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1. WO2004056939 - CORPS LUMINESCENT ET DISPOSITIF OPTIQUE COMPRENANT CE CORPS LUMINESCENT

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[ JA ]
明 細書

発光体およびこれを用いた光デバイス

本出願は、ドイツ特許出願番号(DE 1 0 2 5 9 945. 9)に基づいており、この ドイツ出願の全内容は、本出願において参照され導入される。

技術分野

本発明は、長蛍光寿命を有する発光体およびこれを用いた光デバイスに関し、例 えば、ォプトエレクトロニック固体構成要素及びコンパクト省エネルギーランプの 製造に使用される発光体およびこれを用いた光デバイスに関する。

背景技術

Bu t l e r, K. H. :「 F l u o r e s c e n t L amp Ph o s p h o r s i n Te c hn o l o gy a n d Th e o r y (蛍光ランプ蛍光体 の技術及び理論)」、ペンシルバニア大学、 P r e s s Un i v e r s i t y P a r k (1 9 8 0) は、青色及び短波長紫外スぺクトル領域の両方で励起でき、 且つ可視スペクトル領域で発光する、蛍光ランプ用発光体を開示している。しかし ながら、それらは、いままで蛍光ランプ及びコンパクト省エネルギーランプにのみ使 用されることしか知られていない。

有機染料と無機染料の両方とも、 LEDに使用される。有機染料は、単独では安 定性が低く且つ有効性が低い。

しかしながら、 WO 9 8/1 2 7 5 7、 WO 0 2/9 3 1 1 6及び米国特許第 6, 2 52, 2 54号は、白色光を生成するための色変換材としてますます使用される 無機材料を開示している。但し、これらは、主にイットリウムアルミニウムガーネ ットからなる YAG発光体系に対応させなければならない。この発光体種は、生成 される白色光が低演色種であり、例えば、青色 L EDとこの黄色光発光体との組み合 わせの場合、演色指数 R aが 7 0〜 7 7であり、演色種 I I aであるという欠点が ある。これらの白色光の生成品質が不十分であるのは、たとえ 50 0 0K未満の色 温度で得られるとしても白色光が不十分にしか得られない楕円形光分布に起因する しかしながら、 YAG発光体系の使用は、青色 LEDに制限される。色波長 46 On m未満では、 YAG発光体系の励起性は、激減する。 UVLEDの作動範囲である 色波長 370〜400 nmでは、 YAG発光体系は、限られた程度にしか励起され ることができない。

WO 00/33389は、 色波長 500 nm未満で剌激する良好な特性をも有す る、色波長 505 nmで極大発光を有する Ba2S i 04: Eu2+発光体系を記載し ている。

WO 00 / 33390は、同時演色指数 R a 83〜 87で色温度 3000〜 65 00 Kを生じる LED用発光体混合物を開示している。好ましくは、赤色スぺクト ル領域又は青色スぺクトル領域で発光するさらなる発光体との組み合わせにおいて、 発光体を、着色光及び Z又は白色光を生成させるための混合物として使用できる。 LEDに使用される全ての従来の発光体は、温度特性が不十分であり且つ温度安定 性も不十分であるという欠点がある。これにより、 LEDの動作時に、発光体の有 効性が温度の増加とともに著しく減少する。 YAG発光体系の場合と同様に、この 場合も、発光のエネルギー分布のシフトが生じて光色変化が生じる。

ある用途についてのさらなる欠点は、バリウムマグネシウムアルミネートからな る C e付活 YAG発光体及び E u付活 BAM発光体等の L E Dに使用される公知の 発光体の蛍光寿命が短いことがある。主に C e付活発光体及び E u付活発光体につ いての典型的な蛍光寿命は、数マイクロ秒である。極大で、蛍光寿命が数ミリ秒の ことがあり、これは、例えば、マンガンによる追加のドーピングにより得られる。 本発明の目的は、温度安定性が改善され且つ関連した長蛍光寿命を有する発光体 を提供することにある。

更に、本発明の目的は、高光品質、省電力性、および高輝度等の特性に優れる光 デバイスを提供することにある。

発明の開示

(A) 本発明により、付活剤の他に、ランタン(La) 、セリウム(Ce) 、ブラ セオジム(P r) 、ネオジム(Nd) 、サマリウム(Sm) 、ガドリニウム(G d) 、テルビウム(Tb) 、ジスプロシウム(Dy) 、ホルミウム(Ho) 、エル ビゥム(E r) 、ツリウム(Tm) 、イッテルビウム(Yb) 、ルテチウム(L u) 、ビスマス(B i) 、スズ(Sn) 、アンチモン(Sb) 及び類似の物質から 選択された一種以上の共付活剤を、発光体の温度安定性を向上させるためのさらな る発光中心として含むことを特徴とする、長蛍光寿命を有する発光体が提供される,

(B) 本発明の他の側面により、

LED素子から放射される光に基づいて励起されて励起光を放射する発光体を含 む波長変換部を有する光デバイスにおいて、

前記波長変換部は、付活剤の他に、ランタン(La) 、セリウム(Ce) 、ブラ セ才ジム (P r) 、ネオジム (Nd) 、サマリウム (Sm) 、ガドリニウム (G d) 、テルビウム(Tb) 、ジスプロシウム(Dy) 、ホルミウム(Ho) 、エル ピウム(E r) 、ツリウム(Tm) 、イッテルビウム(Yb) 、ルテチウム(L u) 、ビスマス(B i) 、スズ(Sn) 、アンチモン (Sb) 及び類似の物質から 選択された一種以上の共付活剤を、温度安定性を向上させるためのさらなる発光中 心として含む発光体を含むことを特徴とする光デバイスが提供される。

(C) 本発明の他の側面により、

LED素子と、

前記 LED素子を搭載するとともに前記 LED素子に給電するための給電部と、 前記 LED素子と前記給電部とを一体的に封止する光透過性を有する封止部と、 前記 LED素子から放射される光に基づいて励起されて励起光を放射し、付活剤 の他に、ランタン(La) 、セリウム(Ce) 、プラセオジム(P r) 、ネオジム (Nd) 、サマリウム(Sm) 、ガドリニウム(Gd) 、テルビウム(Tb) 、ジ スプロシゥム (Dy) 、ホルミウム (Ho) 、エルビウム(E r) 、ツリウム (T m) 、イッテルビウム (Yb) 、ルテチウム (Lu) 、ビスマス (B i ) 、スズ

(Sn) 、アンチモン(Sb) 及び類似の物質から選択された一種以上の共付活剤 を、温度安定性を向上させるためのさらなる発光中心として含む発光体を含む波長 変換部を有することを特徴とする光デバイスが提供される。

(D) 本発明の他の側面により、

LEDランプと、

前記 LEDランプから放射される光を導光する導光部と、

前記導光部を介して導光された光に基づいて励起されて励起光を放射し、付活剤 の他に、ランタン(L a) 、セリウム(Ce) 、プラセオジム(P r) 、ネオジム

(Nd) 、サマリウム(Sm) 、ガドリニウム(Gd) 、テルビウム(Tb) 、ジ スプロシゥム(Dy) 、ホルミウム(Ho) 、エルビウム(E r) 、ツリウム(T m) 、イッテルビウム(Yt>) 、ルテチウム(Lu) 、ビスマス(B i ) 、スズ

