JP2003037295A - 発光ダイオードと発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

発光ダイオードと発光ダイオードの製造方法

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Nyoki Ryu
如 熹 劉
Kengen O
健 源 王
丁 山 ▲じゃん▼
Chosan Jan
Kogen So
宏 元 蘇
陳 震 崙 ▲しん▼
Shinron Shinchin
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面改質後の蛍光体が均一的に膠質体に分散
出来、沈殿を生じにくく、製造プロセスを安定化させる
ことができ、且つ歩留まりを向上出来る発光ダイオード
とその製造方法を提供する。 【解決手段】 発光ダイオードが無機物タイプの蛍光体
と珪素含有化合物と有機物タイプの膠質体とからなり、
前記珪素含有化合物の一端の一部または全部がC1−C
6アルコキシであり、蛍光体と結合することによって表
面改質を実行し、他の端がエポキシやC1−C6アルキ
ルやフェニルやアミノなどの官能基と前記膠質体との結
合物であるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオードと発
光ダイオードの製造方法に係わる発明であり、特に無機
物タイプの蛍光体の表面を改質してから、有機物タイプ
の膠質体と混合し、沈殿しにくい物品を形成し、製造プ
ロセスの安定性と歩留まりを向上することを特徴とする
発光ダイオードと発光ダイオードの製造方法。
【0002】
【従来の技術】日本の日亜会社は青色発光ダイオード
(窒化インジウムガリウム材料を主とする物品)によっ
て黄色い無機蛍光体を刺激し、当該無機蛍光体はYAG
(Yttrium Aluminum Garnet)材
質を主とし、黄色い光と青い光とを混合することによっ
て白い光を生じられるようになる。この白い光の発光ダ
イオードが極低い電流例えば20mA以下になると、そ
の発光の特性が、色温度が8000Kであり、太陽の光
の色の蛍光燈に匹敵でき、その色彩の再現性が高性能の
三波長タイプの蛍光燈に近接し、目前の場合では15
lm/Wの効率を有し、既に白くて熱い電球(5 lm
/W−10 lm/W)と蛍光燈(10 lm/W―30
lm/W)の効率に近接するようになっている。
【0003】この白い光の発光ダイオードと従来の三原
色(赤、緑、青)発光ダイオードのダイからなる白い色
の発光ダイオード素子と比較すると、その構造がかなり
簡単で、且つ原料と製造のコストを低減可能、且つ個別
の単色発光ダイオードの劣ることによる顔色の不均一に
なる課題を心配する必要がなく、且つこの白い色の発光
ダイオードは高方向指定性の光源であり、自動車のパネ
ルの周辺装置や液晶背部光源や室内照明やノートブック
表示器やスキャナーやファックスや投影機や携帯電話な
どの光源として利用出来る。
【0004】また、この種類の白い色の発光ダイオード
と従来の電球と比較する場合、体積が小型だけではな
く、寿命が長く、且つ低電圧/電流、且つ輻射熱エネル
ギーを有しなく、水銀などを含まないなどの優れる点を
有し、且つ汚染の問題がなく、且つ照明の効率が好まし
く、且つ省エネルギーであるので、21世紀の照明光源
であると認められ、ますます膨大な照明手段のマーケッ
トに全面に普及してゆくようになっている。
【0005】しかしながら、日亜会社の開示した製造プ
ロセスはYAGによる黄色い蛍光体であり、所定の比例
で樹脂と混合してから、青い色のダイに合わせて白い発
光体になるようにパッケージングされるようになる。こ
の製造プロセスにおいてYAGタイプの蛍光体が無機酸
化物類に属するため、有機物タイプの樹脂と混合しにく
い。一般に、有機物と有機物とが混合しやすく、無機物
と無機物とが混合しにくく、且つ両者の比重の差異がか
なり大きいので、蛍光体が浮遊しにくく、そのため、ど
のようにして無機物タイプの蛍光体を均一的に且つ安定
に有機物タイプの樹脂と混合させるかは大切な技術とな
っている。
