JP6777105B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、発光装置及びその製造方法に関する。

近年、黄色蛍光体、赤色蛍光体、その他蛍光体を使用した白色発光装置が広く利用されており、光取り出し効率の向上や色ムラの改善など、様々な研究が行われてきた。

その一つとして特許文献１では、封止樹脂の表面に凸状の突起を形成し、光取出し効率及び輝度を向上させている。

特許第４１６７７１７号公報

しかしながら特許文献１の発光装置は、蛍光体の色が発光面から見えるため、発光色と物体色が異なっており、灯具に搭載すると、非点灯時の物体色が目立ち、デザイン性が損なわれるおそれがある。

そこで本開示は、発光面における物体色を均一にすることを目的とする。

本開示の実施形態に係る発光装置は、発光素子と、発光素子を被覆する第１透光性部材と、第１透光性部材を被覆する第２透光性部材と、第２透光性部材に含有される光拡散材と、を備え、光拡散材は、中空粒子を含んでおり、第２透光性部材の底面は、光拡散材に起因する凹凸を有する。

また、本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法は、凹部を備える基体の内底面に、発光素子が載置され、発光素子が第１透光性部材に覆われている、第１前駆体を準備する工程と、少なくとも中空粒子を備える光拡散材が含有された第２透光性部材を準備し、第２透光性部材の表面まで、中空粒子を浮上させ、第２透光性部材の表面に光拡散材に起因する凹凸を形成し、第２透光性部材を硬化する工程と、第１透光性部材と第２透光性部材とを凹凸を介して接合する工程と、を含む。

また、本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法は、平板状の基体に発光素子が載置され、発光素子を囲むように環状の凸部が形成され、発光素子が第１透光性部材に覆われている、第２前駆体を準備する工程と、少なくとも中空粒子を備える光拡散材が含有された第２透光性部材を準備し、第２透光性部材の表面まで、中空粒子を浮上させ、第２透光性部材の表面に光拡散材に起因する凹凸を形成し、第２透光性部材を硬化する工程と、第１透光性部材と第２透光性部材とを凹凸を介して接合する工程と、を含む

本実施形態によれば、発光面における物体色を均一にすることができる。

第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図である。 第１実施形態に係る発光装置の図１ＡにおけるＩＢ−ＩＢ線での断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の図１Ｂにおける第１透光性部材と第２透光性部材との接合面を示す拡大断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第１前駆体準備工程を示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材形成工程を示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法における光拡散材浮上工程を示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材硬化工程を示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材接合工程を示す断面図である。 第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材接合工程を示す断面図である。 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図である。 第２実施形態に係る発光装置の図４ＡにおけるＩＶＢ−ＩＶＢ線での断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の図４Ｂにおける第１透光性部材と第２透光性部材との接合面を示す拡大断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２前駆体準備工程を示す断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材形成工程を示す断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の製造方法における光拡散材浮上工程を示す断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材硬化工程を示す断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材接合工程を示す断面図である。 第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材接合工程を示す断面図である。

以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし以下に説明する発光装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を以下のものに限定しない。特に、以下に記載されている構成要素の寸法、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。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。

（第１実施形態）
図１Ａは、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図であり、図１Ｂは、図１ＡにおけるＩＢ−ＩＢ線での断面図であり、図１Ｃは、図１Ｂにおける第１透光性部材と第２透光性部材との接合面を示す拡大断面図である。

発光装置１００は、発光素子１と、発光素子１を被覆する第１透光性部材３と、第１透光性部材３を被覆する第２透光性部材４と、第２透光性部材４に含有される光拡散材５と、を備え、光拡散材５は、中空粒子を含んでおり、第２透光性部材４の底面は、光拡散材５に起因する凹凸を有する。詳しくは、発光装置１００は、内底面２ｂと側壁２ｃとを有する凹部２ａを備えた基体２と、凹部２ａの内底面２ｂ上に載置された発光素子１と、発光素子１を覆うように凹部２ａ内に充填された第１透光性部材３と、第１透光性部材３に含有された蛍光体６と、を備えた第１前駆体１０と、第１透光性部材３を覆う第２透光性部材４と、を有し、第２透光性部材４は光拡散材５が含有されており、第２透光性部材４の底面は光拡散材５に基づく凹凸が形成されており、凹凸を介して第１透光性部材３と第２透光性部材４とは接合されている。蛍光体６は第１透光性部材３中における発光素子１側の蛍光体６の密度が、第１透光性部材３中における第２透光性部材４側の蛍光体６の密度よりも高い。

（第１前駆体）
第１前駆体１０は内底面２ｂと側壁２ｃとを有する凹部２ａを備えた基体２と、凹部２ａの内底面２ｂに配置された配線７と、凹部２ａの内底面２ｂに載置され、配線７と電気的に接続された発光素子１と、発光素子１を覆うように凹部２ａ内に充填された第１透光性部材３と、を有する。
凹部２ａは側壁２ｃが開口方向に広口となるよう傾斜されていることが好ましい。傾斜の角度は内底面２ｂに対して９０度以上１５０度以下が好ましく、１００度以上１３０度以下がさらに好ましい。傾斜を設けることで第１透光性部材３中に含有される蛍光体６を平面視において視認しづらくすることができるからである。