(S n) 、アンチモン(S b) 及び類似の物質から選択された一種以上の共付活剤 を、温度安定性を向上させるためのさらなる発光中心として含む発光体を含む波長 変換部と、

前記波長変換部を介して放射される光に基づいて照明される被照明部とを有する ことを特徴とする光デバイスが提供される。

図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の発光体に係る相対強度と加熱温度との関係を示す特性図であ る。

第 2図は、本発明の発光体に係る相対強度と発光スぺクトルの関係を示す特性図 である。

第 3図は、励起エネルギーをスィッチオフした状態での光源における相対強度を 示す特性図である。

第 4図は、第 1の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。

第 5図は、第 1の実施の形態に係る L E D素子の層構成図である。

第 6図は、第 1の実施の形態に係る LED素子の他の構成を示す層構成図である, 第 7図は、第 2の実施の形態に係る発光装置を示し、(a) は縦断面図、(b) は L E D素子の部分拡大図である。

第 8図は、第 3の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。

第 9図は、第 4の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。

第 1 0図は、第 5の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。

第 1 1図は、第 6の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。

第 1 2図は、第 7の実施の形態に係る光デバイスとしての液晶バックライト装置 を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明に係る発光体について、図面等を参照して詳細に説明する。 表 1に、長蛍光寿命を有する本発明による発光体の一部を、種々の温度でのそれ らの相対発光濃度とともに追加して示す。

表 1


(1) 表 1の第 1行目において、組成(Ba 0.9648 S r0.01Eu0.。25Dy0.000 2) 2 (S i 0.98Ge0.。2) 38.0006を有する発光体が記載されている。その原 料は、 BaC〇3、 S r C〇3、 Eu203、 Dy203、 S i 02及び G e〇2である。 調製:

酸化形態の原料、又は酸化物に転化できる材料からの原料を、表示の化学量論比で混 合し、反応条件に応じて、コランダム坩堝中で、窒素/水素混合物の還元雰囲気中 12 20°Cで 4時間か焼する。最終生成物を、水で洗浄し、乾燥し、篩分けする。得ら れる発光体化合物は、色波長 487 nmで極大発光を示し、長蛍光寿命を有する。

(2) 表 1の第 2行目において、組成(B a。.9696 S r 0.。15C a。.005 Eu0.01 P r0. Q 004) 3 (S i o. 99G e o. Q i) 05. 0018を有する発光体が記載されている' その原料は、 BaC〇3、 S rC03、 CaC03、 Eu203、 P r 60:1, S i 02 及び Ge 02である。

調製:

原料を化学量論比で数時間激しく混合した後、得られた混合物を、コランダム坩堝 中で、窒素水素混合物の還元雰囲気中 1245°Cで 3時間か焼する。得られたか焼 ケーキを粉砕し、水洗し、乾燥し、篩分けする。得られる発光体化合物は、色波長 589 nmで極大発光を示し、長蛍光寿命を有する。

(3) 表 1の第 3行目において、組成(B a。.965 S r Q. Q2Z n。.。。5Eu0.0 1) 1 o 97Ge0 03) 2 (A i o 002-^ ^ 0. 00003^ 05 0 O 3 O45 ¾-¾ 光 体が記載されている。その原料は、 BaC03、 S rC03、 ZnO、 Eu203、 S i02、 Ge〇2、 A 1203及び Dy203である。

調製:

原料を化学量論比で秤量し、数時間均一混合する。得られた混合物を、室温でォー ブンに入れ、窒素 Z水素混合物の還元雰囲気中 1220°Cで 4時間か焼する。得ら れたか焼物を粉砕し、水洗し、乾燥し、篩分けする。得られる発光体化合物は、色 波長 509 nmで極大発光を示し、長蛍光寿命を有する。

(4) 表 1の第 4行目において、組成(Ba 0.905 S r0.07Zn0. Q05Mg0.005 Eu0. 2S i (A 10.0001 Dy 0.。002) 04.。 0045を有する発光体が記載さ

れている。その原料は、 BaC03、 S r C〇3、 ZnO、 Eu203、 S i〇2、 D y23及び A 123である。

調製: '

表示の原料を上記の化学量論比で混合する。得られた混合物を、還元条件下 1 22 0°Cの温度で予備か焼する。か焼材料を粉砕後、窒素/水素混合物の還元雰囲気中 1220°Cで二次か焼プロセスをおこなう。 2時間の二次か焼により、均一な最終 生成物が得られ、その後、水洗し、乾燥し、篩分けする。得られる発光体化合物は、 色波長 445 nmで極大発光を示し、長蛍光寿命を有する。

(5) 表 1の第 5行目において、組成(B a。.915S r 0.。。5ZnQ.。Q5EU0. 07 5) 3M g Q 99M n 0. 01 、 i 0. 998 e 0. 002) 2 (Ga0. 0001 D y 0. 0001) 〇 8. 0003を有する発光体が記載されている。その原料は、 B aC03、 S r C〇3、 Z nO、 Eu23、 MgO、 MnC03、 S i 02、 Ge〇2、 Dy23及び Ga203 である。

調製:

原料を良好に混合後、か焼プロセスに附する。か焼プロセスは、反応条件下、窒素 /水素混合物の還元雰囲気中 1225°Cで 3時間実施する。最終生成物を、粉砕し、 水洗し、乾燥し、篩分けする。得られる発光体化合物は、色波長 543 nmで極大 発光を示し、長蛍光寿命を有する。

(6) 表 1の第 6行目において、組成(B a0. 92 S r 0. 。4Zn0. 。丄じ。. ^Eu 0. 02) 2^g (S i。. 9Ge。. a (Ga0. 。。。iDy0. 。。。〇7. 。。。45を¾す る発光体が記載されている。その原料は、 B aC〇3、 S r C〇3、 Zn〇、 C aC 03、 Eu203、 MgO、 S i 02、 Ge〇2、 Dy 203及び G a23である。

調製:

原料を化学量論比で完全に激しく混合した後、窒素 Z水素混合物の還元雰囲気中 1 235°Cで 4時間か焼プロセスに附する。最終生成物を、粉砕し、水洗し、乾燥し、 篩分けする。得られる発光体化合物は、色波長 548 nmで極大発光を示し、長蛍 光寿命を有する。

(7) 表 1の第 7行目において、組成(B a0. 8K0. 05Dy0. 05Eu0. ,) Mg2A

1 1627を有する発光体が記載されている。その原料は、 B aC03、 K2C03、 Dy23、 Eu203、 Mg〇及び A 1203である。

調製:

原料を化学量論比で秤量した後、融剤として A 1 F3をさらに含有する得られた混 合物を、窒素/水素混合物の還元雰囲気中 1420°Cで 2時間か焼する。得られた か焼物を粉砕し、数回水洗し、乾燥し、篩分けする。得られる発光体化合物は、色 波長 452 nmで極大発光を示し、長蛍光寿命を有する。

発光体 (B a0. 8K0. 05Dy0. 05Eu0. x) Mg2A 1 16027の相対発光強度 (相対強度)と 100K:〜 900Kの範囲で加熱温度との関係を、第 1図に示す。 発光体の相対強度は、 200 K〜約 60 0 Kの温度範囲で 0. 8超である。

(8) 表 1の第 8行目において、組成(B a0. 15S r 0. 8Eu0.。5) 4A 1 12. 5G a i. 49996 Dy o. QQ。。4S 1 o.。。5〇25.。。 75を有する発光体が記載されている。 その原料は、 B aC〇3、 S r C〇3、 Eu203、 A 1203、 Ga23、 S i〇2及 び Dy203である。

調製: '

表示の原料を化学量論量で秤量した後、融剤としてホウ酸を添加して均一混合し、 コランダム坩堝中、窒素水素混合物の還元雰囲気中 1 42 0°Cで 2時間か焼する t 続いて、得られたか焼物を粉砕し、再び激しく混合し、同条件下でさらにか焼プロ セスに附する。次に得られた最終生成物を、粉砕し、水洗し、乾燥し、篩分けする t 得られる発光体化合物は、色波長 496 nmで極大発光を示し、長蛍光寿命を有す る。

(9) 表 1の第 9行目において、組成(B a0. 47S r 0. 5Eu0. 。3) A 1丄. 5997 Ga0. 4Dy 0. 0003 S i 0. 。o404.。 Q 6を有する発光体が記載されている。その原 料は、 B aC〇3、 S r C03、 Eu23、 A 1203、 Ga23、 S i〇2及び Dy 2o3である。

調製:

原料を化学量論比で融剤としてのホウ酸と塩化アンモニゥムとともに混合し、窒素 /水素混合物の還元雰囲気中 1420でで 2時間か焼する。か焼ケーキを粉砕及び

混合後、か焼プロセスを反復する。最終生成物を、粉砕し、水洗し、乾燥し、篩分 けする。得られた化合物は、色波長 523 nmで極大発光を示し、長蛍光寿命を有 する。

第 2図は、図示していない光源 1の虹色の発光スペクトルを示す。光源 1は、発 光体

(B a0.8K0.05Dy o.。5Eu0. ,) Mg2A 11627と、

(Ba o. 965 ° r 0.
005Eu0 01) ( j i 0 97Ge0 03) 2 、 ^ l 0.0

02 D y 0. 00003^ O 5 003045と、

(B a0.9696 ο Γ 0. 015 a 0. O O 5 E U 0. οΐΡ ^ Ο. 0004) 3 (S i ().99 "eo. 01) O 5. 00 18と

の混合物を含む。

紫外線波長 380 nmでの色の相対発光強度(相対強度)は 0. 04であり、波 長 490 nmでの青色の相対発光強度は 0. 034であり、波長 508 nmでの緑 色の相対発光強度は 0. 02であり、波長 560 nmでの黄色の相対発光強度は 0. 024であり、波長 610 nmでの赤色の相対発光強度は 0. 02である。

光源 1での励起エネルギーをスィッチオフした後も、この光源は、第 3図に示す 色波長 580 nmに極大発光を有する相対発光強度(相対強度) 0. 0375の黄 色光をまだ放射する。

(本発明に係る発光体の効果)

(1) 本発明の発光体によれば、通常に使用される付活剤の他に、ランタン(L a) 、セリウム(Ce) 、プラセオジム(P r) 、ネオジム(Nd) 、サマリウム (Sm) 、ガドリニウム(Gd) 、テルビウム(Tb) 、ジスプロシウム(Dy) ホルミウム(Ho) 、エルビウム(E r) 、ツリウム(Tm) 、イッテルビウム (Yb) 、ルテチウム(Lu) 、ビスマス(B i) 、スズ(Sn) 、アンチモン (Sb) 及び類似の物質から選択された一種以上の共付活剤を使用することにより 達成される。共付活剤により、発光体においてさらなる中心が得られ LEDの場合、 より高い測定動作温度で発光体自体で生じるより少ないエネルギー損失プロセスが 可能となる。目的とするこれらの追加の共付活剤を発光体に含有させることにより、 さらなる及び Z又は新しい再結合中心が形成される。

この追加の付活には、蛍光寿命を数秒又は数分、最大数時間まで増加するという 利点がある。これにより、とりわけ安全光及び健康光で作業する用途においてます ます重要性が増している光源が人間の目の適合挙動へ適合することが可能となる。 これらの発光体の混合物は、種々の時間の蛍光寿命を実現するのに好適である。 本発明によれば、これにより、発光体の励起をスィッチオフすると LEDの色を変 化させることが可能となる。

これらのさらなる及び新しい中心のさらなる利点は、発光イオンとの放射再結合 が原則として可能である主にこれらの中心により、電子が励起状態から捕獲される ことである。次に、これらの電子は、キラー中心、すなわち、励起エネルギーが無 駄に熱に変換されて発光の損失が生じる中心によっては捕獲されない。

(2) 本発明によれば、ケィ酸塩一ゲルマニウム酸塩を含み且つユーロピウムをド ープすることにより温度安定性及び蛍光寿命を改善した発光体が、実験式

M, aM" b (S i ^zGez) c (A 1 , Ga, I n) d (S b, V, Nb, T a) e〇 (a + b + 2 c + 3d/2 + 5 e/2-n/2) : E U x, Ry

(式中、

M,は、カルシウム (C a) 、ストロンチウム (S r) 、バリウム (B a) 及び 亜鉛(Z n) からなる群から選択された一種以上の元素であり、

M" は、マグネシウム(Mg) 、カドミウム(Cd) 、マンガン(Mn) 及びべ リリウム(B e) からなる群から選択された一種以上の元素であり、

Rは、 L a、 C e、 P r、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 E r、 Tm、 Yb、 Lu、 B i、 S n及び S bからなる群から選択された一種以上の元素であり

Xは、電荷のバランスをとるためのフッ素(F) 、塩素(C 1 ) 、臭素(B r) 力、らなる群から選択されたイオンであり、

及び 0. 5≤a≤8であり、 0≤b≤5であり、 0<c≤ 1 0であり、 0≤d≤ 2であり、 0≤e≤2であり、 0≤n≤4であり、 0≤x≤0. 5であり、 0≤y ≤0. 5であり、 0≤ζ≤ 1である)、

