JP7518373B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本実施形態は、発光装置に関する。

発光装置として、特許文献１には、基体上に光源（発光素子）を配置し、基体上における光源の周囲に第１枠を配置し、第１枠で囲まれた領域に第１封止層を配置し、第１枠上に第２枠を配置し、第２枠で囲まれた領域において第１封止層上に第２封止層を配置することが開示されている。

特開２０１４－１３８１８５号公報

本実施形態の目的は、発光領域の無用な拡大を抑制することに加えて、光源からの光を効率よく外部に出射できる発光装置を提供することにある。

以上の目的を達成するために、本実施形態の一の側面に係る発光装置は、基体と、基体上に、光源と、光源の周囲に配置される光反射性の第１枠体と、第１枠体に囲まれた領域に配置され、光源を覆い、上面を有する第１封止層と、第１枠体上に配置される透光性の第２枠体と、第２枠体の外側に位置する光反射性の第３枠体と、第３枠体に囲まれた領域に配置され、第１封止層上に位置する第２封止層と、を備え、第２枠体が第１封止層の上面に接している。

本実施形態の発光装置は、発光領域の無用な拡大を抑制することに加えて、光源からの光を効率よく外部に出射できる。

本発明の実施形態１及び２に係る発光装置を示す平面図である。 本発明の実施形態１に係る発光装置であり、図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。 本発明の実施形態２に係る発光装置であり、図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。 図３の発光装置における要部拡大断面図である。 本発明の実施形態１に係る発光装置の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る発光装置の変形例を示す断面図である。 図７Ａは、実施形態２に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 図７Ｂは、実施形態２に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 図７Ｃは、実施形態２に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 図７Ｄは、実施形態２に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 図７Ｅは、実施形態２に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 図７Ｆは、実施形態２に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 図７Ｇは、実施形態２に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 図７Ｈは、実施形態２に係る発光装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態３に係る発光装置を示す断面図である。

本発明のある態様に係る発光装置は、基体と、基体上に、光源と、光源の周囲に配置される光反射性の第１枠体と、第１枠体に囲まれた領域に配置され、光源を覆い、上面を有する第１封止層と、第１枠体上に配置される透光性の第２枠体と、第２枠体の外側に位置する光反射性の第３枠体と、第３枠体に囲まれた領域に配置され、第１封止層上に位置する第２封止層と、を備え、第２枠体が第１封止層の上面に接している。

上記の発光装置は、発光領域の無用な拡大を抑制することに加えて、光源からの光を効率よく外部に出射できる。より詳細に説明すると、例えば、第２封止層で広域に光を伝搬させて発光ムラを抑制するために第２封止層に厚みが必要な場合、第２封止層の堰き止めに用いる枠体も第２封止層と同様の高さが必要となる。枠体を高くするには、吐出装置を用いて枠体を構成する樹脂を環状に供給し、これを複数回繰り返すことで樹脂を重ねていけばよいが、上側に位置する樹脂ほど外側に広がるように重ねると、発光領域が広がってしまう。そこで、第１枠体上に透光性の第２枠体を第１封止層に接するように内側（枠体の中央に向かう方向）に寄せて配置し、第２枠体の外側を覆う光反射性の第３枠体を配置することで、発光領域の無用な拡大を抑止しつつ、枠体の高さを確保できる。本明細書における「発光領域」とは、多層構造である封止層の最外に位置する封止層が外部に露出する領域を指す。発光領域が無用に拡大すると、発光領域の輝度が低下し、発光装置を照明用途で使用する場合照度が低下する虞がある。また、本明細書における「発光ムラ」とは、輝度ムラと色ムラの少なくとも一方を含むものとする。
また、上記の発光装置のように、第２枠体が透光性であれば、第２枠体に入射した光源からの光は第２枠体で遮断されることなく透過するので、光取り出し効率を高めることができる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第２封止層が、第２枠体に囲まれた領域に配置される第２下側封止層と、第３枠体に囲まれた領域に配置されて、第２下側封止層上に位置する第２上側封止層とを含んでいる。

上記の発光装置は、第２枠体を利用して、第２枠体に囲まれた領域に所定の膜厚とする第２下側封止層を配置することができ、さらに第３枠体を利用して、第３枠体に囲まれた領域に所定の膜厚とする第２上側封止層を配置することができる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第２上側封止層が、光拡散材を含む層である。また、本発明の他の態様に係る発光装置は、第１封止層が、光拡散材を含む層である。さらに、本発明の他の態様に係る発光装置は、第２下側封止層が、実質的に光拡散材を含まない層である。

