JP4592052B2 - パステルｌｅｄの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は白色発光又は中間色の発光を目的としたパステルＬＥＤの作成方法（製造方法）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話機、携帯TVのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易い照明機構を有する液晶等の表示装置が用いられている。かかる表示装置の照明手段としては発光源と光路変換部材を有する面状光源（バックライトユニット、フロントライトユニット等）が従来より知られている。このような面状光源に使用する前記発光源としては、蛍光ランプ、発光ダイオードが従来、使用されてきた。この中で近年は更なる小型化、薄型化と長寿命化を目的として、発光源として発光ダイオード（以下ＬＥＤという。）を用いたものが多く使用されるようになってきている。
【０００３】
かかる面状光源により表示装置のパネル等に対し白色もしくは中間色の照明をしようとするときは、ＬＥＤの場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類のＬＥＤを同時点灯、又は時分割点灯して白色又は中間色の光を合成することが一般的であった。ところが、更に最近は、単独で白色又は中間色の発光、又はこれに近い光を発光するパステルＬＥＤが開発され、利用できるようになってきた。このようなパステルＬＥＤを用いることにより、小型で簡単な構成で白色照明または中間色の照明を目的とする液晶表示用バックライトまたは液晶表示用フロントライトを形成することが可能になった。
【０００４】
かかるパステルＬＥＤとして、例えば、図１２に示すようなパステルＬＥＤが従来より知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１１０７３号公報（図１）
【０００６】
図１２において、１２０はパステルＬＥＤである。１０１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる略矩形状の基板であり、１０２、１０３はそれぞれ前記基板１０１にパターン形成されたカソード用電極およびアノード用電極である。１０５は青色光を発光する青色ＬＥＤ素子である。前記基板１０１の上面略中央部において、カソード用電極１０２の上に青色ＬＥＤ素子１０５が載置され、接着剤１０４によって、カソード用電極１０２を介して素子基板１０１に固定されている。青色ＬＥＤ素子１０５は前記ボンデイングワイヤ１１８、１１９によって前記基板１０１に設けられたカソード用電極１０２及びアノード用電極１０３に電気的に接続される。青色ＬＥＤ素子１０５は前記ボンデイングワイヤ１１８、１１９とともに、蛍光粒子１０８および色素粒子１０９をエポキシ樹脂等の樹脂基材１１０内に混入させてなる被覆樹脂部材１０７で覆われて基板１０１面に封止保護される。このようにして構成された被覆樹脂部材１０７は、前記カソード電極１０２及びアノード電極１０３のスルーホール部１２３を残して、基板１０１の上面に直方体形状に形成される。
【０００７】
図１２に示すパステルＬＥＤ１２０において、青色ＬＥＤ素子１０５に電流が流れると、青色発光し、この青色発光が青色ＬＥＤ素子１０５の上方、側方等周囲に青色光として出射する。出射した青色光は、樹脂基材１１０に混入、分散されている蛍光粒子１０８を励起することで、波長変換された広波長の黄色光が樹脂基材１１０内で色々な方向に発光する。また同時に、前記黄色光および青色光が樹脂基材１１０内に混入、分散された色素粒子１０９を透過する際に、この黄色光及び青色光の波長の一部を色素粒子１０９が吸収することにより、色素粒子の色フィルタ特性に応じて多様な中間色（白色を含む。）の光が得られる。この中間色光は樹脂基材１１０中に含有させる色素粒子１０９の原料である染料の種類や混入量によってすべての中間色をカバーすることができる。また、青色ＬＥＤ素子１０５に流す電流を制御することにより、中間色調の輝度を制御することができる。このように、図１２に示すような１個の発光素子（１０５）を用いて、その被覆樹脂部材中に蛍光粒子および色素粒子を混入させてなる従来のパステルＬＥＤは、小型で構造が簡単でありながら、白色を含むほとんどすべての中間色の発光を可能とし、輝度の調整も容易であるという利点を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所望の中間色を目的として上記のパステルＬＥＤ（１２０）を実際に作成しようとするときは、従来は、パステルＬＥＤの発光色のばらつきを押さえるために、使用する青色ＬＥＤ素子（１０５）の波長を限定していた。すなわち、従来はパステルＬＥＤの発光色を所望の色度範囲とするため、使用する青色ＬＥＤ素子の波長が標準的な波長範囲に入っていることを前提として、これあわせて樹脂基材１１０中に含有させる蛍光粒子１０８と色素粒子１０９の条件を設定していた。特に、色素粒子１０９の原料である染料の種類や混入量を設定して、平均的な波長の青色ＬＥＤ素子の色度が最終的に所望の中間色の色度となるように、色素粒子の色フィルタ特性を設定していた。ところが、実際に入手できる青色ＬＥＤ素子の波長はその製造条件の不可避な変動によりばらつき、平均値から大きくずれるものが少なくない。具体的には、青色ＬＥＤ素子の標準的（又は平均的）な波長は略４７０ｎｍであるが、これを目標として製造される青色ＬＥＤ素子の波長は略４５５ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲にばらついてしまう。そして、波長に対応して青色ＬＥＤ素子の発光の色度もずれて行く。このため、従来のように蛍光粒子１０８の混入量や、色素粒子１０９の原料である染料の種類や混入量を画一的な条件で設定した場合には、青色ＬＥＤ素子の波長によっては、これを使用した場合、パステルＬＥＤの発光色を所望の色度範囲に入れることができなくなる。このため、従来は使用する青色ＬＥＤ素子の波長を限定していた。
【０００９】
この様子を具体例を挙げて説明する。今、実際に製造され波長のばらつきのある青色ＬＥＤ素子を、波長によりランク分けし、平均値に近い標準的なＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）のものと、ＴＹＰ波長ランクよりも波長の短い短波長ランク（４５５ｎｍ〜４６５ｎｍ）のものと、ＴＹＰ波長ランクよりも波長の長い長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）のものとに分類して考える。この場合、ＴＹＰ波長ランクのものの代表的な波長として略４７０ｎｍの波長の青色ＬＥＤ素子に着目すると、この発光の色度は図１３に示すＣＩＥ色度図の色度点ｃｔで現される。短波長ランクのものの代表的な波長として略４６０ｎｍの波長の青色ＬＥＤ素子に着目すると、この発光の色度は図１３のＣＩＥ色度図の色度点ｃｓで現される。長波長ランクのものの代表的な波長として略４８０ｎｍの波長の青色ＬＥＤ素子に着目すると、この発光の色度は図１３のＣＩＥ色度図の色度点ｃｌで現される。（このように、単色光に近い青色の領域においては、波長の増加とともに色度点は単色光軌跡ＳＴに略沿った形で左上方に移動するが、この移動量は無視できない大きさとなる。）ここで従来は、まず、波長が略４７０ｎｍで発光の色度点ｃｔで現される青色ＬＥＤ素子のみに着目し、この色度点ｃｔが最終的にパステルＬＥＤにおいて所望の中間色の色度ｇ０の発光となるように色度補正をするように、樹脂基材１１０中に含有させる蛍光粒子１０８と色素粒子１０９の条件を設定していた。そして実験等により、一旦、この条件が設定されると、波長のばらつきにかかわらず、すべての青色ＬＥＤ素子に対し、画一的にこの条件により作成した被覆樹脂部材１０７を被覆してパステルＬＥＤを作成していた。
【００１０】
