JP3690968B2 - 発光装置及びその形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子と発光素子からの波長を変換する蛍光体を用いた発光装置にかかわり、特に、コントラスト比と光取り出し効率が高く、量産性に優れた発光装置を提供することにある。
【０００２】
【従来技術】
本出願人は、高輝度に発光する青色ＬＥＤを開発した。また、その応用製品として青色が発光可能なＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップからの光を吸収して黄色に発光する蛍光体とを組合せ、ＬＥＤチップからの青色光と、蛍光体から黄色光の混色によって、白色が発光可能な発光ダイオードを実用化させた。
【０００３】
かかる白色系が発光可能な発光ダイオードとして具体的には、樹脂基板の凹部内にＬＥＤチップを配置させると共にそのＬＥＤチップをＬＥＤチップからの青色の可視光を吸収し、黄色の蛍光を発する蛍光体含有の透光性樹脂で被覆してある。このＬＥＤチップに電流を流すことによって、一チップ二端子構造の比較的簡単な構成で白色系が発光可能となる。このため、白色発光ダイオードとして急速に市場で利用され始めている。
【０００４】
このような蛍光体は、可視光を吸収し可視光を発光するが故に有彩色に着色しており、上述のごとき、黄色に発光する蛍光体では、外来光が照射されると蛍光体自体が黄色に見える。そのため、発光ダイオードの発光観測面側から見ると蛍光体の色に発光ダイオードの表面が見え、外部からの光によって蛍光体が含有された樹脂全体が黄色に自ら発光して見える。そのため、発光素子の点灯時と非点灯時のコントラスト比が悪くなる。また、黄色の蛍光体や赤色の蛍光体では、発光観測面側が黄色や赤色に見え注意色や危険色となるため、視認性上もこのような発光ダイオードをディスプレイに用いることは好ましくない。このようなコントラスト比などを改善する方法の一つとして蛍光体が含有された樹脂を、光拡散剤が含有された樹脂で被覆することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蛍光体が含有された樹脂とは別に光拡散剤を含有させた樹脂で封止する場合は、形成工程が複雑化し量産性などが低い。また、より小型化の発光装置が求められる現在においては、異なる樹脂を精度良く形成させることが極めて難しく、歩留まりが低下する傾向にあるという問題があった。そこで本発明は、かかる問題を解決して量産性よくコントラスト比に優れた発光装置及びその形成方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可視光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子を被覆する透光性モールド部材と、前記透光性モールド部材に含有させた前記半導体発光素子からの可視光を吸収して、その可視光よりも長波長の可視光を発光する有彩色蛍光体と、光拡散剤と、を有し、前記半導体発光素子からの光と前記蛍光体からの光との混色光を発光する発光装置であって、前記蛍光体は、前記透光性モールド部材及び前記光拡散剤よりも大きい比重を有すると共に、前記透光性モールド部材において、前記蛍光体の濃度は前記半導体発光素子に近づくにつれて高くなり、これと反対に前記光拡散剤の濃度は前記半導体発光素子と対向する前記モールド部材表面側に近づくにつれて徐々に高くなり、前記光拡散剤の濃度が高い光拡散剤層が形成され、前記蛍光体の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下であり、前記光拡散剤の平均粒径は０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、前記蛍光体の平均粒径は前記光拡散剤の平均粒径よりも大きく、前記光拡散剤は、外部からの光を反射すると共に、前記半導体発光素子及び前記蛍光体からの光を散乱させ外部に光を放出し、前記蛍光体及び前記光拡散剤を有する透光性モールド部材は、外部からの光により無彩色に視認されることを特徴とする発光装置に関する。特に、本発明では蛍光体、透光性モールド部材及び光拡散剤との関係を、蛍光体の比重が透光性モールド部材及び光拡散剤よりも大きくしてある。
【０００７】
これによって、コントラスト比の高い発光装置を比較的簡単に形成させることができる。また、蛍光体の使用量をより減らしつつ、白色系が発光可能な発光装置とすることができる。また、繰り返しの使用においても信頼性の高い発光装置とすることができる。
【０００８】
前記蛍光体は、Ｃｅで付活されたＹ２Ｏ３・５／３Ａｌ２Ｏ３系蛍光体、並びにＥｕ及びＣｒの少なくともいずれか一方で付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２蛍光体から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これにより簡便で、高輝度に発光する、信頼性の高い混色発光可能な発光装置を提供することができる。
【０００９】
前記蛍光体は、前記半導体発光素子の光で、それぞれ異なる発光色及び異なるボディーカラーを有する少なくとも２種類の蛍光体であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、可視光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子を被覆する透光性モールド部材と、前記透光性モールド部材に含有させた前記半導体発光素子からの可視光を吸収して、その可視光よりも長波長の可視光を発光する有彩色蛍光体と、光拡散剤と、を有し、前記半導体発光素子からの光と前記蛍光体からの光との混色光を発光する発光装置の形成方法であって、前記蛍光体の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下であり、前記光拡散剤の平均粒径は０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、前記蛍光体の平均粒径は前記光拡散剤の平均粒径よりも大きい蛍光体及び光拡散剤を用いて、前記透光性モールド部材となる材料中に、前記光拡散剤と、前記透光性モールド部材及び前記光拡散剤よりも比重が大きい蛍光体とを、ほぼ均一に分散する工程と、前記半導体発光素子上に、前記光拡散剤及び前記蛍光体が含有された前記透光性モールド部材となる材料で被覆する工程と、前記透光性モールド部材となる材料の粘度を低下させ、前記蛍光体の濃度を前記半導体発光素子に近づくにつれて高くし、これと反対に前記光拡散剤の濃度を前記半導体発光素子と対向する前記透光性モールド部材表面側に近づくにつれて徐々に高くし、前記光拡散剤の濃度が高い光拡散剤層を形成した後、硬化する工程と、を有する発光装置の形成方法に関する。これによって、比較的簡単に蛍光体の使用量が少なく混色性に優れた発光装置を歩留まり良く形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者は種々の実験の結果、蛍光体、光拡散剤及びそれらを含有させる樹脂の比重を特定の関係とすることによって、比較的簡単な方法で信頼性の高い発光ダイオードを形成できることを見出し本発明を成したものである。
