JP6496664B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、発光装置に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光装置は、屋内用、屋外用、定置用、移動用等の表示装置、表示用ランプ、各種スイッチ類、信号装置、一般照明等の光学装置に幅広く利用されている。ＬＥＤを用いた発光装置のうち、各種の文字列、幾何学的な図形や模様等を表示する表示装置や表示用ランプ等に好適な装置として、２枚の透明基板間に複数のＬＥＤを配置した透明発光装置が知られている。透明基板として透明樹脂製のフレキシブル基板等を使用することによって、表示装置や表示用ランプとしての発光装置の取り付け面に対する制約が軽減されるため、透明発光装置の利便性や利用可能性が向上する。

透明発光装置は、例えば第１の導電回路層を有する第１の透明絶縁基板と第２の導電回路層を有する第２の透明絶縁基板との間に、複数のＬＥＤチップを配置した構造を有している。ＬＥＤチップは、例えば半導体基板の一方の面上に第１の半導体層と発光層と第２の半導体層とを順に積層した構造を有している。第２の半導体層上には第１の電極が設けられ、また半導体基板の他方の面上には第２の電極が設けられる。第１の電極は発光層からの光の放射を妨げないように、発光層より面積が十分小さくなるように第２の半導体層上に設けられる。ＬＥＤチップの第１および第２の電極は、それぞれ第１および第２の導電回路層と電気的に接続される。第１の透明絶縁基板と第２の透明絶縁基板との間の空間には、電気絶縁性や屈曲性を有する透明絶縁樹脂等が充填される。

ＬＥＤチップの電極と導電回路層との電気的な接続は、例えば第１の透明絶縁基板とＬＥＤチップと第２の透明絶縁基板との積層体を熱圧着することにより行われる。ＬＥＤチップの電極と導電回路層との電気的な接続に関しては、導電性接着剤やホットメルト接着剤を使用したり、あるいは基板間に充填される透明絶縁樹脂の厚さをＬＥＤチップの厚さより薄くすることで、導電回路層をＬＥＤチップの電極に押し付けることが提案されている。しかしながら、従来の透明発光装置は屈曲時にＬＥＤチップの光度の低下やショートによる不点灯等が発生しやすいという難点を有している。

特開平１１−１７７１４７号公報 特表２００７−５３１３２１号公報 特表２００９−５１２９７７号公報 特開２０１２−０８４８５５号公報

本発明が解決しようとする課題は、例えば屈曲時におけるＬＥＤチップの光度の低下やショートによる不点灯等の不具合の発生を抑制することによって、ＬＥＤチップの点灯信頼性を向上させた発光装置を提供することにある。

実施形態の発光装置は、屈曲性を有する第１の透光性絶縁体と、第１の透光性絶縁体の表面に設けられた第１の導電回路層とを備える第１の透光性支持基体と、屈曲性を有する第２の透光性絶縁体と、第２の透光性絶縁体の表面に設けられた第２の導電回路層とを備え、第２の導電回路層が第１の導電回路層と対向するように配置された第２の透光性支持基体と、第１の面と第２の面とを有する基板と、基板の第１の面上に設けられた第１導電型の第１の半導体層と、第１の半導体層上に設けられた第２導電型の第２の半導体層と、第１の半導体層と第２の半導体層との間に設けられた発光層と、発光層より面積が小さくなるように第２の半導体層上に設けられ、第１の導電回路層と電気的に接続された第１の電極と、基板の第２の面上に設けられ、第２の導電回路層と電気的に接続された第２の電極とをそれぞれ備え、第１の透光性支持基体と第２の透光性支持基体との間に配置された複数の発光ダイオードと、第１の透光性支持基体と第２の透光性支持基体との間の複数の発光ダイオードを除く領域に埋め込まれた、屈曲性を有する第３の透光性絶縁体とを具備する。第１の透光性絶縁体および第２の透光性絶縁体は、それぞれポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンサクシネート、環状オレフィン樹脂、およびアクリル樹脂から選ばれる少なくとも１つからなると共に、５０μｍ以上３００μｍ以下の厚さを有し、第３の透光性絶縁体は、０℃以上１００℃以下の範囲において０．０１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下の範囲の引張貯蔵弾性率を有するエラストマーからなる。基板の第１の面の面積をＳ_１、発光層の面積をＳ_２、基板の第１の面から第１の電極の第１の導電回路層に接続された表面までの距離をＨ（単位：μｍ）としたとき、発光ダイオードは１≦Ｓ_１／Ｓ_２≦−（３．４６／Ｈ）＋２．７３の関係を満足する形状を有する。第１の透光性支持基体は複数の発光ダイオードのうちの隣接する発光ダイオード間において内側に向けて湾曲していると共に、第２の透光性支持基体は隣接する発光ダイオード間において第１の透光性支持基体とは反対方向から内側に向けて湾曲しており、発光ダイオードの高さＴ _１ と複数の発光ダイオード間における第３の透光性絶縁体の最小厚さＴ _２ との差ΔＴ（Ｔ _１ −Ｔ _２ ）は、５μｍ以上１／２Ｔ _１ 以下である。ＪＩＳ Ｃ５０１６ ８．６に記載の耐屈曲試験を４５℃±２℃の温度条件下にて通電状態で行い、屈曲半径を３０ｍｍとして１８０°屈曲させたとき、発光装置の点灯状態が維持される。

実施形態の発光装置を示す断面図である。 図１に示す発光装置の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す発光装置における発光ダイオードの配置部分を拡大して示すＳＥＭ像である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの第１の構成例を示す断面図である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの第２の構成例を示す断面図である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの製造工程における発光部および電極の形成工程を示す断面図である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの製造工程における発光部への素子分離溝の形成工程を示す断面図である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの製造工程における分割工程を示す断面図である。 図１に示す発光装置における第１の導電回路層と発光ダイオードの基板の露出部分とが接触する不具合を説明するための図である。 基板の第１の面から第１の電極の表面までの距離Ｈの逆数（１／Ｈ）と発光層の面積Ｓ_２に対する基板の第１の面の面積Ｓ_１の比（Ｓ_２／Ｓ_１）との関係を示す図である。 実施形態の発光装置の製造工程における第２の透光性支持基体および第２の透光性絶縁樹脂シートの準備工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の製造工程における第２の透光性支持基体上への発光ダイオードの配置工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の製造工程における第１の透光性絶縁樹脂シートの配置工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の製造工程における第１の透光性支持基体の配置工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の製造工程における熱圧着工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の適用例を示す図である。

実施形態の発光装置について、図面を参照して説明する。図１は実施形態による発光装置の構成を示す断面図、図２は図１に示す発光装置の一部を拡大して示す断面図である。これらの図に示す発光装置１は、所定の間隙を持って対向配置された第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３とを具備している。第１の透光性支持基体２は、第１の透光性絶縁体４とその表面に形成された第１の導電回路層５とを備えている。第２の透光性支持基体３は、第２の透光性絶縁体６とその表面に形成された第２の導電回路層７とを備えている。第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３とは、第１の導電回路層５と第２の導電回路層７とが対向するように配置されている。第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙には、複数の発光ダイオード８が配置されている。

透光性絶縁体４、６には、例えば絶縁性と透光性と屈曲性とを有する樹脂材料が用いられる。このような樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）、環状オレフィン樹脂（例えばＪＳＲ社製のアートン（商品名））、アクリル樹脂等が挙げられる。透光性絶縁体４、６の全光透過率（ＪＩＳ Ｋ７１０５）は９０％以上であることが好ましく、さらに９５％以上であることがより好ましい。透光性絶縁体４、６の厚さは５０〜３００μｍの範囲であることが好ましい。透光性絶縁体４、６の厚さが厚すぎると、透光性支持基体２、３に良好な屈曲性を付与することが困難となり、また透光性も低下するおそれがある。透光性絶縁体４、６の厚さが薄すぎると、導電回路層５、７の形成基材としての特性等が十分に得られなくなるおそれがある。

