JP7066676B2 - 蛍光体配置及びその製造方法 - Google Patents

蛍光体配置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7066676B2
JP7066676B2 JP2019509498A JP2019509498A JP7066676B2 JP 7066676 B2 JP7066676 B2 JP 7066676B2 JP 2019509498 A JP2019509498 A JP 2019509498A JP 2019509498 A JP2019509498 A JP 2019509498A JP 7066676 B2 JP7066676 B2 JP 7066676B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorescent substance
arrangement
fluorophore
polymer
metal nanoparticles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019509498A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019530893A (ja
Inventor
デヴリム キョセオグル,
カドリイェ エルテキン,
Original Assignee
ベステル エレクトロニク サナイー ベ ティカレト エー.エス.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ベステル エレクトロニク サナイー ベ ティカレト エー.エス. filed Critical ベステル エレクトロニク サナイー ベ ティカレト エー.エス.
Publication of JP2019530893A publication Critical patent/JP2019530893A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7066676B2 publication Critical patent/JP7066676B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/501Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502Wavelength conversion materials
    • H01L33/504Elements with two or more wavelength conversion materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/22Luminous paints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/501Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Description

本発明は、光変換用の蛍光体配置及びその製造方法に関する。
あらゆる光変換用の蛍光体配置に適用できるが、本発明は、主に、いわゆる金属ナノ粒子と併用する黄色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体について説明する。
青色LED(発光ダイオード)の白色光への変換は、一般的には、蛍光体を利用することによって達成される。
一般的に、発光素子として希土類(ランタニド)又は遷移金属のイオンを含むこれらの無機固体蛍光体は、典型的には、ケイ酸塩、アルミン酸塩、ホウ酸塩、及びリン酸塩、硫化物/酸硫化物、窒化物/酸窒化物及びフッ化物/酸フッ化物のような結晶ホストの中に含有される。放出される光の波長は、これら含有されたイオンのエネルギーレベルに依存する。また、付活剤として作用するこれらの含有されたイオンは、Ce,Dy,Er,Eu,Gd,Ho,Nd,Pr,Sm,Tb,Tm,及びYbである。近年、上述のホスト及び付活剤は、LED産業で利用する蛍光体の製造で使用されている。
例えば、そのような蛍光体は、米国特許8663500B2号、米国特許8674388B2号及び米国特許8686626B2号に記載されている。
さらに、最近では、蛍光体とともに調整可能な量子ドット発光が利用されている。
しかしながら、量子ドットの中にカドミウム(Cd)及び他の制限された重金属を有する量子ドットは、それぞれ毒性があり、管理が困難であることが知られている。
そのため、青色LEDと組み合わせて使用する、より良い励起及び発光特性を有する新たな蛍光体配置を開発することが依然として試みられている。
結果的に、特に環境にやさしい光変換用の改良された蛍光体配置が必要とされる。したがって、青色LEDと組み合わせて使用する、より良い励起及び発光特性を有する改良された蛍光体配置が必要とされる。
本発明は、請求項1の特徴を有する蛍光体配置及び請求項11の特徴を有する蛍光体配置の製造方法を提供する。
