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KR100959636B1 - 발광장치 및 그것을 이용한 백라이트 유닛 - Google Patents

발광장치 및 그것을 이용한 백라이트 유닛 Download PDF

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KR100959636B1
KR100959636B1 KR1020087005681A KR20087005681A KR100959636B1 KR 100959636 B1 KR100959636 B1 KR 100959636B1 KR 1020087005681 A KR1020087005681 A KR 1020087005681A KR 20087005681 A KR20087005681 A KR 20087005681A KR 100959636 B1 KR100959636 B1 KR 100959636B1
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light
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모토히사 기타니
히로후미 이치카와
토모야 츠키오카
도모히데 미키
마사후미 구라모토
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니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 밀봉부재와 패키지부재의 밀착성이 높은 발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 발광장치(100)는, 바닥면(20a)과 측벽(20b)을 가지는 오목부를 가지는 패키지(20)와, 패키지(20)의 오목부(60)의 바닥면(20a)에 놓이는 발광소자(10)와, 패키지(20)의 오목부(60) 안에 배치되며 발광소자(10)가 피복되는 밀봉부재(40)를 가지고, 패키지(20)는 전체 모노머 성분 중, 티탄산 칼륨 섬유 및/또는 규회석 5중량% ~ 70중량%와, 산화티탄 10중량% ~ 50중량%와, 방향족 모노머의 비율이 20 몰% 이상인 반방향족 폴리아미드 15중량% ~ 85중량%가 함유되어 있고, 패키지(20)의 오목부(60)의 측벽(20b)의 두께는 100㎛ 이하인 부분을 가지고 있으며, 밀봉부재(40)는 실리콘이다.
발광장치, 패키지

Description

발광장치 및 그것을 이용한 백라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE AND BACKLIGHT UNIT USING THE SAME}
본 발명은 조명기구, 디스플레이, 휴대전화의 백라이트, 동화상 조명보조광원, 그 밖의 일반적인 민생용 광원 등에 이용되는 발광장치에 관한 것으로, 특히 반도체 발광소자를 패키지에 올려놓고 실리콘 밀봉부재로 밀봉한 발광장치에 관한 것이다.
반도체로 이루어지는 발광소자를 이용한 발광장치는, 소형으로 전력효율이 양호하고 선명한 색을 발광한다. 사용되고 있는 발광소자는 반도체 소자이기 때문에 파열(blowout) 등의 걱정이 없고, 또한 초기구동특성이 뛰어나며, 진동이나 온오프 점등의 반복에 강하다는 특징을 가진다. 이와 같은 뛰어난 특성을 가지기 때문에, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드(LD) 등의 발광소자를 이용하는 발광장치는 각종 광원으로서 이용되고 있다.
종래의 발광장치(옵토일렉트로닉스 디바이스;optoelectronics device)로서 재킷재료 특히, 플라스틱 재료로 제조된 케이싱 바디(패키지)와, 케이싱 바디의 오목부분에 배치된 옵토일렉트로닉스 반도체 칩(반도체 발광소자)과, 반도체 칩과 도전성으로 접속되어 있는 전기적 단자를 구비한 옵토일렉트로닉스 디바이스가 알려 져 있다(예를 들어, 일본특허공표 2005-507178호 공보 참조). 재킷재료에 열가소성 또는 열경화성 플라스틱 특히, 폴리프탈아미드가 바람직하게 사용되고 있다. 재킷의 기계적 안정화를 도모하기 위하여, 폴리프탈아미드 등의 재킷재료에 글라스 섬유가 혼합되어 있다. 글라스 섬유는 통상 직경 10㎛ 이상, 길이 200㎛ 이상으로 긴 막대형상의 부재이다. 폴리프탈아미드와 글라스 섬유를 혼합하여 성형하면 재킷의 표면에 요철(凹凸)이 형성된다.
또한, 반방향족 폴리아미드와 티탄산 칼륨 섬유 및/또는 규회석(wollastonite)을 함유하는 반사판용 수지조성물이 알려져 있다(예를 들어, 일본특허공개 2002-294070호 공보 참조).
종래의 글라스 섬유가 혼합되는 재킷을 사용한 옵토일렉트로닉스 디바이스에서는, 글라스 섬유가 길기 때문에 재킷 표면으로부터 글라스 섬유가 돌출하여, 이른바 버(burr)를 발생시킨다는 문제가 있다. 또한, 글라스 섬유가 혼합되는 재킷은 표면에 요철이 있어 습윤 불량(wetting failure)이 발생하기 쉽고, 커버 재료와의 밀착성이 부족하여 박리가 발생한다는 문제도 있다. 이 커버재료의 박리에 의해 커버 재료와 재킷의 틈에 반사면이 형성되어, 옵토일렉트로닉스 디바이스로부터 출사되는 광에 색얼룩이 발생한다.
이상으로부터, 본 발명은 밀봉부재와 패키지부재의 밀착성이 높은 발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그 발광장치를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하는데 이르렀다.
