(57)【要約】【課題】発光素子は発光ユニット、透光層、波長変換構造および反射層を含む。【解決手段】発光ユニットは上表面および第一側表面を含む。透光層は発光ユニットの上表面および第一側表面を覆う。波長変換構造は透光層の上に位置し、かつ、波長変換層、波長変換層の上方に位置する第一バリア層、波長変換層の下方に位置する第二バリア層、および第三バリア層を含み、第三バリア層が波長変換層、第一バリア層と第二バリア層の側表面を覆う。反射層が透光層および波長変換構造を囲む。【選択図】図１Ｃ
2019145794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子であって、
上表面および第一側表面を含む発光ユニットと、
前記上表面および前記第一側表面を覆う透光層と、
前記透光層の上に位置し、かつ、波長変換層、前記波長変換層の上方に位置する第一バリア層、前記波長変換層の下方に位置する第二バリア層、および第三バリア層を含む波長変換構造と、
前記透光層および前記波長変換構造を囲む反射層とを含み、
前記第三バリア層が前記波長変換層、前記第一バリア層および前記第二バリア層の側表面を覆う、発光素子。
【請求項２】
前記第二バリア層と前記透光層が直接接触する、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記反射層の内表面が第一部分を含み、
前記第一部分が前記透光層を覆い、かつ傾斜面を有する、請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第一部分が前記波長変換層の最上表面に略垂直である、請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記反射層の前記内表面が第二部分を含み、前記第二部分が前記第一部分に対し傾斜している、請求項３に記載の発光素子。
【請求項６】
前記波長変換構造の幅が前記発光ユニットより大きい、請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
上面図において、前記波長変換構造と前記発光ユニットの面積比が１．５〜１０の間にある、請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記波長変換構造と前記透光層との間に位置する粘着層をさらに含む、請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記波長変換構造と前記発光ユニットの前記上表面との間に０より大きい距離を有する、請求項１に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記波長変換層が量子ドット材料を含む、請求項１に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子に関し、特に量子ドット材料のパッケージ構造を有する発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は消費電力が低い、発熱量が低い、操作寿命が長い、衝撃に強い、体積が小さい、および反応速度が速いなどの特性を有するため、発光素子を必要とする様々な分野、例えば、車両、家電および照明具などに応用されている。波長変換材料、例えば蛍光体は、フォトルミネセンス物質であり、ＬＥＤが発した第一光線を吸収した後、異なるスペクトルの第二光線を発することができる。
【０００３】
近年、ディスプレイの映像品質に対する要求が絶えずに高まる中、広色域（ｗｉｄｅ  ｃｏｌｏｒ  ｇａｍｕｔ）の技術は今ディスプレイの重要な技術発展の一つになっている。一般的に、ディスプレイにおいて蛍光体を使った場合、そのＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）が約７０〜８０％であり、量子ドット（ＱＤ）材料を使用した場合のＮＴＳＣが１００％に達する。
【０００４】
量子ドット材料は別の種類の波長変換材料である。異なる粒径の量子ドット材料が異なる波長の光を発することができる。また、量子ドット材料が発する光線は比較的に小さい半値幅（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  ａｔ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ；ＦＷＨＭ）を有する。量子ドット材料が発する光線が比較的に小さい半値幅を有するため、即ち、発した光線が単色光（ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｌｉｇｈｔ）により近いことを意味するため、ディスプレイへの応用に適しており、カラーフィルターによって除去される光量を低減させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は発光素子、特に量子ドット材料のパッケージ構造を有する発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発光素子は発光ユニット、透光層、波長変換構造および反射層を含む。発光ユニットは上表面および第一側表面を含む。透光層は発光ユニットの上表面および第一側表面を覆う。波長変換構造は透光層の上に位置し、かつ波長変換層、波長変換層の上方に位置する第一バリア層、波長変換層の下方に位置する第二バリア層、および、波長変換層、第一バリア層と第二バリア層の側表面を覆う第三バリア層を含む。反射層は透光層および波長変換構造を囲む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本発明の一実施例に基づく発光素子の断面概略図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施例に基づく発光素子の上面図である。
【図１Ｃ】本発明の別の実施例に基づく発光素子の断面概略図である。
【図２Ａ】本発明の一実施例に基づく波長変換構造の製造工程の概略図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施例に基づく波長変換構造の製造工程の概略図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施例に基づく波長変換構造の製造工程の概略図である。
【図２Ｄ】本発明の一実施例に基づく波長変換構造の製造工程の概略図である。
【図２Ｅ】本発明の一実施例に基づく波長変換構造の製造工程の概略図である。
【図２Ｆ】本発明の一実施例に基づく波長変換構造の製造工程の概略図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図３Ｅ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図３Ｆ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図４Ａ】本発明の一実施例に基づく発光素子の断面概略図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施例に基づく発光素子の上面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図５Ｄ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図５Ｅ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図５Ｆ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図５Ｇ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図５Ｈ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図５Ｉ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図６Ａ】本発明の一実施例に基づく発光素子の断面概略図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施例に基づく発光素子の上面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図７Ｂ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図７Ｃ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図７Ｄ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図７Ｅ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図７Ｆ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図７Ｇ】本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。
【図８Ａ】本発明の異なる実施例に基づく発光素子の断面概略図である。
