JP2014067774A - 波長変換部材及び波長変換部材を用いた半導体発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】波長変換領域の波長変換効率の向上を図る半導体発光装置用波長変換部材及び半導体発光装置を提供する。
【解決手段】 第１の透明媒質に第１の蛍光体を含む第１の波長変換要素と、第２の透明媒質に第１の蛍光体と異なる第２の蛍光体を含む第２の波長変換要素と、第１の波長変換要素と第２の波長変換要素が半導体励起光源から発せられる光の入射方向に対し並列に配置され、かつ第１の波長変換要素と第２の波長変換要素が接触して構成された波長変換部材において、第１の透明媒質と第２の透明媒質の屈折率が異なることを特徴とする半導体発光装置用波長変換部材及び半導体発光装置。
【選択図】 図１
【解決手段】 第１の透明媒質に第１の蛍光体を含む第１の波長変換要素と、第２の透明媒質に第１の蛍光体と異なる第２の蛍光体を含む第２の波長変換要素と、第１の波長変換要素と第２の波長変換要素が半導体励起光源から発せられる光の入射方向に対し並列に配置され、かつ第１の波長変換要素と第２の波長変換要素が接触して構成された波長変換部材において、第１の透明媒質と第２の透明媒質の屈折率が異なることを特徴とする半導体発光装置用波長変換部材及び半導体発光装置。
【選択図】 図１
Description
本発明は、波長変換部材及び励起光源と波長変換領域を用いた半導体発光装置に関するものである。
励起光源と波長変換領域とを備えた半導体発光装置は数多く発明されている。例えば、ＬＥＤ素子を励起光源とし、その発光方向に波長変換領域として複数の蛍光体を配置し、これら複種蛍光体より発せられる蛍光の混合光を放出する半導体発光装置である。(特許文献１)
図１１に特許文献１記載の励起光源であるＬＥＤ素子を収容する半導体発光装置を示す。同図半導体発光装置では、励起光源１上に複数の波長変換領域として、赤色蛍光体を含有し赤色光を出射する第１の波長変換領域１０１、緑色蛍光体を含有し緑色光を出射する第２の波長変換領域１０２、及び青色蛍光体を含有し青色光を出射する第３の波長変換領域１０３が、励起光源の出射方向に対して互いに並列に配置された構成をしている。
図１１に特許文献１記載の励起光源であるＬＥＤ素子を収容する半導体発光装置を示す。同図半導体発光装置では、励起光源１上に複数の波長変換領域として、赤色蛍光体を含有し赤色光を出射する第１の波長変換領域１０１、緑色蛍光体を含有し緑色光を出射する第２の波長変換領域１０２、及び青色蛍光体を含有し青色光を出射する第３の波長変換領域１０３が、励起光源の出射方向に対して互いに並列に配置された構成をしている。
前記特許文献１では、波長変換領域を通して混合光を取り出す半導体発光装置において、第３の波長変換領域で発生した蛍光が、隣接する第２の波長変換領域１０２との境界面を越えて侵入し、樹脂領域１０２内の蛍光体が侵入した蛍光を吸収波長域に持つとき、樹脂領域１０２内蛍光体に吸収される。そのため、波長変換領域内にて蛍光の取り出しを阻害し半導体発光装置の発光効率を妨げていた。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、波長変換領域を通して混合光を放出する波長変換部材及び、その波長変換部材を用いた半導体発光装置において、異なる波長変換領域間の蛍光の侵入を減少させることによる隣接領域での蛍光の吸収を抑制し、発光効率の向上した波長変換部材及び、その波長変換部材を用いた半導体発光装置を提供することにある。
本発明の波長変換部材は、第１の透明媒質に第１の蛍光体を含む第１の波長変換要素と、第２の透明媒質に第１の蛍光体と異なる第２の蛍光体を含む第２の波長変換要素と、第１の波長変換要素と第２の波長変換要素が半導体励起光源から発せられる光の入射方向に対し並列に配置され、かつ第１の波長変換要素と第２の波長変換要素が接触して構成された波長変換部材において、第１の蛍光体の発光波長が、第２の蛍光体の吸収波長領域内にあり、第１の透明媒質が第２の透明媒質よりも屈折率が高いことを特徴とする。
