(57)【要約】【課題】樹脂層からなる蛍光体層を有する波長変換部材を、半導体発光素子の光取り出し面と反対側の面側に備えた発光装置において、光取り出し効率が良好な発光装置及び照明装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、透光性を有する第１板状部材２１と、蛍光体を含有する樹脂からなる蛍光体層２２と、透光性を有する第２板状部材２３と、反射層２４とをこの順で積層してなる波長変換部材２と、第１板状部材２１の蛍光体層２２が設けられた側と反対側の主面上に載置された半導体発光素子３とを備える。そして、第１板状部材２１と、蛍光体層２２の樹脂と、第２板状部材２３とは、この順で屈折率が高いか等しくなるように構成される。【選択図】図１
2015023230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、当該半導体発光素子が発光する光を異なる波長の光に変換する波長変換材料を含有する波長変換部材とを備えた発光装置であって、
前記波長変換部材は、
透光性を有する第１板状部材と、前記波長変換材料を含有する樹脂からなる波長変換層と、透光性を有する第２板状部材と、反射層とをこの順で積層してなるとともに、前記第１板状部材の前記波長変換層が設けられた側と反対側の主面上に前記半導体発光素子を載置し、
前記波長変換材料による波長変換後の光の波長において、前記第１板状部材の屈折率をｎ１、前記波長変換層を構成する樹脂の屈折率をｎ２、前記第２板状部材の屈折率をｎ３としたときに、
ｎ１≧ｎ２≧ｎ３
の関係を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１板状部材は、前記波長変換層よりも剛性が高い無機材料からな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】
前記波長変換層を構成する樹脂は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂から選択されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２板状部材は、前記波長変換層よりも剛性が高い無機材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記第１板状部材の前記波長変換層が設けられた側と反対側の主面上に、２以上の前記半導体発光素子が互いに離間して載置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の発光装置と、
前記発光装置が発する光を拡散する透光性の拡散部材と、を備え、
前記拡散部材を透過する光を照明光とすることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子と波長変換部材とを備えた発光装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色光を発光するＬＥＤ（発光ダイオード）と、ＬＥＤが発光する青色光の一部を吸収して異なる波長の光、例えば、黄色光に波長変換する波長変換部材とを組み合わせて、青色光と黄色光とを混色させることで白色光を生成する白色ダイオードがある。このような白色ダイオードとしては、波長変換部材である粒状の蛍光体を含有した樹脂成形体と、ＬＥＤチップとを貼り合せた構成のものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、蛍光体チップが基板と蛍光体層とを有し、蛍光体層側に発光ダイオードを固着する構成の発光半導体チップ組立体が記載されている（段落００２２及び図３参照）。
また、特許文献２には、上側主面に発光素子が載置された透光性のサブマウントと、サブマウントの下側主面に蛍光体層と光反射層とが順次形成された発光素子収納用パッケージが記載されている（段落００１０〜段落００１３及び図２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載された発光半導体チップ組立体又は特許文献２に記載された発光素子収納用パッケージにおいて、発光ダイオード側が光取り出し面となるように実装した場合には、蛍光体層から下方向に伝播する光を、光取り出し方向である上方向に反射させるための反射層が、蛍光体層よりも下層側に必要となる。
【０００５】
特許文献１の第３の実施形態の発光半導体チップ組立体を、蛍光体チップを下側にしてリードに実装した場合（図４参照）は、金属からなるリードが反射層として機能する。そして、反射層であるリードで反射された光は、基板、蛍光体層及びＬＥＤチップなどを透過して外部に取り出される。
また、特許文献２に記載の発光素子収納用パッケージにおいては、光反射層で反射された光は、蛍光体層、サブマウント及び発光素子などを透過して外部に取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１４１５５９号公報
【特許文献２】特開２００５−２０９９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記したように、反射層で反射された光は、複数の層を透過して外部に取り出される。このとき、下層側の屈折率が上層側の屈折率よりも大きいと、臨界角より大きい角度で下層側から当該上下層の界面に入射した光は下方向に全反射される。このため、蛍光体層で波長変換された光の外部への光取り出し効率が低下することとなる。
【０００８】
また、蛍光体層と半導体発光素子との間に透光性層を設け、半導体発光素子が発光する光が蛍光体層に広く照射されるようにすることが好ましい。更にまた、蛍光体層と反射層との間に透光性層を設け、蛍光体層で波長変換され、下方向に伝播する光の一部を、この透光性層を導光板として横方向に伝播させ、透光性層の側面から取り出すようにすることが好ましい。すなわち、蛍光体層の上下を透光性の部材で挟持するように構成することが好ましい。
このように透光性層が増加すると、屈折率の異なる層の界面が更に増え、何れかの界面における全反射により、波長変換された光の外部への取り出し効率がむしろ低下する恐れがある。
【０００９】
本発明は係る問題に鑑みて創案されたものであり、樹脂層からなる蛍光体層（波長変換層）を有する波長変換部材を、半導体発光素子の光取り出し面と反対側の面側に備えた発光装置において、波長変換された光の外部への取り出し効率が向上する発光装置及び照明装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、半導体発光素子と、当該半導体発光素子が発光する光を異なる波長の光に変換する波長変換材料を含有する波長変換部材とを備えた発光装置であって、前記波長変換部材は、透光性を有する第１板状部材と、前記波長変換材料を含有する樹脂からなる波長変換層と、透光性を有する第２板状部材と、反射層とをこの順で積層してなるとともに、前記第１板状部材の前記波長変換層が設けられた側と反対側の主面上に前記半導体発光素子を載置し、前記波長変換材料による波長変換後の光の波長において、前記第１板状部材の屈折率をｎ１、前記波長変換層を構成する樹脂の屈折率をｎ２、前記第２板状部材の屈折率をｎ３としたときに、
ｎ１≧ｎ２≧ｎ３
の関係を有するように構成される。
【００１１】
また、本発明に係る照明装置は、前記した発光装置と、前記発光装置が発する光を拡散する透光性の拡散部材と、を備え、前記拡散部材を透過する光を照明光とするように構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発光装置によれば、半導体発光素子が発光する光と波長変換部材が波長変換する光とを効率よく、また安定した効率で外部に取り出すことができる。このため、発光効率が良好な発光装置を提供することができる。
また、本発明の照明装置によれば、発光装置から出力された光を拡散部材で均一に混色した照明光を出力するため、発光効率が良好で、色度むらの少ない照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光装置を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る発光装置で用いられる半導体発光素子の構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る発光装置において、半導体発光素子が発光した光及び蛍光体層が波長変換した光を外部に取り出す様子を説明するための模式的断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る発光装置の製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る照明装置を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の変形例に係る照明装置を示す模式的斜視図である。
