(57)【要約】【課題】白色発光素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】白色発光素子（ＬＥＤ）及び、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂にてＬＥＤを被膜してなる製造方法は白色ＬＥＤを作り出し、それによって、ポリマー樹脂との相溶性の問題を生み出すことなく優れた輝度と色座標を実現する。本発明は、有機及び無機蛍光体、有機及び無機混合蛍光体、及び、有機シリケートを含有するポリマー組成物を用いて高輝度で長い耐用年数を有する白色ＬＥＤを作り出し、既存素子の製造プロセスにさらなるプロセスを追加することなしに輝度及び信頼性に関して画期的な進歩を生み出し、それによって、コスト削減による価格競争力の達成を可能とする。【選択図】図３
2006093716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子、及び
該発光素子を包囲する樹脂でその中に有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されているポリマー樹脂、からなる白色発光素子。
【請求項２】
各々所定の距離を開けた一対の外部リード端子を有し、該外部リード端子の一方の先端にはカップ状の反射板が形成されているリードフレーム、
該リードフレームの反射板に接合された発光素子、
該発光素子を該リードフレームの一対の外部リード端末に電気的に接続するワイヤ、
該発光素子を包囲し、該反射板を被覆する樹脂でその中に有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されているポリマー樹脂、及び
ポリマー樹脂、ワイヤの全長及びリードフレームの一部分を包囲するために成形された成形部分、からなる白色発光素子。
【請求項３】
前記有機蛍光体は有機低分子蛍光体又は有機高分子蛍光体であることを特徴とする、請求項２に記載の白色発光素子。
【請求項４】
前記無機蛍光体は、Ｃｅ3+含有ＹＡＧ蛍光体、テルビウム含有ＴＡＧ蛍光体、又はＥｕ含有Ｓｒ2ＳｉＯ2蛍光体の中のいずれか一種である、請求項２に記載の白色発光素子であることを特徴とする、請求項２に記載の白色発光素子。
【請求項５】
無機及び有機蛍光体を含有するポリマー樹脂の総質量に対して、前記無機蛍光体の質量は２〜９質量％であり、前記有機蛍光体の質量は０．０００１〜０．０１質量％であることを特徴とする、請求項１に記載の白色発光素子。
【請求項６】
前記成形部分はさらに、光安定剤、酸化防止剤及び熱安定剤の中から選択される少なくとも一種以上の物質を含むことを特徴とする、請求項２に記載の白色発光素子。
【請求項７】
発光素子と、
該発光素子を包囲するポリマー樹脂であって、該発光素子は該ポリマー樹脂で被覆され、該ポリマー樹脂は蛍光体と有機シリケートを含有するところの樹脂からなる白色発光素子。
【請求項８】
前記蛍光体は有機蛍光体、無機蛍光体、又は、有機及び無機混合蛍光体であることを特徴とする、請求項７に記載の白色発光素子。
【請求項９】
前記蛍光体が有機蛍光体を含む場合、有機蛍光体はポリマー樹脂中に溶解されていることを特徴とする、請求項８に記載の白色発光素子。
【請求項１０】
前記蛍光体が無機蛍光体を含む場合、無機蛍光体はポリマー樹脂中に分散されていることを特徴とする、請求項８に記載の白色発光素子。
【請求項１１】
前記有機シリケートはメソポーラスシリカであることを特徴とする、請求項７に記載の白色発光素子。
【請求項１２】
前記有機シリケートは蛍光体を含有するための多孔質チャネルを有して構成されることを特徴とする、請求項７に記載の白色発光素子。
【請求項１３】
前記蛍光体は有機及び無機蛍光体であり、有機蛍光体はポリマー樹脂中に溶解され、無機
蛍光体はポリマー樹脂中に分散され、有機シリケートの多孔質チャネルは有機及び無機蛍光体を含有することを特徴とする、請求項１２に記載の白色発光素子。
【請求項１４】
前記有機シリケートは、本質的に前記蛍光体を含有する前記ポリマー樹脂の総質量の１〜３０質量％の範囲にあることを特徴とする、請求項７に記載の白色発光素子。
【請求項１５】
前記有機シリケートは、本質的に前記蛍光体を含有する前記ポリマー樹脂の総質量の５〜１５質量％の範囲にあることを特徴とする、請求項７に記載の白色発光素子。
【請求項１６】
前記発光素子は青色発光素子又は紫外線発光素子であることを特徴とする、請求項７に記載の白色発光素子。
【請求項１７】
被覆されたポリマー樹脂の露出面は、凸レンズ面、平面形状、又は、凹レンズ面の中のいずれかの形状に形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の白色発光素子。
【請求項１８】
発光素子を、各々所定の距離を開け、１つの外部リード端子の一方の先端にカップ状の反射板を有する一対の外部リード端子を有して形成されたリードフレームの反射板に接合する段階、
該発光素子とリードフレームとをワイヤを用いて接合する段階、
該発光素子を包囲するために、該リードフレームの反射板を、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂にて被覆する段階、及び、
