JP2007016196A - 発光体、それを用いた照明及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一次発光手段と、一次発光手段より発せられる光により発光する二次発光手段とを含み、前記二次発光手段がイリジウム化合物を含むことを特徴とする発光体。イリジウム化合物としてはL1L2L3Ir(式中、L1、L2及びL3はイリジウムに配位している二座の有機配位子であり、これらのうち少なくとも一つは窒素原子と炭素原子で配位している。)のイリジウム錯体、好ましくは下記式(2)のイリジウム錯体が挙げられる。式中、Xはイリジウムに結合した炭素原子及び窒素原子と共に芳香族キレート配位子を形成する原子団を表し、nは2または3の整数であり、Lは炭素以外の原子がイリジウムに結合した二座の有機配位子を表す。
【選択図】 図1
Description
また従来のLEDの分野で波長変換用として使われる蛍光体は、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系やEuで賦活したストロンチウムシリケートなどの酸化物やEuなどで賦活したサイヤロンなどの窒化物であり、この粉体を樹脂に混ぜて使うという方法が一般的である。その場合、粉体と樹脂の界面が剥離しやすいために耐久性に問題が生じたり、粉体と樹脂の屈折率の違いにより、粉体の濃度や粒度分布によっては隠蔽力が発生してしまい、高輝度を得るための取り扱いが非常に難しいという問題があった。
[1]一次発光手段と、一次発光手段より発せられる光により発光する二次発光手段とを含み、前記二次発光手段がイリジウム化合物を含むことを特徴とする発光体。
[2]イリジウム化合物が、式(1)
で示されるイリジウム錯体である前記1に記載の発光体。
[3]イリジウム錯体が式(2)
で示される前記2に記載の発光体。
[4]式(2)中の[ ]内が、下記式(3)
で示される構造式群から選ばれる配位子のいずれかである前記3に記載の発光体。
[5]イリジウム錯体が、式(4)
で示される前記3記載の発光体。
[6]イリジウム錯体が、式(5)
または式(6)
で示される前記3記載の発光体。
[7]二座の有機配位子Lが、下記式(7)
[8]二次発光手段が、透明基板上または一次発光手段の発光面上にイリジウム錯体を層状に形成してなる前記1に記載の発光体。
[9]透明基板上または一次発光手段の発光面上の二次発光手段が、複数の層により形成されてなる前記8に記載の発光体。
[10]二次発光手段が、透明基板または発光面上に設けたイリジウム錯体を含む組成物層、及びその層上に設けたイリジウム錯体を含まない組成物層からなる前記9に記載の発光体。
[11]二次発光手段が、透明基板または発光面上に設けたイリジウム錯体を含まない組成物層、その層上に設けたイリジウム錯体を含む組成物層、及びその層上に設けたイリジウム錯体を含まない組成物層からなる前記9に記載の発光体。
[12]イリジウム錯体を含む組成物層の上に設けたイリジウム錯体を含まない組成物層がCVDカーボンコート層である前記11に記載の発光体。
[13]イリジウム錯体が、前記7に記載の式(7)で示される二座の有機配位子Lを有するイリジウム錯体である前記8に記載の発光体。
[14]イリジウム錯体が、下記式(E1)〜(E32)
[15]二次発光手段が、結着剤中にイリジウム錯体を溶解または分散させたものであって、前記二次発光手段を一次発光手段の発光面を覆うように載置したものである前記1に記載の発光体。
[16]一次発光手段が350〜530nmの波長の光を発するものである前記1に記載の発光体。
[17]一次発光手段が青色発光ダイオードである前記16に記載の発光体。
[18]一次発光手段が窒化ガリウム系化合物半導体である前記17に記載の発光体。
[19]一次発光手段から発生した光の光路に、イリジウム錯体を溶解または分散させた結着剤を含む二次発光手段を配置し、白色の光を取り出す構造を有する前記1に記載の発光体。
[20]一次発光手段から発生した光の光路に、510〜570nmに発光ピークを有するイリジウム錯体と600〜680nmに発光ピークを有するイリジウム錯体との少なくとも2種を溶解または分散させた結着剤を含む二次発光手段を配置してなる前記19に記載の発光体。
[21]演色評価数が80以上である前記1〜20のいずれか1項に記載の発光体。
[22]一次発光手段が、350〜530nmの波長の光を発する発光ダイオードであり、演色評価数が90以上の白色の光を取り出す前記20に記載の発光体。
