JP2014239099A

JP2014239099A - 発光チップ

Info

Publication number: JP2014239099A
Application number: JP2013119652A
Authority: JP
Inventors: 卓岡村; Taku Okamura; 鈴木　稔; Minoru Suzuki; 稔鈴木
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-12-18
Also published as: US20140361307A1

Abstract

【課題】光の取り出し効率を高めることができる新たな構成の発光チップを提供すること。
【解決手段】本発明の発光チップ（１２）は、発光層を表面に備えたチップ（１４）と、チップ（１４）の裏面側に設けられた透光性樹脂（１６）とを備えている。透光性樹脂（１６）には、発光層から出射された光を透過し散乱する透光性粒子（１６ａ）が含有されている。透光性粒子（１６ａ）で光が散乱することで、発光層に戻る光の割合を少なくすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光層が形成されたチップを備える発光チップに関する。

ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）、ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）等を含む発光デバイスが実用化されている。これらの発光デバイスは、通常、電圧の印加によって光を放出する発光層が形成されたチップを有する発光チップを備える。かかるチップの製造は、先ず、結晶成長用基板上における格子状の分割予定ラインで区画された各領域に、発光層としてエピタキシャル層（結晶層）を成長させる。その後、結晶成長用基板を分割予定ラインに沿って分割して個片化することで、個々の発光チップ用のチップが形成される。

発光チップにおいて、緑や青色の光を出射する発光層がＩｎＧａＮ系のチップでは、サファイアが結晶成長用基板に一般的に用いられ、このサファイア基板上に順次ｎ型ＧａＮ半導体層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ型ＧａＮ半導体層をエピタキシャル成長させる。そして、ｎ型ＧａＮ半導体層とｐ型ＧａＮ半導体層とのそれぞれに外部取り出し用電極が形成される。

かかるチップの裏面側（サファイア基板側）を基台となるリードフレームに固定し、チップの表面側（発光層側）をレンズ部材で覆うことにより、発光ダイオードは形成される。このような発光ダイオードでは、輝度の向上が重要な課題とされており、これまでにも光の取り出し効率を高めるための様々な方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１０６７０号公報

ところで、電圧の印加によって発光層で生じる光は、主に、発光層を含む積層体の２つの主面（表面及び裏面）から放出される。例えば、積層体の表面（レンズ部材側の主面）から放出された光は、レンズ部材等を通じて発光ダイオードの外部に取り出される。一方で、積層体の裏面（サファイア基板側の主面）から放出された光は、サファイア基板を伝播し、その一部は、サファイア基板とリードフレームとの界面等で反射して積層体に戻る。

例えば、切削時の加工性向上等を目的としてチップに薄いサファイア基板を用いると、積層体の裏面と、サファイア基板及びリードフレームの界面との距離は短くなる。この場合、サファイア基板とリードフレームとの界面で反射して積層体に戻る光の割合は、サファイア基板が厚い場合と比較して高くなる。積層体は光を吸収するので、このように積層体に戻る光の割合が高くなると、発光ダイオードの光の取り出し効率は低下してしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、光の取り出し効率を高めることができる新たな構成の発光チップを提供することを目的とする。

本発明の発光チップは、発光層を表面に備えたチップと、該チップの裏面に配置された透光性樹脂と、を備えて構成され、前記透光性樹脂は、該発光層から出射された光を透過し散乱する粒子を含有したこと、を特徴とする。

この構成によれば、透光性樹脂に含有される粒子によって発光層から出射した光が散乱するので、チップの裏面に直交する方向に出射した光が、透光性樹脂による接着対象となるフレーム等で反射して発光層に戻る光の割合を少なくすることができる。また、透光性樹脂に粒子を含有することで、粒子を含有しない透光性樹脂に比べ、同じ粘度としつつ透光性樹脂の層厚を厚くすることができ、透光性樹脂の側面から放出する光の割合を多くすることもできる。

また、本発明の発光チップでは、該チップは、サファイア基板の上にＧａＮ半導体層から成る発光層が積層されても良い。この構成によれば、青色や緑色の光を放つ発光チップにおいて、光の取り出し効率を高めることができる。また、サファイア基板を薄くしても、透光性樹脂の厚さに応じて、反射光を発光層から外れた位置へ入射できるので、光の取り出し効率を低下させることなく薄いサファイア基板を利用でき、薄い結晶成長用基板による加工性を維持することができる。

