JP5395742B2 - 発光デバイス及び発光デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光デバイス及び発光デバイスの製造方法に関し、特に指向性を制御した発光デバイス及び発光デバイスの製造方法に関する。

従来、化合物半導体である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略す）は、長寿命や小型化の特徴を生かして光源装置として幅広く利用されており、単色光のみならず、近年、窒化ガリウム系化合物半導体（以下、ＧａＮ系半導体と略す）等の青色光や紫外光を発光するＬＥＤと各色を発光する蛍光体を組み合わせて疑似白色光を得る発光デバイスが広く実用化されている。しかしこの発光デバイスにおいて、その指向性を制御することは容易ではなかった。

そこで、特許文献１においては、ＬＥＤチップを覆う透明樹脂にレンズ部を設け、発光素子からの光に指向性を付与するものが記載されている。同文献の段落００３３には、かかるレンズ部はいわゆるトランスファモールド法により形成されることが示されている。

また、特許文献２には、発光装置であって、波長変換層内に蛍光体を含む波長変換部と透光性材料からなる光ガイド部を設けた構造が記載されている。この従来の発光装置における光ガイド部は、発光素子側から封止樹脂の光取り出し側に向かって延びている。

特開平１１−３４５９１２号公報 ＷＯ２００８／０４４７５９号公報

しかしながら、特許文献１、２においては以下の課題を有する。
特許文献１におけるＬＥＤパッケージの樹脂上面をレンズ形状とする方法においては、樹脂成型用の金型が必要となる。従って、指向性を変化させる際には異なる金型が必要となり、容易に指向性を変化させることが出来ない。
また、特許文献２においては、光ガイド部によってＬＥＤパッケージの指向性が変化することはない。それは、特許文献２における光ガイド部はその中を光線が全反射しながら導波する構造となっており、光線の出射角度は変化しないためである。さらに、光ガイド部内に散乱材を入れた場合に関しても、散乱材に当たった光線はランダム方向に散乱するため、指向性を制御することはできないという問題点も有している。

本発明は、上記課題を解決し、発光素子からの光線の指向性を制御でき、かつ、付与される指向性の調整や変更が容易な発光デバイスとその製造方法を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る発光デバイス及び発光デバイスの製造方法は、下記記載の手段を採用する。

本発明の発光デバイスは、基板と、基板上に配置された発光素子と、発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の溝と、この複数の溝における壁面にのみ形成される散乱構造とを備える発光デバイスであって、複数の溝の間隔は、樹脂封止における位置に応じて異なり、発光素子の近傍では相対的に広く、発光素子から離れた位置では相対的に狭いことを特徴とする。なお、この散乱構造は、発光素子の光軸上に形成されないことが望ましい。

また、本発明の発光デバイスは、基板と、基板上に配置された発光素子と、発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の溝と、この複数の溝における壁面にのみ形成される散乱構造とを備える発光デバイスであって、複数本の溝は、封止樹脂の表面の法線方向に対し傾斜して形成されることを特徴とする。

また、本発明の発光デバイスは、基板と、基板上に配置された発光素子と、発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の溝と、この複数の溝における壁面にのみ形成される散乱構造とを備える発光デバイスであって、前記複数の溝に、透明の樹脂が充填されていることを特徴とする。

また、本発明における複数本の溝は、互いに交差する複数の組からなる構成としても良い。

また、本発明における発光デバイスは、基板と、基板上に配置された発光素子と、発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の丸孔と、複数の丸孔における壁面にのみ形成される散乱構造とを備えることを特徴とする。

また、本発明における散乱構造は、光線を散乱する散乱材を含む散乱層であっても良いし、前記散乱構造は、前記壁面に凹凸形状を付与してなる構成としても良い。

また、本発明における封止樹脂は蛍光体を含み、封止樹脂中における蛍光体の密度は、発光素子の近傍では相対的に高く、発光素子から離れた位置では相対的に低いものを用いるのが良い。