[23]結着剤を導光板または散乱板として使用する前記19または20に記載の発光体。
[24]一次発光手段からの光を受ける透明基板上に、塗布、スピンコートまたは印刷のいずれかの方法によりイリジウム化合物を含む二次発光手段を形成することを特徴とする前記8に記載の発光体の製造方法。
[25]一次発光手段の発光面上に、滴下後硬化、印刷封止、ディスペンサー方式、トランスファー成形、射出成形またはスピンコートのいずれかの方法によりイリジウム化合物を含む二次発光手段を形成することを特徴とする前記8に記載の発光体の製造方法。
[26]前記1〜23のいずれか1項に記載の発光体を用いた照明装置。
[27]前記1〜23のいずれか1項に記載の発光体を用いた表示装置。
[28]発光体をバックライトとして用いた前記27に記載の表示装置。
[29]発光体を透明基板の一方の面上に形成して二次発光手段とし、さらに前記発光体上、または前記発光体が形成されたのとは反対側の面上に透明電極を形成し、これを透過型液晶表示装置の一方の電極として用いる前記27または28に記載の表示装置。
[30]複数の一次発光手段、一次発光手段より発せられる光により発光する二次発光手段、導光板、反射板及び拡散板を含み、前記二次発光手段がイリジウム化合物を含むことを特徴とする面状発光体。
[31]前記面状発光体を構成する部材の全ての接触面が、実質的に空気層が介在しないよう密着した状態で接合され一体化している前記30に記載の面状発光体。
[32]接合が接着剤または熱圧着により行われている前記31記載の面状発光体。
[33]接着剤が、屈折率が1.4以上であるエポキシ樹脂またはアクリル樹脂である前記32記載の面状発光体。
[34]複数の一次発光手段と導光板とを接合するための接着剤中にイリジウム化合物を溶解または分散することにより二次発光手段が形成されている前記32記載の面状発光体。
[35]導光板の端部に形成された複数の凹部に一次発光手段が設置されている前記30記載の面状発光体。
[36]凹部の導光板に光を入射させる端面の断面形状が凸形状であり、凹部の封入に用いる接着剤の屈折率が導光板の屈折率より大きい前記35記載の面状発光体。
[37]反射板が、アルミニウム、白色塗装アルミニウム、銀蒸着フィルムまたは白色フィルムである前記30記載の面状発光体。
[38]一次発光手段が発光ダイオードである前記30に記載の面状発光体。
[39]前記30〜38のいずれか1項に記載の面状発光体を用いた液晶バックライト。
また、発熱による蛍光体の劣化を防ぐために、LEDチップの構成にはできるだけオーミック性の抵抗を含まないことが望ましい。オーミック性の接触成分は、LEDチップの駆動電圧で判断できるが、20mAでの駆動電圧が4.0V以下であることが望ましい。さらに望ましくは3.5V以下であり、3.3V以下であることが最適である。
炭化珪素を基板とするチップや、積層構造を基板から剥離したチップなどの場合、電極はチップの両面に付けることができる。
イリジウム錯体は、二座の有機配位子L1、L2及びL3がイリジウムに配位した式(1)
で示される錯体が挙げられる。
で示される構造式群から選ばれる配位子のいずれかであることが好ましい。
で示される錯体であることが好ましい。
で示される化合物、または式(6)
で示される化合物を挙げることができる。
で示される構造式群から選ばれるいずれかの配位子であることが好ましい。なお、上記式(7)に係る炭素数1〜15の有機基の具体例としては、前記式(3)及び(4)における場合と同じものが挙げられる。
前記式(2)
透明基材上へ形成されるか、または一次発光手段の発光面上に被覆形成される二次発光手段は、イリジウム化合物含有組成物層を含む複数の層から構成することができる。この場合、組成物は同じであっても異なっていても良く、イリジウム錯体が入る層にも限定はない。例えば、イリジウム錯体を含む組成物を1層目に、イリジウム錯体を含まない組成物を2層目にしてもよいし、イリジウム錯体を含まない組成物を1層目にイリジウム錯体を含む組成物を2層目にしてもよいし、イリジウム錯体を含まない組成物を1層目にイリジウム錯体を含む組成物を2層目にイリジウム錯体を含まない組成物を3層目にしてもよいが、最外層はイリジウム錯体を含まない組成物を用いることが望ましい。
これらの樹脂は、波長400〜800nmの間の透過率が50%以上、好ましくは80%以上のものが好ましい。
