JP4122739B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、窒化ガリウム系化合物半導体による青色光、あるいは紫外線を放射するLEDチップが開発された。このLEDチップを、種々の蛍光体とを組合わせることにより、白色を含め、チップの発光色とは異なる色合いの光を出すLED発光装置の開発が試みられている。小型、軽量、省電力といった長所があり、現在、表示用光源、小型電球の代替、あるいは液晶パネル用光源等として広く用いられている。
【0003】
上記のLEDにおける蛍光体部の形成方法としては、発光素子載置部に、蛍光体を含む樹脂を充填する方法が一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術では、1個1個のLED載置部に、蛍光体を含む少量の樹脂を滴下充填し、硬化させているので、工程が煩雑で時間を要するという問題があった。また、樹脂滴下量を制御することが困難であり、さらに、樹脂が硬化する時間内に、樹脂よりも比重の大きい蛍光体が沈下する傾向がみられるが、その沈下度合いにも差異が生じやすく、結果的に、発光部ごとの色ばらつきや光量ばらつきが大きいという問題点があった。
【0005】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡略化された工程にて蛍光体部を製造することによって量産化を図り、製造コストを低減するとともに、蛍光体部の品質を均一化することによって、発光部ごと、製品ごとの色ばらつき、光量ばらつきが低減された発光素子及びその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面上に積層して発光する化合物半導体と、前記透光性基板の他方の面上に設けられて前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層とを備え、前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第1の切削部を形成し、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第1の切削部に設けたことを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記化合物半導体の周端部及び前記透光性基板の一方の面側の周端部を除去して第2の切削部を形成し前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第2の切削部に設けたことを特徴とする。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記波長変換物質は蛍光体からなり、前記光吸収体は顔料または染料からなることを特徴とする。
【0009】
請求項4の発明は、前記透光性基板の一方の面上に発光する化合物半導体を積層してウェハーを形成し、さらに前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第1の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上と前記第1の切削部とに、前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と、前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成した後、前記ウェハーを個々の素子に分割することを特徴とする。
【0010】
請求項5の発明は、請求項4において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記化合物半導体及び前記透光性基板の一方の面側の周端部にメサエッチを施して第2の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、個々の素子に分割後、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む絶縁性の樹脂を前記第2の切削部に設けることにより素子と実装基板との接着剤として用い、前記化合物半導体の層を前記実装基板側に配置したフェイスダウン状態で実装することを特徴とする。
【0011】
請求項6の発明は、請求項4の発明において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を分散させた樹脂を塗布し、スペーサを用いて前記樹脂が一定の厚みになるように制御しつつ、スキージで余分な前記樹脂を除去することによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、硬化させることを特徴とする。
【0012】
請求項7の発明は、請求項4の発明において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂で形成された樹脂シートを貼りつけることによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成することを特徴とする。
【0013】
請求項8の発明は、請求項4の発明において、個々の素子に切断する前の前記ウェハーを基材とし、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷によって形成することを特徴とする。
【0014】
請求項9の発明は、請求項7の発明において、透明樹脂で形成した樹脂シートを基材とし、前記樹脂シート上に波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷により形成した後、前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂シートを貼りつけることを特徴とする。
【0015】
請求項10の発明は、請求項8の発明において、前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したことを特徴とする。
【0016】
請求項11の発明は、請求項9の発明において、前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したことを特徴とする。
【0017】
請求項12の発明は、請求項8の発明において、前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したことを特徴とする。
【0018】
請求項13の発明は、請求項9の発明において、前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したことを特徴とする。
【0019】
請求項14の発明は、請求項10または12の発明において、前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記透光性基板の他方の面上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたことを特徴とする。
【0020】
請求項15の発明は、請求項11または13の発明において、前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記樹脂シート上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたことを特徴とする。
【0021】
請求項16の発明は、請求項8の発明において、前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂層を形成したことを特徴とする。
【0022】
請求項17の発明は、請求項9の発明において、前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に貼りつける樹脂シート上に前記樹脂層を形成したことを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0024】
(参考例1)
図1は、本参考例の構成を示す。透光性基板100は、例えばサファイアまたは炭化珪素である。この一方の面に、窒化ガリウム、窒化ガリウム・インジウムなどによる化合物半導体層が積層されており、面上にn型半導体層101とp型半導体層102のpn接合が設けられており、その接合部が発光層103となった発光ダイオードが形成されている。図1では、p型半導体層102がn型半導体層101までエッチングされており、露出したn型半導体層101にn側電極105が形成されている。p側電極104はp型半導体層102上に形成されている。透光性基板100の他方の面(発光ダイオードが形成されたのとは反対側の面)には、波長変換物質である蛍光体200を分散した樹脂201が塗布、結着されている。この蛍光体200は、当該発光ダイオードから発せられる光を吸収して、その補色の光を放出するような蛍光体である。この目的の為にはYAG蛍光体などを用いることができる。この構造によれば、発光ダイオードからの直接光と、蛍光体200によって変換された光が混合することによって、白色光を得ることができる。この素子は、電極側が、配線基板に直接接続されるフリップチップ方式によって実装される。
【0025】
波長変換物質の例として、第一に、発光ダイオードの発光色の補色に発光する蛍光体200をあげた。しかしながら、他の発光色の蛍光体を用いれば、白以外の混合色を得ることができる。装飾用の光源を得ることが目的の場合などには、このような形態も考えられる。
【0026】
