JP2003286480A - 改良型のコーティングされた蛍光フィラ及びその形成方法 - Google Patents
改良型のコーティングされた蛍光フィラ及びその形成方法Info
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Abstract
の如き光学素子の生産を可能にする蛍光フィラ、及び、
その形成方法を提供することにある。 【解決手段】複数の個別蛍光フィラ粒子(11、21)
と、蛍光フィラ粒子(11、21)にコーティングされ
るコーティング層(12、23)が含まれており、コー
ティング層(12、23)にプラスチック物質が含まれ
ることを特徴とする蛍光フィラ(10、20)が提供さ
れる。
Description
ば、発光ダイオード(LED))用のコーティングされ
た蛍光フィラ、コーティングされた蛍光フィラを形成す
るための方法、及び、そのコーティングされた蛍光フィ
ラを利用するLEDの形成方法に関するものである。
ィラは、エレクトロルミネセンス素子からフォトルミネ
センス素子に及ぶ、広い適用分野において利用されてい
る。この豊かな適用性は、高ルミネセンス効率及び長寿
命といった蛍光体の好ましい物理的特性、並びに、発光
スペクトルにおける適正な発光カラーの存在によるもの
である。
の技術的応用例として、導電性接触ベースに電気的に接
続されたLEDチップを含む、発光ダイオード(LE
D)の応用が挙げられる。LEDチップは、通常、供給
電圧を介して注入された電子及び正孔が発光によって再
結合する、半導体p−n接合を含んでいる。発光をLE
Dチップの操作可能方向に向けるため、通常、透明樹脂
から造られた光学ドームによってLEDチップを封入
し、この光学ドームに、更に、必要に応じてLEDチッ
プの発光スペクトルを変換することができる蛍光フィラ
を含むことが可能である。
び、こうした蛍光フィラの利用によって、信号機及び看
板のような広い応用分野において従来型の光源と競合す
ることが可能な、いわゆる「白色LED」を含む、広い
カラー範囲をもたらすLED素子を得ることが可能にな
る。
なるタイプの蛍光化合物、即ち、安定蛍光化合物と不安
定蛍光化合物をベースにすることが可能である。比較的
安定であるため(即ち、反応性が低いため)に好適と考
えられる蛍光化合物として、例えば、Ce3+不純物を
含む(YGd)3Al5O12等のガーネット系の成分
材料を含むことが可能である(例えば、特許文献1参
照)。一方で、比較的安定でない蛍光化合物として、例
えば、SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu 2+、
(Sr、Ca)S:Eu2+、及び、ZnS:Agを含
むことが可能である(例えば、特許文献2参照)。
ィラの利点は、湿気に反応せず、こうした蛍光フィラを
構成するエポキシ・ドームに封入されたLEDチップの
ような電気素子の信頼性を低下させることになるような
という点にある。
に、不安定蛍光化合物を備えた電気素子の性能は、蛍光
化合物材料、即ち、個別不安定蛍光化合物粒子の外部表
面に、保護コーティング・フィルムによるコーティング
を施すことによっても向上させることが可能である。即
ち、前記不安定蛍光化合物粒子は、酸化アルミニウム
(Al2O3)、硫化亜鉛(ZnS)、又は、窒化珪素
(Si3N4)等のような防湿バリア材料を含む、無機
コーティング・フィルムによるコーティングを施すこと
が可能である。不安定蛍光化合物をベースにしたこうし
たフィラの場合、個別蛍光化合物粒子上の無機コーティ
ング・フィルムによって、蛍光化合物の化学的及び光化
学的劣化から保護される。
う用語は、以下の説明において、無機防湿コーティング
・フィルムによるコーティングを施された、安定蛍光化
合物粒子、又は、不安定蛍光化合物粒子である複数の蛍
光フィラ粒子を表している。
安定蛍光化合物粒子上に保護コーティング・フィルムを
形成するための方法が知られているが、この場合、保護
コーティング・フィルムは、温度勾配が維持されている
流動層中に懸濁している蛍光化合物粒子上に気相化学蒸
着(MOCVD=「金属有機化学蒸着」)を施すことに
よって形成され、前記保護コーティングは、酸化アルミ
ニウムのような耐火性酸化物である。
照)には、個別不安定蛍光化合物粒子の表面に、金属又
は半金属と金属又は半金属のイオンをキレート化するこ
とが可能なポリマとの反応によって、シリコン又はホウ
素のような金属又は半金属化合物の連続した非粒状コー
ティングを施すための方法が開示されている。結果生じ
るコーティング(例えば、BA−PVM/MAコーティ
ング)は、ランプの覆いの内部表面に塗布されると、光
束維持率の向上を示す蛍光化合物粒子に、化学的に付着
している。
照)には、個別不安定蛍光化合物粒子に、酸化ホウ素の
連続した非粒状コーティングを施して、紫外線(UV)
及び真空紫外線(VUV)励起の下で蛍光化合物粒子の
量子効率を高める方法が開示されている。この方法に
は、ホウ素を含有する前駆物質と蛍光粒子の流動層の酸
化ガスを反応させることが必要になる。
