專利名稱：發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液晶背光燈光源、照明器具、顯示器的背光燈光源、照相機的閃光燈、動畫照明輔助光源等的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，在移動類家電以外的液晶背光燈光源中使用冷陰極熒光管(CCFL)。但是，作為環(huán)境對策強烈要求向無水銀光源的轉(zhuǎn)變，因而使用了發(fā)光元件(以下也稱作「LED」。)的發(fā)光裝置受到關(guān)注。
使用了發(fā)光元件的發(fā)光裝置小型并且電力效率優(yōu)良，能夠發(fā)出顏色鮮艷的光。另外，由于該發(fā)光元件為半導體元件，因此不用擔心斷絲等。另外，還具有初期驅(qū)動特性優(yōu)良、可以耐受振動或開、關(guān)燈的反復操作的特征。由于具有此種優(yōu)良的特性，因此使用發(fā)光二極管、激光二極管(以下稱作「LD」。)等發(fā)光元件的發(fā)光裝置被作為各種光源使用。
一直以來，在使用了LED的白色發(fā)光裝置中，已知有以下3種組合。
作為第一種，有將藍色LED和發(fā)出黃色光的所謂YAG熒光體組合了的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置利用藍色LED的光激發(fā)YAG熒光體，利用藍色光和黃色光的混色光放出白色光。該發(fā)光裝置由于可以減少消耗電力，能夠容易地進行LED的驅(qū)動控制，混色性也良好，因此一般來說被廣泛地使用。
作為第二種，有將紫外LED和熒光體組合了的發(fā)光裝置。熒光體分別使用發(fā)出藍色、綠色、紅色光的物體。該發(fā)光裝置是利用來自熒光體的藍色光、綠色光、紅色光的混色光來發(fā)出白色光的裝置。由于來自紫外LED的光基本上無法用視覺感知，因此發(fā)光顏色僅由來自熒光體的光決定。該發(fā)光裝置可以容易地進行LED的控制，混色性也良好。
作為第三種，有將藍色LED、綠色LED、紅色LED組合了的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置是所謂的三波長的發(fā)光裝置，是利用來自LED的光來發(fā)出白色光的裝置。該發(fā)光裝置可以減少消耗電力，透過液晶后的顏色顯示范圍寬。
但是，第一種發(fā)光裝置由于是藍色光和黃色光的組合，因此與冷陰極熒光管(CCFL)相比缺少紅色成分。
第二種發(fā)光裝置由于使用紫外LED，因此必須實施防止紫外線向外部泄漏的對策。另外，由于紫外LED基本上不被視覺感知，因此無法將泄漏的紫外光作為可見光有效地利用，發(fā)光效率降低。
第三種發(fā)光裝置是難以混色，缺乏顯色性的裝置。從LED中發(fā)出的光由于與從熒光體中發(fā)出的光不同，是窄頻的光，因此從各LED中發(fā)出的光難以被混合。另外，由于在一個光源中至少需要3個LED，因此驅(qū)動控制變得復雜，另外色調(diào)調(diào)整也變得復雜。

發(fā)明內(nèi)容
由于以上的情況，本發(fā)明的目的在于，提供LED的驅(qū)動控制容易并且透過液晶后的顏色顯示范圍寬而高的發(fā)光裝置。
為了解決所述的問題，本發(fā)明人等反復進行了深入研究，結(jié)果完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明如下所述地構(gòu)成，發(fā)揮如下所述的效果。
本發(fā)明的第1發(fā)光裝置至少具備具有在可見光的短波長區(qū)域的第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件、轉(zhuǎn)換來自該第1發(fā)光元件的光波長的熒光物質(zhì)、和具有在大于該第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)、且小于所述熒光物質(zhì)的發(fā)光峰值波長的短波長側(cè)的第2發(fā)光峰值波長的第2發(fā)光元件，其中來自該第1發(fā)光元件的光、來自該熒光物質(zhì)的光和來自該第2發(fā)光元件的光被混合并發(fā)射到外部。該第1發(fā)光裝置由于可以利用2個LED調(diào)節(jié)色調(diào)，因此驅(qū)動控制變得容易。另外，由于使用與LED相比具有更寬的發(fā)光光譜的熒光物質(zhì)，因此容易被混色，可以提供顯色性高的發(fā)光裝置。另外，由于可以利用來自第1發(fā)光元件的可見光，因此可以提供發(fā)光效率高的發(fā)光裝置。另外，透過液晶后的顏色顯示范圍也很寬。
另外，本發(fā)明的第2發(fā)光裝置至少具備具有在紫外區(qū)域的第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件、轉(zhuǎn)換來自該第1發(fā)光元件的光波長的熒光物質(zhì)、和具有在大于該第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)的第2發(fā)光峰值波長的第2發(fā)光元件，其中來自該熒光物質(zhì)的光與來自該第2發(fā)光元件的光被混合并發(fā)射到外部。
該第2發(fā)光裝置由于可以利用2個LED調(diào)節(jié)色調(diào)，因此驅(qū)動控制變得容易。另外，由于使用紫外LED，因此伴隨著投入電力量的變化產(chǎn)生的紫外LED的發(fā)光峰值波長的向短波長側(cè)的偏移對于可見度基本上不會造成影響，可以提供顏色偏差極少的發(fā)光裝置。另外，由于利用來自熒光物質(zhì)的光和來自第2發(fā)光元件的光來進行色調(diào)調(diào)整，因此容易調(diào)整為所需的色調(diào)。
本發(fā)明的第3發(fā)光裝置至少具備具有第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件、轉(zhuǎn)換來自該第1發(fā)光元件的光波長的熒光物質(zhì)、和具有在大于該第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)的第2發(fā)光峰值波長的第2發(fā)光元件，該第1發(fā)光元件和該第2發(fā)光元件是具有不同的發(fā)光顏色的氮化物類化合物半導體，其中來自該第1發(fā)光元件的光、來自該熒光物質(zhì)的光和來自該第2發(fā)光元件的光中的至少2種光被混合并發(fā)射到外部。這里，雖然表現(xiàn)為「發(fā)光顏色不同」，但是這里所說的發(fā)光元件也包括在紫外線區(qū)域發(fā)光的元件。即，在紫外線區(qū)域發(fā)光的元件僅在視覺上難以感知，而其本身仍然發(fā)光，其發(fā)光顏色被認為是無色透明的發(fā)光顏色，而區(qū)別于其他的發(fā)光顏色。例如，當在第1發(fā)光元件中使用在紫外線區(qū)域發(fā)光的元件，在第2發(fā)光元件中使用發(fā)出可見光區(qū)域的藍色的元件時，本說明書中為無色透明和藍色，發(fā)光顏色不同。像這樣通過至少使用2種發(fā)光顏色不同的發(fā)光元件，就可以拓寬透過液晶后的顏色顯示范圍。另外，伴隨著向作為氮化物類化合物半導體的發(fā)光元件的投入電力量的變化產(chǎn)生的顏色偏差，由于在第1發(fā)光元件和第2發(fā)光元件中近似，因此容易進行色調(diào)調(diào)整。
本發(fā)明的發(fā)光裝置中，第1發(fā)光峰值的波長和第2發(fā)光峰值波長的差優(yōu)選在30nm以上，更優(yōu)選設(shè)為60nm以上。當像這樣增大第1發(fā)光峰值波長和第2發(fā)光峰值波長的差時，就能夠?qū)崿F(xiàn)更寬范圍的色調(diào)。例如為使用發(fā)出在460nm附近具有第1發(fā)光峰值波長的藍色光的發(fā)光元件、發(fā)出在530nm附近具有第2發(fā)光峰值波長的綠色光的發(fā)光元件這樣的情況。
另外，本發(fā)明的發(fā)光裝置中，所述熒光物質(zhì)是被稀土類元素活性化的并且含有第II族元素、第IV族元素和N的氮化物熒光體，其中所述稀土類元素是選自由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu組成的元素群中的至少1種以上的元素，所述第II族元素是選自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn組成的元素群中的至少1種以上的元素，所述第IV族元素是選自由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf組成的元素群中的至少1種以上的元素，該熒光物質(zhì)由來自第1發(fā)光元件的光極為有效地被波長轉(zhuǎn)換。另外，由于具有很寬的發(fā)光光譜，因此可以提供顯色性優(yōu)良的發(fā)光裝置。
