專利名稱：發(fā)光裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置及其制造方法，特別是涉及使用了通過從光源發(fā)出的光而激發(fā)的熒光體的發(fā)光裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為期待小消耗功率、小型、且高亮度的新一代的發(fā)光裝置，使用了發(fā)光二極管 (以下，稱作LED)的發(fā)光裝置受到注目。作為使用了 LED的發(fā)光裝置，存在液晶顯示器的 LED背光燈或LED燈泡。LED背光燈或LED燈泡的發(fā)光部發(fā)出與LED自身所發(fā)出的光不同的光。即，使用了 LED的發(fā)光裝置的發(fā)光部，混合由熒光體對LED的光的一部分進(jìn)行了波長變換后的光、和沒有被LED的熒光體進(jìn)行波長變換的光并釋放。通過使用納米晶作為上述熒光體，期待與現(xiàn)有的熒光體相比更提高發(fā)光效率。納米晶的熒光體通過改變粒子尺寸，能夠利用量子尺寸效應(yīng)，從藍(lán)(短波長)到紅(長波長) 自由地控制發(fā)光的顏色。并且，通過將納米晶的制作條件最佳化，來消除納米晶的粒子尺寸分布的偏差，得到大致均勻的粒子尺寸的納米晶的熒光體。若使納米晶的粒子尺寸均勻，則能夠得到較細(xì)的發(fā)光頻譜。這種使用了納米晶的熒光體的發(fā)光裝置的一例，在JP特開2004-71357號公報 (專利文獻(xiàn)1)中公開。圖14是專利文獻(xiàn)1的發(fā)光裝置的概略側(cè)視圖。專利文獻(xiàn)1的發(fā)光裝置將由粒徑不同的納米晶構(gòu)成的熒光體用于波長變換部。并且，從接近光源的一側(cè)開始依次分散粒徑較大的熒光體。具體而言，從接近光源的一側(cè)開始，依次分散紅色熒光體、綠色熒光體、藍(lán)色熒光體。在此，紅色熒光體具有發(fā)出紅色光的粒徑，是粒徑最大的InN系納米晶。綠色熒光體具有發(fā)出綠色光的粒徑，是中間粒徑的InN系納米晶。藍(lán)色熒光體具有發(fā)出藍(lán)色光的粒徑，是粒徑最小的InN系納米晶。圖15是JP特開2007-49114號公報(專利文獻(xiàn)2)的發(fā)光裝置的概略圖。專利文獻(xiàn)2的發(fā)光裝置90含有發(fā)光元件91，其發(fā)出一次光；和波長變換部92，其吸收一次光的一部分并發(fā)出具有該一次光的波長以上的波長的二次光。波長變換部92含有具備相互不同的發(fā)光波長的多種熒光體93、94、95。這些多種熒光體的至少一種具有能夠吸收另外至少一種所發(fā)出的二次光的吸收頻帶。通過這種構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光顏色的設(shè)定容易，且亮度較高的發(fā)光裝置。在上述專利文獻(xiàn)1中記載的發(fā)光裝置，將粒徑不同的單一材料的納米晶用于波長變換部。層疊于波長變換部的最上面的藍(lán)色熒光體的上表面暴露于大氣中。原本納米晶的熒光體不耐氧和水分，因此最上層的熒光體直接接觸空氣從而劣化，產(chǎn)生發(fā)光裝置的性能降低的問題。此外，上述專利文獻(xiàn)2中的發(fā)光裝置90，在來自發(fā)光元件91的光通過熒光體的各層時，在上部的層中光的一部分被吸收，或者發(fā)生光散射，從最下層93發(fā)出的紅色光的取出效率變低。特別是，在構(gòu)成上部的層的樹脂的粘度較低的情況下，有時熒光體沒有均勻地與樹脂混合，熒光體發(fā)生沉降從而配置為層狀。該熒光體的層會遮住來自發(fā)光元件91的發(fā)光，或者引起光散射，從而難以取出來自最下層93的光。由此，各色的發(fā)光強(qiáng)度的平衡瓦解，難以得到理想的顏色再現(xiàn)性和明亮度。此外，由于從發(fā)光元件放射的熱沒有充分地從發(fā)光裝置內(nèi)釋放，因此有時無法將電能變換為光能，發(fā)光效率的降低和發(fā)光裝置的劣化加劇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，有效利用納米晶的熒光體的特性，并實現(xiàn)不易產(chǎn)生熒光體的性能降低或劣化的發(fā)光裝置。本發(fā)明的發(fā)光裝置具備發(fā)光元件，其發(fā)出一次光；和波長變換部，其吸收一次光的一部分并發(fā)出二次光，波長變換部至少包含含有納米晶熒光體的第1波長變換部、和包含稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體的第2波長變換部，發(fā)光元件上是第1波長變換部、第2波長變換部依次鄰近層疊。上述第1波長變換部、和第2波長變換部也可以具有相互不同的發(fā)光頻帶。第1波長變換部所發(fā)出的二次光的波長與第2波長變換部所發(fā)出的二次光的波長相比，也可以相對較長。