特許 6054180 蛍光体及びその製造方法、白色発光装置、面光源装置、ディスプレー装置、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】6054180

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】蛍光体及びその製造方法、白色発光装置、面光源装置、ディスプレー装置、及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   C09K 11/64 20060101AFI20161219BHJP

   C09K 11/08 20060101ALI20161219BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20161219BHJP

   C09K 11/56 20060101ALI20161219BHJP

   C09K 11/88 20060101ALI20161219BHJP

   C09K 11/59 20060101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   C09K11/64CQD

   C09K11/08 B

   C09K11/08 J

   H01L33/50

   C09K11/56

   C09K11/88

   C09K11/59

【請求項の数】2

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2012-552807(P2012-552807)

(86)(22)【出願日】2011年2月11日

(65)【公表番号】特表2013-519750(P2013-519750A)

(43)【公表日】2013年5月30日

(86)【国際出願番号】KR2011000920

(87)【国際公開番号】WO2011099800

(87)【国際公開日】20110818

【審査請求日】2014年2月12日

(31)【優先権主張番号】10-2010-0013626

(32)【優先日】2010年2月12日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】503447036

【氏名又は名称】サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド

(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】ユン， チャン ボン

(72)【発明者】

【氏名】ウォン， ヒョン シク

(72)【発明者】

【氏名】ユン， チョル スー

【審査官】 吉田 邦久

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３９７５４５１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００９−２６３２０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ １１／６４

Ｃ０９Ｋ １１／０８

Ｃ０９Ｋ １１／５６

Ｃ０９Ｋ １１／５９

Ｃ０９Ｋ １１／８８

Ｈ０１Ｌ ３３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

β型Ｓｉ_３Ｎ_４の結晶構造を有し、組成式Ｓｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚ：Ｅｕ_ａ、Ｍ_ｂ（ここで、ＭはＳｒとＢａのうちから選択される少なくとも１種であり、Ｅｕ添加量（ａ）は０．６５乃至３．９０ｍｏｌ％の範囲であり、Ｍ添加量（ｂ）は１乃至４ｍｏｌ％の範囲であり、Ａｌ組成比（ｚ）は０．１乃至１の範囲である）で表される酸窒化物蛍光体を製造するために、Ｓｉ含有酸化物又は窒化物、Ａｌ含有酸化物又は窒化物、Ｅｕ含有化合物、及びＭ含有化合物を含む原料物質を測量する段階と、
前記Ｍ含有化合物を除いた前記原料物質を混合して１次混合物を製造する段階と、
前記１次混合物を１次焼成し、該１次焼成の結果物を粉砕する段階と、
前記粉砕された１次焼成の結果物に前記Ｍ含有化合物を混合して２次混合物を製造する段階と、
前記２次混合物を２次焼成し、該２次焼成の結果物を粉砕する段階と、を有し、
Ｍはドーパントとして前記結晶構造の空隙に添加される、ことを特徴とする蛍光体の製造方法。

【請求項2】

前記１次焼成は１８５０乃至２３００℃の温度範囲で行われ、前記２次焼成は前記１次焼成温度より低い温度で行われることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蛍光体に関し、より詳細には、高い発光特性と優れた熱的・化学的安定性を有するβ−サイアロン蛍光体とこれを用いた白色発光装置、面光源装置、ディスプレー装置、及び照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、波長変換用蛍光体物質は、多様な光源の特定波長光を所望の波長光に変換させる物質として用いられている。特に、多様な光源のうち、発光ダイオードは低電力駆動及び優れた光効率によってＬＣＤバックライトと自動車照明及び家庭用照明装置として有益に用いることができるため、最近、蛍光体物質は白色光ＬＥＤを製造するための核心技術として脚光を浴びている。

【0003】

白色光発光装置は概ね青色ＬＥＤに黄色蛍光体を塗布する方式で製造されている。より具体的には、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ活性層を有する青色ＬＥＤの光放出面にＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）：Ｃｅである黄色蛍光体を塗布して青色光の一部を黄色に変換し、変換された黄色と他の一部の青色光が結合されて白色光を提供する。

【0004】

上述したＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（又はＴＡＧ系蛍光体）−青色ＬＥＤで構成された従来の白色発光装置は、低い演色性（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）を有するという短所がある。即ち、黄色蛍光体を用いて得られた白色光の波長は青色と黄色のみに分布しているため、演色性が低くて所望の天然白色光を具現するのに限界がある。

【0005】

一方、従来の波長変換用蛍光体物質は、特定光源の発光色と特定出力光の色に限定して提供されてきており、具現可能な色分布も非常に制限されるため、使用者の必要に応じて多様な光源の発光色及び／又は多様な出力光の色に適用されるのには限界がある。

【0006】

このような問題を解決するために、最近、本出願人は、下記特許文献１における３種の特定の青色、緑色、赤色蛍光体の混合物を用いて演色指数（ｃｏｌｏｒ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ ｉｎｄｅｘ：ＣＲＩ）に優れ且つ幅広い色分布を具現した。このような赤色、緑色、及び青色の蛍光体の組み合わせによる優れた発光装置を具現するためには、各蛍光体とも高い変換効率を有することが求められる。

【0007】

また、従来のシリケート蛍光体は、熱に不安定であるため、高出力ＬＥＤチップに脆弱であるという短所がある。

【0008】

これを改善するために、初めてβ−サイアロンという新たな蛍光物質が提案（特許文献２）されて以来、β−サイアロン蛍光体に対する研究が続いている。

【0009】

下記特許文献３（特許権者：ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＦＯＲ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＳＣＩＥＮＣＥ）では、β−サイアロンを緑色発光蛍光体として提案している。しかしながら、輝度が非常に低くて波長及び色座標の特性が所望の白色光を具現するのに適していないため、実用化が難しい。

【0010】

一方、β−サイアロン蛍光体の基本結晶構造を変形して新たな特性を模索する方案も報告されている。下記非特許文献１では、ストロンチウム（Ｓｒ）を結晶構造でＳｉ又はＡｌの代わりに置換したＳｒサイアロンを提案している。しかしながら、Ｓｒが結晶構造で置換されるため、相安定化が若干低くなって優れた熱的安定性を期待することが困難であるという問題がある。

【0011】

また、下記特許文献４でも、緑色蛍光体としてβ−サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）を提案しているが、粒度がかなり大きくて沈殿速度が早いため、製品による色座標の散布が大きいという問題点がある。また、製造工程において、従来のシリケート蛍光体の焼成条件（約１６００℃の水準、約３ｈｒ）に比べて高い焼成温度（２０００℃以上）と長い焼成時間が要求されるという短所がある。このような問題によって、１族及び２族元素を活性剤として添加するのに困難があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】韓国特願２００４−００７６３００号

【特許文献2】特開昭６０−２０６８８９号公報

【特許文献3】特許３９２１５４５号公報

【特許文献4】韓国特開２００９−００２８７２４号

【非特許文献】

【0013】

【非特許文献1】論文「Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｏｆ Ｅｕ＋ ｉｎＳｉＡｌＯＮｓ」（２００５ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ、Ｒ．Ｊ．Ｘｉｅ他多数）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、高い発光効率を有し且つ再現性に優れ、熱に安定的であることから高出力ＬＥＤチップに使用可能な緑色発光のための蛍光体及びその製造方法を提供することにある。

【0015】

また、本発明の目的は、上記蛍光体を用いた白色発光装置、面光源装置、ディスプレー装置、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】

【0016】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による蛍光体は、β型Ｓｉ_３Ｎ_４の結晶構造を有し、組成式Ｓｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚ：Ｅｕ_ａ、Ｍ_ｂで表される酸窒化物を含み、
前記組成式中、ＭはＳｒとＢａのうちから選択される少なくとも１種であり、Ｅｕ添加量（ａ）は０．１乃至５ｍｏｌ％の範囲であり、Ｍ添加量（ｂ）は０．１乃至１０ｍｏｌ％の範囲であり、Ａｌ組成比（ｚ）は０．１＜ｚ＜１を満足し、
励起源を照射して５００乃至５５０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を放出し、
Ｍはドーパントとして蛍光体結晶構造の空隙に添加される、ことを特徴とする。

【0018】

前記励起源の照射によって前記蛍光体から放出される光をＣＩＥ１９３１色度座標における（ｘ，ｙ）値で表す場合、ｘとｙはそれぞれｘ≦０．３３６及びｙ≧０．６３７を満足すし得る。

【0019】

前記蛍光体から放出される光のＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙの変化量は−０．００６５以下であり、前記ｙの変化量は、前記蛍光体を青色発光ダイオードに適用して３．３Ｖ、１２０ｍＡで駆動する条件で、初期に放出される光で測定されたＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙ値をｙ１とし、前記駆動条件を８５℃で２４時間持続して行った後に放出される光で測定されたＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙ値をｙ２とした場合、ｙ２−ｙ１で定義され得る。