この画一的条件によりパステルＬＥＤの作成をした場合、図１３の矢印ｙｔに示すように、略４７０ｎｍの波長の青色ＬＥＤ素子については当初の色度ｃｔから色度ｇ０に色度補正される。そして、前記のＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）にあるものの色度はｃｔの近傍にあるため、この画一的条件により、ｇ０の近傍の所望の色度領域Ｇ内に入るように色度補正される。しかし、このＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）から外れたものの色度点は例えばｃｓ、ｃｌのようにｃｔから離れているので、この画一的条件によりパステルＬＥＤの作成をした場合には、ｃｓ（波長４６０ｎｍ）の場合は矢印ｙｓに示す色度補正がされ、ｃｌ（波長４６０ｎｍ）の場合は矢印Ｙｌに示す色度補正がされ、いずれも色度補正の結果は前記の所望の色度領域Ｇからはずれてしまう。すなわち、ＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）以外の波長のものを使用した場合には、所望の中間色の領域にパステルＬＥＤの作成をすることができなかった。このため、従来は青色ＬＥＤ素子の波長を前記のＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）のものに限定して使用し、これに入らないものは余りの素子となり、無駄となっていた。なお、上記のように、画一的条件によりパステルＬＥＤの作成を行うことは、製造の手間を省くため、当業者が通常は当然行うことであるが、これによる問題点およびその対策については、従来は何ら開示されていなかった（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
そこで本発明は上に述べた従来のパステルＬＥＤの作成上の問題点、すなわち、青色ＬＥＤ素子を使用して所望の中間色のパステルＬＥＤを作成しようとすると、上記のように青色ＬＥＤ素子の発光波長を制限する必要があるところ、実際に製造される青色ＬＥＤ素子の波長はばらつきが大きいため、利用できない余剰の素子を発生し無駄となるという問題を解決することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、青色ＬＥＤ素子と、該青色ＬＥＤ素子を被覆する被覆樹脂部材を有し、該被覆樹脂部材が蛍光体および着色剤を含有するパステルＬＥＤの作成方法において、前記青色ＬＥＤ素子を波長に応じて複数のランクに分類し、その波長のランクに対応してそれぞれ異なる配合条件により前記蛍光体および着色剤を前記被覆樹脂部材に含有させることにより、前記波長のランクに関係なく、所望の色度又はこれに近い色度に補正されたＬＥＤを作成することを特徴とする。ここで、蛍光体とは、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）等の蛍光物質よりなる蛍光粒子であり、着色剤とは例えば、染料又は顔料よりなる色素粒子である。
【００１３】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、青色ＬＥＤ素子と、該青色ＬＥＤ素子を被覆する被覆樹脂部材を有し、該被覆樹脂部材がＹＡＧ蛍光体および着色剤を含有するパステルＬＥＤの製造方法において、前記青色ＬＥＤ素子の発光波長が４５５ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲で分布し、該青色ＬＥＤ素子を発光波長に応じて、４５５ｎｍ〜４６５ｎｍの第１のランク、４６５ｎｍ〜４７５ｎｍの第２のランクおよび４７５ｎｍ〜４８５ｎｍの第３のランクに分類し、その発光波長のランクに対応してそれぞれ異なる配合条件により前記蛍光体および着色剤を前記被覆樹脂部材に含有させることにより、前記発光波長のランクに関係なく、上記の３種類の波長ランクのすべてのものに対し、所望の色度範囲に補正されたＬＥＤを製造することを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、前記第１の手段または第２の手段において、前記被覆樹脂の材料として、蛍光体のみを含有した第１の被覆樹脂材料と、着色剤のみを含有した第２の被覆樹脂材料とを作成し、前記青色ＬＥＤ素子を前記第１の被覆樹脂材料により被覆した後に、前記第２の被覆樹脂材料により被覆することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の第１実施形態につき図面を用いて説明する。
図１は本第１実施形態に係るパステルＬＥＤの全体の構成を示し、図２はその要部を示す拡大図である。図１において２０は表面実装型のパステルＬＥＤである。１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる矩形状の基板であり、２、３はそれぞれ前記基板１にパターン形成されたカソード用電極およびアノード用電極である。５は青色光を発光する青色ＬＥＤ素子である。パステルＬＥＤ２０を作成するには、前記基板１の上面略中央部において、カソード用電極２の上に青色ＬＥＤ素子５を載置し、接着剤４によって、カソード用電極２を介して基板１に固定する。ここで、この青色ＬＥＤ素子５は図２に示すように、サファイアガラスからなる素子基板１３の上面にｎ型半導体１４とｐ型半導体１５を拡散成長させた構造をなす。前記ｎ型半導体１４及びｐ型半導体１５はそれぞれ、ｎ型電極１６およびｐ型電極１７を備える。青色ＬＥＤ素子５上記のようにして基板１に固定した後に、青色ＬＥＤ素子５の前記ｎ型電極１６およびｐ型電極１７をそれぞれボンデイングワイヤ１８、１９によって記基板１に設けられたカソード用電極２及びアノード用電極３に接続する。
【００１８】
次に、このようにして実装された青色ＬＥＤ素子５の上を蛍光粒子８および色素粒子９をエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂よりなる樹脂基材１０内に混入、分散させてなる被覆樹脂部材７で覆い、青色ＬＥＤ素子５をボンデイングワイヤ１８、１９とともに被覆、保護する。このようにして構成された被覆樹脂部材７は、前記カソード用電極２及びアノード用電極３のスルーホール部２３を残して基板１の上面に直方体形状に形成される。なお、上記したパステルＬＥＤ２０の構成（及びその作成の基本的な手順）はすでに説明した従来のパステルＬＥＤの場合と同様である。
【００１９】
ここで、前記の色素粒子９として用いられる染料は、例えば、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物、アゾ系化合物、キノフタレン系化合物の４種類であり、これら４種類をベースとして適量に混合し、青、緑、黄、橙、赤、紫の６色を予め作る。本第１実施形態においては、このようにして予め作られた６色を更に混色させることで所望の色度の透過特性を出すようにしている。なお、色素粒子９としては上記のような染料に限られることなく、顔料を利用することも可能である。
【００２０】
パステルＬＥＤ２０において、青色ＬＥＤ素子５に電流が流れると、図２に示すように、ｎ型半導体１４とｐ型半導体１５の境界面で青色発光し、この青色発光が青色ＬＥＤ素子５の上方、側方に向けて出射する。ここで、出射した青色光ｓは、樹脂基材１０に混入、分散されている蛍光粒子８を励起することで、波長変換された広波長の黄色光ｓ１が樹脂基材１０内で色々な方向に発光する。また同時に、前記黄色光ｓ１および青色光ｓが樹脂基材１０内に混入、分散された色素粒子９を透過する際に、この黄色光ｓ１及び青色光ｓの波長の一部を色素粒子９が吸収することにより、色素粒子９の色度（透過波長特性）に応じて多様な中間色（白色を含む。）光ｓ２が得られる。この中間色光ｓ２は樹脂基材１０中に含有させる色素粒子９の原料である染料の種類や混入量によってすべての中間色をカバーすることができる。また、青色ＬＥＤ素子５に流す電流を制御することにより、中間色調の輝度を制御することができる。前記の表面実装型のパステルＬＥＤ２０は、図３に示すように、前記前記カソード用電極２及びアノード用電極３の下面側をマザーボード２７のプリント配線２８、２９に半田３１で固定することによって表面実装を実現するものである。なお、上記の青色光を色度補正して中間色の発光を得る基本原理そのものは、すでに説明した従来のパステルＬＥＤと同様である。
【００２１】
以下に、本第１実施形態に係るパステルＬＥＤの作成方法に関し、従来と異なる点を取り上げて詳細に説明する。▲１▼先ず、発光波長が略４５５ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲で分布する一群の青色ＬＥＤ素子５を対象として、波長分類により短波長ランク（４５５ｎｍ〜４６５ｎｍ）、ＴＹＰ波長ランク（標準波長ランク）（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）、長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）の３種類の波長ランクに分類する。▲２▼次に、分類された波長ランクに対応して、（イ）短波長ランク（４５５ｎｍ〜４６５ｎｍ）のものに対しては樹脂配合条件Ａにより、蛍光粒子８と色素粒子９を配合して被覆樹脂部材７を形成し、（ロ）ＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）のものに対しては樹脂配合条件Ｂにより、蛍光粒子８と色素粒子９を配合して被覆樹脂部材７を形成し、（ハ）長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）のものに対しては樹脂配合条件Ｃにより、蛍光粒子８と色素粒子９を配合して被覆樹脂部材７を形成する。▲３▼この方法により、上記の３種類の波長ランクのすべてのものに対し所望の色度範囲に色度補正されたパステルＬＥＤ２０を作成することが可能となる。
