KR20120001693A - 형광체층 및 발광 장치 - Google Patents

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KR20120001693A
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야스나리 오오야부
사토시 사토
유키 신보리
신야 오타
히사타카 이토
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

형광체층은, 형광체 입자 및 광산란 입자가 분산된 수지로 이루어진다.

Description

형광체층 및 발광 장치{PHOSPHOR LAYER AND LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은, 형광체층 및 발광 장치, 구체적으로는, 백색 발광 장치로서 적합하게 사용되는 발광 장치 및 그것에 사용되는 형광체층에 관한 것이다.
최근, 고에너지의 광을 발광할 수 있는 발광 장치로서, 백색 발광 장치가 알려지고 있다. 백색 발광 장치에는, 예컨대, 청색광을 발광하는 LED(발광 다이오드)와, 청색광을 황색광으로 변환할 수 있고, LED를 피복하는 형광체층이 설치되어 있고, 백색 발광 장치는, LED에서 발광된 청색광과, 그것이 형광체층에서 변환된 황색광의 혼색에 의해서 고에너지의 백색광을 발광한다.
구체적으로는, 예컨대, 형광체를 수지 중에 분산시켜 성형한 수지 시트를 청색 LED 칩의 상측에 설치한 백색 발광 장치가 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허공개 2003-46133호 공보 참조).
일본 특허공개 2003-46133호 공보
그런데, 청색 LED는, 통상, 웨이퍼를 다이싱함으로써 하나의 웨이퍼로부터 복수 제조되지만, 웨이퍼 내에는, 발광 파장에 격차가 있다. 그 때문에, 이러한 웨이퍼의 다이싱에 의해 제조되는 각 청색 LED 사이에서 발광 파장의 격차가 생기고, 그 때문에, 각 청색 LED에서 발광되는 청색광 사이에서 색도의 격차가 증대한다.
그 때문에, 각 청색 LED에서 발광되는 청색광과, 각 청색 LED에 대응하는 형광체층에 의해 변환된 황색광의 혼색에 의해 얻어지는 각 백색광 사이에도, 색도의 격차가 증대한다고 하는 불량이 있다.
본 발명의 목적은, 색도의 격차를 저감할 수 있는 형광체층, 및, 그것을 구비하는 발광 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 형광체층은, 형광체 입자 및 광산란 입자가 분산된 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치는, 기판과, 상기 기판 상에 설치되는 발광 다이오드와, 상기 기판 상에, 상기 발광 다이오드를 피복하도록 설치되고, 형광체 입자 및 광산란 입자가 분산된 수지로 이루어지는 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 형광체층은, 형광체 입자 및 광산란 입자가 분산된 수지로 이루어지기 때문에, 본 발명의 발광 장치에서는, 각 발광 다이오드 사이에서 발광 파장의 격차가 생기고 있더라도, 각 발광 다이오드를 피복하는 형광체층에 의해, 색도의 격차를 저감하면서 원하는 색의 광으로 변환할 수 있다.
그 때문에, 본 발명의 형광체층을 갖추는 본 발명의 발광 장치는, 그들의 발광 장치 사이에서 색도의 격차가 저감된 발광을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 형광체층의 1실시 형태를 갖추는 형광체층 전사 시트의 평면도를 나타낸다.
도 2는 형광체층 전사 시트를 제조하기 위한 공정도로서,
(a)는 이형 기재를 준비하는 공정,
(b)는 입자 함유 수지 조성물을 이형 기재 상에 도포하는 공정,
(c)는 형광체층을 형성하는 공정,
(d)는 접착제 조성물을 이형 기재 상에 도포하는 공정,
(e)는 접착제층을 형성하는 공정을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 발광 장치의 1실시 형태를 제조하기 위한 공정도로서,
(a)는 기판 및 발광 다이오드를 준비하는 공정,
(b)는 형광체층 전사 시트에 의해서, 형광체층을 기판 상에 전사하는 공정,
(c)는 접착제층을 경화시키는 공정,
(d)는 렌즈를 형광체부 상에 설치하는 공정을 나타낸다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1의 형광체층 전사 시트의 색도 측정의 결과인 xy 색도도를 나타낸다.
본 발명의 형광체층은, 형광체 입자 및 광산란 입자가 분산된 수지로 이루어진다. 구체적으로는, 형광체층은, 수지에 형광체 입자 및 광산란 입자를 분산시킨 입자 함유 수지 조성물로 형성되어 있다.
형광체 입자를 형성하는 형광체는, 예컨대 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 황색 형광체 등을 들 수 있다. 그와 같은 형광체로서는, 예컨대, 복합 금속 산화물이나 금속 황화물 등에, 예컨대 세륨(Ce)이나 유로퓸(Eu) 등의 금속 원자가 도핑된 형광체를 들 수 있다.
