TWI309895B - Light emitting device and lcd backlight using the same - Google Patents

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TWI309895B
TWI309895B TW095136522A TW95136522A TWI309895B TW I309895 B TWI309895 B TW I309895B TW 095136522 A TW095136522 A TW 095136522A TW 95136522 A TW95136522 A TW 95136522A TW I309895 B TWI309895 B TW I309895B
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Kyung Nam Kim
Sang Mi Park
Tomizo Matsuoka
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Seoul Semiconductor Co Ltd
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Description

I3〇98?4pifdoc 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種發光元件以及使用此發光元件之 LCD背光模組。更明碡地說，本發明是關於一種能夠實施 均勻白光且具有廣泛的色彩重現範圍之發光元件以及一種 使用此發光元件之LCD背光模組。 【先前技術】 隨著資訊及通信技術之發展，因不斷地需要高效能攜 帶型資訊處理元件及行動通信終端，所以在系統中不斷地 需要具有咼效能及品質之各種組件。通常應用於媒體且大 尺寸終端（諸如，筆記型電腦）之監視器的液晶顯示器 (Liquid crystal display，LCD )在其後侧需要白背光源，因 而將冷陰極螢光燈（cold cathode fluorescent lamp，CCFL) 用作此为光源之情況下，存在有高亮度之均勻白光的諸多 優勢以及類似優勢。然而，由於未來對汞之使用受到限制， CCFL可能無法繼續使用。因此，有關於背光源（CCFl 可由月光源替代）之研究已積極地在進行中。在諸多背光 源之中，使用發光元件作為能夠取代CCFL之背光源已進 入到以聚光燈作為光源。 發光二極體（light emitting diode, LED )是藉由在半導 體之p-n接合結構中注入少數載體（電子或電洞）而產生’， 且歸因於載體之重組合而發光的元件。由於led具有低的 功率消耗以及長的使用壽命’可安裝於狹窄空間中且具有 抵抗振動之強電阻，所以LED日益用作多種資訊處理以及 5 I3〇98^6pifdoc 通信元件中之組件。 作為使用發光二極體之L C D背光源之先前技術，韓國 專利早期公開案第2002-0041480號已揭露一種LCD背光 源模組，其中使用磷光體將藍光發光二極體所發射的藍光 轉換為白光且接著使白光入射於光導板（light guide plate) 上以均勻的光分佈，並使LCD可具有均勻的光分佈、低功 率消耗以及高耐久性。在LCD背光源模組中，藍光發光二 極體以及磷光體可用以實施具有高亮度之均勻的白光。然 而，由於在將LCD背光源模組用作在lCD之後部處的白 光源之情況下，當光經透射至RGB彩色濾光片（c〇1〇r filter)中時可表達的色彩重現範圍相當地狹窄，所以在更 接近自然色之影像的實施中存在限制。特定言之，由於以 上色彩重現範圍大大地低於由國家電視系統委員會 (National Television System Committee, NTSC)提供的色 彩重現範圍，所以難以重現更多的實際色彩。 如另一先前技術，驅動LCD背光模組之方法已揭露於 韓國專利早期公開案第2004-0087974號中，其中在LCD 为光模組中使用單一白光發光二極體或三個紅、藍以及綠 光發光一極體以形成白背光源，且微電腦用以量測輪入電 流以及每一 LED之色彩且接著調整最終供應至每一 led 之電流。與現有的CCFL才目比，使甩三個紅、藍以及綠光 發光二極體之背光源可滿足相#寬的色彩魏範圍，但由 於各別LED之熱或瞬時特性相互不同，所以存在視使用環 境而定來改變色調（料定言之，歸因於非均-色彩之發 Ι3_§56ρ· ί，色彩未能均勻混合）之劣勢或類似劣勢。此外，存在
碩外的劣勢，在於色彩座標歸因 B 祸璜掎^ 巾U趴母日日片之輸出的改變 硯％也皿度_化’難以實施高亮度 led晶片的電職態是難的。 #“動母- 【發明内容】 技術問顳 钟树贿決上述_。因此，本㈣之目標在於 ki、-種_貫簡自自光且具衫亮度 重現範圍之發光元件。 、，本發明之另-目標在於提供一種使用能夠實施均勾白