所述熒光物質(zhì)在由第1發(fā)光元件使之激發(fā)時的發(fā)光光譜中，當在第1發(fā)光元件的第1發(fā)光峰值波長下的光強度為100時，在第2發(fā)光元件的第2發(fā)光峰值波長下的光強度優(yōu)選80以下。這樣，熒光物質(zhì)主要被來自第1發(fā)光元件的光激發(fā)，由來自第2發(fā)光元件的光補充性地激發(fā)。


圖1是表示實施方式1的發(fā)光裝置的概略俯視圖。
圖2是表示實施方式1的發(fā)光裝置的概略A-A剖面圖。
圖3是表示實施方式1的發(fā)光裝置的概略B-B剖面圖。
圖4是表示實施方式1的發(fā)光裝置的背面?zhèn)鹊母怕粤Ⅲw圖。
圖5是實施方式2的封裝體成形體的示意性的立體圖。
圖6是實施方式2的半導體器件的示意性的俯視圖。
圖7是實施方式2的封裝體成形體的示意性的剖面圖。
圖8是實施方式2的封裝體成形體的示意性的后視圖。
圖9是表示氮化物熒光體的激發(fā)光譜的圖。
圖10是表示用實施例1的發(fā)光裝置的藍色LED使氮化物熒光體激發(fā)時的發(fā)光光譜的圖。
圖11是表示用實施例2的發(fā)光裝置的藍色LED使氮化物熒光體激發(fā)時的發(fā)光光譜的圖。
圖12是表示使綠色LED發(fā)光時的發(fā)光光譜的圖。
圖13是表示實施例1及實施例2的發(fā)光裝置的色調(diào)坐標的圖。
圖14是表示一般的液晶透光率的圖。
具體實施例方式
下面將使用實施方式及實施例對本發(fā)明的發(fā)光裝置及其制造方法進行說明。但是，本發(fā)明并不限定于該實施方式及實施例。
而且，本說明書中，在關(guān)于顏色名稱和色度坐標的關(guān)系沒有特別指出的情況下，全都采用基于CIE顯示系統(tǒng)的關(guān)系。
<實施方式1>
圖1是表示實施方式1的發(fā)光裝置的概略構(gòu)成的俯視圖。圖2是對圖1的A-A線的概略剖面圖。圖3是對圖1的B-B線的概略剖面圖。圖4是表示實施方式1的發(fā)光裝置的背面?zhèn)鹊臉?gòu)成的概略立體圖。
(發(fā)光裝置)實施方式1的發(fā)光裝置10具有發(fā)光元件2、具備2個帶有放置發(fā)光元件2的底面部1a、從底面部1a中延伸出來的側(cè)面部1b的凹部1c的封裝體1。在封裝體1的凹部1c的底面部1a上，設(shè)有電極3，在該電極3的底座部3a上搭載有發(fā)光元件2。發(fā)光元件2具有第1發(fā)光元件2a和第2發(fā)光元件2b，在2個凹部1c當中的一方的凹部1c上設(shè)有第1發(fā)光元件2a，在另一方的凹部1c上設(shè)有第2發(fā)光元件2b。
發(fā)光元件2例如為GaN類的元件，在絕緣性的藍寶石基板上，層疊n型的化合物半導體，在其上層疊p型的化合物半導體。該發(fā)光元件2在電極3的上面搭載有藍寶石基板。形成于化合物半導體的n型層的上面的n側(cè)電極由電線5與電極3電連接。另外，形成于化合物半導體的p型層的上面的p側(cè)電極由電線5與電極3電連接。電極3為一對正負電極。發(fā)光元件2除了GaN類以外，還可以使用InGaN類的元件或GaP、GaAs類的元件等。發(fā)光元件2除了可以使用發(fā)出藍色光或綠色光、黃色光、紅色光等可見光的元件以外，還可以使用發(fā)出紫外線、紅外線的元件。第1發(fā)光元件2a在從紫外區(qū)域到可見光的短波長區(qū)域具有第1發(fā)光峰值波長。第2發(fā)光元件2b在第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)具有第2發(fā)光峰值波長。
封裝體(package)1形成有向上開口的凹部1c。凹部1c具有放置發(fā)光元件2的底面部1a、從底面部1a中延伸出來的側(cè)面部1b。封裝體1在從凹部1c的開口部上方切斷的剖面形狀中，穿過凹部1c的底面部1a的中心點的垂線a-a、與穿過從凹部1c的側(cè)面部1b的一邊延伸的第1直線b-b和從凹部1c的側(cè)面部1b的另一邊延伸的第2直線c-c的交點的垂線d-d的位置不同。穿過交點的垂線d-d配置于比穿過中心點的垂線a-a更靠外側(cè)時，由發(fā)光元件2發(fā)出的光在相鄰的凹部1c的中央附近被混合，可以獲得給定的均一的混色光。與之相反，穿過交點的垂線d-d配置于比穿過中心點的a-a線更靠內(nèi)側(cè)時，由發(fā)光元件2發(fā)出的光在相鄰的凹部1c的中央附近被混合，并且在相鄰的凹部1c的中央附近高亮度地發(fā)光，可以獲得高亮度并且均一的混色光。從相鄰的2個凹部1c的開口部上方切斷的剖面形狀最好相對于夾持該2個凹部1c的開口部的垂線e-e對稱。封裝體1的背面設(shè)有從設(shè)于凹部1c的底面部1a的底座(mount)部3a延續(xù)的背面?zhèn)入姌O部3b。背面?zhèn)入姌O部3b的厚度和封裝體1的背面?zhèn)鹊耐共?d最好在放置了發(fā)光裝置10時成為相同的高度。這是因為，通過設(shè)為相同的高度，就可以增加放置發(fā)光裝置10時的穩(wěn)定感。在封裝體1的背面?zhèn)龋?個樹脂注入痕1e。這是因為，在封裝體1的成形中通過在型箱上設(shè)置多個樹脂注入口就可以實現(xiàn)封裝體1的薄型化。封裝體1的形狀不是被特別限定的，封裝體1的底部的投影形狀可以舉出圓、橢圓、四角形、多角形或大致與它們對應的形狀等各種形狀。封裝體1的大小不被特別限定，例如可以舉出0.1mm2～100mm2的大小等。封裝體1的厚度可以舉出100μm～10mm左右。封裝體1的材質(zhì)不受特別限定，可以將公知的材料、通常作為耐熱性樹脂的熱塑性工程聚合物、熱硬化性樹脂等的1種或2種以上組合形成。例如，可以舉出液晶聚合物(LCP)、聚苯硫醚(PPS)、芳香族尼龍(PPA)、環(huán)氧樹脂、硬質(zhì)硅酮樹脂等。其中，熱塑性工程聚合物從成本方面考慮優(yōu)選。另外，在這些樹脂中，也可以組合添加氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、二氧化硅、鈦酸鋇、磷酸鈣、碳酸鈣、白炭墨、滑石、碳酸鎂、氮化硼、玻璃纖維等無機填充劑等的1種或2種以上。此外，可以適當添加抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑等添加劑。例如相對于100重量份樹脂，添加10～80重量份無機填充劑，優(yōu)選添加40～80重量份。封裝體1的凹部1c的開口部形成橢圓形狀。橢圓形狀的一個直徑最好為另一個直徑的二倍的長度。通過并排排列2個橢圓形狀，就可以形成近似圓形或近似正方形的形狀。從而可以獲得均一的混色光。另外，通過采用橢圓形狀，即使在產(chǎn)生了伴隨著透光性樹脂4的硬化的體積收縮的情況下，電線(wire)5也不會在透光性樹脂4的上部露出。這是因為，橢圓形狀的中央部的凹陷小于圓形的中央部的凹陷。
電極3具有用于放置發(fā)光元件2的底座部3a及從底座部3a延續(xù)的背面?zhèn)入姌O部3b。背面?zhèn)入姌O部3b是為了與外部電極連接而設(shè)置的。電極3可以是實施了非電解鍍膜的電極，或通過經(jīng)過曝光處理、蝕刻處理、抗蝕劑除去等工序，在銅箔上電解鍍鎳及金而獲得。電極3可以利用銅、鐵等的合金形成的高熱傳導體形成。另外，在這些合金的表面也可以實施銀、鋁、金等的鍍膜。
發(fā)光元件2除了可以面部朝上地進行管芯焊接而搭載在底座部3a上以外，也可以面部朝下地借助焊錫焊盤、金焊盤等搭載。此外，也可以在保護元件上搭載發(fā)光元件2，將該保護元件搭載于電極3上。作為保護元件，例如可以舉出齊納二極管、電容器、兩端開關(guān)元件等。
齊納二極管具備具有正極的p型半導體區(qū)域、具有負極的n型半導體區(qū)域，保護元件的負極及正極被相對于發(fā)光元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極反并聯(lián)地連接。像這樣，通過將保護元件設(shè)為齊納二極管，即使在正負電極間施加過大的電壓，發(fā)光元件的正負兩電極間也會被保持為齊納電壓，從而可以保護發(fā)光元件免受過大的電壓的損害，防止元件破損或性能惡化的發(fā)生。
電容器可以使用表面安裝用的芯片部件。此種構(gòu)造的電容器在兩側(cè)設(shè)有帶狀的電極，該電極被與發(fā)光元件的正極及負極并聯(lián)。當向正負電極間施加過電壓時，由于該過電壓，充電電流流向電容器，使電容器的端子電壓瞬間降低，通過使對于發(fā)光元件的施加電壓不升高，就可以保護發(fā)光元件免受過電壓的損害。另外，當被施加了包括高頻成分的噪音時，由于電容器作為雙通電容器發(fā)揮作用，因此也可以排除外來噪音。
透光性樹脂4可以使用環(huán)氧樹脂或硅酮樹脂、非晶體聚酰胺樹脂、氟樹脂等。
