(57)【要約】【課題】製造時に印刷法に適した粘度を実現でき、かつ、発光特性に優れた発光装置を提供する。【解決手段】発光素子から発せられた光により励起され蛍光を発する蛍光体を含有する色変換層に、色変換層は、一次粒子の粒径が異なる２種類の粒子を増粘材として添加する。一方の増粘材の粒径は、他方の増粘材の粒径の半分未満の大きさでとする。これにより、増粘材の添加量を適切な範囲に設定することにより、発光効率や発光色度を向上させることができる。例えば、大きい粒径の増粘材は、増粘材総量に占める割合が30wt％以上100wt％未満となるように設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、当該発光素子から発せられた光により励起され蛍光を発する蛍光体を含有する色変換層とを備え、
前記色変換層は、一次粒子の粒径が異なる２種類の粒子を増粘材として含有し、一方の増粘材の粒径は、他方の増粘材の粒径の半分未満の大きさであることを特徴とする色変換発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の色変換発光装置において、前記２種類の増粘材は、平均粒径の差が20nmより大きいことを特徴とする色変換発光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の色変換発光装置において、前記２種類の増粘材のうち粒径の大きい増粘材は、一次粒子の平均粒径d50が、40nmであることを特徴とする色変換発光装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の色変換発光装置において、前記２種類の増粘材のうち粒径の小さい増粘材は、一次粒子平均粒径d50が、7nm以上20nm未満であることを特徴とする色変換発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の色変換発光装置において、前記小さい粒径の増粘材は、一次粒子の平均粒径d50が、7nmまたは16nmであることを特徴とする色変換発光装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の色変換発光装置において、前記２種類の増粘材のうち粒径の大きい増粘材は、増粘材総量に占める割合が30wt％以上100wt％未満であることを特徴とする色変換発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の色変換発光装置において、前記２種類の増粘材のうち粒径の小さい増粘材の一次粒子の平均粒径d50が16nmであり、大きい粒径の増粘材は、増粘材総量に占める割合が60wt％以上95wt％以下であることを特徴とする色変換発光装置。
【請求項８】
請求項６に記載の色変換発光装置において、前記２種類の増粘材のうち粒径の小さい増粘材の一次粒子の平均粒径d50が7nmであり、粒径の大きい増粘材は、増粘材総量に占める割合が90wt％以上100wt％未満であることを特徴とする色変換発光装置。
【請求項９】
請求項６に記載の色変換発光装置において、前記２種類の増粘材のうち粒径の小さい増粘材の一次粒子の平均粒径d50が7nmまたは16nmであり、粒径の大きい増粘材は、増粘材総量に占める割合が70wt％以上90wt％以下であることを特徴とする色変換発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップを覆うように、印刷により形成された色変換層を備えた色変換発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤチップを用いた発光装置として、ＬＥＤチップの周囲に蛍光体粒子を含有する樹脂層（色変換層）を配置した構成のものが知られている。色変換層の蛍光体は、ＬＥＤチップから発せられた光の一部を吸収して励起され、蛍光を発光する。例えば特許文献１に記載のようにＬＥＤチップが青色光を発光し、蛍光体が青色光の補色関係にある黄橙色の蛍光を発光するように構成することにより、青色光と黄橙色蛍光とが混合された白色光を出射する発光装置が得られる。
【０００３】
蛍光体粒子を含有する樹脂により色変換層を形成方法として、樹脂材料に蛍光体粒子を添加したペーストをＬＥＤチップ上に滴下する方法や、ステンシル印刷やスクリーン印刷等の印刷法が用いられる。このため、ペーストの粘度を形成方法に合わせて適切に調整することが望ましい。