また本発明の半導体発光装置は、基板と、基板上に基板と電気的に接続された半導体励起光源と、半導体励起光源を囲むように配置された枠と、枠の上に半導体励起光源と空間を挟んで設置された波長変換部材を有する半導体発光装置において、波長変換部材が上記の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする。
また本発明の半導体発光装置は、基板と、基板上に基板と電気的に接続された半導体励起光源と、半導体励起光源を囲むように配置された枠と、枠の上に半導体励起光源と空間を挟んで設置された波長変換部材を有する半導体発光装置において、波長変換部材が上記の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする。
また、基板と、基板上に基板と電気的に接続された半導体励起光源と、半導体励起光源
と接触して封止する透明封止部材と、透明封止部材の表面に配置された波長変換部材を有する半導体発光装置において、波長変換部材が上記の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする。
また、基板と、基板上に基板と電気的に接続された半導体励起光源と、半導体励起光源と接触して配置される波長変換部材を有する半導体発光装置において、波長変換部材が上記の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする。
半導体励起光源は発光ダイオード素子であることが好ましい。
と接触して封止する透明封止部材と、透明封止部材の表面に配置された波長変換部材を有する半導体発光装置において、波長変換部材が上記の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする。
また、基板と、基板上に基板と電気的に接続された半導体励起光源と、半導体励起光源と接触して配置される波長変換部材を有する半導体発光装置において、波長変換部材が上記の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする。
半導体励起光源は発光ダイオード素子であることが好ましい。
このような構成によれば、ある波長変換領域で発生した蛍光の一部が、隣接する波長変換領域との境界面において領域間の屈折率差に起因して反射されるため、ある波長変換領域で発生した蛍光が隣接する波長変換領域にて吸収されるのを抑制出来る。これより、半導体発光装置の発光効率向上が期待できる。
(構成概念)
本発明を構成する波長変換部材と半導体発光装置の基本的な概念を図１を用いて説明する。(Ａ)は構成図、(Ｂ)は波長変換要素間の臨界面における蛍光の進行を示す図、(Ｃ)は任意屈折率(n1, n2, n2>n1)を有する媒質間における透過率と入射角度の関係図、である。（Ｃ）透過率はフレネル方程式より算出した。
本発明を構成する波長変換部材と半導体発光装置の基本的な概念を図１を用いて説明する。(Ａ)は構成図、(Ｂ)は波長変換要素間の臨界面における蛍光の進行を示す図、(Ｃ)は任意屈折率(n1, n2, n2>n1)を有する媒質間における透過率と入射角度の関係図、である。（Ｃ）透過率はフレネル方程式より算出した。
本発明半導体発光装置において、（Ａ）に示すように励起光源１上に波長変換要素２、３が配置されている。これら波長変換要素２、３はそれぞれ異なる蛍光体を含んで構成され、それぞれ異なる屈折率n1およびn2を有する媒質で埋められる。
この発明によれば、波長変換要素２と波長変換要素３の屈折率差に起因して、波長変換要素３内の蛍光体で発生した蛍光が波長変換要素２、３の境界面で一部反射され、波長変換要素２へ侵入するのを抑制することで、波長変換要素３内の蛍光体より発生した蛍光が波長変換要素２内へ進入し蛍光体に吸収される量を減らすことが出来る。これより、波長変換領域２内の蛍光体の発光効率が低い場合、波長変換領域２内の蛍光体の発光効率に起因し再吸収される度に光エネルギーが低減するのを抑制出来るため、半導体発光装置の発光効率向上を図れる。
