(57)【要約】【課題】発光素子の色度のばらつきを調整する。【解決手段】蛍光体１１０を含有し、発光ダイオードチップ１０８を被覆する封止樹脂部１０５の表面の少なくとも一部に光散乱部１０６を形成する。発光ダイオードチップ１０８からの光は光散乱部１０６において散乱し、封止樹脂部１０５に戻り、蛍光体１１０を励起して蛍光を生じさせる。発光ダイオードチップ１０８から発光素子１００外部に発する光の一部を封止樹脂部１０５に戻し、蛍光体１１０において光の色度を変換することによって、発光素子１００の色度のばらつきを調整する。【選択図】図３
2009130301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップと、
蛍光体を含有し、前記発光ダイオードチップを被覆する第１の樹脂部とを備えた発光素子であって、
前記第１の樹脂部の表面の少なくとも一部に、光を散乱させる光散乱部を備えていることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記光散乱部は、光散乱材を含有する第２の樹脂部からなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記光散乱部は、可視光の波長以上の表面粗さＲａを有する凹凸形状であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記光散乱部は、少なくとも１つの溝からなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１の樹脂部は、当該第１の樹脂部の表面から放射されるの光の色度のばらつき範囲における最大値が、色度の目標値よりも小さくなるような量の蛍光体を含有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１の樹脂部は、光を反射する表面を有するリフレクター部に包囲されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項７】
発光ダイオードチップと、
蛍光体を含有し、前記発光ダイオードチップを被覆する第１の樹脂部とを含む発光素子の製造方法であって、
前記第１の樹脂部の表面の少なくとも一部に、光を散乱させる光散乱部を形成する光散乱部形成工程を含むことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１の樹脂部の表面から放射される光の色度を測定する測定工程を含み、
前記光散乱部形成工程において、前記測定工程において測定した色度に応じて、形成する光散乱部の光の散乱量を調整することを特徴とする請求項７に記載の発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記光散乱部は、光散乱材を含有する第２の樹脂部からなり、
前記光散乱部形成工程において、前記測定工程において測定した色度に応じて、前記第２の樹脂部の厚みを調整することを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記光散乱部は、光散乱材を含有する第２の樹脂部からなり、
前記光散乱部形成工程において、前記測定工程において測定した色度に応じて、前記第２の樹脂部の含有する前記光散乱材の量を調整することを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記光散乱部は、光散乱材を含有する第２の樹脂部からなり、
前記光散乱部形成工程において、前記測定工程において測定した色度に応じて、前記第１の樹脂部の表面における前記第２の樹脂部の形成面積を調整することを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記光散乱部は凹凸形状であり、
前記光散乱部形成工程において、前記測定工程において測定した色度に応じて、前記凹凸形状の表面粗さＲａが、第１の樹脂部の表面から放射される光の波長以上の大きさになるように調整することを特徴とする請求項８に記載の発光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記光散乱部は溝形状であり、
前記光散乱部形成工程において、前記測定工程において測定した色度に応じて、前記溝形状の幅、深さ、数および間隔を調整することを特徴とする請求項８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、発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップからの光により励起される蛍光体を含有し、発光ダイオードチップを被覆する樹脂部とを備えた発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を用いた白色発光素子は、次世代の一般照明や液晶バックライトなどの電球、蛍光管および冷陰極管のような管球市場への応用が期待されている。このような白色発光素子は、蛍光体を含有する樹脂等により発光ダイオードチップを被覆したものであり、発光ダイオードチップからの光と、発光ダイオードチップからの光により励起された蛍光体からの光とによって白色光を得るものである。
【０００３】
近年、白色発光素子に用いられる青色発光ダイオードや蛍光体などの技術開発による個々の性能の向上に伴い、蛍光灯や冷陰極管などの発光効率を凌ぐ白色発光素子が商品化されつつある。しかしながら、これら白色発光素子は、蛍光灯や冷陰極管などの色度のばらつきと比較すると、未だ色度のばらつきが大きいため、蛍光灯や冷陰極管程度の色度のばらつきまで低減することが要求されている。
【０００４】