【００１３】
すなわち、赤色や黄色など有彩色に着色した蛍光体を、光拡散剤や蛍光体を含有させる樹脂よりも比重が大きいものに選択する。この様に選択された樹脂中に蛍光体、光拡散剤を含有させ、これらで発光素子を被覆し硬化させる。樹脂の硬化時などに生ずる樹脂粘性低下と比重の違いによって、比重の大きい蛍光体は発光素子側に沈降する。他方、光拡散剤は、分散あるいは発光素子と対向する表面側に分布する。したがって、発光観測面側からは、有彩色の蛍光体の色が光拡散剤で緩和される、あるいは無彩色に見えることになる。以下、本発明の具体的実施態様について、詳述するがこれのみに限定されないことはいうまでもない。
（実施態様例１）発光装置１００であるチップタイプＬＥＤを例として示す。金属平板を打ち抜きによって形成させたリード電極を金型内に配置させて樹脂をインサート成形する。これによって、発光素子を配置させるパッケージを形成させることができる。
【００１４】
パッケージには、発光素子からの光を効率よく集光するためにキャビティを形成させキャビティ内に発光素子を配置させても良い。また、反射鏡となるキャビティを形成することなく、一対の対向する電極を持った平板状基板を利用することもできる。平板状基板を利用する場合は、孔版印刷法などを利用することによって本発明の発光装置を形成させることができる。このようなパッケージは、液晶ポリマーなど各種樹脂やガラスエポキシ樹脂基板、セラミック基板など所望に応じて種々のものを利用することができる。
【００１５】
本実施態様例１では図１の断面図に示すように表面に凹部となるキャビティ１０４を持ち、キャビティ１０４内部には一対の対向するリード電極１０５が露出したパッケージを利用した。一対の対向するリード電極１０５は上述の鉄入り銅などの金属平板を利用して形成させてある。リード電極１０５はキャビティ１０４底面側からパッケージの側面まで延在しており外部からの電流を発光素子となるＬＥＤチップ１０６に供給する働きをする。
【００１６】
ＬＥＤチップ１０６からの発光によって蛍光体１０１を励起させるためには、ＬＥＤチップ１０６からの光の方が蛍光体１０１から放出される光よりも短波長の方が効率よい。そのため、ＬＥＤチップ１０６としては種々の材料や構造を利用することができるが、高効率に発光輝度の高い可視光を発光可能な半導体素子として、窒化物半導体（ＩｎxＧａyＡｌ1-x-yＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を発光層に利用したものが好適に挙げられる。窒化物半導体を利用した発光素子はサファイア基板、スピネル基板やＳｉＣ、ＧａＮ単結晶などの上に形成させることができるが、量産性と結晶性を満たすものとしてサファイア基板上に低温バッファ層を介してｎ型及びｐ型の窒化物半導体を有するものが好ましい。ｎ型及びｐ型の窒化物半導体を絶縁基板であるサファイア基板上に形成した場合、エッチングによりｎ型及びｐ型の窒化物半導体を露出させ同一面側に各電極を形成させる。
【００１７】
こうして形成されたＬＥＤチップ１０６をパッケージ内部にエポキシ樹脂を用いてダイボンド固定すると共にパッケージに設けられたリード電極１０５と、ＬＥＤチップの各電極とをそれぞれ金線を用いてワイヤボンディングさせる（図１（Ａ））。なお、リード電極と発光素子との電気的接続はワイヤーのほか、フリップチップ型の発光素子の場合、半田やＡｇペーストなどを利用して電気的に接続させることもできる。
【００１８】
他方、本発明に用いられる蛍光体１０１は可視光が発光可能な発光素子１０６からの発光を吸収し、可視光が発光可能な種々のものを利用することができる。特に、ＬＥＤチップ１０６からの青色可視光と、蛍光体１０１からの黄色の可視光との混色を利用した白色系が発光可能な発光ダイオードを構成する場合、ＺｎＳ：Ａｇ，ＣｌやＺｎＳ：Ｃｕ，ＡｌなどのＺｎＳ系蛍光体（比重４〜５）やＹＡＧ：ＣｅなどのＹＡＧ（Ｙ2Ｏ3・５／３Ａｌ2Ｏ3）系蛍光体（比重４から７）などを利用することができる。
【００１９】
他にも青色、青緑色や緑色を吸収して赤色が発光可能な蛍光体としては、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活されたサファイヤ（酸化アルミニウム）蛍光体やＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2蛍光体（オキシナイトライド蛍光硝子）などが挙げられる。これらの蛍光体を利用して発光素子からの光と蛍光体からの光の混色により白色光を得ることもできる。なお、本発明の比重差を満たす限り蛍光顔料だけでなく蛍光染料を利用することもできる。蛍光染料である有機蛍光体は無機蛍光体と比較して一般的に発光効率が高い。しかしながら、比重差を大きくとることが難しく量産性を考慮すると蛍光顔料の方が好ましい。なお、有機系光染料を利用する場合は、ペリレン系誘導体などを好適に利用することができる。なお、これらの蛍光体を適宜組み合わせて所望の演色性や色を得ることもできる。
【００２０】
本発明の蛍光体は形成時に蛍光体を含有させる透光性モールド部材、蛍光体の色を見かけ上なくす光拡散剤との比重差を利用するため種々選択することができる。また、形成時の量産性をさらに向上させるためには、蛍光体１０１及び光拡散剤１０２が含有される透光性モールド部材１０３の粘度や蛍光体１０１の粒径が影響する。すなわち、透光性モールド部材１０３となる材料の粘性が低い場合や、蛍光体１０１の粒径が大きい場合は透光性モールド部材１０３となる材料との比重差による分離沈降が促進する傾向にある。また、粉砕工程での結晶破壊などにより、無機蛍光体１０１では粒径が小さくなると変換効率が低下する傾向にある。さらに、あまり小さくなりすぎると凝集体を構成するために透光性モールド樹脂部材中への分散性が低下し発光装置からの色むらや輝度むらを引き起こす傾向にある。
【００２１】
そのため、透光性モールド部材１０３の材料や蛍光体１０１にもよるが、蛍光体１０１の平均粒径は１〜１００μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましい。本発明に用いられる具体的蛍光体１０１として、Ｃｅで付活されたＹＡＧ系蛍光体（Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍから選ばれた少なくとも１つの元素と、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含んでなるセリウムで付活されたガーネット系蛍光体）を挙げる。ＹＡＧ系蛍光体はＹ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で沈降させる。これを焼成して得られる共沈酸化物と酸化アルミニウムを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気中１４００℃の温度で１７０分焼成して焼成品を得た。焼成品を水中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通してＹＡＧ系蛍光体を形成させることができる。本実施態様例１のＹＡＧ系蛍光体としては、(Ｙ0.8Ｇｄ0.2)3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅを利用する。この蛍光体１０１の比重は約５．０であり、平均粒径は５μｍであった。
