专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发光装置，其包括发光元件，例如发光二极管(本文后面称
之为"LED")。
背景技术：
与利用放电或辐射的现有光源相比，LED不仅紧凑高效，而且近来光 通量逐渐增加。因此，期望LED很快就能代替现有光源。此外，因为LED 比利用放电或辐射的光源更紧凑，所以，LED具有以下优点它们的应用 范围更广，更加易于操作，并且可用在各种所需要的设计中。因此，LED 被认为是高附加值的光源。
要求用于照明应用的光源具有颜色均匀性作为其特性之一，也就是说， 没有取决于发出光的发射方向的光色差。在包括波长变换材料(例如荧光材 料)的发光装置中，将发光元件发出的一次光和通过波长变换材料吸收和变 换一次光得到的二次光组合，并且发出光(例如白色光)。在这种情况下，所 得到的颜色随一次光与二次光的混合比的不同而不同。该混合比可以随发 射方向和波长变换部分的发光表面(光提取表面)内的光色差的不同而不同， 所述发射方向的不同引起取决于发射方向的光色差。
已经提出以下方法来抑制这种光色差。
首先，已经提出以下方法其中，在用作发光元件的LED芯片之上， 均匀形成LED芯片形状的波长变换部分(包括荧光材料颗粒的树脂层)(参 见，例如，专利文献l)。与通过滴落(dripping)等方式在LED芯片之上形成 波长变换部分的构型相比，使用该构型，可以使一次光在波长变换部分内 通过的距离均匀，因此，可以抑制波长变换部分的光提取表面内的光色差。
提供高光通量的用于照明应用的光源需要向辐照表面发出颜色均匀的 光。因此，在波长变换部分的光提取表面内进一步减小光色差是必需的。已知通常用作波长变换材料的无机荧光材料颗粒除具有波长变换功能 之外，还具有反射功能，因此，引起散射作用，结果，将一次光和二次光
散射，这可以抑制光色差(参见，例如，专利文献2)。
已经提出另一种方法，其中，使包括波长变换材料的波长变换部分的 中心附近(即，直接在发光装置上方的区域)较厚，并且使波长变换部分的周 边较薄(参见，例如，专利文献3)。专利文献3描述了，"通过减小在波长 变换部分上的在与发光元件垂直的方向向上行进的一次光与在与发光元件 的倾斜的方向向上行进的一次光之间的光路长度差， 一次光与二次光之比
变得基本上相等，从而，降低了颜色不均匀性"。这基于如下模型"如果
波长变换材料在波长变换部分中的分布均匀，那么光路长度与发射到波长 变换材料上的一次光的频率相关，并且基于该频率确定一次光与二次光之 比"。
已经提出另一种方法，其中，使包括波长变换材料的波长变换部分中 心附近(即，直接在发光装置上方的区域)的波长变换材料的浓度高于波长变
换部分的周边的波长变换材料的浓度(参见，例如，专利文献4)。这基于以下模型"如果波长变换部分的厚度均匀，那么通过减小发射到波长变换部 分的波长变换材料上的光的频率差，即在与发光元件垂直的方向向上行 进的一次光与在与发光元件倾斜的方向向上行进的一次光之间的频率差， 一次光与二次光之比变得基本上相等，从而降低了颜色不均匀性"。
专利文献1:美国专利No. 6，468,821B2
专利文献2: JPH7-99345A
专利文献3:日本专利No.3065263(第
段，图2) 专利文献4: JP 2005-166733 A(第
段，图8)
发明内容
要解决的技术问题
在波长变换部分中心附近，基本上均匀散射的一次光来自波长变换部 分的中心附近的周边。然而，在边缘部分中， 一次光的散射方向限于单一 方向，即，从波长变换部分内侧向其外侧散射。因为在边缘部分中， 一次 光不是如上所述来自外面的方向，从波长变换部分的边缘部分发出的混合光中缺少一次光组分。从而，在波长变换部分的光提取表面的边缘部分与 其内部区域之间，产生了一次光与二次光的混合比的差，这会导致波长变 换部分的光提取表面内的光色差。
一般来说，在发射表面的垂直向上的方向上，或者在略微从垂直向上 方向倾斜的方向(本文后面，将这些称为"基本上垂直向上方向")，从发光元 件发出的光(一次光)的光强度高，并且当其在横向方向上移动时，光强度较 小。换句话说，在位于发光元件的基本上垂直向上的方向上的波长变换部 分内混合的一次光和二次光的混合光的光强度，高于在位于从相对于发射 表面的横向方向倾斜向上的方向上的波长变换部分内混合的一次光和二次 光的混合光的光强度。如果可以使一次光以均匀强度从波长变换部分的下 表面进入具有均匀厚度，并且波长变换材料均匀分布的波长变换部分，可 以从波长变换部分的上表面发出均匀混合的光。
通过增加发光元件与波长变换部分之间的距离，从发光元件发出的光 在发光方向上的分布的影响减小，从而，使强度基本上均匀的一次光进入 波长变换部分的下表面。因此，消除了由从发光元件发出的光的分布引起
的颜色不均匀性。然而，为了获得薄的LED，使发光元件与波长变换部分 之间的距离较小，这增大了从发光元件发出的光在发光方向上的分布的影 响，并且当试图获得具有较小颜色不均匀性的薄LED时，就变得有问题了。 本发明的构思是为了解决常规技术中遇到的上述问题，本发明的目的 是提供可以用颜色均匀的光照射辐照表面的发光装置。
技术方案
为了实现以上目的，本发明的发光装置构成如下。发光装置，其包括 基底，和发光元件，所述发光元件置于所述基底之上并发出一次光，其中， 所述发光元件用波长变换部分覆盖，所述波长变换部分包括吸收部分所述 一次光并且发出二次光的波长变换材料，并且，所述发光装置包括用于设 置所述波长变换部分之内的一次光的强度分布的一次光强度分布控制构 件，从而，从所述波长变换部分的光提取表面发出的一次光与二次光的混 合比基本上均匀。根据发光装置的构型，设置所述一次光强度分布控制构件，以设定波 长变换部分内的一次光的强度分布，从而从波长变换部分的光提取表面发 出的一次光与所述二次光的混合光基本上均匀，因此，可以提供可以用颜 色均匀的光照射辐照表面的发光装置。
在本发明的发光装置的构型中，优选将从设置于发光元件的一个主表 面上的光提取表面的边缘部分发出的一次光的亮度设定为高于从位于边缘 部分内侧的内部区域发出的一次光的亮度。根据该优选实例，将从发光元 件的光提取表面的边缘部分发出的一次光的亮度设定为高于从位于边缘部 分内侧内部区域发出的一次光的亮度，由此，可以消除覆盖发光元件的波 长变换部分的光提取表面上的光色差，因此，可以减小从发光装置提取的 光的颜色不均匀性，并且用颜色均匀的光来照射辐照表面。在这种情况下， 优选将发光元件分成至少两个二极管边缘部分中的二极管，和位于边缘 部分内侧的内部区域中的二极管。边缘部分中的二极管与位于边缘部分内 侧的内部区域中的二极管串联连接，并且所述边缘部分中的二极管的发光 层的面积小于位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管的发光层的面积。 根据该优选实例，因为可以增大边缘部分中的二极管的发光层的电流密度， 因而可以使从发光元件的光提取表面的边缘部分发出的一次光的亮度高于 从位于边缘部分内侧的内部区域发出的一次光的亮度。在这种情况下，优 选将发光元件分成至少两个二极管边缘部分中的二极管，和位于边缘部 分内侧的内部区域中的二极管，并且所述边缘部分中的二极管和位于边缘 部分内侧的内部区域中的二极管可以彼此独立地电驱动。根据该优选实例， 可以注入电流，从而从发光元件的光提取表面的边缘部分发出的一次光的 亮度高于从位于边缘部分内侧的内部区域发出的一次光的亮度。在这种情 况下，优选仅在所述边缘部分设置所述发光元件的至少一个电极。根据该 优选实例，可以增大发光元件的边缘部分的电流密度，因此，可以使从发 光元件的光提取表面的边缘部分发出的一次光的亮度高于从位于边缘部分 内侧的内部区域发出的一次光的亮度。在这种情况下，优选地，在所述发 光元件的至少一个电极中，所述边缘部分中的电极间距小于位于边缘部分 内侧的内部区域中的电极间距。根据该优选实例，可以增大发光元件的边 缘部分的电流密度，因此，从发光元件的光提取表面的边缘部分发出的一次光的亮度变得高于从位于边缘部分内侧的内部区域发出的一次光的亮 度。在这种情况下，优选地，在至少一个电极中，边缘部分的电极电阻小 于位于边缘部分内侧的内部区域的电极电阻。根据该优选实例，可以增大 发光元件的边缘部分的电流密度，因此，从发光元件的光提取表面的边缘 部分发出的一次光的亮度变得高于从位于边缘部分内侧的内部区域发出的 一次光的亮度。在这种情况下，优选地，在发光元件中，位于边缘部分内 侧的内部区域的内电阻大于边缘部分的内电阻。根据该优选实例，可以增 大发光元件的边缘部分的电流密度，因此，从发光元件的光提取表面的边 缘部分发出的一次光的亮度变得高于从位于边缘部分内侧的内部区域发出 的一次光的亮度。在这种情况下，优选地，在发光元件中，从边缘部分发 出的一次光的透过率大于从位于边缘部分内侧的内部区域发出的一次光的 透过率。根据该优选实例，可以使从发光元件的光提取表面的边缘部分发 出的一次光的亮度高于从位于边缘部分内侧的内部区域发出的一次光的亮 度。
在本发明的发光装置的构型中，优选波长变换部分具有基本上均匀的 厚度，波长变换材料基本上均匀地分散。
在本发明的发光装置的构型中，优选发光元件由多个半导体层构成， 所述半导体层包括发出一次光的发光层。
在本发明的发光装置的构型中，优选用覆盖部分覆盖发光元件，用波 长变换部分覆盖所述覆盖部分，并且将所述波长变换部分外周边中的覆盖 部分的至少一部分的折射率设定为高于所述覆盖部分的其它部分的折射 率。
在本发明的发光装置的构型中，优选所述发光元件用覆盖部分覆盖， 所述波长变换部分覆盖所述覆盖部分，所述覆盖部分的至少一部分包括纳 米颗粒材料，并且所述波长变换部分外周边中的覆盖部分的至少一部分包 括纳米颗粒材料，所述纳米颗粒材料的折射率高于所述覆盖部分的基底材 料的折射率。
在本发明的发光装置的构型中，优选所述发光元件用覆盖部分覆盖， 所述波长变换部分覆盖所述覆盖部分，所述覆盖部分的至少一部分包括纳 米颗粒材料，并且所述波长变换部分外周边中的覆盖部分的至少一部分包括的纳米颗粒材料的比例，高于所述覆盖部分的其它部分包括的纳米颗粒 材料的比例。
根据这些优选实例，由于光倾向于集中于折射率高的部分之上，从横 向方向到倾斜向上的方向之间的方向上(具有高折射率的覆盖部分所处的 位置)， 一次光的光强度相对地增大，从而，在覆盖部分整体上，可以使一 次光的强度分布均匀。换句话说，可以使一次光以均匀强度从波长变换部 分的下表面进入具有均匀厚度并且波长变换材料均匀分布的波长变换部 分。从而，可以从波长变换部分的上表面发出均匀混合的光(一次光和通过 波长变换材料吸收和变换一次光而得到的二次光的混合光)，因此，可以减 小从发光装置提取的光的颜色不均匀性。