第１の透光性絶縁体４の表面には、第１の導電回路層５が形成されている。同様に、第２の透光性絶縁体６の表面には、第２の導電回路層７が形成されている。導電回路層５、７には、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明導電材料が用いられる。透明導電材料からなる導電回路層５、７としては、例えばスパッタ法や電子ビーム蒸着法等を適用して薄膜を形成し、得られた薄膜をレーザ加工やエッチング処理等でパターニングして回路を形成したものが挙げられる。導電回路層５、７は、透明導電材料の微粒子（例えば平均粒子径が１０〜１００ｎｍの範囲の微粒子）と透明樹脂バインダとの混合物をスクリーン印刷等で回路形状に塗布したものや、上記混合物の塗布膜にレーザ加工やフォトリソグラフィによるパターニング処理を施して回路を形成したものであってもよい。

導電回路層５、７は、透明導電材料からなるものに限らず、金や銀等の不透明導電材料の微粒子をメッシュ状に形成したものであってもよい。例えば、ハロゲン化銀のような不透明導電材料の感光性化合物を塗布した後、露光・現像処理を施してメッシュ状の導電回路層５、７を形成する。不透明導電材料微粒子を含むスラリーをスクリーン印刷等でメッシュ状に塗布して導電回路層５、７を形成してもよい。導電回路層５、７は透光性絶縁体４、６の表面に形成したときに透光性を示し、透光性支持基体２、３が得られるものであればよい。導電回路層５、７は、透光性支持基体２、３の全光透過率（ＪＩＳ Ｋ７１０５）が１０％以上、また発光装置１全体としての全光透過率が１％以上となるような透光性を有していることが好ましい。発光装置１全体としての全光透過率が１％未満であると、発光点が輝点として認識されにくくなる。導電回路層５、７自体の透光性は、その構成によっても異なるが、全光透過率が１０〜８５％の範囲であることが好ましい。

第１の透光性支持基体２の第１の導電回路層５を有する表面と第２の透光性支持基体３の第２の導電回路層６を有する表面との間には、複数の発光ダイオード８が配置されている。発光ダイオードとしては、一般的にＰＮ接合を有するダイオードチップ（以下ではＬＥＤチップ８と記す）が用いられる。発光ダイオードはＬＥＤチップ８に限らず、レーザダイオード（ＬＤ）チップ等であってもよい。ＬＥＤチップ８は、例えば半導体基板９と、半導体基板９の第１の面（表面）上に設けられた発光部１０と、発光部１０上に設けられた第１の電極１１と、半導体基板９の第２の面（裏面）に設けられた第２の電極１２とを備えている。ＬＥＤチップ８を構成する基板は、半導体基板９に限られるものではなく、電極１１、１２間を導通することが可能な基板であればよい。ＬＥＤチップ８の具体的な構造については、後に詳述する。

第１の電極１１は第１の導電回路層５と直接接触させることで電気的に接続されている。すなわち、後述するように第１の導電回路層５を第１の電極１１に押し付けることによって、第１の導電回路層５と第１の電極１１とを電気的に接続している。同様に、第２の電極１２は第２の導電回路層７と直接接触させることで電気的に接続されている。すなわち、第２の導電回路層７を第２の電極１２に押し付けることによって、第２の導電回路層７と第２の電極１２とを電気的に接続している。ＬＥＤチップ８は、第１および第２の電極１１、１２を介して印加される直流電圧により点灯する。

ＬＥＤチップ８の発光面（発光部１０の表面）に設けられた第１の電極１１は、発光部１０からの発光が外部へ放出されることを妨げないように、発光面より小さい面積を有している。発光部１０の表面は、第１の電極１１の形成面と非形成面とを有している。さらに、第１の電極１１は発光面から突出した形状を有している。第２の電極１２は、ＬＥＤチップ８の非発光面（半導体基板９の裏面）全体に設けられている。第２の電極１２の表面（導電回路層７との接触面）は、第２の導電回路層７との電気的な接続信頼性等を高めるために、例えば１μｍ以上の凹凸形状を有していることが好ましく、さらに微細な凹凸が繰り返した形状を有することが好ましい。第１の電極１１の表面（導電回路層５との接触面）も同様な凹凸形状を有していることが好ましい。

第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙において、複数のＬＥＤチップ８の配置部分を除く部分には、第３の透光性絶縁体１３が埋め込まれている。第３の透光性絶縁体１３は８０〜１６０℃の範囲のビカット軟化温度を有することが好ましい。第３の透光性絶縁体１３は０．０１〜１０ＧＰａの範囲の引張貯蔵弾性率を有することが好ましい。引張貯蔵弾性率は０℃から１００℃の間の値を示す。第３の透光性絶縁体１３のビカット軟化温度は１００〜１４０℃の範囲であることがより好ましく、引張貯蔵弾性率は０．１〜７ＧＰａの範囲であることがより好ましい。

さらに、第３の透光性絶縁体１３は、ビカット軟化温度で溶融しておらず、ビカット軟化温度における引張貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることがより好ましい。第３の透光性絶縁体１３は１８０℃以上の融解温度、もしくはビカット軟化温度より４０℃以上高い融解温度を有することがさらに好ましい。加えて、第３の透光性絶縁体１３は−２０℃以下のガラス転移温度を有することが好ましい。第３の透光性絶縁体１３のガラス転移温度は−４０℃以下であることがより好ましい。

第３の透光性絶縁体１３のビカット軟化温度は、試験荷重１０Ｎ、昇温速度５０℃／時間の条件下で、ＪＩＳ Ｋ７２０６（ＩＳＯ ３０６：２００４）に記載のＡ５０条件で求めた値である。ガラス転移温度と融解温度は、ＪＩＳ Ｋ７１２１（ＩＳＯ ３１４６）に準拠した方法により、示差走査熱量計を用いて、５℃／分の昇温速度で、熱流束示差走査熱量測定により求めた値である。引張貯蔵弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７２４４−１（ＩＳＯ ６７２１）に準拠して、動的粘弾性自動測定器を用いて、−１００℃から２００℃まで１℃／分で等速昇温し、周波数１０Ｈｚで求めた値である。

第３の透光性絶縁体１３は、上述したビカット軟化温度、引張貯蔵弾性率、融解温度、ガラス転移温度等の特性を満足する透光性絶縁樹脂、特にエラストマーで構成されていることが好ましい。エラストマーは、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、エステル系エラストマー、およびウレタン系エラストマーから選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。これらのうち、上述した特性を満足するアクリル系エラストマーは、透光性、電気絶縁性、屈曲性に加えて、軟化時の流動性、硬化後の接着性、耐候性に優れることから、第３の透光性絶縁体１３の構成材料として好適である。第３の透光性絶縁体１３は、上記したようなエラストマーを主成分として含む材料からなることが好ましく、必要に応じて他の樹脂成分を含んでいてもよい。

第３の透光性絶縁体１３の厚さは、ＬＥＤチップ８の高さＴ_１（第１の電極１１の表面から第２の電極１２の表面までの高さ）に基づく第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙と同等であってもよい。導電回路層５、７と電極１１、１２との接触性を高める上で、第３の透光性絶縁体１３の厚さは、部分的にＬＥＤチップ８の高さＴ_１に基づく厚さより薄いことが好ましい。言い換えると、第３の透光性絶縁体１３と密着している透光性支持基体２、３は、ＬＥＤチップ８が配置されている部分から隣接するＬＥＤチップ８間の中間部分に向けて内側に湾曲した形状を有していることが好ましい。第１および第２の透光性支持基体２、３は、それぞれ反対方向から内側に湾曲した形状を有している。このような透光性支持基体２、３の形状を適用することによって、第１の透光性支持基体２は第１の導電回路層５を第１の電極１１に押し付けられ、第２の透光性支持基体３は第２の導電回路層７を第２の電極１２に押し付けられる。従って、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続性やその信頼性を高めることが可能になる。

