(57)【要約】【課題】  視認角度による色むらを軽減することができる発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】  基台と、前記基台上に配置された発光素子と、前記発光素子からの光を異なる光に変換する光変換部材と、を有する発光装置において、前記光変換部材は、前記発光素子の上面に設けられた上面領域と、前記発光素子の側面に設けられた側面領域と、前記上面領域と側面領域を繋ぐ隅部領域と、を有し、前記発光素子の側面を含む面に垂直な方向にいて、前記光変換部材の隅部領域は側面領域よりも厚いことを特徴とする。【選択図】  図１ｂ
2010267646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、前記基台上に配置された発光素子と、前記発光素子からの光を異なる光に変換する光変換部材と、を有する発光装置において、
前記光変換部材は、前記発光素子の上面に設けられた上面領域と、前記発光素子の側面に設けられた側面領域と、前記上面領域と側面領域を繋ぐ隅部領域と、を有し、
前記発光素子の側面を含む面に垂直な方向にいて、前記光変換部材の隅部領域は側面領域よりも厚いことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光素子は、基板と、前記基板上に設けられた半導体層を備え、
前記半導体層が前記基台に対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記光変換部材は、電気泳動沈着で形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載されたいずれかの発光装置。
【請求項４】
前記発光装置は、前記発光素子の側面に対向する位置に前記発光素子からの光及び前記光変換部材からの光を反射する光反射部材を有し、
前記光反射部材は、前記光変換部材から離間して設けられていることを特徴とする請求項１から３に記載されたいずれかの発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からの光と光変換部材からの光を混色させて発光可能な発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発光素子となるＬＥＤチップからの光と光変換部材となる蛍光体からの光とを組み合わせて混色発光させる際における色むらの軽減が検討されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１及び２には、蛍光物質を含有するパッケージにおける発光素子の外郭面からの厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくすることで色むらのない発光が得られる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３５８６１号公報
【特許文献２】特開２０００−２０８８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際の発光素子は、たとえ蛍光物質を含有するパッケージの厚さを均一にできたとしても、視認角度による色むらを軽減することはできなかった。
【０００６】
そこで本発明は、視認角度による色むらの軽減が可能な発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発光装置は、基台と、基台上に配置された発光素子と、発光素子からの光を異なる光に変換する光変換部材と、を有する。特に、光変換部材は、発光素子の上面に設けられた上面領域と、発光素子の側面に設けられた側面領域と、上面領域と側面領域を繋ぐ隅部領域と、を有し、発光素子の側面を含む面に垂直な方向にいて、光変換部材の隅部領域は側面領域よりも厚いことを特徴とする。
【０００８】
発光素子は、基板と、基板上に設けられた半導体層を備え、半導体層が基台に対向して配置されていることが好ましい。
【０００９】
光変換部材は、電気泳動沈着で形成されたものであることが好ましい。
【００１０】
発光装置は、発光素子の側面に対向する位置に発光素子からの光及び光変換部材からの光を反射する光反射部材を有し、光反射部材は光変換部材から離間して設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、視認角度による色むらを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１ａ】実施の形態１における発光装置のＸ−Ｘ（図１ｃ参照）における断面図である。