【００２２】
同様に、本発明に用いられる他の具体的蛍光体として、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2蛍光体が挙げられる。このＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2蛍光体は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、窒化珪素及び酸化カルシウムなどの原料に希土類原料を所定比に混合した粉末を窒素雰囲気下において１３００℃から１９００℃（より好ましくは１５００℃から１７５０℃）において溶融し成形させる。成形品をボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して蛍光体を形成させることができる。これにより４５０ｎｍにピークをもった励起スペクトルと約６５０ｎｍにピークがある青色光により赤色発光が発光可能なＥｕ及び／又はＣｒで付活されたＣａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子とすることができる。
【００２３】
なお、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活されたＣａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子の窒素含有量を増減することによって発光スペクトルのピークを５７５ｎｍから６９０ｎｍに連続的にシフトすることができる。同様に、励起スペクトルも連続的にシフトさせることができる。そのため、Ｍｇ、Ｚｎなどの不純物がドープされたＧａＮやＩｎＧａＮを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導体からの光と、約５８０ｎｍの蛍光体の光の合成光により白色系を発光させることができる。特に、約４９０ｎｍの光が高輝度に発光可能なＩｎＧａＮを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光素子との組合せに理想的に発光を得ることもできる。
【００２４】
また、上述のＣｅで付活されたＹＡＧ系蛍光体とＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有Ｃａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子とを組み合わせることにより青色系が発光可能な発光素子を利用してＲＧＢ（赤色、緑色、青色）成分を高輝度に含む極めて演色性の高い発光ダイオードを形成させることもできる。このため、所望の顔料を添加するだけで任意の中間色も極めて簡単に形成させることができる。本発明においては何れの蛍光体も無機蛍光体であり、有機の光散乱剤やＳｉＯ2などを利用して高コントラストと優れた量産性が両立した発光ダイオードを形成させることができる。
【００２５】
蛍光体１０１を光拡散剤１０２と共に透光性モールド部材１０３となる材料中に含有し攪拌させる。ここで本発明に用いられる光拡散剤１０２は蛍光体１０１と比較して比重の軽いものであり、蛍光体１０１の着色を外部から視認しにくくさせるものである。したがって、透光性モールド部材１０３中に含有させることで白色に見えるものや補色関係にある色の光拡散剤１０２によって灰色や黒の無彩色とすることができる。
【００２６】
光拡散剤１０２としては、蛍光体１０１と比重差が大きいものほど量産性に優れる。その中でも透光性モールド部材１０３の比重よりも小さい光拡散剤１０２を選択することで、光拡散剤１０２が透光性モールド部材１０３の表面に浮いてくる。これは蛍光体１０１が含有された層、実質的に蛍光体１０１や光拡散剤１０２が含有されていない透光性となる層、光拡散剤１０３が含有された層に分離して見える。このような見かけ上、３層以上の層構成とすることで蛍光体自体の色を隠蔽する効果が均一に光拡散剤及び蛍光体が含有されたものに比べて良好となる。
【００２７】
さらに、ＬＥＤチップ１０６から放出された光は、光拡散剤１０２が含有された層で反射される。そのため、蛍光体１０１が含有された層状に見える部分では、光の光路長が実質的に長くなる。そのため、光拡散剤を含有させない以外は同様に形成させた発光ダイオードと比べて蛍光体１０１の含有量を少なくすることもできる。また、蛍光体１０１とＬＥＤチップ１０６から放出される光の混色性が増すことによって、より均一な混色光を得やすくすることができるという優れた特徴を有する。なお、光拡散剤１０２の選択は比重のみならず屈折率や粒径を選択することによっても大きく変化する。すなわち、透光性モールド部材１０３と光拡散剤１０２との屈折率差が大きくなるに従って、光り取り出し効率が向上する傾向にある。また、光拡散剤１０２の粒径が小さいものほど光取り出し効率が向上する傾向にある。他方、光拡散剤１０２の平均粒径が小さくなりすぎると透光性モールド部材１０３中に多く含有させても透明度が高くなる。そのため、光拡散剤１０２の平均粒径は０．５μより大きく、１０μｍより小さいことが好ましい。更に好ましくは、平均粒径０．５μｍより大きく、５μｍより小さいものである。
【００２８】
光拡散剤１０２として具体的には二酸化珪素（比重２．２）、炭酸カルシュウム（比重２．９３）、酸化チタン（比重４．２６）、酸化亜鉛（比重５．８）、酸化アルミニウム（比重３．９）、チタン酸バリウム（比重５．５）などの無機粉体からなる光拡散剤やエポキシ樹脂（比重１．２）、フェノール・ホルマリン樹脂（比重１．２）、ベンゾグアナミン樹脂（比重１．４）、メラミン樹脂（比重１．４）、アクリル樹脂（比重１．２）、ポリカーボネート樹脂（比重１．２）、ポリエチレン樹脂（比重０．９５）、ポリプロピレン樹脂（比重０．９）等の有機物粉体からなる光拡散剤が挙げられる。
【００２９】
他方、透光性モールド部材としては発光素子及び蛍光体からの光に対して耐光性が高く、透光性に優れたものが好ましい。また、発光素子を被覆する保護膜として働く場合にはある程度の剛性が要求される。透光性モールド部材の材料として具体的にはエポキシ樹脂（比重１．２）、シリコーン樹脂（比重１．０）、ウレタン樹脂（比重１．２）、不飽和ポリエステル樹脂（比重１．２）、アクリルウレタン樹脂（比重１．２）、ポリイミド樹脂（比重１．３）等の無溶剤、あるいは溶剤タイプの液状透光性熱硬化樹脂が好適に挙げられる。同様に、アクリル樹脂（比重１．２）、ポリカーボネート樹脂（比重１．２）、ポリノルボルネン樹脂（比重１．１）等の溶剤タイプの液状透光性熱可塑樹脂も利用することができる。さらに、有機物だけでなく二酸化珪素などの無機物やゾル−ゲル法にて形成した二酸化珪素及びアクリル樹脂などを混合したハイブリッド樹脂も好適に利用することができる。
