(57)【要約】【課題】ＬＥＤチップから離れた位置に均一な蛍光体層を備えた発光装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】発光素子２と、透光性層９と、蛍光体層７とを有する発光装置であって、透光性層９と蛍光体層７との間には、透明導電膜１０を配置する。これにより、透明導電膜１０を電極として、電着工程により蛍光体層７を形成することが可能になる。よって、均一な蛍光体層７を、発光素子２から離れた位置に容易に形成することができる。また、透明導電膜１０の熱伝導性により、発光装置使用時の蛍光体層の昇温を防止することができる。【選択図】図１
2008192909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子の上に配置され、その発光を透過する透光性層と、該透光性層の上に配置され、前記発光素子の発光によって励起される蛍光体層とを有し、
前記透光性層と蛍光体層との間には、前記発光素子の発光を透過する透明導電膜が配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、前記発光素子は、電極端子を備えた基板上に搭載され、前記電極端子には金属ワイヤが接続され、前記金属ワイヤの一部は、透明導電膜と接触していることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発光装置において、前記金属ワイヤは、一端が前記電極端子に、他端が前記発光素子もしくは前記電極端子に接続されたループ状であり、ループの最頂部が前記透明導電膜と接触していることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置において、カップ状の光反射部材を備えた基板をさらに有し、前記発光素子は、前記光反射部材の内側に配置され、
前記光反射部材は、内壁の少なくとも一部が導電性であり
前記透明導電膜は、前記光反射部材の導電性の内壁と接触するように配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の発光装置において、前記蛍光層の上には、第２の透光性層、第２の透明導電膜、第２の蛍光体層がさらに配置され、前記金属ワイヤは、前記第２の透明導電膜にも接触していることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項４に記載の発光装置において、前記蛍光層の上には、第２の透光性層、第２の透明導電膜、第２の蛍光体層がさらに配置され、前記第２の透明導電膜は、前記光反射部材の導電性の内壁と接触するように配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の発光装置において、前記発光素子と前記透光性層との間には、第２の蛍光体層がさらに配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
発光素子の上に透光性層を形成する第１工程と、
前記透光性層の上に透明導電膜を形成する第２工程と、
前記透明導電膜に電圧を印加し、電気泳動電着法により前記蛍光体層を前記透明導電膜上に形成する第３工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の発光装置の製造方法において、第１工程の前に、前記発光素子を搭載する基板に備えられた電極端子に金属ワイヤを接続する工程をさらに有し、
前記第１工程は、前記金属ワイヤの一部が表面に露出するように、前記金属ワイヤを埋め込んで前記透光性層を形成し、
前記第２工程は、前記透光性層の表面に露出した金属ワイヤと接するように前記透明導電膜を成膜し、
前記第３工程は、前記電極端子および前記金属ワイヤを介して、前記透明導電膜に電圧を印加することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の発光装置の製造方法において、前記蛍光体層の上に、前記金属ワイヤの一部が表面に露出するように第２の透光性層を形成する第４工程と、
前記表面に露出した金属ワイヤと接するように第２の透明導電膜を成膜する第５工程と、
前記電極端子および金属ワイヤを介して、前記第２の透明導電膜に電圧を印加して電着により第２の蛍光体層を形成する第５工程とをさらに有することを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の発光装置の製造方法において、第１工程の前に、内壁の少なくとも一部が導電性のカップ状の光反射部材の内側に発光素子を配置する工程をさらに有し、
