JP2007123390A - Light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子から発せられる光を利用する発光装置に関し、特に、電子ディスプレイ用のバックライト電源、あるいは蛍光ランプ等に好適に用いられる発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light-emitting device that uses light emitted from a light-emitting element, and more particularly to a light-emitting device that is suitably used for a backlight power source for an electronic display, a fluorescent lamp, or the like.
半導体材料からなる発光素子(以後、LEDチップと言う)は、小型で電力効率が良く鮮やかに発色する。LEDチップは、製品寿命が長い、オン・オフ点灯の繰り返しに強い、消費電力が低い、という優れた特徴を有するため、液晶等のバックライト光源や蛍光ランプ等の照明用光源への応用が期待されている。 A light emitting element made of a semiconductor material (hereinafter referred to as an LED chip) is small in size, has high power efficiency, and vividly develops color. LED chips have excellent characteristics such as long product life, strong on / off lighting repeatability, and low power consumption, so they are expected to be applied to backlight sources such as liquid crystals and lighting sources such as fluorescent lamps. Has been.
LEDチップの発光装置への応用は、例えば、LEDチップの光の一部を蛍光体で波長変換し、当該波長変換された光と波長変換されないLEDの光とを混合して放出することにより、LEDの光とは異なる色を発光する発光装置として既に実現されている。 The application of the LED chip to the light emitting device is, for example, by converting a part of the light of the LED chip with a phosphor and mixing and emitting the wavelength-converted light and the light of the LED that is not wavelength-converted. It has already been realized as a light emitting device that emits a color different from that of LED light.
具体的には、白色光を発するために、LEDチップ表面に蛍光体を含む波長変換層を設けた発光装置が提案されている。例えば、nGaN系材料を使った青色LEDチップ上に(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12の組成式で表されるYAG系蛍光体を含むマトリックス層を形成した発光装置では、LEDチップから青色光が放出され、マトリックス層で青色光の一部が黄色光に変化するため、青色と黄色の光が混色して白色を呈する発光装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Specifically, in order to emit white light, a light emitting device in which a wavelength conversion layer containing a phosphor is provided on the surface of an LED chip has been proposed. For example, in a light emitting device in which a matrix layer including a YAG phosphor expressed by a composition formula of (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 is formed on a blue LED chip using an nGaN-based material, Since blue light is emitted from the chip and a part of the blue light is changed to yellow light in the matrix layer, a light emitting device in which blue and yellow light are mixed to present white has been proposed (for example, see Patent Document 1). ).
また、このように蛍光体を用いない場合であってもLEDチップの環境からの保護のためにLEDチップの表面を覆うようにマトリックス層を形成することが行われている。 In addition, even when a phosphor is not used in this way, a matrix layer is formed so as to cover the surface of the LED chip in order to protect the LED chip from the environment.
このマトリックス層には、LEDチップを保護する役割とともにLEDチップからの光をできるだけ遮断することなく外部に取り出す機能が要求されるため、光透過性が高いことが要求されている。 The matrix layer is required to have a high light transmittance since it has a role of protecting the LED chip and a function of taking out the light from the LED chip to the outside without blocking as much as possible.
そのため、例えば、半導体素子を収納したPKGにおいては、無機粒子を多量に含み耐水性の優れたポッティング剤を用いられてきたが、このようなポッティング剤は光透過性が劣ることから、発光装置のマトリックス層としては不適当である。 For this reason, for example, in a PKG containing a semiconductor element, a potting agent having a large amount of inorganic particles and having excellent water resistance has been used. However, since such a potting agent has poor light transmission, It is not suitable as a matrix layer.
そのため、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂でマトリックス層を形成してはいるものの、十分に水分を遮断することはできていない。 For this reason, although the matrix layer is formed of an epoxy resin or a silicone resin, the moisture cannot be sufficiently blocked.
その対策として、例えば、シリコーン樹脂に水分の透過性の小さいイソブチレンを混合するなどの改善を行っている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、イソブチレンは二重結合を持つため、紫外領域で光を吸収し、光透過性が悪くなったり、樹脂劣化しやすくなる恐れがある。 However, since isobutylene has a double bond, it absorbs light in the ultraviolet region, and there is a possibility that the light transmission property is deteriorated or the resin is easily deteriorated.
従って、本発明は、マトリックス層の水分透過を抑制し、発光効率を長期に維持する発光装置を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a light emitting device that suppresses moisture permeation through a matrix layer and maintains luminous efficiency for a long period of time.
本発明の発光装置は、基板上に配設された励起光を発する発光素子と、該発光素子を覆うように形成された樹脂を主成分とするマトリックス層とを備えた発光装置であって、前記マトリックス層が非蛍光性の吸湿剤を含有することを特徴とする。 A light-emitting device of the present invention is a light-emitting device including a light-emitting element that emits excitation light disposed on a substrate, and a matrix layer mainly composed of a resin that is formed so as to cover the light-emitting element, The matrix layer contains a non-fluorescent hygroscopic agent.
また、本発明の発光装置は、前記マトリックス層に励起光を可視光に変換する蛍光体が分散されてなることが望ましい。 In the light-emitting device of the present invention, it is preferable that a phosphor that converts excitation light into visible light is dispersed in the matrix layer.
また、本発明の発光装置は、前記蛍光体が、半導体ナノ粒子であることが望ましい。 In the light emitting device of the present invention, the phosphor is preferably semiconductor nanoparticles.
また、本発明の発光装置は、前記吸湿剤は、前記マトリックス層の表面側で含有量が高いことが望ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is desirable that the moisture absorbent has a high content on the surface side of the matrix layer.
また、本発明の発光装置は、前記蛍光体は、前記マトリックス層の表面側で含有量が低いことが望ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is preferable that the phosphor has a low content on the surface side of the matrix layer.
また、本発明の発光装置は、前記吸湿剤が、シリカゲルであることが望ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is desirable that the hygroscopic agent is silica gel.
また、本発明の発光装置は、前記吸湿剤が、ゼオライトであることが望ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is desirable that the hygroscopic agent is zeolite.
また、本発明の発光装置は、前記吸湿剤のBET比表面積が、50m2/g以上であることが望ましい。 In the light emitting device of the present invention, it is desirable that the hygroscopic agent has a BET specific surface area of 50 m 2 / g or more.
また、本発明の発光装置は、前記樹脂がシリコーン樹脂を含有することが望ましい。 In the light emitting device of the present invention, the resin preferably contains a silicone resin.