【図７】本発明で用いられるＤＢＲ膜について、誘電体多層膜の積層数と分光反射率特性との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る発光装置及びこの発光装置を用いた照明装置について説明する。
なお、以下の説明において参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
【００１５】
＜第１実施形態＞
［発光装置の構成］
まず、図１を参照して、第１実施形態に係る発光装置１の構成について説明する。
図１に示すように、発光装置１は、波長変換部材２と、複数の半導体発光素子３（以下、適宜「発光素子」と呼ぶ）と、給電端子４，５と、ワイヤ６と、封止部材７と、を備えて構成されている。発光装置１は、発光素子３が発光した光（例えば、青色光）と、発光素子３が発光した光の一部を波長変換部材２が波長変換した光（例えば、黄色光）とを混色して、主に上方向に出力するものである。
【００１６】
波長変換部材２は、粒状の蛍光体を含有する樹脂層からなる蛍光体層２２が、透光性の第１板状部材２１及び透光性の第２板状部材２３によって挟まれ、第２板状部材２３の裏面側にＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector；分布ブラッグ反射鏡）膜からなる反射層２４が設けられた板状の部材である。また、第１板状部材２１の上面には、複数の発光素子３が載置され、波長変換部材２は、載置した発光素子３の下面から出射する光について、波長を変換するものである。
【００１７】
また、波長変換部材２を構成する第１板状部材２１、蛍光体層２２、第２板状部材２３及び反射層２４は、平面視で略同形かつ同じ位置に積層されており、発光素子３を載置する支持基板としても機能する。
なお、波長変換部材２は、発光素子３が搭載可能な幅であればよく、例えば、発光素子３と同じ幅から数倍〜数十倍程度の幅とすることができる。
また、波長変換部材２の上面の長手方向の両端には、外部電源と接続し、発光素子３に電力を供給するための給電端子４，５が設けられている。
更に、波長変換部材２の上面には、発光素子３を封止する封止部材７が設けられている。
【００１８】
本実施形態では、一例として、発光素子３が青色の波長の光を発光し、波長変換部材２が当該青色光の一部を黄色の波長の光に変換するものとして説明する。また、発光装置１は、発光素子３が発光した青色光と、波長変換部材２が変換した黄色光とを混色した白色光を出力する白色光源として説明する。
【００１９】
また、第１板状部材２１、蛍光体層２２の樹脂材料及び第２板状部材２３は、この順で蛍光体層２２が波長変換した光（黄色光）に対する屈折率が大きいか等しくなるように材料が選択される。
このように材料を選択して構成することにより、反射層２４によって反射された光（黄色光）が上方向に伝播する際に、各部材の界面で全反射されることがない。このため、発光装置１は、波長変換された光（黄色光）を効率よく上面から外部に取り出すことができる。
【００２０】
第１板状部材２１は、発光素子３が発光した波長の光及び後記する蛍光体層２２が変換した波長の光に対して良好な透光性を有する板状の部材である。第１板状部材２１は、第２板状部材２３とともに蛍光体層２２を挟持し、上面に発光素子３を載置する支持基板としての機能を有する。
また、第１板状部材２１は、発光素子３が発光して下方向に出射される光を透過するとともに、この光を蛍光体層２２に広く照射するための導光板としても機能する。
【００２１】
第１板状部材２１としては、ガラス系材料、サファイアなどの結晶材料、その他のセラミックス材料などの透光性及び高い剛性を有する無機材料を好適に用いることができる。
このとき、蛍光体層２２が波長変換した光に対する第１板状部材２１の屈折率が、蛍光体層２２で用いられる樹脂の屈折率以上となるように材料を選択する。
サファイアは、一般的な樹脂材料やガラス材料よりも屈折率が高く、第１板状部材２１として好適である。
また、可視光に対する屈折率が比較的に高いガラス材料として、例えば、フリントガラス、重フリントガラス、バリウムクラウンガラスなどを挙げることができる。
【００２２】
また、第１板状部材２１は、樹脂層である蛍光体層２２よりも高い剛性を有することが好ましい。これによって、表面に載置される発光素子３の蛍光体層２２の変形に伴う剥離を防止することができる。
また、第１板状部材２１の厚さは、支持基板及び導光板としての機能を得られれば特に限定されるものではなく、例えば、５０μｍ〜１０００μｍ程度とすることができる。
【００２３】
第１板状部材２１には、必要に応じて配線を設けることができる。その場合は、配線材料として透光性の導電材料を用いることが好ましく、例えば、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を含む酸化物を挙げることができる。具体的には、ＺｎＯ、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）、ＩＺＯ（ＩｎドープＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ２Ｏ３）、ＩＦＯ（ＦドープＩｎ２Ｏ３）、ＳｎＯ２、ＡＴＯ（ＳｂドープＳｎＯ２）、ＦＴＯ（ＦドープＳｎＯ２）、ＣＴＯ（ＣｄドープＳｎＯ２）などを挙げることができる。これら、金属酸化物を用いた配線の場合は、ワイヤや発光素子の電極と接続される部分は、Ａｕなどの金属材料を設けることが好ましい。
【００２４】
また、第１板状部材２１の当該屈折率が、第１板状部材２１と接する発光素子３の最下層の屈折率以下となるように材料を選択することが好ましい。
これによって、下層から上方向に伝播する光（黄色光）が、第１板状部材２１と発光素子３との界面で反射されることなく上層側の発光素子３に伝播することができる。その結果、下層から上方向に伝播する光（黄色光）を、効率よく発光素子３の上面側から外部に取り出すことができる。
【００２５】
蛍光体層（波長変換層）２２は、波長変換材料である蛍光体の粒子を、樹脂材料に含有させて成形した樹脂層である。蛍光体層２２は、樹脂層に含有される蛍光体によって、発光素子３が発光した光を吸収し、吸収した波長より長波長の光を発光することにより、波長変換するものである。また、蛍光体層２２は、上下を第１板状部材２１及び第２板状部材２３によって挟持されている。
【００２６】
蛍光層２２の厚さは、蛍光体の含有量、発光素子３が発光する光と、波長変換後の光との混色後の色調などによって定めることができるが、例えば、１μｍ以上かつ１０００μｍ以下とすることができ、５μｍ以上かつ５００μｍ以下とすることが好ましく、１０μｍ以上かつ２００μｍ以下とすることがより好ましい。
【００２７】
樹脂材料としては、発光素子３が発光した光及び後記する蛍光体層２２が波長変換した光に対して良好な透光性を有するものであれば特に限定されず、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂等を使用することが好ましいが、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂等の透光性を有する絶縁樹脂組成物を用いることができる。また、樹脂材料として、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等、耐候性に優れた樹脂も利用することができる。
このとき、蛍光体層２２が波長変換した光に対する蛍光体層２２で用いられる樹脂の屈折率が、第１板状部材２１の屈折率以下であり、かつ、第２板状部材２３の屈折率以上となるように材料を選択する。
【００２８】
また、蛍光体としては、発光素子３が発光する波長の光によって励起されて、この励起光と異なる波長の蛍光を発する蛍光物質であれば特に限定されず、粒状の蛍光体を好適に用いることができる。粒状の蛍光体は、光散乱性及び光反射性を有するため、波長変換機能に加えて光散乱部材としても機能し、光の拡散効果を得ることができる。蛍光体は、樹脂層である蛍光体層２２中にほぼ均一の割合で混合することが好ましい。また、蛍光体は、蛍光体層２２中に、２種類以上を一様に混在させてもよいし、多層構造となるように分布させてもよい。
【００２９】
