TW201344997A - 波長轉換裝置及使用其之發光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光輸出優良的波長轉換裝置及使用其之發光裝置。該波長轉換裝置具備基板、及設置在基板上之波長轉換構件，且該波長轉換構件具有螢光體粉末、及保持螢光體粉末之保持體，波長轉換構件之上表面係包含螢光體粉末之上表面及保持體之上表面的發光面，且於保持體之上表面上，與螢光體粉末相鄰地形成有第1凹部。

Description

波長轉換裝置及使用其之發光裝置
本發明係關於一種獲得較高的光輸出的波長轉換裝置及使用其之發光裝置。
以往公知一種使螢光體粉末與玻璃粉末混合並燒結而獲得的波長轉換裝置(例如，專利文獻1)。該專利文獻1之波長轉換裝置係藉由將耐熱性以及耐候性高的玻璃用作保持體，從而即便長時間使用亦能夠抑制變色以及亮度的下降。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]：日本專利特開2011-122067號
然而，由於以往的波長轉換構件係使經螢光體粉末進行了波長轉換後之光經由螢光體粉末附近的保持體而向外部射出，因而存在該保持體會吸收光從而導致光輸出下降的問題。
因此，本發明係為了解決上述問題而完成的，其目的在於提供一種可獲得較高的光輸出的波長轉換裝置及使用其之發光裝置。
本發明之一形態之波長轉換裝置係具備基板、及設置在上述基板上的波長轉換構件。上述波長轉換構件具有螢光體粉末、及保持上述螢光體粉末的保持體，上述波長轉換構件之上表面係成為包含上述螢光體粉末之上表面及上述保持體之上表面的發光面，且在上述保持體的上表面上，與上述螢光體粉末相鄰地形成有第1凹部。
根據本發明，能夠提高光輸出，故能夠提供可獲得較高的光輸出的波長轉換裝置。
1‧‧‧發光裝置
2‧‧‧發光裝置
10‧‧‧基板
20‧‧‧波長轉換構件
30‧‧‧螢光體粉末
30ss‧‧‧側面
30us‧‧‧上表面
40‧‧‧保持體
40s‧‧‧上表面
50‧‧‧第2凹部
50a‧‧‧第1凹部
100‧‧‧波長轉換裝置
100g‧‧‧綠色波長轉換裝置
100r‧‧‧紅色波長轉換裝置
201a‧‧‧藍色發光元件
201b‧‧‧藍色發光元件
201c‧‧‧藍色發光元件
202‧‧‧紅色發光元件
211‧‧‧分色鏡
212‧‧‧分色鏡
215‧‧‧攝影元件
221‧‧‧透鏡
222‧‧‧透鏡
223‧‧‧透鏡
224‧‧‧透鏡
225‧‧‧透鏡
226‧‧‧透鏡
227‧‧‧透鏡
228‧‧‧透鏡
229‧‧‧投影透鏡
Lba‧‧‧藍色光
Lbb‧‧‧藍色光
Lbc‧‧‧藍色光
Lg‧‧‧綠色光
Lr‧‧‧紅色光
圖1係本發明之實施形態之波長轉換裝置的剖面圖。
圖2係本發明之實施形態之波長轉換裝置的上表面照片。
圖3係本發明之發光裝置之一形態的方塊圖。
圖4是本發明之發光裝置之另一形態的方塊圖。
以下，參照附圖，對本發明之一實施形態進行說明。然而，以下所示之形態係用於使本發明之技術思想具體化，並非將本發明限定為以下內容。關於各附圖所示之構件的尺寸、位置關係等，有時為了明確說明而有所誇大。而且，在以下的說明中，關於同一名稱、符號，原則上表示同一或者同質的構件，並適當地省略其詳細說明。
在圖1中示出本實施形態之波長轉換裝置的剖面圖。
如圖1所示，波長轉換裝置100具備基板10、及設置在基板10上的波長轉換構件20，波長轉換構件20具有螢光體粉末30、及保持螢光體粉末30的保持體40。
