(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、前記基台の凹部に配置された発光素子と、前記凹部を覆う波長変換層とを含む発光装置であって、
前記波長変換層は、前記発光素子からの光の波長を変換する複数の板状の波長変換部と、透光性材料からなる複数の板状の光ガイド部とを交互に積層してなり、
前記波長変換部と前記光ガイド部とは、前記基台に対して垂直に配置され、
前記波長変換部は、希土類を添加した蛍光体材料を含み、
前記光ガイド部を構成する前記透光性材料が、希土類を添加していない蛍光体材料であり、
前記希土類を添加した蛍光体材料と、前記希土類を添加していない蛍光体材料とが、希土類を除いて同じ蛍光体材料からなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記波長変換部は、透光性母材を更に含む請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記基台と前記波長変換層とは、無機系接着材により接着されている請求項１又は２に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下「ＬＥＤ」と称する。）等の発光素子は、各種の発光デバイスに使用されている。ＬＥＤは、放電や輻射を使った既存光源に比べて小型で高効率であるだけでなく、近年では高光束化も進んできたことから、既存光源に取って代わる可能性がある。また、ＬＥＤは、放電や輻射を使った光源に比べて小型であることから、用途が増えること、取り扱いが容易になること、多様なデザインが期待できることなどの利点があり、付加価値の高い光源である。
【０００３】
更に、ＬＥＤは、反射機能やレンズ機能を有する光学系と組み合わせることで、出射光の放射パターンを制御することができる。また、数ｍｍ角のＬＥＤチップを用いれば、小型の点光源と見なすことが出来るので、光学系も小型にすることができる。
【０００４】
一方、ＬＥＤチップと、このＬＥＤチップからの光の一部の波長を変換する蛍光体を含む波長変換層とを組み合わせて白色ＬＥＤを構成した場合、ＬＥＤチップ以外に波長変換層も含めて発光部と見なすことになるので、発光部のサイズが少なくともＬＥＤチップ自体より大きくなってしまう。
【０００５】
発光部から発する光量をできるだけ有効に利用して、発光装置からの出射光とするためには、発光部よりも十分大きいサイズの光学系を使うか、光学系よりも十分小さい寸法の発光部であることが望ましい。光学系を出来るだけ小さくして、発光装置の小型、薄型化を実現するためには、出来るだけ小さな波長変換層であることが必要となる。波長変換層のサイズを小さくする構造として、以下の特許文献１や特許文献２のように高濃度の蛍光体を分散した樹脂ペーストを使って、ＬＥＤチップの周囲に波長変換層を立体的に形成する構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３５８６１号公報
【特許文献２】米国特許第６，６５０，０４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的な白色ＬＥＤでは、ＬＥＤチップからの出射光と波長変換層からの変換光とを合成して白色光を得ている。あるいは、波長変換層での変換光が白色光となる場合もある。特許文献１、２にあげた構造では、高濃度の蛍光体がＬＥＤチップの周囲に存在することから、ＬＥＤチップからの出射光と蛍光体で変換された変換光が蛍光体に遮られ、波長変換層の通過光量が減少する。また、ＬＥＤチップからの出射光の一部が、蛍光体で反射されてＬＥＤチップに再吸収されたり、ＬＥＤチップの電極で吸収されたりする場合もある。このため、白色光として取り出せる効率が低下する可能性がある。
【０００８】
高効率で白色光を取り出すためには、蛍光体の濃度を低くすればよいが、そうすると、波長変換層のサイズが大きくなり、これに伴い光学系のサイズも大きくなるため、小型、薄型の発光装置を実現するという目的を妨げることとなる。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、小型化、薄型化が容易な上、光取り出し効率の低下を防ぐことができる発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光装置は、基台と、前記基台の凹部に配置された発光素子と、前記凹部を覆う波長変換層とを含む発光装置であって、前記波長変換層は、前記発光素子からの光の波長を変換する複数の板状の波長変換部と、透光性材料からなる複数の板状の光ガイド部とを交互に積層してなり、前記波長変換部と前記光ガイド部とは、前記基台に対して垂直に配置され、前記波長変換部は、希土類を添加した蛍光体材料を含み、前記光ガイド部を構成する前記透光性材料が、希土類を添加していない蛍光体材料であり、前記希土類を添加した蛍光体材料と、前記希土類を添加していない蛍光体材料とが、希土類を除いて同じ蛍光体材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発光装置によれば、波長変換層内に透光性材料からなる光ガイド部が配置されているため、発光素子からの光が波長変換材料で反射されて発光素子へ再吸収されることを防止できる。