TWI501431B - A light emitting device and a manufacturing method thereof - Google Patents

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TWI501431B
TWI501431B TW097146455A TW97146455A TWI501431B TW I501431 B TWI501431 B TW I501431B TW 097146455 A TW097146455 A TW 097146455A TW 97146455 A TW97146455 A TW 97146455A TW I501431 B TWI501431 B TW I501431B
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Shunsuke Minato
Masahiko Sano
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Nichia Corp
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Description

發光裝置及其製造方法
本發明乃關於具備可透過來自發光元件的光之光透過構件的發光裝置及其製造方法。
半導體發光元件乃作為小型，電力效力佳，鮮豔顏色之發光。另外，半導體元件之發光元件係未擔心球切等。更且，具有對於初期驅動特性優越，對於振動或開啟、關閉點燈的重複強的特徵。另外，開法有由組合從發光元件所放出的光源光，和由此所激發可放出與光源光不同之色相的光之波長變換構件，經由光的混色原理，可射出多樣色彩的光之發光裝置。因具有如此優越特性之故，發光二極體(Light Emitting Diode:LED)、雷射二極體(Laser Diode:LD)等之半導體發光元件細作為各種的光源而加以利用。特別是近年，作為取代螢光燈之照明用的光源，作為低消耗電力且壽命長之新世代照明而被受注目，並更要求發光輸出之提昇及發光效率的改善。另外，如汽車的頭燈等之投光器，投光裝置，亦要求高亮度的光源。
作為如此發光裝置中，例如提案有如專利文獻1所記載之發光裝置100，將其發光裝置100的剖面圖顯示於圖10。發光裝置100係由LED元件102，和搭載其LED元件102之罩體103所成。罩體103係於光取出側有開口，於開口內部載置有LED元件102。更且，對於罩體103係塡充有含有光反射粒子111A之塗布材111，除了在LED元件102之光取出面105A的外面範圍係以其塗布材111加以被覆。
加上，在所形成之塗布材111之外面上，且對於光取出面105A上係配置有薄片狀之螢光體層110。螢光體層110係由含有經由接受來自LED元件2的放射光(藍色光)所激發之時，放射波長變換光(黃色光)之YAG(Yttrium Aluminium Garnet)等之蛍光體的樹脂所成。另外，螢光體層110係呈被覆LED元件102之光取出面105A全體地加以構成，更且具有露出於光取出側之發光面110A。由此，將來自LED元件102的一次光(藍色光)，和波長變換其一次光的一部分之二次光(黃色)加以混色，從發光面110A得到白色光。
專利文獻1：日本特開2007-19096號公報
專利文獻2：日本特開2002-305328號公報
但，如為圖10之發光裝置100，行進於螢光體層110的光，不只從發光面110A側放出(參照在圖10之箭頭L1)，而亦從構成厚度之側面104側加以射出(參照在圖10之箭頭L2)。其結果，對於來自發光面110A側的射出光L1則呈白色而言，另一方面，來側面104側的射出光L2則一次光的藍色呈不足，而帶有黃色。即，經由螢光體層110之部位，一次光及二次光的混色率則有所不同，有著產生顏色不勻之問題。
另外，將發光裝置100作為單位光，由組合複數此而作為照明等之器具時，經由將來自單位發光裝置的各成分，由透鏡等之光控制系統進行集光、擴散之時，有著採用將全體的放出光對於所期望之放射方向做矯正之手段情況。此時，在各單位光的橫方向之光成分係有著不易控制放射方向，另外經由與前進方向的色差而降低全體的發光特性之虞而加以去除。即，產生相當於橫方向之光成分的光束損失，而伴隨亮度的減少。也就是，在發光裝置100之中，經由光的放出區域之螢光體層110的部位而產生顏色不勻之故，在2次利用其發光裝置100時，成為除去不適合的光成分，相對性地有著光束及亮度下降之虞。另外，在使用1個發光裝置的器具，亦有與上述同樣的問題。
但，如上述，通過螢光體層110而放出於發光裝置的光乃來自LED元件102的一次光，和在螢光體層110內加以波長變換之二次光的混合色，經由其混色的比例，得到所期望之色調。即，放出光的波長係依存虞螢光體層110內之波長變換構件量，或波長變換構件之塡充密度。實際上，如作為於螢光體層110，含有可將來自光源的射出光做波長變換程度之波長變換構件，則產生有無法忽視之程度的厚度。其厚度係依存於波長變換構件本身的粒徑，或波長變換構件之塡充密度，但至少估計，除了成長基板之半導體構造的4倍以上，通常則成為20倍以上。即，在發光裝置的發光乃從側面方向可充分目視的程度，相稱於厚度，上述之顏色不勻的問題則變為顯著。加上，伴隨為了以大電流驅動LED之投入電力的增加，有著在波長轉換構件的熱反應增加之虞。在如此之波長變換構件之發熱或經由此的熱反應係有誘發發光特性下降之傾向。特別是對於為了實現高亮度的光源，將波長轉換構件與發光元件作為接近或接觸而加以配置之情況，波長轉換構件的發熱量變大，因上述熱引起之信賴性的問題亦變為顯著。另外，當集成複數之發光元件而實現高亮度化時，在如上述之單一發光元件產生的問題係成為更複雜化。例如，因發光元件的配列而於發光面內產生亮度不勻或顏色不勻，更且經由發光面積的增大而容易受到上述波長轉換構件的密度或經由其偏在的影響，而變為容易產生顏色不勻。另外，除了由發光元件的數量增加而發熱量增大，引熱路徑產生變化而引起熱分布的惡化。
本發明係為了消解如以往之問題點所作為之構成。本發明之目的係提供：可實現對於高溫耐性優越，降低顏色不勻之高亮度的發光，或高輸出之發光的發光裝置及其製造方法。
為了達成上述目的，本發明之第1發光裝置，屬於具有發光元件，和射入由發光元件所射出的光之光透過構件，和被覆構件之發光裝置，其特徵乃光透過構件乃具備露出於外部的發光面，和從發光面連續的側面之無機材料的光變換構件，被覆構件係含有光反射性材料，至少被覆光透過構件的側面者。
另外，本發明之第2發光裝置，其特徵乃被覆構件係包圍發光元件者。
另外，本發明之第3發光裝置，其特徵乃光透過構件乃板狀，具有對向於發光面之受光面，發光元件乃接合於受光面者。
另外，本發明之第4發光裝置，其特徵乃發光元件乃覆晶安裝於安裝基板上者。
另外，本發明之第5發光裝置，其特徵乃被覆構件乃被覆發光元件者。
另外，本發明之第6發光裝置，其特徵乃在從發光面側的平面視，發光元件乃內包於光透過構件者。
另外，本發明之第7發光裝置，其特徵乃於一個光透過構件，光學性地連接複數之發光元件者。
另外，本發明之第8發光裝置，其特徵乃具有發光元件，包圍發光元件之被覆構件，和光透過構件之發光裝置。光透過構件係具備露出於外部的發光面，和從發光面連續的側面，和對向於發光面之受光面之無機材料所成之板狀的光變換構件。並且，於光透過構件之受光面，接合複數之發光元件，從發光元件各射入光。另外，被覆構件乃含有光反射性材料，至少被覆光透過構件之側面者。
另外，本發明之第9發光裝置，其特徵乃發光元件乃各覆晶安裝於安裝基板上者。
另外，本發明之第10發光裝置，其特徵乃被覆構件乃各被覆發光元件者。
另外，本發明之第11發光裝置，其特徵乃發光元件乃經由空隙而與被覆構件各自加以間隔者。
另外，本發明之第12發光裝置，其特徵乃在發光裝置之發光面側，具備被覆構件乃呈成為與發光面略同一面之表出面者。
另外，本發明之第13發光裝置，其特徵乃在從發光面側的平面視，發光元件乃內包於光透過構件者。
另外，本發明之第14發光裝置，其特徵乃於光透過構件之受光面，設置有接合發光元件之接合範圍，和經由被覆構件所被覆之被覆範圍者。
另外，本發明之第15發光裝置，其特徵乃發光元件相互加以間隔，在光透過部之受光面，於接合範圍之間設置有間隔範圍，將被覆範圍加以設置於間隔範圍者。
另外，本發明之第16發光裝置，其特徵乃具有光透過構件乃較發光元件突出於外方之突出範圍，於受光面之突出範圍設置有被覆範圍者。
另外，本發明之第17發光裝置，其特徵乃被覆構件乃於透光性樹脂中，含有選自Ti、Zr、Nb、Al所成的群之至少一種的氧化物之光反射性材料者。