【００３０】
透光性モールド部材１０３が発光装置の最表面側に設けられ外部環境から内部を保護する必要がある場合には、無用剤タイプの液状熱硬化性樹脂を好適に利用することができる。他方、透光性モールド部材１０３を更に樹脂などで被覆する場合などは透光性モールド部材１０３との密着性を考慮して上述で記載した樹脂を種々選択して利用することができる。
【００３１】
具体的には、光拡散剤１０２としてメラミン樹脂（比重１．４）を蛍光体として(Ｙ0.8Ｇｄ0.2)3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ（比重５．１）、透光性モールド部材としてエポキシ樹脂（比重１．２）中に含有させて攪拌させる。このときのエポキシ樹脂の粘度は７００ｃｐである。この状態では蛍光体と光拡散剤は透光性モールド部材となる樹脂中でほぼ均一に分散するように混ぜてある。
【００３２】
あらかじめ発光素子とリード電極とを電気的に接続し固定させたパッケージのキャビティ内に光拡散剤及び蛍光体が混合攪拌されたエポキシ樹脂を滴下させる。この直後の発光装置の模式的断面図を図１（Ｂ）に示す。これを８５℃１８０分の一次硬化、１４０℃２４０分の二次硬化によって発光装置を形成させた。形成された発光装置を発光観測面側から観測すると発光観測面側が灰色の無彩色となっており外光が照射されてもコントラスト比が低下することなく見栄えも優れたものであった。
【００３３】
なお、形成された発光装置を分析させた結果、図１（Ｃ）の断面のごとくキャビティ内部で発光素子に近づくにつれて蛍光体の濃度が高くなると共に光拡散剤は発光素子と対向する表面側で徐々に多くなっている。
【００３４】
本発明の発光装置は、光拡散剤を含有させない場合と比較して蛍光体の使用量を少なくさせることができると共に混色性も優れている。
（実施態様例２） 蛍光体２０１としてＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、光拡散剤２０２としてポリカーボネート（比重１．２）、透光性モールド部材１０３としてアクリル樹脂（比重１．２）を用いて図２の模式的断面図に示す発光装置を形成させることができる。この発光装置２００は上述の蛍光体２０１及び光拡散剤２０２を透光性モールド部材となる材料中に混ぜた後、スクリーン印刷した。この状態で透光性モールド部材２０３となる材料を硬化させ孔版（不示図）を外すことによって発光装置を形成させることができる。実施態様例２の発光装置は、実施態様例１と同様コントラスト比の高い発光装置とすることができる。なお、図２中の発光素子２０６はＳｉＣ基板上に形成させた発光層がＩｎＧａＮからなる青色が発光可能なＬＥＤチップであり、ＬＥＤチップ２０６の各電極とリード電極２０５とをそれぞれ導電性ワイヤとして金線２０７及びＡｇペースト２０８を用いて電気的に接続させてある。なお、本発明においては、チップタイプＬＥＤについて詳述したが、ランプタイプＬＥＤにも適用できることはいうまでもない。
（実施態様例３） 同じ励起光源の可視発光スペクトルで異なる色が発光可能な２種類の蛍光体を用いた以外は、実施態様例２と同様にして発光装置を形成させた。２種類の蛍光体は、粒径が７．３μｍである（Ｙ0.995Ｇｄ0.005）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ0.25と、Ｅｕ及びＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2蛍光体を用いている。この発光装置は、実施態様例２よりも高いコントラスト比を得られる発光装置とすることができる。これは蛍光体ボディーカラーである黄色と赤色が混ざるためと考えられる。なお、本実施態様例の発光装置は実施態様例２よりも演色性が高くピンクの顔料を混合させることによって中間色も高輝度に発光させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
量産性よく、均一性の高い蛍光体を利用した発光装置を形成させることができる。また、光拡散剤含有の樹脂と蛍光体含有の樹脂を別々に形成させた場合に比べ形成させた発光装置の均一性が高まる傾向にある。これは順次形成する場合、樹脂粘度の経時変化などによる量のばらつきが本発明では全く生じないためと考えられる。また、本発明は、蛍光体の使用量も減すことができるという優れた特徴を持ったものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の模式的断面図を示す。
【図２】 図２は別の本件発明の模式的断面図を示す。
【符号の説明】
１００、２００…発光装置
１０１、２０１…蛍光体
１０２、２０１…光拡散剤
１０３、２０３…透光性モールド部材
１０４…キャビティ
１０５、２０５…リード電極
１０６、２０６…ＬＥＤチップ
１０７、２０７…導電性ワイヤー
１０８…硬化させた導電性ペースト
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子と発光素子からの波長を変換する蛍光体を用いた発光装置にかかわり、特に、コントラスト比と光取り出し効率が高く、量産性に優れた発光装置を提供することにある。
【０００２】
【従来技術】
本出願人は、高輝度に発光する青色ＬＥＤを開発した。また、その応用製品として青色が発光可能なＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップからの光を吸収して黄色に発光する蛍光体とを組合せ、ＬＥＤチップからの青色光と、蛍光体から黄色光の混色によって、白色が発光可能な発光ダイオードを実用化させた。
【０００３】
かかる白色系が発光可能な発光ダイオードとして具体的には、樹脂基板の凹部内にＬＥＤチップを配置させると共にそのＬＥＤチップをＬＥＤチップからの青色の可視光を吸収し、黄色の蛍光を発する蛍光体含有の透光性樹脂で被覆してある。このＬＥＤチップに電流を流すことによって、一チップ二端子構造の比較的簡単な構成で白色系が発光可能となる。このため、白色発光ダイオードとして急速に市場で利用され始めている。
【０００４】