在透光性樹脂4中混入熒光物質(zhì)6。但是，雖然必須在被投入配置有第1發(fā)光元件2a的凹部1c的透光性樹脂4中混入熒光物質(zhì)6，但是是否在被投入配置有第2發(fā)光元件2b的凹部1c中的透光性樹脂4中混入熒光物質(zhì)6是任意的。通過使用熒光物質(zhì)6，發(fā)光元件2作為激發(fā)光源動作，利用從發(fā)光元件2中發(fā)出的光激發(fā)熒光物質(zhì)，將與發(fā)光元件2發(fā)出的光不同的波長的光發(fā)射到外部。這樣就可以提供可以色調(diào)的發(fā)光裝置10。在被投入配置有第1發(fā)光元件2a的凹部1c中的透光性樹脂4中混入的熒光物質(zhì)6特別優(yōu)選氮化物熒光體。在透光性樹脂4中混入的熒光物質(zhì)6沒有特別限定，可以使用各種熒光物質(zhì)，其中所述透光性樹脂4是被投入到配置有第2發(fā)光元件2b的凹部1c中的透光性樹脂。
該發(fā)光裝置與三波長LED不同，由于僅使用2個發(fā)光元件，因此驅(qū)動控制更為容易。
例如，在1個凹部1c中配置發(fā)出藍色光的第1發(fā)光元件2a，在第1發(fā)光元件2a上配置發(fā)出紅色光的氮化物熒光體6，在另一個凹部1c中配置發(fā)出綠色光的第2發(fā)光元件2b，制作發(fā)光裝置。這樣，就會齊備藍色、綠色、紅色這三原色，提供具有所需的色調(diào)的發(fā)光裝置。另外，當僅向第1發(fā)光元件2a投入電流時，就可以發(fā)出藍色光和紅色光的混色光，當僅向第2發(fā)光元件2b投入電流時，就可以發(fā)出綠色光，當向第1發(fā)光元件2a和第2發(fā)光元件2b雙方投入電流時，就可以發(fā)出白色光，利用向2個發(fā)光元件投入的電流，就可以提供3色的發(fā)光裝置。另外，根據(jù)所投入的電流量也可以發(fā)出它們的中間色的光。
例如，在1個凹部1c中配置發(fā)出藍色光的第1發(fā)光元件2a，在第1發(fā)光元件2a上配置發(fā)出紅色光的氮化物熒光體6，在另一個凹部1c中配置發(fā)出綠色光的第2發(fā)光元件2b，在第2發(fā)光元件2b上配置發(fā)出紅色光的熒光體，制作發(fā)光裝置。這樣，就會齊備藍色、綠色、紅色這三原色，提供具有所需的色調(diào)的發(fā)光裝置。另外，當僅向第1發(fā)光元件2a投入電流時，就可以發(fā)出藍色光和紅色光的混色光，當僅向第2發(fā)光元件2b投入電流時，就可以發(fā)出綠色光和紅色光的混色光，當向第1發(fā)光元件2a和第2發(fā)光元件2b雙方投入電流時，就可以發(fā)出白色光，利用向2個發(fā)光元件投入的電流，就可以提供3色的發(fā)光裝置。另外，根據(jù)所投入的電流量也可以發(fā)出它們的中間色的光。
例如，在1個凹部1c中配置發(fā)出紫外光的第1發(fā)光元件2a，在第1發(fā)光元件2a上配置發(fā)出紅色光的氮化物熒光體6，在另一個凹部1c中配置發(fā)出綠色光的第2發(fā)光元件2b，制作發(fā)光裝置。這就可以提供利用綠色光和紅色光具有給定的色調(diào)的發(fā)光裝置。紫外光由于對視覺敏感度不造成影響，因此即使在第1發(fā)光元件2a的第1發(fā)光峰值波長偏移了的情況下，由于僅由發(fā)出紅色光的氮化物熒光體決定色調(diào)，因此可以提供色調(diào)偏差極少的發(fā)光裝置。
<實施方式2>
圖5是表示實施方式2的封裝體成形體的示意性的立體圖，圖6是表示在實施方式2的封裝體成形體上放置了發(fā)光元件的狀態(tài)的示意性的俯視圖。圖7是圖6的虛線III-III的示意性的剖面圖，圖8是實施方式2的封裝體成形體的示意性的后視圖。
封裝體成形體100具有相互面對而被成形構(gòu)件105絕緣分離的第一金屬基體101、第二金屬基體102及第三金屬基體103。第一金屬基體101、第二金屬基體102及第三金屬基體103的端部被插入到成形構(gòu)件105，另一個端部從成形構(gòu)件105的外壁面突出地由成形構(gòu)件的一體成形制成。第一金屬基體101從與第二金屬基體102及第三金屬基體103所突出的外壁面相面對的外壁面中突出。封裝體成形體100在其主面?zhèn)染哂杏蓛?nèi)壁面106a形成并用于收納發(fā)光元件108的凹部(第一凹部120)，金屬基體的主面的一部分在凹部的底面分別露出。在第一凹部120內(nèi)，利用內(nèi)壁面106b設(shè)有第二凹部130，在第二凹部130的底面露出第一金屬基體的主面。這里，本說明書中所謂「主面」對于封裝體成形體、金屬基體、引線電極之類的發(fā)光裝置的各構(gòu)成構(gòu)件的表面，是指放置有發(fā)光元件108側(cè)的面，例如發(fā)光元件108的光被輸出的發(fā)光面?zhèn)鹊拿妗?br> 發(fā)光元件108具有第1發(fā)光元件108a和第2發(fā)光元件108b。第1發(fā)光元件在從紫外區(qū)域到可見光的短波長區(qū)域中具有第1發(fā)光峰值波長。第2發(fā)光元件108b在第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)具有第2發(fā)光峰值波長。在第一凹部120及第二凹部130的至少任意一方中，配置有熒光物質(zhì)140。熒光物質(zhì)140對來自第1發(fā)光元件108a的光進行波長轉(zhuǎn)換。這樣，來自在可見光的短波長區(qū)域具有發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件108a的光、來自熒光物質(zhì)140的光、來自第2發(fā)光元件108b的光被混合并發(fā)射到外部?；蛘呤褂迷谧贤鈪^(qū)域具有發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件108a，來自熒光物質(zhì)140的光和來自第2發(fā)光元件108b的光被混合并發(fā)射到外部。但是，即使是在紫外區(qū)域具有發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件108a，由于在具有寬的發(fā)光光譜時發(fā)出可見光，因此與第2發(fā)光元件108b及熒光物質(zhì)140的光混合而作為混色光并發(fā)射到外部。本說明書中的「可見光的短波長區(qū)域」是指λp＝380nm以上495nm以下的波長區(qū)域。另外，「紫外區(qū)域」是指λp＝300nm以上而小于380nm的波長區(qū)域。
第一凹部120在開口部附近最好具有階梯106c。通過具有此種階梯106c，就可以防止柔軟性硅樹脂之類的粘接性高的密封樹脂爬上封裝體成形體上面的情況。所以，可以使用柔軟性硅樹脂之類的粘接性高的密封樹脂。
第一金屬基體101也可以在主面?zhèn)染哂邪疾?，在該凹部的底面可以放置發(fā)光元件108。與第一金屬基體101的主面相面對的背面從成形構(gòu)件105中露出，被按照與封裝體成形體100的背面大致成為相同平面的方式成形。由于通過如此構(gòu)成，發(fā)光裝置的安裝性提高，與安裝面的接觸面積增大，因此發(fā)光裝置的放熱性提高。
第二金屬基體102及第三金屬基體103成為向收納于設(shè)于封裝體成形體100的主面上的凹部內(nèi)的發(fā)光元件108及保護元件107提供電力的引線(lead)電極。與從封裝體成形體100的外壁面中突出的第二金屬基體102及第三金屬基體103的主面相面對的背面的一部分，被按照與封裝體成形體100的背面(第一金屬基體101的背面)成為大致相同平面的方式折曲，被設(shè)為與設(shè)于外部的安裝基板上的導電性圖案連接的連接端子部。第二金屬基體102及第三金屬基體103的主面，其一部分在封裝體成形體100的第一凹部120底面露出，另外，所露出的主面，通過使形成第一凹部120的內(nèi)壁的成形構(gòu)件105的一部分作為壁部104向第二凹部130的方向延伸，使壁部104的壁面的一部分延伸至與內(nèi)壁面106b近似成為同一平面，而被分割。該被分割的主面具有多個焊接(bonding)區(qū)域102a、102b、103a、103b。即，具有與發(fā)光元件108連接的導線被引線接合(wire bonding)的區(qū)域，或者具有用于保護發(fā)光元件108不受到過電壓的破壞的保護元件被裸片焊接(die bond)的區(qū)域。特別是，發(fā)光裝置具有放置于第二凹部130的底面的發(fā)光元件108、具有背面電極的保護元件107，保護元件107被按照使背面電極夾隔導電性構(gòu)件與焊接區(qū)域之一相面對的方式放置。與發(fā)光元件108及保護元件107連接的導線109或保護元件107被壁部104分隔，而被分別與不同的焊接區(qū)域102a、102b、103a、103b引線接合。