(57)【要約】【課題】発光の均一性を向上できる発光装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、発光装置は、基体と、発光素子と、第１構造体と、第２構造体と、を含む。発光素子は、基体の上面の一部の上に設けられる。第１構造体は、基体の上面の他部及び発光素子の上に設けられ、発光素子から出射した第１光を透過させる。第２構造体は、第１構造体の少なくとも一部の上に設けられ、第１光の一部を吸収し第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を放出する。第１構造体は、発光素子の上の第１領域と、発光素子の側面の周りの第２領域と、第２領域の周りにおいて他部の上に位置する第３領域と、を含む。第３領域は、第２領域から離れた端部を有する。端部の少なくとも一部は、上面に沿う第１方向において第２構造体と重ならない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体の上面の一部の上に設けられた発光素子と、
前記基体の前記上面の他部及び前記発光素子の上に設けられ前記発光素子から出射した第１光を透過させる第１構造体と、
前記第１構造体の少なくとも一部の上に設けられ前記第１光の一部を吸収し前記第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を放出する第２構造体と、
を備え、
前記第１構造体は、前記発光素子の上の第１領域と、前記発光素子の側面の周りの第２領域と、前記第２領域の周りにおいて前記他部の上に位置する第３領域と、を含み、
前記第３領域は、前記第２領域から離れた端部を有し、
前記端部の少なくとも一部は、前記上面に沿う第１方向において前記第２構造体と重ならない、発光装置。
【請求項２】
前記第１方向において、前記第２領域の少なくとも一部は、前記第２構造体と前記発光素子との間に位置する、請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記第３領域は、前記第２領域から離れた外縁部を有し、
前記外縁部の少なくとも一部の上面は、前記上面と交差する第２方向において前記第２構造体と重ならない、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第３領域は、前記上面に沿って広がり、
前記第１方向に沿い前記発光素子から離れる方向に沿う前記第３領域の長さは、前記上面と交差する第２方向に沿う前記第３領域の長さよりも長い、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子から出射した光の一部は、前記第３領域を伝わって前記第１構造体の外部に出射する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１構造体は、前記上面に沿って前記発光素子の周りに設けられ前記第１光を透過させ前記第３領域の少なくとも一部となる枠部を含む、請求項１記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子と、蛍光体層と、を組み合わせた発光装置がある。発光装置において、発光の均一性の向上が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７０８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、発光の均一性を向上できる発光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、発光装置は、基体と、発光素子と、第１構造体と、第２構造体と、を含む。前記発光素子は、前記基体の上面の一部の上に設けられる。前記第１構造体は、前記基体の前記上面の他部及び前記発光素子の上に設けられ、前記発光素子から出射した第１光を透過させる。前記第２構造体は、前記第１構造体の少なくとも一部の上に設けられ、前記第１光の一部を吸収し前記第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を放出する。前記第１構造体は、前記発光素子の上の第１領域と、前記発光素子の側面の周りの第２領域と、前記第２領域の周りにおいて前記他部の上に位置する第３領域と、を含む。前記第３領域は、前記第２領域から離れた端部を有する。前記端部の少なくとも一部は、前記上面に沿う第１方向において前記第２構造体と重ならない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。