【0025】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による蛍光体は、β型Ｓｉ_３Ｎ_４の結晶構造を有し、組成式Ｓｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚ：Ｅｕ_ａ、Ｍ_ｂで表される酸窒化物を含み、
前記組成式中、ＭはＳｒとＢａのうちから選択される少なくとも１種であり、Ｅｕ添加量（ａ）は１００乃至５０００ｐｐｍの範囲であり、Ｍ添加量（ｂ）は１００乃至１００００ｐｐｍの範囲であり、Ａｌ組成比（ｚ）は０．１＜ｚ＜１を満足し、
励起源を照射して５００乃至５５０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を放出し、
Ｍはドーパントとして蛍光体結晶構造の空隙に添加される、ことを特徴とする。

【0026】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による蛍光体の製造方法は、β型Ｓｉ_３Ｎ_４の結晶構造を有し、組成式Ｓｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚ：Ｅｕ_ａ、Ｍ_ｂ（ここで、ＭはＳｒとＢａのうちから選択される少なくとも１種であり、Ｅｕ添加量（ａ）は０．１〜５ｍｏｌ％の範囲であり、Ｍ添加量（ｂ）は０．１〜１０ｍｏｌ％の範囲であり、Ａｌ組成比（ｚ）は０．１＜ｚ＜１を満足する）で表される酸窒化物蛍光体を製造するために、Ｓｉ含有酸化物又は窒化物、Ａｌ含有酸化物又は窒化物、Ｅｕ含有化合物、及びＭ含有化合物を含む原料物質を測量する段階と、前記Ｍ含有化合物を除いた前記原料物質を混合して１次混合物を製造する段階と、前記１次混合物を１次焼成し、該１次焼成の結果物を粉砕する段階と、前記粉砕された１次焼成の結果物に前記Ｍ含有化合物を混合して２次混合物を製造する段階と、前記２次混合物を２次焼成し、該２次焼成の結果物を粉砕する段階と、を有する。

【0027】

前記１次焼成は１８５０〜２３００℃の温度範囲で行われ、前記２次焼成は前記１次焼成温度より低い温度で行われ得る。

【0029】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による白色発光装置は、励起光を放出するＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップの周囲に配置されて前記励起光の少なくとも一部を波長変換し、上述したβ−サイアロン蛍光体を含む緑色蛍光体と、前記ＬＥＤチップ及び前記緑色蛍光体と異なる波長の光を放出し、追加のＬＥＤチップ及び別の種の蛍光体の少なくとも一つによって提供される少なくとも一つの発光要素と、を有する。

【0044】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による面光源装置、ディスプレー装置、及び照明装置は、上述した蛍光体を波長変換物質として用いる。

【発明の効果】

【0045】

本発明によれば、β−サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）結晶であるホストマトリックスの空隙（ｅｍｐｔｙ ｓｐｈｅｒｅ）にＳｒを所定量添加することにより、従来のβ−サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）蛍光体より大きく向上させた輝度（例えば、約２０％程度）を有する上、より短波長化した緑色蛍光体を提供することができる。

【0046】

このような緑色蛍光体は、ＣＩＥ１９３１色座標系において標準ＲＧＢ（ｓＲＧＢ）の緑色領域を満足させることができる色特性を提供することにより、鮮明な白色を提供するのに寄与する。更に、Ｓｒの添加（ｄｏｐｉｎｇ）は、β−サイアロンの相安定化に寄与することにより、信頼性特性を改善し、特に、経時による効率の変化を左右するｙ色座標の変化を大きく減少させることができ、生産性及び収率の面で大きな改善効果がある。

【0047】

また、本発明で提案したβ−サイアロン蛍光体は、他の蛍光体、例えば青色及び赤色蛍光体と共に用いられることにより広い色表現が可能であり且つ再現性に優れた発光装置を提供することができる。更に、白色発光装置として具現される場合、演色指数が大きく向上した優れた白色光を提供することができる。

【0048】

本発明による酸窒化物蛍光体は、波長変換物質として多様な形態による白色発光装置、面光源装置、ディスプレー装置、及び照明装置に有益に適用され得る。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】本発明によるβ−サイアロン蛍光体の結晶構造を例示する概略図である。

【図2】実施例１及び比較例１によるβ−サイアロン蛍光体に対するＸＲＤグラフである。

【図3】実施例１によるβ−サイアロン蛍光体をＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いて構成原子を分析した写真である。

【図4】比較例１によるβ−サイアロン蛍光体をＴＯＦ−ＳＩＭＳを用いて構成原子を分析した写真である。

【図5】実施例１〜３と比較例１によるβ−サイアロン蛍光体の輝度改善効果を示すグラフである。

【図6】蛍光体から放出される光の色座標及び経時特性を説明するためのＣＩＥ１９３１色座標系である。

【図7】実施例１〜３と比較例１によるβ−サイアロン蛍光体の短波長化効果を示すグラフである。

【図8】実施例１〜３と比較例１によるβ−サイアロン蛍光体の経時特性改善効果（ｙ色座標の変化量減少）を示すグラフである。

【図9】比較例１〜５によるβ−サイアロン蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。

【図10】実施例１、６及び７と比較例１によるβ−サイアロン蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。

【図11】実施例８〜１３と比較例５及び６によるβ−サイアロン蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。

【図12】実施例８〜１３と比較例５及び６によるβ−サイアロン蛍光体の強度の積分値及びピーク強度を示すグラフである。

【図13】実施例８〜１３と比較例５及び６によるβ−サイアロン蛍光体の励起スペクトルを示すグラフである。

【図14】実施例１４〜２３によるβ−サイアロン蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。

【図15】実施例１４〜２３によるβ−サイアロン蛍光体の強度の積分値及びピーク強度を示すグラフである。

【図16】実施例１４〜２３によるβ−サイアロン蛍光体の励起スペクトルを示すグラフである。

【図17】実施例１４〜２３によるβ−サイアロン蛍光体のピーク強度及び半値幅を示すグラフである。

【図18】本発明によるβ−サイアロン蛍光体の好ましい粒度条件を示すグラフである。

【図19】本発明の一実施形態による白色発光装置を示す概略図である。

【図20】本発明の他の実施形態による白色発光装置を示す概略図である。

【図21】本発明の更に他の実施形態による白色発光装置を示す概略図である。

【図22】本発明に用いられる緑色蛍光体に対するスペクトルである。

【図23】（ａ）及び（ｂ）は本発明に用いられる赤色蛍光体に対するスペクトルである。

【図24】（ａ）及び（ｂ）は本発明に用いられる黄色又は黄橙色蛍光体に対するスペクトルである。

【図25】本発明の一実施形態によるＬＥＤ光源モジュールを概略的に示す側断面図である。

【図26】本発明の他の実施形態によるＬＥＤ光源モジュールを概略的に示す側断面図である。

【図27】本発明による白色発光装置に用いられる発光素子の一例を示した側断面図である。

【図28】本発明による白色発光装置に用いられる発光素子の他の例を示した側断面図である。

【図29】本発明による白色発光装置に用いられる発光素子の一例を示した平面図である。

【図30】本発明による白色発光装置に用いられる発光素子の一例を示した側断面図である。

【図31】本発明による白色発光装置に用いられる発光素子の他の例を示す側断面図である。

【図32】（ａ）及び（ｂ）は本発明の多様な実施形態によるバックライトユニットを示す断面図である。

【図33】本発明の一実施形態による直下型のバックライトユニットを示す断面図である。

【図34】本発明の他の実施形態によるエッジ型のバックライトユニットを示す断面図である。

【図35】本発明の他の実施形態によるエッジ型のバックライトユニットを示す断面図である。

【図36】本発明の一実施形態によるディスプレー装置を示す分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0050】

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0051】

本発明の一観点による蛍光体は、β型Ｓｉ_３Ｎ_４の結晶構造を有し、組成式Ｓｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚ：Ｅｕ_ａ、Ｍ_ｂで表される酸窒化物を含み、組成式は下記の条件を満足する。
１）ＭはＳｒとＢａのうちから選択される少なくとも１種である。
２）Ｅｕ添加量（ａ）は０．１〜５ｍｏｌ％の範囲である。
３）Ｍ添加量（ｂ）は０．１〜５ｍｏｌ％の範囲である。
４）Ａｌ組成比（ｚ）は０．１＜ｚ＜１である。

【0052】

本発明による蛍光体は、紫外線領域に亘って青色領域までの波長によって励起されて緑色発光を提供する。即ち、３００ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する励起源を照射して５００〜５５０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を放出する蛍光体を緑色蛍光体として提供する。特に、紫外線帯域の励起光の場合、より高い変換効率を期待することができる。

【0053】

このように、本発明による蛍光体は、β型Ｓｉ_３Ｎ_４の結晶構造を有するＳｉ_６−ｚＡｌ_ｚＯ_ｚＮ_８−ｚのホストマトリックスに、Ｅｕと共に、Ｓｒ及びＢａのいずれか一つ又はＳｒとＢａの両方を添加したβ−サイアロン系蛍光体である。

【0054】

図１に示すように、Ｅｕと共に添加されるＳｒ（又はＢａ）は、ホストマトリックスを構成する元素（例えば、Ｓｉ又はＡｌ）を置換せず、空隙（ｅｍｐｔｙ ｓｐｈｅｒｅ）にドーパントとして添加される形態である。即ち、本発明において、Ｓｒ又はＢａの添加は、ホストマトリックスを変形させない（図２参照）。

