JP2020519939A - 波長変換素子、発光装置および波長変換素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、波長変換素子、発光装置および波長変換素子の製造方法に関する。
一般的な波長変換素子は、200℃を超える温度では安定しない。他の広く使用されている一般的な変換層は、比較的高価であり、かつ2つ以上の波長変換材料を1つの変換層に結合することは容易ではない。
上記の問題を克服するために、独立請求項に記載の改善された特性を有する波長変換素子、発光装置、および波長変換素子の製造方法が提供される。波長変換素子、発光装置および方法の実施形態は、詳細な説明および従属請求項の対象である。
ここで、R1およびR2は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R11、R12およびR13は、互いに独立して、H、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R3およびR4は、互いに独立して、アルコキシ、ビニル、ヒドロキシル、カルボン酸、エステル、H、アルキル、アリール、置換アルコキシ、置換カルボン酸、置換エステル、置換ビニル、置換アルキル、置換アリール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
ここで
R1およびR2は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R11、R12およびR13は、互いに独立して、H、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニルおよびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R3およびR4は、互いに独立して、アルコキシ、ビニル、ヒドロキシル、カルボン酸、エステル、H、アルキル、アリール、置換アルコキシ、置換カルボン酸、置換エステル、置換ビニル、置換アルキル、置換アリール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R1およびR2ならびにR11、R12およびR13は、10重量%〜50重量%の範囲であるアルコキシ含有量を含み、
ここで、架橋されたマトリックスは、40重量%未満の有機含有量を含む。
ここで、各Rは、互いに独立して、R1、R2、R3、R4、R11、R12、R13、またはそれらの組み合わせについて列挙された基からなる群から選択され、かつダングリングボンドは、互いに独立して、網目構造の継続、およびR1、R2、R3、R4、R11、R12、R13について列挙された基の1つを表す。このような架橋されたマトリックス材料は、マトリックス材料の形成にポリシロキサン前駆体またはポリシラザン前駆体が使用される場合に独立して生じ得る。
ここで
R1およびR2は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R11、R12およびR13は、互いに独立して、H、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R3およびR4は、互いに独立して、アルコキシ、ビニル、ヒドロキシル、カルボン酸、エステル、H、アルキル、アリール、置換アルコキシ、置換カルボン酸、置換エステル、置換ビニル、置換アルキル、置換アリール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R1およびR2ならびにR11、R12およびR13は、10重量%〜50重量%の範囲であるアルコキシ含有量を含み、
ここで、架橋されたマトリックスは、40重量%未満の有機含有量を含む。
− 少なくとも1つの蛍光体および前駆体材料を含む出発混合物を調製する工程であって、前記前駆体材料は、一般式
ここで
R1およびR2は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R11、R12およびR13は、互いに独立して、H、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R3およびR4は、互いに独立して、アルコキシ、ビニル、ヒドロキシル、カルボン酸、エステル、H、アルキル、アリール、置換アルコキシ、置換カルボン酸、置換エステル、置換ビニル、置換アルキル、置換アリール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
ここで、nは、前駆体の粘度が1〜150mPasの範囲であるように選択され、かつ
R1およびR2ならびにR11、R12およびR13は、10重量%〜50重量%の範囲であるアルコキシ含有量を含む、工程、
− 出発混合物の層を形成する工程、
