JP2019186236A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の周辺からの光漏れが少なく、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供する。【解決手段】基板１１と、前記基板上に実装された発光素子１３と、前記発光素子上に配され、発光素子の上面１３Ｓ全体を覆う底面１７Ｂと前記底面よりも小さい上面１７Ｔとを有し、底面から上面に向かうに従って基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材１７と、前記波長変換部材の側面を被覆する第１の被覆部材１９と、発光素子の側面全体を被覆し、波長変換部材の底面の外周部から上面側に向かって延在する内側面２１Ｓ１を有する第２の被覆部材２１と、を有し、前記第１の被覆部材と前記第２の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、第１の被覆部材は、第２の被覆部材と波長変換部材との間に充填されている。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を用いた発光装置に関する。

発光素子及び当該発光素子の上面に設けられた透光性部材を含む発光装置が知られている。当該透光性部材に、当該発光素子から出射される光の波長変換が可能な材料を添加することで、当該発光装置による発光色を調整することができる。例えば、特許文献１には、発光素子と、光透過部材と、前記光透過部材の側面を被覆して前記発光素子を包囲する光反射性の第１の被覆部材と、前記第１の被覆部材を被覆する第２の被覆部材と、を備える発光装置が開示されている。

また、特許文献２には、発光素子と、透光性部材と、前記透光性部材の少なくとも一部を被覆する光反射性樹脂と、を備える発光装置が開示されている。特許文献３には、１つ以上の発光素子と、発光素子の上面と接合して設けられた透光性部材と、前記透光性部材の上面を露出させて前記透光性部材の表面と前記発光素子の側面とを被覆する光反射性部材と、を備える発光装置が開示されている。

特許第５５２１３２５号公報 特許第５４８２３７８号公報 特開第２０１７−１０８０９１号公報

特許文献１乃至３に記載のような発光装置を、例えば光学系に結合して灯体に用いた際に、発光素子の周辺からの光漏れによって、所望の明暗のコントラストが得られないという問題があった。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、発光素子の周辺からの光漏れが少なく、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供することを目的としている。

本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に実装された発光素子と、前記発光素子上に配され、前記発光素子の上面全体を覆う底面と前記底面よりも小さい上面とを有し、前記底面から前記上面に向かうに従って前記基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材と、前記波長変換部材の側面を被覆する第１の被覆部材と、前記発光素子の側面全体を被覆し、前記波長変換部材の前記底面の外周部から前記上面側に向かって延在する内側面を有する第２の被覆部材と、を有し、前記第１の被覆部材と前記第２の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、前記第１の被覆部材は、前記第２の被覆部材と前記波長変換部材との間に充填されている。

また、本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に整列して配列された複数の発光素子からなる素子アレイと、前記素子アレイ上に配され、前記素子アレイの上面の外縁全体にわたる底面と、前記底面よりも小さい上面とを有し、前記底面から前記上面に向かうに従って前記基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材と、前記波長変換部材の側面を被覆する第１の被覆部材と、前記素子アレイの外縁をなすアレイ側面の全体を被覆し、前記波長変換部材の前記底面の外周部から前記上面側に向かって延在する内側面を有する第２の被覆部材と、を有し、前記第１の被覆部材と前記第２の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、前記第１の被覆部材は、前記第２の被覆部材と前記波長変換部材との間に充填されている。

実施例１に係る発光装置の上面図である。 実施例１に係る発光装置の断面図である。 図１Ｂの一部を抜粋した断面図である。 実施例１に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 実施例１に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 実施例１に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。 実施例１に係る発光装置の相対輝度を示す図である。 実施例１の変形例１に係る発光装置の断面図である。 実施例１の変形例２に係る発光装置の断面図である。 実施例２に係る発光装置の上面図である。 実施例２に係る発光装置の断面図である。 実施例２に係る素子アレイの上面図である。 実施例２に係る発光装置の断面図である。 実施例２の変形例に係る発光装置の断面図である。 実施例２の変形例に係る発光装置の製造工程の一部を示す図である。

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。

図１Ａ〜図１Ｃを参照しつつ、実施例１に係る発光装置１０の構成について説明する。図１Ａは、発光装置１０の上面図である。図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図である。

基板１１は、図１Ａに示すように、上面視において矩形の形状を有する平板状の基板である。基板１１は、一方の主面において、電極及び配線（図示せず）が設けられてＬＥＤ等の素子が実装され得る実装面を有している。基板１１は、例えば、ＡｌＮなどのセラミック基板である。

発光素子１３は、上面視において矩形の形状を有する直方体形状を有する発光素子である。図１Ｂに示すように、発光素子１３は、基板１１の実装面上に実装されている。発光素子１３の上面１３Ｓは、発光素子１３の発光面である。

発光素子１３は、例えば、発光ダイオードなどの半導体発光素子である。発光素子１３は、例えば、窒化物系半導体からなる光半導体層を含む。本実施例において、発光素子１３は、メタルボンディング構造（ＭＢ構造又はシンフィルム型の貼り合わせ構造）を有する素子であり、上面発光タイプの素子である。

接着層１５は、発光素子１３上に形成されている。接着層１５は、発光素子１３から出射される光に対して透過性を有する透光性の接着剤からなる。接着層１５の上面視における外縁は、発光素子１３の発光面１３Ｓの外縁と実質的に一致している。

