(57)【要約】【課題】低コストにて、高い光取り出し効率を有する発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】蛍光体を含有する樹脂層にて封止された発光装置において、上記樹脂層の上に、角錐状または円錐状の突起を形成し、上記突起の先端部の曲率半径Ｒと、上記突起の底面幅φとを、Ｒ≦φ×０．１５にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が形成された基板の上面に発光素子を備え、上記発光素子と上記電極とが電気的に接続されており、上記発光素子が、上記発光素子から発する光により励起および蛍光する蛍光体を含有する樹脂層にて封止されている発光装置であって、
上記樹脂層の上に、角錐状または円錐状の突起が形成されており、
上記突起の先端部の曲率半径Ｒが、上記突起の底面幅φに対して、Ｒ≦φ×０．１５であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記突起は、上記樹脂層と同じ材料によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
電極が形成された基板の上面に発光素子を備え、上記発光素子と上記電極とが電気的に接続されており、上記発光素子が、上記発光素子から発する光により励起および蛍光する蛍光体を含有する樹脂層にて封止されている発光装置の製造方法であって、
上記樹脂層の上に、角錐状または円錐状の突起を作製する第１工程を有し、
上記第１工程は、
凸型の鋳型を樹脂体に転写することによって、凹型の樹脂鋳型を作製する第２工程と、
上記凹型の樹脂鋳型の中へ材料を注入した後に上記材料を硬化することによって、角錐状または円錐状の突起を作製する第３工程と、を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項４】
上記第３工程では、上記突起が、上記樹脂層と一体成形されることを特徴とする請求項３に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
上記第３工程では、上記突起が、上記樹脂層とは別に成形されることを特徴とする請求項３に記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
上記凹型の樹脂鋳型が、フッ素樹脂にて形成されていることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
上記凹型の樹脂鋳型の少なくとも一部は、上記角錐状または円錐状の突起の外面に沿った形状の内部空間を有しており、
上記突起の先端部の曲率半径Ｒが、上記突起の底面幅φに対して、Ｒ≦φ×０．１５であることを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
上記凸型の鋳型が、金属によって形成されていることを特徴とする請求項３〜７の何れか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
上記凸型の鋳型の少なくとも一部は、上記角錐状または円錐状の突起と同じ形を有しており、
上記突起の先端部の曲率半径Ｒが、上記突起の底面幅φに対して、Ｒ≦φ×０．１５であることを特徴とする請求項３〜８の何れか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
上記突起は、上記樹脂層と同じ材料によって形成されることを特徴とする請求項３〜８の何れか１項に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオードに関して、白熱電球、さらには蛍光灯に取って代わる照明用光源としての期待が大きくなりつつある。それ故に、発光ダイオードについて、さらなる高効率化を目指した開発が盛んに行われている。
【０００３】
図７に、従来の発光装置１００の構造を示す。図７に示すように、発光装置１００では、一対の電極１０４が形成された基板１０１の上に、ボンディングワイヤ１０７および配線１０６を介して電極１０４へ接続される発光素子１０３と、発光素子１０３の上方を封止する透光性の樹脂層１０５と、が形成されている。また、発光素子１０３の周囲には、枠体１０２が形成されている。
【０００４】
特に、白色ダイオードでは、青色発光素子が、黄色蛍光体を含む樹脂層、または、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを含む樹脂層にて封止された構造になっている。そして、白色ダイオードでは、発光素子から放出される青色光と、蛍光体にて波長変換された光とをミキシングすることによって、白色光を得ている。
【０００５】
照明用の高輝度の発光装置では、多数の発光素子が基板上に平面的に設けられ、これらの発光素子が、蛍光体を含む樹脂層によって、大きな面積で一括して封止される。その結果、封止界面（樹脂層と、当該樹脂層の上に存在する空気との界面）は、基板に対して略平行な面であるとともに、平坦な形状の面となる。更に、一般的に、できるだけ少量の樹脂および蛍光体にて発光素子を封止するので、発光素子と封止界面との距離が、非常に接近することになる（例えば、数百μｍの距離）。
【０００６】
