JPH09191130A - Light emitting element device and its manufacture - Google Patents

Light emitting element device and its manufacture

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JPH09191130A
JPH09191130A JP1925896A JP1925896A JPH09191130A JP H09191130 A JPH09191130 A JP H09191130A JP 1925896 A JP1925896 A JP 1925896A JP 1925896 A JP1925896 A JP 1925896A JP H09191130 A JPH09191130 A JP H09191130A
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light emitting
light
emitting element
microlens
emitting device
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the power consumption of a light emitting element device and, at the same time, to reduce the size of the device by efficiently utilizing the light rays emitted from light emitting elements. SOLUTION: In a light emitting element device, light shielding films 12 having openings 12a are formed within prescribed extents in front of light emitting elements 11 on a semiconductor substrate 10 on which the elements 11 are formed and, at the same time, micro-lenses 13 are formed on the front faces of the elements 11. The micro-lenses 13 are formed by forming resist patterns 13b on the elements 11 and forming the surfaces of the patterns 13b in curved surfaces, such as spherical surfaces, etc., through heat-treatment.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズを
有する発光素子装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device having a microlens and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光通信等においてLED(発光ダ
イオード)等の発光素子の光を利用する場合には、発光
素子から出射される光を発光素子の前面で集光すること
なく直接使用していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, when light emitted from a light emitting element such as an LED (light emitting diode) is used in optical communication or the like, the light emitted from the light emitting element is directly used without being collected on the front surface of the light emitting element. Was there.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そのため、発光素子か
ら出射された光の利用率が必ずしも良くなく、発光素子
からの光に十分な強さを与えるためには、そのだけ多く
の電力が必要となり、例えば光通信に利用しようとする
際の低消費電力化に不向きであるという問題点があっ
た。
Therefore, the utilization efficiency of the light emitted from the light emitting element is not always good, and a large amount of electric power is required to give a sufficient intensity to the light emitted from the light emitting element. However, there is a problem that it is not suitable for low power consumption when it is used for optical communication, for example.

【0004】また、従来、発光素子を封止するパッケー
ジをレンズ形状にして集光性を与えるようにしたものも
あるが、この場合、パッケージをレンズ形状にするた
め、小型化が困難であるという問題点があった。
Conventionally, there is also a package in which a package for encapsulating a light emitting element is formed in a lens shape to provide a light collecting property, but in this case, it is difficult to miniaturize the package because the package is formed in a lens shape. There was a problem.

【0005】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、発光素子から出射された光を効率良
く利用でき、低消費電力化を可能とすると共に、小型化
に適した発光素子装置およびその製造方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its problem is that light emitted from a light emitting element can be efficiently used, power consumption can be reduced, and light emission suitable for downsizing can be achieved. An object is to provide an element device and a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発光素子
装置は、光を出射する発光素子と、発光素子の前面に発
光素子と一体的に形成され、発光素子から出射された光
を集光して放出するマイクロレンズとを備えたものであ
る。
A light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device emits light, and the light emitting device is integrally formed on the front surface of the light emitting device to collect the light emitted from the light emitting device. It is provided with a microlens which emits light and emits it.

【0007】請求項2記載の発光素子装置は、請求項1
記載の発光素子装置において、発光素子とマイクロレン
ズとの間に介装され、マイクロレンズによる集光位置を
調整するための透光性の膜を備えたものである。
A light emitting device according to a second aspect is the first aspect.
The light emitting device described above is provided with a translucent film which is interposed between the light emitting device and the microlens and which adjusts the light collecting position by the microlens.

【0008】請求項3記載の発光素子装置の製造方法
は、光を出射する発光素子と、発光素子の前面に発光素
子と一体的に形成され、発光素子から出射された光を集
光して放出するマイクロレンズとを備えた発光素子装置
の製造方法であって、発光素子が形成された基体上にお
ける発光素子に対応する位置にレジスト材層をパターニ
ングし、熱処理によってレジスト材層の表面形状を曲面
化してマイクロレンズを形成するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, wherein the light emitting device emits light and the light emitting device is integrally formed on the front surface of the light emitting device to collect the light emitted from the light emitting device. A method for manufacturing a light emitting device including a emitting microlens, comprising patterning a resist material layer at a position corresponding to the light emitting element on a substrate on which the light emitting element is formed, and heat treating the surface shape of the resist material layer. The curved surface is used to form a microlens.

【0009】請求項4記載の発光素子装置の製造方法
は、光を出射する発光素子と、発光素子の前面に発光素
子と一体的に形成され、発光素子から出射された光を集
光して放出するマイクロレンズとを備えた発光素子装置
の製造方法であって、発光素子が形成された基体上にお
ける発光素子に対応する位置に光硬化型の透光性材料層
をパターニングし、熱処理によって透光性材料層の表面
形状を曲面化し、この表面形状が曲面化された透光性材
料層に所定の光を照射して透光性材料層を硬化させてマ
イクロレンズを形成するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, wherein the light emitting device emits light and the light emitting device is integrally formed on a front surface of the light emitting device to collect the light emitted from the light emitting device. A method of manufacturing a light-emitting device including a microlens for emitting light, comprising patterning a light-curable light-transmissive material layer at a position corresponding to the light-emitting device on a substrate on which the light-emitting device is formed, and heat-treating the material by heat treatment. The surface shape of the light-transmitting material layer is curved, and the light-transmitting material layer having the curved surface shape is irradiated with predetermined light to cure the light-transmitting material layer to form a microlens.