在这种情况下，优选波长变换部分形成为圆顶形。根据该优选实例， 从发光元件发出的大部分光垂直于波长变换部分入射到波长变换部分之 上，因此，可以防止光在波长变换部分与覆盖部分之间的界面处反射。由 此，可以进一步改善光提取效率。
在这种情况下，优选地，在波长变换部分中，位于具有高折射率的那 部分覆盖部分之上的一部分的折射率高于波长变换部分的其他部分的折射 率。根据该优选实例，除上述效果之外，可以减少覆盖部分与波长变换部 分之间的界面处的反射，因此，可以减少反射引起的损失。此外，即使在 波长变换部分中，也可以使强度分布均匀。
在这种情况下，优选在覆盖部分与波长变换部分之间设置间隙。根据 该优选实例，可以高效地驱散来自发光元件的热量。
在本发明的发光装置的构型中，优选配置多个发光元件，并且用波长 变换部分覆盖所述多个发光元件，所述波长变换部分是连续的，并且设置 多个发光元件，从而相邻发光元件之间的间距从所述基底的中心部分侧向 其周边侧逐渐减小。
在本发明的发光装置的构型中，优选配置多个发光元件，并且用波长 变换部分覆盖所述多个发光元件，所述波长变换部分是连续的，并且设置 所述多个发光元件，从而每单位面积的波长变换部分的发光元件的安装密 度从所述基底的中心部分侧向其周边侧逐渐增大。在本发明的发光装置的构型中，优选配置多个发光元件，并且用波长 变换部分覆盖所述多个发光元件，所述波长变换部分是连续的，并且设置 所述多个发光元件，从而所述波长变换部分的发光效率从所述基底的中心 部分侧向其周边侧逐渐增大。
图1的示意性截面图显示了根据本发明实施方案1的发光装置。图2示意性地显示出在根据本发明实施方案1的发光装置中所用 的发光元件。图2(a)是截面图，并且图2(b)是显示光提取表面的平面图。图3显示如何使用根据本发明实施方案1的发光装置。图3(a)显 示了使用密封材料的情况，图3(b)显示了使用密封气体的情况，以及图3(c) 显示了使用密封气体，并且发光装置形成模块的情况。图4更具体地显示根据本发明实施方案1的发光装置中使用的发 光元件。图4(a)是截面图，以及图4(b)是显示与光提取表面相对侧的平面 图。图5更具体地显示根据本发明实施方案1的发光装置中使用的发 光元件。图5(a)是截面图，并且图5(b)显示了发光层的面积比。图6是更具体地显示根据本发明实施方案1的发光装置的截面图。图7的示意图用来说明测定从本发明实施方案1和8的发光装置 发出的光的色温的方法。图8的曲线图显示评价从根据本发明实施方案1的发光装置发出 的光的颜色不均匀性得到的结果。图9更具体地显示了根据本发明实施方案2的发光装置中使用的 发光元件。图9(a)是截面图，图9(b)的平面图显示与光提取表面相对的侧。图10更具体地显示了根据本发明实施方案3的发光装置中使用 的发光元件。图10(a)是截面图，图10(b)的平面图显示光提取表面。图11的截面图更具体地显示了根据本发明实施方案3的发光装[图12]图12更具体地显示了在根据本发明实施方案4的发光装置中使 用的发光元件的实例。图12(a)是截面图，图12(b)的平面图显示了光提取
表面o图13更具体地显示根据本发明实施方案4的发光装置中使用的 发光元件的另一个实例。图13(a)是截面图，图13(b)的平面图显示了光提 取表面。图14更具体地显示在根据本发明实施方案5的发光装置中使 用的发光元件的实例。图14(a)是截面图，以及图14(b)的平面图显示了光 提取表面。图15更具体地显示在根据本发明实施方案6的发光装置中使用 的发光元件。图15(a)是截面图，以及图15(b)是显示光提取表面的平面图。图16更具体地显示在根据本发明实施方案7的发光装置中使用 的发光元件的实例。图16(a)是截面图，以及图16(b)是显示光提取表面的 平面图。图17更具体地显示在根据本发明实施方案7的发光装置中使用 的发光元件的另一个实例。图17(a)是截面图，以及图17(b)的平面图显示 光提取表面。图18是显示根据本发明实施方案8的发光装置的实例的示意性 的截面图。图19显示用来说明安装根据本发明实施方案的发光元件的方法 的放大截面图。图20是显示根据本发明实施方案8的发光装置的另一个实例的 示意性的截面图。图21是显示根据本发明实施方案8的发光装置的再一个实例的 示意性的截面图。图22是显示根据本发明实施方案8的发光装置的再一个实例的 示意性的截面图。图23是显示根据本发明实施方案8的发光装置的具体实例的示 意性的截面图。[图24]图24是评价从根据本发明实施方案8中具体实例和比较实施例 的发光装置发出的光的颜色不均匀性得到的结果的曲线图。图25是显示根据本发明实施方案9的发光装置的实例的示意性 的截面图。图26是显示根据本发明实施方案9的发光装置的另一个实例的 示意性的截面图。图27是显示根据本发明实施方案9的发光装置的再一个实例的 示意性的截面图。图28是显示根据本发明实施方案9的发光装置的又一个实例的 示意性的截面图。图29是显示根据本发明实施方案10的发光装置的实例的示意 性的截面图。图30是显示根据本发明实施方案10的发光装置的另一个实例 的示意性的截面图。图31是显示根据本发明实施方案10的发光装置的再一个实例 的示意性的截面图。图32是显示根据本发明实施方案11的发光装置的实例的示意 性的截面图。图33是显示根据本发明实施方案11的发光装置的另一个实例 的示意性的截面图。图34是显示根据本发明实施方案12的发光装置的实例的平面图。
符号的说明
l发光装置
2基底
3发光元件
4波长变换部分
5发光装置的光提取表面
5a发光元件的光提取表面的边缘部分5b位于发光元件的光提取表面的边缘部分内侧的内部区域 6波长变换部分的光提取表面
34、 52、 53、 54发光装置
35、 35a基底
36、 36f、 36g、 36h、 36i、 36j、 36k发光元件
37、 37a、 37b、 37c第一覆盖部分
38、 38a、 38b、 38c第二覆盖部分
39、 39a、 39b波长变换部分
40、 40a间隙 41覆盖部分 60基底
61发光元件
62波长变换部分
63发光装置
具体实施例方式
下面将结合实施方案更具体地描述本发明。
实施方案l
首先结合图1-6描述根据本发明实施方案1的发光装置。图1是显示 根据本实施方案的发光装置的示意性截面图。图2示意性地显示根据本实 施方案的发光装置中使用的发光元件。图2(a)是截面图，以及图2(b)是显 示光提取表面的平面图。图3显示如何使用根据本实施方案的发光装置。 图3(a)显示了使用密封材料的情况，图3(b)显示了使用密封气体的情况， 以及图3(c)显示了使用密封气体，并且发光装置形成模块的情况。图4更 加示意性地显示根据本实施方案的发光装置中使用的发光元件。图4(a)是 截面图，以及图4(b)是显示与光提取表面相对的侧的平面图。图5更具体 地显示根据本实施方案的发光装置中包括的发光元件。图5(a)是截面图， 并且图5(b)显示发光层的面积比。图6是更具体地显示根据本实施方案的 发光装置的截面图。如图1所示，根据本实施方案的发光装置1包括平板状基底2，和一个 置于基底2之上的发光元件3。发光元件3由多个包括发光层的半导体层组 成，并且被包括波长变换材料的波长变换部分4紧密覆盖。波长变换部分4 具有均匀的厚度，并且波长变换材料均匀分散。
发光元件3的发光层发出一次光，并且波长变换部分4的波长变换材 料吸收一次光，然后发出二次光。
如图2(a)和2(b)所示，构建发光元件3,从而从光提取表面5的边缘部 分5a发出的一次光的亮度高于从位于边缘部分5a内侧的内部区域5b发出 的一次光的亮度。由此，从波长变换部分4的光提取表面6(参见图l)发出 的一次光与二次光的混合比在波长变换部分4的光提取表面6上变得基本 上均匀。换句话说，本实施方案的发光装置1包括用于设定所述波长变换 部分4之内的一次光强度分布的一次光强度分布控制构件，从而，从波长 变换部分4的光提取表面6发出的一次光与所述二次光的混合比基本上均 匀。
根据本实施方案的发光装置l，因为构建发光元件3，从而从光提取表 面5的边缘部分5a发出的一次光的亮度高于从位于边缘部分5a内侧的内 部区域5b发出的一次光的亮度，可以消除在覆盖发光元件3的波长变换部 分4的光提取表面6上的光色差，因此，可以用颜色均匀的光照射辐照表 面。
构成基底2的材料不限于特定材料，可以使用例如单晶(例如蓝宝石、 Si、 GaN、 A1N、 ZnO、 SiC、 BN和ZnS);陶瓷(例如A1203、 A1N、 BN、 MgO、 ZnO、 SiC和C、以及它们的混合物)；金属(例如Al、 Cu、 Fe、 Au 和W、以及包括这些金属的合金)；环氧纤维环氧树脂(glass epoxy);树脂(例 如环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、脲醛树脂、酰胺树脂、酰亚胺树脂、 聚碳酸酯树脂、聚苯基硫化物树脂、液晶聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树 脂(ABS树脂)、甲基丙烯酸酯树脂(PMMA树脂)和环烯烃共聚物、以及它 们的混合物)。这些材料也可以用作生长发光元件3的基板的材料。因此， 基底2可以也用作发光元件3的生长基板。除了其中在基底2一之上设置发 光元件3的生长基板(生长基板由蓝宝石、SiC、 GaN、 Si等制成)上的外延生长的膜的构型，也可以使用将发光元件3置于基底2之上的构型，从而 不保留该生长基板。
对发光元件3的构型和安装方法没有特别限制。基底构型的实例包括 引线框架基底(lead frame base),其中安装有发光元件的封装基底(package base),和插在发光元件与封装基底之间的衬底(submount)。作为发光元件3， 可以使用例如发出波长为500-550 nm的绿色光的绿色LED、发出波长为 420-500 nm的蓝色光的蓝色LED、发出波长为380-420 nm的蓝色-紫色光 的蓝色-紫色LED、和波长更短的紫外LED。在氮化物半导体材料的情况下， 由通式BzAlxGa!-x.y.JnyN(其中，x为0-1 ， y为0-1 ， z为0-1 ，并且x+y+z 为0-l)来表示。在下文中将其称为"GaN-基半导体"。也可以使用第II-VI族 半导体材料，例如ZnS或ZnO。
所述发光元件不限于由化合物半导体材料制成，也可以使用例如由有 机半导体材料或无机半导体材料制成的发光元件。
波长变换部分4例如由波长变换材料和透光性材料制成，所述透光性 材料用作分散波长变换材料的基底材料。