該発光素子を外部環境から保護するために、該リードフレームの一部を透明物質にて包囲する成形プロセスを実行する段階、からなる白色発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記ポリマー樹脂は、該ポリマー樹脂中に有機蛍光体を溶解するプロセスと無機蛍光体を分散するプロセスを連続して実行することによって形成されることを特徴とする、請求項１８に記載の白色発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記発光素子が青色発光素子の場合、該ポリマー樹脂は緑色有機及び無機蛍光体を含有することを特徴とする、請求項１８に記載の白色発光素子の製造方法。
【請求項２１】
前記発光素子が紫外線光を放出する場合、該ポリマー樹脂は赤色、緑色及び青色有機及び無機蛍光体を均一に含有することを特徴とする、請求項１８に記載の白色発光素子の製造方法。
【請求項２２】
前記ポリマー樹脂の露出面は凸レンズ面、平面形状、凹レンズ面の中のいずれかの形状に形成されていることを特徴とする、請求項１８に記載の白色発光素子の製造方法。
【請求項２３】
有機蛍光体及び有機シリケートをポリマー樹脂に溶解する段階、
無機蛍光体を有機蛍光体及び有機シリケートが溶解されたポリマー樹脂に分散する段階、及び、
有機蛍光体及び有機シリケートが溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂で発光素子を包囲し、該ポリマー樹脂で発光素子を被覆する段階、
からなる白色発光素子の製造方法。
【請求項２４】
前記有機シリケートはメソポーラスシリカであることを特徴とする、請求項２３に記載の白色発光素子の製造方法。
【請求項２５】
前記有機シリケートは蛍光体を含有するための多孔質チャネルを有して構成されることを特徴とする、請求項２３に記載の白色発光素子の製造方法。
【請求項２６】
前記有機シリケートは、本質的に前記蛍光体を含有する前記ポリマー樹脂の総質量の１〜３０質量％の範囲にあることを特徴とする、請求項２３に記載の白色発光素子の製造方法。
【請求項２７】
前記発光素子を前記ポリマー樹脂にて包囲し、被覆する段階は、さらに該ポリマー樹脂を硬化する段階を含み、それにより有機蛍光体及び無機蛍光体は有機シリケートの多孔質に含有されて硬化されることを特徴とする、請求項２５に記載の白色発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は白色発光素子及びその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散された高分子樹脂で発光ダイオードを被覆することによって白色発光素子を具現化することにより、被覆樹脂との相溶性の問題を生ずることなく、優れた発光効率及び色座標を達成する、白色発光素子及びそれを形作る製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光素子（以降一般にＬＥＤと呼ぶ）は小型で、高効率であり、明るい色彩を放射することができ、そして半導体素子として、破損に強い。また、優れた初期駆動特性及び耐振性を有する。さらには、オン／オフサイクルの反復にも耐えられる。したがって、ＬＥＤは様々な種類の表示器や光源として幅広く用いられている。
【０００３】
近年、高輝度で高効率である赤色、緑色及び青色ＬＥＤが開発され、これらＬＥＤは大型ＬＥＤディスポレイの製造に用いられている。このようなＬＥＤディスポレイは低電力で作動でき、軽量で長い耐用年数を有する。白色光を得るためにＬＥＤを使用するには、ＬＥＤは単色ピーク波長を有するため、互いに隣接して設置された赤色、緑色及び青色の三色ＬＥＤを組合せて用い、白色になるようそれらの色を拡散しブレンドする。
【０００４】
加えて、近年では、白色光を放射する個々のＬＥＤを製造するための努力がなされてきた。しかしながら、各ＬＥＤの色調及び輝度は不規則であるため、目的とする白色光を得ることを難しくさせる。
【０００５】
その他の問題として、白色光を作るための赤色、緑色及び青色の各ＬＥＤは、異なる物質にて製造されるため、各ＬＥＤの駆動電圧の違いのために駆動回路が複雑になるということがある。
【０００６】
適切な各ＬＥＤは、該して、リードフレームのチップ上のカップの中に設置される半導体表面構造発光素子で構成されているため、それらの温度特性は異なり、色調は環境によって変化し、各ＬＥＤによって作られた光を均一に混合することは難しく、高強度の斑点が作り出される場合が多くあるという別の問題がある。すなわち、３色を混合することによって白色光を作り出すことに満足のいく結果を得ることが難しいということを事実であるとして認めざるを得ない。
【０００７】
前述の問題に取り組むために、発光素子を覆う成形樹脂に含有される蛍光体によって、吸収された特定波長を放射する発光素子の方法が用いられている。前記方法は、蛍光体に、ＬＥＤによって放射された光を吸収させ、異なる波長の光を放射させることによって白色光を作り出すものである。
【０００８】
すなわち、発光素子は青色光を放射し、蛍光体は放射された青色光を吸収し、黄色光を放射する。黄色蛍光体光と青色発光素子の組合せは白色光を放射できるＬＥＤの製造を可能にする。
