JP5228464B2 - 発光装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置及び電子機器に関し、更に詳しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の発光素子を樹脂封止層により封止してなる発光装置、及びこの発光装置を備えた電子機器に関するものである。

従来、小型、長寿命、低電圧駆動等の長所を有する光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）が広く用いられている。
特に近年では、従来の赤色や緑色の発光ダイオード（ＬＥＤ）に加え、青色さらには白色の発光ダイオード（ＬＥＤ）も開発されており、照明、ＬＣＤバックライト等、その用途も幅広くなってきている。
この発光ダイオード（ＬＥＤデバイス）は、ＬＥＤ素子を、エポキシ樹脂等の可視光線に対して透明性を有する樹脂により封止したもので、ＬＥＤ素子にて発光した光は、透明樹脂を透過して外部に向かって出射されるようになっている。

ところで、従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）における課題の１つとして、ＬＥＤ素子から発光した光をいかに効率良く外部に取出すかという点がある。
ＬＥＤ素子にて発光した光は、透明樹脂を透過して外部に向かって出射されるが、この際、一部の光がＬＥＤ素子と透明樹脂との界面、さらには透明樹脂と大気との界面にて全反射されることによる光損失が生じる。
そこで、ＬＥＤ素子を、屈折率ｎ１の蛍光体と屈折率ｎ２の微粒子と屈折率ｎ３のシリコーン樹脂とを含む封止樹脂で封止した構造の発光装置が提案されている（特許文献１）。この発光装置では、蛍光体による光の散乱を抑えるとともに、ＬＥＤ素子と封止樹脂との界面における全反射を抑制することにより、光の取り出し効率を向上させている。

また、基板の凹部に配線部を形成し、この基板の表面全体にシランカップリング剤で処理された表面処理層を形成し、この凹部にＬＥＤ素子を搭載してワイヤボンディングにより配線部と電気的に接続し、この凹部を蛍光体粒子を分散させたシリコーン樹脂やアクリル樹脂からなる封止樹脂により封止した発光装置も提案されている（特許文献２）。この発光装置では、基板と封止樹脂との間の密着性を向上させることで、信頼性を高めている。
特開２００７−５３１７０号公報 特開２００３−２４９６９１号公報

発光装置のＬＥＤ素子と封止樹脂との界面における全反射を抑制するには、この界面における屈折率差を小さくすることが重要である。
しかしながら、従来の封止樹脂の屈折率は、例えばエポキシ樹脂では１．５〜１．５５程度と、ＬＥＤ素子等の屈折率（１．８〜３以上）との差が大きく、このため、ＬＥＤ素子から放出される光が封止樹脂との界面で全反射してしまう虞があり、このような全反射が生じた場合、光の取り出し効率が低下し、その結果、発光装置の発光輝度が低下する虞があるという問題点があった。
また、封止樹脂は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等であるから、その化学構造上、更なる樹脂自体の高屈折率化には限界があるという問題点があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発光素子から出射される光の取り出し効率を向上させることができる発光装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、発光素子上の光透過領域を封止する樹脂封止層を、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を主成分とする複数の樹脂層を積層してなる積層構造とし、これら複数の樹脂層それぞれの樹脂を同一の組成の樹脂とし、これら複数の樹脂層のうち発光素子に接する樹脂層を、表面処理ジルコニア微粒子を分散させたジルコニア分散樹脂層とすれば、高光透過率、高屈折率、高い熱安定性、高硬度および耐候性を満足しつつ、発光素子の光取り出し効率を向上させることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の発光装置は、発光素子上の少なくとも光透過領域を、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を主成分とする複数の樹脂層を積層してなる樹脂封止層により封止してなる発光装置であって、前記複数の樹脂層それぞれの樹脂は、同一の組成の樹脂であり、これら複数の樹脂層のうち前記発光素子に接する樹脂層は、シラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、脂肪酸の群から選択される１種または２種以上により表面処理されたジルコニア微粒子を分散させたジルコニア分散樹脂層であり、このジルコニア分散樹脂層の５８９ｎｍ以下の波長の光に対する屈折率は１．５８以上であることを特徴とする。

前記ジルコニア微粒子の平均一次粒子径は、１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下であることが好ましい。
前記ジルコニア分散樹脂層における前記ジルコニア微粒子の含有率は３０質量％以上かつ８０質量％以下であることが好ましい。

