(57)【要約】【課題】複数の発光素子を接着層を介して積層した構成において、光取り出し効率を高め、高出力の光源を提供することにある。【解決手段】  接着層２１の屈折率をｎ１とし、絶縁保護層２６の屈折率をｎ２とし、基板１３の接合層の屈折率をｎ３とすると、屈折率ｎ１，ｎ２，ｎ３が下記式の関係を満たすように、接着層２１、絶縁保護層２６および基板１３の屈折率を選択している。「（ｎ２×ｎ３）１／２―０．０５≦ｎ１≦（ｎ２×ｎ３）１／２＋０．０５」【選択図】  図２
2009004471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一波長帯あるいは略同一波長帯の光を発光する複数の発光素子が該発光素子の主発光面上に順次積層されており、該積層体の底面あるいは該底面が載置された面が反射面とされ、該反射面の反対側を光取り出し側とする光源であって、
隣接する前記発光素子の間に前記光に対して透明あるいは略透明の接着層を有し、
前記接着層の屈折率ｎ１と、当該接着層で接着される一方の前記発光素子の前記接着層に接合する第１の接合層の屈折率ｎ２と、他方の前記発光素子の前記接着層に接合する第２の接合層の屈折率ｎ３とが下記式（１）が示す関係を満たしている
光源。
（ｎ２×ｎ３）１／２―０．０５≦ｎ１≦（ｎ２×ｎ３）１／２＋０．０５
…（１）
【請求項２】
前記第１の接合層あるいは前記第２の接合層に屈折率低下機能を果たす凹凸が形成されている場合には、当該凹凸の影響を反映した実質的な屈折率を、前記屈折率ｎ２あるいはｎ３として用いる
請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記接着層には、屈折率調整用のナノ粒子が含有されている
請求項１または請求項２に記載の光源。
【請求項４】
前記積層体の最底部の前記発光素子はフリップチップ型発光素子である
請求項１〜３のいずれかに記載の光源。
【請求項５】
前記積層体が２層の前記発光素子からなり、
前記一方の発光素子は、前記他方の発光素子に対して光取り出し側に位置し、
前記第２の接合層は、前記第１の接合層より表面積が大きい
請求項１〜３のいずれかに記載の光源。
【請求項６】
前記第１の接合層は、前記第２の接合層の半分以下の表面積であり、
前記第１の接合層に、複数の前記他方の発光素子の前記第２の接合層が前記接着層を介して接着されている
請求項５に記載の光源。
【請求項７】
前記複数の発光素子は、緑色発光の発光素子である
請求項１〜６のいずれかに記載の光源。
【請求項８】
前記発光素子は、発光ダイオードであり、
前記第１の接合層は、ＳｉＯ２であり、
前記第２の接合層は、サファイアであり、
前記接着層は、シリコン系の樹脂で構成されている
請求項１〜７のいずれかに記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)等の発光素子を用いた光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは１素子（チップと称する）当たりの光の出力が小さく、高出力の光源を構成するには課題が多い。従来では、ＬＥＤチップを面状に集積して発光面積を大きくしたり、複数のＬＥＤを積層化して光源としての高出力化を図っている。
【特許文献１】特開２００６−３３２６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、プロジェクタ用光源において、単にＬＥＤチップを集積して発光面積を大きくするだけでは、発光面積×立体角が保存されてしまうことから、投影に有効な光の出力を上げることができない。そのため、ＬＥＤチップ自体の輝度を大きくしたり撮像素子を大きくしたりする必要があり、技術的およびコスト的に難しいという問題がある。
また、複数のＬＥＤを積層化する技術は、単位面積当たりの出力を向上するという点で有用である。しかしながら、複数のＬＥＤの接合面での反射により、光の経路が複雑かつ長くなる結果、経路中での損失が増えて外部への光取り出し効率が低くなる。このように光取り出し効率が悪いと、損失光が熱に変わるため、熱問題を別途対処しなければならなくなるという問題がある。