前記第１工程は、前記光反射部材の中に透光性層を形成する工程であり、
前記第２工程は、前記光反射部材の導電性部分に接触するように透明導電膜を成膜し、
前記第３工程は、前記光反射部材の導電性部分を介して、前記透明導電膜に電圧を印加することを特徴とする発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）の出射光によって蛍光体を励起することにより、発光色を変換する構成の発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
白色光の発光装置としては、特許文献１および２に記載のように、青色ＬＥＤと、青色光で励起され黄色光を発光する蛍光体とを組み合わせ、青色光と黄色光とを混色して白色光を発する構造のものが知られている。
【０００３】
特に、特許文献１の図２、図４ならびに特許文献２の図３、図４には、パッケージ内のＬＥＤを透明体に埋め込み、透明体の上に蛍光体層を形成することにより、蛍光体層をＬＥＤから離した位置に配置する構造の発光装置が開示されている。これらの発光装置は、特許文献１によれば、ＬＥＤから各方向に出射される光が蛍光体層を通過する際の光路長差が少なくなるため色調ムラを低減できると共に、ＬＥＤ近傍の光の散乱が少なくなるため輝度の低下を抑制できる。
【特許文献１】特許第３０６５２６３号公報
【特許文献２】特許第３７７３５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ＬＥＤから離した位置に蛍光体層を配置した構造の発光装置の製造方法として、マウントカップ内に配置したＬＥＤの周囲にシリコーンゴム等を注入し硬化させることにより透明体を形成した後、蛍光体をエポキシ樹脂に分散したスラリーを透明体の上に注入し硬化させると記載している。しかしながら、この方法では、蛍光体層を均一に成膜するのは困難である。一方、特許文献２では、蛍光体層の具体的な成膜方法が記載されていない。
【０００５】
本発明の目的は、ＬＥＤチップから離れた位置に均一な蛍光体層を備えた発光装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、以下のような発光装置が提供される。すなわち、発光素子と、発光素子の上に配置され、発光素子の発光を透過する透光性層と、透光性層の上に配置され、発光素子の発光によって励起される蛍光体層とを有し、透光性層と蛍光体層との間には、発光素子の発光を透過する透明導電膜が配置されている発光装置である。このように透明導電膜を配置することにより、透明導電膜を電極として用いることができるため、電着工程により蛍光体層を形成することが可能になる。よって、均一な蛍光体層を、発光素子から離れた位置に容易に形成することができる。また、透明導電膜の熱伝導性により、発光装置使用時の蛍光体層の昇温を防止することもできる。
【０００７】
発光素子を搭載する基板の電極端子に金属ワイヤを接続し、金属ワイヤの一部を透明導電膜と接触させる構成にすることにより、電着工程において、金属ワイヤを介して透明導電膜に電圧を印加することが可能になる。金属ワイヤは、一端が電極端子に、他端が発光素子もしくは電極端子に接続されたループ状にすることができ、ループの最頂部が透明導電膜と接触する構成にすることができる。
【０００８】
また、発光素子をカップ状の光反射部材の内側に配置し、光反射部材は、内壁の少なくとも一部が導電性のものを用いることが可能である。この場合、透明導電膜は、導電性の内壁と接触するように配置する。これにより、電着工程において光反射部材の導電性部分を介して、透明導電膜に電圧を印加することが可能になる。
【０００９】
また、蛍光層の上に、第２の透光性層、第２の透明導電膜、第２の蛍光体層をさらに配置することができる。金属ワイヤは、第２の透明導電膜にも接触するように配置することにより、電着法により第２の蛍光体層を形成することができる。
【００１０】
また、蛍光層の上には、第２の透光性層、第２の透明導電膜、第２の蛍光体層をさらに配置することができる。第２の透明導電膜が、導電性の内壁と接触することにより、電着法により第２の蛍光体層を形成することができる。
【００１１】
また、発光素子と透光性層との間には、別の蛍光体層をさらに配置する構成にすることもできる。
【００１２】
