JP2004296830A - 白色ｌｅｄの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】好ましい発光効率とパワーが得られ、使用寿命が長く、好ましい安定性を具え、さらに、白色光線を中間色系に変更することができ、幅広い用途に応用できる白色ＬＥＤを提供する。
【解決手段】波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒に緑、赤色混合蛍光粉を塗布する。緑色の蛍光粉の成分はＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎか、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋から選択する。赤色はＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、Ｌａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎから選択し、該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する青色光線で混合蛍光粉を励起し、発生する光線と青色光線と混合して白色光線を発生させる。
【選択図】 図２
【解決手段】波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒に緑、赤色混合蛍光粉を塗布する。緑色の蛍光粉の成分はＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎか、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋から選択する。赤色はＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、Ｌａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎから選択し、該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する青色光線で混合蛍光粉を励起し、発生する光線と青色光線と混合して白色光線を発生させる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は白色ＬＥＤの製造方法に関し、特に使用寿命が長く、高い安定性を有し、指示用ランプ、照明用、もしくは液晶表示装置のバックライトなどの幅広い用途に応用される白色ＬＥＤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は、使用寿命が長く、節電効果を具え、反応速度も速く、信頼性が高いのみならず、環境保全の観念に適合し、安全性が高いなどの特性を有する。しかも、技術の進歩に伴いＬＥＤの輝度は次第に上昇している。白色ＬＥＤの応用もすでに開発がなされていて、２１世紀の主要な照明用光源と称されている。このため、世界各国の研究機構でも積極的に白色ＬＥＤの研究に取り組んでいる。
【０００３】
従来の白色ＬＥＤは、２つ以上の異なる色彩の発光体の結晶粒を同一のフレーム、もしくは基板に実装する。かかる製造方法は、パッキングする場合、結晶粒を固定してリードを結線する作業が複雑であり、しかも赤、青、緑の３つの異なる色彩のＬＥＤ発光体は、結晶粒の材料がそれぞれ異なり、必要とする駆動電圧（Ｖｆ）も異なる。このため、電子回路のレイアウト時において、個々のＬＥＤ結晶粒上に異なる駆動電圧を印加して輝度と色彩を調整するように設計しなければならない。
【０００４】
また、最近の製造方式では単一のＬＥＤ結晶粒から白色光線を発生させることが可能になった。即ち、ＬＥＤの結晶粒表面に蛍光粉を塗布して層を形成することによって、発光体の結晶粒から照射される光線が蛍光体の層を励起し、本来発光体の結晶粒が発する光線と混合させて白色光線を発生させる。
【０００５】
目下採用されている白色ＬＥＤの主な製造方法には次の３種類がある。第１の製造方法は、青色ＬＥＤの結晶粒にＹＡＧ黄色蛍光粉を加える方式である。即ち、青色の光線でＹＡＧ黄色蛍光粉を励起して黄色の光線を発生させ、本来の青色ＬＥＤの結晶粒が発する青色の光線と混合し、黄色と青色とによって互いに補い、二種類の波長を具える白色光線を得る方式である。かかる白色ＬＥＤの製造技術は、日本国の日亜化学工業株式会社の開発した技術であって、台湾特許公告第３８３５０８号、及びアメリカ合衆国特許第５９９８９２５に開示される技術である。
【０００６】
第２の製造方法は、紫外線ＬＥＤ結晶粒（波長３５０〜３９０ｎｍ）に赤、青、緑の３原色の蛍光粉を加える方式であって、紫外線で赤、青、緑色を混合した蛍光粉を励起して、３種類の波長の白色光線を発生させる。即ち、本発明者が開発した方法であって、台湾実用新案第１５７３３１号、及びアメリカ合衆国特許第５９５２６８１に開示される技術である。
【０００７】
第３の方式は紫色ＬＥＤ結晶粒（波長３９０〜４１０ｎｍ）によって３原色の蛍光粉を励起するものであって、赤、青、緑色を混合した蛍光粉を励起して、３種類の波長の白色光線を得る。かかる方法も、本発明者が最先に開発した方法であって、台湾特許出願第０９０１３３５０８に開示される技術である。
【０００８】
上述の第１の製造方式は、青色ＬＥＤ結晶粒に黄色の蛍光粉を加える方式である。その最大の欠点は、発生した白色光線の波長が、青色と黄色の２種類のみであり、かかる方式で得られた白色光線は、例えばパイロットランプなどの指示用のランプに応用される程度であって、標準的な照明、もしくはＬＣＤカラーバックライトの光源用として使用するまでには至っていない。また、黄色の蛍光粉の使用量を正確に制御することは難しい。このため、光線の色度が青色、或いは黄色に偏る現象が発生する場合がある。この点も一つの欠点である。
【０００９】
第２の方式は、紫外線によって３原色の蛍光粉を励起して３種類の波長の白色光線を得る方式であって、最も理想的な方式である。但し、現実には使用寿命が長く、高効率の紫外線ＬＥＤ結晶粒は、未だに出現していない。現在の紫外線ＬＥＤ結晶粒は約２０ｍＷ（アメリカ合衆国Ｃｒｅｅ社製）が最高であるが、但し減衰時間が早く、使用寿命の長い紫外線ＬＥＤ結晶粒を作り出すこと難しい。その主な理由は、目下の材料特性と製造過程の影響によるものである。紫外線を使用するもう一つの欠点は、現在紫外線ＬＥＤの実装専用の透明樹脂がないことにある。即ち、ほとんどの有機樹脂は、ＵＶ周波数帯において紫外線を吸収するため、樹脂が紫外線の照射によって容易に劣化し、ＬＥＤの使用寿命と品質に影響を与える。
【００１０】
第３種の方式は、紫色光線（波長３９０〜４１０ｎｍ）で３原色の蛍光粉を励起し、白色を発生するものである。本発明者は、数多くの実験を重ねた結果、紫色の光線を吸収して励起する蛍光粉を開発し、実用化することに成功し、特許を出願した。目下の紫色ＬＥＤ結晶粒は高効率の白色ＬＥＤを製造することができる。但し、使用寿命について、更なる改良が必要である。
【００１１】
この他、青色光線と硫化物（ＺｎＳなど）蛍光粉を利用して赤、緑色光線を励起する方法も試されたことがあった（例えばＨＰ社）。但し、かかる方式は、使用寿命と安定性が好ましくない。
【００１２】
目下、白色ＬＥＤの製造は、その多くが日亜化学工業株式会社の所有する技術を採用している。即ち、青色結晶粒でＹＡＧ黄色蛍光粉を励起するものである。該蛍光粉の化学成分は（ＹＧＤ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであって、波長約５５０〜５６０ｎｍの黄色の光線が発生する。青色光線によってＹＡＧ黄色蛍光粉を励起して２種類の波長を具える白色光線を発生させる白色ＬＥＤの白色光線スペクトルを図１に開示する。
【００１３】