さらに、（Ｂ）、(Ｃ)を用いて蛍光の進行について説明する。波長変換要素３内の蛍光体５の発光波長が波長変換要素２内の蛍光体４の吸収波長帯域にあり、波長変換要素２及
び３の樹脂の屈折率をそれぞれn1 、n2 とし、 n1 < n2 の関係とする。このとき、透過率Ｔ21 を屈折率n2の領域から屈折率n1の領域への透過率、Ｔ12を屈折率n1の領域から屈折率n2の領域への透過率とする。 (Ｃ)に示すように、Ｔ12は入射角度に依存し、高角度ほど反射が大きくなるため低い値を示す。Ｔ21は同じく入射角度に依存して高角度ほど反射が大きく低い値を示し、臨界角(qC)以上では全反射から０となる。また、Ｔ12 >Ｔ21 の関係にある。これより波長変換要素３より発生した蛍光が波長変換領域２に侵入することを防ぎ、波長変換領域２内の蛍光体の発光効率に起因し再吸収される度に光エネルギーが低減するのを抑制出来るため大きな発光効率の向上が期待できる。
び３の樹脂の屈折率をそれぞれn1 、n2 とし、 n1 < n2 の関係とする。このとき、透過率Ｔ21 を屈折率n2の領域から屈折率n1の領域への透過率、Ｔ12を屈折率n1の領域から屈折率n2の領域への透過率とする。 (Ｃ)に示すように、Ｔ12は入射角度に依存し、高角度ほど反射が大きくなるため低い値を示す。Ｔ21は同じく入射角度に依存して高角度ほど反射が大きく低い値を示し、臨界角(qC)以上では全反射から０となる。また、Ｔ12 >Ｔ21 の関係にある。これより波長変換要素３より発生した蛍光が波長変換領域２に侵入することを防ぎ、波長変換領域２内の蛍光体の発光効率に起因し再吸収される度に光エネルギーが低減するのを抑制出来るため大きな発光効率の向上が期待できる。
また、（Ｃ）からも明らかなように、蛍光体４から波長変換領域３へ進行する光は、蛍光体５から波長変換領域２に進入する光よりも光量は多くなるが、蛍光体５で吸収されることがないから、発光効率は低下しない。
以下、上記本発明を構成する波長変換部材及び半導体発光装置の基本的な概念をもとに、本発明の好ましい実施形態を説明する。
(実施形態１)
本実施形態の半導体発光装置について、図２を用いて説明する。図２(Ａ)は上面図、(Ｂ)はＡ−Ａ断面図である。アルミナで形成された基板６上に励起光源としてのＬＥＤ１とＬＥＤ１を囲うように白色の酸化チタンを含んだシリコーン樹脂で形成された枠７とを設置し、枠７上にＬＥＤ１と窒素が充填された空間を挟んで波長変換部材８を基板６と対向するように配置する。波長変換部材８はＬＥＤ１から発せられた光を並列に入射するよう波長変換要素２及び３が隣り合ってマトリックス状に配置され、波長変換要素２、３は各々異なる蛍光体を含有し、異なる屈折率を有する樹脂で満たされ構成されている。
波長変換領域２、３はそれぞれ隣り合って配置され、ＬＥＤ１の光が並列に入射される以外にその形に限定は無く、所望の形の組み合わせによって形成されてもよい。
本実施形態の半導体発光装置について、図２を用いて説明する。図２(Ａ)は上面図、(Ｂ)はＡ−Ａ断面図である。アルミナで形成された基板６上に励起光源としてのＬＥＤ１とＬＥＤ１を囲うように白色の酸化チタンを含んだシリコーン樹脂で形成された枠７とを設置し、枠７上にＬＥＤ１と窒素が充填された空間を挟んで波長変換部材８を基板６と対向するように配置する。波長変換部材８はＬＥＤ１から発せられた光を並列に入射するよう波長変換要素２及び３が隣り合ってマトリックス状に配置され、波長変換要素２、３は各々異なる蛍光体を含有し、異なる屈折率を有する樹脂で満たされ構成されている。
波長変換領域２、３はそれぞれ隣り合って配置され、ＬＥＤ１の光が並列に入射される以外にその形に限定は無く、所望の形の組み合わせによって形成されてもよい。
本実施形態の半導体発光装置では、前記本発明の構成概念で説明した反射の作用によって波長変換要素２、３の間における両方向の光の入射が減るため、蛍光が隣の波長変換要素で再吸収されるのを防ぐことができ、発光効率が向上される。また、ＬＥＤ１と波長変換部材８の間に空間９を有するため、ＬＥＤ１の熱が波長変換部材８に伝わり難いため、ＬＥＤ１から発せられる熱による波長変換部材８内の蛍光体の光変換効率低下を抑制することができる。