【0010】請求項5記載の発光素子装置の製造方法
は、光を出射する発光素子と、発光素子の前面に発光素
子と一体的に形成され、発光素子から出射された光を集
光して放出するマイクロレンズと、発光素子とマイクロ
レンズとの間に介装され、マイクロレンズによる集光位
置を調整するための透光性の膜とを備えた発光素子装置
の製造方法であって、発光素子が形成された基体上に透
光性の膜を形成し、この透光性の膜上における発光素子
に対応する位置にレジスト材層をパターニングし、熱処
理によってレジスト材層の表面形状を曲面化してマイク
ロレンズを形成するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a light emitting device, wherein the light emitting device emits light and the light emitting device is integrally formed on the front surface of the light emitting device to collect the light emitted from the light emitting device. A method for manufacturing a light-emitting element device, comprising: a microlens for emitting light; and a translucent film interposed between the light-emitting element and the microlens, for adjusting the condensing position by the microlens. A light-transmitting film is formed on the substrate on which the element is formed, the resist material layer is patterned on the light-transmitting film at a position corresponding to the light emitting element, and the surface shape of the resist material layer is curved by heat treatment. To form a microlens.

【0011】請求項6記載の発光素子装置の製造方法
は、光を出射する発光素子と、発光素子の前面に発光素
子と一体的に形成され、発光素子から出射された光を集
光して放出するマイクロレンズと、発光素子とマイクロ
レンズとの間に介装され、マイクロレンズによる集光位
置を調整するための透光性の膜とを備えた発光素子装置
の製造方法であって、発光素子が形成された基体上に透
光性の膜を形成し、この透光性の膜上における発光素子
に対応する位置に光硬化型の透光性材料層をパターニン
グし、熱処理によって透光性材料層の表面形状を曲面化
し、この表面形状が曲面化された透光性材料層に所定の
光を照射して透光性材料層を硬化させてマイクロレンズ
を形成するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, wherein the light emitting device emits light and the light emitting device is integrally formed on a front surface of the light emitting device to collect light emitted from the light emitting device. A method for manufacturing a light-emitting element device, comprising: a microlens for emitting light; and a translucent film interposed between the light-emitting element and the microlens, for adjusting the condensing position by the microlens. A light-transmitting film is formed on the substrate on which the element is formed, and a light-curable light-transmitting material layer is patterned on the light-transmitting film at a position corresponding to the light-emitting element. The surface shape of the material layer is curved, and the light-transmitting material layer having the curved surface shape is irradiated with predetermined light to cure the light-transmitting material layer to form a microlens.

【0012】請求項1記載の発光素子装置では、発光素
子から出射された光は、発光素子の前面に発光素子と一
体的に形成されたマイクロレンズによって集光されて放
出される。
In the light emitting element device according to the first aspect, the light emitted from the light emitting element is condensed and emitted by the microlens formed integrally with the light emitting element on the front surface of the light emitting element.

【0013】請求項2記載の発光素子装置では、発光素
子とマイクロレンズとの間に介装された透光性の膜によ
って、マイクロレンズによる集光位置が調整される。
In the light emitting element device according to the second aspect, the light condensing position by the microlens is adjusted by the translucent film interposed between the light emitting element and the microlens.

【0014】請求項3記載の発光素子装置の製造方法で
は、発光素子が形成された基体上における発光素子に対
応する位置にパターニングされたレジスト材層を熱処理
することによって、レジスト材層の表面形状が曲面化さ
れてマイクロレンズが形成される。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting element device, wherein the resist material layer patterned at a position corresponding to the light emitting element on the substrate on which the light emitting element is formed is heat-treated to form the surface shape of the resist material layer. Is curved to form a microlens.

【0015】請求項4記載の発光素子装置の製造方法で
は、発光素子が形成された基体上における発光素子に対
応する位置にパターニングされた光硬化型の透光性材料
層を熱処理することによって、透光性材料層の表面形状
が曲面化され、更に、この透光性材料層に所定の光を照
射して透光性材料層を硬化させることによってマイクロ
レンズが形成される。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a light emitting device, wherein the photo-curable translucent material layer patterned at a position corresponding to the light emitting device on the substrate on which the light emitting device is formed is heat treated. The surface shape of the translucent material layer is curved, and the microlens is formed by irradiating the translucent material layer with predetermined light to cure the translucent material layer.