但し、三原色の一である緑色については、成分がＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）の緑色の蛍光体によってなる蛍光粉によって、波長が５１５ｎｍ〜５２０ｎｍの緑色の光線が得られる。その他赤色の蛍光粉では、Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎ、或いはＬｉＡＩＯ２：Ｍｎ、或いは６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋ 、或いは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋など、また緑色の蛍光粉についてもＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎ、或いはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎなどによって、赤色もしくは緑色の光線が得られる。但し、これらの蛍光体は、目下使用されていない。
【００１４】
即ち、上述の赤、緑の蛍光粉を適宜な比率で混合し、直接或いは間接的に青色ＬＥＤ結晶粒上に塗布して、混合蛍光粉を青色光線で励起することによっても３種類の波長の白色ＬＥＤを得ることができ、係る方式によって色度の純度が高く、好ましい輝度を具えた白色ＬＥＤを得ることが可能になる。
【００１５】
さらに、応用範囲を広くするために赤、緑の蛍光粉を適宜な比率で調合し、例えば桃色、水色などの中間色系のＬＥＤを得ることもできる。但し、従来の技術においては、これらの試みはなされていなくて、実用化されてもいない。
【００１６】
本発明者は多年にわたって白色ＬＥＤの研究に従事し、ＬＥＤに関連する数多くの特許を獲得しているが、上述の白色ＬＥＤについて、それぞれの製造方法の欠点を改善するとともに、新規な材料を応用した技術の開発が業界で望まれていて、本発明者もこれを開発の課題とする。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、波長が４２５〜４７５ｎｍの間の青色ＬＥＤ結晶粒で
赤、緑色混合蛍光粉を励起して、三種類の波長を有する白色光線を発生させる白色ＬＥＤであって、従来の紫外線よりも高い効率とパワーが得られる白色ＬＥＤの製造方法を提供することを課題とする。
【００１８】
またこの発明は、使用寿命が長く、安定性を具えた白色ＬＥＤの製造方法を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、赤色の蛍光体によってなる蛍光粉と、緑色の蛍光体によってなる蛍光粉を混合した混合蛍光粉の層を波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒に塗布し、青色光線を利用して該赤、緑色の混合蛍光粉層を励起し、発生する光線と本来の青色光線とによって白色光線を得る白色ＬＥＤの構造と、その製造方法によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
【００２０】
即ち、現時点において従来の技術に開示される紫外線ＬＥＤ結晶粒の技術に比して技術が成熟している青色ＬＥＤ結晶粒を応用することによって高い効率とパワーが得られ、さらに従来の硫化物（ＺｎＳなど）に比して使用寿命が長く、特性が安定した酸化物蛍光体である Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、もしくはＬｉＡＩＯ２：Ｍｎか、もしくは６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋などを成分とする赤色蛍光粉と、Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、もしくはＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎなどを成分とする緑色蛍光粉を混合した混合蛍光粉を得て、該混合蛍光粉を青色ＬＥＤに塗布して青色光線で励起し、白色光線を得る白色ＬＥＤの構造と製造方法によって、本発明の課題を解決する白色ＬＥＤが得られる。
【００２１】
以下、この発明について具体的に説明する。
請求項１に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒と、
該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する光線を吸収して励起する緑色の蛍光体であって、Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎか、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋から選択される緑色蛍光体と、及び該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する光線を吸収して励起する赤色の蛍光体であって、Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、Ｌａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎから選択される赤色蛍光体とを混合してなる混合蛍光粉とを含んでなり、
該混合蛍光粉が該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する青色光線を吸収して励起し発生する光線を該青色光線と混合して３種類の波長を有する白色光線を発生させるように構成する。
【００２２】
請求項２に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６５９ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光粉は、成分がＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎのものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６７０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光粉は、成分がＬｉＡＩＯ２：Ｍｎのものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６５０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光粉は、成分が６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋のものを選択する。
【００２３】
請求項３に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５２０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光粉は、成分がＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎ のものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５１６ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光粉は、成分がＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）のものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５１５ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光粉は、成分がＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎのものを選択する。
【００２４】
