JP2009517857A - 固体のフルオレッセント材料を有するディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
多くの照明ユニット（101）を含んだディスプレイ装置（100）であって、各照明ユニットが、発光ダイオードから発光された光の少なくとも一部を吸収し、かつ吸収した光の波長範囲と異なる波長範囲の光を発光するために配置されたフルオレッセント素子（203）を備えた少なくとも一つの発光ダイオード（202）を含んだディスプレイ装置が提供される。前記フルオレッセント素子（203）は、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXbであるユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートである少なくとも一つの蛍光体を含む。
【選択図】図３
【選択図】図３
Description
本発明は、多くの照明ユニットを含むディスプレイ装置に関しており、各照明ユニットは、少なくとも一つの発光ダイオードにより発光された光の少なくも一部を吸収し、吸収された光の波長範囲とは異なる波長範囲の光を放射するために配置されたフルオレッセント素子を備えた、少なくとも一つの発光ダイオードを含む。
近年、放射源として発光ダイオード（LED）を用いた、白色光を発光する照明システムの作成が種々試みられている。
多くの用途において、例えばLEDに基づいたディスプレイ装置をLCDディスプレイ装置用のバックライトユニットで使用する場合、LED装置の目的は、均一に照らされた領域を提供することである。この均一に照らされた領域は、好ましくは、高い色彩の均質性と鮮やかさの均質性を有する。通常、LEDの色彩と流動の正確な調整が、製造において必要とされる。製品寿命の間均質性を保つために、センサーとフィードバック制御を、性能を確実とするために構築する必要がある。
LEDは、モノクロの発光源である。いくつかの用途のために必要とされる白色発光を達成するためのいくつかの方法が存在する。
モノクロの青色発光源から白色発光を達成するための2色型のアプローチは、黄色を発光する蛍光体を用いることにより、青色LEDの発光を黄色／オレンジの光に部分的に変換することである。変換されていない青色LEDの発光と黄色／オレンジに変換された光を組み合わせた発光は、白色の感覚を与える。
多くの用途において、例えばLEDに基づいたディスプレイ装置をLCDディスプレイ装置用のバックライトユニットで使用する場合、LED装置の目的は、均一に照らされた領域を提供することである。この均一に照らされた領域は、好ましくは、高い色彩の均質性と鮮やかさの均質性を有する。通常、LEDの色彩と流動の正確な調整が、製造において必要とされる。製品寿命の間均質性を保つために、センサーとフィードバック制御を、性能を確実とするために構築する必要がある。
LEDは、モノクロの発光源である。いくつかの用途のために必要とされる白色発光を達成するためのいくつかの方法が存在する。
モノクロの青色発光源から白色発光を達成するための2色型のアプローチは、黄色を発光する蛍光体を用いることにより、青色LEDの発光を黄色／オレンジの光に部分的に変換することである。変換されていない青色LEDの発光と黄色／オレンジに変換された光を組み合わせた発光は、白色の感覚を与える。
所望の色彩の均質性を提供するに当たっての一つの問題は、いわゆるビンニングの問題（binning problem）である。ある種のLEDは、全て同じ波長スペクトルを発光するとは限らない。従って、ある種のLEDを製造した後、LEDは、典型的には、いわゆるビンコードを付けて（in bin）売られる。LEDは、その主波長又はピーク波長によってビンコードが付けられる（binned）。これは、発光した光のスペクトルの内容の測定である。ビンコード（bin）において、全てのLEDは、ある範囲内で主波長又はピーク波長を有する。ビンコードに対する典型的な範囲は、例えば5nmである。LEDがビンコードから慎重に選択されない場合、スクリーンに対して望まれない色の変動が現れるだろう。
白色LEDに関して、ビンコードは、LEDのCCT（相関色温度）及び黒体ライン（black body line）に対する間隔により特徴付けられる。バックライトが異なるCCTを有する白色LEDを有する場合、又は黒体ラインに対するLED発光の間隔が、与えられるCCTに対して変動する場合、バックライトに対して望まれない色の変動を与えるであろう。
白色LEDに関して、ビンコードは、LEDのCCT（相関色温度）及び黒体ライン（black body line）に対する間隔により特徴付けられる。バックライトが異なるCCTを有する白色LEDを有する場合、又は黒体ラインに対するLED発光の間隔が、与えられるCCTに対して変動する場合、バックライトに対して望まれない色の変動を与えるであろう。
他のアプローチにおいて、いくつかのLEDの異なる色、例えば赤色、緑色及び青色を、一つのパッケージ内で合わせ、それにより赤色、緑色及び青色の発光を混合し、白色の感覚を達成する。このようなパッケージは、3つの異なるタイプのLEDで実現できる：一つのタイプのLEDが緑色の光を、他の1つが赤色の光を、更に他の一つが青色の光を与える。
LEDに基づくディスプレイ装置は、典型的に、独立してアドレス可能な多くのダイオードを含む。ダイオードは、寄せ集まって画素となり、典型的には、一つの赤色、一つの緑色及び一つの青色発光ダイオードから成る（RGBディスプレイ）。このようなディスプレイ装置の各画素は、画素におけるLEDのカラーコーディネートで決定する色の範囲において、実際上白色を含むいかなる色も生成できる。
一つは、InGaN材料系を使用して緑色及び青色を与え、AlInGaP材料系を用いて赤色を与えることができる。このアプローチは、異なる材料系が、例えば温度及びエージングの点で、異なる特性を有すると言う不利な点を有する。
LEDに基づくディスプレイ装置は、典型的に、独立してアドレス可能な多くのダイオードを含む。ダイオードは、寄せ集まって画素となり、典型的には、一つの赤色、一つの緑色及び一つの青色発光ダイオードから成る（RGBディスプレイ）。このようなディスプレイ装置の各画素は、画素におけるLEDのカラーコーディネートで決定する色の範囲において、実際上白色を含むいかなる色も生成できる。
一つは、InGaN材料系を使用して緑色及び青色を与え、AlInGaP材料系を用いて赤色を与えることができる。このアプローチは、異なる材料系が、例えば温度及びエージングの点で、異なる特性を有すると言う不利な点を有する。
代わりに、同じ半導体材料（例えばInGaN）をこのようなパッケージに、例えば青色を発光する全てのLEDに対して使用し、及び緑色及び赤色のダイオードを、それぞれ緑色及び赤色の蛍光体を備えた青色LEDによって提供する。
しかしながら、LEDに備えられた蛍光体からの全体の光が、LEDからの青色の光と蛍光体が発光する光の組み合わせであるため、ビンニング（binning）の問題はここでも原因であり、及び異なるビンコードからのLEDは、結局、異なるカラーコーディネートの光を与える。従って、このようなRGBディスプレイについて、ビンニングの問題は、ディスプレイ装置における望まれない色の変動をもたらすであろう。
上記のような2色アプローチの一つが、Sumitomo Electric Industry LTDの欧州特許出願第1363335A2号で記載されており、この出願は、青色光を吸収して黄色の光を発光するため、Al、In、Ga、Br又はIでドープしたZnSxSe1-x（0.2≦x≦0.7）のフルオレッセントプレートと組み合わせた、InGaN半導体の青色発光ダイオードを記載する。青色光は、フルオレッセントプレートでは吸収されず、及びフルオレッセントプレートにより発光される黄色の光を混合し、白色光にする。
しかしながら、LEDに備えられた蛍光体からの全体の光が、LEDからの青色の光と蛍光体が発光する光の組み合わせであるため、ビンニング（binning）の問題はここでも原因であり、及び異なるビンコードからのLEDは、結局、異なるカラーコーディネートの光を与える。従って、このようなRGBディスプレイについて、ビンニングの問題は、ディスプレイ装置における望まれない色の変動をもたらすであろう。
上記のような2色アプローチの一つが、Sumitomo Electric Industry LTDの欧州特許出願第1363335A2号で記載されており、この出願は、青色光を吸収して黄色の光を発光するため、Al、In、Ga、Br又はIでドープしたZnSxSe1-x（0.2≦x≦0.7）のフルオレッセントプレートと組み合わせた、InGaN半導体の青色発光ダイオードを記載する。青色光は、フルオレッセントプレートでは吸収されず、及びフルオレッセントプレートにより発光される黄色の光を混合し、白色光にする。
しかしながら、EP1363335A2は、ビンニングの問題に対するいかなる解決ももたらさない。従って、ディスプレイ装置、例えばEP1363335A2のダイオード／フルオレッセントプレートの組み立て品に基づいた白色光バックライトは、まだビンニングの問題に苦しめられるであろう。異なるビンコードからの青色LEDが、このようなバックライトで使用される場合、望まれない色の変動がバックライトに現れるだろう。
これは、望まれない色の変動を有しないディスプレイ装置を得るために、LEDが同じビンコードの範囲にあるものから選択されなければならないこと、及び更にいくつかのビンコードのLEDは、ディスプレイ装置において使用するために全く適しておらず、それは主波長が望むものからほど遠いためであることを与える。
従って、望まれない色の変動を与えることなく、異なるビンコードからのLEDを使用して良いディスプレイ装置に対する要求が存在する。
これは、望まれない色の変動を有しないディスプレイ装置を得るために、LEDが同じビンコードの範囲にあるものから選択されなければならないこと、及び更にいくつかのビンコードのLEDは、ディスプレイ装置において使用するために全く適しておらず、それは主波長が望むものからほど遠いためであることを与える。
従って、望まれない色の変動を与えることなく、異なるビンコードからのLEDを使用して良いディスプレイ装置に対する要求が存在する。
本発明の第一の目的は、これら上記の要求を満足すること、及び高い色彩の均質性及び2色型の白色光の発生に対する高い安定性を示す、LEDに基づいたディスプレイ装置を提供することである。
本発明は、蛍光体で変換したLEDの光を調整して、すなわち所望の波長特性、色温度、カラーコーディネート等を、蛍光体を含んだフルオレッセント材料の厚さ又は蛍光体系の組成を変更することにより調整して良いという発見した事実に基づいている。