また、波長変換材料の濃度を低くする必要がないため、波長変換層のサイズを小さくできる。即ち、本発明の発光装置によれば、小型化、薄型化が容易な上、光取り出し効率の低下を防ぐことができる発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１Ａは本発明の第１実施形態に係る発光装置の概略斜視図であり、図１Ｂは図１Ａに示す発光装置の概略断面図である。
【図２】図２Ａ〜Ｄは、本発明の第１実施形態に係る発光装置の変形例を示す概略断面図である。
【図３】図３Ａは本発明の第２実施形態に係る発光装置の概略斜視図であり、図３Ｂは図３Ａに示す発光装置の概略断面図である。
【図４】図４Ａ〜Ｃは、本発明の第３実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。
【図５】図５Ａ，Ｂは、本発明の第３実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。
【図６】図６Ａ〜Ｄは、本発明の第４実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。
【図７】図７Ａ，Ｂは、本発明の第４実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態に係る発光装置の概略断面図である。
【図９】図９Ａ〜Ｅは、本発明の第６実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。
【図１０】図１０Ａは本発明の第７実施形態に係る発光装置の概略斜視図であり、図１０Ｂは図１０Ａに示す発光装置の概略断面図である。
【図１１】図１１Ａ，Ｂは、本発明の第７実施形態に係る発光装置の変形例を示す概略上面図である。
【図１２】図１２Ａ〜Ｃは、本発明の第８実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。
【図１３】図１３Ａ，Ｂは、本発明の第８実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第９実施形態に係る発光装置の概略断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の第９実施形態に係る発光装置の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の発光装置は、基台と、前記基台に配置された発光素子と、前記発光素子を覆う波長変換層とを含む。発光素子は、基台上に、例えばフリップチップ接合やワイヤボンディング接合により実装されている。なお、波長変換層は、発光素子に接触していなくてもよい。また、発光素子の個数は特に限定されず、要求される光量に応じて適宜設定すればよい。
【００１４】
基台の構成材料は特に限定されず、サファイア，Ｓｉ，ＧａＮ，ＡｌＮ，ＺｎＯ，ＳｉＣ，ＢＮ，ＺｎＳ等の単結晶、Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＢＮ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＳｉＣ，Ｃ等のセラミックスやこれらの混合物、Ａｌ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ａｕ，Ｗやこれらを含む合金等の金属、ガラスエポキシ、あるいは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）、環状オレフィンコポリマー等の樹脂やこれらの混合物からなる樹脂も使用することが可能である。
【００１５】
発光素子は、例えば、波長が４２０〜５００ｎｍの青色光を発する青色ＬＥＤや、波長が５００〜５３０ｎｍの青緑色光を発する青緑色ＬＥＤや、波長が３８０〜４２０ｎｍの青紫色光を発する青紫色ＬＥＤや、波長が３８０ｎｍ以下の紫外光を発する紫外ＬＥＤ等を使用することができる。上記青色ＬＥＤや上記青紫色ＬＥＤや上記紫外ＬＥＤとしては、例えばＩｎＧａＡｌＮ系材料を用いたＬＥＤが使用できる。エピタキシャル成長で形成する各系の発光素子におけるＬＥＤ材料の元素組合せ比率は、発光波長に応じて適宜調整するものである。
【００１６】