更に、蛍光体200の代わりに、光吸収体である顔料を用いることも考えられる。顔料を用いることによって、特定の波長を吸収し、これによって、中間色を得ることができる。色調を微妙に調整したり、装飾用の光源を得ることが目的の場合などには、このような形態も考えられる。
【0027】
また、黒色の顔料を用いれば、出力を下げることができる。素子毎の出力のバラツキを平均化しようとする場合に、明るいものの出力を落とす方法として考えられる。また、この方法によって、消灯中の素子が黒く見えるようにし、表示板などに用いる場合のコントラストを高める手法としても用いることができる。
【0028】
更に、蛍光体200と樹脂201からなる層の上面に凹凸を設けておけば、全反射による光取りだし効率の低下を防ぐことができる。この凹凸は、結着樹脂がそのような形に成形されていてもよいし、何らかの粒体が混入されていてもよい。
【0029】
(参考例2)
図2は、本参考例の構成を示し、参考例1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。参考例1においては、蛍光体200を樹脂201に分散させたが、ここではガラス202に分散させている。ガラス202は樹脂に比べて、耐候性が高く、発光ダイオードから放射される光などによって変色することが極めて少ない。また、比較的高温で形成されるので、高い温度にも変質しにくい。従って、この発光素子は、大きな電流を流し、大量の光と熱を放出するような使用に耐える。従って、素子当たりの光出力の大きな照明装置を得ることができる。
【0030】
(参考例3)
図3は、本参考例の構成を示し、参考例1と同様の構成において、透光性基板100の他方の面(発光ダイオードが形成されたのとは反対側の面)を非鏡面として細かい凹凸が設けられているものである。なお、参考例1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。この透光性基板100の表面の凹凸によって、2つの効果が得られる。1つは、透光性基板100側から透過してきた光が、全反射されずに外部へ放出される確率が増すことである。これによって、発光ダイオードから外部へ放射される光の量が増し、発光効率が高くなる。もう1つは、波長変換物質である蛍光体200を固定している樹脂201の接着表面積が増すので、より強固な接着が得られることである。
【0031】
また、このような構造は、透光性基板100の一方の面上に発光する化合物半導体を積層したウェハー状態での加工製造が容易になる。ウェハーは通常、透光性基板100の一方の面に、n型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードを設けた後、最終工程でラッピング(研磨)によって薄くされる。通常この工程では、面の凹凸をなくすように、粗い研磨剤から細かい研磨剤に段階的に変えて研磨していく。本参考例では、比較的粗い研磨状態でラッピングを終了することによって、細かい凹凸を得ることができる。この後に、透光性基板100の他方の面には、波長変換物質である蛍光体200を分散した樹脂201が塗布、結着される。なお、蛍光体200の代わりに、光吸収体である顔料、染料を用いてもよく、さらに樹脂201の代わりに、参考例2と同様にガラス202としてもよい。
【0032】
(参考例4)
図4は、本参考例の構成を示し、参考例1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。波長変換物質である蛍光体200を設けた透光性基板100の他方の面(発光ダイオードが形成されたのとは反対側の面)に、蛍光体200の粒径よりも十分大きな凹部100aを設ける。この凹部100aの形状は図4のような逆三角形の溝に限定するものではなく、どのような形状でも同様の効果が得られる。この凹部100aに蛍光体200を凹部100aの上部に達するまで入れ、透光性の樹脂の板203を接着して蓋とする。これによって、2つの効果が得られる。1つは、凹部100aの形状によって、封入される蛍光体200の量と配置が限定されることである。これによって、素子毎のバラツキが無く、蛍光体200を配置することが可能である。もう1つは、結着用の樹脂を用いることなく蛍光体200を素子上に配置していることである。一般に、結着用樹脂は光化学反応によって着色していく。この結果、発光ダイオードの見かけの出力が時間とともに低下していく。しかしながら、本構造では、素子直近には、樹脂を用いないので、このような劣化を押さえることができる。
【0033】
図4では、素子の全域に渡って、同じ形状の凹部100aが描かれているが、形状を意図的に変化させることも考えられる。一般に発光素子によって、周辺部と中央部の発光量が異なる。また、電極の影響によっても発光の分布が変化する。これらの発光状態に合わせて、最終的に最も好適な光が放射されるように、凹部100aの形状分布を設計しておくことが考えられる。
【0034】
また、このような構造は、透光性基板100の一方の面上に発光する化合物半導体を積層したウェハー状態での加工製造が容易になる。ウェハーは通常、透光性基板100の一方の面に、n型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードを設けた後、個々の発光素子にするために切断される。この切断方法の中で、一般的な方法は、予めダイシングソーで溝を設け、しかるのちに、全面に力をかけて割るというものである。この、割り溝を設けるときに、厚めのダイシングブレードを用い、溝を設け、そこに蛍光体200を充填する。ダイシングの後、エッチングを施すことによって、溝の形状を変化させることも可能である。溝は、ダイシングブレード以外のワイヤーソーやエッチング、レーザー加工などでも設けることができる。
【0035】
(参考例5)
前記参考例4において、波長変換物質である蛍光体200を結着手段を用いて充填し、透光性の樹脂の板203などの蓋を用いない構造も考えられる。この場合は、参考例2で述べた、ガラス202などの耐候性のある結着剤を用いる。これによって、参考例4で述べた蛍光体200の量と配置を制御するという効果を得ることができ、且つ参考例3と略同様の構成となる。
【0036】
また、このような構造は、透光性基板100の一方の面上に発光する化合物半導体を積層したウェハー状態での加工製造が容易になる。ウェハーは通常、透光性基板100の一方の面に、n型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードを設けた後、個々の発光素子にするために切断される。この切断方法の中で、一般的な方法は、予めダイシングソーで溝を設け、しかるのちに、全面に力をかけて割るというものである。この割り溝を設けるときに、厚めのダイシングブレードを用い、溝を設け、そこに蛍光体200とガラス202などの結着剤とを充填する。ダイシングの後、エッチングを施すことによって、溝の形状を変化させることも可能である。溝は、ダイシングブレード以外のワイヤーソーやエッチング、レーザー加工などでも設けることができる。
【0037】
(実施形態1)
図5は、本実施形態の構成を示し、参考例1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。波長変換物質である蛍光体200を設けた透光性基板100の他方の面(発光ダイオードが形成されたのとは反対側の面)の周端部を除去した切削部300a,300bを形成し、その切削部300a,300bにも蛍光体200、樹脂201が充填されている。このとき、透光性基板100の他方の面に形成した発光ダイオードから放出される光は、透光性基板100の上面からだけ放出されるのではなく、側面からも多く放射される。均質な光を得る為には、この側面から放射される光をも出来るだけ沢山、蛍光体200に導き入れる必要がある。
【0038】
本実施形態はその為の方策である。図5の右側の切削部300aは側面を傾斜させて形成し、左側の切削部300bは側面を上面に対して垂直に形成している。この切削部300a,300bの形状には色々なものが考えられ、何ら限定の必要はない。また、切削部300a,300bと表現しているが、実際に製作する手段は切削のほか、エッチングなども考えられ、方法について限定するものでもない。
【0039】
また、このような構造は、透光性基板100の一方の面上に発光する化合物半導体を積層したウェハー状態での加工製造が容易になる。ウェハーは通常、透光性基板100の一方の面に、n型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードを設けた後、個々の発光素子にするために切断される。この切断方法の中で、一般的な方法は、予めダイシングソーで溝を設け、しかるのちに、全面に力をかけて割るというものである。この割り溝を設けるときに、厚めのダイシングブレードを用い、第一の溝を設け、そこに蛍光体200、樹脂201を充填しその中央に薄いダイシングブレードで第二の溝を設け、その溝は、第一の溝よりも深いところに達しているようにする。その後に力をかけて割ることによって本実施形態の構造ができる。第一のダイシングの後、エッチングを施すことによって、溝の形状を変化させることも可能である。溝は、ダイシングブレード以外のワイヤーソーやエッチング、レーザー加工などでも設けることができる。
【0040】
(実施形態2)
図6は、本実施形態の構成を示し、実施形態1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。発光ダイオードの発光層103で発生した光は、n型半導体層101側およびp型半導体層102側へ放出されるが、n型半導体層101とp型半導体層102との間を反射しながら、横方向へ伝播するものがかなりの割合で存在する。この光を蛍光体200に取りこむための構造が本実施形態の構造である。