例如，保護元件107與第三金屬基體103的焊接區(qū)域103a裸片焊接，與保護元件107連接的導線109與第二金屬基體102的焊接區(qū)域102a引線接合。此時，與發(fā)光元件108連接的導線109當中的、以相同極性與保護元件107被引線接合的焊接區(qū)域103a連接的導線109，與和保護元件被裸片焊接的焊接區(qū)域103a相鄰并被壁部104分隔設(shè)置的焊接區(qū)域103b引線接合。另一方面，與發(fā)光元件108連接的導線109當中的、以相同極性與和保護元件107連接的導線109被引線接合的焊接區(qū)域102a連接的導線109，與和引線接合區(qū)域相鄰并被壁部104分隔設(shè)置的焊接區(qū)域102b引線接合。這里，如果是在同樣的焊接區(qū)域被引線接合，則導線109的條數(shù)也可以是多條。由于通過如此構(gòu)成，即使產(chǎn)生了斷線，只要其他的線并未斷線，則仍然構(gòu)成電導通，因此就可以形成可靠性高的發(fā)光裝置。另外，壁部104將第二金屬基體102及第三金屬基體103的主面覆蓋，而只留下在導線109、保護元件107的焊接中所必需的面積。所以，由于可以使在凹部底面露出的第一構(gòu)件101及第二構(gòu)件102、第三構(gòu)件103的區(qū)域與以往技術(shù)相比更小，因此第一密封構(gòu)件111及第二密封樹脂112就很難從封裝體成形體上剝離。另外，壁部104由于可以增大相互密接性比較高的密封構(gòu)件和成形構(gòu)件的接觸面積，因此密封構(gòu)件就很難從封裝體成形體上剝離。另外，密封構(gòu)件的應力向壁部104的方向集中。所以，由于導線109很少受到密封構(gòu)件的應力的影響，因此導線109就很難從焊接區(qū)域中剝離。
下面，雖然將主要對實施方式2中所使用的構(gòu)件詳細敘述，但是對于實施方式1中所使用的構(gòu)件，也具有相同的構(gòu)成。
(發(fā)光元件)發(fā)光元件雖然沒有被特別限定，但是當將一對引線電極和金屬基體用成形樹脂進行插入成形時，使用在同一面?zhèn)染哂姓撘粚﹄姌O的發(fā)光元件。另外，優(yōu)選具有可以發(fā)出能夠激發(fā)熒光物質(zhì)的發(fā)光波長的光的發(fā)光層的發(fā)光元件。作為此種半導體發(fā)光元件，雖然可以舉出ZnSe或GaN等各種半導體，但是優(yōu)選采用能夠發(fā)出可以有效地激發(fā)熒光物質(zhì)的短波長光的氮化物半導體(InXAlYGa1-X-YN，0≤X、0≤Y、X+Y≤1)。另外，也可以根據(jù)所需，在氮化物半導體中含有硼或磷。作為半導體的構(gòu)造，可以舉出具有MIS結(jié)、PIN結(jié)或pn結(jié)等的均質(zhì)構(gòu)造、異質(zhì)構(gòu)造或雙異質(zhì)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。可以利用半導體層的材料或其混晶度來選擇各種發(fā)光波長。另外，也可以采用在產(chǎn)生量子效應的薄膜中形成了半導體活性層的單一量子阱構(gòu)造或多重量子阱構(gòu)造。當使用了氮化物半導體時，在半導體用基板中，優(yōu)選使用藍寶石、尖晶石、SiC、Si、ZnO及GaN等材料。為了能夠以較好的批量生產(chǎn)性形成結(jié)晶性良好的氮化物半導體，優(yōu)選使用藍寶石基板。在該藍寶石基板上可以使用MOCVD法等形成氮化物半導體。在藍寶石基板上形成GaN、AlN、GaAIN等緩沖層，在其上形成具有pn結(jié)的氮化物半導體。作為使用了氮化物半導體的具有pn結(jié)的發(fā)光元件，可以舉出在緩沖層上依次層疊了以n型氮化鎵形成的第1接觸層、以n型氮化鋁·鎵形成的第1包覆層、以氮化銦·鎵形成的第2包覆層、以p型氮化鎵形成的第2接觸層的雙異質(zhì)構(gòu)成等。氮化物半導體在未摻雜雜質(zhì)的狀態(tài)下顯示n型導電性。在提高發(fā)光效率等形成所需的n型氮化物半導體的情況下，作為n型摻雜劑，最好適當?shù)貙隨i、Ge、Se、Te、C等。另一方面，當形成p型氮化物半導體時，摻雜作為p型摻雜劑的Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等。氮化物半導體由于僅摻雜p型摻雜劑則難以p型化，因此在導入p型摻雜劑后，最好利用爐子的加熱或等離子體照射等使之低電阻化。另外，可以在p型層上層疊金屬層之后，除去半導體用基板。當將如此構(gòu)成的發(fā)光元件按照使所述金屬層成為安裝面?zhèn)鹊姆绞桨惭b時，就可以獲得放熱性高的發(fā)光裝置。在分別露出的p型層及n型層上形成各電極后，通過從半導體晶片中切割為芯片狀，就可以形成由氮化物半導體制成的發(fā)光元件。
在可見光的短波長區(qū)域具有第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件108a最好在380nm以上495nm以下具有發(fā)光峰值波長，特別優(yōu)選從380nm到420nm或者從440nm到485nm具有發(fā)光峰值波長。例如，使用在400nm、從440nm到445nm、從455nm到465nm具有第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件108a。在紫外區(qū)域具有第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件108a優(yōu)選在300nm以上而小于380nm處具有發(fā)光峰值波長的發(fā)光元件，特別優(yōu)選在350nm以上而小于380nm處具有發(fā)光峰值波長的發(fā)光元件。
第2發(fā)光元件108b只要是在第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)具有第2發(fā)光峰值波長的發(fā)光元件即可，但是優(yōu)選在熒光物質(zhì)140的發(fā)光峰值波長的短波長側(cè)具有第2發(fā)光峰值波長的發(fā)光元件。這是因為，這樣就可以實現(xiàn)各種顏色的發(fā)光。特別是，當使用在可見光的短波長區(qū)域具有第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件108a時，第2發(fā)光元件108b優(yōu)選在從495nm到573nm具有第2發(fā)光峰值波長的發(fā)光元件。另一方面，當使用在紫外區(qū)域具有第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件108a時，第2發(fā)光元件108b優(yōu)選在從400nm到573nm具有第2發(fā)光峰值波長的發(fā)光元件。
(保護元件)所謂保護元件是指與發(fā)光元件等半導體元件一起被收納于封裝體成形體的第一凹部120內(nèi)的元件，是用于保護其他的半導體元件免受由過電壓造成的破壞的元件。保護元件除了具有半導體構(gòu)造的以外，也包括不具有半導體構(gòu)造的。
在本實施方式中可以使用的保護元件中，可以使用當施加規(guī)定電壓以上的電壓時即變?yōu)橥姞顟B(tài)的齊納二極管(zener diode)、吸收脈沖性的電壓的電容器等。
作為齊納二極管發(fā)揮作用的保護元件具備具有正極的p型半導體區(qū)域、具有負極的n型半導體區(qū)域，保護元件的負極及正極相對于發(fā)光元件的p側(cè)電極和n側(cè)電極反并聯(lián)地連接。通過像這樣將保護元件設(shè)為齊納二極管，在正負引線電極間施加過大的電壓的情況下，當該電壓超過齊納二極管的齊納電壓時，發(fā)光元件的正負兩電極間就被保持為齊納電壓，而不會達到該齊納電壓以上。所以，就可以防止在發(fā)光元件間施加過大的電壓，保護發(fā)光元件免受過大的電壓的損害，可以防止元件破壞或性能惡化的發(fā)生。
作為保護元件的電容器可以使用表面安裝用的芯片部件。此種構(gòu)造的電容器在兩側(cè)設(shè)有帶狀的電極，該電極被與發(fā)光元件的正極及負極并聯(lián)。當向正負一對引線電極間施加了過電壓時，由于該過電壓，充電電流流向電容器，使電容器的端子電壓瞬間降低，通過使對于發(fā)光元件的施加電壓不升高，就可以保護發(fā)光元件免受過電壓的損害。另外，當被施加了包括高頻成分的噪音時，由于電容器作為雙通電容器發(fā)揮作用，因此也可以排除外來噪音。
(密封構(gòu)件)本實施方式的所謂密封構(gòu)件是指覆蓋收納于封裝體成形體中的發(fā)光元件的構(gòu)件。例如可以將軟質(zhì)硅樹脂或環(huán)氧樹脂等透光性樹脂單獨作為密封構(gòu)件。另外，密封構(gòu)件可以設(shè)置覆蓋發(fā)光元件108的第一密封構(gòu)件111、覆蓋第一密封構(gòu)件111的第二密封構(gòu)件112。另外，通過將第一密封構(gòu)件111設(shè)為柔軟性構(gòu)件，將第二密封構(gòu)件112設(shè)為硬質(zhì)性構(gòu)件，就可以制成可靠性高的半導體器件。在密封構(gòu)件中除了含有熒光物質(zhì)140以外，也可以使之含有擴散劑、填充劑等。
