JP2004186488A - 発光装置、発光装置の製造方法および発光装置の色度調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】色度の微調整が容易な発光装置の色度調整方法を提供する。
【解決手段】発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えた発光装置の色度を調整する方法であって、透光性樹脂を硬化させた後に、透光性樹脂の量を変化させることによって透光性樹脂に対する蛍光体粒子の比率を変化させて色度を調整する工程を含む。
【選択図】 図２
【解決手段】発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えた発光装置の色度を調整する方法であって、透光性樹脂を硬化させた後に、透光性樹脂の量を変化させることによって透光性樹脂に対する蛍光体粒子の比率を変化させて色度を調整する工程を含む。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光体を含む透光性樹脂を備えた発光装置と発光装置の色度調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物半導体を用いた青色発光ダイオードが開発されたことから、該発光ダイオードから出力される光の一部を吸収して異なる波長の光を出力する蛍光体と組み合わせることにより、種々の色調の発光色を有する発光装置を作製することが可能となった。
一般的に、発光ダイオードと蛍光体と組み合わせた発光装置は、発光ダイオードを蛍光体を含む透光性樹脂によって覆うことにより構成される。
しかしながら、発光ダイオードと蛍光体と組み合わせた発光装置は、蛍光体の含有量のバラツキにより色調がバラツクという問題があった。
そこで、従来の発光装置では、例えば、波長変換層の厚さを均一にすることにより色調の変動を抑えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７７１５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の色度調整方法は、色度の微調整が困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、色度の微調整が容易な発光装置の色度調整方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置の色度調整方法は、発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えた発光装置の色度を調整する方法であって、
前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記透光性樹脂の量を変化させることによって前記透光性樹脂に対する前記蛍光体粒子の比率を変化させて色度を調整する工程を含むことを特徴とする。
本方法によれば、前記透光性樹脂を硬化させた後に、色度を調整するので、精度よく色度を調整できる。
【０００７】
本発明に係る色度調整方法において、前記色度を調整する工程は、前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記透光性樹脂のうちの前記蛍光体粒子を実質的に含んでいない非波長変換層の厚さを変化させることにより色度を調整する工程でよく、その場合、前記非波長変換層を研磨することにより色度を調整してもよいし、透光性樹脂の上にさらに、透光性樹脂を塗布することにより色度を調整するようにしてもよい。
【０００８】
また、本発明に係る発光装置の色度調整方法は、それぞれ発光素子と蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えた複数の発光装置の色度を調整する方法であって、
前記透光性樹脂を硬化させた後に前記複数の発光装置の色度を測定する初期色度測定工程と、
前記測定された色度に基づいて、前記測定された色度と目標色度との差があらかじめ設定された範囲内にあるものをそれぞれ１つのグループとすることにより、前記複数の発光装置を複数のグループに分けるグループ化工程と、
前記各グループごとに、目標色度との差に基づいて設定された量だけ前記透光性樹脂の上層部を研磨する研磨工程とを含むことを特徴とする。
本方法では、前記透光性樹脂の上層部は、前記蛍光体粒子を実質的に含んでいないことが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る第１の発光装置は、発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成された透光性樹脂とを備えた発光装置において、
前記透光性樹脂のうちの前記発光素子から離れた部分は前記蛍光体粒子を実質的に含まない非波長変換層であるか、又は前記透光性樹脂は前記発光素子から離れるほど前記蛍光体粒子が少なくなるように形成されており、その表面が研磨によって粗面化されていることを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る第１の発光装置は、色度バラツキが小さくかつ発光光度及び発光出力を高くできる。
【００１０】
また、本発明に係る第２の発光装置は、可視光を発光する窒化物半導体発光素子と、前記可視光を吸収してその可視光とは異なる波長の可視光を発光する波長変換用の蛍光体粒子を含んでなり、前記窒化物半導体発光素子を被覆する光透過波長変換層とを有する発光装置であって、
前記光透過波長変換層は、前記蛍光体粒子を含んで前記窒化物半導体発光素子を覆う第１波長変換層とその第１波長変換層を覆う第２波長変換層からなり、
前記第２波長変換層は、前記第１波長変換層より前記蛍光体粒子の含有量が少ない層又は実質的に蛍光体粒子を含まない層であり、かつ前記第２波長変換層の表面は研磨されることにより、色温度が低下されたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記第２波長変換層とは、上述のように第１波長変換層より前記蛍光体粒子の含有量が少ない層であり、その中に実質的に波長変換に寄与しない非波長変換層を包含するより上位の概念の層をいう。
【００１２】
本発明に係る第１と第２の発光装置では、前記発光素子は、窒化物半導体からなりダブルへテロ構造を有する窒化物半導体発光素子であることが好ましい。
このダブルへテロ構造を有する窒化物半導体発光素子は、発光素子の側面から出射される光の量が多いことから、色度調整が容易である。
【００１３】
また、本発明に係る第１と第２の発光装置では、光透光性基板の一方の主面上にｎ型およびｐ型窒化物半導体層を含む複数の窒化物半導体層が積層され、前記ｐ型窒化物半導体層上にｐ側の電極が形成され、前記ｐ型窒化物半導体層の一部を除去することにより露出させたｎ型窒化物半導体層上にｎ側の電極が形成されてなり、前記光透光性基板の他方の主面を主光取り出し面とする発光素子であって、前記ｐ側の電極と前記ｎ側の電極とが実装面に形成された正負の電極に対向するように実装されていてもよい。
【００１４】
さらに、前記透光性樹脂の表面又は前記透光性波長変換層の表面と前記光透光性基板の主光取り出し面とは実質的に平行であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る発光装置の第１の製造方法は、パッケージの収納部に発光素子を実装して、蛍光体粒子を含む透光性樹脂を前記発光素子を覆うように前記収納部に充填して硬化させることを含む発光装置の製造方法であって、
前記透光性樹脂は、硬化されるまでの間に表層部に比べて前記発光素子の周りに多くの蛍光体粒子が沈降するようにその粘度が調整されており、かつ
前記透光性樹脂を硬化させた後に、硬化した透光性樹脂の表面を研磨することを含むことを特徴とする。
このように構成された本発明に係る第１の製造方法では、透光性樹脂を硬化させた後にその表層部を研磨することにより、前記透光性樹脂に対する蛍光体粒子の含有量を変えることができるので、色度を調整することができる。
【００１６】
本発明に係る発光装置の第１の製造方法では、前記透光性樹脂の表面を研磨する前に、硬化した透光性樹脂の表面に溝を形成するようにしてもよい。
【００１７】
本発明に係る発光装置の第２の製造方法は、正負の電極を構成する１対の金属薄板が絶縁樹脂により電気的に分離されるように接合されてなる金属ベースと収納部を形成するために前記金属ベースの一方の面の周囲に接合された側壁部とからなるパッケージと、前記収納部に設けられたＬＥＤチップとを備えた発光装置を製造する方法であって、
前記収納部にそれぞれ対応する複数の貫通孔がグループ分けして形成された絶縁基板と、前記各貫通孔に対応して前記絶縁樹脂により分離された部分を有する金属ベース板とを接合することにより複数のパッケージの集合体からなるパッケージアッセンブリを作製する第１の工程と、
前記貫通孔により形成された各パッケージの収納部にＬＥＤチップを実装する第２の工程と、
前記各グループに対応して１つの開口部が形成されたマスクを用いて孔版印刷により前記絶縁性基板の上面と前記貫通孔内に前記透光性樹脂を塗布して硬化させる第３の工程と、
前記透光性樹脂の表面を研磨することによって色温度を低くする第４の工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る発光装置の第２の製造方法は、前記透光性樹脂の表面が研磨によって粗面化されるものである。
また、本発明に係る第２の発光装置は、前記第３の工程と前記第４の工程の間に前記透光性樹脂の表面に複数の溝を形成することを含んでいてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態の発光装置及び発光装置の色度調整方法について説明する。
本実施の形態の発光ダイオード（発光装置）は、図１に示すように、パッケージ２の中に発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）５が透光性樹脂８によって封止されてなる表面実装型（ＳＭＤ型）の発光ダイオードである。本実施の形態の発光ダイオードにおいて、パッケージ２は、ベース部分と側壁部分が一体で成形された樹脂成形体からなり、電極リード２ａ，２ｂが樹脂成形体のベース部分にインサート成形されている。
そして、ＬＥＤチップ５はパッケージ２の収納部の底面に露出された電極リード２ｂの上にダイボンディング樹脂６によりダイボンディングされており、その正負の電極がワイヤー７によって電極リード２ａ，２ｂに接続された後、透光性樹脂８により封止されている。
【００２０】
ここで、本実施の形態の発光ダイオードでは、透光性樹脂８には発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ５により発光された光を波長の異なる光に変換して出力する蛍光体粒子がＬＥＤチップ５の周りに分散されており、透光性樹脂８は、蛍光体粒子８１が分散されたＬＥＤチップ５の周りの波長変換層８ａと蛍光体粒子８１を実質的に含まない非波長変換層８ｂからなっている。
そして、本実施の形態の発光装置では、非波長変換層８ｂの表面が研磨によって粗面化されている。
ここで、本明細書において、「蛍光体粒子を実質的に含まない」「蛍光体粒子が実質的に含まれない」とは、全く蛍光体粒子を含んでいない場合はもとより、微量に蛍光体粒子を含んでいてもＬＥＤチップ５によって出射される光の吸収が確認されない場合も含むことを意味するものである。
【００２１】
また、本発明において、透光性樹脂８は、蛍光体粒子８１が分散されたＬＥＤチップ５の周りの波長変換層８ａと蛍光体粒子８１を実質的に含まない非波長変換層８ｂからなるとはいっても、波長変換層８ａと非波長変換層８ｂとは明確な境界が存在している必要はなく、ＬＥＤチップ５から離れるに従って、徐徐に蛍光体の含有量が減り、少なくとも色度を調整するのに必要な厚さの非波長変換層８ｂが形成されていればよい。
このような層は、透光性樹脂に分散される蛍光体粒子は、通常、透光性樹脂より比重の大きいものであり、また熱硬化性樹脂は、加熱硬化時、粘度が大きく低下することから、これらのことを利用すれば容易に形成することができる。
すなわち、透光性樹脂は、硬化されるまでの間に表層部に比べて前記発光素子の周りに多くの蛍光体粒子が沈降するようにその粘度が調整されていればよい。また、管理された厚さの非波長変換層８ｂを形成するためには、蛍光体粒子の粒径及び製造過程における透光性樹脂の粘度を一定の範囲に管理すればよい。
【００２２】
以下、本実施の形態の発光装置の色度調整方法について説明する。
本発明に係る色度調整方法は、「蛍光体粒子８１を実質的に含まない非波長変換層８ｂを研磨することによって色度を調整し得る」という本発明者が見出した知見に基づいている。
すなわち、本発明は、図２に示すように、蛍光体粒子８１を含まない非波長変換層８ｂを研磨することによって、樹脂研磨量と色度（図２に示しているのは、色度ｘ値）のシフト量がほぼ比例関係にあるという実験的事実に基づくものである。
尚、色度ｘ値のシフト量をＡとし、樹脂研磨量をＢ（ｍｍ）とすると、図２のグラフにおいて直線で示す比例関係は、Ａ＝０．０３４Ｂ…（式１）で表される。
【００２３】
以下に、本発明のベースとなる実験的事実（以下、本願事実１という。）について、従来技術の説明において引用した特許文献１に記載された事項と対比しながら詳細に説明する。
（１）まず、第１に、本願事実１では、図２に示すように、樹脂を研磨して透光性樹脂層８の厚さを薄くすることによって、色度ｘ値は増加する方向にある。これに対して、従来の特許文献１の図３によれば、本願事実１とは逆の傾向である、樹脂の厚さを薄くすることによって、色度ｘ値が減少することが示されている。
【００２４】
（２）また、第２に、本願事実１では、図２のグラフに示すように、０．１ｍｍ（１０００μｍ）の樹脂の厚さの変化に対して、色度ｘ値の変化は、約０．００３５である。
これに対して、従来の特許文献１の図３によれば、１０μｍの樹脂の厚さの変化に対して、色度ｘ値の変化は、約０．０３〜０．０４である。
すなわち、本願事実１における樹脂の厚さの変化に対する色度ｘ値の変化量は、従来の特許文献１の図３に記載された樹脂の厚さの変化に対する色度ｘ値の変化量に比べて２桁小さく、色度の微調整に適している。
【００２５】
上述した本願事実１と特許文献１の図３に記載された現象の相違は、本願事実１が蛍光体粒子８１を含まない非波長変換層８ｂを研磨するものであるのに対して、特許文献１の図３が蛍光体を含む樹脂層を研磨することを前提としていることに起因しているものと思われ、基本的なメカニズムが相違するものである。
【００２６】
また、本発明者は、上記相違を別の面から確認するために、図１に示す構造の発光装置を作製した後（透光性樹脂を硬化させた後）、透光性樹脂の表面を研磨することなく、その表面に蛍光体粒子を含まない透光性樹脂を塗布して硬化することにより、色度ｘ値が減少することを確認した（本願事実２）。
【００２７】
以上、本発明のベースとなる実験的事実について説明したが、本事実は、以下のように説明できる。
図８は、発光素子５の側面から出射される光の透光性樹脂内における行路を模式的に示した図であり、非波長変換層８ｂの一部（研磨部）８ｂｋを研磨する前後における光の行路を示している。
【００２８】
非波長変換層８ｂの一部８ｂｋを研磨する前においては、発光素子５の側面から出射された光は、例えば、図８に示すように、パッケージの側面で反射された後、Ａ点を経て表面８ｓ２に到達し、その一点Ｂで反射されてさらにパッケージの側面の一点Ｃで反射された後、波長変換樹脂層８ａに到達する。
これに対して、非波長変換層８ｂの一部８ｂｋを研磨した後においては、発光素子５の側面から出射された光は、図８に示すように、パッケージの側面で反射された後、表面８ｓ１のＡ点で反射されて下方（波長変換層のある方向）に向い、そのまま波長変換層８ａに到達するか、又はパッケージの側面の一点（例えば、Ｄ点）で反射された後、波長変換層８ａに到達する。
この図８に示した例では、ＡＢ間の距離とＡＢ’間の距離が等しく、ＢＣ間の距離とＢ’Ｄ間の距離とが等しいので、波長変換層に至る距離は（言いかえれば蛍光体粒子に到る距離は）、研磨前に比べて研磨後の方がＣＥ間の距離だけ短くなる。
【００２９】
以上の説明では、１つの例について説明したが、少なくとも発光面となる表面８ｓ１，８ｓ２における反射を伴なう光については、どのような行路を取ったとしても（すなわち、発光素子からどのような角度で反射された光であっても）、波長変換層８ａ（蛍光体粒子）に至る距離は、研磨前に比べて研磨後の方が短くなる。
これによって、研磨後では、波長変換層（蛍光体粒子）に至る距離が短くなる分、透光性樹脂の吸収による減衰を小さくでき、研磨前に比較してより強い光で蛍光体粒子を励起することができる。
また、研磨後では、より狭い空間（透光性樹脂）内に光が閉じ込められることから、より多くの反射が繰り返されて、光が蛍光体粒子と出会う確率が高くなり、波長変換率が高くなる。
【００３０】
これらのことから、発光素子から出射される光（特に、発光素子の側面から出射される光）に対する蛍光体粒子による波長変換率が高くなり、研磨により色度ｘ値、ｙ値が大きくなる。
このように、本願では、色度ｘ値、ｙ値を大きくするために、透光性樹脂に含まれる蛍光体粒子の量を実質的に変化させることなく、（１）発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を短くすることと、（２）より狭い透光性樹脂内に光を閉じ込めることが重要である。
また、逆に色度ｘ値、ｙ値を小さくするためには、透光性樹脂に含まれる蛍光体粒子の量を実質的に変化させることなく、発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を長くし、かつより広い透光性樹脂内に光を閉じ込めるようにすればよい。
【００３１】
以上説明してきたことから明らかなように、本願では、少なくとも発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を変化させ、光を閉じ込める透光性樹脂空間の範囲を変化させることができる手段であれば適用できる。
すなわち、研磨等によって非波長変換層８ｂの厚さを変化させることは、発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を変化させ、光を閉じ込める透光性樹脂空間の範囲を変化させるための１つの手段であって、本願は非波長変換層８ｂの厚さを変化させることに限定されるものではない。
【００３２】
例えば、蛍光体粒子の量を変化させることなく、透光性樹脂の体積（容積）を変化させれば、発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を変化させ、光を閉じ込める透光性樹脂空間の範囲を変化させることができるので、色調を変化させることができる。
また、蛍光体粒子の量が変化する場合であっても、それを上回る率で透光性樹脂の量を変化させると、ＬＥＤチップの側面から出射される光の蛍光体粒子に至る距離を変化させることができ、かつ光を閉じ込める透光性樹脂空間の範囲を変化させることができるので、色調を変化させることができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明に係る発光装置の色度調整方法は、透光性樹脂８１を硬化させた後に、透光性樹脂に対する蛍光体粒子の比率（体積比率であっても重量比率であってもよい。）を変化させることによって色度を調整するものである。
したがって、本発明では、透光性樹脂８において、蛍光体粒子を実質的に含んでいない非波長変換層８ｂが形成されていることは必須ではなく、透光性樹脂層を発光素子から離れるほど蛍光体粒子が少なくなるように形成して、その表面を研磨又は表面に透光性樹脂を塗布するようにしてもよい。このようにしても、透光性樹脂に対する蛍光体粒子の比率を変化させることができ、色度を調整することができる。