蛍光体材料としては、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、Ｃｅ（セリウム）で賦活されたＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、Ｃｅで賦活されたＬＡＧ（ルテチウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、Ｅｕ（ユーロピウム）及び／又はＣｒ（クロム）で賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２）系蛍光体、Ｅｕで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）系蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＫＳＦ（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）系蛍光体などを挙げることができる。
【００３０】
第２板状部材２３は、蛍光体層２２が波長変換した光に対して良好な透光性を有する板状の部材である。また、第２板状部材２３は、発光素子３が発光した波長の光に対しても良好な透光性を有することが好ましい。
第２板状部材２３は、前記した第１板状部材２１とともに蛍光体層２２を挟持し、下面に第２板状部材２３を透過する光を上方向に反射するための反射層２４が設けられている。また、第２板状部材２３は、蛍光体層２２が波長変換して下方向に出射された光の一部を、横方向に伝播させる導光板として機能する。これによって、光の一部について、第２板状部材２３内を横方向に伝播させ、第２板状部材２３の側面から外部に取り出すことができる。
【００３１】
第２板状部材２３としては、前記した第１板状部材２１と同様に、ガラス系材料、サファイアなどの結晶材料、その他のセラミックス材料などの透光性及び高い剛性を有する無機材料を好適に用いることができる。
このとき、蛍光体層２２が波長変換した光に対する第２板状部材２３の屈折率が、蛍光体層２２で用いられる樹脂の屈折率以下となるように材料を選択する。
可視光に対する屈折率が比較的低いガラス材料として、例えば、硼珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、クラウンガラス、弗珪クラウンガラスなどを挙げることができる。
【００３２】
また、第２板状部材２３は、樹脂層である蛍光体層２２よりも高い剛性を有することが好ましい。これによって、裏面側に設けられる反射層２４の割れや剥離などを防止することができる。
また、第２板状部材２３の厚さは、蛍光体層２２の変形から反射層２４の割れや剥離などを防止できる剛性及び導光板としての機能を得られれば特に限定されるものではなく、例えば、５０μｍ〜１０００μｍ程度とすることができる。
【００３３】
反射層２４は、第２板状部材２３内を下方向に伝播してくる光を上方向に反射するための層である。反射層２４としては、誘電体多層膜からなるＤＢＲ膜、可視光に対して高い反射性を有するＡｇ，Ａｌなどの金属膜、粒状の白色セラミックスなどの光反射材料を含有した樹脂膜などを用いることができる。
【００３４】
これらの中で、ＤＢＲ膜を用いることが好ましい。ＤＢＲ膜は、透光性の材料を組み合わせた反射膜であるため、材料自体による光の吸収が極めて少ない。このため、反射層２４として誘電体多層膜であるＤＢＲ膜を用いることにより、反射層２４として金属膜や光反射材料を含有した樹脂膜を用いた場合と比較して、反射層２４自体の光吸収による損失を低減することができる。
【００３５】
ここで、誘電体多層膜であるＤＢＲ膜は、比較的脆く割れやすいという性質がある。これに対して、樹脂層である蛍光体層２２は、比較的柔らかく変形しやすいという性質がある。
従って、本実施形態のように、反射層２４を、樹脂層である蛍光体層２２の下面に直接設けるのではなく、当該樹脂層よりも高い剛性を有するガラス等の材料からなる第２板状部材２３を介して設けることにより、反射層２４としてＤＢＲ膜を用いた場合に、蛍光体層２２の変形に伴うＤＢＲ膜の割れの発生を防ぎ、割れによる反射層２４の反射率の低下を防止することができる。その結果、発光装置１の発光効率の低下や色調変化を抑制した信頼性の高い光源装置とすることができる。
【００３６】
ＤＢＲ膜は、互いに屈折率の異なる２種以上の誘電体層を交互に積層することで、所定の波長を中心とする波長域の光を高効率に反射するものである。ここで、反射させるべき光の真空中における波長をλ０とし、各誘電体層の屈折率をｎｉ（但し、ｉは誘電体材料の種類を示す）としたときに、その誘電体層の厚さをλ０／（４ｎｉ）とすることで、波長λ０を中心とした波長域の光を高効率に反射させることができる。また、中心波長λ０に対する反射率と、高い反射率で反射させることができる波長域とは、交互に積層される誘電体層の組の繰り返し回数によって定められる。
なお、中心波長λ０は、反射させるべき光の波長成分が複数ある場合は、成分の多い波長とすることが好ましい。
【００３７】
ここで、図７を参照して、屈折率の異なる２種類の誘電体層を交互に積層したＤＢＲ膜において、誘電体層の積層数（ペア数）と分光反射率特性との関係について説明する。
図７は、２種類の誘電体層として、ＳｉＯ２層とＮｂ２Ｏ５層とを交互に１〜７ペアを積層した場合の分光反射率特性を測定した結果を示すものである。また、各誘電体層の厚さは、ＹＡＧ系の蛍光体が発光する黄色光の波長である５６０ｎｍを中心波長λ０とし、前記したようにλ０／（４ｎｉ）となるように設定している。
【００３８】
図７に示すように、誘電体層のペア数が増加するほど、中心波長λ０における反射率が向上することが分かる。また、誘電体層のペア数は、好ましくは３ペア以上、より好ましくは７ペア以上とすることで、中心波長λ０を挟んだ広い波長域で９０％以上の反射率を得ることができる。更に積層数を多くし、例えば、７０ペア程度とすることで、極めて高い反射率を得るようにしてもよい。
また、誘電体層の積層数は、屈折率の異なる誘電体層を同数ずつ積層する必要はなく、一方の屈折率の誘電体層が、他方よりも１層だけ多くなるように積層してもよい。すなわち、ＤＢＲ膜の上下端を当該一方の屈折率の誘電体層となるように積層してもよい。
【００３９】
誘電体材料としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の酸化物又は窒化物を好適に用いることができる。反射層２４であるＤＢＲ膜は、これらの材料から、互いに屈折率の異なる２種以上の材料を組み合わせて構成することができる。例えば、２種の材料を組み合わせる場合の例としては、低屈折率材料としてＳｉＯ２を、また、高屈折率材料としてＮｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５等を挙げることができる。
特に、ＳｉＯ２及びＮｂ２Ｏ５は、可視光域での透光性が高く、両者の屈折率の差が大きいため、これらの材料を組み合わせることで、好適なＤＢＲ膜を構成することができる。
【００４０】
また、反射層２４として、金属膜を用いる場合は、可視光での反射率が高いＡｇ、Ａｌなどの金属又はこれらの金属を主成分とする合金を用いることが好ましい。このような金属膜は、スパッタリング法や蒸着法などにより形成することができる。
【００４１】
また、反射層２４として、光反射性の樹脂膜を用いる場合は、粒状の光反射材料を透光性を有する樹脂に含有して成形することができる。
光反射材料としては、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、中空酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化亜鉛、窒化硼素を用いることができる。また、シリコーンパウダーなどの樹脂の粉末を用いることもできる。
樹脂材料としては、前記した蛍光体層２２で用いる樹脂と同様のものを用いることができる。
【００４２】
また、反射層２４として、ＤＢＲ膜と、金属膜又は樹脂膜とを組み合わせるようにしてもよい。
ＤＢＲ膜によって１００％に近い極めて高い反射率を得るためには、例えば、７０対（ペア）のように、非常に多数の誘電体層を積層する必要がある。誘電体多層膜は、種類の異なる誘電体層を交互に積層するため、積層数が増加すると製造工程数も増加することとなる。
そこで、ＤＢＲ膜の積層数を低減することで製造工程数を低減し、反射層２４の下端に、少ない工程数で形成することができる金属膜又は樹脂膜を設けることで誘電体の積層数の低減による反射率の低下分を補うように構成してもよい。
【００４３】
ここで、ＤＢＲ膜の誘電体の積層数は、３対（ペア）以上とすることが好ましい。これによって、図７に示したように、ＤＢＲ膜は９０％以上の光を反射することができる。従って、下層に設けられる金属膜又は樹脂膜は、ＤＢＲ膜を透過する残りの１０％以下の光を反射し、その一部のみを吸収するため、反射層２４全体としての反射率の低下を防止することができる。