に相当する追加のドーパントを含む、発光体が提供される。

(3) アルミン酸塩一ガリウム酸塩を含み且つユーロピウムによりド一ビングした 発光体の場合における温度安定性と蛍光寿命の改善は、実験式

M' 4 (A 1, Ga) 14 (S i, Ge) p025 + 2p: Eux, Ry に相当する追加 のドーパント又は実験式

M, (A 1 , Ga) 2 (S i , Ge) p04 + 2p: Eux, Ry に相当する追加のド 一パン卜

(式中、

M' は、 S r、 B a、 C a、 Mg及び Z nからなる群から選択された一種以上の 元素であり、及び

Rは、 L a、 C e、 P r、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 E r、 Tm、 Yb、 Lu、 B i、 S n及び S bからなる群から選択された一種以上の元素であり 0<ρ≤ 1であり、 0≤x≤0. 5であり、 0≤y≤0. 5である)、

により達成される。

(4) アルミン酸塩を含み且つユーロピウムによりドーピングした発光体の場合に おける温度安定性と蛍光寿命の改善では、実験式

(Μ' , Μ" , Μ, " ) Μ" " 2Α 1 16027 : Eux, Ry

(式中、

M' は、 B a、 S r及び C aからなる群から選択された一種以上の元素であり、

M" は、リチウム(L i) 、ナトリウム(Na) 、カリウム(K) 及びルビジゥ ム (Rb) からなる群から選択された一種以上の元素であり、

M' " は、 Dyであり、

M" " は、 Mg、 Mnであり、

Rは、 L a、 C e、 P r、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Ho、 E r、 Tm、 Yb、 Lu、 B i、 S n及び S bからなる群から選択された一種以上の元素であり、及び

0<x≤0. 5であり、 0≤y≤0. 5である)、

に相当する追加のドーパントにより達成される。

(5) アル力リ土類金属アルミン酸塩ーガリゥム酸塩を含み且つユーロピウムを ドープした発光体の場合の温度安定性と蛍光寿命を改善するために、実験式

M, x_a (A l , G a) b (S i , Ge) cO 5b + 1 + 3c E u x, Ry

(式中、

Μ' は、 Ca S r B a及び Mgからなる群から選択された一種以上の元素で あり、

Rは、 La Ce P r Nd Sm Gd Tb Dy Ho E r Tm Yb Lu B i S n及び S bからなる群から選択された一種以上の元素であり. 及び

0≤a≤lであり、 0≤b≤10であり、 0≤c≤8であり、 0≤x≤0. 5で あり、 0≤y≤0. 5である)、

で表される追加のド一パントでドーピングを実施する。

本発明によれば、これらの発光体、例えば、

B 0. 9648 I* 0. O l L ll o. 02 sDy o. 0002) 2 (o l 0. 98 ^ ^ 0. 02 3 8. 00

06

3 9696 ο Ι" θ. 015 a 0. 005"^ U 0. O i l 0. 0004^ 3 l 0. 99 β ο. o

1) 〇 5. 0018

(B ct f). 965 1* 0.02Zn0.005E U 0. o i) (° ^ 0. 97 ^ β 0 03) 10. 002 D Υ o. 00003^ 〇5. 003045

(Ba .905 ° ^ 0. O 7 Z II 0. 00 g 0_ 005 E U 0_ 015) 2 (Al o 0001 ^ Y 0.

0002) 〇 4. 00045

^ ^- O. 915 ° r 0. 00δΖη0 005EU0i 075) 3M g 0. 99ΜΠο.01 (° l 0. 998 G e o o 02^ 2 〔し ^ O. 0001 Υ o. 0001 ) O 8 0003

(Ba0.92S r 0.04Zn0.0iCa0.0iEu0.02) 2Mg (S i 0.9Ge 0. x) 2 (G 0. 0001 Dy 0. 0002 7. 00045

(B a0.8K0.05D o. 05Eu0. i) Mg2A 11627

(La0. i 5 S Γ 0_ s E U o. 05) 4A I 5 G a χ 49996D y 0.00004 ° ^ 0. 005〇 25. 0075

(Ba0.47 r 0> 5 E u o 03) A l .5997 G a 0_ 4D y 0> 0 o o 3 ° 1 0. 004O4. 00

6

は、 LED又はコンパクト省エネルギーランプにおいて着色〜白色光を生成する層 に使用される。

( 6 ) 本発明によるゲイ酸塩一ゲルマニウム酸塩発光体を含む発光体混合物及び/又 は本発明によるアルミン酸塩一ガリゥム酸塩発光体の一種以上を含む発光体混合物 は、 L E D及びコンパク卜省エネルギーランプの温度安定性及び蛍光寿命を改善す るための層としても好適である。

さらなる利点として、 L E Dを動作したときにチップ自体により提供される熱ェ ネルギ一により、これらの中心から電子が自由となり、同時に発光することが可能 となることがあげられる。いずれの場合も、発生する熱は、効果的に変換される。 これにより、発光体の温度安定性を改善でき、従って発光元素に使用するのに有 利であり、且つ着色光及び Z又は白色光を発生させる特定の L E Dに使用するのに も有利である。約 6 0〜1 2 0 °Cの動作温度で L E Dを動作させるとき、従来の発 光体と比較して有効性が改善される。さらに、発光体は、一般的にマイクロ秒の範 囲である蛍光寿命を示す従来の L E D用発光体と比較して、長蛍光寿命を示す。そ の特性により、ケィ酸塩一ゲルマニウム酸塩発光体は、同時に、可視スペクトルの 橙色一赤色スぺクトル領域がその組成に依存する限り、青色スぺクトル領域からの 発光に極めて好適である。特に、ケィ酸塩一ゲルマニウム酸塩発光体は、長蛍光寿 命を有し、同時に高度の有効性を有する白色光を得るために、波長 3 0 0〜5 0 0 n mの範囲における青色及び/又は紫外励起光源用変換材として使用するのに選択さ れる。

さらなる利点に、これらの中心からの電子が自由になることにより、励起状態が 通常存在する他に得られ、励起源を動作すると温度の上昇とともに有効性が増加す ることがある。

この原理は、青色〜赤色スぺクトル領域を放出する発光体に適用できる。

同時に、ケィ酸塩一ゲルマニウム酸塩発光体を単独又はアルミン酸塩一ガリゥム 酸塩発光体系若しくは他の発光体との組み合わせて使用すると、青色及び/又は紫外 L E Dによる励起により、長蛍光寿命を有する着色光又は白色光を得ることができ る。ケィ酸塩格子におけるゲルマニウム及びアルミン酸塩格子におけるガリウムの 両方とも、わずかに格子膨張を生じ、両方の場合とも放出光がわずかにシフトし、 蛍光寿命に影響する。このようにして得られた光は、その高蛍光寿命、高温度安定 性及び高光品質が顕著である。

以下に、上記した発光体を用いた光デバイスを詳細に説明する。

(第 1の実施の形態)