第３の透光性絶縁体１３は、ＬＥＤチップ８の高さＴ_１より５μｍ以上１／２Ｔ_１以下の範囲で薄い最小厚さＴ_２、すなわち隣接するＬＥＤチップ８間における最小厚さＴ_２を有していることが好ましい。言い換えると、ＬＥＤチップ８の高さＴ_１と第３の透光性絶縁体１３の最小厚さＴ_２との差ΔＴ（Ｔ_１−Ｔ_２）は５μｍ以上１／２Ｔ_１以下の範囲であることが好ましい。厚さの差ΔＴが５μｍ未満であると、導電回路層５、７を電極１１、１２に押し付ける力が不足し、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続状態、特に耐屈曲試験や熱サイクル試験時に電気的な接続状態が不安定になるおそれがある。厚さの差ΔＴが高さＴ_１の１／２（１／２Ｔ_１）を超えると、第３の透光性絶縁体１３の形状を維持することが困難になったり、またＬＥＤチップ８に対する密着性等が低下するおそれがある。厚さの差ΔＴは２０〜８０μｍの範囲であることがより好ましい。

さらに、上述したビカット軟化温度や融解温度を有する樹脂を用いることで、複数のＬＥＤチップ８に密着させた状態で第３の透光性絶縁体１３を第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間に良好に埋め込むことができる。導電回路層５、７と電極１１、１２との接触状態は、ＬＥＤチップ８の周囲に密着した状態で配置された第３の透光性絶縁体１３により維持される。従って、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続状態をより一層良好に保つことができる。樹脂のビカット軟化温度が１６０℃を超えると、第３の透光性絶縁体１３の形成工程で樹脂を十分に流動化させることができず、これにより導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続性が低下するおそれがある。樹脂のビカット軟化温度が８０℃未満であるとＬＥＤチップ８の保持力が不足し、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続信頼性が低下するおそれがある。

第１の電極１１の周囲の状態に関しては、第３の透光性絶縁体１３を第１の電極１１の周囲にまで配置することが好ましい。第１の電極１１がＬＥＤチップ８の発光面（発光部１０の表面）の面積より十分に小さい面積と発光面から突出した形状とを有する場合、第１の電極１１を第１の導電回路層５に接触させた状態において、発光面（発光部１０の表面）内の第１の電極１１が形成されていない面（第１の電極１１の非形成面）と第１の導電回路層５との間に空間が生じる。発光面内における第１の電極１１の非形成面と第１の導電回路層５との間の微小空間にも、第３の透光性絶縁体１３を充填することが好ましい。第３の透光性絶縁体１３の微小空間に対する充填状態は、上述したビカット軟化温度や融解温度等を有する樹脂を用いることで高めることができる。

図３は発光装置１におけるＬＥＤチップ８およびその周囲を拡大して示すＳＥＭ像である。図３から明らかなように、発光面内における第１の電極１１の非形成面と導電回路層５との間に第３の透光性絶縁体１３が充填されている。このように、ＬＥＤチップ８の発光面と導電回路層５との間に第３の透光性絶縁体１３を充填し、電極１１の周囲に第３の透光性絶縁体１３の一部を密着した状態で存在させることによって、電極１１と導電回路層５との接触状態を第３の透光性絶縁体１３で良好に維持することができる。すなわち、発光装置１を屈曲させたような場合においても、電極１１と導電回路層５との接触状態が良好に維持される。従って、第１の導電回路層５とＬＥＤチップ８の第１の電極１１との電気的な接続信頼性をより再現性よく高めることが可能になる。

第２の導電回路層７とＬＥＤチップ８の第２の電極１２との接触構造に関しては、第２の電極１２の周囲に第３の透光性絶縁体１３が密着した状態で存在するために接触状態が良好に維持される。さらに、第２の電極１２の表面が凹凸形状を有している場合、凹凸形状における凸部を導電回路層７と直接接触させて電気的な接続領域を形成すると共に、凹部に第３の透光性絶縁体１３を充填して機械的な結合領域を形成することができる。すなわち、導電回路層７と電極１２との接触界面に、導電回路層７と電極１２とが直接接触した電気的な接続領域と、導電回路層７と電極１２との間に第３の透光性絶縁体１３の一部が介在した機械的な結合領域とが形成される。これによって、導電回路層７と電極１２との電気的な接続性を維持しつつ、機械的な結合性を高めることができる。

上述した電気的な接続領域と機械的な結合領域とを有する接触界面は、第２の導電回路層７と第２の電極１２との接触部分に限らず、第１の導電回路層５と第１の電極１１との接触部分に対しても有効である。電気的な接続領域と機械的な結合領域とを有する接触界面は、電極１１、１２の表面が凹凸形状を有している場合に限らず、比較的平坦な表面を有している場合であっても、上述したビカット軟化温度や融解温度等を有する樹脂を用いると共に、後述する樹脂シートの真空熱圧着条件等を制御することにより得ることができる。すなわち、樹脂シートの真空熱圧着時における樹脂の延伸状態等を制御することによって、電気的な接続領域と機械的な結合領域とを有する導電回路層５、７と電極１１、１２との接触界面を得ることができる。これによって、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続信頼性をさらに高めることができる。

次に、ＬＥＤチップ８の具体的な構造について、図４ないし図８を参照して述べる。ＬＥＤチップ８は、前述したように半導体基板９と発光部１０と第１の電極１１と第２の電極１２とを備えている。発光部１０の具体的な構造としては、半導体基板９上に順に形成された第１導電型（例えばＰ型またはＮ型）の第１の半導体層１４および第２導電型（例えばＮ型またはＰ型）の第２の半導体層１５と、これらは半導体層１４、１５間に設けられた発光層１６（例えばＰＮ接合界面やノンドープの半導体層からなる活性層等）とを有する構造が挙げられる。第２の半導体層１５上には、発光層１６より十分に面積が小さいパッド状の第１の電極１１が設けられている。発光部１０の信頼性を高めるために、発光層１６は第１の電極１１の下面から１μｍ以上深い位置に形成されていることが好ましく、さらには２μｍ以上深い位置に形成されていることが望ましい。

図４はＬＥＤチップ８の基本構造を示すものであり、ＬＥＤチップ８は上述した各層以外に反射膜、密着層、緩衝層、コンタクト層、電流拡散層、透明電極層等を有していてもよい。図５にダブルヘテロ接合構造を有するＬＥＤチップ８の構成例を示す。図５に示すＬＥＤチップ８において、半導体基板９上には分布ブラッグ型等の反射膜１７が設けられている。発光部１０は反射膜１７上に設けられている。発光部１０は反射膜１７上に順に形成された第１導電型（例えばＰ型）のコンタクト層１８、第１導電型（例えばＰ型）のクラッド層１４、活性層１６、第２導電型（例えばＮ型）のクラッド層１５、および第２導電型（例えばＮ型）のコンタクト層１９を有している。第２導電型のコンタクト層１９上には透明電極層２０が形成されており、その上に第１の電極（パッド電極）１１が設けられている。これら各層は必要に応じて追加され、場合によっては省略される。ＬＥＤチップ８は上述した各層以外に緩衝層、保護層、電流拡散層等を有していてもよい。

ＬＥＤチップ８は、半導体基板９となる半導体ウエハ上に発光部１０を構成する各層（薄膜の積層体）等を順に形成した後、半導体ウエハをチップ形状にダイシングすることにより作製される。半導体ウエハのダイシングは、一般的にダイヤモンドブレードを用いたブレードダイシングにより実施される。この際、半導体ウエハのダイシング時に発光部１０を構成する薄膜（薄膜の積層体）が剥がれることを防止するために、薄膜の積層体にドライエッチングやレーザダイシング等で素子分離溝を形成することが一般的である。素子分離溝の幅はブレードダイシングの切断幅より広くなるように設定される。