另外，本發明之第18發光裝置，其特徵乃被覆構件乃由選自Al2 O3 、AlN、MgF、TiO2 、ZrO2 、Nb2 O5 、SiO2 所成的群之至少一種的光反射性材料所構成之多孔質體者。
另外，本發明之第19發光裝置，其特徵乃光變換構件乃含有螢光體，可將從發光元件所發光光的光之至少一部分作為波長變換者。
另外，本發明之第20發光裝置，其特徵乃光變換構件乃無機物與螢光體之燒結體者。
另外，本發明之第21發光裝置，其特徵乃無機物乃氧化鋁(Al2 O3 )，螢光體乃YAG(Y3 Al5 O12 )者。
另外，本發明之第22發光裝置的製造方法，屬於具有發光元件，射入由發光元件所射出的光之光透過構件，和被覆構件之發光裝置的製造方法，其特徵乃具有：將發光元件安裝於配線基板，電性連接發光元件與配線基板之第1工程，和將與發光元件的安裝側對向之光取出側之至少一部分，與光透過構件光學性地連接之第2工程，和將構成光透過構件之厚度的側面，以被覆構件加以被覆，被覆構件的外面乃呈沿著光透過構件之外面地形成被覆構件之第3工程者。
如根據本發明之發光裝置，在光透過構件，對於外部放出光的發光面係從被覆構件露出，另一方面，從發光面連續的側面係作為以被覆構件加以被覆之構造。即，實質上可只將發光面作為在發光裝置之光的放出範圍。由將側面以被覆構件加以被覆者，可將從發光元件行進於側面側的光，以鄰接的被覆構件反射，從發光面側取出其成分光。其結果，可迴避與中央區域色調不同之側面通過光放出於外方者，進而抑制顏色不勻的產生。另外，由在發光面側取出對於其側面方向的光，抑制全體的光數量之損失，進而可使在發光面的亮度提昇。由此，可實現對於指向性及亮度優越之放出光，進而放出光的光學性控制變為容易，提昇將各發光裝置作為單位光之2次利用性。另外，可將熱傳導至被覆構件，並提升光透過構件之放熱性，提昇發光裝置之信賴性。更且，在集成複數之發光元件的發光裝置，可在面內得到均一之亮度分布，實現降低顏色不勻之高亮度的光源。
另外，如根據本發明之發光裝置之製造方法，在決定光透過構件之位置後，當以被覆構件被覆光透過構件之側面時，可理想地調節其發光面。另外，可將經由光透過構件及被覆構件所包圍之發光元件，容易地密封成氣密狀態。
以下，將本發明之實施例，依據圖面加以說明。但，以下所示之實施例乃例示為了將本發明之技術思想做為具體化之發光元件，及其製造方法，本發明係並未將發光元件及其製造方法，特定為以下之構成。更且，本說明書係呈容易理解申請專利之範圍，將對應於實施例所示之構件的號碼，附記於「申請專利之範圍」，及「為解決課題之手段欄」所示之構件。但，將申請專利之範圍所示之構件，作為絕非特定為實施例之構件者。特別是記載於實施例之構成構件的尺寸，材質，形狀，其相對之配置等係在無特定之記載，係未將本發明之範圍只限定於此者，而只不過為說明例。
然而，各圖面所示之構件之尺寸或位置關係等係為了將說明作為明確而有誇張者。更且，在以下之說明，對於同一之名稱，符號，係顯示同一或同質之構件，適宜省略詳細說明。更且，構成本發明之各要素係亦可做為由同一之構件構成複數之要素，以一個構件兼用複數之要素的形態，相反地亦可由複數之構件而分擔一個構件之機能而實現者。另外，在一部分的實施例，實施型態所說明之內容，係亦可利用在其他的實施例，實施型態者。另外，在本說明書，層上等之「上」係指未必限於接觸於上面所形成之情況，而亦包含作為間隔而形成於上方之情況，亦包含於層與層之間存在有介在層之情況而使用。然而，在本說明書，亦有將被覆構件作為密封構件而記載的情況。
＜實施形態1＞
圖1係有關本發明之實施型態1的發光裝置1之概略剖面圖，圖1所示的例之發光裝置1之主要構造係如以下。主要由發光元件10，和透過由其發光元件10所射出的光之光透過構件15，和被覆光透過構件15之一部分的被覆構件26所構成。發光元件10係於配線基板9上，藉由導電構件24而加以安裝，更且對於發光元件10之上方係光學性地連接光透過構件15。光透過構件15係具有將來自發光元件10的光受光的受光面15b，和為放出收光的光的面，構成發光裝置1之外面的發光面15a。更且，光透過構件15乃具有為與發光面15a垂直交叉的面，與厚度方向平行之側面15c。
另外，光透過構件15係使將其一部分，以被覆構件26加以披覆，釋放光於外部之發光面15a，從被覆構件26露出。被覆構件26係含有可反射光線之光反射性材料2，且被覆構件26係至少被覆從光透過構件15之發光面15a連續的側面15c，最佳為被覆構件26之被覆範圍的表出面呈與發光面15a的面略同一面地加以形成。從上述構造，從發光元件10所射出的光係行進於光透過構件15之後，將發光面15a作為發光裝置的窗部，從其窗部放出至外方。其窗部係對於包圍光透過構件之被覆構件而言，設置於射出方向之前面，即將被覆構件，對於發光面而言作為略同一面，或作為從發光面後退至受光面側之外表面，呈將來自光透過構件之發光面的光，未經由被覆構件所遮蔽。
另外，對於光透過構件15，經由可將由發光元件10所射出的光之至少一部分作為波長變換之波長變換構件加以構成。即，成為來自發光元件10的射出光係將其一部分，與以波長轉換元件加以波長轉換之二次光進行加色混合，可放出期望波長光的發光裝置。於以下，對於在本發明之發光裝置1各構件及構造加以說明。
(發光元件)
在發光元件10乃公知的構成，具體而言，可利用半導體發光元件，GaN係半導體係因可效率佳地激發螢光物質之短波長乃可發光之故而為理想。實施型態1之發光元件10係於同一面側形成正電極及負電極，但並不限定於此型態，而亦可為例如於一個的面，各形成正及負的電極者。另外，正及負的電極係未必限定於一對，而亦可為各複數形成。
作為半導體層11，在實施例及在以下所說明之氮化物半導體乃可視光域的短波長域，近紫外線域，或較其短波長域的點，在組合此點與波長轉換構件(螢光體)之發光裝置，最佳地加以使用。另外，並不限定於此，而亦可為ZnSe系、InGaAs系、AlInGaP系等之半導體。
(發光元件)
根據半導體層之發光元件構造係於後述之第1導電型(n型)層，第2導電型(p型)層之間，具有活性層之構造乃在輸出，效率上為佳，但並不限定於此。另外，亦可於各導電型層，一部分設置絕緣，半絕緣性，逆導電型構造，另外亦可為將其對於第1，2導電型層而言，附加地加以設置之構造，亦可附加性地具有其他的電路構造，例如保護元件構造，另外，亦可為上述基板擔負發光元件之導電型的一部分之構造，對於基版位構成發光元件構造之情況係亦可加以除去。另外，亦可作為將基板在半導體層形成後除去之無基板的半導體元件構造，將其取出的半導體層黏接、覆晶安裝於支撐基板，例如導電性基板之構造等，另外亦可作為將其他的透光性構件，透光性基板黏接於半導體層之構造者。具體而言，於半導體層之光取出側的主面，具有成長基板，黏接之構件、基板的情況係作為透光性，而不透光、遮光性、光吸收性的成長基板之情況係去除，而於如此之基板黏接半導體層之情況係作為設置於半導體層主面之光反射側的構造。從光取出側的透光性基板、構件供給電荷於半導體層之情況係使用導電性之構成即可。另外，亦可取代連接於半導體層之透光性構件、基板而使用光透過構件15者。其他，亦可為經由玻璃，樹脂等之透光性構件而黏接、被覆半導體層而加以支撐之構造的元件。成長用基板的除去係例如保持於裝置或基板材之晶片載置部，可由研磨，LLO(Laser Lift Off)實施。另外，即使為透光性之異種基板，由基板除去，可提升光取出效率、輸出而為理想。
另外，作為發光元件，半導體層11之構造，係可舉出具有MIS接合，PIN接合或PN接合之同質構造，異質構造或雙異質構成者。另外，可將各層作為超晶格構造，以及將活性層之發光層8形成於產生量子效果的薄膜之單一量子井構造或多重量子井構造者。
設置於半導體層之電極係於在實施例及以下所說明之一方的主面側，設置有第1導電型(n型)，第2導電型(p型)層之電極的構造為佳，但並不限定於此，而亦可為對向於半導體層之各主面，設置各電極之構造，例如在上述基板除去構造，於除去側設置電極之構造。更且，對於發光元件之實施型態，亦可採用公知的技術，例如在於同一面側具有正負電極之元件構造中，可作為將其電極形成面側做為主光取出面之安裝。另外，將與在實施例及以下所說明之電極形成面對向之成長基板側做為主光取出面之覆晶安裝，從引熱的觀點為佳，其他可適宜採用符合於元件構造之搭載手段。
搭載於圖1之發光裝置的發光元件10乃氮化物半導體元件之LED晶片，將其LED晶片覆晶安裝於配線基板9之一的基板材上。圖2乃發光元件10之概略剖面圖。圖2之發光元件10乃顯示發光元件之一例。
