(57)【要約】【課題】低コストで作製することができ、良好な発光特性を得ることができる発光素子を提供する。【解決手段】ＬＥＤが形成され、青色域の光を放射する発光層前駆体１１１と、発光層前駆体１１１が積層されるサファイアからなる透明層前駆体１１２と、青色域の光により黄色光が励起される蛍光体を含む蛍光層前駆体１１３とを用意する。透明層前駆体１１２の接合面１１２ａと、蛍光層前駆体１１３の接合面１１３ａにむけて荷電粒子５を放射し活性化する。その後、接合面１１２ａ、１１３ａ同士を接触させ、透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３を常温接合して、発光層前駆体１１１、透明層前駆体１１２および蛍光層前駆体１１３からなる発光素子前駆体１１５を得る。発光素子前駆体１１５を１対の電極１５Ａ、１５Ｂを一つの単位として切断し、複数の発光素子１０を得る。【選択図】図２
2012142326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する発光部と、
前記光により励起され励起光を発する蛍光部と、を備え、
前記光と前記励起光とから白色光を生成する発光素子であって、
前記発光部と前記蛍光部とが表面活性化接合法により接合されていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記発光部は、
ＬＥＤが形成された発光層と、
前記発光層が設けられ、前記発光層からの光を透過させる透明層と、を備え、
前記発光層が前記透明層を介して前記蛍光部と接合されている、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光部は、
各々独立した複数の前記発光層を備える、
請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記蛍光部は、複数色の蛍光体が配置され、
前記発光部は、それぞれの前記蛍光体に対応する前記発光層を備える、
請求項２に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光部は、
ＬＥＤが形成され、電極形成面を備える発光層と、
前記発光層が設けられ、前記発光層からの光を透過させる透明層と、を備え、
前記蛍光部は、
前記発光層の前記電極形成面に接合され、前記電極を収容する収容室を備える、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
光を放射する発光部と、
前記光により励起され励起光を発する蛍光部と、を備え、
前記光と前記励起光とから白色光を発する発光素子の製造方法であって、
前記発光部に対応する発光部前駆体と前記蛍光部に対応する蛍光部前駆体のそれぞれの接合面を活性化成分により活性化する工程と、
活性化されたそれぞれの前記接合面を接触させて、前記発光部前駆体と前記蛍光部前駆体とを表面活性化接合法にて接合し、発光素子前駆体を得る工程と、
前記発光素子前駆体を切断し、複数の前記発光素子を得る工程と、
を備えることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記発光素子は、
ＬＥＤが形成された発光層と、前記発光層が設けられ、前記発光層からの光を透過させる透明層と、を備える前記発光部と、
前記発光層が前記透明層を介して接合される前記蛍光部と、を備え、
前記発光部前駆体は、
前記発光層に対応する発光層前駆体と前記透明層に対応する透明層前駆体が積層されている、
請求項６に記載の発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記発光部は、各々独立した複数の前記発光層を備え、
前記発光素子を得る前記工程において、
独立した複数の前記発光層ごとに前記発光素子前駆体を切断する、
請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記発光素子は、
前記蛍光部は、複数色の蛍光体が配置され、
前記発光部は、それぞれの前記蛍光体に対応する前記発光層を備え
複数色の前記蛍光体を配置して前記蛍光層前駆体を得る工程と、
前記発光部がそれぞれの前記蛍光体に対応する前記発光層を備えるように、前記発光部前駆体と前記蛍光層前駆体とを位置合わせする工程と、をさらに含み、
前記発光素子を得る前記工程において、
複数色の前記蛍光体を一つの単位として、前記発光素子前駆体を切断する、
請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記発光素子は、
ＬＥＤが形成され、電極形成面を備える発光層と、前記発光層が設けられ、前記発光層からの光を透過させる透明層と、を備える前記発光部と、
前記発光層の前記電極形成面に接合され、前記電極を収容する収容室を備える前記蛍光部と、を備え、
前記発光素子前駆体を得る前記工程において、