在第2波長變換部中，也可以配置不含熒光體的光學(xué)上透明的材料。納米晶熒光體既可以由III-V族化合物半導(dǎo)體、或II-VI化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，也可以含有InP或Cdk中的任意一者或雙方。稀土類活化熒光體既可以含有Ce或Eu作為活化劑，也可以為氮化物系熒光體。也可以按照一次光的光程順序，層疊峰值波長較長的熒光體。波長變換部在一次光的波長的光程方向的厚度也可以不均勻。第2波長變換部在一次光的波長的光程方向的厚度也可以不均勻。在第1波長變換部和第2波長變換部相接的面上，第2波長變換部側(cè)的面積也可以比第1波長變換部側(cè)的面積小。發(fā)光裝置也可以在發(fā)光元件的附近具備散熱板。本發(fā)明的發(fā)光裝置的制造方法含有在封裝體的底面上搭載發(fā)光元件的工序；以覆蓋發(fā)光元件的方式注入混煉了納米晶熒光體的液狀樹脂并使其固化，由此來形成第1波長變換部的工序；和在第1波長變換部上，注入混煉了稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體的液狀樹脂并使其固化，由此來形成第2波長變換部的工序。上述形成第2波長變換部的工序，也可以通過注入混煉了稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體、以及不含熒光體的光學(xué)上透明的材料的液狀樹脂并使其固化來進(jìn)行。也可以包含除去第2波長變換部的一部分的工序。根據(jù)本發(fā)明的一個方式，能夠在有效利用納米晶的熒光體的特性的同時，防止性能降低或劣化，實現(xiàn)長壽命的發(fā)光裝置。此外，根據(jù)其他方式，能夠用簡單的方法，實現(xiàn)能夠提高顏色再現(xiàn)性和明亮度的發(fā)光裝置。并且，根據(jù)其他方式，能夠?qū)崿F(xiàn)能用簡單的方法調(diào)整發(fā)光顏色、緩和光散射的影響、且發(fā)光效率的降低或發(fā)光裝置的劣化較少的發(fā)光裝置。


圖1是實施方式1的發(fā)光裝置的剖面圖。圖2是表示發(fā)光裝置的制造工序的圖。圖3是表示發(fā)光裝置的制造工序的圖。
圖4是表示發(fā)光裝置的發(fā)光頻譜的圖。圖5是表示針對實施例的比較例的圖。圖6是表示針對實施例的比較例的圖。圖7是發(fā)光裝置的隨著時間經(jīng)過的發(fā)光累積強(qiáng)度的測定結(jié)果。圖8是實施方式3的發(fā)光裝置的剖面圖。圖9是實施方式4的發(fā)光裝置的剖面圖。圖10是實施方式5的發(fā)光裝置的剖面圖。圖11是配置了散熱板的發(fā)光裝置的一例。圖12是實施方式6的發(fā)光裝置的剖面圖。圖13是實施方式7的發(fā)光裝置的剖面圖。圖14是專利文獻(xiàn)1的發(fā)光裝置的剖面圖。圖15是專利文獻(xiàn)2的發(fā)光裝置的剖面圖。
具體實施例方式以下，使用圖1 圖13來說明本發(fā)明的實施方式。另外，在附圖中，相同的參照符號表示相同部分或相當(dāng)部分。在本說明書中，“納米晶”是指將晶體尺寸減小至激子玻爾半徑程度，并觀測到量子尺寸效應(yīng)所產(chǎn)生的激子限域(exciton confinement)、帶隙的增大的晶體。<實施方式1>圖1是本實施方式的發(fā)光裝置的剖面圖。發(fā)光裝置10由形成了電極1的基板2、 設(shè)置于電極1上的封裝體3及發(fā)光元件4、連接發(fā)光元件4及電極1的金屬絲5、和波長變換部構(gòu)成。該波長變換部按照發(fā)光元件4的光程順序?qū)盈B了含有半導(dǎo)體納米粒子的第1波長變換部6、和含有Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷(sialon)熒光體的第2波長變換部7。電極1通過金屬絲5與發(fā)光元件4電連接。作為構(gòu)成電極1的導(dǎo)體，需要使用具有用于電連接發(fā)光元件4的電傳導(dǎo)通路的功能的材料，具體而言，可以列舉包含W、Mo、Cu、或 Ag等金屬粉末的金屬化層等。基板2優(yōu)選由熱傳導(dǎo)性高、且全反射率大的材料形成。因此， 作為構(gòu)成基板2的材料，例如可以適當(dāng)使用使氧化鋁、氮化鋁等陶瓷材料、金屬氧化物微粒分散后的高分子樹脂。封裝體3由反射率高、且與密封樹脂之間的密合性好的聚鄰苯二甲酰胺等形成。 發(fā)光元件4作為光源來使用，例如使用在450nm具有峰值波長的GaN系發(fā)光二極管、ZnO系發(fā)光二極管、金剛石系發(fā)光二極管等。第1波長變換部6由含有熒光體的樹脂層形成。該熒光體可以使用InP系的納米晶。關(guān)于^Ρ，若減小粒徑(納米晶化)則能夠利用量子效應(yīng)將帶隙控制在從藍(lán)色到紅色的范圍內(nèi)。