(57)【要約】【課題】  大粒径蛍光体粉末を使用するにも拘わらず、分散安定性が良好であり、高輝度を示す色変換部材を有する色変換発光装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】  窒化ガリウム系発光ダイオードと、前記ダイオードから光を吸収し、これを他の波長の光に変換する色変換部材とを含む色変換発光装置において、前記色変換部材は透光性樹脂と前記透光性樹脂の内部に分散されたガーネット系蛍光体粉末とを含み、前記蛍光体粉末は最小粒径≧１０μｍ、平均粒径ｄ５０≧２０μｍの粒度分布を有する。【選択図】  図２ａ
2006013416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化ガリウム系発光ダイオードと、前記ダイオードから光を吸収し、これを他の波長の光に変換する色変換部材とを含む色変換発光装置において、
前記色変換部材は透光性樹脂と前記透光性樹脂の内部に分散されたガーネット系蛍光体粉末とを含み、前記蛍光体粉末は最小粒径≧１０μｍ、平均粒径ｄ５０≧２０μｍの粒度分布を有することを特徴とする色変換発光装置。
【請求項２】
窒化ガリウム系発光ダイオードと、前記ダイオードから光を吸収し、これを他の波長の光に変換する色変換部材とを含む色変換発光装置において、
前記色変換部材は透光性樹脂と前記樹脂の内部に分散されたガーネット系蛍光体粉末とを含み、前記透光性樹脂は常温で固相の樹脂と液相の樹脂とを含み、前記固相樹脂は前記樹脂重量に対し４０〜６０重量％であり、前記蛍光体粉末は平均粒径ｄ５０≧２０μｍの粒度分布を有することを特徴とする色変換発光装置。
【請求項３】
前記ガーネット系蛍光体粉末は、組成式がＡ３Ｂ５Ｏ１２（ここで、前記ＡはＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群の中から選択された少なくとも一つの元素を含み、前記ＢはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ及びＴｂからなる群の中から選択された少なくとも一つの元素を含む。）の一般式で表現され、Ｃｅがドープされたことを特徴とする請求項１または２記載の色変換発光装置。
【請求項４】
前記蛍光体粉末の粒度分布が正規分布または類似正規分布を有することを特徴とする請求項１または２記載の色変換発光装置。
【請求項５】
前記発光ダイオードは、発光層がＩｎＧａＮ系化合物半導体を含み、４３０〜４５０ｎｍの範囲で最大発光ピークを示すことを特徴とする請求項１または２記載の色変換発光装置。
【請求項６】
前記透光性樹脂は常温で固相の樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の色変換発光装置。
【請求項７】
前記固相樹脂はトリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）を含むことを特徴とする請求項６記載の色変換発光装置。
【請求項８】
前記固相樹脂はトリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）を含むことを特徴とする請求項２記載の色変換発光装置。
【請求項９】
前記蛍光体粉末の平均粒度が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の色変換発光装置。
【請求項１０】
固相及び液相の樹脂を含む粘度４０００〜９０００ｃｐｓの透光性樹脂と、
前記透光性樹脂に分散される平均粒径ｄ５０≧２０μｍ以上のＹＡＧ系蛍光体粉末とを含む色変換発光素子用エポキシ樹脂キャスティング組成物。
【請求項１１】
前記透光性樹脂は粘度が７０００ｃｐｓ以上であることを特徴とする請求項１０記載の色変換発光素子用エポキシ樹脂キャスティング組成物。
【請求項１２】
前記蛍光体粉末は平均粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１０記載の色変換発光素子用エポキシ樹脂キャスティング組成物。
【請求項１３】
前記透光性樹脂は固相樹脂としてトリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）を含むことを特徴とする請求項10記載の色変換発光素子用エポキシ樹脂キャスティング組成物。
【請求項１４】