この場合、樹脂層の屈折率と空気の屈折率との違いにより、臨界角以上の角度にて樹脂層と空気との界面に入射する光は、樹脂層の外側へ出射されるが、臨界角以下の角度にて樹脂層と空気との界面に入射する光は、樹脂層の内側へ向けて全反射される。そして、当該全反射された光は、樹脂層の内部でロスされることになる。
【０００７】
例えば、上記樹脂層が当該分野にて一般的に使用されるシリコーン樹脂によって形成されている場合、その屈折率は略１．４であるので、スネルの法則に基づけば、臨界角は約４５度となる。そのため、４５度以下の角度にて樹脂層と空気との界面に入射する光（例えば、青色光）は、樹脂層の内部へ向けて全反射することになる。
【０００８】
そこで、図８に示すように、樹脂層と空気との界面における全反射による光のロスを低減させる方法として、樹脂層の表面に凹凸形状を有する構造体を形成する試みがなされている。なお、図８に示す発光装置１００は、基本的に図７に示す発光装置１００と同じであるが、図７に示す発光装置１００の樹脂層１０５の上に、凹凸形状を有する構造体１０８（図９参照）が形成されている。
【０００９】
更に、近年、光取り出し効率の向上を目的として、上述したような凹凸形状を有する構造体を製造する方法が開示されている。例えば、印刷方式によって凹凸形状を形成したり、凹型の鋳型を用いて凹凸形状を形成する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２４６１５号公報（２００６年１月２６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述のような従来技術は、光取り出し効率が高い発光装置およびその製造方法を、低コストにて実現することができないという問題点を有している。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光取出し効率を向上させるために必要な樹脂層の表面の凹凸形状を明らかにすると共に、低コストにて、高い光取り出し効率を有する発光装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、発光装置の光取り出し効率を向上させるためには樹脂層の表面の突起の形状が重要であることを見出すとともに、凸型の鋳型を起点とした複数の工程によって突起を形成すれば、簡便に突起の形状を所望の形状（先端部分が尖った形状）にすることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
本発明の発光装置は、上記課題を解決するために、電極が形成された基板の上面に発光素子を備え、上記発光素子と上記電極とが電気的に接続されており、上記発光素子が、上記発光素子から発する光により励起および蛍光する蛍光体を含有する樹脂層にて封止されている発光装置であって、上記樹脂層の上に、角錐状または円錐状の突起が形成されており、上記突起の先端部の曲率半径Ｒが、上記突起の底面幅φに対して、Ｒ≦φ×０．１５であることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、突起の内側に向かって反射される光を低減し、突起の外側に向かって照射される光を増大することができるので、光取り出し効率が高い発光装置を実現することができる。
【００１６】
本発明の発光装置では、上記突起は、上記樹脂層と同じ材料によって形成されていることが好ましい。
【００１７】
上記構成によれば、より効率よく光を照射方向へ導くことができるので、より光取り出し効率が高い発光装置を実現することができる。
【００１８】
本発明の発光装置の製造方法は、上記課題を解決するために、電極が形成された基板の上面に発光素子を備え、上記発光素子と上記電極とが電気的に接続されており、上記発光素子が、上記発光素子から発する光により励起および蛍光する蛍光体を含有する樹脂層にて封止されている発光装置の製造方法であって、上記樹脂層の上に、角錐状または円錐状の突起を作製する第１工程を有し、上記第１工程は、凸型の鋳型を樹脂体に転写することによって、凹型の樹脂鋳型を作製する第２工程と、上記凹型の樹脂鋳型の中へ材料を注入した後に上記材料を硬化することによって、角錐状または円錐状の突起を作製する第３工程と、を含むことを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、凸型の鋳型を用い、当該凸型の鋳型の先端部は、容易に鋭利な形状に加工することができる。そして、当該凸型の鋳型を用いて凹型の樹脂鋳型を作製するので、当該凹型の樹脂鋳型の内部空間の最深部を、凸型の鋳型の先端部の形状に対応した鋭利な形状にすることができる。そして、当該凹型の樹脂鋳型を用いて突起を作製するので、当該突起の先端部分を、凹型の樹脂鋳型の内部空間の最深部（換言すれば、凸型の鋳型の先端部）の形状に対応した鋭利な形状にすることができる。上記構成によれば、以上のようにして突起の先端部分を鋭利な形状にすることができるので、光取り出し効率が高い発光装置を作製することができる。
【００２０】
本発明の発光装置の製造方法では、上記第３工程では、上記突起が、上記樹脂層と一体成形されることが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、発光装置の製造方法を簡略化することができるので、ランニングコストを低減させることができる。
