JP7227458B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光装置に関する。
近年、テレビ、スマートフォン、電光板等の光源として、ＬＥＤ等の発光素子を用いて構成した発光装置が用いられるようになってきている。このような発光装置では、例えば発光装置の発光面をより小さい面積とすることで輝度を高くすることが提案されている。例えば、特許文献１には、ＬＥＤ素子の発光面よりも小さい面積の蛍光体板を備える発光装置が開示されている。
しかしながら、発光装置には、高輝度化に加えて信頼性が良好であることが求められており、このような要求に十分に応えることができていないのが現状である。
そこで、本発明は、高輝度であり、且つ信頼性が良好な発光装置を提供することを目的とする。
以上の目的を達成するために、本発明に係る一実施形態の発光装置は、
発光素子と、
互いに対向しかつ前記発光素子の発光面より小さい第１主面と第２主面とを有し、該第１主面が前記発光素子の発光面に対向するように設けられた透光性部材と、
前記発光面上に前記発光面の外周と前記第１主面の外周の間の領域を覆うように設けられた遮光層と、
前記発光素子と前記透光性部材の側面とを覆う光反射性部材と
を備え、
前記遮光層が前記第１主面の外周の内側まで延在して設けられている。
発光素子と、
互いに対向しかつ前記発光素子の発光面より小さい第１主面と第２主面とを有し、該第１主面が前記発光素子の発光面に対向するように設けられた透光性部材と、
前記発光面上に前記発光面の外周と前記第１主面の外周の間の領域を覆うように設けられた遮光層と、
前記発光素子と前記透光性部材の側面とを覆う光反射性部材と
を備え、
前記遮光層が前記第１主面の外周の内側まで延在して設けられている。
以上のように構成された本発明に係る一実施形態の発光装置は、高輝度であり、且つ信頼性が良好である。
以下、本発明に係る実施形態の発光装置とその製造方法について図面を参照しながら説明する。
＜実施形態の発光装置＞
実施形態の発光装置１００は、図１及び図２に示すように、発光素子１と、互いに対向する第１主面３ａと第２主面３ｂとを有し、第１主面３ａが発光素子１の発光面に対向するように設けられた透光性部材３と、発光素子１の発光面上に、発光素子１の発光面の外周と透光性部材３の第１主面３ａの外周との間の領域を覆うように設けられた遮光層５と、発光素子１と透光性部材３の側面を覆う光反射性部材７とを備える。ここで、発光素子１の発光面とは、発光素子１の主たる発光面である上面を意味する。光反射性部材７は発光装置の光出射面である透光性部材３の第２主面３ｂを露出させて発光素子１と透光性部材３の側面とを覆うように設けられている。そして、実施形態の発光装置１００では、遮光層５が透光性部材３の第１主面３ａの外周の内側まで延在して設けられている。
＜実施形態の発光装置＞
実施形態の発光装置１００は、図１及び図２に示すように、発光素子１と、互いに対向する第１主面３ａと第２主面３ｂとを有し、第１主面３ａが発光素子１の発光面に対向するように設けられた透光性部材３と、発光素子１の発光面上に、発光素子１の発光面の外周と透光性部材３の第１主面３ａの外周との間の領域を覆うように設けられた遮光層５と、発光素子１と透光性部材３の側面を覆う光反射性部材７とを備える。ここで、発光素子１の発光面とは、発光素子１の主たる発光面である上面を意味する。光反射性部材７は発光装置の光出射面である透光性部材３の第２主面３ｂを露出させて発光素子１と透光性部材３の側面とを覆うように設けられている。そして、実施形態の発光装置１００では、遮光層５が透光性部材３の第１主面３ａの外周の内側まで延在して設けられている。
以下、実施形態の発光装置の種々の形態について説明する。
図２に示すように、実施形態の発光装置１００では、遮光層５は発光素子１の発光面の外周と第１主面３ａの外周との間の領域を覆うように設けられている。これにより、発光素子１の発光面から上方に向かう光を遮断し、発光装置１００の発光面側における透光性部材３の上面以外からの漏れ光を抑制することができる。
また、実施形態の発光装置１００では、発光装置の発光面を構成する透光性部材３の第２主面３ｂの面積は発光素子１の発光面の面積より小さくなっている。このように、透光性部材３の第２主面３ｂの面積を発光素子１の発光面の面積よりも小さくすることにより、発光素子１の発光面からの出射光を、より小さな面積で発光装置の発光面から放出させることができる。これにより、より高輝度な発光装置１００を得ることが可能となる。この際、透光性部材３の第２主面と発光素子１の発光面との面積比は例えば１：０．５～１の範囲であることが好ましい。
図２に示すように、実施形態の発光装置１００では、遮光層５は発光素子１の発光面の外周と第１主面３ａの外周との間の領域を覆うように設けられている。これにより、発光素子１の発光面から上方に向かう光を遮断し、発光装置１００の発光面側における透光性部材３の上面以外からの漏れ光を抑制することができる。
また、実施形態の発光装置１００では、発光装置の発光面を構成する透光性部材３の第２主面３ｂの面積は発光素子１の発光面の面積より小さくなっている。このように、透光性部材３の第２主面３ｂの面積を発光素子１の発光面の面積よりも小さくすることにより、発光素子１の発光面からの出射光を、より小さな面積で発光装置の発光面から放出させることができる。これにより、より高輝度な発光装置１００を得ることが可能となる。この際、透光性部材３の第２主面と発光素子１の発光面との面積比は例えば１：０．５～１の範囲であることが好ましい。