【０００４】
特許文献２には、色変換層に、一部がナノ粒子からなる増粘材を添加した発光ダイオード素子が開示されている。増粘材の粒径は1nm以上25nm以下である。
【０００５】
特許文献３には、蛍光体を含む色変換部材中に無機酸化物粒子を添加することで光学特性や作業性を向上させるとの記載がある。例として粒径約10nmのシリカ粒子の場合、粘度調整効果が大きく、粒径数μｍのシリカの場合では、チクソトロピック性の付与がほとんどないが、クラック・収縮の抑制効果が得られることが記載されている。更に粒径約1μmの無機酸化物粒子を加えることで散乱効果を高めたり、屈折率の大きい粒径3〜5nmの粒子を添加することで屈折率向上効果を付与したりすることができ、これらを併用することも可能であると記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１０９４３４号公報
【特許文献２】特表２００５−５２４７３７号公報
【特許文献３】特開２００７−１９４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
印刷法によりチップ周囲に所定形状の色変換層を形成するためには平均粒径1μm以下のチクソトロピック材（増粘材）を添加してペーストの粘度を上げる必要がある。印刷法の工程上、ペーストに用いられる樹脂を加熱硬化させていない状態で目的の蛍光体層形状を保持している必要があるため、通常10wt％程度以上の増粘材を添加することが好ましい。
【０００７】
しかし、増粘材を多量に添加すると色変換層の透明性が低下してしまい、これにより発光効率が低下してしまうという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、製造時に印刷法に適した粘度を実現でき、かつ、発光特性に優れた発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、発光素子と、発光素子から発せられた光により励起され蛍光を発する蛍光体を含有する色変換層とを備える色変換発光装置であって、色変換層は、一次粒子の粒径が異なる２種類の粒子を増粘材として含有し、一方の増粘材の粒径は、他方の増粘材の粒径の半分未満の大きさであるものが提供される。これにより、適切な粒径と添加量に設定ことにより発光特性向上させることができる。
【００１０】
２種類の増粘材は、平均粒径の差が20nmより大きいことが望ましい。
【００１１】
２種類の増粘材のうち粒径の大きい増粘材は、一次粒子の平均粒径d50が、40nmのものを用いることが可能である。
【００１２】
粒径の小さい増粘材は、一次粒子平均粒径d50が、7nm以上20nm未満のものを用いることが可能である。例えば、粒径の小さい増粘材として、一次粒子の平均粒径d50が、7nmまたは16nmをものを用いることができる。
【００１３】
２種類の増粘材のうち粒径の大きい増粘材は、増粘材総量に占める割合が30wt％以上100wt％未満に設定することがのぞましい。
【００１４】
２種類の増粘材のうち粒径の小さい増粘材の一次粒子の平均粒径d50が16nmの場合、粒径の大きい増粘材は、増粘材総量に占める割合が60wt％以上95wt％以下であることが望ましい発光効率を向上させることができるため望ましい。
【００１５】
２種類の増粘材のうち粒径の小さい増粘材の一次粒子の平均粒径d50が7nmの場合、粒径の大きい増粘材は、増粘材総量に占める割合が90wt％以上100wt％未満であることが発光効率を向上させることができるため望ましい。
【００１６】
２種類の増粘材のうち粒径の小さい増粘材の一次粒子の平均粒径d50が7nmまたは16nmである場合、粒径の大きい増粘材は、増粘材総量に占める割合が70wt％以上90wt％以下であることが、発光色度を向上させることができるため望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、２種類の増粘材の粒径および濃度を適切に設定することにより、製造時に印刷法に適した粘度を実現できるのみならず、発光特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態について説明する。
【００１９】
