專利名稱：發(fā)光模塊、發(fā)光模塊的制造方法及燈具單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)光模塊、發(fā)光模塊的制造方法及具有發(fā)光模塊的燈具單元，尤其涉及具有對某波長范圍的光進行波長轉換后再射出的光波長轉換部件的發(fā)光模塊、發(fā)光模塊的制造方法及具有發(fā)光模塊的燈具單元。
背景技術：
近年來盛行研發(fā)如下的技術為了得到使用LED (Light Emitting Diode 發(fā)光二極管)等發(fā)光元件發(fā)出例如白色光的發(fā)光模塊，而使用熒光體材料。例如，通過在發(fā)出藍色光的LED上安裝受藍色光激發(fā)而發(fā)出黃色光的熒光體材料，從而能夠得到白色光。在此，例如提出有具有配置在發(fā)光層所射出的光的路徑內的陶瓷層的構造體(例如參照專利文獻 1)。[在先技術文獻][專利文獻][專利文獻1]日本特開2006-5367號公報

發(fā)明內容
[發(fā)明所要解決的課題]例如，在上述的專利文獻中，作為將陶瓷層等預先制成板狀的熒光體材料安裝到發(fā)光層上的方法，提出有粘結等方法。但是，粘結層可能受到來自發(fā)光層的光而劣化。此外， 有時在粘結層產生空隙(void)，存在由于該空隙的存在導致光的提取效率降低的可能。此外，由于設置折射率較低的粘結層，也可能導致光的提取效率降低。此外，由于粘結層的光透射率低于100%，因此在透射粘結層時也存在光的提取效率降低的可能。而且，在生長基板上使半導體層結晶生長的工序之外還需要另外設置粘結工序。除此之外，除了陶瓷層等預先制成板狀的熒光體材料之外，還需要結晶生長用的藍寶石、SiC等高價襯底。此外，在上述專利文獻中提出了以低溫在陶瓷層上直接堆積III族氮化物核生成層、再在其上以高溫堆積基于GaN(氮化鎵)的緩沖層的技術。根據上述專利文獻，通過將許多低溫中間層插入到GaN緩沖層之間，從而可以修正晶格不匹配所帶來的弊害。但是，為了在使發(fā)光層生長之前這樣在陶瓷層上堆積許多層，必須經過很多工序，因此在發(fā)光模塊制造時的生產效率的提高方面還存在改善的余地。因此，本發(fā)明就是為了解決上述課題而開發(fā)的，其目的在于簡化將光波長轉換部件和半導體層組合而成的發(fā)光模塊的制造工序。[用于解決課題的手段]為了解決上述課題，本發(fā)明的一個方案的發(fā)光模塊包括光波長轉換部件，其為板狀，將某波長范圍的光的波長轉換后射出；半導體層，其在光波長轉換部件上結晶生長而成，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出含有波長范圍的至少一部分的光。通過該方案，能夠減去在半導體層上粘結光波長轉換部件的工序、設置緩沖層的工序，能夠提高發(fā)光模塊制造時的生產效率。半導體層可以利用ELOkpitaxial lateral overgrowth)法而結晶生長。本發(fā)明的另一方案也是發(fā)光模塊。該發(fā)光模塊包括光波長轉換部件，其為板狀， 將某波長范圍的光的波長轉換后射出；緩沖層，其形成在光波長轉換部件上，具有透光性； 半導體層，其在緩沖層上結晶生長，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出含有波長范圍的至少一部分的光。通過該方案，可以消除在光波長轉換部件與緩沖層之間堆積其他層的工序，能夠提高發(fā)光模塊制造時的生產效率。半導體層可以利用ELO法而結晶生長。本發(fā)明的上述方案的發(fā)光模塊，可以還包括一對電極，該一對電極均形成在半導體層的與在光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上，通過彼此之間被施加電壓而使半導體層發(fā)光。通過該方案，能夠使一對電極都向同一方向露出，因此例如通過使一對電極與子板相對，能夠簡單地制造所謂的倒裝式發(fā)光模塊。本發(fā)明的上述方案的發(fā)光模塊可以還包括第一電極和第二電極，第一電極設于半導體層的兩面中的與在光波長轉換部件結晶生長的面同一側的面上，第二電極設于半導體層的兩面中的與在光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上，通過在該第二電極與第一電極之間施加電壓而使半導體層發(fā)光。半導體層可以在第一電極上結晶生長。通過該方案，在使半導體層在光波長轉換部件上結晶生長的情況下，也能制造所謂的縱向式芯片類型的發(fā)光模塊。緩沖層可以由導電性材料形成，可被設置成能夠對半導體層施加用于發(fā)光的電壓。通過該方案，不需在半導體層的兩面中的與緩沖層接合的接合面、半導體層內另外設置導電層就能對半導體層合適地施加電壓。因此，與另外設置與緩沖層不同的導電層的情況相比，能夠簡化發(fā)光模塊的制造工序。本發(fā)明的上述方案的發(fā)光模塊，可以還包括第一電極和第二電極，第一電極設于緩沖層的兩面中的與半導體層結晶生長的面同一側的面上，第二電極設于半導體層的兩面中的與在光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上，通過在該第二電極與第一電極之間施加電壓而使半導體層發(fā)光。通過該方案，通過在第一電極與第二電極之間施加電壓，能夠通過緩沖層對半導體層合適地施加電壓。而且，由于能夠使第一電極及第二電極都向同一方向露出，因此例如通過使一對電極與子板相對，能夠簡單地制造所謂的倒裝式發(fā)光模塊。可以還包括第一電極和第二電極，第一電極設于緩沖層的兩面中的與半導體層結晶生長的面相反一側的面上，第二電極設于半導體層的兩面中的與在光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上，通過在該第二電極與第一電極之間施加電壓而使半導體層發(fā)光。緩沖層可以形成于第一電極上。通過該方案，通過在第一電極與第二電極之間施加電壓，從而在縱向型芯片類型的發(fā)光模塊中也能通過緩沖層對半導體層合適地施加電壓。還可以具有設于緩沖層與光波長轉換部件之間的具有透光性的電極。通過該方案，使用該電極可以對光波長轉換部件施加電壓。因此，即使在設置例如導電性不高的緩沖層的情況下，也能對光波長轉換部件合適地施加電壓。
