発光装置
【課題】蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供する。
【解決手段】実施の形態によれば、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する発光素子と、発光素子上に形成され、赤色蛍光体を含有し、断続的に配置される複数の赤色蛍光体層と、発光素子上に形成され、緑色蛍光体を含有し、発光素子から離れた位置に配置される緑色蛍光体層を備え、発光素子と赤色蛍光体層との距離よりも発光素子と緑色蛍光体層との距離が大きい発光装置である。
【解決手段】実施の形態によれば、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する発光素子と、発光素子上に形成され、赤色蛍光体を含有し、断続的に配置される複数の赤色蛍光体層と、発光素子上に形成され、緑色蛍光体を含有し、発光素子から離れた位置に配置される緑色蛍光体層を備え、発光素子と赤色蛍光体層との距離よりも発光素子と緑色蛍光体層との距離が大きい発光装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）にＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体を組合せ、単一のチップで白色光を発する、いわゆる白色ＬＥＤに注目が集まっている。従来、ＬＥＤは赤色、緑色、青色と単色で発光するものであり、白色または中間色を発するためには、単色の波長を発する複数のＬＥＤを用いてそれぞれ駆動しなければならなかった。しかし、現在では、発光ダイオードと、蛍光体とを組合せることにより、上述の煩わしさを排し、簡便な構造によって白色光を得ることができるようになっている。
【０００３】
発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、携帯機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、および表示板などの各種表示装置に用いられている。これらＬＥＤランプは高効率化が強く望まれており、加えて一般照明用途には高演色化、バックライト用途には高色域化の要請がある。高効率化には、蛍光体の高効率化が必要であり、高演色化あるいは高色域化には、青色の励起光と青色で励起され緑色の発光を示す蛍光体および青色で励起され赤色の発光を示す蛍光体を組み合わせた白色光源が望ましい。
【０００４】
もっとも、複数の蛍光体を用いる場合、蛍光体間の再吸収により発光効率が低下するという問題がある。特に、一つのＬＥＤチップ上に、複数の蛍光体を組み合わせることで白色光を得ようとする場合、蛍光体間の距離が近接することでこの問題が顕在化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の発光装置は、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する発光素子と、発光素子上に形成され、赤色蛍光体を含有し、断続的に配置される複数の赤色蛍光体層と、発光素子上に形成され、緑色蛍光体を含有し、発光素子から離れた位置に配置される緑色蛍光体層を備える。そして、発光素子と赤色蛍光体層との距離よりも発光素子と緑色蛍光体層との距離が大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【図２】第１の実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。
【図３】第１の実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。
【図４】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図５】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図６】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図７】第２の実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。
【図８】第３の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【図９】第４の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。なお、図面中、同一または類似の箇所には、同一または類似の符号を付している。
【００１０】
なお、本明細書中、「赤色蛍光体」とは、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、橙色から赤色にわたる領域の発光、すなわち波長５９５ｎｍ〜７００ｎｍ（以下、総称して赤色とも記載）の間にピークを有する発光を示す蛍光体を意味する。
【００１１】
また、本明細書中、「緑色蛍光体」とは、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、青緑色から黄緑色（以下、総称して緑色とも記載）にわたる領域の発光、すなわち波長４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示す蛍光体を意味する。
【００１２】
また、本明細書中、「台形」とは長方形も含む概念である。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する発光素子と、発光素子上に形成され、赤色蛍光体を含有し、断続的に配置される複数の赤色蛍光体層と、発光素子上に形成され、緑色蛍光体を含有し、発光素子から離れた位置に配置される緑色蛍光体層を備える。そして、発光素子と赤色蛍光体層との距離よりも発光素子と緑色蛍光体層との距離が大きい。
【００１４】
本実施の形態の発光装置は、上記構成を備えることにより、緑色蛍光体層から赤色蛍光体層を見込む立体角を小さくし、赤色蛍光体層による緑色光の再吸収を抑制する。したがって、優れた発光効率を実現する発光装置を実現することが可能となる。
【００１５】
図１は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００１６】
本実施の形態の発光装置１０は、励起光源用の発光素子１２として、青色光を発する青色ＬＥＤチップを備えている。青色ＬＥＤチップは、例えば、一辺３００〜６００μｍ程度の矩形、例えば正方形の上面を有している。
【００１７】
発光素子１２の上面には、表面に凹凸を有する透明媒質層１４が形成されている。透明媒質層１４は、例えば、発光素子１２の形成時に用いられるサファイア基板である。
【００１８】
青色ＬＥＤは、例えば、図１の上側からみてサファイア基板に接して形成される、バッファ層１２ａ、ｎ型ＧａＮ層１２ｂ、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２ｃ、ＩｎＧａＮ系の活性層１２ｄ、ｐ型ＡｌＧａＮ層１２ｅ、およびｐ型ＧａＮ層１２ｆが、この順序で積層された積層構造を有している。そして、ｐ型ＧａＮ層１２ｆに接してｐ側電極１２ｇが設けられている。
【００１９】