波長変換層は、上記発光素子からの光の波長を変換する波長変換部と、透光性材料からなる光ガイド部とを含む。波長変換部は、例えば透光性母材と、この透光性母材に分散された波長変換材料とからなる。そして、上記光ガイド部は、波長変換層の発光素子側から光取り出し側に向かって延びており、発光素子からの光や波長変換部からの変換光を光取り出し側へガイドする。この構成により、発光素子からの光が波長変換材料で反射されて発光素子へ再吸収されることを防止できる。また、波長変換材料の濃度を低くする必要がないため、波長変換層のサイズを小さくできる。即ち、本発明の発光装置によれば、小型化、薄型化が容易な上、光取り出し効率の低下を防ぐことができる発光装置を提供できる。
【００１７】
波長変換部が、透光性母材と、この透光性母材に分散された波長変換材料とからなる場合、上記光ガイド部を構成する上記透光性材料の屈折率が、上記透光性母材の屈折率と同等又はそれより高いことが好ましい。透光性材料の屈折率と透光性母材の屈折率とが同等の場合、波長変換部と光ガイド部との間の界面における光の屈折や反射を防止できるため、光取り出し効率の向上が可能となる。また、透光性材料の屈折率が透光性母材の屈折率より高い場合も、光取り出し効率の向上が可能となる。即ち、光は屈折率の高い部分に集まるので、発光素子からの光や波長変換材料からの変換光を光ガイド部へ集光させることにより、波長変換層の光取り出し側へ容易に導波することができる。よって、光取り出し効率の向上が可能となる。
【００１８】
上記光ガイド部を構成する透光性材料としては、発光装置から取り出す光を透過する材料であればよく、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）、環状オレフィンコポリマー等の樹脂やこれらの混合物、あるいは金属アルコキシドやコロイドシリカを出発材料とするゾル・ゲル法により形成されたガラスや低融点ガラス等のガラスを使用することができる。また、これらの透光性材料を母材とし、この母材中に金属酸化物粒子を分散させたコンポジット材を使用することもできる。この場合、上記母材中に分散させる上記金属酸化物粒子の量を調整することにより、光ガイド部の屈折率を調整できる上、光散乱効果も得られる。また、硬化性樹脂を母材とする場合は、未硬化状態の硬化性樹脂に上記金属酸化物粒子を分散させると、硬化前における上記硬化性樹脂のチクソ性が向上するため、光ガイド部を所望の形状に容易に形成することができる。また、樹脂単独で使用する場合に比べて熱伝導性が向上するため、発光素子からの熱を効率良く放熱することができる。
【００１９】
さらに、波長変換層を構成する光ガイド部の材料として、Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＢＮ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＳｉＣ等のセラミックスやこれらの混合物、また、後述の蛍光体材料を使用することも可能である。蛍光体材料を使用する場合、ＣｅやＥｕなどの希土類を添加しなければ発光しないので、光ガイド部の材料として使用できる。蛍光体材料を光ガイド部の材料に用いる場合、その蛍光体材料として波長変換材料と同じ材料系を使用すれば、屈折率や熱膨張係数が一致するので、波長変換部と光ガイド部との界面での反射をなくしたり、熱応力によるクラック発生を抑えることも可能である。また、光ガイド部の材料としてセラミックス、蛍光体材料、ガラス材料等の無機材料を使用すれば、無機材料は樹脂材料に比べて熱伝導率が高いことから、基台等を通じて波長変換部で発生した熱の放熱効果を高めることができる。
【００２０】
上記金属酸化物粒子としては、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，Ｙ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＨｆＯ2，ＳｎＯ2，Ｔａ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＢａＳＯ4，Ｖ2Ｏ5やこれらの混合物からなるものが使用でき、屈折率の調整やチクソ性向上には平均粒径が１〜１００ｎｍ程度のものが好ましい。また、光散乱効果を得るためには平均粒径が１００ｎｍ〜１μｍ程度のものが好ましい。なお、上記「平均粒径」とは、例えば走査型電子顕微鏡の観察像から読み取った一次粒子の粒径の平均値（例えば１００個の一次粒子の粒径の平均値）であればよい。
【００２１】
上記波長変換部を構成する上記透光性母材の材料についても、上記列挙した透光性材料と同様のものが使用できる。
【００２２】