術文献(特許文献6参照)に、マイクロカプセル・タイ
プの導電性フィラの生産方法が開示されているが、この
場合、この導電性フィラは、エポキシ・タイプの一液型
接着剤中に分散している。
ラ100の可能性のある構造の概略が例示されている。
蛍光フィラ100には、複数の不安定蛍光化合物粒子1
01が含まれており、蛍光化合物粒子101は、それぞ
れ、無機コーティング・フィルム102によるコーティ
ングが施されている。無機コーティング・フィルム10
2は、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)のよう
な、適合する防湿バリア材料から構成され、厚さが約3
〜4μmの範囲内である。
ければ、コーティング・フィルム102によって、光の
透過性がかなり劣化する。一方、コーティング・フィル
ム102の厚さが薄ければ、隣接蛍光化合物粒子101
間の間隔が比較的狭くなる。従って、例えば、図2
(b)に関連して後述するLEDによって放出される光
ビーム103によって記号化された光が、まわりの蛍光
化合物粒子101によって再吸収される確率は高くな
り、従って、この種の蛍光フィラを利用するLEDによ
って得られる明るさは不十分である。
00には、第1の導電性フレーム202に取り付けられ
たLEDチップ201が含まれている。前記第1の導電
性フレーム202には、LEDチップ201が取り付け
られる凹所を含む反射カップ202aが設けられてい
る。表面実装電極とすることが可能な少なくとも2つの
電極(不図示)が、前記LEDチップ201に取り付け
られているが、一方は、第1の配線203によって第1
の導電性フレーム202に電気的に接続され、もう一方
は、第2の配線204によって第2の導電性フレーム2
05に電気的に接続されている。
中に分散された蛍光フィラから構成される混合物を含む
滴状物206によって被覆されており、前記滴状物20
6は、反射カップ202aのほぼ凹所全体を充填してい
る。蛍光フィラの蛍光化合物粒子は、酸化アルミニウム
(Al2O3)のような防湿バリア材料を含むコーティ
ング・フィルムによるコーティングを施すことが可能で
ある、即ち、図2(a)に関連して上述の構造を形成す
ることが可能である。
及び205の上方主部、並びに、滴状物206によって
被覆されたLEDチップ210と配線203及び204
によって形成される全体構造が、透明エポキシから形成
された光学ドーム(又は光学レンズ)207に封入され
ている。
ードとして機能させることが可能であり、この場合、滴
状物206内の蛍光化合物粒子は、LEDチップ201
からの吸収されない青色光と共に、広帯域の黄、黄・
緑、又は、赤・緑の光を再放出する。
般的な2つの方法の概略が例示されている。これらの方
法は、一般に、「プリミックス法」(図3(a))及び
「プリデップ法」(図3(b))と呼ばれている。
法」の場合、第1のステップにおいて、LED素子30
0のLEDチップ301が、金属ベース303の反射カ
ップ302内に配置される。次に、LEDチップ301
は、配線304によって金属ベース303に電気的に接
続される。次のステップにおいて、蛍光化合物粒子30
6とエポキシ307の混合物を含む滴状物305が、反
射カップ302に充填されて、LEDチップ301を被
覆する。最後に、LEDチップ301を被覆する滴状物
305、配線304、及び、金属ベース303の全体構
造が、エポキシによるオーバモールドを施されて、透明
な光学ドーム308を形成する。
ックス法」では、2つのステップで、LEDチップ30
1を被覆する手順が回避される。この製造プロセスの単
純化を実現するため、図3(a)に示すように、LED
チップ301のオーバモールドとなる、蛍光化合物粒子
310とエポキシ311のプリミックスした混合物を含
む光学ドーム309によって単一ステップだけによって
実現される。
れば、製造プロセスが単純化されるが、図3(b)のプ
リデップ法の場合には、完全に透明な光学ドーム308
のため、LEDチップ301からの光の抽出効率が良く
なる。
ち、それぞれ、保護コーティング・フィルムによるコー
ティングが施されていないか、又は単一の保護コーティ
ング・フィルムだけによるコーティングが施された(こ
こで、コーティング・フィルムは、例えば、酸化アルミ
ニウムから構成される)安定又は不安定蛍光化合物粒子
を含む、発光ダイオード(LED)のような光学素子
は、下記の理由からいくつかの欠点を示す:
D素子の重大な基本的問題は、蛍光体フィラ、即ち、個
別蛍光化合物粒子に、凝塊形成する傾向があるという点
である。この問題は、上述した全てのタイプの蛍光フィ
ラ、即ち、無機防湿コーティング・フィルムによるコー
ティングを施された、安定蛍光化合物粒子並びに不安定
蛍光化合物粒子に観測され、また、等しく当てはまる。
しかし、こうした凝塊形成は、LED素子の発光表面に
おける放出光の不均一なスペクトル分布及び輝度分布、
近接する凝塊蛍光粒子間における再吸収効果に基づくL
ED素子の明るさに損失を生じる等のごときLED素子
動作特性にいくつかの欠点を生じさせることとなる。
