TW201417353A - 發光元件及發光元件之製造方法 - Google Patents

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Hiroyuki Hanato
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Sharp Kk
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Abstract

本發明係構成為於發光元件中，至少包括LED元件(1)、及至少一部分含有螢光體之樹脂部(2)，且最外層之樹脂部於表面具備反射率具有波長依存性之反射膜(4)，上述螢光體之濃度係上述LED元件(1)附近區域中之濃度高於上述反射膜(4)附近區域中之濃度。藉此，可提供一種可效率良好地出射具有所需之色度特性之光之發光元件。

Description

發光元件及發光元件之製造方法
本發明係關於一種發光元件及發光元件之製造方法。更具體而言，本發明係關於一種能夠以較高之光擷取效率將調整為所需之色度之白色光出射之發光元件及其製造方法。
使用半導體發光元件之白色發光元件，被期待如下一代之普通照明或液晶背光源等之燈泡、螢光管及冷陰極管般對燈管燈泡市場之應用。此種白色發光元件係由含有螢光體之樹脂等被覆發光二極體晶片而成者，且藉由來自發光二極體晶片之光、及由來自發光二極體晶片之光所激發之來自螢光體之光而獲得白色光者。
近年來，因用於白色發光元件之藍色發光二極體或螢光體等之技術開發而使各個白色發光元件之性能提昇，超過螢光燈或冷陰極管等之發光效率之白色發光元件隨之被不斷商品化。
然而，該等白色發光元件與螢光燈或冷陰極管等之色度之不均相比，色度之不均仍較大，故而，要求將色度之不均降低至螢光燈或冷陰極管之程度。因此，提出有各種用以降低色度不均之結構(專利文獻1~4)。
於專利文獻1中揭示有藉由使用複數個LED(Light Emitting Diode，發光二極體)晶片，使各LED晶片之色度之組合成為特定之組 合而提昇色度之精度之結構。然而，該結構於設為模組狀態之情形時，因各LED晶片之螢光體量之不均等而產生色度之不均。
因此，於專利文獻2~4中揭示有於經模組化之狀態下利用其他步驟進行調色之技術。
於專利文獻2中揭示有點狀地形成有含有第2螢光體之上述色度調整用螢光體層之構成，且上述色度調整用螢光體層係相較含有第1螢光體之含螢光體樹脂層朝向光出射方向設置於外層，且揭示有藉由上述色度調整用螢光體層來微調整顏色之情況。
於專利文獻3中揭示有於含有螢光體且被覆發光二極體晶片之密封樹脂部之表面之至少一部分形成有光散射部之發光元件，且揭示藉由配置上述光散射部而提昇螢光體之量子轉換之效率之情況。
於專利文獻4中揭示有如下LED光源，即，包括LED元件及於透明樹脂內包含螢光體之密封材，且將該密封材配置於上述LED元件之周邊部，於上述密封材之表面包含具備與上述密封材之折射率不同之折射率之透明薄膜。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本公開專利公報「日本專利特開2011-3594號公報(2011年1月6日公開)」
[專利文獻2]日本公開專利公報「日本專利特開2010-186968號公報(2010年8月26日公開)」
[專利文獻3]日本公開專利公報「日本專利特開2009-130301號公報(2009年6月11日公開)」
[專利文獻4]日本公開專利公報「日本專利特開2010-16029號公報(2010年1月21日公開)」
然而，專利文獻2中揭示之技術需要點狀地形成上述色度調整用螢光體層之製程，故而難以精度良好地構成上述色度調整用螢光體層。因此，實際上存在難以進行顏色之微調整之問題。
另一方面，作為可簡單且精度良好地構成螢光體層之方法，有專利文獻3及4中揭示之方法。
然而，於專利文獻3中揭示之方法中，自螢光體放射之螢光藉由光散射部及其他螢光體而散射，因多重散射導致損失之比率增多，故而，存在光之擷取效率低下之問題。
又，亦於專利文獻4中揭示之方法中，自螢光體放射之螢光於樹脂層中藉由其他螢光體而散射，產生光於螢光體層中擴散之多重散射，使光損失變大，故而，存在光之擷取效率降低之問題。
本發明係鑒於上述問題點而完成者，其目的在於提供一種可充分地抑制多重散射之產生，能夠以較高之光擷取效率出射具有所需之色度特性之白色光之發光元件及其製造方法。
為解決上述問題，本發明者對以簡單之結構抑制多重散射之產生，且維持著光利用效率，對發出之光之色度可進行微調整之結構進行了銳意研究。
其結果，發現可藉由具備如下構成而解決上述問題，最終完成本發明，上述構成係具備反射率具有波長依存性之反射膜，並且密封LED元件之樹脂層內部之螢光體濃度於上述LED元件附近之區域高於上述反射膜附近之區域。
即，本發明之一態樣之發光元件之特徵在於包括：LED元件；螢光體，其吸收來自該LED元件之發光之一部分，進行波長轉換而發光；及樹脂部，其至少一部分含有上述螢光體，且密封上述LED元 件；且上述樹脂部中之最外層之樹脂部於表面具備反射率具有波長依存性之反射膜，上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度高於上述反射膜附近之區域中之濃度。
又，本發明之發光元件之製造方法之特徵在於包括：第一步驟，其係以覆蓋裝載於基板之安裝面之LED元件之方式，於上述基板之安裝面形成含有吸收來自上述LED元件之發光之一部分進行波長轉換而發光的螢光體之第一樹脂部，且將上述LED元件密封；第二步驟，其係以覆蓋上述第一樹脂部之至少一部分之方式，形成不含上述螢光體之第二樹脂部；第三步驟，其係測定自上述LED元件經由上述第一樹脂部及上述第二樹脂部出射之光之色度特性；以及第四步驟，其係根據所測定之上述色度特性，於上述第二樹脂部之表面形成反射率具有波長依存性之反射膜。
根據本發明之一態樣之發光元件，可效率良好地以低成本獲得可充分地抑制多重散射之產生且具有所需之色度特性之發光元件。
根據本發明之一態樣之發光元件之製造方法，可抑制發光元件之色度之不均，從而可有助於發光元件之品質提昇。
1‧‧‧LED元件
2、2'‧‧‧含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)
3‧‧‧不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)
