特許 5678303 赤色蛍光体、赤色蛍光体の製造方法、発光素子パッケージ及び照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5678303

(24)【登録日】2015年1月16日

(45)【発行日】2015年3月4日

(54)【発明の名称】赤色蛍光体、赤色蛍光体の製造方法、発光素子パッケージ及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   C09K 11/59 20060101AFI20150212BHJP

   F21S 2/00 20060101ALI20150212BHJP

   F21S 8/10 20060101ALI20150212BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20150212BHJP

   C09K 11/08 20060101ALI20150212BHJP

   F21Y 101/02 20060101ALN20150212BHJP

【ＦＩ】

   C09K11/59CQD

   F21S2/00 439

   F21S2/00 482

   F21S8/10 150

   H01L33/00 410

   C09K11/08 B

   F21Y101:02

【請求項の数】13

【全頁数】75

(21)【出願番号】特願2010-237961(P2010-237961)

(22)【出願日】2010年10月22日

(65)【公開番号】特開2011-89121(P2011-89121A)

(43)【公開日】2011年5月6日

【審査請求日】2013年10月21日

(31)【優先権主張番号】10-2009-0101439

(32)【優先日】2009年10月23日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】リュウ、ジョン ホ

(72)【発明者】

【氏名】ユーン、チュル ソー

(72)【発明者】

【氏名】ウォン、ヒョン シク

【審査官】 井上 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１３７９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６０５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Journal of Electrochemical Society，(2008),155(2)，J58-J61

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ １１／００− １１／８９

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、前記Ｍは金属元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３であり、前記Ｍは、Ｍｇ、Ｇａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成されるグループから選択された少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする赤色蛍光体。

【請求項2】

青色または紫外線波長領域を励起源として６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域の発光ピークを有することを特徴とする請求項１に記載の赤色蛍光体。

【請求項3】

前記ｘは、０．１５≦ｘ≦３の条件を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の赤色蛍光体。

【請求項4】

前記組成式においてＳｉの一部は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇｆ、Ｓｎ及びＰｂで構成されたグループから選択された少なくとも１種の元素に置換されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の赤色蛍光体。

【請求項5】

前記赤色蛍光体は、Ｍｎをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の赤色蛍光体。

【請求項6】

前記無機化合物と異なる結晶相の混合物をさらに含み、前記無機化合物の含有量が５０質量％以上であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の赤色蛍光体。

【請求項7】

前記赤色蛍光体の結晶構造は、斜方晶系であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の赤色蛍光体。

【請求項8】

Ｓｒ−含有化合物及びＭ−含有化合物のうち少なくとも１つの化合物、Ｅｕ−含有化合物、Ｓｉ−含有酸化物及びＳｉ−含有窒化物を含む原料物質を混合して混合物を作成するステップと、
前記混合物を焼成して、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を得るステップと、を含み、前記Ｍは、Ｍｇ、Ｇａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成されるグループから選択された少なくとも１種の元素を含み、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３であることを特徴とする赤色蛍光体の製造方法。

【請求項9】

前記原料物質を混合するステップは、マンガン炭酸塩をさらに混合することを特徴とする請求項８に記載の赤色蛍光体の製造方法。

【請求項10】

前記原料物質を混合するステップは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇｆ、Ｓｎ及びＰｂで構成されたグループから選択された少なくとも１種の元素の化合物をさらに混合することを特徴とする請求項８または９に記載の赤色蛍光体の製造方法。

【請求項11】

励起光を放出する発光素子と、
前記励起光を吸収して可視光を放出する波長変換部と、を含み、
前記波長変換部は、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備える赤色蛍光体を少なくとも含み、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３であり、前記Ｍは、Ｍｇ、Ｇａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成されるグループから選択された少なくとも１種の元素であることを特徴とする発光素子パッケージ。

【請求項12】

前記発光素子が青色発光ダイオードであって、緑色蛍光体または黄色蛍光体をさらに含み、前記発光素子パッケージの最終出力光は白色光であることを特徴とする請求項１１に記載の発光素子パッケージ。

【請求項13】

基板と、
前記基板上に実装された複数の光源と、
前記複数の光源の上部に配置され、前記複数の光源から入射された光を均一に拡散させる拡散シートと、を含み、
前記複数の光源は、励起光を放出する発光素子と、前記励起光を吸収して可視光を放出する波長変換部と、からなり、前記波長変換部は、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備える赤色蛍光体を少なくとも含み、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３であり、前記Ｍは、Ｍｇ、Ｇａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成されるグループから選択された少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は赤色蛍光体に関し、特に、高い発光特性と、優れた熱的・化学的安定性を有する長波長の赤色光を発光することができる赤色蛍光体、その製造方法、これを用いた発光素子パッケージ及び照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

白色ＬＥＤ素子を製造する方法としては、青色ＬＥＤに黄色蛍光体及び緑色蛍光体をコーティングして使用する方法、紫外線ＬＥＤに赤色、緑色及び青色蛍光体をコーティングして使用する方法がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

赤色蛍光体は、緑色または青色蛍光体に比べて効率が低いので、相対的に多くの割合（６０ｗｔ％以上）で混合しなければならない。このような赤色蛍光体の低い効率は、他の蛍光体に比べて紫外線帯域または青色帯域において相対的に低い励起スペクトルを有するからである。従って、青色ＬＥＤ及び紫外線ＬＥＤを励起源とする白色ＬＥＤにおいて、高効率を有し、演色性向上のための赤色蛍光体の組成の開発が要求されている。本発明は、上述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたもので、その目的は、青色及び紫外線波長領域を励起源として赤色光を発光し、高い輝度を有し、かつ熱的、化学的安定性を有する赤色蛍光体及びその製造方法を提供することにある。

【0004】

また、他の目的は、青色及び紫外線波長領域を励起源として赤色光を発光する赤色蛍光体を含み自然光に近い演色性に優れた白色光を放出することができる発光素子パッケージ及び照明装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明による一実施形態は、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは金属元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３であり、前記Ｍは、Ｍｇ、Ｇａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成されるグループから選択された少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする赤色蛍光体を提供する。

【0006】

この場合、上記の赤色蛍光体は、青色または紫外線波長領域を励起源として約６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域の発光ピークを有することができる。また、上記のｘは、０．１５≦ｘ≦３の条件を満たすことができる。

【0007】

また、上記の組成式においてＳｉの一部は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇｆ、Ｓｎ及びＰｂで構成されたグループから選択された少なくとも１種の元素に置換することができる。

【0008】

また、上記の赤色蛍光体は、Ｍｎをさらに含むことができ、上記の無機化合物と異なる結晶相の混合物をさらに含み、上記の無機化合物の含有量が５０質量％以上であることができ、また、上記の赤色蛍光体の結晶構造は、斜方晶系であることを特徴とする。

【0009】

一方、他の実施形態は、Ｓｒ−含有化合物及びＭ−含有化合物のうち少なくとも１つの化合物、Ｅｕ−含有化合物、Ｓｉ−含有酸化物及びＳｉ−含有窒化物を含む原料物質を混合するステップと、上記の混合物を焼成して、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を得るステップと、を含み、上記のＭは、Ｍｇ、Ｇａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成されるグループから選択された少なくとも１種の元素を含み、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３であることを特徴とする赤色蛍光体の製造方法を提供する。

【0010】

この場合、上記の原料物質を混合するステップは、上記のマンガン炭酸塩をさらに混合することができ、また、上記の原料物質を混合するステップは、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇｆ、Ｓｎ及びＰｂで構成されたグループから選択された少なくとも１種の元素の化合物をさらに混合することができる。

【0013】

一方、さらに他の実施形態は、励起光を放出する発光素子と、上記の励起光を吸収して可視光を放出する波長変換部と、を含み、上記の波長変換部は、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備える赤色蛍光体を少なくとも含み、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３であり、前記Ｍは、Ｍｇ、Ｇａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成されるグループから選択された少なくとも１種の元素であることを特徴とする発光素子パッケージを提供する。

【0015】

また、上記の発光素子が青色発光ダイオードであって、緑色蛍光体または黄色蛍光体をさらに含み、上記の発光素子パッケージの最終出力光は白色光であることを特徴とする。

【0020】

一方、さらに他の実施形態は、基板と、上記の基板上に実装された複数の光源と、上記の複数の光源の上部に配置され、上記の光源から入射された光を均一に拡散させる拡散シートと、を含み、上記の光源は、励起光を放出する発光素子と、上記の励起光を吸収して可視光を放出する波長変換部と、からなり、上記の波長変換部は、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備える赤色蛍光体を少なくとも含み、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３であり、前記Ｍは、Ｍｇ、Ｇａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成されるグループから選択された少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする照明装置を提供する。

【0024】

（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの組成式で表される無機化合物を含むことによって、高い発光特性と、優れた熱的・化学的安定性を有する長波長の赤色光が発光できる赤色蛍光体を提供することができる。また、このような赤色蛍光体を用いることにより、高出力／高信頼性を有し、青色及び紫外線波長帯域を励起源として自然光に近い白色を発光する発光素子パッケージを提供することができる。なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】実施例１による（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの蛍光体の発光スペクトルの分析結果を示した図面である。

【図2】実施例１による（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの蛍光体のＸＲＤスペクトルの分析結果を示した図面である。

【図3】実施例１による（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの蛍光体のＥＤＸ成分分析の結果を示した図面である。

【図4】実施例２及び３による（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ蛍光体の発光スペクトルの分析結果を示した図面である。

【図5】実施例２及び３による（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ蛍光体のＥＤＸ成分分析の結果を示した図面である。

【図6】実施例４から６による（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ 蛍光体の発光スペクトルを示した図面である。

【図7】実施例７から１０による（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ 蛍光体の発光スペクトルを示した図面である。

【図8】実施例１１による（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ 蛍光体の発光スペクトルを示した図面である。

【図9】第１の実施形態による発光素子パッケージを示した側断面図である。

【図10】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図11】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図12】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図13】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図14】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図15】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図16】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図17】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図18】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図19】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図20】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図21】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図22】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図23】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図24】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図25】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図26】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図27】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図28】第１及び第２の実施例による発光素子を示した側断面図である。

【図29】第３の実施例による垂直水平構造の発光素子を示した平面図である。

【図30】第３の実施例による垂直水平構造の発光素子を示した断面図である。

【図31】第４の実施例による垂直水平構造の発光素子を示した断面図である。

【図32】第５の実施例及び第６の実施例による発光素子を製造する方法を説明するための工程別断面図である。

【図33】第５の実施例及び第６の実施例による発光素子を製造する方法を説明するための工程別断面図である。

【図34】第７の実施例による発光素子を概略的に示した断面図である。

【図35】図３４の第７の実施例の発光素子を使用した第４の実施形態の発光素子パッケージを示した概略的な断面図である。

【図36】第８の実施例による発光素子を概略的に示した断面図である。

【図37】第９の実施例による発光素子を概略的に示した断面図である。

【図38】ランプ状に具現された第５の実施形態による発光素子パッケージの構造を示した断面図である。

【図39】チップ状に具現された第６の実施形態による発光素子パッケージの構造を示した断面図である。

【図40】第７の実施形態による発光素子パッケージの部分的な構造を示した図面である。

【図41】第８の実施形態による発光素子パッケージの部分的な構造を示した図面である。

【図42】図４１に示された第８の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した概念図である。

【図43】第８の実施形態による発光素子パッケージの動作原理をさらに詳しく説明するための模式図である。

【図44】第８の実施形態の発光素子パッケージに使用される緑色蛍光体（第２蛍光体）と赤色蛍光体（第１蛍光体）間のエネルギー転移を概略的に示した模式図である。

【図45】第９の実施形態による発光素子パッケージを示した断面図である。

【図46】図４５に示された第９の実施形態による発光素子パッケージにおいて光抽出メカニズムを説明するための概路図である。

【図47】第１０から第１２の実施形態による発光素子パッケージを示した断面図である。

【図48】第１０から第１２の実施形態による発光素子パッケージを示した断面図である。

【図49】第１０から第１２の実施形態による発光素子パッケージを示した断面図である。

【図50】第１３の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図である。

【図51】図５０に示された発光素子パッケージにおいて波長変換部及び制御部を概略的に示した斜視図である。

【図52】図５０に示された波長変換部と制御部の作動により色温度を可変させる方法を説明するための断面図である。

【図53】図５０に示された波長変換部と制御部の作動により色温度を可変させる方法を説明するための断面図である。

【図54】第１の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図である。

【図55】図５４において発光モジュールの回転配置方式を示した図面である。

【図56】第２の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図である。

【図57】第３の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図である。

【図58】第４の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図である。

【図59】第５の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図である。

【図60】上述した第１から第５の実施形態による面光源装置を採用した第１の実施形態のバックライトユニットを示した断面図である。

【図61】第６の実施形態による面光源装置を示した斜視図である。

【図62】第７の実施形態による面光源装置を説明するための概略的な断面図である。

【図63】図６２に示された平板型導光板を説明するための概略的な斜視図である。

【図64】第２の実施形態によるバックライト装置の分解斜視図である。

【図65】図６４に示されたバックライト装置の積層後のＩ−Ｉ'線に沿って見た切断面図である。

【図66】第３の実施形態によるＬＥＤバックライト装置を示した平面図である。

【図67】図６６に示したＡ領域の基板締結前の断面斜視図である。

【図68】図６６に示したＡ領域の基板締結後の断面斜視図である。

【図69】図６８の切断線ＩＩ−ＩＩ'に沿って見た切断面図である。

【図70】第４の実施形態によるバックライトユニットを概略的に示した平面図である。

【図71】図７０に示されたＬＥＤモジュールに実装されるＬＥＤの組合せを実施例別に示した斜視図である。

【図72】順方向電圧によるＬＥＤの分布を示したグラフである。

【図73】図７０に示されたバックライトユニットのＬＥＤモジュールと駆動ドライバの多様な連結構造に対する実施例を示した平面図である。

【図74】図７０に示されたバックライトユニットのＬＥＤモジュールと駆動ドライバの多様な連結構造に対する実施例を示した平面図である。

【図75】多様な実施形態によるＬＥＤ駆動回路を示した概路図である。

【図76】多様な実施形態によるＬＥＤ駆動回路を示した概路図である。

【図77】多様な実施形態によるＬＥＤ駆動回路を示した概路図である。

【図78】多様な実施形態によるＬＥＤ駆動回路を示した概路図である。

【図79】多様な実施形態によるＬＥＤ駆動回路を示した概路図である。

【図80】ＬＥＤ自動照光装置の構成図である。

【図81】図８０に示されたＬＥＤ自動照光装置の動作フローチャートである。

【図82】図８０に示されたＬＥＤ自動照光装置の外部照度−検出電圧の関係グラフである。

【図83】図８０に示されたＬＥＤ自動照光装置の感度設定による多様な外部照度−検出電圧の関係グラフである。

【図84】一実施形態による車両用ヘッドライトを示した分解斜視図である。

【図85】図８４に示された車両用ヘッドライトを組み立てた構造の断面図である。

【図86】図８４に示された車両用ヘッドライトに採用される樹脂層が蛍光体を含む構造に関する発光素子パッケージに対して説明する図面である。

【図87】（ａ）は、他の実施例を示した平面図であり、（ｂ）は、図８７（ａ）の発光素子パッケージを示した断面図であり、（ｃ）と（ｄ）は、図８７（ａ）の発光素子パッケージにおいて発光素子チップが実装された状態の変形例を示した平面図である。

【図88】（ａ）は、図８６（ａ）で示す発光素子パッケージの他の実施例を示した平面図であり、 （ｂ）は、図８８（ａ）の発光素子パッケージを示した断面図であり、 （ｃ）は、図８８（ｂ）の変形例を示した断面図である。

【図89】（ａ）は、図８７（ａ）に示される発光素子パッケージの他の実施例を示した平面図であり、（ｂ）は、図８９（ａ）の発光素子パッケージを示した断面図であり、（ｃ）は、図８９（ｂ）の変形例を示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

蛍光物質は多様な光源の特定波長光を所定の波長光に変換させる物質として使用されている。特に、多様な光源のうち、ＬＥＤは、低電力駆動及び優れた光効率により、液晶ディスプレーのバックライトと街路灯、自動車照明及び家庭用照明装置として適用されている傾向にあり、これによって蛍光物質は、白色ＬＥＤを製造するための核心技術として注目されている。また、蛍光物質の効率はディスプレーの駆動に必須な要素であると共に、ディスプレーを含む光源製品の効率と直接連関する主要変数として作用している。最近は、ＣＩＥ色調表で定義された自然光に近い白色光を具現する技術が開発されており、このような白色光を放出するための白色ＬＥＤ素子に対する研究が活発に行われている。

【0027】

前者の場合、その構造が簡単かつ製造が容易で、高輝度の白色光を得ることができることから、現在最も広く研究されている方法である。この場合は、黄色蛍光体として、ＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）系またはＴＡＧ系黄色蛍光体が使用されるが、赤色成分の不足で青味がかった白色発光となるため演色性（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）が低く、長時間使用して作動温度が増加すると、黄変現象（ｙｅｌｌｏｗｉｎｇ）が発生するという問題がある。後者の場合、紫外線を三原色蛍光物質に透過させて三波長白色光を作り上げる方法であって、黄変現象を緩和させると共に、演色指数（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ：ＣＲＩ）に優れており、さらに、幅広い色分布を具現することができるという長所がある。

【0028】

以下に、添付された図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下で説明する実施形態のみに限定されるものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0029】

本発明の一実施形態による赤色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの組成式を有する無機結晶を母体とし、赤色エネルギー準位を作る活性剤としてＥｕを使用することにより約６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の発光ピークを有する長波長の赤色光を発光することができる。ここで、母体を構成する主な金属元素はストロンチウム（Ｓｒ）であり、ストロンチウムに代わることができる金属元素Ｍは、１価及び２価の元素のうち少なくとも１つ以上の元素である。そして、発光中心元素Ｅｕの周囲の電子状態によって発光色の輝度が変化するため、無機結晶母体の組成を変化させることで赤色蛍光体の発光特性及び物理的な特性に変化を与えることができる。

【0030】

このような赤色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を含み、上記のＭは、少なくとも１つの金属元素であり、ｘは、０＜ｘ＜４の条件を満たす範囲で選択され、Ｓｒ_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの総電荷が０にならなければならないので、ｙはｙ＝２ｘ／３を満たさなければならないということが分かる。好ましくは、高輝度の赤色光を得ることを目的として、ｘは０．１５≦ｘ≦３を満たすことができ、ｘが０．１５以下、または、３以上であると、所定の輝度と発光ピークを有する赤色光を得ることが困難である。

【0031】

ここで、Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓで構成される第１族元素グループまたはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａで構成される第２族元素グループから選択された少なくとも１種の元素を含むことによって赤色蛍光体の発光ピークを調節することができる。そして、上記の組成式においてＳｉの一部は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎで構成されたグループまたはＴｉ、Ｚｒ、Ｇｆ、Ｓｎ及びＰｂで構成されたグループから選択された少なくとも１種の元素に置換することによって赤色蛍光体の発光ピークを調節することができ、上記のＳｉが上記の元素に置換される比は、１／１０であることができる。

【0032】

即ち、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化物とは異なる結晶を母体としており、このような結晶を母体として赤色波長、例えば、約６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲の発光ピークを有する長波長の赤色蛍光体を得ることができる。好ましくは、上記の組成式において、適切な範囲で酸素を窒素に置換することによって、約６００ｎｍ〜６５０ｎｍ、さらに好ましくは約６００ｎｍ〜６２０ｎｍの波長範囲の発光ピークを有する高輝度の赤色蛍光体を得ることができる。

【0033】

また、赤色蛍光体は、酸化物蛍光物質に比べて高い発光特性と、優れた熱的・化学的安定性を有し、これは、酸素に比べて窒素の高い共有結合性に起因するものであり、より堅い（ｓｔｉｆｆ）結晶構造を通じて優れた熱的安定性を有することができる。このような窒素による堅い結晶構造により、ランタン元素の結晶内のエネルギー準位の分裂（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）を増加させ、酸化物蛍光物質よりも長波長の光を発散することができる。即ち、赤色蛍光体は、高い発光特性と、優れた熱的・化学的安定性を有することによって、高出力／高信頼性の白色発光素子パッケージを製造することができる。

【0034】

一方、上述した赤色蛍光体の製造方法は、原料物質としてＳｒ−含有化合物及びＭ−含有化合物のうち少なくとも１つの化合物と、Ｅｕ−含有化合物と、Ｓｉ−含有酸化物と、Ｓｉ−含有窒化物を用意し、各原料物質を所定の化学量論に合わせて秤量して混合する原料物質を用意する。原料物質の混合は、乾式と湿式の２個の方法のうちいずれかを使用することができる。

【0035】

先ず、湿式混合方式によると、上記の秤量された混合物と、原料物質の混合過程及び粉砕を手伝うボール（ｂａｌｌ）と溶媒を入れて混合する。この際、ボールは酸化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、またはジルコニア（ＺｒＯ_２）材質、あるいは原料混合時に一般的に使用されるボールを使用する。溶媒は、Ｄ．Ｉ．Ｗａｔｅｒ、エタノール等のアルコール類、またはｎ−Ｈｅｘａｎｅ等の有機溶媒のいずれも使用できる。即ち、原料物質と溶媒及びボールを入れた後に容器を密閉させ、ミラー（ｍｉｌｌｅｒ）等の装置を用いて約１〜２４時間原料物質を均質に混合させる。混合過程が完了した後、混合された原料物質とボールを分離させ、乾燥炉（ｏｖｅｎ）で約１〜４８時間の乾燥過程を通じて溶媒を殆んど乾燥させる。乾燥が完了した粉末は、金属あるいはポリマー材質のふるい（ｓｉｅｖｅ）を用いて１００μｍのサイズ以下に均一に分給する。

【0036】

一方、乾式混合方式によると、溶媒を使用せずに容器に原料物質を入れてミリングマシン（ｍｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）を用いて上記の原料物質を均質に混合する。混合時間は約１〜２４時間であり、このときボールを原料物質と共に入れて、混合をより容易にして混合時間を短縮させることができる。このような乾式混合方式は、湿式に比べて溶媒の乾燥過程を必要としないので、全体の工程時間を低減することができるという長所がある。原料物質の混合が完了すると、湿式混合と同様に混合過程が完了した粉末を金属あるいはポリマー材質のふるいを用いて１００μｍのサイズ以下に均一に分給する。

【0037】

最終的に分給された混合粉末を窒化ホウ素（ＢＮ）のるつぼに充填させて焼成工程を行う。この際、焼成工程は、加熱炉を用いて１０００〜１８００℃の温度で約１〜２４時間行われる。焼成過程中の雰囲気は窒素（Ｎ２）１００％あるいは水素１〜１０％が含まれた混合窒素ガスを用いる。合成された蛍光体粉末を誘発または粉砕機を用いて均質に粉砕した後、上述した合成工程に類似した後熱処理工程を１回〜３回繰り返して実施することによって、蛍光体の輝度を向上させることができる。

【0038】

このような工程を通じて、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの組成式で表される無機化合物を含む最終赤色蛍光体が製造される。ここで、Ｍは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３の条件を満たす。

【0039】

最終的に焼成された蛍光体粉末を誘発あるいは粉砕機を用いて粉砕し、最適な粒度を具現するために分給工程を通じて粒度を制御する。この際、代表的に１６μｍのサイズのふるいを用いて１６μｍ以下の均質な大きさの赤色蛍光体を得る。ここで得られた蛍光体粉末をＤ．Ｉ．Ｗａｔｅｒ、無機酸、有機酸、塩基を用いて後処理することによって、蛍光体に含まれている余分なガラス相、未反応金属物質等の不純物を除去することができる。例えば、０．１〜６０％濃度の硝酸を加え、１〜１０時間攪拌することによって余分な不純物を溶出及び除去することができる。無機酸としては、硝酸以外に、硫酸、塩酸、フッ素酸、またはこれら無機酸の混合溶液を使用する。一方、酸処理を通じて除去できなかった不純物は塩基を用いて除去することができる。塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基またはこれら無機塩基の混合溶液を使用することができる。このような酸処理及び塩処理後の蛍光体スラリーは、残存する酸または塩をＤ．Ｉ．ｗａｔｅｒを用いて洗浄し、湿式分給、濾過、乾燥を施して蛍光体粉末を得る。この際、乾燥は、５０〜１５０℃で十分に施す。

【0040】

一実施例において、Ｓｒ−含有化合物はＳｒＣＯ_３で、Ｅｕ−含有化合物は酸化ユーロピウム（Ｅｕ_２Ｏ_３）であることができ、Ｓｉ−含有酸化物は酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）であることができ、Ｓｉ−含有窒化物は窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）であることができる。この場合、赤色蛍光体は、ＳｒＣＯ_３−ＳｉＯ_２−Ｓｉ_３Ｎ_４の組成にＥｕ_２Ｏ_３を添加してＥｕ_ｚＳｒ_２−ｚＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの組成式で表される無機化合物を得る。この際、ｚは、０．０１≦ｚ≦０．２の条件を満たす値から選択される。ｚ値が０．２以上の濃度では濃度消光現象によって、０．０１以下の濃度では発光中心元素として作用する活性剤の濃度不足によって発光の強さが減少する。

【0041】

以下に、多様な実施例を通じてさらに詳しく説明する。

【0042】

実施例１として、原料物質としてＳｒＣＯ_３、ＳｉＯ_２、Ｅｕ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４を、化学量論比でボールミルを用いてエタノール溶媒と混合する。その後、乾燥器を使用して原料混合物のエタノール溶媒を揮発させ、乾燥した原料混合物を窒化ホウ素るつぼに充填する。原料混合物が充填された窒化ホウ素るつぼを加熱炉に入れ、１６００℃のＮ_２雰囲気のガス状態で１０時間焼成して（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの蛍光体を製造した。この際、（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの蛍光体のベース結晶構造はストロンチウムシリケート（Ｓｒ_２ＳｉＯ_４）であって、ストロンチウムを金属元素Ｍに代えて母体の組成を変化させることができる。このように製造された（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの蛍光体の発光スペクトル、ＸＲＤスペクトル及びＥＤＸ成分分析の結果を図１、図２及び図３に夫々示した。赤色蛍光体は、２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域を励起源として６１３ｎｍの発光ピークを有する赤色発光特性（１）を見せ、従来のストロンチウムシリケート（Ｓｒ_２ＳｉＯ_４）蛍光体と同一の斜方晶系（Ｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ）の結晶構造を有する。そして、ＥＤＸ成分分析の結果、酸素原子と窒素原子が４４．９１Ａｔ％：０４．５８Ａｔ％の比で含有されており、酸素原子が窒素原子に一部置換されていることを確認することができる。