【００３４】
また、より具体的な手段としては、透光性樹脂８を硬化させた後に、蛍光体粒子を実質的に含んでいない透光性樹脂８の非波長変換層８ｂを研磨したり、非波長変換層８ｂの上にさらに、蛍光体粒子を含まない透光性樹脂を塗布するものであるが、その際にも、種々の変形が可能である。
例えば、透光性樹脂８を硬化させた後に研磨をする際、図１に示すように、パッケージ２の側壁部分の上面２ｓを透光性樹脂８の表面とともに研磨するようにしてもよいし、図７に示すように、透光性樹脂をパッケージ２の側壁部分の上面を覆うように形成して透光性樹脂の表面のみを研磨するようにしてもよい。
【００３５】
以上説明したように、透光性樹脂層８を形成した後に、樹脂に対する蛍光体粒子の含有割合を変化させることにより、色調を調整することができる。
しかしながら、実際の製造過程において、発光素子を１つ１つ調整することは実用的ではない。
【００３６】
そこで、次に、実際の製造過程において、本発明に係る色度調整方法を応用した調整方法について説明する。
すなわち、本調整方法は、それぞれ発光素子と蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えてなる極めて多くの数の発光装置の色度を、効率よく調整する方法であって、以下の工程を含むものである。
【００３７】
ステップ１．
ステップ１では、透光性樹脂を硬化させた後の発光装置の色度を全数測定する（初期色度測定工程）。
ステップ２．
そして、ステップ２では、ステップ１で測定された色度に基づいて、前記測定された色度と目標色度との差があらかじめ設定された範囲内にあるものをそれぞれ１つのグループとすることにより色度範囲ごとに分類する（グループ化工程）。
分類するグループ数は、調整後の色度バラツキを小さくするためには多い程よいが、要求される色度の範囲（規格）及び製造効率を考慮して適当な分類数とする。
【００３８】
ステップ３．
最後に、ステップ３で、各グループごとに、目標色度との差に基づいて設定された量だけ前記透光性樹脂の上層部を研磨する（研磨工程）。
すなわち、同一のグループに属する発光素子は、同じ研磨量（グループごとに設定された値）だけ研磨される。
以上のような調整方法によれば、グループごとに一括して色度を調整できるので、効率よく色度を調整でき、かつ色度バラツキを小さくできる。
【００３９】
また、本発明者は、上述のステップ１〜ステップ３を含む色度調整方法において、分割数に対する調整後の標準偏差の改善率についてシミュレーションによって評価した。その結果を、次の表１及び図３に示す。尚、表１には、色度ｘ値を示した。
表１
【００４０】
以上の表１及び図３に示すように、分割数が多いほど（グループ数が多いほど）標準偏差σの改善率が大きいことがわかる。
【００４１】
また、本発明者は、作製したサンプルの樹脂の表面を一旦全て研磨して、樹脂の厚さ（サンプルの高さ）を揃えた後、その色度によって５分割（５グループに分類）し、グループごとに決められた量だけ研磨することにより色度補正をした。その結果を、図４に示す。初期サンプル数は、１５８個であり、サンプルの高さ）を揃えた後及び調整後のサンプル数は、１４８個である。
【００４２】
図４から明らかなように、サンプルの樹脂の表面を研磨して、樹脂の厚さ（サンプルの高さ）を揃えただけでは、色度バラツキはほとんど改善されないこと、及び５分割（５グループに分類）し、グループごとに決められた量だけ研磨することにより色度補正することにより、色度バラツキが大幅に改善されることがわかった。
【００４３】
また、本発明に係る研磨により色度を調整する方法によれば、発光装置の発光光度及び発光出力がいずれも高くなることが確認された。
光度については、図６（ａ）に示すように、研磨前（色度調整前）に３５６ｍｃｄであったものが、研磨後（色度調整後）には４１２ｍｃｄとなった。
また、光出力については、図６（ｂ）に示すように、研磨前（色度調整前）に３０６７μＷであったものが、研磨後（色度調整後）には３２６０μＷとなった。
尚、図５には、発光光度及び発光出力の測定に用いたサンプルの研磨前後の色度を示した。
【００４４】
また、図６に示したリファレンスとして示したサンプルは、発光光度及び発光出力の測定に用いたサンプルと同一製造ロットに属するものであって研磨前の色度ｘ値、及び色度ｙ値が最も大きいものの研磨前のデータをリファレンスとして示したものである。
このリファレンスとして示したサンプルの研磨前の色度は、図５に示すように、発光光度及び発光出力の測定に用いたサンプルの研磨前後の色度とほぼ等しいものである。
すなわち、研磨後のサンプルは、リファレンスとして示したサンプルの光度及び発光出力に比較しても高いことから、研磨後のサンプルによる発光光度及び発光出力の向上は、色度の変化によってもたらされたものではなく、研磨による発光面の粗面化および光の樹脂通過距離の短縮によるものであると考えられる。
【００４５】
また、研磨によって、光の配光特性や半値角が変化することはないか確認したが、研磨による変化は確認されなかった。
以上説明したように、本発明によれば、透光性樹脂を硬化させた後に、蛍光体粒子を実質的に含んでいない透光性樹脂を研磨又は塗布しているので、製造工程の最終段階の工程において容易に色度を調整することができる。
すなわち、透光性樹脂を硬化させる前に、色度を調整してその色度に基づいて透光性樹脂をさらに充填する方法も考えられるが、樹脂の硬化前は色度に影響を及ぼす要因が不安定であるために、色度を微調整することが困難であった。
しかしながら、本発明に係る色度調整方法ではこのような困難はない。
【００４６】
また、特許文献１に示された方法では、樹脂の研磨量に対して色度の変化が大きいために、色度を微調整することは困難であるが、本発明に係る色度調整方法ではこのような困難はない。
【００４７】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、主として、発光面全体を研磨することにより、色度を調整する方法及びその方法によって作製された発光装置について説明したが、このような方法では発光装置ごと（又は、研磨グループごと）に高さが変わり、高さが不揃いなものとなる。
そこで、本発明に係る実施の形態２では、製品の高さそのものは変化させることなく、色度を調整する方法とその方法を適用して作製された発光装置について説明する。
【００４８】
まず、具体的な調整方法を説明する前に、実施の形態２の発光装置の構成について説明する。
本実施の形態２の発光装置（発光ダイオード）は、図９に示すように、パッケージの中に発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）５が透光性樹脂８によって封止されてなる表面実装型（ＳＭＤ型）の発光ダイオードである。本実施の形態２の発光ダイオードにおいて、パッケージは金属ベース２２と側壁部２１とからなり、側壁部２１は収納部を構成するために金属ベース２２の一方の面の周囲に接合されている。尚、金属ベース２２と側壁部２１とからなるパッケージについては、後述の実施の形態３において詳述する。
そして、ＬＥＤチップ５はパッケージの収納部にダイボンディングされてワイヤーボンディングにより所定の配線がされた後、透光性樹脂８により封止されている。
【００４９】
詳細に説明すると、本実施の形態２において、パッケージの金属ベース２２は正の端子を構成する金属薄板２２ａと負の端子を構成する金属薄板２２ｂとが絶縁性樹脂４により接合されることにより構成され、それぞれＬＥＤチップ５の正電極５ａと負電極５ｂにワイヤー７により接続される。また、実施の形態２の発光装置においては、後述の色度調整を考慮して、収納部を構成するための側壁部２１の内周壁が２段になっている。
尚、図９では、ＬＥＤチップ５が一方の金属薄板２２ｂ上にダイボンディング樹脂６によりダイボンディングされている例について示したが、本発明では、ＬＥＤチップ５は他方の金属薄板２２ａ上にダイボンディングされていても良いし、金属薄板２２ａと金属薄板２２ｂとに跨ってダイボンディングされていてもよい。
【００５０】
実施の形態２において、ＬＥＤチップ５は、サファイア基板上に以下の層を順に積層することにより構成する。
（１）バッファ層、（２）アンドープ又はＳｉの含有量の比較的少ないＧａＮ下地層、（３）ＧａＮ下地層よりＳｉの含有量の多いｎ側ＧａＮコンタクト層、（４）ｎ側ＧａＮコンタクト層よりＳｉ含有量が少ないＧａＮ層、（５）順方向電圧Ｖｆを下げるために形成される層である、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層のｎ側多層膜、（６）ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層の５ペアからなる量子井戸構造の活性層、（７）ＭｇがドープされたＡｌＧａＮ層とＩｎＧａＮ層からなるｐ側多層膜、（８）Ｍｇがドープされたｐ側ＡｌＧａＮ層、（９）Ｍｇがドープされたｐ側ＧａＮコンタクト層。
また、ｐ側電極はｐ側ＧａＮコンタクト層上に形成され、ｎ側電極は、上層をエッチングすることによりｎ側ＧａＮコンタクト層の一部の表面を露出させて、その露出させた表面に形成している。
以上のように構成された実施の形態２の窒化物半導体発光素子（ＬＥＤチップ）は、ｐ側の層とｎ側の層の間に活性層が形成されたダブルへテロ構造である。
【００５１】
このように構成したＬＥＤチップ５をパッケージの収納部にダイボンディングしてワイヤーボンディングした後、所定量の透光性樹脂を収納部に充填して硬化させる。この透光性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂中に無機蛍光体としてＧｄが含有されたＹＡＧ：Ｃｅが含有されてなり、充填時における温度や粘度を調整することによって、透光性樹脂８内において硬化後に波長変換層８ａと非波長変換層８ｂが形成されるようにする。
【００５２】
以上のようにして作製した発光装置の色度を測定して、目標の色度より青みがかったものを例えば、自動選別器によって選別した後、研磨装置上に複数個配列して、目標色度になるように研磨する。
実施の形態２では、研磨するための工具は、図９に示すように、回転軸５１の先に、例えば、円盤形状の砥石（収納部の外周より小さい外形を有する砥石）を設けたものを用い、パッケージの側壁を削ることなく透光性樹脂の非波長変換層のみを、目標色度と測定色度との差に対応した量だけ研磨する。
【００５３】
この研磨の際、研磨装置上に配列した複数の発光装置の各々に対して砥石を設けることにより、複数の発光装置を一度に調整することができる。
また、この際、実施の形態１で説明したように、削り量に応じてグルーピングして一括して削るようにもできるし、１つ１つ光センサーにより色度を測定しながら目標色度になるまで削るようにしてもよい（この場合でも、光センサーと砥石をそれぞれの発光装置に設けて各発光素子ごとに削り量を制御するようにすれば、複数の発光素子を同時に並列処理できることはいうまでもない。）。
【００５４】
以上説明した実施の形態２の色度調整方法（工程）を用いれば、発光装置全体の高さを変えることなく、色度ｘ値及びｙ値を大きくすることができ、所望の色度（例えば、所望の白色）に精度よく調整できる。
【００５５】
以上の実施の形態２の色度調整方法では、透光性樹脂の非波長変換層のみを、目標色度と測定色度との差に対応した量だけ研磨するようにしたが、本発明では、収納部に蛍光体粒子を含んでいない透光性樹脂を追加することにより、非波長変換層の厚さを目標色度と測定色度との差に対応した量だけ増加させて色度を調整するようにしてもよい。この場合において、色度を調整した後の透光性樹脂の表面がパッケージの側壁の高さを超えないように設定すれば、発光装置全体の高さを変えることなく、色度ｘ値及びｙ値を小さくすることができ、所望の色度（例えば、所望の白色）に精度よく調整できる。
【００５６】
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３の発光装置（発光ダイオード）の製造方法について説明する。
本製造方法は、表面実装型の発光ダイオードを安定した品質でかつ量産性良くしかも色度バラツキを小さく製造する方法である。
本製造方法において、透光性樹脂でＬＥＤチップ５を覆う工程までは、複数のパッケージを一括して処理するために、複数のパッケージが集合してなるパッケージアッセンブリが用いられる。このパッケージアッセンブリは、各パッケージの収納部１ａに対応する複数貫通孔１０１ａが形成された絶縁性基板１０１と金属ベース板１０２とが接合されて作製されている（図１３参照）。
【００５７】
ここで、絶縁性基板１０１は、例えば厚さが０．０６ｍｍ〜２．０ｍｍの樹脂積層品等からなり、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１０１ａが形成されている（図１３参照）。貫通孔１０１ａの横断面形状は楕円であってもよいし、円形又は方形でもよい。すなわち、本発明は貫通孔１０１ａの横断面形状によって限定されるものではなく、種々の形状の中から任意に選定することができる。また、貫通孔１０１ａにおいては、貫通孔１０１ａの開口径が絶縁基板の一方の面（金属薄板と接合される面）から他方の面に向かって大きくなるように貫通孔の側面を傾斜させることが好ましい。このように貫通孔１０１ａの側面を傾斜させると、ＬＥＤチップから貫通孔の側面に向かって出射された光を側面で反射させて上方に出力することができるので、ＬＥＤチップ５から出射された光を効率良く発光ダイオードから取り出すことができる。
【００５８】
また、金属ベース板１０２は個々のパッケージごとに切断されたときに、各パッケージにおいて金属薄板２２ａと金属薄板２２ｂとが絶縁性樹脂４により電気的に分離されるように、各貫通孔にそれぞれ対応して分離溝が形成されてその分離溝の中に絶縁性樹脂４が充填されている（図１０参照）。
【００５９】
各パッケージ部分において、貫通孔１０１ａ内で金属薄板２２ａの一部、絶縁性樹脂４、及び金属薄板２２ｂの一部が露出されている。
さらに、パッケージアッセンブリにおいてはさらに、後述のマスク１１２の１つの開口部１１３に対して複数のパッケージがグループ化されて配置されている（図１１、図１２参照）。
【００６０】
＜ＬＥＤチップの実装＞
上述のように構成されたパッケージアッセンブリの各貫通孔（収納部）の所定の位置にダイボンド樹脂を用いてＬＥＤチップ５をダイボンディングして、ワイヤーボンディングにより所定の配線をする（図５）。
各貫通孔の内側には金属薄板２２ａと金属薄板２２ｂが露出され、ＬＥＤチップ５は負電極である金属薄板２２ｂ上に接着され、そのＬＥＤチップ５のｐ側電極５ａ及びｎ側電極５ｂはそれぞれ、ワイヤ７によって金属薄板２２ａ及び金属薄板２２ｂに接続される（図１１、図１３参照）。
【００６１】
＜第１の工程：孔版印刷＞
次に、封止部材である透光性樹脂（本発明のエポキシ樹脂組成物）８は、チャンバー内にて孔版印刷により塗布される。図１１（ａ）は本実施の形態３に係る製造方法の孔版印刷に用いられるマスク１１２の平面図である。マスク１１２には、図１１（ａ）に示すように、複数の開口部１１３が形成されており、各開口部１１３の位置及び大きさは、１つの開口部１１３に対して、１つのグループにまとめられた複数のパッケージが対応するようにが設定される（図１１（ｂ））。このように本発明で用いられるマスクは、各貫通孔内だけに透光性樹脂を設けるのではなく、周囲の絶縁性基板１０１上にも樹脂層が形成されるように設計されている。本実施の形態の製造方法では、このようなマスク１１２を用いて孔版印刷を行うことで、絶縁基板の貫通孔１０１ａ内及び絶縁性基板１０１上に硬化後も表面が平滑面となるように透光性樹脂を形成することができる。
【００６２】
すなわち、本製造方法では、図１３に示すように開口部１１３の周辺部分の透光性樹脂を平坦に形成するのが難しい部分を除いて、グルーピングされた複数のパッケージを配置して、複数のパッケージが配置された部分に透光性樹脂を一定の厚さでかつ表面が平坦になるように形成することにより、パッケージ間における透光性樹脂層の厚さのバラツキを抑えかつ各パッケージの透光性樹脂の表面の平坦化を図っている。
【００６３】
このように、複数の発光ダイオードに対して一度に透光性樹脂を形成した後、図１３に示す点線の部分で切断して分離して個々の発光ダイオードとしている。これにより、均一な膜厚を有する発光ダイオードを発光ダイオード間にサイズや色バラツキが生じないように歩留まり良く形成することができる。また、マスクの板厚を調整することで前記絶縁性基板上に形成する透光性樹脂の膜厚を任意に変更することができる。
【００６４】
次に、各開口部１１３において、複数のパッケージが配置された部分に透光性樹脂を一定の厚さでかつ表面が平坦になるように形成する方法の一例を具体的に説明する。
【００６５】
（ステップ１）
まず、貫通孔１０１ａをマスク１１２側に向けたパッケージアッセンブリ１００を昇降ステージ１１７上に吸引して（図１２（ａ））、ステージ１１７を上昇させてパッケージアッセンブリ１００とマスク１１２とを位置合わせして、マスク１１２の下面に接触させる（図１２（ｂ））。これによりパッケージアッセンブリの反りを矯正した状態でパッケージアッセンブリ１００をマスク１１２に接触させることができる。このように、パッケージアッセンブリ１００の反りを矯正することにより、パッケージアッセンブリ１００上の一面に均一な膜厚の透光性樹脂を形成することが可能になる。すなわち、パッケージ基板に反ったまま封止部材を形成すると、形成された個々の発光ダイオード間に厚さのバラツキが生じ歩留まりが悪化する。
【００６６】
蛍光物質を含有させた透光性樹脂は、図１２（ａ）に示すように、大気圧下でマスク１１２の開口部外の端に配置させる。この状態で減圧して脱泡を行う。減圧は１００Ｐａ〜４００Ｐａの範囲に設定することが好ましく、この範囲であると樹脂内部に含まれる気泡を効果的に取り出すことができる。上述のパッケージアッセンブリ１００とマスク１１２を用いた本実施の形態では、透光性樹脂として比較的高い粘度のものを用いることができる。
【００６７】
透光性樹脂中に気泡が混合されたまま封止されると、気泡がＬＥＤチップからの光や蛍光物質の発光を反射屈折させるため、色ムラや輝度ムラが顕著に観測される。そのため蛍光物質を含有した透光性樹脂を形成する際、本実施の形態のように減圧及び加圧を繰り返すことは極めて効果的であり、色ムラや輝度ムラを抑える賢著な効果がある。また、透光性樹脂中に気泡が含まれると、それが原因となって透光性樹脂の剥離やワイヤの接着部分の剥離、ワイヤ切れ等が生じる場合があり、信頼性が低下してしまう。したがって、本方法により気泡を防止することは信頼性を向上させる上でも極めて有効である。
【００６８】
＜ステップ２＞
次に減圧下において、１往復目の往スキージ走査が行われる（図１２（ｃ））。この際に用いられる往スキージ用ヘラ１１４は、図１２（ｃ）に示すように、マスク１１２の垂直ラインに対して動作方向に傾いており、エアー圧によりヘラ１１４をマスク１１２に押し当てて動作させ樹脂８をマスク１１２の開口部１１３に流し込む。往スキージ走査は減圧下で行われるため昇降ステージ１１７の吸引作用は意味をなさないが、物理的に昇降ステージ１１７をマスク１１２に押し当てているためパッケージアッセンブリ１００とマスク１１２とのズレは生じない。
【００６９】
＜ステップ３＞
次に大気圧まで加圧し、加圧完了後、１往復目の復スキージ走査が往スキージ走査と逆方向に行われる（図１２（ｄ））。復スキージ用ヘラ１１５は、マスク１１２の垂直ラインに対して動作方向に往スキージ用ヘラ１１４よりも大きく傾け且つ往スキージ走査のときよりも強いエアー圧により作動させる。このように、強い圧力により復スキージ用ヘラ１１５とマスク１１２との接触面積を大きくして再び透光性樹脂を充填させることにより、開口部１１３内に充填された樹脂の表面に現れた気泡を効率よく除くことができ封止部材の表面を平滑な面に仕上げることができる。
