JP4093943B2 - 発光素子およびその製造方法 - Google Patents
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- H01L33/52—Encapsulations
- H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
Description
その屈折率は約2.4から約4.1までの範囲である。発光ダイオードの平均的な屈折率nLED を約3.5とすると、臨界角θc の典型的な値は25°である。したがって、発光層内の点光源から発生される光子のうち半角が25°の取出円錐内の任意の表面を通る光子は、発光ダイオードから外部へ放射される。
参考例1〜9では、型6として、次の方法で作製したシリコーンゴム型を用いた。なお、実施例1では、型6として、Si型を用いた。
(1)前駆液(ジルコニウムペロキシクエン酸アンモニウム溶液)の作製
ジルコニウムペロキシクエン酸アンモニウム5gを水2.5gとプロピレングリコール2.5gに混合した。
発光素子構造100の基板1の裏面に、前駆液をスピンコーティング法により塗布した。ここで、スピンコーティング法の代わりにディップコーティング法を用いてもよい。前駆液が塗布された基板1を室温で30分間放置し、自然乾燥させ、前駆液が所望の厚さになるように調節した。
前駆液を塗布した基板1および型6を、所定の温度に昇温して、仮成形した。仮成形の時間は30分であった。また、仮成形時の温度は、クラックの発生を防止するため、50℃とした。
その後、型6内のゲルと基板1の裏面のゲルとを接触させ、一体化させるために型6で押圧しながら、加熱して本成形した。
(1)前駆液(ペンタエトキシニオブ溶液)の作製
ペンタエトキシニオブ7gをエタノール1gに混合した。この溶液を濃度0.2重量%の希塩酸(水溶媒)2gと混合し、濃度70重量%、10gのペンタエトキシニオブ溶液を作製した。
基板1の裏面に、前駆液をスピンコーティング法により塗布した。ここで、スピンコーティング法の代わりにディップコーティング法を用いてもよい。前駆液が塗布された基板1を室温で30分間放置し、自然乾燥させ、前駆液が所望の厚さになるように調節した。
前駆液を塗布した基板1および型6を、真空チャンバー中に配置し、減圧下で所定の温度に昇温して、仮成形した。仮成形時の背圧は、1×10-2Paであり、時間は30分であった。また、仮成形時の温度は、クラックの発生を防止するため、50℃とした。
その後、型6内のゲルと基板1の裏面のゲルとを接触させ、一体化させるために型6で押圧しながら、減圧加熱して本成形した。
(1)前駆液(ペンタエトキシタンタル溶液)の作製
ペンタエトキシタンタル7gをエタノール1gに混合した。この溶液を濃度0.2重量%の希塩酸(水溶媒)2gと混合し、濃度70重量%、10gのペンタエトキシタンタル溶液を作製した。
型6としては、ピッチ1000nm、曲率半径500nm、深さ500nmの略球面孤の凹部6aを複数有するシリコーンゴム型を用いた。
(1)前駆液(二酸化チタンの微粒子(アナターゼ型またはルチル型)のコロイド溶液)の作製
二酸化チタンの微粒子としては、粒径が発光波長より小さいサイズ(例えば、50〜150nm)のものが好ましい。
基板1の裏面に、前駆液(コロイド溶液)をスピンコーティング法により塗布した。ここで、スピンコーティング法の代わりにディップコーティング法を用いてもよい。前駆液が塗布された基板1を室温で30分間放置し、自然乾燥させ、前駆液が所望の厚さになるように調節した。
前駆液を塗布した基板1および型6を、所定の温度に昇温して、仮成形した。仮成形時の時間は30分間であった。また、仮成形時の温度は、クラックの発生を防止するため、50℃とした。
その後、型6と基板1の裏面とを接触させ、一体化させるために型6で押圧しながら、加熱して本成形した。本成形の時間は1時間であった。また、押圧力は2〜2.5kgf/cm2 とし、温度は200℃とした。
(1)前駆液(混合溶液)の作製
チタンペロキシクエン酸アンモニウム5gを水2.5gに混合した。さらに、紫外線を可視光に変換する蛍光体をこの溶液に混入した。蛍光体には、付活剤としてCe(セリウム)を添加したYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、Y3 Al5 O12、ハロ燐酸カルシウム系、燐酸カルシウム系、珪酸塩系、アルミン酸塩系、タングステン酸塩系等を用いる。この溶液と参考例4の溶液とを混合した。