【0055】

ＳｒとＢａのうちから選択される少なくとも１種であるＭは、添加されることにより、β−サイアロン蛍光体の相安定化に寄与して信頼性を向上させ、発光効率を改善する上、短波長化する役割をする。

【0056】

このようなＭの添加量（ｂ）は０．１〜５ｍｏｌ％の範囲である。Ｓｒが０．１ｍｏｌ％未満の場合は効率改善効果及び短波長化効果が十分でなく、５ｍｏｌ％を超える場合はＳｒを添加しない蛍光体よりも却って効率が低下するという問題がある。好ましくは、Ｓｒ添加量（ａ）は０．５〜３ｍｏｌ％の範囲である。より好ましくは、Ｓｒ添加量（ａ）は１〜１．５ｍｏｌ％の範囲である。特に、Ｍを添加しない場合より輝度が２０％以上の水準に改善されるため、高い変換効率を改善することができる。

【0057】

上記の組成式による蛍光体は、励起源の照射によって蛍光体から放出される光のピーク波長が５４０ｎｍ以下と相対的に短波長化する傾向を示す。従って、標準ＲＧＢで要求される緑色の波長特性を比較的高い水準で満足させることができる。即ち、励起源の照射によって蛍光体から放出する光をＣＩＥ１９３１色度座標における（ｘ，ｙ）値で表す場合、ｘとｙはそれぞれｘ≦０．３３６及びｙ≧０．６３７を満足するため、鮮明な白色光を提供することができる緑色蛍光体を有益に用いることができる。

【0058】

上述したように、本発明に採択されたＭドーパントは空隙に添加されるため、β−サイアロン蛍光体をより相安定化させることにより経時による効率の変化を減少させることができる。一般的に、経時による効率の変化は、ｙ色座標による。

【0059】

このようなｙの変化量を、一測定方法により蛍光体を青色発光ダイオードに適用して３．３Ｖ、１２０ｍＡで駆動を始めるときに放出される光で測定されたＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙ値をｙ１とし、駆動条件を８５℃で２４時間持続して行った後に放出される光で測定されたＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙ値をｙ２として、ｙ２−ｙ１と定義する。この場合、蛍光体から放出される光のＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙの変化量が−０．００６５以下である。

【0060】

本発明の他の態様は、上述した蛍光体の製造方法を提供する。

【0061】

先ず、上記の組成式で要求される所望の化学量論を満足するように、Ｓｉ含有酸化物又は窒化物、Ａｌ含有酸化物又は窒化物、Ｅｕ含有化合物、及びＭ含有化合物を含む原料物質を測量する。

【0062】

次いで、Ｍ含有化合物を除いた原料物質を混合して１次混合物を製造する。次に、１次混合物を１次焼成し、１次焼成の結果物を粉砕／ミリングし、粉砕された１次焼成の結果物にＭ含有化合物を混合して２次混合物を製造する。次いで、２次混合物を２次焼成し、２次焼成の結果物を粉砕することにより、上述したβ−サイアロン蛍光体が得られる。更に、得られた蛍光体を酸洗処理して結晶化を高めることができる。

【0063】

本発明において、２次に亘った焼成処理を用いてβ−サイアロンのホストマトリックスにＳｒを添加する。また、１次焼成より低い温度で２次焼成を行うことにより、このような工程を円滑に行うことができる。

【0064】

特に、２次焼成温度を１次焼成温度（１８５０〜２３００℃）より低い温度で行うため、所望の１族及び２族元素を含有した化合物を１次焼成の結果物と混合して２次焼成を行うことにより、追加の活性剤として１族及び２族元素を更に添加する。追加の活性剤の添加は、短波長化に大きく寄与する。このような１族及び２族元素は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、及びＣａからなる群から選択される少なくとも一つの元素である。

【0065】

以下、蛍光体の製造方法の各工程例をより具体的に説明する。

【0066】

原料物質の混合方法としては、乾式と湿式の二つの方法のうちの一つを用いることができる。

【0067】

先ず、湿式混合方法によると、秤量された混合物と、原料物質の混合工程及び粉砕を助けるボール（ｂａｌｌ）と溶媒を挿入して混合する。この際、ボールとしては、酸化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）又はジルコニア（ＺｒＯ_２）材質又は一般的に原料混合時に用いられるボールを用いることができる。溶媒としては、Ｄ．Ｉ．ウォーター（Ｗａｔｅｒ）、エタノールなどのアルコール類又はｎ−ヘキサン（Ｈｅｘａｎｅ）などの有機溶媒のどちらも用いることができる。即ち、原料物質と溶媒及びボールを挿入した後、容器を密閉し、ミラー（ｍｉｌｌｅｒ）などの装置を用いて１〜２４時間程度原料物質を均質に混合する。混合工程が完了した後、混合された原料物質とボールを分離し、乾燥炉（ｏｖｅｎ）で１〜４８時間程度の乾燥工程を経て溶媒をほぼ乾燥させる。乾燥が完了した粉末を金属又はポリマー材質の篩（Ｓｉｅｖｅ）を用いて所望のマイクロメートルのサイズ条件で均一に分給する。

【0068】

一方、乾式混合方法によると、溶媒を用いることなく容器に原料物質を挿入し、ミリングマシン（ｍｉｌｌｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）を用いて原料物質を均質に混合する。混合時間は１〜２４時間程度であり、この際、ボールを原料物質と共に挿入して混合をより容易にすることにより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法は、湿式と比べて溶媒の乾燥工程が不要であるため、全工程時間を短縮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工程が完了した粉末を金属又はポリマー材質の篩（Ｓｉｅｖｅ）を用いて所望のマイクロメートルのサイズ条件で均一に分給する。このような蛍光体の粒度条件については図１９を参照して後述する。

【0069】

焼成工程は、分給された混合粉末を窒化ホウ素（ＢＮ）ルツボに充填して行われる。この際、焼成工程は、加熱炉を用いて所望の焼成温度（例えば、１８５０〜２３００℃、１０００〜１８００℃）で１〜２４時間程度行われる。焼成工程中の雰囲気では、窒素（Ｎ_２）１００％又は水素が１〜１０％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乳鉢又は粉砕機を用いて均質に粉砕した後、後熱処理工程を１回〜３回繰り返し行うことにより蛍光体の輝度を向上させる。

【0070】

ここで、Ｅｕ^３＋からＥｕ^２＋に変更するための熱処理工程を含むことができる。このような熱処理工程は、蛍光特性に関与しない一部のＳｉＡｌＯＮ内部のＥｕ^３＋をＥｕ^２＋に変更して蛍光体の効率を向上させる。このような熱処理工程は、高温のＨ_２含有雰囲気で約５時間以上行われる。高温条件は、例えば１３００℃以上、好ましくは１５００℃以上である。本熱処理工程で用いられるＨ_２含有雰囲気は３〜１０％の水素を含む。この場合、残りはＮ_２ガスである。

【0071】

以下、多様な実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。

【実施例】

【0072】

（実施例１）
原料物質Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｅｕ_２Ｏ_３、ＳｒＣＯ_３を下記の表１の組成比を満足する化学量論比で秤量して、実施例１による原料物質群を用意する。原料物質群のうちのＳｒＣＯ_３を除いて残りの原料物質を、ボールミルを用いてエタノール溶媒と混合する。

【0073】

乾燥器を用いて原料混合物からエタノール溶媒を揮発させ、窒化ホウ素（ＢＮ）ルツボに乾燥した１次原料混合物を充填する。１次原料混合物が充填された窒化ホウ素ルツボを加熱炉に挿入し、Ｎ_２雰囲気のガス状態で、２０５０℃で１０時間１次焼成する。

【0074】

１次焼成の結果物を粉砕した後に秤量されたＳｒＣＯ_３を入れてミラーを用いて一緒に２次混合する。次いで、２次混合物を再度１７５０℃で焼成して、実施例１の組成比による蛍光体を製造した。製造された蛍光体を粉砕し、所定の後熱処理及び酸洗工程を経て最終Ｓｉ_５．８Ａｌ_０．２Ｏ_０．２Ｎ_７．８：Ｅｕ_{０．０１５２}、Ｓｒ_０．０１であるβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0075】

（比較例１）
Ｓｒ原料物質に関連する事項のみを除き実施例１の条件のうちの１次焼成条件まで工程を同一に行った後、得られた蛍光体を実施例１の条件と同一に粉砕し、後熱処理及び酸洗工程によりＳｉ_５．８Ａｌ_０．２Ｏ_０．２Ｎ_７．８：Ｅｕ_{０．０１５２}であるβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0076】

先ず、実施例１及び比較例１によるβ−サイアロン蛍光体に対してＸＲＤ分析を行った。その結果を図２のＸＲＤグラフで示した。

【0077】

図２に示すように、Ｓｒを含むβ−サイアロン蛍光体（実施例１）とＳｒを含まないβ−サイアロン蛍光体（比較例１）は同一の結晶ピークを有することを確認することができる。即ち、実施例１及び比較例１によるβ−サイアロン蛍光体はいずれも同一のβ型Ｓｉ_３Ｎ_４の結晶構造を有する。