【００２２】
図４は青色ＬＥＤ素子５の色度および色度補正されたパステルＬＥＤ２０の色度を示すＣＩＥ色度図である。図４において、ｃｓ、ｃｔ、ｃｌはそれぞれ前記の短波長ランク、ＴＹＰ波長ランク、長波長ランクの青色ＬＥＤ素子５の代表的な色度を示す色度点である。
すなわち、ｃｓ、ｃｔ、ｃｌはそれぞれ波長が略４６０ｎｍ、４７０ｎｍ、４８０ｎｍの青色ＬＥＤ素子５の発光の色度の座標である。すでに、従来例で説明したように、波長の変化に伴い発光の色度を示す色度点も移動する。ｇ０はＬＥＤ２０の目標色度であり、ｇ０を囲むＧは目標色度領域である。ここでＧは中間色であるＧＲＥＥＮの領域である。ここで、前記の樹脂配合条件Ａとはｃｓの色度の青色ＬＥＤ素子５（波長略４６０ｎｍ）を用いた場合に、作成されたパステルＬＥＤ２０の色度がｇ０となるような、蛍光粒子８と色素粒子９の配合の条件を言う。樹脂配合条件Ｂとはｃｔの色度の青色ＬＥＤ素子５（波長略４７０ｎｍ）を用いた場合に、作成されたパステルＬＥＤ２０の色度がｇ０となるような蛍光粒子８と色素粒子９の配合の条件を言う。樹脂配合条件Ｃとはｃｌの色度の青色ＬＥＤ素子５（波長略４８０ｎｍ）を用いた場合に、作成されたパステルＬＥＤ２０の色度がｇ０となるような、蛍光粒子８と色素粒子９の配合の条件を言う。図４の矢印Ｙｓ、Ｙｔ、Ｙｌはそれぞれ樹脂配合条件Ａ、Ｂ、Ｃに対応した色度補正の状態を示すものであり、当初ｃｓ、ｃｔ、ｃｌにあった色度がそれぞれＹｓ、Ｙｔ、Ｙｌに示す色度補正により、最終的にはｇ０の色度に補正される。
【００２３】
次に、上記の樹脂配合条件Ａ、ＢおよびＣにつき順次、具体例を挙げて説明をして行く。先ず、樹脂配合条件Ａについて述べる。波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤ素子５の発光の色度を示す色度点ｃｓの座標は図４に示すように、略
ｘ＝０．１４ ｙ＝０．０５ でありＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．１４：０．０５：０．８１ である。（これは図５（ａ）のスペクトルＨｓに示される。）
今、青色光を吸収し、黄色光を励起する蛍光粒子８として、その励起光がＢ成分をほとんど含まず、Ｒ成分とＧ成分を等分に含む配合条件のイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を選択する。そして、青色ＬＥＤ素子５の発光のＢ成分を５０％だけ吸収するように蛍光粒子８の混合量を設定しておくと、Ｂ成分が５０％だけ減少し、その分が２５％ずつ振り分けられてＲ、Ｇの成分の増加に寄与する。よって蛍光粒子８のみの効果により、発光のＲ、Ｇ、Ｂの比率は（図５（ａ）のスペクトルＨＳ２に示すように）
となる。（このスペクトルは図５（ａ）のスペクトルＨＳ２に示される。） これは図６の色度図に示す色度点ｃｓ２の色度に相当する。
【００２４】
ここで、色素粒子９のＲ、Ｇ、Ｂに対する透過率ｒ、ｇ、ｂの比率を（図５（ｂ）のスペクトルＦｓに示すように）
略
ｒ：ｇ：ｂ＝０．４９：１：０．４５ となるように色素粒子９の原料である染料の種類や混入量を予め調整しておくと、この色素粒子の色フィルター作用により発光の最終的なＲ、Ｇ、Ｂの比率は
となる。（これは、図５（ａ）のスペクトルＨｂ０に相応する。）この最終的に色度補正された発光の色度の座標は略
ｘ＝０．２８ ｙ＝０．４２ となり、図４及び図６の色度図に示す所望の色度点ｇ０と一致する。この結果、図４及び図６の矢印Ｙｓに示すように最初ｃｓにあった色度が最終的ｂ０に達する。以上は樹脂配合条件Ａの一例である。次に、波長が４６０ｎｍ以外の短波長ランク（４５５ｎｍ〜４６５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子の発光の色度点はｃｓの近傍にあるため、これらを使用して、同様の樹脂配合条件ＡによりパステルＬＥＤ２０を作成した場合には、その色度は図６の点線の矢印に示すように、ｇ０の近傍である所望の色度領域Ｇ内に入るように補正される。
【００２５】
以下に、ＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子５に対する樹脂配合条件Ｂにつき、具体例を挙げて説明する。すでに述べたように、図４及び図７の色度図に示すｃｔは
ＴＹＰ波長ランクのものの代表的な（波長略４７０ｎｍ）色度点であり、その座標は略
ｘ＝０．１２ ｙ＝０．１ でありＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．１２：０．１：０．７８ である。今、蛍光粒子８として、すでに述べた樹脂配合条件Ａの場合と同様の配合条件のものを選択する。そして、青色ＬＥＤ素子５の発光のＢ成分を５０%だけ吸収するように蛍光粒子８の混合量を設定しておくと、Ｂ成分が５０%だけ減少し、その分が２５%ずつ振り分けられてＲ、Ｇの成分の増加に寄与する。よって蛍光粒子８のみの効果により、発光のＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１＝（０．１２＋０．１９５）：（０．１＋０．１９５）：０．３９
＝０．３１５：０．２９５：０．３９
となる。これは図７の色度図に示す色度点ｃｔ２の色度に相当する。
【００２６】
ここで、色素粒子９の色素粒子９のＲ、Ｇ、Ｂに対する透過率ｒ、ｇ、ｂの比率を 略
ｒ：ｇ：ｂ＝０．６２：１：０．５４ となるように色素粒子９の原料である染料の種類や混入量を予め調整しておくと、この色素粒子の色フィルター作用により発光の最終的なＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ２：Ｇ２：Ｂ２＝Ｒ１×ｒ：Ｇ１×ｇ：Ｂ１×ｂ
＝０．３１５×０．６２：０．２９５×１：０．３９×０．５４
≒０．２８：０．４２：０．３
となり、この最終的に色度補正された発光の色度の座標は略
ｘ＝０．２８ ｙ＝０．４２ となり、所望の色度点ｇ０と一致する。この結果、図４及び図７の色度図の矢印Ｙｔに示すように当初ｃｔにあった色度は最終的にｇ０の色度に補正されることとなる。この例のように、結果として矢印Ｙｔで示される色度補正（ｃｔの色度を所望の色度（ｂ０）にする補正）を生み出す蛍光体８及び着色剤９の配合条件が樹脂配合条件Ｂとなる。ここでＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子５の色度点は図７のｃｔ（波長略４７０ｎｍ）を中心としてその近傍にあると考えられる。よって、これらに対し図７のＹｔで示した補正作用を有する樹脂配合条件Ｂを適用すれば、補正後のパステルＬＥＤ２０の色度は図７の点線の矢印で示すように目標値ｇ０を中心とした範囲にばらつくが、許容色度範囲Ｇの範囲に入ることになる。
【００２７】
以下に、長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子５に対する樹脂配合条件Ｃにつき、その一例を挙げて説明する。すでに述べたように、図４及び図８に示すｃｌ（波長略２８０ｎｍ）は長波長ランクのものの代表的な色度点であり、その座標は略ｘ＝０．１１
ｙ＝０．１７５ でありＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．１１：０．１７５：０．７１５ である。今、蛍光粒子８として、すでに述べた樹脂配合条件Ａの場合と同様の成分のものを選択する。そして、青色ＬＥＤ素子の発光のＢ成分を５０％だけ吸収するように蛍光粒子８の混合量を設定しておくと、その分が２５％ずつ振り分けられてＲ、Ｇの成分の増加に寄与する。よって、蛍光体８のみの効果により、発光のＲ、Ｇ、Ｂの比率は
となる。これは図８の色度図に示す色度点ｃｌ２の色度に相当する。
【００２８】
ここで、着色剤９の色フィルタの特性のＲ、Ｇ、Ｂに対する透過率ｒ、ｇ、ｂの比率を略
ｒ：ｇ：ｂ＝０．８２：１：０．７１
となるように色素粒子９の原料である染料の種類や混入量を予め調整しておくと、この色フィルター作用により発光の最終的なＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ２：Ｇ２：Ｂ２＝Ｒ１×ｒ：Ｇ１×ｇ：Ｂ１×ｂ
＝０．２８９×０．８２：０．３５４×１：０．０．３５７×０．７１
≒０．２８：０．４２：０．３
となり、この最終的に色度補正された発光の色度の座標は略
