JP5572013B2 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子からの光を波長変換層で変換する発光装置およびその製造方法に関する。

発光素子からの光の一部を蛍光体で異なる波長の光に変換し、発光素子からの光と混合して出射する発光装置が知られている。このように蛍光体含有層を用いる発光素子の構成としては、特許文献１に記載されているように、カップ内に発光素子を配置し、カップ内を蛍光体含有樹脂で充填する構造や、カップの開口部のみを蛍光体含有樹脂層で覆う構造が知られている。また、発光素子の周囲を蛍光体含有樹脂層で被覆する構造も開示されている。

発光装置（光源）からの出射光をレンズやリフレクタ等の光学系で制御する光学装置では、小型な光学系で有効に光を利用するために、発光面積の小さい発光装置（光源）を用いることが望ましい。

特許文献２では、発光素子の上面に波長変換層を搭載し、発光素子および波長変換層の側面を反射部材で覆った構造が開示されている。発光素子および波長変換層の側面を反射部材で覆うことにより、発光素子および波長変換層の側面方向に放射しようとする光を側面で反射し、上面から出射させることができるため、正面方向の輝度を向上させることができる。

特開２００４−３１９８９号公報 特開２００９−２１８２７４号公報

特許文献１のように、発光素子をカップや凹部等のキャビティ内に配置し、キャビティの傾斜した内壁面をリフレクタ面として、発光素子の出射光を反射する構造は、上方からの光の外部効率を上げることができるが、発光面は、キャビティの開口部となる。開口の大きさは、キャビティの内壁面の傾きによって決まるが、カップや凹部等のキャビティを所望の内壁面形状に加工できる大きさには限界があり、開口（発光面）の大きさは、必然的に発光素子の上面より大幅に大きくなる。また、発光素子からキャビティの内壁面まで、蛍光体含有樹脂層または封止材料内を光が通過するため、光が減衰するという問題がある。

一方、特許文献２に記載された、発光素子および波長変換層の側面に反射部材が垂直壁になるように配置した構成は、素子または波長変換層の側面から出射される光を反射部材によって反射することで、発光面を小さくし、正面輝度を向上させている。しかし、発光素子の側面で反射部材で反射された光は、発光素子の内部に戻される。発光素子の吸収帯域は、反射光の波長を含むため、側面から出射される横伝播の光の反射や吸収の割合が多くなり、全光束量が落ちてしまうという問題がある。

本発明の目的は、発光面積が小さく、かつ、光の取り出し効率の高い発光装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、以下のような発光装置の製造方法が提供される。すなわち、未硬化の透明材料を、発光素子および板状光学層のいずれかまたは両方の面上に表面張力が保たれる量だけ滴下し、未硬化の透明材料の表面張力を保ちながら、未硬化の透明材料を介して発光素子と板状光学層を重ね合わせることにより、傾斜した側面を有する未硬化の透明材料層を発光素子と板状光学層との間に形成した後、透明材料層を硬化させる第１工程と、透明材料層の周りに、反射材料を充填し、硬化させることにより、透明材料層の傾斜した側面に沿う傾斜した側面を有する非導電性の反射材料層を形成する第２工程と、を有する発光装置の製造方法である。

発光素子の底面と基板上面との間の一部に導電性部材が配置されている場合、第２工程では、発光素子の底面と基板上面との間の、導電部材の周囲の空間にも反射材料を充填することが望ましい。

第２工程では、反射材料を板状光学層の側面に密着するように、板状光学層の周囲にも充填することが望ましい。

第１の工程では、未硬化の透明材料の表面張力により、傾斜した側面を発光素子の中心に向かって凸の曲面形状に形成することが望ましい。

第１工程では、透明材料層が、表面張力により発光素子の側面の少なくとも一部を覆うように形成することが望ましい。これにより、第２工程では、反射材料層は、透明材料層に沿って形成され、反射材料層の傾斜した側面は発光素子の側面の少なくとも一部から離れた形状に形成される。