また、本発明における発光デバイスの製造方法は、基板と、基板上に配置された発光素子と、発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の溝と、発光素子から出射される光線を散乱し、発光素子からの光線に指向性を与える散乱構造とを備える発光デバイスの製造方法において、発光素子を封止樹脂で被覆する工程と、封止樹脂表面に、複数の溝を形成する工程と、複数の
溝の壁面にのみ、散乱構造を付与する工程と、を有し、散乱構造を付与する工程は、複数の溝に、散乱剤を含む樹脂材料を充填する工程と、複数の溝における壁面にのみに散乱層を残して、樹脂材料を除去する工程と、を有することを特徴とする。

本発明における発光デバイスおよび発光デバイスの製造方法によれば、発光素子からの光線の指向性を制御でき、かつ、付与される指向性の調整や変更が容易な発光デバイスが提供される。

また、本発明においては、指向性を制御する散乱構造を溝の底面に形成せず、溝の壁面のみに形成することによって、発光素子からの光線が溝の底面の散乱構造に入射して素子方向に戻る現象を防ぐことができ、取り出し効率を下げることなく指向性を制御することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの斜視図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 散乱構造の数が指向性に与える影響を説明する図である。 散乱構造の深さが指向性に与える影響を説明する図である。 図２中のＢ部の拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係る発光デバイスの製造工程を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る発光デバイスの斜視図である。 図７のＡ’−Ａ’線における断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る発光デバイスの断面図である。 第３の実施形態に係る発光デバイスにより得られる指向性を模式的に示すグラフである。 本発明の第４の実施形態に係る発光デバイスを示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る発光デバイスを示す平面図である。 本発明の第６の実施形態に係る発光デバイスを示す平面図である。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る発光デバイス１の構成について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る発光デバイス１を示す斜視図である。

発光デバイス１は、基板２上に枠３が配置され、その内部を透光性の封止樹脂４で充填して形成されており、同図には表れないが、封止樹脂４内には発光素子が封入されている。ここで、基板２、枠３の材質は、発光デバイス１の機能を担保できるものであればどのようなものであってもよく、適宜の樹脂等を用いてよい。また、封止樹脂４も、発光デバイス１の機能を担保できる限り、その材質に特段の制約はないが、本実施形態では、シリコーン系樹脂を用いる。なお、同図に示した発光デバイス１は表面実装型の電子部品を想定したものであり、基板２の表面には図示しない端子が設けられる。しかしながら、発光デバイス１は表面実装型の電子部品には限定されない。

発光デバイス１の表面、すなわち、封止樹脂４の表面はおおむね平らであり、その表面には、本実施形態の例では５つの散乱構造５（溝の壁面で対峙する第１の散乱構造５ａと第２の散乱構造５ｂ）が設けられている。散乱構造５は、封止樹脂４の表面から内部に向かって形成されており、ここでは、発光デバイス１の表面に平行に配置された複数本の溝の内、溝底面には形成されておらず、図中では溝内で対面する壁面にのみ、第１と第２の散乱構造５ａ、５ｂが形成されている。この様にして、この第１と第２の散乱構造５ａ、５ｂの間には細溝の空隙が形成され、溝底面は平滑面となる。なお、後述するように、散乱構造５は光線を散乱し、その結果、発光素子からの光線に指向性を与えるものであり、その形状や数は図示した例に限定されない。また、これら複数の散乱構造５は、厳密には溝底面の端部に掛かって形成されるが、散乱構造５自体の厚みが極薄のため、光線がその端部での散乱は無視できる程度である。

また、本図では、複数本の溝を平行とし、その溝の壁面の全てに第１、第２の散乱構造５ａ、５ｂを形成している例を示したが、この溝が平行ではなく、曲線であったり非平行の場合は、光線に対して目的の方向に指向性を与える壁面領域のみに、この散乱構造を設ければよい。