【図２】図２は、第２の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。
【図３】図３は、第３の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。
【図４】図４は、実施形態に係る発光装置の一部を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。  
図１に示すように、本実施形態に係る発光装置１１０は、基体６０と、発光素子５５と、第１構造体６１と、第２構造体６２と、を含む。この例では、第３構造体６３がさらに設けられている。
【０００９】
基体６０は、例えば、実装基板である。基体６０は、例えば、リードである。基体６０は、例えば、フレームである。
【００１０】
発光素子５５は、基体６０の上面６０ａの一部６０ｐの上に設けられている。
【００１１】
基体６０の上面６０ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの軸をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。基体６０の上面６０ａは、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。
【００１２】
発光素子５５は、例えば、半導体発光素子である。発光素子５５から光（第１光）が放出される。第１光は、例えば、青色光である。実施形態において、光の色は任意である。
【００１３】
第１構造体６１は、基体６０の上面６０ａの他部６０ｑ及び発光素子５５の上に設けられる。第１構造体６１は、光透過性を有する。第１構造体６１は、発光素子５５から出射した第１光を透過させる。第１構造体６１は、例えば、透明な樹脂などを含む。第１構造体６１は、例えば、シリコーン樹脂などを含む。
【００１４】
第２構造体６２は、第１構造体６１の少なくとも一部の上に設けられる。第２構造体６２は、発光素子５５から放出された第１光の一部を吸収し、第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を放出する。
【００１５】
第２構造体６２は、例えば、複数の波長変換粒子６２ａと、樹脂層６２ｂと、を含む。樹脂層６２ｂは、複数の波長変換粒子６２ａの周りに設けられる。複数の波長変換粒子６２ａの一部が、樹脂層６２ｂから露出する場合もある。波長変換粒子６２ａは、例えば、蛍光体を含む。樹脂層６２ｂは、例えば、透明である。樹脂層６２ｂは、例えば、シリコーン樹脂などを含む。
【００１６】
第３構造体６３は、第２構造体６２の上に設けられる。第３構造体６３は、光透過性を有する。第３構造体６３は、発光素子５５から出射した第１光を透過させる。第３構造体６３は、例えば、シリコーン樹脂などを含む。第３構造体６３は、例えば、保護層である。この例では、第３構造体６３はレンズ形状を有している。第３構造体６３は、光の分布を制御する。
【００１７】
第１構造体６１は、第１領域６１ａと、第２領域６１ｂと、第３領域６１ｃと、を含む。第１領域６１ａは、発光素子５５の上に設けられる。第２領域６１ｂは、発光素子５５の側面５５ｓの周りに設けられる。第３領域６１ｃは、第２領域６１ｂの周りにおいて、基体６０の上面６０ａの他部６０ｑの上に位置する。
【００１８】
発光素子５５の上面５５ａは、実質的にＸ−Ｙ平面に沿って広がる。発光素子５５の側面５５ｓは、Ｘ−Ｙ平面と交差する。第１構造体６１の第１領域６１ａは、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。第２領域６１ｂは、発光素子５５の側面５５ｓを覆う。第３領域６１ｃは、Ｘ−Ｙ平面に沿って広がる。すなわち、第３領域６１ｃは、基体６０の上面６０ａに沿って広がる。
【００１９】
第３領域６１ｃは、端部６１ｅを有する。端部６１ｅは、第３領域６１ｃにおいて、第２領域６１ｂとは反対側である。端部６１ｅと、第２領域６１ｂから離れる。
【００２０】
実施形態においては、端部６１ｅの少なくとも一部は、基体６０の上面６０ａに沿う第１方向（例えばＸ軸方向）において、第２構造体６２と重ならない。
【００２１】