本發(fā)明的另一方案是發(fā)光模塊的制造方法。該方法包括在將某波長范圍的光的波長轉換后射出的板狀的光波長轉換部件上使半導體層結晶生長的工序，該半導體層是通過被施加電壓而發(fā)出含有上述波長范圍的至少一部分的光的半導體層。通過該方案，能夠減去在半導體層上粘結光波長轉換部件的工序、設置緩沖層的工序，能夠提高發(fā)光模塊制造時的生產效率。本發(fā)明的另一方案也是發(fā)光模塊的制造方法。該方法包括如下工序在將某波長范圍的光的波長轉換后射出的板狀的光波長轉換部件上形成具有透光性的緩沖層，使半導體層在緩沖層上結晶生長，該半導體層是通過被施加電壓而發(fā)出含有波長范圍的至少一部分的光的半導體層。通過該方案，可以消除在光波長轉換部件與緩沖層之間堆積其他層的工序，能夠提高發(fā)光模塊制造時的生產效率?？梢赃€包括在半導體層的與在光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上形成一對電極的工序，該一對電極通過彼此之間被施加電壓而使半導體層發(fā)光。通過該方案，能夠使一對電極都向同一方向露出，因此例如通過使一對電極與子板相對，能夠簡單地制造所謂的倒裝式發(fā)光模塊。可以還包括如下工序與光波長轉換部件相鄰地設置第一電極，在半導體層的兩面中的與在光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上形成第二電極，該第二電極是通過與第一電極之間被施加電壓而使半導體層發(fā)光的電極。使半導體層結晶生長的工序可以包括使半導體層在第一電極上結晶生長的工序。通過該方案，在使半導體層在光波長轉換部件上結晶生長的情況下，也能制造所謂的縱向型芯片類型的發(fā)光模塊。緩沖層可以由導電性材料形成，可被設置成能夠對半導體層施加用于發(fā)光的電壓。通過該方案，不需在半導體層的兩面中的與緩沖層接合的接合面、半導體層內另外設置導電層，就能對半導體層合適地施加電壓。因此，與另外設置與緩沖層不同的導電層的情況相比，能夠簡化發(fā)光模塊的制造工序?？梢赃€包括如下工序在緩沖層的兩面中的與半導體層結晶生長的面同一側的面上形成第一電極，在半導體層的兩面中的與在光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上形成第二電極，該第二電極是通過與第一電極之間被施加電壓而使半導體層發(fā)光的電極。通過該方案，通過在第一電極與第二電極之間施加電壓，能夠通過緩沖層對半導體層合適地施加電壓。而且，由于能夠使第一電極及第二電極都向同一方向露出，因此例如通過使一對電極與子板相對，能夠簡單地制造所謂的倒裝式發(fā)光模塊?？梢赃€包括如下工序與光波長轉換部件相鄰地設置第一電極，在半導體層的兩面中的與在光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上形成第二電極，該第二電極是通過與第一電極之間被施加電壓而使半導體層發(fā)光的電極。形成緩沖層的工序可以包括在第一電極上形成緩沖層的工序。通過該方案，通過在第一電極與第二電極之間施加電壓，即使在縱向型芯片類型的發(fā)光模塊中，也能通過緩沖層對半導體層合適地施加電壓。
還可以包括在緩沖層與光波長轉換部件之間設置具有透光性的電極的工序。通過該方案，使用該電極可以對光波長轉換部件施加電壓。因此，即使在設置例如導電性不高的緩沖層的情況下，也能對光波長轉換部件合適地施加電壓。本發(fā)明的另一方案是燈具單元。該燈具單元具有發(fā)光模塊和光學部件，該發(fā)光模塊具有光波長轉換部件，其為板狀，將某波長范圍的光的波長轉換后射出；半導體層，其在光波長轉換部件上結晶生長，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出含有波長范圍的至少一部分的光；光學部件使從發(fā)光模塊射出的光匯聚。通過該方案，能夠使用簡化了制造工序的發(fā)光模塊來制造燈具單元。因此，能夠提供一種低成本的燈具單元。本發(fā)明的另一方案也是燈具單元。該燈具單元具有發(fā)光模塊和光學部件，該發(fā)光模塊具有光波長轉換部件，其為板狀，將某波長范圍的光的波長轉換后射出；緩沖層，其形成在光波長轉換部件上，具有透光性；半導體層，其在緩沖層上結晶生長而成，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出含有波長范圍的至少一部分的光；光學部件使從發(fā)光模塊射出的光匯聚。通過該方案，能夠利用簡化了制造工序且使半導體層更合適地結晶生長的發(fā)光模塊來制造燈具單元。因此，可以提供一種低成本且品質優(yōu)良的燈具單元。[發(fā)明效果]根據本發(fā)明，能夠簡化將光波長轉換部件和半導體層組合而成的發(fā)光模塊的制造工序。


圖1是表示第一實施方式的車輛用前照燈的結構的剖面圖。圖2是表示第一實施方式的發(fā)光模塊基板的結構的圖。圖3是第一實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖4是第二實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖5是第三實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖6是第四實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖7是第五實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖8是第六實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖9是表示第七實施方式的發(fā)光模塊基板的結構的圖。圖10是第七實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖11是第八實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖12是第九實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖13是第十實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖14是第十一實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。圖15是第十二實施方式的發(fā)光元件單元的剖面圖。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式(以下稱為實施方式)。