本発明によれば、光の取り出し効率を高めることができる新たな構成の発光チップを提供できる。

実施の形態１に係る発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図である。実施の形態１に係る発光ダイオードにおける光が放出される様子を示す断面模式図である。比較用形態１に係る発光ダイオードにおける光が放出される様子を示す断面模式図である。図４Ａは、実施の形態２に係る発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図であり、図４Ｂは、実施の形態２に係る発光ダイオードの断面模式図である。実施の形態３に係る発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図である。実施の形態３に係る発光ダイオードにおける光が放出される様子を示す断面模式図である。比較用形態２に係る発光ダイオードにおける光が放出される様子を示す断面模式図である。図８Ａは、実施の形態４に係る発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図であり、図８Ｂは、実施の形態４に係る発光ダイオードの断面模式図である。実施例１〜３及び比較例の輝度の測定結果を示すグラフである。実施例４〜６の輝度の測定結果を示すグラフである。実施例７〜１２及び比較例の輝度の測定結果を示すグラフである。

（実施の形態１）
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係る発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図であり、図２は、実施の形態１に係る発光ダイオードの発光チップから光が放出される様子を示す断面模式図である。図１に示すように、発光ダイオード１は、基台となるリードフレーム１１と、リードフレーム１１に支持固定される発光チップ１２とを備えている。

リードフレーム１１は、金属等の材料で円柱状に形成されており、一方の底面に相当する裏面側には、導電性を有する２本のリード部材１１１ａ，１１１ｂが設けられている。リード部材１１１ａ，１１１ｂは互いに絶縁されており、それぞれ発光ダイオード１の正極、負極として機能する。このリード部材１１１ａ，１１１ｂは、配線（不図示）等を通じて外部の電源（不図示）に接続される。

リードフレーム１１の他方の底面に相当する表面１１ａには、互いに絶縁された２個の接続端子１１２ａ，１１２ｂが所定の間隔をあけて配置されている。接続端子１１２ａとリード部材１１１ａとは、リードフレーム１１の内部において接続されている。また、接続端子１１２ｂとリード部材１１１ｂとは、リードフレーム１１の内部において接続されている。このため、接続端子１１２ａ，１１２ｂの電位は、それぞれ、リード部材１１１ａ，１１１ｂの電位と同程度になる。

発光チップ１２は、リードフレーム１１の表面１１ａであって、接続端子１１２ａと接続端子１１２ｂとの間に配置されている。図２に示すように、発光チップ１２は、チップ１４と、このチップ１４の裏面１４ｂに設けられた透光性樹脂１６とを有する。チップ１４は、平面形状が矩形状のサファイア基板１４１と、サファイア基板１４１の表面１４１ａに設けられた積層体１４２とを備えている。積層体１４２は、ＧａＮ系の半導体材料を用いて形成される複数の半導体層（ＧａＮ半導体層）を含む。

積層体１４２は、電子が多数キャリアとなるｎ型半導体層（例えば、ｎ型ＧａＮ層）、発光層となる半導体層（例えば、ＩｎＧａＮ層）、正孔が多数キャリアとなるｐ型半導体層（例えば、ｐ型ＧａＮ層）を順にエピタキシャル成長させることで形成される。また、サファイア基板１４１には、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層のそれぞれと接続され、積層体１４２に電圧を印加する２個の電極（不図示）が形成される。なお、これらの電極は、積層体１４２に含まれても良い。

透光性樹脂１６は、発光層から出射された光を透過するダイボンディング剤等の樹脂材料からなり、チップ１４の裏面１４ｂの全体に設けられてチップ１４の裏面１４ｂとリードフレーム１１の表面１１ａとを接着している。透光性樹脂１６は、発光層から出射された光を透過し散乱する透光性粒子１６ａを含有している。透光性粒子１６ａの材質は、ガラスビーズ、ガラスフリット、Ａｌ_２Ｏ_３等とされる。透光性粒子１６ａは、透光性樹脂１６に対し、その接着力を安定して発揮できる所定の配合率で添加される。