ｘ＝０．２８ ｙ＝０．４２ となり、所望の色度点ｇ０と一致する。この結果、図４及び図８の矢印Ｙｌに示すように最初ｃｌ点にあった色度が色度補正により最終的にｇ０の補正される。この例のように、結果として矢印Ｙｌで示される色度補正（長波長の色度ｃｌを所望の色度ｂ０にする補正）を生み出す蛍光体８及び色素粒子９の配合条件が樹脂配合条件Ｃとなる。ここで長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子５の色度点は図４のｃｌ（波長略４８０ｎｍ）を中心としてその近傍に分散していると考えられる。よって、これらに対し図２のＹｌで示し補正作用を有する樹脂配合条件Ｃを適用すれば、補正後のパステルＬＥＤ２０の色度は図８の点線の矢印で示すように、許容色度範囲Ｇの範囲に入ることになる。
【００２９】
このようにして、本第１実施形態においては、青色ＬＥＤ素子５の波長のランクに対応した適切な樹脂配合条件により中間色を目的としたパステルＬＥＤの作成が行われるので、全ての波長範囲の青色ＬＥＤ素子５がこの目的に使用できる。すなわち、従来の方法では、所定の波長範囲に入らない青色ＬＥＤ素子５は所望の色度範囲に入るパステルＬＥＤに使用することができず、余剰の素子とされていたが、本第１実施形態においては、従来これら余剰の素子とされていたものも、利用できるようになる。なお、上記した樹脂配合条件Ａ、Ｂ、Ｃに関する計算は便宜上、第１段階においては蛍光粒子８のみが存在するとして補正後の色度を計算し、第２段階においては色素粒子９のみが存在するものとして補正後の色度を計算している。実際には、色度補正は蛍光粒子８及び色素粒子９が混在した中で同時的に行われ、蛍光体８及び着色剤９の効果は相互に複雑に影響を及ぼしながら色度補正が行われるので、実際の色度補正の結果は上記の計算とかならずしも一致しない。但し、色度補正の傾向を示すガイドラインにはなる。実際には、この計算をガイドラインとして、実験を重ねることにより、蛍光体８および着色剤９の条件を修正することにより、所望の色度点ｇ０への色度補正が達成され、実際の樹脂配合条件Ａ、Ｂ、Ｃが決められるる。なお、上記した各波長ランクの波長の数値はあくまでも一例であって、本発明はこれはこれらの数値にのみ限定されるものではない。
【００３０】
次に、図１０は図１、図２に示すパステルＬＥＤ２０の変形例であるパステルＬＥＤ３０を示す図である。この変形例では、基板１上のカソード用電極と青色ＬＥＤ素子５を接着固定する接着剤４の中にも蛍光粒子８を分散させて、青色ＬＥＤ素子５の下方側での発光を有効に波長変換することで、より明るい中間色光を得るようにしたものである。なお、他の構成については図１に示すパステルＬＥＤ２０と同様である。本変形例に係るパステルＬＥＤ３０の作成方法についても、上記したパステルＬＥＤ２０と同様に、青色ＬＥＤ素子５の波長分類に対応した樹脂配合条件を適用することにより、基本的には同様の原理により、すべての波長の青色ＬＥＤ素子５を使用して、所望の中間色の色度領域で発光するパステルＬＥＤ３０を作成することができ、余剰となる青色ＬＥＤ素子５を無くすことができる。
【００３１】
以下に、図面に基づいて本発明の第２実施形態につき図面を用いて説明する。図１１は本第２実施形態に係るパステルＬＥＤ４０の構成を示す断面図である。図１１に示すように、このパステルＬＥＤ３０の被覆樹脂部材７は樹脂基材１０に蛍光粒子８を分散してなる第１被覆樹脂部材７ａと、樹脂基材１０に色素粒子９を分散してなる第２被覆樹脂部材７ｂとよりなる。なお、他の構成については図１に示すパステルＬＥＤ２０と同様である。
本第２実施形態に係るパステルＬＥＤ４０の作成方法についても、上記したパステルＬＥＤ２０と同様に、青色ＬＥＤ素子５の波長分類に対応した樹脂配合条件を適用することにより、基本的には同様の原理により、すべての波長の青色ＬＥＤ素子５を使用して、所望の中間色の色度領域で発光するパステルＬＥＤ４０を作成することができ、余剰となる青色ＬＥＤ素子５を無くすことができる。この場合、樹脂配合条件は前記第１被覆樹脂部材７ａにおける蛍光粒子８の配合条件及び第２被覆樹脂部材７ｂにおける色素粒子９の配合条件を総合して決まるのであるが、これらの配合は分離して別々に行われるので、管理がしやすく、総合的な樹脂配合条件をばらつきなく実現する上で、図１に示す第１実施形態の場合よりも、更に有利となる。
【００３２】
なお、本第２実施形態のパステルＬＥＤ４０の場合は実際に、青色ＬＥＤ素子５の発光に対して、先ず第１被覆樹脂部材７ａにおいて、蛍光粒子８のみによる第１の補正が行われ、次に第２被覆樹脂部材７ｂにおいて色素粒子９のみの作用により第２の補正が行われると考えてよい。よって、図１に示す第１実施形態のパステルＬＥＤ２０のように、蛍光粒子８と色素粒子９が互いに混じりあっている場合と比較すると、本第２実施形態の場合は、蛍光粒子８の作用と色素粒子９の作用を分離できる。このため、すでに述べた色度補正の計算が実際に適用しやすく、青色ＬＥＤ素子５の各波長ランクに対応して上記の樹脂配合条件（Ａ、Ｂ、Ｃ）を実現するための蛍光体８と着色剤９の条件を実際に設定することも容易となる。
【００３３】
これまで述べてきた実施形態においては、パステルＬＥＤの目標とする色度領域は図４等に示すＧ領域であり、これはＧＲＥＥＮの領域であった。しかし、本発明は、これに限らず、必要に応じて、基本的には同様の原理により、図９の色度図に示すように、青色ＬＥＤ素子の波長を限定することなく、短波長、ＴＹＰ波長、長波長の青色ＬＥＤ素子を使用して、Ｂ、Ｐ、Ｖ、Ｙ、Ｏにそれぞれ示すＢＬＵＥ、ＰＩＮＫ、ＶＩＯＬＥＴ、ＹＥＬＬＯＷ、ＯＲＡＮＧＥの領域又はＷに示す白色の領域等の広い中間色の領域において、所望の色度範囲のＬＥＤを作成することができる。
【００３４】
なお、これまで述べてきた実施形態においては、被覆樹脂部材７に蛍光粒子８及び色素粒子９を含有する場合につき述べてきたが、本発明はこれに限らず、被覆樹脂部材に蛍光粒子以外の蛍光体及び色素粒子以外の着色剤を含有する場合においても広く成立つものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、１個の青色ＬＥＤ素子とこれを被覆し蛍光粒子等の蛍光体及び色素粒子等の着色剤を含有する被覆樹脂部材とを有するパステルＬＥＤにおいて、青色ＬＥＤ素子の発光波長のばらつきにかかわらず、全ての波長範囲の青色ＬＥＤ素子を白色又は中間色のパステルＬＥＤとして使用でき、無駄を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るパステルＬＥＤの構成を示す図である。
【図２】図１に示すパステルＬＥＤの要部を示す拡大図である。
【図３】図１に示すパステルＬＥＤの表面実装の方法を示す図である。
【図４】図１に示すパステルＬＥＤの発光の色度を示す色度図である。
【図５】図１に示すパステルＬＥＤの発光のスペクトル等を示す図である。
【図６】図１に示すパステルＬＥＤにおいて、青色ＬＥＤ素子の発光波長が短波長の場合の色度補正の方法を示す色度図である。
【図７】図１に示すパステルＬＥＤにおいて、青色ＬＥＤ素子の発光波長が標準的波長の場合の色度補正の方法を示す色度図である。
【図８】図１に示すパステルＬＥＤにおいて、青色ＬＥＤ素子の発光波長が長波長の場合の色度補正の方法を示す色度図である。
【図９】本発明に係るパステルＬＥＤの発光の中間色の色度領域を例示する色度図である。
【図１０】図１、図２に示すパステルＬＥＤの変形例の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るパステルＬＥＤの構成を示す図である。
【図１２】従来のパステルＬＥＤの構成を示す図である。
【図１３】図１２に示すパステルＬＥＤの発光の色度を示す色度図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ カソード用電極
３ アノード用電極
４ 接着剤
５ 青色ＬＥＤ素子
７ 被覆樹脂部材
８ 蛍光粒子
９ 色素粒子
１０ 樹脂基材
１３ 素子基板
１４ ｎ型半導体
１５ ｐ型半導体
１６ ｎ型電極
１７ ｐ型電極
１８、１９ ボンデイングワイヤ
２０、３０、４０ パステルＬＥＤ
２３ スルーホール部
２７ マザーボード
２８、２９ プリント配線
３１ 半田
【発明の属する技術分野】
この発明は白色発光又は中間色の発光を目的としたパステルＬＥＤの作成方法（製造方法）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話機、携帯TVのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易い照明機構を有する液晶等の表示装置が用いられている。かかる表示装置の照明手段としては発光源と光路変換部材を有する面状光源（バックライトユニット、フロントライトユニット等）が従来より知られている。このような面状光源に使用する前記発光源としては、蛍光ランプ、発光ダイオードが従来、使用されてきた。この中で近年は更なる小型化、薄型化と長寿命化を目的として、発光源として発光ダイオード（以下ＬＥＤという。）を用いたものが多く使用されるようになってきている。