このような蛍光体は、可視光を吸収し可視光を発光するが故に有彩色に着色しており、上述のごとき、黄色に発光する蛍光体では、外来光が照射されると蛍光体自体が黄色に見える。そのため、発光ダイオードの発光観測面側から見ると蛍光体の色に発光ダイオードの表面が見え、外部からの光によって蛍光体が含有された樹脂全体が黄色に自ら発光して見える。そのため、発光素子の点灯時と非点灯時のコントラスト比が悪くなる。また、黄色の蛍光体や赤色の蛍光体では、発光観測面側が黄色や赤色に見え注意色や危険色となるため、視認性上もこのような発光ダイオードをディスプレイに用いることは好ましくない。このようなコントラスト比などを改善する方法の一つとして蛍光体が含有された樹脂を、光拡散剤が含有された樹脂で被覆することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蛍光体が含有された樹脂とは別に光拡散剤を含有させた樹脂で封止する場合は、形成工程が複雑化し量産性などが低い。また、より小型化の発光装置が求められる現在においては、異なる樹脂を精度良く形成させることが極めて難しく、歩留まりが低下する傾向にあるという問題があった。そこで本発明は、かかる問題を解決して量産性よくコントラスト比に優れた発光装置及びその形成方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可視光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子を被覆する透光性モールド部材と、前記透光性モールド部材に含有させた前記半導体発光素子からの可視光を吸収して、その可視光よりも長波長の可視光を発光する有彩色蛍光体と、光拡散剤と、を有し、前記半導体発光素子からの光と前記蛍光体からの光との混色光を発光する発光装置であって、前記蛍光体は、前記透光性モールド部材及び前記光拡散剤よりも大きい比重を有すると共に、前記透光性モールド部材において、前記蛍光体の濃度は前記半導体発光素子に近づくにつれて高くなり、これと反対に前記光拡散剤の濃度は前記半導体発光素子と対向する前記モールド部材表面側に近づくにつれて徐々に高くなり、前記光拡散剤の濃度が高い光拡散剤層が形成され、前記蛍光体の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下であり、前記光拡散剤の平均粒径は０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、前記蛍光体の平均粒径は前記光拡散剤の平均粒径よりも大きく、前記光拡散剤は、外部からの光を反射すると共に、前記半導体発光素子及び前記蛍光体からの光を散乱させ外部に光を放出し、前記蛍光体及び前記光拡散剤を有する透光性モールド部材は、外部からの光により無彩色に視認されることを特徴とする発光装置に関する。特に、本発明では蛍光体、透光性モールド部材及び光拡散剤との関係を、蛍光体の比重が透光性モールド部材及び光拡散剤よりも大きくしてある。
【０００７】
これによって、コントラスト比の高い発光装置を比較的簡単に形成させることができる。また、蛍光体の使用量をより減らしつつ、白色系が発光可能な発光装置とすることができる。また、繰り返しの使用においても信頼性の高い発光装置とすることができる。
【０００８】
前記蛍光体は、Ｃｅで付活されたＹ２Ｏ３・５／３Ａｌ２Ｏ３系蛍光体、並びにＥｕ及びＣｒの少なくともいずれか一方で付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２蛍光体から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これにより簡便で、高輝度に発光する、信頼性の高い混色発光可能な発光装置を提供することができる。
【０００９】
前記蛍光体は、前記半導体発光素子の光で、それぞれ異なる発光色及び異なるボディーカラーを有する少なくとも２種類の蛍光体であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、可視光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子を被覆する透光性モールド部材と、前記透光性モールド部材に含有させた前記半導体発光素子からの可視光を吸収して、その可視光よりも長波長の可視光を発光する有彩色蛍光体と、光拡散剤と、を有し、前記半導体発光素子からの光と前記蛍光体からの光との混色光を発光する発光装置の形成方法であって、前記蛍光体の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下であり、前記光拡散剤の平均粒径は０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、前記蛍光体の平均粒径は前記光拡散剤の平均粒径よりも大きい蛍光体及び光拡散剤を用いて、前記透光性モールド部材となる材料中に、前記光拡散剤と、前記透光性モールド部材及び前記光拡散剤よりも比重が大きい蛍光体とを、ほぼ均一に分散する工程と、前記半導体発光素子上に、前記光拡散剤及び前記蛍光体が含有された前記透光性モールド部材となる材料で被覆する工程と、前記透光性モールド部材となる材料の粘度を低下させ、前記蛍光体の濃度を前記半導体発光素子に近づくにつれて高くし、これと反対に前記光拡散剤の濃度を前記半導体発光素子と対向する前記透光性モールド部材表面側に近づくにつれて徐々に高くし、前記光拡散剤の濃度が高い光拡散剤層を形成した後、硬化する工程と、を有する発光装置の形成方法に関する。これによって、比較的簡単に蛍光体の使用量が少なく混色性に優れた発光装置を歩留まり良く形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者は種々の実験の結果、蛍光体、光拡散剤及びそれらを含有させる樹脂の比重を特定の関係とすることによって、比較的簡単な方法で信頼性の高い発光ダイオードを形成できることを見出し本発明を成したものである。
【００１３】
すなわち、赤色や黄色など有彩色に着色した蛍光体を、光拡散剤や蛍光体を含有させる樹脂よりも比重が大きいものに選択する。この様に選択された樹脂中に蛍光体、光拡散剤を含有させ、これらで発光素子を被覆し硬化させる。樹脂の硬化時などに生ずる樹脂粘性低下と比重の違いによって、比重の大きい蛍光体は発光素子側に沈降する。他方、光拡散剤は、分散あるいは発光素子と対向する表面側に分布する。したがって、発光観測面側からは、有彩色の蛍光体の色が光拡散剤で緩和される、あるいは無彩色に見えることになる。以下、本発明の具体的実施態様について、詳述するがこれのみに限定されないことはいうまでもない。
（実施態様例１）発光装置１００であるチップタイプＬＥＤを例として示す。金属平板を打ち抜きによって形成させたリード電極を金型内に配置させて樹脂をインサート成形する。これによって、発光素子を配置させるパッケージを形成させることができる。
【００１４】
パッケージには、発光素子からの光を効率よく集光するためにキャビティを形成させキャビティ内に発光素子を配置させても良い。また、反射鏡となるキャビティを形成することなく、一対の対向する電極を持った平板状基板を利用することもできる。平板状基板を利用する場合は、孔版印刷法などを利用することによって本発明の発光装置を形成させることができる。このようなパッケージは、液晶ポリマーなど各種樹脂やガラスエポキシ樹脂基板、セラミック基板など所望に応じて種々のものを利用することができる。
【００１５】