発光素子は、基板上に所定の間隔で複数実装されている場合、第１工程では、透明材料の滴下を、各々の前記発光素子、および、板状光学層が発光素子の各々と重ね合わされる領域ごと、のいずれかまたは両方に行い、未硬化の透明材料を介して発光素子と板状光学層を重ね合わせた際に、複数の発光素子の間の領域において、未硬化の透明材料の表面が板状光学層に接し、未硬化の透明材料の傾斜した側面を形成しているか、もしくは、隣り合う発光素子上の未硬化の透明材料同士が相互に連結し、複数の前記発光素子の間の領域において、透明材料の表面が板状部材に向かって凸の曲面を形成することが好ましい。第２工程では、反射材料を複数の発光素子の間の空間の少なくとも一部に充填することが望ましい。

また、本発明によれば、以下のような発光装置が提供される。すなわち、基板と、基板上に実装された発光素子と、発光素子上に配置された、発光素子の発する光に透明な透明材料層と、透明材料層の上に搭載された板状光学層と、発光素子および透明材料層の周囲に配置された反射材料層とを有する発光装置において、板状光学層の下面は、発光素子の上面より大きく、反射材料層は、発光素子の側面の下端と板状光学層の側面とを結ぶ傾斜面を形成している。

反射材料層は、板状光学層の側面に密着してことが望ましい。

反射材料層の傾斜面は、発光素子の中央に向かって凸の曲面であり、その曲率は５以下であることがより望ましい。

発光素子の底面と前記基板上面との間に一部に導電性部材が配置された構造である場合、反射材料層は、発光素子の底面と基板上面との間の、導電部材の周囲の空間にも配置されていることが望ましい。

また、本発明の別の態様によれば、以下のような複数の発光素子を実装した発光装置が提供される。すなわち、基板と、基板上に所定の間隔で実装された複数の発光素子と、発光素子上に配置された、発光素子の発する光に透明な透明材料層と、透明材料層の上に搭載された板状光学層と、複数の発光素子の外周に配置された反射材料層とを有する発光装置において、板状光学層の下面は、複数の発光素子の上面を合わせたものより大きく、反射材料層は、複数の発光素子の外周側側面の下端と板状光学層の側面とを結ぶ傾斜面を形成している。

反射材料層は、複数の発光素子の間の領域にも突起状に配置されていることが望ましい。

本発明によれば、発光素子の側面から出射された光を発光素子の内部に戻さず、反射材料層の傾斜面で反射することができるため、光の取り出し効率が向上する。発光面は板状光学層の上面であるため、小型化できる。

実施形態１の発光装置の断面図。 実施形態１の発光装置の反射材料層１５の傾斜面１３０が（ａ）直線状である場合、（ｂ）外側に凸の曲面である場合、（ｃ）内側に凸の曲面である場合、のそれぞれの断面図。 （ａ）〜（ｅ）実施形態１の発光装置の製造工程を示す説明図。 （ａ）および（ｂ）図３（ｂ）の工程において、透明材料１３’の塗布位置のバリエーションを示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）図３（ｂ）の工程において、発光素子１１の向きを下向きとし、透明材料１３’の塗布位置のバリエーションを示す断面図。 実施形態１のシミュレーションで光線数を求めた検出面を示す説明図。 実施形態１のシミュレーションで求められた（ａ）内側検出面への光線到達数、および、検出面全体の総光線到達数を示すグラフ、（ｂ）外側検出面への光線到達数を示すグラフ。 （ａ）〜（ｃ）実施形態２の複数の発光素子を搭載した発光装置の各種形状を示す断面図。 （ａ）および（ｂ）比較例の複数の発光素子を搭載した発光装置の形状を示す断面図。 図８（ｂ）の実施形態と図９（ａ）および（ｂ）の比較例の発光装置の上面輝度分布を示すグラフ（ただし、発光素子の数は４個である）。

以下、本発明の一実施の形態の発光装置について説明する。

（実施形態１）
図１に、実施形態１の発光装置の断面図を示す。この発光装置は、発光素子側面に近い位置に、光取り出しのための反射面を備えている。

具体的には、上面に配線が形成されたサブマウント基板１０の上に、フリップチップタイプの発光素子１１が、複数のバンプ１２により接合されることにより実装されている。発光素子１１の上面には、発光素子１１の発する光に対して透明な透明材料層１３が搭載され、その上に板状の波長変換層１４が搭載されている。

