JP2014123756A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の発光素子は、均一な白色光の具現が可能であり、高輝度とより広い色再現範囲が得られ、これを用いて、LCDでの均一な光分布及び低電力消耗と共に高耐久性を有するLCDバックライトを製造することができる。
【選択図】図1
Description
また、本発明は、均一な白色光を具現し、より広い色再現範囲を有する発光素子を用いて、LCDでの均一な光分布及び低電力消耗と共に高耐久性を有するLCDバックライトを提供することを他の目的とする。
<化学式>
a(MIO)・b(MIIO)・c(MIIIA)・d(MIII 2O)・e(MIV 2O3)・f(MV oOp)・g(SiO2)・h(MVI xOy)
前記MIは、鉛(Pb)及び銅(Cu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記MIIは、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、及びマンガン(Mn)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記MIIIは、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、金(Au)、及び銀(Ag)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記MIVは、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、及びインジウム(In)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記MVは、ゲルマニウム(Ge)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、及びハフニウム(Hf)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記MVIは、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、アンチモン(Sb)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジミウム(Pr)、ネオジウム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、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(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記Aは、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、及びヨウ素(I)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記a、b、c、d、e、f、g、h、o、p、x、yは、0<a≦2、0<b≦8、0≦c≦4、0≦d≦2、0≦e≦2、0≦f≦2、0<g≦10、0<h≦5、1≦o≦2、1≦p≦5、1≦x≦2、1≦y≦5の範囲で設定される。
<化学式>
(A1−x−yEuxMI y)(B2−yMII y)S4
前記Aは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、及びカルシウム(Ca)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記Bは、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、及びインジウム(In)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記MIは、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、ガドリニウム(Gd)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの希土類元素であり、前記MIIは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、及びベリリウム(Be)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記xとyは、0.005<x<0.9、0<y<0.995、x+y<1である。
<化学式>
(A1−x−yEux(MI 0.5MII 0.5)y)B2S4
前記Aは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、及びカルシウム(Ca)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記Bは、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、及びインジウム(In)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記MIは、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、ガドリニウム(Gd)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの希土類元素であり、前記MIIは、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、及びカリウム(K)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記xとyは、0.005<x<0.9、0<y<0.995、x+y<1である。
<化学式>
(2−x−y)SrO・x(Bau、Cav)O・(1−a−b−c−d)SiO2・aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+
前記x、y、a、b、c、d、u、vは、0≦x<1.6、0.005<y<0.5、x+y≦1.6、0≦a<0.5、0≦b<0.5、0≦c<0.5、0≦d<0.5、u+v=1の範囲で設定される。
(2−x−y)BaO・x(Sru、Cav)O・(1−a−b−c−d)SiO2・aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+
前記x、y、u、vは、0.01<x<1.6、0.005<y<0.5、u+v=1、x・u≧0.4の範囲で設定され、前記a、b、c、dは、少なくとも一つの値が0.01よりも大きい。
<化学式1>
a(MIO)・b(MIIO)・c(MIIIA)・d(MIII 2O)・e(MIV 2O3)・f(MV oOp)・g(SiO2)・h(MVI xOy)
前記化学式1において、MIは、鉛(Pb)及び銅(Cu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、MIIは、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、及びマンガン(Mn)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、MIIIは、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、金(Au)、及び銀(Ag)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、MIVは、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、及びインジウム(In)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、MVは、ゲルマニウム(Ge)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、及びハフニウム(Hf)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、MVIは、ビスマス(Bi)、スズ(Sn)、アンチモン(Sb)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジミウム(Pr)、ネオジウム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、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(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、前記Aは、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、及びヨウ素(I)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素である。