光変換用、特に、青色光の白色光への変換用の蛍光体配置は、実装面を有する基板を含む。蛍光体配置は、さらに、蛍光体混合物を有するポリマーを含み、ポリマーは実装面に配置される。最後に、蛍光体配置の蛍光体混合物は、金属ナノ粒子を含み、金属ナノ粒子の含有量は、ポリマーの1.5から3.0mmol/kgの間である。
蛍光体配置の製造方法は、基板の実装面に蛍光体を有するポリマーを配置するステップを含む。製造方法は、さらに、蛍光体混合物の中に金属ナノ粒子を添加するステップを含み、金属ナノ粒子の含有量は、ポリマーの1.5から3.0mmol/kgの間である。最後に、製造方法は、さらに、蛍光体混合物及び金属ナノ粒子を有するポリマーを架橋することによって、基板の実装面を封止するステップを含む。
基板は、透明又は半透明とすることができる。基板は、例えば、実質的に平坦にすることができ、又は、光を散乱するためにポリマーと反対側を荒らすことができる。蛍光体混合物を有するポリマーは、例えば、加水分解又は懸濁液によって実装表面に備えられ又は配置される。本明細書で記載するポリマーは塗布する前の適切な溶媒により薄くすることができる。あるいは、ポリマーを薄片とすることができる。
ポリマーは、架橋型ポリマーマトリクスとすることができ、本明細書で記載する蛍光体混合物とともに金属ナノ粒子が均一にポリマーマトリクスの中に分散される。金属ナノ粒子は、光学特性が表面プラズモン共鳴(SPR)から生じるように、特に、導電性を有する。したがって、本明細書で記載する蛍光体配置は、より良い光学特性だけでなく、より高い発光効率を提供する。
本明細書で記載する蛍光体配置は、例えば、白色発光ダイオード(WLEDs)、照明システム、表示システム、車載アプリケーション、オートクレーブすることができる医療装置、携帯システム、イメージング、光ファイバー、センサーの設計、パッシブ光源及び/又は発光材料のコーティングの製造など、幅広い分野で利用することができる。
本発明は、特に導電性を有する金(Au)、銀(Ag)及び銅(Cu)のナノ粒子の光学特性が、これらの金属の表面プラズモン共鳴(SPR)から生じるという知見を利用する。この現象は、光の特定の波長で励起された時に、ナノスケールの金属表面で自由電子が集団で振動するものであるが、光、特に青色光の波長依存吸収及び散乱を引き起こす。コロイド状金属ナノ粒子の大きさ、形状及び組成が、特に、SPRの吸収及び発光特性を決定する。金属ナノ粒子の制御された合成は、蛍光体混合物の蛍光体の光学特性を調整する方法を提供する。
本発明のさらなる実施形態が、さらなる従属項及び図面を参照した以下の記載の内容である。
一実施形態では、蛍光体混合物は、黄色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む。本明細書で記載する蛍光体の一般式は、例えば、黄色蛍光体は((YGd)3Al5O12:Ce)、緑色蛍光体は(Lu3Al5O12:Ce)、及び赤色蛍光体は(CaAlSiN3:Eu)とすることができる。
詳細には、
1-xAl1+ySi13:Eu1+z (赤色蛍光体)
であり、ここで、Mは、Ca,Baを含むアルカリ土類金属又はこれらの混合物から選択され、0.0001≦x≦0.0022、0.0001≦y≦0.0055、及び0.005≦z≦0.25である。
3+xAl5+y12+z:Ce1+x (緑色蛍光体)
であり、ここで、Mは、Yb,Luを含むランタニド又はこれらの混合物から選択され、0.0005≦x≦0.0022、0.0001≦y≦0.0055、及び0.0015≦z≦0.25である。
そして、最後に、
(MGd)3+xAl5+y12:Ce1+x (黄色蛍光体)
であり、ここで、Mは、Sc,Yを含む遷移金属又はこれらの混合物から選択され、0.0001≦x≦0.0022、及び0.0001≦y≦0.0005である。
これらの式に基づく蛍光体混合物を使用することで、金属ナノ粒子と組み合わせて3000~4000Kの間の範囲の相関色温度(CCT)を効率良く達成することができる。
一実施形態において、好ましくは、赤色蛍光体及び緑色蛍光体の重量分率が、それぞれ2.8~4.5%及び14.0~21.0%である。黄色蛍光体は、重量で1.0~4.0%の範囲であってもよい。
一実施形態において、金属ナノ粒子は、銀ナノ粒子、金ナノ粒子、銀被覆酸化亜鉛ナノ六角形、又は金被覆酸化亜鉛ナノ六角形を含む。本明細書で記載する金属ナノ粒子の混合物もまたポリマー又はポリマー混合物に添加することができることは明らかである。本明細書で記載する金属ナノ粒子は、銀ナノ粒子(AgNPs)、金ナノ粒子(AuNPs)、銀被覆酸化亜鉛ナノ六角形(Ag@ZnOナノ六角形)、又は金被覆酸化亜鉛ナノ六角形(Au@ZnOナノ六角形)として省略することができる。これらの金属ナノ粒子は、特に暖かい白色光の所定の範囲における光変換を効率良く補助する。言い換えれば、蛍光体混合物と組み合わせて表面プラズモン共鳴現象を容易に実現することができる。さらに、本明細書で記載する金属ナノ粒子は、特に非毒性ドーパントであり、それゆえ環境にやさしい。したがって、例えば、カドミウム(Cd)を有する量子ドットの毒性作用を避けることができる。
一実施形態において、金属ナノ粒子の直径が、好ましくは、20ナノメートルと100ナノメートルの範囲である。この範囲は、本明細書で記載する3000~4000Kの間の相関色温度CCT及び500ナノメートルと700ナノメートルの間の帯域幅を有する暖かい白色光にとって特に好ましい。
