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WO2011021402A1 - 発光装置 - Google Patents

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Publication number
WO2011021402A1
WO2011021402A1 PCT/JP2010/005155 JP2010005155W WO2011021402A1 WO 2011021402 A1 WO2011021402 A1 WO 2011021402A1 JP 2010005155 W JP2010005155 W JP 2010005155W WO 2011021402 A1 WO2011021402 A1 WO 2011021402A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
light emitting
emitting element
phosphor
sealing portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2010/005155
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
中津浩二
中原光一
前田俊秀
北園俊郎
米倉勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to US13/391,070 priority Critical patent/US20120146077A1/en
Priority to JP2011527592A priority patent/JPWO2011021402A1/ja
Publication of WO2011021402A1 publication Critical patent/WO2011021402A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/8506Containers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/851Wavelength conversion means
    • H10H20/8511Wavelength conversion means characterised by their material, e.g. binder
    • H10H20/8512Wavelength conversion materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/882Scattering means
    • H10W90/00
    • H10W90/724

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device in which a phosphor is contained in a sealing portion for sealing a light emitting element.
  • a light-emitting device in which a phosphor is contained in a sealing portion that seals a light-emitting element is known.
  • the phosphor emits light whose wavelength is converted by being excited by light from the light emitting element.
  • the light to the outside is a mixture of the light from the light emitting element and the light whose wavelength is converted by the phosphor. Therefore, desired light different from the light emitted from the light emitting element can be obtained by including the phosphor in the sealing portion.
  • a semiconductor light-emitting device disclosed in Patent Document 1 is known as a light-emitting device containing a phosphor in such a sealing portion.
  • a flip chip type light emitting element is conductively mounted on a submount element, and the light emitting element is sealed with a resin package containing a fluorescent substance for wavelength conversion.
  • the wavelength conversion degree by the fluorescent material can be made uniform with respect to all directions in the light emitting direction of the light emitting element. Is.
  • JP 2001-135861 A JP 2007-288125 A JP 2008-166782 A JP 2008-239677 A
  • an object of the present invention is to provide a light emitting device that contains a phosphor, can easily form a sealing portion for sealing a light emitting element, and has little color unevenness.
  • the light-emitting device of the present invention is a light-emitting device in which a light-emitting element is mounted on a substrate, and a phosphor is contained in a sealing portion that seals the light-emitting element.
  • a light diffusing portion containing a granular material for diffusing light is provided.
  • the light diffusing portion is provided on the sealing portion, the light from the light emitting element is diffused by the light diffusing portion and the uneven color can be alleviated.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating the light-emitting device according to Embodiment 1.
  • Sectional view showing light-emitting element Plan view showing a light emitting element Circuit diagram showing connection between light-emitting element and Zener diode (A)-(d) is a figure which shows each process of the manufacturing method of the light-emitting device shown in FIG. (A)-(d) is a figure which shows each process of the manufacturing method of the light-emitting device shown in FIG. (A)
  • (b) is a figure which shows each process of the manufacturing method of the light-emitting device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing a light-emitting device according to Embodiment 2.
  • AA line sectional view of the light emitting device shown in FIG. Schematic for explaining a color liquid crystal panel according to a second embodiment (A)-(d) is a figure which shows each process of the manufacturing method of the light-emitting device shown in FIG.
  • FIG. 9 is a plan view showing a light-emitting device according to Embodiment 4. 28 is a cross-sectional view of the light emitting device shown in FIG.
  • a light emitting device in which a light emitting element is mounted on a base and a phosphor is contained in a sealing portion that seals the light emitting element, light from the light emitting element is diffused on the sealing portion.
  • the light diffusion part containing the granular material to be provided is provided.
  • the light diffusing portion is provided on the sealing portion. Since the light from the element is diffused by the light diffusion portion, the color unevenness can be alleviated.
  • the light diffusing section is characterized in that a transparent medium as a main material contains silicone dioxide as a diffusing material.
  • the transparent medium can function as a light diffusing portion that diffuses light from the light emitting element.
  • sealing portion is provided with a light reflecting portion that reflects light from the light emitting element on a peripheral surface other than the top surface.
  • the light reflecting portion is provided on the peripheral surface excluding the top surface of the sealing portion, the light toward the peripheral surface is reflected in the directly upward direction, so that the luminance in the directly upward direction is improved.
  • the entire top surface of the sealing portion can be a light emitting surface with little color unevenness.
  • the light reflecting portion includes a transparent medium as a main material containing titanium dioxide as a reflecting material.
  • the transparent medium can function as a light reflecting portion that reflects light from the light emitting element.
  • Still another preferred embodiment is characterized in that the sealing portion is formed so that the thickness in the side surface direction is thicker than the thickness in the direction directly above the light emitting element.
  • the thickness of the sealing part is constant in the direction right above the light emitting element, the thickness of the top surface of the sealing part increases as the thickness in the side surface direction increases.
  • FIG. 1 is a plan view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the light emitting device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a bottom view of the light emitting device shown in FIG. Is a cross-sectional view showing the light emitting element
  • FIG. 5 is a plan view showing the light emitting element
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing the connection between the light emitting element and the Zener diode.
  • the light emitting device 1 includes a light emitting element 2, a Zener diode 3, a wiring substrate 4, a sealing portion 5, a light reflecting portion 6, and a light diffusing portion 7. LED (Light Emitting Diode).
  • the light emitting device 1 has a rectangular shape of about 2 mm ⁇ 1.6 mm and a thickness of about 0.75 mm.
  • the light-emitting element 2 is a flip-chip type light-emitting diode, and includes a substrate 21, an n-type layer 22, an active layer 23, a p-type layer 24, an n-side electrode 25, and a p-side electrode 26.
  • the substrate 21 serves to hold a semiconductor layer formed from the n-type layer 22, the active layer 23, and the p-type layer 24.
  • insulating sapphire can be used.
  • the light emission efficiency and the light emitting part are made of gallium nitride (GaN)
  • GaN gallium nitride
  • the refractive index equivalent to that of the light emitting layer is reduced in order to reduce the reflection of light at the interface between the n-type layer 22 and the substrate 21. It is preferable to use GaN, SiC, AlGaN, or AlN.
  • the n-type layer 22, the active layer 23, and the p-type layer 24 that become the light emitting layer are sequentially stacked on the substrate 21.
  • the material of these light emitting layers is preferably a gallium nitride compound.
  • the n-type layer 22 is GaN
  • the active layer 23 is InGaN
  • the p-type layer 24 is GaN, and the like.
  • AlGaN or InGaN can also be used. It is also possible to form a buffer layer made of GaN or InGaN between the n-type layer 22 and the substrate 21.
  • the active layer 23 may have a multilayer structure (quantum well structure) in which InGaN and GaN are alternately stacked.
  • the n-side electrode 25 removes the active layer 23 and the p-type layer 24 from a part of the n-type layer 22, the active layer 23, and the p-type layer 24 stacked on the substrate 21, exposing the n-type layer 22, It is formed on this exposed n-type layer 22.
  • the n-side electrode can be formed directly on the substrate by exposing the substrate.
  • the p-side electrode 26 is formed on the p-type layer 24. That is, by removing the active layer 23 and the p-type layer 24 and exposing the n-type layer 22, the light-emitting layer, the p-side electrode 26, and the n-side electrode 25 are formed on the same surface with respect to the substrate 21.
  • the p-side electrode 26 is an electrode formed of Ag, Al, Rh or the like having high reflectivity in order to reflect light emitted from the light emitting layer to the substrate 21 side.
  • the n-side electrode 25 can be formed of Al, Ti, or the like. It is desirable to use Au or Al on the surfaces of the p-side electrode 26 and the n-side electrode 25 in order to increase the adhesive strength. These electrodes can be formed by vacuum deposition, sputtering, ion plating, or the like.
  • the size of the light-emitting element 2 in order to increase the amount of light, it is better that the entire area is wide, and it is desirable that one side is 600 ⁇ m or more.
  • the zener diode 3 functions as a protective element by being connected in parallel with a reverse polarity to the light emitting element 2 as shown in FIG. 6 so that an excessive voltage is not applied to the light emitting element 2.
  • the Zener diode 3 is formed by providing a p-type semiconductor region on a part of an n-type silicone substrate.
  • the Zener diode 3 is used as the protective element, but it can be simply a diode, a capacitor, a resistor, or a varistor.
  • the wiring board 4 is a printed wiring board that functions as a base body in which a wiring pattern 42 is formed on an insulating substrate 41.
  • the wiring pattern 42 includes a surface electrode 42a formed on the mounting surface side, a bottom electrode 42b formed on a surface opposite to the mounting surface, and a through-hole electrode 42c that connects the surface electrode 42a and the bottom electrode 42b. It has.
  • the insulating substrate 41 can be a glass epoxy resin, a BT resin (bismaleimide triazine resin-based thermosetting resin), or a ceramic (alumina, aluminum nitride) substrate.
  • the sealing portion 5 is formed on the entire periphery of the light emitting element 2 and the entire periphery of the Zener diode 3.
  • the sealing portion 5 is formed such that the thickness in the side surface direction is thicker than the thickness in the direction directly above the light emitting element 2.
  • the sealing portion 5 is obtained by dispersing inorganic or organic phosphor particles in a transparent medium which is a main material such as resin or glass. For example, when the light emitting element 2 emits blue light and the light emission color of the light emitting device 1 itself is white, the phosphor that is excited by receiving blue light from the light emitting element 2 and converts the wavelength to yellow and emits it. Is adopted.
  • rare earth doped nitride or rare earth doped oxide phosphor is preferable. More specifically, rare earth doped alkaline earth metal sulfide, (Y ⁇ Sm) 3 (Al ⁇ Ga) 5 O 12 : Ce and (Y 0.39 Gd 0.57 Ce 0.03 Sm 0.01 ) 3 Al 5 O of rare earth doped garnet 12. Rare earth doped alkaline earth metal orthosilicate, rare earth doped thiogallate, rare earth doped aluminate and the like are suitable.
  • silicate phosphor (Sr 1-a1-b2- x Ba al Ca b2 Eu x) 2 SiO 4 or alpha sialon ( ⁇ -sialon: Eu) Mx (Si, Al) 12 (O, N) 16 yellow It may be used as a phosphor material for light emission.
  • a resin mainly composed of a silicone resin, an epoxy resin and a fluororesin, or a glass material produced by a sol-gel method can be used.
  • Some glass materials have a curing reaction temperature of about 200 degrees Celsius, and can be said to be a suitable material in consideration of heat resistance of materials used for bumps and electrode portions.
  • the light reflecting portion 6 disperses particles reflecting light from the light emitting element 2 in a transparent medium such as a resin such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, urea resin, silicone resin, fluorine resin, or glass. It has been made.
  • the light reflecting portion 6 is formed so as to surround a peripheral surface excluding the top surface of the sealing portion 5 that seals the light emitting element 2 and the Zener diode 3.
  • the light reflecting portion 6 can be formed by curing a liquid resin containing titanium oxide particles and a dispersing agent as a reflecting material that is a granular material that reflects light.
  • a liquid resin containing powdered titanium oxide and a dispersant By forming the light reflecting portion 6 by hardening a liquid resin containing powdered titanium oxide and a dispersant, the light reflecting portion 6 can be provided with a reflecting function while maintaining insulation. .
  • the thixotropy-imparting agent for example, fine powder silica can be used.
  • titanium oxide is used as the reflective material, but aluminum oxide, silicon dioxide, boron nitride, or the like can also be used as the reflective material. That is, the reflective material can be used as long as it is a metal oxide having an insulating property and a reflective function.
  • the titanium oxide is included to make the light reflecting portion 6 having both light shielding properties and reflectivity.
  • SiO2 is added to the resin or other metal oxides are mixed into the resin. It can be used as a reflection part.
  • the light diffusing unit 7 disperses particles that diffuse light from the light emitting element 2 in a transparent medium such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, urea resin, silicone resin, fluororesin, or a main material such as glass. It has been made.
  • the light diffusion part 7 is formed on the entire top surface including the sealing part 5 and the light reflection part 6.
  • SiO2 particles can be used as the granular material for diffusing light from the light emitting element 2.
  • FIGS. 7 to 9 are diagrams showing each step of the method for manufacturing the light emitting device shown in FIG. In FIGS. 7A to 9A, only one light emitting device is shown.
  • a substrate material 10 in which wiring boards 4 are continuously arranged in columns and rows is prepared (see FIG. 7A).
  • the light emitting element 2 and the Zener diode 3 are sequentially mounted on the surface electrode 42a formed on the substrate material 10 (see FIG. 7B).
  • the phosphor layer 11 that forms the sealing portion 5 that seals the light emitting element 2 and the Zener diode 3 is formed.
  • the sealing portion 5 is formed by a printing method, it is easy to shorten the time.
  • the sealing portion 5 is formed by the printing method, the printing plate 12 with the light emitting element 2 and the Zener diode 3 being opened is covered, and a transparent medium such as resin or glass containing phosphor is applied to the opening portion of the printing plate 12. Fill and cure (see FIG. 7C).
  • the phosphor layer 11 When the phosphor layer 11 is cured, it is polished by the polishing machine 30 in order to make the top surface of the phosphor layer 11 flat (FIG. 7D). Next, the phosphor layer 11 is cut to form the light reflecting portion 6.
  • the positions where the phosphor layer 11 is cut are between the light emitting element 2 and the Zener diode 3, the side surface on the light emitting element 2 side which becomes the end face by the printing plate 12 (see FIG. 7C), and the side of the Zener diode 3 side. On the side. With respect to these positions, cutting is performed by a cutting machine 31 from the top surface of the phosphor layer 11 to the mounting surface of the wiring board 4 (see FIG. 8A). By this cutting, a groove is formed between the light emitting element 2 and the Zener diode 3, both side surfaces of the phosphor layer 11 become flat surfaces, and the phosphor layer 11 becomes the sealing portion 5.
  • the printing plate 13 is covered over the entire surface including the sealing portion 5, and filled with a resin or glass in which particles that reflect the light from the light emitting element 2 are dispersed and cured to form the reflective layer 14 (FIG. 8 (b)).
  • the entire reflective layer 14 is polished by the polishing machine 30 until the sealing portion 5 is exposed.
  • the reflective layer 14 is polished until the top surface of the sealing portion 5 is exposed, so that the remainder of the reflective layer 14 becomes the light reflecting portion 6 (FIG. 8C).
  • the entire printing plate 15 including the polished sealing portion 5 and the light reflecting portion 6 is covered and filled with a resin or glass in which particles that reflect the light from the light emitting element 2 are dispersed and light diffusion is performed.
  • the layer 16 is formed (see FIG. 8D).
  • the light diffusing layer 16 becomes the light diffusing portion 7 by polishing the top surface of the light diffusing layer 16 with a polishing machine 30 to form a flat surface (FIG. 9A). And the board
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a use state of the light-emitting device shown in FIG.
  • the blue light from the light emitting element 2 includes light traveling in the side surface direction F2 in addition to the light traveling in the direction F1 directly above the light emitting element 2.
  • the light in the directly upward direction F1 reaches the light diffusion unit 7 at a short distance.
  • the light in the side surface direction F ⁇ b> 2 is reflected by the light reflecting portion 6 and reaches the light diffusing portion 7. Accordingly, since the light is reflected and folded back to the light reflecting portion 6, the distance traveled in the sealing portion 5 becomes long.
  • the sealing portion 5 is formed to be longer in the side surface direction F2 than in the directly upward direction F1, the light reflected on the light reflecting portion 6 travels further within the sealing portion 5. Since the transparent medium forming the sealing part 5 contains a phosphor that is excited by blue light from the light emitting element 2 and emits yellow light by wavelength conversion, the distance traveled in the sealing part 5 The longer the is, the stronger the light emission by the phosphor, and the stronger the yellowness. Therefore, at the boundary surface between the sealing portion 5 and the light diffusion portion 7, color unevenness in which the degree of yellow becomes stronger toward the periphery centering directly on the light emitting element 2.