前記透光性樹脂が部分硬化したことを特徴とする請求項１０記載の色変換発光素子用エポキシ樹脂キャスティング組成物。
【請求項１５】
前記透光性樹脂が、シクロヘキセンエポキシ化物誘導体、水素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエーテルからなる群の中から選択された少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする請求項10記載のエポキシ樹脂キャスティング組成物。
【請求項１６】
固相樹脂を含む透光性樹脂を提供する段階と、
前記透光性樹脂を部分硬化させる段階と、
前記透光性樹脂と平均粒径２０μｍ以上のガーネット系蛍光体粉末とを混合して色変換発光装置用エポキシ樹脂組成物を提供する段階と、
前記透光性樹脂組成物を窒化ガリウム系半導体ダイオードチップ上に注入する段階と、
注入された前記透光性樹脂組成物を完全硬化させる段階とを含む色変換発光装置の製造方法。
【請求項１７】
前記部分硬化段階が加熱硬化によって行われることを特徴とする請求項１６記載の色変換発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子に関し、より詳しくは、所定の波長の光を発する発光素子と、前記発光素子の光の一部を吸収し、これを他の波長の光に変換する色変換部材とを備える色変換発光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
白色ＬＥＤは、フレッシュ用光源、携帯電話、カムコーダー、デジタルカメラ及びＰＤＡといった携帯用電子製品の液晶ディスプレイのバックライトや照明装置などの用途として最近注目を浴びている装置である。
白色ＬＥＤを製造する方法としては、いろいろの方法が知られている。これらの方法の中でも、青色波長の光を発する高輝度の窒化ガリウム系発光ダイオードの製造技術を開発して以来、青色発光素子を発光源とし、前記青色発光素子の放出光によって励起されて発光する蛍光顔料を前記放出光の経路上に塗布することにより、前記青色光と前記蛍光顔料が発する色相の組み合わせによって白色光を実現しようとする色変換発光装置の開発に多くの努力が傾けられてきた。
【０００３】
その一例として、特許文献１は、発光素子の発光層がＩｎＧａＮ系化合物半導体からなり、Ｃｅで活性化されたガーネット系蛍光体を使用する白色発光装置を提案している。
図１はこの種の従来の色変換発光装置、特に白色発光装置の一例を示す図である。図１を参照すると、前記発光装置は、プラスチックなどの材質からなる非透光性(opaque)ハウジング６０、及び前記ハウジング６０のリセス内に位置するＩｎＧａＮ系化合物半導体を含む発光ダイオードチップ１０と、前記リセス内に注入されて前記発光ダイオードチップ１０を密封し、前記発光ダイオードチップ１０から発光した光の一部を吸収して他の波長の光に変換する色変換部材５０とを含んでなる。
前記発光ダイオードチップ１０には、外部電源と電気的に接続される一対のリードフレーム２０、３０が連結されるが、前記リードフレーム２０、３０は、前記発光ダイオードチップ１０の下端で前記発光ダイオードチップ１０の下部電極に連結され、或いはワイヤボンディング４０によって前記発光ダイオードチップ１０の上部電極に連結されている。電源の印加により、前記発光ダイオードチップ１０は、発光層の有するバンドギャップに応じて、中心波長が約４００〜５３０ｎｍにある短波長の可視光を放出する。
前記色変換部材５０は、エポキシキャスティング樹脂またはアクリル樹脂及びシリコン樹脂のような樹脂を液状注入した後硬化させたマトリックス相(matrix phase)と、前記マトリックス相に分散された蛍光体粉末５２とを含む。前記蛍光体粉末５２としては、前記発光ダイオードチップ１０から放出される青色系統の放出光によって励起されて発光するＹＡＧ系蛍光体が主に用いられるが、ＹＡＧ蛍光体は、イットリウムの一部をＬｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍと置換し、或いはアルミニウムの一部をＧａ、ＩｎまたはＴｂと置換したＹＡＧ固溶体を含む。前記固溶体は、陽イオンの置換量に応じて最大発光ピークの遷移が発生する。また、前記蛍光体粉末５２としては、互いに異なる蛍光スペクトルを有する２種以上の固溶体が混合使用できるが、このように混合によって製造された蛍光体粉末５２は、緑色及び赤色領域にわたる蛍光スペクトルを発現することができる。その結果、前記色変換部材５０の外部からみるとき、発光ダイオードチップ１０から出る青色光との混色により所望の色度、すなわち白色を有する白色発光装置を実現することができる。