【図８Ｂ】本発明の異なる実施例に基づく発光素子の断面概略図である。
【図８Ｃ】本発明の異なる実施例に基づく発光素子の断面概略図である。
【図９Ａ】本発明の一実施例に基づく発光素子と回路板の接合製造ステップである。
【図９Ｂ】本発明の一実施例に基づく発光素子と回路板の接合製造ステップである。
【図９Ｃ】本発明の別の実施例に基づく発光素子と回路板の接合製造ステップである。
【図９Ｄ】本発明の別の実施例に基づく発光素子と回路板の接合製造ステップである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の実施例では図面を参照しながら本発明の概念を説明するが、図面または説明における類似または同じ部分に同じ符号を使用し、かつ、図面において、素子の形状、厚さまたは高さを合理的な範囲内に拡大または縮小することができる。本発明で例示する各実施例は本発明の説明のみが目的であり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明に対し行った明らかでわかり易い修飾または変更は何れも本発明の趣旨と範囲を離脱しないものとする。
【０００９】
図１Ａは本発明の一実施例に基づく発光素子１００の断面概略図である。発光素子１００は発光ユニット１、透光層２、反射層３、波長変換構造５および粘着層４を含む。発光ユニット１は、上表面１０１、発光ユニット１の上表面１０１の反対側である下表面１０３に位置する２つの導電電極１０２Ａと１０２Ｂ、および複数個の側表面１０４を有する。発光ユニット１は単一のダイオードを有するチップであっても、または複数のダイオードを有するチップであってもよい（例えば、高圧発光ダイオードチップ）。発光ユニット１の上表面１０１が出光面である。導電電極１０２Ａ、１０２Ｂの最外側表面が発光ユニット１の側表面１０４を超えない（即ち、導電電極１０２Ａ、１０２Ｂの最外側表面が発光ユニット１の側表面１０４と同一平面（ｆｌｕｓｈ  ｗｉｔｈ）になっているか、またはその内側にある）。透光層２は発光ユニット１の側表面１０４を囲むとともに、上表面１０１を覆っている。波長変換構造５は透光層２の上方に位置し、粘着層４によって透光層２に固着される。言い換えれば、粘着層４は波長変換構造５と透光層２との間に位置し、波長変換構造５と発光ユニット１の上表面１０１との間にはゼロより大きい距離がある。反射層３は透光層２、発光ユニット１、粘着層４および波長変換構造５を囲んでいる。反射層３の最下表面３０３と発光ユニット１の下表面１０３が直接接触し、かつ略同一平面になっている。言い換えれば、透光層２の下表面が外に露出されていない。別の実施例では、透光層２が少なくとも一部の発光ユニット１の下表面１０３を覆う。反射層３の内表面は第一部分３０１、および第一部分３０１の上方に位置する第二部分３０２を含む。第一部分３０１は最下表面３０３に対し傾斜しており、かつ透光層２を直接覆うものである。そのため、透光層２の幅は第一部分３０１の傾斜面に従って変化し、発光ユニット１の下表面１０３から上表面１０１の方向へ、透光層２の幅が次第に大きくなる。第二部分３０２は、粘着層４および波長変換構造５と直接接触し、かつ反射層３の最下表面３０３に対し略垂直である。反射層３の最外側表面３０４と最下表面３０３が略垂直である。反射層３の最上表面３０５は平坦面であり、最外側表面３０４に対し略垂直であり、かつ幅が最下表面３０３の幅より小さい。反射層３の最上表面３０５は波長変換構造５の最上表面５０５と略同一平面になっている。一実施例では、反射層３の最上表面３０５が平坦面ではなく、かつ凹部または凸部を有する。別の実施例では、反射層３の最上表面３０５が波長変換構造５の最上表面５０５と同一平面ではなく、波長変換構造５の最上表面５０５より高いか、または低くてもよい。
【００１０】
粘着層４と発光ユニット１の上表面１０１との間に０より大きい距離があるため、透光層２は粘着層４と発光ユニット１の上表面１０１との間に位置する。粘着層４の最大幅が波長変換構造５の幅と略同じである。別の実施例では、粘着層４の最大幅が波長変換構造５の幅より大きいまたは小さい。粘着層４の厚さが波長変換構造５の厚さより薄くてもよい。一実施例では、粘着層４の厚さが２０μｍより小さい。粘着層４の材料は熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂、例えば、シリコーン樹脂（ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｒｅｓｉｎ）であってもよい。
【００１１】
波長変換構造５は波長変換層５０１、第一バリア層５０２、第二バリア層５０３および第三バリア層５０４を有する。第一バリア層５０２および第二バリア層５０３が波長変換層５０１の上下表面を密封するために用いられ、第三バリア層５０４が波長変換層５０１の側表面を密封するために用いられ、波長変換層５０１の外表面がすべてバリア層によって保護され、外部の水気および酸素を遮断し、波長変換層５０１の信頼性を一層高めるものである。第一バリア層５０２が波長変換層５０１の上表面を直接覆い、第二バリア層５０３が波長変換層５０１の下表面を直接覆い、波長変換層５０１が第一バリア層５０２と第二バリア層５０３との間に位置する。第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面が略同一平面であっても、または同一平面ではなくてもよい（図示せず）。第三バリア層５０４は、第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面、および第二バリア層５０３の下表面５０６を覆う。従って、波長変換層５０１は第一バリア層５０２、第二バリア層５０３および第三バリア層５０４に囲まれている。第二バリア層５０３は波長変換層５０１と第三バリア層５０４との間に位置する。第一バリア層５０２、波長変換層５０１と第二バリア層５０３は略同じ幅を有しても、または異なる幅を有してもよい。第三バリア層５０４は内側表面５０４１を有し、内側表面５０４１が第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面と直接接触し、かつ、波長変換構造５の最上表面５０５に略垂直であっても、または、第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面の輪郭に沿って起伏してもよい。
【００１２】
波長変換層５０１は量子ドット材料を含み、量子ドット材料が基質および基質中に分散された量子ドット粒子を含む。基質の材料が熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ  ｒｅｓｉｎ）、またはシリコーン樹脂（ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｒｅｓｉｎ）であってもよい。量子ドット粒子の材料は半導体材料で構成されることが可能であり、かつその粒径が通常１００ナノメートル（ｎｍ）より小さいまたは等しい。半導体材料はＩＩ−ＶＩ族半導体化合物、ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物、ＩＶ−ＶＩ族半導体化合物、または上記材料の組み合わせを含む。量子ドット粒子の構造は発光主体である核部（ｃｏｒｅ）および核部を囲む殻部（ｓｈｅｌｌ）を含んでもよい。核部の材料が硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、塩化セシウム鉛（ＣｓＰｂＣｌ３）、臭化セシウム鉛（ＣｓＰｂＢｒ３）、ヨウ化セシウム鉛（ＣｓＰｂＩ３）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、セレン化ガリウム（ＧａＳｅ）、アンチモン化ガリウム（ＧａＳｂ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、リン化アルミニウム（ＡｌＰ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、テルル（Ｔｅ）、硫化鉛（ＰｂＳ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化アンチモン（ＳｂＴｅ）、セレン化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＳｅ）、硫化亜鉛カドミウムセレン（ＺｎＣｄＳｅＳ）、または硫化銅インジウム（ＣｕＩｎＳ）であってもよい。殻部の材料と核部の材料が互いに整合しなければならない（例えば、核部と殻部の材料の格子定数が整合する必要がある）。殻部の材料の選択は、核部の材料の格子定数と整合するほか、量子収量（ｑｕａｎｔｕｍ