對於其發光元件10之構造，採用圖2加以說明。發光元件10係在對向之一對的主面之中，於一個主面側之成長基板5上，層積作為半導體構造11之氮化物半導體層而加以形成。半導體構造11，係從下層側依第1氮化物半導體層6，活性層8，第2氮化物半導體層7的順序加以層積。另外，對於第1氮化物半導體層6及第2氮化物半導體層7，各具備電性連接之第1電極3A及第2電極3B。並且，發光元件10係藉由第1電極3A及第2電極3B，從外部供給電力時，從活性層8放出光線。於以下，作為其發光元件10之一例，說明氮化物半導體之發光元件的製造方法。
(光反射構造)
另外，發光元件10係可具有光反射構造者。具體而言，在半導體層之相互對向之2個主面之中，將與光取出側對向之另一方的主面作為光反射側(在圖1之下側)，於其光反射側設置反射構造，特別是可設置於半導體層內或電極等。
(透光性導電層)
更且，如圖2所示，於p型半導體層7上形成透光性導電層13。更加地亦可於n型半導體層6之略全面形成導電層者。另外，透光性導電層13係亦可作為由設置反射構造於其上方，將電極形成面側作為反射側，另外從襯墊電極使透光性導電層露出而從此取出光的構造，另外亦可作為未藉由透光性導電層而將反射性電極設置於半導體層之電極構造。另外，透光性導電層13之被覆範圍係不只n型半導體層6及p型半導體層7之雙方的半導體層，亦可只限定於任一方之半導體層者。透光性導電層13係理想為作為含有選自Zn、In、Sn所成的群之至少一種元素之氧化物。具體而言，期望為形成ITO、ZnO、In2 O3 、SnO2 等含有Zn、In、Sn之氧化物的透光性導電層者13，理想為使用ITO。或者亦可為將Ni等金屬作為3mm之薄膜的金屬膜，其他之金屬的氧化物，氮化物，此等化合物，其他如具有窗部之開口部的金屬膜之光透過構造。如此，經由形成導電層於露出之p型半導體層7之略全面者，可均一地擴散電流於p型半導體層7全體者。另外，透光性導電層13的厚度，尺寸係考慮其層的光吸收性與電阻‧薄片阻抗，即光的透過，反射構造與電流擴散，例如厚度為1μm以下，具體而言，厚度乃作為10nm至500nm。
(電極)
更且，於半導體層之上方形成電極層，介入存在有上述透光性導電層之情況，與此電性連接。電極係適宜設置於p型半導體層7及n型半導體層6側之透光性導電層13上，或者接合於半導體構造上而加以形成，各構成第1電極3A與第2電極3B。電極層係電性連接發光元件10與外部電極，作為墊片電極而發揮機能亦可。例如，於金屬電極層表面，配置如Au突起電極之導電構件24，藉由導電構件，電性連接發光元件的電極，和對向於此之外部電極。另外，在圖2的例中，金屬電極層3B係重疊於透光性導電層13上，作為電性直接連接。對於墊片電極係可適宜採用既有的構成。例如，Au、Pt、Pd、Rh、Ni、W、Mo、Cr、Ti任一金屬或此等合金，或此等組合所成。作為金屬電極層之一例，從下面可採用W/Pt/An、Rh/Pt/Au、W/Pt/Au/Ni、Pt/Au或Ti/Rh之層積構造。
另外，形成於上述氮化物半導體發光元件之p型半導體層7側及n型半導體層6側之電極層，或對於各導電型之電極係將金屬種類或膜厚或層構造作為相同構成者為佳，因為由同時形成者，比較於各別形成之情況，可簡略含有上述透光性導電層之電極的形成工程。個別設置情況之n型半導體層側之電極係可利用從n型半導體層6側依序層積之W/Pt/Au電極(作為其膜厚，例如各為20nm/200nm/500nm)，或更加層積Ni之W/Pt/Au/Ni、或者Ti/Rh/Pt/Au電極等。
(保護膜)
在形成金屬電極層之後，除了與外部範圍之連接範圍，可於半導體發光元件10之略全面形成絕緣性之保護膜14。在圖2的例中，於被覆於n型電極3A及p型電極3B之保護膜14，各形成有開口部，得到在各電極之露出範圍。對於保護膜14，可利用SiO2 、TiO2 、Al2 O3 、聚醯亞胺。
另外，在搭載於發光裝置之發光元件，從其發光層所輸出的射出光之發光峰值波長並無特別加以限定，例如可使用在從近紫外線至可視光之短波長範圍的240nm～500nm付近，最佳為於380mm～420nm或450nm～470nm具有發光光譜之半導體發光元件者。
(氮化物半導體發光元件)
於以下，作為其發光元件10之一例，說明氮化物半導體之發光元件與其製造方法。
在圖2之氮化物半導體之發光元件10中，於成長基板5之藍寶石基板的上方，依序磊晶成長第1氮化物半導體層6之n型半導體層，活性層8之發光層，第2氮化物半導體層7之P型半導體層，形成氮化物半導體層11。接著，選擇性第蝕刻除去發光層8及P型半導體層7之一部分，使n型半導體層6之一部分露出，於其露出範圍形成第1電極3A之n型墊片電極。另外，在與n型電極3A同一面側，對於透光性導電層13上，形成第2電極3B之p型墊片電極。更且，只露出n型墊片電極3A及p型墊片電極3B之特定表面，而其他的部份係可由絕緣性的保護膜16被覆。然而，n型墊片電極3A係於n型半導體層6之露出範圍，藉由其透光性導電層而形成亦可。發光元件10係藉由第1電極3A及第2電極3B，從外部供給電力時，從活性層8放出光線，如圖1箭頭所示，從上面側取出光線。。即在圖1之發光元件10中，將其電極形成面側作為安裝側(圖1之下側)，將與此對向之另一方的主面側(圖1之上側)作為主要之光取出側。以下，關於半導體發光元件1之各構成要素，具體說地加以說明。
(成長基板)
成長基板5乃磊晶成長半導體層11之基板，作為在氮化物半導體之基板，係有將C面、R面、及A面任一作為主面之藍寶石或尖晶石(MgAl2 O4 )之絕緣性基板，或碳化矽(6H、4H、3C)、Si，ZnS、ZnO、GaAs、金剛鑽，及與氮化物半導體晶格接合之鈮酸鹽鋰，鎵酸釹等氧化物基板，GaN或AlN等氮化物半導體基板。
(氮化物半導體層)
作為氮化物半導體乃一般式為Inx Aly Ga1-x-y N(0≦x、0≦y、X＋y≦1)，亦可將B或P、As作為混晶。另外，n型半導體層p，p型半導體層7係未特別限定單層、多層。對於氮化物半導體層11係具有活性層之發光層8，其活性層係作為單一(SQW)或多重量子井構造(MQW)。以下，顯示氮化物半導體層11的例。
使用於成長基板上，藉由緩衝層等之氮化物半導體之基底層，例如低溫成長薄膜GaN與GaN層，作為n型氮化物半導體層，例如層積Si摻雜GaN之n型接觸層與GaN/InGaN之n型多層膜層，接著，層積InGaN/GaN之MQW的活性層，更且作為p型氮化物半導體層，例如層積Mg摻雜InGaN/AlGaN之p型多層膜層與Mg摻雜GaN之p型接觸層之構造。另外，氮化物半導體之發光層8(活性層)係例如具有含有井層，含有障壁層與井層之量子井構造。使用於活性層之氮化物半導體係亦可為p型不純物摻雜，但經由未摻雜，或n型不純物摻雜，可將發光元件作為高輸出化者。由使Al含於井層者，可得到較GaN之帶隙能量的波長365nm為短之波長者。從活性層放出的光的波長係對應於發光元件之目的，用途等，作為360nm～650nm付近，而理想為作為380nm～560nm之波長。井層的組成係InGaN乃最佳使用於可視光，近紫外線域，此時的障壁層之組成乃GaN、InGaN為佳。作為障壁層與井層的膜厚具體例各為1nm以上30nm以下，1nm以上20nm以下，可作為藉由1個之井層的單一量子井，障壁層等之複數之井層的多重量子井構造。
接著，於P型半導體層7的表面，形成構成特定形狀之光罩，蝕刻P型半導體層7及活性層之發光層8。經由此，露出構成特定位置之n型半導體層6的n型接觸層。並且，如圖2所示，於n型，p型接觸層，各形成n電極3A，p電極13及反射電極之墊片電極3B，使電極連接部露出，於元件的表面設置保護膜14，製作氮化物半導體之發光元件。
(配線基板)
另一方面，在圖1之發光裝置1，安裝上述之發光元件10的配線基板9係可利用至少表面形成與元件的電極連接之配線者。基板的材料係可使用基板全體由氮化鋁所構成之氮化鋁之單結晶，多結晶等之結晶性基板，更且燒結基板，作為其他的材料，氧化鋁等之陶瓷，玻璃，Si等之半金屬或金屬基板，另外於此等表面形成氮化鋁薄膜層之基板等，層積體，複合體。金屬基板，金屬性基板，陶瓷基板係放熱性高之故而為佳。另外，配線圖案的形成係經由離子銑法或蝕刻法等，實施金屬層的圖案化。作為一例，可舉出於上述基板之氮化鋁所成之表面上，白金薄膜等所成之配線圖案化等。更且，以保護配線圖案的目的，於形成基板之配線圖案側之表面，亦可形成SiO2 等薄膜所成之保護膜。並不限於與發光元件的電極連接之配線基板，而亦可為對於載置元件之基板未具有配線之基板，例如，亦可為在將電極形成面側作為主要發光側之發光元件，安裝其基板側而將元件的電極導線連接於裝置的電極之型態。另外，作為其基板與被覆構件的形態，如圖示之發光裝置，除了被覆構件設置於基板之上方的形態之外，亦可為被覆基板的側面之型態。