請求項４に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤについて、該赤、緑色の蛍光体を所定の比率で調合し、発生する白色光線を桃色、水色などの中間色系の光線にすることを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤの製造方法。
【００２５】
請求項５に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤ結晶粒がＩｎＧａＮ型か、もしくはＳｉＣ型か、もしくはＺｎＳｅ型である。
【００２６】
請求項６に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤが実装することによってランプ型ＬＥＤか、もしくは表面実装型ＬＥＤにされる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明は、特に使用寿命が長く、高い安定性を有し、指示用ランプ、照明用、もしくは液晶表示装置のバックライトなどの幅広い用途に応用される白色ＬＥＤを提供するものであって、赤色の蛍光体によってなる蛍光粉と、緑色の蛍光体によってなる蛍光粉を混合した混合蛍光粉の層を波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒に塗布し、青色光線を利用して該赤、緑色の混合蛍光粉層を励起し、発生する光線と本来の青色光線とによって白色光線を得る。
かかる白色ＬＥＤの構造と、その製造方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。
【００２８】
【実施例】
この発明による白色ＬＥＤは、図２、図３の断面図に開示するように、赤色蛍光体によってなる蛍光粉と、緑色蛍光体によってなる蛍光粉とを混合してゲル状の混合蛍光粉（２）を得る。次いで、波長が４２５ｎｍ〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒を選択して固定する。即ち、図２に開示するランプ型ＬＥＤの場合は青色ＬＥＤ結晶粒（１）をリードフレーム（３）に固定する。図３に開示するような表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤの場合は実装基板（６）上に設ける。更にリード（４）の両端を青色ＬＥＤ結晶粒（１）とリードフレーム（３）、もしくは実装基板（６）とにそれぞれ電気的に接続し、該混合蛍光粉（２）を塗布、スポット接着、もしくはスクリーン印刷などの方法で、直接、もしくは間接的に青色ＬＥＤ結晶粒（１）上に塗布して混合蛍光体の層を形成し、樹脂を注入して実装を完成させる。
【００２９】
上述の構造の白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤ結晶粒（１）から発生する青色光線によって赤、緑色を混合した混合蛍光粉（２）を励起し、赤色と緑色の光線を発生させ、本来の青色ＬＥＤ結晶粒（１）から発生する青色光線と混合させて赤、青、緑色が混合した３種類の波長を具える白色光線を得る。その発光スペクトルを図１５、１６に開示する。
【００３０】
青色ＬＥＤ結晶粒（１）は、波長が４２５ｎｍ〜４７５ｎｍであって、ＩｎＧａＮ型か、もしくはＳｉＣ型か、もしくはＺｎＳｅ型から選択する。
【００３１】
蛍光粉は安定性と使用寿命に優れる酸化物蛍光粉を用いる。即ち、赤色蛍光粉の成分は、Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎであって、その励起されて発生する光線のスペクトルを図９に励起スペクトル、図１０に発光スペクトルを開示する。また、緑色蛍光粉の成分はＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎであって、その励起されて発生する光線のスペクトルを図７に励起スペクトル、図８に発光スペクトルを開示する。
【００３２】
但し、蛍光粉の成分は、前記の成分のみに限らず、赤色であればＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎ以外に、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋から選択することができ、緑色であればＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、もしくはＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎから選択することができる。
【００３３】
ＬｉＡｌＯ２：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図１１に励起スペクトル、１２に発光スペクトルを開示する。６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋を成分とする赤色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図１３に開示する。また、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋を成分とする赤色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図１４に開示する。これらは、いずれも青色光線で励起して白色光線を得るのに適する。
【００３４】
Ｌａ２Ｏ３・１１Ａｌ２Ｏ３：Ｍｎを成分とする緑色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図４に開示する。Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）を成分とする緑色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図５に励起スペクトル、６に発光スペクトルを開示する。これらは、いずれも青色光線で励起して白色光線を得るのに適する。
【００３５】
上述するそれぞれの蛍光粉は、励起されて発生する光線のスペクトルと、発生する光線の周波数帯がいずれも若干異なる。よって、異なる波長の青色ＬＥＤ結晶粒の波長特性に基づき、適宜な蛍光粉を選択することができる。例えば、４２５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒を使用する場合は、赤色蛍光粉として、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋を用いる。緑色の蛍光粉はＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ，Ｍｎを使用する。
【００３６】
即ち、赤色蛍光粉の成分については、青色ＬＥＤの波長が４２５￣４７５ｎｍであって、かつ発光波長のピーク値を約６５９ｎｍとする特性を有する場合、成分がＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎのものを選択し、ピーク値を約６７０ｎｍとする特性を有する場合、成分がＬｉＡＩＯ２：Ｍｎのものを選択し、ピーク値を約６５０ｎｍとする特性を有する場合、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋のものを選択することによって、白色光線の好ましい発光効率とパワーが得られる。
【００３７】
緑色蛍光粉については、青色ＬＥＤの波長が４２５￣４７５ｎｍであって、かつ発光波長のピーク値を約５２０ｎｍとする特性を有する場合、成分がＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎ のものを選択し、ピーク値を約５１６ｎｍとする特性を有するものである場合、成分がＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）のものを選択し、ピーク値を約５１５ｎｍとする特性を有する場合、成分がＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎのものを選択することによって、白色光線の好ましい発光効率とパワーが得られる。