波長変換部材１７は、接着層１５を介して発光素子１３上に配されている。図１Ｂに示すように、波長変換部材１７は、発光素子１３の上面全体を覆う底面１７Ｂと、底面１７Ｂよりも小さい上面１７Ｔとを有している。底面１７Ｂの外縁は、発光面１３Ｓ及び接着層１５の外縁と実質的に一致している。

また、波長変換部材１７は、底面１７Ｂから上面１７Ｔに向かうに従って、基板１１に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有している。図１Ａに示すように、波長変換部材１７の上面１７Ｔ及び底面１７Ｂは、上面視において矩形の形状を有している。また、上面１７Ｔは底面１７Ｂの相似形状である。

図１Ｃは、図１Ｂの破線で囲まれた部分Ａのうち波長変換部材１７のみを抜き出して示す図である。図１Ｃに示すように、波長変換部材１７は、底面１７Ｂから基板１１に垂直な方向に延びている部分である第１垂直部１７Ｓ１と、第１垂直部１７Ｓ１の上端から上面１７Ｔに向かうに従って内側に傾斜している部分である傾斜部１７Ｓ２と、傾斜部１７Ｓ２の上端から上面１７Ｔに向かって基板１１に垂直な方向に延びている部分である第２垂直部１７Ｓ３と、からなる側面を有している。

従って、図１Ｃ中の、波長変換部材１７の底面１７Ｂを含む部分１７Ｐ１及び上面１７Ｔを含む部分１７Ｐ３は角柱形状を有し、傾斜部１７Ｓ２を含む部分１７Ｐ２は角錐台形状を有している。このように、波長変換部材１７は、底面側の角柱形状の部分１７Ｐ１、角錐台形状の部分１７Ｐ２及び上面側の角柱形状の部分１７Ｐ３が一体的に形成された構造を有している。

波長変換部材１７は、例えば、蛍光材料を焼結したセラミックプレートであるか又は蛍光体粒子を含有する樹脂層である。本実施例において、例えば、波長変換部材１７は、アルミナとＹＡＧ蛍光体を高温焼成して作製されたセラミックプレートである。

第１の被覆部材１９は、図１Ａに示すように、上面視において、波長変換部材１７の外周の外側に、波長変換部材１７を囲むように形成されており、矩形の外形を有している。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、第１の被覆部材１９は、波長変換部材１７の側面のうち傾斜部１７Ｓ２及び第２垂直部１７Ｓ３を被覆している。

第１の被覆部材１９は、例えば、酸化チタン等の光反射性の粒子を含む樹脂製の部材である。例えば、第１の被覆部材１９には、シリコーン樹脂に酸化チタン粒子を２０−５０ｗｔ％混合したものを用いることができる。

第２の被覆部材２１は、図１Ａに示すように、上面視において、第１の被覆部材１９の外周の外側に、第１の被覆部材１９を囲むように形成されており、矩形の外形を有している。図１Ｂに示すように、第２の被覆部材２１は、基板１１から基板１１に垂直な方向に、底面１７Ｂの外周部を通って延在する内側面２１Ｓ１を有している。また、第２の被覆部材２１は、上面を有している。

図１Ｂに示すように、第２の被覆部材２１は、発光素子１３の側面全体を被覆している。また、第２の被覆部材２１は、接着層１５の側面及び波長変換部材１７の第１垂直部１７Ｓ１を被覆している。従って、第１の被覆部材１９は、第２の被覆部材２１と波長変換部材１７との間に充填されている構成となっている。

本実施例において、第２の被覆部材２１の内側面２１Ｓ１、第１の被覆部材１９の外側面、波長変換部材１７の底面１７Ｂの外周部、接着層１５及び発光面１３Ｓの外縁は、上面視において実質的に一致している。

また、本実施例において、波長変換部材１７の上面１７Ｔと第１の被覆部材１９の上面とは、同一平面をなしている。

第２の被覆部材２１は、第１の被覆部材１９とは異なる光吸収性を有する部材である。例えば、第２の被覆部材２１は、カーボンブラック等の光吸収性の粒子を含む樹脂製の部材である。例えば、第２の被覆部材２１には、シリコーン樹脂に酸化チタン粒子を混合したものにさらにカーボンブラックを混合したものを用いることができる。本実施例においては、第２の被覆部材２１は、第１の被覆部材１９よりも高い光吸収率を有する場合について説明する。

枠体２３は、基板１１上の外周部に設けられて第２の被覆部材２１を囲む枠体である。枠体２３は、例えば、ＡｌＮなどのセラミックスからなる。本実施例において、枠体２３は、基板１１と一体的に形成されている。第２の被覆部材２１は、枠体２３と、発光素子１３、接着層１５、波長変換部材１７及び第１の被覆部材１９との間に充填されている構成を有している。

図２Ａ〜図２Ｃを参照しつつ、波長変換部材１７及び第１の被覆部材１９の製造工程の一例について説明する。図２Ａは、ダイシングシート２５、蛍光体セラミックプレート１７Ｍ及び蛍光体セラミックプレート１７Ｍを加工する際に用いられる第１のブレードＢ１の先端部分の近傍を示す断面図である。図２Ａに示すように、第１のブレードＢ１は、互いに平行な側面を有し、先端部分においてテーパ形状を有している。