照明装置は、砲弾型であれば本発明のイリジウム錯体を溶解または分散した樹脂を鋳型に入れ、LEDチップを搭載したリードフレームを投入硬化することにより作製することができる。また同様にトップビュー型またはサイドビュー型の照明装置は、本発明のイリジウム錯体を溶解または分散した樹脂をLEDチップが配線されたケース内部に注型させることにより作製することができる。
市販品としてはLEDの注型材料として販売されている、日本ペルノックス(株)製XJL−0001A/B、信越化学工業(株)製KER−2667、X−32−2379−4、X−32−2480−1等を用いることもできる。
反応性希釈剤としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート化合物、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
光カチオン重合系はエポキシ樹脂のところで記載した加熱により酸を発生する開始剤に代えて、紫外線等の活性エネルギー線の照射により酸を発生する開始剤を使用することにより硬化させることができる。
市販品としては、例えば、旭電化工業(株)製SP−150、SP−170;ユニオンカーバイド社製CYRACURE−UVI−6990、UVI−6974;チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製(2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−Fe(II)ヘキサフルオロホスフェート)、「ロードシル(RHODORSIL)2074」;ローヌ・プーラン社製4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートが挙げられる。
これら樹脂、開始剤等を含む組成物をケースに注入して、活性エネルギー線を0.001〜10J程度照射し、硬化させることができる。
光ラジカル重合性樹脂としては特に限定されず、熱ラジカル重合性樹脂に記載した材料が用いられる。
これら樹脂、開始剤等を含む組成物をケースに注入して、活性エネルギー線を0.001〜10J程度照射し、硬化させることができる。
これら波長変換板、波長変換シートの形状及び大きさは、特に限定されない。面状に作れば面発光照明となり液晶などの非発光型ディスプレイのバックライトとして使用することができる。レンズ状にすれば投影機などのランプにすることもできる。
樹脂は熱可塑性、熱硬化性樹脂、熱ラジカル重合性樹脂、光硬化樹脂を問わず使用することができるが、板などに加工する場合は熱可塑性樹脂が有利である。熱可塑性樹脂を使用する場合は、二軸ラボプラストミル等の適当な混練機を用いてイリジウム錯体を分散もしくは溶解させ、押し出し成形、射出成形、プレス機による成形等により目的の波長変換板、波長変換シートを得ることができる。
熱硬化性樹脂の具体例としては、砲弾型やトップビュー型及びサイドビュー型の照明装置の作製について先述した、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、熱ラジカル樹脂を使用することができる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系に代表される従来公知のものが使用できる。
本発明で用いられる、イリジウム錯体や媒体を収容する容器、パッケージ、ケースは特に限定されない。例えば、東洋電波(株)製、トップビュー型パッケージ、サイドビュー型パッケージシステムが用いられる。これらの容器、パッケージは事前に、CVDカーボン、SiO2などでコートしておいてもよい。
光硬化性樹脂を用いる場合も同様に混練し、光透過性のある注型鋳型に注入したのち、紫外線等の活性エネルギーを照射することにより硬化することができる。
照明装置として利用するには、窒化ガリウム系化合物半導体チップに電極から電圧をかけることによって発生する光を、イリジウム錯体によって色変換してその装置外部に放射させればよい。
必要とする発光色を得るには、イリジウム錯体の種類、混合比及び濃度を調節すればよい。色調の微調整のために着色剤を入れてもよい。着色剤は一般のカラーフィルターに用いられているものと同じ着色剤を用いることができる。
必要とする発光色を得るには、二次発光手段であるイリジウム錯体の種類、混合比及び濃度を調節すればよい。