(第一實施方式)圖1是表示第一實施方式的車輛用前照燈10的結構的剖面圖。車輛用前照燈10 具有燈具主體12、前面罩14以及燈具單元16。以下，將圖1中的左側作為燈具前方、將圖 1中的右側作為燈具后方來進行說明。另外，將向燈具前方觀察時的右側稱為燈具右側、左側稱為燈具左側。圖1示出從燈具左側觀察被包含燈具單元16的光軸的鉛垂平面所截出的車輛用前照燈10的剖面。當車輛用前照燈10安裝在車輛上時，在車輛上左右相互對稱地形成的車輛用前照燈10分別設于車輛左前方和右前方。圖1示出左右中一方的車輛用前照燈10的結構。燈具主體12形成為具有開口的箱狀。前面罩14利用具有透光性的樹脂或玻璃而形成為碗狀。前面罩14的邊緣部被安裝于燈具主體12的開口部。這樣，在由燈具主體12 和前面罩14所覆蓋的區(qū)域內形成燈室。燈室內配置有燈具單元16。燈具單元16被前照燈校光螺釘(aiming screw) 18 固定在燈具主體12上。下方的前照燈校光螺釘18被構成為隨著調平促動器(leveling actuator) 20的工作而旋轉。因此，能夠通過使調平促動器20工作來使燈具單元16的光軸在上下方向移動。燈具單元16具有投影透鏡30、支承部件32、反射鏡34、托架36、發(fā)光模塊基板38 以及散熱片42。投影透鏡30由燈具前方側表面為凸面、后方側表面為平面的平凸非球面透鏡構成，該投影透鏡30使形成于其后方焦點面上的光源像反轉地投影向燈具前方。支承部件32支承投影透鏡30。發(fā)光模塊基板38上設有發(fā)光模塊40。反射鏡34反射來自發(fā)光模塊40的光，在投影透鏡30的后方焦點面上形成光源像。這樣一來，反射鏡34和投影透鏡30作為將發(fā)光模塊40發(fā)出的光向燈具前方匯聚的光學部件而發(fā)揮作用。散熱片42安裝在托架36的后方側的面上，主要釋放發(fā)光模塊40所發(fā)出的熱。支承部件32上形成有遮光器32a。車輛用前照燈10被作為近光(low-beam)用光源來使用，遮光器3 遮擋從發(fā)光模塊40發(fā)出、并被反射鏡34反射來的光的一部分，從而在車輛前方形成近光用對光圖案中的明暗截止線。由于近光用對光圖案是公知的，故在此省略說明。圖2是表示第一實施方式的發(fā)光模塊基板38的結構的圖。發(fā)光模塊基板38具有發(fā)光模塊40、搭載基板44和透明罩46。搭載基板44是印刷布線基板，其上表面安裝有發(fā)光模塊40。發(fā)光模塊40被無色的透明罩46覆蓋，配置在其內部空間。發(fā)光模塊40被構成為發(fā)光元件單元M經由Au凸塊56安裝在子板(sub mount) 52上。圖3是第一實施方式的發(fā)光元件單元M的剖面圖。為了便于理解發(fā)光元件單元 54的制造工序，與圖2上下反向地表示發(fā)光元件單元M。發(fā)光元件單元M具有光波長轉換部件60、半導體層62、第一電極64及第二電極66。光波長轉換部件60是所謂的發(fā)光陶瓷或被稱為熒光陶瓷的部件，能夠通過燒結用 YAG(Yttrium Alminium Garnet)粉末制成的陶瓷坯料而得到，該YAG是由藍色光激發(fā)的熒光體。這樣得到的光波長轉換部件60對藍色光的波長進行轉換而射出黃色光。光波長轉換部件60形成為板狀。此外，光波長轉換部件60形成為透明。在第一實施方式中，所謂“透明”表示的含義是轉換波長區(qū)域的光的全光線透射率為40%以上。本發(fā)明人專心研究開發(fā)后，發(fā)現(xiàn)若是轉換波長區(qū)域的光的全光線透射率為40%以上的透明狀態(tài)，則光波長轉換部件60能夠合適地轉換光的波長，并且還能夠合適地抑制從光波長轉換部件60射出的光的減少。因此， 通過使光波長轉換部件60成為這樣的透明狀態(tài)，能夠更高效地轉換半導體層62發(fā)出的光。此外，光波長轉換部件60由不含有機類粘結劑的無機物構成，與含有有機類粘結劑等有機物的情況相比，能夠謀求耐久性的提高。因此，能夠對發(fā)光模塊40投入例如 IW(瓦)以上的功率，能夠提高發(fā)光模塊40發(fā)出的光的亮度、光度及光束。半導體層62是通過外延生長法在光波長轉換部件60上結晶生長而形成的。半導體層62被設計成通過被施加電壓而發(fā)出包含波長范圍的至少一部分的光。具體而言，首先在GaN中摻雜η型雜質，使半導體層在光波長轉換部件60上生長。由此，在光波長轉換部件60上形成η型半導體層。接著，在GaN中摻雜ρ型雜質，在η型半導體層上進一步生長半導體層?？梢栽谠讦切桶雽w層與P型半導體層之間設置量子井發(fā)光層。外延生長法也可以采用ELOkpitaxial lateral overgrowth側向夕卜延生長)法。這些半導體層的結晶生長是利用MOCVD(有機金屬氣相生長法Metal Organic Chemical Vapor Deposition)而進行的。當然，結晶生長法不限于此，也可以利用MBE (分子線外延法=M0Iecular Beam Epitaxy)進行半導體層的結晶生長。此后，通過蝕刻除去ρ型半導體層的一部分，使η型半導體層的上表面的一部分露出。接著，在露出的η型半導體層的上表面形成第一電極64，在ρ型半導體層的上表面形成第二電極66。從而，第一電極64作為η型電極發(fā)揮作用，第二電極66作為ρ型電極發(fā)揮作用。在半導體層上形成電極的方法是公知的，因此省略其說明。