JP5724684B2 - 発光デバイス用セル及び発光デバイス - Google Patents

Description

本発明は、発光デバイス用セル及びそれを備える発光デバイスに関する。

近年、例えば液晶表示装置のバックライトなどに用いられる白色光源として、青色光を出射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と、その青色光を吸収し黄色光を発する発光デバイスとを組み合わせた光源が知られている（例えば特許文献１を参照）。このような白色光源からは、ＬＥＤから出射され、発光デバイスを透過した青色光と、発光デバイスから出射された黄色光との合成光である白色光が出射される。

特開２０１１−１４７６７号公報

青色光を吸収し黄色光を発する発光デバイスとしては、セル内に蛍光体や量子ドットなどの発光材料が封入されたものが考えられる。

近年、光源をさらに高輝度化するために、発光デバイスの光出射面からの光の取り出し効率をさらに高めたいという要望が高まってきている。

本発明は、斯かる点に鑑みて成されたものであり、その目的は、発光デバイスの光出射面からの光の取り出し効率をさらに高めることにある。

本発明の発光デバイス用セルは、発光体が封入される発光デバイス用セルである。本発明の発光デバイス用セルは、第１の主壁部及び第２の主壁部と、側壁部とを備える。第１の主壁部及び第２の主壁部は、間隔をおいて互いに対向して配されている。側壁部は、第１の主壁部と第２の主壁部とを接続している。側壁部は、第１及び第２の主壁部と共に発光体が封入される内部空間を区画形成している。側壁部の内部空間の側方に位置している部分は、白色である。側壁部の内部空間と面している部分が白色であることが好ましい。さらには、側壁部の全体が白色であることが好ましい。

側壁部の内部空間の側方に位置している部分は、白色ガラス及び白色セラミックスのうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。なお、白色ガラスには、白色結晶化ガラスが含まれるものとする。

本発明の発光デバイス用セルは、第１の主壁部を構成している第１の主壁部材と、第２の主壁部を構成している第２の主壁部材と、第１の主壁部材の周縁部と第２の主壁部材の周縁部との間に配されており、第１の主壁部材と第２の主壁部材とを接続しており、側壁部の一部を構成している白色の側壁部材とを備えていてもよい。

本発明の発光デバイス用セルは、第１の主壁部を構成している第１の主壁部材と、第２の主壁部を構成している第２の主壁部材と、第１及び第２の主壁部材を包囲するように配されており、第１及び第２の主壁部材の端面に接続されており、側壁部を構成している白色の側壁部材とを備えていてもよい。

本発明の発光デバイスは、本発明の発光デバイス用セルと、発光デバイス用セルの内部空間内に封入された発光体とを備える。発光体は、無機蛍光体からなることが好ましい。無機蛍光体は、量子ドットからなることが好ましい。

本発明によれば、発光デバイスの光出射面からの光の取り出し効率をさらに高めることができる。

第１の実施形態に係る発光デバイスの略図的斜視図である。 第１の実施形態に係る発光デバイスの略図的平面図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。 図２の線ＩＶ−ＩＶにおける略図的断面図である。 第２の実施形態に係る発光デバイスの略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、以下の実施形態は単なる一例である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発光デバイスの略図的斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る発光デバイスの略図的平面図である。図３は、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。図４は、図２の線ＩＶ−ＩＶにおける略図的断面図である。まず、図１〜図４を参照しながら本実施形態に係る発光デバイス１の構成について説明する。

発光デバイス１は、励起光が入射したときに励起光とは異なる波長の光を出射するデバイスである。より具体的には、発光デバイス１は、光入射面１ａに励起光が入射した際に、発光デバイス１を透過した励起光と発光との混合光が光出射面１ｂから面状光として出射するデバイスである。

発光デバイス１は、発光デバイス用セル１０を有する。セル１０は、内部空間１０Ａを有する。内部空間１０Ａ内には、発光体が封入されている。具体的には、内部空間１０Ａ内には、分散媒と、分散媒中に分散している複数個の発光体粒子をと備える発光部材１１が封入されている。

