JP2010034184A

JP2010034184A - 発光装置

Info

Publication number: JP2010034184A
Application number: JP2008193171A
Authority: JP
Inventors: Kazu Oishi; 和大石
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】発光効率を高めると共に、繊細な色度調整が可能な発光装置を提供することにある。
【解決手段】第１の青色発光素子６は、緑色蛍光体１０が混入された緑色封止樹脂１２で封止されている。第２の青色発光素子８は、赤色蛍光体１４が混入された赤色封止樹脂１６で封止されている。発光装置２では、第１及び第２の青色発光素子６，８がそれぞれ発光すると共に、第１及び第２の青色発光素子６，８からの光にそれぞれ励起されて緑色蛍光体１０と赤色蛍光体１４が発光することで白色光を発生する。緑色蛍光体１０と赤色蛍光体１４の励起は、第１及び第２の青色発光素子６，８の発光をそれぞれ可変することで個々に調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を用いた発光装置に関するものであり、特に演色性を重視した発光装置の発光効率を改善したものに関する。

近年、発光効率の高い青色発光ダイオード（以下「発光ダイオード」を「ＬＥＤ」と略称する）が開発されたことにより、この青色ＬＥＤと、赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤとを組み合わせてフルカラー表示を実現する表示装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このような表示装置には、赤、緑、青の光を通すカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタに赤、緑、青の各ＬＥＤと白色ＬＥＤから光を照射する構造となっている。

このような表示装置に使用する白色ＬＥＤとしては、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を一つのパッケージに収めたものが使用されていた。しかし、この白色ＬＥＤが発する白色光が前述したカラーフィルタを通過すると、ピークが無い波長部分の色（例えば、緑など）が不鮮明になることがある。そこで、カラーフィルタの透過波長域に合った波長（青、赤、緑）のピークを含む白色光を発生するＬＥＤが求められ、青色ＬＥＤと赤色蛍光体及び緑色蛍光体を一つのパッケージに収めた白色ＬＥＤ（例えば、特許文献２参照）が適していると考えられていた。
特開２００４−４６２６号公報特開２００５−３１１１３６号公報

しかしながら、上記白色ＬＥＤにおいては、赤色蛍光体の励起に青色ＬＥＤの発光だけでなく緑色蛍光体からの緑色光も使用してしまうため、パッケージ全体としての発光効率を損失してしまうという問題があった。

また、表示装置等に使用する場合、発光装置が発生する光の色調を細かく調整することが必要となるが、その際に、緑色蛍光体と赤色蛍光体の何れも同じ青色ＬＥＤからの光を励起光としているため、青、緑、赤の繊細な色度調整が困難であるという問題もあった。

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術等の問題点を解決し、発光効率を高めると共に、繊細な色度調整が可能な発光装置を提供することにある。

本発明の発光装置は、基板と、該基板上に並んで実装される第１及び第２の青色発光素子と、緑色蛍光体が混入され且つ前記第１の青色発光素子を封止する緑色封止樹脂と、赤色蛍光体が混入され且つ前記第２の青色発光素子を封止する赤色封止樹脂と、を備えている。この発光装置は、散乱材が混入され且つ前記緑色封止樹脂及び赤色封止樹脂上を覆う散乱樹脂を備えている。

また、本発明の発光装置は、基板と、該基板上に並んで実装される第１及び第２の青色発光素子と、緑色蛍光体が混入され且つ前記第１の青色発光素子を封止する緑色封止樹脂と、赤色蛍光体が混入され且つ前記第２の青色発光素子を封止する赤色封止樹脂と、前記緑色封止樹脂と赤色封止樹脂との間を区切る隔壁と、を備えている。この発光装置は、散乱材が混入され且つ前記緑色封止樹脂、赤色封止樹脂及び隔壁上を覆う散乱樹脂を備えている。

また、本発明の発光装置は、基板と、該基板上に並んで実装される第１及び第２の青色発光素子と、緑色蛍光体が混入され且つ前記第１の青色発光素子を封止する緑色封止樹脂と、赤色蛍光体が混入され且つ前記第２の青色発光素子を封止する赤色封止樹脂と、を備え、前記緑色封止樹脂と赤色封止樹脂との間に空間を設けたものとなっている。この発光装置は、散乱材が混入され且つ前記緑色封止樹脂及び赤色封止樹脂の上、周囲及び間を覆う散乱樹脂を備えている。

本発明の発光装置では、第１の青色発光素子を緑色蛍光体が混入された緑色封止樹脂で封止し、第２の青色発光素子を赤色蛍光体が混入された赤色封止樹脂で封止している。これにより、第１及び第２の青色発光素子からの青色光と、この青色光によりそれぞれ励起された緑色蛍光体及び赤色蛍光体からの緑色光及び赤色光のピークを持った白色光を発生させることができる。特に、緑色蛍光体と赤色蛍光体を別個に独立した封止樹脂に混入しているので、赤色蛍光体の励起に緑色光が消費されることがなく、パッケージ全体としての発光効率を損失することがない。