  • the light diffusing unit 7 is provided on the sealing unit 5, the light from the light emitting element 2 is diffused by the light diffusing unit 7 and alleviates color unevenness. be able to. Therefore, the light emitting device 1 with less color unevenness can be obtained.
  • a micro uneven structure may be formed on the top surface of the sealing portion. By making the top surface of the sealing portion a micro uneven surface, it is possible to reduce total reflection at the top surface where the light emitting element 2 becomes the exit surface of the sealing portion. However, the minute uneven surface has low diffusibility, and color unevenness appears as it is on the exit surface. Therefore, it is desirable to form the light diffusion part 7 containing the diffusing material on the sealing part 5 in order to alleviate the color unevenness due to the phosphor.
  • the sealing portion 5 is formed so that the side surface direction F2 is longer than the direct upward direction F1, a wide top surface of the sealing portion 5 can be secured, and thus a high luminous flux can be obtained.
  • Example 1- The light emitting device 1 according to the present embodiment was manufactured and the luminous flux was measured. The results are shown in Table 1 below. In addition, in the sealing portion 5, the thickness D directly above the light emitting element 2 and the thickness W in the side surface direction of the light emitting element 2 are respectively changed. Inventive products 1 to 4 are thicker than the thickness D. It is a thing. For comparison, comparative products 1 and 2 having the thickness W thinner than the thickness D were also manufactured and the luminous flux was measured.
  • Comparative products 1 and 2 and invention products 1 to 4 are the same except for the thickness of the sealing portion for sealing the light emitting element 2.
  • the light-emitting element 2 used had a square shape with a side of 0.8 mm, and the measurement conditions were that the total luminous flux was measured with an integrating sphere at an input power of 200 mA and a pulse width of 55 msec.
  • Inventions 1 to 4 in which the ratio of the thickness D in the immediately above direction of the light emitting element 2 to the thickness W in the side surface direction of the light emitting element 2 is 1.43 to 3.95 times are 0.
  • the luminous flux is clearly improved compared to the comparative products of .60 times and 0.97 times.
  • the light flux of the comparative product 1 and the inventive products 3 and 4 is improved by about 20% even in the light emitting element 2 having the same luminance.
  • the phosphor emits light whose wavelength is converted by being excited by light from the light emitting element.
  • the light to the outside is a mixture of the light from the light emitting element and the light whose wavelength is converted by the phosphor. Therefore, desired light different from the light emitted from the light emitting element can be obtained by including the phosphor in the sealing portion.
  • the light emitting device described in Patent Document 2 covers an LED chip (light emitting element) that emits blue light with a phosphor layer in which a yellow phosphor and a red phosphor are mixed and dispersed in a transparent resin. A white light emission is obtained.
  • LED chip light emitting element
  • an amber (light blue) light emitting device is used for a turn signal or an electric bulletin board of a vehicle.
  • a light emitting device that emits amber color a combination of a light emitting element that emits blue light and a phosphor that emits orange light is used.
  • This amber color is an xy chromaticity diagram shown in FIG. 14, for example, (x, y) is (0.509, 0.408), (0.509, 0.49), (0.591, 0). .408) (indicated by a triangular range S1 in the figure).
  • the blue light by the light emitting element and the orange light by the phosphor vary due to individual differences between the light emitting elements and the phosphor, for example, the color mixture of the blue light by the light emitting element and the orange light by the phosphor is a point D1. If the chromaticity is indicated by the following formula, an amber color with good color rendering can be obtained because it can only move in the direction of arrow F on the xy chromaticity diagram even if it is adjusted with the concentration of the phosphor emitting orange light. Absent.
  • the light emitting element emits blue light for the purpose of providing a light emitting device capable of obtaining amber color with good color rendering.
  • the sealing portion 5 is formed on the entire periphery of the light emitting element 2 and the entire periphery of the Zener diode 3.
  • the sealing portion 5 is formed such that the thickness in the side surface direction is thicker than the thickness in the top surface direction of the light emitting element 2.
  • a phosphor that emits orange light when excited by blue light from the light emitting element 2 in a transparent medium that is a main material such as resin or glass (hereinafter referred to as an orange phosphor). It is contained.
  • a phosphor that is excited by blue light from the light emitting element 2 and emits red light (hereinafter referred to as a red phosphor) is dispersed. It is included.
  • orange phosphor examples include (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr, Mg) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Sr, Eu 2+ , Yb) OSiO 2 , Sr 3 SiO 5 : Eu 2+ , Y 3 Al 5 O 12 : Ce, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce 3+ , Y 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 3+ or a combination thereof.
  • These orange phosphors emit orange light having a dominant wavelength in the range of 555 to 600 nm.
  • These red phosphors emit red light having a dominant wavelength in the range of 610 to 670 nm.
  • the sealing portion 5 is formed by the printing method, the printing plate 12 with the light emitting element 2 and the Zener diode 3 being opened is covered, and the orange phosphor is placed on a transparent medium such as a resin or glass containing the orange phosphor. Then, after containing a red phosphor whose amount is adjusted, the opening portion of the printing plate 12 is filled and cured (see FIG. 7C).
  • FIG. 11 is an xy chromaticity table for explaining the amber color.
  • 12 and 13 are partially enlarged views of an xy chromaticity table showing chromaticity when a red phosphor is mixed with an orange phosphor.
  • an orange fluorescent substance and a red fluorescent substance contain.
  • the orange light phosphor a silicate-based fluorescence of (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ or (Ba, Sr, Mg) 2 SiO 4 : Eu 2+ having a main emission wavelength of 580 to 590 nm.
  • the red phosphor (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu 2+ having a main emission wavelength of 640 to 660 nm is used.
  • the light emitting element 2 has a main wavelength of 425 to 475 nm.
  • Blue light from the light emitting element 2 becomes light that travels directly to the outside and light that travels reflected by the light reflecting section 6.
  • blue light excites the orange phosphor contained in the sealing portion 5 and excites the red phosphor.
  • the amber color is the xy chromaticity table of FIG. 11 and (x, y) is (0.509, 0.408), (0.509, 0.49), (0.591, 0.408). ) (Indicated by a triangular range S1 in the figure) and (x, y) are (0.603, 0.397), (0.532, 0.467), (0. 522, 0.46) and (0.589, 0.393) (indicated by a rectangular range S2 in the figure), the chromaticity of light emitted by the orange phosphor is As shown in FIG. 12, the position is indicated by a point D11. That is, the point D11 is included in the triangular range S1 and is located approximately at the center on the line connecting red and green.
  • the point D11 is located at a position slightly closer to the green side than the center in the rectangular range S2. Therefore, when the desired amber color is in the rectangular range S2, it may deviate in the green direction due to variations in the light emitting elements 2 and orange phosphors. Therefore, in order to secure a sufficient margin and to obtain a color with better color rendering, adjustment is made so that the chromaticity of the amber color is positioned at the center of the rectangular range S2.
  • the chromaticity of the emission color of the light emitting device 1 is point D12 as shown in FIG. (Mixing ratio 9: 1), it moves in the red direction as point D13 (mixing ratio 3: 1).
  • the point D13 when the mixing ratio of the orange phosphor and the red phosphor is 3: 1 can be positioned closest to the center of the rectangular range S2.
  • a compounding ratio is set to 1: 1, it has already exceeded the center of the rectangular range S2, and it turns out that the red fluorescent substance is added too much.
  • Phosphors used as orange phosphors are (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+.
  • (Ba, Sr, Mg) 2 SiO 4 : Eu 2+ is excellent in terms of light emission efficiency because of high light emission intensity, but gradually emits light in high temperature or high humidity environments. This causes a problem of lowering. Therefore, as the orange phosphor, for example, (Sr, Eu 2+ , Yb) OSiO 2 or Sr 3 SiO 5 : Eu 2+ phosphor having a main wavelength of emission of 555 to 580 nm and high weather resistance is used. .
  • the chromaticity of the light emission by the orange phosphor is at the position indicated by the point D21, and the chromaticity greatly deviates not only from the rectangular range S2 but also from the triangular range S1. . Therefore, adjustment is performed to increase the blending ratio of the red phosphor as an adjustment material for the orange phosphor.
  • the point D23 (mixing ratio 3: 1) enters the triangular range S1, and when the point 24 (mixing ratio 1: 1) is set, the position closest to the center of the rectangular range S2 is not within the triangular range S1. Can be made.
  • the adjustment of fine chromaticity can be performed by including the red phosphor as the adjusting material in the sealing portion 5 where adjustment is not possible with the orange phosphor alone. It becomes possible.
  • both the orange phosphor and the red phosphor emit light when excited by the blue light from the light emitting element 2, but the light emitting element may emit ultraviolet light.
  • the red phosphor is excited by ultraviolet rays to emit light, and a phosphor that emits blue light by ultraviolet rays can be further included in the sealing portion 5, or a sealing layer is provided in the sealing portion 5. It may be provided and contained.
  • the red phosphor in addition to the orange phosphor, is contained in the same sealing part 5, but each containing sealing layer is divided and the sealing part is constituted by a plurality of layers. Also good. In that case, it is desirable to make the emission wavelength of the phosphor shorter as it goes outward with the light emitting element 2 as the center. In other words. Of the orange light phosphor and the red phosphor, it is desirable that the red phosphor is inside and the orange phosphor is outside.
  • the second embodiment relates to a light emitting device capable of improving the spectral characteristics of a color filter by reducing the overlapping range of emission colors having adjacent main wavelengths, and a color liquid crystal device using the same. .
  • the phosphor contained in the upper wavelength conversion material layer has a wavelength to green light that is converted to a shorter wavelength than the phosphor that converts the wavelength to red light contained in the lower wavelength conversion material layer. Therefore, the phosphor that emits green light can emit green light without loss without affecting the red light from the lower wavelength conversion material layer.
  • blue light from the light emitting element red light that has been wavelength-converted by the lower wavelength conversion material layer, and green light that has been wavelength-converted by the upper wavelength conversion layer, have a main wavelength as a peak in the short wavelength direction and the long wavelength direction,
  • the blue light from the light emitting element having the dominant wavelength and the green light from the upper wavelength conversion layer overlap with each other at the intermediate wavelength because the intensity attenuates so that the base of the mountain spreads. And the emission intensity increases, which may be inconvenient.
  • the light emitting device described in Patent Document 3 is used as a light source of a backlight of a color liquid crystal device provided with a color filter used in a flat-screen television or the like.
  • the color filter transmits only a single wavelength, but has a transmission characteristic that attenuates so that the base of the peak spreads in the short wavelength direction and long wavelength direction with the main wavelength as a peak.
  • the light transmitted by the green filter transmits not only the green light from the upper wavelength conversion layer but also the long wavelength portion of the blue light from the light emitting element. Accordingly, when the green filter is transmitted with an intensity in which the short wavelength portion of green light and the long wavelength portion of blue light are mixed, there is a possibility that the balance with other colors deteriorates and the image has poor color.
  • the inventors of the present application have conceived that the spectral characteristics of the color filter can be improved by reducing the overlapping range of the emission colors adjacent to each other at the main wavelength, and have reached the present embodiment.
  • a first sealing of the two or more sealing parts is provided in a light emitting device in which a light emitting element is mounted on a base and two or more sealing parts are provided that sequentially cover the light emitting element as a center.
  • the portion contains a phosphor that is excited by inner light from the inside of the first sealing portion and emits light having a main wavelength adjacent to the inner light, and is located outside the first sealing portion.
  • the second sealing portion has a longer emission wavelength than the phosphor contained in the first sealing portion, is excited by the inner light, and has a short wavelength portion of the inner light and a shorter light from the first sealing portion.
  • the light-emitting device includes a phosphor that is excited to a wavelength in a range where the wavelength portion overlaps.
  • the short wavelength portion of the light by the phosphor of the first sealing portion becomes the light that excites the phosphor of the second sealing portion located outside the first sealing portion
  • the short wavelength portion of light by the phosphor in one sealing portion is attenuated as a loss. Therefore, the light emission wavelength characteristic is such that the short wavelength portion of the light by the first sealing portion overlaps with the long wavelength portion of the inner light from the inside of the first sealing portion whose main wavelength is adjacent to this light.
  • the overlapping range can be reduced.
  • the light emitting element emits blue light
  • the first sealing portion receives blue light from the light emitting element and emits green light
  • the second sealing portion Is a light emitting device that emits red light in response to blue light and green light.
  • the short wavelength portion of the green light from the first sealing portion becomes the light that excites the phosphor that emits the red light of the second sealing portion. Therefore, the short wavelength portion of the green light is attenuated as a loss. Therefore, the overlapping range of the short wavelength part of the green light by the 1st sealing part and the long wavelength part of the light from a light emitting element can be reduced as a characteristic of light emission wavelength.
  • a color liquid crystal panel including a backlight using the light emitting device of the above embodiment as a light source and a liquid crystal panel provided with three primary color filters with the backlight disposed on the back side may be provided.
  • the characteristics of the light emission wavelength are the short wavelength portion of green light by the first sealing portion and the long wavelength of light from the light emitting element.
  • the overlapping range with the part can be reduced.
  • FIG. 15 is a plan view showing the light emitting device according to this embodiment
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line AA of the light emitting device shown in FIG. 15
  • FIG. 3 is a bottom view of the light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing the light emitting element
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing the connection between the light emitting element and the Zener diode.
  • the light emitting device 1 includes a light emitting element 2, a Zener diode 3, a wiring substrate 4, a sealing portion 5, a light reflecting portion 6, and a light diffusing portion 7.
  • the emitted light color is a white LED (Light Emitting Diode).
  • the light emitting device 1 has a rectangular shape of about 2 mm ⁇ 1.6 mm and a thickness of about 0.75 mm.
  • the light-emitting element 2 includes a substrate 21, an n-type layer 22, an active layer 23, a p-type layer 24, an n-side electrode 25, and a p-side electrode 26, and a blue color having a dominant wavelength in the range of 425 to 475 nm. It is a flip chip type light emitting diode that emits light.
  • the substrate 21 serves to hold a semiconductor layer formed from the n-type layer 22, the active layer 23, and the p-type layer 24.
  • insulating sapphire can be used.
  • the light emission efficiency and the light emitting part are made of gallium nitride (GaN)
  • GaN gallium nitride
  • the refractive index equivalent to that of the light emitting layer is reduced in order to reduce the reflection of light at the interface between the n-type layer 22 and the substrate 21. It is preferable to use GaN, SiC, AlGaN, or AlN.
  • the n-type layer 22, the active layer 23, and the p-type layer 24 that become the light emitting layer are sequentially stacked on the substrate 21.
  • the material of these light emitting layers is preferably a gallium nitride compound.
  • the n-type layer 22 is GaN
  • the active layer 23 is InGaN
  • the p-type layer 24 is GaN, and the like.
  • AlGaN or InGaN can also be used. It is also possible to form a buffer layer made of GaN or InGaN between the n-type layer 22 and the substrate 21.
  • the active layer 23 may have a multilayer structure (quantum well structure) in which InGaN and GaN are alternately stacked.
  • the n-side electrode 25 removes the active layer 23 and the p-type layer 24 from a part of the n-type layer 22, the active layer 23, and the p-type layer 24 stacked on the substrate 21, exposing the n-type layer 22, It is formed on this exposed n-type layer 22.
  • the n-side electrode 25 can be formed directly on the substrate by exposing the substrate.
  • the p-side electrode 26 is formed on the p-type layer 24. That is, by removing the active layer 23 and the p-type layer 24 and exposing the n-type layer 22, the light-emitting layer, the p-side electrode 26, and the n-side electrode 25 are formed on the same surface with respect to the substrate 21.
  • the p-side electrode 26 is an electrode formed of Ag, Al, Rh or the like having high reflectivity in order to reflect light emitted from the light emitting layer to the substrate 21 side.
  • the n-side electrode 25 can be formed of Al, Ti, or the like. It is desirable to use Au or Al on the surfaces of the p-side electrode 26 and the n-side electrode 25 in order to increase the adhesive strength with other elements and wires. These electrodes can be formed by vacuum deposition, sputtering, or the like.