【0043】

実施例２及び実施例３として、窒素の添加量を変化させたことを除いては、実施例１と同様の方法で（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの蛍光体を製造した。このように製造された（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ蛍光体に対し、２００ｎｍ〜５００ｎｍ以下の波長領域の励起光源を用いて測定した発光スペクトル及びＥＤＸ成分分析の結果を図４及び図５に示した。図４及び図５から分かるように、２は、酸素：窒素のＡｔ％が５６．８２：４．５８（ｘ＝０．４３）である場合（実施例２）、３は、酸素：窒素のＡｔ％が４２．９１：２５（ｘ＝１．８６）である場合（実施例３）の発光スペクトルを示したもので、酸素が窒素に置換される値がｘ＝０．４３の場合である実施例２の発光ピークは６１０ｎｍであり、酸素が窒素に置換される値がｘ＝１．８６である実施例３の発光ピークは６２０ｎｍである。即ち、製造された（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ蛍光体は、窒素の添加量が増加するほど発光ピークがさらに長波長化されることが分かる。

【0044】

実施例４、実施例５及び実施例６として、ユーロピウムの添加量（ｚ）を０．０４から０．０６まで０．０１単位で増加させながら変化させたことを除いて、実施例１と同様の方法で（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ蛍光体を製造した。この際、赤色蛍光体はＥｕ_ｚＳｒ_２−ｚＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙの組成式で表され、ユーロピウムがストロンチウムに代えて置換され、発光中心元素として作用する。このように製造された（Ｓｒ，Ｍ）_２−ｚＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ_ｚ蛍光体に対し、２００ｎｍ〜５００ｎｍ以下の波長領域を励起光源として測定した発光スペクトルを図６に示した。図６から分かるように、４は、ｚ＝０．０４（実施例４）、５は、ｚ＝０．０５（実施例５）、６は、ｚ＝０．０６（実施例６）である場合の発光スペクトルを示し、実施例４の発光ピークは６１０ｎｍであり、実施例５の発光ピークは６１２ｎｍであり、実施例６の発光ピークは６１４ｎｍである。即ち、赤色蛍光体はユーロピウムの添加量が増加するほど長波長化されることが分かる。

【0045】

実施例７及び実施例８として、Ｂａ、Ｃａ等の２価金属元素を含有する化合物のうち少なくとも１つを選択してさらに添加したことを除いて、実施例１と同様の方法で（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ蛍光体を製造した。これによって、ＳｒをＢａ、Ｃａの２価金属元素に一部置換させることができ、その置換の程度をＳｒ：（Ｂａ，Ｃａ）の添加比が９：１の割合になる。

【0046】

このように製造された（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ蛍光体に対し、２００ｎｍ〜５００ｎｍ以下の波長領域の励起光源を用いて測定した発光スペクトルを図７（ａ）に示した。図７（ａ）から分かるように、Ｓｒが１００％である場合（１）に６１３ｎｍの発光ピークを有し、Ｓｒ：Ｂａが夫々９０％：１０％で添加された場合（７）に６１０ｎｍの発光ピークを有し、Ｓｉ：Ｃａが９０％：１０％で添加された場合（８）に６１５ｎｍの発光ピークを有することが分かる。

【0047】

実施例９及び実施例１０として、Ａｌ、Ｇａ等の３価金属元素を含む化合物のうち少なくとも１つを選択してさらに添加したことを除いて、実施例１と同様の方法で（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮｙ：Ｅｕ蛍光体を製造した。これによって、ＳｉをＡｌ、Ｇａの３価金属元素に一部置換させることができ、その置換の程度をＳｉ：（Ａｌ，Ｇａ）の添加比が９：１の割合とする。

【0048】

このように製造された（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ蛍光体に対し、２００ｎｍ〜５００ｎｍ以下の波長領域の励起光源を用いて測定した発光スペクトルを図７（ｂ）に示した。図７（ｂ）から分かるように、Ｓｉ：Ｇａが夫々９０％：１０％で添加された場合（９）に６１０ｎｍの発光ピークを有し、Ｓｉ：Ａｌが９０％：１０％で添加された場合（１０）に６１５ｎｍの発光ピークを有することが分かる。

【0049】

従って、実施例７から１０から分かるように、ユーロピウム元素の周りに原子半径の小さい元素であるＣａ及びＡｌが置換されると長波長化され、原子半径の大きい元素であるＢａ及びＧａが置換されると短波長化されることが分かる。

【0050】

実施例１１として、ユーロピウムと共にマンガン（Ｍｎ）をさらに添加したことを除いて、実施例１と同様の方法で（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ蛍光体を製造した。この際、ユーロピウムの添加量（ｚ）は０．０５に固定され、Ｍｎの添加量は０．１とする。このように製造された（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕ蛍光体に対し、２００ｎｍ〜５００ｎｍ以下の波長帯域の励起光源を用いて測定した発光スペクトルを図８に示した。図８から分かるように、５は、ユーロピウムの添加量がｚ＝０．０５で、Ｍｎが添加されていない場合、１１は、ユーロピウムの添加量がｚ＝０．０５であるのに対し、Ｍｎ添加量が０．１である場合で、いずれも６１３ｎｍの発光ピークを有するが、Ｍｎが添加された場合（１１）の発光の強さが、ユーロピウムのみを添加した場合（５）より向上されたことが分かる。

【0051】

次いで、実施例１から実施例１１による赤色蛍光体を用いた発光素子パッケージ、面光源装置及び照明装置に対して以下の図面を参照して説明する。

【0052】

図９は、第１の実施形態の発光素子パッケージを示した側断面図である。図９に示したように、発光素子パッケージ９００は、パッケージ本体９１０と、パッケージ本体９１０にモールディングされて互いに離隔されたリードフレーム９２０と、少なくとも１つのリードフレーム上に実装された発光素子９３０と、発光素子９３０とリードフレーム９２０を電気的に連結するボンディングワイヤー９４０と、発光素子９３０を封止する樹脂包装部９５０と、を含む。そして、発光素子パッケージ９００は、発光素子９３０を取り囲むように溝部が形成された反射コップ９７０がリードフレームの位置を基準としてパッケージ本体の上部に形成されることができる。この際、反射コップ９７０は、パッケージ本体上に環状に形成され、反射コップの溝部によって発光素子９３０の実装領域が定義され、少なくとも１つのリードフレームが溝部の底に露出して実装領域を提供する。また、反射コップの側壁は、発光素子９３０から放出された光を所定の方向に反射させるために傾いた反射面で形成されることができる。ここで、パッケージ本体９１０は反射コップ９７０と一体に形成されてもよい。

【0053】

そして、発光素子９３０は、接着剤等によってリードフレーム９２０上にボンディングされることができ、ボンディングワイヤー９４０によって外部電源から電流が入力され、予め定められた波長の光を放出する。このような発光素子９３０は、２００ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を放出することができ、例えば、青色光または紫外線を放出する半導体積層構造を有する青色発光ダイオードまたは紫外線発光ダイオードであることができる。このような発光素子の半導体積層構造に対する多様な実施形態に対し、次の図１０〜図１９を参照して説明する。

【0054】

そして、樹脂包装部９５０は、反射コップの内側に発光素子９３０と、ボンディングワイヤー９４０と、リードフレーム９２０とを覆うように満たされる。また、樹脂包装部９５０は、発光素子が放出する光の波長を他の波長に変換して光を放出する蛍光体９６０が含まれてもよい。このような蛍光体９６０は、白色光を放出するよう、赤色蛍光体と緑色、青色及び黄色のうち少なくとも１つ以上の蛍光体が混合して使用されてもよい。即ち、樹脂包装部９５０は、蛍光体混合物と、エポキシ樹脂、シリコン樹脂またはシリコンエポキシ混合樹脂のような硬化性透明樹脂を適切に混合して使用される。

【0055】

ここで、白色光出力のための赤色蛍光体として、実施例１から１１で合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物のいずれかを備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３を満たすＮを含む窒化物（Ｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体を使用することができる。このような窒化物系赤色蛍光体は硫化物（Ｓｕｌｆｉｄｅ）系蛍光体より熱、水分等の外部環境に対する信頼性に優れただけでなく、変色の危険も少ない。特に、高色再現性を得るために特定の範囲（４３０ｎｍ〜４６５ｎｍ）に限定した青色ＬＥＤチップの主波長において蛍光体の励起効率が高い。

【0056】

そして、青色蛍光体としては、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：（Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋）またはＹ_２Ｏ_３：（Ｂｉ^３＋，Ｅｕ^２＋）のうちいずれかを選択して使用することができる。緑色蛍光体は、シリケート系、サルファイド系及びナイトライド系のうちいずれか１つを含むことができる。上記のシリケート系緑色蛍光体としては、２，１，４の組成を有するＡ_２ＳｉＯ_４または３，１，５の組成を有するＡ_３ＳｉＯ_５シリケート系、またはＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ組成のサルファイド系またはＢｅｔａ−ＳｉＡｌＯＮ組成のナイトライド系のうちいずれか１つを含むことができる。ここで、ＡはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇであってもよく、Ｓｒは必須成分であり、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇは必要によって選択的に含まれてもよい（０≦Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ≦１）。ナイトライド系の緑色蛍光体としては、β型Ｓｉ_３Ｎ_４結晶構造を有する結晶のうち、Ｅｕが固溶された窒化物または酸窒化物の結晶を含み、Ｓｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚ：Ｅｕｙ，Ｓｒｘ（０．００９＜ｘ＜０．０１１，０．０１８＜ｙ＜０．０２５，０．２３＜ｚ＜０．３５）またはＳｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚ（０．２４≦ｙ≦０．４２，Ｅｕ含有量は０．０５ａｔ％〜０．２５ａｔ％）で表される蛍光体を含むことができる。そして、黄色蛍光体としては、ＹＡＧまたはＴＡＧ系列のガーネット系蛍光体または２，１，４の組成を有するＡ_２ＳｉＯ_４または３，１，５の組成を有するＡ_３ＳｉＯ_５シリケート系、またはアルファ−ＳｉＡｌＯＮ組成のナイトライド系のうちいずれか１つを含むことができる（ここで、ＡはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇであってもよく、Ｓｒは必須成分であり、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇは必要によって選択的に含まれてもよい（０≦Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ≦１））。上記のナイトライド系蛍光体は、Ｃａ_ＸＳｉ_{１２−（ｍ＋２）}Ａｌ_{（ｍ＋ｎ）}Ｏ_ｎＮ_１６−ｎ：Ｅｕ_ｙで表されるＣａ−α−サイアロン蛍光体（０．０１＜ｙ＜０．７，０．６＜ｍ＜３．０、０≦ｎ＜１．５）を使用してもよい。

【0057】

以下、図１０から図１９を参照し、本発明による発光素子の多様な実施形態について説明する。

【0058】

先ず、図１０に示したように、第１の実施例による発光素子１００の半導体積層構造は、下記のような構造を有することができる。Ｓｉ−Ａｌ合金からなるＳｉ−Ａｌ合金基板１０１及びＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面及び下面に形成された保護層１２０、保護層１２０上に接合金属層１０２、反射金属層１０３、ｐ型半導体層１０４、活性層１０５及びｎ型半導体層１０６が順に積層されている。ｐ型半導体層１０４、ｎ型半導体層１０６及び活性層１０５は、ＧａＮ系半導体、即ち、ＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）半導体材料等からなることができ、発光構造物を形成する。

【0059】

そして、ｎ型半導体層１０６上にはｎ側電極１０７が形成されている。接合金属層１０２とｐ型半導体層１０４との間に介在された反射金属層１０３は、半導体層から入射された光を上方向に反射させることによって発光素子の輝度をさらに増加させる。反射金属層１０３は、高反射率の金属、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ及びこれらのうち２個以上の合金で構成されたグループから選択された金属等からなることができる。しかし、このような反射金属層１０３は、必要によって形成されなくてもよい。接合金属層１０２は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１を発光構造物に接合させる役割をし、Ａｕ等が使用されてもよい。ここで、本実施例の発光素子１００が接合金属層１０２を含んでいるが、このような接合金属層１０２なしにＳｉ−Ａｌ合金基板１０１がｐ型半導体層１０４上に直接接合されてもよい。よって、本実施例の発光素子１００は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１を導電性基板として使用する。

【0060】

このようなＳｉ−Ａｌ合金は、熱膨張係数、熱伝導度、機械的加工性及び値段の側面で有利な長所を有する。即ち、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の熱膨張係数は、サファイア基板の熱膨張係数に類似している。従って、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１を使用して発光素子１００を製造する場合、既存のＳｉからなる導電性基板の接合工程とレーザ照射によるサファイア基板の分離工程時に発生した基板の曲げ現象と、発光構造物でのクラックの発生現象とを大きく減少させることにより、欠陥の少ない高品質の発光素子１００を得ることができる。

【0061】

また、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の熱伝導度は約１２０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋと熱放出の特性に優れている。それだけでなく、高圧でＳｉとＡｌを溶融させることによってＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を容易に製造することができ、Ｓｉ−Ａｌ合金基板を低費用で容易に得ることができる。

【0062】

特に、本実施例の発光素子１００は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の上下面に、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１へのクリーニング（ｃｌｅａｎｉｎｇ）工程時にケミカル浸透を防ぐ保護層１２０がさらに形成されている。ここで、保護層１２０は金属または伝導性誘電体等からなることができる。この際、保護層１２０が金属からなる場合、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ，Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ及びＴａのうちいずれか１つ、または、金属群のうち少なくとも２個以上の合金からなることができる。この場合、保護層１２０は、無電解めっき方式、金属蒸着、スパッタ（ｓｐｕｔｔｅｒ）またはＣＶＤ等により形成されたものであってもよく、この際、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１と金属材質の保護層１２０との間には、保護層１２０のめっき工程においてシード（ｓｅｅｄ）の役割をするシード金属層１１０がさらに形成されてもよい。シード金属層１１０はＴｉ／Ａｕ等からなることができる。また、保護層１２０が伝導性誘電体からなる場合、上記の伝導性誘電体は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）またはＣＩＯ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）等からなることができる。この場合、保護層１２０は、蒸着またはスパッタ方式等により形成されたものであってもよい。このような保護層１２０は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さに形成されることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下の厚さに形成されることが好ましい。

【0063】

以下に、図１１から図１８を参照し、第１の実施例による発光素子の製造方法について詳しく説明する。図１１から図１８は、第１の実施例による発光素子の製造方法を説明するために順に示した工程断面図である。

【0064】

先ず、図１１に示したように、成長用基板としてサファイア基板１５０を用意した後、図１２に示したように、上記のサファイア基板１５０上に、ｎ型半導体層１０６、活性層１０５及びｐ型半導体層１０４を順に形成する。次いで、図１３に示したように、上記のｐ型半導体層１０４上に高反射率の金属材料、例えば、Ａｕ、Ａｌ、ＡｇまたはＲｈ等を用いて反射金属層１０３を形成する。ここで、上記の反射金属層１０３は必要によって形成されなくてもよい。その後、図１４に示したように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０を形成する。上記の保護層１２０は金属または伝導性誘電体を用いて形成することができる。

【0065】

ここで、上記の保護層１２０が金属で形成される場合、上記の保護層１２０は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ及びＴａのうちいずれか１つ、または上記の金属群のうち少なくとも２個以上の合金からなることができ、無電解めっき、金属蒸着、スパッタまたはＣＶＤ等の方式で形成することができる。この際、上記の金属材質の保護層１２０を無電解めっき方式で形成する場合、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０を形成する以前に上記の保護層１２０のめっき工程においてシード役割をするシード金属層１１０をさらに形成してもよい。

【0066】

また、上記の保護層１２０が伝導性誘電体に形成される場合は、上記の保護層１２０はＩＴＯ、ＩＺＯ、またはＣＩＯ等からなることができ、蒸着またはスパッタ方式等で形成することができる。上記の保護層１２０は、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面全体にかけて０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで形成することが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下の厚さで形成することがより好ましい。上記の保護層１２０の厚さが０．０１μｍより薄く形成される場合、上記の保護層１２０が後述するＨＣｌ、ＨＦ、ＫＯＨ等のケミカル浸透を防ぐ役割を確実に果たすことが難しく、２０μｍより厚く形成される場合、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の熱膨張係数が変わる可能性があるので、上記の保護層１２０は上記のした範囲の厚さで形成することが好ましい。

【0067】

この際、図面に示してはいないが、上記の保護層１２０を形成した後、上記の保護層１２０の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理して表面を平坦化して、照度を改善させてもよい。

【0068】

上述したように、保護層１２０が表面に形成されたＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を用意した後、図１５に示したように接合金属層１０２を用いて上記の反射金属層１０３上に、上記の保護層１２０が表面に形成された上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を接合する。ここで、上述したように、上記の接合金属層１０２を用いてＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を接合してもよいが、上記の接合金属層１０２を用いることなく、上記の保護層１２０が表面に形成されたＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を上記の反射金属層１０３上に直接接合してもよい。

【0069】

その後、図１６に示したように、レーザリフトオフ（Ｌａｓｅｒ Ｌｉｆｔ Ｏｆｆと，ＬＬＯ）工程により上記のサファイア基板１５０を上記のｎ型半導体層１０６から分離する。上記のサファイア基板１５０の分離後には、ＨＣｌ、ＨＦ及びＫＯＨ等のケミカルを使用したクリーニング工程が行われることができる。

【0070】

次いで、図１７に示したように、上記のサファイア基板１５０の分離により露出した上記のｎ型半導体層１０６上に、複数のｎ側電極１０７を形成する。ここで、上記のｎ側電極１０７を形成する以前に、素子の光抽出効率を向上させるために上記のｎ型半導体層１０６の表面にＫＯＨ等を使用したテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程を行ってもよい。

【0071】

その次に、図１８に示したように、上記のｎ側電極１０７の間のｎ型半導体層１０６、活性層１０５、ｐ型半導体層１０４、反射金属層１０３、接合金属層１０２、保護層１２０、シード金属層１１０及びＳｉ−Ａｌ合金基板１０１をダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）してチップ単位で分離する。これによって、第１の実施例による発光素子１００が得られるようになる。

【0072】

このように、第１の実施例による発光素子は、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面にＮｉのような保護層１２０をさらに形成することによって、上記のサファイア基板１５０の分離後に行われるクリーニング工程で使用されるＨＣｌ、ＨＦ、ＫＯＨ等のケミカル、またはｎ型半導体層１０６の表面テクスチャリング工程で使用されるＫＯＨ等により、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１のＡｌ金属がエッチングされるのを防止できるという効果がある。よって、第１の実施例による発光素子は、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に凹凸が形成されるのを防ぎ、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１上に接合される発光構造物が外れてしまう不良の発生が防止できるという効果がある。

【0073】

また、上記の保護層１２０としてＮｉ等のような金属を使用する場合、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面を平坦化して、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１と発光構造物との接合を堅固にすることができるという利点がある。即ち、従来は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１が接合金属層１０２が形成される以前に自然酸化膜を除去するための酸（ａｃｉｄ）等の化学物質を用いたクリーニング工程を経る過程で、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面のＡｌ金属がエッチングされながら平均２００ｎｍ〜５００ｎｍの表面凹凸が形成されたが、第１の実施例のように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に、保護層１２０としてＮｉ等の金属を形成した後、Ｎｉ ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理を行うと、表面凹凸が５ｎｍ以下に減少して鏡面のように表面が平坦化されることができる。

【0074】

このように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面が平坦化されることによって、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板と発光構造物との接合を堅固にし、接合歩留まりを向上させることができるという効果がある。

【0075】

次いで、第２の実施例による発光素子として、図１９に示したように、本発光素子１００は第１の実施例による発光素子と大部分の構成が同一であり、但し、保護層１２０がＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面及び下面の全体に形成されず、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面にＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の一部を露出するように形成されており、保護層１２０及び保護層により露出したＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面には導電層１２２がさらに形成されており、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の下面にはコンタクト金属層１２３が形成されていることのみが第１の実施例と異なる点である。特に、上記の保護層１２０は、金属または伝導性誘電体でない絶縁材からなることが好ましい。即ち、第２の実施例による発光素子は、上記の保護層１２０が、金属または伝導性誘電体でない絶縁材により構成される代りに、保護層１２０が形成されたＳｉ−Ａｌ合金基板１０１と保護層１２０の上部の発光構造物との通電を目的として、上記の保護層１２０が上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面の一部を露出するように形成され、上記の保護層１２０を含む上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に導電層１２２がさらに形成される。ここで、上記の導電層１２２は金属等からなることができる。

【0076】

以下、第２の実施例による化合物半導体発光素子の製造方法について詳しく説明する。但し、第２の実施例の構成において、第１の実施例と同一の部分の説明は省略し、第２の実施例で変わる構成のみを詳述する。

【0077】

先ず、上述した図１１から図１３に示したように、サファイア基板１５０上に、ｎ型半導体層１０６と、活性層１０５と、ｐ型半導体層１０４と、反射金属層１０３と、を順に形成する。ここで、上記の反射金属層１０３は必要によって形成されなくてもよい。

【0078】

その後、図２０に示したように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面全体に保護層１２０を形成する。ここで、上記の保護層１２０は絶縁材からなることができる。上記の絶縁材からなる保護層１２０は、ＣＶＤまたはコーティング方式等によって０．０１μｍ以上１μｍ以下の厚さで形成することができる。この際、図面に示してはいないが、上記の保護層１２０を形成した後、上記の保護層１２０の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理してもよい。

【0079】

次いで、図２１に示したように、上記の保護層１２０の一部をエッチング方式等により除去し、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面の一部を露出する。その後、図２２に示したように、上記の保護層１２０を含む上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に導電層１２２を形成する。そして、図２３に示したように、接合金属層１０２を用いて上記の反射金属層１０３上に、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に形成された上記の導電層１２２を接合する。

【0080】

その後、図２４に示したように、レーザリフトオフ工程により上記のサファイア基板１５０を上記のｎ型半導体層１０６から分離する。ここで、上記のサファイア基板１５０の分離後には、ＨＣｌ、ＨＦ及びＫＯＨ等のケミカルを使用したクリーニング工程が行われることができる。この際、第２の実施例による発光素子は、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に上記の保護層１２０及び上記の導電層１２２が形成されているので、上記のクリーニング工程において使用されるケミカルによって上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１のＡｌ金属がエッチングされることを防止することができる。

【0081】

その後、図２５に示したように、上記のサファイア基板１５０の分離により露出した上記のｎ型半導体層１０６上に複数のｎ側電極１０７を形成する。ここで、上記のｎ側電極１０７を形成する以前に、素子の光抽出効率を向上させることを目的として、上記のｎ型半導体層１０６の表面にＫＯＨ等を使用したテクスチャリング工程を行ってもよい。この際、本実施例によると、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０及び導電層１２２が形成されているので、上記のテクスチャリング工程において使用されるケミカルにより、上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１のＡｌ金属がエッチングされることを防止することができる。

【0082】

次いで、図２６に示したように、ラッピング（ｌａｐｐｉｎｇ）工程を行って、上記の保護層１２０を含む上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の下面を一定の厚さだけ除去する。その後、図２７に示したように、上記のラッピング工程により露出した上記のＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の下面にコンタクト金属層１２３を形成する。

【0083】

その後、図２８に示したように、上記のｎ側電極１０７の間のｎ型半導体層１０６、活性層１０５、ｐ型半導体層１０４、反射金属層１０３、接合金属層１０２、導電層１２２、保護層１２０、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１及びコンタクト金属層１２３をダイシングしてチップ単位で分離する。これによって、第２の実施例による発光素子１００が得られるようになる。

【0084】

一方、本実施例は、第１及び第２の実施例の垂直構造の発光素子とは異なり、電極の配置構造を変更して高電流動作が可能な垂直水平構造の発光素子であってもよい。図２９及び図３０は第３の実施例であって、垂直水平構造の発光素子を示した平面図及び断面図である。この際、上記の図３０は、上記の図２９のＩ−Ｉ'線に沿って切り取った断面図である。

【0085】

図２９及び図３０を参照して説明すると、第３の実施例による発光素子２００は、導電性基板２１０、第１電極層２２０、絶縁層２３０、第２電極層２４０、第２半導体層２５０、活性層２６０及び第１半導体層２７０を含み、上記のした各層は順に積層されて備えられている。

【0086】

上記の導電性基板２１０は、電気が流れ得る物質で構成されることができる。例えば、上記の導電性基板２１０は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＷのうちいずれか１つの金属を含む金属性基板、または、Ｓｉ、Ｇｅ及びＧａＡｓのうちいずれか１つを含む半導体基板であることが好ましい。上記の導電性基板２１０上には上記の第１電極層２２０が積層されて備えられているが、上記の第１電極層２２０は、上記の導電性基板２１０及び活性層２６０と電気的に連結されるので、上記の導電性基板２１０と活性層２６０との接触抵抗が最小化される物質で構成されることが好ましい。

【0087】

上記の第１電極層２２０は、上記の導電性基板２１０上に積層されて備えられており、それだけではなく、図３０に示すように、その一部の領域が上記の絶縁層２３０、第２電極層２４０、第２半導体層２５０及び活性層２６０を貫通し、上記の第１半導体層２７０の一定の領域まで貫通したコンタクトホール２８０を通じて延長されて上記の第１半導体層２７０と接触し、上記の導電性基板２１０と第１半導体層２７０が電気的に連結されるように備えられている。即ち、上記の第１電極層２２０は、上記の導電性基板２１０と第１半導体層２７０を電気的に連結するが、上記のコンタクトホール２８０を通じて電気的に連結することによって、上記のコンタクトホール２８０の大きさ、さらに正確には、上記のコンタクトホール２８０を通じて上記の第１電極層２２０と第１半導体層２７０が接触する面積である接触領域２９０を通じて電気的に連結される。

【0088】

一方、上記の第１電極層２２０上には、上記の第１電極層２２０が上記の導電性基板２１０及び第１半導体層２７０を除いた他の層とは電気的に絶縁させるための絶縁層２３０が備えられる。即ち、上記の絶縁層２３０は、上記の第１電極層２２０と第２電極層２４０の間だけではなく、上記のコンタクトホール２８０により露出する上記の第２電極層２４０、第２半導体層２５０及び活性層２６０の側面と上記の第１電極層２２０の間にも備えられる。また、上記のコンタクトホール２８０が貫通した上記の第１半導体層２７０の一定の領域の側面にも、上記の絶縁層２３０を備えて絶縁することが好ましい。

【0089】

上記の第２電極層２４０は、上記の絶縁層２３０上に備えられる。勿論、上記の上述したように、上記のコンタクトホール２８０が貫通する一定の領域には上記の第２電極層２４０が存在していない。この際、上記の第２電極層２４０は、図３０に示すように、上記の第２半導体層２５０と接触する界面の一部が露出した領域、即ち、露出領域２４５を少なくとも１つ以上備えている。上記の露出領域２４５上には、外部電源を上記の第２電極層２４０に連結するための電極パッド部２４７を備えることができる。一方、上記の露出領域２４５上には、後述する上記の第２半導体層２５０、活性層２６０及び第１半導体層２７０が備えられていない。また、上記の露出領域２４５は、図２９に示すように、上記の半導体発光素子２００の角に形成することが好ましいが、これは、上記の半導体発光素子２００の発光面積を最大化するためである。一方、上記の第２電極層２４０は、Ａｇ、Ａｌ及びＰｔのうちいずれか１つの金属を含んでなることが好ましいが、これは、上記の第２電極層２４０が上記の第２半導体層２５０と電気的に接触するために、上記の第２半導体層２５０の接触抵抗を最小化する特性を有すると共に、上記の活性層２６０で生成された光を反射させて外部に向けることで発光効率を高める機能を有する層により備えられることが好ましいためである。