【００２２】
本発明の発光装置の製造方法では、上記第３工程では、上記突起が、上記樹脂層とは別に成形されることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、突起と、樹脂層とを、各々の役割に適した別の構成として製造できるので、発光装置の光の質（例えば、光の強度および／または色度）を容易に所望の質に設定することができる。
【００２４】
本発明の発光装置の製造方法では、上記凹型の樹脂鋳型が、フッ素樹脂にて形成されていることが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、離型剤等を用いることなく、凹型の樹脂鋳型と、当該凹型の樹脂鋳型内で硬化した材料とを、容易に剥離することができる。また、上記構成によれば、硬化した材料の形状を損なうこと無く、凹型の樹脂鋳型と、当該凹型の樹脂鋳型内で硬化した材料とを、容易に剥離することができる。
【００２６】
本発明の発光装置の製造方法では、上記凹型の樹脂鋳型の少なくとも一部は、上記角錐状または円錐状の突起の外面に沿った形状の内部空間を有しており、上記突起の先端部の曲率半径Ｒが、上記突起の底面幅φに対して、Ｒ≦φ×０．１５であることが好ましい。
【００２７】
上記構成によれば、より鋭利な形状を有する突起を作製することができるので、より光取り出し効率が高い発光装置を作製することができる。
【００２８】
本発明の発光装置の製造方法では、上記凸型の鋳型が、金属によって形成されていることが好ましい。
【００２９】
上記構成によれば、凸型の鋳型の加工が容易になり、その形状を正確に鋭利な形状へ加工することができる。また、上記構成によれば、凸型の鋳型が劣化することを防止することができる。したがって、上記構成によれば、より光取り出し効率が高い発光装置を作製することができるとともに、ランニングコストを減らすことができる。
【００３０】
本発明の発光装置の製造方法では、上記凸型の鋳型の少なくとも一部は、上記角錐状または円錐状の突起と同じ形を有しており、上記突起の先端部の曲率半径Ｒが、上記突起の底面幅φに対して、Ｒ≦φ×０．１５であることが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、より鋭利な形状を有する突起を作製することができるので、より光取り出し効率が高い発光装置を作製することができる。
【００３２】
本発明の発光装置の製造方法では、上記突起は、上記樹脂層と同じ材料によって形成されることが好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、より効率よく光を照射方向へ導くことができるので、より光取り出し効率が高い発光装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、独自の鋳型によって凹凸構造を形成するので、高い光取り出し効率を有する発光装置を、低コストにて製造することができる。
【００３５】
本発明によれば、独自の鋳型によって凹凸構造を形成するので、高い光取り出し効率を有する発光装置を、短時間にて大量に製造することができる。
【００３６】
本発明によれば、鋳型を何度も使用することができるので、発光装置の製造効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の発光装置の構成を示す模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の発光装置の突起を上側から見たときの突起の底面の形状を示す模式図である。
【図３】本発明の発光装置の突起を側面から見たときの突起の形状を示す模式図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の発光装置の製造工程の一例を示す模式図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、実施例に用いた発光装置の構造を示す模式図である。
【図６】実施例におけるシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図７】従来の発光装置の構成を示す模式図である。
【図８】樹脂層の表面に凹凸が形成されている、従来の発光装置の構造を示す模式図である。
【図９】従来技術によって作製された突起の形状を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態の一例について以下に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３９】
〔１．発光装置〕
本実施の形態の発光装置の構成について、図１〜３を用いて説明する。
【００４０】
本実施の形態の発光装置１０では、基板１の上に、電極４および発光素子３が設けられている。そして、電極４と発光素子３とは、ボンディングワイヤ７および配線６を介して電気的に接続されている。
【００４１】
発光素子３の具体的な構成としては特に限定されず、例えば、ＬＥＤ、蛍光体、エレクトロルミネッセンス素子、または、半導体光源であってもよい。
【００４２】
基板１の上に設けられる発光素子３の数としては特に限定されず、１個であってもよいし複数であってもよい。基板１の上には、少なくとも１個の発光素子３が設けられていればよい。