【０００９】
さらに、紫外線帯域のＬＥＤを用い、全可視光領域から光の発生を引き起こすために３つの異なる色放出蛍光体（例えば、赤色、緑色及び青色）がブレンドされるシステムを採用することによって、白色光を得ることを可能とする。
【００１０】
しかしながら、無機黄色蛍光体システム（“ＹＡＧ：Ｃｅ”）のみが用いられる場合、青色波長領域の狭いピークと黄色波長領域の広いピークによって引き起こされた波長分離現象によってハロー効果が起こり、白色光を作ることを難しくさせる。これまでに知られた方法のほとんどは、無機蛍光体システムを採用する。
【００１１】
図１は、従来技術による、発光素子を作るためにＬＥＤ上を被覆する、無機蛍光体の粒子が分散された樹脂の模式図であり、該ＬＥＤは通常リードフレームの反射板と接合し、パッケージされている。
【００１２】
このとき、青色光を放射するＬＥＤ（１０）がリードフレームの先端上のカップ状の反射板（２１）の中に設置されるとき、ＬＥＤ（１０）を包囲するために無機蛍光体粒子（３１）−分散樹脂（３０）にて被覆された反射板（２１）によって、白色光が作り出される。すなわち、ＬＥＤ（１０）から放射される青色光は、黄色無機蛍光体粒子（３１）を経由して白色光として外部に放出される。無機蛍光体は高分子分散システムを用いるため、粒子分散による散乱及び分子吸収によって引き起こされる輝度損失という不都合を受けることが不可避となる。
【００１３】
その他の不都合としては、粒子の凝集を避けるために表面処理が不可欠であり、時間経過とともに粒子の塊に起因して効率が減少することである。
【００１４】
再度図１を参照すると、均一な分散でない場合、均一な輝度は期待できず、蛍光体含有量が大きくなると、カラー斑点が発生し、結局は素子の効率を減少させる要因となる深刻な問題が起こる。
【００１５】
図２は従来技術による白色ＬＥＤの製造プロセスの流れ図であり、韓国特許公開第２００３−３１０６１号明細書に開示されている。
【００１６】
まず、電気的接触のために、複数個の端子を有するリードフレームを１つ以上のＬＥＤチップと共にパッケージする（Ｓ１０）。リードフレームの金属端子とＬＥＤチップを、ボンドワイヤを経由して電気的に接続する（Ｓ２０）。引き続いて、粒状の無機蛍光体及び液状の有機蛍光体をブレンドし（Ｓ３０）、そしてブレンドした蛍光体を樹脂組成物と混合する（Ｓ４０）。混合した樹脂でＬＥＤチップ上を被覆し、密閉する（Ｓ５０）。次に、樹脂を硬化する（Ｓ６０）。
【００１７】
前記ＬＥＤから放射された光は、混合樹脂組成物で構成された光変換層を通過し、白色光に変換され、外部に放出され、白色光を放射するＬＥＤになる。
【００１８】
しかしながら、有機蛍光体は、液状有機蛍光体を形成するために、別の液体樹脂に溶解されるため、上述の従来技術においては様々な問題が起こり得る。
【００１９】
まず、被覆樹脂との相溶性の問題があり得、溶解度の違いにより、被覆樹脂に分散させた時、結晶化現象が起こり、均一の分散システムを得ることを難しくさせる。さらに、被覆後、各々異なる特性を有する残存溶液又は液状樹脂が、硬化プロセス中に気泡又は亀裂の発生の要因となり得る。
【００２０】
溶解度の低い有機蛍光体を採用する場合、溶媒量が増加して被覆樹脂の低粘度をもたらすため、ロット毎にＬＥＤへの被覆量を統一することは難しく、被覆量は溶媒の揮発する度合に応じて変化し、均一な輝度効果と色座標を得ることを難しくさせる。
【００２１】
さらに、ＬＥＤへの蛍光体の追加は、分離溶液プロセス及び混合プロセスを生じる、相対
的に高価な製造プロセスとなる。
【００２２】
加えて、純有機蛍光体より構成されるものではない前記有機蛍光体は異物を含有して輝度効率を減少し得る。
【００２３】
その結果として、従来技術として韓国特許公開第２００３−００３１０６１号明細書に開示された、液状有機蛍光体と別個の被覆樹脂との混合という方法は、不適切であるとみなされ、前述の問題を生ずることとなる。
【特許文献１】韓国特許公開第２００３−３１０６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は前述の問題を解決するために考え出されたものであり、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂をＬＥＤ上に被覆するように構成された、優れた輝度効率と色座標を得るために被覆樹脂との相溶性の問題が起こらないような白色ＬＥＤを作るために、白色ＬＥＤとそれを形作る製造方法を提供することが本発明の目的である。
【００２５】
本発明のほかの目的は、蛍光体を含有するポリマー樹脂の中にさらに有機シリケートを含有することによって、蛍光体の劣化を防止し信頼性を改善するように構成された、白色ＬＥＤとそれらを形作る製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の第一局面によれば、白色ＬＥＤは、ＬＥＤ、及び、該ＬＥＤを包囲するポリマー樹脂からなり、該ＬＥＤは、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されているポリマー樹脂に被覆されている。
【００２７】
本発明の第二局面によれば、白色ＬＥＤは、ＬＥＤ、及び、該ＬＥＤを包囲するポリマー樹脂からなり、該ＬＥＤは蛍光体及び有機シリケートを含有するポリマー樹脂に被覆されている。
