JP2019169707A - オプトエレクトロニクス部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐用年数の長いオプトエレクトロニクス部品を特定する。【解決手段】オプトエレクトロニクス部品(100)はオプトエレクトロニクス半導体チップ(1)を備え、半導体チップは、所期の作動中に、半導体チップの発光側面(10)を経由して半導体チップから取り出される一次放射を発生させる。オプトエレクトロニクス部品は発光側面上に第1の変換エレメント(21)も備える。第1の変換エレメントは第1のマトリックス材料(211)と量子ドット状の第1の蛍光体粒子(210)とを含む。第1の蛍光体粒子は第1のマトリックス材料中に分布して埋め込まれている。第1のマトリックス材料は炭素の原子百分率が酸素の原子百分率よりも低いポリシロキサンによって形成されている。【選択図】図1

Description

本発明はオプトエレクトロニクス部品に関する。
解決すべき一課題は、耐用年数の長いオプトエレクトロニクス部品を特定することである。
この課題は特に独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態及び更なる発展は従属請求項の主題である。
少なくとも一つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品はオプトエレクトロニクス半導体チップを備え、この半導体チップは、所期の作動中、半導体チップの発光側面から取り出される一次放射を発生させる。
このオプトエレクトロニクス半導体チップは、電磁放射を発生させるための活性層を有する半導体積層体を備える。半導体積層体は、例えば、III−V族化合物半導体材料に基づいている。例えば、半導体材料はAlIn1−n−mGaN等の窒化物化合物半導体材料、又はAlIn1−n−mGaP等のリン化物化合物半導体材料、又はAlIn1−n−mGaAs若しくはAlIn1−n−mGaAsP等のヒ化物化合物半導体材料であり、0≦n≦1、0≦m≦1及びm+n≦1である。半導体積層体はドーパントと追加成分を含んでいてもよい。しかし、半導体積層体の結晶格子の本質的な成分(即ち、Al、As、Ga、In、N又はP)が少量の他の物質で部分的に置換及び/又は補充されたとしても、便宜上、これら本質的成分のみを記載する。半導体積層体はAlInGaN又はInGaNに基づくことが好ましい。
半導体積層体の活性層は、特に少なくとも1個のpn接合部及び/又は少なくとも1個の量子井戸構造を含み、例えば、所期の作動中に青色又は緑色又は赤色スペクトル領域又は紫外領域の電磁一次放射を発生させることができる。半導体チップは1つの活性層を備えることが好ましく、厳密に1つの連続した単一層、特に単純に結合された単一層を備えることが好ましい。また、活性層はセグメント化することもできる。
半導体チップはウェハ複合体から分離することで創出する。特に、半導体チップの側面はウェハ複合体の分離プロセスに起因する切り出し痕を含む。半導体チップは、ウェハ複合体中で成長した半導体積層体の、元々は連続した領域であったものを厳密に1つだけ含むことが好ましい。半導体チップの半導体積層体は連続的に形成されているものが好ましい。例えば、活性層の主延長面に平行に測定した、半導体チップの横方向の広がりは、活性層又は半導体積層体の横方向の広がりよりも1%以下又は5%以下だけ大きい。半導体チップは、例えば、その上で半導体積層体全体を成長させた成長基板も備える。
半導体チップは所謂ボリュームエミッタ、特にフリップチップとすることができる。この場合、半導体チップは、例えば、サファイアから形成された成長基板も備えることが好ましい。また、半導体チップは表面エミッタ、特に所謂薄膜チップとすることもできる。この場合、例えば、成長基板を分離する。
半導体チップの発光側面は半導体チップの主側面、即ち、横方向の広がりが最大の側面であることが好ましい。発光側面は半導体チップの主延長面と平行に延びることが好ましい。例えば、作動中に半導体チップから取り出される一次放射の少なくとも50%又は少なくとも75%は発光側面から取り出される。
少なくとも一つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は発光側面上に第1の変換エレメントを備える。第1の変換エレメントは発光側面を部分的に又は完全に覆っている。第1の変換エレメントは連続層、特に単純に結合する層でもよい。例えば、第1の変換エレメントは半導体チップに噴霧されている。例えば、発光側面に対して垂直に測定した第1の変換エレメントの最大厚さは10μm〜100μmである。第1の変換エレメントの最小厚さは、例えば、少なくとも5μmである。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1の変換エレメントは第1のマトリックス材料と量子ドット状の第1の蛍光体粒子とを含む。量子ドットは、例えば、半導体材料を含むか又はそれのみからなる。例えば、量子ドットの幾何相当直径は50nm以下又は20nm以下又は10nm以下又は5nm以下である。相当直径は少なくとも2nmであることが好ましい。特に、第1の変換エレメント中で最大相当直径がこのような値の蛍光体粒子を全て、第1の蛍光体粒子又は量子ドットと称する。