【００４３】
本実施の形態の発光装置１では、基板１の上に設けられている発光素子３が、発光素子３から発する光により励起および蛍光する蛍光体を含有する樹脂層５によって封止されている。そして、樹脂層５の周りが、枠体２によって取り囲まれている。
【００４４】
上記蛍光体の種類としては特に限定されず、適宜、公知の蛍光体を用いることが可能である。また、樹脂層５に含まれる蛍光体の種類は、１種類であってもよいし、複数種類であってもよい。
【００４５】
上記蛍光体としては特に限定されず、適宜、周知の蛍光体を用いることが可能である。
【００４６】
樹脂層５中に含まれる蛍光体の濃度は特に限定されないが、例えば、発光装置の目標色度となる濃度よりも高濃度側に調節され得る。この場合、樹脂層５からの出射光は、目標色度よりも高くなる。しかしながら、後述する突起の長さを調節する（例えば、短くする）ことによって、色度を、シフトさせて小さくすることができる。それ故に、上記構成であれば、発光装置の色度を容易に所望の色度へ調節することができる。
【００４７】
樹脂層５を形成する樹脂の種類としては特に限定されず、適宜、所望の樹脂を用いることが可能である。例えば、熱硬化性樹脂を用いることが可能であり、更に具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選択される１つ以上の樹脂を用いることが可能である。これらの中では、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を用いることが好ましいといえる。
【００４８】
本実施の形態の発光装置では、樹脂層５の上（樹脂層５と空気との界面）に、角錐状または円錐状の突起８を有する構造体が形成されている。
【００４９】
構造体は、突起８のみからなるものであってもよいし、その他の構成を含むものであってもよい。上記その他の構成としては特に限定されないが、例えば、突起８を樹脂層５上へ接着させるための接着層を挙げることができる。より具体的には、１枚の接着層の上に１個または複数個の突起を形成したものを構造体として用いることも可能である。
【００５０】
また、上記構造体は、突起８と樹脂層５とが一体成形されたものであってもよい。当該構成であれば、突起８と樹脂層５とを別々に作製する必要がなく、上述した接着層も必要としないので、発光装置の製造工程を簡略化することができる。
【００５１】
上記接着層の材料としては特に限定されないが、例えば、突起と同じ材料を用いることが可能である。また、突起の材料としては特に限定されないが、例えば、樹脂層５と同じ材料を用いることが可能である。具体的に、突起の材料としては、熱硬化性樹脂を用いることが可能であり、更に具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選択される１つ以上の樹脂を用いることが可能である。これらの中では、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を用いることが好ましいといえる。記構成によれば、構造体内における光のロスを低下させることができるので、より高い光取り出し効率を有する発光装置を実現することができる。
【００５２】
樹脂層５の上に形成される突起８の数としては特に限定されず、１個であってもよいし、複数であってもよい。複数である場合の突起８の数は特に限定されないが、例えば、１ｃｍ２の樹脂層５の上に、２個〜１０００個の突起、２〜１００個の突起、または、２〜２５個の突起が形成されるようにすればよい。より均一に対象に向かって光を照射するという観点からは、上記突起の数は複数であり、その数は多いほど好ましいといえる。
【００５３】
上記突起の形状は円錐または角錐である。角錐の場合の更に具体的な形状は特に限定されないが、例えば、三角錐または四角錐であり得る。
【００５４】
このとき、各突起は、突起の先端部の曲率半径をＲとし、突起の底面幅をφとした場合に、Ｒ≦φ×０．１５である。上記構成によれば、高い光取り出し効率を有する発光装置を実現することができる。以下に、上記曲率半径Ｒと底面幅φとについて更に詳細に説明する。
【００５５】
図２（ａ）〜（ｃ）に、突起を上側から見たときの突起の底面の形状を示す。
【００５６】
更に具体的には、図２（ａ）の実線は、突起が円錐である場合の突起の底面の形状を示しており、図２（ｂ）の実線は、突起が三角錐である場合の突起の底面の形状を示しており、図２（ｃ）の実線は、突起が四角錐である場合の突起の底面の形状を示している。
【００５７】
図２（ａ）の矢印に示すように、突起が円錐である場合の底面幅φは、底面である円の直径に対応する。
【００５８】
図２（ｂ）および（ｃ）の矢印に示すように、突起が角錐である場合の底面幅φは、底面である多角形の外接円の直径に対応する。なお、突起が角錐である場合の底面の形は特に限定されないが、正多角形であることが好ましいといえる。
【００５９】
底面幅φの長さは特に限定されず適宜、所望の長さに設定することができる。例えば、底面幅φを、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍに設定することも可能であるし、０．１ｍｍ〜１ｍｍに設定することも可能であるし、０．５ｍｍ〜１ｍｍに設定することも可能であるし、１ｍｍに設定することも可能であるが、これらに限定されない。できるだけ多くの突起を形成するとともに、突起の先端部をより尖らせるという観点からは、底面幅φの長さは短い方が好ましいといえる。
