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WO2015068344A1 - 発光装置 - Google Patents

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WO2015068344A1
WO2015068344A1 PCT/JP2014/005323 JP2014005323W WO2015068344A1 WO 2015068344 A1 WO2015068344 A1 WO 2015068344A1 JP 2014005323 W JP2014005323 W JP 2014005323W WO 2015068344 A1 WO2015068344 A1 WO 2015068344A1
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WO
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light
light emitting
conductive circuit
electrode
emitting device
Prior art date
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PCT/JP2014/005323
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English (en)
French (fr)
Inventor
圭一 巻
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Toshiba Hokuto Electronics Corp
Original Assignee
Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toshiba Hokuto Electronics Corp filed Critical Toshiba Hokuto Electronics Corp
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Publication of WO2015068344A1 publication Critical patent/WO2015068344A1/ja
Priority to US15/131,305 priority patent/US9799811B2/en
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a light emitting device.
  • Light-emitting devices using light-emitting diodes are widely used in indoor, outdoor, stationary, mobile display devices, display lamps, various switches, signal devices, optical devices such as general lighting devices, etc. There is.
  • a plurality of LEDs are disposed between two transparent substrates as a device suitable for a display device or a display lamp for displaying various character strings, geometrical figures, patterns, etc. among light emitting devices using LEDs.
  • Transparent light emitting devices are known. By using a transparent resin-made flexible substrate or the like as the transparent substrate, restrictions on the mounting surface of the display device and the light emitting device as the display lamp are alleviated, thereby improving the convenience and the availability of the transparent light emitting device. .
  • the transparent light emitting device has, for example, a structure in which a plurality of LED chips are disposed between a first transparent insulating substrate having a first conductive circuit layer and a second transparent insulating substrate having a second conductive circuit layer.
  • the LED chip has, for example, a structure in which a first semiconductor layer, a light emitting layer, and a second semiconductor layer are sequentially stacked on one surface of a semiconductor substrate.
  • a first electrode is provided on the second semiconductor layer, and a second electrode is provided on the other surface of the semiconductor substrate.
  • the first electrode is provided on the second semiconductor layer so as to have a sufficiently smaller area than the light emitting layer so as not to prevent the emission of light from the light emitting layer.
  • the first and second electrodes of the LED chip are electrically connected to the first and second conductive circuit layers, respectively.
  • the space between the first transparent insulating substrate and the second transparent insulating substrate is filled with a transparent insulating resin or the like having electrical insulation and flexibility.
  • the electrical connection between the electrode of the LED chip and the conductive circuit layer is performed, for example, by thermocompression bonding of a laminate of the first transparent insulating substrate, the LED chip, and the second transparent insulating substrate.
  • a conductive adhesive or a hot melt adhesive may be used, or the thickness of the transparent insulating resin filled between the substrates may be greater than the thickness of the LED chip. It is proposed to press the conductive circuit layer against the electrode of the LED chip by thinning.
  • the conventional transparent light emitting device has a drawback that the decrease of the luminous intensity of the LED chip and the non-lighting due to the short circuit are easily generated at the time of bending.
  • the problem to be solved by the present invention is, for example, to provide a light emitting device having improved lighting reliability of an LED chip by suppressing occurrence of a defect such as a decrease in luminous intensity of the LED chip at the time of bending or a non-lighting due to a short circuit. It is to do.
  • a light emitting device includes a first light transmitting support base including a first light transmitting insulator, and a first conductive circuit layer provided on a surface of the first light transmitting insulator.
  • a substrate having a first surface and a second surface, and a first semiconductor of a first conductivity type provided on the first surface of the substrate Layer, a second semiconductor layer of the second conductivity type provided on the first semiconductor layer, a light emitting layer provided between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and a light emitting layer
  • the light emitting diode is 1 ⁇ S 1 / It has a shape that satisfies the relationship of S 2 ⁇ ⁇ (3.46 / H) +2.73.
  • First reciprocal of the distance H from the surface to the surface of the first electrode (1 / H) and the ratio of the area S 1 of the first surface of the substrate to the area S 2 of the light-emitting layer of the substrate (S 2 / S 1 Is a diagram showing the relationship between It is sectional drawing which shows the preparatory process of the 2nd translucent support base and the 2nd translucent insulated resin sheet in the manufacturing process of the light-emitting device of embodiment. It is sectional drawing which shows the arrangement
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the light emitting device according to the embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the light emitting device shown in FIG.
  • the light emitting device 1 shown in these figures comprises a first light transmitting support base 2 and a second light transmitting support base 3 which are disposed opposite to each other with a predetermined gap.
  • the first light-transmissive support base 2 includes a first light-transmissive insulator 4 and a first conductive circuit layer 5 formed on the surface thereof.
  • the second light-transmissive support base 3 includes a second light-transmissive insulator 6 and a second conductive circuit layer 7 formed on the surface thereof.
  • the first light transmitting support base 2 and the second light transmitting support base 3 are disposed such that the first conductive circuit layer 5 and the second conductive circuit layer 7 face each other.
  • a plurality of light emitting diodes 8 are disposed in the gap between the first light transmitting support base 2 and the second light transmitting support base 3.
  • a resin material having insulating properties, light-transmitting properties, and flexibility is used for the light-transmissive insulators 4 and 6, for example.
  • a resin material polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyethylene succinate (PES), cyclic olefin resin (for example, Arton (trade name) manufactured by JSR Corporation), acrylic Resin etc. are mentioned.
  • the total light transmittance (JIS K7105) of the light-transmitting insulators 4 and 6 is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more.
  • the thickness of the translucent insulators 4 and 6 is preferably in the range of 50 to 300 ⁇ m.
  • the thickness of the light transmitting insulators 4 and 6 When the thickness of the light transmitting insulators 4 and 6 is too thick, it becomes difficult to provide the light transmitting support bases 2 and 3 with good flexibility, and the light transmitting property may be lowered. If the thickness of the light-transmissive insulators 4 and 6 is too thin, there is a possibility that the characteristics and the like of the conductive circuit layers 5 and 7 as a forming substrate can not be sufficiently obtained.
  • a first conductive circuit layer 5 is formed on the surface of the first light-transmissive insulator 4.
  • the second conductive circuit layer 7 is formed on the surface of the second light transmitting insulator 6.
  • a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide, or indium zinc oxide (IZO) is used.
  • ITO indium tin oxide
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • the conductive circuit layers 5 and 7 made of a transparent conductive material for example, a thin film is formed by applying a sputtering method, an electron beam evaporation method or the like, and the obtained thin film is patterned by laser processing or etching to form a circuit.
  • the conductive circuit layers 5 and 7 may be formed by applying a mixture of fine particles of a transparent conductive material (for example, fine particles having an average particle size in the range of 10 to 100 nm) and a transparent resin binder in a circuit shape by screen printing or the like
  • the coating film may be subjected to patterning processing by laser processing or photolithography to form a circuit.
  • the conductive circuit layers 5 and 7 are not limited to those made of a transparent conductive material, and may be fine particles of an opaque conductive material such as gold or silver formed in a mesh shape. For example, after a photosensitive compound of an opaque conductive material such as silver halide is applied, exposure and development are performed to form mesh-like conductive circuit layers 5 and 7. The slurry containing the opaque conductive material fine particles may be applied in a mesh shape by screen printing or the like to form the conductive circuit layers 5 and 7.
  • the conductive circuit layers 5 and 7 exhibit translucency when formed on the surfaces of the light-transmissive insulators 4 and 6 as long as the light-transmissive support bases 2 and 3 can be obtained.
  • the conductive circuit layers 5 and 7 have transmittances such that the total light transmittance (JIS K7105) of the light-transmissive support bases 2 and 3 is 10% or more, and the total light transmittance of the light emitting device 1 as a whole is 1% or more. It is preferable to have light. When the total light transmittance of the light emitting device 1 as a whole is less than 1%, it becomes difficult to recognize the light emitting point as a bright point.
  • the translucency of the conductive circuit layers 5 and 7 themselves varies depending on the configuration, but the total light transmittance is preferably in the range of 10 to 85%.
  • a plurality of light emission A diode 8 is arranged.
  • a light emitting diode a diode chip having a PN junction (hereinafter referred to as an LED chip 8) is generally used.
  • the light emitting diode is not limited to the LED chip 8 but may be a laser diode (LD) chip or the like.
  • the LED chip 8 includes, for example, a semiconductor substrate 9, a light emitting unit 10 provided on a first surface (surface) of the semiconductor substrate 9, a first electrode 11 provided on the light emitting unit 10, and a semiconductor substrate 9.
  • the substrate constituting the LED chip 8 is not limited to the semiconductor substrate 9, and any substrate capable of electrically connecting the electrodes 11 and 12 may be used.
  • the specific structure of the LED chip 8 will be described in detail later.
  • the first electrode 11 is electrically connected by direct contact with the first conductive circuit layer 5. That is, by pressing the first conductive circuit layer 5 against the first electrode 11 as described later, the first conductive circuit layer 5 and the first electrode 11 are electrically connected.
  • the second electrode 12 is electrically connected by direct contact with the second conductive circuit layer 7. That is, the second conductive circuit layer 7 and the second electrode 12 are electrically connected by pressing the second conductive circuit layer 7 against the second electrode 12.
  • the LED chip 8 is lit by a DC voltage applied via the first and second electrodes 11 and 12.
  • the first electrode 11 provided on the light emitting surface (the surface of the light emitting unit 10) of the LED chip 8 has an area smaller than the light emitting surface so as not to prevent emission of light emitted from the light emitting unit 10 to the outside. doing.
  • the surface of the light emitting unit 10 has a surface on which the first electrode 11 is formed and a surface on which the first electrode 11 is not formed. Furthermore, the first electrode 11 has a shape protruding from the light emitting surface.
  • the second electrode 12 is provided on the entire non-light emitting surface of the LED chip 8 (the back surface of the semiconductor substrate 9).
  • the surface (contact surface with the conductive circuit layer 7) of the second electrode 12 has a concavo-convex shape of, for example, 1 ⁇ m or more in order to enhance the electrical connection reliability with the second conductive circuit layer 7 or the like. It is preferable to have a shape in which fine irregularities are repeated. It is preferable that the surface of the first electrode 11 (contact surface with the conductive circuit layer 5) also have the same concavo-convex shape.
  • the third light transmitting insulator 13 is embedded in the portion excluding the portion where the plurality of LED chips 8 are disposed. ing.
  • the third light transmitting insulator 13 preferably has a Vicat softening temperature in the range of 80 to 160.degree.
  • the third light-transmissive insulator 13 preferably has a tensile storage modulus in the range of 0.01 to 10 GPa.
  • the tensile storage modulus shows a value between 0 ° C and 100 ° C.
  • the Vicat softening temperature of the third light-transmissive insulator 13 is more preferably in the range of 100 to 140 ° C., and the tensile storage elastic modulus is more preferably in the range of 0.1 to 7 GPa.
  • the third light-transmissive insulator 13 is not melted at the Vicat softening temperature, and the tensile storage elastic modulus at the Vicat softening temperature is more preferably 0.1 MPa or more. It is more preferable that the third light-transmissive insulator 13 have a melting temperature of 180 ° C. or more, or a melting temperature of 40 ° C. or more higher than the Vicat softening temperature. In addition, it is preferable that the third light transmitting insulator 13 have a glass transition temperature of ⁇ 20 ° C. or less. The glass transition temperature of the third light-transmissive insulator 13 is more preferably ⁇ 40 ° C. or less.
  • the Vicat softening temperature of the third light-transmissive insulator 13 is a value determined under the A50 condition described in JIS K 7206 (ISO 306: 2004) under the conditions of a test load of 10 N and a temperature rising rate of 50 ° C./hour. .
  • the glass transition temperature and the melting temperature are values determined by heat flux differential scanning calorimetry at a temperature rising rate of 5 ° C./min using a differential scanning calorimeter according to a method according to JIS K 7121 (ISO 3146) .
  • the tensile storage modulus is isothermally raised from -100 ° C to 200 ° C at a rate of 1 ° C / minute using a dynamic viscoelasticity automatic measurement device in accordance with JIS K7244-1 (ISO 6721), and the frequency is 10 Hz. Is the value obtained by
  • the third light-transmissive insulator 13 is preferably made of a light-transmissive insulating resin, particularly an elastomer, which satisfies the above-mentioned characteristics such as Vicat softening temperature, tensile storage elastic modulus, melting temperature, and glass transition temperature.
  • the elastomer is preferably at least one selected from an acrylic elastomer, an olefin elastomer, a styrenic elastomer, an ester elastomer, and a urethane elastomer.
  • acrylic elastomers satisfying the above-mentioned characteristics are excellent in fluidity at the time of softening, adhesiveness after curing, and weather resistance, in addition to light-transmitting property, electrical insulation property, and flexibility, It is suitable as a constituent material of the translucent insulator 13 of the above.
  • the third light-transmissive insulator 13 is preferably made of a material containing the above-described elastomer as a main component, and may contain other resin components as necessary.