近年、発光ダイオード素子は発光効率が著しく向上し、照明への応用が進んでいる。特に、液晶ディスプレイ用のバックライト光源として発光ダイオードを用いた場合、良好な色再現性と高速応答性が実現でき、高品位な画質を達成することが期待されている。バックライト光源は通常、個別のパッケージに収納された発光ダイオード素子を線状に配列して導光体の端面を照らすことにより、光を導光体内に導入している。そして導光体の一方の面に設けた拡散反射板により他の一方の面に光を放出することにより、面状発光体を形成している(月刊ディスプレイ,Vol.9,No.4,33頁,(株)テクノタイムズ社,2003年発行)参照)。
この場合において、接着剤にイリジウム化合物を溶解又は分散し、それを二次発光手段とすることが好ましい。
なお、x、y色度座標、輝度、演色評価数、発光効率は分光放射輝度計(コニカミノルタ製CS1000A)を用いて測定した。
二次発光手段としてイリジウム錯体(E2)9mgと錯体(E17)1mgをビスフェノールAジグリシジルエーテル5gとメチルヘキサヒドロ無水フタル酸5gの混合物に加えたものを用い、上記材料を混合後、脱泡させた。得られた混合物を一次発光手段である青色発光ダイオードを配置したリードフレームのカップの凹部にディスペンサーを用いて注入し、120℃で1時間硬化した。さらに砲弾型の型枠であるキャスティング内にビスフェノールAジグリシジルエーテルとメチルヘキサヒドロ無水フタル酸の混合物を予め注入し、上記リードフレームを浸漬させ、120℃で1時間硬化し、砲弾型白色LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。また、得られた白色LEDの発光スペクトルを図1に示し、青色発光ダイオードと青色ダイオードによって励起された緑と赤のイリジウム錯体の発光の色度座標を図2に示す。なお、図2の実線(三角形)は従来の冷陰極管を使用した液晶ディスプレイの色再現範囲を示す。
イリジウム錯体として、錯体(E1)8.9mg及び錯体(E16)1.1mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体として、錯体(E3)9.1mg及び錯体(E18)0.9mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体として、錯体(E4)12mg及び錯体(E17)1mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体として、錯体(E9)10mg及び錯体(E16)1mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体として、錯体(E2)8.8mg及び錯体(E19)1.2mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体として、錯体(E2)9mg及び錯体(E15)1mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体として、錯体(E7)9mg及び錯体(E16)1mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体として、錯体(E11)10mg及び錯体(E17)1mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体として、錯体(E8)14mg及び錯体(E13)1.5mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体に代えて、緑色蛍光色素HFG−4(林原生物化学研究所製)4mg及び赤色蛍光色素HFR−4(林原生物化学研究所製蛍光色素)0.4mgを用いた以外は実施例1と同様にして砲弾型LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光効率及び100時間通電後の発光効率低下を測定した。その結果を表1に示す。
イリジウム錯体(E2)1gとイリジウム錯体(E17)100mgを透明エポキシ樹脂(サンユレック製)50gに混合したのち、脱泡した。次いでこれを、高さ150mm、外径45mm、内径40mmのアクリル樹脂製の円筒形容器の内面及び直径45mm、厚さ5mmのアクリル樹脂製円板の一方の面に約0.1mmの厚さでワイヤバーにより塗布したのち、70℃で6時間処理して硬化させた。次いで、円板が円筒容器の底部を形成するように円板を円筒に接着した。このようにして二次発光手段を得た。一次発光手段として、全長145mm、最大径50mmの紫外線ランプ(東芝製ネオボール5ブラックライト)を用い、上記の二次発光手段内にこのランプの発光部を収容し、最大径の箇所と接触する部分をエポキシ樹脂にて接合した。