這樣第一電極64及第二電極66雙方都形成在半導體層62的與在光波長轉換部件60上結晶生長的面相反一側的面上。最后通過切割切成合適的大小，設置發(fā)光元件單元Μ。第一實施方式中，發(fā)光元件單元M被切割成Imm的矩形。這樣形成的半導體層62作為通過被施加電壓而發(fā)光的半導體發(fā)光元件而發(fā)揮作用。根據第一實施方式，能夠減去在半導體層62粘結光波長轉換部件 60的工序、及設置緩沖層的工序，能夠提高發(fā)光模塊制造時的生產效率。此外，不需要高價的藍寶石襯底、SiC襯底，也能夠降低成本。半導體層62通過第一電極64與第二電極66之間被施加電壓而主要發(fā)出藍色光。 具體而言，半導體層62被設計成其發(fā)出的藍色光的中心波長為470nm。光波長轉換部件60 對半導體層62主要發(fā)出的波長范圍的光的波長進行轉換而射出，與半導體層62發(fā)出的光合成后射出白色光。半導體層62也可以設計成主要發(fā)出藍色光以外的光，例如設計成主要發(fā)出紫外光。(第二實施方式)圖4是第二實施方式的發(fā)光元件單元80的剖面圖。以下，除非特別說明，車輛用前照燈10及發(fā)光模塊40的結構與第一實施方式相同。以下，對于與第一實施方式相同的部位標注同一附圖標記并省略說明。第二實施方式的發(fā)光模塊40的結構中，除了取代發(fā)光元件單元M而設置發(fā)光元件單元80以外，其余與第一實施方式相同。發(fā)光元件單元80具有光波長轉換部件60、緩沖層82、半導體層84、第一電極64及第二電極66。光波長轉換部件60是多晶部件，但半導體層84需要以單晶進行結晶生長。因此，第二實施方式中，在光波長轉換部件60的上表面形成緩沖層82。在基材與要在基材上結晶生長的半導體層之間格子常數(shù)、熱膨脹系數(shù)等彼此不同時，緩沖層82作為用于使半導體層合適地結晶生長的緩和層而發(fā)揮作用。緩沖層82是通過濺鍍而在光波長轉換部件60的上表面形成薄膜。也可以取代濺鍍而使用真空蒸鍍、CVD(化學蒸鍍法=Chemical Vapor Deposition)或其他的成膜方法。 緩沖層82具有使半導體層84發(fā)出的光的至少一部分透射的透光性。而且緩沖層82由導電性材料形成。在第二實施方式中，作為形成緩沖層82的材料，采用具有導電性的氮化鉿 (HfN)。形成緩沖層82的材料不限于此，例如可以是GaN、AlN(氮化鋁)，&ι0(氧化鋅)、 SiC(碳化硅)，&B2或其他的材料。例如，可以低溫形成GaN、AlN的無定形層(非晶體)， 對其進行升溫而形成緩沖層82。半導體層84是在緩沖層82上結晶生長而形成的。此時的結晶生長方法與第一實施方式的半導體層62相同。此后，通過蝕刻除去ρ型半導體層及η型半導體層的一部分， 使緩沖層82的上表面的一部分露出。接著，在露出的緩沖層82的上表面形成第一電極64， 在P型半導體層的上表面形成第二電極66。最后通過切割切成合適大小，這一點與第一實施方式相同。這樣，在發(fā)光元件單元80中，第一電極64形成在緩沖層82的兩面中的與半導體層84結晶生長的面相同一側的面、即緩沖層82的上表面。第二電極66設置在半導體層84 的兩面中的與在光波長轉換部件60上結晶生長的面相反一側的面、即半導體層84的上表面。當在第一電極64與第二電極66之間施加電壓，則緩沖層82將用于發(fā)光的電壓施加給半導體層84。緩沖層82被設計成導電率高于半導體層84。通過這樣在半導體層84下表面的大致整個區(qū)域范圍設置緩沖層82，能夠抑制正向電壓(Vf)的增加。半導體層84通過在第一電極64與第二電極66之間施加電壓而主要發(fā)出藍色光這一點，與第一實施方式的半導體層62相同。半導體層84也可以設計成主要發(fā)出藍色光以外的光，例如設計成主要發(fā)出紫外光。(第三實施方式)圖5是第三實施方式的發(fā)光元件單元100的剖面圖。以下，除非特別說明，車輛用前照燈10及發(fā)光模塊40的結構與第一實施方式相同。以下，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記并省略說明。在第三實施方式的發(fā)光模塊40的結構中，除了取代發(fā)光元件單元M而設置發(fā)光元件單元100以外，其余與第一實施方式相同。發(fā)光元件單元100的結構除了取代緩沖層 82而設置緩沖層102以外，其余與第一實施方式的發(fā)光元件單元80相同。在第三實施方式中，作為形成緩沖層82的材料，采用具有導電性的氮化鉿。經發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，氮化鉿具有導電性，但若膜厚變厚則透光性降低。因此，緩沖層102的膜厚比緩沖層82的膜厚大幅度減薄。這樣減薄緩沖層102的膜厚，能夠確保導電性并具有透光性。當然，形成緩沖層102的材料不限于氮化鉿。(第四實施方式)圖6是第四實施方式的發(fā)光元件單元120的剖面圖。以下，除非特別說明，車輛用前照燈10及發(fā)光模塊40的結構與第一實施方式相同。此外，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記省略說明。
在第四實施方式的發(fā)光模塊40的結構中，除了取代發(fā)光元件單元M而設置發(fā)光元件單元120以外，其余與第一實施方式相同。發(fā)光元件單元120具有光波長轉換部件60、 緩沖層122、半導體層62、第一電極64及第二電極66。緩沖層122由比上述的緩沖層82及緩沖層102的導電性低的材料形成。因此，即使在緩沖層122的上表面直接形成第一電極 64，也有可能無法經由緩沖層122對半導體層62充分施加電壓。因此，第一電極64不形成在緩沖層122的上表面，與第一實施方式同樣，形成在半導體層62的η型半導體層的上表面。這樣第一電極64及第二電極66這二者都形成在半導體層62的與在緩沖層122結晶生長的面相反一側的面上。通過這樣在半導體層62上設置第一電極64及第二電極66，從而在緩沖層122的導電性較低的情況下，也能使半導體層 62合適地發(fā)光。