本発明者らは、このようなLEDに基づいたディスプレイ装置における使用に適切なフルオレッセント材料が、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:EuzOaXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムの群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素の群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）のユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートである、少なくとも一つの蛍光体を含んだフルオレッセント材料であることを見出した。
本発明は、蛍光体で変換したLEDの光を調整して、すなわち所望の波長特性、色温度、カラーコーディネート等を、蛍光体を含んだフルオレッセント材料の厚さ又は蛍光体系の組成を変更することにより調整して良いという発見した事実に基づいている。
本発明者らは、このようなLEDに基づいたディスプレイ装置における使用に適切なフルオレッセント材料が、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:EuzOaXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムの群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素の群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）のユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートである、少なくとも一つの蛍光体を含んだフルオレッセント材料であることを見出した。
これらユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートは、長期にわたり非常に安定である。従って、このような蛍光体に基づいたフルオレッセント材料を備えたLEDの変動は、実質的にLEDそれ自身にのみに起因し、フルオレッセント材料に起因しないであろう。
従って、第一の側面において、本発明は、多くの照明ユニット、典型的には独立にアドレス可能なユニットを含んだディスプレイ装置に関しており、各照明ユニットは発光ダイオードから発光した光の少なくとも一部を吸収し、かつ吸収した光の波長範囲とは異なる波長範囲の光を発光するために備えられたフルオレッセント素子を備えた、少なくとも一つの発光ダイオードを含む。本発明の装置において、前記フルオレッセント素子は、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムの群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素の群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）のユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートである少なくとも一つの蛍光体を含む。
従って、第一の側面において、本発明は、多くの照明ユニット、典型的には独立にアドレス可能なユニットを含んだディスプレイ装置に関しており、各照明ユニットは発光ダイオードから発光した光の少なくとも一部を吸収し、かつ吸収した光の波長範囲とは異なる波長範囲の光を発光するために備えられたフルオレッセント素子を備えた、少なくとも一つの発光ダイオードを含む。本発明の装置において、前記フルオレッセント素子は、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムの群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素の群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）のユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートである少なくとも一つの蛍光体を含む。
上記のように、このユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体材料は、非常に安定であり、従って本発明のLEDに基づいたディスプレイ装置における使用に対して非常に適している。
本発明の態様において、フルオレッセント素子は、固体の素子、例えば少なくとも一つの蛍光体を含んだセラミック材料、又はポリマーマトリックスに分散された少なくとも一つの蛍光体の粒子を含むポリマー材料である。
ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体材料を含んだフルオレッセント素子は、容易に固形の素子に形成できる。
このような固形のフルオレッセント素子の厚さは、非常に高い精密度で制御でき、及びその結果本発明のディスプレイ装置で使用するために非常に有利である。
好ましい態様において、本発明のディスプレイ装置は、第一のフルオレッセント素子を備えた第一の色の光を発光する少なくとも一つの第一のダイオード、例えば第一のビンコードから選択されるダイオード、及び第二のフルオレッセント素子を備えた第二の色の光を発光する少なくとも一つの第二のダイオード、例えば第二のビンコードから選択されるダイオードを含む。このような態様において、第一のフルオレッセント素子は第一の厚さのものであり、及び第二のフルオレッセント素子は第二の厚さのものであり、これにより前記第一及び第二の発光ダイオードは、実質的に同じ色の全体の光を提供する。
本発明の態様において、フルオレッセント素子は、固体の素子、例えば少なくとも一つの蛍光体を含んだセラミック材料、又はポリマーマトリックスに分散された少なくとも一つの蛍光体の粒子を含むポリマー材料である。
ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体材料を含んだフルオレッセント素子は、容易に固形の素子に形成できる。
このような固形のフルオレッセント素子の厚さは、非常に高い精密度で制御でき、及びその結果本発明のディスプレイ装置で使用するために非常に有利である。
好ましい態様において、本発明のディスプレイ装置は、第一のフルオレッセント素子を備えた第一の色の光を発光する少なくとも一つの第一のダイオード、例えば第一のビンコードから選択されるダイオード、及び第二のフルオレッセント素子を備えた第二の色の光を発光する少なくとも一つの第二のダイオード、例えば第二のビンコードから選択されるダイオードを含む。このような態様において、第一のフルオレッセント素子は第一の厚さのものであり、及び第二のフルオレッセント素子は第二の厚さのものであり、これにより前記第一及び第二の発光ダイオードは、実質的に同じ色の全体の光を提供する。
この態様のひとつの利点は、ディスプレイ装置を、異なる色を発光するLEDを用いて組み立てて良く、典型的にはLEDは、同じ半導体材料を含み異なるビンコードから選択されるが、特定のLEDの色（ビンコード）に従って、各LEDに備えられるべきフルオレッセント素子の厚さを慎重に選択することにより組み立てて良く、全体の光の色、すなわちLEDにより発光された光とフルオレッセント素子により発光された光の組み合わせは、観察者により同じ色として実質的に知覚されるであろう。従って、異なる色の光を発光する（異なるビンコードから選択された）LEDが使用されても、均一な光が達成されるであろう。
本発明の態様において、フルオレッセント素子は、更に少なくとも一つの付加的な蛍光体を含んでも良い。
本発明の態様において、フルオレッセント素子は、更に少なくとも一つの付加的な蛍光体を含んでも良い。
このような付加的な蛍光体は、例えば、以下から成る群より選択される：
BaMgAl10O17:Eu、Ba5Si04(Cl,Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu及び LaSi3N5:Ceから成る群で構成される青色蛍光体；
(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）、(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦
a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）から成る群で構成される赤色蛍光体；及び
(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceから成る群で構成される黄色から緑色の蛍光体。
このような付加的な蛍光体の使用は、ディスプレイ装置により生成する全体の光の演色指数を増加してもよく及び／又は装置により生成する全体の光の色彩をさらに調整するために使用しても良い。
BaMgAl10O17:Eu、Ba5Si04(Cl,Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu及び LaSi3N5:Ceから成る群で構成される青色蛍光体；
(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）、(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦
a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）から成る群で構成される赤色蛍光体；及び
(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceから成る群で構成される黄色から緑色の蛍光体。
このような付加的な蛍光体の使用は、ディスプレイ装置により生成する全体の光の演色指数を増加してもよく及び／又は装置により生成する全体の光の色彩をさらに調整するために使用しても良い。
本発明の態様において、ディスプレイ装置の照明ユニットは、同じ半導体材料の少なくとも第一の発光ダイオード及び第二の発光ダイオードを含んで良く、ここで前記第一及び第二の発光ダイオードの少なくとも一つはフルオレッセント素子をそなえる。
典型的には、このような照明ユニットは、例えば3つの青色ポンプLED（pump LED）を含み、ここで2つのポンプLEDはフルオレッセント素子、例えば一の緑色及び一の赤色フルオレッセント素子を備える（RGBディスプレイ）。
上記のように、フルオレッセント素子を備えたLEDからの全体の光は、変換された光と変換されていない光の組み合わせである。ポンプLEDの色彩（ビンコード）に従って、フルオレッセント素子の厚さを慎重に選択することにより、たとえフルオレッセント素子を備えるポンプLEDが異なる色彩の光を発光し（異なるビンコードから選択され）ても、色の変動を伴うことなく均質な光を提供することができるマルチカラーディスプレイ装置を達成できる。