第1波長變換部6可以使用在硅酮樹脂中混合InP系納米晶并使其固化后的材料，其中，InP系納米晶將粒徑調(diào)整為發(fā)出620 750nm的發(fā)光波長的紅色光。作為分散在第1波長變換部6中的紅色熒光體，可以使用InP以外的III-V族化合物半導(dǎo)體，也可以使用由II-VI化合物半導(dǎo)體形成的納米晶。作為二元系的II-VI族化合物半導(dǎo)體，可以列舉 CdS、CdSe, CdTe, ZnS、ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, PbSe、PbS 等。此夕卜， 作為二元系的III-V族化合物半導(dǎo)體，可以列舉GaN、GaP、GaAs, A1N、A1P、AlAs、InN, InP,InAs 等。此外，作為三元系和四元系的化合物半導(dǎo)體，可以列舉CcKeS、CdSeTe, CdSTe, ZnSeS、ZnSeTe> ZnSTe> HgSeS、HgSeTe> HgSTe> CdZnS> CdZnSe> CdZnTe> CdHgS> CdHgSe> CdHgTe> HgZnS> HgZnSe> HgZnTe> CdZnSe S、CdZnSeTe、CdZnSTe> CdHgSeS、CdHgSeTe、 CdHgSTe、HgZnSe S、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、 InNAs, InPAs, InGaN, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GalnPAs、InAlNP, InAlNAs、InAlPAs 等。作為分散在第1波長變換部6中的熒光體，優(yōu)選使用含有^及P的納米晶、或者含有Cd及％的納米晶。因為這些納米晶容易制作在380nm 780nm的波長的可見光范圍內(nèi)發(fā)光的粒徑的納米晶。分散在第1波長變換部6中的熒光體，優(yōu)選使用InP或CcKe，更優(yōu)選是不含顯示出強(qiáng)毒性的Cd的hP。這是因為，InP及Cdk由于構(gòu)成的材料較少因此容易制作，而且是顯示出高量子收率的材料，在照射了 LED的光時顯示出高發(fā)光效率。另外，“量子收率”是表示發(fā)出的光子數(shù)相對于吸收的光子數(shù)的比例。此外，作為第2波長變換部7，由含有發(fā)出波長與上述第1波長變換部6不同的光的熒光體的樹脂層形成。這樣的熒光體，從在氧或水分的影響下熒光體的發(fā)光效率不易降低的角度出發(fā)，使用稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體。作為稀土類活化熒光體，可以列舉例如熒光體母體是在釔·鋁·石榴石(YAG)中作為活化劑導(dǎo)入了鈰(Ce)的 YAG:Ce 等。并且，第2波長變換部7所含有的熒光體，從即使在高溫下發(fā)光效率也不易降低的角度出發(fā)，優(yōu)選將稀土類或過渡金屬元素活化后的氮化物系熒光體。作為氮化物系熒光體， 可以考慮硅鋁氧氮陶瓷熒光體，在β型硅鋁氧氮陶瓷(SiAlON)中將稀土類元素或過渡金屬元素活化后的熒光體較為合適。作為將稀土類元素活化后的氮化物系熒光體，例如將Tb、 %、iVg活化后的β型硅鋁氧氮陶瓷由于發(fā)出從52511!11到討511111的綠色光，因而較為合適。并且，作為發(fā)出綠色光的熒光體，已知將Eu2+活化后的β型硅鋁氧氮陶瓷。Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體可以用現(xiàn)有公知的方法來制造。具體而言，Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體能夠通過均勻地混合了例如Eu203、EUN等含有光學(xué)活性元素Eu的金屬化合物、氮化鋁(AlN)粉末、和氮化硅粉末(Si3N4)之后，在1800 2000°C左右進(jìn)行燒結(jié)而得到。另外，關(guān)于原料粉末的混合比，考慮燒結(jié)后的熒光體的組成比而適當(dāng)?shù)剡x擇。接下來，以下說明發(fā)光裝置10的制造方法的一例。在本實施方式中，對含有熒光體的樹脂層為2層的情況進(jìn)行說明，但含有熒光體的樹脂層只要具有相互不同的發(fā)光頻帶即可，即使層數(shù)增加，發(fā)光裝置的制造也能夠同樣地進(jìn)行。圖2和圖3是說明發(fā)光裝置10的制造工序的圖。首先，如圖2所示，準(zhǔn)備具備電極1、基板2、封裝體3、發(fā)光元件4、以及金屬絲5的LED封裝體。接下來，按照重量比為樹脂紅色熒光體=1000 4. 62的比的方式，將樹脂和含有作為納米晶的紅色熒光體的甲苯溶液混合。在紅色熒光體中，使用了由^p晶體形成的熒光體。硅酮樹脂使用了信越化學(xué)工業(yè)株式會社制的SCR1011。硅酮樹脂也可以為SCR1011 以外，只要為透明、均勻地分散作為納米晶的紅色熒光體、且耐熱、耐光的樹脂，就沒有特別限定。