発光装置は、以上の実施態様には特定されず、以上の実施態様を組み合わせてもよい。光拡散材を含む第２上側封止層と光拡散材を含む第１封止層との間に配置された実質的に光拡散材を含まない第２下側封止層を備える発光装置は、発光領域の発光ムラを抑制できる。より詳細に説明すると、封止層が上記構成の場合、光源からの光は第１封止層内で拡散して、第２下側封止層に入射する。第２下側封止層には光拡散材が実質的に含まれていないため第２下側封止層に入射した光は、第２下側封止層内の広範囲に伝搬する。第２下側封止層内を伝搬した光は、第２上側封止層に入射する。第２上側封止層に入射した光は光拡散した後、外部に出射する。これにより、発光領域の発光ムラを抑制することができる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第１封止層が、基体側に位置する第１下側封止層と、第１下側封止層上に位置する第１上側封止層とを含み、第１上側封止層が、光拡散材を含む層である。

上記の発光装置は、第１封止層が第１下側封止層と第１上側封止層との積層構造であり、第１上側封止層が光拡散材を含む層（光拡散材を含む層を、単に「光拡散層」ともいう）である。これにより、第１上側封止層の膜厚を薄くしつつ光源からの光を拡散して第２封止層に入射することで発光ムラを抑制できる。特に、第２封止層が光拡散材を含む第２上側封止層と実質的に光拡散材を含まない第２下側封止層との積層構造の場合、光拡散材を含まない層（第２下側封止層）が光拡散材を含む層（第２上側封止層及び第１上側封止層）に挟まれる構造となるため、封止層の膜厚を薄くしつつ発光ムラをより効率よく抑制できる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第１枠体が、基体上に配置される内側枠体と、内側枠体上に配置される外側枠体とを含み、第１下側封止層を、内側枠体で囲まれた領域に配置している。

上記の発光装置は、内側枠体を利用して、内側枠体に囲まれた領域に所定の膜厚とする第１下側封止層を配置することができる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第１封止層が光拡散材を含む層であり、第２封止層は透光層を含む。

上記の発光装置は、第１封止層が光拡散材を含む層である。これによって、光源からの光は第１封止層で拡散した後第２封止層に入射する。また、第２封止層が透光層を含むことで、第１封止層で拡散された光が第２封止層の広範囲に伝搬するため、発光ムラを低減することができる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第３枠体が、第１枠体と接し、基体から離れている。

上記の発光装置は、第１枠体と第３枠体がともに光反射性であるため、第３枠体が第１枠体と接することで、光源からの光が第１枠体と第３枠体との隙間から外部に漏れ出ることを抑制できる。また、第３枠体は基体から離れるため、第３枠体の最外縁が拡大するのを抑制できる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、第２枠体の下面が第１封止層に接する面積が、第２枠体の下面が第１枠体に接する面積よりも大きい。

上記の発光装置は、第２枠体の下面が第１封止層に接する面積が第２枠体の下面が第１枠体に接する面積より小さい場合と比べて、第２枠体がより内側（枠体の中央に向かう方向）に寄って配置されるため、第２枠体の外側に位置する第３枠体が拡大するのを抑制できる。これにより、発光領域の無用な拡大を抑制できる。さらに、第２枠体を形成する際、第２枠体を配置する位置から所望の位置から多少ずれても、第１封止層の上面から第２枠体の頂部までの高さが変動するのを抑制することができる。これにより、第２枠体に囲まれた領域に配置する第２封止層の膜厚が変動するのを抑制することができる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、基体上に配置された複数の光源を備える。

上記の発光装置は、複数の光源のそれぞれからの光が発光装置内で拡散して、発光装置から輝度ムラが抑制された光を取り出すことができる。

本発明の他の態様に係る発光装置は、基体上に配置された発光色が異なる複数の光源を備える。

上記の発光装置は、発光色が異なる複数の光源からの光が発光装置内で拡散して、発光装置から色ムラが抑制された光を取り出すことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明は発光装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一つの部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一つの部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施形態において説明された内容は、他の実施形態等に利用可能なものもある。

