KR20070039569A - 발광 장치 그리고 그것을 사용한 조명, 디스플레이용백라이트 및 디스플레이 - Google Patents

발광 장치 그리고 그것을 사용한 조명, 디스플레이용백라이트 및 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR20070039569A
KR20070039569A KR1020077002143A KR20077002143A KR20070039569A KR 20070039569 A KR20070039569 A KR 20070039569A KR 1020077002143 A KR1020077002143 A KR 1020077002143A KR 20077002143 A KR20077002143 A KR 20077002143A KR 20070039569 A KR20070039569 A KR 20070039569A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
light
emitting portion
emitted
emitting device
Prior art date
Application number
KR1020077002143A
Other languages
English (en)
Inventor
히데아키 가네다
나오토 기지마
에이지 핫토리
Original Assignee
미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤
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 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤
Publication of KR20070039569A publication Critical patent/KR20070039569A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/48—Semiconductor 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
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials
    • H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/48—Semiconductor 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
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133617—Illumination with ultraviolet light; Luminescent elements or materials associated to the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/49105—Connecting at different heights
    • H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor 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
    • H01L33/48—Semiconductor 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
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements

Abstract

발광 장치의 발광 효율 및 연색성을 높이기 위해서, 광원 (3) 과, 광원 (3) 이 발하는 광에 의해 여기되고 광원 (3) 이 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 발광 물질을 함유하는 제 1 발광부 (4) 와, 광원 (3) 및 제 1 발광부 (4) 가 발하는 광에 의해 여기되고 제 1 발광부 (4) 가 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 발광 물질을 함유하는 제 2 발광부 (5) 와, 광원 (3), 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 가 발하는 광을 외부로 방출하는 광출사면 (1A) 을 구비하는 발광 장치의, 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 를 광출사면 (1A) 에 있어서 개방하고, 제 1 발광부 (4) 와 제 2 발광부 (5) 의 경계면 (X1) 의 면적을 제 1 발광부 (4) 의 표면적의 50% 이하로 한다.
발광 장치, 조명, 백라이트, 연색성, 휘도

Description

발광 장치 그리고 그것을 사용한 조명, 디스플레이용 백라이트 및 디스플레이 {LIGHT EMITTING DEVICE AND ILLUMINATOR EMPLOYING IT, BACK LIGHT FOR DISPLAY, AND DISPLAY}
본 발명은, 발광 장치, 그리고, 그것을 사용한 조명, 디스플레이용 백라이트 및 디스플레이에 관한 것이다.
종래, 조명이나 액정 디스플레이용 백라이트 등의 광원으로서 냉음극관 등이 사용되고 있었다. 그런데 최근, 이것을 대체하는 광원으로서, 청색광을 발하는 광원과 청색광을 흡수하고 황색광을 발하는 물질을 조합한 의사 (疑似) 백색 광원이 개발되었다. 이 의사 백색 광원에 있어서는, 예를 들어, 청색광을 발하는 광원으로는 InGaN 계의 발광 다이오드가, 황색광을 발하는 물질로는 세륨을 첨가한 알루민산이트륨이 사용되고 있다.
그러나, 의사 백색 광원이 발하는 광의 스펙트럼에는 본질적으로 녹색광 성분 및 적색광 성분이 부족하고, 이 때문에 의사 백색 광원은 연색성 (演色性) 이 낮으며, 또한 색 재현성도 낮았다. 이것을 해결하기 위해서, 알루민산이트륨 (황색광을 발하는 물질) 의 성분을 조정하여 황녹색광을 발하도록 개량하고, 또, 여기에 추가로 청색광을 흡수하고 적색광을 발하는 물질을 알루민산이트륨에 추가 함으로써, 의사 백색 광원이 발하는 광의 적색 성분의 부족을 보충하여 연색성 및 색 재현성을 개선시키는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 적색의 광을 발하는 물질은 청색의 광뿐만 아니라, 청색의 광보다는 장파장이지만 적색의 광보다 단파장인 광, 즉 녹색이나 황색 등의 광도 흡수하는 것이 많다. 예를 들어 그와 같은 물질로서, 유로퓸으로 부활(付活)된 알칼리 토금속의 유화물, 유로퓸으로 부활된 알칼리 토금속 및 규소의 질화물, 유로퓸으로 부활된 알칼리 토금속 및 규소의 산질화물 등을 들 수 있다. 이들 물질은, 통상은 400㎚∼580㎚ 의 파장의 광을 잘 흡수하고, 580㎚∼680㎚ 에 피크를 갖는 등색∼적색의 광을 발한다.
상기에서 대표되는 등색∼적색의 광을 발하는 물질은 그것보다 단파장인 녹색∼황색의 광을 흡수하기 때문에, 등색∼적색의 광을 발하는 물질과 녹색∼황색광을 발하는 물질을 섞어서 사용하면, 녹색∼황색광을 발하는 물질이 발한 광의 일부를 등색∼적색광을 발하는 물질이 흡수하여, 발광 장치의 광속 (光束) 을 현저히 저하시킨다.
현재, 장파장의 광을 발하는 발광 물질에 의해 단파장의 광이 흡수되어 버리는 것에 의한, 이 광속의 저하를 해결하려는 시도가 이루어지고 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1 에서는, 광원으로부터의 광을 흡수하여 상이한 파장의 광을 발광하는 2 종의 물질 (물질 A 및 물질 B 라고 부름) 을 구비한 발광 장치에 있어서, 물질 A (여기서는, 등색∼적색광을 발하는 물질에 상당) 가 물질 B (여기서는, 녹색∼황색광을 발하는 물질에 상당) 가 발하는 광의 일부를 흡수할 때, 물질 A 를 물질 B 보다 광원측에 가깝게 배치함으로써 연색성을 향상시키고, 광속의 저하를 방지할 수 있도록 하고 있다.
(특허 문헌 1) 일본 공개특허공보 2004-71726호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 특허 문헌 1 의 기술에 있어서는, 물질 A 나 물질 B 로부터 발해진 광은 사방 팔방으로 방출되기 때문에, 물질 B 가 발하는 광의 대부분 (대략 절반) 이 물질 A 에 흡수되어, 현저한 광속 저하를 피할 수 없다. 이 때문에, 발광 장치의 발광 효율은 낮았다.
또한, 전술한 바와 같이, 청색광을 발하는 광원과 청색광을 흡수하여 황색광을 발하는 물질을 갖는 의사 백색 광원 등의 발광 장치는 발광 효율은 높지만, 연색성이 충분치 않았다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 창안된 것으로, 광을 흡수하여 발광하는 2 종 이상의 발광 물질을 갖는 발광 장치의 발광 효율 및 연색성을 높이는 것, 및, 그 발광 장치를 사용한 조명, 디스플레이용 백라이트 및 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 발명자들이 예의 검토한 결과, 2 종 이상의 발광 물질을 사용한 발광 장치에 있어서, 일방의 발광 물질이 발한 광이 타방의 발광 물질을 함유하는 영역에 입사하지 않도록 함으로써 일방의 발광 물질이 발한 광이 타방의 발광 물질에 흡수되는 양을 억제하고, 그 결과, 발광 장치의 발광 효율 및 연색성을 향상시킬 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명의 요지는, 광원과, 그 광원이 발하는 광에 의해 여기되고 그 광원이 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 적어도 1 종의 발광 물질을 함유하는 제 1 발광부와, 그 광원 및 그 제 1 발광부가 발하는 광에 의해 여기되고 그 제 1 발광부가 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 적어도 1 종의 발광 물질을 함유하는 제 2 발광부와, 그 광원, 그 제 1 발광부 및 그 제 2 발광부가 발하는 광을 외부로 방출하는 광출사면을 구비하는 발광 장치로서, 그 제 1 발광부 및 그 제 2 발광부가 그 광출사면에 있어서 개방되고, 그 제 1 발광부와 그 제 2 발광부의 경계면의 면적이, 그 제 1 발광부의 표면적의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치에 있다 (청구항 1). 이것에 의해, 제 2 발광부에 흡수되는, 제 1 발광부가 발한 광의 양을 억제할 수 있고, 그 결과, 발광 장치의 발광 효율 및 연색성을 향상시키는 것이 가능해진다.
단, 여기서 말하는 경계면이란, 제 1 발광부와 제 2 발광부 사이에서 광의 왕래가 가능한 면을 말하고, 예를 들어, 제 1 발광부와 제 2 발광부 사이에 투명한 영역 (구체예로는, 제 1 및 제 2 발광 물질이 존재하지 않는 영역) 이 있더라도, 제 1 발광부의 제 2 발광부에 면한 면, 및 제 2 발광부의 제 1 발광부에 면한 면 중, 어느 하나 작은 면적을 갖는 쪽이 경계면이 된다.
이 때, 그 경계면의 면적은 광방출면 전체 면적의 50% 이하인 것이 바람직하다 (청구항 2). 이것에 의해, 발광 장치의 연색성을 보다 향상시킬 수 있다. 또, 광방출면이란, 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 광이 방출되는 면을 말한다.
또한, 그 제 1 발광부는, 그 제 2 발광부보다 그 광원에 가까운 것이 바람직하다 (청구항 3). 즉, 그 광원과 그 제 1 발광부가 가장 접근하는 부분끼리 사이의 거리가, 그 광원과 그 제 2 발광부가 가장 접근하는 부분끼리 사이의 최단 거리보다 작은 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제 1 발광부로부터 발해진 광이 제 2 발광부에 흡수되는 양을 더욱 억제할 수 있기 때문에, 발광 장치로부터 방출되는 광의 연색성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 요지는, 상기한 발광 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 조명에 있다 (청구항 4).
또한, 본 발명의 또 다른 요지는, 상기한 발광 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트에 있다 (청구항 5).
그리고, 본 발명의 또 다른 요지는, 상기한 발광 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 디스플레이에 있다 (청구항 6).
발명의 효과
본 발명에 의하면, 발광 효율 및 연색성의 양쪽 모두 우수한 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 장치를 사용하면, 발광 효율 및 연색성이 우수한 조명, 디스플레이용 백라이트, 및 디스플레이를 얻을 수 있다.
도 1(a)∼도 1(c) 는 모두, 경계면에 관해서 설명하기 위한 제 1 및 제 2 발광부의 모식적인 종단면도이다.
도 2(a)∼도 2(c) 는 모두, 광방출면에 관해서 설명하기 위한 제 1 및 제 2 발광부 그리고 프레임의 모식적인 사시도이다.
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 제 1 실시형태로서의 발광 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도 3a 는 그 단면도이고, 도 3b 는 그 상면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b) 는 본 발명의 제 2 실시형태로서의 발광 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도 4(a) 는 그 단면도이고, 도 4(b) 는 그 상면도이다.
도 5(a) 및 도 5(b) 는 본 발명의 제 3 실시형태로서의 발광 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도 5(a) 는 그 단면도이고, 도 5(b) 는 그 상면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b) 는 본 발명의 제 4 실시형태로서의 발광 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도 6(a) 는 그 단면도이고, 도 6(b) 는 그 상면도이다.
도 7 은 본 발명의 발광 장치를 사용한 백라이트 유닛의 일례에 관해서 설명하기 위해, 디스플레이의 요부의 단면을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8 은 비교예 1 의 발광 장치의 모식적인 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명에 관해서 예를 나타내어 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 예시 등에 의해서 하등 제한되지 않으며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 임의로 변형하여 실시할 수 있다.
[1. 발광 장치의 개요]
본 발명의 발광 장치는, 광원과, 제 1 발광부와, 제 2 발광부를 구비하고, 제 1 발광부 및 제 2 발광부가 광을 방출하려는 방향 (이하 적절히, 「소정 방향」이라고 한다) 을 향하여, 광출사면으로부터 광을 방출하도록 구성되어 있다. 또한, 통상, 발광 장치는 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 유지하기 위한 기부(基部)로서 프레임을 구비하고 있다.
(1) 프레임
프레임은, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 유지하는 기부이고, 그 형상 및 재질 등은 임의이다.
프레임 형상의 구체예로는, 판형상, 컵형상 등, 그 용도에 따라서 적당한 형상으로 할 수 있다. 또한, 예시한 형상 중에서도, 컵형상의 프레임은 광의 출사방향에 지향성을 부여할 수 있어, 발광 장치가 방출하는 광을 유효하게 이용할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 프레임 재질의 구체예로는, 금속, 합금, 유리, 카본 등의 무기 재료, 합성 수지 등의 유기 재료 등 용도에 따라서 적당한 것을 사용할 수 있다.
단, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 발해진 광이 닿는 프레임의 면은, 닿은 광의 반사율을 높이고 있는 것이 바람직하며, 특히, 가시광역 전반의 광 의 반사율을 높이고 있는 것이 보다 바람직하다. 따라서, 적어도 광이 닿는 면은 반사율이 높은 소재에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 구체예로는, 유리 섬유, 알루미나 분말, 티타니아 분말 등의 높은 반사율을 갖는 물질을 함유한 소재 (사출 정형용 수지 등) 로 프레임 전체 또는 프레임의 표면을 형성하는 것을 들 수 있다.
또한, 프레임 표면의 반사율을 높이는 구체적인 방법은 임의로, 상기한 바와 같이 프레임 자체의 재료를 선택하는 것 외에, 예를 들어, 은, 백금, 알루미늄 등의 고반사율을 갖는 금속이나 합금으로 도금, 또는 증착 처리함으로써, 광의 반사율을 높이는 것도 가능하다.