圖3示出制作了第1波長變換部6的狀態(tài)。如圖3所示，在上述LED封裝體中滴下含有作為納米晶的紅色熒光體的液狀樹脂，并在規(guī)定的時間內(nèi)使其固化，由此制作出了第1 波長變換部6。接著，按照重量比為樹脂Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體=1000 200的比進(jìn)行混合。硅酮樹脂可以使用與在第1波長變換部6中使用的樹脂相同的樹脂。之后，在形成了第1波長變換部6的LED封裝體中滴下含有Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體的液狀樹脂，并在規(guī)定的時間內(nèi)使其固化，由此制作了第2波長變換部7。本實施方式使第1波長變換部6和第2波長變換部7在一次光的光程方向的厚度相同，但可以根據(jù)需求的發(fā)光裝置的規(guī)格來適當(dāng)設(shè)定厚度。如上這樣，制作了圖1所示的發(fā)光裝置10。另外，只要是在第1波長變換部6上形成第2波長變換部7的制造方法，則不限于上述制造方法。此外，在本實施方式中，在第1波長變換部6上層疊了第2波長變換部7，但也可以在第1波長變換部6和第2波長變換部7之間層疊除此以外的層。對通過上述步驟制作出的發(fā)光裝置10的發(fā)光頻譜，用分光光度計(產(chǎn)品名 MCPD-7000(大塚電子株式會社制))進(jìn)行了測定。圖4是表示發(fā)光裝置10的發(fā)光頻譜的坐標(biāo)圖。通過使用作為納米晶的紅色熒光體，能夠得到比現(xiàn)有的紅色熒光體更細(xì)的發(fā)光頻譜， 與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了 NTSC (National Television System Commitee)比，并改善了顏色再現(xiàn)性。另外，在本實施方式中，說明了僅由第1波長變換部以及第2波長變換部形成的發(fā)光裝置10的制作方法，但也可以進(jìn)一步層疊其他含有熒光體的波長變換部。各波長變換部中的熒光體，需要使用將具有比各自的激發(fā)能(excitation energy)大的能量的光全部吸收，并發(fā)出二次光的熒光體。由于激發(fā)能較大的熒光體(例如藍(lán)色)所發(fā)出的二次光，容易被激發(fā)能較小的熒光體(例如紅色)吸收，因此難以得到希望的顏色平衡。為了避免這種熒光體的光的吸收，優(yōu)選從一次光的光程開始依次層疊峰值波長較長的熒光體。由此，從各熒光體發(fā)出的二次光幾乎不會被發(fā)出其他顏色光的熒光體再次吸收，能夠得到希望的顏色平衡。<實施方式2>接下來，通過與實施方式1相同的方法，制作了 3種改變了第2波長變換部所包含的Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體的含量的發(fā)光裝置。即，制作了每Ig第2波長變換部7的硅酮樹脂(SCR1011)所含有的Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體的量為(1)0. 03g、 (11)0. lg、(III)0.3g的3種發(fā)光裝置。另外，作為硅酮樹脂8，與實施方式相同地使用 SCR1011，并層疊為與圖1所示的第2波長變換部大致相同的厚度。(比較例)作為比較例1，制作了在第1波長變換部6上只層疊了硅酮樹脂8的發(fā)光裝置(IV) (圖幻。作為比較例2，制作了在第1波長變換部上包括硅酮樹脂在內(nèi)什么都沒有層疊、將第1波長變換部6暴露于空氣中的發(fā)光裝置(V)(圖6)。(測定結(jié)果)在圖7中表示對上述(I) (V)的發(fā)光裝置剛剛制作后的發(fā)光累積強(qiáng)度、和經(jīng)過一定時間后的發(fā)光累積強(qiáng)度進(jìn)行比較測定的結(jié)果。上述發(fā)光累積強(qiáng)度，通過使用分光光度計MCPD-7000來測定發(fā)光頻譜，并對波長630nm 780nm的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行累積而算出。具體而言，設(shè)各個發(fā)光裝置制作時的紅色熒光體的發(fā)光累積強(qiáng)度為100，計算出了制作后經(jīng)過了 30天的時間點的紅色熒光體的發(fā)光累積強(qiáng)度。如圖7的(I) (III)所示，通過形成在硅酮樹脂中混合了 Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體的第2波長變換部，即使在制作后經(jīng)過30天后，也能夠控制在剛剛制作后的納米晶熒光體的發(fā)光累積強(qiáng)度的基準(zhǔn)值的大約一半的發(fā)光累積強(qiáng)度的降低。與此相對，(V) 的發(fā)光裝置的發(fā)光累積強(qiáng)度成為30. 