るコーティングを施された不安定蛍光化合物粒子を含
む、従来技術によるLED素子が示す光抽出効率は、劣
悪なものである。換言すれば、こうしたLED素子によ
って放出される光量は、こうした蛍光フィラを含まない
LED素子によって放出される光量に比べると、大幅に
減少する。これは、酸化アルミニウムのような無機コー
ティング・フィルムの屈折率が、エポキシ樹脂の屈折率
と異なり、その結果、封入ドームに入射して、通過する
光が、無機コーティング・フィルム/エポキシ界面にお
いて数回にわたって全反射し、従って、ドーム内に捕獲
されるという事実に基づいている。
場合、滴状物206中の不安定蛍光化合物粒子は、滴状
物206に侵入して、その中にある不安定蛍光化合物粒
子を侵蝕する可能性のある湿気に対して比較的高い反応
性を示す。従って、LED200は、劣化の影響を被る
ので、従来技術によるLEDの動作信頼性は比較的低
い。この影響は、一般に、用いられる光学素子に105
時間を超える寿命が要求されている信号機又は看板のよ
うな用途において、とりわけ、不利である。
酸化アルミニウムから構成される保護コーティング・フ
ィルムによる個別コーティングを施されたものがLED
200の滴状物206に用いられる場合、保護コーティ
ングによって、滴状物206の光学透過性が低下し、そ
のため、LED200の明るさが低下する。その結果、
この保護コーティングの厚さ、即ち、不安定蛍光化合物
粒子の保護が制限を受けることになる。
を利用したLEDの性能は、とりわけ、凝塊形成問題に
関して不十分であるが、少なくとも、不安定蛍光化合物
粒子の場合、光の抽出、即ち、LEDの明るさに関して
も不十分である。従って、既知のLED素子の信頼性は
低い。
明細書
は、発光性能及び信頼性が向上した発光ダイオード[L
ED](レーザ・ダイオードを含む)のような光学素子
の生産を可能にする蛍光フィラ、及び、その形成方法を
提供することにある。
信頼性が向上した、発光ダイオード[LED](又は、
レーザ・ダイオード)、及び、その形成方法を提供する
ことにある。
物と不安定蛍光化合物のいずれをベースにしているかに
関係なく、光学素子の光学ドームのエポキシ樹脂のよう
な、透明プラスチック材料中に均一に分散することが可
能な蛍光フィラを提供することにある。
ることが可能であり、同時に、不安定蛍光化合物粒子に
対する厚い無機コーティング・フィルムの不利な影響を
なくすか、又は、少なくとも軽減する蛍光フィラを提供
することにある。
チック物質、できれば、光学的に透明なエポキシ合成物
を有するコーティング層によるコーティングを施された
複数の個別蛍光フィラ粒子を含む、コーティングされた
蛍光フィラが提供される。コーティング層の厚さ、材料
は、蛍光フィラ粒子を外部環境から保護することがで
き、且つ一つの蛍光フィラにおいて波長変換された光が
他の粒子によって受ける散乱、吸収の影響が少なくなる
程度の寸法であるように決定される。
の好適実施形態となる蛍光フィラについて詳細に説明す
る。コーティングされた蛍光フィラには、プラスチック
物質、できれば、光学的に透明なエポキシ合成物を有す
るコーティング層によるコーティングが施された、複数
の個別蛍光フィラ粒子が含まれている。
のために、コーティングされた蛍光フィラを利用するこ
とによって、LEDのような光学素子の性能は、LED
素子の光抽出、即ち、明るさ、及びLED素子の信頼性
に関して大幅に改善される。他の1つの利点は、得られ
るLEDの信頼性が、高温及び高湿度に対する個別蛍光
フィラ粒子のより有効な不動態化によって向上するとい
う点である。
の実施形態の1つに従って製造されるコーティング層の
厚さは、限定的なものではないので、光の透過性又は光
の抽出を劣化させることなく、隣接する蛍光フィラ粒子
間の距離を大幅に増すことが可能である。従って、本発
明によるコーティング・フィルムは、隣接する蛍光粒子
間の凝塊形成を阻止することが可能であるが、これは、
本発明によるコーティングされた蛍光フィラの基本的利
点である。更に、異なる蛍光フィラ粒子間における再吸
収効果が抑制され、LED素子の発光性能が、本発明の
コーティングされた蛍光フィラを用いることによって向
上する。
ングされた蛍光フィラを利用した光学素子によって、光
の抽出を大幅に改善することが可能である。一方、この
効果は、個別蛍光フィラ粒子と外部エポキシ封入体との
間に生じる屈折率の修正によって得られる。特に、光学
的に透明なエポキシ合成物を含むことによって、個別蛍
光フィラ粒子と外部のエポキシ封入体との間に更に「界
面」が形成される場合、コーティングされた蛍光フィラ
の本発明による構造は、コーティング層にプラスチック
物質が含まれているので、とりわけ有利である。この
「界面」、できれば、エポキシ/エポキシ界面には、屈
折率の修正によって光学素子の抽出効率を高める効果が
ある。というのも、例えば、用いられるLEDチップの
屈折率が、まわりのエポキシ合成物の屈折率に比べて比
較的高いので、屈折率のこうした修正は、結果として、
別様であれば、かなりのものになる可能性のあるフレネ