また、本発明の発光装置は、前記マトリックス層を覆うように該マトリックス層よりも吸水率が低い防湿層が形成されていることが望ましい。 In the light-emitting device of the present invention, it is desirable that a moisture-proof layer having a lower water absorption rate than the matrix layer is formed so as to cover the matrix layer.
また、本発明の発光装置は、前記防湿層の水分の透過率が1g/m2・day以下であることが望ましい。 In the light-emitting device of the present invention, it is preferable that the moisture permeability of the moisture-proof layer is 1 g / m 2 · day or less.
また、本発明の発光装置は、前記防湿層の厚みが、1〜1000μmであることが望ましい。 Moreover, as for the light-emitting device of this invention, it is desirable for the thickness of the said moisture-proof layer to be 1-1000 micrometers.
また、本発明の発光装置は、前記防湿層が、ガラスとセラミックスの複合材料、ガラス、セラミックスおよび単結晶、の群から選ばれる1種からなることが望ましい。 In the light-emitting device of the present invention, it is desirable that the moisture-proof layer is made of one selected from the group consisting of a composite material of glass and ceramics, glass, ceramics and single crystals.
本発明の発光装置は、発光素子を覆うように形成された樹脂を主成分とするマトリックス層を備えた発光装置であって、マトリックス層に吸湿剤を分散させることにより、外部よりマトリックス層中に進入した水分を吸湿剤でトラップし、マトリックス層を形成する樹脂の劣化や、長時間使用時における電極でのショート、マイグレーション等を防止できる。 The light-emitting device of the present invention is a light-emitting device including a matrix layer mainly composed of a resin formed so as to cover the light-emitting element, and a moisture absorbent is dispersed in the matrix layer so that the matrix layer is externally provided in the matrix layer. The moisture that has entered can be trapped with a hygroscopic agent to prevent deterioration of the resin that forms the matrix layer, and short-circuiting and migration at the electrodes when used for a long time.
また、本発明の発光装置によれば、前記マトリックス層に励起光を可視光に変換する蛍光体を分散させることにより、マトリックス層による光ルミネッセンスが可能となり、発光装置としてLEDなどの発光素子の励起光以外の波長を容易に得ることができる。 In addition, according to the light emitting device of the present invention, the phosphor that converts excitation light into visible light is dispersed in the matrix layer, thereby enabling photoluminescence by the matrix layer, and excitation of light emitting elements such as LEDs as the light emitting device. Wavelengths other than light can be easily obtained.
また、光透過性に優れた半導体ナノ粒子を蛍光体として用いることで、発光効率を向上させることができる。また、水分により特性が劣化しやすい半導体ナノ粒子を用いた場合であっても本願発明によれば、吸湿剤により水分との接触が回避できるため発光出力低下を防止できることから、発光効率に優れ、しかも長寿命の発光装置となる。 Moreover, luminous efficiency can be improved by using the semiconductor nanoparticle excellent in the light transmittance as fluorescent substance. In addition, even when using semiconductor nanoparticles whose characteristics are likely to deteriorate due to moisture, according to the present invention, since it is possible to avoid contact with moisture due to the hygroscopic agent, it is possible to prevent a decrease in light emission output, which is excellent in luminous efficiency, Moreover, the light emitting device has a long life.
また、本発明の発光装置は、マトリックス層の表面側で吸湿剤の含有量を高くすることにより、マトリックス層に侵入した水分を速やかにトラップすることにより、水分と蛍光体の接触を抑制できる。 Moreover, the light emitting device of the present invention can suppress the contact between moisture and the phosphor by rapidly trapping moisture that has entered the matrix layer by increasing the content of the hygroscopic agent on the surface side of the matrix layer.
また、本発明の発光装置は、マトリックス層の表面側で蛍光体の含有量を低くすることにより、マトリックス表面に侵入した水分と蛍光体の接触をさらに抑制することができ、格段に長寿命の発光装置となる。 In addition, the light emitting device of the present invention can further suppress the contact between moisture and the phosphor that has entered the matrix surface by reducing the phosphor content on the surface side of the matrix layer, and has a much longer life. It becomes a light emitting device.
また、本発明の発光装置は、吸湿剤としてシリカゲルを用いることにより安価で透明性の高いマトリックス層を形成することができる。 In addition, the light emitting device of the present invention can form a cheap and highly transparent matrix layer by using silica gel as a hygroscopic agent.
また、本発明の発光装置は、ゼオライトは分子構造上、水分子が補足できる穴があいており、水分を大量に吸着できる。分子構造上シリカゲルより多くの水分を吸着できることから、吸湿剤としてゼオライトを用いることにより吸湿剤の含有量を少なくした場合であっても十分にマトリックス内部への水分拡散を防止できる。 In the light emitting device of the present invention, zeolite has a hole that can be captured by water molecules due to its molecular structure, and can absorb a large amount of moisture. Since more water can be adsorbed than silica gel in terms of molecular structure, the use of zeolite as the hygroscopic agent can sufficiently prevent water diffusion into the matrix even when the content of the hygroscopic agent is reduced.
また、本発明によれば、特にBET比表面積が50m2/g以上の吸湿剤を用いることにより、マトリックス層に進入した水分吸湿剤内部に取り込み、マトリックス内部への水分拡散を防止できる。 In addition, according to the present invention, in particular, by using a hygroscopic agent having a BET specific surface area of 50 m 2 / g or more, it is possible to prevent moisture diffusion into the matrix by taking it into the moisture absorbent that has entered the matrix layer.
また、本発明によれば、樹脂としてシリコーン樹脂を含有させることで、光劣化が少なく、しかも耐熱性に優れたマトリックス層となる。 In addition, according to the present invention, by including a silicone resin as a resin, a matrix layer with little light deterioration and excellent heat resistance is obtained.
また、本発明の発光装置はさらに、マトリックス層の外側に吸水率が低い防湿層を配設することで、表面からの水分の侵入をさらに抑制できる。よって、蛍光体と水分の接触が回避でき発光出力の低下が防止できる。 Further, the light emitting device of the present invention can further suppress the intrusion of moisture from the surface by disposing a moisture-proof layer having a low water absorption rate outside the matrix layer. Therefore, contact between the phosphor and moisture can be avoided, and a decrease in light emission output can be prevented.
また、本発明によれば、前記防湿層中の水分の透過率を1g/m2・day以下に抑制し、金属箔並みの水蒸気透過率を持つものを防湿層として使用することにより、防湿層の内側のマトリックス層へ到達する水分量を大幅に減少させることができる。 Further, according to the present invention, the moisture permeability of the moisture-proof layer is suppressed to 1 g / m 2 · day or less, and a moisture-proof layer having a water vapor permeability similar to that of a metal foil is used. The amount of water reaching the inner matrix layer can be greatly reduced.