光且具有廣泛的色彩重現範圍之發光元件和具有在LCD 上均勻光分佈以及低功率雜與高耐久性之LCD背光模 組。 、 技術解決方銮 根據用於達成上述目標的本發明之態樣，提供一種發 光元件，其包括至少一藍光發光二極體（LED)晶片、至 少一紅光LED晶片以及藉由藍光;LED晶片所發射的光發 射綠光之至少一填光體。 較it地’監光LED晶片發射具有430 nm至500 nm之 波長的光，紅光LED晶片發射具有580 nm至760 nm之波 長的光且碟光體發射具有500 nm至580 nm之波長的光。 更佳地’藍光LED晶片發射具有450 nm至470 nm之波長 的光’紅光LED晶片發射具有620 nm至640 nm之波長的 光且磷光體發射具有515 nm至540 nm之波長的光。 I309mifd〇c 1將言妒敗溫汍碌代鎵酸鹽之磷 外，可組合以及使用用於發射用作w光體。此 之不_光體。 之兩個或兩個以上種類 碟光體可包括如下列化學式中所表 〈化學式〉 · a(M!0) · b(Mn〇) - c(MhiA) . d Ιπ f(MV〇〇p).g(Si〇2).h(MVIx〇y) ^ 2〇) * ^〇3) · 辛，5中二^由：以及CU組成之群族的至少-元 京Μ疋坻自由Be、Mg、Ca、&、如、h 70 虹成之群族的至少-缝^是選自由仏他^及^ 二、AU以及Ag組成之群族的至少一元素， 由 B、A1、Ga以及In組成之群族的至少一元素，^是^ 由 Ge、V、Nb、Ta、w、M〇、Ti、Zr^H^^ 的至少-元素，Μ-是選自由Bi、Sn、补、sc、、、：之广：
Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、H〇、玢、2、
Yb以及Lu組成之群族的至少一元素，A是選自由F、c卜 Br以及I組成之群族的至少一元素，且其中a、b、c、d、 e、f、g、h、〇、P、Xw&5^.ssK〇<aS2、〇<bg、〇^^、 〇<d<2 ^ 〇<e<2 ^ 〇<f<2 > 〇<g<10 , 〇<h<5 Λ ^ ^ l£x£2以及匕y$5之範圍内。 _ _ 磷光體可包括如下列化學式中所表達的磷光體·· 〈化學式〉 (A].x.yEuxMIy)(B2.yMIIy)S4 其中A是選自由Ba、Sr以及Ca組成之群族的至少一 8 I3098^36pifd〇c 元素’ B是選自由A1、Ga以及In組成之群族的至少_元 素，M1是選自由Sc、Y、La、Gd以及Lu組成之群族的^ 少一稀土元素，是選自由Mg、Zn以及Be組成之群族 的至少一元素’且其中X以及y經設定於〇.〇〇5<χ<() 9、' 0<y<0.995以及x+y<l之範圍内。 • 磷光體可包括如下列化學式中所表達的鱗光體： 、 〈化學式〉 (Aj.x.yEUxCM^ 5MII〇.5)y)B2S4 • 其中A是選自由Ba、Sr以及Ca組成之群族的至少— 元素，B是選自由A卜Ga以及In組成之群族的至少一元 素’ M1是選自由Sc、Y、La、Gd以及Lu組成之群族的至 少一稀土元素，M11是選自由Li、Na以及K組成之群族的 至少一元素，且其中X以及y經設定於〇.〇〇5<x<〇.9、 0<y<0.995以及x+y<l之範圍内。 磷光體可更包括下列化學式中之至少一者中所表達的 鱗光體： φ 〈化學式〉 (2-x-y)Sr〇 x(Bau, Cav)0 . (l-a-b-c-d)Si〇2 . aP205bAl203cB2〇3dGe02:yEu2+ , 其中父、又、&、13、（；、（1、11以及¥經設定於〇£；^<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 以及u+v= 1之範圍内，以及 〈化學式〉 (2-x-y)Ba〇 . x(Sru， Cav)0 * (l-a-b-c-d)Si〇2 9 I3〇98§S6pifdoc aP2〇5bAl203cB2〇3dGe〇2:yEu2+ 其中x、y、u以及v經設定於O.OlcxCHO.ookyco 5、 u+v=l以及χ.β〇.4之範圍内，且a、b、c以及d中之至 少一值大於0.01。 本發明之發光元件可更包括具有〇_1 μχη至20 之大 4 小的散射劑（scattering agent)。散射劑可包括選自由Si〇2、 * A12〇3、Ti〇2、Y2〇3、CaC03以及MgO組成之群族的至少 一者。 • 本發明之發光元件可更包括：主體，其具有安裝於其 上之LED晶片；以及封膠（m〇iding member)，其形成於 主體之頂部以囊封led晶片且包括磷光體。封膠可包括磷 光體以及散射劑。主體可為基板或散熱片（heat sink)或 引線終端（lead terminal)。 根據本發明之另一態樣，提供一種包括上述發光元件 之LCD背光模組。 有利效應 ♦ 根據本發明，藉由使用藍光與紅光發光二極體晶片以 及藉由監光發射綠光之構光體，可製造能夠實施均勻白光 且具有尚壳度以及廣泛的色彩重現範圍之白光發射元件。 ' 詳s之’可將本發明之發光元件應用至LCD背光模組之存 * 在優勢在於均勻光之實現以及具有廣泛的色彩重現範圍之 優越的白光發射特性。 【實施方式】 1309嘲㈣。c 下文將參看附圖詳細描述本發明之較佳實缺 =本㈣不限於本文情提出之實施例，而是可以不同、 ^7曰被=細。相反，僅提供較佳實施例以使本發明在本文 得=完全顧且充分傳縣㈣之範#至熟胃此項技術 考。在圖式中，相似的構件由相同參考數字指定。 根據本發明之發光元件包括藍光與紅光發光二極體 (LED)晶片以及至少一或多個磷光體（每一者使用藍光 之部分作為激勵源來發射綠光），使得自LED晶片之藍光 與、、工光發射與自碟光體之綠光發射的組合而獲得白光。亦 即，經由發射具有430 nm至· nm之波長的光之藍光 LH)晶片、發射具有S8〇 nm至 nm之波長的光之红光 LED晶片與使用藍光作為激勵源可產生具有500 nm至· nm之波長的綠光之填紐的組合，可實現白光。更佳地， 根據本發明=發光元件包括發射具有45〇 至47〇麵之 波長的光之監光LED晶片、發射具有62〇nm至64〇nm之 波長的光之紅光LED晶片與使用藍光作為激勵源可產生 具有MSmn至540nm之波長的綠光之碟光體的组合。可 將含石夕酸鹽或硫代鎵酸鹽之碟光體用作由藍光激勵且發射 綠光之填先體。此外，可以將兩個或兩個以上種類的不同 石粦光體相互混合的狀態使用其。 含石夕酸鹽之鱗光體具有如下列化學式⑴中所 結構.