【００２８】
本発明の第三局面によれば、白色ＬＥＤは、各々所定の距離を開けた一対の外部リード端子を有し、該外部リード端子の一方の先端にはカップ状の反射板が形成されているリードフレーム、該リードフレームの反射板に接合されたＬＥＤ、該ＬＥＤを該リードフレームの一対の外部リード端末に電気的に接続するワイヤ、該ＬＥＤを包囲し、該反射板を被覆する樹脂でその中に有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されているポリマー樹脂、及びポリマー樹脂、ワイヤの全長及びリードフレームの一部分を包囲するために成形された成形部分、からなる。
【００２９】
本発明の第四局面によれば、白色ＬＥＤの製造方法は、ＬＥＤを、各々所定の距離を開け、１つの外部リード端子の一方の先端にカップ状の反射板を有する一対の外部リード端子を有して形成されたリードフレームの反射板に接合する段階、該ＬＥＤとリードフレームとをワイヤを用いて接合する段階、該ＬＥＤを包囲するために、該リードフレームの反射板を、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂にて被覆する段階、及び、該ＬＥＤを外部環境から保護するために、該リードフレームの一部を透明物質にて包囲する成形プロセスを実行する段階、からなる。
【００３０】
本発明の第五局面によれば、白色ＬＥＤの製造方法は、有機蛍光体及び有機シリケートをポリマー樹脂に溶解する段階、無機蛍光体を有機蛍光体及び有機シリケートが溶解されたポリマー樹脂に分散する段階、及び、有機蛍光体及び有機シリケートが溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂でＬＥＤを包囲し、該ポリマー樹脂でＬＥＤを被覆する段
階、からなる。
【発明の効果】
【００３１】
前述から明白なように、本発明は有機蛍光体が溶解され無機蛍光体分散されたポリマー樹脂にて被膜した白色ＬＥＤを作り、それにより、ポリマー樹脂との相溶性の問題を生ずることなく優れた輝度及び色座標効果を生み出すことができる。
【００３２】
高輝度で長い耐用年数を有する白色ＬＥＤが、有機及び無機蛍光体、有機及び無機混合蛍光体、及び、有機シリケートを含有するポリマー組成物を使用して具現化できるという別の利点がある。
【００３３】
また、輝度及び信頼性の観点から画期的な改善が既存素子の製造プロセスにさらなるプロセスを付加することなしにできることによって、コスト削減による価格競争力の達成を実現できるというさらに別の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の好ましい実施態様を、添付図面を参照してより詳細に記述する。
【００３５】
図３は本発明による、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂にて被覆したＬＥＤの概略図であり、リードフレーム（１２０）のカップ状の反射板（１２１）に接合したＬＥＤ（１１０）は有機蛍光体が溶解され無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂によって包囲され、被覆されている。
【００３６】
有機及び無機蛍光体は、ＬＥＤ（１１０）から放射される光を吸収し、光の波長を変換する役割を果たす。すなわち、ＬＥＤ（１１０）から放射される光は、ポリマー樹脂中に本質的に含有される有機及び無機蛍光体を通過し、そこから白色光が外部に放射される。
【００３７】
例えば、ＬＥＤ（１１０）が青色光を放射し、緑色及び黄色有機及び無機蛍光体を含有するポリマー樹脂をＬＥＤに被覆する場合、それらから放射された光は白色光であり、そしてＬＥＤ（１１０）が紫外線（ＵＶ）光を放射する場合、ＬＥＤは赤色、緑色及び青色有機及び無機蛍光体を含有するポリマー樹脂で被覆される。
【００３８】
図４ａ乃至図４ｄは、本発明による、白色ＬＥＤの製造プロセスの断面図である。
【００３９】
図４ａによれば、リードフレーム（１２０）の反射板（１２１）はＬＥＤ（１１０）に接合される。リードフレーム（１２０）には、各々一定の距離を開けて一対の外部リード端子（１２０ａ、１２０ｂ）が配置されている。それから、ＬＥＤ（１１０）及びリードフレーム（１２０）はワイヤ（１４０）によって接合される（図４ｂ）。引き続いて、リードフレーム（１２０）の反射板（１２１）が、ＬＥＤ（１１０）が包囲されるような方法で、有機蛍光体が溶解され無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂にて被覆される（図４ｃ）。このとき、有機蛍光体は、有機低分子蛍光体又は有機高分子蛍光体であり、その全てがポリマー樹脂に溶解できる有機蛍光体であるような、ポリマー樹脂に溶解できる物質である。有機低分子蛍光体は１，０００未満の分子量を有する蛍光体であり、有機高分子蛍光体は１，０００以上の分子量を有する蛍光体である。
【００４０】
好ましくは、無機蛍光体は、Ｃｅ3+含有ＹＡＧ蛍光体、テルビウム含有ＴＡＧ蛍光体、又はＥｕ含有Ｓｒ２ＳｉＯ２蛍光体の一種である。
【００４１】