さらに、波長変換要素３内の蛍光体の発光波長は波長変換要素２内の蛍光体の吸収波長帯域にあり、波長変換要素２及び３の樹脂の屈折率をそれぞれn1 、n2 とし、 n1 < n2 の関係にあるとき、前記構成概念に記載のとおり、反射に加え、全反射の寄与により、波長変換要素３内で発生した光は波長変換要素２内に透過する割合が特に減少するため、波長変換要素３にて発生した蛍光が波長変換要素２で再吸収される量もより大きく減少し、更に発光効率が向上する。
なお、本実施形態の半導体発光装置において、枠７は、酸化チタンを含んだシリコーン樹脂に限らず、白色顔料を含んだ樹脂や、アルミニウムなどの高反射率を有する金属枠を基板に接着したものであってもよい。また、枠７は白色でなく透明であっても良い。その際には、ＬＥＤ１から発せられた光の一部は枠７を通り波長変換されていないまま出射することになる。
波長変換要素２に含まれる蛍光体４として、例えばEu:ＣＡSN、波長変換要素３に含まれる蛍光体５にはＣe:YＡG などの無機蛍光体が挙げられるが、これらは無機蛍光体に限らず有機蛍光体でもよい。例えば、[Eu(ヘキサフルオロアセチルアセトネイト)3-(1,4-ビ
ス(ジフェニルフォスフォリル)ベンゼン)]n などが挙げられる。
ス(ジフェニルフォスフォリル)ベンゼン)]n などが挙げられる。
波長変換要素２及び３を構成する媒質は透明な樹脂であり、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネイトなどが挙げられる。特に屈折率の異なる樹脂として低屈折率樹脂としてはメチル系シリコーン樹脂や脂環式エポキシ樹脂、フッ素化エポキシ樹脂等が、高屈折率樹脂としてはフェニル系シリコーン樹脂やチオール変性エポキシ樹脂が挙げられる。
本発明の実施形態１の製造方法を、図３を用いて以下に示す。
まず、波長変換部材８の製造方法の一例を示す。蛍光体と熱硬化性を持つ樹脂とを混合し蛍光樹脂１０を作成する。同様に蛍光樹脂１０と異なる蛍光体と蛍光樹脂１０と屈折率の異なる樹脂とを混合し、蛍光樹脂１０と異なる蛍光樹脂を作成する。
作成した蛍光樹脂１０を シリンジ１２に移し変え、図３（Ａ）に示すように、ディスペンサーで離型剤を塗布した型１３開口部上に熱耐性を有するマスク１４を置き、マスク１４の間を蛍光樹脂１０で埋めるように塗布する。マスク１４の間に塗布した蛍光樹脂１０を図３（Ｂ）に示すように、型１３の開口部から圧着板２１で圧することで、所望の波長変換領域厚にしたうえで、型１３ごと過熱することで蛍光体樹脂１０を硬化状態にし、図３（Ｃ）に示すように、型１３より圧着板１５、マスク１４をはずす。あとは型１３開口部上のマスクを外した箇所に蛍光樹脂１０と異なる蛍光樹脂を塗布し、図３（Ｂ）の工程を再度行うことによって波長変換部材は完成する。
作成した蛍光樹脂１０を シリンジ１２に移し変え、図３（Ａ）に示すように、ディスペンサーで離型剤を塗布した型１３開口部上に熱耐性を有するマスク１４を置き、マスク１４の間を蛍光樹脂１０で埋めるように塗布する。マスク１４の間に塗布した蛍光樹脂１０を図３（Ｂ）に示すように、型１３の開口部から圧着板２１で圧することで、所望の波長変換領域厚にしたうえで、型１３ごと過熱することで蛍光体樹脂１０を硬化状態にし、図３（Ｃ）に示すように、型１３より圧着板１５、マスク１４をはずす。あとは型１３開口部上のマスクを外した箇所に蛍光樹脂１０と異なる蛍光樹脂を塗布し、図３（Ｂ）の工程を再度行うことによって波長変換部材は完成する。
次に、作成した波長変換部材８を用いる半導体発光装置製造方法を示す。
図４(Ａ)に示すように、基板６上にＬＥＤ１を基板上電極パターンに合わせてダイボンドペーストを付け、配置する。その周りに枠７を配置する。図４(Ｂ)に示すように、枠７上に波長変換部材８を接着剤を用いて接着することで配置する。この際、接着剤は枠７と波長変換部材８の両方と接着性の良い接着剤を適宜選択すればよい。