リードフレーム１１に設けられた２個の接続端子１１２ａ，１１２ｂは、それぞれ、導電性を有するリード線１７ａ，１７ｂを介して、発光チップ１２の２個の電極に接続されている。これにより、リード部材１１１ａ，１１１ｂに接続される電源の電圧が積層体１４２に印加される。積層体１４２に電圧が印加されると、発光層となる半導体層には、ｎ型半導体層から電子が流れ込むと共に、ｐ型半導体層から正孔が流れ込む。その結果、発光層となる半導体層において電子と正孔との再結合が生じ、所定の波長の光が放出される。本実施の形態では、ＧａＮ系の半導体材料を用いて発光層となる半導体層を形成しているので、ＧａＮ系の半導体材料のバンドギャップに相当する青色や緑色の光が放出される。

リードフレーム１１の表面１１ａ側の外周縁には、チップ１４の表面１４ａ側を覆うドーム状のレンズ部材１８が取り付けられている。レンズ部材１８は、所定の屈折率を有する樹脂等の材料で形成されており、チップ１４の積層体１４２から出射される光を屈折させ、発光ダイオード１の外部の所定方向へと導く。このように、チップ１４から出射された光は、レンズ部材１８を通じて発光ダイオード１の外部に取り出される。

次に、実施の形態１に係る発光ダイオード１による輝度改善効果について、図３の比較用形態１に係る発光ダイオードを参照しながら説明する。図３は、実施の形態１と比較するための比較用形態１に係る発光ダイオードの発光チップから光が放出される様子を示す断面模式図である。図３に示すように、比較用形態１に係る発光ダイオードは、透光性樹脂１６が変わる点を除き、実施の形態１に係る発光ダイオード１と共通の構成を備える。すなわち、比較用形態１に係る発光チップ２２では、透光性樹脂２６に透光性粒子が含有されてなく、その分、実施の形態１の透光性樹脂１６と層厚が薄く変化したものとなる。また、平面形状が矩形状のサファイア基板２４１と、サファイア基板２４１の表面２４１ａに設けられた積層体２４２とを備えるチップ２４が透光性樹脂２６によってリードフレーム１１の表面１１ａに接着される。

図２に示すように、実施の形態１に係る発光ダイオード１（図１参照）において、発光層となる半導体層で生じた光は、主に、積層体１４２の表面１４２ａ（すなわち、発光チップ１４の表面１４ａ）、及び裏面１４２ｂから放出される。積層体１４２の表面１４２ａから放出された光（例えば、光路Ａ１）は、上述のように、レンズ部材１８（図１参照）等を通じて発光ダイオード１の外部に取り出される。一方で、例えば、積層体１４２の裏面１４２ｂから出射されて直下方向に伝播する光（光路Ａ２）は、サファイア基板１４１を透過して透光性樹脂１６に入射し、透光性樹脂１６を透過する間に透光性粒子１６ａによって散乱される。透光性粒子１６ａによって散乱された光としては、光路Ａ３，Ａ４，Ａ５を伝播する光を例示できる。

光路Ａ３を伝播する光は、サファイア基板１４１を透過してから積層体１４２に入射して吸収され、外部に取り出すことができない。一方、光路Ａ４を伝播する光は、サファイア基板１４１を透過し、サファイア基板１４１の側面から外部へ放出される。光路Ａ５を伝播する光は、透光性樹脂１６を透過して、リードフレーム１１の表面１１ａで反射される（光路Ａ６）。そして、光路Ａ６を伝播する光は、透光性樹脂１６の側面に入射し、外部へ放出される。

また、例えば、積層体１４２の裏面１４２ｂから出射されて光路Ａ７を伝播する光は、サファイア基板１４１及び透光性樹脂１６を透過し、リードフレーム１１の表面１１ａで反射される（光路Ａ８）。そして、光路Ａ８を伝播する光は、透光性樹脂１６に入射し、透光性粒子１６ａによって散乱される。透光性粒子１６ａによって散乱された光は、一部がサファイア基板１４１の側面から外部へ放出され（光路Ａ９）、他の一部が透光性樹脂１６の側面に入射して外部へ放出される（光路Ａ１０）。