上記波長変換材料としては、例えば、赤色光を発する赤色蛍光体、橙色光を発する橙色蛍光体、黄色光を発する黄色蛍光体、緑色光を発する緑色蛍光体等が使用できる。上記赤色蛍光体としては、例えばシリケート系のＢａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、ニトリドシリケート系のＳｒ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+、ニトリドアルミノシリケート系のＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+、オクソニトリドアルミノシリケート系のＳｒ2Ｓｉ4ＡｌＯＮ7：Ｅｕ2+、硫化物系の（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ2+やＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+，Ｓｍ3+等を使用できる。上記橙色蛍光体としては、例えばシリケート系の（Ｓｒ，Ｃａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、ガーネット系のＧｄ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、α-サイアロン系のＣａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+等を使用できる。上記黄色蛍光体としては、例えばシリケート系の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+やＳｒ3ＳｉＯ5：Ｅｕ2+、ガーネット系の（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、硫化物系のＣａＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+、α-サイアロン系のＣａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+等を使用できる。上記緑色蛍光体としては、例えばアルミン酸塩系のＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+や（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+、シリケート系の（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、α-サイアロン系のＣａ-α-ＳｉＡｌＯＮ：Ｙｂ2+、β-サイアロン系のβ-Ｓｉ3Ｎ4：Ｅｕ2+、オクソニトリドシリケート系の（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+、オクソニトリドアルミノシリケート系の（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）2Ｓｉ4ＡｌＯＮ7：Ｃｅ3+、硫化物系のＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+、ガーネット系のＹ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ3+、酸化物系のＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ3+等を使用できる。
【００２３】
また、発光素子として、青紫色ＬＥＤや紫外ＬＥＤを使用する場合は、例えば上述した蛍光体と、青色光を発する青色蛍光体や青緑色光を発する青緑色蛍光体とを併用すればよい。上記青色蛍光体としては、例えばアルミン酸塩系のＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+、シリケート系のＢａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+、ハロ燐酸塩系の（Ｓｒ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ2+等を使用できる。上記青緑色蛍光体としては、例えばアルミン酸塩系のＳｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+、シリケート系のＳｒ2Ｓｉ3Ｏ8・２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+等を使用できる。
【００２４】
上記波長変換材料として、上述した蛍光体の代わりに金属錯体、有機染料、有機顔料、燐光体等を使用することもできる。必要な色温度、演色評価数を得るために上記波長変換材料を複数使用することも可能である。なお、本発明によれば、発光素子から発せられる光のピーク波長における外部量子効率が９０％以下の波長変換材料（例えば、特開２００６−４９７９９号公報に記載の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+や（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+）を使用しても、前述の本発明の効果が発揮されることにより、小型、薄型を保持しつつ光取り出し効率の高い発光装置を実現できる。
【００２５】