（実施形態１及び２）
図１は、実施形態１及び２に係る発光装置１００、２００の平面図である。図２は、実施形態１に係る発光装置１００の断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ線における断面に相当する。図３は、実施形態２に係る発光装置２００の断面図であり、図１のＩＩ－ＩＩ線における断面に相当する。なお、図１は、封止層及び枠体を透視して、基体及び光源を図示している。これらの図に示す発光装置１００、２００は、基体５０と、基体５０上に配置される光源１０と、光源１０を囲む枠体２０と、枠体２０に囲まれた領域に配置される封止層３０と、を備えている。図２及び図３に示す発光装置１００、２００は、基体５０上に、光源１０と、光源１０の周囲に配置される光反射性の第１枠体２１と、第１枠体２１に囲まれた領域に配置されて、光源１０を覆っている第１封止層３１と、第１枠体２１上に配置される透光性の第２枠体２６と、第２枠体２６の外側に位置する光反射性の第３枠体２７と、第３枠体２７に囲まれた領域に配置され、第１封止層３１上に位置する第２封止層３５と、を備えている。第２枠体２６は、第１封止層３１の上面に接する。

図２及び図３の発光装置１００、２００は、枠体２０で囲まれた領域内に配置された複数の光源（光源１０）を備える。発光装置１００、２００は、発光色が異なる光源１０を、第１の光源１１と第２の光源１２で構成している。第１の光源１１及び第２の光源１２は、それぞれ複数でもよいし、単数でもよい。また、第１の光源１１及び第２の光源１２のそれぞれの数は、同じでもよいし、異なってもよい。第１の光源１１及び第２の光源１２はそれぞれ直列接続しており、第１の光源１１及び第２の光源１２をそれぞれ独立して駆動することが可能である。これにより、第１の光源１１及び第２の光源１２の各光源に供給する電流値を制御することで発光装置全体としての発光色を変化（調色）させることができる。本実施形態では、白色から電球色までの範囲において調色させることができる。なお、後述する発光素子及び波長変換層を適宜変更することで、色温度が異なる電球色の間の範囲において調色を行ってもよいし、色温度が異なる白色の間の範囲において調色を行ってもよい。

本実施形態では、光源１０から２色の発光色が出射するが、光源１０から３色以上の発光色が出射してもよい。また、本実施形態では、光源１０は複数であるが、光源１０は単数でもよい。第１の光源１１と第２の光源１２は、発光色が同じでもよい。この場合、第１の光源及び第２の光源に供給する電流値を制御することで発光装置全体としての輝度を変化（調光）させることができる。

（基体５０）
基体５０は、板状の母材と、母材上に配置された配線層５３と、を含む。配線層５３は、各々の光源１０と電気的に接続する配線パターンを形成している。配線パターンは、第１の光源及び第２の光源をそれぞれ直列接続したパターンである。配線層は、枠体２０の外側に、外部と電気的に接続される外部接続部を備える。基体５０の平面形状は、例えば、図１に示すように矩形とすることができる。基体５０の母材は、アルミナ等のセラミック、ガラスエポキシ、窒化アルミ又は金属（アルミニウム、銅）等を適宜利用できる。母材が金属の場合、表面に絶縁膜を設けるのがよい。

基体５０の上面における光源１０の配線層５３と電気的に接続する領域以外に、光反射膜を設けるのが好ましい。これにより、光源１０からの光のうち基体５０側に進む光を反射させることができるため、光取り出し効率が向上する。光反射膜は、絶縁性の材料が好ましく、例えば、樹脂に酸化チタン等を含有したものを用いることができる。

図１の発光装置１００は、光源１０を二次元状に配列している。光源１０が二次元状に配列する場合、枠体２０の内周形状に対応した配列にすることができる。例えば、八角形の枠体（図１の点線）に対応して、光源１０の二次元状の配列も外形を八角形状とする配列にすることができる。図１では、光源１０は、複数の第１の光源１１と複数の第２の光源１２とで構成される。図１では、第１の光源１１と第２の光源１２とが、矩形状の基体５０における長手方向及び短手方向のそれぞれの方向に対して交互に配置されている。第１の光源１１と第２の光源１２の発光色が異なる場合、第１の光源１１と第２の光源１２を交互に配列することで色ムラを改善することができる。図１では、枠体２０に囲まれた領域には、１２個の第１の光源１１と１２個の第２の光源１２を二次元状に配列している。ただし、光源の数や配列パターンは、任意のものが利用できる。