前記発光層前駆体の前記電極形成面と前記蛍光部前駆体の間に設けられる接合面を活性化させた後に接触させて、表面活性化接合法にて接合する、
請求項６に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを用いた発光素子及び発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）チップを用いて白色光を発光する白色ＬＥＤ装置が実用化されている。
このような白色ＬＥＤ装置として、再表２００７−０１８０３９号公報（特許文献１）には青色域から紫色域の波長を有する光を発光するＬＥＤチップと、このＬＥＤチップから発光された光により励起される蛍光材と、からなる発光素子を用いて白色光を発光するシングルチップ型白色ＬＥＤ装置が記載されている。この白色ＬＥＤ装置では、ＬＥＤチップが青色光を発光する場合は、蛍光材としてセリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）を用い、ＬＥＤチップの青色光と、この青色光に励起されて蛍光材が発光する黄色光とが混色されることにより白色光を得る。また、ＬＥＤチップが紫色光を発光する場合は、複数種の蛍光材を用い、ＬＥＤチップの紫色光と、この紫色光に励起されて蛍光材が発光する赤色、緑色、青色、の三原色光とが混色されることにより白色光を得る。この複数種の蛍光材として、赤色用としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕを、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎを、青色用として（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｕ１２：Ｅｕ又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕをそれぞれ用いることができる。
【０００３】
このようなシングルチップ型白色ＬＥＤ装置は、リード線の配線が施されたＬＥＤチップの表面に蛍光体を含む樹脂が充填され、封止用樹脂材によりモールドされてパッケージ化されている。つまり、１つのパッケージごとにＬＥＤチップを粒状の蛍光体が分散された樹脂で被覆する必要があり、製造コストが高くなる。また、蛍光体が樹脂に均一に分散されていないと、発光部位によって白色光にばらつきが生じる。さらに、パッケージごとに蛍光体の被覆量が異なると、複数のパッケージを利用する場合に、全体として白色光に色むらや照度むらが生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再表２００７−０１８０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来のシングルチップ型白色ＬＥＤ装置は、粒状の蛍光体が分散された樹脂で被覆するという工程に起因して、製造コストが高くなるとともに、良好な発光特性が得られない、という問題を有していた。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、低コストで作製することができるとともに、良好な発光特性を得ることができる発光素子及び発光素子の製造方法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】
【０００６】
本発明者は、１つのパッケージごとに粒状の蛍光体が分散された樹脂でＬＥＤチップを被覆するという手間のかかる工程を採用するのではなく、発光素子の各要素を含む発光素子前駆体を切断することで多数の発光素子を効率よく製造することを検討した。その結果、発光部の前駆体及び蛍光部の前駆体をウェハ状に作製して、それらを表面活性化接合法により接合して発光素子前駆体とした後に、切断して個々の発光素子を得るという手順を採用することにした。
【０００７】
本発明の発光素子は、光を放射する発光部と、発光部から放射された光により励起され励起光を発する蛍光部と、を備え、光と励起光とから白色光を発する発光素子であって、発光部と蛍光部とが表面活性化接合法により接合されていることを特徴とする。
本発明の発光素子は、発光部と蛍光部とが表面活性化接合法により接合されて一体化された構造となっているため、従来の発光素子ように、蛍光材を分散させた樹脂によって発光部を一つずつ覆う必要がなく、製造コストを低減することができる。
また、表面活性化接合法を採用することにより、均質性の優れた蛍光部前駆体を用いることができるので、従来のシングルチップ型白色ＬＥＤ装置で生じていた白色光の部位によるばらつきや、白色光の色むらや照度むらを抑制することができ、白色光の発光特性を良好なものとすることができる。
【０００８】
以上の発光素子は、発光部に対応する発光部前駆体と蛍光部に対応する蛍光部前駆体のそれぞれの接合面を活性化成分により活性化する工程と、活性化されたそれぞれの接合面を接触させて、発光部前駆体と蛍光部前駆体とを表面活性化接合法にて接合し、発光素子前駆体を得る工程と、発光素子前駆体を切断し、複数の発光素子を得る工程と、により製造することができる。