（発光素子）
発光素子１は、金線や銀線、アルミ線等を利用したワイヤボンディングを利用したフェイスアップ実装や、半田や銀ペーストを利用したフリップチップボンディング等によって基体２に実装される。基体２に実装される発光素子１の個数は、１つであっても良いし複数であっても良い。発光素子１は、公知のものを利用でき、例えば、発光ダイオードやレーザダイオードを用いるのが好ましい。また、発光素子１は、基体２における凹部２ａの内底面２ｂに露出する配線７と電気的に接続されて、紫外光から赤色光までの波長範囲の光を発光する。例えば、青色、緑色の発光素子１としては、窒化物系半導体Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１、ＧａＰ、等を用いることができる。また、例えば、赤色の発光素子１としては、窒化物系半導体素子の他、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、等を用いることができる。なお、発光素子１は、平面視において、正方形、長方形、三角形、六角形、等の多角形であっても良いし、円形、楕円形、等であっても良い。

（基体）
基体２は、少なくとも１つ以上の発光素子１を実装し、発光装置１００を電気的に外部と接続する。基体２は、内底面２ｂと側壁２ｃとを有する凹部２ａと、凹部２ａの内底面２ｂ及び／又は内部に配置された配線７と、を備えて構成されている。基体２は平面視において、外部形状が略正方形である。基体２は凹部２ａを有し、平面視において、凹部２ａの形状が略正方形である。基体２の材料としては、機械的強度が高く、発光素子１からの光や外来光が透過しにくいものが好ましい。具体的には、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴレジン）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂のような樹脂や、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等のセラミックス、銅や銀、金、アルミニウム等の金属等によって形成することができる。金属の場合は適宜、絶縁物で被覆してもよい。
基体２は、下面に、発光素子１とは電気的に独立する放熱用端子を備える構成としてもよい。放熱用端子は、発光装置１００が備える全ての発光素子１の上面面積の和よりも大きい面積となるように形成され、発光素子１の直下の領域とオーバーラップするように配置されることが好ましい。このような放熱用端子の構成により、より放熱性に優れた発光装置１００とすることができる。また基体２は、光の取り出し効率に優れる白色のものでもよいが、パッケージの上面の少なくとも一部は、外来光に対する反射率を低下させるため、黒色など暗色であることが好ましく、外来光を散乱させる凹凸が形成されていてもよい。また、凹部２ａの内壁も暗色として表示コントラストを高めてもよいし、凹部２ａの内壁は白色として光の取り出し効率を高めてもよい。

（配線）
配線７は、正負の極性に対応した一対の配線７ａ、７ｂである。配線７は、配線７ａの上面と配線７ｂの上面とが互いに離間して、凹部２ａの内底面２ｂに樹脂から露出するように配置される。配線７は、例えば、電解めっきを用いて形成され、その厚みは均一であってもよく、部分的に厚く又は薄くなっていてもよい。配線７は、熱伝導率の大きな材料、機械的強度の高い材料、打ち抜きプレス加工又はエッチング加工等が容易な材料によって形成されることが好ましい。当該材料としては、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属、又は鉄−ニッケル合金、燐青銅等の合金等が挙げられる。配線７は、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成することもできる。

（第１透光性部材）
第１透光性部材３は、凹部２ａ内に設けられて、発光素子１を被覆する。第１透光性部材３は、蛍光体６を含有し、蛍光体６は第１透光性部材３中における発光素子１側の蛍光体６の密度が、第１透光性部材３中における第２透光性部材４側の蛍光体６の密度よりも高い。

第１透光性部材３は、良好な透光性を有する材料、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等によって形成されることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーンハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。特に、シリコーン樹脂又はその変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れるため好ましい。第１透光性部材３は、透過率が５０％以上であればよく、好ましくは７０％以上、より好ましくは８５％以上である。

（第２透光性部材）
第２透光性部材４は第１透光性部材３を覆うように形成される。第２透光性部材４は光拡散材５を含有し、底面は光拡散材５に起因して形成された凹凸を有する。凹凸を介して、第１透光性部材３と第２透光性部材４は接合されており、光拡散材５は第１透光性部材３に含有される蛍光体６よりも高い位置に存在する。従って、太陽光や照明光による外光を、第２透光性部材４の底面に存在する、光拡散材５が光を反射、散乱させることで、第１透光性部材３の発光素子１側に存在する蛍光体６まで外光が届きにくくなるため、蛍光体６の物体色または反射物体色が視認しづらくなる。つまり、発光面の物体色が白色化される。なお、第２透光性部材４の底面とは、第１透光性部材３と、第２透光性部材４の接合面であり、基本的には接合面の、第１透光性部材３と接する、第２透光性部材４側の面を指す。

図１Ｃに示すように、第２透光性部材４の底面は、光拡散材５が第２透光性部材４から突出し、第１透光性部材３が被覆する突出部分Ａと、第２透光性部材４が光拡散材５を被覆する被覆部分Ｂとを有する。第２透光性部材４は、必ずしも全ての光拡散材５を被覆する必要はなく、光拡散材５は、第２透光性部材４の底面が凹凸を有するように、第２透光性部材４の表面付近に配置されていればよい。光拡散材５は第１透光性部材３または、第２透光性部材４に被覆されている。このため、硬化したシリコーン樹脂の表面に、後から微粒子を付着させた従来の発光装置と比較して、実施形態に係る発光装置１００は、衝撃等による微粒子の脱落、破損が生じ難い。