本実施態様例１では図１の断面図に示すように表面に凹部となるキャビティ１０４を持ち、キャビティ１０４内部には一対の対向するリード電極１０５が露出したパッケージを利用した。一対の対向するリード電極１０５は上述の鉄入り銅などの金属平板を利用して形成させてある。リード電極１０５はキャビティ１０４底面側からパッケージの側面まで延在しており外部からの電流を発光素子となるＬＥＤチップ１０６に供給する働きをする。
【００１６】
ＬＥＤチップ１０６からの発光によって蛍光体１０１を励起させるためには、ＬＥＤチップ１０６からの光の方が蛍光体１０１から放出される光よりも短波長の方が効率よい。そのため、ＬＥＤチップ１０６としては種々の材料や構造を利用することができるが、高効率に発光輝度の高い可視光を発光可能な半導体素子として、窒化物半導体（ＩｎxＧａyＡｌ1-x-yＮ、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を発光層に利用したものが好適に挙げられる。窒化物半導体を利用した発光素子はサファイア基板、スピネル基板やＳｉＣ、ＧａＮ単結晶などの上に形成させることができるが、量産性と結晶性を満たすものとしてサファイア基板上に低温バッファ層を介してｎ型及びｐ型の窒化物半導体を有するものが好ましい。ｎ型及びｐ型の窒化物半導体を絶縁基板であるサファイア基板上に形成した場合、エッチングによりｎ型及びｐ型の窒化物半導体を露出させ同一面側に各電極を形成させる。
【００１７】
こうして形成されたＬＥＤチップ１０６をパッケージ内部にエポキシ樹脂を用いてダイボンド固定すると共にパッケージに設けられたリード電極１０５と、ＬＥＤチップの各電極とをそれぞれ金線を用いてワイヤボンディングさせる（図１（Ａ））。なお、リード電極と発光素子との電気的接続はワイヤーのほか、フリップチップ型の発光素子の場合、半田やＡｇペーストなどを利用して電気的に接続させることもできる。
【００１８】
他方、本発明に用いられる蛍光体１０１は可視光が発光可能な発光素子１０６からの発光を吸収し、可視光が発光可能な種々のものを利用することができる。特に、ＬＥＤチップ１０６からの青色可視光と、蛍光体１０１からの黄色の可視光との混色を利用した白色系が発光可能な発光ダイオードを構成する場合、ＺｎＳ：Ａｇ，ＣｌやＺｎＳ：Ｃｕ，ＡｌなどのＺｎＳ系蛍光体（比重４〜５）やＹＡＧ：ＣｅなどのＹＡＧ（Ｙ2Ｏ3・５／３Ａｌ2Ｏ3）系蛍光体（比重４から７）などを利用することができる。
【００１９】
他にも青色、青緑色や緑色を吸収して赤色が発光可能な蛍光体としては、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活されたサファイヤ（酸化アルミニウム）蛍光体やＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2蛍光体（オキシナイトライド蛍光硝子）などが挙げられる。これらの蛍光体を利用して発光素子からの光と蛍光体からの光の混色により白色光を得ることもできる。なお、本発明の比重差を満たす限り蛍光顔料だけでなく蛍光染料を利用することもできる。蛍光染料である有機蛍光体は無機蛍光体と比較して一般的に発光効率が高い。しかしながら、比重差を大きくとることが難しく量産性を考慮すると蛍光顔料の方が好ましい。なお、有機系光染料を利用する場合は、ペリレン系誘導体などを好適に利用することができる。なお、これらの蛍光体を適宜組み合わせて所望の演色性や色を得ることもできる。
【００２０】
本発明の蛍光体は形成時に蛍光体を含有させる透光性モールド部材、蛍光体の色を見かけ上なくす光拡散剤との比重差を利用するため種々選択することができる。また、形成時の量産性をさらに向上させるためには、蛍光体１０１及び光拡散剤１０２が含有される透光性モールド部材１０３の粘度や蛍光体１０１の粒径が影響する。すなわち、透光性モールド部材１０３となる材料の粘性が低い場合や、蛍光体１０１の粒径が大きい場合は透光性モールド部材１０３となる材料との比重差による分離沈降が促進する傾向にある。また、粉砕工程での結晶破壊などにより、無機蛍光体１０１では粒径が小さくなると変換効率が低下する傾向にある。さらに、あまり小さくなりすぎると凝集体を構成するために透光性モールド樹脂部材中への分散性が低下し発光装置からの色むらや輝度むらを引き起こす傾向にある。
【００２１】
そのため、透光性モールド部材１０３の材料や蛍光体１０１にもよるが、蛍光体１０１の平均粒径は１〜１００μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましい。本発明に用いられる具体的蛍光体１０１として、Ｃｅで付活されたＹＡＧ系蛍光体（Ｙ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍから選ばれた少なくとも１つの元素と、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素とを含んでなるセリウムで付活されたガーネット系蛍光体）を挙げる。ＹＡＧ系蛍光体はＹ、Ｇｄ、Ｃｅの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液を蓚酸で沈降させる。これを焼成して得られる共沈酸化物と酸化アルミニウムを混合して混合原料を得る。これにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合して坩堝に詰め、空気中１４００℃の温度で１７０分焼成して焼成品を得た。焼成品を水中でボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通してＹＡＧ系蛍光体を形成させることができる。本実施態様例１のＹＡＧ系蛍光体としては、(Ｙ0.8Ｇｄ0.2)3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅを利用する。この蛍光体１０１の比重は約５．０であり、平均粒径は５μｍであった。
【００２２】
同様に、本発明に用いられる他の具体的蛍光体として、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2蛍光体が挙げられる。このＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2蛍光体は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、窒化珪素及び酸化カルシウムなどの原料に希土類原料を所定比に混合した粉末を窒素雰囲気下において１３００℃から１９００℃（より好ましくは１５００℃から１７５０℃）において溶融し成形させる。成形品をボールミルして洗浄、分離、乾燥、最後に篩を通して蛍光体を形成させることができる。これにより４５０ｎｍにピークをもった励起スペクトルと約６５０ｎｍにピークがある青色光により赤色発光が発光可能なＥｕ及び／又はＣｒで付活されたＣａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子とすることができる。
