特許 6537891 発光装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6537891

(24)【登録日】2019年6月14日

(45)【発行日】2019年7月3日

(54)【発明の名称】発光装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/58 20100101AFI20190625BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20190625BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/58

   H01L33/50

【請求項の数】19

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-105097(P2015-105097)

(22)【出願日】2015年5月25日

(65)【公開番号】特開2016-219675(P2016-219675A)

(43)【公開日】2016年12月22日

【審査請求日】2018年4月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 敬四郎

(74)【代理人】

【識別番号】100141302

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 伸一

(72)【発明者】

【氏名】田中 聡

【審査官】 皆藤 彰吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１６９１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４３２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９０７８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−３２９７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１０６７０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１９７６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４８０５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の発光素子と、
前記複数の発光素子上または上方に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に配置された遮光層であって、隣接する２つの発光素子について見たとき、前記２つの発光素子の間の領域の中心を基準として、該中心よりも、前記２つの発光素子の各々の中心に近づいた位置に１層ずつ配置された遮光層と
を有し、
前記遮光層は、前記蛍光体層を、平面視上、前記発光素子の中心位置と重なる蛍光体領域と、前記発光素子の間の領域と重なる蛍光体領域とに区画する発光装置。

【請求項2】

前記遮光層は、平面視上、前記発光素子と重なる位置に配置される請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記遮光層は、前記発光素子の中心位置と前記発光素子の輪郭線の中線を基準として、前記発光素子の中心位置とは反対側に配置される請求項１または２に記載の発光装置。

【請求項4】

複数の発光素子と、
前記複数の発光素子上または上方に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に配置された遮光層であって、隣接する２つの発光素子について見たとき、前記２つの発光素子の間の領域の中心を基準として、該中心よりも、前記２つの発光素子の各々の中心に近づいた位置に１層ずつ配置された遮光層と
を有し、
前記発光素子の間の領域上方の、または前記発光素子の間の領域上方に近接する蛍光体領域の波長変換効率が、前記発光素子の中心位置上方の、または前記発光素子の中心位置上方に近接する蛍光体領域の波長変換効率より低い発光装置。

【請求項5】

前記蛍光体層は、凸部を有する基板上に形成され、前記遮光層は、前記凸部に沿って配置される請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項6】

前記凸部は、前記発光素子の各々の輪郭線に沿って、連続的にまたは断続的に配置される請求項５に記載の発光装置。

【請求項7】

前記凸部は、前記発光素子の間の領域の上方に配置される請求項５または６に記載の発光装置。

【請求項8】

前記凸部は、平面視上、前記凸部の中心と、前記発光素子の間の領域の中心が一致するように配置される請求項７に記載の発光装置。

【請求項9】

複数の発光素子と、
前記複数の発光素子上または上方に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に配置された遮光層であって、隣接する２つの発光素子について見たとき、前記２つの発光素子の間の領域の中心を基準として、該中心よりも、前記２つの発光素子の各々の中心に近づいた位置に１層ずつ配置された遮光層と
を有し、
前記蛍光体層は、凸部を有する基板上に形成され、前記遮光層は、前記凸部に沿って配置され、
前記凸部の側面に蛍光体領域が形成され、該蛍光体領域上に前記遮光層が形成される発光装置。

【請求項10】

前記凸部の側面及び上面に蛍光体領域が形成される請求項９に記載の発光装置。

【請求項11】

前記凸部を有する基板は、前記凸部が形成されていない面が前記発光素子に対向するように配置される請求項５〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項12】

前記凸部を有する基板は、前記凸部が形成されている面が前記発光素子に対向するように配置される請求項５〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項13】

（ａ）凸部を備える支持基板を準備する工程と、
（ｂ）前記凸部の上面及び側面上に、第１蛍光体層及び遮光層をこの順に配置する工程と、
（ｃ）前記凸部の形成領域を含む前記支持基板上に、第２蛍光体層を形成する工程と、
（ｄ）少なくとも前記遮光層が除去される厚さまで、前記第２蛍光体層を研磨する工程と、
（ｅ）前記支持基板を、複数の発光素子上または上方に配置する工程と
を有する発光装置の製造方法。

【請求項14】

前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）前記第１蛍光体層として、蛍光体を含有するシートを準備し、前記シート上に前記遮光層を形成する工程と、
（ｂ２）前記遮光層が形成された前記シートを、前記凸部上に配置する工程と
を含む請求項１３に記載の発光装置の製造方法。

【請求項15】

前記工程（ｅ）において、前記支持基板を、前記凸部が、前記発光素子の間の領域の上方に位置するように配置する請求項１３または１４に記載の発光装置の製造方法。

【請求項16】

前記工程（ｅ）において、平面視上、前記凸部の中心と、前記発光素子の間の領域の中心が一致するように、前記支持基板を配置する請求項１５に記載の発光装置の製造方法。

【請求項17】

前記工程（ｄ）において、前記第２蛍光体層を、前記凸部上面の前記第１蛍光体層が除去される厚さまで研磨する請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【請求項18】

前記工程（ｄ）において、前記第２蛍光体層を、前記凸部上面に前記第１蛍光体層が残る厚さに研磨する請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【請求項19】

前記工程（ｃ）において、前記第１蛍光体層に含まれる蛍光体と同じ蛍光体を用い、前記第２蛍光体層を形成する請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