  • the size of the light-emitting element 2 in order to increase the amount of light, it is better that the entire area is wide, and it is desirable that one side is 600 ⁇ m or more.
  • the Zener diode 3 is used as the protective element, but it can be simply a diode, a capacitor, a resistor, or a varistor.
  • the wiring board 4 is a printed wiring board that functions as a base body in which a wiring pattern 42 is formed on an insulating substrate 41.
  • the wiring pattern 42 includes a surface electrode 42a formed on the mounting surface side, a bottom electrode 42b formed on a surface opposite to the mounting surface, and a through-hole electrode 42c that connects the surface electrode 42a and the bottom electrode 42b. It has.
  • the insulating substrate 41 can be a glass epoxy resin, a BT resin (bismaleimide triazine resin-based thermosetting resin), or a ceramic (alumina, aluminum nitride) substrate.
  • the sealing portion 5 is formed on the entire periphery of the light emitting element 2 and the entire periphery of the Zener diode 3.
  • the sealing portion 5 is obtained by dispersing inorganic or organic phosphor particles in a transparent medium which is a main material such as resin or glass.
  • the sealing portion 5 is composed of two sealing portions that sequentially cover the light emitting element.
  • the two sealing parts 5 are formed of a first sealing part 51 located on the inner side and a second sealing part 52 located on the outer side of the first sealing part 51.
  • the first sealing portion 51 contains a phosphor that emits green light having a dominant wavelength of 510 to 550 nm, preferably 525 to 530 nm, when excited by blue light from the adjacent light emitting element 2.
  • a phosphor that emits green light having a dominant wavelength of 510 to 550 nm, preferably 525 to 530 nm, when excited by blue light from the adjacent light emitting element 2.
  • phosphors (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr) , Mg) 2 SiO 4 : Eu 2+ , CaSc 2 O 4 : Ce, and the like can be used.
  • the second sealing part 52 is excited by the light from the light emitting element 2 and the green light from the first sealing part 51, so that the dominant wavelength becomes 610 nm to 670 nm, preferably 640 nm to 660 nm in red. It contains a phosphor that emits light.
  • the phosphor CaAlSiN 3 : Eu 2+ , (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu 2+ , Sr 2 Si 5 N 3 : Eu 2+ can be used.
  • a resin mainly composed of a silicone resin, an epoxy resin and a fluororesin, or a glass material produced by a sol-gel method can be used.
  • Some glass materials have a curing reaction temperature of about 200 degrees Celsius, and can be said to be a suitable material in consideration of heat resistance of materials used for bumps and electrode portions.
  • the light reflecting portion 6 disperses particles reflecting light from the light emitting element 2 in a transparent medium such as a resin such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, urea resin, silicone resin, fluorine resin, or glass. It has been made.
  • the light reflecting portion 6 is formed so as to surround a peripheral surface excluding the top surface of the sealing portion 5 that seals the light emitting element 2 and the Zener diode 3.
  • the light reflecting portion 6 can be formed by curing a liquid resin containing titanium oxide particles and a dispersing agent as a reflecting material that is a granular material that reflects light.
  • a liquid resin containing powdered titanium oxide and a dispersant By forming the light reflecting portion 6 by hardening a liquid resin containing powdered titanium oxide and a dispersant, the light reflecting portion 6 can be provided with a reflecting function while maintaining insulation. .
  • the thixotropy-imparting agent for example, fine powder silica can be used.
  • titanium oxide is used as the reflective material, but aluminum oxide, silicon dioxide, boron nitride, or the like can also be used as the reflective material. That is, the reflective material can be used as long as it is a metal oxide having an insulating property and a reflective function.
  • the light reflecting portion 6 having both insulating properties and reflectivity is obtained.
  • SiO 2 is added to the resin, or other metal oxides are mixed into the resin. It is possible to make it a reflection part.
  • the light diffusing unit 7 disperses particles that diffuse light from the light emitting element 2 in a transparent medium such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, urea resin, silicone resin, fluororesin, or a main material such as glass. It has been made.
  • the light diffusion part 7 is formed on the entire top surface including the sealing part 5 and the light reflection part 6.
  • SiO 2 particles can be used as the granular material for diffusing light from the light emitting element 2.
  • the color liquid crystal device 100 is a liquid crystal display device used for a television or a car navigation device in which the light emitting device 1 is arranged as a light source of a backlight in a row and row on a wiring board 101 and arranged on the back side of the liquid crystal panel 102. It is.
  • the color filters 103 of the three primary colors of red, green and blue are arranged in a dot matrix corresponding to the liquid crystal cells (not shown).
  • the red filter 103a of the color filter 103 has a maximum transmittance characteristic at 600 to 670 nm.
  • the green filter 103b has a maximum transmittance characteristic at 510 to 550 nm.
  • the blue filter 103c has a maximum transmittance characteristic at 425 to 475 nm.
  • a light guide plate is not provided as a backlight, but the liquid crystal panel 102 may be configured to irradiate light from the light emitting device 1 via the light guide plate.
  • FIGS. 18 to 20 are diagrams showing each step of the manufacturing method of the light emitting device shown in FIG. 18A to 20D, only one light emitting device is illustrated.
  • a substrate material 10 is prepared in which wiring boards 4 are continuously arranged in columns and rows (see FIG. 18A).
  • the light emitting element 2 and the Zener diode 3 are sequentially mounted on the surface electrode 42a formed on the substrate material 10 (see FIG. 18B).
  • the first phosphor layer 11 to be the first sealing portion 51 that seals the light emitting element 2 and the Zener diode 3 is formed.
  • the first sealing portion 51 is formed by a printing method, it is easy to shorten the time.
  • the sealing portion 5 is formed by a printing method, the printing plate 12 is covered with a printing plate 12 in which the positions of the light emitting element 2 and the Zener diode 3 are opened, and a transparent medium such as a resin or glass containing a phosphor that emits green light. Are filled and cured (see FIG. 18C).
  • the first phosphor layer 11 is polished by a polishing machine 30 in order to make the top surface of the first phosphor layer 11 flat (see FIG. 18D).
  • the first phosphor layer 11 is cut to form the second sealing portion 52.
  • the positions where the first phosphor layer 11 is cut are between the light emitting element 2 and the Zener diode 3, the side surface on the light emitting element 2 side which becomes the end face by the printing plate 12 (see FIG. 18C), and the Zener diode 3. It is the side of the side.
  • the cutting machine 31 cuts from the top surface of the first phosphor layer 11 to the mounting surface of the wiring board 4 (see FIG. 19A). By this cutting, a groove is formed between the light emitting element 2 and the Zener diode 3, both side surfaces of the first phosphor layer 11 become flat surfaces, and the first phosphor layer 11 becomes the first sealing portion 51.
  • the printing plate 13 is covered on the entire surface including the first sealing portion 51, and a transparent medium such as a resin or glass containing a phosphor that emits red light is filled in the opening portion of the printing plate 13 and cured.
  • a transparent medium such as a resin or glass containing a phosphor that emits red light is filled in the opening portion of the printing plate 13 and cured.
  • Two phosphor layers 14 are formed (see FIG. 19B).
  • the second phosphor layer 14 is polished by a polishing machine 30 to make the top surface of the second phosphor layer 14 flat (see FIG. 19C).
  • the second phosphor layer 14 is cut to form the light reflecting portion 6.
  • the positions where the second phosphor layer 14 is cut are between the light emitting element 2 and the Zener diode 3, the side surface on the light emitting element 2 side which becomes the end face by the printing plate 13 (see FIG. 19B), and the Zener diode 3. This is a side surface (see FIG. 19A).
  • a cutting machine 31 cuts from these positions to the mounting surface of the wiring board 4 from the top surface of the second phosphor layer 14. By this cutting, a groove is formed in the second phosphor layer 14 between the light emitting element 2 and the Zener diode 3, both side surfaces of the second phosphor layer 14 become flat surfaces, and the second phosphor layer 14 is sealed in the second seal.
  • a stop 52 is formed.
  • the printing plate 15 is covered over the entire surface including the second sealing portion 52, and the reflective layer 16 is formed by filling and curing a resin or glass in which particles that reflect the light from the light emitting element 2 are dispersed. (See FIG. 20 (a)).
  • the entire reflective layer 16 is polished by the polishing machine 30 until the second sealing portion 52 is exposed.
  • the remainder of the reflective layer 16 becomes the light reflecting portion 6 (see FIG. 20B). Since a groove is formed in the second phosphor layer 14 between the light emitting element 2 and the Zener diode 3 in advance, the light reflecting portion 6 surrounding the entire periphery of the light emitting element 2 can be formed. Light emitted from the element 2 to the side can be reflected by the light reflecting portion 6 without being obstructed by the Zener diode 3.
  • the entire printing plate 17 including the polished second sealing portion 52 and the light reflecting portion 6 is covered and filled with a resin or glass in which particles that reflect the light from the light emitting element 2 are dispersed.
  • the light diffusion layer 18 is formed (see FIG. 20C).
  • the light diffusing layer 18 becomes the light diffusing portion 7 by polishing the top surface of the light diffusing layer 18 with a polishing machine 30 to be a flat surface (see FIG. 20D). And the board
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between the emission wavelength of the light emitting device shown in FIG. 15 and the transmission wavelength of the color filter.
  • Blue light from the light emitting element 2 becomes light that travels directly from the first sealing portion 51 to the second sealing portion 52 and light that reflects and travels by the light reflecting portion 6.
  • the blue light from the light emitting element 2 serving as the inner light excites the phosphor contained in the first sealing portion 51 and is wavelength-converted to green.
  • the green light from the phosphor of the first sealing portion 51 proceeds to the second sealing portion 52 together with the blue light from the light emitting element 2.
  • the second sealing portion 52 not only the blue light from the light emitting element 2 excites the phosphor contained in the second sealing portion 52, but also the green light from the first sealing portion 51 of 470 to 530 nm. Red light is emitted when excited by light of a short wavelength portion.
  • the short wavelength portion of the green light when used for exciting the phosphor emitting red light, the short wavelength portion of the green light due to the phosphor of the first sealing portion 51 is attenuated and attenuated. Therefore, as the characteristics of the emission wavelength shown in FIG. 11, the short wavelength portion of the green light by the first sealing portion 51 and the long wavelength portion of the blue light from the light emitting element 2 that becomes the light from the inside of the first sealing portion. Can be reduced (the hatched portion in FIG. 21 indicates a range in which no overlap occurs).
  • a narrow characteristic is obtained as green light in a predetermined wavelength range by reducing the overlapping range of the short wavelength portion of green light and the long wavelength portion of blue light. Therefore, in the color liquid crystal device 100 shown in FIG. 17 in which the light emitting device 1 is used as the light source of the backlight, the light transmitted through the green filter 103b can be in a narrower wavelength range, so that the spectral characteristics can be improved. Display screen with good color and contrast.
  • the first sealing portion 51 containing the phosphor that emits green light located inside, and the first sealing portion 51.
  • the emission color is set to white by the second sealing portion 52 that contains the phosphor that emits red light, located outside, the emission color of the light emitting element and the emission color of the phosphor can be other combinations. .
  • the light emitting element emits ultraviolet light
  • the first sealing portion contains a phosphor that emits green light by ultraviolet light
  • the second sealing portion contains a phosphor that emits red light by ultraviolet light
  • the emission color white by providing a third sealing portion further inside the first sealing portion and including a phosphor that emits blue light by ultraviolet rays serving as inner light.
  • the emission wavelength of the phosphor contained in the sealing portion located on the inner side is the sealing wavelength located on the outer side of the sealing portion.
  • the stop part should just contain the fluorescent substance with longer emission wavelength than the fluorescent substance of an inner sealing part.
  • the color liquid crystal device is a liquid crystal display device, but may be a projection device such as a liquid crystal projector.
  • Embodiment 3 relates to a light-emitting device capable of achieving high luminance by sealing a light-emitting element with a sealing material having high heat resistance.
  • Epoxy resins are excellent in terms of ease of handling, moldability, and cost, but have disadvantages such as yellowing due to ultraviolet rays and blue light and low heat resistance. Silicone resin is stronger in ultraviolet light and blue light than epoxy resin and has excellent heat resistance. Therefore, it seals light emitting elements that emit white light by emitting ultraviolet light or blue light and mixing with the emission color of the phosphor. It is a material suitable as a stopper.
  • Patent Document 4 A light-emitting device using such a silicone resin as a sealing material for a light-emitting element is described in Patent Document 4, for example.
  • the temperature of the silicone resin exceeds 150 ° C.
  • the hardness changes, and defects such as cracks and collapse start to occur.
  • the temperature may rise from 150 ° C. by flowing a large current.
  • the silicone resin is placed at a high temperature, it oxidizes to generate formaldehyde and low molecular siloxane. Thereby, the transmittance
  • Light-emitting devices are expected to increase in demand as light sources for lighting devices and display devices have a longer life compared to fluorescent lamps and light bulbs and power savings. Expected to be pictured.
  • the inventors of the present application have conceived that high luminance can be achieved by sealing the light emitting element using a sealing material having high heat resistance, and the present embodiment has been achieved.
  • a step of forming a sealing layer for sealing the light-emitting element, and a step of forming a resin material on the sealing layer and then curing to form at least one resin layer This is a method for manufacturing a light emitting device.
  • the encapsulant dissolved in the solvent undergoes a large volume change due to the solvent volatilizing during curing, but is cured after dropping the resin material on the encapsulating layer, and at least By forming one or more resin layers, the reduced volume can be compensated.
  • the step of forming the sealing layer is characterized in that the sealing layer is formed of a sealing material containing a phosphor that emits light when excited by light from the light emitting element.
  • the phosphor if the phosphor is contained in the sealing layer, the volume is reduced by volume change when the sealing layer is cured. Therefore, the dispersed phosphor is reduced in volume by the sealing layer. Accordingly, the light emitting element can be brought close to the light emitting element. Therefore, since the phosphor layer can be formed in a state where the phosphor is aggregated around the entire periphery of the light emitting element, light from the light emitting element can efficiently reach the phosphor.
  • FIG. 22 is a plan view of the light emitting device according to the embodiment of the invention.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the light emitting device shown in FIG. 24 is a circuit diagram of the light-emitting device shown in FIG. 25 is a cross-sectional view of a light-emitting element used in the light-emitting device shown in FIG.
  • FIG. 26 is a plan view of the light-emitting element shown in FIG.
  • the light emitting device 100 includes a protection element 111, a light emitting element 112, a base 113, and a resin sealing portion 114.
  • the protective element 111 has a light emitting element 112 conductively mounted on the upper surface cathode electrode 111a and the upper surface anode electrode 111b so that an excessive voltage is not applied to the light emitting element 112.
  • Zener diode provided with A circuit diagram in which the light emitting element 112 is mounted on the protection element 111 is shown in FIG.
  • the protective element 111 is the Zener diode Z, but a diode, a capacitor, a resistor, a varistor, or a printed wiring board in which a wiring pattern is formed on an insulating substrate can also be used.
  • the protection element 111 is supplied with power by a bottom electrode (not shown) and a wire 115.
  • the light emitting element 112 is a flip chip type light emitting diode that emits blue light, and includes a substrate 112a, an n-type layer 112b, an active layer 112c, a p-type layer 112d, A side electrode 112e and a p-side electrode 112f are provided.
  • the substrate 112a serves to hold a semiconductor layer formed from the n-type layer 112b, the active layer 112c, and the p-type layer 112d.
  • insulating sapphire can be used.
  • the light emission efficiency and the light emitting part are made of gallium nitride (GaN)
  • GaN gallium nitride
  • the refractive index equivalent to that of the light emitting layer is reduced in order to reduce the reflection of light at the interface between the n-type layer 112b and the substrate 112a. It is preferable to use GaN, SiC, AlGaN, or AlN.
  • the n-type layer 112b, the active layer 112c, and the p-type layer 112d to be the light emitting layer are sequentially stacked on the substrate 112a.
  • the material of these light emitting layers is preferably a gallium nitride compound.