また、ＤＢＲ膜の誘電体の積層数は、７対（ペア）以下とすることが好ましい。これによって、反射層２４の製造工程数を低減することができる。
【００４４】
（半導体発光素子）
次に、図２を参照して、発光素子３の構成について説明する。
なお、図２（ａ）に示した平面図においては、後記する保護層３６の図示を省略している。また、図２（ａ）に示す平面図と、図２（ｂ）に示す断面図とは、各部の位置や間隔が厳密には対応していない箇所がある。
【００４５】
図２に示すように、発光素子３は、成長基板３１の表面に、ｎ型半導体層３２ｎとｐ型半導体層３２ｐとを積層した半導体積層体３２を備えている。半導体積層体３２は、電流を通電することにより発光するようになっており、図２（ｂ）に示すように、ｎ型半導体層３２ｎとｐ型半導体層３２ｐとの間に発光層３２ａを備えることが好ましい。
【００４６】
また、発光素子３は、光取り出し面を、表面側である半導体積層体３２側とするフェイスアップ実装型のＬＥＤである。従って、発光素子３は、成長基板３１を下向きとして、波長変換部材２の第１板状部材２１の上面と接合するように載置される。
なお、発光素子としては、フェイスアップ実装型に限定されず、発光素子に設けられたｐ側電極及びｎ側電極を、第１板状部材２１の上面に設けた導電部材を介して載置するフェイスダウン実装型のものを用いることもできる。フェイスダウン実装型の発光素子は、ワイヤを使用せずに導電部材を用いて導通を図ることができる。このため、封止部材がワイヤに与える影響（内部応力によるワイヤ断線など）を考慮することなく、当該封止部材の材料を選択することができる。
【００４７】
半導体積層体３２には、ｐ型半導体層３２ｐ及び発光層３２ａが部分的に存在しない領域、すなわちｐ型半導体層３２ｐの表面から窪んだ領域（この領域を「段差部３２ｂ」と呼ぶ）が形成されている。段差部３２ｂの底面はｎ型半導体層３２ｎの露出面であり、段差部３２ｂには、ｎ側電極３３が形成されている。また、ｐ型半導体層３２ｐの上面の略全面には、全面電極３５が設けられ、全面電極３５の上面の一部にｐ側電極３４が形成されている。
【００４８】
ｎ側電極３３及びｐ側電極３４は、ワイヤ等の導電部材により、給電端子４，５（図１参照）又は他の発光素子３の電極と接合するためのパッド電極であり、その接合面として、ｎ側電極３３の上面及びｐ側電極３４の上面の一部が露出した接合部３３ａ及び接合部３４ａが設けられている。また、ｐ側電極３４は、全面電極３５を介してｐ型半導体層３２ｐへの電流の拡散効率を向上するための延長部３４ｂを有している。ｎ側電極３３も同様に、ｎ型半導体層３２ｎへの電流の拡散効率を向上するための延長部３３ｂを有している。また、成長基板３１、ｎ側電極３３の接合部３３ａ及びｐ側電極３４の接合部３４ａを除き、発光素子３の上面及び側面は、透光性及び絶縁性を有する保護層３６で被覆されている。
【００４９】
（成長基板）
成長基板３１は、半導体積層体３２をエピタキシャル成長させるための基板である。成長基板３１は、半導体積層体３２をエピタキシャル成長させることができる基板材料で形成されればよく、大きさや厚さ等は特に限定されない。例えば、半導体積層体３２をＧａＮ（窒化ガリウム）などの窒化物半導体を用いて形成する場合には、基板材料としては、Ｃ面、Ｒ面、Ａ面の何れかを主面とするサファイアやスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のような絶縁性基板、また炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジム等の酸化物基板が挙げられる。
また、フェイスダウン実装型の発光素子を用いる場合は、成長基板３１は、例えば、レーザリフトオフ法やケミカルリフトオフ法などにより最終的に取り除いてもよいし、取り除かなくてもよい。
【００５０】
（半導体積層体）
半導体積層体３２は、前記したように、発光層３２ａを含むｎ型半導体層３２ｎとｐ型半導体層３２ｐとが積層された積層体のことである。本実施形態においては、半導体積層体３２は、表面の一部において、表面からｐ型半導体層３２ｐ及び発光層３２ａのすべてと、ｎ型半導体層３２ｎの一部とが除去された段差部３２ｂが設けられている。そして、段差部３２ｂの底面には、ｎ型半導体層３２ｎに電気的に接続されたｎ側電極３３が設けられている。また、段差部３２ｂ以外の半導体積層体３２の上面であるｐ型半導体層３２ｐの上面には、ｐ型半導体層３２ｐの略全面と電気的に接続された全面電極３５と、全面電極３５の上面の一部の領域に設けられたｐ側電極３４と、を積層してなる電極が設けられている。
【００５１】
半導体積層体３２は、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ＺｎＯのように、半導体発光素子に適した材料を用いることができる。本実施形態においては、発光素子３が発光する光の一部が、波長変換部材２によって異なる波長の光に変換されるため、発光波長の短い青色や紫色に発光する半導体積層体３２が好適である。
【００５２】
（ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層）
ｎ型半導体層３２ｎ、発光層３２ａ及びｐ型半導体層３２ｐは、ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等のＧａＮ系化合物半導体が好適に用いられる。また、これらの半導体層は、それぞれ単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。特に、発光層３２ａは、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。
【００５３】
また、通常、このような半導体層は、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合又はＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造又はダブルへテロ構造等として構成されてもよい。ＧａＮ系化合物半導体層は、例えば、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）、ＨＶＰＥ法（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法）等の公知の技術により形成することができる。また、半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、種々の膜厚のものを適用することができる。
【００５４】
なお、半導体層の積層構造としては、例えば、ＡｌＧａＮよりなるバッファ層、アンドープＧａＮ層、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子層、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた多重量子井戸構造の発光層、ＭｇドープＡｌＧａＮ層とＭｇドープＩｎＧａＮ層とを交互に積層させた超格子層、ＭｇドープＧａＮよりなるｐ側コンタクト層、等が挙げられる。また、半導体層の積層順は、ｐ型半導体層３２ｐを下側にしてもよい。
【００５５】
（全面電極）
全面電極３５は、ｐ型半導体層３２ｐの上面の略全面を覆うように設けられる。全面電極３５は、その上面の一部に設けられたｐ側電極３４を介して供給される電流を、ｐ型半導体層３２ｐの全面に均一に拡散するための透光性を有する導体層である。
ここで、透光性を有するとは、発光素子３が発光する波長の光を良好に透過することをいう。更に、波長変換部材２によって変換される波長の光に対しても良好な透光性を有することが好ましい。
また、全面電極３５の上面の一部には、ｐ側電極３４が設けられており、その他の上面は保護層３６により被覆されている。
【００５６】
全面電極３５は、ｐ型半導体層３２ｐと電気的に良好に接続できるオーミック電極であることが好ましい。全面電極３５としては、導電性金属酸化物や金属薄膜等から形成される。特に、良好な透光性を有する電極として導電性金属酸化物を用いるのが好ましい。
【００５７】
導電性金属酸化物としては、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｇａ及びＴｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素を含む酸化物が挙げられる。具体的には、ＺｎＯ、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）、ＩＺＯ（ＩｎドープＺｎＯ）、ＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）、Ｉｎ2Ｏ3、ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ2Ｏ3）、ＩＦＯ（ＦドープＩｎ2Ｏ3）、ＳｎＯ2、ＡＴＯ（ＳｂドープＳｎＯ2）、ＦＴＯ（ＦドープＳｎＯ2）、ＣＴＯ（ＣｄドープＳｎＯ2）、ＴｉＯ２などの導電性金属酸化物がある。