ｙｉｅｌｄ）を高めるよう、核部の外囲に高いエネルギーバリア領域を形成する。殻部の構造が単層、多層、または材料の組成が次第に変化する構造であってもよい。一実施例では、核部がセレン化カドミウムであり、殻部が単層の硫化亜鉛である。別の実施例では、核部がセレン化カドミウムであり、殻部が内層の（カドミウム、亜鉛）（硫、セレン）および外層の硫化亜鉛を含む。別の実施例では、核部がセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）であり、殻部が内層の硫化カドミウム（ＣｄＳ）、外層の硫化亜鉛（ＺｎＳ）、及び内層と外層の間に位置する組成移行層（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）、例えば、Ｚｎ０．２５Ｃｄ０．７５Ｓ／Ｚｎ０．５Ｃｄ０．５Ｓ／Ｚｎ０．７５Ｃｄ０．２５Ｓを含む。組成移行層の材料組成比は、例えば、内層と外層の材料組成比の間にある。一実施例において、組成移行層は外層と内層の混合物によって組成される合金層である。
【００１３】
波長変換層５０１は、量子ドット粒子以外の波長変換材料を含んでもよい。一実施例では、その他の種類の蛍光体材料と量子ドット粒子を同時にバインダーの中に混合させる。例えば、４価マンガンを活性中心として赤色光を発するフッ化物蛍光体と、緑色光の量子ドット粒子を同時にバインダーの中に混合させる。別の実施例では、その他の種類の蛍光体材料と量子ドット粒子を層化方式でバインダーの中に混合させる。例えば、緑色光を発する窒素酸化物蛍光体層を発光ユニット１に近いところに形成し、赤色光および／またはその他の色の光を発する量子ドット粒子で蛍光体層の上を被覆する。波長変換層５０１はさらに光散乱粒子を含んでもよい。一実施例では、複数個の光散乱粒子が基質中に分散される。光散乱粒子は発光ユニット１の入射光を散乱させることで、入射光が波長変換層５０１内に移動する経路を増やし、入射光が量子ドット材料／蛍光体に吸収される確率を高める。光散乱粒子の材料は酸化ケイ素または酸化チタン粒子を含んでもよい。
【００１４】
波長変換層５０１の上下表面を覆う第一バリア層５０２および第二バリア層５０３は類似または同じ材料であってもよく、例えば、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｄｉｆｌｕｏｒｉｄｅ、ポリフッ化ビニリデン）またはＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ポリエチレンテレフタレート）である。ＰＶＤＦの熱変形温度（Ｈｅａｔ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ＨＤＴ）はＰＥＴより高く、約２００℃であり、かつ透光率が９２．５％より大きい。一実施例では、第一バリア層５０２および第二バリア層５０３はＰＶＤＦ材料を含む。製造工程にリフロー（ｒｅｆｌｏｗ）ステップが含まれる場合、第一バリア層５０２および第二バリア層５０３の材料特性が高温で破壊され難いため、波長変換層５０１が高温リフローを経た後も、水気、酸素に対し依然として十分な遮断性を有することを確保できる。第三バリア層５０４の材料が金属または無機材料を含んでもよい。金属として、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）を含んでもよい。無機材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯＸ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒素酸化ケイ素（ＳｉＯＮ）または窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）を含んでもよい。
【００１５】
透光層２はシリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、パーフルオロシクロブタン（ＰＦＣＢ）、ＳＵ８、アクリル樹脂（Ａｃｒｙｌｉｃ  Ｒｅｓｉｎ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、フルオロカーボン重合体（Ｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＳＩＮＲ、スピンオンガラス（ＳＯＧ）を含む。導電電極１０２Ａ、１０２Ｂの材料は金属、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタニウム（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、またはこれらの合金、またはこれらの積層組み合わせ物であってもよい。透光層２は波長変換材料を含まない。なお、別の実施例では、透光層２が波長変換層５０１と異なる放射波長および／または異なる濃度の波長変換材料を含むことも可能であり、例えば、透光層２が赤色蛍光体を含み、波長変換層５０１が緑色光の量子ドット粒子を含んでもよい。
【００１６】
反射層３の材料が基質および高反射率物質の混合物を含む。基質は、シリコーン基質（ｓｉｌｉｃｏｎｅ−ｂａｓｅｄ）またはエポキシ基質（ｅｐｏｘｙ−ｂａｓｅｄ）であってもよい。高反射率物質は、二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、Ｋ２ＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＺｎＳ、ＺｎＯまたはＭｇＯを含んでもよい。
【００１７】
発光ユニット１は非コヒーレント光を発する半導体発光素子であって、基板、第一型半導体層、活性層、および第二型半導体層を含む。第一型半導体層および第二型半導体層は例えば被覆層（ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）または制限層（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｌａｙｅｒ）であり、それぞれ電子、正孔を提供し、電子と正孔が活性層中に結合して発光する。第一型半導体層、活性層および第二型半導体層は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料、例えば、ＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）ＮまたはＡｌｘＩｎｙＧａ（１−ｘ−ｙ）Ｐを含み、かつ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、（ｘ＋ｙ）≦１である。活性層の材料によって、発光主体１は、ピーク値が６１０ｎｍと６５０ｎｍの間にある赤色光，ピーク値が５３０ｎｍと５７０ｎｍの間にある緑色光、ピーク値が４５０ｎｍと４９０ｎｍの間にある青色光、またはピーク値が４００ｎｍと４５０ｎｍの間にある紫色光、またはピーク値が２８０ｎｍと４００ｎｍの間にある紫外光を発することができる。基板は、第一型半導体層、活性層および第二型半導体層の成長基板にすることも、または、成長基板を取り除いた後に第一型半導体層、活性層および第二型半導体層のキャリアにすることもできる。基板の材料は、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、インジウム化リン（ＩｎＰ）、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ケイ素（Ｓｉ）、アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、金属、ガラス、複合材料（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、ダイヤモンド、ＣＶＤダイヤモンド、およびダイヤモンドライクカーボン（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ；ＤＬＣ）などを含むが、これらに限定されない。
【００１８】
波長変換構造５と発光ユニット１との間に０より大きい距離があり、透光層２が波長変換構造５と発光ユニット１との間に位置する。波長変換構造５は発光ユニット１に直接接触せず、発光ユニット１で生成された熱が波長変換構造５まで直接伝達されることない。従って、波長変換構造５は、発光ユニット１の直接熱伝導によって温度が急上昇し、信頼性が低下させることになり難い。発光ユニット１から波長変換構造５中に入射された入射光は、波長変換構造５中の波長変換材料に吸収／変換され、吸収／変換されなかった入射光と波長変換材料が発した光線が完全にまたは部分的に混合した後、発光素子１００を離れる。
【００１９】
図１Ｂは本発明の一実施例に基づく発光素子１００の上面図である。波長変換構造５は発光ユニット１の上を覆い、反射層３は波長変換構造５の周囲を囲んでいる。詳しく言うと、反射層３が第三バリア層５０４を囲み、第三バリア層５０４が第一バリア層５０２を囲む。上面視において、反射層３、第三バリア層５０４および第一バリア層５０２の幾何中心が近い位置にある。図１Ｂが示すように、発光素子１００の外形は矩形であるが、本発明の発光素子１００の形状はこれに限定されない。別の実施例において、発光素子１００が矩形ではないその他の形状、例えば、三角形、台形、菱形、平行四辺形、正方形、円形またはその他の多角形であってもよい。波長変換構造５中の波長変換材料が発光ユニット１からの入射光に励起される時にも熱エネルギーが発生し、波長変換構造５の温度を上昇させ、波長変換構造５の信頼性を低下させることがある。例えば、波長変換構造５中に位置する量子ドット粒子が耐えられる光エネルギー密度は約０．２Ｗ／ｍｍ２であり、入射光の強度が大き過ぎると、量子ドット粒子の発光効率、発光強度などの特性を劣化させる可能性がある。従って、波長変換材料の波長変換によって発生する熱エネルギーを低減させるために、発光素子１００の波長変換構造５の面積を発光ユニット１の出光面より大きくして、波長変換構造５が受ける光エネルギー密度を低減させる。上面視において、発光ユニット１の上表面が面積Ａ１を有し、波長変換構造５の上表面が面積Ａ２を有し、Ａ２＞Ａ１、かつ、Ａ２／Ａ１が所定の数値範囲にあり、例えば、１．５＜Ａ２／Ａ１＜１０である。