본 발명의 발광장치는, 바닥면과 측벽을 가지는 오목부를 가지는 패키지와, 상기 패키지 오목부의 바닥면에 놓이는 발광소자와, 상기 패키지의 오목부 안에 배치되며 상기 발광소자가 피복되는 밀봉부재를 구비하는 발광장치로서,
상기 패키지는 전체 모노머 성분 중의 티탄산 칼륨 섬유 및/또는 규회석 5중량% ~ 70중량%와, 산화티탄 10중량% ~ 50중량%와, 방향족 모노머의 비율이 20 몰% 이상인 반방향족 폴리아미드 15중량% ~ 85중량%가 함유되어 있고, 상기 패키지 오목부의 측벽 두께는 100㎛ 이하인 부분을 가지고 있으며, 상기 밀봉부재는 실리콘이다. 이에 의해, 패키지 표면의 평활성이 확보되어 밀봉부재와 패키지의 밀착성을 높일 수 있다. 또한, 발광소자로부터 출사된 광이 바닥면과 측면을 가지는 오목부에서 반사되어, 출사강도를 높일 수도 있다.
상기 패키지는 반방향족 폴리아미드 수지 100g 중의 아미드기 농도가 30g 이하가 되는 반방향족 폴리아미드 수지인 것이 바람직하다. 이에 의해, 근자외 또는 가시광에서의 단파장 영역(360nm~550nm)의 광에도 견딜 수 있는 발광장치를 제공할 수 있다.
또한, 발광소자는 360nm~550nm에 발광피크파장을 가지는 질화물계 화합물 반도체 발광소자를 사용할 수 있다. 패키지가 높은 내광성을 가지기 때문에, 광에너지가 높은 발광소자를 사용한 경우에도, 패키지의 열화를 줄일 수 있다.
상기 패키지는 상기 오목부의 개구방향에서 보아 긴변 방향과 짧은변 방향을 가지고 있으며, 상기 패키지의 긴변 방향에 따라 형성되는 상기 측벽의 두께는 100㎛ 이하로 할 수도 있다. 예를 들어, 상기 발광장치를 사이드뷰(side view)용으로 사용한 경우, 매우 얇은 박형의 발광장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 백라이트 유닛은, 상기 발광장치와, 상기 발광장치로부터의 광이 입사되는 도광판을 구비한다. 이에 의해, 매우 얇은 박형의 백라이트 유닛을 제공할 수 있다. 또한, 도광판에 상기 발광장치를 끼워맞춘 경우, 발광장치 표면의 평활성이 뛰어나 도광판과 발광장치의 밀착성이 양호하기 때문에, 광추출효율을 높일 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 구성되어 있어, 밀봉부재와 패키지의 밀착성을 높일 수 있다. 또한, 내광성이 뛰어난 패키지를 사용한 발광장치를 제공할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발광장치를 나타내는 개략사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 개략평면도이다.
**부호의 설명**
10: 발광소자 20: 패키지
20a: 바닥면 20b: 측벽
30: 리드전극 40: 밀봉부재
50: 형광물질 60: 오목부
70: 도광판 100: 발광장치
200: 백라이트 유닛
이하, 본 발명에 따른 발광장치 및 그 제조방법을 실시예를 이용하여 설명한다. 단, 본 발명은 이 실시예들로 한정되지 않는다.
<발광장치(100)>
도 1에 나타내는 발광장치(100)는, 발광소자(10)와, 바닥면(20a)과 측벽(20b)을 가지는 오목부(60)를 가지는 패키지(20)와, 패키지(20)와 일체 성형되는 리드전극(30)과, 발광소자(10)를 피복하는 밀봉부재(40)를 구비하고 있다. 발광소자(10)는 패키지(20)의 오목부(60)의 바닥면(20a)으로 노출한 리드전극(30) 위에 놓여 있다. 발광소자(10)가 가지는 전극과, 바닥면(20a)으로 노출한 리드전극(30)은, 도전성 와이어에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 발광장치(100)로부터의 색조를 바꾸기 위하여, 밀봉부재(40)에는 형광물질(50)을 함유할 수도 있다. 패키지(20)는 전체 모노머 성분 중의 티탄산 칼륨 섬유 및/또는 규회석 5중량% ~ 70중량%와, 산화티탄 10중량% ~ 50중량%와, 방향족 모노머의 비율이 20 몰% 이상인 반방향족 폴리아미드 15중량% ~ 85중량%가 함유되어 있다. 패키지(20)의 오목부(60)의 측벽(20b) 두께는 100㎛ 이하인 부분을 가지고 있다. 밀봉부재(40)의 재료는 실리콘이다.
<백라이트 유닛(200)>
도 2에 나타내는 백라이트 유닛(200)은, 발광장치(100)와, 도광판(70)을 구비하고 있다. 발광장치(100)는 오목부(60)가 형성된 발광면측을 도광판(70)을 향하 게 하여 배치된다. 도광판(70) 측면의 일부에 슬릿을 형성한다. 이 슬릿부분의 앞면에 발광장치(100)를 놓고, 발광장치(100)로부터의 광을 도광판(70)에 입사시킨다.