【００３８】
この発明を、業界で著名な日亜化学工業株式会社の所有する白色ＬＥＤ関連特許に開示される技術と比較した場合、日亜化学工業の白色ＬＥＤが青色ＬＥＤ結晶粒に、成分が（ＹｘＧｄ１−ｘ）３ＡＩ５Ｏ１２：ＣｅであるＹＡＧ黄色蛍光粉を加え、青色光線で該ＹＡＧ黄色蛍光粉を励起し、黄色と青色とが互いに色を補い合う２種類の波長の白色ＬＥＤを得る点において３種類の波長を備える本発明のＬＥＤと異なる。即ち本発明では、日亜化学工業株式会社の特許に開示される技術とは異なる蛍光粉を使用するとともに、得られる白色ＬＥＤが３種類の波長を具える点においても異なる。また、この発明においては、混合蛍光粉を励起して３種類の波長を具えた白色光線を得る以外に、赤、緑色の蛍光粉を所定の比例で調合し、例えば桃色、水色などの中間色系のＬＥＤを得ることもできる。
【００３９】
目下青色光線でＹＡＧ黄色蛍光粉を励起し、２種類の波長を有する白色光線を得るか、もしくは紫外線で赤、青、緑色の混合蛍光粉を励起して３種類の波長の白色光線を得る方法は、いずれも改善すべき欠点を有する。この発明は青色ＬＥＤ結晶粒で赤、緑色の混合蛍光粉を励起して３種類の波長を具える白色ＬＥＤの製造方式を提供するものである。現在の青色ＬＥＤ結晶粒は製造技術が熟成し、高い輝度が得られる。よって、係る青色ＬＥＤを利用して赤、緑色の混合蛍光粉を励起して得られる３種類の波長の白色ＬＥＤは、色度の純度が高く、好ましい輝度を有する。目下の単一白色ＬＥＤの中で最も輝度の高い３種類の波長を具える白色光線が得られる。
【００４０】
この発明においては、赤、緑色の混合蛍光粉であって、かつ青色光線（波長４２５〜４７５ｎｍ）の励起に適したものを実験によって得た。係る蛍光粉はいずれも酸化物蛍光粉であって、好ましい安定性と、長い寿命を有する。また、この発明の方法によって得られる３種類の波長の白色ＬＥＤは応用範囲が広く、例えばパイロットランプなどの指示用ランプ、照明、もしくは単色、またはカラー液晶表示装置のバックライトなどの用途に応用することができる。
【００４１】
以上は、この発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【００４２】
【発明の効果】
この発明による白色ＬＥＤは、波長が４２５〜４７５ｎｍの間の青色ＬＥＤ結晶粒で赤、緑色混合蛍光粉を励起して、三種類の波長を有する白色光線を発生させるため、従来の紫外線を利用して混合蛍光粉を励起する方法に比して、青色ＬＥＤの成熟した技術を応用することができるため、高い実用性を具えるのみならず、好ましい発光効率とパワーが得られる。
【００４３】
またこの発明による白色ＬＥＤは、使用寿命が長く、好ましい安定性を具える。
【００４４】
さらに、白色光線を中間色系に変更することができ、幅広い用途に応用できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】日亜化学工業株式会社所有の技術であって、青色光線でＹＡＧ黄色蛍光粉を励起する白色ＬＥＤの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図２】この発明による白色ＬＥＤのランプ型ＬＥＤの実装構造を表わす断面図である。
【図３】この発明による白色ＬＥＤの表面実装型ＬＥＤの実装構造を表わす断面図である。
【図４】Ｌａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎを成分とする緑色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルと発光スペクトルを表わすグラフである。
【図５】Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）を成分とする緑色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルを表わすグラフである。
【図６】Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）を成分とする緑色蛍光粉を励起したときの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図７】Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎを成分とする緑色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルを表わすグラフである。
【図８】Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎを成分とする緑色蛍光粉を励起したときの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図９】Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルを表わすグラフである。
【図１０】Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉を励起したときの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図１１】ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルを表わすグラフである。
【図１２】ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉を励起したときの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図１３】６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋を成分とする赤色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルと発光スペクトルを表わすグラフである。
【図１４】３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋ を成分とする赤色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルと発光スペクトルを表わすグラフである。
【図１５】この発明によるランプ型白色ＬＥＤの光線のスペクトルを表わすグラフである。
【図１６】この発明による表面実装型白色ＬＥＤの他の実施形態の光線スペクトルを表わすグラフである。
【符号の説明】
１ 青色ＬＥＤ結晶粒
２ 混合蛍光粉
３ リードフレーム
４ リード
５ 樹脂
６ 実装基板
【発明の属する技術分野】
この発明は白色ＬＥＤの製造方法に関し、特に使用寿命が長く、高い安定性を有し、指示用ランプ、照明用、もしくは液晶表示装置のバックライトなどの幅広い用途に応用される白色ＬＥＤの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は、使用寿命が長く、節電効果を具え、反応速度も速く、信頼性が高いのみならず、環境保全の観念に適合し、安全性が高いなどの特性を有する。しかも、技術の進歩に伴いＬＥＤの輝度は次第に上昇している。白色ＬＥＤの応用もすでに開発がなされていて、２１世紀の主要な照明用光源と称されている。このため、世界各国の研究機構でも積極的に白色ＬＥＤの研究に取り組んでいる。
【０００３】
従来の白色ＬＥＤは、２つ以上の異なる色彩の発光体の結晶粒を同一のフレーム、もしくは基板に実装する。かかる製造方法は、パッキングする場合、結晶粒を固定してリードを結線する作業が複雑であり、しかも赤、青、緑の３つの異なる色彩のＬＥＤ発光体は、結晶粒の材料がそれぞれ異なり、必要とする駆動電圧（Ｖｆ）も異なる。このため、電子回路のレイアウト時において、個々のＬＥＤ結晶粒上に異なる駆動電圧を印加して輝度と色彩を調整するように設計しなければならない。