また、ｐ型ＧａＮ層１２ｆ、ｐ型ＡｌＧａＮ層１２ｅ、ＩｎＧａＮ系の活性層１２ｄ、およびｎ型ＡｌＧａＮ層１２ｃ、ｎ型ＧａＮ層１２ｂの積層構造の一部をエッチングにより除去した領域の、ｎ型ＧａＮ層１２ｂに接してｎ側電極１２ｉが設けられる構成となっている。
【００２０】
この青色ＬＥＤチップは、ｐ側電極１２ｇおよびｎ側電極１２ｉを、例えばＡｕ（金）からなるバンプ１６を介して、表面に金属からなる配線層１８ａ、１８ｂが形成されたメタライズ実装基板１９上に載置したフリップチップ型の構成を有している。
【００２１】
サファイアの透明媒質層１４の凹部に、赤色蛍光体を含有する赤色蛍光体層２２が形成されている。赤色蛍光体層２２は、例えば、赤色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。凹部に赤色蛍光体層２２が形成されることで、結果的に複数の赤色蛍光体層２２が、発光素子１２上に断続的に形成されることになる。
【００２２】
透明媒質層１４の凸部には、緑色蛍光体を含有する緑色蛍光体層２４が形成されている。緑色蛍光体層２４は、例えば、緑色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。また、透明媒質層１４の凸部の間の赤色蛍光体層２２が設けられていない領域は、例えば、空気である。
【００２３】
本実施の形態では、赤色蛍光体および緑色蛍光体として、いわゆるサイアロン系の蛍光体を適用する。サイアロン系の蛍光体は、高温での発光効率の低下、いわゆる温度消光が小さいため、色ずれも少なく、高密度実装や高出力の発光装置の実現に適している。
【００２４】
本実施の形態の赤色蛍光体は、例えば、下記（式４）の組成を有する。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）ａＳｉｂＡｌＯｃＮｄ ・・・（式４）
（上記（式４）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１≦１、
０．６０＜a＜０．９５、
２．０＜ｂ＜３．９、
０．０４≦c≦０．６、
４＜ｄ＜５．７）
【００２５】
ＭはＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。しかしながら、赤色蛍光体はこれに限定されるものではない。
【００２６】
本実施の形態の緑色蛍光体は、例えば、下記式（５）の組成を有する。
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）３−ｙＳｉ１３−ｚＡｌ３＋ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ ・・・（式５）
（上記式（式５）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ｙ、ｚ、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ２≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１.５）
【００２７】
Ｍ’はＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。しかしながら、緑色蛍光体はこれに限定されるものではない。
【００２８】
図２は、本実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。図２に示すように、緑色蛍光体層２４は、透明媒質層１４の凸部に形成されることで、発光素子１２と赤色蛍光体層２２との距離ｄ１よりも、発光素子１２から離れた距離ｄ２に位置することになる。なお、発光素子１２と蛍光体層との距離は、発光素子１２と透明樹脂層１４との界面からそれぞれの蛍光体層下面の距離で代表させる。
【００２９】
発光装置１０では、青色ＬＥＤチップの活性層１２ｄから発せられる青色光を励起光として、赤色蛍光体層２２からは赤色光が、緑色蛍光体層２４からは緑色光が発せられる。これらの青色光、赤色光、緑色光が混合されることで発光装置１０から白色光が発せられる。
【００３０】
もっとも、緑色蛍光体層２４から発せられる緑色光のうちの一部は、赤色蛍光体層２２に照射され、赤色蛍光体層２２で再吸収される。このためエネルギーロスが生じ、発光装置の発光効率が低下することになる。
【００３１】
本実施の形態では、赤色蛍光体層２２での緑色光の再吸収を低減する。例えば、緑色蛍光体層２４の一点Ａからは、全方位に向けて緑色光が発せられる。この緑色光のうち、図中の矢印の間で示される方向に発せられる光は、赤色蛍光体層２２に照射されることで一部再吸収が生ずる。
【００３２】
発光装置１０においては、図中の矢印の間の角度、すなわち、緑色蛍光体層２４からみた赤色蛍光体層２２を見込む立体角βを小さくする。これにより、例えば、赤色蛍光体層と緑色蛍光体層が隣接するような配置と比較して、赤色蛍光体層２２に照射される緑色光の割合を少なくする。したがって、赤色蛍光体層２２で再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、発光装置１０は、青色ＬＥＤチップが形成されるサファイア基板に設けられた凹凸に、赤色蛍光体層２２、緑色蛍光体層２４をそれぞれ形成する。したがって、赤色蛍光体層と緑色蛍光体層を異なる青色ＬＥＤチップ上に設けて、白色発光モジュールを形成するような場合に比較して、白色発光装置の小型化が実現できる。
【００３４】
図３は、本実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。本実施の形態において、透明媒質層１４の凸部の赤色蛍光体層２２上面より上部の断面は長方形である。ここで、この長方形の、発光素子１２と透明媒質層１４の界面に平行な辺（底辺）の長さをａ、発光素子１２と透明媒質層１４の界面に垂直な辺（高さ）の長さをｃ、２つの長方形間の間隔（赤色蛍光体層２２の幅）をｂとする。また、空気の屈折率を１、透明媒質層１４の屈折率をｎとする。透明媒質層１４がサファイアである場合には、ｎは約１．７となる。
【００３５】
この場合に、下記（式３）を充足することが望ましい。
【数１】
【００３６】
上記（式３）を充足することで、図３中、例えば、緑色蛍光体層２４の点Ｂから発せられ、隣の赤色蛍光体層２２の遠い方の上面端部へ向かう光Ｌは、透明媒質層１４と空気との界面で全反射される。したがって、赤色蛍光体層２２に照射されることがなく、再吸収されることはない。
【００３７】
上記（式３）が充足されれば、図中の点Ｂと点Ｃの間、すなわち、緑色蛍光体層２４かから透明媒質層１４を通って、隣の赤色蛍光体層２２に向かう方向の光は、すべて、透明媒質層１４と空気との界面で全反射される。よって、赤色蛍光体層２２による再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を一層向上させることが可能となる。
【００３８】
図４〜６は、本実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【００３９】
発光素子１２をサファイア基板１４に形成後、サファイア基板１４の発光素子１２と反対側の表面に、例えば、幅が６０μｍ、深さが１３０μｍの凹凸をエッチングにより形成する（図４）。
【００４０】
