专利名称：发光装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及使用发光元件的发光装置及其制造方法。
背景技术：
发光二极管(Light Emitting Diode，以下称为"LED")等发光元件被 用于各种发光设备中。LED与使用放电或辐射等的现有光源相比不但小型、 高效，而且由于近年来高光束化的发展，存在取代现有光源的可能性。此 外，LED与使用放电或辐射的光源相比是小型光源，因此具有用途增加、 操作容易、能期待多样设计等优点，是附加价值高的光源。
并且，LED通过与具有反射功能或透镜功能的光学系统组合，能控制 出射光的放射模式。另外，如果使用数毫米见方的LED芯片，则能当作小 型的点光源，因此能够使光学系统也小型化。
另一方面，在将LED芯片和波长转换层组合构成白色LED时，波长 转换层包含对来自LED芯片的一部分光的波长进行转换的荧光体，除LED 芯片以外，包括波长转换层也被当作发光部，因此导致发光部的尺寸变得 至少大于LED芯片本身。
为了尽量有效利用从发光部发出的光量作为来自发光装置的出射光， 期望使用尺寸比发光部大得多的光学系统、或者期望发光部的尺寸比光学 系统小得多。为了尽量减小光学系统以实现发光装置的小型、薄型化，需 要尽可能小的波长转换层。作为使波长转换层尺寸减小的结构，如以下专 利文献1和专利文献2所示，已知有使用将高浓度荧光体分散而得到的树 脂糊料，在LED芯片周围立体地形成波长转换层的结构。
一般的白色LED中，将来自LED芯片的出射光和来自波长转换层的 转换光合成而得到白色光。或者，有时使波长转换层中的转换光成为白色 光。专利文献l、 2列举的结构中，由于在LED芯片周围存在高浓度的荧 光体，故来自LED芯片的出射光和由荧光体转换的转换光被荧光体遮住，使通过波长转换层的光量减少。另外，来自LED芯片的部分出射光有时被 荧光体反射而被LED芯片再吸收，或者有时被LED芯片的电极吸收。因 此，存在白色光取出效率降低的可能性。
为了以高效率取出白色光，只要降低荧光体的浓度即可，但是如果这 样做，则波长转换层的尺寸增大，光学系统的尺寸也随之增大，因此导致 阻碍实现小型、薄型的发光装置的目的。
专利文献l:日本特开2001-135861号公报
专利文献2:美国专利第6,650,044号
发明内容
本发明提供一种发光装置及其制造方法，该装置用于解决上述现有的 课题，不但容易小型化、薄型化，而且还能防止光取出效率的降低。
本发明的发光装置的特征在于，包含基台、配置在上述基台上的发光 元件、和覆盖上述发光元件的波长转换层；上述波长转换层包含对来自上 述发光元件的光的波长进行转换的波长转换部、和由透光性材料构成的导 光部；上述导光部从上述波长转换层的上述发光元件侧朝向光取出侧延伸。
本发明的发光装置的第一制造方法的特征在于，该方法包括在基台 上配置发光元件的工序；在上述基台上形成波长转换材料层以覆盖上述发 光元件的工序，上述波长转换材料层由透光性母材和分散于上述透光性母 材中的波长转换材料构成；从上述波长转换材料层的端面朝向上述基台形 成凹形的沟部或穴部的工序；向上述沟部或穴部填充透光性材料，形成具 有导光部和波长转换部的波长转换层的工序，其中，上述导光部由上述透 光性材料构成，上述波长转换部由上述透光性母材和上述波长转换材料构 成。
本发明的发光装置的第二制造方法的特征在于，该方法包括在基台 上配置发光元件的工序；在具有凹部和棒状体的模具的上述凹部内形成波 长转换部以覆盖上述棒状体的工序，上述棒状体形成于上述凹部的底面上， 上述波长转换部由透光性母材和分散于上述透光性母材中的波长转换材料 构成；将上述基台的配置有上述发光元件的主表面与上述波长转换部的露 出面粘接的工序；从上述模具取下上述波长转换部的工序；向配置过上述
6棒状体的空隙内填充透光性材料，形成具有导光部和上述波长转换部的波 长转换层的工序，其中，上述导光部由上述透光性材料构成。
本发明的发光装置的第三制造方法的特征在于，该方法包括在基台 上配置发光元件的工序；在由透光性材料构成的板状体的一个主表面上形 成沟部或穴部的工序；向上述沟部或穴部填充由透光性母材和分散于上述 透光性母材中的波长转换材料所构成的糊料，形成具有导光部和波长转换 部的波长转换层的工序，其中，导光部由上述透光性材料构成，上述波长 转换部由上述糊料构成；以使得上述导光部从上述波长转换层的上述发光 元件侧朝向光取出侧延伸的方式将上述基台的配置有上述发光元件的主表 面与上述波长转换层粘接的工序。