[化學式1]
13098氣· . b(Mn0) . c(MnlA) . d(MlIl2〇) . e(MlV2〇3) · f(M 〇〇p)-g(Si02)-h(MVIx〇y) 在化學式⑴巾，MI是選自由％以及“組成之群 矢的至少—^素;Μπ是選自由Be、MgCa、Sr、Ba、Zn、
Cd以及Mn組成之群族的至少一元素；是選自由^、 =K、Rb、Cs、Au以及Ag組成之群族的至少一元素； ^是選自由B、Al、Ga以及In組成之群族的至少一元素； Μ 是選自由 Ge、V、Nb、Ta、w、M〇、Ti、Zr 以及班 組成之群族的至少一元素；Mv〗是選自由m、Sn、sb、Sc、 Y La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、
Er Tm、Yb以及Lu組成之群族的至少一元素；A是選自 由F、a、Br以及I組成之群族的至少一元素。 此外’在化學式（1)中，a、b、c、d、e、f、g、h、 〇、p、X 以及 y 經設定於 〇<a$2、〇<b$8、〇$C£4、〇SdS：2、 〇<e<2 > 0<f<2 ' 0<g<10 > 〇<h<5 > l<〇<2 > l<p<5 ' l<x<2 以及l$y^5之範圍内。 表1以及表2說明當具有如化學式（1 )之結構的含石夕 酸鹽之鱗光體包括銅時的效應。 表1展示不包括銅之磷光體與包括不同濃度的銅之其 他石粦光體之間的ζ電位（zeta potential)以及遷移率之改 變’且表2展示在溫度為85°C以及相對濕度為1〇〇%下相 關於包括銅之化合物以及不包括銅之化合物的時間之相對 強度。 [表1] 12 13098§^6pifdoc 磷光體組合滅 ~~— 包括銅之(Ca, Sr, Ba，Eu)-Si〇4 _^电1立 . _ -3.5 mV 包括 0·005 mol 銅之(Ca, Sr, Ba, Eu)-Si〇4 --——-- -3.3 mV 包括 0.01 mol 銅之(Ca, Sr, Ba, Eu)_Si〇4 —~~----- ---- -2.5 mV 包括 0.1 mol 銅之(Ca, Sr, Ba，Eu)-Si04 ~~~---- 一 +0-33 mV ~ — [表2] 遷移率 -2.4. ΙΟ·5 cm2/Vs -2.3. ΙΟ·5 cm2/Vs :1·8.10·3 __cmVVs_ :1.4.10-5 cm2/Vs 24小— 時後的 相對強 度 ---- 1 ΛΑ » 200小 時後的 相對強 度 磷光體組合物 1UU /J\ 時後的 相對強 度 500小 時後的 相對強 1000 ήΓ 時後的 相對強 包括銅之(Ca，Sr，Ba, Eu)-Si04 98.3 96.0 93.3 84.7 79.3 包括0.005 mol銅之(Ca， Sr, Ba? Eu)-Si04 100.0 99.6 98.6 96.3 94.0 包括0.01 mol銅之(Ca, Sr,Ba, Eu)-SiQ4 98.6 98.5 95.8 92.8 90,1 包括 0.1 mol 銅之(Ca, Sr, Ba, Eu)-Si04 98.7 98.0 96.4 93.2 90.0 蒼看表1以及表2，包括銅之化合物與水相抵抗的穩 定性大大高於不包括銅之化合物與水相抵抗的穩定性。因 此’包括銅之含矽酸鹽之磷光體具有改良與水、濕氣以及 極性洛劑相抵抗的穩定性。在於上述的環境下將含石夕酸鹽 之磷光體應用至發光元件或LCD背光模組之情況下，其可 提供優越的可靠性。 13 13〇98§§6pifdoc 含硫代鎵酸鹽之磷光體具有如下列化學式（2)中所表 達的結構： [化學式2] (A1.x.yEuxM1y)(B2.yMIIy)S4 在化學式（2)中，A是選自由Ba、Sr以及Ca組成 * 之群族的至少一元素；B是選自由A卜Ga以及hi組成之 * 群族的至少一元素；M1是選自由Sc、Y、La、Gd以及Lu 組成之群族的至少一稀土元素；Μπ是選自由Mg、Zn以及