이하, 발광장치(100) 및 백라이트 유닛(200)에 사용할 수 있는 구성부재에 대하여 상세히 설명한다.
(발광소자(10))
발광소자(10)는, 기판 위에 GaAlN, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlN, InN, AlInGaP, InGaN, GaN, AlInGaN 등의 반도체를 발광층으로서 형성시킨 것이 이용된다. 이 중, 근자외역 또는 가시광의 단파장 영역(360nm~550nm)에 발광피크파장을 가지는 질화물계 화합물 반도체 소자를 이용할 수 있다. 광강도가 높은 발광소자를 이용한 경우에도, 패키지(20)는 높은 내광성을 가지기 때문이다. 한편, 가시광의 장파장 영역(551nm~780nm)에 발광피크파장을 가지는 발광소자도 이용할 수 있다.
발광소자(10)는 적절히 복수개 이용할 수 있으며, 그 조합에 의해 백색표시에서의 높은 연색성(演色性)을 가지는 발광장치(100)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 녹색계를 발광할 수 있는 발광소자(10)를 2개, 청색계 및 적색계를 발광할 수 있는 발광소자(10)를 각각 1개씩으로 할 수 있다. 한편, 표시장치용 풀컬러 발광장치로서 이용하기 위해서는, 적색계 발광파장이 610nm에서 700nm, 녹색계 발광파장이 495nm에서 565nm, 청색계 발광파장이 430nm에서 490nm인 것이 바람직하다. 발광장치(100)에서 백색계 혼색광을 발광시키는 경우에는, 발광소자(10)와 형광물질(50)의 발광파장에서의 보색관계나, 발광소자(10)의 광출력에 따른 밀봉부재(40) 의 열화 등을 고려하여, 발광소자(10)의 발광파장은 400nm 이상 530nm 이하가 바람직하고, 420nm 이상 490nm 이하가 보다 바람직하다. 발광소자(10)와 형광물질(50)의 여기효율, 발광효율을 각각 더욱 향상시키기 위해서는, 450nm 이상 475nm 이하가 더욱 바람직하다.
(패키지(20))
패키지(20)는 바닥면(20a)과 측벽(20b)을 가지는 오목부(60)를 가진다. 패키지(20)의 오목부(60)의 측벽(20b)의 두께는 100㎛ 이하로 할 수 있다.
패키지(20)는 전체 모노머 성분 중의 티탄산 칼륨 섬유 및/또는 규회석 5중량% ~ 70중량%와, 산화티탄 10중량% ~ 50중량%와, 방향족 모노머의 비율이 20 몰% 이상인 반방향족 폴리아미드 15중량% ~ 85중량%가 함유되어 있다.
본 발명에 적합한 패키지에서는, 산화티탄을 10중량% ~ 50중량%의 범위로 함유함으로써, 패키지 재료의 점도를 낮게 억제하면서 반사율을 높일 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 100㎛ 이하로 얇은 측벽(20b)을 가지는 패키지에서도, 결함없이 성형할 수 있으며, 발광소자(10)로부터 측면방향으로의 광의 누출을 줄여 출사강도를 높일 수 있다.
또한, 티탄산 칼륨 섬유, 규회석 및 산화티탄은 글라스 섬유보다 짧기 때문에, 패키지(20)의 표면에 커다란 요철이 발생하지 않고, 버의 발생을 줄일 수 있다. 이에 의해, 밀봉부재(4)와 패키지(20)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
패키지(20)는 오목부(60)가 개구되어 있는 측으로부터 관찰하여 긴변 방향과 짧은변 방향을 가지는 형태이다. 이 때, 오목부(60)의 측벽(20b) 중, 긴변 방향에 따라 형성된 측벽(20b)의 두께를 얇게 하면, 오목부(60)의 치수를 바꾸지 않고 패키지의 짧은변 방향의 외형 치수를 줄일 수 있기 때문에, 동일한 발광소자(10)를 사용하여 두께가 얇은 발광장치(100)를 제공할 수 있다. 이와 같이, 박형의 발광장치(100)는 사이즈뷰로서 사용하는데 적합하다.
반방향족 폴리아미드란, 모노머의 1성분으로서 방향족 모노머를 함유한 원료를 중합하여 합성된 폴리아미드를 의미한다. 본 발명의 패키지 재료의 매트릭스로서 사용하는 반방향족 폴리아미드는, 폴리아미드를 구성하는 모노머 성분 중의 방향족 모노머의 비율이 20몰% 이상, 바람직하게는 25몰% 이상, 보다 바람직하게는 30몰% ~ 60몰%로 조정된다. 또한, 본 발명에 사용하는 반방향족 폴리아미드는, 융점이 280℃ 이상인 것이 바람직하고, 280℃ ~ 320℃이면 보다 바람직하다.
여기서, 방향족 폴리아미드에서의 모노머의 몰분율은 중합원료 중의 모노머의 비율을 소정의 몰분율로 함으로써 조정할 수 있다.