【００２０】
第三バリア層５０４の主な機能は波長変換層５０１の側表面を密封することであり、そのため、図１Ｃが示すように、選択により、第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面のみを覆い、第二バリア層５０３の下表面５０６を覆わなくもよい。図１Ｃは本発明の一実施例に基づく発光素子１１０の断面概略図であり、発光素子１１０は発光ユニット１、透光層２、反射層３、波長変換構造５、および粘着層４を含む。波長変換構造５は波長変換層５０１、第一バリア層５０２、第二バリア層５０３、および第三バリア層５０４を有する。第一バリア層５０２は波長変換層５０１の上表面を直接覆い、第二バリア層５０３は波長変換層５０１の下表面を直接覆う。第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面が略同一平面であるか、または同一平面ではなくてもよい。波長変換層５０１は第一バリア層５０２および第二バリア層５０３の間に位置する。第三バリア層５０４は第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面を覆う。第二バリア層５０３の下表面５０６が第三バリア層５０４に覆われず，かつ粘着層４と直接接触している。発光ユニット１、透光層２、反射層３、波長変換構造５および粘着層４の構造、材料ついて、前記発光素子１００の関連段落を参照することができる。
【００２１】
図２Ａ〜図２Ｆは本発明の一実施例に基づく波長変換構造５の製造工程の概略図である。図２Ａが示すように、第一バリア層５０２および第二バリア層５０３を有する波長変換層５０１を第一仮搭載具６１上に設置し、かつ、第一バリア層５０２が第一仮搭載具６１に直接接触するか、または粘着層（図示せず）によって第一仮搭載具６１上に貼り付けられる。続いて、図２Ｂが示すように、切断して、複数個の通路Ｐ１を形成し、複数個の波長変換構造の大きさを定義する。図２Ｃが示すように、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、塗布（ｃｏａｔｉｎｇ）、噴霧（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、分注（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）または金型鋳造（ｍｏｌｄｉｎｇ）などの方法を利用して、第一バリア層５０２、波長変換層５０１および第二バリア層５０３の側面、第二バリア層５０３の上表面、および通路Ｐ１の中を第三バリア層５０４で覆う。最後に、図２Ｄが示すように、通路Ｐ１中の第三バリア層５０４を除去すると、第一仮搭載具６１上に複数個の波長変換構造５が形成される。別の実施例では、図２Ｃのステップの代わりに図２Ｅを行い、第三バリア層５０４が第一バリア層５０２、波長変換層５０１および第二バリア層５０３の側面、および通路Ｐ１中のみを覆い、かつ第二バリア層５０３の上表面を露出させる。最後に、図２Ｆが示すように、通路Ｐ１中の第三バリア層５０４を除去すると、第一仮搭載具６１上に複数個の波長変換構造５が形成される。第一仮搭載具６１の材料は、熱除去テープ（ｔｈｅｒｍａｌ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｔａｐｅ）、光分解フィルム（ＵＶ  ｔａｐｅ）、化学除去テープ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｔａｐｅ）、耐熱テープ、またはブルーテープ（Ｂｌｕｅ  Ｔａｐｅ）であってもよい。
【００２２】
図３Ａ〜図３Ｆは本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。ここで、図１Ａの発光素子１００における製造ステップを例示するが、図１Ｃの発光素子１１０は、図３Ａ〜図３Ｆの波長変換構造５を図２Ｆの構造に替えるだけで、作製することができる。図３Ａが示すように、粘着性を有する第二仮搭載具６２を提供し、複数個の発光ユニット１の２つの導電電極１０２Ａ、１０２Ｂを第二仮搭載具６２上に設置する。隣接する発光主体１の間の領域を通路エリアと定義する。印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、塗布（ｃｏａｔｉｎｇ）、噴霧（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、分注（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）または金型鋳造（ｍｏｌｄｉｎｇ）など方法を利用して、発光ユニット１の上表面１０１と側表面１０４、および通路エリアを透光層２で覆う。ここで、平坦化工程、例えば研磨（ｐｏｌｉｓｈ  ｐｒｏｃｅｓｓ）またはサンドブラスト（ｂｌａｓｔｉｎｇ）工程を行って、透光層２の上表面を平坦化してもよい。その後、図３Ｂが示すように、透光層２の上方に粘着層４を形成する。図３Ｃが示すように、図３Ｂ中の構造を反転させて、発光ユニット１を図２Ｄ中の波長変換構造５と２対２に対応させる。図２Ｄ中の波長変換構造５と粘着層４を接触させて貼り合わせ、波長変換構造５を各発光ユニット１の下方に固定する。第二仮搭載具６２を除去し、導電電極１０２Ａ、１０２Ｂを露出させる。次に、図３Ｄが示すように、透光層２および粘着層４を切断し、上部が広くて下部が狭いスクライブラインＣ１を形成し、かつ、隣接する波長変換構造５の間に位置する通路Ｐ１を露出させる。上部が広くて下部が狭いスクライブラインＣ１を形成するためには、それに似たような外形のカッターを用いて切断ステップを行うことが好ましいが、上部が広くて下部が狭いスクライブラインを形成できる切断工具または製造技法はすべて本発明の応用に含まれる。続いて、図３Ｅが示すように、スクライブラインＣ１および通路Ｐ１の間に、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、塗布（ｃｏａｔｉｎｇ）、噴霧（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、分注（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）、または金型鋳造（ｍｏｌｄｉｎｇ）などの方法を利用して、反射層３を形成する。その後、さらに平坦化工程、例えば研磨またはサンドブラスト工程を行って、導電電極１０２Ａ、１０２Ｂを露出させる。このステップでは、選択的に、反射層３が発光ユニット１の下表面１０３覆い、および導電電極１０２Ａ、１０２Ｂの間を充填してもよい。最後に、図３Ｆが示すように、反射層３を切断するとともに、第一仮搭載具６１を除去して、互いに分離した複数個の発光素子を形成する。第一仮搭載具６１および第二仮搭載具６２を除去する方法は、レーザー剥離、加熱分離、溶解などの方法を用いることができる。
【００２３】
図４Ａは本発明の一実施例に基づく発光素子２００の断面概略図である。発光素子２００は発光ユニット１、透光層２、反射層３、波長変換構造５および保護層７を含む。発光ユニット１は上表面１０１、発光ユニット１の上表面１０１の反対側の下表面１０３に位置する２つの導電電極１０２Ａと１０２Ｂ、および複数個の側表面１０４を有する。発光ユニット１は、単一のダイオードを有するチップであっても、または複数のダイオードを有するチップであってもよく（例えば、高圧発光ダイオードチップ）、発光ユニット１の上表面１０１が出光面である。導電電極１０２Ａ、１０２Ｂの最外側表面が発光ユニット１の側表面１０４を超えない（即ち、導電電極１０２Ａ、１０２Ｂの最外側表面が発光ユニット１の側表面１０４と同一平面であるか、またはその内側にある）。透光層２は発光ユニット１の側表面１０４を囲み、かつ上表面１０１を覆う。波長変換構造５は透光層２の上方に位置し、かつ透光層２と直接接触する。波長変換構造５と発光ユニット１の上表面１０１との間にゼロより大きい距離がある。別の実施例では、波長変換構造５と透光層２の間に、発光素子１００と同様に粘着層（図示せず）を有する。反射層３は透光層２、発光ユニット１および波長変換構造５を囲む。反射層３の最下表面３０３と発光ユニット１の下表面１０３が直接接触し、かつ略同一平面になっている。言い換えれば、透光層２の下表面が発光素子１００の外に露出していない。別の実施例では、透光層２は少なくとも一部の発光ユニット１の下表面１０３を覆う。反射層３の内表面３０６は、反射層３の最下表面３０３に対し傾斜した傾斜面である。反射層３の最外側表面３０４は、最下表面３０３に対し略垂直である。
【００２４】