白色発光素子の色度のばらつきが大きくなる原因の１つとして、製造工程において、発光ダイオードチップ上に蛍光体が分散された樹脂を塗布した後、樹脂が完全に硬化するまでに一定の時間を要することがあげられる。すなわち、樹脂には予め蛍光体が分散されているため、塗布時の蛍光体の分散状態が均一であっても、塗布開始直後の樹脂と、塗布終了間際の樹脂とでは塗布後に硬化するまでの経過時間が異なるため、蛍光体の沈降等により分散状態が異なり、色度のばらつきが生じる。
【０００５】
また、樹脂を硬化させる時の硬化温度（１００℃〜１５０℃）では、室温時と比較して樹脂の粘性が低下してしまうため、蛍光体の沈降が発生し易くなり、色度のばらつきを大きくする原因となっている。さらに、蛍光体、樹脂等の計量や、樹脂塗布時の蛍光体の分散ばらつき等も、色度のばらつきを大きくする原因となる。
【０００６】
このような色度のばらつきの発生を抑える方法として、特許文献１には、蛍光体を含む樹脂を硬化させた後に、硬化した樹脂の表面に蛍光体を含まない透光性樹脂を塗布する構成が開示されている。このような構成をとることによって、蛍光体を実質的に含まない樹脂中での、発光ダイオードチップからの光の吸収量を制御するができる。この結果、蛍光体に照射される光量を制御することによって、色度のばらつきを調整している。
【０００７】
また、特許文献２には、発光ダイオードチップを実装する基板表面に蛍光体を含有する蛍光ホーロー層を形成し、発光ダイオードチップからの光により基板表面の蛍光体を励起して光を生じさせる構成が開示されている。これにより、蛍光体を含むホーロー層は、製造時における蛍光体の分散状態のばらつきが比較的小さいことを利用して、色度のばらつきを低減させている。
【特許文献１】特開２００４−１８６４８８号公報（２００４年７月２日公開）
【特許文献２】特開２００６−２６９７５７号公報（２００６年１０月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、蛍光体を含む樹脂の表面にさらに蛍光体を含まない樹脂を塗布しているので、発光ダイオードチップを被覆する樹脂の厚さが増してしまう。その結果、樹脂による発光ダイオードチップからの光の吸収量が増大し、発光素子から放出される光量が低減するため、発光素子の光取り出し効率が低下してしまう。また、光取り出し効率の低下を抑えるために樹脂の厚みをより薄くした場合には、十分な色度調整が得られない構成である。さらに、樹脂の厚みを増した場合には、樹脂が剥がれやすくなるという別の問題も生じる。
【０００９】
また、特許文献２の構成では、発光ダイオードチップを実装した基板表面にのみ蛍光体が存在し、発光ダイオードチップから蛍光体に達する光の量が制限されるため、蛍光体の励起が不十分となり、蛍光体からの光を十分に得ることができない。その結果、任意の色度に調整することが困難となり得る。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光素子の光取り出し効率を低下させることなく、光の色度のばらつきが低減した発光素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る発光素子は、上記課題を解決するために、発光ダイオードチップと、蛍光体を含有し、上記発光ダイオードチップを被覆する第１の樹脂部とを備えた発光素子であって、上記第１の樹脂部の表面の少なくとも一部に、光を散乱させる光散乱部を備えていることを特徴としている。
【００１２】
本発明に係る発光素子の製造方法は、上記課題を解決するために、発光ダイオードチップと、蛍光体を含有し、前記発光ダイオードチップを被覆する第１の樹脂部とを含む発光素子の製造方法であって、前記第１の樹脂部の表面の少なくとも一部に、光を散乱させる光散乱部を形成する光散乱部形成工程を含むことを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、発光ダイオードチップを被覆する第１の樹脂部の表面の少なくとも一部に、光を散乱させる光散乱部を備えているので、発光ダイオードチップから発光素子の外部に放射される光の一部を光散乱部において散乱させて、第１の樹脂部に戻す。そして、第１の樹脂部に戻った光により蛍光体を励起し、蛍光を放射させることが可能である。
【００１４】
このように本発明では、発光素子から放出される光において、発光ダイオードチップからの光の光量と、蛍光体からの光の光量とを、目標の色度との差に応じて、樹脂表面に設けた光散乱部により調整することによって、発光素子に生じる色度のばらつきを調整することができる。
【００１５】
また、本発明に係る発光素子において、上記光散乱部は、光散乱材を含有する第２の樹脂部からなることが好ましい。さらに、本発明に係る発光素子において、上記光散乱部は、可視光の波長以上の表面粗さＲａを有する凹凸形状であることが好ましい。また、本発明に係る発光素子において、上記光散乱部は、少なくとも１つの溝からなることが好ましい。これにより、発光ダイオードチップからの光が第１の樹脂部表面で反射される量を制御することが可能であり、色度のばらつきを低減させることができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る発光素子において、上記第１の樹脂部は、当該第１の樹脂部の表面から放射される光の色度のばらつきの最大値（本明細書において、発光ダイオードチップのみの発光色を示す色度に近い側を色度が小さい側、蛍光体の発光色を示す色度に近い側を色度の大きい側とし、ばらつきの最大値とは、蛍光の発光色を示す色度に最も近い点に位置するものを意図している）が、色度の目標値よりも小さくなるような量の蛍光体を含有していることが好ましい。
【００１７】