また、本発明の発光装置においては、前記防湿層の厚みを1μm以上にすることにより、仮に、防湿層に欠陥が生じたり、厚みにばらつきが生じたとしても、安定した防湿能力が得られる。また、光を吸収する防湿層の厚みを1000μmより薄くすることにより、発光素子あるいは蛍光体からの光を効率よく発光装置の外に取り出すことができる。 In the light emitting device of the present invention, by setting the thickness of the moisture-proof layer to 1 μm or more, a stable moisture-proof ability can be obtained even if a defect occurs in the moisture-proof layer or the thickness varies. In addition, by making the thickness of the moisture-proof layer that absorbs light thinner than 1000 μm, light from the light-emitting element or the phosphor can be efficiently taken out of the light-emitting device.
また、本発明の発光装置においては、防湿層として、ガラスとセラミックスの複合材料、ガラス、セラミックスおよび単結晶、の群から選ばれる1種を使用することにより、例えば、透光性に優れた防湿層を容易に形成することができる。また、これらの材料の熱膨張係数は容易に制御することができるため、発光装置に使用されているマトリックス層や基板と、防湿層との熱膨張差を小さくすることができる。このため、熱膨張差によるクラック、剥離を防止することができる。従って、熱サイクルに曝されたとしても、水分の浸入を十分に抑制することができる。 Further, in the light emitting device of the present invention, by using one kind selected from the group of glass and ceramics composites, glass, ceramics and single crystals as the moisture-proof layer, for example, moisture-proofing excellent in translucency. Layers can be easily formed. In addition, since the thermal expansion coefficient of these materials can be easily controlled, the difference in thermal expansion between the matrix layer and the substrate used in the light emitting device and the moisture-proof layer can be reduced. For this reason, the crack and peeling by a thermal expansion difference can be prevented. Therefore, even if it is exposed to a thermal cycle, the intrusion of moisture can be sufficiently suppressed.
本発明の発光装置1は、図1に示すように、例えば、基板3と、基板3の表面あるいは内部に形成された電極5と、基板3の上に配設された励起光を発するLEDなどの発光素子7と、この発光素子7を覆うように形成された樹脂を主成分とするマトリックス層9から構成され、発光素子7と電極5とは、例えば半田や金などのバンプ6によって電気的に接続されている。また、あるいは発光素子7と電極5とを金線やアルミ線で接続してもよい。また、本発明の発光装置1には、発光素子7を取り囲むように発光素子7からの光を反射、集光するための反射体11が形成されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
本発明によればマトリックス層9は、樹脂13を主成分とし、非蛍光性の吸湿剤15を含有するもので、この吸湿剤15によりマトリックス層9の水分透過を抑制することができる。そして、その結果、マトリックス層9や電極5、バンプ6や金線、アルミ線が水分の影響を受け劣化することを抑制することができる。
According to the present invention, the
また、図2に示すように、マトリックス層9に、発光素子7から発せられる励起光の波長を変換する蛍光体17を含有した場合には、発光素子7の励起光の波長以外の光を発する発光装置1を容易に作製することができ、例えば、白色を発する発光装置1を作製することができる。
As shown in FIG. 2, when the
また、図3に示すように、マトリックス層9のうち発光素子7に近い側のマトリックス層9aよりも、発光素子7から遠い側のマトリックス層9bの吸湿剤15の含有量を高くすることで発光素子7や電極5から遠い領域で効果的に水分をトラップすることができる。
Further, as shown in FIG. 3, light emission is achieved by increasing the content of the
また、図3に示すように、マトリックス層9のうち発光素子7に近い側のマトリックス層9aよりも、発光素子7から遠い側のマトリックス層9bの蛍光体の含有量を低くすることで発光素子7と蛍光体17との距離を近くすることができるため、発光素子7からの光を蛍光体17に効果的に吸収させることができる。また、蛍光体17が水分により変質しやすい材質の場合には、蛍光体17から遠い領域で効果的に水分をトラップすることができる。
In addition, as shown in FIG. 3, the phosphor content of the
また、図4に示すように、マトリックス層9の外側に、さらにマトリックス層9よりも吸水率が低い防湿層19を設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 4, a moisture-
この防湿層19は、ガラスとセラミックスの複合材料、ガラス、セラミックスおよび単結晶、の群から選ばれる1種によって形成することが望ましく、これらのうち、透光性の点で優れ、安価なガラスを用いることが望ましい。
The moisture-
また、セラミックス製の防湿層19を用いる場合には、光の透光性を向上させるために、Al2O3、SiO2、Y2O3、MgO、CaO、BeO、ZrO2、HfO2、ThO2、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、MgAlO4から選ばれる少なくとも1種を含有させることが望ましい。
Further, when the moisture-
以上説明した種々の形態を備えた本発明の発光装置1に用いる吸湿剤15としては、シリカゲルやゼオライトの他、水分を吸収する機能を有するものが好適に用いられる。
As the
水分を吸収する機能を有する吸湿剤15は、化学吸着タイプと物理吸着タイプに大別することができる。
The
化学吸着タイプとしてはアルカリ土類金属酸化物、酸化カルシウム(CaO)、酸化バリウム(BaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ストロンチウム(SrO)五酸化リン、無水硫酸ナトリウム、過塩素酸マグネシウム、水素化カルシウム、水素化ストロンチウム、水素化アルミニウム、硫酸塩系として硫酸リチウム(Li2SO4)、硫酸ナトリウム(Na2SO4)、硫酸カルシウム(CaSO4)、硫酸マグネシウム(MgSO4)、硫酸コバルト(CoSO4)、硫酸ガリウム(Ga2(SO4)3)、硫酸チタン(Ti(SO4)2)、硫酸ニッケル(NiSO4)等がある。 Chemisorption types include alkaline earth metal oxides, calcium oxide (CaO), barium oxide (BaO), magnesium oxide (MgO), strontium oxide (SrO) phosphorus pentoxide, anhydrous sodium sulfate, magnesium perchlorate, hydrogenation Calcium, strontium hydride, aluminum hydride, lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), calcium sulfate (CaSO 4 ), magnesium sulfate (MgSO 4 ), cobalt sulfate (CoSO) 4 ), gallium sulfate (Ga 2 (SO 4 ) 3 ), titanium sulfate (Ti (SO 4 ) 2 ), nickel sulfate (NiSO 4 ), and the like.
