JP2018190849A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光領域を有する発光素子が複数配列して成る発光装置において、各発光領域の間隙の暗さを一様にすることにある。【解決手段】当該発光装置は、マウント基板、および、該マウント基板上に載置される複数の発光素子、を備える発光装置であって、前記発光素子各々は、支持基板と、前記支持基板上に配置され、相互に離隔する複数の発光領域を有するＬＥＤアレイと、前記ＬＥＤアレイの上方に配置され、凹状の全体的断面形状を有する透光部材と、を含む。【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の発光領域を有する発光装置に関する。

ＧａＮ（ガリウム・窒素）等の窒化物半導体を用いた半導体発光素子は、紫外光ないし青色光を発光することができる。このような半導体発光素子は、たとえば、ｐ型ＧａＮ層，ＧａＮ系活性層およびｎ型ＧａＮ層を有する光半導体積層と、当該光半導体積層に電流を流すための電極と、を含む（たとえば特許文献１）。

また、青色光を発光する半導体発光素子を、黄色光を放出することができる蛍光体材料と組み合わせれば、白色光を合成することができる。半導体発光素子と蛍光体材料を含む波長変換フィルムとを組み合わせた発光装置は、たとえば、ＡＤＢ（アダプティブ・ドライビング・ビーム）やＡＦＳ（アダプティブ・フロントライティング・システム）などと呼ばれる、リアルタイムに配光形状を制御する技術を利用した車両用灯具（ヘッドライト）に応用される。

特開２００９−２６７４２３号公報

本発明の主な目的は、複数の発光領域を有する発光素子が複数配列して成る発光装置において、各発光領域の間隙の暗さを一様に近づけることにある。

本発明の主な観点によれば、マウント基板、および、該マウント基板上に載置される複数の発光素子、を備える発光装置であって、前記発光素子各々は、支持基板と、前記支持基板上に配置され、相互に離隔する複数の発光領域を有するＬＥＤアレイと、前記ＬＥＤアレイの上方に配置され、凹状の全体的断面形状を有する透光部材と、を含む、発光装置、が提供される。

複数の発光領域を有する発光装置において、発光領域間の暗さを一様に近づけることができる。

図１Ａは、実施例による発光素子の断面図であり、図１Ｂおよび図１Ｃは、その表面状態および輝度分布を示すグラフである。 実施例による発光装置の平面図、および、実施例および参考例による発光装置の輝度分布を示すグラフである。 図３Ａ〜図３Ｃは、製造段階における、実施例による発光装置（特に支持基板）の断面図である。 、 、 および、 図４Ａ〜図４Ｈは、製造段階における、実施例による発光装置（特に光半導体積層）の断面図である。 、 および、 図５Ａ〜図５Ｄは、製造段階における、実施例による発光装置（特に半導体発光素子アレイ）の断面図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、製造段階における、実施例による発光装置の断面図である。 図７Ａおよび図７Ｂは、製造段階における、実施例による発光装置の断面図である。 図８Ａ〜図８Ｃは、実施例による発光素子の変形例を示す断面図である。

図１Ａに、実施例による発光素子の断面図を示す。図中に示す各構成部材の相対的なサイズや位置関係は、実際のものとは異なっている。

実施例による発光素子１００は、主に、半導体発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ）４０と、波長変換層５０と、透明樹脂層５１から構成される。発光素子１００は、たとえば７００μｍ（横）×４５００μｍ（縦）の矩形状の平面形状を有する。ＬＥＤアレイ４０は、たとえばシリコン基板を用いた支持基板１０と、その上に配置される電極層（配線層）２０および光半導体積層３０（発光領域Ｒｌ）と、を含む。

光半導体積層３０は、少なくとも、ｐ型半導体層、発光性を有する活性層、および、ｎ型半導体層が積層する構造を有する。光半導体積層３０は、たとえば、青色光を放出するＧａＮ系半導体材料から構成される。光半導体積層３０の厚みは、たとえば約５μｍ程度である。