【0016】請求項5記載の発光素子装置の製造方法で
は、発光素子が形成された基体上に透光性の膜が形成さ
れ、この透光性の膜上における発光素子に対応する位置
にレジスト材層がパターニングされ、このレジスト材層
を熱処理することによって、レジスト材層の表面形状が
曲面化されてマイクロレンズが形成される。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a light emitting device, in which a light transmitting film is formed on a substrate on which the light emitting device is formed, and a resist is formed on the light transmitting film at a position corresponding to the light emitting device. The material layer is patterned, and the resist material layer is heat-treated, whereby the surface shape of the resist material layer is curved to form a microlens.

【0017】請求項6記載の発光素子装置の製造方法で
は、発光素子が形成された基体上に透光性の膜が形成さ
れ、この透光性の膜上における発光素子に対応する位置
に光硬化型の透光性材料層がパターニングされ、この透
光性材料層を熱処理することによって、透光性材料層の
表面形状が曲面化され、更に、この透光性材料層に所定
の光を照射して透光性材料層を硬化させることによって
マイクロレンズが形成される。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a light emitting device, in which a light transmissive film is formed on a substrate on which the light emitting device is formed, and the light transmissive film is exposed to light at a position corresponding to the light emitting device. The curable light-transmitting material layer is patterned, and the light-transmitting material layer is heat-treated so that the surface shape of the light-transmitting material layer is curved, and further predetermined light is applied to the light-transmitting material layer. The microlenses are formed by irradiating and curing the translucent material layer.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の第1の実施の形態に係る発
光素子装置の製造方法を示す説明図である。本実施の形
態に係る発光素子装置は、図1(c)に示したように、
LED等による複数の発光素子11が形成された半導体
基体10上に、発光素子11の前面(上面)の所定の範
囲に開口部12aを有する遮光膜12が形成されると共
に、発光素子11の前面にレジスト材によるマイクロレ
ンズ13が形成されて構成されている。
FIG. 1 is an explanatory view showing a method of manufacturing a light emitting device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1C, the light emitting device according to the present embodiment is
A light-shielding film 12 having an opening 12a in a predetermined range on the front surface (upper surface) of the light emitting element 11 is formed on the semiconductor substrate 10 on which a plurality of light emitting elements 11 such as LEDs are formed, and the front surface of the light emitting element 11 is formed. And a microlens 13 made of a resist material is formed.

【0020】次に、本実施の形態に係る発光素子装置の
製造方法について説明する。この製造方法では、まず、
図1(a)に示したように、複数の発光素子11が形成
された半導体基体10上に、発光素子11の前面の所定
の範囲に開口部12aを有する遮光膜12を形成する。
遮光膜12には例えばAlを用いる。遮光膜12の形成
方法は、例えば、Al等の遮光膜12用の材料を半導体
基体10上の全面に蒸着し、フォト・リソグラフィ工程
によって、開口部12aを有する遮光膜12をパターニ
ングする方法とする。次に、発光素子11および遮光膜
12上に、マイクロレンズ材料でもあるレジスト材を例
えば塗布装置により塗布して、レジスト材層13aを形
成する。このレジスト材層13aの厚みは、発光素子1
1のサイズ等に応じて適宜に設定するが、例えば1μm
程度である。次に、図1(b)に示したように、フォト
マスクによりレジスト材層13aに所定のパターンを露
光し現像して、発光素子11の前面にレジストパターン
13bを形成(パターニング)する。次に、図1(c)
に示したように、熱処理によってレジストパターン13
bの表面形状を球面等の曲面にして、下地上に、レジス
ト材によるマイクロレンズ13を形成する。熱処理の温
度は、レジスト材の種類に依存するが、例えば150°
C程度である。ここで、マイクロレンズ13の形状は、
レジスト材の材料、厚みおよび熱処理の温度等によって
制御する。
Next, a method of manufacturing the light emitting device according to this embodiment will be described. In this manufacturing method, first,
As shown in FIG. 1A, a light shielding film 12 having an opening 12a is formed in a predetermined area on the front surface of the light emitting element 11 on the semiconductor substrate 10 on which the plurality of light emitting elements 11 are formed.
For example, Al is used for the light shielding film 12. The method of forming the light-shielding film 12 is, for example, a method of depositing a material for the light-shielding film 12 such as Al on the entire surface of the semiconductor substrate 10 and patterning the light-shielding film 12 having the openings 12a by a photolithography process. . Next, a resist material, which is also a microlens material, is applied on the light emitting element 11 and the light shielding film 12 by, for example, a coating device to form a resist material layer 13a. The thickness of the resist material layer 13a is the same as the light emitting element 1
1 is set appropriately according to the size of 1
It is a degree. Next, as shown in FIG. 1B, the resist material layer 13a is exposed with a predetermined pattern by a photomask and developed to form (pattern) a resist pattern 13b on the front surface of the light emitting element 11. Next, FIG.
As shown in FIG.
The surface shape of b is a curved surface such as a spherical surface, and the microlens 13 made of a resist material is formed on the base. The temperature of the heat treatment depends on the type of resist material, but is, for example, 150 °
It is about C. Here, the shape of the microlens 13 is
It is controlled by the material of the resist material, the thickness, the temperature of heat treatment, and the like.