本発明の発光装置では、上記光ガイド部の先端が上記波長変換層の光取り出し側端面から突出していることが好ましい。波長変換層の光取り出し側端面が凹凸形状となるため、光取り出し側端面での全反射が防止でき、光取り出し効率の向上が可能となるからである。この場合、上記先端は、半球状又は円錐状であることが好ましい。光取り出し効率の更なる向上が可能となるからである。なお、上記構成においては、凸部となる上記先端の間隔が３０〜３００μｍ程度であると、光取り出し効率の向上がより容易となるため好ましい。
【００２６】
本発明の発光装置では、上記光ガイド部が、上記発光素子から光取り出し側に向かって放射状に延びるように配置されていてもよい。発光素子の周囲の波長変換材料が減るため、発光素子からの光が波長変換材料で反射されて発光素子へ再吸収されることを確実に防止できる上、取り出される光の色むらを抑制できるからである。
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、参照する図面においては、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の符号で示し、重複する説明を省略する場合がある。また、図面を簡素化して理解しやすくする目的から、参照する図面には金属配線や発光装置の外側に設ける給電端子等を省略している。
【００２８】
（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る発光装置の概略斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す発光装置の概略断面図である。
【００２９】
図１Ａ，Ｂに示すように、発光装置１は、基台１０と、基台１０に配置された発光素子１１と、発光素子１１を覆う波長変換層１２とを含む。波長変換層１２は、発光素子１１からの光の波長を変換する波長変換材料を含む波長変換部１３と、透光性材料からなる９つの光ガイド部１４とを含み、光ガイド部１４は、波長変換層１２の発光素子１１側から光取り出し側（上面）に向かって延びている。この構成により、発光素子１１からの光が波長変換材料で反射されて発光素子１１へ再吸収されることを防止できる。また、波長変換材料の濃度を低くする必要がないため、波長変換層１２のサイズを小さくできる。即ち、発光装置１によれば、小型化、薄型化が容易な上、光取り出し効率の低下を防ぐことができる発光装置を提供できる。なお、図１Ａでは、四角柱状の波長変換層１２としたが、波長変換層１２の形状は特に限定されず、円柱状、四角柱状以外の多角柱状、円錐状、多角錐状等であってもよい。また、図１Ａでは、光ガイド部１４が、３×３に整列された状態で配置されているが、光ガイド部１４の数や配置形態は特に限定されず、ランダムに配置されていてもよい。
【００３０】
次に、第１実施形態に係る発光装置１の変形例について、図２Ａ〜Ｄの概略断面図を参照しながら説明する。
【００３１】
図２Ａに示す発光装置２は、光ガイド部１４（一部は不図示）が、４×４に整列された状態で配置されており、いずれの光ガイド部１４も、発光素子１１及び基台１０に接触していない。これにより、例えば発光素子１１として紫外ＬＥＤを使用した場合、紫外ＬＥＤからの紫外光が光ガイド部１４から外部へ直接放射されることを防止できる。なお、光ガイド部１４の発光素子１１側の端部が凸レンズ状や凹レンズ状に形成されていると、発光素子１１からの光や、波長変換部１３からの変換光を集光しやすくなるため、光取り出し効率が向上する。
【００３２】
図２Ｂに示す発光装置３は、それぞれの光ガイド部１４の長さや太さが相違する。このように、それぞれの光ガイド部１４の長さや太さを調整することにより、出射光の照度むらや発光色の色むらを抑制することができる。また、発光素子１１に接触する光ガイド部１４が、波長変換層１２の上面に露出していない。これにより、例えば発光素子１１として紫外ＬＥＤを使用した場合、紫外ＬＥＤからの紫外光が光ガイド部１４から外部へ直接放射されることを防止できる。
【００３３】
図２Ｃに示す発光装置４は、光ガイド部１４が、いずれも発光素子１１から光取り出し側に向かって放射状に延びるように配置されている。これにより、発光素子１１の周囲の波長変換材料が減るため、発光素子１１からの光が波長変換材料で反射されて発光素子１１へ再吸収されることを確実に防止できる上、取り出される光の色むらを抑制できる。
【００３４】
図２Ｄに示す発光装置５は、光ガイド部１４の先端１４ａが波長変換層１２の光取り出し側端面から円錐状に突出している。これにより、波長変換層１２の光取り出し側端面が凹凸形状となるため、光取り出し側端面での全反射が防止でき、光取り出し効率の向上が可能となる。なお、図２Ｄでは、先端１４ａが円錐状である例について説明したが、先端１４ａが他の形状（例えば半球状）であってもよい。
【００３５】
（第２実施形態）
図３Ａは、本発明の第２実施形態に係る発光装置の概略斜視図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す発光装置の概略断面図である。