【0090】

上記の第２半導体層２５０は上記の第２電極層２４０上に備えられ、上記の活性層２６０は上記の第２半導体層２５０上に備えられ、上記の第１半導体層２７０は上記の活性層２６０上に備えられる。この際、上記の第１半導体層２７０はｎ型窒化物半導体であり、上記の第２半導体層２５０はｐ型窒化物半導体であることが好ましい。一方、上記の活性層２６０は上記の第１半導体層２７０及び第２半導体層２５０を成す物質によって他の物質を選択して形成することができる。即ち、上記の活性層２６０は、電子／正孔の再結合によるエネルギーを光に変化して放出する層であるから、上記の第１半導体層２７０及び第２半導体層２５０のエネルギーバンドギャップよりも少ないエネルギーバンドギャップを有する物質で形成することが好ましい。

【0091】

一方、第４の実施例の発光素子は、上記の第３の実施例の発光素子と同様の構造で変形されて、コンタクトホールと連結された第１電極層が外部に露出してもよい。

【0092】

図３１は、第４の実施例による発光素子を示した断面図である。本第４の実施例による発光素子３００は、導電性基板３１０上に第２半導体層３５０、活性層３６０及び第１半導体層３７０が形成される。この場合、第２半導体層３５０と導電性基板３１０との間には第２電極層３４０が配置されてもよく、上述した実施形態とは異なり、第２電極層３４０は省略してもよい。本実施形態の場合、第１半導体層３７０と接触される接触領域３９０を有するコンタクトホール３８０は第１電極層３２０と連結され、第１電極層３２０は外部に露出して電気連結部３４５を有する。電気連結部３４５には電極パッド部３４７が形成されることができる。第１電極層３２０は、絶縁層３３０により活性層３６０、第２半導体層３５０、第２電極層３４０、導電性基板３１０と電気的に分離されることができる。上述した第３の実施形態において、コンタクトホールが導電性基板と連結されたことに対し、第４の実施形態の場合、コンタクトホール３８０は導電性基板３１０と電気的に分離され、コンタクトホール３８０と連結された第１電極層３２０が外部に露出する。これによって、導電性基板３１０は第２半導体層３５０と電気的に連結され、上述した第３の実施形態との極性が異になる。

【0093】

よって、このような垂直水平構造の発光素子は、第１電極を発光面上に一部形成し、残りの一部は活性層の下部に配置させることで発光面積を最大に確保することができ、発光面上に配置された電極を均一に配置することで高い動作電流を印加しても電流の均一な分布が可能となり、高電流動作において電流が集中する現象を緩和することができる。

【0094】

一方、上述した第１の実施例から第４の実施例のいずれかによる発光素子の外部面を、蛍光体を含む樹脂材で均一に覆って、波長変換部を形成してもよい。樹脂材で覆われた発光素子をチップコーティング型発光素子とすることができる。ここで、上記の樹脂材に含まれる蛍光体には、発光素子で発生した光を白色光に変換させることができる蛍光体が含まれる。蛍光体として、上述のような、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体に係る実施例の１から１１の赤色蛍光体の、一部または全部を用いることができる。具体的には、ＹＡＧ系、ＴＡＧ系、Ｓｉｌｉｃａｔｅ系のうちいずれか１つ以上の、波長変換手段である蛍光物質であってよい。また、赤色蛍光体は、赤色蛍光体に係る実施例１から１１の、組成式（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕで表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光体を使用することができる。

【0095】

図３２及び図３３は、第５の実施例及び第６の実施例による発光素子を製造する方法を説明するための工程別断面図である。

【0096】

先ず、図３２を参照すると、発光素子４１０の上部面にはボンディングワイヤー４２５と電気的に連結されるボンディングパッド４０２を備え、このようなボンディングパッド４０２は、水平型または垂直型に備えられるチップダイ４０１の構造によって単独または２個備えられることができる。即ち、上記のボンディングパッド４０２は、上記のチップダイ４０１の構造によってその形成個数が変更されるが、上記のチップダイ４０１が、Ｐ極とＮ極が各々上、下部面に形成された垂直型構造または垂直水平構造として備えられる場合、上記のボンディングパッド４０２は上記のチップダイ４０１の上部面に形成されたＰ極と電気的に連結されるように単独に備えられる。

【0097】

また、上記のチップダイ４０１が、Ｐ極とＮ極とも上部面に形成される水平型構造または垂直水平構造として備えられる場合、上記のボンディングパッド４０２は上記のチップダイ４０１の上部面に形成されたＰ極及びＮ極と各々電気的に連結されるように２個が具備されなければならない。また、上記の波長変換部４０３は、上記のサブマウント４０４上にダイアタッチングされたチップダイ４０１の外部面を一定に覆うようにエポキシ、シリコン及びレジン等のような透明な樹脂材に蛍光体が混合してなる。この際、波長変換部４０３は、蛍光体が混合したシリコン、エポキシ等のような透明性樹脂を一定の厚さにプリンティングする方式で形成され、チップダイ４０１全体を覆うように形成されてもよい。透明樹脂は、人為的に提供される熱あるいはＵＶ光によって硬化される、熱硬化樹脂あるいはＵＶ硬化樹脂であって良い。

【0098】

ここで、上記の波長変換部４０３には、上記のチップダイで発生した光を白色光に変換させることができる蛍光体が含まれる。蛍光体として、上述のような、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体に係る実施例の１から１１の赤色蛍光体の、一部または全部を用いることができる。具体的には、ＹＡＧ系、ＴＡＧ系、Ｓｉｌｉｃａｔｅ系のうちいずれか１つ以上の、波長変換手段である蛍光物質であってよい。また、赤色蛍光体は、実施例１から１１で合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光体を使用することができる。そして、上記のリードフレーム４２０は、上記の波長変換部４０３の上部面を通じて外部に露出する少なくとも１つのボンディングパッド４０２とボンディングワイヤー４２５を媒介として電気的に連結される。

【0099】

次いで、図３３を参照すると、第６の実施例による発光素子はチップダイ４０１'の上部面のみに波長変換部４０３'が形成される。

【0100】

よって、図３２（ｇ）のように、第２の実施形態による発光素子パッケージは、樹脂物として射出成形される樹脂構造物であるパッケージ本体（不図示）の内部に一体に備えられるリードフレーム４２１と、第５の実施例の発光素子４１０のボンディングパッド４０２と一端がワイヤーボンディングされ、上記のリードフレーム４２１と他端がワイヤーボンディングされるボンディングワイヤー４２５で備えられることができる。また、図３３（ｆ）に示したように、本発明の第３の実施形態による発光素子パッケージは、第６実施例の発光素子４１０'が、陰極リードと陽極リードを有するリードフレーム４２１の上部面に搭載され、上記のリードフレーム４２１は、上部に開放されたキャビティを形成するよう、樹脂材に射出成形されるパッケージ本体（不図示）に一体に備えられ、上記のパッケージ本体のキャビティを通じて外部に露出する発光素子４１０'は、ボンディングパッド４０２'に一端がボンディングされたボンディングワイヤー４２５を媒介としてリードフレーム４２１と電気的に連結されて発光素子パッケージを構成するようになる。波長変換部４０３'には、上記のチップダイで発生した光を白色光に変換させることができるＹＡＧ系、ＴＡＧ系、Ｓｉｌｉｃａｔｅ系のうちいずれか１つの波長変換手段である蛍光物質が含まれ、特に、赤色蛍光体は、実施例１から１１で合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光体を使用することができる。

【0101】

このように、垂直構造または垂直水平構造の発光素子が、高出力用発光素子パッケージに利用される場合、垂直構造または垂直水平構造の発光素子では、光放出面に直接蛍光体層が接触して、発光素子から発生する熱が上記の蛍光体に伝わりやすい。窒化物系赤色蛍光体は、従来の硫化物系蛍光体よりも化学的に安定して熱、水分等の外部環境に対する信頼性に優れているだけでなく、温度上昇による蛍光体が発する光の波長変化が小さく、発光色変化も小さい。従って、赤色蛍光体は、発光素子の光放出面に直接波長変換部を形成することができ、また、高出力／高信頼性の白色発光素子パッケージを製造することができる。

【0102】

図３４は、第７の実施例による発光素子を概略的に示した断面図である。図３４を参照すると、本第７の実施例による発光素子５００は、発光ダイオードチップ５０１とその表面を覆うように形成され、発光ダイオードチップ５０１から放出された光の波長を変換する波長変換部５０２を備えて構成される。波長変換部５０２は、透明樹脂部内に蛍光体Ｐが分散した構造で採用されることができる。波長変換部５０２により変換された光と、発光ダイオードチップ５０１から放出された光とが混合され、発光素子５００は白色光を放出することができる。発光ダイオードチップ５０１は、ｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層が積層された構造であることができ、一面には第１及び第２電極５０３ａ、５０３ｂが形成されている。

【0103】

図３４に示したように、波長変換部５０２は、発光ダイオードチップ５０１において第１及び第２電極５０３ａ、５０３ｂが形成された面を第１面とし、これに対向する面を第２面とし、上記の第１及び第２面の間に位置した面を側面と定義する時、発光ダイオードチップ５０１の第１面（電極形成面）及び側面を覆うように形成されることができる。これは、発光ダイオードチップ５０１の光が図３４を基準として上部方向と側方向に放出されることを意図する。本第７実施例の場合、波長変換部５０２が発光ダイオードチップ５０１の表面に沿って薄くコーティングされる形状で提供され、パッケージ本体のコップ内部に蛍光体を注入する方式に比べて全体的に均一な光を得ることができる。また、発光ダイオードチップ５０１の表面にそのまま波長変換部５０２を適用して、パッケージ本体を別途に具備しない点から素子のサイズを減らすことができる。

【0104】

発光ダイオードチップ５０１の電気連結をするための構造として、本実施形態では、リードフレームの代わりにめっき層を備える第１及び第２電気連結部５０４ａ、５０４ｂを使用する。具体的に、第１及び第２電極５０３ａ、５０３ｂと接続されるように第１及び第２電気連結部５０４ａ、５０４ｂが形成され、第１及び第２電気連結部５０４ａ、５０４ｂは夫々めっき層を備える。第１及び第２電気連結部５０４ａ、５０４ｂは波長変換部５０２を通じて外部に露出し、ワイヤーボンディング等のための領域として提供される。このように、発光素子５００は、従来の通常のパッケージに比べて簡素化された構造を有し、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）やパッケージ形態等の発光装置において多様に利用されることができる。

【0105】

図３５は、図３４の第７の実施例の発光素子を使用した第４の実施形態の発光素子パッケージを示した概略的な断面図である。図３５の第４の実施形態の発光素子パッケージは、基板５０５上に上述した第７の実施例の発光素子が実装されて具現されることができる。この場合、図３５では発光素子を示す図面番号の記載を省略した。基板５０５は、絶縁基材上に回路パターンが形成された回路基板を使用することができ、発光素子と上記の回路パターンを連結するようにワイヤーＷが形成される。上述したように、発光素子は、上記の第１面及び側面を通じて光が放出される点から、発光素子の実装方向は発光ダイオードチップの第２面が基板５０５に向かう方向になる。基板５０５に発光素子が実装される方式以外に別途に図示してはいないが、発光素子はリードフレーム上に実装され、通常のパッケージに利用されることができる。このように発光素子をパッケージングして使用する場合、パッケージ本体のコップに蛍光体を別途に注入する必要がなく、全体的な光放出方向に対して均一な色温度を得ることができる。

【0106】

図３６及び図３７は、夫々、第８及び第９の実施例による発光素子を概略的に示した断面図である。先ず、図３６を参照すると、発光素子６００は、第７の実施例のように、第１及び第２電極６０３ａ、６０３ｂを有する発光ダイオードチップ６０１、波長変換部６０２、第１及び第２電気連結部６０４ａ、６０４ｂを備えて構成される。図３４に示された構造と異なる点は、発光ダイオードチップ６０１の側面に形成された樹脂部６０７は、蛍光体が除外された透明樹脂で構成されているということである。これは、発光ダイオードチップ６０１の側面に放出される光は、第１面に放出される光に比べて強度が低いことを考慮した。

【0107】

次いで、図３７に示された発光素子７００は、第７の実施例のように、第１及び第２電極７０３ａ、７０３ｂを有する発光ダイオードチップ７０１、波長変換部７０２、第１及び第２電気連結部７０４ａ、７０４ｂを備えて構成される。図３４に示された構造と異なる点は、発光ダイオードチップ７０１の第１面に位置して第１及び第２電極７０３ａ、７０３ｂの側面を取り囲む領域に形成されたアンダーフィル樹脂部７０６は、蛍光体が除外された透明樹脂で構成されているということである。

【0108】

一方、図３８から図４１を参照し、ＵＶ発光ダイオードチップまたは青色発光ダイオードチップ上に蛍光体層が多層状に積層される波長変換部の構造に対し、多様な実施形態を通じて説明する。

【0109】

先ず、図３８及び図３９は、夫々ランプ状とチップ状に具現された本発明の第２及び第３の実施形態による発光素子パッケージの構造を示した断面図である。

【0110】

図３８のように、ランプ状に具現された本発明の第５の実施形態による発光素子パッケージは、略４１０ｎｍ以下の波長を有するＵＶ発光ダイオードチップ８１０は、紫外線により励起されて互いに異なる色相の光を放出する３種類の蛍光体が夫々含有された第１、第２及び第３蛍光層８２１、８２２、８２３からなる多層蛍光層８２０により覆われることができる。

【0111】

そして、図３９のように、チップ状に具現された本発明の第６の実施形態による発光素子パッケージは、ＵＶ発光ダイオードチップ１０１０が基板１００５上にケーシング１００６の溝の内部に設けられる。上記のケーシング１００６の溝の内部には３種類の蛍光物質が夫々含有された第１、第２及び第３蛍光層１０２１、１０２２、１０２３が形成され、これらは上記のＵＶ発光ダイオードチップ１０１０を覆う多層蛍光層１０２０を成すようになる。ＵＶ発光ダイオードチップ１０１０のｎ電極とｐ電極は、ワイヤー１００３によって基板１００５に形成された金属導線１００７に電気的に連結される。

【0112】

具体的に、上記の第１蛍光層は、ＵＶ発光ダイオードチップ上に形成され、赤色光Ｒを放出する蛍光体と樹脂が混合してなることができる。上記の赤色光Ｒを放出する蛍光体としては、紫外線により励起され、約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する蛍光物質、即ち、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光体を使用する。

【0113】

上記の第２蛍光層は、上記の第１蛍光層上に積層され、緑色光Ｇを放出する蛍光体と樹脂が混合してなることができる。上記の緑色光を放出する蛍光体としては、紫外線により励起され、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲の波長を有する光を放出する蛍光物質が使用されることができる。上記の第３蛍光層は、上記の第２蛍光層上に積層され、青色光Ｂを放出する蛍光体と樹脂が混合してなることができる。上記の青色光を放出する蛍光体としては、紫外線により励起され、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の波長を有する光を放出する蛍光物質が使用されることができる。

【0114】

上記のした構成を通じてＵＶ発光ダイオードチップから放出された紫外線は、第１、第２及び第３蛍光層内に含有された互いに異なる種類の蛍光体を励起させるようになる。これによって、第１、第２及び第３蛍光層から赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂが夫々放出され、このような３つの色相の光が組み合わされて白色光Ｗを形成するようになる。

【0115】

特に、紫外線を蛍光転換するための蛍光層を多層、即ち、３層に形成するが、最も長い波長の光、即ち、赤色光Ｒを放出する第１蛍光層をＵＶ発光ダイオードチップ上に先に積層し、その上に、より短い波長の光、即ち、緑色光Ｇと青色光Ｂを放出する第２及び第３蛍光層を順に積層する。このように光転換効率が最も低い赤色光Ｒを放出する蛍光体が含有された第１蛍光層がＵＶ発光ダイオードチップに最も近く位置することで、第１蛍光層での光転換効率が相対的に高くなり、これによって発光ダイオードチップの全体的な光転換効率が向上できる。

【0116】

次いで、図４０及び図４１には、本発明の第７及び第８の実施形態による発光素子パッケージの部分的な構造が図示されている。この図面には発光ダイオードチップと多層蛍光層の構造のみが図示されており、他の部分の構成は図３８及び図３９と同一である。即ち、本発明の第７及び第８の実施形態による発光素子パッケージもランプ状またはチップ状に具現されることができる。

【0117】

図４０に示された第７の実施形態による発光素子パッケージは、４１０ｎｍ以下の波長を有するＵＶ発光ダイオードチップ１１１０を覆うように形成される多層蛍光層１１２０を備え、この場合、上記の多層蛍光層１１２０は２層の蛍光層で構成される。具体的に、上記のＵＶ発光ダイオードチップ１１１０上に形成される第１蛍光層１１２１は、赤色光Ｒを放出する蛍光体と樹脂が混合してなる。この際、上記の赤色光Ｒを放出する蛍光体としては、紫外線により励起され、約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する蛍光物質、即ち、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光体を使用する。そして、上記の第１蛍光層１１２１上に積層される第２蛍光層１１２２は、樹脂に緑色光Ｇを放出する蛍光体と、青色光Ｂを放出する蛍光体とが共に混合してなる。

【0118】

このような構成により、上記のＵＶ発光ダイオードチップから放出された紫外線は、第１蛍光層１１２１内に含有された蛍光体を励起させて赤色光Ｒを放出させ、第２蛍光層１１２２内に混合した２種類の蛍光体を励起させて緑色光Ｇ及び青色光Ｂを放出させる。このような３つの色相の光が組み合わされることによって、人間の目には白色光Ｗとして見えるようになる。上記のしたように、紫外線を蛍光転換するための蛍光層を２層に形成するが、最も長い波長の赤色光Ｒを放出する第１蛍光層１１２１をＵＶ発光ダイオードチップ１１１０上に先に積層し、その上に、より短い波長の緑色光Ｇと青色光Ｂを共に放出する第２蛍光層１１２２を積層する。このような多層蛍光層の積層構造によっても、前述した実施例と同様に、光転換効率が高くなる効果を得ることができる。

【0119】

図４１に示された第８の実施形態による発光素子パッケージは、励起光として４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の波長を有する青色光Ｂを放出する発光ダイオードチップ１２１０を覆うように形成される多層蛍光層１２２０が２層で構成され、この場合、発光ダイオードチップ１２１０上に形成される第１蛍光層１２２１は赤色光Ｒを放出する蛍光体と樹脂が混合してなる。この際、上記の赤色光Ｒを放出する蛍光体としては、青色光により励起され、約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する蛍光物質、即ち、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光体を使用する。そして、上記の第１蛍光層１２２１上に積層される第２蛍光層１２２２は、樹脂に緑色光Ｇまたは黄色光Ｙを放出する蛍光体が混合してなる。

【0120】

このような構成により、上記の発光ダイオードチップから放出された青色光Ｂは、第１蛍光層内に含有された蛍光体を励起させて赤色光Ｒを放出させ、第２蛍光層内に含有された蛍光体を励起させて緑色光Ｇまたは黄色光Ｙを放出させる。このように多層蛍光層から放出される赤色光Ｒと、緑色光Ｇ（または黄色光Ｙ）と、発光ダイオードチップで発生する青色光Ｂと、が組み合わされて白色光Ｗが形成される。

【0121】

ここで、図４１に開示された本発明の第８の実施形態による発光素子パッケージの白色発光原理についてさらに詳しく説明する。

【0122】

図４２は、図４１に示された本発明の第８の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した概念図である。図４２を参照すると、青色光源から青色光が放出される。上記の青色光源は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍのピーク放出波長を有する。特に、上記の青色光源としては、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍのピーク放出波長を有する青色ＬＥＤを使用することができる。緑色及び赤色蛍光体は、青色光源から放出された青色光により励起され、夫々緑色及び赤色の可視光を放出する。放出された緑色及び赤色の可視光線は、上記の蛍光体を透過した青色光（上記の青色光源の放出光）と混色され、白色光を出力するようになる。

【0123】

緑色蛍光体は、４９０ｎｍ〜５５０ｎｍのピーク放出波長（ｐｅａｋ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を有し、赤色蛍光体は青色光により励起され、約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する蛍光物質、即ち、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光体を使用する。好ましくは、上記の蛍光体は青色光源の特定放出波長において高い光子効率を有する。また、好ましくは、各蛍光体は、他の蛍光体により放出された可視光に対して相当な透光性を有する。赤色蛍光体は、青色光源により放出される青色光によって励起され、それだけでなく、緑色蛍光体の放出光（緑色光）によっても励起されて赤色光を放出する。好ましくは、青色光及び緑色光により十分効率的に励起されることができるよう、上記の赤色蛍光体は４２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲でピーク励起波長（ｐｅａｋ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を有する。また、赤色蛍光体は、青色光源だけではなく、緑色蛍光体によっても励起される（即ち、赤色蛍光体は２重励起される）ので、赤色蛍光体の量子収率が向上される。このような赤色蛍光体の量子収率の向上により、全体的な発光効率、輝度及び演色指数も改善される。さらに、従来無駄に捨てられた緑色光（例えば、出射面の後方に抜け出る緑色放出光）が赤色蛍光体の励起に使用されれば、全体的な発光効率はさらに大きくなる。このような量子収率の増加により、白色発光装置の全体の輝度及び演色指数が向上できる。

【0124】

図４３は、第８の実施形態による発光素子パッケージの動作原理をさらに詳しく説明するために示した模式図である。図４３を参照すると、青色ＬＥＤのような青色光源１３０１により青色光１３０２が放出されて蛍光体１３３０、即ち、第１蛍光体１３３１と第２蛍光体１３３２に入射される。この蛍光体１３３０は、互いに分離された層構造を形成することが好ましい。これは、蛍光体の混合物を用いることよりも、夫々分離した層構造の蛍光体を用いることが、出射面の後方に放出される放出光を効率的に用いるのにさらに適するためである。

【0125】

青色光源１３０１から放出される青色光１３０２は、肉眼で感知でき、例えば、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有することができる。好ましくは、上記の青色光源１３０１は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍのピーク放出波長を有する青色ＬＥＤである。第１蛍光体１３３１は、上記の青色光１３０２を吸収した後、４９０ｎｍ〜５５０ｎｍのピーク放出波長を有する緑色光１３０４、１３０５を放出する。第２蛍光体１３３２は、上記の青色光１３０２と第１蛍光体１３３１の放出光（緑色光１３０５）とを吸収した後、約６００ｎｍ〜７００ｎｍの発光ピークを有する赤色光１３０６、１３０７を放出する。特に、第２蛍光体１３３２は、４２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲でピーク励起波長を有する場合、上記の青色光１３０２と緑色光１３０５とを効果的に吸収することができる（即ち、上記の青色光１３０２と緑色光１３０５によって効果的に励起されることができる）。赤色光１３０６は、第１蛍光体１３３１の放出する緑色光１３０５の吸収によって、第２蛍光体１３３２により放出される赤色光である。赤色光１３０７は、青色光源１３０１の放出する青色光１３０２の吸収によって、第２蛍光体１３３２により放出される赤色光である。観察者１３０９は、緑色光１３０４、青色光１３０２及び赤色光１３０６、１３０７の組合せを白色光１３０８で感知するようになる。

【0126】

以上、説明したように、第２蛍光体１３３２は、青色光源１３０１及び第１蛍光体１３３１により２重励起されて赤色光を放出する。従って、赤色蛍光体（第２蛍光体１３３２）の量子収率が向上される。これによって、発光装置の全体的な輝度が増加し、演色指数が改善される。上記の第１蛍光体１３３１は、青色光源１３０１の放出する青色光１３０２に応じて４９０ｎｍ〜５５０ｎｍのピーク放出波長を有する緑色光を放出する如何なる蛍光体であってもよい。青色光源１３０１として、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍのピーク放出波長を有する青色ＬＥＤを使用する場合、上記の第１蛍光体１３３１としては、４９０ｎｍ〜５５０ｎｍのピーク放出波長を有し、かつ上記の青色ＬＥＤの放出光（４２０ｎｍ〜４８０ｎｍのピーク放出波長を有する青色光）に対する高い量子効率（ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を有する蛍光体を使用することができる。

【0127】

上記の第２蛍光体１３３２は、青色光源１３０１の放出する青色光１３０２及び第１蛍光体１３３１の放出する緑色光１３０５に応じて約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する蛍光物質、即ち、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光体を使用する。好ましくは、上記の第２蛍光体１３３２は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色ＬＥＤ光だけでなく、４９０ｎｍ〜５５０ｎｍの第１蛍光体１３３１の放出光も共に吸収することで、約６００ｎｍ〜７００ｎｍの発光ピークを有する赤色光を放出することができる。これら蛍光体は、青色光１３０２と緑色光１３０５によって２重励起されることができる。これによって、赤色蛍光体（第２蛍光体１３３２）の量子収率が高くなり、全体的な発光効率、輝度及び演色指数が改善される。

【0128】

図４４は、第８の実施形態の発光素子パッケージに使用される緑色蛍光体（第１蛍光体）と赤色蛍光体（第２蛍光体）間のエネルギー転移を概略的に示した模式図である。図４４を参照すると、第１蛍光体は、４６０ｎｍ程度の青色光により励起され、５３０ｎｍ程度の緑色光を放出する。また、第１蛍光体は、４６０ｎｍ程度の青色光だけではなく、第２蛍光体の放出光（緑色光）の一部を吸収して６２０ｎｍ程度の赤色光を放出する。このように、第１蛍光体は、２重励起によって赤色光を放出する。即ち、第２蛍光体１３３２は、青色ＬＥＤ等の青色光源１３０１上に配置され、第１蛍光体１３３１は第２蛍光体１３３２上に配置される。第１蛍光体１３３１から後方に放出された緑色光１３０５は、第２蛍光体１３３２によって容易に吸収されて赤色光１３０６を放出する。これによって、第２蛍光体１３３２の放出する赤色光１３０６は、発光装置の全体の輝度をさらに高め、演色指数もさらに向上させるようになる。また、後方に放出される緑色光１３０５は、第２蛍光体１３３２によって効果的に利用される。このような層構造の蛍光体の配置は、夫々の蛍光体が分散されているモールディング樹脂の層を形成することによって容易に具現されることができる。

【0129】

図４５は、第９の実施形態による発光素子パッケージを示した断面図である。図４５を参照すると、上記の発光素子パッケージ１４００は、パッケージ基板１４３１と、上記のパッケージ基板１４３１に実装された発光ダイオードチップ１４３５と、を含む。上記のパッケージ基板１４３１は、２個のリードフレーム１４３２ａ、１４３２ｂが形成された下部パッケージ基板１４３１ａと、上記のキャビティが設けられた上部パッケージ基板１４３１ｂと、からなることができる。上記のキャビティ領域内には発光ダイオードチップ１４３５が実装される。上記の発光ダイオードチップ１４３５の両電極（不図示）は、夫々上記のリードフレーム１４３２ａ、１４３２ｂの上端にワイヤーで連結される。