図２に示す実施形態の発光装置では、発光素子１の発光面において、発光素子１の発光面の外周と第１主面３ａの外周との間の領域を覆うように遮光層５を設けている。しかしながら、実施形態の発光装置では、図３に示すように、遮光層５は発光素子１の側面にまで延在して、側面を覆うようにしてもよい。このようにすると、発光装置１００の発光面側における発光面以外からの漏れ光に加えて、発光装置１００の側面からの漏れ光を抑制することができる。
実施形態の発光装置において、例えば、１．０ｍｍ×１．０ｍｍの発光素子を用いた場合、発光装置の発光面となる透光性部材３の第２主面３ｂの大きさは、０．８×０．８ｍｍ程度とする。さらに、例えば、透光性部材３は板状で、透光性部材３の第１主面３ａの大きさは第２主面３ｂの大きさと同等とする。またこの際、例えば、遮光層５が透光性部材３の第１主面の外周の内側まで延在する長さは０．０５ｍｍ程度とする。
以下に、本実施形態の発光装置の各構成部材について説明する。
（基板１０）
基板１０は、発光素子１等を支持する部材であり、発光素子１の電極と外部電極とを電気的に接続するための配線を有する。基板１０の主な材料としては、絶縁性材料であって、発光素子１からの光及び外からの光が透過しにくい材料が好ましい。具体的には、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド等の樹脂を挙げることができる。なお、樹脂を用いる場合には、必要に応じて、ガラス繊維、酸化ケイ素、酸化チタン、アルミナ等の無機フィラーを樹脂に混合してもよい。これにより、機械的強度の向上や熱膨張率の低減、光反射率の向上を図ることができる。また、基板１０は、金属部材の表面に絶縁性材料を形成したものでもよい。配線は、上記絶縁性材料の上に、所定のパターンで形成される。配線の材料として、金、銀、銅およびアルミニウムから選択された少なくとも一種とすることができる。配線は、めっき、蒸着、スパッタ等によって形成することができる。
（基板１０）
基板１０は、発光素子１等を支持する部材であり、発光素子１の電極と外部電極とを電気的に接続するための配線を有する。基板１０の主な材料としては、絶縁性材料であって、発光素子１からの光及び外からの光が透過しにくい材料が好ましい。具体的には、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド等の樹脂を挙げることができる。なお、樹脂を用いる場合には、必要に応じて、ガラス繊維、酸化ケイ素、酸化チタン、アルミナ等の無機フィラーを樹脂に混合してもよい。これにより、機械的強度の向上や熱膨張率の低減、光反射率の向上を図ることができる。また、基板１０は、金属部材の表面に絶縁性材料を形成したものでもよい。配線は、上記絶縁性材料の上に、所定のパターンで形成される。配線の材料として、金、銀、銅およびアルミニウムから選択された少なくとも一種とすることができる。配線は、めっき、蒸着、スパッタ等によって形成することができる。
（発光素子１）
発光素子１としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）やＺｎＳｅ、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。蛍光体を有する発光装置とする場合には、その蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
発光素子１としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。発光素子は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）やＺｎＳｅ、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。蛍光体を有する発光装置とする場合には、その蛍光体を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
実施形態の発光装置に用いる発光素子１は、例えば、同一面側に正負の電極を有するものである。図２に示す発光装置１００では、発光素子１の発光面である上面に対向する下面を実装面として発光素子１が基板１０にフリップチップ実装されている。具体的には、発光素子１の実装面に設けられた正負の電極がそれぞれ導電性接合部材１１を介して基板１０上の正負の配線接合されている。なお、図２では、発光素子１の正負の電極を図示することなく簡略化して描いているが、実際には、同一面側に設けられた正負の電極が電気的に分離するように設けられており、その電気的に分離された正負の電極がそれぞれ導電性接合部材１１を介して基板１０上に設けられた正負の配線に接続されている。また、発光素子１は、電極の形成された実装面である下面と対向する上面を主な光出射面としている。このような発光素子１は、バンプや導電ペーストなどの導電性接合部材を用いて上述のように基板１０上に接続されるため、金属ワイヤ等で接続される発光素子と比較して、電極と基板との接触面積を大きくでき、接続抵抗を低くできる。
発光素子１は、例えば、透光性の支持基板上に半導体層を備える発光素子である。この場合、支持基板側の表面が発光素子１の主な光出射面となる。より具体的には、発光素子１は、第１面とその第１面に対向する第２面とを有するサファイア基板と、第１面側に形成された半導体層とを含み、サファイア基板の第２面を発光素子１の主たる発光面としている。
本実施形態の発光装置では、支持基板を除去した発光素子を用いてもよく、この場合、支持基板は、例えば、研磨、ＬＬＯ（Laser Lift Off）等で除去することができる。
本実施形態の発光装置では、支持基板を除去した発光素子を用いてもよく、この場合、支持基板は、例えば、研磨、ＬＬＯ（Laser Lift Off）等で除去することができる。
（透光性部材３）
