JP5808745B2 - ユウロピウムドープされたオルトケイ酸塩を含む発光体混合物 - Google Patents
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Description
かつて、青色、緑色および赤色光を発するLEDの配列が、LCのTV用途に対するバックライト源として採用された。しかし、このマルチチップの方法は、いくつかの短所を有する:3つの異なるチップ物質を混合し、カラーポイントなどの光パラメーターの均一性および安定性を確保することは、極めて困難である。
BawSrxCaySiO4:zEu (I)
式中、全てのインデックスw、x、yおよびzは、互いに独立して、1つの化合物内において、インデックスw、x、およびzが合計2になる条件(w+x+y+z=2)である
で表される3つまたはた4つ以上のケイ酸塩発光体を含む発光体混合物であって、1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が緑色光を発し、1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が黄色光を発し、および1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が橙色光を発し、ならびに緑色発光体対黄色発光体対橙色発光体の重量比が1.8〜4.0:0.1〜4.0:0.8〜3.0である、前記発光体混合物を含むLEDにより達成されることができることが見出された。
BawSrxCaySiO4:zEu (I)
式中、全てのインデックスw、x、yおよびzは、互いに独立して、1つの化合物内において、インデックスw、x、およびzが合計2になる条件(w+x+y+z=2)である
で表される3つまたはた4つ以上のケイ酸塩発光体を含む発光体混合物であって、1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が緑色光を発し、1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が黄色光を発し、および1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が橙色光を発し、ならびに緑色発光体対黄色発光体対橙色発光体の重量比が1.8〜4.0:0.1〜4.0:0.8〜3.0である、前記発光体混合物である。
それらはさらにより広範に利用可能であり、より安価であり、そしてそれらは基本式(Ca,Sr,Ba)2−xSiO4:Euxで表される組成物におけるわずかな変化による、非常に小さなステップでのそれらの蛍光帯域のマッチングを可能にする。これは、カラーフィルターの透過曲線の最適化されたマッチングを可能にする。
驚くべきことに、特に、複数のオルトケイ酸塩、例えば黄色タイプおよび橙色タイプとともに緑色がかったタイプを混合することにより得られる混合物が、単一のオルトケイ酸塩発光体と比較して、より広い帯域を呈することが見出された。より広い発光帯域を有するLEDは、青色領域(LEDチップ発光による)および緑色利用域(発光体発光による)においてだけでなく、赤色領域(発光体発光による)において十分なスペクトルパワーを確保するために、重要である。
WO2007/018569は、(Ca,Sr,Ba,Mg,Zn)2SiO4のものに本質的に対応する結晶構造を有する第1の相および(Ca,Sr,Ba,Mg,Zn)3SiO5のものに本質的に対応する結晶構造を有する第2の相を含む、少なくとも2つのケイ酸塩に基づく相を有する発光体組成物であって、該組成物の少なくとも1つの相がMgを含み、および該組成物の少なくとも1つの相がドーパントF、Cl、Br、SまたはNを含む、該発光体組成物を記載する。
KR−2005−23990は、黄色、緑色および橙色に基づく発光体混合物を、70:20:10〜95:4:1、好ましくは75:16.8:8.2または80:13.6:6.4の量比で含み、少なくとも1つのオルトケイ酸塩に基づく蛍光体が用いられる、圧縮成形樹脂層を有するLEDを記載する。該黄色蛍光体は、該混合物の主成分を形成する。
BawSrxCaySiO4:zEu (I)
式中、全てのインデックスw、x、yおよびzは、互いに独立して、1つの化合物内において、インデックスw、x、およびzが合計2になる条件(w+x+y+z=2)である
で表される3つまたはた4つ以上のケイ酸塩発光体を含む発光体混合物であって、1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が緑色光を発し、1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が黄色光を発し、および1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が橙色光を発し、ならびに緑色発光体対黄色発光体対橙色発光体の重量比が1.8〜4.0:0.1〜4.0:0.8〜3.0、好ましくは1.8〜2.5:0.8〜1.3:1.8〜2.5である、前記発光体混合物に関する。
BawSrxCaySiO4:zEu (I)
式中、全てのインデックスw、x、yおよびzは、互いに独立して、1つの化合物内において、インデックスw、x、およびzが合計2になる条件(w+x+y+z=2)である
で表される3つまたはた4つ以上のケイ酸塩発光体を含む発光体混合物であって、