【０００４】
また、最近の製造方式では単一のＬＥＤ結晶粒から白色光線を発生させることが可能になった。即ち、ＬＥＤの結晶粒表面に蛍光粉を塗布して層を形成することによって、発光体の結晶粒から照射される光線が蛍光体の層を励起し、本来発光体の結晶粒が発する光線と混合させて白色光線を発生させる。
【０００５】
目下採用されている白色ＬＥＤの主な製造方法には次の３種類がある。第１の製造方法は、青色ＬＥＤの結晶粒にＹＡＧ黄色蛍光粉を加える方式である。即ち、青色の光線でＹＡＧ黄色蛍光粉を励起して黄色の光線を発生させ、本来の青色ＬＥＤの結晶粒が発する青色の光線と混合し、黄色と青色とによって互いに補い、二種類の波長を具える白色光線を得る方式である。かかる白色ＬＥＤの製造技術は、日本国の日亜化学工業株式会社の開発した技術であって、台湾特許公告第３８３５０８号、及びアメリカ合衆国特許第５９９８９２５に開示される技術である。
【０００６】
第２の製造方法は、紫外線ＬＥＤ結晶粒（波長３５０〜３９０ｎｍ）に赤、青、緑の３原色の蛍光粉を加える方式であって、紫外線で赤、青、緑色を混合した蛍光粉を励起して、３種類の波長の白色光線を発生させる。即ち、本発明者が開発した方法であって、台湾実用新案第１５７３３１号、及びアメリカ合衆国特許第５９５２６８１に開示される技術である。
【０００７】
第３の方式は紫色ＬＥＤ結晶粒（波長３９０〜４１０ｎｍ）によって３原色の蛍光粉を励起するものであって、赤、青、緑色を混合した蛍光粉を励起して、３種類の波長の白色光線を得る。かかる方法も、本発明者が最先に開発した方法であって、台湾特許出願第０９０１３３５０８に開示される技術である。
【０００８】
上述の第１の製造方式は、青色ＬＥＤ結晶粒に黄色の蛍光粉を加える方式である。その最大の欠点は、発生した白色光線の波長が、青色と黄色の２種類のみであり、かかる方式で得られた白色光線は、例えばパイロットランプなどの指示用のランプに応用される程度であって、標準的な照明、もしくはＬＣＤカラーバックライトの光源用として使用するまでには至っていない。また、黄色の蛍光粉の使用量を正確に制御することは難しい。このため、光線の色度が青色、或いは黄色に偏る現象が発生する場合がある。この点も一つの欠点である。
【０００９】
第２の方式は、紫外線によって３原色の蛍光粉を励起して３種類の波長の白色光線を得る方式であって、最も理想的な方式である。但し、現実には使用寿命が長く、高効率の紫外線ＬＥＤ結晶粒は、未だに出現していない。現在の紫外線ＬＥＤ結晶粒は約２０ｍＷ（アメリカ合衆国Ｃｒｅｅ社製）が最高であるが、但し減衰時間が早く、使用寿命の長い紫外線ＬＥＤ結晶粒を作り出すこと難しい。その主な理由は、目下の材料特性と製造過程の影響によるものである。紫外線を使用するもう一つの欠点は、現在紫外線ＬＥＤの実装専用の透明樹脂がないことにある。即ち、ほとんどの有機樹脂は、ＵＶ周波数帯において紫外線を吸収するため、樹脂が紫外線の照射によって容易に劣化し、ＬＥＤの使用寿命と品質に影響を与える。
【００１０】
第３種の方式は、紫色光線（波長３９０〜４１０ｎｍ）で３原色の蛍光粉を励起し、白色を発生するものである。本発明者は、数多くの実験を重ねた結果、紫色の光線を吸収して励起する蛍光粉を開発し、実用化することに成功し、特許を出願した。目下の紫色ＬＥＤ結晶粒は高効率の白色ＬＥＤを製造することができる。但し、使用寿命について、更なる改良が必要である。
【００１１】
この他、青色光線と硫化物（ＺｎＳなど）蛍光粉を利用して赤、緑色光線を励起する方法も試されたことがあった（例えばＨＰ社）。但し、かかる方式は、使用寿命と安定性が好ましくない。
【００１２】
目下、白色ＬＥＤの製造は、その多くが日亜化学工業株式会社の所有する技術を採用している。即ち、青色結晶粒でＹＡＧ黄色蛍光粉を励起するものである。該蛍光粉の化学成分は（ＹＧＤ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであって、波長約５５０〜５６０ｎｍの黄色の光線が発生する。青色光線によってＹＡＧ黄色蛍光粉を励起して２種類の波長を具える白色光線を発生させる白色ＬＥＤの白色光線スペクトルを図１に開示する。
【００１３】
但し、三原色の一である緑色については、成分がＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）の緑色の蛍光体によってなる蛍光粉によって、波長が５１５ｎｍ〜５２０ｎｍの緑色の光線が得られる。その他赤色の蛍光粉では、Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎ、或いはＬｉＡＩＯ２：Ｍｎ、或いは６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋ 、或いは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋など、また緑色の蛍光粉についてもＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎ、或いはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎなどによって、赤色もしくは緑色の光線が得られる。但し、これらの蛍光体は、目下使用されていない。
【００１４】
即ち、上述の赤、緑の蛍光粉を適宜な比率で混合し、直接或いは間接的に青色ＬＥＤ結晶粒上に塗布して、混合蛍光粉を青色光線で励起することによっても３種類の波長の白色ＬＥＤを得ることができ、係る方式によって色度の純度が高く、好ましい輝度を具えた白色ＬＥＤを得ることが可能になる。
【００１５】
さらに、応用範囲を広くするために赤、緑の蛍光粉を適宜な比率で調合し、例えば桃色、水色などの中間色系のＬＥＤを得ることもできる。但し、従来の技術においては、これらの試みはなされていなくて、実用化されてもいない。
【００１６】
本発明者は多年にわたって白色ＬＥＤの研究に従事し、ＬＥＤに関連する数多くの特許を獲得しているが、上述の白色ＬＥＤについて、それぞれの製造方法の欠点を改善するとともに、新規な材料を応用した技術の開発が業界で望まれていて、本発明者もこれを開発の課題とする。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、波長が４２５〜４７５ｎｍの間の青色ＬＥＤ結晶粒で
赤、緑色混合蛍光粉を励起して、三種類の波長を有する白色光線を発生させる白色ＬＥＤであって、従来の紫外線よりも高い効率とパワーが得られる白色ＬＥＤの製造方法を提供することを課題とする。
【００１８】
またこの発明は、使用寿命が長く、安定性を具えた白色ＬＥＤの製造方法を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は従来の技術に見られる欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、赤色の蛍光体によってなる蛍光粉と、緑色の蛍光体によってなる蛍光粉を混合した混合蛍光粉の層を波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒に塗布し、青色光線を利用して該赤、緑色の混合蛍光粉層を励起し、発生する光線と本来の青色光線とによって白色光線を得る白色ＬＥＤの構造と、その製造方法によって課題を解決できる点に着眼し、かかる知見に基づいて本発明を完成させた。
【００２０】