【００３６】
図３Ａ，Ｂに示すように、発光装置６では、波長変換部１３が３層構造となっており、基台１０側から順に、赤色蛍光体層１３１、緑色蛍光体層１３２及び青色蛍光体層１３３が積層されている。また、発光素子１１として、紫外ＬＥＤを使用している。この構成により、緑色蛍光体層１３２からの緑色光によって赤色蛍光体層１３１の蛍光体が励起されることを防止でき、かつ青色蛍光体層１３３からの青色光によって赤色蛍光体層１３１の蛍光体や緑色蛍光体層１３２の蛍光体が励起されることを防止できる。よって、発光効率を向上させることができる。また、光ガイド部１４として、光取り出し用の光ガイド部１４１と、励起光用の光ガイド部１４２とを備えているため、出射光の色度のずれを抑制できる。
【００３７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照して説明する。参照する図４Ａ〜Ｃ及び図５Ａ，Ｂは、第３実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。なお、第３実施形態に係る発光装置の製造方法は、上述した発光装置２（図２Ａ参照）の好適な製造方法の一例である。
【００３８】
まず、図４Ａに示すように、基台１０上に発光素子１１を配置する。そして、基台１０上に発光素子１１を覆うようにして、透光性母材と、この透光性母材に分散された波長変換材料とからなる波長変換材料層２０をスクリーン印刷等により形成する。
【００３９】
次に、図４Ｂに示すように、棒状体２１ａを有する治具２１を用いて波長変換材料層２０を突き刺して、図４Ｃに示す穴部２０ａを形成する。棒状体２１ａの径は、例えば１０〜２００μｍ程度である。なお、治具２１の構成材料としては、例えばガラス、樹脂、金属等の材料を使用できる。
【００４０】
次に、図５Ａに示すように、ディスペンサやインクジェット印刷機等のノズル２２を用いて、真空中で穴部２０ａに透光性材料２３（例えば熱硬化性樹脂）を充填し、この透光性材料２３を硬化させる。これにより、図５Ｂに示すように、透光性材料２３からなる光ガイド部１４と、前記透光性母材及び前記波長変換材料からなる波長変換部１３とを有する波長変換層１２が形成されて、発光装置２が得られる。なお、上述した図４Ｂの工程において、ダイシングブレードを用いて波長変換材料層２０に溝部を形成し、この溝部内に光ガイド部１４を形成してもよい。
【００４１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照して説明する。参照する図６Ａ〜Ｄ及び図７Ａ，Ｂは、第４実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。なお、第４実施形態に係る発光装置の製造方法は、上述した発光装置２（図２Ａ参照）の好適な製造方法の別の一例である。
【００４２】
まず、図６Ａに示すように、基台１０上に発光素子１１を配置する。
【００４３】
次に、図６Ｂに示す型２４を準備する。型２４は、凹部２４ａと、凹部２４ａの底面に形成された棒状体２４ｂとを有する。棒状体２４ｂの径は、例えば１０〜２００μｍ程度である。なお、型２４の構成材料としては、例えばガラス、樹脂、金属等の材料を使用できる。
【００４４】
次に、図６Ｃに示すように、凹部２４ａ内に、棒状体２４ｂを覆うようにして波長変換部１３を形成する。波長変換部１３の形成方法としては、例えば、透光性母材と、この透光性母材に分散された波長変換材料とを含むペーストを凹部２４ａ内に充填すればよい。
【００４５】
次に、図６Ｄに示すように、基台１０の発光素子１１が配置された主面と、波長変換部１３の露出面とを接着する。例えば、波長変換部１３を構成する上記ペーストを硬化させる前に上記主面と上記露出面とを接触させて、上記ペーストを硬化させるとよい。
【００４６】
そして、型２４から波長変換部１３を外し、図７Ａに示すように、ディスペンサやインクジェット印刷機等のノズル２２により、棒状体２４ｂが配置されていた空隙１３ａに透光性材料２３（例えば熱硬化性樹脂）を充填し、この透光性材料２３を硬化させる。これにより、図７Ｂに示すように、透光性材料２３からなる光ガイド部１４と、波長変換部１３とを有する波長変換層１２が形成されて、発光装置２が得られる。
【００４７】
（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態に係る発光装置の概略断面図である。
【００４８】
図８に示すように、発光装置７は、光ガイド部１４の内側に複数の波長変換部１３が形成されている。その他の構成は、上述した発光装置２（図２Ａ参照）と同様である。発光装置７によっても発光装置２と同様の効果が得られる。
【００４９】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照して説明する。参照する図９Ａ〜Ｅは、第６実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。なお、第６実施形態に係る発光装置の製造方法は、上述した発光装置７（図８参照）の好適な製造方法の一例である。