第 4図は、本発明の第 1の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。

この発光装置 1は、 L ED素子をリ一ドに搭載した波長変換型発光装置 1であり 配線導体であるリード 2および 3と、リード 2に設けられる LED素子収容用の力 ップ部 4と、カップ部 4の底部 5に接着された LED素子 6と、 LED素子 6の図 示しない電極とリード 2および 3とを電気的に接続する A uからなるワイヤ 7と、 L E D素子 6およびワイャ 7とともにカツプ部 4を封止する光透過性の封止樹脂 8 と、封止樹脂 8に混合される発光体 9と、光透過性を有してリード 2および 3と L ED素子 6とワイヤ 7とを一体的に封止する砲弾形状の封止樹脂 1 0とを有する。 リード 2および 3は、熱伝導性および導電性に優れる銅又は銅合金によって形成 されており、リード 3に設けられるカップ部 4は、カップ外部への光放射性を高め るために内壁の光出射側を拡大することによつて傾斜を有している。

LED素子 6は、波長 46 0 nmの青色光を放射する GaN系 LED素子であり カップ部 4の底部 5に光反射性を有する接着材によって接着固定されている。

封止樹脂 8は、発光体 9を混合されたシリコン樹脂であり、カップ部 4にポッテ ィング注入されることによって LED素子 6を封止している。

発光体 9は、通常に使用される付活剤の他に、ランタン(L a) 、セリウム(C e) 、プラセオジム(P r) 、ネオジム(Nd) 、サマリウム(Sm) 、ガドリニ ゥム (Gd) 、テルビウム (Tb) 、ジスプロシウム (Dy) 、ホルミウム(H o) 、エルビウム(E r) 、ツリウム(Tm) 、イッテルビウム(Yb) 、ルテチ ゥム(Lu) 、ビスマス(B i ) 、スズ(S n) 、アンチモン(S b) 及び類似の 物質から選択された一種以上の共付活剤を使用している。

具体的には、封止樹脂 8は、ケィ酸塩—ゲルマニウム酸塩を含み且つユーロピウ ムをドープした発光体に対して、以下の実験式に相当する追加のド一パント

M, aM" b (S iト zGe z) c (A 1 , Ga, I n) d (S b, V, Nb, Ta) e〇 (a + b + 2 c + 3d/2 + 5 e/2-n/2) -^- n ·' ^ U χ, R y

(式中、

Μ' は、カルシウム(Ca) 、ストロンチウム(S r) 、バリウム(B a) 及び 亜鉛(Zn) からなる群から選択された一種以上の元素であり、

M" は、マグネシウム(Mg) 、カドミウム(Cd) 、マンガン(Mn) 及びべ リリウム(Be) からなる群から選択された一種以上の元素であり、

Rは、 La、 Ce、 P r、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 E r、 Tm、 Yb、 Lu、 B i、 S n及び S bからなる群から選択された一種以上の元素であり

Xは、電荷のバランスをとるためのフッ素(F) 、塩素(C 1) 、臭素(B r) からなる群から選択されたイオンであり、

及び 0. 5≤a≤8であり、 0≤b≤5であり、 0<c≤10であり、 0≤d≤ 2であり、 0≤e≤2であり、 0≤n≤4であり、 0≤x≤0. 5であり、 0≤y ≤0. 5であり、 0≤ζ≤1である)、

を含む発光体 9を混合されている。

封止樹脂 10は、エポキシ樹脂からなり、砲弾形状を形成するための型を用いた キャスティングモールド法によって光出射側に半球状の光学形状を有している。 第 5図は、 LED素子 6の層構成図である。 LED素子 6は、サファイア基板 6 1と、サファイア基板 61上に形成される A 1 Nバッファ層 62と、 A 1 Nバッフ ァ層 62上に形成される S i ドープの n型 G a Nクラッド層(コンタクト層) 63 と、 n型 GaNクラッド層 63の上に 3層の I nGaN井戸層 64 Aと 2層の G a N障壁層 64 Bとを交互に配置して形成される MQW64と、 MQW64上に形成 される Mgドープの p型 GaNクラッド層 65と、 p型 G a Nクラッド層 65上に 形成される Mgドープの p型 GaNコンタクト層 66と、 p型 GaNコンタクト層 66上に形成される透明電極 67と、透明電極 67上の所定の位置、例えば、素子 側面寄りに形成されるパッド電極 68と、エッチングによって p型 GaNコンタク ト層 66、 p型 G aNクラッド層 65、 MQW64, 及び n型 G a Nクラッド層 6 3の一部を除去することにより露出した n型 GaNクラッド層 63に形成される n 側電極 69とを有する。この LED素子 6は発光層として MQW 64を有するダブ ルヘテロ構造を有しており、各層に適宜 A 1を含む構成とすることも可能である。 次に、発光装置 1の製造方法について説明する。

まず、リードフレームとなる銅板をプレス加工によって打ち抜くことにより、リ ード 2および 3を有するリードフレームを形成する。また、リードフレームの形成 時にカップ部 4をリード 3に形成する。次に、カップ部 4内に L E D素子 6を接着 材で接着固定する。次に、 L E D素子 6のパッド電極 6 8とリード 2、および n側 電極 6 9とリード 3とをワイヤ 7で電気的に接続する。 '次に、予め発光体 9を混合 したシリコン樹脂を力ップ部 4にポッティング注入することによって L E D素子 6 を封止する。次に、樹脂成形用の型に L E D素子 6を封止されたリード 2および 3 を挿入する。次に、型内にエポキシ樹脂を注入することによりリード 2および 3の 周囲に砲弾形状の封止樹脂 1 0を形成する。次に、リード 2および 3をリードフレ ームから切断する。

次に、発光装置 1の動作について説明する。

リード 2および 3を図示しない電源装置に接続して通電することにより、 L E D 素子 6の MQW 6 4において発光する。 MQW 6 4の発光に基づく光が L E D素子 6の外部に放射されることにより、発光体 9に照射される。発光体 9は、 L E D素 子 6の放射する光(以下「放射光」という」。)によって励起されて励起光を放射 する。この放射光と励起光とが混合されることによって白色光が力ップ部 4の内部 で生成される。この白色光は、カップ部 4の内部から封止樹脂 1 0を介して外部放 射される。また一部の白色光は、カップ部 4の傾斜した内壁で反射されて封止樹脂 1 0を介して外部放射される。

上記した第 1の実施の形態の発光装置 1によると、以下の効果が得られる。

通常に使用される付活剤の他に共付活剤を追加した発光体 9を混入された封止樹 脂 8でカップ部 4を封止するようにしたため、発光体の温度安定性が向上し、発光 のエネルギー分布のシフトを抑制して L E D素子 6から放射される光の光色を安定 させることができる。

共付活剤を追加することによって蛍光寿命を数秒又は数分、最大数時間まで増加す ることができるため、とりわけ安全光及び健康光で作業する用途に好適であり、人 間の目の適合挙動へ適合させることが可能となる。

共付活剤を追加することによって種々の時間の蛍光寿命を実現できるため、発光 体の励起をスィツチオフすると発光装置 1から放射される光の色を変化させること が可能となる。