(1)無機材料層51の形成
チタンペロキシクエン酸アンモニウム5gを水2.5gに混合した。この溶液と参考例4の溶液とを混合し、第1の前駆液を作製した。第1の前駆液を用いて参考例4と同様の工程を行った。
次に、ジルコニウムペロキシクエン酸アンモニウム5gを水2.5gとプロピレングリコール2.5gとに混合し、第2の前駆液を作製した。
(1)前駆液の作製
3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(MPTES)5.6ml、フェニルトリメトキシシラン(PhTMS)5.8ml、濃度2Nの塩酸1.65mlおよびエタノール21mlを混合し、24時間放置することによりMPTESとPhTMSとの加水分解および重縮合を進行させる。得られた溶液4mlをシャーレに取り、100℃で加熱し、エタノールを蒸発させて除去することにより、約1gの前駆液(粘性液体)が得られた。
基板1の裏面に、前駆液をスピンコーティング法により塗布した。ここで、スピンコーティング法の代わりにディップコーティング法を用いてもよい。
基板1の裏面の前駆液に型6を押し当てて、前駆液を365nmの紫外線により硬化させた後、型6を除去した。
(1)前駆液の作製
本参考例7では、参考例6のフェニルトリメトキシシランの代わりにジメチルジエトキシシランを用いた。
基板1の裏面に、前駆液をスピンコーティング法により塗布した。ここで、スピンコーティング法の代わりにディップコーティング法を用いてもよい。
基板1の裏面の前駆液に型6を押し当てて、前駆液を140℃で2時間加熱することにより硬化させた後、型6を除去した。
本参考例8では、参考例3のペンタエトキシタンタルの代わりにジルコニウムイソプロポキシドを用いた。また、樹脂として、シリコーン樹脂(屈折率1.41程度)を用いた。その他は、参考例3と同様である。
参考例9では、参考例3のペンタエトキシタンタルの代わりにチタンイソプロポキシドを用いた。また、樹脂として、ポリメタクリル酸メチル(屈折率1.5程度)を用いた。その他は、参考例3と同様である。
2 半導体層
3 p電極
4 n電極
5a,6b,51a,52a,61a 凸部
5b,6a,51b,52b 凹部
6 型
15,25 p型クラッド層
16,26 p型コンタクト層
21 n型層
22 n型クラッド層
23,33 発光層
24 保護層
31 n型層
32 n型クラッド層
34 キャリアブロック層
35 p型クラッド層
36 p型コンタクト層
50,51,52 無機材料層
60 Si型
63 型枠
100 発光素子構造
Claims (5)
- 発光層を含みかつ光取り出し面を有する発光素子構造と、
前記発光素子構造の前記光取り出し面上に形成され、前記光取出し面を構成する材料と異なる無機材料を主成分とする層とを備え、
前記無機材料を主成分とする層は、前記発光素子構造の発光波長に対して透光性を有し、前記光の取り出し面と反対側の表面に凹凸を有し、
前記無機材料を主成分とする層は、異なる屈折率を有する複数の層を含み、前記光取出し面側の層の屈折率が他の層の屈折率よりも大きく、かつ、前記光取出し面を構成する材料の屈折率より大きいことを特徴とする発光素子。 - 前記無機材料を主成分とする層は、微粒子からなることを特徴とする請求項1の発光素子。
- 前記無機材料を主成分とする層は、−M−O−M−結合を有する有機金属重合体を含み、Mは金属であり、Oは酸素原子であることを特徴とする請求項1または2記載の発光素子。
- 発光層を含みかつ光取り出し面を有する発光素子構造を形成する工程と、
前記発光素子構造の発光波長に対して透光性を有しかつ前記光取り出し面と反対側の表面に凹凸を有するとともに前記光取り出し面を構成する材料と異なる無機材料を主成分とする層を、前記発光素子構造の前記光取り出し面上に形成する工程とを備え、
前記無機材料を主成分とする層は、異なる屈折率を有する複数の層を含み、前記光取出し面側の層の屈折率が他の層の屈折率よりも大きく、かつ、前記光取出し面を構成する材料の屈折率より大きいことを特徴とする発光素子の製造方法。 - 前記凹凸をエンボス法により形成することを特徴とする請求項4の発光素子の製造方法。
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