(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の取り出しもしくは光の変換またはその両方を行う光学要素であって、発光半導体チップ（５）を備えており、波長変換層（１）、散乱層（２）、光取り出し層（３）、およびレンズ層（７）から選択される少なくとも１層を有し、前記少なくとも１層それぞれが、圧縮成形法において加工可能なプラスチック材料を含んでおり、
前記光学要素が、互いに積み重なって形成されている波長変換層（１）および散乱層（２）を有し、
前記散乱層（２）と前記波長変換層（１）の間の少なくとも部分領域に透明な材料（６）が配置されており、
前記散乱層（２）が、前記発光半導体チップ（５）を配置するための少なくとも１つの凹部（２１）を備えており、前記凹部（２１）が、前記散乱層（２）を貫く貫通開口部の形をとり、前記波長変換層（１）とは反対側の前記散乱層（２）の面から前記波長変換層（１）まで延在している、
光学要素。
【請求項２】
前記波長変換層（１）および前記散乱層（２）それぞれが、圧縮成形法において加工可能なプラスチック材料を含んでいる、
請求項１に記載の光学要素。
【請求項３】
前記散乱層（２）とは反対側の前記波長変換層（１）の面に、少なくとも１つの表面構造（１１）が配置されている、
請求項１または請求項２に記載の光学要素。
【請求項４】
前記表面構造（１１）が、前記波長変換層（１）の表面によって、または光取り出し層（３）によって、形成されている、
請求項３に記載の光学要素。
【請求項５】
前記表面構造（１１）が、レンズ状の隆起部、角柱状の隆起部、凹部のうちの１つまたは複数を備えている、
請求項３または請求項４に記載の光学要素。
【請求項６】
互いに重なり合って形成されている波長変換層（１）およびレンズ層（７）を有し、前記波長変換層（１）および前記散乱層（２）それぞれが、圧縮成形法において加工可能なプラスチック材料を含んでいる、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学要素。
【請求項７】
レンズ層（７）を有し、前記レンズ層（７）の上にさらなる層（８）が形成されており、前記レンズ層（７）および前記さらなる層（８）が異なる屈折率を有する、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学要素。
【請求項８】
少なくとも１個の発光半導体チップ（５）を有するキャリア（４）と、請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学要素とを備えたオプトエレクトロニクス部品。
【請求項９】
前記少なくとも１個の発光半導体チップ（５）が前記少なくとも１つの凹部（２１）の中に配置されている、
請求項８に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項１０】
複数の発光半導体チップ（５）が前記キャリア（４）の上に配置されており、前記複数の発光半導体チップ（５）のそれぞれが、前記光学要素の散乱層（２）における凹部（２１）に配置されている、
請求項９に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項１１】
前記キャリアが、凹部を有する少なくとも１つのパッケージ（９）を備えており、前記凹部の中に少なくとも１個の発光半導体チップ（５）が配置されており、前記凹部の中に、前記発光半導体チップ（５）を覆うポッティング化合物（１０）が配置されており、したがって前記パッケージ（９）および前記ポッティング化合物（１０）が、上に光学要素が配置されている平面状の面を形成している、
請求項８に記載のオプトエレクトロニクス部品。
【請求項１２】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学要素を製造する方法であって、波長変換層（１）、散乱層（２）、光取り出し層（３）、およびレンズ層（７）から選択される第１の層と、第２の層とが、それぞれ圧縮成形法によって作製され、
−  前記第１の層が第１の成形ステップにおいて作製され、
−  第２の成形ステップにおいて、前記第２の層が前記第１の層の上に成形され、
前記第１の層が、圧縮成形装置（８０）において前記第１の成形ステップにおいて作製され、前記第２の層が、同じ圧縮成形装置（８０）において前記第２の成形ステップにおいて作製され、前記第１の層が、前記第２の層を作製するためのキャビティの一部を形成する、
方法。
【請求項１３】
波長変換層（１）、散乱層（２）、および光取り出し層（３）それぞれが、圧縮成形法によって第１の層、第２の層、および第３の層として作製され、
−  第１の成形ステップにおいて、作製される前記第１の層が、波長変換層（１）、散乱層（２）、および光取り出し層（３）から選択され、
−  第２の成形ステップにおいて、前記第２の層が前記第１の層の上に成形され、
−  第３の成形ステップにおいて、前記第３の層が前記第１の層または前記第２の層の上に成形される、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学要素と、少なくとも１個の発光半導体チップ（５）を有するキャリア（４）とを有するオプトエレクトロニクス部品を製造する方法であって、前記光学要素が、請求項１２に記載の方法を使用して製造され、前記キャリア（４）が前記光学要素に接合される、
方法。
【請求項１５】
前記光学要素が、製造後に、前記少なくとも１個の発光半導体チップ（５）を有する前記キャリア（４）に貼り付けられる、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記キャリア（４）が複数の発光半導体チップ（５）を備えており、前記キャリア（４）と前記光学要素とが、組立て後、それぞれが少なくとも１個の発光半導体チップ（５）を有する個々のオプトエレクトロニクス部品に個片化される、
請求項１４または請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
光の取り出しもしくは光の変換またはその両方を行う光学要素と、少なくとも１個の発光半導体チップ（５）を有するキャリア（４）とを有し、前記前記キャリア（４）が前記光学要素に接合される、オプトエレクトロニクス部品を製造する方法であって、
前記光学要素が、波長変換層（１）、散乱層（２）、光取り出し層（３）、およびレンズ層（７）から選択される少なくとも１層を有する、発光半導体チップ（５）を備えており、前記少なくとも１層それぞれが、圧縮成形法において加工可能なプラスチック材料を含んでおり、前記光学要素が、互いに積み重なって形成されている波長変換層（１）および散乱層（２）を有し、前記散乱層（２）と前記波長変換層（１）の間の少なくとも部分領域に透明な材料（６）が配置されており、
前記光学要素が、以下の方法を用いて製造される、
波長変換層（１）、散乱層（２）、および光取り出し層（３）から選択される第１の層、および第２の層がそれぞれ圧縮成形法によって作製され、
−  前記第１の層は、第１の成形ステップにおいて作製され、
−  前記第２の層は、第２の成形ステップにおいて、前記第１の層の上に成形され、
前記第１の層が、圧縮成形装置（８０）において前記第１の成形ステップにおいて作製され、前記第２の層が、同じ圧縮成形装置（８０）において前記第２の成形ステップにおいて作製され、前記第１の層が、前記第２の層を作製するためのキャビティの一部を形成し、
前記光学要素が、製造後に、前記少なくとも１個の発光半導体チップ（５）を有する前記キャリア（４）に貼り付けられる、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光学要素、オプトエレクトロニクス部品、およびこれらの製造方法を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
具体的な実施形態の少なくとも１つの目的は、光学要素を提供することである。具体的な実施形態の少なくとも１つのさらなる目的は、光学要素を有するオプトエレクトロニクス部品を提供することである。具体的な実施形態のさらなる目的は、光学要素およびオプトエレクトロニクス部品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
これらの目的は、以下の説明によるデバイスおよび方法によって達成される。主題の有利な実施形態およびさらなる発展形態は、従属請求項に記載されており、さらに、以下の説明および図面によって明らかになる。
【０００４】