（光源１０）
光源１０として、発光素子１５、あるいは発光素子１５の表面に波長変換層を１層又は複数層配置しているものが使用できる。発光素子１５は、発光部を備える半導体積層体を含む。半導体積層体は、発光特性を有し、液相成長法、ＨＤＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法により成長用基板上にＺｎＳ、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体層を複数層積層し、いずれかの半導体層に発光部を形成させたものが用いられる。半導体層の材料やその混晶度の選択により、発光部から紫外光や可視光を出射させることができる。発光部の材料として、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）等が利用できる。また、光源１０は、発光素子１５と、その発光により励起されて、発光素子１５のピーク波長と異なるピーク波長の光を発する蛍光体を含む波長変換層１６とを組み合わせたものでもよい。複数の蛍光体を用いる場合、複数の蛍光体を１層内に配置してもよいし、波長変換層を複数層で構成しそれぞれの層に異なる蛍光体を配置してもよい。

第１の光源１１と第２の光源１２は、異なる発光色でもよいし、同じ発光色でもよい。第１の光源１１と第２の光源１２が異なる発光色の場合、異なる発光色を得るために、第１の光源１１の発光素子１５と第２の光源１２の発光素子１５をピーク波長が異なるものにしてもよい。あるいは、第１の光源１１の発光素子１５と第２の光源１２の発光素子１５をピーク波長が同じものにし、第１の光源１１の発光素子１５又は第２の光源１２の発光素子１５のいずれかの上面に波長変換層を配置してもよい。

図２と図３に示す発光装置１００、２００では、第１の光源１１が発光素子１５で構成され、第２の光源１２が発光素子１５と１層の波長変換層１６Ａとを含んで構成される。第２の光源１２では、発光素子１５上に、第１の波長変換層１６Ａ、透光性部材１７（例えば、ガラス）がこの順に積層している。第２の光源１２は、透光性部材１７の表面に第１の波長変換層１６Ａを印刷法で形成した積層体を準備し、この積層体を発光素子１５と接合させている。

図２と図３に示す発光装置１００、２００では、第１封止層３１に含まれる波長変換材料が沈降し、基体５０、第１の光源１１及び第２の光源１２の各上面を覆うことで、第２の波長変換層１６Ｂを形成する。なお、第１封止層３１に含まれる波長変換材料は、第１封止層３１内に分散させてもよい。

本実施形態では、第１の光源１１を駆動することで、発光装置から白色光を出射させることができ、第２の光源１２を駆動することで、発光装置から電球色の光を出射させることができる。第１の光源１１及び第２の光源１２の各光源に供給する電流値を制御することで発光装置全体としての発光色を白色から電球色までの範囲において調色させることができる。本実施形態では、光源１０（第１の光源１１と第２の光源１２）と、第１封止層に含まれる波長変換層１６Ｂとを組み合わせて発光装置全体としての発光色を調色させている。

図２と図３に示す発光素子１５上に波長変換層（第２の波長変換層１６Ｂ）が配置された構成を得るために、発光素子１５上に第２の波長変換層１６Ｂを配置したものを準備し、これを第１の光源として基体５０上に載置してもよい。また、図２と図３に示す発光素子１５上に第１の波長変換層１６Ａ、透光性部材１７（例えば、ガラス）及び第２の波長変換層１６Ｂがこの順に積層された構成を得るために、発光素子１５上に第１の波長変換層１６Ａ、透光性部材１７、第２の波長変換層１６Ｂがこの順に積層したものを準備し、これを第２の光源として基体５０上に載置してもよい。この場合、第１の光源から白色光を出射させることができる。また、第２の光源から電球色の光を出射させることができる。発光素子及び波長変換層を適宜変更することで、第１の光源１１から白色光を出射させ、第２の光源１２から、第１の光源１１から出射される白色光とは色温度が異なる白色光を出射させてもよい。また、第１の光源１１から電球色の光を出射させ、第２の光源１２から、第１の光源１１から出射される電球色の光とは色温度が異なる電球色の光を出射させてもよい。

光源１０は、発光素子１５の一方の面に一対の電極が形成されている。光源１０は、発光素子１５における電極が形成される面である電極形成面を基体５０に対面させて、バンプや半田等を介して基体に接合される。光源１０は、半導体積層体１５における電極が形成される面と反対側の面を基体５０に対面させて、接着剤を介して基体に接合してもよい。この場合、光源が備える電極と、基体に配置される配線層とをワイヤで電気的に接続させるのが好ましい。