一実施形態において、ポリマーは二成分ポリマー又は二成分シリコーンを含む。特に二成分ポリマー又は二成分シリコーンを使用することにより、二成分ポリマー又は二成分シリコーンを架橋前の実装表面に容易に備え、又は配置することができるとともに、実装表面を二成分ポリマー又は二成分シリコーンで容易に封止することができる。
一実施形態において、二成分シリコーンは、屈折率が1.52と1.56の間であるフェニルシリコーンを含む。フェニルシリコンは、エージングに対して光学及び機械特性を特に維持する。そのため、蛍光体配置の効率は、基板の実装表面に備えられ、又は配置された、そのような高い屈折率の封止材を使用することによって、増大させることができる。この材料は、400ナノメートルから700ナノメートルまでの範囲の波長において特に安定である。あるいは、二成分シリコーンは、メチルシリコーン、又はフェニルシリコーンとメチルシリコーンの混合物を含むことができる。本明細書で記載するシリコーンは、塗布する前の適切な溶媒により薄くすることができる。
一実施形態において、基板は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、又はポリカーボネートを含む。これらの透明な又は半透明な基板は、長期間の動作の下での黄変化に対して特に安定である。あるいは、封止材として硬化性シリコーンを用いることができる。硬化性シリコーンとは、150~180℃の熱で処理することができる二成分又は架橋性シリコーンを意味する。
一実施形態において、ポリマーの膜厚は15マイクロメートルから20マイクロメートルの間である。「膜厚」においては、傾斜、特に垂直方向における蛍光体混合物及び金属ナノ粒子を有するポリマーの垂直量と理解される。膜厚範囲は、本明細書で記載する3000~4000Kの間の相関色温度CCT及び500ナノメートルと700ナノメートルの間の帯域幅を有する暖かい白色光が得られるように選択することができる。
一実施形態において、金属ナノ粒子は蛍光体混合物の中に均一に分散されるとともに、黄色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体は蛍光体混合物の中に均一に分散される。均一な分散によって、変換を効率良く行うことができる。
蛍光体配置の特徴は、方法でも開示され、逆もまたしかりである。
本発明のより完全な理解及びその利点のために、添付図面と併せて以下の記載では符号を用いる。本発明について、図面の概略図に示される例示的な実施形態を用いてより詳細に説明する。
本特許出願に係る蛍光体配置の一実施形態の概略断面図を示す。 本特許出願に係る黄色蛍光体を有する蛍光体配置の一実施形態の励起及び発光スペクトルのグラフを示す。 本特許出願に係る赤色蛍光体を有する蛍光体配置の一実施形態の励起及び発光スペクトルのグラフを示す。 本特許出願に係る緑色蛍光体を有する蛍光体配置の一実施形態の励起及び発光スペクトルのグラフを示す。 本特許出願に係る金属ナノ粒子の異なる量に依存した黄色蛍光体を有する蛍光体配置のさらなる一実施形態の発光スペクトルのグラフを示す。 本特許出願に係る異なる励起波長で検出された黄色及び赤色蛍光体を有する蛍光体配置の一実施形態の発光スペクトルのグラフを示す。 本特許出願に係る異なる励起波長で検出された黄色及び緑色蛍光体を有する蛍光体配置の一実施形態の発光スペクトルのグラフを示す。 本特許出願に係る波長465ナノメートルの励起後に測定された金属ナノ粒子を組み合わせた黄色、緑色及び赤色蛍光体を有する蛍光体配置の一実施形態の励起及び発光スペクトルのグラフを示す。 本特許出願に係る方法の一実施形態のフローチャートを示す。
図1は、光変換用、特に青色光B1から暖かい白色光W1への変換用の蛍光体配置30の一実施形態の概略断面図を示す。蛍光体配置30は、実装表面11を有する基板10を含む。さらに、蛍光体配置30は、蛍光体混合物21を有するポリマー20を含む。ポリマー20は、実装表面11に備えられ、配置され、設置される。蛍光体混合物21は、金属ナノ粒子5を含み、蛍光体混合物21は黄色蛍光体22、緑色蛍光体23及び赤色蛍光体24を含む構成とすることができる。金属ナノ粒子5の量は、ポリマー20の1.5から3.0mmol/kgまでの間である。
基板10は透明又は半透明とすることができる。一実施形態において、基板10はポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、又はポリカーボネートを含む。これらの透明な又は半透明な基板は、長期間の動作の下での黄変化に対して特に安定である。基板10は、例えば、実質的に平坦にすることができ、又は、光を散乱するためにポリマー20と反対側12を荒らすことができる。蛍光体混合物21及び金属ナノ粒子5を有するポリマー20は、例えば、加水分解又は懸濁液によって実装表面11に備えられ又は配置される。
金属ナノ粒子5は、蛍光体混合物21の中に均一に分散されるとともに、黄色蛍光体22、緑色蛍光体23及び赤色蛍光体24は蛍光体混合物21の中に均一に分散される。均一な分散によって、青色光B1の白色光W1への変換を効率良く行うことができる。