本发明的发光装置的第四制造方法的特征在于，该方法包括在基台 上配置发光元件的工序；形成多个由透光性材料构成的板状导光部的工序; 形成多个板状波长转换部的工序，上述波长转换部由透光性母材和分散于 上述透光性母材中的波长转换材料构成；通过将上述导光部和上述波长转 换部交替层叠进行一体化，从而形成具有上述导光部和上述波长转换部的 波长转换层的工序；以使得上述导光部从上述波长转换层的上述发光元件 侧朝向光取出侧延伸的方式将上述基台的配置有上述发光元件的主表面与 上述波长转换层粘接的工序。
根据本发明的发光装置，在波长转换层内配置由透光性材料构成的导 光部，因此能够防止来自发光元件的光被波长转换材料反射而被发光元件 再吸收。另外，由于不需要降低波长转换材料的浓度，因此能够减小波长 转换层的尺寸。即，根据本发明的发光装置，能够提供不但能容易地进行 小型化、薄型化，还能防止光取出效率降低的发光装置。
根据本发明的发光装置的制造方法，可以有效地制造上述本发明的发 光装置。
图1A是表示本发明第1实施方式涉及的发光装置的概略立体图；图
1B是表示图1A所示的发光装置的概略剖面图。
图2A D是表示本发明第1实施方式涉及的发光装置的变形例的概略剖面图。
图3A是表示本发明第2实施方式涉及的发光装置的概略立体图；图 3B是表示图3A所示的发光装置的概略剖面图。
图4A~C是表示本发明第3实施方式涉及的发光装置的制造方法中各 工序的剖面图。
图5A、 B是表示本发明第3实施方式涉及的发光装置的制造方法中各 工序的剖面图。
图6A D是表示本发明第4实施方式涉及的发光装置的制造方法中各 工序的剖面图。
图7A、 B是表示本发明第4实施方式涉及的发光装置的制造方法中各 工序的剖面图。
图8是表示本发明第5实施方式涉及的发光装置的概略剖面图。 图9A E是表示本发明第6实施方式涉及的发光装置的制造方法中各 工序的剖面图。
图10A是表示本发明第7实施方式涉及的发光装置的概略立体图；图 10B是表示图IOA所示的发光装置的概略剖面图。
图IIA、 B是表示本发明第7实施方式涉及的发光装置的变形例的概 略俯视图。
图12A~C是表示本发明第8实施方式涉及的发光装置的制造方法中各 工序的剖面图。
图13A、 B是表示本发明第8实施方式涉及的发光装置的制造方法中 各工序的剖面图。
图14是表示本发明第9实施方式涉及的发光装置的概略剖面图。
图15是表示本发明第9实施方式涉及的发光装置的变形例的概略剖面图。
具体实施例方式
本发明的发光装置包含基台、配置在上述基台上的发光元件、和覆盖 上述发光元件的波长转换层。发光元件例如可通过倒装芯片(flip chip)接 合或引线接合进行安装。此外，波长转换层也可以不接触发光元件。并且，对发光元件的个数没有特别限定，可以根据所需光量进行适当设定。
对基台的构成材料没有特别限定，可以使用蓝宝石(sapphire)、 Si、GaN、 A1N、 ZnO、 SiC、 BN、 ZnS等的单晶；A1203、 A1N、 BN、 MgO、ZnO、 SiC、 C等的陶瓷或它们的混合物；Al、 Cu、 Fe、 Au、 W或含有它们的合金等金属；环氧树脂玻璃(glass epoxy);或者环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、尿素树脂、酰胺树脂、酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂、液晶聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)、甲基丙烯酸树脂(PMMA树脂)、环状烯烃共聚物等树脂或由它们的混合物构成的树脂。
发光元件例如可以使用发射波长为420 500nrn的蓝色光的蓝色LED、发射波长为500~530nm的蓝绿色光的蓝绿色LED、发射波长为380~420nm的蓝紫色光的蓝紫色LED、或发射波长为380nm以下的紫外光的紫外LED等。作为上述蓝色LED、上述蓝紫色LED或上述紫外LED,例如可以使用采用了 InGaAlN类材料的LED。由外延生长所形成的各类发光元件中的LED材料的元素组合比率可以根据发光波长进行适当调整。