【0041】
図6は透光性基板100の一方の面の周端部、及びn型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードの周端部を除去した切削部301a,301bを設けたもので、実施形態1の図5に切削部301a,301bを付加したものであるが、参考例1の図1に切削部301a,301bを付加した構造でも効果がある。
【0042】
図6において、右側の切削部301aは、メサエッチのみで溝を作製した場合である。このメサエッチはRIEなどで、n型半導体層101を露出させることと、端面での漏れ電流を防止するために行われる。このエッチングを素子の周辺部に幅を通常よりも広めに、深めに行う。その部分に蛍光体200を分散した樹脂201を充填する。
【0043】
左側の切削部301bは、メサエッチのほかに、ダイシングブレードなどで、透光性基板100も切削したものである。また、実施形態1と同様にこの溝を2重にして、割り溝とすることも可能である。
【0044】
(参考例6)
図7は、本参考例の構成を示し、蛍光体200、樹脂201を含む層において透光性基板100に対向する面の反対側の面に反射膜(光反射機能を有する薄膜)を備えたもので、参考例1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。実施形態1,2、参考例1〜5においては発光素子をフェイスダウンで実装することを前提としていたが、本参考例では、フェイスアップでの実装を前提としている。フェイスアップとは、反射膜310面をダイボンディングし、p側電極104およびn側電極105をワイヤボンディングによって配線基板に電気的に接続するものである。この場合、反射膜310面が配線基板側になる。反射膜310がない場合、配線基板又はダイボンド剤によって光が吸収される。これを避ける為に反射膜310を設けている。この反射膜310は、金属薄膜でも、多層膜でもよい。
【0045】
また、このような構造を製造するには、透光性基板100の一方の面に、n型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードを設けたウェハー状態で反射膜310を形成しておき、その後に切断するという方法が考えられる。このようにすれば、簡便に均一な反射膜310の形成が可能である。
【0046】
(参考例7)
図8は、本参考例の構成を示し、参考例1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。透光性基板100の一方の面に形成した、n型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードは紫外線を放射するもので、波長変換物質には、青色、緑色、赤色を各々放射する蛍光体200a,200b,200cを積層して用いる。これらの光の混合によって、白色光が得られる。各色の蛍光体200a,200b,200cの各層の厚みを変えることによって色調を変化させることができる。
【0047】
ここで用いる蛍光体200は、用途によって最適なものが選ばれ、中間色を出す為または、光の強さを調節する為に、一部または全部の層が顔料や染料を含む場合も考えられる。
【0048】
また、このような構造を製造するには、蛍光体200a,200b,200cを各々分散させた樹脂シートを形成し、透光性基板100の一方の面に、n型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードを設けたウェハー状態において、透光性基板の他方の面に蛍光体200a,200b,200cを各々分散させた樹脂シートを積層して貼りつけた後、個々の素子に分割する。
【0049】
(参考例8)
図9は、本参考例の構成を示し、参考例7と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。本参考例の構成は参考例7と略同様であるが、透光性基板100の屈折率は、周囲に存在する封止物質または大気の屈折率、蛍光体200a,200b,200cの各層の屈折率よりも大きく、蛍光体200a,200b,200cの各層の屈折率は、互いに異なって、透光性基板100の屈折率よりは小さく、周囲に存在する封止物質または大気の屈折率よりは大きく、透光性基板100から遠い層ほど低下する。これによって、全反射されずに表面から放出される光の量が増える。本来は、発光層103から蛍光体200aの層に全反射角で入射し、外部に出ることができない光Aも、光路が順に屈折によって曲げられ、やがて蛍光体200cの層の端面から放射される。蛍光体200cの層の最上面が参考例1の最後で述べたような粗面になっておれば、さらに効果があり、散乱光Bとして外部に取り出すことも可能である。
【0050】
(参考例9)
図10は、参考例1の構造を有する発光素子の製造方法を示したもので、参考例1と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。透光性基板100の一方の面に発光層103を形成したウェハーの他方の面にスピンコーターを用いて波長変換物質である蛍光体200を分散させた樹脂201を塗布し、熱処理などで硬化させる。この結着剤は樹脂201でなくても、ガラスなどでもよい。次にこれをS面で切断して、個々の発光素子とする。このように樹脂201を塗布するのは、発光層103の形成前でもよいし、電極104,105まで製作した最終段階でも良い。つまり、工程のいずれの段階でもよい。
【0051】
(実施形態3)
参考例9では、スピンコータを用いる例を述べたが、スキージ等で余分な樹脂201を除去しつつ、塗布する方法が考えられる。この際、スペーサーを用いることによって、厚みを一定にする。スペーサーは、一定の高さのものを予めウェハーに固着させる方法と、図11のように、直径の決まったガラスビーズ205を用いる方法が考えられる。この場合、スキージ等で余分な樹脂201を除去しつつ塗布するよりも、平面を有する押さえ手段204で樹脂201の層を上面から押さえ、硬化後押さえ手段204から離型するという方法が考えられる。
【0052】
(実施形態4)
本実施形態は、図10において、発光体200と樹脂201との部分が予め作られた樹脂シートからなり、樹脂シートを予め形成することによって、均一な層を製作することができる。樹脂シートに凹凸を設けたり、波長変換物質の分布や量を制御する場合、樹脂シートを別途製作すれば、製作も容易である。また、用途に合わせて複数の種類の樹脂シートを作り置きして、必要に応じて接着して組立てて、製造工程を続行していくことも可能である。
【0053】
(実施形態5)
本実施形態は、透光性基板100の一方の面にn型半導体層101、p型半導体層102、発光層103、p側電極104、n側電極105からなる発光ダイオードを形成し、個々の素子に切断する前のウェハーを基材とし、ウェハーの他方の面に波長変換物質または光吸収体のうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷によって形成するものである。平版、孔版、凸版、凹版、吹き付けなどのいずれの方法においても、波長変換物質をウェハー上又は、ウェハーに貼ることを目的とした樹脂板に配置することができ、予め、版を作ることによって、波長変換物質の配置を細かく制御できるのが特長である。
【0054】
発光ダイオードは、電極104,105の配置や発光素子の切断のされ方、発光素子の大きさなどに関係して、光の放出が均一ではない。従って、波長変換物質を配置する場合、この光の放出特性に合わせた配置をするのが効果的である。例えば、光が多く放出される部分に黒色顔料を配置することによって、発光素子の表面からでる光の強さ分布を均質化することも可能である。あるいは、均一な白色を得る為に、もともとの青色光の強い部分には、多めの黄色変換物質を配置するということが求められる。
【0055】
本実施形態では、ウェハー上に、パターン化された波長変換物質が配置される。このパターンは版によって制御され、例えばこのパターンを孔版の開孔率とすると開孔率の高い領域では、単位面積当たりの波長変換物質の濃度が高くなり、低い領域では低くなる。即ち、波長変換物質の量を、結着剤に対する量や、厚みではなくて、平面状のパターンの面積当たりに占める割合によって制御しているのである。
【0056】
(実施形態6)
実施形態5では、同一組成、同一濃度の波長変換物質分散樹脂などを、平版、孔版、凸版、凹版、吹き付けなどのいずれか方法においてウェハー上に配置することを述べた。本実施形態は、更に、多色刷りの技術を用いて、異なる組成または濃度の波長変換物質分散樹脂などをそれぞれの異なったパターンで配置する方法である。光の強さと、光の色を同時に均質化するばあいなどに、蛍光体と顔料などを同時に一定の割合で配置する必要があるが、この方法ではそれが可能である。青の光を黄色に変換する蛍光体を用いて、白色を得る場合に、青の波長が微妙に異なることによって、白色の色味が微妙に異なる。これを均一化するためには、黄色の蛍光体で発光ピーク波長の異なるものを複数使ったり、顔料を用いることが考えられる。これらを所望の割合で簡便に配置するには、多色刷りの技術を用いた印刷的手法を用いるのが簡便である。
【0057】
(実施形態7)