5a. u.(任意單位arb unit)，由于時間經(jīng)過而劣化相當(dāng)迅速。此外，(IV)的發(fā)光裝置的發(fā)光累積強(qiáng)度為32. 3a. u.，與不層疊硅酮樹脂的發(fā)光裝置相比，抑制了發(fā)光累積強(qiáng)度的劣化。由此可知，第2波長變換部所包含的硅酮樹脂8保護(hù)了第1波長變換部所包含的紅色熒光體免受空氣中的氧、水分的影響。并且，從經(jīng)時變化來看，層疊了包含硅酮樹脂8和Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體的第2波長變換部的發(fā)光裝置(I) (III)，與在作為納米晶的紅色熒光體上只層疊了硅酮樹脂8的情況(IV)、或者在第1波長變換部上什么也沒有層疊的情況(V)相比，發(fā)光累積強(qiáng)度提高。特別是，(III)在每Ig硅酮樹脂中混合了 0.3g的Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體的發(fā)光裝置，發(fā)光累積強(qiáng)度為陽.5a. u.，劣化防止效果顯著。稀土類活化熒光體或者過渡金屬元素活化熒光體，耐氧性、耐水分性強(qiáng)，因此通過使第2波長變換部包含該熒光體，對第1波長變換部所包含的熒光體進(jìn)行密封及保護(hù)的作用提高。進(jìn)而，通過實驗可知，通過提高第2波長變換部所包含的稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體的濃度，保護(hù)第1波長變換部所包含的熒光體的效果提高。如上所述，通過在含有作為納米晶的熒光體的第1波長變換部上，形成含有稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體的第2波長變換部，稀土類活化、或過渡金屬元素活化熒光體，除了現(xiàn)有的作為熒光體的作用之外，還起到保護(hù)第1波長變換部所包含的熒光體的作用。由此，不需要為了保護(hù)作為納米晶的熒光體免受氧、水分的影響而使用樹脂等特別的層疊構(gòu)造或蓋子，因此制造工序不會增加。像這樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠在有效利用作為納米晶的熒光體的特性的同時，保護(hù)第1波長變換部所包含的熒光體免受氧、水分的影響，防止發(fā)光裝置的劣化，高效地得到耐久性優(yōu)異的發(fā)光裝置。<實施方式3>本實施方式，除了在實施方式1的第2波長變換部7中含有樹脂片8這一點不同之外，與實施方式1的發(fā)光裝置相同。圖8是實施方式3的發(fā)光裝置的剖面圖。分散并混煉于第2波長變換部7中的樹脂片8，只要為光學(xué)上透明的材料，就沒有特別限定，主要使用硅酮或環(huán)氧系。樹脂片8的形狀，一般使用珠狀，但不限定于此。不過，樹脂片8的大小優(yōu)選是均勻的。在本實施方式中，使用折射率與構(gòu)成第2波長變換部7的樹脂層相同或與之相近的樹脂片。另外，也可以使樹脂片的折射率與樹脂層的折射率不同從而利用光散射。 此外，雖然在本實施方式中，使用了樹脂片，但例如像玻璃、氧化物、氟化物等，只要光學(xué)上透明，則材料不限于樹脂。通過與實施方式1相同的方法，如圖3所示形成第1波長變換部6。之后，在形成了第1波長變換部6的LED封裝體中滴下含有Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體和樹脂片 8的液狀樹脂，并在規(guī)定的時間內(nèi)使其固化來制作第2波長變換部7。上述滴下的液狀樹脂使用按照重量比為樹脂Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體樹脂片=70 15 15的比率混合后的樹脂。在此使用的液狀樹脂，可以使用與實施方式1相同的硅酮樹脂。來自第1波長變換部6的光，有時在第1波長變換部6和第2波長變換部7之間的
9樹脂層界面上發(fā)生光反射，從而產(chǎn)生發(fā)光損耗。此外，在第2波長變換部7的制作中，即使在 LED封裝體中剛剛滴下了液狀樹脂后，熒光體在液狀樹脂中大致均勻地分散，也可能在液狀樹脂固化之前，熒光體由于重力而沉降，在第2波長變換部7的下部形成熒光體的層。該熒光體的層對來自第1波長變換部6的光進(jìn)行散射，來自第1波長變換部6的光不再從上方射出。像這樣，根據(jù)向樹脂的混煉狀態(tài)，第2波長變換部7的熒光體有可能集中在一部分， 或者發(fā)生沉降，從而來自發(fā)光元件4及第1波長變換部6的光的取出效率變差，無法得到理想的照明功能。 但是，調(diào)整樹脂的粘度以使熒光體在樹脂中均勻地分散且熒光體不發(fā)生沉降是很困難的。因此，在本實施方式中，通過將樹脂片8與熒光體一起與硅酮樹脂混合，能夠防止熒光體在液狀樹脂固化之前的期間發(fā)生沉降，能夠制作均勻分散有熒光體的第2波長變換部7。