  • the n-type layer 112b is GaN
  • the active layer 112c is InGaN
  • the p-type layer 112d is GaN, and the like.
  • AlGaN or InGaN can also be used for the n-type layer 112b and the p-type layer 112d.
  • a buffer layer made of GaN or InGaN can be formed between the n-type layer 112b and the substrate 112a.
  • the active layer 112c may have a multilayer structure (quantum well structure) in which InGaN and GaN are alternately stacked.
  • the n-side electrode 112e removes the active layer 112c and the p-type layer 112d from a part of the n-type layer 112b, the active layer 112c, and the p-type layer 112d stacked on the substrate 112a, and exposes the n-type layer 112b. It is formed on this exposed n-type layer 112b.
  • the n-side electrode can be formed directly on the substrate by exposing the substrate.
  • the p-side electrode 112f is formed on the p-type layer 112d. That is, by removing the active layer 112c and the p-type layer 112d and exposing the n-type layer 112b, the light-emitting layer, the p-side electrode 112f, and the n-side electrode 112e are formed on the same side of the substrate 112a.
  • the p-side electrode 112f is an electrode formed of Ag, Al, Rh or the like having high reflectivity in order to reflect light emitted from the light emitting layer to the substrate 112a side.
  • n-side electrode 112e can be formed of Al, Ti, or the like. It is desirable to use Au or Al on the surfaces of the p-side electrode 112f and the n-side electrode 112e in order to increase the adhesive strength with other elements and wires. These electrodes can be formed by vacuum deposition, sputtering, or the like.
  • the entire area is wide, and it is desirable that one side is 600 ⁇ m or more.
  • flip chip type has been described in detail as the light emitting element 112, other types of light emitting elements can also be used.
  • the base body 113 is provided with a recess 113b in a base body 113a formed in a rectangular parallelepiped shape, and a protection element 111 and a light emitting element 112 are mounted on the bottom of the recess 113b.
  • the base 113 is provided with a bottom cathode electrode 113v and a bottom anode electrode 113w formed of a metal film on the bottom of the base body 113a.
  • the bottom cathode electrode 113v is electrically connected to the wire connection pattern 113s on the mounting surface B1 of the base body 113a on which the protection element 111 is mounted via the through-hole wiring 113x.
  • the bottom anode electrode 113w is electrically connected to the die bond connection pattern 113t on the mounting surface B1 connected to the protection element 111 via the through-hole wiring 113y.
  • the inner peripheral wall surface of the recess 113b of the base body 113a is formed on a reflective surface 113c having an opening area that gradually increases as the light travels from the light emitting element 112.
  • the reflection surface 113c of the base body 113 will be described in detail.
  • the base body 113a can be formed of, for example, Amodel (registered trademark) which is a polyphthalamide resin.
  • the reflective surface 113c which is the inner peripheral wall surface of the recess 113b, is a silicon dioxide film or a two-layer film in which a silicon dioxide film is formed on an aluminum film or a silver film. It can be a close contact surface.
  • the base body 113a can be made of ceramic in addition to polyphthalamide resin.
  • the reflective surface 113c is made of a silicon dioxide film or a two-layer film in which a silicon dioxide film is formed on a silver film. It can be a surface.
  • the reflective surface 113c is a silicon dioxide film, it can be formed by sputtering.
  • the aluminum film or the silver film can be formed by vapor deposition.
  • the resin sealing portion 114 includes a first resin sealing portion 114a (sealing layer) and a second resin sealing portion 114b (resin layer).
  • the first resin sealing portion 114 a is sealed by covering the entire periphery of the light emitting element 112.
  • the first resin sealing portion 114a contains silicon dioxide as a viscosity adjusting material.
  • the first resin sealing portion 114a contains a phosphor 114x (not shown in FIG. 22) that is excited by light from the light emitting element 112 and converts the wavelength. Since the light emitting element 112 emits blue light, if the phosphor 114x emits light that is a complementary color of blue, the first resin sealing portion 114a emits white light by mixing blue and yellow. Can be made.
  • the phosphor 114x is preferably a rare earth doped nitride or rare earth doped oxide phosphor.
  • rare earth doped alkaline earth metal sulfide (Y ⁇ Sm) 3 (Al ⁇ Ga) 5 O 12 : Ce and (Y 0.39 Gd 0.57 Ce 0.03 Sm 0.01 ) 3 Al 5 O of rare earth doped garnet 12.
  • Rare earth doped alkaline earth metal orthosilicate, rare earth doped thiogallate, rare earth doped aluminate and the like are suitable.
  • silicate phosphor Sr 1-a1-b2- x Ba al Ca b2 Eu x) 2 SiO 4 or alpha sialon ( ⁇ -sialon: Eu) Mx (Si, Al) 12 (O, N) 16 yellow It may be used as a phosphor material for light emission.
  • the second resin sealing portion 114b is disposed between the first resin sealing portion 114a and the outside by being disposed as a cover layer on the first resin sealing portion 114a.
  • the second resin sealing portion 114b may be the same resin as the first resin sealing portion 114a.
  • a silicone resin can be used.
  • the second resin sealing portion 114b is formed of silicone resin, there is no problem because the light emitting element 112 is sealed by the first resin sealing portion 114a even if it contains moisture due to hygroscopicity.
  • FIGS. 27A to 27E are diagrams showing manufacturing steps of the light-emitting device shown in FIG.
  • a mounting process for mounting the light emitting element 112 on the base body 113 on which the protective element 111 is conductively mounted is performed.
  • a sealing step is performed in which a sealing material containing a phosphor is dropped and filled into the recess 113b of the base 113 on which the protective element 111 and the light emitting element 112 are mounted (see FIG. 27A).
  • the base 113 filled with the sealing material is put into a heating furnace, and the sealing material is cured (see FIG. 27B). Since the sealing material is in a state in which the alkoxysilane resin is dissolved in the solvent, the solvent is volatilized and greatly reduced in volume by being cured (see FIG. 27C).
  • the volume of the sealing material that has become the first resin sealing portion 114 a is reduced by curing, so that the dispersed phosphor 114 x can be brought close to the light emitting element 112. For example, if the phosphor is evenly distributed throughout the resin sealing portion 114, the phosphor located in the upper layer of the resin sealing portion 114 is far from the light emitting element 112, and thus proceeds in the resin sealing portion 114. As a result, light having a reduced emission intensity arrives. However, in the first resin sealing portion 114a formed by reducing the volume of the sealing material, the phosphor 114x can be in a state of being aggregated around the entire periphery of the light emitting element 112. Can reach the phosphor 114x with little attenuation. Therefore, the light from the light emitting element 112 can reach the phosphor 114x efficiently with little attenuation.
  • silicone resin is filled on the first resin sealing portion 114a up to the opening surface of the recess 113b by potting (see FIG. 27D). .
  • the second resin sealing portion 114b is formed by filling and curing the silicone resin (see FIG. 27E). Since the sealing material forming the first resin sealing portion 114a is in a state of being dissolved in a solvent, the solvent volatilizes during curing and a large volume change occurs, but the resin material is dropped on the first resin sealing portion 114a. Then, it is cured to form the second resin sealing portion 114b, so that the reduced volume can be compensated.
  • the upper surface of the base 113 and the upper surface of the second resin sealing portion 114b can be made to be a substantially flat surface, so that the light emitting device 100 is transported by a collet.
  • the upper surface of the light emitting device 100 can be a stable suction surface.
  • FIG. 28 is a plan view showing the light emitting device according to the present embodiment.
  • 29 is a cross-sectional view of the light-emitting device shown in FIG. Note that in this embodiment mode, a light-emitting element having the same structure as that shown in FIGS. 22 and 23 can be used, so the same reference numerals are given in FIGS. 28 and 29 and description thereof is omitted.
  • a protective element 222 and a light emitting element 112 are mounted on a base 221 which is a rectangular printed wiring board.
  • the base 221 is provided with a bottom cathode electrode 221v and a bottom anode electrode 221w formed of a metal film on the bottom surface of a base body 221a formed of ceramic.