また、発光体 9と他の発光体とを混合して使用することも可能であり、他の発光 体として、例えば、 YAGを用いることができる。この場合、発光装置 1をオフす ると白色から赤みを含む変化を伴いながら消灯する。具体的には青色系の L E D素 子と YAGの発光装置に発光体 9を組み合わせる構成、紫外系の LED素子と紫外 光で励起される発光体を有した発光装置に発光体 9を組み合わせる構成でも良い。 なお、第 1の実施の形態では、ケィ酸塩—ゲルマニウム酸塩を含み且つユーロピ ゥムをドープした発光体に対して、上記した追加のドーパントを含む発光体 9を封 止樹脂 8に混合して用いる構成を説明したが、他の発光体 9として、アルミン酸塩 一ガリウム酸塩を含み且つユーロピウムによりドーピングした発光体に対して、以 下の実験式に相当する追加のドーパント

M' 4 (A 1, Ga) 14 (S i , Ge) p025 + 2p: Eux, Ry に相当する追加の ドーパント又は実験式

M' (A 1 , Ga) 2 (S i , Ge) p04+2p : Eux, Ry に相当する追加のド 一パン卜

(式中、

M' は、 S r、 Ba、 Ca、 M g及び Z nからなる群から選択された一種以上の 元素であり、及び

Rは、 La、 Ce、 P r、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu、 B i、 S n及び S bからなる群から選択された一種以上の元素であり

0<ρ≤1であり、 0 x≤0. 5であり、 0 y≤0. 5である)、

を含む発光体 9を混合されていても良い。

また、他の発光体 9として、アルミン酸塩を含み且つユーロピウムによりドーピ ングした発光体に対して、以下の実験式に相当する追加のドーパン卜

(M,, M" , M, " ) M" ,, 2A 116027: Eux, Ry

(式中、

M,は、 Ba、 S r及び C aからなる群から選択された一種以上の元素であり、 M" は、リチウム(L i ) 、ナトリウム(N- a) 、カリウム(K) 及びルビジゥ ム (Rb) からなる群から選択された一種以上の元素であり、

M' " は、 Dyであり、

M" " は、 Mg Mnであり、

Rは、 L a C e P r Nd Sm Gd Tb Ho E r Tm Yb Lu B i S n及び S bからなる群から選択された一種以上の元素であり、及び

0<x≤0. 5であり、 0≤y≤0. 5である)、

を含む発光体 9を混合されていても良い。

また、更に他の発光体 9として、アルカリ土類金属アルミン酸塩一ガリウム酸塩 を含み且つユーロピウムをドープした発光体に対して、以下の実験式に相当する追 加のドーパント

M (A l , Ga) b (S i , Ge) ,Ο^ 5b + 1 + 3c/2: Eux, Ry

(式中、

M' は、 C a S r B a及び Mgからなる群から選択された一種以上の元素で あり、

Rは、 L a Ce P r Nd Sm Gd Tb Dy Ho E r Tm

Yb Lu B i S n及び S bからなる群から選択された一種以上の元素であり 及び

0≤a≤ lであり、 0≤b≤ 1 0であり、 0≤c≤8であり、 0≤x≤0. 5で あり、 0≤y≤0. 5である)、

を含む発光体 9を混合されていても良い。

また、これらの発光体を組み合わせることにより得られる、例えば、

^•^ ^• 0. 9648 ° ^ O. 01-EU0< 025-Dy0> 0002^ 2 (° 1 0. θ δ ^ ^ Ο. 02^ 3 8. 00 06

^-^ a 0. 9696 ° Γ 0. 015 ^ a 0. Ο Ο δ ^ ^ Ο. 01 ^ Γ 0. 0004) 3 ゝ0 3■ ( . 99し 0. 0

1) 。5. 0018"»

(B ^- O. 965 ° Γ 0. 02 ^ 1 0 005EU0 01) し。. 97 " e 0. 03) 2 ^ 0. 002

Dy 0. 00003 5. 003045

(B a0. 905 S r o 07 Z n o 0 o § 0. 005 E u o 015) 2 ° 1 (A l 0 0001 D y 0.

0002) 〇 4. 00045、

(Ba0. f o. O O S Z II Q. 005EU0. 075) 3Mg0. 99·Μ-Π 0 01 ( S ί o 998 G e 0. o o 2) 2 o 0001-^ ^ 0. 000 l) 〇8, 0003、

(B a0. 92 S r 0 04 Z n Q Q 1C a 0 01 E u 0_ 02) 2Mg (S i 0 9 G e 0 x) 2 tし0 " 0. 0001-^ ^ 0. 0002) 。 7. 00045··

(B a0. 8K0. 05Dy0. 05Eu0. ,) Mg2A 1 16027

(B a0. 15 ° Γ 0. 8 E U o o 5) 4A 1 5 G χ 49996^ Υ 0 00004 ° 1 0. 005〇 25. 0075-·

(B a0. 47 o r Q 5 E u o A l x 5997 G a 0 4 D y 0 0003 i 0. oo4。4. 00

6

は、 LED又はコンパクト省エネルギーランプにおいて着色〜白色光を生成する層 に使用することができる。

また、 LED素子 6外部への光放射性を高めるものとして、 MQW64に対して サファイア基板 6 1側に光反射層を設けるようにしても良い。具体的には、サファ ィァ基板 6 1上に光反射層として A 1層を設けることができる。

第 6図は、 LED素子 6の他の構成を示す層構成図である。この LED素子 6は、 基板として G a N基板 7 0を用いるとともに、第 5図で説明した A 1 Nバッファ層 を省いた構成としたものである。このような G a N基板 7 0上に GaN系半導体層 を結晶成長させることによって形成された LED素子 6を用いることもできる。ま た、 S i、 S i C、 A 1 GaN等の材料からなる基板を用いた LED素子 6を光源 として用いるようにしても良い。

(第 2の実施の形態)

第 7図は、本発明の第 2の実施の形態に係る発光装置を示し、(a) は縦断面図、 (b) は LED素子の部分拡大図である。なお、第 1の実施の形態の各部に対応す る部分には同一符号を付している。

この発光装置 1は、光源としてフリップチップ型の LED素子 1 1を用いており、 第 7図(a) に示すように LED素子 1 1と Auバンプ 1 2 Aおよび 1 2 Bを介し て電気的に接合される S iからなるサブマウント部 13と、サブマウント部 13を

リード 1 5 Aのカップ部 1 5 aに電気的に接続する導電性接着材である Agぺ一ス ト 14と、サブマウント部 13とワイヤを介して電気的に接続されるリード 15 B と、リード 1 5 Aに設けられる素子収容部 15 Cと、素子収容部 15Cに設けられ て傾斜を有した光反射面 1 5 bとを有する。

LED素子 1 1は、第 7図(b) に示すように光透過性を有するサファイア基板 1 10と、 A 1 Nバッファ層 1 1 1と、 n型 GaNクラッド層 1 12と、 3層の I nGaN井戸層と 2層の GaN障壁層とを交互に配置して形成される MQW1 13 と、 p型 GaNクラッド層 1 14と、 p型 G a Nコンタクト層 1 15と、エツチン グによって p型 GaNコンタクト層 115、 p型 G a Nクラッド層 1 14、 MQW 1 13、及び n型 GaNクラッド層 1 12の一部を除去することにより露出した n 型 GaNクラッド層 1 12に形成される n側電極 1 16と、 p型 GaNコンタクト 層 1 15上に形成される p側電極 1 17とを有し、基板側がカップ部 15 aの開口 側に配置されるようにサブマウント部 13に固定されている。