また、光半導体積層３０は、複数の発光領域Ｒｌに分割されている。発光領域Ｒｌは、たとえば、素子の横方向に２つ、縦方向に６つ、マトリクス状に配列する。各発光領域Ｒｌの平面形状は、たとえば３００μｍ×４５０μｍの矩形状である。また、発光領域Ｒｌの間隔（光半導体積層３０に設けられた分割溝の幅）は、たとえば約８５μｍ程度である。

電極層（配線層）２０は、光半導体積層３０（各発光領域Ｒｌ）のｐ型半導体層に電気的に接続するｐ側電極（アノード電極）、ｎ型半導体層に電気的に接続するｎ側電極（カソード電極）、および、それらの電極を相互に絶縁する絶縁部材、を含む。各種電極は、光半導体積層３０の発光領域Ｒｌ各々に接続されており、発光領域Ｒｌは、それぞれ電気的に独立している。なお、各種電極は、光半導体積層３０の発光領域Ｒｌを、電気的に直列ないし並列に接続するように形成されていてもよい。

波長変換層５０は、母材樹脂に蛍光体材料が添加された構成を有し、ＬＥＤ素子４０（特に光半導体積層３０）を覆うように配置される。たとえば、シリコーン樹脂からなる透光性樹脂部材中に、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）からなる蛍光体粒子が分散する構成である。

ＹＡＧ粒子は、青色光（ないし紫外光）を吸収して、黄色光を放出する。光半導体積層３０から出射される青色光と、波長変換層５０（それに含有される蛍光体粒子）から放出される黄色光と、により、白色光が合成される。

波長変換層５０は、光半導体積層３０の直上に位置する主要部分と、光半導体積層３０からはみ出し、支持基板１０側に垂れ下がる周縁部分と、を有する。周縁部分は、電極層２０の表面に接触しており、光半導体積層３０の側面には接触していない。

波長変換層５０は、全体にわたって、ほぼ均一な厚み（たとえば２０μｍ）を有する。つまり、波長変換層５０において、主要部分の厚みＴ１、および、周縁部分の厚みＴ２、はほぼ等しい。特に、周縁部分の、主要部分により近い部分の厚みは、主要部分の厚みＴ１と概ね同じである。ここで、厚みがほぼ等しいとは、厚みＴ２が、厚みＴ１の±１５％の範囲内に収まっていることをいう。波長変換層５０の厚みを全体的に均一にすることで、出射光（白色光）の色味を均一にする（色ムラを抑制する）ことができる。

光半導体積層３０の各発光領域Ｒｌの間隙には、波長変換層５０を構成する樹脂部材が入り込んでいる。このような樹脂部材の入り込みにより、波長変換層５０は、光半導体積層３０から剥離し難くなっている。

透明樹脂層５１は、たとえばシリコーン樹脂やフッ素樹脂などから構成され、凹状の全体的断面形状を有する。また、透明樹脂層５１の表面は、曲面形状となっている。具体的に言えば、中央から外側に向かって徐々に厚くなり、周縁近傍で最も厚くなり、さらに周縁に向かって徐々に薄くなる断面形状を有する。透明樹脂層５１は、波長変換層５０を保護するとともに、光学レンズ、特に凹レンズ（平凹レンズないし凹メニスカスレンズ）のような光学的機能を果たす。

透明樹脂層５１の中央部分（薄い部分）は、たとえば３μｍ程度の厚みである。また、透明樹脂層５１の最も厚い部分は、たとえば１０μｍ程度の厚みである。透明樹脂層５１の最も厚い部分は、発光領域Ｒｌよりも外側に配置されていることが好ましい。ただし、発光領域Ｒｌと重なる位置に配置されていてもかまわない。なお、透明樹脂層５１の中央部分（薄い部分ないし最も凹んでいる部分）は、発光領域Ｒｌの間隙に位置していることが好ましい。