図２Ａの工程において、ダイシングシート２５上に蛍光体セラミックプレート１７Ｍを配置し、第１のブレードＢ１を用いて、蛍光体セラミックプレート１７Ｍの上面に溝を形成する。図２Ａは、当該溝の形成の際に、蛍光体セラミックプレート１７Ｍに第１のブレードＢ１が挿入されている状態を示している。

例えば、当該溝の形成は、蛍光体セラミックプレート１７Ｍの上面視（図示せず）においてＸ方向とこれに垂直な方向であるＹ方向について行う。Ｘ方向の溝とＹ方向の溝とによって囲まれた部分の大きさが所定の面積となるようにブレードの間隔を設定する。例えば、当該溝と隣接する溝との間隔は、発光素子１３の上面１３Ｓの寸法に合わせて設定される。

図２Ａに示すように、第１のブレードＢ１の先端部分を蛍光体セラミックプレート１７Ｍに対して垂直に挿入すると、第１のブレードＢ１の互いに平行な側面によって加工された部分は、波長変換部材１７の第２の垂直部１７Ｓ３に相当する部分となる。また、第１のブレードＢ１のテーパ形状の部分によって加工された部分は、波長変換部材１７の傾斜部１７Ｓ２に相当する部分となる。

図２Ｂは、図２Ａの工程で溝が形成された蛍光体セラミックプレート１７Ｍ及び当該溝に充填された樹脂１９Ｍを示す断面図である。樹脂１９Ｍの充填は、例えば酸化チタン粒子を含むシリコーン樹脂をディスペンサー装置にて当該溝に充填し、硬化させて行う。また、耐熱マスキングテープを蛍光体セラミックプレート１７Ｍの上面に貼り合わせ、端面から毛細管現象を利用して樹脂１９Ｍを充填し、硬化させてもよい。これによって、蛍光体セラミックプレート１７Ｍの上面と樹脂１９の上面とが同一平面上に形成され得る。

図２Ｃは、蛍光体セラミックプレート１７Ｍの溝に充填された樹脂１９Ｍ及び第２のブレードＢ２を示す断面図である。本実施例において、第２のブレードＢ２として、互いに平行な側面を有するブレードを用いる。図２Ｃに示すように、樹脂１９Ｍが充填された溝の中央であり当該溝の底面に相当する位置に、蛍光体セラミックプレート１７Ｍに対して垂直に第２のブレードＢ２を挿入し、樹脂１９Ｍ及び蛍光体セラミックプレート１７Ｍを切断して個片化する。

これによって、溝に樹脂１９が充填された蛍光体セラミックプレート１７Ｍのプレート片は、第１の被覆部材１９を有する波長変換部材１７となる。波長変換部材１７の傾斜部１７Ｓ２及び第２の垂直部１７Ｓ３は第１の被覆部材１９によって被覆されている。また、当該個片の第２のブレードＢ２による切断面は波長変換部材１７の底面１７Ｂに対して垂直であり、第１の被覆部材１９の外側面及び波長変換部材１７の第１垂直部１７Ｓ１となっている。

このように、第１の被覆部材１９に被覆された波長変換部１７の個片を形成することができる。なお、上述したように、第１のブレードＢ１及び第２のブレードＢ２の形状によって、波長変換部材１７の第１の垂直部１７Ｓ１及び第２の垂直部１７Ｓ３を設けることができる。これによって、波長変換部材１７の上面１７Ｔ及び底面１７Ｂの寸法が安定し、加工精度の確保を図ることができる。

なお、このように個片化された第１の被覆部材１９を有する波長変換部材１７は、各々が発光素子１３の上に接着層１５を介して配される。その後、発光素子１３、波長変換部材１７及び第１の被覆部材１９の側面と、枠体２３との間に第２の被覆部材２１を充填することで図１にあるような発光装置を作製することができる。

図３は、発光装置１０の発光面の周囲の相対輝度分布を示す図である。図３中のグラフにおいて、横軸は、波長変換部材１７の上面１７Ｔの中心を０ｍｍとした発光装置１０の上面上の位置を示している。図３中のグラフにおいて、縦軸は、位置０ｍｍの輝度を１とした相対輝度を示している。

図３中の「１７Ｔ」は、横軸上の位置に関して、波長変換部材１７の上面１７Ｔに対応する領域を示している。図３中の「ａ」は、第１の被覆部材１９の上面に相当する領域を示している。図３中の「ｂ」は、第２の被覆部材２１の上面に相当する領域を示している。また、領域１７Ｔ及び領域ａを合わせた領域は、発光素子１３の発光面の領域に相当する（図１Ｂ参照）。

図３において、発光装置１０の相対輝度分布を「実施例」として実線で示し、比較例の発光装置の相対輝度分布を「比較例」として破線で示している。比較例において、第２の被覆部材２１には、第１の被覆部材１９と同一の材料を用いて、発光装置１０の第２の被覆部材２１と同一の形状に、同一の工程によって形成したものを用いた。