另外，於波長轉換構件20之發光面(波長轉換構件20的上表面)露出螢光體粉末30的表面，且波長轉換構件20之發光面包含螢光體粉末30所露出的上表面及保持體40的上表面。並且，在本實施形態之波長 轉換裝置100中，於保持體40的上表面上，與螢光體粉末30相鄰地具有第1凹部50a。藉此，光經由因形成有第1凹部50a而露出之螢光體粉末30的側面30ss而射出。另外，於波長轉換構件20之上表面，螢光體粉末30的上表面30us及保持體40的表面40s分別是平坦的，而且螢光體粉末30從保持體40的上表面突出地得到保持。即，於波長轉換構件20的上表面，保持體40的上表面40s變得低於螢光體粉末30的上表面30us，且形成有以保持體40之上表面40s作為底面的第2凹部50。藉此，就露出於波長轉換構件20之上表面上的螢光體粉末30而言，由於其平坦的上表面30us從保持體40的上表面突出，故由第2凹部50而使得螢光體粉末30的側面的一部分進一步被露出。在以上述方式構成之實施形態之波長轉換裝置100中，於波長轉換構件20的上表面，由第1凹部50a以及第2凹部50而使得螢光體粉末30之側面的一部分露出，故使得從該露出之側面射出的光亦不通過保持體40而直接射出。以下，對於該露出之側面的一部分賦予符號30ss，標記為側面30ss。此外，在本實施形態中，雖然針對包含第1凹部50a及第2凹部50之較佳形態進行了說明，然而本發明並不限於此，只要至少具有第1凹部50a及第2凹部50中之一者即可。例如，螢光體粉末30之上表面30us與保持體40之表面40s亦可位於同一平面上。
藉此，能夠成為光輸出優良的波長轉換裝置。
亦即，雖然理想的是保持體40使經波長轉換後的光完全地透過，然而實際上經波長轉換後之光的一部分會被保持體40自身吸收、或者被螢光體粉末30與保持體40之界面吸收。因而，存在最終獲得的光輸出下降的問題。因此，在本實施形態中，於波長轉換構件20之上表面設置有如使螢光體粉末30之側面30ss露出般的第1凹部50a及/或第2凹部50。藉此，經螢光體粉末30波長轉換後之光之中的、不經由保持體40而直接向外部射出的成分有所增加，所以能夠抑制保持體40中 的光損失。
此外，螢光體粉末30的側面「露出」係指，螢光體粉末沒有被保持體40覆蓋之狀態。因而，不僅包含螢光體粉末直接暴露於外部的狀態，還包含被其他構件(例如，如後述般的無反射之保護膜)披覆的狀態。
另外，藉由形成第1凹部50a而露出之側面及藉由形成第2凹部50而露出之側面均指的是側面ss。
以下，對構成波長轉換裝置100之各要素進行說明。
(基板10)
基板10係用於在其上設置波長轉換構件20之構件。若對波長轉換構件20照射激發光，則由螢光體粉末30對激發光進行波長轉換。此時，螢光體粉末30不僅發出經波長轉換後的光還發出熱量。因此，基板10能夠由散熱性優良的材料構成。例如，作為散熱性優良的較佳的基板，可列舉金屬基板或陶瓷基板。即，能夠使用銅或鋁來作為基板10。此外，當然可知，即便是在波長轉換裝置100中不設置基板10的構成，亦可獲得本發明的效果。
(波長轉換構件20)
波長轉換構件20具有螢光體粉末30及保持體40。波長轉換構件20例如可藉由使螢光體粉末30及保持體40進行混合，並利用SPS(Spark Plasma Sintering，放電電漿燒結)、HIP(Hot Isostatic Pressing，熱均壓)、CIP(Cold Isostatic Pressing：冷均壓)等燒結法來形成。若向波長轉換構件20照射激發光，則從螢光體粉末30射出經波長轉換後的光。
波長轉換構件20之形狀較佳為板狀體。藉此，能夠在基板10上穩定地配置波長轉換構件20。只要膜厚為50~500 μm，便能將波長轉換構件所產生之熱量有效地向基板釋放。
在本實施形態中，可使用例如由波長為440~480 nm之藍色的激發光進行激發、且射出波長為500~540 nm之綠色的光的螢光體粉末30。作為滿足此種條件之螢光體粉末，作為代表例而舉出Lu3Al5O12：Ce、Y3Al5O12：Ce、Y2.5Gd0.5Al2.5Ga2.5O12：Ce等，但是亦能夠使用進一步在下文示出的主要以鑭系元素活化的稀土類鋁酸鹽螢光體、主要以鑭系元素活化的氮化物系螢光體。
1.稀土類鋁酸鹽螢光體