緩沖層122是通過濺鍍而在光波長轉換部件60的上表面形成薄膜，半導體層62 利用外延法在緩沖層122上結晶生長，這一點與第二實施方式相同。此后，通過蝕刻除去ρ 型半導體層的一部分、使η型半導體層的上表面的一部分露出這一點及第一電極64及第二電極66的形成部位與第一實施方式相同。最后通過切割切成合適的大小這一點也與第一實施方式相同。(第五實施方式)圖7是第五實施方式的發(fā)光元件單元140的剖面圖。以下，除非特別說明，車輛用前照燈10及發(fā)光模塊40的結構與第一實施方式相同。此外，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記省略說明。在第五實施方式的發(fā)光模塊40的結構中，除了取代發(fā)光元件單元M而設置發(fā)光元件單元140以外，其余與第一實施方式相同。發(fā)光元件單元140的結構中除了取代緩沖層122而設置緩沖層142以外，其余與第四實施方式的發(fā)光元件單元120相同。第五實施方式中，緩沖層142由與可采用的其他材料相比導電性及透光性低的材料形成。例如，緩沖層142可以由比氮化鉿的導電性低但透光性相同的材料形成。因此，緩沖層142的膜厚比緩沖層122的膜厚大幅度減薄。這樣減薄緩沖層142的膜厚，能夠提高緩沖層142的透光性。(第六實施方式)圖8是第六實施方式的發(fā)光元件單元160的剖面圖。以下，除非特別說明，車輛用前照燈10及發(fā)光模塊40的結構與第一實施方式相同。以下，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記并省略說明。在第六實施方式的發(fā)光模塊40的結構中，除了取代發(fā)光元件單元M而設置發(fā)光元件單元160以外，其余與第一實施方式相同。發(fā)光元件單元160具有光波長轉換部件60、 透明電極162、緩沖層164、半導體層84、第一電極64及第二電極66。在第六實施方式中，在光波長轉換部件60的上表面首先設置透明電極162。透明電極162采用ITOandium Tin Oxide 氧化銦錫)。也可以取代ITO而使用氧化鋅、氧化錫、或其他材料。透明電極162是通過濺鍍而在光波長轉換部件60的上表面成膜。也可以取代濺鍍而使用真空蒸鍍法或其他的成膜方法。緩沖層164的薄膜形成在透明電極162的上表面。緩沖層164的成膜方法與上述相同。此后，通過蝕刻除去P型半導體層及η型半導體層的一部分，使緩沖層164的上表面的一部分露出。接著，在露出的緩沖層164的上表面形成第一電極64，在ρ型半導體層的上表面形成第二電極66。這樣，第一電極64形成在緩沖層164的兩面中的與半導體層84結晶生長的面同一側的面上、即形成在緩沖層164的上表面。第二電極66設于半導體層84 的兩面中的與在光波長轉換部件60結晶生長的面相反一側的面上、即設于半導體層84的上表面。最后通過切割切成合適的大小這一點與第一實施方式相同。也可以通過蝕刻除去 P型半導體層、η型半導體層及緩沖層164的一部分，使透明電極162的上表面露出。第一電極64可以形成在該露出的透明電極162的上表面。緩沖層164具有例如由與上述的緩沖層82、緩沖層102具有同樣的透光性，但比緩沖層82、緩沖層102導電性低的材料形成，且形成得比第二實施方式的緩沖層82、第三實施方式的緩沖層102薄很多。因此，透明電極162具有與緩沖層164 —起，在與第二電極66 之間對半導體層84施加電壓的功能。通過這樣設置透明電極162，能夠對半導體層84合適地施加電壓。緩沖層164可以由比可采用的其他材料透光性低的材料形成。(第七實施方式)圖9是表示第七實施方式的發(fā)光模塊基板170的結構的圖。以下，除非特別說明， 車輛用前照燈的結構與第一實施方式相同。此外，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記并省略說明。在第七實施方式的車輛用前照燈的結構中，除了取代發(fā)光模塊基板38而設置發(fā)光模塊基板170以外，其余與第一實施方式的車輛用前照燈10相同。發(fā)光模塊基板170具有發(fā)光模塊172、透明罩46及搭載基板44。發(fā)光模塊172具有子板(sub mount) 174、發(fā)光元件單元176及導電性線(wire) 178。發(fā)光模塊172安裝在子板174上表面的一部分上，并且接合有導電性線178而與子板174上表面的其他部分連接。導電性線178可以使用Au 線、鋁線、銅箔或鋁帶線。圖10是第七實施方式的發(fā)光元件單元176的剖面圖。為了便于理解發(fā)光元件單元176的制造工序，與圖9上下反向地圖示發(fā)光元件單元176。以下，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記并省略說明。發(fā)光元件單元176具有光波長轉換部件60、內部電極182、半導體層184及電極 186。發(fā)光元件單元176中，在光波長轉換部件60中預先組裝有內部電極182。在光波長轉換部件60上設有通孔，內部電極182插入該通孔。此時，以使內部電極182的上表面與光波長轉換部件60的上表面大致形成同一平面的方式在通孔內插入內部電極182。內部電極 182也可以與光波長轉換部件60相鄰地配置。半導體層184在光波長轉換部件60上結晶生長而形成。因此，半導體層184也在內部電極182上結晶生長而形成。半導體層184的材質、結晶生長法例如與第一實施方式的半導體層62相同。通過這樣使半導體層184在光波長轉換部件60的上表面直接結晶生長，能夠減去對半導體層184粘結光波長轉換部件60的工序、設置緩沖層的工序。當半導體層184的結晶生長完成時，接著，在半導體層184的兩面中的、與在光波長轉換部件60結晶生長的面相反一側的面、即半導體層184的上表面形成電極186。內部電極182設于η型半導體層側，因此作為η型電極發(fā)揮作用。電極186設于ρ型半導體層側，因此作為P型電極發(fā)揮作用。這樣，通過在內部電極182與電極186之間施加電壓，能夠使半導體層184發(fā)光。半導體層184通過內部電極182與電極186之間被施加電壓而主要發(fā)出藍色光這一點，與第一實施方式的半導體層62相同。