第２透光性部材４の底面は、光拡散材５に基づく凹凸により、２μｍ〜５μｍの高低差を有する。組成の異なるシリコーン樹脂は密着性が弱く、界面が脆弱であるが、光拡散材５に基づく凹凸によりアンカー効果により密着促進される。

第２透光性部材４は、良好な透光性を有する材料、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等によって形成されることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、シリコーンハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ユリア樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はこれらの樹脂を１種類以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。特に、シリコーン樹脂又はその変性樹脂若しくはハイブリッド樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れるため好ましい。第２透光性部材４は、透過率が５０％以上であればよく、好ましくは７０％以上、より好ましくは８５％以上である。また、第２透光性部材４を接合する前に、密着性を良好にすることを目的に、第１透光性部材３の表面にプラズマ処理を行ってもよい。

第２透光性部材４はレンズ形状としてもよい。レンズ形状とすることで、光が集光されるため、側壁２ｃに反射していた光が取り出されることで、発光装置の角度依存の色ムラが改善される。これにより、発光装置の発光色が、０°方向を発光部正面とし、−９０°方向を側面、反対側の側面を９０°としたとき、-９０°方向から９０°方向での光の色が均一に見えることが期待できる。

（光拡散材）
光拡散材５は、中空微粒子を含んでいる。図１Ａにおいて、光拡散材５は、第２透光性部材４の底面に均等に配置して表されていることが好ましい。但し、中空粒子の大きさや形状等により、第２透光性部材４の底面に互いの距離や露出状態をランダムに配置してもよい。そして、光拡散材５は、第２透光性部材４から光拡散材５の少なくとも一部が露出され、第２透光性部材４から露出した光拡散材５は、第１透光性部材３に被覆されている状態で設けられている。中空粒子は、粒径の大きさは特に問わないが、５μｍ以上１００μｍ以下のものが好ましく、粒径が２０μｍ以上７０μｍ以下であることがさらに好ましく、粒径が４５μｍ以上６５μｍ以下のものが特に好ましい。なお、粒径はメジアン径である。中空粒子の粒径が小さく且つ粒子の体積が小さいほど浮力が小さくなるため、第２透光性部材４の中で浮き上がり難い。また、中空粒子は、１μｍ以上３０μｍ以下の殻厚が好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下の殻厚がさらに好ましい。中空粒子において中空の空孔率が大きいほど、浮上させ易くなるが、殻厚が薄くなるため、微粒子の破損が生じやすい。従って、粒径及び殻厚を当該範囲とすることで、第２透光性部材４の底面まで中空粒子を浮上させ易く、また微粒子の破損を生じ難くすることができる。これにより、第２透光性部材４の底面に好適な凹凸を形成することができるため、第２透光性部材４の底面において、光の散乱を起き易くすることができ、グレアを防止できる。

光拡散材５は、第２透光性部材４に対する嵩密度または比重が０．１ｇ／ｃｍ^３以上０．７ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、第２透光性部材４に対する嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ^３以上０．２ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましい。光拡散材５は、第２透光性部材４に対する嵩密度が小さい程、浮き易い。また光拡散材５は、嵩密度が小さすぎると、第２透光性部材４への分散中に浮いてしまう又はディスペンサ内で偏在する等の不具合が生じ、作業性が悪化する。嵩密度を当該範囲とすることで、光拡散材５を、第２透光性部材４の中に、分散させた後で、光拡散材５を第２透光性部材４の表面まで浮上させることができるため、第２透光性部材４の表面に凹凸を形成し易くなる。

光拡散材５は、形状が球状であることが好ましい。光拡散材５が球状であることで、第２透光性部材４の底面には、均一な複数の凹凸が形成され易くなる。光拡散材５は、白色で中空の微粒子であってもよく、周りの材料との屈折率差によって、散乱で白色に見える透明で中空の微粒子であってもよい。光拡散材５は、発光素子１が発光する光を散乱させて、発光装置１００における光取り出し効率を向上させることができる。従って、光拡散材５は、第２透光性部材４との屈折率差が大きい材料によって形成されることが好ましい。そして、光拡散材５の材料としては、例えば、中空シリカ、中空ガラス、中空セラミック、フライアッシュ、シラスバルーン、中空ポリマー、多孔質シリカ、多孔質ポリマー等を含む微粉末が挙げられる。なお、光拡散材５は、これらの材料が複数混合された微粉末であっても良い。例えば、第２透光性部材４に屈折率が１．５０〜１．５５のシリコーン樹脂を用い、光拡散材５に屈折率が１．３５〜１．４５の中空シリカを用いることで、発光素子１等から外部への光取り出し効率を高めることができる。