図１Ｂに、透明樹脂層の表面形状を例示する。グラフの横軸は、発光素子の横方向（発光領域が２つ配列する方向）についての位置を示し、縦軸は、透明樹脂層の表面高さを示す。グラフから、透明樹脂層５１の表面は、全体的に、凹状に湾曲していることがわかる。

また、透明樹脂層の表面高さは、たとえば横方向に２つ並んだ発光領域の間隙に対応する位置（３００μｍ付近）で最も低く、素子の外側（周縁）に向かって徐々に高くなっていく。そして、周縁近傍（５７０〜５８０μｍ付近）で最も高くなり、さらに周縁（６５０μｍ付近）に向かって徐々に低くなる。透明樹脂層表面の高低差は、たとえば７μｍ〜８μｍ程度である。

ここで、比較のため、参考例による発光素子を導入する。参考例による発光素子は、実施例による発光素子１００において、透明樹脂層５１を取り除いた構造を有する。つまり、ＬＥＤアレイ４０および波長変換層５０のみから構成される。

図１Ｃに、発光素子の輝度分布を例示する。グラフの横軸は、発光素子の横方向（発光領域が２つ配列する方向）についての位置を示し、縦軸は、輝度（発光強度）を示す。透明樹脂層が設けられた実施例による発光素子の輝度分布をＤｅで示し、透明樹脂層が設けられていない参考例による発光素子の輝度分布をＤｒで示す。

輝度が比較的大きくなる２つの領域Ｒｍ（点線で囲む領域）が、光半導体積層（発光領域）が形成された領域に対応し、領域Ｒｍの間隙の、輝度が落ち込む領域Ｒｖ（点線で囲む領域）が、発光領域の間隙（光半導体積層の分割溝）に対応する。なお、領域Ｒｍの外側の領域が、発光素子（発光領域）の外側の領域に対応する。

領域Ｒｍおよびそれらの間隙領域Ｒｖでは、実施例および参考例ともに、同じような輝度分布を有している。一方で、領域Ｒｍの外側の領域では、実施例による輝度分布のほうが、参考例による輝度分布よりも側方に広がっており、全体として幅広な分布となっている。実施例におけるこのような出射光の側方への広がりは、凹状の全体的断面形状を有する透明樹脂層による効果と考えられる。

図２の上段に、実施例による発光装置の平面図を示す。実施例による発光装置１０１は、マウント基板上に、発光素子１００（図１Ａ参照）が横方向に並列して複数マウントされた構成である。複数の発光素子１００は、たとえば１０μｍ程度の間隔を空けて配列される。なお、図中において、光半導体積層３０の各発光領域Ｒｌは、破線によって示されている。

ここで、比較のため、参考例による発光装置を導入する。参考例による発光装置は、マウント基板上に、参考例による発光素子が複数マウントされた構成である。参考例による発光素子は、上述したように、実施例による発光素子１００において、透明樹脂層５１を取り除いた構造を有し、ＬＥＤアレイ４０および波長変換層５０のみから構成される（図１Ａ参照）。

図２の中段および下段に、実施例および参考例による発光装置の輝度分布を概略的に示す。グラフの横軸は、発光素子が配列する方向についての位置を示し、縦軸は、輝度（発光強度）を示す。

輝度が比較的大きくなる領域Ｒｍが、光半導体積層の発光領域に対応し、輝度が落ち込む領域Ｒｖが、発光領域の間隙（光半導体積層の分割溝）に対応する。また、領域Ｒｖよりもさらに輝度が落ち込む領域Ｒｂが、発光素子の間隙に対応する。実施例における領域Ｒｂ，Ｒｖの輝度差Ｂｄ（中段）は、参考例による領域Ｒｂ，Ｒｖの輝度差Ｂｄ（下段）よりも小さい。

素子間にまたがる発光領域Ｒｌの間隔は、通常、素子内における発光領域Ｒｌの間隔よりも広く、また、支持基板１０の厚さ分深い。このため、通常は、参考例（図２の下段）のように、素子間に対応する領域Ｒｂの輝度（暗さ）のほうが、発光領域間（光半導体積層の分割溝）に対応する領域Ｒｖの輝度（暗さ）よりも著しく低くなる（暗くなる）。