次に、赤色蛍光体用の第１のメタルマスク３２を、サファイア基板１４にかぶせ、第１のメタルマスク３２の上から赤色蛍光体を分散させた樹脂を塗布する。この時、第１のメタルマスク３２の開口部サイズを、例えば、４０μｍとし、かつ、樹脂の粘性を調整することにより、サファイア基板１４凹部の側壁に樹脂を付着することを防止する。このようにして、サファイア基板１４の凹部の最下部に、例えば、厚さ５０μｍの赤色蛍光体層２２が形成される（図５）。
【００４１】
次に、第１のメタルマスク３２にかえて緑色蛍光体用の第２のメタルマスク３４を、サファイア基板１４にかぶせ、第２のメタルマスク３４の上から緑色蛍光体を分散させた樹脂を塗布する。これにより、サファイア基板１４の凸部に、例えば、厚さ５０μｍの緑色蛍光体層２４が形成される（図６）。
【００４２】
その後、第２のメタルマスク３４を外し、例えば、１５０℃の環境に３０分間置くことにより、赤色蛍光体層２２と緑色蛍光体層２４の樹脂を硬化させる。上記工程により、図１、２に示す本実施の形態の発光装置が簡易な工程で製造可能である。
【００４３】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の実施の形態の発光装置においては、透明媒質層の凸部の赤色蛍光体層上面より上部の断面が長方形であったのに対し、長方形以外の台形である点で異なる。以下、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００４４】
図７は、本実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。図７に示すように、本実施の形態の発光装置２０は、透明媒質層１４の凸部の赤色蛍光体層２２上面より上部の断面が台形形状である。
【００４５】
発光装置２０においても、第１の実施の形態同様、緑色蛍光体層２４からみた赤色蛍光体層２２を見込む立体角が小さくなる。これにより、赤色蛍光体層２２に照射される緑色光の割合を少なくする。したがって、赤色蛍光体層２２での再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
そして、この台形は、発光素子１２側を下底とし、下底の長さがａ、高さがｃ、下底の端部の角の角度がそれぞれθ、φである。また、赤色蛍光体層２２の上面の幅に相当する隣り合う２つの台形の間隔がｂである。
【００４７】
そして、本実施の形態の発光装置２０において、透明媒質層の屈折率がｎ２、台形形状の上底および下底以外の２辺が接する物質の屈折率がｎ１である場合に、下記（式１）および（式２）を充足することが望ましい。
【数２】
（ただし、α＝ｃ／（ａ＋ｂ）である。）
【００４８】
上記、（式１）、（式２）を充足することにより、図中の点Ｂ’と点Ｃ’の間、すなわち、緑色蛍光体層２４かから透明媒質層１４を通って、隣の赤色蛍光体層２２に向かう方向の光は、すべて、透明媒質層１４と、台形の上底および下底以外の２辺が接する物質との界面で全反射される。よって、赤色蛍光体層２２による再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を一層向上させることが可能となる。
【００４９】
なお、第１の実施の形態の（式３）は、（式１）（式２）において、θおよびφがともに９０度であり、ｎ１＝１、ｎ２＝ｎの場合と等価である。
【００５０】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、緑色蛍光体層が連続的に形成される点で、第１の実施の形態と異なっている。以下、第１の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
【００５１】
図８は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００５２】
本実施の形態の発光装置３０は、透明媒質層１４の凸部に形成される緑色蛍光体層２４が連続的に形成されている点で、図１に示す発光装置１０と相違する。また、透明媒質層１４の凸部の間の赤色蛍光体層２２が設けられていない領域は、空気または透明な媒質、例えば、シリコーン系の透明樹脂で形成される。
【００５３】
発光装置３０においても、第１の実施の形態同様、緑色蛍光体層２４からみた赤色蛍光体層２２を見込む立体角が小さくなる。これにより、赤色蛍光体層２２に照射される緑色光の割合を少なくする。したがって、赤色蛍光体層２２での再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００５４】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、発光素子が近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップである点、青色蛍光体層を有する点で、第１の実施の形態と異なっている。以下、第１の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
【００５５】
図９は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００５６】
本実施の形態の発光装置４０は、励起光源用の発光素子１２として、近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップを備えている。
【００５７】
発光素子１２の上面には、表面に凹凸を有する透明媒質層１４が形成されている。透明媒質層１４は凹部、第１の凸部、第２の凸部によって形成される階段状の凹凸を表面に有している。透明媒質層１４は、例えば、発光素子１２の形成時に用いられるサファイア基板である。
【００５８】
近紫外ＬＥＤチップは、例えば、サファイア基板１４に接して形成される。近紫外ＬＥＤチップは、例えばＡｕ（金）からなるバンプ１６を介して、表面に金属からなる配線層１８ａ、１８ｂが形成されたメタライズ実装基板１９上に載置したフリップチップ型の構成を有している。
【００５９】
サファイアの透明媒質層１４の凹部に、赤色蛍光体を含有する赤色蛍光体層２２が形成されている。赤色蛍光体層２２は、例えば、赤色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。凹部に赤色蛍光体層２２が形成されることで、結果的に複数の赤色蛍光体層２２が、発光素子１２上に断続的に形成されることになる。
【００６０】
透明媒質層１４の第１の凸部には、緑色蛍光体を含有する緑色蛍光体層２４が形成されている。緑色蛍光体層２４は、例えば、緑色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。
【００６１】
透明媒質層１４の第２の凸部には、青色蛍光体を含有する青色蛍光体層２６が形成されている。青色蛍光体層２６は、例えば、青色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。青色蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを用いることが望ましい。しかしながらこれに限定されるものではない。
【００６２】
また、透明媒質層１４の凸部の間の赤色蛍光体層２２、緑色蛍光体層２４が設けられていない領域は、例えば、空気である。この領域が、シリコーン樹脂等の透明樹脂で形成されていてもかまわない。
【００６３】
発光装置４０では、近紫外ＬＥＤチップから発せられる近紫外光を励起光として、赤色蛍光体層２２からは赤色光が、緑色蛍光体層２４からは緑色光が、青色蛍光体層２６からは青色光が発せられる。これらの赤色光、緑色光、青色光が混合されることで発光装置４０から白色光が発せられる。