【００５０】
まず、図９Ａに示すように、基台１０上に発光素子１１を配置する。
【００５１】
次に、図９Ｂに示すように、透光性材料からなる板状体２５を準備する。
【００５２】
次に、図９Ｃに示すように、レーザー加工やエッチングにより、板状体２５の主面２５ａに穴部２５ｂを形成する。次いで、レーザー加工やエッチングにより、主面２５ａとは反対側の主面２５ｃに発光素子１１が収容されるキャビティ２５ｄを形成する。
【００５３】
そして、図９Ｄに示すように、穴部２５ｂに、透光性母材とこの透光性母材に分散された波長変換材料とからなるペースト２６を、ディスペンサやインクジェット印刷機等のノズルから充填して、このペースト２６からなる波長変換部１３と、前記透光性材料からなる光ガイド部１４とを有する波長変換層１２を形成する。上記ノズルから滴下するペースト２６に含まれる波長変換材料の種類を切り替えることにより、波長変換部１３の深さ方向において波長変換材料を変化させて充填することができる。
【００５４】
光ガイド部１４の材料として前述のセラミックスや蛍光体材料を使う場合、その成型に焼成工程を伴うので、上記のように別個に成型した板状体２５から光ガイド部１４を形成する方法が有効となる。
【００５５】
次に、図９Ｅに示すように、キャビティ２５ｄに発光素子１１が収容されるように、基台１０と波長変換層１２とを接着剤等により接着し、発光装置７が得られる。
【００５６】
上記接着剤には一般的に使用される有機系接着材、例えばエポキシ系、シリコーン系に限らず、無機系接着材として、半田材となる金属材料、例えばＳｎ，Ａｕ，Ｉｎ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ａｇ，Ａｌ等やこれらの合金材料、金属酸化物、例えばＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ，Ｙ2Ｏ3，ＴｉＯ2，ＺｒＯ2，ＨｆＯ2，ＳｎＯ2，Ｔａ2Ｏ3，Ｎｂ2Ｏ5，ＢａＳＯ4，ＺｎＳ，Ｖ2Ｏ5等やこれら混合材料を使用できる。特に、板状体２５が、上述のセラミックスや蛍光体材料からなる場合、無機系接着材が有効である。
【００５７】
（第７実施形態）
図１０Ａは、本発明の第７実施形態に係る発光装置の概略斜視図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示す発光装置の概略断面図である。
【００５８】
図１０Ａ，Ｂに示すように、発光装置８は、板状の波長変換部１３と、板状の光ガイド部１４とが積層されて波長変換層１２が形成されている。波長変換部１３及び光ガイド部１４は、いずれも基台１０に対して垂直である。また、図１０Ｂに示すように、発光素子１１は、基台１０に形成された凹部１０ａの底面に配置されており、凹部１０ａ内は、例えば、窒素等の不活性ガスやエポキシ樹脂等の封止樹脂（図示せず。）で充填されている。波長変換層１２の幅Ｗ（図１０Ａ参照）は、例えば、１．５ｍｍ程度であればよい。また、波長変換層１２の高さＨ（図１０Ｂ参照）及び長さＬ（図１０Ｂ参照）は、例えばそれぞれ１．５ｍｍ程度及び３ｍｍ程度であればよい。この場合、発光素子１１は、１ｍｍ角程度の大きさで厚みが１００〜３００μｍ程度のものを使用することができる。なお、波長変換部１３及び光ガイド部１４の配置形態は、図１０Ａ，Ｂの形態に限定されず、例えば図１１Ａや図１１Ｂに示す概略上面図のように、波長変換部１３及び光ガイド部１４が配置されていてもよい。また、凹部１０ａの底面に発光素子１１が複数配置されていてもよい。
【００５９】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照して説明する。参照する図１２Ａ〜Ｃ及び図１３Ａ，Ｂは、第８実施形態に係る発光装置の製造方法の工程別断面図である。なお、第８実施形態に係る発光装置の製造方法は、上述した発光装置８（図１０Ａ，Ｂ参照）の好適な製造方法の一例である。
【００６０】
まず、図１２Ａに示すように、基台１０に形成された凹部１０ａの底面に発光素子１１を配置する。
【００６１】
次に、図１２Ｂに示すように、透光性母材とこの透光性母材に分散された波長変換材料とからなる板状の波長変換部１３を複数形成し、さらに透光性材料（例えば半硬化状態の熱硬化性樹脂）からなる板状の光ガイド部１４を複数形成する。そして、図１２Ｃに示すように、波長変換部１３と光ガイド部１４とを交互に積層した後、上記透光性材料を完全硬化させることによりこれらを一体化し、波長変換部１３と光ガイド部１４とを有する波長変換層１２を形成する。なお、面積がより広い波長変換部１３と、面積がより広い光ガイド部１４とを形成し、これらを同様に一体化した後でダイシングブレード等により複数に個片化すると、波長変換層１２の量産化が容易となる。