表1は、銅を含まない蛍光体と異なる濃度の銅を含む蛍光体のゼータ電位及び移動度の変化比較を示し、表2は、温度85℃及び相対湿度100%での銅を含む混合物と銅を含まない混合物の経時的な相対強度を示す。
表1及び表2を参照すると、銅を含む混合物の水に対する安定性が、銅を含まない混合物の水に対する安定性よりも極めて高い。したがって、銅を含むシリケート系蛍光体は、水、湿気、極性溶媒に対して向上した安定性を有する。このような環境下の発光素子やLCDバックライトに適用する場合、優れた信頼性を提供することができる。
<化学式2>
(A1−x−yEuxMI y)(B2−yMII y)S4
前記化学式2において、Aは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、及びカルシウム(Ca)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、Bは、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、及びインジウム(In)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、MIは、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、ガドリニウム(Gd)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの希土類元素であり、MIIは、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、及びベリリウム(Be)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素である。また、前記化学式(2)において、前記xとyは、0.005<x<0.9、0<y<0.995、x+y<1の範囲で設定される。MIとMIIは、同一の量がそれぞれA位とB位を置換するので、荷電平衡が得られる。特に、MIとMIIは、それぞれA位の元素及びB位の元素と類似したサイズのイオン半径を有するように選ばれてもよい。したがって、活性イオンの結晶場のサイズを変更しないので、置換前の組成を有する蛍光体の発光波長を維持しながら、発光効率を増加させることができる。
<化学式3>
(A1−x−yEux(MI 0.5MII 0.5)y)B2S4
前記化学式3において、Aは、バリウム(Ba)、ストロンチウム(Sr)、及びカルシウム(Ca)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、Bは、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、及びインジウム(In)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、MIは、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、ガドリニウム(Gd)、及びルテチウム(Lu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの希土類元素であり、MIIは、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、及びカリウム(K)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素である。また、前記化学式(3)において、前記xとyは、0.005<x<0.9、0<y<0.995、x+y<1の範囲で設定される。
前記YAG系蛍光体の化学式は、下記の化学式4の構造を有する。
(Re1−rSmr)3(Al1−sGas)5O12:Ce
前記化学式4において、Reは、Y及びGdからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素である。また、前記化学式4において、前記rとsは、0≦r<1、0≦s≦1の範囲で設定される。
<化学式5>
MI aMII bMIII cOd
前記化学式(5)において、MIは、少なくともCe、または、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及びTbからなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であり、MIIは、Mg、Ca、Zn、Sr、Cd、及びBaからなる群から選ばれた少なくとも一つの元素であり、MIIIは、Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd、及びLuからなる群より選ばれた少なくとも一つの元素である。また、前記化学式5において、前記a、b、c、dは、0.0001≦a≦0.2、0.8≦b≦1.2、1.6≦c≦2.4、3.2≦d≦4.8の範囲で設定される。
<化学式6>
(Sr1−u−v−xMguCavBax)(Ga2−y−zAlyInzS4):Eu2+
前記化学式6において、前記u、v、x、y、zは、0≦u≦1、0≦v≦1、0≦x≦1、0≦(u+v+x)≦1、0≦y≦2、0≦z≦2、0≦y+z≦2の範囲で設定される。
<化学式7>
(2−x−y)SrO・x(Bau、Cav)O・(1−a−b−c−d)SiO2・aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+
前記化学式7において、前記x、y、a、b、c、d、u、vは、0≦x<1.6、0.005<y<0.5、x+y≦1.6、0≦a<0.5、0≦b<0.5、0≦c<0.5、0≦d<0.5、u+v=1の範囲で設定される。
<化学式8>
(2−x−y)BaO・x(Sru、Cav)O・(1−a−b−c−d)SiO2・aP2O5bAl2O3cB2O3dGeO2:yEu2+
前記化学式8において、前記x、y、u、vは、0.01<x<1.6、0.005<y<0.5、u+v=1、x・u≧0.4の範囲で設定され、前記a、b、c、dは、少なくとも一つの値が0.01よりも大きい。
図1は、本発明による発光素子の第1の実施例を示す断面図である。
図面を参照すると、発光素子は、基板10と、前記基板10上に形成された電極30、40、50と、それぞれ青色、赤色発光する発光ダイオードチップ20、25と、を備える。前記基板10の上部には、発光ダイオードチップ20、25を封止する成形部60が設けられ、成形部60の内部には、上述した蛍光体70が含まれる。
図示のように、発光素子は、基板10と、前記基板10上に形成された電極30、40と、それぞれ青色、赤色発光する発光ダイオードチップ20、25と、を備える。前記基板10の上部には、発光ダイオードチップ20、25を封止する成形部60が設けられ、成形部60の内部には、上述した蛍光体70と散乱剤80が含まれる。これは、上記した第1の実施例の構成と殆ど同一であり、これについて、重複する具体的な説明は省略する。
図面を参照すると、発光素子は、基板10と、前記基板10上に形成された電極30、40と、それぞれ青色、赤色発光する発光ダイオードチップ20、25と、を備える。これは、上記した第2の実施例の構成と殆ど同一であり、これについて、重複する具体的な説明は省略する。但し、前記基板10の上部に、発光ダイオードチップ20、25を封止し、蛍光体70が均一に分布された第1の成形部61と、前記第1の成形部61を取り囲んで散乱剤80が均一に分布された第2の成形部62とが設けられる。