具体的には、実施例の第１の被覆部材１９を、シリコーン樹脂に酸化チタンを２５ｗｔ％混合したもの（Ａ）を用いて作製した。また、実施例の第２の被覆部材２１を、シリコーン樹脂に酸化チタンを２５ｗｔ％混合したもの（Ａ）と、シリコーン樹脂にカーボンブラックを１ｗｔ％混合したもの（Ｂ）とを、混合比が重量比でＡ：Ｂ＝９７．５：２．５となるように混合したものを用いて作製した。

比較例については、第１の被覆部材１９及び第２の被覆部材２１をシリコーン樹脂に酸化チタンを２５ｗｔ％混合したもの（Ａ）を用いて作製した。実施例における第２の被覆部材２１にのみ光吸収性を有するカーボンブラックが含まれており、比較例における第２の被覆部材２１よりも、実施例における第２の被覆部材２１の方が高い光吸収率を有する。

図３に示すように、実施例及び比較例の相対輝度分布は、第１の被覆部材１９の上面に相当する領域ａでは同等の輝度減衰カーブとなっている。これに対して、第２の被覆部材２１の上面に相当する領域ｂでは、比較例よりも実施例の方が輝度の減衰が急峻となっている。

特に、波長変換部材１７の上面１７Ｔの端部から０．２ｍｍの位置に相当する±０．７ｍｍの位置における相対輝度は、比較例では約０．０２であるのに対して、実施例では約０．００５と低くなっている。従って、比較例よりも実施例の方が、領域ｂへの光漏れが抑制されたといえる。

上述したように、実施例における第２の被覆部材２１の方が、比較例における第２の被覆部材２１よりも高い光吸収率を有している。しかし、領域１７Ｔ及び領域ａでは実施例と比較例との間で相対輝度分布に差異は無い。すなわち、第２の被覆部材２１の光吸収率を高くしても、発光素子１３の発光面内の相対輝度の低下は見られない。

このように、実施例では、発光装置１０の構成において、第１の被覆部材１９よりも光吸収率が高い第２の被覆部材２１を用いて、発光素子１３の発光面内の輝度を維持しつつ、当該発光面より外側の領域への光の漏洩を抑制してコントラストを高めることができた。

以上、詳細に説明したように、本実施例の発光装置１０は、発光素子１３、発光素子１３上に配された波長変換部材１７、波長変換部材１７の側面を被覆する第１の被覆部材１９及びこれらを被覆する第２の被覆部材２１を有している。そして、波長変換部材１７の底面１７Ｂの外縁及び第１の被覆部材１９の外側面は、発光素子１３の発光面１３Ｓの外縁に上面視において一致している。

また、第２の被覆部材２１は、第１の被覆部材１９よりも高い光吸収率を有している。これによって、発光素子１３の発光面内の輝度を維持しつつ、当該発光面よりも外側の領域に光が漏洩することを抑制することができる。従って、本実施例の発光装置１０によれば、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供することができる。例えば、発光装置１０を自動車用灯具に用いた場合には、グレア光を低減することができる。

［変形例１］
図４は、実施例１の変形例１に係る発光装置３０の断面図である。発光装置３０は、実施例１の発光装置１０の波長変換部材１７と側面の形状が異なる波長変換部材３７、及び第１の被覆部材１９と内側面の形状が異なる第１の被覆部材３９を有しており、その余の点については、発光装置１０と同様に構成されている。

図４に示すように、波長変換部材３７は、曲面を有する傾斜部３７Ｓ２を有している。第１の被覆部材３９は、波長変換部材３７の傾斜部３７Ｓ２に沿った内側面３９Ｓ２を有している。

例えば、波長変換部材３７は、図２Ａに示した製造工程において、セラミックプレート１７Ｍに溝を形成する際に、先端がＲ形状を有するブレードを用いることで形成することができる。当該溝に第１の被覆部材３９を形成する樹脂材を充填し、セラミックプレート１７Ｍを個片化することで、波長変換部３７が第１の被覆部材３９に被覆された個片を形成することができる。

［変形例２］
図５は、実施例１の変形例２に係る発光装置４０の断面図である。発光装置４０は、波長変換部材１７の底面１７Ｂが発光素子１３の上面１３Ｓよりも大きい点及び接着層１５に代えて接着層４５を有している点において異なり、その余の点については実施例１の発光装置１０と同様に構成されている。

図５に示すように、波長変換部材１７の底面１７Ｂが発光素子１３の上面１３Ｓよりも大きく、発光素子１３の上面１３Ｓの全体を覆っている。接着層４５は、波長変換部材１７の底面１７Ｂの全体と、発光素子１３の上面１３Ｓの全体と、上面１３Ｓから基板１１に至らない位置までの発光素子１３の側面の部分と、を被覆している。

すなわち、接着層４５は、発光素子１３の側面の一部にも形成されている。図５は、接着層４５の、当該発光素子１３の側面の一部を被覆する部分４５Ｓは、当該側面の中間部まで、フィレット状に形成されている例について示している。

発光装置４０において、波長変換部材１７の底面１７Ｂが発光素子１３の上面１３Ｓよりも大きいことで、発光素子１３から出射される光の損失を防ぐことができ、当該光は効率良く波長変換部材１７に導光される。また、接着層４５が当該フィレット形状の部分４５Ｓを有することで、発光素子１３からの光を効率良く波長変換部材１７に導光することができる。