【００６０】
図３に、突起８を側面から見たときの形状を示す。
【００６１】
図３では、突起８の先端部の曲率半径をＲにて示しているとともに、突起の底面幅をφにて示している。そして、本実施の形態の発光装置では、Ｒ≦φ×０．１５である。なお、曲率半径Ｒの値は、小さければ小さいほど好ましい（理想的には０ｍｍ）。
【００６２】
図３の実線の矢印にて示すように、突起の底面から突起の内部に向かって光が入射される。なお、当該光は、図３には記載されていない発光素子から突起に向かって照射された光である。図３の点線の矢印にて示すように、突起の底面から突起の内部に入射した光は、その一部（臨界角以上の角度にて突起と空気との界面に入射する光）は突起の外側に向かって出射されるが、その一部（臨界角以下の角度にて突起と空気との界面に入射する光）は突起の内側に向かって反射されることになる。本実施の形態の発光装置のように、Ｒ≦φ×０．１５であれば、突起の外側に向かって出射される光の量を多くすることができるので、高い光取り出し効率を有する発光装置を実現することができる。
【００６３】
突起の高さとしては特に限定されず、適宜、所望の高さに設定することが可能である。例えば、突起の高さを、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍの設定することも可能であるし、０．１ｍｍ〜５ｍｍに設定することも可能であるし、１ｍｍ〜５ｍｍに設定することも可能であるし、３ｍｍに設定することも可能であるが、これらに限定されない。
【００６４】
樹脂層の上に形成される突起の数が複数である場合には、各突起の形状および／または大きさは同じであってもよいし、異なっていてもよい。対象に向かってムラ無く光を照射するという観点からは、各突起の形状および／または大きさは同じであることが好ましいといえる。
【００６５】
上述した突起は、本発明の発光装置の製造方法によって、低コストにて簡単に作製することができる、本発明の発光装置の製造方法について、以降に説明する。
【００６６】
〔２．発光装置の製造方法〕
本実施の形態の発光装置の製造方法は、上述した本発明の発光装置を製造するための方法である。本実施の形態の発光装置の製造方法であれば、低コストにてかつ簡便に、樹脂層の上に形成される突起の先端部を鋭利な形状にすることができる。
【００６７】
本実施の形態の本実施の形態の発光装置の製造方法は、発光装置の基本構造を作製するための前工程の後で、少なくとも第２工程および第３工程を包含する、第１工程を行う。以下に、これらの工程について説明する。なお、〔１．発光装置〕の欄にて既に説明した事項については、ここではその説明を省略する。
【００６８】
〔２−１．前工程〕
前工程では、電極が形成された基板の上面に発光素子を備え、上記発光素子と上記電極とが電気的に接続されている、発光装置の基本構造が作製される。
【００６９】
例えば、まず、電極が設けられている基板の上に発光素子を載置する。次いで、上記電極と上記発光素子とをワイヤボンディングすることによって、上記電極と上記発光素子とを電気的に接続する。なお、これらの工程は、周知の技術を用いて行うことが可能である。
【００７０】
以上のようにして作製した発光装置の基本構造に対して、更に、発光素子から発する光により励起および蛍光する蛍光体を含有する樹脂層、および、当該樹脂層の上に配置される角錐状または円錐状の突起、を形成することになる。
【００７１】
この場合、例えば、（ｉ）発光装置の基本構造に対して予め樹脂層を形成しておき、当該樹脂層の上に、別途作製した突起を貼り付ける、または、（ｉｉ）樹脂層と突起とを一体成形し、当該成形物を発光装置の基本構造の上に貼り付ける、の何れかによって、発光装置の基本構造に対して樹脂層および突起を形成することができる。勿論、上記（ｉ）および（ｉｉ）以外の方法も、本発明に包含される。
【００７２】
以下に、これらの工程（第１工程〜第３工程）について説明する。
【００７３】
〔２−２．第１工程〜第３工程〕
第１工程は、樹脂層の上に、角錐状または円錐状の突起を作製する工程である。なお、既に説明したように、このときの樹脂層は、既に発光装置の基本構造の上に設けられているものであってもよいし、未だ発光装置の基本構造の上に設けられていないものであってもよい。樹脂層が、未だ発光装置の基本構造上に設けられていないものである場合には、樹脂層と突起とを一体成形した後に、当該成形物を発光装置の基本構造の上に貼り付ければよい。
【００７４】
上記第１工程は、凸型の鋳型を樹脂体に転写することによって、凹型の樹脂鋳型（樹脂によって形成されている鋳型）を作製する第２工程と、上記凹型の樹脂鋳型の中へ材料を注入した後に上記材料を硬化することによって、角錐状または円錐状の突起を作製する第３工程と、を含んでいる。
【００７５】
上記凸型の鋳型の材料としては特に限定されないが、例えば、金属であることが好ましい。また、上記凸型の鋳型の少なくとも一部（例えば、先端部）は、上記角錐状または円錐状の突起と同じ形を有しており、上記突起の先端部の曲率半径Ｒが、上記突起の底面幅φに対して、Ｒ≦φ×０．１５であることが好ましい。なお、上記凸型の鋳型は、切削加工、研削加工または放電加工などによって作製することが可能である。
