JP2021515401A - 緑色発光蛍光体を含むデバイス - Google Patents
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Abstract
(A1)〜(A70)の組成物およびそれらの組み合わせからなる群から選択される緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料に光学的に結合されたLED光源を含むデバイス。【選択図】図1
Description
現在のディスプレイデバイス技術は、産業用および住宅用の用途で最も広く使用されているフラットパネルディスプレイのうちの1つである液晶ディスプレイ(LCD)に依存する。しかしながら、低エネルギー消費、コンパクトサイズ、および高輝度を有する次世代デバイスは、色域(NTSC比)の改善が必要である。
ディスプレイで使用するためのLEDバックライトユニット(BLU)は、青色LED、緑色蛍光体、および赤色蛍光体の組み合わせに基づく。LED BLUの色域は、主に蛍光体の選択によって決定される。赤色蛍光体K2SiF6:Mn4+のピークは、半値全幅(FWHM)が6〜8nmであり、発光ピークの相対強度に対応して高い色再現性をもたらす。緑色蛍光体、β−サイアロン:Eu2+は、半値幅が46〜52nmであり、ピーク波長が534nmであり、これは、純粋な緑色ではなく緑がかった黄色である。したがって、青色放射線を効率的に吸収し、高い量子効率を提供し、かつ演色性が改善された新しい緑色発光蛍光体も必要とされている。
簡潔に言えば、一態様では、本開示は、組成物(A1)〜(A70)およびそれらの組み合わせからなる群から選択される緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料に光学的に結合されたLED光源を含むデバイスに関する。
別の態様は、デバイスを含む照明装置である。さらに別の態様は、デバイスを含むバックライト装置である。
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が、図面を通して同様の文字が同様の部分を表す添付の図面を参照して読まれるとき、よりよく理解されるであろう。
以下の明細書および特許請求の範囲において、単数形「a(1つ)」、「an(1つ)」、および「the(その)」は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、複数の指示対象を含む。本明細書で使用される場合、「または」という用語は、排他的であることを意味せず、存在する参照コンポーネントのうちの少なくとも1つを指し、文脈で明確に指示されていない限り、参照コンポーネントの組み合わせが存在し得る場合を含む。
本明細書および特許請求の範囲を通して本明細書で使用される近似言語は、それが関連する基本的な機能の変化をもたらすことなく、許容可能に変動し得るあらゆる量的表現を修正するために適用され得る。したがって、「約」および「実質的に」などの1つまたは複数の用語によって修飾された値は、指定された正確な値に限定されない。場合によっては、近似言語は、値を測定するための機器の精度に対応し得る。
本開示によるデバイスは、組成物(A1)〜(A70)およびそれらの組み合わせからなる群から選択される緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料に光学的に結合されたLED光源を含む。これらの組成物(A1)〜(A70)のほとんどは、緑色の光を放出し得る鉱物であり、緑色発光蛍光体と呼ばれる。いくつかの実施形態では、1つ以上の組成物(A1)〜(A70)が水和される。1つ以上の組成物(A1)〜(A70)は、水和度が変動し得る。
グループ(A1)〜(A15)の組成物は、式を表し、各式は、緑色発光蛍光体であり得る様々な可能な鉱物を表す。式は、それぞれの式の緑色発光蛍光体、または可能な緑色発光蛍光体の組み合わせを含み得る。式(A25)、(A60)、(A64)、および(A66)における角括弧は、元素の少なくとも1つが蛍光体中に存在し、それらの2つ以上の任意の組み合わせが存在し得ることを示す。例えば、式[K,Ba,Ca]2(UO2)2Si5O13−H2Oは、K、Ba、Caの少なくとも1つ、またはK、Ba、もしくはCaの2つ以上の任意の組み合わせを包含する。さらに、(A70)などのいくつかの組成物では、組成物において、コロン「:」の後に「U」が示される。この表現は、組成物がU(ウラン)でドープされていることを示し、Uドープ蛍光体と呼ばれ得る。
いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A1)の組成物からなる群から選択される。式(A1)の緑色発光蛍光体の例には、Na2(UO2)2(AsO4)2−5H2O、K2(UO2)2(AsO4)2−6H2O、Ba(UO2)2(AsO4)2−(10−12)H2O、Co(UO2)2(AsO4)2−8H2O、Cu(UO2)2(AsO4)2−8H2O、Cu(UO2)2(AsO4)2−12H2O、Zn(UO2)2(AsO4)2−10H2O、Mg(UO2)2(AsO4)2−(4−8)H2O、Mg(UO2)2(AsO4)2−(10−12)H2O、Ca(UO2)2(AsO4)2−8H2O、Ca(UO2)2(AsO4)2−10H2O、Ba(UO2)2(AsO4)2−8H2O、Ba(UO2)2(AsO4)2−(10−12)H2O、(NH4、H3O)2(UO2)2(AsO4、PO4)2−6H2O、(NH4)2(UO2)2(PO4)2−6H2O、(H3O)2(UO2)2(PO4)2−6H2O、Na2(UO2)2(PO4)2−(6−8)H2O、Na2(UO2)2(PO4)2−(10−16)H2O、K2(UO2)2(PO4)2−6H2O、Fe(UO2)2(PO4)2−8H2O、Mg(UO2)2(PO4)2−8H2O、Mg(UO2)2(PO4)2−10H2O、Ca(UO2)2(PO4)2−(2−6)H2O、Ca(UO2)2(PO4)2−11H2O、Ba(UO2)2(PO4)2−6H2O、Ba(UO2)2(PO4)2−8H2O、Ba(UO2)2(PO4)2−12H2O、Pb(UO2)2(PO4)2−4H2O、Na2(UO2)2(VO4)2−6H2O、K2(UO2)2(VO4)2−(1−3)H2O、Ca(UO2)2(VO4)2−3H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。
いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A2)の組成物からなる群から選択される。式(A2)の緑色発光蛍光体の例には、K(UO2)(SO4)(OH)−H2O、Na(UO2)(SO4)(OH)−2H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A3)の組成物からなる群から選択される。式(A3)の緑色発光蛍光体の例には、K4(UO2)(CO3)3、Na4(UO2)(CO3)3、Na2Ca(UO2)(CO3)3−6H2O、Mg2(UO2)(CO3)3−18H2O、CaMg(UO2)(CO3)3−12H2O、Ca2(UO2)(CO3)3−11H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A4)の組成物からなる群から選択される。式(A4)の緑色発光蛍光体の例には、Ca(UO2)4(AsO4)2(OH)4−6H2O、Pb(UO2)4(PO4)2(OH)4−7H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。
いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A5)の組成物からなる群から選択される。式(A5)の緑色発光蛍光体の例には、K2(UO2)6O4(OH)6−7H2O、Ca(UO2)6O4(OH)6−8H2O、Ba(UO2)6O4(OH)6−8H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A6)の組成物からなる群から選択される。式(A6)の緑色発光蛍光体の例には、(NH4)2(UO2)(SO4)2−2H2O、Na2(UO2)(SO4)2−3H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A7)の組成物からなる群から選択される。式(A7)の緑色発光蛍光体の例には、Al(UO2)2(AsO4)2(F,OH)−6.5H2O、Al(UO2)2(VO4)2(OH)−8H2O、Al(UO2)2(VO4)2(OH)−11H2O、Al(UO2)2(PO4)2(OH)−8H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A8)の組成物からなる群から選択される。式(A8)の緑色発光蛍光体の例には、Co2(UO2)6(SO4)3(OH)10−16H2O、Ni2(UO2)6(SO4)3(OH)10−16H2O、Na4(UO2)6(SO4)3(OH)10−4H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A9)の組成物からなる群から選択される。式(A9)の緑色発光蛍光体の例には、Pb2(UO2)3O2(PO4)2−5H2O、Ca2(UO2)3O2(PO4)2−7H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A10)の組成物からなる群から選択される。式(A10)の緑色発光蛍光体の例には、Ba(UO2)3(SeO3)2O2−3H2O、Na(H3O)(UO2)3(SeO3)2O2−4H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。いくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体は、式(A70)の組成物からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、式(A70)において、Aは、Na、K、またはそれらの組み合わせであり、Mは、Si、Ti、またはそれらの組み合わせである。いくつかの実施形態では、式(A70)の蛍光体は、K2SiF6:U6+である。
式(A11)の緑色発光蛍光体の例には、UO3−0.75H2O、UO3−H2O、UO3−2H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。式(A12)の緑色発光蛍光体の例には、UO4−2H2O、UO4−4H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。式(A13)の緑色発光蛍光体の例には、UO2CO3、UO2CO3−H2O、(UO2)(CO3)−2H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。式(A14)の緑色発光蛍光体の例には、U(UO2)3(PO4)2(OH)6−2H2O、U(UO2)3(PO4)2(OH)6−4H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。式(A15)の緑色発光蛍光体の例には、Ca(UO2)(CO3)2−3H2O、Ca(UO2)(CO3)2−5H2O、またはそれらの組み合わせが含まれる。
他の例には、HAl(UO2)4(AsO4)4−40H2O、H0.5Al0.5(UO2)2(PO4)2−8H2O、Cu(UO2)2(SO4)2(OH)2−8H2O、K2Ca3[(UO2)(CO3)3]2−7H2O、Na7(UO2)(SO4)4(SO3OH)−3H2O、Ca2Ba4[(UO2)3O2(PO4)2]3−16H2O、NaAl(UO2)2(SO4)4−18H2O、Na2Mg(UO2)2(SO4)4−18H2O、Na7(UO2)(SO4)4Cl−2H2O、(K、Na)(UO2)(SiO3OH)−1.5H2O、Ca(UO2)2[SiO3(OH)]2−5H2O、Ca(UO2)3(MoO4)3(OH)2−11H2O、Al2(UO2)(PO4)2(OH)2−8H2O、Al3(UO2)(PO4)3(OH)2−13H2O、Al(UO2)3(PO4)2(OH)3−5.5H2O、Al2(UO2)3(PO4)2(OH)6−10H2O、Ca(UO2)4(SO4)2(OH)6−6H2O、K(UO2)2(SO4)(OH)3−H2O、H2Pb3(UO2)6O4(PO4)4−12H2O、Na4(UO2)(SO4)3−3H2O、Ca(UO2)3(CO3)2O2−6H2O、Ca[(UO2)2Si5O12(OH)2]−3H2O、(UO2)3(SeO3)2(OH)2−5H2O、(U)2(UO2)4O6(OH)4−9H2O、(UO2)8(SO4)(OH)14−3H2O、(UO2)6(SO4)(OH)10−5H2O、Y2U4(CO3)3O12−14.5H2O、Mg(UO2)2(SO4)O2−3.5H2O、Pb[(UO2)3O3(OH)2]−3H2O、Pb1.5[(UO2)10)O6(OH)11]−11H2O、Na5(UO2)(SO4)