구체적으로는, 형광체로서는, 예컨대 Y3Al5O12:Ce(YAG(이트륨·알루미늄·가넷):Ce), (Y, Gd)3Al5O12:Ce, Tb3Al3O12:Ce, Ca3Sc2Si3O12:Ce, Lu2CaMg2(Si, Ge)3O12:Ce 등의 가넷형 결정 구조를 갖는 가넷형 형광체, 예컨대 (Sr, Ba)2SiO4:Eu, Ca3SiO4Cl2:Eu, Sr3SiO5:Eu, Li2SrSiO4:Eu, Ca3Si2O7:Eu 등의 실리케이트 형광체, 예컨대 CaAl12O19:Mn, SrAl2O4:Eu 등의 알루미네이트 형광체, 예컨대 ZnS:Cu, Al, CaS:Eu, CaGa2S4:Eu, SrGa2S4:Eu 등의 황화물 형광체, 예컨대 CaSi2O2N2:Eu, SrSi2O2N2:Eu, BaSi2O2N2:Eu, Ca-α-SiAlON 등의 산질화물 형광체, 예컨대 CaAlSiN3:Eu, CaSi5N8:Eu 등의 질화물 형광체, 예컨대 K2SiF6:Mn, K2TiF6:Mn 등의 불화물계 형광체 등을 들 수 있다. 바람직하게는 가넷형 형광체, 더 바람직하게는 Y3Al5O12:Ce를 들 수 있다.
형광체 입자의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 대략 구형상, 대략 평판형상, 대략 침형상 등을 들 수 있다.
또한, 형광체 입자의 평균 입자경(최대 길이의 평균)은, 예컨대 0.1∼30μm, 바람직하게는, 0.2∼20μm이다. 형광체 입자의 평균 입자경은 입도 분포 측정 장치에 의해 측정된다.
형광체 입자는 단독 사용 또는 병용할 수 있다.
형광체 입자의 함유 비율은, 입자 함유 수지 조성물에 대하여 예컨대 5∼20질량%, 바람직하게는 7∼15질량%이다. 또한, 형광체 입자의 수지 100질량부에 대한 함유 비율은, 예컨대 5∼30질량부, 바람직하게는 7∼20질량부이다.
광산란 입자로서는, 예컨대 실리카(산화규소) 입자, 알루미나(산화알루미늄) 입자, 티타니아(산화티타늄) 입자 등의 무기 입자, 예컨대 아크릴 수지 입자, 폴리스타이렌 수지 입자, 실리콘 수지 입자 등의 유기 입자 등을 들 수 있다.
바람직하게는, 광산란 작용의 관점에서 무기 입자를 들 수 있다.
또한, 광산란 입자의 굴절률 n은, 광산란 작용의 관점에서, 예컨대 1.10∼2.00, 바람직하게는 1.30∼1.70이다. 한편, 굴절률은 JIS K 7142의 기재에 준거하여 측정된다.
또한, 광산란 입자의 형상으로서는, 예컨대, 대략 구형상, 대략 회전타원형상(예컨대, 대략 장구형상, 대략 편구형상 등), 대략 평판형상, 대략 침(봉)형상 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 대략 구형상을 들 수 있다.
광산란 입자는, 그 제조에 있어서, 상기한 형상으로 그대로 합성된다. 또는, 광산란 입자는, 그 제조에 있어서, 일단, 큰 입자로서 합성된 후, 그것을 파쇄하는 것에 의해 얻을 수도 있다.
광산란 입자의 평균 입자경(최대 길이의 평균)은, 예컨대 1∼20μm, 바람직하게는 2∼10μm이다. 광산란 입자의 평균 입자경이 상기 범위에 없는 경우에는, 형광체 입자에 의한 광 변환을 저해하는 경우가 있다. 광산란 입자의 평균 입자경은 입도 분포 측정 장치에 의해 측정된다.
광산란 입자는 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
광산란 입자의 함유 비율은, 입자 함유 수지 조성물에 대하여, 예컨대 5∼20질량%, 바람직하게는 7∼15질량%이다. 또한, 광산란 입자의 수지 100질량부에 대한 함유 비율은, 예컨대 5∼30질량부, 바람직하게는 7∼20질량부이다.
광산란 입자의 함유 비율이 상기 범위에 차지 않는 경우에는, 각 발광 다이오드(11)(후술)의 발광 파장의 격차에 기인하는 색도의 격차를 충분히 저감할 수 없는 경우가 있다. 한편, 광산란 입자의 함유 비율이 상기 범위를 넘는 경우에는, 형광체층의 기계 강도가 저하되는 경우가 있다.