【0078】

このように、実施例１で添加されたＳｒは結晶構造に影響を与えないものであることを確認することができる。

【0079】

更に、実施例１にＳｒが添加されたことを確認すべくＳｒ濃度を検出するためのＴＯＦ−ＳＩＭＳ測定を行った。

【0080】

図４（比較例１）のグラフからは、Ｓｒの検出を確認することができなかったが、図３（実施例１）からは、Ｓｒがドープされたことを確認することができた（４番目のチャート参照）。これは、定性的に評価した結果から同様に確認することができる。即ち、比較例１ではＳｒが存在しないのに対し、図３（実施例１）ではＳｒが存在することが示された。

【0081】

本測定及び検出結果によると、実施例１においてＳｒは構成元素と置換されず、結晶構造を維持しながら空隙にドープされたものであることを確認することができる。

【0082】

【表1】

【0083】

（実施例２〜５）
実施例２〜５では、実施例１の条件と同一に行い、且つ表１の組成比を満足するようにそれぞれＳｒを１．５ｍｏｌ％、２ｍｏｌ％、３ｍｏｌ％、及び４ｍｏｌ％添加したβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0084】

実施例１〜５によるβ−サイアロン蛍光体と比較例１によるβ−サイアロン蛍光体に対し、色座標と、４６０ｎｍの励起光源における発光スペクトル（ピーク波長及び半値幅）と共に輝度を測定した。

【0085】

【表2】

【0086】

輝度測定結果は、Ｓｒが添加されない比較例１を基準（１００）として実施例１〜３の輝度を表示して表２と共に図５のグラフで示した。図５に示しているように、実施例１〜３によるβ−サイアロン蛍光体は、Ｓｒが添加されない比較例１のβ−サイアロン蛍光体よりも相対輝度が２０％以上改善されることを確認することができる。これに対し、Ｓｒ添加量が３ｍｏｌ％、４ｍｏｌ％の場合（実施例４及び５）、それぞれ１１１．２％、１０５％と輝度の増加幅が多少小さくなることが確認された。

【0087】

従って、輝度改善、即ち効率改善の面で、Ｓｒの添加量を０．１〜５ｍｏｌ％と定めることができる。好ましくは、０．５〜３ｍｏｌ％であり、より好ましくは、実施例１〜３で提示したように１〜１．５ｍｏｌ％である。

【0088】

一方、実施例１〜３によるβ−サイアロン蛍光体の色座標は、比較例１と対比して明らかな特徴を示す。即ち、表２に示しているように、実施例１〜３の色座標におけるｘ値は比較例１のβ−サイアロン蛍光体のｘ値より低くなり（短波長化）ｙ値は高くなる傾向を示す。これと関連し、ピーク波長の場合、実施例１〜３のいずれも５４０ｎｍ以下に短波長化したことを確認した。特に、このような傾向は、図７に示しているようにＳｒ添加量の増加に応じて大きくなる。

【0089】

実施例１〜３により提示された色座標は、ｓＲＧＢの緑色発光条件を高水準で満足させることができるという長所を提供する。即ち、図６のＣＩＥ１９３１色座標系における緑色発光座標は概ねｘが低くてｙが高いほど有利であるといえる。実施例１〜３によるβ−サイアロン蛍光体の発光色座標は、ｘが０．３３６以下、ｙが０．６３７以上と示されたことから、比較例１に比べて有益であることを確認することができた。

【0090】

また、実施例１〜３によるβ−サイアロン蛍光体は、Ｓｒの添加によって相安定化を高めることができるため、経時による変換効率の変化を大きく減少させることができる。特に、このような効率の変化は、ｙ色座標の変化により比較判断することができる。図８は、経時特性改善効果として比較例１と共に実施例１〜３のｙの変化量を示すグラフである。

【0091】

このようなｙの変化量を測定する方法には多様な方法があるが、本実験では、蛍光体を４６０ｎｍの青色発光ダイオードに適用して３．３Ｖ、１２０ｍＡで駆動を始める際に放出される光で測定されたＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙ値をｙ１とし、駆動条件を８５℃で２４時間持続して行った後に放出される光で測定されたＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙ値をｙ２として、ｙ２−ｙ１と定義した。

【0092】

その結果、比較例１の場合は−０．００７１と高く示されたが、本発明に該当する実施例１〜３の場合は蛍光体から放出される光のＣＩＥ１９３１色度座標におけるｙの変化量が−０．００６５以下である。経時特性もＳｒ添加量が高いほど安定化することを確認した。

【0093】

以下、Ｓｒ以外の他の組成を添加したときの効果の有無を確認するために、下記の比較例２〜５及び実施例６及び７を行った。

【0094】

（比較例２〜４）
比較例２〜４では、ＳｒＣＯ_３の代わりにＣａ含有化合物としてＣａＣＯ_３を用いることを除いては実施例１と同一の条件と工程により表３の比較例２〜４の組成比を満足するようにそれぞれＣａを０．５ｍｏｌ％、１．０ｍｏｌ％、及び１．５ｍｏｌ％添加したβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0095】

（比較例５）
比較例５では、ＳｒＣＯ_３の代わりにＭｇ含有化合物としてＭｇＣＯ_３を用いることを除いては実施例１と同一の条件と工程により表３の比較例５の組成比を満足するようにＭｇを１．０ｍｏｌ％添加したβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0096】

（実施例６）
本実施例では、ＳｒＣＯ_３と共にＢａ含有化合物であるＢａＣＯ_３を更に用いることを除いては実施例１と同一の条件と工程により表３の実施例６の組成比を満足するようにＳｒ、Ｂａをそれぞれ０．５ｍｏｌ％ずつ添加したβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0097】

（実施例７）
本実施例では、ＳｒＣＯ_３の代わりにＢａ含有化合物であるＢａＣＯ_３を用いることを除いては実施例１と同一の条件と工程により表３の実施例７の組成比を満足するようにＢａを１．０ｍｏｌ％添加したβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0098】

【表3】

【0099】

実施例６及び７によるβ−サイアロン蛍光体と比較例２〜５によるβ−サイアロン蛍光体に対し、色座標と、４６０ｎｍの励起光源における発光スペクトル（ピーク波長及び半値幅）と共に輝度を測定して、その結果を表４に示した。

【0100】

【表4】

【0101】

先ず、輝度測定結果を見ると、ＳｒではなくＣａ、Ｍｇを添加した比較例２〜５の場合、比較例１を基準（１００）とした場合にいずれも低くなると示された（図９参照）。また、ＣＩＥ１９３１色座標では、ｘ値は却って大きくなり（長波長化）、ｙ値は低くなるという不利な傾向を示した。

【0102】

しかし、実施例６及び７によるβ−サイアロン蛍光体は、Ｓｒのみを添加した場合と同様に、１１３．４％、１１６．３％と輝度が改善した（図１０参照）。また、ＣＩＥ１９３１色座標では、上述した実施例と同様に、ｘ値は低くなり（短波長化）、ｙ値は高くなる傾向を示した。

【0103】

このように、輝度のみならず色座標の面で、Ｃａ、Ｍｇの場合は、Ｓｒを代替する活性剤として用いるのに適していないのに対し、実施例６及び７のＳｒと共にＢａを用いるか又はＳｒの代わりにＢａのみを添加する場合は、実施例１〜５と同様に従来よりも改善した効果を期待することができることが確認された。

【0104】

以下、Ａｌ組成比（ｚ）の条件を確認するために下記の実施例８〜１３及び比較例５及び６を行った。

【0105】

（実施例８〜１３）
本実施例では、ＡｌＮ及びＡｌ_２Ｏ_３を最終蛍光体におけるＡｌ組成比（ｚ）が０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、１．０（それぞれ実施例８〜１３）となるように秤量し、１次原料混合物に一緒に混合することを除いては実施例１と同一の条件と工程によりβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0106】

（比較例５及び６）
本比較例では、ＡｌＮ及びＡｌ_２Ｏ_３を最終蛍光体におけるＡｌ組成比（ｚ）が１．５、２．０（それぞれ実施例５及び６）となるように秤量し、１次原料混合物に一緒に混合することを除いては実施例１と同一の条件と工程によりβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0107】

実施例８〜１３によるβ−サイアロン蛍光体と比較例５及び６によるβ−サイアロン蛍光体を４６０ｎｍの光源で励起させた場合の発光スペクトルを測定して図１１に示した。図１２は、それぞれの実施例と比較例の強度の積分値とピーク強度を示す。

【0108】

図１１及び図１２を参照すると、Ａｌ組成比（ｚ）が１以下である実施例８〜１３の場合は正規化強度が約０．８以上と高く示されたのに対し、Ａｌ組成比（ｚ）がそれぞれ１．５と２．０である比較例５及び６の場合は輝度が多少低下した。

【0109】

その結果、Ａｌ組成比（ｚ）は０．０１から１．０に設定される。Ａｌ組成比（ｚ）は０．１から０．３であることが好ましく、０．２３のときに最も高いピークを示した。

【0110】

図１３は、上述した実施例８〜１３と比較例５及び６によるβ−サイアロン蛍光体の励起スペクトルを示す。図１３に示しているように、青色帯域（４３０〜４７０ｎｍ）よりも却って紫外線帯域で高い変換効率を期待することができる。従って、本蛍光体は、紫外線を励起光源とする装置でも有用に用いることができる。