例えば、端部６１ｅ（端面）は、第２構造体６２に覆われない。端部６１ｅは、第２構造体６２から露出する。
【００２２】
実施形態に係る発光装置１１０において、発光素子５５から出射した光（第１光）は、発光素子５５の上に向けて出射する。発光素子５５の上に位置する第１構造体６１（第１領域６１ａ）を介して、第２構造体６２に入射する。そして、第２構造体６２において、波長変換が行われる。
【００２３】
例えば、発光素子５５から出射する光が青色である場合、第２構造体６２においては、黄色または赤色の光が放出される。これらの光が合成された、実質的に白色の光が得られ。
【００２４】
実施形態においては、発光素子５５の側面５５ｓにも、第１構造体６１（第２領域６１ｂ）及び第２構造体６２が設けられている。これにより、発光素子５５から斜め方向に出射する光も、適切な波長変換が行われ、白色の光が得られる。
【００２５】
実施形態においては、さらに、基体６０の上面６０ａに沿って、第１構造体６１（第３領域６１ｃ）が設けられている。発光素子５５から出射した光は、第３領域６１ｃを伝搬することが可能である。第３領域６１ｃの端部６１ｅは、第２構造体６２に覆われていない。第３領域６１ｃを伝搬した光は、端部６１ｅから出射する。この光は、第２構造体６２を通過することなく外部（例えば第１構造体６１の外部）に出射可能である。この光は、例えば、第１構造体６１から第３構造体６３に向けて出射する。このため、端部６１ｅから出射する光の色（スペクトル）は、発光素子５５から出射した光の色（スペクトル）と、実質的に同じである。例えば、端部６１ｅから出射する光は青色である。
【００２６】
発光素子５５の上面５５ａから斜め方向にも光が出射する。このような斜め方向に出射する光における第２構造体６２中の光路長は、垂直に出射する光における第２構造体６２中の光路長よりも長くなる。このため、斜め方向に出射する光においては、垂直に出射する光よりも、黄色成分が多くなる。すなわち、色のシフトが生じる。色のシフトは、発光素子５５の周りを囲むリング状に生じる。イエローリングが生じる場合がある。
【００２７】
実施形態においては、黄色成分が多い光と、上記の端部６１ｅから出射する青色と、が合成される。これにより、色のシフトが補正され、実質的に白色の光が得られる。
【００２８】
実施形態においては、発光の均一性を向上できる。
【００２９】
この例では、第１構造体６１の第３領域６１ｃは、基体６０の上面６０ａに沿って広がる。第３領域６１ｃの幅は、第３領域６１ｃの厚さよりも広い。例えば、第１方向（例えばＸ軸方向）に沿い発光素子５５から離れる方向に沿う第３領域６１ｃの長さｗ（幅）は、基体６０の上面６０ａと交差する第２方向（例えばＺ軸方向）に沿う第３領域６１ｃの長さｔ（厚さ）よりも長い。第３領域６１ｃの幅を大きくすることで、第３領域６１ｃを伝搬する光を発光素子５５から遠くまで導くことができる。これにより、光の均一性が制御し易くなる。均一性をより高めることができる。
【００３０】
この例では、第１方向（Ｘ軸方向）において、第２領域６１ｂの少なくとも一部は、第２構造体６２と発光素子５５との間に位置する。すなわち、発光素子５５の側面５５ｓに設けられた第２領域６１ｃを覆うように、第２構造体６２が設けられる。これにより、発光素子５５の側面５５ｓから出射する光においても、適切は波長変換が行われる。色の高い均一性が得られる。
【００３１】
上記のように、実施形態において、発光素子５５から出射した光の一部は、第３領域６１ｃを伝わって外部（例えば、第１構造体６１の外部）に出射する。これにより、上記のように、均一性の高い光が得られる。
【００３２】
（第２の実施形態）  
図２は、第２の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。  
図２に示すように、本実施形態に係る発光装置１１１も、基体６０と、発光素子５５と、第１構造体６１と、第２構造体６２と、を含む。この例でも、第３構造体６３がさらに設けられている。この例においても、第１構造体６１の第３領域６１ｃの端部６１ｅは、基体６０の上面６０ａに沿う第１方向（例えばＸ軸方向）において、第２構造体６２と重ならない。すなわち、端部６１ｅは、第２構造体６２に覆われていない。さらに、第３領域６１ｃの外縁部６１ｒの上には第２構造体６２が設けられていない。これ以外は、発光装置１１０と同様であるので、説明を省略する。
【００３３】