또한, 광산란 입자의 형광체 입자에 대한 함유 비율(광산란 입자의 질량부/형광체 입자의 질량부)은, 예컨대 0.7∼1.3, 바람직하게는 0.75∼1.0, 더 바람직하게는 0.75를 초과하고 1.0 미만이다.
바꾸어 말하면, 형광체 입자의 광산란 입자에 대한 함유 비율(형광체 입자의 질량부/광산란 입자의 질량부)은, 예컨대 0.8∼1.5이며, 바람직하게는 1.0∼1.3, 더 바람직하게는 1.0을 초과하고 1.3 미만이다. 광산란 입자의 형광체 입자에 대한 함유 비율이 상기 범위를 넘는 경우에는, 광산란 입자가 형광체 입자에 의한 광변환을 저해하는 경우가 있다. 한편, 광산란 입자의 형광체 입자에 대한 함유 비율이 상기 범위에 차지 않는 경우에는, 각 발광 다이오드(11)의 발광 파장의 격차에 기인하는 색도의 격차를 충분히 저감할 수 없는 경우가 있다.
수지는, 형광체 입자 및 광산란 입자를 분산시키는 매트릭스이고, 예컨대 에폭시 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지 등의 투명 수지 등을 들 수 있다.
바람직하게는, 내구성의 관점에서, 에폭시 수지, 실리콘 수지를 들 수 있다.
에폭시 수지로서는, 예컨대 비스페놀형 에폭시 수지(예컨대, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지 등), 노볼락형 에폭시 수지(예컨대, 페놀 노볼락형 에폭시 수지 등) 등의 방향족계 에폭시 수지, 예컨대 트라이에폭시프로필 아이소사이아누레이트(트라이글리시딜 아이소사이아누레이트), 하이단토인에폭시 수지 등의 함질소환 에폭시 수지, 예컨대 지방족계 에폭시 수지, 예컨대 다이사이클로환형 에폭시 수지 등의 지환식 에폭시 수지, 예컨대 에틸렌글리콜 다이글리시딜 에터, 폴리에틸렌글리콜 다이글리시딜 에터 등의 글리시딜 에터형 에폭시 수지, 예컨대 트라이아진계 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
에폭시 수지의 에폭시 당량은 예컨대 100∼1200g/eqiv.이다. 에폭시 당량은 JIS K 7236(2001년)에 의해서 측정된다.
또한, 에폭시 수지의 25℃에서의 점도는 예컨대 800∼6000mPa·s이다.
이들 에폭시 수지는 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
한편, 에폭시 수지는, 경화제를 배합함으로써 에폭시 수지 조성물로서 조제할 수 있다.
경화제는, 가열에 의해 에폭시 수지를 경화시킬 수 있는 잠재성 경화제(에폭시 수지 경화제)이고, 예컨대 이미다졸 화합물, 아민 화합물, 산무수물 화합물, 아마이드 화합물, 하이드라자이드 화합물, 이미다졸린 화합물 등을 들 수 있다.
이미다졸 화합물로서는, 예컨대 2-페닐이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸 등을 들 수 있다.
아민 화합물로서는, 예컨대, 에틸렌다이아민, 프로필렌다이아민, 다이에틸렌트리아민, 트라이에틸렌테트라민 등의 폴리아민, 또는, 이들의 아민 어덕트(adduct) 등, 예컨대 메타페닐렌다이아민, 다이아미노다이페닐메테인, 다이아미노다이페닐설폰 등을 들 수 있다.
산무수물 화합물로서는, 예컨대 무수 프탈산, 무수 말레산, 테트라하이드로프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 4-메틸-헥사하이드로프탈산 무수물, 메틸 나딕산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 도데센일석신산 무수물, 다이클로로석신산 무수물, 벤조페논테트라카복실산 무수물, 클로렌딕산(chlorendic acid) 무수물 등을 들 수 있다.
아마이드 화합물로서는, 예컨대 다이사이안다이아마이드, 폴리아마이드 등을 들 수 있다.
하이드라자이드 화합물로서는, 예컨대 아디프산 다이하이드라자이드 등을 들 수 있다.
이미다졸린 화합물로서는, 예컨대 메틸 이미다졸린, 2-에틸-4-메틸 이미다졸린, 에틸 이미다졸린, 아이소프로필 이미다졸린, 2,4-다이메틸 이미다졸린, 페닐 이미다졸린, 운데실 이미다졸린, 헵타데실 이미다졸린, 2-페닐-4-메틸 이미다졸린 등을 들 수 있다.
이들 경화제는 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
경화제의 배합 비율은, 경화제와 에폭시 수지의 당량비에도 의하지만, 에폭시 수지 100질량부에 대하여 예컨대 1∼80질량부이다.