ＬＥＤチップ８の製造工程について、図６Ａないし図６Ｃを参照して詳述する。図６Ａに示すように、半導体基板９となる半導体ウエハ２１の第１の面上に発光部１０を構成する薄膜積層体２２を形成する。薄膜積層体２２上に第１の電極１１を形成すると共に、半導体ウエハ２１の第２の面に第２の電極１２を形成する。図６Ｂに示すように、薄膜積層体２２に素子分離溝２３を形成する。素子分離溝２３の幅はブレードダイシングの切断幅より広くなるように設定される。図６Ｃに示すように、素子分離溝２３の中心をダイシングして半導体ウエハ２１を複数の半導体基板９に分割することによって、複数のＬＥＤチップ８を作製する。素子分離溝２３の幅をダイシング幅より広くし、ブレードダイシングで半導体ウエハ２１のみを切断することによって、薄膜積層体２２をブレードでダイシングすることによるチッピングや剥がれの発生等が防止される。

ところで、電子器機用の電子部品は、動作温度範囲として４５℃程度までの温度で正常に動作することがしばしば求められる。しかしながら、従来の屈曲性を有する発光装置においては、２０℃程度の温度環境下では正常に動作していても、一般的な動作温度条件の上限に近い環境温度下で、発光面側が凸になるように屈曲状態におかれたり、ＬＥＤチップ近傍の装置表面を指で押したり、他の部品等が接触する等して圧力がかかると、ＬＥＤチップが点灯しなくなったり、ＬＥＤチップの光度が低下するという現象がみられた。このような現象の発生原因について鋭意検討した結果、上述したようなチップ製造工程を適用することで半導体基板９の外周部分の表面が露出した状態となり、この半導体基板９の露出部分が第１の電極１１と電気的に接続された第１の導電回路層５と接触しやすくなることで、発光部１０の光度の低下やショート等が発生することを見出した。

すなわち、上述したチップ製造工程を適用すると、素子分離溝２３に基づいて半導体基板９の表面（発光部１０の形成面）の外周部分上に発光部１０が存在していない状態となる。ＬＥＤチップ８は図４に示すように、発光部１０の面積Ｓ_２が半導体基板９の面積Ｓ_１より小さい形状を有するため、半導体基板９の外周部分の表面が露出する。外周部分が露出した半導体基板９を有するＬＥＤチップ８を発光装置１に適用すると、発光装置１を特に動作温度条件の上限に近い環境温度下で屈曲させたり、またＬＥＤチップ８の近傍に局所的な圧力が加わった際に、第１の電極１１と電気的に接続された第１の導電回路層５が半導体基板９の露出部分と接触するおそれがある。第１の導電回路層５が半導体基板９の露出部分と接触すると発光部１０の光度が低下したり、さらに発光部１０がショートしてＬＥＤチップ８の不点灯等の不具合を招くことになる。

発光装置１を屈曲させると、図７に示すように、第１の電極１１と電気的に接続された第１の導電回路層５が半導体基板９の露出部分と接触するおそれがある。第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分との接触は、特に動作温度条件の上限に近い環境温度下で発光装置１を屈曲させた際に発生しやすい。さらに、第３の透光性絶縁体１３の最小厚さＴ_２をＬＥＤチップ８の高さＴ_１に基づく厚さより薄くすることで、第１の導電回路層５と第１の電極１１との電気的な接続信頼性を高めることができるものの、第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分とが接触しやすくなる。このため、発光部１０の光度の低下やショートが生じやすくなり、ＬＥＤチップ８の不点灯等の不具合を招くことになる。

半導体基板９の露出部分は、発光部１０の面積（発光層１６の面積）Ｓ_２に対する半導体基板９の面積Ｓ_１の比（Ｓ_１／Ｓ_２）が小さいほど、また半導体基板９の表面（発光部１０の形成面）から第１の電極１１の表面までの距離Ｈが小さいほど、第１の導電回路層５と接触しやすくなる。距離Ｈは、発光部１０と第１の電極１１との間に透明電極等の他の層が存在しているかどうかに関わらず、半導体基板９の表面からパッド形状を有する電極１１の露出表面までの距離とする。距離Ｈは半導体基板９が完全に露出した表面から電極１１の表面までの距離に限られるものではなく、半導体基板９上に導電性の膜が形成されている場合には膜表面から電極１１の表面までの距離とする。

半導体基板９と発光部１０との面積比（Ｓ_１／Ｓ_２）が１の場合、すなわち半導体基板９の表面全体が発光部１０で覆われており、半導体基板９の面積Ｓ_１と発光部１０の面積（発光層１６の面積）Ｓ_２とが等しい場合、第１の透光性支持基体２や発光装置１全体を屈曲させても、第１の導電回路層５は発光部１０の外周部分と接触するだけであるため、発光部１０のショート等の不具合を招くことはない。このため、ＬＥＤチップ８はＳ_１／Ｓ_２比が１である構造を有していてもよい。ただし、半導体基板９の面積Ｓ_１と発光部１０の面積Ｓ_２とが等しいということは、前述したＬＥＤチップ８の製造工程で発光部１０の剥がれ等が生じやすくなることを意味する。従って、発光部１０の面積Ｓ_２は半導体基板９の面積Ｓ_１より小さいことが好ましく、さらにブレードダイシングにおけるマージン等を考慮して、Ｓ_１／Ｓ_２比は１．２以上であることがより好ましい。

半導体基板９と発光部１０との面積比（Ｓ_１／Ｓ_２）が１より大きい場合には、上述したように第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分とが接触するおそれがある。このような点に対して、Ｓ_１／Ｓ_２の値に応じて半導体基板９の表面から第１の電極１１の表面までの距離Ｈを設定することで、第１の透光性支持基体２や発光装置１全体を屈曲させた際に、第１の導電回路層５が半導体基板９の露出部分と接触することを防ぐことができる。具体的には、「−（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の値がＳ_１／Ｓ_２の値以上となるように、半導体基板９の表面から第１の電極１１の表面までの距離Ｈを設定することで、第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分との接触を防止することが可能になる。

半導体基板９と発光部１０との面積比Ｓ_１／Ｓ_２と半導体基板９の表面から第１の電極１１の表面までの距離Ｈとが「１≦Ｓ_１／Ｓ_２≦−（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係、すなわち図８に示す斜線領域内の関係を満足するＬＥＤチップ８を適用することで、第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分との接触が防止される。発光装置１を特に高温環境下で屈曲させたり、またＬＥＤチップ８の近傍に局所的な圧力が加わった場合においても、発光部１０のショート等の不具合の発生を抑制することができる。従って、ＬＥＤチップ８の不点灯や光度の低下等を抑制し、点灯信頼性を向上させた発光装置１を提供することが可能になる。面積比Ｓ_１／Ｓ_２と距離Ｈとは「１＜Ｓ_１／Ｓ_２≦−（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係を満足することが好ましく、さらに「１．２≦Ｓ_１／Ｓ_２≦−（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係を満足することがより好ましい。

次に、実施形態の発光装置１の製造方法について、図９Ａないし図９Ｅを参照して述べる。まず、前述したチップ製造工程等を適用して、半導体基板９と発光部１０との面積比Ｓ_１／Ｓ_２と距離Ｈとが「１≦Ｓ_１／Ｓ_２≦−（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係を満足するＬＥＤチップ８を作製する。ＬＥＤチップ８の具体的な構造は前述した通りである。次に、第１の透光性絶縁体４とその表面に形成された第１の導電回路層５とを有する第１の透光性支持基体２と、第２の透光性絶縁体６とその表面に形成された第２の導電回路層７とを有する第２の透光性支持基体３とを用意する。