波长转换层包括对来自上述发光元件的光的波长进行转换的波长转换部和由透光性材料构成的导光部。波长转换部例如由透光性母材和分散于该透光性母材中的波长转换材料构成。此外，上述导光部从波长转换层的发光元件侧朝向光取出侧延伸，将来自发光元件的光和来自波长转换部的转换光引导至光取出侧。通过这种结构，能防止来自发光元件的光被波长转换材料反射而被发光元件再吸收。并且，由于不需要降低波长转换材料的浓度，因此能够减小波长转换层的尺寸。即，根据本发明的发光装置，能够提供不但能容易地进行小型化、薄型化，还能防止光取出效率降低的发光装置。
波长转换部由透光性母材和分散于该透光性母材中的波长转换材料构成时，构成上述导光部的上述透光性材料的折射率优选为大于或等于上述透光性母材的折射率。透光性材料的折射率等于透光性母材的折射率时，能防止光在波长转换部与导光部之间的界面上的折射或反射，因此可提高光取出效率。另外，透光性材料的折射率大于透光性母材的折射率时，也可以提高光取出效率。即，由于光集中到折射率高的部分，故通过使来自发光元件的光和来自波长转换材料的转换光集中到导光部，从而能容易地向波长转换层的光取出侧导波。因此，可以提高光取出效率。
作为上述构成导光部的透光性材料，只要是能够透过从发光装置取出的光的材料即可，例如可以使用环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸树脂、尿素树脂、酰胺树脂、酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚树脂、液晶
聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)、甲基丙烯酸树脂(PMMA树脂)、环状烯烃共聚物等树脂或它们的混合物；或者通过以金属醇盐或胶体二氧化硅为起始原料的溶胶-凝胶法所形成的玻璃或低熔点玻璃等玻璃。
另外，还可以使用以这些透光性材料为母材，使金属氧化物粒子分散在该母材中而得到的复合材料。此时，通过调整分散于上述母材中的上述金属氧化物粒子的量，不但能调整导光部的折射率，还可得到光散射效果。并且，以固化性树脂为母材时，如果使上述金属氧化物粒子分散在未固化状态的固化性树脂中，则可提高固化前的上述固化性树脂的触变性，因此能够容易地将导光部形成所需形状。此外，与单独使用树脂的情形相比，热传导性提高，因此能够有效地释放来自发光元件的热量。
作为构成波长转换层的导光部的材料，可以使用A1203、 A1N、 BN、MgO、 ZnO、 SiC等的陶瓷或它们的混合物，此外，还可以使用后述的荧光体材料。使用荧光体材料时，如果不添加Ce或Eu等稀土类就不会发光，因此能作为导光部的材料使用。将荧光体材料用于导光部的材料时，如果使用与波长转换材料相同的材料类型作为该荧光体材料，则折射率和热膨胀系数一致，因此可以消除在波长转换部与导光部的界面上的反射，并且也可以抑制由热应力产生的裂纹。另外，如果使用陶瓷、荧光体材料、玻璃材料等无机材料作为导光部的材料，则由于无机材料的热传导率比树脂材料高，因此能提高通过基台等在波长转换部产生的热量的放热效果。
作为上述金属氧化物粒子，可以使用由Si02、 A1203、 ZnO、 Y203、 Ti02、Zr02、 Hf02、 Sn02、 Ta203、 Nb205、 BaS04、 V205或它们的混合物构成的物质，从调整折射率和提高触变性方面考虑优选平均粒径为1 100nm左右的金属氧化物粒子。另外，为了得到光散射效果，优选平均粒径为100nm l)^m左右的金属氧化物粒子。上述"平均粒径"可以是例如从扫描电子显微镜读取的一次粒子粒径的平均值(例如100个一次粒子粒径的平均值)。
对于构成上述波长转换部的上述透光性母材的材料，也可以使用与上述列举的透光性材料相同的材料。
作为上述波长转换材料，例如可以使用发射红色光的红色荧光体、发射橙色光的橙色荧光体、发射黄色光的黄色荧光体、发射绿色光的绿色荧