【００６４】
発光装置４０においては、緑色蛍光体層２４からみた赤色蛍光体層２２を見込む立体角が小さくなる。これにより、赤色蛍光体層２２に照射される緑色光の割合を少なくする。したがって、赤色蛍光体層２２で緑色光の再吸収が抑制される。
【００６５】
また、発光装置４０においては、青色蛍光体層２６からみた緑色蛍光体層２４や赤色蛍光体層２２を見込む立体角が小さくなる。これにより、緑色蛍光体層２４や赤色蛍光体層２２に照射される青色光の割合を少なくする。したがって、緑色蛍光体層２４や赤色蛍光体層２２での青色光の再吸収が抑制される。よって、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００６６】
また、発光装置４０は、近紫外ＬＥＤチップが形成されるサファイア基板１４に設けられた凹凸に、赤色蛍光体層２２、緑色蛍光体層２４、青色蛍光体層２６をそれぞれ形成する。したがって、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を異なる近紫外ＬＥＤチップ上に設けて、白色発光モジュールを形成するような場合に比較して、白色発光装置の小型化が実現できる。
【００６７】
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。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
【００６８】
また、実施の形態においては、赤色蛍光体および緑色蛍光体にサイアロン系蛍光体を適用する場合を例に説明した。温度消光を抑制する観点からはサイアロン系蛍光体、特に上記（式４）、（式５）で表される蛍光体を適用することが望ましいが、その他の蛍光体を適用してもかまわない。
【００６９】
また、青色蛍光体にＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを適用する場合を例に説明した。効率向上の観点からはこれを適用することが望ましいが、その他の蛍光体を適用してもかまわない。
【００７０】
また、透明媒質層として、サファイアを例に説明したが、透明媒質層の材料については、発光素子（励起素子）のピーク波長近傍およびこれよりも長波長の可視領域で実質的に透明であれば、無機材料、樹脂等その種類を問わず用いることができる。
【００７１】
また、蛍光体層に用いられる樹脂や凹部間を埋める樹脂については、発光素子（励起素子）のピーク波長近傍およびこれよりも長波長の可視領域で実質的に透明であれば、その種類を問わず用いることができる。一般的なものとしては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはエポキシ基を有するポリジメチルシロキサン誘導体、またはオキセタン樹脂、またはアクリル樹脂、またはシクロオレフィン樹脂、またはユリア樹脂、またはフッ素樹脂、またはポリイミド樹脂などが考えられる。
【００７２】
また、実施の形態においては、透明媒質層表面の凹凸に赤色蛍光体層と緑色蛍光体層を形成する場合を例に説明した。製造の容易さ、全反射を利用した再吸収抑制の観点からはこの構成が望ましい。しかし、例えば、凹凸のないサファイア基板表面に断続的に赤色蛍光体層を形成し、例えば、透明樹脂層を介して緑色蛍光体層を設けるような構成であってもかまわない。
【００７３】
そして、実施の形態の説明においては、発光装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる発光装置に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００７４】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての発光装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 発光装置
１２ 発光素子
１４ 透明媒質層（サファイア基板）
１６ バンプ
１８ａ、ｂ 配線層
１９ メタライズ実装基板
２０ 発光装置
２２ 赤色蛍光体層
２４ 緑色蛍光体層
２６ 青色蛍光体層
３０ 発光装置
３２ 第１のメタルマスク
３４ 第２のメタルマスク
４０ 発光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）にＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体を組合せ、単一のチップで白色光を発する、いわゆる白色ＬＥＤに注目が集まっている。従来、ＬＥＤは赤色、緑色、青色と単色で発光するものであり、白色または中間色を発するためには、単色の波長を発する複数のＬＥＤを用いてそれぞれ駆動しなければならなかった。しかし、現在では、発光ダイオードと、蛍光体とを組合せることにより、上述の煩わしさを排し、簡便な構造によって白色光を得ることができるようになっている。
【０００３】
発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、携帯機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、および表示板などの各種表示装置に用いられている。これらＬＥＤランプは高効率化が強く望まれており、加えて一般照明用途には高演色化、バックライト用途には高色域化の要請がある。高効率化には、蛍光体の高効率化が必要であり、高演色化あるいは高色域化には、青色の励起光と青色で励起され緑色の発光を示す蛍光体および青色で励起され赤色の発光を示す蛍光体を組み合わせた白色光源が望ましい。
【０００４】
もっとも、複数の蛍光体を用いる場合、蛍光体間の再吸収により発光効率が低下するという問題がある。特に、一つのＬＥＤチップ上に、複数の蛍光体を組み合わせることで白色光を得ようとする場合、蛍光体間の距離が近接することでこの問題が顕在化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８６７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、蛍光体間の再吸収を抑制し優れた発光効率を実現する発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の発光装置は、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する発光素子と、発光素子上に形成され、赤色蛍光体を含有し、断続的に配置される複数の赤色蛍光体層と、発光素子上に形成され、緑色蛍光体を含有し、発光素子から離れた位置に配置される緑色蛍光体層を備える。そして、発光素子と赤色蛍光体層との距離よりも発光素子と緑色蛍光体層との距離が大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【図２】第１の実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。
【図３】第１の実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。