【図１ｂ】図１ａの丸枠部分の拡大図である。
【図１ｃ】実施の形態１における発光装置を上から見た平面図である
【図１ｄ】実施の形態１における発光装置を横から見た側面図である
【図２ａ】実施の形態２における発光装置のＸ−Ｘ（図２ｃ参照）における断面図である。
【図２ｂ】図２ａの丸枠部分の拡大図である。
【図３ａ】従来例における発光装置を上から見た平面図である。
【図３ｂ】従来例における発光装置を横から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。
【００１４】
また、実施の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、単なる例示にすぎない。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。さらに説明を簡略化するために、同一もしくは同質の構成要件については同一の符号を付しており、その都度の説明は省略してある。
（実施の形態１）
図１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに本実施の形態の発光装置１００を示す。図１ａは本実施の形態における発光装置のＸ−Ｘ（図１ｃ参照）における断面図、図１ｂは図１ａの丸枠部分の拡大図、図１ｃは本実施の形態における発光装置を上から見た平面図、図１ｄは本実施の形態における発光装置を横から見た側面図である。
【００１５】
図１ａに示すように、本実施の形態の発光装置１００は、基台１と、基台１上に配置された発光素子２と、発光素子２からの光を異なる光に変換する光変換部材３と、を有する。なお、発光素子２からの光の色および光変換部材３からの光の色は特に限定されるものではないが、本実施の形態においては、発光素子２は青色光を発光可能であり、光変換部材３は青色光を黄色光に変換するものである。
【００１６】
発光素子２は、基台１に対向する基台１に近い側の下面、それと反対側の基台１から遠い側の上面（主として光取り出し面となる）、それらを繋ぐ側面を有する。光変換部材３は、発光素子２の上面に設けられた上面領域、発光素子２の側面に設けられた側面領域、上面領域と側面領域とを繋ぐ隅部領域とを有する（図１ｂ参照）。本明細書においては、上面領域とは発光素子の上面に垂直な方向に位置する領域を指し、側面領域とは発光素子の側面に垂直な方向の領域を指し、隅部領域とは上面領域と側面領域とを繋ぐ領域を指すものとする。
【００１７】
発光素子２の大きさは特に限定されるものではないが、本実施の形態においては発光素子２として上面１ｍｍ×１ｍｍ、高さ０．４ｍｍのＬＥＤチップを用いている。光変換部材の厚さは特に限定されるものではないが、本実施の形態においては上面領域の厚さを４０ｕｍ、隅部領域の最厚部で４０ｕｍ、側面領域の最薄部で２０ｕｍとしている。
【００１８】
ところで、光変換部材３は上面領域と隅部領域と側面領域とに連続して配置されているので、本発明の発光装置１００を上からの平面視でみると（図１ａ参照）、発光素子の上面の位置に相当し外部領域Ｂの内部に位置する内部領域Ａと、内部領域Ａの外部に位置する外部領域Ｂと、に分類される。発光装置１００の平面視における光は、人間の目には、内部領域Ａからの光と外部領域Ｂからの光とが混ざった色調に見える。言い換えれば、発光装置１００の平面視においては、内部領域Ａの光と外部領域Ｂの光によりその色調が決定されるので、平面視において所定の色調を得るには内部領域Ａからの光だけでなく外部領域Ｂからの光も一定量必要となる。同様に、発光装置を横から見た側面視においても（図１ｄ参照）、発光素子の側面の位置に相当し内部に位置する内部領域Ｃと、その外部に位置する外部領域Ｄと、に分類できる。そして側面視における色調も、内部領域Ｃからの光と外部領域Ｄからの光により決定される。
【００１９】
しかしながら、主に光を取り出す側となる発光装置１００の平面視において、所定の色調を得るために厚さをある程度一定にした光変換部材３を上面領域と隅部領域と側面領域とに連続して設けると、平面視における色調と側面視における色調とが異なり、視認角度によって色むらが生じるという問題があった。
【００２０】
