(57)【要約】【課題】励起光源と、該励起光源に接するように設けられた、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体を保持する樹脂層とを有し、樹脂層中の蛍光体が、励起光源から離れた位置にのみ存在し、かつ、樹脂層内に反射現象を引き起こすような界面のない発光装置を工業的に有利に製造する。【解決手段】(1)励起光源上に未硬化樹脂層を形成する工程、(2)該未硬化樹脂層を仮硬化させる工程、(3)該仮硬化させた樹脂層上に蛍光体粉を配置する工程、(4)該樹脂層の樹脂の粘度を低下させることにより、前記蛍光体粉を該樹脂層中に侵入させる工程、(5)該樹脂層を硬化させる工程、を経る発光装置の製造方法。【選択図】図１
2007116035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源と、該励起光源に接するように設けられた、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体を保持する樹脂層とを有する発光装置を製造する方法であって、下記(1)〜(5)工程を経ることを特徴とする発光装置の製造方法。
(1)  励起光源上に未硬化樹脂層を形成する工程
(2)  該未硬化樹脂層を仮硬化させる工程
(3)  該仮硬化させた樹脂層上に蛍光体粉を配置する工程
(4)  該樹脂層の樹脂の粘度を低下させることにより、前記蛍光体粉を該樹脂層中に侵入させる工程
(5)  該樹脂層を硬化させる工程
【請求項２】
前記(4)工程において、加熱により前記樹脂の粘度を低下させることを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記(3)工程で用いる蛍光体粉が、乾燥した蛍光体粉であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法により製造されたことを特徴とする発光装置。
【請求項６】
励起光源と、該励起光源に接するように設けられた、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体を保持する樹脂層とを有する発光装置において、
該蛍光体は、該樹脂層の前記励起光源と接する側と反対の側及びその近傍にのみ存在することにより、該樹脂層内の該励起光源近傍には所定厚みの蛍光体の存在しない樹脂単一相が形成され、かつ、該樹脂層は界面のない連続樹脂相よりなることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の発光装置を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の発光装置を含むことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置や画像表示装置等に用いられる発光装置に関するものである。詳しくは、励起光源と、該励起光源に接するように設けられた、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体を保持する樹脂層とを有する発光装置を製造する方法と、この方法により製造された発光装置に関する。本発明はまた、この発光装置を含む照明装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光効率の高い、青色発光のＧａＮ系の半導体発光素子が開発され、この青色光によって黄色に発光する蛍光体を励起し、青と黄色の補色関係を利用して白色光を得る方法が提案された。更に、近紫外発光の半導体発光素子により、蛍光ランプと同様の原理で青、緑、赤３色を発光する蛍光体を励起する方法も提案された。本方式による発光装置は、蛍光ランプに比べ未だ効率が劣るが、半導体発光素子並びに蛍光体の改善が進めば、蛍光ランプの性能凌駕は達成可能な目標とされている。
【０００３】
特許文献１には、図３に示すような発光装置（ＬＥＤランプ）の具体例が示され、その第［００２６］段落に次のように記載されている。
「本発明の発光素子１は、図２に示されるように、一般的な砲弾型の形態をなし、マウントリード２の上部カップ内には、ＧａＮ系発光ダイオード等からなる半導体発光素子４が、その上が、本発明の蛍光体をエポキシ樹脂やアクリル樹脂等のバインダーに混合、分散させ、カップ内に流し込むことにより形成された蛍光体含有樹脂部５で被覆されることにより固定されている。一方、半導体発光素子４とマウントリード２、及び半導体発光素子４とインナーリード３は、それぞれ導電性ワイヤー６、６で導通されており、これら全体がエポキシ樹脂等によるモールド部材７で被覆、保護されてなる。」
このＬＥＤランプにおいて、半導体発光素子からの光や蛍光体からの光は通常四方八方に出射されるが、蛍光体の粉を樹脂中に分散させると、光が樹脂の外に出る時にその一部が反射されるので、ある程度光の向きを揃えられる。従って、ある程度効率の良い向きに光を誘導可能となるので、蛍光体の粉を樹脂中へ分散しておくことが好ましい。蛍光体を樹脂中に分散させると、半導体発光素子からの光の蛍光体への全照射面積が大きくなるので、蛍光体からの発光強度を大きくすることができるという効果も奏される。
【０００４】
このような方式の発光装置においては、蛍光体と半導体発光素子の相対的位置関係は高効率の発光装置の実現にとって重要な技術的課題である。
【０００５】
即ち、上述のように、従来の技術では、樹脂中に蛍光体を含有する発光装置の蛍光体含有樹脂部は、半導体発光素子上に蛍光体を含む樹脂液を注入した後に樹脂を硬化させることにより形成されている。このとき、樹脂中で蛍光体がいかなる分散状態又は集合状態にあるかについては、次の３つのケースに大別される。すなわち、図４（ａ）に示す如く、カップ１１内の樹脂１２中で半導体発光素子（ＬＥＤチップ）１３から離れた位置に蛍光体粉１４が局在するケース、図４（ｂ）に示す如く、蛍光体粉１４が樹脂１２中で均一に分散しているケース、図４（ｃ）に示す如く、ＬＥＤチップ１３上に蛍光体粉１４が層状に堆積しているケースである。