【0021】以上説明したように本実施の形態に係る発
光素子装置およびその製造方法によれば、発光素子11
から出射された光は、その前面にオンチップ形成された
マイクロレンズ13によって集光されて、前方に放出さ
れるので、発光素子11から出射された光を効率良く利
用することができる。従って、例えば本実施の形態に係
る発光素子装置を光通信に利用する場合には従来に比べ
て発光素子11の出射光が弱くても信号を送ることがで
きるようになる等、従来に比べて必要な電力を低減で
き、低消費電力化が可能となる。また、発光素子11上
に直接マイクロレンズ13を形成するので、パッケージ
をレンズ形状にする場合に比べて、発光素子装置の小型
化が容易であり、その結果、発光素子装置を用いる装置
の小型化も可能になる。
As described above, according to the light emitting device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the light emitting device 11
The light emitted from is condensed by the microlens 13 formed on the front surface thereof and emitted to the front, so that the light emitted from the light emitting element 11 can be efficiently used. Therefore, for example, when the light emitting element device according to the present embodiment is used for optical communication, it becomes possible to send a signal even if the light emitted from the light emitting element 11 is weaker than in the conventional case. The required power can be reduced and the power consumption can be reduced. Further, since the microlens 13 is formed directly on the light emitting element 11, the light emitting element device can be easily downsized as compared with the case where the package is formed into a lens shape, and as a result, the device using the light emitting element device can be downsized. Will also be possible.

【0022】なお、本実施の形態では、発光素子11お
よびその前面のマイクロレンズ13がそれぞれ複数ある
発光素子装置の例で説明したが、発光素子11およびそ
の前面のマイクロレンズ13はそれぞれ1つずつでも良
く、その場合の製造方法も本実施の形態で説明した製造
方法と同様である。
In the present embodiment, an example of a light emitting element device having a plurality of light emitting elements 11 and a plurality of microlenses 13 on its front surface has been described, but one light emitting element 11 and one microlens 13 on its front surface are provided. However, the manufacturing method in that case is the same as the manufacturing method described in the present embodiment.

【0023】図2は本発明の第2の実施の形態に係る発
光素子装置の製造方法を示す説明図である。本実施の形
態に係る発光素子装置は、図2(d)に示したように、
LED等による複数の発光素子11が形成された半導体
基体10上に、発光素子11の前面(上面)の所定の範
囲に開口部12aを有する遮光膜12が形成されると共
に、発光素子11の前面に、マイクロレンズ13による
集光位置を調整するための透光性膜14を介して、レジ
スト材によるマイクロレンズ13が形成されて構成され
ている。
FIG. 2 is an explanatory view showing a method of manufacturing a light emitting device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2D, the light emitting element device according to the present embodiment has
A light-shielding film 12 having an opening 12a in a predetermined range on the front surface (upper surface) of the light emitting element 11 is formed on the semiconductor substrate 10 on which a plurality of light emitting elements 11 such as LEDs are formed, and the front surface of the light emitting element 11 is formed. In addition, the microlens 13 made of a resist material is formed via the translucent film 14 for adjusting the condensing position of the microlens 13.

【0024】次に、本実施の形態に係る発光素子装置の
製造方法について説明する。この製造方法では、まず、
図2(a)に示したように、複数の発光素子11が形成
された半導体基体10上に、第1の実施の形態と同様
に、発光素子11の前面の所定の範囲に開口部12aを
有する遮光膜12を形成する。次に、発光素子11およ
び遮光膜12上の全面に透光性材料層を形成し、所定の
厚みとなるまで研磨して平坦化して透光性膜14を形成
する。透光性膜14とする透光性材料としては、例え
ば、TEOS(テトラエチルオルソシリケート)酸化膜
等のSiO2 膜を用いる。次に、図2(b)に示したよ
うに、透光性膜14上に、マイクロレンズ材料でもある
レジスト材を例えば塗布装置により塗布して、レジスト
材層13aを形成する。次に、図2(c)に示したよう
に、フォトマスクによりレジスト材層13aに所定のパ
ターンを露光し現像して、発光素子11の前面にレジス
トパターン13bを形成する。次に、図2(d)に示し
たように、熱処理によってレジストパターン13bの表
面形状を球面等の曲面にして、レジスト材によるマイク
ロレンズ13を形成する。
Next, a method of manufacturing the light emitting device according to this embodiment will be described. In this manufacturing method, first,
As shown in FIG. 2A, an opening 12a is formed in a predetermined area on the front surface of the light emitting element 11 on the semiconductor substrate 10 on which a plurality of light emitting elements 11 are formed, as in the first embodiment. The light-shielding film 12 having is formed. Next, a transparent material layer is formed on the entire surface of the light emitting element 11 and the light shielding film 12, and is polished and flattened to a predetermined thickness to form the transparent film 14. As the translucent material used for the translucent film 14, for example, a SiO 2 film such as a TEOS (tetraethyl orthosilicate) oxide film is used. Next, as shown in FIG. 2B, a resist material, which is also a microlens material, is applied onto the translucent film 14 by, for example, a coating device to form a resist material layer 13a. Next, as shown in FIG. 2C, the resist material layer 13a is exposed with a predetermined pattern by a photomask and developed to form a resist pattern 13b on the front surface of the light emitting element 11. Next, as shown in FIG. 2D, the surface shape of the resist pattern 13b is changed to a curved surface such as a spherical surface by heat treatment, and the microlens 13 made of a resist material is formed.