【００７０】
＜ステップ４＞
ステップ２及びステップ３と同様にして、減圧及び加圧を繰り返して脱泡させながら往復スキージを数回行い、開口部１１３内に均一な膜厚で樹脂を充填させる。
【００７１】
＜ステップ５＞
この状態（マスク１１２をパッケージアッセンブリ１００に接触させた状態）で透光性樹脂を硬化して、硬化した後にマスクを除去することによってＬＥＤチップが配置された貫通孔内及び絶縁性基板上面に一体成形された透光性樹脂の上面をパッケージ底面とほぼ平行で且つ平滑な面にすることができる。
【００７２】
次に、ダイシング工程について詳細に説明する。上述のようにして透光性樹脂を形成（硬化）した後、以下のようにダイシングして個々の発光ダイオードに分割される。
【００７３】
＜第２の工程：ダイシング工程＞
（ダイシングステップ１）
まず、樹脂を硬化させた後、パッケージアッセンブリ１００の透光性樹脂側をダイシングシートに接着する。上述したように、パッケージアッセンブリ１００のダイシングシートとの接着面は実質的に同一材料からなり且つ平滑な平面であるので接着強度を強くできる。これにより、ダイシング時におけるチップの飛びやダイシングズレが防止でき、歩留まり良く個々の発光ダイオードに切断することができる。
【００７４】
これに対して、パッケージアッセンブリの個々の貫通孔に対応した開口部を有するマスクを用いて樹脂の充填及び硬化を行った場合、充填された樹脂は熱収縮して貫通孔分部で陥没してしまいダイシングシートと接する面は貫通孔上を除く絶縁性基板上面のみとなり密着性が低下する。また、個々の貫通孔に対応した開口部を有するマスクマスクを用いて樹脂量を多めに充填して硬化させると、ダイシングされる部分である絶縁性基板上面よりも樹脂の上面が高くなり、ダイシングシートとの接着面が樹脂上面のみとなり、この場合もパッケージアッセンブリとダイシングシートとの接着強度が極端に弱くなりダイシングズレが生じる。このようにパッケージアッセンブリとダイシングシートとの固定が不安定なままダイシングを行うと、チップの飛びやダイシングズレが生じる。また、得られた発光ダイオードの切り口にはバリが生じる等の不都合もある。バリは後工程の実装過程等で割れる恐れがあり、前記バリ部分が深く割れてしまうと、外部から封止部材内に湿気が混入され、発光ダイオードの信頼性が低下したり内部の金属部分が酸化されて変色してしまうなどの不良の原因となる。
【００７５】
（ダイシングステップ２）
ステップ１にて密着性良くダイシングシートに固定されたパッケージアッセンブリを、パッケージアッセンブリ底面側からダイシングブレードにより個々に切断する（図１３の破線に沿って切断する）。ダイシングブレートとはボンドを中心として周囲に粒径の小さいダイヤモンドの粒体を集結させてなるものである。
【００７６】
以上のような製造方法で作製された発光ダイオードでは、透光性樹脂が絶縁基板の上面と絶縁基板の貫通孔内とに一体的に成形されており、透光性樹脂の上面がパッケージ底面とほぼ平行であり、且つ透光性樹脂の外周側面は前記パッケージの外周側面とほぼ同一面上にある。このように発光ダイオードの上面を全て透光性樹脂を形成することで発光面を広くでき出力を向上させることができる。
【００７７】
＜色度調整工程＞
そして、以上のようにして作製された発光ダイオードを実施の形態１で説明した色度調整方法により色度を調整する。
これにより、実施の形態１と同様に色度バラツキを小さくできるとともに、研磨による粗面化により発光出力を向上させることができる。
尚、この場合、色度調整後の発光ダイオードにおいて、パッケージの側壁を構成する絶縁基板の上面に、透光性樹脂が残るようにする（すなわち、絶縁基板の上面の透光性樹脂の厚さを色度調整のために研磨することを見込んで研磨量より厚くしておく）ことが好ましく、これにより上述したように発光ダイオードの上面を全て発光面とでき、より発光出力を向上させることができる。
【００７８】
実施の形態３の変形例．
以上の実施の形態３では、実施の形態１で説明した色度調整方法により色度を調整するようにしたが、実施の形態３において、実施の形態２で説明した色度調整方法を適用できることはいうまでもない。
このようにすると、色度バラツキが少なくかつ高さの揃った発光ダイオードを製造できる。
尚、この場合、個々の発光ダイオードに分割する前に（すなわち、図１３に示す集合状態の段階で）、各発光ダイオードの色度を測定して又は色度を測定しながら色度を調整するようにすることもできる。
【００７９】
また、本実施の形態３では、実施の形態２で示したような収納部の内周側面を２段（多段）にしたパッケージを用いてもよい。
このようなパッケージは、実施の形態３の単層の絶縁基板に代えて、互いに異なる大きさの貫通孔を有する２つの（複数）の基板を貼り合わせた積層基板を用いることにより容易に作製することができる。
【００８０】
その他の変形例．
以上の実施の形態１〜３の発光装置では、ＬＥＤチップ５として電極側から光を出射するものを用い、ＬＥＤチップ５の電極とパッケージの電極とをワイヤーボンディングした例について示した。
しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、図１４に示すように、ＬＥＤチップ５をパッケージ内にフリップチップボンディングするようにしてもよい。
具体的には、ＬＥＤチップ５のｐ側の電極５ａとｎ側の電極５ｂとがそれぞれ、パッケージの実装面（収納部の底面）に形成された正負の電極（金属薄板２２ａ，金属薄板２２ｂ）に対向するようにＬＥＤチップを載置して、対向する電極間をそれぞれ半田等の導電性接着部材５２で接合することにより実装する。
【００８１】
尚、フリップチップボンディング用のＬＥＤチップは、基本的にはワイヤーボンディング用のＬＥＤチップと同様に構成される。
例えば、窒化物半導体発光素子（ＬＥＤチップ）の場合では、光透光性の基板の一方の主面上にｎ型およびｐ型窒化物半導体層を含む複数の窒化物半導体層を積層して、最上層のｐ型窒化物半導体層（ｐ型コンタクト層）の上にｐ側の電極を形成し、ｐ型窒化物半導体層の一部を除去することにより露出させたｎ型窒化物半導体層上にｎ側の電極を形成することにより構成し、光透光性基板の他方の主面を主光取り出し面とすればよい。
【００８２】
また、実施の形態１で説明した製造方法及び実施の形態３では、透光性樹脂の表面を色度調整のために研磨する前に、図１５に示すように、１又は２以上の溝を形成し、その後研磨するようにしてもよい。
この場合、溝の形状及び研磨条件等を調整することにより、図１６に示すように、凹凸（うねり）を形成することができる。
【００８３】
以下、現在、最も需要の多い白色の発光装置を構成するために適したＬＥＤチップ及び蛍光体粒子の材料について説明する。
ＬＥＤチップ５．
本発明において、白色の発光装置を構成するために適したＬＥＤチップとして、窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いたＬＥＤチップを用いることができる。このＬＥＤチップは、ＩｎｘＧａ１− ｘＮ（０＜ｘ＜１）を発光層として有しており、その混晶度によって発光波長を約３６５ｎｍから６５０ｎｍで任意に変えることができる。
【００８４】
本発明に係る発光装置において、白色系の光を発光させる場合は、蛍光体粒子から出射される光との補色関係を考慮するとＬＥＤチップ５の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下に設定することが好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下に設定することがより好ましい。なお、蛍光体の種類を選択することにより、４００ｎｍより短い紫外域の波長の光を発光するＬＥＤチップを適用することもできる。
【００８５】
蛍光体粒子．
本発明の発光ダイオードにおいては、蛍光物質として、窒化物系半導体を発光層とする半導体ＬＥＤチップから発光された光を励起させて発光できるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質をベースとしたもの、窒化物系蛍光体及びＣａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体等の種々の蛍光物質を用いることができる。
【００８６】
＜イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質＞
具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質としては、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ４Ａｌ２Ｏ９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃えることができる。
【００８７】
本明細書において、Ｃｅで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質は特に広義に解釈するものとし、以下の蛍光物質を含むものである。
（１）イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質において、イットリウムの一部あるいは全体がＬｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換された蛍光物質。
（２）イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質において、アルミニウムの一部あるいは全体がＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換された蛍光物質。
（３）イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質において、イットリウムの一部あるいは全体がＬｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換され、アルミニウムの一部あるいは全体がアルミニウムの一部あるいは全体をＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換された蛍光物質。
【００８８】
更に詳しくは、一般式（ＹｚＧｄ１−ｚ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ１−ａＳｍａ）３Ｒｅ‘５Ｏ１２：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なくとも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。
【００８９】
この蛍光物質は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを４５０ｎｍ付近にさせることができ、発光ピークも、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまですそを引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【００９０】
またフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）を含有することにより、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Ｇｄの含有量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成できる。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。さらに、所望に応じてＣｅに加えＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｅｕ、Ｐｔらを含有させることもできる。
【００９１】
しかも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成のうち、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長側にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長側にシフトする。
【００９２】
Ｙの一部をＧｄで置換する場合、Ｇｄへの置換を１割未満にし、且つＣｅの含有（置換）を０．０３から１．０にすることが好ましい。Ｇｄへの置換が２割未満では緑色成分が大きく赤色成分が少なくなるが、Ｃｅの含有量を増やすことで赤色成分を補え、輝度を低下させることなく所望の色調を得ることができる。このような組成にすると温度特性が良好となり、発光ダイオードの信頼性を向上させることができる。また、赤色成分を多く有するように調整されたフォトルミネセンス蛍光体を使用すると、ピンク等の中間色を発光することが可能な発光ダイオードを製作することができる。
【００９３】
このようなフォトルミネセンス蛍光体は以下のようにして作製することができる。まず、Ｙ、Ｇｄ、Ａｌ、及びＣｅの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化バリウムやフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。
【００９４】
本願発明の発光ダイオードにおいて、このようなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
ＹからＧｄへの置換量が異なる２種類のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を混合することにより、容易に所望とする色調の光を容易に実現することができる。特に、前記置換量の多い蛍光物質を上記大粒径蛍光物質とし、前記置換量の少なく又はゼロである蛍光物質を上記中粒径蛍光物質とすると、演色性および輝度の向上を同時に実現することができる。
【００９５】
＜窒化物系蛍光体：赤色蛍光体＞
本窒化物系蛍光体は、第１の発光スペクトルの少なくとも一部を波長変換し、前記第１の発光スペクトルと異なる領域に第２の発光スペクトルを少なくとも１以上有する蛍光体であって、前記蛍光体は、Ｍｎが添加されたＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドであることを特徴とする蛍光体に関する。製造工程においてＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドにＭｎを添加することにより、Ｍｎが添加されていないときよりも、発光効率の向上を図ることができる。ＭｎがＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドに及ぼす効果は上述と同様で、Ｍｎが付活剤であるＥｕ２＋の拡散を促進させ、粒径を大きくし、結晶性の向上が図られたためであると考えられる。Ｅｕ２＋を付活剤とする蛍光体において、Ｍｎが増感剤として働き、付活剤Ｅｕ２＋の発光強度の増大を図ったためと考えられる。本発明に係るＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体は、上述のＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体と異なる組成及び発光スペクトルを有し、６１０〜６３０近傍にピーク波長を有する。
【００９６】
本窒化物系蛍光体は、第１の発光スペクトルの少なくとも一部を波長変換し、前記第１の発光スペクトルと異なる領域に第２の発光スペクトルを少なくとも１以上有する蛍光体であって、前記蛍光体は、Ｍｎが添加されたＣａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドであることを特徴とする蛍光体に関する。Ｍｎを添加したときの効果は上述と同様である。ただし、Ｍｎが添加されたＣａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドは、６００〜６２０近傍にピーク波長を有する。
【００９７】
上述のシリコンナイトライドの蛍光体に添加するＭｎは、通常、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｎＯＯＨ等の酸化物、若しくは酸化水酸化物で加えられるが、これに限定されるものではなく、Ｍｎメタル、Ｍｎ窒化物、イミド、アミド、若しくはその他の無機塩類でも良く、また、予め他の原料に含まれている状態でも良い。前記シリコンナイトライドは、その組成中にＯが含有されている。Ｏは、原料となる各種Ｍｎ酸化物から導入されるか、本窒化物系蛍光体のＭｎによるＥｕ拡散、粒成長、結晶性向上の効果を促進すると考えられる。すなわち、Ｍｎ添加の効果は、Ｍｎ化合物をメタル、窒化物、酸化物と変えても同様の効果が得られ、むしろ酸化物を用いた場合の効果が大きい。結果としてシリコンナイトライドの組成中に微量のＯが含有されたものが製造される。従って、基本構成元素は、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕになる。これにより、Ｍｎ化合物に酸素を含有していないものを用いる場合でも、Ｅｕ２Ｏ３等のその他原料、雰囲気等によりＯが導入され、Ｏが含有している化合物を使わなくても上記課題を解決できる。
前記Ｏの含有量は、全組成量に対して３重量％以下であることが好ましい。これにより発光効率の向上を図ることができるからである。
【００９８】
前記シリコンナイトライドは、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていることが好ましい。前記シリコンナイトライドにＭｎ、Ｍｇ、Ｂ等の成分構成元素を少なくとも含有することにより、発光輝度、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。この理由は定かではないが、上記基本構成元素にＭｎ、Ｂ等の成分構成元素を含有させることにより粉体の粒径が均一かつ大きくなり、結晶性が著しく良くなるためであると考えられる。結晶性を良くすることにより、第１の発光スペクトルを高効率に波長変換し、発光効率の良好な第２の発光スペクトルを有する蛍光体にすることができる。また、蛍光体の残光特性を任意に調整することができる。ディスプレイ、ＰＤＰ等のように表示が連続して繰り返し行われるような表示装置では、残光特性が問題となる。そのため、蛍光体の基本構成元素に、Ｂ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌなどを微量に含有させることにより、残光を抑えることができる。これにより、ディスプレイ等の表示装置に本発明に係る蛍光体を使用することができる。
【００９９】
また、Ｍｎ、Ｂ等の添加剤は、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４や、Ｈ３ＢＯ３のような酸化物を加えても、発光特性を低下させることとならず、前述したようにＯもまた、拡散過程において、重要な役割を示すと考えられる。このように、前記シリコンナイトライドにＭｎ、Ｍｇ、Ｂ等の成分構成元素を含有することにより、蛍光体の粒径、結晶性、エネルギー伝達経路が変わり、吸収、反射、散乱が変化し、発光及び光の取り出し、残光などの発光装置における発光特性に大きく影響を及ぼすからである。
【０１００】
Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドは、ＳｒとＣａとのモル比が、Ｓｒ：Ｃａ＝１〜９：９〜１であることが好ましい。特に、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドは、ＳｒとＣａとのモル比が、Ｓｒ：Ｃａ＝１：１であることが好ましい。ＳｒとＣａとのモル比を変えることにより、第２の発光スペクトルを長波長側にシフトすることができる。後述する表１において、Ｓｒ：Ｃａ＝９：１、Ｓｒ：Ｃａ＝１：９の組成を有する蛍光体では、ピーク波長が６２４ｎｍ、６０９ｎｍであるのに対し、Ｓｒ：Ｃａ＝７：３、Ｓｒ：Ｃａ＝６：４及びＳｒ：Ｃａ＝３：７、Ｓｒ：Ｃａ＝４：６と徐々にＳｒとＣａのモル比を変えていくと、ピーク波長が６３９ｎｍ、６４３ｎｍ及び６３６ｎｍ、６４２ｎｍと長波長側にピーク波長をシフトすることができる。このように、より長波長側にピーク波長を有する蛍光体を製造することができる。さらに、ＳｒとＣａのモル比を変えていくと、Ｓｒ：Ｃａ＝１：１の時に、ピーク波長が６４４ｎｍと最も長波長側にピーク波長を有する蛍光体を製造することができる。また、ＳｒとＣａとのモル比を変えることにより、発光輝度の向上を図ることができる。
【０１０１】
Ｓｒに対してＣａのモル量を増やしていくと、Ｓｒ：Ｃａ＝１：９のとき１７０．３％と７０．３％もの発光輝度の向上が図られている。また、ＳｒとＣａとのモル比を変えることにより、量子効率の向上を図ることができる。表１では、Ｓｒ：Ｃａ＝９：１のとき１００％であった量子効率が、Ｓｒ：Ｃａ＝５：５のとき１６７．７％と量子効率の向上が図られている。このようにＳｒとＣａとのモル比を変えることにより、発光効率の向上を図ることができる。
【０１０２】
前記蛍光体のＥｕの配合量は、対応するＳｒ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｃａに対して０．００３〜０．５モルであることが好ましい。特に、前記蛍光体のＥｕの配合量は、対応するＳｒ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｃａに対して０．００５〜０．１モルであることが好ましい。Ｅｕの配合量を変えることによりピーク波長を長波長側にシフトすることができる。また、発光輝度、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。後述する表２乃至４では、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：ＥｕのシリコンナイトライドにおけるＥｕの配合量を変えた試験結果を示す。表２では、例えばＳｒ：Ｃａ＝７：３において、Ｓｒ−Ｃａに対してＥｕが０．００５モルであるときピーク波長が６２４ｎｍ、発光輝度が１００％、量子効率が１００％であるのに対して、Ｅｕが０．０３モルであるときピーク波長が６３７ｎｍ、発光輝度が１３９．５％、量子効率が１９９．２％と、発光効率が極めて良好になっている。
【０１０３】
前記蛍光体のＭｎの添加量は、対応するＳｒ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｃａに対して０．００１〜０．３モルであることが好ましい。特に、前記蛍光体のＭｎの添加量は、対応するＳｒ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｃａに対して０．００２５〜０．０３モルであることが好ましい。原料中若しくは製造工程中、シリコンナイトライドの蛍光体にＭｎを添加することにより、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。後述する表５乃至９では、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：ＥｕのシリコンナイトライドにおけるＭｎの添加量を変えた試験結果を示す。表５乃至９では、例えばＭｎが無添加のシリコンナイトライドの蛍光体を基準として、発光輝度が１００％、量子効率が１００％とすると、Ｃａに対してＭｎを０．０１５モル添加したシリコンナイトライドの蛍光体は、発光輝度が１１５．３％、量子効率が１１７．４％である。このように、発光輝度、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。
【０１０４】
前記蛍光体は、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とを混合した蛍光体をいう。例えばＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体では、６５０ｎｍ近傍に発光スペクトルを有するのに対し、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体は、６２０ｎｍ近傍に発光スペクトルを有する。これを所望量混合することにより６２０〜６５０ｎｍの波長範囲の所望の位置にピーク波長を有する蛍光体を製造することができるからである。ここで上記組合せに限られず、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とＣａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とを混合した蛍光体、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とＣａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とを混合した蛍光体も製造することができる。これらの組合せでも、６００〜６８０ｎｍの波長範囲の所望の位置にピーク波長を有する蛍光体を製造することができる。
【０１０５】
前記蛍光体は、平均粒径が３μｍ以上であることを特徴とする蛍光体であることが好ましい。Ｍｎが添加されていないＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体は、平均粒径が１〜２μｍ程度であるが、Ｍｎを添加する上記シリコンナイトライドは、平均粒径が３μｍ以上である。この粒径の違いにより、粒径が大きいと発光輝度が向上し、光取り出し効率が上昇するなどの利点がある。
【０１０６】
前記蛍光体は、Ｍｎの残留量が１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。前記蛍光体に、Ｍｎを添加することにより上記効果が得られるからである。
上記蛍光体において、Ｍｎの少なくとも一部をＢに置換することも可能であり、Ｂの添加はＭｎの添加と同様の効果を得ることができる。
【０１０７】
＜Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体＞
Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体とは、モル％表示で、ＣａＣＯ３ をＣａＯに換算して：２０〜５０モル％、Ａｌ２Ｏ３ ：０〜３０モル％、ＳｉＯ：２５〜６０モル％、ＡｌＮ：５〜５０モル％、希土類酸化物または遷移金属酸化物：０．１〜２０モル％で、５成分の合計が１００モル％となるオキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体である。
尚、オキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体では、窒素含有量が１５ｗｔ％以下であることが好ましく、希土類酸化物イオンの他に増感剤となる他の希土類元素イオンを希土類酸化物として蛍光ガラス中に０．１〜１０モル％の範囲の含有量で共賦活剤として含むことが好ましい。
【０１０８】
本蛍光体の成分のＣａＣＯ３ は、ＣａＯの原料であり、ガラス化範囲を広げるだけでなく、蛍光ガラス中に発光中心となる希土類イオンまたは遷移金属イオンを多量に、かつ、安定に含有させることができるものであり、２０〜３０モル％の範囲がより好ましい。なお、Ｃａ２＋サイトにあるＣａ２＋イオンをＳｒ２＋やＢａ２＋イオンに容易に置き換えることによって発光中心イオンとなる希土類酸化物または遷移金属酸化物の含有量を上記のとおり０．１〜２０モル％の範囲内で自在に制御することが可能になる。
【０１０９】
ＡｌＮとＡｌ２Ｏ３は、窒素含有量を変化させるために用いる。ＡｌＮが４０〜１０モル％、Ａｌ２Ｏ３が０〜２０モル％の範囲がより好ましい。ＳｉＯ２は、ガラス形成成分の一つであり、ＣａＯ と組み合わせることによりガラス融液の溶融温度を低下させるものであり、３０〜４０モル％の範囲がより好ましい。
【０１１０】
希土類酸化物または遷移金属酸化物は、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋などの希土類イオンまたはＣｒ３＋、Ｍｎ２＋などの遷移金属イオンをガラス中にドープする原料であり、ガラス組成限界である２０モル％以下の範囲において賦活し、発光中心の濃度消光が認められない０．５〜１０モル％の賦活量において強い発光強度を有する。
【０１１１】
オキシ窒化物ガラスは、酸素の一部を窒素に置換したものであり、窒素の導入によってガラス網目構造の化学結合が強化され、ガラス転移温度、軟化温度などの熱的性質の他、機械的な性質や化学的な性質が著しく向上する（例えば、特公平７−３７３３３号公報）ことが知られている。
【０１１２】
本蛍光体は、ガラス中の窒素含有量は、１５ｗｔ％以下のガラス組成範囲において窒素含有量を制御して発光スペクトルのピーク位置を移動させることができ、さらにオキシ窒化物ガラス蛍光体の励起スペクトル中のピーク波長を紫外から緑の範囲で調整できる。この発光ピーク波長の移動はゆるやかに黄から赤に変化するため、窒素含有量を変化させることにより蛍光体の多色化が容易に図れる。より好ましい窒素含有量は、４〜７ｗｔ％である。
【０１１３】
オキシ窒化物ガラスを製造する代表的な方法としては二つの方法があり、一つは窒素源に窒化物を用いて溶融する方法であり、他の方法としてはゾル−ゲル法などで作製した多孔質ガラスをアンモニアガスで窒化させる方法がある。
【０１１４】
前者の方法は溶融時の高温で窒化物が分解するので、窒素含有量を１０ｗｔ％以上にすることは非常に難しいが、例えば、１０気圧の窒素加圧下でこれらのガラスを合成することにより、比較的多量の窒素を含むオキシ窒化物ガラスが得られる。このようなオキシ窒化物ガラスは、機械的強度や化学的安定性にさらに優れる
【０１１５】
蛍光ガラス中には、基本的に一種類の発光中心しか含まない。ただし、二種類の希土類元素が蛍光ガラス中に含まれる場合は有り得る。この二種類を同時に蛍光ガラスにドープする効果として二つ挙げることができる。一つは、増感作用、もう一つは、キャリアーのトラップ準位を新たに形成し、長残光性の発現および改善やサーモルミネッセンスを改善させるというものである。増感作用が観察される組み合わせとして、一般的に、Ｅｕ３＋イオンに対してＴｂ３＋イオン、Ｔｂ３＋イオンに対してＣｅ３＋イオンが挙げられる。
【０１１６】
Ｅｕ２＋（あるいはＣｅ３＋）イオンのほかに他の希土類元素イオン（Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、またはＳｍ３＋イオンなど）を増感剤とするために、これら希土類酸化物を蛍光ガラス中に０．１〜１０モル％の含有量で共賦活剤として含ませることができる。
【０１１７】
このＣａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラスの窒素含有量は、約５．５ｗｔ％と報告されており、本発明の蛍光体の母材ガラスとしてこのオキシ窒化物ガラスの組成を用いることができる。
【０１１８】
Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体の製造方法は上述の従来公知の方法を用いることができるが、その場合、希土類酸化物を原料として用い、他の原料と混合し、これを出発原料として窒素雰囲気において加熱溶融して蛍光ガラスを合成する。
【０１１９】
例えば、希土類酸化物、金属酸化物ＣａＯ（←ＣａＣＯ３、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＯ２ ）にＡｌＮを加え、高温、例えば１７００℃程度で融解して合成することができる。この際に、Ａｌ２ Ｏ３ とＡｌＮの割合を変えることによって、ガラスにおける窒素含有量を変化させることができる。
【０１２０】
＜蛍光体を組み合わせて用いる場合の例＞
尚、以下の各例は、白色発光装置を構成する１つの例であって、白色発光装置を構成するＬＥＤチップと蛍光体との組み合わせは種々存在し、本発明は以下のものに限定されるものではないことを念のために言っておく。
（１）実施の形態１〜３の発光装置において、
（ｉ）青色発光ＬＥＤチップ、
（ｉｉ）黄緑色発光蛍光体（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）と赤色発光蛍光体（Ｓｒ０．６７９Ｃａ０．２９１Ｅｕ０．０１５）２Ｓｉ５Ｎ８）とからなる蛍光体粒子を用いる。
本発明に係る発光装置では、このような組み合わせにより、白色発光装置を構成でき、かつ複数の蛍光体を用いることによる色むらを改善できる。
【０１２１】
（２）実施の形態１〜３の発光装置において、
（ｉ）青色発光ＬＥＤチップ、
（ｉｉ）緑色発光蛍光体（Ｙ２．９６５Ａｌ３．００Ｇａ２Ｏ１２：Ｃｅ０．０３５）と黄色発光蛍光体（Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体）と赤色発光蛍光体（Ｓｒ０．６７９Ｃａ０．２９１Ｅｕ０．０１５）２Ｓｉ５Ｎ８）とからなる蛍光体粒子を用いる。
本発明に係る発光装置では、このような組み合わせによっても、白色発光装置を構成でき、かつ複数の蛍光体を用いることによる色むらを改善できる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る発光装置の色度調整方法は、前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記透光性樹脂の量を変化させることによって前記透光性樹脂に対する前記蛍光体粒子の比率を変化させて色度を調整する工程を含むので、色度の微調整を容易にできる。
また、本発明に係る発光装置の製造方法によれば、色度バラツキの小さい発光装置を製造できる。
さらに、本発明に係る発光装置によれば、色度バラツキが小さくかつ発光強度の高い発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の発光装置の断面図である。
【図２】本実施の形態における樹脂研磨量に対する色度ｘ値のシフト量を示すグラフである。
【図３】本実施の形態の色度調整方法におけるサンプルの色度調整前と色度調整後のバラツキ分布を示すグラフである。
【図４】本実施の形態の色度調整方法におけるサンプルの色度調整前、高さ統一後および色度調整後のバラツキ分布を示すグラフである。
【図５】本実施の形態において、光度測定及び光出力特性の測定に用いたサンプルの色度調整前後の色度を示すグラフである。
【図６】本実施の形態において、色度調整のために研磨した前後のサンプルの光度（ａ）と光出力（ｂ）の測定結果を示すグラフである。
【図７】本発明に係る変形例（その１）の発光装置の断面図である。
【図８】本発明の原理を説明するための模式図である。
【図９】本発明に係る実施の形態２の発光装置の構成と色度調整の様子をを示す断面図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態３の発光装置の断面図である。
【図１１】実施の形態３の製造工程において、透光性樹脂の形成に使用するマスクの平面図（ａ）とその一部の拡大図（ｂ）である。
【図１２】実施の形態３の製造工程において、透光性樹脂の形成工程の流れを示す図である。
【図１３】実施の形態３の製造工程において、透光性樹脂を形成した後の断面図である。
【図１４】本発明に係る変形例（その２）の発光装置の断面図である。
【図１５】本発明に係る製造方法の変形例であって、研磨前に表面に溝を形成した後の断面図である。
【図１６】図１５の溝を形成してから研磨した場合の断面図である。
【符号の説明】
１ａ…収納部、
２…パッケージ、
２ａ，２ｂ…電極リード、
５…発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）、
８…透光性樹脂、
８ａ…波長変換層、
８ｂ…非波長変換層、
２２…金属ベース、
２２ａ，２２ｂ…金属薄板、
８１…蛍光体粒子、
１００…パッケージアッセンブリー、
１０１…絶縁性基板、
１０１ａ…貫通孔、
１１２…マスク、
１１３…開口部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光体を含む透光性樹脂を備えた発光装置と発光装置の色度調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化物半導体を用いた青色発光ダイオードが開発されたことから、該発光ダイオードから出力される光の一部を吸収して異なる波長の光を出力する蛍光体と組み合わせることにより、種々の色調の発光色を有する発光装置を作製することが可能となった。
一般的に、発光ダイオードと蛍光体と組み合わせた発光装置は、発光ダイオードを蛍光体を含む透光性樹脂によって覆うことにより構成される。
しかしながら、発光ダイオードと蛍光体と組み合わせた発光装置は、蛍光体の含有量のバラツキにより色調がバラツクという問題があった。
そこで、従来の発光装置では、例えば、波長変換層の厚さを均一にすることにより色調の変動を抑えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７７１５８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の色度調整方法は、色度の微調整が困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、色度の微調整が容易な発光装置の色度調整方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る発光装置の色度調整方法は、発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えた発光装置の色度を調整する方法であって、
前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記透光性樹脂の量を変化させることによって前記透光性樹脂に対する前記蛍光体粒子の比率を変化させて色度を調整する工程を含むことを特徴とする。
本方法によれば、前記透光性樹脂を硬化させた後に、色度を調整するので、精度よく色度を調整できる。
【０００７】
本発明に係る色度調整方法において、前記色度を調整する工程は、前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記透光性樹脂のうちの前記蛍光体粒子を実質的に含んでいない非波長変換層の厚さを変化させることにより色度を調整する工程でよく、その場合、前記非波長変換層を研磨することにより色度を調整してもよいし、透光性樹脂の上にさらに、透光性樹脂を塗布することにより色度を調整するようにしてもよい。
【０００８】
また、本発明に係る発光装置の色度調整方法は、それぞれ発光素子と蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えた複数の発光装置の色度を調整する方法であって、
前記透光性樹脂を硬化させた後に前記複数の発光装置の色度を測定する初期色度測定工程と、
前記測定された色度に基づいて、前記測定された色度と目標色度との差があらかじめ設定された範囲内にあるものをそれぞれ１つのグループとすることにより、前記複数の発光装置を複数のグループに分けるグループ化工程と、