【0130】

上記の発光ダイオードチップ１４３５を取り囲むように低屈折率領域１４３６が提供される。上記の低屈折率領域１４３６は、空き空間であってもよいが、比較的低い屈折率を有する透明樹脂で充填された領域であってもよい。低屈折率領域１４３６が空き空間である場合は、大気に類似した屈折率（ｎ＝１）を有する。また、透明樹脂で低屈折率領域１４３６を形成する場合は、通常のエポキシ、シリコンまたはその混合樹脂を使用することができる。この場合、低屈折率領域１４３６の屈折率は略１．７程度であってもよい。

【0131】

上記の低屈折率領域１４３６上には高屈折率層１４３７が形成される。上記の高屈折率層１４３７は、少なくとも上記の低屈折率領域１４３６よりも高い屈折率を有し、上面には１４３７ａの凹凸パターンが形成される。また、上記の高屈折率層１４３７上には、上記の発光ダイオードチップ１４３５から放出される光の波長を変換させるための蛍光体１４３９が含有された波長変換層１４３８が形成される。上記の波長変換層１４３８は、蛍光体が含有された樹脂層であって、少なくとも上記の高屈折率層１４３７の屈折率よりも低い屈折率を有する。

【0132】

上記の波長変換層１４３８は、上述の青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の一部または全部を含む。赤色蛍光体は、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３を満たし、発光ダイオードチップから放出された光を吸収して約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する赤色蛍光体の一種以上を、少なくとも含む。

【0133】

高屈折率層１４３７は、それ自体が高屈折率を有する樹脂で形成されてもよく、または、高屈折率粒子が含有された通常の透明樹脂層として具現されてもよい。この場合、上記の高屈折率粒子は、ＧａＰ、Ｓｉ、ＴｉＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＳｉＣ、キュービックまたは非晶質カーボン、カーボンナノチューブ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＳｉＧｅ、ＡｌＮ及びＧａＮで構成されたグループから選択されることができる。

【0134】

上記の高屈折率層１４３７は、蛍光体１４３９により散乱された光子が、上記の低屈折率領域１４３６との界面で全反射されるように高い屈折率を有する。上記の高屈折率層１４３７は、１．８以上の屈折率を有するように形成することが好ましいが、低屈折率領域１４３６を、特定屈折率を有する樹脂で形成する場合は、上記の特定の樹脂との十分な屈折率差を有するよう、さらに高い屈折率を有する物質で高屈折率層１４３７を形成してもよい。

【0135】

上記の波長変換層１４３８との界面で比較的高い光抽出臨界角を有するとしても、上記の高屈折率層１４３７上に形成された１４３７ａの凹凸パターンによって波長変換層１４３８への光抽出がさらに容易に実現される。好ましく、１４３７ａの凹凸パターンの形成周期は約０．００１μｍ〜５００μｍの範囲であることができる。また、高屈折率層１４３７と波長変換層１４３８の屈折率差が大き過ぎる場合は、１４３７ａの凹凸パターンによっても十分な光抽出が期待し難いので、上記の高屈折率層１４３７の屈折率は１０以下であることが好ましい。

【0136】

図４６は、図４５に示された第９の実施形態による発光素子パッケージにおいて光抽出メカニズムを説明する概路図である。図４５と共に図４６を参照すると、発光ダイオードチップ１４３５から放出される光（１）は、低屈折率領域１４３６と高屈折率層１４３７を経て波長変換層１４３８に進行する。通常、低屈折率領域１４３６は発光ダイオードチップ１４３５を構成する窒化物よりも低い屈折率を有するが、ＬＥＤ表面に凹凸パターン（不図示）が形成されるので、発光ダイオードチップ１４３５から発生した光は低屈折率領域１４３６で効果的に抽出されることができる。また、低屈折率領域１４３６から高屈折率層１４３７に向かう光は高屈折率物質で進行されるので、効果的に抽出されることができる。波長変換層１４３８は、高屈折率層よりも低い屈折率を有するため、制限された光抽出臨界角を有するが、高屈折率層の上面に形成された凹凸によって効果的に抽出されることができる。

【0137】

次いで、ＬＥＤの放出光（１）は、蛍光体１４３９で励起され、その励起された一部光（２）は、所定の方向、即ち、パッケージ上部に向かって抽出されることができる。これに対し、他の一部の励起光（３）は、パッケージ内部に向って波長変換層１４３８から高屈折率層１４３７に進行することができる。上記の波長変換層１４３８は、高屈折率層１４３７よりも低い屈折率を有するため、パッケージ内部に向かう光（３）は殆んど消失されることなく、高屈折率層１４３７に進入されることができる。高屈折率層に進入された光（３）は、低屈折率領域１４３６との界面の大きな屈折率差により殆んど全反射される。全反射された光（４）は、高屈折率層１４３７の上部に進行され、高屈折率層１４３７と波長変換層１４３８の界面を通過して所定の方向に抽出されることができる。上述したように、高屈折率層１４３７と波長変換層１４３８は、屈折率差によってその界面で制限された光抽出臨界角を有するが、高屈折率層１４３７の上面に形成された、１４３７ａの凹凸パターンによって容易に抽出されることができる。

【0138】

このように、蛍光体１４３９により散乱されてパッケージの内部に進行される光（３）は、上面に１４３７ａの凹凸パターンが形成された高屈折率層１４３７と低屈折率領域１４３６とによって、所定の上部方向に効果的に全反射させることができる。

【0139】

蛍光体粒子を含有した波長変換層を上部に配置し、その下部に凹凸面を有する高屈折率層と低屈折率領域とからなる光学的構造を導入することによって、蛍光体粒子で全反射により散乱された光の進行方向を、光抽出効率が改善されるように上部方向に再調整することができる。

【0140】

一方、図４７から図４９は、本発明の第１０から第１２の実施形態による発光素子パッケージを示した断面図である。図４７は、図４５の第９の実施形態の発光素子パッケージにおいて波長変換層を改善した構造であり、図４８は、パッケージ基板の構造を改善した構造であり、図４９は、高屈折率層を改善した構造であって、具体的に凹凸パターンを形成する方式を通常のモールディング工程あるいはエッチング工程を利用することなく、高屈折率粒子自体の形状のみを利用して形成した構造である。

【0141】

先ず、図４７に示された発光素子パッケージ１５４０は、図４５に類似して、パッケージ基板１５４１と、上記のパッケージ基板１５４１に実装された発光ダイオードチップ１５４５と、を含む。上記のパッケージ基板１５４１は、２個のリードフレーム１５４２ａ、１５４２ｂが形成された下部パッケージ基板１５４１ａと、上記のキャビティが設けられた上部パッケージ基板１５４１ｂと、からなることができる。上記の発光ダイオードチップ１５４５の両電極（不図示）は、夫々上記のリードフレーム１５４２ａ、１５４２ｂの上端にワイヤーで連結される。

【0142】

低屈折率領域１５４６は、上記の発光ダイオードチップ１５４５を取り囲むように提供される。上記の低屈折率領域１５４６は、空き空間またはエポキシまたはシリコン樹脂のような、比較的低い屈折率を有する透明樹脂で充填された領域であってもよい。また、低屈折率領域１５４６を空き空間領域で形成するが、その空き空間領域に、低い屈折率を有する樹脂で形成されたレンズ（不図示）が発光ダイオードチップ１５４５を取り囲むように配置する方式で低屈折率領域１５４６を提供してもよい。

【0143】

上記の低屈折率領域１５４６上には高屈折率層１５４７が形成される。上記の高屈折率層１５４７は、少なくとも上記の低屈折率領域１５４６よりも高い屈折率を有し、上面には１５４７ａの凹凸パターンが形成される。上記の高屈折率層１５４７上に形成された１５４７ａの凹凸パターンは、比較的低い波長変換層１５４８への光抽出をさらに容易にすることができる。好ましく、１５４７ａの凹凸パターン形成周期は、約０．００１μｍ〜５００μｍの範囲であることができる。

【0144】

また、本実施形態のように、高屈折率層１５４７の下面、即ち、高屈折率層１５４７と低屈折率領域１５４６の界面に、１５４７ｂの無反射層がさらに形成されることができる。１５４７ｂの無反射層は、発光ダイオードチップ１５４５の光波長帯域において無反射性を有する物質からなり、発光ダイオードチップ１５４５から生成された光の高屈折率層１５４７へのより効果的に進行を図ることができる。

【0145】

上記の高屈折率層１５４７上には、上記の発光ダイオードチップ１５４５から放出される光の波長を変換させるための蛍光体１５４９が含有された波長変換層１５４８が形成される。上記の波長変換層１５４８は、少なくとも上記の高屈折率層１５４７の屈折率よりも低い屈折率を有する。

【0146】

本実施形態において波長変換層１５４８は、通常の透明樹脂領域を形成した後、その上面に蛍光体１５４９を塗布する方式により形成された例である。このような構造においても、蛍光体１５４９からなる層が高屈折率層１５４７及び低屈折率領域１５４６からなる光学構造上に位置するため、光抽出効率の改善効果が十分に期待できる。蛍光体１５４９は、上述の青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の一部または全部を含む。赤色蛍光体は、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３を満たし、発光ダイオードチップから放出された光を吸収して約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する赤色蛍光体の一種以上を、少なくとも含む。

【0147】

また、上記の高屈折率層１５４７は、それ自体が高い屈折率を有する樹脂で形成されてもよく、または、高い屈折率を有する粒子が含有された通常の透明樹脂で形成されてもよい。この場合、上記の高屈折率粒子は、ＧａＰ、Ｓｉ、ＴｉＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＳｉＣ、キュービックまたは非晶質カーボン、カーボンナノチューブ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＳｉＧｅ、ＡｌＮ及びＧａＮで構成されたグループから選択されることができる。上記の高屈折率層１５４７は、蛍光体１５４９により散乱された光子が上記の低屈折率領域１５４６との界面で全反射されることができるように少なくとも１．８以上の屈折率を有し、波長変換層１５４８へ容易に光抽出することができるように１０以下の屈折率を有することが好ましい。

【0148】

本実施形態によるパッケージの製造工程はこれに限定されないが、低屈折率領域１５４６をエポキシまたはシリコン樹脂のような透明樹脂で形成する場合は、高屈折率層１５４７と波長変換層１５４８を連続的な塗布及び硬化工程を通じて形成されてもよい。但し、上記の高屈折率層１５４７上に形成された１５４７ａの凹凸パターンは、硬化工程後に機械的または化学的エッチングを適用したり、硬化前にモールディングフレームを用いて形成されることができる。

【0149】

次いで、図４８に示された発光素子パッケージ１６００は、パッケージ基板１６５１と、上記のパッケージ基板１６５１上に実装された発光ダイオード１６５５と、を含む。上記のパッケージ基板１６５１はこれに限定されないが、その上面に形成された２個のリードフレーム１６５２ａ、１６５２ｂと、その下面に形成された２個の接続パッド１６５４ａ、１６５４ｂと、夫々を連結する導電性ビアホール１６５３ａ、１６５３ｂと、を含む。

【0150】

上記の発光素子パッケージ１６００は、他の実施形態に類似して、上記の発光ダイオード１６５５を取り囲む半球型の低屈折率領域１６５６と、上記の低屈折率領域１６５６上に形成された高屈折率層１６５７と、上記の高屈折率層１６５７上に形成された波長変換層１６５８と、を含む。上記の高屈折率層１６５７は、少なくとも上記の低屈折率領域１６５６よりも高い屈折率を有し、上面には１６５７ａの凹凸パターンが形成される。上記の波長変換層１６５８は、少なくとも上記の高屈折率層１６５７の屈折率よりも低い屈折率を有する。波長変換層１６５８は、上記の発光ダイオード１６５５から放出される光の波長を変換させるための蛍光体１６５９が含有される。波長変換層１６５８は、蛍光体が含有された樹脂層であって、少なくとも上記の高屈折率層１６５７の屈折率よりも低い屈折率を有する。蛍光体１６５９は、上述の青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の一部または全部を含む。赤色蛍光体は、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３を満たし、発光ダイオードチップから放出された光を吸収して約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する赤色蛍光体の一種以上を、少なくとも含む。高屈折率層１６５７は、それ自体が高屈折率を有する樹脂で形成されてもよく、または、高屈折率粒子が含有された通常の透明樹脂層として具現されてもよい。この場合、上記の高屈折率粒子は、ＧａＰ、Ｓｉ、ＴｉＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＳｉＣ、キュービックまたは非晶質カーボン、カーボンナノチューブ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＳｉＧｅ、ＡｌＮ及びＧａＮで構成されたグループから選択されることができる。

【0151】

本実施形態において、半球型の低屈折率領域１６５６を透明樹脂層として形成する場合は、トランスファーモールディング工程のような従来のモールディング工程を用いて容易に形成することができる。この場合、他の層である高屈折率層１６５７及び波長変換層１６５８の工程も類似したモールディング工程を通じて形成することができる。また、上記の低屈折率領域１６５６は、空き空間として提供する場合、高屈折率層１６５７及び／または波長変換層１６５８を、別途のモールディング工程を通じて製造した後、パッケージ基板１６５１上に付着させる方式で具現されることができる。高屈折率層１６５７及び波長変換層１６５８は半球型に例示されているが、断面が四角形または三角形といった多様な形状に製造されてもよい。

【0152】

このような形状の多様性は、図４７の構造においても類似して適用できる。例えば、図４７の実施形態では、高屈折率層１４４７が平坦な形状を有するように図示されているが、図４８に類似して半球型または他の形状を有するように変形されてもよい。

【0153】

一方、図４９を参照すると、上記の発光素子パッケージ１７００は、図４５に示された実施形態に類似して、パッケージ基板１７６１と、上記のパッケージ基板１７６１に実装された発光ダイオードチップ１７６５と、を含み、上記のパッケージ基板１７６１は、２個のリードフレーム１７６２ａ及び１７６２ｂが形成された下部パッケージ基板１７６１ａと、上記のキャビティが設けられた上部パッケージ基板１７６１ｂと、からなることができる。

【0154】

上記のキャビティ領域内には発光ダイオードチップ１７６５が実装される。上記の発光ダイオードチップ１７６５の両電極（不図示）は夫々上記のリードフレーム１７６２ａ及び１７６２ｂの上端にワイヤーで連結される。上記の発光ダイオードチップ１７６５を取り囲むように低屈折率領域１７６６が提供される。

【0155】

上記の低屈折率領域１７６６は空き空間であってもよいが、比較的低い屈折率を有する透明樹脂で充填された領域であってもよい。低屈折率領域１７６６が空き空間である場合は大気に類似した屈折率（ｎ＝１）を有する。また、透明樹脂で低屈折率領域１７６６を形成する場合は、通常のエポキシ、シリコンまたはその混合樹脂を使用することができる。この場合、低屈折率領域１７６６の屈折率は略１．７程度であってもよい。

【0156】

上記の低屈折率領域１７６６上には高屈折率層１７６７が形成される。上記の高屈折率層１７６７は、少なくとも上記の低屈折率領域１７６６よりも高い屈折率を有する高屈折率粒子で形成され、その上面の１７６７ａの凹凸パターンは、上記の粒子の形状によって形成される。従って、本実施形態において、１７６７ａの凹凸パターンの形状及び周期は、上記の高屈折率粒子の粒径及び形状によって決定される。上記の高屈折率の粒子は、ＧａＰ、Ｓｉ、ＴｉＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＳｉＣ、キュービックまたは非晶質カーボン、カーボンナノチューブ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＩＴＯ、ＳｉＧｅ、ＡｌＮ及びＧａＮで構成されたグループから選択されることができる。

【0157】

本実施形態に採用された高屈折率層１７６７は、別途の工程において少なくとも上部の表面が上記のした高屈折率粒子で配列された膜構造で形成して、上記のキャビティ領域に配置する方式で形成することができる。これと異なって、低屈折率領域１７６６を特定の樹脂で形成する場合は、その樹脂の上部面に上記のした高屈折率粒子を稠密に塗布して形成してもよい。

【0158】

上記の高屈折率層１７６７上には、上記の発光ダイオードチップ１７６５から放出される光の波長を変換させるための蛍光体１７６９が含有された波長変換層１７６８が形成される。上記の波長変換層１７６８は、少なくとも上記の高屈折率層１７６７の屈折率よりも低い屈折率を有する。蛍光体１７６９は、上述の青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体の一部または全部を含む。赤色蛍光体は、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３を満たし、発光ダイオードチップから放出された光を吸収して約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する赤色蛍光体の一種以上を、少なくとも含む。

【0159】

上記の高屈折率層１７６７上に形成された１７６７ａの凹凸パターンは、比較的低い屈折率を有する波長変換層への光抽出をより容易にする。また、高屈折率層１７６７と波長変換層１７６８の屈折率差が大き過ぎる場合に、１７６７ａの凹凸パターンによっても十分な光抽出が期待し難いので、上記の高屈折率層１７６７の屈折率は１０以下であることが好ましい。

【0160】

図５０は、本発明の第１３の実施形態による発光素子パッケージを概略的に示した断面図であり、図５１は、図５０に示した発光素子パッケージにおいて波長変換部及び制御部を概略的に示した斜視図である。

【0161】

先ず、図５０及び図５１を参照すると、本発明の第１３の実施形態による発光素子パッケージ１８００は、本体１８１０と、発光素子１８２０と、波長変換部１８３０と、制御部１８４０と、を含んで構成される。上記の本体１８１０は、プラスチック、樹脂、またはセラミックス材質で形成されることができ、前面が開放されたキャビティ１８１１を備え、後述する発光素子１８２０をその内部に収容して備える。上記のキャビティ１８１１は、発光素子１８２０から発生する光の拡散のために内周面が前方に向かって傾いた構造を形成し、内側よりも前面の外側に行くほど内周面の大きさが拡張するように構成される。

【0162】

よって、図面のように上記のキャビティ１８１１が筒状の構造で形成されて円形または楕円形の水平断面を有する場合、上記のキャビティ１８１１は、内側の内径よりも外側の内径がさらに広い円錐状を有する。しかし、これに限定されず、上記のキャビティ１８１１が四角形の水平断面を有することもでき、この場合、上記のキャビティ１８１１は、内側の断面よりも外側の断面がさらに広いピラミッド状の構造で形成されることができる。

【0163】

上記の本体１８１０は、上記のキャビティ１８１１が開放される前面（上端）に、後述する波長変換部１８３０を装着するための段差構造を有する装着部１８１２を備える。上記の装着部１８１２は、上記の本体１８１０の前面である上端から下方に段差をなして形成され、上記の波長変換部１８３０が装着されるように設けられる。上記の装着部１８１２は、上記のキャビティ１８１１の外側周りに沿って形成されることが好ましい。

【0164】

そして、上記の本体１８１０は、一端が上記のキャビティ１８１１の底面に露出して上記の本体１８１０上に実装される発光素子１８２０と電気的に連結され、他端が上記の本体の外部に露出する１対のメイン端子１８１４、１８１５を備える。上記の発光素子１８２０は、外部で印加される電源によって所定の波長の光を放射する半導体素子の一種であり、本発明による第１３の実施形態に従う発光素子パッケージは、色温度を可変するために複数の発光素子が使用される従来とは異なり、単一の発光素子が備えられるという構造的な特徴がある。上記の発光素子１８２０は、上記のキャビティ１８１１内に収容され、上記の本体１８１０の内部に備えられる上記の１対のメイン端子１８１４、１８１５と電気的に連結されるように上記の本体１８１０上に実装される。

【0165】

一方、上記の波長変換部１８３０は、上記のキャビティ１８１１を覆うように上記の本体１８１０の装着部１８１２に装着され、上記の発光素子１８２０から放出される光の波長を変換させる。上記の波長変換部１８３０は、上記の発光素子１８２０から放出される光の経路上に配置される流体収容部１８３１と、上記の流体収容部１８３１内に流入された透明流体１８３２と、上記の透明流体１８３２内に分散された蛍光物質１８３３と、を備える。そして、上記の波長変換部１８３０は、蛍光物質１８３３を含有して上記の流体収容部１８３１内に流入された透明流体１８３２の容量を変化させることによって、上記の流体収容部１８３１の容積を調節して色温度を制御する。上記の波長変換部１８３０に含まれる蛍光物質１８３３は、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の一部または全部を含むことができる。青色蛍光体及び赤色蛍光体には、上述の材料を用いることができる。赤色蛍光体には、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３を満たし、発光ダイオードチップから放出された光を吸収して約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する赤色蛍光体の一種以上を少なくとも含む。

【0166】

上記の流体収容部１８３１は弾性を有する弾性材料で形成することができる。一例として流体収容部１８３１を、収縮及び膨張等の変形と、これによる復元力に優れた弾性を有するシリコンまたはラバー材質で形成されてもよく、色温度に対する影響を及ぼさないよう光透過性を有することが好ましい。また、上記の流体収容部１８３１は、内部に流入される上記の透明流体１８３２を収容するように所定の大きさの容積を有する中空型チューブ構造で形成されてもよい。図面においては、上記の流体収容部１８３１が円盤状の構造を有するように示されているが、これに限定されず、上記のキャビティ１８１１の外側断面の形状によって四角形等の多角形構造を有してもよい。上記の流体収容部１８３１内に流入される上記の透明流体１８３２は、流動性を有するように水、オイルまたは樹脂等が含まれることができ、均一に分散された蛍光物質１８３３を内部に含有する。

【0167】

一方、上記の制御部１８４０は上記の波長変換部１８３０と連結され、上記の透明流体の容量を変化させて上記の流体収容部１８３１の容積を調節することによって上記の光の色温度を制御する。上記の制御部１８４０は、上記の流体収容部１８３１と連通して上記の透明流体１８３２を収容するリザーバ１８４１と、上記のリザーバ１８４１と連結され、上記の流体収容部１８３１内の上記の透明流体１８３２の容量を調節するアクチュエータ１８４２と、を備える。上記のリザーバ１８４１は、上記の流体収容部１８３１と連結され、上記の流体収容部１８３１内に満たされる上記の透明流体１８３２を一部収容する。従って、流動性を有する上記の透明流体１８３２は、上記の流体収容部１８３１内に満たされた状態で固定されるものではなく、上記の流体収容部１８３１と上記のリザーバ１８４１との間を移動することができ、これによって、上記の流体収容部１８３１内の上記の透明流体１８３２の容量を可変させることができる。上記のリザーバ１８４１は、上記の流体収容部１８３１と同材質からなり、上記の流体収容部１８３１と一体に形成されることが好ましい。

【0168】

上記のアクチュエータ１８４２は、上記のリザーバ１８４１と連結され、上記の流体収容部１８３１内に満たされる上記の透明流体１８３２の容量を調節する。即ち、上記のアクチュエータ１８４２の膨張または収縮作用によって上記のアクチュエータ１８４２と連結される上記のリザーバ１８４１内の透明流体１８３２を上記の流体収容部１８３１側に移動させたり、上記の流体収容部１８３１から上記のリザーバ１８４１側に移動させることによって、上記の流体収容部１８３１内の透明流体１８３２の容量を調節する。上記のアクチュエータ１８４２としては、ピエゾアクチュエータ（ＰＺＴ）、ＭＥＭＳ素子等が含まれることができるが、これに限定するものではない。上記のアクチュエータ１８４２を、外部から印加される電源を通じて駆動するため、一端が上記のアクチュエータ１８４２と電気的に連結され、他端が上記の本体１０の外部に露出する１対の補助端子１８４４、１８４５を備えてよい。

【0169】

そして、上記のアクチュエータ１８４２の作動を制御する電子装置（不図示）をさらに備えることができる。上記のアクチュエータ１８４２と上記の補助端子１８４４、１８４５との具体的な連結構造は省略し、図面においては上記の補助端子１８４４、１８４５が上記の本体１８１０の下端に露出するように図示しているが、これに限定されず、上記の本体１８１０の側面に露出してもよい。上記のリザーバ１８４１と上記のアクチュエータ１８４２は、上記のキャビティ１８１１と隣接して上記の本体１８１０の内部に埋め込まれて備えられてもよい。この際、上記の本体１８１０には、上記のリザーバ１８４１と上記のアクチュエータ１８４２を内部に収容することができる収容溝（不図示）を陥没形成して備えることが好ましい。従って、上記のリザーバ１８４１と上記のアクチュエータ１８４２が、上記の収容溝に挿入されて装着される。

【0170】

そして、本第１３の実施形態による発光素子パッケージでは、上記のリザーバ１８４１と上記のアクチュエータ１８４２とが上記の本体１８１０の短軸方向に沿って光軸と並んで配置されるように図示している。しかし、上記の本体１８１０の長軸方向に沿って光軸と垂直を成すように配置されてもよく、この場合、上記の本体１８１０の厚さを減らすことだけではなく、上記のリザーバ１８４１とアクチュエータ１８４２をより効率的に装着することができる。

【0171】

上記の流体収容部１８３１は、上記の装着部１８１２の段差面上に装着されて上記のキャビティ１８１１を覆うように装着されるが、この際、上記の本体１８１０の上記のキャビティ１８１１には透明樹脂が満たされ、上記のキャビティ１８１１内に配置される上記の発光素子１８２０を密封するようにことができる。また、上記のキャビティ１８１１は空気で満たされ、上記のキャビティ１８１１内に配置される上記の発光素子２０を取り囲むこともでき、この場合、上記の発光素子は上記のキャビティ１８１１を覆うように装着される上記の流体収容部１８３１により密封される。

【0172】

一方、図５２及び図５３を参照し、波長変換部１８３０と制御部１８４０の作動によって色温度を可変させる方法について説明する。先ず、図５２に示したように、１対の補助端子１８４４、１８４５を通じて外部電源が印加されて上記のアクチュエータ１８４２が膨張作用をするようになると、上記のアクチュエータ１８４２と連結される上記のリザーバ１８４１は、上記のアクチュエータ１８４２により収縮され、上記のリザーバ１８４１の容積は小くなる。この際、上記のリザーバ１８４１内に保存されていた透明流体１８３２は上記の流体収容部１８３１に移動し、上記の流体収容部１８３１を満たす上記の透明流体１８３２の流量は増加するようになる。従って、上記の流体収容部１８３１は、流入された透明流体１８３２によって膨張して容積が増加するようになり、光軸上に配置される蛍光流体層の厚さはその分増加するようになる。この結果、上記の発光素子１８２０から発生する光は、厚さが厚くなった蛍光流体層を通過するようになり、放出される光の色温度は低くなる。

【0173】

次いで、図５３に示したように、上記のアクチュエータ１８４２が逆に収縮作用をするようになると、上記のアクチュエータ１８４２と連結される上記のリザーバ１８４１は、上記のアクチュエータ１８４２により膨張され、上記のリザーバ１８４１の容積は増加するようになる。この際、上記の流体収容部１８３１内に保存されていた上記の透明流体１８３２は、上記のリザーバ１８４１に移動し、上記の流体収容部１８３１を満たす上記の透明流体１８３２の流量は減少するようになる。よって、上記の流体収容部１８３１は、上記のリザーバ１８４１に移動された透明流体１８３２により収縮して容積が減少するようになり、その分、光軸上に配置される蛍光流体層の厚さは減少するようになる。この結果、上記の発光素子１８２０から発生する光は、厚さが薄くなった蛍光流体層を通過するようになり、放出される光の色温度は高くなる。