また、本発明によれば、緑色蛍光体と赤色蛍光体を、それぞれ別の励起源である第１及び第２の青色発光素子からの光で励起しているので、緑色光と赤色光の発光を個々に細かく調整することができる。

また、緑色蛍光体を混入した緑色封止樹脂で第１の青色発光素子のみを封止し、赤色蛍光体を混入した赤色封止樹脂で第２の青色発光素子のみを封止することにより、各蛍光体の励起光を発光する第１及び第２の青色発光素子の周辺にそれぞれ緑色蛍光体と赤色蛍光体を集めて、隣の発光素子あるいは隣の蛍光体からの光による互いの影響を最小限に抑えることができる。特に、緑色封止樹脂と赤色封止樹脂の間に隔壁を設けることで、より確実に互いに影響を及ぼすことがないように設定することができる。

また、緑色封止樹脂及び赤色封止樹脂を、散乱材が混入された散乱樹脂で覆っているので、第１及び第２の青色発光素子、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の発光の混色性を発光装置の表面部分で高めることができる。これにより、発光装置内部における蛍光体の発光に影響を与えることなく、表面部分で混色性を高めることができる。

本発明の発光装置においては、基板上に第１及び第２の青色発光素子を実装し、それぞれ樹脂で封止している。第１の青色発光素子は、緑色蛍光体が混入された緑色封止樹脂で封止され、第２の青色発光素子は、赤色蛍光体が混入された赤色封止樹脂で封止されている。この発光装置では、第１及び第２の青色発光素子がそれぞれ発光すると共に、第１及び第２の青色発光素子からの光にそれぞれ励起されて緑色蛍光体と赤色蛍光体が発光することで白色光を発生する。緑色蛍光体と赤色蛍光体の励起は、第１及び第２の青色発光素子の発光をそれぞれ可変することで個々に調整することができる。また、この発光装置では、緑色封止樹脂と赤色封止樹脂の表面を散乱材が混入された散乱樹脂で覆うことにより、表面付近での混色性を高めている。

図１は本発明の実施例１に係る発光装置を示す断面図である。本実施例における発光装置２は、表面に導電パターン（図示せず）が形成された基板４と、この基板４の表面に並んで導電性ペースト、ワイヤー等により実装された第１及び第２の青色発光素子６、８と、緑色蛍光体１０が混入され且つ第１の青色発光素子６を封止する緑色封止樹脂１２と、赤色蛍光体１４が混入され且つ第２の青色発光素子８を封止する赤色封止樹脂１６と、これら緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６の側面を囲う枠体１８と、を備えている。

第１及び第２の青色発光素子６、８は、例えば発光波長帯域が４７０〜４９０ｎｍであるＩｎＧａＮ系化合物半導体を用いた青色ＬＥＤ等からなる。

基板４は、例えば略直方体をなすガラスエポキシ、ＢＴレジン、セラミックス、メタルコア等の絶縁性基板からなる。前述したように、この基板４の表面には導電性パターンが設けられており、そこに第１及び第２の青色発光素子６、８がダイボンド、ワイヤボンド等により実装されている。

緑色蛍光体１０は、第１の青色発光素子６からの青色光により励起されて緑色系の蛍光を発する粒子状の蛍光材料からなる。本実施例における緑色蛍光１０は、例えば、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ，Ｐｒ等の蛍光体が用いられている。

緑色封止樹脂１２は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の透明な樹脂に、上記緑色蛍光体１０を混入したものである。本実施例においては、第１及び第２の青色発光素子６，８を囲むように基板４の表面に取り付けた枠体１８内に、第１の青色発光素子６のみを覆うように緑色封止樹脂１２を充填することにより、この緑色封止樹脂１２で第１の青色発光素子素子６のみを封止している。

赤色蛍光体１４は、第２の青色発光素子８からの青色光により励起されて赤色系の蛍光を発する粒子状の蛍光材料からなる。本実施例における赤色蛍光体１４は、例えば、Ｅｕ^２＋（ユーロピウム）固溶のＣａＡｌＳｉＮ_３（カルシウム、アルミニウム、シリコン三窒化物）蛍光体等が用いられている。

赤色封止樹脂１４は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の透明な樹脂に、上記赤色蛍光体１４を混入したものである。本実施例においては、第２の青色発光素子８のみを覆うように枠体１８内に赤色封止樹脂１６を充填することにより、この赤色封止樹脂１６で第２の青色発光素子８のみを封止している。