（枠体２０）
発光装置１００、２００は、基体５０上に枠体２０を備える。発光装置１００における枠体２０は、第１枠体２１、第２枠体２６及び第３枠体２７で構成される。発光装置２００における枠体２０は、第１枠体２１（内側枠体２２、外側枠体２３）、第２枠体２６、第３枠体２７で構成される。発光装置１００では、基体５０上に第１枠体２１が配置され、第１枠体２１上に第２枠体２６が配置され、第２枠体２６の外側の位置に第３枠体２７が配置される。発光装置２００では、基体５０上に、内側枠体２２が配置され、内側枠体２２上に外側枠体２３が配置され、外側枠体２３上に第２枠体２６が配置され、第２枠体２６の外側の位置に第３枠体２７が配置される。外側枠体２３は内側枠体２２の外側を覆い、基体５０に接する。第３枠体２７は、断面視において、第２枠体２６の外側において第１枠体２１に接することが好ましい。第１枠体２１と第３枠体２７がともに光反射性であるため、第３枠体２７が第２枠体２６の外側で第１枠体２１に接することで、光源１０から出射し透光性の第２枠体２６を通過した光が第１枠体２１と第３枠体２７との隙間から外部に漏れ出ることを抑制できる。さらに、第３枠体２７は基体５０から離れるのが好ましい。これにより、枠体２０の最外縁の無用な拡大を抑制できる。

第２枠体２６の断面形状は、図３に示すように厚みより横幅を大きくしてもよいし、厚みを横幅より大きくしてもよい。第２枠体２６の断面形状において、厚みを横幅より大きくすることで、第２枠体２６の最外縁を大きくすることなく、第２下側封止層３６の厚みを増やすことができる。

枠体２０のそれぞれは、図２及び図３に示すように、枠体の周方向に垂直な方向で切断した断面視において外形が弧状である。図２の発光装置１００において、第２枠体２６の頂部は第１枠体２１の頂部よりも高く、第３枠体２７の頂部は第２枠体２６の頂部よりも高い。図３の発光装置２００において、外側枠体２３の頂部は内側枠体２２の頂部より高く、第２枠体２６の頂部は外側枠体２３の頂部より高く、第３枠体２７の頂部は第２枠体２６の頂部より高い。上記のように枠体を重ねるに従って枠体の頂部を高くすることで、多層構造である封止層３０の各層を配置するためのダムとして利用することができる。ここで、「頂部」とは、断面視における枠体の外形が弧状の場合であれば、基体５０から最も高い位置に存在する頂点を指し、断面視において枠体の上部が基体に対して平行な平面を有する場合は、その平面を指す。

枠体２０の平面視における内周及び外周形状は、図１に示すような八角形状に限定されず、円形状又は矩形状などにしてもよい。なお、枠体の内周形状と外周形状は、同じでもよいし、異なってもよい。

第３枠体２７は、第２枠体２６の頂部を覆ってもよいし、覆わなくてもよい。第３枠体が第２枠体の頂部を覆うことで、第３枠体を高くすることができる。また、第３枠体が第２枠体の頂部を覆わないことで、透光性の第２枠体を通過した光が、光反射性の第３枠体で遮断されにくくなる。

第１枠体２１及び第３枠体２７の材料には、酸化チタンなどの無機の白色粉末等の光反射材を含む樹脂（白色樹脂）を用いることができる。樹脂は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が使用できる。第２枠体２６は、透光性であり、光の透過損失を小さくするために、光反射性の他の枠体（第１枠体２１や第３枠体２７）よりも光反射材の含有量を少なくするのが好ましく、光反射材を実質的に含んでいないのがより好ましい。第１枠体２１、第２枠体２６及び第３枠体２７は、同一の樹脂を用いるのが好ましい。これにより、各枠体同士の密着性を向上させることができる。

図４は、第１封止層３１及び第１枠体２１の上面に第２枠体２６が配置された状態を示す断面図である。第２枠体２６は、第１封止層３１の上面と接する面積を、第１枠体２１と接する面積よりも大きくするのが好ましい。これにより、第２枠体の下面が第１封止層に接する面積が第２枠体の下面が第１枠体に接する面積より小さい場合と比べて、第２枠体２６がより内側（枠体の中央に向かう方向）に寄って配置されるため、第２枠体２６の外側に位置する第３枠体２７が拡大するのを抑制できる。この結果、発光装置１００の発光領域が無用に拡大するのを抑制できる。

また、別の効果として、第２枠体２６は、第１枠体２１の頂部より外側の表面より勾配が緩い第１封止層３１の上面に配置されるため、第２枠体２６を構成する樹脂を吐出装置で供給する際に、樹脂の供給が所望の位置から内側（枠体の中央に向かう方向）もしくは外側（枠体の中央から遠ざかる方向）に多少ずれたとしても、第１封止層３１の上面から第２枠体２６の頂部までの厚みが変動するのを抑制することができる。これにより、第２枠体２６に囲まれた領域に配置される第２下側封止層３６の膜厚が変動するのを抑制することができる。