なお、図５に示すように、本変形例においても、発光装置１０の場合と同様に、第１の被覆部材１９の外側面と、波長変換部材１７の底面１７Ｂの外周部とは、上面視において実質的に一致している。従って、第２の被覆部材２１は、波長変換部材１７の底面１７Ｂの外周部から波長変換部材１７の上面１７Ｔ側に向かって、基板１１に垂直な方向に延在する内側面を有している。

また、上記の実施例において、波長変換部材１７は、その側面が第１垂直部１７Ｓ１及び第２垂直部１７Ｓ３を有している例について説明したが、当該垂直部を有しない構造であってもよい。例えば、波長変換部材１７は、角錐台形状、円錐台形状等の錐台形状を有していてもよい。

なお、上記の実施例及び変形例において、第１の被覆部材１９には、光反射性の粒子に加えて、光吸収材が添加されていてもよい。

また、例えば、第１の被覆部材１９が第２の被覆部材２１よりも高い光吸収率を有していても良い。すなわち、第１の被覆部材１９と第２の被覆部材２１とは、互いに異なる光吸収率を有していればよい。例えば、第１の被覆部材１９と第２の被覆部材２１とは、酸化チタン等の光反射性の粒子を一定以上の割合で含み、さらに、カーボンブラック等の光吸収材を互いに異なる濃度で含んでいても良い。

これによって、波長変換部材１７又は３７の側面からの光漏れは第１の被覆部材１９によって吸収され、第２の被覆部材２１に入射された光は第１の被覆部材１９に戻され、発光面の端部において急峻な輝度プロファイルを得ることができる。このような発光装置は、例えば、より高いコントラストが要求される照明装置に用いることができる。

なお、上記の実施例において、発光素子１３が上面発光タイプの素子である場合について説明したが、これに限られない。例えば、発光素子１３として、透明基板に半導体発光層を成長させて反転実装したフリップチップタイプの素子を用いてもよい。この場合、第２の被覆部材２１の光吸収率を低減させることで、発光素子１３の側面からの光を波長変換部材１７に導光することができ、輝度を低下させることなく、発光面の外側への光の漏洩を防止することができる。

例えば、上記の変形例２において、発光素子１３がフリップチップ実装されている場合には、接着層４５がフィレット形状の部分４５Ｓを有することで、発光素子１３の側面からの光を効率よく波長変換部材１７に導光することができる。

図６Ａ及び図６Ｂを参照しつつ、実施例２に係る発光装置５０の構成について説明する。図６Ａは、発光装置５０の上面図である。図６Ｂは、図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線に沿った断面図である。

発光装置５０は、一部の構成を除いて発光装置１０と同様に構成されている。以下、発光装置１０の場合と同様の構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。

素子アレイ１３ＡＲは、基板１１上に整列されて配列された２つの発光素子１３からなる。素子アレイ１３ＡＲをなす発光素子１３の各々は、基板１１の実装面上に並置されて実装されている。素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁によって素子アレイ１３ＡＲの発光面が画定される。

また、本実施例において発光素子１３は、直方体形状を有しており、素子アレイ１３ＡＲは、素子アレイ１３ＡＲの側面であるアレイ側面が直方体状となるように配列されている。

波長変換部材１７は、素子アレイ１３ＡＲ上に配されている。図６Ｂに示すように、波長変換部材１７の底面１７Ｂは、素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁全体にわたっている。また、波長変換部材１７は、実施例１の場合と同様に、底面１７Ｂよりも小さい上面１７Ｔを有し、底面１７Ｂから上面１７Ｔに向かうに従って基板１１に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有している。また、本実施例において、底面１７Ｂの外縁は、素子アレイ１３ＡＲの外縁と実質的に一致している。

第１の被覆部材１９は、実施例１の場合と同様に、波長変換部材１７の側面を被覆している。

第２の被覆部材２１は、実施例１の場合と同様に、基板１１から基板１１に垂直な方向に、底面１７Ｂの外周部を通って延在する直方体状の内側面２１Ｓ１を有している。内側面２１Ｓ１は、素子アレイ１３ＡＲの外縁をなすアレイ側面の全体を被覆している。

また、第２の被覆部材２１は、素子アレイ１３ＡＲをなす１の発光素子１３と、これに隣接する他の発光素子１３との間に充填されている。図６Ｂに示すように、第２の被覆部材２１は、隣接する発光素子１３間の、発光素子１３の上面に至らない高さまで充填されている。

接着層５５は、素子アレイ１３ＡＲ上に形成されている。接着層５５は、接着層１５と同様に、発光素子１３から出射される光に対して透過性を有する透光性の接着剤からなる。接着層５５の上面視における外縁は、素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁と実質的に一致している。

接着層５５は、素子アレイ１３ＡＲの上面を全体にわたって覆っている。より詳細には、接着層５５は、素子アレイ１３ＡＲに含まれる発光素子１３の各々の上面全体及び隣接する発光素子１３間にひと続きに形成されている。図６Ｂに示すように、接着層５５は、隣接する発光素子１３間の間隙において、当該間隙に充填された第２の被覆部材２１上に形成されている。

発光素子１３の各々から出射された光は、接着層５５を介して波長変換部材１７に導光される。従って、素子アレイ１３ＡＲの上面から出射される光は、波長変換部材１７の上面から出射されて取り出される。