通常、蛍光体粒子の幾何学的形状は球形から逸脱している。例えば、粒子は凹凸のある表面を有する、及び/又は細長いか又はエッジを有する(edged)。幾何相当直径は、粒子と同じ幾何学的特性の球又は円の直径を測定して得る。例えば、粒子は表面又は体積又は投影面を有する。この表面又は体積又は投影面を球の表面又は体積又は投影面と等しく設定する。この球の直径が幾何相当直径である。
量子ドットは実際の蛍光体、例えば、半導体材料を完全に囲む封止部を有することができる。封止部は、例えば、ガラス又はテトラエチルオルトシリケート(TEOS)又はビニルトリエトキシシラン(VTES)を含むもの又はそれのみからなるものとすることができる。
第1の蛍光体粒子は、作動中に、部品内で発生した一次放射及び/又は他の放射を異なる波長領域の放射に部分的又は完全に変換するように構成されている。
第1の蛍光体粒子は全て単一の蛍光体のみから構成することができる。また、第1の蛍光体粒子は異なる蛍光体の蛍光体粒子との混合物とすることもできる。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1の蛍光体粒子は第1のマトリックス材料中に分布して埋め込まれている。製造公差内で、第1の蛍光体粒子はマトリックス材料中に均一に分布していることが好ましい。しかし、第1の蛍光体粒子を第1のマトリックス材料中に沈殿させることもできるため、第1の蛍光体粒子の濃度は発光側面に向かって上昇する。第1のマトリックス材料は第1の蛍光体粒子の少なくとも一部、例えば、第1の蛍光体粒子の少なくとも50%を完全に取り囲むことが好ましい。第1のマトリックス材料を用いて第1の蛍光体粒子を保護することが好ましい。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1のマトリックス材料は炭素の原子百分率が酸素の原子百分率よりも低いポリシロキサンによって形成されている。従って、マトリックス材料はこのポリシロキサンのみからなる。例えば、ポリシロキサン中の炭素の原子百分率は、酸素の原子百分率に対して、最大80%又は最大50%又は最大30%又は最大10%である。換言すれば、第1のマトリックス材料として選択されるポリシロキサンは、炭素の原子百分率が酸素の原子百分率よりも低くなるような架橋度のポリシロキサンである。例えば、ポリシロキサンでは、各ケイ素原子は共有結合によって、平均して少なくとも2.5個又は少なくとも3個の酸素原子に結合している。換言すれば、ポリシロキサン中のシロキサン単位RSiO(4−n)/2の大部分(即ち、少なくとも50%又は少なくとも75%又は少なくとも90%)は、n=3又はn=4である三官能性又は四官能性であり、ここでRは有機残基である。
第1のマトリックス材料のポリシロキサンは、ポリシラザンから、例えば、加水分解及び/又は酸化によって製造することができる。起こり得る反応順序は次の通りである。
Si−NH−SiR + HO → RSi−O−SiR + NH
Si−H + H−SiR + O → RSi−O−SiR + H
加水分解及び/又は縮合による、架橋度の低いポリシロキサンからの製造も考えられる。例えば、Ti(IV)(OBu)を触媒及び/又は反応物質として添加することができる。
少なくとも一つの実施形態では、オプトエレクトロニクス部品はオプトエレクトロニクス半導体チップを備え、半導体チップは、所期の作動中に、半導体チップの発光側面を経由して半導体チップから取り出される一次放射を発生させる。オプトエレクトロニクス部品は発光側面上に第1の変換エレメントも備える。第1の変換エレメントは第1のマトリックス材料と量子ドット状の第1の蛍光体粒子とを含む。第1の蛍光体粒子は第1のマトリックス材料中に分布して埋め込まれている。第1のマトリックス材料は炭素の原子百分率が酸素の原子百分率よりも低いポリシロキサンによって形成されている。
本発明は、LED(特に自動車分野のLED)又はカメラ用のフラッシュライトにおける量子ドットの使用は、これまで限られた範囲でしか可能ではなかったという知見に特に基づいている。量子ドットは加水分解及び温度に対して特に敏感である。量子ドットを保護するため、通常はシリコーンに埋め込まれている。しかし、シリコーンは比較的透湿性が高く、いずれは加水分解を引き起こす。
本発明は、炭素含有量の低いポリシロキサン、特に通常使用されるシリコーンよりも炭素含有量が低いポリシロキサンは、シリコーンよりも透湿性が低いという知見を利用している。これは特に、このようなポリシロキサンの架橋度がシリコーンに比べて高いことに起因する。何よりも、このようなポリシロキサンはシリコーンよりも複雑で切断しにくいC−C結合を有する。
このようなポリシロキサンの更なる利点は、その熱伝導率が通常使用されるシリコーンよりも高いことであり、これは変換中に発生した熱をより良好に除去できることを意味する。
要約すると、このようなポリシロキサンは通常使用されるシリコーンよりも量子ドットを良好に保護する。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1のマトリックス材料中のケイ素含有量は20〜40原子パーセントであり、好ましくは24〜37原子パーセントである。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1のマトリックス中の炭素含有量は最大で10原子パーセント又は最大で5原子パーセント又は最大3原子パーセントである。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1のマトリックス材料中の酸素含有量は30〜70原子パーセントである。