【０００６】
このうち、図４（ｃ）の如く、蛍光体粉１４がＬＥＤチップ１３上に堆積している場合は、ＬＥＤの発熱による熱が蛍光体粉１４に伝わりやすく蛍光体の温度消光により効率が低下したり、色ズレが発生したりするので好ましくない。また、図４（ｂ）の如く、蛍光体粉１４が樹脂１２中に均一に分散している状態は配光の面では好ましいが、蛍光体粉１４と樹脂１２の密度差が大きいため、樹脂の注入から硬化までの時間に主に大粒子の蛍光体粉の沈降が生じる。このため、樹脂中に微小シリカ粒子や増粘剤などの添加物を添加して沈降防止の対策をとる必要があるが、この場合、この添加物の吸収による効率低下の問題がある。
【０００７】
これに対して、図４（ａ）に示す如く、蛍光体粉１４をＬＥＤチップ１３から離れた状態に配したものであれば、このような問題はない。しかし、このような状態に蛍光体を樹脂中に保持するように蛍光体含有樹脂部を形成することは困難である。即ち、例えば、このような蛍光体含有樹脂部を形成する方法として、蛍光体含有樹脂液をカップに注入した後、上下を逆にし、蛍光体をＬＥＤチップと反対側に沈降させる方法があるが、この方法では、細かい蛍光体粒子は沈降せずにＬＥＤチップ近傍に位置することとなり、また、発光効率の高い大粒子が先に沈降するため、発光効率が下がる問題があった。また、作業が煩雑であり、蛍光体の沈降に時間を要する欠点もあった。
【０００８】
特許文献２には、ＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップからの発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する蛍光物質と、該蛍光物質及び上記ＬＥＤチップを被覆するモールド部材とを有する発光ダイオードであって、上記蛍光物質は、上記ＬＥＤチップに設けられた緩衝層の上に配置されている発光装置について記載され、緩衝層の具体例として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂やガラスが挙げられ、その形成方法として、これらの材料をＬＥＤチップ上に放出硬化させて緩衝層を形成した後、緩衝層の上面にアルコール等に分散させた蛍光体をインクジェット法により塗布する方法が開示されている。しかし、この発光装置では、緩衝層と蛍光体層とがそれぞれ別々の層として形成され、緩衝層と蛍光体層との間に明確な境界が存在するため、この境界面での反射現象のために発光効率の低いものとなる。また、段落［００１８］には粒子状蛍光体をインクジェット印刷法により塗布する場合は、濾過し、数μ程度に粒径及び形状を揃えておくことが望ましいと記載されている。インクジェット法を用いることにより、６００ｄｐｉから１２００ｄｐｉ程度の解像度とすることができるとも記載されている。仮に１２００ｄｐｉの解像度を実現するとすると少なくとも２５．４×１０００／１２００＝２１．１７μｍ以下のストライプ幅、又はドット径を描画する必要があり、インクジェット法の場合、ノズル径は少なくともこれ以下であり、蛍光体の粒径が数μ又はそれ以下である必然性は首肯できるところである。
【特許文献１】特開２００３−６４３５８号公報
【特許文献２】特許第３５４６６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、励起光源と、該励起光源に接するように設けられた、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体を保持する樹脂層とを有し、樹脂層中の蛍光体が、励起光源から離れた位置にのみ存在する発光装置であって、樹脂層内に反射現象を引き起こすような界面のない発光装置を工業的に有利に製造する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明はまた、このような方法により製造された発光効率に優れた発光装置と、この発光装置を含む照明装置及び画像表示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】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、励起光源上に未硬化樹脂層を形成してこの樹脂層を一旦硬化させ、この状態でこの樹脂層上に蛍光体粉を配置し、その後樹脂を軟化させて樹脂層中に蛍光体粉をその自重で沈降させることにより、樹脂層内に界面がなく、しかも、蛍光体粉が樹脂層中の励起光源とは離れた部分にのみ存在する蛍光体含有樹脂部を形成することができることを見出して、本発明を完成させた。  
即ち、本発明は以下を要旨とするものである。
【００１２】
［１］  励起光源と、該励起光源に接するように設けられた、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体を保持する樹脂層とを有する発光装置を製造する方法であって、下記(1)〜(5)工程を経ることを特徴とする発光装置の製造方法。  
(1)  励起光源上に未硬化樹脂層を形成する工程
(2)  該未硬化樹脂層を仮硬化させる工程
(3)  該仮硬化させた樹脂層上に蛍光体粉を配置する工程
(4)  該樹脂層の樹脂の粘度を低下させることにより、前記蛍光体粉を該樹脂層中に侵入させる工程
(5)  該樹脂層を硬化させる工程
【００１３】
［２］  前記(4)工程において、加熱により前記樹脂の粘度を低下させることを特徴とする［１］に記載の発光装置の製造方法。
【００１４】
［３］  前記樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする［１］又は［２］に記載の発光装置の製造方法。
【００１５】