(光透過構件)
另外，圖1之發光裝置1係具備透過來自發光元件10的光之光透過構件15。光透過構件15乃可將通過的光之至少一部分作為波長變換之光變換構件，具有波長變換構件者為佳。由此，在來自光源的一次光通過光透過構件15時，由激發作為波長變換構件之螢光體者，得到具有與主光源的波長不同之波長的二次光，其結果，經由與未波長變換的一次光之混色，可實現具有所期望之色調的射出光。
另外，圖1之光透過構件15係在從發光面15a之平面視，呈內包發光元件10地加以構成。換言之，如圖1所示，光透過構件15之側面15c乃較從構成發光元件10之側面的端面33突出於外方。由此，從圖5的例(實施型態3)之構成，可將來自光學性地連接之發光元件10的射出光，以較發光元件10之上面寬幅之受光面15b直接受光之故，光束的損傷為少。然而，對於光透過構件15之側面15c的發光元件10之側面的突出量，比較於發光元件的尺寸，例如為3%以上30%以下，具體而言係5%以上15%以下。作為例，在實施例1之發光裝置，如圖13所示，於光透過構件15之終端，以約50μm的寬度突出。
在此，作為於光透過構件與波長變換構件同時具有之上述透光性構件，可使用與下述被覆構件同樣的材料，例如可使用樹脂，玻璃，無機物，另外亦可為經由下述波長變換構件之成形體，結晶體等。另外，對於發光面，受光面係光透過構件為板狀之情況，兩面均為略平坦的面，與更加地對向的兩面乃相互平行者為佳，由此，光則從受光面至發光最佳地行進。另一方面，並不限於此，發光面，受光面係不限於平坦的面，而除了於全部，一部分具有曲面之型態之其他，凹凸面等之面狀的形態，更且並不限定於面狀的形態，而亦可作為各種狀或形態，例如為了進行集光，分散之形狀，例如如透鏡狀等之光學性的形狀。
另外，作為光透過構件之波長變換機能，除了經由發光元件的光與其變換光的混色之發光裝置之其他，亦可作為例如如經由發光元件的紫外光之變換光，或經由複數之變換光的混色光，射出從發光元件之一次光所變換之二次光的發光裝置。
具備波長變換機能之光透過構件15係具體而言由玻璃板，於此具備光變換構件之構成，或光變換構件之螢光體結晶或具有其相之單結晶體，多結晶體，非晶形體，或經由螢光體結晶粒子，與此和加以適宜附加之透光性構件之燒結體，凝集體，多孔質性材料，對此等混入、浸含透光性構件，例如樹脂之構成，或者含有螢光體粒子之透光性構件，例如透光性樹脂的成形體等所構成。然而，光透過構件係因較由樹脂等之有機材料為無機材料加以構成者乃從耐熱性的觀點為佳。具體而言，含有螢光體之透光性的無機材料所成者為佳，特別是由螢光體與無機物(結合材)之燒結體，或者由螢光體所成之燒結體或單結晶而成形者，信賴性為提昇。然而，使用YAG(釔鋁石榴石)之螢光體的情況，除了YAG之單結晶或高純度的燒結體，將氧化鋁(Al2 O3 )作為結合材(黏合劑)之YAG/氧化鋁之燒結體乃從信賴性的觀點為佳。另外，光透過構件15之形狀雖未特別加以限定，但在實施形態1中，將光透過構件15作為板狀。由作為板狀者，與構成為面狀之發光元件10的射出面之結合效率為佳，與光透過構件15的主面呈略平行地，可容易地進行位置配合。加上，由將光透過構件15的厚度作為略一定者，可抑制所構成之波長變換構件之偏移，其結果，可將通過的光的波長變換量作為略均一，使混色的比例作為安定，而抑制在發光面15a的部位之顏色不勻。因此，在於一個光透過構件15搭載複數之發光元件10的情況，可得到對於因各發光元件10之配置引起之發光面內的亮度或色度的分佈不勻為少，略均一，高亮度之發光者。然而，具備波長變換機能之光透過構件15的厚度係在發光效率或色度調整，作為10μm以上500μm以下為佳，更且作為50μm以上300μm以下為更加。
另外，可與藍色發光元件適當地組合得到白色發光，作為使用在波長變換構件之代表性的螢光體，可舉出以鈰所付括之YAG之螢光體及LAG(鎦鋁石榴石)之螢光體。特別是針對在高亮度且長時間之使用時，(Re1-x Smx )3 (AI1-y Gay )5 012 :Ce(0≦x<1、0≦y≦1、但、Re係選自Y、Gd、La、Lu所成的群之至少一種之元素。)等為佳。另外，可使用含有選自YAG、LAG、BAM、BAM:Mn、(Zn、Cd)Zn:Cu、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN、CASBN及CaAlSiN3 :Eu所成的群之至少1種的螢光體。
在發光裝置1，波長變換構件或具備其機能之光透過構件係亦可具備複數，例如上述光變換構件乃有混合2種以上之螢光體者。其他，可複數具有相互不同波長之波長變換構件之光透過構件，或者複數具有具備其機能之光透過構件者，例如其光透過構件之層積體，更且於一個波長變換構件或具備其機能之光透過構件，和有別於此，於發光裝置之光取出窗部上，或者在從此至光源的裝置內之光路上，亦可設置具有光變換構件之光變換部，例如亦可設置於光透過構件與發光元件之間，其結合構件中，發光元件與被覆構件之間者。另外，使用具有黃～紅色發光之氮化物螢光體等，增加紅色成分，亦可實現平均紅色評價數Ra的高照明或燈泡色LED等者。具體而言，由配合發光元件之發光波長，調整CIE的色度圖上之色度點的不同之螢光體的量而使其含有者，可使在其螢光體間與發光元件所連結之色度圖上的任意點發光者。其他，可舉出將近紫外線～可視光變換為黃色～紅色域之氮化物螢光體，氧氮化物螢光體，矽酸鹽螢光體，L2 SiO4 :Eu(L乃鹼土金属)、特別是(Srx Mae1-x )2 SiO4 :Eu(Mae乃Ca、Ba等之鹼土金属)等。作為氮化物螢光體，羥基氮化物(氧氮化物)螢光體係有Sr-Ca-Si-N:Eu、Ca-Si-N:Eu、Sr-Si-N:Eu、Sr-Ca-Si-O-N:Eu、Ca-Si-O-N:Eu、Sr-Si-O-N:Eu等，作為鹼土類氮化矽螢光體係由一般式LSi2 O2 N2 :Eu、一般式Lx Siy N(2/3X+4/3y) :Eu或Lx Siy Oz N(2/3x+4/3y-2/3z) :Eu(L乃Sr、Ca、Sr與Ca之任一)所表示。
另外，在發光裝置，對應於一個光透過構件15之發光元件10的搭載個數係無特別加以限定。但，由將可將通過一個光透過構件15的光發光之發光元件10作為複數者，可將行進於受光面15b之總光數量增加之故，進而提昇從發光面15a之放出光的亮度而為佳。然而，搭載複數之發光元件10的情況，發光元件10係亦可相互結合而加以設置，但相互適度地間隔而加以設置者為佳。發光元件10之間隔距離係可考慮發光裝置之配光特性，放熱性，以及發光元件的安裝精確度而適宜決定者。例如，比較於發光元件的尺寸，作為10%以內。
(被覆構件，密封構件)
密封構件26係如圖1所示，被覆光透過構件15之一部分，具體而言至少被覆光透過構件15之側面15c。
另外，密封構件26之基材的樹脂材料乃如為光透過性，並無特別加以限定，而使用聚矽氧樹脂組成物，變性聚矽氧樹脂組成物者為佳，但可使用具有環氧樹脂組成物，變性環氧樹脂組成物，丙烯酸樹脂組成物等透光性之絕緣樹脂組成物者。另外，亦可利用至少含有此等樹脂之至少一種的混合樹脂等，對於耐候性優越之密封構件。更且，亦可使用玻璃，矽膠等之對於耐光性優越之無機物者。更且，另外經由將密封構件的發光面側作為所期望的形狀之時，可具有透鏡效果，可使來自發光元件晶片的發光聚集。在實施形態1中，從耐熱性‧耐候性的觀點，作為密封構件而使用聚矽氧樹脂。
另外，在實施形態1，密封構件26係於上述樹脂中由含有光反射性材料2所成。密封構件26係至少由折射率不同之2種樹脂材料加以構成者為佳。由此，提昇反射能力，可抑制透過樹脂而對於鄰接的構件之光滲出成分，即，可作為對於所期望的方向之光誘導。另外，為了有效地實現上述效果，於成為基板的樹脂，即在實施形態1，於聚矽氧樹脂中，至少含有1種光吸收少之樹脂材料。由含有光反射性材料者，提昇密封構件26之反射率，更佳係為了進行經由透光性的粒子之反射，可作為光吸收，損失低之被覆構件。即，來自LED晶片之射出光係以被覆於LED晶片周圍附近之構件26加以反射，而導光至LED晶片側或光透過構件15側。然而，密封構件26係可使用1種類之樹脂，例如聚矽氧樹脂。例如，可利用混合主劑與硬化劑之2液形式之聚矽氧樹脂。