少なくとも一実施形態によると、光の屈折、光の拡散、光の回折、波長変換、またはこれらの機能の１つまたは複数の組合せに適する光学要素が提供される。これを目的として、本光学要素は、例えば個々のレンズ、またはレンズマトリクス、またはレンズアレイの形における１つまたは複数のレンズを有するレンズ層を備えていることができる。さらに、本光学要素は、例えば散乱粒子が埋め込まれたマトリックス材料を有する散乱層の形における、または異なる屈折率を有する少なくとも２層の形における、異なる屈折率を有する複数の材料を備えていることができる。さらに、本光学要素は、波長変換層の形における１つまたは複数の波長変換材料を含んでいることができる。さらに、上述した特徴もしくは層またはその両方の組合せも可能である。光学要素が複数の層を備えている場合、これらの層は積み重ねて配置され、好ましくは直接的に積み重なっている、または少なくとも部分的に直接的に積み重なっていることが好ましい。
【０００５】
さらなる実施形態によると、本光学要素は、圧縮成形法によって作製される少なくとも１層を備えている。さらに、本光学要素は、圧縮成形法によって作製される複数の層を備えていることができる。光学要素のすべての層が圧縮成形法によって作製されることが好ましい。
【０００６】
少なくとも一実施形態によると、光学要素を製造する方法において、少なくとも１層が圧縮成形法によって作製される。これを目的として、前記少なくとも１層は、圧縮成形法によって加工可能なプラスチック材料を含んでいる。
【０００７】
さらなる実施形態によると、光学要素を製造する方法において、第１の層は、第１の方法ステップにおいて圧縮成形法によって作製される。さらなる方法ステップにおいて、第１の層の上に第２の層が圧縮成形法によって成形される。これら第１の層および第２の層は、上述した層によって形成することができる。さらには、３つ以上の層を、連続的な圧縮成形法ステップによって、積み重ねて成形することもできる。
【０００８】
光学要素のすべての層それぞれが圧縮成形法によって作製されることが特に好ましく、複数の層の場合、これらの層は、好ましくは連続的な圧縮成形法ステップによって、積み重ねて成形される。
【０００９】
以下に説明する実施形態および特徴は、光学要素と、この光学要素の製造方法の両方にあてはまる。
【００１０】
さらなる実施形態によると、光学要素は、波長変換層および散乱層を備えている。これらの波長変換層および散乱層は、互いに積み重なって配置されている。特に、波長変換層および散乱層は、互いに直接積み重なるように配置する、または少なくとも一部分が互いに直接積み重なるように配置することができる。
【００１１】
この場合、光学要素は、発光半導体チップによって放出される光を取り出す、および変換する目的に特に適している。
【００１２】
さらなる実施形態によると、前記波長変換層および前記散乱層は、それぞれ、圧縮成形法によって加工可能なプラスチック材料を含んでいる。前記波長変換層および前記散乱層は、特に、それぞれ圧縮成形法によって作製されることが好ましい。
【００１３】
さらなる実施形態によると、光学要素を製造する方法において、前記波長変換層および前記散乱層は、それぞれ圧縮成形法によって前記光学要素の第１の層および第２の層として作製される。すなわち、特に、最初の成形ステップにおいて圧縮成形法によって第１の層が形成され、第１の層は波長変換層と散乱層から選択することができる。第２の成形ステップにおいて、第２の層（波長変換層と散乱層から選択される）が第１の層の上に成形される。すなわち、特に、例えば第１の成形ステップにおいて、波長変換層が圧縮成形法によって作製される。第２の成形ステップにおいて、散乱層が同様に圧縮成形法によって作製され、この工程では波長変換層の上に成形される。これに代えて、第１の成形ステップにおいて散乱層を第１の層として作製し、次いで第２の成形ステップにおいて波長変換層を第２の層として散乱層の上に成形することも可能である。
【００１４】
さらなる実施形態によると、前記光学要素は、レンズを有するレンズ層、または、レンズマトリクスあるいはレンズアレイの形における複数のレンズを有するレンズ層を備えている。この場合、複数のレンズは、圧縮成形法によってレンズ層として連続的なアセンブリにおいて形成される。
【００１５】
さらなる実施形態によると、前記光学要素は、レンズ層として１枚のレンズまたは複数のレンズの形をとる第１の層を備えており、この第１の層の上に第２の層が成形されている。この場合、第１の層と第２の層は異なる屈折率を有する。このようにすることで、光学要素は、「フラット」レンズまたは「平面状の」レンズの形をとることができ、レンズの形状は、第１の層と第２の層との間の境界面に形成され、境界面とは反対側の第１の層の面および第２の層の面それぞれを平坦な（すなわち平面状の）構造とすることができる。レンズ形状の境界面における屈折率の結果として、屈折を達成することができる。したがって、このような光学要素を製造する目的に、前述した方法を適用することができる。
【００１６】
さらなる実施形態によると、前記光学要素は、積み重ねて成形されている波長変換層とレンズ層またはフラットレンズとを備えている。これらの層の一方は、上述した方法に従って第１の圧縮成形法ステップにおいて第１の層として圧縮成形によって形成されており、さらなる層または複数のさらなる層それぞれは、さらなる圧縮成形法ステップにおいて圧縮成形によってさらなる方法ステップにおいて成形されている。さらなる実施形態によると、第１の層が作製される第１の成形ステップには、圧縮成形用金型を有する圧縮成形装置が提供される。光学要素がただ１層（例えばレンズ層）を有する場合、レンズ層として作製される第１の層を光学要素として離型することができる。
【００１７】
光学要素が、この第１の層に加えて少なくとも１層の第２の層を備えている場合、第２の層は、同じ圧縮成形装置において第２の成形ステップで作製することができ、第１の層は、第２の層を作製するための圧縮成形用金型のキャビティの一部を形成し、オプションとして、さらなる圧縮成形用金型が、第１の層と比較して第２の層の特定の成形に使用され、キャビティのさらなる部分として機能する。
【００１８】
例えば、第１の成形ステップにおいて、圧縮成形装置において波長変換層を第１の層として作製することができる。第２の成形ステップにおいて、同じ圧縮成形装置において散乱層を第２の層として作製することができ、波長変換層は、散乱層を作製するための圧縮成形用金型のキャビティの一部を形成する。さらには、第１の成形ステップにおいて、レンズ層を第１の層として作製することができ、第２の成形ステップにおいて、この層の上に、フラットレンズを形成するための異なる屈折率を有する材料の形で、または波長変換層の形で、第２の層を成形する。これに代えて、上記の２層を逆の順序で作製することも可能である。
【００１９】
同じ圧縮成形装置を使用することによって、または第１の層を圧縮成形装置のキャビティの一部として使用することによって、第２の層を１回のステップで作製し、第１の層の上に成形されることによって第２の層を第１の層に接合することができ、したがって、定義された多層構造は、単に圧縮成形法の成形ステップの結果として可能である。この場合、圧縮成形法によって、例えば波長変換層、散乱層、レンズ層、またはこれらの組合せの機能ユニットとして光学要素を作製することができる。
【００２０】
さらなる実施形態によると、前記光学要素は、圧縮成形法においてキャリアフィルムの上に成形される。例えば、多層光学要素の場合、例えば第１の層をキャリアフィルムの上に成形することができ、キャリアフィルムは、圧縮成形装置内に第１の層の材料とともに提供される。単層または多層の光学要素が離型された後、キャリアフィルムは光学要素のさらなる移動およびさらなる処理のための役割を果たすことができる。圧縮成形法を使用して複数の光学要素のアセンブリを作製する場合、キャリアフィルムは「分離フィルム」としての役割も果たすことができ、分離フィルムの上でアセンブリを光学要素に個片化することができる。個片化は、例えば、ソーイング、スコアリング（scoring）、ブレイキング（breaking）、押し抜き、レーザカッティング、またはこれらを組み合わせた方法を使用して行うことができる。
【００２１】
さらなる実施形態によると、前記キャリアフィルムは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでいることができ、ポリテトラフルオロエチレンは、例えば高い加工安定性の理由で有利であり得る。
【００２２】
さらなる実施形態によると、前記散乱層は、反射層または拡散層の形をとる。すなわち特に、散乱層は、圧縮成形法において加工されるプラスチック材料を含んでおり、プラスチック材料が、拡散粒子または反射粒子の形における散乱粒子を備えている。
【００２３】
特に、散乱粒子は、例えば、金属、金属酸化物（例えば酸化チタン（ＴｉＯ２）や酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（コランダムなど））、ガラス粒子のうちの１種類または複数種類を含んでいることができる。散乱粒子は、１マイクロメートル未満、最大で１０マイクロメートルのオーダー、場合によっては最大で５０マイクロメートルのオーダーの直径または粒径を有することができる。例えば、散乱粒子は、１０μｍ以下、特に好ましくは３μｍ以下、かつ３００ｎｍ以上の粒径または直径を有することができる。