これに対し、図３に示すように、比較用形態１に係る発光チップ２２の光路Ｂ１，Ｂ２は、実施の形態１に係る発光チップ１２の光路Ａ１，Ａ２と同様となるが、実施の形態１の透光性粒子１６ａによる光の散乱は、比較用形態１では発生しない。従って、光路Ｂ２を伝播する光は、略全部が、透光性樹脂２６を透過し、リードフレーム１１の表面１１ａに直交する方向に入射して反射される（光路Ｂ３）。そして、光路Ｂ３を伝播する光も、リードフレーム１１の表面１１ａに直交する方向となり、透光性樹脂２６及びサファイア基板２４１を透過してから積層体２４２に入射して吸収され、外部に取り出すことができない。つまり、比較用形態１では、積層体２４２から出射した光のうち、光路Ｂ２と同様に伝播する光は、光路Ｂ３を経て、略全部が積層体２４２に吸収されて外部に取り出すことができなくなる。

以上のように、実施の形態１に係る発光ダイオード１によれば、積層体１４２から出射して光路Ａ２と同様に伝播する光を透光性粒子１６ａで散乱させ、その光の一部を光路Ａ４，Ａ６のように伝播させて外部に取り出すことができる。従って、比較用形態１の光路Ｂ２を伝播した光に比べ、光路Ａ２を伝播した光において積層体１４２に戻る光の割合を低く抑えることができる。これにより、サファイア基板１４１から出る光の割合を多くでき、光の取り出し効率を高めて、輝度の向上を図ることができる。また、透光性樹脂１６が透光性粒子１６ａを含有するので、比較用形態１の透光性樹脂２６と同様の接着力としながら、透光性樹脂１６の層厚を厚くすることができる。これにより、透光性粒子１６ａで散乱したり、サファイア基板１４１を透過したりしてから、透光性樹脂１６の側面より放出される光の割合を多くすることができる。

次いで、実施の形態１とは異なる実施の形態２，３について説明する。なお、実施の形態２，３において、実施の形態１と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

（実施の形態２）
図４Ａは、実施の形態２に係る発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図であり、図４Ｂは、実施の形態２に係る発光ダイオードの断面模式図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、実施の形態２に係る発光ダイオード３は、パッケージ３０の凹部３１における底面に形成された実装面３２に発光チップ１２を支持固定してなる。実装面３２には、互いに絶縁された２個の接続電極３２ａ，３２ｂが所定の間隔をあけて配置されている。

実施の形態２の発光チップ１２は、実施の形態１の発光チップ１２と同様に、チップ１４及びチップ１４の裏面１４ｂ側に設けられて透光性粒子１６ａを含有する透光性樹脂１６を備え、その上下の向きが実施の形態１に対して反転した状態で固定されている。実施の形態２におけるチップ１４の表面１４ａに設けられた電極（不図示）は、バンプと呼ばれる突起状の端子によって形成され、チップ１４の表面１４ａが実装面３２に支持固定されることで、接続電極３２ａ，３２ｂに接続され、発光チップ１２がフリップチップ実装される。

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係る発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図であり、図６は、実施の形態３に係る発光ダイオードの発光チップから光が放出される様子を示す断面模式図である。実施の形態３に係る発光ダイオード１は、実施の形態１の発光ダイオード１における透光性樹脂１６とリードフレーム１１の表面１１ａとの間に透光性部材１５を設けて構成される。

透光性部材１５は、透光性樹脂１６によってのチップ１４の裏面１４ｂに接着されている。透光性部材１５は、ガラス（例えば、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等）や樹脂等からなり、発光層から出射された光を透過する材料で形成されている。透光性部材１５の表面１５ａの面積は、サファイア基板１４１の裏面１４１ｂの面積より大きくなっている。また、透光性部材１５は、サファイア基板１４１と同等以上の厚みを有することが望ましい。なお、透光性部材１５の裏面１５ｂは、リードフレーム１１の表面１１ａに樹脂（不図示）によって接着され、かかる樹脂は透光性粒子１６ａを含まない透光性樹脂１６と同様の材質とされる。