3(SO3OH)−H2O、Ca(UO2)2Si6O15−5H2O、PbU7O22−12H2O、Ca2Cu(UO2)(CO3)4−6H2O、(H3O)3KCa(UO2)7O4(PO4)4−8H2O、(H3O)4Ca2(UO2)2(PO4)4−5H2O、Ca3Mg3(UO2)2(CO3)6(OH)4−8H2O;、HAl(UO2)PO4(OH)3−4H2O、[(UO2)8O2(OH)12]−12H2O、NaCa3(UO2)(SO4)(CO3)3F−10H2O、Ca(UO2)6(CO3)5(OH)4−6H2O、(UO2)2(SO4)2−5H2O、(H3O)2Mg(UO2)2(SiO4)2−4H2O、(UO2)2SiO4−2H2O、(Na、K)(UO2)SiO3(OH)−1.5H2O、(H3O)(UO2)(AsO4)−3H2O;(UO2)6(SO4)O2(OH)6−14H2O、Al0.5−1(UO2)4(PO4)4−(20−21)H2O(F<1)、(Mg、Ca)4(UO2)4(Si2O5)5.5(OH)5−13H2O、Cu(UO2)(OH)4、(K,Ba,Ca)2(UO2)2Si5O13−H2O、K2Ca(UO2)7(PO4)4(OH)6−6H2O、Zn2(UO2)6(SO4)3(OH)10−16H2O、CaZn11(UO2)(CO3)3(OH)2O−4H2O、またはそれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書で開示される緑色発光蛍光体は、近UVまたは青色領域(約400nm〜470nmの波長範囲)の放射線を吸収し、約510nm〜約540nm、特に約520nm〜約530nmの波長範囲を中心とする発光ピークを有する狭い領域で放出し得る。いくつかの実施形態では、これらの蛍光体を蛍光体ブレンドで利用して、白色光を生成し得る。これらの狭い緑色発光蛍光体は、特にディスプレイ用途において有用であり得る。
いくつかの実施形態では、Mn2+、Mn4+、Ce3+、Sn2+、Bi3+、Sb3+、Cr3+、Tb3+、Pr3+、Eu3+、Ti4+、In+、Tl+、Dy3+、およびPb2+などの活性化イオンが緑色発光蛍光体中に存在し得る。
本開示のデバイスは、一般的な照明およびディスプレイ用途のための照明およびバックライト装置として使用され得る。例には、クロマティックランプ、プラズマスクリーン、キセノン励起ランプ、UV励起マーキングシステム、自動車用ヘッドランプ、家庭用および劇場用プロジェクター、レーザー励起デバイス、ポイントセンサー、液晶ディスプレイ(LCD)バックライトユニット、テレビ、コンピュータモニター、携帯電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、および本明細書に記載されるようなLED光源を含むディスプレイを有する他のハンドヘルドデバイスが含まれる。これらの用途のリストは、単なる例示であり、網羅的なものではない。
図1は、本開示の一実施形態によるデバイス10を示す。デバイス10は、LED光源12および本開示で上記したような緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料14を含む。LED光源12は、UVまたは青色発光LEDを備え得る。いくつかの実施形態では、LED光源12は、約440nm〜約460nmの波長範囲の青色光を生成する。デバイス10では、本明細書に記載されるような緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料14は、LED光源12に光学的に結合される。光学的に結合されるとは、LED光源12からの放射線が蛍光体材料14を励起することができ、蛍光体材料14が、放射線による励起に応答して光を放出することができることを意味する。蛍光体材料14は、LED光源12の一部上に配置されてもよく、またはLED光源12から遠く離れて位置してもよい。
LED光源は、無機LED光源または有機LED光源であり得る。本明細書で使用される「LED光源」という用語は、半導体レーザダイオード(LD)、無機発光ダイオード、有機発光ダイオード(OLED)、またはLEDとLDとのハイブリッドなどのすべてのLED光源を包含することを意味する。さらに、特に明記しない限り、LED光源は、別の放射線源で置き換え、補足、または増強され得、半導体、半導体LED、またはLEDチップへのあらゆる言及は、LDおよびOLEDを含むがこれらに限定されない、任意の適切な放射線源の単なる代表であることを理解すべきである。
いくつかの実施形態では、蛍光体材料14は、式I:A2[MF6]:Mn4+の赤色発光蛍光体をさらに含み、式中、Aは、Li、Na、K、Rb、Cs、またはそれらの組み合わせであり、Mは、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd、またはそれらの組み合わせである。式Iの赤色発光蛍光体は、LED光源12に光学的に結合される。式Iの蛍光体は、US7,497,973、およびUS8,906,724、ならびにGeneral Electric Companyに譲渡された関連特許に記載されている。
式Iの赤色発光蛍光体の例には、K2[SiF6]:Mn4+、K2[TiF6]:Mn4+、K2[SnF6]:Mn4+、Cs2[TiF6]:Mn4+、Rb2[TiF6]:Mn4+、Cs2[SiF6]Mn4+、Rb2[SiF6]:Mn4+、Na2[TiF6]:Mn4+、Na2[ZrF6]:Mn4+、K3[ZrF7]:Mn4+、K3[BiF7]:Mn4+、K3[YF7]:Mn4+、K3[LaF7]:Mn4+、K3[GdF7]:Mn4+、K3[NbF7]:Mn4+、またはK3[TaF7]:Mn4+が含まれる。特定の実施形態では、式Iの蛍光体は、K2SiF6:Mn4+である。
蛍光体材料14は、粉末、ガラス、複合体、例えば、蛍光体−ポリマー複合体または蛍光体−ガラス複合体などの任意の形態で存在し得る。さらに、蛍光体材料14は、層、シート、ストリップ、分散微粒子、またはそれらの組み合わせとして使用され得る。いくつかの実施形態では、蛍光体材料14は、ガラス形態の緑色発光蛍光体を含む。これらの実施形態のいくつかでは、デバイス10は、蛍光体ホイール(図示せず)の形態で蛍光体材料14を含み得る。蛍光体ホイールは、ガラス形態で緑色発光蛍光体を含み得る。蛍光体ホイールおよび関連デバイスは、以前に出願された特許出願シリアル番号PCT/US17/31654に記載されている。
