発光装置及びその製造方法
【課題】色むらを緩和できる発光装置の提供。
【解決手段】窒化アルミニウム(AlN)等よりなる配線基板１上に４つのフリップチップ型の青色の発光素子２−１，２−２，２−３，２−４をバンプ３を介して実装してある。発光素子の上面及び側面に波長変換層４が設けられ、この波長変換層上に板状のガラスプレート５が設けられている。配線基板１の周辺にセラミックあるいは樹脂よりなる枠６が設けられ、枠６と発光素子、波長変換層及びガラスプレートとの間に低粘度の青色樹脂層８を設けてある。青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の全部に設けられている。青色樹脂層は青色顔料を混合したシリコーン樹脂よりなる。このシリコーン樹脂は耐熱性、耐光性に優れかつ常温において流動性を帯びている、つまり、低粘度である。青色顔料は黄色光の波長を選択的に吸収し、たとえばフタロシアニンよりなる。
【解決手段】窒化アルミニウム(AlN)等よりなる配線基板１上に４つのフリップチップ型の青色の発光素子２−１，２−２，２−３，２−４をバンプ３を介して実装してある。発光素子の上面及び側面に波長変換層４が設けられ、この波長変換層上に板状のガラスプレート５が設けられている。配線基板１の周辺にセラミックあるいは樹脂よりなる枠６が設けられ、枠６と発光素子、波長変換層及びガラスプレートとの間に低粘度の青色樹脂層８を設けてある。青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の全部に設けられている。青色樹脂層は青色顔料を混合したシリコーン樹脂よりなる。このシリコーン樹脂は耐熱性、耐光性に優れかつ常温において流動性を帯びている、つまり、低粘度である。青色顔料は黄色光の波長を選択的に吸収し、たとえばフタロシアニンよりなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子及び発光素子からの光の一部を異なる波長の光に変換する波長変換層を有する発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子たとえばGaN青色発光ダイオード（LED）素子及び波長変換部材（たとえばYAG蛍光体）を含有した波長変換層（樹脂層）を有し、発光素子からの光の一部を波長変換層によって異なる波長の光に変換し、発光素子からの光と合成して白色光を得る発光装置が知られている。この場合、複数の発光素子を一列に配列して明度を稼いでいる。
【０００３】
図１７は本願出願人が既に提案した発光装置を示し、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は断面図である(参照:特許文献１)。
【０００４】
図１７においては、窒化アルミニウム(AlN)等よりなる配線基板１上に４つのフリップチップ型の青色の発光素子２−１，２−２，２−３，２−４をバンプ３を介して実装してある。また、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の上面及び側面に波長変換層４が設けられ、この波長変換層４上に板状のガラスプレート５が設けられている。この場合、波長変換層４及びガラスプレート５は矩形をなしている。また、波長変換層４は発光素子２−１、２−４の側面からガラスプレート５の端面に向う傾斜面４ａを有する。さらに、配線基板１の周辺にセラミックあるいは樹脂よりなる枠６が設けられ、枠６と発光素子２−１，２−２，２−３，２−４、波長変換層４及びガラスプレート５との間に反射部材としての白色樹脂層７が設けられる。白色樹脂層７はたとえば酸化チタン、酸化亜鉛等の白色顔料を含有したシリコーン樹脂よりなる。
【０００５】
図１７の発光装置において、発光素子１の上面から出射した光は波長変換層４を介してガラスプレート５から出射する。また、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の側面から出射した多くの光も波長変換層４の傾斜面４ａに対応する白色樹脂層７の傾斜面もしくは素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の湾曲面４ｂにおいて反射して波長変換層４を介してガラスプレート５から出射する。これにより、光の取り出し効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２０１０−１７３８５２号明細書、図面
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の既に提案した発光装置においては、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の側面から照射され、傾斜面４ａまたは湾曲面４ｂに接している白色樹脂層７によって反射されることでガラスプレート５へ出射される光が波長変換層４内を通る光路長は、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の上面から照射され白色樹脂層７に反射されることなく直接ガラスプレート５へ出射される光が波長変換層４内を通る光路長よりも長い。たとえば、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の上面の波長変換層４の厚さを５０μm、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の厚さを１００μmとすれば、前者の光路長は後者の光路長より１００μm程度長い。従って、波長変換層４の蛍光体濃度が均一であれば、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３で励起される蛍光体は素子直上部Ｚで励起される蛍光体より多くなり、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３が蛍光体の発光色である黄色味を生じ、この結果、発光素子直上の領域の発光とは色むらが生ずるという課題がある。
【０００８】
尚、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に対して素子直上部Ｚを避けつつ選択的に色度調整の方法として、つまり青色光を吸収せずに黄色光を選択的に吸収する方法として、ガラスプレート５を装着する前に予めガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の位置に対して青色光を吸収する酸化鉄あるいは赤色蛍光体及び赤色顔料を用いた場合には、発光素子の発光色である青色そのものも吸収してしまい、また、酸化鉄あるいは赤色蛍光体及び赤色顔料の位置ずれが生じ、この結果、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３はさらに黄色味を帯びて色むらはかえって増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、配線基板と、配線基板上に実装された青色の発光素子と、発光素子の上面及び側面に設けられた波長変換層と、波長変換層上に設けられたガラスプレートと、波長変換層の傾斜面に接して設けられた青色樹脂層とを具備し、波長変換層の傾斜面は発光素子の側面からガラスプレートの端部に向うものである。これにより、発光素子の側面からガラスプレートの縁部での発光の黄色味が青色樹脂層によって選択的に吸収される。
【００１０】
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、配線基板上に青色の発光素子を実装する発光素子実装工程と、発光素子上に波長変換部材を含有した樹脂をポッティングするポッティング工程と、波長変換部材を含有した樹脂上にガラスプレートを押圧装着して発光素子の上面及び側面に波長変換層を形成するガラスプレート装着工程と、配線基板上の波長変換層の傾斜面に接して青色樹脂層を注入する青色樹脂注入工程とを具備し、波長変換層の傾斜面は発光素子の側面からガラスプレートの端部に向うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガラスプレート縁部の色むらを緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る発光装置の第１の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】図１の青色樹脂層の青色顔料に用いられるフタロシアニンの吸収光スペクトル及び通常の白色ＬＥＤ素子の発光スペクトルを示す図である。
【図３】図１の発光装置、図１７の発光装置及び比較例として青色樹脂層、白色樹脂層もない樹脂なしの発光装置の素子直上部の全面積の色度の平均値に対するガラスプレート縁部、素子間隙部の色度差を示すテーブルである。
【図４】図１の発光装置の変更例を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１の発光装置、図１７の発光装置及び比較例として青色樹脂層、白色樹脂層もない樹脂なしの発光装置の素子直上部の全面積の色度の平均値に対する素子間隙部の輝度を説明するための図であって、（Ａ）は発光面に対する素子間隙部を示す図、（Ｂ）は相対輝度を示すグラフ、（Ｃ）は平均相対輝度を示すグラフである。