光拡散材５は、第２透光性部材４に対する添加量が、１．５６ｖｏｌ％以上１９．３ｖｏｌ％以下であることが好ましく第２透光性部材４に対する添加量が、７．３ｖｏｌ％以上１０．６ｖｏｌ％以下であることがより好ましい。光拡散材５は、添加量が多い程、発光面から見た外観をより白色にすることができる。また、光拡散材５は、添加量が多すぎると、透過率の低下に起因する発光装置の光度低下、添加量が少なすぎると、第２透光性部材４の表面から見える物体色が蛍光体６の物体色となる。第２透光性部材４に対する光拡散材５の添加量を当該範囲とすることで、発光装置の光度低下を引き起こすことなく、発光面から見た外観を白色化させることができる。なお、光拡散材５の添加量の単位である「ｖｏｌ％」とは、光拡散材５、その他光拡散材を含有した第２透光性部材４の体積に相当するものである。例えば、光拡散材５の添加量が１０ｖｏｌ％とは、第２透光性部材、光拡散材５、その他添加材を含めた体積、計１００ｃｍ³に対して、光拡散材５の体積が１０ｃｍ^３であることを意味する。

（蛍光体）
蛍光体６は、発光素子１からの光を吸収して異なる波長の光に波長変換するものであればよい。例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）系蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（ＣＡＳＮ）系や（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（ＳＣＡＳＮ）系蛍光体等の窒化物系蛍光体、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ（ＫＳＦ）系蛍光体、硫化物系蛍光体などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光（例えば、白色系）を出射する発光装置、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。蛍光体６は、複数の種類の蛍光体を組み合わせて用いてもよい。所望の色調に適した組み合わせや配合比で用いて、演色性や色再現性を調整することもできる。また第１透光性部材３中における発光素子１側の蛍光体６の密度は、第１透光性部材３中における第１透光性部材３の表面側の蛍光体６の密度よりも高くすることが好ましい。発光素子１側の蛍光体６の密度を高くすることで、波長変換率を高めることができ、所望の色度を達成するのに必要な蛍光体６の添加量を少なくすることができる。

本実施形態に係る発光装置１００によれば、本来、配光を制御するために第２透光性部材４に添加される光拡散材５を利用し、当該光拡散材５の粒径、嵩密度、添加量等を適宜調整することで、第２透光性部材４の底面に凹凸を形成する。これにより、第２透光性部材４の底面に形成される凹凸で、外光を効果的に散乱させて、発光面から見た外観が白色の発光装置１００を実現できる。また、発光素子１が複数である場合は、発光素子間に一定の間隔が置かれ、実装されている発光装置１００において、平面視において、発光素子１の全ては光拡散材５により覆われている。これにより、発光素子１から、発せられた光を、光拡散材５が散乱させることで、点灯時に発光素子１が存在する発光部と、存在しない非発光部の明暗差を低減でき、灯具に搭載した際の輝度ムラを低減した発光装置１００を実現できる。

（第１実施形態の製造方法）
次に、図２及び図３Ａ〜図３Ｆを参照して、第１実施形態に係る発光装置の製造方法について説明する。なお一部の工程は、順序が限定されるものではなく、順序が前後してもよい。

図２は、第１実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。第１実施形態に係る発光装置の製造方法は、第１前駆体準備工程Ｓ１１と、第２透光性部材形成工程Ｓ１２と、光拡散材浮上工程Ｓ１３と、第２透光性部材硬化工程Ｓ１４と、第２透光性部材接合工程Ｓ１５と、を含む。

図３Ａは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第１前駆体準備工程を示す断面図、図３Ｂは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材形成工程を示す断面図、図３Ｃは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法における光拡散材浮上工程を示す断面図、図３Ｄは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材硬化工程を示す断面図、図３Ｅ及び図３Ｆは、第１実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材接合工程を示す断面図である。

（第１前駆体準備工程）
凹部２ａを備える基体２の内底面２ｂに、発光素子１が載置され、発光素子１が第１透光性部材３に覆われている、第１前駆体１０を準備する。
図３Ａに示すように、第１前駆体準備工程Ｓ１１は、内底面２ｂと側壁２ｃとを有する凹部２ａを備えた基体２の凹部２ａの内底面２ｂに、発光素子１が載置され、発光素子１が第１透光性部材３に覆われている、第１前駆体１０を準備する工程である。第１前駆体準備工程Ｓ１１において、発光素子１は基体２にワイヤ或いはバンプにより、配線７と電気的に接続されている。第１透光性部材３は、予め蛍光体６がシリコーン樹脂に添加され、シリコーン樹脂の中で、蛍光体６は、均一に分散している。当該シリコーン樹脂は、例えば、ディスペンサを用いたポッティング法等によって、基体２の凹部２ａ内に滴下される。

（第２透光性部材形成工程）
少なくとも中空粒子を備える光拡散材５が含有された第２透光性部材４を準備する。
図３Ｂに示すように、第２透光性部材形成工程Ｓ１２は、金型９に第２透光性部材４となるシリコーン樹脂を注入して充填する工程である。第２透光性部材形成工程Ｓ１２において、予め光拡散材５がシリコーン樹脂に添加され、シリコーン樹脂の中で、光拡散材５は、均一に分散している。当該シリコーン樹脂は、例えば、ディスペンサを用いたポッティング法等によって、金型９に滴下される。また第２透光性部材４は、離形フィルムに環状の枠体を形成し、枠体の内側にシリコーン樹脂を注入して充填する方法で形成してもよい。