【0006】従来の解決手段は、高粘度の樹脂または他
の膠質体を取って蛍光体と混合するが、無機物タイプと
有機物タイプの2種類に分けられ、無機物タイプは珪素
ゲルを主とし、高いほうの粘着係数を有するが、混合後
に蛍光体の光透過性が単に80%に過ぎなく、且つ一部
の製品が無機物タイプの樹脂に適用せず、選択性がすく
なくなることがある。また、有機物タイプの物品はエポ
キシ樹脂を主とし、目前ではメーカが既に粘着係数の高
いエポキシ樹脂を提供出来るようになっており、その価
格は珪素ゲルより低いと共に、作業時間も短い。
【0007】しかしながら、前記の物理方法を採用する
ものは、膠質体の粘着係数を向上することによって浮遊
性を向上するものは蛍光体の沈殿状況を改善出来るが、
下記のような欠点を依然として有する: (1)高粘着性のゲルが蛍光体の沈殿状況を改善出来る
が、粘度が高いため、ゲルと蛍光体とが均一的に混合し
にくく、製造プロセスの安定性を容易に影響する。 (2)高粘度のゲルがゲル塗り製造プロセスにおいて粘
着係数が高いため、ゲルの量が精密的に測量しにくく、
製造プロセスを不安定に形成させて歩留まりを低下させ
るようになっている。
【0008】そのため、それと青い色の発光ダイオード
との混色後の効果と品質とを厳しく影響するようにな
る。
【0009】前記説明から分かるように、どの種類のゲ
ルや膠質体を採用してもすべて効果的に課題を解消出来
ず、且つそれぞれ欠点と不便さを有するので、改善され
る必要がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】そのため、本発明は前
記の従来物の課題を解消するために、直接的に蛍光体に
対し改質をし、有機化合物の膠質体と結合出来るように
し、このようなチェーン交差作用によって蛍光体の樹脂
に溶解する安定性を向上出来、沈殿率を減少出来、製品
の歩留まりを向上出来、お互いの密着性を向上出来、且
つ両者が均一的に混合されるため、発光の明るさを向上
出来ることを特徴とする発光ダイオードと発光ダイオー
ドの製造方法を提供することをその主要な目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を図るために、
本発明は、発光ダイオードが無機物タイプの蛍光体と珪
素含有化合物と有機物タイプの膠質体とからなり、前記
珪素含有化合物の一端の一部または全部がC1−C6ア
ルコキシであり、蛍光体と結合することによって表面改
質を実行し、他の端がエポキシやC1−C6アルキルや
フェニルやアミノなどの官能基と前記膠質体との結合物
である。
【0012】本発明の達成しようとする目的と採用する
技術手段とその効果を解明するために、以下に添付図面
を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明
するが、それらの説明は本発明の一部の好適な実施例に
過ぎなく、本発明をそれらの構成に狭義的に制限するも
のではないことを予め言明する。
【0013】
【発明の実施の形態】図1に示すように、本発明による
発光ダイオードと発光ダイオードの製造方法における発
光ダイオード1には、無機物タイプの蛍光体11と珪素
含有化合物12と有機物タイプの膠質体13とを有し、
そのうち、前記蛍光体11としてYAGを採用出来、ま
たは酸化物や硫化物や燐酸塩化合物などを採用出来る。
前記珪素含有化合物12の一端の一部または全部がC1
−C6アルコキシ121であり、前記蛍光体11と結合
し、蛍光体11の表面を改質し、且つ前記C1−C6ア
ルコキシとしてメトキシまたはエトキシルを採用出来
(メトキシのほうが好ましい)、前記珪素含有化合物1
2の他端がエポキシやC1−C6アルキルやフェニルや
アミノかどの官能基122であり、前記膠質体13と結
合し(エポキシのほうが好ましい)、こうする場合、表
面改質後の蛍光体11が均一的に前記膠質体13に分散
出来、沈殿を生じにくくなり、製造プロセスを安定化さ
せると共に、歩留まりも向上できる。また、膠質体13
としてエポキシ樹脂やフェノール樹脂やぷ利ウレタン樹
脂やアミノ樹脂やポリエステル樹脂などを採用出来る。
【0014】表1に示すように、蛍光体11としてYA