次いで、第１および第２の透光性絶縁樹脂シート３１、３２を用意する。透光性絶縁樹脂シート３１、３２は８０〜１６０℃の範囲のビカット軟化温度を有するエラストマーシートであることが好ましく、アクリル系エラストマーシートであることがより好ましい。透光性絶縁樹脂シート３１、３２としてのエラストマーシートの引張貯蔵弾性率は０．１〜７ＧＰａの範囲であることが好ましい。さらに、エラストマーシートはビカット軟化温度で溶融しておらず、ビカット軟化温度における引張貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが好ましい。エラストマーシートは１８０℃以上の融解温度、もしくはビカット軟化温度より４０℃以上高い融解温度を有することが好ましい。エラストマーシートのガラス転移温度は−２０℃以下であることが好ましい。

図９Ａに示すように、第２の透光性支持基体３の第２の導電回路層７上に、導電回路層７全体を覆うように第２の透光性絶縁樹脂シート３２を配置する。第２の透光性絶縁樹脂シート３２は、導電回路層７上のＬＥＤチップ８の配置位置となる部分を含めて、導電回路層７全体、さらに透光性絶縁体６全体を覆うことが可能な形状を有している。図９Ｂに示すように、第２の透光性絶縁樹脂シート３２上に複数のＬＥＤチップ８を配置する。複数のＬＥＤチップ８は、それぞれ第２の電極１２が第２の透光性絶縁樹脂シート３２側（第２の導電回路層７側）に位置するように配置される。さらに、図９Ｃに示すように、複数のＬＥＤチップ８上に第１の透光性絶縁樹脂シート３１を配置する。図９Ｄに示すように、第１の透光性絶縁樹脂シート３１上に第１の透光性支持基体２を配置する。

第１の透光性支持基体２は、第１の導電回路層５が第１の透光性絶縁樹脂シート３１と対向するように配置される。第１の透光性絶縁樹脂シート３１は、導電回路層５上のＬＥＤチップ８の配置位置となる部分を含めて、導電回路層５全体、さらに透光性絶縁体４全体を覆うことが可能な形状を有している。従って、第１の透光性絶縁樹脂シート３１上に配置された第１の透光性支持基体２において、第１の導電回路層５の全体が第１の透光性絶縁樹脂シート３１で覆われることになる。図９Ａないし図９Ｄに示す工程を実施することによって、ＬＥＤチップ８は第１の電極１１が第１の透光性絶縁樹脂シート３１側に位置し、かつ第２の電極１２が第２の透光性絶縁樹脂シート３２側に位置するように、第１の透光性絶縁樹脂シート３１と第２の透光性絶縁樹脂シート３２との間に配置される。

第１および第２の透光性絶縁樹脂シート３１、３２は、以下に示す真空熱圧着工程で第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間の空間、すなわちＬＥＤチップ８を配置することにより生じる第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙に基づく空間を十分に埋めることが可能な厚さを有していればよい。具体的には、第１および第２の透光性絶縁樹脂シート１４、１５の合計厚さは、例えばＬＥＤチップ８の高さＴ_１と第３の透光性絶縁体１３の最小厚さＴ_２との差ΔＴ（Ｔ_１−Ｔ_２）に基づく形状を有する第３の透光性絶縁体１３が形成されるのに十分な厚さであればよい。

図９Ｅに示すように、第２の透光性支持基体３と第２の透光性絶縁樹脂シート３２とＬＥＤチップ８と第１の透光性絶縁樹脂シート３１と第１の透光性支持基体２とが順に積層された積層体を真空雰囲気中で加熱しながら加圧する。積層体の加圧工程は、例えば第３の透光性絶縁体１３の最小厚さＴ_２がＬＥＤチップ８の高さＴ_１より薄くするように、隣接するＬＥＤチップ８間に局部的に圧力を加えることが可能な加圧装置（ゴムのような弾性体を表面に設けた加圧板を有する加圧装置）を用いて実施することが好ましい。

積層体の真空雰囲気中での加熱・加圧工程（真空熱圧着工程）は、透光性絶縁樹脂シート３１、３２のビカット軟化温度Ｍｐ（℃）に対し、Ｍｐ−１０（℃）≦Ｔ≦Ｍｐ＋２０（℃）の範囲の温度Ｔに加熱しながら加圧することにより実施することが好ましい。このような加熱条件を適用することによって、透光性絶縁樹脂シート３１、３２を適度に軟化させた状態で積層体を加圧することができる。従って、透光性絶縁樹脂シート３１を介して導電回路層５上に配置された第１の電極１１を第１の導電回路層５の所定の位置に接続し、かつ透光性絶縁樹脂シート３２を介して導電回路層７上に配置された第２の電極１２を第２の導電回路層７の所定の位置に接続しつつ、第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間の空間に軟化させた透光性絶縁樹脂シート３１、３２を隙間なく埋め込んで第３の透光性絶縁体１３を形成することができる。

積層体の熱圧着時の加熱温度Ｔが透光性絶縁樹脂シート３１、３２のビカット軟化温度Ｍｐより１０（℃）低い温度未満（Ｔ＜Ｍｐ−１０）であると、透光性絶縁樹脂シート３１、３２の軟化が不十分となり、透光性絶縁樹脂シート３１、３２（ひいては第３の透光性絶縁体１３）のＬＥＤチップ８に対する密着性が低下するおそれがある。さらに、ＬＥＤチップ８の発光面（発光部１０の表面）内における電極１１の非形成面と導電回路層５との間の空間に透光性絶縁樹脂シート３１、３２（ひいては第３の透光性絶縁体１３）を良好に充填することができないおそれがある。加熱温度Ｔが透光性絶縁樹脂シート３１、３２のビカット軟化温度Ｍｐより２０（℃）高い温度を超える（Ｍｐ＋２０＜Ｔ）と、透光性絶縁樹脂シート３１、３２が軟化しすぎて形状不良等が生じるおそれがある。

積層体の真空雰囲気中での熱圧着工程は、以下のようにして実施することが好ましい。上述した積層体を予備加圧して各構成部材間を密着させる。次いで、予備加圧された積層体が配置された作業空間を真空引きした後、積層体を上記したような温度に加熱しながら加圧する。このように、予備加圧された積層体を真空雰囲気中で熱圧着することによって、第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間の空間に軟化させた透光性絶縁樹脂シート３１、３２を隙間なく埋め込むことができる。熱圧着時の真空雰囲気は５Ｐａ以下とすることが好ましい。予備加圧工程を省くことも可能であるが、この場合には積層体に位置ずれ等が生じやすくなるため、予備加圧工程を実施することが好ましい。

積層体の熱圧着工程を大気雰囲気下や真空圧が高い減圧下で実施すると、熱圧着後の発光装置１内、とりわけＬＥＤチップ８の周囲に気泡が残存しやすい。発光装置１内に残留する気泡は加圧されているため、熱圧着後の発光装置１の膨れやＬＥＤチップ８の透光性支持基体２、３からの剥離の発生原因となる。さらに、発光装置１の内部、とりわけＬＥＤチップ８の近傍に気泡や膨れが存在していると、光が不均一に散乱されたりして、発光装置１の外観上の問題となるので好ましくない。実施形態によれば、第３の透光性絶縁体１３の各種特性や真空熱圧着条件に基づいて、発光装置１内の気泡の発生を抑制することができる。実施形態の発光装置１内には、外径が５００μｍ以上またはＬＥＤチップ８の外形サイズ以上の大きさを有する気泡が存在していないことが好ましい。

積層体の熱圧着時に加える加圧力は、加熱温度、透光性絶縁樹脂シート３１、３２の材質、厚さ、最終的な第３の透光性絶縁体１３の厚さ等によっても異なるが、通常０．５〜２０ＭＰａの範囲であり、さらに１〜１２ＭＰａの範囲とすることが好ましい。このような加圧力を適用することによって、第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙に対する透光性絶縁樹脂シート３１、３２の埋め込み性を高めることができる。さらに、ＬＥＤチップ８の特性低下や破損等を抑制することができる。