【0025】以上説明したように本実施の形態に係る発
光素子装置およびその製造方法によれば、発光素子11
とマイクロレンズ13との間に透光性膜14を設けたの
で、この透光性膜14の厚みを調整することで、マイク
ロレンズ13による集光位置を調整することができる。
本実施の形態のその他の構成、作用および効果は第1の
実施の形態と同様である。
As described above, according to the light emitting device and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the light emitting device 11
Since the translucent film 14 is provided between the micro lens 13 and the micro lens 13, the focusing position of the micro lens 13 can be adjusted by adjusting the thickness of the translucent film 14.
Other configurations, operations and effects of this embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0026】図3は本発明の第3の実施の形態に係る発
光素子装置の製造方法を示す説明図である。本実施の形
態に係る発光素子装置は、図3(d)に示したように、
複数の発光素子11が形成された半導体基体10上に、
発光素子11の前面(上面)の所定の範囲に開口部12
aを有する遮光膜12が形成されると共に、発光素子1
1の前面に光硬化型の透光性樹脂によるマイクロレンズ
21が形成されて構成されている。
FIG. 3 is an explanatory view showing a method of manufacturing a light emitting device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3D, the light emitting device according to the present embodiment is
On the semiconductor substrate 10 on which a plurality of light emitting elements 11 are formed,
The opening 12 is provided in a predetermined range on the front surface (upper surface) of the light emitting element 11.
The light-shielding film 12 having a is formed and the light-emitting element 1
A microlens 21 made of a light-curing translucent resin is formed on the front surface of the first lens 1.

【0027】次に、本実施の形態に係る発光素子装置の
製造方法について説明する。この製造方法では、まず、
図3(a)に示したように、複数の発光素子11が形成
された半導体基体10上に、第1の実施の形態と同様
に、発光素子11の前面の所定の範囲に開口部12aを
有する遮光膜12を形成する。次に、発光素子11およ
び遮光膜12上に、光硬化型の透光性樹脂を例えば塗布
装置により塗布して、透光性樹脂層21aを形成する。
この透光性樹脂層21aの厚みは、発光素子11のサイ
ズ等に応じて適宜に設定するが、例えば1μm程度であ
る。透光性樹脂層21a上にレジスト材を例えば塗布装
置により塗布して、レジスト材層22aを形成する。次
に、図3(b)に示したように、第1の実施の形態と同
様に、レジスト材層22aに所定のパターンを露光し現
像して、発光素子11の前面にレジストパターン22b
を形成する。次に、図3(c)に示したように、レジス
トパターン22bをマスクとして、透光性樹脂層21a
における不要部分である遮光膜12上の部分をエッチン
グによって除去して、発光素子11の前面に樹脂パター
ン21bを形成する。次に、図3(d)に示したよう
に、熱処理によるリフローによって、樹脂パターン21
bの表面形状を球面等の曲面にする。熱処理の温度は、
透光性樹脂の種類に依存するが、例えば200°C程度
である。次に、表面形状が曲面化された樹脂パターン2
1bの全面に、透光性樹脂を硬化させるための光を一括
照射して、表面形状が曲面化された樹脂パターン21b
を硬化させてマイクロレンズ21を形成する。ここで、
マイクロレンズ21の形状は、透光性樹脂の材料、厚み
および熱処理の温度等によって制御する。
Next, a method of manufacturing the light emitting device according to this embodiment will be described. In this manufacturing method, first,
As shown in FIG. 3A, an opening 12a is formed in a predetermined area on the front surface of the light emitting element 11 on the semiconductor substrate 10 on which a plurality of light emitting elements 11 are formed, as in the first embodiment. The light-shielding film 12 having is formed. Next, a light-curable translucent resin is applied onto the light emitting element 11 and the light shielding film 12 by, for example, an applicator to form a translucent resin layer 21a.
The thickness of the translucent resin layer 21a is appropriately set according to the size of the light emitting element 11 and the like, but is about 1 μm, for example. A resist material is applied onto the translucent resin layer 21a by, for example, a coating device to form a resist material layer 22a. Next, as shown in FIG. 3B, similarly to the first embodiment, the resist material layer 22a is exposed with a predetermined pattern and developed to form a resist pattern 22b on the front surface of the light emitting element 11.
To form Next, as shown in FIG. 3C, the translucent resin layer 21a is formed using the resist pattern 22b as a mask.
The unnecessary portion on the light-shielding film 12 is removed by etching to form a resin pattern 21b on the front surface of the light emitting element 11. Next, as shown in FIG. 3D, the resin pattern 21 is formed by reflowing by heat treatment.
The surface shape of b is a curved surface such as a spherical surface. The heat treatment temperature is
The temperature is, for example, about 200 ° C., though it depends on the type of translucent resin. Next, the resin pattern 2 whose surface shape is curved
A resin pattern 21b having a curved surface shape is obtained by collectively irradiating the entire surface of 1b with light for curing the translucent resin.
Is cured to form the microlens 21. here,
The shape of the microlens 21 is controlled by the material of the translucent resin, the thickness, the temperature of the heat treatment, and the like.