  • the thickness of the third light transmitting insulator 13 is the first light transmission based on the height T 1 of the LED chip 8 (the height from the surface of the first electrode 11 to the surface of the second electrode 12) It may be equivalent to the gap between the porous support base 2 and the second translucent support base 3.
  • the thickness of the third light-transmitting insulator 13 is thinner than the thickness based on the height T 1 of the partially LED chips 8 Is preferred.
  • the translucent support bases 2 and 3 in close contact with the third translucent insulator 13 are inward from the portion where the LED chip 8 is disposed toward the intermediate portion between the adjacent LED chips 8 It is preferable to have a curved shape.
  • the first and second translucent support bases 2 and 3 have shapes curved inward from opposite directions, respectively.
  • the first translucent support substrate 2 is pressed against the first conductive circuit layer 5 against the first electrode 11, and the second The optical support base 3 presses the second conductive circuit layer 7 against the second electrode 12. Therefore, the electrical connectivity between the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12 and the reliability thereof can be improved.
  • the third light-transmissive insulator 13 has a minimum thickness T 2 that is thinner than the height T 1 of the LED chip 8 in the range of 5 ⁇ m to 1/2 T 1 , that is, the minimum thickness T 2 between adjacent LED chips 8. It is preferable to have In other words, the difference ⁇ T (T 1 -T 2 ) between the height T 1 of the LED chip 8 and the minimum thickness T 2 of the third light transmitting insulator 13 is in the range of 5 ⁇ m to 1/2 T 1 Is preferred.
  • the thickness difference ⁇ T is less than 5 ⁇ m, the force pressing the conductive circuit layers 5 and 7 against the electrodes 11 and 12 is insufficient, and the electrical connection between the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12, particularly, There is a possibility that the electrical connection state may become unstable at the time of bending resistance test and thermal cycle test.
  • the thickness difference ⁇ T exceeds 1/2 (1 / 2T 1 ) of the height T 1 , it becomes difficult to maintain the shape of the third light-transmissive insulator 13, and to the LED chip 8. There is a risk that the adhesion etc. will be reduced.
  • the thickness difference ⁇ T is more preferably in the range of 20 to 80 ⁇ m.
  • the third light-transmissive insulator 13 is made of the first light-transmissive support base 2 and the first light-transmissive support substrate 2 in a state of being in close contact with the plurality of LED chips 8. It can be well embedded between the two and the translucent support base 3. The contact state between the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12 is maintained by the third translucent insulator 13 disposed in close contact with the periphery of the LED chip 8. Therefore, the electrical connection between the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12 can be maintained better.
  • the resin When the Vicat softening temperature of the resin exceeds 160 ° C., the resin can not be sufficiently fluidized in the step of forming the third light-transmissive insulator 13, whereby the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12 are formed. There is a risk that the electrical connectivity with the If the Vicat softening temperature of the resin is less than 80 ° C., the holding power of the LED chip 8 may be insufficient, and the electrical connection reliability between the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12 may be reduced.
  • the third light-transmissive insulator 13 up to the periphery of the first electrode 11.
  • the first electrode 11 has an area sufficiently smaller than the area of the light emitting surface (the surface of the light emitting unit 10) of the LED chip 8 and a shape projecting from the light emitting surface, the first electrode 11 is used as a first conductive circuit layer. In the state in which the first electrode 11 is not formed in the light emitting surface (the surface of the light emitting unit 10) and the first conductive circuit layer 5 and the surface where the first electrode 11 is not formed.
  • the third light-transmissive insulator 13 also in a minute space between the first conductive circuit layer 5 and the non-formation surface of the first electrode 11 in the light emitting surface.
  • the filling state of the third light-transmissive insulator 13 in a minute space can be increased by using the above-described resin having a Vicat softening temperature, a melting temperature, and the like.
  • FIG. 3 is an SEM image showing the LED chip 8 and its surroundings in the light emitting device 1 in an enlarged manner.
  • the third translucent insulator 13 is filled between the non-formed surface of the first electrode 11 and the conductive circuit layer 5 in the light emitting surface.
  • the third light-transmissive insulator 13 is filled between the light-emitting surface of the LED chip 8 and the conductive circuit layer 5, and a portion of the third light-transmissive insulator 13 is formed around the electrode 11.
  • the contact state between the electrode 11 and the conductive circuit layer 5 can be favorably maintained by the third light transmitting insulator 13 by being in a close contact state.
  • the third light-transmissive insulator 13 is in close contact with the periphery of the second electrode 12.
  • the contact state is well maintained.
  • the surface of the second electrode 12 has a concavo-convex shape
  • the convex portion in the concavo-convex shape is brought into direct contact with the conductive circuit layer 7 to form an electrical connection region, and
  • the light insulating material 13 can be filled to form a mechanical bonding area.
  • a mechanical coupling region in which a part of the insulating insulator 13 is interposed is formed.
  • the mechanical connectivity can be enhanced while maintaining the electrical connectivity between the conductive circuit layer 7 and the electrode 12.
  • the contact interface having the above-described electrical connection region and mechanical coupling region is not limited to the contact portion between the second conductive circuit layer 7 and the second electrode 12, and the first conductive circuit layer 5 and the first conductive circuit layer 5 may It is also effective for the contact portion with one electrode 11.
  • the contact interface having the electrical connection area and the mechanical connection area is not limited to the case where the surfaces of the electrodes 11 and 12 have an uneven shape, but is a case where it has a relatively flat surface. Even if it uses resin which has the Vicat softening temperature, melting temperature, etc. which were mentioned above, it can obtain by controlling the vacuum thermocompression-bonding conditions etc. of the resin sheet mentioned later.
  • the contact interface between the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12 having the electrical connection area and the mechanical connection area. You can get Thereby, the electrical connection reliability between the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12 can be further enhanced.
  • the LED chip 8 includes the semiconductor substrate 9, the light emitting unit 10, the first electrode 11 and the second electrode 12 as described above.
  • Type semiconductor layer 15 and a light emitting layer 16 for example, a PN junction interface or an active layer formed of a non-doped semiconductor layer
  • a pad-shaped first electrode 11 having a sufficiently smaller area than the light emitting layer 16 is provided on the second semiconductor layer 15.
  • the light emitting layer 16 is preferably formed at a position 1 ⁇ m or more deep from the lower surface of the first electrode 11, and more preferably 2 ⁇ m or more deep .
  • FIG. 4 shows the basic structure of the LED chip 8. Even if the LED chip 8 has a reflective film, an adhesive layer, a buffer layer, a contact layer, a current diffusion layer, a transparent electrode layer, etc. in addition to the above-described layers. Good.
  • the structural example of LED chip 8 which has a double hetero junction structure in FIG. 5 is shown.
  • a reflective film 17 of distributed Bragg type or the like is provided on the semiconductor substrate 9.
  • the light emitting unit 10 is provided on the reflective film 17.
  • the light emitting unit 10 includes a first conductive type (for example, P type) contact layer 18 sequentially formed on the reflective film 17, a first conductive type (for example, P type) cladding layer 14, an active layer 16, and a second conductive type For example, it has a cladding layer 15 of N type and a contact layer 19 of the second conductivity type (for example, N type).
  • a transparent electrode layer 20 is formed on the contact layer 19 of the second conductivity type, and a first electrode (pad electrode) 11 is provided thereon. These layers are added as needed and may be omitted in some cases.
  • the LED chip 8 may have a buffer layer, a protective layer, a current diffusion layer, and the like in addition to the layers described above.
  • the LED chip 8 is produced by sequentially forming each layer (laminate of thin films) and the like constituting the light emitting unit 10 on a semiconductor wafer to be the semiconductor substrate 9 and then dicing the semiconductor wafer into a chip shape.
  • Semiconductor wafer dicing is generally performed by blade dicing using a diamond blade.
  • forming an element separation groove in the laminated body of a thin film by dry etching or laser dicing. It is common.
  • the width of the element separation groove is set to be wider than the cutting width of blade dicing.
  • the manufacturing process of the LED chip 8 will be described in detail with reference to FIGS. 6A to 6C.
  • the thin film laminated body 22 which comprises the light emission part 10 on the 1st surface of the semiconductor wafer 21 used as the semiconductor substrate 9 is formed.
  • the first electrode 11 is formed on the thin film stack 22, and the second electrode 12 is formed on the second surface of the semiconductor wafer 21.
  • the element isolation groove 23 is formed in the thin film stack 22.
  • the width of the element separation groove 23 is set to be wider than the cutting width of blade dicing.
  • a plurality of LED chips 8 are manufactured by dicing the center of the element isolation groove 23 and dividing the semiconductor wafer 21 into a plurality of semiconductor substrates 9. By making the width of the element separation groove 23 wider than the dicing width and cutting only the semiconductor wafer 21 by blade dicing, occurrence of chipping or peeling due to dicing of the thin film stack 22 by a blade is prevented.
  • the light emitting surface side becomes convex at an environmental temperature close to the upper limit of the general operating temperature condition even when operating normally in a temperature environment of about 20 ° C.
  • a pressure is applied by bending the device surface, pressing the surface of the device near the LED chip with a finger, or touching other parts, the LED chip does not light, or the luminous intensity of the LED chip decreases. Phenomenon was observed.
  • the surface of the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 9 is exposed by applying the above-described chip manufacturing process, and the exposed portion of the semiconductor substrate 9 is the first. It has been found that a decrease in the luminous intensity of the light emitting unit 10, a short circuit and the like occur as the contact with the first conductive circuit layer 5 electrically connected to the electrode 11 is facilitated.
  • the light emitting unit 10 does not exist on the outer peripheral portion of the surface (the surface on which the light emitting unit 10 is formed) of the semiconductor substrate 9 based on the element separation groove 23.
  • LED chip 8 as shown in FIG. 4, the area S 2 of the light emitting portion 10 is for having an area S 1 is smaller than the shape of the semiconductor substrate 9, the surface of the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 9 is exposed.
  • the LED chip 8 having the semiconductor substrate 9 with the outer peripheral portion exposed is applied to the light emitting device 1, the light emitting device 1 is bent particularly under an environmental temperature close to the upper limit of the operating temperature condition or locally near the LED chip 8.
  • the first conductive circuit layer 5 electrically connected to the first electrode 11 may come in contact with the exposed portion of the semiconductor substrate 9.
  • the luminous intensity of the light emitting unit 10 may be reduced, and the light emitting unit 10 may be shorted to cause defects such as non-lighting of the LED chip 8.
  • the first conductive circuit layer 5 electrically connected to the first electrode 11 may come in contact with the exposed portion of the semiconductor substrate 9 as shown in FIG.
  • the contact between the first conductive circuit layer 5 and the exposed portion of the semiconductor substrate 9 is likely to occur particularly when the light emitting device 1 is bent at an environmental temperature close to the upper limit of the operating temperature condition.
  • the minimum thickness T 2 of the third light-transmissive insulating material 13 by thinner than the height T thickness based on one of the LED chip 8, the first conductive circuit layer 5 between the first electrode 11
  • electrical connection reliability can be enhanced, the first conductive circuit layer 5 and the exposed portion of the semiconductor substrate 9 can be easily brought into contact with each other. For this reason, the fall of the luminous intensity of the light emission part 10 and a short circuit become easy to occur, and problems, such as non-lighting of LED chip 8, will be caused.
  • the distance H is from the surface of the semiconductor substrate 9 to the exposed surface of the electrode 11 having a pad shape regardless of whether another layer such as a transparent electrode is present between the light emitting unit 10 and the first electrode 11. And the distance.
  • the distance H is not limited to the distance from the surface where the semiconductor substrate 9 is completely exposed to the surface of the electrode 11, and in the case where a conductive film is formed on the semiconductor substrate 9, It is the distance to the surface.
  • the LED chip 8 may have a structure in which the S 1 / S 2 ratio is 1.
  • the area ratio (S 1 / S 2 ) between the semiconductor substrate 9 and the light emitting unit 10 is larger than 1, there is a possibility that the first conductive circuit layer 5 and the exposed portion of the semiconductor substrate 9 may contact as described above. is there. With respect to such a point, by setting the distance H from the surface of the semiconductor substrate 9 to the surface of the first electrode 11 according to the value of S 1 / S 2 , the first translucent support base 2 When the entire light emitting device 1 is bent, the first conductive circuit layer 5 can be prevented from contacting the exposed portion of the semiconductor substrate 9.
  • the distance from the surface of the semiconductor substrate 9 to the surface of the first electrode 11 such that the value of “ ⁇ (3.46 / H) +2.73” is equal to or greater than the value of S 1 / S 2
  • H it is possible to prevent the contact between the first conductive circuit layer 5 and the exposed portion of the semiconductor substrate 9.
  • the area ratio S 1 / S 2 between the semiconductor substrate 9 and the light emitting portion 10 and the distance H from the surface of the semiconductor substrate 9 to the surface of the first electrode 11 satisfy “1 ⁇ S 1 / S 2 ⁇ ⁇ (3.46
  • the LED chip 8 satisfying the relationship of (H) +2.73, that is, the relationship in the hatched area shown in FIG. 8, the contact between the first conductive circuit layer 5 and the exposed portion of the semiconductor substrate 9 is It is prevented. Even when the light emitting device 1 is bent particularly in a high temperature environment or local pressure is applied in the vicinity of the LED chip 8, occurrence of a defect such as a short circuit of the light emitting unit 10 can be suppressed.