化学吸着タイプは吸水力が強いという特徴を有するが、一般に毒性が強い場合が多かったり、取扱いが困難であったり、また、リサイクル時には危険性を伴うという問題がある。また、潮解性があり、水分を吸湿すると液状となって流れ出すため、電子装置等の小型の装置等に用いるときには、流れ出すことがないよう封じ込める工夫が必要となるため装置の小型化に制約を受け、また、液状物が漏れると配線等が腐食するという問題がある。また、膨潤性があるものは、水分を吸水すればするほど体積が大きくなり、スペースを予め確保の必要があり、小型化には向かない。また、アルカリ性が高いことが多く、基材や周辺を腐食する場合もある。 The chemical adsorption type has a feature of strong water absorption, but generally has a strong toxicity, is difficult to handle, and has a problem in that it is dangerous when recycled. In addition, it is deliquescent, and when it absorbs moisture, it flows out as a liquid. Therefore, when it is used in a small device such as an electronic device, it is necessary to devise confinement so that it does not flow out. In addition, there is a problem that the wiring and the like corrode if the liquid material leaks. Moreover, the thing which swells, when water | moisture content is absorbed, a volume becomes large and it is necessary to ensure a space beforehand and it is not suitable for size reduction. Moreover, it is often highly alkaline and may corrode the substrate and the surrounding area.
また、有機物としてはポリスチレン系、ポリアクリロニトリル系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系のいずれかのビニル系重合体で、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基あるいは、それらの金属塩の少なくとも1種の親水基を有し、かつジビニルベンゼン、トリアリルイソシアネートまたはヒドラジンのいずれかで架橋された架橋重合体が望ましい。 The organic substance is a vinyl polymer of any one of polystyrene, polyacrylonitrile, polyacrylate, polymethacrylate, sulfonic acid group, carboxylic acid group, phosphoric acid group, or a metal salt thereof. A crosslinked polymer having at least one kind of hydrophilic group and crosslinked with either divinylbenzene, triallyl isocyanate or hydrazine is desirable.
一方、物理吸着タイプとしては、ゼオライト、活性炭、シリカゲル、グラフトデンプン等がある。物理吸着タイプのなかで、水に対する吸着力が高いのはシリカゲル、ゼオライトである。発光装置用としては、物理タイプを用いることが安定性の点から望ましい。 On the other hand, examples of the physical adsorption type include zeolite, activated carbon, silica gel, and grafted starch. Among the physical adsorption types, silica gel and zeolite have a high water adsorption ability. For a light emitting device, it is desirable to use a physical type from the viewpoint of stability.
特に、シリカゲルは比較的安価で入手しやすく、しかも優れた吸湿性に加え、光透過性にも優れていることから、吸湿剤15として非常に優れている。
In particular, since silica gel is relatively inexpensive and readily available, and also has excellent light-transmitting properties in addition to excellent hygroscopicity, it is very excellent as the
また、ゼオライトは質量あたりの吸湿性能が非常に高いことに加え、高温雰囲気でも高い吸水能力を維持できる。そのため、発熱量の高いパワー系のLEDにはゼオライトが適し、LEDの発熱が小さいマトリックス層9にはシリカゲルが適している。吸湿剤15の比表面積が大きくなると吸湿能力が向上することから吸湿剤15の比表面積は50m2/g以上が望ましく、特に、100m2/g以上、さらに200m2/g以上とすることが望ましい。
Further, zeolite has a very high moisture absorption performance per mass and can maintain a high water absorption capability even in a high temperature atmosphere. Therefore, zeolite is suitable for a power LED having a high calorific value, and silica gel is suitable for the
蛍光体17は、例えば、(Ba,Eu)MgAl10O17などの平均粒径が1〜20μm程度の酸化物系あるいはZnS系の蛍光体を用いることができる。
As the
また、蛍光体17として、半導体ナノ粒子、例えば、CdSeを用いた場合には半導体ナノ粒子が光の通過を妨げないために、光透過性に優れたマトリックス層9となり、発光効率が高くしかも水分による特性劣化が抑制された発光装置1となる。この半導体ナノ粒子は、平均粒径が10nm以下の粒径を用いることが発光効率の点から望ましい。この半導体ナノ粒子は量子効果によりそれぞれのサイズのバンドギャップエレルギーにて発光波長が制御できる。半導体ナノ粒子により励起された光の波長が合成され、幅広い範囲で発光波長をカバーし、演色性が大幅に向上することができる。この半導体ナノ粒子は、平均粒径が10nm以下の粒径を用いることが発光効率の点から望ましい。
Further, when semiconductor nanoparticles such as CdSe are used as the
マトリックス層9に含まれる蛍光体17としての半導体ナノ粒子は、周期表第14族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第13族元素と周期表第15族元素との化合物、周期表第13族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第13族元素と周期表第17族元素との化合物、周期表第12族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第15族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第11族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第11族元素と周期表第17族元素との化合物、周期表第10族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第9族元素との周期表第16族元素との化合物、
周期表第8族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第7族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第6族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第5族元素と周期表第16族元素との化合物、周期表第4族元素との周期表第16族元素との化合物、
周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物、カルコゲンスピネル類等が挙げられる。
Semiconductor nanoparticles as the
Compound of periodic table group 8 element and periodic table group 16 element,
Examples include compounds of Group 2 elements of the periodic table and Group 16 elements of the periodic table, chalcogen spinels, and the like.