또, 반사율을 높이는 부분은, 프레임의 전체일 수도 있고 일부여도 되지만, 통상은, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 발해진 광이 닿는 부분의 전체 표면의 반사율이 높여져 있는 것이 바람직하다.
그리고 통상은, 프레임에는 광원에 대하여 전력을 공급하기 위한 전극이 설계된다.
(2) 광원
광원은, 제 1 발광부 및 제 2 발광부 내에 함유되는 발광 물질의 여기광을 발하는 것으로, 또한, 발광 장치가 방출하는 광의 일 성분을 발하는 것이기도 하다. 즉, 광원으로부터 발해지는 광 중의 일부는 제 1 발광부 및 제 2 발광부내의 발광 물질에 여기광으로서 흡수되고, 또한 다른 일부는, 발광 장치로부터 소정 방향을 향하여 방출되도록 되어 있다.
광원의 종류는 임의이며, 발광 장치의 용도나 구성에 따라서 적당한 것을 선택할 수 있다. 광원의 예로는, 발광 다이오드 (이하 적절히, 「LED」라고 한다), 단면 발광형 또는 면 발광형의 레이저 다이오드, 일렉트로루미네센스 소자 등을 들 수 있지만, 통상은 저렴한 LED 가 바람직하다.
또한, 광원이 발하는 광의 발광 파장도 임의로서, 발광 장치에 방출시키는 광에 따라서 적당한 발광 파장의 광을 발하는 광원을 사용하면 된다. 예를 들어, 발광 장치에 백색광을 방출시키는 경우에는, 광원이 발하는 광의 발광 파장은 통상 370㎚ 이상, 바람직하게는 380㎚ 이상, 또한, 통상 500㎚ 이하, 바람직하게는 480㎚ 이하가 바람직하다.
광원의 구체예로는, 규소카바이드, 사파이어, 질화갈륨 등의 기판에 MOCVD 법 등의 방법으로 결정 성장된 InGaN 계, GaAlN 계, InGaAlN 계, ZnSeS 계 반도체 등을 사용한 LED 등을 들 수 있다.
또, 광원은 1 개를 단독으로 사용해도 되고, 2 개 이상의 광원을 병용해도 된다. 그리고, 광원은 1 종의 광원만으로 사용해도 되고, 2 종 이상의 광원을 병용해도 된다.
또한, 광원을 프레임에 설치하는 경우, 그 구체적 방법은 임의인데, 예를 들어, 땜납을 사용하여 설치할 수 있다. 땜납의 종류는 임의이고, 예를 들어, AuSn, AgSn 등을 사용할 수 있다. 또한, 땜납을 사용하는 경우, 땜납을 통하여 프레임에 형성된 전극으로부터 전력을 공급할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 특히, 방열성이 중요한 대(大)전류 타입의 LED 나 레이저 다이오드 등을 광원으로 서 사용하는 경우, 땜납은 우수한 방열성을 발휘하기 때문에, 광원의 설치에 땜납을 사용하는 것은 유효하다.
또한, 땜납 이외의 수단에 의해서 광원을 프레임에 설치하는 경우에는, 예를 들어, 에폭시 수지, 이미드 수지, 아크릴 수지 등의 접착제를 사용해도 된다. 이 경우, 접착제에 은 입자, 탄소 입자 등의 도전성 필러를 혼합시켜 페이스트형상으로 한 것을 사용함으로써, 땜납을 사용하는 경우와 같이, 접착제를 통전시켜 광원에 전력을 공급할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 또, 이들 도전성 필러를 혼합시키면, 방열성도 향상되기 때문에 바람직하다.
그리고, 광원에 대한 전력 공급 방법도 임의로서, 상기 서술한 땜납이나 접착제를 통전시키는 것 외에, 광원과 전극을 와이어 본딩에 의해 결선하여 전력 공급하도록 해도 된다. 이 때 사용하는 와이어에 제한은 없고, 소재나 치수 등은 임의이다. 예를 들어, 와이어의 소재로는 금, 알루미늄 등의 금속을 사용할 수 있고, 또한, 그 굵기는 통상 20㎛∼40㎛ 로 할 수 있지만, 와이어가 이것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 광원에 전력을 공급하는 다른 방법의 예로는, 범프를 사용한 플립칩 실장에 의해 광원에 전력을 공급하는 방법을 들 수 있다.
(3) 제 1 발광부 및 제 2 발광부
제 1 발광부는, 광원이 발하는 광에 의해 여기되고, 광원이 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 적어도 1 종의 발광 물질을 함유하여 형성되어 있다. 이 제 1 발광부의 형상에 특별히 제한은 없고, 또한, 1 군데에 단 독으로 형성할 수도, 2 군데 이상으로 나눠서 형성할 수도 있다. 또, 제 1 발광부에 사용되는 발광 물질에 관해서는, 나중에 상세히 설명한다.
제 1 발광부에서는, 광원으로부터 발해진 광을 수광하고, 이것에 의해, 수광한 광을 여기광으로 하여 발광 물질이 발광한다. 발광한 광의 일부는 발광 장치가 방출하는 광의 일 성분으로서 발광 장치 외부로 방출되고, 또한, 일부는 제 2 발광부의 발광 물질의 여기광이 된다.
한편, 제 2 발광부는, 광원이 발하는 광 및 제 1 발광부가 발하는 광에 의해 여기되고, 제 1 발광부가 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 적어도 1 종의 발광 물질을 함유하여 형성되어 있다. 이 제 2 발광부의 형상에도 특별히 제한은 없으며, 또한, 1 군데에 단독으로 형성할 수도, 2 군데 이상으로 나눠서 형성할 수도 있다. 그리고, 제 2 발광부에 사용되는 발광 물질에 관해서도, 나중에 상세히 설명한다.
제 2 발광부에서는, 광원으로부터 발해진 광 및 제 1 발광부로부터 발해진 광을 수광하고, 이것에 의해, 수광한 광을 여기광으로 하여 발광 물질이 발광한다. 발광한 광은, 발광 장치가 방출하는 광의 일 성분으로서 발광 장치 외부로 방출된다.
또, 상기 제 1 발광부 및 제 2 발광부는, 모두 광출사면에 있어서 외부에 개방되어 있다. 여기서 광출사면이란, 발광 장치가 소정 방향을 향하여 광을 방출하는 면을 의미한다. 따라서, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 발해진 광은, 이 광출사면에서 소정 방향을 향하여 방출되도록 되어 있다. 또, 광 출사면의 형상은 임의이고, 평면, 곡면, 요철면 등, 그 용도에 따라서 적당한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 통상, 발광 장치로부터 방출되는 광이 복수의 방향으로 방출되는 경우나, 소정의 각도 범위에서 방사상으로 방출되는 경우라도, 소정 방향으로는 가장 강한 광이 방출되도록 되어 있다.
또한, 제 1 발광부 및 제 2 발광부가 개방되어 있다라는 것은, 소정 방향을 향하여 제 1, 제 2 발광부로부터 방출되는 광이 다른 부재에 의해 차폐되는 일 없이 방출되는 것을 의미한다. 보다 구체적으로는, 제 1 발광부로부터 소정 방향으로 방출되는 광이, 광원, 제 2 발광부 및 (발광 장치가 프레임을 구비하고 있는 경우에는) 프레임에 의해 차폐되는 일 없이 발광 장치의 외부로 방출되는 것을 나타내고, 또한, 제 2 발광부로부터 소정 방향으로 방출되는 광이, 광원, 제 1 발광부 및 (발광 장치가 프레임을 구비하고 있는 경우에는) 프레임에 의해 차폐되는 일 없이 발광 장치의 외부로 방출되는 것을 나타낸다. 또, 광출사면에 보호층이 형성되거나, 발광 장치에 커버가 장착되어 있거나 하여, 제 1, 제 2 발광부로부터 방출되는 광이 그 밖의 부재를 통하여 발광 장치 외부로 방출되는 경우라도, 방출되는 광이 보호층이나 커버 등의 다른 부재를 투과할 수 있다면, 제 1, 제 2 발광부는 개방되어 있는 것으로 한다.
전술한 바와 같이, 제 1 발광부로부터 발해진 광의 대부분은 발광 장치 외부로 방출되지만, 일부는 제 2 발광부를 향하여 발해진다. 이 때, 제 2 발광부에서는 발광 물질이 제 1 발광부로부터의 광을 여기광으로서 흡수한다. 이것에 의해, 제 1 발광부로부터 발해진 광은 제 2 발광부에서 소비되게 된다. 이 때 문에, 종래에는 발광 장치 밖으로 방출되었던 제 1 발광부로부터의 광의 강도가 저하되기 때문에, 발광 장치로부터 방출되는 광의 광속이 감소하고, 발광 효율이 저하되어 있었다. 또한, 제 1 발광부로부터 발해진 광이 제 2 발광부에서 소비됨으로써, 발광 장치로부터 방출되는 광의 성분에 편차가 생겨, 발광 장치의 색 재현성을 저하시키고 있었다.
또한, 발광 장치로부터 발해지는 광의 색을 원하는 색으로 하고자 한 경우, 특허 문헌 1 과 같은 구성에서는 제 2 발광부에 흡수되는 제 1 발광부로부터의 광을 보충하기 위해서, 제 2 발광부의 발광 물질에 대한 제 1 발광부의 발광 물질의 비율을 크게 할 필요가 있었다. 그러나, 발광 장치로부터 방출되는 광의 연색성은, 사용하는 발광 물질의 종류와 사용 비율에 의해 결정되기 때문에, 특허 문헌 1 과 같은 구성의 발광 장치에서는 발광 물질의 사용 비율이 최적치로부터 크게 벗어나기 쉬우므로, 광의 연색성에 대해서도 저하되기 쉬웠다. 또한, 제 1 발광부 및 제 2 발광부에서 발광 물질이 침강한 경우, 발광 물질의 침강 정도에 따라 제 2 발광부에 흡수되는 제 1 발광부로부터의 광의 양이 변하기 때문에, 발광색의 편차가 커지고, 그 결과, 연색성이 저하되기 쉬웠다.
그러나, 상기한 바와 같이 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 광출사면으로 개방함으로써, 제 1 발광부로부터 발해진 광 및 제 2 발광부로부터 발해진 광이, 각각, 다른 발광 물질에 흡수되거나 다른 부재에 차폐되거나 하여 강도가 약해지는 정도를 작게 하는 (또는 없애는) 것이 가능해진다. 따라서, 발광 장치로부터 발해지는 광의 성분의 편차를 작게 하여, 발광 장치의 발광 효율 및 연색성을 모두 높 일 수 있다. 또한, 청색광, 적색광 및 녹색광이라는 광의 삼원색을 사용하여 발광 장치로부터 광을 방출하는 것이 가능해지기 때문에, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 적절히 선택함으로써, 본 발명의 발광 장치의 색 재현성을 우수한 것으로 할 수 있다.
또, 본 발명의 발광 장치에서는, 제 1 발광부와 제 2 발광부의 경계면의 면적은, 제 1 발광부의 표면적의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하이다. 제 1 발광부 및 제 2 발광부가 2 군데 이상으로 나뉘어져 있는 경우에는, 제 1 발광부의 전체 표면적의 총합에 대한 경계면의 면적의 총합이 상기 범위 내로 수렴되도록 한다.
또한, 이것과 관련되어, 제 1 발광부로부터 발해진 광의 통상 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상은 제 2 발광부에 조사되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 제 2 발광부에서는 발광 물질이 제 1 발광부로부터의 광을 여기광으로서 흡수하기 때문에, 제 1 발광부로부터 발해진 광이 제 2 발광부에 입사하면, 그 광은 제 2 발광부에서 소비된다. 따라서, 종래에는, 발광 장치 밖으로 방출되었던 제 1 발광부로부터의 광의 강도가 저하되기 때문에 발광 장치의 발광 효율이 저하되고, 또한, 발광 장치로부터 방출되는 광의 성분 밸런스에 편차가 생겨, 발광 장치의 연색성을 저하시키고 있었다. 그러나, 제 1 발광부와 제 2 발광부의 경계면의 면적을 상기 범위로 함으로써, 제 1 발광부로부터 발해진 광이 제 2 발광부에 흡수되는 양을 억제할 수 있기 때문에, 발광 장치의 발광 효율을 높일 수 있고, 또한, 발광 장치로부터 발해지는 광의 성분 편차의 변화를 작게 하 여 발광 장치의 연색성을 높일 수도 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 발광부의 모식적인 종단면도를 도 1(a)∼도 1(c) 에 예시하고, 경계면에 관해서 상세히 설명한다. 본 명세서에서 말하는 경계면이란, 제 1 발광부와 제 2 발광부 사이에서 광의 왕래가 가능한 면을 말한다. 경계면은 평면이어도 곡면이어도 된다. 또한, 광을 서로 교환하는 제 1 발광부와 제 2 발광부가 떨어져서 형성되어 있는 경우에는, 제 1 발광부의 제 2 발광부에 면한 면 및 제 2 발광부의 제 1 발광부에 면한 면 중, 어느 하나 작은 면적을 갖는 쪽을 경계면으로 한다. 그리고, 제 1 발광부와 제 2 발광부 사이의 복수의 부분에서 광의 왕래가 가능한 경우, 각각의 부분의 경계면의 면적의 합계가 상기 범위로 수렴되도록 한다.