上述の原子パーセント値は炭素、ケイ素及び酸素が合計で100原子パーセントになるように正規化されている。従って、水素の割合は考慮されていない。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1の変換エレメント中の第1のマトリックス材料の質量分率は、少なくとも20%又は少なくとも30%又は少なくとも40%である。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1の変換エレメント中の第1の蛍光体粒子の質量分率は、少なくとも1%又は少なくとも2%又は少なくとも3%である。この代わりに、またはこれに加えて、質量分率は10%未満又は8%未満とすることができる。質量分率は2.5%〜6.3%であることが好ましい。
少なくとも一つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は幾何相当直径が少なくとも100nm又は少なくとも500nm又は少なくとも1μmの第2の蛍光体粒子を含む。特に、幾何相当直径が少なくともこのような値の蛍光体粒子は、全て第2の蛍光体粒子と称される。
第2の蛍光体粒子は、作動中に部品内で発生した一次放射及び/又は他の放射を部分的又は完全に変換するように構成されている。
第2の蛍光体粒子の発光スペクトルは第1の蛍光体粒子とは異なっていてもよい。例えば、第1の蛍光体粒子及び第2の蛍光体粒子は一次放射を異なるスペクトル領域の光に変換するように構成されている。
第2の蛍光体粒子は全て単一の蛍光体のみで構成することができる。或いは、第2の蛍光体粒子は異なる蛍光体の蛍光体粒子の混合物とすることもできる。第2の蛍光体粒子の蛍光体は、第1の蛍光体粒子の蛍光体とは異なることが好ましい。第2の蛍光体粒子は、例えば、ガーネット又は窒化物又は有機蛍光体を含むか又はそれのみからなる。
少なくとも一つの実施形態によれば、第2の蛍光体粒子は第1の変換エレメントの第1のマトリックス材料中に分布、特に均一に分布しており、埋め込まれている。これは、第1の変換エレメントが第1の蛍光体粒子及び第2の蛍光体粒子の両方を含むことを意味する。例えば、第1の変換エレメント中の第2の蛍光体粒子の質量分率は、少なくとも20%又は少なくとも30%又は少なくとも40%である。
少なくとも一つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス部品は第2の変換エレメントを備える。第2の変換エレメントは、第1の変換エレメントとは独立して、半導体チップ上に、特に噴霧によって、設けることができる。第1の変換エレメントと第2の変換エレメントとの間に界面を形成することができる。
第2の変換エレメントは発光側面を部分的又は完全に覆っていてもよい。例えば、発光側面に対して垂直に測定した第2の変換エレメントの最大厚さは、10μm〜100μmである。第2の変換エレメントの最小厚さは、例えば、少なくとも5μmである。
少なくとも一つの実施形態によれば、第2の変換エレメントは第2のマトリックス材料を含む。第2のマトリックス材料は第1のマトリックス材料とは異なることが好ましい。例えば、第2の変換エレメント中の第2のマトリックス材料の質量分率は、少なくとも20%又は少なくとも30%又は少なくとも40%である。
少なくとも一つの実施形態によれば、第2の蛍光体粒子は第2のマトリックス材料中に分布、特に均一に分布しており、埋め込まれている。この場合、例えば、第1の変換エレメントは製造公差内で第2の蛍光体粒子を含まない。第2の変換エレメントは製造公差内で第1の蛍光体粒子を含まないことがある。例えば、第2の変換エレメント中の第2の蛍光体粒子の質量分率は、少なくとも20%又は少なくとも30%又は少なくとも40%である。
少なくとも一つの実施形態によれば、第2のマトリックス材料は、炭素の原子百分率が第1のマトリックス材料よりも高いシリコーンから形成されている。例えば、第2のマトリックス材料では、炭素の原子百分率は酸素の原子百分率よりも高い。例えば、酸素の原子百分率は、炭素の原子百分率の最大で80%である。第2のマトリックス材料では、シロキサン単位RSiO(4−n)/2の大部分は、特にn=1又はn=2の単官能性又は二官能性である。
第1のマトリックス材料は、第2のマトリックス材料よりも酸素含有量が高く、炭素含有量が低いポリシロキサンであることが好ましい。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1の変換エレメントと第2の変換エレメントは発光側面を少なくとも部分的に覆っており、第1の変換エレメントは発光側面と第2の変換エレメントとの間に配置されている。
この場合、第1の変換エレメントの量子ドットは半導体チップに近接しているため、変換によって発生した熱を量子ドットから効率良く逃がすことができる。
少なくとも一つの実施形態によれば、第1の変換エレメントと第2の変換エレメントは発光側面を少なくとも部分的に覆っており、第2の変換エレメントは発光側面と第1の変換エレメントとの間に配置されている。