代わりに、このようなマルチカラーディスプレイ装置（例えばRGBディスプレイ）の照明ユニットにおける全てのLEDが、フルオレッセント素子を備えても良い。例えば、上記に加えて、UV-LEDをポンプLEDとして使用して、青色光を青色フルオレッセント素子で提供する。これは更にビンニングの問題を減少させ、それは青色を提供するLED（青色フルオレッセント素子を有するUV-LED）が、異なる色彩の光を発光する（異なるビンコードから選択される）LEDであってよいからである。
典型的には、このような照明ユニットは、例えば3つの青色ポンプLED（pump LED）を含み、ここで2つのポンプLEDはフルオレッセント素子、例えば一の緑色及び一の赤色フルオレッセント素子を備える（RGBディスプレイ）。
上記のように、フルオレッセント素子を備えたLEDからの全体の光は、変換された光と変換されていない光の組み合わせである。ポンプLEDの色彩（ビンコード）に従って、フルオレッセント素子の厚さを慎重に選択することにより、たとえフルオレッセント素子を備えるポンプLEDが異なる色彩の光を発光し（異なるビンコードから選択され）ても、色の変動を伴うことなく均質な光を提供することができるマルチカラーディスプレイ装置を達成できる。
代わりに、このようなマルチカラーディスプレイ装置（例えばRGBディスプレイ）の照明ユニットにおける全てのLEDが、フルオレッセント素子を備えても良い。例えば、上記に加えて、UV-LEDをポンプLEDとして使用して、青色光を青色フルオレッセント素子で提供する。これは更にビンニングの問題を減少させ、それは青色を提供するLED（青色フルオレッセント素子を有するUV-LED）が、異なる色彩の光を発光する（異なるビンコードから選択される）LEDであってよいからである。
本発明の態様において、フルオレッセント素子は、光散乱部分、例えば粒子又は気泡を含んでも良い。これは、隣接した発光ダイオードからの光を混合した色を向上させ得る。
他の側面において、本発明は、例えば液晶ディスプレイで使用するためのバックライトユニットにも関し、バックライトユニットは、本発明のディスプレイ装置に含まれる。本発明は、ディスプレイ装置、例えばこのようなバックライトユニットを含んだ液晶ディスプレイ装置にも関する。
本発明のこの側面及び他の側面は、本発明の現在の好ましい態様を示す添付した図面との関係で、更に詳細に説明されるであろう。
本発明は、発光ダイオード上に備えられた固形のフルオレッセント素子において含まれる蛍光体として、ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートの使用に焦点を当てる。本発明のディスプレイ装置で使用するフルオレッセント素子は、ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートを蛍光体として含む。蛍光体は、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムを含む群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素を含む群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）に適合する。
他の側面において、本発明は、例えば液晶ディスプレイで使用するためのバックライトユニットにも関し、バックライトユニットは、本発明のディスプレイ装置に含まれる。本発明は、ディスプレイ装置、例えばこのようなバックライトユニットを含んだ液晶ディスプレイ装置にも関する。
本発明のこの側面及び他の側面は、本発明の現在の好ましい態様を示す添付した図面との関係で、更に詳細に説明されるであろう。
本発明は、発光ダイオード上に備えられた固形のフルオレッセント素子において含まれる蛍光体として、ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートの使用に焦点を当てる。本発明のディスプレイ装置で使用するフルオレッセント素子は、ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートを蛍光体として含む。蛍光体は、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムを含む群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素を含む群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）に適合する。
この種の蛍光体材料は、酸素及びハロゲンで置換されたニトリドシリケートの活性化した蛍光に基づく。
一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3）の蛍光体は、ケイ素及び窒素の主成分を有するホスト格子を含む。
これは酸素及びハロゲンも含む。ホスト格子は、三次元ネットワークにおいて（N-Si-N-）及び（O-S-N）-ユニットから成る構造を有し、ここでケイ素は窒素及び酸素又はハロゲンにより四面体構造的に（tetrahedrically）取り囲まれると推定される。
ホスト格子中における酸素及びハロゲンの取り込みは、共有結合及び配位子場分裂の割合を増加させる。従って、これは、励起帯及び放射帯を、基本的なニトリドシリケート格子と比べてより長い波長にする。
三次元ネットワークの中に、金属イオン、例えばアルカリ土類金属、加えてユーロピウム（II）及び任意でコアクチベーターが取り込まれる。好ましくは、アルカリ土類金属は、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選択される。
これら材料に関するホスト格子は、6元素（2カチオン）ハロゲノ−オキソニトリドシリケート、例えばユーロピウム（II）で活性化させたストロンチウムフルオロオキソニトリドシリケートSr2Si5N8:Eu,O,Fであって良く、又は6より多い元素を含む、例えばユーロピウム（II）で活性化させたストロンチウム-カルシウムフルオロ-オキソニトリドシリケート、例えば(Ca,Sr)2Si5N8:Eu,O,Fであってもよい。
一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3）の蛍光体は、ケイ素及び窒素の主成分を有するホスト格子を含む。
これは酸素及びハロゲンも含む。ホスト格子は、三次元ネットワークにおいて（N-Si-N-）及び（O-S-N）-ユニットから成る構造を有し、ここでケイ素は窒素及び酸素又はハロゲンにより四面体構造的に（tetrahedrically）取り囲まれると推定される。
ホスト格子中における酸素及びハロゲンの取り込みは、共有結合及び配位子場分裂の割合を増加させる。従って、これは、励起帯及び放射帯を、基本的なニトリドシリケート格子と比べてより長い波長にする。
三次元ネットワークの中に、金属イオン、例えばアルカリ土類金属、加えてユーロピウム（II）及び任意でコアクチベーターが取り込まれる。好ましくは、アルカリ土類金属は、カルシウム、ストロンチウム及びバリウムから選択される。
これら材料に関するホスト格子は、6元素（2カチオン）ハロゲノ−オキソニトリドシリケート、例えばユーロピウム（II）で活性化させたストロンチウムフルオロオキソニトリドシリケートSr2Si5N8:Eu,O,Fであって良く、又は6より多い元素を含む、例えばユーロピウム（II）で活性化させたストロンチウム-カルシウムフルオロ-オキソニトリドシリケート、例えば(Ca,Sr)2Si5N8:Eu,O,Fであってもよい。
とりわけ、基本的なホスト格子中のコアクチベーターとして、二価のアルカリ土類金属と三価のレアアースメタルイオンを置き換えることが可能である。アルカリ土類金属EaとレアアースメタルRe、例えばサマリウム及びイッテルビウムを置換する場合、割合は、好ましくは0.2:0.8から0.8:0.2の範囲内である。
ユーロピウム（II）の割合zは、好ましくは0.001＜z＜0.09の範囲内である。
Eu（II）の割合zが0.001以下である場合、発光が減少し、それはユーロピウム（II）カチオンに起因するフォトルミネッセンスの励起した発光中心の数が減少するためであり、及びzの割合が0.09より大きい場合、濃度消光が起こる。濃度消光は、発光強度の減少を意味し、これは、フルオレッセント材料の発光を増加するために添加された活性剤の濃度が、最適なレベルを超えて増加したときに起こる。
ユーロピウム（II）の割合zは、好ましくは0.001＜z＜0.09の範囲内である。
Eu（II）の割合zが0.001以下である場合、発光が減少し、それはユーロピウム（II）カチオンに起因するフォトルミネッセンスの励起した発光中心の数が減少するためであり、及びzの割合が0.09より大きい場合、濃度消光が起こる。濃度消光は、発光強度の減少を意味し、これは、フルオレッセント材料の発光を増加するために添加された活性剤の濃度が、最適なレベルを超えて増加したときに起こる。
ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体は、スペクトルのちょうど可視部分よりも、電磁スペクトルのより活発な部分に対してすぐに反応する。
特に、本発明の蛍光体は、とりわけ、200nmから420nmの範囲の波長を有するUV発光ラインにより活性化できるが、青色発光成分により発光される400から480nmの波長を有するLED光によりより高い効率と共に励起される。従って、フルオレッセント材料は、ニトリド半導体発光成分の青色の光を白色光に変換する同じ特性を有する。
本発明のユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートの製造方法は特に制限されず、及び前記ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体は、ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートフルオレッセント材料を提供する金属化合物の混合物を焼くことにより製造できる。
しかしながら、とりわけ好ましいのは、a)酸素を含む少なくとも一つのアルカリ土類前駆体化合物、窒化ケイ素及びシリコンジイミドを含む群から選択される少なくとも一つのシリコン窒素化合物、ユーロピウムフルオライド、ユーロピウムクロライド、ユーロピウムブロマイド及びユーロピウムヨーダイドを含む群から選択される少なくとも一つのユーロピウムハロゲン化物、及び炭素及びケイ素を含む群から選択される還元化合物からの出発材料を混合して、混合物を調製する工程、b)結果得られた混合物を密閉した反応器内に移して、及び窒素と水素から成る混合ガスの還元性雰囲気下で混合物を熱処理する工程を含む、これら蛍光体の製造方法である。
特に、本発明の蛍光体は、とりわけ、200nmから420nmの範囲の波長を有するUV発光ラインにより活性化できるが、青色発光成分により発光される400から480nmの波長を有するLED光によりより高い効率と共に励起される。従って、フルオレッセント材料は、ニトリド半導体発光成分の青色の光を白色光に変換する同じ特性を有する。