本発明は、半導体素子の発光を励起光として用い、蛍光材料等により色変換された発光を出射する色変換半導体素子についての発明である。本実施形態では、図１に示したように、ＧａＮ系青色発光ＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２の青色発光を励起光とし黄橙色に蛍光発光するＹＡＧ系蛍光体４とを組み合わせ、補色の関係にある青色光と黄橙色光とを混色して白色を得る、いわゆる白色ＬＥＤ装置に関して説明する。
【００２０】
ここで、ＬＥＤチップ２は、フリップチップである。色変換層３は、ＬＥＤチップ２の上面および側面を覆うように配置されている。色変換層３は、ＹＡＧ系蛍光体４のほかに、粘度調整のために２種類の増粘材５、６が添加されたバインダ樹脂７により形成されている。バインダ樹脂７は、青色光および蛍光に対して透明な材質である。
【００２１】
本実施形態では、色変換層３をステンシル印刷法により形成する場合を例として説明を行う。ただし、本発明は、ステンシル印刷法によって色変換層３を形成するものに限定されず、スクリーン印刷等の他の印刷方法や、滴下法等他の方法であっても、増粘材を添加した樹脂ペーストで色変換層３を形成する方法に適用することができる。滴下法としては、例えば蛍光体を含んだ樹脂ペーストをＬＥＤチップを載置した凹形状を持つパッケージ内に注入、硬化して色変換層を形成する方法があり、その際、発光の色ムラ抑制やその他の目的のために増粘材を添加して蛍光体の沈降を抑制するような場合であっても適用が可能である。
【００２２】
また、ＬＥＤチップ２や蛍光体４の組み合わせは、青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体との組み合わせに限らず、各種組み合わせに適用することができる。
【００２３】
本実施形態の白色ＬＥＤ装置の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、セラミック製等の基板１の上に、フリップチップ型の青色ＬＥＤチップ２をダイボンドする。このＬＥＤチップ上に、所定の厚さで所定の大きさの開口を有するステンシル（メタルマスク）を配置し、予め用意しておいた樹脂ペーストを用いてステンシル印刷を行う。これにより、ステンシルの厚さと同等の厚さで、ステンシル開口と同等の上面形状を有する樹脂ペーストの塗布膜をＬＥＤチップ２上に形成する。塗布膜を所定の温度で所定時間加熱し、色変換層３を形成する。
【００２５】
樹脂ペーストは以下のように作製する。まず、加熱により硬化してバインダ樹脂７となる材料（樹脂材料）に、チクソトロピック性を付与するために増粘材として所定粒径の粒子を添加する。この粒子としては一次粒子の平均粒径(d50)が5〜100nmのヒュームドシリカを好適に用いることができる。これに、色変換材料として無機蛍光体４を適量混合する。このとき、添加する無機蛍光体４の量は形成する色変換層３の厚さと目標とする発光色度により設計される。
【００２６】
本実施形態では、添加する増粘材として、異なる粒径の複数種類の増粘材（粒子）、例えば増粘材(A)５、増粘材(B)６の２種類５，６を用いる。このとき、複数種類の増粘材の粒径と、その混合比率を調整することにより、製造時のチクソトロピック性の調整のみならず、製造後のＬＥＤ装置の発光特性にも改善効果が得られることを発明者らは見出した。
【００２７】
すなわち、一次粒子の平均粒径(d50)が40nmの増粘材(B)６と、それより小さい一次粒子の平均粒径(d50)値をとる増粘材(A)５とを適当な比率で混合して色変換層を形成するための増粘材として用いることで、ＬＥＤ素子の発光効率を向上させることができることが明らかになった。
【００２８】
平均粒径40nmの増粘材(B)と混合する増粘材(A)５の平均粒径は、増粘材(B)６の平均粒径40nmの１／２より小さいこと、もしくは、増粘材(B)６の平均粒径との差が20nmより大きいことが望ましい。特に、d50値が7nm以上20nm未満であることが好ましい。
【００２９】