また、本発明の別の態様によれば、発光装置の製造方法を提供することができる。すなわち、発光素子の上に透光性層を形成する第１工程と、透光性層の上に透明導電膜を形成する第２工程と、透明導電膜に電圧を印加し、電気泳動電着法により蛍光体層を透明導電膜上に形成する第３工程とを有する製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
本実施の形態では、ＬＥＤチップ上に透明体を形成し、透明体上に電気泳動電着法により蛍光体層を均一に形成する。電気泳動電着法で蛍光体層を形成するためには、蛍光体層が形成される透明体の表面を陰極とする必要があるが、透明体材料は通常は樹脂等により形成されるため導電性ではなく、しかも、透明体表面に給電する構造も従来備えられていない。本発明では、透明体の表面に透明導電膜を配置し、透明導電膜をＬＥＤ素子のボンディングワイヤまたはパッケージの反射リング等と電気的に接続する。これにより、パッケージの電極端子からボンディングワイヤまたは反射リング等を介して透明導電膜に電圧を印加することができ、電気泳動電着法による蛍光体層の成膜が可能になる。
【００１４】
以下、第１〜第５の実施の形態により具体的に説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態のＬＥＤ発光装置の構成を図１を用いて説明する。図１のＬＥＤ発光装置は、反射リング８付きのセラミック基板３に、ＬＥＤチップ（ダイ）２を搭載した構成である。ＬＥＤチップ２は、上面が平坦な透光性スペーサー９によって被覆されている。透光性スペーサー９の上面には、透明導電膜１０が配置され、その上に蛍光体層７が配置されている。
【００１５】
セラミック基板３には、アノード端子４およびカソード端子５が備えられている。ＬＥＤチップ２は、GaNをベースとした公知の青色ＬＥＤであり、図示していないが、基板３側から順に積層された、低電気抵抗のｐ型コンタクト層、ｐ型クラッド層、活性層、ｎ型クラッド層、および、低電気抵抗のｎ型コンタクト層を含んでいる。ｎ型コンタクト層の上には、ボンディングパッドとなる表面電極が配置されている。ＬＥＤチップ２の表面電極は、ボンディングワイヤ６によってカソード端子５と接続されている。ＬＥＤチップ２の最下面であるｐ型コンタクト層は、はんだ材料等により、基板３のアノード端子４上にダイボンディングされている。
【００１６】
ボンディングワイヤ６は、金、アルミ、銅およびこれらの合金等の材料からなるものを用いることができる。ワイヤ６の太さおよび長さならびに材質は、ループ頂部が所定の高さとなるように設計されている。
【００１７】
透光性スペーサー９は、その高さが、ＬＥＤチップ２の高さ（厚さ）より大きく、ワイヤ６のループ頂部よりも低くなるように設計されている。これにより、蛍光体層７をＬＥＤチップ２から離れた位置に配置することができるとともに、透光性スペーサー９の上に配置される透明導電膜１０とワイヤ６とを接触させることができ、透明導電膜１０とワイヤとを電気的に接続することができる。よって、後述する電気泳動電着工程においてワイヤ６を介して透明導電膜１０に電圧を印加し、陰極として作用させることが可能になる。
【００１８】
透光性スペーサー９および透明導電膜１０は、少なくとも青色ＬＥＤチップ２が発する青色光に対して透明な材料によって形成されている。これらは、蛍光体層７が発する蛍光に対しても透明であることがさらに望ましい。例えば、透光性スペーサー９の材質として、シリコーン樹脂を用いることができる。透明導電膜１０の材質として、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）を用いることができる。透明導電膜１０の膜厚は、２０〜２００ｎｍの範囲であることが望ましい。
【００１９】
蛍光体層７は、ＬＥＤチップ２の出射光により励起され、所望の波長の蛍光を発する蛍光体を含む。ここでは、ＬＥＤチップ２の出射する青色光によって、黄色の蛍光を発する蛍光体を用いる。これにより、青色光と黄色光との混色により、白色光を出射する発光装置を得ることができる。黄色光を発する蛍光体としては、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体を用いることができる。
【００２０】
蛍光体層７は、電気泳動電着法により成膜する。電気泳動電着法によって成膜される蛍光体層７は、均一な膜となるとともに、蛍光体層７に含まれるバインダー量がわずかであるため、蛍光体の密度が高く、蛍光への変換効率が高い。
【００２１】