  • the light emitting device 1 in which the lighting reliability is improved by suppressing the failure of the LED chip 8 and the decrease in the luminous intensity. It is preferable that the area ratio S 1 / S 2 and the distance H satisfy the relationship of “1 ⁇ S 1 / S 2 ⁇ ⁇ (3.46 / H) +2.73”, and further “1.2 ⁇ S 1 It is more preferable to satisfy the relationship of / S 2 ⁇ ⁇ (3.46 / H) +2.73 ”.
  • the area ratio S 1 / S 2 of the semiconductor substrate 9 to the light emitting portion 10 and the distance H satisfy “1 ⁇ S 1 / S 2 ⁇ ⁇ (3.46 / H LED chip 8 satisfying the relationship of + 2.73 "is manufactured.
  • the specific structure of the LED chip 8 is as described above.
  • a second light-transmissive support base 3 having a second conductive circuit layer 7 formed on the surface is prepared.
  • first and second translucent insulating resin sheets 31 and 32 are prepared.
  • the translucent insulating resin sheets 31 and 32 are preferably elastomer sheets having a Vicat softening temperature in the range of 80 to 160 ° C., and more preferably acrylic elastomer sheets.
  • the tensile storage elastic modulus of the elastomer sheet as the translucent insulating resin sheets 31 and 32 is preferably in the range of 0.1 to 7 GPa. Furthermore, it is preferable that the elastomer sheet is not melted at the Vicat softening temperature, and the tensile storage elastic modulus at the Vicat softening temperature is 0.1 MPa or more.
  • the elastomeric sheet preferably has a melting temperature of 180 ° C. or more, or a melting temperature of 40 ° C. or more higher than the Vicat softening temperature.
  • the glass transition temperature of the elastomer sheet is preferably ⁇ 20 ° C. or less.
  • the second light-transmissive insulating resin sheet 32 is disposed on the second conductive circuit layer 7 of the second light-transmissive support base 3 so as to cover the entire conductive circuit layer 7.
  • the second light-transmissive insulating resin sheet 32 can cover the entire conductive circuit layer 7 and the entire light-transmissive insulator 6 including the portion where the LED chip 8 is disposed on the conductive circuit layer 7 It has the following shape.
  • several LED chip 8 is arrange
  • the plurality of LED chips 8 are arranged such that the second electrodes 12 are located on the second light transmitting insulating resin sheet 32 side (the second conductive circuit layer 7 side).
  • the 1st translucent insulated resin sheet 31 is arrange
  • the first light transmitting support base 2 is disposed on the first light transmitting insulating resin sheet 31.
  • the first light-transmissive support base 2 is disposed such that the first conductive circuit layer 5 faces the first light-transmissive insulating resin sheet 31.
  • the first light-transmissive insulating resin sheet 31 can cover the entire conductive circuit layer 5 and the entire light-transmissive insulator 4 including the portion where the LED chip 8 is disposed on the conductive circuit layer 5 It has the following shape. Therefore, in the first light-transmissive support base 2 disposed on the first light-transmissive insulating resin sheet 31, the entire first conductive circuit layer 5 is covered with the first light-transmissive insulating resin sheet 31. It will be By performing the steps shown in FIGS.
  • the first electrode 11 is positioned on the first light-transmissive insulating resin sheet 31 side, and the second electrode 12 is second-transparent. It is disposed between the first light transmitting insulating resin sheet 31 and the second light transmitting insulating resin sheet 32 so as to be located on the light insulating resin sheet 32 side.
  • the first and second light-transmissive insulating resin sheets 31 and 32 are spaces between the first light-transmissive support substrate 2 and the second light-transmissive support substrate 3 in the vacuum thermocompression bonding process described below, That is, it has a thickness capable of sufficiently filling the space based on the gap between the first light transmitting support base 2 and the second light transmitting support base 3 which are generated by arranging the LED chip 8. Just do it.
  • the total thickness of the first and second translucent insulating resin sheets 14 and 15 is, for example, the height T 1 of the LED chip 8 and the minimum thickness T of the third translucent insulator 13 it may be a difference ⁇ T third light transmitting insulator 13 has sufficient thickness to be formed with a based (T 1 -T 2) the shape of the two.
  • the second light-transmissive support base 3, the second light-transmissive insulating resin sheet 32, the LED chip 8, the first light-transmissive insulating resin sheet 31, and the first light-transmissive support The laminated body in which the base 2 and the base 2 are sequentially laminated is pressurized while being heated in a vacuum atmosphere.
  • pressure is locally applied between adjacent LED chips 8 so that the minimum thickness T 2 of the third light-transmissive insulator 13 is smaller than the height T 1 of the LED chips 8. It is preferable to carry out using a pressure device (a pressure device having a pressure plate provided with an elastic body such as rubber on the surface) capable of adding
  • the heating and pressing process vacuum thermocompression bonding process in a vacuum atmosphere of the laminate
  • the laminate can be pressurized in a state where the translucent insulating resin sheets 31 and 32 are appropriately softened. Therefore, the first electrode 11 disposed on the conductive circuit layer 5 is connected to the predetermined position of the first conductive circuit layer 5 through the translucent insulating resin sheet 31, and the translucent insulating resin sheet 32.
  • the third light-transmissive insulator 13 can be formed by embedding the light-transmissive insulating resin sheets 31 and 32 softened in the space between the support substrate 3 without gaps.
  • the heating temperature T at the time of thermocompression bonding of the laminate is 10 (° C.) lower than the Vicat softening temperature Mp of the translucent insulating resin sheets 31 and 32 (T ⁇ Mp-10), the translucent insulating resin sheet The softening of 31, 32 is insufficient, and the adhesion of the light-transmissive insulating resin sheets 31, 32 (and thus the third light-transmissive insulator 13) to the LED chip 8 may be reduced.
  • the translucent insulating resin sheets 31, 32 (thus the third light transmission there is a possibility that the insulating insulator 13) can not be filled well. If the heating temperature T exceeds the temperature 20 ° C. higher than the Vicat softening temperature Mp of the translucent insulating resin sheets 31 and 32 (Mp + 20 ⁇ T), the translucent insulating resin sheets 31 and 32 are too soft and the shape is defective Etc. may occur.
  • thermocompression bonding step in a vacuum atmosphere of the laminate is preferably performed as follows.
  • the above-described laminate is preliminarily pressurized to closely contact the respective constituent members.
  • the laminate is pressurized while being heated to the temperature as described above.
  • the pre-pressed laminated body is thermocompression-bonded in a vacuum atmosphere to soften the space between the first translucent support base 2 and the second translucent support base 3.
  • the translucent insulating resin sheets 31 and 32 can be embedded without a gap. It is preferable that the vacuum atmosphere at the time of thermocompression bonding be 5 Pa or less.
  • thermocompression bonding process of the laminate is performed in the air atmosphere or under reduced pressure where the vacuum pressure is high, air bubbles are likely to remain inside the light emitting device 1 after thermocompression bonding, particularly around the LED chip 8. Since air bubbles remaining in the light emitting device 1 are pressurized, this causes expansion of the light emitting device 1 after thermocompression bonding and peeling of the LED chip 8 from the light transmitting support bases 2 and 3. Furthermore, if air bubbles or blisters exist inside the light emitting device 1, particularly in the vicinity of the LED chip 8, the light may be scattered unevenly, which is a problem on the appearance of the light emitting device 1, which is not preferable.
  • generation of air bubbles in the light emitting device 1 can be suppressed based on various characteristics of the third light-transmissive insulator 13 and vacuum thermal compression bonding conditions.
  • the pressure applied at the time of thermocompression bonding of the laminate varies depending on the heating temperature, the material and thickness of the light transmitting insulating resin sheets 31 and 32, the thickness of the final third light transmitting insulator 13, etc. It is usually in the range of 0.5 to 20 MPa, preferably in the range of 1 to 12 MPa. It is possible to enhance the embeddability of the translucent insulating resin sheets 31 and 32 in the gap between the first translucent support base 2 and the second translucent support base 3 by applying such a pressing force. it can. Furthermore, characteristic deterioration, breakage, etc. of the LED chip 8 can be suppressed.
  • the first light-transmissive insulating resin sheet 31 is interposed between the first conductive circuit layer 5 and the first electrode 11 of the LED chip 8, and the second conductive circuit layer 7 and the LED
  • the first electrode 11 and the first conductive circuit are implemented by performing the vacuum thermocompression bonding process in a state where the second light-transmissive insulating resin sheet 15 is interposed between the chip 8 and the second electrode 12.
  • the thickness of the third light-transmissive insulator 13 can be controlled within a desired range while electrically connecting the layer 5 and the second electrode 12 to the second conductive circuit layer 7.
  • the third translucent insulator 13 can be closely attached to the periphery of the LED chip 8 including the periphery of the first electrode 11. Therefore, it becomes possible to obtain the light emitting device 1 in which the electrical connection reliability between the conductive circuit layers 5 and 7 and the electrodes 11 and 12 is improved.
  • the first electrode 11 or the second electrode 12 and the conductive circuit layers 5 and 7 are controlled by controlling the heating temperature and pressure during vacuum thermocompression bonding of the laminate, and the shape and hardness of the pressure body. Electrical connection region in which the electrodes 11, 12 and the conductive circuit layers 5, 7 are in direct contact with the contact interface with the electrode (in particular, the contact interface between the second electrode 12 and the conductive circuit layer 7); And the conductive circuit layers 5 and 7 may form a mechanical coupling region coupled with the third light transmitting insulator 13 interposed therebetween. By obtaining the contact interface between the electrodes 11 and 12 having such a structure and the conductive circuit layers 5 and 7, it is possible to further enhance the electrical connection reliability.
  • FIG. 10 shows a door 41 of a building to which the light emitting device 1 of the embodiment is attached as an example of use of the light emitting device 1 of the embodiment.
  • the door 41 shown in FIG. 10 includes a glass plate 43 installed in the door frame 42 and the light emitting device 1 attached to the glass plate 43.
  • the light emitting device 1 Since the light emitting device 1 has a light transmitting property as a whole, for example, after the display (in FIG. 10, ENTRANCE) of the door is made possible, the transparency of the glass plate 43 constituting the door 41 is impaired. There is no The light emitting device 1 of the embodiment is suitably used for various display devices and lamps for which transparency is required.
  • Example 1 First, on the conductive N-type GaAs single crystal substrate, a distributed Bragg reflector (DBR film) was formed by metal organic vapor phase epitaxy. Then, an n-AlInGaP cladding layer, an AlInGaP active layer having a multiple quantum well structure, and a p-AlInGaP cladding layer were deposited to form a light emitting portion having a double hetero junction structure. A GaAs ohmic contact layer and a buffer layer were formed thereon, and then an ITO transparent electrode film with a thickness of 1.0 ⁇ m was formed by vacuum evaporation. Thus, a 3-inch red LED epitaxial wafer (emission wavelength: 630 nm) was produced by forming a thin film laminate to be a light emitting portion on a GaAs single crystal substrate.
  • DBR film distributed Bragg reflector
  • the non-light emitting surface of the LED wafer was ground with a diamond die such that the thickness of the LED chip was 170 ⁇ m and the surface roughness Ra of the back surface (non-light emitting surface) of the LED chip was 2 ⁇ m.
  • a photoresist was formed on the light emitting surface of the LED wafer, exposed and developed, and then a 2.0 ⁇ m thick electrode film having a gold alloy composition was formed.
  • the first electrode having a pad shape was formed by removing the photoresist and the extra electrode film by lift-off processing.
  • the distance H from the surface of the GaAs single crystal substrate to the surface of the first electrode was 4.0 ⁇ m.
  • a 1.0 ⁇ m thick electrode film having the same gold alloy composition as the first electrode was formed on the non-light emitting surface of the LED wafer.
  • the electrode film on the non-light emitting surface side was formed on the entire surface of the LED wafer, and this was used as a second electrode.
  • the first and second electrodes were alloyed by vacuum heating.
  • the area of the light-emitting layer (the area of the light emitting portion) S 2 is exposed and developed photoresist so that 0.022 mm 2.
  • the photoresist is used as a mask, by dry etching the thin film stack of a light emitting portion, to form an isolation trench for defining the area S 2 of the light-emitting layer to 0.022 mm 2.
  • a plurality of LEDs are obtained by dicing the central portion of the device separation groove located between adjacent LED chips with a diamond blade such that the area S 1 of the singulated LED chips is 0.041 mm 2. Divided into chips.
  • the chip area (the area of the GaAs single crystal substrate) S 1 is at 0.041 mm 2, the area S 2 of the light-emitting layer to prepare a LED chip of 0.022 mm 2.
  • the distance H from the surface of the GaAs single crystal substrate to the surface of the first electrode is 4.0 ⁇ m as described above.