図５から図９は、本発明の他実施形態を示している。これらの図において、上記図１及び２と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図５から図９は、本発明の他実施形態を示している。これらの図において、上記図１及び２と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
(実施形態２)
本実施形態の半導体発光装置について、図５を用いて説明する。図５(Ａ)は上面図、(Ｂ)はＢ−Ｂ断面図である。基板６上にＬＥＤ１を設置し、前記ＬＥＤ１が透光性媒質１６で封止され、透光性媒質１６上に実施形態１に記載の波長変換部材８が配置されている。透光性媒質１６は樹脂であり、より具体的にはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。
本実施形態の半導体発光装置について、図５を用いて説明する。図５(Ａ)は上面図、(Ｂ)はＢ−Ｂ断面図である。基板６上にＬＥＤ１を設置し、前記ＬＥＤ１が透光性媒質１６で封止され、透光性媒質１６上に実施形態１に記載の波長変換部材８が配置されている。透光性媒質１６は樹脂であり、より具体的にはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。
本実施形態の半導体発光装置では、実施形態１と同様に蛍光の他領域での再吸収を防ぐことができることにくわえ、実施形態１に比べて波長変換部材８を支える枠の必要が無く製造が容易なうえ、ＬＥＤ１と波長変換部材８蛍光体の距離もある程度離れるため、ＬＥＤから発せられる熱の影響による蛍光体の効率低下を低減することができる。また、図５において波長変換部材８は透光性媒質１６上にのみ配置されているが、側面にも配置することが可能であり、そのような構成とすることによってより広い範囲に均一な色の光を出射することができる。
実施形態２の半導体発光装置の製造方法について図６を用いて以下に示す。
まず、図６(Ａ)に示すように、離型剤を塗布した型１３の上に基板６を設置しその上にＬＥＤ１を設置する。ＬＥＤ１と基板６の電気的な接触はフリップチップでも、ワイヤー
ボンドでも構わない。次にＬＥＤ１を樹脂封止するために図６(Ｂ)に示すように、熱硬化性の透光性媒質１６を基板６上のＬＥＤ１上に滴下する。図６(Ｃ)に示すように、波長変換部材８を滴下した透光性媒質１６上に配置し。図６(Ｄ)に示すように、上部より圧着板１５を乗せ、電熱炉に入れ硬化する。樹脂硬化後、図６(Ｅ)に示すように圧着板２１及び半導体発光装置を型１３より取り出す。
ボンドでも構わない。次にＬＥＤ１を樹脂封止するために図６(Ｂ)に示すように、熱硬化性の透光性媒質１６を基板６上のＬＥＤ１上に滴下する。図６(Ｃ)に示すように、波長変換部材８を滴下した透光性媒質１６上に配置し。図６(Ｄ)に示すように、上部より圧着板１５を乗せ、電熱炉に入れ硬化する。樹脂硬化後、図６(Ｅ)に示すように圧着板２１及び半導体発光装置を型１３より取り出す。
(実施形態３)
本実施形態の半導体発光装置について、図７を用いて説明する。図７(Ａ)は上面図、(Ｂ)はＣ−Ｃ断面図である。基板６上にＬＥＤ１を設置し、ＬＥＤ１上に接触して実施形態１に記載の波長変換部材８が配置されている。さらに、透光性媒質１６がＬＥＤ１及び波長変換部材８を覆うように配置される。
本実施形態の半導体発光装置について、図７を用いて説明する。図７(Ａ)は上面図、(Ｂ)はＣ−Ｃ断面図である。基板６上にＬＥＤ１を設置し、ＬＥＤ１上に接触して実施形態１に記載の波長変換部材８が配置されている。さらに、透光性媒質１６がＬＥＤ１及び波長変換部材８を覆うように配置される。
本実施形態の半導体発光装置では、実施形態１と同様に蛍光の他領域での再吸収を防ぐことができることにくわえ、波長変換部材８がＬＥＤ1に接触しているため、波長変換部材８に入射するまでの励起光の散乱を抑えることができる。また、図４において波長変換部材８は透光性媒質１６上にのみ配置されているが、側面にも配置することが可能であり、そのような構成とすることによってより広い範囲に均一な色の光を出射することができる。