【００２４】
散乱層の中の散乱粒子の材料、粒径および粒径分布、ならびに品質および濃度の結果として、散乱層の散乱特性もしくは反射特性またはその両方を意図的に調整することができる。
【００２５】
さらなる実施形態によると、前記波長変換層は、圧縮成形法を使用して加工可能なプラスチック材料（波長変換材料を含む）を含んでいることができる。
【００２６】
さらに、波長変換層は、１種類または複数種類の波長変換材料を含んでいることができ、波長変換材料は、特定のスペクトルの光（特に発光半導体チップによって放出される光）の少なくとも一部を吸収して、その光を少なくとも部分的に異なる波長域において放出するのに適している。波長変換材料は、例えば以下の材料、すなわち、希土類金属もしくはアルカリ土類金属またはその両方を含んだ材料（例えば、希土類金属およびアルカリ土類金属のガーネット（例：ＹＡＧ：Ｃｅ３＋））、窒化物、ニトリドケイ酸塩（nitridosilicate）、シオン（sion）、サイアロン、アルミン酸塩、酸化物、ハロリン酸塩、オルトケイ酸塩、硫化物、バナジン酸塩、クロロシリケート、酸窒化物、モリブデン酸塩、のうちの１種類または複数種類を含んでいることができる。さらに、これに加えて、またはこれに代えて、波長変換材料は有機材料を含んでいることができ、有機材料は、ペリレン、ベンゾピレン、クマリン、ローダミン、アゾ染料からなる群から選択することができる。波長変換層は、上記の波長変換材料の適切な混合物もしくは組合せまたはその両方を含んでいることができる。これにより、例えば、波長変換層が、紫外波長域から青色波長域において吸収して異なる波長域において放出することが可能であり、異なる波長域としては、青色から赤色の波長または波長域、例えば緑色および赤色の波長または波長域、あるいは黄色の波長または波長域、あるいはこれらの組合せ、あるいは青色、緑色、黄色、および赤色の波長または波長域が含まれる。半導体チップによって放出される青色光の一部を黄色光や緑色光および赤色光に変換するこのような波長変換材料を有する波長変換層によって、特に、変換されない光と変換された光とを重ね合わせることによって白色光を生成することが可能である。これに代えて、波長変換材料において、吸収される光および放出される光の別の組合せも可能である。例えば、波長変換層に導かれる光のすべて、または実質的にすべてを変換することも可能である。これは「完全変換（full conversion）」としても知られている。
【００２７】
さらなる実施形態によると、レンズ層、散乱層、波長変換層の少なくとも１層は、光学要素が単層構造であるか多層構造であるかに応じて、圧縮成形法において加工可能なプラスチック材料として、シリコーンまたはシリコーン／エポキシハイブリッド材料を含んでいる。これらの材料は、圧縮成形法を使用して加工するのが容易であるのみならず、放射および環境による経年劣化に対する高い耐性を提供する。シリコーンおよびシリコーン／エポキシハイブリッド材料は、特に、発光半導体チップによって放出される光に関して特に耐放射性である。圧縮成形法においては、他の形成方法とは異なり、スプルーが存在せず、したがって他の形成方法と比較して材料を節約することができる。
【００２８】
さらなる実施形態によると、フラットレンズは、それぞれがシリコーンを含んだ第１の層および第２の層を備えており、第１の層のシリコーンと第２の層のシリコーンは異なる屈折率を有する。シリコーンの屈折率は、特に、ケイ素原子における有機置換基Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３と、シリコーンの分岐の程度とに依存する。シリコーンの末端基はＲ１Ｒ２Ｒ３ＳｉＯ１／２として記述することができ、直線基はＲ１Ｒ２ＳｉＯ２／２として、分岐基はＲ１ＳｉＯ３／２として記述することができる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の１つまたは複数は、各ケイ素原子とは無関係に選択することができる。この場合、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、異なる数の炭素原子を有するさまざまな有機置換基から選択される。シリコーン内における有機置換基の互いの比率は任意の所望の比率とすることができる。一般には、置換基は、１〜１２個、特に１〜８個の炭素原子を備える。Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、メチル、エチル、シクロヘキシル、またはフェニル、特に、メチルおよびフェニルから選択される。さらに、屈折率は、ハイブリッド材料（例えばシリコーン／エポキシ）の形成によって調整することができる。
【００２９】
さらなる実施形態によると、少なくとも１層（例えばレンズ層）、または層によって形成される光学要素の表面は、ガラス化されている。ガラス化は、例えば酸素プラズマ（Ｏ２プラズマ）によって行うことができる。
【００３０】
さらなる実施形態によると、散乱層の形における層は、少なくとも１つの凹部を備えており、この凹部の中に発光半導体チップを配置することができる。凹部は、特に、圧縮成形法によって散乱層を作製するときに形成される。光学要素の製造後、凹部は、さらなる層（例えば波長変換層）とは反対側の散乱層の面に配置されていることが好ましい。このようにすることで、発光半導体チップの上に凹部が存在する状態で光学要素を配置することができ、したがって発光半導体チップが凹部の内側に位置する。発光半導体チップによって放出される光は、散乱層によって散乱される、反射される、またはその両方が行われ、特に、さらなる層（好ましくは波長変換層）の方に集中させることができる。波長変換層によって変換され、発光半導体チップの方に、したがって所望の放出方向とは反対に放出される光は、発光半導体チップと波長変換層との間に位置する散乱層によって散乱される、もしくは反射される、またはその両方が行われ、したがって所望の放出方向の方に集中させることができる。これにより、変換層から発光半導体チップの方への後方散乱、または発光半導体チップが上に配置されているキャリアへの後方散乱に起因する光の損失を、回避することができる。さらには、発光半導体チップによって放出される光を、その放出パターンに関して散乱層によって均一化することができ、したがって、発光半導体チップによって放出される光が波長変換層において不均一に分布する状況を回避することができる。
【００３１】
少なくとも１つの凹部は、その横方向寸法に関して（すなわちその断面に関して）、凹部内に配置される発光半導体チップの横方向寸法または断面に適合させることができる。すなわち特に、凹部は半導体チップよりもわずかに幅が広いのみであり、半導体チップと同じ断面形状を有する。このようにすることで、発光半導体チップをその側面において散乱層によって均一に囲むことができる。
【００３２】
本明細書に記載されている光学要素では、発光半導体チップの方への後方散乱や、波長変換層における不均一な光の分布を防止するように設計されている公知の方策と比較したとき、波長変換層および反射性のポッティング化合物における散乱粒子の混合を回避することが可能であり、これは有利であり、発光半導体チップがチップの上縁部まで従来方式で覆われ、次いでその上に変換層が形成される。このような公知の方策における製造に関連する変動は、本明細書に記載されている方法によって回避することができ、特に、散乱層および波長変換層の両方の定義された層厚および構造を達成することができる。さらに、波長変換層におけるより均一な放射輝度と、したがって公知の方策と比較してより良好な明るさおよび色位置分布を達成することができる。チップの上の高い放射輝度に起因する波長変換層における局所的な放射の不均一性（公知の構造において発生しうる）を、回避することができる。
【００３３】
さらなる実施形態によると、作製後、散乱層は複数の凹部を備えており、これらの凹部の中に複数の発光半導体チップを配置することができる。言い換えれば、本明細書に記載されている方法では、波長変換層と、少なくとも１つの凹部を有する散乱層とを備えた連続する光学要素のアセンブリを製造することができる。散乱層における少なくとも１つまたは複数の凹部を有する領域を個片化することによって、複数の光学要素を製造することが可能である。
【００３４】