【図６】本発明に係る発光装置の第２の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明に係る発光装置の第３の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】本発明に係る発光装置の第４の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】本発明に係る発光装置の第５の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】リフレクタタイプ灯具において図６の発光装置、図７の発光装置及び図８の発光装置の配光を水平方向に重ね合わせられた発光面を説明する図である。
【図１１】図１の発光装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図１の発光装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明に係る発光装置の第６の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】図１、図６、図７、図８、図９の発光装置における蛍光体による色むらを説明するための図であり、（Ａ）はガラスプレート縁部の蛍光体を示す断面図、（Ｂ）は素子間隙部の蛍光体を示す断面図である。
【図１５】本発明に係る発光装置の第７の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】本発明に係る発光装置の第８の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１７】本出願人による既に提案した発光装置を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明に係る発光装置の第１の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１４】
図１においては、図１７の白色樹脂層７の代わりに、低粘度の青色樹脂層８を設けてある。この場合、図１の（Ａ）に示すごとく、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に位置する傾斜面４ａ及びその直上のガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。
【００１５】
青色樹脂層８は比較的濃度の低い青色顔料を混合したシリコーン樹脂よりなる。このシリコーン樹脂は耐熱性、耐光性に優れかつ常温において流動性を帯びている。つまり、低粘度である。また、青色顔料は黄色光の波長を選択的に吸収し、たとえばフタロシアニン、Co-Zn-Si系、Co-Si系、バナジウムシリコニウム等よりなる。さらに、反射性を向上させるために青色樹脂層８に酸化チタン、酸化亜鉛等よりなる白色顔料を加えている。以降、青色顔料を含有している樹脂を青色樹脂、顔料は白色顔料のみを含有し青色顔料を含有していない樹脂を白色樹脂とする。
【００１６】
次に、青色顔料としてのフタロシアニンを説明する。フタロシアニンの吸収光スペクトルを示す図２（Ａ）に示すように、フタロシアニンは主に５５０nm以上の波長の光を吸収する。通常、白色光を発射する白色LED素子の発光スペクトルは、図２の（Ｂ）に示すように、約４００〜８００nmの波長を有している。そのうち、青色が約４００〜４８０nmであり、蛍光体に吸収されずに発光素子から出ている光からなり、黄色光の波長範囲は約４８０〜８００nmであり、波長変換層４に含有されている蛍光体からの蛍光からなる。図２の（Ｂ）の点線の枠はフタロシアニンの吸収する波長範囲であり、フタロシアニンが発光素子からの青色発光は吸収せずに蛍光体からの黄色光を選択的に吸収することになる。
【００１７】
図３は図１の発光装置、比較例として白色樹脂層７を使用した図１７の発光装置、傾斜面４ａ及び湾曲面４ｂに白色樹脂層７もない樹脂なしの発光装置の素子直上部Ｚの全面積の色度の平均値に対するガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の色度差を示す。
【００１８】
図３に示すように、図１の青色樹脂層８のガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における色度差の平均値０．０３５は、図１７の白色樹脂層７のガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における色度差の平均値０．０５８及び樹脂なしのガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における色度差の平均値０．０６８よりも小さく、従って、色むらは緩和されていることが分かる。
【００１９】
他方、図３に示すように、図１の青色樹脂層８の素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色度の平均値０．０８１は、図１７の白色樹脂層７の素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色度差の平均値０．６４及び樹脂なしの素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色度差の平均値０．０７５より大きな値となったものの大差なく、従って、色むらも大差ない。また、図４に示すごとく、波長変換層４の樹脂の塗布量を減少させれば、湾曲面４ｂの曲率が大きくなり、図４の素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の青色樹脂層８の素子底面からの湾曲面４ｂの頂点の高さｄが大きくなり、この結果、素子間隙部における波長変換層４と青色樹脂層８との接触面積が増加するので、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色度差の平均値は小さくなり、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の色むらは緩和されると考えられる。
【００２０】
図５は図１の発光装置、比較例として白色樹脂層７を使用した図１７の発光装置、傾斜面４ａ及び湾曲面４ｂに白色樹脂層７もない樹脂なしの発光装置を使用したときの、素子直上部Ｚの全面積の色度の平均値に対する素子間隙部Ｙ２の輝度を示す。すなわち、図５の（Ａ）に示すＰ軸方向の断面輝度を比較した。尚、Ｐ軸はその水平線が発光面の中央部０点を通るように設定する。この結果、図５の（Ｂ）に示す相対輝度が得られた。尚、図５の（Ｂ）の相対輝度は、配線基板１の底面温度が７０℃及び各発光素子２−１、２−２、２−３、２−４の電流が１０mAの条件の基で得られた。図５の（Ｂ）に示す相対輝度の平均相対輝度を図５の（Ｃ）に示すように、白色樹脂層７の場合の平均相対輝度が最も大きく、他方、青色樹脂層８の場合及び樹脂なしの場合の平均相対輝度は小さく同等である。このように、青色樹脂層８を有する図１の発光装置の輝度は樹脂なし発光装置の輝度と同等であるものの、白色樹脂層７を有する図１７の発光装置の輝度に及ばない。この理由は青色樹脂層８の青色顔料が黄色光を吸収することによると考えられる。従って、色むらをある程度緩和しつつ、青色樹脂層８を有する図１の発光装置の平均輝度を白色樹脂層７を有する図１７の発光装置の平均輝度に近づけた発光装置を図６、図７、図８、図９を参照して説明する。
【００２１】
図６は本発明に係る発光装置の第２の実施の形態を示す。図６においては、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に位置する傾斜面４ａ及びガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。他方、ガラスプレート縁部Ｘ４に位置する傾斜面４ａには白色樹脂層７を接するように設けてある。つまり、長方形の矩形である波長変換層４の短手方向の一端辺に白色樹脂層７を設けることにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３においては色むらの緩和を優先し、ガラスプレート縁部Ｘ４においては輝度の向上を優先させている。図６においては、ガラスプレート縁部Ｘ４では傾斜面４ａを白色樹脂で覆い、ガラスプレート側面は青色樹脂で覆ったが、白色樹脂をガラスプレート上面の高さまで設け、ガラスプレート側面まで覆わせてもよい。
【００２２】
図７は本発明に係る発光装置の第３の実施の形態を示す。図７においては、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３に位置する傾斜面４ａ及びガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。他方、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４に位置する傾斜面４ａには白色樹脂層７を接するように設けてある。つまり、長方形の矩形である波長変換層４の短手方向の両端辺に白色樹脂層７を設けることにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３においては色むらの緩和を優先し、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４においては輝度の向上を優先させている。図７においては、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４では傾斜面４ａを白色樹脂で覆い、ガラスプレート側面は青色樹脂で覆ったが、白色樹脂をガラスプレート上面の高さまで設け、ガラスプレート側面まで覆わせてもよい。