また、枠体１８は、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６に面する内面が鏡面等の反射面となっている。これにより、第１及び第２の青色発光素子６，８、緑色蛍光体１０及び赤色蛍光体１４からの光を反射して発光効率を高めるものとなっている。

上記構成からなる本実施例の発光装置２では、第１及び第２の青色発光素子６，８を発光させることで、青色光を図中上方等へ放射する。また、このときに緑色蛍光体１０は、第１の青色発光素子６からの光に励起されて緑色光を放射し、赤色蛍光体１４は、第２の青色発光素子８からの光に励起されて赤色光を放射する。これにより、この発光装置２は、青色光、緑色光及び赤色光の明確なピークを持った白色光を放射することになる。また、第１及び第２の青色発光素子６，８の発光をそれぞれ調整することで、この第１及び第２の青色発光素子６，８からの青色光を調整することが可能なだけでなく、それらの発光によりそれぞれ励起される緑色蛍光体１０及び赤色蛍光体１４の蛍光の発光をそれぞれ調整することが可能である。

尚、本実施例における緑色封止樹脂１２と赤色封止樹脂１６は、発光装置の略中央部分で密着するように形成されている。このため、赤色蛍光体１４は第２の青色発光素子８からの光だけでなく、緑色蛍光体１０からの光も吸収して励起される可能性がある。しかしながら、第１及び第２の青色発光素子６，８の発光を調整して緑色蛍光体１０及び赤色蛍光体１４の発光をそれぞれ調整することで緑色光と赤色光を調整して、緑色光の吸収分あるいは赤色光の過剰発光分の調整を行うことが可能である。

図２は図１に示す発光装置２の一部変更例を示す断面図である。この発光装置２においては、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６の上面を覆う散乱樹脂２０を設けている。この散乱樹脂２０は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の透明な樹脂の中に散乱材２２を混入したものである。また、この散乱材２２は、光を散乱させるものであり、例えば、ガラスあるいはＡｕ、Ａｇ等の金属等の光を屈折あるいは反射する粒子で構成されている。

上記のような散乱樹脂２０を設けると、第１及び第２の青色発光素子６，８、緑色蛍光体１０及び赤色蛍光体１４からの光が、散乱樹脂２０内にて屈折あるいは反射することにより散乱されて放射される。これにより、それら光が混色し、全面が均等に白色となるように発光する。

尚、本実施例における散乱樹脂２０は、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６の上面だけでなく、それと面一となっている枠体１８の上面も覆うように形成されている。このように散乱樹脂２０を形成することで、光を照射する面を実質的に広げることが可能となる。

図３は本発明の実施例２に係る発光装置を示す断面図である。尚、図１及び図２に示す実施例１と同一部分に関しては同一の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例における発光装置２４は、前述した発光装置２と同様に、基板４と、この基板４に実装された第１及び第２の青色発光素子６，８と、この第１及び第２の青色発光素子６，８をそれぞれ封止する緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６と、それらの外側面を囲う枠体１８と、を備えている。

この発光装置２４には、緑色封止樹脂１２と赤色封止樹脂１６の間を区切る隔壁２６が設けられている。本実施例における隔壁２６は、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６を囲う枠体１８と一体に形成されている。また、この隔壁２６は、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６の間における光の透過を遮断し、各封止樹脂内に光を反射するものとなっている。

上記構成からなる本実施例の発光装置２４においては、緑色封止樹脂１２と赤色封止樹脂１６との間に隔壁２６を設けているため、緑色封止樹脂１２内の緑色蛍光体１０からの緑色光が赤色封止樹脂１６内に入って赤色蛍光体１４を励起することがない。また、第１及び第２の青色発光素子６，８からの光がそれぞれ隣の封止樹脂内に入って隣の蛍光体を励起することも防ぐことができる。これにより、緑色光と赤色光の発光強度の調整を容易にすることができる。

図４は図３に示す発光装置２４の一部変更例を示す断面図である。この発光装置２４においては、緑色封止樹脂１２、赤色封止樹脂１６及び枠体１８の上面と隔壁２６の上面を覆う散乱樹脂２８を設けている。この散乱樹脂２８も実施例１における散乱樹脂２０と同様に、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の透明な樹脂に、散乱材２２を混入したものである。

上記のような散乱樹脂２８を設けると、第１及び第２の青色発光素子６，８、緑色蛍光体１０及び赤色蛍光体１４からの光が、散乱樹脂２８内にて屈折あるいは反射することにより散乱されて放射される。これにより、それら光が混色し、全面が均等に白色となるように発光する。特に、隔壁２６の上面を覆うように散乱樹脂２８を設けているので、隔壁２６上でも光が散乱する。これにより、隔壁２６部分も暗くならず、上面全面を発光させることができる。