図１２は、従来の半導体発光装置を示す概略的な断面図である。発光装置は、たとえば車両用前照灯（ヘッドライト）などの車両用照明装置の光源として用いられる。図示する発光装置においては、たとえばＳｉで形成された基板５１上に、複数のＬＥＤ(light emitting diode)素子５４が実装される。

【0003】

ＬＥＤ素子５４は、支持基板５４ｂ、及び、支持基板５４ｂ上に配置される半導体層５４ａを備える。半導体層５４ａは、たとえばｎ型半導体層、活性層（発光層）、及び、ｐ型半導体層を含む。ｎ型半導体層にはｎ側電極、ｐ型半導体層にはｐ側電極が電気的に接続される。ＬＥＤ素子５４は、一例として、青色光を発光する窒化物系半導体発光素子である。

【0004】

各ＬＥＤ素子５４は、Ｓｉ基板５１上に配置された金属パターン５２上に、接合層５３を介して接着される。金属パターン５２を経由して、駆動回路から供給される駆動信号（電力）により、各ＬＥＤ素子５４は、独立に駆動（発光、非発光状態の制御）が可能である。

【0005】

ＬＥＤ素子５４上に、蛍光体層５５が配置される。蛍光体層５５は、たとえば黄色発光する蛍光体の粒子を含む。ＬＥＤ素子５４で発光され、蛍光体層５５の蛍光体粒子に入射した青色光は、黄色光に波長変換される。波長変換された黄色光と、蛍光体粒子に入射しなかった青色光が、蛍光体層５５から出射され、白色光として視認される。

【0006】

図１２に示す発光装置においては、各ＬＥＤ素子５４間は非発光領域となるため、連続する２つのＬＥＤ素子５４を点灯した場合、素子５４間（非発光領域）に暗部が発生する。たとえば複数のＬＥＤ素子５４が行列（マトリクス）状に配置され、全灯される場合、暗部は線状または格子状に発生し、車両用前照灯において、均一な照明パターンを形成できないという問題が生じる。

【0007】

更に、たとえば点灯するＬＥＤ素子５４と非点灯のＬＥＤ素子５４が隣接する場合等に、点灯するＬＥＤ素子５４からの発光が、蛍光体層５５を介して非点灯領域に導波し、クロストークが発生する。クロストークとはＬＥＤ素子５４の非配設位置や、非点灯のＬＥＤ素子５４位置から発光が行われているように見える現象をいう。クロストークにより、良好なコントラスト（明暗差）が得られにくいという問題が生じる。

【0008】

クロストークを抑制するために、ＬＥＤ素子間に遮光物を配置する技術が知られている（たとえば、特許文献１及び２参照）。しかし遮光物を配置するためには、ＬＥＤ素子間の間隔を広くする必要がある。ＬＥＤ素子間の輝度が低下するため、点灯ＬＥＤ素子間の暗部の発生が顕著になる。

【0009】

このように、発生する暗部の低減とクロストークの抑制の双方を実現するのは困難であった。

【0010】

蛍光体層内に遮光部を備える発光装置の発明が開示されている（たとえば、特許文献３及び４参照）。

【0011】

特許文献３記載の発明においては、複数の遮光部と蛍光体層を構成する各領域を一体成形し、または、蛍光体層を構成する各領域と各遮光部を組み合わせた部材を複数作成し、配列したＬＥＤ素子の上部に搭載する。

【0012】

特許文献４記載の蛍光体層は、たとえばＲＧＢ三原色の蛍光部と各蛍光部間に配置される白色系の仕切部を備え、演色効果を奏することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２０１０−８７２２４号公報

【特許文献2】特許第３９４１４８７号公報

【特許文献3】特開２０１４−１９７６９０号公報

【特許文献4】特開２０１４−２２０２９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明の目的は、クロストークを抑制可能な発光装置及びその製造方法を提供することである。

【0015】

また、暗部を低減可能な発光装置及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の一観点によれば、複数の発光素子と、前記複数の発光素子上または上方に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層に配置された遮光層であって、隣接する２つの発光素子について見たとき、前記２つの発光素子の間の領域の中心を基準として、該中心よりも、前記２つの発光素子の各々の中心に近づいた位置に１層ずつ配置された遮光層とを有し、前記遮光層は、前記蛍光体層を、平面視上、前記発光素子の中心位置と重なる蛍光体領域と、前記発光素子の間の領域と重なる蛍光体領域とに区画する発光装置が提供される。

【0017】

また、本発明の他の観点によれば、（ａ）凸部を備える支持基板を準備する工程と、（ｂ）前記凸部の上面及び側面上に、第１蛍光体層及び遮光層をこの順に配置する工程と、（ｃ）前記凸部の形成領域を含む前記支持基板上に、第２蛍光体層を形成する工程と、（ｄ）少なくとも前記遮光層が除去される厚さまで、前記第２蛍光体層を研磨する工程と、（ｅ）前記支持基板を、複数の発光素子上または上方に配置する工程とを有する発光装置の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、クロストークを抑制可能な発光装置及びその製造方法を提供することができる。

【0019】

また、暗部を低減可能な発光装置及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１Ａは、実施例による発光装置の製造方法を示す概略的なフローチャートであり、図１Ｂは、実施例による発光装置の概略的な平面図である。