本発明の電子機器は、本発明の発光装置を備えてなることを特徴とする。

本発明の発光装置によれば、発光素子上の少なくとも光透過領域を封止する積層構造の樹脂封止層を、同一の組成の樹脂を用いた複数の樹脂層とし、これら複数の樹脂層のうち発光素子に接する樹脂層を、シラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、脂肪酸の群から選択される１種または２種以上により表面処理されたジルコニア微粒子を分散させたジルコニア分散樹脂層とし、このジルコニア分散樹脂層の５８９ｎｍ以下の波長の光に対する屈折率を１．５８以上としたので、発光素子と樹脂封止層との界面における全反射を抑制することができる。したがって、発光素子からの光の取り出し効率を向上させることができ、その結果、発光輝度を向上させることができる。

本発明の電子機器によれば、本発明の発光装置を備えたので、発光輝度を向上させることで、装置としての性能を向上させることができる。

本発明の発光装置及び電子機器を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態の表面実装型の発光装置を示す断面図であり、図において、１は上面に凹部１ａが形成された表面実装型のパッケージ、２はパッケージ１の下面１ｂに形成された電極、３はパッケージ１の凹部１ａの底面に形成された電極、４は電極３上に電気的に接続されたＬＥＤ素子（発光素子）、５はＬＥＤ素子４を封止する樹脂封止層である。この樹脂封止層５は、凹部１ａ内かつ電極３及びＬＥＤ素子４を覆うように形成されたジルコニア分散樹脂層６と、この凹部１ａ内かつジルコニア分散樹脂層６上に形成されたエポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を主成分とする樹脂層７とからなる２層の積層構造とされている。
この発光装置では、ＬＥＤ素子４に接するジルコニア分散樹脂層６の屈折率は、ＬＥＤ素子４より遠い側の樹脂層７の屈折率より高くなるように設定されている。

ＬＥＤ素子４は、サファイア等の結晶基板上に積層構造の発光層を形成したもので、発光層の組成及び特性等を選択することにより、赤色、緑色、青色、白色等のレーザ光を発光させることが可能である。積層構造の発光層としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体層を多層積層したものが挙げられる。

ジルコニア分散樹脂層６は、シラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、脂肪酸の群から選択される１種または２種以上により表面処理されたジルコニア微粒子が、エポキシ系樹脂中またはアクリル系樹脂中に均一に分散された透明複合体である。

ジルコニア微粒子は、透明複合体の透明性を維持するためには平均一次粒子径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下、かつ粒子間に強い凝集がないものが好ましい。
ここで、ジルコニア微粒子の平均一次粒子径を１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下とした理由は、平均一次粒子径が１ｎｍ未満では、結晶性が乏しくなり、屈折率などの粒子特性を発現することが難しくなるからであり、一方、平均一次粒子径が２０ｎｍを超えると、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂に分散させて透明複合体とした場合に透明性が低下するからである。

平均一次粒子径を求める方法としては、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像による方法が適している。
この方法は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）像における所定の個数の粒子の粒子径を測定し、その平均値を求める方法である。なお、平均一次粒子径を求める方法は、上記の方法に限定されることはなく、他の方法、例えば、動的光散乱法により求めてもよい。

このジルコニア微粒子は、ナノサイズの粒子であるから、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂と複合化した透明複合体においても、光散乱が小さく、樹脂の透明性を維持することが可能である。
このジルコニア微粒子は、粉体のものを用いることができる他、予め水に分散したジルコニア水分散液を用いても構わない。この場合、ジルコニア水分散液に後述する表面処理剤を添加してジルコニア微粒子の表面を疎水化し、その後、ジルコニア微粒子を分離すればよい。

このジルコニア微粒子の透明複合体における含有率は、特に限定されるものではないが、この透明複合体を構成する樹脂成分の屈折率と物理特性をバランスよく発現させるためには、３０質量％以上かつ８０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは４０質量％以上かつ７０質量％以下である。

このジルコニア微粒子は、エポキシ系樹脂中またはアクリル系樹脂中に透明に分散させることを条件とするために、表面処理剤を用いて表面処理を施してある。
表面処理剤としては、シラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、脂肪酸の群から選択される１種または２種以上が好適に用いられる。

シラン化合物としては、シランカップリング剤、アルコキシシラン等が挙げられ、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−ブチルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、５−ヘキセニルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。