ここで光散乱部によって光の散乱量を調整するとき、光散乱部を形成することによって発光ダイオードチップからの光を第１の樹脂部に戻し、蛍光体からの光の光量を増やすことによって、第１の樹脂部から放射される光の色度をより大きい方に調整し得る。上記のように光散乱部を形成する前の状態においては、第１の樹脂部から放射される光の色度を、色度の目標値よりも小さい色度ばらつきの範囲内に収まるように設定することによって、発光素子からの光の色度の中心値を制御することができる。すなわち、色度分布の中心値が多少変動したとしても、光散乱部よる光の散乱量を適宜調整することによって、最終的に目的とする色度の中心値をより容易に制御することができる。
【００１８】
また、本発明に係る発光素子において、上記第１の樹脂部は、光を反射する表面を有するリフレクター部に包囲されていてもよい。
【００１９】
本発明に係る発光素子の製造方法は、上記第１の樹脂部の表面からの色度を測定する測定工程をさらに含み、上記光散乱部形成工程において、上記測定工程において測定した色度に応じて、形成する光散乱部の光の散乱量を調整することが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、光散乱部を形成する前に、第１の樹脂部の表面からの色度を測定し、測定結果に応じて、形成する光散乱部の光の散乱量を調整する。したがって、色度のばらつきをより精度良く調整することが可能であり、色度のばらつきが低減され、目的とする色度の光を発光し得る発光素子をより容易に製造することが可能である。
【００２１】
また、本発明に係る発光素子の製造方法において、上記光散乱部は、光散乱材を含有する第２の樹脂部からなり、上記光散乱部形成工程において、上記測定工程において測定した色度に応じて、上記第２の樹脂部の厚みを調整することが好ましい。さらに、本発明に係る発光素子の製造方法において、上記光散乱部は、光散乱材を含有する第２の樹脂部からなり、上記光散乱部形成工程において、上記測定工程において測定した色度に応じて、上記第２の樹脂部の含有する上記光散乱材の量を調整することが好ましい。また、本発明に係る発光素子の製造方法において、上記光散乱部は、光散乱材を含有する第２の樹脂部からなり、上記光散乱部形成工程において、上記測定工程において測定した色度に応じて、上記第１の樹脂部の表面における上記第２の樹脂部の形成面積を調整することが好ましい。これにより、光散乱部を形成する前に測定した発光素子の光の色度に応じて光の散乱量が調整された光散乱部を容易に形成することが可能である。その結果、色度ばらつきが低減された発光素子をより容易に製造することが可能である。
【００２２】
さらに、本発明に係る発光素子の製造方法において、上記光散乱部は凹凸形状であり、上記光散乱部形成工程において、上記測定工程において測定した色度に応じて、上記凹凸形状の表面粗さＲａが上記第１の樹脂部表面からの光の波長以上の大きさになるように調整することが好ましい。また、本発明に係る発光素子の製造方法において、上記光散乱部は溝形状であり、上記光散乱部形成工程において、上記測定工程において測定した色度に応じて、上記溝形状の幅、深さ、数および間隔を調整することが好ましい。これにより、光散乱部を形成する前に測定した発光素子の光の色度に応じて光の散乱量が調整された光散乱部を容易に形成することが可能である。その結果、色度ばらつきが低減された発光素子をより容易に製造することが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る発光素子は、以上のように、発光ダイオードチップを被覆する第１の樹脂部の表面の少なくとも一部に、光を散乱させる光散乱部を備えているので、発光ダイオードチップから発光素子の外部に放射される光の一部を光散乱部において散乱させ、その散乱光のうち、第１の樹脂部に戻った光によって蛍光体を励起することができる。このようにすることで、発光素子に生じる光の色度のばらつきを調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明に係る発光素子の一実施形態について、図１〜図４を参照して以下に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子１００の上面図であり、図２は、図１に示す発光素子１００の内部を示す上面図であり、図３は、図１に示す発光素子１００をＡ−Ａ’線で切断したときの断面図である。図４は、図１に示す発光素子１００における色度のばらつきを説明する色度図である。
【００２５】
図１〜３に示すように、発光素子１００は、基板１０１、取り付け穴１０２、マイナス電極パターン１０３、プラス電極パターン１０４、封止樹脂部（第１の樹脂部）１０５、光散乱樹脂部（第２の樹脂部）１０６、金線１０７、発光ダイオードチップ１０８、電極パターン１０９を備えている。封止樹脂部１０５は、シリコーン樹脂等の透光性を有する樹脂材料からなり、蛍光体１１０を含有している。蛍光体１１０は、封止樹脂部１０５中に分散されて存在している。光散乱樹脂部１０６は、光散乱材を含有するシリコーン樹脂等の樹脂材料からなり、光を散乱させるものである。光散乱材は、光散乱樹脂部１０６中に分散されて存在している。そして、発光ダイオードチップ１０８、封止樹脂部１０５および光散乱樹脂部１０６により発光素子を構成している。
【００２６】
図１に示すように、発光素子１００は、基板１０１に形成された取り付け穴１０２を介して灯具、放熱フィン等にねじ留めして用いられる。本実施形態において基板１０１として、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ程度と放熱性が良好で、かつ可視光の波長に対して約９０％程度の非常に高い反射率特性を有するアルミナ基板を用いている。また、基板１０１の大きさを２ｃｍ角とし、基板１０１の厚みは、放熱性と機械強度の観点から１ｍｍ〜３ｍｍ厚のものを用いている。取り付け穴１０２は発光素子をねじ留めするのに適した大きさに形成しており、本実施形態においては、３ｍｍΦの穴を形成している。