得られた照明用光源の演色評価数は90、初期発光効率は36lm/W、100時間通電後の発光効率の低下は1%以下であった。
イリジウム錯体を溶解させるエポキシ樹脂として日本ペルノックス社製ME561の主剤2.0g、硬化剤2.0gを混合した。これにイリジウム錯体(E2)を20.0mg添加しSHIBATA社製TEST TUBE MIXERにて30分振動混合させた。減圧脱泡後、離型フィルム付きガラス2枚を3mmの隙間を設けて上述の樹脂組成物を流し込み、120℃で1時間硬化させた。得られた樹脂硬化物を3mm×3mm×3mmに切断し、460nm、6.8mWの青色LED(クリー社製XT12)の上部に固定し、緑色ランプを作製した。このランプの輝度を測定したところ、27.4lm/W、色度座表は(x=0.354,y=0.607)であった。
イリジウム錯体を溶解させるエポキシ樹脂として日本ペルノックス社製ME561の主剤2.0g、硬化剤2.0gを混合した。これにイリジウム錯体(E2)を2.64mg及びイリジウム錯体(E17)を0.36mg添加しSHIBATA社製TEST TUBE MIXERにて30分振動混合させた。減圧脱泡後、離型フィルム付きガラス2枚を3mmの隙間を設けて上述の樹脂組成物を流し込み、120℃で1時間硬化させた。得られた樹脂硬化物を3mm×3mm×3mmに切断し、460nm、6.8mWの青色LED(クリー社製XT)の上部に固定し、白色ランプを作製した。このランプの輝度を測定したところ、23.4lm/W、色度座表は(x=0.315,y=0.340)であった。
PMMA(クラレ社製パラペットGH−100S)40gにイリジウム錯体(E2)を82mg、光安定剤三共社製サノールLS770を80mg、チバスペシャリティーケミカルズ社製酸化防止剤イルガノックス1010を80mgを窒素雰囲気下にて二軸ラボプラストミルで180℃、5分溶融混練した。
続いてこの樹脂組成物をプレス機にて180℃、4.9×106kPaで1mmのシートを作製した。得られたシートを3mm×3mm×1mmに切断し、460nm、6.9mWの青色LED(クリー社製XT)の上部に固定し、薄緑色ランプを作製した。このランプの輝度を測定したところ、32.76lm/W、色度座表は(x=0.262,y=0.485)であった。
実施例14のPMMA40gの代わりに分子量25万のポリスチレンを用いた以外は全く同様の操作を行い、1mmのシートを作製した。得られたシートを3mm×3mm×1mmに切断し、460nm、6.9mWの青色LED(クリー社製XT)の上部に固定し輝度を測定したところ、33.36lm/W、色度座表は(x=0.293,y=0.590)であった。
イリジウム錯体(E2)8.2mgとイリジウム錯体(E17)1.8mgと日本ペルノックス社製ME561(A液B液あわせて)15gを混合後、脱泡させ、液状樹脂1を得た。
この液状樹脂1を、青色発光ダイオード(クリー社製XT)を配置したトップビュー型パケージの凹部にディスペンサーを用いて注入し、120℃で2時間、さらに150℃で2時間硬化させ、白色LEDを作製した。得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光量及び30mAを500時間通電後の発光量低下を測定したところ、色度座標(x、y)は(0.33,0.34)、演色評価数は90、初期発光量5.1mW、通電後の発光量は4.4mWであった。
イリジウム錯体を溶解させるエポキシ樹脂として、サンユレック社製EL438(A液B液あわせて)を混合後、脱泡させ、液状樹脂2を調製した。
また、イリジウム錯体(E2)8.2mgとイリジウム錯体(E17)1.8mgをサンユレック社製EL438(A液B液あわせて)を混合後、脱泡させ、液状樹脂3を調製した。
(1) 1層目;液状樹脂2を青色発光ダイオード(クリー社製XT)を配置したトップビュー型パケージの凹部にディスペンサーを用いて注入し、120℃で2時間、さらに150℃で2時間硬化させた。
(2) 2層目;この上に液状樹脂3をディスペンサーを用いて注入し、120℃で2時間、さらに150℃で2時間硬化させた。
(3) 3層目;この上に液状樹脂2をディスペンサーを用いて注入し、120℃で2時間、さらに150℃で2時間硬化させ、白色LEDを作製した。
得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光量及び30mAを500時間通電後の発光量低下を測定したところ、色度座標(x、y)は(0.33,0.34)、演色評価数は90、初期発光量5.1mW、通電後の発光量は4.9mWであった。