따라서, 예를 들어 도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 크기가 상이한 제 1 발광부 (Ⅰ) 와 제 2 발광부 (Ⅱ) 가 접하고 있고, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 도면 중 우측 측면의 일부와 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 도면 중 좌측 측면의 전부가 서로 접하는 경우, 서로 접하는 부분의 면적이 상기 경계면의 면적이 된다. 따라서, 도 1(a) 에 나타낸 것의 경우에는, 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 도면 중 좌측 측면의 면적이 경계면 (X) 의 면적이 된다.
또한, 예를 들어 도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 발광부 (Ⅰ) 와 제 2 발광부 (Ⅱ) 가 떨어져서 형성되어 있고, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 제 2 발광부 (Ⅱ) 에 면한 측면의 면적보다도, 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 제 1 발광부 (Ⅰ) 에 면한 측면의 면적쪽이 작은 경우에는, 보다 면적이 작은 쪽의 면인 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 제 1 발광부 (Ⅰ) 에 면한 측면의 면적이 경계면 (X) 의 면적이 된다. 또, 제 1 발광부 (Ⅰ) 와 제 2 발광부 (Ⅱ) 가 떨어져서 형성되고, 또한, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 제 2 발광부 (Ⅱ) 에 면한 측면의 면적과 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 제 1 발광부 (Ⅰ) 에 면한 측면의 면적이 동일한 경우에는, 어느 쪽 면을 경계면으로서 취급해도 된다.
또한, 도 1(c) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 양측에 제 2 발광부 (ⅡR, ⅡL) 가 형성되어 있고, 제 1 발광부 (Ⅰ) 와 그 양측에 있는 2 개의 제 2 발광부 (ⅡR, ⅡL) 사이에서 광의 왕래가 가능한 경우, 제 1 발광부 (Ⅰ) 와 도면 중 우측의 제 2 발광부 (ⅡR) 의 경계면 (XR) 의 면적, 및 제 1 발광부 (Ⅰ) 와 도면 중 좌측의 제 2 발광부 (ⅡL) 의 경계면 (XL) 의 면적의 합계가, 상기 범위 내로 수렴되도록 한다. 또, 도 1(c) 에서는 제 1 발광부 (Ⅰ) 와 각 제 2 발광부 (ⅡR, ⅡL) 가 접하는 측면끼리의 면적이 동일한 경우를 예시하고 있다.
또, 도 1(a)∼도 1(c) 에 있어서, 실질적으로 동일한 부위는 동일한 부호를 붙여 나타내었다.
또한, 본 발명의 발광 장치에 있어서는, 상기한 경계면의 면적이 광방출면 전체 면적의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하인 것이 바람직하다. 여기서 광방출면이란, 발광 장치에 있어서 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 발광 장치 외부를 향하여 광이 방출되는 면을 말한다. 단, 광출사면과는 달리, 광이 방출되는 방향은 소정 방향에 한정되지 않는다. 이것에 의해, 제 1 발광부 및 제 2 발광부가 원래 소유하는 발광 스펙트럼이 유지되기 때문에, 발광 장치의 발광 효율 및 연색성을 보다 높일 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 발광부 그리고 프레임의 모식적인 사시도를 도 2(a)∼도 2(c) 에 예시하고, 광방출면에 관해서 상세히 설명한다. 본 명세서에서 말하는 광방출면이란 제 1 발광부 및 제 2 발광부의 최외주면으로서, 그 광방출면에서 방출된 광이 프레임 등의 차폐물에 의해 차폐되지 않고, 발광 장치의 외부 (소정 방향일 필요는 없다) 로 방출되는 면을 말한다.
따라서, 예를 들어 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 평판상의 불투명한 프레임 (F) 에, 사각기둥형의 제 1 발광부 (Ⅰ) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 가 서로 동일한 면적을 갖는 측면으로 접하도록 형성되어 있는 경우, 제 1 발광부 (Ⅰ) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 에 의해 형성되는 사각기둥의 상면 (즉, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 상면 (Ⅰa) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 상면 (Ⅱa)) 및 측면 (즉, 서로 접하고 있는 측면을 제외한 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 측면 (Ⅰb) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 측면 (Ⅱb)) 이 광방출면이 된다. 이 때, 상기 사각기둥의 하면 (즉, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 하면 (Ⅰc) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 하면 (Ⅱc)) 으로부터 방출되는 광은 프레임 (F) 에 의해 차폐되기 때문에 발광 장치 외부로 방출되는 일이 없고, 따라서, 사각기둥의 하면 (Ⅰc, Ⅱc) 은 광방출면이 아니다.
또한, 예를 들어 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 도 2(a) 와 동일한 사각기둥형의 제 1 발광부 (Ⅰ) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 가, 그 상면 (Ⅰa, Ⅱa) 만이 노출 되도록 프레임 (F) 에 의해 둘러싸여 있는 경우에는, 프레임 (F) 으로부터 노출되어 있는 사각기둥의 상면 (Ⅰa, Ⅱa) 이 광방출면이 된다. 이 때, 사각기둥의 측면 (Ⅰb, Ⅱb) 및 하면 (Ⅰc, Ⅱc) 으로부터 방출되는 광은 프레임 (F) 에 의해 차폐되기 때문에 발광 장치 외부로 방출되는 일이 없고, 따라서, 사각기둥의 측면 (Ⅰb, Ⅱb) 및 하면 (Ⅰc, Ⅱc) 은 광방출면이 아니다.
그리고, 예를 들어 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 도 2(a) 와 동일한 사각형상으로 형성된 제 1 발광부 (Ⅰ) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 가 평판형의 프레임 (F) 에 서로 격리되도록 형성되어 있는 경우, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 상면 (Ⅰa) 및 전체 측면 (Ⅰb) 그리고 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 상면 (Ⅱa) 및 전체 측면 (Ⅱb) 이 광방출면이 된다. 이 때, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 하면 (Ⅰc) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 하면 (Ⅱc) 으로부터 방출되는 광은 프레임 (F) 에 의해 차폐되기 때문에 발광 장치 외부로 방출되는 일이 없고, 따라서, 제 1 발광부 (Ⅰ) 의 하면 (Ⅰc) 및 제 2 발광부 (Ⅱ) 의 하면 (Ⅱc) 은 광방출면이 아니다.
단, 제 1 및 제 2 발광부 (Ⅰ, Ⅱ) 의 표면에 다른 부재가 형성된 경우라도, 그 부재가 투명 수지나 유리 등의 부재로 형성되고 제 1 및 제 2 발광부 (Ⅰ, Ⅱ) 에서 발하는 광이 발광 장치 외부로 방출 가능한 경우에는, 다른 부재가 형성된 제 1 및 제 2 발광부 (Ⅰ, Ⅱ) 의 면도 광방출면이 된다.
또, 도 2(a)∼도 2(c) 에 있어서, 실질적으로 동일한 부위는 동일한 부호를 붙여 나타내었다.
그리고, 본 발명의 발광 장치에 있어서는, 제 1 발광부가 제 2 발광부보다 광원에 가까운 것이 바람직하다. 즉, 광원과 제 1 발광부가 가장 접근하는 부분끼리 사이의 거리가, 광원과 제 2 발광부가 가장 접근하는 부분끼리 사이의 최단 거리보다 작은 것이 바람직하다.
가령, 광원으로부터 발해지는 광이 우선 제 2 발광부에 입사한 경우, 제 2 발광부에서는 광원으로부터의 광을 여기광으로 하여 광을 발한다. 그러나, 제 2 발광부로부터의 광을 제 1 발광부에서 여기광으로서 사용하기는 불가능하기 때문에, 제 1 발광부가 발할 광의 강도가 부족하거나, 제 2 발광부가 발하는 광이 지나치게 강해지거나 하여 발광 장치가 발하는 광의 성분이 목적으로 하는 값으로부터 편차가 생기고, 연색성이 저하될 우려가 있다. 이에 대하여, 제 1 발광부를 제 2 발광부보다 광원에 가까운 위치에 형성함으로써, 광원으로부터 발해지는 광은 우선 제 1 발광부에 입사하게 된다. 이것에 의해, 광원으로부터의 광을 여기광으로 하여 제 1 발광부가 발광하고, 제 1 발광부로부터의 광을 여기광으로 하여 제 2 발광부가 발광하기 때문에, 제 1 및 제 2 발광부의 발광이 원활하게 이루어진다. 따라서, 발광 장치로부터 방출되는 광의 색의 편차가 적어지고, 연색성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 발광부가 제 2 발광부보다 광원에 가까운 위치에 배치되어 있는 경우에서도, 광원으로부터 발해져서 제 1 발광부 및 제 2 발광부 각각에 입사하는 광의 강도는, 제 1 발광부 및 제 2 발광부의 각각이 광을 수광하는 면의 면적 등과도 관련되어 있다. 따라서, 광원으로부터 제 1 발광부 및 제 2 발광부 각각으로의 거리나, 각각의 수광하는 면의 면적은, 제 1 발광부가 수광하는 광의 강도가 제 2 발광부가 수광하는 광의 강도보다 커지도록 설정하는 것이 바람직하다.
또, 제 1 발광부 및 제 2 발광부에 어떤 임의의 여기광 (주로, 광원으로부터의 광) 을 공급할 수 있고, 또, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 발해진 광을 발광 장치 밖으로 방출할 수 있으면, 발광 장치를 구성하는 각 부재의 배치, 치수, 형상 등은 임의로 설정할 수 있다.
예를 들어, 제 1 발광부, 제 2 발광부, 광원 및 프레임은, 서로 공극을 갖도록 거리를 두고 배치되어 있어도 된다. 구체예로는, 제 1 발광부와 제 2 발광부 사이에 공극이 생기도록 해도 된다 {도 1(b), 도 2(c) 참조}. 또한, 제 1 발광부 및 제 2 발광부의 일방 또는 양방과, 광원 사이에 공극이 생기도록 해도 된다 {도 6(a) 참조}.
또한, 제 1 발광부와 제 2 발광부의 사이, 제 1 발광부 및 제 2 발광부의 일방 또는 양방과 광원 사이 등에 거리를 두어, 이들이 서로 접하지 않도록 하는 경우, 양자 사이에 그 밖의 부재를 형성해도 된다. 이 때, 그 밖의 부재의 재료로서 유리나, 에폭시 수지, 규소 수지 등의 수지 등, 원하는 광을 투과시키는 재료를 사용하면, 광속을 높게 할 수 있어 바람직하다. 구체예로는, 광원의 전체 둘레에 투명 수지에 의한 보호층을 형성하면, 광원과 제 1 발광부 및 제 2 발광부 사이에 거리가 벌어짐에도 불구하고, 광원으로부터의 광을 광속을 높게 유지한 상태로, 확실하게 제 1 발광부 및 제 2 발광부에 여기광으로서 공급할 수 있기 때문에, 발광 장치가 방출하는 광의 강도를 저하시키는 일 없이 광원을 보호하는 것이 가능해진다.
또한, 상기한 바와 같이, 제 1 발광부와 제 2 발광부는 크기가 서로 달라도 된다.
또한, 본 발명의 발광 장치에는, 상기 서술한 광원, 제 1 발광부, 제 2 발광부 및 프레임 이외의 부재를 구비해도 된다.
예를 들어, 발광 장치 자체를 보호하기 위한 커버를 구비하고 있어도 된다.
또한, 예를 들어 발광 장치로부터 방출되는 광의 방향을 변화시키기 위한 거울, 프리즘, 렌즈, 광화이버 등의 도광부재를 구비하고 있어도 된다.
또, 발광 장치의 발열을 방출하기 위한 방열판 등을 구비하고 있어도 된다.
그리고, 예를 들어 발광 장치로부터 방출되는 광의 각 성분을 확산시켜서, 눈에 보이는 광의 색 불균일 등을 방지하기 위해서, 광확산층 등을 발광 장치의 광출사면에 형성해도 된다.
[2. 발광부의 조성]
본 발명의 발광 장치에 사용하는 발광 물질은, 여기광을 흡수하고, 흡수한 여기광보다 장파장 성분을 포함하는 광을 발광할 수 있는 것이면 그 밖에 제한은 없다. 또한, 발광 물질을 사용하여 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 형성하는 경우, 통상적으로 발광 물질은 바인더와 혼합하여 사용한다.
(1) 발광 물질
발광 물질은, 발광 장치의 용도에 따라서 공지된 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 발광 자체는, 형광, 인광 등, 어떠한 메카니즘에 의해 발광이 이루어지는 것이라도 제한되지 않는다. 또한, 제 1 발광부 및 제 2 발광부의 각 각에 있어서, 발광 물질은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용할 수 있다. 단, 제 1 발광부에 사용하는 발광 물질은 광원이 발하는 광에 의해 여기되고 광원이 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 것을 선택하고, 제 2 발광부에 사용하는 발광 물질은, 광원 및 제 1 발광부가 발하는 광에 의해 여기되고 제 1 발광부가 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 것을 선택한다.
발광 물질은, 여기광으로서, 파장이 통상 350㎚ 이상, 바람직하게는 400㎚ 이상, 보다 바람직하게는 430㎚ 이상, 또한, 통상 600㎚ 이하, 바람직하게는 570㎚ 이하, 보다 바람직하게는 550㎚ 이하의 광을 흡수하는 것이 바람직하다.
또, 발광 물질은, 발하는 광의 파장이, 통상 400㎚ 이상, 바람직하게는 450㎚ 이상, 보다 바람직하게는 500㎚ 이상, 또한, 통상 750㎚ 이하, 바람직하게는 700㎚ 이하, 보다 바람직하게는 670㎚ 이하인 것이 바람직하다.