本発明のユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートの製造方法は特に制限されず、及び前記ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体は、ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートフルオレッセント材料を提供する金属化合物の混合物を焼くことにより製造できる。
しかしながら、とりわけ好ましいのは、a)酸素を含む少なくとも一つのアルカリ土類前駆体化合物、窒化ケイ素及びシリコンジイミドを含む群から選択される少なくとも一つのシリコン窒素化合物、ユーロピウムフルオライド、ユーロピウムクロライド、ユーロピウムブロマイド及びユーロピウムヨーダイドを含む群から選択される少なくとも一つのユーロピウムハロゲン化物、及び炭素及びケイ素を含む群から選択される還元化合物からの出発材料を混合して、混合物を調製する工程、b)結果得られた混合物を密閉した反応器内に移して、及び窒素と水素から成る混合ガスの還元性雰囲気下で混合物を熱処理する工程を含む、これら蛍光体の製造方法である。
好ましくは、酸素を含んだアルカリ土類前駆体化合物は、カーボネート、例えばCaCO3、SrCO3及びBaCO3から成る。
99.9％以上の高い純度を有し、及び100nm以下の平均粒径を有する細かい粒子形態にある出発材料が、好ましく使用できる。
結晶子径（crystallite size）を増加させるため、出発材料粉末中にフラックス成分を導入できる。フラックスは、固相反応において溶媒として機能し、目標の酸化物と反応しない一方で、非常に少量の溶融物を形成して物質の移動を増進し及び反応を増進する。通常のフラックス、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物等、例えばカルシウムフルオライド、ストロンチウムフルオライド又はバリウムフルオライドがこの目的に対して使用できる。これら化合物は、出発材料粉末の個別の粒子中に好ましく導入され、又は出発材料粉末上に被覆される。
上記フラックス成分が出発材料粉末中に導入される場合、反応増進剤としてのフラックスの効果に起因して、同じ加熱条件下でも高く結晶化された酸化物粉末を得ることができる。フラックス成分は、通常の方法、例えば酸化物粉末を生成した後に洗浄することにより除去できる。
99.9％以上の高い純度を有し、及び100nm以下の平均粒径を有する細かい粒子形態にある出発材料が、好ましく使用できる。
結晶子径（crystallite size）を増加させるため、出発材料粉末中にフラックス成分を導入できる。フラックスは、固相反応において溶媒として機能し、目標の酸化物と反応しない一方で、非常に少量の溶融物を形成して物質の移動を増進し及び反応を増進する。通常のフラックス、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物等、例えばカルシウムフルオライド、ストロンチウムフルオライド又はバリウムフルオライドがこの目的に対して使用できる。これら化合物は、出発材料粉末の個別の粒子中に好ましく導入され、又は出発材料粉末上に被覆される。
上記フラックス成分が出発材料粉末中に導入される場合、反応増進剤としてのフラックスの効果に起因して、同じ加熱条件下でも高く結晶化された酸化物粉末を得ることができる。フラックス成分は、通常の方法、例えば酸化物粉末を生成した後に洗浄することにより除去できる。
まず第一に、出発材料、すなわち、酸素を含む少なくとも一つのアルカリ土類前駆体化合物、少なくとも一つのシリコン窒素化合物、少なくとも一つのユーロピウムハロゲン化物、及び還元化合物を、いかなる種々の公知の混合法を適用した乾式法及び／又は湿式法、例えばボールミル、V型ミキサー、スターラー等により、良く混合する。
代わりに、酸素を含む少なくとも一つのアルカリ土類前駆体化合物及び少なくとも一つのユーロピウム前駆体化合物を、最初に水性溶媒中に溶解して良い。溶解した前駆体化合物を次いで乾燥し、焼成してユーロピウムをドープした酸素を含むアルカリ土類前駆体化合物を形成して良い。
例えば、沈殿した粉末は、(Sr,Ba)CO3:Eu(III)を含んで良く、これは、次いで適切な温度、例えば1000℃で、元素炭素の存在下で脱炭酸反応により分解して、(Sr,Ba)O:Eu(III)を形成してよい。この粉末を、次いで、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及び少なくとも一つのシリコン窒素化合物、少なくとも一つのユーロピウムハロゲン化物及び還元化合物を含んだ粉末と混合し、第一の複合材料粉末混合物を形成する。望まれる場合、他の出発化合物を、第一の複合材料粉末混合物に添加して良い。更に、望まれる場合、出発材料の他の組み合わせも使用してよい。
代わりに、酸素を含む少なくとも一つのアルカリ土類前駆体化合物及び少なくとも一つのユーロピウム前駆体化合物を、最初に水性溶媒中に溶解して良い。溶解した前駆体化合物を次いで乾燥し、焼成してユーロピウムをドープした酸素を含むアルカリ土類前駆体化合物を形成して良い。
例えば、沈殿した粉末は、(Sr,Ba)CO3:Eu(III)を含んで良く、これは、次いで適切な温度、例えば1000℃で、元素炭素の存在下で脱炭酸反応により分解して、(Sr,Ba)O:Eu(III)を形成してよい。この粉末を、次いで、アルカリ土類金属ハロゲン化物、及び少なくとも一つのシリコン窒素化合物、少なくとも一つのユーロピウムハロゲン化物及び還元化合物を含んだ粉末と混合し、第一の複合材料粉末混合物を形成する。望まれる場合、他の出発化合物を、第一の複合材料粉末混合物に添加して良い。更に、望まれる場合、出発材料の他の組み合わせも使用してよい。
例えば、出発材料の水酸化物を沈殿させて、次いで分解して、出発材料の酸化物を形成し、次いでこれをAlF3と混合してブレンドした第一の粉末を形成して良い。
このブレンドした第一の粉末を、次いで、適切な容器中で、約2から10時間の間、1000から1600℃で、好ましくは1500℃で6時間、焼いて又は焼成して、焼成した塊又はケーキを形成する。好ましくは、容器はアルミナるつぼである。本発明の好ましい側面によれば、アルミナるつぼを、カーボンベースの燃料、例えば活性化したチャコールを含んだ、第二の容器、例えば大きなるつぼ又は他の種類の容器に配置する。次いで、両方の容器を別個にふたをして、かまどの中、又は他のいかなる適切な熱源のそばに置き、これらの温度を1000から1600℃に上げて、燃料の少なくとも一部を蒸発させて、炭素を含む弱い還元環境、例えば二酸化炭素及び／又は一酸化炭素環境を作り出す。還元環境は、例えふたがされていても、第一のるつぼに浸透し、これにより還元プロセスを増強する。チャコールの量は重要ではなく、及び第二の容器の容積の10から50％で含んで良い。
上記工程の手順は、所望のように変更して良い。
このブレンドした第一の粉末を、次いで、適切な容器中で、約2から10時間の間、1000から1600℃で、好ましくは1500℃で6時間、焼いて又は焼成して、焼成した塊又はケーキを形成する。好ましくは、容器はアルミナるつぼである。本発明の好ましい側面によれば、アルミナるつぼを、カーボンベースの燃料、例えば活性化したチャコールを含んだ、第二の容器、例えば大きなるつぼ又は他の種類の容器に配置する。次いで、両方の容器を別個にふたをして、かまどの中、又は他のいかなる適切な熱源のそばに置き、これらの温度を1000から1600℃に上げて、燃料の少なくとも一部を蒸発させて、炭素を含む弱い還元環境、例えば二酸化炭素及び／又は一酸化炭素環境を作り出す。還元環境は、例えふたがされていても、第一のるつぼに浸透し、これにより還元プロセスを増強する。チャコールの量は重要ではなく、及び第二の容器の容積の10から50％で含んで良い。
上記工程の手順は、所望のように変更して良い。
出発材料を混合するための方法は、一般的に、ボールミル法であるが、しかしながらこれに限定されることはなく、出発材料を均質に混合する結果を与える方法である限り、ハンドミキシング又はいかなる形態のドライミキシングを含んだ他の混合方法を適用できる。
得られる混合物を、熱耐性の容器、例えばアルミナるつぼ又はタングステンボートに配置して、次いで電気炉中、例えば高周波炉又はマイクロ波炉中で焼く。好ましくは、熱処理の温度は、1300から1700℃で変動する。
焼成環境は特に制限されず、及び還元環境、例えば、不活性ガス、例えば窒素及びアルゴン等、及び0.1から10容積％の割合で水素を含んだ環境下で焼成を行うことが好ましい。余分の還元剤として炭素を出発材料に添加して良い。焼成の期間は、種々の条件、例えば容器に充填された混合物の量、焼成温度、及び生成物を炉から出すときの温度に基づいて決定されるが、一般的には6から14時間の範囲内であろう。
得られる混合物を、熱耐性の容器、例えばアルミナるつぼ又はタングステンボートに配置して、次いで電気炉中、例えば高周波炉又はマイクロ波炉中で焼く。好ましくは、熱処理の温度は、1300から1700℃で変動する。
焼成環境は特に制限されず、及び還元環境、例えば、不活性ガス、例えば窒素及びアルゴン等、及び0.1から10容積％の割合で水素を含んだ環境下で焼成を行うことが好ましい。余分の還元剤として炭素を出発材料に添加して良い。焼成の期間は、種々の条件、例えば容器に充填された混合物の量、焼成温度、及び生成物を炉から出すときの温度に基づいて決定されるが、一般的には6から14時間の範囲内であろう。
上記方法により得られるフルオレッセント材料は、例えばボールミル、ジェットミル等を用いてすりつぶして良い。更に、洗浄及び分級を行って良い。結果得られる粒状の蛍光体の結晶比率をさらに増強するため、再焼成が提案される。
例えば、Sr2Si5N8:Eu,O,Fにより表される一の好ましい化合物が、出発材料としてストロンチウムカーボネート、炭素、シリコンジイミド及びユーロピウム（III）フルオライドを計量し、混合して2:2:5:8:0.05:0.27:0.09のSr:Si:N:O:F:Euのモル比率を得、次いでこれを焼成する方法により製造される。
本発明における加熱処理方法は、窒素及び水素から成る還元環境下で行うべきであり、この方法においてEu(III)が還元されてEu(II)になる。
本発明の熱処理方法において、加熱処理の温度は、1300から1700℃で変動する。熱処理温度が1300℃より低い場合、要求される完全な固体化反応が起こらず、又は結果得られる蛍光体の粒径が過度に小さい；一方で反応温度が1700℃よりも高い場合、反応が完全であるにもかかわらず、結果得られる蛍光体の粒径がLEDに適用するには過度に大きい。
例えば、Sr2Si5N8:Eu,O,Fにより表される一の好ましい化合物が、出発材料としてストロンチウムカーボネート、炭素、シリコンジイミド及びユーロピウム（III）フルオライドを計量し、混合して2:2:5:8:0.05:0.27:0.09のSr:Si:N:O:F:Euのモル比率を得、次いでこれを焼成する方法により製造される。