방향족 모노머로서는 예를 들어, 방향족 디아민, 방향족 디카르복시산, 방향족 아미노카르복시산 등을 들 수 있다. 방향족 디아민으로서는 예를 들어, p-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 파라크실렌디아민, 메타크실렌디아민 등을, 방향족 디카르복시산으로서는 예를 들어, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 2-메틸테레프탈산, 나프탈렌디카르복시산 등을, 또한 방향족 아미노카르복시산으로서는 예를 들어, p-아미노 안식향산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 방향족 디카르복시산이 바람직하다. 방향족 모노머는 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 방향족 모노머 이외의 모노머 성분으로서는, 지방족 디 카르복시산, 지방족 알킬렌디아민, 지환식 알킬렌디아민, 지방족 아미노카르복시산 등을 들 수 있다.
지방족 디카르복시산으로서는 아디핀산, 세바신산, 아제라인산, 도데칸이산 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 아디핀산이 바람직하다. 지방족 디카르복시산은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 지방족 알킬렌디아민은 직쇄형상이어도 분기형상이어도 된다. 구체적으로는, 에틸렌디아민, 트리메틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 1,7-디아미노헵탄, 1,8-디아미노옥탄, 1,9-디아미노노난, 1,10-디아미노데칸, 2-메틸펜타메틸렌디아민, 2-에틸테트라메틸렌디아민 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민 등이 바람직하다. 지방족 알킬렌디아민은 1종을 단독으로 사용할 수 있으며, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
지환식 알킬렌디아민으로서는 예를 들어, 1,3-디아미노시클로헥산, 1,4-디아미노시클로헥산, 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥산, 비스(아미노메틸)시클로헥산, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디시클로헥실메탄, 이소포론디아민, 피페라딘 등을 들 수 있다. 지환식 알킬렌디아민은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
지방족 아미노카르복시산으로서는 예를 들어, 6-아미노카프론산, 11-아미노운데칸산, 12-아미노도데칸산 등을 들 수 있으며, 이것들에 대응하는 고리형상 락탐을 이용하여도 좋다. 지방족 아미노카르복시산은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 이 모노머 성분들 중에서도, 지방족 디카르 복시산, 지방족 알킬렌디아민 등이 바람직하다. 이 모노머 성분들은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
상기 반방향족 폴리아미드 중에서도, 방향족 디카르복시산과 지방족 알킬렌디아민을 포함하는 것, 방향족 디카르복시산과 지방족 디카르복시산과 지방족 알킬렌디아민을 포함하는 것 등이 바람직하다. 이 반방향족 폴리아미드 중에서도, 디카르복시산이 테레프탈산, 테레프탈산과 이소프탈산의 혼합물, 또는 테레프탈산과 이소프탈산과 아디핀산의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 2종의 혼합물에서는 테레프탈산의 비율이 40몰% 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 이 반방향족 폴리아미드들 중에서도, 지방족 알킬렌디아민이 헥사메틸렌디아민 또는 헥사메틸렌디아민과 2-메틸펜타메틸렌디아민과의 혼합물인 것이 특히 바람직하다. 반방향족 폴리아미드 중에서 특히 바람직한 것의 일례로서, 테레프탈산 50몰%, 헥사메틸렌디아민 25몰% 및 2-메틸펜타메틸렌디아민 25몰%을 공중합한 것을 들 수 있다. 반방향족 폴리아미드를 구성하는 방향족 모노머나 다른 모노머 성분의 구성비나 종류를 적절히 선택함으로써 융점, 글라스 전이온도 등을 적절히 조정할 수 있다.
수지조성물의 매트릭스 수지로서, 반방향족 폴리아미드와 함께 폴리페닐렌설파이드를 사용하여도 좋다. 폴리페닐렌설파이드로서는 공지의 것을 어느 것이나 사용할 수 있으며, 또한 선형상 구조, 가교 구조 등 어느 구조이어도 된다. 예를 들어, 하기 화학식 1로 나타내는 반복단위를 구성요소로서 함유하는 결정성 고분자를 들 수 있다.
Figure 112008016873120-pct00001
(식 중, Ar은 1,4-페닐렌기, 1,3-페닐렌기 또는 1,2-페닐렌기를 나타낸다)
상기 반복단위를 주성분으로 하는 것 즉, 상기 반복단위만으로 이루어지는 것, 또는 이것을 바람직하게는 80몰% 이상, 보다 바람직하게는 90몰% 포함하는 것이 바람직하다. 폴리페닐렌설파이드의 실질적인 전체 양이 상기 반복단위로 이루어져 있지 않은 경우, 나머지는 공중합 가능한 예를 들어, 하기와 같은 반복단위로 이루어지는 성분으로 충족시킬 수 있다.
Figure 112008016873120-pct00002
(식 중, R은 알킬기, 알콕시기, 니트로기 또는 페닐렌기를 나타낸다)
폴리페닐렌설파이드로서 시판품을 사용하여도 된다. 시판품으로서는 예를 들어, 토플렌(상품명, 토플렌 가부시키가이샤 제품), 라이튼(상품명, 도레이 가부시키가이샤 제품), 포토론(상품명, 폴리플라스틱스 가부시키가이샤 제품) 등을 들 수 있다.
