磷光体及包括磷光体的发光器件封装件的制作方法
【专利摘要】本发明的实施方案提供了一种包含发射具有黄色波长的光的硅酸盐基第一磷光体、发射具有绿色波长的光的氮化物基第二磷光体以及发射具有红色波长的光的氮化物基第三磷光体的磷光体。当磷光体通过具有蓝色波长的光激发时，从第一磷光体至第三磷光体发射的混合光的光谱的半高宽为110nm或更大。
【专利说明】磷光体及包括磷光体的发光器件封装件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年5月16日在韩国提交的韩国专利申请第10-2013-0056027号和2013年10月I日在韩国提交的韩国专利申请的第10-2013-0117219号的优先权，通过引用将其全部内容如在本文中完全阐述的那样并入本文。
【技术领域】
[0003]实施方案涉及磷光体和包括磷光体的发光器件封装件。
【背景技术】
[0004]由于器件材料和薄膜生长技术的发展，使用II1-V族或者I1-VI族化合物半导体的发光器件(例如发光二极管(LED)或者激光二极管(LD))能够发射各种颜色的光，例如红光、绿光和蓝光、紫外光等。此外，与常规光源(例如荧光灯、白炽灯等)相比，这些发光器件能够通过利用荧光物质或者颜色组合来高效地发射白光，并且具有低功耗、半永久的寿命、快速的响应时间、安全以及环保的优势。
[0005]因此，发光二极管的应用领域扩展到光通信装置的传输模块、代替用作液晶显示(LCD)装置的背光的冷阴极荧光灯(CCFL)的LED背光、代替荧光灯或者白炽灯的白光LED发光装置、车辆的前灯以及交通信号灯。
[0006]发光器件包括设置在由例如蓝宝石形成的衬底上的发光结构。发光结构包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层，并且在第一导电半导体层和第二导电半导体层上分别设置有第一电极和第二电极。
[0007]发光器件发射能量由构成有源层的材料的本征能带确定的光，在有源层中穿过第一导电半导体层引入的电子和穿过第二导电半导体层引入的空穴彼此相遇。从有源层发射的光可以根据构成有源层的材料的成分而变化，并且可以是例如蓝光、紫外线(UV)或深UVo
[0008]发光器件封装件包括铈掺杂的钇铝石榴石(YAG)磷光体。磷光体通过从发光器件发射的蓝光激发，因而生成黄光。如此，可以通过黄光和蓝光的混合产生白光。
[0009]已经进行了用硅酸盐磷光体或氮化物磷光体来代替上述的YAG磷光体的尝试。
[0010]然而，单独使用硅酸盐磷光体在热稳定性方面可能是有问题的。在长期使用发光器件封装件的情况下，硅酸盐磷光体由于从发光二极管辐射的热而劣化，引起发光度逐渐下降。
[0011]此外，单独使用氮化物磷光体导致比单独使用YAG磷光体更低的发光强度。
[0012]磷光体的劣化和发光度降低可能引起使用发光器件封装件的例如背光单元的发光度降低和颜色不协调。
【发明内容】
[0013]实施方案提供了一种具有优异的色彩还原和更小的由于热而引起的发光度降低的磷光体。
[0014]在一个实施方案中，磷光体包含:发射具有黄色波长的光的硅酸盐基第一磷光体；发射具有绿色波长的光的氮化物基第二磷光体；以及发射具有红色波长的光的氮化物基第三磷光体，其中，当磷光体通过具有蓝色波长的光激发时，从第一磷光体至第三磷光体发射的混合光的光谱的半高宽为IlOnm或更大。
[0015]在另一实施方案中，发光器件封装件包括:彼此电绝缘的第一电极和第二电极；电连接到第一电极和第二电极中的每一个电极上以发射具有第一波长的光的至少一个发光器件；以及通过从发光器件发射的具有蓝色波长的光激发以发射具有第二波长的光的磷光体，磷光体包含:发射具有黄色波长的光的硅酸盐基第一磷光体；发射具有绿色波长的光的氮化物基第二磷光体；以及发射具有红色波长的光的氮化物基第三磷光体，其中当磷光体通过具有蓝色波长的光激发时，从第一磷光体到第三磷光体发射的混合光的光谱的半高宽为IlOnm或更大。
[0016]根据又一实施方案，磷光体包含:发射具有黄色波长的光的第一磷光体；发射具有绿色波长的光的第二磷光体；以及发射具有红色波长的光的第三磷光体，其中，第一磷光体、第二磷光体和第三磷光体含有氮，当磷光体通过具有蓝色波长的光激发时，从第一磷光体到第三磷光体发射的混合光的光谱的半高宽为119nm或更大。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]可以参照下列附图详细描述布置和实施方案，其中相同的附图标记指代相同的元件，并且其中:
[0018]图1A和图1B为分别示出发光器件的不同的实施方案的图；
[0019]图2为示出包括发光器件的发光器件封装件的第一实施方案的图；
[0020]图3A和图3B为分别示出常规发光器件封装件的光发射光谱和包括根据一个实施方案的磷光体的发光器件封装件的光发射光谱的图；
[0021]图3C为示出包括根据另一实施方案的磷光体的发光器件封装件的光发射光谱图的图；
[0022]图4为对CIE颜色坐标、NTSC坐标和sRGB颜色坐标进行相互比较的图；
[0023]图5为示出包括发光器件的发光器件封装件的第二实施方案的图；
[0024]图6为示出包括发光器件的发光器件封装件的第三实施方案的图；
[0025]图7为示出包括发光器件的发光器件封装件的第四实施方案的图；
[0026]图8为示出包括发光器件的发光器件封装件的第五实施方案的图；
[0027]图9为示出包括发光器件封装件的图像显示装置的一个实施方案的图；以及
[0028]图10为示出包含发光器件封装件的照明装置的一个实施方案的图。
【具体实施方式】
[0029]在下文中，将参照附图描述用于具体实现上述目的的示例性实施方案。
[0030]在描述实施方案之前，将理解的是，当各个元件(例如层(膜)、区域、图案或结构)称作形成在其它元件(例如衬底、层(膜)、区域、焊盘或图案)的“上”或“下”时，其可以直接在其它元件的“上”或“下”或者通过插入一个或者多个元件间接地形成。此外，还将理解的是，可以相对于图来描述在元件的“上”或“下”。
[0031]在图中，为了清楚和便利起见，各层的厚度或尺寸可能被放大、省略或示意性示出。另外，各个构件的尺寸未完全反映其真实尺寸。
[0032]图1A为示出发光器件的一个实施方案的图。
[0033]发光结构120包括第一导电半导体层122，有源层124以及第二导电半导体层126。
[0034]第一导电半导体层122可以由例如II1-V族或I1-VI族化合物半导体形成，并且可以掺杂有第一导电掺杂剂。第一导电半导体层122可以由组成式为AlxlnyGa(1_x_y)N(0 ≤ X ≤ 1，O ≤ y ≤ 1，O ≤ x+y ≤ I)、AlGaN、GaN、InAlGaN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP 和AlGaInP的半导体材料中的任意一种或者更多种组成。
[0035]当第一导电半导体层122为η型半导体层时,第一导电掺杂剂可以包括η型掺杂剂，如S1、Ge、Sn、Se、Te等。第一导电半导体层122可以形成为单层或者形成为多层，但不限于此。
[0036]有源层124置于第一导电半导体122与第二导电半导体层126之间。有源层124可以具有单阱结构、多阱结构、单量子阱结构、 多量子阱结构、量子点结构以及量子线结构中的任意一种。
[0037]有源层124可以由II1-V族化合物半导体形成，并且包括具有AlGaN/AlGaN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、AlGaN/GaN、InAlGaN/GaN.GaAs (InGaAs)/AlGaAs和 GaP(InGaP) /AlGaP中的任意一个或更多个的成对结构的阱层和势垒层，但不限于此。阱层可以由具有比势鱼层的能带间隙更小能带间隙的材料形成。
[0038]第二导电半导体层126可以由化合物半导体形成。更具体地，第二导电半导体层126可以由II1-V族或者I1-VI族化合物半导体形成，并且可以掺杂有第二导电掺杂剂。第二导电半导体层126可以由组成式为InxAlyGa^N(O≤x≤1，O≤y≤1，O≤x+y≤I)、AlGaN、GaN> AlInN、AlGaAs> GaP> GaAs> GaAsP 和 AlGaInP 的半导体材料中的任意一种或更多种形成。例如，第二导电半导体层126可以由AlxGa(1_x)N形成。
[0039]当第二导电半导体层126为P型半导体层时，第二导电掺杂剂可以为P型掺杂剂(例如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等)。第二导电半导体层126可以形成为单层或者形成为多层，但不限于此。