粒径16nm、40nmの２種類の増粘材(A),(B)を混合する場合、増粘材総量に対する増粘材(B)６の割合を30wt％以上100wt％未満、好ましくは50wt％以上100wt％未満に、さらに好ましい60wt％以上95wt％以下に設定することにより、発光効率を向上させる効果が得られるため望ましい。60wt％以上95wt％以下に設定するのが好ましいのは、ペースト全体に対する増粘材総量(A)＋(B)を22.5wt％に設定する場合、増粘材総量（A)+(B)に対する増粘材(B)を70 wt％以上95wt％以下に設定することにより、発光効率を向上させる効果が特に大きく、ペーストの粘度を適切な粘度にするように増粘材総量(A)+(B)を調整する場合には、増粘材総量（A)+(B)に対する増粘材(B)を60 wt％以上90wt％以下に設定することにより、発光効率を向上させる効果が特に大きいためである。
【００３０】
また、粒径7nm、40nmの２種類の増粘材(C),(B)を混合する場合、増粘材(B)の濃度を90wt％以上100wt％未満に設定することにより、発光効率を向上させる効果が得られる。
【００３１】
粒径16nm、40nmの２種類の増粘材(A),(B)を混合する場合、増粘材総量(A)+(B)に対する増粘材(B)の濃度を50wt%以上、好ましくは70 wt％以上90wt％以下に設定することにより、発光色度を向上させる効果が得られるため望ましい。
【００３２】
また、粒径7nm、40nmの２種類の増粘材(C),(B)を混合する場合、増粘材(B)の濃度を80wt％以上100wt％未満に設定することにより、発光色度を向上させる効果が得られるため望ましい。
【００３３】
本発明の白色ＬＥＤ装置は、ＬＥＤヘッドランプ、ＬＥＤ街路灯、バックライト、ディスプレイ、一般照明等用いることができる。
【実施例】
【００３４】
＜実施例１〜４＞
実施例１〜４として、図１の構成の白色ＬＥＤ装置を製造した。
【００３５】
一辺の長さが980μm、ダイボンド部も含めた厚さ100μmのＬＥＤチップ２をセラミック製基板（パッケージ）４上にダイボンディングすることにより配置した。このＬＥＤチップ２上にステンシル印刷（メタルマスク印刷）の手法を用いて色変換層３を形成した。
【００３６】
色変換層の形成には、シリコーン系熱硬化樹脂７に対して25wt％のＹＡＧ系蛍光体４と、22.5wt％のヒュームドシリカを混合した蛍光体分散液（ペースト）を使用した。ここでヒュームドシリカとして、日本アエロジル社製Aerosi1(登録商標)130（一次粒子の平均粒径(d50)：約16nm）および同社製Aerosi1(登録商標)OX50（一次粒子の平均粒径(d50)：約40nm）を併せて用いた。これ以降の文章中において、Aerosi1(登録商標)130を増粘材(A)５、Aerosil(登録商標)OX50を増粘材(B)６とそれぞれ称する。これら増粘剤５，６を添加することにより、蛍光体分散液（ペースト）の粘度をステンシル印刷に適した粘度に調整することができる。
【００３７】
本実施例１では、全体量（増粘材(A)５と増粘材(B)６の合計量）のうち49.8wt％を増粘材(B)６とした。
【００３８】
このペーストを用い、厚み200μmのステンレス製ステンシル（メタルマスク）を使用してＬＥＤチップ２の上面および側面を覆う蛍光体分散液（ペースト）の塗膜をステンシル印刷により形成した。塗膜を印刷後、150℃で２時間加熱し、シリコーン樹脂７を硬化させ、色変換層３を形成した。形成される色変換層３の厚みは、実質的にこのメタルマスクの厚みからＬＥＤチップ２の厚さを差し引いた値となる。これにより、実施例１の白色ＬＥＤ装置を製造した。
【００３９】
同様に、実施例２〜４として、表１のように全体量（増粘材(A)５と増粘材(B)６の合計量）の増粘材(B)６の割合をそれぞれ69.1、90.0、96.8wt％とした蛍光体分散液（ペースト）を用意し、他の条件は実施例１と同様にして白色ＬＥＤ装置を製造した。
【００４０】
実施例１〜４のペースト全体量に対する増粘材総量の割合と、増粘材全体量に対する増粘材(B)６の割合を表１に示した。増粘材総量は、実施例１〜４において22.5wt％の一定とした。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
＜比較例１〜３＞
比較例１〜３として、増粘材総量は、実施例１〜４と同様に22.5wt％とし、増粘材全体量に対する増粘材(B)６の割合を表１のように、0、21.1、100％にそれぞれ設定したペーストを用いて比較例１〜３の白色ＬＥＤ装置を製造した。他の条件は、実施例１〜４と同様にした。
【００４３】
＜実施例５〜８＞