さらなる実施形態によると、散乱層における少なくとも１つの凹部は、散乱層を貫いて延びていることができる。したがって、凹部は、散乱層を貫いている貫通孔または貫通開口部の形をとることができ、これらは波長変換層とは反対側の散乱層の面から波長変換層まで達している。発光半導体チップが凹部の中に配置されている場合、そのチップは、凹部を通り抜けて波長変換層に直接光を放出することができる。凹部は、貫通孔または貫通開口部の形をとるのではなく、例えば散乱層における止まり穴の形をとることが特に好ましい。凹部は、波長変換層とは反対側の散乱層の面から、散乱層の一部を貫いて波長変換層の方に延びている。少なくとも１つの凹部を貫通孔ではないように構成することによって、凹部の中に配置されている発光半導体チップからの光が波長変換層に直接放出されることを回避することが可能である。波長変換層に隣接する凹部の底部の領域においては、散乱層によって反射されて発光半導体チップに戻る光がわずかである、またはほぼまったく存在しないように散乱層を薄くすることができ、これにより、波長変換層の方に放出される光が、波長変換層に入射する前に、その放出方向に関して均一化されるようにすることが可能である。これにより、波長変換層の所々において過度に高い放射輝度が達成される一方で、波長変換層の他の領域における放射輝度が低く、結果として、波長変換層によって（したがって光学要素によって）放出される光出力の不均一な放射輝度につながりうることを防止することが可能である。
【００３５】
さらに、本光学要素が、凹部が形成されている層として、散乱層とは異なる別の層（例えばレンズ層や波長変換層）を備えていることも可能であり、この場合にも、凹部に関して上述した特徴があてはまる。
【００３６】
さらなる実施形態によると、本光学要素は、散乱層とは反対側の波長変換層の面に、少なくとも１つの表面構造、特に、３次元の表面構造を備えている。この表面構造は、特に、波長変換層または光学要素からの光の取り出しを増大させるのに適したものとすることができる。表面構造は、例えば、レンズ状の隆起部分、角柱状の隆起部分、凹部のうちの少なくとも１種類を有することができる。
【００３７】
さらなる実施形態によると、表面構造は、波長変換層の表面によって形成されている。すなわち特に、散乱層とは反対側の面に表面構造を有する波長変換層が、圧縮成形法によって作製される。
【００３８】
さらなる実施形態によると、表面構造は、光取り出し層によって形成されており、光取り出し層は、散乱層とは反対側の波長変換層の面に配置されている。光取り出し層は、特に、圧縮成形法によって加工可能なプラスチック材料を含んでいることができる。さらに、光取り出し層は、透明であることが好ましい。特に、光取り出し層は、散乱層もしくは波長変換層またはその両方と同じプラスチック材料を含んでいることができる。
【００３９】
波長変換層、散乱層、およびさらには光取り出し層を、光学要素の第１の層、第２の層、および第３の層（それぞれ圧縮成形法によって作製される）として有する光学要素を製造するため、第１の成形ステップにおいて、波長変換層、散乱層、または光取り出し層を第１の層として作製することができる。例えば、波長変換層を第１の層として作製することができる。第２の成形ステップにおいては、この第１の層の上に第２の層を成形することができる。波長変換層が第１の層として作製される場合、第２の成形ステップにおいて、光取り出し層または散乱層を、第１の層の上に第２の層として成形することができる。第３の成形ステップにおいて、上述した３層のうちの残りの１層を、第１の層または第２の層の上に第３の層として成形することができる。波長変換層が第１の層として作製され、光取り出し層が第２の層として作製された場合、第３の成形ステップにおいて、光取り出し層とは反対側の波長変換層の面に散乱層を第３の層として成形することができる。
【００４０】
上記に代えて、別の順序で３つの層を作製することも可能である。
【００４１】
さらなる実施形態によると、３つの層は同じ圧縮成形装置において作製され、第２の層を作製するため、第１の層が圧縮成形装置の圧縮成形用金型のキャビティの一部を形成し、第３の層を作製するため、第１の層および第２の層が圧縮成形装置の圧縮成形用金型のキャビティの一部を形成する。これにより、３つの層をそれぞれ１つの方法ステップにおいて連続的に作製し、すでに作製された層に加えていくことが可能である。したがって、散乱層、波長変換層、および光取り出し層からなる機能ユニットを、圧縮成形法を使用して、定義された多層構造として単純かつ経済的に作製することができる。
【００４２】
さらなる実施形態によると、散乱層と波長変換層との間の少なくとも部分領域に、透明な材料が配置されている。この透明な材料は、特に、圧縮成形法を使用して加工可能なプラスチック材料とすることができ、例えば波長変換層もしくは散乱層またはその両方と同じ材料とすることができる。このようにすることで、散乱層および波長変換層を、それぞれ向かい合う表面に所望の表面構造が存在するように形成することが可能であり、散乱層と波長変換層の間の空間が、これらの間に配置される透明な材料によって満たされる。
【００４３】
この場合、散乱層は、波長変換層の側の面において、例えば反射漏斗（reflector funnel）（少なくとも一部が透明な材料によって満たされている）の形をとることができ、したがって、例えば平面状または湾曲した層の形における波長変換層を、散乱層の表面の形状とは無関係に、散乱層の上に配置することができる。
【００４４】
さらなる実施形態によると、オプトエレクトロニクス部品は、上述した実施形態の１つまたは複数による光学要素を備えている。オプトエレクトロニクス部品は、さらにキャリアを備えている。
【００４５】
キャリアは、例えば、電気的導体トラックを有するプラスチックキャリアまたはセラミックキャリアとすることができる。キャリアは、例えば、回路基板（例：プリント基板（ＰＣＢ）または「メタルコアプリント基板」（ＭＣＰＣＢ））の形をとることができる。さらに、キャリアは、例えば「ＦＲ４プリント基板」の形をとることができる。さらに、キャリアは、導体トラックもしくは電気的ビア（electrical via）またはその両方を有するセラミック基板の形をとることもできる。さらに、キャリアの材料は、例えば銅およびエポキシドの複合材料を含んでいることができる。
【００４６】
さらなる実施形態によると、キャリアの上に少なくとも１個の発光半導体チップが配置されている。キャリアは、特に、少なくとも１個の発光半導体チップのための実装領域を提供するのに適しており、したがって、発光半導体チップをキャリアの上に実装して電気的に接続することができる。
【００４７】
キャリアは、特に、上に発光半導体チップが配置されるキャリア（以下では平面状のキャリアと称する）を形成することができる。この場合、光学要素は、散乱層における上述した凹部を備えていることができ、オプトエレクトロニクス半導体チップを有するキャリアの上に光学要素を取り付けた後、凹部の中に少なくとも１個の発光半導体チップが配置される。
【００４８】
さらに、キャリアは、パッケージを備えている、またはパッケージの形をとることもでき、パッケージは凹部（すなわち空洞）を備えており、凹部の中に少なくとも１個の発光半導体チップが配置されている。例えば、パッケージは、例えばリードフレームの形における電気的接触要素が埋め込まれたプラスチック材料を備えていることができる。パッケージの凹部は、少なくとも１個の発光半導体チップを覆う透明なポッティング材料によって満たすことができ、したがって、パッケージはポッティング化合物とともに平面状の表面を形成し、この表面の上に光学要素を配置して、例えば接着接合することができる。
【００４９】
さらなる実施形態によると、発光半導体チップは、紫外波長域から赤外波長域、特に好ましくは可視波長域の波長を有する光を動作時に放出するように構成されている。これを目的として、発光半導体チップは、例えば、ヒ化物化合物半導体材料系、リン化物化合物半導体材料系、または窒化物化合物半導体材料系とすることができ、活性領域（例えばｐｎ接合部または量子井戸構造）を有する、エピタキシャルに成長させた半導体積層体の形をとることができる。発光半導体チップの構造は当業者に公知であり、したがってここではこれ以上詳しく説明しない。
【００５０】
さらなる実施形態によると、前記少なくとも１個の発光半導体チップは、散乱層における上述した少なくとも１つの凹部の中、平面状のキャリアの上に配置されている。特に、散乱層は、これを目的として、発光半導体チップに隣接した状態でキャリアの上に直接配置することができる。したがって、発光半導体チップによって放出される光のすべてが、できる限り散乱層に、もしくは波長変換層の方向に、またはその両方に放出されるように、発光半導体チップを光学要素の散乱層によって囲むことができる。このようにすることで、散乱層に含まれている散乱粒子によって、発光半導体チップによって放出される光出力を均一化することができる。さらに、発光半導体チップから直接放出される変換されていない光がオプトエレクトロニクス部品から直接出て行くことを防止することができる。波長変換層を有する（波長変換層が発光ダイオードチップに直接貼り付けられている）公知の発光ダイオードの場合、このような影響は公知である。このような公知の発光ダイオードは、しばしば、波長変換層を有する青色発光ダイオードチップであり、波長変換層は青色光の少なくとも一部を黄色光に変換する。このような公知の発光ダイオードチップでは、側縁部において青色光がチップから直接出て行くことがあるため、このような公知の発光ダイオードチップによって放出される光は、青色の縁または外側領域をしばしば有し、これは「青色パイピング（blue piping）」または「青色リング（blue ring）」としても知られている。本明細書に記載されているオプトエレクトロニクス部品の場合、本明細書に記載されている光学要素によって、このような影響を防止することができ、これは有利である。