【００５８】
なかでも、ＩＴＯは、可視光域において高い透光性を有し、導電率の高い材料であることから、全面電極３５の材料として好適である。また、全面電極３５としてＩＴＯを用いる場合は、膜厚を１０〜５００ｎｍとすることが好ましく、５０〜２００ｎｍとすることが更に好ましい。
【００５９】
（ｎ側電極、ｐ側電極）
ｎ側電極３３は、ｎ型半導体層３２ｎが露出した半導体積層体３２の段差部３２ｂの底面に設けられている。また、ｐ側電極３４は、全面電極３５の上面の一部に設けられている。ｎ側電極３３はｎ型半導体層３２ｎに、ｐ側電極３４は全面電極３５を介してｐ型半導体層３２ｐに、それぞれ電気的に接続して、発光素子３に外部から電流を供給するためのパッド電極である。そのために、ｎ側電極３３及びｐ側電極３４は、ワイヤボンディング法等により他の発光素子３の電極又は外部の電極と接合する領域として、保護層３６から露出した接合部３３ａ及び接合部３４ａを有している。
【００６０】
また、本実施形態におけるｐ側電極３４は、全面電極３５上で、接合部３４ａから離れた領域まで延長した延長部３４ｂを有している。延長部３４ｂは、全面電極３５より電気抵抗の低い材料で構成されるｐ側電極３４を延長することで、電流の拡散効率を向上するためのものである。本実施形態では、ｎ側電極３３についても、電流拡散効率を向上するための延長部３３ｂを有している。
【００６１】
ｎ側電極３３及びｐ側電極３４は、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗなどの単体金属及びそれらの合金などの金属材料から形成することができる。電極の構成は、これらの金属材料を単層で、又は積層したものが利用できる。なお、ｎ側電極３３及びｐ側電極３４を、同じ積層構造とすることで、ｎ側電極３３及びｐ側電極３４を同じ製造工程で形成することができるため好ましい。
【００６２】
（保護層）
保護層３６は、絶縁性及び透光性を有し、成長基板３１、ｎ側電極３３の接合部３３ａ及びｐ側電極３４の接合部３４ａを除き、発光素子３の表面全体を被覆する被膜である。保護層３６は、発光素子３の保護膜及び帯電防止膜として機能する。
また、保護層３６は、光取り出し面側を被覆するため、発光素子３が発光した光及び波長変換部材２が波長変換した光に対して、良好な透光性を有することが好ましい。保護層３６としては、前記した反射層２４に用いる誘電体材料と同様の材料を用いることができる。
【００６３】
図１に戻って、発光装置１の構成について説明を続ける。
給電端子４，５は、波長変換部材２の第１板状部材２１の上面の端部に設けられ、外部の電源と接続して発光装置１に電力を供給するための端子である。また、給電端子４，５は、発光素子３のパッド電極であるｎ側電極３３及びｐ側電極３４と電気的に接続される。図１に示した例では、４個の発光素子３はワイヤ６によって直列に接続されており、右端の発光素子３のｎ側電極３３と給電端子４とがワイヤ６で接続され、左端の発光素子３のｐ側電極３４と給電端子５とがワイヤ６で接続されている。
【００６４】
給電端子４，５の位置は、図１に示すように、第１板状部材２１の長手方向の両端に、それぞれ１つの給電端子が配されるようにしてもよい。また、これに限らず、第１板状部材２１の長手方向の片方の端部に２つの給電端子を設けたり、あるいは、第１板状部材２１の短手方向の端部である長辺側に設けるなど、目的や用途、使用形態等に応じて、給電端子の位置を適宜選択することができる。
【００６５】
また、給電端子４，５は、図１（ｂ）に示すように、正面視（断面視）において、中央部が突出した形状をしており、突出部の高さまで封止部材７が充填されている。このような突出部を設けることで、封止部材７の高さを制御しやすくなるため好ましい。特に、フェイスアップ実装型の発光素子３を用いる場合は、ワイヤ６が発光素子３の上面よりも上側に位置するため、給電端子４，５に突出部を設けることで、そのワイヤ６を覆う高さにまで封止部材７を安定して充填し易くなるため好ましい。
【００６６】
給電端子４，５は、一般的な電極材料である金属材料、例えば、Ｃｕ，Ａｕ，Ｓｎ，Ｚｎ又はこれらの金属の合金を用いて形成することができる。また、給電端子４，５の第１板状部材２１との接合面及び封止部材７で封止される箇所は、少なくとも表面が、発光素子３が発光した波長の光及び波長変換部材２が変換した波長の光に対して良好な反射性を有するように、Ａｌ，Ａｇなどの高い反射性を有する金属膜や、粒状の白色セラミックスなどの反射部材を含有する樹脂などでコーティングすることが好ましい。
【００６７】
ワイヤ６は、給電端子４，５、発光素子３のｎ側電極３３及びｐ側電極３４の間を電気的に接続するための配線部材である。ワイヤ６としては、電気抵抗が低い金属材料、例えば、Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌなどを用いることができる。また、ワイヤ６の表面は、発光素子３が発光する波長の光及び波長変換部材２が変換した波長の光に対して良好な反射性を有することが好ましい。例えば、ワイヤ６の表面は、Ａｌ，Ａｇなどの高い反射性を有する金属膜や、粒状の白色セラミックスなどの反射部材を含有する樹脂などでコーティングすることが好ましい。
なお、フェイスダウン実装型の発光素子を用いる場合は、ワイヤ６に代えて、導電性の接合部材を用いる。このような接合部材としては、例えば、Ａｕを挙げることができる。
【００６８】
封止部材７は、発光素子３と、給電端子４，５のワイヤ６の接続部とを含む発光装置１の上面側を封止し、大気などの雰囲気から発光装置１を保護する部材である。封止部材７は、発光素子３が発光した光及び波長変換部材２が波長変換した光に対して良好な透光性を有するものが好ましい。
【００６９】
封止部材７としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など、前記した蛍光体層２２と同様の樹脂材料を用いることができる。また、封止部材７は、有機物に限定されず、ガラス、シリカゲル等の耐光性に優れた無機物を用いることもできる。
封止方法は特に限定されるものではないが、例えば、金型を用いた圧縮成形法やトランスファー成形法、あるいは印刷法を用いることができる。また、波長変換部材２の外縁に土手を設け、適度な粘性を有する封止部材７の材料を滴下するポッティング法を用いることもできる。
【００７０】
また、封止部材７は、光拡散材料、熱伝導材料などを適宜含有させるようにしてもよい。特に、光拡散材料を含有させることにより、発光素子３が発光した光と、波長変換部材２が波長変換した光とを良好に混色して出力することができる。光拡散材料としては、例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム等の拡散剤、及び、これらを少なくとも一種以上含む混合物等を挙げることができる。
【００７１】
なお、本発明の発光装置１は、青色光と黄色光との組み合わせに限定されるものではなく、発光素子３が発光した波長の光と、波長変換部材２が変換した、発光素子３が発光した波長より長波長の光とを混色して出力するものであればよい。例えば、発光素子３が青色光を発光し、波長変換部材２が赤色光及び／又は緑色光に変換するものも含まれる。
【００７２】
また、波長変換部材２の形状、発光素子３の形状及び配列方法、発光素子３の直列、並列などの電気的接続方法、給電端子４，５の形状及び配置箇所などは、図１に示した例（発光素子３を一列に配置させる）に限定されるものではなく、適宜に変更することができる。例えば、発光素子３の個数は特に限定されるものではなく、１個以上あればよい。また、発光素子３を二列以上の複数列や、格子状に２次元配列するように配置してもよい。
【００７３】
［発光装置の動作］
次に、図３を参照（適宜図１及び図２参照）して、本実施形態に係る発光装置１の動作として、発光装置１から外部に光を取り出す様子について説明する。
なお、ここでは、発光素子３は青色光を発光し、波長変換部材２の蛍光体層２２は、発光素子３が発光する青色光を黄色光に変換するものとして説明する。また、図３において、青色光を実線で、黄色光を点線で示す。また、図３において、封止部材７は図示を省略している。
【００７４】