【図2】図２Ａ〜図２Ｅは、ＬＥＤ素子実装工程Ｓ１０１を示す概略的な断面図である。

【図3-1】図３Ａ〜図３Ｄは、波長変換部材作製工程Ｓ１０２を示す概略的な断面図である。

【図3-2】図３Ｅ〜図３Ｉは、波長変換部材作製工程Ｓ１０２を示す概略的な断面図である。

【図4】図４Ａ〜図４Ｄは、波長変換部材実装工程Ｓ１０３を示す概略的な断面図である。

【図5】図５は、第１実施例による発光装置を示す概略的な断面図である。

【図6-1】図６Ａ〜図６Ｄは、遮光層３４の配置態様の例を示す概略的な平面図である。

【図6-2】図６Ｅ及び図６Ｆは、遮光層３４の配置態様の例を示す概略的な平面図である。

【図7-1】図７Ａ〜図７Ｃは、第１実施例による発光装置の効果と遮光層３４の配置位置を説明する概略図である。

【図7-2】図７Ｄは、第１実施例による発光装置の効果と遮光層３４の配置位置を説明する概略図である。

【図8】図８は、第１実施例の変形例による発光装置を示す概略的な断面図である。

【図9】図９Ａ〜図９Ｃは、第２実施例による発光装置について説明する概略的な断面図である。

【図10】図１０は、第２実施例の変形例による発光装置を示す概略的な断面図である。

【図11】図１１は、波長変換部材３０の他の配置例を示す概略的な断面図である。

【図12】図１２は、従来の半導体発光装置を示す概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１Ａは、実施例による発光装置の製造方法を示す概略的なフローチャートである。

【0022】

実施例による発光装置は、ＬＥＤ素子を基板に配置するＬＥＤ素子実装工程Ｓ１０１、たとえば蛍光体領域を含む波長変換部材を作製する波長変換部材作製工程Ｓ１０２、及び、工程Ｓ１０１で作製されたＬＥＤ素子実装基板に、工程Ｓ１０２で作製された波長変換部材を配置する波長変換部材実装工程Ｓ１０３を経て製造される。工程Ｓ１０１と工程Ｓ１０２の前後は問わない。

【0023】

実施例においては、発光素子としてＬＥＤ素子を用いるが、ＬＥＤ素子に限らず、種々の発光素子、たとえばＬＤ(laser diode)素子等を使用可能である。

【0024】

図１Ｂに、実施例による発光装置の概略的な平面図を示す。実施例による発光装置は、基板１０、基板１０上に、たとえばマトリクス状に配置された複数のＬＥＤ素子２０、及び、複数のＬＥＤ素子２０上に配置された波長変換部材３０を備える。

【0025】

なお各ＬＥＤ素子２０の平面形状（Ｚ軸方向から見た形状）は、たとえば相互に等しい矩形状であり、一例として正方形状である。また、各ＬＥＤ素子２０間の間隔は相互に等しい。

【0026】

図２Ａ〜図４Ｄを参照して、第１実施例による発光装置の製造方法を説明する。図２Ａ〜図２Ｅは、ＬＥＤ素子実装工程Ｓ１０１、図３Ａ〜図３Ｉは、波長変換部材作製工程Ｓ１０２、図４Ａ〜図４Ｄは、波長変換部材実装工程Ｓ１０３に対応する。

【0027】

まず、図２Ａ〜図２Ｅを参照し、ＬＥＤ素子実装工程Ｓ１０１について説明する。

【0028】

図２Ａを参照する。金属パターン１１が配置された基板１０を準備する。基板１０は、たとえばＳｉ基板である。実施例においては、金属パターン１１としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造を用いた。

【0029】

図２Ｂに示すように、金属パターン１１上にＡｕＳｎペースト１２をディスペンス塗布する。

【0030】

図２Ｃを参照する。ＡｕＳｎペースト１２が塗布された金属パターン１１上にＬＥＤ素子２０を配置する。

【0031】

ＬＥＤ素子２０は、支持基板２０ｂ、及び、支持基板２０ｂ上に配置される半導体層２０ａを備える。半導体層２０ａは、たとえばｎ型半導体層、活性層（発光層）、及び、ｐ型半導体層を含む。ｎ型半導体層にはｎ側電極、ｐ型半導体層にはｐ側電極が電気的に接続される。ＬＥＤ素子２０は、一例として、青色光を発光する窒化物系半導体発光素子である。

【0032】

図２Ｄを参照する。ＬＥＤ素子２０が配置された基板１０を、たとえば窒素中、３１５℃で加熱処理し、ＡｕＳｎ共晶接合を行う。

【0033】

こうして図２Ｅに示すように、複数のＬＥＤ素子２０がＡｕＳｎ共晶接合層１２を介し、基板１０の金属パターン１１上に実装される。

【0034】

次に、図３Ａ〜図３Ｉを参照し、波長変換部材作製工程Ｓ１０２について説明する。

【0035】

図３Ａを参照する。たとえばダイヤモンド砥粒を備えるドリル６１で、厚さ２００μｍの蛍光体支持基板３１を加工し、凸部（凸構造物）を形成する。蛍光体支持基板３１は、たとえばガラス基板である。サファイア基板を使用してもよい。凸部は、ダイシングブレードを用いた溝加工工法や、エッチング法を用いて形成してもよい。こうして、凸部を備える蛍光体支持基板３１が準備される。