本明細書で記載する蛍光体混合物21により、黄色蛍光体22、緑色蛍光体23及び赤色蛍光体24が金属ナノ粒子5と組み合わされて、3000~4000Kの間の範囲の相関色温度CCTを効率良く得ることができる。同時に、500ナノメートルと700ナノメートルの間の有効帯域幅を有する暖かい白色光W11を効率良く達成することができる。さらに、非常に高い演色指数(CRI>95)を達成することができる。
金属ナノ粒子5は、銀ナノ粒子、金ナノ粒子、銀被覆酸化亜鉛ナノ六角形、又は金被覆酸化亜鉛ナノ六角形を含む。言い換えれば、蛍光体混合物21と組み合わせた金属ナノ粒子5の表面プラズモン共鳴現象を、記載した導電性金属によって容易に実現することができる。さらに、本明細書で記載する金属ナノ粒子は、特に非毒性ドーパントであり、それゆえ環境にやさしい。したがって、例えば、カドミウム(Cd)を有する量子ドットの毒性作用を避けることができる。
黄色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体が、重量で1:3:1、又は重量で1:5:1の比率で混合される構成である。本明細書で記載する比率で黄色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体を混合することで、上述した3000~4000Kの間の相関色温度(CCT)及び500ナノメートルと700ナノメートルの間の帯域幅を有する暖かい白色光を効率良く達成することができる。
ここで、以下に記載する励起及び発光スペクトルは、ポリメチルメタクリレート又はポリカーボネート基板を用いて検出される。ポリマー20の膜厚、又は垂直量は、15マイクロメートルから20マイクロメートルの間である。ポリマー20の材料として、シリコーン又は二成分シリコーンを選択することができる。
図2は、黄色蛍光体22を有する蛍光体配置30の一実施形態の励起スペクトルG1及び発光スペクトルG2のグラフを示す。X軸はナノメールの波長を表し、Y軸はカウント数/105を表す。
発光スペクトルG1は466ナノメートルでの励起後に測定され、励起スペクトルG2は582ナノメートルで測定された。黄色蛍光体22は、波長範囲510~660ナノメートルの間で、約150ナノメートルの有効帯域幅FWHM(半値半幅)を示した。黄色蛍光体22は152ナノメートルのストークスシフトを示した。
図3は、赤色蛍光体24を有する蛍光体配置30の一実施形態の励起スペクトルG3及び発光スペクトルG4のグラフを示す。X軸はナノメールの波長を表し、Y軸はカウント数/106を表す。
発光スペクトルG3は466ナノメートルでの励起後に測定され、励起スペクトルG4は642ナノメートルで測定された。赤色蛍光体24は、波長範囲600~700ナノメートルの間で、約100ナノメートルのFWHMを示した。赤色蛍光体24は176ナノメートルのストークスシフトを示した。
図4は、緑色蛍光体23を有する蛍光体配置30の一実施形態の励起スペクトルG5及び発光スペクトルG6のグラフを示す。X軸はナノメールの波長を表し、Y軸はカウント数/106を表す。
発光スペクトルG5は452ナノメートルでの励起後に測定され、励起スペクトルG6は544ナノメートルで測定された。緑色蛍光体23は、波長範囲470~620ナノメートルの間で、約150ナノメートルのFWHMを示した。緑色蛍光体23は92ナノメートルのストークスシフトを示した。
図5は、金属ナノ粒子5の異なる量に依存した黄色蛍光体22を有する蛍光体配置30のさらなる実施形態の発光スペクトルG5,G6,G7のグラフを示す。X軸はナノメールの波長を表し、Y軸はカウント数/106を表す。
図5は、金属ナノ粒子5の異なる量に依存した、異なる発光スペクトルG5,G6,G7を示す。すなわち、金属ナノ粒子5を含まないもの(発光スペクトルG5参照)、ポリマー20に含有量1.5mmol/kgの金属ナノ粒子5を含むもの(発光スペクトルG7参照)、及びポリマー20に含有量3.0mmol/kgの金属ナノ粒子5を含むもの(発光スペクトルG6参照)である。ここで、ポリマー20の中に金属ナノ粒子5が存在すると、金属ナノ粒子5を含まないものに対して、黄色蛍光体22の発光強度が約6.75倍となる。図5は、ポリマー20の総重量に対しての金属ナノ粒子5の最適比が、好ましくは、ポリマー20に含有量1.5mmol/kgの金属ナノ粒子5を含むことによって得られることを示す。
図6は、異なる励起波長で検出した黄色蛍光体22及び赤色蛍光体24を有する蛍光体配置30の一実施形態の発光スペクトルのグラフを示す。X軸はナノメールの波長を表し、Y軸はカウント数/106を表す。
発光スペクトルG440,G450,G465及びG470は、440,450,460,465及び470ナノメートルでの励起において、金属ナノ粒子5と組み合わされ、又はドープした黄色蛍光体22及び赤色蛍光体24を含む蛍光体混合物21に基づいて測定されている。市販されるGaN系青色LEDの有効帯域幅は、一般的には、450~460nmの波長範囲の間に存在する。図6からわかるように、実質的に、520ナノメートルと650ナノメートルの間の有効帯域幅を有する暖かい白色光W1を達成することができる。