この場合、量子ドットは半導体チップからの一次放射に殆ど又は全く曝露されない。例えば、第2の変換エレメントが一次放射を部分的又は完全に変換して、第1の蛍光体粒子は変換済の放射又はごく少量の一次放射を変換するだけでよいようにする。特に、一次放射が青色光又は紫外光である場合、この一次放射を量子ドットに直接照射すると、量子ドットが劣化することがある。
第1の蛍光体粒子は、CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、およびInPからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むか又はそれからなる。これら材料は、量子ドットの蛍光体を構成することができる。
以下、図面を参照しながら例示的な実施形態に基づき、本明細書に記載のオプトエレクトロニクス部品をより詳細に説明する。個々の図面において、同じ参照符号は同じ要素を示す。しかし、記載の寸法比は縮尺通りではなく、分かりやすくするために個々の要素の寸法を誇張して示すこともある。
図1は、オプトエレクトロニクス部品の異なる例示的実施形態を断面図で示す。 図2は、オプトエレクトロニクス部品の異なる例示的実施形態を断面図で示す。 図3は、オプトエレクトロニクス部品の異なる例示的実施形態を断面図で示す。
図1は、オプトエレクトロニクス部品100の第1の例示的な実施形態の断面図を示す。オプトエレクトロニクス部品100は、キャリア3、例えば、セラミックキャリア又は金属キャリアを備える。オプトエレクトロニクス半導体チップ1はキャリア3上に配置されている。オプトエレクトロニクス半導体チップ1は、例えば、コンタクトワイヤ(図示せず)を介して、例えば、キャリア3に電気的に接続されている。横方向において、即ち、半導体チップ1又はキャリア3の主延長面に平行な方向において、半導体チップ1は反射材料4で囲まれている。反射材料4は、例えば、TiO粒子が埋め込まれたシリコーン又はTiO若しくはSiOで充填された熱可塑性物質(例えば、PPAやPCT)である。
半導体チップ1は、例えば、GaN系の半導体チップであり、目的通りに使用すると青色スペクトル領域及び/又は紫外領域で電磁一次放射を発する。例えば、作動中、半導体チップ1は、キャリア3とは反対側の発光側面10を経由して半導体チップ1から分離された放射の少なくとも50%を発する。半導体チップ1の周囲横方向の反射封止部4は、部品100から横方向に発せられる放射の割合を減少させる。
第1の変換エレメント21は、半導体チップ1上に設けられている。第1の変換要素21は、例えば、噴霧又は分注又は噴射により設けることができる。第1の変換エレメント21は、第1の蛍光体粒子210が埋め込まれて分布している第1のマトリックス材料211を含む。第1の蛍光体粒子210は、例えば、半導体材料由来の量子ドットである。第1のマトリックス材料211は、酸素の原子百分率が炭素の原子百分率よりも高いポリシロキサンである。特に、第1のマトリックス材料は、シロキサン単位の大部分が三官能性又は四官能性である、架橋度の高いポリシロキサンである。架橋度が高いポリシロキサンに起因して、量子ドットは従来のシリコーンの場合よりも浸透水分に対して良好に保護される。第1の蛍光体粒子210と第1のマトリックス材料211は、例えば、第1の変換エレメント21の質量の少なくとも80%を占める。
第2の変換エレメント22が第1の変換エレメント21に取り付けられている。第2の変換エレメント22は、第2の蛍光体粒子220が分布して埋め込まれている第2のマトリックス材料221を含む。第2の蛍光体粒子220は、例えば、ガーネット系又は窒化物系の蛍光体粒子である。どの蛍光体粒子220も幾何相当直径は、例えば、少なくとも100nmである。
第2のマトリックス材料221は、炭素の原子百分率が酸素の原子百分率よりも高いシリコーンである。特に、シリコーン中のシロキサン単位の大部分は、単官能性又は二官能性である。第2のマトリックス材料は、特に、第1のマトリックス材料と比べて架橋の強くないポリシロキサンである。
図1に示す構成によれば、第1の蛍光体粒子210は、半導体チップ1に近接して配置されているため、変換中に発生する熱を第1の蛍光体粒子210から速やかに除去することができる。
例えば、第1の蛍光体粒子210は、一次放射を緑色光及び/又は黄色光に変換するように構成されている。例えば、第2の蛍光体粒子220は、一次放射及び/又は第1の蛍光体粒子210によって放出された放射を赤色光及び/又は橙色光に変換するように構成されている。
図2の第2の例示的実施形態では、変換エレメント21、22の順序は逆になる。第1の変換エレメント21と半導体チップ1との間には、第2のマトリクス材料221と第2の蛍光体粒子220とが挿入された第2の変換エレメント22が配置されている。例えば、第2の蛍光体粒子220は一次放射を緑色光及び/又は黄色光に変換するように構成されている。例えば、第1の変換エレメント21の第1の蛍光体粒子210は一次放射及び/又は第2の蛍光体粒子220によって放出された放射を赤色光及び/又は橙色光に変換するように構成されている。
図2では、量子ドット210は半導体チップ1から更に離れて位置しているが、上流の第2の変換エレメント22によって一次放射が量子ドット210に当たることが少なく、これも量子ドット210の寿命に好影響を及ぼす。
図3では、第1の変換エレメント21のみが半導体チップ1に設けられている。第1の蛍光体粒子210と第2の蛍光体粒子220は、両方とも、第1の変換エレメント21の第1のマトリックス材料211内に分布している、例えば、均一に分布している。