［４］  前記(3)工程で用いる蛍光体粉が、乾燥した蛍光体粉であることを特徴とする［１］〜［３］に記載の発光装置の製造方法。
【００１６】
［５］  ［１］〜［４］に記載の発光装置の製造方法により製造されたことを特徴とする発光装置。
【００１７】
［６］  励起光源と、該励起光源に接するように設けられた、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体を保持する樹脂層とを有する発光装置において、該蛍光体は、該樹脂層の前記励起光源と接する側と反対の側及びその近傍にのみ存在することにより、該樹脂層内の該励起光源近傍には所定厚みの蛍光体の存在しない樹脂単一相が形成され、かつ、該樹脂層は界面のない連続樹脂相よりなることを特徴とする発光装置。
【００１８】
［７］  ［５］又は［６］に記載の発光装置を含むことを特徴とする照明装置。
【００１９】
［８］  ［５］又は［６］に記載の発光装置を含むことを特徴とする画像表示装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発光装置の製造方法によれば、励起光源上に未硬化樹脂層を形成してこの樹脂層を一旦硬化させ、この状態でこの樹脂層上に蛍光体粉を配置し、その後樹脂を軟化させて樹脂層中に蛍光体粉をその自重で沈降させることにより、層内に界面がなく、しかも、蛍光体粉が樹脂層中の励起光源とは離れた部分にのみ存在する蛍光体含有樹脂部を容易に形成することができる。
【００２１】
本発明の方法により製造される本発明の発光装置は、
(1)  蛍光体粉が励起光源に直接接しないため、励起光源の発熱が蛍光体に伝わりにくく蛍光体の温度消光を防止することができる。
(2)  樹脂層中に蛍光体以外の増粘剤などの添加物を加える必要がないため、これら添加物の吸収による発光効率低下の問題がない。
(3)  樹脂層内の蛍光体が存在する部分と蛍光体が存在しない部分とに明確な境界が存在しないため、この界面での反射現象が発生しない。
等により、高い発光効率で発光する。
【００２２】
従って、本発明によれば、このような高発光効率の発光装置を用いて高性能の照明装置及び画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００２４】
［蛍光体］
まず、本発明の発光装置に用いられる蛍光体について説明する。  
本発明の発光装置に使用される蛍光体には特に制限はないが、例えばＬＥＤから発光する青色光に励起され黄色発光をする蛍光体が挙げられる。具体例として下記一般式［１］の化学組成の結晶相を含有する蛍光体が挙げられる。  
（Ｌｎ１−ａ−ｂＣｅａＴｂｂ）３Ｍ５Ｏ１２        ［１］
（［１］式中、ＬｎはＹ，Ｇｄ，Ｓｃ，Ｌｕ，及びＬａよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ＭはＡｌ，Ｇａ，及びＩｎよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を示す。ａ、ｂは、それぞれ０．００１≦ａ≦０．３、０≦ｂ≦０．５を満足する数である。）
【００２５】
特に、原料仕込みモル比が（５／３）＜（Ｍ／（Ｌｎ１−ａ−ｂＣｅａＴｂｂ）として製造した上記蛍光体は、粒径が比較的大きく、真球度が高いので本発明で用いる蛍光体として好適である。
【００２６】
さらに、別の黄色蛍光体として、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋（以下、「ＣＳＳ」と略記する。）なる基本構造の蛍光体によって代表される、下記一般式［２］で表されるガーネット結晶構造の化合物を母体とし、該母体内に発光中心イオンを含有してなる蛍光体も使用できる。  
Ｍ１ｃＭ２ｄＭ３ｅＯｆ        ［２］
（［２］式中、Ｍ１は２価の金属元素、Ｍ２は３価の金属元素、Ｍ３は４価の金属元素をそれぞれ示し、ｃは２．７〜３．３、ｄは１．８〜２．２、ｅは２．７〜３．３、ｆは１１．０〜１３．０の範囲の数である。）
【００２７】
また、励起源として近紫外線発光ＬＥＤを使用する場合は、赤に発光する蛍光体、緑に発光する蛍光体、及び青色に発光する蛍光体を混合して使用することができる。
【００２８】
本発明の発光装置で使用される蛍光体の粒径（メジアン径Ｄ５０）は、通常２μｍ以上、好ましくは５μｍ以上であり、上限は特に定めるものではないが、青色発光素子における半導体チップのサイズに応じておのずと制限が生ずる。粒径（メジアン径Ｄ５０）の上限としては通常５０μｍ以下、好ましくは３５μｍ以下である。
【００２９】
本発明に使用する蛍光体は従来使用された蛍光体の粒径よりはるかに大粒径の蛍光体であることが好ましい。即ち、蛍光体は一般的に粒子の表面層は構造的な欠陥が多く、発光効率が低いので、粒径が大きい蛍光体ほど、表面の低発光部分の粒子全体に対する割合が少なく、発光効率が良いため好ましい。また、従来の如く、本発明に従って、蛍光体含有樹脂部を形成する際においても、小さい粒子は静電気等により蛍光体含有樹脂部以外の部分に付着しやすいため生産効率が低下するおそれがあるが、このような大粒径の蛍光体であれば、生産効率の面でも好適である。
【００３０】
ただし、蛍光体の粒径が過度に大きいと、色むらになったり、蛍光体を含む樹脂層の厚さを厚くする必要がでてくる。このため、蛍光体の許容できる最大粒径は１００μｍ以下となる。
【００３１】
なお、ここで粒子の割合を示す「％」は「重量％」である。
【００３２】
また、蛍光体粒子の形状が針状、板状、さらには粒子同志の融着による団子状のような異形であると、分散媒中で凝集しやすく均一な蛍光体膜が得られにくい。しかも、蛍光体により波長が変換された光が蛍光体から放出される際に、蛍光体の粒子形状に異方性があると発光分布に偏りを生ずる場合がある。
【００３３】