発光素子１１の外側には、枠体１６が配置され、発光素子１１と枠体１６との間の空間は反射材料層１５により充填されている。反射材料層１５は、非導電性で反射率の高い材料が用いられる。反射材料層１５は、発光素子１１、透明材料層１３および波長変換層１４の外周側面を覆っている。また、反射材料層１５は、バンプ１２の間を埋めるように、発光素子１１の底面と基板１０の上面との間の空間も充填している。

このように、発光素子１１の底面と基板１０の上面との間の空隙をバンプ１２を取り囲むように反射材料層１５で充填することにより、発光素子１１の下面側に出射される光を、反射材料層１５で反射して上方に向けて出射することができる。よって、発光素子１１の底面と基板１０の上面との間で光が繰り返し反射されて減衰するのを防止できるため、上方への光の取り出し効率を向上させることができる。

波長変換層１４の主平面方向の大きさは、発光素子１１よりも若干大きく、反射材料層１５と透明材料層１３との境界で形成される傾斜面１３０が、発光素子１１および波長変換層１４の側面方向への出射光を反射する反射面となる。反射材料層１５は、波長変換層１４の側面に接しているため、反射材料層１５の開口（発光面）は、波長変換層１４の面積と等しく、発光面積の小さい光源を提供できる。

反射材料層１５と透明材料層１３との境界の傾斜面１３０は、図２（ａ）のように、発光素子１１の底面と波長変換層１４の下面を直線的に結ぶ傾斜面、図２（ｂ）のように外側（枠体１６側）に凸の曲面、図２（ｃ）のように内側（発光素子１１の中心に向かう側）に凸の曲面に形成可能である。本実施形態では、上面への光の出射効率を向上させるために、図２（ａ）のように直線的な傾斜面である場合と、図２（ｂ）の内側に凸の曲面である場合が好ましい。特に好ましいのは、図２（ｂ）の内側に凸の曲面であって、その曲率が５以下の場合である。

また、傾斜面１３０の発光素子１１側の一端は、必ずしも図２（ａ）〜（ｃ）のように底面と同じ高さにある必要はなく、少なくとも発光素子１１の側面にあればよい。傾斜面１３０の発光素子１１側の一端は、少なくとも発光素子１１の上面よりも基板１０側にあれば発光素子１１側面からの光を反射する傾斜面１３０となる。また、発光素子１１は、基板１０にフリップチップ実装されることが好ましい。フリップチップ実装の場合、発光面が発光素子の底面に近い位置にあるため、傾斜面１３０による反射を最も利用することができるためである。

サブマウント基板１０として、例えば、Auなどの配線パターンが形成されたAlNセラミックス製の基板を用いる。バンプ１２としては、例えばAuバンプを用いる。透明材料層１３は、シリコーン樹脂等の透明樹脂により形成することができる。

発光素子１１としては、所望の波長光を出射するものを用意する。例えば、青色光を発するものを用いる。

波長変換層１４は、発光素子１１からの光を所望の波長光に変換する機能を有し、例えば発光素子１１からの光を励起光として所望の波長の蛍光を発する蛍光体を含有する材料により構成する。一例としては、蛍光体を透明樹脂に分散させた層や、蛍光体成分を含有する蛍光ガラスのプレートや、蛍光体原料を焼結して作製した蛍光セラミックスのプレート（例えばYAGプレート）を用いることができる。具体的には例えば、青色光を発する発光素子１１の発光により励起されて、黄色蛍光を発する蛍光体（例えばYAG蛍光体等）を含む波長変換層１４を用いる。これにより、青色光と黄色光が混色された白色光を発する発光装置を提供できる。

透明材料層１３は、発光素子１１の発光および波長変換層１４による変換後の光に対して透明な材料を用いる。例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂や、これら透明樹脂に粒径０．００１μm〜５０μmのフィラーを添加した樹脂や、ガラス等の無機材料を用いる。