また、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−（４−ビニルフェニル）プロピルトリメトキシシラン、４−ビニルフェニルメチルトリメトキシシラン、４−ビニルフェニルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等も挙げられる。
これらのシラン化合物は、１種単独で用いることもでき、２種以上を混合して用いることもできる。

シロキサン化合物としては、変性シリコーンオイル、シリコーンレジン等が挙げられ、変性シリコーンオイルとしては、例えば、メトキシ変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、アルコール変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、メタクリレート変性シリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン等が挙げられる。
これらのシロキサン化合物は、１種単独で用いることもでき、２種以上を混合して用いることもできる。

また、シリコーンレジンとしては、例えば、ジメチルシリコーンレジン、メチルフェニルシリコーンレジン等が挙げられる。
シラザン化合物としては、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
脂肪酸としては、ステアリン酸、オレイン酸、クロトン酸、アクリル酸、パルミチン酸等が挙げられる。

ジルコニア微粒子を上記の表面処理剤で処理する方法としては、乾式法、湿式法のいずれをも用いることができる。乾式法とは、表面処理剤とジルコニア微粒子をヘンシェルミキサー等の乾式混合機に投入し、混合することにより、ジルコニア微粒子の表面を修飾する方法である。また、湿式法とは、表面処理剤とジルコニア微粒子を溶媒中で混合することにより、ジルコニア微粒子の表面を修飾する方法である。いずれの方法においても、必要に応じて加熱しながら反応させることにより、より効率よく表面処理させることができる。

この表面処理ジルコニア微粒子は、粉体として用いるほか、有機溶媒や水の分散媒中に分散させた表面処理ジルコニア微粒子分散液として、その後の工程に使用することも可能である。分散液を用いる場合には、この分散液にエポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を溶解させ、その後、減圧下にて分散媒を除去すればよい。

この表面処理ジルコニア微粒子を分散させる樹脂としては、（Ａ）エポキシ系樹脂または（Ｂ）アクリル系樹脂が好適である。
（Ａ）エポキシ系樹脂
エポキシ系樹脂とは、エポキシ樹脂を主骨格に有する樹脂のことであり、このエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等の２官能型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリス・ヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂等の多官能型のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂；テトラグリシジルジアミニジフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート型エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、アニリン型エポキシ樹脂、トルイジン型エポキシ樹脂等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂等が好適に用いられる。

このエポキシ樹脂の硬化剤としては、重付加型、触媒型、縮合型のいずれのタイプのものでも使用可能であり、例えば、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ポリアミド、ジシアンジアミド、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。

この表面処理ジルコニア微粒子をエポキシ系樹脂中に分散させたジルコニア含有エポキシ樹脂組成物には、その特性を損なわない範囲において、硬化促進剤、酸化防止剤を添加してもよい。 硬化促進剤としては、３級アミン類およびその塩類、イミダゾール類およびその塩類、有機ホスフィン類、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫等が挙げられ、これらの硬化促進剤の中でも、有機ホスフィン類が特に好ましい。
この硬化促進剤の添加量は、酸無水物硬化剤１００重量部に対して、０．０１重量部以上かつ１０重量部以下であることが好ましく、０．０５重量部以上かつ５重量部以下であることがより好ましい。

（Ｂ）アクリル系樹脂
アクリル系樹脂とは、アクリル樹脂を主骨格に有する樹脂のことであり、このアクリル樹脂としては、単官能アクリレートおよび／または多官能アクリレートが用いられ、これらのうち１種または２種以上が用いられる。また、この単官能アクリレートおよび／または多官能アクリレートは、任意の割合で予め重合しているアクリル系オリゴマーを使用してもよい。

（ａ）脂肪族単官能（メタ）アクリレートとしては、ブチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート；メトキシプロピレングリコール（メタ）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート等のアルコキシアルキレングリコール（メタ）アクリレート；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド等のＮ−置換アクリルアミド等が挙げられる。

（ｂ）脂肪族多官能（メタ）アクリレートとしては、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリブタンジオールジ（メタ）アクリレート等のアルキレングリコールジ（メタ）アクリレート；ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート等のトリ（メタ）アクリレート；ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジ−トリメチロールプロパンテトラアクリレート等のテトラ（メタ）アクリレート；ジペンタエリスリトール（モノヒドロキシ）ペンタアクリレートなどのペンタ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