各発光素子３は、給電端子４，５及びワイヤ６を介してｎ側電極３３及びｐ側電極３４に電力が供給されることにより、発光層３２ａから青色光をランダムな方向に放射する。そして、発光層３２ａから放射された青色光は、発光素子３の各面から出射される。
【００７５】
図３に示すように、発光素子３の上面又は側面から出射する青色光は、光線Ｌ１〜Ｌ５に示すように、封止部材７を介して発光装置１から外部に取り出される。
また、発光素子３の下面から出射する青色光は、光線Ｌ６〜Ｌ８に示すように、第１板状部材２１内を下方向に伝播し、下層である蛍光体層２２に入射する。また、第１板状部材２１を伝播する角度によっては、例えば、光線Ｌ９に示すように、第１板状部材２１の側面から外部に取り出される。
【００７６】
次に、蛍光体層２２に入射した青色光は、蛍光体層２２中の蛍光体に吸収される。青色光を吸収することにより励起された蛍光体は、光線Ｌ１０に示すように、より長波長の黄色光をランダムな方向に放射する。また、蛍光体層２２に含有される粒状の蛍光体は、光拡散部材としても機能するため、黄色光は散乱されながら蛍光体層２２内をランダムな方向に伝播する。
【００７７】
このような黄色光の内、蛍光体層２２を上方向に伝播する黄色光、例えば光線Ｌ１７は、光線Ｌ１８，Ｌ１９に示すように、第１板状部材２１及び封止部材７を介して外部に取り出され、また、他の光線Ｌ２１は、光線Ｌ２２，Ｌ２３に示すように、第１板状部材２１、発光素子３及び封止部材７を介して外部に取り出される。
【００７８】
また、蛍光体層２２を下方向に伝播する黄色光は、光線Ｌ１２〜Ｌ１４に示すように、下層である第２板状部材２３に入射する。また、蛍光体層２２を横方向に伝播する黄色光は、光線Ｌ１１に示すように、蛍光体層２２の側面から外部に取り出される。
【００７９】
また、第２板状部材２３に入射して下方向に伝播する黄色光は、光線Ｌ１６，Ｌ２０に示すように、反射層２４によって上方向に反射される。そして、第２板状部材２３を上方向に伝播する黄色光は、光線Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９に示すように、蛍光体層２２、第１板状部材２１及び封止部材７を介して、発光装置１の上面から外部に取り出される。
また、反射位置によっては、光線Ｌ２０，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３に示すように、蛍光体層２２、第１板状部材２１、発光素子３及び封止部材７を介して、発光装置１の上面から外部に取り出される。
また、反射層２４に対して大きな入射角で入射した黄色光は、光線Ｌ１５に示すように、横方向に伝播し、第２板状部材２３の側面から外部に取り出される。
【００８０】
また、各界面において全反射の臨界角が存在する場合は、臨界角より大きな角度で入射した光は、界面で全反射されることとなる。スネルの法則より、伝播先の層の屈折率の方が低い場合に、界面で全反射を起こす臨界角が存在することになる。反対に、伝播先の層の屈折率の方が高い場合又は同じ場合は、界面で全反射は起こらない。
【００８１】
そこで、本発明では、蛍光体層２２で波長変換された光である黄色光に対して、第１板状部材２１の屈折率をｎ１、蛍光体層２２の樹脂の屈折率をｎ２、第２板状部材２３の屈折率をｎ３とすると、
ｎ１≧ｎ２≧ｎ３
の関係を有するように構成することとした。すなわち、光取り出し面に近い上層ほど屈折率が高いか等しくなるように構成するものである。
このように構成することにより、第１板状部材２１、蛍光体層２２及び第２板状部材２３の各界面で全反射されることなく、上方向に伝播する光線Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ２０，Ｌ２１を、それぞれの上層側に伝播させることができる。これによって、黄色光を波長変換部材２の上面側から効率よく外部に取り出すことができる。
【００８２】
更にまた、第１板状部材２１の屈折率が発光素子３の最下層の屈折率以下となるように構成することが好ましい。このように構成することによって、光線Ｌ２２のように発光素子３の裏面側から入射する光を、第１板状部材２１と発光素子３との界面で全反射されることなく上層である発光素子３側に伝播させることができる。これによって、黄色光を発光素子３の上面側から、効率よく外部に取り出すことができる。
【００８３】
なお、発光素子３の最下層、第１板状部材２１及び蛍光体層２２からなる各層の屈折率の差は小さい方が好ましい。これによって、発光素子３から下方向に伝播する光について、各層の界面で全反射される臨界角が大きくなる。このため、発光素子３から下方向に伝播する青色光について、各層の界面で全反射される光量が低減され、蛍光体層２２に効率よく入射される。
【００８４】
また、本実施形態のように、平面視で発光素子３の面積より波長変換部材２の面積のほうが大きくなるように構成することが好ましい。また、複数の発光素子３を波長変換部材２上に載置する場合は、発光素子３を離間して配置することが好ましい。
このように構成することによって、黄色光の一部を発光素子３を介さずに外部に取り出すことができるため、黄色光の外部取り出し効率が向上する。
【００８５】
また、詳細な説明は省略するが、発光素子３から下方向に出射される青色光には、蛍光体層２２で吸収されず、反射層２４で反射されて外部に取り出される成分も含まれることがある。また、青色光及び黄色光には、発光素子３、封止部材７、第１板状部材２１、蛍光体層２２、第２板状部材２３の各界面で反射される成分も含まれることがある。界面で反射された光は、その伝播方向に応じて、前記したようにして外部に取り出される。
また、波長変換部材２は、最下層に反射層２４を有するため、蛍光体層２２で蛍光体に吸収されずに下方向に透過した青色光を、反射層２４で反射して再び蛍光体層２２に入射させることができるため、発光素子３の下面から出射した青色光を高効率で黄色光に波長変換することができる。
【００８６】
本実施形態に係る発光装置１では、発光素子３の上面及び側面に波長変換のための蛍光体を設けないため、これらの面を介して青色光を効率よく、また安定した光量で外部に取り出すことができる。また、発光装置１では、発光素子３の下面から出射される青色光を、波長変換部材２によって高効率で黄色光に波長変換するとともに、上方向に反射して波長変換部材２の上面側から又は波長変換部材２の側面から効率よく外部に取り出すことができる。
【００８７】
［発光装置の製造方法］
次に、本発明の実施形態に係る発光装置１の製造方法について、図４を参照（適宜図１及び図２参照）して説明する。
なお、製造する発光装置として、発光素子３の半導体材料に窒化物半導体を用いた場合を例として説明する。
【００８８】
図４に示すように、本実施形態に係る発光装置１の製造方法は、発光素子準備工程Ｓ１１と、波長変換部材準備工程Ｓ１２と、発光素子接合工程Ｓ１３と、ボンディング工程Ｓ１４と、封止工程Ｓ１５と、が順次行われる。
【００８９】
（発光素子準備工程）
発光素子準備工程Ｓ１１は、図２に示した構成の発光素子３を準備（作製）する工程である。
なお、以下では、発光素子３を作製して準備する工程について説明するが、この工程は必須ではない。すなわち、既成の発光素子（例えば、発光素子メーカー作製によるもの等）を用いるようにしてもよい。
【００９０】
具体的には、まず、サファイアなどからなる成長基板３１上に、前記した半導体材料を用いて、ｎ型半導体層３２ｎ、発光層３２ａ及びｐ型半導体層３２ｐを順次積層した半導体積層体３２を形成する。
【００９１】
半導体積層体３２が形成されると、半導体積層体３２の上面の一部の領域について、ｐ型半導体層３２ｐ、発光層３２ａ及びｎ型半導体層３２ｎの一部をエッチングにより除去してｎ型半導体層３２ｎが底面に露出した段差部３２ｂを形成する。
このとき同時に、各発光素子３を区画する分割領域（不図示）についても、半導体積層体３２をエッチングにより除去するようにしてもよい。なお、分割領域については、段差部３２ｂと同様に、ｎ型半導体層３２ｎの一部まで除去してもよいし、ｎ型半導体層３２ｎの全部を除去して、成長基板３１を露出させるようにしてもよい。
【００９２】
次に、段差部３２ｂの底面にパッド電極であるｎ側電極３３を形成する。また、ｐ型半導体層３２ｐ及び発光層３２ａを有する発光領域となる領域には、ｐ型半導体層３２ｐの上面の略全面を覆う透光性の全面電極３５及び全面電極３５の上面の一部にパッド電極であるｐ側電極３４を形成する。
更に、ウエハの表面全体に、例えば、スパッタリングにより、絶縁性のＳｉＯ２などの保護層３６を形成する。
そして、ｎ側電極３３及びｐ側電極３４の外部との接続領域上の保護層３６をエッチングにより除去し、接合部３３ａ及び接合部３４ａを形成する。
【００９３】
以上により、ウエハ状態の発光素子３が形成される。