発光装置１１１において、第３領域６１ｃは、第２領域６１ｂから離れた外縁部６１ｒを有している。外縁部６１ｒの少なくとも一部の上面６１ｒｕは、基体６０の上面６０ａと交差する第２方向（Ｚ軸方向）において、第２構造体６２と重ならない。外縁部６１ｒは、第３領域６１ｃの最外周を含む。
【００３４】
第３領域６１ｃの外縁部６１ｒの上に第２構造体６２を設けないことで、第３領域６１ｃを伝搬し第２構造体６２を通過しないで出射する光の量を多くできる。これにより、光の均一性をより高めることができる。
【００３５】
（第３の実施形態）  
図３は、第３の実施形態に係る発光装置を例示する模式的断面図である。  
図３に示すように、本実施形態に係る発光装置１１２も、基体６０と、発光素子５５と、第１構造体６１と、第２構造体６２と、を含む。この例では、第１構造体６１は、枠部６５と、透明層６６と、を含む。これ以外は、発光装置１１０と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
第１構造体６１の枠部６５は、基体６０の上面６０ａに沿って、発光素子５５の周りに設けられる。枠部６５は、発光素子５５から出射した第１光を透過させる。枠部６５は、第３領域６１ｃの少なくとも一部となる。枠部６５には、例えば透明樹脂などが用いられる。  
第１構造体６１の透明層６６は、発光素子５５と枠部６５との間に設けられる。透明層６６は、発光素子５５から出射した第１光を透過させる。透明層６６は、上記の第１領域６１ａ及び第２領域６１ｂとなる。
【００３７】
例えば、基体６０の上面６０ａの上に、枠部６５を形成する。枠部６５の内側領域に発光素子５５を配置する。この後、透明層６６を形成する。さらに、第２構造体６２及び第３構造体６３を形成する。枠部６５を用いることで、透明層６６を精度良く均一に形成できる。
【００３８】
この例においても、第１構造体６１の第３領域６１ｃの端部６１ｅは、基体６０の上面６０ａに沿う第１方向（例えばＸ軸方向）において、第２構造体６２と重ならない。すなわち、端部６１ｅは、第２構造体６２に覆われていない。発光装置１１２においても、発光の均一性を向上できる。
【００３９】
発光装置１１２において、枠部６５は、第１構造体６１に含まれないと見なしても良い。例えば、発光装置１１２は、基体６０と、発光素子５５と、第１構造体６１と、第２構造体６２と、枠部６５と、を含む。発光素子５５は、基体６０の上面６０ａの一部６０ｐの上に設けられる。第１構造体６１は、基体６０の上面６０ａの他部６０ｑ及び発光素子５５の上に設けられる。第１構造体６１は、発光素子５５から出射した第１光を透過させる。枠部６５は、基体６０の上面６０ａに沿って発光素子５５の周りに設けられる。枠部６５は、第１光を透過させる。第２構造体６２は、第１構造体６１の少なくとも一部の上に設けられる。第２構造体６２は、第１光の一部を吸収し第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を放出する。第１構造体６１は、発光素子５５の上の第１領域６１ａと、発光素子５５の側面５５ｓの周りの第２領域６１ｂと、を含む。枠部６５の少なくとも一部は、上面６０ａに沿う第１方向において第２構造体６２と重ならない。
【００４０】
以下、上記の実施形態に用いられる発光素子５５の１つの例について説明する。  
図４は、実施形態に係る発光装置の一部を例示する模式的断面図である。  
図４は、発光素子５５を例示している。発光素子５５は、基体５０と、第１〜第３半導体層１１〜１３と、第１導電層１１ｅと、第２導電層１２ｅと、を含む。
【００４１】
第１半導体層１１は、Ｚ軸方向において、基体５０と離れる。第１半導体層１１は、第１導電形（例えばｎ形）である。第１半導体層１１は、第１半導体領域１１ａと、第２半導体領域１１ｂと、を含む。第２半導体領域１１ｂは、Ｚ軸方向と交差する方向（例えばＸ軸方向）において、第１半導体領域１１ａと並ぶ。第２半導体層１２は、基体５０と第２半導体領域１１ｂとの間に設けられる。第２半導体層１２は、第２導電形（例えばｐ形）である。第３半導体層１３は、第１半導体層１１と第２半導体層１２との間に設けられる。これらの半導体層は、例えば、窒化物半導体を含む。
【００４２】
第１導電層１１ｅは、基体５０と第１半導体領域１１ａとの間に設けられ、第１半導体領域１１ａと電気的に接続される。第２導電層１２ｅは、基体５０と第２半導体層１２との間に設けられ、第２半導体層１２と電気的に接続される。
【００４３】