매트릭스 수지 성분의 배합량은, 매트릭스 수지 성분이 반방향족 폴리아미드 단독인 경우 및 반방향족 폴리아미드와 폴리페닐렌설파이드와의 병용인 경우를 포함하여, 수지조성물 전체 양의 30중량% ~ 95중량%, 바람직하게는 30중량% ~ 90중량%, 보다 바람직하게는 40중량% ~ 70중량%로 한다. 수지성분의 배합량이 30중량% ~ 95중량%의 범위에서 벗어나면, 반사판에 필요한 각종 물성을 높은 수준으로 만족하는 수지조성물이 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 반방향족 폴리아미드와 폴리페닐렌설파이드를 병용하는 경우, 이 수지들의 배합비율은 적절히 선택할 수 있는데, 반방향족 폴리아미드가 바람직하게는 이 수지들의 합계량의 40중량% ~ 90중량%, 보다 바람직하게는 50중량% ~ 80중량% 포함되도록 배합하면 좋다.
반방향족 폴리아미드 또는 반방향족 폴리아미드와 폴리페닐렌설파이드의 혼합물에 배합하는 무기섬유로서, 티탄산 칼륨섬유 및/또는 규회석을 사용한다. 티탄산 칼륨섬유로서는 특별히 제한은 없고, 종래 공지의 것을 넓게 사용할 수 있으며, 예를 들어 4티탄산 칼륨섬유, 6티탄산 칼륨섬유, 8티탄산 칼륨섬유 등을 사용할 수 있다. 티탄산 칼륨섬유의 치수는 특별히 제한되지 않지만, 통상 평균섬유직경 0.01㎛~1㎛, 바람직하게는 0.1㎛~0.5㎛, 평균섬유길이 1㎛~50㎛, 바람직하게는 3㎛~30㎛이다. 시판품도 사용할 수 있으며, 예를 들어 티스모(상품명, 오츠카카가쿠 가부시키가이샤 제품, 평균섬유직경 0.2㎛~0.5㎛, 평균섬유길이 5㎛~30㎛) 등을 사용할 수 있다. 규회석은 메타규산칼슘으로 이루어지는 무기섬유이다. 규회석의 치수도 특별히 제한되지 않지만, 통상 평균섬유직경 0.1㎛~15㎛, 바람직하게는 2.0㎛~7.0 ㎛, 평균섬유길이 3㎛~180㎛, 바람직하게는 20㎛~100㎛, 평균 애스팩트비(aspect ratio) 3 이상, 바람직하게는 3~50, 보다 바람직하게는 5~30이다. 규회석으로서도 시판품을 적절히 사용할 수 있으며, 예를 들어 바이스탈 K101(상품명, 오츠카카가쿠 가부시키가이샤 제품, 평균섬유직경 2㎛~5㎛, 평균섬유길이 5㎛~30㎛), NyglosI-10013(상품명, Nyco사 제품, 평균섬유직경 5㎛~30㎛, 평균섬유길이 5㎛~30㎛) 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 얻어지는 수지조성물의 차광율이나 백도(白度)를 감안하면, 티탄산 칼륨 섬유가 바람직하다.
얻어지는 수지조성물의 기계적 강도 등의 물성을 한층 향상시키기 위하여, 티탄산 칼륨 섬유 및 규회석에 표면처리를 실시하여도 좋다. 표면처리는 공지의 방법에 따라, 실란커플링제, 티탄커플링제 등을 이용하여 하면 된다. 그 중에서도, 실란커플링제가 바람직하고, 아미노실란이 특히 바람직하다.
티탄산 칼륨 섬유 및/또는 규회석의 배합량은 통상, 수지조성물 전체 양의 5~70중량%, 바람직하게는 10~70중량%(수지성분; 30~90중량%), 보다 바람직하게는 20~60중량%(수지성분; 40~80중량%)로 하는 것이 좋다. 5~70중량%의 범위에서 벗어나면, 반사판에 필요한 각종 물성을 높은 수준으로 만족하는 수지조성물이 얻어지지 않을 우려가 있다.
전체 모노머 성분 중, 산화티탄은 10중량% ~ 50중량% 함유한다. 보다 바람직하게는 10중량% ~ 30중량%이다. 이에 의해, 광도 및 출력을 높게 유지할 수 있기 때문이다. 또한, 산화티탄의 함유량을 늘리면, 수지의 유동성이 악화된다. 산화티탄으로서는 특별히 제한이 없지만, 아니타제형, 루틸형(rutile type), 단사결정 형(monoclinic type) 등의 각종 결정형태의 것을 어느 것이나 사용할 수 있고, 결정형태가 서로 다른 것을 2종 이상 병용할 수도 있는데, 굴절율이 높고 광안정성이 양호한 루틸형이 바람직하다. 또한, 산화티탄의 형상에 대해서도 특별히 제한은 없고, 입자형상, 섬유형상, 판형상(얇은조각 형상, 비늘조각 형상, 운모 형상 등을 포함) 등 각종 형상의 것을 어느 것이나 사용할 수 있고, 형상이 다른 것을 2종 이상 병용할 수도 있다. 산화티탄의 치수는 특별히 제한되지 않지만, 평균입자직경이 0.1㎛ ~ 0.3㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 각종 표면처리제를 적용한 것을 이용하여도 된다.