透光性部材３は、発光素子１から出射される光を透過して外部に放出することが可能な部材である。透光性部材３は、光拡散材や、入射された光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有させてもよい。透光性部材３は、例えば、樹脂、ガラス、無機物等により形成することができる。蛍光体を含有する透光性部材は、例えば、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、セラミック又は他の無機物に蛍光体を含有させたもの等が挙げられる。また、樹脂、ガラス、セラミック等の成形体の表面に蛍光体を含有する樹脂層を形成したものでもよい。透光性部材３の厚みは、例えば、５０～３００μｍ程度である。
透光性部材３は、発光素子１から出射される光を透過して外部に放出することが可能な部材である。透光性部材３は、光拡散材や、入射された光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有させてもよい。透光性部材３は、例えば、樹脂、ガラス、無機物等により形成することができる。蛍光体を含有する透光性部材は、例えば、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、セラミック又は他の無機物に蛍光体を含有させたもの等が挙げられる。また、樹脂、ガラス、セラミック等の成形体の表面に蛍光体を含有する樹脂層を形成したものでもよい。透光性部材３の厚みは、例えば、５０～３００μｍ程度である。
（蛍光体）
上述したように、透光性部材３は、蛍光体を含んでいてもよい。透光性部材３に含有させることができる蛍光体としては、発光素子１からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Cｅ）；セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）；ユウロピウムおよび／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２）；ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）；βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体；ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）；硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を得ることができる。
上述したように、透光性部材３は、蛍光体を含んでいてもよい。透光性部材３に含有させることができる蛍光体としては、発光素子１からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ：Cｅ）；セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ：Ｃｅ）；ユウロピウムおよび／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２）；ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）；βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体；ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）；硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を得ることができる。
実施形態の発光装置１００において、発光素子１として、例えば、青色発光素子を用い、透光性部材３として、青色発光素子の光により励起されて青色光より長波長の光を発光する蛍光体を含有する透光性部材３を用いる構成とする。この際、発光素子の発光面からの出射光の光反射性部材７への照射は遮光層５により抑えられる。これにより、発光素子１からの出射光による光反射性部材７の劣化を抑制することができる。
したがって、実施形態の発光装置は、短波長の青色発光素子又は紫外線発光素子を用いて構成した場合であっても、光反射性部材の劣化が抑制され、高い信頼性を維持できる。
したがって、実施形態の発光装置は、短波長の青色発光素子又は紫外線発光素子を用いて構成した場合であっても、光反射性部材の劣化が抑制され、高い信頼性を維持できる。
（遮光層５）
遮光層５は、発光素子１の発光面の外周と透光性部材３の第１主面３ａの外周の間の領域を覆うように設けられており、また、第１主面３ａの外周の内側まで延在している。
具体的には、遮光層５は、発光素子１の発光面を被覆し、発光面の外周部に沿って枠状に形成されている。つまり、発光素子１の発光面を被覆する遮光層は開口部を有し、透光性部材はその第１主面が遮光層の開口部を内包するように発光素子上に配置されている。なおこの際、遮光層５の開口外縁と透光性部材３の第１主面３ａの外周との距離は全周に亘って同程度であることが好ましい。これにより、遮光層５で被覆された部分が遮光され、発光素子１からの光に光反射性部材７が晒されて劣化することを抑制する。このような遮光層５は、とりわけ、波長が短くエネルギーが大きい青色光や青色光より短波長の光を遮光するのに有効であり、光反射性部材の劣化の抑制に効果的である。
この機能を考慮すると、遮光層５は、光を透過させずに、反射及び／又は吸収する材料からなる部材により構成する必要がある。遮光層５として、例えば、金属からなる金属膜又は表面に金属膜を備えた部材が挙げられ、なかでも、金属からなる金属膜を用いることが好ましい。
