上面３１５との角度が鋭角になるように形成される斜面３１１と、被膜上面３１５と斜面３１１との境界に形成されたエッジ３１２とを有するエッジ部３１０を備える被膜３００と、発光素子１０を覆うとともにエッジ部３１０の内側を充填する透光性樹脂４０とを備える。

Description

本発明は、基板上に実装された発光素子を有する発光装置及び照明装置及び表示装置及び発光装置の製造方法に関する。

従来、発光素子を基板上に実装し、発光素子の出光側に波長を変換する蛍光材料を配置し、発光素子の発光と蛍光材料の発光との合成光として白色光を得る発光装置が開示されている。このような発光装置は蛍光灯や白熱電球などの従来光源に比べ、長寿命であり、近年その発光効率や光束の向上に伴って、一般照明機器の光源として用いられ始めている。

このような発光装置では、蛍光材料を含有する透光性樹脂で発光素子を覆っているが、凹型に形成された高反射樹脂で発光素子を囲み、樹脂形状を制御し、樹脂量を一定にする方法と、基板上に実装された発光素子に透光性樹脂を直接形成する方法がある。

凹型に形成された高反射樹脂で発光素子を囲む方法では、高反射樹脂の反射ロスによる光取り出し効率の低下という課題がある。基板に実装された発光素子に透光性樹脂を直接形成する方法では、樹脂の形状制御が難しいため、色むらが発生しやすく、取り出した光の指向性が問題となるという課題がある。一方、キャスティングによる成型は、透光性樹脂の形状、充填量の制御が容易であるが、成型用の金型を準備する必要があり、また装置も大掛かりになるため、高コストであるといった課題がある。これらの課題に対し、略垂直のエッジ部分を有する堰止め部で透光性樹脂の流出を防ぐことで、透光性樹脂の形状を制御する発光装置（特許文献１）が開示されている。

特開２０１０−００３９９４号公報

先行技術では、透光性樹脂の形状制御を容易に行い、色むらを低減することを目的としているが、略垂直のエッジであるため、樹脂の流出抑制制御が不十分であり、透光性樹脂を十分に半球状に形成することができないという課題がある。

本発明では、半球状の透光性樹脂を容易に形成し、光取り出し効率、光の指向性が高く、色むらの少ない発光装置を低コストで生産することを目的とする。

本発明に係る発光装置は、
発光素子が実装される発光面と、
前記発光素子の周囲の発光面を覆う裏面と、裏面と対向する表面とを有する被膜であって、前記発光素子を囲むように環状に形成される斜面であって前記表面から前記裏面に向かって径が小さくなるように形成されるとともに前記表面との角度が鋭角になるように形成される斜面と、前記表面と前記斜面との境界に形成されたエッジとを有するエッジ部を備える被膜とを備えることを特徴とする。

本発明に係る発光装置は、発光素子が実装される発光面と、前記発光素子の周囲の発光面を覆う裏面と、裏面と対向する表面とを有する被膜であって、前記発光素子を囲むように環状に形成される斜面であって前記表面から前記裏面に向かって径が小さくなるように形成されるとともに前記表面との角度が鋭角になるように形成される斜面と、前記表面と前記斜面との境界に形成されたエッジとを有するエッジ部を備える被膜とを備えるので、エッジ部の内側を充填する透光性樹脂を効率良く半球状に成形できるとともに、透光性樹脂の厚みを均一にでき発光装置の色むらを低減することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る発光装置１００の断面図である。 実施の形態１に係る発光装置１００を上から見た平面図である。 図１のＡ部拡大図である。 液滴の平坦部４０１での表面張力、接触角の関係を表す図である。 実施の形態１に係るエッジ部３１０での表面張力、接触角の関係を表す図である。 実施の形態１に係るエッジ部３１０での透光性樹脂４０の流動を示した図であり、エッジ部３１０の二面角αが９０度より小さい場合を示した図である。 実施の形態１に係るエッジ部３１０での透光性樹脂４０の流動を示した図であり、エッジ部３１０の二面角αが９０度の場合を示した図である。 実施の形態１に係るエッジ部３１０での透光性樹脂４０の流動を示した図であり、エッジ部３１０の二面角αが９０度より大きい場合を示した図である。 実施の形態１に係る透光性樹脂４０からの光の取り出しを示した図である。 実施の形態２に係る発光装置１０１の断面図である。 実施の形態２に係る発光装置１０１を上から見た図（平面図）である。 実施の形態３に係る発光装置１０２を上から見た図（平面図）である。 実施の形態４に係る発光装置１０３を上から見た図（平面図）である。 実施の形態５に係る発光装置１０４の断面図である。 実施の形態５に係る発光装置１０４を上から見た図（平面図）である。 実施の形態６に係る発光装置１０５の断面図である。 実施の形態７に係る発光装置１０６の断面図である。 実施の形態８に係る照明器具２００の図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る発光装置１００の断面図である。図２は、実施の形態１に係る発光装置１００を上から見た平面図である。図３は、図１のＡ部拡大図である。なお、図２では描写の都合上、透光性樹脂４０の記載を省いている。

発光装置１００は、発光素子１０、基板２０、バンプ２１、接合材２２、ワイヤー２３、回路パターン２４（図２参照）、高反射性の被膜Ａ３０、高反射性の被膜Ｂ３１、透光性樹脂４０を備える。