瞻 Be組成之群族的至少一元素。此外，在化學式（2)中，X 以及y經設定於0·〇〇5<χ<〇.9、0<y<0.995以及x+y<l之範 圍内。由於相同量的Μ1以及Μ11分別在位置A以及B處 經取代’所以實現電荷平衡。特定言之，M1以及M11可經 選擇以具有類似於分別在A以及B位置處之元素的離子半 徑相同之離子半徑。因此，由於未改變活性離子之晶場振 幅（crystal field amplitude)，所以邛增加發光效率，同時 維持在取代前的具有組合物之磷光體的發射波長。 • 此外，含硫代鎵酸鹽之磷光體的化學式具有如下列化 學式（3)之結構： [化學式3] (Al-x-yEuJMVjM1 0.5)y)B2S4 * 在化學式（3)中，A是選自由Ba、Sr以及ca組成 之群族的至少一元素；B是遘自由A1、Ga以及In組成之 ，族的至少-元素；Μ】是選自由Sc、Y、La、Gd以及Lu 組成之群族的至少一稀土元紊；Μ11是選自由Li、Na以及 14 I3〇9894pifdoc κ組成之群族的至少—元素。此外，χ 画<X<〇.9、o<y<0.995以及x+y<1之範圍内>；、、工疋 ㈣有如Γ學式（3)中表達的結構之含硫代鎵酸鹽之 "――μ離子所需要之位置Α首先由具有類似的離 士丨離子替代’ '接著類似地由具有類似的離子 、一之早碌子以二價離子的相同量替代，以便補償歸因 於三價離子之替代的電荷不平衡。因此，在將整個電荷平
2持於二價離子所需要之位置八的同時可獲得優越的發 射特性。 心亦即’在具有如化學式（3 )中表達的結構之含硫代鎵 t之魏體巾（亦即，在硫代鎵酸Μ光體之通式AB2s4 I )’―二f離„子所需要之位置A首先由具有類似的離子大 二^價广1 #代’且接著類似地由具有類似的離子大小 之單彳貝M1以三價Μπ的相同量替代，以便補償歸因於三價 離子之替代的電荷不平衡。因此，在將整個電荷平衡保持 於二價離子所需要之位置Α的同時可獲得優越的發射特 因此，由於在此雙替代中考慮了具有相同大小的離子 t替代，所以具有如化學式（3)中表達的結構之含硫代鎵 ^鹽之磷光體可維持與現有的硫代鎵酸鹽磷光體相同的電 荷平衡，同時不引起晶格失真。因此，含硫代鎵酸鹽之磷 ，體具有優越的發射效率以及發光強度，同時維持整個電 荷平衡。 此外’含YAG之磷光體更包括有含矽酸鹽或硫代錄 15 i3〇m- 酸鹽之碟光體，使得在藍波長帶（wavelength band)中， 在激勵下可實施大量優越的綠光。 以上含YAG之鱗光體具有如下列化學式（4)中所表 達的結構： [化學式4] (Re1.rSmr)3(Al1.sGas)5〇]2：Ce
在化學式（4)中，Re是選自由γ以及Gd組成之群 族的至少一元素。此外，在化學式（4)中，r以及s經設 定於0分<1以及〇£s$l之範圍内。 另外，磷光體具有如下列化學式（5)中所表達的結構： [化學式5] MIaMIIbMI1IcOd 在化子式（5)中，Μ為至少Ce以及選自由Cr、Mn、
Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、
Tm以及Tb組成之群族的至少一元素；m11是選自由以邑 Ca、Zn、Sr、Cd以及Ba組成之群族的至少一元素.' Mm 是選自由 A卜 Sc、Ga、Y、In、La、Gd 以及'Lu 之群族的至少一元素。此外，在化學式（5)中，& b 以及 d 經設定於 0.0001 分$0·2、0.8立^1,2、1.6^c<2 4、、C 3.2^^4.8之範圍内。 ·以及
另外，磷光體具有如下列化學式（6)中所表達的、社 [化學式6] (Sri.u.v-xMguCavBax)(Ga2-y.zAlyInzS4):Eu2+ 在化學式（6)中，u、v、x、y以及z經設定於 16 I3〇98^6pifdoc 、OSxSl、0$ (u+ν+χ) si、〇SyS2、0SZS2 以及 〇$y+Z£2 之範圍内。 此外，構光體具有如下列化學式（7)中所表達的結構： [化學式7] (2-x-y)SrO * x(Bau, Cav)0 · (l-a-b-c-d)Si02 · aP2〇5bAl2〇3cB2〇3<iGe〇2:yEu2+ 在化學式（7)中’\、乂、&、13、(：、（1、11以及¥經設 定於 0分<1.6、0.005<y<0.5、x+ysl.6、0$a<0.5、0分<0 5、