含於封閉構件，被覆構件26中之光反射性材料2乃選自Ti、Zr、Nb、Al、Si所成的群之1種氧化物，或AlN、MgF之至少1種，具體而言為選自TiO2 、ZrO2 、Nb2 O5 、Al2 O3 、MgF、AlN、SiO2 所成的群之至少1種，在上述構件26中，特別是含於透光性樹脂中之光反射性材料，特別是作為其透光性的粒子，由選自Ti、Zr、Nb、Al所成的群之1種氧化物，提昇材料之透光性及反射性，與基材之折射率差，而為理想。另外，被覆構件係亦可由經由上述光反射性材料之成形體而構成，具體而言，亦可作為凝集上述粒子之凝集體，燒結體等之多孔質材料，其他亦可為經由溶膠，凝膠法之成形體。在如此之多孔質材料的被覆構件中，可增加上述光反射性材料與多孔質材料之空氣的折射率差之故，因提昇光反射性而為理想。另一方面，當比較多孔質材料之被覆構件，和具備上述樹脂等之母材的被覆構件時，在成形為期望形狀，另外提昇密封性能，氣密性能者，有不同之傾向，而對於作為具備任一，雙方之發光裝置之情況，作為具備上述母材之被覆構件者為佳。另外，考慮兩者之被覆構件的特性，亦可形成作為兩者之複合性的成形體，例如於成形為期望形狀之被覆構件，從外表面側使樹脂浸含，作為從其外表面側至深度方向之一部分，以樹脂加以浸含之構件，密封發光元件而提昇氣密性，在發光元件側的內表面側，作為實現經由多孔質性之高反射性能之成形體亦可。如此，被覆構件，密封構件或經由此之包圍體係未必完全密封，氣密密封同時，作為連通內部範圍與外部，以及為氣體透過性亦可，如為至少未漏出光線之形態，特別是未漏出於射出方向的形態即可。
在於上述母材中含有光反射性材料的被覆構件中，經由其含有濃度，密度而光的滲出距離有差異之故，對應於發光裝置形狀，尺寸而調整適當濃度，密度即可。例如，對於比較小之發光裝置的情況，有必要縮小發光元件，被覆光透過構件之被覆構件的厚度，即，呈以其薄厚度的構件而控制漏光地，具備高濃度之光透過性材料者為佳。在另一方面，在含有光反射性材料之被覆構件的原料之調製，其原料之塗布，成形等之製造過程，當在其原料之光反射性材料之濃度變高時，對於有製造上的困難性之情況，係適宜調整其濃度。在此，對於具備母材之被覆構件已做過說明，但對於上述多孔質體，亦同樣通用。作為一例，在下述比較例之實驗中，將其含有濃度，最佳作為30wt%以上，其厚度係作為20μm以上者為最佳。如為此範圍，從發光面可得到高亮度，指向性高之放出光。另外，如光反射性材料之濃度為高，樹脂的熱擴散性提昇。更且，作為其他的例，亦可將在聚矽氧樹脂之光反射性材料之含有濃度作為20wt%以上30wt%以下。如為此範圍，可作為具有適度之粘性的樹脂，經由密封構件，被覆構件26之下塡充材的形成等可容易完成而為理想。
(被覆範圍)
但，如上述，來自發光元件10之射出光係行進在光透過構件15之受光面15b，在通過光透過構件15內之後，從發光面15a所放出。隨之，經由將在光透過構件15之至少側面15c，以密封構件26被覆之時，得到以下之作用，效果。第一，可迴避從側面15c範圍漏出光者。第二，與來自發光面15a的發光做比較，可抑制具有無法忽略程度的色差光乃從側面15c放出於外方者，降低在全體發光色之顏色不勻的產生。第三，將行進於側面15c方向的光，對於光取方向側進行反射，更且由限制對於外部的發光範圍者，提昇所放出的光之指向性同時，提昇在發光面15a之亮度。第四，經由使從光透過構件15產生的熱傳導至密封構件26之時，可提昇光透過構件15的放熱性。對於光透過構件15含有波長變換構件之情況，因波長變換構件的發熱顯著之故，特別是本構成乃成為有效。
另外，從在光透過構件15之發光面15a連續的側面15c，即，與光透過構件15之厚度方向平行之側面15c乃經由密封構件26加以披覆，且發光面15a如從密封構件26加以露出，其外面形狀並無特別加以限定。例如，密封構件26乃亦可為從發光面15a突出於外方的構造(本實施形態)或凹陷構造(實施形態3)。但，在實施形態1中，如圖1所示，密封構件26之外面乃呈沿著發光面15a的面狀地加以構成，即，密封構件26之被覆範圍的表出面乃呈與發光面15a的面略同一面地加以形成。由此，製造則變為容易，伴隨產率之提昇。另外，經由被覆側面15c之略全面之時，可提昇光透過構件15的放熱性。
在實施形態1，密封構件26係加上於在光透過構件15之側面15c，亦被覆受光面15b的一部分。具體而言，如圖1所示，於光透過構件15與配線基板9之間塡充密封構件26，經由密封構件26被覆發光元件10之周圍。具體而言，在光透過構件15之受光面15b，除了與發光元件10之對向區域的範圍乃以密封構件26加以被覆。由此構成，在光透過構件之受光面，設置有發光元件10與光透過構件15之光學性之連接範圍，和密封構件26之被覆範圍，並限定於其光學性之連接範圍，可從此將發光元件10之一次光高效率地導光至光透過構件15側。另外，由披覆範圍之密封構件26，使行進至光透過構件之受光面的光，反射至光取出側，可抑制入光於經由以配線基板9之光吸收等之光透過夠件的一次光之光損失。如圖1等所示，對於複數的發光元件10接合於一個光透過構件15之情況，對於其發光元件間，亦塡充密封構件26，在受光面15b，將設置於接合發光元件之接合範圍間的間隔範圍，經由密封構件26加以被覆為佳。在光透過構件15內，在接合發光元件10之接合範圍的正上方產生的熱，有著容易滯留在間隔範圍上之傾向，經由此構成，可提昇上述間隔範圍之放熱性者。更且，如上述，具有光透過構件15較發光元件10突出於外方之突出範圍，經由以密封構件26被覆其受光面15b側之突出範圍之時，因促進對於光透過構件15，發光元件10之外周方向的引熱而提昇放熱性，故為理想。如此，經由根據密封構件26之光透過構件15的被覆範圍增加之時，可更一層提昇光透過構件15之放熱性。
(添加構件)
另外對於被覆、密封構件26、光透過構件15，除了光反射性材料2，光變換夠件，可對應於黏度增量劑等使用用途而添加適當的構件，由此，可得到所期望的發光色，此等構件或裝置表面的顏色，例如為了提昇對於外光之對比，而將披覆構件的外表面著色為黑色等具有指向特性的發光裝置。同樣地，作為具有切斷來自外來光或發光元件之不要的波長之濾色片效果之過濾材，亦可添加各種著色劑者。
(黏接材)
對於發光元件10與光透過構件15之界面係介入存在有黏接材17，由此固定雙方的構件。其黏接材17係可將來自發光元件10之射出光有效地導光至光透過構件15側，可將雙方的構件光學性地連結之材質為佳。作為其材質係可舉出使用於上述各構件之樹脂材料，作為一例，使用聚矽氧樹脂等之透光性黏接材。另外，對於發光元件10與光透過構件15的固定，係亦可採用經由熱壓著之結晶接合等。
(發光裝置)
將上述發光元件10覆晶安裝於配線基板9上，具備上述光透過構件，被覆構件，得到圖1所示的例之發光裝置1。作為其製造方法的一例，對於其製造方法，採用圖3加以說明。首先，如圖3(a)所示，於配線基板9上，或發光元件10，隨著覆晶安裝的圖案，形成突起電極24。接著，藉由其突起電極24，覆晶安裝發光元件10。在此例中，在基板材基板9上，於對應於一個發光裝置之範圍，排列各1個LED晶片而安裝，但晶片的搭載個數係可對應於發光面，光透過構件的尺寸而作適宜變更。然而，發光元件10的安裝係亦可以共晶而達成。由此，可加大配線基板9與發光元件10之接合面積而促進引熱之故，提昇放熱性。
另外在圖3(b)，於發光元件10之背面側(如為藍寶石基板背面或以LLO進行基板除去，氮化物半導體露出面)塗布黏接材17之聚矽氧樹脂，層積光透過構件15。之後，熱硬化聚矽氧樹脂17，黏接發光元件10與光透過構件15。
更且，在圖3(c)進行網版印刷。網版印刷係將金屬光罩配置於配線基板9上，塗布構成密封構件26之樹脂，以塗刷器擴散。此時，密封構件26的表面乃呈沿著光透過構件15之表面，即雙方的表面呈位置於略同一面狀，以塗刷器構成光透過構件15之表面。或，將樹脂26，在裝塡後未使用塗刷器，而表面則以本身重量而平坦化亦可。或者，亦可以傳輸模子加以形成。並且，在硬化樹脂26後，除去金屬光罩，以特定位置(在圖3(c)之虛線部)進行切割，切出藍寶石基板尺寸而得到發光裝置。
另外，被覆發光元件10的周圍之樹脂26的配置方法係無特別加以限定。例如，形成構成配置有樹脂26之範圍的界面之封裝，將此作為框體，於其內部塡充樹脂26者亦可。框體係可在發光裝置的形成後除去。或經由塡充於內部之樹脂的軟度，亦可殘存框體。框體係擔負發光裝置之外廓，提昇發光裝置之強度。另外，使用具備空腔之配線基板，將工程簡略化亦可。另外，發光元件為直接安裝於發光裝置之特定的載置部形態，即，未具備基板材亦可。另外，將切出為上述各個之藍寶石基板，或對此黏接、密封透鏡等之構成，作為發光裝置亦可。
(實施形態2)