【０００９】
本発明の発光素子は、少なくとも二つの形態を含んでいる。
一つ目の形態は、発光部が、発光層と透明層とを備えている。この発光層にはＬＥＤが形成されている。また、透明層には、発光層が設けられ、発光層からの光を透過させる。そして、発光層は透明層を介して蛍光部と接合される。この発光素子は、発光層から放射された光が透明層を透過して蛍光部に到達して蛍光部を励起させる。
この発光素子は、前記製造方法において、発光層に対応する発光層前駆体と透明層に対応する透明層前駆体が積層されている発光部前駆体を用いることにより得ることができる。
【００１０】
一つ目の形態において、発光部は、各々独立した複数の発光層を備えることができる。
この発光素子は、上述した製造方法において、独立した複数の発光層を一つの単位として発光素子前駆体を切断することにより得ることができる。
【００１１】
また一つ目の形態において、蛍光部は、複数色の蛍光体が配置され、発光部はそれぞれの蛍光体に対応する発光層を備えることができる。
この発光素子は、以下のようにして得ることができる。つまり、複数色の蛍光体を配置して蛍光層前駆体を得る工程と、発光部がそれぞれの蛍光体に対応する発光層を備えるように、発光部前駆体と蛍光層前駆体とを位置合わせする工程と、をさらに含む。そして、発光素子を得る工程において、複数色の蛍光体を一つの単位として、発光素子前駆体を切断する。
【００１２】
二つ目の形態による発光素子は、発光部が、発光層と透明層とを備えている。この発光層にはＬＥＤが形成されているとともに、電極形成面を備えている。透明層には、発光層が設けられ、発光層からの光を透過させる。この形態は、蛍光部が、発光層の電極形成面に設けられ、かつ電極を収容する収容室を備える。この発光素子は、発光層から放射された光が電極形成面に形成された蛍光部に直に到達して蛍光部を励起させる。
この発光素子は、発光素子前駆体を得る工程において、発光層前駆体の電極形成面と蛍光部前駆体の間に設けられる互いの接合面を活性化させた後に接触させて、表面活性化接合法にて接合することで、作製される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低コストで作製することができ、良好な発光特性を得ることができる発光素子及び発光素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の発光素子を備える白色ＬＥＤ装置の断面構成を模式的に示す図である。
【図２】第１実施形態の発光素子の製造方法を示す図である。
【図３】第２実施形態の発光素子を備える白色ＬＥＤ装置の断面構成を模式的に示す図である。
【図４】第２実施形態の発光素子の製造方法を示す図である。
【図５】第３実施形態の発光素子を備える白色ＬＥＤ装置の断面構成を模式的に示す図である。
【図６】第３実施形態の発光素子の製造方法を示す図である。
【図７】第３実施形態の蛍光部を形成する３種類の蛍光体の配置を示す概略的な平面図である。
【図８】（ａ）は第３実施形態の発光素子を備える白色ＬＥＤ装置の断面構成を模式的に示す図であり、（ｂ）は（ａ）の発光素子を発光層側からみた平面図である。
【図９】第４実施形態の発光素子を備える白色ＬＥＤ装置の断面構成を模式的に示す図である。
【図１０】第４実施形態の発光素子の製造方法を示す図である。
【図１１】第４実施形態の発光素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１に示す第１実施形態に係る白色ＬＥＤ装置１は、白色光を生成する発光素子１０を備えている。
発光素子１０は、発光層１１と、透明層１２と、蛍光層１３と、から形成される。発光素子１０は、１対の電極１５Ａ、１５Ｂを備え、また、発光層１１と蛍光層１３との間に透明層１２が介在している。発光層１１と透明層１２とから、発光部１４が構成される。
この発光素子１０は、発光層１１が放射する放射光と、発光層１１の放射光により励起されて蛍光層１３が発光する黄色の励起光とが混色することにより、白色光を生成する。
【００１６】
発光層１１は、例えばＧａＮ系化合物の半導体からなり、青色域の波長を有する光を放射する公知のＬＥＤチップを用いることができる。１対の電極１５Ａ、１５Ｂは、発光層１１上（図では下側）に形成されている。
透明層１２は、例えばサファイアからなり、図中下面側に配置された発光層１１からの放射光を蛍光層１３に向けて透過させる。
【００１７】
蛍光層１３は、バルク状の蛍光体を用いて形成されている。ここでいうバルク状とは、粒状の蛍光体を樹脂に分散させたもののように、蛍光体を保持するための材料を含んでおらず、全体が実質的に蛍光体のみからなることをいい、例えば、後述するセラミックス焼結体を用いることができる。ただし、本発明は粒状の蛍光体が樹脂に分散された形態のものを用いることもできる。