本発明者等は、本発明の発光装置に使用する蛍光体の粒子形状を種々検討した結果、真球度が高い蛍光体を使用することにより効率の高い発光装置を得ることが出来ることを見出した。この蛍光体の真球度は、例えば、蛍光体粒子の長径（最長径）をＲ１、短径（最短径）をＲ２とした場合、Ｒ１／Ｒ２＝１〜１０の範囲であることが好ましい。
【００３４】
なお、本発明で用いる蛍光体は、組成の異なる２種以上の蛍光体の混合物であっても良い。この場合、前述の好適粒径はこのうちの少なくとも１種の蛍光体について満たされていても良いが、好ましくは、蛍光体混合物全体として、前述の好適粒径を満たすことが好ましい。
【００３５】
［樹脂］
次に、本発明の発光装置において、蛍光体の保持材料となる樹脂について説明する。この樹脂としては熱硬化性樹脂の使用が好ましく、熱硬化性樹脂としては特にエポキシ樹脂が好ましい。
【００３６】
エポキシ樹脂により、後述の本発明の発光装置の製造方法の(1)工程における未硬化樹脂層を形成するには、このエポキシ樹脂を含む液状エポキシ樹脂組成物を用いれば良い。この液状エポキシ樹脂組成物を製造する方法に特に制限はなく、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、及び必要に応じて他の添加剤を配合し、ロール、ミキサー、ニーダー等で混合する等、従来公知の方法で製造することができる。この場合、（Ａ）エポキシ樹脂を主成分とするエポキシ樹脂液と、（Ｂ）硬化剤と（Ｃ）硬化促進剤を主成分とする硬化剤液の２液を調製しておき、使用前にエポキシ樹脂液と硬化剤液を混合して液状エポキシ樹脂組成物を製造しても良いし、また、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、及び他の添加剤を全て混合して、１液の形態として液状エポキシ樹脂組成物を製造しても良い。１液の形態とする場合は、（Ｃ）硬化促進剤として後述の潜在性硬化促進剤を使用することが、液状エポキシ樹脂組成物の保存安定性を向上する目的で好ましい。
【００３７】
ここで、エポキシ樹脂（Ａ）としては、エポキシ基を分子中に２個以上含有する液状のエポキシ樹脂が好ましい。例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡＤジグリシジルエーテル、ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートやビニルシクロヘキセンジエポキサイド等の脂環式エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、ヘキサヒドロ無水フタル酸のジグリシジルエーテル等の多塩基酸のポリグリシジルエステル等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は１種を単独で或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００３８】
これらの中でも、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、ナフタレンジオールジグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−シクロヘキサンカルボキシレート又は水素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテルを単独で或いは２種以上を混合して使用することが、低粘度のエポキシ樹脂組成物を得るために好ましい。
【００３９】
特に、本発明のように耐紫外線性を要求される用途には、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−シクロヘキサンカルボキシレート又は水素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル等の芳香族環を持たないエポキシ樹脂を主成分とすることが好ましい。
【００４０】
また、必要に応じて、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、ＤＰＰ型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジェンフェノール型エポキシ樹脂に例示される常温で固形のエポキシ樹脂や、ブチルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル等のエポキシ基を１個もったグリシジルエーテル等の希釈剤を、併せて使用することができる。これらの常温で固形のエポキシ樹脂や希釈剤は、それぞれ１種を単独で或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００４１】
本発明に係るエポキシ樹脂用硬化剤（Ｂ）としては、公知の酸無水物類又はカチオン重合開始剤から選ばれる硬化剤を用いることができる。例えば、酸無水物類としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等の芳香族酸無水物類、無水テトラヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、無水メチルエンドエチレンテトラヒドロフタル酸、無水トリアルキルテトラヒドロフタル酸等の環状脂肪族酸無水物が挙げられる。これらのエポキシ樹脂用硬化剤は、１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。これらの中で、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸を使用するのが、耐候性の向上の点で好ましい。
【００４２】
このようなエポキシ樹脂用硬化剤（Ｂ）は、（Ａ）エポキシ樹脂のエポキシ基当量に対して、０．６〜１．４当量に相当する量を用いるのが好ましく、より好ましくは０．７〜１．２当量である。かかる配合量が０．６当量未満及び１．４当量を超えた場合は、硬化後の強度、硬度、耐湿性、透明性が低下し好ましくない。