ここで、蛍光体粉末として用いられる前記ＹＡＧ蛍光体は、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ、Ａｌ、Ｓｍ及びＧａを含む酸化物または高温で容易に酸化する化合物を用いてこれらを所定の化学量論比で混合した原料、もしくはＹ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｌａ及びＳｍの希土類金属を化学量論比に応じて酸に溶解させた溶解液を水酸で共沈させた共沈酸化物と酸化アルミニウム、酸化ガリウムを混合した原料を高温で焼結した後、得られた焼結体を粉砕して製造される。粉砕された前記蛍光体の粒度は、前記色変換部材のキャスティング工程において主要な変数になると知られている。例えば、蛍光体の平均粒度が小さいほど、前記エポキシ樹脂組成物内に分散された蛍光体の凝集傾向が高くなり、蛍光体の平均粒度が大きくなると、蛍光体の沈殿によって分散安定性が阻害される。
【０００４】
特許文献２は、エポキシキャスティング樹脂組成物で前記樹脂組成物に分散されたガーネット系無機蛍光体粉末が粒径１０μｍ以下、平均粒度ｄ５０≦５μｍ以下の色変換発光装置を提案している。
【０００５】
特許文献２によれば、単官能及び／または多官能エポキシキャスティング樹脂、反応性希釈剤、多官能アルコール、脱泡剤(degassing agent)を含むエポキシキャスティング樹脂を使用し、前記蛍光体粉末の形状が球状または板状のとき、蛍光体粉末の凝集及び沈積が実質的に発生しないため均一な分散が可能であり、長期間保管時にも分散安定性を有するエポキシ樹脂組成物を提供することができる。
一方、特許文献３は、蛍光物質が小粒径蛍光物質と大粒径蛍光物質を含んでなり、大粒径蛍光物質が透光性樹脂内部でダイオードチップ付近に分布され、小粒径蛍光物質が色変換部材の外側に分布される色変換発光ダイオードを提案している。前記構造の発光ダイオードにおいて、粒径１０〜６０μｍ以上の大粒径蛍光物質は光変換効率を向上させ、粒径０.２〜１.５μｍの小粒径蛍光物質は光を拡散反射させて発光色の色むらを防止する。
【０００６】
しかし、特許文献3によれば、大粒径系呼応物質は沈殿されてＬＥＤチップの付近に密集する。このように稠密に沈殿された大粒径蛍光物質は、波長変換された光の通過経路を遮断し、結果として光エネルギーの損失をもたらし易い。これを回避するために、前記大粒径蛍光物質を粗く沈殿させることは技術的に困難である。ところが、特許文献3ではこれを解決すべき具体的な方法を提示していない。
さらに、前記大粒径蛍光物質と共に添加された小粒径蛍光物質が、沈殿された前記大粒径蛍光粒子間の空間に位置して充填間隙さえ閉鎖させることにより、波長変換された光を遮断し、光エネルギーの損失をもたらすおそれが一層高い。
【特許文献１】韓国特許公開第２０００−００２９６９６号明細書
【特許文献２】韓国特許公開第１９９９−７１４９３号明細書
【特許文献３】韓国特許公開第２００２−７９９５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来の技術のかかる問題点を達成するためのもので、その目的は、大粒径蛍光体粉末を使用するにも拘わらず、分散安定性が良好であり、高輝度を示す色変換部材を有する色変換発光装置及びその製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前記色変換発光装置に用いられる透光性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を達成するために、本発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードと、前記ダイオードから光を吸収し、これを他の波長の光に変換する色変換部材とを含む色変換発光装置において、前記色変換部材は透光性樹脂と前記透光性樹脂の内部に分散されたガーネット系蛍光体粉末とを含み、前記蛍光体粉末は最小粒径≧１０μｍ、平均粒径ｄ５０≧２０μｍの粒度分布を有する、色変換発光装置を提供する。