次に、ダイシング法、スクライブ法などにより、ウエハ状態の発光素子３を分割領域で割断することにより各発光素子３が個片化されたＬＥＤチップを作製する。
なお、ウエハを割断する前に、成長基板３１の裏面を研磨して薄肉化するようにしてもよい。これにより、容易に割断することができる。
【００９４】
（波長変換部材準備工程）
波長変換部材準備工程Ｓ１２は、波長変換部材２を準備（作製）する工程である。
ここでは、蛍光体層２２として、紫外線硬化型又は熱硬化型の樹脂を用いる場合について説明する。
まず、所定形状の第１板状部材２１及び第２板状部材２３を準備する。
次に、第２板状部材２３の一方の面に、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより、屈折率の異なる２種以上の所定の誘電体材料を交互に成膜する。この誘電体材料の交互成膜を所定回数繰り返すことで、反射層２４として誘電体多層膜であるＤＢＲ膜を形成する。
【００９５】
また、反射層２４として、金属膜を設ける場合は、第２板状部材２３の一方の面に、スパッタリング法や蒸着法により、Ａｇ，Ａｌなどの金属を用いて成膜することで形成することができる。
更にまた、反射層２４として樹脂膜を設ける場合は、光反射材料を含有した樹脂材料を、第２板状部材２３の一方の面に塗布し、ＵＶ照射などにより当該樹脂材料を硬化させることにより形成することができる。
【００９６】
次に、平面視での形状が第１板状部材２１と略同じ凹部を有する金型又は枠体に、第１板状部材２１を設置する。次に、粒状の蛍光体を添加した樹脂材料を第１板状部材２１の上面に、所定の厚さになるように供給する。次に、蛍光体層２２を形成するための前記した硬化前の樹脂層上に第２板状部材２３を、反射層２４を形成した面と反対側の面を下向きにして重ねる。その後、樹脂材料に紫外光を照射又は樹脂材料を加熱して、当該樹脂材料を硬化させる。これによって、第１板状部材２１、蛍光体層２２、第２板状部材２３及び反射層２４が一体化した波長変換部材２が形成される。
【００９７】
なお、蛍光体層２２は、予め所定形状の板状部材として成形しておき、第１板状部材２１と、蛍光体層２２である板状部材と、裏面側に反射層２４を形成した第２板状部材２３とを透光性の接着剤を用いて貼り合せるようにしてもよい。
また、蛍光体層２２の樹脂層が、誘電体多層膜又は／及び金属膜を成膜する際に印加される熱に対して十分な耐熱性を有する場合は、第１板状部材２１、蛍光体層２２及び第２板状部材２３を一体化した後に、第２板状部材２３の裏面側に反射層２４であるＤＢＲ膜又は／及び金属膜を形成するようにしてもよい。また、反射層２４として、樹脂膜を成膜する場合も、第１板状部材２１、蛍光体層２２及び第２板状部材２３を一体化した後に、第２板状部材２３の裏面側に反射層２４である樹脂膜を形成するようにしてもよい。
【００９８】
波長変換部材２は、前記したように発光装置１の１つ分の大きさのものを個別に作製することができる他に、複数個分の大きさの第１及び第２板状部材２１，２３を用いて作製し、その後の工程で所望の大きさとなるように切断して、個片化することもできる。このような切断工程は、発光素子接合工程Ｓ１３の後、ボンディング工程Ｓ１４の後、封止工程Ｓ１５の後など、最終製品とするまでに行われる何れかの工程の間で行うことができる。好ましくは、切断工程を封止工程Ｓ１５の後に行うことである。
【００９９】
なお、発光素子準備工程Ｓ１１と、波長変換部材準備工程Ｓ１２とは、何れを先に行うようにしてもよく、並行して行うようにしてもよい。
【０１００】
（発光素子接合工程）
次に、発光素子接合工程Ｓ１３において、発光素子３を、波長変換部材２の第１板状部材２１側の上面に接合する。ここで、発光素子３の光取り出し面と反対側の面である成長基板３１側の面が第１板状部材２１の上面と対向するように接合する。また、このとき、発光素子３が発光する光が第１板状部材２１に良好に伝播するように、発光素子３と第１板状部材２１とを接合する。
【０１０１】
このような接合方法としては、発光素子３が発光する波長の光に良好な透光性を有する接着剤を用いて接着する方法がある。
また、接着剤を用いずに両者を直接接合する方法として、表面活性化接合法（例えば、参考文献１参照）、水酸基接合法（例えば、参考文献２参照）などを用いることもできる。
（参考文献１）国際公開第２０１１／１５２２６２号
（参考文献２）高木秀樹，「ウエハ直接接合技術」，オンライン，独立行政法人産業技術総合研究所，［２０１３年１月３１日検索］，インターネット（URL:http://staff.aist.go.jp/takagi.hideki/waferbonding.html）
【０１０２】
（ボンディング工程）
次に、発光素子３と給電端子４，５とを電気的に接続可能なようにさせるボンディング工程Ｓ１４において、給電端子４と、発光素子３のｎ側電極３３及びｐ側電極３４と、給電端子５との間を、ワイヤボンディング法により、所定の回路を構成するように電気的に接続する。図１に示した例では、ワイヤ６を用いて、正負の給電端子４，５の間に、４個の発光素子３を直列に接続する。
【０１０３】
（封止工程）
次に、封止工程Ｓ１５において、発光素子３と、給電端子４，５のワイヤ６の接続部とを含む発光装置１の上面側を封止部材７で封止する。封止部材７としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料、ガラスなどの無機材料などを適宜に用いることができる。また、封止方法は特に限定されるものではないが、例えば、金型を用いた圧縮成形法やトランスファー成形法を用いることができる。また、波長変換部材２の外縁に土手を設け、適度な粘性を有する封止部材７の材料を滴下するポッティング法を用いることもできる。
【０１０４】
封止部材７は、発光素子３が発光した光及び波長変換部材２が波長変換した光に対して良好な透光性を有するものが好ましく、更に光拡散部材、熱伝導部材などを適宜含有させるようにしてもよい。
以上の工程により、図１に示した発光装置１が完成する。
【０１０５】
＜変形例＞
次に、図１及び図２を参照して、第１実施形態に係る発光装置１の変形例について説明する。
第１実施形態に係る発光装置１は、成長基板３１を有する発光素子３を、当該成長基板３１の下面を接合面として、第１板状部材２１の上面と接合するものである。
これに対して、第１実施形態の変形例は、成長基板３１が第１板状部材２１を兼ねるように構成するものである。すなわち、成長基板３１を第１板状部材２１として用い、成長基板３１の裏面側に、蛍光体層２２、第２板状部材２３及び反射層２４をこの順で積層するものである。
【０１０６】
ここで、変形例の発光装置が、発光素子３を１個だけ搭載する場合は、図２に示した発光素子３において、成長基板３１の平面視の面積が、半導体積層体３２の面積よりも大きくなるように個片化することが好ましい。すなわち、成長基板３１の上面の外縁部に半導体積層体３２から露出した領域を有するようにことが好ましい。これによって、波長変換部材２で波長変換されて上方向に伝播してくる黄色光の一部を、成長基板３１の外縁部から半導体積層体３２を介さずに外部に取り出すことができる。このため、黄色光の外部取り出し効率を向上することができる。
【０１０７】
このような、成長基板３１の外縁部は、前記した発光素子準備工程Ｓ１１（図２参照）において、段差部３２ｂの形成と同時に形成する発光素子３を区画する分割領域を広く形成することで設けることができる。
【０１０８】
また、図１に示した例のように、変形例の発光装置が、複数の発光素子３を搭載する場合は、発光素子準備工程Ｓ１１（図２参照）において、発光素子３を個々に割断して個片化せずに、所定の個数の発光素子３が含まれる単位領域毎にウエハを割断するようにする。その後、波長変換部材準備工程Ｓ１２（図２参照）において、割断された発光素子３の成長基板３１を第１板状部材２１として、裏面側に蛍光体層２２等を積層して波長変換部材２を形成することにより、変形例の発光装置が完成する。なお、発光素子３は第１板状部材２１である成長基板３１と元々接合されているため、発光素子接合工程Ｓ１３（図２参照）は不要である。
【０１０９】
＜第２実施形態＞
次に、図５を参照（適宜図１参照）して、本発明の第２実施形態に係る照明装置について説明する。図５に示す第２実施形態に係る照明装置１０は、第１実施形態に係る発光装置１又はその変形例に係る発光装置を光源装置として備えた照明装置である。
以下に、第１実施形態に係る発光装置１を用いた場合を例として説明するが、変形例に係る発光装置を用いた場合も同様である。
【０１１０】
［照明装置の構成］
図５に示すように、第２実施形態に係る照明装置１０は、発光装置１と、枠体１１と、光拡散板（拡散部材）１２と、を備えて構成されている。