上述したように、第１の導電回路層５とＬＥＤチップ８の第１の電極１１との間に第１の透光性絶縁樹脂シート３１を介在させ、かつ第２の導電回路層７とＬＥＤチップ８の第２の電極１２との間に第２の透光性絶縁樹脂シート１５を介在させた状態で、真空熱圧着工程を実施することによって、第１の電極１１と第１の導電回路層５および第２の電極１２と第２の導電回路層７とを電気的に接続しつつ、第３の透光性絶縁体１３の厚さを所望の範囲に制御することができる。さらに、第１の電極１１の周囲を含むＬＥＤチップ８の周囲に第３の透光性絶縁体１３を密着させることができる。従って、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続信頼性を高めた発光装置１を得ることが可能になる。

さらに、積層体の真空熱圧着時における加熱温度や加圧力、また加圧体の形状や硬さ等を制御することによって、第１の電極１１または第２の電極１２と導電回路層５、７との接触界面（特に第２の電極１２と導電回路層７との接触界面）に、電極１１、１２と導電回路層５、７とが直接接触した電気的な接続領域と、電極１１、１２と導電回路層５、７との間に第３の透光性絶縁体１３が介在して結合された機械的な結合領域とを形成することができる。このような構造を有する電極１１、１２と導電回路層５、７との接触界面を得ることで電気的な接続信頼性をさらに高めることが可能になる。

実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ８を挟持する支持基体２、３に透光性部材を用いているため、例えば店舗、ショールーム、事務所等の建築物のドアや窓に各種の文字列、幾何学的な図形や模様等を表示する表示装置、展示板や掲示板等の表示装置、ブレーキランプやウインカー用ランプ等の車輌用ランプ等に好適である。図１０は実施形態の発光装置１の使用例として、実施形態の発光装置１を取り付けた建築物のドア４１を示している。図１０に示すドア４１は、ドア枠４２内に設置されたガラス板４３と、ガラス板４３に取り付けられた発光装置１とを備えている。発光装置１は全体として透光性を有しているため、例えばドアであることの表示（図１０ではＥＮＴＲＡＮＣＥ）を可能にした上で、ドア４１を構成するガラス板４３の透明性を損なうことがない。実施形態の発光装置１は、透明性が求められる各種の表示装置やランプに好適に使用される。

次に、具体的な実施例およびその評価結果について述べる。

（実施例１）
まず、導電性のＮ型ＧａＡｓ単結晶基板上に、分布ブラッグ型の反射膜（ＤＢＲ膜）を有機金属気相成長法により成膜した。次いで、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層と多重量子井戸構造のＡｌＩｎＧａＰ活性層とｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層とを成膜し、ダブルヘテロ接合構造の発光部を形成した。その上に、ＧａＡｓオーミックコンタクト層と緩衝層とを成膜した後、厚さ１．０μｍのＩＴＯ透明電極膜を真空蒸着法により形成した。このようにして、ＧａＡｓ単結晶基板上に発光部となる薄膜積層体を形成することによって、３インチの赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハ（発光波長：６３０ｎｍ）を作製した。

次いで、ＬＥＤチップの厚さが１７０μｍで、ＬＥＤチップの裏面（非発光面）の表面粗さＲａが２μｍとなるように、ＬＥＤウエハの非発光面をダイヤモンドダイスで研削した。ＬＥＤウエハの発光面上にフォトレジストを形成して露光・現像した後、金合金組成を有する厚さ２．０μｍの電極膜を形成した。フォトレジストと余分な電極膜をリフトオフ加工で剥がすことによって、パッド形状を有する第１の電極を形成した。ＧａＡｓ単結晶基板の表面から第１の電極の表面までの距離Ｈは４．０μｍとした。ＬＥＤウエハの非発光面上には、第１の電極と同一の金合金組成を有する厚さ１．０μｍの電極膜を形成した。非発光面側の電極膜はＬＥＤウエハの全面に形成し、これを第２の電極とした。第１および第２の電極は真空加熱により合金化した。

ＬＥＤウエハの発光面上にフォトレジストを形成した後、発光層の面積（発光部の面積）Ｓ_２が０．０２２ｍｍ^２となるようにフォトレジストを露光・現像した。このフォトレジストをマスクとして使用し、発光部となる薄膜積層体をドライエッチングすることによって、発光層の面積Ｓ_２を０．０２２ｍｍ^２に規定する素子分離溝を形成した。個片化されたＬＥＤチップの面積Ｓ_１が０．０４１ｍｍ^２となるように、隣接するＬＥＤチップ間に位置する素子分離溝の中心部をダイヤモンドブレードでダイシングすることによって、ＬＥＤウエハを複数のＬＥＤチップに分割した。

このようにして、チップ面積（ＧａＡｓ単結晶基板の面積）Ｓ_１が０．０４１ｍｍ^２で、発光層の面積Ｓ_２が０．０２２ｍｍ^２のＬＥＤチップを作製した。ＧａＡｓ単結晶基板の表面から第１の電極の表面までの距離Ｈは、上述したように４．０μｍである。Ｓ_１／Ｓ_２比は１．８６４、［−（３．４６／Ｈ）＋２．７３］の値は１．８６５である。従って、Ｓ_１／Ｓ_２比は［−（３．４６／Ｈ）＋２．７３］の値より小さい。発光層の面積Ｓ_２に対する第１の電極（パッド電極）の面積の比率は約２０％である。

次に、第１および第２の透光性絶縁体として厚さが１８０μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用意した。第１の透光性絶縁体としてのポリエチレンテレフタレートシートの表面に、ＩＴＯ微粒子を紫外線硬化型のアクリル系透明樹脂バインダ中に分散させたスラリーを印刷することによって、直線状に並ぶ６個のＬＥＤチップを直列に接続する導電回路層を形成して第１の透光性支持基体を作製した。第２の透光性絶縁体としてのポリエチレンテレフタレートシートの表面にも、同様にして導電回路層を形成して第２の透光性支持基体を作製した。第１および第２の透光性絶縁樹脂シートとして、ビカット軟化温度が１１０℃、融解温度が２２０℃、０℃における引張貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ、１００℃における引張貯蔵弾性率が０．３ＧＰａ、ビカット軟化温度（１１０℃）における引張貯蔵弾性率が０．２ＧＰａ、ガラス転移温度が−４０℃で、厚さが６０μｍのアクリル系エラストマーシートを用意した。

ビカット軟化温度は、安田精機製作所社製のＮｏ．１４８−ＨＤ−ＰＣヒートディストーションテスタを用いて、試験加重１０Ｎ、昇温速度５０℃／時間の条件で、ＪＩＳ Ｋ７２０６（ＩＳＯ ３０６）記載のＡ５０条件で求めた。ガラス転移温度と融解温度は、ＪＩＳ Ｋ７１２１（ＩＳＯ ３１４６）に準拠した方法で、島津製作所社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−６０を用いて、５℃／分の昇温速度で、熱流束示差走査熱量測定により求めた。引張貯蔵弾性率はＪＩＳ Ｋ７２４４−４（ＩＳＯ ６７２１−４）に準拠して、エー・アンド・ディ社製のＤＤＶ−０１ＧＰ動的粘弾性自動測定器を用いて、−１００℃から２００℃まで、１℃／分の等速昇温、周波数１０Ｈｚで求めた。