また、本発明は、窒化ガリウム系発光ダイオードと、前記ダイオードから光を吸収し、これを他の波長の光に変換する色変換部材とを含む色変換発光装置において、前記色変換部材は透光性樹脂と前記透光性樹脂の内部に分散されたガーネット系蛍光体粉末とを含み、前記透光性樹脂は常温で固相の樹脂と液相の樹脂を含み、前記固相樹脂は前記樹脂重量に対し５０％以上であり、前記蛍光体粉末は平均粒径ｄ５０≧２０μｍの粒度分布を有する、色変換発光装置を提供する。
本発明の好適な実施例によれば、前記固相樹脂は、トリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）を含む。また、本発明において、前記蛍光体粉末の平均粒度は５０μｍ以下であることが好ましい。
【０００９】
前記他の技術的課題を達成するために、本発明は、固相及び液相の樹脂を含み、粘度４０００〜９０００ｃｐｓ、好ましくは７０００〜９０００ｃｐｓの透光性樹脂及び前記透光性樹脂に分散される平均粒径ｄ５０≧２０μｍ以上のＹＡＧ系蛍光体粉末を含む色変換発光素子用樹脂キャスティング組成物を提供する。前記組成物において、前記蛍光体粉末は５０μｍ以下の平均粒径を有することが好ましい。本発明の好適な実施例によれば、前記透光性樹脂は、固相樹脂としてトリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）を含む。
【００１０】
また、本発明は、固相樹脂を含む透光性樹脂を提供する段階と、前記透光性樹脂を部分硬化させる段階と、前記透光性樹脂とガーネット系蛍光体粉末を混合して色変換発光装置用透光性樹脂組成物を提供する段階と、前記透光性樹脂組成物を窒化ガリウム系半導体ダイオードチップ上に注入する段階と、注入された前記透光性樹脂組成物を完全硬化させる段階とを含む色変換発光装置の製造方法を提供する。ここで、前記部分硬化段階は、前記透光性樹脂の硬化温度より低い温度で加熱することにより行われる。また、前記方法において、前記蛍光体粉末は平均粒径が２０μｍ以上である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光ダイオードチップ上に注入される透光性樹脂組成物は、多量の固相樹脂粒子を含み、部分硬化によって非常に高い粘度を維持する。したがって、長時間保管中にも、前記透光性樹脂組成物に含有された蛍光体粒子が安定的に分散できる。
また、前記透光性樹脂組成物は、大粒径蛍光体を使用する色返還発光装置に適用されて良好な色散布度を有する色変換発光装置を実現することができる。大粒径蛍光体が樹脂内により均一に分散されることにより、本発明の色変換発光装置は大粒径蛍光体の高い色変換効率を利点として有する。しかも、本発明の色変換発光装置は、大粒径蛍光体の稠密な沈殿による発光遮断現象を抑制することにより、高輝度を有する色変換発光装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を好適な実施例によって詳細に説明する。
本発明の色変換発光装置は、図１を参照して説明した従来の色変換発光装置と同一の構造を持つことができる。ところが、本発明の色変換発光装置の構造は、図１に示した構造に限定されず、発光ダイオードチップと前記発光ダイオードチップの光経路上で前記発光ダイオードから発生した光を少なくとも一部吸収し、これをそれぞれ異なる波長の光に変換する色変換部材を備える限り、如何なる構造の色変換発光装置にも適用可能である。
【００１３】
前述したように、本発明の色変換発光装置は、発光ダイオードチップ及び色変換部材を含んでなる。
本発明において、前記発光ダイオードチップは、窒化ガリウム系化合物半導体で形成される発光層を含む。前記発光ダイオードチップは、４２０〜４６０ｎｍの範囲で最大発光ピークを有する発光スペクトル特性を示す。このため、前記発光ダイオードチップの発光層はＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ化合物またはＩｎＧａＡｌＮ化合物が使用できる。本発明の好適な実施例によれば、前記発光ダイオードチップは４３０〜４５０ｎｍの範囲で最大発光ピークを示すＩｎＧａＮ系化合物半導体である。
【００１４】