【００７６】
凹型の鋳型を切削加工などによって作製しようとしても、凹型の鋳型の内部空間の最深部の曲率半径Ｒを小さくすることは非常に困難である。また、放電加工等によって凹型の鋳型を作製することも考えられるが、複数個の窪みを有する凹型の鋳型を作製するためには、莫大な費用がかかると共に、加工面の表面粗さが悪化するという問題点を有している。
【００７７】
一方、本実施の形態では、初めの工程において凸型の鋳型を用いるので、当該凸型の鋳型であれば、切削加工などによって先端部の曲率半径Ｒを小さくすること、換言すれば、Ｒ≦φ×０．１５の条件に適合する曲率半径Ｒを実現することが容易であるばかりでなく、凸型の鋳型の先端部を極めて尖った形状に加工することができる。そして、このような凸型の鋳型を用いれば、当該凸型の鋳型と同じ形状を有する突起を、正確かつ容易に作製することができる。この点については、以下に続く説明を読めば、容易に理解できるであろう。
【００７８】
第２工程では、上記凸型の鋳型を樹脂体に転写することによって、当該樹脂体から凹型の樹脂鋳型が作製される。なお、当該転写は、適宜、周知の方法（例えば、射出成形または熱プレス）にしたがって行うことができる。この場合、凹型の樹脂鋳型を切削加工などによって作製しないので、当該凹型の樹脂鋳型の内部空間の最深部を極めて尖った形状にすることができる。
【００７９】
凹型の樹脂鋳型の形状は特に限定されないが、例えば、凹型の樹脂鋳型の少なくとも一部（例えば、凹型の樹脂鋳型の内部空間の最深部）は、上記角錐状または円錐状の突起の外面に沿った形状の内部空間を有しており、上記突起の先端部の曲率半径Ｒが、上記突起の底面幅φに対して、Ｒ≦φ×０．１５であることが好ましい。
【００８０】
上記凸型の鋳型を転写する樹脂体としては特に限定されないが、１００℃程度の加熱に対する耐性を有する樹脂であることが好ましい。更に具体的には、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、または、フッ素樹脂（例えば、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）、ＰＦＡ（四フッ化パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂））であることが好ましい。これらの中では、フッ素樹脂が、より好ましいといえる。
【００８１】
上記構成によれば、凹型の樹脂鋳型に対して、耐熱性および／または剥離性を備えさせることができる。
【００８２】
凹型の樹脂鋳型が耐熱性を有していれば、突起を形成する材料として熱硬化性の材料を用いる場合に、加熱時に凹型の樹脂鋳型が変形することを防ぐことが可能である。これによって、所望の形状を有する突起を正確に作製することができるとともに、凹型の樹脂鋳型を複数回にわたって連続使用することが可能となり、ランニングコストを低減することもできる。
【００８３】
また、凹型の樹脂鋳型をフッ素樹脂にて作製すれば、当該凹型の樹脂鋳型に対して剥離性を備えさせることができる。つまり、凹型の樹脂鋳型の中へ樹脂などの材料を注入した後に当該材料を硬化させた場合、当該硬化物を容易に凹型の樹脂鋳型から剥離させることができる。これによって、硬化物（換言すれば、突起）の形状を破壊することを防止することができるとともに、発光装置の製造工程を簡略化することによって、ランニングコストを低減することもできる。
【００８４】
第３工程では、上記凹型の樹脂鋳型の中へ材料を注入した後に上記材料を硬化することによって、角錐状または円錐状の突起が作製される。つまり、凹型の樹脂鋳型の中へ注入された材料から、突起が作製される。
【００８５】
上記材料としては特に限定されないが、例えば、樹脂層と同じ材料を用いることが可能である。具体的に、上記材料としては、熱硬化性樹脂を用いることが可能であり、更に具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂および不飽和ポリエステル樹脂からなる群から選択される１つ以上の樹脂を用いることが可能である。これらの中では、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を用いることが好ましいといえる。
【００８６】
上述したように、凹型の樹脂鋳型の内部空間の最深部は極めて尖った形状であるので、当該凹型の樹脂鋳型を用いて作製された突起の形状を、凹型の樹脂鋳型の内部空間の形状、換言すれば、上記凸型の鋳型の形状と同じ形状であって、その先端が極めて尖った形状にすることができる。
【００８７】
上記第３工程にて、凹型の樹脂鋳型の中の材料を硬化させるときに、例えば、（ｉ）発光装置の基本構造に対して予め樹脂層を形成しておき、当該樹脂層の上に、別途作製した突起を貼り付ける、または、（ｉｉ）樹脂層と突起とを一体成形し、当該成形物を発光装置の基本構造の上に貼り付ける、の何れの方法を採用するか選択することが可能である。この点について、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。
【００８８】
図４（ａ）は、上述した（ｉ）の方法を説明した模式図である。
【００８９】