4‧‧‧反射膜
5‧‧‧基板
6‧‧‧安裝面
7‧‧‧反射框
8‧‧‧金屬線
9‧‧‧打線接合機
10‧‧‧分注器
11‧‧‧模具
100~103、200‧‧‧發光元件
a‧‧‧光
b、b'‧‧‧反射光
c、c'、d、d'‧‧‧出射光
λ、λ'‧‧‧波長
圖1係本發明之第1實施形態之發光元件之概略剖面結構圖。
圖2(a)、(b)係說明本發明之發光元件中之因有無反射膜而產生之色度之不均的色度圖。
圖3係本發明之第2實施形態之發光元件之概略剖面結構圖。
圖4係本發明之第3實施形態之發光元件之概略剖面結構圖。
圖5係本發明之第4實施形態之發光元件之概略剖面結構圖。
圖6(a)、(b)係表示本發明之發光元件之製造方法之步驟之概略的示意圖。
圖7係表示先前公知之發光元件中之螢光體之分佈狀態之先前公知之發光元件的概略剖面結構圖。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行詳細說明。再者，對表示相同功能及作用之構件標註相同符號。
本發明之發光元件包括：LED元件；螢光體，其吸收來自該LED元件之發光之一部分，進行波長轉換而發光；及樹脂部，其至少一部分含有上述螢光體，且將上述LED元件密封；上述樹脂部中之最外層之樹脂部係於表面具備反射率具有波長依存性之反射膜，上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度高於上述反射膜附近之區域中之濃度。
<第1實施形態>
(利用含螢光體之樹脂層與不含螢光體之樹脂層，將LED元件雙重密封而成之發光元件)
基於圖1，對本發明之發光元件之第1實施形態進行說明。圖1係第1實施形態之發光元件100之概略剖面結構圖。
如圖1所示，發光元件100包括LED元件1、含有螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2、不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3、反射膜4、及基板5。
即，於第1實施形態中，本發明之發光元件100係於LED元件1之外周部積層有二層樹脂部。而且，具有如下構成：上述樹脂部中之內側之一層即含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2含有上述螢光體，上述樹脂部中之外側之一層即不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3不含有上述螢光體。再者，所謂上述「外周部」係指自LED元件1觀察時在光之出射方向上為外側。
LED元件1係藉由聚矽氧系樹脂漿料等而安裝於基板5之安裝面 6。基板5較佳為安裝面之反射作用較高之材質者，例如宜於使用陶瓷基板等。
於基板5中，在安裝面6具備打線接合用表面電極(未圖示)，且在背面(未安裝LED元件1之側之面)具備用以與外部之電路連接之背面電極(未圖示)，於內部具備使表面電極與背面電極導通之通孔(未圖示)。
LED元件1為可發出藍色光(波長435nm以上且480nm以下)之元件即可。例如，可使用InGaN等氮化物系化合物半導體等。
LED元件1係裝載(黏晶)於基板5之安裝面6，且例如藉由包含金之未圖示之金屬線而與基板5之表面電極電性連接。藉此，自基板5之背面電極對LED元件1供給電力。
於LED元件1之外周部形成有二層樹脂部，且內側之一層為含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2，外側之一層為不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3(以下，亦簡稱為「樹脂層(第二樹脂部)3」)。
LED元件1之數量可為1個，亦可為複數個。於複數個情形時，可於1個含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之內部配置有複數個LED元件1，亦可存在複數個於內部配置有1個LED元件1之含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2，且以覆蓋各個含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之方式，形成樹脂層(第二樹脂部)3，以覆蓋各個樹脂層(第二樹脂部)3之方式形成反射膜4。
於LED元件1之數量為複數個之情形時，LED元件1例如以等間隔配置於滿足特定之發光量之特定之位置即可。
含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2係以覆蓋LED元件1之方式形成，且將LED元件1密封。含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2包含含有螢光體之樹脂。為滿足透光性優異之條件，該樹脂較佳為聚矽氧樹脂，亦可使用環氧樹脂或丙烯酸系樹脂等。
螢光體係吸收來自LED元件1之發光(藍色光)之一部分，進行波長轉換而發出黃色光者。作為此種螢光體，例如可較佳地使用CaAlSiN3：Eu、(Si．Al)6(O．N)8：Eu、BOSE(barium strontium orthosilicate，鋇鍶正矽酸鹽)(Ba、O、Sr、Si、Eu)、SOSE(strontium barium orthosilicate，鍶鋇正矽酸鹽)(Sr、Ba、Si、O、Eu)、或YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔鋁石榴石)(經Ce活化之釔鋁石榴石)、α塞隆((Ca)、Si、Al、O、N、Eu)、β塞隆(Si、Al、O、N、Eu)等。
不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3係以覆蓋含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之方式形成，且成為最外層之樹脂部。不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3係將含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2及LED元件1密封。作為構成樹脂層(第二樹脂部)3之樹脂，為使透光性優異，而較佳為聚矽氧樹脂，亦可使用環氧樹脂或丙烯酸系樹脂等。