另外，在從第二凹部130底面露出的第一基體上，以Ag糊狀物作為粘結(jié)劑固定子底座(sub mount)，用導線109連接向凹部內(nèi)露出的引線電極和子底座的正負兩電極，制成半導體器件。
(柔軟性構(gòu)件)可以按照覆蓋被放置于封裝體成形體上的所述的半導體元件的方式，從封裝體成形體的第一凹部120內(nèi)到上方的硬質(zhì)性構(gòu)件下端部設(shè)置柔軟性構(gòu)件。柔軟性構(gòu)件除了可以保護半導體元件免受水分等的影響以外，還可以具有透光性，而將來自發(fā)光元件的光有效地向外部輸出。另外，由于對于熱具有高的穩(wěn)定性，因此可以緩解在發(fā)光裝置動作時產(chǎn)生的熱應力。另外，當使用了近紫外區(qū)域或紫外區(qū)域的發(fā)光元件時，優(yōu)選使用對這些光的耐光性優(yōu)良的柔軟性構(gòu)件。作為這些具有柔軟性的構(gòu)件，可以舉出橡膠狀彈性樹脂、凝膠狀硅樹脂之類的凝膠狀樹脂等。這些樹脂由于交聯(lián)密度低或不具有交聯(lián)構(gòu)造，因此可以具有良好的柔軟性。另外，為了對來自發(fā)光元件芯片的光具有特定的過濾效果，也可以添加著色染料或著色顏料。
(硬質(zhì)性構(gòu)件)在發(fā)光裝置中，設(shè)于發(fā)光元件108周圍的柔軟性構(gòu)件被硬質(zhì)性構(gòu)件密封。硬質(zhì)性構(gòu)件只要具有機械強度并且是透光性的，就沒有特別限定。
本實施方式中，作為光輸出窗部的硬質(zhì)性構(gòu)件位于配置于封裝體成形體的第一凹部120中的發(fā)光元件108的上方，第一凹部120的內(nèi)壁面的延長面和硬質(zhì)性構(gòu)件的上面的交線的內(nèi)側(cè)成為與半導體器件的發(fā)光有關(guān)的發(fā)光面。從發(fā)光元件的端部發(fā)出的光在柔軟性構(gòu)件中被反射散射，透過硬質(zhì)性構(gòu)件而向正面方向輸出。這些反射散射光的存在范圍被認為基本上在第一凹部120的內(nèi)壁面的延長線內(nèi)。所以，通過將所述交線的內(nèi)側(cè)的形狀調(diào)整為所有形狀，就可以獲得能夠發(fā)出所需亮度的光的發(fā)光裝置。另外，硬質(zhì)性構(gòu)件的材料優(yōu)選與形成封裝體主體的成形樹脂及設(shè)于下部的柔軟性構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)近似的材料。例如，當將柔軟性構(gòu)件設(shè)為凝膠狀硅樹脂時，硬質(zhì)性構(gòu)件的材料優(yōu)選采用硬質(zhì)硅樹脂。通過如此構(gòu)成，就可以防止灰塵附著在粘接性高的凝膠狀硅樹脂上，而對半導體器件的光學特性產(chǎn)生不良影響的情況。
硬質(zhì)性構(gòu)件的形狀最好具有連續(xù)的一個背面的形狀。這樣，就能夠不使氣泡混入與柔軟性構(gòu)件的界面地可靠性高地設(shè)置。另一方面，主面?zhèn)纫部梢栽诎疾總?cè)面的延長線內(nèi)部具有中央部突出的曲面。這樣就可以將由背面?zhèn)葦U散的光向正面方向有效地會聚，從而可以提高正面方向的發(fā)光強度。硬質(zhì)性構(gòu)件被內(nèi)接于第二主面的外輪廓內(nèi)，在構(gòu)造上與柔軟性構(gòu)件一體化。此種硬質(zhì)性構(gòu)件在內(nèi)部、主面?zhèn)缺砻?、背面?zhèn)缺砻?，為了對來自發(fā)光元件芯片的光具有特定的過濾效果等，也可以添加著色染料或著色顏料。
(熒光物質(zhì))(氮化物熒光體)被第1發(fā)光元件激發(fā)的熒光物質(zhì)140使用氮化物熒光體。氮化物熒光體是包括被稀土類元素活性化的并且含有第II族元素、第IV族元素和N的氮化物熒光體，其中所述稀土類元素是選自由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu組成的元素群中的至少1種以上的元素，所述第II族元素是選自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn組成的元素群中的至少1種以上的元素，所述第IV族元素是選自由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf組成的元素群中的至少1種以上的元素。該氮化物熒光體中優(yōu)選含有1ppm以上10000ppm以下的B。此外，該氮化物熒光體也可以使用在組成中含有O的物質(zhì)。優(yōu)選所述氮化物熒光體的組合當中的被Eu活性化的由Ca及Sr的至少任意一個元素、Si、N組成的氮化物熒光體，且含有1ppm以上10000ppm以下的B。Eu的一部分可以利用選自由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu組成的元素群中的至少1種以上的稀土類元素置換。Ca及Sr的至少任意一方的元素的一部分可以利用選自由Be、Mg、Ba、Zn組成的元素群中的至少1種以上的第II族元素置換。Si的一部分可以利用選自由C、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf組成的元素群中的至少1種以上的第IV族元素置換。
氮化物熒光體被以通式LXMYN((2/3)X+(4/3)Y):R或LXMYOZN((2/3)X+(4/3)Y-(2/3)Z):R(L為選自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn組成的元素群中的至少1種以上的第II族元素。M為選自由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf組成的元素群中的至少1種以上的第IV族元素。R為選自由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu組成的元素群中的至少1種以上的稀土類元素。X、Y、Z為0.5≤X≤3、1.5≤Y≤8、0＜Z≤3。)表示?；蛘叩餆晒怏w被以通式LXMYTUOZN((2/3)X+(4/3)Y+U-(2/3)Z):R(L為選自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn組成的元素群中的至少1種以上的第II族元素。M為選自由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf組成的元素群中的至少1種以上的第IV族元素。T為B、Al、Ga、In、Sc的至少1種以上。R為選自由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu組成的元素群中的至少1種以上的稀土類元素。X、Y、Z為0.5≤X≤3、1.5≤Y≤8、0＜U＜0.5、0＜Z≤3。)表示。該氮化物熒光體雖然T和R的摩爾比優(yōu)選T/R＝0.001～1.0，但是也可以使用T/R＝0.01～5.0的材料。作為通式的具體例，優(yōu)選使用以(SrTCa1-T)2Si5N8:Eu、Ca2Si5N8:Eu、SrTCa1-TSi7N10:Eu、SrSi7N10:Eu、CaSi7N10:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ba2Si5N8:Eu、Mg2Si5N8:Eu、Zn2Si5N8:Eu、SrSi7N10:Eu、BaSi7N10:Eu、MgSi7N10:Eu、ZnSi7N10:Eu、Sr2Ge5N8:Eu、Ba2Ge5N8:Eu、Mg2Ge5N8:Eu、Zn2Ge5N8:Eu、SrGe7N10:Eu、BaGe7N10:Eu、MgGe7N10:Eu、ZnGe7N10:Eu、Sr1.8Ca0.2Si5N8:Eu、Ba1.8Ca0.2Si5N8:Eu、Mg1.8Ca0.2Si5N8:Eu、Zn1.8Ca0.2Si5N8:Eu、Sr0.8Ca0.2Si7N10:Eu、Ba0.8Ca0.2Si7N10:Eu、Mg0.8Ca0.2Si7N10:Eu、Zn0.8Ca0.2Si7N10:Eu、Sr0.8Ca0.2Ge7N10:Eu、Ba0.8Ca0.2Ge7N10:Eu、Mg0.8Ca0.2Ge7N10:Eu、Zn0.8Ca0.2Ge7N10:Eu、Sr0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu、Ba0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu、Mg0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu、Zn0.8Ca0.2Si6GeN10:Eu、Sr2Si5N8:Pr、Ba2Si5N8:Pr、Sr2Si5N8:Tb、BaGe7N10:Ce(0＜T＜1。)等表示的氮化物熒光體。