図５は本発明の実施例３に係る発光装置を示す断面図である。尚、前述した実施例１及び２と同一部分に関しては同一の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例における発光装置３０は、前述した発光装置２，２４と同様に、基板４と、この基板４に実装された第１及び第２の青色発光素子６，８と、この第１及び第２の青色発光素子６，８をそれぞれ封止する緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６と、を備えている。

この発光装置３０においては、緑色封止樹脂１２と赤色封止樹脂１６との間に空間３２を設けている。また、本実施例では、実施例１及び２のように緑色封止樹脂１２と赤色封止樹脂１６を囲う枠体１８を設けておらず、基板４の縁よりも内側に引っ込んだ位置に緑色封止樹脂１２と赤色封止樹脂１６の側面がむき出しになっている。

上記構成からなる本実施例の発光装置３０においては、緑色封止樹脂１２と赤色封止樹脂１６との間に空間３２を設けているため、緑色封止樹脂１２内の緑色蛍光体１０からの緑色光が赤色封止樹脂１６内に直接入って赤色蛍光体１４を励起することを防ぐことができる。また、第１及び第２の青色発光素子６，８からの光がそれぞれ隣の封止樹脂内に直接入って隣の蛍光体を励起することも防ぐことができる。

図６は図５に示す発光装置３０の一部変更例を示す断面図である。この発光装置３０においては、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６の上面及び側面全周を覆い且つ空間３２内を埋める散乱樹脂３４を設けている。この散乱樹脂３４も実施例１及び２における散乱樹脂２０、２８と同様に、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の透明な樹脂に、散乱材２２を混入したものである。

上記のような散乱樹脂３４を設けると、第１及び第２の青色発光素子６，８、緑色蛍光体１０及び赤色蛍光体１４からの光が、散乱樹脂３４内にて屈折あるいは反射することにより散乱されて放射される。これにより、それら光が混色し、全面が均等に白色となるように発光する。特に、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６の周囲及び空間３２内にも散乱樹脂３４を設けているので、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６の周囲及び空間３２内でも光が散乱し、混色を促すことができる。

上記各実施例における発光装置２，２４，３０は、共に青色、緑色、赤色の明確なピークを持った白色光を効率良く放射するものであり、カラー画像を表示する表示装置に適したものとなる。

また、緑色封止樹脂１２及び赤色封止樹脂１６により第１及び第２の青色発光素子６，８全体を覆って封止しているので第１及び第２の青色発光素子６，８が発する光を余すことなく効率的に緑色蛍光体１０及び赤色蛍光体１４の発光に利用することができる。

本発明の実施例１に係る発光装置の断面図である。図１に示す発光装置の一部変更例を示す断面図である。本発明の実施例２に係る発光装置の断面図である。図３に示す発光装置の一部変更例を示す断面図である。本発明の実施例３に係る発光装置の断面図である。図５に示す発光装置の一部変更例を示す断面図である。

符号の説明

２，２４，３０発光装置
４基板
６第１の青色発光素子
８第２の青色発光素子
１０緑色蛍光体
１２緑色封止樹脂
１４赤色蛍光体
１６赤色封止樹脂
１８枠体
２０，２８，３４散乱樹脂
２２散乱材
２６隔壁
３２空間

Claims

基板と、
該基板上に並んで実装される第１及び第２の青色発光素子と、
緑色蛍光体が混入され且つ前記第１の青色発光素子を封止する緑色封止樹脂と、
赤色蛍光体が混入され且つ前記第２の青色発光素子を封止する赤色封止樹脂と、
を備えることを特徴とする発光装置。
散乱材が混入され且つ前記緑色封止樹脂及び赤色封止樹脂上を覆う散乱樹脂を備えることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
基板と、
該基板上に並んで実装される第１及び第２の青色発光素子と、
緑色蛍光体が混入され且つ前記第１の青色発光素子を封止する緑色封止樹脂と、
赤色蛍光体が混入され且つ前記第２の青色発光素子を封止する赤色封止樹脂と、
前記緑色封止樹脂と赤色封止樹脂との間を区切る隔壁と、
を備えることを特徴とする発光装置。
散乱材が混入され且つ前記緑色封止樹脂、赤色封止樹脂及び隔壁上を覆う散乱樹脂を備えることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
基板と、
該基板上に並んで実装される第１及び第２の青色発光素子と、
緑色蛍光体が混入され且つ前記第１の青色発光素子を封止する緑色封止樹脂と、
赤色蛍光体が混入され且つ前記第２の青色発光素子を封止する赤色封止樹脂と、
を備え、前記緑色封止樹脂と赤色封止樹脂との間に空間を設けたことを特徴とする発光装置。
散乱材が混入され且つ前記緑色封止樹脂及び赤色封止樹脂の上、周囲及び間を覆う散乱樹脂を備えることを特徴とする請求項５記載の発光装置。