例如，可以使用荧光材料作为波长变换材料。作为荧光材料，可以使 用例如发出红色光的红色荧光材料、发出橙色光的橙色荧光材料、发出黄 色光的黄色荧光材料、发出绿色光的绿色荧光材料等。例如，可以使用以 下材料作为红色荧光材料硅酸盐-基材料例如Ba3MgSi208:E^+、 Mn2+，次 氮基硅酸盐-基材料例如Sr2Si5Ns:Eu2+，次氮基硅铝酸盐-基材料例如 CaAlSiN3:Eu2+，氧次氮基硅铝酸盐-基材料例如Sr2Si4A10N7:Eu2+，硫化物-基材料例如(Sr,Ca)S:E^+、 La202S:Eu3+，等。例如，可以使用以下材料作为 橙色荧光材料硅酸盐-基材料例如(Sr,Ca)2Si04:Eu"、石榴石-基材料例如 Gd3Al5012:Ce3+、 Ca-a-sialon-基材料例如Ca-a-SiA10N:Eu2+，等。例如，可 以使用以下材料作为黄色荧光材料硅酸盐-基材料例如(Sr,Ba)2Si04:Ei^+、 石榴石-基材料例如(Y,Gd)3Al50!2:CeS+、硫化物-基材料例如CaGa2S4:Eu2+， Ca-a-sialon-基材料例如Ca-a-SiA10N:Eu^等。例如，可以使用以下材料作 为绿色荧光材料铝酸盐-基材料例如BaMgAl1()017:EU2+、 Mi产或 (Ba,Sr,Ca)Al204:Eu2+,硅酸盐-基材料例如(Ba，Sr)2Si04:Eu2+， Ca-a-sialon-基 材料例如Ca-a-SiALON:Yb2+， P-sialon-基材料例如p-Si3N4:Eu2+，氧次氮基硅铝酸盐-基材料例如(Ba,Sr,Ca)2Si4A10N7:Ce3+ ，硫化物-基材料例如 SrGa2S4:Eu2+，石榴石-基材料例如Y3(Al，Ga)5012:Ce3+， Y3Al5012:Ce3+， Ca3S&Si302:Ce3+或BaY2SiAl4012:Ce3+，氧化物-基材料例如CaSc204:Ce3+等。 从波长变换部分上表面发出的光不限于白色光，通过适当选择适合的这些 荧光材料，可以实现精细的光颜色设计。通过使用多个具有不同发光波长 的不同种类的荧光材料，可以实现无限的变化。除了其中波长变换材料均
匀分散在波长变换部分中的构型，波长变换部分可以具有以下构型例如，
其中波长变换材料的浓度从波长变换部分的下表面基本上逐渐向其上表面 变化的构型、其中将由不同的波长变换材料制成的层进行层合的构型、其 中将由不同的波长变换材料制成的单元以矩阵形式配置的构型等。使用上 述构型中的任一种，通过使一次光以均匀强度进入波长变换部分的下表面， 可以从波长变换部分的上表面发出均匀混合的光。
可以使用任何材料作为透光性材料，只要其允许从发光装置l提取的 光穿过。其实例包括树脂例如环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、脲醛树脂、 酰胺树脂、酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯基硫化物树脂、液晶聚合物、
ABS树脂、PMMA树脂和环烯烃共聚物；由它们的混合物制成的树脂；使
用金属烷氧基化合物或胶态硅石作为起始材料，通过溶胶-凝胶方法形成的
玻璃；以及玻璃例如低熔点玻璃。也可以使用通过将金属氧化物颗粒分散 在用作基底材料的透光性材料中得到的复合材料。当可固化树脂用作基底 材料时，通过将金属氧化物颗粒分散在未固化状态的可固化树脂中，可以 改善固化之前的可固化树脂的触变性，因此，可以使波长变换部分4容易 地形成期望的形状。此外，因为与单独使用树脂的情况相比，导热性得到 了改善，可以高效地驱散来自发光元件3的热量。
当将蓝色-紫色LED或紫外LED用作发光元件3时，例如，可以将上 述荧光材料与发出蓝色光的蓝色荧光材料或发出蓝色-绿色光的蓝色-绿色 荧光材料组合。作为蓝色荧光材料，可以使用例如铝酸盐-基材料例如 BaMgAl1()017:Eu2+、硅酸盐-基材料例如Ba3MgSi208:Eu2+、卣代磷酸盐-基材 料例如(Sr，Br)K)(P04)6Cl2:Ei^+等。例如，可以使用以下材料作为蓝色-绿色荧 光材料铝酸盐-基材料例如Sr4Al14025:Eu2+、硅酸盐-基材料例如Sr2 Si3CV2SrCl2:Eu2+等.当实际上使用上述发光装置1时，例如，如图3(a)所示，将发光装置l 置于基底55凹部的底面上，并且凹部填充有密封材料56。可选地，如图 3(b)所示，发光装置l可以置于平板状基底57的上表面上，并且可以在发 光装置l的周围填充密封气体58。可选地，如图3(c)所示，可以将多个发 光装置l'置于平板状基底57的上表面之上，各个发光装置l'包括发光元件 3和波长变换部分4,并且可以在各个发光装置l'的周围填充密封气体58 以形成发光模块。
可以使用以下物质作为密封材料56:例如，树脂例如环氧树脂、硅树 脂、丙烯酸树脂、脲醛树脂、酰胺树脂、酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚 苯基硫化物树脂、液晶聚合物、ABS树脂、PMMA树脂和环烯烃共聚物； 由这些树脂的混合物制成的树脂；使用金属垸氧基化合物或胶态硅石作为 起始材料通过溶胶-凝胶方法形成的玻璃；或玻璃例如低熔点玻璃。
可以使用例如惰性气体(如氮气或氩气)，或干燥空气作为密封气体58。
下面将结合图4-6更详细地描述本实施方案的发光装置1和可以用在 发光装置l中的发光元件3。
如图4(a)和4(b)所示，在由GaN、 SiC或蓝宝石等制成的生长基板7 的一个主表面之上形成GaN半绝缘层8，并且在GaN半绝缘层8上，将 n-GaN-基半导体层9、发光层10和p-GaN-基半导体层11以该顺序层合。 处理生长基板7的另一个主表面(光提取表面5)以使其具有不平坦的结构。 由此，可以改善发光装置的光提取效率。
设置用于将发光元件3分成相应于光提取表面5的边缘部分5a的一部 分和相应于位于边缘部分5a内侧的内部区域5b的一部分的分离槽12，使 得分离槽12跨过n-GaN-基半导体层9、发光层10、 p-GaN-基半导体层11、 和部分GaN半绝缘层8。由此，将发光元件3分成两个二极管边缘部分 中的二极管与位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管。
在边缘部分和位于边缘部分内侧的内部区域的p-GaN-基半导体层11 上提供Rh/Pt/Au电极13(其为高反射电极)作为阳极电极，并且边缘部分的 Rh/Pt/Au电极13与阳极端子14电连接。同样，在边缘部分和位于边缘部 分内侧的内部区域的n-GaN-基半导体层9中提供Ti/Au电极15作为阴极电极，并且位于边缘部分内侧的内部区域的Ti/Au电极15与阴极端子16电 连接。
通过配线层17，将作为阴极电极的边缘部分的Ti/Au电极15和作为阳 极电极的位于边缘部分内侧的内部区域的Rh/Pt/Au电极13电连接。由此， 如图4(b)所示，将边缘部分的二极管D1和位于边缘部分内侧的内部区域的 二极管D2串联连接。
在本实施方案中，发光元件3置于基底2之上，从而生长基板7保留， 但是可以使用如下构型其中，发光元件3置于基底2之上，从而生长基 板7不保留，如后面所述的实施方案。
将由氮化硅制成的绝缘层18插入到阳极端子14与配线层17之间，配 线层17与n-GaN-基半导体层9之间，发光层10与p-GaN-基半导体层11 之间，以及阴极端子16与配线层17之间，n-GaN-基半导体层9、发光层 10与p-GaN-基半导体层11之间。
可以使用Ag、 Al、 Au、 Ni、 Rh、 Pd、 Pt、 Ti、 W、 Cu、或由它们制成 的合金、ITO(铟锡氧化物)、ZnO等作为电极材料。
本实施方案的发光元件3具有上述构型。如图5(a)和5(b)中所述，在 本实施方案的发光元件3中，边缘部分中二极管的发光层10的面积小于位 于边缘部分内侧的内部区域中二极管的发光层IO的面积。更具体地说，边 缘部分中二极管的发光层10的外周尺寸为约0.9 mmx约0.9 mm，位于边缘 部分内侧的内部区域中的二极管的发光层10的外周尺寸为约0.6 mmx约 0.6 mm。从而，边缘部分中二极管的发光层10的面积与位于边缘部分内侧 的内部区域中的二极管的发光层10的面积之比为约2:3。换句话说，如果 不考虑分离槽12等，边缘部分中二极管的发光层10的面积为0.45 mm2， 并且位于边缘部分内侧的内部区域的二极管的发光层10的面积为0.36 mm2。然而，如果考虑在阴极端子16处除去直径为0.2 mm的圆形的发光 层10，以及各二极管的分离宽度的事实，比值为约2:3。光提取表面5的 边缘部分5a(高亮度区域)的宽度为约0.15 mm。
如上所述，将本实施方案的发光元件3分成两个二极管边缘部分中 的二极管和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管，边缘部分中的二极 管和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管串联连接，并且边缘部分中二极管的发光层10的面积小于位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管的 发光层10的面积。电此，可以增大边缘部分中二极管的发光层10的电流 密度，因此，从发光元件3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一次光的 亮度将高于从位于边缘部分5a内侧的内部区域5b发出的一次光的亮度。
如图6所示，通过使阳极端子14和阴极端子16附着于Au/Sn附着层(未 显示)，将发光元件3安装在基底2之上。Au/Sn附着层与置于基底2之上 的Ti/Pt/Au电极19电连接。波长变换部分4以紧密接触状态覆盖发光元件
本实施方案的发光装置1具有上述构型。在本发明的实施方案中，发 光元件3的高度为约30微米，并且波长变换部分4的高度(从基底2的表 面算起的高度)为约0.2mm。因为使用如下构型其中，如上所述使从发光 元件3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一次光的亮度高于从位于边缘 部分5a内侧的内部区域5b发出的一次光的亮度，可以减小覆盖发光元件3 的波长变换部分4的光提取表面6上的光色差，因此，可以用颜色均匀的 光照射辐照表面。
为了评价从制备的发光装置1发出的光的颜色不均匀性，测定以正向 电流ie 350mA发出的光的色温。将结合图7描述测定方法。图7是用来 说明测定从发光装置发出的光的色温的方法的示意图。在使发光装置1发 光的状态中，通过使用检测器59(可得自Hamamatsu Photonics K.K.的 S9219,接受光的表面的直径11.3 mm)，测定穿过以发光装置1为中心点 半径为1 m的半圆(在图7中用虚线表示)的出射光的色温。然后，将相对于 发光元件3的光轴L的辐照角度e，与相对于当e-0度时的色温(约3600 [K]) 的色温差作图。在图8中显示得到的结果。