ル反射損失を低減することになるためである。従って、
LEDチップとまわりのエポキシ封入体の間に更にエポ
キシ/エポキシ界面が存在すると、これらのフレネル反
射損失が減少し、光の抽出が増すことになる。
光フィラを用いた光学素子における光の抽出の大幅な改
善は、例えば、無機パッシベーション材料から構成され
る厚い保護層の必要がなくなるという事実にも起因す
る。個別蛍光フィラ粒子にコーティングされるこうした
保護層は、例えば、LEDチップによって放出される光
のかなりの部分を吸収するので、結果として、光の抽出
を大幅に悪化させることになる。本発明の場合、こうし
た保護パッシベーション層は、全く無くても済むか(蛍
光フィラ粒子が安定蛍光化合物粒子の場合)、あるい
は、こうしたパッシベーション層の厚さを大幅に薄くす
ることも可能である(蛍光フィラ粒子が不安定蛍光化合
物粒子であり、追加の、ただし、比較的薄いバリア・フ
ィルムが、コーティング層と個別蛍光フィラ粒子の間に
設けられる場合)。
ーティングされた蛍光フィラ構造は、防湿バリア・フィ
ルムでコーティングされた不安定蛍光化合物粒子によっ
て形成される、蛍光フィラ粒子に適用される。この場
合、光学的に透明なエポキシ合成物を含むコーティング
層が、バリア・フィルムの上にコーティングされる。蛍
光化合物粒子は、例えば、成分SrGa2S4:Eu
2+、SrS:Eu2+、(Sr、Ca)S:E
u2+、及び、ZnS:Agの少なくと他の1つを含む
ことが可能である。
た蛍光フィラの構造において、バリア・フィルムの基本
目的は、湿気のようなまわりの環境によって生じる老化
の影響から不安定個別蛍光化合物粒子を保護し、それに
よって、不安定蛍光化合物粒子の化学組成の変化を阻止
し、その量子効率を保持することにある。
ば、本発明のコーティングされた蛍光フィラ構造は、防
湿バリア・フィルムによるコーティングを必要としない
安定蛍光化合物粒子によって形成される蛍光フィラ粒子
に適用することも可能である。この場合、蛍光フィラ粒
子には、Ce3+不純物を含む(YGd)3Al5O1
2が望ましい、ガーネット族の少なくと他の1つの構成
要素を含むことが可能である。
粒子(上述の実施態様のいずれかによって形成される)
の凝塊形成を阻止し、光の抽出を改善して、LED素子
の明るさを強め、更に、いかなる化学分解効果からもバ
リア・フィルムを保護することである。更に、コーティ
ング層によって、既に上述のように、個別蛍光フィラ粒
子と外部エポキシ封入体の間にさらなる界面が形成さ
れ、その結果、やはり、光の抽出と光学素子の明るさの
改善に役立つことになる。
ム、一酸化珪素、硫化亜鉛、又は、窒化珪素から構成さ
れるグループから選択された材料を含むことが可能な、
無機パッシベーション材料から形成されるのが望まし
い。
囲内が望ましく、3〜5μmの範囲内であればより望ま
しい。
2μmの範囲内が望ましい。即ち、前記コーティング層
の厚さは、前記バリア・フィルムの厚さの少なくとも2
倍になる。コーティング層は光学的に透明であるため、
コーティング層の厚さは、バリア・フィルムの厚さほど
クリティカルではなく、後者は、例えば、LEDチップ
によって放出される比較的多量の光を吸収するので、こ
れは、とりわけ有利になる。一方、コーティング層の厚
さが厚いので、凝塊形成から個別蛍光フィラ粒子を有効
に保護することが可能になる。
・フィルムの厚さの2〜10倍とすることも可能であ
る。
ることが望ましく、これによって、調製手順が比較的容
易になる。更に、こうした形状は、最適な光学的及び幾
何学的構造に相当し、可能性のある光の散乱を比較的少
なくして、きわめて薄いコーティング層における充填密
度を高くする。
成する疎水性残留物が含まれていて、個別蛍光フィラ粒
子の防湿が増強されるのが望ましい。
け、発光ダイオードに用いられる、複数の個別蛍光フィ
ラ粒子を含む、コーティングされた蛍光フィラの形成方
法において、蛍光フィラ粒子は、プラスチック物質を含
むコーティング層によってコーティングされる。
化合物粒子は、前記蛍光フィラ粒子として利用され、コ
ーティング層による前記蛍光フィラ粒子の前記コーティ
ング・ステップに、更に、前記不安定蛍光化合物粒子を
防湿バリア・フィルムでコーティングするステップと、
前記防湿バリア・フィルムの外部表面を前記コーティン
グ層でコーティングするステップが含まれている。
・フィルムによる前記不安定蛍光化合物粒子の前記コー
ティング・ステップは、前記防湿バリア・フィルムを溶
液中で化学的に形成することによって実施される。前記
コーティング層による前記防湿バリア・フィルムの外部
表面の前記コーティング・ステップは、前記防湿バリア
・フィルム上に前記コーティング層を物理的に堆積させ
ることによって実施可能である。
イオード(LED)の形成方法には、接触ベースにLE
Dチップを取り付けるステップと、前記LEDチップを
第1と第2の導電性フレームに電気的に接続するステッ
プと、前記LEDチップをコーティングされた蛍光フィ
ラで被覆するステップが含まれており、前記コーティン
グされた蛍光フィラが、複数の個別蛍光フィラ粒子を含