具体的には、半導体ナノ粒子は、周期表第14族元素と周期表第16族元素との化合物として酸化錫(IV)(SnO2)、硫化錫(II,IV)(Sn(II)Sn(IV)S3)、硫化錫(IV)(SnS2)、硫化錫(II)(SnS)、セレン化錫(II)(SnSe)、テルル化錫(II)(SnTe)、硫化鉛(PbS)、セレン化鉛(PbSe)、テルル化鉛(PbTe)等、周期表第13族元素と周期表第15族元素との化合物として、窒化ホウ素(BN)、リン化ホウ素(BP)、砒化ホウ素(BAs)、窒化アルミニウム(AlN)、リン化アルミニウム(AlP)、砒化アルミニウム(AlAs)、アンチモン化アルミニウム(AlSb)、窒化ガリウム(GaN)、リン化ガリウム(GaP)、砒化ガリウム(GaAs)、アンチモン化ガリウム(GaSb)、窒化インジウム(InN)、リン化インジウム(InP)、砒化インジウム(InAs)、アンチモン化インジウム(InSb)等、周期表第13族元素と周期表第16族元素との化合物として、硫化アルミニウム(Al2S3)、セレン化アルミニウム(Al2Se3)、硫化ガリウム(Ga2S3)、セレン化ガリウム(Ge2Se3)、テルル化ガリウム(Ga2Te3)、酸化インジウム(In2O3)、硫化インジウム(In2S3)、セレン化インジウム(In2Se3)、テルル化インジウム(In2Te3)等、
周期表第13族元素と周期表第17族元素との化合物として、塩化タリウム(I)(TlCl)、臭化タリウム(I)(TlBr)、ヨウ化タリウム(I)(TlI)等、周期表第12族元素と周期表第16族元素との化合物として、酸化亜鉛(ZnO)、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、テルル化亜鉛(ZnTe)、酸化カドミウム(CdO)、硫化カドミウム(CdS)、セレン化カドミウム(CdSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、硫化水銀(HgS)、セレン化水銀(HgSe)、テルル化水銀(HgTe)等、周期表第15族元素と周期表第16族元素との化合物として、硫化アンチモン(III)(Sb2S3)、セレン化アンチモン(III)(Sb2Se3)、テルル化アンチモン(III)(Sb2Te3)、硫化ビスマス(III)(Bi2S3)、セレン化ビスマス(III)(Bi2Se3)テルル化ビスマス(III)(Bi2Te3)等、周期表第11族元素と周期表第16族元素との化合物として、酸化銅(I)(Cu2O)等、周期表第11族元素と周期表第17族元素との化合物として、塩化銅(I)(CuCl)、臭化銅(I)(CuBr)、ヨウ化銅(I)(CuI)、ヨウ化銀(AgI)、塩化銀(AgCl)、臭化銀(AgBr)等、周期表第10族元素と周期表第16族元素との化合物として、酸化ニッケル(II)(NiO)等、周期表第9族元素との周期表第16族元素との化合物として、酸化コバルト(II)(CoO)、硫化コバルト(II)(CoS)等、周期表第8族元素と周期表第16族元素との化合物として、四酸化三鉄(Fe3O4)、硫化鉄(II)(FeS)等、周期表第7族元素と周期表第16族元素との化合物として、酸化マンガン(II)(MnO)等、周期表第6族元素と周期表第16族元素との化合物として、硫化モリブデン(IV)(MoS2)、酸化タングステン(IV)(WO2)等、周期表第5族元素と周期表第16族元素との化合物として、酸化バナジウム(II)(VO)、酸化バナジウム(II)(VO2)、酸化タンタル(V)(Ta2O5)等、周期表第4族元素との周期表第16族元素との化合物として、酸化チタン(TiO2、Ti2O5、Ti2O3、Ti5O9等)等、周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物として、硫化マグネシウム(MgS)、セレン化マグネシウム(MgSe)等、カルコゲンスピネル類として、酸化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2O4)、セレン化カドミウム(II)クロム(III)(CdCr2Se4)、硫化銅(II)クロム(III)(CuCr2S4)、セレン化水銀(II)クロム(III)(HgCr2Se4)等
が挙げられる。
Specifically, the semiconductor nanoparticles are tin oxide (IV) (SnO 2 ), tin sulfide (II, IV) (Sn (II) Sn) as a compound of a periodic table group 14 element and a periodic table group 16 element. (IV) S 3 ), tin sulfide (IV) (SnS 2 ), tin (II) sulfide (SnS), tin (II) selenide (SnSe), tin telluride (II) (SnTe), lead sulfide (PbS) ), Lead selenide (PbSe), lead telluride (PbTe), etc., as compounds of
As a compound of a
上述した中でも特に、AgI等の第11−17族化合物半導体、CdSe、CdS、ZnS、ZnSe等の第12−16族化合物半導体、InAs、InP等の第13−15族化合物半導体を主体とする化合物半導体のいずれかである。なお、本発明で使用する周期
表は、IUPAC無機化学命名法1990年規則に従うものとする。
Among the above-described compounds, compounds mainly composed of Group 11-17 compound semiconductors such as AgI, Group 12-16 compound semiconductors such as CdSe, CdS, ZnS and ZnSe, and Group 13-15 compound semiconductors such as InAs and InP One of the semiconductors. In addition, the periodic table used by this invention shall follow the IUPAC inorganic chemical nomenclature 1990 rule.
本発明の半導体ナノ粒子の粒径は、量子効果等を有効的に活用できることから、10nm以下、特に2nm〜8nmであることが好ましい。 The particle diameter of the semiconductor nanoparticles of the present invention is preferably 10 nm or less, and particularly preferably 2 nm to 8 nm because the quantum effect and the like can be effectively utilized.
さらに、本発明の半導体ナノ粒子は、可視光の発光を得ることが可能となることから、これを構成する半導体組成物のバルク状態での化合物半導体のバンドギャップエネルギーが、温度300Kで1.5から2.5eVの範囲であることが好ましい。 Furthermore, since the semiconductor nanoparticles of the present invention can obtain visible light emission, the band gap energy of the compound semiconductor in the bulk state of the semiconductor composition constituting the semiconductor nanoparticles is 1.5 at a temperature of 300K. To 2.5 eV.
また、本発明における蛍光体17は、内核(コア)と外殻(シェル)からなるいわゆるコアシェル構造であってもよい。コアシェル型半導体ナノ粒子では、エキシトン吸発光帯を利用する用途に好適な場合がある。この場合、シェルの半導体粒子の組成として、禁制帯幅(バンドギャップ)がコアよりも大きなものを起用することによりエネルギー的な障壁を形成せしめることが一般に有効である。これは、外界の影響や結晶表面での結晶格子欠陥等の理由による望ましくない表面準位等の影響を抑制する機構によるものと推測される。
Further, the
シェルに好適に用いられる半導体材料の組成としては、コア半導体結晶のバンドギャップにもよるが、バルク状態のバンドギャップが温度300Kにおいて2.5eV以上であるもの、例えばBN、BAs、GaNやGaP等のIII−V族化合物半導体、ZnO、ZnS等のII−VI族化合物半導体、MgSやMgSe等の周期表第2族元素と周期表第16族元素との化合物等が好適に用いられる。 The composition of the semiconductor material suitably used for the shell depends on the band gap of the core semiconductor crystal, but the band gap in the bulk state is 2.5 eV or more at a temperature of 300 K, such as BN, BAs, GaN, GaP, etc. III-V group compound semiconductors, II-VI group compound semiconductors such as ZnO and ZnS, and compounds of Group 2 elements of the periodic table and Group 16 elements of the periodic table such as MgS and MgSe are preferably used.