図３Ｂに示すように、第２透光性部材形成工程Ｓ１２において、光拡散材５が添加されたシリコーン樹脂は、金型９に充填される。所定の粒径、嵩密度、添加量を持つ光拡散材５を使用することで、次工程Ｓ１３において、光拡散材５をシリコーン樹脂の中に均一に分散させた後で、シリコーン樹脂の表面付近まで光拡散材５を浮上させることが可能になる。また第２透光性部４の表面は、レンズ形状となるように形成してもよい。

（光拡散材浮上工程）
第２透光性部材４の表面まで、中空粒子を浮上させ、第２透光性部材４の表面に光拡散材５に起因する凹凸を形成する。
図３Ｃに示すように、光拡散材浮上工程Ｓ１３は、シリコーン樹脂の表面まで、光拡散材５を浮上させる工程である。光拡散材浮上工程Ｓ１３において、光拡散材５が均一に分散したシリコーン樹脂は、４０℃で１２時間、静置される。光拡散材５は、シリコーン樹脂と比べて軽いため、また、前記した粒径等の調整が行われているため、時間の経過と共に、未硬化のシリコーン樹脂の中を徐々に浮上し（図３Ｃの矢印参照）、最終的には、シリコーン樹脂の表面付近まで浮上する。これにより、シリコーン樹脂の表面には、光拡散材５の形状に起因する凹凸が形成される。
中空粒子の浮上は、第２透光性部材４中で一定時間静置していてもよく、超音波等の振動を加えてもよい。第２透光性部材４に超音波振動を加えることにより、中空粒子の浮上を早く、且つ、均一にすることができる。一方、第２透光性部材４の凸型がやや平坦化されることもある。

（第２透光性部材硬化工程）
第２透光性部材４を硬化する。
図３Ｄに示すように、第２透光性部材硬化工程Ｓ１４は、シリコーン樹脂を硬化させる工程である。第２透光性部材硬化工程Ｓ１４において、シリコーン樹脂は、１５０℃で４時間、加熱される。シリコーン樹脂を加熱によって硬化することで、シリコーン樹脂の表面付近まで浮上した光拡散材５は、シリコーン樹脂の表面付近に固定され、シリコーン樹脂の表面には、凹凸が形成される。なお、シリコーン樹脂の表面に、次工程Ｓ１５において、第１透光性部材３との密着性を良くする凹凸を形成するため、加熱温度は、１５０℃近傍に調整されることが好ましい。

（第２透光性部材接合工程）
第１透光性部材３と第２透光性部材４とを凹凸を介して接合する。
図３Ｅ及び図３Ｆに示すように、第２透光性部材接合工程Ｓ１５は、第１透光性部材３を被覆するように、第２透光性部材４を第１透光性部材３と接合する工程である。第１透光性部材３と第２透光性部材４との接合面には光拡散材５に起因する凹凸が形成されている。

以上、説明したように上述の各工程を行うことにより、発光装置１００が製造される。なお、上述の各工程では、１つの発光装置１００について説明したが、基体２が連続した状態で複数の発光装置１００が一度に形成された後、個片化されて、１つ１つの発光装置１００に分離するようにしてもよい。

第１実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、粒径、嵩密度、添加量、等を適宜調整することで、光拡散材５を、第２透光性部材４の底面付近まで浮上させ、第２透光性部材４の底面に、光拡散材５に起因する凹凸を形成する。これにより、発光面から見た外観が白色の発光装置１００の製造方法とすることができる。また、光拡散材５が第１透光性部材３又は第２透光性部材４に埋まっているため、衝撃等により光拡散材５が破損することのない発光装置の製造方法とすることができる。

（第２実施形態）
図４Ａは、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す平面図であり、図４Ｂは、図４ＡにおけるＩＶＢ−ＩＶＢ線での断面図であり、図４Ｃは、図４Ｂにおける第１透光性部材と第２透光性部材との接合面を示す拡大断面図である。

発光装置２００は、平板状の基体２２と、基体２２上に載置された発光素子２１と、発光素子２１を環状に囲むように形成された凸部２８と、発光素子２１を被覆する第１透光性部材２３と、第１透光性部材２３に含有された蛍光体２６と、を備える第２前駆体２０と、第１透光性部材２３を覆う第２透光性部材２４と、第２透光性部材２４に含有された光拡散材２５と、を備える。光拡散材２５は、中空粒子が含まれており、第２透光性部材２４の底面は、光拡散材２５に起因する凹凸が形成されており、前記凹凸は第１透光性部材２３により覆われている。蛍光体２６は第１透光性部材２３中における発光素子２１側の蛍光体２６の密度が、第１透光性部材２３中における第１透光性部材２３の表面側の蛍光体２６の密度よりも高い。
以下、各構成について説明する。ここで、発光素子２１、第１透光性部材２３、第２透光性部材２４、光拡散材２５、蛍光体２６、配線２７は第１実施形態と同様であるから、説明は省略する。