从图8中可见，根据本实施方案的发光装置l，色温差减小，结果，可 以减小颜色不均匀性。
在本实施方案中，将发光元件3分成两个二极管边缘部分中的二极 管和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管，但发光元件3可以分成三 个或更多个二极管。根据该构型，可以精细地调节从发光元件3的光提取 表面5的各区域发出的一次光的亮度，因此，可以用颜色更均匀的光照射 辐照表面。串联连接的二极管的发光层的面积与电流密度基本上彼此成反比，并且发光面积与亮度也基本上彼此成反比。也可以采用如下构型其 中，串联连接多个二极管，并联连接多个所述串联的二极管。
实施方案2
下面将结合图9描述根据本发明实施方案2的发光装置。图9更具体 地显示本实施方案的发光装置中使用的发光元件。图9(a)是截面图，图9(b) 是显示与光提取表面相对侧的平面图。本实施方案的发光装置的基本构型 与上述实施方案1的相同(参见图1-3)。
如图9(a)和9(b)所示，在由GaN、 SiC或蓝宝石等制成的生长基板7 的一个主表面之上将n-GaN-基半导体层9、发光层10和p-GaN-基半导体 层11以该顺序层合。处理生长基板7的另一个主表面以使其具有不平坦的 结构。
设置用于将发光元件3分成相应于光提取表面5的边缘部分5a的一部 分和相应于位于边缘部分5a内侧的内部区域5b的一部分的分离槽20，从 而分离槽20跨过p-GaN-基半导体层11、发光层10、和部分n-GaN-基半导 体层9。由此，将发光元件3分成两个二极管边缘部分中的二极管与位于 边缘部分内侧的内部区域中的二极管。
在边缘部分和位于边缘部分内侧的内部区域的p-GaN-基半导体层11 上提供Rh/Pt/Au电极13a和13b(其为高反射电极)作为阳极电极，并且边 缘部分的Rh/Pt/Au电极13a和位于边缘部分内侧的内部区域的Rh/Pt/Au电 极13b分别与阳极端子14a和14b电连接。在位于边缘部分内侧的内部区 域的n-GaN-基半导体层9中提供Ti/Au电极15作为阴极电极，并且Ti/Au 电极15与阴极端子16电连接。将由氮化硅制成的绝缘层18插入分离槽20 内部，以及阳极端子14a、 14b与阴极端子16之间，以及n-GaN-基半导体 层9、发光层10与p-GaN-基半导体层11之间。
本实施方案的发光元件3具有上述构型，并且构建边缘部分中的二极 管和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管，从而可以彼此独立地电驱 动它们。
如上所述，将本实施方案的发光元件3分成两个二极管边缘部分中 的二极管和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管，并且构建边缘部分中的二极管和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管，从而它们可以彼
此独立地电驱动。因此，可以注入电流，从而从发光元件3的光提取表面5 的边缘部分5a发出的一次光的亮度髙于从位于边缘部分5a内侧的内部区 域5b发出的一次光的亮度。例如，如图9(b)所示，边缘部分的二极管D3 与位于边缘部分内侧的内部区域的二极管D4并联连接，其中，可变电阻 R1与二极管D3串联连接，可变电阻R2与二极管D4串联连接，并且，通 过调节可变电阻Rl和R2的电阻值，可以注入电流，从而从光提取表面5 的边缘部分5a发出的一次光的亮度高于从位于边缘部分5a内侧的内部区 域5b发出的一次光的亮度。使用该构型，通过分别调节边缘部分中的二极 管的电流注入量和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管的电流注入 量，可以进行平衡调节。
也可以通过改变发光元件3的电阻组件，而不改变设置在发光元件3 外部的可变电阻R1和R2的电阻值，来改变二极管D3和D4的电流密度。 例如，如果改变各二极管发光层的面积，具有较大面积的二极管的内电阻 值相对减小，引起大电流流过，并且增加电流密度。也可以通过其它方法 来改变内电阻值，例如适当选择用于发光元件3的配线和电极的材料，和 改变掺杂入半导体层中的掺杂量。通过使用内电阻值来改变电流密度可以 简化发光元件3的电源构型。
与上述实施方案1的情况相似，本发明的发光元件3也安装在基底2 之上，并且用波长变换部分4紧密覆盖，以形成发光装置(参见图6)。因为 使用如下构型其中，如上所述，使从发光元件3的光提取表面5的边缘 部分5a发出的一次光的亮度高于从位于边缘部分5a内侧的内部区域5b发 出的一次光的亮度，可以减小覆盖发光元件3的波长变换部分4的光提取 表面6上的光色差(参见图6)，因此，可以用颜色均匀的光照射辐照表面。
在本实施方案中，将发光元件3分成两个二极管边缘部分中的二极 管和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管，但是发光元件3可以分成 三个或更多个二极管。根据该构型，可以精细调节从发光元件3的光提取 表面5的各区域发出的一次光的亮度，因此，可以用颜色更均匀的光照射 辐照表面。实施方案3
下面将结合图10和11描述根据本发明实施方案3的发光装置。图10 更具体地显示本实施方案的发光装置使用的发光元件。图10(a)是截面图， 以及图10(b)是显示光提取表面的平面图。图11是更具体地显示根据本实 施方案的发光装置的截面图。本实施方案的发光装置的基本构型与上述实 施方案l的相同(参见图1-3)。
如图10(a)和10(b)所示，在由导电材料例如GaN或SiC制成的基底21 的一个主表面之上形成本实施方案的发光元件3。在基底21主表面之上设 置Rh/Pt/Au电极23(其为高反射电极)作为阳极电极，并在它们之间插入 Au/Sn附着层22。在Rh/Pt/Au电极23之上设置层合物，在该层和物中， 将p-GaN-基半导体层11、发光层10和n-GaN-基半导体层9以该顺序层合。 处理n-GaN-基半导体层9的光提取表面5以使其具有不平坦的结构。由此， 可以改善发光装置的光提取效率。将阳极端子24设置在基底21的另一个 主表面之上。用作阴极电极的Ti/Au电极25仅设置在n-GaN-基半导体层9 的边缘部分中，并且Ti/Au电极25与阴极端子26电连接。将由氮化硅制 成的绝缘层28插入阴极端子26与n- GaN-基半导体层9、发光层l(Kp-GaN-基半导体层11与基底21之间。
在使用插入发光元件3与基底21之间的结合材料(例如Au/Sn附着层 22)将它们结合后，除去发光元件3的生长基板(未显示)，由此，获得发光 元件3。可以通过为常用技术的激光剥离技术、研磨、蚀刻技术等来除去生 长基板。
本实施方案的发光元件3具有上述构型。
如上所述，在本实施方案的发光元件3中，用作阴极电极的Ti/Au电 极25仅设置在边缘部分之上。由此，可以增大边缘部分的电流密度，因此， 可以使从发光元件3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一次光的亮度高 于从位于边缘部分5a内侧的内部区域5b发出的一次光的亮度。
如图11所示，用波长变换部分4紧密覆盖基底21之上形成的发光元 件3。在本实施方案中，发光元件3的高度(从绝缘层28的上表面算起的高 度)为约3微米，并且波长变换部分4的高度(从阴极端子26的上表面算起 的高度)为约O.lmm。因为使用如下构型其中，如上所述使从发光元件3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一次光的亮度高于从位于边缘部分5a 内侧的内部区域5b发出的一次光的亮度，可以减小覆盖发光元件3的波长 变换部分4的光提取表面6上的光色差，因此，可以用颜色均匀的光照射 辐照表面。
在本实施方案中，阴极电极仅设置在边缘部分上，但是本发明不限于 该构型，仅在边缘部分之上设置阴极电极和阳极电极中的至少一个就足够 了。
实施方案4
下面将结合图12和13描述根据本发明实施方案4的发光装置。图12 更具体地显示在根据本实施方案的发光装置中使用的发光元件的实例。图 12(a)是截面图，图12(b)是显示光提取表面的平面图。图13更具体地显示 根据本实施方案的发光装置中使用的发光元件的另一个实例。图13(a)是截 面图，以及图13(b)是显示光提取表面的平面图。本实施方案的发光装置的 基本构型与上述实施方案l的相同(参见图1-3)。
本实施方案的发光元件3的构型与上述实施方案3的发光元件3相同 (参见图10)，除了阴极电极的构型不同。因此，在本实施方案中将仅描述 阴极电极的构型。此外，对于与上述实施方案3的发光元件3的构成元件 相同的那些构成元件给出相同的标记符号，在这里省略了对它们的说明。
如图12(a)和12(b)所示，在n-GaN-基半导体层9的上表面之上设置 Ti/Au电极25用作阴极电极，并且Ti/Au电极25与阴极端子26电连接。
以方格的形式将Ti/Au电极25设置在边缘部分和位于边缘部分内侧的 内部区域。在这种情况下，边缘部分的Ti/Au电极25的电极间距Ll小于 位于边缘部分内侧的内部区域的Ti/Au电极25的电极间距L2 。
本实施方案的发光元件3具有上述构型。
如上所述，在本实施方案的发光元件3中，对于用作阴极电极的Ti/Au 电极25，使边缘部分的电极间距Ll小于位于边缘部分内侧的内部区域的电 极间距L2，由此，可以增大边缘部分的电流密度，因此，可以使从发光元 件3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一次光的亮度高于从位于边缘部 分5a内侧的内部区域5b发出的一次光的亮度。结果，与实施方案3的情况相似，可以减小覆盖发光元件3的波长变换部分4的光提取表面6(参见 图ll)上的光色差，因此，可以用颜色均匀的光照射辐照表面。
在图13(a)和13(b)显示的发光元件3中，用作阴极电极的Ti/Au电极 25设置在n-GaN-基半导体层9的上表面之上，并且Ti/Au电极25与阴极 端子26电连接。
在边缘部分和位于边缘部分内侧的内部区域，将Ti/Au电极25设置成 六边形蜘蛛网状图案。在这种情况下，边缘部分的Ti/Au电极25的电极间 距L3小于位于边缘部分内侧的内部区域的Ti/Au电极25的电极间距L4。 因此，与上述情况相似，在这种情况下也可以用颜色均匀的光照射辐照表 面。