0$c<0.5、0Sd<0.5 以及 u+v=i 之範圍内。 另外，磷光體具有如下列化學式（8)中所表達的結構： [化學式8] (2-x-y)BaO · x(Sru, Cav)0 . (l-a-b-c-d)Si02 · aP 2〇5bAl2〇3cB2〇3dGe02:yEu2+ 在化學式（8)中，x、y、u以及v經設定於〇 〇1<x<16、 0.005<y<0.5、u+v=i 以及 χ.^ο.4 之範圍内；且 &、匕、c 以及d中之至少一值大於0 01。 因此，本發明之發光元件具有藍光與紅光LED晶片上 及上述鱗光體，且經由自晶片以及碟光體發射之光的组J 可實現白光。亦即’自LED晶片發射之藍光與紅光以及: 碟光體《轉換的綠級混合以實勒光。由於 紅、藍以及綠之習知三色LED的情況下相比，呈^
Si:色:域中之光譜面積大大增加了，所以本發： 白先舍射70件可獲得高發光。此外，與使 以及鱗光體之情況下相比，本發明之#發射元 17 I3〇9895pifdoc 更廣的色織現範_優勢。因此，可將本發明之發光元 件使用至LCD为光模組作為優越的光源，此歸因於其高亮 度以及廣泛的色彩重現範圍之增強的特性。詳言之，含硫 代鎵酸鹽之磷光體具有相對狹窄的頻寬，亦即，在尖 峰強度（peak imensity )下量測的發射光譜之頻寬。因此^ 可將使用具有狹窄頻寬之含硫倾_之魏體的發光元 件用作LCD背光模組之光源以增強LCD之色彩重現。 下文將參看附圖描述本發明之發光元件。 圖1是根據本發明之發光元件之第一實施例的截面 圖。 參看此圖式，發光元件包括：基板1〇 ;形成於基板1〇 上之電極30、40以及50;以及分別發射藍以及紅光之lED 晶片20以及25。用於囊封LED晶片20以及25之封膠60 進一步形成於基板之頂部上，且上述磷光體7〇包括於封膠 60的内部中。 基板10可包括反射部分（未圖示），該反射部分藉由 在基板10之中心區域中形成預定凹槽且接著使凹槽之側 壁以預定斜度傾斜而製造。此反射部分經形成以使得自 LED晶片20以及25發射的光之反射最大化且亦可增強發 射效率。 此貫施例之電極包括第一、第二以及第三電極、4〇 以及50,其可使用印刷技術或黏著劑而形成於基板1〇上。 藍光以及紅光LED晶片20以及25 (其中每一者在其 頂部以及底部平面上具有正以及負電極）通常安裝於第二 18 !3〇98^6pifdoc 1極40上且經由導線9G分別電連接至第一以及第三電極 以及50，以同時或獨立地驅動各別led晶片如以及 25 ° 、電極30、40以及50之形狀以及數目或LED晶片20 以及25組合的安裝組態不限於上述描述，而是可以各種方 式f實施。舉例而言’可安裝藍光以及紅光LED晶片，其 中母者在其頂部平面上具有正電極以及負電極。
此外，用於囊封LED晶片20以及25之封膠6〇形成 於基板10之頂部上。使用藍麵為激勵源發機光之鱗光 體70包括於封膠60中。如上所述，可將含石夕酸鹽或硫代 鎵酸鹽之魏體用作磷紐7G，且可混合収接著使用多 種填光體。如此圖式中所示，較佳地，將鱗光體7〇均句地 分佈於封膠60的内部中。或者，在以财厚度打點磷光體 70與樹脂之混合物以包圍藍光LED晶片2〇之頂部以及側 表面後，可形成封膠60。
在此實施例中，由於均一地分佈於封膠6〇中之磷光體 70’藍光以及紅光LED晶片20以及25發射的光經均勻混 合以實現更多的均勻白光。 使用預定的環氧樹脂與磷光體7〇之混合物，可經由注 入製程形成封膠60。此外，封膠6〇可以下列方式形成： 首先使用額外的模來製造，接著經壓入或經熱處理之方式 來形成。封膠60可成形為光學透鏡形式、平板形式、在其 表面上具有預定的不規則性之形式以及類似形式。 在本發明之發光元件中’藍光以及紅光 LED晶片20 19 1309895 22i36pif.d〇c 、、及25發射一次光（primary Hght)，—次光之部分激勵罐 ，體70以發射經波長轉換的二次光（sec〇ndai^丨^以），使 得可藉由一次光與二次光之混合而實現所要的光譜範圍内 之色，。亦即，分別自藍以及紅光LED晶片2〇以及25 t射監光以及紅光’且綠光自部分藍光所激勵的磷光體7〇 發射。因此，作為一次光的部分藍光以及紅光與作為二次 光之綠光相互混合以實現白光。 圖2是根據本發明之發光元件之第二實施例的截面 圖0 芩看此圖式，發光元件包括：基板1〇 ;形成於基板1〇 上之電極30以及40 ;以及分別發射藍光以及紅光之lED 晶片20以及25。用於囊封LED晶片2〇以及乃之封膠6〇 進一步形成於基板10之頂部上，且上述磷光體7〇以及散 射劑80包括於封膠60之内部中。