【０００３】
かかる面状光源により表示装置のパネル等に対し白色もしくは中間色の照明をしようとするときは、ＬＥＤの場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類のＬＥＤを同時点灯、又は時分割点灯して白色又は中間色の光を合成することが一般的であった。ところが、更に最近は、単独で白色又は中間色の発光、又はこれに近い光を発光するパステルＬＥＤが開発され、利用できるようになってきた。このようなパステルＬＥＤを用いることにより、小型で簡単な構成で白色照明または中間色の照明を目的とする液晶表示用バックライトまたは液晶表示用フロントライトを形成することが可能になった。
【０００４】
かかるパステルＬＥＤとして、例えば、図１２に示すようなパステルＬＥＤが従来より知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１１０７３号公報（図１）
【０００６】
図１２において、１２０はパステルＬＥＤである。１０１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる略矩形状の基板であり、１０２、１０３はそれぞれ前記基板１０１にパターン形成されたカソード用電極およびアノード用電極である。１０５は青色光を発光する青色ＬＥＤ素子である。前記基板１０１の上面略中央部において、カソード用電極１０２の上に青色ＬＥＤ素子１０５が載置され、接着剤１０４によって、カソード用電極１０２を介して素子基板１０１に固定されている。青色ＬＥＤ素子１０５は前記ボンデイングワイヤ１１８、１１９によって前記基板１０１に設けられたカソード用電極１０２及びアノード用電極１０３に電気的に接続される。青色ＬＥＤ素子１０５は前記ボンデイングワイヤ１１８、１１９とともに、蛍光粒子１０８および色素粒子１０９をエポキシ樹脂等の樹脂基材１１０内に混入させてなる被覆樹脂部材１０７で覆われて基板１０１面に封止保護される。このようにして構成された被覆樹脂部材１０７は、前記カソード電極１０２及びアノード電極１０３のスルーホール部１２３を残して、基板１０１の上面に直方体形状に形成される。
【０００７】
図１２に示すパステルＬＥＤ１２０において、青色ＬＥＤ素子１０５に電流が流れると、青色発光し、この青色発光が青色ＬＥＤ素子１０５の上方、側方等周囲に青色光として出射する。出射した青色光は、樹脂基材１１０に混入、分散されている蛍光粒子１０８を励起することで、波長変換された広波長の黄色光が樹脂基材１１０内で色々な方向に発光する。また同時に、前記黄色光および青色光が樹脂基材１１０内に混入、分散された色素粒子１０９を透過する際に、この黄色光及び青色光の波長の一部を色素粒子１０９が吸収することにより、色素粒子の色フィルタ特性に応じて多様な中間色（白色を含む。）の光が得られる。この中間色光は樹脂基材１１０中に含有させる色素粒子１０９の原料である染料の種類や混入量によってすべての中間色をカバーすることができる。また、青色ＬＥＤ素子１０５に流す電流を制御することにより、中間色調の輝度を制御することができる。このように、図１２に示すような１個の発光素子（１０５）を用いて、その被覆樹脂部材中に蛍光粒子および色素粒子を混入させてなる従来のパステルＬＥＤは、小型で構造が簡単でありながら、白色を含むほとんどすべての中間色の発光を可能とし、輝度の調整も容易であるという利点を有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所望の中間色を目的として上記のパステルＬＥＤ（１２０）を実際に作成しようとするときは、従来は、パステルＬＥＤの発光色のばらつきを押さえるために、使用する青色ＬＥＤ素子（１０５）の波長を限定していた。すなわち、従来はパステルＬＥＤの発光色を所望の色度範囲とするため、使用する青色ＬＥＤ素子の波長が標準的な波長範囲に入っていることを前提として、これあわせて樹脂基材１１０中に含有させる蛍光粒子１０８と色素粒子１０９の条件を設定していた。特に、色素粒子１０９の原料である染料の種類や混入量を設定して、平均的な波長の青色ＬＥＤ素子の色度が最終的に所望の中間色の色度となるように、色素粒子の色フィルタ特性を設定していた。ところが、実際に入手できる青色ＬＥＤ素子の波長はその製造条件の不可避な変動によりばらつき、平均値から大きくずれるものが少なくない。具体的には、青色ＬＥＤ素子の標準的（又は平均的）な波長は略４７０ｎｍであるが、これを目標として製造される青色ＬＥＤ素子の波長は略４５５ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲にばらついてしまう。そして、波長に対応して青色ＬＥＤ素子の発光の色度もずれて行く。このため、従来のように蛍光粒子１０８の混入量や、色素粒子１０９の原料である染料の種類や混入量を画一的な条件で設定した場合には、青色ＬＥＤ素子の波長によっては、これを使用した場合、パステルＬＥＤの発光色を所望の色度範囲に入れることができなくなる。このため、従来は使用する青色ＬＥＤ素子の波長を限定していた。
【０００９】
この様子を具体例を挙げて説明する。今、実際に製造され波長のばらつきのある青色ＬＥＤ素子を、波長によりランク分けし、平均値に近い標準的なＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）のものと、ＴＹＰ波長ランクよりも波長の短い短波長ランク（４５５ｎｍ〜４６５ｎｍ）のものと、ＴＹＰ波長ランクよりも波長の長い長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）のものとに分類して考える。この場合、ＴＹＰ波長ランクのものの代表的な波長として略４７０ｎｍの波長の青色ＬＥＤ素子に着目すると、この発光の色度は図１３に示すＣＩＥ色度図の色度点ｃｔで現される。短波長ランクのものの代表的な波長として略４６０ｎｍの波長の青色ＬＥＤ素子に着目すると、この発光の色度は図１３のＣＩＥ色度図の色度点ｃｓで現される。長波長ランクのものの代表的な波長として略４８０ｎｍの波長の青色ＬＥＤ素子に着目すると、この発光の色度は図１３のＣＩＥ色度図の色度点ｃｌで現される。（このように、単色光に近い青色の領域においては、波長の増加とともに色度点は単色光軌跡ＳＴに略沿った形で左上方に移動するが、この移動量は無視できない大きさとなる。）ここで従来は、まず、波長が略４７０ｎｍで発光の色度点ｃｔで現される青色ＬＥＤ素子のみに着目し、この色度点ｃｔが最終的にパステルＬＥＤにおいて所望の中間色の色度ｇ０の発光となるように色度補正をするように、樹脂基材１１０中に含有させる蛍光粒子１０８と色素粒子１０９の条件を設定していた。そして実験等により、一旦、この条件が設定されると、波長のばらつきにかかわらず、すべての青色ＬＥＤ素子に対し、画一的にこの条件により作成した被覆樹脂部材１０７を被覆してパステルＬＥＤを作成していた。
【００１０】
この画一的条件によりパステルＬＥＤの作成をした場合、図１３の矢印ｙｔに示すように、略４７０ｎｍの波長の青色ＬＥＤ素子については当初の色度ｃｔから色度ｇ０に色度補正される。そして、前記のＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）にあるものの色度はｃｔの近傍にあるため、この画一的条件により、ｇ０の近傍の所望の色度領域Ｇ内に入るように色度補正される。しかし、このＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）から外れたものの色度点は例えばｃｓ、ｃｌのようにｃｔから離れているので、この画一的条件によりパステルＬＥＤの作成をした場合には、ｃｓ（波長４６０ｎｍ）の場合は矢印ｙｓに示す色度補正がされ、ｃｌ（波長４６０ｎｍ）の場合は矢印Ｙｌに示す色度補正がされ、いずれも色度補正の結果は前記の所望の色度領域Ｇからはずれてしまう。すなわち、ＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）以外の波長のものを使用した場合には、所望の中間色の領域にパステルＬＥＤの作成をすることができなかった。このため、従来は青色ＬＥＤ素子の波長を前記のＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）のものに限定して使用し、これに入らないものは余りの素子となり、無駄となっていた。なお、上記のように、画一的条件によりパステルＬＥＤの作成を行うことは、製造の手間を省くため、当業者が通常は当然行うことであるが、これによる問題点およびその対策については、従来は何ら開示されていなかった（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