在本实施方案中，仅对于阴极电极，使边缘部分中的电极间距小于位 于边缘部分内侧的内部区域中的电极间距，但本发明不限于这种构型，对 于阴极电极和阳极电极中的至少一个，使边缘部分的电极间距小于位于边 缘部分内侧的内部区域中的电极间距就足够了。
实施方案5
下面将结合图14描述根据本发明实施方案5的发光装置。图14更具 体地显示在本实施方案的发光装置中使用的发光元件的实例。图14(a)是截 面图，以及图14(b)是显示光提取表面的平面图。本实施方案的发光装置的 基本构型与上述实施方案1的相同(参见图1-3)。
本实施方案的发光元件3的构型与上述实施方案3的发光元件3相同 (参见图10)，除了阴极电极的构型不同。因此，在本实施方案中将仅描述 阴极电极的构型。此外，对于与上述实施方案3的发光元件3的构成元件 相同的那些构成元件给出相同的标记符号，在这里省略了对它们的说明。
如图14(a)和14(b)所示，在n-GaN-基半导体层9的上表面之上，设置 ITO电极29， ITO电极29的凹凸形状与n-GaN-基半导体层9的凹凸形状 相似，并且用作阴极电极，而且ITO电极29与阴极端子26电连接。
形成ITO电极29，从而边缘部分的厚度大于位于边缘部分内侧的内部 区域的厚度。
本实施方案的发光元件3具有上述构型。如上所述，在本实施方案的发光元件3中，形成用作阴极电极的ITO 电极29，从而边缘部分的厚度大于位于边缘部分内侧的内部区域的厚度， 由此，可以使ITO电极29的边缘部分的电极电阻小于位于边缘部分内侧的 内部区域的电极电阻。结果，可以增大边缘部分的电流密度，因此，可以 使从发光装置3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一次光的亮度高于从 位于边缘部分5a内侧的内部区域5b发出的一次光的亮度。使用该构型， 与实施方案的3的情况相似，可以减小覆盖发光元件3的波长变换部分4 的光提取表面6(参见图ll)上的光色差，因此，可以用颜色均匀的光照射辐 照表面。
在本实施方案中，仅对于阴极电极，使边缘部分的电极电阻小于位于 边缘部分内侧的内部区域的电极电阻，但是本发明不限于该构型，对于阴 极电极和阳极电极中的至少一个，使边缘部分的电极电阻小于位于边缘部 分内侧的内部区域的电极电阻就足够了。
实施方案6
下面将结合图15描述根据本发明实施方案6的发光装置。图15更具 体地显示在本实施方案的发光装置中使用的发光元件。图15(a)是截面图， 图15(b)是显示光提取表面的平面图。本实施方案的发光装置的基本构型与 上述实施方案1的相同(参见图1-3)。
如图15(a)和15(b)所示，在由蓝宝石制成的基底30的一个主表面之上 形成本实施方案的发光元件3。在基底30的主表面之上设置阳极端子24。 在阳极端子24之上设置Rh/Pt/Au电极23(其为高反射电极)作为阳极电极， 在它们之间插入Au/Sn附着层22。在Rh/Pt/Au电极23之上设置层合物， 在所述层合物中，将p-GaN-基半导体层ll、发光层10和n-GaN-基半导体 层9以该顺序层合。处理n-GaN-基半导体层9的光提取表面5以使其具有 不平坦的结构。
用作阴极电极的Ti/Au电极25仅设置在n-GaN-基半导体层9的边缘部 分中，并且Ti/Au电极25与阴极端子26电连接。将由氮化硅制成的绝缘 层28插入阴极端子26与n-GaN-基半导体层9之间，发光层10、 p-GaN-基半导体层11与阳极端子24之间。在发光元件3的n-GaN-基半导体层9或p-GaN-基半导体层11中，通 过例如Zn离子注入，使位于边缘部分内侧的内部区域形成为高电阻区域， 并且通过用掺杂剂以高浓度掺杂边缘部分，使边缘部分形成低电阻区域， 例如，在n-GaN-基半导体层的情况中，用Si掺杂，并且在p-GaN-基半导 体层的情况中，用Mg掺杂。换句话说，在发光元件3中，位于边缘部分 内侧的内部区域的内电阻大于边缘部分的内电阻。
本实施方案的发光元件3具有上述构型。
如上所述，在本实施方案的发光元件3中，使位于边缘部分内侧的内 部区域的内电阻大于边缘部分的内电阻，由此，可以增大边缘部分的电流 密度，因此，可以使从发光元件3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一 次光的亮度高于从位于边缘部分5a内侧的内部区域5b发出的一次光的亮 度。结果，与上述实施方案3的情况相似，可以减小覆盖发光元件3的波 长变换部分4的光提取表面6(参见图ll)上的光色差，因此，可以用颜色均 匀的光照射辐照表面。
在本实施方案中，使用例如离子注入和高浓度掺杂的方法来使位于边 缘部分内侧的内部区域的内电阻大于边缘部分的内电阻，但是本发明不限 于这些方法。
实施方案7
下面将结合图16和17描述根据本发明实施方案6的发光装置。图16 更具体地显示在本实施方案的发光装置中使用的发光元件的实例。图16(a) 是截面图，以及图16(b)是显示光提取表面的平面图。图17更具体地显示 在本实施方案的发光装置中使用的发光元件的另一个实例。图17(a)是截面 图，图17(b)是显示光提取表面的平面图。本实施方案的发光装置的基本构 型与上述实施方案1的相同(参见图1-3)。
本实施方案的发光元件3的构型与上述实施方案3的发光元件3相同 (参见图IO)，除了仅n-GaN-基半导体层和阴极电极的构型，或n-GaN-基半 导体层的构型不同。因此，在本实施方案中，将仅描述n-GaN-基半导体层 和阴极电极的构型，或者n-GaN-基半导体层的构型。此外，对于与上述实施方案3的发光元件3的构成元件相同的那些构成元件给出相同的标记符 号，在这里省略了对它们的说明。
如图16(a)和16(b)所示，处理n-GaN-基半导体层31的光提取表面5以 使其平坦，并且在n-GaN-基半导体层31的上表面之上设置平板状阴极电 极32。阴极电极32与阴极端子26电连接。
由介电多层膜(didectric multilayer film)构建阴极电极32的边缘部分， 其中，周期性地层合由金属氧化物例如Si02、 ZnO、 Ti02、 Ta203、 Nb2Os 和ZnS制成的薄膜。因此，阴极电极32的边缘部分是高透过率区域。换句 话说，在发光元件3中，从边缘部分发出的一次光的透过率大于从位于边 缘部分内侧的内部区域发出的一次光的透过率。
本实施方案的发光元件3具有上述构型。
如上所述，在本实施方案的发光元件3中，使从边缘部分发出的一次 光的透过率高于从位于边缘部分内侧的内部区域发出的一次光的透过率， 由此，可以使从发光元件3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一次光的 亮度高于从位于边缘部分5a内侧的内部区域5b发出的一次光的亮度。结 果，与实施方案3的情况相似，可以减小覆盖发光元件3的波长变换部分4 的光提取表面6(参见图ll)上的光色差，因此，可以用颜色均匀的光照射辐 照表面。
在图17(a)和17(b)中显示的发光元件3中，仅处理n-GaN-基半导体层 33的光提取表面5的边缘部分以使其具有不平坦的结构。因此，n-GaN-基 半导体层33的边缘部分是高透过率区域。因此，与以上所述相似，可以使 从发光元件3的光提取表面5的边缘部分5a发出的一次光的亮度高于从位 于边缘部分5a内侧的内部区域5b发出的一次光的亮度。
实施方案8
下面将结合图18描述根据本发明实施方案8的发光装置。图18是显 示根据本发明实施方案8的发光装置的实例的示意性截面图。
如图18所示，本实施方案的发光装置34包括具有凹部的基底35，和 一个置于凹部底面上(基底35上)的发光元件36。在本实施方案中，凹部的 底面和内壁表面是光反射型的，从而可以将从发光元件36发出的光(一次光)向凹部的开口反射。凹部的内壁表面向凹部的开口展开。这改善了发光
装置34的光提取效率。
对构成基底35的材料没有特定限制，可以使用例如单晶如蓝宝石Si、 GaN、 A1N、 ZnO、 SiC、 BN和ZnS;陶瓷例如八1203、 A1N、 BN、 MgO、 ZnO、 SiC和C，以及它们的混合物；金属例如A1、 Cu、 Fe、 Au和W，和 包括这些金属的合金；环氧纤维环氧树脂；树脂例如环氧树脂、硅树脂、 丙烯酸树脂、脲醛树脂、酰胺树脂、酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯基 硫化物树脂、液晶聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)、甲基丙 烯酸酯树脂(PMMA树脂)和环烯烃共聚物，以及它们的混合物。
对发光元件36的构型和安装方法没有特定限制。基底构型的实例包括 引线框架基底，其中安装发光元件的封装基底，和插入发光元件和封装基 底之间的衬底。
发光元件36是发光元件，其发出的光被波长变换材料吸收。可以使用 以下元件作为发光装置例如，发出波长为500-550 nm的绿色光的绿色 LED、发出波长为420-500 nm的蓝色光的蓝色LED、发出波长为380-420 nm 的蓝色-紫色光的蓝色-紫色LED、和波长更短的紫外LED。在氮化物半导 体材料的情况下，由通式BzAlxGah.y.JnyN(其中，x为0-1， y为0-1， z 为0-l，并且x+y+z为0-l)来表示。在下文中，将其称为"GaN-基半导体"。 也可以使用第II-VI族半导体材料例如ZnS或ZnO。
所述发光元件不限于由化合物半导体材料制成，也可以使用由有机半 导体材料或无机半导体材料制成的发光元件。
作为安装发光元件36的方法，例如，可以使用如图19(a)至19(c)的放 大截面图所示的方法。