んでいることと、前記コーティングされた蛍光フィラ
が、前処理を受けることと、前記蛍光フィラ粒子が、プ
ラスチック物質を含むコーティング層によるコーティン
グを施されることを特徴とする。
ば、不安定蛍光化合物粒子が、前記蛍光フィラ粒子とし
て用いられ、コーティング層による前記蛍光フィラ粒子
の前記コーティング・ステップには、更に、前記不安定
蛍光化合物粒子を防湿バリア・フィルムでコーティング
するステップと、前記防湿バリア・フィルムの外部表面
を前記コーティング層でコーティングするステップが含
まれている。
1の導電性フレームの前記LEDチップをコーティング
された蛍光フィラで被覆するステップには、更に、前記
第1の導電性フレームに設けられた反射カップ内にある
前記LEDチップに、前記コーティングされた蛍光フィ
ラの滴状物を分配するステップと、光学的に透明なエポ
キシから構成される光学ドームによって、前記滴状物、
及び、前記第1の導電性フレームの少なくとも一部にオ
ーバモールドを施すステップが含まれている。
ィングされた蛍光フィラで前記第1の導電性フレームの
前記LEDチップを被覆するステップに、更に、複数の
前記個別蛍光フィラ粒子と光学的に透明なエポキシの間
に混合物を形成するステップと、前記LEDチップと、
前記第1の導電性フレームの少なくとも一部に、前記混
合物によるオーバモールドを施して、光学ドームを形成
するステップが含まれている。
りわけ、上記方法に用いるために調製された混合物が得
られる。前記混合物が、複数の前記個別蛍光フィラ粒子
と光学的に透明なエポキシの混合物であり、この場合、
前記蛍光フィラ粒子は、プラスチック物質を含むコーテ
ィング層によるコーティングが施されており、本発明に
よる上記所望の効果を得るために必要な化合物を、製造
プロセス毎に、個別に調製する必要がないという限りに
おいて、好都合である。
イオード(LED)には、接触ベースに取り付けられ、
第1と第2の導電性フレームに電気的に接続されたLE
Dチップと、複数の蛍光フィラ粒子を含み、前記LED
チップを被覆するコーティングされた蛍光フィラが含ま
れており、前記蛍光フィラ粒子は、プラスチック物質を
含むコーティング層によるコーティングが施されてい
る。
チップは、前記第1の導電性フレームに設けられた反射
カップ内の前記コーティングされた蛍光フィラ滴状物に
よって被覆されており、前記滴状物、及び、前記第1の
導電性フレームの少なくとも一部には、光学的に透明な
エポキシから構成される光学ドームによるオーバモール
ドが施されている。
EDチップ、及び、前記第1の導電性フレームの少なく
とも一部には、複数の前記個別蛍光フィラ粒子と光学的
に透明なエポキシとの混合物によるオーバモールドが施
され、前記混合物によって、光学ドームが形成されてい
る。
EDチップを被覆し、エポキシ材料から構成されて、そ
の光学特性を妨げることなく、構造全体の保護を可能に
する、光学ドームが得られる。
よるコーティングされた蛍光合成物の構造の発光能力に
対する効果が概略図の形で示されている。
グされた蛍光フィラ10の好適実施形態が示されてい
る。コーティングされた蛍光フィラ10には、Ce3+
不純物を含む(YGd)3Al5O12が望ましい、ガ
ーネット族の少なくと他の1つの構成要素を含むことが
可能な、複数の安定蛍光化合物粒子11が含まれてい
る。
備えており、各蛍光化合物粒子は、直径が10±5μm
の範囲内である。蛍光化合物粒子11は、それぞれ、プ
ラスチック物質、できれば、光学的に透明なエポキシを
含むコーティング層12によるコーティングが施されて
いる。本発明のこの好適実施形態によれば、コーティン
グ・フィルムの厚さは3〜4μmである。
のコーティングは、個別蛍光化合物粒子にコーティング
・フィルムを物理的に被着させることによって実施され
る。これは、例えば、エポキシ中への蛍光化合物粒子の
浸漬と、それに続く乾燥期間によって実施可能である。
成物は、追加防湿バリアを構成する疎水性残留物を含ん
でいるのが望ましく、これによって、安定蛍光化合物粒
子11によるさらなる保護が施されることになる。
るコーティング・フィルムによってコーティングされた
蛍光フィラには、蛍光フィラ粒子が、例えば、LEDチ
ップ上の透明光学ドームを形成するために用いられるエ
ポキシ内に分散された場合に、凝塊形成する傾向はな
い。
シ材料から形成されているので、例えば、LEDチップ
のような光学素子の光の抽出を悪化させることはない。
図1(a)に示すように、矢印13によって記号化され
た光ビームは、まわりの蛍光粒子11又はコーティング
・フィルム12によって妨げられることなく、特定の蛍
光粒子から抽出される。従って、本発明10による蛍光
フィラを利用したLEDのような光学素子の明るさは、
向上することになる。
グされた蛍光フィラ20の他の1つの好適実施形態が示
されている。この実施態様の場合、コーティングされた
蛍光フィラには、複数の不安定蛍光化合物粒子21が含
まれており、これらの不安定蛍光化合物粒子21には、
例えば、成分SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu
2+、(Sr、Ca)S:Eu2+、及び、ZnS:A
gの少なくと他の1つを含むことが可能である。
る防湿バリア材料、できれば、例えば、酸化アルミニウ
ム(Al2O3)のような無機パッシベーション材料か
ら構成されるフィルム22によってコーティングが施さ
れている。前記バリア材料には、一酸化珪素(Si
O)、硫化亜鉛、又は、窒化珪素(Si3N4)のよう
な他のタイプのパッシベーション材料を含むことも可能
である。
光化合物粒子のコーティングは、いわゆる湿式化学プロ
セスによって実施するのが望ましい。やはり、防湿バリ
ア・フィルム22に対するコーティング層23によるコ
ーティングは、防湿バリア・フィルム22にコーティン
グ・フィルムを物理的に被着させることによって実施可
能であるが、これは、例えば、エポキシ中へのフィルム
22でコーティングされた蛍光化合物粒子の浸漬と、そ
れに続く乾燥期間によって実施可能である。
22毎に、図1(a)のコーティングされた蛍光フィラ
10におけるコーティング層12に相当し、プラスチッ
ク物質、できれば、光学的に透明なエポキシを含む、コ
ーティング層23によるコーティングが施される。好適
実施形態の1つでは、エポキシ化合物の酸素を含有する
官能基が、バリア材料(例えば、酸化アルミニウム、A
l2O3)の金属イオン(例えば、アルミニウム・イオ
ン)と化学的に相互作用する、即ち、化学結合を生じ
る。更に、コーティング層23は、やはり、不安定蛍光
化合物粒子21にさらなる保護を施す追加防湿バリアを
構成する、疎水性エポキシ化合物によって形成されるの
が望ましい。従って、本発明のこの好適実施形態によれ
ば、バリア・フィルム22の厚さは、不安定蛍光化合物
粒子21の防湿を劣化させることなく、図2(a)に示
す従来技術の蛍光フィラ100のバリア・フィルム10
2の厚さに比べて薄くすることが可能である。更に、蛍
光フィラ粒子(ここで、蛍光フィラ粒子には、本発明の
この好適実施形態による薄いバリア・フィルムが含まれ
る)をその内部に分散させた、光学ドームを備えるLE
Dのような光学素子は、防湿バリア・フィルムが薄くな
るため、優れた発光特性をもたらすことになる。
リア・フィルム22の厚さに比べると相対的に厚いのが
望ましい。更に、コーティング層23の厚さは、前記バ
リア・フィルム22の厚さの少なくとも2倍、あるい
は、望ましくは、2〜10倍にすることが可能である。
は、約0.1〜2μmの範囲とすることが可能であり、
一方、コーティング層23の厚さは、約2〜6μm、更
に望ましいのは、3〜5μmとすることが可能である。
リア・フィルム22によってコーティングされた不安定
蛍光化合物粒子21を含んでおり、防湿バリア・フィル
ム22が、更に、図1(b)に示す本発明のこの実施態
様によるコーティング層でコーティングされている、蛍
光フィラには、蛍光フィラ粒子が、例えば、LEDチッ
プ上の透明光学ドームを形成するために用いられるエポ
キシ内に分散された場合に、凝塊形成する傾向はない。
うに、それぞれ、コーティングされた蛍光フィラ10及
び20の隣接する蛍光フィラ粒子11又は21と22間
の距離は、図2(a)に例示の従来技術による蛍光フィ
ラに比べて大幅に増す。従って、まわりの蛍光フィラ粒
子11又は21と22の間に残されたギャップを介して
放出される光の比率(それぞれ、図1(a)及び図1
(b)において、光ビーム13又は24によって記号化
された)が高くなり、この種のコーティングされた蛍光
フィラを用いたLEDにおける明るさの向上が実現する
ことになる。
ラ10には、安定蛍光化合物粒子11が含まれており、
従って、粒子11のまわりに防湿バリア・フィルムを必
要としないので、蛍光フィラ10は、防湿バリア・フィ
ルム22によるコーティングを施された不安定蛍光化合
物粒子21を含む図1(b)の蛍光フィラ20に比べ
て、高い光学透過性を示す。しかし、図1(b)の蛍光
フィラ20の場合、防湿バリア材料を含む追加バリア・
フィルム22の厚さは、従来技術に比べると大幅に薄く
することが可能であり、同時に、コーティング層23に
よって、湿度及び相応する老化の影響に対して、不安定
蛍光化合物粒子21にさらなる保護を施すことも可能で
ある。
ラは、図3(a)、(b)に関連して上述の「プリミッ
クス」法又は「プリデップ」法のような従来の方法によ
って、図2(b)に例示の白色LEDのような光学素子
を形成するのに利用することが可能である。コーティン
グされた蛍光フィラの本発明による構造のため、こうし
た光学素子の性能は、光学素子の光の抽出及び明るさに
関して大幅に向上するが、光学素子の信頼性についても
大幅に向上する。
と、本発明は、コーティングされた蛍光フィラであっ
て、複数の個別蛍光フィラ粒子と、前記蛍光フィラ粒子
にコーティングされるコーティング層がふくまれてお
り、前記コーティング層にプラスチック物質が含まれる
ことを特徴とする蛍光フィラを提供する。
学的に透明なエポキシ合成物が含まれる。
した蛍光化合物粒子である。
3+添加された(YGd)3Al5O12が望ましい、