− 出発混合物を硬化させて、前記マトリックスに分散した蛍光体を有する架橋されたマトリックスを含む層を得る工程
を含む、製造方法に関する。
追加の利点、有利な実施形態および展開について以下で図および実施例に関連して説明する。
実施例および図面では、同様の部分は、同様の数字で示される。描かれた部分とその割合は、縮尺通りではなく、提示性を改善するために、例えば層のようないくつかの部分が大きく誇張されて描かれることがある。
10 出発混合物
20 基板
30 層
40 波長変換素子
41 頂角
42 底角
43 上端
44 下端
50 活性層シーケンス
60 ハウジング
70 反射封止材
80 比較の変換素子
100 第1の波長範囲
200 第2の波長範囲
T 温度
W 重量
Claims (20)
- 架橋されたマトリックスおよび前記マトリックスに分散された少なくとも1つの蛍光体を含む波長変換素子であって、前記マトリックスは、一般式
ここで、
R1およびR2は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R11、R12およびR13は、互いに独立して、H、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R3およびR4は、互いに独立して、アルコキシ、ビニル、ヒドロキシル、カルボン酸、エステル、H、アルキル、アリール、置換アルコキシ、置換カルボン酸、置換エステル、置換ビニル、置換アルキル、置換アリール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R1およびR2ならびにR11、R12およびR13は、10重量%〜50重量%の範囲であるアルコキシ含有量を含み、かつ
ここで、前記架橋されたマトリックスは、40重量%未満の有機含有量を含む、波長変換素子。 - 前記架橋されたマトリックスが、25重量%以下の有機含有量を含む、請求項1記載の波長変換素子。
- 前記前駆体材料が、触媒、無機微粒子、無機ナノ粒子、有機金属化合物、有機分子、有機修飾シリカ、有機修飾ケイ酸塩、有機修飾セラミックス、有機ポリマー、無機ポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1種の添加剤をさらに含む、請求項1から3までのいずれか1項記載の波長変換素子。
- 前記少なくとも1つの蛍光体が、
(RE1−xCex)3(Al1−yA’y)5O12(ここで、0<x≦0.1および0≦y≦1)、
(RE1−xCex)3(Al5−2yMgySiy)O12(ここで、0<x≦0.1および0≦y≦2)、
(RE1−xCex)3Al5−ySiyO12−yNy(ここで、0<x≦0.1および0≦y≦0.5)、
(RE1−xCex)2CaMg2Si3O12:Ce3+(ここで、0<x≦0.1)、
(AE1−xEux)2Si5N8(ここで、0<x≦0.1)、
(AE1−xEux)AlSiN3(ここで、0<x≦0.1)、
(AE1−xEux)2Al2Si2N6(ここで、0<x≦0.1)、
(Sr1−xEux)LiAl3N4(ここで、0<x≦0.1)、
(AE1−xEux)3Ga3N5(ここで、0<x≦0.1)、
(AE1−xEux)Si2O2N2(ここで、0<x≦0.1)、
(AExEuy)Si12−2x−3yAl2x+3yOyN16−y(ここで、0.2≦x≦2.2および0<y≦0.1)、
(AE1−xEux)2SiO4(ここで、0<x≦0.1)、
(AE1−xEux)3Si2O5(ここで、0<x≦0.1)、
K2(Si1−x−yTiyMnx)F6(ここで、0<x≦0.2および0<y≦1−x)、
(AE1−xEux)5(PO4)3Cl(ここで、0<x≦0.2)、
(AE1−xEux)Al10O17(ここで、0<x≦0.2)、
(Y1−x−yGdxCey)3Al5O12(ここで、0≦x≦0.2および0<y≦0.05)、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択され、
ここで、REは、Y、Lu、TbおよびGdの1種以上であり、AEは、Mg、Ca、Sr、Baの1種以上であり、A’は、ScおよびGaの1種以上であり、ここで、蛍光体は、任意に、1種以上のハロゲン化物を含む、請求項1から4までのいずれか1項記載の波長変換素子。 - 前記素子が、頂角および底角が80°〜100°の範囲にあり、かつ上端および下端の曲率半径が20μm以下である、直方体様の形状を有する、請求項1から5までのいずれか1項記載の波長変換素子。
- 前記素子が、上面、底面、および側面を備え、ここで、前記上面、前記底面、および前記側面の少なくとも1つが構造化されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の波長変換素子。