当該方法では、まず、凸型の鋳型５０と、当該凸型の鋳型５０と対をなす蓋５１との間に、凹型の樹脂鋳型の材料となる樹脂体を挟む。そして、凸型の鋳型５０を樹脂体へ転写することによって、凹型の樹脂鋳型５３を作製する。
【００９０】
次いで、凹型の樹脂鋳型５３の内部空間に、突起の材料５４を注入する。
【００９１】
次いで、上記材料５４を硬化させることによって、突起を有する構造体５５を作製するとともに、当該構造体５５を凹型の樹脂鋳型５３から剥離させる。
【００９２】
その後、樹脂層が予め設けられている発光装置の基本構造５６に対して構造体５５を貼り付けることによって、本発明の発光装置６０を作製することができる。
【００９３】
なお、発光装置の基本構造に対して予め樹脂層を形成する場合、その方法は特に限定されず、適宜、周知の方法によって樹脂層を形成することができる。例えば、発光装置の基本構造上に樹脂材料を塗布した後、加熱等によって樹脂材料を硬化させ、これによって、発光装置の基本構造上に設けられている発光素子を封止すればよい。
【００９４】
図４（ｂ）は、上述した（ｉｉ）の方法を説明した模式図である。
【００９５】
当該方法では、まず、凸型の鋳型５０と、当該凸型の鋳型５０と対をなす蓋５１との間に、凹型の樹脂鋳型の材料となる樹脂体を挟む。そして、凸型の鋳型５０を樹脂体へ転写することによって、凹型の樹脂鋳型５３を作製する。
【００９６】
次いで、凹型の樹脂鋳型５３の内部空間に、突起の材料５４を注入する。このとき、発光装置の基本構造５６の上の発光素子が材料５４の中に浸るように、凹型の樹脂鋳型５３の上に、発光装置の基本構造５６を配置する。
【００９７】
次いで、上述した状態のままで上記材料５４を硬化させる、その後、硬化した材料５４を凹型の樹脂鋳型５３から剥離させることによって、本発明の発光装置６０を作製することができる。
【００９８】
この場合、硬化した材料５４が、図４（ａ）における構造体５５および樹脂層の両方の機能を有する構成として機能する。
【００９９】
〔３．その他〕
本発明は、以下のように構成することも可能である。
【０１００】
本発明の発光装置は、電極が形成された基板の上面に単数もしくは複数の発光素子を有し、上記発光素子と上記電極とを電気的に接続すると共に、上記発光素子を発光素子から発する光により励起および蛍光する蛍光体を含有する樹脂体にて封止してなる発光装置であって、上記樹脂体と空気との界面に角錐状突起もしくは円錐状突起が形成されていると共に、各突起先端部の曲率半径Ｒは突起底面幅φに対し、Ｒ≦φ×０．１５であることを特徴としている。
【０１０１】
本発明の発光装置の製造方法は、電極が形成された基板の上面に単数もしくは複数の発光素子を有し、上記発光素子と上記電極とを電気的に接続すると共に、上記発光素子を発光素子から発する光により励起および蛍光する蛍光体を含有する樹脂体にて封止してなる発光装置製造方法において、凸型マスターを作製する工程と、凸型マスター形状を樹脂体に転写し凹型の樹脂型を作製する工程と、作製した凹型の樹脂型に封止樹脂体を注型硬化し凹凸構造を形成し発光素子を封止する工程とを含むことを特徴としている。
【０１０２】
本発明の発光装置の製造方法では、上記凹型の樹脂型がフッ素樹脂材にて形成されていることが好ましい。
【実施例】
【０１０３】
＜１：突起の先端部の曲率半径に関する検討＞
本発明者は、樹脂層の上に形成される突起の先端部の曲率半径が、発光装置の光取り出し効率にとって重要ではないかと考え、シミュレーションによって、当該仮説の妥当性を検証した。当該シミュレーションは、周知の解析ソフトウェア（ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（サイバーネット社製））を用いて行った。また、具体的な解析方法は、当該解析ソフトウェアに添付の説明書に従った。
【０１０４】
図５（ａ）〜図５（ｃ）に、シミュレーションにて検討する発光装置の概略図を示す。
【０１０５】
図５（ａ）に示す発光装置は、樹脂層の上に突起を形成していない発光装置であり、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す発光装置は、樹脂層の上に突起が形成されている発光装置である。なお、以下に、上記発光装置の構成の更に詳細なデータを示す。
【０１０６】
図５（ａ）に示す発光装置
・発光面の面積        ：１０ｍｍ×１０ｍｍ
・突起                ：設けられていない
・樹脂層の屈折率      ：１．４１。
【０１０７】
図５（ｂ）に示す発光装置
・発光面の面積        ：１０ｍｍ×１０ｍｍ
・突起の形状          ：底面の直径が１ｍｍ、高さが３ｍｍ、先端の角度が３０度の円錐形
・突起の先端の曲率半径：なし
・樹脂層の屈折率      ：１．４１。
【０１０８】
図５（ｃ）に示す発光装置
・発光面の面積        ：１０ｍｍ×１０ｍｍ
・突起の形状          ：底面の直径が１ｍｍ、高さが３ｍｍ、先端の角度が３０度の円錐形
・突起の先端の曲率半径：０．２ｍｍ
・樹脂層の屈折率      ：１．４１。
【０１０９】
上記、シミュレーションの結果を、表１および図６に示す。
【０１１０】
【表１】
2013251349.tif 000003