実施例１〜４、比較例１〜３では、増粘材の総量を22.5wt％で一定とし、増粘剤(B)６の割合を異ならせた例について説明したが、増粘剤(A)５と増粘剤(B)６がそれぞれペーストに与える増粘効果が異なるため、実施例１〜４、比較例１〜３では各ペーストの粘度が異なっている。
【００４４】
一般に、粒径の大きなヒュームドシリカは、比表面積が小さくなるため、粒径の小さなヒュームドシリカよりも増粘効果が低くなる。そのため、大粒径増粘材(B)６の比率を大きくした方が、ペーストの粘度が低くなり、色変換層３のダレや版離れ不良によるツノ等が生じやすくなる。逆に小粒径増粘材(A)５の比率が大きくなるとペーストが高粘度となり、混練が事実上不可能な粘度となることもある。このため、実際の工程において、異なる増粘材を混合して用いる場合は、２種類の増粘材の混合比率ごとに、印刷に最適なペースト粘度を実現する増粘材総量を定める必要がある。
【００４５】
そこで、実施例５〜８は、２種類の増粘材の混合比率ごとに、印刷に最適なペースト粘度を実現する増粘材総量を求め、適当な粘度に調整した上で、色変換層３を形成した。
【００４６】
これにより、実施例５〜８において、増粘材全体に対する増粘材(B)の割合を、それぞれ45.5、67.5、87.7、97.9wt％とし、それぞれ適切なペースト粘度を実現するために増粘材総量を18.6、27.3、33.9、35.8wt％に設定した。これらの条件をまとめて表２に示す。
【００４７】
他の条件は、実施例１と同様にして実施例５〜８の白色ＬＥＤ装置を製造した。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
＜比較例４〜６＞
比較例４〜６として、実施例５〜８と同様に、増粘材全体に対する増粘材(B)の割合を、それぞれ0、22.3、100wt％とし、それぞれ適切なペースト粘度を実現するために増粘材総量を13.3、15.6、33.9wt％に設定した。他の条件は、実施例１と同様にして比較例４〜６の白色ＬＥＤ装置を製造した。
【００５０】
＜実施例９〜１０＞
実施例９〜１０として、増粘材(A)５に替え、より粒径の小さいヒュームドシリカであるAerosi1(登録商標)380（一次粒子の平均粒径(d50)：約7nm；以下増粘材(C)と称する）を用い、実施例５〜８と同様に白色ＬＥＤ装置を製造した。
【００５１】
実施例５〜８と同様に、増粘材全体（増粘材(C)＋増粘剤(B)）に対する増粘材(B)６の割合を、それぞれ90.0、97.9wt％とし、それぞれ適切なペースト粘度を実現するために増粘材総量を28.2、32.6wt％に設定した。実施例９，１０における増粘材総量および増粘材(B)６の割合の条件を表３に示す。
【００５２】
ペーストの組成以外は実施例１と同様として白色ＬＥＤ装置を作製した。
【００５３】
【表３】
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【００５４】
＜比較例７〜９＞
比較例７〜９として、実施例９，１０と同様に、増粘材(A)に替え、増粘材(C)を用い、増粘材(B)の割合を、それぞれ0、22.1、70.1wt％とし、それぞれ適切なペースト粘度を実現するために増粘材総量を11.3、13.2、21.1wt％に設定した。他の条件は、実施例１と同様にして比較例７〜９の白色ＬＥＤ装置を製造した。
【００５５】
＜比較例１０〜１２＞
増粘材(A)に替え、より粒径の大きいヒュームドシリカであるAerosi1(登録商標)90G（一次粒子の平均粒径(d50)：約20nm；以下増粘材(D)と称する）を用いて実施例１〜４と同様に白色ＬＥＤ装置を製造した。
【００５６】
比較例１０〜１２では、実施例１〜４と同様に、増粘材総量を22.5wt％と一定に設定し、増粘材全体（増粘材(D)＋増粘剤(B)）に対する増粘材(B)６の割合は0、22.1、70.1wt％に設定した。比較例１０〜１２における増粘材総量および増粘材(B)の割合の条件を表４に示す。
【００５７】
【表４】
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【００５８】
＜評価＞
上述の各実施例および比較例の白色ＬＥＤ装置の光束値と色度を測定した。色変換層３を設けた各実施例および比較例のそれぞれ全光束値を測定し、これを色変換層３を備えない試料の全光束値で割った値を発光効率として求めた。発光効率および色度と、増粘材(B)の割合との関係を図２〜図９に示す。