枠体１１は、上面が開口する、例えば、直方体形状の基体である。枠体１１の開口部の底面には、発光素子３が載置された面を上向きとして発光装置１が設置されている。また、枠体１１の上面側には、開口部に蓋をするように、光拡散板１２が設けられている。
本実施形態に係る照明装置１０は、発光装置１の出力光である発光素子３が発光した光と波長変換部材２が波長変換した光とが混色した光を、光拡散板１２を介して出力し、光拡散板１２を介して出力した光を照明光とするものである。
なお、発光装置１の給電端子４，５は、図示は省略するが、リード線などの配線部材を介して外部電源と接続される。
【０１１１】
また、本実施形態においても、発光装置１は、発光素子３が青色光を発光し、波長変換部材２が黄色光に変換する場合を例として説明する。また、図７において、青色光を実線で示し、黄色光を点線で示している。
【０１１２】
発光装置１は、発光素子３が発光した光である青色光と、波長変換部材２が波長変換した光である黄色光とが混色した光を、照明装置１０の光源光として出力する光源装置である。
前記したように、第１実施形態に係る発光装置１では、発光素子３の上面及び側面に波長変換のための蛍光体を設けないため、これらの面を介して青色光を効率よく、また安定した光量で外部に取り出すことができるとともに、発光素子３の下面から出射される青色光を、波長変換部材２によって高効率で黄色光に波長変換するとともに、上方向に反射して又は波長変換部材２の側面から外部に取り出すことができる。
従って、発光装置１を用いることにより、消費電力に対して効率の高い照明装置１０を構成することができる。
【０１１３】
ここで、図３を参照して、第１実施形態に係る発光装置１から取り出される光の色度ムラについて説明する。
発光素子３の配置間隔や配置密度にもよるが、図３に示すように、発光装置１から取り出される青色光の成分は、発光素子３の上方領域Ａから多く取り出される。一方、発光素子３間の上方領域Ｂでは、青色光の成分が少なく、相対的に黄色光成分が多くなる。従って、発光装置１から出射される光は、色調ムラが生じ易くなる。
【０１１４】
そこで、図５に示すように、第２実施形態に係る照明装置１０は、第１実施形態に係る発光装置１を光源装置として用い、発光装置１から出力される光源光を、光拡散板１２を透過させることにより、光源光に含まれる青色光と黄色光とを十分に混色して照明光とする。これによって、照明装置１０は、発光装置１からの光源光の色度ムラを低減した白色の照明光を生成することができる。
【０１１５】
枠体１１は、照明装置１０の基体であり、本実施形態では略直方体形状しており、上面に開口を有するとともに、上方向に向かって開口が広くなる内壁１１ａを有している。また、枠体１１の開口部の底面には、発光装置１が設置される。また、内壁１１ａは、発光装置１から横方向に出射される光を上方に反射するのに適した角度で傾斜しており、発光装置１から出力される光に対して良好な反射性を有している。
【０１１６】
光拡散板（拡散部材）１２は、枠体１１の上面側に、開口部に蓋をするように設けられている。光拡散板１２は、発光装置１が出力する光源光に対して良好な透光性を有し、光拡散板１２に入射した光源光を拡散して出射するものである。
光拡散板１２としては、例えば、アクリル樹脂などの樹脂材料やガラス材料を用いることができる。また、透光性の板状部材に光拡散性を持たせるために、樹脂材料に粒状の光拡散材料を含有させて成形することで作製することができる。光拡散材料としては、例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、二酸化珪素、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム等の拡散剤、及び、これらを少なくとも一種以上含む混合物等を挙げることができる。
また、板状部材の少なくとも一方の面を粗面化して擦りガラス状として光拡散性を持たせるようにしてもよい。
【０１１７】
［照明装置の動作］
引き続き、図５を参照（適宜図１参照）して、照明装置１０の動作について説明する。
照明装置１０は、発光装置１の給電端子４，５に、不図示の配線部材を介して外部から電力を供給することにより、発光装置１から青色光ＬＢ１と黄色光ＬＹ１とが混色した光源光を出力する。
光源光である青色光ＬＢ１及び黄色光ＬＹ１は、発光装置１から直接に、又は内壁１１ａで反射されて、光拡散板１２に入射する。そして、光拡散板１２に入射した青色光ＬＢ１及び黄色光ＬＹ１は、光拡散板１２によって拡散され、それぞれ青色拡散光ＬＢ２及び黄色拡散光ＬＹ２として出力される。これらの青色拡散光ＬＢ２及び黄色拡散光ＬＹ２は、一様に混色され、色度ムラの低減された白色拡散光ＬＷからなる照明光が生成される。
【０１１８】
＜変形例＞
［照明装置の構成］
なお、照明装置の形状は、直方体形状に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。かかる変形例の一例を、図６に示す。図６に示した第３実施形態の変形例に係る照明装置１０Ａは、図５に示した照明装置１０における枠体１１及び光拡散板１２に代えて、それぞれ平板状の基体１１Ａ、半円筒形状の光拡散板１２Ａを用いたものであり、直管型の蛍光灯管を模した外観形状をしている。また、照明装置１０Ａは、発光装置１が基体１１Ａの上面に、反射層２４（図１参照）を基体１１Ａの上面と対向するように載置され、半円筒形状の光拡散板１２Ａが平板状の基体１１Ａの発光装置１を載置した側の面上を覆うように設けられている。
【０１１９】
図６示した例では、照明装置１０Ａの外観は、半円柱形状となるように構成されているが、基体１１Ａの裏面側に、光拡散板１２Ａと同形状のカバー部材を設け、外観が円柱形状となるように構成してもよい。
なお、図６は、直管状の照明装置１０Ａの中ほどの一部を輪切りにして図示したものである。従って、図示は省略したが、直管の両端には蓋部材が設けられ、蓋部材の一方又は両方に、外部から電力の供給を受けるための接続端子を備え、当該接続端子と発光装置１の給電端子４，５とが、不図示の配線部材を介して接続される。
る。
【０１２０】
［照明装置の動作］
本変形例に係る照明装置１０Ａは、発光装置１の給電端子４，５（図１参照）に、不図示の配線部材を介して外部から電力を供給することにより、発光装置１から青色光ＬＢ１と黄色光ＬＹ１とが混色した光源光を出力する。
図６に示すように、照明装置１０Ａにおいて、発光装置１から出力された青色光ＬＢ１及び黄色光ＬＹ１は、半円筒形状の光拡散板１２Ａの内面から入射すると、光拡散板１２Ａによって拡散され、青色拡散光ＬＢ２（実線で図示）及び黄色拡散光ＬＹ２（点線で図示）として、光拡散板１２Ａの外面から出射される。そして、青色拡散光ＬＢ２と黄色拡散光ＬＹ２とが一様に混色して白色拡散光ＬＷが生成され、照明装置１０Ａの照明光として、当該白色拡散光ＬＷが光拡散板１２Ａの外面全体から出力される。
【０１２１】
更に、照明装置の他の形状としては、図６に示した半円筒形状の光拡散板１２Ａに代えて、例えば、ドーナツ形状の光拡散板を用いることで、リング型の蛍光灯管を模した形状とすることができ、また、半球殻状の光拡散板を用いることで、電球型の形状とすることもできる。なお、このときに、照明装置の外観形状に合わせて発光装置１を適宜な形状にしたり、複数個の発光装置１を照明装置の外観形状に合わせて適宜に配置すればよい。
【０１２２】
以上、本発明に係る発光装置及び照明装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１２３】
１      発光装置
２      波長変換部材
２１    第１板状部材
２２    蛍光体層（波長変換層）
２３    第２板状部材
２４    反射層
３      半導体発光素子（発光素子）
３１    成長基板
３２    半導体積層体
３２ｎ  ｎ型半導体層
３２ａ  発光層
３２ｐ  ｐ型半導体層
３２ｂ  段差部
３３    ｎ側電極
３３ａ  接合部
３３ｂ  延長部
３４    ｐ側電極
３４ａ  接合部
３４ｂ  延長部
３５    全面電極
３６    保護層
４      給電端子
５      給電端子
６      ワイヤ
７      封止部材
１０，１０Ａ  照明装置
１１    枠体
１１Ａ  基体
１１ａ  内壁
１２，１２Ａ  光拡散板（拡散部材）
【図１】
2015023230.tif 000003
【図２】
2015023230.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015023230.tif 000007
【図６】
2015023230.tif 000008
【図７】
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