【００４３】
また、硬化促進剤（Ｃ）としては、通常のエポキシ樹脂の硬化促進剤を用いることができる。例えば、ベンジルジメチルアミン、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、ジメチルシクロヘキシルアミン等の３級アミン類、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、亜リン酸トリフェニル等の有機リン系化合物、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラ−ｎ−ブチルホスホニウムブロマイド等の４級ホスホニウム塩類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等やその有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫やアルミニウムアセチルアセトン錯体等の有機金属化合物類、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の４級アンモニウム塩類、三フッ化ホウ素、トリフェニルボレート等のホウ素化合物、塩化亜鉛、塩化第二錫等の金属ハロゲン化物が挙げられる。更には、高融点イミダゾール化合物、ジシアンジアミド、アミンをエポキシ樹脂等に付加したアミン付加型促進剤等の高融点分散型潜在性促進剤、イミダゾール系、リン系、ホスフィン系促進剤の表面をポリマーで被覆したマイクロカプセル型潜在性促進剤、アミン塩型潜在性硬化促進剤、ルイス酸塩、ブレンステッド酸塩等の高温解離型の熱カチオン重合型の潜在性硬化促進剤等に代表される潜在性硬化促進剤も使用することができる。これらの硬化促進剤は１種を単独で或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００４４】
これらの硬化促進剤の中でも、高いガラス転位点（Ｔｇ）の硬化物が得られる点で、イミダゾール類、４級ホスホニウム塩類、ジアザビシクロアルケン類が好ましい。チップタイプのＬＥＤや光半導体等の硬化物の透明性が要求される用途では、４級ホスホニウム塩類、ジアザビシクロアルケン類、有機金属化合物類、４級アンモニウム塩類が、透明性の良好な硬化物が得られる点で好ましい。
【００４５】
硬化促進剤（Ｃ）は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部用いるのが好ましく、より好ましくは０．３〜６重量部である。硬化促進剤の配合量が０．１重量部未満であると硬化速度が低下し、１０重量部を超えると色相が悪化し、機械的強度が低下するため好ましくない。
【００４６】
［励起光源］
本発明において、前記蛍光体に光を照射する励起光源の具体例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）等を挙げることができる。消費電力が少ない点でより好ましくはレーザーダイオードである。その中で、ＧａＮ系化合物半導体を使用した、ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤが好ましい。なぜなら、ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤは、この領域の光を発するＳｉＣ系ＬＥＤ等に比し、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、前記蛍光体と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、２０ｍＡの電流負荷に対し、通常ＧａＮ系はＳｉＣ系の１００倍以上の発光強度を有する。ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤにおいては、ＡｌＸＧａＹＮ発光層、ＧａＮ発光層、又はＩｎＸＧａＹＮ発光層を有しているものが好ましい。ＧａＮ系ＬＥＤにおいては、それらの中でＩｎＸＧａＹＮ発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましく、ＧａＮ系ＬＤにおいては、ＩｎＸＧａＹＮ層とＧａＮ層の多重量子井戸構造のものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。なお、上記においてＸ＋Ｙの値は通常０．８〜１．２の範囲の値である。ＧａＮ系ＬＥＤにおいて、これら発光層にＺｎやＳｉをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。ＧａＮ系ＬＥＤはこれら発光層、ｐ層、ｎ層、電極、及び基板を基本構成要素としたものであり、発光層をｎ型とｐ型のＡｌＸＧａＹＮ層、ＧａＮ層、又はＩｎＸＧａＹＮ層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが発光効率が高く、好ましく、さらにヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが発光効率がさらに高く、より好ましい。
【００４７】
［発光装置の製造方法］
本発明の発光装置の製造方法は、励起光源と、該励起光源に接するように設けられた、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体を保持する樹脂層とを有する発光装置を製造する方法であって、下記(1)〜(5)工程を経ることを特徴とする。  
(1)  励起光源上に未硬化樹脂層を形成する工程
(2)  該未硬化樹脂層を仮硬化させる工程
(3)  該仮硬化させた樹脂層上に蛍光体粉を配置する工程
(4)  該樹脂層の樹脂の粘度を低下させることにより、前記蛍光体粉を該樹脂層中に侵入させる工程
(5)  該樹脂層を硬化させる工程
【００４８】