遮光層５が金属膜である場合、金属膜を構成する金属材料としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｚｅ、Ｐｂ等の金属又はこれらの合金（例えば、Ａｌ合金としては、Ａｌと、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の白金族系の金属との合金）の単層又は多層構造膜が挙げられる。なかでも、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ等の高反射率を有する金属膜を用いることが好ましい。
また、遮光層５は、金属膜の上に、２種以上の誘電体を複数積層させた誘電体多層膜等を有していてもよい。誘電体多層膜としては、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射）膜が好ましい。ＤＢＲ膜を構成する誘電体としては、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物又は窒化物が挙げられる。なかでも、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の酸化物の積層構造が好ましい。
遮光層５の厚み（つまり遮光層５の下面から上面までの高さ）としては、遮光性と密着性を考慮すると、０．１μｍ～１００μｍの範囲に設定することが好ましく、０．５～１０μｍの範囲に設定することがより好ましい。
透光性部材３の第１主面と遮光層の開口との面積比は例えば１：０．５～１の範囲であることが好ましい。これにより発光素子１の発光面から上方に向かう光が直接光反射性部材７を通過して外部に漏れ伝わることを抑制でき、発光領域（つまり透光性部材３の第２主面）と非発光領域（つまり透光性部材の第２主面を取り囲む光反射性部材７の上面）との輝度差が明確で発光色むらの少ない発光装置１００とすることができる。
遮光層５の表面は平坦な面でもよいが、微細な凹凸を有することが好ましい。これにより、後述する光反射性部材７を構成する材料との密着性が向上し、遮光層５と光反射性部材７とをより強固に固定できる。また、遮光層５と光反射性部材７との間の剥離を抑制することができる。
遮光層５は、発光素子１の発光面の外周と透光性部材３の第１主面３ａの外周の間の領域を覆うように設けられており、また、第１主面３ａの外周の内側まで延在している。
具体的には、遮光層５は、発光素子１の発光面を被覆し、発光面の外周部に沿って枠状に形成されている。つまり、発光素子１の発光面を被覆する遮光層は開口部を有し、透光性部材はその第１主面が遮光層の開口部を内包するように発光素子上に配置されている。なおこの際、遮光層５の開口外縁と透光性部材３の第１主面３ａの外周との距離は全周に亘って同程度であることが好ましい。これにより、遮光層５で被覆された部分が遮光され、発光素子１からの光に光反射性部材７が晒されて劣化することを抑制する。このような遮光層５は、とりわけ、波長が短くエネルギーが大きい青色光や青色光より短波長の光を遮光するのに有効であり、光反射性部材の劣化の抑制に効果的である。
この機能を考慮すると、遮光層５は、光を透過させずに、反射及び／又は吸収する材料からなる部材により構成する必要がある。遮光層５として、例えば、金属からなる金属膜又は表面に金属膜を備えた部材が挙げられ、なかでも、金属からなる金属膜を用いることが好ましい。
遮光層５が金属膜である場合、金属膜を構成する金属材料としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｓｎ、Ｚｅ、Ｐｂ等の金属又はこれらの合金（例えば、Ａｌ合金としては、Ａｌと、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の白金族系の金属との合金）の単層又は多層構造膜が挙げられる。なかでも、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ等の高反射率を有する金属膜を用いることが好ましい。
また、遮光層５は、金属膜の上に、２種以上の誘電体を複数積層させた誘電体多層膜等を有していてもよい。誘電体多層膜としては、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射）膜が好ましい。ＤＢＲ膜を構成する誘電体としては、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物又は窒化物が挙げられる。なかでも、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の酸化物の積層構造が好ましい。
遮光層５の厚み（つまり遮光層５の下面から上面までの高さ）としては、遮光性と密着性を考慮すると、０．１μｍ～１００μｍの範囲に設定することが好ましく、０．５～１０μｍの範囲に設定することがより好ましい。
透光性部材３の第１主面と遮光層の開口との面積比は例えば１：０．５～１の範囲であることが好ましい。これにより発光素子１の発光面から上方に向かう光が直接光反射性部材７を通過して外部に漏れ伝わることを抑制でき、発光領域（つまり透光性部材３の第２主面）と非発光領域（つまり透光性部材の第２主面を取り囲む光反射性部材７の上面）との輝度差が明確で発光色むらの少ない発光装置１００とすることができる。
遮光層５の表面は平坦な面でもよいが、微細な凹凸を有することが好ましい。これにより、後述する光反射性部材７を構成する材料との密着性が向上し、遮光層５と光反射性部材７とをより強固に固定できる。また、遮光層５と光反射性部材７との間の剥離を抑制することができる。
（光反射性部材７）