本発明における加熱処理方法は、窒素及び水素から成る還元環境下で行うべきであり、この方法においてEu(III)が還元されてEu(II)になる。
本発明の熱処理方法において、加熱処理の温度は、1300から1700℃で変動する。熱処理温度が1300℃より低い場合、要求される完全な固体化反応が起こらず、又は結果得られる蛍光体の粒径が過度に小さい；一方で反応温度が1700℃よりも高い場合、反応が完全であるにもかかわらず、結果得られる蛍光体の粒径がLEDに適用するには過度に大きい。
加熱処理方法の最も好ましい温度は、1550から1650℃で変動する。
ユーロピウムで活性化したカルシウムフルオロ−オキソニトリドシリケート粉末のシリーズを、1.227モルのカルシウムカーボネート、5.018モルの窒化ケイ素、2．456モルの炭素及び0.025モルのユーロピウムフルオライドを含む粉末をエタノール中で分散することにより調製した。粉末を、名目上の式Ca2Si5N8:Eu,O,Fに対応した蛍光体粉末を調製するような比率でブレンドした。スラリーを乾燥して、ブレンドした粉末を圧縮して、1.3cmの直径及び0.75cmの高さを有する円筒状のペレットを形成した。ペレットを、タングステンボート中で、窒素／水素（95:5）下の高周波炉及び約120分間約1600℃のピーク温度を有する温度プロフィールを用いて焼成した。
ユーロピウムで活性化したストロンチウムフルオロ−オキソニトリドシリケート粉末のシリーズを、1.394モルのストロンチウムカーボネート、5.816モルの窒化ケイ素、2.789モルの活性化したチャコール及び0.058モルのユーロピウムフルオライドを含む粉末をエタノール中で分散することにより調製した。この粉末を、名目上の式Sr2Si5N8:Eu,O,Fに対応する蛍光体粉末を調製するようにブレンドした。このスラリーを乾燥し、ブレンドした粉末を圧縮して、1.3cmの直径及び0.75cmの高さを有する円筒状のペレットを形成した。ペレットを、タングステンボート中で、窒素／水素（95:5）下の高周波炉及び約120分間約1600℃のピーク温度を有する温度プロフィールを用いて焼成した。
ユーロピウムで活性化したカルシウムフルオロ−オキソニトリドシリケート粉末のシリーズを、1.227モルのカルシウムカーボネート、5.018モルの窒化ケイ素、2．456モルの炭素及び0.025モルのユーロピウムフルオライドを含む粉末をエタノール中で分散することにより調製した。粉末を、名目上の式Ca2Si5N8:Eu,O,Fに対応した蛍光体粉末を調製するような比率でブレンドした。スラリーを乾燥して、ブレンドした粉末を圧縮して、1.3cmの直径及び0.75cmの高さを有する円筒状のペレットを形成した。ペレットを、タングステンボート中で、窒素／水素（95:5）下の高周波炉及び約120分間約1600℃のピーク温度を有する温度プロフィールを用いて焼成した。
ユーロピウムで活性化したストロンチウムフルオロ−オキソニトリドシリケート粉末のシリーズを、1.394モルのストロンチウムカーボネート、5.816モルの窒化ケイ素、2.789モルの活性化したチャコール及び0.058モルのユーロピウムフルオライドを含む粉末をエタノール中で分散することにより調製した。この粉末を、名目上の式Sr2Si5N8:Eu,O,Fに対応する蛍光体粉末を調製するようにブレンドした。このスラリーを乾燥し、ブレンドした粉末を圧縮して、1.3cmの直径及び0.75cmの高さを有する円筒状のペレットを形成した。ペレットを、タングステンボート中で、窒素／水素（95:5）下の高周波炉及び約120分間約1600℃のピーク温度を有する温度プロフィールを用いて焼成した。
蛍光体Ea2Si5N8:Eu,O,Fは熱、光及び湿度に対して抵抗性であり、それはそのハロゲノ−オキソニトリドシリケート構造のためである。
蛍光体粉末を、粉末X線回折（Cu、Kα−ライン）で特徴付け、これは全ての化合物が形成したことを示した（結果は示さない）。
焼成した蛍光体を、365nmのピーク波長を有する紫外線光を発生する水銀ランプを用いて励起した。
ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートタイプの各蛍光体は、UV-A又は電磁スペクトルの青の範囲の放射により励起した場合、黄色から赤のフルオレッセンスを発光する。
468nmの波長の放射で励起した場合、これらユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体は、625nmのピーク波長及び最大750nmのテール発光（tail emission）を有する広い範囲の発光を与えることが分かる。
蛍光体粉末を、粉末X線回折（Cu、Kα−ライン）で特徴付け、これは全ての化合物が形成したことを示した（結果は示さない）。
焼成した蛍光体を、365nmのピーク波長を有する紫外線光を発生する水銀ランプを用いて励起した。
ユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートタイプの各蛍光体は、UV-A又は電磁スペクトルの青の範囲の放射により励起した場合、黄色から赤のフルオレッセンスを発光する。
468nmの波長の放射で励起した場合、これらユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体は、625nmのピーク波長及び最大750nmのテール発光（tail emission）を有する広い範囲の発光を与えることが分かる。
励起スペクトルから、これらユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体が、約325nm、加えて約468nmの波長の放射で効果的に励起できることも明らかである。
好ましくは、本発明によるユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートタイプの蛍光体は、元素アルミニウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、ガドリニウム及びルテチウムのフッ素化物及びオルトホスフェート、アルミニウム、イットリウム及びランタンの酸化物、及びアルミニウムの窒素化物により形成された群より選択される1以上の化合物の、薄い均一な保護層で被覆されているであろう。
保護層の厚さは、通例、0.001から0.2μｍで変動し、従って、この層が実質的なエネルギーの損失を伴うことなく、放射源からの放射が侵入できるほど薄い。蛍光体粒子上のこれら材料の被覆は、例えば、湿式被覆法を用いたガス相からの堆積により適用できる。
好ましくは、本発明によるユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートタイプの蛍光体は、元素アルミニウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、ガドリニウム及びルテチウムのフッ素化物及びオルトホスフェート、アルミニウム、イットリウム及びランタンの酸化物、及びアルミニウムの窒素化物により形成された群より選択される1以上の化合物の、薄い均一な保護層で被覆されているであろう。
保護層の厚さは、通例、0.001から0.2μｍで変動し、従って、この層が実質的なエネルギーの損失を伴うことなく、放射源からの放射が侵入できるほど薄い。蛍光体粒子上のこれら材料の被覆は、例えば、湿式被覆法を用いたガス相からの堆積により適用できる。
少なくとも2つの異なるタイプの固体のフルオレッセント材料を、上記蛍光体化合物から製造して良い。
本発明で使用するために適切な固体のフルオレッセント素子の第一のタイプは、セラミックフルオレッセント素子であり、蛍光体化合物又は蛍光体前駆体化合物の粒子は、圧縮され及び高い温度で焼成され、これらは例えば本技術で公知の圧縮及び焼成方法によりセラミックとなる。
セラミックフルオレッセント素子を、次いですりつぶして、及び研磨して高い精密さを有する適切な厚さを得ても良い。
本発明で使用するために適切である固体のフルオレッセント素子の第二のタイプは、ポリマー分散されたフルオレッセント素子であり、蛍光体粒子はポリマーに分散される。ポリマーは、典型的には、実質的に光学的に透明であるべきであり、種々のポリマーが、LEDを製造するためのLED工業で知られている。例えば、ポリマーを、エポキシ及びシリコーン樹脂を含む群から選択して良い。
ポリマー分散したフルオレッセント素子は、蛍光体粒子をポリマー前駆体の溶液中に導入し、次いでこの溶液を重合することにより製造して良い。
本発明で使用するために適切な固体のフルオレッセント素子の第一のタイプは、セラミックフルオレッセント素子であり、蛍光体化合物又は蛍光体前駆体化合物の粒子は、圧縮され及び高い温度で焼成され、これらは例えば本技術で公知の圧縮及び焼成方法によりセラミックとなる。
セラミックフルオレッセント素子を、次いですりつぶして、及び研磨して高い精密さを有する適切な厚さを得ても良い。
本発明で使用するために適切である固体のフルオレッセント素子の第二のタイプは、ポリマー分散されたフルオレッセント素子であり、蛍光体粒子はポリマーに分散される。ポリマーは、典型的には、実質的に光学的に透明であるべきであり、種々のポリマーが、LEDを製造するためのLED工業で知られている。例えば、ポリマーを、エポキシ及びシリコーン樹脂を含む群から選択して良い。
ポリマー分散したフルオレッセント素子は、蛍光体粒子をポリマー前駆体の溶液中に導入し、次いでこの溶液を重合することにより製造して良い。
ポリマー分散したフルオレッセント素子は、次いで、重合の後にすりつぶして及び研磨して、高い精密さを有する適切な厚さを得てもよい。
上記フルオレッセント素子の厚さを制御して良い許容範囲は、5％より薄い厚さ、例えば3％より薄い厚さである。
フルオレッセント素子と発光ダイオードの光学的な結合のため、任意の透明な弾性材料又は固体の材料の接着層を、フルオレッセント素子と発光ダイオードの間に配置できる。好ましくは、接着材料は、光の良好な結合を許容する屈折率を、典型的には1.4から3.0の範囲で有するべきである。
本発明で使用するために適切なフルオレッセント素子は、一の蛍光体化合物を含んで良く、又は2以上の蛍光体化合物の混合物であっても良い。
蛍光体化合物の混合物は、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムを含む群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素を含む群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）の、２以上の異なるユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート発光体化合物を含んでも良い。
上記フルオレッセント素子の厚さを制御して良い許容範囲は、5％より薄い厚さ、例えば3％より薄い厚さである。