図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。

基板２上には、発光素子６が配置される。発光素子６は、好適にはＬＥＤチップであるが、その他の発光素子であってもかまわない。発光素子６は、封止樹脂４により覆われて
おり、封止樹脂４の表面に面した面、すなわち、図中上側の面がその発光面となっている。また、発光素子６は、ボンディングワイヤ８により、図示しない端子に電気的に接続される。図示しない端子からボンディングワイヤ８を介し、所定の電圧を発光素子６に印加することにより、発光素子６が発光する。なお、基板２上に配置される発光素子６の数は１に限定されず、複数であってもよい。また、その配置位置も任意である。

また、封止樹脂４中において、その表面から最も深い位置には、発光素子６を覆う蛍光体層９が形成されている。このときの、封止樹脂４中における蛍光体の密度は、その下部、すなわち、発光素子６の近傍では相対的に高く、その上部、すなわち発光素子６から離れた位置では相対的に低くしている。それは、蛍光体粒子は波長変換の効果に加え、光線を散乱させる効果も併せ持つものであり、封止樹脂４の上部すなわち散乱構造５の近傍に蛍光体が多く配置されると、散乱構造５に当たらない光線も蛍光体で散乱されてしまい、散乱構造５の効果が薄れてしまうためである。

なお、この蛍光体層９は、発光素子６からの光線の波長を変換する機能を有しており、一例として、発光素子６が青色ＬＥＤである場合に、その青色の光線の一部を赤色や緑色等に変換し、白色光を得る等が挙げられる。もちろん、発光素子６からの光線の波長を変換する必要が無い場合には、蛍光体層９は省略して差し支えない。

枠３は、封止樹脂４を充填する際に、液状の樹脂を保持する他、発光デバイス１の側面方向への光漏れを防ぐために設けられる。しかしながら、枠３は必須のものではないので、必要無ければ省略しても差し支えない。あるいは、枠３を基板２と一体のものとして成形してもよい。

また、封止樹脂４の表面からはほぼ垂直に内部に向かって溝が形成され、溝の壁面にのみ散乱構造５を配置する。ここで、上述したように散乱構造５は溝の底面には配置しない。本実施形態では、散乱構造５は光線を散乱する散乱材を含んだ樹脂層とする。散乱材は、光線を散乱するものであれば特段限定されないが、ガラスあるいはプラスチック製のマイクロビーズや、金属粉を含有する樹脂を好適に用いることができる。

このような散乱構造５により、発光素子６からの光線に指向性が与えられる。この場合では、封止樹脂４表面の法線方向への指向性が強まる。指向性の程度は、散乱構造５の数（あるいは密度）、深さ及び散乱強度を変更することにより制御される。

次に、発光デバイス１における散乱構造５の作用について説明する。まず、散乱構造５の数と指向性との関係について説明する。
図３は、散乱構造５の数が指向性に与える影響を説明する図である。同図上には、本実施形態における散乱構造の数をそれぞれ、０、３、及び５とした時の光線の指向性を示すグラフが模式的に示されている。同グラフにおいて示される角度は、散乱構造５の長手方向に垂直な面において、封止樹脂表面の法線方向を０度としたときの角度であり、グラフ中において示される曲線は各角度における光線の強度である。

曲線１０１ａは、同図下部に、図２に対応する断面図として示す発光デバイス１００ａからの光線の指向性を示す。発光デバイス１００ａは散乱構造の数が０、すなわち、散乱構造を設けない場合である。また、曲線１０１ｂは散乱構造の数が６である発光デバイス１００ｂからの、曲線１０１ｃは散乱構造の数が１０である発光デバイス１００ｃからの光線の指向性を示している。なお、発光デバイス１００ｂ〜ｃにおける散乱構造の深さは同一としている。

同図に示されたグラフからわかる通り、散乱構造の数が増加するにつれ指向性が鋭くな
る。すなわち、鋭い指向性を得たければ、散乱構造の数を増やすとよい。

次に、散乱構造５の深さと指向性との関係について説明する。
図４は、散乱構造５の深さが指向性に与える影響を説明する図である。同図上には、本実施形態における散乱構造の深さをそれぞれ変えた時の光線の指向性を示すグラフが模式的に示されている。同グラフは、図３におけるグラフに準じた表示となっている。