また、本発明における蛍光体17は、有機配位子からなる表面修飾分子で覆われていても良い。表面分修飾分子覆うことにより、半導体ナノ粒子の凝集を抑制し、半導体ナノ粒子の機能を最大限に発現することができる。表面修飾分子は、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等の炭素数3〜20程度のアルキル基、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、ナフチルメチル基等の芳香族炭化水素基を含有する炭化水素基等が例示され、中でもn−ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基等の炭素数6〜16程度の直鎖状アルキル基が更に好ましい。また、メルカプト基、ジスルフィド基、チオフェン環等の硫黄原子含有官能基、アミノ基、ピリジン環、アミド結合、ニトリル基等の窒素原子含有官能基、カルボキシル基、スルホン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基等の酸性官能基、ホスフィン基やホスフィンオキシド基等のリン原子含有官能基、あるいは水酸基、カルボニル基、エステル結合、エーテル結合、ポリエチレングリコール鎖等の酸素原子含有官能基等が好ましい。
Moreover, the
また、本発明における蛍光体17は、一般的な製造方法によって製造させる。火炎プロセス・プラズマプロセス・電気加熱プロセス・レーザープロセス等の気相化学反応法、物理冷却法、ゾルゲル法・アルコキシド法・共沈法・ホットソープ法・水熱合成法・噴霧熱分解法等の液相法、さらにメカノケミカルボンディング法、マイクロリアクター法、マイクロ波加熱法等が用いられる。
The
マトリックス層9に含まれる蛍光体17は、400〜900nmの範囲の光を発する材料であれば特に限定されない。蛍光体17は、一般的に用いられる蛍光体も採用できる。
The
例えば、ZnS:Ag、ZnS:Ag,Al、ZnS:Ag,Cu,Ga,Cl、ZnS:Al+In2O3、ZnS:Zn+In2O3、(Ba,Eu)MgAl10O17、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl17:Eu、Sr10(PO4)6Cl12:Eu、(Ba,Sr,Eu)(Mg,Mn)Al10O17、10(Sr,Ca,Ba,Eu)・6PO4・Cl2、BaMg2Al16O25:Eu、ZnS:Cl,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、Y3Al5O12:Tb、Y3(Al,Ga)5O12:Tb、Y2SiO5:Tb、Zn2SiO4:Mn、ZnS:Cu+Zn2SiO4:Mn、Gd2O2S:Tb、(Zn,Cd)S:Ag、Y2O2S:Tb、ZnS:Cu,Al+In2O3、(Zn,Cd)S:Ag+In2O3、(Zn,Mn)2SiO4、BaAl12O19:Mn、(Ba,Sr,Mg)O・aAl2O3:Mn、LaPO4:Ce,Tb、3(Ba,Mg,Eu,Mn)O・8Al2O3、La2O3・0.2SiO2・0.9P2O5:Ce,Tb、CeMgAl11O19:Tb、Y2O2S:Eu、Y2O3:Eu、Zn3(PO4)2:Mn、(Zn,Cd)S:Ag+In2O3、(Y,Gd、Eu)BO3、(Y,Gd、Eu)2O3、YVO4:Eu、La2O2S:Eu,Sm、YAG:Ce等が用いられる。粒径は、0.1〜50μm、特に1μm〜20μmであることが有機樹脂に分散させる工程上、好ましい。
For example, ZnS: Ag, ZnS: Ag, Al, ZnS: Ag, Cu, Ga, Cl, ZnS: Al + In 2 O 3 , ZnS: Zn + In 2 O 3 , (Ba, Eu) MgAl 10 O 17 , (Sr, Ca , Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 17 : Eu, Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 12 : Eu, (Ba, Sr, Eu) (Mg, Mn) Al 10 O 17 , 10 (Sr, Ca , Ba, Eu) · 6PO 4 · Cl 2 , BaMg 2 Al 16 O 25 : Eu, ZnS: Cl, Al, (Zn, Cd) S: Cu, Al, Y 3 Al 5 O 12 : Tb, Y3 (Al , Ga) 5 O 12 : Tb, Y 2 SiO 5 : Tb, Zn 2 SiO 4 : Mn, ZnS: Cu + Zn 2 SiO 4 : Mn, Gd 2 O 2 S: Tb, (Zn, Cd) S: Ag, Y 2 2 S: Tb, ZnS: Cu , Al + In 2
また、マトリックス層9内の蛍光体17は、蛍光スペクトルの異なる複数の粒子からなってもよい。半導体組成が異なるものであってもよく、さらに同一組成で粒径が異なるものであっても良い。
Further, the
マトリックス層9の製造にあたっては、先に示した蛍光体17、吸湿剤15を高分子樹脂に分散して形成することが好ましい。
In manufacturing the
高分子樹脂は、蛍光体17および吸湿剤15を均一に分散、担持することが容易で、蛍光体の光劣化を抑制することが可能な構造が望ましく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、酢酸セルロース、ポリアリレート、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、さらにこれら材料の誘導体が用いられる。
The polymer resin preferably has a structure that can easily disperse and carry the
特に、350nm以上の波長域において95%以上の光透過性を有していることが好ましい。このような光透過性に加え、耐熱性の観点から、シリコーン樹脂がより好適に用いられる。シリコーンの樹脂の場合、直鎖状であっても架橋構造であっても特に限定されない。また、珪素上の置換基は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等の炭素数1〜20程度のアルキル基、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、ナフチルメチル基等の芳香族炭化水素基を含有する炭化水素基等が例示され、中でもメチル基、エチル基等の炭素数の少ない直鎖状アルキル基が好ましい。 In particular, it is preferable to have a light transmittance of 95% or more in a wavelength region of 350 nm or more. In addition to such light transmittance, a silicone resin is more preferably used from the viewpoint of heat resistance. In the case of a silicone resin, it is not particularly limited whether it is linear or has a crosslinked structure. Substituents on silicon are methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group, octyl group, Hydrocarbon groups containing aromatic hydrocarbon groups such as alkyl groups having about 1 to 20 carbon atoms such as decyl group, dodecyl group, hexadecyl group, octadecyl group, phenyl group, benzyl group, naphthyl group, naphthylmethyl group, etc. Among them, a linear alkyl group having a small number of carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group is preferable.
また、本発明のマトリックス層9の厚みは、各マトリックス層における変換効率および紫外および可視光の透過率の観点から、0.5〜10mm、特に1.0〜5mmが好ましい。この範囲であれば、発光素子から発せられる励起光を高効率で出力光に変換することができ、さらに変換された出力光を外部に高効率で透過させることができる。
The thickness of the
また、発光素子7は、中心波長が450nm以下、特に380〜420nmの光を発することが好ましい。この範囲の波長域の励起光を用いることにより、蛍光体の励起を効率的に行なうことができ、出力光の強度を高め、より発光強度の高い発光装置を得ることが可能となる。
The
以下に、本発明の発光装置の製造方法について例示する。 Below, the manufacturing method of the light-emitting device of this invention is illustrated.