通過如此調(diào)整樹脂片8的量這種簡單的方法，能夠根據(jù)構(gòu)成第2波長變換部7的熒光體量、樹脂的粘度等條件，來制作最佳的發(fā)光裝置20。 并且，樹脂片8不含熒光體，對于來自發(fā)光元件4的一次光以及熒光體所發(fā)出的二次光，在光學(xué)上是透明的。因此，能夠從液狀樹脂固化之前開始，通過樹脂片8預(yù)先確保使光透過的路徑。如上這樣，來制作圖8的發(fā)光裝置20。接下來，對本實施方式的發(fā)光裝置20的光的動作進(jìn)行說明。從發(fā)光元件4發(fā)出的光，透過第1波長變換部6，并入射到第2波長變換部7。在此，在發(fā)光元件4的光的一部分從第1波長變換部6的樹脂層中只透過第2波長變換部7的樹脂層的部分的情況下，來自發(fā)光元件4的藍(lán)色光幾乎直接被取出。發(fā)光元件4的光的另一部分，依次透過第1波長變換部6的樹脂層、作為納米晶的紅色熒光體、第1波長變換部6的樹脂層、第2波長變換部7的樹脂層，并取出紅色的光。 此外，發(fā)光元件4的光的另一部分，依次透過第1波長變換部6的樹脂層、第2波長變換部 7的樹脂層、Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體、第2波長變換部7的樹脂層，并取出綠色的光。此外，發(fā)光元件4的光的另一部分，依次透過第1波長變換部6樹脂層、作為納米晶的紅色熒光體、第1波長變換部6的樹脂層、第2波長變換部7的樹脂層、Eu活化β型硅鋁氧氮陶瓷熒光體、第2波長變換部7的樹脂層，并取出紅色的光。像這樣，通過在第2波長變換部7中混煉樹脂片8，第2波長變換部7的熒光體在不沉降的情況下進(jìn)行分散，而且能夠確保來自比樹脂片8更下部的光程，因此來自第1波長變換部6的光發(fā)生散射的概率減小，能夠高效地取出光。如上所述，通過像本實施方式這樣添加樹脂片8，能夠以良好的平衡分散熒光體， 高效地取出來自第1波長變換部的光。另外，樹脂片8的形狀、大小、混合率，不限于本實施方式所示的例子，只要根據(jù)需求的發(fā)光裝置的發(fā)光的配色等規(guī)格來適當(dāng)決定即可。如上所述，通過在波長變換部中混合樹脂片這種簡單的方法，能夠進(jìn)行發(fā)光顏色的調(diào)整、設(shè)定，并能夠緩和光散射的影響，實現(xiàn)明亮的、顏色再現(xiàn)性良好的發(fā)光裝置。<實施方式4>接下來，在以下說明發(fā)光裝置30的制造方法。第2波長變換部，例如如圖9所示在中央部設(shè)有凹陷，發(fā)光元件4的光程方向的厚度不恒定。在用與實施方式1相同的方法制作了第1波長變換部6后，用離子束對第2波長變換部7進(jìn)行切削，由此制作了圖9所示的發(fā)光裝置30。
<實施方式5>圖10 (a) (d)是實施方式5的發(fā)光裝置30a 30d的剖面圖。圖10 (a)所示的發(fā)光裝置30a，在第2波長變換部72的表面設(shè)有多個波浪形的凹陷。圖10(b)所示的發(fā)光裝置30b，在第2波長變換部73的中央附近設(shè)有剖面大致為U字形的凹陷。圖10(c)所示的發(fā)光裝置30c，在第2波長變換部74的中央附近設(shè)有剖面為大致V字形的凹陷。圖10 (d) 所示的發(fā)光裝置30d，第2波長變換部75的表面的剖面成為凹凸?fàn)?。圖10(a) 圖10(d) 的發(fā)光裝置的制作方法，與圖9的發(fā)光裝置的制作方法相同。 本實施方式4和5的發(fā)光裝置，在第2波長變換部中，存在在一次光波長的光程方向上的厚度較厚的部分、和在一次光波長的光程方向上的厚度較薄的部分。從發(fā)光元件4 及第1波長變換部6發(fā)出的光，與厚度較厚的部分相比，更容易透過厚度較薄的部分。通過像這樣使第2波長變換部的厚度一部分不同，能夠高效地取出來自第1波長變換部的光。能夠如上那樣提高光的取出效率的理由在于，構(gòu)成第2波長變換部的樹脂層的厚度較薄的部分，與樹脂層的厚度較厚的部分相比，構(gòu)成樹脂層的樹脂及熒光體的絕對量較少，因此吸收來自發(fā)光元件4及第1波長變換部6的發(fā)光的量也減少。另一個理由在于，樹脂層的厚度較薄的部分所包含的熒光體的總數(shù)，比樹脂層的厚度較厚的部分少，因此從發(fā)光元件4及第1波長變換部6發(fā)出的光，被第2波長變換部所包含的熒光體散射的可能性降低。此外，第2波長變換部7，由于其表面被部分切削，存在厚度較薄的部分，因此與空氣相接的表面積變大。因此，從發(fā)光元件4放射的熱容易從發(fā)光裝置30內(nèi)釋放到上部，能夠抑制熱所導(dǎo)致的發(fā)光效率的降低，同時能夠防止熱所導(dǎo)致的發(fā)光裝置30的劣化。另外， 如本實施方式這樣，在第1波長變換部6中使用了具有不耐熱的特性的納米晶熒光體的情況下，由于散熱效果，也能夠抑制作為納米晶的熒光體的劣化，并更加有效。此外，如圖11所示，也可以在發(fā)光元件4的下部配置散熱板11。