反射材料層１５としては、例えば、酸化チタンや酸化亜鉛等の反射性のフィラーを分散させた樹脂を用いる。枠体１６は、例えばセラミックリングを用いる。

このような構成の発光装置は、図１のように発光素子１１から放射される光のうち、上方から出射される光は、透明材料層１３を透過し、波長変換層１４に入射する。下方に出射される光は、発光素子１１の底面で反射材料層１５により反射され、上方に向かう。

発光素子１１の側面から出射される光は、側面から透明材料層１３に入射し、反射材料層１５と透明材料層１３との境界の傾斜面１３０によって上方に反射される。これにより、発光素子１１の側面から出射される光の多くは、発光素子１１の内部に戻されないため、発光素子１１によって吸収されない。また、発光素子１１の側面と反射材料層１５までの距離は短いため、透明材料層１３による吸収の影響もほとんど受けない。

このように発光素子１１の出射光は、直接、または反射材料層１５で反射されて波長変換層１４に入射する。波長変換層１４に入射した光は、一部または全部が所定の波長の光に変換され、波長変換層１４の上面から出射される。波長変換層１４の内側から横方向に進行する光は、側面において反射材料層１５によって反射され、波長変換層１４内に戻され、上面から出射される。

よって、本実施形態の発光装置の発光面は、波長変換層１４の上面（反射材料層１５の開口）であり、発光面積の小さい小型の発光装置が提供される。また、小径ながら反射材料層１３によりキャビティを形成しているため、発光素子１１の側面から出射された光の多くは、発光素子１１の内部に戻されることなく、透明材料層１３を短い距離だけ通過した後、反射材料層１３により反射されて上方に向かうため、光の取り出し効率が向上する。

つぎに、本実施形態の発光装置の製造方法について図３（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。まず、図３（ａ）のように、サブマウント基板１０の上面の配線パターンに、フリップチップタイプの発光素子１１の素子電極をバンプ１２を用いて接合し、実装する。図３（ｂ）のように、シリコーン樹脂等の透明材料（未硬化）１３’を発光素子１１の上面に塗布（滴下）し、発光素子１１の上面より若干大きいプレート状の波長変換層１４を搭載する。これにより、図３（ｃ）のように未硬化の透明材料１３’が発光素子の側面の少なくとも一部を覆いつつ表面張力を保つことによって、発光素子１１の側面と波長変換層１４の下面を接続する傾斜面１３０が形成される。

このとき、透明材料１３’の量が少なければ、図２（ｃ）のように発光素子１１側に凸の曲面の傾斜面１３０が形成され、透明材料１３’の量を増やすと図２（ａ）、図３（ｃ）のように直線的な傾斜面１３０が形成され、さらに透明材料１３’の量を増やすと図２（ｂ）のように外側に凸の曲面の傾斜面１３０が形成される。

透明材料１３’を所定硬化処理により硬化させ、透明材料層１３を形成する。なお、この後の工程で透明材料層１３の形状が変わらないのであれば、完全に硬化させず、半硬化となる条件で硬化させても良い。

つぎに、図３（ｄ）のように、発光素子１１の外側の基板１０上面に枠体１６を樹脂等で接着する。図３（ｅ）のように、発光素子１１、透明材料層１３および波長変換層１４と、枠体１６との間に、ディスペンサなどで反射材料（未硬化）を注入する。この際、発光素子１１の下部のバンプ１２の周囲にも反射材料が十分充填されるように注入する。また、透明材料層１３の傾斜面１３０および波長変換層の側面に、反射材料（未硬化）が隙間なく密着するように充填する。これにより、透明材料層１３の傾斜面１３０に沿う形状の傾斜面を有する反射材料層１５を形成することができる。最後に、反射材料を所定の硬化処理により硬化させ、反射材料層１５を形成する。以上により、本実施形態の発光装置が製造される。

本実施形態では、未硬化の透明材料の表面張力を利用して透明材料層１３の傾斜面１３０を予め形成することにより、透明材料層１３の周囲および波長変換層の周囲に反射材料層１５を充填するだけで、所望の形状の反射材料層１５の傾斜面１３０を形成することができ、かつ、波長変換層１４の側面に反射材料層１５を密着させることができる。これにより、機械加工を必要とせず、小さな開口で所望の形状の傾斜面（キャビティ）を製造することができる。