次に、図１の発光装置の製造方法について説明する。まず、予め製造しておいたＬＥＤチップ２を、基板３の反射リング８内のアノード端子４上にはんだ材料等を用いてダイボンディングした後、ＬＥＤチップ２の表面電極とカソード端子５をワイヤ６によりボンディングする。ワイヤ６は、ループ頂部の高さが予め定めた高さとなるようにボンディング条件を設定する。なお、ＬＥＤチップ２および基板３の製造方法は、広く知られているのでここでは説明を省略する。
【００２２】
つぎに、反射リング８内に透光性スペーサー９の材料（例えばシリコーン樹脂）を充填し、所定の温度で加熱する等により硬化させ、透光性スペーサー９を形成する。透光性スペーサー９の厚さは、上述したようにＬＥＤチップ２の高さよりも大きく、ワイヤ６のループ頂部よりも低くなるように充填する樹脂量や硬化条件を調節する。
【００２３】
透光性スペーサー９の上に、透明導電膜１０を成膜する。成膜方法としては、スパッタ法、蒸着法等所望の成膜方法を用いることができる。
【００２４】
つぎに、ＬＥＤチップ２の表面に電気泳動電着法を用いて蛍光体層７を形成する。電気泳動電着法は、基本的には二つの電極間（陽極と陰極）に電位差を加え、両極間に存在する「電荷を有する物質」を電場により移動させ、「電荷を有する物質」の電荷とは反対の極性を示す電極上に「電荷を有する物質」を堆積させる方法である。ここでは、正電荷を付加した蛍光体粒子を分散した溶液を用意し、ＬＥＤパッケージ１の透明導電膜１０を陰極とし、陽極と対向させて溶液中に浸し、陰極陽極間に電圧を印加することにより、透明導電膜１０の表面に蛍光体粒子を移動させ堆積させることができる。
【００２５】
電気泳動による電着装置としては、例えば図２に示した装置を用いることができる。図２の装置は、堆積処理槽２０と、その底部に配置された陽極２２とを備えている。堆積処理槽２０には、蛍光体粒子が分散された溶液２１が満たされる。陽極２は、配線２５により直流電源２６の正極に接続される。陽極２２の材質としては、例えば白金を用いる。
【００２６】
ＬＥＤチップ２が搭載された基板３は、図２のように溶液２１の上部に陽極２２と対向するように配置される。基板３のカソード端子５は、配線２４によって直流電源２６の負極に接続される。カソード端子５は、ボンディングワイヤ６を介して透明導電膜１０と電気的に接続されているため、陽極２２と対向して露出している透明導電膜１０が陰極となる。
【００２７】
溶液２１は、蛍光体粒子と、蛍光体粒子の帯電剤および結合材の役目を果たす物質（例えば硝酸マグネシウム（Mg(NO3)2））とを、溶媒（例えばイソプロピルアルコールと水の混合溶媒）に分散させたものを用いる。例えば、蛍光体粒子（YAG）4 g/L、硝酸マグネシウム（Mg(NO3)2）を5 mmol/Lの濃度となるように分散した溶液２１を用いることができる。蛍光体粒子の粒径は、例えば、一次粒子径で数ｎｍ〜数十μｍ程度のものを用いることができる。
【００２８】
溶液２１中の蛍光体粒子には、帯電剤により正電荷が付与されているため、電源２６から陽極２２と陰極（透明導電膜１０）との間に所定の電圧を印加すると、蛍光体粒子は、陽極２２側から陰極である透明導電膜１０に向けて電気泳動され、透明導電膜１０上に堆積する。これにより、蛍光体層７を形成することができる。
【００２９】
堆積処理槽２０から基板３を取り出した後、透明導電膜１０の表面以外の部分に堆積した蛍光体粒子を取り除く。以上の工程により、ＬＥＤチップ２から所定の間隔だけ離れた位置に一様な厚さの蛍光体層７が形成された図１の発光装置を製造することができる。
【００３０】
つぎに、本実施の形態の発光装置の動作について説明する。カソード端子５およびアノード端子４からLEDチップ２に電流を供給すると、ＬＥＤチップ２は青色光を発光する。青色光は、透光性スペーサー９および透明導電膜１０を通って蛍光体層１０に入射する。蛍光体層１０を通過する際に、青色光の一部は黄色光（蛍光）に変換され、変換されなかった青色光と混合されることにより、白色光となって出射される。このとき、蛍光体層１０は、ＬＥＤチップ２から所定の間隔（透光性スペーサー９および透明導電膜１０の厚さ）だけ離れた位置に配置されているため、ＬＥＤチップ２から各方向に出射された光が蛍光体層１０を通過する際の光路長差が少なく、白色光の色調ムラを低減できる。また、ＬＥＤチップ２近傍での光の散乱を少なくできるため輝度の低下を抑制できる。
【００３１】