前記各グループごとに、目標色度との差に基づいて設定された量だけ前記透光性樹脂の上層部を研磨する研磨工程とを含むことを特徴とする。
本方法では、前記透光性樹脂の上層部は、前記蛍光体粒子を実質的に含んでいないことが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る第１の発光装置は、発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成された透光性樹脂とを備えた発光装置において、
前記透光性樹脂のうちの前記発光素子から離れた部分は前記蛍光体粒子を実質的に含まない非波長変換層であるか、又は前記透光性樹脂は前記発光素子から離れるほど前記蛍光体粒子が少なくなるように形成されており、その表面が研磨によって粗面化されていることを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る第１の発光装置は、色度バラツキが小さくかつ発光光度及び発光出力を高くできる。
【００１０】
また、本発明に係る第２の発光装置は、可視光を発光する窒化物半導体発光素子と、前記可視光を吸収してその可視光とは異なる波長の可視光を発光する波長変換用の蛍光体粒子を含んでなり、前記窒化物半導体発光素子を被覆する光透過波長変換層とを有する発光装置であって、
前記光透過波長変換層は、前記蛍光体粒子を含んで前記窒化物半導体発光素子を覆う第１波長変換層とその第１波長変換層を覆う第２波長変換層からなり、
前記第２波長変換層は、前記第１波長変換層より前記蛍光体粒子の含有量が少ない層又は実質的に蛍光体粒子を含まない層であり、かつ前記第２波長変換層の表面は研磨されることにより、色温度が低下されたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記第２波長変換層とは、上述のように第１波長変換層より前記蛍光体粒子の含有量が少ない層であり、その中に実質的に波長変換に寄与しない非波長変換層を包含するより上位の概念の層をいう。
【００１２】
本発明に係る第１と第２の発光装置では、前記発光素子は、窒化物半導体からなりダブルへテロ構造を有する窒化物半導体発光素子であることが好ましい。
このダブルへテロ構造を有する窒化物半導体発光素子は、発光素子の側面から出射される光の量が多いことから、色度調整が容易である。
【００１３】
また、本発明に係る第１と第２の発光装置では、光透光性基板の一方の主面上にｎ型およびｐ型窒化物半導体層を含む複数の窒化物半導体層が積層され、前記ｐ型窒化物半導体層上にｐ側の電極が形成され、前記ｐ型窒化物半導体層の一部を除去することにより露出させたｎ型窒化物半導体層上にｎ側の電極が形成されてなり、前記光透光性基板の他方の主面を主光取り出し面とする発光素子であって、前記ｐ側の電極と前記ｎ側の電極とが実装面に形成された正負の電極に対向するように実装されていてもよい。
【００１４】
さらに、前記透光性樹脂の表面又は前記透光性波長変換層の表面と前記光透光性基板の主光取り出し面とは実質的に平行であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る発光装置の第１の製造方法は、パッケージの収納部に発光素子を実装して、蛍光体粒子を含む透光性樹脂を前記発光素子を覆うように前記収納部に充填して硬化させることを含む発光装置の製造方法であって、
前記透光性樹脂は、硬化されるまでの間に表層部に比べて前記発光素子の周りに多くの蛍光体粒子が沈降するようにその粘度が調整されており、かつ
前記透光性樹脂を硬化させた後に、硬化した透光性樹脂の表面を研磨することを含むことを特徴とする。
このように構成された本発明に係る第１の製造方法では、透光性樹脂を硬化させた後にその表層部を研磨することにより、前記透光性樹脂に対する蛍光体粒子の含有量を変えることができるので、色度を調整することができる。
【００１６】
本発明に係る発光装置の第１の製造方法では、前記透光性樹脂の表面を研磨する前に、硬化した透光性樹脂の表面に溝を形成するようにしてもよい。
【００１７】
本発明に係る発光装置の第２の製造方法は、正負の電極を構成する１対の金属薄板が絶縁樹脂により電気的に分離されるように接合されてなる金属ベースと収納部を形成するために前記金属ベースの一方の面の周囲に接合された側壁部とからなるパッケージと、前記収納部に設けられたＬＥＤチップとを備えた発光装置を製造する方法であって、
前記収納部にそれぞれ対応する複数の貫通孔がグループ分けして形成された絶縁基板と、前記各貫通孔に対応して前記絶縁樹脂により分離された部分を有する金属ベース板とを接合することにより複数のパッケージの集合体からなるパッケージアッセンブリを作製する第１の工程と、
前記貫通孔により形成された各パッケージの収納部にＬＥＤチップを実装する第２の工程と、
前記各グループに対応して１つの開口部が形成されたマスクを用いて孔版印刷により前記絶縁性基板の上面と前記貫通孔内に前記透光性樹脂を塗布して硬化させる第３の工程と、
前記透光性樹脂の表面を研磨することによって色温度を低くする第４の工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る発光装置の第２の製造方法は、前記透光性樹脂の表面が研磨によって粗面化されるものである。
また、本発明に係る第２の発光装置は、前記第３の工程と前記第４の工程の間に前記透光性樹脂の表面に複数の溝を形成することを含んでいてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態の発光装置及び発光装置の色度調整方法について説明する。
本実施の形態の発光ダイオード（発光装置）は、図１に示すように、パッケージ２の中に発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）５が透光性樹脂８によって封止されてなる表面実装型（ＳＭＤ型）の発光ダイオードである。本実施の形態の発光ダイオードにおいて、パッケージ２は、ベース部分と側壁部分が一体で成形された樹脂成形体からなり、電極リード２ａ，２ｂが樹脂成形体のベース部分にインサート成形されている。
そして、ＬＥＤチップ５はパッケージ２の収納部の底面に露出された電極リード２ｂの上にダイボンディング樹脂６によりダイボンディングされており、その正負の電極がワイヤー７によって電極リード２ａ，２ｂに接続された後、透光性樹脂８により封止されている。
【００２０】
ここで、本実施の形態の発光ダイオードでは、透光性樹脂８には発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ５により発光された光を波長の異なる光に変換して出力する蛍光体粒子がＬＥＤチップ５の周りに分散されており、透光性樹脂８は、蛍光体粒子８１が分散されたＬＥＤチップ５の周りの波長変換層８ａと蛍光体粒子８１を実質的に含まない非波長変換層８ｂからなっている。
そして、本実施の形態の発光装置では、非波長変換層８ｂの表面が研磨によって粗面化されている。
ここで、本明細書において、「蛍光体粒子を実質的に含まない」「蛍光体粒子が実質的に含まれない」とは、全く蛍光体粒子を含んでいない場合はもとより、微量に蛍光体粒子を含んでいてもＬＥＤチップ５によって出射される光の吸収が確認されない場合も含むことを意味するものである。
【００２１】
また、本発明において、透光性樹脂８は、蛍光体粒子８１が分散されたＬＥＤチップ５の周りの波長変換層８ａと蛍光体粒子８１を実質的に含まない非波長変換層８ｂからなるとはいっても、波長変換層８ａと非波長変換層８ｂとは明確な境界が存在している必要はなく、ＬＥＤチップ５から離れるに従って、徐徐に蛍光体の含有量が減り、少なくとも色度を調整するのに必要な厚さの非波長変換層８ｂが形成されていればよい。
このような層は、透光性樹脂に分散される蛍光体粒子は、通常、透光性樹脂より比重の大きいものであり、また熱硬化性樹脂は、加熱硬化時、粘度が大きく低下することから、これらのことを利用すれば容易に形成することができる。
すなわち、透光性樹脂は、硬化されるまでの間に表層部に比べて前記発光素子の周りに多くの蛍光体粒子が沈降するようにその粘度が調整されていればよい。また、管理された厚さの非波長変換層８ｂを形成するためには、蛍光体粒子の粒径及び製造過程における透光性樹脂の粘度を一定の範囲に管理すればよい。
【００２２】
以下、本実施の形態の発光装置の色度調整方法について説明する。
本発明に係る色度調整方法は、「蛍光体粒子８１を実質的に含まない非波長変換層８ｂを研磨することによって色度を調整し得る」という本発明者が見出した知見に基づいている。
すなわち、本発明は、図２に示すように、蛍光体粒子８１を含まない非波長変換層８ｂを研磨することによって、樹脂研磨量と色度（図２に示しているのは、色度ｘ値）のシフト量がほぼ比例関係にあるという実験的事実に基づくものである。
尚、色度ｘ値のシフト量をＡとし、樹脂研磨量をＢ（ｍｍ）とすると、図２のグラフにおいて直線で示す比例関係は、Ａ＝０．０３４Ｂ…（式１）で表される。
【００２３】
以下に、本発明のベースとなる実験的事実（以下、本願事実１という。）について、従来技術の説明において引用した特許文献１に記載された事項と対比しながら詳細に説明する。
（１）まず、第１に、本願事実１では、図２に示すように、樹脂を研磨して透光性樹脂層８の厚さを薄くすることによって、色度ｘ値は増加する方向にある。これに対して、従来の特許文献１の図３によれば、本願事実１とは逆の傾向である、樹脂の厚さを薄くすることによって、色度ｘ値が減少することが示されている。
【００２４】
（２）また、第２に、本願事実１では、図２のグラフに示すように、０．１ｍｍ（１０００μｍ）の樹脂の厚さの変化に対して、色度ｘ値の変化は、約０．００３５である。
これに対して、従来の特許文献１の図３によれば、１０μｍの樹脂の厚さの変化に対して、色度ｘ値の変化は、約０．０３〜０．０４である。
すなわち、本願事実１における樹脂の厚さの変化に対する色度ｘ値の変化量は、従来の特許文献１の図３に記載された樹脂の厚さの変化に対する色度ｘ値の変化量に比べて２桁小さく、色度の微調整に適している。
【００２５】
上述した本願事実１と特許文献１の図３に記載された現象の相違は、本願事実１が蛍光体粒子８１を含まない非波長変換層８ｂを研磨するものであるのに対して、特許文献１の図３が蛍光体を含む樹脂層を研磨することを前提としていることに起因しているものと思われ、基本的なメカニズムが相違するものである。
【００２６】
また、本発明者は、上記相違を別の面から確認するために、図１に示す構造の発光装置を作製した後（透光性樹脂を硬化させた後）、透光性樹脂の表面を研磨することなく、その表面に蛍光体粒子を含まない透光性樹脂を塗布して硬化することにより、色度ｘ値が減少することを確認した（本願事実２）。
【００２７】
以上、本発明のベースとなる実験的事実について説明したが、本事実は、以下のように説明できる。
図８は、発光素子５の側面から出射される光の透光性樹脂内における行路を模式的に示した図であり、非波長変換層８ｂの一部（研磨部）８ｂｋを研磨する前後における光の行路を示している。
【００２８】
非波長変換層８ｂの一部８ｂｋを研磨する前においては、発光素子５の側面から出射された光は、例えば、図８に示すように、パッケージの側面で反射された後、Ａ点を経て表面８ｓ２に到達し、その一点Ｂで反射されてさらにパッケージの側面の一点Ｃで反射された後、波長変換樹脂層８ａに到達する。
これに対して、非波長変換層８ｂの一部８ｂｋを研磨した後においては、発光素子５の側面から出射された光は、図８に示すように、パッケージの側面で反射された後、表面８ｓ１のＡ点で反射されて下方（波長変換層のある方向）に向い、そのまま波長変換層８ａに到達するか、又はパッケージの側面の一点（例えば、Ｄ点）で反射された後、波長変換層８ａに到達する。
この図８に示した例では、ＡＢ間の距離とＡＢ’間の距離が等しく、ＢＣ間の距離とＢ’Ｄ間の距離とが等しいので、波長変換層に至る距離は（言いかえれば蛍光体粒子に到る距離は）、研磨前に比べて研磨後の方がＣＥ間の距離だけ短くなる。
【００２９】
以上の説明では、１つの例について説明したが、少なくとも発光面となる表面８ｓ１，８ｓ２における反射を伴なう光については、どのような行路を取ったとしても（すなわち、発光素子からどのような角度で反射された光であっても）、波長変換層８ａ（蛍光体粒子）に至る距離は、研磨前に比べて研磨後の方が短くなる。
これによって、研磨後では、波長変換層（蛍光体粒子）に至る距離が短くなる分、透光性樹脂の吸収による減衰を小さくでき、研磨前に比較してより強い光で蛍光体粒子を励起することができる。
また、研磨後では、より狭い空間（透光性樹脂）内に光が閉じ込められることから、より多くの反射が繰り返されて、光が蛍光体粒子と出会う確率が高くなり、波長変換率が高くなる。
【００３０】
これらのことから、発光素子から出射される光（特に、発光素子の側面から出射される光）に対する蛍光体粒子による波長変換率が高くなり、研磨により色度ｘ値、ｙ値が大きくなる。
このように、本願では、色度ｘ値、ｙ値を大きくするために、透光性樹脂に含まれる蛍光体粒子の量を実質的に変化させることなく、（１）発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を短くすることと、（２）より狭い透光性樹脂内に光を閉じ込めることが重要である。
また、逆に色度ｘ値、ｙ値を小さくするためには、透光性樹脂に含まれる蛍光体粒子の量を実質的に変化させることなく、発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を長くし、かつより広い透光性樹脂内に光を閉じ込めるようにすればよい。
【００３１】
以上説明してきたことから明らかなように、本願では、少なくとも発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を変化させ、光を閉じ込める透光性樹脂空間の範囲を変化させることができる手段であれば適用できる。
すなわち、研磨等によって非波長変換層８ｂの厚さを変化させることは、発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を変化させ、光を閉じ込める透光性樹脂空間の範囲を変化させるための１つの手段であって、本願は非波長変換層８ｂの厚さを変化させることに限定されるものではない。
【００３２】
例えば、蛍光体粒子の量を変化させることなく、透光性樹脂の体積（容積）を変化させれば、発光面等において反射される光の蛍光体粒子に至る距離を変化させ、光を閉じ込める透光性樹脂空間の範囲を変化させることができるので、色調を変化させることができる。
また、蛍光体粒子の量が変化する場合であっても、それを上回る率で透光性樹脂の量を変化させると、ＬＥＤチップの側面から出射される光の蛍光体粒子に至る距離を変化させることができ、かつ光を閉じ込める透光性樹脂空間の範囲を変化させることができるので、色調を変化させることができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明に係る発光装置の色度調整方法は、透光性樹脂８１を硬化させた後に、透光性樹脂に対する蛍光体粒子の比率（体積比率であっても重量比率であってもよい。）を変化させることによって色度を調整するものである。
したがって、本発明では、透光性樹脂８において、蛍光体粒子を実質的に含んでいない非波長変換層８ｂが形成されていることは必須ではなく、透光性樹脂層を発光素子から離れるほど蛍光体粒子が少なくなるように形成して、その表面を研磨又は表面に透光性樹脂を塗布するようにしてもよい。このようにしても、透光性樹脂に対する蛍光体粒子の比率を変化させることができ、色度を調整することができる。
【００３４】
また、より具体的な手段としては、透光性樹脂８を硬化させた後に、蛍光体粒子を実質的に含んでいない透光性樹脂８の非波長変換層８ｂを研磨したり、非波長変換層８ｂの上にさらに、蛍光体粒子を含まない透光性樹脂を塗布するものであるが、その際にも、種々の変形が可能である。
例えば、透光性樹脂８を硬化させた後に研磨をする際、図１に示すように、パッケージ２の側壁部分の上面２ｓを透光性樹脂８の表面とともに研磨するようにしてもよいし、図７に示すように、透光性樹脂をパッケージ２の側壁部分の上面を覆うように形成して透光性樹脂の表面のみを研磨するようにしてもよい。
【００３５】
以上説明したように、透光性樹脂層８を形成した後に、樹脂に対する蛍光体粒子の含有割合を変化させることにより、色調を調整することができる。
しかしながら、実際の製造過程において、発光素子を１つ１つ調整することは実用的ではない。
【００３６】
そこで、次に、実際の製造過程において、本発明に係る色度調整方法を応用した調整方法について説明する。
すなわち、本調整方法は、それぞれ発光素子と蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えてなる極めて多くの数の発光装置の色度を、効率よく調整する方法であって、以下の工程を含むものである。
【００３７】
ステップ１．
ステップ１では、透光性樹脂を硬化させた後の発光装置の色度を全数測定する（初期色度測定工程）。
ステップ２．
そして、ステップ２では、ステップ１で測定された色度に基づいて、前記測定された色度と目標色度との差があらかじめ設定された範囲内にあるものをそれぞれ１つのグループとすることにより色度範囲ごとに分類する（グループ化工程）。
分類するグループ数は、調整後の色度バラツキを小さくするためには多い程よいが、要求される色度の範囲（規格）及び製造効率を考慮して適当な分類数とする。
【００３８】
ステップ３．
最後に、ステップ３で、各グループごとに、目標色度との差に基づいて設定された量だけ前記透光性樹脂の上層部を研磨する（研磨工程）。
すなわち、同一のグループに属する発光素子は、同じ研磨量（グループごとに設定された値）だけ研磨される。
以上のような調整方法によれば、グループごとに一括して色度を調整できるので、効率よく色度を調整でき、かつ色度バラツキを小さくできる。
【００３９】
また、本発明者は、上述のステップ１〜ステップ３を含む色度調整方法において、分割数に対する調整後の標準偏差の改善率についてシミュレーションによって評価した。その結果を、次の表１及び図３に示す。尚、表１には、色度ｘ値を示した。
表１
以上の表１及び図３に示すように、分割数が多いほど（グループ数が多いほど）標準偏差σの改善率が大きいことがわかる。
【００４１】
また、本発明者は、作製したサンプルの樹脂の表面を一旦全て研磨して、樹脂の厚さ（サンプルの高さ）を揃えた後、その色度によって５分割（５グループに分類）し、グループごとに決められた量だけ研磨することにより色度補正をした。その結果を、図４に示す。初期サンプル数は、１５８個であり、サンプルの高さ）を揃えた後及び調整後のサンプル数は、１４８個である。
【００４２】
図４から明らかなように、サンプルの樹脂の表面を研磨して、樹脂の厚さ（サンプルの高さ）を揃えただけでは、色度バラツキはほとんど改善されないこと、及び５分割（５グループに分類）し、グループごとに決められた量だけ研磨することにより色度補正することにより、色度バラツキが大幅に改善されることがわかった。
【００４３】
また、本発明に係る研磨により色度を調整する方法によれば、発光装置の発光光度及び発光出力がいずれも高くなることが確認された。
光度については、図６（ａ）に示すように、研磨前（色度調整前）に３５６ｍｃｄであったものが、研磨後（色度調整後）には４１２ｍｃｄとなった。
また、光出力については、図６（ｂ）に示すように、研磨前（色度調整前）に３０６７μＷであったものが、研磨後（色度調整後）には３２６０μＷとなった。
尚、図５には、発光光度及び発光出力の測定に用いたサンプルの研磨前後の色度を示した。