また、この製造方法は、反射材料を充填する際に、発光素子１１の底面とサブマウント基板１０との間の空間にも反射材料を充填することができる。よって、発光素子１１の下部における光の減衰を防止し、発光素子１１側面での戻り光を発光素子が吸収することによる減衰を防止することができ、光の取り出し効率を向上させることができる。また、発光面（開口）が小さいため、小型な光学系で少ないロスで光を制御することができる。

さらに、塗布する透明材料１３’の量を調整することにより、反射材料層１５の傾斜面１３０の形状を変えることができる。

なお、上述の製造方法において、図３（ｂ）の工程では、発光素子１１の上面に未硬化の透明材料１３’を塗布したが、本実施形態の製造方法はこれに限られるものではない。例えば、図４（ａ）のように、波長変換層１４の下面に透明材料１３’を塗布することも可能であるし、図４（ｂ）のように、発光素子１１の上面と波長変換層１４の下面の両方に透明材料１３’を塗布することもできる。また、図５（ａ）〜（ｃ）のように、サブマウント１０に実装された発光素子１１を下向きにして、図５（ａ）のように透明材料１３’を発光素子１１の下面、図５（ｂ）のように波長変換層１４の上面、図５（ｃ）のように発光素子１１の下面と波長変換層１４の上面の両方、にそれぞれ塗布する構成とすることも可能である。

つぎに、本実施形態の反射材料層１５の傾斜面１３０の曲率の好ましい範囲について説明する。傾斜面１３０は、発光素子１１側に凸であることが好ましいが、凸形状の曲率の好ましい範囲を求めるため、凸の形状を変化させ、発光素子１１から発せられた光が波長変換層１４に到達する光線数をシミュレーションにより求めた。シミュレーションにおいて、発光素子１１は、上面側に位置する素子基板が屈折率１．８で厚さ９０μｍのサファイア、その下の半導体層が屈折率２．５４で厚さ１０μｍの窒化ガリウム系、素子全体の厚さ０．１ｍｍとした。発光素子１１の吸収は、反射率は、０．７１として置き換えて考慮した。透明材料層１３は、屈折率１．５４で、発光素子１１の直上部の厚さ０．０１ｍｍとした。反射材料層１５の傾斜面１３０の反射率は０．９８とした。

波長変換層１４を検出面として、図６のように発光素子１１の直上領域を内側検出面５０、その外側の領域を外側検出面５１とし、それぞれの検出面５０，５１に到達する光線数を求めた。その結果を図７（ａ），（ｂ）に示す。

図７（ａ）、（ｂ）のように、傾斜面１３０の曲率５以下で外側検出面５０に到達する光線側が急激に増加するため、曲率２以下で内側検出面５０に到達する光線数が減少するものの、内側および外側検出面５０，５１の総到達数は、曲率５以下で顕著に増加することがわかる。これにより、反射材料層１５の傾斜面１３０は、発光素子１１側に凸で、曲率５以下が望ましい。

なお、曲率が５より大きいと総到達数増加の効果が得られないのは、曲率が大きすぎると、発光素子１１の側面に近い傾斜面が垂直の壁に近い形状になるため、直上方向へ光が反射されず、外側検出面５０に到達する光線数増加の効果が得られないためであると推測される。

（実施形態２）
つぎに、実施形態２として、複数の発光素子１１を一つのサブマウント基板１０に搭載した発光装置について説明する。図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に、実施形態２の発光装置の断面図を示す。

複数の発光素子１１には一つの波長変換層１４によって覆われている。複数の発光素子１１を一体に取り囲む傾斜面１３０を有する反射材料層１５が、複数の発光素子１１の周囲に配置されている。反射材料層１５と透明材料層１３との境界の傾斜面１３０は、発光素子１１の底面と波長変換層１４の下面を直線的に結ぶ傾斜面または図８（ａ）〜（ｃ）のように発光素子１１側に凸の曲面であることが好ましい。特に好ましいのは、凸の曲面であって、その曲率が５以下の場合である。

反射材料層１５は、図８（ａ），（ｂ）のように複数の発光素子１１の間の領域にも凸形状８１に配置されていることが好ましい。反射材料層１５を複数の発光素子１１の間の領域にも凸形状８１に盛り上げることにより、複数の発光素子１１の間の領域で輝度のムラが生じるのを防止することができるためである。