  • the S 1 / S 2 ratio is 1.864 and the value of [ ⁇ (3.46 / H) +2.73] is 1.865. Therefore, the S 1 / S 2 ratio is smaller than the value of [ ⁇ (3.46 / H) +2.73].
  • the ratio of the area of the first electrode to the area S 2 of the light-emitting layer (pad electrode) is about 20%.
  • a polyethylene terephthalate sheet with a thickness of 180 ⁇ m was prepared as the first and second light transmitting insulators.
  • Six LED chips arranged in a straight line by printing a slurry in which ITO fine particles are dispersed in an ultraviolet-curable acrylic transparent resin binder on the surface of a polyethylene terephthalate sheet as a first light-transmissive insulator
  • a conductive circuit layer connecting in series was formed to produce a first translucent support base.
  • a conductive circuit layer was similarly formed on the surface of a polyethylene terephthalate sheet as a second light-transmissive insulator to produce a second light-transmissive support base.
  • the first and second light transmitting insulating resin sheets have a Vicat softening temperature of 110 ° C., a melting temperature of 220 ° C., a tensile storage elastic modulus at 0 ° C. of 1.1 GPa, and a tensile storage elastic modulus at 100 ° C. of 0.3 GPa
  • An acrylic elastomer sheet having a tensile storage elastic modulus of 0.2 GPa at a Vicat softening temperature (110 ° C.), a glass transition temperature of ⁇ 40 ° C. and a thickness of 60 ⁇ m was prepared.
  • the Vicat softening temperature is No. 6 manufactured by Yasuda Seiki Mfg. Co., Ltd.
  • Using a 148-HD-PC heat distortion tester it was determined under the conditions of test weight 10 N and temperature rising rate 50 ° C./hour under A50 conditions described in JIS K7206 (ISO 306).
  • the glass transition temperature and the melting temperature are heat flux differential scanning at a temperature rising rate of 5 ° C./min using a differential scanning calorimeter DSC-60 manufactured by Shimadzu Corporation in a method based on JIS K 7121 (ISO 3146). It was determined by calorimetry.
  • Tensile storage modulus is from -100 ° C to 200 ° C using DDV-01GP dynamic viscoelasticity automatic measuring device manufactured by A & D Co., in accordance with JIS K7244-4 (ISO 6721-4), It was determined at a constant temperature rise of 1 ° C./min and a frequency of 10 Hz.
  • a second light-transmissive insulating resin sheet is placed on the conductive circuit layer of the second light-transmissive support base so as to cover the entire conductive circuit layer and the light-transmissive insulator, and a second light-transmissive insulating resin
  • Six LED chips were disposed at predetermined positions on the sheet.
  • the six LED chips were arranged such that the second electrodes were located on the second light-transmissive insulating resin sheet side and were linearly arranged at 1 mm intervals.
  • the first light-transmissive insulating resin sheet and the first light-transmissive support base were stacked on six LED chips.
  • the first light-transmissive insulating resin sheet was disposed such that the conductive circuit layer of the first light-transmitting support base was positioned on the first light-transmissive insulating resin sheet side.
  • the first light-transmissive insulating resin sheet has a shape that covers the entire conductive circuit layer of the first light-transmissive support base and the light-transmissive insulator.
  • the laminate was pressed at a pressure of 9.8 MPa while being heated to 120 ° C. in such a vacuum atmosphere.
  • the electrode of the LED chip and the conductive circuit layer are electrically connected, and the first light-transmissive support substrate and the second light-transmissive support substrate are electrically connected.
  • First and second light-transmissive insulating resin sheets were embedded in the space between them to form a third light-transmissive insulator. Thereafter, the end face was sealed with an ultraviolet curable resin to fabricate a light emitting device.
  • the LED chip and its surroundings were observed by SEM.
  • a part of the third light-transmissive insulator is favorably filled between the non-formed surface of the first electrode and the conductive circuit layer in the light emitting surface of the LED chip. It was confirmed that it was.
  • an electrical connection region in which the second electrode and the conductive circuit layer are in direct contact with each other, and between the second electrode and the conductive circuit layer It was confirmed that a mechanical coupling region in which a part of the translucent insulator of 3 was interposed was formed. Furthermore, bubbles of 0.04 mm 2 or more and blisters due to the bubbles were not observed around the LED chip.
  • the other examples shown below were the same. Such a light emitting device was subjected to the characteristic evaluation described later.
  • Examples 2 to 14, Comparative Examples 1 to 10 Chip area (area of GaAs substrate) S 1 , area S 2 of light emitting layer, distance H from surface of semiconductor substrate to surface of first electrode, thickness of first electrode, presence / absence of transparent electrode and thickness
  • a light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that changes were made as shown in Tables 1 and 2.
  • polyethylene terephthalate sheets with a thickness of 180 ⁇ m are prepared as the first and second light transmitting insulators, and 0.15 ⁇ m thick is formed on the surface by vacuum evaporation. After forming the ITO thin film, those having a circuit formed by laser processing were used as first and second light transmitting support substrates.
  • polyethylene terephthalate sheets having a thickness of 180 ⁇ m are prepared as first and second light transmitting insulators, and Ag fine particles are dispersed in a transparent resin binder on the surface thereof.
  • the resulting slurry was printed to form a circuit having a mesh size of 0.5 mm and used as first and second light transmitting support substrates.
  • the obtained light emitting device was subjected to the characteristic evaluation described later.
  • Example 15 (Example 15, Comparative Example 11) A p-AlInGaP clad layer, an AlInGaP active layer of multiple quantum well structure, an n-AlInGaP clad layer, an ohmic contact layer, a buffer layer, and an ITO transparent electrode film with a thickness of 1.0 ⁇ m on a Si substrate via a bonding metal A stacked 3-inch red LED epitaxial wafer (emission wavelength: 630 nm) was fabricated. A light emitting device of Example 15 was produced in the same manner as Example 1 except that this red LED epitaxial wafer was used. The obtained light emitting device was subjected to the characteristic evaluation described later. The light emitting device of Comparative Example 11, except for changing the area S 2 of the light-emitting layer thickness of the first electrode was produced in the same manner as in Example 15.