なお、第２枠体２６は、第１枠体２１に接することなく、第１封止層３１の上面に配置することもできる。

図３に示す発光装置２００は、第１枠体２１が、内側枠体２２と外側枠体２３の２つの枠体で構成されるが、これに限定されず、３つ以上の枠体から構成されてもよい。第１枠体２１が複数の枠体で構成される場合、内側（枠体の中央に向かう側）に位置する枠体は、透光性にしてもよい。

（封止層３０）
発光装置１００、２００は、枠体２０に囲まれた領域に、封止層３０を備える。図２の発光装置１００の封止層３０は、第１封止層３１及び第２封止層３５の２層で構成され、第１封止層３１は光源１０を覆い、第２封止層３５は第１封止層３１上に配置される。発光装置１００は、第１枠体２１に囲まれた領域に第１封止層３１が配置され、第３枠体２７に囲まれた領域に第２封止層３５が配置される。一方、図３の発光装置２００の封止層３０は、第１下側封止層３２、第１上側封止層３３、第２下側封止層３６及び第２上側封止層３７の４層で構成され、第１下側封止層３２は光源１０を覆い、第１下側封止層３２、第１上側封止層３３、第２下側封止層３６及び第２上側封止層３７の順に基体５０側から積層する。発光装置２００は、内側枠体２２に囲まれた領域に第１下側封止層３２が配置され、外側枠体２３に囲まれた領域に第１上側封止層３３が配置され、第２枠体２６に囲まれた領域に第２下側封止層３６が配置され、第３枠体２７に囲まれた領域に第２上側封止層３７が配置される。

封止層３０に、光拡散材を含有するのがよい。封止層３０が積層である場合は、光拡散材を含む層（光拡散層）及び透光層を含む積層構造とすることができる。「透光層」とは、光拡散層に含まれる光拡散材の含有率より低い含有率の光拡散材を含む層や、光拡散材を実質的に含んでいない層を指す。図３の発光装置２００において、封止層３０は、第１下側封止層３２、第１上側封止層３３、第２下側封止層３６、及び第２上側封止層３７で構成される積層構造である。積層構造の封止層３０は、第１下側封止層３２と第２下側封止層３６を透光層とし、第１上側封止層３３と第２上側封止層３７を光拡散層とすることで、光拡散層の間に透光層を挟む構造である。光拡散層の間に透光層を挟む構造であることで、封止層３０内のより広範囲で光が拡散され、発光領域の発光ムラを抑制することができる。また、封止層３０の厚みを大きくすることなく、発光ムラを抑制することができるため、発光装置のサイズを小さくすることができる。光拡散材には、公知になっている任意の材料を用いることができる。光拡散材として、例えば、酸化チタンなどの無機の白色粉末等を用いることができる。

封止層３０は、蛍光体のような波長変換材料を含んでもよい。波長変換材料は、分散していてもよいし、沈降していてもよい。実施形態１では、第１封止層３１に波長変換材料が含まれている。第１封止層３１に含まれる波長変換材料は、第１の光源１１、第２の光源１２及び基体５０の各上面側に沈降している。また、実施形態２では、第１下側封止層３２に波長変換材料が含まれている。第１下側封止層３２に含まれる波長変換材料は、第１の光源１１、第２の光源１２及び基体５０の各上面側に沈降している。

図３に示す発光装置２００は、第１上側封止層３３と第２上側封止層３７を光拡散層として、第２下側封止層３６を透光層とするが、各封止層は光拡散材を含む層として光を拡散し、光拡散材を含まない層として透過率を高くできる。さらに、封止層３０は、光拡散材の含有量で光の拡散効果と透過率をコントロールできるので、各々の封止層３０は、要求される光の拡散効果と透過率を考慮して光拡散材の含有量をコントロールして用途に最適な発光装置とする。

（実施形態１及び２の変形例）
図５に示す発光装置３００は、光反射性の第１枠体２１と、第１枠体２１に囲まれた領域に配置される光拡散材を含む第１封止層３１と、第１枠体２１上に配置される透光性の第２枠体２６と、第２枠体２６の外側に位置する光反射性の第３枠体２７と、第３枠体２７に囲まれた領域に配置される光拡散材を含まない第２封止層３５と、を含む。
図６に示す発光装置４００は、光反射性の第１枠体２１と、第１枠体２１に囲まれた領域に配置される第１封止層３１と、第１枠体２１上に配置される透光性の第２枠体２６と、第２枠体２６に囲まれた領域に配置される第２下側封止層３６と、第２枠体２６の外側に位置する第３枠体２７と、第３枠体２７に囲まれた領域に配置される光拡散材を含む第２上側封止層３７と、を含む。
なお、第１封止層３１は、光拡散材を含まなくてもよいし、光拡散材を含んでもよい。また、第１封止層３１を第１下側封止層３２と第１上側封止層３３に分け、第１下側封止層３２は光拡散材を含まず、第１上側封止層３３が光拡散材を含んでもよい。