図7は、異なる励起波長で検出した黄色蛍光体22及び緑色蛍光体23を有する蛍光体配置30の一実施形態の発光スペクトルのグラフを示す。X軸はナノメールの波長を表し、Y軸はカウント数/106を表す。
発光スペクトルG440’,G450’ ,G463’,G465’及びG470’は、440,450,460,463,465及び470ナノメートルでの励起において、金属ナノ粒子5と組み合わされ、又はドープした黄色蛍光体22及び緑色蛍光体23を含む蛍光体混合物21に基づいて測定されている。図7からわかるように、発光スペクトルG440’,G450’,G463’,G465’及びG470’は、市販されるGaN系青色LEDの範囲をカバーする。
図8は、波長465ナノメートルの励起後に測定された、金属ナノ粒子5を組み合わせた黄色蛍光体22、緑色蛍光体23及び赤色蛍光体24を有する蛍光体配置30の一実施形態の励起スペクトルG8及び発光スペクトルG9のグラフを示す。
蛍光体配置30は、励起及び発光のそれぞれで466ナノメートル及び618ナノメートルの最大値を示す。金属ナノ粒子5がドープされた黄色蛍光体22、緑色蛍光体23及び赤色蛍光体24を有するポリマーは、500ナノメートルと700ナノメートルの波長範囲において約200ナノメートルの広いFWHMを示す。そのため、蛍光体配置は、152nmのストークスシフトを示す。本明細書で記載する蛍光体配置30によって、3000~4000Kの間の範囲の相関色温度(CCT)も効率良く得ることができる。
図9は、蛍光体配置30の製造方法の一実施形態のフローチャートを示す。
製造方法は、基板10の実装表面11に蛍光体混合物21を有するポリマー20を配置する第1ステップS1で開始する。第2ステップS2は、蛍光体混合物21の中に金属ナノ粒子5を添加することを含み、金属ナノ粒子5の含有量は、ポリマーの1.5から3.0mmol/kgの間である。製造方法は、蛍光体混合物21と金属ナノ粒子5を有するポリマー20の架橋によって、基板10の実装表面11を封止するステップS3で終了する。
特定の実施形態を本明細書で図示し、説明したが、当業者はさまざまな代替及び/又は等価な実施形態が存在することを理解できる。一つの例示的な実施形態又は複数の例示的な実施形態は単なる例示であり、決して範囲、適用性又は構成を限定するものではない。むしろ、前述の要約及び詳細な説明は、当業者に、少なくとも一つの例示的な実施形態を実施するための適当なロードマップを提供するものであり、添付の特許請求の範囲及びその均等物で説明するような範囲から逸脱することなく、様々な変更が例示的な実施形態で記載された要素の機能及び配置でなされることを当業者は理解する。一般的に、本出願は、本明細書で議論した特定の実施形態のあらゆる適用及び変形を含む。
本発明は、光変換用、特に、青色光の白色光への変換用の蛍光体配置30を提供する。蛍光体配置30は、実装表面11を有する基板10を含む。蛍光体配置30は、さらに、蛍光体混合物21を有するポリマー20を含む。ポリマー20は実装表面11に配置され、蛍光体混合物21は金属ナノ粒子5を含み、金属ナノ粒子5の含有量は、ポリマー20の1.5から3.0mmol/kgの間である。本発明は、さらに、対応する方法を提供する。
5:金属ナノ粒子
10:基板
11:実装表面
12:反対側
20:ポリマー
21:蛍光体混合物
22:黄色蛍光体
23:緑色蛍光体
24:赤色蛍光体
30:蛍光体配置
G1-G9:グラフ
G440,G450,G460,G465,G470:異なる励起におけるグラフ
G440’,G450’,G460’,G463’,G465’,G470’:異なる励起におけるグラフ
B1:青色光
W1:暖かい白色光
S1-S3:方法ステップ

Claims (11)

  1. 光変換用、特に青色光の白色光への変換用の蛍光体配置(30)であって、
    実装表面(11)を有する基板(10)と、
    前記実装表面に配置され、蛍光体混合物(21)を有するポリマー(20)と、を含み、
    前記蛍光体混合物(21)は金属ナノ粒子(5)を含み、
    前記ポリマー(20)の総重量に対する前記金属ナノ粒子(5)の比は、前記ポリマー(20)の1.5から3.0mmol/kgまでの間の前記金属ナノ粒子(5)の含有量によって与えられ、
    前記蛍光体混合物(21)は、黄色蛍光体(22)、緑色蛍光体(23)及び赤色蛍光体(24)を含み、
    前記黄色蛍光体(22)の一般式は(YGd)Al12:Ceであり、前記緑色蛍光体(23)の一般式はLuAl12:Ceであり、前記赤色蛍光体(24)の一般式はCaAlSiN:Euである、蛍光体配置(30)。
  2. 前記黄色蛍光体(22)、前記緑色蛍光体(23)及び前記赤色蛍光体(24)は、重量で1:3:1の比率で混合されている構成である、請求項1に記載の蛍光体配置(30)。
  3. 前記黄色蛍光体(22)、前記緑色蛍光体(23)及び前記赤色蛍光体(24)は、重量で1:5:1の比率で混合されている構成である、請求項1に記載の蛍光体配置(30)。
  4. 前記金属ナノ粒子(5)は、銀ナノ粒子、金ナノ粒子、銀被覆酸化亜鉛ナノ六角形、又は金被覆酸化亜鉛ナノ六角形を含む、請求項1乃至請求項3のいずれか一に記載の蛍光体配置(30)。
  5. 前記金属ナノ粒子(5)の直径は、20ナノメートルから100ナノメートルまでの範囲である、請求項4に記載の蛍光体配置(30)。