そこで本発明は上に述べた従来のパステルＬＥＤの作成上の問題点、すなわち、青色ＬＥＤ素子を使用して所望の中間色のパステルＬＥＤを作成しようとすると、上記のように青色ＬＥＤ素子の発光波長を制限する必要があるところ、実際に製造される青色ＬＥＤ素子の波長はばらつきが大きいため、利用できない余剰の素子を発生し無駄となるという問題を解決することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、青色ＬＥＤ素子と、該青色ＬＥＤ素子を被覆する被覆樹脂部材を有し、該被覆樹脂部材が蛍光体および着色剤を含有するパステルＬＥＤの作成方法において、前記青色ＬＥＤ素子を波長に応じて複数のランクに分類し、その波長のランクに対応してそれぞれ異なる配合条件により前記蛍光体および着色剤を前記被覆樹脂部材に含有させることにより、前記波長のランクに関係なく、所望の色度又はこれに近い色度に補正されたＬＥＤを作成することを特徴とする。ここで、蛍光体とは、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）等の蛍光物質よりなる蛍光粒子であり、着色剤とは例えば、染料又は顔料よりなる色素粒子である。
【００１３】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、青色ＬＥＤ素子と、該青色ＬＥＤ素子を被覆する被覆樹脂部材を有し、該被覆樹脂部材がＹＡＧ蛍光体および着色剤を含有するパステルＬＥＤの製造方法において、前記青色ＬＥＤ素子の発光波長が４５５ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲で分布し、該青色ＬＥＤ素子を発光波長に応じて、４５５ｎｍ〜４６５ｎｍの第１のランク、４６５ｎｍ〜４７５ｎｍの第２のランクおよび４７５ｎｍ〜４８５ｎｍの第３のランクに分類し、その発光波長のランクに対応してそれぞれ異なる配合条件により前記蛍光体および着色剤を前記被覆樹脂部材に含有させることにより、前記発光波長のランクに関係なく、上記の３種類の波長ランクのすべてのものに対し、所望の色度範囲に補正されたＬＥＤを製造することを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、前記第１の手段または第２の手段において、前記被覆樹脂の材料として、蛍光体のみを含有した第１の被覆樹脂材料と、着色剤のみを含有した第２の被覆樹脂材料とを作成し、前記青色ＬＥＤ素子を前記第１の被覆樹脂材料により被覆した後に、前記第２の被覆樹脂材料により被覆することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の第１実施形態につき図面を用いて説明する。
図１は本第１実施形態に係るパステルＬＥＤの全体の構成を示し、図２はその要部を示す拡大図である。図１において２０は表面実装型のパステルＬＥＤである。１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる矩形状の基板であり、２、３はそれぞれ前記基板１にパターン形成されたカソード用電極およびアノード用電極である。５は青色光を発光する青色ＬＥＤ素子である。パステルＬＥＤ２０を作成するには、前記基板１の上面略中央部において、カソード用電極２の上に青色ＬＥＤ素子５を載置し、接着剤４によって、カソード用電極２を介して基板１に固定する。ここで、この青色ＬＥＤ素子５は図２に示すように、サファイアガラスからなる素子基板１３の上面にｎ型半導体１４とｐ型半導体１５を拡散成長させた構造をなす。前記ｎ型半導体１４及びｐ型半導体１５はそれぞれ、ｎ型電極１６およびｐ型電極１７を備える。青色ＬＥＤ素子５上記のようにして基板１に固定した後に、青色ＬＥＤ素子５の前記ｎ型電極１６およびｐ型電極１７をそれぞれボンデイングワイヤ１８、１９によって記基板１に設けられたカソード用電極２及びアノード用電極３に接続する。
【００１８】
次に、このようにして実装された青色ＬＥＤ素子５の上を蛍光粒子８および色素粒子９をエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂よりなる樹脂基材１０内に混入、分散させてなる被覆樹脂部材７で覆い、青色ＬＥＤ素子５をボンデイングワイヤ１８、１９とともに被覆、保護する。このようにして構成された被覆樹脂部材７は、前記カソード用電極２及びアノード用電極３のスルーホール部２３を残して基板１の上面に直方体形状に形成される。なお、上記したパステルＬＥＤ２０の構成（及びその作成の基本的な手順）はすでに説明した従来のパステルＬＥＤの場合と同様である。
【００１９】
ここで、前記の色素粒子９として用いられる染料は、例えば、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物、アゾ系化合物、キノフタレン系化合物の４種類であり、これら４種類をベースとして適量に混合し、青、緑、黄、橙、赤、紫の６色を予め作る。本第１実施形態においては、このようにして予め作られた６色を更に混色させることで所望の色度の透過特性を出すようにしている。なお、色素粒子９としては上記のような染料に限られることなく、顔料を利用することも可能である。
【００２０】
パステルＬＥＤ２０において、青色ＬＥＤ素子５に電流が流れると、図２に示すように、ｎ型半導体１４とｐ型半導体１５の境界面で青色発光し、この青色発光が青色ＬＥＤ素子５の上方、側方に向けて出射する。ここで、出射した青色光ｓは、樹脂基材１０に混入、分散されている蛍光粒子８を励起することで、波長変換された広波長の黄色光ｓ１が樹脂基材１０内で色々な方向に発光する。また同時に、前記黄色光ｓ１および青色光ｓが樹脂基材１０内に混入、分散された色素粒子９を透過する際に、この黄色光ｓ１及び青色光ｓの波長の一部を色素粒子９が吸収することにより、色素粒子９の色度（透過波長特性）に応じて多様な中間色（白色を含む。）光ｓ２が得られる。この中間色光ｓ２は樹脂基材１０中に含有させる色素粒子９の原料である染料の種類や混入量によってすべての中間色をカバーすることができる。また、青色ＬＥＤ素子５に流す電流を制御することにより、中間色調の輝度を制御することができる。前記の表面実装型のパステルＬＥＤ２０は、図３に示すように、前記前記カソード用電極２及びアノード用電極３の下面側をマザーボード２７のプリント配線２８、２９に半田３１で固定することによって表面実装を実現するものである。なお、上記の青色光を色度補正して中間色の発光を得る基本原理そのものは、すでに説明した従来のパステルＬＥＤと同様である。
【００２１】
以下に、本第１実施形態に係るパステルＬＥＤの作成方法に関し、従来と異なる点を取り上げて詳細に説明する。▲１▼先ず、発光波長が略４５５ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲で分布する一群の青色ＬＥＤ素子５を対象として、波長分類により短波長ランク（４５５ｎｍ〜４６５ｎｍ）、ＴＹＰ波長ランク（標準波長ランク）（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）、長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）の３種類の波長ランクに分類する。▲２▼次に、分類された波長ランクに対応して、（イ）短波長ランク（４５５ｎｍ〜４６５ｎｍ）のものに対しては樹脂配合条件Ａにより、蛍光粒子８と色素粒子９を配合して被覆樹脂部材７を形成し、（ロ）ＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）のものに対しては樹脂配合条件Ｂにより、蛍光粒子８と色素粒子９を配合して被覆樹脂部材７を形成し、（ハ）長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）のものに対しては樹脂配合条件Ｃにより、蛍光粒子８と色素粒子９を配合して被覆樹脂部材７を形成する。▲３▼この方法により、上記の３種類の波長ランクのすべてのものに対し所望の色度範囲に色度補正されたパステルＬＥＤ２０を作成することが可能となる。
【００２２】
図４は青色ＬＥＤ素子５の色度および色度補正されたパステルＬＥＤ２０の色度を示すＣＩＥ色度図である。図４において、ｃｓ、ｃｔ、ｃｌはそれぞれ前記の短波長ランク、ＴＹＰ波長ランク、長波長ランクの青色ＬＥＤ素子５の代表的な色度を示す色度点である。