【0174】

図面においては、上記の流体収容部１８３１の前面（上面）が平らな状態で膨張及び収縮するものと示しているが、これに限定されず、ドーム状に中心部が突出された状態に変化してもよい。このような色温度の可変は、上記のアクチュエータ１８４２を制御する不図示の電子装置によってさらに精密に調節することができる。よって、既存のものとは異なり、単一の発光素子のみで効果的で容易に色温度を調節することができ、色混合のための距離の確保が不要となって、光源の小型化できる。ここで、発光素子１８２０は、光の波長を変換する蛍光体を含有する樹脂層、あるいは、蛍光体膜を有して良い。蛍光体は、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の全部または一部であってよい。この場合、発光素子１８２０に含まれる半導体素子が発する光の全部または一部の波長を蛍光体が変換する。発光素子１８２０が発する光は、白色光あるいは所定の色の光とすることができる。発光素子１８２０が発する光は、波長変換部１８３０で、波長が変換されて、外部に放出される。制御部１８４０が、波長変換部１８３０に含まれる蛍光物質１８３３の量を制御することによって、発光素子パッケージ１８００から放出される光の色を制御することができる。

【0175】

以下に、多様な実施形態を通じて、発光素子パッケージを備える面光源装置について説明する。本実施形態による面光源装置は、上述した第１から第１３の実施形態に従う発光素子パッケージを備える。そして、本実施形態による半導体発光素子を実装する発光素子パッケージは、バックライト装置のような面光源装置の外、照明装置、車両用ヘッドライト等の他の多様な装置の光源としても応用されることができる。

【0176】

図５４は、本発明の第１の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図であり、図５５は、図５４において発光モジュールの回転配置方式を示した。

【0177】

先ず、図５４を参照すると、この第１の実施形態による面光源装置１９００は、第１から第４の発光モジュール１９０１ａ〜１９０１ｄを備える。第１から第４の発光モジュール１９０１ａ〜１９０１ｄは、夫々複数の発光素子１９０３及びコネクター１９０４ａ〜１９０４ｄを備えて構成される。複数の発光素子１９０３は、行と列として２次元配列されることによって発光領域を成すことができ、特に、白色光を発光することができるＬＥＤを使用する場合、上記の面光源装置１９００は、バックライトユニット、照明装置等に使用できる。第１から第４の発光モジュール１９０１ａ〜１９０１ｄは、正方形構造で、互いに同一の形状を有することができ、夫々は絶縁性基板上に複数の発光素子１９０３及びコネクター１９０４ａ〜１９０４ｄが配置された構造に該当する。

【0178】

第１の発光モジュール１９０１ａに含まれたコネクター１９０４ａは、第１の発光モジュール１９０１ａの一頂点に隣接して配置される。この場合、第１の発光モジュール１９０１ａの上記の頂点は、図５４において第１から第４の発光モジュールが成す正方形、即ち、全体の面光源装置１９００の中心点（中心点という場合がある）に該当する。また、「隣接」とは、上記のコネクター１９０４ａが第１の発光モジュール１９０１ａを成す４個の頂点のうち特定の頂点に最も近く配置されたことを示していると理解され、後述するように、上記の特定の頂点は、発光モジュールの回転中心点となる。

【0179】

第２から第４の発光モジュール１９０１ｂ〜１９０１ｄは、第１の発光モジュール１９０１ａが回転中心点を回転軸として９０゜の角度で順に回転された構造である。即ち、第２の発光モジュール１９０１ｂに含まれた複数の発光素子１９０３及びコネクター１９０４ｂは、第１の発光モジュール１９０１ａに含まれた複数の発光素子１９０３及びコネクター１９０４ａが時計方向に９０゜回転された配列構造を有する。同様に、第３の発光モジュール１９０１ｃに含まれた複数の発光素子１９０３及びコネクター１９０４ｃは、第２の発光モジュール１９０１ｂに含まれた複数の発光素子１９０３及びコネクター１９０４ｂが時計方向に９０゜回転された配列構造を有し、第４の発光モジュール１９０１ｄも同様な方式で配列されることができる。このような回転配置方式は、図５５（ａ）に示されたものと同様である。但し、回転方向は、時計方向でない図５５（ｂ）のように反時計方向であってもよい。

【0180】

第１から第４の発光モジュール１９０１ａ〜１９０１ｄの夫々に含まれたコネクター１９０４ａ〜１９０４ｄは、図５４に示したように、上記の中心点に隣接して配置され、相互間の距離も非常に近くなる。これによって、電源連結のための配線構造が簡潔になることができる。また、上記の第１から第４の発光モジュール１９０１ａ〜１９０１ｄが順に９０゜回転配置構造を有することによって、本実施形態による面光源装置１９００は１種類の発光モジュールで構成されることができる。回転配置構造を利用しない場合、上記のコネクター１９０４ａ〜１９０４ｄが中心点に隣接して配置されるためには、上記の第１から第４の発光モジュール１９０１ａ〜１９０１ｄは互いに異なる構造を有する必要がある。即ち、本第１の実施形態とは異なり、４種類の発光モジュールが要求される。このように、本第１の実施形態の面光源装置の場合、コネクター１９０４ａ〜１９０４ｄ間の距離が短くなって、電気配線構造が簡潔ながらも、１つの発光モジュールが要求され、発光モジュールの規格化及び生産性の向上による費用節減の効果を得ることができる。

【0181】

図５６は、第２の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図である。

【0182】

図５６を参照すると、本第２の実施形態による面光源装置２０００は、以前の実施形態と同様に、第１から第４発光モジュール２００１ａ〜２００１ｄを備え、上記の第１から第４発光モジュール２００１ａ〜２００１ｄは夫々複数の発光素子２００３及びコネクター２００４ａ〜２００４ｄを備えて構成される。この第２の実施形態の面光源装置の場合、図５４の第１の実施形態とは異なり、上記のコネクター２００４ａ〜２００４ｄが上記の発光素子２００３と別個の領域に形成される。即ち、図５６は、面光源装置２０００をコネクター２００４ａ〜２００４ｄが配置された方向から見たものであって、上記のコネクター２００４ａ〜２００４ｄは、上記の第１から第４発光モジュール２００１ａ〜２００１ｄにおいて上記の発光素子２００３の反対側に形成されてもよく、これによって、上記の発光素子２００３をコネクター２００４ａ〜２００４ｄに制約を受けることなく配置することができる。

【0183】

図５７は、本発明の第３の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図である。

【0184】

図５７を参照すると、本第３の実施形態による面光源装置２１００は、第１から第３の発光モジュール２１０１ａ〜２１０１ｃを備え、第１から第３の発光モジュール２１０１ａ〜２１０１ｃの外部境界線が成す形状、即ち、発光領域は円形を成す。図５４の第１の実施形態と同様に、第１から第３の発光モジュール２１０１ａ〜２１０１ｃは、互いに同一の形状を有し、互いに共有する頂点、即ち、回転中心点と成す角度が１２０゜（即ち、３６０゜／３）である扇状を有する。第１の発光モジュール２１０１ａに含まれた複数の発光素子２１０３は、第１及び第２方向に２次元配列され、上記の第１及び第２方向は１２０゜を成す。この場合、上記の第１方向は、第１の発光モジュール２１０１ａと第２の発光モジュール２１０１ｂの境界線と同一の方向であり、上記の第２方向は、第１の発光モジュール２１０１ａと第３の発光モジュール２１０１ｃの境界線と同一の方向に該当する。

【0185】

第２の発光モジュール２１０１ｂに含まれた複数の発光素子２１０３及びコネクター２１０４ｂは、第１の発光モジュール２１０１ａに含まれた複数の発光素子２１０３及びコネクター２１０４ａが上記の中心点を回転軸として時計方向に１２０゜回転された構造を有し、第３の発光モジュール２１０１ｃに含まれた複数の発光素子２１０３及びコネクター２１０４ｃは、第２の発光モジュール２１０１ｂに含まれた複数の発光素子２１０３及びコネクター２１０４ｂが上記の中心点を回転軸として時計方向に１２０゜回転された構造を有する。本第３の実施形態では、円形の面光源装置２１００の３等分された構造について説明したが、実施形態によって、面光源装置の形状は、正三角形、正五角形等のような正ｎ角形（ｎは、３以上の自然数）であってもよく、この場合、ｎ個の発光モジュールは、１／ｎ×３６０゜の回転角度で配列されることができる。

【0186】

図５８は、本発明の第４の実施形態による面光源装置において発光モジュールの配列構造を概略的に示した平面図である。

【0187】

図５８を参照すると、この第４の実施形態による面光源装置２２００は、図５４で説明した面光源装置１９００に類似した構造であって、第１から第４の発光モジュール２２０１ａ〜２２０１ｄを備える。第１から第４の発光モジュール２２０１ａ〜２２０１ｄは、夫々複数の発光素子２２０３及びコネクター２２０４ａ〜２２０４ｄを備えて構成され、第２から第４の発光モジュール２２０１ｂ〜２２０１ｄは、第１の発光モジュール２２０１ａを９０゜ずつ順に回転して得られる。

【0188】

本第４の実施形態の場合、第１の発光モジュール２２０１ａに含まれた複数の発光素子２２０３は、行と列、即ち、ｘ及びｙ方向に配列されるが、ｘ方向のピッチ（ｘ）とｙ方向のピッチ（ｙ）は互いに相異する。本実施形態では、ｙ方向のピッチ（ｙ）を、一般的に採用できる大きさに該当するｘ方向のピッチ（ｘ）より大きくすることによって、全体に使用される発光素子２２０３の数を減らすことができる。具体的に、上記のｘ方向のピッチ（ｘ）は、約２６〜２７ｍｍ程度になり、上記のｙ方向のピッチ（ｙ）は、約２９〜３７ｍｍ程度になる。但し、本実施形態では、ｙ方向のピッチ（ｙ）をｘ方向のピッチ（ｘ）より大きくしたが、実施形態によっては、ｘ方向のピッチ（ｘ）をｙ方向のピッチ（ｙ）よりさらに大きくしてもよい。即ち、ｘ方向のピッチ（ｘ）とｙ方向のピッチ（ｙ）とが互いに異なってさえいればよい。一方、本明細書で使用されるピッチは、一方向に離隔した隣接した発光素子２２０３の中心間の距離に該当する。

【0189】

本実施形態のように、ｘ及びｙ方向のピッチが互いに異なる発光素子配列構造である場合、ｙ方向のピッチが大きくなることによって輝度のばらつきを最小化することができる。第１の発光モジュール２２０１ａにおいては、ｙ方向のピッチ（ｙ）がｘ方向のピッチ（ｘ）よりも大きいが、第２の発光モジュール２２０１ｂにおいてはこれと逆になり、第３の発光モジュール２２０１ｃは第２の発光モジュール２２０１ｂと逆になる。また、第３の発光モジュール２２０１ｃが時計方向に９０゜回転されて形成された第４の発光モジュール２２０１ｄは、第２の発光モジュール２２０１ｂと同一のピッチ構造を有する。このように、隣接した発光モジュールと逆になる配列構造を有することによって、ｘ方向及びｙ方向ピッチが相異するために引き起こされる輝度のばらつきを最小化することができ、つまり、上記の面光源装置２２００は、輝度分布の均一性を維持しながらも、発光素子２２０３の個数を減らすことができる。

【0190】

この場合、発光素子２２０３の個数が減少しながら発生する輝度の低下の問題は、注入電流を増加させることによって解決することができる。このように、第１の発光モジュール２２０１ａの配置方式と全体発光領域で占める領域が決定されると、第１の発光モジュール２２０１ａを時計または反時計方向に回転して残りの発光モジュールの配置方式を決定することができ、いずれの方向に回転しても輝度の均一度及び発光素子個数の減少を得ることができる。

【0191】

上記の第１から第４の実施形態では、面光源装置の全体の形象が正方形、円形である場合について説明したが、図５９に示したように、長方形面光源装置にも応用することができる。

【0192】

図５９は、第５の実施形態による面光源装置を示した平面図である。本実施形態の場合、面光源装置２３００は長方形の形状を有し、図５４の実施形態の面光源装置１９００を横に４個連結して付着することで製造することができる。このように、本実施形態により提供される面光源装置は、３００×３００、６００×６００のサイズの外、３００×１２００、６００×１２００等のサイズにも適用することができる。ひいては、上述した構造を有する面光源装置は、ＬＣＤパネルの後面から光を照射するバックライトユニット等に採用されることができる。

【0193】

上述した第１から第５の実施形態による面光源装置は、第１から第１３の実施例による発光素子パッケージを採用しており、各発光素子パッケージは、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３を満たし、発光ダイオードチップから放出された光を吸収して約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する赤色蛍光体を少なくとも含む波長変換部を備える。

【0194】

図６０は、上述した本発明の第１から第５の実施形態による面光源装置を採用した第１の実施形態のバックライトユニットを示した断面図である。

【0195】

図６０を参照すると、この第１の実施形態によるバックライトユニット２４００は、上述した構造の第１から第５の実施形態の面光源装置を備えることができるが、このうち１つの実施形態を挙げて説明する。上記の面光源装置は、基板２４０１上に配置された複数の発光素子２４０２を備え、上記の発光素子２４０２は互いに異なるピッチ（Ｐ１，Ｐ２）で配列されている。また、詳しく図示してはいないが、上記の面光源装置の発光領域は、ｎ等分されて形成された第１から第ｎ発光モジュールを備え、上記の第１発光モジュールから時計または反時計方向に３６０゜／ｎの角度で順に回転されて第２から第ｎ発光モジュールが形成される。ひいては、図示してはいないが、上記の複数の発光素子２４０２に電源を供給するためのコネクターは、上記の第１から第ｎ発光モジュールの回転中心に隣接して配置されることで電源配線の効率性を図ることができる。

【0196】

上記の面光源装置の上部には、入射された光を均一に拡散させる拡散シート、または、拡散板と上記の拡散シートまたは拡散板の上部に配置されて入射された光を垂直方向に集光する集光シート等を含む光学シート２４１４が配置される。上記の光学シート２４１４は、上記の集光シート上部に配置され、下部の光学構造物を保護するための保護シートをさらに含むことができる。上記の基板２４０１の上面縁には上記の発光素子２４０２を取り囲むように形成され、上記の発光素子２４０２が配置された方向に傾斜面を有する側壁２４１３が形成される。また、上記の基板２４０１の上面には、上記の発光素子２４０２から放出された光を上部に反射させることができる反射層２４１１が備えられてもよい。一方、上記の発光素子２４０２の配列間隔であるピッチ（Ｐ１，Ｐ２）は、光学距離（ｌ）よりも小さいことが好ましい。本条件を満たさない場合、面光源装置の輝度の均一度が低下したり、ホットスポット（ｈｏｔ ｓｐｏｔ）が見える恐れがある。ここで、上記の光学距離（ｌ）は、発光素子８０１の光放出面から上記の光学シート２４１４までの距離、即ち、垂直方向に光が進行した距離と理解することができる。

【0197】

図６１は、本発明の第６の実施形態による面光源装置を示した斜視図である。図６１に示したように、面光源装置２５００は、下部フレーム２５１０と、発光素子パッケージ２５２０と、導光板２５３０と、光学シート２５４０と、を含む。この際、面光源装置２５００は、光の透過率を調節して映像を表示す液晶パネル２５５０と共に液晶表示装置に使用されることができる。そして、光学シート２５４０は、導光板２５３０の上部に装着され、拡散板、拡散シート、プリズムシート及び保護シートを含むことができる。

【0198】

導光板２５３０は、複数に分割されており、複数の導光板が下部フレーム２５１０の収納空間に並列的に配置され、発光素子パッケージ２５２０は導光板２５３０の側面に配置される。ここで、導光板２５３０は、複数個が個別的に配置されてもよいが、複数個が一体化されるよう、連結されて配置されてもよい。

【0199】

そして、発光素子パッケージ２５２０は、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である赤色蛍光体と、青色蛍光体、緑色蛍光体及び黄色蛍光体が樹脂材に適切に混合された波長変換部を備える。そして、図示してはいないが、導光板２５３０の下部に反射板をさらに備えてもよく、本面光源装置は、下部フレーム２５１０の内部空間に装着されて固定されてもよい。

【0200】

そして、図６２は、第７の実施形態による面光源装置を説明するための概略的な断面図である。

【0201】

図６２（ａ）に示したように、本実施形態による面光源装置は、タンデム型面光源装置であって、ｎ個のＬＥＤ光源と、ｎ個の平板型導光板を有する。ＬＥＤ光源は、基板２６００上に複数のＬＥＤパッケージ２６０１が一列に配列され、このように構成されたｎ個のＬＥＤ光源が互いに平行に配列される。これらｎ個のＬＥＤ光源に沿って一側に夫々配列設置される平板型導光板２６０２及び２６０５を備える。

【0202】

また、面光源装置は、ＬＥＤパッケージ２６０１及び２６０４の下部、並びに、平板型導光板２６０２及び２６０５の下部に配置され、ＬＥＤ光源から出光された光を反射させる反射部材（不図示）を備えて構成される。また、上記の平板型導光板の上部には、反射部材で反射され、平板型導光板で屈折して液晶パネル側に出射される光を複数の方向に拡散させる拡散シート、及び拡散シートを通過した光を正面視野角内に集める役割をする、プリズムシートのような光学シートを備える。

【0203】

具体的に、ＬＥＤ光源はトップビュー（Ｔｏｐ Ｖｉｅｗ）ＬＥＤが夫々実装された複数のＬＥＤパッケージからなる。そして、平板型導光板２６３２、２６３５は、平板型（ｐｌａｔｅ−ｔｙｐｅ）であり、ＬＥＤ光源から光が放出される方向に配置され、光を通過させることができるように透明な素材からなる。平板型導光板は、ウェッジ型導光板に比べてその形状が簡単で、量産が容易であり、さらに、ＬＥＤ光源上に導光板の位置を合わせることも容易である。

【0204】

また、平板型導光板２６０２及び２６０５は、ＬＥＤ光源から出た光が入射される入光部、均一な厚さを有する平板型で形成され、ＬＥＤ光源から入射された光を照明光として液晶パネル側に出射する出射面を有する出射部、及び上記の出射部を基準として入光部の対向側に形成され、入光部の厚さよりも小さい厚さの先端部先端部を備え、平板型導光板２６０２の先端部がＬＥＤパッケージ２６０４上を覆うように配置される。即ち、ｎ番目の平板型導光板の先端部の下部にｎ＋１番目のＬＥＤ光源が位置する。そして、平板型導光板２６０２の先端部は下面にプリズム状を有する。

【0205】

図６２（ｂ）に示したように、ＬＥＤパッケージ２６０４から出た光は平板型導光板２６０２に直接出射されずに、平板型導光板２６０２の先端部の下面に備えられたプリズム状により散乱して分散される。これによって、ＬＥＤ光源上の導光板に生じるホットスポットを除去することができる。

【0206】

図６３は、図６２に示された平板型導光板を説明するための概略的な斜視図である。図６３に示したように、平板型導光板２７００は、複数のＬＥＤパッケージからなるＬＥＤ光源から出た光が入射される入光部２７０１と、均一な厚さの平板型で形成され、入光部２７０１に入射された光を照明光として液晶パネル側に出射する出射面２７０４を有する出射部と、出射部を基準として入光部２７０１の対向側に形成され、入光部２７０１の入射端面よりも狭い厚さの端面を有する先端部２７０２と、を備える。

【0207】

先端部２７０２は、自身の下部に配列されるＬＥＤパッケージから出た光の一部を分散するためにプリズム状２７０３を備える。このようなプリズム状２７０３は、入射された光を分散及び散乱させることができる三角形プリズム、円錐型プリズム及び半球型プリズムのうち少なくともいずれか１つであることができる。また、先端部２７０２のプリズム状は、先端部２７０２の全体に形成されてもよく、または、ＬＥＤパッケージ上部のみに一部形成されてもよい。このようなプリズム状により、ＬＥＤパッケージ上の導光板に発生するホットスポットが除去できる。

【0208】

よって、本実施形態は、平板型導光板において、先端部の下面にプリズム状を加工することによって、ＬＥＤパッケージから出た光の一部によりＬＥＤパッケージ上の導光板に発生するホットスポットを分散させるためにＬＥＤパッケージと導光板との間に別途の拡散シート及びプリズムシートを加工する工程が不要となり、製造工程が簡単になる効果がある。

【0209】

図６４は、本発明の第２の実施形態によるバックライト装置の分解斜視図であり、図６５は、図６４に示されたバックライト装置の積層後のＩ−Ｉ'線に沿って見た切断面図である。ここで、バックライト装置は、多数の導光板を備えることができるが、説明の便宜上、２個の導光板のみを示した。

【0210】

図６４及び図６５を参照すると、バックライト装置は、下部カバー２８１０と、導光板２８２０と、光源装置２８３０と、固定手段２８４０と、を含む。上記の下部カバー２８１０は収納空間を有する。例えば、上記の収納空間は、上記の下部カバー２８１０の底面を成すプレート（ｐｌａｔｅ）及び上記のプレートの縁で折曲された側壁により形成されることができる。上記の下部カバー２８１０は、後述する固定手段２８４０が締結される締結具あるいは締結部２８１１を備えることができる。ここで、上記の締結具あるいは締結部２８１１は後述する固定手段２８４０が貫通される貫通ホール部または上記の固定手段が挿入されるための溝部であってもよい。

【0211】

上記の導光板２８２０は多数個に分割されている。多数に分割された上記の導光板２８２０は、上記の下部カバー２８１０の収納空間に並列的に配置されている。上記の夫々の導光板２８２０は胴体を貫通する貫通ホール２８２１を備える。上記の貫通ホール２８２１は上記の導光板２８２０のエッジに配置されている。しかし、本発明の実施形態では、上記の貫通ホール２８２１の位置及び個数に対して限定するものではない。上記の貫通ホール２８２１は上記の締結部２８１１と対応するように配置される。上記の導光板２８２０の形態は四角形状に示したが、これに限定されず、三角形、六角形といった多様な形態を有してもよい。

【0212】

上記の各導光板２８２０の一側には、上記の導光板２８２０に光を提供する複数の光源装置２８３０が配置されている。上記の夫々の光源装置２８３０は、光を形成する光源、即ちＬＥＤパッケージ２８３１及び上記のＬＥＤパッケージ２８３１の駆動電圧を印加するための多数の回路パターンを備える基板２８３２を含むことができる。例えば、上記のＬＥＤパッケージ２８３１は、青色、緑色及び赤色を夫々具現するサブ発光ダイオードを含む。この際、上記のサブ発光ダイオードは、青色発光ダイオード及び上記の青色発光ダイオードから放出された青色光の一部を、赤色及び緑色に変換させる蛍光体を含んでもよい。この際、上記の青色と上記の赤色及び緑色が混色され、白色光を具現することができる。ここで、赤色蛍光体は、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光物質である。

【0213】

上記の光源装置２８３０で形成された光は上記の導光板２８２０の側面に入射され、上記の導光板２８２０の内部全反射により上部に出射される。上記の固定手段２８４０は、上記の導光板２８２０の流動を防止するために、上記の導光板２８２０を上記の下部カバー２８１０に固定する役割をする。上記の固定手段２８４０は、上記の導光板２８２０の貫通ホール２８２１に挿入され、上記の導光板２８２０を上記の下部カバー２８１０上に固定させる。加えて、上記の固定手段２８４０は、上記の導光板２８２０の貫通ホール２８２１を経由して上記の導光板２８２０の締結部２８１１、例えば、上記の貫通ホール部を貫通したり、上記の挿入溝に挿入することができる。上記の固定手段２８４０は、胴部２８４２及び上記の胴部２８４２から延長された頭部２８４１を含む。

【0214】

上記の胴部２８４２は、上記の導光板２８２０の貫通ホールを貫通し、上記の締結部２８１１に締結される。即ち、上記の胴部２８４２は、上記の導光板２８２０と上記の下部カバー２８１０とを互いに結合させ、上記の導光板２８２０を上記の下部カバー２８１０上に固定させる役割をする。上記の頭部２８４１は、上記の胴部２８４２よりも広い幅を有することによって、上記の固定手段２８４０が上記の導光板２８２０の貫通ホール２８２１を通して完全に抜け出ることを防止する。上記の頭部２８４１は、様々な形態、例えば、半円形、反楕円形、四角形及び三角形のうちいずれか１つの断面形態を有することができる。ここで、上記の頭部２８４１が三角形の断面形態を有する場合、上記の固定手段２８４０と後述する光学部材２８６０間の接触を最小化することができ、上記の固定手段２８４０による黒点の発生を最小化することができる。

【0215】

上記の導光板２８２０と上記の光学部材２８６０は、一定の間隔を有することによって、上記の導光板２８２０から出射された光は上記の光学部材２８６０上に均一に提供されることができる。ここで、上記の頭部２８４１は、上記の光学部材２８６０を支持することによって、上記の導光板２８２０と後述する光学部材２８６０間の間隔を維持する役割をするようになる。ここで、上記の導光板２８２０と上記の光学部材２８６０との間隔は上記の頭部２８４１の高さを調節することによって調整されることができる。固定手段２８４０は、画質に及ぶ影響を最小化するため、光を透過する材質、例えば、透明なプラスチックからなることができる。

【0216】

これに加えて、上記の各導光板２８２０の下部に反射部材２８５０が配置されてもよい。上記の反射部材２８５０は、導光板２８２０の下部に出射される光を反射して上記の導光板２８２０に再入射させることによって、バックライト装置の光効率を向上させる。上記の反射部材２８５０は、上記の貫通ホール２８２１及び上記の締結部２８１１と対応される貫通部２８５１を備えることができる。上記の固定手段２８４０は、上記の貫通ホール２８２１及び上記の貫通部２８５１を経由して上記の締結部２８１１に締結されることができる。これによって、上記の反射部材２８５０が上記の導光板２８２０のように多数に分割される場合、上記の固定手段２８４０により上記の下部カバー２８１０上に固定されることができる。

【0217】

加えて、上記のバックライト装置は、上記の導光板２８２０上に配置された光学部材２８６０をさらに含むことができる。上記の光学部材２８６０の例としては、導光板２８２０に配置された拡散板、拡散シート、プリズムシート及び保護シートを含むことができる。従って、本発明の実施形態において、バックライト装置は、多数個に分割された導光板を備えることによって、部分駆動によるローカルディミング効果をさらに向上させることができる。また、多数個に分割された上記の導光板は、固定手段を用いて下部カバー上に固定させることによって、上記の導光板の流動による不良を防止することができる。また、上記の固定手段によって上記の導光板と上記の光学部材間の間隔を一定に維持することができ、均一な光を液晶パネルに提供することができる。

【0218】

図６６は、第３の実施形態によるＬＥＤバックライト装置を示した平面図であり、図６７は、図６６に示したＡ領域の基板締結前の断面斜視図であり、図６８は、図６６に示したＡ領域の基板締結後の断面斜視図である。また、図６９は、図６８の切断線ＩＩ−ＩＩ'に沿って見た切断面図である。