  6. 前記ポリマー(20)は、二成分ポリマー又は二成分シリコーンを含む、請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の蛍光体配置(30)。
  7. 前記二成分シリコーンは、屈折率が1.52と1.56の間であるフェニルシリコーンを含む、請求項6に記載の蛍光体配置(30)。
  8. 前記基板(10)は、ポリスチレン、ポリメチルメタクレート、又はポリカーボネートを含む、請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の蛍光体配置(30)。
  9. 前記ポリマー(20)の膜厚は、15から20マイクロメートルの間である、請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の蛍光体配置(30)。
  10. 蛍光体配置(30)の製造方法であって、前記製造方法は、
    基板(10)の実装表面(11)に蛍光体混合物(21)を有するポリマー(20)を配置するステップ(S1)と、
    前記蛍光体混合物(21)に金属ナノ粒子(5)を添加するステップ(S2)と、
    前記蛍光体混合物(21)及び前記金属ナノ粒子(5)を有する前記ポリマー(20)を架橋することによって、前記基板(10)の前記実装表面(11)を封止するステップ(S3)と、を含み、
    前記ポリマー(20)の総重量に対する前記金属ナノ粒子(5)の比は、前記ポリマー(20)の1.5から3.0mmol/kgまでの間の前記金属ナノ粒子(5)の含有量によって与えられ、
    黄色蛍光体(22)、緑色蛍光体(23)及び赤色蛍光体(24)は、前記蛍光体混合物(21)の中に均一に分散され、
    前記黄色蛍光体(22)の一般式は(YGd)Al12:Ceであり、前記緑色蛍光体(23)の一般式はLuAl12:Ceであり、前記赤色蛍光体(24)の一般式はCaAlSiN:Euである、蛍光体配置(30)の製造方法。
  11. 前記金属ナノ粒子(5)は、前記蛍光体混合物(21)の中に均一に分散されている、請求項10に記載の蛍光体配置(30)の製造方法。
JP2019509498A 2016-09-21 2017-09-21 蛍光体配置及びその製造方法 Active JP7066676B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16189940.6A EP3300128B1 (en) 2016-09-21 2016-09-21 Phosphor arrangement and method
EP16189940.6 2016-09-21
PCT/EP2017/073888 WO2018055028A1 (en) 2016-09-21 2017-09-21 Phosphor arrangement and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019530893A JP2019530893A (ja) 2019-10-24
JP7066676B2 true JP7066676B2 (ja) 2022-05-13

Family

ID=56990271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019509498A Active JP7066676B2 (ja) 2016-09-21 2017-09-21 蛍光体配置及びその製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11104845B2 (ja)
EP (1) EP3300128B1 (ja)
JP (1) JP7066676B2 (ja)
KR (1) KR102438286B1 (ja)
CN (1) CN109791967B (ja)
TR (1) TR201702411A2 (ja)
WO (1) WO2018055028A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI788867B (zh) * 2021-06-03 2023-01-01 元太科技工業股份有限公司 光源模組及顯示裝置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102121591A (zh) 2010-12-23 2011-07-13 大连海事大学 一种白光led光源及其荧光体的制备方法
JP2013544018A (ja) 2010-11-10 2013-12-09 ナノシス・インク. 量子ドットフィルム、照明装置、および照明方法
JP2015531167A (ja) 2013-05-23 2015-10-29 サムスン トータル ペトロケミカルズ カンパニー リミテッド 異方性金属ナノ粒子を利用した発光効率が増大された光変換発光素子
JP2016143562A (ja) 2015-02-02 2016-08-08 富士フイルム株式会社 波長変換部材及びそれを備えたバックライトユニット、液晶表示装置、波長変換部材の製造方法
