(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に位置する発光部と、
前記発光部を覆う封止層と、
前記封止層の上に位置し、オレイン酸、パルミチン酸、エイコセン酸、エルカ酸のうちの少なくとも一つを含むコーティング層と、を有し、
前記コーティング層の屈折率は、空気の屈折率以上であり、前記封止層の屈折率以下であることを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記封止層内に分散されている蛍光体を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記蛍光体は、酸化物系又は窒化物系化合物であることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記蛍光体は、β型シリコン窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の結晶構造を有する結晶の中で、ユーロピウム（Ｅｕｒｏｐｉｕｍ；Ｅｕ）が固溶された窒化物又は酸窒化物の結晶を含むことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記蛍光体は、緑色波長帯域の（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、及びＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記蛍光体は、青色波長帯域のＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ１８Ｏ１３：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、及びＳｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記蛍光体は、赤色波長帯域の酸化物系のＹ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）１０（ＰＯ４）６（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＯＨ）２：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）ＢＯ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）（Ｐ、Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＭｇＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｙ、Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋、Ｍｏ６＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、及びＭｎ２＋のうちの少なくとも一つを含むか、又は窒化物系の（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４−ｘＮｙ：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載のダイオード。
【請求項８】
前記封止層は、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記発光部で発生した光は、前記封止層、前記コーティング層の順に通過することを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記コーティング層は、下部膜と、前記下部膜の上に位置する上部膜と、を含み、
前記上部膜は、前記下部膜より低い屈折率を有する物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
前記基板の外側上部面に位置するモールドフレームを更に含み、
前記モールドフレームの内部に前記発光部と前記封止層が位置することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１２】
前記コーティング層は、前記封止層から延長されて前記モールドフレームの側面を覆うように形成されることを特徴とする請求項１１に記載の発光ダイオード。
【請求項１３】
前記封止層は、屈折率の互いに異なる二重膜で形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項１４】
前記封止層は、前記発光部を覆う下部封止層と、前記下部封止層の上に位置する上部封止層と、を含み、
前記上部封止層の屈折率は、前記下部封止層の屈折率より小さいことを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードに係り、より詳しくは、耐湿効果を有するコーティング層を含む発光ダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）は、基本的に、ｐ型とｎ型半導体の接合によって形成されており、電圧の印加時に電子と正孔の結合によって、半導体のバンドギャップに該当するエネルギーを光の形態に発する発光半導体を利用する素子である。
このような発光ダイオードは、既存の電球に比べて小型、軽量化が可能であり、発熱が少なく、寿命が長く、高速の応答が可能であるという多様な長所を有し、種々の電気、電子製品に活用されている。
【０００３】
発光ダイオードは、通常、ＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップを保護するための封止材とを含むが（例えば、特許文献１参照）、従来はシリコン樹脂のような材料で封止材を形成していたため、湿気に対してぜい弱であるという問題点があった。また、発光ダイオードの構造体に使用される材料の屈折率が、大気の屈折率に比べて非常に大きいため、内部全反射が多く発生して、光効率が落ちるという問題点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５２５０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、全反射による光損失を防止でき、耐湿効果を有するコーティング層を含む発光ダイオードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る発光ダイオードは、基板、基板の上に位置する発光部、発光部を覆う封止層、及び封止層の上に位置する有機物質で形成されたコーティング層を含み、コーティング層の屈折率は、空気の屈折率以上であり、封止層の屈折率以下である。コーティング層は、オレイン酸、パルミチン酸、エイコセン酸、エルカ酸のうちの少なくとも一つを含むことができ、封止層内に分散されている蛍光体をさらに含むことができる。
【０００７】