【００５９】
＜評価＞
(発光効率）
実施例１〜４および比較例１〜３の白色ＬＥＤ装置の発光効率と、全増粘材量に対する増粘材(B)の割合との関係を図２に、実施例５〜８および比較例４〜６の白色ＬＥＤ装置の発光効率と、全増粘材量に対する増粘材(B)の割合との関係を図２、図３にそれぞれに示す。
【００６０】
図２より、実施例１〜４および比較例１〜３のようにペースト全体に対する増粘材総量を一定として、増粘材(A)５と増粘材(B)６の混合比を変化させていくと、増粘材(B)６の添加量が少ない場合は単一の増粘材(A)を用いた白色ＬＥＤ装置とほぼ同等の発光効率を示すが、増粘材(B)６の濃度が50wt％を越えると発光効率の増大が見られるようになり、70 wt％以上95wt％以下で発光効率が極大値を取る挙動を示すことが分かる。
【００６１】
同様に図３より、実施例５〜８および比較例４〜６のようにペースト粘度を概一定に保ちながら、粒径16nm、40nmの増粘材(A)５と増粘材(B)６の混合比を変化させた場合、２種類の増粘材を混合する効果がより明確に現れる。具体的には、増粘材(B)６の濃度が30wt％を越えると発光効率が増大し、80wt％周辺で極大値をとる。このとき、増粘材(B)６の濃度が60wt％以上90wt％以下の場合に、単一の増粘材(A)のみを用いたとき（増粘材(B)が0wt％）に比べて１割前後の発光効率向上効果が得られることがわかる。
【００６２】
実施例９〜１０および比較例７〜９の白色ＬＥＤ装置の発光効率と、全増粘材量に対する増粘材(B)の割合との関係を図４に、比較例１０〜１２の白色ＬＥＤ装置の発光効率と、全増粘材量に対する増粘材(B)の割合との関係を図５にそれぞれに示す。
【００６３】
図４より、実施例９〜１０のように一次粒子の平均粒径(d50)が16nmの増粘材(A)に替えて、一次粒子の平均粒径(d50)が7nmの増粘材(C)を用いた場合でも、２種類の増粘材混合による発光効率向上効果が見られる。この効果が見られる範囲は、増粘材(B)の濃度が90wt％以上100wt％未満の高濃度範囲であり、図２と比較して範囲が狭くなっている。
【００６４】
また、図５より、増粘材(A)５に替えて一次粒子の平均粒径(20nm)の増粘材(D)を用いた場合、増粘材混合による効率向上効果はほとんど見られないことがわかる。
【００６５】
以上のことから、粒径16nm、40nmの２種類の増粘材(A),(B)を混合した場合には、図２および図３より、増粘材総量(A)+(B)に対する増粘材(B)の濃度を30wt％以上100%未満、好ましくは50wt％以上100wt％未満に設定することにより、発光効率を向上させる効果が得られることを見出した。ペースト全体に対する増粘材総量(A)＋(B)を22.5wt％に設定する場合、増粘材総量（A)+(B)に対する増粘材(B)を70 wt％以上95wt％以下に設定することにより、発光効率を向上させる効果が特に大きいため望ましい。また、ペーストの粘度を適切な粘度にするように増粘材総量(A)+(B)を調整する場合には、増粘材総量（A)+(B)に対する増粘材(B)を60 wt％以上90wt％以下に設定することにより、発光効率を向上させる効果が特に大きいため望ましい。
【００６６】
また、粒径7nm、40nmの２種類の増粘材(C),(B)を混合し、ペースト粘度を一定に調整した場合、増粘材(B)の濃度を90wt％以上100wt％未満に設定することにより、発光効率を向上させる効果が得られる。
【００６７】
一方、粒径40nmの増粘材(B)に、粒径20nmの増粘材(C)を混合した場合には、発光効率を向上させる効果が得られないため、増粘材(B)に混合する増粘材は、増粘材(B)の粒径40nmの半分より小さい粒径のもの、または、増粘材(B)の粒径との差が20nmより大きいものが望ましいことがわかる。
【００６８】
（発光色度）
実施例１〜４および比較例１〜３の白色ＬＥＤ装置の発光色度と、全増粘材量に対する増粘材(B)の割合との関係を図６に、実施例５〜８および比較例４〜６の白色ＬＥＤ装置の発光色度と、全増粘材量に対する増粘材(B)の割合との関係を図７にそれぞれに示す。
【００６９】
図６より、実施例１〜４および比較例１〜３のようにペースト全体に対する増粘材総量を一定として、増粘材(A)５と増粘材(B)６の混合比を変化させていくと増粘材(B)６の添加量が少ない場合は単一の増粘材を用いた場合と比較してほぼ色度は等しいが、増粘材総量に対する増粘材(B)６の濃度が50wt％を越えると色度が高くなり、70 wt％以上90wt％以下で色度値が極大値を取ることがわかる。