本実施の形態では電気泳動電着法によって蛍光体層７を形成できるため、バインダーをほとんど含まない高密度で均一な蛍光体層１０を容易に形成することができる。これにより、蛍光体層１０の蛍光の変換効率が高く、輝度の大きな白色光を得ることができる。また、均一な蛍光体層１０では均一に蛍光が発せられるため、色調のムラを低減できる。
【００３２】
また、本実施の形態の構造の発光装置は、蛍光体層７が透明導電膜１０に密着しており、一般に透明導電膜１０は、透光性スペーサー９１を構成する樹脂よりも熱伝導率が大きい。これにより、ＬＥＤチップ２の電流量を増加させた場合、チップ２の発熱により蛍光体層７が加熱された場合であっても、透明導電膜１０を介して反射リング８や基板３等のＬＥＤパッケージに熱伝導し、放熱することができる。よって、ＬＥＤチップ２の電流量を増加させた場合に、熱により蛍光体層７の変換効率が低下するのを防止でき、大きな発光量を実現することができる。
【００３３】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態のＬＥＤ発光装置について図３を用いて説明する。図３の発光装置は、透光性スペーサー９の上に透明導電膜１０を備え、その上に電気泳動電着法によって形成された蛍光体層７を備えているという点で図１の発光装置と同様であるが、透明導電膜１０への給電は、ボンディングワイヤ６ではなく、表面に導電膜３９を備えた反射リング３８によって行う構成である。
【００３４】
反射リング３８は、少なくとも内側表面に導電膜３９を備え、導電膜３９の下部は、カソード端子５と接触し、電気的に導通している。導電膜３９としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ等の金属材料膜や合金膜、導電性のある金属酸化物膜、これら金属や合金や金属酸化物を含む多層膜等を用いることができる。導電膜３９は、透明導電膜１９の端部とも接触し、電気的に導通している。これにより、蛍光体層７を電気泳動電着法により形成する工程において、カソード端子５から反射リング３８の導電膜３９を介して透明導電膜１０に電圧を印加することができる。
【００３５】
なお、図３では、ボンディングワイヤ６が透明導電膜１０に接触しているが、接触しない構成にすることもできる。他の構成および製造方法は、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
導電膜３９は、反射リング３８の必ずしも内側全面に配置する必要はなく、カソード端子５と透明導電膜１０との電気的な導通がとれる形態であればよい。例えば、図４のように、導電膜３９を微細な配線パターンに加工し、反射リング３８の一部にのみ配置することも可能である。
【００３７】
また、透明導電膜１０に接続する端子は、カソード端子５に限られず、アノード端子４であってもよい。この場合、図２の電着装置の電源２６にはアノード端子４を接続する。
【００３８】
また、反射リング３８の内壁面に配置した導電膜３９とカソード端子５またはアノード端子４との電気的な接続は、直接接触させる構造の他に、ワイヤボンディングや接続用電極や配線等を用いる構造にすることも可能である。
【００３９】
図３の発光素子の構造は、ＬＥＤチップ２がフリップチップ等であり、ボンディングワイヤ６を用いない構造の場合でも適用することができる。ボンディングワイヤ６を用いない場合には、透光性スペーサー９を形成する工程で、透光性樹脂を注入して硬化させる方法を用いず、予め金型等で形成された樹脂型を填め込む方法を用いることも可能である。
【００４０】
本実施の形態の発光装置も蛍光体層７を電気泳動電着法により形成することができるため、第１の実施の形態と同様に均一な蛍光体層を容易に形成することができるという効果が得られる。
【００４１】
なお、導電膜３９を配置する代わりに反射リング３８全体または一部を金属部材で構成することも可能である。この場合は、金属部材と透明導電膜１０とが接するように配置することにより、電着工程時には金属部材を介して透明導電膜１０に電圧を印加することができる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態のＬＥＤ発光装置について図５を用いて説明する。図５の発光装置は、透明導電膜１０に電圧を印加するためのワイヤ５０を、ボンディングワイヤ６とは別に配置する構成である。
【００４３】
この場合、カソード端子５もしくはアノード端子４の一部を透光性スペーサー９と接触する位置に露出させた電極パッド５１を設け、この電極パッド５１から透明導電膜１０に到達するワイヤ５０を配置する。図５では、アノード端子４に設けた電極パッド５１にワイヤ５０を接続している。