一方、実施例（図２の中段）では、発光素子に凹状の全体的断面形状を有する透明樹脂層が設けられているため、個々の素子において輝度分布がより側方に広がる（図１Ｃ参照）。これにより、素子間に対応する領域Ｒｂにおいて輝度の落ち込みが抑制され、素子間に対応する領域Ｒｂの輝度（暗さ）が、発光領域間（光半導体積層の分割溝）に対応する領域Ｒｖの輝度（暗さ）と同程度に近づく。

複数の発光領域が配列する発光装置を車両用灯具（ＡＤＢやＡＦＳ等）などに用いる場合、各発光領域の間隙の輝度（暗さ）は、一様であることが好ましい。実施例による発光装置を用いれば、素子間にまたがる発光領域の間隙か、または、素子内における発光領域の間隙か、にかかわらず、発光領域の間隙をいずれも同じような輝度（暗さ）に近づけることができる。

以下、実施例による発光装置の製造方法について説明する。なお、ＬＥＤアレイ４０（支持基板１０，電極層２０および光半導体積層３０）および波長変換層５０は、以下に説明する構造に限らず、基本的には、どのような構造であってもかまわない。

実施例による発光装置は、たとえば、支持基板を準備する工程（図３）と、成長基板上に光半導体積層を作製する工程（図４）と、支持基板と光半導体積層とを貼り合せて、成長基板を除去する工程（図５）と、光半導体積層を覆って波長変換層を配置する工程（図６）と、波長変換層上に透明樹脂層を形成する工程（図７）と、を有する。以下、各工程の詳細について説明する。

図３Ａ〜図３Ｃは、支持基板１０を準備し、支持基板１０上に電極層（配線層）２０（図１Ａ参照）の一部を形成する様子を示す断面図である。

図３Ａに示すように、支持基板１０として、たとえばシリコン基板を準備する。その後、シリコン基板１０に熱酸化処理を施し、表面にＳｉＯ_２からなる絶縁層１１を形成する。

支持基板１０は、熱膨張係数がサファイア（７．５×１０^−６／Ｋ）やＧａＮ（５．６×１０^−６／Ｋ）に近く、熱伝導率が高い材料で形成されていることが好ましい。例えば、Ｓｉ、ＲｌＮ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷ等を用いることができる。絶縁層１１の膜厚は、絶縁性を確保する目的を達成できる厚さであればよい。

次に、絶縁層１１上に、支持基板１０側のｐ配線電極となるｐチャネル層２１を形成する。たとえば電子ビーム蒸着法により、Ｔｉ（膜厚３００Å）／Ａｕ（膜厚１００００Å）／Ｔｉ（膜厚３００Å）の金属多層膜を成膜する。最上層をＴｉとするのは、後に形成する絶縁層２２との密着性を保持するためである。その後、リフトオフ法などにより、金属多層膜を所望の平面形状にパターニングする。

図３Ｂに示すように、スパッタ法などを用いてＳｉＯ_２からなる絶縁膜２２を成膜する。電気的絶縁性と密着性・強度を確保するために、絶縁膜２２の膜厚は、１０００Å〜６０００Å程度であることが好ましい。絶縁膜２２は、Ｓｉ_３Ｎ_４など、ほかの絶縁部材により構成されていてもよい。続けて、絶縁膜２２の、ｐチャネル層２１が形成された位置に、ｐコンタクトホール２２ｐを形成する。絶縁膜２２は、たとえばＣＦ_４系ガスを用いたドライエッチングにより除去することができる。

図３Ｃに示すように、導電層２３を形成する。具体的には、たとえば電子ビーム蒸着法により、Ｔｉ（膜厚６０００Å）／Ｐｔ（膜厚５０００Å）／Ａｕ（膜厚５０００Å）の金属多層膜を成膜する。続いて、たとえば抵抗加熱蒸着法により、膜厚１μｍのＡｕＳｎ（Ｓｎ：２０ｗｔ％）を堆積する。