稀土類鋁酸鹽螢光體係在母體結晶中含有從稀土類元素中選擇出之1種以上的元素、及鋁，且以從稀土類元素中選擇出之至少一種元素活化的螢光體，並且以短波長側之可見光或紫外線激發而發出綠色至紅色的光。作為該稀土類鋁酸鹽螢光體，例如可舉出Re3(Al1-yGay)5O12：Ce(0≦y≦1，其中Re係從由Y、Gd、Ce、La、Lu、Tb、Sc、Pr、Sm、Eu構成之組中選擇出之至少一種稀土類元素)等。
例如，以鈰活性化之釔‧鋁‧石榴石系螢光體可以發出綠色系或紅色系的光。具有石榴石構造的此種螢光體藉由以Ga置換Al的一部分，而使發光光譜向短波長側移動，且藉由以Gd及/或La置換組成中之Re的一部分，而使發光光譜向長波長側移動。藉由如此使組成發生變化，可以連續地調節發光色。此種稀土類鋁酸鹽螢光體例如可由通式(Y1-xGdx)3(Al1-yGay)5O12：Ce(其中，0≦x≦1，0≦y≦1)來表示。
可以發出綠色系光之釔‧鋁‧石榴石系螢光體由於採用石榴石構造，因而耐熱、光以及水分，激發吸收光譜之峰值波長為420 nm~470 nm附近，發光峰值波長λp位於510 nm附近。
另外，可以發出紅色系光之釔‧鋁‧石榴石系螢光體由於亦與綠色系同樣地為石榴石構造，因而耐熱、光以及水分，激發吸收光譜之峰值波長為420 nm~470 nm附近，發光峰值波長λp為600 nm附近、且直到750 nm附近為止具有較寬的發光光譜。
2.氮化物系螢光體
作為氮化物系螢光體，適宜利用(Ca,Sr)2Si5N8：Eu以及(Ca,Sr)AlSiBN3：Eu等紅色發光螢光體，亦能夠利用例如通式用MxAlySizOaNb：Eu2+(M係從Mg、Zn、Ca、Sr、Ba之組中選出之至少一種，0.5≦x≦3，0.5≦y≦3，0.5≦z≦9，0≦a≦3，0.5≦b≦3)來表示的螢光體。
藉由使用以上的稀土類鋁酸鹽螢光體或氮化物系螢光體，能夠形成射出包含紅色等各種波長之光的波長轉換構件20，而並不限於射出如波長為500~540 nm之綠色的光般的螢光體。
以上的螢光體粉末係藉由對於混合有原料之混合原料，在促進燒結反應的目的及/或調整結晶粒徑的目的下添加助劑進行燒成而製成。為了與在藉由燒結來製作後述之波長轉換構件20時所添加的助劑相區別，在本說明書中將製作該螢光體粉末時所添加的助劑稱作助劑A。
在此，作為在製作包含稀土類鋁酸鹽螢光體之螢光體粉末時使用的助劑A，例如能夠使用：(1)Li3PO4、K3PO4等鹼金屬磷酸鹽、(2)KH2PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4等磷酸氫銨、(3)BPO4、AlPO4等，進而還能夠使用：(4)BaF2、SrF2等鹵化物、(5)B2O3、H3BO3、NaB4O7等硼酸鹽。
另外，作為在製作包含氮化物系螢光體之螢光體粉末時使用的助劑A，能夠使用(1)氟化鎂、氟化鋁、氯化鍶、氯化鎂、或氯化銨等氟化物或氯化物化合物之類的鹵素化合物、 (2)B2O3、H3BO3、NaB4O7等硼酸鹽。
保持體40係作為用於穩定地保持螢光體粉末30之黏結劑發揮功能。保持體40之材料較佳為採用比有機材料更難以變色的無機材料。而且，在使用包含氧化物之螢光體粉末的情況下，較佳為將氧化物的無機材料用作保護體的材料。藉此，在螢光體粉末及保持體中含有共同的元素，從而能夠形成螢光體粉末與保持體得到良好結合的波長轉換構件。作為氧化物之保持體，可舉出Al2O3、MgO、ZrO2、BaO、Lu2O3、TiO2、Cr2O3、WO3、V2O5、MoO3、SrO、Na2O、Y2O3、SiO2、B2O3、P2O5、PbO、N2O、K2O、CaO等。
另外，在利用燒結法形成波長轉換構件20的情況下，能夠使用用於促進燒結之助劑(未圖示)。如上文所述，將此處使用之助劑稱作助劑B。具體而言，藉由使螢光體粉末30、保持體40與助劑B混合而進行燒結，從而能夠形成波長轉換構件20。藉此，即便以較低的溫度進行燒結，亦能夠成為螢光體粉末30與保持體40得到良好結合的波長轉換構件20。於將螢光體粉末30作為Lu3Al5O12或Y3Al5O12、將保持體40作為Al2O3的情況下，作為助劑B而能夠使用NH4Cl、AlF3、H3BO3等。