凸形状８１の上部は、図８（ａ）のように波長変換層１４に達していてもよいが、図８（ｂ）のように波長変換層１４まで達していない形状であることが好ましい。

凸形状８１の側面形状は、傾斜面１３０と同様に、発光素子１１側に凸で、その曲率が５以下であることが好ましい。

また、反射材料層１５は、各発光素子１１の下面とサブマウント基板１０の上面との間の間隙を充填していることが好ましい。

他の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

図８（ａ）〜（ｃ）の発光装置の製造方法は、実施形態１の図３（ａ）〜（ｅ）と同様であるが、図８（ａ）の構成の場合、各発光素子１１上、もしくは、波長変換層１４の各発光素子１１と重ね合わされる各領域上、のいずれかまたは両方に透明材料１３’を等量ずつ塗布し、各発光素子１１上の透明材料層１３の傾斜面１３０が所望の形状になるように形成する。ただし、図８（ｂ）、（ｃ）のように隣合う発光素子１１上部の透明材料層１３が連結している場合には、透明材料１３’の総塗布量が所定量となるように、各発光素子１１上に塗布する透明材料１３’の量を変えてもよい。
具体的には、図８（ａ）のように透明材料１３’を形成する場合、透明材料１３’を介して発光素子１１と波長変換層１４を重ね合わせた際に、複数の発光素子１１の間の領域において、透明材料１３’の表面が波長変換層１４に接し、透明材料１３’が傾斜した側面を形成するようにする。図８（ｂ）の場合には、隣り合う発光素子１１上の透明材料１３’同士が相互に連結し、複数の発光素子１１の間の領域において、透明材料１３’の表面が波長変換層１４に向かって凸の曲面を形成するようにする。これにより、隣合う発光素子１１の間に、透明材料１３’で充填されていない空間を形成することができる。この後、透明材料１３’を硬化させる。

また、図３（ｅ）の反射材料層１５を充填する工程では、図８（ａ）、（ｂ）のように複数の発光素子１１の間に凸形状８１に反射材料層１５を盛り上げるために、未硬化の反射材料の粘度を調整しておく。

実施形態２の発光装置は、複数の発光素子１１を搭載した構成でありながら、反射材料層１５の傾斜面１３０を発光素子１１の近い位置に所望の曲面形状で形成することができるため、上面方向の光の取り出し効率を向上させることができる。また、発光面積は、波長変換層１４の面積に等しく、小型の発光装置を提供できる。

さらに、図８（ａ），（ｂ）のように、複数の発光素子１１の間の領域に凸形状８１に反射材料層１５を盛り上げることにより、複数の発光素子１１の間で輝度が低下し、発光面に輝度ムラが生じるのを防止することができる。

具体的には、図８（ｂ）の構造の発光装置と、比較例として図９（ａ）、（ｂ）の構造の発光装置を製造し、上面の輝度分布を測定したところ、図１０のような結果が得られた。ただし、図８（ｂ）、図９（ａ），（ｂ）では、発光素子１１は２個であるが、測定に用いた発光装置は、発光素子は４個づつ搭載されている。

図１０から明らかなように、本実施形態の図８（ｂ）の発光装置は、複数の発光素子１１の間隙における輝度低下が、図９（ａ），（ｂ）の発光装置よりも明らかに小さく、輝度むらが低減されていることが分かる。

図９（ａ）のように、傾斜面１３０を形成せず、発光素子１１の周囲を底面まで含めて反射材料層１５で充填した構造は、発光素子の中央部では、図８（ｂ）の本実施形態の発光装置と同様の輝度が得られているが、発光素子１１の端部から発光素子１１の間隙領域において、大きく輝度が低下している。一方、図９（ｂ）のように発光素子１１の側面から離れた位置に垂直な端面を有する反射材料層１５を形成した場合には、発光素子１１の中央部においても、発光素子１１の間隙においても輝度が小さい。