그 중에서도, 제 1 발광부에 사용하는 발광 물질의 경우, 여기광으로서, 파장이 통상 350㎚ 이상, 바람직하게는 400㎚ 이상, 보다 바람직하게는 430㎚ 이상, 또한, 통상 520㎚ 이하, 바람직하게는 500㎚ 이하, 보다 바람직하게는 480㎚ 이하의 광을 흡수하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 발광부에 사용하는 발광 물질은, 발하는 광의 파장이 통상 400㎚ 이상, 바람직하게는 450㎚ 이상, 보다 바람직하게는 500㎚ 이상, 또한, 통상 600㎚ 이하, 바람직하게는 570㎚ 이하, 보다 바람직하게는 550㎚ 이하인 것이 바람직하다.
한편, 제 2 발광부에 사용하는 발광 물질의 경우, 여기광으로서, 파장이 통상 400㎚ 이상, 바람직하게는 450㎚ 이상, 보다 바람직하게는 500㎚ 이상, 또한, 통상 600㎚ 이하, 바람직하게는 570㎚ 이하, 보다 바람직하게는 550㎚ 이하의 광을 흡수하는 것이 바람직하다.
또한, 제 2 발광부에 사용하는 발광 물질은, 발하는 광의 파장이 통상 550㎚ 이상, 바람직하게는 580㎚ 이상, 보다 바람직하게는 600㎚ 이상, 또한, 통상 750㎚ 이하, 바람직하게는 700㎚ 이하, 보다 바람직하게는 670㎚ 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 발광 물질은, 그 발광 효율이 통상 40% 이상, 바람직하게는 45% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 보다 더 바람직하게는 55% 이상, 가장 바람직하게는 60% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 나타내는 발광 효율은, 양자 흡수 효율과 내부 양자 효율의 곱으로서 표시되는 값이다.
이하, 본 발명의 발광 장치에 사용하기에 바람직한 발광 물질을 각 발광부마다 예시하고, 설명한다. 단, 발광 물질은 이하의 예시물에 한정되지 않으며, 또한, 예시한 각 발광 물질도, 각각 제 1 발광부 및 제 2 발광부 중 어디에 사용할지는 본 발명의 요지 범위 내에서 임의로 선택할 수 있다.
(제 1 발광부의 발광 물질로 바람직한 것의 예)
(제 1 발광부의 제 1 예)
제 1 발광부의 발광 물질로 바람직한 발광 물질의 제 1 예로는, 하기 식 (1) 로 표시되는 형광체를 들 수 있다.
M1 aM2 bM3 cOd … 식 (1)
상기 식 (1) 에 있어서, M1 은 2 가의 금속 원소, M2 는 3 가의 금속 원소, M3 은 4 가의 금속 원소를 각각 나타내고, a, b, c, 및 d 는 각각 하기한 범위의 수이다.
2.7
Figure 112007008311037-PCT00001
a
Figure 112007008311037-PCT00002
3.3
1.8
Figure 112007008311037-PCT00003
b
Figure 112007008311037-PCT00004
2.2
2.7
Figure 112007008311037-PCT00005
c
Figure 112007008311037-PCT00006
3.3
11.0
Figure 112007008311037-PCT00007
d
Figure 112007008311037-PCT00008
13.0
상기 식 (1) 에서의 M1 은 2 가의 금속 원소인데, 발광 효율 등의 면에서 Mg, Ca, Zn, Sr, Cd, 및 Ba 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 것이 바람직하고, Mg, Ca, 또는 Zn 인 것이 더욱 바람직하며, Ca 가 특히 바람직하다. 이 경우, Ca 는 단독계이어도 되고, Mg 와의 복합계이어도 된다. 기본적으로는, M1 은 상기에 있어서 바람직한 것으로 되어 있는 원소로 이루어지는 것이 좋지만, 성능을 손상시키지 않는 범위에서, 그 밖의 2 가의 금속 원소를 함유하고 있어도 된다.
또한, 상기 식 (1) 에서의 M2 는 3 가의 금속 원소인데, M1 과 동일한 관점에서, Al, Sc, Ga, Y, In, La, Gd, 및 Lu 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 것이 바람직하고, Al, Sc, Y, 또는 Lu 인 것이 더욱 바람직하며, Sc 가 특히 바람직하다. 이 경우, Sc 는 단독계이어도 되고, Y 또는 Lu 와의 복합계이어도 된다. 기본적으로는, M2 는 상기에 있어서 바람직한 것으로 되어 있는 원소로 이루어지는 것이 좋지만, 성능을 손상시키지 않는 범위에서, 그 밖의 3 가의 금속 원소를 함유하고 있어도 된다.
그리고, 상기 식 (1) 에서의 M3 은 4 가의 금속 원소인데, M1, M2 와 동일한 관점에서, 적어도 Si 를 함유하는 것이 바람직하다. 그리고, M3 으로 표시되는 4 가의 금속 원소의 통상 50몰% 이상, 바람직하게는 70몰% 이상, 더욱 바람직하게는 80몰% 이상, 특히 바람직하게는 90몰% 이상이 Si 인 것이 바람직하다.
상기 식 (1) 에 있어서, Si 이외의 4 가의 금속 원소 M3 의 구체예로는, Ti, Ge, Zr, Sn, 및 Hf 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 것이 바람직하고, Ti, Zr, Sn, 및 Hf 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 것이 보다 바람직하고, Sn 인 것이 특히 바람직하다. 특히, M3 이 Si 인 것이 바람직하다. 기본적으로는, M3 은 상기에 있어서 바람직한 것으로 되어 있는 원소로 이루어지는 것이 좋지만, 성능을 손상시키지 않는 범위에서, 그 밖의 4 가의 금속 원소를 함유하고 있어도 된다.
또, 본 명세서에 있어서, 성능을 손상시키지 않는 범위에서 함유한다란, 상 기 M1, M2, M3 의 각각에 대하여, 통상 10몰% 이하, 바람직하게는 5몰% 이하, 보다 바람직하게는 1몰% 이하로 함유하는 것을 말한다.
또한, 상기한 형광체의 결정 구조에 있어서, 통상은 석류석 결정 구조이지만, 이는, 일반적으로는 상기 식 (1) 에서의 a가 3, b 가 2, c 가 3 이고, d 가 12 인 체심 입방 격자의 결정이다. 단, 여기서는, 발광 중심 이온의 원소가, M1, M2, M3 중 어느 하나의 금속 원소의 결정 격자 위치에 치환되거나, 또는, 결정 격자 사이의 간극에 배치되거나 하여, 상기 식 (1) 에 있어서 a 가 3, b 가 2, c 가 3 이며, d 가 12 로는 되지 않는 경우도 있을 수 있다. 따라서, a, b, c, d 는 각각 2.7
Figure 112007008311037-PCT00009
a
Figure 112007008311037-PCT00010
3.3, 1.8
Figure 112007008311037-PCT00011
b
Figure 112007008311037-PCT00012
2.2, 2.7
Figure 112007008311037-PCT00013
c
Figure 112007008311037-PCT00014
3.3, 11.0
Figure 112007008311037-PCT00015
d
Figure 112007008311037-PCT00016
13.0 의 범위의 수인 것이 바람직하다.
또한, 이 결정 구조의 화합물 모체 내에 함유되는 발광 중심 이온으로는, 적어도 Ce 를 함유하고, 발광 특성의 미세 조정을 위해 Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, 및 Yb 로 이루어지는 군에서 선택된 1 종 이상의 2∼4 가의 원소를 함유하는 것도 가능하다. 특히, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb 로 이루어지는 군에서 선택된 1 종 이상의 2∼4 가의 원소를 함유시키는 것이 바람직하고, 2 가의 Mn, 2∼3 가의 Eu, 또는 3 가의 Tb 를 특히 바람직하게 사용할 수 있다.
이 형광체는, 통상 420㎚∼480㎚ 의 광에 의해 여기된다. 발광 스펙트럼은, 500∼510㎚ 에 피크를 가지고, 450∼650㎚ 의 파장 성분을 갖는다.
(제 1 발광부의 제 2 예)
제 1 발광부에 사용하기에 바람직한 발광 물질의 제 2 예로는, 하기 식 (2) 로 표시되는 형광체를 들 수 있다.
M1 aM2 bM3 cOd … 식 (2)
상기 식 (2) 에 있어서, M1 은 적어도 Ce 을 함유하는 부활제 원소, M2 는 2 가의 금속 원소, M3 은 3 가의 금속 원소를 각각 나타내고, a, b, c, 및 d 는 각각 하기한 범위의 수이다.
0.0001
Figure 112007008311037-PCT00017
a
Figure 112007008311037-PCT00018
0.2
0.8
Figure 112007008311037-PCT00019
b
Figure 112007008311037-PCT00020
1.2
1.6
Figure 112007008311037-PCT00021
c
Figure 112007008311037-PCT00022
2.4
3.2
Figure 112007008311037-PCT00023
d
Figure 112007008311037-PCT00024
4.8
상기 식 (2) 에서의 M1 은 후술하는 결정 모체 중에 함유되는 부활제 원소로, 적어도 Ce 를 함유한다. 또한, 축광성이나 색도 조정 및 증감 등의 목적으로, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, 및 Yb 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 2∼4 가의 원소를 함유시킬 수 있다.
상기 식 (2) 에 있어서, 부활제 원소 M1 의 함유량을 나타내는 값 a 는 0.0001
Figure 112007008311037-PCT00025
a
Figure 112007008311037-PCT00026
0.2 이다. a 의 값이 지나치게 작으면 형광체의 결정 모체 중에 존 재하는 발광 중심 이온이 지나치게 적어 발광 강도가 작아지는 경향이 있다. 한편, a 의 값이 지나치게 크면 농도 소광에 의해 발광 강도가 작아지는 경향이 있다. 따라서, 발광 강도 면에서는, a 는 바람직하게는 0.0005 이상, 보다 바람직하게는 0.002 이상, 또한, 바람직하게는 0.1 이하, 보다 바람직하게는 0.04 이하가 바람직하다. 또한, Ce 의 함유량이 높아짐에 따라서 발광 피크 파장이 장파장측으로 시프트하여 시감도가 높은 녹색 발광량이 상대적으로 증가하기 때문에, 발광 강도와 발광 피크 파장의 밸런스 면에서, a 는, 통상 0.004 이상, 바람직하게는 0.008 이상, 보다 바람직하게는 0.02 이상, 또한, 통상 0.15 이하, 바람직하게는 0.1 이하, 보다 바람직하게는 0.08 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 상기 식 (2) 에서의 M2 은 2 가의 금속 원소인데, 발광 효율 등의 면에서, Mg, Ca, Zn, Sr, Cd, 및 Ba 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 것이 바람직하고, Mg, Ca, 또는, Sr 인 것이 더욱 바람직하고, M2 의 원소의 50몰% 이상이 Ca 인 것이 특히 바람직하다.
그리고, 상기 식 (2) 에서의 M3 은 3 가의 금속 원소인데, M2 와 동일한 관점에서, Al, Sc, Ga, Y, In, La, Gd, Yb, 및 Lu 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종인 것이 바람직하고, Al, Sc, Yb, 또는 Lu 인 것이 더욱 바람직하고, Sc, 또는 Sc 와 Al, 또는 Sc 와 Lu 인 것이 한층 더 바람직하고, M3 의 원소의 50몰% 이상이 Sc 인 것이 특히 바람직하다.
형광체의 모체 결정은, 일반적으로는, 2 가의 금속 원소인 M2 와 3 가의 금속 원소인 M3 과 산소로 이루어지는, 조성식 M2M3 2O4 로 표시되는 결정이기 때문에, 화학 조성비는, 일반적으로는, 상기 식 (2) 에서의 b 가 1, c 가 2 이고, d 가 4 이다. 단, 여기서는, 부활제 원소인 Ce 가, M2 또는 M3 중 어느 하나의 금속 원소의 결정 격자 위치에 치환되거나, 또는, 결정 격자 사이의 간극에 배치되거나 하여, 상기 식 (2) 에 있어서 b 가 1, c 가 2 이고, d 가 4 로는 되지 않는 경우도 있을 수 있다.
따라서, 상기 식 (2) 에 있어서, b 는 통상 0.8 이상, 바람직하게는 0.9 이상, 또한, 통상 1.2 이하, 바람직하게는 1.1 이하의 수인 것이 바람직하다. 또한, c 는 통상 1.6 이상, 바람직하게는 1.8 이상, 또한, 통상 2.4 이하, 바람직하게는 2.2 이하의 수인 것이 바람직하다. 또, d 는 통상 3.2 이상, 바람직하게는 3.6 이상, 또한, 통상 4.8 이하, 바람직하게는 4.4 이하의 수인 것이 바람직하다.
또한, 상기 식 (2) 에 있어서, M2 및 M3 은 각각 2 가 및 3 가의 금속 원소를 나타내지만, 발광 특성이나 결정 구조 등에서 본질적으로 상이한 점이 없으면, M2 및/또는 M3 의 극히 일부를 1 가, 4 가, 5 가 중 어느 한 가수의 금속 원소로 하여, 전하 밸런스 등을 조정하는 것도 가능하고, 또, 미량의 음이온, 예를 들어, 할로겐 원소 (F, Cl, Br, I), 질소, 유황, 셀렌 등이 화합물 중에 함유되어 있어도 된다.
이 형광체는, 420㎚∼480㎚ 의 광에 의해 여기되고, 특히 440∼470㎚ 에서 가장 효율이 좋다. 발광 스펙트럼은 490∼550㎚ 에 피크를 갖고, 450∼700㎚ 의 파장 성분을 갖는다.