発光体は、励起光が入射したときに、励起光とは異なる波長の光を出射するものである。発光体の種類は特に限定されない。発光体としては、例えば無機蛍光体、有機蛍光体などの蛍光体が挙げられる。これらの中でも無機蛍光体が好ましい。

波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の可視光（波長４４０〜４８０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋などが挙げられる。波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、ＺｎＳ：Ｅｕ^２＋などが挙げられる。波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇｄ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^２＋などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｇｄ_３Ｇａ_４Ｏ_１２：Ｃｒ^３＋、ＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｍｎ^２＋などが挙げられる。波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、Ｍｇ_２ＴｉＯ_４：Ｍｎ^４＋、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋などが挙げられる。なお、無機蛍光体は、粒子径が５μｍ〜５０μｍ程度のものを用いることができる。

また、無機蛍光体は、量子ドットであってもよい。量子ドットとは、励起光が入射したときに、励起光とは異なる波長の光を出射するものであり、量子ドットから出射される光の波長は、量子ドットの粒子径に依存する。すなわち、量子ドットの粒子径を変化させることにより得られる光の波長を調整することができる。このため、量子ドットの粒子径は、得ようとする光の波長に応じた粒子径とされている。量子ドットは、一般に酸素との接触により劣化が生じ易い。

量子ドットは、例えば、粒子径が２ｎｍ〜１０ｎｍ程度のものを用いることができる。また、波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の可視光（波長が４４０〜４８０ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が２．０ｎｍ〜３．０ｎｍ程度のＣｄＳｅの微結晶などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が３．０ｎｍ〜３．３ｎｍ程度のＣｄＳｅの微結晶などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が３．３ｎｍ〜４．５ｎｍ程度のＣｄＳｅの微結晶などが挙げられる。波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が４．５ｎｍ〜１０ｎｍ程度のＣｄＳｅの微結晶などが挙げられる。

内部空間１０Ａ内には、１種類の発光体が封入されていてもよいし、複数種類の発光体が封入されていてもよい。例えば、紫外〜近紫外の励起光を照射して、演色性に優れた白色光を得たい場合は、紫外〜近紫外の励起光の照射により、青色、緑色及び赤色の可視光（蛍光）を発する発光体を混合して使用すればよい。また、青色の励起光を照射して、演色性に優れた白色光を得たい場合は、青色の励起光の照射により、緑色及び赤色の可視光（蛍光）を発する発光体を混合して使用すればよい。

分散媒は、発光体を好適に分散できるものである限りにおいて特に限定されない。分散媒は、液体であってもよいし、樹脂やガラス等であってもよい。

セル１０は、発光体の励起光及び発光体からの光を透過させるものである限りにおいて特に限定されない。セル１０は、例えば樹脂やガラス、セラミック等により構成することができる。なかでも、ガラスは、透光性が高く、加工性に優れ、且つ耐候性等に優れている。このため、セル１０は、ガラスからなることが好ましい。

図３及び図４に示すように、セル１０は、光出射面１ｂを構成している第１の主壁部１０ａと、光入射面１ａを構成している第２の主壁部１０ｂとを備えている。第１の主壁部１０ａと第２の主壁部１０ｂとは、間隔をおいて互いに対向して配されている。第１の主壁部１０ａと第２の主壁部１０ｂとは平行である。これら第１及び第２の主壁部１０ａ、１０ｂの外側の主面により光入出面が構成されている。

第１の主壁部１０ａと第２の主壁部１０ｂとは、セル１０の外側面１０Ｃを構成している側壁部１０ｃによって包囲されている。側壁部１０ｃは、第１の主壁部１０ａと第２の主壁部１０ｂとを接続している。これら側壁部１０ｃと第１及び第２の主壁部１０ａ、１０ｂにより、略直方体状の内部空間１０Ａが区画形成されている。

内部空間１０Ａの厚みは、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度である。内部空間１０Ａの厚みは、セル１０の厚みの１／５０〜１９／２０程度である。