  • the bottom cathode electrode 221v is electrically connected to the top cathode electrode 221s on the mounting surface B2 of the base body 221a on which the protection element 222 and the light emitting element 112 are mounted via a through-hole wiring 221x.
  • the bottom anode electrode 221w is conductively connected to the top anode electrode 221t on the mounting surface B2 via the through-hole wiring 221y.
  • the protective element 222 and the light emitting element 112 are conductively connected with the polarity of the anode and the cathode matched so as to straddle the upper surface cathode electrode 221s and the upper surface anode electrode 221t.
  • the protection element 222 is a Zener diode, and has the same function as the protection element 111 (see FIGS. 22 and 23) used in the light emitting device according to Embodiment 3. The difference is that an electrode (not shown) is provided on the bottom surface of the protective element 222, and the light emitting element 112 is connected to the upper surface cathode electrode 221s and the upper surface anode electrode 221t formed on the base 221.
  • the light emitting element 112 is sealed by the first resin sealing portion 223.
  • the light emitting element 112 sealed by the first resin sealing portion 223 is sealed by the second resin sealing portion 224 together with the protection element 222.
  • the first resin sealing portion 223 is formed of a sealing material containing silicon dioxide (not shown) as a viscosity adjusting material and a phosphor 223x.
  • the first resin sealing portion 223 includes a printing plate in which an opening serving as a peripheral wall surrounding the entire periphery of the light emitting element 112 is disposed after the light emitting element 112 is mounted on the base 221, and the sealing material is disposed in the opening. It can be formed by a screen printing method in which the material is filled and leveled with a squeegee or the like.
  • the opening area of this printing plate is adjusted in consideration of the volume reduction.
  • the second resin sealing portion 224 may be the same resin as the first resin sealing portion 114a. However, since the volume change when cured is large, for example, a silicone resin may be used as in the first embodiment. it can.
  • the second resin sealing portion 224 is provided with a printing plate in which an opening serving as a peripheral wall surrounding the entire periphery of the base 221 is disposed, and the opening is filled with resin. It can be formed by a screen printing method of molding by leveling with a squeegee or the like.
  • the volume of the sealing material is reduced by thermosetting, so that the phosphor 223x dispersed in the sealing material can emit light. Since the 1st resin sealing part 223 can be formed in the state aggregated to the whole circumference
  • the resin sealing portion has a two-layer structure of the first resin sealing portions 114a and 223 and the second resin sealing portions 114b and 224, but the resin layer on the light emitting element 112 side.
  • the other resin layer may be used with another resin material such as a silicone resin to form one or more resin layers as necessary.
  • a sealing portion for sealing the light emitting element can be easily formed, and color unevenness is small, and thus the light emitting device in which the phosphor is contained in the sealing portion for sealing the light emitting element It is suitable for.

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Abstract

 蛍光体が含有され、発光素子を封止する封止部が容易に形成でき、かつ色むらの少ない発光装置を提供する。 発光装置1は、発光素子2が搭載される配線基板4と、蛍光体が含有され、発光素子2を封止する封止部5と、封止部5上に設けられ、発光素子2からの光を拡散する粒状体を含有した光拡散部7と、封止部5の天面を除く周囲面に設けられ、発光素子2からの光を反射する光反射部6を備えている。光拡散部7は、主材である透明媒体に拡散材として二酸化シリコーンを含有したものである。また、光反射部6は、主材である透明媒体に反射材として二酸化チタンを含有したものである。

Description

発光装置
 本発明は、発光素子を封止する封止部に蛍光体が含有された発光装置に関する。
 発光素子を封止する封止部に蛍光体を含有させた発光装置が知られている。蛍光体は、発光素子からの光により励起されて波長変換した光を発する。外部への光は、発光素子からの光と、蛍光体により波長変換された光とが混色したものとなる。従って、蛍光体を封止部へ含有させることで、発光素子が発する光と異なる所望の光を得ることができる。
 このような封止部に蛍光体を含有した発光装置として特許文献1の半導体発光装置が知られている。この特許文献1に記載の半導体発光装置は、サブマウント素子の上にフリップチップ型の発光素子を導通搭載するとともに、この発光素子を波長変換用の蛍光物質を含有した樹脂のパッケージによって封止し、発光素子の外郭面からのパッケージの厚さを発光方向の全方位でほぼ等しくすることで、発光素子の発光方向の全方位に対して蛍光物質による波長変換度を均一化することができるというものである。
特開2001-135861号公報 特開2007-288125号公報 特開2008-166782号公報 特開2008-239677号公報
 しかし、特許文献1に記載の半導体発光装置は、パッケージの厚みを発光素子の外郭面から発光方向の全方位でほぼ等しくするために、パッケージの全ての角部を円弧面としているので、パッケージの成型が困難となることが想定される。
 従って、色むらが少ない発光装置を、より容易な構成で得るような技術が望まれている。
 そこで本発明は、蛍光体が含有され、発光素子を封止する封止部が容易に形成でき、かつ色むらが少ない発光装置を提供することを目的とする。
 本発明の発光装置は、発光素子が基体上に搭載され、前記発光素子を封止する封止部に蛍光体が含有された発光装置において、前記封止部上には、前記発光素子からの光を拡散する粒状体を含有した光拡散部が設けられていることを特徴とする。
 本発明の発光装置は、封止部上に光拡散部が設けられていることで、発光素子からの光が光拡散部により拡散して色むらを緩和することができる。
実施の形態1に係る発光装置を示す平面図 図1に示す発光装置のA-A線断面図 図1に示す発光装置の底面図 発光素子を示す断面図 発光素子を示す平面図 発光素子とツェナーダイオードとの接続を示す回路図 (a)~(d)は図1に示す発光装置の製造方法の各工程を示す図 (a)~(d)は図1に示す発光装置の製造方法の各工程を示す図 (a)および(b)は図1に示す発光装置の製造方法の各工程を示す図 図2に示す発光装置の使用状態を説明するための図 アンバー色を説明するためのxy色度表 オレンジ色蛍光体に赤色蛍光体を混合させたときの色度を示すxy色度表の一部拡大図 オレンジ色蛍光体に赤色蛍光体を混合させたときの色度を示すxy色度表の一部拡大図 xy色度図 実施の形態2に係る発光装置を示す平面図 図15に示す発光装置のA-A線断面図 実施の形態2に係るカラー液晶パネルを説明するための概略図 (a)~(d)は図15に示す発光装置の製造方法の各工程を示す図 (a)~(d)は図15に示す発光装置の製造方法の各工程を示す図 (a)~(e)は図15に示す発光装置の製造方法の各工程を示す図 図15に示す発光装置の発光波長とカラーフィルタの透過波長との関係を示すグラフ 実施の形態3に係る発光装置の平面図 図22に示す発光装置の断面図 図22に示す発光装置の回路図 図22に示す発光装置に用いられる発光素子の断面図 図22に示す発光装置に用いられる発光素子の平面図 発光装置の各工程を示す図 実施の形態4に係る発光装置を示す平面図 図28に示す発光装置の断面図
 本願のある実施形態は、発光素子が基体上に搭載され、発光素子を封止する封止部に蛍光体が含有された発光装置において、封止部上には、発光素子からの光を拡散する粒状体を含有した光拡散部が設けられていることを特徴とする。
 上記実施形態によれば、蛍光体を含有する封止部の厚みが発光素子の直上方向と側面方向とで異なっていても、封止部上に光拡散部が設けられていることで、発光素子からの光が光拡散部により拡散するので、色むらを緩和することができる。
 好適な実施形態では、光拡散部は、主材である透明媒体に拡散材として二酸化シリコーンを含有したものであることを特徴としたものである。
 上記実施形態によれば、透明媒体に二酸化シリコーンを拡散材として含有させることで、透明媒体を発光素子からの光を拡散する光拡散部として機能させることができる。
 別の好適な実施形態は、封止部には、天面を除く周囲面に、発光素子からの光を反射する光反射部が設けられていることを特徴としたものである。
 上記実施形態によれば、光反射部が封止部の天面を除く周囲面に設けられていることで、周囲面に向かう光が直上方向へ反射するので、直上方向の輝度を向上させることができると共に、封止部の天面から出射する光が光拡散部により拡散されるので、封止部の天面全体を色むらの少ない発光面とすることができる。
 また他の好適な実施形態は、光反射部は、主材である透明媒体に反射材として二酸化チタンを含有したものであることを特徴としたものである。
 上記実施形態によれば、透明媒体に二酸化チタンを反射材として含有させることで、透明媒体を発光素子からの光を反射する光反射部として機能させることができる。
 さらに別の好適な実施形態は、封止部は、発光素子の直上方向の厚みより側面方向の厚みの方が厚く形成されていることを特徴としたものである。
 上記実施形態によれば、封止部を、発光素子の直上方向の厚みを一定とすると、側面方向の厚みが厚くなれば、封止部の天面の広さが広くなる、従って、発光面となる封止部の天面の面積を広く確保することができることにより、光拡散部からの光束をより高いものとすることができるので、明るい発光装置とすることができる。
 (実施の形態1)
 実施の形態1に係る発光装置を図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態に係る発光装置を示す平面図、図2は図1に示す発光装置のA-A線断面図、図3は図1に示す発光装置の底面図、図4は発光素子を示す断面図、図5は発光素子を示す平面図、図6は、発光素子とツェナーダイオードとの接続を示す回路図である。
 図1から図3に示すように、発光装置1は、発光素子2と、ツェナーダイオード3と、配線基板4と、封止部5と、光反射部6と、光拡散部7とを備えたLED(Light Emitting Diode)である。発光装置1は、約2mm×1.6mmの矩形状で、厚みが約0.75mmに形成されている。
 発光素子2は、フリップチップタイプの発光ダイオードで、基板21と、n型層22と、活性層23と、p型層24と、n側電極25と、p側電極26とを備えている。
 基板21は、n型層22、活性層23、およびp型層24から形成された半導体層を保持する役目を負う。材質としては、絶縁性のサファイアを用いることができる。しかし、発光効率や発光する部分が窒化ガリウム(GaN)を母材とすることから、n型層22と基板21との界面での光の反射を少なくするために発光層と同等の屈折率を有するGaNやSiC、AlGaN、AlNを用いるのが好適である。
 発光層となるn型層22と活性層23とp型層24は基板21上に順次積層される。これらの発光層の材質は、窒化ガリウム系化合物であれば好ましい。具体的には、それぞれ、n型層22をGaN、活性層23をInGaN、p型層24をGaNとするなどである。なお、n型層22やp型層24としては、AlGaNやInGaNを用いることもできる。また、n型層22と基板21との間に、GaNやInGaNで形成したバッファ層を形成することも可能である。更に、例えば、活性層23は、InGaNとGaNとを交互に積層した多層構造(量子井戸構造)とすることもできる。
 n側電極25は、基板21上に積層したn型層22と活性層23とp型層24の一部から、活性層23とp型層24を除去し、n型層22を露出させ、この露出させたn型層22上に形成されている。なお、基板を導電性部材にした場合は、基板まで露出させ基板上に直接n側電極を形成することもできる。
 p側電極26は、p型層24上に形成されている。つまり、活性層23とp型層24を除去し、n型層22を露出させることで、発光層とp側電極26およびn側電極25とは基板21に対して同じ側の面に形成される。
 p側電極26は発光層で発した光を基板21の側に反射するために反射率の高いAgやAl、Rh等により形成された電極である。
 p型層24とp側電極26の接触抵抗を小さくするためにp型層24とp側電極26の間にPtやNi、Co、ITO等の電極層を形成するのが望ましい。また、n側電極25はAlやTi等により形成することができる。p側電極26およびn側電極25の表面には接着強度を高めるためにAuやAlを用いることが望ましい。これらの電極は真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などによって、形成することができる。
 発光素子2のサイズについては、光量を大きくするために、全面積が広い方がよく、好ましくは一辺が600μm以上であることが望ましい。
 なお、発光素子2として、フリップチップタイプについて詳細を説明したが、他のタイプの発光素子でも用いることができる。
 ツェナーダイオード3は、過度な電圧が発光素子2に印加しないよう、図6に示すように、発光素子2と逆極性にして並列接続されることで保護素子として機能するものである。ツェナーダイオード3は、n型のシリコーン基板の一部にp型の半導体領域を設けることで形成されている。本実施の形態では、保護素子としてツェナーダイオード3としているが、単にダイオードとしたり、コンデンサ、抵抗、またはバリスタとしたりすることができる。
 配線基板4は、絶縁基板41に配線パターン42が形成された基体として機能するプリント配線基板である。配線パターン42は、搭載面側に形成された表面電極42aと、搭載面とは反対側となる面に形成された底面電極42bと、表面電極42aおよび底面電極42bを接続するスルーホール電極42cとを備えている。絶縁基板41は、ガラスエポキシ樹脂、BTレジン(ビスマレイミドトリアジン樹脂系の熱硬化樹脂)、またはセラミック(アルミナ、窒化アルミ)基板とすることができる。
 封止部5は、発光素子2の周囲全体およびツェナーダイオード3の周囲全体に形成されている。封止部5は、発光素子2の直上方向の厚みより側面方向の厚みの方が厚く形成されている。封止部5は、樹脂もしくはガラスといった主材である透明媒体中に無機若しくは有機の蛍光体の粒状体を分散させたものである。例えば、発光素子2が青色を発光し、発光装置1自体の発光色を白色とする場合は、発光素子2からの青色の光を受けて励起され、黄色に波長を変換して放出する蛍光体を採用する。このような蛍光体材料としては、希土類ドープ窒化物系、または希土類ドープ酸化物系の蛍光体が好ましい。より具体的には、希土類ドープアルカリ土類金属硫化物、希土類ドープガーネットの(Y・Sm)3(Al・Ga)512:Ceや(Y0.39Gd0.57Ce0.03Sm0.013Al512、希土類ドープアルカリ土類金属オルソ珪酸塩、希土類ドープチオガレート、希土類ドープアルミン酸塩等が好適である。また、珪酸塩蛍光体(Sr1-a1-b2-xBaalCab2Eux2SiO4やアルファサイアロン(α-sialon:Eu)Mx(Si,Al)12(O,N)16を黄色発光の蛍光体材料として用いても良い。
 透明媒体としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びフッ素樹脂を主成分とする樹脂や、ゾルゲル法で作製されるガラス材料を用いることもできる。ガラス材料は硬化反応温度が摂氏200度程度のものもあり、バンプや電極各部に用いる材料の耐熱性を考慮しても好適な材料と言える。