蛍光層１３は、透明層１２の図中上面側に配置され、発光層１１により放射され、透明層１２を透過した放射光により励起されて励起光を発光する。
蛍光層１３に用いられる蛍光体としては、例えば青色の放射光に励起され黄色光を発光するセリウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）を用いることができる。
【００１８】
発光素子１０は、リードフレーム２Ａ、２Ｂそれぞれの上端部に設けられたリード線接続部３Ａ、３Ｂに、蛍光層１３を上方にして接続され、砲弾状の封止体４により封止されている。封止体４は、透明性の高い樹脂材より形成されている。封止体４の樹脂材としては、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂等の有機高分子材料からなる樹脂材、あるいは、シリコーン樹脂等の無機高分子材料からなる樹脂材を用いることができる。
発光素子１０は、電極１５Ａに接続されたリード線１６Ａを介してリードフレーム２Ａに電気的に接続され、また、電極１５Ｂに接続されたリード線１６Ｂを介してリードフレーム２Ｂに電気的に接続されている。発光素子１０は、リードフレーム２Ａ、２Ｂを介して図示しない電源から電力の供給を受けて、上述したように白色光を放射する。発光素子１０により生成された白色光は、封止体４を透過して外部に放出される。
【００１９】
次に、図２を参照しながら、発光素子１０の製造方法を説明する。なお、全ての実施形態において、表面活性化接合法（真空雰囲気中で活性化された基板表面同士を接触させて２枚の基板を接合する方法）として常温接合法を用いた製造方法を例として示す。
図２に示すように、発光素子１０は、発光層前駆体１１１が予め形成されたウェハ状の透明層前駆体１１２と、ウェハ状の蛍光層前駆体１１３とを、公知の常温接合により接合して発光素子前駆体１１５を形成する。発光層前駆体１１１は発光層１１に、透明層前駆体１１２は透明層１２に、また、蛍光層前駆体１１３は蛍光層１３に対応する。そして、発光素子前駆体１１５から１対の電極１５Ａ、１５Ｂを備える単位で切り出すことで発光素子１０を得る。
透明層前駆体１１２としては、円板状のサファイアを用いることができる。透明層前駆体１１２の一方の面には、公知の薄膜プロセスなどを用いて、ＧａＮ系の化合物からなる発光層前駆体１１１を形成しておく。発光層前駆体１１１上には、得ようとする発光素子１０の数に対応する対の電極１５Ａ、１５Ｂがこの過程で形成される。なお、発光層前駆体１１１は、透明層前駆体１１２とは別の基板の上にＧａＮ系の化合物からなる膜を形成しておき、その膜を透明層前駆体１１２に転写して設けることもできる。
蛍光層前駆体１１３としては、上述した黄色の励起光を発光する蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ）からなるセラミックス焼結体を用いることができる。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、まず、発光層前駆体１１１が積層された透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３とを、互いの接合面１１２ａと１１３ａを対向して配置させる。
次に、透明層前駆体１１２の接合面１１２ａと、蛍光層前駆体１１３の接合面１１３ａにむけて、イオンガン（図示無し）により荷電粒子（活性化成分）５を放出する。荷電粒子５としては、アルゴンイオンを用いることができる。荷電粒子５は、接合面１１２ａ、１１３ａを被覆していた酸化膜等の不純物を除去し、接合面１１２ａ、１１３ａを活性化する。この活性化処理により、結晶が本来持っている結合の手がむき出しになった表面が現れる。なお、この活性化処理は、真空雰囲気下で行われる。
【００２１】
次に、図２（ｂ）に示すように、活性化された接合面１１２ａ、１１３ａ同士を接触させ、発光層前駆体１１１が備えられた透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３とを常温接合する。前述のように、活性化された表面１１２ａ、１１３ａ同士を接触させると、互いに強い接合力が働き常温でも強固に接合される。こうして、発光層前駆体１１１と、透明層前駆体１１２と、蛍光層前駆体１１３とからなり、透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３が常温接合により接合され、一体化された発光素子前駆体１１５を形成する。
【００２２】
発光素子前駆体１１５は、図２（ｃ）に示すように、１対の電極１５Ａ、１５Ｂを一つの単位として切断され、複数の発光素子１０に形成される。得られた発光素子１０は、その電極１５Ａ、１５Ｂにリード線１６Ａ、１６Ｂを接続し、さらに用意されたリードフレーム２の所定位置に所定の向きで配設される。さらに、封止体４により必要な部分を封止する工程を経て白色ＬＥＤ装置１が得られる。
【００２３】
以上説明した発光素子１０及びその製造方法の効果は以下の通りである。