発光素子１０は、基板２０に実装される。発光素子１０は、基板２０に埋め込まれた銅製のバンプ２１に、樹脂ダイボンド、銀ペースト、もしくは半田等の接合材２２により接合されている。接合材２２は、２０〜４０μｍ程度の厚みを有し、より好ましくは４０μｍとする。発光素子１０は、発光素子１０の表面に形成された電極（図示せず）がワイヤー２３により基板２０の回路パターン２４に電気的に接続される。これにより、発光素子１０に電力が供給される。

基板２０は、基板表面において回路パターン２４が形成されている領域以外の基板表面を高反射性の被膜Ａ３０が覆っており、発光素子１０からの光を効率良く取り出すようになっている。被膜Ａ３０は、高反射性の樹脂により形成される。高反射性の樹脂は、例えば、白色エポキシ系樹脂である。被膜Ａ３０の形成方法としては、塗布、印刷、露光などが挙げられ、好ましくは露光により形成されるフォトレジストとする。

図２に示すように、被膜Ａ３０の被膜表面３１３には、発光素子１０を囲むように環状に被膜Ｂ３１が形成されている。被膜Ｂ３１は、高反射性の樹脂であれば、特に材料の種類は問わないが、より好ましくは被膜Ａ３０と同一の材料とする。被膜Ｂ３１の形成方法は、例えば、塗布、印刷、露光などが挙げられ、より好ましくは露光により形成されるフォトレジストとする。

以下の説明において、被膜Ａ３０と被膜Ｂ３１とを合わせて被膜３００と記載する場合もある。また、被膜Ａ３０と被膜Ｂ３１とは、上述したように別個に形成されてもよいし、一体成形されるとしてもよい。被膜３００は、基板２０の発光素子１０が実装される発光面２５と当接し、発光素子１０の周囲の発光面２５を覆う被膜裏面３１４（裏面の一例）と、被膜裏面３１４と対向する被膜表面３１３、被膜上面３１５（表面の一例）とを有する。

被膜Ｂ３１は、発光素子１０の周囲に環状（ドーナツ状）に突き出した突出部であって被膜上面３１５を有する突出部である。図３に示すように、被膜Ｂ３１は、発光素子１０を囲むように環状に形成される斜面３１１であって、被膜上面３１５から発光面２５（被膜裏面３１４）に向かって鋭角（角度βが鋭角）に形成されるとともに発光面２５（被膜裏面３１４）に向かって徐々に径が狭くなるように形成される斜面３１１と、被膜上面３１５と斜面３１１との境界に形成されるエッジ３１２とを有するエッジ部３１０を備える。

斜面３１１は、被膜上面３１５から被膜裏面３１４に向かって徐々に径が狭くなるように形成される。斜面３１１は、被膜上面３１５から被膜裏面３１４に向かってテーパー状（先細り状）に形成される。

言い換えれば、斜面３１１は、光の発光方向に向かって徐々に径が広がるように形成される。つまり、斜面３１１は、光の発光方向に向かって逆テーパー状（徐々に広がる形状）に形成される。

図２に示すように、被膜Ｂ３１は、円環状であり、エッジ３１２は円形を形成する。そして、斜面３１１は、被膜上面３１５から被膜裏面３１４に向かって径が徐々に小さくなる円錐形状の外周面の一部をなす形状を形成する。

被膜Ｂ３１は、エッジ部３１０の斜面３１１が光の発光方向側に向かって逆テーパー状（徐々に広がる形状）に立つように形成される。被膜Ｂ３１の幅Ｌ３（図１参照）は、０．２５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。エッジ部３１０の角度βは、９０°より小さく、より好ましくは８０°以下である。また、被膜Ａ３０の厚みＬ２、被膜Ｂ３１の厚みＬ１は、２０〜３０μｍ程度であり、より好ましくは２０μｍ程度の薄膜であるとする。したがって、基板２０の発光面２５（被膜裏面３１４）から被膜上面３１５までの高さ（Ｌ１＋Ｌ２）は、発光面２５から発光素子１０までの高さＬ４（図１参照）よりも低く形成することができる。

透光性樹脂４０は、発光素子１０を覆うとともにエッジ部３１０の内側を充填する。言い換えると、透光性樹脂４０は、発光素子１０を覆うとともにエッジ部３１０まで充填する。透光性樹脂４０は、発光素子１０の上、被膜Ｂ３１で囲まれた領域内に半球状に形成される。透光性樹脂４０としては、高い光透過性を有するシリコーン樹脂が好ましく、他にエポキシ樹脂等が挙げられ、低融点ガラス等の無機化合物等も透光性樹脂４０を形成する材料の範囲に含む。

透光性樹脂４０は、上述したように、液体から固体へ変化する材料であり、液体の状態でエッジ部３１０の内側に液滴として滴下され、滴下された液滴の拡がりがエッジ３１２により堰き止められた状態（半球状）で固化したものである。なお、本発明者は、種々の基板に封止材を塗布、硬化実験した結果、被膜などの段差によるエッジ部において樹脂の流出を抑制することができ、その効果は被膜エッジ部の角度が鋭角であるほど顕著であることを見出し、本発明を成すに至った。この現象は理論的にも裏打ちされており、以下、その理論の概要を説明する。