保護層７は反射層３の内表面３０６上に形成され、その厚さが例えば１０μｍより大きく、かつ５０ｕｍより小さく、かつ、波長変換構造５の最上表面５０５と鋭角をなす。保護層７は、第一部分７０１および第一部分７０１の上方に位置する第二部分７０２を含む。第一部分７０１は透光層２および反射層３の間に位置し、かつ透光層２の側表面を直接覆う。第二部分７０２は波長変換構造５と透光層２との間に位置し、かつ波長変換構造５の側表面を直接覆う。保護層７は、さらに、金属または無機材料を含んでもよい。金属として、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）を含んでもよい。無機材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯＸ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒素酸化ケイ素（ＳｉＯＮ）または窒化ケイ素（ＳｉＮＸ）を含んでもよい。
【００２５】
波長変換構造５は波長変換層５０１、第一バリア層５０２および第二バリア層５０３を有する。第一バリア層５０２が波長変換層５０１の上表面を直接覆い、第二バリア層５０３が波長変換層５０１の下表面を直接覆い、波長変換層５０１が第一バリア層５０２および第二バリア層５０３の間に位置する。波長変換層５０１、第一バリア層５０２および第二バリア層５０３の側表面が共同で傾斜面を形成し、かつ保護層７の第二部分７０２に直接覆われる。第一バリア層５０２および第二バリア層５０３は、波長変換層５０１の上下表面を密封するために用いられる。保護層７が波長変換層５０１の側表面を密封することで、波長変換層５０１の外表面がすべてバリア層と保護層によって保護され、外部の水気および酸素を遮断して、波長変換層５０１の信頼性をさらに高める。第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３が共同で、上方が広くて下方が狭い台形を形成する。詳しく言うと、第二バリア層５０３の幅が波長変換層５０１の幅より小さく、波長変換層５０１の幅が第一バリア層５０２の幅より小さい。波長変換構造５の最上表面５０５は、反射層３の最上表面３０５、保護層７の最上表面７０３と略同一平面になっている。
【００２６】
発光ユニット１、透光層２、反射層３、第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の材料について、前記の発光素子１００の関連段落を参考することができるため、ここで重複しない。
【００２７】
図４Ｂは本発明の一実施例に基づく発光素子２００の上面図である。波長変換構造５は発光ユニット１の上を覆い、保護層７は波長変換構造５の周りを囲み、反射層３は保護層７の周りを囲んでいる（図４Ａが示す通り）。図４Ｂが示すように、発光素子２００の外形が矩形であるが、本発明の発光素子の形状はこれに限定されない。別の実施例では、発光素子２００が矩形ではないその他の形状、例えば、三角形、台形、菱形、平行四辺形、正方形、円形またはその他の多角形であってもよい。波長変換構造５中の波長変換材料が発光ユニット１からの入射光に励起される時にも熱エネルギーが発生するため、波長変換構造５の温度を上昇させ、さらに波長変換構造５の信頼性を低減させることになる。例えば、量子ドット粒子が耐えられる光エネルギー密度の大きさが約０．２Ｗ／ｍｍ２であり、入射光の強度が大き過ぎると、量子ドット粒子の発光効率、発光強度などの特性を劣化させる可能性がある。従って、波長変換材料の波長変換によって発生する熱エネルギーを低減させるために、発光素子２００の波長変換構造５の面積を発光ユニット１の出光面より大きくして、波長変換構造５が受ける光エネルギー密度を低減させる。上面視において、発光ユニット１の上表面が面積Ａ１を有し、波長変換構造５の上表面が面積Ａ２を有し、Ａ２＞Ａ１であり、かつ、Ａ２／Ａ１が所定の数値範囲にあり、例えば、１．５＜Ａ２／Ａ１＜１０である。
【００２８】
図５Ａ〜図５Ｉは本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。図５Ａが示すように、第一バリア層５０２および第二バリア層５０３を有する波長変換層５０１を第一仮搭載具６１上に設置し、かつ、第一バリア層５０２が第一仮搭載具６１に直接接触するか、または粘着層（図示せず）によって第一仮搭載具６１上に貼り付けられる。続いて、図５Ｂが示すように、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、塗布（ｃｏａｔｉｎｇ）、噴霧（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、分注（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）または金型鋳造（ｍｏｌｄｉｎｇ）などの方法を利用して、第二バリア層５０３上に透光層２を形成する。図５Ｃが示すように、粘着性を有する第二仮搭載具６２を提供し、複数個の発光ユニット１の２つの導電電極１０２Ａ、１０２Ｂを第二仮搭載具６２上に設置し、隣接する発光主体１の間の領域を通路エリアと定義する。続いて、図５Ｄが示すように、図５Ｃ中の構造を反転させて、発光ユニット１を図５Ｂの透光層２中に埋め込むが、発光ユニット１が第二バリア層５０３に接触しない。図５Ｅが示すように、第二仮搭載具６２を除去し、導電電極１０２Ａ、１０２Ｂを露出させる。続いて、図５Ｆが示すように、透光層２、第一バリア層５０２、波長変換層５０１および第二バリア層５０３を切断し、上方が広くて下方が狭いスクライブラインＣ１を形成する。上部が広くて下部が狭いスクライブラインＣ１を形成するためには、それに似たような外形のカッターを用いて切断ステップを行うことが好ましいが、上部が広くて下部が狭いスクライブラインを形成できる切断工具または製造技法はすべて本発明の応用に含まれる。図５Ｇが示すように、スクライブラインＣ１において、透光層２、第一バリア層５０２、波長変換層５０１および第二バリア層５０３が共同で形成した傾斜面上に、原子層化学気相蒸着（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ）、電気めっきまたは化学めっき方法を利用して保護層７を形成する。その後、図５Ｈが示すように、スクライブラインＣ１および通路Ｐ１の間に、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、塗布（ｃｏａｔｉｎｇ）、噴霧（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、分注（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）または金型鋳造（ｍｏｌｄｉｎｇ）などの方法を用いて、反射層３を形成する。そして、再度平坦化工程、例えば、研磨またはサンドブラスト工程を行って、導電電極１０２Ａ、１０２Ｂを露出させる。このステップにおいて、選択的に、反射層３が発光ユニット１の下表面１０３を覆い、および導電電極１０２Ａ、１０２Ｂの間を充填するようにしてもよい。最後に、図５Ｉが示すように、反射層３を切断し、かつ第一仮搭載具６１を除去して、それぞれ分離した複数個の発光素子を形成する。
【００２９】
図６Ａは本発明の一実施例に基づく発光素子３００の断面概略図である。発光素子３００は発光ユニット１、透光層２、反射層３、波長変換構造５および粘着層４を含む。発光ユニット１は、上表面１０１、発光ユニット１の上表面１０１の反対側の下表面１０３に位置する２つの導電電極１０２Ａと１０２Ｂ、および複数個の側表面１０４を有する。透光層２は発光ユニット１の側表面１０４を囲み、かつ上表面１０１を覆う。波長変換構造５は透光層２の上方に位置し、かつ粘着層４によって透光層２に固着される。言い換えれば、粘着層４が波長変換構造５および透光層２の間に位置し、波長変換構造５と発光ユニット１の上表面１０１との間にゼロより大きい距離を有する。反射層３は透光層２、発光ユニット１、粘着層４および波長変換構造５を囲む。反射層３は発光ユニット１の側表面１０４と直接接触せず、かつ側表面１０４との間にゼロより大きい距離を有する。反射層３の内表面は第一部分３０１、第一部分３０１の上方に位置する第二部分３０２、および第一部分３０１と第二部分３０２に接続される第三部分３０７を含む。第一部分３０１は最下表面３０３に対し垂直であり、かつ透光層２を直接覆う。第二部分３０２は波長変換構造５に直接接触し、かつ反射層３の最下表面３０３と略垂直である。第三部分３０７は第一部分３０１と第二部分３０２との間に位置し、かつ、第一部分３０１と第二部分３０２に平行ではない傾斜面を有する。別の実施例では、第三部分３０７がアーチ面である。反射層３の最外側表面３０４は最下表面３０３と略垂直である。反射層３の内表面の第一部分３０１と最外側表面３０４との距離が、第二部分３０２と最外側表面３０４との距離より大きい。言い換えれば、反射層３は、透光層２を囲む部分の幅が、波長変換構造５を囲む部分より大きい。反射層３の最上表面３０５が平坦面ではなく、かつ凹部を有する。また、最上表面３０５と波長変換構造５とが接触する端点３０５１は、最上表面３０５と最外側表面３０４とが交差する端点３０５２より高い。別の実施例では、反射層３の最上表面３０５が傾斜面または平面であり、反射層３の最上表面３０５が平面である場合、波長変換構造５の最上表面５０５と同一平面であってもよい。別の実施例では、最上表面３０５と波長変換構造とが接触する端点３０５１が、波長変換構造５の最上表面５０５と接触せず、かつ、波長変換構造５の最上表面５０５より低い。