【0028】本実施の形態に係る発光素子装置およびそ
の製造方法によれば、第1の実施の形態のようなレジス
ト材によるマイクロレンズ13よりも大きめのマイクロ
レンズ21を形成する場合に有利になる。なお、本実施
の形態では、発光素子11およびその前面のマイクロレ
ンズ21がそれぞれ複数ある発光素子装置の例で説明し
たが、発光素子11およびその前面のマイクロレンズ2
1はそれぞれ1つずつでも良く、その場合の製造方法も
本実施の形態で説明した製造方法と同様である。本実施
の形態のその他の構成、作用および効果は第1の実施の
形態と同様である。
The light emitting device and the method of manufacturing the same according to the present embodiment are advantageous in the case of forming the microlens 21 larger than the microlens 13 made of the resist material as in the first embodiment. . In the present embodiment, an example of a light emitting element device having a plurality of light emitting elements 11 and microlenses 21 on the front surface thereof has been described, but the light emitting element 11 and microlenses 2 on the front surface thereof are described.
One may be one, and the manufacturing method in that case is the same as the manufacturing method described in the present embodiment. Other configurations, operations and effects of this embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0029】図4は本発明の第4の実施の形態に係る発
光素子装置の製造方法を示す説明図である。本実施の形
態に係る発光素子装置は、図4(d)に示したように、
複数の発光素子11が形成された半導体基体10上に、
発光素子11の前面(上面)の所定の範囲に開口部12
aを有する遮光膜12が形成されると共に、発光素子1
1の前面に、マイクロレンズ21による集光位置を調整
するための透光性膜23を介して、光硬化型の透光性樹
脂によるマイクロレンズ21が形成されて構成されてい
る。
FIG. 4 is an explanatory view showing a method of manufacturing a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4D, the light emitting device according to the present embodiment is
On the semiconductor substrate 10 on which a plurality of light emitting elements 11 are formed,
The opening 12 is provided in a predetermined range on the front surface (upper surface) of the light emitting element 11.
The light-shielding film 12 having a is formed and the light-emitting element 1
On the front surface of No. 1, a microlens 21 made of a light-curable translucent resin is formed via a translucent film 23 for adjusting the condensing position of the microlens 21.

【0030】次に、本実施の形態に係る発光素子装置の
製造方法について説明する。この製造方法では、まず、
図4(a)に示したように、複数の発光素子11が形成
された半導体基体10上に、第1の実施の形態と同様
に、発光素子11の前面の所定の範囲に開口部12aを
有する遮光膜12を形成する。次に、第2の実施の形態
と同様に、発光素子11および遮光膜12上の全面に透
光性材料層を形成し、所定の厚みとなるまで研磨して平
坦化して透光性膜23を形成する。次に、透光性膜23
上に、光硬化型の透光性樹脂を例えば塗布装置により塗
布して、透光性樹脂層21aを形成する。次に、透光性
樹脂層21a上にレジスト材を例えば塗布装置により塗
布して、レジスト材層22aを形成する。次に、図4
(b)に示したように、レジスト材層22aに所定のパ
ターンを露光し現像して、発光素子11の前面にレジス
トパターン22bを形成する。次に、図4(c)に示し
たように、レジストパターン22bをマスクとして、透
光性樹脂層21aにおける不要部分である遮光膜12上
の部分をエッチングによって除去して、発光素子11の
前面に樹脂パターン21bを形成する。次に、図4
(d)に示したように、熱処理によるリフローによって
樹脂パターン21bの表面形状を球面等の曲面にする。
次に、表面形状が曲面化された樹脂パターン21bの全
面に、透光性樹脂を硬化させるための光を一括照射し
て、表面形状が曲面化された樹脂パターン21bを硬化
させてマイクロレンズ21を形成する。
Next, a method of manufacturing the light emitting device according to this embodiment will be described. In this manufacturing method, first,
As shown in FIG. 4A, the opening 12a is formed in a predetermined area on the front surface of the light emitting element 11 on the semiconductor substrate 10 on which the plurality of light emitting elements 11 are formed, as in the first embodiment. The light-shielding film 12 having is formed. Next, as in the second embodiment, a transparent material layer is formed on the entire surface of the light emitting element 11 and the light shielding film 12, and the transparent film 23 is polished and flattened to a predetermined thickness. To form. Next, the transparent film 23
A light-curable translucent resin is applied to the top by, for example, an applicator to form a translucent resin layer 21a. Next, a resist material is applied onto the translucent resin layer 21a by, for example, a coating device to form a resist material layer 22a. Next, FIG.
As shown in (b), a predetermined pattern is exposed on the resist material layer 22a and developed to form a resist pattern 22b on the front surface of the light emitting element 11. Next, as shown in FIG. 4C, the resist pattern 22b is used as a mask to remove an unnecessary portion of the light-transmitting resin layer 21a on the light-shielding film 12 by etching to remove the front surface of the light-emitting element 11. Then, the resin pattern 21b is formed. Next, FIG.
As shown in (d), the surface shape of the resin pattern 21b is changed to a curved surface such as a spherical surface by reflowing by heat treatment.
Next, the entire surface of the resin pattern 21b having a curved surface shape is collectively irradiated with light for curing the translucent resin, and the resin pattern 21b having a curved surface shape is cured to cause the microlens 21. To form.