【0219】

図６６から図６９に示したように、第３の実施形態によるＬＥＤバックライト装置は、２９１０ａの第１貫通ホール、あるいは溝等からなる締結具あるいは締結部を有する下部カバー２９１０と、上記の下部カバー２９１０上に配置される複数の導光板２９２０と、上記の各導光板２９２０の一側で下部カバー２９１０の底面に水平に備えられ、外部から電圧が印加される配線が形成され、下部カバー２９１０に設けられた、２９１０ａの第１貫通ホールに対応（あるいは対面）する、２９３１ａの第２貫通ホールを有する基板２９３１と、上記の導光板２９２０の一側に備えられる基板２９３１上に実装されて光を提供する多数のＬＥＤパッケージ２９３２と、上記の基板２９３１に設けられた、２９３１ａの第２貫通ホール及び／あるいは上記の下部カバー２９１０に設けられた、２９１０ａの第１貫通ホールに締結され、隣接する導光板２９２０の一側縁領域を圧迫する固定手段２９４０と、を含んでいる。

【0220】

ここで、収納空間を形成して底面を成すプレートを貫通して円形、長方形あるいは楕円形といった形態を成す２９１０ａの第１貫通ホール（あるいはプレート上に凹状に形成された（締結）溝）を有する下部カバー２９１０は、鉄（Ｆｅ）あるいは電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧＩ）等を材質として下部フレームを成し、さらに、下部カバー２９１０は、底面を成すプレート縁領域で上側方向に垂直に延長して形成された側壁、即ち、側面フレームを有することができる。この際、下部フレームの底面は、分割型バックライト装置の構成のために一列に形成される複数の領域に区分できるが、この際、その複数の領域は、例えば一側領域に形成された凹状の溝により境界を成すことができる。勿論、ここで複数の領域を区分する凹状の溝は、後述する基板２９３１の収納溝に該当する。

【0221】

また、下部カバー２９１０上の、２９１０ａの第１貫通ホールは、円形、楕円形あるいは長方形以外にも多様な形態を成すことができるが、長手方向の幅を有する貫通ホール、さらに正確には、互いに並んだ２個の長辺と、その２個の長辺の両端で所定の曲率をもって互いに連結されるように形成された２個の短辺を有する貫通ホールの形態を示すことができ、この際、２９１０ａの第１貫通ホールの長軸方向（Ｙ軸）が光の進行方向と同一の方向を成すよう、下部カバー２９１０上に形成されることがさらに好ましい。（締結）溝の場合も上記のと同様な構造的特徴を有する。

【0222】

そして、下部カバー２９１０の全底面、あるいは基板２９３１が収納される凹状の収納溝が形成される場合は、その凹状の溝を除いた複数の底面上に反射板（不図示）が付着されている。このような反射板は、普通、白色ポリエステルフィルムあるいは金属（Ａｇ，Ａｌ）等がコーティングされたフィルムを使用するようになるが、反射板での可視光の光反射率は９０〜９７％程度であり、コーティングされたフィルムが厚いほど反射率は高くなる。

【0223】

この際、下部カバー２９１０の底面において複数個備えられる反射板は、夫々光が提供されるＬＥＤパッケージ２９３２と、そのＬＥＤパッケージ２９３２の背面に隣接して位置する導光板２９２０の間に位置するように延長して形成されてもよい。このような場合、導光板２９２０の一側から提供されて誘導された光が、導光板２９２０の他側に配置されたＬＥＤパッケージ２９３２の干渉を受けることなく反射板により再び反射された後、上側に備えられる光学部材（不図示）の方向に提供されることができ、光の反射効率が増大できる。

【0224】

上記の下部カバー２９１０の凹状の収納溝あるいは導光板２９２０の一側にはＬＥＤ光源２９３０が備えられている。この際、ＬＥＤ光源２９３０は、例えば凹状の収納溝に備えられて下部カバー２９１０の底面に水平を成して備えられ、外部から電圧が印加されるように配線が形成され、下部カバー２９１０に設けられた、２９１０ａの第１貫通ホールに対応する、２９３１ａの第２貫通ホールを有する基板２９３１、即ち、ＰＣＢと、その基板２９３１上に実装されたＬＥＤパッケージ２９３２で構成されている。

【0225】

ここで、基板２９３１は、ＬＥＤパッケージ２９３２とＬＥＤパッケージ２９３２との間に形成された、２９３１ａの第２貫通ホールを有するようになるが、このように２９３１ａの第２貫通ホールを有する基板２９３１は、下部カバー２９１０に設けられた、２９１０ａの第１貫通ホールに対応（あるいは対面）されるようにしてその下部カバー２９１０の底面に備えられており、また、その基板２９３１上に形成された、２９３１ａの第２貫通ホールは、下部カバー２９１０に設けられた、２９１０ａの第１貫通ホールと同様に円形あるいは楕円形等を成すことができるが、本実施形態では長手方向の幅を有する貫通ホール、即ち、互いに並んだ２個の長辺と、その２個の長辺の両端で所定の曲率をもって互いに連結されるように形成された２個の短辺を有する貫通ホールの形態を示すが、２９３１ａの第２貫通ホールの長軸方向（Ｘ軸）が光の進行方向と垂直を成すように形成されることによって、結局、基板２９３１に設けられた２９３１ａの第２貫通ホールはその長軸方向（Ｘ軸）が下部カバー２９１０に設けられた、２９１０ａの第１貫通ホールの長軸方向（Ｙ軸）と互いに交差するように形成されている。

【0226】

この際、基板２９３１上に形成された２９３１ａの第２貫通ホールの大きさ、さらに正確には、両長辺間の間隔（あるいは距離）はネジ山が形成された固定手段２９４０の胴体の直径に関係し得るが、２９３１ａの第２貫通ホールの大きさは、光を提供するＬＥＤパッケージ２９３２とそのＬＥＤパッケージ２９３２から提供された光が入射されて誘導される導光板２９２０との間隔に影響を及ぼし得るためである。これについては、後でさらに説明する。

【0227】

また、ＬＥＤパッケージ２９３２は、上記の基板２９３１上に再び固定され、外部フレームを形成して収納溝を有するパッケージ本体２９３３と、パッケージ本体２９３３の収納溝に実装されて光を提供するＬＥＤチップ２９３５と、上記の収納溝に露出するように形成されてＬＥＤチップ２９３５が搭載され、基板２９３１上の配線と電気的に接続される１対の第１及び第２電極構造（不図示）と、で構成されている。

【0228】

この際、ＬＥＤパッケージ２９３２は、ＬＥＤチップ２９３５が青色の発光ダイオードチップである場合、白色光を提供するために収納溝に形成された樹脂包装部２９３６を追加的に備えることができるが、この際、樹脂包装部２９３６は赤色及び緑色蛍光体を含むことができる。例えば、その樹脂包装部２９３６は、赤色及び緑色蛍光体を含むジェル形態のエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂をパッケージ本体２９３３の収納溝に注入した後、ＵＶ（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）硬化あるいは熱硬化を通じて形成されることができる。

【0229】

勿論、ここでも青色発光ダイオードチップと黄色蛍光体からなるＬＥＤパッケージ２９３２に対して限定しようとするわけではなく、たとえ、近紫外線チップと該近紫外線チップ上に備えられる赤色、緑色、及び青色の蛍光体が混合された樹脂包装部、あるいは、赤色、緑色、及び青色の蛍光体が夫々含まれて順に積層して形成された樹脂包装部からなってもよい。ここで、赤色蛍光体は、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３である蛍光物質である。

【0230】

複数の領域に区分される下部カバー２９１０の底面には複数の導光板２９２０が夫々備えられている。この際、導光板２９２０の側面はパッケージ本体２９３３の収納溝内に実装されたＬＥＤチップ２９３５から提供された光が損失を受けることなく導光板２９２０に入射するようにパッケージ本体２９３３と密着するように備えられることが好ましい。このような導光板２９２０は、ＰＭＭＡの材質で形成され、可視光線領域で光に対する吸水性が高分子材料のうち最も少なくので、透明性及びつやが非常に大きい。これは、機械的な強度が高いため割れたり変形されず、軽くて耐化学性が強い。また、可視光線の透過率が９０〜９１％程度と高く、内部損失が非常に少なく、引張強度、曲げ強度、伸長強度等の機械的性質と化学性、耐性等にも強い。

【0231】

そして、導光板２９２０と導光板２９２０と間の基板２９３１には固定手段２９４０が締結されている。このような固定手段２９４０は、透明な材質からなるネジのような形態であって、ＬＥＤパッケージ２９３２の両側、即ち、光が出射される前面と、その前面の反対側に位置する後面に夫々備えられる導光板２９２０の間隔を一定に維持させながら、その隣接する導光板２９２０を同時に固定することを目的として基板２９３１に設けられた２９３１ａの第２貫通ホール、及び２９３１ａの第２貫通ホールに対応する下部カバー２９１０に設けられた２９１０ａの第１貫通ホールを貫通して締結されている。この際、本実施形態での固定手段２９４０は、導光板２９２０内から誘導される光が、干渉を受けることなく、上側に配置された光学部材に提供されるように透明な材質を成すが、導光板２９２０と同材質からなることが好ましい。

【0232】

そして、本実施形態の固定手段２９４０は、実質的に円形あるいは四角形状といった多様な形状を有する頭部と、その頭部に延長されて形成された円筒形あるいは円柱形態の胴体部と、からなり、その固定手段２９４０の胴体部の外部面に形成されたネジ山を通じて基板２９３１に設けられた２９３１ａの第２貫通ホール及び／あるいは下部カバー２９１０に設けられた２９１０ａの第１貫通ホールに固定されることができる。勿論、ここでの固定手段２９４０の胴体部は、四角柱の形態を成してもよい。この際、頭部の大きさは導光板２９２０と導光板２９２０との間の間隔と導光板２９２０の一側縁領域を一部覆うように設計され、導光板２９２０と導光板２９２０との間の間隔によって少し変更されてもよく、また、胴体部の直径は基板２９３１に設けられた２９３１ａの第２貫通ホール及び／あるいは下部カバー２９１０に設けられた２９１０ａの第１貫通ホールで互い並んだ２個の長辺間の間隔あるいは距離と同様に形成されることが好ましい。

【0233】

さらに、固定手段２９４０は、上述したように、基板２９３１に設けられた２９３１ａの第２貫通ホールの大きさに関しても頭部の大きさや胴体部の直径の長さが少し変更し得るが、基板２９３１に設けられた２９３１ａの第２貫通ホールの大きさが小さいというのは、固定手段２９４０の胴体部の直径が小くなることであり、ＬＥＤパッケージ２９３２と導光板２９２０間の間隔を狭めることができるということを意味する。このような固定手段２９４０は、基板２９３１及び／あるいは下部カバー２９１０にネジ方式で締結する時、ＬＥＤパッケージ２９３２が固定されている基板２９３１上に隣接して配置されている導光板２９２０の上側の角領域をヘッド部位で圧迫するようになることで、外部の衝撃が発生しても導光板２９２０の流動が防止できる。この際、さらに、固定手段２９４０は、下部カバー２９１０に設けられた２９１０ａの第１貫通ホールを貫通して外部に露出した部位には追加的にナットが締結されることでその力の強度が補強できる。

【0234】

つまり、基板２９３１上に締結される固定手段２９４０は、ＬＥＤパッケージ２９３２と導光板２９２０間にスペーサ（ｓｐａｃｅｒ）の役割をすることができるので、ＬＥＤパッケージ２９３２と導光板２９２０間の間隔を一定に維持させ、導光板２９２０の収縮及び／あるいは膨張にも対応できるようになる。勿論、上記の固定手段２９４０がネジ山の形態である必要はない。例えば、上述したように、図６５のように、ネジの頭部と対応する端部位に形成された鉤部によって基板２９３１に設けられた２９３１ａの第２貫通ホールと下部カバー２９１０に設けられた２９１０ａの第１貫通ホールを貫通して締結された後、下部カバー２９１０により固定されてもよい。

【0235】

そして、複数の導光板２９２０の上側には、導光板２９２０を介して提供された光の光学的特性を補うための光学部材（不図示）が備えられている。この際、光学部材は、例えば、導光板２９２０を透過して出た光のバラツキを緩和させるための拡散パターンが形成された拡散板と、光の正面輝度を高めるための集光パターンが形成されたプリズムシート等を含むことができる。上記の構成により、本実施形態は、導光板２９２０と導光板２９２０との間に備えられた固定手段２９４０によって一定の間隔を維持させて導光板２９２０を固定することで、外部の衝撃等による導光板２９２０の流動を防止することができ、光の進行方向と垂直した方向（Ｘ軸）への導光板２９２０の収縮に対応することができるようになる。また、長軸方向と短軸方向を有するように形成された基板２９３１に設けられた２９３１ａの第２貫通ホールによって、２９３１ａの第２貫通ホールの長軸方向（Ｘ軸）に基板２９３１の収縮が発生してもこれに対応することができる。

【0236】

さらに、光の進行方向に沿って形成された長軸方向（Ｙ軸）を有する下部カバー２９１０に設けられた２９１０ａの第１貫通ホールと、２９１０ａの第１貫通ホールに締結された固定手段２９４０によっては、導光板２９２０の膨張及び／あるいは収縮が発生する時に下部カバー２９１０に設けられた２９１０ａの第１貫通ホールの長軸方向（Ｙ軸）に沿って導光板２９２０と固定手段２９４０及び／あるいは基板２９３１が共に移動することができるので、結局、導光板２９２０とＬＥＤパッケージ２９３２間の一定の間隔がそのまま維持され、（従来に比べて）輝点及び輝線現象が改善できる。

【0237】

一方、本実施形態による液晶表示装置は、上記の第２及び第３の実施形態によるＬＥＤバックライト装置を備えると共に、上記の光学部材上に備えられた液晶パネル（不図示）をさらに含んでいる。この際、液晶表示装置は外部の衝撃等から表示装置の歪みを防止するためにメインサポート（ｍａｉｎ ｓｕｐｐｏｒｔ）というモールド構造物をさらに備えることができるが、そのメインサポートの下側にはバックライト装置が備えられ、上側には液晶パネルが積載される。上記の液晶パネルは薄膜トランジスターアレイ基板及びカラーフィルター基板が合着されたもので、その２個の基板を介して注入された液晶層を含んで構成されている。

【0238】

この際、薄膜トランジスターアレイ基板上にはゲートラインとデータライン等の信号配線が互いに交差して形成され、データラインとゲートラインの交差部に薄膜トランジスター（ＴＦＴ）が形成されている。このようなＴＦＴは、ゲートラインを通じて提供されたスキャン信号に応答して、データラインから液晶層の液晶セルに伝送されるビデオ信号、即ち、赤色Ｒ、緑色Ｇ、及び青色Ｂのデータ信号を切り換えるようにしている。また、データラインとゲートラインとの間の画素領域には画素電極が形成されている。

【0239】

上記のカラーフィルター基板上には、薄膜トランジスターアレイ基板のゲート及びデータラインに対応して形成されたブラックマトリックスと、ブラックマトリックスにより区画される領域に形成され、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂのカラーを提供するカラーフィルターと、そして上記のブラックマトリックスとカラーフィルター上に備えられている共通電極等が形成されている。

【0240】

このようなカラーフィルター基板が付着されている薄膜トランジスターアレイ基板の縁領域には、データラインから延長して形成されたデータパッドと、ゲートラインから延長して形成されたゲートパッドとが形成されているが、このようなデータパッド及びゲートパッドに夫々接続されて信号を印加するゲート駆動部及びデータ駆動部が備えられている。また、液晶パネル上には、その液晶パネルの４面の縁領域を覆うと共に、下部カバー２９１０あるいはメインサポートの側壁に固定される上部カバーが備えられる。勿論、上部カバーも下部カバー２９１０と同材質からなる。

【0241】

図７０は、本発明の第４の実施形態によるバックライトユニットを概略的に示した平面図であり、図７１は、図７０に示されたＬＥＤモジュールに実装されるＬＥＤの組合せを実施例別に示した斜視図であり、図７２は、順方向電圧によるＬＥＤの分布を示したグラフである。

【0242】

図７０から図７２を参照すると、本発明の第４の実施形態によるバックライトユニット３０００は、複数のＬＥＤ３０２０を備える複数のＬＥＤモジュール３０１０と、上記の複数のＬＥＤモジュール３０１０に備えられる複数のＬＥＤ３０２０の明るさを調節する１つ以上の駆動ドライバ３０３０で構成される。図面に示したように、本実施例ではフレーム３０４０の内側面に沿って導光板３０５０の一側面または複数の側面と向い合う線光源で採用されるＬＥＤモジュール３０１０を配置させるエッジ（ｅｄｇｅ）方式を基準として説明する。しかし、これに限らず、直下（ｄｉｒｅｃｔ）方式でもよいが、ＬＥＤモジュールの配置位置での差があるだけであるから、これに対する具体的な説明は省略する。

【0243】

上記のＬＥＤモジュール３０１０は、複数のＬＥＤ３０２０を含んで白色光を放出することによって、それ自体として一定面積を有する面光源または線光源で採用できる単位となり、基板のようなサブマウントとその上に実装される複数のＬＥＤ３０２０を含むことができる。ここで、上記の複数のＬＥＤ３０２０は白色ＬＥＤであることが好ましいが、これに限定されるものではない。

【0244】

図７１のように、上記のＬＥＤモジュール３０１０の夫々に含まれる上記の複数のＬＥＤ３０２０は、基板上に実装されて互いに電気的に連結され、この際、各ＬＥＤモジュール３０１０に備えられる上記の複数のＬＥＤ３０２０は互いに直列連結されたＬＥＤアレイを形成する。本実施形態の特徴は、各ＬＥＤモジュール３０１０に備えられるＬＥＤアレイを形成するに当たって、ＬＥＤの特性を所定の区間に細分化してこれを組み合わせる方式により上記のＬＥＤアレイを形成することにある。一般的に、ＬＥＤチップをパッケージングして製造されるＬＥＤ単品は、特定の範囲の区間に該当する色座標、輝度、順方向電圧（Ｖ_ｆ：Ｆｏｒｗａｒｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）、波長等の特性を有し、各特性の有する値は全体のＬＥＤ単品において完全には一致せずに、若干の差のある分布を示す。即ち、夫々のＬＥＤ単品が有する色座標の範囲区間と順方向電圧の範囲区間はすべてのＬＥＤ単品において全部一致するものではなく、上限値または下限値において差を有することがある。よって、ＬＥＤ３０２０を複数個実装してＬＥＤアレイを形成するに当たって、特定の範囲区間のみに該当する特性を有するＬＥＤのみを実装する場合、例えば、順方向電圧（Ｖ_ｆ）の高いＬＥＤのみを実装したＬＥＤモジュールとは逆に、低いＬＥＤのみを実装したＬＥＤモジュールとの間には電圧差（ΔＶ）が大きく発生して輝度の均一度に不良が生じ、画面上にむらが発生する問題を引き起こす。

【0245】

そこで、本実施形態は、ＬＥＤの特性のうち複数のＬＥＤが有する順方向電圧（Ｖ_ｆ）をＬＥＤ分布によって複数の区間に細分化し、各区間に該当する順方向電圧を有するＬＥＤを区間別に交互に実装してＬＥＤアレイを形成する。ここで順方向電圧（Ｖ_ｆ）とは、順方向に連結されたＬＥＤ端子の両端にかかる電圧を意味する。

【0246】

これに対し、図７２を参照してさらに詳しく説明する。図７２（ａ）及び図７２（ｂ）は、順方向電圧によるＬＥＤの分布を示したグラフである。図７２（ａ）のように、ＬＥＤ３０２０が有する順方向電圧（Ｖ_ｆ）の範囲が狭い場合は、分布度の中心を基準として２個の区間（Ａ区間、Ｂ区間）に範囲区間を細分化することができる。この場合、実装されるＬＥＤ３０２０の種類は、Ａ区間に該当する順方向電圧を有する種類と、Ｂ区間に該当する順方向電圧を有する種類との２種類に分類され、夫々交互に実装されてＬＥＤアレイを形成する。図７１（ａ）では、ＡＢＡＢ...の順に組み合わされるアレイに対して示しているが、これに限定されず、ＡＡＢＢ、ＡＢＢＡ等の多様な組合せで実装されてアレイを形成してもよい。

【0247】

一方、図７２（ｂ）のように、ＬＥＤが有する順方向電圧（Ｖ_ｆ）の範囲が広い場合は、３個の区間（Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間）に範囲区間を細分化することができる。この場合、実装されるＬＥＤ３０２０の種類は、Ａ区間に該当する順方向電圧を有する種類と、Ｂ区間に該当する順方向電圧を有する種類と、Ｃ区間に該当する順方向電圧を有する種類との３種類に分類され、夫々交互に実装されてＬＥＤアレイを形成する。図７１（ｂ）では、ＡＢＣＡＢＣ...の順に組み合わされるアレイに対して示しているが、これに限定されず、ＡＢＡＣ、ＡＢＢＣ等の多様な組合せで実装されてアレイを形成してもよい。図７１及び図７２では、順方向電圧（Ｖ_ｆ）を２個または３個の範囲区間に細分化して説明しているが、これに限らず、多様な範囲区間に細分化してもよい。

【0248】

このように、各区間に該当する順方向電圧（Ｖ_ｆ）を有するＬＥＤ３０２０を交互に実装することによって、これらを含むＬＥＤモジュール３０１０の順方向電圧の平均値を予測することができ、それだけでなく、特定の範囲値を有するように散布を減らして設定することもできる。そして、モジュール内で直列連結されるＬＥＤ３０２０間の順方向電圧（Ｖ_ｆ）の偏差を減らすことによって、各ＬＥＤモジュール３０１０の間の電圧差（ΔＶ）が減るようになり、全体的に均一な輝度を得ることができる。

【0249】

上記の駆動ドライバ３０３０は、上記の複数のＬＥＤモジュール３０１０に夫々備えられる複数のＬＥＤ３０２０の明るさを調節するために少なくとも１つ以上備えられ、上記の複数のＬＥＤモジュール３０１０と電気的に連結される。また、図面に示してはいないが、ＬＥＤから発光された光を感知するセンサーを備えて予め定められた輝度及び色感と、感知された輝度及び色感とを比較して償うようにＬＥＤの明るさを調節する。また、上記の駆動ドライバ３０３０と連結され、上記の駆動ドライバ３０３０を制御する制御部をさらに含むことができる。図面のように、上記の駆動ドライバ３０３０と連結される上記のＬＥＤモジュール３０１０は夫々１つの駆動ドライバ３０３０と連結され、上記の駆動ドライバ夫々は少なくとも２個以上のＬＥＤモジュール３０１０と連結される。この際、同一の駆動ドライバ３０３０と連結されるＬＥＤモジュール３０１０は、互いの電圧差が小さいか、または、実質的に同一の範囲の順方向電圧を有する。これは上述した各ＬＥＤモジュール３０１０に実装される複数のＬＥＤ３０２０に対する順方向電圧の細分化によるＬＥＤ３０２０の組合せによって調節することができる。よって、上記の各ＬＥＤモジュール３０１０は、同一の駆動ドライバ３０３０と連結される他のＬＥＤモジュール３０１０との間に並列連結を成す連結構造を有する。

【0250】

図７０を参照すると、電圧差の小さい第１ＬＥＤモジュール３０１０ａと第２ＬＥＤモジュール３０１０ｂは、第１駆動ドライバ３０３０ａと連結されて１つの連結構造を成し、第３ＬＥＤモジュール３０１０ｃと第４ＬＥＤモジュール３０１０ｄは、第３駆動ドライバ３０３０ｃと連結されて１つの連結構造を成し、第５ＬＥＤモジュール３０１０ｅと第６ＬＥＤモジュール３０１０ｆは、第２駆動ドライバ３０３０ｂと連結されて１つの連結構造を成す。即ち、互いの電圧差が小さい、少なくとも２個以上のＬＥＤモジュール３０１０は、共通の１つの駆動ドライバ３０３０によって一体に駆動されることができる。このように、本実施例によると、各ＬＥＤモジュール別に夫々駆動ドライバを備えてＬＥＤを駆動する従来のバックライトユニットに比べて、駆動ドライバの全体の個数を減少させることができ、全体的なバックライトユニットの小型化及びスリム化が可能なだけでなく、バックライトユニットに要する電機電子部品の数を減少させることができる。さらに、駆動ドライバの個数が減少することによって、バックライトユニットの光特性を償うための全体の駆動ドライバの制御がより容易になり、画質が改善される効果を有する。

【0251】

一方、図７３及び図７４では、ＬＥＤモジュール３０１０と駆動ドライバ３０３０の多様な連結構造に対する実施例を示している。図７３のように、第１駆動ドライバ３０３０ａは、第１ＬＥＤモジュール３０１０ａ及び第５ＬＥＤモジュール３０１０ｅと連結されて１つの連結構造を成し、第２駆動ドライバ３０３０ｂは、第２ＬＥＤモジュール３０１０ｂ及び第６ＬＥＤモジュール３０１０ｆと連結されて１つの連結構造を成し、第３駆動ドライバ３０３０ｃは、第３ＬＥＤモジュール３０１０ｃ及び第４ＬＥＤモジュール３０１０ｄと連結されて１つの連結構造を成す。

【0252】

図７４で示す実施例では、第１ＬＥＤモジュール３０１０ａと第４ＬＥＤモジュール３０１０ｄが第１駆動ドライバ３０３０ａと連結されて１つの連結構造を成し、第５ＬＥＤモジュール３０１０ｅと第６ＬＥＤモジュール３０１０ｆが第２駆動ドライバ３０３０ｂと連結されて１つの連結構造を成し、第２ＬＥＤモジュール３０１０ｂと第３ＬＥＤモジュール３０１０ｃが第３駆動ドライバ３０３０ｃと連結されて１つの連結構造を成す。各駆動ドライバ３０３０と電気的に連結されるＬＥＤモジュール３０１０は、他にも多様な組合せの連結構造を有することができ、これに限るものではない。そして、複数のＬＥＤモジュール３０１０は、駆動ドライバ３０３０を共通にするＬＥＤモジュール３０１０の間のみで電気的な連結を成し、他の駆動ドライバ３０３０と連結されるＬＥＤモジュール３０１０とは電気的な連結を成していない。

【0253】

上述した本実施形態による面光源装置及びバックライトユニットは、ＤＣ電源に変換させるコンバージョン装置なしに、ＡＣ電源で直接使用可能なＬＥＤ駆動回路を含むことができ、このようなＬＥＤ駆動回路によって具現されたＬＥＤアレイ装置を含むことができる。このようなＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤアレイ装置に対して図７５から図７９を参照し、詳しく説明する。

【0254】

先ず、図７５は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動回路を示す。図７５に示されたＬＥＤ駆動回路は梯子形網ＬＥＤ回路を含む。即ち、本実施形態による梯子形網ＬＥＤ回路は、第１及び第２接点（ａ，ｂ）の間で第１中間接点（ｃ１，ｃ２）により連結された３個の第１ブランチと、第１及び第２接点（ａ，ｂ）の間で第２中間接点（ｄ１，ｄ２）により連結された３個の第２ブランチと、を含み、上記のＬＥＤ駆動回路は、順に第１及び第２中間接点（ｃ１とｄ１、ｃ２とｄ２）の間に連結された２個の中間ブランチを有する。ここで、上記の第１及び第２ブランチと中間ブランチには夫々ＬＥＤ素子（３１０８，３１０９，３１１０，３１１１，３１１２，３１１３，３１１４，３１１５）が配置される。