【０００４】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の発光素子を接着層を介して積層した構成において、光取り出し効率を高めることにより高出力の光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した従来技術の問題を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の光源は、同一波長帯あるいは略同一波長帯の光を発光する複数の発光素子が該発光素子の主発光面上に順次積層されており、該積層体の底面あるいは該底面が載置された面が反射面とされ、該反射面の反対側を光取り出し側とする光源であって、隣接する前記発光素子の間に前記光に対して透明あるいは略透明の接着層を有し、前記接着層の屈折率ｎ１と、当該接着層で接着される一方の前記発光素子の前記接着層に接合する第１の接合層の屈折率ｎ２と、他方の前記発光素子の前記接着層に接合する第２の接合層の屈折率ｎ３とが下記式（１）が示す関係を満たしている。
（ｎ２×ｎ３）１／２―０．０５≦ｎ１≦（ｎ２×ｎ３）１／２＋０．０５
…（１）
【０００６】
上記式に基づいて接着層の屈折率ｎ１を選択したことで、発光素子の発光層で発光した光が、第１の接合層および第２の接合層と接着層との間の面で反射して光取り出し側から取り出されない光の割合を少なくできる。これより、複数の発光素子の接合面での反射により、光の経路が複雑かつ長くなることを防止でき、経路中での損失を低減して外部への光取り出し効率が高くできる。そのため、光取り出し効率を改善でき、熱対策も容易になる。
【０００７】
また、好適には、本発明の光源は、前記第１の接合層あるいは前記第２の接合層に屈折率低下機能を果たす凹凸が形成されている場合には、当該凹凸の影響を反映した実質的な屈折率を、前記屈折率ｎ２あるいはｎ３として用いる。これにより、第１の接合層や第２の接合層の面が荒れている場合でも、高い光取り出し効率を達成できる。
また、好適には、本発明の光源は、前記接着層には、屈折率調整用のナノ粒子が含有されている。これにより、接着層の屈折率を最適な値に微調整できる。
また、好適には、本発明の光源は、前記積層体の最底部の前記発光素子はフリップチップ型発光素子である。これにより、ワイヤ等で遮光される量を少なくでき、光取り出し効率を高めることができる。さらに高い放熱性を得られる。
【０００８】
また、好適には、本発明の光源は、前記積層体が２層の前記発光素子からなり、前記一方の発光素子は、前記他方の発光素子に対して光取り出し側に位置し、前記第２の接合層は、前記第１の接合層より表面積が大きい。
また、好適には、本発明の光源の前記第１の接合層は、前記第２の接合層の半分以下の表面積であり、前記第１の接合層に、複数の前記他方の発光素子の前記第２の接合層が前記接着層を介して接着されている。
また、好適には、本発明の光源の前記複数の発光素子は、緑色発光の発光素子である。
また、好適には、本発明の光源の前記発光素子は、発光ダイオードであり、前記第１の接合層は、ＳｉＯ２であり、前記第２の接合層は、サファイアであり、前記接着層は、シリコン系の樹脂で構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の発光素子を接着層を介して積層した構成において、光取り出し効率を高めることができ、高出力の光源を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
本明細書において、本発明の構成要件と明細書または図面に記載の実施の形態との対応関係を例示する。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が明細書または図面に記載されていることを明確にするためのものである。従って、本発明の構成要件はそれに対応付けられた本実施形態の構成に限定されるものではない。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ光源１の外観図、図２は図１に示すＬＥＤ光源１の積層領域における断面構成図である。