【００３０】
粘着層４と発光ユニット１の上表面１０１との間に０より大きい距離を有するため、透光層２が粘着層４と発光ユニット１の上表面１０１との間に位置する。粘着層４の上表面４０１の幅が波長変換構造５の幅と略同じで、下表面４０２の幅が透光層２の幅と略同じ。粘着層４の上表面４０１の幅が下表面４０２の幅と同じではない。粘着層４の厚さが比較的に小さい場合、その上下表面の幅の差が大きくない、または同じであることもあり得る。
【００３１】
波長変換構造５は波長変換層５０１、第一バリア層５０２、第二バリア層５０３および第三バリア層５０４を有する。第一バリア層５０２および第二バリア層５０３は波長変換層５０１の上下表面を密封するために用いられ、第三バリア層５０４は波長変換層５０１の側表面を密封するために用いられて、波長変換層５０１の外表面がすべてバリア層によって保護され、外部の水気および酸素を遮断し、波長変換層５０１の信頼性をさらに高める。第一バリア層５０２が波長変換層５０１の上表面を直接覆い、第二バリア層５０３が波長変換層５０１の下表面を直接覆い、波長変換層５０１が第一バリア層５０２および第二バリア層５０３の間に位置する。第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面が略同一平面であっても、または同一平面ではなくてもよい（図示せず）。第三バリア層５０４は第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３の側表面、および第一バリア層５０２の上表面５０７を覆う。従って、波長変換層５０１は第一バリア層５０２、第二バリア層５０３および第三バリア層５０４に囲まれている。第一バリア層５０２は波長変換層５０１および第三バリア層５０４の間に位置する。第二バリア層５０３は粘着層４の上表面４０１に直接接触する。
【００３２】
発光ユニット１、透光層２、反射層３、粘着層４、第一バリア層５０２、波長変換層５０１、第二バリア層５０３、第三バリア層５０４の材料について、前記の発光素子１００の関連段落を参照できるため、ここで省略する。
【００３３】
図６Ｂは本発明の一実施例に基づく発光素子３００の上面図である。波長変換構造５は発光ユニット１の上を覆い、反射層３は波長変換構造５の周りを囲む。詳しく言うと、上面図において、反射層３は第三バリア層５０４の周りを囲み、かつ第三バリア層５０４と幾何中心が近い位置にある。波長変換構造５中の波長変換材料が発光ユニット１からの入射光に励起される時にも熱エネルギーが発生するため、波長変換構造５の温度が上昇して、波長変換構造５の信頼性を低下させることになる。例えば、量子ドット粒子が耐えられる光エネルギー密度は約０．２Ｗ／ｍｍ２であり、入射光の強度が大き過ぎると、量子ドット粒子の発光効率、発光強度などの特性を劣化させる可能性がある。従って、波長変換材料の波長変換によって発生する熱エネルギーを低減させるために、発光素子３００の波長変換構造５の面積を発光ユニット１の出光面より大きくして、波長変換構造５が受ける光エネルギー密度を低減させる。上面視において、発光ユニット１の上表面が面積Ａ１を有し、波長変換構造５の上表面が面積Ａ２を有し、Ａ２＞Ａ１、かつ、Ａ２／Ａ１が所定の数値範囲にあり、例えば、１．５＜Ａ２／ａ１＜１０である。
【００３４】
図７Ａ〜図７Ｇは本発明の一実施例に基づく発光素子の製造工程の概略図である。図７Ａが示すように、粘着性を有する第二仮搭載具６２を提供し、複数個の発光ユニット１の２つの導電電極１０２Ａ、１０２Ｂを第二仮搭載具６２上に配置し、隣接する発光主体１間の領域を通路エリアと定義し、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、塗布（ｃｏａｔｉｎｇ）、噴霧（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、分注（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）、または金型鋳造（ｍｏｌｄｉｎｇ）などの方法を利用して、発光ユニット１の上表面１０１と側表面１０４、および通路エリアを透光層２で覆う。ここで、さらに平坦化工程、例えば研磨またはサンドブラスト工程を行い、透光層２の上表面を平坦化してもよい。その後、図７Ｂが示すように、隣接する発光ユニット１の間の通路エリアを切断し、一部の透光層２を除去してスクライブラインＣ２を形成する。図７Ｃが示すように、透光層２の上方に粘着層４を形成する。図７Ｄが示すように、図２Ｄ中の波長変換構造５を反転させて、第三仮搭載具６３の上に配置し、かつ第一仮搭載具６１を除去する。その後、図７Ｅが示すように、発光ユニット１と図７Ｄ中の構造を２対２に対応させ、かつ、波長変換構造５を下へ移動させて、粘着層４と接触させて貼り合わせ、波長変換構造５を対応する発光ユニット１の上方に固定する（一つの波長変換構造が一つまたは複数の発光素子を覆ってもよい）。その後、第三仮搭載具６３を除去し、スクライブラインＣ２を露出させる。図７Ｆが示すように、スクライブラインＣ２において、印刷（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、塗布（ｃｏａｔｉｎｇ）、噴霧（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、分注（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）または金型鋳造（ｍｏｌｄｉｎｇ）などの方法を用いて、反射層３により波長変換構造５および透光層２の側表面を覆う。このステップにおいて、反射層３の充填高さが波長変換構造５を超えないように制御されるため、波長変換構造５を露出させるための研磨工程を行う必要がない。一方、反射層３の充填高さが波長変換構造５の超えた場合、必要に応じて高さを下げるステップを行ってもよく、即ち、反射層３の最上表面の高さが波長変換構造５の最上表面を超えてもよい。最後に、図７Ｇが示すように、反射層３を切断し、かつ第二仮搭載具６２を除去して、互いに分離した複数個の発光素子を形成する。第三仮搭載具６３の材料および除去方法は、第一仮搭載具６１、第二仮搭載具６２と同じ、前記の段落を参照できる。
【００３５】
前記発光素子１００、１１０、２００、３００の発光ユニット１はフリップチップを選択することも可能であり、言い換えれば、発光ユニット１の２つの導電電極１０２Ａ、１０２Ｂが発光ユニット１の同じ側に位置する。別の実施例では、図８Ａ〜図８Ｃが示すように、発光ユニット１をフェースアップ（ｆａｃｅ−ｕｐ）チップに替えてもよい。図８Ａ〜図８Ｃは、発光素子３００を例に、フリップチップ型の発光ユニット１をフェースアップ型の発光ユニットに替えた構造の例示図である。図８Ａは本発明の一実施例に基づく発光素子４００の断面概略図である。発光素子４００の反射層３、透光層２、波長変換構造５および粘着層４の構造、材料が発光素子３００と同じであるため、前記説明を参照できる。発光素子４００は、発光素子３００における発光ユニット１を発光ユニット１１およびサブ搭載板９に替えたものである。発光ユニット１１はサブ搭載板９上に設置されている。サブ搭載板９は、物理的に分離された２つの部分である第一導電部９１と第二導電部９２、および、第一導電部９１と第二導電部９２を囲んでこれらに接続される絶縁部９３を含む。断面図において、第二導電部９２の幅が第一導電部９１より大きい。底面図において、絶縁部９３は第一導電部９１および第二導電部９２の側表面を囲み、かつ、選択により、第一導電部９１および第二導電部９２の上下表面と共同の平面を形成してもよい。詳しく言うと、第一導電部９１の上表面９１１および第二導電部９２の上表面９２１は絶縁部９３に覆われず、かつ絶縁部９３の上表面９３１と同一平面になっている。第一導電部９１の下表面９１２および第二導電部９２の下表面９２２は絶縁部９３に覆われず、かつ絶縁部９３の下表面９３２と同一平面になっている。発光ユニット１１の下表面１１３は、粘着層（図示せず、例えば、銀コロイド、ケイ素コロイド、エポキシ樹脂などのコロイド）によってサブ搭載板９の第二導電部９２上に固定されてもよい。発光ユニット１１の幅が第二導電部９２より小さい。発光ユニット１１は、第一導電電極１１２Ａおよび第二導電電極１１２Ｂを有し、下表面１１３の反対側の上表面上に設置されている。第一導電電極１１２Ａはリード線８１によって第一導電部９１に電気的に接続され、第二導電電極１１２Ｂはリード線８２によって第二導電部９２に電気的に接続される。透光層２は、発光ユニット１１、第一導電電極１１２Ａ、第二導電電極１１２Ｂ、リード線８１、８２を囲むとともに覆う。反射層３とサブ搭載板９の最外側辺が直接接触しており、言い換えれば、反射層３とサブ搭載板９の絶縁部９３が直接接触する。反射層３の最下表面３０３と第一導電部９１の下表面９１２、第二導電部９２の下表面９２２、および絶縁部９３の下表面９３２が同一平面になっている。外部電源は、第一導電部９１および第二導電部９２によって発光ユニット１１を導通することができる。別の実施例では（図示せず）、反射層３がサブ搭載板９の最外側辺と直接接触せず、言い換えれば、透光層２がサブ搭載板９の最外側辺を直接覆う。