上述した赤色発光のＬＥＤチップを６個用意した。第２の透光性支持基体の導電回路層上に、導電回路層および透光性絶縁体の全体を覆うように第２の透光性絶縁樹脂シートを載せ、第２の透光性絶縁樹脂シート上の所定の位置に６個のＬＥＤチップを配置した。６個のＬＥＤチップは、それぞれ第２の電極が第２の透光性絶縁樹脂シート側に位置し、かつ１ｍｍ間隔で直線状に配列されるように配置した。６個のＬＥＤチップ上に第１の透光性絶縁樹脂シートと第１の透光性支持基体とを積層した。第１の透光性絶縁樹脂シートは、第１の透光性支持基体の導電回路層が第１の透光性絶縁樹脂シート側に位置するように配置した。第１の透光性絶縁樹脂シートは第１の透光性支持基体の導電回路層および透光性絶縁体の全体を覆う形状を有している。

次に、第２の透光性支持基体と第２の透光性絶縁樹脂シートとＬＥＤチップと第１の透光性絶縁樹脂シートと第１の透光性支持基体とを順に積層した積層体を１００ｋＰａの圧力で予備プレスした後、作業空間を０．１Ｐａまで真空引きした。このような真空雰囲気中にて積層体を１２０℃に加熱しながら９．８ＭＰａの圧力でプレスした。この加熱・加圧状態を１０分間維持することによって、ＬＥＤチップの電極と導電回路層とを電気的に接続しつつ、第１の透光性支持基体と第２の透光性支持基体との間の空間に第１および第２の透光性絶縁樹脂シートを埋め込んで第３の透光性絶縁体を形成した。この後、紫外線硬化樹脂により端面のシール処理を行って発光装置を作製した。

このようにして得た発光装置について、第３の透光性絶縁体の充填構造を確認するため、ＬＥＤチップおよびその周囲をＳＥＭにより観察した。その結果、図３に示したように、ＬＥＤチップの発光面内における第１の電極の非形成面と導電回路層との間に、第３の透光性絶縁体の一部が良好に充填されていることが確認された。さらに、第２の電極と導電回路層との接触界面には、第２の電極と導電回路層とが直接接触した電気的な接続領域と、第２の電極と導電回路層との間に第３の透光性絶縁体の一部が介在した機械的な結合領域とが形成されていることが確認された。さらに、ＬＥＤチップの周囲に０．０４ｍｍ^２以上の気泡やそれに起因する膨れは観察されなかった。以下に示す他の実施例も同様であった。このような発光装置を後述する特性評価に供した。

（実施例２〜１４、比較例１〜１０）
チップ面積（ＧａＡｓ基板の面積）Ｓ_１、発光層の面積Ｓ_２、半導体基板の表面から第１の電極の表面までの距離Ｈ、第１の電極の厚さ、透明電極の有無や厚さを、表１および表２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして発光装置を作製した。ただし、実施例９〜１２および比較例７〜８では、第１および第２の透光性絶縁体として厚さが１８０μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用意し、その表面に真空蒸着法で０．１５μｍのＩＴＯ薄膜を形成した後、レーザ加工で回路を形成したものを第１および第２の透光性支持基体として使用した。実施例１３〜１４および比較例９〜１０では、第１および第２の透光性絶縁体として厚さが１８０μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用意し、その表面にＡｇ微粒子を透明樹脂バインダ中に分散させたスラリーを目開きが０．５ｍｍのメッシュ状となるように印刷して回路を形成したものを第１および第２の透光性支持基体として使用した。得られた発光装置を後述する特性評価に供した。

（実施例１５、比較例１１）
Ｓｉ基板上にボンディングメタルを介して、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層、多重量子井戸構造のＡｌＩｎＧａＰ活性層、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層、オーミックコンタクト層、緩衝層、および厚さ１．０μｍのＩＴＯ透明電極膜が積層された、３インチの赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハ（発光波長：６３０ｎｍ）を作製した。この赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハを用いる以外は、実施例１と同様にして、実施例１５の発光装置を作製した。得られた発光装置を後述する特性評価に供した。比較例１１の発光装置は、発光層の面積Ｓ_２と第１の電極の厚さを変更する以外は実施例１５と同様にして作製した。

（実施例１６、比較例１２）
ＳｉＣ基板上にボンディングメタルを介して、ｐ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層、多重量子井戸構造のＡｌＩｎＧａＰ活性層、ｎ−ＡｌＩｎＧａＰクラッド層、オーミックコンタクト層、緩衝層、および厚さ１．０μｍのＩＴＯ透明電極膜が積層された、３インチの赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハ（発光波長：６３０ｎｍ）を作製した。この赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハを用いる以外は、実施例１と同様にして、実施例１６の発光装置を作製した。得られた発光装置を後述する特性評価に供した。比較例１２の発光装置は、発光層の面積Ｓ_２を変更する以外は実施例１６と同様にして作製した。

（実施例１７、比較例１３）
ＳｉＣ基板上に、ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ層、多重量子井戸構造のＩｎＧａＮ／ＧａＮ活性層、ｐ−ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層、ｐ−ＧａＮ：Ｍｇ層が積層された、３インチの青色ＬＥＤエピタキシャルウエハ（発光波長：４７０ｎｍ）を作製した。この青色ＬＥＤエピタキシャルウエハを用いる以外は、実施例１と同様にして、実施例１７の発光装置を作製した。得られた発光装置を後述する特性評価に供した。比較例１３の発光装置は、発光層の面積Ｓ_２を変更する以外は実施例１７と同様にして作製した。

次に、実施例１〜１７および比較例１〜１３の発光装置の特性を以下のようにして評価した。各例について、それぞれ１８個の試料を作製した。各例の試料について、ＪＩＳ Ｃ５０１６（ＩＥＣ２４９−１およびＩＥＣ３２６−２）８．６に記載の耐屈曲試験を、２０℃±２℃および４５℃±２℃の温度条件下にて通電状態で行った。各試料のＬＥＤチップ列が外側になると共に屈曲部の中心にくるように、ＬＥＤチップの配列方向と直交する方向に、発光面が凸側となるように屈曲させた。２０℃±２℃の温度条件下での試験は、６個の試料を屈曲半径が２０ｍｍとなるように１８０°屈曲させ、その際に点灯状態が維持されている試料数を調べた。４５℃±２℃の温度条件下での試験は、それぞれ６個の試料を屈曲半径が２０ｍｍまたは３０ｍｍとなるように１８０°屈曲させ、それぞれの点灯状態が維持されている試料数を調べた。試料の屈曲は、上記した屈曲半径となる直径を有する断面真円状の測定用円柱に各試料の発光面の裏面を当てて実施した。各試験は温度２５℃±２℃または４５℃±２℃、相対湿度６０〜７０％、気圧８６〜１０６ｋＰａの環境下に治具と試料を１時間以上放置し、温度が安定してから実施した。

表３から明らかなように、実施例の発光装置はいずれも２０℃および４５℃の耐屈曲試験において、屈曲半径を小さくした状態でも点灯状態が維持されていることが確認された。このように、実施例の発光装置はいずれも耐屈曲性に優れていることが分かる。すなわち、ＬＥＤチップの点灯信頼性を向上させた発光装置を提供することが可能になる。比較例の発光装置は、２０℃の耐屈曲試験では屈曲半径を小さくしても点灯状態が維持されていたが、４５℃の耐屈曲試験では屈曲半径を小さくすると点灯状態を維持することができず、耐屈曲性に劣っていることが確認された。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (14)