(關於反射膜對色度之調整)
樹脂層(第二樹脂部)3係於表面具備反射率具有波長依存性之反射膜4。所謂「反射率具有波長依存性」係指具有特定範圍之波長之光之反射率強於具有其以外之範圍之波長之光之反射率。例如，若為與綠色光或紅色光相比更強地反射藍色光之性質，則可謂該反射膜具有「藍色光之反射率較高」之波長依存性。
於本發明中，反射膜4較佳為(1)具有435nm以上且480nm以下之波長之可見光之反射率高於具有500nm以上且700nm以下之波長之可見光的反射率，或(2)具有500nm以上且700nm以下之波長之可見光之反射率高於具有435nm以上且480nm以下之波長之可見光的反射率。
於上述(1)之情形時，藍色光(波長435nm以上且480nm以下)之反射率高於綠色光(波長500nm以上且560nm以下)、黃綠光(波長560 nm以上且580nm以下)、黃色光(波長580nm以上且595nm以下)、橙色光(波長595nm以上且605nm以下)及紅色光(波長605nm以上且700nm以下)之反射率。
因此，於未形成反射膜4之情形時，自LED元件發出之藍色光與自吸收來自該LED元件之發光之一部分進行波長轉換而發光之螢光體的黃色光混合而成之光與作為白色光所規定之色度相比偏向藍色之情形係使上述(1)之反射膜4形成於樹脂層(第二樹脂部)3之表面即可。
藉此，透過反射膜4而自發光元件100出射之藍色光減少，且藉由上述螢光體而將該藍色光進行波長轉換。其結果，出射光中之黃色光之比率增加，故而，自發光元件100出射之光與無反射膜4時之出射光相比，成為偏移至黃色側之色度。
因此，可使出射光與作為白色光所規定之色度相比偏向藍色之發光元件100之出射光之色度適度化，從而可提昇發光元件100之品質。
於反射膜4為上述(2)之情形係與上述(1)之情形相反，自綠色光起至紅色光為止之反射率變高，且自綠色光起至紅色光為止之光由上述螢光體進行波長轉換。其結果，出射光中之藍色光之比率增加，故而，自發光元件100出射之光與無反射膜4時之出射光相比，成為偏移至藍色側之色度。
因此，於未形成反射膜4之情形時，自LED元件發出之藍色光與來自上述螢光體之黃色光混合而成之光與作為白色光所規定之色度相比偏向黃色之情形時，使上述(2)之反射膜4形成於樹脂層(第二樹脂部)3之表面。藉此，可使出射光與作為白色光所規定之色度相比偏向黃色之發光元件100之出射光之色度適度化，從而可提昇發光元件100之品質。
圖2係說明圖1所示之發光元件100中之因有無反射膜4而引起之 色度之不均的色度圖。此處，對於包括不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3及含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2且未形成反射膜4之狀態之發光元件100，於使複數個LED元件1密封在不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3之內部之情形時，將測定所有LED元件1之出射光之色度所得之結果示於圖2(a)。再者，色度可使用普通使用之色度計，藉由先前公知之方法進行測定。
如圖2(a)所示，形成反射膜4之前之光係因分散於含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2中之螢光體之分散狀態之不均，而使色度之不均遍及較廣範圍。
此處，於意圖使發光元件100之出射光之色度均於x方向、y方向上增加之情形時，必須使色度於黃色方向上變化，故而，若於不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3之表面形成上述(1)之反射膜作為反射膜4，則藍色光與綠色光~紅色光相比被更強地反射。
經反射之藍色光返回至含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2，藉由該螢光體而進行波長轉換，並朝向反射膜4出射。若該出射之光成為黃色光，則使該光透過反射膜4朝向發光元件100之外部出射。
另一方面，於進行上述波長轉換且朝向反射膜4出射之光仍偏移為藍色之情形時，藉由反射膜4來反射該光所含有之藍色光，且再次由上述螢光體進行波長轉換。藉由增加波長轉換次數，重複此種動作，而即便較少之螢光體量亦可不產生光之損失，最終獲得目標之色度之光(此時為黃色光)。
如此地藉由形成反射膜4而調整色度，故而，將相當於圖2(a)中所示之區域之部分之色度之不均消除，且如圖2(b)所示，可將自發光元件100出射至外部之光之色度自藍色側調整至黃色側(色度變大之方向)。
反射膜4較佳為含有ZnO及/或TiO2。ZnO及/或TiO2較廉價，並且 可藉由蒸鍍或濺鍍等廉價之製程而形成藍色光之反射率高於綠色光~紅色光之反射率之反射膜。
但並不限於ZnO及/或TiO2，只要為介電材料則可成為反射膜4之材料。例如，亦可較佳地使用SiO2等。又，形成反射膜4之材料亦可例如SiO2與ZnO及/或與TiO2之組合物般為組合物。
另一方面，可藉由以使具有長波長之光之反射率變高之方式設計反射膜4，而形成例如綠色光~紅色光之反射率高於藍色光之反射率之反射膜。藉此，可將自發光元件100出射至外部之光之色度自黃色側調整至藍色側(色度變小之方向)。此時之色度之調整係藉由長波長成分之損失而實現，並非藉由螢光體之波長轉換效率實現。
反射膜4中之上述介電材料之較佳含有率係因反射膜4中所含之介電材料之物性、意圖調整之波長成分之量、入射至反射膜4之光之波長等而不同，故無法一概而論。
反射膜4之波長依存性係由構成含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2及上述樹脂層(第二樹脂部)3之樹脂(例如聚矽氧樹脂)之折射率與反射膜4之折射率而決定。例如，對於聚矽氧樹脂(折射率約1.4)，藉由TiO2(折射率約2.5)而於可見光波長區域，使短波長之光之反射率變得高於長波長之光。
形成反射膜4之材料只要測定來自未形成反射膜4之狀態下之發光元件100之出射光之色度，根據意圖減少出射量之光之種類適當選擇即可。反射膜4可藉由使用蒸鍍、濺鍍等方法，於上述樹脂層(第二樹脂部)3之表面將含有上述介電材料之材料製膜而形成。