【0036】

図３Ｂに示すように、凸部３２は、たとえば底面の幅１００μｍ、高さ１００μｍに形成される。蛍光体支持基板３１底面から凸部３２底面までの厚さ（凸部３２のない位置の蛍光体支持基板３１の厚さ）は１００μｍである。凸部３２の側面は、蛍光体支持基板３１の法線方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜していることが好ましいが、蛍光体支持基板３１に垂直であってもよい。

【0037】

なお、側面の傾斜は、加工ドリル６１の先端形状を変更することで任意の傾斜角とすることができる。ダイシングブレードを用いた溝加工工法の場合もブレードの先端形状を変更すればよい。エッチング法を用いる場合は、反応速度を変えることで側面の傾斜角度を制御することができる。

【0038】

凸部３２は、たとえば直交する２方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）を延在方向とする格子状に形成される。凸部３２の配置ピッチは、たとえばＸ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれに３７０μｍである。なお、基板１０上におけるＬＥＤ素子２０も、直交する２方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に、それぞれ３７０μｍピッチで配置される。すなわち、ＬＥＤ素子２０の配置ピッチと、凸部３２の配置ピッチは等しい。凸部３２は、ＬＥＤ素子２０の配置態様に対応した態様で形成される。

【0039】

図３Ｃを参照する。蛍光体層３３を準備し、蛍光体層３３上に、遮光層３４を形成する。蛍光体層３３には、たとえば公知の蛍光体シート、一例としてシリコーン樹脂に蛍光体粒子を分散して含有させたシートを用いる。このシートは、熱により軟化する特性を有する。蛍光体層３３（蛍光体シート）の厚さは、約５０μｍであり、あらかじめ凸部３２のサイズに合わせて切断しておく。実施例においては、遮光層３４を酸化チタン層で構成した。遮光層３４は、蛍光体層３３（蛍光体シート）の一方面上に、酸化チタンを厚さ約１０μｍに塗布し、８０℃で３０分間の乾燥処理を行うことにより形成される。

【0040】

蛍光体層３３を、凸部３２上に配置する。蛍光体層３３は、遮光層３４の形成されない面で凸部３２を被覆するように、蛍光体支持基板３１上に載置される。

【0041】

図３Ｄを参照する。１００℃以上の温度で蛍光体層３３を軟化させ、凸部３２と蛍光体層３３とを密着させる。蛍光体支持基板３１の凸部３２の上面及び側面上に蛍光体層３３、遮光層３４がこの順に形成される。なお、たとえば遮光層３４側から外力を加え、凸部３２と蛍光体層３３とを密着させた上で、蛍光体層３３の軟化を行ってもよい。

【0042】

図３Ｅを参照する。凸部３２の形成領域を含む蛍光体支持基板３１上に、具体的には、凸部３２上に蛍光体層３３及び遮光層３４が形成された蛍光体支持基板３１上全域に、蛍光体分散液３５を塗布する。蛍光体分散液３５は、たとえばシリコーンで形成される樹脂溶液中に蛍光体粒子を分散させて作製し、ディスペンサーノズル６２から蛍光体支持基板３１上に射出する（ディスペンス法）。

【0043】

蛍光体分散液３５中に分散される蛍光体粒子は、たとえば蛍光体層３３に含まれる蛍光体粒子と同種の蛍光体（ＬＥＤ素子２０から発光される青色光を、等しい波長の光（たとえば黄色光）に波長変換する蛍光体）を用いる。また、たとえば蛍光体分散液３５中に分散される蛍光体粒子の密度を、蛍光体層３３におけるそれと等しくし、波長変換効率を同一とする。

【0044】

図３Ｆを参照する。蛍光体分散液３５の塗布厚は、たとえば２００μｍである。蛍光体分散液３５を塗布した後、１２０℃で９０分間の乾燥処理を行い、蛍光体層３５を形成する。この処理で、蛍光体層３３も乾燥硬化され、凸部３２に完全に固着される。

【0045】

図３Ｇを参照する。研磨定盤６３を用い、蛍光体層３５を研磨する。

【0046】

図３Ｈを参照する。研磨により、凸部３２上面の遮光層３４及び蛍光体層３３を除去し、開口部３６を形成する。開口部３６は、蛍光体支持基板３１（凸部３２）の露出部（蛍光体層３５面側の露出領域）である。研磨（薄片化）は、蛍光体層３５の厚さ（凸部３２の高さ）が５０μｍとなるまで行う。このとき、凸部３２上面の幅は、たとえば６５μｍとなる。凸部３２の断面形状は、上底６５μｍ、下底１００μｍ、高さ１００μｍの台形となる。

【0047】

図３Ｉは、波長変換部材３０を示す概略的な断面図である。

【0048】

波長変換部材３０は、凸部３２を備える蛍光体支持基板３１、凸部３２の側面（側壁部）に形成された蛍光体層（第１蛍光体層）３３、蛍光体支持基板３１上の凸部３２以外の位置に形成された蛍光体層（第２蛍光体層）３５、及び、第１蛍光体層３３と第２蛍光体層３５の間に形成された遮光層３４を有する。