発光素子１０は、発光層１１が放射する放射光と、発光層１１の放射光により励起されて蛍光層１３が発光する黄色の励起光とが混色することにより、白色光を生成する。そしてこの白色光が通過する経路上に、この通過を遮るものがない。これに対して、従来のシングルチップ型白色ＬＥＤ装置は、発光層よりも上側に位置する電極からリード線が引き出されているため、白色光の通過経路上にこれを遮るものが存在する。したがって、発光素子１０は、従来のシングルチップ型白色ＬＥＤ装置よりも発光効率が高い。
発光素子１０の蛍光層１３は、均質性の優れたセラミックス焼結体からなる蛍光層前駆体１１３を用いるため、それ自身も均質性に優れる。したがって、発光素子１０が単体として使用されるときの白色光のばらつき、あるいは発光素子１０を集合体として使用するときの色むら又は照度むらを抑制でき、発光特性が良好な白色ＬＥＤ装置１を作製することが可能となる。
次に、発光素子１０は、発光層前駆体１１１が予め形成される透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３とを常温接合することにより一体化された発光素子前駆体１１５を作製した後に、切断することにより製造される。したがって、蛍光体が分散された樹脂によりＬＥＤチップをパッケージごとに覆うという手間のかかるプロセスを経ることなく、一度に多数の発光素子１０を製造することが可能となるので、製造コストを低減することができる。
また、発光素子前駆体１１５を得るための接合は常温で行うことができるので熱を伴わない。熱が加わることにより損傷や歪み等が生じて劣化することが懸念される発光層前駆体１１１（発光層１１）を健全なままに保つことができる。
【００２４】
なお、透明層前駆体１１２の接合面１１２ａおよび蛍光層前駆体１１３の接合面１１３ａの相方あるいは一方に、接合性を向上する中間材を予め成膜しておき、透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３とを常温接合してもよい。中間材としては、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｓ３Ｎ４等のような、発光層１１からの放射光の透過を阻害しない材料を用いることができる。
また、発光素子前駆体１１５は、発光層前駆体１１１が形成されていない透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３とを常温接合し、その後に透明層前駆体１１２上に発光層前駆体１１１を形成するという手順を経て作製することもできる。
これらは、以下の実施形態についても適用することができる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態に係る白色ＬＥＤ装置１００について図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
白色ＬＥＤ装置１００は、一つの発光素子２０が発光層（ＬＥＤ）２１と一対の電極１５Ａ、１５Ｂとからなる要素を二つ備えることを除いて、第１実施形態の白色ＬＥＤ装置１と同様に構成されている。発光層２１自体は、第１実施形態の発光層１１と同様にＧａＮ系化合物からなる半導体により形成され、青色域の波長を有する光を放射する。なお、二つの発光層２１と、透明層１２とから、発光部２４が構成される。
【００２６】
図３に示すように、二つの発光層２１は、透明層１２の図中下面に、所定の間隔を隔て形成されている。各々独立した発光層２１には、一対の電極１５Ａ、１５Ｂと、これらの電極に接続されたリード線１６Ａ、１６Ｂが設けられている。各発光層２１の電極１５Ａは、リード線１６Ａによりリードフレーム２Ａに電気的に接続されている。各発光層２１の電極１５Ｂは、リード線１６Ｂによりリードフレーム２Ｂに電気的に接続されている。
【００２７】
発光素子２０は、複数個の発光層前駆体１２１が透明層前駆体１１２上に形成されることを除いて、第１実施形態の発光素子１０と同様に製造される（図４）。
ＧａＮ系化合物からなる半導体により構成される発光層前駆体１２１は、透明層前駆体１１２上に、所定の間隔を隔てて複数個形成される。発光層前駆体１２１ごとに、１対の電極１５Ａ、１５Ｂが形成される。
【００２８】
さて、図４（ａ）に示すように、１対の電極１５Ａ、１５Ｂが設けられた発光層前駆体１２１を複数個備える透明層前駆体１１２と、蛍光層前駆体１１３とを、互いの接合面１１２ａと１１３ａを対向させる。この状態で、透明層前駆体１１２の接合面１１２ａと、蛍光層前駆体１１３の接合面１１３ａにむけて荷電粒子（図示無し）を放出して接合面１１２ａと１１３ａを活性化する。次いで、活性化された接合面１１２ａ、１１４ａ同士を接触させ、発光層前駆体１２１を備えた透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３とを常温接合する。これにより、複数個の発光層前駆体１２１と、透明層前駆体１１２と、蛍光層前駆体１１３とからなり、透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３が常温接合により接合され、一体化された発光素子前駆体１１６を形成する。