【００６２】
波長変換層１２の構成材料に無機材料、例えば、セラミックスや蛍光体材料を使用する場合、波長変換層１２は、光ガイド部１４となるグリーンシートと波長変換部１３となるグリーンシートとを交互に積層一体化して作製することができる。
【００６３】
そして、図１３Ａに示すように、基台１０の発光素子１１が配置された主面と波長変換層１２とを、エポキシ樹脂等の封止樹脂により接着する。この際、波長変換部１３及び光ガイド部１４が基台１０に対して垂直となるようにする。これにより、図１３Ｂに示す発光装置８が得られる。なお、発光素子１１の発光波長に応じて波長変換部１３を適宜選択することで、設計値通りの色度の合成光（白色光）を得ることが出来る。
【００６４】
波長変換層１２が、セラミックス、蛍光体材料、ガラス材料等の無機材料からなる場合、前述の無機系接着材を用いて基台１０と波長変換層１２とを接着してもよい。無機系接着材は、樹脂材料に比べて熱伝導率が高いので、放熱の点で有利である。
【００６５】
（第９実施形態）
図１４は、本発明の第９実施形態に係る発光装置の概略断面図である。
【００６６】
図１４に示すように、第９実施形態に係る発光装置１００は、上述した第１実施形態に係る発光装置１（図１Ａ，Ｂ参照）に光学系を設けた例である。発光装置１００では、樹脂等からなるメイン基板１０１上に、アルミニウム等の金属やアルミナ等のセラミック等からなる反射板１０２を配置し、反射板１０２の凹部１０２ａ内に発光装置１を配置している。そして、凹部１０２ａの開口を覆うレンズ１０３を設けている。このように光学系を設けることによって、出射光の放射パターンを制御できる。なお、凹部１０２ａ内は、例えば、窒素等の不活性ガスやエポキシ樹脂等の封止樹脂（図示せず。）で充填されている。
【００６７】
以上、光学系を設けた本発明の発光装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図１５に示すように、波長変換層１２を凹部１０２ａの開口に設けてもよい。これにより、発光素子１１と波長変換層１２とが接触しなくなるため、発光素子１１への光の再吸収を確実に防止できる。なお、基台１０上の発光素子１１の個数は限定されず、複数であってもよい。
【００６８】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上記以外の形態としても実施が可能である。本出願に開示された実施形態は一例であって、これらに限定はされない。本発明の範囲は、上述の明細書の記載よりも、添付されている請求の範囲の記載を優先して解釈され、請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更は、請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の発光装置は、例えば、一般照明、演出照明（スポット光、サイン灯等）、自動車用照明（特に前照灯）等に使用される照明装置や、ディスプレイ、プロジェクタ等に使用される表示装置等に有用である。また、小型、薄型化が求められるセンサー用光源としても有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１〜８，１００  発光装置
１０  基台
１０ａ  凹部
１１  発光素子
１２  波長変換層
１３  波長変換部
１３ａ  空隙
１４，１４１，１４２  光ガイド部
１４ａ  先端
２０  波長変換材料層
２０ａ  穴部
２１  治具
２１ａ  棒状体
２２  ノズル
２３  透光性材料
２４  型
２４ａ  凹部
２４ｂ  棒状体
２５  板状体
２５ａ，２５ｃ  主面
２５ｂ  穴部
２５ｄ  キャビティ
２６  ペースト
１０１  メイン基板
１０２  反射板
１０２ａ  凹部
１０３  レンズ
１３１  赤色蛍光体層
１３２  緑色蛍光体層
１３３  青色蛍光体層
【図１】
0005384554.tif 000002
【図２】
0005384554.tif 000003
【図３】
0005384554.tif 000004
【図４】
0005384554.tif 000005
【図５】
0005384554.tif 000006
【図６】
0005384554.tif 000007
【図７】
0005384554.tif 000008
【図８】
0005384554.tif 000009
【図９】
0005384554.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0005384554.tif 000012
【図１２】
0005384554.tif 000013
【図１３】
0005384554.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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