前記色変換部材は、透光性樹脂からなるマトリックス相及び前記マトリックス相に分散されたガーネット系蛍光体を含む樹脂組成物を硬化させて製造する。本発明において、前記透光性樹脂としてはエポキシ樹脂またはシリコン樹脂が使用でき、好ましくはエポキシ樹脂が使用される。本発明において、前記蛍光体は大粒径蛍光体から構成される。ここで、大粒径蛍光体とは、平均粒径（ｄ５０）２０μｍ以上の蛍光体を意味する。本発明において、前記大粒径蛍光体の粒度分布は正規分布または類似正規分布を有する。本発明の明細書において、類似正規分布という用語は、粒度分布曲線が正確に正規分布を従わないが、正規分布曲線とほぼ同一に最大頻度を示す一つのピークを中心として左右に急激に減少する分布を意味するが、この用語は、分布曲線(distribution curve)の両端のうち少なくとも一端が切断された形を含む反面、二頂の分布(bimodal distribution)のように２つ以上の最大頻度ピークを有する分布を排除する意味で用いられる。
【００１５】
前記蛍光体としては、前述した４２０〜４６０ｎｍの最大発光ピークを有する光源によって励起されて可視光領域で前記光源の波長に比べて長波長の光を発光する蛍光体が使用できる。
前記蛍光体としては、例えば、一般式Ａ３Ｂ５Ｏ１２で表現されるガーネット構造を有し、Ｃｅのドープされた物質が使用できる。ここで、前記ＡはＹ、Ｌｕ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｇｄ及びＳｍからなる群の中から選択された少なくとも一つの元素を含み、前記ＢはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ及びＴｂからなる群の中から選択された少なくとも一つの元素を含む。
【００１６】
前述したように、本発明の色変換部材は、ガーネット系蛍光体粉末が分散された樹脂組成物を硬化させることにより製造される。本発明において、硬化前の前記樹脂組成物は常温で固相の樹脂及び液相の樹脂を含むことを特徴とする。
前記樹脂がエポキシ樹脂の場合、前記液相樹脂としては、シクロヘキセンエポキシ化物誘導体、水素化ビスフェノールＡジグルシジルエーテルヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエーテルのいずれか一つまたはこれらの混合物のように、色変換発光装置に用いられる通常の樹脂が使用できる。前記固相樹脂としては、トリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）が使用できる。本発明において、前記固相樹脂は樹脂の全重量に対して約４０〜６０％添加されることが好ましい。
【００１７】
また、前記エポキシ樹脂組成物は、硬化剤として、エポキシ当量に対し０.５〜２.０モルの割合で酸無水物またはジカルボン酸を含有することができ、エポキシ当量に対し０.０００１〜０.１モルの割合でホスホニウムなどの硬化触媒をさらに含むことができる。また、前記エポキシ樹脂組成物は、その他の耐熱性樹脂、耐光性樹脂などを少量含むことができる。本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれた固相樹脂は、前記樹脂の内部に分散される蛍光体粒子の沈殿挙動を改善し、分散安定性を向上させる。
【００１８】
より高い粘度を有するエポキシ樹脂組成物を提供するために、本発明の好適な実施例で後述するように、前記エポキシ樹脂は、５０重量％に達する固相樹脂を含有することができ、蛍光体粉末と混合される前に部分硬化できる。より具体的に、本発明のエポキシ樹脂組成物は、樹脂ドーピングなどの方法によって発光装置に注入される前に、前記樹脂を硬化温度より低い温度で短時間加熱して前記樹脂の一部を硬化させることにより、前記樹脂の粘度を４０００ｃｐｓ以上、より好ましくは７０００ｃｐｓ以上、最大９０００ｃｐｓまで上昇させることができる。このような高い粘度と前記樹脂組成物に含まれた高濃度の固相樹脂により、前記樹脂の内部に分散された大粒径蛍光体の沈殿は最大に抑制される。
【００１９】
したがって、前記樹脂組成物は、長時間の保管にも拘わらず、高い分散安定性を維持することができる。勿論、前述したように、樹脂組成物の部分的な硬化を得るために、前記液相樹脂に必ず熱硬化方法が使用される必要はない。これに代えて、添加剤により硬化する液相樹脂を使用することができるのは勿論のことである。