【0111】

以下、Ｅｕ添加量（ｍｏｌ％）の条件を確認するために下記の実施例１４〜２３を行った。

【0112】

（実施例１４〜２３）
本実施例では、Ｅｕ_２Ｏ_３を最終蛍光体におけるＥｕモル比（ａ）が０．６５、０．９８、１．３０、１．５２、１．７３、１．９５、２．１７、２．３８、２．６０、３．９０ｍｏｌ％（それぞれ実施例１４〜２３）となるように秤量し、１次原料混合物に一緒に混合することを除いては実施例１と同一の条件と工程によりβ−サイアロン蛍光体を製造した。

【0113】

実施例１４〜２３によるβ−サイアロン蛍光体を４６０ｎｍの光源で励起させたときの発光スペクトルを測定して図１４に示した。図１５は、それぞれの実施例と比較例の強度の積分値とピーク強度を示す。Ｅｕ添加量（ａ）は０．１〜５ｍｏｌ％に設定される。輝度と共に半値幅（図１７参照）を考慮すると、Ｅｕ添加量（ａ）は０．９〜３ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。

【0114】

図１６は、上述した実施例８〜１３と比較例５及び６によるβ−サイアロン蛍光体の励起スペクトルを示す。図１６に示しているように、青色帯域及び近紫外線（特に、４０６ｎｍ）よりも却って紫外線帯域（特に、３５５ｎｍ）で高い変換効率を期待することができる。従って、本蛍光体は、紫外線を励起光源として用いた照明又はディスプレー装置でも有用に用いることができる。

【0115】

このように、本発明で提案したβ−サイアロン蛍光体は、発光装置及び多様な照明及びディスプレー装置に有益に応用することができる。このような応用形態において、蛍光体は、シリコン樹脂などの透明樹脂に混合されて用いることができる。透明樹脂に混合される場合、蛍光体粉末は沈殿を引き起こす。例えば、パッケージに適用される前にシリンジに収容された状態で又はパッケージに適用された後硬化する前に沈殿によって蛍光体の不均一な分布が生じ、パッケージによって色座標散布が大きくなるという問題がある。

【0116】

このような色散布を減らすために、沈殿程度は一定に維持されなければならず、蛍光体粉末は均一なことが好ましい。これは、多様な因子のうちの粒度によって適宜調節される。

【0117】

本発明の多様な実施例によるβ−サイアロン蛍光体も、粒度分布を粉砕及び分給工程により適宜制御することができる。図１８は、好ましいβ−サイアロン蛍光体の粒度分布をグラフで示している。粒度条件は、Ｄ５０値が１４．５〜１８．５μｍの範囲であることが好ましく、１４〜１８μｍの範囲であることがより好ましい。更に、Ｄ１０は８〜１１μｍの範囲、Ｄ９０は２３〜２５μｍの範囲である。

【0118】

以下、図面を参照しながら本発明による蛍光体を含む多様な応用形態について説明する。

【0119】

図１９は、本発明の一実施形態による白色発光装置を示す概略図である。

【0120】

図１９に示すように、本実施形態による白色発光装置１０は、青色ＬＥＤチップ１５と、これを包装し上部に凸のレンズ形状を有する樹脂包装部１９と、を含む。

【0121】

本実施形態に用いられる樹脂包装部１９は、広い指向角を確保できるように半球のレンズ形状を有する形で例示している。青色ＬＥＤチップ１５は、別途の回路基板に直接実装される。樹脂包装部１９は、シリコン樹脂やエポキシ樹脂又はその組み合わせからなる。樹脂包装部１９の内部には、緑色蛍光体１２と赤色蛍光体１４が分散される。

【0122】

本実施形態に用いられる緑色蛍光体１２は、上述したβ−サイアロン蛍光体の他にも、更にＭ_ｘＡ_ｙＯ_ｘＮ_{（４／３）ｙ}の組成式で表される酸窒化物蛍光体又はＭ_ａＡ_ｂＯ_ｃＮ_{（（２／３）ａ＋（４／３）ｂ−（２／３）ｃ）}で表される酸窒化物を蛍光体として用いることができる。ここで、ＭはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｚｎからなる群から選択される少なくとも１種のＩＩ族元素であり、ＡはＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選択される少なくとも１種のＩＶ族元素である。

【0123】

一方、本実施形態に用いられる赤色蛍光体１４は、Ｍ１ＡｌＳｉＮ_ｘ：Ｒｅ（１≦ｘ≦５）である窒化物系蛍光体、Ｍ１Ｄ：Ｒｅである硫化物系蛍光体、及び（Ｓｒ，Ｌ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕであるシリケート系蛍光体（ここで、０＜ｘ＜４、ｙ＝２ｘ／３）のうちから選択される少なくとも一つであり、ここで、Ｍ１はＢａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのうちから選択される少なくとも１種の元素であり、ＤはＳ、Ｓｅ及びＴｅのうちから選択される少なくとも１種の元素であり、ＬはＢａ、Ｃａ及びＭｇからなる群から選択される少なくとも一つの第２族元素又はＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つの第１族元素であり、ＤはＳ、Ｓｅ及びＴｅのうちから選択される少なくとも１種であり、ＲｅはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩのうちから選択される少なくとも一つである。

【0124】

このように、本発明では、半値幅、ピーク波長、及び／又は変換効率等を考慮して特定の緑色蛍光体と特定の赤色蛍光体を組み合わせた形で提供することにより、７０以上の高い演色指数を有する白色光を提供することができる。また、複数の蛍光体から多数の波長帯域の光が得られるため、色再現性を向上させることができる。

【0125】

赤色蛍光体のうち（Ｓｒ，Ｌ）_２ＳｉＯ_４−ｘＮ_ｙ：Ｅｕであるシリケート系蛍光体の場合、好ましくはｘの範囲が０．１５≦ｘ≦３の条件である。組成式中、Ｓｉの一部は他の元素に置換される。例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素に置換されるが、これとは異なりＴｉ、Ｚｒ、Ｇｆ、Ｓｎ、及びＰｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素に置換することができる。

【0126】

青色ＬＥＤチップの主波長は４３０〜４７０ｎｍの範囲である。この場合、可視光線帯域で広いスペクトルを確保してより大きい演色指数の向上のために、緑色蛍光体１２の発光波長ピークは５００〜５５０ｎｍの範囲であり、赤色蛍光体１４の発光波長ピークは６００〜６６０ｎｍの範囲である。

【0127】

好ましくは、青色ＬＥＤチップは１０〜５０ｎｍの半値幅を有し、緑色蛍光体は３０〜２００ｎｍの半値幅を有し、赤色蛍光体は５０〜２５０ｎｍの半値幅を有する。

【0128】

本発明の他の実施形態では、上述した赤色蛍光体１２と緑色蛍光体１４の他に、更に黄色又は黄橙色蛍光体を含むことができる。この場合、より向上した演色指数を確保することができる。このような実施形態を図２０に示す。

【0129】

図２０を参照すると、本実施形態による白色発光装置２０は、中央に反射カップが形成されたパッケージ本体２１と、反射カップの底部に実装された青色ＬＥＤチップ２５と、反射カップ内に青色ＬＥＤチップ２５を封止する透明な樹脂包装部２９と、を含む。

【0130】

樹脂包装部２９は、例えば、シリコン樹脂やエポキシ樹脂又はその組み合わせを用いて形成される。本実施形態では、樹脂包装部２９に、図１９で説明したものと同様の緑色蛍光体２２及び赤色蛍光体２４と共に更に黄色又は黄橙色蛍光体２６を含む。

【0131】

即ち、緑色蛍光体２２は、上述したβ−サイアロン蛍光体の他にも、更にＭ_ｘＡ_ｙＯ_ｘＮ_{（４／３）ｙ}酸窒化物蛍光体又はＭ_ａＡ_ｂＯ_ｃＮ_{（（２／３）ａ＋（４／３）ｂ−（２／３）ｃ）}酸窒化物蛍光体を含むことができる。赤色蛍光体２４は、Ｍ１ＡｌＳｉＮ_ｘ：Ｒｅ（１≦ｘ≦５）である窒化物系蛍光体及びＭ１Ｄ：Ｒｅである硫化物系蛍光体のうちから選択される少なくとも一つである。

【0132】

本実施形態では、第３の蛍光体である黄色又は黄橙色蛍光体２６を更に含む。第３の蛍光体は、緑色と赤色波長帯域の中間に位置する波長帯域の光を放出できる黄色又は黄橙色蛍光体である。黄色又は黄橙色蛍光体はシリケート系蛍光体であり、黄橙色蛍光体はα−ＳｉＡｌＯＮ：Ｒｅ系又はＹＡＧ、ＴＡＧのガーネット系である蛍光体である。

【0133】

上述した実施形態では、２種以上の蛍光体粉末を単一の樹脂包装部領域に混合分散させた形態を例示したが、他の構造を多様に変更して行うことができる。より具体的には、上述した２種又は３種の蛍光体は、互いに異なる層構造として提供することができる。一例として、緑色蛍光体、赤色蛍光体、及び黄色又は黄橙色蛍光体は、その蛍光体粉末を高圧で分散させて複層構造の蛍光体膜として提供される。