【００４４】
また、図６に示したリファレンスとして示したサンプルは、発光光度及び発光出力の測定に用いたサンプルと同一製造ロットに属するものであって研磨前の色度ｘ値、及び色度ｙ値が最も大きいものの研磨前のデータをリファレンスとして示したものである。
このリファレンスとして示したサンプルの研磨前の色度は、図５に示すように、発光光度及び発光出力の測定に用いたサンプルの研磨前後の色度とほぼ等しいものである。
すなわち、研磨後のサンプルは、リファレンスとして示したサンプルの光度及び発光出力に比較しても高いことから、研磨後のサンプルによる発光光度及び発光出力の向上は、色度の変化によってもたらされたものではなく、研磨による発光面の粗面化および光の樹脂通過距離の短縮によるものであると考えられる。
【００４５】
また、研磨によって、光の配光特性や半値角が変化することはないか確認したが、研磨による変化は確認されなかった。
以上説明したように、本発明によれば、透光性樹脂を硬化させた後に、蛍光体粒子を実質的に含んでいない透光性樹脂を研磨又は塗布しているので、製造工程の最終段階の工程において容易に色度を調整することができる。
すなわち、透光性樹脂を硬化させる前に、色度を調整してその色度に基づいて透光性樹脂をさらに充填する方法も考えられるが、樹脂の硬化前は色度に影響を及ぼす要因が不安定であるために、色度を微調整することが困難であった。
しかしながら、本発明に係る色度調整方法ではこのような困難はない。
【００４６】
また、特許文献１に示された方法では、樹脂の研磨量に対して色度の変化が大きいために、色度を微調整することは困難であるが、本発明に係る色度調整方法ではこのような困難はない。
【００４７】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、主として、発光面全体を研磨することにより、色度を調整する方法及びその方法によって作製された発光装置について説明したが、このような方法では発光装置ごと（又は、研磨グループごと）に高さが変わり、高さが不揃いなものとなる。
そこで、本発明に係る実施の形態２では、製品の高さそのものは変化させることなく、色度を調整する方法とその方法を適用して作製された発光装置について説明する。
【００４８】
まず、具体的な調整方法を説明する前に、実施の形態２の発光装置の構成について説明する。
本実施の形態２の発光装置（発光ダイオード）は、図９に示すように、パッケージの中に発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）５が透光性樹脂８によって封止されてなる表面実装型（ＳＭＤ型）の発光ダイオードである。本実施の形態２の発光ダイオードにおいて、パッケージは金属ベース２２と側壁部２１とからなり、側壁部２１は収納部を構成するために金属ベース２２の一方の面の周囲に接合されている。尚、金属ベース２２と側壁部２１とからなるパッケージについては、後述の実施の形態３において詳述する。
そして、ＬＥＤチップ５はパッケージの収納部にダイボンディングされてワイヤーボンディングにより所定の配線がされた後、透光性樹脂８により封止されている。
【００４９】
詳細に説明すると、本実施の形態２において、パッケージの金属ベース２２は正の端子を構成する金属薄板２２ａと負の端子を構成する金属薄板２２ｂとが絶縁性樹脂４により接合されることにより構成され、それぞれＬＥＤチップ５の正電極５ａと負電極５ｂにワイヤー７により接続される。また、実施の形態２の発光装置においては、後述の色度調整を考慮して、収納部を構成するための側壁部２１の内周壁が２段になっている。
尚、図９では、ＬＥＤチップ５が一方の金属薄板２２ｂ上にダイボンディング樹脂６によりダイボンディングされている例について示したが、本発明では、ＬＥＤチップ５は他方の金属薄板２２ａ上にダイボンディングされていても良いし、金属薄板２２ａと金属薄板２２ｂとに跨ってダイボンディングされていてもよい。
【００５０】
実施の形態２において、ＬＥＤチップ５は、サファイア基板上に以下の層を順に積層することにより構成する。
（１）バッファ層、（２）アンドープ又はＳｉの含有量の比較的少ないＧａＮ下地層、（３）ＧａＮ下地層よりＳｉの含有量の多いｎ側ＧａＮコンタクト層、（４）ｎ側ＧａＮコンタクト層よりＳｉ含有量が少ないＧａＮ層、（５）順方向電圧Ｖｆを下げるために形成される層である、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層のｎ側多層膜、（６）ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層の５ペアからなる量子井戸構造の活性層、（７）ＭｇがドープされたＡｌＧａＮ層とＩｎＧａＮ層からなるｐ側多層膜、（８）Ｍｇがドープされたｐ側ＡｌＧａＮ層、（９）Ｍｇがドープされたｐ側ＧａＮコンタクト層。
また、ｐ側電極はｐ側ＧａＮコンタクト層上に形成され、ｎ側電極は、上層をエッチングすることによりｎ側ＧａＮコンタクト層の一部の表面を露出させて、その露出させた表面に形成している。
以上のように構成された実施の形態２の窒化物半導体発光素子（ＬＥＤチップ）は、ｐ側の層とｎ側の層の間に活性層が形成されたダブルへテロ構造である。
【００５１】
このように構成したＬＥＤチップ５をパッケージの収納部にダイボンディングしてワイヤーボンディングした後、所定量の透光性樹脂を収納部に充填して硬化させる。この透光性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂中に無機蛍光体としてＧｄが含有されたＹＡＧ：Ｃｅが含有されてなり、充填時における温度や粘度を調整することによって、透光性樹脂８内において硬化後に波長変換層８ａと非波長変換層８ｂが形成されるようにする。
【００５２】
以上のようにして作製した発光装置の色度を測定して、目標の色度より青みがかったものを例えば、自動選別器によって選別した後、研磨装置上に複数個配列して、目標色度になるように研磨する。
実施の形態２では、研磨するための工具は、図９に示すように、回転軸５１の先に、例えば、円盤形状の砥石（収納部の外周より小さい外形を有する砥石）を設けたものを用い、パッケージの側壁を削ることなく透光性樹脂の非波長変換層のみを、目標色度と測定色度との差に対応した量だけ研磨する。
【００５３】
この研磨の際、研磨装置上に配列した複数の発光装置の各々に対して砥石を設けることにより、複数の発光装置を一度に調整することができる。
また、この際、実施の形態１で説明したように、削り量に応じてグルーピングして一括して削るようにもできるし、１つ１つ光センサーにより色度を測定しながら目標色度になるまで削るようにしてもよい（この場合でも、光センサーと砥石をそれぞれの発光装置に設けて各発光素子ごとに削り量を制御するようにすれば、複数の発光素子を同時に並列処理できることはいうまでもない。）。
【００５４】
以上説明した実施の形態２の色度調整方法（工程）を用いれば、発光装置全体の高さを変えることなく、色度ｘ値及びｙ値を大きくすることができ、所望の色度（例えば、所望の白色）に精度よく調整できる。
【００５５】
以上の実施の形態２の色度調整方法では、透光性樹脂の非波長変換層のみを、目標色度と測定色度との差に対応した量だけ研磨するようにしたが、本発明では、収納部に蛍光体粒子を含んでいない透光性樹脂を追加することにより、非波長変換層の厚さを目標色度と測定色度との差に対応した量だけ増加させて色度を調整するようにしてもよい。この場合において、色度を調整した後の透光性樹脂の表面がパッケージの側壁の高さを超えないように設定すれば、発光装置全体の高さを変えることなく、色度ｘ値及びｙ値を小さくすることができ、所望の色度（例えば、所望の白色）に精度よく調整できる。
【００５６】
実施の形態３．
次に、本発明に係る実施の形態３の発光装置（発光ダイオード）の製造方法について説明する。
本製造方法は、表面実装型の発光ダイオードを安定した品質でかつ量産性良くしかも色度バラツキを小さく製造する方法である。
本製造方法において、透光性樹脂でＬＥＤチップ５を覆う工程までは、複数のパッケージを一括して処理するために、複数のパッケージが集合してなるパッケージアッセンブリが用いられる。このパッケージアッセンブリは、各パッケージの収納部１ａに対応する複数貫通孔１０１ａが形成された絶縁性基板１０１と金属ベース板１０２とが接合されて作製されている（図１３参照）。
【００５７】
ここで、絶縁性基板１０１は、例えば厚さが０．０６ｍｍ〜２．０ｍｍの樹脂積層品等からなり、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１０１ａが形成されている（図１３参照）。貫通孔１０１ａの横断面形状は楕円であってもよいし、円形又は方形でもよい。すなわち、本発明は貫通孔１０１ａの横断面形状によって限定されるものではなく、種々の形状の中から任意に選定することができる。また、貫通孔１０１ａにおいては、貫通孔１０１ａの開口径が絶縁基板の一方の面（金属薄板と接合される面）から他方の面に向かって大きくなるように貫通孔の側面を傾斜させることが好ましい。このように貫通孔１０１ａの側面を傾斜させると、ＬＥＤチップから貫通孔の側面に向かって出射された光を側面で反射させて上方に出力することができるので、ＬＥＤチップ５から出射された光を効率良く発光ダイオードから取り出すことができる。
【００５８】
また、金属ベース板１０２は個々のパッケージごとに切断されたときに、各パッケージにおいて金属薄板２２ａと金属薄板２２ｂとが絶縁性樹脂４により電気的に分離されるように、各貫通孔にそれぞれ対応して分離溝が形成されてその分離溝の中に絶縁性樹脂４が充填されている（図１０参照）。
【００５９】
各パッケージ部分において、貫通孔１０１ａ内で金属薄板２２ａの一部、絶縁性樹脂４、及び金属薄板２２ｂの一部が露出されている。
さらに、パッケージアッセンブリにおいてはさらに、後述のマスク１１２の１つの開口部１１３に対して複数のパッケージがグループ化されて配置されている（図１１、図１２参照）。
【００６０】
＜ＬＥＤチップの実装＞
上述のように構成されたパッケージアッセンブリの各貫通孔（収納部）の所定の位置にダイボンド樹脂を用いてＬＥＤチップ５をダイボンディングして、ワイヤーボンディングにより所定の配線をする（図５）。
各貫通孔の内側には金属薄板２２ａと金属薄板２２ｂが露出され、ＬＥＤチップ５は負電極である金属薄板２２ｂ上に接着され、そのＬＥＤチップ５のｐ側電極５ａ及びｎ側電極５ｂはそれぞれ、ワイヤ７によって金属薄板２２ａ及び金属薄板２２ｂに接続される（図１１、図１３参照）。
【００６１】
＜第１の工程：孔版印刷＞
次に、封止部材である透光性樹脂（本発明のエポキシ樹脂組成物）８は、チャンバー内にて孔版印刷により塗布される。図１１（ａ）は本実施の形態３に係る製造方法の孔版印刷に用いられるマスク１１２の平面図である。マスク１１２には、図１１（ａ）に示すように、複数の開口部１１３が形成されており、各開口部１１３の位置及び大きさは、１つの開口部１１３に対して、１つのグループにまとめられた複数のパッケージが対応するようにが設定される（図１１（ｂ））。このように本発明で用いられるマスクは、各貫通孔内だけに透光性樹脂を設けるのではなく、周囲の絶縁性基板１０１上にも樹脂層が形成されるように設計されている。本実施の形態の製造方法では、このようなマスク１１２を用いて孔版印刷を行うことで、絶縁基板の貫通孔１０１ａ内及び絶縁性基板１０１上に硬化後も表面が平滑面となるように透光性樹脂を形成することができる。
【００６２】
すなわち、本製造方法では、図１３に示すように開口部１１３の周辺部分の透光性樹脂を平坦に形成するのが難しい部分を除いて、グルーピングされた複数のパッケージを配置して、複数のパッケージが配置された部分に透光性樹脂を一定の厚さでかつ表面が平坦になるように形成することにより、パッケージ間における透光性樹脂層の厚さのバラツキを抑えかつ各パッケージの透光性樹脂の表面の平坦化を図っている。
【００６３】
このように、複数の発光ダイオードに対して一度に透光性樹脂を形成した後、図１３に示す点線の部分で切断して分離して個々の発光ダイオードとしている。これにより、均一な膜厚を有する発光ダイオードを発光ダイオード間にサイズや色バラツキが生じないように歩留まり良く形成することができる。また、マスクの板厚を調整することで前記絶縁性基板上に形成する透光性樹脂の膜厚を任意に変更することができる。
【００６４】
次に、各開口部１１３において、複数のパッケージが配置された部分に透光性樹脂を一定の厚さでかつ表面が平坦になるように形成する方法の一例を具体的に説明する。
【００６５】
（ステップ１）
まず、貫通孔１０１ａをマスク１１２側に向けたパッケージアッセンブリ１００を昇降ステージ１１７上に吸引して（図１２（ａ））、ステージ１１７を上昇させてパッケージアッセンブリ１００とマスク１１２とを位置合わせして、マスク１１２の下面に接触させる（図１２（ｂ））。これによりパッケージアッセンブリの反りを矯正した状態でパッケージアッセンブリ１００をマスク１１２に接触させることができる。このように、パッケージアッセンブリ１００の反りを矯正することにより、パッケージアッセンブリ１００上の一面に均一な膜厚の透光性樹脂を形成することが可能になる。すなわち、パッケージ基板に反ったまま封止部材を形成すると、形成された個々の発光ダイオード間に厚さのバラツキが生じ歩留まりが悪化する。
【００６６】
蛍光物質を含有させた透光性樹脂は、図１２（ａ）に示すように、大気圧下でマスク１１２の開口部外の端に配置させる。この状態で減圧して脱泡を行う。減圧は１００Ｐａ〜４００Ｐａの範囲に設定することが好ましく、この範囲であると樹脂内部に含まれる気泡を効果的に取り出すことができる。上述のパッケージアッセンブリ１００とマスク１１２を用いた本実施の形態では、透光性樹脂として比較的高い粘度のものを用いることができる。
【００６７】
透光性樹脂中に気泡が混合されたまま封止されると、気泡がＬＥＤチップからの光や蛍光物質の発光を反射屈折させるため、色ムラや輝度ムラが顕著に観測される。そのため蛍光物質を含有した透光性樹脂を形成する際、本実施の形態のように減圧及び加圧を繰り返すことは極めて効果的であり、色ムラや輝度ムラを抑える賢著な効果がある。また、透光性樹脂中に気泡が含まれると、それが原因となって透光性樹脂の剥離やワイヤの接着部分の剥離、ワイヤ切れ等が生じる場合があり、信頼性が低下してしまう。したがって、本方法により気泡を防止することは信頼性を向上させる上でも極めて有効である。
【００６８】
＜ステップ２＞
次に減圧下において、１往復目の往スキージ走査が行われる（図１２（ｃ））。この際に用いられる往スキージ用ヘラ１１４は、図１２（ｃ）に示すように、マスク１１２の垂直ラインに対して動作方向に傾いており、エアー圧によりヘラ１１４をマスク１１２に押し当てて動作させ樹脂８をマスク１１２の開口部１１３に流し込む。往スキージ走査は減圧下で行われるため昇降ステージ１１７の吸引作用は意味をなさないが、物理的に昇降ステージ１１７をマスク１１２に押し当てているためパッケージアッセンブリ１００とマスク１１２とのズレは生じない。
【００６９】
＜ステップ３＞
次に大気圧まで加圧し、加圧完了後、１往復目の復スキージ走査が往スキージ走査と逆方向に行われる（図１２（ｄ））。復スキージ用ヘラ１１５は、マスク１１２の垂直ラインに対して動作方向に往スキージ用ヘラ１１４よりも大きく傾け且つ往スキージ走査のときよりも強いエアー圧により作動させる。このように、強い圧力により復スキージ用ヘラ１１５とマスク１１２との接触面積を大きくして再び透光性樹脂を充填させることにより、開口部１１３内に充填された樹脂の表面に現れた気泡を効率よく除くことができ封止部材の表面を平滑な面に仕上げることができる。
【００７０】
＜ステップ４＞
ステップ２及びステップ３と同様にして、減圧及び加圧を繰り返して脱泡させながら往復スキージを数回行い、開口部１１３内に均一な膜厚で樹脂を充填させる。
【００７１】
＜ステップ５＞
この状態（マスク１１２をパッケージアッセンブリ１００に接触させた状態）で透光性樹脂を硬化して、硬化した後にマスクを除去することによってＬＥＤチップが配置された貫通孔内及び絶縁性基板上面に一体成形された透光性樹脂の上面をパッケージ底面とほぼ平行で且つ平滑な面にすることができる。
【００７２】
次に、ダイシング工程について詳細に説明する。上述のようにして透光性樹脂を形成（硬化）した後、以下のようにダイシングして個々の発光ダイオードに分割される。
【００７３】
＜第２の工程：ダイシング工程＞
（ダイシングステップ１）
まず、樹脂を硬化させた後、パッケージアッセンブリ１００の透光性樹脂側をダイシングシートに接着する。上述したように、パッケージアッセンブリ１００のダイシングシートとの接着面は実質的に同一材料からなり且つ平滑な平面であるので接着強度を強くできる。これにより、ダイシング時におけるチップの飛びやダイシングズレが防止でき、歩留まり良く個々の発光ダイオードに切断することができる。
【００７４】
これに対して、パッケージアッセンブリの個々の貫通孔に対応した開口部を有するマスクを用いて樹脂の充填及び硬化を行った場合、充填された樹脂は熱収縮して貫通孔分部で陥没してしまいダイシングシートと接する面は貫通孔上を除く絶縁性基板上面のみとなり密着性が低下する。また、個々の貫通孔に対応した開口部を有するマスクマスクを用いて樹脂量を多めに充填して硬化させると、ダイシングされる部分である絶縁性基板上面よりも樹脂の上面が高くなり、ダイシングシートとの接着面が樹脂上面のみとなり、この場合もパッケージアッセンブリとダイシングシートとの接着強度が極端に弱くなりダイシングズレが生じる。このようにパッケージアッセンブリとダイシングシートとの固定が不安定なままダイシングを行うと、チップの飛びやダイシングズレが生じる。また、得られた発光ダイオードの切り口にはバリが生じる等の不都合もある。バリは後工程の実装過程等で割れる恐れがあり、前記バリ部分が深く割れてしまうと、外部から封止部材内に湿気が混入され、発光ダイオードの信頼性が低下したり内部の金属部分が酸化されて変色してしまうなどの不良の原因となる。
【００７５】
（ダイシングステップ２）
ステップ１にて密着性良くダイシングシートに固定されたパッケージアッセンブリを、パッケージアッセンブリ底面側からダイシングブレードにより個々に切断する（図１３の破線に沿って切断する）。ダイシングブレートとはボンドを中心として周囲に粒径の小さいダイヤモンドの粒体を集結させてなるものである。
【００７６】
以上のような製造方法で作製された発光ダイオードでは、透光性樹脂が絶縁基板の上面と絶縁基板の貫通孔内とに一体的に成形されており、透光性樹脂の上面がパッケージ底面とほぼ平行であり、且つ透光性樹脂の外周側面は前記パッケージの外周側面とほぼ同一面上にある。このように発光ダイオードの上面を全て透光性樹脂を形成することで発光面を広くでき出力を向上させることができる。
【００７７】
＜色度調整工程＞
そして、以上のようにして作製された発光ダイオードを実施の形態１で説明した色度調整方法により色度を調整する。
これにより、実施の形態１と同様に色度バラツキを小さくできるとともに、研磨による粗面化により発光出力を向上させることができる。
尚、この場合、色度調整後の発光ダイオードにおいて、パッケージの側壁を構成する絶縁基板の上面に、透光性樹脂が残るようにする（すなわち、絶縁基板の上面の透光性樹脂の厚さを色度調整のために研磨することを見込んで研磨量より厚くしておく）ことが好ましく、これにより上述したように発光ダイオードの上面を全て発光面とでき、より発光出力を向上させることができる。
【００７８】
実施の形態３の変形例．
以上の実施の形態３では、実施の形態１で説明した色度調整方法により色度を調整するようにしたが、実施の形態３において、実施の形態２で説明した色度調整方法を適用できることはいうまでもない。