次に、実施の形態３に係る発光ダイオード１による輝度改善効果について、図７の比較用形態２に係る発光ダイオードを参照しながら説明する。図７は、実施の形態３と比較するための比較用形態２に係る発光ダイオードの発光チップから光が放出される様子を示す断面模式図である。図７に示すように、比較用形態２に係る発光ダイオードは、透光性樹脂１６が変わる点を除き、実施の形態３に係る発光ダイオード１と共通の構成を備える。すなわち、比較用形態２に係る発光チップ２２では、透光性樹脂２６に透光性粒子が含有されてなく、その分、実施の形態３の透光性樹脂１６と層厚が薄く変化したものとなる。また、平面形状が矩形状のサファイア基板２４１と、サファイア基板２４１の表面２４１ａに設けられた積層体２４２とを備えるチップ２４が透光性樹脂２６によって透光性部材２５に接着される。

図６に示すように、実施の形態３において、発光層となる半導体層で生じた光は、主に、積層体１４２の表面１４２ａ（すなわち、発光チップ１４の表面１４ａ）、及び裏面１４２ｂから放出される。積層体１４２の表面１４２ａから放出された光（例えば、光路Ｃ１）は、上述のように、レンズ部材１８（図５参照）等を通じて発光ダイオード１の外部に取り出される。一方で、例えば、積層体１４２の裏面１４２ｂから出射されて直下方向に伝播する光（光路Ｃ２）は、サファイア基板１４１を透過して透光性樹脂１６に入射し、透光性樹脂１６を透過する間に透光性粒子１６ａによって散乱される。透光性粒子１６ａによって散乱された光としては、光路Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を伝播する光を例示できる。

光路Ｃ３を伝播する光は、サファイア基板１４１を透過してから積層体１４２に入射して吸収され、外部に取り出すことができない。一方、光路Ｃ４を伝播する光は、サファイア基板１４１を透過し、サファイア基板１４１の側面から外部へ放出される。透光性部材１５側へ透過して光路Ｃ５を伝播する光は、透光性部材１５の裏面１５ｂに入射して、リードフレーム１１の表面１１ａで反射される（光路Ｃ６）。そして、光路Ｃ６を伝播する光は、透光性部材１５の側面に入射し、外部へ放出される。

また、例えば、積層体１４２の裏面１４２ｂから出射されて光路Ｃ７を伝播する光は、サファイア基板１４１及び透光性樹脂１６を透過し、リードフレーム１１の表面１１ａで反射される（光路Ｃ８）。そして、光路Ｃ８を伝播する光は、透光性樹脂１６に入射し、透光性粒子１６ａによって散乱される。透光性粒子１６ａによって散乱された光は、一部がサファイア基板１４１の側面から外部へ放出され（光路Ｃ９）、他の一部が透光性部材１５の側面に入射して外部へ放出される（光路Ｃ１０）。

これに対し、図７に示す比較用形態２に係る発光チップ２２の光路Ｄ１，Ｄ２は、実施の形態３に係る発光チップ１２の光路Ｃ１，Ｃ２と同様となるが、実施の形態３の透光性粒子１６ａによる光の散乱は、比較用形態２では発生しない。従って、光路Ｄ２を伝播する光は、略全部が、透光性樹脂２６を透過し、透光性部材２５に入射して透過される（光路Ｄ３）。光路Ｄ３を伝播する光は、透光性部材２５の裏面２５ｂに直交する方向に入射するので、リードフレーム１１の表面１１ａで反射されて光路Ｄ４を伝播する光も、裏面２５ｂに直交する方向となる。光路Ｄ４を伝播する光は、透光性部材２５の表面２５ａ、透光性樹脂２６及びサファイア基板２４１を透過してから積層体２４２に入射して吸収され、外部に取り出すことができない。つまり、比較用形態２では、積層体２４２から出射した光のうち、光路Ｄ２と同様に伝播する光は、光路Ｄ３，Ｄ４を経て、略全部が積層体２４２に吸収されて外部に取り出すことができなくなる。

以上のように、実施の形態３に係る発光ダイオード１によれば、実施の形態１の構成に更に透光性部材１５を設けた構成としたので、透光性粒子１６ａで散乱させた光を透光性部材１５からも放出させることができ、光の取り出し効率をより一層高めることができる。