另一方面，將對於光透過構件15之發光元件10的位置配合之其他例作為實施形態2。圖4乃關於實施形態2之發光裝置20之概略剖面圖。在圖4之發光裝置20中，光透過構件15之側面15c乃位置於與發光元件10之端面33略同一面上，即，雙方的側面則略面一地加以構成。由此，突出於在上述實施形態1之光透過構件之元件外方的部份，即，在其外緣部，可防止來自發光元件的光亮不足，在其部分容易產生顏色不勻者。但在本說明書所稱之「略同一面」係指在上述之機能上，實質上如為同一面即可，例如，比較於其同一面之發光裝置之光透過構件，發光元件之尺寸，可作為±10%程度。另外，並不局限於此，而對於光透過構件之發光面與包圍此之披覆構件的外表面之同一面等，亦可同樣地適用。
(實施形態3)
更且，圖5乃顯示關於實施形態3之發光裝置30之概略剖面圖。在圖5之發光裝置30中，光透過構件15乃只層積發光元件10之一部分，即，光透過構件15的側面15c乃位置於較發光元件10之端面33為內側。
在圖1(實施形態2)、圖4(實施形態3)、圖5(實施形態)所示之任一形態，亦在從光取出側的平面視，發光面15a之周圍係以密封構件26加以被覆。由此，從含有光反射性材料2之密封構件26的外面範圍係未放出光，即在發光裝置之發光範圍係實質上依存於光透過構件15之發光面15a。隨之，如為圖1所豉汁實施形態1的構成，比較於發光元件，可增加發光面15a之故，提昇來自發光裝置之光數量、輸出，如為圖5所示之本實施形態的例，由減少發光範圍，比較於發光元件縮小發光面者，可更一層將混色比例作為略一定之故，更可作為降低顏色不勻之放出光。另外，由降低發光範圍者，提昇相對性的亮度。另外，圖4之構成，在所謂在圖1與圖5的例之中間的構成，可釋放取得在光束與亮度，配色性之雙方平衡的光。
(實施形態4)
另外，密封構件26係至少構成在光透過構件15之發光面15a的周圍，即與側面15c接面加以形成，將發光裝置的發光範圍限定於發光面15a者為重要，對於其他的密封構件26之被覆範圍，並無特別加以限定。在此，在對於密封構件26之發光元件10的被覆範圍的點，將與實施形態1~3不同的發光裝置40，作為實施形態4而舉例。圖6乃關於實施形態4之發光裝置40之概略剖面圖。在發光裝置40，對於除了密封構件26b之被覆範圍之其他構造，實質上與實施形態1~3同樣，隨之，對於同樣的構成附上相同符號，適宜省略說明。
在實施形態4中，與實施形態1~3做比較，對於發光元件10之密封構件26b的被覆範圍乃不同。即，密封構件26b乃只被覆發光元件10之端面33的外方，然後在發光元件表面，從與上述光透過構件光學性地連接之連接部，和與基板電性，物理性的連接部所露出之露出部則未被被覆地加以間隔，並未塡充於複數載置之發光元件10之相互間隔區域而形成空隙。特別是，在圖6的例中，發光元件10之外側的密封構件26b乃與發光元件10之端面33加以間隔。具體而言，對於發光元件10之端面33側，與其端面33略平行且加以離間而配置密封構件26b。即，發光元件10係將上下方向，經由光透過構件15與配線基板9，或將左右方向，經由密封構件26b，圍住周圍而加以構成。並且，形成將各包圍構件作為邊界之內部空間，發光元件10之周邊附近係設置有空洞。如此，被覆構件乃作為包圍光透過構件之受光面側之範圍，發光元件的包圍體所形成之形態者，更且如圖示，被覆基板之一部分，或設置於基板上，形成其包圍體之形態者為佳，另外，如本實施形態，具備經由於包圍體內部，從發光元件加以間隔所形成之內部範圍者為佳。此時，包圍體係如圖示，作為包圍體的窗部，形成光透過構件，具備其發光面之外框體，更且作為將發光面設置於射出方向之前面的外框體加以形成者為佳。
如為上述構造，即，具備經由上述包圍構件之內部範圍的構造，可抑制經由披覆發光元件之上述露出部情況之光損失，例如經由密封構件之光吸收，即，可提昇上述光學性之連接部的光亮，進而可作為輸出，亮度高之發光裝置者。此時，最佳係呈作為提昇與發光元件之折射率差地，上述內部空件乃在氣密密封等，形成與元件和空氣、氣體之折射率差高的露出部者為佳。另外，對於複數之發光元件乃光學性地連接於一個光透過構件之情況，對於其元件間亦同樣地具有空隙者為佳。另一方面，對於上述發光元件，比較於其光學性之連接部，作為充分大之發光面的光透過構件情況，可適當地使用樹脂等上述之光透過構件，披覆構件之基材。此係在光透過構件之受光面，具備與元件之光學性連接範圍，和連接於塡充於內部空間之透光性構件的塡充構件連接範圍，加上於來自元件的發光直接入光於光學性連接範圍之路徑，由取出於上述塡充構件，從其塡充構件連接範圍加以入光者，可形成較元件為大之發光面。加上，密封構件26b之形狀乃容易之故，可個別製作密封構件26b，將其連接於光透過構件15而得到發光裝置40亦可。
實施例1
關於在實施形態之發光裝置，為了確認發光特性之優越性，實施以下之實施例。實施例1之發光裝置1係如圖1所示，搭載2個一之光透過構件15，和約1mm×1mm之略正方形之LED晶片，以密封構件26被覆光透過構件15及發光元件10之一部分。光透過構件15乃板狀，其發光面15a，及與其發光面15a對向之受光面15b乃由1.1mm×2.2mm加以構成之矩形狀，更且厚度為150μm。另外，密封構件26乃含有TiO2 粒子之聚矽氧樹脂，如圖1所示，在發光裝置1之光取出側之平面視，被覆發光面15a之周邊範圍，具體而言，被覆光透過構件15之側面15C，且呈沿著發光面15a之面狀地加以形成。即，發光裝置1係經由將發光面15a做為主發光面，將其周圍以密封構件26加以被覆之時，抑制從其被覆範圍至外方之發光。更且，光透過構件15係在受光面15B，被覆與發光元件10之光學性連接範圍，更且由填充在配線基板9與光透過構件15之間者，亦被覆發光元件10之側面及安裝側。
(比較例1)
更且，於圖7乃顯示關於比較例1之發光裝置200之概略剖面圖。實施形態200係與實施例1之發光裝置1做比較，實質上只有對於光透過構件15之密封構件26的被覆範圍乃不同。即，光透過構件15係突出於較密封構件26的表面為上方加以形成。更且，密封構件26係未被覆光透過構件15之側面15c，隨之其側面15c係露出於外部。
如以上，在有關實施例1與比較例1之發光裝置的製造方法，在實施例1中，對於在層積光透過構件15之後，被覆密封構件26之情況而言，在比較例1中，先行形成密封構件26，之後安裝光透過構件15。隨之，在比較例1之密封構件26係未被覆光透過構件15之側面15c，換言之，側面15c係露出於外部。其結果，在比較例1之發光裝置200中，來自發光元件10的射出光乃從光透過構件15之受光面15b行進時，在通過光透過構件15內之後，從露出之側面15c及發光面15a而放出於外部。也就是，發光裝置200係在光透過構件15之構成，與圖10之發光裝置100類似，即，來自光透過構件15的出射光乃不只發光面15a而亦從側面15c加以放出，雙方的光係可 辨識程度，色調則有所不同。
實施例1及比較例1之發光裝置的光束，亮度，配光色度之個特性乃如以下所示構成。
對於光束，實施例1與比較例1係在最大值各為167[Lm](色度Φ Y約0.339)、166[Lm](色度Φ Y約0.322)，成為幾乎同等之特性，隨之，在實施例1，了解到將光透過構件15之側面15b，經由密封構件26之被覆，遮光的影響乃幾乎沒有。
對於亮度，在發光的最大量度與平均亮度的平均值係得到在實施例各為6086[cd/cm2 ]與3524[cd/cm2 ]，在比較例1為3952[cd/cm2 ]與2500[cd/cm2 ]之構成，即比較於比較例1，實施例1係提昇約40%亮度。更且，於圖8乃顯示在實施例1、比較例1之發光裝置1所得到之配光色度特性。實施例1及比較例1均視野角度為小之範圍，即，將光軸上的色溫作為極大值，伴隨出射角度之絕對值變大，色溫則減少。但，在比較例1中，在高角度與低角度的色溫差顯著大，詳細來說係雙方的色相不同，辨識顏色不勻之產生。另一方面，在實施例1中，比較於比較例1，色溫差乃極少，比較於比較例1乃將光軸作為極大值而成為急遽之曲線狀情況，對於極大值而言，顯示岥度小之曲線，即，在視野角度的全域，色溫差為少，顏色不勻之降低則為顯著。在此，來自橫方向的出射光係無關其光束的多少，而在發光裝置全體之發光，成為顏色不勻的要因之故，以密封構件26，將對於橫方向之成分導光至發光面 15a側者為佳情況係如上述所述，但於以下，從亮度的觀點調查密封構件26之優越性。
在經由本發明，被覆光透過構件15之側面15c的發光裝置(以下，有表記為「被覆型」者)，當光透過構件15的厚度增加時，依據此，在側面15c之密封構件26的被覆範圍亦增加。經由在其側面的密封構件26之光吸收係如上述幾乎未有影響，隨之，即使光透過構件15之厚度增加，對於厚度方向之光成分係亦導入於發光面15a側，實質上，只從其發光面15a放出至發光裝置外。也就是，發光面15a的亮度係未依存於光透過構件15之厚度，而可經常作為略一定。