光体等。作为上述红色荧光体，例如可以使用硅酸盐类的Ba3MgSi208 :Eu2+、 Mn2+;次氮基硅酸盐(nitridosilicate)类的Sr2Si5N8: Eu2+;次氮基铝硅酸盐(nitridoaluminosilicate)类的CaAlSiN3 : Eu2+;氧合次氮基铝硅酸盐
(oxonitridoaluminosilicate)类的Sr2Si4A10N7: Eu2+;硫化物类的(Sr， Ca)S :Ei^+或La202S : Eu3+、 Sm"等。作为上述橙色荧光体，例如可以使用硅酸盐类的(Sr， Ca)2Si04 : Eu2+、石榴石类的Gd3Al5012 : Ce3+、 a-硅铝氧氮陶瓷
(sialon)类的Ca-a-SiAlON : Eu"等。作为上述黄色荧光体，例如可以使用硅酸盐类的(Sr， Ba)2Si04 : Eu2+或Sr3Si05 : Eu2+、石榴石类的(Y,Gd)3Al5012 : Ce3+、硫化物类的CaGa2S4 : Eu2+、 a-硅铝氧氮陶瓷类的Ca-ot-SiAlON : Eu"等。作为上述绿色荧光体，例如可以使用铝酸盐类的BaMgAl10O17 : Eu2+、 Mn2+或(Ba, Sr, Ca)Al204 : Eu2+;硅酸盐类的(Ba,Sr)2Si04:Eu2+; a-硅铝氧氮陶瓷类的Ca-oc-SiAlON : Yb2+; (3-硅铝氧氮陶瓷类的(3-Si3N4 : Eu2+;氧合次氮基硅酸盐(oxonitridosilicate)类的(Ba， Sr，Ca)Si202N2 : Eu2+;氧合次氮基铝硅酸盐类的(Ba， Sr， Ca)2Si4A10N7 : Ce3+;硫化物类的SrGa2S4 : Eu2+;石榴石类的Y3(A1, Ga)5012: Ce3+;氧化物类的CaSc204:Ce，。
此外，使用蓝紫色LED或紫外LED作为发光元件时，例如可以将上述荧光体与发射蓝色光的蓝色荧光体或发射蓝绿色光的蓝绿色荧光体并用。作为上述蓝色荧光体，例如可以使用铝酸盐类的BaMgAlu)On:E^+、硅酸盐类的Ba3MgSi208 : Eu2+、卤磷酸盐类的(Sr， Ba)1Q(P04)6Cl2 : Eu2+等。作为上述蓝绿色荧光体，例如可以使用铝酸盐类的Sr4Al14025: Eu2+、硅酸盐类的Sr2Si308.2SrCl2 : Eu"等。
作为上述波长转换材料，除上述荧光体之外还可以使用金属络合物、有机染料、有机颜料、磷光体等。为了得到必要的色温、显色评价指数，可以使用多种上述波长转换材料。此外，根据本发明，即使使用在从发光元件发射的光的峰值波长下的外部量子效率为卯％以下的波长转换材料
(例如，日本特开2006-49799号公报记载的(Sr， Ba) 2Si04 : Eu2+或(Y， Gd)3A15012 : Ce3+)，通过发挥上述本发明的效果，也能在保持小型、薄型的同时实现光取出效率高的发光装置。
本发明的发光装置中，优选使上述导光部的前端从上述波长转换层的光取出侧端面突出。由于使波长转换层的光取出侧端面形成凹凸形状，因此能防止光取出侧端面的全反射，并可以提高光取出效率。此时，上述前端优选为半球状或圆锥状。这样，可以进一步提高光取出效率。此外，在上述结构中，如果形成凸部的上述前端的间隔为30 30(Hmi左右，则更容易提高光取出效率，故较为优选。
本发明的发光装置中，上述导光部可以以从上述发光元件朝向光取出侧呈放射状延伸的方式来配置。由于发光元件周围的波长转换材料减少，所以不但能确实地防止来自发光元件的光被波长转换材料反射而被发光元件再吸收，还能抑制所取出的光的颜色不均匀。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在参照的附图中，有时用同一符号表示实质上具有相同功能的构成要素，并省略重复的说明。此外，为了简化附图从而便于理解，参照的附图中省略了金属配线和设置于发光装置外侧的供电端子等。(第1实施方式)
图1A是表示本发明第1实施方式涉及的发光装置的概略立体图；图1B是表示图1A所示的发光装置的概略剖面图。