光反射性部材７は、発光素子１と透光性部材３の側面とを被覆し、発光素子１及び透光性部材３の側面から出射される光を反射して、透光性部材３の第２主面３ｂ（つまり発光装置の光発光面）から出射させる。このように発光素子１と透光性部材３の側面とを被覆する光反射性部材７を設けることにより、発光装置の輝度がより高まると共に、光の取り出し効率も向上させることができる。光反射性部材７は、例えば、光反射率の高い光反射性材料から形成する。具体的には、光反射性部材７は、発光素子１からの光に対する反射率が６０％以上、より好ましくは８０％又は９０％以上である光反射性材料を用いることが好ましい。光反射性材料は、例えば、光反射性物質を含む樹脂材料で形成される。
光反射性部材７を構成する母体の樹脂材料としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂を用いることができる。これらの樹脂材料に含有させる光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、イットリア安定化ジルコニア、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化ニオブ、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、フッ化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどを用いることができる。好ましくは酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いる。また、好ましくは、光反射性物質として、母材の樹脂の屈折率と異なる粒子を母材の樹脂中に分散させる。光反射性物質の含有濃度、密度により光の反射量、透過量が異なるため、発光装置の形状、大きさに応じて、適宜濃度、密度を調整することができる。
また、光反射性部材７は光反射性物質に加え、その他の顔料、蛍光体等を含有してもよい。例えば、透光性部材が蛍光体を含有し、さらに、発光素子の側面が遮光層から露出する場合、発光素子の側面を被覆する光反射性部材の厚みが薄いと、発光素子の側面からの出射光が光反射性部材を介して外部に漏れ伝わり、発光装置の側面において漏れ光が生じることがある。光反射性部材７に、蛍光体を少量含有させることで、漏れ光と発光装置の発光色とを同じ色をすることができる。
光反射性部材７は、発光素子１と透光性部材３の側面とを被覆し、発光素子１及び透光性部材３の側面から出射される光を反射して、透光性部材３の第２主面３ｂ（つまり発光装置の光発光面）から出射させる。このように発光素子１と透光性部材３の側面とを被覆する光反射性部材７を設けることにより、発光装置の輝度がより高まると共に、光の取り出し効率も向上させることができる。光反射性部材７は、例えば、光反射率の高い光反射性材料から形成する。具体的には、光反射性部材７は、発光素子１からの光に対する反射率が６０％以上、より好ましくは８０％又は９０％以上である光反射性材料を用いることが好ましい。光反射性材料は、例えば、光反射性物質を含む樹脂材料で形成される。
光反射性部材７を構成する母体の樹脂材料としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂を用いることができる。これらの樹脂材料に含有させる光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、イットリア安定化ジルコニア、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、酸化ニオブ、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、フッ化マグネシウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどを用いることができる。好ましくは酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いる。また、好ましくは、光反射性物質として、母材の樹脂の屈折率と異なる粒子を母材の樹脂中に分散させる。光反射性物質の含有濃度、密度により光の反射量、透過量が異なるため、発光装置の形状、大きさに応じて、適宜濃度、密度を調整することができる。
また、光反射性部材７は光反射性物質に加え、その他の顔料、蛍光体等を含有してもよい。例えば、透光性部材が蛍光体を含有し、さらに、発光素子の側面が遮光層から露出する場合、発光素子の側面を被覆する光反射性部材の厚みが薄いと、発光素子の側面からの出射光が光反射性部材を介して外部に漏れ伝わり、発光装置の側面において漏れ光が生じることがある。光反射性部材７に、蛍光体を少量含有させることで、漏れ光と発光装置の発光色とを同じ色をすることができる。
（導光部材９）
透光性部材３と発光素子１との接合は、図２に示すように、例えば、導光部材９を介して行うことができる。図２の発光装置において、透光性部材３の第１主面３ａの外周が遮光層５に接するように発光素子１及び遮光層５上に透光性部材３が配置されている。これにより、透光性部材３の第１主面３ａと遮光層５との間を介して、発光素子１の発光面からの光が光反射性部材７に漏れることなく、透光性部材３に導光される。なお、導光部材９は、透光性部材３の第１主面３ａと遮光層５との間に介在していてもよい。この場合、透光性部材３の第１主面３ａと遮光層５との間の導光部材９を介して、発光素子１の発光面からの光の光反射性部材７への伝搬を抑えるために、第１主面３ａと遮光層５との間に介在する導光部材９の厚さは薄い方が好ましい。