  • Example 16 Comparative Example 12
  • a stacked 3-inch red LED epitaxial wafer (emission wavelength: 630 nm) was fabricated.
  • a light emitting device of Example 16 was produced in the same manner as Example 1 except that this red LED epitaxial wafer was used. The obtained light emitting device was subjected to the characteristic evaluation described later.
  • the light emitting device of Comparative Example 12, except for changing the area S 2 of the light-emitting layer was prepared in the same manner as in Example 16.
  • Example 17 3-inch blue LED epitaxial wafer (emission: n-GaN: Si layer, InGaN / GaN active layer with multiple quantum well structure, p-AlGaN: Mg layer, p-GaN: Mg layer stacked on SiC substrate) Wavelength: 470 nm) was produced.
  • a light emitting device of Example 17 was produced in the same manner as Example 1 except that this blue LED epitaxial wafer was used. The obtained light emitting device was subjected to the characteristic evaluation described later.
  • the light emitting device of Comparative Example 13, except for changing the area S 2 of the light-emitting layer was prepared in the same manner as in Example 17.
  • the characteristics of the light emitting devices of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 13 were evaluated as follows. Eighteen samples were prepared for each example. For the samples of each example, the bending resistance test described in JIS C5016 (IEC249-1 and IEC326-2) 8.6 was carried out in the energized state under the temperature conditions of 20 ° C. ⁇ 2 ° C. and 45 ° C. ⁇ 2 ° C. . The light emitting surface was bent in a direction perpendicular to the arrangement direction of the LED chips so that the LED chip row of each sample was on the outside and at the center of the bent portion. In the test under the temperature condition of 20 ° C.

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Abstract

　実施形態の発光装置１は、第１および第２の透光性支持基体２、３を具備し、これらの間には発光ダイオード８が配置されている。発光ダイオード８は、基板９の第１の面（面積Ｓ１）上に設けられた第１の半導体層１４、発光層（面積Ｓ２）１６、半導体層１５を有し、第２の半導体層１５にはパッド状の第１の電極１１が形成されている。基板９の第１の面から第１の電極１１の表面までの距離をＨとしたとき、発光ダイオード８は「１≦Ｓ１／Ｓ２≦－（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係を満足する形状を有している。

Description

発光装置
　本発明の実施形態は、発光装置に関する。
　発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光装置は、屋内用、屋外用、定置用、移動用等の表示装置、表示用ランプ、各種スイッチ類、信号装置、一般照明等の光学装置に幅広く利用されている。ＬＥＤを用いた発光装置のうち、各種の文字列、幾何学的な図形や模様等を表示する表示装置や表示用ランプ等に好適な装置として、２枚の透明基板間に複数のＬＥＤを配置した透明発光装置が知られている。透明基板として透明樹脂製のフレキシブル基板等を使用することによって、表示装置や表示用ランプとしての発光装置の取り付け面に対する制約が軽減されるため、透明発光装置の利便性や利用可能性が向上する。
　透明発光装置は、例えば第１の導電回路層を有する第１の透明絶縁基板と第２の導電回路層を有する第２の透明絶縁基板との間に、複数のＬＥＤチップを配置した構造を有している。ＬＥＤチップは、例えば半導体基板の一方の面上に第１の半導体層と発光層と第２の半導体層とを順に積層した構造を有している。第２の半導体層上には第１の電極が設けられ、また半導体基板の他方の面上には第２の電極が設けられる。第１の電極は発光層からの光の放射を妨げないように、発光層より面積が十分小さくなるように第２の半導体層上に設けられる。ＬＥＤチップの第１および第２の電極は、それぞれ第１および第２の導電回路層と電気的に接続される。第１の透明絶縁基板と第２の透明絶縁基板との間の空間には、電気絶縁性や屈曲性を有する透明絶縁樹脂等が充填される。
　ＬＥＤチップの電極と導電回路層との電気的な接続は、例えば第１の透明絶縁基板とＬＥＤチップと第２の透明絶縁基板との積層体を熱圧着することにより行われる。ＬＥＤチップの電極と導電回路層との電気的な接続に関しては、導電性接着剤やホットメルト接着剤を使用したり、あるいは基板間に充填される透明絶縁樹脂の厚さをＬＥＤチップの厚さより薄くすることで、導電回路層をＬＥＤチップの電極に押し付けることが提案されている。しかしながら、従来の透明発光装置は屈曲時にＬＥＤチップの光度の低下やショートによる不点灯等が発生しやすいという難点を有している。
特開平１１－１７７１４７号公報 特表２００７－５３１３２１号公報 特表２００９－５１２９７７号公報 特開２０１２－０８４８５５号公報
　本発明が解決しようとする課題は、例えば屈曲時におけるＬＥＤチップの光度の低下やショートによる不点灯等の不具合の発生を抑制することによって、ＬＥＤチップの点灯信頼性を向上させた発光装置を提供することにある。
　実施形態の発光装置は、第１の透光性絶縁体と、第１の透光性絶縁体の表面に設けられた第１の導電回路層とを備える第１の透光性支持基体と、第２の透光性絶縁体と、第２の透光性絶縁体の表面に設けられた第２の導電回路層とを備え、第２の導電回路層が第１の導電回路層と対向するように配置された第２の透光性支持基体と、第１の面と第２の面とを有する基板と、基板の第１の面上に設けられた第１導電型の第１の半導体層と、第１の半導体層上に設けられた第２導電型の第２の半導体層と、第１の半導体層と第２の半導体層との間に設けられた発光層と、発光層より面積が小さくなるように第２の半導体層上に設けられ、第１の導電回路層と電気的に接続された第１の電極と、基板の第２の面上に設けられ、第２の導電回路層と電気的に接続された第２の電極とを備え、第１の透光性支持基体と第２の透光性支持基体との間に配置された発光ダイオードと、第１の透光性支持基体と第２の透光性支持基体との間の空間に埋め込まれた第３の透光性絶縁体とを具備する。基板の第１の面の面積をＳ１、発光層の面積をＳ２、基板の第１の面から第１の電極の表面までの距離をＨとしたとき、発光ダイオードは１≦Ｓ１／Ｓ２≦－（３．４６／Ｈ）＋２．７３の関係を満足する形状を有している。
実施形態の発光装置を示す断面図である。 図１に示す発光装置の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す発光装置における発光ダイオードの配置部分を拡大して示すＳＥＭ像である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの第１の構成例を示す断面図である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの第２の構成例を示す断面図である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの製造工程における発光部および電極の形成工程を示す断面図である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの製造工程における発光部への素子分離溝の形成工程を示す断面図である。 図１に示す発光装置に用いる発光ダイオードの製造工程における分割工程を示す断面図である。 図１に示す発光装置における第１の導電回路層と発光ダイオードの基板の露出部分とが接触する不具合を説明するための図である。 基板の第１の面から第１の電極の表面までの距離Ｈの逆数（１／Ｈ）と発光層の面積Ｓ２に対する基板の第１の面の面積Ｓ１の比（Ｓ２／Ｓ１）との関係を示す図である。 実施形態の発光装置の製造工程における第２の透光性支持基体および第２の透光性絶縁樹脂シートの準備工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の製造工程における第２の透光性支持基体上への発光ダイオードの配置工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の製造工程における第１の透光性絶縁樹脂シートの配置工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の製造工程における第１の透光性支持基体の配置工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の製造工程における熱圧着工程を示す断面図である。 実施形態の発光装置の適用例を示す図である。
　実施形態の発光装置について、図面を参照して説明する。図１は実施形態による発光装置の構成を示す断面図、図２は図１に示す発光装置の一部を拡大して示す断面図である。これらの図に示す発光装置１は、所定の間隙を持って対向配置された第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３とを具備している。第１の透光性支持基体２は、第１の透光性絶縁体４とその表面に形成された第１の導電回路層５とを備えている。第２の透光性支持基体３は、第２の透光性絶縁体６とその表面に形成された第２の導電回路層７とを備えている。第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３とは、第１の導電回路層５と第２の導電回路層７とが対向するように配置されている。第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙には、複数の発光ダイオード８が配置されている。
　透光性絶縁体４、６には、例えば絶縁性と透光性と屈曲性とを有する樹脂材料が用いられる。このような樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）、環状オレフィン樹脂（例えばＪＳＲ社製のアートン（商品名））、アクリル樹脂等が挙げられる。透光性絶縁体４、６の全光透過率（ＪＩＳ　Ｋ７１０５）は９０％以上であることが好ましく、さらに９５％以上であることがより好ましい。透光性絶縁体４、６の厚さは５０～３００μｍの範囲であることが好ましい。透光性絶縁体４、６の厚さが厚すぎると、透光性支持基体２、３に良好な屈曲性を付与することが困難となり、また透光性も低下するおそれがある。透光性絶縁体４、６の厚さが薄すぎると、導電回路層５、７の形成基材としての特性等が十分に得られなくなるおそれがある。
　第１の透光性絶縁体４の表面には、第１の導電回路層５が形成されている。同様に、第２の透光性絶縁体６の表面には、第２の導電回路層７が形成されている。導電回路層５、７には、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明導電材料が用いられる。透明導電材料からなる導電回路層５、７としては、例えばスパッタ法や電子ビーム蒸着法等を適用して薄膜を形成し、得られた薄膜をレーザ加工やエッチング処理等でパターニングして回路を形成したものが挙げられる。導電回路層５、７は、透明導電材料の微粒子（例えば平均粒子径が１０～１００ｎｍの範囲の微粒子）と透明樹脂バインダとの混合物をスクリーン印刷等で回路形状に塗布したものや、上記混合物の塗布膜にレーザ加工やフォトリソグラフィによるパターニング処理を施して回路を形成したものであってもよい。
　導電回路層５、７は、透明導電材料からなるものに限らず、金や銀等の不透明導電材料の微粒子をメッシュ状に形成したものであってもよい。例えば、ハロゲン化銀のような不透明導電材料の感光性化合物を塗布した後、露光・現像処理を施してメッシュ状の導電回路層５、７を形成する。不透明導電材料微粒子を含むスラリーをスクリーン印刷等でメッシュ状に塗布して導電回路層５、７を形成してもよい。導電回路層５、７は透光性絶縁体４、６の表面に形成したときに透光性を示し、透光性支持基体２、３が得られるものであればよい。導電回路層５、７は、透光性支持基体２、３の全光透過率（ＪＩＳ　Ｋ７１０５）が１０％以上、また発光装置１全体としての全光透過率が１％以上となるような透光性を有していることが好ましい。発光装置１全体としての全光透過率が１％未満であると、発光点が輝点として認識されにくくなる。導電回路層５、７自体の透光性は、その構成によっても異なるが、全光透過率が１０～８５％の範囲であることが好ましい。
　第１の透光性支持基体２の第１の導電回路層５を有する表面と第２の透光性支持基体３の第２の導電回路層６を有する表面との間には、複数の発光ダイオード８が配置されている。発光ダイオードとしては、一般的にＰＮ接合を有するダイオードチップ（以下ではＬＥＤチップ８と記す）が用いられる。発光ダイオードはＬＥＤチップ８に限らず、レーザダイオード（ＬＤ）チップ等であってもよい。ＬＥＤチップ８は、例えば半導体基板９と、半導体基板９の第１の面（表面）上に設けられた発光部１０と、発光部１０上に設けられた第１の電極１１と、半導体基板９の第２の面（裏面）に設けられた第２の電極１２とを備えている。ＬＥＤチップ８を構成する基板は、半導体基板９に限られるものではなく、電極１１、１２間を導通することが可能な基板であればよい。ＬＥＤチップ８の具体的な構造については、後に詳述する。