【００５１】
散乱層によって、少なくとも１個の発光半導体チップによって放出される光を、説明した方法において均一化することが可能であり、これは有利であり、したがって、発光半導体チップによって放出される光のうち変換される光の割合を、波長変換層によって意図的に調整することができる。これにより、光学要素を製造するための本明細書に記載されている方法の場合、光学要素を製造するときに、オプトエレクトロニクス部品の所望の放出パターンを容易に調整することが可能である。
【００５２】
さらなる実施形態によると、平面状のキャリアの上に複数の発光半導体チップが配置されている。さらに、この場合、光学要素は散乱層に複数の凹部を備えており、したがって、複数の凹部の中に複数の発光半導体チップを配置することができる。このようにすることで、オプトエレクトロニクス部品は、例えば光タイル（light tile）の形をとることができ、この光タイルは、行列状に配置された発光半導体チップを備えている。したがって、発光半導体チップは、平面状のキャリアの表面上に分布しており、光を点状に、したがって不均一に放出するが、光学要素の散乱層によって光を均一化することが可能である。光学要素の波長変換層から、またはオプションとして光学要素の光取り出し層から出る光（変換された光、およびオプションとして一部分が変換されていない光）は、散乱層によって均一化される結果として、一様かつ均一な強度分布を有する。これにより、一様に発光する光タイルが得られる。
【００５３】
さらなる実施形態によると、オプトエレクトロニクス部品を製造する方法においては、上述した方法において光学要素を作製し、光学要素における少なくとも１つの凹部の中に少なくとも１個の発光半導体チップが配置されるように、少なくとも１個の発光半導体チップを有する平面状のキャリアに光学要素を接合する。例えば、これを目的として、上述したように光学要素を作製して完成させた後、キャリアに接合する。少なくとも１個の発光半導体チップを有するキャリアに光学要素を貼り付ける、例えばキャリアに接着接合することができる。
【００５４】
これに代えて、散乱層の作製時、少なくとも１個の発光半導体チップを有する平面状のキャリアが、散乱層を作製するための圧縮成形用金型または圧縮成形装置のキャビティの一部を形成することも可能である。このようにすることで、少なくとも１個の発光半導体チップを有するキャリアの上に散乱層を成形することが可能である。結果として、少なくとも１個の発光半導体チップを有するキャリアの上に成形した後、散乱層は少なくとも１つの凹部を備えており、この凹部の中に発光半導体チップが配置されており、凹部の形状は少なくとも１個の発光半導体チップに適合している。この場合、散乱層は、第１の成形ステップにおいて、光学要素の第１の層としてキャリアの上に成形することができ、次の第２の成形ステップにおいて、散乱層の上に波長変換層を成形する。これに代えて、第１の成形ステップにおいて圧縮成形装置の中で波長変換層を最初に作製することも可能であり、波長変換層は、散乱層を作製するための第２の成形ステップにおいて圧縮成形装置のキャビティの一部を形成する。圧縮成形装置のキャビティの別の部分は、少なくとも１個の発光半導体チップを有するキャリアによって形成され、これらの間に散乱層が形成され、それぞれ散乱層の上に成形される。
【００５５】
さらなる実施形態によると、平面状のキャリアは、複数の発光半導体チップを備えている。少なくとも１個の発光半導体チップを有するキャリア（光学要素に接合されている）は、組み立てた後、さらなる方法ステップにおいて、それぞれが少なくとも１個の発光半導体チップを有する個々のオプトエレクトロニクス部品に個片化することができる。個片化は、例えば、ソーイング、スコアリング、ブレイキング、押し抜き、レーザカッティング、またはこれらを組み合わせた方法を使用して行うことができる。これに代えて、上述したようにキャリアに接合する前に光学要素を個片化することも可能である。
【００５６】
さらなる実施形態によると、パッケージとして形成されるキャリアは、複数の発光半導体チップを備えており、キャリアの上に共通の光学要素が配置されている。キャリアは、例えば複数のパッケージをさらに備えていることができ、これらのパッケージは基板の上に配置されており、上に共通の光学要素が配置されている。
【００５７】
本明細書に記載されている方法では、行列の形における光学要素の作製される１つまたは複数の層を直接加工することができる。さまざまな光学機能を持つ１つまたは複数の層を有する光学要素を、同じ圧縮成形装置において連続する圧縮成形法ステップによって作製することができる。さらに、１つの工程ステップにおいて多数の発光半導体チップを、例えば、１つまたは複数の光学要素と組み合わせることができる。これにより、例えば光タイルの製造が可能になる。これに代えて、個片化を通じて、個々のオプトエレクトロニクス部品に分離することが可能であり、個片化はキャリアフィルムの上で直接行うことができる。さらに、複数のキャリア（特にパッケージ）に複数の光学要素を同時に接合することが可能であり、この場合、個々の接合工程は必要なく、結果としてコストの節減につながる。
【００５８】
さらに、本明細書に記載されている方法では、例えば、キャリア（特にパッケージ）に発光半導体チップを組み込むことも可能であり、キャリアの上に例えばレンズまたはレンズアレイの形における光学要素を「オーバーモールド」によって直接成形することはできない。さらに、複雑な個々の組み込み（高い工程コストにつながる）を回避することができる。
【００５９】
さらなる利点、有利な実施形態、およびさらなる発展形態は、図面を参照しながら説明する以下の実施形態から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１Ａ】例示的な一実施形態による、光学要素を製造するための方法ステップの概略図である。
【図１Ｂ】例示的な一実施形態による、光学要素を製造するための方法ステップの概略図である。
【図１Ｃ】例示的な一実施形態による、光学要素を製造するための方法ステップの概略図である。
【図１Ｄ】例示的な一実施形態による、光学要素を製造するための方法ステップの概略図である。
【図２Ａ】さらなる例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス部品の概略図である。
【図２Ｂ】さらなる例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス部品の概略図である。
【図３Ａ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図３Ｂ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図３Ｃ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図３Ｄ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図４Ａ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図４Ｂ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図４Ｃ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図５Ａ】さらなる例示的な実施形態による光学要素およびオプトエレクトロニクス部品の概略図である。
【図５Ｂ】さらなる例示的な実施形態による光学要素およびオプトエレクトロニクス部品の概略図である。
【図６Ａ】さらなる例示的な実施形態による光学要素の概略図である。
【図６Ｂ】さらなる例示的な実施形態による光学要素の概略図である。
【図７Ａ】さらなる例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス部品を製造する方法の概略図である。
【図７Ｂ】さらなる例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス部品を製造する方法の概略図である。