実施形態３の製造方法を図８を用いて以下に示す。
図８（Ａ）に示すように、離型剤を塗布した型１３上に基板６を設置し、更にその上にＬＥＤ１を設置する。ＬＥＤ１上面上に波長変換部材８をＬＥＤ１表面積に合わせて配置する。図８(Ｂ)に示すように、波長変換部材８上より透光性媒質２２を滴下し透光性媒質１６層を作成する。図８(Ｃ)に示すように、型１３上の透光性媒質１６より圧着板１５を乗せ、電熱炉に入れ硬化させる。硬化後、図８(Ｄ)に示すように、型１３より圧着板１５と半導体発光装置を取り外す。
(実施形態４)
本実施形態の半導体発光装置を図９を用いて説明する。図９(Ａ)は上面図、(Ｂ)はＤ−Ｄ断面図、(Ｃ)は波長変換領域の付近を拡大して示した断面図である。波長変換部材８が、波長変換領域２、３及び１７で構成されており、それぞれの波長変換領域はＬＥＤ１から発せられる光が並列に入射するように隣り合って配置されている。波長変換領域２、３及び１７は各々異なる蛍光体を含有し、異なる屈折率を有する樹脂で満たされ構成されている。
本実施形態の半導体発光装置を図９を用いて説明する。図９(Ａ)は上面図、(Ｂ)はＤ−Ｄ断面図、(Ｃ)は波長変換領域の付近を拡大して示した断面図である。波長変換部材８が、波長変換領域２、３及び１７で構成されており、それぞれの波長変換領域はＬＥＤ１から発せられる光が並列に入射するように隣り合って配置されている。波長変換領域２、３及び１７は各々異なる蛍光体を含有し、異なる屈折率を有する樹脂で満たされ構成されている。
本実施形態の半導体発光装置では、実施形態１に比べて波長変換要素が１つ増えているが、それぞれの波長変換要素の間で屈折率に大小関係を有することに関しては実施形態１と同一であり、実施形態１と同様に前記構成概念の反射の作用によって波長変換要素間における両方向の光の入射が減るため、蛍光が隣の波長変換要素で再吸収をされることを防ぐことができるため、発光効率が向上される。
また、波長変換要素３内の蛍光体 及び 波長変換要素１７内の蛍光体 の発光波長は波長変換要素２内の蛍光体の吸収波長帯域にあり、波長変換要素１７内の蛍光体の発光波長は波長変換要素３内の蛍光体の吸収波長帯域にあるものとする。波長変換要素２、３、及び１７の樹脂の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２ 、ｎ３ とすると、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３の関係にあるものとする。
このような関係においても、隣り合う波長変換要素間の関係は実施形態１と同一であるため、前記構成概念に記載のとおり、反射に加え、全反射の寄与により、波長変換要素３内で発生した光は波長変換要素２内に透過する割合が特に減少するため、波長変換要素３にて発生した蛍光が波長変換要素２で再吸収される量もより大きく減少し、更に発光効率
が向上する。
また、波長変換要素３内の蛍光体 及び 波長変換要素１７内の蛍光体 の発光波長は波長変換要素２内の蛍光体の吸収波長帯域にあり、波長変換要素１７内の蛍光体の発光波長は波長変換要素３内の蛍光体の吸収波長帯域にあるものとする。波長変換要素２、３、及び１７の樹脂の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２ 、ｎ３ とすると、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３の関係にあるものとする。
このような関係においても、隣り合う波長変換要素間の関係は実施形態１と同一であるため、前記構成概念に記載のとおり、反射に加え、全反射の寄与により、波長変換要素３内で発生した光は波長変換要素２内に透過する割合が特に減少するため、波長変換要素３にて発生した蛍光が波長変換要素２で再吸収される量もより大きく減少し、更に発光効率
が向上する。