本実施例においても、実施例１の場合と同様に、第２の被覆部材２１の光吸収率を第１の被覆部材１９の光吸収率よりも高くすることができる。波長変換部材１７の側面から出射された光は、第１の被覆部材１９によって反射されて再び波長変換部材１７内に戻される。第１の被覆部材１９によって反射されなかった光は、第２の被覆部材によって反射又は吸収される。これによって、素子アレイ１３ＡＲの外縁によって画定される素子アレイ１３ＡＲの発光面よりも外側に光が漏洩することを抑制することができる。

なお、本実施例において、素子アレイ１３ＡＲが２つの発光素子１３からなる例について説明したが、これに限られない。素子アレイ１３ＡＲは、複数の発光素子１３を含んでいればよく、３つ以上の発光素子１３が整列して配列された素子アレイであってもよい。素子アレイ１３ＡＲは、例えば、複数の（ｍ×ｎ個の）発光素子１３がｍ行ｎ列で整列されて配列されている。図６Ａは、発光素子１３が１行２列（ｍ＝１、ｎ＝２）で配列されている場合を示している。

図７は、矩形の発光素子１３が３行４列で整列されて配列されている素子アレイ１３ＡＲの一例について示す上面図である。この場合、素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁１３Ｅは、素子アレイ１３ＡＲの外周部に位置する発光素子１３の外側面を繋いだ直線によって画定され、矩形の形状を有している。

本実施例において、発光素子１３が直方体形状を有しており、発光素子１３がｍ行ｎ列に整列されて配列されることで、素子アレイ１３ＡＲのアレイ側面は、直方体状となっている。従って、アレイ側面が素子アレイ１３ＡＲの外縁をなしている。

なお、本実施例及び実施例１において、素子アレイＡＲの発光素子１３がｍ行ｎ列で整列されている例について説明したが、これに限られない。発光素子１３は、隣接する発光素子１３に対して任意の向き及び距離で配置されていてもよく、素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁１３Ｅは、例えば、素子アレイ１３ＡＲの外周部に位置する発光素子１３を全て含むように、長さが最短となるように囲んだ線によって画定されてもよい。或いは、素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁１３Ｅは、発光素子１３ＡＲをすべて含む矩形をなす線によって画定されてもよい。

また、本実施例及び実施例１において、発光素子１３が直方体形状を有し、上面視において矩形である場合について説明したが、これに限られない。発光素子１３は、例えば、多角形の上面又は円形等の曲線を含む形状の上面を有していてもよい。

この場合、素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁１３Ｅは、例えば、当該上面において、素子アレイ１３ＡＲの外周部に位置する発光素子１３の外縁を、素子アレイ１３ＡＲに含まれる発光素子１３を全て含むように、長さが最短となるように囲んだ線によって画定されてもよい。また、例えば、素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁１３Ｅは、発光素子１３ＡＲをすべて含む最小の矩形又は円形をなす線によって画定されてもよい。

図８は、図７に示した素子アレイ１３ＡＲを有する発光装置の一例である発光装置６０の８−８線に沿った断面図である。発光装置６０は、素子アレイ１３ＡＲを有している他は、図５に示した発光装置４０と同様に構成されている。図５に示した場合と同様に、発光装置６０は、波長変換部材１７の底面１７Ｂが素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁１３Ｅよりも大きい構成を有している。

第２の被覆部材２１は、素子アレイ１３ＡＲをなす１の発光素子１３と、これに隣接する他の発光素子１３との間に充填されている。図８に示すように、第２の被覆部材２１は、隣接する発光素子１３間の、発光素子１３の上面に至らない高さまで充填されている。

接着層６５は、素子アレイ１３ＡＲの上面を全体にわたって覆っている（図５参照）。また、接着層６５は、隣接する発光素子１３間の間隙において、当該間隙に充填された第２の被覆部材２１上にひと続きに形成されている（図６Ｂ参照）。

また、接着層６５は、波長変換部材１７の底面１７Ｂの全体と、素子アレイ１３ＡＲの上面の全体と、当該上面から基板１１に至らない位置までの素子アレイ１３ＡＲの外周部に位置する発光素子１３の側面の部分と、を被覆している。

すなわち、接着層６５は、素子アレイ１３ＡＲの側面であるアレイ側面の一部にも形成されている。図８は、接着層６５の、当該アレイ側面の一部を被覆する部分６５Ｓが、当該側面の中間部まで、フィレット状に形成されている例について示している。

発光装置６０において、波長変換部材１７の底面１７Ｂが発光素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁１３Ｅよりも大きいことで、発光素子１３から出射される光の損失を防ぐことができ、当該光は効率良く波長変換部材１７に導光される。そして、接着層６５がフィレット形状の部分６５Ｓを有することで、発光素子１３からの光を効率良く波長変換部材１７に導光することができる。

なお、本実施例において、第２の被覆部材２１が隣接する発光素子１３間の間隙に充填されている例について説明したが、これに限られない。当該間隙には、例えば、接着層６５、第１の被覆部材又は光吸収率及び光反射率が調整された他の部材が充填されていてもよい。また、例えば、当該間隙は、何も充填されていない空洞部分を有していてもよい。