[0040]第一导电半导体层122可以具有图案化的表面以提高光提取效率，并且第一电极180可以设置在第一导电半导体层122的表面上。尽管未不出，在其上设置有第一电极180的第一导电半导体层122的表面可以不是图案化的。第一电极180可以形成为单层或者形成为多层并且可以由铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)和金(Au)中的至少一种形成。
[0041]在发光结构120的周围可以设置有钝化层190。钝化层190可以由绝缘材料(例如非导电性氧化物或者氮化物)形成。在一个实施例中，钝化层190可以由二氧化硅(S12)层、氮氧化物层和氧化铝层形成。
[0042]在发光结构120的下方必须设置有第二电极。可以将欧姆层140和反射层150用作第二电极。在第二导电半导体层126的下方可以设置有GaN层以确保将电流和空穴顺利引入到第二导电半导体层126中。
[0043]欧姆层140可以具有约200埃的厚度。欧姆层140可以由铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)JB镓锡氧化物(IGTO)、铝锌氧化物(AZO)、锑锡氧化物(ΑΤ0)、镓锌氧化物(GZO)、IZO氮化物(IZON),Al-Ga ZnO(AGZO)、In-Ga ZnO(IGZO)、ZnO、Ir0x、Ru0x、Ni0、Ru0x/IT0、Ni/Ir0x/Au、Ni/Ir0x/Au/IT0、Ag、N1、Cr、T1、Al、Rh、Pd、Ir、Sn、In、Ru、Mg、Zn、Pt、Au 以及 Hf 中的至少一种形成，但不限于这些材料。
[0044]反射层150可以为由钥(Mo)、铝(Al)、银(Ag)、镍(Ni)、钼(Pt)、钌(Rh)、或者包含Al、Ag、Pt或Rh的合金形成的金属层。铝、银等可以有效地反射从有源层124发射的光以显著提高半导体器件的光提取效率，并且钥可以对在下文中将要描述的突起上镀层的生长是有利的。
[0045]支承衬底170可以由导电材料(例如金属、半导体材料等)形成。更具体地，支承衬底170可以由具有高电导率和热导率的金属形成并且可以由高热导率的材料(例如，金属)形成以便于充分耗散在半导体器件运行期间生成的热。例如，支承衬底170可能由选自钥(Mo)、硅(Si)、钨(W)、铜(Cu)和铝(Al)、或其合金的材料形成。另外，支承衬底170可以选择性地包含金(Au)、铜(Cu)合金、镍(Ni)、铜-钨(Cu-W)、载体晶圆(例如，GaN, S1、Ge、GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3)。
[0046]支承衬底170可以具有50 μ m至200 μ m的厚度，以便于达到足够的机械强度以在未引起氮化物半导体器件弯曲的情况下在划片工艺和断裂工艺期间有效地分割为芯片。
[0047]接合层160用于将反射层150和支承衬底170彼此接合。接合层160可以由选自金(Au)、锡(Sn)、铟(In)、铝(Al)、硅(Si)、银(Ag)、镍(Ni)、以及铜(Cu)、或者其合金中的材料形成。
[0048]图1B为示出发光器件的另一实施方案的图。
[0049]根据本实施方案，发光器件200包括衬底210、缓冲层215和发光结构220。
[0050]衬底210可以由适合半导体材料生长的材料或者载体晶圆形成，或者可以由高热导率的材料形成。衬底210可以包括导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底210可以由蓝宝石(Al2O3)、Si02、SiC, S1、GaAs, GaN, Zn。、GaP、InP、Ge 和 Ga2O3 中的至少一种形成。
[0051]当衬底210由例如蓝宝石形成并且包括GaN、AlGaN等的发光结构220设置在衬底210上时，由于GaN或AlGaN与蓝宝石之间的大的晶格失配及其之间的热膨胀的系数的差可能发生例如位错、回熔、裂纹、凹痕及表面形貌缺陷。因此，在衬底210上可以设置有由例如AlN形成的缓冲层215。
[0052]尽管未示出，在缓冲层215与发光结构220之间可以设置有未掺杂的GaN层或AlGaN层以防止发光结构220中的位错。
[0053]发光结构220可以包括第一导电半导体层222、有源层224和第二导电半导体层226。发光结构220的具体构造和组成与图1A中示例性示出的实施方案中的构造和组成相同。
[0054]当发光结构220由例如GaN形成并且发射蓝色可见光时，在发光结构220上可以设置有透明导电层230以使电流能够在宽的面积上均匀地从第二电极285供应到第二导电半导体层226。