【００２９】
発光素子前駆体１１６は、次いで、２対の電極１５Ａ、１５Ｂを一つの単位として切断され、複数の発光素子２０が形成される。各発光素子２０は二つの発光層２１を備えている。
【００３０】
第２実施形態は、第１実施形態と同様の効果を備えるほかに、以下の効果をも備えている。
従来の白色ＬＥＤ装置では、ＬＥＤチップのサイズが小さいため発光領域が狭く、高出力化も課題の一つとなっていた。より広い発光領域を得るために、複数個のＬＥＤチップを配列するアレイ化により、全体としてＬＥＤチップのサイズを大きくすることが想定できるが、アレイ化された複数個のＬＥＤチップに蛍光材を含有する樹脂で均一な被覆層を形成することは困難である。
しかし、上述した第２実施形態によれば、複数個の発光層前駆体１２１と、均質な蛍光体からなる蛍光層前駆体１１３とからなる発光素子前駆体１１６を切断するという単純な工程で、複数個（２つ）の発光層２１を有する発光素子２０を得ることができる。したがって、白色ＬＥＤ装置１００の高出力化を低コストで実現することができる。
【００３１】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態に係る白色ＬＥＤ装置２００について図５〜図８を参照しながら説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。また、図５、図６および図８では、蛍光部の蛍光体にのみハッチングを施している。
白色ＬＥＤ装置２００は、一つの発光素子３０が、複数色の蛍光体が配列されて蛍光層３３が形成されており、かつ、各色の蛍光体に対応して発光層３１が設けられていることを除いて、第１実施形態の白色ＬＥＤ装置１と同様に形成されている。また、各色の蛍光体に対応して設けられた発光層３１と、透明層１２とから、発光部３４が構成されている。
【００３２】
図５に示すように、発光素子３０は、３つの発光層３１が透明層１２上に形成される。各発光層３１の内容は、これまでの発光層１１、２１と同様である。各発光層３１には一対の電極１５Ａ、１５Ｂが設けられており、第２実施形態と同様に、電極１５Ａはリード線を介してリードフレーム２Ａに、電極１５Ｂはリード線を介してリードフレーム２Ｂにそれぞれ電気的に接続される。このリードフレーム２Ａ、２Ｂ及びリード線は、図示しない電源に接続されている。
【００３３】
蛍光層３３は、赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇ及び青蛍光体３３Ｂが、透明なガラス製のフレーム３３Ｆに形成される厚さ方向に貫通する空隙に埋め込まれて形成されている。赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇ、青蛍光体３３Ｂは、透明層１２を介して、各発光層３１に対応する位置に配置されている。赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇ、青蛍光体３３Ｂとしては、発光層３１が放射する紫色光または紫外光に励起され、それぞれ赤色、緑色、青色、の三原色の励起光を発光する蛍光材を用いることができる。具体的には、赤色用としてＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕを、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ，Ｍｎを、青色用として（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｕ１２：Ｅｕ又は（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕをそれぞれ用いることができる。
発光素子３０は、発光層３１の紫色光から紫外光の放射光と、蛍光層３３の赤色、緑色、青色、の三原色の励起光とが混色されることで、白色光を生成する。
【００３４】
発光素子３０は、各々が１対の電極１５Ａ、１５Ｂを含む複数の発光層前駆体１３１を透明層前駆体１１２上に形成することと、赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇ、青蛍光体３３Ｂを含む蛍光材をウェハ状の蛍光層前駆体１３３として用いること以外は、第１実施形態の発光素子１０と同様に製造される。
蛍光層前駆体１３３は、図７に示すように、赤蛍光体３３Ｒ（Ｒ）、緑蛍光体３３Ｇ（Ｇ）、青蛍光体３３Ｂ（Ｂ）をマトリックス状に配置されたものを使用する。なお、図７ではフレーム３３Ｆの図示は省略する。
【００３５】
発光素子３０は以下の手順で製造される。