에폭시 수지 조성물은, 상기한 에폭시 수지 및 경화제를 상기한 배합 비율로 배합하고, 교반 혼합함으로써 조제된다.
실리콘 수지는, 주로 실록산 결합(-Si-O-Si-)으로 이루어지는 주쇄와, 주쇄의 규소 원자(Si)에, 알킬기(예컨대 메틸기 등) 또는 알콕실기(예컨대 메톡시기) 등의 유기기가 결합한 측쇄를 분자 내에 갖고 있다.
구체적으로는, 실리콘 수지로서는, 예컨대 탈수 축합형 실리콘 레진, 부가 반응형 실리콘 레진, 과산화물 경화형 실리콘 레진, 습기 경화형 실리콘 레진, 경화형 실리콘 레진 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 부가 반응형 실리콘 레진 등을 들 수 있다.
실리콘 수지의 25℃에서의 동점도는 예컨대 10∼30mm2/s이다.
수지는, 단독 사용 또는 2종 이상 병용할 수 있다.
수지의 배합 비율은, 입자 함유 수지 조성물에 있어서, 상기한 형광체 입자 및 광산란 입자의 잔부이고, 구체적으로는 예컨대 60∼90질량%, 바람직하게는 70∼86질량%이다.
입자 함유 수지 조성물은, 수지에 형광체 입자 및 광산란 입자를 상기한 비율로 배합하고, 교반 혼합함으로써 조제한다.
도 1은, 본 발명의 형광체층의 1실시형태를 갖추는 형광체층 전사 시트의 평면도, 도 2는, 형광체층 전사 시트를 제조하기 위한 공정도, 도 3은, 본 발명의 발광 장치의 1실시형태를 제조하기 위한 공정도를 나타낸다. 한편, 도 1에 있어서, 편의적으로, 지면 상하 방향을 전후 방향, 지면 좌우 방향을 좌우 방향으로 한다.
다음으로 상기한 입자 함유 수지 조성물로 이루어지는 형광체층 및 그것을 구비하는 발광 장치에 대하여, 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2(e)에 있어서, 이 형광체층 전사 시트(1)는, 대략 평판직사각형형상으로 형성되어 있고, 이형 기재(2)와, 이형 기재(2) 상에 형성되는 형광체층(3)과, 형광체층(3) 상에 형성되는 접착제층(4)을 구비하고 있다.
이형 기재(2)는, 평면시에 있어서, 형광체층 전사 시트(1)의 외형 형상에 대응하도록 형성되어 있고, 구체적으로는, 대략 평판직사각형 시트 형상으로 형성되어 있다.
구체적으로는, 이형 기재(2)를 형성하는 재료로서는, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지 재료, 예컨대 철, 알루미늄, 스테인레스 등의 금속 재료 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 수지 재료를 들 수 있다.
또한, 이형 기재(2)의 표면(상면)에는, 형광체층(3) 및 접착제층(4)으로부터의 이형성을 높이기 위해, 필요에 따라, 실리콘 처리, 장쇄 알킬 처리, 불소 처리 등의 이형 처리가 이루어질 수 있다.
이형 기재(2)의 두께는, 예컨대 10∼1000μm, 바람직하게는 50∼500μm이다.
형광체층(3)은, 이형 기재(2)의 상면에 형성되어 있고, 서로 간격을 두고 복수 정렬 배치되는 형광체부(5)를 갖추고 있다.
각 형광체부(5)는, 형광체층 전사 시트(1)의 두께 방향에 직교하는 방향, 즉, 이형 기재(2)의 면 방향, 구체적으로는, 전후 방향 및 좌우 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 형광체부(5)는, 예컨대 전후 방향으로 4열, 좌우 방향으로 3열의 패턴으로 정렬 배치되어 있다. 한편, 각 형광체부(5)는, 후술하는 하우징(15)에 의해서 칸막이되는 각 영역에 대응하도록 배치되어 있다.
또한, 형광체부(5)는, 평면시 대략 원형상으로 형성되어 있다.
형광체층(3)은 상기한 입자 함유 수지 조성물로 이루어진다.
형광체층(3)의 두께는, 예컨대 20∼500μm, 바람직하게는 50∼300μm이다.
접착제층(4)은, 형광체층 전사 시트(1)의 외형 형상에 대응하도록 형성되고, 구체적으로는, 이형 기재(2)의 주연부를 노출하도록 형성되어 있다. 즉, 접착제층(4)은, 형광체층(3)의 표면, 및 형광체층(3)으로부터 노출하는 이형 기재(2)의 표면(주연부를 제외함)을 피복하도록, 대략 평판 시트상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 접착제층(4)은, 각 형광체부(5)의 표면(상면 및 주측면)과, 각 형광체부(5) 사이에서의 이형 기재(2)의 표면(상면)과 접촉하고 있다.