半導體層184也可以設置成主要發(fā)出藍色光以外的光，例如可以設置成主要發(fā)出紫外光。(第八實施方式)圖11是第八實施方式的發(fā)光元件單元200的剖面圖。以下，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記并省略說明。在第八實施方式的發(fā)光模塊的結構中，除了取代發(fā)光元件單元176而設置發(fā)光元件單元200以外，其余與第七實施方式的發(fā)光模塊172相同。發(fā)光元件單元200具有光波長轉換部件60、緩沖層202、半導體層184、內部電極182及電極186。緩沖層202在光波長轉換部件60上表面成膜。因此，緩沖層202也在內部電極182的上表面成膜。緩沖層202 的材質、成膜方法例如與第一實施方式的半導體層62相同。半導體層184是在緩沖層202的上表面結晶生長而形成的。半導體層184的材質、 結晶生長法例如與第一實施方式的半導體層62相同。通過這樣設置緩沖層202，能夠使單晶的半導體層184在多晶的光波長轉換部件60上合適地結晶生長。最后通過切割切成合適的大小這一點與第一實施方式相同。緩沖層202具有透光性。而且緩沖層202由導電性材料形成。第八實施方式中， 緩沖層202由例如與第二實施方式的緩沖層82同樣的材質形成。通過這樣由導電性材料形成緩沖層202，能夠使用半導體層184的兩面的大致整個區(qū)域對半導體層184施加電壓。 因此，能夠抑制正向電壓(Vf)的增加。(第九實施方式)圖12是第九實施方式的發(fā)光元件單元220的剖面圖。以下，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記并省略說明。在第九實施方式的發(fā)光模塊的結構中，除了取代發(fā)光元件單元176而設置發(fā)光元件單元220以外，其余與第七實施方式的發(fā)光模塊172相同。發(fā)光元件單元220的結構中， 除了取代緩沖層202而設置緩沖層222以外，其余與第八實施方式的發(fā)光元件單元200相同。在第九實施方式中，作為形成緩沖層222的材料，采用具有導電性的氮化鉿。發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)，氮化鉿具有導電性，但若膜厚變厚則透光性降低。因此，緩沖層222的膜厚比緩沖層202大幅度減薄。通過這樣減薄緩沖層222的膜厚，能夠確保導電性且具有透光性。當然，形成緩沖層222的材料不限于氮化鉿。(第十實施方式)圖13是第十實施方式的發(fā)光元件單元240的剖面圖。以下，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記并省略說明。在第十實施方式的發(fā)光模塊的結構中，除了取代發(fā)光元件單元176而設置發(fā)光元件單元MO以外，其余與第七實施方式的發(fā)光模塊172相同。發(fā)光元件單元240具有光波長轉換部件60、緩沖層M4、半導體層184、內部電極242及電極186。在發(fā)光元件單元MO 中，在光波長轉換部件60內預先組裝有內部電極182。光波長轉換部件60上設有通孔，內部電極242插入該通孔。此時，內部電極242以從光波長轉換部件60的上表面突出相當于與要形成的緩沖層244的膜厚大致相同的突出量的方式插入通孔。內部電極182也可以與光波長轉換部件60相鄰配置。緩沖層244在光波長轉換部件60上表面成膜。緩沖層244的材質、成膜方法例如與第二實施方式的緩沖層82相同。此時，在內部電極M2的上表面不形成緩沖層對4。在緩沖層244成膜之前在內部電極242的上表面預先設置掩模，在緩沖層244成膜后除去掩模。這樣，內部電極242在與緩沖層M4的上表面大致相同的平面上露出其上表面。半導體層184在緩沖層M4的上表面結晶生長而形成。因此，半導體層184也在內部電極M2的上表面結晶生長而形成。半導體層184的材質、結晶生長法例如與第一實施方式的半導體層62相同。緩沖層M4由導電性比例如第八實施方式的緩沖層202低的材料形成。內部電極242不是單晶的，因此在內部電極242的上方，半導體層184可能不能合適地以單晶生長，與其他部分相比不能充分發(fā)光。但是，圖13中的內部電極182的上方成為在亮燈時被內部電極182遮光的區(qū)域。因此，即使該部分的發(fā)光量變低，其影響也很小。通過這樣設置內部電極242及緩沖層對4，首先，針對應合適發(fā)光的部分，能夠使半導體層184隔著緩沖層244合適地結晶生長。此外，即使在由導電性低的材料形成緩沖層244的情況下，對于因發(fā)光量減少造成的影響較小的部分，通過使半導體層184直接結晶生長在內部電極242上，能夠對半導體層184合適地施加電壓。(第十一實施方式)圖14是第十一實施方式的發(fā)光元件單元沈0的剖面圖。以下，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記省略說明。在第十一實施方式的發(fā)光模塊的結構中，除了取代發(fā)光元件單元176而設置發(fā)光元件單元沈0以外，其余與第七實施方式的發(fā)光模塊172相同。發(fā)光元件單元沈0的結構中，除了取代內部電極242而設置內部電極沈2、取代緩沖層244而設置緩沖層沈4以外，其余與第十實施方式的發(fā)光元件單元240相同。在第十一實施方式中，緩沖層沈4由與可采用的其他材料相比導電性及透光性低的材料形成。例如，緩沖層264可以由比氮化鉿導電性低但透光性相同的材料形成。因此， 緩沖層沈4的膜厚與緩沖層122的膜厚相比大幅度地減薄。通過這樣將緩沖層沈4的膜厚減薄，能夠提高緩沖層264的透光性。內部電極262被插入光波長轉換部件60的通孔，使得從光波長轉換部件60的上表面突出相當于與要形成的緩沖層沈4的膜厚大致相同的突出量。這樣在第十一實施方式中，內部電極262也是被設置成在與緩沖層264的上表面大致相同的平面上其上表面露出。(第十二實施方式)圖15是第十二實施方式的發(fā)光元件單元觀0的剖面圖。以下，對于與上述實施方式相同的部位標注同一附圖標記省略說明。在第十二實施方式的發(fā)光模塊的結構中，除了取代發(fā)光元件單元176而設置發(fā)光元件單元觀0以外，其余與第七實施方式的發(fā)光模塊172相同。發(fā)光元件單元280具有光波長轉換部件60、透明電極觀2、緩沖層觀4、半導體層184、內部電極182及電極186。在第十二實施方式中，在光波長轉換部件60的上表面首先設置透明電極觀2。透明電極觀2的材質及成膜方法與上述的透明電極162相同。