【００２３】
図８は本発明に係る発光装置の第４の実施の形態を示す。図８においては、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３、Ｘ４に位置する傾斜面４ａ及びガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。他方、ガラスプレート縁部Ｘ２に位置する傾斜面４ａには白色樹脂層７を接するように設けてある。つまり、長方形の矩形である波長変換層４の短手方向の一端辺に白色樹脂層７を設けることにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３、Ｘ４においては色むらの緩和を優先し、ガラスプレート縁部Ｘ２においては輝度の向上を優先させている。図８においては、ガラスプレート縁部Ｘ２では傾斜面４ａを白色樹脂で覆い、ガラスプレート側面は青色樹脂で覆ったが、白色樹脂をガラスプレート上面の高さまで設け、ガラスプレート側面まで覆わせてもよい。
【００２４】
図９は本発明に係る発光装置の第５の実施の形態を示す。図９においては、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１に位置する傾斜面４ａ及びガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。他方、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に位置する傾斜面４ａには白色樹脂層７を接するように設けてある。つまり、長方形の矩形である波長変換層４の短手方向の両端辺及び長手方向の一端辺に白色樹脂層７を設けることにより、ガラスプレート縁部Ｘ１においては色むらの緩和を優先し、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４においては輝度の向上を優先させている。図９においては、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４では傾斜面４ａを白色樹脂で覆い、ガラスプレート側面は青色樹脂で覆ったが、白色樹脂をガラスプレート上面の高さまで設け、ガラスプレート側面まで覆わせてもよい。
【００２５】
従って、図６〜図９に示すように、傾斜面４ａに接する樹脂は上面から見たときのその傾斜面が位置するガラスプレート縁部によって、青色樹脂と白色樹脂を選択することが可能である。青色樹脂を選択すれば、そのガラスプレート縁部からの発光は色むらの改善となり、白色樹脂を選択すれば、そのガラスプレート縁部からの発光の輝度の向上となる。
【００２６】
図１０は、リフレクタタイプ灯具において図６の発光装置、図７の発光装置及び図８の発光装置を長手方向に並べたとき、重ね合わされた配光を説明する図である。この場合、重ね合わされた配光は領域Ａ、Ｂ、Ｃに分けられる。長手方向のガラスプレート端部の発光が重なった領域Ａ、Ｃにおいては、図６、図７、図８の発光装置はいずれも長手方向のガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３の傾斜面４ａには共に青色樹脂が接しているため個々の装置からの光は既に色度は改善されたものとなり、重ね合わさったあとも改善された色度で変化はない。他方、領域Ｂにおいては、素子直上部、短手方向のガラスプレート縁部及び素子間隙部からの発光色度は異なる各光が重なるので色度は平均化される。従って、配列されている発光装置の対向する辺に位置するガラスプレート縁部には白色樹脂を用いており黄色味を帯びた発光となるが、この領域上には素子直上部の光が重なるので、黄色味は緩和される。さらに、白色樹脂層を用いている領域は輝度が向上するので、Ｐ軸方向の平均輝度も向上する。つまり、あらかじめ個々の発光装置において発光装置の配列方向にあるガラスプレート縁部の傾斜面４ａには青色顔料を適用し、配列される発光装置の対向する辺に位置するガラスプレート縁部には白色樹脂を適用することによって、複数の発光装置が重なり合った全体の発光としては輝度を向上させた上で色むらのないものとすることができる。複数の発光装置を配列させた場合においても配光の方向によって色むらを改善したい方向が決められているなら、発光装置の配列方向においても青色顔料はいずれか一方の領域のみの適用でもよい。たとえば、領域Ａの色むらを改善し領域Ｃでは輝度を優先したいのなら、それぞれの発光装置のガラスプレート縁部Ｘ３に位置する傾斜面４ａには白色樹脂が接していてもかまわない。このように、ガラスプレート縁部の光の色むらが緩和されることは上述のリフレクタタイプ灯具において有利である。
【００２７】
次に、図１の発光装置の製造方法を図１１、図１２を参照して説明する。
【００２８】
始めに、図１１の（Ａ）の実装工程を参照すると、配線基板１上に発光素子２−１、２−２、２−３、２−４をバンプ３を介して実装する。
【００２９】
次に、図１１の（Ｂ）のポッティング工程を参照すると、たとえばＹＡＧ蛍光体を分散含有したシリコーン樹脂４’をディスペンサ１１１で適量だけ滴下する。ポッティングされた樹脂は素子上面で表面張力を保ったままの状態となる。
【００３０】
次に、図１１の（Ｃ）のガラスプレート装着工程を参照すると、ガラスプレート５をコレットチャック１１２を用いて未硬化のシリコーン樹脂４’上にゆっくり接近させて押圧装着する。この結果、シリコーン樹脂４’はガラスプレート５の下面に濡れ拡がると共に、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４の上面及び側面に濡れ拡がる。このとき、ガラスプレート５の縁部において、シリコーン樹脂４’がガラスプレート５の下面と発光素子の側面とを接続する傾斜面４ａを、また、同時に、素子間隙部において、メニスカス形状の湾曲面４ｂが形成されるように、シリコーン樹脂４’の表面張力は保たせたままガラスプレートは装着される。ガラスプレート装着工程は、ガラスプレート５がシリコーン樹脂４’の一部に接した段階でコレットチャック１１２をはずしガラスプレート５の自重によりシリコーン樹脂４’を濡れ拡げることで行ってもよい。
【００３１】
次に、図１２の（Ａ）の枠装着工程を参照すると、配線基板１の上面外周に枠６を接着剤を用いて装着する。
【００３２】
次に、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程を参照すると、青色樹脂をディスペンサ１１３で、枠６と発光素子２−１、２−４、波長変換層４及びガラスプレート５との間に注入する。この結果、青色樹脂はガラスプレート５の縁部の下に充填され、傾斜面４ａ及びガラスプレート５の側面を覆う。また同時に、青色樹脂は上述のごとく、低粘度であるので、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４の下部のバンプ３の周囲及び発光素子２−１、２−２、２−３、２−４間の素子間隙部の湾曲面４ｂにも密着するように充填される。青色樹脂を硬化処理により硬化すると、青色樹脂層８が形成される。
【００３３】
尚、図６、図７、図８、図９の発光装置を製造する際には、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程の前に、白色樹脂層７を注入する白色樹脂注入工程を設ける。白色樹脂注入工程は白色樹脂を設けたいガラスプレート縁部にある傾斜面４ａに沿って白色樹脂を充填することで行われる。この場合、白色樹脂注入工程に用いる白色樹脂は、硬化前であっても濡れ広がらないような高粘度のものを使用する。従って、所定のガラスプレート縁部の下のみに充填されるが、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４の下部及び素子間隙部の下部には充填されない。
【００３４】
図１３は本発明に係る発光装置の第６の実施の形態を示す。短手方向の両端辺のガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４において傾斜面４ａには青色樹脂層が接し、ガラスプレート５側面には白色樹脂が接している。図１３においては、青色樹脂層８’は図１、図６、図７、図８、図９の低粘度の青色樹脂層８と異なり、高粘度であり、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に設けられている。また、白色樹脂層７はガラスプレート５の側面に密着するように設けられている。これにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の色むらの緩和とガラスプレート５の側面の反射効果が得られる。
【００３５】