実施形態6でも述べたように、青の光を黄色に変換する蛍光体を用いて、白色を得る場合に、青の波長が微妙に異なることによって、白色の色味が微妙に異なる。これを均一化するためには、黄色の蛍光体で発光ピーク波長の異なるものを複数使ったり、顔料を用いることが考えられる。この青の波長や強さのばらつきは、同一ウェハー内で生じる。従って、これらを補正するには、一定の版を設けて行うよりも、ウェハー1枚1枚について個別に行った方がより効果的である。
【0058】
図12にその概要を示す。予め、コンピュータ402と、光検知機401と分光器400とを用いて、分光器400からレーザー光404をレンズ403を介してウェハー110に当てる、すなわちフォトルミネッセンスを用いて、ウェハー110内の発光波長と強度のバラツキをマッピングする(図12(a))。そして、マッピングしたデータから、最適な蛍光体塗布のパターンを計算し、このパターンに従って、インクジェット式印刷システム405によって、蛍光体分散樹脂210をウェハー110に吹き付けていく、あるいは、樹脂シート上に吹き付けて、このシートをウェハー110に貼りつけることによって色のばらつきを補正することができる(図12(b))。
【0059】
【発明の効果】
請求項1の発明は、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面上に積層して発光する化合物半導体と、前記透光性基板の他方の面上に設けられて前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層とを備え、前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第1の切削部を形成し、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第1の切削部に設けたので、波長変換物質、光吸収体を均一に、且つロット間でのバラツキを少なく形成することができるという効果がある。さらに、素子の横方向へ放射される光を波長変換物質、光吸収体に部分的にでも導くことが可能となり、光の利用効率がよくなり、また色味もよくなるという効果もある。
【0060】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記化合物半導体の周端部及び前記透光性基板の一方の面側の周端部を除去して第2の切削部を形成し前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を前記第2の切削部に設けたので、請求項1と同様の効果を奏し、更に素子の横方向の光の取り出し効率がよくなるという効果がある。
【0061】
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記波長変換物質は蛍光体からなり、前記光吸収体は顔料または染料からなるので、蛍光体、顔料、染料を用いて請求項1と同様の効果がある。
【0062】
請求項4の発明は、前記透光性基板の一方の面上に発光する化合物半導体を積層してウェハーを形成し、さらに前記透光性基板の他方の面側の周端部を除去して第1の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上と前記第1の切削部とに、前記化合物半導体の発光によって励起され、励起波長と異なる波長の光を放射する波長変換物質と、前記化合物半導体または波長変換物質の発光の一部を吸収する光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成した後、前記ウェハーを個々の素子に分割するので、従来のように個々の素子毎に製作するのに比べて、均質な発光素子を一括して簡便に作ることが出来るという効果がある。さらに、素子の横方向へ放射される光を波長変換物質、光吸収体に部分的にでも導いて、光の利用効率がよく、色味もよい発光素子を作ることができるという効果もある。
【0063】
請求項5の発明は、請求項4において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記化合物半導体及び前記透光性基板の一方の面側の周端部にメサエッチを施して第2の切削部を成し、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、個々の素子に分割後、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む絶縁性の樹脂を前記第2の切削部に設けることにより素子と実装基板との接着剤として用い、前記化合物半導体の層を前記実装基板側に配置したフェイスダウン状態で実装するので、請求項4と同様の効果を奏し、更に素子の横方向の光の取り出し効率がよい発光素子を作ることができるという効果がある。
【0064】
請求項6の発明は、請求項4の発明において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を分散させた樹脂を塗布し、スペーサを用いて前記樹脂が一定の厚みになるように制御しつつ、スキージで余分な前記樹脂を除去することによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成して、硬化させるので、均質な膜厚の層を有する発光素子を簡便に作ることができるという効果がある。
【0065】
請求項7の発明は、請求項4の発明において、個々の素子に分割する前の前記ウェハーにおいて、前記透光性基板の他方の面上に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂で形成された樹脂シートを貼りつけることによって、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む層を形成するので、予めシートを作り、シートを作るのに最も適した処理方法で均質かつ良質のシートを大量に作っておけるという効果がある。
【0066】
請求項8の発明は、請求項4の発明において、個々の素子に切断する前の前記ウェハーを基材とし、前記透光性基板の他方の面上に前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷によって形成するので、波長変換物質、光吸収体の分布を細かく制御し、なおかつ、再現性も高い発光素子を作ることができるという効果がある。この方法によれば、簡便に、同一条件のものを形成できることは当然であるが、なおかつ、濃度や量に差を設けることも容易であり、この結果、好ましい、色味や、配光などを得ることができるという効果がある。
【0067】
請求項9の発明は、請求項7の発明において、透明樹脂で形成した樹脂シートを基材とし、前記樹脂シート上に波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層を印刷により形成した後、前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂シートを貼りつけるので、予めシートを作り、シートを作るのに最も適した処理方法で、均質かつ良質のシートを大量に作っておくことができ、且つ波長変換物質、光吸収体の分布を細かく制御し、なおかつ、再現性も高い発光素子を作ることができるという効果がある。この方法によれば、簡便に、同一条件のものを形成できることは当然であるが、なおかつ、濃度や量に差を設けることも容易であり、この結果、好ましい、色味や、配光などを得ることができるという効果がある。
【0068】
請求項10の発明は、請求項8の発明において、前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したので、極めて簡便に、略同一厚さの波長変換物質、光吸収体の層を設けた発光素子を作ることができるという効果がある。
【0069】
請求項11の発明は、請求項9の発明において、前記印刷はスクリーン印刷の手法を用い、マスクを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を塗布し、余分な量の前記樹脂はスキージで除去することによって、必要箇所に必要量の樹脂層を形成したので、請求項10と同様の効果を奏する。
【0070】
請求項12の発明は、請求項8の発明において、前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記透光性基板の他方の面上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したので、波長変換物質、光吸収体の配置、量を自由にコントロールした発光素子を作ることができるという効果がある。
【0071】
請求項13の発明は、請求項9の発明において、前記印刷はインクジェット印刷のドット式印刷の手法を用い、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂を、ノズルを用いて前記樹脂シート上の必要箇所に適量滴下することにより樹脂層を形成したので、請求項12と同様の効果を奏する。
【0072】
請求項14の発明は、請求項10または12の発明において、前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記透光性基板の他方の面上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたので、複数の波長変換物質、光吸収体を用い、その比率を自由に変化させた発光素子を作ることができるという効果がある。
【0073】
請求項15の発明は、請求項11または13の発明において、前記印刷は多色印刷の手法を用いることにより、前記樹脂シート上の各場所毎に、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び前記樹脂層内に分散させた前記波長変換物質、光吸収体の種類、濃度に変化を持たせたので、請求項14と同様の効果を奏する。