另一方，如比較例1，如為作為未被覆光透過構件15之側面15c的構造之發光裝置(以下，有記載「非遮蔽型」者)，伴隨光透過構件15之厚度增加，來自側面的成份光，來自側面之出射光的比例則增加，換言之，來自光取出側之出射面的發光之比例則減少，即，在出射面之亮度則減少。
隨之，在板狀的光透過構件，來自發光面15a與兩側的側面15c之出射光的比例乃如為何種程度，對於經由側面15c側之被覆的亮度上升之效果，即經由密封構件26之側面15c的反射效果成為有效之光透過構件15的厚度範圍，於以下驗證，將其結果顯示於圖9。圖9係顯示被覆型及非遮蔽型均來自底面之受光面15b的發光乃無，更且在非遮蔽型之中，假設從發光面15a及側面15c係均一 地發光，亮度係將從各發光面15a射出的光作為對象([輝度]=[光束]÷[發光面的面積])。加上，被覆行的光束乃與非遮蔽型做比較，假設損失10%，伴隨光透過構件15之厚度的比例(側面比例]=[兩側面的面積]÷[發光面的面積])的增加之亮度變化。在此所稱之光束的10%損失係指考慮經由在被覆型之密封構件26中之反射的光吸收之構成，實際上，經由如上述之密封構件26的光吸收係幾乎沒有，但估計為光損失量多而假定的數值。
從圖9，在被覆型之中，發光範圍未依存於光透過構件9之厚度之故，而亮度乃成為略一定。另一方面，在非遮蔽型之中，隨著光透過構件之厚度增加，從來自發光面的發光量乃減少者，相對性亮度則降低。另外，被覆型與非遮蔽型之亮度乃成為略同一情況係光透過構件之厚度乃0.04mm，側面比例約12%，另外光束差5%時係厚度乃0.02mm，側面比例約成為5.2%。隨之，在較其為厚的情況，了解到較非遮蔽型，在被覆型之亮度為高。
將此適用於上述實施例1與比較例1之亮度特性時，了解到側面比例乃約29%，近似於上述光束差5%設定之亮度比([非遮蔽型之量度]/[被覆型之量度])約134%者。更且，對於在光束差0%之亮度比約141%而言，可看到良好一致之上述實施例1與比較例1之光束差約0.01%，亮度比約141%。
如此，依據上述假定之被覆型與非遮蔽型之比較驗證乃從顯示實施例1及比較例1的特性與良好之一致者，了解到其驗證為有效者。
(被覆構件之厚度與反射性能)
另外，對於介入存在於密封構件26中的光反射性材料2，在實施例1之發光裝置1之中，作為密封構件26，於聚矽氧樹脂，含有光反射性材料2之TiO2 ，如此，經由透明樹之中的光反射性材料之含有量，和被覆構件26的厚度，其反射能力，對於其構件中的光到達深度則產生變化。例如，於實施例1同樣之陶瓷基板上，將反射率高之Al的膜與低之W的膜進行成膜，將實施例1同樣之TiO2 粒子(平均粒徑0.2μm)混勻於聚矽氧樹脂，將對於其聚矽氧樹脂之重量比，各調製25%、33%、50%之被覆構件的原料，於上述陶瓷基板上塗布其原料，將塗布旋轉數，以2000、4000、6000rpm之條件加以旋塗，使樹脂熱硬化而製作樣品，對於各原料，塗布條件之樣品，由測定其表面法線方向之光反射率者，可評估上述光反射性，光到達深度等。
例如，以50wt%的原料，旋轉數6000、2000rpm，其被覆構件的厚度係各得到20μm、70μm之構成，另一方，光反射率乃成為未依存上述Al，W的反射膜之不同而略一定之反射率，旋轉數越大，即，構件的厚度越小，僅看到稍微下降之傾向，例如，以上述旋轉數，構件厚度的條件，成為反射率從94%下降至89%的範圍者。
另外，在25wt%，33wt%程度中，經由上述Al，W的反射膜之反射率的差，[Al樣品的反射率]-[W樣品的反射率]為大，特別是以高旋轉數，其差則有變為更大之傾向，更且，較25wt%之構成，33wt%的構成則其差及在其高回轉域的差的差異亦變小，例如在旋轉數2000rpm之33wt%的構成中，經由Al，W反射膜的差則幾乎變無。另外，反射率係33wt%的構成較上述50wt%的構成為低，更且較此，25wt%的構成則變低。隨之，做為反射性材料的含有量係30wt%以上，理想為作為40wt%以上，更佳為作為50wt%以上。對於厚度，了解到如為20μm以上程度即可，從此情況，光透過構件的外緣，同構件與基板之間，同構件從元件突出的部份，元件露出部，在元件間區域之被覆構件的厚度，亦了解到如有其程度就充分。
在實施例1之發光裝置1中，在光透過構件15與光透過構件9之對向面的間隔距離乃以100μm以上而加以構成。隨之，如為塡充於其間隔區域內之密封構件26，因具有上述範圍內之厚度之故，確認到光線係反射至受光面15b側，可迴避在配線基板9之光吸收的影響。
實施例2
如圖6所示之發光裝置1，將具備空隙於發光元件之周圍的裝置，如以下加以製作。
與實施例1同樣地，於基板上載置發光元件，將光透過構件連接於其發光元件。在此，將光透過構件，作為較基板為大，大約2.2mm×3.2mm程度，呈內包於其基板地加以配置，更且，發光元件亦呈內包於基板地加以配置。接著，將實施例1之披覆構件的樹脂，呈被覆基板的側面與光透過構件之受光面的一部分與側面地加以塗布，使其熱硬化而形成。此時，經由基板的側面，樹脂則如阻擋作用，呈樹脂無法進入於基板內部地加以密封，即，於基板的端部形成被覆構件的內壁，在其基板外側被覆基板側面的樹脂乃被覆突出於其基板外側之光透過構件的受光面，於樹脂內壁與發光元件之間形成空隙。此時，空隙係對於從發光元件突出之基板範圍為略同一，對於發光元件之外周，形成有約400μm之基板突出部及空隙(從發光元建置樹脂內壁的距離)。如此作為，製作於發光元件的周圍具備間隙之發光裝置，為了與此做比較，製作無空隙之變形例。其變形例係在上述樹脂硬化時，將樹脂進行脫泡，由此使經由基板側面之卡合效果降低，使樹脂進入至基板內部，被覆發光元件表面，使樹脂硬化而作為無空隙之被覆構件而加以形成，得到發光裝置。
其2例之發光裝置之發光特性係ΦY乃各約0.37，在有空隙的例中，得到光束206.4Lm，在無空隙的例中，得到光束203.2Lm的構成。另外，樹脂塗布‧成形前後的光束比，即，對於黏接光透過構件於基板上的發光元件狀態之無被覆構件的發光裝置之光束而言，與在樹脂成形於此所得到之上述各例之有被覆構件的發光裝置之光束的比[有被覆構件之光束]/[無被覆構件装置的光束]之中，在有空隙情況與以往比為7.0%，在無空隙情況係成為相同4.8%。更且，在其他的ΦY值，亦看到同樣的傾向，即，經由被覆構件之輸出提昇，高輸出化的效果係內包空隙的發光裝置者乃變高。
但，如為該業者，將發光範圍的一部分進行光遮斷而限制發光範圍之操作，係預測到產生如以下之缺點之故，通常不進行。即，考慮在披覆構件的反射次數增加，由此產生光損失，所放出的光束降低之虞之故。但，如為本發明之形態，由回到以往的想法，將發光裝置作為上述之構成，即，即使限制發光範圍，亦控制光束的降低，加上可實現降低顏色不勻之高亮度的發光。此係不只有經由密封構件之光遮斷的效果，還有板狀之光透過構件本身乃抑制波長變換量的偏移，可有效地迴避顏色不勻之產生的相乘效果。然而，於具有波長變換機能之一個光透過構件搭載複數之發光元件情況，在各發光元件之正上方附近，亮度為高，隨著從發光元件離開亮度下降之故，有著在發光面內產生亮度不勻或顏色不勻之傾向，但如根據本發明之構成，可降低其亮度不勻或顏色不勻，得到在發光面內略均一之高亮度的發光。另外，經由在光透過構件15之安裝後形成密封構件26之製造手法，可未依存於光透過構件15之容量，而保持其側面側與密封構件26的密著性之故，進而提昇內在之發光元件的密封環境，可作為對於壽命特性優越之發光裝置。然而，此等係如實施例1，亦對於發光元件的周圍塡充有密封構件，經由密封構件而被覆發光元件表面的情況，亦為相同。
實施例3
更且，比較檢討在構成光透過部之構件的不同之耐熱性。實施例3之發光裝置係與實施例1之發光裝置同樣，即，光透過構件15乃由無機材料加以構成，具體而言係作為YAG之燒結體。在一方比較例2之發光裝置中，光透過構件15乃含有有機材料，作為於聚矽氧樹脂混合YAG之樹脂的薄片。樹脂之薄片之厚度乃100~150μm程度。實施例3與比較例2之發光裝置係只有光透過構件之構成材料與上述的點不同之外，對於其他要素，係與實施例1之發光裝置為相同。
對於各搭載上述之YAG燒結體或樹脂之薄片所成之光透過構件的實施例1或比較例2之發光裝置，為了調查其耐熱性，以700mA導通個發光裝置，在85℃的環境下進行1000小時連續點燈。將伴隨時間經過的輸出變化圖表顯示於圖11，另外，將同樣伴隨時間經過的色度值(ΦY)的變化圖表顯示於圖12。從圖11，在搭載YAG燒結體之實施例3的發光裝置中，伴隨時間經過有輸出上升傾向，之後持續維持上升的輸出，在經過1000小時後，與觀測開始時做比較，成為5%之輸出增加。另一方面，在採用樹脂之薄片的比較例2的發光裝置中，從觀測後，輸出大幅下降，之後輸出未回復至初期值，在經過1000小時後，與開始之後做比較，成為20%以上之大幅度之降低率。