図４は、液滴の平坦部４０１での表面張力、接触角の関係を表す図である。図５は、実施の形態１に係るエッジ部３１０での表面張力、接触角の関係を表す図である。図４、図５を用いて、上述したような構成を有する発光装置１００において、透光性樹脂４０を効率的に、生産性良く半球状に形成する方法について説明する。

液体は、平坦部４０１よりも、エッジ部３１０で接触角が向上する。このことを、図４、図５を用いて説明する。図４は平坦な固体表面における液滴の接触角、表面張力を表す。また、図５はエッジ部３１０を有する固体表面における液滴の接触角、表面張力を表す。図４では、ヤングの式と呼ばれる以下の数式が成り立つ。
γ_ＳＧ＝γ_ＬＳ＋γ_ＬＧｃｏｓθ
ｃｏｓθ＝（γ_ＳＧ−γ_ＬＳ）／γ_ＬＧ 式（１）

式（１）において、γ_ＬＧは液体の表面張力、γ_ＳＧは固体（基質）の表面張力、γ_ＬＳは液体／基質界面張力である。θは、液滴の接触角を表す。表面張力（界面張力）γ_ＬＧ、γ_ＳＧ、γ_ＬＳは、各々の材料に固有の値であり、定数である。したがって、接触角θは各々の材料により決まった値となる。

一方、エッジ部３１０を有する固体表面における液滴の接触角θについて図５を用いて示す。エッジ部３１０での二面角がαであり、被膜上面３１５と斜面３１１とのなす角がβであるとすると、α＋β＝πである。このとき、ヤングの式の変形型として以下の式が成立する。
γ_ＳＧｃｏｓα＝γ_ＬＳ＋γ_ＬＧｃｏｓθ
ｃｏｓθ＝（γ_ＳＧｃｏｓα−γ_ＬＳ）／γ_ＬＧ 式（２）

式（２）において、０＜α＜πの場合、−１＜ｃｏｓα＜１である。そのため、平坦部４０１、エッジ部３１０で同一材料を用いた場合、表面張力（界面張力）は同じであるので、（１）式よりも、（２）式においてｃｏｓθが小さい値を取る。すなわち、接触角θは平坦部４０１よりも、エッジ部３１０において大きくなることが分かる。

さらに、本実施の形態１におけるエッジ部３１０の斜面３１１は、被膜上面３１５と斜面３１１とのなす角が鋭角である。このため、被膜上面３１５と斜面３１１とのなす角が略垂直の場合よりもｃｏｓαは小さい値、すなわち、接触角θがより大きい値を取ることになる。光の発光方向に向かう逆テーパー（徐々に広がる形状）の度合いが大きいほど、つまり角度βの角度が小さいほど接触角θは大きくなる。なお、これらの式は、液体にかかる重力が無視できるほどの微小液滴について成り立ち、液滴が大きくなると重力の影響を考慮するべきである。しかし、ここで重要なことは式（１）よりも式（２）において接触角θが大きくなることであるため、ここでは重力の影響を無視する。

図６は、本実施の形態に係るエッジ部３１０での透光性樹脂４０の流動を示した図であり、エッジ部３１０の二面角αが９０度より小さい場合を示した図である。図７は、本実施の形態に係るエッジ部３１０での透光性樹脂４０の流動を示した図であり、エッジ部３１０の二面角αが９０度の場合を示した図である。図８は、本実施の形態に係るエッジ部３１０での透光性樹脂４０の流動を示した図であり、エッジ部３１０の二面角αが９０度より大きい場合を示した図である。ここで、エッジ部３１０での透光性樹脂４０の流動について図６〜図８を用いて説明する。

図４及び図５では、二面角αが大きいほど接触角θが大きくなることを数式より説明した。図６〜図８では、樹脂の流動方向及び重力方向とエッジ形状との関係を説明する。二面角αが、９０度より小さい場合（図６）、９０度の場合（図７）、９０度より大きい場合（図８）に分けて説明する。また、図中の矢印は樹脂の流動方向及び重力方向を示す。ここで、透光性樹脂４０を半球状に形成するためには、透光性樹脂４０がエッジ３１２で確実に止まり、斜面３１１へぬれ拡がらないことが必須である。

図６に示すように、αが９０度より小さい場合、透光性樹脂４０の流動方向とエッジの向きが一致しており、透光性樹脂４０が斜面３１１へとぬれ拡がり易いことが分かる。

また、図７に示すように、αが９０度の場合、透光性樹脂４０に加わる重力の方向とエッジの向きが一致しており、斜面３１１へぬれ拡がり易いことが分かる。

一方、図８に示すように、αが９０度より大きい場合、透光性樹脂４０の流動方向と反対方向にエッジ形状が向いている。さらに、重力の向きとは異なる向きにエッジ形状が向いている。したがって、斜面３１１へぬれ拡がるためには透光性樹脂４０が回り込まなければならず、ぬれ拡がりにくいことが分かる。

以上のように、エッジ部３１０のエッジ３１２において接触角θが大きくなる現象を利用し、被膜Ｂ３１のエッジ部３１０を光の発光方向に向かって逆テーパー状に立たせることで透光性樹脂４０を効率的に半球状に形成する。

例えば、被膜Ｂ３１が存在しない基板上の被膜Ａ３０に、透光性樹脂４０（ここでは、シリコーン樹脂とする）を塗布、硬化した場合、透光性樹脂４０は約７°の接触角θ（基板に接触している角度）でぬれ拡がる。これに対し、被膜Ｂ３１で囲まれた領域（エッジ部３１０の内側の領域）内に塗布、硬化した透光性樹脂４０は、被膜Ｂ３１のエッジ部３１０でぬれ拡がりが抑止されて、３５°〜４５°程度の接触角θを有するような半球状に成形することができる。