【0049】

図４Ａ〜図４Ｄを参照し、波長変換部材実装工程Ｓ１０３について説明する。工程Ｓ１０３においては、工程Ｓ１０１で作製されたＬＥＤ素子実装基板と工程Ｓ１０２で作製された波長変換部材３０を、接着層を介して接合する。波長変換部材３０は、ＬＥＤ素子２０上または上方に配置される。

【0050】

図４Ａに示すように、ＬＥＤ実装基板を準備する。実施例においては、工程Ｓ１０１で作製されたＬＥＤ素子実装基板を用いるが、これに限られない。

【0051】

図４Ｂを参照する。ＬＥＤ素子実装基板上にシリコーン樹脂で形成される接着層４０を形成する。接着層４０の厚さは、たとえばＬＥＤ素子２０の光出射面から５０μｍである。完成後の第１実施例による発光装置において、蛍光体層３３、３５からの熱引きをよくするという観点からは、接着層４０は薄い方が好ましい。

【0052】

図４Ｃに示すように、位置合わせを行って、波長変換部材３０をＬＥＤ素子実装基板（接着層４０）上に配置する。位置合わせは、平面視上（Ｚ軸方向から見たとき）、波長変換部材３０の凸部３２の幅方向の中心（開口部３６の幅方向の中心）と、ＬＥＤ素子実装基板のＬＥＤ素子２０間の中心が一致するように行う。

【0053】

図４Ｄを参照する。１５０℃で９０分間の乾燥処理を行うことにより、波長変換部材３０が固定される。

【0054】

以上の工程を経て、第１実施例による発光装置が製造される。

【0055】

図５は、第１実施例による発光装置を示す概略的な断面図である。

【0056】

第１実施例による発光装置においては、基板１０上にＬＥＤ素子２０が、たとえばＸ軸方向及びＹ軸方向の各方向に一定周期で、マトリクス状に配置される。ＬＥＤ素子２０上に波長変換部材３０が、接着層４０を介して配置される。金属パターン１１を経由して、駆動信号（電力）が駆動回路から供給される。各ＬＥＤ素子２０は、独立に駆動（発光、非発光状態の制御）が可能である。

【0057】

波長変換部材３０は、凸部３２を備える蛍光体支持基板３１、凸部３２の側面に形成された第１蛍光体層３３、蛍光体支持基板３１上の凸部３２以外の位置に形成された第２蛍光体層３５、及び、第１蛍光体層３３と第２蛍光体層３５の間に形成された遮光層３４を有する。第１蛍光体層３３及び遮光層３４は、凸部３２に沿って配置されている。

【0058】

第１蛍光体層３３及び第２蛍光体層３５は、たとえば同じ蛍光体粒子を含み、ＬＥＤ素子２０から発光される青色光を黄色光に波長変換する。

【0059】

遮光層３４は、たとえば酸化チタンで形成され、蛍光体領域を複数の領域（第１蛍光体層３３及び第２蛍光体層３５）に区画する。遮光層３４に入射する光は高反射率で反射される。

【0060】

凸部３２は、蛍光体支持基板３１からＺ軸正方向（発光装置の光出射面側）に突出する。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延在する格子状に形成される。Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿う凸部３２の配置ピッチは、ＬＥＤ素子２０のそれと等しい。

【0061】

凸部３２は、平面視上、幅方向の中心が、ＬＥＤ素子２０間の中心と一致するように配置される。このため遮光層３４は、ＬＥＤ素子２０間の中心よりも、ＬＥＤ素子２０の中心に近づいた位置に配置される。また、隣接する２つのＬＥＤ素子２０について見たとき、遮光層３４は、ＬＥＤ素子２０間領域の中心を基準として、各ＬＥＤ素子２０に近い位置（図５においては、Ｘ軸正方向及びＸ軸負方向）に１層ずつ配置される。更に、第１実施例においては、遮光層３４は、平面視上、ＬＥＤ素子２０と重なる位置に配置される。

【0062】

各ＬＥＤ素子２０で発光され、第１及び第２蛍光体層３３、３５の蛍光体粒子に入射した青色光は、黄色光に波長変換される。波長変換された黄色光と、蛍光体粒子に入射しなかった青色光が、波長変換部材３０の上面から出射され、白色光として視認される。

【0063】

第１実施例による発光装置においては、たとえば第２蛍光体層３５から横方向（隣接するＬＥＤ素子２０方向）に進行する光（導波光）が遮光層３４で遮光されるため、具体的には、反射機能をもつ遮光層３４で反射されるため、クロストークが抑制される。また、第１蛍光体層３３に入射した光は、たとえば遮光層３４で反射され、凸部３２の上方（ＬＥＤ素子２０間の領域の上方）に出射されるため、ＬＥＤ素子２０間（非発光領域）に発生する暗部が低減される。

【0064】

第１実施例による発光装置は、クロストークと暗部の双方を抑制することが可能な発光装置である。第１実施例による発光装置によれば、たとえば発光パターンを高精度化することができる。なお、たとえば図１２に示す従来の発光装置よりも、ＬＥＤ素子２０間の間隔を広くする必要はない。

【0065】

また、第１実施例による発光装置の製造方法によれば、凸部３２を用いて第１蛍光体層３３及び遮光層３４を配置するため、薄い遮光層３４を、適切な位置に、高い位置精度で配置することができる。