作為散熱板11的材料，可以使用鋁、銅等。通過配置散熱板11，從發(fā)光裝置30的下部也能夠散熱，并由于從發(fā)光裝置30的上下散熱，因此能夠進(jìn)一步抑制溫度上升。另外，在本實施方式中，作為第2 波長變換部的形狀，舉了 4個例子進(jìn)行了說明，但不限于此，只要根據(jù)發(fā)光裝置30所需求的光的色調(diào)、光量來適當(dāng)調(diào)整形狀、厚度即可。<實施方式6>接下來，參照圖12對實施方式6的發(fā)光裝置進(jìn)行說明。在本實施方式中，在第1 波長變換部6和第2波長變換部76相接的面，第2波長變換部76側(cè)的面積比第1波長變換部6側(cè)的面積小，這一點與實施方式4和5不同。圖12是本實施方式中的發(fā)光裝置30e的剖面圖。在第1波長變換部6和第2波長變換部76相接的面上，按照第2波長變換部76側(cè)的面積第1波長變換部6側(cè)的面積 =1 2的方式加以制作。另外，雖然按照第2波長變換部76側(cè)的面積第1波長變換部 6側(cè)的面積=1 2的方式加以制作，但該比率只要根據(jù)發(fā)光裝置30e所需要的光的色調(diào)、 光量來適當(dāng)調(diào)整即可。本實施方式的發(fā)光裝置，在用實施方式1中說明的制造方法制作了發(fā)光裝置10 后，用離子束來對第2波長變換部76進(jìn)行切削，使得第2波長變換部76側(cè)的面積第1波長變換部6側(cè)的面積=1 2，由此使第1波長變換部6露出。
根據(jù)本實施方式，來自第1波長變換部6的光，存在通過第2波長變換部76而發(fā)光的部分、和不通過第2波長變換部76而直接發(fā)光的部分，能夠高效地取出來自第1波長變換部6的光。通過采用這種結(jié)構(gòu)，對于來自第1波長變換部6的發(fā)光的一部分，不通過第2波長變換部7而直接被取出。因此，在光的一部分不會被第2波長變換部7吸收或者受到光散射的影響的情況下，能夠從第1波長變換部6得到希望的紅色發(fā)光量。此外，在第1波長變換部6的上部的不存在第2波長變換部7的部分，從發(fā)光元件4放射的熱容易從發(fā)光裝置 30e內(nèi)釋放到上部，并且能夠抑制熱所導(dǎo)致的發(fā)光效率的降低，并且能夠防止熱所導(dǎo)致的發(fā)光裝置30e的劣化。另外，像本實施方式這樣，在第1波長變換部6中使用了具有不耐熱的特性的作為納米晶的熒光體的情況下，利用散熱效果，也能夠抑制作為納米晶的熒光體的劣化，因此特別有效?！磳嵤┓绞?>接下來，使用圖13，對實施方式7進(jìn)行說明。在本實施方式中，波長變換部由3層的樹脂層形成。在各個樹脂層中含有熒光體，并具有相互不同的發(fā)光頻帶。作為樹脂層的層疊順序，從容易得到希望的顏色平衡這一點來看，優(yōu)選按照發(fā)出波長相對較長的二次光的順序，從接近發(fā)光元件的一側(cè)開始配置。其理由在于，由例如像藍(lán)色熒光體那樣短波長的 (激發(fā)能大的)熒光體發(fā)出的二次光，被例如像紅色熒光體那樣長波長的(激發(fā)能小的)熒光體吸收，難以得到希望的顏色平衡?？梢哉f在上述實施方式1 6中也是同樣。圖13(a) (d)是本實施方式的發(fā)光裝置30f 30i的剖面圖。圖13(a)的發(fā)光裝置30f的樹脂層81，在中央附近設(shè)有剖面大致四方形的形狀的凹陷。在圖13(b)所示的發(fā)光裝置30g中，跨越樹脂層81及樹脂層82，在中央附近設(shè)有剖面大致U字形的凹陷。在圖13(c)的發(fā)光裝置30h中，在樹脂層81的中央附近設(shè)有剖面大致V字形的凹陷。在圖 13(d)所示的發(fā)光裝置30i中，跨越樹脂層81、樹脂層82、樹脂層83，設(shè)有剖面大致V字形的凹陷。像這樣，通過使波長變換部的厚度不同，能夠容易地取出來自接近發(fā)光元件4的一側(cè)的樹脂層所包含的熒光體的光。此外，在樹脂層較薄的部分，從發(fā)光元件4放射的熱容易從發(fā)光裝置30內(nèi)釋放到上部。由此，能夠抑制熱所導(dǎo)致的發(fā)光效率的降低，并且能夠防止熱所導(dǎo)致的發(fā)光裝置30的劣化。另外，像本實施方式這樣，在第1波長變換部6中使用了具有不耐熱的特性的作為納米晶的熒光體的情況下，利用散熱效果，也能夠抑制作為納米晶的熒光體的劣化，因此特別有效。關(guān)于樹脂層的數(shù)量、凹陷的形狀、以及大小、深度，不限于本實施方式所示的例子，只要根據(jù)需求的發(fā)光裝置的規(guī)格來適當(dāng)決定即可。如上所述，通過使波長變換部的厚度不同，能夠進(jìn)行發(fā)光顏色的調(diào)整、設(shè)定，能夠緩和光散射的影響，實現(xiàn)明亮的、顏色再現(xiàn)性良好的發(fā)光裝置。以上詳細(xì)地說明了本發(fā)明，但這只是為了例示，不可理解為限定，發(fā)明的范圍通過所附的技術(shù)方案來解釋將被清楚地理解。