緩沖層觀4的薄膜形成在透明電極觀2的上表面。緩沖層284具有透光性。另一方面，緩沖層觀4由導電性比可采用的其他材料低的材料形成。例如，緩沖層284可以由比氮化鉿的導電性低的材料形成。緩沖層觀4的成膜方法與上述相同。緩沖層284也可以由與可采用的其他材料相比透光性低的材料形成。通過這樣設置透明電極觀2，在由導電性低的材料形成緩沖層觀4的情況下，也能經由透明電極282對半導體層184的大致整個區(qū)域施加電壓。最后通過切割切成合適的大小這一點與第一實施方式相同。本發(fā)明不限于上述的各實施方式，適當組合各實施方式的各要素而成的技術方案也能起到本發(fā)明的實施方式的效果。此外，基于本領域技術人員的知識可對各實施方式進行各種設計變更等變形，施加了這樣變形的實施方式也包含于本發(fā)明的保護范圍。以下，舉出這樣的例子。在一個變形例中，是在上述的各實施方式中取代光波長轉換部件而采用層疊了多個板狀的光波長轉換部件而成的層疊體。層疊體所含的多個光波長轉換部件分別被設置成對某波長范圍的光的波長進行轉換而射出相互不同的波長范圍的光。例如，半導體層被設置成通過被施加電壓而發(fā)出紫外光。層疊體被設置成自半導體層起依次層疊第一光波長轉換部件、第二光波長轉換部件及第三光波長轉換部件。第一光波長轉換部件被設置成對紫外光中的某波長范圍的光的波長進行轉換而射出藍色光。第二光波長轉換部件被設置成對紫外光中的某波長范圍的光的波長進行轉換而射出綠色光。 第三光波長轉換部件被設置成對紫外光中的某波長范圍的光的波長進行轉換而射出紅色光。當然，第一至第三光波長轉換部件的層疊順序、層疊數(shù)不限于上述的順序、層疊數(shù)。此外，當然，半導體層發(fā)出的光也不限于紫外光，第一至第三光波長轉換部件的各性質、形狀也不限于上述。這樣，能夠提供一種將半導體層射出的紫外光轉換成藍色光、綠色光及紅色光的合成光、即白色光而射出的發(fā)光模塊。此外，通過層疊波長轉換性質各不相同的多個光波長轉換部件，能夠射出各種各樣顏色的光。在另一變形例中，是在上述的各實施方式中將光波長轉換部件做成在板狀擴展方向配置的多個光波長轉換部件的結合體。例如半導體層被設置成通過被施加電壓而發(fā)出紫外光。多個光波長轉換部件分別被設置成將紫外光中的某波長范圍的光的波長進行轉換而射出相互不同的光。多個光波長轉換部件可以包含例如上述第一至第三光波長轉換部件。 由此能夠提供轉換成合成光而發(fā)出白色光的發(fā)光模塊。多個光波長轉換部件可以例如分別形成為三角形、四邊形或六邊形，向板狀擴展的方向大致均勻地配置成馬賽克狀。當然，半導體層發(fā)出的光不限于紫外光，多個光波長轉換部件的各性質、形狀也不限于上述。在另一變形例中，在上述的各實施方式中，光波長轉換部件可以含有多個種類的光波長轉換材料、即熒光材料。例如，半導體層被設置成通過被施加電壓而發(fā)出紫外光。光波長轉換部件含有第一光波長轉換材料、第二光波長轉換材料及第三光波長轉換材料。第一光波長轉換材料被設置成將紫外光中的某波長范圍的光的波長進行轉換而射出藍色光。 第二光波長轉換材料被設置成將紫外光中的某波長范圍的光的波長進行轉換而射出綠色光。第三光波長轉換材料被設置成將紫外光中的某波長范圍的光的波長進行轉換而射出紅色光。當然，半導體層發(fā)出的光不限于紫外光，第一至第三光波長轉換材料的各性質、形狀也不限于上述。由此，能夠提供一種將半導體層射出的紫外光做成藍色光、綠色光及紅色光的合成光、即白色光而射出的發(fā)光模塊。此外，通過含有波長轉換的性質互不相同的多個光波長轉換材料，能夠射出各樣顏色的光。[附圖標記的說明]10車輛用前照燈16 燈具單元30投影透鏡34反射鏡40發(fā)光模塊54發(fā)光元件單元60光波長轉換部件62半導體層64 第一電極66 第二電極80發(fā)光元件單元82 緩沖層84半導體層[工業(yè)可利用性]本發(fā)明涉及發(fā)光模塊、發(fā)光模塊的制造方法及具有發(fā)光模塊的燈具單元，尤其可利用于具有將某波長范圍的光的波長進行轉換而射出的光波長轉換部件的發(fā)光模塊、發(fā)光模塊的制造方法及具有發(fā)光模塊的燈具單元。
權利要求
1.一種發(fā)光模塊，其特征在于，包括光波長轉換部件，其為板狀，將某波長范圍的光的波長轉換后射出； 半導體層，其在上述光波長轉換部件上結晶生長而成，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出含有上述波長范圍的至少一部分的光。
2.一種發(fā)光模塊，其特征在于，包括光波長轉換部件，其為板狀，將某波長范圍的光的波長轉換后射出； 緩沖層，其形成在上述光波長轉換部件上，具有透光性；半導體層，其在上述緩沖層上結晶生長而成，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出含有上述波長范圍的至少一部分的光。
3.根據權利要求1或2所述的發(fā)光模塊，其特征在于，上述半導體層利用ELOkpitaxial lateral overgrowth 側向外延生長)法而結晶生長的。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的發(fā)光模塊，其特征在于，還包括一對電極，該一對電極均形成在上述半導體層的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上，通過彼此之間被施加電壓而使上述半導體層發(fā)光。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的發(fā)光模塊，其特征在于， 還包括第一電極和第二電極，上述第一電極設于上述半導體層的兩面中的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面同一側的面上，上述第二電極設于上述半導體層的兩面中的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上，通過與上述第一電極之間被施加電壓而使上述半導體層發(fā)光； 上述半導體層在上述第一電極上結晶生長。