【００２７】
図２に示すように、基板１０１上の略中央部には、２０個の発光ダイオードチップ１０８が、シリコーン系の樹脂ペーストによりダイボンドされている。発光ダイオードチップ１０８としては、発光波長４６０ｎｍ帯のサファイヤ基板上に形成された青色ＧａＮ系発光ダイオードチップを用い、大きさ２４０μｍ×４８０μｍ角、厚み１００μｍ程度である。
【００２８】
さらに、基板１０１上には各種電極パターン１０３、１０４、１０９が設けられている。このような電極パターンは、厚み５μｍの銀パラジウム、厚み２μｍのニッケル、および厚み０．５μｍの金が積層されたもの構造であってもよい。基板１０１上に１０個ずつ２列の発光ダイオードチップ１０８が配列しており、一方の列の発光ダイオードチップ１０８のマイナス電極部（図示せず）とマイナス電極パターン１０３とが、数１０μｍ径の金線１０７によりそれぞれワイヤーボンドされている。そして、マイナス電極パターン１０３の終端部には発光素子用のマイナス電極パッドが設けられている。また、他方の列の発光ダイオードチップ１０８のプラス電極部（図示せず）とプラス電極パターン１０４とが、数１０μｍ径の金線１０７によりそれぞれワイヤーボンドされている。そして、プラス電極パターン１０４の終端部には発光素子用のプラス電極パッドが設けられている。
【００２９】
また、一方の列の発光ダイオードチップ１０８のプラス電極部（図示せず）と、他方の列の発光ダイオードチップ１０８のマイナス電極部（図示せず）とは、電極パターン１０９を介して電気的に接続している。そして、基板１０１上に設けられている各種電極パターン１０３、１０４、１０９と、発光ダイオードチップ１０８に設けられている電極部（図示せず）とが、それぞれ数１０μｍ径の金線１０７によってワイヤーボンドされている。本実施形態においては、２０個の発光ダイオードチップ１０８が２直列×１０並列となるように、上述したような電極パターン１０３、１０４、１０９と金線１０７とを介して接続されている。
【００３０】
そして、このように配置された発光ダイオードチップ１０８は、図１に示すように、封止樹脂部１０５により被覆されている。本実施形態においては、封止樹脂部１０５を、シリコーン樹脂材料を用いて形成している。そして、図３に示すように、封止樹脂部１０５中には蛍光体１１０が分散されている。このような蛍光体１１０として、例えばピーク波長５６０ｎｍの黄色光を発する蛍光体（例えば２価のユーロピウムが賦活されている（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）２ＳｉＯ4）等）が好適に用いられる。
【００３１】
封止樹脂部１０５は、例えば以下のように形成される。蛍光体を含有するシリコーン樹脂材料を導入する開口部が設けられているテフロン（登録商標）樹脂を、接着シートを介して基板１０１上に貼り付ける。ついで、ディスペンサー装置を用いて、この開口部に形成される樹脂の厚みが０．４ｍｍとなるような量の樹脂を導入する。そして、シート内部に塗布された樹脂が略均一なじんだ後、オーブンにて予備硬化温度１００℃において１時間加熱し、さらに本硬化温度１５０℃において４時間程度加熱して樹脂を硬化させる。これにより封止樹脂部１０５を形成する。
【００３２】
次に、このようにして形成した封止樹脂部１０５の表面の少なくとも一部に、図１に示すように、発光ダイオードチップ１０８からの光を散乱させるための光散乱部が形成される。本実施形態において光散乱部は、光散乱材を含有する光散乱樹脂部１０６である。光散乱樹脂部１０６は、発光ダイオードチップ１０８からの光のうち一部を散乱させることによって、封止樹脂部１０５側に戻す。そして、封止樹脂部１０５側に戻された光によって蛍光体１１０が励起され、蛍光体からの蛍光が発光素子１１０の外側にも発せられる。この結果、発光ダイオードチップ１０８から放射された光量が減少し、蛍光の光量が増加することによって、発光素子の色度を調整することができる。なお、光散乱樹脂部１０６では、発光ダイオードチップ１０８から発せられた光と共に、発光ダイオードチップ１０８からの光により励起された蛍光体１１０からの蛍光も散乱させるが、この蛍光が封止樹脂部１０５に戻って蛍光体１１０に達したとしても、蛍光の色は変換されない。
【００３３】
ここで、光散乱樹脂部の形成方法を、図４中（ａ）及び（ｂ）を用いて説明を行う。まず、上述した封止樹脂部１０５の形成工程後の発光素子１００の色度を全数測定する。色度は、一般に用いられている色度計を用いて、従来公知の方法により測定を行うことができる。
【００３４】
この結果が図４中（ａ）に示されている。このように光散乱樹脂部１０６を形成する前の光は、封止樹脂部１０５中に分散された蛍光体１１０の分散状態のばらつきにより、色度のばらつきが広範囲に広がっている。
【００３５】
ここで、封止樹脂部１０５の色度が比較的小さい位置（図４中（ａ）の領域Ａの位置）上に位置する発光素子群に、光散乱材を含む光散乱樹脂材料を塗布し、硬化させて光散乱樹脂部１０６を形成する。これにより、図４中（ｂ）に示すように、光散乱樹脂部１０６によって散乱され、封止樹脂部１０５に戻った光によって励起される蛍光により色度が調整されるため、図４中（ａ）に示す領域Ａの部分に相当する色度のばらつきが打ち消されている。すなわち、色度のばらつきの範囲を約半分程度に低減させることができる。
【００３６】