該氮化物熒光體可以在通式LXMYN((2/3)X+(4/3)Y):R或LXMYOZN((2/3)X+(4/3)Y-(2/3)Z):R中，含有1ppm以上10000ppm以下的B。B的混合方法除了以濕式、干式向各種原料中添加硼化合物以外，還可以使Ca3N2、Si3N4等原料組成中預先含有。硼在制造工序的燒成階段中，由于一部分飛散，因此燒成后的硼的含量少于向原料中添加時的量。
L是選自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn組成的元素群中的至少1種以上的第II族元素。由此，雖然可以將Mg、Ca、Sr等單獨使用，但是也可以采用Ca和Sr、Ca和Mg、Ca和Ba、Ca和Sr和Ba等組合。特別是，通過在氮化物熒光體的組成中使用Ca和Sr的至少任意一方，就可以提供在發(fā)光亮度、量子效率等方面優(yōu)良的熒光體。也可以具有該Ca和Sr的至少任意一方的元素，將Ca和Sr的一部分用Be、Mg、Ba、Zn置換。當使用2種以上的混合物時，可以根據(jù)所需來改變配合比。這里，與僅使用Sr或者僅使用Ca時相比，混合了Sr和Ca的一方的峰值波長會向更長波長側(cè)移動。Sr和Ca的摩爾比為7∶3或3∶7時，與僅使用了Ca、Sr的情況相比，峰值波長會向長波長側(cè)移動。另外，Sr和Ca的摩爾比大致為5∶5時，波長會向最長波長側(cè)移動。
M為選自由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf組成的元素群中的至少1種以上的第IV族元素。由此，雖然可以單獨使用C、Si、Ge等，但是也可以采用C和Si、Ge和Si、Ti和Si、Zr和Si、Ge和Ti和Si等的組合。特別是，通過在氮化物熒光體的組成中使用Si，就可以提供廉價并且結(jié)晶性良好的氮化物熒光體。也可以將Si的一部分用C、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf置換。當使用以Si為必需元素的混合物時，可以根據(jù)所需改變配合比。例如，可以使用95重量％的Si，使用5重量％的Ge。
R為選自由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu組成的元素群中的至少1種以上的稀土類元素。雖然可以單獨使用Eu、Pr、Ce等，但是也可以采用Ce和Eu、Pr和Eu、La和Eu等的組合。特別是，通過使用Eu作為活化劑，可以提供在從黃色到紅色區(qū)域具有峰值波長的發(fā)光特性優(yōu)良的氮化物熒光體。也可以將Eu的一部分用Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu置換。通過將Eu的一部分用其他的元素置換，其他的元素就作為共活化劑發(fā)揮作用。通過采用共活化，可以改變色調(diào)，可以進行發(fā)光特性的調(diào)整。當使用以Eu為必需元素的混合物時，可以根據(jù)所需改變配合比。以下的實施例在發(fā)光中心使用作為稀土類元素的銪Eu。銪主要具有2價和3價的能級。本發(fā)明的熒光體對母體的堿土類金屬類氮化硅，使用Eu2+作為活化劑。Eu2+容易被氧化，在市場上以3價的Eu2O3組成被銷售。但是，市售的Eu2O3中，O的影響很大，難以獲得良好的熒光體。由此，最好使用從Eu2O3中將O向系統(tǒng)外除去的物質(zhì)。例如，優(yōu)選使用銪單體、氮化銪。另外，可以通過改變Eu的量來形成更長波長的熒光體。
添加硼時的效果是促進Eu2+的擴散，可以實現(xiàn)發(fā)光亮度、能量效率、量子效率等發(fā)光特性的提高。另外，可以增大粒徑、實現(xiàn)發(fā)光特性的提高。
也可以使用在氮化物熒光體的組成中，包括Al、Ga、In、Sc的一部分的物質(zhì)。它們具有調(diào)節(jié)剩余光、增大粒徑等效果。
在氮化物熒光體的組成中含有氧。氧被認為是從成為原料的各種氧化物中導入，或在燒成中混入氧。該氧被認為會促進Eu擴散、粒子生長、結(jié)晶性提高的效果。即，雖然即使將原料中所使用的一個化合物改變?yōu)榻饘?、氮化物、氧化物，也可以獲得相同的效果，但是當然也有使用了氧化物時的效果更大的情況。氮化物熒光體的晶體構(gòu)造雖然有單斜晶體或斜方晶體，但是也有非單晶、六方晶系等。
(氮化物熒光體的制造方法)下面，對以Ca2Si5N8:Eu表示的氮化物熒光體的制造方法進行說明，但是并不限定于本制造方法。
將原料的Ca粉碎(P1)。原料的Ca雖然優(yōu)選使用單體，但是也可以使用亞酰胺化合物、酰胺化合物等化合物。
將原料Ca在氮氣氣氛中氮化(P2)。將該反應式表示在[化1]中。

將Ca在氮氣氣氛中、600～900℃下氮化大約5小時，就可以得到Ca的氮化物。
將Ca的氮化物粉碎(P3)。
將原料Si粉碎(P4)。
將原料Si在氮氣氣氛中氮化(P5)。將該反應式表示在[化2]中。

硅Si也在氮氣氣氛中、800～1200℃下氮化大約5小時，得到氮化硅。
同樣地，將Si的氮化物粉碎(P6)。
然后，混合Eu的化合物Eu2O3(P7)。
燒成Eu的化合物Eu2O3(P8)。
將Eu粉碎(P9)。
在進行了所述粉碎后，將Ca的氮化物、Si的氮化物、Eu混合(P10)。
燒成Ca的氮化物、Si的氮化物、Eu(P11)。雖然可以在從1200℃到2000℃的范圍中進行燒成，但是優(yōu)選從1400℃到1800℃的燒成溫度。燒成雖然優(yōu)選緩慢地進行升溫并且使用從1200℃到1500℃進行數(shù)小時燒成的一階段燒成，但是也可以使用在從800℃到1000℃進行第一階段燒成，然后緩慢加熱而在從1200℃到1500℃進行第二階段的燒成的二階段燒成(多階段燒成)。利用該燒成，就可以獲得以Ca2Si5N8:Eu表示的氮化物熒光體。將利用該燒成得到的氮化物熒光體的反應式表示在[化3]中。

如上所述地制造氮化物熒光體。
(其他的熒光體)作為發(fā)光裝置的熒光物質(zhì)，除了氮化物熒光體以外，也可以將作為輔助色發(fā)出藍色光的熒光體、發(fā)出綠色光的熒光體、發(fā)出黃色光的熒光體的至少任意一個以上的熒光體混合使用。這樣就可以進行微妙的色調(diào)調(diào)整。作為熒光體，優(yōu)選選自主要被Eu等鑭系元素、Mn等過渡金屬類的元素活化的堿土類鹵素磷灰石熒光體、堿土類金屬硼酸鹵素熒光體、堿土類金屬鋁酸鹽類熒光體、堿土類硅酸鹽、堿土類硫化物、堿土類硫代棓酸鹽(チオガレ一ト)、堿土類氮化硅、鍺酸鹽或主要被Ce等鑭系元素活化的有機及有機絡(luò)合物等中的至少任意一種以上。作為具體例，雖然可以使用下述的熒光體，但是并不限定于此。
在主要被Eu等鑭系元素、Mn等過渡金屬類的元素活化的堿土類鹵素磷灰石熒光體中，有M5(PO4)3X:R(M為選自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一種以上。X為選自F、Cl、Br、I中的至少一種以上。R為Eu、Mn、Eu和Mn的任意一個以上。)等。
在堿土類金屬硼酸鹵素熒光體中，有M2B5O9X:R(M為選自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一種以上。X為選自F、Cl、Br、I中的至少一種以上。R為Eu、Mn、Eu和Mn的任意一個以上。)等。
在堿土類硫化物熒光體中，有La2O2S:Eu、Y2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu等。
在主要被Ce等鑭系元素活化的稀土類鋁酸鹽熒光體中，有以Y3Al5O12:Ce、(Y0.8Gd0.2)3Al5O12:Ce、Y3(Al0.8Ga0.2)5O12:Ce、(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12的組成式表示的YAG類熒光體等。
堿土類金屬硅酸鹽優(yōu)選以如下的通式表示的堿土類金屬原硅酸鹽。
(2-x-y)SrO·x(Ba，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+(式中，0＜x＜1.6，0.005＜y＜0.5，0＜a、b、c、d＜0.5。)(2-x-y)BaO·x(Sr，Ca)O·(1-a-b-c-d)SiO2·aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+(式中，0.01＜x＜1.6，0.005＜y＜0.5，0＜a、b、c、d＜0.5。)這里，最好a、b、c及d的值當中的至少一個大于0.01。