本実施形態においては、具体的には、セル１０は、第１の主壁部材１２と、第２の主壁部材１３と、額縁状の側壁部材１４とにより構成されている。側壁部材１４は、第１の主壁部材１２の周縁部１２ａと第２の主壁部材１３の周縁部１３ａとの間に配置されている。側壁部材１４は、第１の主壁部材１２の周縁部１２ａと、第２の主壁部材１３の周縁部１３ａとを接続している。この側壁部材１４と、第１の主壁部材１２の周縁部１２ａと、第２の主壁部材１３の周縁部１３ａとにより、側壁部１０ｃが構成されている。第１の主壁部１０ａは、第１の主壁部材１２の中央部１２ｂにより構成されている。第２の主壁部１０ｂは、第２の主壁部材１３の中央部１３ｂにより構成されている。

本実施形態では、側壁部材１４が白色のガラス及び白色のセラミックスのうちの少なくとも一方を含む。この側壁部材１４は、側壁部１０ｃの内部空間１０Ａの側方に位置している部分を構成している。このため、側壁部１０ｃの内部空間１０Ａの側方に位置している部分が白色である。また、側壁部材１４は、内部空間１０Ａに面している。このため、側壁部１０ｃの内部空間１０Ａと面している部分が白色である。

ところで、側壁部材１４の全体が光透過性を有する場合は、発光体からの光の一部は、側壁部材１４を経由してセル１０の外側面１０Ｃからセル外に出射することとなる。このため、光出射面から出射される光の量が少なくなる。特に、発光体が粒子状の蛍光体や量子ドットからなる場合は、励起光及び発光のそれぞれが蛍光体や量子ドットにより散乱し、外側面からセル外に出射する光の量が多くなる。このため、光出射面１ｂから出射される光の量がより少なくなる。よって、発光デバイス１の光出射面１ｂからの光の取り出し効率が低くなってしまう。

それに対して本実施形態の発光デバイス１では、側壁部１０ｃの内部空間１０Ａの側方に位置している部分が白色である。このため、内部空間１０Ａから側壁部１０ｃ側に向かって進行してきた光は、側壁部１０ｃによってセル１０側に反射される。よって、外側面１０Ｃからの光の漏洩を抑制できる。従って、光出射面１ｂからの光の取り出し効率を高めることができる。

特に、本実施形態では、側壁部１０ｃの内部空間１０Ａと面している部分が白色である。すなわち、側壁部１０ｃの内部空間１０Ａと面している表面が光反射面となっている。このため内部空間１０Ａからの光を側壁部１０ｃによりより効率的に反射させることができる。よって、外側面１０Ｃからの光の漏洩をより効果的に抑制できる。従って、光出射面１ｂからの光の取り出し効率をより高めることができる。

側壁部材１４は、白色結晶化ガラスからなることが好ましい。この場合、周縁部の機械的強度を高めることができるため、ハンドリングの際の破損を防止することができる。

次に、本実施形態に係る発光デバイス１の製造方法の一例について説明する。但し、以下の製造方法は、単なる一例であって、本発明に係る発光デバイスの製造方法は、以下の製造方法に何ら限定されない。

まず、主壁部材１３を用意する。次に、主壁部材１３の周縁部に側壁部材１４を構成するためのガラスリボンを配置する。

次に、主壁部材１３の上に、白色のガラスリボンを介在させて主壁部材１２を積層する。その後、ガラスリボンに、例えば、ＣＯ_２レーザーなどのレーザーを照射することによりガラスリボン及び主壁部材１２，１３の少なくとも一方を加熱して融解させることにより、ガラスリボンと主壁部材１２，１３とを融着させる。これにより、セル１０を作製する。

なお、ガラスリボンに代えて、白色顔料やＴｉＯ_２等のフィラー粉末を含有するガラスペーストを配置してもよい。その場合は、ガラスペーストを加熱し、有機成分を消失させガラス成分を融解させることにより主壁部材１２，１３に融着した側壁部材１４を形成することができる。