いくつかの実施形態では、デバイス10は、ディスプレイ用途のためのバックライトユニットであり得る。これらの実施形態では、緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料14は、LED光源12の表面上に実装または配置されるシートまたはストリップの形態で存在し得る。バックライトユニットおよび関連デバイスは、以前に出願された特許出願シリアル番号15/370762に記載されている。
図2は、いくつかの実施形態による照明装置またはランプ100を示す。照明装置100は、LEDチップ22およびLEDチップ22に電気的に取り付けられたリード24を含む。リード24は、より厚いリードフレーム26(複数可)によって支持された細いワイヤを備えてもよく、またはリード24は、自立した電極を備えてもよく、リードフレームは、省かれてもよい。リード24は、LEDチップ22に電流を提供し、それにより、LEDチップ22に放射線を放出させる。
LEDチップ22は、エンベロープ28内に封入され得る。エンベロープ28は、例えばガラスまたはプラスチックで形成され得る。LEDチップ22は、封入材料32によって囲まれ得る。封入材料32は、低温ガラス、または当技術分野で知られているポリマーもしくは樹脂、例えば、エポキシ、シリコーン、エポキシ−シリコーン、アクリレート、またはそれらの組み合わせであり得る。代替の実施形態では、照明装置100は、エンベロープ28なしで封入材料32のみを含んでもよい。エンベロープ28および封入材料32の両方は、光がこれらの要素を透過可能なように透明でなければならない。
引き続き図2を参照すると、本明細書に記載されるように緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料の層30が、LEDチップ22の表面21上に配置される。層30は、例えば、シリコーンと蛍光体材料とを混合することによって調製されたスラリーを使用して、任意の適切な方法によって配置され得る。1つのそのような方法では、蛍光体材料の粒子がランダムに懸濁されているシリコーンスラリーが、LEDチップ22の周りに置かれる。この方法は、層30およびLEDチップ22の可能な位置の単なる例示である。図示されるように、層30は、配置され、例えば、LEDチップ22の上にスラリーをコーティングおよび乾燥することにより、LEDチップ22の表面21の上または表面21上に直接コーティングされ得る。表面21は、LEDチップ22の発光面である。LEDチップ22によって放出された光は、層30の蛍光体材料によって放出された光と混合して、所望の発光を生成する。
他のいくつかの実施形態では、本明細書に記載されるように緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料は、図2に示すようにLEDチップ22上に直接配置される代わりに、封入材料32内に散在される。図3は、封入材料32の一部内に散在した蛍光体材料の微粒子34を含む照明装置300を図示する。蛍光体材料の微粒子は、封入材料32の体積全体にわたって散在され得る。LEDチップ22によって放出される青色光は、蛍光体材料の微粒子34によって放出される光と混合し、混合した光は、照明装置200から透過する。
他のいくつかの実施形態では、緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料の層36は、LEDチップ22の上に形成される(図2)代わりに、図4に示すようにエンベロープ28の表面上にコーティングされる。示されるように、層36は、エンベロープ28の内面29上にコーティングされるが、層36は、必要に応じて、エンベロープ28の外面上にコーティングされ得る。層36は、エンベロープ28の表面全体上に、またはエンベロープ28の内面29の上部のみにコーティングされ得る。LEDチップ22によって放出されたUV/青色光は、層36によって放出された光と混合し、混合された光は透過する。もちろん、蛍光体材料は、(図2〜4に示すように)任意の2つもしくは3つすべての場所、またはエンベロープ28とは別個に、またはLEDチップ22に統合されるなどの任意の他の好適な場所に位置し得る。
上記の構成のいずれかまたはすべてにおいて、図2、図3、または図4にそれぞれ示される照明装置100、200、または300は、封入材料32に埋め込まれた複数の散乱粒子(図示せず)も含み得る。散乱粒子は、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、またはチタニアを含み得る。散乱粒子は、LEDチップ22から放出された指向性光を、好ましくは無視できる量の吸収で効果的に散乱させる。
いくつかの実施形態は、図5に図示されるようにバックライト装置50を対象とする。バックライト装置50は、バックライトまたはディスプレイ用途のための表面実装デバイス(SMD)タイプの発光ダイオードを含む。このSMDは、「側面発光型」であり、導光部材54の突出部上に発光窓52を有する。SMDパッケージは、上記で定義されたようにLEDチップ、および本明細書で記載されるように緑色発光蛍光体を含む蛍光体材料を備え得る。いくつかの実施形態では、SMDパッケージは、上記で定義されたようにLEDチップ、ならびに本明細書に記載されるように緑色発光蛍光体および式Iの赤色発光Mn4+ドープ蛍光体を含む蛍光体材料を備え得る。
緑色発光蛍光体、および任意選択で式Iの赤色発光Mn4+ドープ蛍光体に加えて、蛍光体材料は、1つ以上の他の発光材料をさらに含み得る。青、黄、赤、オレンジ、または他の色の蛍光体などの追加の発光材料を蛍光体材料に使用して、得られる光の白色をカスタマイズし、特有のスペクトルパワー分布を生成し得る。
蛍光体材料での使用に好適な追加の蛍光体には、以下が含まれるが、これらに限定されない:
((Sr1−z(Ca,Ba,Mg,Zn)z)1−(x+w)(Li,Na,K,Rb)wCex)3(Al1−ySiy)O4+y+3(x−w)F1−y−3(x−w)、0<x≦0.10、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦w≦x;(Ca,Ce)3Sc2Si3O12(CaSiG);(Sr,Ca,Ba)3Al1−xSixO4+xF1−x:Ce3+(SASOF));(Ba,Sr,Ca)5(PO4)3(Cl,F,Br,OH):Eu2+、Mn2+;(Ba,Sr,Ca)BPO5:Eu2+、Mn2+;(Sr,Ca)10(PO4)6*vB2O3:Eu2+(式中、0<v≦1);Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+;(Ca,Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+、Mn2+;BaAl8O13:Eu2+;2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+;(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu2+、Mn2+;(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu2+;(Y,Gd,Lu,Sc,La)BO3:Ce3+、Tb3+;ZnS:Cu+、Cl−;ZnS:Cu+、Al3+;ZnS:Ag+、Cl−;ZnS:Ag+、Al3+;(Ba,Sr,Ca)2Si1−nO4−2n:Eu2+(式中、0≦n≦0.2);(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+;(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu2+;(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5−aO12−3/2a:Ce3+(式中、0≦a≦0.5);(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu2+、Mn2+;Na2Gd2B2O7:Ce3+、Tb3+;(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu2+、Mn2+;(Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu3+、Bi3+;(Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu3+、Bi3+;(Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu3+、Bi3+;(Ca,Sr)S:Eu2+、Ce3+;SrY2S4:Eu2+;CaLa2S4:Ce3+;(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu2+、Mn2+;(Y,Lu)2WO6:Eu3+、Mo6+;(Ba,Sr,Ca)bSigNm:Eu2+(式中、2b+4g=3m);Ca3(SiO4)Cl2:Eu2+;(Lu,Sc,Y,Tb)2−u−vCevCa1+uLiwMg2−wPw(Si,Ge)3−wO12−u/2(式中、−0.5≦u≦1、0<v≦0.1、0≦w≦0.2);(Y,Lu,Gd)2−m(Y,Lu,Gd)CamSi4N6+mC1−m:Ce3+、(式中、0≦m≦0.5);(Lu,Ca,Li,Mg,Y)、Eu2+および/またはCe3+でドープされたアルファ−SiAlON;Sr(LiAl3N4):Eu2+、(Ca,Sr,Ba)SiO2N2:Eu2+、Ce3+;ベータ−SiAlON:Eu2+、3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+;Ca1−c−fCecEufAl1+cSi1−cN3、(式中、0≦c≦0.2、0≦f≦0.2);Ca1−h−rCehEurAl1−h(Mg,Zn)hSiN3、(式中、0≦h≦0.2、0≦r≦0.2);Ca1−2s−tCes(Li,Na)sEutAlSiN3、(式中、0≦s≦0.2、0≦t≦0.2、s+t>0);(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+、Ce3+、およびLi2CaSiO4:Eu2+。
((Sr1−z(Ca,Ba,Mg,Zn)z)1−(x+w)(Li,Na,K,Rb)wCex)3(Al1−ySiy)O4+y+3(x−w)F1−y−3(x−w)、0<x≦0.10、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦w≦x;(Ca,Ce)3Sc2Si3O12(CaSiG);(Sr,Ca,Ba)3Al1−xSixO4+xF1−x:Ce3+(SASOF));(Ba,Sr,Ca)5(PO4)3(Cl,F,Br,OH):Eu2+、Mn2+;(Ba,Sr,Ca)BPO5:Eu2+、Mn2+;(Sr,Ca)10(PO4)6*vB2O3:Eu2+(式中、0<v≦1);Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+;(Ca,Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+、Mn2+;BaAl8O13:Eu2+;2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+;(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu2+、Mn2+;(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu2+;(Y,Gd,Lu,Sc,La)BO3:Ce3+、Tb3+;ZnS:Cu+、Cl−;ZnS:Cu+、Al3+;ZnS:Ag+、Cl−;ZnS:Ag+、Al3+;(Ba,Sr,Ca)2Si1−nO4−2n:Eu2+(式中、0≦n≦0.2);(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+;(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu2+;(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5−aO12−3/2a:Ce3+(式中、0≦a≦0.5);(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu2+、Mn2+;Na2Gd2B2O7:Ce3+、Tb3+;(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu2+、Mn2+;(Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu3+、Bi3+;(Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu3+、Bi3+;(Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu3+、Bi3+;(Ca,Sr)S:Eu2+、Ce3+;SrY2S4:Eu2+;CaLa2S4:Ce3+;(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu2+、Mn2+;(Y,Lu)2WO6:Eu3+、Mo6+;(Ba,Sr,Ca)bSigNm:Eu2+(式中、2b+4g=3m);Ca3(SiO4)Cl2:Eu2+;(Lu,Sc,Y,Tb)2−u−vCevCa1+uLiwMg2−wPw(Si,Ge)3−wO12−u/2(式中、−0.5≦u≦1、0<v≦0.1、0≦w≦0.2);(Y,Lu,Gd)2−m(Y,Lu,Gd)CamSi4N6+mC1−m:Ce3+、(式中、0≦m≦0.5);(Lu,Ca,Li,Mg,Y)、Eu2+および/またはCe3+でドープされたアルファ−SiAlON;Sr(LiAl3N4):Eu2+、(Ca,Sr,Ba)SiO2N2:Eu2+、Ce3+;ベータ−SiAlON:Eu2+、3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+;Ca1−c−fCecEufAl1+cSi1−cN3、(式中、0≦c≦0.2、0≦f≦0.2);Ca1−h−rCehEurAl1−h(Mg,Zn)hSiN3、(式中、0≦h≦0.2、0≦r≦0.2);Ca1−2s−tCes(Li,Na)sEutAlSiN3、(式中、0≦s≦0.2、0≦t≦0.2、s+t>0);(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+、Ce3+、およびLi2CaSiO4:Eu2+。
蛍光体材料中の個々の蛍光体のそれぞれの比率は、所望の光出力の特徴に応じて変動し得る。様々な蛍光体材料中の個々の蛍光体の相対的な割合は、それらの発光がブレンドされ、デバイス、例えば照明器具で用いられると、CIE色度図に所定のxおよびy値の可視光が生成されるように調整され得る。
蛍光体材料での使用に好適な他の追加の発光材料には、ポリフルオレン、好ましくはポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)などのエレクトロルミネセントポリマー、およびポリ(9,9’−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−N,N’−(4−ブチルフェニル)ジフェニルアミン)(F8−TFB);ポリ(ビニルカルバゾール)、およびポリフェニレンビニレンなどのそれらのコポリマー、ならびにそれらの誘導体が含まれる。加えて、発光層は、青、黄、オレンジ、緑、または赤色のリン光色素もしくは金属錯体、量子ドット材料、またはそれらの組み合わせを含み得る。リン光色素としての使用に好適な材料には、トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム(III)(赤色色素)、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(緑色色素)、およびイリジウム(III)ビス(2−(4,6−ジフルオルフェニル)ピリジナト−N、C2)(青色色素)が含まれるが、これらに限定されない。ADS(American Dyes Source,Inc.)から市販されている蛍光およびリン光金属錯体も使用され得る。ADS緑色色素には、ADS060GE、ADS061GE、ADS063GE、およびADS066GE、ADS078GE、およびADS090GEが含まれる。ADS青色色素には、ADS064BE、ADS065BE、およびADS070BEが含まれる。ADS赤色色素には、ADS067RE、ADS068RE、ADS069RE、ADS075RE、ADS076RE、ADS067RE、およびADS077REが含まれる。例示的な量子ドット材料は、CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdSまたはCdTe/ZnSなどのコア/シェル発光ナノ結晶を含むが、これらに限定されないCdSe、ZnS、またはInPに基づく。量子ドット材料の他の例には、CsPbX3などのペロブスカイト量子ドットが含まれ、Xは、Cl、Br、I、またはそれらの組み合わせである。
本開示に記載された実施形態、特に本明細書に記載された蛍光体材料を使用することにより、高い色域および高い光度を有するディスプレイ用途、例えばLCDバックライトユニット用の白色光を生成するデバイスを提供することができる。あるいは、本開示に記載される実施形態、特に本明細書に記載される蛍光体材料を使用することにより、対象の広範囲の色温度(2500K〜10000K)に対して高い明度および高いCRI値を有する一般照明用の白色光を生成するデバイスを提供することができる。
本明細書では本開示の特定の特徴のみを図示し説明してきたが、当業者には多くの修正および変更が思いつくであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨に含まれるそのようなすべての修正および変更を網羅することを意図していることを理解されたい。
Claims (19)
- 以下からなる群から選択される緑色発光蛍光体を備える蛍光体材料に光学的に結合されたLED光源を備えるデバイス:
(A1).(A2+ yM1+ 2−2y)(UO2)2(ZO4)2−xH2O(式中、Mは、NH4、H3O、Na、K、またはそれらの組み合わせであり;Aは、Fe、Co、Cu、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、またはそれらの組み合わせであり;Zは、As、P、V、またはそれらの組み合わせであり;0≦y≦1および0≦x≦16);
(A2).M1+(UO2)(SO4)(OH、F)−xH2O(式中、Mは、K、Na、またはそれらの組み合わせであり;0≦x≦2);
(A3).(A2+ 2yM1+ 4−4y)(UO2)(CO3)3−xH2O(式中、Mは、Na、K、またはそれらの組み合わせであり;Aは、Mg、Ca、またはそれらの組み合わせであり;0≦y≦1および0≦x≦18);
(A4).(A2+)(UO2)4(ZO4)2(OH、F)4−xH2O(式中、Aは、Ca、Pb、またはそれらの組み合わせであり;Zは、As、P、またはそれらの組み合わせであり;0≦x≦7);
(A5).(A2+ yM1+ 2−2y)(UO2)6O4(OH、F)6−xH2O(式中、Aは、Ca、Ba、またはそれらの組み合わせであり;MはKであり;0≦y≦1;0≦x≦8);
(A6).(M1+)2(UO2)(SO4)2−xH2O(式中、Mは、NH4、Na、またはそれらの組み合わせであり;0≦x≦3);
(A7).Al(UO2)2(ZO4)2(OH、F)−xH2O(式中、Zは、As、V、P、またはそれらの組み合わせであり;0≦x≦11);