以上、説明したように、本実施例の発光装置６０は、素子アレイ１３ＡＲ、素子アレイ１３ＡＲ上に配された波長変換部材１７、波長変換部材１７の側面を被覆する第１の被覆部材１９及びこれらを被覆する第２の被覆部材２１を有している。そして、波長変換部材１７の底面１７Ｂの外縁及び第１の被覆部材１９の外側面は、素子アレイ１３ＡＲの上面の外縁よりも大きい。また、第２の被覆部材２１は、第１の被覆部材１９よりも高い光吸収率を有している。

これによって、素子アレイ１３ＡＲの発光面内の輝度を維持しつつ、当該発光面の外側に光が漏洩することを抑制することができる。従って、本実施例の発光装置６０によれば、複数の発光素子１３からなる素子アレイ１３ＡＲを用いた場合でも、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供することができる。

［変形例］
図９は、実施例２の変形例に係る発光装置７０の断面を示す断面図である。発光装置７０は、有機膜７１を有している点を除いては、実施例２の発光装置５０と同様に構成されている。

有機膜７１は、波長変換部材１７の上面１７Ｔ及び第１の被覆部材１９の上面の全体に亘って形成されている有機系の膜である。有機膜７１は、例えば、フッ素系樹脂等の樹脂からなる。有機膜７１は、例えば薄膜であり、発光素子１３からの光を透過する。

例えば、有機膜７１にフッ素系樹脂膜を用いた場合、有機膜７１は、撥水性、撥油性及び防湿性を有し、発光装置７０の外部環境による劣化を抑制する。例えば、有機膜７１は、耐湿動作又は使用時における高温高湿度環境下での動作時に、第１の被覆部材１９を構成するシリコーン樹脂の加水分解を防止する。

また、例えば、有機膜７１は、第２の被覆部材２１を充填によって形成する際に、第２の被覆部材２１が第１の被覆部材１９上面まで、又は波長変換部材１７の上面１７Ｔまで這い上がることを防止することができる。従って、有機膜７１は、発光装置７０の発光面内の輝度の低下を防ぐことができる。

図１０は、発光装置７０の製造工程の一部を示す断面図である。図１０において、ダイシングシート２５、溝が形成された蛍光体セラミックプレート１７Ｍ及び当該溝に充填された樹脂１９Ｍが示されている（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。図１０の工程において、樹脂１９Ｍを充填後、セラミックプレート１７Ｍ及び樹脂１９Ｍの上面全体に有機膜７１をコーティングする。

図１０の工程の後、樹脂１９Ｍが充填された溝の底面の位置で蛍光体セラミックプレート１７Ｍを切断して個片化する（図２Ｃ参照）。このようにして有機膜７１によって上面がコーティングされた波長変換部材１７及び第１の被覆部材１９を形成することができる。

以上、説明したように、本変形例の発光装置７０は、波長変換部材１７の上面及び第１の被覆部材１９の上面を覆う有機膜７１が形成されていることで、製造時及び動作時において素子アレイ１３ＡＲの発光面内の輝度の低下をもたらす要因を排除することができる。従って、素子アレイ１３ＡＲの発光面からの光漏れが少なく、長期間安定して高輝度かつ高コントラストの発光が可能である発光装置を提供することができる。

なお、上記の実施例及び変形例において示した構成は、例示に過ぎず、用途等に応じて選択、組み合わせ及び変更が可能である。例えば、実施例２の変形例において図９に示した有機膜７１は、実施例１に係る発光装置１０に形成されていてもよい。

なお、上記の図６〜図１０の複数の素子を用いた場合の実施例および変形例においても、実施例１及びその変形例と同様に、第１の被覆部材１９には、光反射性の粒子に加えて、光吸収材が添加されていてもよい。

また、第１の被覆部材１９が第２の被覆部材２１よりも高い光吸収率を有していても良い。すなわち、第１の被覆部材１９と第２の被覆部材２１とは、互いに異なる光吸収率を有していればよい。例えば、第１の被覆部材１９と第２の被覆部材２１とは、酸化チタン等の光反射性の粒子を一定以上の割合で含み、さらに、カーボンブラック等の光吸収材を互いに異なる濃度で含んでいても良い。

これによって、波長変換部材１７の側面からの光漏れは第１の被覆部材１９によって吸収され、第２の被覆部材２１に入射された光は第１の被覆部材１９に戻され、発光面の端部において急峻な輝度プロファイルを得ることができる。このような発光装置は、例えば、より高いコントラストが要求される照明装置に用いることができる。

以上、説明したように、本発明の発光装置は、波長変換部材が底面と底面よりも小さい上面とを有し、第１の被覆部材が波長変換部材と第２の被覆部材との間に充填されている構成を有している。第１の被覆部材と第２の被覆部材とは互いに異なる光吸収率を有している。従って、本発明の発光装置によれば、発光素子又は素子アレイの発光面内の輝度を低下させることなく、当該発光面の外側への光の漏洩を抑制することができ、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供することができる。

１０、３０、４０、５０、６０、７０ 発光装置
１１ 基板
１３ 発光素子
１３ＡＲ 素子アレイ
１５、４５、５５、６５ 接着層
１７ 波長変換部材
１７Ｔ 上面
１７Ｂ 底面
１９ 第１の被覆部材
２１ 第２の被覆部材
２３ 枠体
７１ 有機膜