【００４４】
蛍光体層７を形成する電気泳動電着工程においては、ワイヤ５０を接続したアノード端子４もしくはカソード端子５を電源２６の負極に接続する。これにより、透明導電膜１０を陰極として、電気泳動電着法により蛍光体層７を形成することができる。
【００４５】
また、図５では、ワイヤ５０を透明導電膜１０の高さに達するループ形状にしているが、必ずしもループ形状にする必要はなく、一端が電極パッド５１に接続され、他端が透明導電膜１０に到達する直線状のワイヤ５０を用いることも可能である。
【００４６】
ワイヤ５０の最上部が透明導電膜１０に達するように透光性スペーサー９および透明導電膜１０を形成する方法は、第１の実施の形態のボンディングワイヤ６の場合と同様である。
【００４７】
図５では、ボンディングワイヤ６が透明導電膜１０に接触している構造を示しているが、ワイヤ５０を配置する本実施の形態では、ワイヤ６を透明導電膜１０に接触させる必要はない。本実施の形態は、ＬＥＤチップ２がボンディングワイヤ６を用いないフリップチップの場合であっても適用できる。
【００４８】
本実施の形態の発光装置も蛍光体層７を電気泳動電着法により形成することができるため、第１の実施の形態と同様の均一な蛍光体層を容易に形成することができるという効果が得られる。
【００４９】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態のＬＥＤ発光装置について図６を用いて説明する。図６の発光装置は、透光性スペーサー９の表面形状を凸型の曲面形状としたものである。透光性スペーサー９が曲面形状であっても、透明導電膜１０を配置することにより、蛍光体層７を透光性スペーサー９の表面形状に沿って形成することができる。
【００５０】
図６の構成では、透明導電膜１０をカソード端子５とを第１の実施の形態と同様にボンディングワイヤ６によって電気的に接続しているが、本実施の形態はこの接続方法に限られず、第２の実施の形態のように反射リング３８の導電膜３９によって接続する構成や、第３の実施の形態のように別途設けたワイヤ５０により接続する構成にすることも可能である。
【００５１】
表面が曲面形状の透光性スペーサー９を形成する方法としては、粒子を添加する等によりチクソ性を付与した樹脂を用い、これをＬＥＤチップ２上に注入する方法を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂に粒径が100−1000nmのSiO2粒子を添加し、粘度を20kPa程度に調整することによりチクソ性を付与することが可能である。この樹脂をLEDチップ２上にディスペンスもしくはステンシル印刷することで円弧状の形状が作製できる。他の例としてシリコーン樹脂にSiO2超微粒子（日本アエロジル製超微粒子）を6ｗｔ％混入しても上記と同等のチクソ性が得られる。他のエ程は、第１の実施の形態と同様である。蛍光体層７は、曲面形状であっても電気泳動電着法により均一に形成することができる。
【００５２】
透光性スペーサー９を曲面形状とすることにより、ＬＥＤチップ２から出射され蛍光体層７に到達する光の光路をより均一にすることができ、色調ムラをより低減できる。
【００５３】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態のＬＥＤ発光装置について図７を用いて説明する。図７の発光装置は、第１の実施の形態の発光装置と同様の構造であるが、蛍光体層、透光性スペーサー、透明導電膜がそれぞれ２層ずつ配置されている点で第１の実施の形態とは異なっている。２層の蛍光体層７１，７２は、青色光の照射を受けてそれぞれ緑色光および赤色光を発する蛍光体によって形成されている。このように、蛍光体層を２層にすることにより、それぞれの蛍光体層７１，７２の発光特性を制御することにより発光色の制御を精度良く行うことができる。よって、演色性に優れた発光装置を提供できる。
【００５４】
第１の蛍光体層７１の下には、透光性スペーサー９１と透明導電膜１０１が配置されている。第２の蛍光体層７２の下には、透光性スペーサー９２と透明導電膜１０２が配置されている。よって、層構造は、ＬＥＤチップ２側から順に、透光性スペーサー９１、透明導電膜１０１、第１の蛍光体層７１、透光性スペーサー９２、透明導電膜１０２、第２の蛍光体層７２が順に積層された構造となっている。
【００５５】