フルオレッセント素子と発光ダイオードの光学的な結合のため、任意の透明な弾性材料又は固体の材料の接着層を、フルオレッセント素子と発光ダイオードの間に配置できる。好ましくは、接着材料は、光の良好な結合を許容する屈折率を、典型的には1.4から3.0の範囲で有するべきである。
本発明で使用するために適切なフルオレッセント素子は、一の蛍光体化合物を含んで良く、又は2以上の蛍光体化合物の混合物であっても良い。
蛍光体化合物の混合物は、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムを含む群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素を含む群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）の、２以上の異なるユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート発光体化合物を含んでも良い。
代わりに、蛍光体化合物の混合物は、一の上記のタイプのユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体化合物と、任意で異なる一般式を有する付加的な蛍光体化合物を含んでも良い。
いくつかのこのような付加的な蛍光体化合物が知られており、及び以下を含むがこれに限定されない：
BaMgAl10O17:Eu、Ba5Si04(Cl,Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu及び LaSi3N5:Ceから成る群で構成される青色蛍光体（すなわち励起により実質的に青色の光を発光する）；
(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）及び(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦
a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）から成る群で構成される赤色蛍光体（すなわち、励起により実質的に赤色の光を発光する）；及び
(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceから成る群で構成される黄色から緑色の蛍光体（すなわち、励起により実質的に黄色から緑色の光を発光する）。
いくつかのこのような付加的な蛍光体化合物が知られており、及び以下を含むがこれに限定されない：
BaMgAl10O17:Eu、Ba5Si04(Cl,Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu及び LaSi3N5:Ceから成る群で構成される青色蛍光体（すなわち励起により実質的に青色の光を発光する）；
(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）及び(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦
a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）から成る群で構成される赤色蛍光体（すなわち、励起により実質的に赤色の光を発光する）；及び
(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceから成る群で構成される黄色から緑色の蛍光体（すなわち、励起により実質的に黄色から緑色の光を発光する）。
本発明の典型的なディスプレイ装置が図１に説明され、任意で独立にアドレス可能な多くの照明ユニット101を含んだディスプレイ装置100が示される。示さないが、代わりの態様は、図１に示すようなディスプレイ装置を含み、装置から発光した光が混合され、光導波路中で合わせられ、言い換えると光導波路は、領域、例えば液晶セルを照らすために配置される。
本明細書で使用するように、フルオレッセント素子を備えた発光ダイオードの場合において、用語“全体の光”は、(i)フルオレッセント素子により吸収されない、LEDにより発光された光、及び(ii)励起したフルオレッセント素子により発光された光の組み合わせた発光の光を言う。従って、全体の光は、観察者により知覚されるであろう、LED-フルオレッセント素子により与えられる光である。
フルオレッセント素子を備えたLEDのため、フルオレッセント素子を励起できる、LEDにより発光された光は、時々本明細書においては、“ポンプ光（pump light）”と言う。同様に、“ポンプ波長（pump wavelength）”及び“ポンプカラー（pump color）”は、それぞれ“ポンプ光”の波長及び色彩を言う。
本明細書で使用するように、フルオレッセント素子を備えた発光ダイオードの場合において、用語“全体の光”は、(i)フルオレッセント素子により吸収されない、LEDにより発光された光、及び(ii)励起したフルオレッセント素子により発光された光の組み合わせた発光の光を言う。従って、全体の光は、観察者により知覚されるであろう、LED-フルオレッセント素子により与えられる光である。
フルオレッセント素子を備えたLEDのため、フルオレッセント素子を励起できる、LEDにより発光された光は、時々本明細書においては、“ポンプ光（pump light）”と言う。同様に、“ポンプ波長（pump wavelength）”及び“ポンプカラー（pump color）”は、それぞれ“ポンプ光”の波長及び色彩を言う。
本明細書で使用するものとして、用語“発光ダイオード”又は“LED”は、UV-光からIR-光、とりわけUV-可視範囲における範囲の光を発光するいかなる種類の発光ダイオードも言う。本発明の本文中で、発光ダイオードは、レーザー発光ダイオード（“LD”）も含む。本発明の本文中で、発光ダイオードは、無機発光ダイオード、有機発光ダイオード（OLED）及びポリマー発光ダイオード（polyLED）を含む。
本明細書で使用するものとして、用語“ビンコード”は、発光ダイオードの特徴の文脈において、発光ダイオードの等級を言う。このようなビンコードの範囲内で、全てのLEDは、例えば5nmの明確な波長範囲内で、最大発光波長を有する光を発光する。
本明細書で使用するものとして、用語“同じ色”は、2つの別々の光源が光を発光し
、人間の観察者にとってその色が異ならないことを言う。例えば、これは、2つの光源からの光が同じマッカダムエリプス（McAdam ellipse）（例えば、MacAdam, D. L., 太陽光下の色彩の相違に対する視覚, J. Opt. Soc. Am., 32, 247 (1942) and MacAdam D. L., Color Measurement, Heidelberg 1981を参照されたい）の範囲内であるように定義できる。
本明細書で使用するものとして、用語“ビンコード”は、発光ダイオードの特徴の文脈において、発光ダイオードの等級を言う。このようなビンコードの範囲内で、全てのLEDは、例えば5nmの明確な波長範囲内で、最大発光波長を有する光を発光する。
本明細書で使用するものとして、用語“同じ色”は、2つの別々の光源が光を発光し
、人間の観察者にとってその色が異ならないことを言う。例えば、これは、2つの光源からの光が同じマッカダムエリプス（McAdam ellipse）（例えば、MacAdam, D. L., 太陽光下の色彩の相違に対する視覚, J. Opt. Soc. Am., 32, 247 (1942) and MacAdam D. L., Color Measurement, Heidelberg 1981を参照されたい）の範囲内であるように定義できる。
従って、用語“異なる色”は、“同じ色”とは反対であり、すなわち異なる色の光が、同一又は同じマッカダムエリプスの範囲内でないことを言う。
本発明の第一の態様において、照明ユニットは実質的に白色光を与えるために配置され、及び一のこのような照明ユニット101が図２に示される。
この態様において、照明ユニットは、約400-480nmの間隔で光を発光し、カラーコンバータープレート（CCP）としても知られる固体のフルオレッセント素子203を備えた、青色光発光LED202を含む。この態様において、コンバータープレート203は、上記のようなセラミックタイプのもの、又は代わりに上記のようなポリマー分散タイプのものであっても良い。
CCP203を配置して、LED202により発光された青色の光、すなわちポンプ光の一部を吸収する。吸収したポンプ光は、プレートのフルオレッセント材料を励起し、結果として黄色の範囲の光を発光する。
本発明の第一の態様において、照明ユニットは実質的に白色光を与えるために配置され、及び一のこのような照明ユニット101が図２に示される。
この態様において、照明ユニットは、約400-480nmの間隔で光を発光し、カラーコンバータープレート（CCP）としても知られる固体のフルオレッセント素子203を備えた、青色光発光LED202を含む。この態様において、コンバータープレート203は、上記のようなセラミックタイプのもの、又は代わりに上記のようなポリマー分散タイプのものであっても良い。
CCP203を配置して、LED202により発光された青色の光、すなわちポンプ光の一部を吸収する。吸収したポンプ光は、プレートのフルオレッセント材料を励起し、結果として黄色の範囲の光を発光する。
全体の光、すなわち、蛍光体の発光した光と組み合わされた、吸収されていないポンプ光は、白色光として知覚される。
青色発光ダイオードにより発光された青色の放射を相補的な波長の範囲に転換して、多色型の白色光を形成するようなCCP材料の組成物を選択することにより、本発明による白色光を発光する照明ユニットを有利に製造できる。
フルオレッセント素子は、単一の黄色から赤のユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体を含んで良い。代わりに、フルオレッセント素子は、ユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体及び第二の蛍光体、例えば(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceを含む群から選択される黄色から緑色の蛍光体を含む、蛍光体のブレンドを含んでも良い。代わりに、フルオレッセント素子は、3つの蛍光体、すなわち黄色から赤色のユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体、(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）及び(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）を含む群から選択される赤色蛍光体、及び(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceを含む群から選択される黄色から緑色の蛍光体のブレンドを含んで良い。