【0134】

図２１に示すように、複数の蛍光体含有樹脂層構造に具現することができる。

【0135】

図２１を参照すると、本実施形態による白色発光装置３０は、上述した実施形態と同様に、中央に反射カップが形成されたパッケージ本体３１と、反射カップの底部に実装された青色ＬＥＤチップ３５と、反射カップ内に青色ＬＥＤチップ３５を封止する透明な樹脂包装部３９と、を含む。

【0136】

樹脂包装部３９上には、それぞれ異なる蛍光体が含有された樹脂層が提供される。即ち、緑色蛍光体が含有された第１の樹脂層３２、赤色蛍光体が含有された第２の樹脂層３４、及び黄色又は黄橙色蛍光体が含有された第３の樹脂層３６で波長変換部が構成される。

【0137】

本実施形態で用いられる蛍光体としては、図１９で説明した蛍光体と同一であるか類似する蛍光体を用いることができる。

【0138】

本発明で提案した蛍光体の組み合わせから得られる白色光は、高い演色指数が得られる。即ち、一般的に青色ＬＥＤチップに黄色蛍光体を結合する場合、青色波長光と共に変換された黄色光が得られる。この場合、可視光線スペクトル全体から見ると、緑色及び赤色帯域の波長光が殆どないため、自然光に近い演色指数を確保することが困難である。特に、変換された黄色光は高い変換効率を得るために狭い半値幅を有するようになるため、この場合には演色指数がより低くなる。また、単一の黄色変換程度によって発現される白色光の特性が容易に変更されるため、優れた色再現性を保障することが困難である。

【0139】

これに対し、青色ＬＥＤチップと緑色蛍光体（Ｇ）と赤色蛍光体（Ｒ）を組み合わせた本発明例は、既存例と比べて緑色及び赤色帯域で発光されるため、可視光線帯域でより広いスペクトルが得られ、結果的には、演色指数を大きく向上させることができる。更に、緑色及び赤色帯域の間に中間波長帯域を提供できる黄色又は黄橙色蛍光体を更に含むことにより、演色指数をより大きく向上させることができる。

【0140】

図２２は、本発明に用いられる緑色蛍光体に対する発光スペクトルの一例を示している。図２２に示すように、本発明による酸窒化物蛍光体から得られた緑色蛍光体のピーク波長が約５４０ｎｍであり半値幅が７６．７ｎｍである放出スペクトルを有することを確認することができる。

【0141】

図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、本発明に用いられる赤色蛍光体に対する発光スペクトルを示している。

【0142】

図２３（ａ）を参照すると、ＭＡｌＳｉＮ_ｘ：Ｒｅ（１≦ｘ≦５）である窒化物系蛍光体（ここで、ＭはＢｅ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのうちから選択される少なくとも１種の元素であり、ＲｅはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩのうちから選択される少なくとも１種の元素である）のスペクトルを示している。変換された赤色光は、約６４０ｎｍのピーク波長と約８５ｎｍの半値幅を示す。

【0143】

図２３（ｂ）を参照すると、ＭＤ：Ｅｕ、Ｒｅである硫化物系蛍光体（ここで、ＭはＢｅ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｍｇのうちから選択される少なくとも１種の元素であり、ＤはＳ、Ｓｅ及びＴｅのうちから選択される少なくとも１種の元素であり、ＲｅはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩのうちから選択される少なくとも１種の元素である）のスペクトルを示している。変換された赤色光は、約６５５ｎｍのピーク波長と約５５ｎｍの半値幅を示す。

【0144】

図２４（ａ）及び図２４（ｂ）は、本発明に選択的に用いられる黄色又は黄橙色蛍光体に対するスペクトルを示している。

【0145】

図２４（ａ）を参照すると、シリケート系蛍光体のスペクトルを示している。変換された黄色光は、約５５５ｎｍのピーク波長と約９０ｎｍの半値幅を示す。

【0146】

図２４（ｂ）を参照すると、α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｒｅである蛍光体のスペクトル（ここで、ＲｅはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩのうちから選択される少なくとも一つであり、Ｒｅは１ｐｐｍから５００００ｐｐｍの範囲である）を示している。変換された黄色光は、約５８０ｎｍのピーク波長と約８８ｎｍの半値幅を示す。

【0147】

このように、本発明では、半値幅、ピーク波長及び／又は変換効率等を考慮して特定の緑色蛍光体と特定の赤色蛍光体を組み合わせた形態又はこの組み合わせ形態に黄色又は黄橙色蛍光体を追加することにより、７０以上の高い演色指数を有する白色光を提供することができる。上記光において、赤色光の色座標は、ＣＩＥ１９３１色座標系を基準として、ｘ，ｙ座標が０．５５≦ｘ≦０．６５、０．２５≦ｙ≦０．３５の範囲である領域内にあり、緑色光の色座標は、ｘ，ｙ座標が０．２≦ｘ≦０．４、０．５≦ｙ≦０．７の範囲である領域内にあり、青色光の色座標は、ｘ，ｙ座標が０．１≦ｘ≦０．２、０．０２≦ｙ≦０．１５の範囲である領域内にある。

【0148】

青色ＬＥＤチップの主波長が４３０〜４７０ｎｍの範囲の場合、緑色蛍光体の発光波長ピークは５００〜５５０ｎｍの範囲であり、赤色蛍光体の発光波長ピークは６００〜６６０ｎｍの範囲である。黄色又は黄橙色蛍光体の発光波長ピークは５５０〜６００ｎｍの範囲である。

【0149】

また、青色ＬＥＤチップが１０〜５０ｎｍの半値幅を有する場合、緑色蛍光体は３０〜２００ｎｍの半値幅、好ましくは６０〜８０ｎｍの半値幅を有し、赤色蛍光体は５０〜２５０ｎｍの半値幅を有する。黄色又は黄橙色蛍光体は２０〜１００ｎｍの半値幅を有する。

【0150】

このような条件を有する各蛍光体の選択と組み合わせによって、本発明は、可視光線帯域で広いスペクトルを確保することができ、より大きい演色指数を有する優れた白色光を提供することができる。

【0151】

本発明は、ＬＣＤバックライトユニットの光源として有益に用いられる白色光源モジュールを提供することができる。即ち、本発明による白色光源モジュールは、ＬＣＤバックライトユニットの光源として多様な光学部材（拡散板、導光板、反射板、プリズムシートなど）と結合してバックライトアセンブリーを構成することができる。図２５及び図２６は、このような白色光源モジュールを例示している。

【0152】

先ず、図２５を参照すると、ＬＣＤバックライト用光源モジュール５０は、回路基板５１とその上に実装された複数の白色発光装置１０の配列を含む。回路基板５１の上面には白色発光装置１０と接続される導電パターン（図示せず）が形成される。

【0153】

それぞれの白色発光装置１０は、図１９で説明した白色発光装置である。即ち、青色ＬＥＤ１５が回路基板５１にＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）方式で直接実装される。それぞれの白色発光装置１０が別途の反射壁を有せずにレンズ機能を有する半球状の樹脂包装部１９を備えることにより、それぞれの白色発光装置１０は広い指向角を示すことができる。それぞれの白色光源の広い指向角は、ＬＣＤディスプレーのサイズ（厚さ又は幅）を減少させるのに寄与する。

【0154】

図２６を参照すると、ＬＣＤバックライト用光源モジュール６０は、回路基板６１とその上に実装された複数の白色発光装置２０の配列を含む。白色発光装置２０は、図２０で説明したようにパッケージ本体２１の反射カップ内に実装された青色ＬＥＤチップ２５とこれを封止する樹脂包装部２９を備え、樹脂包装部２９内には、緑色及び赤色蛍光体２２、２４と共に黄色又は黄橙色蛍光体２６が分散されて含まれる。

【0155】

本発明は、上述した蛍光体を波長変化物質として用いる多様な形態の白色発光装置に具現することができる。以下、本発明による白色発光装置に用いられる発光素子について図面を参照しながら説明する。

【0156】

先ず、図２７に示した発光素子１００の半導体積層構造は、下記のような構造を有する。Ｓｉ−Ａｌ合金からなる基板（以下、「Ｓｉ−Ａｌ合金基板」という）１０１、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が順次積層されている。ｐ型及びｎ型半導体層１０４、１０６と活性層１０５は、ＧａＮ系半導体、即ちＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{（１−ｘ−ｙ）}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）半導体材料などからなり、発光構造物を形成する。

【0157】

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の間に介在する反射金属層１０３は、半導体層から入射した光を上方に反射させることにより、発光素子の輝度を更に増加させる。反射金属層１０３は、高反射率の金属、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｒｈ、及びこれらのうちの二つ以上の合金からなる群から選択される金属などからなる。しかし、このような反射金属層１０３は必要に応じて形成されなくても良い。

【0158】

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、接合金属層１０２としてはＡｕなどを用いることができる。ここで、本実施形態の発光素子１００は接合金属層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をｐ型半導体層１０４上に直接接合することもできる。従って、本実施形態の発光素子１００は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１を導電性基板として用いる。

【0159】

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、及び価格の面で有利であるという長所がある。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と類似する。従って、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１を用いて発光素子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ー照射によるサファイア基板の分離工程時に発生していた基板の反り現象と発光構造物におけるクラック発生現象を大きく減少させることにより欠陥が少ない高品質の発光素子１００が得られる。