図１および図２に示すように、ＬＥＤ光源１は、ＬＥＤチップ１１とＬＥＤチップ３１とを接着層２１を介して接着して積層した構造を有している。
ＬＥＤチップ１１，３１が本発明の発光素子の一例であり、接着層２１が本発明の接着層の一例である。
ＬＥＤチップ１１は、ＬＥＤチップ３１に対して光取り出し側に位置し、その表面（主発光面）の面積はＬＥＤチップ３１より小さい。
ＬＥＤチップ１１とＬＥＤチップ３１とは、同一波長帯、例えば緑の光を発光する。
【００１２】
ＬＥＤチップ３１の光取り出し側の面には、ワイヤボンディング用の電極４３ａ，４３ｂ等が形成されており、それらと重ならないようにＬＥＤチップ１１が積層されている。
このように、ＬＥＤチップ１１の面積をＬＥＤチップ３１の面積に比べて小さくしたことで、両ＬＥＤチップの面積を同じにした場合に比べて、ＬＥＤチップ３１の露出した面積を大きくして、放熱性をよくすることができる。
【００１３】
図２を参照して、ＬＥＤ光源１のＬＥＤチップ１１，３１が積層された領域での断面構成について説明する。
ＬＥＤチップ１１は、例えば、基板１３、発光層１４、透明電極層１５および絶縁保護層１６を、接着層２１から光取り出し方向に向けて順に積層した構造を有している。
また、ＬＥＤチップ３１は、例えば、基板２３、発光層２４、透明電極層２５および絶縁保護層２６を光取り出し方向に向けて順に積層した構造を有している。
基板２３の光取り出し方向と反対側には、反射層４０が形成されいる。
【００１４】
ここで、基板１３，２３としては、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板が用いられる。発光層１４，２４としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体層が用いられる。透明電極層１５，２５としては、例えば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)層が用いられる。絶縁保護層１６，２６としては、例えば、ＳｉＯ２層が用いられる。
【００１５】
接着層２１（ダイボン剤）の材料としては、発光する光に対して透明あるいは略透明な、例えばシリコン系樹脂等の接着剤が用いられる。なお、接着層２１の屈折率は、例えば、ナノ粒子を配合することで適宜調整される。ナノ粒子としては、例えば、ジルコニア等が用いられる。
また、接着層２１は、非導電性であることが望ましい。
本実施形態において、基板１３，２３、発光層１４，２４、透明電極層１５，２５および絶縁保護層１６，２６は、発光する光に対して透明あるいは略透明である。
【００１６】
図２に示すように、ＬＥＤ光源１では、ＬＥＤチップ１１の基板１３の接合面１３ａが接着層２１と接合し、ＬＥＤチップ３１の絶縁保護層２６の接合面２６ａが接着層２１と接合している。
【００１７】
本実施形態では、接着層２１の屈折率をｎ１とし、絶縁保護層２６の接合面２６ａの屈折率をｎ２とし、基板１３の接合層１３ａの屈折率をｎ３とすると、屈折率ｎ１，ｎ２，ｎ３が下記式の関係を満たすように、接着層２１、絶縁保護層２６および基板１３の屈折率を選択している。
【００１８】
［数１］
（ｎ２×ｎ３）１／２―０．０５≦ｎ１≦（ｎ２×ｎ３）１／２＋０．０５
…（１）
【００１９】
上記式（１）を基に屈折率を選定した理由を以下に示す。
ＬＥＤ光源１の全体における光取り出し効率という観点からは、ＬＥＤチップ１１で発光した光と、ＬＥＤチップ３１で発光した光との双方において接着層２１で反射する成分が小さいことが望ましい。
ところで、光の透過率は入射角度（入射面の法線に対する角度）が大きくなるに従って小さくなる。そのため、垂直入射で最適化することが望ましい。
ここで、ＬＥＤチップ１１から接着層２１に入るときの光の透過率をＴとし、ＬＥＤチップ３１から接着層２１に入る光の透過率をＴ´とすると、下記式（２），（３）が成り立つ。
【００２０】
［数２］
Ｔ＝４×ｎ３×ｎ１／（ｎ３＋ｎ１）２
…（２）
【００２１】
［数３］
Ｔ´＝４×ｎ１×ｎ２／（ｎ１＋ｎ２）２
…（３）