第１導電層１１ｅと第２導電層１２ｅとの間に絶縁層４１が設けられ、これらの導電層は、互いに絶縁される。半導体層の側面に絶縁層４３が設けられる。発光素子５５の上面の外縁に沿って、絶縁層４２が設けられる。第２導電層１２ｅと基体５０との間に金属層５３（例えば接合層）が設けられる。
【００４４】
この例では、第１電極５１と、第２電極５２と、がさらに設けられる。第２電極５２と第２導電層１２ｅとの間に基体５０が配置される。第２電極５２は、基体５０及び金属層５３を介して、第２導電層１２ｅと電気的に接続される。第１電極５１は、Ｘ軸方向において第１半導体層１１と重なる。第１電極５１は、第１導電層１１ｅと電気的に接続される。
【００４５】
第１電極５１と第２電極５２との間に電圧を加えることで、第３半導体層１３に電流が供給される。第３半導体層１３から光が放出される。発光素子５５は、例えばＬＥＤである。
【００４６】
光は、第１半導体層１１の上面から出射する。上面に凹凸１１ｄｐが設けられており、光が効率的に外部に出射する。
【００４７】
この例の発光素子５５は、例えば、成長用基板（例えばシリコン基板など、サファイア基板でも良い）の上に、第１半導体層１１、第３半導体層１３及び第２半導体層１２を形成し、導電層を形成した後に、基体５０と接続し、成長用基板を除去する方法などにより形成できる。
【００４８】
このような発光素子５５においては、半導体層の厚さが薄いため、発光した光は、半導体層を介してＸ−Ｙ方向に伝搬することが困難である。このため、例えば、上記のイエローリングが生じ易い。この場合において、上記の第１構造体６１の第３領域６１ｃの構成を適用することで、特に均一な発光が得易くなる。
【００４９】
実施形態は、上面発光タイプのＬＥＤチップを使用する発光装置に関する。実施形態においては、ＬＥＤチップと、蛍光体を含む樹脂（第２構造体６２）との間に、透明の樹脂（第１構造体６１）が挿入される。これにより、照射角度による色合いのばらつきが抑制される。基板（例えば基体５０）が不透明である発光素子において、特に有効である。このような発光素子は、シリコン基板上に成長された半導体層を含む。実施形態によれば、光取り出し効率も向上する。実施形態に係る発光装置は、例えば、照明やバックライトの分野に応用される。このような分野において、色むらの少ないことが求められている。実施形態によれば、色むらの少ない発光装置を安価に容易に製造できる。
【００５０】
実施形態によれば、発光の均一性を向上できる発光装置が提供される。
【００５１】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【００５２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、発光装置に含まれる基体、発光素子、構造体、枠部及び透明層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００５３】
その他、本発明の実施の形態として上述した発光装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての発光装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００５４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１１…第１半導体層、  １１ａ…第１半導体領域、  １１ｂ…第２半導体領域、  １１ｄｐ…凹凸、  １１ｅ…第１導電層、  １２…第２半導体層、  １２ｅ…第２導電層、  １３…第３半導体層、  ４１…絶縁層、  ５０…基体、  ５１…電極、  ５２…電極、  ５３…金属層、  ５５…発光素子、  ５５ａ…上面、  ５５ｓ…側面、  ６０…基体、  ６０ａ…上面、  ６０ｐ…一部、  ６０ｑ…他部、  ６１〜６３…第１〜第３構造体、  ６１ａ〜６１ｃ…第１〜第３領域、  ６１ｅ…端部、  ６１ｒ…外縁部、  ６１ｒｕ…上面、  ６２ａ…波長変換粒子、  ６２ｂ…樹脂層、  ６５…枠部、  ６６…透明層、  １１０〜１１２…発光装置、  ｔ…長さ、  ｗ…長さ
【図１】
2017054929.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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