【図７Ｃ】さらなる例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス部品を製造する方法の概略図である。
【図８Ａ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図８Ｂ】さらなる例示的な実施形態による方法の方法ステップの概略図である。
【図９Ａ】さらなる例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス部品の概略図である。
【図９Ｂ】さらなる例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス部品の概略図である。
【図９Ｃ】さらなる例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス部品の概略図である。
【図９Ｄ】さらなる例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス部品の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
例示的な実施形態および図面において、同じ構成要素または機能が同じ構成要素には、それぞれ同じ参照数字を付してある。図示した要素と、それらの互いの大きさの比率は、原則的に正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、個々の要素（例えば層、部品、構造要素、領域など）は、図を明確にする、または理解を容易にする目的で、誇張して厚く、または大きく示してある。
【００６２】
図１Ａ〜図１Ｄは、例示的な一実施形態による、光学要素１００を製造する方法を示している。
【００６３】
図１Ａによる最初の方法ステップにおいては、圧縮成形装置８０を用意し、この装置は、下側圧縮成形用金型８１および上側圧縮成形用金型８２を備えている。圧縮成形法において加工可能なプラスチック材料を含んだ成形組成物９１（図示した例示的な実施形態においては、特にシリコーン）が、下側圧縮成形用金型８１に配置されている。後からの離型を容易にするため、下側圧縮成形用金型８１の上には離型フィルム８５も存在する。
【００６４】
上側圧縮成形用金型８２は、キャリアフィルム８４を保持している支持フレーム８３を備えている。本明細書に示した方法によって製造される光学要素１００は、製造後にはキャリアフィルム８４の上に配置されており、このようにすることで、さらなる加工を容易に行うことができる。キャリアフィルム８４は、特に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含んでいる、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなることができる。圧縮成形装置８０のこの構造は、純粋に一例として理解されるべきであり、さらなる特徴または代替の特徴を有することができ、圧縮成形装置の構造および動作モードは当業者に公知であり、したがってここではこれ以上説明しない。
【００６５】
図１Ｂによるさらなる方法ステップにおいては、圧縮成形によって、すなわち下側圧縮成形用金型８１と上側圧縮成形用金型８２を合わせて互いに押し付けることで、成形組成物９１からレンズ層７が作製される。圧縮成形は、同時に熱を加えながら行うことができる。図を簡潔にするため、図１Ｂにはレンズ層７の表面構造を示していない。
【００６６】
下側圧縮成形用金型８１に離型フィルム８５が存在する結果として、完成したレンズ層７は下側圧縮成形用金型から容易に取り外すことができ、キャリアフィルム８４の上に配置されたままである。
【００６７】
さらに、レンズ層７によって形成される光学要素１００をガラス化することができる。ガラス化は、例えば酸素プラズマ（Ｏ２プラズマ）によって行うことができる。
【００６８】
図１Ｃは、キャリアフィルム８４の上のレンズ層７としての完成した光学要素１００の一部分を示している。レンズ層７は、アセンブリにおいて複数のレンズの行列（すなわち「レンズアレイ」）の形をとる。レンズ層７をより小さいユニットまたは個々のレンズに分割する必要がある場合、図１Ｄに示したように、さらなる方法ステップにおいて、分割線９９に沿った個片化工程の形で行われる。個片化は、例えば、ソーイング、スコアリング、ブレイキング、押し抜き、レーザカッティング、またはこれらの組合せによって行うことができ、キャリアフィルム８４（この場合には分離フィルムとして機能する）の上で行うことができる。
【００６９】
図２Ａは、オプトエレクトロニクス部品２００の例示的な実施形態を示しており、オプトエレクトロニクス部品２００は、前の例示的な実施形態による、レンズ層７の形における光学要素１００を備えている。
【００７０】
光学要素１００はキャリア４の上に配置されており、キャリア４の上には、図示した例示的な実施形態においては、複数の発光半導体チップ５が配置されている。図示した複数の発光半導体チップ５の代替形態として、ただ１つの発光半導体チップ５、または別の数の発光半導体チップ５が存在していることも可能である。
【００７１】
キャリア４は、プラスチック材料を有するパッケージ９の形をとり、パッケージ９の中には、発光半導体チップ５を実装して電気的に接続する目的で、例えばリードフレーム（図示していない）を埋め込むことができる。電気的接続は、例えば、はんだ付け、もしくは１本または複数のボンディングワイヤ、またはその両方によって行うことができる。発光半導体チップ５は、パッケージ９における凹部（すなわち空洞）の中に配置されている。凹部は、例えば、図示した例示的な実施形態におけるように、発光半導体チップ５を覆う透明なポッティング材料（例えばシリコーン）によって満たすことができ、したがってパッケージ９は、ポッティング化合物１０とともに平面状の表面を形成しており、この表面の上に光学要素１００が配置されている。光学要素１００は、例えば接着接合によって取り付けることができる。
【００７２】
複数の発光半導体チップ５は、同じ構造または異なる構造とすることができ、最初の方で挙げた化合物半導体材料のうちの１種類を含んでいる。図示した例示的な実施形態においては、発光半導体チップ５それぞれは窒化物化合物半導体材料またはリン化物化合物半導体材料を含んでいることができ、動作時にカラー光（特に、青色光、緑色光、黄色光、または赤色光）を放出するように意図することができる。
【００７３】
図２Ｂは、オプトエレクトロニクス部品２０１のさらなる例示的な実施形態を示しており、このオプトエレクトロニクス部品２０１は、前の例示的な実施形態とは異なり、キャリア４を備えており、キャリア４は、基板１２と、基板１２に貼り付けられて電気的に接続されている複数のパッケージ９とから形成されており、パッケージそれぞれが１個の発光半導体チップ５を備えている。光学要素１００は、発光半導体チップ５のための共通の光学要素を形成しており、パッケージ９の上に配置されている。
【００７４】
図３Ａ〜図３Ｄは、さらなる例示的な実施形態による、光学要素１０１を製造する方法を示している。
【００７５】
前の例示的な実施形態とは異なり、光学要素１０１は、波長変換層１および散乱層２を備えている。波長変換層１は、図１Ａおよび図１Ｂに関連して説明したように、図３Ａによる第１の成形ステップにおいて作製され、第１の成形組成物９１は、例えばシリコーンなどのプラスチック材料に加えて、最初の方で説明した実施形態による波長変換材料を備えている。したがって、第１の成形ステップの後には、波長変換層１が、キャリアフィルム８４の上に配置されている光学要素１０１の第１の層を形成している。
【００７６】
図３Ｂによるさらなる方法ステップにおいては、下側圧縮成形用金型８１のキャビティを変更し、その中にさらなる成形組成物９２を配置する。成形組成物９２は、同様に、圧縮成形法によって変形可能なプラスチック材料（図示した例示的な実施形態においてはシリコーンまたはシリコーン／エポキシドハイブリッド材料）を含んでおり、この材料は、最初の方の説明による散乱粒子（すなわち拡散粒子もしくは反射粒子またはその両方）を含んでいる。さらに、この場合にも下側圧縮成形用金型８１に離型フィルム８５が配置されている。
【００７７】
図３Ｃによるさらなる方法ステップにおいては、下側圧縮成形用金型８１と上側圧縮成形用金型８２を再び合わせ、この場合、光学要素１０１の第１の層として作製された波長変換層１が、圧縮成形装置８０の上側圧縮成形用金型８２のキャビティの一部を形成している。第２の成形組成物９２が、光学要素１０１の第２の層として散乱層２に形成され、この第２の層は、図示した圧縮成形法ステップによって波長変換層１の上に成形される。
【００７８】
下側圧縮成形用金型８１に存在する隆起部分の結果として、図３Ｄに示したように散乱層２に凹部２１が形成される。下側金型８１および上側金型８２を取り外すと、光学要素１０１は、分離フィルム８４および支持フレーム８３の上に配置されており、散乱層２における複数の凹部２１を備えている。