（ｃ）脂環式（メタ）アクリレートのうち、単官能アクリレートとしては、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等が、また、多官能アクリレートとしては、ジシクロペンタジエニルジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
（ｄ）芳香族（メタ）アクリレートのうち、単官能アクリレートとしては、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、フェノキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート等が、また、多官能アクリレートとしては、ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート等のジアクリレート類、ビスフェノールＦジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

（ｅ）ポリウレタン（メタ）アクリレートとしては、ポリウレタンエーテル（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
（ｆ）エポキシ（メタ）アクリレートとしては、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ノボラック型エポキシアクリレート等が挙げられる。

樹脂層７は、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を主成分とする樹脂層であり、上記のジルコニア分散樹脂層６と同一の組成のエポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を主成分とする樹脂層が好ましい。

この透明複合体は、上記の表面処理ジルコニア微粒子をエポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂に分散させることにより得ることができる。
分散方法としては、上記のエポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂と、上記の表面処理ジルコニア微粒子とを、ホモミキサー、ロールミル等の分散装置を用いて分散混合することにより得ることができる。また、この分散方法は、工程や保管方法に合わせて調整することもできる。例えば、表面処理ジルコニア微粒子を複数種の成分に別々に分散混合し、これら複数種の混合物を、パッケージへの注入直前に混合することも可能である。

この透明複合体を用いて形成されたジルコニア分散樹脂層６は、平均一次粒子径が１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下の表面処理ジルコニア微粒子をエポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂に均一に分散させたので、ジルコニア分散樹脂層（透明複合体）自体の透明性を損なわず、パッケージ１を封止した際にＬＥＤ素子４から発する光を損失なく外部に取出すことができる。

このジルコニア分散樹脂層６の５８９ｎｍ以下の波長の光に対する屈折率を１．５８以上としたので、ＬＥＤ素子４とジルコニア分散樹脂層６との界面、及びジルコニア分散樹脂層６と樹脂層７との界面における屈折率差を抑えることができる。

この樹脂封止層５は、上記の２層構造の他、ｎ層（ｎ≧３）の積層構造とすることもできる。
この場合、ＬＥＤ素子４に近い層から第ｎ層とすると、第１層の屈折率が最も高く、ｎの値が大きくなるにしたがって屈折率が小さくなり、第ｎ層の屈折率が最も低くなるように設定する。これにより、ＬＥＤ素子４から出射された光の損失が小さくなり、ＬＥＤ素子４から発光される光を効率よく外部に取出すことができる。

この樹脂封止層５では、ジルコニア分散樹脂層６及び樹脂層７各々の充填量、すなわち各々の膜厚は、特に限定されるものではなく、パッケージ１の形状やジルコニア分散樹脂層６及び樹脂層７各々の容積等によって、適した条件で封止すればよい。

次に、この発光装置の製造方法について説明する。
予め、上記の表面処理ジルコニア微粒子をエポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂に分散させたジルコニア含有樹脂組成物を作製しておく。
このジルコニア含有樹脂組成物は、上記の表面処理ジルコニア微粒子を、例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−ブタノール、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、メチルエチルケトン、トルエン等の有機溶媒や水の分散媒中に分散させて表面処理ジルコニア微粒子分散液を作製し、この分散液に上記のエポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を溶解させ、その後、減圧下にて有機溶媒や水の分散媒を除去することで作製することができる。

次いで、図２（ａ）に示すように、上面に凹部１ａが形成され、この凹部１ａに電極３が、下面１ｂに電極２が、それぞれ形成され、この電極３上にＬＥＤ素子４が電気的に接続されたパッケージ１を用意する。
次いで、図２（ｂ）に示すように、電極３及びＬＥＤ素子４を覆うように、パッケージ１の凹部１ａ内にジルコニア含有樹脂組成物１１を注入し、次いで、この樹脂組成物１１を加熱、あるいは紫外線や赤外線等の照射を施して樹脂組成物１１を硬化させ、ジルコニア分散樹脂層６を形成する。
次いで、図２（ｃ）に示すように、ジルコニア分散樹脂層６を覆うように、パッケージ１の凹部１ａ内に、上記のジルコニア含有樹脂組成物に用いられた樹脂と同一組成のエポキシ系またはアクリル系の樹脂組成物１２を注入し、次いで、この樹脂組成物１２を加熱、あるいは紫外線や赤外線等の照射を施して樹脂組成物１２を硬化させ、樹脂層７を形成する。