[0055]当衬底210为绝缘衬底时，为了将电流供应到第一导电半导体层222，透明导电层230和部分第一导电半导体层222经历台面刻蚀以露出第一导电半导体层222的一部分。
[0056]在露出的第一导电半导体层222上可以设置有第一电极280,并且第二电极285可以设置在透明导电层230上。
[0057]图2为示出包括发光器件的发光器件封装件的第一实施方案的图。
[0058]根据本实施方案的发光器件封装件300包括:具有腔体的主体310 ;安装到主体310的第一引线框321和第二引线框322 ;安装在主体310上并且电连接到第一引线框321和第二引线框322的上述实施方案中的发光器件100 ;以及腔体内的模制部件340。
[0059]主体310可以由硅材料、合成树脂材料、或者金属材料形成。当主体310由导电材料(例如金属材料)形成时，尽管未示出，在主体310的表面可以覆盖有绝缘层以防止第一引线框321与第二引线框322之间的电短路。
[0060]第一引线框321与第二引线框322彼此电绝缘并且用于将电流供应到发光器件100。另外，第一引线框321和第二引线框322可以反射发光器件100中生成的光以增加光效率并且可以向外耗散发光器件100中生成的热。
[0061]发光器件100可以设置在主体310上，或者可以设置在第一引线框321或第二引线框322上。可以采用图1A中示例性示出的垂直型发光器件或图1B中示例性示出的水平型发光器件。
[0062]在本实施方案中，第一引线框321以导电的方式直接连接到发光器件100，并且第二引线框322经由引线 330连接到发光器件100。发光器件100可以经由例如引线接合、倒装芯片接合或管芯接合连接到引线框321和引线框322。
[0063]模制部件340可以包围并保护发光器件100。另外，模制部件340可以包含磷光体350以改变从发光器件100发射的光的波长。
[0064]从发光器件100发射的具有第一波长的光通过磷光体350激发以由此转换为具有第二波长的光。当具有第二波长的光经过透镜(未示出)时，可以改变光路。
[0065]在一个实施方案中，磷光体350可以包含:用于发射具有黄色波长的光的第一磷光体；用于发射具有绿色波长的光的第二磷光体；以及用于发射具有红色波长的光的第三磷光体。具体地，第一磷光体可以为硅酸盐基磷光体，并且第二磷光体和第三磷光体可以为氮化物基磷光体。更具体地，第一磷光体可以包含(Ba，Sr)2Si04:Eu，第二磷光体可以包含La3Si6N11ICe,并且第三磷光体可以包含(Sr，Ca) AlSiN3:Eu。
[0066]当通过具有蓝色波长的光激发时，从第一磷光体发射的光具有在553nm至558nm的范围内的峰值波长。峰值波长的最小值553nm和最大值558nm可以分别具有土 Inm的公差。从第一磷光体发射的光的半高宽在86nm至88nm的范围内，并且可以具有± Inm的公差。
[0067]从第二磷光体发射的光峰值波长为535nm并且半高宽为107nm。从第三磷光体发射的光峰值波长为625nm并且半高宽为81nm。在此，来自第二磷光体的光和来自第三磷光体的光可以在第二磷光体和第三磷光体通过具有蓝色波长的光激发时发射。
[0068]在横坐标轴为光的波长并且纵坐标轴为光的强度的图中，半高宽是指抛物线与在与具有相应波长的光的峰值波长的一半(50%)的位置处的水平线相交的两点之间的长度。
[0069]图3A为示出常规发光器件封装件的发光光谱的图，并且图3B为示出包括根据一个实施方案的磷光体的发光器件封装件的发光光谱的图。
[0070]如图3A和3B所不例性不出的，从发光器件发射的蓝光的光谱在450nm的波长附近具有一个峰，并且当磷光体被激发时发射的光具有在比蓝光波长范围更长的波长范围内的峰。图3A所示例性示出的发光器件封装件仅包括硅酸盐磷光体，并且从磷光体发射的光的半高宽W1为约96nm。
[0071]根据上述实施方案，图3B中示例性示出的发光器件封装件包括磷光体。从第一磷光体到第三磷光体发射的混合光的半高宽W2可以为IlOnm或更大，并且更具体地可以为约115nm，这比从第一磷光体至第三磷光体中的每一个磷光体所发射的光的半高宽更宽。图3B中示例性示出的从所有磷光体发射的光的半高宽W2比图3A中示例性示出的从单个硅酸盐基磷光体发射的光的半高宽W1更宽。
[0072]下面的表1表示常规钇铝石榴石(YAG)磷光体和根据本实施方案的磷光体的色度坐标。
[0073]表1
[0074]