【0160】

また、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の熱伝導度は約１２０〜１８０Ｗ／ｍ・Ｋと熱放出特性に優れる。更に、高圧でＳｉとＡｌを溶融させることによりＳｉ−Ａｌ合金基板１０１を容易に製造することができるため、Ｓｉ−Ａｌ合金基板を低コストで容易に得ることができる。

【0161】

特に、本実施形態の発光素子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が更に形成されている。ここで、保護層１２０は、金属又は伝導性誘電体などからなる。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のいずれか一つ、又は金属群のうちの少なくとも二つ以上の合金からなる。

【0162】

この場合、保護層１２０は、無電解メッキ方式、金属蒸着、スパッタ（ｓｐｕｔｔｅｒ）又はＣＶＤなどにより形成されたものであり、この際、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１と金属材質の保護層１２０の間には、保護層１２０のメッキ工程でシード（ｓｅｅｄ）の役割をするシード金属層１１０を更に形成することができる。シード金属層１１０は、Ｔｉ／Ａｕなどからなる。また、保護層１２０が伝導性誘電体からなる場合、伝導性誘電体は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、又はＣＩＯ（Ｃｏｐｐｅｒ Ｉｎｄｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）などからなる。この場合、保護層１２０は、蒸着又はスパッタ方式などにより形成される。このような保護層１２０は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下の厚さで形成されることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下の厚さで形成されることがより好ましい。

【0163】

このように、本実施形態の白色発光装置に用いられる発光素子は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面にＮｉなどの保護層１２０を更に形成することにより、サファイア基板の分離後に進行されるクリーニング工程で用いられるＨＣｌ、ＨＦ、ＫＯＨなどのケミカルや、ｎ型半導体層１０６の表面テクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）工程で用いられるＫＯＨなどによって、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効果がある。

【0164】

従って、本実施形態に用いられる発光素子は、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に凹凸が形成されることを防止することによりＳｉ−Ａｌ合金基板１０１上に接合される発光構造物が剥がれる不良の発生を防止できる効果がある。

【0165】

また、保護層１２０としてＮｉ等のような金属を用いる場合、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面粗度を改善することによりＳｉ−Ａｌ合金基板１０１と発光構造物間の接合を堅固にできるという利点がある。即ち、従来では、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１が接合金属層１０２の形成前に自然酸化膜除去のための酸（ａｃｉｄ）などの化学物質を用いたクリーニング工程を経ながら、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面のＡｌ金属がエッチングされて平均２００〜５００ｎｍの表面凹凸が形成されたが、本実施例のようにＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面に保護層１２０としてＮｉなどの金属を形成した後、Ｎｉ ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理をすることで、表面凹凸が５ｎｍ以下に減ることによりガラス面のように表面粗度が改善される。

【0166】

このように、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の表面粗度が改善されることにより、Ｓｉ−Ａｌ合金基板と発光構造物間の接合を堅固にし、接合収率を向上させることができる効果がある。

【0167】

本発明による白色発光装置に用いられる発光素子の他の例として、図２５に示した発光素子を提供することができる。

【0168】

図２８に示した発光素子は、図２７に示した発光素子と類似しているが、保護層１２０がＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面及び下面全体に形成されておらず、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及び保護層によって露出したＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に導電層１２２が更に形成されており、Ｓｉ−Ａｌ合金基板１０１の下面にコンタクト金属層１２３が形成されている点で相違している。

【0169】

特に、保護層１２０は、金属や伝導性誘電体ではなく絶縁材からなる。即ち、本実施例による発光素子は、保護層１２０が金属や伝導性誘電体に代えて絶縁材からなり、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間の通電のために、保護層１２０が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、保護層１２０を含むＳｉ−Ａｌ合金基板１０１の上面に導電層１２２が更に形成される。ここで、導電層１２２は、金属などからなる。

【0170】

一方、本発明による白色発光装置は、上述した形態の発光素子とは異なり、高電流動作が可能となるように電極の配置構造が変わった発光素子を用いることができる。図２９及び図３０は、本発明に用いられる発光素子の他の例として発光素子を示した平面図及び断面図である。ここで、図３０は、図２９のＩ−Ｉ’線に沿う断面図である。

【0171】

図２９及び図３０を参照すると、半導体発光素子２００は、導電性基板２１０、第１の電極層２２０、絶縁層２３０、第２の電極層２４０、第２の導電型半導体層２５０、活性層２６０、及び第１の導電型半導体層２７０を含み、各層は順次積層されて備えられている。

【0172】

導電性基板２１０は、電気が流れる物質で構成される。例えば、導電性基板２１０は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＷのいずれか一つの金属を含む金属性基板又はＳｉ、Ｇｅ、及びＧａＡｓのいずれか一つを含む半導体基板である。導電性基板２１０上には第１の電極層２２０が積層されて備えられているが、第１の電極層２２０は導電性基板２１０及び活性層２６０に電気的に連結されることにより導電性基板２１０及び活性層２６０との接触抵抗を最小化する物質で構成されることが好ましい。

【0173】

第１の電極層２２０は、導電性基板２１０上に積層されて備えられ、図３０に示しているようにその一部の領域が絶縁層２３０、第２の電極層２４０、第２の導電型半導体層２５０、及び活性層２６０を貫通し、第１の導電型半導体層２７０の一定領域まで貫通したコンタクト孔２８０を介して伸びて第１の導電型半導体層２７０と接触することにより導電性基板２１０と第１の導電型半導体層２７０が電気的に連結されるように備えられている。即ち、第１の電極層２２０は、導電性基板２１０と第１の導電型半導体層２７０を電気的に連結し、且つコンタクト孔２８０を介して電気的に連結することにより、コンタクト孔２８０のサイズ、より具体的にはコンタクト孔２８０を介して第１の電極層２２０と第１の導電型半導体層２７０が接触する面積である接触領域２９０を介して電気的に連結される。

【0174】

一方、第１の電極層２２０上には、第１の電極層２２０が導電性基板２１０及び第１の導電型半導体層２７０を除いた他の層と電気的に絶縁させるための絶縁層２２０が備えられる。即ち、絶縁層２２０は、第１の電極層２２０と第２の電極層２４０の間のみならず、コンタクト孔２８０によって露出する第２の電極層２４０、第２の導電型半導体層２５０、及び活性層２６０の側面と第１の電極層２２０の間にも備えられる。また、コンタクト孔２８０が貫通した第１の導電型半導体層２７０の一定領域の側面にも絶縁層２２０を備えて絶縁することが好ましい。

【0175】

第２の電極層２４０は、絶縁層２２０上に備えられる。上述したように、コンタクト孔２８０が貫通する一定領域には第２の電極層２４０が存在しない。ここで、第２の電極層２４０は、図２９に示しているように第２の導電型半導体層２５０と接触する界面の一部が露出した領域、即ち、露出領域である電気連結部２４５を少なくとも一つ以上備えている。露出領域上には、外部電源を第２の電極層２４０に連結するための電極パッド部２４７を備える。

【0176】

一方、露出領域上には、後述する第２の導電型半導体層２５０、活性層２６０、及び第１の導電型半導体層２７０が備えられていない。また、露出領域は、図２９に示しているように半導体発光素子２００のコーナーに形成することが好ましい。これは、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、第２の電極層２４０は、Ａｇ、Ａｌ、及びＰｔのいずれか一つの金属を含んで成る。これは、第２の電極層２４０が第２の導電型半導体層２５０に電気的に接触することから第２の導電型半導体層２５０の接触抵抗を最小化する特性を有すると共に活性層２６０で生成された光を反射させて外部に向かうようにして発光効率を高めることができる機能を有する層として備えられることが好ましいためである。

【0177】

第２の導電型半導体層２５０は第２の電極層２４０上に備えられ、活性層２６０は第２の導電型半導体層２５０上に備えられ、第１の導電型半導体層２７０は活性層２６０上に備えられる。ここで、第１の導電型半導体層２７０はｎ型窒化物半導体であり、第２の導電型半導体層２５０はｐ型窒化物半導体であることが好ましい。一方、活性層２６０は、第１の導電型半導体層２７０及び第２の導電型半導体層２５０を成す物質に応じて異なる物質を選択して形成される。即ち、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えて放出する層であるため、第１の導電型半導体層２７０及び第２の導電型半導体層２５０のエネルギーバンドギャップより少ないエネルギーバンドギャップを有する物質で形成されることが好ましい。

【0178】

一方、本発明に用いられる他の発光素子は、図２８に示した発光素子とは異なり、コンタクト孔に連結された第１の電極層を外部に露出することもできる。

【0179】

図３１に示した発光素子３００は、導電性基板３１０上に第２の導電型半導体層３５０、活性層３６０、及び第１の導電型半導体層３６０が形成される。この場合、第２の導電型半導体層３５０と導電性基板３１０の間には第２の電極層３４０が配置されるが、上述した実施形態とは異なり第２の電極層３４０は必須ではない。