本発明によれば、色変換部材の内部で大粒径蛍光体の一括的な分離沈殿現象は発生せず、発光ダイオードチップの周辺で部分的な沈殿現象は発生するが、大体的に蛍光体を色変換部材内に良好に分散させることができる。したがって、大粒径蛍光体の高い波長変換効率特性を保有する反面、変換された波長の光が大粒径蛍光体によって遮断される現象は発生しない。
【００２０】
本発明の明細書では、前記発光装置に前記樹脂組成物を注入した後硬化させて色変換部材を製造する方法については詳細に説明しない。これに対する具体的な方法は、本出願人の韓国特許出願第２００３−００１８０２８号またはその他の韓国特許公開公報第２００２−７９９５３号などに詳細に記載されており、当業界に広く知られている。このような通常の方法と異なる部分については、後述する本発明の実施例で簡略に言及する。
【００２１】
エポキシ樹脂組成物による発光装置の白色散布度測定
発光ダイオードチップ上に表１のようにマトリックス相のエポキシ樹脂としてそれぞれ通常の液相樹脂及び本発明の液相／固相共存樹脂を使用し、蛍光体粉末としてそれぞれ大粒径蛍光体及び小粒径蛍光体を使用した場合に対し、色変換部材を形成して色変換発光装置を製造した後、白色散布度を測定した。本実験において用いられた前記発光ダイオードチップは、最大発光ピーク４３０ｎｍのＩｎＧａＮ基盤の発光層を備える素子である。また、本実験において、小粒径蛍光体及び大粒径蛍光体はそれぞれ平均粒径ｄ５０≦６μｍ及び平均粒径ｄ５０≧２０μｍであることを意味する。また、実験に用いられた蛍光体は、一般式Ａ３Ｂ５Ｏ１２で表現されるガーネット構造を有し、Ｃｅのドープされた物質が使用された。ここで、前記ＡはＹ、前記ＢはＡｌの組成を有する。
【００２２】
本発明の液相／固相共存樹脂は、全体樹脂重量（蛍光体は除く）に対し固相樹脂としては５０重量％のＴＧＩＣ、液相樹脂としてはシクロヘキセンエポキシ化物誘導体をそれぞれ使用し、少量の硬化剤及び硬化触媒を使用した。その上、その他の添加剤として少量の耐熱性樹脂及び耐光性樹脂を添加した。調製された樹脂組成物を前記樹脂の硬化温度１５０℃より低い８０〜１２０℃の温度で短時間内に部分硬化させ、適正量の大粒径蛍光体と混合した後、発光ダイオード上に注入して１５０℃で約１時間完全硬化させて色変換部材を製造した。添加される大粒径蛍光体の量は、サンプル毎にそれぞれの樹脂組成物に基づいた発光装置が製造後にＣ.Ｉ.Ｅ色度座標系で所望の色度を示すように施行錯誤法(trial and error)によって選定した。表１において、液相／固相樹脂の粘度は部分硬化した樹脂組成物の粘度を意味し、粘度の変化は部分硬化時間の変化によって制御した。但し、９０００ｃｐｓ以上の粘度を有する液相／固相樹脂組成物の製造も可能であるが、発光ダイオード上に注入する後続の工程で十分な作業性を確保することができなかったため、本実験から排除した。
【００２３】
本実験において、従来の液相樹脂としては、日本Ｎｉｔｔｏ社のＮＴ−８ＸＸＸ系列の液相樹脂を使用し、それぞれ小粒径または大粒径蛍光体を混合して完全硬化させた後、発光装置を製造した。従来の液相樹脂に添加される蛍光体の量は前述と同一の方式で選定した。
表１はそれぞれの場合に対し、１０,０００個の白色発光装置のサンプルを製造した後、各発光装置が発現する光をＣ.Ｉ.Ｅ色度系上にフロットした後、白色散布を測定した。散布はそれぞれの樹脂／蛍光体の組み合わせに対する各１０,０００個のサンプルがＣ.Ｉ.Ｅ色度計で表わすｘ座標の最大偏差を意味する。
【００２４】
【表１】
2006013416.tif 000003
【００２５】
表１において、Δｘ値が小さいほど、サンプルの白色均一度が優れることを示す。白色均一度が優れるということは、蛍光体の沈殿特性及び色変換部材内における蛍光体の位置においてサンプル別偏差が低いことを意味する。このような観点からみれば、表１のＤサンプルの場合、非常に高い粘度を有する液相／固相共存樹脂を使用するにも拘わらず、従来の一般液相樹脂及び小粒径蛍光体を使用した場合に比べて均一度が劣化しないことが分かる。
一方、サンプルＣとサンプルＤとを比較するとき、樹脂粘度の増加に伴って白色散布の幅が大幅減少することが分かる。これは前述したように樹脂組成物の粘度増加に伴って蛍光体の分散安定性が改善されるものと説明できる。
一方、一般液相樹脂を用いたＢサンプルと本発明の液相／固相共存樹脂を用いたＤサンプルの場合、注入前に樹脂組成物の粘度と大粒径蛍光体を用いた点においては同一であるが、白色散布の幅は大きい差を示している。このような差は、Ｂサンプルの場合、樹脂組成物の内部に固相樹脂を含んでいないことに起因すると把握され、これから粘度の他にも固相樹脂の存在有無が分散安定性に影響を及ぼすことを推測することができる。