すなわち、ｃｓ、ｃｔ、ｃｌはそれぞれ波長が略４６０ｎｍ、４７０ｎｍ、４８０ｎｍの青色ＬＥＤ素子５の発光の色度の座標である。すでに、従来例で説明したように、波長の変化に伴い発光の色度を示す色度点も移動する。ｇ０はＬＥＤ２０の目標色度であり、ｇ０を囲むＧは目標色度領域である。ここでＧは中間色であるＧＲＥＥＮの領域である。ここで、前記の樹脂配合条件Ａとはｃｓの色度の青色ＬＥＤ素子５（波長略４６０ｎｍ）を用いた場合に、作成されたパステルＬＥＤ２０の色度がｇ０となるような、蛍光粒子８と色素粒子９の配合の条件を言う。樹脂配合条件Ｂとはｃｔの色度の青色ＬＥＤ素子５（波長略４７０ｎｍ）を用いた場合に、作成されたパステルＬＥＤ２０の色度がｇ０となるような蛍光粒子８と色素粒子９の配合の条件を言う。樹脂配合条件Ｃとはｃｌの色度の青色ＬＥＤ素子５（波長略４８０ｎｍ）を用いた場合に、作成されたパステルＬＥＤ２０の色度がｇ０となるような、蛍光粒子８と色素粒子９の配合の条件を言う。図４の矢印Ｙｓ、Ｙｔ、Ｙｌはそれぞれ樹脂配合条件Ａ、Ｂ、Ｃに対応した色度補正の状態を示すものであり、当初ｃｓ、ｃｔ、ｃｌにあった色度がそれぞれＹｓ、Ｙｔ、Ｙｌに示す色度補正により、最終的にはｇ０の色度に補正される。
【００２３】
次に、上記の樹脂配合条件Ａ、ＢおよびＣにつき順次、具体例を挙げて説明をして行く。先ず、樹脂配合条件Ａについて述べる。波長が４６０ｎｍの青色ＬＥＤ素子５の発光の色度を示す色度点ｃｓの座標は図４に示すように、略
ｘ＝０．１４ ｙ＝０．０５ でありＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．１４：０．０５：０．８１ である。（これは図５（ａ）のスペクトルＨｓに示される。）
今、青色光を吸収し、黄色光を励起する蛍光粒子８として、その励起光がＢ成分をほとんど含まず、Ｒ成分とＧ成分を等分に含む配合条件のイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を選択する。そして、青色ＬＥＤ素子５の発光のＢ成分を５０％だけ吸収するように蛍光粒子８の混合量を設定しておくと、Ｂ成分が５０％だけ減少し、その分が２５％ずつ振り分けられてＲ、Ｇの成分の増加に寄与する。よって蛍光粒子８のみの効果により、発光のＲ、Ｇ、Ｂの比率は（図５（ａ）のスペクトルＨＳ２に示すように）
【００２４】
ここで、色素粒子９のＲ、Ｇ、Ｂに対する透過率ｒ、ｇ、ｂの比率を（図５（ｂ）のスペクトルＦｓに示すように）
略
ｒ：ｇ：ｂ＝０．４９：１：０．４５ となるように色素粒子９の原料である染料の種類や混入量を予め調整しておくと、この色素粒子の色フィルター作用により発光の最終的なＲ、Ｇ、Ｂの比率は
ｘ＝０．２８ ｙ＝０．４２ となり、図４及び図６の色度図に示す所望の色度点ｇ０と一致する。この結果、図４及び図６の矢印Ｙｓに示すように最初ｃｓにあった色度が最終的ｂ０に達する。以上は樹脂配合条件Ａの一例である。次に、波長が４６０ｎｍ以外の短波長ランク（４５５ｎｍ〜４６５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子の発光の色度点はｃｓの近傍にあるため、これらを使用して、同様の樹脂配合条件ＡによりパステルＬＥＤ２０を作成した場合には、その色度は図６の点線の矢印に示すように、ｇ０の近傍である所望の色度領域Ｇ内に入るように補正される。
【００２５】
以下に、ＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子５に対する樹脂配合条件Ｂにつき、具体例を挙げて説明する。すでに述べたように、図４及び図７の色度図に示すｃｔは
ＴＹＰ波長ランクのものの代表的な（波長略４７０ｎｍ）色度点であり、その座標は略
ｘ＝０．１２ ｙ＝０．１ でありＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．１２：０．１：０．７８ である。今、蛍光粒子８として、すでに述べた樹脂配合条件Ａの場合と同様の配合条件のものを選択する。そして、青色ＬＥＤ素子５の発光のＢ成分を５０%だけ吸収するように蛍光粒子８の混合量を設定しておくと、Ｂ成分が５０%だけ減少し、その分が２５%ずつ振り分けられてＲ、Ｇの成分の増加に寄与する。よって蛍光粒子８のみの効果により、発光のＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１＝（０．１２＋０．１９５）：（０．１＋０．１９５）：０．３９
＝０．３１５：０．２９５：０．３９
となる。これは図７の色度図に示す色度点ｃｔ２の色度に相当する。
【００２６】
ここで、色素粒子９の色素粒子９のＲ、Ｇ、Ｂに対する透過率ｒ、ｇ、ｂの比率を 略
ｒ：ｇ：ｂ＝０．６２：１：０．５４ となるように色素粒子９の原料である染料の種類や混入量を予め調整しておくと、この色素粒子の色フィルター作用により発光の最終的なＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ２：Ｇ２：Ｂ２＝Ｒ１×ｒ：Ｇ１×ｇ：Ｂ１×ｂ
＝０．３１５×０．６２：０．２９５×１：０．３９×０．５４
≒０．２８：０．４２：０．３
となり、この最終的に色度補正された発光の色度の座標は略
ｘ＝０．２８ ｙ＝０．４２ となり、所望の色度点ｇ０と一致する。この結果、図４及び図７の色度図の矢印Ｙｔに示すように当初ｃｔにあった色度は最終的にｇ０の色度に補正されることとなる。この例のように、結果として矢印Ｙｔで示される色度補正（ｃｔの色度を所望の色度（ｂ０）にする補正）を生み出す蛍光体８及び着色剤９の配合条件が樹脂配合条件Ｂとなる。ここでＴＹＰ波長ランク（４６５ｎｍ〜４７５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子５の色度点は図７のｃｔ（波長略４７０ｎｍ）を中心としてその近傍にあると考えられる。よって、これらに対し図７のＹｔで示した補正作用を有する樹脂配合条件Ｂを適用すれば、補正後のパステルＬＥＤ２０の色度は図７の点線の矢印で示すように目標値ｇ０を中心とした範囲にばらつくが、許容色度範囲Ｇの範囲に入ることになる。
【００２７】
以下に、長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子５に対する樹脂配合条件Ｃにつき、その一例を挙げて説明する。すでに述べたように、図４及び図８に示すｃｌ（波長略２８０ｎｍ）は長波長ランクのものの代表的な色度点であり、その座標は略ｘ＝０．１１
ｙ＝０．１７５ でありＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．１１：０．１７５：０．７１５ である。今、蛍光粒子８として、すでに述べた樹脂配合条件Ａの場合と同様の成分のものを選択する。そして、青色ＬＥＤ素子の発光のＢ成分を５０％だけ吸収するように蛍光粒子８の混合量を設定しておくと、その分が２５％ずつ振り分けられてＲ、Ｇの成分の増加に寄与する。よって、蛍光体８のみの効果により、発光のＲ、Ｇ、Ｂの比率は
【００２８】
ここで、着色剤９の色フィルタの特性のＲ、Ｇ、Ｂに対する透過率ｒ、ｇ、ｂの比率を略
ｒ：ｇ：ｂ＝０．８２：１：０．７１
となるように色素粒子９の原料である染料の種類や混入量を予め調整しておくと、この色フィルター作用により発光の最終的なＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ２：Ｇ２：Ｂ２＝Ｒ１×ｒ：Ｇ１×ｇ：Ｂ１×ｂ
＝０．２８９×０．８２：０．３５４×１：０．０．３５７×０．７１
≒０．２８：０．４２：０．３
となり、この最終的に色度補正された発光の色度の座標は略
ｘ＝０．２８ ｙ＝０．４２ となり、所望の色度点ｇ０と一致する。この結果、図４及び図８の矢印Ｙｌに示すように最初ｃｌ点にあった色度が色度補正により最終的にｇ０の補正される。この例のように、結果として矢印Ｙｌで示される色度補正（長波長の色度ｃｌを所望の色度ｂ０にする補正）を生み出す蛍光体８及び色素粒子９の配合条件が樹脂配合条件Ｃとなる。ここで長波長ランク（４７５ｎｍ〜４８５ｎｍ）の青色ＬＥＤ素子５の色度点は図４のｃｌ（波長略４８０ｎｍ）を中心としてその近傍に分散していると考えられる。よって、これらに対し図２のＹｌで示し補正作用を有する樹脂配合条件Ｃを適用すれば、補正後のパステルＬＥＤ２０の色度は図８の点線の矢印で示すように、許容色度範囲Ｇの範囲に入ることになる。
【００２９】