その後、導電層２３を、相互に離間する複数の領域２３ａ〜２３ｃにパターニングする。導電領域２３ａ，２３ｃが支持基板１０側のｎ配線電極（ｎチャネル層）に対応し、導電領域２３ｂがｐチャネル層２１に接続するｐコンタクト部に対応する。ｐコンタクト部は、支持基板１０側のｐ配線電極の一部とみなすことができる。

ｐチャネル層２１，絶縁膜２２および導電層２３（ｎチャネル層およびｐコンタクト部）は、電極層２０（図１Ａ）の一部を構成する。以上により、電極層２０の一部が形成される支持基板１０が準備される。

図４Ａ〜図４Ｈは、光半導体積層３０を形成し、光半導体積層３０上に電極層２０（図１Ａ参照）の一部を形成する様子を示す断面図である。

図４Ａに示すように、成長基板１２上に、ＧａＮ系半導体材料を含む光半導体積層３０を形成する。

具体的には、成長基板１２として、サファイア基板を準備する。成長基板１２は、ＧａＮのエピタキシャル成長が可能な格子定数を有する単結晶基板であり、後工程においてレーザーリフトオフによる基板剥離を可能にするよう、ＧａＮの吸収端波長である３６２ｎｍの光に対して透明なものから選択される。サファイア以外に、スピネル、ＳｉＣ、ＺｎＯ等を用いることができる。

成長基板１２を、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）装置に投入し、成長基板１２上に、ＧａＮバッファ層及びアンドープのＧａＮ層を成長する。続いて、Ｓｉ等をドープした膜厚５μｍ程度のｎ型ＧａＮ層を成長する。続いて、ｎ型ＧａＮ層上に、発光層（活性層）を成長する。発光層として、例えば、ＩｎＧａＮ層を井戸層、ＧａＮ層を障壁層とした多重量子井戸構造を形成することができる。続いて、発光層上に、Ｍｇ等をドープした膜厚０．５μｍ程度のｐ型ＧａＮ層を成長する。

以上により、光半導体積層３０が形成される。

次に、光半導体積層３０（ｐ型ＧａＮ層）上に、コンタクト電極として透明導電膜２４を形成する。具体的には、電子ビーム蒸着法やスパッタリング法などにより、膜厚１６ｎｍのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層を堆積し、リフトオフ法により所望の平面形状にパターニングする。透明導電膜２４には、ＩＴＯのほかに、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることもできる。

図４Ｂに示すように、光半導体積層３０において、各発光領域Ｒｌ（図１Ａ）の端部に対応する領域に保護膜２５を形成する。保護膜２５は、たとえば膜厚３１６ｎｍのＳｉＯ_２により形成される。

図４Ｃに示すように、透明導電膜２４上に、光反射性を有するｐ側電極層２６ａを形成する。具体的には、電子ビーム蒸着法により、Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｐｄ等を添加した、膜厚３００ｎｍのＡｇ層を堆積し、リフトオフ法により、透明導電膜２４上に当該Ａｇ層を残す。残されたＡｇ層が、ｐ側電極層２６ａに対応する。ｐ側電極層２６ａは、反射電極として機能させるため、Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｒｌ，Ｐｄ及びこれらの合金を用いることが好ましい。

次に、ｐ側電極層２６ａを覆うキャップ層２６ｂを形成する。キャップ層２６ｂには、高い光反射性およびマイグレーション耐性を備え、また、ｐ側電極層２６ａのマイグレーションを抑制することができる材料、たとえばＡｇ，Ｒｈ，Ｒｌ等を含む合金を用いる。成膜方法としては、電子ビーム蒸着やスパッタ法など、既存の成膜手法およびそれらを組み合わせて用いることができる。パターニングには、リフトオフ法を用いることが望ましい。