曲線１０１ａは、同図下部に、図２に対応する断面図として示す発光デバイス１００ａからの光線の指向性を示す。発光デバイス１００ａは散乱構造の深さが０、すなわち、散乱構造を設けない場合である。また、曲線１０１ｄ〜ｆは、それぞれ発光デバイス１００ｄ〜ｆからの光線の指向性を示しており、各発光デバイス１００d〜ｆの散乱構造の深さは、図示の通り発光デバイス１００ｄが最も浅く、発光デバイス１００ｆが最も深く、発光デバイス１００ｅはその中間となっている。なお、発光デバイス１００ｄ〜ｆにおける散乱構造の数は同一であり、１０としている。

同図に示されたグラフからわかる通り、散乱構造の深さが深くなるにつれ指向性が鋭くなる。すなわち、鋭い指向性を得たければ、散乱構造の深さを深くするとよい。

以上のことから、本実施形態では、散乱構造の数を増やす、あるいは、その深さを深くすることにより、より鋭い指向性が得られることが分かる。従って、散乱構造の数及び深さは、必要な指向性の程度に応じ、発光デバイス全体の厚み等を考慮しつつ適宜決定することが望ましい。

次に、図２中のＢ部の拡大図である図５を用いて、第１と第２の散乱構造５ａ、５ｂにより、指向性が得られるメカニズムを説明する。

発光素子より到来する光線のうち、第１と第２の散乱構造５ａ、５ｂに当たることなく封止樹脂４の表面に到達する光線は、図中に示す光線１０２ａ、１０２ｂのように、そのまま屈折し封止樹脂４表面より出射する。このとき、溝の底面においては、散乱構造５を設けていないため、溝の底面に到達した光線は封止樹脂４の表面に到達した場合と同様に外部に出射する。

ここで、第１と第２の散乱構造５ａ、５ｂに当たった光線は、散乱構造５により散乱され、不特定の方向へと反射（乱反射）する。特に、隣接する第１と第２の散乱構造５ａ、５ｂに挟まれた矩形の領域の対角線が、封止樹脂４表面の法線方向との間になす角度θよりも大きな角度で到来する光線は、図中に示す光線１０３のように、必ず第１の散乱構造５ａに当たり散乱される。その散乱光のうち、図中に示す散乱光１０４のように、再び散乱構造５に当たらない光線はそのまま出射し、図中に示す散乱光１０５のように、封止樹脂４表面の法線方向に対し大きな角度で散乱されたものは、再び第２の散乱構造５ｂに当たり、さらに不特定の方向へと散乱することになる。このような散乱を繰り返すことにより、封止樹脂４表面の法線方向に対し、小さな角度で進行する光線の割合が増加し、その結果、指向性が得られると考えられる。容易に理解されるように、角度θを小さいものとすると、より鋭い指向性が得られる。そのためには、隣接する第１と第２の散乱構造５ａ、５ｂ間の距離を小さくする、すなわち、散乱構造５の数を増やしその密度を高めるか、あるいは散乱構造５の深さを深くすればよいのであるが、これは前述したとおりである。

また、図５中の説明においては、散乱構造５に到達した光線はすべて散乱されているが、散乱構造５の散乱強度を弱めて、一部を透過させても良い。この場合、散乱構造５の散乱強度が強くなれば指向性は鋭くなるため、その散乱強度を調整することによって、指向性を調整することも可能となる。

ここで、上述のように溝の底面においては、散乱構造５を設けていないため、溝の底面に到達した光線は、封止樹脂４の表面に到達した場合と同様に出射するが、仮に図中の光線１０６のように、散乱構造５の底面に到達した光線は、その光線はすべて図中下方向、すなわち光線が取り出せない方向に散乱してしまうため、その光線に限っては発光デバイスの光取り出し効率が低下してしまう。従って、散乱構造５の厚みは、所望の散乱構造５の散乱強度が保たれる範囲内で、出来るだけ小さい値とすることが好ましい。