実施例17で用いた液状樹脂2と3を用い、2層目まで実施例17と同様に製造した。
2層コートしたトップビュー型パッケージをANELVA製PED350により、CVDカーボンコートし、白色LEDを作製した。CVDカーボンコートの成膜条件は次のとおりである。
CH4ガス流量 100sccm、
成膜圧力 6Pa、
バイアス電力 150W,
成膜時間 10分、
成膜温度 室温
得られた白色LEDのx、y色度座標、演色評価数、初期発光量及び30mAを500時間通電後の発光量低下を測定したところ、色度座標(x、y)は(0.33,0.33)、演色評価数は89、初期発光量4.7mW、通電後の発光量は4.6mWであった。
実施例1と同様のイリジウム錯体混合物を、携帯電話ディスプレイ用バックライト導光板(吉川化成製)の、光を入射させる端面に塗布したのち、120℃で1時間硬化させて、厚さ10μmのイリジウム錯体層を形成することにより、二次発光体を得た。主発光波長460nmを有する表面実装型発光ダイオード(日亜化学NSCB215)4個を一次発光手段として用い、常法によって導光板端面に設置し発光させた。
以下、図3(バックライトユニット(1))を参照しながら説明する。
発光ダイオード(LED(2))の光はイリジウム錯体層(5)によって色変換されて白色となって、導光板(3)に入射した。導光板上に厚さ100μmの光拡散層(4)(帝人化成パンライト)を形成して、バックライトユニットとした。ユニット表面における輝度は9000cd/m2であった。また、演色評価数は92であった。得られたバックライトユニットの模式断面図(実施例19の断面図)を図3に示す。
以下、図4を参照しながら説明する。
カラー発光体基板の作製;
対角2.2インチ、厚さ0.7mmのガラス基板(19)上に、ブラックマトリクスの材料としてV259BK(新日鉄化学社製)をスピンコートし、QVGA相当の格子状のパターンになるようなフォトマスクを介して紫外線露光し、2%炭酸ナトリウム水溶液で現像後、200℃でベークし、ブラックマトリクス(18)(膜厚1.5μm)のパターンを形成した。
緑色変換膜の材料として、イリジウム錯体(E2)0.5gを、アクリル系ネガ型フォトレジスト(V259PA、固形分濃度50%;新日鐵化学社製)100gに溶解させたインキを調製した。このインキを上記ガラス基板上にスピンコートし、ブラックマトリクス(18)に位置あわせして紫外線露光し、2%炭酸ナトリウム水溶液で現像後、150℃でベークして、緑色発光イリジウム錯体(17)を含む緑色変換蛍光体膜(膜厚10μm)を形成した。
次に、赤色変換膜の材料として、イリジウム錯体(E17)50mgをアクリル系ネガ型フォトレジスト(V259PA、固形分濃度50%;新日鐵化学社製)100gに溶解させたインキを調製した。前記と同様にして赤色発光イリジウム錯体(16)を含む赤色変換膜(膜厚10μm)を形成し、カラー発光体基板を得た。
対向電極の作製;
カラー発光体基板と同一の断面形状で厚さが200μmのガラス基板(20)の一方の面上に透明電極を形成し、もう一方の面上に偏光フィルム(偏光板(13))を貼付した。この偏光フィルムが貼付された面とカラー発光体基板の、発光体が形成された面を接着によって貼り合せ一体化して、対向電極基板を得た。
液晶パネルの作製;
対角2.2インチ、QVGA相当の画素電極を有するアモルファスシリコンTFTパネル(TFT基板(14))と上記対向電極を組み合わせて、常法により液晶パネルを製作した。これと実施例2で用いたと同様の表面実装型青色発光ダイオード(クリー社製XT12)(青色LED(11))及び導光板(12)からなるバックライトユニットを組み合わせることにより、フォトルミネッセント方式液晶表示装置を製作した。製作したフォトルミネッセント方式液晶表示装置の模式断面図(実施例20の断面図)を図4に示す。
得られた表示装置の演色評価数は92であった。また、発光面が観測者側から見て液晶(15)層よりも手前にあるため、画像の視野角依存性が全くなかった。さらにLED光源が青色であるため、1万時間の駆動させた後、導光板や液晶材料には紫外線劣化による変色や光の透過率の低下は全く生じなかった。
導光板端面ではなく、拡散層上面に実施例1と同様のイリジウム錯体混合物を、厚さ10μmで塗る以外は、実施例19とまったく同様バックライトユニットを製作した。拡散層に入射した光は、拡散層上面のイリジウム錯体層により白色に色変換されて、拡散光として射出した。ユニット表面における輝度は9000cd/m2であった。また、演色評価数は92であった。