（第２前駆体）
第２前駆体２０は平板状の基体２２と、基体２２上に載置された発光素子２１と、発光素子２１を囲むように環状に形成された凸部２８と、基体２２と凸部２８により形成された凹部２２ａと、発光素子２１を覆うように凹部２２ａ内に充填された第１透光性部材２３と、を有する。発光素子２１は複数でもよく、複数の発光素子２１を囲むように凸部２８を設けてもよい。

（基体）
基体２２は、少なくとも１つ以上の発光素子２１を実装し、発光装置２００を電気的に外部と接続する。基体２２は平板状であり、表面及び／又は内部に配置された配線２７を備えて構成されている。基体２２は平面視において、外部形状が略正方形である。基体２２の材料としては、基体２と同様の材料を用いることができる。また基体２２は、基体２と同様に、下面に発光素子２１とは電気的に独立する放熱用端子を備える構成としてもよい。

（凸部）
凸部２８は、絶縁性材料を用いることが好ましく、且つ、発光素子２１から出射される光や外光等を透過しにくい材料を用いることが好ましい。また凸部２８は、所定の強度を有する材料を用いることが好ましい。具体的には、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどのセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴレジン）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、不飽和ポリエステル等の樹脂が挙げられる。凸部２８の高さは特に限定されず、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であればよく、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。

（第２実施形態の製造方法）
次に、図５及び図６Ａ〜図６Ｆを参照して、第２実施形態に係る発光装置の製造方法について、説明する。なお一部の工程は、順序が限定されるものではなく、順序が前後してもよい。

図５は、第２実施形態に係る発光装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。第２実施形態に係る発光装置の製造方法は、第２前駆体準備工程Ｓ２１と、第２透光性部材形成工程Ｓ２２と、光拡散材浮上工程Ｓ２３と、第２透光性部材硬化工程Ｓ２４と、第２透光性部材接合工程Ｓ２５と、を含む。

図６Ａは、第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２前駆体準備工程を示す断面図、図６Ｂは、第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材形成工程を示す断面図、図６Ｃは、第２実施形態に係る発光装置の製造方法における光拡散材浮上工程を示す断面図、図６Ｄは、第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材硬化工程を示す断面図、図６Ｅ及び図６Ｆは、第２実施形態に係る発光装置の製造方法における第２透光性部材接合工程を示す断面図である。

（第２前駆体準備工程）
平板状の基体２２に発光素子２１が載置され、発光素子２１を囲むように環状の凸部２８が形成され、発光素子２１が第１透光性部材２３に覆われている、第２前駆体２０を準備する。
図６Ａに示すように、第２前駆体準備工程Ｓ２１は、平板状の基体２２に発光素子２１が載置され、発光素子２１を囲むように環状の凸部２８が形成され、基体２２と凸部２８によって形成される凹部２２ａに注入された第１透光性部材２３によって発光素子２１が覆われた、第２前駆体２０を準備する工程である。第２前駆体準備工程Ｓ２１において、発光素子２１は基体２２にワイヤ或いはバンプにより、配線２７と電気的に接続されている。第１透光性部材２３は、予め蛍光体２６がシリコーン樹脂に添加され、シリコーン樹脂の中で、蛍光体２６は、均一に分散している。当該シリコーン樹脂は、例えば、ディスペンサを用いたポッティング法等によって、基体２２の凹部２２ａ内に滴下される。

（第２透光性部材形成工程）
少なくとも中空粒子を備える光拡散材５が含有された第２透光性部材４を準備する。
図６Ｂに示すように、第２透光性部材形成工程Ｓ２２は、金型２９に第２透光性部材２４となるシリコーン樹脂を注入して充填する工程である。第２透光性部材形成工程Ｓ２２において、予め光拡散材２５がシリコーン樹脂に添加され、シリコーン樹脂の中で、光拡散材２５は、均一に分散している。当該シリコーン樹脂は、例えば、ディスペンサを用いたポッティング法等によって、金型２９に滴下される。また第２透光性部材２４は、離形フィルムに環状の枠体を形成し、枠体の内側にシリコーン樹脂を注入して充填する方法で形成してもよい。

図６Ｂに示すように、第２透光性部材形成工程Ｓ２２において、光拡散材２５が添加されたシリコーン樹脂は、金型２９に充填される。所定の粒径、嵩密度、添加量を持つ光拡散材２５を使用することで、次工程Ｓ２３において、光拡散材２５をシリコーン樹脂の中に均一に分散させた後で、シリコーン樹脂の表面付近まで光拡散材２５を浮上させることが可能になる。また第２透光性部２４の表面は、レンズ形状となるように形成してもよい。

（光拡散材浮上工程）
第２透光性部材２４の表面まで、中空粒子を浮上させ、第２透光性部材２４の表面に光拡散材２５に起因する凹凸を形成する。
図６Ｃに示すように、光拡散材浮上工程Ｓ２３は、シリコーン樹脂の表面まで、光拡散材２５を浮上させる工程である。光拡散材浮上工程Ｓ２３において、光拡散材２５が均一に分散したシリコーン樹脂は、４０℃で１２時間、静置される。光拡散材２５は、シリコーン樹脂と比べて軽いため、また、前記した粒径等の調整が行われているため、時間の経過と共に、未硬化のシリコーン樹脂の中を徐々に浮上し（図３Ｃの矢印参照）、最終的には、シリコーン樹脂の表面付近まで浮上する。これにより、シリコーン樹脂の表面には、光拡散材２５の形状に起因する凹凸が形成される。
中空粒子の浮上は、第２透光性部材２４中で一定時間静置していてもよく、超音波等の振動を加えてもよい。第２透光性部材２４に超音波振動を加えることにより、中空粒子の浮上を早く、且つ、均一にすることができる。一方、第２透光性部材２４の凸型がやや平坦化されることもある。