第二實施例之發光元件 的組態與第一實施例之發光元件的組態幾乎相同，因此本 文中將省略與第一實施例重疊的詳細描述。 第二實施例之電極經形成以包括第一電極3〇、第二電 極40以及第三電極（未圖示）(3LED晶片2〇以及乃分別 女裝於第一以及第二電極30以及40上，且接著經由導線 9〇共同電連接至第三電極（未圖示）。此外，可提供第一'”、 第二、第三以及第四電極，使得LED晶片2〇以及乃分別 安裝於第一以及第二電極30以及4〇上，且經由導線卯 獨立地電連接至第三以及第四電極（未圖示）。，、’' 另外，用於囊封LED晶片20以及25之封膠6〇進一 20 !3〇989^ t10之頂部上。磷光體70以及散射劑80均-=佈且包括於封膠6G中。如 體可包括磷光體70 Γ介日人 、+又τ使用之裇先 體），並使用矽酸鹽或硫代鎵酸鹽之磷光 」:使用▲先作為激勵源而發射綠光。此外，可混合以 士，，使j兩個或兩個以上種類之不闕光體。舉例而 二，可進一步包括含yag之鱗光體。另外，散射劑8〇經 添加以助於混合光，且具有〇1 _至
Si〇2、Al2〇3、吨、Y2〇3、CaC〇3 以及 Mg0 中之至=
者用作散射劑80。 曰同樣，由於發光元件包括散射劑80，可允許自LED 曰曰片20以及25發射的光藉由散射劑8〇而散射且接著發射 至外部，所以可在廣泛範肋均勻地發縣而無需形成不 必要的發細案。因此，具有不㈣長之光衫泛範圍内 經發射且更，地混合，因此發光元件可實現均勻白光。 圖3是根據本發明之發光元件之第三實施例的截面 圖。
參看此圖式’發光元件包括：基板1〇 ;形成於基板1〇 ^之電極30以及40 ;以及分別發射藍光以及紅光之LED ，片20以及25。第三實施例之組態與第二實施例之組態 幾乎相同，本文中將省略與第二實施例重疊的詳細描 述。或者，發光元件包括形成於基板1〇之頂部上的第一以 及第二封膠61以及62。磷光體70經均勻地分佈於第一封 膠61中以囊封LED晶片20以及25,且散射劑8〇經均勻 地分佈於第二封膠62中以包圍第一封膠61。 21
I3098IUe 藍光以及紅光LED晶片20以及25八 紅光，且部分藍光激勵磷光體7〇以 射藍光以及 及紅光穿過第-封膠61。因此，部^ ^光’同時藍光以 長轉換的綠光經相互混合以實現白弁。紅光以及經波 長之光由分佈於第二封膠62中之，具有不同波 第-具有包括於其中之碟光體70的 曰 h及紅光LED晶片20以及 二但本發明不限於此。亦即，在第—_ 6丨經形成以囊 封監光LED晶>| 20後，具有均勻地分佈於其中之散射劑 8〇的第二封勝62可經形成以包圍第—封膠61以及紅光 LED晶片25。 圖4是根據本發明之發光元件之第四實施例的截面 圖。 參看此圖式，發光元件包括：基板10;形成於基板1〇 上之電極30、40以及50 ;以及分別發射藍光以及紅光之 LED晶片20以及25。第四實施例之組態與第一實施例之 組態幾乎相同，因此與第一實施例重疊的詳細描述將由對 應於圖1之描述替代。或者，此實施例更包括形成於基板 10之頂部上以包圍LED晶片20以及25的反射器110,且 更包括用於囊封安裝於反射器110之中心孔中之LED晶片 20以及25的封膠6〇。磷光體70均一地分佈且包括於封膠 60之内部中。 為了增強亮度以及聚光能力，包圍LED晶片20以及 22 13098¾琴。c 25之反射器的内壁可以傾斜一預定斜度。較佳地使LE〇 晶片20以及25所發射之光的反射最大化且增強發射效率。 圖5是根據本發明之發光元件之第五實施例的截面 圖。 參看此圖式，發光元件包括：外殼1〇〇，其具有分別 - 形成於其兩側處之第一與第三電極30與50以及形成於其 . 中心處之通孔；基板15，其經安裝至外殼1〇〇之通孔中； 以及藍光以及紅光LED晶片20以及25，其經共同安裝在 • 形成於基板15上之第二電極4〇上。此時，使用具有優越 熱導率之材料，將基板15製造為散熱片，以更有效地將 LED晶片20以及25所釋放的熱排至外部。更包括用於囊 封LED晶片20以及25之封膠60，且上述磷光體7〇經均 勻地混合且分佈於封膠60中。本文中將省略與第一至第四 實施例重疊的詳細描述。 如上所，，本發明可應用至具有各種結構之產品，且 不限於上述實麵。亦即，可對此進行各祕改以及改變。 • 舉例而言，在燈型發光元件之情況下，藉由在引線終端上 安裝藍光以及紅光LED晶>|且接著形成具有如上所述均 勻地分佈於其中之石粦光體的封膠，可製造本發明之白光發 • 射兀件。此外，雖然在上述實施例中使用了 -藍光LED晶 •片以及—紅光LED晶片，但可根據㈣組態多個藍光以及 紅光晶片。 圖6以及圖7刀別说明應用至本發明的石夕酸鹽以及硫 代鎵酸鹽破光體之激勵以及發射光譜之曲線圖。如圖式中 23 I3〇98g^6pifdoc 所示，矽酸鹽以及硫代鎵酸鹽磷光體中之每一者吸收部分 藍光之能量且展現出510 nm至560 nm之優越的發射光 譜。