（実施の形態４）
次いで、実施の形態４について説明する。なお、実施の形態４において、実施の形態２と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図８Ａは、実施の形態４に係る発光ダイオードの構成例を模式的に示す斜視図であり、図８Ｂは、実施の形態４に係る発光ダイオードの断面模式図である。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、実施の形態４に係る発光ダイオード３は、実施の形態２の発光ダイオード３における透光性樹脂１６に透光性部材１５を接着して構成される。実施の形態４の発光チップ１２は、実施の形態３の発光チップ１２と同様に、透光性粒子１６ａを含有する透光性樹脂１６で接着されたチップ１４及び透光性部材１５を備え、その上下の向きが実施の形態３に対して反転した状態で固定されている。

なお、サファイア基板は硬くて加工が容易でないので、薄いサファイア基板を用いて加工性を高めておくことが望ましい。上記の各実施の形態に係る発光ダイオード１，３では、サファイア基板１４１を薄くしても透光性部材１５や透光性樹脂１６によって光の取り出し効率を高く維持できる。つまり、光の取り出し効率を維持するためにサファイア基板１４１を厚くして加工性を犠牲にする必要はない。

次に、上記の実施の形態に係る発光ダイオードの輝度改善効果を確認するために行った実験について説明する。本実験では、実施例１〜１２として、図２に示す実施の形態１と同様の構成となる発光ダイオードを作成し、透光性樹脂１６に含有される透光性粒子１６ａをそれぞれ異ならせた。また、比較例として、図３の比較用形態１と同様の構成となる発光ダイオードを作成し、透光性樹脂２６には透光性粒子を添加しなかった。

本実験では、実施例１〜１２、及び比較例の発光ダイオードの輝度を測定した。具体的には、各発光ダイオードから放射される全ての光の強度（パワー）の合計値を測定し（全放射束測定）、比較例を基準（１００％）とする輝度に換算した。図９〜図１１は、測定結果を示すグラフである。図９〜図１１において、縦軸は、各発光ダイオードの全放射束（ｍＷ）、又は輝度（％）を示している。

実施例１〜１２、及び比較例の全てにおいて同一仕様の発光チップ１２，２２（図２，３参照）を用いた。具体的には、発光チップ１２，２２は、表面及び裏面の面積（縦×横）が０．５９５ｍｍ×０．２７０ｍｍで、厚み（高さ）が０．１０ｍｍのサファイア基板１４１，２４１に、ＧａＮ半導体層からなる発光層を含む積層体１４２，２４２が形成されたものとした。実施例１〜１２、及び比較例の全てにおいて透光性樹脂１６，２６は、光を透過するダイボンディング剤を用い、ダイボンディング剤は、高輝度ＬＥＤ用シリコーンボンド剤ＫＥＲ−３０００−Ｍ２（信越化学製）とした。

実施例１〜３の透光性粒子１６ａは、ＷＡ（Ａｌ_２Ｏ_３）とした。実施例１の透光性粒子１６ａは、粒度を＃６００、粒径の代表値を２０μｍとし、透光性樹脂１６の層厚の平均を１２．１μｍ、層厚の標準偏差を３．６とした。実施例２の透光性粒子１６ａは、粒度を＃１０００、粒径の代表値を１２μｍ、透光性樹脂１６の層厚の平均を７．２μｍ、層厚の標準偏差を１．５とした。実施例３の透光性粒子１６ａは、粒度を＃２０００、粒径の代表値を４μｍ、透光性樹脂１６の層厚の平均を２．７μｍ、層厚の標準偏差を２．１とした。

図９に示すように、実施例１〜３は、比較例に比べ、輝度が０．６〜５．１％高まっており、光の取り出し効率を高めることができる。また、実施例１〜３の上記条件と図９の結果とから、透光性粒子１６ａが大きい程、透光性樹脂１６の層厚が厚くなり、発光ダイオードの輝度が高まるという傾向を確認できた。