【００２６】
蛍光体の粒径による発光装置の輝度測定
前述した白色散布度の測定結果に応じて、粘度７０００〜９０００ｃｐｓを有する固相／液相エポキシ樹脂をマトリックス相にし、分散される蛍光体粉末の粒子サイズを異にして色変換発光装置を製造した後、その輝度を測定した。本実験に用いられた発光ダイオードチップと蛍光体の組成は、前記実験と同一のものを使用した。実験に用いられた各蛍光体粉末の平均粒径ｄ５０はそれぞれ３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５及び４０μｍであり、各蛍光体粉末は、粒度が平均粒径±５％以内で非常に狭小な粒度分布を持つように、篩にかけた。
【００２７】
【表２】
2006013416.tif 000004
【００２８】
表２より、粉末の粒径が増加するにつれて、色変換発光装置の輝度が増加することが分かる。これは大粒径の粉末が励起光に対して高い色変換効率を有することに起因するものと推測される。また、表２より、蛍光体の平均粒径が４０μｍに達するように絶え間ない輝度の増加様相を示すことが分かるが、このため、本発明のエポキシ樹脂組成物で製造された色変換発光装置は、粉末粒径が増加しても、沈殿された蛍光体粒子による光遮断現象が重要な問題として台頭しないことが分かる。これは本発明のエポキシ樹脂組成物が相対的に良好な分散安定性を提供して大粒径蛍光体の沈殿特性を改善するためであると推測される。表２において、相対輝度は、サンプルＤ−１の輝度を基準とした残りサンプルの輝度割合を百分率で表示したものである。
【００２９】
一方、図２ａ及び図２ｂはそれぞれ表１の輝度と相対輝度を各粉末（平均粒径）に対してフロットしたグラフである。このグラフから平均粒径１５μｍを基準として粒径が増加するにつれて、急激な輝度の増加が発生することが分かり、平均粒径が２５μｍ以上の時にも、粒径の増加に伴って輝度増加傾向が観察されるが、ほぼ飽和状態に至ったようなグラフの様相を示す。したがって、平均粒径３０μｍ以上の蛍光体粉末が輝度の向上に及ぼす影響が微々であると推定される。
前述した説明より、本発明のエポキシ樹脂組成物が大粒径蛍光体の分散安定性を図り、その結果、大粒径の蛍光体が分散された色変換発光装置に適用されることにより、輝度の増加を予測することができる。ところが、本発明のエポキシ樹脂組成物が蛍光体の粉末として小粒径蛍光体の使用を排除するのではない。これは、本発明のエポキシ樹脂組成物が大粒径蛍光体に対するより安定的な分散特性を提供するので、小粒径蛍光体と混合して使用する際には、色変換発光装置の色変換部材の内部で前記大粒径蛍光体及び小粒径蛍光体がより均一に分散でき、それぞれの利点が最大限活用できるためである。
【００３０】
以上説明した本発明の好適な実施例は、本発明の実現形態の例示に過ぎず、前述した本発明の技術的思想の範囲内で様々な形に変形、応用が可能である。また、これらの実施例と図面は、本発明の内容を詳細に説明するための目的で使用されたもので、本発明の技術的範囲を限定するものではない。したがって、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想から逸脱することなく、前述した実施例及び添付図面に基づいて様々な置換及び変形を加えることができるので、本発明の権利範囲は特許請求の範囲のみならず請求の範囲とその均等物を含むものと解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】通常の樹脂埋め込み型(resin-molded)発光素子の構造を示す図である。
【図２ａ】表１の輝度を粉末（平均粒径）に対してフロットしたグラフである。
【図２ｂ】表１の相対輝度を粉末（平均粒径）に対してフロットしたグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０    発光ダイオードチップ
２０、３０    リード線
４０    ワイヤボンディング
５０    色変換部材
５２    蛍光体粉末
６０    ハウジング
【図１】
2006013416.tif 000005
【図２ａ】
2006013416.tif 000006
【図２ｂ】
2006013416.tif 000007