本実施形態は、３種類の波長変換要素を有する構成にて説明したが、波長変換要素がそれぞれ異なる蛍光体と異なる屈折率を有する媒質で構成されていれば実施形態１の２種類、実施形態４の３種類に限らず４種類以上の波長変換要素によって構成される波長変換部材であってもよい。
本発明実施形態４の半導体発光装置の製造方法について図１０Ａ−図１０Ｃを用いて以下に示す。
波長変換部材８の製造方法の一例を示す。蛍光体と熱硬化性を持つ樹脂とを混合し蛍光樹脂１０を作成する。同様に蛍光樹脂１０と異なる蛍光体と蛍光樹脂１０と屈折率の異なる樹脂とを混合し、蛍光樹脂１０と異なる蛍光樹脂を複数種類作成する。
（Ａ）は型１３上にマスク１８を設置した図であり、（Ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。（Ａ）に示すように、離型剤を塗布した型１３上に、熱耐性を有し、特定の開口部を複数の微小領域マスク１９で塞ぐことにより特定領域に凹凸を付けることが出来るマスク１８を配置する。作成した蛍光樹脂１０をシリンジ１２に移し変え、（Ｃ）に示すように、ディスペンサーでマスク１８開口部から、熱せられた型１３開口部上に蛍光樹脂１０を注入塗布する。注入塗布された蛍光樹脂１０は型１３ごと加熱することで硬化状態になる。（Ｄ）に示すように、型１３よりマスク１８をはずす。この際、離型剤を塗布していないマスク側に硬化した樹脂が密着している。続いて、（Ｅ）に示すように、マスク１８から蛍光体１０と異なる蛍光樹脂を配置したい箇所の微小領域マスク１９を取り除いて型１３に設置し、開口部から蛍光樹脂１０と異なる蛍光樹脂を塗布する。 (Ｅ), (Ｆ)に示すように、 (Ｃ)、(Ｄ)の工程を再度行う。続いて、（Ｇ）に示すように開口部を微小マスクで塞がないマスク１８を型１３上に設置し、マスク１８開口部から先に使用した蛍光樹脂と異なる蛍光樹脂を注入塗布し、蛍光樹脂１０が硬化状態になったところで、マスク１８を型１３より取り外す。 (Ｈ)に示すように、マスク１８上に密着した硬化蛍光樹脂１０を取り外し冶具２０をマスク１８開口部より押し当てることで、マスク１８より取り外す。
(Ｉ)に示すように、取り外した蛍光樹脂表面をカッターなどで整え、波長変換部材８は完成する。
前記製造方法は、３種類の波長変換要素を有する波長変換部材の製造方法であるが、適切なマスク開口部を塞ぎ、 (Ｃ)(Ｄ)の工程を繰り返すことで、４種以上の波長変換要素を有する波長変換部材８を作成することが出来る。
（Ａ）は型１３上にマスク１８を設置した図であり、（Ｂ）はそのＥ−Ｅ断面図である。（Ａ）に示すように、離型剤を塗布した型１３上に、熱耐性を有し、特定の開口部を複数の微小領域マスク１９で塞ぐことにより特定領域に凹凸を付けることが出来るマスク１８を配置する。作成した蛍光樹脂１０をシリンジ１２に移し変え、（Ｃ）に示すように、ディスペンサーでマスク１８開口部から、熱せられた型１３開口部上に蛍光樹脂１０を注入塗布する。注入塗布された蛍光樹脂１０は型１３ごと加熱することで硬化状態になる。（Ｄ）に示すように、型１３よりマスク１８をはずす。この際、離型剤を塗布していないマスク側に硬化した樹脂が密着している。続いて、（Ｅ）に示すように、マスク１８から蛍光体１０と異なる蛍光樹脂を配置したい箇所の微小領域マスク１９を取り除いて型１３に設置し、開口部から蛍光樹脂１０と異なる蛍光樹脂を塗布する。 (Ｅ), (Ｆ)に示すように、 (Ｃ)、(Ｄ)の工程を再度行う。続いて、（Ｇ）に示すように開口部を微小マスクで塞がないマスク１８を型１３上に設置し、マスク１８開口部から先に使用した蛍光樹脂と異なる蛍光樹脂を注入塗布し、蛍光樹脂１０が硬化状態になったところで、マスク１８を型１３より取り外す。 (Ｈ)に示すように、マスク１８上に密着した硬化蛍光樹脂１０を取り外し冶具２０をマスク１８開口部より押し当てることで、マスク１８より取り外す。
(Ｉ)に示すように、取り外した蛍光樹脂表面をカッターなどで整え、波長変換部材８は完成する。
前記製造方法は、３種類の波長変換要素を有する波長変換部材の製造方法であるが、適切なマスク開口部を塞ぎ、 (Ｃ)(Ｄ)の工程を繰り返すことで、４種以上の波長変換要素を有する波長変換部材８を作成することが出来る。