【００２２】
ここで、透過率ＴとＴ´とが同じ場合に光取り出し効率が最も良いと仮定し、Ｔ＝Ｔ´とすると、上記式（２），（３）を基にｎ２≠ｎ３とすると下記式（４）が成り立つ。ただし，求まる（４）はｎ２＝ｎ３においても成立する式となる．
【００２３】
［数４］
ｎ１＝（ｎ２×ｎ３）１／２
…（４）
【００２４】
ＬＥＤチップ１１，３１が緑や青色の波長帯の光を発光する場合に、発光層の材料吸収が自身の波長に対して存在するため、「Ｔ−Ｔ´」をできるだけ小さくすることが望ましい。
上記式（１）のように屈折率を規定すると、おおよそ｜Ｔ−Ｔ´｜＜０．００５に抑えることができ、光取り出し効率の観点から十分であることが確認できた。
【００２５】
このように、ＬＥＤ光源１では、上記式（１）を満たすように接着層２１、絶縁保護層２６および基板１３の屈折率を選択したことで、そのような選択を行わない場合に比べて、ＬＥＤチップ１１，３１の発光層１４，２４で発光した光のうち、絶縁保護層２６と接着層２１との接合面２６ａ、並びに接着層２１と基板１３との接合面１３ａで反射して外部に取り出されない光の割合を小さくできる。これにより、ＬＥＤ光源１から外部に出力される光の発光量を大きくできる。
【００２６】
一例として、Ａｌ２Ｏ３からなる基板１３の接合面１３ａの屈折率ｎ３を１．７７とし、ＳｉＯ２からなる絶縁保護層２６の接合面２６ａの屈折率ｎ２を１．４６とした場合に、上記式（１）に基づく下記式（５）より、接着層２１の屈折率ｎ１として、例えば、１．６１を選択する。
【００２７】
［数５］
ｎ１＝（１．４６×１．７７）１／２＝１．６１
…（５）
【００２８】
ところで、絶縁保護層２６の接合面２６ａの表面に微小な凹凸があったり、荒れている場合には、接合面２６ａの実質的な（見かけ以上の）屈折率ｎ２は１．４６より小さくなり、例えば、１．４０となる。
実質的な屈折率ｎ２が例えば１．４０の場合には、下記式（６）により、接着層２１の屈折率ｎ１として、例えば、１．５７を選択する。
【００２９】
［数６］
ｎ１＝（１．４０×１．７７）１／２＝１．５７
…（６）
【００３０】
ところで、一般的に、樹脂の屈折率は上記屈折率ｎ１（＝１．５７）を満足するものではない。そのため、接着層２１の材料を選定した上で、屈折率の微調整をジルコニア等のナノ粒子の配合によって屈折率の調整を行う。
【００３１】
以下、上記式（１）を満たすように、絶縁保護層２６の屈折率ｎ２および基板１３の屈折率ｎ３から、接着層２１の屈折率ｎ１を選択した場合の効果を説明する。
図３は、ｎ２＝１．４０、ｎ３＝１．７７とし、ｎ１を変化させた場合におけるＬＥＤ光源１の光取り出し方向からの発光量を示す図である。
図３の例は、ＬＥＤ光源１の基板１３には、９８％の鏡面となる反射層４０が形成されている場合を示している。ここで、９８％の鏡面とは、入射光の９８％を入射側に反射し、残りの２％を吸収する面である。
図３に示すように、接着層２１の屈折率ｎ１が約１．５７の場合に、光取り出し方向からの発光量が最大になる。
【００３２】
図４は、反射層４０が６５％の鏡面であり、ｎ２＝１．４０，ｎ３＝１．７７である場合に、ｎ１を変化させたときの光取り出し方向からの発光量を示す図である。
図４に示すように、接着層２１の屈折率ｎ１が約１．５７の場合に、光取り出し方向から取り出される発光量が最大になる。
図５は、反射層４０が９８％の散乱面であり、ｎ２＝１．４０，ｎ３＝１．７７である場合に、ｎ１を変化させたときの光取り出し方向からの発光量を示す図である。
この場合にも、図５に示すように、接着層２１の屈折率ｎ１が約１．５７の場合に、光取り出し方向からの発光量が最大になる。
【００３３】
ＬＥＤ光源１では、最下層のＬＥＤチップ３１が、いかなる被ボンディング部にダイボンディングされようと、接着層２１の屈折率ｎ１＝１．５７付近において、ＬＥＤ光源１からの発光量が最大になる。
【００３４】
以上説明したように、ＬＥＤ光源１によれば、上記式（１）に基づいて接着層２１の屈折率ｎ１を選択したことで、ＬＥＤチップ１１，３１の発光層１４，２４で発光した光が、絶縁保護層２６と接着層２１との接合面２６ａ、並びに接着層２１と基板１３との接合面１３ａで反射して外部に取り出されない割合を少なくできる。これより、ＬＥＤ光源１から外部に取り出される（有効な）発光量を大きくできる。