如图1A、 B所示，发光装置1包含基台10、配置在基台10上的发光元件11、和覆盖发光元件11的波长转换层12。波长转换层12包含波长转换部13和由透光性材料构成的9个导光部14，其中波长转换部13含有将来自发光元件11的光的波长转换的波长转换材料，导光部14从波长转换层12的发光元件11侧朝向光取出侧(上表面)延伸。通过该结构，能防止来自发光元件11的光被波长转换材料反射而被发光元件11再吸收。此外，由于不需要降低波长转换材料的浓度，故能减小波长转换层12的尺寸。即，根据发光装置l，不但可以容易地进行小型化、薄型化，还能提供能够防止光取出效率降低的发光装置。另外，图1A中，波长转换层12为四棱柱状，但对波长转换层12的形状没有特别限制，还可以是圆柱状、除四棱柱状以外的多棱柱状、圆锥状、多棱锥状等。另外，图1A中，以3x3的排列状态配置导光部14，但对导光部14的数量和配置形态没有特别限制，也可以随机配置。
其次，参照图2A D的概略剖面图，对第1实施方式涉及的发光装置1的变形例进行说明。
图2A所示的发光装置2中，以4x4的排列状态配置导光部14 (一部分未图示)，所有的导光部14都不与发光元件11和基台10接触。由此，例如当使用紫外LED作为发光元件ll时，能防止来自紫外LED的紫外光从导光部14直接发射到外部。并且，如果将导光部14的发光元件11侧的端部形成凸透镜状或凹透镜状，则容易使来自发光元件ll的光、或来自波长转换部13的转换光聚集，从而使光取出效率提高。
图2B所示的发光装置3中，各导光部14的长度或粗细不同。这样，通过调整各导光部14的长度或粗细，能抑制出射光的照度不均匀和发光色的颜色不均匀。此外，与发光元件11接触的导光部14未露出到波长转换层12的上表面。由此，例如当使用紫外LED作为发光元件11时，能防止来自紫外LED的紫外光从导光部14直接放射到外部。
图2C所示的发光装置4中，导光部14均以从发光元件11朝向光取出侧呈放射状延伸的方式来配置。由此，发光元件ll周围的波长转换材料减少，故不但能确实地防止来自发光元件11的光被波长转换材料反射而被发光元件ll再吸收，还能抑制所取出的光的颜色不均匀。
图2D所示的发光装置5中，导光部14的前端14a从波长转换层12的光取出侧端面呈圆锥状突出。这样，波长转换层12的光取出侧端面形成凹凸形状，从而能防止在光取出侧端面的全反射，可以提高光取出效率。另外，图2D中针对前端14a为圆锥状的例子进行说明，但前端14a也可以为其它形状(例如半球状)。(第2实施方式)
图3A是表示本发明第2实施方式涉及的发光装置的概略立体图；图3B是表示图3A所示的发光装置的概略剖面图。
如图3A、 B所示，发光装置6中，波长转换部13具有3层结构，从
13基台IO侧起依次层叠红色荧光体层131、绿色荧光体层132以及蓝色荧光 体层133。另外，使用紫外LED作为发光元件ll。通过该结构，能防止红 色荧光体层131的荧光体被来自绿色荧光体层132的绿色光所激发，并且 能防止红色荧光体层131的荧光体或绿色荧光体132的荧光体被来自蓝色 荧光体层133的蓝色光所激发。因此，能够使发光效率提高。另外，作为 导光部14，其具备光取出用的导光部141和激发光用的导光部142，因此 能抑制出射光的色度的偏差。 (第3实施方式)
接着，参照附图对本发明的第3实施方式涉及的发光装置的制造方法 进行说明。参照的图4A C以及图5A、 B为第3实施方式涉及的发光装置 的制造方法的各工序剖面图。另外，第3实施方式涉及的发光装置的制造 方法为上述发光装置2 (参照图2A)的优选的制造方法的一个例子。
首先，如图4A所示，在基台lO上配置发光元件ll。然后通过丝网印 刷等在基台10上形成由透光性母材和分散于该透光性母材中的波长转换材 料构成的波长转换材料层20，从而覆盖发光元件ll。
其次，如图4B所示，用具有棒状体21a的夹具21刺入波长转换材料 层20，形成图4C所示的穴部20a。棒状体21a的直径例如为10~200pm左 右。另外，作为夹具21的构成材料，例如可使用玻璃、树脂、金属等材料。
然后，如图5A所示，使用分配器或喷墨印刷机等的喷嘴22，在真空 中向穴部20a填充透光性材料23 (例如热固性树脂)，使该透光性材料23 固化。因此，如图5B所示，形成具有由透光性材料23构成的导光部14、 和由上述透光性母材和上述波长转换材料构成的波长转换部13的波长转换 层12,得到发光装置2。另外，在上述图4B的工序中，也可以使用切割刀 在波长转换材料层20中形成沟部，在该沟部内形成导光部14。 (第4实施方式)