JP2016146460A (ja) 2014-09-30 2016-08-12 富士フイルム株式会社 波長変換部材、バックライトユニット、液晶表示装置、量子ドット含有重合性組成物、および波長変換部材の製造方法
JP2016159445A (ja) 2015-02-26 2016-09-05 大日本印刷株式会社 積層体及び画像表示装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100657137B1 (ko) * 2005-05-24 2006-12-13 서울반도체 주식회사 티오갈레이트계 녹색 형광체 및 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체를 채용한 백색 발광 소자
KR100659900B1 (ko) * 2006-02-21 2006-12-20 엘지전자 주식회사 백색 발광 소자 및 그 제조방법
JP5504178B2 (ja) 2009-01-27 2014-05-28 電気化学工業株式会社 α型サイアロン蛍光体、その製造法及び発光装置
KR101062789B1 (ko) * 2009-06-22 2011-09-07 한국과학기술원 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 자외선 발광 다이오드 소자
JP5517037B2 (ja) 2009-08-06 2014-06-11 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体及びその製造方法、並びにそれを用いた発光装置
CN103025847B (zh) * 2010-07-30 2014-08-13 海洋王照明科技股份有限公司 掺杂金属纳米粒子的硅酸盐发光材料及其制备方法
US10175170B2 (en) * 2010-12-16 2019-01-08 The Regents Of The University Of California Metal coating of rare earth nano-phosphors and uses thereof
EP2477240A1 (en) * 2011-01-18 2012-07-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device
KR101856534B1 (ko) 2011-12-07 2018-05-14 삼성전자주식회사 산질화물계 형광체 및 이를 포함하는 발광장치
KR101330045B1 (ko) * 2012-03-12 2013-11-18 한국과학기술원 금속 나노 입자의 표면 플라즈몬 공명을 이용하는 백색 발광 다이오드 소자
TWI563690B (en) * 2012-07-20 2016-12-21 Mitsubishi Eng Plastics Corp A wavelength conversion member and application thereof
CN104955920B (zh) * 2012-12-05 2018-01-09 皇家飞利浦有限公司 基于发光金属原子纳米团簇的光转换材料
SG11201508122UA (en) * 2013-04-01 2015-10-29 Rensselaer Polytech Inst Organic phosphor-functionalized nanoparticles and compositions comprising the same
RU2672747C2 (ru) * 2013-10-08 2018-11-19 Осрам Опто Семикондакторз Гмбх Люминофор, способ получения люминофора и применение люминофора
WO2015060289A1 (ja) * 2013-10-24 2015-04-30 東レ株式会社 蛍光体組成物、蛍光体シート、蛍光体シート積層体ならびにそれらを用いたledチップ、ledパッケージおよびその製造方法
KR101597894B1 (ko) * 2014-05-20 2016-02-26 서울대학교산학협력단 금속증강형광용 코어-쉘 나노 복합체

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013544018A (ja) 2010-11-10 2013-12-09 ナノシス・インク. 量子ドットフィルム、照明装置、および照明方法
CN102121591A (zh) 2010-12-23 2011-07-13 大连海事大学 一种白光led光源及其荧光体的制备方法
JP2015531167A (ja) 2013-05-23 2015-10-29 サムスン トータル ペトロケミカルズ カンパニー リミテッド 異方性金属ナノ粒子を利用した発光効率が増大された光変換発光素子
JP2016146460A (ja) 2014-09-30 2016-08-12 富士フイルム株式会社 波長変換部材、バックライトユニット、液晶表示装置、量子ドット含有重合性組成物、および波長変換部材の製造方法