此外，在使用包含稀土類鋁酸鹽螢光體之螢光體粉末的情況下，較佳為將氟化鋁、氟化鎂、氟化鋇等鹵化物用作助劑B。
另外，在使用包含氮化物系螢光體之螢光體粉末的情況下，較佳為將(1)氯化物化合物或氟化物之類的鹵化物例如氟化鋁、氟化鎂、氟化鋇等鹵化物、(2)氯化鍶、氯化鎂或氯化銨等氯化物化合物用作助劑B。
關於形成在保持體40之上表面40s(凹部之底面)上的第1凹部50a，能夠利用螢光體粉末30及保持體40與在製作螢光體粉末30時所用之助劑A的蝕刻速率差而形成。即，使用對於助劑A之蝕刻速率高 於對於螢光體粉末30以及保持體40之蝕刻速率的蝕刻液來對波長轉換構件之上表面進行蝕刻。如此，助劑A附著於螢光體粉末30的周圍(側面)，所以助劑被優先蝕刻而形成第1凹部50a，從而螢光體粉末30的側面露出。如上文所述，能夠以在俯視時被螢光體粉末30及保持體40夾著的方式形成第1凹部50a。
另外，關於在利用燒結法製作波長轉換構件20時所用之助劑B，其一部分亦當然會附著於螢光體粉末30之周圍(側面)，此時助劑B亦有助於形成第1凹部50a。在該情況下，若助劑A與助劑B為同種或相同，則助劑B更有效地有助於第1凹部50a之形成。
另外，亦能夠在對波長轉換構件20進行機械性研磨之後，利用一般採用之乾式蝕刻或濕式蝕刻來形成，然而在本實施形態中，藉由對由對助劑A之蝕刻速率高於對螢光體粉末30及保持體40之蝕刻速率的材料構成的波長轉換構件20進行CMP(化學機械研磨，Chemical Mechanical Polishing)處理，從而最快地蝕刻助劑，而在進行CMP處理之面上形成有第1凹部50a。另外，無論有無助劑A以及助劑B，都能夠利用螢光體粉末30、保持體40以及助劑之蝕刻速率差來形成第2凹部50。藉此，能夠利用螢光體粉末30、保持體40以及助劑之蝕刻速率差來形成第2凹部50以及第1凹部50a。
由比螢光體粉末30之上表面30us低的保持體40的表面40s所形成之第2凹部50，能夠利用螢光體粉末30與保持體40之蝕刻速率差來形成。
如此，若形成第1凹部50a而使螢光體粉末30之表面較寬地露出，則能夠抑制保持體40上之光的吸收。若進而形成第2凹部50而使螢光體粉末30之表面更寬地露出，則能夠進一步抑制保持體40上之光的吸收。尤其是，若利用CMP處理來使螢光體粉末30之上表面露出，則能夠去除因研磨等所產生之表面附近的受損層，因而能夠進一步提高螢 光體粉末30之波長轉換效率。
在CMP處理中能夠使用包含SiO2、CeO2等研磨粒之研磨漿(slurry)。一般的CMP處理之目的僅在於為了去除研磨對象物之受損層而形成平坦面，然而在本實施形態中其目的在於，對由蝕刻速率不同的複數種材料構成之波長轉換構件20進行CMP處理，同時形成平坦面、第2凹部50及第1凹部50a。另外，亦能夠根據CMP墊、使波長轉換構件20向CMP墊按壓之壓力(以下簡單稱為加壓)以及CMP處理時間來調節第1凹部50a及第2凹部50的深度。作為CMP墊，可舉出胺基甲酸酯製的IC1000或壓縮率高的絨面型SUPREME RN-H等。若CMP處理時之加壓為低壓則生產率容易下降，若CMP處理時之加壓為高壓則波長轉換構件上容易產生裂縫，因而較佳為50~300 g/cm2，更佳為100~200 g/cm2。另外，CMP處理時間並沒有特別進行限定，只要是能形成第1凹部50a及第2凹部50的時間即可。此外，為了有效地進行CMP處理，亦能夠在進行CMP處理之前預先利用金剛石研磨粒等研磨粒進行粗略研磨。若金剛石研磨粒之平均粒徑為1~3 μm，則能夠更有效地進行其後的CMP處理。該研磨亦可使研磨粒之尺寸階段性地變小，且進行複數次。另外，波長轉換構件20之下表面亦同樣地，可進行研磨以及CMP處理。藉此，能夠穩定地設置在基板10上。