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)能在有效利用納米晶的熒光體的特性的同時防止性能降低、劣化的發(fā)光裝置。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光裝置，其具備 發(fā)光元件，其發(fā)出一次光，和波長變換部，其吸收所述一次光的一部分并發(fā)出二次光；所述波長變換部至少包含含有納米晶熒光體的第1波長變換部、和包含稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體的第2波長變換部，所述發(fā)光元件上是所述第1波長變換部、所述第2波長變換部依次鄰近層疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第1波長變換部和所述第2波長變換部具有相互不同的發(fā)光頻帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第1波長變換部所發(fā)出的二次光的波長，與所述第2波長變換部所發(fā)出的二次光的波長相比，相對較長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，在所述第2波長變換部配置有不含熒光體的光學(xué)上透明的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述納米晶熒光體由III-V族化合物半導(dǎo)體、或II-VI化合物半導(dǎo)體形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述納米晶熒光體含有InP或CcKe中的任意一者或雙方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 所述稀土類活化熒光體含有Ce或Eu作為活化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 所述稀土類活化熒光體是氮化物系熒光體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，按照所述一次光的光程順序，層疊峰值波長較長的熒光體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述波長變換部在所述一次光的波長的光程方向的厚度不均勻。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述第2波長變換部在所述一次光的波長的光程方向的厚度不均勻。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于，在所述第1波長變換部和所述第2波長變換部相接的面，所述第2波長變換部側(cè)的面積小于所述第1波長變換部側(cè)的面積。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于， 所述發(fā)光裝置在所述發(fā)光元件的附近具備散熱板。
14.一種發(fā)光裝置的制造方法，其包含 在封裝體的底面上搭載發(fā)光元件的工序；以覆蓋所述發(fā)光元件的方式注入混煉了納米晶熒光體的液狀樹脂并使其固化，由此來形成第1波長變換部的工序；和在所述第1波長變換部上，注入混煉了稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體的液狀樹脂并使其固化，由此來形成第2波長變換部的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于，形成所述第2波長變換部的工序，通過注入混煉了所述稀土類活化熒光體或所述過渡金屬元素活化熒光體、以及不含熒光體的光學(xué)上透明的材料的液狀樹脂并使其固化來進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)光裝置的制造方法，其特征在于， 還包含除去所述第2波長變換部的一部分的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置及其制造方法，所述發(fā)光裝置具備發(fā)出一次光的發(fā)光元件、和吸收一次光的一部分并發(fā)出二次光的波長變換部，波長變換部至少包含含有納米晶熒光體的第1波長變換部、和包含稀土類活化熒光體或過渡金屬元素活化熒光體的第2波長變換部，發(fā)光元件上是第1波長變換部、第2波長變換部依次鄰近層疊。
文檔編號H01L33/50GK102376860SQ20111021532
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者三枝貴三子, 吉村健一, 和泉真, 安念一規(guī), 福永浩史 申請人:夏普株式會社