また、ＬＥＤ光源１によれば、ＬＥＤチップを積層構造することで、発光面積を増やすことなく，全発光量を増やすことができる。これにより、ＬＥＤ光源１を例えばプロジェクタの光源として用いた場合に、プロジェクタのカップリング効率を下げずに輝度を高めることができる。
【００３５】
また、接着層２１の樹脂の種類を選定するだけでは屈折率は十分に調整できないが、ＬＥＤ光源１では、ナノ粒子を樹脂に配合することで上記式（１）を満たすように接着層２１の屈折率ｎ１を適宜微調整できる。
また、ＬＥＤ光源１によれば、絶縁保護層２６の接合面２６ａや基板１３の接合面１３ａの表面に微小な凹凸があったり、荒れていたりする場合においても、それを考慮した屈折率ｎ２，ｎ３を基に接着層２１の屈折率ｎ１を選択することで、ＬＥＤ光源１の有効な発光量を大きくできる。
また、ＬＥＤ光源１によれば、図１に示すように、反射層４０を設けて、光取り出し方向に向けて光を反射する構造にしたことで、光取り出し方向と反対側に向かう光も反射層４０で反射され、光取り出し方向から取り出すことができる。
また、ＬＥＤ光源１を搭載する基板の状態に発光特性が影響されることはない。
【００３６】
ところで、ＬＥＤチップ３１のように、光取り出し側の面にワイヤボンディング用の電極４３ａ，４３ｂを形成した構造のチップでは、その光取り出し側の面における電極の部分に、ＬＥＤチップ１１が積層されないようにする必要がある。
ＬＥＤ光源１では、図１に示すように、ＬＥＤチップ３１の光取り出し側の面に比べてＬＥＤチップ１１の面積を小さくし、且つ、ＬＥＤチップ３１の光取り出し側の面のワイヤボンディング領域を避けてＬＥＤチップ１１を積層している。
これにより、ＬＥＤチップ３１のように光取り出し側の面にワイヤボンディングを行う構造のチップにおいても積層構造を実現できる。
また、ＬＥＤ光源１では、ＬＥＤチップ３１に比べてＬＥＤチップ１１の面積を小さくすることで、両ＬＥＤチップの面積を同じにした場合に比べてＬＥＤチップ３１の露出面積を稼ぐことができ、放熱性をよくすることができる．
【００３７】
＜第２実施形態＞
図６は本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ光源５１の外観図である。図７は図６に示すＬＥＤ光源５１の断面構成図である。
図６および図７に示すように、ＬＥＤ光源５１は、第１実施形態で説明したＬＥＤチップ１１と、フリップチップ型のＬＥＤチップ１３１とを、接着層１２１を介して接着して積層した構造を有している。
また、ＬＥＤチップ１３１に対して光取り出し方向とは反対側に反射層４０が形成されている。
ＬＥＤ光源５１では、例えば、ＬＥＤチップ１３１が所定の被ボンディング部にダイボンディングされる。
ＬＥＤチップ１１とＬＥＤチップ１３１とは、同一波長帯、例えば、緑の光を発光する。
【００３８】
ＬＥＤチップ１３１は、図７に示すように、ｐ型電極層４７にｐ型ＧａＮ層４６が積層されている。
また、透明電極層４５およびｐ型ＧａＮ層４６にｎ型ＧａＮ層４４が積層されている。
また、ｎ型ＧａＮ層４４に基板４３が積層されている。
【００３９】
ＬＥＤ光源５１において、接着層１２１の屈折率をｎ１とし、基板１３，４３の接着層１２１の接合面１３ａ，４３ａの屈折率をｎ３，ｎ２とする。本実施形態においても、屈折率ｎ１，ｎ２，ｎ３が上記式（１）の関係を満たすように、接着層１２１の屈折率ｎ１を選択している。具体的には、ｎ１＝１．７７（＝ｎ２，ｎ３）としている。これにより、ＬＥＤ光源５１は、フリップチップ構造においても、第１実施形態のＬＥＤ光源１と同様に、高い発光量を得ることができる。
【００４０】
また、ＬＥＤ光源５１によれば、ＬＥＤチップ１３１をフリップチップ構成にしたことで、ｎ型ＧａＮ層４４およびｐ型ＧａＮ層４６から光取り出し側に発光した光がワイヤによって遮光されてしまうことを回避でき、有効光量を大きくできる。