圖8說明包括藍光以及紅光發光二極體晶片以及石夕酸 鹽石粦光體連同一般RGB彩色濾光片之透射率之發光元件 的發射光譜之曲線圖。此外，圖9說明包括藍以及紅光發 光二極體晶片以及硫代鎵酸鹽磷光體連同一般RGB彩色 濾、光片之透射率之發光元件的發射光譜之曲線圖。如圖式 中所示，由於本發明之發光元件具有更廣的色彩重現範圍 (當光透射RGB彩色濾光片時，可將其表達），所以存在 可實現接近自然色之影像的優勢。 圖10是根據本發明之說明在發光元件之白光透射至 濾光器中後此白光之色彩重現範圍的曲線圖。當使用習知 CCFL時，可在與NTSC相比72%之面積内進行色彩實現， 而當使用本發明之發光元件時，可獲相比舛 至100%之改良的色彩重現範圍。 如上所述，本發明之發光元件由於其高亮度以及宽 色彩重現範關性而可應用至LCDf光模組。亦即，一^ 白光背光源。由於本發明之白光發射元件展現Γ
‘到：ϊ ί以及色彩重現特性，所以其在L CD之發展中可 付到很重要的作用。 T J =本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並 和^/Ά何熟習此技藝者’在不脫離本發明之#神 &内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之:護 24 I3〇98^36pifdoc 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 舉例而言，在上述實施例中已描述了將矽酸鹽或硫代 鎵酸鹽磷光體用作由藍光激勵以發射綠光之磷光體。然 而，可以各種方式組合以及使用選於由藍光激勵以發射綠 光之磷光體之中的兩個或兩個以上之種類的磷光體。此 外，可更包括含YAG之磷光體。 【圖式簡單說明】 圖1是根據本發明之發光元件之第一實施例的截面 圖。 圖2是根據本發明之發光元件之第二實施例的截面 圖。 圖3是根據本發明之發光元件之第三實施例的截面 圖。 圖4是根據本發明之發光元件之第四實施例的截面 圖。 圖5是根據本發明之發光元件之第五實施例的截面 圖。 圖6說明應用至本發明的矽酸鹽磷光體之激勵以及發 射光譜之曲線圖。 圖7說明應用至本發明的硫代鎵酸鹽磷光體之激勵以 及發射光譜之曲線圖。 圖8說明包括藍光與紅光發光二極體晶片以及矽酸鹽 磷光體連同一般RGB彩色濾光片之透射率之發光元件的 發射光譜之曲線圖。 25 I3〇9895pifd〇c 圖9說明包括藍光與紅光發光二極體晶片以及硫代鎵 酸鹽磷光體連同一般RGB彩色濾光片之透射率之發光元 件的發射光譜之曲線圖。 圖10說明在白光源透射至濾光器中後根據本發明之 發光元件的色彩重現範圍之曲線圖。 - 【主要元件符號說明】 - 10 :基板 15 :基板 • 20:藍光LED晶片 25 :紅光LED晶片 30 :電極 40 :電極 50 :電極 60 :封膠 61 :第一封膠 62 :第二封膠 鲁 7 0 :鱗光體 80 :散射劑 90 :導線 - 100 :外殼 . 110:反射器 26

Claims (1)