1. 屈曲性を有する第１の透光性絶縁体と、前記第１の透光性絶縁体の表面に設けられた第１の導電回路層とを備える第１の透光性支持基体と、
   屈曲性を有する第２の透光性絶縁体と、前記第２の透光性絶縁体の表面に設けられた第２の導電回路層とを備え、前記第２の導電回路層が前記第１の導電回路層と対向するように配置された第２の透光性支持基体と、
   第１の面と第２の面とを有する基板と、前記基板の前記第１の面上に設けられた第１導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導体層上に設けられた第２導電型の第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられた発光層と、前記発光層より面積が小さくなるように前記第２の半導体層上に設けられ、前記第１の導電回路層と電気的に接続された第１の電極と、前記基板の前記第２の面上に設けられ、前記第２の導電回路層と電気的に接続された第２の電極とをそれぞれ備え、前記第１の透光性支持基体と前記第２の透光性支持基体との間に配置された複数の発光ダイオードと、
   前記第１の透光性支持基体と前記第２の透光性支持基体との間の前記複数の発光ダイオードを除く領域に埋め込まれた、屈曲性を有する第３の透光性絶縁体とを具備し、
   前記第１の透光性絶縁体および第２の透光性絶縁体は、それぞれポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンサクシネート、環状オレフィン樹脂、およびアクリル樹脂から選ばれる少なくとも１つからなると共に、５０μｍ以上３００μｍ以下の厚さを有し、
   前記第３の透光性絶縁体は、０℃以上１００℃以下の範囲において０．０１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下の範囲の引張貯蔵弾性率を有するエラストマーからなり、
   前記基板の前記第１の面の面積をＳ_１、前記発光層の面積をＳ_２、前記基板の前記第１の面から前記第１の電極の前記第１の導電回路層に接続された表面までの距離をＨ（単位：μｍ）としたとき、前記発光ダイオードは１≦Ｓ_１／Ｓ_２≦−（３．４６／Ｈ）＋２．７３の関係を満足する形状を有し、
   前記第１の透光性支持基体は、前記複数の発光ダイオードのうちの隣接する前記発光ダイオード間において内側に向けて湾曲していると共に、前記第２の透光性支持基体は、前記隣接する発光ダイオード間において前記第１の透光性支持基体とは反対方向から内側に向けて湾曲しており、
   前記発光ダイオードの高さＴ _１ と前記複数の発光ダイオード間における前記第３の透光性絶縁体の最小厚さＴ _２ との差ΔＴ（Ｔ _１ −Ｔ _２ ）は、５μｍ以上１／２Ｔ _１ 以下であり、
   ＪＩＳ Ｃ５０１６ ８．６に記載の耐屈曲試験を４５℃±２℃の温度条件下にて通電状態で行い、屈曲半径を３０ｍｍとして１８０°屈曲させたときに、点灯状態が維持されることを特徴とする発光装置。
2. 前記面積Ｓ_２は前記面積Ｓ_１より小さい、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記面積Ｓ_２に対する前記面積Ｓ_１の比（Ｓ_１／Ｓ_２）は１．２以上である、請求項１に記載の発光装置。
4. 前記発光層は前記第２の半導体層の表面から１μｍ以上離れた位置に設けられている、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記第３の透光性絶縁体は８０℃以上１６０℃以下の範囲のビカット軟化温度を有する、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記第３の透光性絶縁体は１８０℃以上の融解温度、もしくは前記ビカット軟化温度より４０℃以上高い融解温度を有する、請求項５に記載の発光装置。
7. 前記第３の透光性絶縁体は−２０℃以下のガラス転移温度を有する、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記第２の半導体層の表面は、前記第１の電極の形成面と前記第１の電極の非形成面とを有し、前記第１の電極の非形成面と前記第１の導電回路層との間に前記第３の透光性絶縁体が充填されている、請求項１に記載の発光装置。
9. 前記第１の電極または前記第２の電極と前記導電回路層との接触界面は、前記電極と前記導電回路層とが直接接触した電気的な接続領域と、前記電極と前記導電回路層との間に前記第３の透光性絶縁体が介在して結合された機械的な結合領域とを有する、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記電極の前記導電回路層との接触面は凹凸形状を有し、前記凹凸形状における凸部が前記導電回路層と直接接触して前記電気的な接続領域を構成していると共に、前記凹凸形状における凹部に前記第３の透光性絶縁体が充填されて前記機械的な結合領域を構成している、請求項９に記載の発光装置。
11. 前記発光装置内に、外径が５００μｍ以上または前記発光ダイオードの外形サイズ以上の大きさを有する気泡が存在していない、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の発光装置。
12. 前記発光装置を屈曲させたとき、前記第１の導電回路層は前記面積Ｓ_１、前記面積Ｓ_２、および前記距離Ｈの関係に基づいて前記基板と接触しない、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の発光装置。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法であって、
    屈曲性を有する第１の透光性絶縁体と、前記第１の透光性絶縁体の表面に設けられた第１の導電回路層とを備える第１の透光性支持基体を用意する工程と、
    屈曲性を有する第２の透光性絶縁体と、前記第２の透光性絶縁体の表面に設けられた第２の導電回路層とを備える第２の透光性支持基体を用意する工程と、
    第１の面と第２の面とを有する基板と、前記基板の前記第１の面上に設けられた第１導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導体層上に設けられた第２導電型の第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられた発光層と、前記発光層より面積が小さくなるように前記第２の半導体層上に設けられた第１の電極と、前記基板の前記第２の面上に設けられた第２の電極とをそれぞれ備え、前記基板の前記第１の面の面積をＳ_１、前記発光層の面積をＳ_２、前記基板の前記第１の面から前記第１の電極の第１の導電回路層と接する表面までの距離をＨ（単位：μｍ）としたとき、１≦Ｓ_１／Ｓ_２≦−（３．４６／Ｈ）＋２．７３の関係を満足する複数の発光ダイオードを用意する工程と、
    第１の透光性絶縁樹脂シートおよび第２の透光性絶縁樹脂シートを用意する工程と、
    前記第２の透光性支持基体の前記第２の導電回路層上に前記第２の透光性絶縁樹脂シートを配置する工程と、
    前記第２の透光性絶縁樹脂シート上に、前記第２の電極が前記第２の透光性絶縁樹脂シート側に位置するように、前記複数の発光ダイオードを配置する工程と、
    前記複数の発光ダイオードの前記第１の電極上に、前記第１の透光性絶縁樹脂シートを配置する工程と、
    前記第１の透光性絶縁樹脂シート上に、前記第１の透光性支持基体を前記第１の導電回路層が前記第１の透光性絶縁樹脂シート側に位置するように配置する工程と、
    前記第２の透光性支持基体、前記第２の透光性絶縁樹脂シート、前記複数の発光ダイオード、前記第１の透光性絶縁樹脂シート、および前記第１の透光性支持基体を含む積層体を、真空雰囲気中で加熱しながら加圧することによって、前記第１の電極と前記第１の導電回路層、および前記第２の電極と前記第２の導電回路層とを電気的に接続しつつ、前記第１の透光性支持基体と前記第２の透光性支持基体との間に前記第１および第２の透光性絶縁樹脂シートを埋め込んで、屈曲性を有する第３の透光性絶縁体を形成する工程とを具備し、
    前記第１の透光性絶縁体および第２の透光性絶縁体は、それぞれポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレンサクシネート、環状オレフィン樹脂、およびアクリル樹脂から選ばれる少なくとも１つからなると共に、５０μｍ以上３００μｍ以下の厚さを有し、
    前記第３の透光性絶縁体は、０℃以上１００℃以下の範囲において０．０１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下の範囲の引張貯蔵弾性率を有するエラストマーからなり、
    前記第１の透光性支持基体を前記複数の発光ダイオードのうちの隣接する前記発光ダイオード間において内側に向けて湾曲させると共に、前記第２の透光性支持基体を前記隣接する発光ダイオード間において前記第１の透光性支持基体とは反対方向から内側に向けて湾曲させ、かつ前記発光ダイオードの高さＴ _１ と前記複数の発光ダイオード間における前記第３の透光性絶縁体の最小厚さＴ _２ との差ΔＴ（Ｔ _１ −Ｔ _２ ）が５μｍ以上１／２Ｔ _１ 以下となるように、前記第３の透光性絶縁体を形成する、発光装置の製造方法。
14. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の発光装置を具備することを特徴とする装置。

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