ここで、本実施形態の発光装置では、透光性部材３と発光素子１とは導光部材９を用いることなく接合してもよく、例えば、透光性部材３を無機材料を用いて構成する場合には、例えば、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合等の直接接合法を用いて接合することができる。
透光性部材３と発光素子１との接合は、図２に示すように、例えば、導光部材９を介して行うことができる。図２の発光装置において、透光性部材３の第１主面３ａの外周が遮光層５に接するように発光素子１及び遮光層５上に透光性部材３が配置されている。これにより、透光性部材３の第１主面３ａと遮光層５との間を介して、発光素子１の発光面からの光が光反射性部材７に漏れることなく、透光性部材３に導光される。なお、導光部材９は、透光性部材３の第１主面３ａと遮光層５との間に介在していてもよい。この場合、透光性部材３の第１主面３ａと遮光層５との間の導光部材９を介して、発光素子１の発光面からの光の光反射性部材７への伝搬を抑えるために、第１主面３ａと遮光層５との間に介在する導光部材９の厚さは薄い方が好ましい。
ここで、本実施形態の発光装置では、透光性部材３と発光素子１とは導光部材９を用いることなく接合してもよく、例えば、透光性部材３を無機材料を用いて構成する場合には、例えば、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合等の直接接合法を用いて接合することができる。
導光部材９は、取り扱いおよび加工が容易であるという観点から、樹脂材料を用いることが好ましい。樹脂材料としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂の１種以上を含む樹脂またはハイブリッド樹脂等からなる樹脂材料を用いることができる。導光部材９は、導光部材９を形成するための樹脂材料の粘性、樹脂材料と発光素子１との濡れ性を適宜調整して上述した形状に形成することができる。
（その他の部材）
発光装置は、任意に、保護素子等の別の素子、電子部品等を有していてもよい。これらの素子及び電子部品は、光反射性部材７内に埋設されていることが好ましい。
発光装置は、任意に、保護素子等の別の素子、電子部品等を有していてもよい。これらの素子及び電子部品は、光反射性部材７内に埋設されていることが好ましい。
＜実施形態の発光装置の製造方法＞
以下、実施形態の発光装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
以下、実施形態の発光装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
（発光素子作製工程）
発光素子作製工程では、例えば、サファイアウエハなどの支持基板上に、それぞれｎ型層、活性層、ｐ型層を有し、それぞれ発光面の外周部に遮光層５が形成された発光素子１を集合状態で作製した後、個々の発光素子１に分割する。
具体的には、まず、支持基板の第１面に、例えば、窒化物半導体からなるｎ型層、活性層、ｐ型層を形成する。
次に、各発光素子１に対応する領域にそれぞれ、ｎ側電極とｐ側電極とを形成する。
尚、ｐ側電極はｐ型層の表面に形成し、ｎ側電極は、例えば、各領域においてそれぞれｐ型層及び活性層の一部を除去してｎ型層の表面を露出させてその露出させたｎ型層の表面に形成する。
次に、半導体層を形成した第１面とは反対側の第２面の全面に、例えば、スパッタリング等により金属からなる遮光層５を形成する。
次に、図４Ａに示すように、各発光素子１に対応する領域にそれぞれ開口部を形成する。開口部は、例えばエッチングやリフトオフ等により、開口部に位置する遮光層を除去することにより形成される。開口部は、例えば、その中心がそれぞれ各発光素子に対応する領域の中心に一致するようにかつ図４Ａに破線で示す切断線を中心線として所定の幅に遮光層５が残るように形状及び位置が設定される。
以上のようにして、発光面の外周部に遮光層５が形成された発光素子１を集合状態で作製した発光素子形成基板２０が得られる。
最後に、図４Ａに破線で示す切断線に沿ってダイシング等により発光素子形成基板２０を切断することにより個々の発光素子１に分離する。
発光素子作製工程では、例えば、サファイアウエハなどの支持基板上に、それぞれｎ型層、活性層、ｐ型層を有し、それぞれ発光面の外周部に遮光層５が形成された発光素子１を集合状態で作製した後、個々の発光素子１に分割する。
具体的には、まず、支持基板の第１面に、例えば、窒化物半導体からなるｎ型層、活性層、ｐ型層を形成する。
次に、各発光素子１に対応する領域にそれぞれ、ｎ側電極とｐ側電極とを形成する。
尚、ｐ側電極はｐ型層の表面に形成し、ｎ側電極は、例えば、各領域においてそれぞれｐ型層及び活性層の一部を除去してｎ型層の表面を露出させてその露出させたｎ型層の表面に形成する。
次に、半導体層を形成した第１面とは反対側の第２面の全面に、例えば、スパッタリング等により金属からなる遮光層５を形成する。
次に、図４Ａに示すように、各発光素子１に対応する領域にそれぞれ開口部を形成する。開口部は、例えばエッチングやリフトオフ等により、開口部に位置する遮光層を除去することにより形成される。開口部は、例えば、その中心がそれぞれ各発光素子に対応する領域の中心に一致するようにかつ図４Ａに破線で示す切断線を中心線として所定の幅に遮光層５が残るように形状及び位置が設定される。
以上のようにして、発光面の外周部に遮光層５が形成された発光素子１を集合状態で作製した発光素子形成基板２０が得られる。
最後に、図４Ａに破線で示す切断線に沿ってダイシング等により発光素子形成基板２０を切断することにより個々の発光素子１に分離する。
（発光素子実装工程）
ここでは、図４Ｂに示すように、発光素子１を基板１０上にフリップチップ実装する。