在图19(a)显示的实例中，将设置在p-GaN-基半导体层36a(其为p-型 半导体层)之上用作阴极电极的Ni/Au电极45与基底35之上形成的金属配 线42金属线-结合。在图19(a)显示的实例中，n-SiC基板36d可以用作发 光元件36的基板，并且，置于n-SiC基板36d之上并且用作n-型半导体层 的n-GaN层36c与用作阴极电极的Ni/Ag/Pt/Au电极49电连接，在它们之 间插入n-SiC基板36d。换句话说，通过Ni/Ag/Pt/Au电极49(其为高反射电极)，n-SiC基板36d与金属配线42电连接。在图19(a)中，标记符号36b 表示发光层。在图19(b)显示的实例中，从金属配线42侧，通过顺序层合作为p-型 半导体层的p-GaN-基半导体层36a、 GaN-基半导体发光层36b、作为n-型 半导体层的n-GaN-基半导体层36c、以及蓝宝石基板36e，来构建发光元件 36。在p-GaN-基半导体层36a之上设置Rh/Pt/Au电极44(其为高反射电极) 作为阳极电极，并且Rh/Pt/Au电极44与突起(bump)43结合。在n-GaN-基 半导体层36c的一部分之上设置Ni/Au电极45作为阴极电极，并且Ni/Au 电极45也与突起43结合。由此，将发光元件36以倒晶封装(flip-chip)的方 式安装到基底35之上形成的金属配线42上，突起43在它们之间。在图19(c)显示的实例中，使用Au/Sn附着层55，通过将用作阳极电极 的Rh/Pt/Au端子44与基底35连接，将发光元件36安装在基底35之上。 Au/Sn附着层55与置于基底35之上的Ti/Pt/Au电极50电连接。n-GaN层 36c与基底35之上形成的金属配线51电连接，在它们之间插入用作阴极电 极的Ti/Au电极46。处理n-GaN层36c的表面以使其具有不平坦的结构。 由此，可以改善发光装置34的光提取效率。在发光元件3的侧面与Ti/Au 电极46之间插入用作绝缘层的氮化硅膜47。如图18所示，在本实施方案的发光装置34中，用第一覆盖部分37 紧密覆盖发光元件36，并且用第二覆盖部分38紧密包围第一覆盖部分37 的侧面。这里，形成第一和第二覆盖部分37和38，从而它们的上表面彼此 齐平。此外，用板状波长变换部分39紧密覆盖第一和第二覆盖部分37和 38。波长变换部分39具有均匀厚度，并且构成波长变换部分39的波长变 换材料均匀分布。波长变换部分的上表面39与基底35的表面齐平，其中 基底35的表面有凹部的开口。而且，在波长变换部分39中混合从发光元 件发出的光(一次光)和通过波长变换材料吸收和变换一次光而得到的二次 光，并且从波长变换部分39的上表面发出该混合光。将第二覆盖部分38的折射率设定为高于第一覆盖部分37的折射率。 换句话说，在本实施方案的发光装置34中，波长变换部分39外周边中的 覆盖部分(第二覆盖部分38)的折射率高于覆盖部分的其他部分(第一覆盖部 分37)的折射率。由于从发光元件36到第一覆盖部分37与第二覆盖部分38的界面之间的距离变短，通过縮短发光元件与波长变换部分之间的距离， 可以实现本发明的效果，获得颜色不均匀性较小的薄发光装置。作为衡量 标准，使第一覆盖部分37和第二覆盖部分38的界面与发光元件36周边之 间的距离小于发光元件36与波长变换部分39之间的距离就足够了。优选 第一覆盖部分37与第二覆盖部分38的界面与发光元件36周边之间的距离 为lmm或更小，优选0.5mm或更小，更优选0.2mm或更小。后面将描 述，所述界面可以与发光装置接触。根据本实施方案的发光装置34，将波长变换部分39外周边中的覆盖部 分(第二覆盖部分38)的折射率(112)设定为高于覆盖部分的其他部分(第一覆 盖部分37)的折射率(m)，由此，可以使从发光元件36发出的光(一次光)均 匀进入波长变换部分39。特别地，当折射率比(in/n2)为0.9或更小时，可以 使从发光元件36发出的光(一次光)充分均匀地进入波长变换部分39。一般来说，在基本上垂直向上的方向上，从发光元件发出的光(一次光) 的光强度高，并且当其在横向方向移动时就较小。然而，根据本实施方案 发光装置34的构型，如前面所述，可以使从发光元件36发出的光(一次光) 均匀地进入波长变换部分39，因此，可以使一次光以均匀强度从波长变换 部分的下表面39进入波长变换部分39，波长变换部分39具有均匀厚度， 并且波长变换材料均匀分布。从而，可以从波长变换部分的上表面39发出 均匀混合的光，因此，可以减小从发光装置34提取的光的颜色不均匀性。 换句话说，本实施方案的发光装置34包括用于设定波长变换部分39之内 的一次光的强度分布的一次光强度分布控制构件，从而，从波长变换部分 39的光提取表面发出的一次光与所述二次光的混合比基本上均匀。通过釆用如本实施方案发光装置34的构型，可以使一次光以均匀强度 从波长变换部分的下表面进入，而不增加发光元件与波长变换部分之间的 距离，因此，即使在薄LED中，也可以从波长变换部分的上表面发出均匀 混合的光。为了如上所述控制第一和第二覆盖部分37和38的折射率，例如，选 择构成第一和第二覆盖部分37和38的材料，从而覆盖部分37和38的折 射率满足上述关系就足够了。对构成第一和第二覆盖部分37和38的材料没有特定限制。可以使用 各种材料，只要从发光元件3发出的至少一部分光可以透过第一和第二覆 盖部分37和38。例如，可以使用金属氧化物例如氧化铝(折射率1.63)、铈氧化物(折射率2.2)、铪氧化物(折射率1.95)、氧化镁(折射率1.74)、 铌氧化物(折射率2.33)、钽氧化物(折射率2.16)、锆氧化物(折射率2.05)、 氧化锌(折射率2.1)、钛氧化物(折射率2.4)、钇氧化物(折射率1.87)、 硅氧化物(折射率1.5)、铟氧化物(折射率2)、锡氧化物(折射率2)、钨 氧化物(折射率2.2)和钒氧化物(折射率2.0);无机材料例如氮化硅(折射 率1.9)、镓氮化物(折射率2.5)、碳化硅(折射率2.6)、氟化钙(折射率 1.43)、碳酸钙(折射率1.58)、硫酸钡(折射率1.64)、铜硫化物(折射率 2.1)、锡硫化物(折射率2.0)和硫化锌(折射率2.37);钻石(折射率2.4);以及它们的混合物。括号内的折射率值表示各材料对波长为550nm的光的 折射率。作为使用以上列举的材料形成第一和第二覆盖部分37和38的方法， 例如，可以使用溶胶-凝胶方法。例如，当通过溶胶-凝胶方法形成由硅氧化 物制成的覆盖部分时，水解金属烷氧基化合物(甲基硅酸盐、N-丁基硅酸盐 等)以形成溶胶。之后，使用醇例如乙二醇，将所得溶胶的粘度调节至预定 值。将所得物涂布到基底上期望的位置，在20(TC下干燥几十分钟，然后在 30(TC下加热约两小时。由此，获得由硅氧化物制成的覆盖部分。当使用硅 氧化物以外的金属氧化物(例如钛氧化物)来形成覆盖部分时，可以使用相同 的方法。当通过溶胶-凝胶方法形成覆盖部分时，可以组合使用后面描述的 纳米颗粒材料。例如，将纳米颗粒材料分散在金属烷氧基化合物中以形成 凝胶，由此，获得由金属氧化物和纳米颗粒材料制成的覆盖部分。通过采 用以下方法作为调节折射率的方法，可以实现在材料的折射率之间的调节: 其中，改变具有不同折射率的以上列举的材料中的至少两种的混合比。换 句话说，通过选择具有高折射率的材料，或增加材料的混合比，可以增大 覆盖部分的折射率。作为构成第一和第二覆盖部分37和38的材料，可以使用树脂例如环 氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、脲醛树脂、酰胺树脂、酰亚胺树脂、聚碳 酸酯树脂、聚苯基硫化物树脂、液晶聚合物、ABS树脂、PMMA树脂和环烯烃共聚物；由它们的混合物制成的树脂；或玻璃例如低熔点玻璃。当使 用透光性材料例如这些树脂或玻璃时，通过向透光性材料照射电子束或离 子束(氢离子束、氦离子束等)，可以增大透光性材料的折射率。也可以使用 如下得到的复合材料通过在用作基底材料的透光性材料中分散由以上列 举的金属氧化物或无机材料制成的纳米颗粒材料。在这种情况下，通过调 整分散在基底材料中的纳米颗粒材料的量，可以调节覆盖部分的折射率。 当可固化树脂用作基底材料时，可以通过在未固化状态的可固化树脂中分 散纳米颗粒材料，改善固化之前的可固化树脂的触变性，因此，覆盖部分 可以容易地形成期望的形状。此外，因为与仅使用树脂的情况相比，导热 性得到改善，因此，可以高效地驱散来自发光元件3的热量。.作为构成第一和第二覆盖部分37和38的材料，可以使用通过在用作 基底材料的透光性材料中分散纳米颗粒材料而得到的复合材料。作为纳米 颗粒材料，可以使用例如，由金属氧化物或以上列举的无机材料等制成的 超细颗粒，优选在透光性材料(其为构成覆盖部分的材料)中使用平均颗粒尺 寸等于或小于发光波长的四分之一的超细颗粒。这是因为可以得到具有充 分透明度的覆盖部分，只要纳米颗粒材料的平均颗粒尺寸在所述范围之内。 上面所用的"平均颗粒尺寸"可以是从扫描电子显微镜得到的图象观察到的 初级颗粒的颗粒尺寸的平均值(例如，100个初级颗粒的颗粒尺寸的平均 值)。特别地，平均颗粒尺寸为lnm或更大和100nm或更小是足够的，优 选1 nm或更大和50 nm或更小。从分散性的观点来看，更优选1 nm或更 大和10nm或更小。作为调整折射率的方法，通过采用如下方法，可以实 现材料折射率之间的调节其中，改变用作基底材料的透光性材料与如上 所述折射率不同于基底材料的纳米颗粒材料的混合比。换句话说，通过选 择具有高折射率的材料，或增加材料的混合比，可以增大覆盖部分的折射 率。波长变换部分6例如由波长变换材料和用作基底材料的透光性材料制 成，所述基底材料用于分散波长变换材料。作为波长变换材料，例如可以使用荧光材料。作为荧光材料，可以使 用例如发出红色光的红色荧光材料、发出橙色光的橙色荧光材料、发出黄 色光的黄色荧光材料、发出绿色光的绿色荧光材料等。例如，可以使用以下材料作为红色荧光材料硅酸盐-基材料例如Ba3MgSi208:Eu2+、 Mn2+，次 氮基硅酸盐-基材料例如Sr2Si5N8:Eu2+，次氮基硅铝酸盐-基材料例如 CaAlSiN3:Eu2+，氧次氮基硅铝酸盐-基材料例如Sr2Si4A10N7:Eu2+，硫化物-基材料例如(Sr，Ca)S:Ei^/La202S:Eu3、等。例如，可以使用以下材料作为 橙色荧光材料硅酸盐-基材料例如(Sr，Ca)2Si04:Eu2、石榴石-基材料例如 Gd3Al5012:Ce3+， Ca-a-sialon-基材料例如Ca-a-SiA10N:Eu2+，等。例如，可 以使用以下材料作为黄色荧光材料硅酸盐-基材料例如(Sr，Ba)2Si04:E,， 石榴石-基材料例如(Y，Gd)3Al50,2:Ce3+,硫化物-基材料例如CaGa2S4:Eu2+， Ca-a-sialon-基材料例如Ca-a-SiA10N:Eu2+,等。例如，可以使用以下材料 作为绿色荧光材料铝酸盐-基材料例如BaMgAl1()017:EU2+、 Mr +或 (Ba,Sr，Ca)Al204:Eu2+，硅酸盐-基材料例如(Ba，Sr)2Si04:Eu2+， Ca-a-sialon-基 材料例如Ca-a-SiALON:Yb2+， (3-sialon-基材料例如P-Si3N4:Eu2+,氧次氮基 硅铝酸盐-基材料例如(Ba,Sr，Ca)2Si4AlON7:Ce3+ ，硫化物-基材料例如 SrGa2S4:Eu2+，石榴石-基材料例如Y3(Al，Ga)5012:Ce3+， Y3Al5012:Ce3+， Ca3Sr2Si3C^:Ce3+或BaY2SiAl4012:Ce3+，氧化物-基材料例如CaSc204:Ce3+， 等。