以上により、ＬＥＤ素子４を、高屈折率のジルコニア分散樹脂層６と、このジルコニア分散樹脂層６より低屈折率の樹脂層７とからなる２層構造の樹脂封止層５により封止することができる。
この封止後、メタルケースの装着、外部端子の絶縁処理等を施すことにより、図１に示す本実施形態の発光装置を作製することができる。
この発光装置を各種照明機器や各種表示装置に搭載することにより、発光輝度が向上し、装置としての性能を向上させた電子機器を提供することができる。

図３は、本実施形態の発光装置の変形例を示す断面図であり、この発光装置が図１の発光素子と異なる点は、電極３及びＬＥＤ素子４のみを覆うように断面半円状のジルコニア分散樹脂層２１を形成し、この凹部１ａ内を満たすように樹脂層２２を形成し、これらジルコニア分散樹脂層２１及び樹脂層２２を樹脂封止層２３とした点であり、これらジルコニア分散樹脂層２１及び樹脂層２２の組成等は、上述したジルコニア分散樹脂層６及び樹脂層７と全く同様である。

図４は、本実施形態の発光装置の他の変形例を示す断面図であり、この発光装置が図１の発光素子と異なる点は、凹部１ａ内を満たすようにジルコニア分散樹脂層３１を形成し、このジルコニア分散樹脂層３１を覆うようにパッケージ１の上面全面に断面半円状の樹脂層３２を形成し、これらジルコニア分散樹脂層３１及び樹脂層３２を樹脂封止層３３とした点であり、これらジルコニア分散樹脂層３１及び樹脂層３２の組成等は、上述したジルコニア分散樹脂層６及び樹脂層７と全く同様である。

本実施形態の発光装置によれば、ＬＥＤ素子４をシラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、脂肪酸の群から選択される１種または２種以上により表面処理されたジルコニア微粒子を分散させた高屈折率のジルコニア分散樹脂層６と、このジルコニア分散樹脂層６より低屈折率の樹脂層７とからなる２層構造の樹脂封止層５により封止し、このジルコニア分散樹脂層６の５８９ｎｍ以下の波長の光に対する屈折率を１．５８以上としたので、ＬＥＤ素子４と樹脂封止層５との界面における全反射を抑制することができる。したがって、ＬＥＤ素子４からの光の取り出し効率を向上させることができ、その結果、発光輝度を向上させることができる。

本実施形態の電子機器によれば、本実施形態の発光装置を備えたので、発光輝度を向上させることで、装置としての性能を向上させることができる。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

「実施例」
（ジルコニア分散液の作製）
オキシ塩化ジルコニウム８水塩２６１５ｇを純水４０Ｌに溶解させたジルコニウム塩溶液に、２８％アンモニア水３４４ｇを純水２０Ｌに溶解させた希アンモニア水を攪拌しながら加え、ジルコニア前駆体スラリーを調整した。
次いで、このスラリーに、硫酸ナトリウム３００ｇを５Ｌの純水に溶解させた硫酸ナトリウム水溶液を攪拌しながら加えた。このときの硫酸ナトリウムの添加量は、ジルコニウム塩溶液中のジルコニウムイオンのジルコニア換算値に対して３０質量％であった。

次いで、この混合物を、乾燥器を用いて、大気中、１３０℃にて２４時間、乾燥させ、固形物を得た。
次いで、この固形物を自動乳鉢等により粉砕した後、電気炉を用いて、大気中、５００℃にて１時間焼成した。
次いで、この焼成物を純水中に投入し、攪拌してスラリー状とした後、遠心分離器を用いて洗浄を行い、添加した硫酸ナトリウムを十分に除去した後、乾燥器にて乾燥させ、ジルコニア粒子を作製した。

（ジルコニア微粒子の表面処理）
次いで、このジルコニア粒子４０質量部及びアクリロキシプロピルトリメトキシシラン１０質量部をトルエン５０質量部中に投入し、窒素雰囲気下、１１０℃にて加熱還流することにより、表面処理されたジルコニア微粒子のトルエン分散液を作製した。このトルエン分散液を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察用のコロジオン膜付メッシュに微量掬い取り、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察したところ、一次粒子径が３ｎｍ〜７ｎｍの微粒子が分散していることが確認された。