　第１の電極１１は第１の導電回路層５と直接接触させることで電気的に接続されている。すなわち、後述するように第１の導電回路層５を第１の電極１１に押し付けることによって、第１の導電回路層５と第１の電極１１とを電気的に接続している。同様に、第２の電極１２は第２の導電回路層７と直接接触させることで電気的に接続されている。すなわち、第２の導電回路層７を第２の電極１２に押し付けることによって、第２の導電回路層７と第２の電極１２とを電気的に接続している。ＬＥＤチップ８は、第１および第２の電極１１、１２を介して印加される直流電圧により点灯する。
　ＬＥＤチップ８の発光面（発光部１０の表面）に設けられた第１の電極１１は、発光部１０からの発光が外部へ放出されることを妨げないように、発光面より小さい面積を有している。発光部１０の表面は、第１の電極１１の形成面と非形成面とを有している。さらに、第１の電極１１は発光面から突出した形状を有している。第２の電極１２は、ＬＥＤチップ８の非発光面（半導体基板９の裏面）全体に設けられている。第２の電極１２の表面（導電回路層７との接触面）は、第２の導電回路層７との電気的な接続信頼性等を高めるために、例えば１μｍ以上の凹凸形状を有していることが好ましく、さらに微細な凹凸が繰り返した形状を有することが好ましい。第１の電極１１の表面（導電回路層５との接触面）も同様な凹凸形状を有していることが好ましい。
　第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙において、複数のＬＥＤチップ８の配置部分を除く部分には、第３の透光性絶縁体１３が埋め込まれている。第３の透光性絶縁体１３は８０～１６０℃の範囲のビカット軟化温度を有することが好ましい。第３の透光性絶縁体１３は０．０１～１０ＧＰａの範囲の引張貯蔵弾性率を有することが好ましい。引張貯蔵弾性率は０℃から１００℃の間の値を示す。第３の透光性絶縁体１３のビカット軟化温度は１００～１４０℃の範囲であることがより好ましく、引張貯蔵弾性率は０．１～７ＧＰａの範囲であることがより好ましい。
　さらに、第３の透光性絶縁体１３は、ビカット軟化温度で溶融しておらず、ビカット軟化温度における引張貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることがより好ましい。第３の透光性絶縁体１３は１８０℃以上の融解温度、もしくはビカット軟化温度より４０℃以上高い融解温度を有することがさらに好ましい。加えて、第３の透光性絶縁体１３は－２０℃以下のガラス転移温度を有することが好ましい。第３の透光性絶縁体１３のガラス転移温度は－４０℃以下であることがより好ましい。
　第３の透光性絶縁体１３のビカット軟化温度は、試験荷重１０Ｎ、昇温速度５０℃／時間の条件下で、ＪＩＳ　Ｋ７２０６（ＩＳＯ　３０６：２００４）に記載のＡ５０条件で求めた値である。ガラス転移温度と融解温度は、ＪＩＳ　Ｋ７１２１（ＩＳＯ　３１４６）に準拠した方法により、示差走査熱量計を用いて、５℃／分の昇温速度で、熱流束示差走査熱量測定により求めた値である。引張貯蔵弾性率は、ＪＩＳ　Ｋ７２４４－１（ＩＳＯ　６７２１）に準拠して、動的粘弾性自動測定器を用いて、－１００℃から２００℃まで１℃／分で等速昇温し、周波数１０Ｈｚで求めた値である。
　第３の透光性絶縁体１３は、上述したビカット軟化温度、引張貯蔵弾性率、融解温度、ガラス転移温度等の特性を満足する透光性絶縁樹脂、特にエラストマーで構成されていることが好ましい。エラストマーは、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、エステル系エラストマー、およびウレタン系エラストマーから選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。これらのうち、上述した特性を満足するアクリル系エラストマーは、透光性、電気絶縁性、屈曲性に加えて、軟化時の流動性、硬化後の接着性、耐候性に優れることから、第３の透光性絶縁体１３の構成材料として好適である。第３の透光性絶縁体１３は、上記したようなエラストマーを主成分として含む材料からなることが好ましく、必要に応じて他の樹脂成分を含んでいてもよい。
　第３の透光性絶縁体１３の厚さは、ＬＥＤチップ８の高さＴ１（第１の電極１１の表面から第２の電極１２の表面までの高さ）に基づく第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙と同等であってもよい。導電回路層５、７と電極１１、１２との接触性を高める上で、第３の透光性絶縁体１３の厚さは、部分的にＬＥＤチップ８の高さＴ１に基づく厚さより薄いことが好ましい。言い換えると、第３の透光性絶縁体１３と密着している透光性支持基体２、３は、ＬＥＤチップ８が配置されている部分から隣接するＬＥＤチップ８間の中間部分に向けて内側に湾曲した形状を有していることが好ましい。第１および第２の透光性支持基体２、３は、それぞれ反対方向から内側に湾曲した形状を有している。このような透光性支持基体２、３の形状を適用することによって、第１の透光性支持基体２は第１の導電回路層５を第１の電極１１に押し付けられ、第２の透光性支持基体３は第２の導電回路層７を第２の電極１２に押し付けられる。従って、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続性やその信頼性を高めることが可能になる。
　第３の透光性絶縁体１３は、ＬＥＤチップ８の高さＴ１より５μｍ以上１／２Ｔ１以下の範囲で薄い最小厚さＴ２、すなわち隣接するＬＥＤチップ８間における最小厚さＴ２を有していることが好ましい。言い換えると、ＬＥＤチップ８の高さＴ１と第３の透光性絶縁体１３の最小厚さＴ２との差ΔＴ（Ｔ１－Ｔ２）は５μｍ以上１／２Ｔ１以下の範囲であることが好ましい。厚さの差ΔＴが５μｍ未満であると、導電回路層５、７を電極１１、１２に押し付ける力が不足し、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続状態、特に耐屈曲試験や熱サイクル試験時に電気的な接続状態が不安定になるおそれがある。厚さの差ΔＴが高さＴ１の１／２（１／２Ｔ１）を超えると、第３の透光性絶縁体１３の形状を維持することが困難になったり、またＬＥＤチップ８に対する密着性等が低下するおそれがある。厚さの差ΔＴは２０～８０μｍの範囲であることがより好ましい。
　さらに、上述したビカット軟化温度や融解温度を有する樹脂を用いることで、複数のＬＥＤチップ８に密着させた状態で第３の透光性絶縁体１３を第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間に良好に埋め込むことができる。導電回路層５、７と電極１１、１２との接触状態は、ＬＥＤチップ８の周囲に密着した状態で配置された第３の透光性絶縁体１３により維持される。従って、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続状態をより一層良好に保つことができる。樹脂のビカット軟化温度が１６０℃を超えると、第３の透光性絶縁体１３の形成工程で樹脂を十分に流動化させることができず、これにより導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続性が低下するおそれがある。樹脂のビカット軟化温度が８０℃未満であるとＬＥＤチップ８の保持力が不足し、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続信頼性が低下するおそれがある。
　第１の電極１１の周囲の状態に関しては、第３の透光性絶縁体１３を第１の電極１１の周囲にまで配置することが好ましい。第１の電極１１がＬＥＤチップ８の発光面（発光部１０の表面）の面積より十分に小さい面積と発光面から突出した形状とを有する場合、第１の電極１１を第１の導電回路層５に接触させた状態において、発光面（発光部１０の表面）内の第１の電極１１が形成されていない面（第１の電極１１の非形成面）と第１の導電回路層５との間に空間が生じる。発光面内における第１の電極１１の非形成面と第１の導電回路層５との間の微小空間にも、第３の透光性絶縁体１３を充填することが好ましい。第３の透光性絶縁体１３の微小空間に対する充填状態は、上述したビカット軟化温度や融解温度等を有する樹脂を用いることで高めることができる。
　図３は発光装置１におけるＬＥＤチップ８およびその周囲を拡大して示すＳＥＭ像である。図３から明らかなように、発光面内における第１の電極１１の非形成面と導電回路層５との間に第３の透光性絶縁体１３が充填されている。このように、ＬＥＤチップ８の発光面と導電回路層５との間に第３の透光性絶縁体１３を充填し、電極１１の周囲に第３の透光性絶縁体１３の一部を密着した状態で存在させることによって、電極１１と導電回路層５との接触状態を第３の透光性絶縁体１３で良好に維持することができる。すなわち、発光装置１を屈曲させたような場合においても、電極１１と導電回路層５との接触状態が良好に維持される。従って、第１の導電回路層５とＬＥＤチップ８の第１の電極１１との電気的な接続信頼性をより再現性よく高めることが可能になる。
　第２の導電回路層７とＬＥＤチップ８の第２の電極１２との接触構造に関しては、第２の電極１２の周囲に第３の透光性絶縁体１３が密着した状態で存在するために接触状態が良好に維持される。さらに、第２の電極１２の表面が凹凸形状を有している場合、凹凸形状における凸部を導電回路層７と直接接触させて電気的な接続領域を形成すると共に、凹部に第３の透光性絶縁体１３を充填して機械的な結合領域を形成することができる。すなわち、導電回路層７と電極１２との接触界面に、導電回路層７と電極１２とが直接接触した電気的な接続領域と、導電回路層７と電極１２との間に第３の透光性絶縁体１３の一部が介在した機械的な結合領域とが形成される。これによって、導電回路層７と電極１２との電気的な接続性を維持しつつ、機械的な結合性を高めることができる。
　上述した電気的な接続領域と機械的な結合領域とを有する接触界面は、第２の導電回路層７と第２の電極１２との接触部分に限らず、第１の導電回路層５と第１の電極１１との接触部分に対しても有効である。電気的な接続領域と機械的な結合領域とを有する接触界面は、電極１１、１２の表面が凹凸形状を有している場合に限らず、比較的平坦な表面を有している場合であっても、上述したビカット軟化温度や融解温度等を有する樹脂を用いると共に、後述する樹脂シートの真空熱圧着条件等を制御することにより得ることができる。すなわち、樹脂シートの真空熱圧着時における樹脂の延伸状態等を制御することによって、電気的な接続領域と機械的な結合領域とを有する導電回路層５、７と電極１１、１２との接触界面を得ることができる。これによって、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続信頼性をさらに高めることができる。
　次に、ＬＥＤチップ８の具体的な構造について、図４ないし図８を参照して述べる。ＬＥＤチップ８は、前述したように半導体基板９と発光部１０と第１の電極１１と第２の電極１２とを備えている。発光部１０の具体的な構造としては、半導体基板９上に順に形成された第１導電型（例えばＰ型またはＮ型）の第１の半導体層１４および第２導電型（例えばＮ型またはＰ型）の第２の半導体層１５と、これらは半導体層１４、１５間に設けられた発光層１６（例えばＰＮ接合界面やノンドープの半導体層からなる活性層等）とを有する構造が挙げられる。第２の半導体層１５上には、発光層１６より十分に面積が小さいパッド状の第１の電極１１が設けられている。発光部１０の信頼性を高めるために、発光層１６は第１の電極１１の下面から１μｍ以上深い位置に形成されていることが好ましく、さらには２μｍ以上深い位置に形成されていることが望ましい。
　図４はＬＥＤチップ８の基本構造を示すものであり、ＬＥＤチップ８は上述した各層以外に反射膜、密着層、緩衝層、コンタクト層、電流拡散層、透明電極層等を有していてもよい。図５にダブルヘテロ接合構造を有するＬＥＤチップ８の構成例を示す。図５に示すＬＥＤチップ８において、半導体基板９上には分布ブラッグ型等の反射膜１７が設けられている。発光部１０は反射膜１７上に設けられている。発光部１０は反射膜１７上に順に形成された第１導電型（例えばＰ型）のコンタクト層１８、第１導電型（例えばＰ型）のクラッド層１４、活性層１６、第２導電型（例えばＮ型）のクラッド層１５、および第２導電型（例えばＮ型）のコンタクト層１９を有している。第２導電型のコンタクト層１９上には透明電極層２０が形成されており、その上に第１の電極（パッド電極）１１が設けられている。これら各層は必要に応じて追加され、場合によっては省略される。ＬＥＤチップ８は上述した各層以外に緩衝層、保護層、電流拡散層等を有していてもよい。
　ＬＥＤチップ８は、半導体基板９となる半導体ウエハ上に発光部１０を構成する各層（薄膜の積層体）等を順に形成した後、半導体ウエハをチップ形状にダイシングすることにより作製される。半導体ウエハのダイシングは、一般的にダイヤモンドブレードを用いたブレードダイシングにより実施される。この際、半導体ウエハのダイシング時に発光部１０を構成する薄膜（薄膜の積層体）が剥がれることを防止するために、薄膜の積層体にドライエッチングやレーザダイシング等で素子分離溝を形成することが一般的である。素子分離溝の幅はブレードダイシングの切断幅より広くなるように設定される。
　ＬＥＤチップ８の製造工程について、図６Ａないし図６Ｃを参照して詳述する。図６Ａに示すように、半導体基板９となる半導体ウエハ２１の第１の面上に発光部１０を構成する薄膜積層体２２を形成する。薄膜積層体２２上に第１の電極１１を形成すると共に、半導体ウエハ２１の第２の面に第２の電極１２を形成する。図６Ｂに示すように、薄膜積層体２２に素子分離溝２３を形成する。素子分離溝２３の幅はブレードダイシングの切断幅より広くなるように設定される。図６Ｃに示すように、素子分離溝２３の中心をダイシングして半導体ウエハ２１を複数の半導体基板９に分割することによって、複数のＬＥＤチップ８を作製する。素子分離溝２３の幅をダイシング幅より広くし、ブレードダイシングで半導体ウエハ２１のみを切断することによって、薄膜積層体２２をブレードでダイシングすることによるチッピングや剥がれの発生等が防止される。
　ところで、電子器機用の電子部品は、動作温度範囲として４５℃程度までの温度で正常に動作することがしばしば求められる。しかしながら、従来の屈曲性を有する発光装置においては、２０℃程度の温度環境下では正常に動作していても、一般的な動作温度条件の上限に近い環境温度下で、発光面側が凸になるように屈曲状態におかれたり、ＬＥＤチップ近傍の装置表面を指で押したり、他の部品等が接触する等して圧力がかかると、ＬＥＤチップが点灯しなくなったり、ＬＥＤチップの光度が低下するという現象がみられた。このような現象の発生原因について鋭意検討した結果、上述したようなチップ製造工程を適用することで半導体基板９の外周部分の表面が露出した状態となり、この半導体基板９の露出部分が第１の電極１１と電気的に接続された第１の導電回路層５と接触しやすくなることで、発光部１０の光度の低下やショート等が発生することを見出した。
　すなわち、上述したチップ製造工程を適用すると、素子分離溝２３に基づいて半導体基板９の表面（発光部１０の形成面）の外周部分上に発光部１０が存在していない状態となる。ＬＥＤチップ８は図４に示すように、発光部１０の面積Ｓ２が半導体基板９の面積Ｓ１より小さい形状を有するため、半導体基板９の外周部分の表面が露出する。外周部分が露出した半導体基板９を有するＬＥＤチップ８を発光装置１に適用すると、発光装置１を特に動作温度条件の上限に近い環境温度下で屈曲させたり、またＬＥＤチップ８の近傍に局所的な圧力が加わった際に、第１の電極１１と電気的に接続された第１の導電回路層５が半導体基板９の露出部分と接触するおそれがある。第１の導電回路層５が半導体基板９の露出部分と接触すると発光部１０の光度が低下したり、さらに発光部１０がショートしてＬＥＤチップ８の不点灯等の不具合を招くことになる。