このように、本実施形態の発光装置は、発光素子の上方の輝度が大きく、かつ、間隙における輝度低下が少なく、輝度むらが小さいことが確認された。

上述した実施形態１および２では、板状の波長変換層１４において、発光素子から出た青色光（短波長）を波長の長い光（蛍光）に変換する例について説明したが、これに限らず、波長変換層１４において複数の波長に変換できるように、多層構造や複数の波長変換材料を含有する構成を採用することもできる。

また、波長変換層１４が、波長変換を目的とせず、発光素子の波長に対して透明もしくは半透明な光学層であってもよい。更には、波長変換層１４の表裏面が平坦である場合のみならず、光取り出し構造や、光学レンズとしての構造に加工されていてもよい。

＜実施例１＞
本発明の実施例として、図１の構造の発光装置を図３（ａ）〜（ｅ）の製造方法により製造した。

ｌｍｍ角で厚さ１００μｍのフリップチップタイプの発光素子１１が実装されたサブマウント基板１０を用意し、発光素子１１上面に透明材料１３’としてシリコーン樹脂を２．３×１０^−５ｍｌ塗布した。その上面から１．２ｍｍ角のＹＡＧプレートを波長変換層１４としてマウントした。シリコーン樹脂を硬化させるために１５０℃で４時間加熱した。その後、サブマウント基板１０上に枠体１６としてセラミックリングをシリコーン樹脂により接着して、１５０℃で４時間硬化させた。ＴｉＯ_２フィラーを分散させたシリコーン樹脂を反射材料としてリング枠体１６内に充填し、１５０℃にて４時間加熱し硬化させ、反射材料層１５を形成した。これにより、図１の形状の発光装置を製造した。

＜実施例２＞
実施例２として、図８（ａ）の発光装置を製造した。

ｌｍｍ角で厚さ１００μｍのフリップチップタイプの発光素子１１が２００μｍの間隔をあけて２個実装されたサブマウント基板１０を用意し、それぞれの発光素子１１上面に透明材料１３’としてシリコーン樹脂を２．３×１０^−５ｍｌずつ塗布した。その上面から１．２ｍｍ×２．４ｍｍのＹＡＧプレートを波長変換層１４としてマウントした。シリコーン樹脂を硬化させるために１５０℃で４時間加熱した。その後、サブマウント基板１０上に枠体１６としてセラミックリングをシリコーン樹脂により接着して、１５０℃で４時間硬化させた。ＴｉＯ_２フィラーを分散させたシリコーン樹脂を反射材料としてリング枠体１６内に充填し、１５０℃にて４時間加熱し硬化させ、反射材料層１５を形成した。これにより、図８（ａ）の形状の発光装置を製造した。

１０…サブマウント基板、１１…発光素子、１２…バンプ、１３…透明材料層、１４…波長変換層、１５…反射材料層、１６…外枠、８１…凸形状、１３０…傾斜面

Claims (11)