另外，即便波長轉換構件20之上表面上之螢光體粉末30的平坦面以及保持體40的平坦面位於同一平面，亦能夠獲得本發明的效果，然而藉由將螢光體粉末30設為蝕刻速率比保持體40更低的材料，從而能夠成為螢光體粉末30之平坦面比保持體40之平坦面更突出於上表面側的構成。藉此，螢光體粉末30之側面的露出面積進一步增大，能夠抑制從螢光體粉末30射出的光照射到保持體40，因而光輸出進一步提高。
較佳為，波長轉換構件20之上表面作為將經螢光體粉末30波長 轉換後之光射出的表面，並且用作供用於激發螢光體粉末30之光入射的表面。藉此，入射至螢光體粉末30之激發光的一部分不經由保持體40而經由第1凹部50a及第2凹部50所形成之側面30ss向螢光體粉末30入射，因而能夠有效地照射激發光。而且，從螢光體粉末30之側面30ss射出的光不經由保持體40而經由第2凹部50向外部射出，因而提高了光輸出。
此外，亦能夠以保護波長轉換構件及提高光取出效率為目的，在波長轉換構件20之上表面(發光面)上設置無反射的保護膜(實施無反射塗敷)。另外，亦能夠以使光向波長轉換構件之上表面側反射為目的，在波長轉換構件之下表面(即，基板10側的面(與發光面為相反側之面))上設置反射膜。作為反射膜，既能夠單獨地設置金屬、Al2O3等絕緣膜或介電質多層膜，亦能夠將其等加以組合而進行設置。藉此，能夠進一步提高從波長轉換裝置100之上表面射出的光的輸出。此外，在圖1中，省略了無反射的保護膜、反射膜。
能夠利用以上述方式構成之波長轉換裝置100、及用於激發波長轉換裝置100之螢光體粉末30的光源來製作各種各樣的發光裝置。藉此，能夠提供光輸出優良的發光裝置。作為光源，能夠使用LED或LD，然而較佳為使用能局部性照射光的LD。
本發明之發光裝置1.
該發光裝置1例如以如下方式構成，包括光學系統，該光學系統具備：投影儀中所使用之光源，如圖3所示為3個藍色發光元件(例如，藍色雷射二極體)201a、201b、201c；將從其中的一個藍色發光元件201b輸入之光轉換成綠色之後射出的綠色波長轉換裝置100g；將從另一個藍色發光元件201c輸入之光轉換成紅色之後射出的紅色波長轉換裝置100r；以及複數個透鏡與分色鏡；且該發光裝置1能夠射出藍、綠、紅的3色光。
於圖3之發光裝置1中，從藍色發光元件(例如，藍色雷射二極體)201a射出之藍色光Lba經由透鏡221、分色鏡211、分色鏡212、透鏡226、透鏡227、透鏡228而射出。
於圖3之發光裝置1中，從藍色發光元件(例如，藍色雷射二極體)201b射出之藍色光Lbb經由透鏡222、分色鏡211、透鏡223而入射至綠色波長轉換裝置100g。入射至綠色波長轉換裝置100g之藍色光Lbb在綠色波長轉換裝置100g中被轉換成綠色的光Lg之後射出，該綠色光Lg被分色鏡211反射，經過透鏡226、透鏡227、透鏡228而射出。
於圖3之發光裝置1中，從藍色發光元件(例如，藍色雷射二極體)201c射出之藍色光Lbc經由透鏡224、分色鏡212、透鏡225而入射至紅色波長轉換裝置100r。入射至紅色波長轉換裝置100r之藍色光Lbc被紅色波長轉換裝置100r轉換成紅色的光Lr之後射出，該紅色光Lr被分色鏡212反射，經由透鏡226、透鏡227、透鏡228而射出。
在此，分色鏡反射特定波長的光而使其他波長的光透過，在發光裝置1中分色鏡211係以反射綠色的波長區域之光而使其他波長之光透過的方式構成，分色鏡212係以反射紅色的波長區域之光而使其他波長之光透過的方式構成。
如以上說明所述，發光裝置1能夠射出藍、綠、紅的3色光。
在將該發光裝置1用於投影儀中的情況下，從發光裝置1射出之藍、綠、紅的3色光被照射至攝影元件215，且藉由攝影元件215而形成二維擴展的輸出圖像，被投影透鏡229放大之後投影到螢幕。
此外，攝影元件215例如具有將與像素數對應之數量的複數個微小的微鏡排列成陣列狀的DMD，且對應於投影圖像來控制旋轉角從而形成輸出圖像。
本發明之發光裝置2.