実施例４〜６の透光性粒子１６ａは、ＷＡ６００とし、透光性樹脂１６中の充填率をそれぞれ異ならせた。充填率は、２枚のガラス板に透光性粒子１６ａを含有する透光性樹脂１６を挟み、顕微鏡における５００倍の視野中の透光性粒子１６ａをカウントすることによって算出した。実施例４において、透光性粒子１６ａの充填率は、４Ｖｏｌ％とし、透光性樹脂１６の層厚の平均を１２．２μｍ、層厚の標準偏差を２．９とした。実施例５において、透光性粒子１６ａの充填率は、１６Ｖｏｌ％とし、透光性樹脂１６の層厚の平均を１４．１μｍ、層厚の標準偏差を４．５とした。実施例６において、透光性粒子１６ａの充填率は、２４Ｖｏｌ％とし、透光性樹脂１６の層厚の平均を１４．２μｍ、層厚の標準偏差を３．８とした。

図１０に示すように、実施例４〜６は、基準（１００％）に比べ、輝度が４．７〜６．８％高まっており、光の取り出し効率を高めることができる。また、実施例４〜６の上記条件と図１０の結果とから、透光性樹脂１６ａが少なくなる程、発光ダイオードの輝度が高まるという傾向を確認できた。その要因の一つとして、透光性樹脂１６ａが少なくなる程、透光性樹脂１６の側面から出る光の割合が多くなったことが推測される。

実施例７〜１２の透光性粒子１６ａは、ガラスフリット又はガラスビーズからなるガラス粒子とした。実施例７，８において、透光性粒子１６ａは、ガラスフリット（日本フリット株式会社製、品種：ＣＦ０００３−２０Ｃ）とし、屈折率を１．５８、中心粒径を２５μｍとした。実施例９，１０において、透光性粒子１６ａは、ガラスフリット（日本フリット株式会社製、品種：ＣＦ００２７−２０Ｃ）とし、屈折率を１．４８、中心粒径を２１μｍとした。実施例１１，１２において、透光性粒子１６ａは、ガラスビーズ（日本フリット株式会社製、品種：ＣＦ００５５ＷＢ１５−０１）とし、中心粒径を２０〜３０μｍとした。実施例８は実施例７より、実施例１０は実施例９より、実施例１２は実施例１１より、透光性粒子１６ａの添加量を相対的に多くした。

図１１に示すように、実施例７〜１２は、比較例に比べ、輝度が２．２〜５．２％高まっており、光の取り出し効率を高めることができる。また、実施例７〜１２の上記条件と図１１の結果とから、透光性粒子１６ａの添加量が多い程、発光ダイオードの輝度が高まるという傾向を確認できた。その要因の一つとして、ガラス粒子の透光性が良い点が推測される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態では、サファイア基板とＧａＮ系の半導体材料とを用いるチップ１４を例示したが、結晶成長用基板としてＧａＮ基板を用いる等、結晶成長用基板及び半導体材料は実施の形態に限定されない。なお、加工性を高めるためには、サファイア基板等の結晶成長用基板を薄くすると良いが、結晶成長用基板は必ずしも薄くなくて良い。

また、上記実施の形態では、ｎ型半導体層、発光する半導体層、及びｐ型半導体層を順に設けた積層体１４２を例示したが、積層体１４２の構成はこれに限定されない。積層体１４２は、少なくとも、電子と正孔との再結合により光を放出できるように構成されていれば良い。

また、チップ１４は、赤外光を発するチップ（ＡｌＧａＡｓ，ＧａＡｓＰなど）としてもよく、この場合、透光性部材１５が赤外光を透過する材質で形成することで、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。更に、チップ１４が紫外光を発し、透光性部材１５が紫外光を透過する材質で形成した場合も、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。

本発明は、発光層が形成されたチップを備える発光チップの光取り出し効率を高めるために有用である。

１発光ダイオード
１２発光チップ
１４チップ
１４１サファイア基板
１５透光性部材
１６透光性樹脂
１６ａ透光性粒子（粒子）

Claims

発光層を表面に備えたチップと、該チップの裏面に配置された透光性樹脂と、を備えて構成され、
前記透光性樹脂は、該発光層から出射された光を透過し散乱する粒子を含有したこと、を特徴とする発光チップ。
該チップは、サファイア基板の上にＧａＮ半導体層から成る発光層が積層されて成ること、を特徴とする請求項１記載の発光チップ。