ガーネット族の少なくと他の1つの構成要素が含まれ
る。
バリア・フィルムでコーティングされた、不安定な蛍光
化合物粒子であることと、前記コーティング層が、前記
バリア・フィルムの外部表面に設けられる。
SrGa2S4:Eu2+、SrS:Eu2+、(S
r、Ca)S:Eu2+、及び、ZnS:Agの少なく
と他の1つが含まれる。
パッシベーション材料から形成される。
料に、酸化アルミニウム、一酸化珪素、硫化亜鉛、又
は、窒化珪素から構成されるグループから選択される材
料が含まれる。
が、2〜6μm、できれば、3〜5μmの範囲内とされ
る。
厚さが、0.1〜2μmの範囲内である。
が、少なくとも、前記バリア・フィルムの厚さの2倍で
ある。
が、前記バリア・フィルムの厚さの2〜10倍である。
する疎水性残留物が含まれる。
ィラを形成するための方法であって、複数の個別蛍光フ
ィラ粒子のそれぞれに、プラスチック物質を含むコーテ
ィング層によるコーティングを施すステップが含まれて
いる方法を提供する。
定な蛍光化合物粒子であることと、前記コーティング・
ステップに、更に、前記不安定な蛍光化合物粒子に防湿
バリア・フィルムによるコーティングを施すステップ
と、前記防湿バリア・フィルムの外部表面に前記コーテ
ィング層によるコーティングを施すステップが含まれ
る。
に防湿バリア・フィルムによるコーティングを施す前記
ステップが、湿式化学プロセスを利用して実施される。
外部表面に前記コーティング層によるコーティングを施
す前記ステップが、前記防湿バリア・フィルム上に前記
コーティング層を物理的に被着させることによって実施
される。
が、前記バリア材料として利用される。
であって、接触ベースに取り付けられ、第1と第2の導
電性フレームに電気的に接続されているLEDチップ
と、複数の蛍光フィラ粒子を含んでいて、前記LEDチ
ップを被覆する、コーティングされた蛍光フィラが含ま
れており、前記蛍光フィラ粒子がプラスチック物質を構
成するコーティング層によってコーティングされている
ことを特徴とする発光ダイオードを提供する。
1の導電性フレームに設けられた反射カップ内の前記コ
ーティングされた蛍光フィラの滴状物で被覆されている
ことと、前記滴状物と、前記第1の導電性フレームの少
なくとも一部が、光学的に透明なエポキシから構成され
る光学ドームによるオーバモールドが施されている。
1の導電性フレームの少なくとも一部が、複数の前記個
別蛍光フィラ粒子と、光学的に透明なエポキシの混合物
によるオーバモールドが施されていることと、前記混合
物によって光学ドームが形成される。
的に透明なエポキシ合成物である。
バリア・フィルムによるコーティングを施された、不安
定な蛍光化合物粒子であることと、前記コーティング層
が、前記バリア・フィルムの外部表面に設けられる。
ことと、前記光学ドームが、前記LEDチップを被覆
し、エポキシ材料から構成される。
ベーション材料が含まれる。
料に、酸化アルミニウム(Al2O 3)、一酸化珪素
(SiO)、硫化亜鉛(ZnS)、又は、窒化珪素(S
i3N 4)から構成されるグループから選択された材料
が含まれる。
バリアを形成する疎水性残留物が含まれる。
光フィラの好適実施形態を示し、(b)は、発光能力に
対するその影響を示す概略図である。
である。(b)は、従来技術による発光ダイオード(L
ED)の概略図である。
(LED)を形成する方法の代替実施態様を示す図であ
る。
Claims (27)
- 【請求項1】コーティングされた蛍光フィラであって、 複数の個別蛍光フィラ粒子と、 前記蛍光フィラ粒子にコーティングされるコーティング
層がふくまれており、前記コーティング層にプラスチッ
ク物質が含まれることを特徴とする蛍光フィラ。 - 【請求項2】前記プラスチック物質に、光学的に透明な
エポキシ合成物が含まれることを特徴とする、請求項1
に記載のコーティングされた蛍光フィラ。 - 【請求項3】前記蛍光フィラ粒子が、安定した蛍光化合
物粒子であることを特徴とする、請求項1に記載のコー
ティングされた蛍光フィラ。 - 【請求項4】前記蛍光フィラ粒子に、Ce3+添加され
た(YGd)3Al5O12が望ましい、ガーネット族
の少なくと他の1つの構成要素が含まれることを特徴と
する、請求項3に記載のコーティングされた蛍光フィ
ラ。 - 【請求項5】前記蛍光フィラ粒子が、防湿バリア・フィ
ルムでコーティングされた、不安定な蛍光化合物粒子で
あることと、前記コーティング層が、前記バリア・フィ
ルムの外部表面に設けられることを特徴とする、請求項
1に記載のコーティングされた蛍光フィラ。 - 【請求項6】前記蛍光化合物粒子に、成分SrGa2S
4:Eu2+、SrS:Eu2+、(Sr、Ca)S:
Eu2+、及び、ZnS:Agの少なくと他の1つが含
まれることを特徴とする、請求項5に記載のコーティン
グされた蛍光フィラ。 - 【請求項7】前記バリア・フィルムが無機パッシベーシ
ョン材料から形成されていることを特徴とする、請求項
5に記載のコーティングされた蛍光フィラ。 - 【請求項8】前記無機パッシベーション材料に、酸化ア
ルミニウム、一酸化珪素、硫化亜鉛、又は、窒化珪素か