図４Ｄに示すように、光半導体積層３０の一部に、ｐ型ＧａＮ層および発光層を貫通し、ｎ型ＧａＮ層を露出するビア３０ｖを形成する。光半導体積層３０の一部は、たとえば、Ｃｌ_２プラズマを用いたドライエッチングにより除去することができる。ビア３０ｖの深さ（エッチング深さ）は、たとえば１μｍ程度である。

図４Ｅに示すように、ＳｉＯ_２からなる層間絶縁層２７を成膜する。電気的絶縁性と密着性・強度を確保するために、層間絶縁層２７の膜厚は、１０００Å〜６０００Å程度であることが好ましい。絶縁層２７は、Ｓｉ_３Ｎ_４など、ほかの絶縁部材により構成されていてもよい。

図４Ｆに示すように、層間絶縁層２７の、キャップ層２６ｂが形成された位置に、ｐコンタクトホール２７ｐを形成する。絶縁層２７は、たとえばＣＦ_４系ガスを用いたドライエッチングにより除去することができる。同様に、層間絶縁層２７の、ビア３０ｖの底に対応する位置に、ｎコンタクトホール２７ｎを形成する。

図４Ｇに示すように、ｎコンタクトホール２７ｎを通って、ｎ型ＧａＮ層に接続するｎ側電極層２８を形成する。ｎ側電極層２８は、たとえば、光半導体積層３０側から、Ｔｉ（膜厚１０Å）／Ａｇ（膜厚１２００Å）／Ｔｉ（膜厚１００Å）／Ｐｔ（膜厚５００Å）／Ａｕ（膜厚５０００Å）が積層された金属多層膜からなる。

図４Ｈに示すように、導電層２９を形成する。たとえば電子ビーム蒸着法により、Ｔｉ（膜厚５００Å）／Ｐｔ（膜厚１０００Å）／Ａｕ（膜厚１３０００Å）の金属多層膜を成膜する。その後、リフトオフ法などにより、金属多層膜（導電層２９）を、相互に離間する複数の領域２９ａ〜２９ｃにパターニングする。導電領域２９ａ，２９ｃがｎ側電極層２８と電気的に接続し、導電領域２９ｂがｐ側電極層２６ａと電気的に接続する。導電層２９は、ｎ側電極層２８のマイグレーションを抑制する。

透明導電膜２４，ｐ側電極層２６ａ，キャップ層２６ｂおよび導電層２９の領域２９ｂは、光半導体積層３０のｐ側電極（アノード電極）とみなすことができる。また、ｎ側電極層２８および導電層２９の領域２９ａ，２９ｃは、光半導体積層３０のｎ側電極（カソード電極）とみなすことができる。透明導電膜２４から導電層２９までの積層構造体は、電極層２０（図１Ａ）の一部を構成する。

図５Ａ〜図５Ｄは、主に、支持基板および光半導体積層を貼り合せ、成長基板を光半導体積層から剥離する様子を示す断面図である。

図５Ａに示すように、支持基板１０と光半導体積層３０とを、導電層２３，２９が対向するように配置する。このとき、導電層２３，２９は、ｐチャネル層２１に接続する領域２３ｂの位置と、ｐ側電極層２６ａに接続する領域２９ｂの位置と、が一致するように配置される。

図５Ｂに示すように、支持基板１０と光半導体積層３０とを貼り合せて、３ＭＰａで加圧しながら３００℃に加熱した状態で１０分間保持する。続いて、室温まで冷却して、導電層２３，２９を融着接合する。支持基板１０側のｐチャネル層２１から光半導体積層３０側の透明導電膜２４までの積層構造体は、電極層２０を構成する。

次に、レーザーリフトオフによる成長基板１２の剥離を行う。例えばＵＶエキシマレーザ光をサファイア基板１２の裏面側から照射し、光半導体積層３０の一部（バッファ層）を加熱分解する。なお、成長基板１０の剥離あるいは除去は、エッチング等の他の手法を用いてもよい。