即ち、現時点において従来の技術に開示される紫外線ＬＥＤ結晶粒の技術に比して技術が成熟している青色ＬＥＤ結晶粒を応用することによって高い効率とパワーが得られ、さらに従来の硫化物（ＺｎＳなど）に比して使用寿命が長く、特性が安定した酸化物蛍光体である Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、もしくはＬｉＡＩＯ２：Ｍｎか、もしくは６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋などを成分とする赤色蛍光粉と、Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、もしくはＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎなどを成分とする緑色蛍光粉を混合した混合蛍光粉を得て、該混合蛍光粉を青色ＬＥＤに塗布して青色光線で励起し、白色光線を得る白色ＬＥＤの構造と製造方法によって、本発明の課題を解決する白色ＬＥＤが得られる。
【００２１】
以下、この発明について具体的に説明する。
請求項１に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒と、
該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する光線を吸収して励起する緑色の蛍光体であって、Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎか、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋から選択される緑色蛍光体と、及び該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する光線を吸収して励起する赤色の蛍光体であって、Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、Ｌａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎから選択される赤色蛍光体とを混合してなる混合蛍光粉とを含んでなり、
該混合蛍光粉が該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する青色光線を吸収して励起し発生する光線を該青色光線と混合して３種類の波長を有する白色光線を発生させるように構成する。
【００２２】
請求項２に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６５９ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光粉は、成分がＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎのものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６７０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光粉は、成分がＬｉＡＩＯ２：Ｍｎのものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６５０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光粉は、成分が６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋のものを選択する。
【００２３】
請求項３に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５２０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光粉は、成分がＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎ のものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５１６ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光粉は、成分がＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）のものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５１５ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光粉は、成分がＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎのものを選択する。
【００２４】
請求項４に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤについて、該赤、緑色の蛍光体を所定の比率で調合し、発生する白色光線を桃色、水色などの中間色系の光線にすることを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤの製造方法。
【００２５】
請求項５に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤ結晶粒がＩｎＧａＮ型か、もしくはＳｉＣ型か、もしくはＺｎＳｅ型である。
【００２６】
請求項６に記載する白色ＬＥＤの製造方法は、請求項１における青色ＬＥＤが実装することによってランプ型ＬＥＤか、もしくは表面実装型ＬＥＤにされる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明は、特に使用寿命が長く、高い安定性を有し、指示用ランプ、照明用、もしくは液晶表示装置のバックライトなどの幅広い用途に応用される白色ＬＥＤを提供するものであって、赤色の蛍光体によってなる蛍光粉と、緑色の蛍光体によってなる蛍光粉を混合した混合蛍光粉の層を波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒に塗布し、青色光線を利用して該赤、緑色の混合蛍光粉層を励起し、発生する光線と本来の青色光線とによって白色光線を得る。
かかる白色ＬＥＤの構造と、その製造方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。
【００２８】
【実施例】
この発明による白色ＬＥＤは、図２、図３の断面図に開示するように、赤色蛍光体によってなる蛍光粉と、緑色蛍光体によってなる蛍光粉とを混合してゲル状の混合蛍光粉（２）を得る。次いで、波長が４２５ｎｍ〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒を選択して固定する。即ち、図２に開示するランプ型ＬＥＤの場合は青色ＬＥＤ結晶粒（１）をリードフレーム（３）に固定する。図３に開示するような表面実装型（ＳＭＤ）ＬＥＤの場合は実装基板（６）上に設ける。更にリード（４）の両端を青色ＬＥＤ結晶粒（１）とリードフレーム（３）、もしくは実装基板（６）とにそれぞれ電気的に接続し、該混合蛍光粉（２）を塗布、スポット接着、もしくはスクリーン印刷などの方法で、直接、もしくは間接的に青色ＬＥＤ結晶粒（１）上に塗布して混合蛍光体の層を形成し、樹脂を注入して実装を完成させる。
【００２９】
上述の構造の白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤ結晶粒（１）から発生する青色光線によって赤、緑色を混合した混合蛍光粉（２）を励起し、赤色と緑色の光線を発生させ、本来の青色ＬＥＤ結晶粒（１）から発生する青色光線と混合させて赤、青、緑色が混合した３種類の波長を具える白色光線を得る。その発光スペクトルを図１５、１６に開示する。
【００３０】
青色ＬＥＤ結晶粒（１）は、波長が４２５ｎｍ〜４７５ｎｍであって、ＩｎＧａＮ型か、もしくはＳｉＣ型か、もしくはＺｎＳｅ型から選択する。
【００３１】