【权利要求】
1.一种磷光体,包括: 发射具有黄色波长的光的硅酸盐基第一磷光体； 发射具有绿色波长的光的氮化物基第二磷光体；以及 发射具有红色波长的光的氮化物基第三磷光体， 其中，当所述磷光体通过具有蓝色波长的光激发时，从所述第一磷光体至所述第三磷光体发射的混合光的光谱的半高宽为IlOnm或更大。
2.根据权利要求1所述的磷光体，其中所述第一磷光体的重量百分比在60%至75%的范围内，所述第 二磷光体的重量百分比在20%至35%的范围内，并且所述第三磷光体的重量百分比在2%至3%的范围内。
3.根据权利要求1所述的磷光体，其中所述第一磷光体包含(Ba，Sr)2Si04:Eu。
4.根据权利要求1所述的磷光体，其中所述第二磷光体包含La3Si6N11:Ce。
5.根据权利要求1所述的磷光体，其中所述第三磷光体包含(Sr，Ca)AlSiN3:Eu。
6.根据权利要求1所述的磷光体，其中从所述第一磷光体、所述第二磷光体和所述第三磷光体发射的混合光为白光，并且所述白光中的绿光具有CIEx范围为0.296至0.316并且CIEy范围为0.606至0.626的色度坐标。
7.根据权利要求1所述的磷光体，其中从所述第一磷光体、所述第二磷光体和所述第三磷光体发射的混合光为白光，并且所述白光中的红光具有CIEx范围为0.624至0.644并且CIEy范围为0.322至0.342的色度坐标。
8.根据权利要求1所述的磷光体，其中从所述第一磷光体、所述第二磷光体和所述第三磷光体发射的混合光为白光，并且所述白光中的蓝光具有CIEx范围为0.142至0.162并且CIEy范围为0.044至0.064的色度坐标。
9.根据权利要求1所述的磷光体，其中所述第一磷光体通过具有蓝色波长的光激发，并且发射峰值波长在553nm至558nm范围内的光。
10.根据权利要求1所述的磷光体，其中所述第二磷光体通过具有蓝色波长的光激发，并且发射峰值波长为535nm的光，并且所述光的光谱的半高宽为107nm。
11.根据权利要求1所述的磷光体，其中所述第三磷光体通过具有蓝色波长的光激发，并且发射峰值波长为625nm的光,并且所述光的光谱的半高宽为81nm。
12.一种发光器件封装件，包括: 彼此电绝缘的第一电极和第二电极； 至少一个发光器件，所述发光器件电连接到所述第一电极和所述第二电极中的每一个电极以发射具有第一波长的光；以及 根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的磷光体，并且所述磷光体通过从所述发光器件发射的具有蓝色波长的光激发以发射具有第二波长的光。
13.—种磷光体,包括: 发射具有黄色波长的光的第一磷光体； 发射具有绿色波长的光的第二磷光体；以及 发射具有红色波长的光的第三磷光体， 其中，所述第一磷光体、所述第二磷光体和所述第三磷光体包含氮，并且当所述磷光体通过具有蓝色波长的光激发时，从所述第一磷光体至所述第三磷光体发射的混合光的光谱的半高宽为119nm或更大。
14.根据权利要求13所述的磷光体，其中所述第一磷光体包含(Ba，Sr)Si2 (O, C1)2N2:Eu。
15.根据权利要求13所述的磷光体,其中所述第二磷光体包含La3Si6N11:Ce。
16.根据权利要求13所述的磷光体，其中所述第三磷光体包含(Sr，Ca)AlSiN3:Eu。
17.根据权利要求13至权利要求16中任一项所述的磷光体，其中从所述第一磷光体、所述第二磷光体和所述第三磷光体发射的混合光为白光，并且所述白光中的绿光具有CIEx范围为0.302至0.322并且CIEy范围为0.583至0.603的色度坐标。
18.根据权利要求13至权利要求16中任一项所述的磷光体，其中从所述第一磷光体、所述第二磷光体和所述第三磷光体发射的混合光为白光，并且所述白光中的红光具有CIEx范围为0.633至0.653并且CIEy范围为0.324至0.344的色度坐标。
19.根据权利要求13至权利要求16中任一项所述的磷光体，其中从所述第一磷光体、所述第二磷光体和所述第三磷光体发射的混合光是白光，并且所述白光中的蓝光具有CIEx范围为0.143至0.163并且 CIEy范围为0.039至0.059的色度坐标。
【文档编号】C09K11/79GK104164234SQ201410203308
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】金泰勋, 李智娜, 韩美正 申请人:Lg伊诺特有限公司