本特許出願はドイツ国特許出願第10 2018 106 465.9号の優先権を主張するものであり、その開示内容は、本参照をもって本明細書に組み込まれるものとする。
本明細書に記載の発明は例示的な実施形態に関連する説明によって限定されない。むしろ、本発明は、あらゆる新しい特徴を含むと共にあらゆる特徴の組み合わせ(特に特許請求の範囲におけるあらゆる特徴の組み合わせが挙げられる)を含み、これは、特許請求の範囲又は例示的な実施形態において前記特徴又は前記組み合わせ自体が明記されていない場合にも適用される。
1.オプトエレクトロニクス半導体チップ
3.キャリア
4.反射材料
10.発光側面
21.第1の変換エレメント
22.第2の変換エレメント
100.オプトエレクトロニクス部品
210.第1の蛍光体粒子
211.第1のマトリックス材料
220.第2の蛍光体粒子
221.第2のマトリックス材料

Claims (10)

  1. オプトエレクトロニクス半導体チップ(1)と第1の変換エレメント(21)とを備えるオプトエレクトロニクス部品(100)であって、
    前記半導体チップ(1)は、所期の作動中に、前記半導体チップ(1)の発光側面(10)を経由して前記半導体チップ(1)から取り出される一次放射を発生させるものであり、
    前記第1の変換エレメント(21)は、前記発光側面(10)上に位置し、
    前記第1の変換エレメント(21)は第1のマトリックス材料(211)と量子ドット状の第1の蛍光体粒子(210)とを含み、
    前記第1の蛍光体粒子(210)は前記第1のマトリックス材料(211)中に分布して埋め込まれており、
    前記第1のマトリックス材料(211)は炭素の原子百分率が酸素の原子百分率よりも低いポリシロキサンによって形成されている、オプトエレクトロニクス部品(100)。
  2. 前記第1のマトリックス材料(211)中のケイ素含有量は20〜40原子パーセントであり、
    前記第1のマトリックス材料(211)中の炭素含有量は最大で10原子パーセントであり、
    前記第1のマトリックス材料(211)中の酸素含有量は30〜70原子パーセントであり、
    前記原子パーセント値は炭素、ケイ素及び酸素が合計で100原子パーセントになるように正規化されている、請求項1に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
  3. 前記第1の変換エレメント(21)中の前記第1のマトリックス材料(211)の質量分率は少なくとも20%である、請求項1又は2に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
  4. 前記第1の変換エレメント(21)中の前記第1の蛍光体粒子(210)の質量分率は少なくとも20%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
  5. 幾何相当直径が少なくとも100nmの第2の蛍光体粒子(220)を更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
  6. 前記第2の蛍光体粒子(220)は前記第1の変換エレメント(21)の前記第1のマトリックス材料(211)中に分布して埋め込まれている、請求項5に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
  7. 第2の変換エレメント(22)を更に備え、
    前記第2の変換エレメント(22)は第2のマトリックス材料(221)を含み、
    前記第2の蛍光体粒子(220)は前記第2のマトリックス材料(221)中に分布して埋め込まれており、
    前記第2のマトリックス材料(221)は炭素の原子百分率が前記第1のマトリックス材料(211)よりも高いシリコーンで形成されている、請求項5に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
  8. 前記第1の変換エレメント(21)と前記第2の変換エレメント(22)は前記発光側面(10)を少なくとも部分的に覆っており、前記第1の変換エレメント(21)は前記発光側面(10)と前記第2の変換エレメント(22)との間に配置されている、請求項7に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
  9. 前記第1の変換エレメント(21)と前記第2の変換エレメント(22)は前記発光側面(10)を少なくとも部分的に覆っており、前記第2の変換エレメント(22)は前記発光側面(10)と前記第1の変換エレメント(21)との間に配置されている、請求項7に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
  10. 前記第1の蛍光体粒子(210)は、CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、およびInPからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むか又はそれからなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス部品(100)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022087001A (ja) * 2020-11-30 2022-06-09 日亜化学工業株式会社 発光装置及び面状光源