本発明の各実施形態において、基板６は、例えば、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁材料のようにＬＥＤ１と基板裏面とに絶縁性を確保されたものからなる。基板６にはＬＥＤ１に電力供給するための配線パターン(図示略)が形成されている。また、基板６は、アルミナなどのセラミックスの他に絶縁加工された金属や樹脂で形成された基板であってもよい。また、各実施形態の中で記載していないが、基板上には配線パターンが形成されており、発光素子と電気的に接続されている。
本発明の各実施形態において、ＬＥＤ１と配線パターンの形成された基板６との接触の仕方に限定は無く、電極部ハンダでのフリップチップ型設置やダイボンドペーストでのフェイスアップ型設置でもよい。また、ＬＥＤは１つに限らす、複数あってもよい。さらに、励起光源はＬＥＤに限らず、レーザーダイオードや有機ＥＬであってもよい。
また、実施形態１、４における空間９は窒素に限らず、ＬＥＤ１、波長変換部材８やその他の部材を劣化させるものでなければどのような気体で満たされていてもよい。また、空間９は真空であってもよい。
また、各実施形態の説明において、波長変換部材は平面状で、波長変換要素がマトリックス状に形成されたものを用いて説明したが、波長変換部材８は平面状のものに限らず、また、波長変換要素を任意パターンで区域分けしたものでもよい。
１ 励起光源（ＬＥＤ）
２ 波長変換要素
３ 波長変換要素
４ 蛍光体
５ 蛍光体
６ 基板
７ 枠
８ 波長変換部材
９ 空間
１０ 蛍光樹脂
１１ 樹脂
１２ シリンジ
１３ 型
１４ マスク
１５ 圧着板
１６ 透光性媒体
１７ 波長変換要素
１８ マスク
１９ マスク
２０ 取り出し冶具
２ 波長変換要素
３ 波長変換要素
４ 蛍光体
５ 蛍光体
６ 基板
７ 枠
８ 波長変換部材
９ 空間
１０ 蛍光樹脂
１１ 樹脂
１２ シリンジ
１３ 型
１４ マスク
１５ 圧着板
１６ 透光性媒体
１７ 波長変換要素
１８ マスク
１９ マスク
２０ 取り出し冶具
Claims (5)
- 第１の透明媒質に第１の蛍光体を含む第１の波長変換要素と、
第２の透明媒質に第１の蛍光体と異なる第２の蛍光体を含む第２の波長変換要素と、
第１の波長変換要素と第２の波長変換要素が半導体励起光源から発せられる光の入射方向に対し並列に配置され、かつ第１の波長変換要素と第２の波長変換要素が接触して構成された波長変換部材において、
第１の蛍光体の発光波長が、第２の蛍光体の吸収波長領域内にあり、第１の透明媒質が第２の透明媒質よりも屈折率が高いことを特徴とする半導体発光装置用波長変換部材。 - 基板と、基板上に基板と電気的に接続された前記半導体励起光源と、前記半導体励起光源を囲むように配置された枠と、枠の上に半導体励起光源と空間を挟んで設置された波長変換部材を有する半導体発光装置において、
波長変換部材が請求項１に記載の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする半導体発光装置。 - 基板と、基板上に基板と電気的に接続された前記半導体励起光源と、前記半導体励起光源と接触して封止する透明封止部材と、透明封止部材の表面に配置された波長変換部材を有する半導体発光装置において、
波長変換部材が請求項１に記載の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする半導体発光装置。 - 基板と、基板上に基板と電気的に接続された前記半導体励起光源と、前記半導体励起光源と接触して配置される波長変換部材を有する半導体発光装置において、
波長変換部材が請求項１に記載の半導体発光装置用波長変換部材であることを特徴とする半導体発光装置。 - 前記半導体励起光源は発光ダイオード素子であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の半導体発光装置。
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