以降、光半導体積層３０から支持基板１０までの積層構造体を、上下反転して示す。

図５Ｃに示すように、レーザーリフトオフにより、成長基板が除去され、光半導体積層３０（ｎ型ＧａＮ層）が露出する。レーザーリフトオフにより発生したＧａを熱水などで除去し、その後塩酸で表面を処理する。この表面処理は、窒化物半導体をエッチングできるものであればよく、リン酸、硫酸、ＫＯＨ、ＮａＯＨなどの酸やアルカリなどの薬剤も用いることができる。また、表面処理はＡｒプラズマや塩素系プラズマを用いたドライエッチングや、研磨などで行ってもよい。さらに、ｎ型ＧａＮ層の表面に、ＲＩＥ等のドライエッチング装置を用いたＣｌ、Ａｒ処理またはＣＭＰ研磨装置を用いた平滑化処理を行い、レーザー痕やレーザーダメージ層を除去する。

図５Ｄに示すように、発光領域Ｒｌに対応するフォトレジストマスクを用いて、塩素ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、光半導体積層３０を複数の発光領域Ｒｌに分割する。その後、光半導体積層３０の表面（ｎ型ＧａＮ層）を、例えばＫＯＨ溶液等のアルカリ溶液に浸し、光半導体積層３０（ｎ型ＧａＮ層）の表面に結晶構造由来の凹凸構造（マイクロコーン）を形成する。これにより、光半導体積層３０の光取り出し効率が向上する。

その後、支持基板１０の裏面側を研削・研磨し、支持基板１０を薄片化する。さらに、ダイシングやレーザースクライブなどにより、支持基板１０を分割して、個々の半導体発光素子（ＬＥＤアレイ４０）を切り出す。

以降、ＬＥＤアレイ４０、特に電極層２０を簡略化して示す。

図６Ａおよび図６Ｂは、光半導体積層上に、波長変換層を形成する様子を示す断面図である。なお、個々に切り出されたＬＥＤアレイ４０は、多層配線基板などのマウント基板上に複数載置（マウント）される。図中には、マウント基板上に載置された、任意の１つのＬＥＤアレイについて示す。

図６Ａに示すように、光半導体積層３０の平面サイズよりも大きい波長変換フィルム５０、具体的には、７３５μｍ×３７００μｍの平面サイズである波長変換フィルム５０を、光半導体積層３０上に配置する。波長変換フィルム５０の周縁部は、光半導体積層３０から、たとえば、２０μｍ〜４０μｍ程度はみ出している。その後、波長変換フィルム５０を、１２０分間、１５０℃で加熱して、光半導体積層３０に固着させる。

図６Ｂに示すように、波長変換層５０は、加熱により軟化し、その周縁部は、自重により垂れ下がって、電極層２０に接する。電極層２０と、光半導体積層３０と、波長変換層５０と、により、空洞が画定される。電極層２０表面において、波長変換層５０は、光半導体積層３０と、たとえば１５μｍ以上離れている。

また、加熱により、波長変換層５０を構成する樹脂は、発光領域Ｒｌの間隙に入り込む。これにより、波長変換層５０は、光半導体積層３０から剥離し難くなる。

図７Ａおよび図７Ｂは、波長変換層５０上に透明樹脂層５１を形成する様子を示す断面図である。

図７Ａに示すように、波長変換層５０上に、たとえば液状樹脂（液状のシリコーン樹脂）５１ａを数滴滴下する。液状樹脂５１ａは、波長変換層５０表面全面に一様に濡れ広がる。その後、液状樹脂５１ａを、１０分間、１５０℃で加熱する。