（発光装置２００の製造方法）
図７Ａ～図７Ｈは、図３に示す発光装置２００の製造工程を示す断面図であって、基体５０に枠体２０と封止層３０を配置する工程を示している。
（１）基体５０の上において光源１０の周囲に光反射材を含む樹脂を塗布して内側枠体２２を配置する。（図７Ａ参照）
（２）内側枠体２２を堰として、内側枠体２２に囲まれた領域に蛍光体を含む透光性の樹脂を充填して第１下側封止層３２を配置する。そして、第１下側封止層３２に含有された蛍光体を光源５０、第１の光源１１及び第２の光源１２の各上面に沈降させる。（図７Ｂ参照）
（３）内側枠体２２の外側と基体５０の表面を覆うように、光反射性を有する樹脂を塗布して、外側枠体２３を配置する。光反射材を含む樹脂を塗布する際、外側枠体２３の頂部が内側枠体２２の頂部よりも高くなるように塗布する。（図７Ｃ参照）
（４）外側枠体２３を堰として外側枠体２３に囲まれた領域に、光拡散材を含む樹脂を充填して、第１下側封止層３２の上に第１上側封止層３３を配置する。第１上側封止層３３の厚さは、第１下側封止層３２の上に積層して外側枠体２３を堰として配置するので、内側枠体２２の頂部と外側枠体２３の頂部の高低差となる。（図７Ｄ参照）
（５）第１上側封止層３３の上面と外側枠体２３に跨がるように、透光性の樹脂を塗布して透光性の第２枠体２６を形成する。（図７Ｅ参照）
（６）透光性の第２枠体２６を堰として、第２枠体２６に囲まれた領域に光拡散材が含まれていない透光性の樹脂を充填して第２下側封止層３６を配置する。第２下側封止層３６の膜厚は、透光性の第２枠体２６の頂部の高さで特定される。（図７Ｆ参照）
（７）透光性の第２枠体２６の外側と外側枠体２３上に跨がるように、光反射材を含む樹脂を塗布して、光反射性の第３枠体２７を配置する。光反射材を含む樹脂を塗布する際、第３枠体２７の頂部が第２枠体２６の頂部よりも高くなるように塗布する。（図７Ｇ参照）
（８）光反射性の第３枠体２７を堰として第３枠体２７に囲まれた領域に、光拡散材を含む樹脂を充填して第２上側封止層３７を配置する。第２上側封止層３７の厚さは、第２下側封止層３６の上に積層して光反射性の第３枠体２７を堰として配置するので、第２枠体２６の頂部と第３枠体２７の頂部との高低差となる。（図７Ｈ参照）

以上の製造工程において、枠体２０の母材となる樹脂は、基体５０と枠体２０との密着性に優れ、かつ各々の部材や封止層３０との密着性にも優れた樹脂が利用される。このような樹脂には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が好適に利用できる。

発光装置２００は、透光性の第２枠体２６を第１上側封止層３３の上面に配置して、第２枠体２６の頂部を外側枠体２３の頂部よりも内側（枠体の中央に向かう方向）に配置し、さらに透光性の第２枠体２６の外側には光反射性の第３枠体２７を配置する。発光装置２００は、透光性の第２枠体２６と、この枠体の外側に配置している光反射性の第３枠体２７とで発光領域の無用な拡大を抑制しながら、光源１０からの光が第２枠体２６で遮断されることなく封止層３０を透過して、効率よく外部に出射する。

（発光装置１００の製造方法）
図２に示す発光装置１００の製造工程は下記の通りである。基体５０の上に光反射材を含む樹脂を塗布して第１枠体２１を配置し、第１枠体２１を堰として第１枠体２１に囲まれた領域に、光拡散材を含まない透光性の樹脂を充填して第１封止層３１を配置する。その後、透光性の第２枠体２６、光反射性の第３枠体２７を配置し、第３枠体２７を堰として第３枠体２７に囲まれた領域に、透光性の樹脂を充填して第２封止層３５を配置する。