（エポキシ樹脂組成物の作製）
エポキシ樹脂としてエピコート８２８（ジャパンエポキシレジン（株）社製）、酸無水物硬化剤としてリカシッドＭＨ７００（新日本理化（株）社製）を、エポキシ当量が１：１となるように混合し、エポキシ樹脂組成物（Ｓ１）を作製した。
そして、上記のトルエン分散液とエポキシ樹脂組成物（Ｓ１）を、トルエン分散液中の表面処理ジルコニア微粒子とエポキシ樹脂の比率が６：４となるように混合し、その後、減圧してトルエンを除去し、表面処理ジルコニア微粒子が分散したエポキシ樹脂組成物（Ｚ１）を作製した。
このエポキシ樹脂組成物（Ｚ１）の硬化前の屈折率（ｄ線）をアッベ屈折率計で測定したところ、１．６０であった。一方、エポキシ樹脂組成物（Ｓ１）の屈折率（ｄ線）は１．５０であった。

（発光装置の作製）
ＬＥＤ素子４として青色ＬＥＤ素子を用い、パッケージ１の凹部１ａに、この凹部１ａの容積の１／２量をエポキシ樹脂組成物（Ｚ１）を用いて封止し、次いで、この凹部１ａの容積の残りの１／２量をエポキシ樹脂組成物（Ｓ１）を用いて封止し、次いで、１５０℃にて加熱硬化させ、実施例の発光装置を作製した。

「比較例」
ＬＥＤ素子４として青色ＬＥＤ素子を用い、パッケージ１の凹部１ａをエポキシ樹脂組成物（Ｓ１）を用いて封止し、次いで、１５０℃にて加熱硬化させ、比較例の発光装置を作製した。
このエポキシ樹脂組成物（Ｓ１）の屈折率（ｄ線）は１．５０であった。

（発光装置の評価）
実施例及び比較例の発光装置の光取り出し効率を評価した。
実施例及び比較例の発光装置を各３０個づつ作製し、定格値（３．５Ｖ−２０ｍＡ）にて点灯させ、その光出力を測定した。
その結果、比較例の光取出し効率を１００％とした場合、実施例における効率は１１０％となり、ジルコニア微粒子による高屈折率化の効果により、ＬＥＤ素子４からの光取出し効率が１０％向上することが確認できた。

本発明の発光装置は、発光素子を封止する樹脂封止層のうち少なくとも１つの樹脂層を、シラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、脂肪酸の群から選択される１種または２種以上により表面処理されたジルコニア微粒子を分散させたジルコニア分散樹脂層とし、このジルコニア分散樹脂層の５８９ｎｍ以下の波長の光に対する屈折率を１．５８以上としたことにより、発光素子からの光の取り出し効率を向上させることができたものであるから、この発光装置を搭載した各種照明機器や各種表示装置はもちろんのこと、この発光装置を用いた各種電気機器の分野においてもその効果は大であり、その工業的効果は極めて大きなものである。

本発明の一実施形態の表面実装型発光装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態の表面実装型発光装置の製造過程を示す過程図である。 本発明の一実施形態の表面実装型発光装置の変形例を示す断面図である。 本発明の一実施形態の表面実装型発光装置の他の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１ パッケージ
１ａ 凹部
１ｂ 下面
２、３ 電極
４ ＬＥＤ素子（発光素子）
５、２３、３３ 樹脂封止層
６、２１、３１ ジルコニア分散樹脂層
７、２２、３２ 樹脂層
１１ ジルコニア含有樹脂組成物
１２ 樹脂組成物

Claims (4)

1. 発光素子上の少なくとも光透過領域を、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂を主成分とする複数の樹脂層を積層してなる樹脂封止層により封止してなる発光装置であって、
   前記複数の樹脂層それぞれの樹脂は、同一の組成の樹脂であり、
   これら複数の樹脂層のうち前記発光素子に接する樹脂層は、シラン化合物、シロキサン化合物、シラザン化合物、脂肪酸の群から選択される１種または２種以上により表面処理されたジルコニア微粒子を分散させたジルコニア分散樹脂層であり、
   このジルコニア分散樹脂層の５８９ｎｍ以下の波長の光に対する屈折率は１．５８以上であることを特徴とする発光装置。
2. 前記ジルコニア微粒子の平均一次粒子径は、１ｎｍ以上かつ２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記ジルコニア分散樹脂層における前記ジルコニア微粒子の含有率は３０質量％以上かつ８０質量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光装置を備えてなることを特徴とする電子機器。

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