【0255】

上記のＬＥＤ駆動回路は、交流電圧の互いに異なる半周期で駆動されるように２個の電流ルーフ（Ｌ１，Ｌ２）を有する。第１電流ルーフ（Ｌ１）は、交流電圧の第１半周期で駆動されるように直列連結されたＬＥＤ素子（３１０８，３１０９，３１１０，３１１１，３１１２）を含む。第２電流ルーフ（Ｌ２）は、交流電圧の第２半周期で駆動されるように直列連結されたＬＥＤ素子（３１１３，３１１１，３１１４，３１０９，３１１５）を含む。このように、ＡＣ電圧が印加された状態での回路動作は、ＬＥＤ素子３１０９、３１１１が両方向に全て駆動されることができる。

【0256】

このような梯子形網回路でのＬＥＤ配列は、上記の第１接点（ａ）から上記の第１及び第２ブランチと上記の中間ブランチの順序をｍと定義する時、下記のように説明することができる。上記のＬＥＤ素子（３１０８，３１０９，３１１０，３１１１，３１１２，３１１３，３１１４，３１１５）は、駆動可能な交流電圧の周期によって第１及び第２ＬＥＤグループに区分できる。上記の第１ＬＥＤグループは奇数である（２ｍ−１）番目の第１ブランチとすべての中間ブランチ及び偶数である２ｍ番目の第２ブランチに属するＬＥＤ（３１０８，３１０９，３１１０，３１１１，３１１２）で構成されて、互いに直列に連結される。上記の第２ＬＥＤグループは偶数である２ｍ番目の第１ブランチとすべての中間ブランチと奇数である（２ｍ−１）番目の第２ブランチに属するＬＥＤ（３１１３，３１１１，３１１４，３１０９，３１１５）で構成され、上記の第１ＬＥＤグループと逆極性方向になるように互いに直列連結される。

【0257】

従って、上記の第１ＬＥＤグループは交流電圧の第１半周期で駆動される第１電流ルーフ（Ｌ１）を形成し、上記の第２ＬＥＤグループは交流電圧の第２半周期で駆動される第２電流ルーフ（Ｌ２）を形成することができる。このような駆動によると、中間ブランチに位置して第１及び第２ＬＥＤグループに共通的に属するＬＥＤ素子３１０９、３１１１は、交流電圧の全周期において連続的に動作することができる。

【0258】

このように、８個のＬＥＤ素子（３１０８，３１０９，３１１０，３１１１，３１１２，３１１３，３１１４，３１１５）で構成されたＬＥＤ駆動回路において２個のＬＥＤ素子３１１０、３１１４が交流電圧の全周期で駆動されることができるので、実際の梯子形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を５個（使用ＬＥＤ個数に対比した駆動ＬＥＤ個数：６２．５％）確保することができる。これは、従来のＡＣ駆動型ＬＥＤ配列である逆極性配列５０％またはブリッジ配列（通常は６０％）より向上された数値である。

【0259】

本実施形態によるＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ素子３１０９とＬＥＤ素子３１１１が並列連結でない直列連結である点からブリッジ構造と大きな差がある。即ち、本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、ＬＥＤ素子３１０９とＬＥＤ素子３１１１の間にＬＥＤ素子３１１０、３１１４を挿入した配列であるので、ＬＥＤ素子３１０９とＬＥＤ素子３１１１は直列連結され、このような点からブリッジ構造とは根本的に異なる梯子形網構造になる。

【0260】

本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、交流電圧の全周期、即ち、両方向で全て駆動されるＬＥＤの連結はＬＥＤ素子３１１０、３１１４を挿入して４個の中間接点（ｃ１，ｃ２，ｄ１，ｄ２）を連結し、並列でない直列に構成する。このようなＬＥＤ配列連結の構造上１つのルーフを形成するが、実際の駆動では、上述したように中間接点で構成されたルーフ内ではＬＥＤ夫々の電位差が異なるために電流ルーフを形成することなく、１つの直列形態で動作するようになる。

【0261】

本発明の他の実施形態では、図７５に示された梯子形網構造において第１及び第２中間接点を連結するルーフを１つの束（ｓｔａｃｋ）とする時、複数の束で連続的に連結して多様なＬＥＤ駆動回路を提供することができる。即ち、第１及び第２中間接点は夫々３個以上の同数で構成されてもよく、第１及び第２ブランチは４個以上の同数であってもよい。

【0262】

図７６（ａ）には、本発明の他の実施形態の例として、第１及び第２中間接点（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４とｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）が夫々４個であるＬＥＤ駆動回路が示されている。図７６（ａ）に示されたＬＥＤ駆動回路は上記の第１及び第２中間接点を順に連結する４個の中間ブランチを含む。このような駆動回路は３個の束を有する梯子形網回路として理解できる。図７６（ａ）では、各ブランチにはＬＥＤ素子が１個ずつ配置される。このようなＬＥＤ素子の配列は、交流電圧の他の半周期で駆動される第１及び第２電流ルーフを有するように配列される。即ち、交流電圧の第１半周期において、Ａ１−Ｃ１−Ｂ２−Ｃ２−Ａ３−Ｃ３−Ｂ４−Ｃ４−Ａ５に沿って第１電流ルーフを有するように該ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期において、Ｂ１−Ｃ１−Ａ２−Ｃ２−Ｂ３−Ｃ３−Ａ４−Ｃ４−Ｂ５に沿って第２電流ルーフを有するように該ＬＥＤ素子が直列に配列される。

【0263】

本実施形態によるＬＥＤ駆動回路においては、中間ブランチに位置して、第１及び第２電流ルーフに共通的に加わる４個のＬＥＤ素子（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）は、交流電圧の全周期で連続的に動作することができる。このように、総１４個のＬＥＤ素子で構成されたＬＥＤ駆動回路において、４個のＬＥＤ素子（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）が交流電圧の全周期で駆動されることができるので、実際の梯子形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を９個（ＬＥＤ使用効率：約６４％）確保することができる。本実施形態では、上述した実施形態よりＬＥＤ使用個数の節減効果が大きく期待できる。

【0264】

図７５及び図７６（ａ）に示された駆動回路で、上記の第１及び第２ブランチと上記の中間ブランチは夫々１つのＬＥＤ素子を含んだ形態で例示したが、これに対し、上記の第１及び第２ブランチと上記の中間ブランチは夫々複数のＬＥＤ素子を含むことができる。但し、この場合も同一のブランチに属した複数のＬＥＤ素子は互いに直列連結されなければならない。特に、中間ブランチのＬＥＤ数を増加させる場合に、両方向で駆動されるＬＥＤ数が相対的に増加するため、使用ＬＥＤ個数に対する発光效率を大きく向上させることができ、結果的に、交流電圧で所定の発光水準を得るために消耗するＬＥＤの個数を減少させることができる。

【0265】

図７６（ｂ）に示されたＬＥＤ駆動回路は、図７６（ａ）に示されたＬＥＤ駆動回路において、各中間ブランチに直列に連結された２個のＬＥＤ素子を配置した形態である。交流電圧の第１半周期において、Ａ１−Ｃ１−Ｃ１'−Ｂ２−Ｃ２−Ｃ２'−Ａ３−Ｃ３−Ｃ３'−Ｂ４−Ｃ４−Ｃ４'−Ａ５に沿って第１電流ルーフを有するように該ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期において、Ｂ１−Ｃ１−Ｃ１'−Ａ２−Ｃ２−Ｃ２'−Ｂ３−Ｃ３−Ｃ３'−Ａ４−Ｃ４−Ｃ４'−Ｂ５に沿って第２電流ルーフを有するように該ＬＥＤ素子が直列に配列される。本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、中間ブランチに属するＬＥＤ素子（Ｃ１，Ｃ１'，Ｃ２，Ｃ２'，Ｃ３，Ｃ３'，Ｃ４，Ｃ４'）は８個である。即ち、交流電圧の全周期で連続的に動作するように第１及び第２電流ルーフに共通的に加わるＬＥＤ素子（Ｃ１，Ｃ１'，Ｃ２，Ｃ２'，Ｃ３，Ｃ３'，Ｃ４，Ｃ４'）は図７６（ａ）に示されたＬＥＤ駆動回路より２倍増加する。結果的に、総１８個のＬＥＤ素子で構成されたＬＥＤ駆動回路において、８個のＬＥＤ素子（Ｃ１，Ｃ１'，Ｃ２，Ｃ２'，Ｃ３，Ｃ３'，Ｃ４，Ｃ４'）が交流電圧の全周期で駆動されることができるので、実際の梯子形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を１３個（ＬＥＤ使用効率：約７２％）確保することができる。本実施形態では、上述した実施形態に比べてかなり向上したＬＥＤ使用個数の節減効果が期待できる。

【0266】

図７６（ｃ）に示されたＬＥＤ駆動回路は、図７６（ａ）に示されたＬＥＤ駆動回路において、一番目の第１ブランチと、二番目の第２ブランチと、三番目の中間ブランチに夫々並列に連結されたＬＥＤ素子（Ａ１'，Ｂ２'，Ｃ３'）を配置した形態である。交流電圧の第１半周期において、（Ａ１，Ａ１'）−Ｃ１−（Ｂ２，Ｂ２'）−Ｃ２−Ａ３−（Ｃ３，Ｃ３'）−Ｂ４−Ｃ４−Ａ５に沿って第１電流ルーフを有するように該ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期において、Ｂ１−Ｃ１−−Ａ２−Ｃ２−−Ｂ３−（Ｃ３，Ｃ３'）−Ａ４−Ｃ４−Ｃ４'−Ｂ５に沿って第２電流ルーフを有するように該ＬＥＤ素子が直列に配列される（但し、カッコで表示された素子は互いに並列連結される）。中間ブランチに位置したＬＥＤ素子の数字が増加することは両方向で駆動される素子の数を増加させるので、ＬＥＤ使用効率を向上させるという側面で有利である。しかしながら、中間ブランチに位置したＬＥＤ素子の数字のみを増加させる場合に、第１及び第２ブランチに属するＬＥＤ素子に印加される逆方向電圧が増加されるので、夫々のＬＥＤ素子が同一規格の素子である場合に、中間ブランチに位置したＬＥＤ数は２個または３個のＬＥＤ素子として選択することが好ましい。

【0267】

本発明の特定実施形態では、上記の梯子形網回路は複数であり、複数の梯子形網回路は、一梯子形網回路の第２接点と他の梯子形網回路の第１接点とが接続されて直列連結されることができる。このような実施形態は図７７に示されている。

【0268】

図７７を参照すると、ＬＥＤ駆動回路は、２個の梯子形網回が直列に連結された構造を有する。即ち、第１梯子形網回路の第２接点（ｂ１）と第２梯子形網回路の第１接点（ａ２）が連結され、第１梯子形網回路の第１接点（ａ１）と第２梯子形網回路の第２接点とはＡＣ電源端に連結される構造である。また、本実施形態では、第１ブランチ、第２ブランチ及び中間ブランチに夫々直列連結された２個のＬＥＤ素子が配置された形態である。

【0269】

図７７に示されたＬＥＤ駆動回路の場合、交流電圧の第１半周期において、Ａ１−Ａ１'−Ｃ１−Ｃ１'−Ｂ２−Ｂ２'−Ｃ２−Ｃ２'−Ａ３−Ａ３'（以上、第１梯子形網回路）−Ｂ４−Ｂ４'−Ｃ３−Ｃ３'−Ａ５−Ａ５'−Ｃ４−Ｃ４'−Ｂ６−Ｂ６'（以上、第２梯子形網回路）に沿って第１電流ルーフを有するように該ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期において、Ｂ１−Ｂ１'−Ｃ１−Ｃ１'−Ａ２−Ａ２'−Ｃ２−Ｃ２'−Ｂ３−Ｂ３'（以上、第１梯子形網回路）−Ａ４−Ａ４'−Ｃ３−Ｃ３'−Ｂ５−Ｂ５'−Ｃ４−Ｃ４'−Ａ６−Ａ６'（以上、第２梯子形網回路）に沿って第２電流ルーフを有するように該ＬＥＤ素子が直列に配列される。

【0270】

本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、中間ブランチに属するＬＥＤ素子（Ｃ１，Ｃ１'，Ｃ２，Ｃ２'，Ｃ３，Ｃ３'，Ｃ４，Ｃ４'）は８個である。即ち、交流電圧の全周期で連続的に動作するように第１及び第２電流ルーフに共通的に加わるＬＥＤ素子（Ｃ１，Ｃ１'，Ｃ２，Ｃ２'，Ｃ３，Ｃ３'，Ｃ４，Ｃ４'）は図７６（ａ）に示されたＬＥＤ駆動回路より２倍増加する。このように、梯子形網構造のＡＣ駆動のためのＬＥＤ配列は多様な形態で応用できる。

【0271】

本実施形態の他の側面では、上述された多様な梯子形網構造のＬＥＤ駆動回路が具現された複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤアレイ装置として実現できる。即ち、本実施形態のＬＥＤアレイ装置では、Ｋ（ここで、Ｋは、Ｋ≧３である整数）個の第１ＬＥＤ素子が第１接点と第２接点の間に同極性の電極が接続されたｎ（ここで、ｎは、ｎ≧２である整数）個の第１中間接点を有するように並んで連結される。Ｌ（ここで、Ｌは、Ｌ≧３である整数）個の第２ＬＥＤ素子は上記の第１及び第２接点の間に同極性の電極が接続されたｎ個の第２中間接点を有するように並んで連結され、上記の第１及び第２接点に連結された第１ＬＥＤ素子の電極極性と逆になる極性の電極が上記の第１及び第２接点に連結される。

【0272】

また、上記のした回路の中間ブランチに該当するＭ（ここで、Ｍは、Ｍ≧ｎである整数）個の第３ＬＥＤ素子は、同一のｍ番目（ここで、ｍは、上記の第１接点から上記のｎ個の第１及び第２中間接点の手順を定義する陽の整数）の第１及び第２中間接点に夫々上記の第１及び第２ＬＥＤ素子の電極と逆になる極性の電極が連結される。上記の第１及び第２ＬＥＤ素子は夫々中間接点の間に１個ずつ位置することができる。これに類似して、上記の第３ＬＥＤ素子は上記の第１及び第２中間接点の間に夫々１個ずつ連結されることができる。

【0273】

必要によって、上記の第３ＬＥＤ素子は少なくとも１つの第１及び第２中間接点の間に夫々複数に連結され、上記の少なくとも１つの第１及び第２中間接点の間の第３ＬＥＤ素子は互いに直列または並列に連結されることができる（図７６（ｂ）または図７６（ｃ）参照）。

【0274】

本実施形態による梯子形網ＬＥＤ駆動回路のＬＥＤ使用個数の節減効果を説明するため、同一のＬＥＤ素子を用いて特定の出力条件を満たすために要求されるＬＥＤ素子個数の差を、他の従来のＡＣ駆動型ＬＥＤ回路（両極性回路、ブリッジ網回路）と比較した。

【0275】

図７８（ａ）は、従来の一例によるＬＥＤ駆動回路を、図７８（ｂ）及び図７８（ｃ）は、本発明の一例によるＬＥＤ駆動回路を示す。

【0276】

図７８（ａ）に示されたＬＥＤ駆動回路は、通常のＡＣ駆動のための逆並列回路であって、逆並列に配列されたＬＥＤ素子３１３０Ａ、３１３０Ｂを複数の束Ｓを有するように直列に連結した構造である。表１に示したように、全体的に束数を増加させても、使用個数に対比して、連続的に駆動されるＬＥＤ数の割合（ＬＥＤ使用効率）は５０％である。

【0277】

図７８（ｂ）に示されたＬＥＤ駆動回路はブリッジ回路であって、各ブランチに１つのＬＥＤ素子を配置した構造である。１つの束は、いずれも５個のＬＥＤ素子（３１４０Ａ，３１４０Ｂ，３１４０Ｃ，３１４０Ｄ，３１４０Ｅ）で構成され、所定の出力を有するように複数の束で連結されることができる。このようなブリッジ網ＬＥＤ回路の使用効率は、表１に示したように、束数に関らず６０％になる。これは、図７８（ａ）の逆並列配列とは異なり、中間ブランチに配置されたＬＥＤ素子３１４０Ｅが両方向で連続的に駆動されることができるためである。

【0278】

図７８（ｃ）に示された梯子形網ＬＥＤ駆動回路の場合は、図７６（ａ）に説明されたように、２個の束を有する梯子形網回路では使用ＬＥＤの総個数が８個、連続的に駆動されるＬＥＤ個数は５個で、６２．５％の高い使用効率を有する。また、表１に示したように、梯子形網ＬＥＤ駆動回路は束数の増加によって両方向で駆動されるＬＥＤ数のの割合が増加される構造であるので、ＬＥＤ使用効率は次第に増加する。

【0279】

【表1】

【0280】

従って、９個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、図７８（ａ）に示された逆並列ＬＥＤ回路は総１８個のＬＥＤ素子が要求され、ブリッジ網ＬＥＤ回路は３束を連結して総１５個のＬＥＤ素子が要求される。これに対し、本実施形態による梯子形網ＬＥＤ回路では、３束を連結して総１４個のＬＥＤで所定の光量（９個のＬＥＤ素子）を提供することができるので、ブリッジＬＥＤ回路よりもＬＥＤ素子の使用個数を大きく節減させることができる。

【0281】

このような向上効果は、出力仕様が大きい場合にさらに増加する。即ち、６３個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、逆並列回路とブリッジ回路は、そのＡＣ駆動回路の構成に夫々１２６個、１０５個が要求されるが、梯子形網ＬＥＤ回路は９５個のみが使用されるので、従来に備えて３１個、１０個のＬＥＤ素子を節減させることができる。

【0282】

このような理由は、ブリッジＬＥＤ回路の場合は両方向共通に駆動されるＬＥＤの間の電流ルーフにおいて最小２個以上のＬＥＤ素子が位置する一方、梯子形網の場合は共通に使用されるＬＥＤ素子の間に最小１つのＬＥＤ素子で十分であるためである。即ち、両方向共通に使用されるＬＥＤの間において必要ＬＥＤの最小個数は、梯子形網がブリッジ網回路に比べて少ない個数が必要であるので、梯子形網がブリッジ構造に比べて全体的により多い個数を両方向共通に使用可能な構造になるためである。

【0283】

図７９（ａ）は、従来の他の例によるＬＥＤ駆動回路を、図７９（ｂ）は、他の例によるＬＥＤ駆動回路を示した。

【0284】

図７９（ａ）及び図７９（ｂ）は、夫々図７８（ｂ）及び図７８（ｃ）に類似しているが、中間ブランチに夫々互いに直列連結された２個のＬＥＤ素子を配置した形態である。即ち、単一束において、連続的に駆動されるＬＥＤ素子の数を同水準に増加させた場合である。図７９（ｂ）に示された梯子形網ＬＥＤ駆動回路は、図７６（ｂ）に示された形態を参照して理解することができる。

【0285】

【表2】

【0286】

従って、１６個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、図７８（ａ）に示された逆並列ＬＥＤ回路は総３２個のＬＥＤ素子が要求され、図７９（ａ）に示されたブリッジ網ＬＥＤ回路は４束を連結して総２４個のＬＥＤ素子が要求される。これに対し、本実施形態による梯子形網ＬＥＤ回路では、総２２個のＬＥＤ素子で所定の光量（１６個のＬＥＤ素子）を提供することができるので、ブリッジＬＥＤ回路よりもＬＥＤ素子の使用個数を大きく節減させることができる。

【0287】

このような向上効果は、出力仕様が大きい場合にさらに増加する。即ち、５２個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、逆並列回路とブリッジ回路は、そのＡＣ駆動回路の構成のために夫々１０４個、７８個が要求されるが、梯子形網ＬＥＤ回路は７０個のみが使用されるので、従来に比べて３４個、８個のＬＥＤ素子を節減させることができる。

【0288】

このように、梯子形網ＬＥＤ駆動回路によると、ＡＣ駆動をするための条件において既存の逆並列構造だけではなく、ブリッジ構造よりも、同一の出力に対するＬＥＤ使用個数を大きく節減させることができる。

【0289】

本発明の多様な実施形態による発光素子パッケージが採用された面光源装置及びバックライトユニットにおいてＬＥＤの明るさを周辺明るさによって自動的に調節することで、消費電力を低めることができるＬＥＤ自動照光装置について説明する。

【0290】

図８０は、ＬＥＤ自動照光装置の構成図である。図８０を参照すると、本実施形態によるＬＥＤ自動照光装置は、周辺明るさを検出する周辺明るさ検出部３２００と、上記の周辺明るさ検出部３２００の検出により発生する検出電圧（Ｖｄ）の大きさによって駆動を制御する照光制御部３３００と、上記の照光制御部３３００の駆動制御によるＬＥＤ駆動電流を生成する照光駆動部３４００と、を含む。また、上記のＬＥＤ自動照光装置は、複数のＬＥＤを含み、上記の照光駆動部３４００からの駆動電流によって駆動されるＬＥＤ部３５００を含むことができる。

【0291】

上記の周辺明るさ検出部３２００は、周辺明るさ検出用の検出感度を設定するための感度設定部３２１０と、上記の感度設定部３２１０により設定された検出感度で外部光を受光して周辺明るさを検出するフォトセンサー部３２２０と、を含むことができる。上記のフォトセンサー部３２２０は、上記の動作電源（Ｖｃｃ）の供給を受ける電源端に連結されたコレクターと、外部光の受光を受けるベースと、上記の感度設定部３２１０に連結されたエミッタを有するフォトトランジスター（ＰＴ）とを含むことができる。上記の感度設定部３２１０は、上記のフォトトランジスター（ＰＴ）のエミッタに連結され、ユーザが調節可能な可変抵抗と、可変抵抗と直列に連結される抵抗と、を含むことができる。

【0292】

具体的な動作を説明すると、周辺明るさ検出部３２００は、周辺明るさを検出して検出電圧（Ｖｄ）を照光制御部３３００に出力する。例えば、上記の周辺明るさ検出部３２００は、感度設定部３２１０とフォトセンサー部３２２０を含む場合、上記の感度設定部３２１０は、上記のフォトセンサー部３２２０に対して周辺明るさ検出用検出感度を設定することができる。上記のフォトセンサー部３２２０は、上記の感度設定部３２１０により設定された検出感度で、外部光を受光して周辺明るさを検出することができる。この際、上記のフォトセンサー部３２２０は、上記の動作電源（Ｖｃｃ）の供給を受ける電源端に連結されたコレクターと、外部光を受光受けるベースと、上記の感度設定部３２１０に連結されたエミッタを有するフォトトランジスター（ＰＴ）と、からなることができ、この場合、上記のフォトトランジスター（ＰＴ）が外部光を受けるときに道通され、電流（Ｉ）が上記の動作電源（Ｖｃｃ）から上記のフォトトランジスター（ＰＴ）及び感度設定部３２１０を通じて流れるようになる。即ち、上記の感度設定部３２１０によって上記の電流（Ｉ）が検出電圧（Ｖｄ）として検出されるが、この際、上記の感度設定部３２１０が上記のフォトトランジスター（ＰＴ）のエミッタに連結され、ユーザが調節可能な可変抵抗及び抵抗からなる場合、可変抵抗の抵抗値によって流れる電流（Ｉ）による検出電圧（Ｖｄ）の傾きが変化することがある。

【0293】

上記の照光制御部３３００は、上記の周辺明るさ検出部３２００の検出によって発生するアナログ形態の検出電圧（Ｖｄ）をデジタル形態の検出電圧に変換するＡ／Ｄコンバータ３３１０と、上記のＡ／Ｄコンバータ３３１０からのデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）の大きさによって駆動を制御するマイコン３３２０を含むことができる。上記のマイコン３３２０は、上記のＡ／Ｄコンバータ３３１０からのデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）が既設定された第１基準電圧よりも小さい場合は、上記の第１基準電圧と上記のデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）との差電圧の大きさに既設定された駆動電流を生成し、上記のデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）が既設定された第１基準電圧よりも小さくない場合は、照明駆動を停止させることができる。

【0294】

具体的な照光制御部３３００の動作を説明すると、上記の照光制御部３３００は、上記の周辺明るさ検出部３２００の検出により発生する検出電圧（Ｖｄ）の大きさによって照光駆動部３４００に駆動を制御する。例えば、上記の照光制御部３３００は、Ａ／Ｄコンバータ３３１０とマイコン３３２０を含む場合、上記のＡ／Ｄコンバータ３３１０は、上記の周辺明るさ検出部３２００の検出により発生するアナログ形態の検出電圧（Ｖｄ）をデジタル形態の検出電圧に変換してマイコン３３２０に出力する。上記のマイコン３３２０は、上記のＡ／Ｄコンバータ３３１０からのデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）の大きさによって駆動を制御することができる。

【0295】

上記の照光駆動部３４００は、上記の照光制御部３３００の駆動制御によるＬＥＤ駆動電流を生成してＬＥＤ部３５００に供給する。結局、上記の照光駆動部３４００からの駆動電流は、外部光量が多い場合は小さい駆動電流が生成され、これと異なって、外部光量が小さい場合は大きい駆動電流が生成される。これによって、上記のＬＥＤ部３５００は、複数のＬＥＤを含むことができ、この複数のＬＥＤは上記の照光駆動部３４００からの駆動電流によって駆動される。前述したように、本実施形態で、外部光量によってＬＥＤの明るさを自動的に調節することができ、電力消費を最小限に減らすことができるという長所がある。

【0296】

図８１は本実施形態のＬＥＤ自動照光装置の動作フローチャートである。図８１において、Ｓ１は、検出電圧（Ｖｄ）の入力を受けるステップである。Ｓ２は、デジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）と既設定された第１基準電圧とを比較するステップである。Ｓ３は、デジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）が既設定された第１基準電圧よりも小さい場合は上記の第１基準電圧と上記のデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）の差電圧の大きさに既設定された駆動電流を生成して照明の明るさを制御するステップである。Ｓ４は、上記のデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）が既設定された第１基準電圧よりも小さくない場合は、照明駆動を停止させることができる。Ｓ５は、動作停止の可否を判断するステップであって、このステップで動作停止でない場合は上記のＳ１からＳ３までの過程を繰り返して行い、動作停止である場合は全体の過程を終了する。

【0297】

ここで、図８０及び図８１を参照すると、上記のマイコン３３２０は、上記のＡ／Ｄコンバータ３３１０からのデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）の入力を受けて（Ｓ１）、上記のＡ／Ｄコンバータ３３１０からのデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）が既設定された第１基準電圧を比較して（Ｓ２）、上記のＡ／Ｄコンバータ３３１０からのデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）が既設定された第１基準電圧よりも小さい場合は、上記の第１基準電圧と上記のデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）との差電圧の大きさに既設定された駆動電流を生成して照明の明るさを制御し（Ｓ３）、上記のデジタル形態の検出電圧（Ｖｄ）が既設定された第１基準電圧よりも小さくない場合は、照明駆動を停止させることができる（Ｓ４）。一方、上記のマイコン３３２０は、動作停止の可否を判断して、動作停止でない場合は上記のＳ１からＳ３までの過程を繰り返して行い、動作停止である場合は全体の過程を終了する（Ｓ５）。