수지조성물에는 그 바람직한 물성을 손상시키지 않는 범위에서, 티탄산 칼륨 섬유 및 규회석 이외의 공지의 무기섬유를 배합하여도 좋다. 무기섬유로서는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 산화아연 섬유, 티탄산나트륨 섬유, 붕산알루미늄 섬유, 붕산마그네슘 섬유, 산화마그네슘 섬유, 규산알루미늄 섬유, 질화규소 섬유 등을 들 수 있다. 본 발명의 수지조성물에는 그 바람직한 물성을 손상시키지 않는 범위에서 산화방지제, 열안정제 등을 배합하여도 좋다.
산화방지제로서는 페놀계 산화방지제, 인계 산화방지제, 이온계 산화방지제 등을 들 수 있다. 페놀계 산화방지제로서는 예를 들어, 트리에틸렌글리콜·비스[3-(3-t-부틸-5-메틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,6-헥산디올·비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 펜타에리스리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질포스포네이트-디에틸에스테르, N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시-히드로신나마이드), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)벤젠, 3,9-비스[2-{3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오닐옥시}-1,1-디메틸에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 펜타에리스리틸-테트라키스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시-히드로신나마이드)가 바람직하다. 인계 산화방지제의 구체적인 예로서는 예를 들어, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 2-[[2,4,8,10-테트라키스(1,1-디메틸에테르)디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀6-일]옥시]-N,N-비스[2-[[2,4,8,10-테트라키스(1,1디메틸에틸)디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀6-일]옥시]-에틸]에타나민, 비스(2,6-디-t-부틸-4-메틸페닐)펜타에리스리톨디포스파이트 등을 들 수 있다. 이 중에서도 2-[[2,4,8,10-테트라키스(1,1-디메틸에테르)디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀6-일]옥시]-N,N-비스[2-[[2,4,8,10-테트라키스(1,1디메틸에틸)디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀6-일]옥시]-에틸]에타나민이 바람직하다. 유황계 산화방지제의 구체적인 예로서는 예를 들어, 2,2-티오-디에틸렌비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 테트라키스[메틸렌-3-(드데실티오)프로피오네이트]메탄 등을 들 수 있다. 이 산화방지제들은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
또한, 본 발명의 수지조성물에는 그 바람직한 물성을 손상시키지 않는 범위에서, 종래부터 합성수지용으로 사용되고 있는 각종 첨가제의 1종 또는 2종 이상을 배합할 수 있다. 첨가제로서는 예를 들어, 활석, 실리카, 산화아연(테트라포트 형 상의 것을 포함) 등의 무기충전재, 난연제, 가소제, 핵제, 염료, 안료, 이형제, 자외선 흡수제 등을 들 수 있다.
수지조성물은, 방향족 폴리아미드와, 규회석 및/또는 티탄산 칼륨 섬유와, 또한 필요에 따라 다른 첨가제를 공지의 방법에 따라 용융혼합함으로써 제조할 수 있다. 용융혼합에는 이축 스크류 압출기 등의 공지의 용융혼합장치를 어느 것이든 사용할 수 있다. 수지조성물은 사출성형법, 압축성형법, 압출성형법 등의 공지의 수지성형법에 의해 패키지(20)에 성형할 수 있다.
(밀봉부재(40))
밀봉부재(40)는 실리콘이다. 실리콘이란 실록산 결합을 가지는 수지 전반을 가리킨다. 실리콘으로서는 축합반응 가교형, 부가반응 가교형의 2종류가 있는데, 특히 부가반응 가교형이 바람직하다. 축합반응 가교형도 사용할 수 있지만, 경화시에 발생하는 가스에 의해 공백(void)이 발생하거나, 표층이 먼저 경화되는 경우가 많아 충분히 가스가 빠지지 않고, 이에 의해 심층부에 경화불량이 발생하기 쉽다. 또한, 실리콘에는 실록산 결합의 규소에 메틸기 또는 페닐기를 도입한 타입이 알려져 있으며, 메틸기만으로 구성된 실리콘 쪽이 내광성과 강인성이 뛰어나기 때문에 보다 바람직하다. 이온 불순물이 적은 고순도, 고투명의 정션 코팅 레진(junction coating resin)이라는 시판품 실리콘을 사용할 수 있으며, 예를 들어, KJR9032(상품명, 신에츠카가쿠고교 가부시키가이샤 제품), JCR6122(상품명, 도레이 다우코닝사 제품) 등을 들 수 있다.
(형광물질(50))
형광물질(50)은, 발광소자(10)로부터의 광을 흡수하여 서로 다른 파장의 광으로 파장변환하는 것이면 된다. 예를 들어, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 질화물계 형광체·산질화물계 형광체·사이알론(sialon)계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이금속계 원소에 의해 주로 부활되는 알칼리토류 할로겐 아파타이트 형광체, 알칼리토류 금속붕산 할로겐 형광체, 알칼리토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리토류 규산염, 알칼리토류 황화물, 알칼리토류 티오갈레이트, 알칼라토류 질화규소, 게르만산염, 또는 Ce 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소로 주로 부활되는 유기 및 유기착체 등으로부터 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.