蛍光粉は安定性と使用寿命に優れる酸化物蛍光粉を用いる。即ち、赤色蛍光粉の成分は、Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎであって、その励起されて発生する光線のスペクトルを図９に励起スペクトル、図１０に発光スペクトルを開示する。また、緑色蛍光粉の成分はＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎであって、その励起されて発生する光線のスペクトルを図７に励起スペクトル、図８に発光スペクトルを開示する。
【００３２】
但し、蛍光粉の成分は、前記の成分のみに限らず、赤色であればＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎ以外に、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋から選択することができ、緑色であればＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、もしくはＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎから選択することができる。
【００３３】
ＬｉＡｌＯ２：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図１１に励起スペクトル、１２に発光スペクトルを開示する。６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋を成分とする赤色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図１３に開示する。また、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋を成分とする赤色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図１４に開示する。これらは、いずれも青色光線で励起して白色光線を得るのに適する。
【００３４】
Ｌａ２Ｏ３・１１Ａｌ２Ｏ３：Ｍｎを成分とする緑色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図４に開示する。Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）を成分とする緑色蛍光粉が励起されて発生する光線のスペクトルを図５に励起スペクトル、６に発光スペクトルを開示する。これらは、いずれも青色光線で励起して白色光線を得るのに適する。
【００３５】
上述するそれぞれの蛍光粉は、励起されて発生する光線のスペクトルと、発生する光線の周波数帯がいずれも若干異なる。よって、異なる波長の青色ＬＥＤ結晶粒の波長特性に基づき、適宜な蛍光粉を選択することができる。例えば、４２５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒を使用する場合は、赤色蛍光粉として、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋を用いる。緑色の蛍光粉はＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ，Ｍｎを使用する。
【００３６】
即ち、赤色蛍光粉の成分については、青色ＬＥＤの波長が４２５￣４７５ｎｍであって、かつ発光波長のピーク値を約６５９ｎｍとする特性を有する場合、成分がＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎのものを選択し、ピーク値を約６７０ｎｍとする特性を有する場合、成分がＬｉＡＩＯ２：Ｍｎのものを選択し、ピーク値を約６５０ｎｍとする特性を有する場合、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋のものを選択することによって、白色光線の好ましい発光効率とパワーが得られる。
【００３７】
緑色蛍光粉については、青色ＬＥＤの波長が４２５￣４７５ｎｍであって、かつ発光波長のピーク値を約５２０ｎｍとする特性を有する場合、成分がＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎ のものを選択し、ピーク値を約５１６ｎｍとする特性を有するものである場合、成分がＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）のものを選択し、ピーク値を約５１５ｎｍとする特性を有する場合、成分がＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎのものを選択することによって、白色光線の好ましい発光効率とパワーが得られる。
【００３８】
この発明を、業界で著名な日亜化学工業株式会社の所有する白色ＬＥＤ関連特許に開示される技術と比較した場合、日亜化学工業の白色ＬＥＤが青色ＬＥＤ結晶粒に、成分が（ＹｘＧｄ１−ｘ）３ＡＩ５Ｏ１２：ＣｅであるＹＡＧ黄色蛍光粉を加え、青色光線で該ＹＡＧ黄色蛍光粉を励起し、黄色と青色とが互いに色を補い合う２種類の波長の白色ＬＥＤを得る点において３種類の波長を備える本発明のＬＥＤと異なる。即ち本発明では、日亜化学工業株式会社の特許に開示される技術とは異なる蛍光粉を使用するとともに、得られる白色ＬＥＤが３種類の波長を具える点においても異なる。また、この発明においては、混合蛍光粉を励起して３種類の波長を具えた白色光線を得る以外に、赤、緑色の蛍光粉を所定の比例で調合し、例えば桃色、水色などの中間色系のＬＥＤを得ることもできる。
【００３９】
目下青色光線でＹＡＧ黄色蛍光粉を励起し、２種類の波長を有する白色光線を得るか、もしくは紫外線で赤、青、緑色の混合蛍光粉を励起して３種類の波長の白色光線を得る方法は、いずれも改善すべき欠点を有する。この発明は青色ＬＥＤ結晶粒で赤、緑色の混合蛍光粉を励起して３種類の波長を具える白色ＬＥＤの製造方式を提供するものである。現在の青色ＬＥＤ結晶粒は製造技術が熟成し、高い輝度が得られる。よって、係る青色ＬＥＤを利用して赤、緑色の混合蛍光粉を励起して得られる３種類の波長の白色ＬＥＤは、色度の純度が高く、好ましい輝度を有する。目下の単一白色ＬＥＤの中で最も輝度の高い３種類の波長を具える白色光線が得られる。
【００４０】
この発明においては、赤、緑色の混合蛍光粉であって、かつ青色光線（波長４２５〜４７５ｎｍ）の励起に適したものを実験によって得た。係る蛍光粉はいずれも酸化物蛍光粉であって、好ましい安定性と、長い寿命を有する。また、この発明の方法によって得られる３種類の波長の白色ＬＥＤは応用範囲が広く、例えばパイロットランプなどの指示用ランプ、照明、もしくは単色、またはカラー液晶表示装置のバックライトなどの用途に応用することができる。
【００４１】
以上は、この発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【００４２】
【発明の効果】
この発明による白色ＬＥＤは、波長が４２５〜４７５ｎｍの間の青色ＬＥＤ結晶粒で赤、緑色混合蛍光粉を励起して、三種類の波長を有する白色光線を発生させるため、従来の紫外線を利用して混合蛍光粉を励起する方法に比して、青色ＬＥＤの成熟した技術を応用することができるため、高い実用性を具えるのみならず、好ましい発光効率とパワーが得られる。
【００４３】
またこの発明による白色ＬＥＤは、使用寿命が長く、好ましい安定性を具える。
【００４４】
さらに、白色光線を中間色系に変更することができ、幅広い用途に応用できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】日亜化学工業株式会社所有の技術であって、青色光線でＹＡＧ黄色蛍光粉を励起する白色ＬＥＤの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図２】この発明による白色ＬＥＤのランプ型ＬＥＤの実装構造を表わす断面図である。
【図３】この発明による白色ＬＥＤの表面実装型ＬＥＤの実装構造を表わす断面図である。