また、ＬＥＤ光源５１によれば、図７に示すように、反射層４０を設けて、光取り出し方向に向けて光を反射する構造にしたことで、光取り出し方向と反対側に向かう光も反射層４０で反射され、光取り出し方向から取り出すことができる。
また、ＬＥＤチップ１３１のダイボンディングされる面側に、透明電極層４５およびｐ型電極層４７が形成されているため、チップ面積を小さくすることが可能である。また、配線スペースが不要になるので、パッケージを小さくできる。さらに、配線のインダクタンス，抵抗による損失も低減できる。
また、ＬＥＤチップ１３１をフリップチップ構成にしたことで、熱を被ボンディング部に伝達しやすくなり、放熱性にも優れている。
また、フリップチップ構成にすることで、同じサイズのＬＥＤチップを積層することができる。
【００４１】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ光源８１の外観図である。
図８に示すように、ＬＥＤ光源８１は、例えば、上述したＬＥＤチップ３１の光取り出し側の面に、前述した接着層２１を介して、当該光取り出し側の面の１／４より小さい大きさの４個のＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを積層している。
このようにすることで、ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの面積の合計と同じ面積の１つのＬＥＤチップを用いる場合に比べて、放熱性を良くできる。
ここで、ＬＥＤチップ３１とＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとの断面構成は、それぞれ図２に示すＬＥＤチップ３１とＬＥＤチップ１１との断面構成と同じである。
【００４２】
ＬＥＤチップの発光を安定させるためには，チップ発光部での電流密度を一定にする必要がある。ＬＥＤチップの面積が大きい場合，発光面内での電流密度にバラツキが生じ易く面内での発光が安定しないためである。一方、スモールチップは面内での発光は均一である。
ＬＥＤ光源８１のように、スモールチップ（ＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を複数個整列させることでスモールチップからは安定な発光ができ、下部ラージチップ（ＬＥＤチップ３１）からはＬＥＤチップ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのチップ間の非発光部を補う形で発光させることができる。
【００４３】
＜第４実施形態＞
図９は、本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ光源９１の外観図である。
図９に示すように、ＬＥＤ光源９１は、例えば、第２実施形態で説明したＬＥＤ光源５１において、フリップチップ型のＬＥＤチップ１３１の光取り出し側の面に９個のＬＥＤチップ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅ，２１１ｆ，２１１ｇ，２１１ｈ，２１１ｉを、接着層２１を介して積層した構成を有している。
ＬＥＤチップ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅ，２１１ｆ，２１１ｇ，２１１ｈ，２１１ｉの面積は、各々ＬＥＤチップ１３１の面積の１／９であり、合計の発光面側の面積はＬＥＤチップ１３１の発光面側の面積と同じである。ＬＥＤチップ２１１ａ等の積層方向の構造は前述したＬＥＤチップ５１と同じである。
【００４４】
上述したように、ＬＥＤ光源９１では、スモールチップ（ＬＥＤチップ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅ，２１１ｆ，２１１ｇ，２１１ｈ，２１１ｉ）を複数個整列させることでスモールチップから安定な発光を期待でき、下部ラージチップ（ＬＥＤチップ１３１）からはスモールチップ間の非発光部を補う形で発光させることができる。
ＬＥＤ光源８１では、ＬＥＤチップ１３１をフリップチップとすることで電極の制約が無くなり、スモールチップの高密度実装が可能になる。
【００４５】