又，反射膜4較佳為單層膜，但並不限於此，亦可為多層膜。若為多層膜，則可見光區域之反射率較低，可實現藉由提昇僅某一限定之波長區域之反射率之設計而抑制光之損失之調色。
(關於螢光體之濃度)
上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度必須高於上述反射膜附近之區域中之濃度。
於本說明書之第1實施形態及下述第2實施形態中，所謂「LED元件附近之區域」係指藉由如下點形成之區域，即，該點係當自LED元件1之外表面之任一部位將直線拉至反射膜4之內表面(反射膜4之面中之與上述樹脂層(第二樹脂部)3相接之面)時，位於該直線上，且至上述LED元件1之外表面之任一部位之距離短於至反射膜4之內表面之距離。
又，所謂「反射膜附近之區域」係指藉由如下點形成之區域，即，該點係當自反射膜4之內表面上之任一部位將直線拉至LED元件1之外表面之任一部位時，位於該直線上，且至上述反射膜4之內表面上之任一部位之距離短於至LED元件1之外表面之任一部位之距離。
於上述第一實施形態中，含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2含有螢光體，且上述樹脂層(第二樹脂部)3不含有螢光體。又，含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2係僅侷限於LED元件1之附近之區域。
可如此地藉由滿足「上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度高於上述反射膜附近之區域中之濃度」之必要條件，而抑制多重散射，從而防止出射效率之降低。以下對該情況進行說明。
圖7係表示先前公知之發光元件中之螢光體之分佈狀態之先前公知之發光元件的概略剖面結構圖。
如圖7所示，先前公知之發光元件200係於LED元件1之外周部形成有一層含螢光體之樹脂層2'，且於內部含有螢光體。亦即，LED元件成為僅由含螢光體之樹脂層2'密封之所謂之單一密封。
於發光元件200中，獲得呈現與第1實施形態之發光元件100同等之色度之出射光時，如圖7所示，必須設為該螢光體之濃度於含螢光體之樹脂層2'之內部以較低濃度均勻地擴散之狀態。
其原因在於：若含螢光體之樹脂層中所含之螢光體量為相同程度，則含螢光體之樹脂層之體積越大，由反射膜4反射之光將被螢光體越多地進行波長轉換。
例如，於圖1所示之含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2所含之螢光體之量與圖7所示之含螢光體之樹脂層2'所含之螢光體之量為相同程度之情形時，可藉由使含螢光體之樹脂層2'之體積大於含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之體積，且增加螢光體之波長轉換次數，而使圖7所示之發光元件200出射具有與圖1所示之發光元件100相同程度之色度特性之出射光。
亦即，於含螢光體之樹脂層2'中，可藉由進行對應於與含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之體積之差之螢光體之濃度調整，而使波長轉換變為同等，從而出射具有與可發光元件100相同程度之色度特性之出射光。
然而，發光元件200成為光之擷取效率低於發光元件100者。即，一般而言，螢光即便於不進行波長轉換(量子效應)之情形時亦藉由螢光體而散射。此時，如發光元件200般，當含螢光體之樹脂層2'內部之螢光體濃度較低時，導致光於含螢光體之樹脂層2'之內部擴散，在朝向發光元件200之外部射出之前，因多重散射導致損失之光之比率增多，從而存在光之擷取效率降低之問題。
於圖7中，自LED元件1出射之光a係於反射膜4中一部分被反射，而分離成出射光c'與反射光b'。經反射之反射光b'藉由存在於含螢光體之樹脂層2'之螢光體而散射，且因含螢光體之樹脂層2'內部之螢光體濃度較低，故於含螢光體之樹脂層2'之內部擴散。圖7之d'係表示一面被螢光體散射一面擴散之光。若引起此種擴散，則該光難以出射至發光元件200之外部。
專利文獻4所揭示之發光元件係處於如下狀態的發光元件，即， 該狀態係螢光體之含量與該螢光體之濃度於專利文獻4所揭示之密封材中與發光元件200同樣地以較低濃度均勻地擴散。亦即，專利文獻4所揭示之發光元件與發光元件200同樣地，具有因多重散射導致之光之損失較大之問題。
另一方面，第1實施形態之發光元件100係含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2含有螢光體，且上述樹脂層(第二樹脂部)3不含有螢光體，故而，LED元件1附近之區域中之濃度與反射膜4附近之區域中之濃度相比變得極高。
於圖1中，自LED元件1出射之光a係於反射膜4中一部分被反射，分離成出射光c與反射光b。經反射之反射光b藉由存在於含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之螢光體而散射(亦進行波長轉換)，但由於含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2內部之螢光體濃度較高，故而不會於含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之內部擴散。
亦即，經波長轉換之光d不進行上述擴散，而迅速地出射至發光元件100之外部。或，一部分藉由反射膜4反射，受到螢光體進一步之波長轉換。繼而，波長λ之出射光c與波長λ'之光d被混合，從而可獲得具有所需之色度之白色光。
如此，於發光元件100中，螢光體集聚於LED元件1附近之區域，故而即便螢光藉由螢光體而散射，亦不會如含螢光體之樹脂層2'內部之螢光體濃度較低之發光元件200或專利文獻4所揭示之發光元件般，導致光於螢光體層中擴散。
因此，具有抑制多重散射且能夠以較高之光擷取效率朝向發光元件100之外部出射具有所需之色度特性之光之優點。
就防止多重散射之觀點而言，含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2中之螢光體之濃度較佳為儘可能高。其原因在於：可使螢光體更進一步集聚於LED元件1附近之區域，從而可防止光於含螢光體之樹脂層 (第一樹脂部)2內部擴散。
<第2實施形態>