从波长变换部分上表面发出的光不限于白色光，通过适当选择这些荧 光材料，可以实现精细的光颜色设计。通过使用多个具有不同发光波长的 不同种类的荧光材料，可以实现无限的变化。除了其中波长变换材料均匀 分散在波长变换部分中的构型，波长变换部分还可以具有以下构型例如，其中波长变换材料的浓度从波长变换部分的下表面基本上逐渐向其上表面 变化的构型，其中层合由不同的波长变换材料制成的层的构型，其中由不 同的波长变换材料制成的单元以矩阵形式配置的构型，等。使用上述构型 中的任一种，通过使一次光以均匀强度进入波长变换部分的下表面，可以 从波长变换部分的上表面发出均匀混合光。可以使用任何材料作为透光性材料，只要其允许从发光装置1提取的 光穿过。其实例包括树脂例如环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、脲醛树脂、 酰胺树脂、酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯基硫化物树脂、液晶聚合物、ABS树脂、PMMA树脂和环烯烃共聚物；由它们的混合物制成的树脂；以 及玻璃例如低熔点玻璃。也可以使用通过将金属氧化物颗粒分散在用作基 底材料的透光性材料中而得到的复合材料。在这种情况下，可以通过调整分散在基底材料中的金属氧化物颗粒的量，来调节波长变换部分6的折射 率。当可固化树脂用作基底材料时，通过将金属氧化物颗粒分散在未固化 状态的可固化树脂中，可以改善固化之前的可固化树脂的触变性，因此， 因此，可以容易地使波长变换部分6形成期望的形状。此外，因为与单独 使用树脂的情况相比，导热性得到了改善，可以高效地驱散来自发光元件3 的热量。当将蓝色-紫色LED或紫外LED用作发光元件3时，例如，可以将上 述荧光材料与发出蓝色光的蓝色荧光材料或发出蓝色-绿色光的蓝色-绿色 荧光材料组合。作为蓝色荧光材料，可以使用例如铝酸盐-基材料例如 BaMgAl1()017:Eu2+、硅酸盐-基材料例如Ba3MgSi208:Eu2+、卤代磷酸盐-基材 料例如(Sr，Br)K)(P04)6Cl2:Ei^+等。例如，可以使用以下材料作为蓝色-绿色荧 光材料铝酸盐-基材料例如Sr4Al14025:EU2+、硅酸盐-基材料例如Sr2 Si3CV2SrCl2:Eu2+等在本实施方案的发光装置1中，优选地，位于具有高折射率的覆盖部 分(第二覆盖部分38)的一部分之上的波长变换部分6的一部分，其折射率 高于所述波长变换部分39的其它部分的折射率(在图18中，用虚线表示具 有不同折射率的区域之间的边界)。为了如上所述控制波长变换部分39的 折射率，例如，可以上述方式调节分散在透光性材料(基材)中的金属氧化物 颗粒的量。根据该优选构型，可以减少覆盖部分(第一和第二覆盖部分37 和38)与波长变换部分39之间的界面处的反射，因此，可以减少反射引起 的损失。此外，在波长变换部分39中，可以使强度分布均匀。在基底为具有凹部的基底35的情况中已描述了本实施方案，但是本发 明不限于使用具有该构型的基底，也可以使用例如与后面描述的实施方案 10和11中使用的那些相似的平板状基底。此外，在波长变换部分39紧密覆盖第一和第二覆盖部分37和38的情 况中已经描述了本实施方案，但是也可以在第一和第二覆盖部分37和38 与波长变换部分39之间提供间隙40，如图20所示。根据该构型，可以抑 制来自发光元件36的热量引起的波长变换部分39的温度增加。此外，在置于基底35之上的一个发光元件36的情况中己经描述了本 实施方案，但是发光元件的数目不限于特定的数目，可以使用例如如下构型其中，三个发光元件36f、 36g和36h置于基底35之上，如图21所示。 根据该构型，可以改善发射光的强度。也可以使用例如如图22所示的构型， 其中，两个发光元件36f和36h置于基底35之上，并且高折射率的覆盖部 分(第二覆盖部分38)置于发光元件36f与36h之间。当发光元件之间的间距 相对较大时，可以使一次光的分布均匀，因此，可以实现薄表面光源。当 仅使用一次光而不使用波长变换部分时，该效果也有效。在这种情况下， 从发光元件发出的光可以是紫外光、可见光和红外光中的任一种。为了简化说明书，在使用具有不同折射率的两个覆盖部分的情况中已 经描述了本实施方案，但是也可以顺序设置具有不同折射率的三个或更多 个覆盖部分，从而逐渐改变它们的折射率。实施例在下文中将描述本发明的实施例。然而，应该注意的是，本发明不限 于下面给出的实施例。(发光装置的制备)作为本发明的实施例，制备图23中所示的发光装置。作为比较实施例， 也制备其中使用一种类型的树脂作为覆盖部分的发光装置(该发光装置的 构型与图23中所示的发光装置相同，除了覆盖部分的材料不同)。作为发光元件36，使用发出波长为约460 nm的光的LED芯片(厚度 0.2 mm， 1.0 mm2)。作为具有凹部的基底35，使用由陶瓷入1203制成的基 板。使用Au突起，以倒晶封装的方式将上述LED芯片安装到基底35的 凹部的底面上。凹部的深度为0.5mm，凹部的上端开口的直径为2 mm。 作为构成第一覆盖部分37的材料，使用对波长为550 nm的光的折射率为 1.5的硅树脂。作为构成第二覆盖部分38的材料，使用如下得到的复合材 料通过在硅树脂中分散平均颗粒尺寸为5 nm并且对波长为550 nm的光 的折射率为2.0的钛氧化物颗粒。第一覆盖部分37和第二覆盖部分38的界 面与发光元件36周边之间的距离为约0.2111111。作为用于波长变换部分39 的波长变换材料，使用Y3Al5012:Ce3+，并且作为用作波长变换部分39的基 底材料的透光性材料，使用硅树脂。波长变换部分39的厚度为约0.05 mm。(测定发出光的色温的方法)为了评价从制备的发光装置发出的光的颜色不均匀性，测定发出的光的色温。将结合图7描述测定方法。在使发光装置34发出光的状态下，通 过使用检测器59(可得自Hamamatsu Photonics K.K.的S9219,光接受表面 的直径11.3 mm)，测定穿过以发光装置34为中心点，半径为1 m的半圆 (在图24中用虚线表示)的出射光的相关色温(correlated color temperature)。 然后，将相对于发光元件36的光轴L的辐照角度e，与相对于当0=0度时 的相关色温(约6500[K])的相关色温差作图。在图24中显示得到的结果。 在图24中，也显示以与上面相同的方式测定的比较实施例的发光装置的结 果。优选地，在所用辐照角范围之内的出射光的相关色温差在200 [K]之内。 在比较实施例中，在辐照角度土70[度]之内的相关色温差为约230 [K]，而 在本实施例中，在辐照角度土70[度]之内的相关色温差为120[K]，这在目 标值200 [K]之内。从图24可见，根据本实施例的发光装置34，相关色温差较小，因此， 可以减小颜色不均匀性。实施方案9下面将结合图25描述根据本发明实施方案9的发光装置。图25是显 示根据本发明实施方案9的发光装置的实例的示意性的截面图。如图25所示，本实施方案的发光装置52包括具有凹部的基底35，和 置于凹部的底面上(基底35之上)的一个发光元件36。第一覆盖部分37a以 紧密接触状态覆盖发光元件36，第一覆盖部分37a的外周侧上部被第二覆 盖部分38a代替。这里，形成第一和第二覆盖部分37a和38a，从而它们的 上表面彼此齐平。此外，板状波长变换部分39以紧密接触状态覆盖第一和 第二覆盖部分37a和38a。波长变换部分39具有均匀的厚度，并且构成波 长变换部分39的波长变换材料均匀分布。波长变换部分39的上表面与基 底35的表面齐平，在基底35中有凹部的开口。将第二覆盖部分38a的折射率设定为高于第一覆盖部分37a的折射率。 换句话说，在本实施方案的发光装置52中，波长变换部分39外周边中的覆盖部分的上部(第二覆盖部分38a)，即所述覆盖部分的至少一部分的折射 率高于覆盖部分的其他部分(第一覆盖部分37a)的折射率。通过縮短从发光 元件36到第一覆盖部分37a与第二覆盖部分38a之间界面处的距离，即縮 短发光元件与波长变换部分之间的距离，可以实现本发明的效果，获得具 有较小颜色不均匀性的薄发光装置。作为衡量标准，使第一覆盖部分37a 和第二覆盖部分38a的界面与发光元件周边之间的距离小于发光元件36的 上表面与波长变换部分39的下表面之间的距离就足够了。第一覆盖部分 37a和第二覆盖部分38a的界面与发光元件周边之间的距离为1 mm或更 小，优选0.5mm或更小，更优选0.2 111111或更小。后面将描述，所述界面 可以与发光元件接触。本实施方案的发光装置52的构型也可以提供与在上述实施方案8的发 光装置34的情况中得到的相似的效果。其它构型，例如发光元件36的构型和安装方法以及各元件的材料与上 述实施方案8的发光装置34的相同。在本实施方案的发光装置52中，优选地，位于具有高折射率的覆盖部 分(第二覆盖部分38a)的一部分之上的波长变换部分39的一部分的折射率 高于所述波长变换部分39的其它部分的折射率(在图25中，用虚线表示具 有不同折射率的区域之间的边界)。此外，在本发明的实施方案中，作为基底，可以使用与后面描述的实 施方案10和11中使用的那些相似的平板状基底。在波长变换部分39紧密覆盖第一和第二覆盖部分37a和38a的情况中 已经描述了本实施方案，但是也可以在第一和第二覆盖部分37a和38a与 波长变换部分39之间提供间隙40，如图26所示。此外，在置于基底35之上的一个发光元件36的情况中已经描述了本 实施方案，但是发光元件的数目不限于特定的数目，可以采用例如如下构 型其中，三个发光元件36f、 36g和36h置于基底35之上，如图27所示。 也可以使用例如如图28所示的构型，其中，两个发光元件36f和36h置于 基底35之上，并且高折射率的覆盖部分(第二覆盖部分38a)置于发光元件 36f与36h之间。当发光元件之间的间距相对较大时，可以使一次光的分布均匀，因此，可以实现与上述实施方案8的实施例中得到的那些相似的效 果(参见图22)，例如实现薄表面光源。实施方案IO下面将结合图29描述根据本发明实施方案10的发光装置。图29是显 示根据本发明实施方案10的发光装置的实例的示意性的截面图。如图29所示，本实施方案的发光装置53包括平板状基底35a，和一个 置于基底35之上的发光元件36。用第一覆盖部分37b紧密覆盖发光元件 36，并且用第二覆盖部分38b以紧密接触状态包围第一覆盖部分37的侧面。 此外，波长变换部分39a以紧密接触状态覆盖第一和第二覆盖部分37b和 38b。波长变换部分39a具有均匀厚度，并且构成波长变换部分39a的波长 变换材料均匀分布。将第二覆盖部分38b的折射率设定为高于第一覆盖部分37b的折射率。 