接着，参照附图对本发明的第4实施方式涉及的发光装置的制造方法 进行说明。参照的图6A D以及图7A、 B为第4实施方式涉及的发光装置 的制造方法的各工序剖面图。另外，第4实施方式涉及的发光装置的制造 方法为上述发光装置2 (参照图2A)的优选的制造方法的另一个例子。
首先，如图6A所示，在基台lO上配置发光元件ll。其次，准备如图6B所示的模具24。模具24具有凹部24a、以及形成 于凹部24a底面的棒状体24b。棒状体24b的直径例如为10 200^rni左右。 此外，作为模具24的构成材料，例如可以使用玻璃、树脂、金属等材料。
然后，如图6C所示，在凹部24a内形成波长转换部13以覆盖棒状体 24b。作为波长转换部13的形成方法，例如可以向凹部24a内填充含有透 光性母材和分散于该透光性母材中的波长转换材料的糊料。
接着，如图6D所示，将基台10的配置有发光元件11的主表面与波长 转换部13的露出面粘接。例如，可以在使构成波长转换部13的上述糊料 固化前，将上述主表面与上述露出面接触，再使上述糊料固化。
然后，从模具24中取下上述波长转换部13，如图7A所示，通过分配 器或喷墨印刷机等的喷嘴22，向配置过棒状体24b的空隙13a内填充透光 性材料23 (例如热固性树脂)，使该透光性材料23固化。由此，如图7B 所示，形成具有由透光性材料23构成的导光部14和波长转换部13的波长 转换层12，得到发光装置2。 (第5实施方式)
图8为本发明的第5实施方式涉及的发光装置的概略剖面图。
如图8所示，发光装置7在导光部14的内侧形成多个波长转换部13。
其它结构与上述发光装置2 (参照图2A)相同。通过发光装置7也能得到
与发光装置2相同的效果。 (第6实施方式)
接着，参照附图对本发明的第6实施方式涉及的发光装置的制造方法 进行说明。参照的图9A E为第6实施方式涉及的发光装置的制造方法的 各工序剖面图。另外，第6实施方式涉及的发光装置的制造方法为上述发 光装置7 (参照图8)的优选的制造方法的一个例子。
首先，如图9A所示，在基台lO上配置发光元件ll。 其次，如图9B所示，准备由透光性材料构成的板状体25。 然后，如图9C所示，通过激光加工或蚀刻，在板状体25的主表面25a 上形成穴部25b。接着，通过激光加工或蚀刻在与主表面25a相反一侧的主 表面25c上形成容纳发光元件11的空腔25d。
然后，如图9D所示，由分配器或喷墨印刷机等的喷嘴22向穴部25b
15内填充由透光性母材和分散于该透光性母材中的波长转换材料构成的糊料
26，形成具有由该糊料26构成的波长转换部13以及由上述透光性材料构 成的导光部14的波长转换层12。通过改换从上述喷嘴滴加的糊料中所含的 波长转换材料的种类，可以沿波长转换部13的深度方向改变波长转换材料 来进行填充。
当使用上述陶瓷或荧光体材料作为导光部14的材料时，其成形带有烧 结工序，因此如上所述由分开地成形的板状体25形成导光部14的方法是 有效的。
然后，如图9E所示，以使空腔25d中容纳发光元件11的方式通过粘 合剂等将基台10与波长转换层12粘接，从而得到发光装置7。
上述粘合剂除常用的有机类粘合材料、例如环氧类、有机硅类之外， 也可以使用无机类粘合材料，作为该无机类粘合材料可以是成为软钎料 的金属材料，例如Sn、 Au、 In、 Pb、 Bi、 Ag、 Al等或它们的合金材料； 金属氧化物，例如Si02、 A1203、 ZnO、 Y203、 Ti02、 Zr02、 HfG2、 Sn02、 Ta203、 Nb205、 BaS04、 ZnS、 V205等或它们的混合材料。特别是，当板状 体25由上述陶瓷或荧光材料构成时，无机类粘合材料是有效的。 (第7实施方式)
图10A为本发明的第7实施方式涉及的发光装置的概略立体图，图10B 为图IOA所示的发光装置的概略剖面图。