光の色度のばらつきが調整される構成を、青色発光ダイオードチップと黄色蛍光体を用いた場合を例としてより具体的に説明する。発光ダイオードチップ１０８から放射された青色光の１部は、光散乱樹脂部１０６によって散乱されて封止樹脂部１０５に戻り、封止樹脂部１０５に戻った光によって励起された蛍光体１１０は、青色光を黄色光に変換して、黄色光を放射する。この結果、発光ダイオードチップ１０８からの青色光の光量が減少し、蛍光体１１０からの黄色光の光量が増加することによって、調整前の色度と比べて、色度が大きくなる。この結果、色度が小さい側のばらつきが色度が大きい側にシフトされ、発光素子１００の色度ばらつき調整される。
【００３７】
図３に示す発光素子１００のように、封止樹脂部１０５の表面に光散乱樹脂部１０６を形成されている場合、本来封止樹脂部１０５の表面から発光素子１００の外部に放射される青色光（図３中実線矢印）の一部が散乱されて封止樹脂部１０５に戻り、蛍光体１１０に吸収されて黄色光（図３中矢印点線）に変換される。したがって、発光ダイオードチップ１０８からの青色光が黄色光に変換される割合が増える。以上のように、発光素子１００の外部に放射される光の色度を、青色側から黄色側（色度が大きくなる方向）に調整することができる。
【００３８】
このような光散乱樹脂部１０６に含まれる光散乱材は、特に限定されず、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素、軽質炭酸カルシウム等、様々なものを好適に用いることができる。また、この光散乱材の粒子径は０．１μｍ以上１０μｍ以下程度のものを好適に用いることができる。また、光散乱樹脂部１０６の形成位置は特に限定されないが、封止樹脂部１０５の端部近傍は、発光ダイオードチップ１０８からの光の量が少ないので好ましくない。
【００３９】
なお、本実施形態においては、基板１０１としてアルミナ基板を用いたが、窒化アルミ基板、機械的な強度、熱伝導率が高い鉄などの金属板に、セラミック誘電体をコーティングした、いわゆるホーロー基板、アルミ基板等を用いることも可能である。また、電極構造、電極パターン、発光ダイオードチップ１０８のレイアウト、個数、直並列数なども種々変更可能である。
【００４０】
また、発光ダイオードチップ１０８の素子構造としては、本実施形態に示したように、サファイヤ基板等の絶縁基板上に実装され、表面にプラス電極およびマイナス電極が設けられているもの、またはＧａＮやＳｉなどの導電性基板上に実装され、裏面および表面にプラス電極およびマイナス電極が設けられているものを用いてもよい。このように裏面電極が設けられている発光ダイオードチップ１０８を使用した場合には、配線パターン上に、Ａｇペーストなどの導電性ペーストを用いて実装する形態も取り得る。
【００４１】
さらに、発光ダイオードチップ１０８と電極パターン１０３、１０４、１０９とは、半田バンプによるフリップフロップ実装によるコンタクト構造が形成されていてもよい。また、発光ダイオードチップ１０８の波長も青色に限ることなく、４００ｎｍ帯の近紫外領域等、本実施形態に記載している以外の波長のものを使用することもできる。さらに、蛍光体１１０の発光色も、発光ダイオードチップ１０８の光を吸収し得るものであれば特に限定されない。例えば青色光を赤色光、緑色光等の単色光に変換する蛍光体を使用してもよい。
【００４２】
（第２の実施形態）
本発明に係る発光素子の他の実施形態について、図５〜７を参照して以下に説明する。図５は、本発明の他の実施形態に係る発光素子２００の断面図であり、図６は、図５に示す発光素子２００の内部を示す上面図であり、図７は、図５に示す発光素子２００における色度のばらつきを説明する色度図である。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同一の部材および構成に関する詳細な説明は省略する。
【００４３】
図５および６に示すように、発光素子２００は、プラス電極部２０１、マイナス電極部２０２、発光ダイオードチップ２０３、樹脂ペースト２０４、金線２０５、樹脂実装部２０６、リフレクター部２０７、封止樹脂部２０８、蛍光体２０９、光散乱樹脂部２１０を備えている。蛍光体２０９は、封止樹脂部２０８中に分散されて存在している。また、光散乱樹脂部中には、光散乱材が分散されて存在している。
【００４４】
発光素子２００において、プラス電極部２０１およびマイナス電極部２０２は、樹脂実装部２０６の底面部側に形成されており、樹脂実装部２０６表面の発光ダイオードチップ２０３が実装される面に達する、コの字形状の金属により構成されている。なお、電極部を構成する金属材料としては、放熱性が高いものが好ましく、例えば銅合金が好適に用いられる。これにより発光ダイオードチップ２０３から発生する熱の放熱が促進され、発光素子２００の温度上昇によって生じる装置の信頼性の低下を防ぐことができる。
【００４５】
プラス電極部２０１に対応する位置の樹脂実装部２０６の表面には、発光ダイオードチップ２０３が樹脂ペースト２０４によりダイボンドされている。なお、発光ダイオードチップ２０３がダイボンドされている樹脂実装部２０６の表面、またはマイナス電極部２０２に対応する位置の樹脂実装部２０６の表面は、光の反射率が大きくなるような表面処理がなされていることが好ましく、例えば銀めっき処理されていることが好ましい。そして、プラス電極部２０１に対応する位置の樹脂実装部２０６の表面、マイナス電極部２０２に対応する位置の樹脂実装部２０６の表面、および発光ダイオードチップ２０３の上部面に設けられた電極パターン（図示せず）の間は、それぞれ数１０μｍ径の金線２０５によりワイヤーボンドされている。
【００４６】