以下に図１を参照して本発明の発光装置の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００４９】
図１は本発明の発光装置の製造方法の実施の形態に係る蛍光体含有樹脂部の形成手順を示す模式的な断面図である。
【００５０】
まず、図１（ａ）に示す如く、カップ形状の凹部２０Ａを有するフレーム２０を用意し、その凹部２０Ａの底面にＬＥＤチップ２１を固定する。例えば、接着剤として銀ペースト２２を用いてダイボンディングする。このようにしてＬＥＤチップ２１を固定した凹部２０Ａ内に、前述の液状樹脂組成物２３を注入して未硬化樹脂層２３Ａを形成する（図１（ａ）：(1)工程）。
【００５１】
この(1)工程では、液状樹脂組成物２３をフレーム２０の凹部２０Ａ内に注入することにより、液状樹脂組成物２３が凹部２０Ａ内に十分に行きわたり、表面が平坦な未硬化樹脂層２３Ａを形成し得るように、液状樹脂組成物２３には十分な流動性が必要であり、このために、液状樹脂組成物２３の流動性は１０００〜７０００ｃｐ（センチポアズ）であることが好ましい。
【００５２】
なお、この(1)工程において、液状樹脂組成物は蛍光体粉や蛍光体粉以外の充填剤等の固形物を含まないため、材料の凝集物によるディスペンサー内での閉塞等の供給不良を防止して、液状樹脂組成物の円滑な注入を行うことができる。
【００５３】
次いでこの未硬化樹脂層２３Ａを加熱し、一部架橋反応を進行させ仮硬化樹脂層２４を形成する（図１（ｂ）：(2)工程）。この仮硬化樹脂層２４の硬化の程度は、後段の(4)工程で加熱等により再度軟化し得るように調整することが重要である。一方で、この仮硬化樹脂層２４は、この上に次工程で蛍光体粉２５を散布しても、蛍光体粉２５が容易には樹脂層２４内に入り込むことがないだけの十分な硬度である必要がある。
【００５４】
このために、この仮硬化樹脂層２４は、粒径が２０μｍ、密度４．０ｇ／ｃｍ３の蛍光体粒子を、この仮硬化樹脂層２４上に配した際、この蛍光体粒子の沈降速度（以下、この沈降速度を「特定沈降速度」と称す。）が５μｍ／時以下となるような硬化の程度であることが好ましい。ただし、この硬化の程度が過度に進行すると、再度軟化させることが困難となることから、この仮硬化樹脂層２４の特定沈降速度は１００μｍ／時以下、特に２０〜８０μｍ／時であることが好ましい。
【００５５】
このように仮硬化樹脂層２４を形成するための硬化方法としては、通常、加熱による方法が採用される。この加熱温度が過度に低いと十分に硬化させることができず、逆に過度に高いと、再度軟化させることが困難となることから、その加熱条件は、用いた液状樹脂組成物中の硬化剤や硬化促進剤の種類や量によっても異なるが、例えば前述の液状エポキシ樹脂組成物であれば９０〜１１０℃で２０〜３０分程度加熱した後冷却することが好ましい。
【００５６】
また、仮硬化の別の態様として、未硬化樹脂を冷却する方法がある。本発明に使用する熱硬化性樹脂の多くは、分子構造によって程度は異なるが粘度の温度依存性を有し、上述の蛍光体粒子の沈降速度を維持するに十分な粘度を発現することが可能である。また、本態様の利点は、前記加熱する方法と異なり、硬化剤の作用を制限し、架橋反応をも抑制するので冷却を継続すればこの仮硬化状態で長時間保持することも可能なことである。例えば、前述の液状エポキシ樹脂組成物であれば、５℃以下に冷却すれば必要な粘度を維持できる。
【００５７】
このように樹脂層を仮硬化させた後は、この仮硬化樹脂層２４上に、前述の蛍光体粉２５を、散布する、吹き付ける、などして蛍光体粉層を形成する（図１（ｃ）：(3)工程）。この場合、蛍光体粉２５は分散媒を用いずに十分に乾燥した粉体として用いることが好ましい。蛍光体粉２５を散布する際には、篩等を用いて整粒しながら散布しても良い。この蛍光体粉２５の乾燥の程度は、蛍光体の比表面積によっても異なるが、平衡含水率の１０％以下であることが好ましい。
【００５８】
なお、蛍光体粉を分散媒に分散させて、スラリー状で仮硬化樹脂層２４上に供給することもできるが、この場合、分散媒は、乾燥により完全に揮発して消失するものであることが好ましい。また、蛍光体粉を仮硬化樹脂層２４上に散布して仮硬化樹脂層２４に帯電付着させることもできる。
【００５９】
いずれの場合においても、蛍光体粉２５を必要な箇所に必要量供給することができ経済的である。
【００６０】
なお、この蛍光体粉２５の供給にあたっては、蛍光体粉２５の供給量を厳密に管理する必要はなく、次工程の軟化工程で樹脂の軟化の程度を管理して、所定量の蛍光体粉を樹脂層中に沈降させ、余剰の蛍光体粉は除去回収すれば良いため、簡便な作業で蛍光体粉の供給を行える。
【００６１】
蛍光体粉２５の層を仮硬化樹脂層２４上に形成した後は、仮硬化樹脂層２４を軟化させて樹脂の粘性を下げる。これにより、樹脂層上の蛍光体粉２５は、その自重で、軟化した軟化樹脂層２６中に入り込んで沈降する（図１（ｄ）：(4)工程）。
【００６２】
ここで、軟化樹脂層２６の軟化の程度が高過ぎ、樹脂の粘性が低過ぎると、蛍光体粉２５が軟化樹脂層２６に深く沈降し、ＬＥＤチップ２１から離れた位置にのみ蛍光体粉２５が存在する蛍光体含有樹脂部を形成し得ない。ただし、この軟化樹脂層２６の軟化の程度が低すぎ、樹脂の粘性が高過ぎると、蛍光体粉２５が軟化樹脂層２６内に沈降するのに長時間を要し、好ましくない。
【００６３】
従って、この軟化樹脂層２６の軟化の程度は前述の特定沈降速度で１０μｍ／時以上、１００μｍ／時以下、好ましくは１５μｍ／時以上、９０μｍ／時以下、より好ましくは２０μｍ／時以上、８０μｍ／時以下であることが好ましい。
【００６４】