【0066】

第１実施例による発光装置において、テーパ形状を有する凸部３２側面の傾斜角度は、蛍光体支持基板３１の法線方向（Ｚ軸方向）に対して０°以上４５°以下であることが好ましい。４５°を超えると、光取り出し効率が低下する。また、機械的な加工（研削等）、化学的な加工（エッチング等）のいずれを用いる場合でも、逆テーパ形状ではなく、０°以上とすることで、凸部３２を容易に形成することができる。なお、傾斜角が０°（垂直）の場合、蛍光体粒子に吸収される青色光が減少し、青抜け量が増加して、色むらの原因となるため、傾斜角度は０°より大きい（凸部３２の側面が蛍光体支持基板３１に垂直でない）ことがより好ましい。

【0067】

傾斜角が大きくなりすぎると、遮光層３４が発光面に対して平行に近づくため、光透過領域が減少し、光出射効率が低下する。

【0068】

逆テーパ形状とすると、シート貼り付け工法が難しくなり、傾斜部にシートが密着しにくくなって、剥離の原因となる。

【0069】

遮光層３４は、酸化チタンの他、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ｐｔ等の反射率の高い金属（反射部材）で形成することができる。

【0070】

屈折率段差を利用した遮光層３４とすることも可能である。一例として、遮光層３４を相対的に低屈折率の樹脂材料（たとえば屈折率１．３５のフッ素樹脂）で形成し、第１、第２蛍光体層３３、３５を相対的に高屈折率の樹脂材料（たとえば屈折率１．５のジメチルシリコーン）で形成する。第２蛍光体層３５の屈折率＞遮光層３４の屈折率＜第１蛍光体層３３の屈折率とし、屈折率差による光反射を利用して、クロストークの抑制をはかることが可能である。なお、屈折率段差を利用する遮光層３４とした場合、漏れ光が生じるため、遮光層３４は反射部材を用いて形成することが好ましい。

【0071】

実施例における発光装置においては、たとえば第１蛍光体層３３における蛍光体粒子の密度と第２蛍光体層３５におけるそれとを等しくし、両層３３、３５での波長変換効率を同一とするが、一例としてＬＥＤ素子２０間領域上方の、またはＬＥＤ素子２０間領域上方に近接する蛍光体領域（第１実施例においては、第１蛍光体層３３）の蛍光体粒子密度を小さくして、波長変換効率を低くしてもよい。

【0072】

たとえば図１２に示す従来の発光装置においては、ＬＥＤ素子５４間では、素子５４直上領域に比べ、青色光の強度が弱いこと、及び、蛍光体層５５内で黄色光の伝播が生じるため、ＬＥＤ素子５４間領域上方から出射される光の黄味が濃くなる。

【0073】

ＬＥＤ素子２０間領域上方の、またはＬＥＤ素子２０間領域上方に近接する蛍光体領域（第１蛍光体層３３）の波長変換効率を、ＬＥＤ素子２０の中心位置上方の、またはＬＥＤ素子２０の中心位置上方に近接する蛍光体領域（第２蛍光体層３５）のそれより低くすることで、より均一な白色光を出射する発光装置とすることができる。

【0074】

図６Ａ〜図６Ｆは、遮光層３４の配置態様の例を示す概略的な平面図である。図６Ａ〜図６Ｆにおいては、Ｘ軸方向に隣接する２つのＬＥＤ素子２０について、遮光層３４の配置位置に斜線を付して示した。

【0075】

図６Ａは、第１実施例による発光装置における遮光層３４の配置態様を示す。遮光層３４は、各ＬＥＤ素子２０の輪郭線に沿い、その内側に配置される。遮光層３４は、各ＬＥＤ素子２０（発光領域）の周縁部に重なる。

【0076】

図６Ｂに示すように、遮光層３４を、各ＬＥＤ素子２０の輪郭線に内接させてもよい。遮光層３４は、各ＬＥＤ素子２０の周縁部に重なる。

【0077】

図６Ｃは、遮光層３４が、各ＬＥＤ素子２０の輪郭線をまたいで形成される例を示す。遮光層３４は、各ＬＥＤ素子２０の周縁部、及び、ＬＥＤ素子２０間領域に重なる。

【0078】

図６Ｄに示すように、遮光層３４を、各ＬＥＤ素子２０の輪郭線に外接させてもよい。遮光層３４は、ＬＥＤ素子２０間領域に重なる。

【0079】

図６Ｅは、遮光層３４が、各ＬＥＤ素子２０の輪郭線に沿い、その外側（ＬＥＤ素子２０間領域）に配置される例を示す。

【0080】

図６Ｆを参照する。図６Ａ〜図６Ｅは、凸部３２を連続的に格子状に形成する場合における遮光層３４の配置を示すが、凸部３２は、断続的（離散的）に形成してもよい。図６Ｆに示すのは、凸部３２を断続的（離散的）に格子状に形成した場合における遮光層３４の配置の一例である。

【0081】

図６Ｆに示す例においては、矩形状の各ＬＥＤ素子２０の４つの角部に凸部３２が、したがってその側面の第１蛍光体層３３、及び、遮光層３４が形成されない。この場合、各ＬＥＤ素子２０の４つの角部には、第１蛍光体層３３と連続する第２蛍光体層３５が形成される。