如图IOA、 B所示，发光装置8将板状的波长转换部13和板状的导光 部14层叠来形成波长转换层12。波长转换部13和导光部14均垂直于基台 10。另外，如图10B所示，将发光元件11配置在形成于基台10的凹部10a 的底面上，例如用氮等不活泼气体或环氧树脂等密封树脂(未图示)填充 凹部10a。波长转换层12的宽度W (参照图IOA)，例如可为1.5mm左右。 此外，波长转换层12的高度H (参照图10B)和长度L (参照图IOB)，例 如可分别为1.5mm左右和3mm左右。此时，发光元件11可使用尺寸为lmm 见方左右且厚度为100~300|am左右的发光元件。另外，波长转换部13和 导光部14的配置形态并非仅限于图IOA、 B的形态，例如可如图IIA和图 11B表示的概略俯视图所示那样地配置波长转换部13和导光部14。并且， 还可以在凹部10a的底面上配置多个发光元件11。(第8实施方式)
接着，参照附图对本发明的第8实施方式涉及的发光装置的制造方法 进行说明。参照的图12A~C和图13A、 B为第8实施方式涉及的发光装置 的制造方法的各工序剖面图。另外，第8实施方式涉及的发光装置的制造 方法为上述发光装置8 (参照图10A、 B)的优选的制造方法的一个例子。
首先，如图12A所示，在形成于基台IO的凹部10a的底面上配置发光 元件11。
其次，如图12B所示，形成多个由透光性母材和分散于该透光性母材 中的波长转换材料所构成的板状波长转换部13，进一步形成多个由透光性 材料(例如半固化状态的热固性树脂)构成的板状导光部14。并且，如图 12C所示，将波长转换部13和导光部14交替层叠之后，通过使上述透光 性材料完全固化而将它们一体化，形成具有波长转换部13和导光部14的 波长转换层12。另外，如果形成面积更广的波长转换部13和面积更广的导 光部14,将它们同样进行一体化后，再用切割刀等形成多个片体，则可容 易地进行波长转换层12的批量生产。
波长转换层12的构成材料中使用无机材料、例如陶瓷或荧光体材料时， 可通过将形成导光部14的生片(green sheet)和形成波长转换部13的生片 交替层叠进行一体化从而制作波长转换层12。
并且，如图13A所示，通过环氧树脂等密封树脂将基台10的配置了发 光元件11的主表面与波长转换层12粘接。此时，使波长转换部13和导光 部14垂直于基台10。通过这样，可得到图13B所示的发光装置8。另外， 通过根据发光元件11的发光波长来适当选择波长转换部13，能够得到与设 计值一样的色度的合成光(白色光)。
由陶瓷、荧光体材料、玻璃材料等无机材料构成波长转换层12时，可 以使用上述无机类粘合剂将基台10与波长转换层12粘接。无机类粘合材 料与树脂材料相比热传导率高，在放热的方面较为有利。 (第9实施方式)
图14为本发明的第9实施方式涉及的发光装置的概略剖面图。 如图14所示，第9实施方式涉及的发光装置100为在上述第1实施方 式涉及的发光装置1 (参照图1A、 B)上设置光学系统的例子。发光装置100中，在由树脂等构成的主基板101上配置由铝等金属或氧化铝等陶瓷等 构成的反射板102，在反射板102的凹部102a内配置发光装置1。然后设 置覆盖凹部102a的开口的透镜103。通过像这样设置光学系统，能控制出 射光的放射模式。另外，例如，凹部102a内用氮等不活泼气体或环氧树脂 等密封树脂(未图示)填充。
以上，对设置了光学系统的本发明的发光装置进行了说明，但本发明 并非仅限于此，例如，如图15所示，还可以在凹部102a的开口处设置波 长转换层12。通过这样，发光元件11不与波长转换层12接触，从而能确 实地防止光被再吸收至发光元件11。另外，对基台IO上的发光元件11的 个数没有限制，也可以是多个。
本发明在没有脱离其主旨的范围内，也可以以上述以外的形态来实施。 本申请中公开的实施方式仅为其中一例，并非限定于这些实施方式。与上 述说明书中记载的内容相比，优先以所附的权利要求的范围中记载的内容 来解释本发明的范围，在与权利要求范围均等的范围内所做出的所有变更
均包含在权利要求的范围内。
本发明的发光装置对于例如在一般照明、演出照明(聚光灯、信号灯 等)、汽车用照明(特别是前照灯)等中使用的照明装置、或者在显示器、 投影机等中使用的显示装置等是有用的。另外，作为寻求小型、薄型化的 传感器用光源也是有用的。
18
权利要求
1、一种发光装置，其特征在于，包含基台、配置在所述基台上的发光元件、和覆盖所述发光元件的波长转换层；所述波长转换层包含对来自所述发光元件的光的波长进行转换的波长转换部、和由透光性材料构成的导光部；所述导光部从所述波长转换层的所述发光元件侧朝向光取出侧延伸。