表１に示すように、突起の先端部分に曲率半径Ｒがある発光装置であっても、突起が無い平坦な樹脂層を有する発光装置と比較すれば、光の取り出し効率が上昇するものの、突起の先端部分で一部の光が反射することにより、理想的な発光装置（曲率半径Ｒがない発光装置）と比較すると、２０％程度も光取り出し効率が低下する結果となった。このことから、光取出し効率の向上のためには突起の先端部の形状が極めて重要であり、当該形状について考慮する必要があることが分かった。
【０１１１】
また、図６に示すように、突起の先端の曲率半径Ｒが大きくなればなるほど、光取り出し効率が低下する結果となった。更に具体的には、曲率半径Ｒ＝０．１５ｍｍ付近まではゆるやかに光取出し効率が減少しているが、曲率半径Ｒ＝０．２ｍｍ付近では光取出し効率が急激に低下するという結果が得られた。この結果から、突起の先端部の曲率半径Ｒと、突起の底面部の直径φとを、Ｒ≦φ×０．１５を満たすような形状とすることで、高い光取出し効率を得ることができることが明らかになった。
【０１１２】
＜２：発光装置の作製＞
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す発光装置を実際に作製し、これらの発光装置における発光強度を比較した。まず、発光装置の製造方法について簡単に説明する。
【０１１３】
発光装置の基本構造は、従来周知の方法によって作製した。まず、発光素子を樹脂層（材料：信越化学製シリコーンＫＥＲ２５００）によって封止した。なお、本実施例では、当該樹脂層には蛍光体を含ませず、単純にＬＥＤチップから放射される青色光の強度に基づいて検証を行った。また、最終的に形成される発光装置の発光面が６ｍｍ×６ｍｍとなるようにした。
【０１１４】
次いで、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す発光装置を作製するために、上記樹脂層の上に貼り付ける突起を作製した。
【０１１５】
具体的には、まず、ステンレス板材を放電加工により棒状に加工し、先端部を研削加工することで、四角錐形状のピン状部材を作成した。このピン状部材を組み合わせることにより、凸型の鋳型（材料：ステンレス）、１ｃｍ２あたりの突起の数：１００個）を作製した。なお、当該凸型の鋳型が有する個々の突起の形状は、四角錐形状であり、底面が略１ｍｍ×１ｍｍであり、高さが略３ｍｍであった。
【０１１６】
次いで、当該凸型の鋳型を元に、射出成型を行うことで、鋳型形状が転写された、凹型の樹脂鋳型（材料：フッ素樹脂）を作製した。
【０１１７】
次いで、上記凹型の樹脂鋳型へ熱硬化性シリコーン樹脂を加え、当該熱硬化性シリコーン樹脂を加熱硬化（温度１５０℃）させることで、突起を有する構造体を作製した。
【０１１８】
次いで、上記構造体を上記樹脂層の上に接着して、図５（ｂ）および図５（ｃ）に対応する発光装置を形成した。
【０１１９】
作製した発光装置を顕微鏡等によって観察した結果、実際に作製された図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す発光装置は、以下のような仕様であった。
【０１２０】
図５（ａ）に示す発光装置
・突起                ：設けられていない
・樹脂層の屈折率      ：１．４１。
【０１２１】
図５（ｂ）に示す発光装置
・突起の形状          ：底面が１ｍｍ×１ｍｍ、高さが３ｍｍの四角錐形
・突起の先端の曲率半径：０．０２ｍｍ以下
・樹脂層の屈折率      ：１．４１。
【０１２２】
図５（ｃ）に示す発光装置
・突起の形状          ：底面が１ｍｍ×１ｍｍ、高さが３ｍｍの四角錐形
・突起の先端の曲率半径：０．２ｍｍ
・樹脂層の屈折率      ：１．４１。
【０１２３】
それぞれの発光装置を同一条件にて発光させ、その発光強度の比較を行った。その結果を、表２に示す。
【０１２４】
【表２】
2013251349.tif 000004
表２から明らかなように、凹凸形状を有する構造体を備えることによって、発光装置の光取り出し効率が向上した。また、表２から明らかなように、凹凸形状の突起の先端が鋭利であるほど、発光装置の光取り出し効率が向上した。
【０１２５】
本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、各種光源（例えば、照明用光源、液晶ディスプレイのバックライト光源など）に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１・１０１  基板
２・１０２  枠体
３・１０３  発光素子
４・１０４  電極
５・１０５  樹脂層
６・１０６  配線
７・１０７  ボンディングワイヤ
８  突起
１０・１００  発光装置
５０  凸型の鋳型
５１  蓋
５３  凹型の樹脂鋳型
５４  材料
５５  構造体
５６  基本構造
６０  発光装置
【図１】
2013251349.tif 000005
【図２】
2013251349.tif 000006
【図３】
2013251349.tif 000007
【図４】
2013251349.tif 000008
【図５】
2013251349.tif 000009
【図６】
2013251349.tif 000010
【図７】
2013251349.tif 000011
【図８】
2013251349.tif 000012
【図９】
2013251349.tif 000013