【0082】

図６Ａ〜図６Ｆの構成により、一例として、平面視上、ＬＥＤ素子２０の中心位置と重なる蛍光体領域と、ＬＥＤ素子２０間領域と重なる蛍光体領域とを形成することができる。

【0083】

なお、図６Ａ〜図６Ｆに示す例においては、各ＬＥＤ素子２０（発光領域）の輪郭線に沿って凸部３２、及び、遮光層３４を配置するが、輪郭線に沿わない凸部３２、及び、遮光層３４配置としてもよい。

【0084】

図７Ａ〜図７Ｄを参照し、第１実施例による発光装置の効果と遮光層３４の配置位置について追加的な説明を行う。

【0085】

図７Ａは、図１２に示す従来の発光装置の光強度分布を示す概略図である。

【0086】

発光装置から出射される光の強度は、たとえばＬＥＤ素子５４の中心位置で最も高く、ＬＥＤ素子５４間の中心位置で最も低い。図７Ａには、隣接する２つのＬＥＤ素子５４の双方が点灯している場合の光強度分布を示したが、一方のみが点灯している場合は、光強度は、たとえばＬＥＤ素子５４の中心位置で最も高く、ＬＥＤ素子５４の中心位置から離れるにつれて低くなる。

【0087】

図１２に示す従来の発光装置においては、たとえば点灯するＬＥＤ素子５４からの発光が、蛍光体層５５を介し、非点灯のＬＥＤ素子５４領域に導波して、クロストークが発生する。

【0088】

図７Ｂを参照する。図１２に示す発光装置の蛍光体層５５内に遮光層５６を配置した場合を考える。配置位置は、ＬＥＤ素子５４間の中心位置とする。

【0089】

遮光層５６によって、クロストークは抑制される。しかし遮光層５６は、隣接する２つのＬＥＤ素子５４の双方を点灯したとき、光強度が最も低くなる、ＬＥＤ素子５４間の中心位置に配置されるため、暗部発生の原因となりやすい。

【0090】

図７Ｃに、第１実施例による発光装置の遮光層３４配置を示す。第１実施例による発光装置においては、遮光層３４は、隣接する２つのＬＥＤ素子２０について見たとき、ＬＥＤ素子２０間領域の中心を基準として、当該素子２０間中心よりも、各ＬＥＤ素子２０の中心に近づいた位置に１層ずつ配置される。ＬＥＤ素子２０間の中心位置よりも光強度が高い位置に遮光層３４を配置するため、暗部発生の原因となりにくい。殊に、第１実施例においては、遮光層３４は、平面視上、ＬＥＤ素子２０と重なる位置（ＬＥＤ素子２０間位置よりも、光強度が高い位置）に配置されるため、一層、暗部発生の原因となりにくい。

【0091】

図７Ｄを参照する。クロストークを抑制するという観点からは、遮光層３４を、各ＬＥＤ素子２０の中心位置から、離れた位置に配置することが好ましい。たとえば、ＬＥＤ素子２０（発光領域）の中心位置と、ＬＥＤ素子２０（発光領域）の輪郭線の中線（ＬＥＤ素子２０（発光領域）の中心位置と、ＬＥＤ素子２０（発光領域）の輪郭線上の点の中点の軌跡）を基準として、ＬＥＤ素子２０の中心位置とは反対側に配置することが好ましい。図７Ｄにおいては、遮光層３４の好ましい配置位置に斜線を付して示した。

【0092】

図８は、第１実施例の変形例による発光装置を示す概略的な断面図である。

【0093】

第１実施例の変形例においては、図３Ａ〜図３Ｉに示す工程で作製した波長変換部材３０を、第１実施例とは上下逆向きにＬＥＤ素子実装基板（接着層４０）上に配置する。すなわち第１実施例においては、蛍光体支持基板３１側をＬＥＤ素子実装基板上に配置したが、変形例においては、第１、第２蛍光体層３３、３５、及び、遮光層３４形成面側をＬＥＤ素子実装基板上に配置する。

【0094】

平面視上、波長変換部材３０の凸部３２の幅方向の中心と、ＬＥＤ素子実装基板のＬＥＤ素子２０間の中心が一致するように、波長変換部材３０を配置する点等、他の工程は第１実施例と同様にして、変形例による発光装置を製造することができる。

【0095】

第１実施例の変形例においては、第１及び第２蛍光体層３３、３５で発生した熱が、蛍光体支持基板３１を経由せず、接着層４０及びＬＥＤ素子２０を介して、基板１０側に放出されるため、熱引きのよい発光装置とすることができる。

【0096】

なお、第１実施例による発光装置においても、蛍光体支持基板３１の厚さ（第１実施例においては１００μｍ）を薄くすることで熱引きをよくすることができる。蛍光体支持基板３１の薄片化で、クロストーク抑制の効果も奏される。たとえば蛍光体支持基板３１の厚さを８０μｍ以下とすることで、熱引きがよく、クロストークの発生が一層抑制された発光装置とすることが可能である。

【0097】

図９Ａ〜図９Ｃを参照して、第２実施例による発光装置について説明する。

【0098】

第２実施例による発光装置の製造方法は、第１蛍光体層（蛍光体シート）３３の厚さを２００μｍとする点、及び、図３Ｈに対応する工程で、第２蛍光体層３５の研磨量を少なくする点を除き、第１実施例による発光装置の製造方法と同様である。