このように軟化樹脂層２６を形成するための軟化方法（粘性低下方法）としては、通常、加熱による方法が採用される。この加熱温度は、前述の仮硬化樹脂層２４形成のための加熱温度と等しいか、あるいはそれ以上とされるが、過度に低いと十分に軟化させることができず、逆に過度に高いと、架橋反応を加速し硬化を促進してしまうことから、その加熱条件は、用いた液状樹脂組成物中の硬化剤や硬化促進剤の種類や量によっても異なる。通常、特定沈降速度が維持できるように硬化温度まで加熱して温度を上昇させる。硬化温度まで上昇させる時間は通常１０分以上、好ましくは２０分以上、より好ましくは３０分以上であり、時間の上限は特に限定されないが、生産性の観点から通常１２０分以下、好ましくは９０分以下とする。硬化温度までは、一段階で温度上昇させてもよいが、二段階又はそれ以上の多段階で上昇させてもよい。例えば前述の液状エポキシ樹脂組成物であれば６０〜７０℃で２０〜３０分程度加熱することが好ましい。
【００６５】
エポキシ樹脂等の熱硬化樹脂は、仮硬化させた後このような条件で加熱することにより、分子運動が活発化し、当該熱硬化性樹脂の架橋反応速度を上回るため、再度軟化する。冷却法による仮硬化の場合も、加熱法の場合と同様に加熱し熱硬化させる。冷却法の場合は、予め架橋反応を開始させていないので、同一条件であれば加熱法に比べ最終的な硬化終了までの所要時間が長くなる。この問題は硬化剤量又は加熱速度の調整により当業者にとって十分調節可能である。
【００６６】
このようにして、蛍光体粉２５を樹脂層２６中の所定の位置まで沈降させて、所定の厚みの蛍光体粉含有層２５Ａを生成させた後は、樹脂層を硬化させる（図１（ｅ）：(5)工程）。このように樹脂層を硬化させることにより、蛍光体粉２５の沈降を止め、ＬＥＤチップ２１に対して所定の距離離れた、所定の厚さの蛍光体粉含有層２５Ａを高精度に形成することができる。
【００６７】
この硬化工程は前述の(4)工程後、余剰の蛍光体粉を除去してから行っても良く、この硬化工程後に余剰の蛍光体粉を除去しても良い。
【００６８】
このように硬化樹脂層２７を形成するための硬化方法としては、通常、加熱による方法が採用される。この加熱温度は、前述の仮硬化工程よりも高い温度とされるが、過度に低いと十分に硬化させることができず、逆に過度に高いと、着色等樹脂の変質をきたすこととなることから、その加熱条件は、用いた液状樹脂組成物中の硬化剤や硬化促進剤の種類や量によっても異なるが、例えば前述の液状エポキシ樹脂組成物であれば、１１０℃で２時間、次いで１４０℃で３時間保持して硬化させることができる。
【００６９】
なお、上述の製造工程において、各工程に必要な温度と時間の条件は、使用する材料ができるだけ短時間で必要とされる形態に変化するように設定される。装置化及び工程の連続化によって工程時間は更に短縮できるが、一方、反応時間が短か過ぎると製品に不均一な部分を生じて、例えば発光強度がばらついたり、発光の色むらを生じたりして歩留まり低下の原因となるので、材料の個々の組み合わせに適した条件が設定される。
【００７０】
このようにして形成される蛍光体含有樹脂部は、ＬＥＤチップ２１と接する側と反対の側及びその近傍にのみ蛍光体含有層２５Ａを有し、樹脂層内のＬＥＤチップ２１近傍には所定厚みの蛍光体の存在しない樹脂単一相（蛍光体非含有層）２７Ａが形成され、かつ、樹脂層は界面のない連続樹脂相よりなるものとなる。
【００７１】
このようにして製造される本発明の発光装置では、ＬＥＤチップ２１と蛍光体粉２５とが直接接しないためＬＥＤチップ２１の発熱により蛍光体粉２５の温度が上昇し、効率が低下する、いわゆる温度消光現象を避けることができる。また樹脂層中に反射現象を引き起こすような界面（境界）が存在しないため、反射による効率低下の問題もない。更に、蛍光体を均一分散させるための添加物も不要であることから、この添加物の吸収による効率低下の問題もない。
【００７２】
なお、本発明の発光装置において、蛍光体含有樹脂部の蛍光体含有層（図１（ｅ）の２５Ａの部分）の厚さは、フレーム２０の形状によっても異なるが５０〜８０μｍ程度であることが好ましく、この蛍光体含有層の蛍光体濃度は３０〜６０重量％程度であることが好ましい。また、ＬＥＤチップ２１上に少なくとも厚さ２０μｍの蛍光体非含有層を有することが好ましい。
【００７３】
なお、本発明の発光装置は、上述の手順で蛍光体含有樹脂部を形成すること以外は、常法に従って製造される。
【００７４】
本発明の発光装置の構成は、前述の特許文献１の発光装置と同様であり、図３に示されるように、一般的な砲弾型の形態をなし、マウントリード２の上部カップ内には、ＧａＮ系発光ダイオード等からなる励起光源（３５０〜４７０ｎｍ励起光源）４が、蛍光体含有樹脂部５で被覆されることにより固定されている。一方、励起光源４とマウントリード２、及び励起光源４とインナーリード３は、それぞれ導電性ワイヤー６で導通されており、これら全体がエポキシ樹脂等によるモールド部材７で被覆、保護されている。
【００７５】
また、この発光装置１を組み込んだ面発光照明装置８は、図５に示されるように、内面を白色の平滑面等の光不透過性とした方形の保持ケース１０の底面に、多数の発光装置１を、その外側に発光装置１の駆動のための電源及び回路等（図示せず。）を設けて配置し、保持ケース１０の蓋部に相当する箇所に、乳白色としたアクリル板等の拡散板９を発光の均一化のために固定してなる。
【００７６】
そして、面発光照明装置８を駆動して、発光装置１の励起光源４に電圧を印加することにより波長４７０ｎｍより短波の光を発光させ、その発光の一部を、蛍光体含有樹脂部５における前記蛍光体が吸収して、より長波長（波長４９０〜７００ｎｍ）の可視光を発光し、一方、蛍光体に吸収されなかった青色光等との混色により演色性の高い発光が得られ、この光が拡散板９を透過して、図面上方に出射され、保持ケース１０の拡散板９面内において均一な明るさの照明光が得られることとなる。
【００７７】
このような本発明の発光装置は、バックライト光源、信号機などの発光源、また、カラー液晶ディスプレイ等の画像表示装置や面発光等の照明装置等の光源に適している。画像表示装置としては、例えば、蛍光表示管（ＶＦＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、陰極線管（ＣＲＴ）等が挙げられる。また、本発明の発光装置は、画像表示装置用のバックライトにも使用することができる。