このバックライトユニットを用いて対角2.2インチのQVGA液晶表示装置を製作した。得られた表示装置に全面白色、緑、青及び赤を表示したときの明るさを表2に示す。
比較用として上記と同じポリアクリレート樹脂を使って同じ形状の導光板をつくり、主発光波長460nmで発光出力4.6mWの素子を使って発光波長570nmの黄色蛍光体を封止エポキシ樹脂に混ぜ込んで表面実装型白色LEDを作った。この白色LED4個を透明導光板端面に配置して、上記と同じ対角2.2インチのQVGA液晶表示装置を試作した。
イリジウム錯体(E2)9mgとイリジウム錯体(E17)1mgをビスフェノールAジグリシジルエーテル5gとメチルヘキサヒドロ無水フタル酸5gの混合物に加え、混合後脱泡した。
これをトルエン20gに溶解し、ドクターブレードを使って液晶表示装置の入射光の面にある偏向フィルムの表面に塗布した。乾燥後の厚さは10μmであった。
導光板は無色透明のポリメチルメタクリレート(クラレ製)を使い、主発光波長460nmで発光出力4.6mWの表面実装型の発光ダイオード(豊田合成社製E1S25−AB1F7−03)4個をこの導光板端面に設置して発光させた。全面白色、緑、青及び赤を表示したときの明るさを測定した、その結果を表3に示す。
図7に構成を示すように、マウント基板(42)上に発光波長470nm、発光出力4.6mWのInGaN発光ダイオードチップ(41)を設置し、これを金属電極(43)と電気的に接続して、発光ダイオード素子(44)を作製した。
次いで、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネットとセリウムの混合体)蛍光体500mgをエポキシ樹脂(屈折率1.6、サンユレック(株)製EL438)5gに分散し、上記4個の凹部に発光素子の体積分を残して流し込んだ。
次いで、温度120℃で4時間熱処理し、樹脂を硬化させ蛍光体層を形成した。このとき同時に、蛍光体層が導光板(22)に接合され、一体化した光源ユニットを得た。
YAGの替わりに式(E2)のIr錯体化合物8.5mgと式(E17)のIr錯体化合物1.5mgを用いてエポキシ樹脂10gに分散した以外は、実施例23と同様に凹部に等量(5mg)投入後、120℃で4時間熱処理して樹脂を硬化した。以降は、実施例23と同様にして面状発光体を得た。また、実施例23と同様の条件で輝度の測定を行った。その結果、得られた面発光体の中心の表面輝度は510cd/m2であった。また、輝度むらは26%であった。
凹部の導光板に光を入射させる端面の断面形状が凸レンズ状のものを使用した以外は実施例23と同様にして面状発光体を製作し、同様の条件で輝度の測定を行った。得られた面発光体の中心の表面輝度は480cd/m2であった。また、輝度むらは20%であった。
実施例23と同様の発光ダイオードチップをサイドビュータイプの表面実装型パッケージに設置し、実施例23と同様のYAG蛍光体とエポキシ樹脂の混合物で封止して発光ダイオード素子(31)を得た。この素子4個を実施例23と同じ大きさで凹部がない導光板(32)の端面に圧着して設置し、光源ユニット(30)を得た。光源ユニットを実施例23と同様アルマイト反射板(34)上に置き、さらに導光板(32)の反対側の面上に光散乱板(33)(帝人化成(株)製パンライトシート)を載置して組み立て、図6に示すような面状発光体を作製した。実施例23と同様の条件で輝度の測定を行った結果、得られた面状発光体の中心の表面輝度は410cd/m2であった。また、輝度むらは58%であった。
2 LED
3 導光板
4 拡散層
5 イリジウム錯体層
11 青色LED
12 導光板
13 偏光板
14 TFT基板
15 液晶
16 赤色発光イリジウム錯体
17 緑色発行イリジウム錯体
18 ブラックマトリクス
19 ガラス基板
20 ガラス基板
21,31,44 発光ダイオード素子
22,32 導光板
23,33 光散乱板
24,34 アルマイト反射板
25 凹部
26,35 フレキシブル基板
30 面状発光体
41 発光ダイオードチップ
42 マウント基板
43 金属電極
Claims (39)
- 一次発光手段と、一次発光手段より発せられる光により発光する二次発光手段とを含み、前記二次発光手段がイリジウム化合物を含むことを特徴とする発光体。
- 二次発光手段が、透明基板上または一次発光手段の発光面上にイリジウム錯体を層状に形成してなる請求項1に記載の発光体。
- 透明基板上または一次発光手段の発光面上の二次発光手段が、複数の層により形成されてなる請求項8に記載の発光体。