（第２透光性部材硬化工程）
第２透光性部材２４を硬化する。
図６Ｄに示すように、第２透光性部材硬化工程Ｓ２４は、シリコーン樹脂を硬化させる工程である。第２透光性部材硬化工程Ｓ２４において、シリコーン樹脂は、１５０℃で４時間、加熱される。シリコーン樹脂を加熱によって硬化することで、シリコーン樹脂の表面付近まで浮上した光拡散材２５は、シリコーン樹脂の表面付近に固定され、シリコーン樹脂の表面には、凹凸が形成される。なお、シリコーン樹脂の表面に、次工程Ｓ２５において、第１透光性部材２３との密着性を良くする凹凸を形成するため、加熱温度は、１５０℃近傍に調整されることが好ましい。

（第２透光性部材接合工程）
第１透光性部材２３と第２透光性部材２４とを凹凸を介して接合する。
図６Ｅ及び図６Ｆに示すように、第２透光性部材接合工程Ｓ２５は、第１透光性部材２３を被覆するように、第２透光性部材２４を第１透光性部材２３と接合する工程である。第１透光性部材２３と第２透光性部材２４との接合面には光拡散材５に起因する凹凸が形成されている。

以上、説明したように上述の各工程を行うことにより、発光装置２００が製造される。なお、上述の各工程では、１つの発光装置２００について説明したが、基体２２が連続した状態で複数の発光装置２００が一度に形成された後、個片化されて、１つ１つの発光装置２００に分離するようにしてもよい。

第２実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、粒径、嵩密度、添加量、等を適宜調整することで、光拡散材２５を、第２透光性部材２４の底面付近まで浮上させ、第２透光性部材２４の底面に、光拡散材２５に起因する凹凸を形成する。これにより、発光面から見た外観が白色の発光装置２００の製造方法とすることができる。また、光拡散材２５が第１透光性部材２３又は第２透光性部材２４に埋まっているため、衝撃等により光拡散材２５が破損することのない発光装置の製造方法とすることができる。

本開示に係る発光装置の実施例について以下に説明する。なお、本開示に係る発光装置は、以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１、実施例２）
本第２実施形態に係る発光装置の製造方法によって、発光装置を作製した。
実施例１の発光装置は、光拡散材の粒径が６５μｍ、第１透光性部材の屈折率が１．４１、第２透光性部材の屈折率が１．４１である。実施例２の発光装置は、光拡散材の粒径が６５μｍ、第１透光性部材の屈折率が１．５５、第２透光性部材の屈折率が１．４１である。実施例１、実施例２の発光装置は、同じ発光色とするため、更に、発光色５０００Ｋ、色度座標：（０．３２８，０．３４２）が得られるように蛍光体を添加した。
実施例１、実施例２における各構成要素の詳細を、以下に示す。

発光素子
個数：２４個実装
種類：発光ピーク波長が４５５ｎｍの青色光を発光する
平面視における外形寸法：１辺（縦×横）が０．６５ｍｍの正方形
高さ：１５０μｍ

基体
材料：セラミック
平面視における外形寸法：１辺（縦×横）が１５ｍｍの正方形
平面視における内形寸法：１辺（縦×横）が１２ｍｍの正方形
高さ：２．０ｍｍ
形状：略直方体

第１透光性部材
材料１：メチルシリコーン樹脂（屈折率：１．４１）
（商品名ＯＥ−６３５１「東レダウコーニング(株)」）
材料２：フェニルシリコーン樹脂（屈折率：１．５５）
（商品名ＯＥ−６６３０「東レダウコーニング(株)」）
平面視における外形寸法：φ７ｍｍの円形
厚さ：中心部８５０μｍ
硬化条件：１５０℃×４ｈｒ．

第２透光性部材
材料：メチルシリコーン樹脂（商品名ＯＥ−６３５１「東レダウコーニング(株)」）
平面視における外形寸法：φ７ｍｍの円形
厚さ：中心部３５０μｍ
硬化条件：４０℃×１２ｈｒ．＋１５０℃×４ｈｒ．

光拡散材
種類：中空フィラー
添加量：透光性部材及び、光拡散材を含む全体積に対して１０．６ｖｏｌ％
形状：球状

凸部
材料：白色顔料含有メチルシリコーン樹脂
平面視における外形寸法：φ７ｍｍの円形
厚さ：５００μｍ
硬化条件：１５０℃×１５ｍｉｎ．

（比較例１）
実施例に係る発光装置と比較するため、比較例に係る発光装置を作製した。
比較例１の発光装置は、光拡散材の粒径が６５μｍ、第１透光性部材の屈折率が１．４１であり、第２透光性部材は設けていない。第２透光性部材を設けていないこと以外は、実施例１と等しく形成した。
比較例１の各構成要素の詳細は、上述の通りである。なお、第２透光性部材を設けていていない発光装置を、比較例１としているため、後述の表１において、比較例１に対応する、第２透光性部材屈折率の欄は、空白になっている。また光拡散材は第２透光性部材に含有されているため、光拡散材粒径、光拡散材比重の欄も空白となっている。