【００７０】
同様に図７より、実施例５〜８および比較例４〜６のようにペースト粘度を概一定に保ちながら、粒径16nm、40nmの増粘材(A)５と増粘材(B)６の混合比を変化させた場合、上記結果と類似の増粘材混合による効果が現れる。
【００７１】
実施例９〜１０および比較例７〜９の白色ＬＥＤ装置の発光色度と、全増粘材量に対する増粘材(B)の割合との関係を図８に、比較例１０〜１２の白色ＬＥＤ装置の発光色度と、全増粘材量に対する増粘材(B)の割合との関係を図９にそれぞれに示す。
【００７２】
図８より、実施例９〜１０のように粒径16nmの増粘材(A)５に替えて、一次粒子の平均粒径が小さい(7nm）増粘材(C)を用いた場合でも、２種類の増粘材混合による効率向上効果が見られる。この場合、増粘材(B)６の添加量が少量の時点から緩やかに色度の上昇が見られ、特に増粘材(B)６濃度が80wt％以上の高い濃度で顕著に効果が見られるようになることが図８よりわかる。
【００７３】
また、図９より、増粘材(A)５に替えて一次粒子の平均粒径が大きい(20nm)の増粘材(D)を用いた場合、増粘材混合による効率向上効果はほとんど見られないことがわかる。
【００７４】
以上のことから、粒径16nm、40nmの２種類の増粘材(A),(B)を混合した場合、図６、図７より、増粘材総量(A)+(B)に対する増粘材(B)の濃度を50wt%以上、好ましくは70 wt％以上90wt％以下に設定することにより、発光色度を向上させる効果があることを本発明では見出した。この範囲は、ペーストに対する増粘材量を22.5wt%に一定に保つ場合であっても、ペースト粘度を適切な粘度に維持するように増粘材総量(A)+(B)を調整する場合であっても同じである。
【００７５】
また、粒径7nm、40nmの２種類の増粘材(C),(B)を混合し、ペースト粘度を一定に調整した場合、増粘材(B)の濃度を80wt％以上100wt％未満に設定することにより、発光色度を向上させる効果があることが明らかになった。
【００７６】
一方、粒径40nmの増粘材(B)に、粒径20nmの増粘材(C)を混合した場合には、発光色度を向上させる効果が得られないため、増粘材(B)に混合する増粘材は、増粘材(B)の粒径40nmの半分より小さい粒径のもの、または、増粘材(B)の粒径との差が20nmより大きいものが望ましいことがわかる。
【００７７】
以上のことから、一次粒子の平均粒径(d50)が40nmの増粘材(B)６と、それより小さい一次粒子の平均粒径(d50)値をとる増粘材とを適当な比率で混合して色変換層を形成するための増粘材として用いることで、ＬＥＤ素子の発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本実施形態の白色ＬＥＤ装置の断面図。
【図２】実施例１〜４、比較例１〜３の白色ＬＥＤ装置の増粘材(B)含有率と、発光効率との関係を示すグラフ。
【図３】実施例５〜８、比較例４〜６の白色ＬＥＤ装置の増粘材(B)含有率と、発光効率との関係を示すグラフ。
【図４】実施例９〜１０、比較例７〜９の白色ＬＥＤ装置の増粘材(B)含有率と、発光効率との関係を示すグラフ。
【図５】比較例１０〜１２の白色ＬＥＤ装置の増粘材(B)含有率と、発光効率との関係を示すグラフ。
【図６】実施例１〜４、比較例１〜３の白色ＬＥＤ装置の増粘材(B)含有率と、発光色度との関係を示すグラフ。
【図７】実施例５〜８、比較例４〜６の白色ＬＥＤ装置の増粘材(B)含有率と、発光色度との関係を示すグラフ。
【図８】実施例９〜１０、比較例７〜９の白色ＬＥＤ装置の増粘材(B)含有率と、発光色度との関係を示すグラフ。
【図９】比較例１０〜１２の白色ＬＥＤ装置の増粘材(B)含有率と、発光色度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７９】
１…基板、２…ＬＥＤチップ、３…色変換層、４…蛍光体、５…増粘材、６…増粘材、７…樹脂。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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