樹脂実装部２０６の発光ダイオードチップ２０３を実装している面上には、発光ダイオードチップ２０３の周囲を取り囲むように形成されたリフレクター部２０７が形成されている。リフレクター部２０７は、樹脂実装部２０６側から発光素子２００の外側に向かって末広がりに傾斜するように形成されている。リフレクター部２０７は、ポリフェニレンアミド系樹脂をインサート成型すること等によって形成することができる。また、リフレクター部２０７は、樹脂表面の反射率を高めるために、樹脂中に酸化チタンの微粒子を含み、白色に着色されていてもよい。さらに、リフレクター部２０７の発光ダイオードチップ２０３側の側面は光を反射する反射面が形成されていてもよい。反射面はＡｇ等の反射率が高くなるような膜により形成され得る。
【００４７】
そして、リフレクター部２０７の内部には、蛍光体２０９を含有する封止樹脂部２０８が形成されている。封止樹脂部２０８は、リフレクター部２０７の内部に、耐ガスバリア性が高く気密性の良好なエポキシ系の樹脂を充填することによって形成され得る。本実施形態においては、蛍光体２０９として、ピーク波長５６０nmの黄色を発光する蛍光体（例えば２価のユーロピウムが賦活されている（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）2ＳｉＯ4））を用いている。
封止樹脂部２０８中における蛍光体２０９の含有量は、蛍光体２０９を含有したときの色度分布の最大値（ｘ、ｙの最大値）が、目的とする色度よりも小さくなるように設定されている。そして、この蛍光体２０９を含有する封止樹脂部２０８の表面の全面には、発光ダイオードチップ２０３からの光を散乱させるための光散乱部が形成されている。本実施形態において光散乱部は、光散乱材を含有する光散乱樹脂部２１０である。なお、封止樹脂部２０８と光散乱樹脂部２１０とを形成する樹脂材料はそれぞれ異なる樹脂を用いてもよい。
【００４８】
本実施形態においては、光散乱樹脂部２１０を形成する前に、発光ダイオードチップ２０３からの色度の全数測定を行う。そして、この色度の測定結果に基づいて、光の散乱量を調整した光散乱樹脂部２１０を形成する。まず、色度の測定結果を図７に示す。図７は、光散乱樹脂部２１０を形成する前の発光素子２００から発する光（封止樹脂部２０８表面から発する光）の色度のばらつきを示す図である。そして、図７中に示すように、色度の測定結果に基づいて発光素子を、例えば３つの色度領域Ａ、Ｂ、およびＣに分けておく。
【００４９】
次に、含有する光散乱材の含有濃度が異なる樹脂を３種類用意する。この光拡散材の含有濃度は、光散乱樹脂部２１０を形成した後の図７に示す領域Ａ、ＢおよびＣの色度のそれぞれが、目的とする色度になるように設定する。本実施形態においては、図７に示す領域Ａ、Ｂ、およびＣの色度のそれぞれが、ｘ＝０．３２、ｙ＝０．３２となるような含有濃度に設定しておく。これらの樹脂をディスペンサーに予め充填したものを用意し、各領域の色度を示す発光ダイオードチップ２０３を封止する封止樹脂部２０８上に、目的とする色度に調整するための含有量で光散乱材を含む樹脂を塗布し、硬化させて光散乱樹脂部２１０を形成する。
【００５０】
これにより、図７に示すように、光散乱樹脂部２１０を形成する前の光の色度が領域Ａ、Ｂ、およびＣのようにばらついていても、それぞれの色度を示す発光素子に異なる含有量で光散乱材を含有する光散乱樹脂部２１０を形成することによって、領域Ａ、Ｂ、およびＣの色度を領域Ａ’Ｂ’Ｃ’にそれぞれ調整することが可能である。その結果、光散乱樹脂部２１０を形成する前の色度のばらつきを約３分の１程度に狭めることができる。
【００５１】
また、本実施形態においては、封止樹脂部２０８が含有する蛍光体２０９の含有量を、光散乱樹脂部２１０の形成前の発光素子２００の色度分布の最大値（ｘ、ｙの最大値）が、目的とする色度よりも小さくなるように設定している。これにより、色度の中心値を制御することができる。すなわち、色度分布の中心値が多少変動したとしても、光散乱樹脂部２１０による光の散乱量を適宜調整することによって、最終的に目的とする色度の中心値をより容易に制御することができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、光散乱樹脂部２１０を形成する前の発光素子２００の色度を３つの領域に分割しているが、より多くの領域に分割することも可能であることはいうまでもない。
【００５３】
なお、発光素子の色度を調整するために、色度の測定結果に応じて、形成する光散乱樹脂部の厚さまたは面積を調整することによって、光の散乱量を調整してもよい。このような光散乱樹脂部の他の態様について、図８および図９に示す。図８は、発光素子３００の部分断面図であり、図９は、発光素子４００の上面図である。なお、図８および図９に示す発光素子において、光散乱樹脂部以外の構成は、第１の実施形態と同一である。
【００５４】
図８に示すように、色度の小さい発光ダイオードチップ上の封止樹脂部３０１の表面に形成する光散乱樹脂部３０３の厚みを増し、（図８中（ａ））、色度の大きい発光ダイオードチップ上の封止樹脂部３０１の表面に形成する光散乱樹脂部３０３’’は厚みを薄くする（図８中（c））。これにより、色度のばらつきを調整し、色度の中心値を制御することができる。光散乱樹脂部３０３の厚みは、形成時の樹脂材料の塗布量を適宜変更することによって調整し得るが、個々の色度に応じて、個別に最適な塗布厚となるよう塗布および硬化工程を実施することも可能である。例えば、一定の厚みの樹脂板をあらかじめ作製し、これらを積み重ねることによって厚みを調整することも可能である。
【００５５】