前記蛍光体は、酸化物系または窒化物系化合物とすることができ、β型シリコン窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の結晶構造を有する結晶の中で、ユーロピウム（Ｅｕｒｏｐｉｕｍ；Ｅｕ）が固溶された窒化物または酸窒化物の結晶を含むことができ、緑色波長帯域の（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、及びＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【０００８】
さらに、蛍光体は、青色波長帯域のＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ１８Ｏ１３：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、及びＳｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むことができ、赤色波長帯域の酸化物系のＹ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）１０（ＰＯ４）６（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＯＨ）２：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）ＢＯ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）（Ｐ、Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＭｇＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｙ、Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋、Ｍｏ６＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、及びＭｎ２＋のうちの少なくとも一つを含むか、または窒化物系の（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４−ｘＮｙ：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【０００９】
前記封止層は、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂で形成することができる。発光部で発生した光は、封止層、コーティング層の順に通過することができる。コーティング層は、下部膜と、下部膜の上に位置する上部膜とを含み、上部膜は下部膜より低い屈折率を有する物質で形成することができる。基板の外側上部面に位置するモールドフレームをさらに含み、モールドフレームの内部に発光部と封止層が位置することができる。
【００１０】
コーティング層は、封止層から延長されてモールドフレームの側面を覆うように形成することができる。封止層は、屈折率の互いに異なる二重膜で形成することができ、発光部を覆う下部封止層と、下部封止層の上に位置する上部封止層とを含み、上部封止層は下部封止層の屈折率より小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、湿気に強く、大気と発光ダイオードとの屈折率差を減少できる物質からなるコーティング層を発光ダイオードに形成することによって、信頼性と光効率を同時に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態に限定されず、他の形態に具体化することも可能であり、ここで紹介する実施形態は、当業者に本発明の思想を充分に伝達するために提供されるものである。
本願明細書に添付した図面において、層及び領域の厚さは明確性を期するために誇張して示してある。また、ある層が他の層または基板の「上」にあるという場合、それは他の層または基板の上に直接形成されるか、またはこれらの間に第３の層が介在されることが可能である。明細書全体にわたって、同一の参照番号で表示した部分は、同一の構成要素を意味する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
図１を参照すると、本実施形態による発光ダイオード１は、基板１００と、基板１００の上部に基板１００の外側に沿って形成されたモールドフレーム１２０と、モールドフレーム１２０によって囲まれている露出した基板１００の上部に位置する発光部１４０と、を含む。基板１００とモールドフレーム１２０は一体に形成することができる。
基板１００及びモールドフレーム１２０を含むパッケージ１５０は、外部の湿気から発光部１４０を保護する役割を果たす。
【００１５】
発光ダイオード１には、モールドフレーム１２０と発光部１４０との間の空間を満たす封止層２００が形成されている。封止層２００の内部には蛍光体１８０が分散された形態に位置する。図示していないが、発光部１４０は、発光チップ及びリードパターンを含み、発光チップとリードパターンを連結する配線を含むことができる。
リードパターンは、電極パターンとして前記発光チップに外部電源を印加する役割を果たす。発光チップは、同一の平面上にＮ型電極及びＰ型電極が形成された水平型発光チップであって、リードパターンの上に実装される。もちろん上部にＰ型電極が、下部にＮ型電極が形成された垂直型発光チップを使用することも可能である。
【００１６】
封止層２００は、発光部１４０を封止して保護するためのものであって、保護体の役割を果たし、封止層２００の内部に分散されている蛍光体１８０は、緑色蛍光体と赤色蛍光体が混合されて、光が入射することによって赤色光及び緑色光が放出できる。この時、発光部１４０は青色発光チップであり、青色発光チップから発光する青色光と赤色光及び緑色光が混合して白色光を出力することができる。
【００１７】
本実施形態に係る発光ダイオード１に含まれている蛍光体１８０は、酸化物系または窒化物系化合物で形成することができる。ここで、本実施形態における蛍光体１８０は、β型シリコン窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の結晶構造を有する結晶の中で、ユーロピウム（Ｅｕｒｏｐｉｕｍ；Ｅｕ）が固溶された窒化物または酸窒化物の結晶を含むことができる。
また、蛍光体１８０は、緑色波長帯域に属する（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、及びＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むことができる。上述した蛍光体１８０の物質は単独または混合されて使用することができる。
【００１８】