一方、図４ｃに示すプロセスにおいて、有機蛍光体が溶解され無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂（１３０）を製造するために、有機蛍光体を最初にポリマー樹脂に溶解させ、
続いて無機蛍光体を分散させることが好ましい。
【００４２】
続いて外部環境からＬＥＤ（１１０）を保護するために、透明物質でリードフレーム（１２０）を包囲する成形プロセスが実施される。
【００４３】
図５ａ乃至図５ｃは、本発明による有機蛍光体の代表的な構造式であり、オレンジ色及び赤色有機蛍光体は図５ａに示したようにＤＣＭ（４−ジシアノメチレン−２−アルキル−６−（ｐ−ジアルキルアミノスチリル−４−ピラン）系であり、緑色及び青色有機蛍光体は図５ｂに示したように、代表的にクマリン（２Ｈ−ベンゾ−１−ピラン−２−オン）系である。
【００４４】
図５ａ乃至図５ｂにおけるＲ1、Ｒ2及びＲ3は、アルキル、フェニル、アリール及びビニ
ルなどの官能基である。さらに、黄色有機蛍光体は、図５ｃに示したように、ペリレン及びクマリン系であるが、これらの分子に限定されない。
【００４５】
図６ａ乃至図６ｄは、本発明による有機ポリマー蛍光体の代表的な構造式であり、有機蛍光体は、オレンジの場合、ＰＰＶ誘導体、すなわち、図６ａに表現されたように、ポリ（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）系であり得る。
【００４６】
緑色ポリマー蛍光体の代表的な分子システムは、図６ｂに示したように、同時にフルオレン及びＰＰＶ基を導入されたポリ[（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレ
ニレン）−アルト−コ−（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン）]系であり得る。
【００４７】
さらに、黄色蛍光体は、図６ｃに示したように、ポリ[（９，９−ジヘキシルフルオレニ
ル−２，７−ジイル）−コ−（１，４−ベンゾ−（２，１，３）−チアジアゾール）]で
あり得、それらはこれら分子に限定されない。赤色ポリマー蛍光体は図６ｄに示したような分子構造を有する。
【００４８】
これら有機蛍光体を選択するには、吸収波長と発光波長が合致することが重要であり、熱及び光に関する安定性と使用される被覆樹脂に関する溶解度が重要な因子である。
【００４９】
近年開発された有機蛍光体は、２００℃以上の高温下で優れた安定性を示す。有機蛍光体は、光源の使用波長を適切に制限することによって、励起光に対する反応性又は老化に耐久性を有し、様々な樹脂に対する溶解度が適切であるように設計され得る。
【００５０】
加えて、有機蛍光体の分子構造の変化と赤色、緑色及び青色の含有比率を適切に調節することによって、目的とする色温度及び演色指数（ＣＲＩ）を容易に調整できるという別の利点がある。
【００５１】
しかしながら、有機蛍光体の濃度が増加すると、消光効果によって効率性が減少し、有機分子の内部熱、及び、耐光性の弱さによって有機蛍光体は容易に分解されるという不都合がある。
【００５２】
本発明に適用される有機及び無機混成体は、無機蛍光体の光及び熱安定性と有機蛍光体の光効率を同時に利用できることで相乗効果が期待できることから、上述の不都合を一度に克服できる。
【００５３】
表１は、ポリマー樹脂対無機蛍光体質量の比率に関する発光効率及び色座標の変化を示し
たものであり、ポリマー樹脂中に分散している無機蛍光体の比率を、分散しているポリマー樹脂及び無機蛍光体の総質量の２〜９質量％とした場合、発光効率及び色座標は満足できるものであるとみなされる。
【００５４】
【表１】
2006093716.tif 000003
【００５５】
表２は、ポリマー樹脂対無機蛍光体及び有機蛍光体の質量比に関する発光効率及び色座標変化を示したものであり、無機蛍光体が、無機蛍光体と有機蛍光体がポリマー樹脂に含有されている総質量の３質量％及び５質量％であるとき、有機蛍光体の質量を各々０．０００５質量％、０．００１２質量％及び０．００５質量％に変化させ、発光効率及び色座標の変化を測定する。測定の結果、全ての場合が満足のいくものであるとみなすと判別される。
【００５６】
【表２】
2006093716.tif 000004
【００５７】
前述から明白なように、本発明において、有機蛍光体及び無機蛍光体がポリマー樹脂に含有された総質量に対して、無機蛍光体の質量は２〜９質量％が望ましく、有機蛍光体の質量は０．０００１〜０．０１質量％が望ましいということが好まれる。
【実施例】
【００５８】
本発明の好ましい実施例として、光源として４６５ｎｍの波長を有する青色ＬＥＤを使用し、緑色クマリン色素を有機蛍光体として使用し、テルビウム含有ＴＡＧ蛍光体を無機蛍光体として使用した。
【００５９】
このとき、ポリマー樹脂における有機蛍光体の溶解後、有機蛍光体が溶解したポリマー樹脂に無機蛍光体を分散させ、青色ＬＥＤを該ポリマー樹脂で被覆した。
【００６０】
ポリマー樹脂における蛍光体の含有量を増加させた場合、光量は増加するが、色座標の範囲をそらすことになるため、目的とする白色光を作り出すには不適切である。そのため、
前述したように、無機蛍光体の質量は２〜９質量％の範囲にし、有機蛍光体の質量は０．０００１〜０．０１質量％の範囲にするように調製した。