- 二次発光手段が、透明基板または発光面上に設けたイリジウム錯体を含む組成物層、及びその層上に設けたイリジウム錯体を含まない組成物層からなる請求項9に記載の発光体。
- 二次発光手段が、透明基板または発光面上に設けたイリジウム錯体を含まない組成物層、その層上に設けたイリジウム錯体を含む組成物層、及びその層上に設けたイリジウム錯体を含まない組成物層からなる請求項9に記載の発光体。
- イリジウム錯体を含む組成物層の上に設けたイリジウム錯体を含まない組成物層がCVDカーボンコート層である請求項11に記載の発光体。
- イリジウム錯体が、請求項7に記載の式(7)で示される二座の有機配位子Lを有するイリジウム錯体である請求項8に記載の発光体。
- 二次発光手段が、結着剤中にイリジウム錯体を溶解または分散させたものであって、前記二次発光手段を一次発光手段の発光面を覆うように載置したものである請求項1に記載の発光体。
- 一次発光手段が350〜530nmの波長の光を発するものである請求項1に記載の発光体。
- 一次発光手段が青色発光ダイオードである請求項16に記載の発光体。
- 一次発光手段が窒化ガリウム系化合物半導体である請求項17に記載の発光体。
- 一次発光手段から発生した光の光路に、イリジウム錯体を溶解または分散させた結着剤を含む二次発光手段を配置し、白色の光を取り出す構造を有する請求項1に記載の発光体。
- 一次発光手段から発生した光の光路に、510〜570nmに発光ピークを有するイリジウム錯体と600〜680nmに発光ピークを有するイリジウム錯体との少なくとも2種を溶解または分散させた結着剤を含む二次発光手段を配置してなる請求項19に記載の発光体。
- 演色評価数が80以上である請求項1〜20のいずれか1項に記載の発光体。
- 一次発光手段が、350〜530nmの波長の光を発する発光ダイオードであり、演色評価数が90以上の白色の光を取り出す請求項20に記載の発光体。
- 結着剤を導光板または散乱板として使用する請求項19または20に記載の発光体。
- 一次発光手段からの光を受ける透明基板上に、塗布、スピンコートまたは印刷のいずれかの方法によりイリジウム化合物を含む二次発光手段を形成することを特徴とする請求項8に記載の発光体の製造方法。
- 一次発光手段の発光面上に、滴下後硬化、印刷封止、ディスペンサー方式、トランスファー成形、射出成形またはスピンコートのいずれかの方法によりイリジウム化合物を含む二次発光手段を形成することを特徴とする請求項8に記載の発光体の製造方法。
- 請求項1〜23のいずれか1項に記載の発光体を用いた照明装置。
- 請求項1〜23のいずれか1項に記載の発光体を用いた表示装置。
- 発光体をバックライトとして用いた請求項27に記載の表示装置。
- 発光体を透明基板の一方の面上に形成して二次発光手段とし、さらに前記発光体上、または前記発光体が形成されたのとは反対側の面上に透明電極を形成し、これを透過型液晶表示装置の一方の電極として用いる請求項27または28に記載の表示装置。
- 複数の一次発光手段、一次発光手段より発せられる光により発光する二次発光手段、導光板、反射板及び拡散板を含み、前記二次発光手段がイリジウム化合物を含むことを特徴とする面状発光体。
- 前記面状発光体を構成する部材の全ての接触面が、実質的に空気層が介在しないよう密着した状態で接合され一体化している請求項30に記載の面状発光体。
- 接合が接着剤または熱圧着により行われている請求項31記載の面状発光体。
- 接着剤が、屈折率が1.4以上であるエポキシ樹脂またはアクリル樹脂である請求項32記載の面状発光体。
- 複数の一次発光手段と導光板とを接合するための接着剤中にイリジウム化合物を溶解または分散することにより二次発光手段が形成されている請求項32記載の面状発光体。
- 導光板の端部に形成された複数の凹部に一次発光手段が設置されている請求項30記載の面状発光体。
- 凹部の導光板に光を入射させる端面の断面形状が凸形状であり、凹部の封入に用いる接着剤の屈折率が導光板の屈折率より大きい請求項35記載の面状発光体。
- 反射板が、アルミニウム、白色塗装アルミニウム、銀蒸着フィルムまたは白色フィルムである請求項30記載の面状発光体。
- 一次発光手段が発光ダイオードである請求項30に記載の面状発光体。
- 請求項30〜38のいずれか1項に記載の面状発光体を用いた液晶バックライト。
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