 光反射部6は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂もしくはガラスといった主材である透明媒体中に発光素子2からの光を反射する粒状体を分散させたものである。光反射部6は、発光素子2およびツェナーダイオード3を封止する封止部5の天面を除く周囲面を囲うように形成されている。
 この光反射部6は、光を反射する粒状体である反射材として酸化チタンの粒子と分散剤とを液状樹脂に含有させたものを硬化させることで形成することができる。光反射部6を、粉体状の酸化チタンと分散剤とを液状樹脂に含有させたものを硬化させて形成することで、絶縁性を保ちつつ、反射機能を備えたものとすることができる。また、光反射部6を形成する際に、流動性を高めることを目的として、液状樹脂にチキソトロピー付与剤を添加してもよい。チキソトロピー付与剤としては、例えば、微粉末シリカ等が使用できる。
 なお、本実施の形態では、反射材として酸化チタンを使用しているが、酸化アルミや二酸化ケイ素、窒化ホウ素なども反射材として使用することが可能である。つまり、反射材は、絶縁性を有すると共に、反射機能を有する金属酸化物であれば、使用することが可能である。
 本実施の形態では、酸化チタンを含有させることで、光を遮蔽性と、反射性とを兼ね備える光反射部6としているが、樹脂にSiO2を添加したり、他の金属酸化物を樹脂に混ぜたりして反射部としたりすることが可能である。
 光拡散部7は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂もしくはガラスといった主材である透明媒体中に発光素子2からの光を拡散する粒状体を分散させたものである。光拡散部7は、封止部5と光反射部6とを含む天面全体に形成されている。発光素子2からの光を拡散する粒状体は、SiO2の粒子が使用できる。
 以上のように構成された本発明の実施の形態に係る発光装置の製造方法について、図7から図9に基づいて説明する。図7~図9は、図1に示す発光装置の製造方法の各工程を示す図である。なお、図7(a)から図9(a)においては、1個分の発光装置のみ図示している。
 発光装置1を多数個取りするために、配線基板4が縦列および横列に連続的に並ぶ基板材10を準備する(図7(a)参照)。この基板材10に形成された表面電極42aに、発光素子2およびツェナーダイオード3を順次搭載する(図7(b)参照)。
 次に、発光素子2およびツェナーダイオード3を封止する封止部5となる蛍光体層11を形成する。この封止部5は、印刷法により形成すると時間が短く容易である。印刷法により封止部5を形成するときには、発光素子2とツェナーダイオード3との位置が開口した印刷版12を被せ、蛍光体を含有した樹脂またはガラスといった透明媒体を印刷版12の開口部分に充填して硬化させる(図7(c)参照)。
 蛍光体層11が硬化すると、蛍光体層11の天面を平坦面とするために研磨機30にて研磨する(図7(d))。次に、光反射部6を形成するために蛍光体層11を切削する。蛍光体層11を切削する位置は、発光素子2とツェナーダイオード3との間と、印刷版12(図7(c)参照)により端面となった発光素子2側の側面およびツェナーダイオード3側の側面である。これらの位置に対して蛍光体層11の天面から配線基板4の搭載面に至るまで切削機31により切削する(図8(a)参照)。この切削により発光素子2とツェナーダイオード3との間に溝が形成され、蛍光体層11の両側面は平坦面となり、蛍光体層11が封止部5となる。
 次に、封止部5上を含む全体に印刷版13を被せ、発光素子2からの光を反射する粒状体を分散させた樹脂またはガラスを充填して硬化させ反射層14を形成する(図8(b)参照)。
 そして、封止部5が露出するまで反射層14全体を研磨機30にて研磨する。封止部5の天面が露出するまで反射層14が研磨されることで、反射層14の残余が光反射部6となる(図8(c))。予め、発光素子2とツェナーダイオード3との間に溝を形成しておくことで、発光素子2の周囲全体を囲う光反射部6を形成することができるので、発光素子2から側方へ出射する光がツェナーダイオード3により邪魔されることなく光反射部6により反射させることができる。
 次に、研磨した封止部5および光反射部6を含む全体が開口した印刷版15を被せ、発光素子2からの光を反射する粒状体を分散させた樹脂またはガラスを充填して光拡散層16を形成する(図8(d)参照)。
 次に、光拡散層16の天面を研磨機30にて研磨して平坦面とすることで光拡散層16が光拡散部7となる(図9(a))。そして、ダイサー32にて基板材10を縦方向および横方向に切断して個片とする(図9(b)参照)。このように作製することで、図1から図3に示す発光装置1を得ることができる。
 次に、本実施の形態に係る発光装置の使用状態について、図1から図3と、更に図10に基づいて説明する。図10は、図2に示す発光装置の使用状態を説明するための図である。
 まず底面電極42bから電圧を印加することで、スルーホール電極42cおよび表面電極42aを介して発光素子2に電源が供給され、発光素子2が点灯する。
 発光素子2からの青色光は、図10に示すように、発光素子2の直上方向F1へ進む光の他に側面方向F2へ向かう光がある。直上方向F1への光は短い距離で光拡散部7へ到達する。側面方向F2への光は光反射部6で反射して光拡散部7へ到達する。従って、光反射部6へ反射して折り返すので封止部5内を進行する距離が長くなる。
 また、封止部5は直上方向F1より側面方向F2の方が長く形成されているので、光反射部6に反射する光は、封止部5内を進行する距離が更に長くなる。封止部5を形成する透明媒体には、発光素子2からの青色光により励起され、波長変換することで黄色に発光する蛍光体が含有されているので、封止部5内を進行する距離が長ければ長いほど、蛍光体により発光が強くなるので黄色の度合いが強くなる。従って、封止部5と光拡散部7との境界面では、発光素子2の真上を中心として周囲へ向かうほど、黄色の度合いが強くなる色むらが発生する。
 しかし、本実施の形態に係る発光装置1では、封止部5上に光拡散部7が設けられているので、発光素子2からの光が光拡散部7により拡散して色むらを緩和することができる。従って、色むらが少ない発光装置1とすることができる。例えば、発光素子2からの光取り出し効率を向上させるために封止部の天面に微小凹凸構造を形成することがある。封止部の天面を微小凹凸面とすることで、発光素子2が封止部の出射面となる天面での全反射を少なくすることができる。しかし、微小凹凸面は拡散性が低く、色むらがそのまま出射面にあらわれる。従って、蛍光体による色むらの緩和には、拡散材を含有した光拡散部7を封止部5上に形成するのが望ましい。
 また、封止部5は直上方向F1より側面方向F2の方が長く形成されていることにより、封止部5の天面を広く確保することができるので、高い光束を得ることができる。
 -実施例1-
 本実施の形態に係る発光装置1を作製して光束を測定した。以下の表1にその結果を示す。なお、封止部5において、発光素子2の直上方向の厚みDと、発光素子2の側面方向の厚みWをそれぞれ変更したもので、発明品1~4は厚みDより厚みWの方が厚くしたものである。比較のために、厚みDより厚みWの方を薄くした比較品1,2も作製して光束を測定した。
 比較品1,2および発明品1~4は、発光素子2を封止する封止部の厚み以外は同じである。使用した発光素子2は、一辺が0.8mmの正方形状をしたもので、測定条件は、投入電力200mA、パルス幅55msecで積分球にて全光束を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1からもわかるように、発光素子2の側面方向の厚みWに対する発光素子2の直上方向の厚みDの比率が、1.43倍~3.95倍である発明品1~4は、0.60倍、0.97倍の比較品と比較して、明らかに光束が向上している。特に、比較品1と発明品3,4とでは、同じ輝度の発光素子2でも、光束が約20%向上していることがわかる。
 (実施の形態1の変形例)
 蛍光体は、発光素子からの光により励起されて波長変換された光を発する。外部への光は、発光素子からの光と、蛍光体により波長変換された光とが混色したものとなる。従って、蛍光体を封止部へ含有させることで、発光素子が発する光と異なる所望の光を得ることができる。
 例えば、特許文献2に記載の発光装置は、青色光を放射するLEDチップ(発光素子)を、黄色系蛍光体と赤色蛍光体とを透明樹脂に混合・分散させた蛍光体層により覆うことで白色発光を得るものである。
 ところで、車両のウインカーや電光掲示板などにはアンバー(琥珀)色の発光装置が使用される。アンバー色を発光する発光装置では、青色光を発光する発光素子とオレンジ色光を発光する蛍光体との組み合わせが用いられる。このアンバー色は、図14に示すxy色度図で、例えば、(x,y)が、(0.509,0.408)、(0.509,0.49)、(0.591,0.408)で囲まれる範囲(図中、三角形の範囲S1で示す。)で表すことができる。
 しかし、発光素子による青色光や、蛍光体によるオレンジ色光は、発光素子や蛍光体の個体差によりばらつきが生じるので、例えば、発光素子による青色光と、蛍光体によるオレンジ色光との混色が点D1で示される色度であった場合に、オレンジ色光を発光する蛍光体の含有濃度で調整しようとしても、xy色度図上、矢印F方向にしか移動できないため演色性のよいアンバー色が得られない。
 そこで実施の形態1の変形例として、演色性のよいアンバー色が得られる発光装置を提供することを目的として、発光素子が青色光を発光するものとした。
 以下に上述の実施の形態1とは異なっている点を説明し、同じ点は省略する。
 封止部5には、発光素子2の周囲全体およびツェナーダイオード3の周囲全体に形成されている。封止部5は、発光素子2の天面方向の厚みより側面方向の厚みの方が厚く形成されている。封止部5には、樹脂もしくはガラスといった主材である透明媒体中に、発光素子2からの青色光により励起され、オレンジ色光を発光する蛍光体(以下、オレンジ色蛍光体と称す。)が含有させたものである。この封止部5には、色度の調整材として、発光素子2からの青色光により励起されて、赤色光を発光する蛍光体(以下、赤色蛍光体と称す。)を分散させた状態で含有させている。
 オレンジ色蛍光体としては、(Ba、Sr)SiO:Eu2+、(Sr、Ca)SiO:Eu2+、(Ba、Sr、Ca)SiO:Eu2+、(Ba、Sr、Mg)SiO:Eu2+、(Sr、Eu2+、Yb)OSiO、SrSiO:Eu2+、YAl12:Ce、Y(Al、Ga)12:Ce3+、Y(Al、Gd)12:Ce3+のいずれかまたはこれらの組み合わせとすることができる。これらのオレンジ色蛍光体は、主波長が555~600nmの範囲に含まれるオレンジ色光を発光する。
 また、封止部5に赤色蛍光体を含有させる場合には、CaAlSiN:Eu2+、(Sr、Ca)AlSiN:Eu2+、SrSi:Eu2+のいずれかまたはこれらの組み合わせとすることができる。これらの赤色蛍光体は、主波長が610~670nmの範囲に含まれる赤色光を発光する。
 印刷法により封止部5を形成するときには、発光素子2とツェナーダイオード3との位置が開口した印刷版12を被せ、オレンジ色蛍光体を含有した樹脂またはガラスといった透明媒体に、オレンジ色蛍光体に対して分量を調整した赤色蛍光体を含有させた後、印刷版12の開口部分に充填して硬化させる(図7(c)参照)。
 次に、本変形例に係る発光装置の使用状態および各蛍光体の配合の調整方法について、更に図11から図13に基づいて説明する。図11は、アンバー色を説明するためのxy色度表である。図12および図13は、オレンジ色蛍光体に赤色蛍光体を混合させたときの色度を示すxy色度表の一部拡大図である。
 なお、封止部5に含有される蛍光体としては、オレンジ色蛍光体と、赤色蛍光体との2種類が含有されている。オレンジ色光蛍光体としては、発光の主波長が580~590nmである(Ba、Sr、Ca)SiO:Eu2+、または(Ba、Sr、Mg)SiO:Eu2+のシリケート系の蛍光体を使用している。また、赤色蛍光体としては、発光の主波長が640~660nmである(Sr、Ca)AlSiN:Eu2+を使用している。また、発光素子2は、425~475nmを主波長とするものである。
 まず底面電極42bから電圧を印加することで、スルーホール電極42cおよび表面電極42aを介して発光素子2に電源が供給され、発光素子2が点灯する。
 発光素子2からの青色光は、外部へ直接進行する光と、光反射部6で反射して進む光となる。封止部5では、青色光がこの封止部5に含有されたオレンジ色蛍光体を励起すると共に、赤色蛍光体を励起する。
 例えば、アンバー色は、図11のxy色度表で、(x,y)が、(0.509,0.408)、(0.509,0.49)、(0.591,0.408)で囲まれた範囲(図中、三角形の範囲S1で示す。)や、(x,y)が、(0.603,0.397)、(0.532,0.467)、(0.522,0.46)、(0.589,0.393)で囲まれた範囲(図中、矩形の範囲S2で示す。)としたときに、オレンジ色蛍光体による発光の色度は、図12に示すように、点D11で示される位置となる。つまり、点D11は、三角形の範囲S1には含まれ、赤色と緑色を結ぶ線上ほぼ中心に位置する。しかし、点D11は、矩形の範囲S2においては中心より少し緑色側に寄ったところに位置している。従って、所望するアンバー色が矩形の範囲S2である場合には、発光素子2のばらつきや、オレンジ色蛍光体のばらつきにより、緑方向に外れてしまうことがある。そこで、十分なマージンを確保すると共に、より演色性のよい色とするために、アンバー色の色度が矩形の範囲S2の中心に位置するように調整する。
 ここで、オレンジ色蛍光体に対する調整材として、表2に示すように赤色蛍光体の配合比を増やす調整を行うと、発光装置1の発光色の色度が、図12に示すように点D12(配合比9:1)、点D13(配合比3:1)のように赤色方向へ移動する。オレンジ色蛍光体と赤色蛍光体との配合比を3:1としたときの点D13が矩形の範囲S2の中心に最も近く位置させることができる。そして、配合比を1:1としたときには、既に矩形の範囲S2の中心を超えてしまい、赤色蛍光体を添加し過ぎていることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 オレンジ色蛍光体として使用している蛍光体を、(Ba、Sr)SiO:Eu2+、(Sr、Ca)SiO:Eu2+、(Ba、Sr、Ca)SiO:Eu2+、(Ba、Sr、Mg)SiO:Eu2+のいずれかとした場合には、発光強度が高いので発光効率という面では優れているものの、高温または高湿の環境下においては発光輝度が徐々に低下するという問題が発生する。そこで、オレンジ色蛍光体として、例えば、発光の主波長が555~580nmで、耐候性が高い、(Sr、Eu2+、Yb)OSiO、またはSrSiO:Eu2+の蛍光体を使用する。
 すると、図13および表3に示すように、オレンジ色蛍光体による発光の色度は、点D21で示される位置となり、色度は矩形の範囲S2だけでなく、三角形の範囲S1からも大きく外れる。そこで、オレンジ色蛍光体に対する調整材として、赤色蛍光体の配合比を増やす調整を行う。点D23(配合比3:1)で三角形の範囲S1内へ入り、点24(配合比1:1)としたときに、三角形の範囲S1内でなく、矩形の範囲S2の中心に最も近く位置させることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 以上のように本変形例に係る発光装置1では、オレンジ色蛍光体だけでは調整できないところを、赤色蛍光体を、調整材として封止部5に含有させることで、細やかな色度の調整が可能となる。
 なお、本変形例では、オレンジ色蛍光体や赤色蛍光体を一種類のみを封止部5に含有させた場合を説明しているが、2種類以上を組み合わせても、同様にアンバー色を調整することができる。
 また、オレンジ色蛍光体、赤色蛍光体のいずれも発光素子2からの青色光に励起されて発光するものであるが、発光素子が紫外線を発光するものとしてもよい。その場合には、赤色蛍光体を紫外線により励起されて発光するものとし、更に紫外線により青色光を発光する蛍光体を封止部5に含有させうるか、または封止部5内に封止層を設けて含有させるようにしてもよい。
 更に、本変形例では、オレンジ色蛍光体の他、赤色蛍光体が同じ封止部5に含有されているが、それぞれ含有される封止層を分け、封止部を複数層で構成してもよい。その場合には、蛍光体の発光波長を、発光素子2を中心として外側へ向かうに従って短くなるようにするのが望ましい。つまり。オレンジ色光蛍光体と赤色蛍光体とでは、赤色蛍光体が内側、オレンジ色蛍光体が外側とするのが望ましい。
 (実施の形態2)
 実施の形態2は、主波長が隣接する発光色の重複範囲を低減することで、カラーフィルタの分光特性を優れたものとすることができる発光装置およびこれを用いたカラー液晶装置に関するものである。
 まず、本実施の形態の関連技術についてに説明する。
 特許文献3に記載の発光装置は、上部波長変換物質層に含有される蛍光体が、下部波長変換物質層に含有される赤色光に波長変換する蛍光体より短波長に変換する緑色光へ波長変換するものであるため、緑色光を発光する蛍光体は、下部波長変換物質層からの赤色光に影響を与えることなく、かつ緑色光を損失なく発光することができる。
 しかし、発光素子からの青色光や、下部波長変換物質層により波長変換された赤色光、上部波長変換層により波長変換された緑色光は、主波長をピークとして短波長方向および長波長方向へ、山の裾野が広がるように強度が減衰する特性を有しているため、例えば、主波長が隣接する発光素子からの青色光と上部波長変換層からの緑色光とでは、その中間波長で重なる部分ができ、発光強度が大きくなってしまい不都合となることがある。
 それは、特許文献3に記載の発光装置を、薄型テレビなどで使用されるカラーフィルタを備えたカラー液晶装置のバックライトの光源として用いた場合である。カラーフィルタは単一波長のみを透過させるのが理想的ではあるが、主波長をピークとして短波長方向および長波長方向へ、山の裾野が広がるように減衰する透過特性を有しているため、緑色フィルタが透過させる光は、上部波長変換層からの緑色光だけでなく、発光素子からの青色光の長波長部分も透過させてしまう。従って、緑色光の短波長部分と青色光の長波長部分とが混在した強度で、緑色フィルタを透過すると、他の色とのバランスが悪化し、色合いが悪い映像となってしまうおそれがある。
 つまり、特許文献3に記載の発光装置では、所定色の光を透過させるカラーフィルタに対して、その色の発光色より短い波長の発光色が悪影響を及ぼしてしまうという問題が発
生する。
 そこで本願発明者らは、主波長が隣接する発光色の重複範囲を低減させると、カラーフィルタの分光特性を優れたものとすることができることに想到し、本実施の形態に至った。
 ある好適な実施形態は、発光素子が基体上に搭載され、発光素子を中心に順次覆う2以上の封止部が設けられた発光装置において、2以上の封止部のうちの第1封止部には、当該第1封止部より内側からの内側光に励起され、当該内側光と隣接する主波長を有する光を発光する蛍光体が含有され、第1封止部より外側に位置する第2封止部には、第1封止部に含有された蛍光体より発光波長が長く、内側光に励起されると共に、内側光の長波長部分と第1封止部からの光の短波長部分とが重なる範囲の波長に励起される蛍光体が含有されていることを特徴とする発光装置としたものである。
 上記実施形態によれば、第1封止部の蛍光体による光の短波長部分が、第1封止部より外側に位置する第2封止部の蛍光体を励起する光となるため、第1封止部の蛍光体による光の短波長部分は損失となって減衰する。従って、発光波長の特性として、第1封止部による光の短波長部分と、この光に主波長が隣接する第1封止部より内側からの内側光の長波長部分とが重なり合う特性であっても、重複範囲を低下させることができる。
 より好適な実施形態は、発光素子は、青色光を発光するものであり、第1封止部は、発光素子からの青色光を受けて緑色光を発光するものであり、第2封止部は、青色光と緑色光とを受けて赤色光を発光するものであることを特徴とする発光装置としたものである。
 上記実施形態によれば、このような組み合わせとすることで、第1封止部からの緑色光の短波長部分は、第2封止部の赤色光を発光する蛍光体を励起する光となるため、緑色光の短波長部分は損失となって減衰する。従って、発光波長の特性として、第1封止部による緑色光の短波長部分と発光素子からの光の長波長部分との重複範囲を低下させることができる。