접착제층(4)으로서는, 예컨대 에폭시 접착제 조성물, 실리콘 접착제 조성물, 우레탄 접착제 조성물, 아크릴 접착제 조성물 등의 접착제 조성물로 형성되어 있다. 접착제 조성물로서는, 바람직하게는 에폭시 접착제 조성물, 실리콘 접착제 조성물을 들 수 있고, 더 바람직하게는 에폭시 접착제 조성물을 들 수 있다.
에폭시 접착제 조성물은, 예컨대 상기한 에폭시 수지 및 경화제를 함유하고 있고, 그와 같은 에폭시 수지 및 경화제로서는, 상기한 수지로 예시한 에폭시 수지 및 경화제와 같은 것을 들 수 있다.
접착제층(4)의 두께(T1), 즉 형광체층(3)의 상면으로부터 형광체층 전사 시트(1)의 상면까지의 높이는, 예컨대 1∼1000μm이다.
그리고, 이 형광체층 전사 시트(1)를 제조하기 위해서는, 우선 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 이형 기재(2)를 준비한다.
이어서, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 입자 함유 수지 조성물(8)을 이형 기재(2) 상에 도포한다. 한편, 입자 함유 수지 조성물(8)에는, 필요에 따라, 점도를 조제하기 위해, 예컨대 톨루엔 등의 용매를 적절한 비율로 배합할 수도 있다.
입자 함유 수지 조성물(8)의 도포에서는, 예컨대 인쇄법 등이 사용된다. 인쇄법에서는, 예컨대, 형광체부(5)의 반전 패턴으로 형성된 스크린(6)을, 이형 기재(2) 상에 재치하고, 이어서, 입자 함유 수지 조성물(8)을 스퀴지(squeegee)(7)에 의해서 스크린(6)을 통해서 인쇄한다. 이 인쇄법에서는, 각 형광체부(5)의 상면이, 스크린(6)의 상단면과 면일(面一; 균일한 표면)로 되는 것에 의해 평탄해지기 때문에, 입자 함유 수지 조성물(8)을 균일하고 또한 간편하게 도포할 수 있다.
그 후, 필요에 따라, 용매를 가열에 의해 제거한 후, 스크린(6)을 이형 기재(2)로부터 끌어올리는 것에 의해, 도 2(c)에 나타낸 바와 같이, 복수의 형광체부(5)를 갖추는 형광체층(3)을 형성한다.
이어서, 도 2(d)에 나타낸 바와 같이, 접착제 조성물(9)을 이형 기재(2) 상에, 형광체층(3)을 피복하도록 도포한다. 한편, 접착제 조성물(9)에는, 필요에 따라, 점도를 조제하기 위해, 예컨대 카비톨 아세테이트 등의 용매를 적절한 비율로 배합할 수도 있다.
접착제 조성물(9)의 도포에서는, 예컨대 인쇄법, 도공법 등이 사용되고, 바람직하게는 인쇄법이 사용된다. 인쇄법에서는, 예컨대 이형 기재(2)의 주연부에 테두리 부재(21)를 재치하고, 이어서 접착제 조성물(9)을 스퀴지(7)에 의해서 인쇄한다. 이 인쇄법에서는, 접착제층(4)의 상면이, 테두리 부재(21)의 상단면과 면일로 되는 것에 의해 평탄해지기 때문에, 접착제 조성물(9)을 균일하고 또한 간편하게 도포할 수 있다.
그 후, 필요에 따라, 용매를 가열에 의해 제거한 후, 테두리 부재(21)를 이형 기재(2)로부터 끌어올리는 것에 의해, 도 2(e)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(4)을 형성한다.
이것에 의해 형광체층 전사 시트(1)를 얻을 수 있다.
다음으로 이 형광체층 전사 시트(1)를 이용하여 발광 장치(18)를 제조하는 방법에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
이 방법에서는, 우선, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 기판(10)과, 그것 위에 복수 설치되는 발광 다이오드(11)를 준비한다.
기판(10)은, 베이스 기판(13), 베이스 기판(13)의 상면에 형성되는 도체 패턴(14), 및 베이스 기판(13)의 상면으로부터 상방에 입설(立設)되는 하우징(15)을 갖추고 있다.
베이스 기판(13)은, 평면시 대략 직사각형 평판상으로 형성되어 있고, 예컨대 폴리이미드 수지 등의 공지된 절연 수지로 형성되어 있다.