他の実施形態における蛍光体１８０は、青色波長帯域に属するＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ１８Ｏ１３：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、及びＳｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むことができ、赤色波長帯域に属する酸化物系のＹ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）１０（ＰＯ４）６（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＯＨ）２：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）ＢＯ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｇｄ、Ｙ、Ｌｕ、Ｌａ）（Ｐ、Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）ＭｇＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、（Ｙ、Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋、Ｍｏ６＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、及びＭｎ２＋のうちの少なくとも一つを含むか、または窒化物系の（Ｓｒ、Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ）２ＳｉＯ４−ｘＮｙ：Ｅｕ２＋のうちの少なくとも一つを含むこともできる。
【００１９】
上記物質を含む本実施形態による蛍光体１８０は、熱的安定性に優れ、ＬＣＤ用カラーフィルタと最適のスペクトルマッチングを有し、そのため優れた輝度と色再現性を実現することができる。
封止層２００は、透明なシリコン樹脂またはエポキシ樹脂で形成することができ、発光ダイオードの用途において光が透過できる程度の不透明樹脂で形成することも可能である。
【００２０】
本実施形態に係る発光ダイオード１は、封止層２００の上にコーティング層３００が形成されている。コーティング層３００は、封止層２００とモールドフレーム１２０を覆うように形成されており、図示していないが、コーティング層３００は延長されてパッケージ１５０の側面を覆うことができる。
発光ダイオード１は、モールドフレーム１２０、発光部１４０、及びコーティング層３００によって形成される空間を含み、封止層２００は前記空間を完全に満たせる。
【００２１】
本実施形態におけるコーティング層３００の屈折率は、発光部１４０の屈折率と大気の屈折率との間の値を有する有機物質で形成することができる。
本実施形態におけるコーティング層３００は、下記表１に示したオレイン酸（Ｏｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）、パルミチン酸（Ｐａｌｍｉｔｉｃ  ａｃｉｄ）、エイコセン酸（Ｅｉｃｏｓｅｎｏｉｃ  ａｃｉｄ）、エルカ酸（Ｅｒｕｃｉｃ  ａｃｉｄ）のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【００２２】
【表１】
0005823228.tif 000002
【００２３】
本実施形態によるコーティング層３００を形成する物質は疎水性作用基を多く含んでいて、外部湿気が発光部１４０に侵入することを効果的に防止することができる。実験の結果、コーティングしていない状態での発光ダイオードの輝度が７．９０カンデラ（Ｃｄ）であり、本実施形態においてオレイン酸をコーティングしたコーティング層を含む発光ダイオードの輝度は、８．２４カンデラ（Ｃｄ）であり、コーティングしていない発光ダイオードに比べ、約４％程度発光ダイオードの輝度が向上する効果があった。
【００２４】
また、コーティング層３００の屈折率は、空気の屈折率１とシリコン樹脂で形成された封止層２００の屈折率１．５４との間の値を有するため、発光部１４０で発生した光が封止層２００を通過して空気中に入射する時に、全反射される程度を減少することができる。言い換えると、発光部１４０で発生した光が封止層２００を通過して空気中に放出される臨界角（全反射が起る角度）を大きくすることができる。
【００２５】
図２は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
図２に示された発光ダイオード１は、図１の実施形態の他の発光ダイオードと大部分の構成が同一である。したがって、図１の実施形態における発光ダイオードと異なる部分についてのみについて以下に説明するが、他の構成については図１に示した実施形態において説明した内容を適用できる。
【００２６】
本実施形態におけるコーティング層３００は、下部膜３００ａと、下部膜３００ａの上に位置する上部膜３００ｂとを含み、上部膜３００ｂは、下部膜３００ａより低い屈折率を有する物質で形成することができる。
本実施形態におけるコーティング層３００は、下部膜３００ａと上部膜３００ｂの二重膜構造に限定されず、封止層２００から空気層に向かって次第に低い屈折率を有する複数の膜で形成することも可能である。このような構造によって光効率をさらに向上させることができる。
【００２７】
本実施形態における封止層２００は、発光部１４０を覆う下部封止層２００ａと、下部封止層２００ａの上に位置する上部封止層２００ｂとを含む。ここで、上部封止層２００ｂは、下部封止層２００ａより屈折率を小さくすることができる。
発光部１４０に含まれている発光チップを窒化ガリウム（ＧａＮ）で形成することができ、この時の発光部１４０の屈折率は２．３２である。またこの時、下部封止層２００ａの屈折率は２．０であり、上部封止層２００ｂの屈折率は１．７でありうる。
本実施形態による封止層２００は、下部封止層２００ａと上部封止層２００ｂの二重膜構造に限定されず、発光部１４０からコーティング層３００に向かって次第に低い屈折率を有する複数の膜で形成することもできる。このような構造によって光効率をさらに向上させることができる。
【００２８】
図３は、本発明の他の実施形態に係る発光ダイオードを示す断面図である。
図３を参照すると、コーティング層３００の構造が発光ダイオード１の上部面全体とパッケージ１５０の側面を覆っている。
コーティング層３００は、パッケージ１５０の側面全体と重畳するか、または図３に示すように側面の一部だけと重畳することができる。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００３０】
１        発光ダイオード
１００        基板
１２０        モールドフレーム
１４０        発光部
１５０        パッケージ
１８０        蛍光体
２００        封止層
２００ａ      下部封止層
２００ｂ      上部封止層
３００        コーティング層
３００ａ      下部膜
３００ｂ      上部膜
【図１】
0005823228.tif 000003
【図２】
0005823228.tif 000004
【図３】
0005823228.tif 000005