図９は、本実施の形態に係る透光性樹脂４０からの光の取り出しを示した図である。ここで、図９を用いて、透光性樹脂４０を半球状に形成することで、光取り出し効率及び光の指向性が向上する原理について説明する。

図９は、発光素子からの光λが、透光性樹脂４０と空気との界面を通過して取り出される場合の模式図である。θ_Ｂは光λの透光性樹脂４０と空気との界面への入射角であり、θ_Ａは屈折角である。ここで、透光性樹脂４０として屈折率１．４１のシリコーン樹脂、空気の屈折率を１．０とする。この場合、θ_Ｂが約４５度で界面において全反射が生じ、光の取り出し効率が低下する。したがって、θ_Ｂが４５度以下となるように接触角θを調整することが望ましい。

さらに、θ_Ｂが４５度以下で光を効率良く取り出せても、出射光は屈折角θ_Ａの大きさに応じて発光面２５へと向かうため、指向性が低下する。この点に対し、接触角θが９０度の場合、透光性樹脂４０は、発光素子１０を中心とした球とみなすことができる。そのため、発光素子１０からの光λは、透光性樹脂４０の界面へ垂直に当たるため、反射ロスが最も少なく、屈折もないため、効率良く、指向性の高い光を取り出すことができる。

実際、発光素子１０を点光源とみなし、発光素子１０からエッジ３１２までの距離を２ｍｍ、被膜上面３１５と発光素子１０の上面までの距離を０．１５ｍｍとし、エッジ３１２における透光性樹脂４０の接触角θとエッジ部３１０の角度βが等しいとした場合、角度βが８５．６度のときに最も光取り出し効率が高くなる。材料ロスを低減するために透光性樹脂４０の大きさをより小さくした場合、例えば発光素子１０からエッジ３１２までの距離を１ｍｍとした場合、エッジ角度βが８１．５度のときに光取り出し効率が最も高くなる。

次に、エッジ部３１０の内側に透光性樹脂４０を充填する方法について説明する。発光素子１０が実装される発光面２５を備える発光装置１００の製造方法では、エッジ部３１０の内側に液体の状態の透光性樹脂４０を液滴として滴下し、滴下された透光性樹脂４０の液滴の拡がりがエッジ部３１０のエッジ３１２により堰き止められた半球状の状態で、透光性樹脂４０を固化させる。

透光性樹脂４０の必要な充填量は、被膜Ｂ３１の直径（つまり、エッジ３１２が形成する円形の直径）と、目的とする接触角θとから算出する。例えば、被膜Ｂ３１の直径（つまり、エッジ３１２が形成する円形の直径）が４ｍｍ、接触角θを３６°としたい場合、４．１μＬが「透光性樹脂４０の必要な充填量」として算出される。４．１μＬの透光性樹脂４０がエッジ部３１０の内側に充填される。

透光性樹脂４０の充填方法としては、例えば、ディスペンサーを用いたポッティング方式が好ましい。透光性樹脂４０の粘度は特に問わないが、吐出精度、レベリング性の観点から好ましくは４０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）以下とする。

本実施の形態では、被膜Ｂ３１は、エッジ部３１０の斜面３１１が光の発光方向側に向かって逆テーパー状に立つように形成される。被膜Ｂ３１の幅Ｌ３（図１参照）は、０．２５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。

本実施の形態では、被膜Ｂ３１を環状の帯状とし、外周面３１７が斜面３１１となる形状としたが、このような形状でなくてもよい。本実施の形態では、図１に示すように、被膜Ｂ３１の内周面３１６も、外周面３１７と同様に、被膜上面３１５との角度が鋭角となっている。これは、フォトレジストで被膜を形成した場合、エッジ部３１０が光の発光方向に向かって逆テーパー状になる現象を利用して、エッジ部３１０を形成しているので、内周面３１６側も鋭角となっているものである。しかし、被膜Ｂ３１は、エッジ部３１０を有していればよく、内周面３１６（図１参照）はどのような形状でもよい。例えば、図１の点線で示した被膜内側部３９９のように、内周面３１６は略直角に立つ形状でも構わない。

以上のように、本実施の形態に係る発光装置１００は、基板２０と、基板２０に実装された発光素子１０と、発光素子１０を覆うように設けられた透光性樹脂４０で構成された発光装置１００であって、発光素子を囲むように形成され、かつエッジ部３１０の斜面３１１が光の発光方向に向かって逆テーパー状に立った被膜３００を有する。本実施の形態に係る発光装置１００によれば、エッジ部３１０では平坦部４０１よりも接触角θが大きくなり、さらにエッジ部３１０の斜面３１１が光の発光方向に向かって逆テーパー状になっているほど（被膜上面３１５とエッジ部３１０の斜面３１１との角度βがより小さいほど）、接触角θがより大きくなる現象と、フォトレジストで被膜を形成した場合、エッジ部３１０が光の発光方向に向かって逆テーパー状になる現象とを利用して、透光性樹脂４０を効率的に半球状に形成することができる。