【図４】Ｌａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎを成分とする緑色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルと発光スペクトルを表わすグラフである。
【図５】Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）を成分とする緑色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルを表わすグラフである。
【図６】Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）を成分とする緑色蛍光粉を励起したときの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図７】Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎを成分とする緑色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルを表わすグラフである。
【図８】Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎを成分とする緑色蛍光粉を励起したときの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図９】Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルを表わすグラフである。
【図１０】Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉を励起したときの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図１１】ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルを表わすグラフである。
【図１２】ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎを成分とする赤色蛍光粉を励起したときの発光スペクトルを表わすグラフである。
【図１３】６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋を成分とする赤色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルと発光スペクトルを表わすグラフである。
【図１４】３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋ を成分とする赤色蛍光粉を励起したときの励起スペクトルと発光スペクトルを表わすグラフである。
【図１５】この発明によるランプ型白色ＬＥＤの光線のスペクトルを表わすグラフである。
【図１６】この発明による表面実装型白色ＬＥＤの他の実施形態の光線スペクトルを表わすグラフである。
【符号の説明】
１ 青色ＬＥＤ結晶粒
２ 混合蛍光粉
３ リードフレーム
４ リード
５ 樹脂
６ 実装基板
Claims (6)
- 波長が４２５〜４７５ｎｍの青色ＬＥＤ結晶粒と、
該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する光線を吸収して励起する緑色の蛍光体であって、Ｌｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎか、ＬｉＡＩＯ２：Ｍｎか、６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋から選択される緑色蛍光体と、及び該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する光線を吸収して励起する赤色の蛍光体であって、Ｙ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）か、Ｌａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎか、もしくはＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎから選択される赤色蛍光体とを混合してなる混合蛍光粉とを含んでなり、
該混合蛍光体が該青色ＬＥＤ結晶粒から発生する青色光線を吸収して励起し発生する光線を該青色光線と混合して３種類の波長を有する白色光線を発生させるように構成することを特徴とする白色ＬＥＤの製造方法。 - 前記青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６５９ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光体は、成分がＬｉ２ＴｉＯ３：Ｍｎのものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６７０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光体は、成分がＬｉＡＩＯ２：Ｍｎのものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約６５０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される赤色蛍光体は、成分が６ＭｇＯ・Ａｓ２Ｏ５：Ｍｎ４＋か、もしくは３．５Ｍｇ・０．５ＭｇＯＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋のものを選択することを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤの製造方法。 - 前記青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５２０ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光体は、成分がＬａ２Ｏ３・１１ＡＩ２Ｏ３：Ｍｎ のものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５１６ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光体は、成分がＹ３（ＧａｘＡＩ１−ｘ）５Ｏ１２：Ｃｅ（０＜ｘ＜１）のものを選択し、
該青色ＬＥＤの波長が４２５〜４７５ｎｍであり、かつ発光波長のピーク値を約５１５ｎｍとする特性を有するものである場合、該青色光線によって励起される緑色蛍光体は、成分がＣａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４ＣＩ２：Ｅｕ、Ｍｎのものを選択することを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤの製造方法。 - 前記青色ＬＥＤは、該赤、緑色の蛍光体を所定の比率で調合し、発生する白色光線を桃色、水色などの中間色系の光線にすることを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤの製造方法。
- 前記青色ＬＥＤ結晶粒がＩｎＧａＮ型か、もしくはＳｉＣ型か、もしくはＺｎＳｅ型であることを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤの製造方法。
- 前記青色ＬＥＤは実装することによってランプ型ＬＥＤか、もしくは表面実装型ＬＥＤにすることを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤの製造方法。
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