ボンディングワイヤ６は、ループの最頂部が、第２の蛍光体層７２の下の透明導電膜１０２まで達するように、その高さが調節されている。ボンディングワイヤ６は、第１の蛍光体層７１の下の透明導電膜１０１を貫通している。これにより、ボンディングワイヤ６は、透明導電膜１０１、１０２とそれぞれ接触している。第１および第２の蛍光体層７１、７２の形成時において、それぞれの透明導電膜１０１、１０２に電圧を印加することができる。
【００５６】
すなわち、図７の発光装置を製造する際には、まず、ループ頂部が予め定めた高さとなるようにボンディングワイヤ６を接続する。第１の実施の形態の透光性スペーサー９および透明導電膜１０と同様にして透光性スペーサー９１と透明導電膜１０１を形成する。このとき、ボンディングワイヤ６の上部は、透明導電膜１０１から突き出ている。この状態で、カソード端子５からボンディングワイヤ６を介して透明導電膜１０１に電圧を印加し、電気泳動電着法により第１の蛍光体層７１を形成する。
【００５７】
第１の蛍光体層７１の形成時に露出しているボンディングワイヤ６や反射リング８に付着した蛍光体を除去した後、透光性スペーサー９２、透明導電膜１０２を形成する。ボンディングワイヤ６のループ頂部は、透明導電膜１０２に達する。カソード端子５からボンディングワイヤ６を介して透明導電膜１０２に電圧を印加し、電気泳動電着法により第２の蛍光体層７２を形成する。これにより、電気泳動電着法により形成された均一な２層の蛍光体層を備え、演色性に優れた発光装置を精度良く製造することができる。
【００５８】
また、本実施の形態では蛍光体層を２層にしているが、３層以上にすることも可能であり、その場合も上述の工程を繰り返すことにより製造することができる。
【００５９】
本実施の形態では、電気泳動電着工程における透明導電膜への電圧印加を、第１の実施の形態と同様にボンディングワイヤ６により行う構成について説明したが、第２〜第３の実施の形態のように、反射リングに設けた導電膜３９や、別途設けた導電ワイヤ５０によって行う構成にすることも可能である。
【００６０】
なお、2回目以降の電気泳動電着工程の前に、１回目の工程でワイヤ、導通ワイヤ、反射リングに付着した蛍光体を除去し、表面の導電性を確保する必要がある。蛍光体除去を容易にするため、１回目の電着工程時に2回目で使用する部分のワイヤ、導通ワイヤ、反射リングをレジスト等により予めマスキングしておくことが可能である。これにより、レジスト等のマスキングを除去することにより、容易に蛍光体を除去することができる。
【００６１】
また、第５の実施の形態において、ＬＥＤチップ２に使用している基板が、例えばＳｉＣ基板等の導電性基板である場合には、第１層目の透光性スペーサー９１および透明導電膜１０１を省略して第１の蛍光体層７１をＬＥＤチップ２の上に、直接電気泳動電着法で堆積した後、第２層目以降に透光性スペーサー９２、透明導電膜１０２、蛍光体層７２の組み合わせで積層する構成にすることもできる。一方、ＬＥＤチップ２に使用している基板が例えばサファイア基板のように絶縁性基板であり、フリップチップ型実装としてサファイア基板が蛍光体層７１側に向くように配置されている場合には、透光性スペーサー９１のみを省略して、ＬＥＤチップ２の上に透明導電膜１０１、蛍光体層７２を形成することができる。この場合、透明導電膜１０１によって基板３上の回路等が電気的に短絡しないように、回路等を避けた形状に、透明導電膜１０１をフォトリソグラフィ等の手法を用いてパターニングする必要がある。
【００６２】
上述の第１〜第５の実施の形態では、透光性スペーサーを透光性樹脂を用いて形成しているが、透光性の粒子状物質を用いて形成することも可能である。同様に、透明導電膜を透光性の導電性粒子状物質により形成することが可能である。
【００６３】
なお、本実施の形態の発光装置は、一般照明、自動車ヘッドランプ、液晶ディスプレイのバックライト、ディスプレイ等の光源として使用することが可能である。
【実施例】
【００６４】
（実施例）
本発明の実施例として、図１のＬＥＤ発光装置を製造した。製造工程は、第１の実施の形態で説明した通りである。具体的には、透光性スペーサー９は、シリコーン樹脂（信越化学製）を充填して焼成炉により150℃で2時間で硬化させることにより形成した。透明導電膜１０は、膜厚1000オングストロームのITO（インジウム錫酸化物）膜であり、DCスパッタ法により基板温度100℃で成膜した。蛍光体層７を形成する電着工程で用いた電着液は、溶媒としてのイソプロピルアルコールに、平均粒径５μｍのYAG蛍光体を2〜10g／L、帯電剤としてMg（NO3）26H20を１０−１〜１０−３Mの濃度で混入・分散処理し、さらに少量の水を混合して作製したものを用いた。電着装置は、陽極２２に白金を用い、電極間距離20mmに設定し、電圧200V、電着時間5−10minの条件で電気泳動電着を行い、蛍光体層７を形成した。この後、蛍光体層７の上にシリコーン樹脂（信越化学製）を再度充填して図2の構造を有する白色ＬＥＤ発光装置を作製した。