(도광판(70))
도광판(70)은 평판 형상의 것이나 표면에 요철이 형성되어 있는 것 등 여러가지의 것을 사용할 수 있다. 도광판(70)의 재료는 특별히 한정되지 않고, 글라스 등의 무기물질이나 아크릴 수지 등의 수지 등을 사용할 수 있다. 도광판(70)의 두께는 발광장치(100)의 두께와 거의 같은 것이 바람직하다. 이에 의해, 발광장치(100)와 도광판(70)을 조합하였을 경우에 매우 박형으로 할 수 있다. 또한, 발광장치(100)로부터의 광 누출을 줄이고, 도광판(70)에 효율적으로 입사할 수 있게 된다. 도광판(70)은 발광장치(100)의 입광(入光) 부분의 형상에 맞물리는 오목부를 가지는 구성을 채용할 수도 있다. 또한, 도광판(70)에서의 발광장치(100)의 입광 부분에 슬릿을 형성할 수도 있다.
실시예 1
도 1에 나타내는 형태의 발광장치(100)를 제작한다. 패키지(20)는 측면발광형 발광장치인 것을 의미하며, 엄밀한 패키지(20)의 구조를 나타내는 것은 아니다.
발광소자(10)에는 460nm에서 발광피크파장을 가지는 청색으로 발광하는 것을 이용한다. 밀봉부재(40)는 실리콘(신에츠카가쿠 가부시키가이샤 제품, 상품명 KJR9032)을 이용한다. 패키지(20)는 측면발광형 발광장치(니치아카가쿠고교 가부시키가이샤 제품 NSCW008)의 패키지를 사용한다. 패키지(20)의 오목부(60)의 측벽(20b) 두께는 70~80㎛이다.
실시예 1의 패키지(20)는, 규회석 20중량%와, 산화티탄 15중량%와, 반방향족 폴리아미드 64중량%를 함유하고 있다. 이 반방향족 폴리아미드는, 방향족 모노머의 비율이 50몰%이고, 반방향족 폴리아미드 100g 중의 아미드기 농도가 30g 이하이다. 반방향족 폴리아미드는 폴리프탈아미드를 사용한다. 실시예 1~ 실시예 5, 비교예 1~ 비교예 4는 밀봉부재(40)에 (Y,Gd)3Al5O12:Ce로 나타내어지는 YAG계 형광체를 함유한다.
실시예 2
실시예 2는 패키지(20)의 재료를 변경하여, 실시예 1과 마찬가지로 발광장치(100)를 제작한다. 반방향족 폴리아미드는 실시예 1과 조성이 다른 폴리프탈아미드를 사용한다.
실시예 3
실시예 3에서는, 실시예 1과 다른 패키지(20)를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 발광장치(100)를 제작한다. 패키지(20)는 측면발광형 발광장치(니치아카가쿠고교 가부시키가이샤 제품 NSCW020)의 패키지를 사용한다. 실시예 3의 패키지(20)의 오목부(60)의 측벽(20b) 두께는 70~80㎛이다. 실시예 3의 반방향족 폴리아미드는 실시예 1과 마찬가지의 것을 사용한다.
실시예 4
또한, 실시예 4에서는, 실시예 1과 다른 패키지(20)를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 발광장치(100)를 제작한다. 패키지(20)는 측면발광형 발광장치(니치아카가쿠고교 가부시키가이샤 제품 NSSW057)의 패키지를 사용한다. 실시예 4의 패키지(20)의 오목부(60)의 측벽(20b) 두께는 45~55㎛이다. 실시예 4의 반방향족 폴리아미드는 실시예 1과 마찬가지의 것을 사용한다.
실시예 5
실시예 5에서는, 실시예 1의 규회석 대신 티탄산 칼륨 섬유를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 발광장치(100)를 제작한다. 티탄산 칼륨 섬유의 배합량은 규회석과 같은 양인 20중량%이다. 패키지(20)는 측면발광형 발광장치(니치아카가쿠고교 가부시키가이샤 제품 NSCW008)의 패키지를 사용한다. 실시예 5의 반방향족 폴리아미드는 실시예 1과 마찬가지의 것을 사용한다.
비교예 1
비교예 1의 발광장치는, 실시예 1의 규회석을 글라스 섬유로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 같은 구성을 가진다.
비교예 2
비교예 2의 발광장치는, 실시예 2의 규회석을 글라스 섬유로 변경한 것 이외에는 실시예 2와 같은 구성을 가진다.
비교예 3
비교예 3의 발광장치는, 실시예 3의 규회석을 글라스 섬유로 변경한 것 이외에는 실시예 3과 같은 구성을 가진다.
비교예 4
비교예 4의 발광장치는, 실시예 4의 규회석을 글라스 섬유로 변경한 것 이외에는 실시예 4와 같은 구성을 가진다.