また、図９に示すように、色度の小さい発光ダイオードチップ上の封止樹脂部４０１の表面に形成する光散乱樹脂部４０２の塗布面積を大きくし（図９中（a））、色度の大きい発光ダイオードチップ上の封止樹脂部４０１の表面に形成する光散乱樹脂部４０２’’の塗布面積を小さくする（図９中（ｃ））。これにより、色度のばらつきを調整し、色度の中心値を制御することができる。なお、光散乱樹脂部４０２の形成面積は、形成時の樹脂材料の塗布量を適宜変更することによって調整し得るが、個々の色度に応じて、個別に最適な塗布面積となるように塗布および硬化工程を行うことも可能である。また、光散乱樹脂部の塗布形状は特に限定されず、円形状など様々な形のものをとることが可能である。
【００５６】
さらに、光散乱樹脂部４０２を形成するときに、封止樹脂部４０１の表面に直接光散乱材を含有する樹脂材料を塗布することによって形成してもよいが、光散乱材を含有する樹脂材料を、あらかじめ金型などを用いて一定の大きさの板形状に形成していてもよい。そして、色度の測定結果に応じて、板形状の光散乱樹脂部４０２の貼り付け数を調整することによって色度を調整する。すなわち、色度の小さい発光ダイオードチップ上の封止樹脂部４０１の表面に貼り付ける光散乱樹脂部４０２の枚数を多くし（図９中（a））、色度の大きい発光ダイオードチップ上の封止樹脂部４０１の表面に貼り付ける光散乱樹脂部４０２’’の枚数を少なくする（図９中（ｃ））。
【００５７】
これにより、色度のばらつきを調整し、色度の中心値を制御することができる。光樹脂散乱部の貼り付け方法としては、特に限定されず、封止樹脂部または光樹脂散乱部を構成する樹脂材料と同一のものを用いて接着するのが、樹脂同士の密着性、樹脂界面での屈折率の違いによる反射を防ぐことが可能であるため好ましい。また、元となる樹脂板を形成した後、所望の大きさにカットして、この樹脂板を基本の大きさとして、異なる面積の光散乱樹脂部を形成することが可能である。
【００５８】
（第３の実施形態）
本発明に係る発光素子の他の実施形態について、図１０および１１を参照して以下に説明する。図１０および図１１は、本発明に係る発光素子５００、６００の形成工程の一部を示す模式図である。本実施形態においては、光散乱部の構成以外は第１の実施形態と同一である。
【００５９】
図１０に示すように、発光素子５００の封止樹脂部５０２の表面を、アルミナからなる研磨材が設けられた円盤状の砥石５０１によって研磨し、凹凸形状の光散乱部５０４を形成する。凹凸形状は、光を効果的に散乱し得るように、少なくとも可視光程度の大きさとなるように形成する。そして、光散乱部５０４の形成前の発光素子５００の色度分布に応じて形成する凹凸形状の表面粗さＲaが可視光の波長程度以上の大きさ、すなわち封止樹脂部５０２の表面からの光の波長と同等またはそれ以上の大きさになるように調整することによって、発光素子５００の色度のばらつきを調整し、色度の中心値を制御することができる。
【００６０】
凹凸形状の調整は、研磨時間を調整すること、または研磨する砥石５０１の種類を変更することによって行うことができる。具体的には、研磨材の粒子径が大きいもの、すなわち、表面状態が荒いものを用いて樹脂表面上を粗くし、表面での光の散乱を大きくする。一方、研磨材の粒子径が小さいもの、すなわち、表面状態が細かいものを用いて、樹脂表面上を細かくし、表面での光の散乱を小さくする。さらに、１部分のみに研磨材が設けられている面積の異なった円盤状の砥石を複数使い分けて、散乱面積を調整する事も可能である。
【００６１】
また、図１１に示すように、発光素子６００の封止樹脂部６０２の表面に、カッティングブレード６０１を用いて、封止樹脂部６０２の表面に断面形状が三角形状の溝を直線状に形成することによって、光散乱部６０４を形成することができる。ここで、色度の調整の程度に応じて、溝の幅、深さ、数数、および間隔を調整する。例えば、カット幅１ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝を、１.５ｍｍ間隔で５本、６本、および７本形成する。これにより、溝形状の傾斜部における反射の程度が、封止樹脂部６０２の表面における反射の程度と異なるため、発光素子６００の色度のばらつきを調整し、色度の中心値を制御することができる。また、溝の断面形状が台形となるようなカッティングブレードを用いても、この台形の側面において光反射率を変化させることが可能である。
【００６２】
このように、本発明に係る発光素子においては、発光ダイオードチップを被覆する封止樹脂部の表面の少なくとも一部に、光を散乱させる光散乱部を備えた発光素子を用いているので、発光ダイオードチップから発光素子の外部に放射される光の一部を光散乱部において散乱させ、封止樹脂部に戻った光により蛍光体を励起し、蛍光を放射させることができる。したがって、光散乱部による光の散乱量を調整することによって光の色度を調整することが可能であり、好適に光の色度のばらつきを低減させることができるという効果を奏する。
【００６３】
本発明を以下のように表現することもできる。
【００６４】
（第１の構成）
発光ダイオードチップと、
発光ダイオードチップを覆うよう形成された少なくとも1種類以上の蛍光体が分散された樹脂部とから少なくともなる発光素子において、樹脂表面上の少なくとも１領域に、発光素子の色度を調整するための発光ダイオードチップの光を散乱させるための構造が設けられていることを特徴とする発光素子。
【００６５】
（第２の構成）
青色発光ダイオードチップと、青色発光ダイオードチップが実装され、さらに青色発光ダイオードチップが実装されていない表面上の少なくとも１領域には、電極パターンが形成されているアルミナ基板と、青色発光ダイオード上面に設けられた電極部と電極パターンの間に設けられた金線と、青色発光ダイオードを覆うように形成されている樹脂部とからなる発光素子において、樹脂表面上の少なくとも１領域に、発光素子の色度を調整するための発光ダイオードの光を散乱させるための構造が設けられていることを特徴とする第１の構成に記載の発光素子。
【００６６】
（第３の構成）