なお、本実施例では、散乱材入り樹脂である散乱構造５は、複数本の溝の長手方向の壁面に配置しているので、それによって得られる指向性は、主としてその溝の長手方向に垂直方向（溝の短手方向）の面内に関して得られるが、溝の長手方向に平行な面内においては、指向性を得ることができない。そこで、発光デバイスの指向性を制御したい方向を考慮して、複数本の溝の配置位置や、溝形状を変えて制御できる。

続いて、本実施形態に係る発光デバイスを製造する方法を説明する。
図６は、第１の実施形態に係る発光デバイスの製造工程を説明する図である。

本実施形態に係る発光デバイスは、種々の方法により製造して良いが、一例として、以下の手順により製造する。
まず、基板２上に発光素子６を配置し、基板２上に形成した図示しない端子と発光素子６との電気的接続を、ボンディングワイヤ８により行う。次に、基板２の外周部に枠３を配置する。なお、この枠３が不要の場合には本手順は不要である。次に、枠３内部にシリコーン樹脂材料を充填した後に、この樹脂材料硬化することで封止樹脂４を形成する。樹脂材料の充填の方法は、液状の封止樹脂を発光素子上に滴下する方法によってもよいし、射出成型、トランスファー成形などの周知の成形法によってもよい。また、樹脂材料の硬化の方法は、封止樹脂４が熱硬化性樹脂の場合は加熱すればよく、光／電子線硬化性樹脂の場合は、必要な光または電子線の照射をすればよく、化学反応型樹脂である場合には一定時間だけ放置すればよい。封止樹脂４が熱可塑性樹脂であれば、冷却により硬化する。このとき必要であれば、前述したように発光素子６の周りに蛍光体層９を形成する（図中Ａ）。

ここで、封止樹脂４中に発光素子６を覆う蛍光体層９を形成する場合は、発光素子６上に蛍光体を含有する樹脂を塗布し、その後に封止樹脂４を充填することによって蛍光体層９を形成する。また上記手法以外にも、予め封止樹脂４中に蛍光体を分散させておき、封止樹脂４の充填後、その硬化前に、封止樹脂４と蛍光体との比重の差を利用して蛍光体を封止樹脂４の下部に沈降させることによって形成しても良い。これにより、封止樹脂４中における蛍光体の密度を、発光素子６の近傍では相対的に高く、発光素子６から離れた位置では相対的に低くすることができる。

次に、樹脂材料が完全に硬化して封止樹脂４が形成された後に、封止樹脂４表面に溝を形成する（図中Ｂ）。ここで形成される溝は、例えば半導体ウェハーのダイシングに用いられるダイシングソーを用いて形成する。このときの溝の数や深は、先に説明した作用に基づき決定される。なお、ダイシングにて形成した溝の底面は、発光素子６から発せられた光線が当たっても散乱しない面（平滑面）とする。

次に、封止樹脂４の表面から発光素子に向けて形成された溝に、散乱材入りの樹脂を充填する（図中Ｃ）。散乱材入りの樹脂を溝内に配置する方法は、例えば、マイクロビーズあるいは金属粉を含有する液状の樹脂を充填し、硬化させる方法がある。その他にも、あらかじめ溝と同一の形状に成型された散乱材入り樹脂を所定の位置に配置しておき、封止樹脂４を充填する方法、あるいは、封止樹脂４を充填した後、その硬化前にあらかじめ溝
と同一の形状に成型された散乱材入り樹脂を埋め込む方法などで行ってもよい。