青色発光ダイオードにより発光された青色の放射を相補的な波長の範囲に転換して、多色型の白色光を形成するようなCCP材料の組成物を選択することにより、本発明による白色光を発光する照明ユニットを有利に製造できる。
フルオレッセント素子は、単一の黄色から赤のユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体を含んで良い。代わりに、フルオレッセント素子は、ユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体及び第二の蛍光体、例えば(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceを含む群から選択される黄色から緑色の蛍光体を含む、蛍光体のブレンドを含んでも良い。代わりに、フルオレッセント素子は、3つの蛍光体、すなわち黄色から赤色のユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体、(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）及び(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）を含む群から選択される赤色蛍光体、及び(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceを含む群から選択される黄色から緑色の蛍光体のブレンドを含んで良い。
上記のように、LEDの製造後、これらを発光した光の最大波長によって決まるビンコードに分けて良い。
CCPを製造しても良い正確な厚い厚さは、色の変動の少ない又は全く色の変動のない、本発明のディスプレイ装置の製造のいくつかの可能性を提供する。
全体の光は、ポンプ光と蛍光体の発光する光の組み合わせである。
第一の代替において、LEDは、一のビンコードから選択され、すなわち全てが狭い範囲で最大発光波長を有する。この態様におけるポンプ波長が装置に対して均一であるため、LEDに配置されるべきCCPの厚さが狭い分布の厚さで製造され、これによりLED-CCPからの全体の光は、装置に対して均一である。
好ましくは、CCPの厚さは、約5％より厚い範囲で変動してはならず、人間の観察者に対して知覚されない変動を与えるため、好ましくは約3％より薄く変動する。
CCPを製造しても良い正確な厚い厚さは、色の変動の少ない又は全く色の変動のない、本発明のディスプレイ装置の製造のいくつかの可能性を提供する。
全体の光は、ポンプ光と蛍光体の発光する光の組み合わせである。
第一の代替において、LEDは、一のビンコードから選択され、すなわち全てが狭い範囲で最大発光波長を有する。この態様におけるポンプ波長が装置に対して均一であるため、LEDに配置されるべきCCPの厚さが狭い分布の厚さで製造され、これによりLED-CCPからの全体の光は、装置に対して均一である。
好ましくは、CCPの厚さは、約5％より厚い範囲で変動してはならず、人間の観察者に対して知覚されない変動を与えるため、好ましくは約3％より薄く変動する。
第二の代替において、LEDは、異なるビンコードから選択される。しかしながら、特定のLEDに対してその上に配置されるべき各CCP（例えばビンコードに対する1の種類のカラーコンバーター）の厚さを適切に調整することにより、各LEDからの全体の光は、使用者により同じ色を有するものとして知覚される。従って、CCPの厚さは、LEDの全体の色彩を調整するために使用される。
この第二の代替は、多くの異なるビンコードからのポンプLEDを使用できる、ディスプレイ装置を提供する。これは、このような装置のコストを削減し、この目的のため製造される全てのLEDのより多くの部分を使用できる。
この第一の態様に対する代替において、本発明の白色光を発光する照明ユニットは、ルミネッセント材料を選択することにより有利に製造でき、これによりUV発光ダイオードにより発光されたUV放射は、相補的な波長範囲に変換されて、二色型の白色光を形成する。典型的には、UV-LEDは、200から420nmの波長範囲の光を発光する。
この第二の代替は、多くの異なるビンコードからのポンプLEDを使用できる、ディスプレイ装置を提供する。これは、このような装置のコストを削減し、この目的のため製造される全てのLEDのより多くの部分を使用できる。
この第一の態様に対する代替において、本発明の白色光を発光する照明ユニットは、ルミネッセント材料を選択することにより有利に製造でき、これによりUV発光ダイオードにより発光されたUV放射は、相補的な波長範囲に変換されて、二色型の白色光を形成する。典型的には、UV-LEDは、200から420nmの波長範囲の光を発光する。
この場合において、黄色及び青色の光は、発光性材料を使用して製造される。黄色の光は、ユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体を含んだルミネッセント材料を用いて生成される。青色の光は、BaMgAl10O17:Eu、Ba5Si04(Cl,Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu及び LaSi3N5:Ceを含む群から選択される青色の蛍光体を含んだルミネッセント材料を用いて生成される。代わりに、ルミネッセント材料は、3つの蛍光体、すなわち黄色から赤色のユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート、BaMgAl10O17:Eu、Ba5Si04(Cl,Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu及び LaSi3N5:Ceを含む群から選択される青色蛍光体、及び(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG:Ceを含む群から選択される黄色から緑色の蛍光体のブレンドであって良い。
本発明の第二の態様において、照明ユニットは、白色光を提供できる能力を有する色の変化できるものである。3つの青色LED302、312、322を含む、このような照明ユニットが図３に示される。
本発明の第二の態様において、照明ユニットは、白色光を提供できる能力を有する色の変化できるものである。3つの青色LED302、312、322を含む、このような照明ユニットが図３に示される。
LED312は、LED312により発光された青色の光を緑色の光に転換するフルオレッセント素子313（緑色CCP）を備える。LED322は、LED322により発光された青色の光を赤色の光に転換するフルオレッセント素子323（赤色CCP）を備える。従って、いかなるフルオレッセント材料を備えないLED302と共に、この照明ユニットは、RGB画素を形成する。この種の照明ユニットにおける各LEDは色の変化できる画素を提供するために個々に制御できるものであって良い。
ディスプレイ装置が、更に他のディスプレイに対するバックライトとして、又は直接光源として使用される場合、赤色、緑色及び青色LEDの配置は、ディスプレイを通過する白色の発光における最大の均質さを確実とするための画素と異なることができる。従って、各照明ユニットは、各色の少なくとも一つのLED（典型的には赤色、緑色及び青色）を含むが、各LEDは一より多い照明ユニットの一部であっても良い。
CCPを備えたLEDの全体の光の波長範囲が、青色ポンプ光と、蛍光体で転換した光の組み合わせであることから、この第二の態様において、フルオレッセント素子の厚さは重要である。
ディスプレイ装置が、更に他のディスプレイに対するバックライトとして、又は直接光源として使用される場合、赤色、緑色及び青色LEDの配置は、ディスプレイを通過する白色の発光における最大の均質さを確実とするための画素と異なることができる。従って、各照明ユニットは、各色の少なくとも一つのLED（典型的には赤色、緑色及び青色）を含むが、各LEDは一より多い照明ユニットの一部であっても良い。
CCPを備えたLEDの全体の光の波長範囲が、青色ポンプ光と、蛍光体で転換した光の組み合わせであることから、この第二の態様において、フルオレッセント素子の厚さは重要である。
第二の態様において、第一の態様において上で表したものと同じオプションを適用する。
従って、ある色（例えば、赤色又は緑色）の光を提供するために調整したLED-CCPのため、一つの代替は、一つのビンコードのみからのポンプ-LEDを選択すること、及び狭い厚さの分布を有するCCPを備えることであり、従ってこの色の全てのLEDからの全体の光は、同じ色として認識される。
他の代替は、異なるビンコードからのポンプLEDを上記のように選択すること及び代わりにLED上に適切な厚さを有するCCPを配置することであり、これによりこの色の全てのLEDからの全体の光は、同じ色として認識される。
第一の態様におけるように、フルオレッセント材料は、セラミック材料又はポリマー分散材料の形態におけるものであって良い。従って、本発明のこの第二の態様によるディスプレイ装置において、異なるビンコードからのLEDを使用して良く、装置全体に対して高い色彩の均質性を提供する。
従って、ある色（例えば、赤色又は緑色）の光を提供するために調整したLED-CCPのため、一つの代替は、一つのビンコードのみからのポンプ-LEDを選択すること、及び狭い厚さの分布を有するCCPを備えることであり、従ってこの色の全てのLEDからの全体の光は、同じ色として認識される。
他の代替は、異なるビンコードからのポンプLEDを上記のように選択すること及び代わりにLED上に適切な厚さを有するCCPを配置することであり、これによりこの色の全てのLEDからの全体の光は、同じ色として認識される。
第一の態様におけるように、フルオレッセント材料は、セラミック材料又はポリマー分散材料の形態におけるものであって良い。従って、本発明のこの第二の態様によるディスプレイ装置において、異なるビンコードからのLEDを使用して良く、装置全体に対して高い色彩の均質性を提供する。
この第二の態様に対する代替は、各照明ユニットに対して3つのUV発光ダイオードを備え、及び青色発光フルオレッセント材料を有する第一のダイオードを備え、緑色発光フルオレッセント材料を有する第二のダイオードを備え及び赤色発光フルオレッセント材料を有する第三のダイオードを備えることである。
青色の光を緑色の光に転換するためのフルオレッセント素子の例は、本明細書で定義するようなユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートを含むが、これらに限定されない。代わりに、フルオレッセント素子は、ユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体及び第二の蛍光体、例えば(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceを含む群から選択される黄色から緑色の蛍光体を含む蛍光体のブレンドを含んで良い。