- 前記少なくとも1つの構造化表面が、ランダムな粗さ、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイ、マイクロ光学、マイクロ光学アレイ、フォトニック結晶、プラズモニックアレイ、メタレンズ、誘電体フィルム、誘電体フィルムのスタック、または反射防止コーティングを含む、請求項7記載の波長変換素子。
- 活性電磁放射線放出層シーケンスおよび波長変換素子を含む発光デバイスであって、前記波長変換素子は、架橋されたマトリックスおよび前記マトリックスに分散された少なくとも1つの蛍光体を含み、ここで、前記マトリックスは、一般式
ここで
R1およびR2は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R11、R12およびR13は、互いに独立して、H、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R3およびR4は、互いに独立して、アルコキシ、ビニル、ヒドロキシル、カルボン酸、エステル、H、アルキル、アリール、置換アルコキシ、置換カルボン酸、置換エステル、置換ビニル、置換アルキル、置換アリール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R1およびR2ならびにR11、R12およびR13は、10重量%〜50重量%の範囲であるアルコキシ含有量を含み、かつ
ここで、前記架橋されたマトリックスは、40重量%未満の有機含有量を含む、発光デバイス。 - LEDまたはレーザーダイオードである、請求項9記載の発光デバイス。
- 波長変換素子の製造方法であって、
少なくとも1つの蛍光体および前駆体材料を含む出発混合物を調製する工程であって、前記前駆体材料は、一般式
ここで
R1およびR2は、互いに独立して、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R11、R12およびR13は、互いに独立して、H、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、置換アルキル、置換アルコキシ、置換アリール、置換アリールオキシ、置換アルケニル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
R3およびR4は、互いに独立して、アルコキシ、ビニル、ヒドロキシル、カルボン酸、エステル、H、アルキル、アリール、置換アルコキシ、置換カルボン酸、置換エステル、置換ビニル、置換アルキル、置換アリール、およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
ここで、nは、前記前駆体の粘度が1〜150mPasの範囲であるように選択され、かつ
R1およびR2ならびにR11、R12およびR13は、10重量%〜50重量%の範囲であるアルコキシ含有量を含む、工程、
前記出発混合物の層を形成する工程、
前記出発混合物を硬化させて、マトリックスに分散した前記蛍光体を含む架橋された前記マトリックスを含む層を得る工程
を含む、製造方法。 - 前記出発混合物に、触媒、無機微粒子、無機ナノ粒子、有機金属化合物、有機分子、有機修飾シリカ、有機修飾ケイ酸塩、有機修飾セラミックス、有機ポリマー、無機ポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1種の添加剤が添加される、請求項11記載の方法。
- 前記出発混合物の層の形成が、成形、テープキャスティング、ドクターブレード、スプレーコーティング、分配、浸漬コーティング、スピンコーティング、押出、およびスクリーン印刷からなる群から選択される方法によって行われる、請求項11または12記載の方法。
- 前記出発混合物の層の形成が、基材上で実施される、請求項11から13までのいずれか1項記載の方法。
- 前記基材が、発光デバイスの活性電磁放射線放出層シーケンスを含む、請求項14記載の方法。
- 前記基材が、構造化表面を含む、請求項14記載の方法。
- 前記硬化が、室温または高められた温度で行われる、請求項11から16までのいずれか1項記載の方法。
- 前記波長変換素子が、硬化状態または部分硬化状態で前記基材から取り外される、請求項14記載の方法。
- 前記硬化が2つの工程で行われ、ここで、第1の工程は、前記出発混合物を、前記活性電磁放射線放出層シーケンスに適用して、部分硬化出発混合物を得る前に実施され、第2の工程は、前記部分硬化出発混合物を、前記活性電磁放射線放出層シーケンスに適用した後に実施される、請求項15記載の方法。
- 前記出発材料の層または前記架橋されたマトリックスを含む層が、個片化プロセスによって個片化され、ここで、前記個片化プロセスが、パンチング、機械的ダイシング、レーザーダイシング、スクライビングおよびブレイキング、ならびにウォータージェットからなる群から選択される、請求項11から19までのいずれか1項記載の方法。
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