(利用含螢光體之樹脂層與不含螢光體之樹脂層將LED元件雙重密封而成之發光元件之另一形態)
第1實施形態係如圖1所示，於發光元件100中，含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2、不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3、反射膜4半球狀地形成於基板5之安裝面6上。然而，發光元件之形態並不限於此。於第2實施形態中，對採用與第1實施形態不同形態之發光元件進行說明。
圖3係本發明之第2實施形態之發光元件101之概略剖面結構圖。於發光元件101中，於基板5之安裝面6上配置反射框7。
反射框7係用以使來自LED元件1或螢光體之發光高效率地照射至反射膜4者，且使用樹脂、陶瓷、金屬材料等表面之反射率較高者。例如，可藉由利用反射框7反射自LED元件1橫向地出射之光線，而使該光線朝向反射膜4之方向出射。反射框7可與基板5分開單獨地形成於安裝面6上，亦可與基板5一體成型。
發光元件101係於LED元件1之外周部積層有二層樹脂部，且於內側即靠近LED元件1之側形成有含有螢光體之含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2，於含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之外側形成有不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3。而且，遍及不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3之表面與反射框7地形成有反射率具有波長依存性之反射膜4。
如圖3所示，自LED元件1出射之光a係一部分由反射膜4反射，分離成反射光b與出射光c。反射光b係於含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2中藉由螢光體而波長轉換，成為出射光d，自發光元件101出射。又，光a係於出射後，一部分藉由螢光體而波長轉換，成為出射光d'自發光元件101出射。
發光元件101係含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2、不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3、及反射膜4之形狀不同於第1實施形態之發光元件100，但由於反射膜4如上所述地於反射率具有波長依存性，故而可藉由相應於無反射膜4時之色度特性，選擇具有適當之波長依存性之反射膜4，而使混合有出射光c、d、d'而成之光成為具有所需之色度特性之白色光。
又，上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度高於上述反射膜附近之區域中之濃度，故而，亦不會產生因多重散射造成之光損失之問題。進而，發光元件101具備反射框7，故而可更高效率地出射具有所需之色度之白色光。
<第3實施形態>
(螢光體之濃度形成濃度梯度之發光元件)
此前對包括含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2及不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3之發光元件100及101進行了說明。另一方面，本發明之發光元件係於具有樹脂部在上述LED元件之外周部形成有一層，且含有上述螢光體，上述樹脂部之內部中之上述螢光體於至基板之安裝面之距離越短之區域濃度越高之此類構成之情形時，可與發光元件100及101之情形同樣地，抑制因多重散射造成之光之損失，以較高之擷取效率使所需之色度之光出射至外部。
圖4係本發明之第3實施形態之發光元件102之概略剖面結構圖。發光元件102係於基板5之安裝面6裝載有LED元件1，且於LED元件1之外周部形成有於表面具備反射膜4且於內部含螢光體之含螢光體之樹脂層(樹脂部)2，藉由含螢光體之樹脂層(樹脂部)2而將LED元件1密封。本實施形態之發光元件並不具備不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3，且具備一層含螢光體之樹脂層(樹脂部)2，故而含螢光體之樹脂層(樹脂部)2成為最外層之樹脂部。
於圖4中，如藉由含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部之陰影示意性地表現，於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部，螢光體之濃度形成濃度梯度。亦即，於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部，於至基板5之安裝面6之距離越短之區域，螢光體之濃度越高，且隨著至安裝面6之距離變長(隨著靠近反射膜4)，螢光體之濃度變低。
於第3實施形態及下述第4實施形態中，所謂「上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度高於上述反射膜附近之區域中之濃度」係指於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部，於至基板5之安裝面6之距離越短之區域，螢光體之濃度越高，且隨著至安裝面6之距離變長，螢光體之濃度變低。
再者，於本說明書之第3實施形態中，所謂「至安裝面6之距離」係指於自含螢光體之樹脂層(樹脂部)2內部之某一點向安裝面6下拉垂線之情形時之該垂線之長度。
發光元件102係LED元件1並非如發光元件100般藉由二層樹脂部雙重密封，而藉由一層含螢光體之樹脂層(樹脂部)2單一密封。發光元件102係於將LED元件1單一密封之方面與圖7所示之發光元件200相同。
然而，發光元件200係如已說明般，如圖7所示，螢光體之濃度成為於含螢光體之樹脂層2'之內部以較低之濃度均勻地擴散之狀態。
發光元件102係如圖4所示，自LED元件1出射之光a於反射膜4中一部分被反射，分離成出射光c與反射光b。又，光a係於出射後，一部分由螢光體進行波長轉換，成為出射光d'，自發光元件102出射。