まず、必要に応じ、蛍光体17及び吸湿剤15と未硬化の樹脂13の原料を分散混合し、ペーストを作製する。
First, if necessary, the
そして、例えば、図1に示すように発光素子7を直接マトリックス層9が覆うような形態の発光装置1を作成する場合には、発光素子7を実装した基板3に、発光素子7を覆うようにペーストを配設する。
For example, as shown in FIG. 1, when the
その後、150〜250℃、0.5〜4時間加熱して、ペーストを硬化させ、マトリックス層9とする。
Thereafter, the paste is cured by heating at 150 to 250 ° C. for 0.5 to 4 hours to form the
また、例えば、図3に示すように発光素子7を直接マトリックス層9が覆い、マトリックス層9が2層以上となるような形態の発光装置1を作成する場合には、発光素子7を実装した基板3に、発光素子7を覆うようにペーストを配設し、さらに蛍光体17や吸湿剤15の含有量を変化させたペーストを、発光素子7を覆っているペーストを覆うように配設し、その後、150〜250℃、0.5〜4時間加熱して、ペーストを硬化させてペーストを硬化させ、2層以上のマトリックス層9とする。
For example, as shown in FIG. 3, when the
また、他の製造方法として、ドクターブレード法やダイコーター法、押し出し法、スピンコート法、ディップ法などシート成形ができる成形法でペーストをテープ成形して作製したシートを発光素子7を覆うように配設してもよい。
As another manufacturing method, a sheet produced by tape-molding a paste by a molding method capable of forming a sheet such as a doctor blade method, a die coater method, an extrusion method, a spin coating method, or a dip method so that the
また、蛍光体17と吸湿剤15が分散した複数のシートをBステージの状態で積層し、さらに硬化温度より低い温度で熱圧着し、このシートを発光素子7を覆うように配設してもよい。
Alternatively, a plurality of sheets in which the
また、ガラスやセラミックからなる防湿層19をマトリックス層9を覆うように配設することもできる。
Further, a moisture-
以上説明した製造方法では、樹脂13の原料に対して蛍光体17及び吸湿剤15の添加量を適宜変化させ、蛍光体17が多く、吸湿剤15の少ないペースト、テープ、逆に蛍光体17が少なく、吸湿剤15が多いペースト、テープを用い、これらのペースト、テープを2層以上用いることで容易に蛍光体17と吸湿剤15の任意の分布を実現できる。
In the manufacturing method described above, the addition amount of the
さらに、本発明の発光装置において、防湿層19は、マトリックス層9よりも透湿性が低く、水分がマトリックス層9や発光素子7に到達することを抑制する機能を有するものである。
Furthermore, in the light-emitting device of the present invention, the moisture-
この防湿層19は、高い信頼性を確保するために水分の透過率が1g/m2・day以下のものを用いることが望ましく、特に、0.5g/m2・day以下、さらに0.3g/m2・day以下とすることで発光装置の特性劣化を格段に抑制することができる。なお、水分の透過率の測定は、例えば、JIS K 0208に記述されているカップ法に基づき測定することができる。
In order to ensure high reliability, the moisture-
また、防湿層19は欠陥や厚みのばらつきによる防湿能力のばらつきを抑制するために、厚みを1μm以上、特に100μm以上、さらに200μm以上とすることが望ましい。また、透光性を有する防湿層19を用いたとしても、防湿層19が光を吸収することを完全に防ぐことは困難であるため、防湿層19による出力光の目減りを抑制するために防湿層19の厚みは1000μm以下にすることが好ましく、特に、500μm以下、さらに200μm以下にすることが望ましい。
Further, it is desirable that the moisture-
以上、説明した防湿層19を構成する材料としては、マトリックス層9よりも吸湿性が低い材料であることが必須要件であるが、更に加えて水分透過防止能力の高さ、耐熱性の高さ、LEDチップやパッケージとの熱膨張率差が小さいことが望ましいことから、ガラスとセラミックスの複合材料、ガラス、セラミックス、単結晶、の群から選ばれる1種を用いることで、上記の特徴を備えた防湿層19を容易に形成することができる。
As described above, the material constituting the moisture-
例えば、防湿層19に使用されるガラス組成物としては、SiO2−CaO−MgO系、SiO2−BaO−Al2O3系、SiO2−B2O3系、SiO2−B2O3−Al2O3系、SiO2−Al2O3−アルカリ金属酸化物系、さらにはこれらの系にアルカリ金属酸化物、ZnO、PbO、Pb、ZrO2、TiO2等を配合した組成物が使用でき、例えば、これらのガラス組成物を溶融又は軟化させた後シート状に成形してシートを形成後接着する方法などで防湿層19を作製することができる。
For example, the glass composition used in the moisture-proof layer 19, SiO 2 -CaO-MgO-based, SiO 2 -BaO-Al 2 O 3 based, SiO 2 -B 2 O 3 based, SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 system, SiO 2 -Al 2 O 3 - alkali metal oxide, more alkali metal oxides in these systems, ZnO, PbO, Pb, composition containing ZrO 2, TiO 2 or the like The moisture-
また、防湿層19として用いるセラミックスとしては、例えば、透光性セラミックスとして知られているAl2O3、SiO2、Y2O3、MgO、CaO、BeO、ZrO2、HfO2、ThO2、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、MgAlO4から選ばれる少なくとも1種をふくむことが好ましい。これらの水分透過防止能力ならびに透光性に優れたセラミックスを用いた場合には、水分による特性の劣化が抑制され、しかも、マトリックス層9から発せられた光を効率よく外部に取り出すことができる。
Examples of the ceramic used as the moisture-
このようなセラミックスを使用した防湿層19は、例えば、直接、マトリックス層9の表面にセラミック膜を形成するCVD法により、均一で強固な膜を一つの工程で形成することができる。また、他の基板上にCVD法にてセラミックス膜を形成したあと、基板を除去し、セラミック膜をマトリックス層9に接着して形成することが出来る。この方法は膜形成するために高温、特殊な雰囲気を必要とする材料でも膜を簡単に形成できる。また、原料をバインダー樹脂と混合後ドクターブレード、機械プレス等によりシート状に成形し、焼結させる方法により、セラミック膜を得ることが可能である。
For the moisture-
さらに、前記ガラスと前記セラミックスをボールミル等でバインダーと混合後シート状に成形し焼成して形成したものも防湿層19として利用できる。
Further, the moisture-
まず、Wを主成分とする電極5が形成され、反射体11を備えたアルミナ製の基板3に、バンプ6を介して発光素子7を搭載した。
First, an
次に、この発光素子7と電極5を覆うように、表1に示す組成のマトリックス層9を配設した。
マトリックス層9の樹脂13として信越シリコーン社の熱硬化型シリコーン樹脂X−35−140を用いた。蛍光体17としてはナノ半導体粒子として粒径が約3nmのCdSeを用いた。なお、CdSeはホットソープ法にて実験室で作製したものを用いた。吸湿剤15として、市販の試薬であるシリカゲルを用い、ゼオライトとしては東ソー(株)製ゼオラムA−3を用いた。吸湿剤15はそのままでは粒径が大きいので、トルエン溶媒中にてビーズミルを用いて粉砕を行った。粉砕後の平均粒径は約0.3μmとなった。
A thermosetting silicone resin X-35-140 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. was used as the