另外，對於色度值(ΦY)，在搭載實施例3之YAG燒結體的發光裝置中，如圖12所示，在調查之後雖微幅上升，但其上升幅度為小。另外，半隨著時間的經過，色度值的偏差少而為安定，在經過1000小時後，與初期值做比較，停留在0.003之增加。另一方面，在採用比較例2之樹脂之薄片的發光裝置中，色度值(ΦY)在開始之後大幅度上升。伴隨之後時間的經過而下降。最終，與初期值做比較，成為0.01之上升幅度，但途中的變動率大，色度不安定。
更且，圖13乃顯示耐熱性試驗前肢實施例3及比較例2之發光裝置的狀態，圖14乃顯示經由上述條件之耐熱性實驗之經過1000小時後之比較例2的發光裝置之狀態。各圖均顯示光透過構件15周邊的概略上面圖。如圖14所示，在比較例2之光透過構件15的樹脂之薄片中，剝離劇烈，容易辨識到薄片之一部分缺損成塊狀程度之大的損傷(光透過構件之缺損部16)。另外，混勻於樹脂之YAG螢光體係有大幅度不均勻，更且產生從被覆構件26延伸至光透過構件15之龜裂。另一方面，在實施例3之發光裝置中，在耐熱性實驗後，亦對於經由圖13所示之燒結體的光透過構件15之形狀並無變化，另外，YAG螢光體未有不均勻而均一地加以分散。如此，在樹脂之薄片與燒結體中，經認為由被覆構件26被覆形態即使相同，光透過構件之放熱性或熱應力亦為不同，從以上，可確認到對於樹脂之薄片的YAG燒結體之優越性。
 [產業上之可利用性]
本發明之發光裝置及其製造方法乃可適當地利用於照明用光源，LED顯示器，背照光光源，信號器，照明式開關，各種檢測器及各種指示器等。
1、20、30、40．．．發光裝置
2．．．光反射性材料
3A．．．第1電極(n型墊片電極)
3B．．．第2電極(p型墊片電極)
5．．．成長基板(藍寶石基板)
6．．．第1氮化物半導體層(n型半導體層)
7．．．第2氮化物半導體層(p型半導體層)
8．．．發光層(活性層)
9．．．配線基板(基板材)
10．．．發光元件
11．．．半導體構造
13．．．透光性導電層(透光性電極，ITO)
14．．．保護膜
15．．．光透過構件
15a．．．發光面
15b．．．受光面
15c．．．側面
16．．．光透過構件之缺損部
17．．．黏接材(聚矽氧樹脂)
24．．．導電構件
26、26b．．．被覆構件(密封構件、樹脂)
33．．．端面
100、200．．．發光裝置
102．．．LED
103．．．罩體
104．．．側面
105A．．．光取出面
110．．．螢光體層
110A．．．發光面
111．．．塗層材
111A．．．光反射粒子
L1、L2．．．光
圖1乃關於實施形態1之發光裝置之概略剖面圖。
圖2乃關於實施形態1之發光元件之概略剖面圖。
圖3乃顯示關於實施形態1之發光裝置之製造方法的模式圖。
圖4乃顯示關於實施形態2之發光裝置之製造方法的模式圖。
圖5乃顯示關於實施形態3之發光裝置之製造方法的模式圖。
圖6乃關於實施形態4之發光裝置之概略剖面圖。
圖7乃關於比較例1之發光裝置之概略剖面圖。
圖8乃顯示關於比較例1及實施例1之發光裝置之配光色度的圖表。
圖9乃顯示對於光透過構件之發光面之側面的比例與度的關係圖表。
圖10乃顯示以往之發光裝置的剖面圖。
圖11乃顯示針對在實施例3及比較例2之耐熱性實驗之輸出的圖表。
圖12乃顯示針對在實施例3及比較例2之耐熱性實驗之色度值的圖表。
圖13乃顯示關於實施例3及比較例2之發光裝置之耐熱性實驗前之光透過構件周邊的概略上面圖。
圖14乃顯示關於比較例2之發光裝置之耐熱性實驗後之光透過構件周邊的概略上面圖。
1．．．發光裝置
2．．．光反射性材料
9．．．配線基板(基板材)
10．．．發光元件
15．．．光透過構件
15a．．．發光面
15b．．．受光面
15c．．．側面
17．．．黏接材(聚矽氧樹脂)
24．．．導電構件
26．．．被覆構件(密封構件、樹脂)

Claims (22)

  1. 一種發光裝置，屬於具有發光元件，和射入由該發光元件所射出的光之光透過構件，和被覆構件之發光裝置，其特徵乃前述光透過構件係具備露出於外部的發光面，和從該發光面連續的側面之無機材料的光變換構件，前述被覆構件乃含有光反射性材料，至少被覆前述光透過構件之側面之同時，從光取出側之平面視之，被覆前述光透過構件之發光面之周圍該被覆構件係抑制自前述光透過構件之側面之前述被覆領域向外側之發光，令前述光透過構件之發光面做為該發光裝置之主發光面。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之發光裝置，其中，前述被覆構件乃包圍前述發光元件者。
  3. 如申請專利範圍第2項記載之發光裝置，其中，前述光透過構件乃板狀，具有對向於前述發光面之受光面，前述發光元件乃接合於前述受光面。
  4. 如申請專利範圍第3項記載之發光裝置，其中，前述發光元件乃覆晶安裝於安裝基板上。
  5. 如申請專利範圍第3項記載之發光裝置，其中，前述被覆構件乃被覆前述發光元件者。
  6. 如申請專利範圍第3項記載之發光裝置，其中，在從前述發光面側的平面視，前述發光元件乃內包於前述光透過構件者。
  7. 如申請專利範圍第2項記載之發光裝置，其中，於一個光透過構件，光學性地連接複數之發光元件者。
  8. 一種發光裝置，屬於具有發光元件，和包圍該發光元件之被覆構件，和光透過構件之發光裝置，其特徵乃前述光透過構件係具備露出於外部的發光面，和從該發光面連續的側面，和對向於前述發光面之受光面之無機材料所成之板狀的光變換構件，於前述光透過構件之受光面，接合複數之前述發光元件，從該發光元件各射入光，前述被覆構件乃含有光反射性材料，至少被覆前述光透過構件之側面之同時，從光取出側之平面視之，被覆前述光透過構件之發光面之周圍該被覆構件係抑制自前述光透過構件之側面之前述被覆領域向外側之發光，令前述光透過構件之發光面做為該發光裝置之主發光面。
  9. 如申請專利範圍第8項記載之發光裝置，其中，前述發光元件乃各覆晶安裝於安裝基板上。
  10. 如申請專利範圍第8項記載之發光裝置，其中，前述被覆構件乃各被覆前述發光元件者。
  11. 如申請專利範圍第8項記載之發光裝置，其中，前述發光元件乃經由空隙而與前述被覆構件各自加以間隔者。
  12. 如申請專利範圍第8項記載之發光裝置，其中，在該發光裝置之前述發光面側，前述被覆構件乃具備 使成為與前述發光面略同一面之呈現面者。
  13. 如申請專利範圍第8項記載之發光裝置，其中，在從前述發光面側的平面視，前述發光元件乃內包於前述光透過構件者。
  14. 如申請專利範圍第13項記載之發光裝置，其中，於前述光透過構件之受光面，設置有接合前述發光元件之接合範圍，和經由前述被覆構件所被覆之被覆範圍者。
  15. 如申請專利範圍第14項記載之發光裝置，其中，前述發光元件乃相互加以間隔，在前述光透過構件之受光面，於前述接合範圍之間設置有間隔範圍，將前述被覆範圍加以設置於前述間隔範圍者。
  16. 如申請專利範圍第14項或第15項記載之發光裝置，其中，前述光透過構件乃具有於較前述發光元件更向外側突出之突出範圍，於前述受光面之突出範圍，設置前述被覆範圍者。
  17. 如申請專利範圍第8項記載之發光裝置，其中，前述被覆構件乃於透光性樹脂中，含有選自Ti、Zr、Nb、Al所成的群之至少一種的氧化物之前述光反射性材料者。
  18. 如申請專利範圍第8項記載之發光裝置，其中，前述被覆構件乃由選自Al2 O3 、AlN、MgF、TiO2 、ZrO2 、Nb2 O5 、SiO2 所成的群之至少一種的前述光反射性 材料所構成之多孔質體者。
  19. 如申請專利範圍第8項記載之發光裝置，其中，前述光變換構件乃含有螢光體，可將從前述發光元件所發光的光之至少一部分作為波長變換者。
  20. 如申請專利範圍第19項記載之發光裝置，其中，前述光變換構件乃無機物與前述螢光體之燒結體者。
  21. 如申請專利範圍第20項記載之發光裝置，其中，前述無機物乃氧化鋁(Al2 O3 )，前述螢光體乃YAG(Y3 Al5 O12 )者。
  22. 一種發光裝置之製造方法，屬於如申請專利範圍第1項之發光裝置的製造方法，其特徵乃具有：將前述發光元件安裝於配線基板，電性連接該發光元件與該配線基板之第1工程，和將與前述發光元件的安裝側對向之光取出側之至少一部分，與前述光透過構件光學性地連接之第2工程，和使構成有前述光透過構件之厚度的側面，以前述被覆構件加以被覆，該被覆構件的外面則沿著前述光透過構件之外面，形成該被覆構件之第3工程者。
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