【００２３】
なお、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活されたＣａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子の窒素含有量を増減することによって発光スペクトルのピークを５７５ｎｍから６９０ｎｍに連続的にシフトすることができる。同様に、励起スペクトルも連続的にシフトさせることができる。そのため、Ｍｇ、Ｚｎなどの不純物がドープされたＧａＮやＩｎＧａＮを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導体からの光と、約５８０ｎｍの蛍光体の光の合成光により白色系を発光させることができる。特に、約４９０ｎｍの光が高輝度に発光可能なＩｎＧａＮを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光素子との組合せに理想的に発光を得ることもできる。
【００２４】
また、上述のＣｅで付活されたＹＡＧ系蛍光体とＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有Ｃａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ系オキシナイトライド蛍光硝子とを組み合わせることにより青色系が発光可能な発光素子を利用してＲＧＢ（赤色、緑色、青色）成分を高輝度に含む極めて演色性の高い発光ダイオードを形成させることもできる。このため、所望の顔料を添加するだけで任意の中間色も極めて簡単に形成させることができる。本発明においては何れの蛍光体も無機蛍光体であり、有機の光散乱剤やＳｉＯ2などを利用して高コントラストと優れた量産性が両立した発光ダイオードを形成させることができる。
【００２５】
蛍光体１０１を光拡散剤１０２と共に透光性モールド部材１０３となる材料中に含有し攪拌させる。ここで本発明に用いられる光拡散剤１０２は蛍光体１０１と比較して比重の軽いものであり、蛍光体１０１の着色を外部から視認しにくくさせるものである。したがって、透光性モールド部材１０３中に含有させることで白色に見えるものや補色関係にある色の光拡散剤１０２によって灰色や黒の無彩色とすることができる。
【００２６】
光拡散剤１０２としては、蛍光体１０１と比重差が大きいものほど量産性に優れる。その中でも透光性モールド部材１０３の比重よりも小さい光拡散剤１０２を選択することで、光拡散剤１０２が透光性モールド部材１０３の表面に浮いてくる。これは蛍光体１０１が含有された層、実質的に蛍光体１０１や光拡散剤１０２が含有されていない透光性となる層、光拡散剤１０３が含有された層に分離して見える。このような見かけ上、３層以上の層構成とすることで蛍光体自体の色を隠蔽する効果が均一に光拡散剤及び蛍光体が含有されたものに比べて良好となる。
【００２７】
さらに、ＬＥＤチップ１０６から放出された光は、光拡散剤１０２が含有された層で反射される。そのため、蛍光体１０１が含有された層状に見える部分では、光の光路長が実質的に長くなる。そのため、光拡散剤を含有させない以外は同様に形成させた発光ダイオードと比べて蛍光体１０１の含有量を少なくすることもできる。また、蛍光体１０１とＬＥＤチップ１０６から放出される光の混色性が増すことによって、より均一な混色光を得やすくすることができるという優れた特徴を有する。なお、光拡散剤１０２の選択は比重のみならず屈折率や粒径を選択することによっても大きく変化する。すなわち、透光性モールド部材１０３と光拡散剤１０２との屈折率差が大きくなるに従って、光り取り出し効率が向上する傾向にある。また、光拡散剤１０２の粒径が小さいものほど光取り出し効率が向上する傾向にある。他方、光拡散剤１０２の平均粒径が小さくなりすぎると透光性モールド部材１０３中に多く含有させても透明度が高くなる。そのため、光拡散剤１０２の平均粒径は０．５μより大きく、１０μｍより小さいことが好ましい。更に好ましくは、平均粒径０．５μｍより大きく、５μｍより小さいものである。
【００２８】
光拡散剤１０２として具体的には二酸化珪素（比重２．２）、炭酸カルシュウム（比重２．９３）、酸化チタン（比重４．２６）、酸化亜鉛（比重５．８）、酸化アルミニウム（比重３．９）、チタン酸バリウム（比重５．５）などの無機粉体からなる光拡散剤やエポキシ樹脂（比重１．２）、フェノール・ホルマリン樹脂（比重１．２）、ベンゾグアナミン樹脂（比重１．４）、メラミン樹脂（比重１．４）、アクリル樹脂（比重１．２）、ポリカーボネート樹脂（比重１．２）、ポリエチレン樹脂（比重０．９５）、ポリプロピレン樹脂（比重０．９）等の有機物粉体からなる光拡散剤が挙げられる。
【００２９】
他方、透光性モールド部材としては発光素子及び蛍光体からの光に対して耐光性が高く、透光性に優れたものが好ましい。また、発光素子を被覆する保護膜として働く場合にはある程度の剛性が要求される。透光性モールド部材の材料として具体的にはエポキシ樹脂（比重１．２）、シリコーン樹脂（比重１．０）、ウレタン樹脂（比重１．２）、不飽和ポリエステル樹脂（比重１．２）、アクリルウレタン樹脂（比重１．２）、ポリイミド樹脂（比重１．３）等の無溶剤、あるいは溶剤タイプの液状透光性熱硬化樹脂が好適に挙げられる。同様に、アクリル樹脂（比重１．２）、ポリカーボネート樹脂（比重１．２）、ポリノルボルネン樹脂（比重１．１）等の溶剤タイプの液状透光性熱可塑樹脂も利用することができる。さらに、有機物だけでなく二酸化珪素などの無機物やゾル−ゲル法にて形成した二酸化珪素及びアクリル樹脂などを混合したハイブリッド樹脂も好適に利用することができる。
【００３０】
透光性モールド部材１０３が発光装置の最表面側に設けられ外部環境から内部を保護する必要がある場合には、無用剤タイプの液状熱硬化性樹脂を好適に利用することができる。他方、透光性モールド部材１０３を更に樹脂などで被覆する場合などは透光性モールド部材１０３との密着性を考慮して上述で記載した樹脂を種々選択して利用することができる。
【００３１】
具体的には、光拡散剤１０２としてメラミン樹脂（比重１．４）を蛍光体として(Ｙ0.8Ｇｄ0.2)3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ（比重５．１）、透光性モールド部材としてエポキシ樹脂（比重１．２）中に含有させて攪拌させる。このときのエポキシ樹脂の粘度は７００ｃｐである。この状態では蛍光体と光拡散剤は透光性モールド部材となる樹脂中でほぼ均一に分散するように混ぜてある。
【００３２】
あらかじめ発光素子とリード電極とを電気的に接続し固定させたパッケージのキャビティ内に光拡散剤及び蛍光体が混合攪拌されたエポキシ樹脂を滴下させる。この直後の発光装置の模式的断面図を図１（Ｂ）に示す。これを８５℃１８０分の一次硬化、１４０℃２４０分の二次硬化によって発光装置を形成させた。形成された発光装置を発光観測面側から観測すると発光観測面側が灰色の無彩色となっており外光が照射されてもコントラスト比が低下することなく見栄えも優れたものであった。