【0074】
請求項16の発明は、請求項8の発明において、前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に前記樹脂層を形成したので、同一ウェハー上に作られた発光素子においても、その場所によって、明るさや、色味が異なるが、これを予め測定し、補正するようなパターンの波長変換物質、光吸収体の配置を行って、全体として、非常に均一な発光素子を作ることができるという効果がある。
【0075】
請求項17の発明は、請求項9の発明において、前記印刷はフォトルミネッセンスの手法を用いることにより、前記ウェハーの微小領域毎の発光強度を分光検出し、これをコンピュータにより解析した結果に基づいて、素子毎の色むらや光量むらが最小になるように、前記波長変換物質と光吸収体とのうち少なくとも一方を含む樹脂層の厚み、及び波長変換物質、光吸収体の種類、量、濃度を制御しつつ、印刷の手法により前記透光性基板の他方の面上に貼りつける樹脂シート上に前記樹脂層を形成したので、請求項16と同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例1を示す概略図である。
【図2】 本発明の参考例2を示す概略図である。
【図3】 本発明の参考例3を示す概略図である。
【図4】 本発明の参考例4を示す概略図である。
【図5】 本発明の実施形態1を示す概略図である。
【図6】 本発明の実施形態2を示す概略図である。
【図7】 本発明の参考例6を示す概略図である。
【図8】 本発明の参考例7を示す概略図である。
【図9】 本発明の参考例8を示す概略図である。
【図10】 本発明の参考例9を示す概略図である。
【図11】 本発明の実施形態3を示す概略図である。
【図12】 本発明の実施形態7を示す概略図である。
【符号の説明】
100 透光性基板
101 n型半導体層
102 p型半導体層
103 発光層
104 p側電極
105 n側電極
200 蛍光体
201 樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, LED chips that emit blue light or ultraviolet light using gallium nitride compound semiconductors have been developed. By combining this LED chip with various phosphors, an attempt has been made to develop an LED light emitting device that emits light of a color different from the emission color of the chip, including white. It has advantages such as small size, light weight, and power saving, and is currently widely used as a light source for display, an alternative to a small light bulb, or a light source for a liquid crystal panel.
[0003]
As a method for forming the phosphor portion in the above-described LED, a method of filling the light-emitting element placement portion with a resin containing a phosphor is common.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, since a small amount of resin containing a phosphor is dropped and filled on each LED mounting portion and cured, there is a problem that the process is complicated and takes time. In addition, it is difficult to control the amount of resin dripping, and furthermore, there is a tendency for the phosphor having a specific gravity to sink within the time when the resin hardens, but the degree of sinking tends to vary. As a result, there is a problem that color variation and light amount variation for each light emitting unit are large.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its purpose is to manufacture the phosphor part in a simplified process to achieve mass production, to reduce the manufacturing cost, and to improve the phosphor part. An object of the present invention is to provide a light emitting device in which color variations and light amount variations are reduced for each light emitting unit and each product by making the quality uniform, and a method for manufacturing the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light-transmitting substrate, a compound semiconductor that emits light by being stacked on one surface of the light-transmitting substrate, and the compound semiconductor provided on the other surface of the light-transmitting substrate. A layer including at least one of a wavelength conversion material that is excited by the emission of light and emits light having a wavelength different from the excitation wavelength and a light absorber that absorbs part of the light emitted from the compound semiconductor or the wavelength conversion material.Removing the peripheral edge of the other surface side of the translucent substrate to form a first cutting portion, and forming a layer including at least one of the wavelength converting substance and the light absorber in the first cutting Provided in the departmentIt is characterized by that.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the peripheral edge portion of the compound semiconductor and the peripheral edge portion on one surface side of the translucent substrate are removed to form a second cutting portion, and the wavelength A layer including at least one of the conversion substance and the light absorber is provided in the second cutting portion.
[0008]
The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or 2,The wavelength converting substance is made of a phosphor, and the light absorber is made of a pigment or a dye..