作為由堿土類金屬鹽構(gòu)成的熒光體，除了所述的堿土類金屬硅酸鹽以外，也可以具有被銪和/或錳活化的堿土類金屬鋁酸鹽或Y(V、P、Si)O4:Eu或以下式表示的堿土類金屬-鎂-二硅酸鹽。
Me(3-x-y)MgSi2O3:xEu、yMn(式中，0.005＜x＜0.5，0.005＜y＜0.5，Me表示Ba及/或Sr及/或Ca。)在堿土類金屬鋁酸鹽熒光體中，有SrAl2O4:R、Sr4Al14O25:R、CaAl2O4:R、BaMg2Al16O27:R、BaMg2Al16O12:R、BaMgAl10O17:R(R為Eu、Mn、Eu和Mn的任意一個以上。)等。
在其他的熒光體中，有ZnS:Eu、Zn2GeO4:Mn、MGa2S4:Eu(M為選自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一種以上。X為選自F、Cl、Br、I中的至少一種以上。)等。另外，還有M2Si5N8:Eu、MSi7N10:Eu、M1.8Si5O0.2N8:Eu、M0.9Si7O0.1N10:Eu(M為選自Sr、Ca、Ba、Mg、Zn中的至少一種以上。)等。
所述的熒光體也可以根據(jù)需要，取代Eu，或者除了Eu以外，還含有選自Tb、Cu、Ag、Au、Cr、Nd、Dy、Co、Ni、Ti的一種以上。
另外，也可以使用所述熒光體以外的具有相同的性能、效果的熒光體。
發(fā)光裝置II的熒光體108的配置場所可以在與發(fā)光元件101的位置關(guān)系中配置在各種場所。例如，可以在覆蓋發(fā)光元件101的模壓材料中，含有熒光體108。另外，也可以將發(fā)光元件101和熒光體108留有間隙地配置，還可以將熒光體108直接放置在發(fā)光元件101的上部。
<實施例1及2>
實施例1及2的發(fā)光裝置使用實施方式2的發(fā)光裝置。圖5是實施方式2的封裝體成形體的示意性的立體圖。圖6是實施方式2的半導體器件的示意性的俯視圖。圖7是實施方式2的封裝體成形體的示意性的剖面圖。圖8是實施方式2的封裝體成形體的示意性的后視圖。圖9是表示氮化物熒光體的激發(fā)光譜的圖。圖10是表示用實施例1的發(fā)光裝置的藍紫色LED激發(fā)氮化物熒光體時的發(fā)光光譜的圖。圖11是用實施例2的發(fā)光裝置的藍紫色LED激發(fā)氮化物熒光體時的發(fā)光光譜的圖。圖12是表示使綠色LED發(fā)光時的發(fā)光光譜的圖。
第1發(fā)光元件108a為□600μm的ITO片，使用在大約444nm處具有第1發(fā)光峰值波長的材料。該第1發(fā)光元件108a發(fā)出藍紫色光。
第2發(fā)光元件108b使用在大約533nm處具有第2發(fā)光峰值波長的材料。該第2發(fā)光元件108b發(fā)出綠色。
實施例1中所使用的熒光物質(zhì)140使用Ca2Si5N8:Eu的組成的氮化物熒光體。該氮化物熒光體在大約609nm處具有發(fā)光峰值波長。實施例2中所使用的熒光物質(zhì)140使用(Ca，Sr)2Si5N8:Eu的組成的氮化物熒光體。該氮化物熒光體在大約650nm處具有發(fā)光峰值波長。根據(jù)圖示，將在第1發(fā)光元件108a的第1發(fā)光峰值波長大約444nm處實施例1及實施例2中所使用的氮化物熒光體的光強度設(shè)為100。在第2發(fā)光元件108b的第2發(fā)光峰值波長大約533nm處，實施例1中所使用的氮化物熒光體的光強度為大約65，實施例2的光強度為大約74。這樣，氮化物熒光體被第2發(fā)光元件108b激發(fā)的效率低于第1發(fā)光元件108a。
使實施例1及實施例2的藍紫色LED和氮化物熒光體發(fā)光的元件在藍紫色的大約444nm和紅色的大約609nm處具有發(fā)光峰值波長，但是在從480nm到560nm的區(qū)域中基本上不發(fā)光。通過像這樣使基本上不發(fā)光的部分具有與三原色不同的中間色，就可以如下說明所示地拓寬透過液晶后的顏色顯示范圍。
表1中表示以給定的積分球測定了使實施例1及實施例2的藍紫色LED和氮化物熒光體發(fā)光時的結(jié)果。它是將實施例1及實施例2的發(fā)光裝置(使藍紫色LED和氮化物熒光體發(fā)光的裝置)各制作10個而取其平均值的結(jié)果。將同一條件下測定了第2發(fā)光元件的結(jié)果合并表示。它是僅使用第2發(fā)光元件(發(fā)綠色光的發(fā)光元件)而安裝在與所述相同的發(fā)光裝置上的結(jié)果。它也是制作10個而取其平均值的結(jié)果。
表1

這樣就可以提供具有給定的色調(diào)的發(fā)光裝置。該色調(diào)除了可以根據(jù)投入電流量適當?shù)刈兏酝?，也可以利用熒光物質(zhì)140的使用量來變更。
然后，向?qū)嵤├?及實施例2的發(fā)光裝置(使藍紫色LED和氮化物熒光體發(fā)光的裝置)投入給定的電流量。表2表示與所述相同以給定的積分球測定了實施例1的發(fā)光裝置(使藍紫色LED和氮化物熒光體發(fā)光的裝置)的結(jié)果。表3表示與所述相同以給定的積分球測定了實施例2的發(fā)光裝置(使藍紫色LED和氮化物熒光體發(fā)光的裝置)的結(jié)果。表4表示與所述相同以給定的積分球測定了第2發(fā)光元件的結(jié)果。
表2

表3

表4

這樣，就可以提供具有給定的色調(diào)的透過液晶后的顏色顯示范圍寬的發(fā)光裝置。特別是實施例1及實施例2的發(fā)光裝置(使藍紫色LED和氮化物熒光體發(fā)光的裝置)即使在改變了所投入的電流量的情況下，也沒有顏色偏差，可以保持給定的發(fā)光顏色。在這一點上，由于當使用了3波長的發(fā)光元件時，因所投入的電流量及周圍溫度等而產(chǎn)生顏色偏差，因此本發(fā)明極為有用。
但是，該色調(diào)可以通過改變投入第1發(fā)光元件及第2發(fā)光元件的電流量來形成不同的發(fā)光顏色。另外，利用熒光物質(zhì)的使用量也可以形成不同的發(fā)光顏色。
液晶背光燈光源是使用給定的濾色片，僅取出必需的波長的光的部件。圖14是表示一般的液晶透過率的圖。它表示藍色、綠色、紅色、白色的各濾色片的液晶透過率。當使給定的光透過藍色濾色片時，紅色區(qū)域的光等(在波長比約580nm長的長波長側(cè)的光)基本上不透過，主要是460nm附近的藍色光被發(fā)射出。另外，當使給定的光透過綠色濾色片時，藍紫色或紅色的光等(在波長比約460nm短的短波長側(cè)及波長比約600nm長的長波長側(cè)的光)基本上不透過，主要是530nm附近的綠色光被發(fā)射出。在藍色濾色片的液晶透過率和綠色濾色片的液晶透過率中有重合的部分(從大約470nm到大約560nm)。例如，當使用了藍色LED(λp＝460nm)和YAG熒光體時，YAG熒光體具有寬的發(fā)光光譜，發(fā)射出在大約500nm處也具有顏色的光。在該藍色LED和YAG熒光體上設(shè)置了各色的濾色片的液晶背光燈光源中，由于藍色、綠色、紅色這三原色的發(fā)光光譜不被輸出，因此透過液晶后的顏色顯示范圍變窄。即，藍色LED和YAG熒光體，由于在液晶透過率的各色的濾色片的重合部分(稱作「中間色」，例如500nm附近)具有發(fā)光顏色，因此該重合部分的光透過濾色片，顏色顯示范圍變窄。與之相反，例如本申請發(fā)明的藍色LED和綠色LED和紅色熒光體，由于在液晶透過率的各色的濾色片的重合部分(例如500nm附近)基本上不具有發(fā)光顏色，因此與使用了藍色LED和YAG熒光體時相比，可以拓寬透過液晶后的顏色顯示范圍。在液晶背光燈光源中，使用了三原色的3個發(fā)光元件的光源由于透過液晶后的顏色顯示范圍被拓寬，因此被使用，但是由于發(fā)出紅色光的發(fā)光元件的溫度特性不能說是良好的，因此就會有產(chǎn)生顏色偏差的情況。另外，當使用三原色的3個發(fā)光元件時，發(fā)光元件的驅(qū)動控制變得復雜。另外，顯色性也較差。與之相反，本發(fā)明可以提供顏色偏差極少，發(fā)光元件的驅(qū)動控制容易的發(fā)光裝置。
<實施例3>
實施例3的發(fā)光裝置使用實施方式2的發(fā)光裝置。
第1發(fā)光元件108a使用在大約460nm具有第1發(fā)光峰值波長的GaN類的半導體發(fā)光元件。該第1發(fā)光元件108a發(fā)出藍色光。
第2發(fā)光元件108b使用在大約533nm具有第2發(fā)光峰值波長的發(fā)光元件。該第2發(fā)光元件108b發(fā)出綠色光。
熒光物質(zhì)140使用在大約650nm具有發(fā)光峰值波長的(Ca，Sr)2Si5N8:Eu的組成的氮化物熒光體。另外，使用發(fā)出黃色光的(Y，Gd)3Al5O12:Ce的組成的稀土類鋁酸鹽熒光體。該稀土類鋁酸鹽熒光體被來自第1發(fā)光元件2a的光激發(fā)。該氮化物熒光體和稀土類鋁酸鹽熒光體是在透光性樹脂4中被大致均一地混合配置的。也有因熒光物質(zhì)的分散程度或比重而沉降的情況。