(제 1 발광부의 그 밖의 예)
제 1 발광부에 사용하기에 바람직한 발광 물질의 그 밖의 예로는, (Ba, Ca, Sr)MgAl10O17:Eu 나, (Ba, Mg, Ca, Sr)5(PO)4Cl:Eu, (Ba, Ca, Sr)3MgSi2O8:Eu 등의 400㎚∼500㎚ 에 발광 피크를 갖는 물질이나, (Ba, Ca, Sr)MgAl10O17:Eu, Mn, (Ba, Ca, Sr)Al2O4:Eu, (Ba, Ca, Sr)Al2O4:Eu, Mn, (Ca, Sr)Al2O4:Eu, 일반식 CaxSi12-(m＋n)Al(m＋n)OnN16-n:Eu (단, 0.3＜x＜1.5, 0.6＜m＜3, 0
Figure 112007008311037-PCT00027
n＜1.5) 으로 표시되는 Eu 에 의해서 부활된 α 사이알론 등의 500㎚∼600㎚ 에 발광 피크를 갖는 물질을 들 수 있으나, 이들에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 서술한 형광체를 복수 사용해도 된다.
(제 2 발광부의 발광 물질로 바람직한 것의 예)
(제 2 발광부의 제 1 예)
제 2 발광부의 발광 물질로 바람직한 발광 물질의 제 1 예로는, 하기 식 (3) 으로 표시되는 형광체를 들 수 있다.
MaAbDcEdXe … 식 (3)
상기 식 (3) 에 있어서, M 은, Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소로서, 적어도 Eu 를 함유하는 것을 나타내고, A 는, M 원소 이외의 2 가의 금속 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 나타내고, D 는, 4 가의 금속 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 나타내고, E 는, 3 가의 금속 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 나타내고, X 는, O, N, F 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소를 나타낸다.
또한, 상기 식 (3) 중, a, b, c, d, e 는 각각 하기 범위의 수이다.
0.00001
Figure 112007008311037-PCT00028
a
Figure 112007008311037-PCT00029
0.1
a＋b=1
0.5
Figure 112007008311037-PCT00030
c
Figure 112007008311037-PCT00031
4
0.5
Figure 112007008311037-PCT00032
d
Figure 112007008311037-PCT00033
8
0.8×(2/3＋4/3×c＋d)
Figure 112007008311037-PCT00034
e
e
Figure 112007008311037-PCT00035
1.2×(2/3＋4/3×c＋d)
상기 식 (3) 에 있어서, M 은, 적어도 Eu 를 함유하고, Mn, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인데, 그 중에서도, Mn, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, Er, Yb 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인 것이 바람직하고, Eu 인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 식 (3) 에 있어서, A 는, M 원소 이외의 2 가의 금속 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인데, 그 중에서도, Mg, Ca, Sr, Ba 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인 것이 바람직하고, Ca 인 것이 더욱 바람직하다.
또, 상기 식 (3) 에 있어서, D 는, 4 가의 금속 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인데, 그 중에서도, Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인 것이 바람직하고, Si 인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 식 (3) 에 있어서, E 는, 3 가의 금속 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인데, 그 중에서도, B, Al, Ga, In, Sc, Y, La, Gd, Lu 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인 것이 바람직하고, Al 인 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 상기 식 (3) 에 있어서, X 는, O, N, F 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 원소인데, 그 중에서도, N, 또는 N 과 O 로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 식 (3) 에 있어서, a 는 발광 중심이 되는 원소 M 의 함유량을 나타내고, 형광체 내의 M 과 (M＋A) 의 원자수의 비 a {단, a=(M 의 원자수)/(M 의 원자수＋A 의 원자수)} 가 0.00001 이상 0.1 이하가 되도록 하는 것이 좋다. a 값이 0.00001 보다 작으면 발광 중심이 되는 M 의 수가 적기 때문에 발광 휘도가 저하될 우려가 있다. a 값이 0.1 보다 크면 M 이온 간의 간섭에 의해 농도 소 광을 일으켜 휘도가 저하될 우려가 있다. 그 중에서도, M 이 Eu 인 경우에는 발광 휘도가 높아진다는 점에서, a 값이 0.002 이상 0.03 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 식 (3) 에 있어서, c 는 Si 등의 D 원소의 함유량으로, 0.5
Figure 112007008311037-PCT00036
c
Figure 112007008311037-PCT00037
4 로 표시되는 양이다. 바람직하게는 0.5
Figure 112007008311037-PCT00038
c
Figure 112007008311037-PCT00039
1.8, 더욱 바람직하게는 c=1 이 좋다. c 가 0.5 보다 작은 경우 및 4 보다 큰 경우에는, 발광 휘도가 저하될 우려가 있다. 또한, 0.5
Figure 112007008311037-PCT00040
c
Figure 112007008311037-PCT00041
1.8 의 범위는 발광 휘도가 높고, 그 중에서도 c=1 이 특히 발광 휘도가 높다.
또, 상기 식 (3) 에 있어서, d 는 Al 등의 E 원소의 함유량으로, 0.5
Figure 112007008311037-PCT00042
d
Figure 112007008311037-PCT00043
8 로 표시되는 양이다. 바람직하게는 0.5
Figure 112007008311037-PCT00044
d
Figure 112007008311037-PCT00045
1.8, 더욱 바람직하게는 d=1 이 좋다. d 값이 0.5 보다 작은 경우 및 8 보다 큰 경우에는 발광 휘도가 저하될 우려가 있다. 또한, 0.5
Figure 112007008311037-PCT00046
d
Figure 112007008311037-PCT00047
1.8 의 범위는 발광 휘도가 높고, 그 중에서도 d=1 이 특히 발광 휘도가 높다.
또한, 상기 식 (3) 에 있어서, e 는 N 등의 X 원소의 함유량으로, 0.8×(2/3＋4/3×c＋d) 이상 1.2×(2/3＋4/3×c＋d) 이하로 표시되는 양이다. 더욱 바람직하게는 e=3 이 좋다. e 의 값이 상기 범위 밖이 되면, 발광 휘도가 저하될 우려가 있다.
이상의 조성 중에서, 발광 휘도가 높고 바람직한 조성은, 적어도, M 원소에 Eu 를 함유하고, A 원소에 Ca 를 함유하고, D 원소에 Si 를 함유하며, E 원소에 Al 을 함유하고, X 원소에 N 을 함유하는 것이다. 그 중에서도, M 원소가 Eu 이 고, A 원소가 Ca 이고, D 원소가 Si 이고, E 원소가 Al 이고, X 원소가 N 또는 N 과 O 의 혼합물인 무기 화합물이 바람직하다.
이 형광체는, 적어도 580㎚ 이하의 광에 의해 여기되고, 특히 400㎚∼550㎚ 에서 가장 효율이 좋기 때문에, 제 1 발광부가 발하는 광도 잘 흡수한다. 발광 스펙트럼은 580㎚∼720㎚ 에 피크를 갖는다.
(제 2 발광부의 제 2 예)
제 2 발광부의 발광 물질로 바람직한 발광 물질의 제 2 예로는, 하기 식 (4) 로 표시되는 형광체를 들 수 있다.
EuaCabSrcMdSe … 식 (4)
상기 식 (4) 에 있어서, M 은 Ba, Mg, Zn 에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 나타내고, a, b, c, d, e 는, 각각 하기한 범위의 수이다.
0.0002
Figure 112007008311037-PCT00048
a
Figure 112007008311037-PCT00049
0.02
0.3
Figure 112007008311037-PCT00050
b
Figure 112007008311037-PCT00051
0.9998
0
Figure 112007008311037-PCT00052
d
Figure 112007008311037-PCT00053
0.1
a＋b＋c＋d=1
0.9
Figure 112007008311037-PCT00054
e
Figure 112007008311037-PCT00055
1.1
열안정성 면에서, 상기 식 (4) 중의 a 의 바람직한 범위에 관해서 말하면, 통상 0.0002 이상, 바람직하게는 0.0004 이상, 또한, 통상 0.02 이하가 바람직하다.
그리고, 온도 특성 면에서, 상기 식 (4) 중의 a 의 바람직한 범위에 관해서 말하면, 통상 0.0004 이상, 또한, 통상 0.01 이하, 바람직하게는 0.007 이하, 보다 바람직하게는 0.005 이하, 더욱 바람직하게는 0.004 이하가 보다 바람직하다.
또한, 발광 강도 면에서, 상기 식 (4) 중의 a 의 바람직한 범위에 관해서 말하면, 통상 0.0004 이상, 바람직하게는 0.001 이상, 또한, 통상 0.02 이하, 바람직하게는 0.008 이하가 바람직하다. 발광 중심 이온 Eu2 + 의 함유량이 상기 범위보다 작으면 발광 강도가 작아지는 경향이 있고, 한편, 상기 범위보다 큰 경우라도, 농도 소광으로 불리는 현상에 의해 역시 발광 강도가 감소하는 경향이 있다.
열안정성, 온도 특성, 발광 강도의 모두를 겸비한, 상기 식 (4) 중의 a 의 바람직한 범위에 관해서 말하면, 통상 0.0004 이상, 바람직하게는 0.001 이상, 또한, 통상 0.004 이하의 범위가 바람직하다.
또, 상기 식 (4) 의 기본 결정 EuaCabSrcMdSe 에 있어서는, Eu, Ca, Sr 또는 M 이 차지하는 양이온 사이트와 S 가 차지하는 음이온 사이트의 몰비가 1 대 1 이지만, 양이온 결손이나 음이온 결손이 다소 발생되어 있더라도 본 목적인 형광 성능에 큰 영향이 없기 때문에, S 가 차지하는 음이온 사이트의 몰비 e 가 0.9 이상 1.1 이하인 범위에서 상기 식 (4) 의 기본 결정을 사용할 수 있다.
상기 식 (4) 의 형광체에 있어서, Ba, Mg, Zn 에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 나타내는 M 은 본 발명에 있어서 반드시 필수적인 원소가 아니지만, M 의 몰비 d 에서 0
Figure 112007008311037-PCT00056
d
Figure 112007008311037-PCT00057
0.1 의 비율로 상기 식 (4) 의 화학 물질 중에 함유되어 있어 도, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 불순물로서 1% 이하의 양으로 Eu, Ca, Sr, Ba, Mg, Zn, S 이외의 원소를 상기 식 (4) 의 화학 물질에 함유하고 있어도 사용상 문제는 없다.
이 형광체는, 600㎚ 이하의 광에 의해 여기되고, 특히 400㎚∼550㎚ 에서 가장 효율이 좋기 때문에, 제 1 발광부가 발하는 광도 잘 흡수한다. 발광 스펙트럼은 620㎚∼680㎚ 에 피크를 갖는다.
(제 2 발광부의 그 밖의 예)
제 2 발광부에 사용하기에 바람직한 발광 물질의 그 밖의 예로는, 발광 파장이 550㎚∼750㎚ 이고, 제 1 발광부보다 발광 파장이 장파장이면 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들어, 일반식 CaxSi12 -(m＋n)Al(m＋n)OnN16 -n:Eu (단, 0.3＜x＜1.5, 0.6＜m＜3, 0
Figure 112007008311037-PCT00058
n＜1.5) 로 표시되는 Eu 에 의해 부활된 α 사이알론, Ca2Si5N8:Eu, CaSi7N10:Eu, 형광을 발하는 유로퓸 착물 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 서술한 형광체를 복수 사용해도 된다.
그리고, 발광 물질은 통상은 입자형상으로 사용된다. 이 때, 발광 물질 입자의 입경은, 통상 150㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이하, 가장 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 이 범위를 상회하면, 발광 장치의 발광색의 편차가 커짐과 함께, 발광 물질과 밀봉재를 혼합한 경우에는 발광 물질을 균일하게 도포하기가 어려워질 우려가 있다. 또한, 통상 0.001㎛ 이상, 바람직하게는 0.01㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이 상, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상, 가장 바람직하게는 2㎛ 이상이다. 이 범위를 하회하면, 발광 효율이 저하된다.
또, 제 1 발광부의 발광 물질에 대한 제 2 발광부의 발광 물질과의 체적비는 임의이지만, 통상 0.05 이상, 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.2 이상, 또한, 통상 1 이하, 바람직하게는 0.8 이하, 보다 바람직하게는 0.5 이하이다. 이 비가 지나치게 크거나 지나치게 작아도 바람직한 백색 발광을 얻기가 어렵다.
또한, 바인더를 사용하지 않고 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 형성하는 경우에는, 예를 들어, 발광 물질을 소성하여 소성체를 제조하고, 그 소성체를 그대로 제 1 발광부나 제 2 발광부에 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 발광 물질로 유리를 제조하거나, 발광 물질의 단결정을 가공한 것을 사용하거나 해도, 제 1 발광부나 제 2 발광부를 바인더를 사용하지 않고서 제조할 수 있다. 또, 바인더를 사용하지 않은 경우에도, 첨가제 등의 기타 성분을 제 1 발광부나 제 2 발광부에 공존시키는 것도 가능하다.
그리고, 제 2 발광부에는, 광원 및 제 1 발광부가 발하는 광에 의해 여기되고 제 1 발광부가 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 발광 물질, 바인더, 및 그 밖의 성분에 추가하여, 제 1 발광부의 발광 물질이 혼합되어 있어도 된다. 단, 보다 큰 광속을 얻기 위해서는, 제 2 발광부에 함유되는 제 1 발광부의 발광 물질의 농도는 작은 것이 바람직하고, 제 2 발광부에 제 1 발광부의 발광 물질이 함유되어 있지 않은 것이 보다 바람직하다.