[0009]
The invention of claim 4A wafer is formed by laminating a compound semiconductor that emits light on one surface of the translucent substrate,Furthermore, the peripheral edge part on the other surface side of the translucent substrate is removed to form a first cutting part,On the other surface of the translucent substrateAnd the first cutting partIn addition, at least one of a wavelength conversion material that is excited by light emission of the compound semiconductor and emits light having a wavelength different from the excitation wavelength, and a light absorber that absorbs part of the light emission of the compound semiconductor or wavelength conversion material is used. After forming the layer including the wafer, the wafer is divided into individual elements.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the wafer according to the fourth aspect, a mesa etch is performed on a peripheral end portion on one surface side of the compound semiconductor and the translucent substrate in the wafer before being divided into individual elements. Forming a cutting portion, forming a layer including at least one of the wavelength converting material and the light absorber on the other surface of the light-transmitting substrate, and dividing the device into individual elements; A face in which an insulating resin including at least one of light absorbers is provided as an adhesive between the element and the mounting substrate by providing the second cutting portion, and the compound semiconductor layer is disposed on the mounting substrate side. It is mounted in a down state.
[0011]
The invention of claim 6 is the invention of claim 4,In the wafer before being divided into individual elements, a resin in which at least one of the wavelength converting substance and the light absorber is dispersed is applied on the other surface of the light-transmitting substrate, and a spacer is used. Forming a layer containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber by removing the excess resin with a squeegee while controlling the resin to have a constant thickness, and curing the resin. It is characterized by.
[0012]
The invention of claim 7 is the invention of claim 4,In the wafer before being divided into individual elements, a resin sheet formed of a resin containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber is attached to the other surface of the light-transmitting substrate. To form a layer containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber..
[0013]
The invention of claim 8 is the invention of claim 4,Forming the resin layer including at least one of the wavelength converting substance and the light absorber on the other surface of the translucent substrate by printing, using the wafer before being cut into individual elements as a base material; Features.
[0014]
The invention of claim 9 is the invention of claim 7,A resin sheet formed of a transparent resin is used as a base material, and a resin layer including at least one of a wavelength conversion substance and a light absorber is formed on the resin sheet by printing, and then on the other surface of the translucent substrate. The resin sheet is affixed to.
[0015]
The invention of claim 10 is the invention of claim 8,The printing uses a screen printing method, and a mask is used to apply a resin containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber to a necessary portion on the other surface of the translucent substrate, and an extra portion. A sufficient amount of the resin is removed with a squeegee to form a necessary amount of a resin layer at a required location.
[0016]
The invention of claim 11 is the invention of claim 9,The printing uses a screen printing method, and a mask is used to apply a resin containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber to a necessary portion on the resin sheet, and an excessive amount of the resin is By removing with a squeegee, a required amount of a resin layer is formed at a required location.
[0017]
The invention of claim 12 is the invention of claim 8,The printing uses a dot-type printing method of inkjet printing, and a resin containing at least one of the wavelength conversion substance and the light absorber is applied to a necessary portion on the other surface of the translucent substrate using a nozzle. The resin layer is formed by dropping an appropriate amount.
[0018]
The invention of claim 13 is the invention of claim 9,The printing is performed by using a dot printing method of ink jet printing, and dropping a resin containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber onto a necessary portion on the resin sheet using a nozzle. A layer is formed.
[0019]
The invention of claim 14 is the invention of claim 10 or 12,The printing is performed by using a multicolor printing technique, and for each location on the other surface of the translucent substrate, the thickness of the resin layer including at least one of the wavelength converting substance and the light absorber, and The wavelength conversion substance dispersed in the resin layer, the type of light absorber, and the concentration are changed.
[0020]
The invention of claim 15 is the invention of claim 11 or 13,The printing is performed by using a multi-color printing technique, so that the resin layer thickness including at least one of the wavelength converting substance and the light absorber is dispersed in the resin layer for each location on the resin sheet. It is characterized in that the wavelength conversion material, the type of the light absorber, and the concentration are changed.
[0021]
The invention of claim 16 is the invention of claim 8,The printing uses a photoluminescence technique to spectrally detect the emission intensity of each minute region of the wafer, and based on the result of analysis by a computer, the color unevenness and light amount unevenness for each element are minimized. In addition, the translucent substrate is controlled by a printing method while controlling the thickness of the resin layer including at least one of the wavelength conversion substance and the light absorber, and the type, amount, and concentration of the wavelength conversion substance and the light absorber. The resin layer is formed on the other surface of the film.
[0022]
The invention of claim 17 is the invention of claim 9,The printing uses a photoluminescence technique to spectrally detect the emission intensity of each minute region of the wafer, and based on the result of analysis by a computer, the color unevenness and light amount unevenness for each element are minimized. In addition, the translucent substrate is controlled by a printing method while controlling the thickness of the resin layer including at least one of the wavelength conversion substance and the light absorber, and the type, amount, and concentration of the wavelength conversion substance and the light absorber. The resin layer is formed on a resin sheet to be affixed on the other surface.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
(Reference example 1)
Figure 1 shows the bookReference exampleThe structure of is shown. The
[0025]
As an example of the wavelength converting substance, first, the
[0026]
Furthermore, it is also conceivable to use a pigment that is a light absorber instead of the
[0027]
If a black pigment is used, the output can be lowered. It can be considered as a method of reducing the output of a bright object when trying to average the output variation of each element. In addition, this method can be used as a method for increasing the contrast when used in a display panel or the like so that the light-off element looks black.