도체 패턴(14)은, 복수의 발광 다이오드(11)의 단자와, 각 발광 다이오드(11)에 전기를 공급하기 위한 전원의 단자(도시하지 않음)를 전기적으로 접속하고 있다. 도체 패턴(14)은, 예컨대 구리, 철 등의 도체 재료로 형성되어 있다.
하우징(15)은, 평면시에 있어서, 각 발광 다이오드(11)를 하나씩 둘러싸도록 배치되고, 상방으로 향하여 점차로 폭이 좁아지는 단면 대략 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다. 이것에 의해, 하우징(15)은, 각 발광 다이오드(11)가 수용되는 각 영역을 하나씩 칸막이하고 있다. 또한, 하우징(15)은, 발광 다이오드(11)가 복수 정렬 배치되기 때문에, 평면시 대략 격자 형상으로 형성되어 있다.
한편, 하우징(15)에 의해 칸막이되는 영역은, 평면시에 있어서, 형광체부(5)보다 약간 작은 대략 원형 형상으로 형성되어 있다.
발광 다이오드(11)로서는, 예컨대 주로 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드(청색 LED) 등을 들 수 있다.
발광 다이오드(11)는 베이스 기판(13) 상에 복수 설치되어 있다. 각 발광 다이오드(11)는, 하우징(15)에 의해서 칸막이되는 각 영역 내에 설치되고, 도체 패턴(14)과 와이어(16)를 통해서 전기적으로 접속(와이어 본딩)되어 있다. 한편, 발광 다이오드(11)는 웨이퍼를 다이싱하는 것에 의해 얻어진다.
한편, 베이스 기판(13) 상에는, 하우징(15)에 의해서 칸막이되는 각 영역에 봉지층(封止層)(12)이 충전되어 있고, 이것에 의해서 각 발광 다이오드(11)가 봉지되어 있다. 봉지층(12)은, 예컨대 실리콘 수지 등의 공지된 봉지 수지로부터 형성되고, 그 상면이, 하우징(15)의 상면과 두께 방향에 있어서 면일로 형성되어 있다.
이어서, 이 방법에서는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 상기의 형광체층 전사 시트(1)를 이용하여, 형광체층(3)을 기판(10) 상에 전사한다.
구체적으로는, 형광체층 전사 시트(1)의 접착제층(4)의 표면(도 3(b)에 있어서의 하면(이면)이고 도 2(e)에 있어서의 상면)을, 기판(10)의 하우징(15)의 표면(상면) 및 봉지층(12)의 표면(상면)에 당접시킨다.
이 전사에서는, 각 형광체부(5)는, 각 발광 다이오드(11)를 칸막이하는 각 영역에 대응되도록, 즉 각 형광체부(5)와 각 발광 다이오드(11)가 1대1 대응이 되도록, 접착제층(4)을 통해서 각 발광 다이오드(11)의 상측을 피복한다.
이것에 의해, 형광체층(3)이, 접착제층(4)을 통해서 하우징(15) 및 봉지층(12)의 상면에 접착된다.
또한, 형광체층(3)은, 발광 다이오드(11)를 피복하도록 설치된다. 구체적으로는, 각 형광체부(5)가, 평면시에 있어서, 발광 다이오드(11)에 대응하는 하우징(15)에 의해 칸막이되는 각 영역을 포함하도록, 형광체층(3)이 설치된다. 보다 구체적으로는, 각 형광체부(5)와, 상기한 각 영역이 1대1 대응이 되도록, 각 형광체부(5)가 각 발광 다이오드(11)의 상측을 피복한다.
이어서, 도 3(b)의 가상선으로 나타낸 바와 같이, 이형 기재(2)를, 형광체층(3)의 표면(상면) 및 각 형광체부(5) 사이로부터 노출되는 접착제층(4)의 표면(상면)으로부터 박리한다.
그 후, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 접착제층(4)을 가열에 의해 경화시킨다. 가열 온도는 예컨대 100∼150℃이다.
이것에 의해서, 형광체층(3)이 하우징(15) 및 봉지층(12)의 상면에 접착제층(4)을 통해서 접착된다.
한편, 접착제층(4)은, 상기한 경화에 의해, 주로 두께 방향으로 수축한다. 경화 후의 접착제층(4)의 두께(형광체층(3)의 하면으로부터 하우징(15) 및 봉지층(12)의 상면까지의 높이)(T2)는 예컨대 1∼1000μm이다.
그 후, 도 3(d)에 나타낸 바와 같이, 복수의 렌즈(17)를 각 형광체부(5) 상에 설치한다. 렌즈(17)는 대략 반구형상(대략 돔 형상)을 하고, 각 발광 다이오드(11)를 봉지하는 봉지층(12) 상을 피복하도록, 공지된 접착제층(도시하지 않음)을 통해서 설치된다. 렌즈(17)는, 예컨대 실리콘 수지 등의 투명 수지로 형성되어 있다.