【0099】

図９Ａは、図３Ｈに対応する研磨工程を示す概略的な断面図である。

【0100】

第１実施例では、研磨により、凸部３２上面の遮光層３４及び第１蛍光体層３３を除去し、開口部３６を形成したが、第２実施例では開口部を形成しない。第２蛍光体層３５を、少なくとも遮光層３４が除去される厚さまで研磨する点は共通するが、第２実施例においては、凸部３２の上面に第１蛍光体層３３を残す。第２実施例においては、第２蛍光体層３５の厚さがたとえば１５０μｍとなるまで研磨する。研磨により、凸部３２位置では、第２蛍光体層３５の他に、遮光層３４、及び、第１蛍光体層３３の一部が除去される。

【0101】

図９Ｂは、第２実施例の波長変換部材３０を示す概略的な断面図である。

【0102】

波長変換部材３０は、凸部３２を備える蛍光体支持基板３１、凸部３２の側面及び上面に形成された第１蛍光体層３３、蛍光体支持基板３１上の凸部３２以外の位置に形成された第２蛍光体層３５、及び、第１蛍光体層３３と第２蛍光体層３５の間に形成された遮光層３４を有する。第１蛍光体層３３及び遮光層３４は、凸部３２に沿って配置されている。

【0103】

図９Ｃは、第２実施例による発光装置の概略的な断面図を示す。波長変換部材３０以外の構成は、第１実施例と同様である。

【0104】

第２実施例による発光装置においても、たとえば第２蛍光体層３５から横方向に進行する光が遮光層３４で反射されるため、クロストークが抑制される。また、第１蛍光体層３３に入射した光は、たとえば遮光層３４で反射され、凸部３２の上方（ＬＥＤ素子２０間の領域の上方）に出射されるため、ＬＥＤ素子２０間（非発光領域）に発生する暗部が低減される。

【0105】

第２実施例による発光装置も、クロストークと暗部の双方を抑制することが可能な発光装置である。

【0106】

更に、第２実施例においては、波長変換部材３０に開口部がないため、青色光が開口部を透過して直接出射されない。このため、第１実施例による発光装置よりも、より均一な発光状態を得ることが可能である。

【0107】

図１０は、第２実施例の変形例による発光装置を示す概略的な断面図である。

【0108】

第２実施例の変形例においては、第２実施例と等しい波長変換部材３０を、第２実施例とは上下逆向きにＬＥＤ素子実装基板（接着層４０）上に配置する。すなわち第２実施例においては、蛍光体支持基板３１側をＬＥＤ素子実装基板上に配置したが、変形例においては、第１、第２蛍光体層３３、３５、及び、遮光層３４形成面側をＬＥＤ素子実装基板上に配置する。

【0109】

平面視上、波長変換部材３０の凸部３２の幅方向の中心と、ＬＥＤ素子実装基板のＬＥＤ素子２０間の中心が一致するように、波長変換部材３０を配置する点等、他の工程は第２実施例と同様にして、変形例による発光装置を製造することができる。

【0110】

第２実施例の変形例においては、第１及び第２蛍光体層３３、３５で発生した熱が、蛍光体支持基板３１を経由せず、接着層４０及びＬＥＤ素子２０を介して、基板１０側に放出されるため、熱引きのよい発光装置とすることができる。

【0111】

以上、実施例、変形例等に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されない。

【0112】

たとえば実施例、変形例等においては、平面視上、波長変換部材３０の凸部３２がＬＥＤ素子実装基板のＬＥＤ素子２０間領域の上方に、具体的には、波長変換部材３０の凸部３２の幅方向の中心と、ＬＥＤ素子実装基板のＬＥＤ素子２０間の中心が一致するように、波長変換部材３０を配置したが、他の態様での配置も可能である。

【0113】

図１１に、波長変換部材３０の凸部３２の幅方向の中心と、ＬＥＤ素子実装基板のＬＥＤ素子２０の中心が一致するように、波長変換部材３０を配置する例を示す。図１１に示す例においては、第２実施例と同様に、凸部３２上面に第１蛍光体層３３を残すタイプの波長変換部材３０を採用した。本例における波長変換部材３０は、第２実施例におけるそれよりも、第１蛍光体層３３が厚い。

【0114】

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【産業上の利用可能性】

【0115】

様々な照明装置、たとえば車両用照明装置や一般照明装置用の光源として利用することができる。一例として、自動車の配光可変型前照灯(adaptive driving beam; ADB)用光源として好適に利用可能である。

【符号の説明】

【0116】

１０ 基板
１１ 金属パターン
１２ ＡｕＳｎペースト（ＡｕＳｎ共晶接合層）
２０ ＬＥＤ素子
２０ａ 半導体層
２０ｂ 支持基板
３０ 波長変換部材
３１ 蛍光体支持基板
３２ 凸部
３３ 第１蛍光体層
３４ 遮光層
３５ 第２蛍光体層（蛍光体分散液）
３６ 開口部
４０ 接着層
５１ 基板
５２ 金属パターン
５３ 接合層
５４ ＬＥＤ素子
５４ａ 半導体層
５４ｂ 支持基板
５５ 蛍光体層
５６ 遮光層
６１ 加工ドリル
６２ ディスペンサーノズル
６３ 研磨定盤

【図1】

【図2】

【図3-1】

【図3-2】

【図4】

【図5】

【図6-1】

【図6-2】

【図7-1】

【図7-2】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】