【0298】

図８２は本実施形態による外部照度−検出電圧の関係グラフである。図８２では、本実施形態の周辺明るさ検出部３２００における動作説明のための外部照度−検出電圧の関係グラフを示しており、この外部照度−検出電圧の関係グラフは、検出電圧が外部照度が高いほど高くなる関係を示している。図８２に示された外部照度−検出電圧の関係グラフを参照すると、上記の周辺明るさ検出部３２００における検出電圧は、外部照度が高いほど高く検出されることが分かる。

【0299】

図８３は、感度設定による多様な外部照度−検出電圧の関係グラフである。図８３では、周辺明るさ検出部３２００の感度設定部３２１０における感度設定によって、外部照度−検出電圧の関係グラフの傾きが互いに変わる例を示しており、図８３に示された３個のグラフのうち、Ｇ１は中間の傾きを有する外部照度−検出電圧の関係グラフであり、Ｇ２は最も大きい傾きを有する外部照度−検出電圧の関係グラフであり、Ｇ３は最も小さい傾きを有する外部照度−検出電圧の関係グラフである。

【0300】

図８３を参照すると、本実施形態の周辺明るさ検出部３２００の感度設定部３２１０で可変抵抗を調節して感度を互いに異なるように設定すると、図８３に示したＧ１、Ｇ２及びＧ３のように、外部照度−検出電圧の関係グラフの傾きが互いに変わる。例えば、通常の一般的な場合はＧ１のグラフに当たる感度で設定し、外部光量が多く変化が大きい場合はＧ２のグラフに当たる感度で設定し、外部光量が少なく変化が小さい場合はＧ３のグラフに当たる感度で設定することができる。

【0301】

上述した本実施形態による発光素子及びこれを備えた発光素子パッケージを光源として備える車両用ヘッドライトを図８４から図８９を参照して説明する。

【0302】

図８４は、一実施形態による車両用ヘッドライトを示した分解斜視図であり、図８５は、図８４に示された車両用ヘッドライトを組み立てた構造の断面図である。

【0303】

図８４に示したように、本発明の一実施例による車両用ヘッドライト３６００は、発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）、反射部３６２０、レンズ部３６３０、放熱部３６４０を含んで構成される。上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）は、放熱部３６４０の上部に装着され、外部電源（不図示）と電気的に連結されて、電源供給時に光を発光する光源機能を行う。

【0304】

図８６から図８９を参照して上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）の多様な構造についてさらに詳しく説明する。先ず、図８６及び図８８を参照し、樹脂層が蛍光体を含有する構造に関する発光素子パッケージについて説明する。

【0305】

図８６（ａ）は、発光素子パッケージの一実施例を示した平面図であり、図８６（ｂ）は、図８６（ａ）の発光素子パッケージを示した断面図であり、図８６（ｃ）は、図８６（ｄ）は図８６（ａ）の発光素子パッケージにおいて発光素子チップが実装された状態の変形例を示した平面図である。

【0306】

そして、図８７（ａ）は、上記の発光素子パッケージの他の実施例を示した平面図であり、図８７（ｂ）は、図８７（ａ）の発光素子パッケージを示した断面図であり、図８７（ｃ）と図８７（ｄ）は、図８７（ａ）の発光素子パッケージにおいて発光素子チップが実装された状態の変形例を示した平面図である。

【0307】

図８６及び図８７に示したように、上記の発光素子パッケージ３６１０、及び３６１０−１は、少なくとも１つの発光素子チップ３６１２と、上記の発光素子チップ３６１２を実装して電気的に連結される１つ以上の連結端子３６１３を備える基板３６１１と、蛍光体が含有されており、上記の発光素子チップ３６１２と上記の連結端子３６１３を覆って密封する樹脂層３６１４と、からなる。上記の発光素子チップ３６１２は、上記の基板３６１１の上部面に実装され、外部で印加される電源によって所定の波長の光を出射する半導体素子の一種であり、図８６（ａ）と図８６（ｂ）、及び図８７（ａ）と図８７（ｂ）のように複数の発光素子チップ３６１２が上記の基板３６１１の中心部に備えられることができる。この場合、上記の発光素子チップ３６１２は青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤの組合せからなってアレイされることで白色光を出射することが好ましい。しかし、これに限らず、図８６（ｃ）及び図８７（ｃ）のように単一の発光素子チップ３６１２'が上記の基板３６１１の中心部に備えられることもできる。この際、上記の発光素子チップ３６１２'は、青色ＬＥＤまたはＵＶ ＬＥＤであることが好ましく、後述する樹脂層３６１４の蛍光体を通じて白色光を出射する。

【0308】

また、図８６（ｄ）及び図８７（ｄ）のように上記の基板３６１１の中心部に備えられる長さの長い発光素子チップ３６１２''を中心に、その両側にさらに短い長さの発光素子チップ３６１２が対称構造で備えられることもできる。この場合、上記の中心部に備えられる発光素子チップ３６１２''は、その両側に備えられる発光素子チップ３６１２よりも１．５倍〜２倍の長さを有することができ、緑色ＬＥＤであることが好ましいが、これに限定するものではない。上記の発光素子チップ３６１２は、金属ワイヤー３６１９を通じてワイヤーボンディング方式で上記の基板３６１１の上部面にパターニングされる上記の連結端子３６１３と電気的に連結される。

【0309】

本発明の一実施例による発光素子パッケージ３６１０を示す図８６（ａ）及び図８６（ｂ）のように、上記の基板３６１１は、その上部面に上記の発光素子チップ３６１２及び連結端子３６１３が内部に実装され、上記の発光素子チップ３６１２及び連結端子３６１３に向けて下向きに傾斜される内周面に沿って反射面３６１６を成すキャビティ３６１８を備える。上記のキャビティ３６１８は、レーザあるいはエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）を通じて上記の基板３６１１の上部面を所定の大きさで陥没形成して備えられたり、上記の基板３６１１の上部面の縁に沿って樹脂３６１７を所定の高さでモールディングすることによって、上記の反射面３６１６を突出形成して備えられることができる。好ましくは、上記の反射面３６１６の反射率を高くすることを目的として、上記の反射面３６１６の表面に高反射率を有する反射膜がさらに備えられてもよい。

【0310】

そして、上記のキャビティ３６１８は、蛍光体を含有する樹脂層３６１４により充填されて、上記の発光素子チップ３６１２、金属ワイヤー３６１９、連結端子３６１３と共に上記の基板３６１１の上部面を一体に覆って密封することによって、上記のキャビティ３６１８内に配置される上記の発光素子チップ３６１２等を保護する。この際、上記の発光素子パッケージ３６１０は、上記の発光素子チップ３６１２間の間隔を含んで上記の発光素子チップ３６１２の上部面と側面が上記の樹脂層３６１４により密封される。

【0311】

従って、従来の発光素子パッケージで連続的に配置される発光素子チップの上部面のみに蛍光体を塗布することによって、チップ間の間隔により照射される光が連続的ではなく不連続的に分離されて見える問題を解決することができる。

【0312】

一方、他の実施例による発光素子パッケージ３６００−１を示す図８７（ａ）及び図８７（ｂ）のように、上記の基板３６１１の平らな上部面には上記の樹脂層３６１４が所定の大きさ及び高さでモールディングされ、上記の発光素子チップ３６１２と上記の連結端子３６１３を一体に覆って密封する。この場合も、同様に、上記の発光素子パッケージ３６００−１は上記の発光素子チップ３６１２間の間隔を含んで上記の発光素子チップ３６１２の上部面と側面が上記の樹脂層３６１４により密封される。

【0313】

次いで、図８８及び図８９を参照して樹脂層上部に形成され、蛍光体を含有して上記の発光素子チップから放出された光の波長を変換する蛍光層を備える構造に関する発光素子パッケージについて説明する。図８８（ａ）は、図８６（ａ）で示す発光素子パッケージの他の実施例を示した平面図であり、図８８（ｂ）は、図８８（ａ）の発光素子パッケージを示した断面図であり、図８８（ｃ）は、図８８（ｂ）の変形例を示した断面図である。

【0314】

図８８で示す発光素子パッケージ３６１０−２は、その構成が図８６の実施例と実質的に同一である。但し、蛍光体を含有する蛍光層が上記の樹脂層の上部に備えられる点で差があるので、図８６の実施例と同一の部分に対する説明は省略し、図８８の実施例と異なる構成についてのみ詳述する。

【0315】

図８８に示したように、上記のキャビティ３６１８に充填され、上記の発光素子チップ３６１２、金属ワイヤー３６１９、連結端子３６１３と共に上記の基板３６１１の上部面を一体に覆って密封する上記の樹脂層３６１４は蛍光体を含有していない。但し、上記の樹脂層３６１４は、図８６の実施例と同様に、上記の発光素子チップ３６１２間の間隔を含んで上記の発光素子チップ３６１２の上部面と側面を上記の連結端子３６１３と共に一体に密封する点では同一である。上記の樹脂層３６１４は、上部に蛍光体を含有して上記の発光素子チップ３６１２から放出された光の波長を変換する蛍光層３６１５を備える。上記の蛍光層３６１５は、上記の樹脂層３６１４の上部に備えられるが、上記の樹脂層３６１４の外側面に塗布されて備えられてもよく、上記の樹脂層３６１４の外側面にレイヤー形態で付着して備えられてもよい。この場合、上記の蛍光層３６１５は、１つ以上のレイヤーが積層されて備えられるのが好ましい。

【0316】

図８８（ｂ）に示したように、上記の蛍光層３６１５内には光の波長を変換するために蛍光体が分散されて含有されるが、上記の蛍光体は、青色、緑色、赤色及び黄色蛍光体のうち少なくとも１つ以上の蛍光体が混合して含有されてもよい。また、図８８（ｃ）のように、多層構造（図面では３個階で積層される構造を示しているが、これに限るものではない）で積層される場合、上記の積層される蛍光層３６１５は全て同一の蛍光体を含有したり、各層毎に異なる蛍光体を含有することができる。そして、上記の積層される蛍光層３６１５は、短波長の蛍光層が上部に位置し、長波長の蛍光層が下部に位置するよう、波長の長さによって順に積層されることが好ましい。

【0317】

例えば、上記の発光素子チップ３６１２がＵＶ発光素子チップである場合、上記の発光素子チップ３６１２上に形成される第１の蛍光層３６１５'−１は、赤色光Ｒを放出する蛍光体と樹脂が混合してなることができる。上記の赤色光Ｒを放出する蛍光体としては、紫外線により励起され、約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する蛍光物質が使用されることができる。第２の蛍光層３６１５'−２は、第１の蛍光層３６１５'−１上に積層され、緑色光Ｇを放出する蛍光体と樹脂が混合してなることができる。上記の緑色光を放出する蛍光体としては、紫外線により励起され、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲の波長を有する光を放出する蛍光物質が使用されることができる。第３の蛍光層３６１５'−３は、第２の蛍光層３６１５'−２上に積層され、青色光Ｂを放出する蛍光体と樹脂が混合してなることができる。上記の青色光を放出する蛍光体としては、紫外線により励起され、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の波長を有する光を放出する蛍光物質が使用されることができる。

【0318】

上記のした構成によってＵＶ発光素子チップから放出された紫外線は、第１の蛍光層３６１５'−１、第２の蛍光層３６１５'−２及び第３の蛍光層３６１５'−３内に含有された互いに異なる種類の蛍光体を励起させるようになる。これによって各蛍光層から赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂが夫々放出され、このような３つの色相の光が組み合わされて白色光Ｗを形成するようになる。特に、紫外線を蛍光転換するための蛍光層を多層、即ち、３層で形成するが、最も長い波長の光、即ち、赤色光Ｒを放出する第１の蛍光層３６１５'−１を発光素子チップ３６１２上に先に積層し、その上により短い波長の光、即ち、緑色光Ｇと青色光Ｂを放出する第２の蛍光層３６１５'−２及び第３の蛍光層３６１５'−３を順に積層する。

【0319】

このように光転換効率が最も低い赤色光Ｒを放出する蛍光体が含有された第１の蛍光層３６１５'−１が発光素子チップ３６１２に最も近く位置することで、第１蛍光層での光転換効率が相対的に高くなり、これによって発光素子チップ３６１２の全体的な光転換効率が向上できる。

【0320】

若し、上記の発光素子チップ３６１２が励起光として４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の波長を有する青色光Ｂを放出する発光素子チップである場合、上記の発光素子チップ３６１２上に形成される第１の蛍光層３６１５'−１は赤色光Ｒを放出する蛍光体と樹脂が混合してなり、第１の蛍光層３６１５'−１上に積層される第２の蛍光層３６１５'−２及び第３の蛍光層３６１５'−３は樹脂に緑色光Ｇまたは黄色光Ｙを放出する蛍光体が混合してなる。

【0321】

このような構成によって上記の発光素子チップ３６１２から放出された青色光Ｂは、第１の蛍光層３６１５'−１内に含有された蛍光体を励起させて赤色光Ｒを放出させ、第２の蛍光層３６１５'−２と第３の蛍光層３６１５'−３内に含有された蛍光体を励起させて緑色光Ｇまたは黄色光Ｙを放出させる。このように多層蛍光層から放出される赤色光Ｒと緑色光Ｇ（または黄色光Ｙ）と発光素子チップ３６１２で発生する青色光Ｂが組み合わされて白色光Ｗが形成される。

【0322】

一方、図８９（ａ）は、図８７（ａ）に図示した発光素子パッケージの他の実施例を示した平面図であり、図８９（ｂ）は、図８９（ａ）の発光素子パッケージを示した断面図であり、図８９（ｃ）は、図８９（ｂ）の変形例を示した断面図である。

【0323】

図８９で図示す発光素子パッケージ３６１０−３は、その構成が図８７の実施例と実質的に同一である。但し、蛍光体を含む蛍光層が上記の樹脂層の外側面に備えられる点で差があるので、図８７の実施例と同一の部分に対する説明は省略し、図８９の実施例で異なる構成についてのみ詳述する。

【0324】

図８９に示したように、上記の基板３６１１の平らな上部面に備えられ、上記の発光素子チップ３６１２、金属ワイヤー３６１９、連結端子３６１３と共に上記の基板３６１１の上部面を一体に覆って密封する上記の樹脂層３６１４は蛍光体を含有していない。そして、このような樹脂層３６１４は蛍光体を含有せずに上記の樹脂層３６１４の上部に備えられる蛍光層３６１５内に上記の蛍光体が含有される点で図７５の実施例と同一である。

【0325】

即ち、図８９（ｂ）のように、上記の蛍光層３６１５内に含有される蛍光体は、青色、緑色、赤色及び黄色蛍光体のうち少なくとも１つ以上の蛍光体が混合して含有されることができる。また、図８９（ｃ）のように多層構造（図面では３個階で積層される構造を示しているが、これに限定するものではない）で積層される場合、上記の積層される蛍光層３６１５は全て同一の蛍光体を含有したり、各層毎に異なる蛍光体を含有することができる。

【0326】

そして、上記の積層される蛍光層３６１５は、短波長の蛍光層が上部に位置し、長波長の蛍光層が下部に位置するよう、波長の長さによって順に積層されることができる。上記の蛍光層３６１５の具体的な構造は図８８（ｂ）及び図８８（ｃ）の蛍光層３６１５と実質的に同一であるので、これに対する具体的な説明は省略する。

【0327】

上記の放熱部３６４０は、ヒートシンク３６４１と冷却ファン３６４２を含み、上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）が上部側に備えられ、上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）で発生する熱を外部に放出する。

【0328】

具体的に、上記のヒートシンク３６４１は、上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）を上部面に実装し、上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）で発生する高温の熱を外部に放出する。この際、広い表面積を有するように下部面に複数の溝を形成することができる。そして、上記の冷却ファン３６４２は、上記のヒートシンク３６４１の下部側に装着されて上記のヒートシンク３６４１の熱放出の効率を増加させることができる。

【0329】

上記の反射部３６２０は、上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）及び放熱部３６４０の上部側に備えられ、上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）から出射される光を誘導して反射させる。図８４及び図８５のように、上記の反射部３６２０は、断面がドーム状に形成され、上記の発光素子チップ３６１２で発光される光を自動車の前方に向かうように案内し、前方が開放された形状に形成されて上記の反射した光が外部に出射される。

【0330】

実施例による車両用ヘッドライト３６００は、上記の放熱部３６４０及び上記の反射部３６２０を固定させて支持するハウジング３６５０をさらに含む。具体的に、上記のハウジング３６５０は、一面に上記の放熱部３６４０が結合して装着されるための中央ホール３６５３を貫通して形成し、上記の面と一体に連結されて直角方向に折曲される他面に上記の反射部３６２０が上記の発光素子パッケージ（３６１０，３６１０−１，３６１０−２，３６１０−３）の上部側に位置するように固定させる前方ホール３６５２を貫通して形成する。

【0331】

従って、上記の反射部３６２０の開放された前方が上記の前方ホール３６５２と対応されるように上記の反射部３６２０が上記のハウジング３６５０に固定され、上記の反射部３６２０を通じて反射した光が上記の前方ホール３６５２を通して外部に出射される。

【0332】

上記のレンズ部３６３０は、上記の反射部３６２０を通じて反射して出射される光を外部に発散させ、中空型のガイド３６３２及びレンズ３３６１を含む。具体的に上記のガイド３６３２は、上記のハウジング３６５０の前方ホール３６５２に沿って装着され、上記の反射部３６２０を通じて反射して上記の前方ホール３６５２を通す光を前方に案内する。上記のガイド３６３２は、上記のレンズ３６３１を内部に収容するように中空型の円筒の構造を有し、射出成形を通じて形成されるプラスチック射出物である。

【0333】

そして、上記のレンズ３６３１は、上記のガイド３６３２の前方に装着され、光を自動車の前方に向かうように屈折させて分散させ、透明な材質で形成されることが好ましい。

【0334】

上述した実施形態のバックライトユニット、車両用ヘッドライトのような照明装置は、第１から第１３の実施例による発光素子パッケージを採用しており、各発光素子パッケージは、実施例１から実施例１１によって合成した（Ｓｒ，Ｍ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕの組成式で表される無機化合物を備え、上記のＭは、少なくとも１つの１価及び２価の元素であり、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３を満たし、発光ダイオードチップから放出された光を吸収して約６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の発光ピークを有する光を放出する赤色蛍光体を少なくとも含む波長変換部または樹脂包装部を備える。

【0335】

本発明は、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、添付された請求範囲によって限定される。従って、請求範囲に記載の技術的思想を外れない範囲内において様々な形態の置換、変形及び変更ができることは当技術分野において通常の知識を有する者には自明であり、これも添付された請求範囲に記載された技術的思想に属する。

【0336】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0337】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0338】

、１０ 本体、１１ 場合、２０ 発光素子、１００ 発光素子、１０１ Ｓｉ−Ａｌ合金基板、１０２ 接合金属層、１０３ 反射金属層、１０４ ｐ型半導体層、１０５ 活性層、１０６ ｎ型半導体層、１０７ ｎ側電極、１１０ シード金属層、１２０ 保護層、１２２ 導電層、１２３ コンタクト金属層、１５０ サファイア基板、２００ 発光素子、２１０ 導電性基板、２２０ 第１電極層、２３０ 絶縁層、２４０ 第２電極層、２４５ 露出領域、２４７ 電極パッド部、２５０ 第２半導体層、２６０ 活性層、２７０ 第１半導体層、２８０ コンタクトホール、２９０ 接触領域、３００ 発光素子、３１０ 導電性基板、３２０ 第１電極層、３３０ 絶縁層、３４０ 第２電極層、３４５ 電気連結部、３４７ 電極パッド部、３５０ 第２半導体層、３６０ 活性層、３７０ 第１半導体層、３８０ コンタクトホール、３９０ 接触領域、４０１ チップダイ、４０２ ボンディングパッド、４０３ 波長変換部、４０４ サブマウント、４１０ 発光素子、４２０ リードフレーム、４２１ リードフレーム、４２５ ボンディングワイヤー、５００ 発光素子、５０１ 発光ダイオードチップ、５０２ 波長変換部、５０３ 第２電極、５０４ 第２電気連結部、５０５ 基板、６００ 発光素子、６０１ 発光ダイオードチップ、６０２ 波長変換部、６０３ 第２電極、６０４ 第２電気連結部、６０７ 樹脂部、７００ 発光素子、７０１ 発光ダイオードチップ、７０２ 波長変換部、７０３ 第２電極、７０４ 第２電気連結部、７０６ アンダーフィル樹脂部、８０１ 発光素子、８１０ ＵＶ発光ダイオードチップ、８２０ 多層蛍光層、８２１ 第３蛍光層、８２２ 第３蛍光層、８２３ 第３蛍光層、９００ 発光素子パッケージ、９１０ パッケージ本体、９２０ リードフレーム、９３０ 発光素子、９４０ ボンディングワイヤー、９５０ 樹脂包装部、９６０ 蛍光体、９７０ 反射コップ、１００３ ワイヤー、１００５ 基板、１００６ ケーシング、１００７ 金属導線、１０１０ ＵＶ発光ダイオードチップ、１０２０ 多層蛍光層、１０２１ 第３蛍光層、１０２２ 第３蛍光層、１０２３ 第３蛍光層、１１１０ ＵＶ発光ダイオードチップ、１１２０ 多層蛍光層、１１２１ 第１蛍光層、１１２２ 第２蛍光層、１２１０ 発光ダイオードチップ、１２２０ 多層蛍光層、１２２１ 第１蛍光層、１２２２ 第２蛍光層、１３０１ 青色光源、１３０２ 青色光、１３０４ 緑色光、１３０５ 緑色光、１３０６ 赤色光、１３０７ 赤色光、１３０８ 白色光、１３０９ 観察者、１３３０ 蛍光体、１３３１ 第１蛍光体、１３３２ 第２蛍光体、１４００ 発光素子パッケージ、１４３１ パッケージ基板、１４３２ リードフレーム、１４３５ 発光ダイオードチップ、１４３６ 低屈折率領域、１４３７ 高屈折率層、１４３８ 波長変換層、１４３９ 蛍光体、１４４７ 高屈折率層、１５４０ 発光素子パッケージ、１５４１ パッケージ基板、１５４２ リードフレーム、１５４５ 発光ダイオードチップ、１５４６ 低屈折率領域、１５４７ 高屈折率層、１５４８ 波長変換層、１５４９ 蛍光体、１６００ 発光素子パッケージ、１６５１ パッケージ基板、１６５２ リードフレーム、１６５３ 導電性ビアホール、１６５４ 接続パッド、１６５５ 発光ダイオード、１６５６ 低屈折率領域、１６５７ 高屈折率層、１６５８ 波長変換層、１６５９ 蛍光体、１７００ 発光素子パッケージ、１７６１ パッケージ基板、１７６２ リードフレーム、１７６５ 発光ダイオードチップ、１７６６ 低屈折率領域、１７６７ 高屈折率層、１７６８ 波長変換層、１７６９ 蛍光体、１８００ 発光素子パッケージ、１８１０ 本体、１８１１ キャビティ、１８１２ 装着部、１８１４ メイン端子、１８１５ メイン端子、１８２０ 発光素子、１８３０ 波長変換部、１８３１ 流体収容部、１８３２ 透明流体、１８３３ 蛍光物質、１８４０ 制御部、１８４１ リザーバ、１８４２ アクチュエータ、１８４４ 補助端子、１８４５ 補助端子、１９００ 面光源装置、１９０１ 発光モジュール、１９０３ 発光素子、１９０４ コネクター、２０００ 面光源装置、２００１ 第４発光モジュール、２００３ 発光素子、２００４ コネクター、２１００ 面光源装置、２１０１ 発光モジュール、２１０３ 発光素子、２１０４ コネクター、２２００ 面光源装置、２２０１ 発光モジュール、２２０３ 発光素子、２２０４ コネクター、２３００ 面光源装置、２４００ バックライトユニット、２４０１ 基板、２４０２ 発光素子、２４１１ 反射層、２４１３ 側壁、２４１４ 光学シート、２５００ 面光源装置、２５１０ 下部フレーム、２５２０ 発光素子パッケージ、２５３０ 導光板、２５４０ 光学シート、２５５０ 液晶パネル、２６００ 基板、２６０１ ＬＥＤパッケージ、２６０２ 平板型導光板、２６０４ ＬＥＤパッケージ、２６３２ 平板型導光板、２６３５ 平板型導光板、２７００ 平板型導光板、２７０１ 入光部、２７０２ 先端部、２７０３ プリズム状、２７０４ 出射面、２８１０ 下部カバー、２８１１ 締結部、２８２０ 導光板、２８２１ 貫通ホール、２８３０ 光源装置、２８３１ ＬＥＤパッケージ、２８３２ 基板、２８４０ 固定手段、２８４１ 頭部、２８４２ 胴部、２８５０ 反射部材、２８５１ 貫通部、２８６０ 光学部材、２９１０ 下部カバー、２９２０ 導光板、２９３０ ＬＥＤ光源、２９３１ 基板、２９３２ ＬＥＤパッケージ、２９３３ パッケージ本体、２９３５ ＬＥＤチップ、２９３６ 樹脂包装部、２９４０ 固定手段、３０００ バックライトユニット、３０１０ ＬＥＤモジュール、３０２０ ＬＥＤ、３０３０ 駆動ドライバ、３０４０ フレーム、３０５０ 導光板、３１０９ ＬＥＤ素子、３１１０ ＬＥＤ素子、３１１１ ＬＥＤ素子、３１１４ ＬＥＤ素子、３１３０ ＬＥＤ素子、３１４０ ＬＥＤ素子、３２００ 検出部、３２１０ 感度設定部、３２２０ フォトセンサー部、３３００ 照光制御部、３３１０ Ａ／Ｄコンバータ、３３２０ マイコン、３３６１ レンズ、３４００ 照光駆動部、３５００ ＬＥＤ部、３６００ 車両用ヘッドライト、３６１０ 発光素子パッケージ、３６１１ 基板、３６１２ 発光素子チップ、３６１３ 連結端子、３６１４ 樹脂層、３６１５ 蛍光層、３６１６ 反射面、３６１７ 樹脂、３６１８ キャビティ、３６１９ 金属ワイヤー、３６２０ 反射部、３６３０ レンズ部、３６３１ レンズ、３６３２ ガイド、３６４０ 放熱部、３６４１ ヒートシンク、３６４２ 冷却ファン、３６５０ ハウジング、３６５２ 前方ホール、３６５３ 中央ホール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60】

【図61】

【図62】

【図63】

【図64】

【図65】

【図66】

【図67】

【図68】

【図69】

【図70】

【図71】

【図72】

【図73】

【図74】

【図75】

【図76】

【図77】

【図78】

【図79】

【図80】

【図81】

【図82】

【図83】

【図84】

【図85】

【図86】

【図87】

【図88】

【図89】