このようにすると、色度バラツキが少なくかつ高さの揃った発光ダイオードを製造できる。
尚、この場合、個々の発光ダイオードに分割する前に（すなわち、図１３に示す集合状態の段階で）、各発光ダイオードの色度を測定して又は色度を測定しながら色度を調整するようにすることもできる。
【００７９】
また、本実施の形態３では、実施の形態２で示したような収納部の内周側面を２段（多段）にしたパッケージを用いてもよい。
このようなパッケージは、実施の形態３の単層の絶縁基板に代えて、互いに異なる大きさの貫通孔を有する２つの（複数）の基板を貼り合わせた積層基板を用いることにより容易に作製することができる。
【００８０】
その他の変形例．
以上の実施の形態１〜３の発光装置では、ＬＥＤチップ５として電極側から光を出射するものを用い、ＬＥＤチップ５の電極とパッケージの電極とをワイヤーボンディングした例について示した。
しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、図１４に示すように、ＬＥＤチップ５をパッケージ内にフリップチップボンディングするようにしてもよい。
具体的には、ＬＥＤチップ５のｐ側の電極５ａとｎ側の電極５ｂとがそれぞれ、パッケージの実装面（収納部の底面）に形成された正負の電極（金属薄板２２ａ，金属薄板２２ｂ）に対向するようにＬＥＤチップを載置して、対向する電極間をそれぞれ半田等の導電性接着部材５２で接合することにより実装する。
【００８１】
尚、フリップチップボンディング用のＬＥＤチップは、基本的にはワイヤーボンディング用のＬＥＤチップと同様に構成される。
例えば、窒化物半導体発光素子（ＬＥＤチップ）の場合では、光透光性の基板の一方の主面上にｎ型およびｐ型窒化物半導体層を含む複数の窒化物半導体層を積層して、最上層のｐ型窒化物半導体層（ｐ型コンタクト層）の上にｐ側の電極を形成し、ｐ型窒化物半導体層の一部を除去することにより露出させたｎ型窒化物半導体層上にｎ側の電極を形成することにより構成し、光透光性基板の他方の主面を主光取り出し面とすればよい。
【００８２】
また、実施の形態１で説明した製造方法及び実施の形態３では、透光性樹脂の表面を色度調整のために研磨する前に、図１５に示すように、１又は２以上の溝を形成し、その後研磨するようにしてもよい。
この場合、溝の形状及び研磨条件等を調整することにより、図１６に示すように、凹凸（うねり）を形成することができる。
【００８３】
以下、現在、最も需要の多い白色の発光装置を構成するために適したＬＥＤチップ及び蛍光体粒子の材料について説明する。
ＬＥＤチップ５．
本発明において、白色の発光装置を構成するために適したＬＥＤチップとして、窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いたＬＥＤチップを用いることができる。このＬＥＤチップは、ＩｎｘＧａ１− ｘＮ（０＜ｘ＜１）を発光層として有しており、その混晶度によって発光波長を約３６５ｎｍから６５０ｎｍで任意に変えることができる。
【００８４】
本発明に係る発光装置において、白色系の光を発光させる場合は、蛍光体粒子から出射される光との補色関係を考慮するとＬＥＤチップ５の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下に設定することが好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下に設定することがより好ましい。なお、蛍光体の種類を選択することにより、４００ｎｍより短い紫外域の波長の光を発光するＬＥＤチップを適用することもできる。
【００８５】
蛍光体粒子．
本発明の発光ダイオードにおいては、蛍光物質として、窒化物系半導体を発光層とする半導体ＬＥＤチップから発光された光を励起させて発光できるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質をベースとしたもの、窒化物系蛍光体及びＣａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体等の種々の蛍光物質を用いることができる。
【００８６】
＜イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質＞
具体的なイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質としては、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ４Ａｌ２Ｏ９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物などが挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光物質の粒子を揃えることができる。
【００８７】
本明細書において、Ｃｅで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質は特に広義に解釈するものとし、以下の蛍光物質を含むものである。
（１）イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質において、イットリウムの一部あるいは全体がＬｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換された蛍光物質。
（２）イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質において、アルミニウムの一部あるいは全体がＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換された蛍光物質。
（３）イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光物質において、イットリウムの一部あるいは全体がＬｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換され、アルミニウムの一部あるいは全体がアルミニウムの一部あるいは全体をＢａ、Ｔｌ、Ｇａ、Ｉｎからなる群から選ばれる少なくとも１つの元素に置換された蛍光物質。
【００８８】
更に詳しくは、一般式（ＹｚＧｄ１−ｚ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（但し、０＜ｚ≦１）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体や一般式（Ｒｅ１−ａＳｍａ）３Ｒｅ‘５Ｏ１２：Ｃｅ（但し、０≦ａ＜１、０≦ｂ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｓｃから選択される少なくとも一種、Ｒｅ’は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択される少なくとも一種である。）で示されるフォトルミネッセンス蛍光体である。
【００８９】
この蛍光物質は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークを４５０ｎｍ付近にさせることができ、発光ピークも、５８０ｎｍ付近にあり７００ｎｍまですそを引くブロードな発光スペクトルを持つ。
【００９０】
またフォトルミネセンス蛍光体は、結晶中にＧｄ（ガドリニウム）を含有することにより、４６０ｎｍ以上の長波長域の励起発光効率を高くすることができる。Ｇｄの含有量の増加により、発光ピーク波長が長波長に移動し全体の発光波長も長波長側にシフトする。すなわち、赤みの強い発光色が必要な場合、Ｇｄの置換量を多くすることで達成できる。一方、Ｇｄが増加すると共に、青色光によるフォトルミネセンスの発光輝度は低下する傾向にある。さらに、所望に応じてＣｅに加えＴｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｅｕ、Ｐｔらを含有させることもできる。
【００９１】
しかも、ガーネット構造を持ったイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体の組成のうち、Ａｌの一部をＧａで置換することで発光波長が短波長側にシフトする。また、組成のＹの一部をＧｄで置換することで、発光波長が長波長側にシフトする。
【００９２】
Ｙの一部をＧｄで置換する場合、Ｇｄへの置換を１割未満にし、且つＣｅの含有（置換）を０．０３から１．０にすることが好ましい。Ｇｄへの置換が２割未満では緑色成分が大きく赤色成分が少なくなるが、Ｃｅの含有量を増やすことで赤色成分を補え、輝度を低下させることなく所望の色調を得ることができる。このような組成にすると温度特性が良好となり、発光ダイオードの信頼性を向上させることができる。また、赤色成分を多く有するように調整されたフォトルミネセンス蛍光体を使用すると、ピンク等の中間色を発光することが可能な発光ダイオードを製作することができる。
【００９３】
このようなフォトルミネセンス蛍光体は以下のようにして作製することができる。まず、Ｙ、Ｇｄ、Ａｌ、及びＣｅの原料として酸化物、又は高温で容易に酸化物になる化合物を使用し、それらを化学量論比で十分に混合して原料を得る。又は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウムとを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化バリウムやフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して坩堝に詰め、空気中１３５０〜１４５０°Ｃの温度範囲で２〜５時間焼成して焼成品を得、つぎに焼成品を水中でボールミルして、洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通すことで得ることができる。
【００９４】
本願発明の発光ダイオードにおいて、このようなフォトルミネセンス蛍光体は、２種類以上のセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体や他の蛍光体を混合させてもよい。
ＹからＧｄへの置換量が異なる２種類のイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を混合することにより、容易に所望とする色調の光を容易に実現することができる。特に、前記置換量の多い蛍光物質を上記大粒径蛍光物質とし、前記置換量の少なく又はゼロである蛍光物質を上記中粒径蛍光物質とすると、演色性および輝度の向上を同時に実現することができる。
【００９５】
＜窒化物系蛍光体：赤色蛍光体＞
本窒化物系蛍光体は、第１の発光スペクトルの少なくとも一部を波長変換し、前記第１の発光スペクトルと異なる領域に第２の発光スペクトルを少なくとも１以上有する蛍光体であって、前記蛍光体は、Ｍｎが添加されたＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドであることを特徴とする蛍光体に関する。製造工程においてＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドにＭｎを添加することにより、Ｍｎが添加されていないときよりも、発光効率の向上を図ることができる。ＭｎがＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドに及ぼす効果は上述と同様で、Ｍｎが付活剤であるＥｕ２＋の拡散を促進させ、粒径を大きくし、結晶性の向上が図られたためであると考えられる。Ｅｕ２＋を付活剤とする蛍光体において、Ｍｎが増感剤として働き、付活剤Ｅｕ２＋の発光強度の増大を図ったためと考えられる。本発明に係るＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体は、上述のＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体と異なる組成及び発光スペクトルを有し、６１０〜６３０近傍にピーク波長を有する。
【００９６】
本窒化物系蛍光体は、第１の発光スペクトルの少なくとも一部を波長変換し、前記第１の発光スペクトルと異なる領域に第２の発光スペクトルを少なくとも１以上有する蛍光体であって、前記蛍光体は、Ｍｎが添加されたＣａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドであることを特徴とする蛍光体に関する。Ｍｎを添加したときの効果は上述と同様である。ただし、Ｍｎが添加されたＣａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドは、６００〜６２０近傍にピーク波長を有する。
【００９７】
上述のシリコンナイトライドの蛍光体に添加するＭｎは、通常、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、ＭｎＯＯＨ等の酸化物、若しくは酸化水酸化物で加えられるが、これに限定されるものではなく、Ｍｎメタル、Ｍｎ窒化物、イミド、アミド、若しくはその他の無機塩類でも良く、また、予め他の原料に含まれている状態でも良い。前記シリコンナイトライドは、その組成中にＯが含有されている。Ｏは、原料となる各種Ｍｎ酸化物から導入されるか、本窒化物系蛍光体のＭｎによるＥｕ拡散、粒成長、結晶性向上の効果を促進すると考えられる。すなわち、Ｍｎ添加の効果は、Ｍｎ化合物をメタル、窒化物、酸化物と変えても同様の効果が得られ、むしろ酸化物を用いた場合の効果が大きい。結果としてシリコンナイトライドの組成中に微量のＯが含有されたものが製造される。従って、基本構成元素は、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕ、Ｃａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ：Ｅｕになる。これにより、Ｍｎ化合物に酸素を含有していないものを用いる場合でも、Ｅｕ２Ｏ３等のその他原料、雰囲気等によりＯが導入され、Ｏが含有している化合物を使わなくても上記課題を解決できる。
前記Ｏの含有量は、全組成量に対して３重量％以下であることが好ましい。これにより発光効率の向上を図ることができるからである。
【００９８】
前記シリコンナイトライドは、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＮｉからなる群より選ばれる少なくとも１種以上が含有されていることが好ましい。前記シリコンナイトライドにＭｎ、Ｍｇ、Ｂ等の成分構成元素を少なくとも含有することにより、発光輝度、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。この理由は定かではないが、上記基本構成元素にＭｎ、Ｂ等の成分構成元素を含有させることにより粉体の粒径が均一かつ大きくなり、結晶性が著しく良くなるためであると考えられる。結晶性を良くすることにより、第１の発光スペクトルを高効率に波長変換し、発光効率の良好な第２の発光スペクトルを有する蛍光体にすることができる。また、蛍光体の残光特性を任意に調整することができる。ディスプレイ、ＰＤＰ等のように表示が連続して繰り返し行われるような表示装置では、残光特性が問題となる。そのため、蛍光体の基本構成元素に、Ｂ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌなどを微量に含有させることにより、残光を抑えることができる。これにより、ディスプレイ等の表示装置に本発明に係る蛍光体を使用することができる。
【００９９】
また、Ｍｎ、Ｂ等の添加剤は、ＭｎＯ２、Ｍｎ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４や、Ｈ３ＢＯ３のような酸化物を加えても、発光特性を低下させることとならず、前述したようにＯもまた、拡散過程において、重要な役割を示すと考えられる。このように、前記シリコンナイトライドにＭｎ、Ｍｇ、Ｂ等の成分構成元素を含有することにより、蛍光体の粒径、結晶性、エネルギー伝達経路が変わり、吸収、反射、散乱が変化し、発光及び光の取り出し、残光などの発光装置における発光特性に大きく影響を及ぼすからである。
【０１００】
Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドは、ＳｒとＣａとのモル比が、Ｓｒ：Ｃａ＝１〜９：９〜１であることが好ましい。特に、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドは、ＳｒとＣａとのモル比が、Ｓｒ：Ｃａ＝１：１であることが好ましい。ＳｒとＣａとのモル比を変えることにより、第２の発光スペクトルを長波長側にシフトすることができる。後述する表１において、Ｓｒ：Ｃａ＝９：１、Ｓｒ：Ｃａ＝１：９の組成を有する蛍光体では、ピーク波長が６２４ｎｍ、６０９ｎｍであるのに対し、Ｓｒ：Ｃａ＝７：３、Ｓｒ：Ｃａ＝６：４及びＳｒ：Ｃａ＝３：７、Ｓｒ：Ｃａ＝４：６と徐々にＳｒとＣａのモル比を変えていくと、ピーク波長が６３９ｎｍ、６４３ｎｍ及び６３６ｎｍ、６４２ｎｍと長波長側にピーク波長をシフトすることができる。このように、より長波長側にピーク波長を有する蛍光体を製造することができる。さらに、ＳｒとＣａのモル比を変えていくと、Ｓｒ：Ｃａ＝１：１の時に、ピーク波長が６４４ｎｍと最も長波長側にピーク波長を有する蛍光体を製造することができる。また、ＳｒとＣａとのモル比を変えることにより、発光輝度の向上を図ることができる。
【０１０１】
Ｓｒに対してＣａのモル量を増やしていくと、Ｓｒ：Ｃａ＝１：９のとき１７０．３％と７０．３％もの発光輝度の向上が図られている。また、ＳｒとＣａとのモル比を変えることにより、量子効率の向上を図ることができる。表１では、Ｓｒ：Ｃａ＝９：１のとき１００％であった量子効率が、Ｓｒ：Ｃａ＝５：５のとき１６７．７％と量子効率の向上が図られている。このようにＳｒとＣａとのモル比を変えることにより、発光効率の向上を図ることができる。
【０１０２】
前記蛍光体のＥｕの配合量は、対応するＳｒ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｃａに対して０．００３〜０．５モルであることが好ましい。特に、前記蛍光体のＥｕの配合量は、対応するＳｒ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｃａに対して０．００５〜０．１モルであることが好ましい。Ｅｕの配合量を変えることによりピーク波長を長波長側にシフトすることができる。また、発光輝度、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。後述する表２乃至４では、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：ＥｕのシリコンナイトライドにおけるＥｕの配合量を変えた試験結果を示す。表２では、例えばＳｒ：Ｃａ＝７：３において、Ｓｒ−Ｃａに対してＥｕが０．００５モルであるときピーク波長が６２４ｎｍ、発光輝度が１００％、量子効率が１００％であるのに対して、Ｅｕが０．０３モルであるときピーク波長が６３７ｎｍ、発光輝度が１３９．５％、量子効率が１９９．２％と、発光効率が極めて良好になっている。
【０１０３】