【００７９】
したがって、光学要素１０１を製造するには、同じ圧縮成形装置８０において２回の圧縮成形法ステップが必要であるにすぎない。光学要素１０１は、後から説明するように、複数の発光半導体チップを有するキャリアの上に直接配置することができる。これに代えて、図１Ｄに関連して説明したように、分離によって光学要素１０１を個々の光学要素（例えばそれぞれが１つまたは複数の凹部２１を備えている）に個片化することもできる。
【００８０】
特に、光学要素１０１は、行列状に配置された凹部２１を備えており、これにより光学要素１０１によって、またはオプションとして適切に個片化された光学要素１０１の一部分によって、多数の発光半導体チップを封止することができる。
【００８１】
図４Ａ〜図４Ｃは、さらなる例示的な実施形態による、光学要素の波長変換層１のさらなる作製方法の方法ステップを示している。
【００８２】
図４Ａによる第１の方法ステップにおいては、前の例示的な実施形態と同様に、圧縮成形装置８０として下側圧縮成形用金型８１と上側圧縮成形用金型８２を用意する。前の例示的な実施形態とは異なり、上側圧縮成形用金型８２は、例えばテフロンプレートの形における成形基板８２１を備えており、成形基板８２１は、レンズ状空洞の形におけるネガ構造８６を備えている。
【００８３】
したがって、図４Ｂに示したように、レンズ状の隆起部分の形における３次元表面構造１１を有する波長変換層１を作製することが可能である。表面構造１１を有する波長変換層１とともに成形基板８２１を圧縮成形装置８０から取り外す、または前の例示的な実施形態におけるように、散乱層を作製するためのキャビティの一部として再び使用することができる。散乱層は、特に、前の例示的な実施形態におけるように、波長変換層１の上に成形することができる。
【００８４】
図５Ａ〜図６Ｂの例示的な実施形態は、さらなる多層光学要素を示しており、これらは、前に説明した例示的な実施形態の方法と同様にして製造することができる。
【００８５】
図５Ａは、キャリアフィルム８４の上の光学要素１０２の例示的な実施形態を示しており、第１の層を形成しているレンズ層７の上に、さらなる圧縮成形法ステップにおいて、波長変換層１が第２の層として成形されている。第１の層は、透明なシリコーン層によって形成されており、例えば図１Ａ〜図１Ｄの例示的な実施形態の方法によって作製されている。
【００８６】
図５Ｂは、オプトエレクトロニクス部品２０３の例示的な実施形態を示しており、オプトエレクトロニクス部品２０３は、図２Ａに関連して説明したように、凹部の中に複数の発光半導体チップ５を有するパッケージ９として構成されているキャリア４を備えており、図５Ａによる光学要素１０２がキャリア４に貼り付けられている。
【００８７】
複数の発光半導体チップ５は、同じ構造または異なる構造とすることができ、最初の方の説明で挙げた化合物半導体材料のうちの１種類を含んでいることができる。図示した例示的な実施形態においては、発光半導体チップ５は、例えば窒化物化合物半導体材料を含んでいることができ、動作時に青色光を放出するように意図することができる。
【００８８】
波長変換層１は、波長変換材料を含んでいることができ、波長変換材料は、発光半導体チップ５によって放出される光の一部を別の波長の光（例えば、黄色光、緑色光、赤色光）に変換する。したがって、変換された光と変換されない光とを重ね合わせることにより、光学要素１０２によって白色光を放出することが可能である。これに代えて、発光半導体チップと波長変換材料の別の組合せも可能である。
【００８９】
図６Ａは、キャリアフィルム８４の上の光学要素１０３の例示的な実施形態を示しており、第１の層を構成する波長変換層１の上に第２の層としてレンズ層７が成形されている。
【００９０】
図６Ｂは、キャリア層８４の上の光学要素１０４の例示的な実施形態を示しており、第１の層を形成するレンズ層７の上に透明な材料の第２の層８が配置されており、第２の層８は異なる屈折率を有する。特に、レンズ層は例えば「シリコーン」を含んでいることができ、レンズ層のシリコーンは、最初の方で説明したように、第２の層８のシリコーンよりも高い屈折率を有する。レンズ層７とは反対側の第２の層８の面は平面形状であり、したがって、光学要素１０４は「フラット」レンズ、「平面状」レンズ、または屈折率分布レンズの形をとり、レンズ層７と第２の層８の間の境界面における屈折率によって屈折がもたらされる。
【００９１】
以下の例示的な実施形態に関連して説明するように、パッケージ９の代わりに平面状のキャリアとして構成されているキャリア４の上に、図１Ｃ、図５Ａ、図６Ａ、および図６Ｂに示した光学要素が配置される場合、以下の説明と、図３Ａ〜図３Ｄの方法の説明に従って、発光半導体チップ５を配置するための凹部２１を光学要素に設けることができ、これらの凹部２１は圧縮成形によって形成される。さらに、図１Ｃ、図５Ａ、図６Ａ、および図６Ｂに示した光学要素は、図示した層に加えて、または図示した層に代えて、散乱層を備えていることもできる。
【００９２】
図７Ａ〜図７Ｃは、さらなる例示的な実施形態による、オプトエレクトロニクス部品２０４を製造する方法を示している。
【００９３】
図７Ａは、図３Ａ〜図３Ｄの例示的な実施形態による、波長変換層１と、凹部２１を有する散乱層２の概略図である。さらに、光取り出し層３が設けられており、光取り出し層３は、圧縮成形法を使用して加工可能な透明なプラスチック材料（例えばシリコーンなど）からなり、レンズ状の隆起部分の形におる表面構造１１を備えている。これに代えて、またはこれに加えて、例えば角柱状の隆起部分を設けることも可能である。図１Ａ〜１Ｄ、図２Ａ、図２Ｂ、および図５Ａ〜図６Ｂに関連して説明したレンズ層７とは異なり、光取り出し層３のレンズ状の隆起部分は、発光半導体チップ５によって放出される光のビームを整形するように設計されているのではなく、光取り出し層３から取り出される光の経路をランダム化することによって放出の均一性を改善するように意図されている。
【００９４】
図７Ａに分解図として示した層１、層２、および層３は、図３Ａ〜図３Ｄに示したように、連続的な圧縮成形法によって、重なり合うように作製・成形されている。光取り出し層３は、例えば、波長変換層１の場合には図４Ａ〜図４Ｃに示したように構成することができる。特に、波長変換層１と散乱層２は、図３Ａ〜図３Ｄの例示的な実施形態に従って積み重なるように作製・成形されている。さらなる方法ステップにおいて、波長変換層１および散乱層２と同じ成形用金型の中にさらなる透明な成形組成物を供給することによって、光取り出し層３を作製することができ、この場合、波長変換層１および散乱層２は、成形用金型のキャビティの一部を形成している。このようにすることで、散乱層２とは反対側の波長変換層１の面に光取り出し層３を形成して、波長変換層１の上に成形することができる。
【００９５】
図７Ｂによるさらなる方法ステップにおいては、このようにして作製された光学要素１０５を、複数の発光半導体チップ５を有するキャリアの上に配置し、互いに接合する。キャリア４は、平面状のキャリアの形をとり、例えばプリント基板やセラミックキャリアとすることができ、中に導体トラックもしくは電気的ビアまたはその両方が設けられている。これらによって、発光半導体チップ５がキャリア４の上に実装されて電気的に接続される。
【００９６】
複数の発光半導体チップ５は、同じ構造または異なる構造とすることができ、最初の方の説明で挙げた化合物半導体材料のうちの１種類を含んでいることができる。図示した例示的な実施形態においては、発光半導体チップは、例えば窒化物化合物半導体材料を含んでいることができ、動作時に青色光を放出するように意図することができる。波長変換層１は波長変換材料を含んでいることができ、波長変換材料は、発光半導体チップ５によって放出される光の一部を別の波長の光（例えば黄色光、緑色光、赤色光）に変換する。したがって、変換された光と変換されない光とを重ね合わせることによって、光学要素１０５によって白色光を放出することが可能である。図示した例示的な実施形態および以降の例示的な実施形態に示した個々の半導体チップ５の代わりに、例えば異なる色の光（例えば赤色光および青色光）を放出する２個以上の半導体チップを、光ユニットとして配置することも可能である。この場合、波長変換層１の波長変換材料が、例えば青色光の一部を黄色光に変換することが好ましい。これに代えて、発光半導体チップおよび波長変換材料の別の組合せも可能である。
【００９７】
図示した例示的な実施形態においては、キャリア４は、接着接合によって光学要素１０５に接合されている。このようにすることで、図７Ｃに示したように、発光半導体チップ５それぞれが光学要素１０５の散乱層２における凹部２１の中に配置されたオプトエレクトロニクス部品２０４が製造される。発光半導体チップ５によって放出される光は、散乱層２において散乱され、波長変換層１の方向に均一化される。このようにすることで、波長変換層１において一様かつ均一な放射輝度を達成することができ、例えば、波長変換層１における過度に高い放射輝度に起因する局所的な放射の不均一性を回避することができる。さらに、発光半導体チップ５によって放出される光の一様な変換を達成することができる。