次に、散乱材入りの樹脂を配置した位置に再度溝を形成することで、溝内の壁面にのみ散乱構造５を形成する（図中Ｄ）。ここで形成される溝は、上述のようにダイシングソーを用いて形成してよい。このとき、図中Ｂにおいて形成した溝幅よりも狭い溝幅とすることで、その差分の厚みの散乱材入り樹脂層を溝の壁面に形成することができる。ここで、溝の底面には、散乱材入り樹脂層が残らないように溝を形成する必要がある。

このような製造方法で発光デバイス１を製造することによって、散乱構造５の厚みを適宜薄く形成することが可能となり、上述のように発光デバイス１の光取り出しを妨げることがなくなる。

以上の説明は、単体の発光デバイス１を製造するものとして説明したが、半導体チップを製造するように、多数の発光デバイスを一度に製造するものとしてもよい。その場合には、これらの製造方法の後に、個々の発光デバイスを分離するダイシングの工程が行われる。

なお、本実施形態においては散乱構造５を溝の壁面に形成した散乱材入りの樹脂としているが、それに限るものではなく、例えば、壁面にのみ光線が散乱する程度の凹凸を持った溝を有する形態としてもよい。この場合、例えば、封止樹脂４に溝を形成する際に、ダイシングブレードを用いることで、溝形成と同時に、溝の壁面にのみ散乱構造５を形成することが可能であり、更に、使用するダイシングブレードの面粗さを変えることにより、溝壁面の散乱強度を変化させることができる。すなわち、同じ外形において、例えば狭い指向性を得たい場合には面粗さの粗いダイシングブレードを用いて強い散乱強度の溝壁面を形成するなど、ダイシングブレードを選択することによっても所望の指向性を得ることが可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る発光デバイス２０１の構成について説明する。
図７は、第２の実施形態に係る発光デバイス２０１を示す斜視図であり、図８は図７のＡ’−Ａ’線における断面図である。

本実施形態の発光デバイス２０１の外観は、おおむね図１、図２に示した第１の実施形態のものと同様であり、第１の実施形態と同様の部材については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第１の実施形態と同様に、封止樹脂４の表面からはほぼ垂直に内部に向かって溝が形成され、溝の壁面に散乱構造５を配置する。ここで、第１の実施形態においては、溝内で対峙する散乱構造５の間は空隙となっていたが、本実施形態においては、散乱構造５で挟まれた溝部分（その空隙部分）に、封止樹脂４と同じ材料の、透明樹脂からなる封止樹脂４’が充填されているものである。また、本実施形態においては、封止樹脂４’は封止樹脂４と同じ組成のものを用いたが、それに限るものではなく、封止樹脂４との屈折率差が小さいものを用いても良い。この様に、封止樹脂４’がある場合においても、第１の実施形態と同様、散乱構造５により、発光素子６からの光線に指向性が与えられ、指向性の程度は、散乱構造５の数（あるいは密度）、深さ及び散乱強度を変更することにより制御されるものとなる。

このように、散乱構造５で挟まれた溝部を透光性の封止樹脂４’で充填することにより、指向性の制御に加え、発光デバイス２０１の上面が平面となるため、溝への埃等の混入を防ぐ、発光デバイス２０１の機械的強度が増加するなどの効果が得られる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に掛かる発光デバイス３０１の構成および作用について説明する。
図９は、第３の実施形態に係る発光デバイス３０１の断面図である。本実施形態の発光デバイス３０１の外観は、おおむね図２に示した第１の実施形態のものと同様であり、第１の実施形態と同様の部材については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の発光デバイス３０１では、複数本の溝の壁面に配置した散乱材入り樹脂である散乱構造３０５が、封止樹脂４の表面の法線方向に対し、角度φだけ傾斜している。これにより、発光デバイス３０１からの光線の指向性を、散乱構造５の傾斜方向に向けることができる。

図１０は、発光デバイス３０１により得られる指向性を模式的に示すグラフである。同グラフは、図３におけるグラフに準じた表示となっており、その指向性は発光デバイス３０１表面の法線方向である０度に対し傾いた方向となっている。このグラフは、図９における角度φを３０度とした時の様子を示している。