JP2016143562A (ja) 2015-02-02 2016-08-08 富士フイルム株式会社 波長変換部材及びそれを備えたバックライトユニット、液晶表示装置、波長変換部材の製造方法
JP2016159445A (ja) 2015-02-26 2016-09-05 大日本印刷株式会社 積層体及び画像表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019530893A (ja) 2019-10-24
EP3300128B1 (en) 2021-03-03
US11104845B2 (en) 2021-08-31
US20190203112A1 (en) 2019-07-04
TR201702411A2 (tr) 2018-04-24
KR102438286B1 (ko) 2022-08-30
KR20190053174A (ko) 2019-05-17
CN109791967A (zh) 2019-05-21
EP3300128A1 (en) 2018-03-28
CN109791967B (zh) 2022-11-08
WO2018055028A1 (en) 2018-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110003891B (zh) 发光装置
CN101432897B (zh) 产生白光的荧光照明
JP4945436B2 (ja) 白色発光ランプとそれを用いたバックライト、表示装置および照明装置
US9758722B2 (en) Eu2+-activated phosphors
US20080093979A1 (en) Illumination System Comprising a Radiation Source and a Luminescent Material
KR101973916B1 (ko) 형광체 및 그것을 이용한 발광 장치
US8858834B2 (en) Co-doped 1-1-2 nitrides
JP2015130459A (ja) 蛍光体含有多層膜シート、並びに発光装置
KR20090093202A (ko) 백색 발광 다이오드 및 그의 제조방법
JP2021526315A (ja) 優れた色制御を持つ高発光効率照明用のledと蛍光体の組み合わせ
JP2010270196A (ja) 蛍光体及び蛍光体の製造方法、並びに、蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、画像表示装置及び蛍光塗料
JP2017537999A (ja) 色安定性赤色発光蛍光体
JP7066676B2 (ja) 蛍光体配置及びその製造方法
JP5819960B2 (ja) カルボジイミド発光物質
KR101360073B1 (ko) 발광다이오드용 양자점 및 이를 이용한 백색 발광 소자
JP2013249466A (ja) 酸窒化物系蛍光体およびこれを用いた発光装置
EP3146013A1 (en) Conversion phosphors
JP2015000953A (ja) 酸窒化物系蛍光体およびこれを用いた発光装置
JP2014227496A (ja) 蛍光体、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置、並びに、その発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置
JP2015528042A (ja) トリウムがドープされたガーネット系蛍光体及びこれを用いた発光装置
TWI464235B (zh) 螢光體組成物及應用其之發光二極體元件
JP2012077208A (ja) 炭窒化物系蛍光体、およびこれを用いた発光装置、並びに炭窒化物系蛍光体の製造方法
JP2012201759A (ja) 窒化物系蛍光体、およびこれを用いた発光装置、並びに窒化物系蛍光体の製造方法
Tung et al. The design and optical properties of orthosilicate phosphor-bredigite-like structure as a green light component in WLED device
JP2013122048A (ja) 酸窒化物系蛍光体およびこれを用いた発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20190614

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200818

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211018

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220329

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220427

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7066676

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150