図６（ａ）に示すように、各々が１対の電極１５Ａ、１５Ｂが設けられた複数の発光層前駆体１３１を備える透明層前駆体１１２と、蛍光層前駆体１３３とを、互いの接合面１１２ａと１３３ａを対向して配置させる。このとき、赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇおよび青蛍光体３３Ｂが各発光層前駆体１３１にそれぞれ対応するように位置合わせする。
次いで、透明層前駆体１１２の接合面１１２ａと、蛍光層前駆体１３３の接合面１３３ａにむけて荷電粒子（図示無し）を放出して接合面を活性化する。
次に、図６（ｂ）に示すように、活性化された接合面１１２ａ、１３３ａ同士を接触させ、発光層前駆体１３１が備えられた透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１３３とを常温接合する。こうして、複数の発光層前駆体１３１と、透明層前駆体１１２と、蛍光層前駆体１３３とからなり、透明層前駆体１１２と蛍光層前駆体１１３が常温接合により接合され、一体化された発光素子前駆体１１７を形成する。
【００３６】
発光素子前駆体１１７は、図６（ｃ）に示すように赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇおよび青蛍光体３３Ｂを一つの単位として切断される。これにより、蛍光層３３の赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇおよび青蛍光体３３Ｂの各々に発光層３１が対応する複数の発光素子３０が得られる。
【００３７】
以上説明した発光素子３０の効果は以下の通りである。
従来の白色ＬＥＤ装置では、赤蛍光体、緑蛍光体、青蛍光体からなるＲＧＢ蛍光体を１つのＬＥＤチップで励起していたため、発光効率が低かった。赤蛍光体、緑蛍光体、青蛍光体のそれぞれにＬＥＤチップを１つずつ対応させてこれらの蛍光体を励起すると、発光効率は向上することが想定される。しかし、ＬＥＤチップが大型化し、コストも上昇するという問題があった。
しかし、上述した第３実施形態によれば、常温接合を用いることにより、赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇおよび青蛍光体３３Ｂが区分して配列された蛍光層前駆体１３３と、発光層前駆体１３１が積層された透明層前駆体１１２とを精度よく位置合わせして接合することができ、赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇおよび青蛍光体３３Ｂに対し、発光層前駆体１３１が１つずつ対応する発光素子３０を得ることができる。したがって、白色ＬＥＤ装置２００の高出力化を低コストで実現することができる。
【００３８】
なお、上述の第３実施形態では、赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇおよび青蛍光体３３Ｂを一列に配列した蛍光層３３について説明したが、この配列に限られるものではない。例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示す白色ＬＥＤ装置３００の発光素子４０のように、赤蛍光体４３Ｒ、青蛍光体４３Ｂ及び緑蛍光体４３Ｇを三角形状に配置して蛍光層４３を形成することもできる。この発光素子４０は、発光層４１Ｒに対応する位置には赤蛍光体４３Ｒが、発光層４１Ｂに対応する位置には青蛍光体４３Ｂが、発光層４１Ｇに対応する位置には緑蛍光体４３Ｇが、それぞれ対応するように配置されている。
【００３９】
また、第３実施形態は、赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇおよび青蛍光体３３Ｂと３種類蛍光体を用いているが、これに限定されず、本発明は２種類の蛍光体を用いることを許容する。さらに、赤蛍光体３３Ｒ、緑蛍光体３３Ｇおよび青蛍光体３３Ｂの３種類の蛍光体からなる蛍光層３３に一つの発光層３１が対応するようにしてもよい。
【００４０】
＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態に係る白色ＬＥＤ装置４００について図９及び図１０を参照しながら説明する。なお、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
白色ＬＥＤ装置４００は、以下の点を除いて第１実施形態の白色ＬＥＤ装置１と同様に形成されている。
図９に示すように、発光素子５０は、矩形の筒状をなす蛍光層５３が電極１５Ａ、１５Ｂを取り囲むようにして発光層１１に接合されており、かつ、発光素子５０を構成する透明層１２がリードフレーム２Ａの保持部３に固着されることにより、発光素子５０が保持部３に保持されている。また、図９に示すように、電極１５Ａから引き出されたリード線１６Ａ及び電極１５Ｂから引き出されたリード線１６Ｂは、電極１５Ａ及び電極１５Ｂの上方を収容室５３Ｈを通過して、各々リードフレーム２Ａ、リードフレーム２Ｂに電気的に接続されている。