[0028]
Furthermore, if unevenness is provided on the upper surface of the layer made of the
[0029]
(Reference example2)
Figure 2 shows the bookReference exampleShows the configuration ofReference example 1The same components as those in FIG.Reference example 1In FIG. 1, the
[0030]
(Reference example 3)
Figure 3 shows the bookReference exampleShows the configuration ofReference example 1In the same configuration, the other surface of the translucent substrate 100 (the surface opposite to the side where the light emitting diode is formed) is a non-mirror surface, and fine irregularities are provided. In addition,Reference example 1The same components as those in FIG. Two effects can be obtained by the unevenness of the surface of the
[0031]
In addition, such a structure facilitates processing and manufacturing in a wafer state in which a compound semiconductor that emits light is laminated on one surface of the
[0032]
(Reference example 4)
Figure 4 shows the bookReference exampleShows the configuration ofReference example 1The same components as those in FIG. A
[0033]
In FIG. 4, the
[0034]
In addition, such a structure facilitates processing and manufacturing in a wafer state in which a compound semiconductor that emits light is laminated on one surface of the
[0035]
(Reference Example 5)
SaidReference example 4In this case, a structure in which the
[0036]
In addition, such a structure facilitates processing and manufacturing in a wafer state in which a compound semiconductor that emits light is laminated on one surface of the
[0037]
(Embodiment 1)
FIG. 5 shows the configuration of this embodiment.Reference example 1The same components as those in FIG. Cutting
[0038]
This embodiment is a measure for that purpose. The
[0039]
In addition, such a structure facilitates processing and manufacturing in a wafer state in which a compound semiconductor that emits light is laminated on one surface of the
[0040]
(Embodiment 2)
FIG. 6 shows the configuration of this embodiment.Embodiment 1The same components as those in FIG. Light generated in the
[0041]
FIG. 6 shows the peripheral edge of one surface of the
[0042]
In FIG. 6, the cutting
[0043]
The
[0044]
(Reference Example 6)
Figure 7 shows the bookReference exampleIn the layer including the
[0045]
In order to manufacture such a structure, an n-
[0046]
(Reference Example 7)
Figure 8 shows the bookReference exampleShows the configuration ofReference example 1The same components as those in FIG. A light-emitting diode formed on one surface of the
[0047]
As the
[0048]
In order to manufacture such a structure, a resin sheet in which
[0049]
(Reference Example 8)
Figure 9 shows the bookReference exampleShows the configuration ofReference Example 7The same components as those in FIG. BookReference exampleThe configuration ofReference Example 7The refractive index of the
[0050]
(Reference Example 9)
FIG.Reference example 1A method for manufacturing a light emitting device having the structure:Reference example 1The same components as those in FIG. A
[0051]
(Embodiment 3)
Reference Example 9In the above, an example using a spin coater has been described, but a method of applying the resin while removing
[0052]
(Embodiment 4)
In the present embodiment, in FIG. 10, the
[0053]
(Embodiment 5)
In the present embodiment, a light-emitting diode including an n-
[0054]
In the light emitting diode, light emission is not uniform due to the arrangement of the
[0055]
In the present embodiment, a patterned wavelength conversion material is disposed on the wafer. This pattern is controlled by the plate. For example, when this pattern is defined as the hole area ratio of the stencil plate, the concentration of the wavelength converting substance per unit area is high in the region where the hole area ratio is high, and is low in the low region. That is, the amount of the wavelength converting substance is controlled not by the amount with respect to the binder or by the ratio of the planar pattern per area, but by the thickness.
[0056]
(Embodiment 6)
Embodiment 5In the above description, it is described that the wavelength conversion substance dispersed resin having the same composition and the same concentration is disposed on the wafer by any one method such as lithographic printing, stencil printing, letterpress printing, intaglio printing, and spraying. The present embodiment is a method of further arranging wavelength conversion substance-dispersed resins having different compositions or concentrations in different patterns by using a multicolor printing technique. For example, when the intensity of light and the color of light are homogenized at the same time, it is necessary to arrange phosphors and pigments at a certain ratio at the same time, but this method is possible. When white is obtained by using a phosphor that converts blue light into yellow, the color of white is slightly different due to the slightly different wavelength of blue. In order to make this uniform, it is conceivable to use a plurality of yellow phosphors having different emission peak wavelengths or pigments. In order to easily arrange these at a desired ratio, it is convenient to use a printing method using a multicolor printing technique.
[0057]
(Embodiment 7)
Embodiment 6However, as described above, when a white color is obtained using a phosphor that converts blue light into yellow, the white color is slightly different due to the slightly different wavelength of blue. In order to make this uniform, it is conceivable to use a plurality of yellow phosphors having different emission peak wavelengths or pigments. This variation in blue wavelength and intensity occurs within the same wafer. Therefore, in order to correct these, it is more effective to perform each wafer individually than to provide a fixed plate.
[0058]
The outline is shown in FIG. Using the
[0059]
【The invention's effect】
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light-transmitting substrate, a compound semiconductor that emits light by being stacked on one surface of the light-transmitting substrate, and the compound semiconductor provided on the other surface of the light-transmitting substrate. A layer including at least one of a wavelength conversion material that is excited by the emission of light and emits light having a wavelength different from the excitation wavelength and a light absorber that absorbs part of the light emitted from the compound semiconductor or the wavelength conversion material.Removing the peripheral edge of the other surface side of the translucent substrate to form a first cutting portion, and forming a layer including at least one of the wavelength converting substance and the light absorber in the first cutting Provided in the departmentTherefore, there is an effect that the wavelength converting substance and the light absorber can be formed uniformly and with less variation between lots.Furthermore, the light emitted in the lateral direction of the element can be partially guided to the wavelength conversion substance and the light absorber, and there is an effect that the light use efficiency is improved and the color is improved.
[0060]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the peripheral edge portion of the compound semiconductor and the peripheral edge portion on one surface side of the translucent substrate are removed to form a second cutting portion, and the wavelength Since the layer containing at least one of the conversion substance and the light absorber is provided in the second cutting portion, the same effect as in the first aspect can be obtained, and the light extraction efficiency in the lateral direction of the element can be improved. There is.
[0061]
The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or 2,Since the wavelength converting substance is made of a phosphor and the light absorber is made of a pigment or a dye, the same effect as in claim 1 can be obtained by using the phosphor, the pigment and the dye..
[0062]
The invention of claim 4A wafer is formed by laminating a compound semiconductor that emits light on one surface of the translucent substrate,Furthermore, the peripheral edge part on the other surface side of the translucent substrate is removed to form a first cutting part,On the other surface of the translucent substrateAnd the first cutting partIn addition, at least one of a wavelength conversion material that is excited by light emission of the compound semiconductor and emits light having a wavelength different from the excitation wavelength, and a light absorber that absorbs part of the light emission of the compound semiconductor or wavelength conversion material is used. Since the wafer is divided into individual elements after forming the layer including the effect, it is possible to easily make uniform light-emitting elements in a lump compared to the conventional process for each element. There is.Furthermore, there is an effect that light emitted in the lateral direction of the element can be partially guided to the wavelength conversion substance and the light absorber, and a light emitting element with good light use efficiency and good color can be produced.
[0063]
According to a fifth aspect of the present invention, in the wafer according to the fourth aspect, a mesa etch is performed on a peripheral end portion on one surface side of the compound semiconductor and the translucent substrate in the wafer before being divided into individual elements. Forming a cutting portion, forming a layer including at least one of the wavelength converting material and the light absorber on the other surface of the light-transmitting substrate, and dividing the device into individual elements; A face in which an insulating resin including at least one of light absorbers is provided as an adhesive between the element and the mounting substrate by providing the second cutting portion, and the compound semiconductor layer is disposed on the mounting substrate side. Since it is mounted in the down state, the same effect as in claim 4 can be obtained, and further, a light emitting element having a high light extraction efficiency in the lateral direction of the element can be produced.