【図４】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図５】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図６】第１の実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図７】第２の実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。
【図８】第３の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【図９】第４の実施の形態の発光装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。なお、図面中、同一または類似の箇所には、同一または類似の符号を付している。
【００１０】
なお、本明細書中、「赤色蛍光体」とは、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、橙色から赤色にわたる領域の発光、すなわち波長５９５ｎｍ〜７００ｎｍ（以下、総称して赤色とも記載）の間にピークを有する発光を示す蛍光体を意味する。
【００１１】
また、本明細書中、「緑色蛍光体」とは、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光、すなわち、近紫外光もしくは青色光で励起した際、励起光よりも長波長であり、青緑色から黄緑色（以下、総称して緑色とも記載）にわたる領域の発光、すなわち波長４９０ｎｍ〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示す蛍光体を意味する。
【００１２】
また、本明細書中、「台形」とは長方形も含む概念である。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する発光素子と、発光素子上に形成され、赤色蛍光体を含有し、断続的に配置される複数の赤色蛍光体層と、発光素子上に形成され、緑色蛍光体を含有し、発光素子から離れた位置に配置される緑色蛍光体層を備える。そして、発光素子と赤色蛍光体層との距離よりも発光素子と緑色蛍光体層との距離が大きい。
【００１４】
本実施の形態の発光装置は、上記構成を備えることにより、緑色蛍光体層から赤色蛍光体層を見込む立体角を小さくし、赤色蛍光体層による緑色光の再吸収を抑制する。したがって、優れた発光効率を実現する発光装置を実現することが可能となる。
【００１５】
図１は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００１６】
本実施の形態の発光装置１０は、励起光源用の発光素子１２として、青色光を発する青色ＬＥＤチップを備えている。青色ＬＥＤチップは、例えば、一辺３００〜６００μｍ程度の矩形、例えば正方形の上面を有している。
【００１７】
発光素子１２の上面には、表面に凹凸を有する透明媒質層１４が形成されている。透明媒質層１４は、例えば、発光素子１２の形成時に用いられるサファイア基板である。
【００１８】
青色ＬＥＤは、例えば、図１の上側からみてサファイア基板に接して形成される、バッファ層１２ａ、ｎ型ＧａＮ層１２ｂ、ｎ型ＡｌＧａＮ層１２ｃ、ＩｎＧａＮ系の活性層１２ｄ、ｐ型ＡｌＧａＮ層１２ｅ、およびｐ型ＧａＮ層１２ｆが、この順序で積層された積層構造を有している。そして、ｐ型ＧａＮ層１２ｆに接してｐ側電極１２ｇが設けられている。
【００１９】
また、ｐ型ＧａＮ層１２ｆ、ｐ型ＡｌＧａＮ層１２ｅ、ＩｎＧａＮ系の活性層１２ｄ、およびｎ型ＡｌＧａＮ層１２ｃ、ｎ型ＧａＮ層１２ｂの積層構造の一部をエッチングにより除去した領域の、ｎ型ＧａＮ層１２ｂに接してｎ側電極１２ｉが設けられる構成となっている。
【００２０】
この青色ＬＥＤチップは、ｐ側電極１２ｇおよびｎ側電極１２ｉを、例えばＡｕ（金）からなるバンプ１６を介して、表面に金属からなる配線層１８ａ、１８ｂが形成されたメタライズ実装基板１９上に載置したフリップチップ型の構成を有している。
【００２１】
サファイアの透明媒質層１４の凹部に、赤色蛍光体を含有する赤色蛍光体層２２が形成されている。赤色蛍光体層２２は、例えば、赤色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。凹部に赤色蛍光体層２２が形成されることで、結果的に複数の赤色蛍光体層２２が、発光素子１２上に断続的に形成されることになる。
【００２２】
透明媒質層１４の凸部には、緑色蛍光体を含有する緑色蛍光体層２４が形成されている。緑色蛍光体層２４は、例えば、緑色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。また、透明媒質層１４の凸部の間の赤色蛍光体層２２が設けられていない領域は、例えば、空気である。
【００２３】
本実施の形態では、赤色蛍光体および緑色蛍光体として、いわゆるサイアロン系の蛍光体を適用する。サイアロン系の蛍光体は、高温での発光効率の低下、いわゆる温度消光が小さいため、色ずれも少なく、高密度実装や高出力の発光装置の実現に適している。
【００２４】
本実施の形態の赤色蛍光体は、例えば、下記（式４）の組成を有する。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）ａＳｉｂＡｌＯｃＮｄ ・・・（式４）
（上記（式４）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１≦１、
０．６０＜a＜０．９５、
２．０＜ｂ＜３．９、
０．０４≦c≦０．６、
４＜ｄ＜５．７）
【００２５】
ＭはＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。しかしながら、赤色蛍光体はこれに限定されるものではない。
【００２６】
本実施の形態の緑色蛍光体は、例えば、下記式（５）の組成を有する。
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）３−ｙＳｉ１３−ｚＡｌ３＋ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ ・・・（式５）
（上記式（式５）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ｙ、ｚ、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ２≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１.５）
【００２７】
Ｍ’はＳｒ（ストロンチウム）であることが望ましい。しかしながら、緑色蛍光体はこれに限定されるものではない。
【００２８】
図２は、本実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。図２に示すように、緑色蛍光体層２４は、透明媒質層１４の凸部に形成されることで、発光素子１２と赤色蛍光体層２２との距離ｄ１よりも、発光素子１２から離れた距離ｄ２に位置することになる。なお、発光素子１２と蛍光体層との距離は、発光素子１２と透明樹脂層１４との界面からそれぞれの蛍光体層下面の距離で代表させる。
【００２９】
発光装置１０では、青色ＬＥＤチップの活性層１２ｄから発せられる青色光を励起光として、赤色蛍光体層２２からは赤色光が、緑色蛍光体層２４からは緑色光が発せられる。これらの青色光、赤色光、緑色光が混合されることで発光装置１０から白色光が発せられる。