(A8).(L2+ 2yM1+ 4−4y)(UO2)6(SO4)3(OH,F)10−xH2O(式中、Lは、Co、Ni、またはそれらの組み合わせであり;Mは、Naであり;0≦y≦1および0≦x≦16);
(A9).(A2+)2(UO2)3O2(PO4)2−xH2O(式中、Aは、Ca、Pb、またはそれらの組み合わせであり;0≦x≦7);
(A10).(A2+ yM1+ 2−2y)(UO2)3(SeO3)2O2−xH2O(式中、Mは、Ba、Na、またはそれらの組み合わせであり;Aは、H3Oであり;0≦x≦4および0≦y≦1);
(A11).UO3−xH2O(式中、0≦x≦2);
(A12).UO4−xH2O(式中、0≦x≦2);
(A13).UO2CO3−xH2O(式中、0≦x≦2);
(A14).U(UO2)3(PO4)2(OH,F)6−xH2O(式中、0≦x≦4);
(A15).Ca(UO2)(CO3)2−xH2O(式中、0≦x≦5);
(A16).HAl(UO2)4(AsO4)4−xH2O(式中、0≦x≦40);
(A17).H0.5Al0.5(UO2)2(PO4)2−xH2O(式中、0≦x≦8);
(A18).Cu(UO2)2(SO4)2(OH,F)2−xH2O(式中、0≦x≦8);
(A19).K2Ca3[(UO2)(CO3)3]2−xH2O(式中、0≦x≦7);
(A20).Na7(UO2)(SO4)4(SO3OH)−xH2O(式中、0≦x≦3);
(A21).Ca2Ba4[(UO2)3O2(PO4)2]3−xH2O(式中、0≦x≦16);
(A22).NaAl(UO2)2(SO4)4−xH2O(式中、0≦x≦18);
(A23).Na2Mg(UO2)2(SO4)4−xH2O(式中、0≦x≦18);
(A24).Na7(UO2)(SO4)4Cl−xH2O(式中、0≦x≦2);
(A25).(K,Na)(UO2)(SiO3OH)−xH2O(式中、0≦x≦1.5);
(A26).Ca(UO2)2[SiO3(OH,F)]2−xH2O(式中、0≦x≦5);
(A27).Ca(UO2)3(MoO4)3(OH,F)2−xH2O(式中、0≦x≦11;
(A28).Al2(UO2)(PO4)2(OH,F)2−xH2O(式中、0≦x≦8);
(A29).Al3(UO2)(PO4)3(OH,F)2−xH2O(式中、0≦x≦13);
(A30).Al(UO2)3(PO4)2(OH,F)3−xH2O(式中、0≦x≦5.5);
(A31).Al2(UO2)3(PO4)2(OH,F)6−xH2O(式中、0≦x≦10);
(A32).Ca(UO2)4(SO4)2(OH,F)6−xH2O(式中、0≦x≦6);
(A33).K(UO2)2(SO4)(OH,F)3−xH2O(式中、0≦x≦1);
(A34).H2Pb3(UO2)6O4(PO4)4−xH2O(式中、0≦x≦12);
(A35).Na4(UO2)(SO4)3−xH2O(式中、0≦x≦3);
(A36).Ca(UO2)3(CO3)2O2−xH2O(式中、0≦x≦6);
(A37).Ca[(UO2)2Si5O12(OH,F)2]−xH2O(式中、0≦x≦3);
(A38).(UO2)3(SeO3)2(OH,F)2−xH2O(式中、0≦x≦5);
(A39).(U)2(UO2)4O6(OH,F)4−xH2O(式中、0≦x≦9);
(A40).(UO2)8(SO4)(OH,F)14−xH2O(式中、0≦x≦13);
(A41).(UO2)6(SO4)(OH,F)10−xH2O(式中、0≦x≦5);
(A42).Y2U4(CO3)3O12−xH2O(式中、0≦x≦14.5);
(A43).Mg(UO2)2(SO4)O2−xH2O(式中、0≦x≦3.5);
(A44).Pb[(UO2)3O3(OH,F)2]−xH2O(式中、0≦x≦3);
(A45).Pb1.5[(UO2)10)O6(OH,F)11]−xH2O(式中、0≦x≦11);
(A46).Na5(UO2)(SO4)3(SO3OH)−xH2O(式中、0≦x≦1);
(A47).Ca(UO2)2Si6O15−xH2O(式中、0≦x≦5);
(A48).PbU7O22−xH2O(式中、0≦x≦12);
(A49).Ca2Cu(UO2)(CO3)4−xH2O(式中、0≦x≦6);
(A50).(H3O)3KCa(UO2)7O4(PO4)4−xH2O(式中、0≦x≦8);
(A51).(H3O)4Ca2(UO2)2(PO4)4−xH2O(式中、0≦x≦5);
(A52).Ca3Mg3(UO2)2(CO3)6(OH,F)4−xH2O(式中、0≦x≦18);
(A53).HAl(UO2)PO4(OH,F)3−xH2O(式中0≦x≦4);
(A54).[(UO2)8O2(OH,F)12]−xH2O(式中、0≦x≦12);
(A55).NaCa3(UO2)(SO4)(CO3)3F−xH2O(式中、0≦x≦10);
(A56).Ca(UO2)6(CO3)5(OH,F)4−xH2O(式中、0≦x≦6);
(A57).(UO2)2(SO4)2−xH2O(式中、0≦x≦5);
(A58).(H3O)2Mg(UO2)2(SiO4)2−xH2O(式中、0≦x≦4);
(A59).(UO2)2SiO4−xH2O(式中、0≦x≦2);
(A60).(Na,K)(UO2)SiO3(OH,F)−xH2O(式中、0≦x≦1.5);
(A61).(H3O)(UO2)(AsO4)−xH2O(式中、0≦x≦3);
(A62).(UO2)6(SO4)O2(OH,F)6−xH2O(式中、0≦x≦14);
(A63).Al1−0.5(UO2)(PO4)2−xH2O(F≦1)(式中、0≦x≦21);
(A64).(Mg,Ca)4(UO2)4(Si2O5)5.5(OH,F)5−xH2O(式中、0≦x≦13);
(A65).Cu(UO2)(OH,F)4;
(A66).(K,Ba,Ca)2(UO2)2Si5O13−xH2O(式中、0≦x≦1);
(A67).K2Ca(UO2)7(PO4)4(OH,F)6−xH2O(式中、0≦x≦6);
(A68).Zn2(UO2)6(SO4)3(OH,F)10−xH2O(式中、0≦x≦16);
(A69).CaZn11(UO2)(CO3)3(OH,F)2O−xH2O(式中、0≦x≦4);
(A70)AxMFy:U6+(式中、Aは、Li、Na、K、Rb、Cs、またはそれらの組み合わせであり;Mは、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd、またはそれらの組み合わせであり;xは、[MFy]イオンの電荷の絶対値であり;yは、5、6、または7およびそれらの組み合わせである)。 - グループ(A1)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