・ 緑色発光蛍光体が、Baw1Srx1SiO4:z1Eu、式中、w1=0.80〜1.85;x1=0.10〜1.25およびz1=0.05〜0.20、
・ 黄色発光蛍光体が、Baw2Srx2Cay2SiO4:z2Eu、式中、w2=0.10〜0.80;x2=1.0〜1.80;y2=0.0〜0.2およびz2=0.05〜0.20、
・ 橙色発光蛍光体が、Baw3Srx3Cay3SiO4:z3Eu、式中、w3=0.03〜0.10;x3=0.90〜1.50;y3=0.20〜0.80およびz3=0.05〜0.20
である、前記発光体混合物に関する。
光源は、好ましくは、対応する変換発光体との組み合わせで、好ましくは白色光または実質的に白色光を発する、青色発光のInGaN半導体ダイオードを含有する、ディスプレイ用途のための発光ダイオード(LED)またはLEDバックライトである。このInGaN半導体ダイオードは、典型的には、最大430nm〜480nmの発光を有し、および好ましくは、非常に高い効率、および効率における非常にわずかな低下のみを伴う長寿命を有する。
発光体層(発光体混合物)は、好ましくは、チップの表面上に直接配置されることができ、またはチップの上および/または周囲に特定の容量で分配されることができ、またはチップからの特定の距離で層にまたは容量で配置されることができる(「リモート発光体」)。
本発明によるバックライティングシステムは、例えば、光導波路およびアウトカップリング構造を有する、「直接式」バックライティングシステムまたは「側面式」バックライティングシステムであることができる。バックライティングシステムは、通常ハウジング内に配置され、好ましくは内部上に反射体を有する、白色光源を有する。バックライティングシステムはさらに、少なくとも1つの拡散板を有してもよい。カラーイメージを作り出し、および表示するために、液晶ユニットはカラーフィルターを備える。カラーフィルターは、赤色、緑色または青色光のいずれかを透過するモザイク状のパターンのピクセルを含有する。カラーフィルターは好ましくは、第1の偏光板および液晶セルの間に配置される。
液晶ディスプレイは通常、液晶ユニットおよびバックライティングシステムを有する。液晶ユニットは典型的には、第1の偏光板および第2の偏光板ならびに、それぞれが光透明電極のマトリックスを保持する2つの透明層を有する液晶層を含む。液晶物質が、2つの基板の間に配置される。液晶物質は、例えば、TN(ねじれネマチック)液晶、STN(超ねじれネマチック)液晶、DSTN(2重超ねじれネマチック)液晶、FSNT(フォイル超ねじれネマチック)液晶、VAN(垂直配向ネマチック)液晶またはOCB(光学補償ベンド)液晶を含む。液晶セルは2つの偏光板によりサンドイッチ様の方式で包囲され、第2の偏光板は観察者により見られることができる。
もう1つの、広視野角に対する良好な光学特性のためのあまり周知でない技術は、FFS技術およびそのさらなる発展であるAFFS(発展型フリンジ領域切り替え)技術である。これは、IPS技術に類似する機能原理を有する。
電子または電気光学デバイスはまた、例えば、有機電界効果トランジスタ(OFET)、薄膜トランジスタ(TFT)、有機太陽電池(O−SC)、有機レーザーダイオード(O−laser)、有機集積回路(O−IC)、無線自動識別(RFID)タグ、光検出器、センサー、論理回路、記憶素子、キャパシタ、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電膜、伝導性基板または伝導構造、光伝導体、電子写真用素子あるいは有機発光トランジスタ(OLET)であることができる。
用語「発光体混合物」は、2つまたは3つ以上の発光体が互いに混合され、異なる物性を有する新規の組成物を作り出す発光体混合物を意味する。
用語「緑色放射発光体」は、508nm〜550nmの間の波長において少なくとも1つの放射最大値を有するケイ酸塩発光体を意味する。
用語「橙色放射発光体」は、586nm〜625nmの間の波長において少なくとも1つの放射最大値を有するケイ酸塩発光体を意味する。
用語「黄色放射発光体」または「発光体が黄色光を放射する」は、551nm〜585nmの間の波長において少なくとも1つの放射最大値を有する発光体を意味する。
・第1の方法の変化形において、有機ケイ素化合物、好ましくはSi(OEt)4が、例えば、高温の対応する発光体出発物質およびEu含有ドーパントの水酸化物溶液へと添加され、結果として蛍光前駆体の形成が起こる。
・第2の方法の変化形、いわゆるシュウ酸エステル沈降において、まずハロゲン化アルカリ土類金属をユウロピウムとともに水中に溶解させ、そしてジカルボン酸および無機または有機ケイ素化合物からなるケイ素含有混合物に添加する。粘性を増加させることにより、結果として発光体前駆体の形成が起こる。
・第3の方法の変化形、いわゆる炭酸水素沈降において、まずアルカリ土類金属出発物質、好ましくはハロゲン化アルカリ土類金属をユウロピウム含有ドーパントとともに水中に溶解させ、そして次いで無機または有機ケイ酸含有化合物を添加する。炭酸水素溶液を用いて沈降が実行され、結果として発光体前駆体のゆっくりとした形成が起こる。
文脈が他に明確に指示しない限り、本明細書中で用いられる用語の本明細書中で用いられる複数形は単数形を含むものとして解されるべきであり、そして逆もまた同様である。
本明細書の記載および特許請求の範囲にわたって、単語「comprise」および「contain」ならびにその変化形、例えば「comprising」および「comprises」は、「含むが限定されない(including but not limited to)」を意味し、そして他の成分を除外しないし、また除外することを意図しない。