【００６１】
このように調製された有機蛍光体を、完全分散を経て熱硬化性エポキシ樹脂に溶解できるように、一定時間の攪拌によって均一に溶解した。その後、有機蛍光体がその中に溶解された熱硬化性エポキシ樹脂に所定量の無機蛍光体を注ぎ、完全分散するために攪拌し、それにより、有機蛍光体が溶解し無機蛍光体が分散したポリマー樹脂を製造した。
【００６２】
本発明の好ましい実施例において、有機蛍光体は被覆樹脂中に溶解され、散在性の粒子によって引き起こされる光損失を防ぎ、高い光効率を実現することを可能とする。
【００６３】
上述のように製造された有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂を、青色ＬＥＤの上面に被覆し、２００℃で３時間以上硬化し、それにより白色ＬＥＤの製造を可能にした。
【００６４】
上述のように製造された白色ＬＥＤの発光スペクトルを図７ｃに示されるように測定した。
【００６５】
一方、図７ａは最高発光ピークが４６５ｎｍである青色ＬＥＤの青色スペクトルである。
【００６６】
さらに、図７ｂには無機蛍光体（ＴＡＧ）のみを含有したポリマー樹脂で被覆したＬＥＤの白色光スペクトルの測定値を示しており、蛍光体の最高発光ピークは５７０ｎｍであり、赤色側へのわずかなシフトを示すことがわかる。
【００６７】
また、図７ｃは無機蛍光体及び有機蛍光体を含有するポリマー樹脂にて被覆したＬＥＤの白色光スペクトルを示しており、ポリマー樹脂が無機蛍光体のみを含有する図７ｂと比べると、最高発光ピークが５４０ｎｍに現れることが新たにわかる。
【００６８】
さらに、図７ｄは図７ｂ及び図７ｃの２つの白色光スペクトルの重複であり、ここで‘Ａ’は有機及び無機蛍光体を含有するポリマー樹脂で被覆したＬＥＤのスペクトル（図７ｃ）であり、‘Ｂ’は無機蛍光体のみを含有するポリマー樹脂で被覆したＬＥＤのスペクトル（図７ｂ）であり、‘Ａ’は‘Ｂ’と比較して、有機蛍光体によって緑色光が多く補強されたことによる発光強度の全体的な増加の効果を有している。
【００６９】
図８a乃至図８ｃは本発明による、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリ
マー樹脂によって包囲され、リードフレームがポリマー樹脂で被覆されたＬＥＤの断面図である。
【００７０】
図において、ＬＥＤは青色光又は紫外光を照射でき、ＬＥＤはリードフレームのカップ状の反射板にパッケージされ、その上部に有機蛍光体が溶解され無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂（１３０）が被覆される。
【００７１】
被覆されるポリマー樹脂（１３０）は、ＬＥＤから放射する光の一部を吸収し、蛍光光を放射するために光の波長を変換する、光ルミネセンス蛍光体を含む。
【００７２】
さらに、ポリマー樹脂は、高温で長時間であっても黄色に変化することのない物質であるべきであり、耐熱性、耐光性及び耐候性に優れているべきであり、ポリマー樹脂は紫外線又は熱硬化性樹脂であることが好ましい。
【００７３】
図８ａを参照すると、ポリマー樹脂（１３０）の被覆方法は、露出面が凸レンズ面、又は
図８ｂのような平面形状、又は図８ｃのような凹レンズ面のようになるような方法でＬＥＤを被覆する。
【００７４】
被覆されたポリマー樹脂の露出面の形状が凸レンズ面のようである場合、光は広く放射でき、凹レンズ面のようであれば、光は収束し放射する。
【００７５】
図９は本発明の白色ＬＥＤの断面図である。白色ＬＥＤは、各々一定の距離を開けた一対の外部リード端子（１２０ａ、１２０ｂ）を有し、該外部リード端子の一方の先端（１２０ｂ）はカップ状の反射板（１２１）が形成されているリードフレーム（１２０）、該リードフレーム（１２０）の反射板（１２１）に接合されたＬＥＤ（１１０）、該ＬＥＤ（１１０）を該リードフレーム（１２０）の一対の外部リード端末（１２０ａ、１２０ｂ）に電気的に接続するワイヤ（１４０）、該ＬＥＤ（１１０）を包囲し、該反射板（１２１）を被覆する樹脂でその中に有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されているポリマー樹脂（１３０）、及びポリマー樹脂（１３０）、ワイヤ（１４０）の全長及びリードフレーム（１２０）の一部分を包囲するために成形された成形部分（１５０）、からなる。
【００７６】
好ましくは前記成形部分（１５０）の成形物質は、高温で長時間でも黄色にならない透明樹脂、たとえばエポキシ樹脂又はシリコン樹脂等であるべきである。必要に応じて、少なくとも光安定剤、酸化防止剤及び熱安定剤の少なくとも一種以上の物質を、成形部分の樹脂に含むことが好ましい。
【００７７】
好ましくは、熱安定剤としては、バリウム−亜鉛系又はカルシウム−亜鉛系であり、酸化防止剤はフェノール系、チオ系又はリン系であり、又はこれら物質の一種を選択することができる。
【００７８】
加えて、成形部分（１５０）が有機及び無機蛍光体を含有する場合、ＬＥＤから放射された光は、ポリマー樹脂に含有される有機及び無機蛍光体によって色変換され、放射される。結果として、本発明による白色ＬＥＤは白色光を放射できる。
【００７９】