[0064]
The invention of claim 6 is the invention of claim 4,In the wafer before being divided into individual elements, a resin in which at least one of the wavelength converting substance and the light absorber is dispersed is applied on the other surface of the light-transmitting substrate, and a spacer is used. Since the resin is controlled so as to have a certain thickness, the excess resin is removed with a squeegee to form a layer containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber and cured. There is an effect that a light-emitting element having a layer having a uniform film thickness can be easily produced.
[0065]
The invention of claim 7 is the invention of claim 4,In the wafer before being divided into individual elements, a resin sheet formed of a resin containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber is attached to the other surface of the light-transmitting substrate. To form a layer containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber, so that a sheet is prepared in advance, and a large number of homogeneous and high-quality sheets can be prepared by a processing method most suitable for making the sheet. There is an effect.
[0066]
The invention of claim 8 is the invention of claim 4,Since the wafer before being cut into individual elements is used as a base material, and a resin layer including at least one of the wavelength converting substance and the light absorber is formed on the other surface of the translucent substrate by printing, There is an effect that it is possible to make a light-emitting element having fine reproducibility while finely controlling the distribution of the wavelength converting substance and the light absorber. According to this method, it is naturally possible to form the same conditions, but it is also easy to provide a difference in concentration and amount. As a result, preferable color tone, light distribution, etc. There is an effect that can be obtained.
[0067]
The invention of claim 9 is the invention of claim 7,A resin sheet formed of a transparent resin is used as a base material, and a resin layer including at least one of a wavelength conversion substance and a light absorber is formed on the resin sheet by printing, and then on the other surface of the translucent substrate. Since the resin sheet is attached to the sheet, it is possible to prepare a large number of homogeneous and high-quality sheets in advance by making the sheet in advance, and using the most suitable processing method for making the sheet, and the wavelength converting substance and light absorber. There is an effect that it is possible to manufacture a light-emitting element with fine distribution control and high reproducibility. According to this method, it is naturally possible to form the same conditions, but it is also easy to provide a difference in concentration and amount. As a result, preferable color tone, light distribution, etc. There is an effect that can be obtained.
[0068]
The invention of claim 10 is the invention of claim 8,The printing uses a screen printing method, and a mask is used to apply a resin containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber to a necessary portion on the other surface of the translucent substrate, and an extra portion. By removing a sufficient amount of the resin with a squeegee, a required amount of the resin layer was formed at the required location. Therefore, a light emitting device provided with a layer of wavelength converting material and light absorber having substantially the same thickness was very easily provided. There is an effect that it can be made.
[0069]
The invention of claim 11 is the invention of claim 9,The printing uses a screen printing method, and a mask is used to apply a resin containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber to a necessary portion on the resin sheet, and an excessive amount of the resin is By removing with a squeegee, a necessary amount of the resin layer is formed at a necessary location, and thus the same effect as in the tenth aspect can be achieved.
[0070]
The invention of claim 12 is the invention of claim 8,The printing uses a dot-type printing method of inkjet printing, and a resin containing at least one of the wavelength conversion substance and the light absorber is applied to a necessary portion on the other surface of the translucent substrate using a nozzle. Since the resin layer is formed by dropping an appropriate amount, there is an effect that it is possible to make a light emitting element in which the arrangement and amount of the wavelength converting substance and the light absorber are freely controlled.
[0071]
The invention of claim 13 is the invention of claim 9,The printing is performed by using a dot printing method of ink jet printing, and dropping a resin containing at least one of the wavelength converting substance and the light absorber onto a necessary portion on the resin sheet using a nozzle. Since the layer is formed, the same effect as that of claim 12 is obtained.
[0072]
The invention of claim 14 is the invention of claim 10 or 12,The printing is performed by using a multicolor printing technique, and for each location on the other surface of the translucent substrate, the thickness of the resin layer including at least one of the wavelength converting substance and the light absorber, and Since the wavelength conversion material and the type and concentration of the light absorber dispersed in the resin layer are changed, a light emitting device using a plurality of wavelength conversion materials and light absorbers and freely changing the ratio thereof There is an effect that can be made.
[0073]
The invention of claim 15 is the invention of claim 11 or 13,The printing is performed by using a multi-color printing technique, so that the resin layer thickness including at least one of the wavelength converting substance and the light absorber is dispersed in the resin layer for each location on the resin sheet. Since the wavelength conversion material, the type of the light absorber, and the concentration are changed, the same effect as in the 14th aspect can be obtained.
[0074]
The invention of claim 16 is the invention of claim 8,The printing uses a photoluminescence method to spectrally detect the emission intensity of each minute region of the wafer, and based on the result of analysis by a computer, color unevenness and light amount unevenness for each element are minimized. In addition, the translucent substrate is controlled by a printing method while controlling the thickness of the resin layer including at least one of the wavelength conversion substance and the light absorber, and the type, amount, and concentration of the wavelength conversion substance and the light absorber. Since the resin layer is formed on the other side of the light-emitting element, even in a light-emitting element made on the same wafer, the brightness and color are different depending on the location, but this is a pattern that measures and corrects this in advance. As a whole, there is an effect that a very uniform light emitting element can be manufactured by arranging the wavelength converting substance and the light absorber.
[0075]
The invention of claim 17 is the invention of claim 9,The printing uses a photoluminescence method to spectrally detect the emission intensity of each minute region of the wafer, and based on the result of analysis by a computer, color unevenness and light amount unevenness for each element are minimized. In addition, the translucent substrate is controlled by a printing method while controlling the thickness of the resin layer including at least one of the wavelength conversion substance and the light absorber, and the type, amount, and concentration of the wavelength conversion substance and the light absorber. Since the said resin layer was formed on the resin sheet affixed on the other surface of this, there exists an effect similar to Claim 16.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference example 1FIG.
FIG. 2 of the present inventionReference example 2FIG.
FIG. 3 of the present inventionReference example 3FIG.
FIG. 4 of the present inventionReference example 4FIG.
FIG. 5 shows the present invention.Embodiment 1FIG.
FIG. 6 of the present inventionEmbodiment 2FIG.
[Fig. 7] of the present invention.Reference Example 6FIG.
[Fig. 8] of the present inventionReference Example 7FIG.
FIG. 9 shows the present invention.Reference Example 8FIG.
FIG. 10 shows the present invention.Reference Example 9FIG.
FIG. 11 shows the present invention.Embodiment 3FIG.
FIG. 12 shows the present invention.Embodiment 7FIG.
[Explanation of symbols]
100 Translucent substrate
101 n-type semiconductor layer
102 p-type semiconductor layer
103 Light emitting layer
104 p-side electrode
105 n-side electrode
200 phosphor
201 resin
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