　発光装置１を屈曲させると、図７に示すように、第１の電極１１と電気的に接続された第１の導電回路層５が半導体基板９の露出部分と接触するおそれがある。第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分との接触は、特に動作温度条件の上限に近い環境温度下で発光装置１を屈曲させた際に発生しやすい。さらに、第３の透光性絶縁体１３の最小厚さＴ２をＬＥＤチップ８の高さＴ１に基づく厚さより薄くすることで、第１の導電回路層５と第１の電極１１との電気的な接続信頼性を高めることができるものの、第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分とが接触しやすくなる。このため、発光部１０の光度の低下やショートが生じやすくなり、ＬＥＤチップ８の不点灯等の不具合を招くことになる。
　半導体基板９の露出部分は、発光部１０の面積（発光層１６の面積）Ｓ２に対する半導体基板９の面積Ｓ１の比（Ｓ１／Ｓ２）が小さいほど、また半導体基板９の表面（発光部１０の形成面）から第１の電極１１の表面までの距離Ｈが小さいほど、第１の導電回路層５と接触しやすくなる。距離Ｈは、発光部１０と第１の電極１１との間に透明電極等の他の層が存在しているかどうかに関わらず、半導体基板９の表面からパッド形状を有する電極１１の露出表面までの距離とする。距離Ｈは半導体基板９が完全に露出した表面から電極１１の表面までの距離に限られるものではなく、半導体基板９上に導電性の膜が形成されている場合には膜表面から電極１１の表面までの距離とする。
　半導体基板９と発光部１０との面積比（Ｓ１／Ｓ２）が１の場合、すなわち半導体基板９の表面全体が発光部１０で覆われており、半導体基板９の面積Ｓ１と発光部１０の面積（発光層１６の面積）Ｓ２とが等しい場合、第１の透光性支持基体２や発光装置１全体を屈曲させても、第１の導電回路層５は発光部１０の外周部分と接触するだけであるため、発光部１０のショート等の不具合を招くことはない。このため、ＬＥＤチップ８はＳ１／Ｓ２比が１である構造を有していてもよい。ただし、半導体基板９の面積Ｓ１と発光部１０の面積Ｓ２とが等しいということは、前述したＬＥＤチップ８の製造工程で発光部１０の剥がれ等が生じやすくなることを意味する。従って、発光部１０の面積Ｓ２は半導体基板９の面積Ｓ１より小さいことが好ましく、さらにブレードダイシングにおけるマージン等を考慮して、Ｓ１／Ｓ２比は１．２以上であることがより好ましい。
　半導体基板９と発光部１０との面積比（Ｓ１／Ｓ２）が１より大きい場合には、上述したように第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分とが接触するおそれがある。このような点に対して、Ｓ１／Ｓ２の値に応じて半導体基板９の表面から第１の電極１１の表面までの距離Ｈを設定することで、第１の透光性支持基体２や発光装置１全体を屈曲させた際に、第１の導電回路層５が半導体基板９の露出部分と接触することを防ぐことができる。具体的には、「－（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の値がＳ１／Ｓ２の値以上となるように、半導体基板９の表面から第１の電極１１の表面までの距離Ｈを設定することで、第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分との接触を防止することが可能になる。
　半導体基板９と発光部１０との面積比Ｓ１／Ｓ２と半導体基板９の表面から第１の電極１１の表面までの距離Ｈとが「１≦Ｓ１／Ｓ２≦－（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係、すなわち図８に示す斜線領域内の関係を満足するＬＥＤチップ８を適用することで、第１の導電回路層５と半導体基板９の露出部分との接触が防止される。発光装置１を特に高温環境下で屈曲させたり、またＬＥＤチップ８の近傍に局所的な圧力が加わった場合においても、発光部１０のショート等の不具合の発生を抑制することができる。従って、ＬＥＤチップ８の不点灯や光度の低下等を抑制し、点灯信頼性を向上させた発光装置１を提供することが可能になる。面積比Ｓ１／Ｓ２と距離Ｈとは「１＜Ｓ１／Ｓ２≦－（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係を満足することが好ましく、さらに「１．２≦Ｓ１／Ｓ２≦－（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係を満足することがより好ましい。
　次に、実施形態の発光装置１の製造方法について、図９Ａないし図９Ｅを参照して述べる。まず、前述したチップ製造工程等を適用して、半導体基板９と発光部１０との面積比Ｓ１／Ｓ２と距離Ｈとが「１≦Ｓ１／Ｓ２≦－（３．４６／Ｈ）＋２．７３」の関係を満足するＬＥＤチップ８を作製する。ＬＥＤチップ８の具体的な構造は前述した通りである。次に、第１の透光性絶縁体４とその表面に形成された第１の導電回路層５とを有する第１の透光性支持基体２と、第２の透光性絶縁体６とその表面に形成された第２の導電回路層７とを有する第２の透光性支持基体３とを用意する。
　次いで、第１および第２の透光性絶縁樹脂シート３１、３２を用意する。透光性絶縁樹脂シート３１、３２は８０～１６０℃の範囲のビカット軟化温度を有するエラストマーシートであることが好ましく、アクリル系エラストマーシートであることがより好ましい。透光性絶縁樹脂シート３１、３２としてのエラストマーシートの引張貯蔵弾性率は０．１～７ＧＰａの範囲であることが好ましい。さらに、エラストマーシートはビカット軟化温度で溶融しておらず、ビカット軟化温度における引張貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが好ましい。エラストマーシートは１８０℃以上の融解温度、もしくはビカット軟化温度より４０℃以上高い融解温度を有することが好ましい。エラストマーシートのガラス転移温度は－２０℃以下であることが好ましい。
　図９Ａに示すように、第２の透光性支持基体３の第２の導電回路層７上に、導電回路層７全体を覆うように第２の透光性絶縁樹脂シート３２を配置する。第２の透光性絶縁樹脂シート３２は、導電回路層７上のＬＥＤチップ８の配置位置となる部分を含めて、導電回路層７全体、さらに透光性絶縁体６全体を覆うことが可能な形状を有している。図９Ｂに示すように、第２の透光性絶縁樹脂シート３２上に複数のＬＥＤチップ８を配置する。複数のＬＥＤチップ８は、それぞれ第２の電極１２が第２の透光性絶縁樹脂シート３２側（第２の導電回路層７側）に位置するように配置される。さらに、図９Ｃに示すように、複数のＬＥＤチップ８上に第１の透光性絶縁樹脂シート３１を配置する。図９Ｄに示すように、第１の透光性絶縁樹脂シート３１上に第１の透光性支持基体２を配置する。
　第１の透光性支持基体２は、第１の導電回路層５が第１の透光性絶縁樹脂シート３１と対向するように配置される。第１の透光性絶縁樹脂シート３１は、導電回路層５上のＬＥＤチップ８の配置位置となる部分を含めて、導電回路層５全体、さらに透光性絶縁体４全体を覆うことが可能な形状を有している。従って、第１の透光性絶縁樹脂シート３１上に配置された第１の透光性支持基体２において、第１の導電回路層５の全体が第１の透光性絶縁樹脂シート３１で覆われることになる。図９Ａないし図９Ｄに示す工程を実施することによって、ＬＥＤチップ８は第１の電極１１が第１の透光性絶縁樹脂シート３１側に位置し、かつ第２の電極１２が第２の透光性絶縁樹脂シート３２側に位置するように、第１の透光性絶縁樹脂シート３１と第２の透光性絶縁樹脂シート３２との間に配置される。
　第１および第２の透光性絶縁樹脂シート３１、３２は、以下に示す真空熱圧着工程で第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間の空間、すなわちＬＥＤチップ８を配置することにより生じる第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙に基づく空間を十分に埋めることが可能な厚さを有していればよい。具体的には、第１および第２の透光性絶縁樹脂シート１４、１５の合計厚さは、例えばＬＥＤチップ８の高さＴ１と第３の透光性絶縁体１３の最小厚さＴ２との差ΔＴ（Ｔ１－Ｔ２）に基づく形状を有する第３の透光性絶縁体１３が形成されるのに十分な厚さであればよい。
　図９Ｅに示すように、第２の透光性支持基体３と第２の透光性絶縁樹脂シート３２とＬＥＤチップ８と第１の透光性絶縁樹脂シート３１と第１の透光性支持基体２とが順に積層された積層体を真空雰囲気中で加熱しながら加圧する。積層体の加圧工程は、例えば第３の透光性絶縁体１３の最小厚さＴ２がＬＥＤチップ８の高さＴ１より薄くするように、隣接するＬＥＤチップ８間に局部的に圧力を加えることが可能な加圧装置（ゴムのような弾性体を表面に設けた加圧板を有する加圧装置）を用いて実施することが好ましい。
　積層体の真空雰囲気中での加熱・加圧工程（真空熱圧着工程）は、透光性絶縁樹脂シート３１、３２のビカット軟化温度Ｍｐ（℃）に対し、Ｍｐ－１０（℃）≦Ｔ≦Ｍｐ＋２０（℃）の範囲の温度Ｔに加熱しながら加圧することにより実施することが好ましい。このような加熱条件を適用することによって、透光性絶縁樹脂シート３１、３２を適度に軟化させた状態で積層体を加圧することができる。従って、透光性絶縁樹脂シート３１を介して導電回路層５上に配置された第１の電極１１を第１の導電回路層５の所定の位置に接続し、かつ透光性絶縁樹脂シート３２を介して導電回路層７上に配置された第２の電極１２を第２の導電回路層７の所定の位置に接続しつつ、第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間の空間に軟化させた透光性絶縁樹脂シート３１、３２を隙間なく埋め込んで第３の透光性絶縁体１３を形成することができる。
　積層体の熱圧着時の加熱温度Ｔが透光性絶縁樹脂シート３１、３２のビカット軟化温度Ｍｐより１０（℃）低い温度未満（Ｔ＜Ｍｐ－１０）であると、透光性絶縁樹脂シート３１、３２の軟化が不十分となり、透光性絶縁樹脂シート３１、３２（ひいては第３の透光性絶縁体１３）のＬＥＤチップ８に対する密着性が低下するおそれがある。さらに、ＬＥＤチップ８の発光面（発光部１０の表面）内における電極１１の非形成面と導電回路層５との間の空間に透光性絶縁樹脂シート３１、３２（ひいては第３の透光性絶縁体１３）を良好に充填することができないおそれがある。加熱温度Ｔが透光性絶縁樹脂シート３１、３２のビカット軟化温度Ｍｐより２０（℃）高い温度を超える（Ｍｐ＋２０＜Ｔ）と、透光性絶縁樹脂シート３１、３２が軟化しすぎて形状不良等が生じるおそれがある。
　積層体の真空雰囲気中での熱圧着工程は、以下のようにして実施することが好ましい。上述した積層体を予備加圧して各構成部材間を密着させる。次いで、予備加圧された積層体が配置された作業空間を真空引きした後、積層体を上記したような温度に加熱しながら加圧する。このように、予備加圧された積層体を真空雰囲気中で熱圧着することによって、第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間の空間に軟化させた透光性絶縁樹脂シート３１、３２を隙間なく埋め込むことができる。熱圧着時の真空雰囲気は５Ｐａ以下とすることが好ましい。予備加圧工程を省くことも可能であるが、この場合には積層体に位置ずれ等が生じやすくなるため、予備加圧工程を実施することが好ましい。
　積層体の熱圧着工程を大気雰囲気下や真空圧が高い減圧下で実施すると、熱圧着後の発光装置１内、とりわけＬＥＤチップ８の周囲に気泡が残存しやすい。発光装置１内に残留する気泡は加圧されているため、熱圧着後の発光装置１の膨れやＬＥＤチップ８の透光性支持基体２、３からの剥離の発生原因となる。さらに、発光装置１の内部、とりわけＬＥＤチップ８の近傍に気泡や膨れが存在していると、光が不均一に散乱されたりして、発光装置１の外観上の問題となるので好ましくない。実施形態によれば、第３の透光性絶縁体１３の各種特性や真空熱圧着条件に基づいて、発光装置１内の気泡の発生を抑制することができる。実施形態の発光装置１内には、外径が５００μｍ以上またはＬＥＤチップ８の外形サイズ以上の大きさを有する気泡が存在していないことが好ましい。
　積層体の熱圧着時に加える加圧力は、加熱温度、透光性絶縁樹脂シート３１、３２の材質、厚さ、最終的な第３の透光性絶縁体１３の厚さ等によっても異なるが、通常０．５～２０ＭＰａの範囲であり、さらに１～１２ＭＰａの範囲とすることが好ましい。このような加圧力を適用することによって、第１の透光性支持基体２と第２の透光性支持基体３との間隙に対する透光性絶縁樹脂シート３１、３２の埋め込み性を高めることができる。さらに、ＬＥＤチップ８の特性低下や破損等を抑制することができる。
　上述したように、第１の導電回路層５とＬＥＤチップ８の第１の電極１１との間に第１の透光性絶縁樹脂シート３１を介在させ、かつ第２の導電回路層７とＬＥＤチップ８の第２の電極１２との間に第２の透光性絶縁樹脂シート１５を介在させた状態で、真空熱圧着工程を実施することによって、第１の電極１１と第１の導電回路層５および第２の電極１２と第２の導電回路層７とを電気的に接続しつつ、第３の透光性絶縁体１３の厚さを所望の範囲に制御することができる。さらに、第１の電極１１の周囲を含むＬＥＤチップ８の周囲に第３の透光性絶縁体１３を密着させることができる。従って、導電回路層５、７と電極１１、１２との電気的な接続信頼性を高めた発光装置１を得ることが可能になる。
　さらに、積層体の真空熱圧着時における加熱温度や加圧力、また加圧体の形状や硬さ等を制御することによって、第１の電極１１または第２の電極１２と導電回路層５、７との接触界面（特に第２の電極１２と導電回路層７との接触界面）に、電極１１、１２と導電回路層５、７とが直接接触した電気的な接続領域と、電極１１、１２と導電回路層５、７との間に第３の透光性絶縁体１３が介在して結合された機械的な結合領域とを形成することができる。このような構造を有する電極１１、１２と導電回路層５、７との接触界面を得ることで電気的な接続信頼性をさらに高めることが可能になる。
　実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ８を挟持する支持基体２、３に透光性部材を用いているため、例えば店舗、ショールーム、事務所等の建築物のドアや窓に各種の文字列、幾何学的な図形や模様等を表示する表示装置、展示板や掲示板等の表示装置、ブレーキランプやウインカー用ランプ等の車輌用ランプ等に好適である。図１０は実施形態の発光装置１の使用例として、実施形態の発光装置１を取り付けた建築物のドア４１を示している。図１０に示すドア４１は、ドア枠４２内に設置されたガラス板４３と、ガラス板４３に取り付けられた発光装置１とを備えている。発光装置１は全体として透光性を有しているため、例えばドアであることの表示（図１０ではＥＮＴＲＡＮＣＥ）を可能にした上で、ドア４１を構成するガラス板４３の透明性を損なうことがない。実施形態の発光装置１は、透明性が求められる各種の表示装置やランプに好適に使用される。
　次に、具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
（実施例１）
　まず、導電性のＮ型ＧａＡｓ単結晶基板上に、分布ブラッグ型の反射膜（ＤＢＲ膜）を有機金属気相成長法により成膜した。次いで、ｎ－ＡｌＩｎＧａＰクラッド層と多重量子井戸構造のＡｌＩｎＧａＰ活性層とｐ－ＡｌＩｎＧａＰクラッド層とを成膜し、ダブルヘテロ接合構造の発光部を形成した。その上に、ＧａＡｓオーミックコンタクト層と緩衝層とを成膜した後、厚さ１．０μｍのＩＴＯ透明電極膜を真空蒸着法により形成した。このようにして、ＧａＡｓ単結晶基板上に発光部となる薄膜積層体を形成することによって、３インチの赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハ（発光波長：６３０ｎｍ）を作製した。