1. 底面が基板に実装された発光素子と、前記発光素子よりも大きい板状光学層とを用意し、前記発光素子を前記底面とは逆側の面が下を向くように保持し、前記発光素子の前記底面とは逆側の面、および、前記板状光学層の上面、のいずれか一方または両方に、未硬化の透明材料を塗布し、前記未硬化の透明材料の表面張力を保ちながら、前記未硬化の透明材料を介して前記発光素子の前記底面とは逆側の面と前記板状光学層の上面を重ね合わせることにより、前記発光素子の側面と前記板状光学層の側面とを結ぶ傾斜した側面を有する未硬化の透明材料層を前記発光素子と前記板状光学層との間に形成したのち硬化または半硬化させる透明材料層形成工程と、
   前記透明材料層の周りに、非導電性の反射材料を充填し、前記透明材料層の前記傾斜した側面に沿う傾斜した側面を有する反射材料層を形成する反射材料層形成工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。
2. 底面が基板に実装された発光素子と、前記発光素子よりも大きい板状光学層とを用意し、前記発光素子の前記底面とは逆側の面、および、前記板状光学層の下面の両方に、未硬化の透明材料を塗布し、前記未硬化の透明材料の表面張力を保ちながら、前記未硬化の透明材料を介して前記発光素子の前記底面とは逆側の面と前記板状光学層の下面を重ね合わせることにより、前記発光素子の側面と前記板状光学層の側面とを結ぶ傾斜した側面を有する未硬化の透明材料層を前記発光素子と前記板状光学層との間に形成したのち硬化または半硬化させる透明材料層形成工程と、
   前記透明材料層の周りに、非導電性の反射材料を充填し、前記透明材料層の前記傾斜した側面に沿う傾斜した側面を有する反射材料層を形成する反射材料層形成工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の発光装置の製造方法において、前記透明材料層形成工程では、前記透明材料層の前記傾斜した側面は、前記発光素子の前記底面から、前記板状部材の前記発光素子側の面とを結ぶように形成されることを特徴とする発光装置の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法において、前記発光素子の底面と前記基板との間には、一部に導電性部材が配置され、前記反射材料層形成工程では、前記発光素子の底面と前記基板との間の、前記導電部材の周囲の空間にも前記反射材料を充填することを特徴とする発光装置の製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法において、前記反射材料層形成工程では、前記反射材料を前記板状光学層の側面に密着するように、前記板状光学層の周囲にも充填することを特徴とする発光装置の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法において、前記透明材料層形成工程では、前記未硬化の透明材料の表面張力により、前記傾斜した側面を前記発光素子側に凸の曲面形状に形成することを特徴とする発光装置の製造方法。
7. 基板上に所定の間隔で底面が実装された複数の発光素子の前記底面とは逆側の面、および、前記複数の発光素子の全体よりも大きい板状光学層、のうちいずれか一方または両方に、未硬化の透明材料を塗布し、前記未硬化の透明材料の表面張力を保ちながら、前記未硬化の透明材料を介して複数の前記発光素子と前記板状光学層を重ね合わせることにより、前記発光素子の側面と前記板状光学層の側面とを結ぶ傾斜した側面を有し、かつ、前記複数の発光素子の間の領域において前記板状光学層に接する傾斜した面を有する、未硬化の透明材料層を、前記発光素子と前記板状光学層との間に形成したのち硬化または半硬化させる透明材料層形成工程と、
   前記透明材料層の周囲、および、前記複数の発光素子の間の領域に、非導電性の反射材料を充填し、前記透明材料層の前記傾斜した側面に沿う傾斜した面を有し、かつ、前記発光素子の間の領域において前記板状光学層に接する凸形状領域を有する反射材料層を形成する反射材料層形成工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。
8. 基板と、底面が前記基板に実装された発光素子と、前記発光素子上に配置された、前記発光素子の発する光に透明な透明材料層と、前記透明材料層の上に搭載された板状光学層と、前記透明材料層の周囲に配置された反射材料層とを有し、
   前記板状光学層の下面は、前記発光素子の上面より大きく、
   前記透明材料層と前記反射材料層との境界は、前記発光素子の側面と前記板状光学層の側面とを結ぶ傾斜面を備え、
   前記透明材料層と前記反射材料層の境界の前記傾斜面は、前記発光素子の底面と前記板状光学層の前記発光素子側の面とを結んでいることを特徴とする発光装置。
9. 請求項８に記載の発光装置において、前記傾斜面は、前記発光素子側に凸の曲面であることを特徴とする発光装置。
10. 請求項８または９に記載の発光装置において、前記発光素子の底面と前記基板上面との間には、一部に導電性部材が配置され、
    前記反射材料層は、前記発光素子の底面と前記基板上面との間の、前記導電部材の周囲の空間にも配置されていることを特徴とする発光装置。
11. 基板と、該基板上に所定の間隔で実装された複数の発光素子と、前記発光素子上に配置された、前記発光素子の発する光に透明な透明材料層と、透明材料層の上に搭載された板状光学層と、前記透明材料層の周囲に複数の発光素子の外周に配置された反射材料層とを有し、
    前記板状光学層の下面は、前記複数の発光素子の上面を合わせたものより大きく、
    前記透明材料層と前記反射材料層の境界は、前記複数の発光素子の側面と前記板状光学層の側面とを結ぶ傾斜面と、かつ、前記複数の発光素子の間の領域において前記板状光学層に接する凸形状領域とを有することを特徴とする発光装置。

Images