また、本実施の形態にかかる発光装置１００によれば、基板２０の発光面２５（被膜裏面３１４）から被膜上面３１５までの高さ（Ｌ１＋Ｌ２）は、発光面２５から発光素子１０までの高さＬ４よりも低く形成することができるので、発光素子１０からの横方向への光が被膜Ｂ３１に当たらないため、発光素子１０から発光される光の反射ロスを低減することができ、光の取り出し効率を向上することができる。

また、本実施の形態にかかる発光装置１００によれば、透光性樹脂４０を半球状に形成することで、発光素子１０に対する透光性樹脂４０の厚みを均一にでき、発光装置１００の色むらを低減することができる。さらに、エッジ角度βを調整することにより接触角θを調整することができるので、発光素子の配光特性に応じて透光性樹脂４０を任意の半球状に形成することができる。これにより、さらに色むらを低減することができる。

また、本実施の形態にかかる発光装置１００によれば、二面角を有するエッジ部３１０では平坦部４０１よりも接触角θが向上する現象と、ＵＶ露光によるフォトレジストで被膜を形成した場合にエッジ部３１０は光の発光方向に向かって逆テーパー状になる現象とを利用して、半球状の透光性樹脂４０を効率的に形成し、光取り出し効率、指向性を向上することができる。また、前記被膜の高さは前記発光素子よりも低いため、前記発光素子からの横方向への光の反射ロスを低減することができ、より光取り出し効率が向上する。

また、本実施の形態にかかる発光装置１００によれば、発光素子が実装される発光面と、前記発光素子を囲むように形成され、かつ前記発光面と略平行な表面を有する被膜であって、前記被膜の側面と表面は８０度より小さい角度をなし、鋭角になるように形成され、前記表面と前記側面との境界に形成されたエッジ部を有する被膜とを備えるので、前記発光素子を覆うとともに前記発光素子から見て外側の前記エッジ部まで充填する透光性樹脂を効率良く半球状に成形できるとともに、光の取り出し効率・指向性の向上、また透光性樹脂の厚みを均一にでき発光装置の色むらを低減することができるという効果を奏する。

以上のように、光の取り出し効率、指向性が高く、色むらの少ない発光装置を効率的に、低コストに生産することが可能である。

実施の形態２．
実施の形態２について、図１０，図１１を用いて説明する。実施の形態１で説明した部分（構成）と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１において、発光装置１００は、斜面３１１が光の発光方向に向かって逆テーパー状に立っており、かつ、被膜上面３１５（被膜表面３１３）と斜面３１１とのなす角βが鋭角であるエッジ部３１０を有する被膜３００を備える。実施の形態１では、このエッジ部３１０を形成するために、被膜Ａ３０の上にさらに被膜Ｂ３１をフォトレジストにて形成する方法に関して説明したが、本実施の形態では、被膜Ａ３０の一部分を、発光素子１０を囲むように環状に除去して、エッジ部３１０を形成する場合について説明する。

図１０は、実施の形態２に係る発光装置１０１の断面図である。図１１は、実施の形態２に係る発光装置１０１を上から見た図（平面図）である。なお、図１１では描写の都合上、透光性樹脂４０を省いている。

被膜Ａ３０は、発光素子１０の周囲に環状に設けられた溝３２であって、内側壁３１８と外側壁３１９とを備える溝３２を備える。基板２０上に塗布されている高反射性の被膜Ａ３０の一部分を、発光素子１０を囲むように環状の帯状に除去している。

エッジ３１２は、溝３２の内側壁３１８の上端に形成され、斜面３１１は、溝３２の内側壁３１８に形成される。被膜表面３１３と内側壁３１８とのなす角度が鋭角であり、内側壁３１８はその断面が被膜表面３１３から被膜裏面３１４に向かって徐々に狭くなるように形成される。言い換えると、内側壁３１８はその断面が光の発光方向に向かって逆テーパー状（徐々に広がる形状）に形成されている。したがって、内側壁３１８上端から内側壁３１８にかけての部分がエッジ部３１０となる。外側壁３１９の形状は、どのような形状でも構わないが、加工のし易さを考慮すると略垂直に立っているのが好ましい。

被膜Ａ３０は、４０μｍ程度の厚み（Ｌ２）を有している。溝３２の開口部の幅Ｌ５は０．２５〜１．０ｍｍ程度、溝３２の深さＬ６は２０μｍ程度であるものとする。溝３２を形成するために、被膜Ａ３０の溝３２部分を除去する方法としては、レーザー光を斜めに照射して被膜の一部を除去するレーザー加工、金属工具を用いた切削加工等が挙げられるが、エッジ部３１０（内側壁３１８）が光の発光方向に向かって逆テーパー状に立つように、溝３２を形成できればどのような加工方法であっても構わない。

以上のように、本実施の形態にかかる発光装置１０１によれば、被膜Ａ３０に内側壁３１８が光の発光方向に向かって逆テーパー状に立った凹部（溝３２）を形成し、内側壁３１８をエッジ部３１０として、エッジ部３１０で透光性樹脂４０の流出を抑制し、透光性樹脂４０を効率的に半球状に形成することができる。

実施の形態３．
実施の形態３について、図１２を用いて説明する。図１２は、実施の形態３に係る発光装置１０２を上から見た図（平面図）である。実施の形態１，２で説明した部分（構成）と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１，２では、光の発光方向に向かって逆テーパー状に立ったエッジ部３１０が、発光素子１０を囲むように環状に連続的に形成される態様について説明した。実施の形態３では、エッジ部３１０が透光性樹脂４０の流出を抑制し、透光性樹脂４０を半球状に形成することができれば、不連続でもよい場合について説明する。