ら構成されるグループから選択される材料が含まれるこ
とを特徴とする、請求項7に記載のコーティングされた
蛍光フィラ。 - 【請求項9】前記コーティング層の厚さが、2〜6μ
m、できれば、3〜5μmの範囲内であることを特徴と
する、請求項1に記載のコーティングされた蛍光フィ
ラ。 - 【請求項10】前記防湿バリア・フィルムの厚さが、
0.1〜2μmの範囲内であることを特徴とする、請求
項5に記載のコーティングされた蛍光フィラ。 - 【請求項11】前記コーティング層の厚さが、少なくと
も、前記バリア・フィルムの厚さの2倍であることを特
徴とする、請求項5に記載のコーティングされた蛍光フ
ィラ。 - 【請求項12】前記コーティング層の厚さが、前記バリ
ア・フィルムの厚さの2〜10倍であることを特徴とす
る、請求項5に記載のコーティングされた蛍光フィラ。 - 【請求項13】前記エポキシ合成物に、防湿バリアを形
成する疎水性残留物が含まれることを特徴とする、請求
項2に記載のコーティングされた蛍光フィラ。 - 【請求項14】コーティングされた蛍光フィラを形成す
るための方法であって、 複数の個別蛍光フィラ粒子のそれぞれに、プラスチック
物質を含むコーティング層によるコーティングを施すス
テップが含まれている方法。 - 【請求項15】前記蛍光フィラ粒子が、不安定な蛍光化
合物粒子であることと、前記コーティング・ステップ
に、更に、 前記不安定な蛍光化合物粒子に防湿バリア・フィルムに
よるコーティングを施すステップと、 前記防湿バリア・フィルムの外部表面に前記コーティン
グ層によるコーティングを施すステップが含まれること
を特徴とする、請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】前記不安定な蛍光化合物粒子に防湿バリ
ア・フィルムによるコーティングを施す前記ステップ
が、湿式化学プロセスを利用して実施されることを特徴
とする、請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】前記防湿バリア・フィルムの外部表面に
前記コーティング層によるコーティングを施す前記ステ
ップが、前記防湿バリア・フィルム上に前記コーティン
グ層を物理的に被着させることによって実施されること
を特徴とする、請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】無機パッシベーション材料が、前記バリ
ア材料として利用されることを特徴とする、請求項15
に記載の方法。 - 【請求項19】発光ダイオード(LED)であって、 接触ベースに取り付けられ、第1と第2の導電性フレー
ムに電気的に接続されているLEDチップと、 複数の蛍光フィラ粒子を含んでいて、前記LEDチップ
を被覆する、コーティングされた蛍光フィラが含まれて
おり、前記蛍光フィラ粒子がプラスチック物質を構成す
るコーティング層によってコーティングされていること
を特徴とする発光ダイオード。 - 【請求項20】前記LEDチップが、前記第1の導電性
フレームに設けられた反射カップ内の前記コーティング
された蛍光フィラの滴状物で被覆されていることと、前
記滴状物と、前記第1の導電性フレームの少なくとも一
部が、光学的に透明なエポキシから構成される光学ドー
ムによるオーバモールドが施されていることを特徴とす
る、請求項19に記載の発光ダイオード。 - 【請求項21】前記LEDチップ及び前記第1の導電性
フレームの少なくとも一部が、複数の前記個別蛍光フィ
ラ粒子と、光学的に透明なエポキシの混合物によるオー
バモールドが施されていることと、前記混合物によって
光学ドームが形成されることを特徴とする、請求項19
に記載の発光ダイオード。 - 【請求項22】前記プラスチック物質が光学的に透明な
エポキシ合成物であることを特徴とする、請求項19に
記載の発光ダイオード。 - 【請求項23】前記蛍光フィラ粒子が、防湿バリア・フ
ィルムによるコーティングを施された、不安定な蛍光化
合物粒子であることと、前記コーティング層が、前記バ
リア・フィルムの外部表面に設けられることを特徴とす
る、請求項19に記載の発光ダイオード。 - 【請求項24】更に、光学ドームが含まれることと、前
記光学ドームが、前記LEDチップを被覆し、エポキシ
材料から構成されることを特徴とする、請求項19に記
載の発光ダイオード。 - 【請求項25】前記バリア材料に無機パッシベーション
材料が含まれることを特徴とする、請求項19に記載の
発光ダイオード。 - 【請求項26】前記無機パッシベーション材料に、酸化
アルミニウム(Al2O3)、一酸化珪素(SiO)、
硫化亜鉛(ZnS)、又は、窒化珪素(Si3N4)か
ら構成されるグループから選択された材料が含まれるこ
とを特徴とする、請求項25に記載の発光ダイオード。 - 【請求項27】前記エポキシ合成物に、防湿バリアを形
成する疎水性残留物が含まれることを特徴とする、請求
項19に記載の発光ダイオード。
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