尚、図１３の発光装置を製造する際には、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程において、高粘度の青色樹脂を注入して硬化させる。青色樹脂注入工程は青色樹脂を設けたい領域にある傾斜面４ａに沿って青色樹脂を充填することで行われる。さらに、この青色樹脂注入工程の後に、白色樹脂層７を注入する白色樹脂注入工程を設け、青色樹脂層８’上に白色樹脂をガラスプレート５の側面を覆うまで注入して硬化させる。この場合の白色樹脂層７は低粘度の樹脂を使用する。白色樹脂注入工程では、白色樹脂は素子下面のバンプ周りと素子間隙にまで注入される。さらに青色樹脂層８が設けられていなかったガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３においては傾斜面４ａ及びガラスプレート側面を両方とも白色樹脂が覆う。図１３においては、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４としたが、傾斜面４ａには青色樹脂層が接し、その上方のガラスプレート５側面には白色樹脂が接するようにするガラスプレート縁部の組合せはどのようなものでも良く、２辺だけのみならず１辺のみまたは３辺としても良い。ただし、高粘度の樹脂で４方向を囲むと低粘度の樹脂が素子下面のバンプの周辺及び素子間隙に入り込まないため４方向には適用しない。必ず１辺以上は低粘度の樹脂が進入する隙間となるよう開放する。
【００３６】
上述の第１〜第６の実施の形態においては、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における色むらは緩和されているが、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色むらは緩和されていない。この理由は、図１４の（Ａ）の黒丸で示すごとく、ガラスプレート縁部の波長変換層４の蛍光体は三角断面状に分布し、他方、図１４の（Ｂ）の黒丸で示すごとく、素子間隙部の蛍光体は四角断面状に分布し、この結果、素子間隙部の方が蛍光体含有量が多くなるためである。
【００３７】
図１５は本発明に係る発光装置の第７の実施の形態を示す。図１５においては、高濃度青色樹脂層８ａ及び低濃度青色樹脂層８ｂが設けられている。この場合、高濃度青色樹脂層８ａは低粘度であるが、低濃度青色樹脂層８ｂは低粘度でも高粘度でもよい。尚、青色樹脂層の高濃度、低濃度は青色顔料たとえばフタロシアニンの濃度で決定される。
【００３８】
低粘度の高濃度青色樹脂層８ａは、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４のバンプ３の周囲及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の湾曲面４ｂに接するように形成され、これにより、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の色むらを緩和する。
【００３９】
低濃度青色樹脂層８ｂは、高濃度青色樹脂層８ａ上の波長変換層４の傾斜面及びガラスプレート５の側面に形成される。これにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の色むらを緩和する。
【００４０】
このようにして、図１５においては、ガラスプレート縁部の色むらと素子間隙部の色むらを同時に緩和できる。
【００４１】
尚、図１５の発光装置を製造する際には、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程において、始めに、低粘度の高濃度青色樹脂を、素子下面のバンプ周囲及び素子間隙の湾曲面４ｂに接し、かつ傾斜面４ａは開放するように注入して硬化させ、高濃度青色樹脂層８ａを形成する。次いで、低濃度青色樹脂を傾斜面４ａと接するように注入して硬化させ、低濃度青色樹脂層８ｂを形成する。
【００４２】
図１６は本発明に係る発光装置の第８の実施の形態を示す。図１６においては、図１５における高濃度青色樹脂層８ａを設け、低濃度青色樹脂層８ｂの代りに高粘度の低濃度青色樹脂層８ｂ’を設け、さらに、図１３の白色樹脂層７が設けられている。
【００４３】
低粘度の高濃度青色樹脂層８ａは、図１５の場合と同様に、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４のバンプ３の周囲及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の湾曲面４ｂに接するように形成され、これにより、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の色むらを緩和する。
【００４４】
低濃度青色樹脂層８ｂ’は、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の下部の波長変換層４の傾斜面４ａに形成される。これにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の色むらを緩和する。尚、第８の実施の形態においては、第６の実施の形態とは異なり、はじめに素子下面及び素子間隙に樹脂を注入しているため低濃度の青色樹脂をガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の４方向に設けてかまわない。
【００４５】
また、白色樹脂層７はガラスプレート５の側面及び低濃度青色樹脂層８ｂの側面と枠６との間に設けられ、ガラスプレート５の側面の反射効果が得られる。
【００４６】
このようにして、図１６においても、ガラスプレート縁部の色むらと素子間隙部の色むらを同時に緩和できると共に、ガラスプレート５の側面の反射効果も奏することができる。
【００４７】
尚、図１６の発光装置を製造する際には、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程において、始めに、低粘度の高濃度青色樹脂を注入して硬化させ、高濃度青色樹脂層８ａを形成する。次いで、高粘度の低濃度青色樹脂を注入して硬化させ、低濃度青色樹脂層８ｂ’を形成する。さらに、この青色樹脂注入工程の後に、白色樹脂注入工程を設け、枠６とガラスプレート５の側面及び低濃度青色樹脂層８ｂ’の側面との間に白色樹脂層７を注入して硬化させる。この場合、白色樹脂層７は高粘度でも低粘度でもよい。
【００４８】
尚、上述の第１から６の実施の形態においては、複数の発光素子を設けているが、本発明は１つの発光素子にも適用し得る。この場合には、ガラスプレート縁部のみの色むらが緩和される。また、波長変換層４の蛍光体濃度は、均一であっても、下方が大きくてもよい。また、ガラスプレート５はガラスでなくとも板状の光学部材で、発光素子からの光と波長変換層で変換された光が透過することができる材料であればよい。
【符号の説明】
【００４９】
１：配線基板
２−１、２−２、２−３、２−４：発光素子
３：バンプ
４：波長変換層
４ａ：傾斜面
４ｂ：湾曲面
５：ガラスプレート
６：枠
７：白色樹脂層
８：低粘度の青色樹脂層
８’：高粘度の青色樹脂層
８ａ：低粘度の高濃度青色樹脂層
８ｂ：低濃度青色樹脂層
８ｂ’：高粘度の低濃度青色樹脂層
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４：ガラスプレート縁部
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３：素子間隙部
Ｚ：素子直上部
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子及び発光素子からの光の一部を異なる波長の光に変換する波長変換層を有する発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子たとえばGaN青色発光ダイオード（LED）素子及び波長変換部材（たとえばYAG蛍光体）を含有した波長変換層（樹脂層）を有し、発光素子からの光の一部を波長変換層によって異なる波長の光に変換し、発光素子からの光と合成して白色光を得る発光装置が知られている。この場合、複数の発光素子を一列に配列して明度を稼いでいる。
【０００３】
図１７は本願出願人が既に提案した発光装置を示し、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は断面図である(参照:特許文献１)。
【０００４】
図１７においては、窒化アルミニウム(AlN)等よりなる配線基板１上に４つのフリップチップ型の青色の発光素子２−１，２−２，２−３，２−４をバンプ３を介して実装してある。また、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の上面及び側面に波長変換層４が設けられ、この波長変換層４上に板状のガラスプレート５が設けられている。この場合、波長変換層４及びガラスプレート５は矩形をなしている。また、波長変換層４は発光素子２−１、２−４の側面からガラスプレート５の端面に向う傾斜面４ａを有する。さらに、配線基板１の周辺にセラミックあるいは樹脂よりなる枠６が設けられ、枠６と発光素子２−１，２−２，２−３，２−４、波長変換層４及びガラスプレート５との間に反射部材としての白色樹脂層７が設けられる。白色樹脂層７はたとえば酸化チタン、酸化亜鉛等の白色顔料を含有したシリコーン樹脂よりなる。
【０００５】