図１２に示すように、被膜Ｂ３１は、発光素子１０を囲むように環状に形成されているが、連続な環状ではなく、不連続な環状に形成される。被膜Ｂ３１は、不連続部３６を有する。図１２に示すように、被膜Ｂ３１の円形の円周上に等間隔で６カ所に不連続部３６を有する。エッジ３１２、斜面３１１も連続した環状ではなく、不連続な環状に形成される。

上述したように、エッジ部３１０が透光性樹脂４０の流出を抑制し、透光性樹脂４０を半球状に形成することができれば、不連続部３６の位置、不連続部３６の数は適宜変更することができる。

本実施の形態において、発光素子１０を囲むように形成された、エッジ部３１０が逆テーパー状に立った被膜Ｂ３１は、透光性樹脂４０の流出を抑制できれば不連続でも良いことを特徴とする。以上のように、発光素子１０を不連続な被膜Ｂ３１で囲み、透光性樹脂４０の流出を抑制することで半球状に形成することができる。

実施の形態４．
実施の形態４について、図１３を用いて説明する。図１３は、実施の形態４に係る発光装置１０３を上から見た図（平面図）である。実施の形態１〜３で説明した部分（構成）と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１〜３では、エッジ部３１０が光の発光方向に向かって逆テーパー状に立った被膜Ｂ３１で覆われる発光素子１０は１つである場合に関して説明した。実施の形態４では、エッジ部３１０が光の発光方向に逆テーパー状に立った被膜Ｂ３１で覆われる発光素子１０が少なくとも１つ以上である場合について説明する。

図１３に示すように、発光装置１０３は、エッジ部３１０の内側の基板２０の領域に４つの発光素子１０を実装する。エッジ部３１０は、４つの発光素子１０を囲むように形成される。４つの発光素子１０は、略均等に円形に配置されており、被膜Ｂ３１は、４つの発光素子１０を囲むように円環状に形成される。

実施の形態１〜３において説明したエッジ部３１０によれば、透光性樹脂４０を効率よく半球状に成形することができる。したがって、本実施の形態４の発光装置１０３のように、複数の発光素子１０が被膜Ｂ３１内の基板領域に略均等に配置されることにより、より明るく色むらの少ない発光装置１０３を得ることができる。被膜Ｂ３１内に存在する発光素子１０は少なくとも１つ以上存在すれば良く、数は特に問わない。

以上のように、本実施の形態に係る発光装置１０３によれば、複数の発光素子１０を一括して同一の透光性樹脂４０で覆うことで、生産性良く明るい発光装置１０３を提供することができる。

実施の形態５．
実施の形態５について、図１４、図１５を用いて説明する。図１４は、実施の形態５に係る発光装置１０４の断面図である。図１５は、実施の形態５に係る発光装置１０４を上から見た図（平面図）である。

実施の形態１〜４で説明した部分（構成）と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１〜４において、エッジ部３１０が光の発光方向に向かって逆テーパー状に立った被膜３００（被膜Ｂ３１、被膜Ａ３０）を用いて、発光素子１０を円形の環状（円環状）に囲む場合について説明した。本実施の形態では、エッジ部３１０の発光素子１０を囲む環状の形状は円環状ではなく、楕円形の環状（すなわち、楕円環状）である。

エッジ部３１０により囲まれた領域内の発光素子１０の配置が、図１５に示すように１列並びで長手方向に長い場合、あるいは、複数列に並んでいても短手方向よりも長手方向の方が多くの発光素子１０が配置されている場合など、発光素子１０の配置に応じて、エッジ部３１０により形成される形状は任意に変更することができる。

本実施の形態において、基板２０上に発光素子１０が一列の直線状に複数個（３つ）実装されている。このような場合、発光素子１０を囲むエッジ部が逆テーパー状に立った被膜Ｂ３１を楕円状に形成することで、発光素子１０からの光の取り出し効率、指向性を高くすることができる。

以上のように、発光素子１０を囲むエッジ部３１０が逆テーパー状に立った被膜Ｂ３１は、円形だけでなく、発光素子１０の配置に応じ、楕円形状、角部を丸く形成した多角形形状などの任意の形状を取ることができる。

本実施の形態にかかる発光装置１０４は、発光素子１０を囲むように形成された被膜Ｂ（エッジ部３１０）の形状が、円形である場合だけでなく、楕円状など発光素子１０の配置に応じて、様々に形状を変更することができる。発光素子１０の配置、個数に応じてエッジ部３１０（ダム被膜）の形状を変更することで、各々の発光素子１０の配置に応じ、高い光取り出し効率、指向性を備えた発光装置１０４を得ることができる。

実施の形態６．
実施の形態６について、図１６を用いて説明する。本実施の形態において、実施の形態１〜５と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１〜５において、透光性樹脂４０にはフィラー（粘度を高めるための鉱質微粒子粉末）を含まない場合について説明したが、本実施の形態６では透光性樹脂４０に無機フィラー４１を分散し、半球状への成形性をより向上させた態様について説明する。