サブマウント部 13は、第 7図(b) に示すように n型半導体層 134の表面に 設けられる n側電極 130と、 n型半導体層 134の一部に設けられる p型半導体 層 131と、 p型半導体層 131上に設けられる p側電極 132と、 n型半導体層 134の底面側、すなわち、カップ部 15 aとの接合側に設けられる n側電極 13 3とを有し、 n側電極 130は Auバンプ 12 Aを介して LED素子 1 1の p側電 極 1 17と接続されている。また、 p側電極 132は Auバンプ 12 Bを介して L ED素子 1 1の n側電極 1 16に接続されるとともにワイヤ 7が接続されている。 封止樹脂 8は、第 1の実施の形態で説明した発光体 9が混合されており、 LED 素子 1 1およびサブマウント部 13を覆って封止するようにカップ部 15 aにポッ ティング注入されている。

£0素子1 1をカップ部 15 a内に固定するには、まず、カップ部 1 5 aの底 部 1 5 cに Agペースト 14を塗布する。次に、サブマウント部 13を A gペース ト 14でカップ部 1 5 a内に固定する。次に、 A uバンプ 12 Aおよび 12 Bを介 して LED素子 1 1を搭載し、超音波接合を行って LED素子 11をサブマウント 部 13に接合する。次に、 p側電極 132とリード 1 5 Bとをワイヤで電気的に接 続する。次に、 L E D素子 1 1およびサブマウント部 1 3を覆うように封止樹脂 8 をカップ部 1 5 aに注入して封止する。

このようにしてカップ部 1 5 aが封止されたリード 1 5 Aおよび 1 5 Bに対し、 封止樹脂 1 0を砲弾形状にモールドする。

上記した第 2の実施の形態の発光装置 1によると、第 1の実施の形態の好ましい 効果に加えて MQW 1 1 3の発光に基づく光をサファイア基板側から放射させるこ とができるため、光取り出し性が向上する。また、サブマウント部 1 3に静電気に 対する保護機能を付与することも可能であり、この場合には静電気による L E D素 子 1 1の破壊を防ぐこともできる。

(第 3の実施の形態)

第 8図は、本発明の第 3の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。

この発光装置 1は、砲弾形状の封止樹脂 1 0の表面に第 1および第 2の実施の形 態で説明した発光体 9を含むエポキシ等の樹脂材料からなるキヤップ状の発光体層 1 8を設けており、カップ部 1 5 aを封止する封止樹脂 8から発光体 9を省いた構 成としている。

上記した第 3の実施の形態の発光装置 1によると、第 1および第 2の実施の形態 の好ましい効果に加えて、 L E D素子1 1の周囲に発光体 9が堆積することがない ため、堆積した蛍光体の光吸収に伴う外部放射効率の低下を防止できる。このこと によって封止樹脂 1 0の表面に効率良く導かれた光を発光体層 1 8で波長変換して 外部放射させることができ、高輝度の波長変換型発光装置 1が得られる。

(第 4の実施の形態)

第 9図は、本発明の第 4の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。なお、 第 1から第 3の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付している。

この発光装置 1は、表面実装型の波長変換型発光装置 1であり、 L E D素子 1 1 と、 L E D素子 1 1から放射される光に基づいて励起される発光体層 1 8を含む波 長変換部 1 9と、アクリル等の樹脂材料によって形成される本体 2 0と、 L E D素 子 1 1を搭載するセラミック基板 2 1とを有する。

波長変換部 1 9は、低融点ガラスからなる 2枚のガラスシートの間に第 1から第 3の実施の形態で説明した発光体 9からなる発光体層 1 8を挟み込み、加熱処理を 施すことで一体化したものである。具体的には、第 1のガラスシートの一方の面に 発光体 9をスクリーン印刷し、これを 1 50°Cで加熱処理することによりバインダ —成分を除去して薄膜化する。この薄膜化された発光体層 1 8を挟み込むように第 2のガラスシートを配置して加熱処理を行うことにより第 1および第 2のガラスシ ートを一体化する。

本体 20は、内部に光反射面 1 5 bを有し、 LED素子 1 1から放射された光を 波長変換部 1 9の方向に反射する光反射面 1 5 bを有し、光出射面と波長変換部 1 9の表面とが同一面を形成するように形成されている。また、光反射面 1 5 bによ つて包囲される空間にはシリコン樹脂 1 6が充填されている。

セラミック基板 2 1は、表面に LED素子 1 1を Auバンプ 1 2 Aおよび 1 2 B を介して接合するための銅箔パターンである配線層 2 1 Aおよび 2 1 Bを有し、配 線層 2 1 Aおよび 2 1 Bはセラミック基板 2 1の側面を介して外部回路との接合面 である裏面にかけて設けられている。

上記した第 4の実施の形態の発光装置 1によると、第 1から第 3の実施の形態の 好ましい効果に加えて、発光体 9からなる薄膜状の発光体層 1 8をガラス封止して いるため、蛍光体層 1 8の耐水性、耐吸湿性が向上し、長期にわたって波長変換性 の良好な発光装置 1が得られる。

また、発光体層 1 8をスクリーン印刷および加熱処理に基づいて薄膜状に形成し ているため、発光体層 1 8による光吸収ロスを低減でき、高輝度の波長変換型発光 装置 1を実現できる。

また、発光体層 1 8の薄膜化によって発光体 9の使用量を低減できるため、発光 装置 1のコストダウンを実現することができる。

(第 5の実施の形態)

第 1 0図は、本発明の第 5の実施の形態に係る発光装置を示す靳面図である。な お、第 1から第 4の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付している。 この発光装置 1は、フリップチップ型(0. 3 X 0. 3mm) の LED素子 1 1 と、 LED素子 1 1を搭載する A 1 Nからなるサブマウント部 1 3と、サブマウン ト部 1 3と接合されるリードフレーム 2 2 Aおよび 2 2 Bと、 £0素子1 1およ びサブマウント部 1 3を封止するとともに LED素子 1 1から放射される光を波長 変換する低融点ガラスからなる波長変換部 1 9と、波長変換部 1 9とともにサブマ ゥント部 1 3、リードフレーム 2 2 Aおよび 2 2 Bとを一体的に封止する低融点ガ ラスからなるガラス封止部 2 3とを有し、波長変換部 1 9は、 L E D素子 1 1から 放射される光を配光制御する光学形状、すなわち、ドーム状を有するように形成さ れるとともに L E D素子 1 1と所定の間隔を隔てて配置された発光体層 1 8を有し ている。