図１７の発光装置において、発光素子１の上面から出射した光は波長変換層４を介してガラスプレート５から出射する。また、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の側面から出射した多くの光も波長変換層４の傾斜面４ａに対応する白色樹脂層７の傾斜面もしくは素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の湾曲面４ｂにおいて反射して波長変換層４を介してガラスプレート５から出射する。これにより、光の取り出し効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２０１０−１７３８５２号明細書、図面
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の既に提案した発光装置においては、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の側面から照射され、傾斜面４ａまたは湾曲面４ｂに接している白色樹脂層７によって反射されることでガラスプレート５へ出射される光が波長変換層４内を通る光路長は、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の上面から照射され白色樹脂層７に反射されることなく直接ガラスプレート５へ出射される光が波長変換層４内を通る光路長よりも長い。たとえば、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の上面の波長変換層４の厚さを５０μm、発光素子２−１，２−２，２−３，２−４の厚さを１００μmとすれば、前者の光路長は後者の光路長より１００μm程度長い。従って、波長変換層４の蛍光体濃度が均一であれば、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３で励起される蛍光体は素子直上部Ｚで励起される蛍光体より多くなり、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３が蛍光体の発光色である黄色味を生じ、この結果、発光素子直上の領域の発光とは色むらが生ずるという課題がある。
【０００８】
尚、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に対して素子直上部Ｚを避けつつ選択的に色度調整の方法として、つまり青色光を吸収せずに黄色光を選択的に吸収する方法として、ガラスプレート５を装着する前に予めガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の位置に対して青色光を吸収する酸化鉄あるいは赤色蛍光体及び赤色顔料を用いた場合には、発光素子の発光色である青色そのものも吸収してしまい、また、酸化鉄あるいは赤色蛍光体及び赤色顔料の位置ずれが生じ、この結果、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３はさらに黄色味を帯びて色むらはかえって増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、配線基板と、配線基板上に実装された青色の発光素子と、発光素子の上面及び側面に設けられた波長変換層と、波長変換層上に設けられたガラスプレートと、波長変換層の傾斜面に接して設けられた青色樹脂層とを具備し、波長変換層の傾斜面は発光素子の側面からガラスプレートの端部に向うものである。これにより、発光素子の側面からガラスプレートの縁部での発光の黄色味が青色樹脂層によって選択的に吸収される。
【００１０】
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、配線基板上に青色の発光素子を実装する発光素子実装工程と、発光素子上に波長変換部材を含有した樹脂をポッティングするポッティング工程と、波長変換部材を含有した樹脂上にガラスプレートを押圧装着して発光素子の上面及び側面に波長変換層を形成するガラスプレート装着工程と、配線基板上の波長変換層の傾斜面に接して青色樹脂層を注入する青色樹脂注入工程とを具備し、波長変換層の傾斜面は発光素子の側面からガラスプレートの端部に向うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガラスプレート縁部の色むらを緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る発光装置の第１の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】図１の青色樹脂層の青色顔料に用いられるフタロシアニンの吸収光スペクトル及び通常の白色ＬＥＤ素子の発光スペクトルを示す図である。
【図３】図１の発光装置、図１７の発光装置及び比較例として青色樹脂層、白色樹脂層もない樹脂なしの発光装置の素子直上部の全面積の色度の平均値に対するガラスプレート縁部、素子間隙部の色度差を示すテーブルである。
【図４】図１の発光装置の変更例を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１の発光装置、図１７の発光装置及び比較例として青色樹脂層、白色樹脂層もない樹脂なしの発光装置の素子直上部の全面積の色度の平均値に対する素子間隙部の輝度を説明するための図であって、（Ａ）は発光面に対する素子間隙部を示す図、（Ｂ）は相対輝度を示すグラフ、（Ｃ）は平均相対輝度を示すグラフである。
【図６】本発明に係る発光装置の第２の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】本発明に係る発光装置の第３の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】本発明に係る発光装置の第４の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】本発明に係る発光装置の第５の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】リフレクタタイプ灯具において図６の発光装置、図７の発光装置及び図８の発光装置の配光を水平方向に重ね合わせられた発光面を説明する図である。
【図１１】図１の発光装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図１の発光装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明に係る発光装置の第６の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】図１、図６、図７、図８、図９の発光装置における蛍光体による色むらを説明するための図であり、（Ａ）はガラスプレート縁部の蛍光体を示す断面図、（Ｂ）は素子間隙部の蛍光体を示す断面図である。
【図１５】本発明に係る発光装置の第７の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１６】本発明に係る発光装置の第８の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１７】本出願人による既に提案した発光装置を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明に係る発光装置の第１の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は発光面を示す上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１４】
図１においては、図１７の白色樹脂層７の代わりに、低粘度の青色樹脂層８を設けてある。この場合、図１の（Ａ）に示すごとく、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に位置する傾斜面４ａ及びその直上のガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。
【００１５】
青色樹脂層８は比較的濃度の低い青色顔料を混合したシリコーン樹脂よりなる。このシリコーン樹脂は耐熱性、耐光性に優れかつ常温において流動性を帯びている。つまり、低粘度である。また、青色顔料は黄色光の波長を選択的に吸収し、たとえばフタロシアニン、Co-Zn-Si系、Co-Si系、バナジウムシリコニウム等よりなる。さらに、反射性を向上させるために青色樹脂層８に酸化チタン、酸化亜鉛等よりなる白色顔料を加えている。以降、青色顔料を含有している樹脂を青色樹脂、顔料は白色顔料のみを含有し青色顔料を含有していない樹脂を白色樹脂とする。
【００１６】
次に、青色顔料としてのフタロシアニンを説明する。フタロシアニンの吸収光スペクトルを示す図２（Ａ）に示すように、フタロシアニンは主に５５０nm以上の波長の光を吸収する。通常、白色光を発射する白色LED素子の発光スペクトルは、図２の（Ｂ）に示すように、約４００〜８００nmの波長を有している。そのうち、青色が約４００〜４８０nmであり、蛍光体に吸収されずに発光素子から出ている光からなり、黄色光の波長範囲は約４８０〜８００nmであり、波長変換層４に含有されている蛍光体からの蛍光からなる。図２の（Ｂ）の点線の枠はフタロシアニンの吸収する波長範囲であり、フタロシアニンが発光素子からの青色発光は吸収せずに蛍光体からの黄色光を選択的に吸収することになる。