實施例3的發(fā)光裝置利用來自第1發(fā)光元件108a的藍色光、來自第2發(fā)光元件108b的綠色光、來自氮化物熒光體的紅色光、來自稀土類鋁酸鹽熒光體的黃色光的這些混合而具有所需的發(fā)光顏色。該發(fā)光裝置由于具有紅色調(diào)成分，因此具有很高的顯色性。另外，可以提供基本上沒有顏色偏差的發(fā)光裝置。
<實施例4>
實施例4的發(fā)光裝置使用實施方式2的發(fā)光裝置。
第1發(fā)光元件108a使用在大約380nm處具有第1發(fā)光峰值波長的GaN類的半導體發(fā)光元件。該第1發(fā)光元件108a由于在紫外區(qū)域發(fā)光，因此基本上無法被視覺感知。
第2發(fā)光元件108b使用在大約630nm處具有第2發(fā)光峰值波長的發(fā)光元件。該第2發(fā)光元件108b發(fā)出紅色光。
熒光物質(zhì)使用發(fā)出藍色光的(Sr，Ca)5(PO4)3Cl:Eu的組成的堿土類鹵素磷灰石熒光體及發(fā)出黃綠色光的(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12:Ce的組成的稀土類鋁酸鹽熒光體。該堿土類鹵素磷灰石熒光體由第1發(fā)光元件108a激發(fā)，發(fā)出藍色光。由該堿土類鹵素磷灰石熒光體發(fā)射出的藍色光激發(fā)稀土類鋁酸鹽熒光體而發(fā)射出黃綠色光。
這樣，就可以提供利用堿土類鹵素磷灰石熒光體的藍色光、鋁酸鹽熒光物質(zhì)的黃綠色光、來自第2發(fā)光元件108b的紅色光發(fā)出白色光的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置由于即使在第1發(fā)光元件108a的峰值波長偏移的情況下，從發(fā)光裝置中發(fā)射出的發(fā)光顏色基本上也不會變化，因此就可以提供顏色偏差少的發(fā)光裝置。
<實施例5>
實施例5的發(fā)光裝置使用實施方式2的發(fā)光裝置。
第1發(fā)光元件108a使用在大約380nm處具有第1發(fā)光峰值波長的GaN類的半導體發(fā)光元件。該第1發(fā)光元件108a由于在紫外區(qū)域發(fā)光，因此基本上無法被視覺感知。
第2發(fā)光元件108b使用在大約533nm處具有第2發(fā)光峰值波長的GaN類的半導體發(fā)光元件。該第2發(fā)光元件108b發(fā)出綠色光。
熒光物質(zhì)140使用發(fā)出藍色光的(Sr，Ca)5(PO4)3Cl:Eu的組成的堿土類鹵素磷灰石熒光體及發(fā)出紅色光的Ca2Si5N8:Eu的組成的氮化物熒光體。氮化物熒光體被來自第1發(fā)光元件108a的光及來自堿土類鹵素磷灰石熒光體的光激發(fā)而發(fā)射出紅色光。
這樣，就可以提供顏色偏差少、顯色性優(yōu)良的給定的發(fā)光裝置。
<實施例6>
實施例6的發(fā)光裝置使用實施方式1的發(fā)光裝置。
在一方的凹部內(nèi)，配置第1發(fā)光元件2a、第1熒光物質(zhì)6a。在另一方的凹部內(nèi)，配置第2發(fā)光元件2b、第2熒光物質(zhì)6b。
第1發(fā)光元件2a使用在大約400nm處具有第1發(fā)光峰值波長的GaN類的半導體發(fā)光元件。該第1發(fā)光元件2a由于在可見光的短波長區(qū)域發(fā)光，因此基本上無法被視覺感知。第1熒光物質(zhì)6a使用發(fā)出紅色光的Ca2Si5N8:Eu的組成的氮化物熒光體。該氮化物熒光體被來自第1發(fā)光元件2a的光激發(fā)而有效地發(fā)射出紅色光。
第2發(fā)光元件2b使用在大約460nm處具有第2發(fā)光峰值波長的GaN類的半導體發(fā)光元件。該第2發(fā)光元件2b發(fā)出藍色光。第2熒光物質(zhì)6b使用發(fā)出黃綠色光的(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12:Ce的組成的稀土類鋁酸鹽熒光體。該稀土類鋁酸鹽熒光體被來自第2發(fā)光元件2b的光激發(fā)而有效地發(fā)射出黃綠色光。
這樣就可以提供顏色偏差少、顯色性優(yōu)良的給定的發(fā)光裝置。
本發(fā)明的發(fā)光裝置可以用于液晶的背光燈光源、照明器具、顯示器的背光燈光源、照相機的閃光燈、動畫照明輔助光源等中。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，至少包括具有可見光的短波長區(qū)域的第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件，和轉(zhuǎn)換來自該第1發(fā)光元件的光波長的熒光物質(zhì)，和具有在大于該第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)、且小于所述熒光物質(zhì)的發(fā)光峰值波長的短波長側(cè)的第2發(fā)光峰值波長的第2發(fā)光元件，其中來自該第1發(fā)光元件的光、來自該熒光物質(zhì)的光和來自該第2發(fā)光元件的光被混合并發(fā)射到外部。
2.一種發(fā)光裝置，其特征在于，至少包括具有在紫外區(qū)域的第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件，和轉(zhuǎn)換來自該第1發(fā)光元件的光波長的熒光物質(zhì)，和具有在大于該第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)的第2發(fā)光峰值波長的第2發(fā)光元件，其中來自該熒光物質(zhì)的光與來自該第2發(fā)光元件的光被混合并發(fā)射到外部。
3.一種發(fā)光裝置，其特征在于，至少包括具有第1發(fā)光峰值波長的第1發(fā)光元件，轉(zhuǎn)換來自該第1發(fā)光元件的光波長的熒光物質(zhì)，和具有在大于該第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)的第2發(fā)光峰值波長的第2發(fā)光元件，該第1發(fā)光元件與該第2發(fā)光元件是具有不同的發(fā)光顏色的氮化物類化合物半導體，其中來自該第1發(fā)光元件的光、來自該熒光物質(zhì)的光和來自該第2發(fā)光元件的光的至少2種光被混合并發(fā)射到外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述熒光物質(zhì)是通過稀土類元素被活性化的，且含有第II族元素、第IV族元素和N的氮化物熒光體，其中所述稀土類元素是選自由Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu組成的元素群中的至少1種以上的元素，所述第II族元素是選自由Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn組成的元素群中的至少1種以上的元素，所述第IV族元素是選自由C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf組成的元素群中的至少1種以上的元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的發(fā)光裝置，其特征在于當所述熒光物質(zhì)在第1發(fā)光峰值波長下的光強度為100時，在第2發(fā)光峰值波長下的光強度為80以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED的驅(qū)動控制容易并且顯色性高的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置具有在藍色區(qū)域具有第1發(fā)光峰值波長并發(fā)射出藍色光的第1發(fā)光元件(108a)、被來自第1發(fā)光元件(108a)的光激發(fā)的發(fā)射出紅色光的熒光物質(zhì)(140)、在第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)并且在熒光物質(zhì)(140)的發(fā)光峰值波長的短波長側(cè)具有第2發(fā)光峰值波長的第2發(fā)光元件(108b)、發(fā)射出在第1發(fā)光峰值波長的長波長側(cè)具有第2發(fā)光峰值波長的綠色光的第2發(fā)光元件(108b)，這些藍色光和紅色光和綠色光的混色光被發(fā)射到外部。
文檔編號H01L25/075GK1744316SQ20051009902
公開日2006年3月8日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者內(nèi)藤隆宏 申請人:日亞化學工業(yè)株式會社