换句话说，在本实施方案的发光装置53中，波长变换部分39a外周边中的 覆盖部分(第二覆盖部分38b)的折射率高于覆盖部分的其他部分(第一覆盖 部分37b)的折射率。本实施方案的发光装置53的构型也可以提供与上述实施方案8的发光 装置34的情况中得到的相似的效果。在本实施方案的发光装置53中，将波长变换部分39形成圆顶形，并 且将第一和第二覆盖部分37b和38b形成半球形以适合波长变换部分39a 的圆顶形。根据该构型，从发光元件36发出的大多数光垂直于波长变换部 分39a入射到波长变换部分39a，因此，可以防止波长变换部分39a与第一 和第二覆盖部分37b和38b之间的界面处的光反射。由此，可以进一步改 善光提取效率。其它构型，例如发光元件36的构型和安装方法以及各元件的材料与上 述实施方案8的发光装置34的那些相同。在本实施方案的发光装置53中，优选地，位于具有高折射率的覆盖部 分(第二覆盖部分38b)的一部分之上的波长变换部分39a的一部分的折射率 高于所述波长变换部分39a的其它部分的折射率(在图29中，用虚线表示 具有不同折射率的区域之间的边界)。在基底为平板状基底35a的情况中已经描述了本实施方案，但是本实 施方案不限于使用具有该构型的基底，也可以使用例如与上述实施方案8 和9中使用的那些相似的具有凹部的基底。在波长变换部分39a以紧密接触状态覆盖第一和第二覆盖部分37b和 38b的情况中也已经描述了本实施方案，但是也可以在第一和第二覆盖部分 37b和38b与波长变换部分39a之间提供间隙40a。此外，在置于基底35a上一个发光元件36的情况中已经描述了本实施 方案，但是发光元件的数目不限于特定的数目，可以使用例如如下构型 其中，两个发光元件36i和36j置于基底35a之上，如图31所示。实施方案ll下面将结合图32描述根据本发明实施方案11的发光装置。图32是显 示根据本发明实施方案11的发光装置的实例的示意性的截面图。如图32所示，本实施方案的发光装置54包括平板状基底35a和置于 基底35a之上的发光元件36k。覆盖部分41以紧密接触状态覆盖发光元件 36k。这里，由置于发光元件36k上表面之上的第一覆盖部分37c，和紧密 包围发光元件36k的侧面和第一覆盖部分37c的侧面的第二覆盖部分38c， 来形成覆盖部分41。这里，形成第一和第二覆盖部分37c和38c从而它们 的上表面彼此齐平。此外，用波长变换部分3%紧密覆盖第一和第二覆盖 部分37c和38c。在本实施方案中，位于第一和第二覆盖部分37c和38c之 上的波长变换部分39b的至少一部分具有均匀厚度，并且构成波长变换部 分6的波长变换材料均匀分布。将第二覆盖部分38c的折射率设定为高于第一覆盖部分37c的折射率。 换句话说，在本实施方案的发光装置54中，波长变换部分39b外周边中的 覆盖部分(第二覆盖部分38c)的折射率高于覆盖部分的其他部分(第一覆盖 部分37c)的折射率。本实施方案发光装置54的构型也可以提供与在上述实施方案8的发光 装置34的情况中得到的相似的效果。其它构型，例如发光元件36k的构型和安装方法以及各元件的材料与 上述实施方案8的发光装置34的那些相同。与上面给出的实施方案10的情况相似，在本实施方案中，也可以将波 长变换部分39b形成圆顶形(参见图33)。在本实施方案的发光装置54中，优选地，位于具有高折射率的覆盖部 分(第二覆盖部分38c)的一部分之上的波长变换部分39b的一部分的折射率 高于所述波长变换部分39b的其它部分的折射率(在图32中，用虚线表示 具有不同折射率的区域之间的边界)。实施方案12下面将结合图34描述根据本发明实施方案12的发光装置。图34是显 示根据本发明实施方案12的发光装置的实例的平面图。如图34所示，本实施方案的发光装置63包括平板状基底60，和置于 基底60之上的多个发光元件61 。连续的波长变换部分62覆盖所述多个发 光元件61。设置多个发光元件61，从而相邻发光元件之间的间距从基底60 的中心部分侧向其周边侧逐渐减小。使用本实施方案发光装置63的构型，也可以提供用均匀颜色的光照射 辐照表面的发光装置。在本发明的实施方案中，设置多个发光元件61，从而相邻发光元件之 间的间距从基底60的中心部分侧向其周边侧逐渐减小，但是本实施方案不 限于该构型。可以设置多个发光元件61，从而每单位面积波长变换部分62 的发光元件61的安装密度从基底60的中心部分侧向其周边侧逐渐增大。 即使使用该构型，也可以提供可以用颜色均匀的光照射辐照表面的发光装 置。此外，可以设置多个发光元件61，从而波长变换部分62的发光效率从 基底60的中心部分侧向其周边侧逐渐增大。即使使用该构型，也可以提供 可以用颜色均匀的光照射辐照表面的发光装置。工业实用性如上所述，根据本发明，通过进一步减小覆盖发光元件的波长变换部 分的光提取表面上的光色差，可以提供可以用颜色均匀的光照射辐照表面 的发光装置。因此，本发明用作要求紧凑和轻薄的显示器背光的光源、传 感器的光源、以及薄照明装置的光源等。此外，对发射表面的形状没有特定限制。除了常用的四边形之外，可以使用任何形状例如多边形形状、圆 形、椭圆形或星形形状。
权利要求
1.发光装置，其包括基底和发光元件，所述发光元件置于所述基底之上并发出一次光，其中，所述发光元件被波长变换部分覆盖，所述波长变换部分包括吸收部分一次光并发出二次光的波长变换材料，并且所述发光装置包括用于设定所述波长变换部分之内的一次光的强度分布的一次光强度分布控制构件，从而，从所述波长变换部分的光提取表面发出的一次光与二次光的混合比基本上均匀。
2. 权利要求1的发光装置，其中将从置于所述发光元件的一个主表面 之上的光提取表面的边缘部分发出的一次光的亮度设定为高于从位于边缘 部分内侧的内部区域发出的一次光的亮度。
3. 权利要求l的发光装置，其中所述波长变换部分具有基本上均匀的 厚度，并且所述波长变换材料基本上均匀地分散。
4. 权利要求1的发光装置，其中所述发光元件包括多个半导体层，所 述半导体层包括发出一次光的发光层。
5. 权利要求2的发光装置，其中将所述发光元件分成至少两个二极管: 边缘部分中的二极管，和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管，所述 边缘部分中的二极管与位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管串联连 接，并且所述边缘部分中的二极管的发光层的面积小于位于边缘部分内侧的内 部区域中的二极管的发光层的面积。
6. 权利要求2的发光装置，其中将所述发光元件分成至少两个二极管: 边缘部分中的二极管，和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管，并且所述边缘部分中的二极管和位于边缘部分内侧的内部区域中的二极管 可以彼此独立地电驱动。
7. 权利要求2的发光装置，其中仅在所述边缘部分设置所述发光元件 的至少一个电极。
8. 权利要求2的发光装置，其中在所述发光元件的至少一个电极中， 所述边缘部分中的电极间距小于位于边缘部分内侧的内部区域中的电极间 距。
9. 权利要求2的发光装置，其中在所述发光元件的至少一个电极中， 所述边缘部分的电极电阻小于位于边缘部分内侧的内部区域的电极电阻。
10. 权利要求2的发光装置，其中在所述发光元件中，位于边缘部分内 侧的内部区域的内电阻大于边缘部分的内电阻。
11. 权利要求2的发光装置，其中在所述发光元件中，所述边缘部分的 一次光透过率大于所述位于边缘部分内侧的内部区域的一次光透过率。
12. 权利要求1的发光装置，其中所述发光元件被覆盖部分覆盖，所述 波长变换部分覆盖所述覆盖部分，并且将所述波长变换部分外周边中的覆 盖部分的至少一部分的折射率设定为高于所述覆盖部分的其它部分的折射 率。
13. 权利要求1的发光装置，其中所述发光元件被覆盖部分覆盖，所述 波长变换部分覆盖所述覆盖部分，所述覆盖部分的至少一部分包括纳米颗 粒材料，并且所述波长变换部分外周边中的覆盖部分的至少一部分包括纳 米颗粒材料，该纳米颗粒材料的折射率高于所述覆盖部分的基底材料的折 射率。
14. 权利要求1的发光装置，其中所述发光元件被覆盖部分覆盖，所述 波长变换部分覆盖所述覆盖部分，所述覆盖部分的至少一部分包括纳米颗 粒材料，并且所述波长变换部分外周边中的覆盖部分的至少一部分包括纳 米颗粒材料的比例高于所述覆盖部分的其它部分包括的纳米颗粒材料的比 例。
15. 权利要求12-14任一项的发光装置，其中将所述波长变换部分形成 圆顶形。
16. 权利要求12-14任一项的发光装置，其中位于具有高折射率的所述 覆盖部分的一部分之上的波长变换部分的一部分的折射率高于所述波长变 换部分的其它部分的折射率。
17. 权利要求12-14任一项的发光装置，其中在所述覆盖部分与所述波 长变换部分之间设置间隙。
18. 权利要求1的发光装置，其中设置多个所述发光元件，并且所述波 长变换部分覆盖所述多个发光元件，所述波长变换部分是连续的，并且设 置所述多个发光元件，从而相邻发光元件之间的间距从所述基底的中心部 分侧向其周边侧逐渐减小。
19. 权利要求1的发光装置，其中设置多个所述发光元件，并且所述波 长变换部分覆盖所述多个发光元件，所述波长变换部分是连续的，并且设 置所述多个发光元件，从而每单位面积的波长变换部分的发光元件的安装 密度从所述基底的中心部分侧向其周边侧逐渐增大。
20. 权利要求1的发光装置，其中设置多个所述发光元件，并且所述波 长变换部分覆盖所述多个发光元件，所述波长变换部分是连续的，并且设 置所述多个发光元件，从而所述波长变换部分的发光效率从所述基底的中 心部分侧向其周边侧逐渐增大。
全文摘要
本申请公开了一种发光装置1，其包括基底2和发光元件3，所述发光元件3置于所述基底2之上。所述发光元件3由多个半导体层形成，所述半导体层包括发光层，并且同时，所述发光元件3被波长变换部分4覆盖，所述波长变换部分4包括波长变换材料。所述发光层发出一次光，并且所述波长变换材料吸收部分一次光并发出二次光。从发光装置3的光提取表面的边缘部分发出的一次光的亮度高于从位于边缘部分内侧的内部区域发出的一次光的亮度，并且在波长变换部分4的光提取表面6上，从波长变换部分4的光提取表面6发出的一次光和二次光是基本上均匀的。因此，在覆盖所述发光元件的波长变换部分的光提取表面上，可以进一步降低光的色差，并且可以用颜色均匀的光来照射辐照表面。
文档编号H01L33/50GK101578714SQ20088000194
公开日2009年11月11日 申请日期2008年8月1日 优先权日2007年8月3日
发明者永井秀男 申请人:松下电器产业株式会社