図面を参照すると、発光素子は、基板10と、前記基板10上に形成された電極30、40、50と、それぞれ青色、赤色発光する発光ダイオードチップ20、25と、を備える。これは、第1の実施例の構成と殆ど同一であり、これについての具体的な説明は、図1に関連した説明と取り替えられる。但し、本実施例は、前記基板10の上部に発光ダイオードチップ20、25を取り囲むように形成された反射器110をさらに備え、前記反射器110の中央孔に発光ダイオードチップ20、25を封止する成形部60が設けられる。前記成形部60の内部には、均一に分布された蛍光体70が含まれる。
Claims (20)
- 第1ピーク波長を有する第1スペクトルを含む青色光を発光する第1光源と、
前記青色光によって励起され、第2ピーク波長を有する第2スペクトルを含む緑色光を発光する第2光源と、
第3ピーク波長を有する第3スペクトルを含む赤色光を発光する第3光源と、
複数のカラーフィルタと、を含み、
前記複数のカラーフィルタの各々のカラーフィルタは、前記第1スペクトル、前記第2スペクトル及び前記第3スペクトルのうち1つのスペクトルに対応して反応する波長領域を含み、
前記第2ピーク波長を有する前記第2スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第2スペクトルの波長領域に比べて広いことを特徴とする発光装置。 - 前記第1光源の前記第1ピーク波長は、430nm以上500nm以下であり、
前記第2光源の前記第2ピーク波長は、500nm以上580nm以下であり、
前記第3光源の前記第3ピーク波長は、580nm以上760nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 0.1μm以上20μm以下のサイズの粒子を含む散乱剤をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記散乱剤は、SiO2、Al2O3、TiO2、Y2O3、CaCO3、及びMgOのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項3に記載の発光装置。
- 前記第2光源はシリケート系蛍光体を含むことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記シリケート系蛍光体は銅を含むことを特徴とする請求項5に記載の発光装置。
- 前記第2光源はYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を含むことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第1スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第1スペクトルの波長領域に比べて広い、または、
前記第3スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第3スペクトルの波長領域に比べて広い、または、
前記第1スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第1スペクトルの波長領域に比べて広く、前記第3スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第3スペクトルの波長領域に比べて広いことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記第2光源の前記第2ピーク波長は、前記第2スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域のピーク波長と実質同一であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記第2光源の前記第2ピーク波長は、前記第2スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域のピーク波長と実質同一であり、
前記第3光源の前記第3ピーク波長は、前記第3スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域のピーク波長と実質同一であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1光源の前記第1ピーク波長は、前記第1スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域の実質中央に位置することを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 第1ピーク波長を有する第1スペクトルを含む青色光を発光する第1光源と、
前記青色光によって励起され、第2ピーク波長を有する第2スペクトルを含む緑色光を発光する第2光源と、
第3ピーク波長を有する第3スペクトルを含む赤色光を発光する第3光源と、
複数のカラーフィルタと、を含み、
前記複数のカラーフィルタの各々のカラーフィルタは、前記第1スペクトル、前記第2スペクトル及び前記第3スペクトルのうち1つのスペクトルに対応して反応する波長領域を含み、
前記第2ピーク波長は、前記第2光源に対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域のピーク波長と実質同一であることを特徴とする発光装置。 - 前記第2光源はシリケート系蛍光体を含むことを特徴とする請求項12に記載の発光装置。
- 前記シリケート系蛍光体は銅を含むことを特徴とする請求項13に記載の発光装置。
- 前記第2光源はYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体を含むことを特徴とする請求項12に記載の発光装置。
- 前記第1スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第1スペクトルの波長領域に比べて広い、または、
前記第3スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第3スペクトルの波長領域に比べて広い、または、
前記第1スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第1スペクトルの波長領域に比べて広く、前記第3スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第3スペクトルの波長領域に比べて広いことを特徴とする請求項12に記載の発光装置。 - 前記第2光源の前記第2ピーク波長は、前記第2スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域のピーク波長と実質同一であることを特徴とする請求項12に記載の発光装置。
- 前記第1光源の前記第1ピーク波長は、前記第1スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域の実質中央に位置することを特徴とする請求項12に記載の発光装置。
- 第1ピーク波長を有する第1スペクトルを含む青色光を発光する第1光源と、
前記青色光によって励起され、第2ピーク波長を有する第2スペクトルを含む緑色光を発光する第2光源と、
第3ピーク波長を有する第3スペクトルを含む赤色光を発光する第3光源と、
複数のカラーフィルタと、を含み、
前記複数のカラーフィルタの各々のカラーフィルタは、前記第1スペクトル、前記第2スペクトル及び前記第3スペクトルのうち1つのスペクトルに対応して反応する波長領域を含み、
前記第2スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域は、前記第2スペクトルの波長領域に比べて広いことを特徴とする発光装置。 - 第1ピーク波長を有する第1スペクトルを含む青色光を発光する第1光源と、
前記青色光によって励起され、第2ピーク波長を有する第2スペクトルを含む緑色光を発光する第2光源と、
第3ピーク波長を有する第3スペクトルを含む赤色光を発光する第3光源と、
複数のカラーフィルタと、を含み、
前記複数のカラーフィルタの各々のカラーフィルタは、前記第1スペクトル、前記第2スペクトル及び前記第3スペクトルのうち1つのスペクトルに対応して反応する波長領域を含み、
前記第2ピーク波長は、前記第2スペクトルに対応する前記カラーフィルタの前記反応する波長領域のピーク波長と実質同一であることを特徴とする発光装置。
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