그리고, 상기한 형광체층(3)은, 형광체 입자 및 광산란 입자가 분산된 수지로 이루어지기 때문에, 발광 장치(18)에서는, 각 발광 다이오드(11) 사이에서 청색광의 발광 파장의 격차가 생기고 있더라도, 각 발광 다이오드(11)를 피복하는 형광체층(3)에 의해, 색도의 격차를 저감하면서 황색광으로 변환할 수 있다.
그 때문에, 이 발광 장치(18), 또는 각 발광 다이오드(11)에 대응하여 다이싱한 복수의 발광 장치(18) 사이에서, 색도의 격차가 저감된 백색광의 발광을 달성할 수 있다.
또한, 상기한 형광체층 전사 시트(1)에 의하면, 형광체층(3)을 기판(10)에 전사하는 간이한 방법에 의해서, 형광체층(3)을 접착제층(4)을 통해서 기판(10)에 간편하게 접착할 수 있다. 그 때문에, 발광 장치(18)를 간편한 방법으로, 우수한 제조 비용으로 얻을 수 있다.
한편, 상기한 도 2 및 도 3의 설명에서는, 발광 장치(18)의 제조에 있어서, 우선, 형광체층(3)을 이형 기재(2) 상에 형성하여 형광체층 전사 시트(1)를 형성한 후, 이것을 이용하여, 형광체층(3)을 기판(10) 상에 전사하고 있지만, 예컨대, 도시하지 않지만, 형광체층(3)을 기판(10) 상에 직접 형성할 수도 있다.
즉, 입자 함유 수지 조성물(8)을, 예컨대 스크린 인쇄 등의 도포 방법에 의해서, 도 3(a)가 참조되는 바와 같이, 봉지층(12) 및 하우징(15)의 상면에 직접 도포한다. 그 후, 필요에 따라 용매를 가열에 의해 제거한다.
이 방법에 의하면, 이형 기재(2) 및 접착제층(4)을 준비 및 형성할 필요가 없기 때문에, 형광체층(3)을 간편하게 형성할 수 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 기판(10)에 봉지층(12)을 설치하고 있지만, 예컨대, 도시하지 않지만, 봉지층(12)을 설치하는 일 없이, 발광 다이오드(11)가 수용되는 영역을 중공(中空) 형상으로 할 수도 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 발광 장치(18)에 렌즈(17)를 설치하고 있지만, 예컨대, 도시하지 않지만, 렌즈(17)를 설치하는 일 없이 발광 장치(18)를 구성할 수도 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 발광 다이오드(11)를 와이어(16)를 통해서 도체 패턴(14)과 전기적으로 접속(와이어 본딩)하고 있지만, 예컨대, 도시하지 않지만, 발광 다이오드(11)의 하면에 단자를 형성하고, 이러한 단자와, 도체 패턴(14)의 단자를, 와이어(16)를 이용하는 일 없이, 납땜 등에 의해서 전기적으로 접속(플립 칩 본딩)할 수도 있다.
또한, 상기한 설명에서는, 형광체층(3)을, 발광 다이오드(11)의 상측에 간격을 두고 설치하고 있지만, 예컨대 발광 다이오드(11)의 표면(상면 및 측면)에 그것을 직접 피복하도록 설치할 수도 있다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 보여서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 조금도 실시예 및 비교예에 한정되지 않는다.
실시예 1
(형광체층 전사 시트의 제작)
폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어지는 두께 50μm의 이형 기재를 준비했다(도 2(a) 참조).
또한, 에폭시 수지(비스페놀 A형 에폭시 수지, 에폭시 당량 650g/eqiv., 점도(25℃) 2000mPa·s) 50질량부 및 경화제(산무수물 화합물) 30질량부를 배합하여 에폭시 수지 조성물을 조제했다. 이 에폭시 수지 조성물 80질량부에, Y3Al5O12:Ce로 이루어지는 형광체 입자(구형상, 평균 입자경 17μm) 17질량부, 및 실리카 입자(광산란 입자, 구형상, 굴절률(n): 1.45, 평균 입자경 4.6μm) 10질량부를 배합하고, 교반 혼합함으로써 입자 함유 수지 조성물을 조제했다.
이어서, 조제한 입자 함유 수지 조성물을 이형 기재 상에, 상기한 인쇄법에 의해서 도포했다(도 2(b) 참조). 인쇄법에서는, 우선, 상기한 패턴의 스크린을 이형 기재 상에 재치하고, 이어서, 입자 함유 수지 조성물을 스퀴지에 의해서 스크린을 통해서 인쇄했다. 그 후, 스크린을 이형 기재로부터 끌어올리는 것에 의해, 복수 정렬 배치된 형광체부를 갖추는 두께 300μm의 형광체층을 형성했다(도 2(c) 참조).