図１０は本発明による、蛍光体に加えてさらに有機シリケートを含有するポリマー樹脂にて被覆した白色ＬＥＤの断面図であり、白色ＬＥＤはＬＥＤ（１１０）上に蛍光体及び有機シリケートを含有するポリマー樹脂（１７０）を被覆することによって形成される。
【００８０】
有機シリケートがポリマー樹脂に含有される場合、素子を長時間使用することによって発生する熱と、光エネルギーによって引き起こされる素子の老化を減少できる。すなわち、有機シリケートは、透明物質であるため、ポリマー樹脂に有機シリケートが分散されていると、熱及び光から蛍光体を保護することができ、それによって素子の老化を減少できる。
有機シリケートは、蛍光体を含有できる多孔質チャネルを有していることが好ましい。
【００８１】
好ましくは、有機シリケートはメソポーラスシリカである。有機シリケートは既知物質であり、本発明において、現在商品化されたあらゆる有機シリケートが使用できる。
【００８２】
一方、有機シリケートがポリマー樹脂に含有される場合であっても、光透過係数及びポリマー樹脂の接合剤との相溶性に優れているため、既存プロセスに有機シリケートを混合しても問題を有しない。そのほかの利点は、素子の輝度低下や色座標の問題を有さず、選択的に信頼性の改善の効果のみを有する。
【００８３】
有機シリケートの必要含有量には特別な限定はないが、有機シリケートは、本質的に蛍光体を含有するポリマー樹脂の総質量の１〜３０質量％の範囲の質量を有することが好まし
い。
有機シリケートの含有量は、白色ＬＥＤを作り出す赤色、緑色及び青色蛍光体の比率調整と密接に関係する、ポリマー樹脂に含有される蛍光体の質量によって異なる。
【００８４】
好ましくは、ＬＥＤは青色ＬＥＤ及び紫外線ＬＥＤである。
【００８５】
白色ＬＥＤを製造する方法は、有機蛍光体及び有機シリケートをポリマー樹脂に溶解する段階、無機蛍光体を有機蛍光体及び有機シリケートが溶解されたポリマー樹脂に分散する段階、及び、ＬＥＤを、有機蛍光体及び有機シリケートが溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂で包囲し、該ポリマー樹脂でＬＥＤを被覆する段階、からなる。
【００８６】
前記ＬＥＤを前記ポリマー樹脂にて包囲し、被覆する段階は、さらに該ポリマー樹脂を硬化する段階を有し、これにより、有機蛍光体及び無機蛍光体は有機シリケートの多孔質チャネルに含有されて硬化される。
【００８７】
図１１は本発明による、高温多湿条件下で、有機シリケートを含有するポリマー樹脂にて被覆することによって形成された素子、及び、有機シリケートを含有しないポリマー樹脂にて被覆することによって形成された素子の発光強度の測定量を示すグラフであり、そして図１２は本発明による、室温下で、有機シリケートを含有するポリマー樹脂にて被覆することによって形成された素子、及び、有機シリケートを含有しないポリマー樹脂にて被覆することによって形成された素子の発光強度の測定量を示すグラフである。
【００８８】
まず第一に、‘Ａ’グラフは有機及び無機蛍光体を含有するポリマー樹脂にて被膜した素子の測定結果を示し、‘Ｂ’グラフは有機シリケート、有機及び無機蛍光体を含有するポリマー樹脂にて被膜した素子の測定結果を示すものである。
【００８９】
有機シリケートは、有機シリケートと蛍光体を含有するポリマー樹脂の総質量に対して１０質量％を含有する。
【００９０】
有機シリケートを含有する素子は、発光強度を高温（６０℃）多湿（９０％）の条件下（図１１）と室温下（図１２）で測定したとき、有機シリケートを含有しないものより発光強度の減少がより少ないことがわかる。
【００９１】
すなわち、有機シリケートを含有するポリマー樹脂で被膜した素子は、有機シリケートのないポリマー樹脂の素子よりもより良く劣化に耐え、３０〜４０％の改善効果があることがわかる。
【００９２】
本発明についての様々な実施態様の前述の説明は、例証及び説明のために提示されたものである。それは、網羅的なもの又は本発明を開示された形態そのものに限定することを意図したものではなく、当然、様々な変更及び変形が可能である。当業者にとって明らかなこれらの変更及び変形は、添付された請求項によって定義された発明の範囲内に包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、従来技術による、発光素子を作るためにＬＥＤ上に被覆した無機蛍光体粒子が分散された樹脂の模式図である。
【図２】図２は、従来技術による、白色ＬＥＤの製造プロセスの流れ図である。
【図３】図３は、本発明による、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂にて被覆したＬＥＤの概略図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明による、白色ＬＥＤの製造プロセスの断面図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明による、白色ＬＥＤの製造プロセスの断面図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明による、白色ＬＥＤの製造プロセスの断面図である。