図７Ｂに示すように、加熱により、液状樹脂の溶媒が蒸発して、溶質（樹脂部材）が凝固・析出する、つまり液状樹脂が硬化する。これにより、樹脂層５１が形成される。

波長変換層５０表面全面に濡れ広がる液状樹脂（特にそれを構成する溶媒）は、その中央部よりも周縁部のほうが、表面積が大きく、蒸発速度も速い。このため、蒸発過程において、液状樹脂は蒸発速度が速い周縁部に誘引され、液状樹脂を構成する溶質の濃度はその中央部よりも周縁部のほうが濃くなっていく。溶媒が完全に蒸発したとき、残される溶質の総量、すなわち溶質からなる薄膜（樹脂層）の膜厚は、中央部よりも周縁部のほうが厚くなる。このようなメカニズムにより、樹脂層５１の断面形状が全体として凹状になると考えられる。

以上により、実施例による発光素子１００が完成し、同時に、発光素子１００がマウント基板上に複数マウントされた発光装置１０１が完成する。

図８Ａ〜図８Ｃは、実施例による発光素子の変形例を示す断面図である。

図８Ａに示すように、透明樹脂層５１は、製造条件などにより、その中央部分（発光領域Ｒｌの間隙に対応する部分）に、微細な凹凸が形成されることがある。透明樹脂層５１の中央部分には、このような凹凸が形成されていてもかまわない。また、凹凸がなく平坦であってもよい。

図８Ｂに示すように、波長変換層５０は、光半導体積層３０（発光領域Ｒｌ）を完全に埋め込むように設けてもよい。また、図８Ｃに示すように、透明樹脂層５１も、波長変換層５０（および光半導体積層３０）を完全に埋め込むように設けてもかまわない。なお、このとき、波長変換層５０の上方に位置し、凹状の全体的断面形状を有する部分を、透明樹脂層５１の主要部５１ａと捉え、波長変換層５０の側部に位置する部分を、透明樹脂層５１の付加部（側面保護部）５１ｂと捉えることができる。付加部５１ｂは、波長変換層５０への水分などの侵入を防ぐ。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

１０…支持基板、１１…絶縁膜、１２…成長基板、２０…電極層、２１…透明導電膜、２２…絶縁膜、２３…導電層、２４…透明導電膜、２５…絶縁層、２６…ｐ側電極層、２７…層間絶縁膜、２８…ｎ側電極層、２９…導電層、３０…光半導体積層、４０…半導体発光素子アレイ（ＬＥＤアレイ）、５０…波長変換層、５１…透光部材（透明樹脂層）、１００…発光素子、１０１…発光装置。

Claims (6)

1. マウント基板、および、該マウント基板上に載置される複数の発光素子、を備える発光装置であって、
   前記発光素子各々は、
   支持基板と、
   前記支持基板上に配置され、相互に離隔する複数の発光領域を有するＬＥＤアレイと、
   前記ＬＥＤアレイの上方に配置され、凹状の全体的断面形状を有する透光部材と、
   を含む、発光装置。
2. 前記透光部材は、中央から外側に向かって徐々に厚くなり、周縁の近傍において最も厚くなり、さらに周縁に向かって徐々に薄くなる断面形状を有する請求項１記載の発光装置。
3. 前記発光素子各々は、さらに、前記ＬＥＤアレイと前記透光部材との間に配置され、前記ＬＥＤアレイから放出される光を吸収して、該光の波長とは異なる波長の光を放出する波長変換層と、を含む請求項１または２記載の発光装置。
4. 前記波長変換層は、前記ＬＥＤアレイの直上に位置する第１の部分と、該ＬＥＤアレイからはみ出し、該ＬＥＤアレイの側部に接触せずに垂れ下がる第２の部分と、を有し、該第２の部分の厚みが該第１の部分の厚みの±１５％の範囲内に収まる、請求項３記載の発光装置。
5. 前記発光素子各々は、さらに、前記ＬＥＤアレイの側方に位置し、前記透光部材と一体的に形成される保護部材と、を含む請求項１〜４いずれか１項記載の発光装置。
6. 前記透光部材の、最も凹んでいる部分は、前記発光領域の間隙に位置する請求項１〜５いずれか１項記載の発光装置。

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