  1. ^09895^ 十、申請專利範圍： 1.一種發光元件，包括： 至少一藍光發光二極體（LED)晶片； 至少一紅光LED晶片；以及 至少一磷光體，其用於藉由自所述藍光LED晶片 射的光而發射綠光， * 其中所述麟光體包括如下列化學式中所表達 體中之至少一者： & 〈化學式〉 a(M【0) . ΚΜπΟ) . c(MmA) · d(Mm2〇) . e(Mw 〇 f(Mv〇Op)-g(Si02).h(MVIx〇y) 2 3)' 其中M1是選自由Pb以及Cu組成之群族的至少— 元素，Μ11是選自由Be、Mg、Ca、Sr、如、办、以以 及Μη組成之群族的至少一元素，MlII是選自由Li、犯、 K、Rb、Cs、AU以及Ag組成之群族的至少一元素， 是選自由B、AhGa以及In組成之群族的至少一元 Mv 是選自由 Ge、V、Nb、Ta、w、M〇TiZr 以及 Hf組成之群族的至少-元素，，是選自由Βίϋ、 SC、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、办、 Ho、Er、Tm、Yb以及Lu組成之群族的至少—元素，a 是選自由f、α、Br以及ί組成之群族的 元 以及 无 其中 a、b、c、d、e、f、g、h、〇 設定於 0<aS2、0<b$8、〇Sc£4、 、P、x以及y經 ' 0<e<2 > 〇<f<2 - 27 13098§5s6pifd〇c 0<g£l0、0<h$5、lS〇S2、lsp£5、l$x$2 以及 i〈y〈5 之 範圍内； 〈化學式〉 (A].x.yEuxMIy)(B2-yMIIy)S4 其中A是選自由Ba、Sr以及Ca組成之群族的至少 . 一元素，B是選自由入卜Ga以及Li組成之群族的至少 * 一元素，M1是選自由Sc、Y、La、Gd以及Lu組成之群 族的至少一稀土元素，Μ11是選自由Mg、Zn以及Be組 •成之群族的至少一元素，以及 其中X以及y經設定於0.005<x<0.9、〇<y<〇 995以 及x+y<l之範圍内；以及 〈化學式〉 (Aj .x.yEux(MI〇.5MII〇.5)y)B2S4 其中A是選自由Ba、Sr以及Ca組成之群族的至少 一元素，B是選自由A卜Ga以及In組成之群族的至少 一元素，M1是選自由Sc、Y、La、Gd以及lu組成之群 • 族的至少一稀土元素，Μ11是選自由Li、Na以及κ組成 之群族的至少一元素，以及 其中X以及y經設定於0·005<χ<0·9、〇<y<〇 995以 ' 及x+y<l之範圍内。 * 2,如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中所述 藍光LED晶片發射具有430 nm至500 nm之波長的光，戶斤 述紅光LED晶片發射具有580 nm至760 nm之波長的光， 且所述磷光體發射具有500 nm至580 nm之波長的^光。 28 1309895 22136pif.doc —3.如申請專利範圍第2項所述之發光元件，其中 監光LED晶片發射具有45〇 nm至47〇 nm之波長的光，^ 述紅光LED晶片發射具有62〇nm至64〇nm之波長 且所述磷光體發射具有515 nm至54〇nm之波長的光。 、，4.如申請專利範圍第1項所述之發光元件，其中所述 知光體更包括下列化學式中之至少—者中所表達的鱗光 〈化學式〉 (2_x-y)Sr〇 . x(Bau， Cav)〇 · (l-a-b-c-d)Si02 · aP2〇5bAl2〇3cB2〇3dGe〇2：yEu2+ 其中父、？、已、1)、。、(1、11以及¥經設定於（)夂<16、 〇.〇〇5<y<〇.5 ^ x+y<i.6 > 〇<a<〇.5 ^ 〇<b<〇.5 . 〇<c<〇.5 ^ 〇Sd<0.5以及u+v=1之範圍内；以及 〈化學式〉 (2-x-y)BaO · x(Sru, Cav)〇 · (l-a-b>c-d)Si02 · aP2〇5bAl2〇3cB2〇3dGe02:yEu2+ 其中x、y、u以及v經設定於〇〇1<χ<1 6、 0.005<y<〇.5、u+v=1 以及 x.砼〇4 之範圍内，且 &、b、 c以及d中之至少一值大於0.01。 5. 如申請專利範圍第1項所述之發光元件，更包括具 有〇·1 μιη至20 μπι之大小的散射劑。 6. 如申請專利範圍第5項所述之發光元件，盆中所述 =劑是選自由⑽、Al2〇3、叫、γΛ、a%以及 Mg〇組成之群族的至少一者。 29 1309895 22136pif.doc 7.如申請專利範圍第1項所述之發光元件’更包括： 主體’其具有安裝於其上之所述LED晶片；以及 封膠’其形成於所述主體之頂部上以囊封所述LED 晶片， 其中所述封膠包括所逑磷光體。 主二:述一其一 括㈣請專圍第1項所述之發#件之
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