すなわち、光変換部材の厚さがすべて等しい図３ａに示す従来例の発光装置を考えると、平面視では、直下となる奥行方向に発光素子２が位置している内部領域Ａの光は直下となる奥行方向に発光素子２が位置していない外部領域Ｂの光よりも青色成分が強いものとなる。同様に、図３ｂに示される側面視においても、奥行方向に発光素子２が位置している内部領域Ｃの光は奥行方向に発光素子２が位置していない外部領域Ｄの光よりも青色成分が強いものとなる。ところが、発光素子２は薄い形状をしており、主に光取出し面となる上面の面積が側面の面積に比べて大きいので、図３ａの平面視においては内部領域Ａと外部領域Ｂに対して内部領域Ａの占める面積比率が大きく、それに比較して図３ｂの側面視においては内部領域Ｃと外部領域Ｄに対して内部領域Ｃの占める面積比率が小さくなる（つまり、平面視における内部領域Ａの面積をＡａ、外部領域Ｂの面積をＡｂ、側面視における内部領域Ｃの面積をＡｃ、外部領域Ｄの面積をＡｄとしたとき、それぞれの関係はＡｃ／（Ａｃ＋Ａｄ）＜Ａａ／（Ａａ＋Ａｃ）となる）。その結果、平面視における色調は側面視における色調に比較して発光素子２からの光の成分が強くなり（青色光が強くなる）、視認角度により色むらが生じるという問題があった。
【００２１】
そこで、図１ｂに示すように、発光素子の側面を含む面に垂直な方向において、隅部領域の光変換部材が側面領域の光変換部材よりも厚くなるように構成する。つまり、隅部領域の光変換部材の厚さＴ１は側面領域の光変換部材の厚さＴ２よりも大きく、本実施の形態においては側面領域における光変換部材３の厚さＴ２が基台１から離れるにしたがって厚くなっている。これにより、発光装置１００の平面視における外部領域Ｂを一定面積確保することができ、主に光取出し側となる平面視において所定の色調を得ることができる。さらに、光変換部材の厚さＴ１とＴ２が同じである場合と比較して側面視における外部領域Ｄの面積を軽減することができるとともに内部領域Ｃの青色光を増すことができるので、結果として内部領域Ｃからの光と外部領域Ｄからの光で決定される側面視における色調の青色光を増すことができる。すなわち、図１ｄの側面視における色調を図１ｃの平面視における色調に近づけることができるので、視認角度による色むらを軽減させることができる。
【００２２】
なお本発明において、発光素子の側面を含む面に垂直な方向における光変換部材３の隅部領域の厚さＴ１とは、隅部領域の厚さの平均を指すものとする。同様に、発光素子の側面に垂直な方向における光変換部材３の側面領域の厚さＴ２とは、側面領域の厚さの平均を指すものとする。
【００２３】
さらに本実施の形態では、側面領域と隅部領域との間において光変換部材３の厚さが連続的に変化するよう構成されているが、両者の間において光変換部材３の厚さは必ずしも連続的に繋がっているである必要はなく段差を有していてもよい。つまり、発光素子の側面２ｃを含む面に垂直な方向において、隅部領域の光変換部材３の平均厚さが側面領域の光変換部材３の平均厚さよりも大きければ本発明の作用効果を奏することができる。
【００２４】
以下、本発明の主な構成要素について説明する。
（基台１）
基台１は、その上方に発光素子２を固定することが可能であれば、その材料は特に限定されない。基台１の主成分が絶縁性である場合は、目的に応じて、発光素子２に通電させるために配線領域を設けてもよい。本実施の形態では、発光素子２に通電させるための配線が施された窒化アルミニウムからなるセラミックを基台１として用いている。
（発光素子２）
発光素子２の材料は特に限定されるものではないが、窒化物半導体（ＡｌａＩｎｂＧａｃＮ（ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ、０≦ｂ、０≦ｃ））からなる発光素子であれば、活性層にＩｎＧａＮを用いることができ、発光素子からの青色光と光変換部材からの黄色光とで混色による白色光を得ることができるので好ましい。
【００２５】
発光素子２の構造は特に限定されないが、例えば基板と、基板上に設けられた活性層を含む半導体層から構成させることができる。この場合、基板の側ではなく半導体層の側が基台１に対向して配置される所謂フェイスダウン実装が好ましい。これにより、発光素子の側面において、実際に発光する活性層の領域をより基台１に近い側に位置させることができるので、側面領域における光変換部材３の厚さＴ２が基台１から離れるにしたがって厚くなっている本実施の形態の構成において、活性層の領域を比較的容易に光変換部材３の側面領域の薄い部分に対応させることができる。そうすると、発光装置１００の側面視において、発光素子２からの青色光をより多く得ることができるので好ましい。
（光変換部材３）
光変換部材３は発光素子２からの光を異なる光、すなわち異なる波長スペクトルの光に変換できるものであれば、その材料は特に限定されない。たとえば、発光素子２からの青色光と光変換部材３からの黄色光で白色光を得る場合は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、ＴＡＧ（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体などを用いることができる。