【００３３】
なお、形成された発光装置を分析させた結果、図１（Ｃ）の断面のごとくキャビティ内部で発光素子に近づくにつれて蛍光体の濃度が高くなると共に光拡散剤は発光素子と対向する表面側で徐々に多くなっている。
【００３４】
本発明の発光装置は、光拡散剤を含有させない場合と比較して蛍光体の使用量を少なくさせることができると共に混色性も優れている。
（実施態様例２） 蛍光体２０１としてＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、光拡散剤２０２としてポリカーボネート（比重１．２）、透光性モールド部材１０３としてアクリル樹脂（比重１．２）を用いて図２の模式的断面図に示す発光装置を形成させることができる。この発光装置２００は上述の蛍光体２０１及び光拡散剤２０２を透光性モールド部材となる材料中に混ぜた後、スクリーン印刷した。この状態で透光性モールド部材２０３となる材料を硬化させ孔版（不示図）を外すことによって発光装置を形成させることができる。実施態様例２の発光装置は、実施態様例１と同様コントラスト比の高い発光装置とすることができる。なお、図２中の発光素子２０６はＳｉＣ基板上に形成させた発光層がＩｎＧａＮからなる青色が発光可能なＬＥＤチップであり、ＬＥＤチップ２０６の各電極とリード電極２０５とをそれぞれ導電性ワイヤとして金線２０７及びＡｇペースト２０８を用いて電気的に接続させてある。なお、本発明においては、チップタイプＬＥＤについて詳述したが、ランプタイプＬＥＤにも適用できることはいうまでもない。
（実施態様例３） 同じ励起光源の可視発光スペクトルで異なる色が発光可能な２種類の蛍光体を用いた以外は、実施態様例２と同様にして発光装置を形成させた。２種類の蛍光体は、粒径が７．３μｍである（Ｙ0.995Ｇｄ0.005）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ0.25と、Ｅｕ及びＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ-Ａｌ2Ｏ3-ＳｉＯ2蛍光体を用いている。この発光装置は、実施態様例２よりも高いコントラスト比を得られる発光装置とすることができる。これは蛍光体ボディーカラーである黄色と赤色が混ざるためと考えられる。なお、本実施態様例の発光装置は実施態様例２よりも演色性が高くピンクの顔料を混合させることによって中間色も高輝度に発光させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
量産性よく、均一性の高い蛍光体を利用した発光装置を形成させることができる。また、光拡散剤含有の樹脂と蛍光体含有の樹脂を別々に形成させた場合に比べ形成させた発光装置の均一性が高まる傾向にある。これは順次形成する場合、樹脂粘度の経時変化などによる量のばらつきが本発明では全く生じないためと考えられる。また、本発明は、蛍光体の使用量も減すことができるという優れた特徴を持ったものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の模式的断面図を示す。
【図２】 図２は別の本件発明の模式的断面図を示す。
【符号の説明】
１００、２００…発光装置
１０１、２０１…蛍光体
１０２、２０１…光拡散剤
１０３、２０３…透光性モールド部材
１０４…キャビティ
１０５、２０５…リード電極
１０６、２０６…ＬＥＤチップ
１０７、２０７…導電性ワイヤー
１０８…硬化させた導電性ペースト
Claims (4)
- 可視光を発光する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子を被覆する透光性モールド部材と、
前記透光性モールド部材に含有させた前記半導体発光素子からの可視光を吸収して、その可視光よりも長波長の可視光を発光する有彩色蛍光体と、
光拡散剤と、
を有し、前記半導体発光素子からの光と前記蛍光体からの光との混色光を発光する発光装置であって、
前記蛍光体は、前記透光性モールド部材及び前記光拡散剤よりも大きい比重を有すると共に、
前記透光性モールド部材において、前記蛍光体の濃度は前記半導体発光素子に近づくにつれて高くなり、これと反対に前記光拡散剤の濃度は前記半導体発光素子と対向する前記モールド部材表面側に近づくにつれて徐々に高くなり、前記光拡散剤の濃度が高い光拡散剤層が形成され、
前記蛍光体の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下であり、前記光拡散剤の平均粒径は０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、前記蛍光体の平均粒径は前記光拡散剤の平均粒径よりも大きく、
前記光拡散剤層は、外部からの光を反射すると共に、前記半導体発光素子及び前記蛍光体からの光を散乱させ外部に光を放出し、
前記蛍光体及び前記光拡散剤を有する透光性モールド部材は、外部からの光により無彩色に視認されることを特徴とする発光装置。 - 前記蛍光体は、Ｃｅで付活されたＹ２Ｏ３・５／３Ａｌ２Ｏ３系蛍光体、並びにＥｕ及びＣｒの少なくともいずれか一方で付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２蛍光体から選択される少なくとも１種である請求項１に記載の発光装置。
- 前記蛍光体は、前記半導体発光素子の光で、それぞれ異なる発光色及び異なるボディーカラーを有する少なくとも２種類の蛍光体である請求項１に記載の発光装置。
- 可視光を発光する半導体発光素子と、前記半導体発光素子を被覆する透光性モールド部材と、前記透光性モールド部材に含有させた前記半導体発光素子からの可視光を吸収して、その可視光よりも長波長の可視光を発光する有彩色蛍光体と、光拡散剤と、を有し、前記半導体発光素子からの光と前記蛍光体からの光との混色光を発光する発光装置の形成方法であって、
前記蛍光体の平均粒径は１μｍ以上１００μｍ以下であり、前記光拡散剤の平均粒径は０．５μｍ以上１０μｍ以下であり、前記蛍光体の平均粒径は前記光拡散剤の平均粒径よりも大きい蛍光体及び光拡散剤を用いて、
前記透光性モールド部材となる材料中に、前記光拡散剤と、前記透光性モールド部材及び前記光拡散剤よりも比重が大きい蛍光体とを、ほぼ均一に分散させる工程と、
前記半導体発光素子上に、前記光拡散剤及び前記蛍光体が含有された前記透光性モールド部材となる材料を被覆させる工程と、
前記透光性モールド部材となる材料の粘度を低下させ、前記蛍光体の濃度を前記半導体発光素子に近づくにつれて高くし、これと反対に前記光拡散剤の濃度を前記半導体発光素子と対向する前記透光性モールド部材表面側に近づくにつれて徐々に高くさせて、前記光拡散剤の濃度が高い光拡散剤層を形成させた後、硬化させる工程と、
を有する発光装置の形成方法。
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