發光裝置2與發光裝置1同樣地，例如是投影儀中所使用之光 源，如圖4所示般構成。
發光裝置2中，代替發光裝置1中之藍色發光元件(例如，藍色雷射二極體)201c及紅色波長轉換裝置100r，而利用紅色發光元件202(例如，紅色雷射二極體)來構成。伴隨上述變更，還移除了透鏡225，且改變了分色鏡212的朝向。
在以上述方式構成之發光裝置2中，除了從紅色發光元件202射出之紅色光Lr被分色鏡212反射之後經由透鏡226、透鏡227、透鏡228而射出以外，其他均與發光裝置1同樣地動作。
於以上的發光裝置1中，作為藍色發光元件，除了可以使用藍色雷射二極體之外，還可以使用發光二極體(LED)、超輻射發光二極體(SLD)等其他光源。另外，在發光裝置2中，作為紅色發光元件，除了可以使用紅色雷射二極體之外，還可以使用發光二極體(LED)、超輻射發光二極體(SLD)等其他光源。
此外，超輻射發光二極體(SLD)係指具有比雷射二極體更寬的頻帶的發光光譜，且空間指向性比發光二極體(LED)強之特徵之發光元件。
另外，對應於各種顏色而設置之發光元件並不限於一個，亦可以配置複數個。
(實施例1)
1.製作螢光體粉末30
作為螢光體原料，將規定量之Lu2O3、Al2O3、CeO2加以混合，進而向其中作為助熔劑而添加了由BaF2構成之助劑A之後充分混合，並填充於氧化鋁坩堝中，在氫濃度為3體積%以下的氫‧氮的混合氣體環境下以1400℃燒成3個小時。將所得之燒成品在水中進行球磨，且進行水洗、分離、乾燥，之後，使其通過篩子，從而獲得平均粒徑約為10 μm的由Lu3Al5O12：Ce構成之螢光體粉末30。
2.製作波長轉換構件20
使藉此所獲得之平均粒徑約為10 μm的由Lu3Al5O12：Ce構成之螢光體粉末30、及由Al2O3構成的保持體40進行混合。然後，作為助劑B而添加BaF2，並利用SPS法進行燒結。利用鋼絲鋸將藉由該燒結所獲得之波長轉換構件20切斷成350 μm的厚度。
3.形成以及評價凹部
其次，利用粒徑為3 μm的金剛石研磨粒對波長轉換構件20之上表面進行研磨，接著利用粒徑為1 μm的金剛石研磨粒再次進行研磨。然後，在該研磨過的面上，利用包含SiO2研磨粒以及pH調整液之研磨漿及胺基甲酸酯製的CMP墊，在150 g/cm2之加壓條件下進行2小時的CMP處理。其結果，波長轉換構件20的膜厚變為100 μm，如圖2所示，使長轉換構件20之上表面變得平坦，並且形成了如使螢光體粉末30之側面30ss露出般的第1凹部50a及第2凹部50。第1凹部50a之寬度為2 μm，第1凹部50a之深度為1 μm。第2凹部50之深度為10 nm以上。同樣地，對波長轉換構件20之下表面亦進行粗磨以及CMP處理。
其次，在波長轉換構件20之上表面上利用濺射法形成膜厚為76 nm之SiO2作為無反射的保護膜，且在波長轉換構件20之下表面上利用濺射法形成膜厚為1000 nm之Ag膜作為反射膜。
其次，在將波長轉換構件20晶片化為4 mm×4 mm之後，經由膜厚為30 μm之由Au/Sn構成之接合膜而載置於銅製之基板10上，從而形成波長轉換裝置100。
然後，若將峰值波長為445 nm之藍色雷射元件作為激發光源而照射於在波長轉換裝置100之上表面，則從波長轉換裝置100射出峰值波長為540 nm之綠色的光，能夠提高光輸出。
(實施例2)
1.製造螢光體粉末30
作為螢光體原料，將Y2O3、Al2O3、CeO2混合，進而向其中作為助熔劑而添加了由BaF2構成之助劑A之後充分混合，並填充於氧化鋁坩堝中，在氫濃度為3體積%以下之氫‧氮的混合氣體環境下以1400℃燒成3個小時。將所獲得之燒成品在水中進行球磨，且進行水洗、分離、乾燥，之後，使其通過篩子，從而獲得YAG螢光體。