サブマウント部 1 3は、表面に銅箔による配線層 2 1 Aおよび 2 1 Bが形成され ており、リードフレーム 2 2 Aおよび 2 2 Bに設けられる段部 2 2 aおよび 2 2 b に嵌合することによって配線層 2 1 Aおよび 2 1 Bがリ一ドフレーム 2 2 Aおよび 2 2 Bに電気的に接続されている。

波長変換部 1 9は、第 4の実施の形態で説明した第 1および第 2のガラスシート の間に発光体層 1 8を挟み込んだものを加熱プレスすることによって光学形状を形 成している。また、加熱プレス時に同時にガラス封止部 2 3を形成する第 3のガラ スシートを加熱処理することによりリードフレーム 2 2 Aおよび 2 2 Bを一体的に 封止している。発光体層 1 8は、ガラスの熱処理に基づく変形に伴って L E D素子 1 1との間にガラスシートの厚さに応じた間隔を有して配置される。

上記した第 5の実施の形態の発光装置 1によると、第 1から第 4の実施の形態の 好ましい効果に加えて、波長変換部 1 9が光学形状を有しているため、 L E D素子 1 1から放射される光と発光体層 1 8で波長変換された光との混合された光を所望 の範囲に放射させることができる。

また、 L E D素子 1 1がガラス封止されることによって耐水性、耐吸湿性が向上 するため、多湿条件等の過酷な環境条件下でも長期にわたって安定した高輝度の波 長変換型発光装置 1が得られる。

(第 6の実施の形態)

第 1 1図は、本発明の第 6の実施の形態に係る発光装置を示す断面図である。な お、第 1から第 5の実施の形態の各部に対応する部分には同一符号を付している。 この発光装置 1は、第 5の実施の形態のリードフレーム 2 2 Aおよび 2 2 Bに代 えて、両面に銅箔からなる配線層 2 4 A、 2 4 B、 2 5 A、および 2 5 Bを形成さ れたセラミック基板 2 1を用いており、配線層 2 4 Aと 2 5 A、および配線層 2 4 Bと 2 5 Bとをスルーホール 26で電気的に接続している。また、配線層 24A、 24Bには、 Auバンプ 1 2 Aおよび 1 2 Bを介してフリップチップ型(l X lm m) の LED素子 1 1が電気的に接続されている。

配線層 24 Aおよび 24 Bは、波長変換部 1 9を構成するガラス材が接着される 面積より大なる面積を有するように形成されている。

上記した第 6の実施の形態の発光装置 1によると、第 1から第 5の実施の形態の 好ましい効果に加えて、波長変換部 1 9がセラミック基板 2 1の表面に設けられる 銅箔からなる配線層 24 Aおよび 24 Bと接着されるため、ガラス材と銅箔との良 好な接着性に基づいて波長変換部 1 9と配線層 24 Aおよび 24 Bとの優れた接着 性が得られる。このことにより、波長変換部 1 9の剥離や発光装置 1内部への吸湿 を強固に防ぐことができ、信頼性に優れる波長変換型発光装置 1が得られる。

また、セラミック基板 2 1を用いることによって、ベースとなる基板材料に一括 的に形成された発光装置群をダイシングゃスクライブ等の切断加工によって容易に 切り出すことができるため、生産性に優れる波長変換型発光装置 1が得られる。

(第 7の実施の形態)

第 1 2図は、本発明の第 7の実施の形態に係る光デバイスとしての液晶バックラ イト装置を示す断面図である。なお、第 1から第 6の実施の形態の各部に対応する 部分には同一符号を付している。

この液晶バックライト装置 30は、光源である LEDランプ 3 1と、 LEDラン プから放射された光を導光する導光体 3 2と、導光体 3 2の表面に設けられて LE Dランプ 3 1から放射された光を波長変換する発光体層 1 8と、波長変換光に基づ いて背面から透過照明される液晶パネル 3 5とを有する。

LEDランプ 3 1は、 G a N系半導体層からなる LED素子の発光に基づく波長 46 0 nmの青色光を砲弾形状の樹脂封止部で集光して所定の照射範囲に放射する, 導光体 3 2は、 LEDランプ 3 1から入射する光を直角方向に反射する反射面 3 2Aと、底面 3 2 Bと、反射面 32 Aで反射されて導光体 3 2内を導光された光が 入射する傾斜面 3 2 Cとを有し、底面 3 2 Bには光反射層 3 3が設けられている。 また、傾斜面 3 2 Cには、通常に使用される付活剤の他に、 L a、 C e、 P r、 N d、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 E r、 Tm、 Yb、 L u、 B i、 S n、 S b. 及び類似の物質から選択された一種以上の共付活剤を使用した発光体からなる発光 体層 18が薄膜状に設けられている。

液晶パネル 35は、例えば、 TFT (Thin Film Trans ister)基板、液晶層、カラ 一フィル夕基板を積層して構成されており、導光体 32から放射される光を透過さ せる光透過性を有する。

この液晶バックライト装置 30によると、 LEDランプ 31の放射光を導光体 3 2を介して傾斜面 32 Cに導光し、傾斜面 32 Cに設けられる発光体層 18で LE Dランプ 31の放射光を白色光に波長変換して液晶パネル 35を透過照明する。

上記した第 7の実施の形態の液晶バックライト装置 30によると、第 1から第 6 の実施の形態で説明した好ましい効果に加えて、導光体 32を介して導光された光 を液晶バックライト装置 30の背面側に設けられる発光体層 18で波長変換して放 射させるようにしたため、青色光を光源として良好な輝度が得られるとともに、蛍 光寿命の長い透過照明構造を実現でき、携帯電話や液晶表示部を有する機器の照明 装置として、斬新な視覚性を付与することができる。

また、発光体層 18の蛍光寿命が大であるため、 LEDランプ 31の発光制御と の組み合わせに基づいて光品質を低下させることなく省電力化を実現でき、バッテ リー等の電源を使用する機器の使用可能時間を大にすることができる。

なお、第 7の実施の形態では、 LEDランプ 31の放射光を反射面 32 Aで反射 して導光体 32を導光する構成としたが、反射面 32 Aを設けない構成とすること もできる。例えば、反射面 32 Aに代えて底面 32 Bと直角な光入射端面を形成し、 導光体 32に対する放射光の光入射方向と導光方向とが同一の方向となるようにす ることができる。

また、 LEDランプ 31として、青色光を放射するものの他に紫外光を放射する ものを用いることも可能である。

産業上の利用の可能性

以上説明したように、本発明によれば、通常に使用される付活剤の他に、 La、 Ce、 P r、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 E r、 Tm、 Yb、 Lu、 B i、 S n、 Sb、及び類似の物質から選択された一種以上の共付活剤を用いたため, 発光体の温度安定性が改善される。従って、発光のエネルギー分布のシフトが生じ にくくなり、光色変化の発生を抑制することができる。また、蛍光寿命を数マイク 口秒オーダ一から数秒又は数分にまで長寿命化することができる。

また、温度安定性および蛍光寿命特性と向上した発光体を用いたため、高光品質、 省電力性、および高輝度等の特性に優れる光デバイスを提供することができる。