【００２６】
光変換部材３を形成するには、電気泳動沈着、柔軟な型枠を用いたポッティング、スクリーン印刷などを用いることができる。特に、電気泳動電着を用いれば、厚さがより均一で薄い密な光変換部材３を形成できるので、厚さの制御による本発明の作用効果が得やすく好ましい。電気泳動電着を用いる場合は、溶液中における電位勾配の制御、溶液の導電性の調整による泳動の直線性の加減、光変換部材の沈降率などを考慮することで、厚みを任意に調整することができる。
【００２７】
光変換部材３の厚さは特に限定されるものではないが、好ましくは５ｕｍから３００ｕｍ、より好ましくは５ｕｍから１００ｕｍ、さらに好ましくは５ｕｍから４０ｕｍとすることができる。厚さが薄く密な光変換部材３とすることにより、厚さの制御による本発明の作用効果が得やすく好ましい。
【００２８】
なお、電気泳動電着により光変換部材３を形成した後にシリコーン樹脂やアルミナゾルなどの最終的に透光性を有する部材を滴下して光変換部材間の隙間を埋めてもよい。これにより光変換部材間に空気が存在する場合に比較して、屈折率の影響により光の取出し向上が向上する。
（光反射部材）
特に図示しないが、本発明の発光装置は、発光素子２の側面に対向する位置に発光素子２からの光及び光変換部材３からの光を反射する光反射部材をさらに有することもできる。この場合、光反射部材は光変換部材３から離間して設けられていることが好ましい。これにより、光反射部材が光変換部材３と接している場合に比較して発光素子２の側面からの光が光変換部材を通る距離を短くすることができるので、発光素子の側面からの光が必要以上に光変換部材で変換されることを防止することができるとともに、その光を上方に向けることができる。つまり、光反射部材が光変換部材３と接している場合は、発光素子２の側面からの光が光反射部材により反射された後も光変換部材の中を通るので、発光素子２の側面からの光が光変換部材の中を通る距離が長くなってしまう。そこで、光反射部材を光変換部材と離間して設けることにより、発光素子２の側面からの光が光変換部材を通る距離を短くすることができる。なお、光反射部材と光変換部材との間に樹脂などの透光性部材を有していてもよい。
（実施の形態２）
図２ａ、２ｂに本実施の形態の発光装置を示す。図２ａは本実施の形態における発光装置の断面図、図２ｂは図２ａの丸枠における拡大図である。平面図及び側面図については実施の形態１のものと類似しているのでここでは省略する。
【００２９】
本実施の形態は、光変換部材の側面領域と隅部領域との間に段差を有する以外は実施の形態１と同様に構成されており、実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
本実施の形態のように光変換部材３の隅部領域と側面領域に段差を設けるには、たとえば柔軟な型枠を用いてポッティングしたり、側面領域を形成した後に板状の光変換部材を配置させたりすることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、隅部領域の全域において光変換部材の厚さＴ１が一定である構成を示しているが、必ずしも隅部領域の全域で光変換部材の厚さＴ１が一定である必要はない。同様に、本実施の形態においては、側面領域の全域において光変換部材の厚さＴ２が一定である構成を示しているが、必ずしも側面領域の全域で光変換部材の厚さＴ２が一定である必要はない。つまり、発光素子の側面２ｃを含む面に垂直な方向における隅部領域の平均厚さが側面領域における光変換部材３の平均厚さよりも大きければ本発明の効果を奏するができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、発光素子からの光と光変換部材からの光を混色させて発光可能な発光装置に関する。これらの発光装置は、例えば、表示装置や照明装置などに利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１００、２００、３００・・・発光装置
１・・・基台
２・・・発光素子
３・・・光変換部材
【図１ａ】
2010267646.tif 000003
【図１ｂ】
2010267646.tif 000004
【図１ｃ】
2010267646.tif 000005
【図１ｄ】
2010267646.tif 000006
【図２ａ】
2010267646.tif 000007
【図２ｂ】
2010267646.tif 000008
【図３ａ】
2010267646.tif 000009
【図３ｂ】
2010267646.tif 000010