実施例１、実施例２、及び比較例１に対して、以下の実験を行った。

実施例１、実施例２、及び比較例１に対して、高速測色分光光度計（商品名「ＣＭＳ−３５ＰＳ」、（株）村上色彩技術研究所製）を用いて、物体色の測定を行った。

評価結果を、表１に示す。
表１は、実施例1、実施例２、比較例１における、光拡散材添加量（ｖｏｌ％）、光拡散材粒径（μｍ）、光拡散材比重（ｇ／ｃｍ^３）、第１透光性部材屈折率、第２透光性部材屈折率、物体色（ｘ，ｙ）、光束（％）をまとめた表である。

物体色の色度座標は、実施例１では、（０．３８６，０．４４７）、実施例２では、（０．３９１、０．４５４）であったが、比較例１では、（０．４３０，０．５１１）であった。即ち、比較例１では、発光色が白色であったのに対し、物体色では黄色であった。これは蛍光体の色が見えているためである。それに対し、実施例１、実施例２では、発光色も物体色も共に白色であった。

従って、透光性部材に光拡散材が添加された発光装置と、透光性部材に光拡散材が添加されていない発光装置とでは、同じ発光色でありながら外観の色味は異なる。つまり、透光性部材の内底面に存在する蛍光体より上層に配置された、光拡散材の中空構造によって、外光を散乱させることができる。

透光性部材に光拡散材が添加されていない発光装置は、点灯時に発光素子が存在する発光部と、存在しない非発光部の明暗差が目立ったが、透光性部材に光拡散材が添加された発光装置は、光拡散材による光の散乱によって、発光部と、非発光部の明暗差が目立たなかった。即ち、透光性部材の表面に形成される光拡散材の層によって、発光装置の点灯時の輝度ムラを低減できる。

以上、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

本開示の実施形態に係る発光装置は、照明や液晶パネルのバックライト等に利用することができる。

１、２１ 発光素子
２、２２ 基体
２ａ、２２ａ 凹部
２ｂ、２２ｂ 内底面
２ｃ 側壁
３、２３ 第１透光性部材
４、２４ 第２透光性部材
５、２５ 光拡散材
６、２６ 蛍光体
７、７ａ、７ｂ、２７ 配線
９、２９ 金型
１０ 第１前駆体
２０ 第２前駆体
２８ 凸部
１００、２００ 発光装置
Ａ 露出部分
Ｂ 被覆部分

Claims (10)

1. 凹部を備える基体の内底面に、発光素子が載置され、前記発光素子が第１透光性部材に覆われている、第１前駆体を準備する工程と、
   少なくとも中空粒子を備える光拡散材が含有された第２透光性部材を準備し、前記第２透光性部材の表面まで、前記中空粒子を浮上させ、前記第２透光性部材の表面に前記光拡散材に起因する凹凸を形成し、前記第２透光性部材を硬化する工程と、
   前記第１透光性部材と前記第２透光性部材とを前記凹凸を介して接合する工程と、
   を含む発光装置の製造方法。
2. 平板状の基体に発光素子が載置され、前記発光素子を囲むように環状の凸部が形成され、前記発光素子が第１透光性部材に覆われている、第２前駆体を準備する工程と、
   少なくとも中空粒子を備える光拡散材が含有された第２透光性部材を準備し、前記第２透光性部材の表面まで、前記中空粒子を浮上させ、前記第２透光性部材の表面に前記光拡散材に起因する凹凸を形成し、前記第２透光性部材を硬化する工程と、
   前記第１透光性部材と前記第２透光性部材とを前記凹凸を介して接合する工程と、
   を含む発光装置の製造方法。
3. 前記接合する工程において、前記第２透光性部材の底面の凹凸は、前記第２透光性部材から前記光拡散材の少なくとも一部が露出され、前記第２透光性部材から露出した前記光拡散材は、前記第１透光性部材に被覆されている状態である請求項１または２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記準備する工程において、前記第１透光性部材は、さらに蛍光体が含有されており、
   前記準備する工程において、前記第１透光性部材中における前記発光素子側の前記蛍光体の密度は、前記第１透光性部材中における前記第２透光性部材の表面側の前記蛍光体の密度よりも高い、請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
5. 前記硬化する工程において、前記光拡散材は、粒径が２０μｍ以上７０μｍ以下である請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
6. 前記硬化する工程において、前記光拡散材は、前記第２透光性部材に対する嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ^３以上０．７ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
7. 前記硬化する工程において、前記中空粒子は球状である請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
8. 前記準備する工程において、前記発光素子は、複数である請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
9. 前記準備する工程において、前記第１透光性部材の母材は、シリコーン樹脂である請求項１から８のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
10. 前記硬化する工程において、前記第２透光性部材の母材は、シリコーン樹脂である請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。

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