【００３０】
もっとも、緑色蛍光体層２４から発せられる緑色光のうちの一部は、赤色蛍光体層２２に照射され、赤色蛍光体層２２で再吸収される。このためエネルギーロスが生じ、発光装置の発光効率が低下することになる。
【００３１】
本実施の形態では、赤色蛍光体層２２での緑色光の再吸収を低減する。例えば、緑色蛍光体層２４の一点Ａからは、全方位に向けて緑色光が発せられる。この緑色光のうち、図中の矢印の間で示される方向に発せられる光は、赤色蛍光体層２２に照射されることで一部再吸収が生ずる。
【００３２】
発光装置１０においては、図中の矢印の間の角度、すなわち、緑色蛍光体層２４からみた赤色蛍光体層２２を見込む立体角βを小さくする。これにより、例えば、赤色蛍光体層と緑色蛍光体層が隣接するような配置と比較して、赤色蛍光体層２２に照射される緑色光の割合を少なくする。したがって、赤色蛍光体層２２で再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００３３】
また、発光装置１０は、青色ＬＥＤチップが形成されるサファイア基板に設けられた凹凸に、赤色蛍光体層２２、緑色蛍光体層２４をそれぞれ形成する。したがって、赤色蛍光体層と緑色蛍光体層を異なる青色ＬＥＤチップ上に設けて、白色発光モジュールを形成するような場合に比較して、白色発光装置の小型化が実現できる。
【００３４】
図３は、本実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。本実施の形態において、透明媒質層１４の凸部の赤色蛍光体層２２上面より上部の断面は長方形である。ここで、この長方形の、発光素子１２と透明媒質層１４の界面に平行な辺（底辺）の長さをａ、発光素子１２と透明媒質層１４の界面に垂直な辺（高さ）の長さをｃ、２つの長方形間の間隔（赤色蛍光体層２２の幅）をｂとする。また、空気の屈折率を１、透明媒質層１４の屈折率をｎとする。透明媒質層１４がサファイアである場合には、ｎは約１．７となる。
【００３５】
この場合に、下記（式３）を充足することが望ましい。
【数１】
【００３６】
上記（式３）を充足することで、図３中、例えば、緑色蛍光体層２４の点Ｂから発せられ、隣の赤色蛍光体層２２の遠い方の上面端部へ向かう光Ｌは、透明媒質層１４と空気との界面で全反射される。したがって、赤色蛍光体層２２に照射されることがなく、再吸収されることはない。
【００３７】
上記（式３）が充足されれば、図中の点Ｂと点Ｃの間、すなわち、緑色蛍光体層２４かから透明媒質層１４を通って、隣の赤色蛍光体層２２に向かう方向の光は、すべて、透明媒質層１４と空気との界面で全反射される。よって、赤色蛍光体層２２による再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を一層向上させることが可能となる。
【００３８】
図４〜６は、本実施の形態の発光装置の製造方法を示す断面工程図である。
【００３９】
発光素子１２をサファイア基板１４に形成後、サファイア基板１４の発光素子１２と反対側の表面に、例えば、幅が６０μｍ、深さが１３０μｍの凹凸をエッチングにより形成する（図４）。
【００４０】
次に、赤色蛍光体用の第１のメタルマスク３２を、サファイア基板１４にかぶせ、第１のメタルマスク３２の上から赤色蛍光体を分散させた樹脂を塗布する。この時、第１のメタルマスク３２の開口部サイズを、例えば、４０μｍとし、かつ、樹脂の粘性を調整することにより、サファイア基板１４凹部の側壁に樹脂を付着することを防止する。このようにして、サファイア基板１４の凹部の最下部に、例えば、厚さ５０μｍの赤色蛍光体層２２が形成される（図５）。
【００４１】
次に、第１のメタルマスク３２にかえて緑色蛍光体用の第２のメタルマスク３４を、サファイア基板１４にかぶせ、第２のメタルマスク３４の上から緑色蛍光体を分散させた樹脂を塗布する。これにより、サファイア基板１４の凸部に、例えば、厚さ５０μｍの緑色蛍光体層２４が形成される（図６）。
【００４２】
その後、第２のメタルマスク３４を外し、例えば、１５０℃の環境に３０分間置くことにより、赤色蛍光体層２２と緑色蛍光体層２４の樹脂を硬化させる。上記工程により、図１、２に示す本実施の形態の発光装置が簡易な工程で製造可能である。
【００４３】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、第１の実施の形態の発光装置においては、透明媒質層の凸部の赤色蛍光体層上面より上部の断面が長方形であったのに対し、長方形以外の台形である点で異なる。以下、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
【００４４】
図７は、本実施の形態の発光装置の上部の拡大模式断面図である。図７に示すように、本実施の形態の発光装置２０は、透明媒質層１４の凸部の赤色蛍光体層２２上面より上部の断面が台形形状である。
【００４５】
発光装置２０においても、第１の実施の形態同様、緑色蛍光体層２４からみた赤色蛍光体層２２を見込む立体角が小さくなる。これにより、赤色蛍光体層２２に照射される緑色光の割合を少なくする。したがって、赤色蛍光体層２２での再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
そして、この台形は、発光素子１２側を下底とし、下底の長さがａ、高さがｃ、下底の端部の角の角度がそれぞれθ、φである。また、赤色蛍光体層２２の上面の幅に相当する隣り合う２つの台形の間隔がｂである。
【００４７】
そして、本実施の形態の発光装置２０において、透明媒質層の屈折率がｎ２、台形形状の上底および下底以外の２辺が接する物質の屈折率がｎ１である場合に、下記（式１）および（式２）を充足することが望ましい。
【数２】
（ただし、α＝ｃ／（ａ＋ｂ）である。）
【００４８】
上記、（式１）、（式２）を充足することにより、図中の点Ｂ’と点Ｃ’の間、すなわち、緑色蛍光体層２４かから透明媒質層１４を通って、隣の赤色蛍光体層２２に向かう方向の光は、すべて、透明媒質層１４と、台形の上底および下底以外の２辺が接する物質との界面で全反射される。よって、赤色蛍光体層２２による再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を一層向上させることが可能となる。
【００４９】
なお、第１の実施の形態の（式３）は、（式１）（式２）において、θおよびφがともに９０度であり、ｎ１＝１、ｎ２＝ｎの場合と等価である。
【００５０】
（第３の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、緑色蛍光体層が連続的に形成される点で、第１の実施の形態と異なっている。以下、第１の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
【００５１】
図８は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００５２】
本実施の形態の発光装置３０は、透明媒質層１４の凸部に形成される緑色蛍光体層２４が連続的に形成されている点で、図１に示す発光装置１０と相違する。また、透明媒質層１４の凸部の間の赤色蛍光体層２２が設けられていない領域は、空気または透明な媒質、例えば、シリコーン系の透明樹脂で形成される。