【0031】本実施の形態に係る発光素子装置およびそ
の製造方法によれば、発光素子11とマイクロレンズ2
1との間に透光性膜23を設けたので、第2の実施の形
態と同様に、透光性膜23の厚みを調整することで、マ
イクロレンズ21による集光位置を調整することができ
る。本実施の形態のその他の構成、作用および効果は第
3の実施の形態と同様である。
According to the light emitting device and the method of manufacturing the same according to the present embodiment, the light emitting device 11 and the microlens 2 are used.
Since the light-transmitting film 23 is provided between the light-transmitting film 1 and the light-transmitting film 1, the light-collecting position of the microlens 21 can be adjusted by adjusting the thickness of the light-transmitting film 23 as in the second embodiment. it can. Other configurations, operations and effects of this embodiment are the same as those of the third embodiment.

【0032】なお、本発明は上記各実施の形態に限定さ
れず、例えば、発光素子11としては、LEDに限ら
ず、半導体レーザ等の他の発光素子を用いても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the light emitting element 11 is not limited to an LED, and other light emitting elements such as a semiconductor laser may be used.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発光
素子装置または請求項3または4記載の発光素子装置の
製造方法によれば、発光素子の前面に発光素子と一体的
にマイクロレンズを形成したので、発光素子から出射さ
れた光を効率良く利用でき、低消費電力化が可能になる
と共に、発光素子装置の小型化に適しているという効果
を奏する。
As described above, according to the method of manufacturing a light emitting device according to claim 1 or the light emitting device according to claim 3 or 4, a microlens is integrally formed with the light emitting device on the front surface of the light emitting device. Since the light emitting element is formed, the light emitted from the light emitting element can be efficiently used, the power consumption can be reduced, and the light emitting element device can be miniaturized.

【0034】また、請求項2記載の発光素子装置または
請求項5または6記載の発光素子装置の製造方法によれ
ば、発光素子とマイクロレンズとの間に、マイクロレン
ズによる集光位置を調整するための透光性の膜を介装し
たので、上記効果に加え、透光性の膜の厚みを調整する
ことによって、マイクロレンズによる集光位置を調整す
ることができるという効果を奏する。
According to the light emitting element device of the second aspect or the method of manufacturing the light emitting element device of the fifth or sixth aspect, the condensing position by the microlens is adjusted between the light emitting element and the microlens. Since the transparent film for this purpose is interposed, in addition to the above effect, by adjusting the thickness of the transparent film, it is possible to adjust the focusing position by the microlens.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る発光素子装置
の製造方法を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing a light emitting device according to a first embodiment of the invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態に係る発光素子装置
の製造方法を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a light emitting device according to a second embodiment of the invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態に係る発光素子装置
の製造方法を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a light emitting device according to a third embodiment of the invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態に係る発光素子装置
の製造方法を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a light emitting device according to a fourth embodiment of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基体 11 発光素子 12 遮光膜 13 マイクロレンズ 13a レジスト材層 13b レジストパターン 10 semiconductor substrate 11 light emitting element 12 light shielding film 13 microlens 13a resist material layer 13b resist pattern