本発明は、説明の役割を果たすのみであり、そして本発明の保護範囲を限定しない、以下の例を参照して以下においてより詳細に記載されるであろう。
下記のオルトケイ酸塩発光体混合物Aが、以下の3つのオルトケイ酸塩を混合することにより合成される:
・SGA 524 100(約524nmで放射する緑色発光体;出所:Merck KGaA)、
・SGA 555 100(約555nmで放射する黄色発光体;出所:Merck KGaA)および
・SGA 593 100(約593nmで放射する橙色発光体;出所:Merck KGaA)
重量比は2:1:2である。
3つの発光体SGA524100、555100および593100を、1分あたり5回転でのジャイロホイールミキサーにより成分を混合することにより混合する。
黄色発光体は:SGA 555 100、SGA 565 100、SGA 587 100である。
橙色発光体は:SGA 593 100およびSGA 605 100である。
表1において言及される発光体の合成は、例1に記載の手順に従って実行される。表1に示された量で、分あたり5回転のジャイロホイールミキサーで成分を混合することにより、発光体を混合する。
例1からの発光体混合物を、Dow CorningからのOE65502成分(AおよびB)シリコーン樹脂系とともに、等量の発光体が成分AおよびB中に分散されるように(シリコーン中における発光体の最終濃度:8%)、タンブルミキサーを用いて混合する。それぞれの場合において、5mlの成分Aおよび5mlの成分Bを混合して均質な混合物とし、そしてディスペンサーの測定バルブに接続された貯蔵容器へと導入する。450nmの波長で放射する、それぞれ1mm2の表面積を有する結合InGaNチップからなる、OSA opto electronics、ベルリンにより供給される原料LEDパッケージを、ディスペンサーに固定する。原料LEDパッケージの空洞を、ディスペンサーバルブのxyz位置決めにより、シリコーン発光体で埋める。そして、このように処置したLEDを、シリコーンを凝固させる150℃の温度にさらす。そして、LEDは操作に供することができるようになり、約6000Kの色温度を有する白色光を放射する。
例1の発光体混合物を含むLEDの色域カバレージが図3に示され、sRGBの約98%カバレージとして成し遂げる。そして、上記で製造される多くのLEDが、液晶ディスプレイのバックライティングシステムに設置される。
例2〜11からの発光体混合物B〜Mを用いて、例12に記載されるLEDおよびLCディスプレイを製造する。
Claims (7)
- 式I:
BawSrxCaySiO4:zEu (I)
式中、全てのインデックスw、x、yおよびzは、互いに独立して、1つの化合物内において、インデックスw、x、yおよびzが合計2(w+x+y+z=2)になる条件である
で表される3つまたは4つ以上のケイ酸塩発光体を含む発光体混合物であって、1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が緑色光を放射し、1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が黄色光を放射しおよび1つまたは2つ以上のケイ酸塩発光体が橙色光を放射し、ここで、ケイ酸塩発光体が緑色光を放射するとは、508nm〜550nmの間の波長において少なくとも1つの放射最大値を有する発光体、ケイ酸塩発光体が黄色光を放射するとは、551nm〜585nmの間の波長において少なくとも1つの放射最大値を有する発光体、およびケイ酸塩発光体が橙色光を放射するとは、586nm〜625nmの間の波長において少なくとも1つの放射最大値を有する発光体を意味し、ならびに緑色発光体対黄色発光体対橙色発光体の重量比が1.8〜4.0:0.1〜4.0:0.8〜3.0であり、
かかる緑色放射発光体が、Ba w1 Sr x1 SiO 4 :z1Eu、式中、w1=0.80〜1.85;x1=0.10〜1.25およびz1=0.05〜0.20で表され、
かかる黄色放射発光体が、Ba w2 Sr x2 Ca y2 SiO 4 :z2Eu、式中、w2=0.10〜0.80;x2=1.0〜1.80;y2=0.0〜0.2およびz2=0.05〜0.20で表され、
かかる橙色放射発光体が、Ba w3 Sr x3 Ca y3 SiO 4 :z3Eu、式中、w3=0.03〜0.10;x3=0.90〜1.50;y3=0.20〜0.80およびz3=0.05〜0.20で表されるケイ酸塩発光体である、前記発光体混合物。 - 緑色発光体対黄色発光体対橙色発光体の重量比が1.8〜2.5:0.8〜1.3:1.8〜2.5である、請求項1に記載の発光体混合物。
- 窒化インジウムアルミニウムガリウム、および請求項1または2に記載の発光体混合物を含む光源。
- 請求項3に記載の少なくとも1つ光源を有する、バックライティングシステム。
- 請求項4に記載の1つまたは2つ以上のバックライティングシステムを装着する、液晶ディスプレイ(LCD)。
- 請求項1または2に記載の発光体混合物を含む、電子または電気光学デバイス。
- 第1のケイ酸塩発光体を1つまたは2つ以上のさらなる発光体と混合する、請求項1または2に記載の発光体混合物の製造方法。
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