【００５３】
発光装置３０においても、第１の実施の形態同様、緑色蛍光体層２４からみた赤色蛍光体層２２を見込む立体角が小さくなる。これにより、赤色蛍光体層２２に照射される緑色光の割合を少なくする。したがって、赤色蛍光体層２２での再吸収が抑制され、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００５４】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の発光装置は、発光素子が近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップである点、青色蛍光体層を有する点で、第１の実施の形態と異なっている。以下、第１の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
【００５５】
図９は、本実施の形態の発光装置の模式断面図である。本実施の形態の発光装置が実装基板上に実装された状態を示している。
【００５６】
本実施の形態の発光装置４０は、励起光源用の発光素子１２として、近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップを備えている。
【００５７】
発光素子１２の上面には、表面に凹凸を有する透明媒質層１４が形成されている。透明媒質層１４は凹部、第１の凸部、第２の凸部によって形成される階段状の凹凸を表面に有している。透明媒質層１４は、例えば、発光素子１２の形成時に用いられるサファイア基板である。
【００５８】
近紫外ＬＥＤチップは、例えば、サファイア基板１４に接して形成される。近紫外ＬＥＤチップは、例えばＡｕ（金）からなるバンプ１６を介して、表面に金属からなる配線層１８ａ、１８ｂが形成されたメタライズ実装基板１９上に載置したフリップチップ型の構成を有している。
【００５９】
サファイアの透明媒質層１４の凹部に、赤色蛍光体を含有する赤色蛍光体層２２が形成されている。赤色蛍光体層２２は、例えば、赤色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。凹部に赤色蛍光体層２２が形成されることで、結果的に複数の赤色蛍光体層２２が、発光素子１２上に断続的に形成されることになる。
【００６０】
透明媒質層１４の第１の凸部には、緑色蛍光体を含有する緑色蛍光体層２４が形成されている。緑色蛍光体層２４は、例えば、緑色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。
【００６１】
透明媒質層１４の第２の凸部には、青色蛍光体を含有する青色蛍光体層２６が形成されている。青色蛍光体層２６は、例えば、青色蛍光体粒子が、例えば、シリコーン樹脂のような透明樹脂層中に分散されて形成されている。青色蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを用いることが望ましい。しかしながらこれに限定されるものではない。
【００６２】
また、透明媒質層１４の凸部の間の赤色蛍光体層２２、緑色蛍光体層２４が設けられていない領域は、例えば、空気である。この領域が、シリコーン樹脂等の透明樹脂で形成されていてもかまわない。
【００６３】
発光装置４０では、近紫外ＬＥＤチップから発せられる近紫外光を励起光として、赤色蛍光体層２２からは赤色光が、緑色蛍光体層２４からは緑色光が、青色蛍光体層２６からは青色光が発せられる。これらの赤色光、緑色光、青色光が混合されることで発光装置４０から白色光が発せられる。
【００６４】
発光装置４０においては、緑色蛍光体層２４からみた赤色蛍光体層２２を見込む立体角が小さくなる。これにより、赤色蛍光体層２２に照射される緑色光の割合を少なくする。したがって、赤色蛍光体層２２で緑色光の再吸収が抑制される。
【００６５】
また、発光装置４０においては、青色蛍光体層２６からみた緑色蛍光体層２４や赤色蛍光体層２２を見込む立体角が小さくなる。これにより、緑色蛍光体層２４や赤色蛍光体層２２に照射される青色光の割合を少なくする。したがって、緑色蛍光体層２４や赤色蛍光体層２２での青色光の再吸収が抑制される。よって、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。
【００６６】
また、発光装置４０は、近紫外ＬＥＤチップが形成されるサファイア基板１４に設けられた凹凸に、赤色蛍光体層２２、緑色蛍光体層２４、青色蛍光体層２６をそれぞれ形成する。したがって、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を異なる近紫外ＬＥＤチップ上に設けて、白色発光モジュールを形成するような場合に比較して、白色発光装置の小型化が実現できる。
【００６７】
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。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
【００６８】
また、実施の形態においては、赤色蛍光体および緑色蛍光体にサイアロン系蛍光体を適用する場合を例に説明した。温度消光を抑制する観点からはサイアロン系蛍光体、特に上記（式４）、（式５）で表される蛍光体を適用することが望ましいが、その他の蛍光体を適用してもかまわない。
【００６９】
また、青色蛍光体にＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕを適用する場合を例に説明した。効率向上の観点からはこれを適用することが望ましいが、その他の蛍光体を適用してもかまわない。
【００７０】
また、透明媒質層として、サファイアを例に説明したが、透明媒質層の材料については、発光素子（励起素子）のピーク波長近傍およびこれよりも長波長の可視領域で実質的に透明であれば、無機材料、樹脂等その種類を問わず用いることができる。
【００７１】
また、蛍光体層に用いられる樹脂や凹部間を埋める樹脂については、発光素子（励起素子）のピーク波長近傍およびこれよりも長波長の可視領域で実質的に透明であれば、その種類を問わず用いることができる。一般的なものとしては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、またはエポキシ基を有するポリジメチルシロキサン誘導体、またはオキセタン樹脂、またはアクリル樹脂、またはシクロオレフィン樹脂、またはユリア樹脂、またはフッ素樹脂、またはポリイミド樹脂などが考えられる。
【００７２】
また、実施の形態においては、透明媒質層表面の凹凸に赤色蛍光体層と緑色蛍光体層を形成する場合を例に説明した。製造の容易さ、全反射を利用した再吸収抑制の観点からはこの構成が望ましい。しかし、例えば、凹凸のないサファイア基板表面に断続的に赤色蛍光体層を形成し、例えば、透明樹脂層を介して緑色蛍光体層を設けるような構成であってもかまわない。
【００７３】
そして、実施の形態の説明においては、発光装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる発光装置に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００７４】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての発光装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 発光装置