　次いで、ＬＥＤチップの厚さが１７０μｍで、ＬＥＤチップの裏面（非発光面）の表面粗さＲａが２μｍとなるように、ＬＥＤウエハの非発光面をダイヤモンドダイスで研削した。ＬＥＤウエハの発光面上にフォトレジストを形成して露光・現像した後、金合金組成を有する厚さ２．０μｍの電極膜を形成した。フォトレジストと余分な電極膜をリフトオフ加工で剥がすことによって、パッド形状を有する第１の電極を形成した。ＧａＡｓ単結晶基板の表面から第１の電極の表面までの距離Ｈは４．０μｍとした。ＬＥＤウエハの非発光面上には、第１の電極と同一の金合金組成を有する厚さ１．０μｍの電極膜を形成した。非発光面側の電極膜はＬＥＤウエハの全面に形成し、これを第２の電極とした。第１および第２の電極は真空加熱により合金化した。
　ＬＥＤウエハの発光面上にフォトレジストを形成した後、発光層の面積（発光部の面積）Ｓ２が０．０２２ｍｍ２となるようにフォトレジストを露光・現像した。このフォトレジストをマスクとして使用し、発光部となる薄膜積層体をドライエッチングすることによって、発光層の面積Ｓ２を０．０２２ｍｍ２に規定する素子分離溝を形成した。個片化されたＬＥＤチップの面積Ｓ１が０．０４１ｍｍ２となるように、隣接するＬＥＤチップ間に位置する素子分離溝の中心部をダイヤモンドブレードでダイシングすることによって、ＬＥＤウエハを複数のＬＥＤチップに分割した。
　このようにして、チップ面積（ＧａＡｓ単結晶基板の面積）Ｓ１が０．０４１ｍｍ２で、発光層の面積Ｓ２が０．０２２ｍｍ２のＬＥＤチップを作製した。ＧａＡｓ単結晶基板の表面から第１の電極の表面までの距離Ｈは、上述したように４．０μｍである。Ｓ１／Ｓ２比は１．８６４、［－（３．４６／Ｈ）＋２．７３］の値は１．８６５である。従って、Ｓ１／Ｓ２比は［－（３．４６／Ｈ）＋２．７３］の値より小さい。発光層の面積Ｓ２に対する第１の電極（パッド電極）の面積の比率は約２０％である。
　次に、第１および第２の透光性絶縁体として厚さが１８０μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用意した。第１の透光性絶縁体としてのポリエチレンテレフタレートシートの表面に、ＩＴＯ微粒子を紫外線硬化型のアクリル系透明樹脂バインダ中に分散させたスラリーを印刷することによって、直線状に並ぶ６個のＬＥＤチップを直列に接続する導電回路層を形成して第１の透光性支持基体を作製した。第２の透光性絶縁体としてのポリエチレンテレフタレートシートの表面にも、同様にして導電回路層を形成して第２の透光性支持基体を作製した。第１および第２の透光性絶縁樹脂シートとして、ビカット軟化温度が１１０℃、融解温度が２２０℃、０℃における引張貯蔵弾性率が１．１ＧＰａ、１００℃における引張貯蔵弾性率が０．３ＧＰａ、ビカット軟化温度（１１０℃）における引張貯蔵弾性率が０．２ＧＰａ、ガラス転移温度が－４０℃で、厚さが６０μｍのアクリル系エラストマーシートを用意した。
　ビカット軟化温度は、安田精機製作所社製のＮｏ．１４８－ＨＤ－ＰＣヒートディストーションテスタを用いて、試験加重１０Ｎ、昇温速度５０℃／時間の条件で、ＪＩＳ　Ｋ７２０６（ＩＳＯ　３０６）記載のＡ５０条件で求めた。ガラス転移温度と融解温度は、ＪＩＳ　Ｋ７１２１（ＩＳＯ　３１４６）に準拠した方法で、島津製作所社製の示差走査熱量計ＤＳＣ－６０を用いて、５℃／分の昇温速度で、熱流束示差走査熱量測定により求めた。引張貯蔵弾性率はＪＩＳ　Ｋ７２４４－４（ＩＳＯ　６７２１－４）に準拠して、エー・アンド・ディ社製のＤＤＶ－０１ＧＰ動的粘弾性自動測定器を用いて、－１００℃から２００℃まで、１℃／分の等速昇温、周波数１０Ｈｚで求めた。
　上述した赤色発光のＬＥＤチップを６個用意した。第２の透光性支持基体の導電回路層上に、導電回路層および透光性絶縁体の全体を覆うように第２の透光性絶縁樹脂シートを載せ、第２の透光性絶縁樹脂シート上の所定の位置に６個のＬＥＤチップを配置した。６個のＬＥＤチップは、それぞれ第２の電極が第２の透光性絶縁樹脂シート側に位置し、かつ１ｍｍ間隔で直線状に配列されるように配置した。６個のＬＥＤチップ上に第１の透光性絶縁樹脂シートと第１の透光性支持基体とを積層した。第１の透光性絶縁樹脂シートは、第１の透光性支持基体の導電回路層が第１の透光性絶縁樹脂シート側に位置するように配置した。第１の透光性絶縁樹脂シートは第１の透光性支持基体の導電回路層および透光性絶縁体の全体を覆う形状を有している。
　次に、第２の透光性支持基体と第２の透光性絶縁樹脂シートとＬＥＤチップと第１の透光性絶縁樹脂シートと第１の透光性支持基体とを順に積層した積層体を１００ｋＰａの圧力で予備プレスした後、作業空間を０．１Ｐａまで真空引きした。このような真空雰囲気中にて積層体を１２０℃に加熱しながら９．８ＭＰａの圧力でプレスした。この加熱・加圧状態を１０分間維持することによって、ＬＥＤチップの電極と導電回路層とを電気的に接続しつつ、第１の透光性支持基体と第２の透光性支持基体との間の空間に第１および第２の透光性絶縁樹脂シートを埋め込んで第３の透光性絶縁体を形成した。この後、紫外線硬化樹脂により端面のシール処理を行って発光装置を作製した。
　このようにして得た発光装置について、第３の透光性絶縁体の充填構造を確認するため、ＬＥＤチップおよびその周囲をＳＥＭにより観察した。その結果、図３に示したように、ＬＥＤチップの発光面内における第１の電極の非形成面と導電回路層との間に、第３の透光性絶縁体の一部が良好に充填されていることが確認された。さらに、第２の電極と導電回路層との接触界面には、第２の電極と導電回路層とが直接接触した電気的な接続領域と、第２の電極と導電回路層との間に第３の透光性絶縁体の一部が介在した機械的な結合領域とが形成されていることが確認された。さらに、ＬＥＤチップの周囲に０．０４ｍｍ２以上の気泡やそれに起因する膨れは観察されなかった。以下に示す他の実施例も同様であった。このような発光装置を後述する特性評価に供した。
（実施例２～１４、比較例１～１０）
　チップ面積（ＧａＡｓ基板の面積）Ｓ１、発光層の面積Ｓ２、半導体基板の表面から第１の電極の表面までの距離Ｈ、第１の電極の厚さ、透明電極の有無や厚さを、表１および表２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして発光装置を作製した。ただし、実施例９～１２および比較例７～８では、第１および第２の透光性絶縁体として厚さが１８０μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用意し、その表面に真空蒸着法で０．１５μｍのＩＴＯ薄膜を形成した後、レーザ加工で回路を形成したものを第１および第２の透光性支持基体として使用した。実施例１３～１４および比較例９～１０では、第１および第２の透光性絶縁体として厚さが１８０μｍのポリエチレンテレフタレートシートを用意し、その表面にＡｇ微粒子を透明樹脂バインダ中に分散させたスラリーを目開きが０．５ｍｍのメッシュ状となるように印刷して回路を形成したものを第１および第２の透光性支持基体として使用した。得られた発光装置を後述する特性評価に供した。
（実施例１５、比較例１１）
　Ｓｉ基板上にボンディングメタルを介して、ｐ－ＡｌＩｎＧａＰクラッド層、多重量子井戸構造のＡｌＩｎＧａＰ活性層、ｎ－ＡｌＩｎＧａＰクラッド層、オーミックコンタクト層、緩衝層、および厚さ１．０μｍのＩＴＯ透明電極膜が積層された、３インチの赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハ（発光波長：６３０ｎｍ）を作製した。この赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハを用いる以外は、実施例１と同様にして、実施例１５の発光装置を作製した。得られた発光装置を後述する特性評価に供した。比較例１１の発光装置は、発光層の面積Ｓ２と第１の電極の厚さを変更する以外は実施例１５と同様にして作製した。
（実施例１６、比較例１２）
　ＳｉＣ基板上にボンディングメタルを介して、ｐ－ＡｌＩｎＧａＰクラッド層、多重量子井戸構造のＡｌＩｎＧａＰ活性層、ｎ－ＡｌＩｎＧａＰクラッド層、オーミックコンタクト層、緩衝層、および厚さ１．０μｍのＩＴＯ透明電極膜が積層された、３インチの赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハ（発光波長：６３０ｎｍ）を作製した。この赤色ＬＥＤエピタキシャルウエハを用いる以外は、実施例１と同様にして、実施例１６の発光装置を作製した。得られた発光装置を後述する特性評価に供した。比較例１２の発光装置は、発光層の面積Ｓ２を変更する以外は実施例１６と同様にして作製した。
（実施例１７、比較例１３）
　ＳｉＣ基板上に、ｎ－ＧａＮ：Ｓｉ層、多重量子井戸構造のＩｎＧａＮ／ＧａＮ活性層、ｐ－ＡｌＧａＮ：Ｍｇ層、ｐ－ＧａＮ：Ｍｇ層が積層された、３インチの青色ＬＥＤエピタキシャルウエハ（発光波長：４７０ｎｍ）を作製した。この青色ＬＥＤエピタキシャルウエハを用いる以外は、実施例１と同様にして、実施例１７の発光装置を作製した。得られた発光装置を後述する特性評価に供した。比較例１３の発光装置は、発光層の面積Ｓ２を変更する以外は実施例１７と同様にして作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　次に、実施例１～１７および比較例１～１３の発光装置の特性を以下のようにして評価した。各例について、それぞれ１８個の試料を作製した。各例の試料について、ＪＩＳ　Ｃ５０１６（ＩＥＣ２４９－１およびＩＥＣ３２６－２）８．６に記載の耐屈曲試験を、２０℃±２℃および４５℃±２℃の温度条件下にて通電状態で行った。各試料のＬＥＤチップ列が外側になると共に屈曲部の中心にくるように、ＬＥＤチップの配列方向と直交する方向に、発光面が凸側となるように屈曲させた。２０℃±２℃の温度条件下での試験は、６個の試料を屈曲半径が２０ｍｍとなるように１８０°屈曲させ、その際に点灯状態が維持されている試料数を調べた。４５℃±２℃の温度条件下での試験は、それぞれ６個の試料を屈曲半径が２０ｍｍまたは３０ｍｍとなるように１８０°屈曲させ、それぞれの点灯状態が維持されている試料数を調べた。試料の屈曲は、上記した屈曲半径となる直径を有する断面真円状の測定用円柱に各試料の発光面の裏面を当てて実施した。各試験は温度２５℃±２℃または４５℃±２℃、相対湿度６０～７０％、気圧８６～１０６ｋＰａの環境下に治具と試料を１時間以上放置し、温度が安定してから実施した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３から明らかなように、実施例の発光装置はいずれも２０℃および４５℃の耐屈曲試験において、屈曲半径を小さくした状態でも点灯状態が維持されていることが確認された。このように、実施例の発光装置はいずれも耐屈曲性に優れていることが分かる。すなわち、ＬＥＤチップの点灯信頼性を向上させた発光装置を提供することが可能になる。比較例の発光装置は、２０℃の耐屈曲試験では屈曲半径を小さくしても点灯状態が維持されていたが、４５℃の耐屈曲試験では屈曲半径を小さくすると点灯状態を維持することができず、耐屈曲性に劣っていることが確認された。
　なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (15)

  1. 　第１の透光性絶縁体と、前記第１の透光性絶縁体の表面に設けられた第１の導電回路層とを備える第１の透光性支持基体と、
    　第２の透光性絶縁体と、前記第２の透光性絶縁体の表面に設けられた第２の導電回路層とを備え、前記第２の導電回路層が前記第１の導電回路層と対向するように配置された第２の透光性支持基体と、
    　第１の面と第２の面とを有する基板と、前記基板の前記第１の面上に設けられた第１導電型の第１の半導体層と、前記第１の半導体層上に設けられた第２導電型の第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に設けられた発光層と、前記発光層より面積が小さくなるように前記第２の半導体層上に設けられ、前記第１の導電回路層と電気的に接続された第１の電極と、前記基板の前記第２の面上に設けられ、前記第２の導電回路層と電気的に接続された第２の電極とを備え、前記第１の透光性支持基体と前記第２の透光性支持基体との間に配置された発光ダイオードと、
    　前記第１の透光性支持基体と前記第２の透光性支持基体との間の空間に埋め込まれた第３の透光性絶縁体とを具備し、
    　前記基板の前記第１の面の面積をＳ１、前記発光層の面積をＳ２、前記基板の前記第１の面から前記第１の電極の表面までの距離をＨとしたとき、前記発光ダイオードは１≦Ｓ１／Ｓ２≦－（３．４６／Ｈ）＋２．７３の関係を満足する形状を有することを特徴とする発光装置。
  2. 　前記面積Ｓ２は前記面積Ｓ１より小さい、請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記面積Ｓ２に対する前記面積Ｓ１の比（Ｓ１／Ｓ２）は１．２以上である、請求項１に記載の発光装置。
  4. 　前記第１の透光性支持基体と前記第２の透光性支持基体との間には、複数の前記発光ダイオードが配置されており、
    　前記複数の発光ダイオード間における前記第３の透光性絶縁体の最小厚さＴ２は、前記発光ダイオードの高さＴ１より５μｍ以上前記高さＴ１の１／２以下の範囲で薄い、請求項１に記載の発光装置。
  5. 　前記発光層は前記第２の半導体層の表面から１μｍ以上離れた位置に設けられている、請求項１に記載の発光装置。
  6. 　前記第３の透光性絶縁体は８０℃以上１６０℃以下の範囲のビカット軟化温度を有する、請求項１に記載の発光装置。
  7. 　前記第３の透光性絶縁体は１８０℃以上の融解温度、もしくは前記ビカット軟化温度より４０℃以上高い融解温度を有する、請求項６に記載の発光装置。
  8. 　前記第３の透光性絶縁体は０．０１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下の範囲の引張貯蔵弾性率を有する、請求項１に記載の発光装置。
  9. 　前記第３の透光性絶縁体は－２０℃以下のガラス転移温度を有する、請求項１に記載の発光装置。
  10. 　前記第１の透光性支持基体および前記第２の透光性支持基体は、それぞれ屈曲性を有する、請求項１に記載の発光装置。
  11. 　前記第２の半導体層の表面は、前記第１の電極の形成面と前記第１の電極の非形成面とを有し、前記第１の電極の非形成面と前記第１の導電回路層との間に前記第３の透光性絶縁体が充填されている、請求項１に記載の発光装置。
  12. 　前記第１の電極または前記第２の電極と前記導電回路層との接触界面は、前記電極と前記導電回路層とが直接接触した電気的な接続領域と、前記電極と前記導電回路層との間に前記第３の透光性絶縁体が介在して結合された機械的な結合領域とを有する、請求項１に記載の発光装置。
  13. 　前記電極の前記導電回路層との接触面は凹凸形状を有し、前記凹凸形状における凸部が前記導電回路層と直接接触して前記電気的な接続領域を構成していると共に、前記凹凸形状における凹部に前記第３の透光性絶縁体が充填されて前記機械的な結合領域を構成している、請求項１２に記載の発光装置。
  14. 　前記発光装置内に、外径が５００μｍ以上または前記発光ダイオードの外形サイズ以上の大きさを有する気泡が存在していない、請求項１に記載の発光装置。
  15. 　請求項１に記載の発光装置を具備することを特徴とする装置。
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