具体的には、例えば、発光素子１の、遮光層５が形成された支持基板の第２面と対向する第１面に形成された半導体上に形成された正負の電極を、基板１０上に設けられた配線と対向するように配置し、導電性接合部材１１により接合する。
尚、図４Ｂには、１つの発光装置に対応する領域を拡大して示しているが、実際には、複数の基板１０領域を複数含む集合基板を用い、個々の基板１０領域にそれぞれ発光素子１をフリップチップ実装し、後述の透光性部材接合工程を経て、光反射性部材形成工程後に基板を切断することにより個々の発光装置が作製される。
また、集合基板上にフリップチップ実装する発光素子１の配置又は配列は、規則的に配列されていることが好ましい。また、隣接する発光素子１間の距離は、光反射性部材形成工程後に個々の発光装置に切断したときに、各発光装置において、発光素子１及び透光性部材３の側面に所定の厚さの光反射性部材７が形成されるように設定される。
例えば、集合基板として、複数の行（ｎ行）及び複数の列（ｍ列）を成すように、それぞれ各発光装置に対応する複数（ｎ×ｍ）の単位領域を含む基板を用いてもよい。
以下の図４Ｃ、図４Ｃ及びそれらの図を用いた説明についても同様、集合基板上で複数の発光装置について一括して実施される。
ここでは、図４Ｂに示すように、発光素子１を基板１０上にフリップチップ実装する。
具体的には、例えば、発光素子１の、遮光層５が形成された支持基板の第２面と対向する第１面に形成された半導体上に形成された正負の電極を、基板１０上に設けられた配線と対向するように配置し、導電性接合部材１１により接合する。
尚、図４Ｂには、１つの発光装置に対応する領域を拡大して示しているが、実際には、複数の基板１０領域を複数含む集合基板を用い、個々の基板１０領域にそれぞれ発光素子１をフリップチップ実装し、後述の透光性部材接合工程を経て、光反射性部材形成工程後に基板を切断することにより個々の発光装置が作製される。
また、集合基板上にフリップチップ実装する発光素子１の配置又は配列は、規則的に配列されていることが好ましい。また、隣接する発光素子１間の距離は、光反射性部材形成工程後に個々の発光装置に切断したときに、各発光装置において、発光素子１及び透光性部材３の側面に所定の厚さの光反射性部材７が形成されるように設定される。
例えば、集合基板として、複数の行（ｎ行）及び複数の列（ｍ列）を成すように、それぞれ各発光装置に対応する複数（ｎ×ｍ）の単位領域を含む基板を用いてもよい。
以下の図４Ｃ、図４Ｃ及びそれらの図を用いた説明についても同様、集合基板上で複数の発光装置について一括して実施される。
（透光性部材接合工程）
ここでは、図４Ｃに示すように、発光素子１の発光面及び遮光層５に透光性部材３の第１主面３ａが対向するように透光性部材３を接合する。
例えば、吸着コレット３０に透光性部材３の第２主面３ｂを吸着して、透光性部材３の第１主面３ａの外周が遮光層５上（すなわち、図１に示すように、遮光層５の外周と内周との間の領域）に位置するように位置決めして吸着コレット３０を下方に移動させる。
ここでは、図４Ｃに示すように、発光素子１の発光面及び遮光層５に透光性部材３の第１主面３ａが対向するように透光性部材３を接合する。
例えば、吸着コレット３０に透光性部材３の第２主面３ｂを吸着して、透光性部材３の第１主面３ａの外周が遮光層５上（すなわち、図１に示すように、遮光層５の外周と内周との間の領域）に位置するように位置決めして吸着コレット３０を下方に移動させる。
透光性部材３と発光素子１とを接合する際、予め第１主面３ａに導光部材９を塗布した透光性部材３を発光素子１及び遮光層５上に載置するようにしてもよいし、発光素子１の上面に導光部材９を塗布した後に透光性部材３を発光素子１及び遮光層５上に載置するようにしてもよい。導光部材９の塗布量、透光性部材３を発光素子１及び遮光層５上に載置して押圧する際の荷重、導光部材９として樹脂材料を用いる場合にはその塗布時の粘度等は、他の製造条件等を考慮して適宜設定してよい。
また、透光性部材接合工程では、無機材料からなる透光性部材３を用いる場合には、上述したように、透光性部材３と発光素子１とを、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合等の直接接合法を用いて接合してもよい。
また、透光性部材接合工程では、無機材料からなる透光性部材３を用いる場合には、上述したように、透光性部材３と発光素子１とを、表面活性化接合、原子拡散接合、水酸基接合等の直接接合法を用いて接合してもよい。
（光反射性部材形成工程）
ここでは、光反射性部材７を形成する未硬化の樹脂材料（以下、未硬化のものを光反射性樹脂という。）を、隣接する、透光性部材３が接合された発光素子１間に充填して硬化することにより、発光素子１と透光性部材３の側面とを覆う光反射性部材７を形成する。実施形態の発光装置の製造方法では、例えば、隣接する、透光性部材３が接合された発光素子１間の空間の上方に、図４Ｄに示すように、樹脂吐出装置のノズル３５を配置し、そのノズル３５の先端から光反射性樹脂７ａを吐出して該空間に光反射性樹脂を充填し、その後、充填した光反射性樹脂７ａを硬化させる。
ここでは、光反射性部材７を形成する未硬化の樹脂材料（以下、未硬化のものを光反射性樹脂という。）を、隣接する、透光性部材３が接合された発光素子１間に充填して硬化することにより、発光素子１と透光性部材３の側面とを覆う光反射性部材７を形成する。実施形態の発光装置の製造方法では、例えば、隣接する、透光性部材３が接合された発光素子１間の空間の上方に、図４Ｄに示すように、樹脂吐出装置のノズル３５を配置し、そのノズル３５の先端から光反射性樹脂７ａを吐出して該空間に光反射性樹脂を充填し、その後、充填した光反射性樹脂７ａを硬化させる。
（切断工程）