【実施例】
【００７８】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００７９】
（実施例１）
図１に示す手順で、本発明の発光装置を作製した。  
まず、カップ形状の凹部２０Ａを有するフレーム２０を用意し、その凹部２０Ａの底面に、波長４５０ｎｍ〜４７０ｎｍで発光する光源として、ＬＥＤチップ（発光ダイオード）２１を、接着剤として銀ペースト２２を用いてダイボンディングした。この際、ＬＥＤチップ２１で発生する熱の放熱性を考慮して、ダイボンディングに使う銀ペースト２２は、薄く均一に塗った。これを１５０℃で２時間加熱し、銀ペーストを硬化させた後、ＬＥＤチップ２１とフレーム２０の電極とをワイヤボンディングした。ワイヤ（図示せず）には直径２５μｍの金線を用いた。また、本実施例では、ＬＥＤチップ２１としてＣｒｅｅ社製青色ＬＥＤ「４６０ＭＢ」を用いた。
【００８０】
エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート８２８ＥＸ」）と脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学製「セロキサイド２０２１Ｐ」、エポキシ樹脂に対して１００重量％）を混合して樹脂液とした。硬化剤液として、硬化剤（４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、新日本理化製「ＭＨ−７００」）と硬化促進剤（テトラブチルホスホニウムＯ，Ｏ−ジエチルホスホロジチオアート、和光純薬製、硬化剤に対して１重量％)を混合した。樹脂液に対して硬化剤液を１１０重量％加えて十分混合後、脱泡して液状樹脂組成物を調製した。この液状樹脂組成物の流動性は１２００ｃｐであった。この液状樹脂組成物２３をフレーム２０の凹部２０Ａに注入し、これを６０℃で３０分間保持した後、室温まで冷却した。この仮硬化で硬化されたエポキシ樹脂層２４の硬化の程度は前述の特定沈降速度で５μｍ／日であった。
【００８１】
所定の位置だけを開孔したマスクを用いステンレス製篩（目開き200メッシュ）を通してこの樹脂層２４上に、おおよそ波長４８０ｎｍ〜７２０ｎｍの光を発光するＹＡＧ：Ｃｅで表される蛍光体粉を均一に散布した。使用した蛍光体粉はメジアン径Ｄ５０が２３μｍで、３５μｍ以上の粒子を６％、５０μｍ以上の粒子を０．２％含有するする蛍光体粉であった。この蛍光体粉は１８０℃で１２時間加熱し、もはや重量減少が観測されない程度に乾燥させて用いた。
【００８２】
仮硬化樹脂層２４とその上の蛍光体粉２５を予め１１０℃で均一に加熱できるように設定した赤外線ランプを使用して１０分間加熱した後、ランプを切り仮硬化した樹脂層上に蛍光体粉を散布し、ランプを再点灯して、１４０℃になるまで２時間かけて温度を上昇させ、軟化させた樹脂層２６中に蛍光体粉を沈降させた。このときの軟化樹脂層２６の軟化の程度は前述の特定沈降速度で４５μｍ／時であった。軟化樹脂層２６上に残留する余分の蛍光体粉をエアーブローで除いた後全体をオーブン中で１４０℃に加熱し、３時間保持しエポキシ樹脂を硬化させた。
【００８３】
次にフレーム全体をエポキシ樹脂でモールドして、図３に示すような砲弾形の発光装置を作製した。
【００８４】
この発光装置を、青色ＬＥＤ２１に電力を供給して発光させた。このときに発光装置から発せられる光の発光スペクトルを積分球を用いて測定することにより、全光束、効率、色度、演色性を調べ、結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
2007116035.tif 000003
【００８６】
（参考例１）
実施例１で使用したカップ形状のフレーム２０の凹部２０Ａに、同じく実施例１で使用した液状樹脂組成物２３を凹部２０Ａの上端まで一杯に満たし、フレーム全体をエポキシ樹脂でモールドする前の状態の発光装置を得るところまで実施例１と同じ操作を行った。
【００８７】
この発光装置をミクロトームを用いて縦方向に切断し、断面をＳＥＭ観察したところ、蛍光体含有層、及び非含有層が明瞭に観察され、蛍光体が樹脂層表面から樹脂層内部に沈降した様子が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明により、従来の製品より高い発光効率を有する発光装置を得ることができ、この発光装置を照明、画像表示など幅広い用途に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の発光装置の製造方法の実施の形態を示す模式的な断面図である。
【図２】参考例１で得られた樹脂層の断面のＳＥＭ写真である。
【図３】特許文献１に記載される発光装置の模式的な断面図である。
【図４】蛍光体含有樹脂部中の蛍光体の存在形態を示す模式図である。
【図５】本発明の発光装置を用いた面発光照明装置の一例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  発光装置
２  マウントリード
３  インナーリード
４  励起光源
５  蛍光体含有樹脂部
６  導電性ワイヤー
７  モールド部材
８  面発光照明装置
９  拡散板
１０  保持ケース
２０  フレーム
２０Ａ  凹部
２１  ＬＥＤチップ
２３  液状樹脂組成物
２４  仮硬化樹脂層
２５  蛍光体粉
２６  軟化樹脂層
２７  硬化樹脂層
【図１】
2007116035.tif 000004
【図２】
2007116035.tif 000005
【図３】
2007116035.tif 000006
【図４】
2007116035.tif 000007
【図５】
2007116035.tif 000008