このように、傾斜する散乱構造５の角度φや、溝深さや本数により、指向角の制御ができていることが判る。なお、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、散乱構造５で挟まれた溝の中に封止樹脂を充填してもよい。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態の発光デバイスについて説明する。
図１１は、第４の実施形態に係る発光デバイス４０１の断面図である。同図は、図２に相当する断面図となっており、第１の実施形態と同様の部材については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態の発光デバイス４０１は、複数本の溝の壁面に配置した散乱材入り樹脂である散乱構造４０５の間隔が、封止樹脂４における位置に応じて異なるようにしている。すなわち、発光素子６の直上（光軸上）近辺の位置には散乱構造４０５を形成せず、発光素子６直上における隣接する散乱構造４０５間の間隔ｌ１が、発光素子６の直上の位置から離れた位置に設けた散乱構造４０５の間隔ｌ２よりも大きくなるようにしている。言い換えれば、隣接する散乱構造４０５の間隔は、発光素子６の近傍では相対的に広く、発光素子６から離れた位置では相対的に狭くしている。

これは、次の理由による。すなわち、発光素子６の直上近辺の位置に向かって進む光線、例えば、図中示す光線１０７は、もともと封止樹脂４表面の法線方向となす角度が小さく、散乱構造４０５により散乱させる必要がない。一方、発光素子６の直上（光軸上）近辺から離れた位置に向かって進む光線、例えば、図中示す光線１０８は、封止樹脂４表面の法線方向となす角度が大きいため、より封止樹脂４表面の法線方向に近い角度になるよう散乱させなければならない。そのため、発光素子６の光軸上には散乱構造４０５を配置しないで、つまり発光素子６の直上付近では散乱構造４０５を疎とし、逆に発光素子６の直上付近から離れた位置では散乱構造４０５を密となるように、適切に配置するのが望ましい。

なお、本図では、発光素子６の外側に配する散乱構造を等間隔で配置した例を示したが、この形態に代えて、発光素子６の光軸を中心に外側に行くにつれて、徐々に散乱構造４０５の配置間隔が狭くなる様に配置しても良い。

このように、複数本の溝の壁面に配置した散乱材入り樹脂である散乱構造４０５の間隔を、封止樹脂４における位置に応じて異ならせることによって、散乱構造４０５を均等に配置する先に示した形態に比して、より光線の利用効率が向上する。また、散乱構造４０５を、ダイシングソーを用いて形成している場合には、製造コストが低減する。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る発光デバイス５０１について説明する。
図１２は、第５の実施形態に係る発光デバイス５０１の平面図である。本実施形態においても、第１の実施形態と同様の部分には同符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施形態においては、複数本の溝の壁面に配置した散乱材入り樹脂である散乱構造が、互いに交差する複数の組からなっている。ここでは、第１の実施形態における散乱構造と同様の第１の散乱構造５０５ａに対し、直交する第２の散乱構造５０５ｂが形成されている。このようにすると、第１の散乱構造５０５ａ及び第２の散乱構造５０５ｂは、それぞれその長手方向に直交する方向に関して光線に指向性を与えるので、発光デバイス５０１の前方、すなわち、封止樹脂４表面の法線方向に、いずれの向きについても指向性が付与される。ここで、溝の底面部に入射した光線に関しては、散乱構造に入射せずに発光デバイス５０１から出射されるため指向性が付与されないが、発光デバイス５０１全体の指向性としては、散乱構造に入射し指向性が付与された光線と、指向性が付与されない光線が平均化されるため、発光デバイス５０１に目的の指向性を付与できる。