於發光元件102中，經反射之反射光b藉由存在於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之螢光體而散射(亦進行波長轉換)，但於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2內部之至安裝面6之距離越短之區域，螢光體濃度變得越高。亦即，螢光體成為於越靠近安裝面6之區域越多地沈澱之狀 態。因此，發光元件102可採用與藉由含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2及上述樹脂層(第二樹脂部)3而將LED元件1密封之發光元件100同等之結構。因此，經波長轉換之光d不會於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部擴散。
亦即，經波長轉換之光d不於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部擴散，而迅速地出射至發光元件102之外部。或，一部分藉由反射膜4而反射，受到以螢光體之進一步波長轉換。
而且，反射膜4係如上所述於反射率具有波長依存性，故而，可藉由相應於無反射膜4時之色度特性，選擇具有適當之波長依存性之反射膜4，而將出射光c、出射光d及出射光d'混合，獲得具有所需之色度特性之白色光。
如此，發光元件102因於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部，至安裝面6之距離較短之區域中之螢光體濃度較高，故而，即便螢光藉由螢光體而散射，亦不會如含螢光體之樹脂層2'內部之螢光體濃度較低之發光元件200或專利文獻4所揭示之發光元件般，導致光於螢光體層中擴散。因此，具有抑制多重散射，能夠以較高之光擷取效率朝向發光元件102之外部出射所需之色度之光之優點。
亦即，即便將LED元件單一密封時，於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部中之螢光體濃度亦形成濃度梯度，且該梯度為至安裝面6之距離較短之區域中之螢光體濃度較高，且於至安裝面6之距離越長之區域，螢光體濃度越低之梯度之情形時，可與如發光元件100般將LED元件1雙重密封之情形同樣地，以較高之光擷取效率朝向發光元件102之外部出射所需之色度之光。
<第4實施形態>
(螢光體之濃度形成濃度梯度之發光元件之另一形態)
第3實施形態係如圖4所示，於發光元件102中，含螢光體之樹脂 層(樹脂部)2、反射膜4係半球狀地形成於基板5之安裝面6上。然而，發光元件之形態並不限於此。於第4實施形態中，對採用與第3實施形態不同之形態之發光元件進行說明。
圖5係本發明之第4實施形態之發光元件103之概略剖面結構圖。發光元件103係於基板5之安裝面6搭載LED元件1，且於LED元件1之外周部形成於內部含有螢光體之含螢光體之樹脂層(樹脂部)2，且藉由含螢光體之樹脂層(樹脂部)2而將LED元件1密封。進而，發光元件103係於基板5之安裝面6上配置有反射框7，且跨及含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之表面及反射框7地形成有反射率具有波長依存性之反射膜4。
於圖5中，如藉由含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部之濃淡而示意性地表現，於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部，螢光體之濃度形成濃度梯度。亦即，於至基板5之安裝面6之距離越短之區域，螢光體之濃度越高，且隨著至安裝面6之距離變長(隨著靠近反射膜4)，螢光體之濃度變低。
於發光元件103中，LED元件1並非如發光元件101般藉由二層樹脂部雙重密封，而藉由一層含螢光體之樹脂層(樹脂部)2單一密封。發光元件103於將LED元件1單一密封之方面與圖7所示之發光元件200相同。
發光元件103係如圖5所示，自LED元件1出射之光a於反射膜4中一部分被反射，分離成出射光c與反射光b。又，光a係於出射後，一部分藉由螢光體進行波長轉換，成為出射光d'自發光元件103出射。
然而，先前公知之發光元件即發光元件200如已說明般，螢光體之濃度如圖7所示成為於含螢光體之樹脂層2'之內部以較低之濃度均勻地擴散之狀態。
經反射之反射光b藉由存在於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之螢光 體而散射(亦進行波長轉換)，但由於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2內部之至安裝面6之距離較短之區域中之螢光體濃度較高，亦即，由於螢光體成為於越靠近安裝面6之區域越多地沈澱之狀態，故而不會於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部擴散。
亦即，經波長轉換之光d不於含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部擴散，而迅速地出射至發光元件103之外部。或，一部分藉由反射膜4而反射，受到螢光體進一步之波長轉換。
而且，反射膜4如上所述於反射率具有波長依存性，故而，可藉由相應於無反射膜4時之色度特性，選擇具有適當之波長依存性之反射膜4，而將出射光c、出射光d及出射光d'混合，獲得具有所需之色度特性之白色光。
發光元件103係含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2及反射膜4之形狀不同於第3實施形態之發光元件102，但含螢光體之樹脂層(樹脂部)2之內部中之螢光體濃度形成濃度梯度，且該梯度係至安裝面6之距離較短之區域中之螢光體濃度較高，且於至安裝面6之距離越長之區域，螢光體濃度越低之梯度。
因此，可與發光元件102同樣地，不引起多重散射，而以較高之光擷取效率朝向發光元件103之外部出射所需之色度之光。進而，由於發光元件103具備反射框7，故可更高效率地出射具有所需之色度特性之白色光。
再者，於本說明書之第4實施形態中，所謂「至安裝面6之距離」係指於自含螢光體之樹脂層(樹脂部)2內部之某一點朝向安裝面6下拉垂線之情形時之該垂線之長度。又，於意圖自含螢光體之樹脂層(樹脂部)2內部之某一點朝向安裝面6下拉垂線而碰到反射框7之情形時，係指貫通反射框7，對將安裝面6於反射框7之方向上延長所得之面下拉垂線之情形時之該垂線之長度。