光反射性樹脂７ａを硬化させた後、個々の発光装置に分割する。
以上のようにして、実施形態の発光装置は製造される。
光反射性樹脂７ａを硬化させた後、個々の発光装置に分割する。
以上のようにして、実施形態の発光装置は製造される。
以上の発光装置の製造方法によれば、集合基板の上に複数の発光装置を一括して作製した後に個々の発光装置に分離するようにしているので、発光装置を安価に製造することができる。
変形例
以下、本発明に係る変形例の発光装置について説明する。
変形例の発光装置は、図５に示すように、基板１０を含んでいない点で実施形態の発光装置とは異なっている他は、実施形態の発光装置と同様に構成される。
以上の変形例の発光装置は、実施形態の発光装置に比較して薄型にできる。
また、変形例の発光装置は、例えば、以下のようにして作製することができる。
以下、本発明に係る変形例の発光装置について説明する。
変形例の発光装置は、図５に示すように、基板１０を含んでいない点で実施形態の発光装置とは異なっている他は、実施形態の発光装置と同様に構成される。
以上の変形例の発光装置は、実施形態の発光装置に比較して薄型にできる。
また、変形例の発光装置は、例えば、以下のようにして作製することができる。
まず、実施形態の製造方法の発光素子作製工程を経て発光素子１を作製した後、シート上に複数の発光素子１を所定の配列で配置する（発光素子載置工程）。
この発光素子載置工程では、発光素子実装工程における集合基板に代えてシートを用い、そのシートの上に所定の間隔及び配列で発光素子を配置する。
シートとして、例えば、表面に粘着性を有する耐熱性のシートを用いることができる。シートの材料としては、例えばポリイミドが挙げられる。
発光素子載置工程後、実施形態の製造方法と同様、透光性部材接合工程及び光反射性部材形成工程を経て、シート上に発光装置（図５に示す発光装置）を一括して複数作製する。
最後に、シート上に集合状体で作製した発光装置を個々の発光装置ごとに切断する。尚、シートは、個々の発光装置ごとに切断する前に除去してもよいし、個々の発光装置ごとに切断した後に除去するようにしてもよい。
この発光素子載置工程では、発光素子実装工程における集合基板に代えてシートを用い、そのシートの上に所定の間隔及び配列で発光素子を配置する。
シートとして、例えば、表面に粘着性を有する耐熱性のシートを用いることができる。シートの材料としては、例えばポリイミドが挙げられる。
発光素子載置工程後、実施形態の製造方法と同様、透光性部材接合工程及び光反射性部材形成工程を経て、シート上に発光装置（図５に示す発光装置）を一括して複数作製する。
最後に、シート上に集合状体で作製した発光装置を個々の発光装置ごとに切断する。尚、シートは、個々の発光装置ごとに切断する前に除去してもよいし、個々の発光装置ごとに切断した後に除去するようにしてもよい。
以上のようにして、発光素子１と透光性部材３が、発光素子１と透光性部材３の周りを囲む光反射性部材３によって支持され、光出射面の反対側の実装面に露出した発光素子１のｎ側電極とｐ側電極とを外部接続電極とする変形例の発光装置を作製することができる。
以上の実施形態及び変形例の発光装置の製造方法では、複数の発光装置を集合状態で一括して作製した後個々の発光装置に切断する例により示した。
しかしながら、実施形態及び変形例の発光装置の製造方法では、複数の発光装置を集合状態で一括して作製することなく、個々の発光装置を個別に作製するようにしてもよい。
しかしながら、実施形態及び変形例の発光装置の製造方法では、複数の発光装置を集合状態で一括して作製することなく、個々の発光装置を個別に作製するようにしてもよい。
１ 発光素子
３ 透光性部材
３ａ 第１主面
３ｂ 第２主面（発光装置の光出射面）
５ 遮光層
７ 光反射性部材
７ａ 光反射性樹脂
９ 導光部材
１０ 基板
１１ 導電性接合部材
２０ 発光素子形成基板
３０ 吸着コレット
３５ ノズル
１００ 発光装置
３ 透光性部材
３ａ 第１主面
３ｂ 第２主面（発光装置の光出射面）
５ 遮光層
７ 光反射性部材
７ａ 光反射性樹脂
９ 導光部材
１０ 基板
１１ 導電性接合部材
２０ 発光素子形成基板
３０ 吸着コレット
３５ ノズル
１００ 発光装置
Claims (6)
- 発光素子と、
互いに対向しかつ前記発光素子の発光面より小さい第１主面と第２主面とを有し、該第１主面が前記発光素子の発光面に対向するように設けられた透光性部材と、
前記発光面上に前記発光面の外周と前記第１主面の外周の間の領域を覆うように設けられた遮光層と、
前記発光素子と前記透光性部材の側面とを覆う光反射性部材と
を備え、
前記遮光層が前記第１主面の外周の内側まで延在して設けられていることを特徴とする発光装置。 - 前記遮光層は、前記発光素子の側面をさらに覆うように設けられている請求項１記載の発光装置。
- 前記遮光層は金属膜である請求項１又は２に記載の発光装置。
- 前記金属膜は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔからなる群から選択された少なくとも１つの金属を含んでなる請求項３に記載の発光装置。
- 前記発光装置は基板を有し、前記発光素子は、前記発光面に対向する面を実装面として前記基板に実装されている請求項１～４のいずれか１つに記載の発光装置。
- 前記発光素子は、第１面とその第１面に対向する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面側に形成された半導体層とを含み、前記サファイア基板の第２面を前記発光面とする請求項１～５のいずれか１つに記載の発光装置。
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