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を出射する発光素子と、 前記発光素子の前面に前記発光素子と一体的に形成さ
れ、前記発光素子から出射された光を集光して放出する
マイクロレンズとを備えたことを特徴とする発光素子装
置。
1. A light emitting device that emits light, and a microlens that is integrally formed with the light emitting device on the front surface of the light emitting device and that collects and emits the light emitted from the light emitting device. A light emitting element device characterized by the above.
【請求項2】 前記発光素子と前記マイクロレンズとの
間に介装され、前記マイクロレンズによる集光位置を調
整するための透光性の膜を備えたことを特徴とする請求
項1記載の発光素子装置。
2. The light-transmitting film, which is interposed between the light-emitting element and the microlens and adjusts a focusing position of the microlens. Light emitting device.
【請求項3】 光を出射する発光素子と、前記発光素子
の前面に前記発光素子と一体的に形成され、前記発光素
子から出射された光を集光して放出するマイクロレンズ
とを備えた発光素子装置の製造方法であって、 前記発光素子が形成された基体上における前記発光素子
に対応する位置にレジスト材層をパターニングし、 熱処理によって前記レジスト材層の表面形状を曲面化し
てマイクロレンズを形成することを特徴とする発光素子
装置の製造方法。
3. A light emitting element that emits light, and a microlens that is integrally formed with the light emitting element on the front surface of the light emitting element and that collects and emits the light emitted from the light emitting element. A method for manufacturing a light emitting device, comprising patterning a resist material layer at a position corresponding to the light emitting element on a substrate on which the light emitting element is formed, and heat treating the surface shape of the resist material layer to a curved surface to form a microlens. A method of manufacturing a light-emitting device, the method comprising:
【請求項4】 光を出射する発光素子と、前記発光素子
の前面に前記発光素子と一体的に形成され、前記発光素
子から出射された光を集光して放出するマイクロレンズ
とを備えた発光素子装置の製造方法であって、 前記発光素子が形成された基体上における前記発光素子
に対応する位置に光硬化型の透光性材料層をパターニン
グし、 熱処理によって前記透光性材料層の表面形状を曲面化
し、 この表面形状が曲面化された透光性材料層に所定の光を
照射して透光性材料層を硬化させてマイクロレンズを形
成することを特徴とする発光素子装置の製造方法。
4. A light emitting element which emits light, and a microlens which is integrally formed with the light emitting element on the front surface of the light emitting element and which condenses and emits the light emitted from the light emitting element. A method for manufacturing a light-emitting device, comprising patterning a photo-curable translucent material layer at a position corresponding to the light-emitting device on a substrate on which the light-emitting device is formed, and heat-treating the translucent material layer by heat treatment. A light-emitting element device characterized in that a surface shape is curved, and the light-transmitting material layer having the curved surface shape is irradiated with predetermined light to cure the light-transmitting material layer to form a microlens. Production method.
【請求項5】 光を出射する発光素子と、前記発光素子
の前面に前記発光素子と一体的に形成され、前記発光素
子から出射された光を集光して放出するマイクロレンズ
と、前記発光素子と前記マイクロレンズとの間に介装さ
れ、前記マイクロレンズによる集光位置を調整するため
の透光性の膜とを備えた発光素子装置の製造方法であっ
て、 前記発光素子が形成された基体上に前記透光性の膜を形
成し、 この透光性の膜上における前記発光素子に対応する位置
にレジスト材層をパターニングし、 熱処理によって前記レジスト材層の表面形状を曲面化し
てマイクロレンズを形成することを特徴とする発光素子
装置の製造方法。
5. A light emitting element for emitting light, a microlens integrally formed with the light emitting element on a front surface of the light emitting element, for condensing and emitting the light emitted from the light emitting element, and the light emitting element. A method of manufacturing a light emitting device, comprising: a light-transmitting film for adjusting a focusing position by the microlens, the device being interposed between the device and the microlens, wherein the light emitting device is formed. The transparent film is formed on the substrate, the resist material layer is patterned on the transparent film at a position corresponding to the light emitting element, and the surface shape of the resist material layer is curved by heat treatment. A method of manufacturing a light emitting device, comprising forming a microlens.
【請求項6】 光を出射する発光素子と、前記発光素子
の前面に前記発光素子と一体的に形成され、前記発光素
子から出射された光を集光して放出するマイクロレンズ
と、前記発光素子と前記マイクロレンズとの間に介装さ
れ、前記マイクロレンズによる集光位置を調整するため
の透光性の膜とを備えた発光素子装置の製造方法であっ
て、 前記発光素子が形成された基体上に前記透光性の膜を形
成し、 この透光性の膜上における前記発光素子に対応する位置
に光硬化型の透光性材料層をパターニングし、 熱処理によって前記透光性材料層の表面形状を曲面化
し、 この表面形状が曲面化された透光性材料層に所定の光を
照射して透光性材料層を硬化させてマイクロレンズを形
成することを特徴とする発光素子装置の製造方法。
6. A light emitting element for emitting light, a microlens integrally formed with the light emitting element on the front surface of the light emitting element, for condensing and emitting the light emitted from the light emitting element, and the light emitting element. A method of manufacturing a light emitting device, comprising: a light-transmitting film for adjusting a focusing position by the microlens, the device being interposed between the device and the microlens, wherein the light emitting device is formed. The translucent film is formed on the substrate, and a photocurable translucent material layer is patterned on the translucent film at a position corresponding to the light emitting element, and the translucent material is subjected to heat treatment. A light-emitting element characterized in that a surface shape of a layer is curved, and the light-transmitting material layer having the curved surface shape is irradiated with predetermined light to cure the light-transmitting material layer to form a microlens. Device manufacturing method.
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CN111524926A (en) * 2017-12-14 2020-08-11 首尔伟傲世有限公司 Display device having LED unit pixel

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