【００６５】
（比較例）
比較例として、図１の発光装置の透光性スペーサー９、透明導電膜１０および蛍光体層７に代えて、蛍光体を分散させた樹脂を充填した構造の発光装置を製造した。蛍光体分散樹脂以外の構成は、上記実施例と同じにした。樹脂は、実施例１の透光性スペーサー９で用いた樹脂と同じものを用いた。蛍光体は、実施例１の電着液に分散させた蛍光体と同じものを用い、樹脂量に対して3．5wt％で混入し分散させた。これをＬＥＤチップ２の上に充填し、150℃2時間で硬化させて比較例の発光装置を製造した。
【００６６】
（色ムラ評価）
実施例と比較例の発光装置の発光色の色ムラを測定した。まず、実施例および比較例の発光装置を順方向電流を350mAで点灯させ、色度を測定した。測定には、高速LED測定装置OL−770（OPTRONICLABORATORIES社製）の積分球と軸上光学特性測定システムを用いた。色ムラの評価は、測定で算出された色度の差により行った。具体的には、測定した色度ｘ、y（CIE1931XYZ表色系）からΔｘ、Δｙを求めた。Δｘは、積分球測定の色度ｘと軸上測定の色度ｘの差の絶対値、Δyは、積分球測定の色度ｙと軸上測定の色度ｙの差の絶対値である。実施例と比較例の発光装置について求めたΔｘおよびΔｙを下記表１に示す。
【表１】
2008192909.tif 000003
【００６７】
表1の結果から明らかなように、実施例の発光装置の方が、比較例の発光装置よりも色度差が少なく、色ムラが少ないと判断できる。
【００６８】
（電気特性評価）
一般に、ＬＥＤチップの発光色を蛍光体層で変換する構造の発光装置は、ＬＥＤチップを点灯させる電流を大きくするとＬＥＤから出射される光束も高くなるが、同時にＬＥＤチップからの発熱も大きくなりその発熱により蛍光体の変換効率が低下し、発光装置としての光束が低下することが知られている。これに対し、本発明のＬＥＤ発光装置は、蛍光体層７が透明導電膜１０に密着しているため、蛍光体層７の熱が透明導電膜１０を介して反射リング８や基板３等のＬＥＤパッケージに熱伝導し、放熱することにより、発光装置の電気特性が向上する。
【００６９】
これを確認するため、実施例と比較例の発光装置について、電気特性を測定した。具体的には、LED素子を点灯させる順方向電流を50〜650mAまで変化させた時の光束を測定した。測定には、LED光学特性測定装置（labsphere製）を用いた。測定結果を図８に示した通りである。
【００７０】
図8のグラフから明らかに実施例の発光装置の方が、比較例の発光装置より高電流域での光束の低下が少なく、電気特性が優れていると確認できた。これにより、電流量を増加させることにより、発光装置の発光量を増加させることが可能になり、大きな発光量の発光装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の実施の形態のＬＥＤ発光装置の断面図。
【図２】第１の実施の形態の電気泳動電着工程で用いる電着装置の構成を示す説明図。
【図３】第２の実施の形態のＬＥＤ発光装置の断面図。
【図４】第２の実施の形態の配線パターンに加工された導電膜３９を備えたＬＥＤ発光装置の断面図。
【図５】第３の実施の形態のＬＥＤ発光装置の断面図。
【図６】第４の実施の形態のＬＥＤ発光装置の断面図。
【図７】第５の実施の形態のＬＥＤ発光装置の断面図。
【図８】実施例のＬＥＤ発光装置について測定した、供給電流量による発光量の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７２】
２…ＬＥＤチップ、３…基板、４…アノード端子、５…カソード端子、６…ワイヤ、７…蛍光体層、８…反射リング、９…透光性スペーサー、１０…透明導電膜、２０…体積処理槽、２１…溶液、２２…陽極、２４，２５…配線、２６…電源、３８…反射リング、３９…導電膜。
【図１】
2008192909.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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