（実施形態３）
図８の断面図に示す発光装置５００は、発光装置２００の構成に加えて、透光性の第４枠体２８と、光反射性の第５枠体２９と、第３下側封止層３９と、第３上側封止層４０と、を備える。第４枠体２８は、第３枠体２７上に配置され、第２上側封止層の上面に接する。第３下側封止層３９は、第４枠体２８に囲まれた領域に配置される。第５枠体２９は第４枠体２８の外側に位置する。第５枠体２９の頂部は、第４枠体２８の頂部より高い。第３上側封止層４０は、第５枠体２９に囲まれた領域に配置される。換言すると、透光性の第４枠体２８、光反射性の第５枠体２９、第３下側封止層３９及び第３上側封止層４０の構造は、発光装置２００における透光性の第２枠体２６、光反射性の第３枠体２７、第２下側封止層３６及び第２上側封止層３７の構造を繰り返した構造である。
第３下側封止層３９は、透光層であり、第３上側封止層４０は、光拡散層であるのがよい。これにより、封止層３０が、透光層と拡散層を交互に繰り返した構成となるため、封止層内における光拡散がより一層促進され、発光領域の発光ムラを抑制することができる。光拡散層と透光層を交互に繰り返す場合、１層ごとでもよいし複数層ごとでもよい。
なお、透光性の第２枠体２６、光反射性の第３枠体２７、第２下側封止層３６及び第２上側封止層３７の構造の繰り返しは、１回に限らず、複数回でもよい。

本発明に係る発光装置は、照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に用いるＬＥＤ、レーザ素子等の光源１０のみならず、光源１０の製造に広範囲に利用することができる。

１００、２００、３００、４００、５００…発光装置
１０…光源
１１…第１の光源
１２…第２の光源
１５…発光素子
１６Ａ…第１の波長変換層
１６Ｂ…第２の波長変換層
１７…透光性部材
２０…枠体
２１…第１枠体
２２…内側枠体
２３…外側枠体
２６…第２枠体
２７…第３枠体
２８…第４枠体
２９…第５枠体
３０…封止層
３１…第１封止層
３２…第１下側封止層
３３…第１上側封止層
３５…第２封止層
３６…第２下側封止層
３７…第２上側封止層
３８…第３封止層
３９…第３下側封止層
４０…第３上側封止層
５０…基体
５３…配線層

Claims (12)

1. 基体と、
   前記基体上に、
   光源と、
   前記光源の周囲に配置される光反射性の第１枠体と、
   前記第１枠体に囲まれた領域に配置され、前記光源を覆い、上面を有する第１封止層と、
   前記第１枠体上に配置される透光性の第２枠体と、
   前記第２枠体の外側に位置する光反射性の第３枠体と、
   前記第３枠体に囲まれた領域に配置され、前記第１封止層上に位置する第２封止層と、
   を備え、
   前記第２枠体が前記第１封止層の上面に接し、
   前記第３枠体が、前記第１枠体と接する発光装置。
2. 前記第２封止層は、
   前記第２枠体に囲まれた領域に配置される第２下側封止層と、
   前記第３枠体に囲まれた領域に配置され、前記第２下側封止層上に位置する第２上側封止層と、
   を含む請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第２上側封止層は、光拡散材を含む請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第１封止層は、光拡散材を含む請求項３に記載の発光装置。
5. 前記第２下側封止層は、光拡散材を実質的に含まない請求項４に記載に発光装置。
6. 前記第１封止層は、
   前記基体側に位置する第１下側封止層と、
   前記第１下側封止層上に位置する第１上側封止層と、
   を含み、
   前記第１上側封止層は、光拡散材を含む請求項１ないし５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記第１枠体は、
   基体上に配置される内側枠体と、
   前記内側枠体上に配置される外側枠体と、
   を含み、
   前記第１下側封止層は、前記内側枠体に囲まれた領域に配置される請求項６に記載の発光装置。
8. 前記第１封止層は、光拡散材を含み、
   前記第２封止層は、透光層を含む請求項１に記載の発光装置。
9. 前記第３枠体は、前記基体とは離間する請求項１ないし８のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 前記第２枠体の下面が前記第１封止層に接する面積は、前記第２枠体の下面が前記第１枠体に接する面積より大きい請求項１ないし９のいずれか一項に記載の発光装置。
11. 前記基体上に複数の前記光源を配置してなる請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の発光装置。
12. 複数の前記光源は、発光色が異なる請求項１１に記載の発光装置。

Images