【００１７】
図３は図１の発光装置、比較例として白色樹脂層７を使用した図１７の発光装置、傾斜面４ａ及び湾曲面４ｂに白色樹脂層７もない樹脂なしの発光装置の素子直上部Ｚの全面積の色度の平均値に対するガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の色度差を示す。
【００１８】
図３に示すように、図１の青色樹脂層８のガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における色度差の平均値０．０３５は、図１７の白色樹脂層７のガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における色度差の平均値０．０５８及び樹脂なしのガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における色度差の平均値０．０６８よりも小さく、従って、色むらは緩和されていることが分かる。
【００１９】
他方、図３に示すように、図１の青色樹脂層８の素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色度の平均値０．０８１は、図１７の白色樹脂層７の素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色度差の平均値０．６４及び樹脂なしの素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色度差の平均値０．０７５より大きな値となったものの大差なく、従って、色むらも大差ない。また、図４に示すごとく、波長変換層４の樹脂の塗布量を減少させれば、湾曲面４ｂの曲率が大きくなり、図４の素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の青色樹脂層８の素子底面からの湾曲面４ｂの頂点の高さｄが大きくなり、この結果、素子間隙部における波長変換層４と青色樹脂層８との接触面積が増加するので、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色度差の平均値は小さくなり、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の色むらは緩和されると考えられる。
【００２０】
図５は図１の発光装置、比較例として白色樹脂層７を使用した図１７の発光装置、傾斜面４ａ及び湾曲面４ｂに白色樹脂層７もない樹脂なしの発光装置を使用したときの、素子直上部Ｚの全面積の色度の平均値に対する素子間隙部Ｙ２の輝度を示す。すなわち、図５の（Ａ）に示すＰ軸方向の断面輝度を比較した。尚、Ｐ軸はその水平線が発光面の中央部０点を通るように設定する。この結果、図５の（Ｂ）に示す相対輝度が得られた。尚、図５の（Ｂ）の相対輝度は、配線基板１の底面温度が７０℃及び各発光素子２−１、２−２、２−３、２−４の電流が１０mAの条件の基で得られた。図５の（Ｂ）に示す相対輝度の平均相対輝度を図５の（Ｃ）に示すように、白色樹脂層７の場合の平均相対輝度が最も大きく、他方、青色樹脂層８の場合及び樹脂なしの場合の平均相対輝度は小さく同等である。このように、青色樹脂層８を有する図１の発光装置の輝度は樹脂なし発光装置の輝度と同等であるものの、白色樹脂層７を有する図１７の発光装置の輝度に及ばない。この理由は青色樹脂層８の青色顔料が黄色光を吸収することによると考えられる。従って、色むらをある程度緩和しつつ、青色樹脂層８を有する図１の発光装置の平均輝度を白色樹脂層７を有する図１７の発光装置の平均輝度に近づけた発光装置を図６、図７、図８、図９を参照して説明する。
【００２１】
図６は本発明に係る発光装置の第２の実施の形態を示す。図６においては、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に位置する傾斜面４ａ及びガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。他方、ガラスプレート縁部Ｘ４に位置する傾斜面４ａには白色樹脂層７を接するように設けてある。つまり、長方形の矩形である波長変換層４の短手方向の一端辺に白色樹脂層７を設けることにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３においては色むらの緩和を優先し、ガラスプレート縁部Ｘ４においては輝度の向上を優先させている。図６においては、ガラスプレート縁部Ｘ４では傾斜面４ａを白色樹脂で覆い、ガラスプレート側面は青色樹脂で覆ったが、白色樹脂をガラスプレート上面の高さまで設け、ガラスプレート側面まで覆わせてもよい。
【００２２】
図７は本発明に係る発光装置の第３の実施の形態を示す。図７においては、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３に位置する傾斜面４ａ及びガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。他方、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４に位置する傾斜面４ａには白色樹脂層７を接するように設けてある。つまり、長方形の矩形である波長変換層４の短手方向の両端辺に白色樹脂層７を設けることにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３においては色むらの緩和を優先し、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４においては輝度の向上を優先させている。図７においては、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４では傾斜面４ａを白色樹脂で覆い、ガラスプレート側面は青色樹脂で覆ったが、白色樹脂をガラスプレート上面の高さまで設け、ガラスプレート側面まで覆わせてもよい。
【００２３】
図８は本発明に係る発光装置の第４の実施の形態を示す。図８においては、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３、Ｘ４に位置する傾斜面４ａ及びガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。他方、ガラスプレート縁部Ｘ２に位置する傾斜面４ａには白色樹脂層７を接するように設けてある。つまり、長方形の矩形である波長変換層４の短手方向の一端辺に白色樹脂層７を設けることにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３、Ｘ４においては色むらの緩和を優先し、ガラスプレート縁部Ｘ２においては輝度の向上を優先させている。図８においては、ガラスプレート縁部Ｘ２では傾斜面４ａを白色樹脂で覆い、ガラスプレート側面は青色樹脂で覆ったが、白色樹脂をガラスプレート上面の高さまで設け、ガラスプレート側面まで覆わせてもよい。
【００２４】
図９は本発明に係る発光装置の第５の実施の形態を示す。図９においては、青色樹脂層８はガラスプレート縁部Ｘ１に位置する傾斜面４ａ及びガラスプレート側面に接するように、また、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３に位置する湾曲面４ｂに接するように設けられている。他方、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に位置する傾斜面４ａには白色樹脂層７を接するように設けてある。つまり、長方形の矩形である波長変換層４の短手方向の両端辺及び長手方向の一端辺に白色樹脂層７を設けることにより、ガラスプレート縁部Ｘ１においては色むらの緩和を優先し、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４においては輝度の向上を優先させている。図９においては、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４では傾斜面４ａを白色樹脂で覆い、ガラスプレート側面は青色樹脂で覆ったが、白色樹脂をガラスプレート上面の高さまで設け、ガラスプレート側面まで覆わせてもよい。
【００２５】
従って、図６〜図９に示すように、傾斜面４ａに接する樹脂は上面から見たときのその傾斜面が位置するガラスプレート縁部によって、青色樹脂と白色樹脂を選択することが可能である。青色樹脂を選択すれば、そのガラスプレート縁部からの発光は色むらの改善となり、白色樹脂を選択すれば、そのガラスプレート縁部からの発光の輝度の向上となる。
【００２６】