また、本実施形態では、散乱構造の組は二組としたが、これを三組以上としてもよい。三組とした場合、各組に属する溝が互いに交わる角度は６０度とするとよい。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態の発光デバイス６０１について説明する。
図１３は、第６の実施形態に係る発光デバイス６０１を示す平面図である。本実施形態では、散乱構造６０５が複数の円柱形状の穴の壁面に配置されている。この場合、全方向に対し比較的均等な光線の指向性が得られる。かかる散乱構造６０５は、例えばドリルなどを用いて封止樹脂４上に穴を開けた後、散乱材入り樹脂を充填し、更に径の小さいドリルなどで散乱材入り樹脂に穴を開け、穴の壁面のみに散乱構造６０５を形成するなどの方法により作製される。ここで、本形態でより光線に対する指向特性を強めたい場合は、丸穴の壁面全周にこの散乱構造６０５を設けるのではなく、指向性を付与したい壁面の領域のみに形成すれば良い。

なお、以上説明した第４〜第６の実施形態においても、第２の実施形態同様に、散乱構造５で挟まれた溝の中に、透明の封止樹脂を充填すれば、さらに第２の実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、以上説明した第３〜第６の実施形態においても、散乱構造５は溝の壁面に配置した散乱材入り樹脂ではなく、壁面にのみ光線が散乱する程度の凹凸を持った溝とすることも可能である。

また、本発明は、上記説明だけに限定されず、上述した各実施形態を組み合わせても目的の効果を得られることは言うまでもない。

１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１ 発光デバイス
２ 基板
３ 枠
４、４’ 封止樹脂
５、３０５、４０５、５０５ａ、５０５ｂ、６０５ 散乱構造
５ａ 第１の散乱構造
５ｂ 第２の散乱構造
６ 発光素子
８ ボンディングワイヤ
９ 蛍光体層

Claims (10)

1. 基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、前記封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の溝と、前記複数の溝における前記壁面にのみ形成される散乱構造と、を備える発光デバイスであって、
   前記複数の溝の間隔は、前記樹脂封止における位置に応じて異なり、前記発光素子の近傍では相対的に広く、前記発光素子から離れた位置では相対的に狭い
   ことを特徴とする発光デバイス。
2. 前記散乱構造は、前記発光素子の光軸上に形成されない
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
3. 基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、前記封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の溝と、前記複数の溝における前記壁面にのみ形成される散乱構造と、を備える発光デバイスであって、
   前記複数の溝は、前記封止樹脂の表面の法線方向に対し傾斜して形成される
   ことを特徴とする発光デバイス。
4. 基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、前記封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の溝と、前記複数の溝における前記壁面にのみ形成される散乱構造と、を備える発光デバイスであって、
   前記複数の溝に、透明の樹脂が充填されている
   ことを特徴とする発光デバイス。
5. 前記複数本の溝は、互いに交差する複数の組からなる
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発光デバイス。
6. 基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、前記封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の丸孔と、前記複数の丸孔における前記壁面にのみ形成される散乱構造と、を備える
   ことを特徴とする発光デバイス。
7. 前記散乱構造は、光線を散乱する散乱材を含む散乱層である
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
8. 前記散乱構造は、前記壁面に凹凸形状を付与してなる
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
9. 前記封止樹脂は蛍光体を含み、
   前記封止樹脂中における蛍光体の密度は、前記発光素子の近傍では相対的に高く、前記発光素子から離れた位置では相対的に低い
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
10. 基板と、前記基板上に配置された発光素子と、前記発光素子を覆う透光性の封止樹脂と、前記封止樹脂の表面から内部に向かって形成される、壁面と底面とからなる複数の溝と、前記発光素子から出射される光線を散乱し、前記発光素子からの光線に指向性を与える散乱構造とを備える発光デバイスの製造方法において、
    前記発光素子を前記封止樹脂で被覆する工程と、
    前記封止樹脂表面に、前記複数の溝を形成する工程と、
    前記複数の溝の前記壁面にのみ、前記散乱構造を付与する工程と、を有し、
    前記散乱構造を付与する工程は、
    前記複数の溝に、散乱剤を含む樹脂材料を充填する工程と、
    前記複数の溝における前記壁面にのみに前記散乱層を残して、前記樹脂材料を除去する工程とからなる
    ことを特徴とする発光デバイスの製造方法。
    

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