G蛍光体を採用すると共に、珪素含有化合物12として
珪素を含有するアルコキシ化合物(例えばr―glyc
idoxypropyl(dimethoxy)met
hylsilane)を採用し、且つ有機物タイプの膠
質体13としてエポキシ樹脂を採用して本発明の実施例
とする場合、
【0015】
【表1】 YAG蛍光体の表面と空気中における水分子と接触する
と、その粉体の表面に水酸基が付着しやすいので、それ
を珪素含有のアルコキシタイプ化合物と改質を進める
と、YAG蛍光体の表面の水酸基が容易に珪素含有のア
ルコキシと作用し、即ち、アルコキシが離れやすくな
り、水酸基の酸素と珪素とを結合させ、イットリウム
(またはアルミニウム)―酸素―珪素の結合の表面改質
化合物を生成し、この結合は強い結合であるので、無機
物に属するYAG蛍光体とこの珪素含有アルコキシ化合
物とを緊密的に結合出来る。
【0016】前記改質の詳細な製造プロセスは2グラム
のYAG蛍光体と0.15グラムの珪素含有アルコキシ
タイプ化合物とを100mlの95%容積のアルコール
水溶液に混合し、この混合溶液を超音波振動手段に置い
て10分間振動させる後に、70度にて1時間受熱さ
せ、その後にこの溶液の沈殿物をろ過除去し、アルコー
ルによって選択し、それから85度にて乾燥をし、表面
改質されたYAG蛍光体粉末を得られるようになる。
【0017】また、この珪素含有アルコキシ化合物の他
端として有機物タイプのものに溶解出来る官能基のもの
を採用し、この表面改質後の化合物とエポキシ樹脂と混
合すると、容易にエポキシ樹脂と混合できるようにな
る。そのため、このようなチェーン交差作用によってY
AG蛍光体のエポキシ樹脂に溶解する安定性を向上出来
ると共に、沈殿率を減少出来、製品の歩留まりを向上出
来、且つ両者の混合状態が均一的になるので、発光の明
るさも向上出来る。
【0018】また、未改質のYAG蛍光体と改質後のY
AG蛍光体とをそれぞれ2グラム取って、それぞれ10
mlのエポキシ樹脂の収納容器に収納し、均一的に混合
後に時間変化に従う沈殿の高さを量り、得られた結果は
図2に示し、6.5時間経過後に改質されたYAG粉末
の生じる沈殿の高さが1mm(図中の連続線参照)であ
り、単に未改質のYAG粉末の沈殿高さの2mmの半分
(図中の点線参照)であり、一般に生成した沈殿量が多
ければ多いほど混合が不安定と意味し、且つ均一さが劣
っていると意味し、そのため、本実験から本発明の得ら
れる表面改質後のYAG蛍光体とエポキシ樹脂と混合後
の効果が効果的に強まれ、且つ表面改質後のYAG蛍光
体が容易に均一的に分散出来るようになる。
【0019】また、未改質のYAG蛍光体と改質後のY
AG蛍光体とをそれぞれエポキシ樹脂と混合後に青い光
のダイを合わせて白い光の発光ダイオードになるように
パッケージング後に実際にその白い光の発光明るさを量
る後に、改質されたYAG蛍光体がエポキシ樹脂と均一
的に混合されるためその明るさが未改質のYAG蛍光体
より4−6%高くなると証明した。
【0020】そのため、表面改質後の無機物タイプの蛍
光体11が有機物タイプの膠質体13と容易に混合され
ると共に、均一的に分散させることができるので、沈殿
を生じにくく、製造プロセスの安定性を向上出来、且つ
歩留まりを向上出来、コスト低減の目的を図れる。ま
た、チェーン交差作用によって両者の密着性を向上出
来、信頼性を向上出来、水分の侵入を効果的に防止出来
る。
【0021】前記に説明したように、本発明の発光ダイ
オードの構成と発光ダイオードの製造方法による場合、
表面改質後の蛍光体が均一的に膠質体に分散出来、沈殿
を生じにくく、製造プロセスを安定化させることがで
き、且つ歩留まりを向上出来る。
【0022】また、前記に説明した構成や構造や製造方
法など単に本発明の一部の好適な実施の形態に過ぎず、
例えば、前記実施の形態では無機物タイプ蛍光体として
YAG蛍光体を採用すると共に、有機物タイプ膠質体と
してエポキシ樹脂を採用するが、他の同類の蛍光体と膠
質体を採用しても本発明の達成しようとする目的を効果
的に達成出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す図である。