(本發明之發光元件之製造方法)
本發明之發光元件之製造方法包括：第一步驟，其係以覆蓋裝載於基板之安裝面之LED元件之方式，於上述基板之安裝面形成含有吸收來自上述LED元件之發光之一部分進行波長轉換而發光的螢光體之第一樹脂部，且將上述LED元件密封；第二步驟，其係以覆蓋上述第一樹脂部之方式，形成不含有上述螢光體之第二樹脂部；第三步驟，其係測定自上述LED元件經由上述第一樹脂部及上述第二樹脂部而出射之光之色度特性；以及第四步驟，其係根據所測定之上述色度特性，於上述第二樹脂部之表面形成反射率具有波長依存性之反射膜。
可藉由該方法，而製造上述第1實施形態之發光元件100及上述第2實施形態之發光元件101。
圖6係表示本發明之發光元件之製造方法之步驟之概略的示意圖。圖6(a)係表示第1實施形態之發光元件100之製造方法，圖6(b)係表示第2實施形態之發光元件101之製造方法。
首先，如圖6(a)(1)、(b)(1)所示，將LED元件1裝載於基板5之安裝面6，且如圖6(a)(2)、(b)(2)所示，使用金屬線8及先前公知之打線接合機9進行打線接合。
繼而，如圖6(a)(3)所示，使用點膠機10，以覆蓋LED元件1之方式，將含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2塗佈於安裝面6上，從而將LED元件1密封。又，於圖6(b)(3)中，以覆蓋LED元件1之方式，將含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2注入至由安裝面6與反射框7形成之凹部，從而將LED元件1密封。
進而，如圖6(a)(4)所示，以覆蓋含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之方式，使用點膠機(未圖示)形成不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)3，且藉由模具11將樹脂層(第二樹脂部)3被覆進行成型。
於圖6(b)(4)中，使用點膠機10，於含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之表面上形成樹脂層(第二樹脂部)3。即，圖6(a)(4)及(b)(4)係以覆蓋含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之至少一部分之方式，形成樹脂層(第二樹脂部)3。
於本說明書中，所謂「覆蓋上述第一樹脂部之至少一部分」係指既包含如圖6(a)(4)所示，藉由樹脂層(第二樹脂部)3將含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之表面全部覆蓋之情形，亦包含如圖6(b)(4)所示，藉由樹脂層(第二樹脂部)3而將含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2之表面之一部分覆蓋之情形。
其次，測定自LED元件1經由含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2及樹脂層(第二樹脂部)3而出射之光之色度特性。繼而，基於測定結果，選擇具有獲得所需之測定結果所必需之波長依存性之反射膜4，且藉由例如使用蒸鍍或濺鍍等方法進行製膜，而於樹脂層(第二樹脂部)3之表面上形成該反射膜4。
最後，於圖6(a)(5)及(b)(5)中，如箭頭所示，可藉由對含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2及樹脂層(第二樹脂部)3照射UV(ultraviolet，紫外線)等而使該等樹脂層硬化，從而製造發光元件100或101。
對於上述第3實施形態之發光元件102及上述第4實施形態之發光元件103，如圖6(a)(3)及(b)(3)所示，藉由含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2而將LED元件1密封之後，使含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2中所含之螢光體沈澱。其後，可藉由如下方法而製造，即，視需要利用模具11使含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)2成型，且進行反射膜4之形成及樹脂之硬化。
[總結]
本發明之一態樣之發光元件之特徵在於包括：LED元件；螢光體，其吸收來自該LED元件之發光之一部分，進行波長轉換而發光； 及樹脂部，其係至少一部分含有上述螢光體，且將上述LED元件密封；且，上述樹脂部中之最外層之樹脂部係於表面具備反射率具有波長依存性之反射膜，上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度高於上述反射膜附近之區域中之濃度。
來自LED元件之發光之一部分係由上述反射膜進行反射，且經由上述螢光體之波長轉換之過程，但由於上述反射膜於反射率具有波長依存性，故而，可容易地進行例如使藍色光之反射率降低之類的反射率之控制。
又，由於具備上述反射膜，故而，即便於使螢光體量減少之情形時，亦可藉由增加上述螢光體所進行之波長轉換次數，而獲得具有所需之色度特性之光。因此，可減少上述螢光體之使用量，故而可降低材料成本。
進而，上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度變得高於上述反射膜附近之區域中之濃度。即，上述樹脂部之內部中之上述螢光體之濃度並不均勻。
於上述樹脂部之內部中之上述螢光體之濃度整體上為均勻之濃度之情形時，存在由上述反射膜反射之來自上述LED元件之發光藉由上述螢光體而轉換成螢光之後，不朝向光之出射方向，而朝向上述LED元件側前進之情況。即，因多重散射引起之光之損失變大。
根據上述構成，由於上述LED元件附近之區域中之螢光體濃度高於上述反射膜附近之區域中之螢光體濃度，故而，可充分地抑制多重散射之產生。
根據以上所述可知，本發明之發光元件可效率良好地以低成本獲得具有所需之色度特性之發光元件。
較佳為，本發明之一態樣之發光元件於上述LED元件之外周部積層有二層上述樹脂部，且於內側形成有含有上述螢光體之第一樹脂 部，於上述第一樹脂部之外側形成有不含上述螢光體之第二樹脂部。