【図４ｄ】図４ｄは、本発明による、白色ＬＥＤの製造プロセスの断面図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明による、有機蛍光体（オレンジ色及び赤色）の代表的な構造式である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明による、有機蛍光体（緑色及び青色）の代表的な構造式である。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明による、有機蛍光体（黄色）の代表的な構造式である。
【図６ａ】図６ａは、本発明による、有機ポリマー蛍光体（オレンジ色）の代表的な構造式である。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明による、有機ポリマー蛍光体（緑色）の代表的な構造式である。
【図６ｃ】図６ｃは、本発明による、有機ポリマー蛍光体（黄色）の代表的な構造式である。
【図６ｄ】図６ｄは、本発明による、有機ポリマー蛍光体（赤色）の代表的な構造式である。
【図７ａ】図７ａは青色ＬＥＤの青色発光スペクトルの測定図である。
【図７ｂ】図７ｂは、無機蛍光体のみを含有するポリマー樹脂にて被覆されたＬＥＤの白色発光スペクトルの測定図である。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明による、無機蛍光体又は有機蛍光体を含有するポリマー樹脂にて被覆されたＬＥＤの白色発光スペクトルの測定図である。
【図７ｄ】図７ｄは、図７ｂ及び図７ｃの２つの白色光スペクトルの重複を表わした図である。
【図８ａ】図８ａは、本発明による、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂によって包囲され、リードフレームが該ポリマー樹脂にて被覆されており、ポリマー樹脂の露出面が凸レンズ面であるような、ＬＥＤの断面図である。
【図８ｂ】図８ｂは、本発明による、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂によって包囲され、リードフレームが該ポリマー樹脂にて被覆されており、ポリマー樹脂の露出面が平面形状であるような、ＬＥＤの断面図である。
【図８ｃ】図８ｃは、本発明による、有機蛍光体が溶解され、無機蛍光体が分散されたポリマー樹脂によって包囲され、リードフレームが該ポリマー樹脂にて被覆されており、ポリマー樹脂の露出面が凹レンズ面であるような、ＬＥＤの断面図である。
【図９】図９は、本発明による、白色ＬＥＤの断面図である。
【図１０】図１０は、本発明による、蛍光体に加えてさらに有機シリケートを含有するポリマー樹脂にて被覆された白色ＬＥＤの断面図である。
【図１１】図１１は、本発明による、高温多湿下で、有機シリケートを含有するポリマー樹脂にて被覆することによって形成された素子、及び、有機シリケートを含有しないポリマー樹脂にて被覆することによって形成された素子の発光強度の測定量を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明による、室温下で、有機シリケートを含有するポリマー樹脂にて被覆することによって形成された素子、及び、有機シリケートを含有しないポリマー樹脂にて被覆することによって形成された素子の発光強度の測定量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９４】
１１０：ＬＥＤ
１２０：リードフレーム
１２０ａ、１２０ｂ：外部リード端子
１２１：反射板
１３０：ポリマー樹脂
１４０：ワイヤ
１５０：成形部分
１７０：蛍光体及び有機シリケート含有ポリマー樹脂
【図１】
2006093716.tif 000005
【図２】
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【図３】
2006093716.tif 000007
【図４ａ】
2006093716.tif 000008
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
2006093716.tif 000015
【図６ｂ】
2006093716.tif 000016
【図６ｃ】
2006093716.tif 000017
【図６ｄ】
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【図７ａ】
2006093716.tif 000019
【図７ｂ】
2006093716.tif 000020
【図７ｃ】
2006093716.tif 000021
【図７ｄ】
2006093716.tif 000022
【図８ａ】
2006093716.tif 000023
【図８ｂ】
2006093716.tif 000024
【図８ｃ】
2006093716.tif 000025
【図９】
2006093716.tif 000026
【図１０】
2006093716.tif 000027
【図１１】
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【図１２】
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