【００９８】
波長変換層１において変換されてキャリア４の方に放出され、場合によってはキャリア４によって吸収されうる光は、散乱層２において散乱される、もしくは反射される、またはその両方が行われ、したがって光取り出し層３の方向に集中させることができる。これにより、キャリア４の方への後方散乱によって光が失われることが防止される。さらに、この結果として、波長変換層１および特に光取り出し層３における光分布のさらなる均一化を達成することができる。
【００９９】
光取り出し層３の表面構造１１の結果として、変換された光および変換されない光の放出を、所望の放出パターンに関してさらに修正することができ、例えばさらに均一化される。
【０１００】
図示した例示的な実施形態におけるオプトエレクトロニクス部品２０４は、光タイルの形をとり、均一な発光表面によって例えば白色光を放出することができる。
【０１０１】
以下では、さらなる例示的な実施形態によるさらなる方法ステップについて、図８Ａおよび図８Ｂに関連して説明する。これらの方法ステップによって、前の例示的な実施形態の、複数の発光半導体チップ５を有するキャリア４および光学要素１０５をさらに処理して、個々のオプトエレクトロニクス部品２０５を得ることができる。
【０１０２】
これを目的として、図８Ａに示したように、キャリア４と、その上に配置されている光学要素１０５とを、分割線９９に沿って個片化する。個片化は、例えば、ソーイング、スコアリング、ブレイキング、押し抜き、レーザカッティング、またはこれらの組合せによって行うことができる。これにより、図８Ｂに示したように、個々のオプトエレクトロニクス部品２０５を製造することができ、オプトエレクトロニクス部品２０５それぞれは、例えば、この個片化によって形成される光学要素１０６における凹部２１の中に１個の発光半導体チップ５を備えている。
【０１０３】
複数の発光半導体チップ５を有するキャリア４と、対応する複数の凹部２１を有する光学要素とを接合し、その後に分割線９９に沿って個片化することによって、２〜３の工程ステップのみによって多数のオプトエレクトロニクス部品２０５を得ることができる。
【０１０４】
図９Ａ〜図９Ｄは、オプトエレクトロニクス部品２０６，２０７，２０８，２０９のさらなる例示的な実施形態を示している。これらの例示的な実施形態においては、図７Ａ〜図７Ｃによる方法とは異なり、複数の発光半導体チップ５を有するキャリア４が、散乱層２を作製するための圧縮成形用金型のキャビティの一部として使用される。このようにすることで、圧縮成形法によってキャリア４の上に散乱層２を直接成形することができ、発光半導体チップ５が配置されているキャリア４の領域それぞれに凹部２１が形成され、この凹部２１はそれぞれの発光半導体チップ５の形状に適合している。図示した光学要素１０７，１０８，１０９，１１０のさらなる層は、前の圧縮成形法ステップ、または後の圧縮成形法ステップにおいて作製または成形することができる。
【０１０５】
オプトエレクトロニクス部品２０６，２０７，２０８，２０９は、それぞれ光タイルとして示してある。しかしながら、図８Ａおよび図８Ｂに関連して説明したように、例えばそれぞれが１個の発光半導体チップ５を有するオプトエレクトロニクス部品に個片化することもできる。
【０１０６】
図９Ａによるオプトエレクトロニクス部品２０６は、散乱層２を有する光学要素１０７を備えており、散乱層２は反射器に似た凹部を備えている。散乱層２と、反射器に似た凹部の上には、波長変換層１が形成されており、この波長変換層は、散乱層２とは反対側の上面に、光の取り出しを向上させるレンズ状の隆起部の形における表面構造１１を有する。
【０１０７】
図９Ｂの例示的な実施形態によると、光学要素１０８を備えたオプトエレクトロニクス部品２０７が示してあり、この光学要素１０８は、前の例示的な実施形態とは異なり、散乱層２とは反対側の波長変換層１の上面に、表面構造を有する光取り出し層３を備えている。
【０１０８】
図９Ｃによる例示的な実施形態においては、散乱層２および波長変換層１を有する光学要素１０９を備えたオプトエレクトロニクス部品２０８が示してあり、波長変換層１は、レンズ状の隆起部分の形における構造１１を備えている。レンズ状の隆起部分それぞれは、散乱層２における反射器に似た凹部の上に配置されている。
【０１０９】
図９Ｄによる例示的な実施形態においては、光学要素１１０を有するオプトエレクトロニクス部品２０９を示してあり、この光学要素１１０は、波長変換層１と散乱層２との間に透明な材料６を備えている。透明な材料６は、同様に圧縮成形法によって作製され、図９Ｃによる例示的な実施形態における波長変換層１と同じ形状を備えている。図９Ｄによる例示的な実施形態における波長変換層１は、透明な材料６の上の単なる薄層の形をとる。したがって、波長変換層１によって変換される光の量に関して、波長変換層１を正確に調整することが可能である。さらに、このようにすることで、波長変換層１を、それぞれの発光半導体チップ５から均一に隔置された位置に配置することができる（波長変換層１は発光半導体チップ５の真上に配置されている）。
【０１１０】
本明細書に開示されている方法によって、波長変換層１、散乱層２、オプションとしての光取り出し層３、およびレンズ層７の、定義された層厚および構造を作製することが可能であり、したがって、放出される光に関して所望の放出パターン（例えば均一な放射輝度）を有するオプトエレクトロニクス部品を製造することができる。
【０１１１】
例えば平面状のキャリア４の上の発光半導体チップ５は、散乱層２における凹部２１によって囲むことができるため、変換されていない光がオプトエレクトロニクス部品から例えば横方向に直接放出されることを避けることができ、したがって公知の「青色パイピング」の影響が回避される。散乱層、波長変換層、光取り出し層、レンズ層のうちの１つまたは複数の形における光学要素の層からなる機能ユニットは、本明細書に記載されているマルチステップ圧縮成形法によって、少ない数の方法ステップおよび高いレベルの信頼性で単純に作製することができる。
【０１１２】
図に示した例示的な実施形態は、さらなる例示的な実施形態に従って互いに組み合わせることができる。さらに、図に示した例示的な実施形態は、最初の方の説明によるさらなる特徴または代替特徴を有することができる。
【０１１３】
ここまで、本発明について例示的な実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、特に、請求項における特徴の任意の組合せを含んでいる。これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、本発明に含まれる。
【０１１４】
（関連出願）
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１１１０２３５０．３号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。
【図１Ａ】
0005824142.tif 000002
【図１Ｂ】
0005824142.tif 000003
【図１Ｃ】
0005824142.tif 000004
【図１Ｄ】
0005824142.tif 000005
【図２Ａ】
0005824142.tif 000006
【図２Ｂ】
0005824142.tif 000007
【図３Ａ】
0005824142.tif 000008
【図３Ｂ】
0005824142.tif 000009
【図３Ｃ】
0005824142.tif 000010
【図３Ｄ】
0005824142.tif 000011
【図４Ａ】
0005824142.tif 000012
【図４Ｂ】
0005824142.tif 000013
【図４Ｃ】
0005824142.tif 000014
【図５Ａ】
0005824142.tif 000015
【図５Ｂ】
0005824142.tif 000016
【図６Ａ】
0005824142.tif 000017
【図６Ｂ】
0005824142.tif 000018
【図７Ａ】
0005824142.tif 000019
【図７Ｂ】
0005824142.tif 000020
【図７Ｃ】
0005824142.tif 000021
【図８Ａ】
0005824142.tif 000022
【図８Ｂ】
0005824142.tif 000023
【図９Ａ】
0005824142.tif 000024
【図９Ｂ】
0005824142.tif 000025
【図９Ｃ】
0005824142.tif 000026
【図９Ｄ】
0005824142.tif 000027