前記蛍光体のＭｎの添加量は、対応するＳｒ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｃａに対して０．００１〜０．３モルであることが好ましい。特に、前記蛍光体のＭｎの添加量は、対応するＳｒ−Ｃａ、Ｓｒ、Ｃａに対して０．００２５〜０．０３モルであることが好ましい。原料中若しくは製造工程中、シリコンナイトライドの蛍光体にＭｎを添加することにより、発光輝度、エネルギー効率、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。後述する表５乃至９では、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：ＥｕのシリコンナイトライドにおけるＭｎの添加量を変えた試験結果を示す。表５乃至９では、例えばＭｎが無添加のシリコンナイトライドの蛍光体を基準として、発光輝度が１００％、量子効率が１００％とすると、Ｃａに対してＭｎを０．０１５モル添加したシリコンナイトライドの蛍光体は、発光輝度が１１５．３％、量子効率が１１７．４％である。このように、発光輝度、量子効率等の発光効率の向上を図ることができる。
【０１０４】
前記蛍光体は、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とを混合した蛍光体をいう。例えばＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体では、６５０ｎｍ近傍に発光スペクトルを有するのに対し、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体は、６２０ｎｍ近傍に発光スペクトルを有する。これを所望量混合することにより６２０〜６５０ｎｍの波長範囲の所望の位置にピーク波長を有する蛍光体を製造することができるからである。ここで上記組合せに限られず、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とＣａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とを混合した蛍光体、Ｓｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とＳｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とＣａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体とを混合した蛍光体も製造することができる。これらの組合せでも、６００〜６８０ｎｍの波長範囲の所望の位置にピーク波長を有する蛍光体を製造することができる。
【０１０５】
前記蛍光体は、平均粒径が３μｍ以上であることを特徴とする蛍光体であることが好ましい。Ｍｎが添加されていないＳｒ−Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系、Ｓｒ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系、Ｃａ−Ｓｉ−Ｎ：Ｅｕ系シリコンナイトライドの蛍光体は、平均粒径が１〜２μｍ程度であるが、Ｍｎを添加する上記シリコンナイトライドは、平均粒径が３μｍ以上である。この粒径の違いにより、粒径が大きいと発光輝度が向上し、光取り出し効率が上昇するなどの利点がある。
【０１０６】
前記蛍光体は、Ｍｎの残留量が１０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。前記蛍光体に、Ｍｎを添加することにより上記効果が得られるからである。
上記蛍光体において、Ｍｎの少なくとも一部をＢに置換することも可能であり、Ｂの添加はＭｎの添加と同様の効果を得ることができる。
【０１０７】
＜Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体＞
Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体とは、モル％表示で、ＣａＣＯ３ をＣａＯに換算して：２０〜５０モル％、Ａｌ２Ｏ３ ：０〜３０モル％、ＳｉＯ：２５〜６０モル％、ＡｌＮ：５〜５０モル％、希土類酸化物または遷移金属酸化物：０．１〜２０モル％で、５成分の合計が１００モル％となるオキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体である。
尚、オキシ窒化物ガラスを母体材料とした蛍光体では、窒素含有量が１５ｗｔ％以下であることが好ましく、希土類酸化物イオンの他に増感剤となる他の希土類元素イオンを希土類酸化物として蛍光ガラス中に０．１〜１０モル％の範囲の含有量で共賦活剤として含むことが好ましい。
【０１０８】
本蛍光体の成分のＣａＣＯ３ は、ＣａＯの原料であり、ガラス化範囲を広げるだけでなく、蛍光ガラス中に発光中心となる希土類イオンまたは遷移金属イオンを多量に、かつ、安定に含有させることができるものであり、２０〜３０モル％の範囲がより好ましい。なお、Ｃａ２＋サイトにあるＣａ２＋イオンをＳｒ２＋やＢａ２＋イオンに容易に置き換えることによって発光中心イオンとなる希土類酸化物または遷移金属酸化物の含有量を上記のとおり０．１〜２０モル％の範囲内で自在に制御することが可能になる。
【０１０９】
ＡｌＮとＡｌ２Ｏ３は、窒素含有量を変化させるために用いる。ＡｌＮが４０〜１０モル％、Ａｌ２Ｏ３が０〜２０モル％の範囲がより好ましい。ＳｉＯ２は、ガラス形成成分の一つであり、ＣａＯ と組み合わせることによりガラス融液の溶融温度を低下させるものであり、３０〜４０モル％の範囲がより好ましい。
【０１１０】
希土類酸化物または遷移金属酸化物は、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋などの希土類イオンまたはＣｒ３＋、Ｍｎ２＋などの遷移金属イオンをガラス中にドープする原料であり、ガラス組成限界である２０モル％以下の範囲において賦活し、発光中心の濃度消光が認められない０．５〜１０モル％の賦活量において強い発光強度を有する。
【０１１１】
オキシ窒化物ガラスは、酸素の一部を窒素に置換したものであり、窒素の導入によってガラス網目構造の化学結合が強化され、ガラス転移温度、軟化温度などの熱的性質の他、機械的な性質や化学的な性質が著しく向上する（例えば、特公平７−３７３３３号公報）ことが知られている。
【０１１２】
本蛍光体は、ガラス中の窒素含有量は、１５ｗｔ％以下のガラス組成範囲において窒素含有量を制御して発光スペクトルのピーク位置を移動させることができ、さらにオキシ窒化物ガラス蛍光体の励起スペクトル中のピーク波長を紫外から緑の範囲で調整できる。この発光ピーク波長の移動はゆるやかに黄から赤に変化するため、窒素含有量を変化させることにより蛍光体の多色化が容易に図れる。より好ましい窒素含有量は、４〜７ｗｔ％である。
【０１１３】
オキシ窒化物ガラスを製造する代表的な方法としては二つの方法があり、一つは窒素源に窒化物を用いて溶融する方法であり、他の方法としてはゾル−ゲル法などで作製した多孔質ガラスをアンモニアガスで窒化させる方法がある。
【０１１４】
前者の方法は溶融時の高温で窒化物が分解するので、窒素含有量を１０ｗｔ％以上にすることは非常に難しいが、例えば、１０気圧の窒素加圧下でこれらのガラスを合成することにより、比較的多量の窒素を含むオキシ窒化物ガラスが得られる。このようなオキシ窒化物ガラスは、機械的強度や化学的安定性にさらに優れる
【０１１５】
蛍光ガラス中には、基本的に一種類の発光中心しか含まない。ただし、二種類の希土類元素が蛍光ガラス中に含まれる場合は有り得る。この二種類を同時に蛍光ガラスにドープする効果として二つ挙げることができる。一つは、増感作用、もう一つは、キャリアーのトラップ準位を新たに形成し、長残光性の発現および改善やサーモルミネッセンスを改善させるというものである。増感作用が観察される組み合わせとして、一般的に、Ｅｕ３＋イオンに対してＴｂ３＋イオン、Ｔｂ３＋イオンに対してＣｅ３＋イオンが挙げられる。
【０１１６】
Ｅｕ２＋（あるいはＣｅ３＋）イオンのほかに他の希土類元素イオン（Ｇｄ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、またはＳｍ３＋イオンなど）を増感剤とするために、これら希土類酸化物を蛍光ガラス中に０．１〜１０モル％の含有量で共賦活剤として含ませることができる。
【０１１７】
このＣａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラスの窒素含有量は、約５．５ｗｔ％と報告されており、本発明の蛍光体の母材ガラスとしてこのオキシ窒化物ガラスの組成を用いることができる。
【０１１８】
Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体の製造方法は上述の従来公知の方法を用いることができるが、その場合、希土類酸化物を原料として用い、他の原料と混合し、これを出発原料として窒素雰囲気において加熱溶融して蛍光ガラスを合成する。
【０１１９】
例えば、希土類酸化物、金属酸化物ＣａＯ（←ＣａＣＯ３、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＯ２ ）にＡｌＮを加え、高温、例えば１７００℃程度で融解して合成することができる。この際に、Ａｌ２ Ｏ３ とＡｌＮの割合を変えることによって、ガラスにおける窒素含有量を変化させることができる。
【０１２０】
＜蛍光体を組み合わせて用いる場合の例＞
尚、以下の各例は、白色発光装置を構成する１つの例であって、白色発光装置を構成するＬＥＤチップと蛍光体との組み合わせは種々存在し、本発明は以下のものに限定されるものではないことを念のために言っておく。
（１）実施の形態１〜３の発光装置において、
（ｉ）青色発光ＬＥＤチップ、
（ｉｉ）黄緑色発光蛍光体（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）と赤色発光蛍光体（Ｓｒ０．６７９Ｃａ０．２９１Ｅｕ０．０１５）２Ｓｉ５Ｎ８）とからなる蛍光体粒子を用いる。
本発明に係る発光装置では、このような組み合わせにより、白色発光装置を構成でき、かつ複数の蛍光体を用いることによる色むらを改善できる。
【０１２１】
（２）実施の形態１〜３の発光装置において、
（ｉ）青色発光ＬＥＤチップ、
（ｉｉ）緑色発光蛍光体（Ｙ２．９６５Ａｌ３．００Ｇａ２Ｏ１２：Ｃｅ０．０３５）と黄色発光蛍光体（Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系オキシ窒化物ガラス蛍光体）と赤色発光蛍光体（Ｓｒ０．６７９Ｃａ０．２９１Ｅｕ０．０１５）２Ｓｉ５Ｎ８）とからなる蛍光体粒子を用いる。
本発明に係る発光装置では、このような組み合わせによっても、白色発光装置を構成でき、かつ複数の蛍光体を用いることによる色むらを改善できる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る発光装置の色度調整方法は、前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記透光性樹脂の量を変化させることによって前記透光性樹脂に対する前記蛍光体粒子の比率を変化させて色度を調整する工程を含むので、色度の微調整を容易にできる。
また、本発明に係る発光装置の製造方法によれば、色度バラツキの小さい発光装置を製造できる。
さらに、本発明に係る発光装置によれば、色度バラツキが小さくかつ発光強度の高い発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の発光装置の断面図である。
【図２】本実施の形態における樹脂研磨量に対する色度ｘ値のシフト量を示すグラフである。
【図３】本実施の形態の色度調整方法におけるサンプルの色度調整前と色度調整後のバラツキ分布を示すグラフである。
【図４】本実施の形態の色度調整方法におけるサンプルの色度調整前、高さ統一後および色度調整後のバラツキ分布を示すグラフである。
【図５】本実施の形態において、光度測定及び光出力特性の測定に用いたサンプルの色度調整前後の色度を示すグラフである。
【図６】本実施の形態において、色度調整のために研磨した前後のサンプルの光度（ａ）と光出力（ｂ）の測定結果を示すグラフである。
【図７】本発明に係る変形例（その１）の発光装置の断面図である。
【図８】本発明の原理を説明するための模式図である。
【図９】本発明に係る実施の形態２の発光装置の構成と色度調整の様子をを示す断面図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態３の発光装置の断面図である。
【図１１】実施の形態３の製造工程において、透光性樹脂の形成に使用するマスクの平面図（ａ）とその一部の拡大図（ｂ）である。
【図１２】実施の形態３の製造工程において、透光性樹脂の形成工程の流れを示す図である。
【図１３】実施の形態３の製造工程において、透光性樹脂を形成した後の断面図である。
【図１４】本発明に係る変形例（その２）の発光装置の断面図である。
【図１５】本発明に係る製造方法の変形例であって、研磨前に表面に溝を形成した後の断面図である。
【図１６】図１５の溝を形成してから研磨した場合の断面図である。
【符号の説明】
１ａ…収納部、
２…パッケージ、
２ａ，２ｂ…電極リード、
５…発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）、
８…透光性樹脂、
８ａ…波長変換層、
８ｂ…非波長変換層、
２２…金属ベース、
２２ａ，２２ｂ…金属薄板、
８１…蛍光体粒子、
１００…パッケージアッセンブリー、
１０１…絶縁性基板、
１０１ａ…貫通孔、
１１２…マスク、
１１３…開口部。
Claims (17)
- 発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えた発光装置の色度を調整する方法であって、
前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記透光性樹脂の量を変化させることによって前記透光性樹脂に対する前記蛍光体粒子の比率を変化させて色度を調整する工程を含むことを特徴とする発光装置の色度調整方法。 - 前記色度を調整する工程は、前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記透光性樹脂のうちの前記蛍光体粒子を実質的に含んでいない非波長変換層の厚さを変化させることにより色度を調整する工程である請求項１記載の色度調整方法。
- 前記色度を調整する工程は、前記透光性樹脂を硬化させた後に、前記非波長変換層を研磨することにより色度を調整する工程である請求項２記載の色度調整方法。
- 前記色度を調整する工程は、前記透光性樹脂を硬化させた後にその透光性樹脂の上にさらに、透光性樹脂を塗布することにより色度を調整する工程である請求項１又は２記載の色度調整方法。
- それぞれ発光素子と蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成して硬化させた透光性樹脂とを備えた複数の発光装置の色度を調整する方法であって、
前記透光性樹脂を硬化させた後に前記複数の発光装置の色度を測定する初期色度測定工程と、
前記測定された色度に基づいて、前記測定された色度と目標色度との差があらかじめ設定された範囲内にあるものをそれぞれ１つのグループとすることにより、前記複数の発光装置を複数のグループに分けるグループ化工程と、
前記各グループごとに、目標色度との差に基づいて設定された量だけ前記透光性樹脂の上層部を研磨する研磨工程とを含むことを特徴とする発光装置の色度調整方法。 - 前記透光性樹脂の上層部は、前記蛍光体粒子を実質的に含んでいない請求項５記載の発光装置の色度調整方法。
- 発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成された透光性樹脂とを備えた発光装置において、
前記透光性樹脂のうちの前記発光素子から離れた部分は前記蛍光体粒子を実質的に含まない非波長変換層であって、かつその表面が研磨によって粗面化されていることを特徴とする発光装置。 - 発光素子と、蛍光体粒子を含み前記発光素子を覆うように形成された透光性樹脂とを備えた発光装置において、
前記透光性樹脂は、前記発光素子から離れるほど前記蛍光体粒子が少なくなるように形成されており、かつその表面が研磨によって粗面化されていることを特徴とする発光装置。 - 可視光を発光する発光素子と、前記可視光を吸収してその可視光とは異なる波長の可視光を発光する波長変換用の蛍光体粒子を含んでなり、前記発光素子を被覆する光透過波長変換層とを有する発光装置であって、
前記光透過波長変換層は、前記蛍光体粒子を含んで前記発光素子を覆う第１波長変換層とその第１波長変換層を覆う第２波長変換層からなり、
前記第２波長変換層は、前記第１波長変換層より前記蛍光体粒子の含有量が少ない層又は実質的に蛍光体粒子を含まない層であり、かつ前記第２波長変換層の表面は研磨されることにより、色温度が低下されたことを特徴とする発光装置。 - 前記発光素子は、窒化物半導体からなり、ダブルへテロ構造を有する窒化物半導体発光素子である請求項７〜９のうちのいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記窒化物半導体発光素子は、光透光性基板の一方の主面上にｎ型およびｐ型窒化物半導体層を含む複数の窒化物半導体層が積層され、前記ｐ型窒化物半導体層上にｐ側の電極が形成され、前記ｐ型窒化物半導体層の一部を除去することにより露出させたｎ型窒化物半導体層上にｎ側の電極が形成されてなり、前記光透光性基板の他方の主面を主光取り出し面とする発光素子であって、前記ｐ側の電極と前記ｎ側の電極とが実装面に形成された正負の電極に対向するように実装された請求項１０記載の発光装置。
- 前記波長変換層の表面と前記光透光性基板の主光取り出し面とは実質的に平行である請求項１１記載の発光装置。
- パッケージの収納部に発光素子を実装して、蛍光体粒子を含む透光性樹脂を前記発光素子を覆うように前記収納部に充填して硬化させることを含む発光装置の製造方法であって、
前記透光性樹脂は、硬化されるまでの間に表層部に比べて前記発光素子の周りに多くの蛍光体粒子が沈降するようにその粘度が調整されており、かつ
前記透光性樹脂を硬化させた後に、硬化した透光性樹脂の表面を研磨することを含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記透光性樹脂の表面を研磨する前に、硬化した透光性樹脂の表面に溝を形成することを含む請求項１３記載の発光装置の製造方法。
- 正負の電極を構成する１対の金属薄板が絶縁樹脂により電気的に分離されるように接合されてなる金属ベースと収納部を形成するために前記金属ベースの一方の面の周囲に接合された側壁部とからなるパッケージと、前記収納部に設けられたＬＥＤチップとを備えた発光装置を製造する方法であって、
前記収納部にそれぞれ対応する複数の貫通孔がグループ分けして形成された絶縁基板と、前記各貫通孔に対応して前記絶縁樹脂により分離された部分を有する金属ベース板とを接合することにより複数のパッケージの集合体からなるパッケージアッセンブリを作製する第１の工程と、
前記貫通孔により形成された各パッケージの収納部にＬＥＤチップを実装する第２の工程と、
前記各グループに対応して１つの開口部が形成されたマスクを用いて孔版印刷により前記絶縁性基板の上面と前記貫通孔内に前記透光性樹脂を塗布して硬化させる第３の工程と、
前記透光性樹脂の表面を研磨することによって色温度を低くする第４の工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記透光性樹脂の表面が研磨によって粗面化されることを特徴とする請求項１５記載の発光装置の製造方法。
- 前記第３の工程と前記第４の工程の間に前記透光性樹脂の表面に複数の溝を形成することを含む請求項１５又は１６に記載の発光装置の製造方法。
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