【0180】

本実施形態の場合、第１の導電型半導体層３７０と接触する接触領域３９０を有するコンタクト孔３８０は第１の電極層３２０に連結され、第１の電極層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。第１の電極層３２０は、絶縁層３３０によって、活性層３６０、第２の導電型半導体層３５０、第２の電極層３４０、導電性基板３１０と電気的に分離される。

【0181】

上述した実施形態におけるコンタクト孔が導電性基板に連結されたものとは異なり、本実施形態の場合、コンタクト孔３８０は導電性基板３１０と電気的に分離され、コンタクト孔３８０に連結された第１の電極層３２０が外部に露出する。これにより、導電性基板３１０は、第２の電極層３４０に電気的に連結されることから、上述した実施形態の場合と比較して極性が変わる。

【0182】

従って、このような発光素子は、第１の電極を発光面上に一部形成し、残りの一部を活性層の下部に配置することにより、発光面積を最大限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により、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るため、高電流動作での電流集中現象を緩和することができる。

【0183】

このように、図３０及び図３１に示した発光素子は、互いに対向する第１及び第２の主面を有し、それぞれ第１及び第２の主面を提供する第１及び第２の導電型半導体層とその間に形成された活性層を有する半導体積層体と、第２の主面から活性層を経て第１の導電型半導体層の一領域に連結されたコンタクト孔と、半導体積層体の第２の主面上に形成されて第１の導電型半導体層の一領域にコンタクト孔を介して連結された第１の電極と、半導体積層体の第２の主面上に形成されて第２の導電型半導体層に連結された第２の電極と、を含む。ここで、第１及び第２の電極のいずれか一つが半導体積層体の側方向に引き出された構造を有する。

【0184】

図３２（ａ）及び図３２（ｂ）は、本発明の多様な実施形態によるバックライトユニットの一例を示す断面図である。

【0185】

図３２（ａ）は、本発明による発光ダイオードパッケージが光源として用いられるバックライトユニットの一例としてエッジ型のバックライトユニット１５００を示している。

【0186】

本実施形態によるエッジ型のバックライトユニット１５００は、導光板１４４０と、導光板１４４０の両側面に提供されるＬＥＤ光源モジュール１３００を含む。

【0187】

本実施形態では、導光板１４４０の対向する両側面にＬＥＤ光源モジュール１３００が提供された形態を例示しているが、一側面のみに提供することもでき、これとは異なり、追加のＬＥＤ光源モジュールを他の側面に提供することもできる。

【0188】

図３２（ａ）に示したように、導光板１４４０の下部には、反射板１４２０が更に提供される。本実施形態に用いられたＬＥＤ光源モジュール１３００は、印刷回路基板１３１０と、印刷回路基板１３１０の上面に実装された複数のＬＥＤ光源１３５０を含み、ＬＥＤ光源１３５０には、上述した蛍光体を用いた発光素子パッケージが適用される。

【0189】

図３２（ｂ）を参照すると、他の形態のバックライトユニットの一例として直下型のバックライトユニット１８００を示している。

【0190】

本実施形態による直下型のバックライトユニット１８００は、光拡散板１７０４と、光拡散板１７０４の下面に配列されたＬＥＤ光源モジュール１６１０を含む。

【0191】

図３２（ｂ）に例示したバックライトユニット１８００は、光拡散板１７０４の下部に光源モジュールを収容できるボトムケース１７１０を含む。

【0192】

本実施形態に用いられるＬＥＤ光源モジュール１６１０は、印刷回路基板１６０１と、印刷回路基板１６０１の上面に実装された複数のＬＥＤ光源１６０５を含む。複数のＬＥＤ光源１６０５は、上述した蛍光体を波長変換物質として用いる発光素子パッケージである。

【0193】

上述した実施形態の他にも、蛍光体を直接ＬＥＤが位置するパッケージに配置せずにバックライトユニットの他の構成要素に配置して、光を変換させることができる。このような実施形態を、図３３〜図３５に示している。

【0194】

先ず、図３３に示したように、本実施形態による直下型のバックライトユニット１５００は、蛍光体フィルム１５５０と、蛍光体フィルム１５５０の下面に配列されたＬＥＤ光源モジュール１５１０を含む。

【0195】

図３３に示したバックライトユニット１５００は、ＬＥＤ光源モジュール１５１０を収容できるボトムケース（図示せず）を含むことができる。本実施形態では、ボトムケースの上面に蛍光体フィルム１５５０を配置する。ＬＥＤ光源モジュール１５１０から放出される光の少なくとも一部が蛍光体フィルム１５５０によって波長変換される。蛍光体フィルム１５５０は、別途のフィルムとして製造されて適用され得るが、光拡散板と一体的に結合された形で提供することもできる。

【0196】

ここで、ＬＥＤ光源モジュール１５１０は、印刷回路基板１５０１と、印刷回路基板１５０１の上面に実装された複数のＬＥＤ光源１５０５を含む。

【0197】

図３４及び図３５は、本発明の他の実施形態によるエッジ型のバックライトユニットを示している。

【0198】

図３４に示したエッジ型のバックライトユニット１６００は、導光板１６４０と、導光板１６４０の一側面に提供されるＬＥＤ光源１６０５を含む。ＬＥＤ光源１６０５は、反射構造物によって導光板１６４０の内部に光が案内される。本実施形態において、蛍光体膜１６５０は、導光板１６４０の側面とＬＥＤ光源１６０５の間に位置する。

【0199】

図３５に示したエッジ型のバックライトユニット１７００は、図３４と同様に、導光板１７４０と、導光板１７４０の一側面に提供されるＬＥＤ光源１７０５と反射構造物（図示せず）を含む。本実施形態において、蛍光体膜１７５０は、導光板１７４０の光放出面に適用される形で例示している。

【0200】

このように、本発明による蛍光体は、ＬＥＤ光源に直接適用されずにバックライトユニットなどの他の装置に適用された形で具現することもできる。

【0201】

図３６は、本発明の一実施形態によるディスプレー装置を示す分解斜視図である。

【0202】

図３６に示したディスプレー装置２０００は、バックライトユニット２２００と液晶パネルなどの画像表示パネル２３００を含む。バックライトユニット２２００は、導光板２２４０と、導光板２２４０の少なくとも一側面に提供されるＬＥＤ光源モジュール２１００を含む。

【0203】

本実施形態において、バックライトユニット２２００は、図示しているように、ボトムケース２２１０と導光板２２４０の下部に位置する反射板２２２０を更に含む。

【0204】

また、多様な光学的な特性への要求に応じて、導光板２２４０と液晶パネル２３００の間には、拡散シート、プリズムシート、又は保護シートなどの多種の光学シート２２６０が含まれる。

【0205】

ＬＥＤ光源モジュール２１００は、導光板２２４０の少なくとも一側面に設けられる印刷回路基板２１１０と、印刷回路基板２１１０上に実装されて導光板２２４０に光を入射する複数のＬＥＤ光源２１５０を含む。複数のＬＥＤ光源２１５０は、上述した発光素子パッケージである。本実施形態に用いられる複数のＬＥＤ光源は、光放出面に隣接する側面が実装されたサイドビュー型発光素子パッケージである。

【0206】

このように、上述した蛍光体は、多様な実装構造のパッケージに適用されて多様な形態の白色光を提供するＬＥＤ光源モジュールに適用することができる。上述した発光素子パッケージ又はこれを含む光源モジュールは、多様な形態のディスプレー装置又は照明装置に適用することができる。

【0207】

本発明は、上述した実施形態及び図面によって限定されない。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有する者による多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これもまた本発明の範囲に属する。

【符号の説明】

【0208】

１０、２０、３０ 白色発光装置
１２、２２ 緑色蛍光体
１４、２４ 赤色蛍光体
１５、２５、３５ 青色ＬＥＤチップ
１９、２９、３９ 樹脂包装部
２１、３１ パッケージ本体
２６ 黄色又は黄橙色蛍光体
３２ 第１の樹脂層（緑色蛍光体）
３４ 第２の樹脂層（赤色蛍光体）
３６ 第３の樹脂層（黄色又は黄橙色蛍光体）
５０、６０ ＬＣＤバックライト用光源モジュール
５１、６１ 回路基板
１００、２００、３００ 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、２６０、３６０ 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
２１０、３１０ 導電性基板
２２０、３２０ 第１の電極層
２３０、３３０ 絶縁層
２４０、３４０ 第２の電極層
２４５、３４５ 電気連結部（露出領域）
２４７、３４７ 電極パッド部
２５０、３５０ 第２の導電型半導体層
２７０、３７０ 第１の導電型半導体層
２８０、３８０ コンタクト孔
２９０、３９０ 接触領域
１３００、１５１０、１６１０、２１００ ＬＥＤ光源モジュール
１３１０、１５０１、１６０１、２１１０ 印刷回路基板
１３５０、１５０５、１６０５、１７０５、２１５０ ＬＥＤ光源
１４２０、２２２０ 反射板
１４４０、１６４０、１７４０、２２４０ 導光板
１５００、１６００、１７００、１８００、２２００ バックライトユニット
１５５０ 蛍光体フィルム
１６５０、１７５０ 蛍光体膜
１７０４ 光拡散板
１７１０、２２１０ ボトムケース
２０００ ディスプレー装置
２２６０ 光学シート
２３００ 画像表示パネル

【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】