図１０は、リフレクタタイプ灯具において図６の発光装置、図７の発光装置及び図８の発光装置を長手方向に並べたとき、重ね合わされた配光を説明する図である。この場合、重ね合わされた配光は領域Ａ、Ｂ、Ｃに分けられる。長手方向のガラスプレート端部の発光が重なった領域Ａ、Ｃにおいては、図６、図７、図８の発光装置はいずれも長手方向のガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３の傾斜面４ａには共に青色樹脂が接しているため個々の装置からの光は既に色度は改善されたものとなり、重ね合わさったあとも改善された色度で変化はない。他方、領域Ｂにおいては、素子直上部、短手方向のガラスプレート縁部及び素子間隙部からの発光色度は異なる各光が重なるので色度は平均化される。従って、配列されている発光装置の対向する辺に位置するガラスプレート縁部には白色樹脂を用いており黄色味を帯びた発光となるが、この領域上には素子直上部の光が重なるので、黄色味は緩和される。さらに、白色樹脂層を用いている領域は輝度が向上するので、Ｐ軸方向の平均輝度も向上する。つまり、あらかじめ個々の発光装置において発光装置の配列方向にあるガラスプレート縁部の傾斜面４ａには青色顔料を適用し、配列される発光装置の対向する辺に位置するガラスプレート縁部には白色樹脂を適用することによって、複数の発光装置が重なり合った全体の発光としては輝度を向上させた上で色むらのないものとすることができる。複数の発光装置を配列させた場合においても配光の方向によって色むらを改善したい方向が決められているなら、発光装置の配列方向においても青色顔料はいずれか一方の領域のみの適用でもよい。たとえば、領域Ａの色むらを改善し領域Ｃでは輝度を優先したいのなら、それぞれの発光装置のガラスプレート縁部Ｘ３に位置する傾斜面４ａには白色樹脂が接していてもかまわない。このように、ガラスプレート縁部の光の色むらが緩和されることは上述のリフレクタタイプ灯具において有利である。
【００２７】
次に、図１の発光装置の製造方法を図１１、図１２を参照して説明する。
【００２８】
始めに、図１１の（Ａ）の実装工程を参照すると、配線基板１上に発光素子２−１、２−２、２−３、２−４をバンプ３を介して実装する。
【００２９】
次に、図１１の（Ｂ）のポッティング工程を参照すると、たとえばＹＡＧ蛍光体を分散含有したシリコーン樹脂４’をディスペンサ１１１で適量だけ滴下する。ポッティングされた樹脂は素子上面で表面張力を保ったままの状態となる。
【００３０】
次に、図１１の（Ｃ）のガラスプレート装着工程を参照すると、ガラスプレート５をコレットチャック１１２を用いて未硬化のシリコーン樹脂４’上にゆっくり接近させて押圧装着する。この結果、シリコーン樹脂４’はガラスプレート５の下面に濡れ拡がると共に、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４の上面及び側面に濡れ拡がる。このとき、ガラスプレート５の縁部において、シリコーン樹脂４’がガラスプレート５の下面と発光素子の側面とを接続する傾斜面４ａを、また、同時に、素子間隙部において、メニスカス形状の湾曲面４ｂが形成されるように、シリコーン樹脂４’の表面張力は保たせたままガラスプレートは装着される。ガラスプレート装着工程は、ガラスプレート５がシリコーン樹脂４’の一部に接した段階でコレットチャック１１２をはずしガラスプレート５の自重によりシリコーン樹脂４’を濡れ拡げることで行ってもよい。
【００３１】
次に、図１２の（Ａ）の枠装着工程を参照すると、配線基板１の上面外周に枠６を接着剤を用いて装着する。
【００３２】
次に、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程を参照すると、青色樹脂をディスペンサ１１３で、枠６と発光素子２−１、２−４、波長変換層４及びガラスプレート５との間に注入する。この結果、青色樹脂はガラスプレート５の縁部の下に充填され、傾斜面４ａ及びガラスプレート５の側面を覆う。また同時に、青色樹脂は上述のごとく、低粘度であるので、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４の下部のバンプ３の周囲及び発光素子２−１、２−２、２−３、２−４間の素子間隙部の湾曲面４ｂにも密着するように充填される。青色樹脂を硬化処理により硬化すると、青色樹脂層８が形成される。
【００３３】
尚、図６、図７、図８、図９の発光装置を製造する際には、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程の前に、白色樹脂層７を注入する白色樹脂注入工程を設ける。白色樹脂注入工程は白色樹脂を設けたいガラスプレート縁部にある傾斜面４ａに沿って白色樹脂を充填することで行われる。この場合、白色樹脂注入工程に用いる白色樹脂は、硬化前であっても濡れ広がらないような高粘度のものを使用する。従って、所定のガラスプレート縁部の下のみに充填されるが、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４の下部及び素子間隙部の下部には充填されない。
【００３４】
図１３は本発明に係る発光装置の第６の実施の形態を示す。短手方向の両端辺のガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４において傾斜面４ａには青色樹脂層が接し、ガラスプレート５側面には白色樹脂が接している。図１３においては、青色樹脂層８’は図１、図６、図７、図８、図９の低粘度の青色樹脂層８と異なり、高粘度であり、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に設けられている。また、白色樹脂層７はガラスプレート５の側面に密着するように設けられている。これにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の色むらの緩和とガラスプレート５の側面の反射効果が得られる。
【００３５】
尚、図１３の発光装置を製造する際には、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程において、高粘度の青色樹脂を注入して硬化させる。青色樹脂注入工程は青色樹脂を設けたい領域にある傾斜面４ａに沿って青色樹脂を充填することで行われる。さらに、この青色樹脂注入工程の後に、白色樹脂層７を注入する白色樹脂注入工程を設け、青色樹脂層８’上に白色樹脂をガラスプレート５の側面を覆うまで注入して硬化させる。この場合の白色樹脂層７は低粘度の樹脂を使用する。白色樹脂注入工程では、白色樹脂は素子下面のバンプ周りと素子間隙にまで注入される。さらに青色樹脂層８が設けられていなかったガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ３においては傾斜面４ａ及びガラスプレート側面を両方とも白色樹脂が覆う。図１３においては、ガラスプレート縁部Ｘ２、Ｘ４としたが、傾斜面４ａには青色樹脂層が接し、その上方のガラスプレート５側面には白色樹脂が接するようにするガラスプレート縁部の組合せはどのようなものでも良く、２辺だけのみならず１辺のみまたは３辺としても良い。ただし、高粘度の樹脂で４方向を囲むと低粘度の樹脂が素子下面のバンプの周辺及び素子間隙に入り込まないため４方向には適用しない。必ず１辺以上は低粘度の樹脂が進入する隙間となるよう開放する。
【００３６】
上述の第１〜第６の実施の形態においては、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における色むらは緩和されているが、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３における色むらは緩和されていない。この理由は、図１４の（Ａ）の黒丸で示すごとく、ガラスプレート縁部の波長変換層４の蛍光体は三角断面状に分布し、他方、図１４の（Ｂ）の黒丸で示すごとく、素子間隙部の蛍光体は四角断面状に分布し、この結果、素子間隙部の方が蛍光体含有量が多くなるためである。
【００３７】
図１５は本発明に係る発光装置の第７の実施の形態を示す。図１５においては、高濃度青色樹脂層８ａ及び低濃度青色樹脂層８ｂが設けられている。この場合、高濃度青色樹脂層８ａは低粘度であるが、低濃度青色樹脂層８ｂは低粘度でも高粘度でもよい。尚、青色樹脂層の高濃度、低濃度は青色顔料たとえばフタロシアニンの濃度で決定される。
【００３８】
低粘度の高濃度青色樹脂層８ａは、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４のバンプ３の周囲及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の湾曲面４ｂに接するように形成され、これにより、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の色むらを緩和する。
【００３９】
低濃度青色樹脂層８ｂは、高濃度青色樹脂層８ａ上の波長変換層４の傾斜面及びガラスプレート５の側面に形成される。これにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の色むらを緩和する。
【００４０】
このようにして、図１５においては、ガラスプレート縁部の色むらと素子間隙部の色むらを同時に緩和できる。
【００４１】
尚、図１５の発光装置を製造する際には、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程において、始めに、低粘度の高濃度青色樹脂を、素子下面のバンプ周囲及び素子間隙の湾曲面４ｂに接し、かつ傾斜面４ａは開放するように注入して硬化させ、高濃度青色樹脂層８ａを形成する。次いで、低濃度青色樹脂を傾斜面４ａと接するように注入して硬化させ、低濃度青色樹脂層８ｂを形成する。