6.根據權利要求2所述的發(fā)光模塊，其特征在于，上述緩沖層由導電性材料形成，被設置成能夠對上述半導體層施加用于發(fā)光的電壓。
7.根據權利要求6所述的發(fā)光模塊，其特征在于， 還包括第一電極和第二電極，上述第一電極設于上述緩沖層的兩面中的與上述半導體層結晶生長的面同一側的面上，上述第二電極設于上述半導體層的兩面中的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上，通過與上述第一電極之間被施加電壓而使上述半導體層發(fā)光。
8.根據權利要求6所述的發(fā)光模塊，其特征在于， 還包括第一電極和第二電極，上述第一電極設于上述緩沖層的兩面中的與上述半導體層結晶生長的面相反一側的面上，上述第二電極設于上述半導體層的兩面中的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上，通過與上述第一電極之間被施加電壓而使上述半導體層發(fā)光； 上述緩沖層形成于上述第一電極上。
9.根據權利要求6至8中任一項所述的發(fā)光模塊，其特征在于，還包括設于上述緩沖層與上述光波長轉換部件之間的具有透光性的電極。
10.一種發(fā)光模塊的制造方法，其特征在于，包括在將某波長范圍的光的波長轉換后射出的板狀的光波長轉換部件上使半導體層結晶生長的工序，其中該半導體層是通過被施加電壓而發(fā)出含有上述波長范圍的至少一部分的光的半導體層。
11.一種發(fā)光模塊的制造方法，其特征在于， 包括如下工序在將某波長范圍的光的波長轉換后射出的板狀的光波長轉換部件上形成具有透光性的緩沖層，使半導體層在上述緩沖層上結晶生長，該半導體層是通過被施加電壓而發(fā)出含有上述波長范圍的至少一部分的光的半導體層。
12.根據權利要求10或11所述的發(fā)光模塊的制造方法，其特征在于，還包括在上述半導體層的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上形成一對電極的工序，該一對電極通過彼此之間被施加電壓而使上述半導體層發(fā)光。
13.根據權利要求10或11所述的發(fā)光模塊的制造方法，其特征在于， 還包括如下工序與上述光波長轉換部件相鄰地設置第一電極，在上述半導體層的兩面中的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上形成第二電極，該第二電極是通過與上述第一電極之間被施加電壓而使上述半導體層發(fā)光的電極；使上述半導體層結晶生長的工序包括使上述半導體層在第一電極上結晶生長的工序。
14.根據權利要求11所述的發(fā)光模塊的制造方法，其特征在于，上述緩沖層由導電性材料形成，被設置成能夠對上述半導體層施加用于發(fā)光的電壓。
15.根據權利要求14所述的發(fā)光模塊的制造方法，其特征在于， 還包括如下工序在上述緩沖層的兩面中的與上述半導體層結晶生長的面同一側的面上形成第一電極， 在上述半導體層的兩面中的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上形成第二電極，該第二電極通過與上述第一電極之間被施加電壓而使上述半導體層發(fā)光。
16.根據權利要求14所述的發(fā)光模塊的制造方法，其特征在于， 還包括如下工序與上述光波長轉換部件相鄰地設置第一電極，在上述半導體層的兩面中的與在上述光波長轉換部件結晶生長的面相反一側的面上形成第二電極，該第二電極通過與上述第一電極之間被施加電壓而使上述半導體層發(fā)光； 形成上述緩沖層的工序包括在上述第一電極上形成緩沖層的工序。
17.根據權利要求14至16中任一項所述的發(fā)光模塊的制造方法，其特征在于， 還包括在上述緩沖層與上述光波長轉換部件之間設置具有透光性的電極的工序。
18.一種燈具單元，其特征在于， 具有發(fā)光模塊和光學部件；該發(fā)光模塊具有光波長轉換部件，其為板狀，將某波長范圍的光的波長轉換后射出； 半導體層，其在上述光波長轉換部件上結晶生長而成，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出含有上述波長范圍的至少一部分的光；上述光學部件使從上述發(fā)光模塊射出的光匯聚。
19. 一種燈具單元，其特征在于， 具有發(fā)光模塊和光學部件；該發(fā)光模塊具有光波長轉換部件，其為板狀，將某波長范圍的光的波長轉換后射出； 緩沖層，其形成在上述光波長轉換部件上，并具有透光性；半導體層，其在上述緩沖層上結晶生長而成，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出含有上述波長范圍的至少一部分的光； 上述光學部件使從上述發(fā)光模塊射出的光匯聚。
全文摘要
在發(fā)光模塊中，光波長轉換部件(60)形成為板狀，將藍色光的波長轉換后射出黃色光。緩沖層(82)具有透光性，形成在光波長轉換部件(60)上。半導體層(84)在緩沖層(82)上結晶生長而成，被設置成通過被施加電壓而發(fā)出藍色光。第一電極(64)形成在緩沖層(82)的上表面。第二電極(66)形成在半導體層(84)的上表面。緩沖層(82)由導電性材料形成，被設置成能夠對半導體層(84)施加用于發(fā)光的電壓。
文檔編號H01L21/205GK102341926SQ20108001052
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權日2009年3月5日
發(fā)明者杉森正吾, 野村明宏 申請人:株式會社小糸制作所