【図2】本発明の比較例を示す図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオード 11 無機物タイプの蛍光体 12 珪素含有化合物 121 C1−C6アルコキシ 122 官能基 13 有機物タイプの膠質体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 33/14 H05B 33/14 Z (72)発明者 蘇 宏 元 台湾台北縣中和市建一路90號 (72)発明者 ▲しん▼ 陳 震 崙 台湾台北縣中和市建一路90號 Fターム(参考) 3K007 AB04 AB13 AB15 AB18 DA00 DB03 EB00 EB05 FA01 4H001 CA01 CC11 XA08 XA13 XA39 5F041 AA11 AA41 CA40 EE25

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機物タイプの蛍光体と、 一端が全部または一部がC1―C6アルコキシであり、
    前記蛍光体と結合し、蛍光体の表面を改質し、他端がエ
    ポキシやC1−C6アルキルやフェニルやアミノなどの
    官能基である珪素含有化合物と、 前記珪素含有化合物の官能基の一端と結合する有機物タ
    イプ膠質体とを有し、 表面改質後の蛍光体が均一的に前記膠質体に分散される
    ようになり、沈殿しにくくなることを特徴とする発光ダ
    イオード。
  2. 【請求項2】 前記蛍光体はYAGや酸化物や硫化物や
    燐酸塩化合物などの材質であることを特徴とする請求項
    1に記載の発光ダイオード。
  3. 【請求項3】 前記C1−C6エポキシはメトキシまた
    はエトキシルであることを特徴とする請求項1に記載の
    発光ダイオード。
  4. 【請求項4】 前記膠質体はエポキシ樹脂やフェノール
    樹脂やポリウレタン樹脂やアミノ樹脂やポリエステル樹
    脂などの材質であることを特徴とする請求項1に記載の
    発光ダイオード。
  5. 【請求項5】 無機物タイプの蛍光体を提供するステッ
    プ(a)と、 前記蛍光体と珪素含有化合物とを反応させ、表面改質を
    進めるステップ(b)と、 表面改質後に有機物タイプ膠質体と混合することによっ
    て均一的に前記膠質体に分散させ、沈殿しにくいように
    形成させるステップ(c)とを有することを特徴とする
    発光ダイオードの製造方法。
  6. 【請求項6】 前記ステップ(a)に使用される蛍光体
    としてYAGや酸化物や硫化物や燐酸塩化合物などの材
    質を採用することを特徴とする請求項5に記載の発光ダ
    イオードの製造方法。
  7. 【請求項7】 前記ステップ(b)における珪素含有化
    合物の一端は全部または一部にC1−C6アルコキシを
    採用すると共に、他端はエポキシやC1−C6アルキル
    やフェニルやアミノなどの官能基を採用することを特徴
    とする請求項5に記載の発光ダイオードの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記C1−C6アルコキシとしてメトキ
    シやエトキシルなどを採用出来ることを特徴とする請求
    項5に記載の発光ダイオードの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記ステップ(c)における膠質体とし
    てエポキシ樹脂やフェノール樹脂やポリウレタン樹脂や
    アミノ樹脂やポリエステル樹脂などの材質を採用出来る
    ことを特徴とする請求項5に記載の発光ダイオードの製
    造方法。
  10. 【請求項10】 前記蛍光体は前記珪素含有化合物のC
    1−C6アルコキシの一端と混合することによって表面
    改質を実行するようにすることを特徴とする請求項5に
    記載の発光ダイオードの製造方法。
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