2.製作波長轉換構件20
使由Y3Al5Ol2：Ce構成之螢光體粉末30、及由Al2O3構成之保持體40進行混合。然後，作為助劑B而添加BaF2，並利用SPS法進行燒結。利用鋼絲鋸將藉由該燒結所獲得之波長轉換構件20切斷成350 μm的厚度。
3.形成及評價凹部
其次，與實施例1同樣地，對波長轉換構件20之上表面以及下表面進行粗磨以及CMP處理。以上處理之結果為，形成如使螢光體粉末30之側面30ss露出般的第1凹部50a及第2凹部50。另外，第1凹部50a之寬度以及深度、第2凹部50之深度與實施例1同樣。
其次，與實施例1同樣地，在波長轉換構件20之上表面上利用濺射法形成膜厚為76 nm的SiO2作為無反射的保護膜，且在波長轉換構件20之下表面上利用濺射法形成膜厚為1000 nm的Ag膜作為反射膜。
其次，在將波長轉換構件20晶片化為4 mm×4 mm之後，經由膜厚為30 μm的由Au/Sn構成之接合膜而載置於銅製的基板10上，從而形成波長轉換裝置100。
然後，若將與實施例1相同的445 nm之藍色雷射元件作為激發光源而照射於波長轉換裝置100之上表面，則從波長轉換裝置100射出峰值波長約為560 nm之黃色的光，可獲得與實施例1同樣較高的光輸出。
(實施例3)
1.製作螢光體粉末30以及波長轉換構件20
在實施例3中，首先與實施例1同樣地，製作平均粒徑約為10 μm的由Lu3Al5O12：Ce構成之螢光體粉末30，並對該螢光體粉末30及由Al2O3構成之保持體40進行混合。然後，與實施例1不同的是不添加助劑B，利用SPS法進行了燒結。利用鋼絲鋸將藉由該燒結所獲得之波長轉換構件20切斷成350 μm的厚度。
2.形成及評價凹部
其次，利用粒徑為3 μm之金剛石研磨粒對波長轉換構件20之上表面進行研磨，接著利用粒徑為1 μm之金剛石研磨粒再次進行研磨。然後，在該研磨後之面上，利用包含SiO2研磨粒以及pH調整液之研磨漿與絨面型SUPREME RN-H的CMP墊，在200 g/cm2之加壓條件下進行3小時的CMP處理。其結果，波長轉換構件20之膜厚變為100 μm，如圖2所示，使波長轉換構件20之上表面變得平坦，並且形成有如使螢光體粉末30之側面30ss露出般的第1凹部50a及第2凹部50。第1凹部50a之寬度為2 μm，第1凹部50a之深度為1 μm。第2凹部50之深度為10 nm。同樣地，對波長轉換構件20之下表面亦進行粗磨以及CMP處理。
然後，與實施例1同樣地，形成反射膜並使其載置於銅製的基板10上，從而形成波長轉換裝置100。
(實施例4)
1.製作螢光體粉末30
作為螢光體原料，將Y2O3、Al2O3、CeO2混合，進而向其中作為助熔劑而添加由BaF2構成的助劑A之後充分混合，並填充於氧化鋁坩堝中，在氫濃度為3體積%以下之氫‧氮的混合氣體環境中以1400℃燒成3個小時。將所獲得之燒成品在水中進行球磨，且進行水洗、分離、乾燥，之後，使其通過篩子，從而獲得Y3Al5O12：Ce(YAG)螢光 體。
2.製作波長轉換構件20
對由Y3Al5O12：Ce構成之螢光體粉末30、及由Al2O3構成之保持體40進行混合。然後，不添加助劑B，利用SPS法進行燒結。利用鋼絲鋸將藉由該燒結所獲得之波長轉換構件20切斷成350 μm的厚度。
3.形成及評價凹部