(광도 측정)
실시예 및 비교예에서 얻은 발광장치의 광도를 측정하였다. 각 실시예 및 비교예마다 150개의 발광장치의 광도를 측정하고, 그 평균값을 각 실시예 및 비교예의 광도로 하였다. 비교예 1의 광도를 1.00으로 하였을 때의 실시예 1의 광도의 상대값(광도비)을 측정하였다. 또한, 비교예 2의 광도를 1.00으로 하였을 때의 실시예 2의 광도비, 비교예 3의 광도를 1.00으로 하였을 때의 실시예 3의 광도비, 비교예 4의 광도를 1.00으로 하였을 때의 실시예 4의 광도비, 및 비교예 1의 광도를 1.00으로 하였을 때의 실시예 5의 광도비를 측정하였다. 실시예 1~ 실시예 5의 광도비를 표 1에 정리하였다.
발광장치 광도비
실시예 1 1.05
실시예 2 1.05
실시예 3 1.08
실시예 4 1.10
실시예 5 1.05
이 결과에 의해, 실시예 1~ 실시예 5에 따른 발광장치는, 대응하는 비교예 1~ 비교예 4의 발광장치보다 광도 및 출력 모두 높은 것을 알 수 있다. 이 광도차는 발광소자(10)로부터의 광을 효율적으로 외부로 방출하는 동시에, 발광소자(10)로부터 출사된 광이 패키지(20) 안으로 흡수되는 광의 양을 줄여, 내열성, 내광성이 뛰어난 패키지(20)로 한다는 효과도 가지고 있다.
실시예 4와 같이, 패키지(20)의 오목부(60)의 측벽(20b) 두께가 얇은 쪽이, 광도 및 출력의 향상에 보다 유리한 것을 추측할 수 있다.
(통전시험)
실시예 1 및 2의 발광장치를 60℃, 90% RH, 15mA에서 1000시간 통전시험하였다. 마찬가지로 비교예 1 및 2의 발광장치도 같은 조건으로 통전시험하였다.
그 결과, 실시예 1 및 2의 발광장치는 밀봉부재와 패키지의 경계면에 박리가 관찰되지 않았다. 하지만, 비교예 1 및 2의 발광장치에서는 밀봉부재와 패키지의 경계면에 박리가 발생하였다.
구체적으로는, 실시예 1 및 비교예 1의 발광장치를 10개씩 제작하여 통전시험을 하였다. 그 결과, 실시예 1의 발광장치는 10개 모두 밀봉부재와 패키지의 경계면에 박리가 발생하지 않았지만, 비교예 1의 발광장치는 10개 모두 밀봉부재와 패키지의 경계면에 박리가 발생하였다.
또한, 비교예 1의 발광장치를 제작하였더니, 패키지(20)로부터 뻗은 리드전극(30) 부분에 버가 발생한 것도 있었다. 이에 대하여, 실시예 1의 발광장치는 패키지(20)로부터 뻗은 리드전극(30) 부분에 버가 발생한 것이 보이지 않았다.
본 발명의 패키지를 사용함으로써, 같은 발광소자를 사용한 경우에도, 광도 및 출력이 높은 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 밀봉부재와 패키지의 밀착성이 양호하기 때문에, 신뢰성 높은 발광장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 발광장치는, 조명기구, 디스플레이, 휴대전화의 백라이트, 동화상 조명보조광원, 그 밖의 일반적인 민생용 광원 등에 이용할 수 있다. 특히, 도광판과 조합한 백라이트 유닛에 이용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 바닥면과 측벽을 가지는 오목부를 가진 패키지와,
    상기 패키지 오목부의 바닥면에 놓이는 발광소자와,
    상기 패키지의 오목부 안에 배치되며 상기 발광소자가 피복되는 밀봉부재를 구비하는 발광장치로서,
    상기 패키지는 모노머의 1성분으로서 방향족 모노머를 함유한 원료를 중합하여 합성된 반방향족 폴리아미드 수지로 이루어지고,
    상기 반방향족 폴리아미드 수지는,
    티탄산 칼륨 섬유 또는 규회석 5중량% ~ 70중량%와,
    산화티탄 10중량% ~ 50중량%와,
    방향족 모노머의 비율이 20몰% 이상인 반방향족 폴리아미드 15중량% ~ 85중량%를 함유하고 있고,
    상기 반방향족 폴리아미드 수지는 100g 중의 아미드기 농도가 30g 이하이며,
    상기 패키지 오목부의 측벽 두께는 100㎛ 이하인 부분을 가지고 있고,
    상기 밀봉부재는 부가반응 가교형 실리콘이며,
    상기 발광소자는 360nm~550nm에서 발광피크파장을 가지는 질화물계 화합물 반도체 발광소자인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지는 상기 오목부의 개구방향에서 보아 긴변 방향과 짧은변 방향을 가지고 있으며, 상기 패키지의 긴변 방향에 따라 형성되는 오목부의 측벽 두께는 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4항에 기재된 발광장치와,
    상기 발광장치로부터의 광이 입사되는 도광판을 구비하는 백라이트 유닛.
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