한편, 제 1 발광부에는 통상적으로는 제 2 발광부의 발광 물질이 함유되어 있지 않지만, 제 1 발광부가 발하는 광의 광속이 작아지지 않을 정도라면 제 2 발광부의 발광 물질이 함유되어 있어도 되며, 통상 40체적% 이하가 바람직하고, 제 2 발광부의 발광 물질이 전혀 함유되어 있지 않은 것이 보다 바람직하다. 즉, 제 1 발광부가 발한 광에 의해서 제 2 발광부 중의 발광 물질이 여기되는 경우는 있어도, 제 1 발광부 중에 있어서 제 1 발광부의 발광 물질이 발한 광을 제 2 발광부의 발광 물질이 지나치게 흡수하지 않도록, 각 발광부 중의 발광 물질을 선택해야 한다.
(2) 바인더
상기한 바와 같이, 제 1 발광부 및 제 2 발광부는, 발광 물질 외에 바인더를 함유하는 경우가 있다. 바인더는, 통상, 분말상이나 입자상의 발광 물질을 합치거나, 프레임에 첨착시키기 위해서 사용한다. 본 발명의 발광 장치에 사용하는 바인더에 관해서 제한은 없으며, 공지된 것을 임의로 사용할 수 있다.
단, 발광 장치를 투과형, 즉, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 발해진 광이 제 1 발광부 또는 제 2 발광부를 투과하여 발광 장치 외부로 방출되도록 구성한 경우, 바인더로는, 발광 장치가 발하는 광의 각 성분을 투과시키는 것을 선택하는 것이 바람직하다.
바인더의 예를 들면, 수지 등 외에, 유리 등의 무기 재료도 사용할 수 있다. 그 구체예를 들면, 수지로는, 에폭시 수지, 규소 수지 등의 유기 합성 수지, 폴리실록산 겔이나 유리 등의 무기 재료 등을 들 수 있다.
또한, 바인더로서 수지를 사용하는 경우, 그 수지의 점도는 임의이지만, 사용하는 발광 물질의 입경과 비중, 특히 표면적 당 비중에 따라서 적당한 점도를 갖는 바인더를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 에폭시 수지를 바인더로 사용할 때에, 발광 물질 입자의 입경이 2㎛∼5㎛, 그 비중이 2∼5 인 경우에는, 통상 1∼10Pas 점도의 에폭시 수지를 사용하면 발광 물질 입자를 잘 분산시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
또, 바인더는 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 임의의 조합 및 비율로 병용해도 된다.
(3) 발광 물질의 사용 비율
발광 물질에 바인더를 사용하는 경우, 발광 물질과 바인더의 비에 제한은 없지만, 바인더에 대한 발광 물질의 비는, 중량비로 통상 0.01 이상, 바람직하게는 0.05 이상, 보다 바람직하게는 0.1 이상, 또한, 통상 5 이하, 바람직하게는 1 이하, 보다 바람직하게는 0.5 이하인 것이 바람직하다.
단, 발광 장치가 투과형인 경우, 보다 높은 광속을 얻기 위해서는, 발광 물질은 제 1 발광부 및 제 2 발광부 내에서 적절히 분산되어 있는 것이 바람직하다. 한편, 발광 장치가 반사형 (즉, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 발해진 광이, 제 1 발광부 또는 제 2 발광부를 투과하지 않고서 발광 장치 외부로 방출되는 것) 인 경우, 보다 높은 광속을 얻기 위해서는, 발광 물질은 고밀도로 충전되는 것이 바람직하다. 따라서, 발광 물질의 조성은, 이들을 고려하면서 발광 장치의 용도, 발광 물질의 종류나 물성, 바인더의 종류나 점도 등에 따라서 설정해야 한다.
또, 발광 장치가 방출하는 광의 발광색은, 제 1 발광부 및 제 2 발광부 각각의 발광 물질의 비, 및 발광 물질의 사용중량의 조정에 의해 임의로 변경할 수 있다. 이것에 의해, 색 좌표가 (x=0.333, y=0.333) 인 광은 물론, (x=0.47, y=0.42), (x=0.35, y=0.25), (x=0.25, y=0.30), (x=0.30, y=0.40) 등의 중간적인 발색도 가능하다.
(4) 그 밖의 성분
또한, 발광 물질에 그 밖의 성분을 함유시켜서, 발광 물질 그리고, 적절히 사용되는 바인더 및 그 밖의 성분으로 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 형성해도 된다.
그 밖의 성분에 특별히 제한은 없고, 공지된 첨가제를 임의로 사용할 수 있다.
구체예를 들면, 예를 들어, 발광 장치의 배광 (配光) 특성이나 혼색의 제어를 실시하는 경우에는, 그 밖의 성분으로서 알루미나나 이트리아 등의 확산제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 예를 들어, 발광 물질을 고밀도로 충전하는 경우에는, 그 밖의 성분으로서, 피롤린산칼슘이나 붕산바륨칼슘 등의 결착제를 사용하는 것이 바람직하다.
(5. 발광부의 제조 방법)
제 1 발광부 및 제 2 발광부의 제조 방법에 특별히 제한은 없고, 임의의 방법에 의해 제조할 수 있다. 이하, 제 1 발광부 및 제 2 발광부의 제조 방법을 예시하고 설명하지만, 이하에 설명하는 제조 방법 이외의 방법에 의해 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 제조하는 것도 가능하다.
제 1 발광부 및 제 2 발광부는, 예를 들어, 발광 물질 그리고 적절히 사용되는 바인더 및 그 밖의 성분을 분산매에 분산시켜 슬러리를 조제하고, 조제한 슬러리를 프레임 등의 기재에 도포한 후, 슬러리를 건조시켜 형성할 수 있다.
슬러리의 조정은, 발광 물질과, 적절히 사용되는 바인더 및 첨가제 등 그 밖의 성분을 분산매에 혼합함으로써 실시한다. 또, 슬러리는, 바인더의 종류에 따라서는 페이스트, 펠릿 등으로 호칭이 바뀌는 경우가 있지만, 본 명세서에서는 이들을 포함하여 슬러리로 부르는 것으로 한다.
슬러리 조제에 사용하는 분산매에 제한은 없고, 공지된 분산매를 임의로 사용할 수 있다. 그 구체예로는, n-헥산, n-헵탄, 솔베소 등의 사슬형 탄화수소, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소, 트리클로로에틸렌, 퍼클로로에틸렌 등의 할로겐화 탄화수소, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올 등의 알코올류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류, 아세트산에틸, 아세트산 n-부틸 등의 에스테르류, 셀로솔브, 부틸솔브, 셀로솔브아세테이트 등의 에테르류, 물이나 임의의 수용액 등의 수계 용제 등을 들 수 있다.
다음으로, 조제한 슬러리를 프레임 등의 기재에 도포한다. 도포 방법은 임의이지만, 예를 들어, 디스펜스, 포팅 등의 수법을 이용할 수 있다.
또, 프레임에 직접 슬러리를 도포하는 경우에는, 제 1 발광부가 되는 슬러리와 제 2 발광부가 되는 슬러리의 도포 순서는 임의이며, 어느 쪽을 먼저 도포해도 상관없다. 또, 동시에 도포해도 된다.
도포 후, 분산매를 건조시켜, 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 제조한다. 건조 방법은 임의이지만, 예를 들어, 자연 건조, 가열 건조, 진공 건조, 베이킹, 자외선 조사, 전자선 조사 등의 방법을 사용하면 된다. 그 중에서도, 수 십℃∼백 수십 ℃ 의 온도에서의 베이킹은, 저렴한 설비로 간단하게, 확실히 분산매를 제거할 수 있기 때문에 바람직하다.
또, 전술한 바와 같이, 반사형의 발광 장치를 제조할 목적으로 발광 물질의 고밀도화를 실시하는 경우에는, 슬러리에 그 밖의 성분으로서 결착제를 혼합하는 것이 바람직하다. 또한, 결착제를 혼합한 슬러리를 도포하는 경우에는, 스크린 인쇄식이나 잉크젯 인쇄 등의 도포 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 제 1 발광부와 제 2 발광부의 영역 나눔이 간단하기 때문이다. 물론, 결착제를 사용하는 경우에 통상의 도포 방법에 의해 도포를 실시해도 된다.
또한, 슬러리를 사용하지 않고서 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 제조하는 방법도 있다. 예를 들어, 발광 물질과, 적절히 사용되는 바인더나 그 밖의 성분을 혼합하고, 혼련 성형함으로써, 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 제조할 수도 있다. 그리고, 성형할 때에는, 예를 들어, 프레스 성형, 압출 성형 (T-다이 압출, 인플레이션 압출, 블로우 성형, 용융 방사, 이형 압출 등), 사출 성형 등을 실시함으로써 성형을 실시할 수도 있다.
또, 바인더가 에폭시 수지나 규소 수지 등의 열경화성 바인더인 경우에는, 경화 전의 바인더와 발광 물질과 적절히 사용되는 그 밖의 성분을 혼합, 성형하고, 그 후, 가열에 의해 바인더를 경화시켜서 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 제조할 수 있다. 또한, 바인더가 UV 경화성인 경우에는, 상기 방법의 가열 대신에 UV 광을 조사함으로써 바인더 수지를 경화시켜서, 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 제조할 수 있다.
그런데, 제 1 발광부 및 제 2 발광부는, 발광 장치의 제조시에 일련의 공정 중에서 제조해도 되지만, 미리 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 따로 준비해 두고, 프레임 등에 나중에 장착하여 발광 장치를 완성시키도록 해도 된다. 또, 프레임과, 제 1 발광부 및 제 2 발광부 중 어느 일방을 조합한 유닛을 준비해 두고, 이 유닛을 조합함으로써 발광 장치를 완성시키도록 하는 것도 가능하다.
[4. 실시형태]
이하, 본 발명의 실시형태를 들어 본 발명에 관해서 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변형하여 실시할 수 있다.
(1) 제 1 실시형태
도 3a 및 도 3b 는 본 발명의 제 1 실시형태로서의 발광 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도 3a 는 그 단면도이고, 도 3b 는 그 상면도이다.
도 3a 및 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 발광 장치 (1) 는, 프레임 (2) 과, 광원인 청색 LED (청색 발광부: 3) 와, 제 1 발광부인 녹색 발광부 (4) 와, 제 2 발광부인 적색 발광부 (5) 를 구비하고 있다.
프레임 (2) 은, 청색 LED (3), 녹색 발광부 (4) 및 적색 발광부 (5) 를 유지 하기 위한 수지제의 기부이다. 프레임 (2) 의 상면에는, 도면 중 상측으로 개구된 단면 사다리꼴형의 오목부 (패임부: 2A) 가 형성되어 있다. 이것에 의해, 프레임 (2) 은 컵형상으로 되어 있기 때문에, 발광 장치 (1) 로부터 방출되는 광에 지향성을 부여할 수 있어, 방출하는 광을 유효하게 이용할 수 있도록 되어 있다. 또, 발광 장치 (1) 의 오목부 (2A) 의 치수 (사면의 구배나 개구부에서 저면까지의 깊이 등) 는, 발광 장치 (1) 가 광을 소정 방향 (여기서는, 도면 중 상방향) 을 향하여 방출할 수 있는 치수로 설정되어 있다.
또한, 오목부 (2A) 의 저부에는, 발광 장치 (1) 의 외부로부터 전력이 공급되는 도시하지 않은 전극이 형성되어 있어, 이 전극으로부터 청색 LED (3) 에 전력을 공급할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 프레임 (2) 의 오목부 (2A) 내면은 금속 도금에 의해 가시광역 전반의 광의 반사율이 높여져 있어, 이것에 의해, 프레임 (2) 의 오목부 (2A) 내면에 닿은 광도, 발광 장치 (1) 로부터 소정 방향을 향하여 방출할 수 있도록 되어 있다. 또, 금속 도금이 전극을 쇼트시키지 않도록 배려하는 것은 물론이다.
프레임 (2) 의 오목부 (2A) 저부에는, 광원으로서 청색 LED (3) 가 설치되어 있다. 청색 LED (3) 는, 전력이 공급됨으로써 청색의 광을 발하는 LED 이다. 이 청색 LED (3) 로부터 발해진 청색광의 일부는 녹색 발광부 (4) 및 적색 발광부 (5) 내의 발광 물질 (여기서는 형광 물질) 에 여기광으로서 흡수되고, 또한 다른 일부는, 발광 장치 (1) 로부터 소정 방향 (여기서는, 도면 중 상방향) 을 향하여 방출되도록 되어 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 청색 LED (3) 는 프레임 (2) 의 오목부 (2A) 저부에 설치되어 있는 것인데, 여기서는, 프레임 (2) 과 청색 LED (3) 사이는 은 페이스트 (접착제에 은 입자를 혼합시킨 것: 6) 에 의해서 접착되고, 이것에 의해, 청색 LED (3) 은 프레임 (2) 에 설치되어 있다. 또한, 이 은 페이스트 (6) 는 청색 LED (3) 에서 발생한 열을 방열하는 역할도 하고 있다.