其次，利用粒徑為3 μm之金剛石研磨粒對波長轉換構件20之上表面進行研磨，接著利用粒徑為1 μm之金剛石研磨粒再次進行研磨。然後，在該研磨後之面上，利用包含SiO2研磨粒以及pH調整液之研磨漿與絨面型SUPREME RN-H的CMP墊，在200 g/cm2之加壓條件下進行3小時的CMP處理。其結果，波長轉換構件20之膜厚變為100 μm，如圖2所示，使波長轉換構件20之上表面變得平坦，並且形成如使螢光體粉末30之側面30ss露出般的第1凹部50a及第2凹部50。第1凹部50a之寬度為2 μm，第1凹部50a之深度為1 μm。第2凹部50之深度為10 nm。同樣地，對波長轉換構件20之下表面亦進行粗磨以及CMP處理。
然後，與實施例1同樣地，形成反射膜並使其載置於銅製的基板10上，從而形成波長轉換裝置100。
如上文所述，即便在以僅添加製作螢光體時之助劑A而不添加助劑B的方式製作波長轉換構件20之實施例3以及4的情況下，亦可藉由適當地變更波長轉換構件20的粗磨以及CMP處理的條件，而形成與實施例1之形狀大致同樣的第1凹部50a以及第2凹部50。
10‧‧‧基板
20‧‧‧波長轉換構件
30‧‧‧螢光體粉末
30ss‧‧‧側面
30us‧‧‧上表面
40‧‧‧保持體
40s‧‧‧上表面
50‧‧‧第2凹部
50a‧‧‧第1凹部
100‧‧‧波長轉換裝置

Claims (12)

  1. 一種波長轉換裝置，其具備基板、及設置在上述基板上之波長轉換構件，其特徵在於：上述波長轉換構件具有螢光體粉末、及保持上述螢光體粉末之保持體，上述波長轉換構件之上表面係包含上述螢光體粉末之上表面及上述保持體之上表面的發光面，並且，在上述保持體的上表面上，與上述螢光體粉末相鄰地形成有第1凹部。
  2. 如請求項1之波長轉換裝置，其中上述螢光體粉末之上表面及上述保持體之上表面係分別平坦、且位於同一平面上。
  3. 如請求項1之波長轉換裝置，其中上述螢光體粉末之上表面係自上述保持體之上表面突出地設置，於上述波長轉換構件之上表面上形成有以上述保持體之上表面作為底面的第2凹部，上述第1凹部形成於第2凹部之底面上。
  4. 如請求項3之波長轉換裝置，其中上述螢光體粉末之上表面以及上述保持體之上表面係分別平坦、且相互平行。
  5. 如請求項1之波長轉換裝置，其中上述波長轉換構件之上表面經無反射塗敷。
  6. 如請求項5之波長轉換裝置，其中上述波長轉換構件之上表面係發光面，並且係用於激發上述螢光體粉末之光所入射的入射面。
  7. 如請求項1之波長轉換裝置，其中於上述波長轉換構件與上述基板之間具有反射構件。
  8. 如請求項1之波長轉換裝置，其中上述基板係陶瓷基板或金屬基板。
  9. 一種發光裝置，其具備：請求項1至8中任一項之波長轉換裝置；及用於激發上述波長轉換裝置之螢光體粉末的光源。
  10. 如請求項9之發光裝置，其中上述光源係於440~480 nm之範圍內具有發光峰值，上述螢光體係於500~540 nm之範圍內具有發光峰值。
  11. 一種波長轉換裝置之製造方法，其具備：藉由混合並燒成原料粉末及助劑而獲得螢光體粉末的步驟；在混合包含上述螢光體粉末及保持該螢光體粉末之保持體的材料之原料之後，進行燒成而獲得波長轉換構件的步驟；使用對於上述助劑之蝕刻速率高於對於上述螢光體粉末以及上述保持體之蝕刻速率的蝕刻液，對上述波長轉換構件之上表面進行蝕刻的蝕刻步驟；及將上述波長轉換構件載置於基板上而獲得波長轉換裝置的步驟。
  12. 如請求項11之波長轉換裝置之製造方法，其中上述蝕刻步驟包括對上述波長轉換構件之上表面進行化學機械研磨處理。
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