次に、貫通孔１０Ｂから、内部空間１０Ａ内に発光体を封入する。発光体の封入方法は、特に限定されないが、例えば、内部空間１０Ａを減圧雰囲気にした状態で、発光体が分散した液体を内部空間１０Ａに供給する方法が挙げられる。

最後に、貫通孔（封入孔）１０Ｂを覆うように封止部材１５を配し、レーザーを照射することにより、封止部材１５をセル１０に融着させることによって、貫通孔１０Ｂを塞ぐ。以上の工程により、発光デバイス１を製造することができる。

以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る発光デバイスの略図的断面図である。

第１の実施形態では、側壁部１０ｃが、第１及び第２の主壁部１２，１３の周縁部１２ａ、１３ａと、側壁部材１４とにより構成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。

本実施形態では、白色の側壁部材１４が、第１及び第２の主壁部材１２，１３を包囲するように配されている。側壁部材１４は、第１及び第２の主壁部材１２，１３の端面に接続されている。よって、側壁部材１４が側壁部１０ｃの全体を構成している。第１の主壁部１０ａは、第１の主壁部材１２の全体により構成されている。第２の主壁部１０ｂは、第２の主壁部材１３の全体により構成されている。

このように、本実施形態では、白色の側壁部材１４が側壁部１０ｃの全体を構成している。このため、側壁部１０ｃの全体が白色である。よって、セル１０の外側面１０Ｃからの光の漏洩を抑制することができる。従って、光出射面１ｂからの光の取り出し効率をより高めることができる。

なお、本実施形態では、第１の主壁部材１２と第２の主壁部材１３との間に、励起光及び発光を透過する透明なガラスリボン等により構成されたスペーサ１６が配されている。このスペーサ１６によって第１の主壁部１２と第２の主壁部１３との間隔が一定にされている。

１…発光デバイス
１ａ…光入射面
１ｂ…光出射面
１０…セル
１０ａ…第１の主壁部
１０ｂ…第２の主壁部
１０ｃ…側壁部
１０Ａ…内部空間
１０Ｂ…貫通孔
１０Ｃ…外側面
１１…発光部材
１２，１３…主壁部材
１４…側壁部材
１５…封止部材
１６…スペーサ

Claims (9)

1. 発光体が封入される発光デバイス用セルであって、
   間隔をおいて互いに対向して配された第１の主壁部及び第２の主壁部と、
   前記第１の主壁部と前記第２の主壁部とを接続しており、前記第１及び第２の主壁部と共に前記発光体が封入される内部空間を区画形成している側壁部と、
   を備え、
   前記側壁部の前記内部空間の側方に位置している部分が白色である、発光デバイス用セル。
2. 前記側壁部の前記内部空間と面している部分が白色である、請求項１に記載の発光デバイス用セル。
3. 前記側壁部の全体が白色である、請求項１または２に記載の発光デバイス用セル。
4. 前記側壁部の前記内部空間の側方に位置している部分は、白色ガラス及び白色セラミックスのうちの少なくとも一方を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光デバイス用セル。
5. 前記第１の主壁部を構成している第１の主壁部材と、
   前記第２の主壁部を構成している第２の主壁部材と、
   前記第１の主壁部材の周縁部と前記第２の主壁部材の周縁部との間に配されており、前記第１の主壁部材と前記第２の主壁部材とを接続しており、前記側壁部の一部を構成している白色の側壁部材と、
   を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光デバイス用セル。
6. 前記第１の主壁部を構成している第１の主壁部材と、
   前記第２の主壁部を構成している第２の主壁部材と、
   前記第１及び第２の主壁部材を包囲するように配されており、前記第１及び第２の主壁部材の端面に接続されており、前記側壁部を構成している白色の側壁部材と、
   を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光デバイス用セル。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光デバイス用セルと、
   前記発光デバイス用セルの前記内部空間内に封入された発光体と、
   を備える、発光デバイス。
8. 前記発光体は、無機蛍光体からなる請求項７に記載の発光デバイス。
9. 前記無機蛍光体は、量子ドットからなる、請求項８に記載の発光デバイス。

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