Claims (20)

1. 基板と、
   前記基板上に実装された発光素子と、
   前記発光素子上に配され、前記発光素子の上面全体を覆う底面と前記底面よりも小さい上面とを有し、前記底面から前記上面に向かうに従って前記基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材と、
   前記波長変換部材の側面を被覆する第１の被覆部材と、
   前記発光素子の側面全体を被覆し、前記波長変換部材の前記底面の外周部から前記上面側に向かって延在する内側面を有する第２の被覆部材と、を有し、
   前記第１の被覆部材と前記第２の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、
   前記第１の被覆部材は、前記第２の被覆部材と前記波長変換部材との間に充填されている発光装置。
2. 前記第２の被覆部材の前記内側面は、前記波長変換部材の前記底面の前記外周部から前記上面側に向かって前記基板に垂直な方向に延在している請求項１に記載の発光装置。
3. 前記波長変換部材は、前記発光素子の上面の外縁と、前記波長変換部材の前記底面の外縁とが上面視において一致するように配されている請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記波長変換部材は、錐台形状を有する請求項１乃至３のいずれか１つに記載の発光装置。
5. 前記波長変換部材は、前記底面の前記外周部から前記基板に垂直な方向に延びている第１垂直部と、前記第１垂直部の上端から前記上面に向かうに従って内側に傾斜している部分である傾斜部と、前記傾斜部の上端から前記上面に向かって前記基板に垂直な方向に延びている前記第２垂直部と、からなる側面を有する請求項１乃至３のいずれか１つに記載の発光装置。
6. 前記波長変換部材の上面及び前記第１の被覆部材の上面は同一平面をなす請求項１乃至５のいずれか１つに記載の発光装置。
7. 前記波長変換部材の前記上面及び前記第１の被覆部材の上面を覆うフッ素系樹脂膜を有する請求項１乃至６のいずれか１つに記載の発光装置。
8. 前記波長変換部材は透光性の接着層を介して前記発光素子上に配され、
   前記透光性の接着層は、前記波長変換部材の前記底面全体と、前記発光素子の上面全体と、前記発光素子の上面から前記基板に至らない位置までの前記発光素子の側面の部分と、を被覆するように設けられている請求項１乃至７のいずれか１つに記載の発光装置。
9. 前記第２の被覆部材は、前記第１の被覆部材よりも高い光吸収率を有する請求項１乃至８のいずれか１つに記載の発光装置。
10. 前記第１の被覆部材は、前記第２の被覆部材よりも高い光吸収率を有する請求項１乃至８のいずれか１つに記載の発光装置。
11. 基板と、
    前記基板上に整列して配列された複数の発光素子からなる素子アレイと、
    前記素子アレイ上に配され、前記素子アレイの上面の外縁全体にわたる底面と、前記底面よりも小さい上面とを有し、前記底面から前記上面に向かうに従って前記基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材と、
    前記波長変換部材の側面を被覆する第１の被覆部材と、
    前記素子アレイの外縁をなすアレイ側面の全体を被覆し、前記波長変換部材の前記底面の外周部から前記上面側に向かって延在する内側面を有する第２の被覆部材と、を有し、
    前記第１の被覆部材と前記第２の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、
    前記第１の被覆部材は、前記第２の被覆部材と前記波長変換部材との間に充填されている発光装置。
12. 前記複数の発光素子は、前記アレイ側面が直方体状となるように配列され、
    前記第２の被覆部材は、当該直方体状の内側面を有する請求項１１に記載の発光装置。
13. 前記第２の被覆部材は、隣接する前記発光素子の上面に至らない高さで前記隣接する前記発光素子間に充填されている請求項１１又は１２に記載の発光装置。
14. 前記第２の被覆部材の前記内側面は、前記波長変換部材の前記底面の前記外周部から前記上面側に向かって前記基板に垂直な方向に延在している請求項１１乃至１３のいずれか１つに記載の発光装置。
15. 前記波長変換部材は、前記素子アレイの外縁と、前記波長変換部材の前記底面の外縁とが上面視において一致するように配されている請求項１１乃至１４のいずれか１つに記載の発光装置。
16. 前記波長変換部材は透光性の接着層を介して前記複数の発光素子上に配され、
    前記透光性の接着層は、前記波長変換部材の前記底面全体と、前記素子アレイの上面全体と、前記素子アレイの上面から前記基板に至らない位置までの前記アレイ側面の部分と、を被覆するように設けられている請求項１１乃至１５のいずれか１つに記載の発光装置。
17. 前記波長変換部材の上面及び前記第１の被覆部材の上面は同一平面をなす請求項１１乃至１６のいずれか１つに記載の発光装置。
18. 前記波長変換部材の前記上面及び前記第１の被覆部材の上面を覆うフッ素系樹脂膜を有する請求項１１乃至１７のいずれか１つに記載の発光装置。
19. 前記第２の被覆部材は、前記第１の被覆部材よりも高い光吸収率を有する請求項１１乃至１８のいずれか１つに記載の発光装置。
20. 前記第１の被覆部材は、前記第２の被覆部材よりも高い光吸収率を有する請求項１１乃至１８のいずれか１つに記載の発光装置。

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