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230265337A1 (en) * 2022-02-22 2023-08-24 Ams-Osram International Gmbh Converter element, method for producing a converter element and radiation emitting device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013047407A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 発光装置及び塗布液
JP2013161862A (ja) * 2012-02-02 2013-08-19 Konica Minolta Inc Led装置、及びその製造方法
JP2016001735A (ja) * 2014-05-21 2016-01-07 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP2017215554A (ja) * 2016-06-02 2017-12-07 シャープ株式会社 波長変換部材および発光装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7160972B2 (en) 2003-02-19 2007-01-09 Nusil Technology Llc Optically clear high temperature resistant silicone polymers of high refractive index
DE102012104363A1 (de) 2012-05-21 2013-11-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012219873A1 (de) * 2012-10-30 2014-05-15 Osram Gmbh Lichtsystem mit Farbort-Stabilisierung
WO2014109293A1 (ja) * 2013-01-10 2014-07-17 コニカミノルタ株式会社 Led装置およびその製造に用いられる塗布液
MY183161A (en) * 2013-02-26 2021-02-17 Akzo Nobel Coatings Int Bv Anti-fouling compositions with a fluorinated oxyalkylene-containing polymer or oligomer
US9142732B2 (en) * 2013-03-04 2015-09-22 Osram Sylvania Inc. LED lamp with quantum dots layer
US9484504B2 (en) * 2013-05-14 2016-11-01 Apple Inc. Micro LED with wavelength conversion layer
US9666766B2 (en) * 2013-08-21 2017-05-30 Pacific Light Technologies Corp. Quantum dots having a nanocrystalline core, a nanocrystalline shell surrounding the core, and an insulator coating for the shell
US10509319B2 (en) * 2015-02-27 2019-12-17 Merck Patent Gmbh Photosensitive composition and color converting film

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013047407A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 発光装置及び塗布液
JP2013161862A (ja) * 2012-02-02 2013-08-19 Konica Minolta Inc Led装置、及びその製造方法
JP2016001735A (ja) * 2014-05-21 2016-01-07 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP2017215554A (ja) * 2016-06-02 2017-12-07 シャープ株式会社 波長変換部材および発光装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022087001A (ja) * 2020-11-30 2022-06-09 日亜化学工業株式会社 発光装置及び面状光源
JP7285439B2 (ja) 2020-11-30 2023-06-02 日亜化学工業株式会社 面状光源

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