発光素子５０は、発光層１１からの放射光が蛍光層５３に直接到達して蛍光層５３を励起する。ただし、一部の放射光は、透明層１２を透過してリードフレーム２Ａの表面で乱反射して蛍光層５３に到達する。
【００４１】
発光素子５０は、以下の手順で製造される。なお、図１０では、蛍光層５３および蛍光層前駆体１５３のみを断面として示している。
図１０（ａ）に示すように、蛍光層前駆体１５３と発光層前駆体１１１とを、互いの接合面１１１ａ、１５３ａを対向して配置させる。このとき、ウェハ状の蛍光層前駆体１５３に形成された厚さ方向に貫通する収容室５３Ｈが１対の電極１５Ａ、１５Ｂに対応するように、発光層前駆体１１１と蛍光層前駆体１５３を位置合わせする。
ここで、蛍光層前駆体１５３は蛍光層５３の前駆体をなすものであり、複数の収容室５３Ｈが空けられている。この蛍光層前駆体１５３は、例えば第１実施形態の蛍光層前駆体１１３を得た後に、収容室５３Ｈに対応する部分を穿孔することにより作製することができる。
次に、発光層前駆体１１１の接合面１１１ａと、蛍光層前駆体１５３の接合面１５３ａにむけて、イオンガン（図示無し）により荷電粒子（図示無し）を放出する。荷電粒子は、接合面１１１ａ、１５３ａを被覆していた酸化膜等の不純物を除去し、接合面１１１ａ、１５３ａを活性化する。なお、電極１５Ａ、１５Ｂは、電極１５Ａ、１５Ｂの表面部のみをあらかじめレジスト膜等で被覆し、荷電粒子から保護してもよい。
【００４２】
活性化処理の後に、図１０（ｂ）に示すように、活性化された接合面１１１ａ、１５３ａ同士を接触させ、発光層前駆体１１１と蛍光層前駆体１５３とを常温接合する。これにより、発光層前駆体１１１と、透明層前駆体１１２と、蛍光層前駆体１５３とからなり、発光層前駆体１１１と蛍光層前駆体１５３が常温接合により接合され、一体化された発光素子前駆体１１８が形成される。
【００４３】
発光素子前駆体１１８は、図１０（ｃ）に示すように、１対の電極１５Ａ、１５Ｂを一つの単位として切断され、複数の発光素子５０に形成される。
【００４４】
このように、第４実施形態では、発光層１１と蛍光層５３とが一体化された複数の発光素子５０を一度に作製することができるため、製造コストを低減できるなどの第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、第４実施形態では、蛍光層５３と電極１５Ａ、１５Ｂが高さ方向に重複して設けられるので、高さ方向のサイズが小さい発光素子５０を得ることができる。
【００４５】
また、蛍光層５３の収容室５３Ｈは、蛍光層５３が１対の電極１５Ａ、１５Ｂの周囲を囲うように設けられたが、図１１（ａ）に示すように、電極１５Ａ、１５Ｂ毎に蛍光層６３の収容室６３Ｈが設けられるように発光素子６０を形成してもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、蛍光層７３にリード線１６Ａ、１６Ｂが挿通できる通路を除いて、電極１５Ａ、１５Ｂが蛍光層７３により覆われる収容室７３Ｈが設けられるように発光素子７０を形成してもよい。
【００４６】
以上では、常温接合法を用いて、蛍光層前駆体と透明層前駆体とを接合する方法、および発光層前駆体と透明層前駆体とを接合する方法について説明したが、本発明はこれに限定されず、プラズマ照射により接合面を活性化した後に接合する方法などを広く適用することができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１，１００，２００，３００，４００…白色ＬＥＤ装置、２Ａ…リードフレーム、２Ｂ…リードフレーム、３…保持部、３Ａ，３Ｂ…リード線接続部、４…封止体、５…荷電粒子、１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０…発光素子、１１，２１，３１，４１Ｒ，４１Ｂ，４１Ｇ…発光層（ＬＥＤ）、５３Ｈ，６３Ｈ，７３Ｈ…収容室、１２…透明層、１３，３３，４３，５３，６３，７３…蛍光層、１４，２４，３４…発光部、１５Ａ，１５Ｂ…電極、１６Ａ，１６Ｂ…リード線、３３Ｒ，４３Ｒ…赤蛍光体、３３Ｇ，４３Ｇ…緑蛍光体、３３Ｂ，４３Ｂ…青蛍光体、１１１…発光層前駆体、１１２…透明層前駆体、１１３，１３３…蛍光層前駆体、１１５，１１６，１１７，１１８…発光素子前駆体、１１１ａ，１１２ａ，１１３ａ，１５３ａ…接合面
【図１】
2012142326.tif 000003
【図２】
2012142326.tif 000004
【図３】
2012142326.tif 000005
【図４】
2012142326.tif 000006
【図５】
2012142326.tif 000007
【図６】
2012142326.tif 000008
【図７】
2012142326.tif 000009
【図８】
2012142326.tif 000010
【図９】
2012142326.tif 000011
【図１０】
2012142326.tif 000012
【図１１】
2012142326.tif 000013