 上記実施形態の発光装置を光源としたバックライトと、バックライトを背面側に配置した三原色のカラーフィルタが設けられた液晶パネルとを備えたことを特徴とするカラー液晶パネルとしてもよい。
 このカラー液晶パネルにおいては、上記実施形態の発光装置をバックライトの光源とすることで、発光波長の特性が、第1封止部による緑色光の短波長部分と発光素子からの光の長波長部分との重複範囲を低下させることができる。
 本実施の形態に係る発光装置を図面に基づいて説明する。図15は本実施の形態に係る発光装置を示す平面図、図16は図15に示す発光装置のA-A線断面図、図3は図15に示す発光装置の底面図、図4は発光素子を示す断面図、図5は発光素子を示す平面図、図6は、発光素子とツェナーダイオードとの接続を示す回路図である。
 図3,15,16に示すように、発光装置1は、発光素子2と、ツェナーダイオード3と、配線基板4と、封止部5と、光反射部6と、光拡散部7とを備えた発光色が白色のLED(Light Emitting Diode)である。発光装置1は、約2mm×1.6mmの矩形状で、厚みが約0.75mmに形成されている。
 発光素子2は、基板21と、n型層22と、活性層23と、p型層24と、n側電極25と、p側電極26とを備え、主波長が425~475nmの範囲の青色光を発光するフリップチップタイプの発光ダイオードである。
 基板21は、n型層22、活性層23、およびp型層24から形成された半導体層を保持する役目を負う。材質としては、絶縁性のサファイアを用いることができる。しかし、発光効率や発光する部分が窒化ガリウム(GaN)を母材とすることから、n型層22と基板21との界面での光の反射を少なくするために発光層と同等の屈折率を有するGaNやSiC、AlGaN、AlNを用いるのが好適である。
 発光層となるn型層22と活性層23とp型層24は基板21上に順次積層される。これらの発光層の材質は、窒化ガリウム系化合物であれば好ましい。具体的には、それぞれ、n型層22をGaN、活性層23をInGaN、p型層24をGaNとするなどである。なお、n型層22やp型層24としては、AlGaNやInGaNを用いることもできる。また、n型層22と基板21との間に、GaNやInGaNで形成したバッファ層を形成することも可能である。更に、例えば、活性層23は、InGaNとGaNとを交互に積層した多層構造(量子井戸構造)とすることもできる。
 n側電極25は、基板21上に積層したn型層22と活性層23とp型層24の一部から、活性層23とp型層24を除去し、n型層22を露出させ、この露出させたn型層22上に形成されている。なお、基板を導電性部材にした場合は、基板まで露出させ基板上に直接n側電極25を形成することもできる。
 p側電極26は、p型層24上に形成されている。つまり、活性層23とp型層24を除去し、n型層22を露出させることで、発光層とp側電極26およびn側電極25とは基板21に対して同じ側の面に形成される。
 p側電極26は発光層で発した光を基板21の側に反射するために反射率の高いAgやAl、Rh等により形成された電極である。
 p型層24とp側電極26の接触抵抗を小さくするためにp型層24とp側電極26の間にPtやNi、Co、ITO等の電極層を形成するのが望ましい。また、n側電極25はAlやTi等により形成することができる。p側電極26およびn側電極25の表面には他の素子やワイヤとの接着強度を高めるためにAuやAlを用いることが望ましい。これらの電極は真空蒸着法、スパッタリング法などによって、形成することができる。
 発光素子2のサイズについては、光量を大きくするために、全面積が広い方がよく、好ましくは一辺が600μm以上であることが望ましい。
 なお、発光素子2として、フリップチップタイプについて詳細を説明したが、他のタイプの発光素子でも用いることができる。
 本実施の形態では、保護素子としてツェナーダイオード3としているが、単にダイオードとしたり、コンデンサ、抵抗、またはバリスタとしたりすることができる。
 配線基板4は、絶縁基板41に配線パターン42が形成された基体として機能するプリント配線基板である。配線パターン42は、搭載面側に形成された表面電極42aと、搭載面とは反対側となる面に形成された底面電極42bと、表面電極42aおよび底面電極42bを接続するスルーホール電極42cとを備えている。絶縁基板41は、ガラスエポキシ樹脂、BTレジン(ビスマレイミドトリアジン樹脂系の熱硬化樹脂)、またはセラミック(アルミナ、窒化アルミ)基板とすることができる。
 封止部5は、発光素子2の周囲全体およびツェナーダイオード3の周囲全体に形成されている。封止部5は、樹脂もしくはガラスといった主材である透明媒体中に無機若しくは有機の蛍光体の粒状体を分散させたものである。封止部5は、発光素子を中心に順次覆う2つの封止部から構成されている。2つの封止部5は、内側に位置する第1封止部51と、第1封止部51より外側に位置する第2封止部52とから形成されている。
 第1封止部51には、主波長が隣接する発光素子2からの青色光に励起されることで、主波長が510~550nm、望ましくは525~530nmの緑色に発光する蛍光体が含有されている。蛍光体としては、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、(Sr,Ca)2SiO4:Eu2+、(Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2+、(Ba,Sr,Mg)2SiO4:Eu2+、CaSc24:Ceなどが使用できる。
 第2封止部52には、発光素子2からの光と第1封止部51からの緑色光に励起されることで、主波長が610nm以上670nm以下、望ましくは640nm以上660nm以下の赤色に発光する蛍光体が含有されている。蛍光体としては、CaAlSiN3:Eu2+、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+、Sr2Si53:Eu2+が使用できる。
 透明媒体としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びフッ素樹脂を主成分とする樹脂や、ゾルゲル法で作製されるガラス材料を用いることもできる。ガラス材料は硬化反応温度が摂氏200度程度のものもあり、バンプや電極各部に用いる材料の耐熱性を考慮しても好適な材料と言える。
 光反射部6は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂もしくはガラスといった主材である透明媒体中に発光素子2からの光を反射する粒状体を分散させたものである。光反射部6は、発光素子2およびツェナーダイオード3を封止する封止部5の天面を除く周囲面を囲うように形成されている。
 この光反射部6は、光を反射する粒状体である反射材として酸化チタンの粒子と分散剤とを液状樹脂に含有させたものを硬化させることで形成することができる。光反射部6を、粉体状の酸化チタンと分散剤とを液状樹脂に含有させたものを硬化させて形成することで、絶縁性を保ちつつ、反射機能を備えたものとすることができる。また、光反射部6を形成する際に、流動性を高めることを目的として、液状樹脂にチキソトロピー付与剤を添加してもよい。チキソトロピー付与剤としては、例えば、微粉末シリカ等が使用できる。
 なお、本実施の形態では、反射材として酸化チタンを使用しているが、酸化アルミや二酸化ケイ素、窒化ホウ素なども反射材として使用することが可能である。つまり、反射材は、絶縁性を有すると共に、反射機能を有する金属酸化物であれば、使用することが可能である。
 本実施の形態では、酸化チタンを含有させることで、絶縁性と、反射性とを兼ね備える光反射部6としているが、樹脂にSiO2を添加したり、他の金属酸化物を樹脂に混ぜたりして反射部としたりすることが可能である。
 光拡散部7は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂もしくはガラスといった主材である透明媒体中に発光素子2からの光を拡散する粒状体を分散させたものである。光拡散部7は、封止部5と光反射部6とを含む天面全体に形成されている。発光素子2からの光を拡散する粒状体は、SiO2の粒子が使用できる。
 次に、発光装置1をバックライトの光源としたカラー液晶装置を、図17に基づいて説明する。
 カラー液晶装置100は、発光装置1をバックライトの光源として配線基板101に縦列および横列に並べたものを、液晶パネル102の背面側に配置したテレビやカーナビゲーション装置などに使用される液晶表示装置である。液晶パネル102には、赤色、緑色および青色の3原色のカラーフィルタ103が液晶セル(図示せず)に対応させてドットマトリクス状に配置されている。カラーフィルタ103の赤色フィルタ103aは、600~670nmに最大透過率特性を有している。緑色フィルタ103bは、510~550nmに最大透過率特性を有している。青色フィルタ103cは、425~475nmに最大透過率特性を有している。本実施の形態では、バックライトとして導光板を備えていないが、発光装置1からの光が導光板を介して液晶パネル102に照射するように構成してもよい。
 以上のように構成された本実施の形態に係る発光装置の製造方法について、図18から図21に基づいて説明する。図18~図20は、図15に示す発光装置の製造方法の各工程を示す図である。なお、図18(a)から図20(d)においては、1個分の発光装置のみ図示している。
 発光装置1を多数個取りするために、配線基板4が縦列および横列に連続的に並ぶ基板材10を準備する(図18(a)参照)。この基板材10に形成された表面電極42aに、発光素子2およびツェナーダイオード3を順次搭載する(図18(b)参照)。
 次に、発光素子2およびツェナーダイオード3を封止する第1封止部51となる第1蛍光体層11を形成する。この第1封止部51は、印刷法により形成すると時間が短く容易である。印刷法により封止部5を形成するときには、発光素子2とツェナーダイオード3との位置が開口した印刷版12を被せ、緑色に発光する蛍光体を含有した樹脂またはガラスといった透明媒体を印刷版12の開口部分に充填して硬化させる(図18(c)参照)。
 第1蛍光体層11が硬化すると、第1蛍光体層11の天面を平坦面とするために研磨機30にて研磨する(図18(d)参照)。次に、第2封止部52を形成するために第1蛍光体層11を切削する。第1蛍光体層11を切削する位置は、発光素子2とツェナーダイオード3との間と、印刷版12(図18(c)参照)により端面となった発光素子2側の側面およびツェナーダイオード3側の側面である。これらの位置に対して第1蛍光体層11の天面から配線基板4の搭載面に至るまで切削機31にて切削する(図19(a)参照)。この切削により発光素子2とツェナーダイオード3との間に溝が形成され、第1蛍光体層11の両側面は平坦面となり、第1蛍光体層11が第1封止部51となる。
 次に、第1封止部51上を含む全体に印刷版13を被せ、赤色に発光する蛍光体を含有した樹脂またはガラスといった透明媒体を印刷版13の開口部分に充填して硬化させて第2蛍光体層14を形成する(図19(b)参照)。第2蛍光体層14が硬化すると、第2蛍光体層14の天面を平坦面とするために研磨機30にて研磨する(図19(c)参照)。
 次に、光反射部6を形成するために第2蛍光体層14を切削する。第2蛍光体層14を切削する位置は、発光素子2とツェナーダイオード3との間と、印刷版13(図19(b)参照)により端面となった発光素子2側の側面およびツェナーダイオード3側の側面である(図19(a)参照)。これらの位置に対して第2蛍光体層14の天面から配線基板4の搭載面に至るまで切削機31にて切削する。この切削により発光素子2とツェナーダイオード3との間の第2蛍光体層14に溝が形成され、第2蛍光体層14の両側面は平坦面となり、第2蛍光体層14が第2封止部52となる。
 次に、第2封止部52上を含む全体に印刷版15を被せ、発光素子2からの光を反射する粒状体を分散させた樹脂またはガラスを充填して硬化させ反射層16を形成する(図20(a)参照)。
 そして、第2封止部52が露出するまで反射層16全体を研磨機30にて研磨する。第2封止部52の天面が露出するまで反射層16が研磨されることで、反射層16の残余が光反射部6となる(図20(b)参照)。予め、発光素子2とツェナーダイオード3との間の第2蛍光体層14に溝を形成しておくことで、発光素子2の周囲全体を囲う光反射部6を形成することができるので、発光素子2から側方へ出射する光がツェナーダイオード3により邪魔されることなく光反射部6により反射させることができる。
 次に、研磨した第2封止部52および光反射部6を含む全体が開口した印刷版17を被せ、発光素子2からの光を反射する粒状体を分散させた樹脂またはガラスを充填して光拡散層18を形成する(図20(c)参照)。
 次に、光拡散層18の天面を研磨機30にて研磨して平坦面とすることで光拡散層18が光拡散部7となる(図20(d)参照)。そして、ダイサー32にて基板材10を縦方向および横方向に切断して個片とする(図20(e)参照)。このように作製することで、図3、15,16に示す発光装置1を得ることができる。
 次に、本実施の形態に係る発光装置の使用状態について、図3,15,16と、図21に基づいて説明する。図21は、図15に示す発光装置の発光波長とカラーフィルタの透過波長との関係を示すグラフである。
 まず底面電極42bから電圧を印加することで、スルーホール電極42cおよび表面電極42aを介して発光素子2に電源が供給され、発光素子2が点灯する。
 発光素子2からの青色光は、第1封止部51から第2封止部52へ、直接進行する光と、光反射部6で反射して進む光となる。第1封止部51では、内側光となる発光素子2からの青色光が第1封止部51に含有された蛍光体を励起して緑色に波長変換される。第1封止部51の蛍光体からの緑色光は、発光素子2からの青色光と共に、第2封止部52へ進行する。
 第2封止部52では、発光素子2からの青色光が第2封止部52に含有された蛍光体を励起するだけでなく、第1封止部51からの緑色光の470~530nmの短波長部分の光によっても励起して赤色光が発光される。
 つまり、緑色光の短波長部分が赤色光を発光する蛍光体の励起に利用されることで、第1封止部51の蛍光体による緑色光の短波長部分は損失となって減衰する。従って、図11に示す発光波長の特性として、第1封止部51による緑色光の短波長部分と第1封止部より内側からの光となる発光素子2からの青色光の長波長部分との重複範囲を低下させることができる(図21のハッチング部は重複しなくなった範囲を示す。)。
 緑色光の短波長部分と青色光の長波長部分との重複範囲が低下することで、所定波長範囲の緑色光として狭幅な特性が得られる。従って、この発光装置1をバックライトの光源とした図17に示すカラー液晶装置100では、緑色フィルタ103bを透過する光を、より狭い波長範囲とすることができるので、分光特性を向上させることができ、色合いがよく、コントラストのよい表示画面とすることができる。
 本実施の形態では、図15に示すように青色光を発光する発光素子2、内側に位置する緑色光を発光する蛍光体を含有した第1封止部51、および第1封止部51より外側に位置し、赤色光を発光する蛍光体を含有した第2封止部52により発光色を白色としているが、発光素子の発光色および蛍光体の発光色を他の組み合わせとすることもできる。例えば、発光素子が紫外線を発光するものとし、第1封止部に紫外線により緑色光を発光する蛍光体を含有させ、第2封止部に紫外線により赤色光を発光する蛍光体を含有させ、第1封止部の更に内側に第3封止部を設け、内側光となる紫外線により青色光に発光する蛍光体を含有させることで発光色を白色とすることも可能である。
 つまり、発光素子を中心に順次覆う封止部が2以上設けられているときに、内側に位置する封止部に含有される蛍光体の発光波長が、この封止部より外側に位置する封止部に、内側の封止部の蛍光体より発光波長が長い蛍光体が含有されていればよい。
 なお、本実施の形態では、カラー液晶装置を液晶表示装置としたが、液晶プロジェクタなどの投影装置としてもよい。
 (実施の形態3)
 実施の形態3は、高い耐熱性を備えた封止材により発光素子を封止することで、高輝度化を図ることが可能な発光装置に関するものである。
 まず、本実施の形態の関連技術についてに説明する。
 発光素子を封止する封止材としてはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が使用されている。エポキシ樹脂は、取り扱いの容易性、成形性、コストの点で優れているものの、紫外線や青色光による黄変や、耐熱温度が低いという欠点がある。シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂に比べ紫外線や青色光も強く、耐熱性にも優れているため、紫外線や青色光を発光して蛍光体の発光色との混色により白色を得るような発光素子の封止材として好適な材料である。
 このようなシリコーン樹脂を発光素子の封止材として使用している発光装置が、例えば、特許文献4に記載にされている。
 しかし、シリコーン樹脂は150℃以上となると、硬度の変化がおこり、亀裂が入ったり、崩れたりするなどの不具合が生じ始める。高輝度化が進む発光素子では、大電流を流すことで温度が150℃より上がってしまうことがある。シリコーン樹脂が高温度下に置かれると酸化してホルムアルデヒドの発生や低分子シロキサンの発生が起こる。それによりシリコーン樹脂の透過率も低下して透明度が失われてしまう。
 発光装置は、照明装置や表示装置の光源として、蛍光灯や電球と比べて長寿命であることや、省電力であることから、益々需要が増加することが予想され、更なる高輝度化が図られるものと予想される。
 そこで本願発明者らは、高い耐熱性を備えた封止材を用いて発光素子を封止すると高輝度化を図ることができることに想到し、本実施の形態に至った。
 ある好適な実施形態では、発光素子が封止材により封止された発光装置において、封止材は、組成式が、-(RnSiO(4-n)/2)m-(但し、式中Rはアルキル基であり、n=1,mは整数である。)で表される樹脂であることを特徴とする。
 上記実施形態によれば、組成式が、-(RnSiO(4-n)/2)m-(但し、式中Rはアルキル基であり、n=1,mは整数である。)で表される樹脂は、300℃程度の高い耐熱性を有しているため、この樹脂を封止材とすることで、大電流を流すことで高輝度化を図った発光素子であっても、封止部における、高温環境下での酸化による透過率の低下や、劣化による黄変化や黒変化の発生を防止することができるので、継続的に点灯させることができる。
 別の好適な実施形態は、発光素子が封止材により封止された発光装置の製造方法において、発光素子を基体に搭載する工程と、発光素子に、組成式が、-(RnSiO(4-n)/2)m-(但し、式中Rはアルキル基であり、n=1,mは整数である。)で表される樹脂を溶剤に溶解させた封止材として、付与した後に硬化させて、発光素子を封止する封止層を形成する工程と、封止層に樹脂材を付与した後に硬化させて、少なくとも1以上の樹脂層を形成する工程とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法である。
 上記実施形態によれば、溶剤に溶解した状態の封止材は、硬化の際に溶剤が揮発して大きな体積変化が発生するが、封止層に樹脂材を滴下した後に硬化させて、少なくとも1以上の樹脂層を形成することで、減った体積を補うことができる。
 より好適な実施形態は、封止層を形成する工程は、発光素子からの光に励起されて発光する蛍光体を含有した封止材により封止層を形成することを特徴とする。
 上記実施形態によれば、封止層に蛍光体が含有されていれば、封止層を硬化する際に体積変化によって減容するので、分散していた蛍光体を、封止層の減容に伴い、発光素子の近くに寄せた状態とすることができる。従って、蛍光体を発光素子の周囲全体に凝集させたような状態で蛍光体層を形成することができるので、発光素子からの光を効率よく蛍光体まで到達させることできる。
 次に、本実施の形態に係る発光装置を図面に基づいて説明する。図22は、本発明の実施の形態に係る発光装置の平面図である。図23は、図22に示す発光装置の断面図である。図24は、図22に示す発光装置の回路図である。図25は、図22に示す発光装置に用いられる発光素子の断面図である。図26は、図25に示す発光素子の平面図である。
 図22および図23に示すように、発光装置100は、保護素子111と、発光素子112と、基体113と、樹脂封止部114とを備えている。