2、 根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述波长转换部由透光性母材和分散于所述透光性母材中的波长转换材料构成；构成所述导光部的所述透光性材料的折射率大于或等于所述透光性母材的折射率。
3、 根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述波长转换部由透光性母材以及分散于所述透光性母材中的波长转换材料构成；所述波长转换材料在从所述发光元件发射的光的峰值波长下的外部量子效率为90%以下。
4、 根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述导光部的前端从所述波长转换层的光取出侧端面突出。
5、 根据权利要求4所述的发光装置，其中，从所述波长转换层的光取出侧端面突出的所述前端为半球状或圆锥状。
6、 根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述导光部以从所述发光元件朝向光取出侧呈放射状延伸的方式来配置。
7、 一种发光装置的制造方法，其特征在于，该方法包括在基台上配置发光元件的工序；在所述基台上形成波长转换材料层以覆盖所述发光元件的工序，所述波长转换材料层由透光性母材和分散于所述透光性母材中的波长转换材料构成；从所述波长转换材料层的端面朝向所述基台形成凹形的沟部或穴部的工序；以及向所述沟部或穴部填充透光性材料，形成具有导光部和波长转换部的波长转换层的工序，其中，所述导光部由所述透光性材料构成，所述波长转换部由所述透光性母材和所述波长转换材料构成。
8、 一种发光装置的制造方法，其特征在于，该方法包括在基台上配置发光元件的工序；在具有凹部和棒状体的模具的所述凹部内形成波长转换部以覆盖所述棒状体的工序，其中，所述棒状体形成于所述凹部的底面上，所述波长转换部由透光性母材和分散于所述透光性母材中的波长转换材料构成；将所述基台的配置有所述发光元件的主表面与所述波长转换部的露出面粘接的工序；从所述模具取下所述波长转换部的工序；以及向配置过所述棒状体的空隙内填充透光性材料，形成具有导光部和所述波长转换部的波长转换层的工序，其中，所述导光部由所述透光性材料构成。
9、 一种发光装置的制造方法，其特征在于，该方法包括在基台上配置发光元件的工序；在由透光性材料构成的板状体的一个主表面上形成沟部或穴部的工序；向所述沟部或穴部填充由透光性母材和分散于所述透光性母材中的波长转换材料所构成的糊料，形成具有导光部和波长转换部的波长转换层的工序，其中，所述导光部由所述透光性材料构成，所述波长转换部由所述糊料构成；以及以使得所述导光部从所述波长转换层的所述发光元件侧朝向光取出侧延伸的方式将所述基台的配置有所述发光元件的主表面与所述波长转换层粘接的工序。
10、 一种发光装置的制造方法，其特征在于，该方法包括在基台上配置发光元件的工序；形成多个由透光性材料构成的板状导光部的工序；形成多个板状波长转换部的工序，所述波长转换部由透光性母材和分散于所述透光性母材中的波长转换材料构成；通过将所述导光部和所述波长转换部交替层叠进行一体化，从而形成具有所述导光部和所述波长转换部的波长转换层的工序；以及以使得所述导光部从所述波长转换层的所述发光元件侧朝向光取出侧延伸的方式将所述基台的配置有所述发光元件的主表面与所述波长转换层粘接的工序。
全文摘要
本发明的发光装置(1)包含基台(10)、配置在基台(10)上的发光元件(11)、和覆盖发光元件(11)的波长转换层(12)；波长转换层(12)包含对来自发光元件(11)的光的波长进行转换的波长转换部(13)、和由透光性材料构成的导光部(14)；导光部(14)从波长转换层(12)的发光元件(11)侧朝向光取出侧延伸。由此，本发明能提供容易小型化、薄型化，并且能防止光取出效率的降低的发光装置。
文档编号H01L33/54GK101523625SQ20078003800
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月12日 优先权日2006年10月12日
发明者冈野和之, 杉浦健二, 植田贤治, 永井秀男, 田村哲志 申请人:松下电器产业株式会社