그리고, 프레임 (2) 에는, 청색 LED (3) 에 전력을 공급하기 위한 금제 (金製) 의 와이어 (7) 가 장착되어 있다. 요컨대, 청색 LED (3) 와 프레임 (2) 의 오목부 (2A) 저부에 형성된 전극 (도시 생략) 은, 와이어 (7) 를 사용하여 와이어본딩에 의해 결선되어 있고, 이 와이어 (7) 를 통전시킴으로써 청색 LED (3) 에 전력이 공급되어, 청색 LED (3) 가 청색광을 발하게 되어 있다.
또, 프레임 (2) 의 오목부 (2A) 에는, 제 1 발광부로서의 녹색 발광부 (4) 와 제 2 발광부로서의 적색 발광부 (5) 가 형성되어 있다.
오목부 (2A) 는, 녹색 발광부 (4) 와 적색 발광부 (5) 에 의해 충전되어 있고, 녹색 발광부 (4) 및 적색 발광부 (5) 가 오목부 (2A) 의 개구부에서 발광 장치 (1) 의 외부에 면하고 있는 면이, 발광 장치 (1) 가 소정 방향을 향하여 광을 방출하는 광출사면 (1A) 으로서 기능하고 있다. 즉, 이 광출사면 (1A) 에서, 청색 LED (3) 로부터 발해지는 청색광, 녹색 발광부 (4) 로부터 발해지는 녹색광, 및 적색 발광부 (5) 로부터 발해지는 적색광이 소정 방향을 향하여 방출되도록 되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 발광 장치 (1) 로부터 광이 방출되는 면은 이 광출사면 (1A) 밖에 없고, 따라서, 발광 장치 (1) 의 광출사면 (1A) 은 발광 장치 (1) 의 광방출면 (Y1) 으로도 기능하고 있는 것이다.
녹색 발광부 (4) 는 녹색 형광체와 투명 수지에 의해 형성되어 있다. 녹색 형광체는 녹색 발광부 (4) 의 발광 물질로, 청색 LED (3) 가 발하는 청색광에 의해 여기되고, 청색광보다 장파장의 광인 녹색광을 발하는 형광 물질이다. 또한, 투명 수지는 녹색 발광부 (4) 의 바인더로, 여기서는, 가시광을 전체 파장 영역에 걸쳐 투과시킬 수 있는 합성 수지인 에폭시 수지를 사용하고 있다.
녹색 발광부 (4) 는, 오목부 (2A) 의 저부에서 개구부에 걸쳐서, 도면 중 좌측 부분을 충전하도록 형성되어 있다. 또한, 녹색 발광부 (4) 는 청색 LED (3) 의 전체 둘레를 덮도록 형성되어 있고, 따라서, 녹색 발광부 (4) 는, 적색 발광부 (5) 에 비하여 보다 청색 LED (3) 의 가까이에 형성되어 있게 된다. 따라서, 청색 LED (3) 가 발하는 청색광은, 우선 녹색 발광부 (4) 를 통과하고, 그 다음에 발광 장치 (1) 외부나 적색 발광부 (5) 에 도달하게 되어 있다.
그리고, 녹색 발광부 (4) 는, 오목부 (2A) 의 개구부에 있어서 제 1 광출사면 (4A) 을 갖고 있다. 이 제 1 광출사면 (4A) 은, 평면형으로 형성된 녹색 발광부 (4) 의 도면 중 상측 표면으로, 프레임 (2) 의 상면이 형성하는 평면에 연이어지도록 되어 있다. 또한, 제 1 광출사면 (4A) 은, 녹색 발광부 (4) 로부터 발해지는 광을 발광 장치 (1) 외부의 소정 방향으로 방출하는 면으로, 이 제 1 광출사면 (4A) 로부터는 청색 LED (3) 가 발한 청색광도 방출되도록 되어 있다. 그리고, 제 1 광출사면 (4A) 은, 후술하는 제 2 광출사면 (5A) 과 함께, 발광 장치 (1) 가 발하는 광을 외부로 방출하는 광출사면 (1A) 을 구성하게 되어 있다. 이것에 의해, 녹색 발광부 (4) 는 광출사면 (1A) 에 있어서 개방되어 있게 된다.
한편, 적색 발광부 (5) 는 적색 형광체와 투명 수지에 의해 형성되어 있다. 적색 형광체는, 적색 발광부 (5) 의 발광 물질로, 청색 LED (3) 가 발하는 청색광, 및 녹색 발광부 (4) 가 발하는 녹색광에 의해 여기되고, 녹색광보다 장파장의 광인 적색광을 발하는 형광 물질이다. 또한, 투명 수지는 적색 발광부 (5) 의 바인더로, 여기서는, 녹색 발광부 (4) 와 마찬가지로 가시광을 투과시킬 수 있는 에폭시 수지를 사용하고 있다.
적색 발광부 (5) 는, 오목부 (2A) 의 저부에서 개구부에 걸쳐서, 도면 중 우측 부분을 충전하도록 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 녹색 발광부 (4) 도 오목부 (2A) 의 저부에서 개구부에 걸쳐서 형성되어 있고, 따라서, 발광 장치 (1) 에서는 녹색 발광부 (4) 의 두께 (도면 중 종방향의 거리) 와 적색 발광부 (5) 의 두께가 대략 동등해지도록 형성되어 있다.
또한, 청색 LED (3) 가 녹색 발광부 (4) 에 의해 덮여 있기 때문에, 적색 발광부 (5) 는 녹색 발광부 (4) 에 비하여, 청색 LED (3) 의 멀리에 형성되어 있게 된다.
그리고, 적색 발광부 (5) 도, 녹색 발광부 (4) 와 마찬가지로, 오목부 (2A) 의 개구부에 있어서 제 2 광출사면 (5A) 을 갖고 있다. 이 제 2 광출사면 (5A) 은, 평면형으로 형성된 적색 발광부 (5) 의 도면 중 상측 표면으로, 프레임 (2) 의 상면이 형성하는 평면에 연이어지도록 되어 있다. 또한, 제 2 광출사면 (5A) 은, 적색 발광부 (5) 로부터 발해지는 광을 발광 장치 (1) 외부의 소정 방향으로 방출하는 면으로, 이 제 2 광출사면 (5A) 으로부터는 청색 LED (3) 가 발한 청색광, 및, 경우에 따라서는 녹색 발광부 (4) 가 발하고 경계면 (X1) 으로부터 적색 발광부 (5) 에 입사한 녹색광도 방출되도록 되어 있다. 또, 제 2 광출사면 (5A) 은 상기한 바와 같이, 제 1 광출사면 (4A) 과 함께, 발광 장치 (1) 가 발하는 광을 외부로 방출하는 광출사면 (1A) 을 구성하게 되어 있다. 이것에 의해, 적색 발광부 (5) 는, 광출사면 (1A) 에 있어서 개방되어 있게 된다.
또한, 녹색 발광부 (4) 의 도면 중 우측 측면 (4B) 과 적색 발광부 (5) 의 도면 중 좌측 측면 (5B) 은, 그 전체면에 걸쳐서 직접 접하고 있다. 이 서로 접하고 있는 녹색 발광부 (4) 의 우측 측면 (4B) 과 적색 발광부 (5) 의 좌측 측면 (5B) 은 동일한 면을 형성하지만, 본 실시형태의 발광 장치 (1) 에 있어서는, 이 면이 녹색 발광부 (4) 와 적색 발광부 (5) 의 경계면 (X1) 을 형성하고 있다. 그리고, 발광 장치 (1) 에서는, 이 경계면 (X1) 의 면적이 녹색 발광부 (4) 의 표면적 (여기서는, 녹색 발광부 (4) 와, 프레임 (2), 청색 LED (3), 적색 발광부 (5), 및 와이어 (7) 가 접하는 면의 면적, 그리고, 녹색 발광부 (4) 가 외부에 개방된 제 1 광출사면 (4A) 의 면적의 합계) 의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하가 되도록 구성되어 있다.
또, 경계면 (X1) 은 그 면적이, 발광 장치 (1) 의 광방출면 (Y1) (여기서는 광출사면 (1A) 에 일치) 의 면적의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하가 되도 록 구성되어 있다.
본 실시형태의 발광 장치 (1) 는 상기한 바와 같이 구성되어 있다. 따라서, 청색 LED (3) 로부터 청색광이 발해지면, 그 일부는 녹색 발광부 (4) 에서 여기광으로서 사용되고, 녹색 발광부 (4) 로부터 녹색광이 발해진다. 또한, 청색 LED (3) 로부터 발해진 청색광의 다른 일부는, 적색 발광부 (5) 에서 여기광으로서 사용되고, 적색 발광부 (5) 로부터 적색광이 발해진다. 또, 녹색 발광부 (4) 에서 발해진 녹색광은, 그 일부가 적색 발광부 (5) 에 흡수되어, 여기광으로서 사용되게 된다. 그리고, 이렇게 해서 발해진 청색광, 녹색광 및 적색광이, 각각 광출사면 (1A) 으로부터 소정 방향으로 방출된다.
이러한 구성에 의해, 발광 장치 (1) 는 높은 발광 효율 및 연색성을 발휘할 수 있다. 즉, 녹색 발광부 (4) 및 적색 발광부 (5) 가 광출사면 (1A) 에 있어서 개방됨과 함께, 경계면 (X1) 의 면적을 녹색 발광부 (4) 의 전체 표면적에 대하여 소정치 (50%) 이하로 하고 있기 때문에, 녹색 발광부 (4) 로부터 발해지는 광이 적색 발광부 (5) 에 흡수되는 양을 억제할 수 있고, 이것에 의해, 발광 장치 (1) 의 발광 효율을 높일 수 있다. 또한, 발광 장치 (1) 로부터 방출되는 광의 성분의 편차를 억제할 수도 있기 때문에, 발광 장치 (1) 의 색 재현성이나 연색성도 향상시키는 것이 가능하다.
(2) 제 2 실시형태
도 4(a) 및 도 4(b) 는 본 발명의 제 2 실시형태로서의 발광 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도 4(a) 는 그 단면도이고, 도 4(b) 는 그 상면도이다.
도 4(a) 및 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 발광 장치 (11) 는, 프레임 (12) 과, 광원인 청색 LED (청색 발광부: 13) 와, 제 1 발광부인 녹색 발광부 (14) 와, 제 2 발광부인 적색 발광부 (15) 를 구비하고 있다.
프레임 (12) 은, 청색 LED (13), 녹색 발광부 (14) 및 적색 발광부 (15) 를 유지하기 위한 수지제의 기부이다. 이 프레임 (12) 은 평판형상으로 형성되어 있고, 그 상면에 청색 LED (13), 녹색 발광부 (14) 및 적색 발광부 (15) 가 형성되어 있다.
프레임 (12) 의 표면에는 발광 장치 (11) 의 외부로부터 전력이 공급되는 도시하지 않은 전극이 형성되어 있어, 이 전극으로부터 청색 LED (13) 에 전력을 공급할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 프레임 (12) 의 표면은 금속 도금에 의해 가시광역 전반의 광의 반사율이 높여져 있어, 이것에 의해, 프레임 (12) 의 표면에 닿은 광도, 발광 장치 (11) 로부터 소정 방향 (여기서는 도면 중 상방향) 을 향하여 방출할 수 있도록 되어 있다.
프레임 (12) 상에는 광원으로서 청색 LED (13) 가 설치되어 있다. 이 청색 LED (13) 는 제 1 실시형태의 청색 LED (3) 와 동일한 것으로 동일하게 기능하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 또한, 청색 LED (13) 는, 청색 LED (3) 와 동일하게 은 페이스트 (16) 에 의해 프레임 (12) 에 고정되고, 와이어 (17) 에 의해 전극을 통하여 전력이 공급되도록 되어 있다. 이 때, 발광 장치 (11) 의 은 페이스트 (16) 및 와이어 (17) 는 각각 제 1 실시형태의 은 페이스트 (6) 및 와이어 (7) 와 동일하다.
그리고, 프레임 (12) 상에는 청색 LED (13) 의 전체 둘레를 덮도록 하여 제 1 발광부로서의 녹색 발광부 (14) 가 형성되어 있고, 또, 녹색 발광부 (14) 상부의 도면 중 좌우 양단에는 제 2 발광부로서의 적색 발광부 (15) 가 형성되어 있다. 자세하게는, 녹색 발광부 (14) 및 적색 발광부 (15) 가 조합되어 전체적으로 직육면체를 형성하고, 그 상부 양단에 적색 발광부 (15) 가 형성되고, 그 이외의 부분에 녹색 발광부 (14) 가 형성되어 있는 형상으로 되어 있다.
또한, 발광 장치 (11) 는 광을 방출하는 소정 방향이 도면 중 상방향이 되도록 설정되어 있고, 이 때문에, 녹색 발광부 (14) 의 상면 (14A) 및 적색 발광부 (15) 의 상면 (15A) 에 의해 형성되는 면 (11A) 이, 발광 장치 (11) 가 소정 방향을 향하여 광을 방출하는 광출사면 (11A) 으로서 기능한다. 즉, 이 광출사면 (11A) 에서, 청색 LED (13) 로부터 발해지는 청색광, 녹색 발광부 (14) 로부터 발해지는 녹색광, 및, 적색 발광부 (15) 로부터 발해지는 적색광이 소정 방향을 향하여 방출되도록 되어 있다. 또, 여기서는 녹색 발광부 (14) 의 상면 (14A) 및 적색 발광부 (15) 의 상면 (15A) 에 의해 형성되는 광출사면 (11A) 은, 단일 평면으로서 형성되어 있는 것으로 한다.