粉砕後の吸湿剤15は300℃、5時間熱処理を行ない、吸湿材15から工程で吸湿した水分を取り除いた。
The
シリコーン樹脂13と蛍光体17、吸湿剤15を混合分散させペーストとした。このペーストをドクターブレード方式で成形し厚み200μmのテープを作製した。成形する際に熱を50〜80℃、5〜60分加熱しシートの硬化状態をBステージとした。
表1に作製したシートの組成を示す。各シートは充填剤の種類と充填量を変化させて作製した。シートNo.1〜4に用いたシリカは平均粒径0.5μmのアドマファインSOC−2シリカを用いた。シートNo.5〜12は市販の比表面積が40m2/gと50m2/gのシリカゲルを用いた。シートNo.13〜20は比表面積が40m2/gと50m2/gの上記ゼオライトを用いた。 Table 1 shows the composition of the produced sheet. Each sheet was produced by changing the type and filling amount of the filler. Sheet No. The silica used in 1-4 was Admafine SOC-2 silica having an average particle size of 0.5 μm. Sheet No. Nos. 5 to 12 used commercially available silica gels having specific surface areas of 40 m 2 / g and 50 m 2 / g. Sheet No. 13-20 specific surface area using the above zeolite 40 m 2 / g and 50 m 2 / g.
表2に示すような組合せで、発光素子7側の1層目は、ポッティングして形成し、さらに2〜4層目は予め作製したシートを3枚重ねて、この積層体を1層目の上に積層した。
これらの試料に対して、信頼性テストとして、温度85℃、相対湿度85%の高温高湿環境下で放置し、表2に示す経過時間で電気的不良を確認した。 As a reliability test, these samples were left in a high-temperature and high-humidity environment with a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%, and electrical failures were confirmed with the elapsed time shown in Table 2.
いずれの試料においても初期不良は発生しなかったが、吸湿性のないシリカを用いた試料No.1では不良が早期に発生した。また、吸湿性のある充填剤を用いた試料2、3では1000時間経過後も不良は発生しなかった。
Although no initial failure occurred in any of the samples, Sample No. using silica having no hygroscopicity. In 1, the failure occurred early. In
また、表1の各シートを表3に示す組合せで4枚組み合わせて、マトリックス層9の表面側に吸湿剤が多いサンプル、少ないサンプル、等を作製し、これらの試料に対して、温度85℃、相対湿度85%の高温高湿環境下で放置し、表3に示す経過時間で初期の発光強度と85℃、85RH%環境下1000h後の発光強度、発光強度の低下率を測定した。
Further, by combining four sheets shown in Table 1 in the combinations shown in Table 3, samples having a large amount of hygroscopic agent on the surface side of the
なお、発光強度はLabsphere社の積分球(全光束測定システム:DAS−2100)を用いて測定した。また、各サンプルの初期発光強度が異なるのは蛍光体の充填量の影響である。
表3に示すように、シリカゲルとゼオライトと比較すると、ゼオライトの方が良い結果となった。また、比表面積40m2/gより比表面積50m2/gの吸湿剤の方が性能が良く、シリカゲル、ゼオライト共に比表面積50m2/g以上で低下率10%未満となっている。また、試料No.6、7に示すように表面側に蛍光体を多くし、吸湿剤を少なくしたサンプルは発光強度の低下が大きく、性能を満たさない。表面側において、吸湿剤が多く、蛍光体が少ない方が逆の蛍光体が多く、吸湿剤が少ないサンプルより性能が良い。蛍光体の周囲の水分が性能低下につながる。 As shown in Table 3, when compared with silica gel and zeolite, zeolite gave better results. Further, the hygroscopic agent having a specific surface area of 50 m 2 / g has better performance than the specific surface area of 40 m 2 / g, and both silica gel and zeolite have a specific surface area of 50 m 2 / g or more and a reduction rate of less than 10%. Sample No. Samples with more phosphors on the surface side and fewer hygroscopic agents as shown in 6 and 7 have a large decrease in emission intensity and do not satisfy performance. On the surface side, the more hygroscopic agent and the less phosphor, the more the opposite phosphor and the better the performance than the sample with less hygroscopic agent. Moisture around the phosphor leads to performance degradation.
次に、防湿層の影響について試験を行った。
表4に示すように、防湿層のない試料No.10は信頼性試験において10%以上の低下となった。試料No.11は層構成より10%未満となった。 As shown in Table 4, sample no. No. 10 was reduced by 10% or more in the reliability test. Sample No. 11 was less than 10% from the layer structure.
防湿層として、光学用のSiO2−BaO−Al2O3系ガラス(試料No.12)とAl2O3セラミック(試料No.13)を用いた。ガラスとセラミックは全く水分を透過させないので、残留水分のみが性能低下に寄与する。表4に示すように、防湿層を設けることにより非常に高い性能を維持できる。 As the moisture-proof layer, optical SiO 2 —BaO—Al 2 O 3 glass (sample No. 12) and Al 2 O 3 ceramic (sample No. 13) were used. Since glass and ceramic do not allow moisture to penetrate at all, only residual moisture contributes to performance degradation. As shown in Table 4, a very high performance can be maintained by providing a moisture-proof layer.
1・・・発光装置
3・・・基板
5・・・電極
6・・・バンプ
7・・・発光素子
9・・・マトリックス層
11・・反射体
13・・樹脂
15・・充填剤
17・・蛍光体
19・・吸湿層
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Claims (13)
The light-emitting device according to claim 10, wherein the moisture-proof layer is made of one selected from the group consisting of a glass / ceramic composite material, glass, ceramics, and a single crystal.
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