青色の光を赤色の光に変換するためのフルオレッセント素子の例は、本明細書で定義するようなユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体を含む素子を含むが、これらに限定されない。代わりに、フルオレッセント素子は、ユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体及び(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）及び(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）を含む群から選択される第二の蛍光体を含んだ蛍光体のブレンドを含んで良い。
青色の光を緑色の光に転換するためのフルオレッセント素子の例は、本明細書で定義するようなユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートを含むが、これらに限定されない。代わりに、フルオレッセント素子は、ユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体及び第二の蛍光体、例えば(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceを含む群から選択される黄色から緑色の蛍光体を含む蛍光体のブレンドを含んで良い。
青色の光を赤色の光に変換するためのフルオレッセント素子の例は、本明細書で定義するようなユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体を含む素子を含むが、これらに限定されない。代わりに、フルオレッセント素子は、ユーロピウムで活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケート蛍光体及び(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）及び(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）を含む群から選択される第二の蛍光体を含んだ蛍光体のブレンドを含んで良い。
当業者は、本発明が決して上記好ましい態様に限定されないことを認識する。それどころか、多くの変形及びバリエーションが、添付された請求項の範囲内であることができる。例えば、当業者により認識されるであろうように、この第二の態様は、実際の赤色、緑色及び青色に限定されず、白色光を提供できる色の変化できるディスプレイ装置を提供する。赤色、緑色及び青色は単なる例示であり、及び更に他の色、例えば、黄色及び／又はシアンを、本発明のディスプレイ装置の照明ユニットに添加できるが、これに限定されない。
本発明のディスプレイ装置における各照明ユニットは、透明又は不透明な材料で封入でき、例えばポリマーのカプセル化で封入できる。代わりに、各照明ユニットは、レンズでカバーされても良い。このようなレンズは、例えばガラス、プラスチックから作られても良く、又はシリコーンゲルで充填されたレンズキャップであっても良い。カプセル化又はレンズは、光の混合を向上するため、とりわけ1より多いＬＥＤを含む照明ユニットのために、拡散粒子、例えば酸化ジルコニウム又は気泡を含んでよいが、これらに限定されない。
LED上に配置されたフルオレッセント材料は、所望の光学特性を有するように成形して良い。
本発明のディスプレイ装置における各照明ユニットは、透明又は不透明な材料で封入でき、例えばポリマーのカプセル化で封入できる。代わりに、各照明ユニットは、レンズでカバーされても良い。このようなレンズは、例えばガラス、プラスチックから作られても良く、又はシリコーンゲルで充填されたレンズキャップであっても良い。カプセル化又はレンズは、光の混合を向上するため、とりわけ1より多いＬＥＤを含む照明ユニットのために、拡散粒子、例えば酸化ジルコニウム又は気泡を含んでよいが、これらに限定されない。
LED上に配置されたフルオレッセント材料は、所望の光学特性を有するように成形して良い。
LED上に配置されたフルオレッセント材料は、更に拡散粒子を含んでも良い。
本発明の多くの照明ユニットのディスプレイ装置のための、いくつかの異なる用途が存在する。
第一の意図される用途は、上記のような、照明ユニットの高密度のマトリックスを含んだ直視型ディスプレイとしてのものである。直視型のカラーディスプレイは、例えば、上記RGB照明ユニットを用いることにより達成して良い。直視型のモノクロディスプレイは、例えば、上記のような二色型の白色発光照明ユニットを用いることにより達成して良い。
第二の意図される用途は、液晶ディスプレイ装置のためのバックライトユニットとしてのものである。このようなバックライトユニットは、直接的に液晶セルを照らす、図１に示す様な白色光発行照明ユニットのマトリックスを含んで良く、照明ユニットはそれぞれ上記のような2色又は3色タイプのものであって良い。代わりに、バックライトユニットは、照明ユニットのより小さなマトリックスを含んで良く、マトリックスからの光は、順に液晶セルを照らすウェーブガイド内で合わせられる。
本発明の多くの照明ユニットのディスプレイ装置のための、いくつかの異なる用途が存在する。
第一の意図される用途は、上記のような、照明ユニットの高密度のマトリックスを含んだ直視型ディスプレイとしてのものである。直視型のカラーディスプレイは、例えば、上記RGB照明ユニットを用いることにより達成して良い。直視型のモノクロディスプレイは、例えば、上記のような二色型の白色発光照明ユニットを用いることにより達成して良い。
第二の意図される用途は、液晶ディスプレイ装置のためのバックライトユニットとしてのものである。このようなバックライトユニットは、直接的に液晶セルを照らす、図１に示す様な白色光発行照明ユニットのマトリックスを含んで良く、照明ユニットはそれぞれ上記のような2色又は3色タイプのものであって良い。代わりに、バックライトユニットは、照明ユニットのより小さなマトリックスを含んで良く、マトリックスからの光は、順に液晶セルを照らすウェーブガイド内で合わせられる。
従って、要約すると、本発明は多くの照明ユニットを含んだディスプレイ装置に関しており、各照明ユニットは、発光ダイオードから発光された光の少なくとも一部を吸収し、かつ吸収した光の波長範囲と異なる波長範囲の光を発光するために配置されたフルオレッセント素子を備えた、少なくとも一つの発光ダイオードを含む。フルオレッセント素子は、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXbのユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートである少なくとも一つの蛍光体を含む。
Claims (11)
- 多くの照明ユニット（101）を含んだディスプレイ装置（100）であって、各照明ユニットが、発光ダイオードにより発光された光の少なくとも一部を吸収し、かつ吸収した光の波長範囲と異なる波長範囲の光を発光するために配置されたフルオレッセント素子（203）を備えた少なくとも一つの発光ダイオード（202）を含み、
前記フルオレッセント素子（203）が、一般式EaxSiyN2/3X + 4/3y:Euz0aXb（式中、l≦x≦2；3≦y≦7； 0.001＜z≦0.09、0.005＜a≦0.05、0.01＜b≦0.3、ここでEaは、カルシウム、バリウム及びストロンチウムの群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属であり；及びXはフッ素、塩素、臭素及びヨウ素の群から選択される少なくとも一つのハロゲンである）のユーロピウム（II）で活性化させたハロゲノ−オキソニトリドシリケートである少なくとも一つの蛍光体を含むディスプレイ装置。 - 前記フルオレッセント素子が、前記少なくとも一つの蛍光体を含むセラミック材料である、請求項１に記載のディスプレイ装置。
- 前記フルオレッセント素子が、ポリマーマトリックスに分散された前記少なくとも一つの蛍光体の粒子を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
- 第一のフルオレッセント素子を備えた第一の色の光を発光する少なくとも第一のダイオード、及び第二のフルオレッセント素子を備えた第二の色の光を発光する少なくとも第二のダイオードを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のディスプレイ装置であって、前記第一のフルオレッセント素子が第一の厚さのもの、前記第二のフルオレッセント素子が第二の厚さのもの、及び前記第一及び第二の発光ダイオードが全て同じ色の光を提供するディスプレイ装置。
- 前記フルオレッセント素子（203）が、更にすくなくとも一つの付加的な蛍光体をさらに含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
- 前記付加的な蛍光体が、以下から成る群より選択される、請求項５に記載のディスプレイ装置：
BaMgAl10O17:Eu、Ba5Si04(Cl,Br)6:Eu、CaLn2S4:Ce、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu及び LaSi3N5:Ceから成る群で構成される青色蛍光体；
(Ca1-xSrx)S:Eu（式中0≦x≦1）及び(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-a0a:Euz（式中0≦
a＜5、0＜x≦1、0≦y≦１及び0＜z≦0.09）から成る群で構成される赤色蛍光体；及び
(Ba1-xSrx)2SiO4:Eu（式中0≦x≦1）、SrGa2S4:Eu、SrSi2N2O2:Eu、Ln3Al5O12:Ce及びYAG-Ceから成る群で構成される黄色から緑色の蛍光体。 - 前記照明ユニット（101）が、少なくとも第一の発光ダイオード（312）及び同じ半導体材料の第二の発光ダイオード（322）を含み、前記第一及び第二の発光ダイオードの少なくとも一つが、フルオレッセント素子を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
- 前記第一の発光ダイオード（312）が、第一の波長範囲の全体の光を提供するための第一のフルオレッセント素子（313）を備え；及び
前記第二の発光ダイオード（322）が、第二の波長範囲の全体の光を提供するための第二のフルオレッセント素子（323）を備える請求項７に記載のディスプレイ装置。 - 前記フルオレッセント素子（群）が、光散乱部分を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
- 請求項１から９のいずれか１項に記載のディスプレイ装置を含んだ、液晶ディスプレイ装置のためのバックライトユニット。
- 請求項１０に記載のバックライトユニットを含んだ液晶ディスプレイ装置。
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