별도로, 에폭시 수지(비스페놀 A형 에폭시 수지, 에폭시 당량 600g/eqiv., 점도(25℃) 2000mPa·s) 50질량부, 및 경화제(산무수물 화합물) 30질량부를 배합하고, 균일 교반함으로써 에폭시 접착제 조성물을 조제했다.
이어서, 이형 기재의 주연부에 테두리 부재를 재치하고, 이어서, 조제한 에폭시 접착제 조성물을 스퀴지에 의해서 인쇄했다(도 2(d) 참조). 그 후, 테두리 부재를 이형 기재로부터 끌어올리는 것에 의해, 두께(T1) 67μm의 접착제층을 형성했다(도 2(e) 참조).
이것에 의해, 형광체층 전사 시트를 제작했다(도 1 참조).
(발광 장치의 제조)
베이스 기판, 도체 패턴 및 하우징을 갖추는 기판과, 복수의 청색 발광 다이오드를 준비했다(도 3(a) 참조). 한편, 각 청색 발광 다이오드를, 와이어를 통해서 도체 패턴과 와이어 본딩한 후, 봉지층에 의해서 봉지했다.
이어서, 상기에서 제조한 형광체층 전사 시트를 이용하여, 형광체층을 기판 상에 전사했다(도 3(b) 참조).
즉, 형광체층 전사 시트의 접착제층의 표면을, 기판의 하우징의 상면 및 봉지층의 상면에 당접시키는 것에 의해, 형광체층의 각 형광체부를, 접착제층을 통해서, 하우징 및 봉지층의 상면에, 각 청색 발광 다이오드를 피복하도록 접착했다.
이어서, 이형 기재를 박리했다(도 3(b)의 가상선 참조).
그 후, 접착제층을 150℃의 가열에 의해서 경화시켰다(도 3(c) 참조). 경화 후의 접착제층의 두께(T2)는 40μm였다.
그 후, 돔 형상의 렌즈를 접착제층(실리콘계)을 통해서 설치했다. 이것에 의해 발광 장치를 제조했다.
비교예 1
입자 함유 수지 조성물의 조제에 있어서, 실리카 입자(광산란 입자)를 배합하지 않은 것, 및 색조를 합치기 위해서 형광체층의 두께를 500μm로 한 것 이외는 실시예 1과 같이 하여, 형광체층을 형성함으로써 형광체층 전사 시트를 제작하고, 이어서 발광 장치를 제조했다.
(평가)
(색도의 측정)
실시예 1 및 비교예 1의 형광체층 전사 시트의 색도를, 도 4에 나타내는 다른 파장마다, 분광방사계(순간 멀티 측광 시스템: MCPD-7000, 오츠카전자사제)를 이용하여 측정하여, xy 색도도를 작성했다. 그것을 도 4에 나타낸다.
도 4로부터 알 수 있듯이, 실시예 1의 형광체층 전사 시트에서는, xy 색도도에 있어서의 x축에서의 수치 범위가 0.013(=0.297-0.284)으로, x축의 수치 범위가 0.020(=0.298-0.278)인 비교예 1의 형광체층 전사 시트에 비하여 현저히 작다. 즉, 실시예 1은 비교예 1에 비하여 x축의 격차가 작음을 알 수 있다.
또한, 실시예 1의 형광체층 전사 시트에서는, xy 색도도에 있어서의 y축에서의 수치 범위가 0.082(=0.337-0.255)로, y축의 수치 범위가 0.095(=0.335-0.240)인 비교예 1의 형광체층 전사 시트에 비하여 작다. 즉, 실시예 1은 비교예 1에 비하여 y축의 격차가 작음을 알 수 있다.
따라서, 실시예 1은 비교예 1에 비하여, 다른 파장에 근거하는 색도의 격차가 저감되어 있음을 알 수 있다.
한편, 상기 설명은, 본 발명을 예시하는 실시형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석하여서는 안 된다. 상기 기술분야의 당업자에 의해서 분명한 본 발명의 변형예는, 후기하는 특허청구범위에 포함되는 것이다.

Claims (2)

  1. 형광체 입자 및 광산란 입자가 분산된 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 형광체층.
  2. 기판과,
    상기 기판 상에 설치되는 발광 다이오드와,
    상기 기판 상에, 상기 발광 다이오드를 피복하도록 설치되고, 형광체 입자 및 광산란 입자가 분산된 수지로 이루어지는 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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