Na2(UO2)2(AsO4)2−5H2O、
K2(UO2)2(AsO4)2−6H2O、
Ba(UO2)2(AsO4)2−(10−12)H2O、
Co(UO2)2(AsO4)2−8H2O、
Cu(UO2)2(AsO4)2−8H2O、
Cu(UO2)2(AsO4)2−12H2O、
Zn(UO2)2(AsO4)2−10H2O、
Mg(UO2)2(AsO4)2−(4−8)H2O、
Mg(UO2)2(AsO4)2−(10−12)H2O、
Ca(UO2)2(AsO4)2−8H2O、
Ca(UO2)2(AsO4)2−10H2O、
Ba(UO2)2(AsO4)2−8H2O、
Ba(UO2)2(AsO4)2−(10−12)H2O、
(NH4,H3O)2(UO2)2(AsO4,PO4)2−6H2O、
(NH4)2(UO2)2(PO4)2−6H2O、
(H3O)2(UO2)2(PO4)2−6H2O、
Na2(UO2)2(PO4)2−(6−8)H2O、
Na2(UO2)2(PO4)2−(10−16)H2O、
K2(UO2)2(PO4)2−6H2O、
Fe(UO2)2(PO4)2−8H2O、
Mg(UO2)2(PO4)2−8H2O、
Mg(UO2)2(PO4)2−10H2O、
Ca(UO2)2(PO4)2−(2−6)H2O、
Ca(UO2)2(PO4)2−11H2O、
Ba(UO2)2(PO4)2−6H2O、
Ba(UO2)2(PO4)2−8H2O、
Ba(UO2)2(PO4)2−12H2O、
Pb(UO2)2(PO4)2−4H2O、
Na2(UO2)2(VO4)2−6H2O、
K2(UO2)2(VO4)2−(1−3)H2O、
Ca(UO2)2(VO4)2−3H2O、
Ca(UO2)2(VO4)2−(5−8)H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A2)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
K(UO2)(SO4)(OH)−H2O、
Na(UO2)(SO4)(OH)−2H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A3)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
K4(UO2)(CO3)3、
Na4(UO2)(CO3)3、
Na2Ca(UO2)(CO3)3−6H2O、
Mg2(UO2)(CO3)3−18H2O、
CaMg(UO2)(CO3)3−12H2O、
Ca2(UO2)(CO3)3−11H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A4)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
Ca(UO2)4(AsO4)2(OH)4−6H2O、
Pb(UO2)4(PO4)2(OH)4−7H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A5)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
K2(UO2)6O4(OH)6−7H2O、
Ca(UO2)6O4(OH)6−8H2O、
Ba(UO2)6O4(OH)6−8H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A6)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
(NH4)2(UO2)(SO4)2−2H2O、
Na2(UO2)(SO4)2−3H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A7)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
Al(UO2)2(AsO4)2(F、OH)−6.5H2O、
Al(UO2)2(VO4)2(OH)−8H2O、
Al(UO2)2(VO4)2(OH)−11H2O、
Al(UO2)2(PO4)2(OH)−8H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A8)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
Co2(UO2)6(SO4)3(OH)10−16H2O、
Ni2(UO2)6(SO4)3(OH)10−16H2O、
Na4(UO2)6(SO4)3(OH)10−4H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A9)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
Pb2(UO2)3O2(PO4)2−5H2O、
Ca2(UO2)3O2(PO4)2−7H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A10)の前記緑色発光蛍光体が、以下を含む、請求項1に記載のデバイス:
Ba(UO2)3(SeO3)2O2−3H2O、
Na(H3O)(UO2)3(SeO3)2O2−4H2O、またはそれらの組み合わせ。 - グループ(A70)の前記緑色発光蛍光体が、K2SiF6:U6+を含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記蛍光体材料が、式Iの蛍光体をさらに含む、請求項1に記載のデバイス
AxMFy:Mn4+
I
(式中、
Aは、Li、Na、K、Rb、Cs、またはそれらの組み合わせであり;
Mは、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd、またはそれらの組み合わせであり;
xは、MFyイオンの電荷の絶対値であり;
yは、5、6、または7である)。 - 式Iの前記蛍光体が、K2SiF6:Mn4+である、請求項13に記載のデバイス。
- 請求項1に記載のデバイスを備える照明装置。
- 請求項1に記載のデバイスを備えるバックライト装置。
- 請求項16に記載のバックライト装置を備えるテレビ。
- 請求項16に記載のバックライト装置を備える携帯電話。
- 請求項16に記載のバックライト装置を備えるコンピュータモニター。
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