図１６は、実施の形態６に係る発光装置１０５の断面図である。本実施の形態６において、透光性樹脂４０には、無機フィラー４１が分散されており、粘度が向上されている。

無機フィラー４１として、好ましくは一次粒子径が数ｎｍのナノシリカを用いる。数ｎｍの微粒子を用い、分散性を適切に保ち、凝集を抑制することで透過ロスを抑止することができる。無機フィラー４１を分散させ、粘度を向上することで、ぬれ拡がりに要する時間を長期化し、より効率、精度良く透光性樹脂４０を半球状に形成することができる。無機フィラー４１にナノシリカ（平均一次粒子径７ｎｍ）を用いた場合、濃度範囲は１〜６ｗｔ％程度であり、より好ましくは２ｗｔ％程度とし、粘度は１０〜４０Ｐａ・ｓ程度が好ましい。

これよりも高濃度にナノシリカを充填した場合、粘度が高すぎるため、ポッティングによる塗布精度の低下が懸念される。また、これよりも低濃度である場合は、被膜Ｂ３１のエッジ部で止めきれず、透光性樹脂４０が流出してしまう恐れがある。

以上のように、透光性樹脂４０に無機フィラー４１を分散し、粘度を向上することで、より効率、精度良く透光性樹脂を半球状に形成することができる。

本実施の形態に係る発光装置１０５は、透光性樹脂４０に無機フィラー４１を含み、粘度が向上されているので、透光性樹脂４０をより半球状に近く形成することができる。

実施の形態７．
実施の形態７について、図１７を用いて説明する。本実施の形態において、実施の形態１〜６と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１〜６において、透光性樹脂４０には蛍光材料を含まない場合について説明した。本実施の形態７では、透光性樹脂４０に蛍光材料４２を分散し、発光装置１０６からの光を所望の色に調整する態様について説明する。

図１７は、実施の形態７に係る発光装置１０６の断面図である。本実施の形態に係る発光装置１０６において、透光性樹脂４０には、蛍光材料４２が分散されており、発光素子１０からの発光を所望の色に変換することができる。蛍光材料４２の材質は特に問わず、光を吸収し、より長波長の光を出光する材質であることとする。

実施の形態１〜５に係る発光装置１００〜１０４によれば、発光素子１０に対して、透光性樹脂４０の厚みが均一になるように透光性樹脂４０を半球状に形成することができるので、蛍光材料４２の存在割合を均一（同一）にし、色むらを低減することができる。

以上のように、透光性樹脂４０に蛍光材料４２を分散させることにより、半球状に形成された透光性樹脂４０に色変換色素（蛍光材料４２）を含むことで、色むらが少なく、所望の発光色を得ることができる。

実施の形態８．
実施の形態８について、図１８を用いて説明する。図１８は、本実施の形態に係る照明器具２００の一例を示す図である。なお、実施の形態１〜７と共通する部分および、同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、実施の形態１〜７に記載の発光装置１００〜１０６のような構成を有する発光装置が器具に組み込まれ、照明装置、および表示装置としての役割を担う場合について説明する。

図１８を用いて、照明器具２００の構成について説明する。照明器具２００は、本体５０、電源ユニット５１、反射板５２、絶縁シート５３、光源５４、リフレクター５５、カバー５６、ルーパー５７を備える。

本体５０には、電源ユニット５１、反射板５２が組み込まれている。反射板５２は、反射率が高いことが好ましく、コストの観点から白色塗装鋼板が好ましい。反射板５２には絶縁シート５３が貼付けられ、その上に光源５４が積載されている。

光源５４は、実施の形態１〜７の発光装置１００〜１０６のような構成を備えている。光源５４は、発光装置１００〜１０６の少なくともいずれかを装着した光源基板である。光源５４は、発光装置１００〜１０６のいずれかを１つあるいは複数装着してもよいし、発光装置１００〜１０６のうちの異なる複数種類を組み合わせて装着してもよい。図１８に示すように、光源５４は、例えば、発光装置１００を複数個並べて装着した長形の光源基板である。

本体５０には、光源５４を点灯させる点灯装置（図示なし）と、点灯装置に電源を供給する電源装置（図示なし）等が配置されている。

光源５４の上には、リフレクター５５が設置され、光の配向が制御されている。リフレクター５５は、高反射樹脂製が好ましい。さらに、リフレクター５５の上には、カバー５６とルーパー５７が設けられており、光源５４の眩しさをやわらげている。

以上のように、本実施の形態に係る照明器具２００によれば、発光装置から放射される光の指向性が、高反射性を備える被膜（透明被膜）と前記透光性樹脂によって制御されるため、光の指向性を制御するために特別な構造・部品を必要とせず、安価で軽量・小型の照明装置を得ることができる。また、光の指向性を制御するために用いられている反射板、ルーパー、レンズなどにおける光のロスを削減することができるため、高効率で省エネルギー性の高い照明装置を得ることができる。

また、実施の形態１〜７に記載の発光装置１００〜１０６のような構成を有する光源を、表示装置にも適用することができる。図１８で説明した光源５４を備えた表示装置の一例について説明する。

表示装置は、複数の発光素子を備えた長形の光源５４と、光源５４から発せられる光を面発光へと変換する変換素子である導光体と、透光性の表示板とを備える。表示板は、例えば、標識や誘導灯などに用いられ、表示する内容を表したものである。表示装置は、光源５４から発せられる光を導光体により面発光へと変換し、導光体の面発光により、表示板を裏面から照らすことができる構造を有する。