＜熱対策実施形態＞
以下、上述した本実施形態のＬＥＤ光源に採用される冷却機構の一例について説明する。
上述した実施形態のＬＥＤ光源は、例えば、その周囲に液体や気体（空気）の循環経路を形成し、液体や気体の循環によって冷却を行う。
本実施形態のＬＥＤ光源は、例えば、その周囲に水を通すパイプを設けて水冷してもよい。
本実施形態のＬＥＤ光源は、例えば、粘度の低い樹脂によって封止し、ＬＥＤの発光熱によって樹脂が対流することによって光源を冷却するようにしてもよい。
【００４６】
上述した本実施形態のＬＥＤ光源は、プロジェクタの光源、液晶のバックライト等の様々な用途に用いることができる。
【００４７】
＜変形例＞
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
上述した実施形態では、図１に示す構成でＬＥＤチップ１１の面積をＬＥＤチップ３１に比べて小さくしたが、これらの面積を同じにしてもよい。
また、上述した実施形態では、２つのＬＥＤチップを２積層する場合を例示したが、３つ以上のＬＥＤチップを３層以上で積層してもよい。
【００４８】
また、ＬＥＤチップ１１，３１等のＬＥＤチップの層構造、並びに各層を形成する素材は特に上述したものには限定されない。
また、複数のＬＥＣチップを積層する際の各ＬＥＤチップの積層方向における姿勢も特に上述したものには限定されない。
【００４９】
また、上述した実施形態では、図８および図９に示すスモールチップ（１１ａ，２１１ａ等）として同じサイズのものを用いたが異なるサイズのものを用いてもよい。
また、上述した実施形態では、接着層を介して接合される２つのＬＥＤチップが、同一波長帯、例えば、緑の光を発光する場合を例示したが、例えば、緑以外の色の光を発光してもよい。
また、接着層を介して接合される２つのＬＥＤチップが、異なる波長帯の光を発光してもよい
また、上述した実施形態では、本発明の発光素子の一例としてＬＥＤを例示したが、複数の発光素子を積層する構造をとることができるものであれば、半導体レーザ等のその他の発光素子を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、プロジェクタ等の光源として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ光源の外観図である。
【図２】図２は図１に示すＬＥＤ光源の積層領域における断面構成図である。
【図３】図３は、ｎ２＝１．４０、ｎ３＝１．７７とし、ｎ１を変化させた場合における図１に示すＬＥＤ光源の基板からの発光量を示す図である。
【図４】図４は、図１に示す反射層が６５％の鏡面であり、ｎ２＝１．４０，ｎ３＝１．７７である場合に、ｎ１を変化させたときの光取り出し方向からの発光量を示す図である。
【図５】図５は、図１に示す反射層が９８％の散乱面であり、ｎ２＝１．４０，ｎ３＝１．７７である場合に、ｎ１を変化させたときの光取り出し方向からの発光量を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤ光源の外観図である。
【図７】図７は、図６に示すＬＥＤ光源の積層領域における断面構成図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ光源の外観図である。
【図９】図９は、本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ光源の外観図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…ＬＥＤ光源
１１，３１，１３１，２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ…ＬＥＤチップ
１３，２３…基板
１４，２４…発光層
１５，２５…透明電極層
１６，２６…絶縁保護層
４０…反射層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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