根據上述構成，上述LED元件係由二層樹脂部雙重密封，且上述螢光體僅包含於直接密封上述LED元件之內側之第一樹脂部。即，上述螢光體偏向上述LED元件之附近。因此，可有效地抑制多重散射之產生，從而維持較高之光利用效率。而且，由於上述反射膜於反射率具有波長依存性，故而上述發光元件可獲得所需之色度特性。
本發明之一態樣之發光元件亦可於上述LED元件之外周部形成有一層上述樹脂部，且含有上述螢光體，上述樹脂部之內部中之上述螢光體於至基板之安裝面之距離越短之區域，濃度越高。
於上述構成中，上述LED元件藉由一層樹脂部而密封，但上述螢光體以最高之濃度存在於上述LED元件之附近，且形成濃度梯度。因此，於此情形時，亦可有效地抑制多重散射之產生，從而維持較高之光利用效率。而且，由於上述反射膜於反射率具有波長依存性，故而上述發光元件可獲得所需之色度特性。
於本發明之一態樣之發光元件中，上述反射膜較佳為具有435nm以上且480nm以下之波長之可見光的反射率高於具有500nm以上且700nm以下之波長之可見光的反射率。
根據上述構成，與綠色~紅色之光相比，可更強地反射藍色光，故而可一面抑制光之損失，一面使自發光元件出射之光之色度與無上述反射膜之情形時相比，容易地偏移至黃色側。
因此，能夠以簡單之構成精度良好地修正LED元件之色度之不均，從而獲得目標之色度特性。又，能夠以較少之螢光體量獲得較多之螢光，故而可降低材料成本。
於本發明之一態樣之發光元件中，上述反射膜較佳為含有ZnO及/或TiO2。
根據上述構成，可藉由以廉價之材料，使用蒸鍍或濺鍍之廉價 之製程，而製作高精度且與綠色~紅色之光相比更強地反射藍色光之反射膜。
因此，可一面抑制光之損失，一面使自發光元件出射之光之色度與無上述反射膜之情形時相比，容易地偏移至黃色側。
於本發明之一態樣之發光元件中，上述反射膜較佳為具有500nm以上且700nm以下之波長之可見光的反射率高於具有435nm以上且480nm以下之波長之可見光的反射率。
根據上述構成，由於與藍色光相比，可更強地反射綠色~紅色之光，故而可一面抑制光之損失，一面使自發光元件出射之光之色度與無上述反射膜之情形時相比，容易地偏移至藍色側。
因此，能夠以簡單之構成精度良好地修正LED元件之色度之不均，從而獲得目標之色度特性。又，能夠以較少之螢光體量獲得較多之螢光，故而可降低材料成本。
於本發明之一態樣之發光元件中，上述反射膜較佳為單層膜。
根據上述構成，由於可降低反射膜之製造成本，故而能夠以較低之處理成本實現所需之調色。
本發明之發光元件之製造方法之特徵在於包括：第一步驟，其係以覆蓋裝載於基板之安裝面之LED元件之方式，於上述基板之安裝面形成含有吸收來自上述LED元件之發光之一部分進行波長轉換而發光的螢光體之第一樹脂部，且將上述LED元件密封；第二步驟，其係以覆蓋上述第一樹脂部之至少一部分之方式，形成不含有上述螢光體之第二樹脂部；第三步驟，其係測定自上述LED元件經由上述第一樹脂部及上述第二樹脂部出射之光之色度特性；以及第四步驟，其係根據所測定之上述色度特性，於上述第二樹脂部之表面形成反射率具有波長依存性之反射膜。
根據上述構成，可使螢光體偏向上述LED元件之附近之區域，故 而可抑制多重散射之產生，從而獲得光之損失較少之發光元件。又，由於根據所測定之上述色度特性，於上述第二樹脂部之表面形成反射率具有波長依存性之反射膜，故而，可有效地抑制發光元件之色度之不均，從而可進行色度特性均勻之發光元件之製造。
因此，可抑制發光元件之色度之不均，從而可有助於發光元件之品質提昇。
本發明並不限定於上述各實施形態，於技術方案所示之範圍內可進行各種變更，且將不同之實施形態中分別揭示之技術性手段適度組合所得之實施形態亦包含於本發明之技術性範圍內。
[產業上之可利用性]
本發明可較佳地用於與將發光元件與螢光體組合而成之發光元件相關之領域。又，可廣泛用於具備發光元件之行動電話等各種電氣設備等的領域。
1‧‧‧LED元件
2‧‧‧含螢光體之樹脂層(第一樹脂部)
3‧‧‧不含螢光體之樹脂層(第二樹脂部)
4‧‧‧反射膜
5‧‧‧基板
6‧‧‧安裝面
100‧‧‧發光元件
a‧‧‧光
b‧‧‧反射光
c、d‧‧‧出射光
λ、λ'‧‧‧波長

Claims (8)

  1. 一種發光元件，其特徵在於包括：LED元件；螢光體，其吸收來自該LED元件之發光之一部分，進行波長轉換而發光；及樹脂部，其至少一部分含有上述螢光體，且將上述LED元件密封；上述樹脂部中之最外層之樹脂部於表面具備反射率具有波長依存性之反射膜，上述螢光體之濃度係上述LED元件附近之區域中之濃度高於上述反射膜附近之區域中之濃度。
  2. 如請求項1之發光元件，其中上述樹脂部係於上述LED元件之外周部積層二層，且含有上述螢光體之第一樹脂部係形成於內側，不含上述螢光體之第二樹脂部係形成於上述第一樹脂部之外側。
  3. 如請求項1之發光元件，其中上述樹脂部係於上述LED元件之外周部形成有一層，且含有上述螢光體，上述樹脂部之內部中之上述螢光體係於至基板之安裝面之距離越短之區域中濃度越高。
  4. 如請求項1之發光元件，其中上述反射膜係具有435nm以上且480nm以下之波長之可見光之反射率高於具有500nm以上且700nm以下之波長之可見光的反射率。
  5. 如請求項1之發光元件，其中上述反射膜含有ZnO及/或TiO2。
  6. 如請求項1之發光元件，其中上述反射膜係具有500nm以上且700nm以下之波長之可見光之反射率高於具有435nm以上且480nm以下之波長之可見光的反射率。
  7. 如請求項1之發光元件，其中上述反射膜係單層膜。
  8. 一種發光元件之製造方法，其特徵在於包括：第一步驟，其係 以覆蓋裝載於基板之安裝面之LED元件之方式，於上述基板之安裝面形成含有吸收來自上述LED元件之發光之一部分並進行波長轉換而發光的螢光體之第一樹脂部，且將上述LED元件密封；第二步驟，其係以覆蓋上述第一樹脂部之至少一部分之方式，形成不含上述螢光體之第二樹脂部；第三步驟，其係測定自上述LED元件經由上述第一樹脂部及上述第二樹脂部出射之光之色度特性；以及第四步驟，其係根據所測定之上述色度特性，於上述第二樹脂部之表面形成反射率具有波長依存性之反射膜。
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