ここで、光源５４が備える発光素子は、実施の形態１〜７で説明した発光装置１００〜１０６のうちのいずれかであってもよいし、発光装置１００〜１０６のうちの複数種類を組み合わせたものであってもよい。

なお、本実施の形態に係る照明器具、および表示装置は前述の構成に限られるものでない。

以上のように、本実施の形態に係る表示装置によれば、実施の形態１〜７に記載の少なくともいずれかの発光装置を備える光源基板と、面発光への変換素子としての導光体とを備えているので、前記透明被膜によって光源基板と略平行な光線の方向を光源基板の法線に近い方向に変更することができる。したがって、発光素子が互いの放射光を吸収することによる光のロスを削減することができるとともに、導光体への光の入射効率を高めることができるため、高効率な表示装置を得ることができる。

以上のように、発光装置１００〜１０６のような構成を有する発光装置を照明器具、表示装置に組み込むことで、高性能な照明器具、表示装置を実現することができる。

以上、実施の形態１〜８について説明したが、これらの８つの実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうちの１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうちの２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。そのほか、これらの８つの実施の形態をどのように組み合わせて実施しても構わない。

１０ 発光素子、２０ 基板、２１ バンプ、２２ 接合材、２３ ワイヤー、２４ 回路パターン、２５ 発光面、３０ 被膜Ａ、３１ 被膜Ｂ、３２ 溝、３６ 不連続部、４０ 透光性樹脂、４１ 無機フィラー、４２ 蛍光材料、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６ 発光装置、３００ 被膜、３１０ エッジ部、３１１ 斜面、３１２ エッジ、３１３ 被膜表面、３１４ 被膜裏面、３１５ 被膜上面、３１６ 内周面、３１７ 外周面、３１８ 内側壁、３１９ 外側壁、３９９ 被膜内側部、４０１ 平坦部、５０ 本体、５１ 電源ユニット、５２ 反射板、５３ 絶縁シート、５４ 光源、５５ リフレクター、５６ カバー、５７ ルーパー、２００ 照明器具。

Claims (16)

1. 発光素子が実装される発光面と、
   前記発光素子の周囲の発光面を覆う裏面と、裏面と対向する表面とを有する被膜であって、前記発光素子を囲むように環状に形成される斜面であって前記表面から前記裏面に向かって径が小さくなるように形成されるとともに前記表面との角度が鋭角になるように形成される斜面と、前記表面と前記斜面との境界に形成されたエッジとを有するエッジ部を備える被膜と
   を備えることを特徴とする発光装置。
2. 前記発光装置は、さらに、
   前記発光素子を覆うとともに前記エッジ部の内側を充填する透光性樹脂を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記透光性樹脂は、液体から固体へ変化し、液体の状態で前記エッジ部の内側に液滴として滴下され、滴下された液滴の拡がりが前記エッジにより堰き止められた状態で固化したことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記透光性樹脂は、無機フィラーを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の発光装置。
5. 前記透光性樹脂は、色変換色素を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の発光装置。
6. 前記被膜は、前記発光素子の周囲に環状に設けられるとともに外周面を備え、
   前記エッジは、前記外周面の上端に形成され、
   前記斜面は、前記外周面に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
7. 前記被膜は、前記発光素子の周囲に環状に設けられた溝であって、内側壁を備える溝を備え、
   前記エッジは、前記内側壁の上端に形成され、
   前記斜面は、前記内側壁に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
8. 前記発光面から前記エッジまでの高さは、前記発光面から前記発光素子までの高さよりも低いことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の発光装置。
9. 前記エッジは、不連続な環状に形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の発光装置。
10. 前記エッジは、円環状に形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の発光装置。
11. 前記エッジは、楕円環状に形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の発光装置。
12. 前記斜面と前記表面とがなす角度は、８０度より小さいことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の発光装置。
13. 発光素子が実装される発光面と、
    前記発光素子を囲むように形成され、かつ前記発光面と略平行な表面を有する被膜であって、前記被膜の側面と表面は８０度より小さい角度をなし、鋭角になるように形成され、前記表面と前記側面との境界に形成されたエッジ部を有する被膜と
    を備えることを特徴とする発光装置。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の発光装置を備える光源基板と、前記光源基板が備える前記発光装置を点灯させる点灯装置と、前記点灯装置に電源を供給する電源装置とを備えたことを特徴とする照明装置。
15. 透光性の表示板と、請求項１〜１３のいずれかに記載の発光装置を備える光源基板と、前記光源基板から発せられる光を面発光へ変換する変換素子である導光体であって、前記表示板の裏面から前記表示板に向かって発光する導光体とを備えたことを特徴とする表示装置。
16. 発光素子が実装される発光面を備える発光装置の製造方法において、
    前記発光装置は、前記発光素子の周囲の前記発光面を覆う裏面と、裏面と対向する表面とを有する被膜であって、前記発光素子を囲むように環状に形成される斜面であって前記表面から前記裏面に向かって径が小さくなるように形成されるとともに前記表面との角度が鋭角になるように形成される斜面と、前記表面と前記斜面との境界に形成されたエッジとを有するエッジ部を備える被膜を備え、
    前記エッジ部の内側に液体の状態の透光性樹脂を液滴として滴下し、
    滴下された前記透光性樹脂の液滴の拡がりが前記エッジにより堰き止められた状態で、前記透光性樹脂を固化させることを特徴とする発光装置の製造方法。

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