 保護素子111は、上面カソード電極111aと上面アノード電極111bに発光素子112を導通搭載して、過度な電圧が発光素子112に印加しないよう、n型のシリコン基板の一部にp型の半導体領域を設けたツェナーダイオードである。この保護素子111に発光素子112を搭載した状態の回路図を図24に示す。本実施の形態では、保護素子111をツェナーダイオードZとしたが、ダイオード、コンデンサ、抵抗、またはバリスタや、絶縁基板に配線パターンが形成されたプリント配線基板とすることも可能である。この保護素子111は、底面電極(図示せず)とワイヤ115とにより電源が供給される。
 図25および図26に示すように、発光素子112は、青色光を発光するフリップチップタイプの発光ダイオードで、基板112aと、n型層112bと、活性層112cと、p型層112dと、n側電極112eと、p側電極112fとを備えている。
 基板112aは、n型層112b、活性層112c、およびp型層112dから形成された半導体層を保持する役目を負う。材質としては、絶縁性のサファイアを用いることができる。しかし、発光効率や発光する部分が窒化ガリウム(GaN)を母材とすることから、n型層112bと基板112aとの界面での光の反射を少なくするために発光層と同等の屈折率を有するGaNやSiC、AlGaN、AlNを用いるのが好適である。
 発光層となるn型層112bと活性層112cとp型層112dは基板112a上に順次積層される。これらの発光層の材質は、窒化ガリウム系化合物であれば好ましい。具体的には、それぞれ、n型層112bをGaN、活性層112cをInGaN、p型層112dをGaNとするなどである。なお、n型層112bやp型層112dとしては、AlGaNやInGaNを用いることもできる。また、n型層112bと基板112aとの間に、GaNやInGaNで形成したバッファ層を形成することも可能である。更に、例えば、活性層112cは、InGaNとGaNとを交互に積層した多層構造(量子井戸構造)とすることもできる。
 n側電極112eは、基板112a上に積層したn型層112bと活性層112cとp型層112dの一部から、活性層112cとp型層112dを除去し、n型層112bを露出させ、この露出させたn型層112b上に形成されている。なお、基板を導電性部材にした場合は、基板まで露出させ基板上に直接n側電極を形成することもできる。
 p側電極112fは、p型層112d上に形成されている。つまり、活性層112cとp型層112dを除去し、n型層112bを露出させることで、発光層とp側電極112fおよびn側電極112eとは基板112aに対して同じ側の面に形成される。
 p側電極112fは発光層で発した光を基板112aの側に反射するために反射率の高いAgやAl、Rh等により形成された電極である。
 p型層112dとp側電極112fの接触抵抗を小さくするためにp型層112dとp側電極112fの間にPtやNi、Co、ITO等の電極層を形成するのが望ましい。また、n側電極112eはAlやTi等により形成することができる。p側電極112fおよびn側電極112eの表面には他の素子やワイヤとの接着強度を高めるためにAuやAlを用いることが望ましい。これらの電極は真空蒸着法、スパッタリング法などによって、形成することができる。
 発光素子112のサイズについては、光量を大きくするために、全面積が広い方がよく、好ましくは一辺が600μm以上であることが望ましい。
 なお、発光素子112として、フリップチップタイプについて詳細を説明したが、他のタイプの発光素子でも用いることができる。
 図22および図23に示すように、基体113は、直方体状に形成された基体本体113aに凹部113bが設けられ、この凹部113bの底部に保護素子111および発光素子112が搭載されている。基体113には、金属膜で形成された底面カソード電極113vおよび底面アノード電極113wが、基体本体113aの底面に設けられている。底面カソード電極113vは、保護素子111が搭載された基体本体113aの搭載面B1上のワイヤ接続パターン113sと、スルーホール配線113xを介して導通接続している。また、底面アノード電極113wは、保護素子111と接続する搭載面B1上のダイボンド接続パターン113tと、スルーホール配線113yを介して導通接続している。
 基体本体113aの凹部113bの内周壁面は、発光素子112からの光の進行方向に向かうに従って、開口面積が徐々に広くなる反射面113cに形成されている。ここで、基体113の反射面113cについて詳細に説明する。
 基体本体113aは、例えば、ポリフタルアミド樹脂であるアモデル(登録商標)で形成することができる。基体本体113aをポリフタルアミド樹脂とした場合には、凹部113bの内周壁面である反射面113cを、二酸化珪素膜や、アルミ膜または銀膜上に二酸化珪素膜を形成した2層膜とした密着面とすることができる。
 基体本体113aは、ポリフタルアミド樹脂とする以外に、セラミックとすることができる。基体本体113aをセラミックとした場合には、反射面113cを二酸化珪素膜や、銀膜上に二酸化珪素膜を形成した2層膜とする以外に、何も膜を付与せずセラミックの表面を密着面とすることができる。
 反射面113cを二酸化珪素膜とするときには、スパッタリングにより成膜することができる。また、アルミ膜または銀膜は、蒸着により成膜することができる。
 樹脂封止部114は、第1樹脂封止部114a(封止層)と第2樹脂封止部114b(樹脂層)とで構成されている。第1樹脂封止部114aは、アルコキシシラン樹脂であり、組成式が、-(RnSiO(4-n)/2)m-(但し、式中Rはアルキル基であり、n=1,mは整数である。)で表される封止材を硬化させることで形成されている。第1樹脂封止部114aは、発光素子112の周囲全体を覆うことで封止している。この第1樹脂封止部114aは、粘度調整材として二酸化珪素を含有している。
 本実施の形態では、第1樹脂封止部114aに発光素子112からの光に励起され波長を変換する蛍光体114x(図22では図示せず)が含有されている。発光素子112は青色に発光するので、この蛍光体114xを青色の補色となる黄色に発光するものとすれば、青色と黄色とが混色することで、第1樹脂封止部114aを白色に発光させることができる。この蛍光体114xとしては、希土類ドープ窒化物系、または希土類ドープ酸化物系の蛍光体が好ましい。より具体的には、希土類ドープアルカリ土類金属硫化物、希土類ドープガーネットの(Y・Sm)3(Al・Ga)512:Ceや(Y0.39Gd0.57Ce0.03Sm0.013Al512、希土類ドープアルカリ土類金属オルソ珪酸塩、希土類ドープチオガレート、希土類ドープアルミン酸塩等が好適である。また、珪酸塩蛍光体(Sr1-a1-b2-xBaalCab2Eux2SiO4やアルファサイアロン(α-sialon:Eu)Mx(Si,Al)12(O,N)16を黄色発光の蛍光体材料として用いても良い。
 第2樹脂封止部114bは、第1樹脂封止部114a上にカバー層として配置されることで、第1樹脂封止部114aと外部との間に設けられている。この第2樹脂封止部114bは、第1樹脂封止部114aと同じ樹脂でもよいが、硬化させた際の体積変化が大きいので、例えばシリコーン樹脂とすることができる。第2樹脂封止部114bをシリコーン樹脂で形成すると、吸湿性により水分を含んでも発光素子112は第1樹脂封止部114aにより封止されているため問題はない。
 以上のように構成された本発明の実施の形態に係る発光装置の製造方法について、図27に基づいて説明する。図27(A)から同図(E)は、図22に示す発光装置の各製造工程を示す図である。
 まず、保護素子111を導通搭載した基体113に、発光素子112を搭載する搭載工程を行う。そして、保護素子111および発光素子112を搭載した基体113の凹部113bに、蛍光体を含有した封止材を滴下して充填する封止工程を行う(図27(A)参照)。
 次に、封止材が充填された基体113を加熱炉へ入れ、封止材を硬化させる(図27(B)参照)。封止材は、アルコキシシラン樹脂が溶剤に溶解した状態のものなので、硬化することで溶剤が揮発して大きく減容する(図27(C)参照)。
 硬化することで第1樹脂封止部114aとなった封止材が減容することで、分散していた蛍光体114xを発光素子112の近くに寄せた状態とすることができる。例えば、樹脂封止部114全体に均等に蛍光体が分散していると、樹脂封止部114の上層に位置する蛍光体は、発光素子112から遠いため、樹脂封止部114内を進行することにより発光強度が減衰した光が到達する。しかし、封止材が減容することで形成された第1樹脂封止部114aでは、蛍光体114xが発光素子112の周囲全体に凝集したような状態とすることができるので、発光素子112からの光を少ない減衰で蛍光体114xまで到達できる。従って、発光素子112からの光を減衰度合いを少なく、かつ効率よく蛍光体114xまで到達させることできる。
 このようにして第1樹脂封止部114aが形成されると、例えば、シリコーン樹脂をポッティングにより、凹部113bの開口面まで第1樹脂封止部114a上に充填する(図27(D)参照)。
 シリコーン樹脂を充填して硬化させることで第2樹脂封止部114bを形成する(図27(E)参照)。第1樹脂封止部114aを形成する封止材は、溶剤に溶解した状態なので硬化の際に溶剤が揮発して大きな体積変化が発生するが、第1樹脂封止部114aに樹脂材を滴下した後に硬化させて、第2樹脂封止部114bを形成することで、減った体積を補うことができる。
 シリコーン樹脂は揮発性の溶剤に溶解されていないので、熱硬化させても体積変化は少ない。従って、凹部113bの開口面まで充填することで、基体113の上面と第2樹脂封止部114bの上面とをほぼ一致させた平面とすることができるので、発光装置100をコレットにより搬送するときでも、発光装置100の上面を安定した吸着面とすることができる。
 このように、本実施の形態に係る発光装置100では、第1樹脂封止部114aを形成する封止材の組成式が、-(RnSiO(4-n)/2)m-(但し、式中Rはアルキル基であり、n=1,mは整数である。)で表される樹脂としているので、大電流を流すことで高輝度化を図った発光素子112であっても、第1樹脂封止部114aが劣化して黄変化や黒変化することなく継続的に点灯させることができる。
 (実施の形態4)
 実施の形態4に係る発光装置を図28および図29に基づいて説明する。図28は、本実施の形態に係る発光装置を示す平面図である。図29は、図28に示す発光装置の断面図である。なお、本実施の形態では、発光素子は図22および図23に示すものと同じ構成のものが使用できるので、図28および図29において同符号を付して説明を省略する。
 図28および図29示す発光装置200は、矩形状のプリント配線基板である基体221上に、保護素子222と発光素子112とが搭載されている。基体221は、セラミックにより形成された基体本体221aの底面に、金属膜で形成された底面カソード電極221vと底面アノード電極221wとが設けられている。底面カソード電極221vは、保護素子222および発光素子112が搭載された基体本体221aの搭載面B2上の上面カソード電極221sに、スルーホール配線221xを介して導通接続している。また、底面アノード電極221wは、搭載面B2上の上面アノード電極221tに、スルーホール配線221yを介して導通接続している。保護素子222と発光素子112とは、この上面カソード電極221sと上面アノード電極221tとを跨ぐように、アノードおよびカソードの極性を合わせて導通接続している。
 保護素子222は、ツェナーダイオードであり、実施の形態3に係る発光装置にて用いられている保護素子111(図22および図23参照)と同じ機能のものである。異なる点は、保護素子222の底面に電極(図示せず)が設けられ、発光素子112とは基体221上に形成された上面カソード電極221sと上面アノード電極221tとによって接続されているところである。
 そして、発光素子112は、第1樹脂封止部223により封止されている。第1樹脂封止部223により封止された発光素子112は、保護素子222と共に第2樹脂封止部224により封止されている。
 第1樹脂封止部223は、粘度調整材としての二酸化珪素(図示せず)と蛍光体223xとを含有した封止材により形成されている。この封止材は、実施の形態3と同様に、アルコキシシラン樹脂であり、組成式が、-(RnSiO(4-n)/2)m-(但し、式中Rはアルキル基であり、n=1,mは整数である。)で表される樹脂である。
 この第1樹脂封止部223は、基体221に発光素子112を搭載した後に、発光素子112の周囲全体を囲う周壁となる開口が形成された印刷版を配置し、この開口に前記封止材を充填してスキージ等で均すことで成型するスクリーン印刷法により形成することができる。
 この印刷版は、減容度合いを考慮して開口面積が調整されている。
 第2樹脂封止部224は、第1樹脂封止部114aと同じ樹脂でもよいが、硬化させた際の体積変化が大きいので、例えば、実施の形態1と同様に、シリコーン樹脂とすることができる。
 この第2樹脂封止部224は、第1樹脂封止部223を形成した後に、基体221の周囲全体を囲う周壁となる開口が形成された印刷版を配置し、この開口に樹脂を充填してスキージ等で均すことで成型するスクリーン印刷法により形成することができる。
 このように、基体221を矩形状のプリント配線基板とした発光装置200であっても、発光素子112を封止する第1樹脂封止部223を、封止材の組成式が、-(RnSiO(4-n)/2)m-(但し、式中Rはアルキル基であり、n=1,mは整数である。)で表される樹脂により形成することで、大電流を流すことで高輝度化を図った発光素子112であっても、第1樹脂封止部223が劣化して黄変化や黒変化することなく継続的に点灯させることができる。
 また、スクリーン印刷法により第1樹脂封止部223を形成する場合でも、熱硬化させることで封止材が減容することで、封止材の中で分散した状態の蛍光体223xを、発光素子112の周囲全体に凝集させたような状態で第1樹脂封止部223を形成することができるので、発光素子からの光を効率よく蛍光体まで到達させることできる。
 以上、実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、樹脂封止部を,第1樹脂封止部114a,223と、第2樹脂封止部114b,224との2層構造としているが、発光素子112側の樹脂層をアルコキシシラン樹脂とすれば、他の樹脂層はシリコーン樹脂など他の樹脂材と使用して、必要に応じて1以上の樹脂層を形成してもよい。
 本発明は、蛍光体が含有され、発光素子を封止する封止部が容易に形成でき、かつ色むらが少ないので、発光素子を封止する封止部に蛍光体が含有された発光装置に好適である。
 1         発光装置
 2         発光素子
 3         ツェナーダイオード
 4         配線基板
 5         封止部
 6         光反射部
 7         光拡散部
 10        基板材
 11        蛍光体層
 12,13,15  印刷版
 14        反射層
 16        光拡散層
 21        基板
 22        n型層
 23        活性層
 24        p型層
 25        n側電極
 26        p側電極
 30        研磨機
 31        切削機
 32        ダイサー
 41        絶縁基板
 42        配線パターン
 42a       表面電極
 42b       底面電極
 42c       スルーホール電極
 51        第1封止部
 52        第2封止部
 100       発光装置
 111       保護素子
 111a      上面カソード電極
 111b      上面アノード電極
 112       発光素子
 112a      基板
 112b      n型層
 112c      活性層
 112d      p型層
 112e      n側電極
 112f      p側電極
 113       基体
 113a      基体本体
 113b      凹部
 113c      反射面
 113s      ワイヤ接続パターン
 113t      ダイボンド接続パターン
 113v      底面カソード電極
 113w      底面アノード電極
 113x      スルーホール配線
 113y      スルーホール配線
 114       樹脂封止部
 114a      第1樹脂封止部
 114b      第2樹脂封止部
 114x      蛍光体
 115       ワイヤ
 200       発光装置
 221       基体
 221a      基体本体
 221s      上面カソード電極
 221t      上面アノード電極
 221v      底面カソード電極
 221w      底面アノード電極
 221x      スルーホール配線
 221y      スルーホール配線
 222       保護素子
 223       第1樹脂封止部
 223x      蛍光体
 224       第2樹脂封止部

Claims (10)

  1.  発光素子が基体上に搭載され、前記発光素子を封止する封止部に蛍光体が含有された発光装置において、
     前記封止部上には、前記発光素子からの光を拡散する粒状体を含有した光拡散部が設けられ、
     前記封止部は、前記発光素子の直上方向の厚みより側面方向の厚みの方が厚く形成されていることを特徴とする発光装置。
  2.  前記発光素子は青色光を発光する素子である、請求項1に記載の発光装置。
  3.  前記光拡散部は、主材である透明媒体に拡散材として二酸化シリコーンを含有したものである請求項1または2に記載の発光装置。
  4.  前記封止部には、天面を除く周囲面に、前記発光素子からの光を反射する光反射部が設けられており、
     前記光反射部は、主材である透明媒体と反射材として二酸化チタンとを有している請求項1から3のいずれか一つに記載の発光装置。
  5.  前記封止材は、組成式が、-(RnSiO(4-n)/2)m-(但し、式中Rはアルキル基であり、n=1,mは整数である。)で表される樹脂である請求項1に記載の発光装置。
  6.  前記封止部に含有され、青色光により励起されてオレンジ色光を発光する蛍光体と、
     前記封止部に含有され、前記青色光と前記オレンジ色光との混色光を調整する調整材として、赤色光を発光する蛍光体とを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の発光装置。
  7.  前記オレンジ色光を発光する蛍光体は、(Ba、Sr)SiO:Eu2+、(Sr、Ca)SiO:Eu2+、(Ba、Sr、Ca)SiO:Eu2+、(Ba、Sr、Mg)SiO:Eu2+、(Sr、Eu2+、Yb)OSiO、SrSiO:Eu2+、YAl12:Ce、Y(Al、Ga)12:Ce3+、Y(Al、Gd)12:Ce3+のいずれかまたはこれらの組み合わせた蛍光体である請求項6に記載の発光装置。
  8.  前記赤色光を発光する蛍光体は、CaAlSiN:Eu2+、(Sr、Ca)AlSiN:Eu2+、SrSi:Eu2+いずれかまたはこれらの組み合わせた蛍光体である請求項6または7に記載の発光装置。
  9.  前記封止部は第1封止部と第2封止部とを含み、
     前記第1封止部には、当該第1封止部より内側からの内側光に励起され、当該内側光と隣接する主波長を有する光を発光する蛍光体が含有され、
     前記第1封止部より外側に位置する前記第2封止部には、前記第1封止部に含有された蛍光体より発光波長が長く、前記内側光に励起されると共に、前記内側光の長波長部分と前記第1封止部からの光の短波長部分とが重なる範囲の波長に励起される蛍光体が含有されていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  10.  前記発光素子は、青色光を発光するものであり、
     前記第1封止部は、前記発光素子からの青色光を受けて緑色光を発光するものであり、
     前記第2封止部は、前記青色光と前記緑色光とを受けて赤色光を発光するものである請求項9に記載の発光装置。
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