【００４２】
図１６は本発明に係る発光装置の第８の実施の形態を示す。図１６においては、図１５における高濃度青色樹脂層８ａを設け、低濃度青色樹脂層８ｂの代りに高粘度の低濃度青色樹脂層８ｂ’を設け、さらに、図１３の白色樹脂層７が設けられている。
【００４３】
低粘度の高濃度青色樹脂層８ａは、図１５の場合と同様に、発光素子２−１、２−２、２−３、２−４のバンプ３の周囲及び素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の湾曲面４ｂに接するように形成され、これにより、素子間隙部Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３の色むらを緩和する。
【００４４】
低濃度青色樹脂層８ｂ’は、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の下部の波長変換層４の傾斜面４ａに形成される。これにより、ガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の色むらを緩和する。尚、第８の実施の形態においては、第６の実施の形態とは異なり、はじめに素子下面及び素子間隙に樹脂を注入しているため低濃度の青色樹脂をガラスプレート縁部Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の４方向に設けてかまわない。
【００４５】
また、白色樹脂層７はガラスプレート５の側面及び低濃度青色樹脂層８ｂの側面と枠６との間に設けられ、ガラスプレート５の側面の反射効果が得られる。
【００４６】
このようにして、図１６においても、ガラスプレート縁部の色むらと素子間隙部の色むらを同時に緩和できると共に、ガラスプレート５の側面の反射効果も奏することができる。
【００４７】
尚、図１６の発光装置を製造する際には、図１２の（Ｂ）の青色樹脂注入工程において、始めに、低粘度の高濃度青色樹脂を注入して硬化させ、高濃度青色樹脂層８ａを形成する。次いで、高粘度の低濃度青色樹脂を注入して硬化させ、低濃度青色樹脂層８ｂ’を形成する。さらに、この青色樹脂注入工程の後に、白色樹脂注入工程を設け、枠６とガラスプレート５の側面及び低濃度青色樹脂層８ｂ’の側面との間に白色樹脂層７を注入して硬化させる。この場合、白色樹脂層７は高粘度でも低粘度でもよい。
【００４８】
尚、上述の第１から６の実施の形態においては、複数の発光素子を設けているが、本発明は１つの発光素子にも適用し得る。この場合には、ガラスプレート縁部のみの色むらが緩和される。また、波長変換層４の蛍光体濃度は、均一であっても、下方が大きくてもよい。また、ガラスプレート５はガラスでなくとも板状の光学部材で、発光素子からの光と波長変換層で変換された光が透過することができる材料であればよい。
【符号の説明】
【００４９】
１：配線基板
２−１、２−２、２−３、２−４：発光素子
３：バンプ
４：波長変換層
４ａ：傾斜面
４ｂ：湾曲面
５：ガラスプレート
６：枠
７：白色樹脂層
８：低粘度の青色樹脂層
８’：高粘度の青色樹脂層
８ａ：低粘度の高濃度青色樹脂層
８ｂ：低濃度青色樹脂層
８ｂ’：高粘度の低濃度青色樹脂層
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４：ガラスプレート縁部
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３：素子間隙部
Ｚ：素子直上部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
該配線基板上に実装された青色の発光素子と、
該発光素子の上面及び側面に設けられた波長変換層と、
該波長変換層上に設けられた板状光学部材と
を具備し、
該波長変換層は該発光素子側面と該板状光学部材を結ぶ傾斜面を形成し、さらに、前記傾斜面に接して設けられた青色樹脂層を有する発光装置。
【請求項２】
前記波長変換層が上面から見て４辺の前記傾斜面を形成する矩形をなし、
前記波長変換層の前記傾斜面の少なくとも一辺に接して設けられている白色樹脂層をさらに具備し、
前記青色樹脂層は前記傾斜面の他の辺に接して設けられることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
さらに、前記青色樹脂層上方の前記板状光学部材の側面に接して設けられている白色樹脂層を具備する請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子が複数の場合、
さらに、前記複数の発光素子の間隙部における前記配線基板と前記波長変換層との間に他の青色樹脂層を具備し、
該他の青色樹脂層の濃度は前記青色樹脂層の濃度より高い請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
配線基板上に青色の発光素子を実装する発光素子実装工程と、
前記発光素子上に波長変換部材を含有した樹脂をポッティングするポッティング工程と、
前記波長変換部材を含有した樹脂上に板状光学部材を、前記波長変換部材を含有した樹脂が前記発光素子側面と前記板状光学部材とを結ぶ傾斜面が形成されるように装着する板状光学部材装着工程と、
前記傾斜面に接するように青色樹脂を注入する青色樹脂注入工程と
を具備する発光装置の製造方法。
【請求項６】
さらに、前記青色樹脂注入工程の前に、前記配線基板上の前記波長変換層の傾斜面の一部に接して白色樹脂層を注入する白色樹脂注入工程を具備する請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
さらに、前記青色樹脂注入工程の後に、前記配線基板上の前記ガラスプレートの端部に接して白色樹脂層を注入する白色樹脂注入工程を具備する請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記発光素子実装工程は複数の発光素子を実装し、
さらに、前記複数の発光素子の間隙部における前記配線基板と前記波長変換層との間に前記青色樹脂よりも高い濃度の他の青色樹脂を注入する他の青色樹脂注入工程を具備する請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１】
配線基板と、
該配線基板上に実装された青色の発光素子と、
該発光素子の上面及び側面に設けられた波長変換層と、
該波長変換層上に設けられた板状光学部材と
を具備し、
該波長変換層は該発光素子側面と該板状光学部材を結ぶ傾斜面を形成し、さらに、前記傾斜面に接して設けられた青色樹脂層を有する発光装置。
【請求項２】
前記波長変換層が上面から見て４辺の前記傾斜面を形成する矩形をなし、
前記波長変換層の前記傾斜面の少なくとも一辺に接して設けられている白色樹脂層をさらに具備し、
前記青色樹脂層は前記傾斜面の他の辺に接して設けられることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
さらに、前記青色樹脂層上方の前記板状光学部材の側面に接して設けられている白色樹脂層を具備する請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子が複数の場合、
さらに、前記複数の発光素子の間隙部における前記配線基板と前記波長変換層との間に他の青色樹脂層を具備し、
該他の青色樹脂層の濃度は前記青色樹脂層の濃度より高い請求項１に記載の発光装置。
【請求項５】
配線基板上に青色の発光素子を実装する発光素子実装工程と、
前記発光素子上に波長変換部材を含有した樹脂をポッティングするポッティング工程と、
前記波長変換部材を含有した樹脂上に板状光学部材を、前記波長変換部材を含有した樹脂が前記発光素子側面と前記板状光学部材とを結ぶ傾斜面が形成されるように装着する板状光学部材装着工程と、
前記傾斜面に接するように青色樹脂を注入する青色樹脂注入工程と
を具備する発光装置の製造方法。
【請求項６】
さらに、前記青色樹脂注入工程の前に、前記配線基板上の前記波長変換層の傾斜面の一部に接して白色樹脂層を注入する白色樹脂注入工程を具備する請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
さらに、前記青色樹脂注入工程の後に、前記配線基板上の前記ガラスプレートの端部に接して白色樹脂層を注入する白色樹脂注入工程を具備する請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記発光素子実装工程は複数の発光素子を実装し、
さらに、前記複数の発光素子の間隙部における前記配線基板と前記波長変換層との間に前記青色樹脂よりも高い濃度の他の青色樹脂を注入する他の青色樹脂注入工程を具備する請求項５に記載の発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２０４４３８（Ｐ２０１２−２０４４３８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５３６２（Ｐ２０１１−６５３６２）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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