【００３６】
第一導電部９１と第二導電部９２の材料が金属、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、錫（Ｓｎ）、またはこれらの合金、またはこれらの積層組み合わせ物であってもよい。第一導電部９１と第二導電部９２を固定するために、絶縁部９３の材料が透光層２と同じでもよい。別の実施例では、発光素子４００の発光強度を高めるように、絶縁部９３の材料が反射層３と同じでもよい。
【００３７】
別の実施例では、図８Ｂが示すように、発光ユニット１１がサブ搭載板９の絶縁層上に設置される。図８Ｂは本発明の一実施例に基づく発光素子４１０の断面概略図である。発光素子４１０は発光素子４００に類似するが、サブ搭載板９の構造が発光素子４００と若干異なる。発光素子４１０の発光ユニット１１、反射層３、透光層２、波長変換構造５、および粘着層４の構造、材料が発光素子４００と同じであるため、前記説明を参照することができる。サブ搭載板９は、物理的に分離した２つの部分である第一導電部９１と第二導電部９２、および、第一導電部９１と第二導電部９２を囲むとともに接続される絶縁部９３を含む。第二導電部９２の幅が第一導電部９１の幅と同じでも異なってもよい。絶縁部は、サブ搭載板９の最外側に位置し、第一導電部９１および第二導電部９２の外側表面を囲んで覆う第一部分を含む。絶縁部の第二部分が第一導電部９１と第二導電部９２との間に位置し、かつ、第一導電部９１と第二導電部９２の内側表面を覆う。絶縁部９３は、第一導電部９１および第二導電部９２の上下表面と同一平面を形成する。発光ユニット１１は第一導電部９１と第二導電部９２との間に位置し、発光ユニット１１の下表面１１３が粘着層（図示せず）によって絶縁部の第二部分に固定される。反射層３は絶縁部９３の第一部分と直接接触せず、透光層２が絶縁部９３の第一部分と反射層３との間に位置する。反射層３、透光層２、サブ搭載板９の下表面が同一平面である。さらに別の実施例では、反射層３と絶縁部９３の第一部分が直接接触する。
【００３８】
別の実施例では、図８Ｃが示すように、第一導電部９１と第二導電部９２が透光層２に囲まれて固定される。図８Ｃは本発明の一実施例に基づく発光素子４２０の断面概略図である。発光素子４２０の発光ユニット１１、反射層３、透光層２、波長変換構造５、および粘着層４の構造、材料が発光素子４００と同じであるため、前記説明を参照することができる。発光ユニット１１の下表面１１３は粘着層（図示せず）によって第二導電部９２上に固定される。発光ユニット１１の幅が第二導電部９２より小さい。第一導電部９１と第二導電部９２が物理的に分離しており、第二導電部９２の幅が第一導電部９１より大きい。透光層２は第一導電部９１および第二導電部９２の側表面と上表面を囲み、第一導電部９１および第二導電部９２を固定して支持するものである。詳しく言うと、透光層２は第一導電部９１、第二導電部９２、発光ユニット１１、リード線８１、８２を被覆する。反射層３は第一導電部９１および第二導電部９２と直接接触しない。透光層２は、反射層３と第一導電部９１および第二導電部９２との間に位置する。
【００３９】
別の実施例において、前記発光素子１００、１１０、２００に対応する発光ユニット１の代わりに、図８Ａ〜図８Ｃの発光ユニット１１およびサブ搭載板９、第一導電部９１、第二導電部９２を用いることができる。
【００４０】
図９Ａ〜図９Ｂは本発明の一実施例に基づく発光素子と回路板１２の接合製造ステップである。図９Ａを参照すると、発光素子１００を例示しているが、その他の実施例において、発光素子が発光素子１１０、２００、３００、４００、４１０、４２０であってもよい。発光素子１００の２つの導電電極１０２Ａ、１０２Ｂと、回路板１２上のボンディングパッド１２１Ａ、１２１Ｂがそれぞれ対応する。ペースト剤１３は発光素子１００と回路板１２との間に塗布されている。図９Ａが示すように、加熱硬化前のペースト剤１３は絶縁材料１３２および絶縁材料１３２中に分散された複数個の導電粒子１３１を含む。発光素子１００を接合させる方法は加熱硬化ステップを含む。接合過程において、ペースト剤１３または工程環境の温度が１７０℃を超えないため、発光素子１００中の波長変換構造５の信頼性への影響が比較的に少ない。絶縁材料１３２の粘度は一旦低下してから上昇し、かつ、導電粒子１３１は発光素子１００の２つの導電電極１０２Ａ、１０２Ｂおよび回路板１２上のボンディングパッド１２１Ａ、１２１Ｂの間または周りに集まる。図９Ｂは加熱硬化後の状態を示している。ペースト剤１３に覆われた領域は導通領域１４１および非導通領域１４２を含む。導通領域１４１は導電電極１０２Ａとボンディングパッド１２１Ａとの間、および導電電極１０２Ｂとボンディングパッド１２１Ｂとの間に位置する。導通領域１４１を除き、その他のペースト剤に覆われる領域は非導通領域１４２である。図９Ａが示すように、加熱硬化ステップの前、導通領域１４１内の導電粒子１３１の平均密度が非導通領域１４２に類似する。図９Ｂが示すように、加熱硬化ステップの後、大部分の導電粒子１３１は導通領域１４１中に集まる。導通領域１４１内の導電粒子１３１の平均密度が非導通領域１４２より大きい。一実施例において、導通領域１４１内の導電粒子１３１の平均密度が７５％より大きく、または、導通領域１４１が絶縁材料１３２を有しないことが好ましい。非導通領域１４２内の導電粒子１３１の平均密度は４０％より小さい、かつゼロではない。つまり、非導通領域１４２は少量の、互いに離れている導電粒子１３１を含む。例えば、非導通領域１４２内の導電粒子１３１の含有量が０．１％〜４０％であり、好ましくは２％〜１０％である。非導通領域１４２における絶縁材料１３２の平均密度が６０％より高く、好ましくは６０％〜９９．９％である、さらに好ましくは９０％〜９８％である。一実施例において、非導通領域１４２は１０％〜４０％の導電粒子１３１および６０％〜９０％の絶縁材料１３２を含み、また、好ましくは、非導通領域１４２は２０％〜３０％の導電粒子１３１および７０％〜８０％の絶縁材料１３２を含む。別の実施例では、非導通領域１４２は導電粒子１３１を含まない。
【００４１】
ペースト剤１３を複数個のサブ部分（例えば、３〜１０個のサブ部分）に分けることができる。平均密度の定義は、全てまたは特定のサブ部分の密度の平均値である。サブ部分のサイズは、測定サンプルの大きさまたは測定方法に基づいて調整することができる。例えば、サブ部分は三次元の形状または断面図において二次元の形状を有する。二次元の形状は八角形、六角形、矩形、三角形、円形、楕円形またはこれらの組み合わせであってもよい。三次元の形状は円柱体、立方体、長方体または球体であってもよい。導電粒子１３１の密度は、ペースト剤１３の一サブ部分内に（例えば、２０×２０μｍ２）、すべての導電粒子１３１の数または占める面積（選定された一つの図面において）を計算することで得たものである。
【００４２】
導電粒子１３１は低い融点の金属または低い液化融点（ｌｉｑｕｉｄｕｓ  ｍｅｌｔｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）の合金を含むことが可能で、その融点または液化温度が２１０℃より低い。金属材料は元素、化合物または合金、例えば、ビスマス（Ｂｉ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）またはこれらの合金であってもよい。一実施例において、低い融点の金属または低い液化融点合金の融点または液化温度が１７０℃より低い。低い液化融点合金の材料は、錫インジウム合金または錫ビスマス合金であってもよい。絶縁材料１３２は熱硬化性重合体、例えば、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ）、シリコーン樹脂（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、ポリメタクリル酸メチル、およびエピスルフィド（ｅｐｉｓｕｌｆｉｄｅ）であってもよい。絶縁材料１３２は硬化温度で硬化することができる。本実施例において、導電粒子１３１の融点が絶縁材料１３２の硬化温度より低い。図９Ａが示すように、加熱硬化ステップの前、導電粒子１３１の粒径は導電粒子１３１の直径と定義され、１μｍ〜２０μｍの範囲にあり、例えば２μｍ、１０μｍである。ペースト剤１３に対する導電粒子１３１の重量比が３０％から８０％の間にある。一実施例において、導電粒子１３１の平均粒径が約２μｍの時に、ペースト剤１３に対する導電粒子１３１の重量比は３０％から７０％の間にある。別の実施例では、導電粒子１３１の平均粒径が約１０μｍの時に、ペースト剤１３に対する導電粒子１３１の重量比は４０％から８０％の間にある。導電電極１０２Ａ、１０２Ｂの間の最短距離は好ましくは導電粒子１３１の粒径の二倍以上である。
【００４３】