このようにして、本第１実施形態においては、青色ＬＥＤ素子５の波長のランクに対応した適切な樹脂配合条件により中間色を目的としたパステルＬＥＤの作成が行われるので、全ての波長範囲の青色ＬＥＤ素子５がこの目的に使用できる。すなわち、従来の方法では、所定の波長範囲に入らない青色ＬＥＤ素子５は所望の色度範囲に入るパステルＬＥＤに使用することができず、余剰の素子とされていたが、本第１実施形態においては、従来これら余剰の素子とされていたものも、利用できるようになる。なお、上記した樹脂配合条件Ａ、Ｂ、Ｃに関する計算は便宜上、第１段階においては蛍光粒子８のみが存在するとして補正後の色度を計算し、第２段階においては色素粒子９のみが存在するものとして補正後の色度を計算している。実際には、色度補正は蛍光粒子８及び色素粒子９が混在した中で同時的に行われ、蛍光体８及び着色剤９の効果は相互に複雑に影響を及ぼしながら色度補正が行われるので、実際の色度補正の結果は上記の計算とかならずしも一致しない。但し、色度補正の傾向を示すガイドラインにはなる。実際には、この計算をガイドラインとして、実験を重ねることにより、蛍光体８および着色剤９の条件を修正することにより、所望の色度点ｇ０への色度補正が達成され、実際の樹脂配合条件Ａ、Ｂ、Ｃが決められるる。なお、上記した各波長ランクの波長の数値はあくまでも一例であって、本発明はこれはこれらの数値にのみ限定されるものではない。
【００３０】
次に、図１０は図１、図２に示すパステルＬＥＤ２０の変形例であるパステルＬＥＤ３０を示す図である。この変形例では、基板１上のカソード用電極と青色ＬＥＤ素子５を接着固定する接着剤４の中にも蛍光粒子８を分散させて、青色ＬＥＤ素子５の下方側での発光を有効に波長変換することで、より明るい中間色光を得るようにしたものである。なお、他の構成については図１に示すパステルＬＥＤ２０と同様である。本変形例に係るパステルＬＥＤ３０の作成方法についても、上記したパステルＬＥＤ２０と同様に、青色ＬＥＤ素子５の波長分類に対応した樹脂配合条件を適用することにより、基本的には同様の原理により、すべての波長の青色ＬＥＤ素子５を使用して、所望の中間色の色度領域で発光するパステルＬＥＤ３０を作成することができ、余剰となる青色ＬＥＤ素子５を無くすことができる。
【００３１】
以下に、図面に基づいて本発明の第２実施形態につき図面を用いて説明する。図１１は本第２実施形態に係るパステルＬＥＤ４０の構成を示す断面図である。図１１に示すように、このパステルＬＥＤ３０の被覆樹脂部材７は樹脂基材１０に蛍光粒子８を分散してなる第１被覆樹脂部材７ａと、樹脂基材１０に色素粒子９を分散してなる第２被覆樹脂部材７ｂとよりなる。なお、他の構成については図１に示すパステルＬＥＤ２０と同様である。
本第２実施形態に係るパステルＬＥＤ４０の作成方法についても、上記したパステルＬＥＤ２０と同様に、青色ＬＥＤ素子５の波長分類に対応した樹脂配合条件を適用することにより、基本的には同様の原理により、すべての波長の青色ＬＥＤ素子５を使用して、所望の中間色の色度領域で発光するパステルＬＥＤ４０を作成することができ、余剰となる青色ＬＥＤ素子５を無くすことができる。この場合、樹脂配合条件は前記第１被覆樹脂部材７ａにおける蛍光粒子８の配合条件及び第２被覆樹脂部材７ｂにおける色素粒子９の配合条件を総合して決まるのであるが、これらの配合は分離して別々に行われるので、管理がしやすく、総合的な樹脂配合条件をばらつきなく実現する上で、図１に示す第１実施形態の場合よりも、更に有利となる。
【００３２】
なお、本第２実施形態のパステルＬＥＤ４０の場合は実際に、青色ＬＥＤ素子５の発光に対して、先ず第１被覆樹脂部材７ａにおいて、蛍光粒子８のみによる第１の補正が行われ、次に第２被覆樹脂部材７ｂにおいて色素粒子９のみの作用により第２の補正が行われると考えてよい。よって、図１に示す第１実施形態のパステルＬＥＤ２０のように、蛍光粒子８と色素粒子９が互いに混じりあっている場合と比較すると、本第２実施形態の場合は、蛍光粒子８の作用と色素粒子９の作用を分離できる。このため、すでに述べた色度補正の計算が実際に適用しやすく、青色ＬＥＤ素子５の各波長ランクに対応して上記の樹脂配合条件（Ａ、Ｂ、Ｃ）を実現するための蛍光体８と着色剤９の条件を実際に設定することも容易となる。
【００３３】
これまで述べてきた実施形態においては、パステルＬＥＤの目標とする色度領域は図４等に示すＧ領域であり、これはＧＲＥＥＮの領域であった。しかし、本発明は、これに限らず、必要に応じて、基本的には同様の原理により、図９の色度図に示すように、青色ＬＥＤ素子の波長を限定することなく、短波長、ＴＹＰ波長、長波長の青色ＬＥＤ素子を使用して、Ｂ、Ｐ、Ｖ、Ｙ、Ｏにそれぞれ示すＢＬＵＥ、ＰＩＮＫ、ＶＩＯＬＥＴ、ＹＥＬＬＯＷ、ＯＲＡＮＧＥの領域又はＷに示す白色の領域等の広い中間色の領域において、所望の色度範囲のＬＥＤを作成することができる。
【００３４】
なお、これまで述べてきた実施形態においては、被覆樹脂部材７に蛍光粒子８及び色素粒子９を含有する場合につき述べてきたが、本発明はこれに限らず、被覆樹脂部材に蛍光粒子以外の蛍光体及び色素粒子以外の着色剤を含有する場合においても広く成立つものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、１個の青色ＬＥＤ素子とこれを被覆し蛍光粒子等の蛍光体及び色素粒子等の着色剤を含有する被覆樹脂部材とを有するパステルＬＥＤにおいて、青色ＬＥＤ素子の発光波長のばらつきにかかわらず、全ての波長範囲の青色ＬＥＤ素子を白色又は中間色のパステルＬＥＤとして使用でき、無駄を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るパステルＬＥＤの構成を示す図である。
【図２】図１に示すパステルＬＥＤの要部を示す拡大図である。
【図３】図１に示すパステルＬＥＤの表面実装の方法を示す図である。
【図４】図１に示すパステルＬＥＤの発光の色度を示す色度図である。
【図５】図１に示すパステルＬＥＤの発光のスペクトル等を示す図である。
【図６】図１に示すパステルＬＥＤにおいて、青色ＬＥＤ素子の発光波長が短波長の場合の色度補正の方法を示す色度図である。
【図７】図１に示すパステルＬＥＤにおいて、青色ＬＥＤ素子の発光波長が標準的波長の場合の色度補正の方法を示す色度図である。
【図８】図１に示すパステルＬＥＤにおいて、青色ＬＥＤ素子の発光波長が長波長の場合の色度補正の方法を示す色度図である。
【図９】本発明に係るパステルＬＥＤの発光の中間色の色度領域を例示する色度図である。
【図１０】図１、図２に示すパステルＬＥＤの変形例の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るパステルＬＥＤの構成を示す図である。
【図１２】従来のパステルＬＥＤの構成を示す図である。
【図１３】図１２に示すパステルＬＥＤの発光の色度を示す色度図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ カソード用電極
３ アノード用電極
４ 接着剤
５ 青色ＬＥＤ素子
７ 被覆樹脂部材
８ 蛍光粒子
９ 色素粒子
１０ 樹脂基材
１３ 素子基板
１４ ｎ型半導体
１５ ｐ型半導体
１６ ｎ型電極
１７ ｐ型電極
１８、１９ ボンデイングワイヤ
２０、３０、４０ パステルＬＥＤ
２３ スルーホール部
２７ マザーボード
２８、２９ プリント配線
３１ 半田
Claims (3)
- 青色ＬＥＤ素子と、該青色ＬＥＤ素子を被覆する被覆樹脂部材を有し、該被覆樹脂部材がＹＡＧ蛍光体および着色剤を含有するパステルＬＥＤの製造方法において、前記青色ＬＥＤ素子の発光波長が４５５ｎｍ〜４８５ｎｍの範囲で分布し、該青色ＬＥＤ素子を発光波長に応じて、４５５ｎｍ〜４６５ｎｍの第１のランク、４６５ｎｍ〜４７５ｎｍの第２のランクおよび４７５ｎｍ〜４８５ｎｍの第３のランクに分類し、その発光波長のランクに対応してそれぞれ異なる配合条件により前記蛍光体および着色剤を前記被覆樹脂部材に含有させることにより、前記発光波長のランクに関係なく、上記の３種類の波長ランクのすべてのものに対し、所望の色度範囲に補正されたＬＥＤを製造することを特徴とするパステルＬＥＤの製造方法。
- 多数の前記青色ＬＥＤ素子の発光波長を測定し、複数の発光波長のランクに分類する工程と、発光波長分類のランクに対応した配合条件により、前記蛍光体および着色剤を配合して被複樹脂の材料を作成する工程と、発光波長分類のランクに対応した配合条件の前記被複樹脂の材料により、青色ＬＥＤ素子を被覆する工程とを有することを特徴とする請求項１に記載のパステルＬＥＤの製造方法。
- 前記被覆樹脂の材料として、蛍光体のみを含有した第１の被覆樹脂材料と、着色剤のみを含有した第２の被覆樹脂材料とを作成し、前記青色ＬＥＤ素子を前記第１の被覆樹脂材料により被覆した後に、前記第２の被覆樹脂材料により被覆することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパステルＬＥＤの製造方法。
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