１２ 発光素子
１４ 透明媒質層（サファイア基板）
１６ バンプ
１８ａ、ｂ 配線層
１９ メタライズ実装基板
２０ 発光装置
２２ 赤色蛍光体層
２４ 緑色蛍光体層
２６ 青色蛍光体層
３０ 発光装置
３２ 第１のメタルマスク
３４ 第２のメタルマスク
４０ 発光装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する発光素子と、
前記発光素子上に形成され、赤色蛍光体を含有し、断続的に配置される複数の赤色蛍光体層と、
前記発光素子上に形成され、緑色蛍光体を含有し、前記発光素子から離れた位置に配置される緑色蛍光体層を備え、
前記発光素子と前記赤色蛍光体層との距離よりも前記発光素子と前記緑色蛍光体層との距離が大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光素子上に形成され、表面に凹凸を有する透明媒質層を有し、
前記赤色蛍光体層は前記透明媒質層表面の凹部に形成され、
前記緑色蛍光体層は前記透明媒質層表面の凸部に形成されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記凸部の、前記赤色蛍光体層上面より上部の断面が、前記発光素子側を下底とし、下底の長さがａ、高さがｃ、下底の端部の角の角度がそれぞれθ、φであり、底部の間隔ｂで隣り合う台形形状を有し、
前記透明媒質層の屈折率がｎ２、前記台形形状の上底および下底以外の２辺が接する物質の屈折率がｎ１である場合に、下記（式１）および（式２）を充足することを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【数３】
（ただし、α＝ｃ／（ａ＋ｂ）である。）
【請求項４】
前記θおよび前記φがともに９０度であり、前記ｎ１＝１、前記ｎ２＝ｎの場合に、下記（式３）を充足することを特徴とする請求項３記載の発光装置。
【数４】
【請求項５】
前記赤色蛍光体が、下記（式４）の組成を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の発光装置。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）ａＳｉｂＡｌＯｃＮｄ ・・・（式４）
（上記（式４）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１≦１、
０．６０＜a＜０．９５、
２．０＜ｂ＜３．９、
０．０４≦c≦０．６、
４＜ｄ＜５．７）
【請求項６】
前記緑色蛍光体が、下記（式５）の組成を有することを特徴とする請求項５記載の発光装置。
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）３−ｙＳｉ１３−ｚＡｌ３＋ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ ・・・（式５）
（上記式（式５）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ｙ、ｚ、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ２≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１.５）
【請求項７】
前記透明媒質層がサファイアであることを特徴とする請求項２ないし請求項６いずれか一項記載の発光装置。
【請求項１】
波長２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの光を発する発光素子と、
前記発光素子上に形成され、赤色蛍光体を含有し、断続的に配置される複数の赤色蛍光体層と、
前記発光素子上に形成され、緑色蛍光体を含有し、前記発光素子から離れた位置に配置される緑色蛍光体層を備え、
前記発光素子と前記赤色蛍光体層との距離よりも前記発光素子と前記緑色蛍光体層との距離が大きいことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記発光素子上に形成され、表面に凹凸を有する透明媒質層を有し、
前記赤色蛍光体層は前記透明媒質層表面の凹部に形成され、
前記緑色蛍光体層は前記透明媒質層表面の凸部に形成されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記凸部の、前記赤色蛍光体層上面より上部の断面が、前記発光素子側を下底とし、下底の長さがａ、高さがｃ、下底の端部の角の角度がそれぞれθ、φであり、底部の間隔ｂで隣り合う台形形状を有し、
前記透明媒質層の屈折率がｎ２、前記台形形状の上底および下底以外の２辺が接する物質の屈折率がｎ１である場合に、下記（式１）および（式２）を充足することを特徴とする請求項２記載の発光装置。
【数３】
（ただし、α＝ｃ／（ａ＋ｂ）である。）
【請求項４】
前記θおよび前記φがともに９０度であり、前記ｎ１＝１、前記ｎ２＝ｎの場合に、下記（式３）を充足することを特徴とする請求項３記載の発光装置。
【数４】
【請求項５】
前記赤色蛍光体が、下記（式４）の組成を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の発光装置。
（Ｍ１−ｘ１Ｅｕｘ１）ａＳｉｂＡｌＯｃＮｄ ・・・（式４）
（上記（式４）中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ１、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、次の関係を満たす。
０＜ｘ１≦１、
０．６０＜a＜０．９５、
２．０＜ｂ＜３．９、
０．０４≦c≦０．６、
４＜ｄ＜５．７）
【請求項６】
前記緑色蛍光体が、下記（式５）の組成を有することを特徴とする請求項５記載の発光装置。
（Ｍ’１−ｘ２Ｅｕｘ２）３−ｙＳｉ１３−ｚＡｌ３＋ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ ・・・（式５）
（上記式（式５）中、Ｍ’はＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ａｌを除くＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＢ族元素から選択される元素である。ｘ２、ｙ、ｚ、ｕ、ｗは、次の関係を満たす。
０＜ｘ２≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１.５）
【請求項７】
前記透明媒質層がサファイアであることを特徴とする請求項２ないし請求項６いずれか一項記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５９８２４（Ｐ２０１２−５９８２４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９９８４（Ｐ２０１０−１９９９８４）
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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