一実施例において、絶縁材料１３２は透明である。別の実施例において、絶縁材料１３２に選択的に光吸収物質を添加し、絶縁材料を濃い色、例えば黒色にして、発光素子をディスプレイ中に応用した際に、ディスプレイのコントラストを高めることができる。別の実施例において、絶縁材料１３２に選択的に高反射物質を添加し、絶縁材料を白色にして、発光主体から回路板へ射出された光を反射し、発光素子の上への出光強度を高めることができる。光吸収物質はカーボン（ｃａｒｂｏｎ）、酸化チタンまたは濃い色の顔料であってもよい。
【００４４】
図９Ｂが示すように、加熱硬化の後、導通領域１４１内に位置する導電粒子は塊状（ｂｕｌｋ）の導通構造１３３となり、かつ、導電電極１０２Ａ、１０２Ｂとボンディングパッド１２１Ａ、１２１Ｂの少なくとも一つの側表面を覆う。導通構造１３３は、それぞれ対応する導電電極１０２Ａ、１０２Ｂおよびボンディングパッド１２１Ａ、１２１Ｂに直接接触して電気的に導通し、外部の電源はボンディングパッド１２１Ａ、１２１Ｂ、導通構造１３３、および導電電極１０２Ａ、１０２Ｂによって発光素子１００まで伝達される。絶縁材料１３２は導通構造１３３、導電電極１０２Ａ、１０２Ｂ、およびボンディングパッド１２１Ａ、１２１Ｂの外側表面を囲む。非導通領域１４２内の導電粒子１３１は離散状態で分布し、かつ絶縁材料１３２に被覆されている。従って、電流は非導通領域１４２を通過できない。非導通領域１４２内に充填された絶縁材料１３２は、発光素子１００と回路板１２との間の接合強度を高めるとともに、外部環境によって導電材料が酸化することを防ぎ、導通構造１３３が高温環境で材料が軟化または融解して発生する短絡問題も防止できる。側面図において、対応する導電電極１０２Ａとボンディングパッド１２１Ａを例にすると、導通構造１３３の下端（ボンディングパッド１２１Ａと接触する一端）がボンディングパッド１２１Ａの上表面を完全覆い、導通構造１３３の下端に対向する上端（導電電極１０２Ａと接触する一端）が導電電極１０２Ａの下表面を完全に覆っている。導通構造１３３はネック部（ｎｅｃｋｉｎｇ）の形状を有し、導通構造１３３の外側表面は凹部と凸部を有する表面である。別の実施例では、導通構造１３３の外側表面が外へ突出した円弧状であり、即ち、導通構造１３３がネック部構造を有しない。別の実施例では、導通構造１３３の外側表面が平坦面である。
【００４５】
図９Ｂが示すように、ペースト剤１３の最外側表面１３４が湾曲した形状を有し、かつ回路板１２から発光素子１００の最外側表面１００１まで延伸している。ペースト剤１３の形状が加熱硬化した後に変化することがあり（図９Ａに比較して）、即ち、ペースト剤１３が加熱硬化ステップの前と後で異なる形状を有する。ペースト剤１３は一部の発光素子１００の最外側表面１００１を覆う。より具体的に言うと、加熱硬化した後、図９Ｂが示すように、ペースト剤１３の最外側表面１３４と回路板１２との間に角度θを有し、角度θは最外側表面１３４から発光素子１００の最外側表面１００１へ方向に沿って次第に大きくなる。
【００４６】
図９Ｃ〜図９Ｄは本発明の一実施例に基づく発光素子と回路板１２の接合製造ステップである。図９Ｃが示すように、発光素子１００を例にすると、別の実施例では、発光素子が発光素子１１０、２００、３００、４００、４１０、４２０であってもよい。発光素子１００の２つの導電電極１０２Ａ、１０２Ｂと回路板１２上のボンディングパッド１２１Ａ、１２１Ｂがそれぞれ対応する。はんだ１４はボンディングパッド１２１Ａ、１２１Ｂ上に塗布されている。接合された区域にエネルギーＬを提供し、はんだ１４を局部加熱する。エネルギーＬはレーザー、例えば、赤外線、ＵＶ光であってもよい。その後、図９Ｄが示すように、発光素子１００を熔解したはんだ１４の上まで押え、はんだ１４によって発光素子１００と回路板１２を接合させる。エネルギーＬははんだ１４の領域に対し局部加熱するのみで、発光素子１００まで加熱しないため、発光素子１００中の波長変換構造５の信頼性を影響することない。はんだ１４の材料は錫、銅、銀、ビスマス、インジウム、亜鉛、アンチモン、またはこれらの混合物であってもよい。別の実施例では、はんだ１４の材料が異方性導電フィルム（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｍ；ＡＣＦ）、または図９Ａ〜図９Ｂ中の自己集合（ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｙ）機能を有するペースト剤１３であってもよい。
【００４７】
以上の実施例は本発明の技術思想および特徴を説明するものであり、当業者が本発明の内容を理解し実施できることを目的としており、本発明の請求の範囲を限定するものではない。本発明が開示した思想に基づいて行われた等価な変化または修飾はすべて本発明の請求の範囲内に属する。
【符号の説明】
【００４８】
１００、１１０、２００、３００、４００、４１０、４２０      発光素子
１、１１  発光ユニット
２        透光層
３        反射層
４        粘着層
５        波長変換構造
７        保護層
９        サブ搭載板
１２      回路板
１３      ペースト剤
１４      はんだ
１０１、４０１、５０７、９１１、９２１、９３１      上表面
１０２Ａ、１０２Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂ        導電電極
１０３、１１３、４０２、５０６、９１２、９２２、９３２      下表面
１０４        側表面
３０１、７０１、９３３        第一部分
３０２、７０２、９３４        第二部分
３０３        最下表面
３０４、１３４、１００１      最外側表面
３０５、５０５、７０３        最上表面
３０６        内表面       
３０７        第三部分
５０１        波長変換層
５０２        第一バリア層
５０３        第二バリア層
５０４        第三バリア層
５０４１      内側表面
６１          第一仮搭載具
６２          第二仮搭載具
６３          第三仮搭載具
３０５１、３０５２        端点
８１、８２    リード線
９１          第一導電部
９２          第二導電部
９３          絶縁部
１２１Ａ、１２１Ｂ        ボンディングパッド
１３１        導電粒子
１３２        絶縁材料
１３３        導通構造
１４１        導通領域
１４２        非導通領域
Ｐ１          通路
Ｃ１、Ｃ２    スクライブライン
θ            角度
Ｌ            エネルギー
【図１Ａ】
2019145794.tif 000003
【図１Ｂ】
2019145794.tif 000004
【図１Ｃ】
2019145794.tif 000005
【図２Ａ】
2019145794.tif 000006
【図２Ｂ】
2019145794.tif 000007
【図２Ｃ】
2019145794.tif 000008
【図２Ｄ】
2019145794.tif 000009
【図２Ｅ】
2019145794.tif 000010
【図２Ｆ】
2019145794.tif 000011
【図３Ａ】
2019145794.tif 000012
【図３Ｂ】
2019145794.tif 000013
【図３Ｃ】
2019145794.tif 000014
【図３Ｄ】
2019145794.tif 000015
【図３Ｅ】
2019145794.tif 000016
【図３Ｆ】
2019145794.tif 000017
【図４Ａ】
2019145794.tif 000018
【図４Ｂ】
2019145794.tif 000019
【図５Ａ】
2019145794.tif 000020
【図５Ｂ】
2019145794.tif 000021
【図５Ｃ】
2019145794.tif 000022
【図５Ｄ】
2019145794.tif 000023
【図５Ｅ】
2019145794.tif 000024
【図５Ｆ】
2019145794.tif 000025
【図５Ｇ】
2019145794.tif 000026
【図５Ｈ】
2019145794.tif 000027
【図５Ｉ】
2019145794.tif 000028
【図６Ａ】
2019145794.tif 000029
【図６Ｂ】
2019145794.tif 000030
【図７Ａ】
2019145794.tif 000031
【図７Ｂ】
2019145794.tif 000032
【図７Ｃ】
2019145794.tif 000033
【図７Ｄ】
2019145794.tif 000034
【図７Ｅ】
2019145794.tif 000035
【図７Ｆ】
2019145794.tif 000036
【図７Ｇ】
2019145794.tif 000037
【図８Ａ】
2019145794.tif 000038
【図８Ｂ】
2019145794.tif 000039
【図８Ｃ】
2019145794.tif 000040
【図９Ａ】
2019145794.tif 000041
【図９Ｂ】
2019145794.tif 000042
【図９Ｃ】
2019145794.tif 000043
【図９Ｄ】
2019145794.tif 000044