青色発光ダイオードチップと、青色発光ダイオードチップが実装され、さらに青色発光ダイオードチップが実装されていない表面上の少なくとも１領域に、電極パターンが形成された樹脂からなる基板と、樹脂基板の底部には、電極パターンに接続されている電極構造が形成され、この樹脂基板上には、青色発光ダイオードチップを覆うような井戸形状を有する樹脂からなるリフレクター部が形成され、青色発光ダイオードチップ上に設けられた電極部と電極パターンの間に設けられた金線と、青色発光ダイオードチップを覆うように形成されている、リフレクター内に充填された樹脂部からなる発光素子において、樹脂表面上の少なくとも１領域に、発光素子の色度を調整するための発光ダイオードの光を散乱させる構造が設けられていることを特徴とする第１の構成に記載の発光素子。
【００６７】
（第４の構成）
前記、散乱構造は、透明樹脂中に光散乱材が分散された樹脂からなることを特徴とする第１乃至３の構成に記載の発光素子。
【００６８】
（第５の構成）
前記、散乱構造は、蛍光体が分散された樹脂表面上に、可視光の波長以上の大きさの表面粗さＲａを有する複数の凹凸構造が不規則上に設けられているものであることを特徴とする第１乃至３の構成に記載の発光素子。
【００６９】
（第６の構成）
前記、樹脂表面上に１ないし複数の断面形状が略一定のストライプ形状の溝構造が設けられていることを特徴とする第５の構成に記載の発光素子。
【００７０】
（第７の構成）
発光素子の樹脂部の作製方法において、発光ダイオードチップを覆うよう蛍光体が分散された樹脂を塗布、硬化する工程と、硬化後に色度を測定する工程と、前記樹脂部上に、色度に応じて発光ダイオードチップからの発光を散乱させる散乱構造を形成する工程を含む、発光素子の製造方法。
【００７１】
（第８の構成）
前記、散乱構造を形成する工程は、光散乱材が分散された樹脂を蛍光体が塗布された樹脂表面上に塗布、硬化させる工程を含む第７の構成に記載の発光素子の製造方法。
【００７２】
（第９の構成）
前記、散乱構造を形成する工程は、一定濃度の光散乱材が分散された樹脂の樹脂厚を調整したものを形成する工程を含む、第７の構成に記載の発光素子の製造方法。
【００７３】
（第１０の構成）
前記、散乱構造を形成する工程は、分散濃度が調整されている光散乱材が分散された樹脂を一定の面積形成する工程を含む、第７の構成に記載の発光素子の製造方法。
【００７４】
（第１１の構成）
前記、散乱構造を形成する工程は、一定濃度の光散乱材が分散された樹脂の面積を調整したものを形成する工程を含む、第７の構成に記載の発光素子の製造方法。
【００７５】
（第１２の構成）
前記、樹脂部上に、散乱構造を形成する工程は、樹脂表面を研磨材によって研磨する工程である第７の構成に記載の発光素子の製造方法。
【００７６】
（第１３の構成）
前記、樹脂部上に、散乱構造を形成する工程は、樹脂表面にブレードでストライプ形状の溝部を形成する工程を含む、第７の構成に記載の発光素子の製造方法。
【００７７】
（第１４の構成）
樹脂中への蛍光体の分散量は、蛍光体が分散された樹脂を塗布、硬化後に測定される色度のばらつきの最大値が、設定目標とされる色度中心値より、小さくなるような分散量に設定しておくことを特徴とする第７乃至１３の構成に記載の発光素子の製造方法。
【００７８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る発光素子によれば、色度ばらつきの少ない光を得ることができるので、照明装置、液晶装置等に好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子の上面図である。
【図２】図２は、図１に示す発光素子の内部を示す上面図である。
【図３】図３は、図１に示す発光素子をＡ−Ａ’線で切断したときの断面図である。
【図４】図４は、図１に示す発光素子における光の色度のばらつきを説明する色度図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係る発光素子の断面図である。
【図６】図６は、図５に示す発光素子の内部を示す上面図である。
【図７】図７は、図５に示す発光素子における色度のばらつきを説明する色度図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係る発光素子の部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の他の実施形態に係る発光素子の上面図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る発光素子の形成工程の一部を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る発光素子の形成工程の一部を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
１００  発光素子
１０１  基板
１０５  封止樹脂部（第１の樹脂部）
１０６  光散乱樹脂部（光散乱部）
１０８  発光ダイオードチップ
１１０  蛍光体
【図１】
2009130301.tif 000003
【図２】
2009130301.tif 000004
【図３】
2009130301.tif 000005
【図４】
2009130301.tif 000006
【図５】
2009130301.tif 000007
【図６】
2009130301.tif 000008
【図７】
2009130301.tif 000009
【図８】
2009130301.tif 000010
【図９】
2009130301.tif 000011
【図１０】
2009130301.tif 000012
【図１１】
2009130301.tif 000013