녹색 발광부 (14) 는 제 1 실시형태의 녹색 발광부 (4) 와 동일한 재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 녹색 발광부 (14) 는 청색 LED (13) 의 전체 둘레를 덮고 있기 때문에, 녹색 발광부 (14) 는, 적색 발광부 (15) 에 비하여 보다 청색 LED (13) 의 가까이에 형성되어 있게 된다. 따라서, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 청색 LED (13) 가 발하는 청색광은, 우선 녹색 발광부 (14) 를 통과하고, 그 다음에 발광 장치 (11) 외부나 적색 발광부 (15) 에 도달하게 되어 있다.
그리고, 상기한 바와 같이 녹색 발광부 (14) 는 그 상면 (14A) 이 발광 장치 (11) 의 외부에 면하고 있고, 이 상면 (14A) 으로부터 소정 방향으로 녹색광을 방출하게 되어 있다. 따라서, 녹색 발광부 (14) 는 이 상면 (14A) 에 있어서, 즉, 상면 (14A) 을 포함하는 광출사면 (11A) 에 있어서 개방되어 있게 된다. 또, 이 상면 (14A) 으로부터는 청색 LED (13) 가 발한 청색광도 방출되도록 되어 있다.
한편, 적색 발광부 (15) 는, 제 1 실시형태의 적색 발광부 (5) 와 동일한 재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 녹색 발광부 (14) 가 청색 LED (13) 의 전체 둘레를 덮고 있기 때문에, 적색 발광부 (15) 는, 녹색 발광부 (14) 에 비하여 보다 청색 LED (13) 의 멀리에 형성되어 있게 된다.
그리고, 상기한 바와 같이 적색 발광부 (15) 도, 그 상면 (15A) 이 발광 장치 (11) 의 외부에 면하고 있고, 이 상면 (15A) 으로부터 소정 방향으로 적색광을 방출하게 되어 있다. 따라서, 적색 발광부 (15) 는 이 상면 (15A) 에 있어서, 즉, 상면 (15A) 을 포함하는 광출사면 (11A) 에 있어서 개방되어 있게 된다. 또, 이 상면 (15A) 으로부터는, 청색 LED (13) 가 발한 청색광, 및, 경우에 따라서 는 녹색 발광부 (14) 가 발하고 경계면 (X11) 으로부터 적색 발광부 (15) 에 입사한 녹색광도 방출되도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태의 발광 장치 (11) 에 있어서는, 녹색 발광부 (14) 와 적색 발광부 (15) 가 직접 접하게 되어 있다. 구체적으로는, 적색 발광부 (15) 의 내측 측면 (15B) 및 하면 (15C) 각각의 전체면이, 대응하는 녹색 발광부 (14) 의 면 (14B) 에 대하여 직접 접하게 되어 있다. 따라서, 좌우 양쪽의 적색 발광부 (15) 의 내측 측면 (15B) 및 하면 (15C) 과 녹색 발광부 (14) 의 면 (14B) 이 접하고 있는 각각의 면이, 경계면 (X11) 을 형성하고 있다. 발광 장치 (11) 에 있어서는, 이 경계면 (X11) 의 면적 (즉, 내측 측면 (15B) 및 하면 (15C) 과 면 (14B) 이 접하고 있는 면의 면적의 합계) 이, 녹색 발광부 (14) 의 표면적 (여기서는, 녹색 발광부 (14) 와, 프레임 (12), 청색 LED (13), 적색 발광부 (15), 및 와이어 (17) 가 접하는 면의 면적, 그리고 녹색 발광부 (14) 가 외부에 개방된 상면 (14A) 및 하부 측면 (14C) 의 면적의 합계) 의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하가 되도록 구성되어 있다.
또, 경계면 (X11) 은, 그 면적이, 발광 장치 (11) 의 광방출면 (Y11) 면적의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하가 되도록 구성되어 있다. 또, 여기서 광방출면 (Y11) 은, 광출사면 (11A) (즉, 녹색 발광부 (14) 의 상면 (14A) 및 적색 발광부 (15) 의 상면 (15A)) 과, 녹색 발광부 (14) 의 하부 측면 (14C) 과, 적색 발광부 (15) 의 외측 측면 (15D) 으로 형성되어 있다.
본 실시형태의 발광 장치 (11) 는 상기한 바와 같이 구성되어 있다. 따라서, 청색 LED (13) 로부터 청색광이 발해지면, 그 일부는 녹색 발광부 (14) 에서 여기광으로서 사용되고, 녹색 발광부 (14) 로부터 녹색광이 발해진다. 또한, 청색 LED (13) 로부터 발해진 청색광의 다른 일부는 적색 발광부 (15) 에서 여기광으로서 사용되고, 적색 발광부 (5) 로부터 적색광이 발해진다. 또, 녹색 발광부 (14) 에서 발해진 녹색광은, 그 일부가 적색 발광부 (15) 에 흡수되어, 여기광으로서 사용되게 된다. 그리고, 이렇게 해서 발해진 청색광, 녹색광 및 적색광이, 각각 광출사면 (11A) 으로부터 소정 방향으로 방출된다.
이러한 구성에 의해, 발광 장치 (11) 는 높은 발광 효율 및 연색성을 발휘할 수 있다. 즉, 녹색 발광부 (14) 및 적색 발광부 (15) 가 광출사면 (11A) 에 있어서 개방됨과 함께, 경계면 (X11) 의 면적을, 녹색 발광부 (14) 의 전체 표면적에 대하여 소정치 (50%) 이하로 하고 있기 때문에, 녹색 발광부 (14) 로부터 발해지는 광이 적색 발광부 (15) 에 흡수되는 양을 억제할 수 있고, 이것에 의해, 발광 장치 (11) 의 발광 효율 및 연색성을 높일 수 있다. 또한, 발광 장치 (11) 로부터 방출되는 광의 성분의 편차를 억제할 수도 있기 때문에, 발광 장치 (11) 의 연색성이나 색 재현성도 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 발광 장치 (11) 에 의하면, 제 1 실시형태의 발광 장치 (1) 와 동일한 작용, 효과를 나타낼 수 있다.
(3) 제 3 실시형태
도 5(a) 및 도 5(b) 는 본 발명의 제 3 실시형태로서의 발광 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도 5(a) 는 그 단면도이고, 도 5(b) 는 그 상면도이다. 단, 도 5(b) 에서는, 설명을 위해 밀봉부는 도시가 생략되어 있다.
도 5(a) 및 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 발광 장치 (21) 는, 프레임 (22) 과, 광원인 청색 LED (청색 발광부:23) 와, 제 1 발광부인 녹색 발광부 (24) 와, 제 2 발광부인 적색 발광부 (25) 와, 반사판 (28) 과, 밀봉부 (29) 를 구비하고 있다.
프레임 (22) 은, 청색 LED (23), 녹색 발광부 (24), 적색 발광부 (25) 및 밀봉부 (29) 를 유지하기 위한 수지제의 기부이다. 이 프레임 (22) 은 평판형상으로 형성되어 있고, 그 상면에, 청색 LED (23), 녹색 발광부 (24), 적색 발광부 (25) 및 밀봉부 (29) 가 형성되어 있다.
프레임 (22) 은, 제 2 실시형태의 프레임 (12) 과 마찬가지로 도시하지 않은 전극을 갖고, 또한, 금속 도금을 실시함으로써 프레임 (22) 의 표면에 닿은 광도, 발광 장치 (21) 로부터 소정 방향 (여기서는, 도면 중 상방향) 을 향하여 방출할 수 있도록 되어 있다.
프레임 (22) 상에는 광원으로서 청색 LED (23) 가 설치되어 있다. 이 청색 LED (23) 는 제 1, 제 2 실시형태의 청색 LED (3, 13) 와 동일한 것으로 동일하게 기능하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 또한, 청색 LED (23) 는 땜납 범프 (26) 를 이용하여 플립 본딩으로 고정되고, 땜납 범프 (26) 를 통하여 전극으 로부터 전력이 공급되도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 청색 LED (23) 의 상부에는, 하면을 경면으로 하여 형성된 반사판 (28) 이 장착되어 있다. 이것에 의해, 청색 LED (23) 로부터 도면 중 상방향으로 방출된 광은 반사판 (28) 에서 반사되고, 녹색 발광부 (24) 및 적색 발광부 (25) 중 어느 하나에 입사하게 되어 있다.
그리고, 프레임 (22) 에는, 프레임 (22) 의 상측 전체를 덮는 밀봉부 (29) 가 형성되어 있다. 이 밀봉부 (29) 는, 적어도 청색 LED (23) 가 발하는 청색광, 녹색 발광부 (24) 가 발하는 녹색광, 및 적색 발광부 (25) 가 발하는 적색광을 투과하는 소재로 형성되어 있다.
또한, 프레임 (22) 상에는, 제 1 발광부로서의 녹색 발광부 (24) 와 제 2 발광부로서의 적색 발광부 (25) 가, 각각 동일한 막두께의 막형상으로 형성되어 있고, 이 녹색 발광부 (24) 와 적색 발광부 (25) 에 의해 프레임 (22) 의 상면 전체가 덮여 있다.
또한, 발광 장치 (21) 는 광을 방출하는 소정 방향이 도면 중 상방향이 되도록 설정되어 있고, 이 때문에, 녹색 발광부 (24) 의 상면 (24A) 및 적색 발광부 (25) 의 상면 (25A) 에 의해 형성되는 면 (21A) 이, 발광 장치 (21) 가 소정 방향을 향하여 광을 방출하는 광출사면 (21A) 으로서 기능한다. 즉, 이 광출사면 (21A) 에서, 청색 LED (23) 로부터 발해지는 청색광, 녹색 발광부 (24) 로부터 발해지는 녹색광, 및, 적색 발광부 (25) 로부터 발해지는 적색광이 소정 방향을 향하여 방출되도록 되어 있다. 또, 여기서는 녹색 발광부 (24) 의 상면 (24A) 및 적색 발광부 (25) 의 상면 (25A) 에 의해 형성되는 광출사면 (21A) 은, 단일 평면으로서 형성되어 있는 것으로 한다. 또한, 청색 LED (23) 로부터 발해진 광은 반사판 (28) 으로 인해 직접 소정 방향을 향하여 방출되는 일 없이, 일단 프레임 (22) 에서 반사되어 외부로 방출되도록 되어 있다.
녹색 발광부 (24) 는 제 1, 제 2 실시형태의 녹색 발광부 (4, 14) 와 동일한 재료가 프레임 (22) 상에 성막됨으로써 형성되어 있다. 또한, 녹색 발광부 (24) 는, 청색 LED (23) 와 프레임 (22) 이 플립 본딩에 의해 접착되어 있는 부분의 전체를 둘러싸도록, 프레임 (22) 의 도면 중 좌단에서부터 청색 LED (23) 보다 도면 중 우측 부분에 걸쳐서 형성되어 있다. 이 때문에, 녹색 발광부 (24) 는, 적색 발광부 (25) 에 비하여 보다 청색 LED (23) 의 가까이에 형성되어 있게 된다. 따라서, 청색 LED (23) 가 발하는 청색광의 대부분은, 녹색 발광부 (24) 에 입사하게 되어 있다.
또, 녹색 발광부 (24) 는, 그 상면 (24A) 으로부터 발광 장치 (21) 외부의 소정 방향을 향하여 녹색광을 방출할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 녹색 발광부 (24) 는 이 상면 (24A) 에 있어서, 즉, 상면 (24A) 을 포함하는 광출사면 (21A) 에 있어서 개방되어 있게 된다. 또, 이 상면 (24A) 으로부터는 청색 LED (23) 로부터 발해지고 프레임 (22) 에서 반사된 청색광도 방출되도록 되어 있다.
한편, 적색 발광부 (25) 는 제 1, 제 2 실시형태의 적색 발광부 (5, 15) 와 동일한 재료가 프레임 (22) 상에 성막됨으로써 형성되어 있다. 또한, 적색 발광부 (25) 는, 녹색 발광부 (24) 가 프레임 (22) 의 도면 중 좌단에서부터 청색 LED (23) 보다 도면 중 우측 부분에 걸쳐서 형성되어 있기 때문에, 녹색 발광부 (24) 에 비하여 보다 청색 LED (23) 의 멀리에 형성되어 있게 된다.
그리고, 적색 발광부 (25) 는, 그 상면 (25A) 으로부터 발광 장치 (21) 외부의 소정 방향을 향하여 적색광을 방출할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 적색 발광부 (25) 는 이 상면 (25A) 에 있어서, 즉 상면 (25A) 을 포함하는 광출사면 (21A) 에 있어서 개방되어 있게 된다. 또, 이 상면 (25A) 으로부터는 청색 LED (23) 로부터 발해지고 프레임 (22) 에서 반사된 청색광, 및, 경우에 따라서는 녹색 발광부 (24) 가 발하고 경계면 (X21) 으로부터 적색 발광부 (25) 에 입사한 녹색광도 방출되도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태의 발광 장치 (21) 에 있어서는, 녹색 발광부 (24) 와 적색 발광부 (25) 가 직접 접하게 되어 있다. 구체적으로는, 녹색 발광부 (24) 의 도면 중 우측 측면 (24B) 과 적색 발광부 (25) 의 도면 중 좌측 측면 (25B) 이, 전체면에 걸쳐서 직접 접하게 되어 있다. 이 서로 접하고 있는 녹색 발광부 (24) 의 우측 측면 (24B) 과 적색 발광부 (25) 의 좌측 측면 (25B) 은 동일한 면을 형성하는데, 본 실시형태의 발광 장치 (21) 에서는, 이 면이 녹색 발광부 (24) 와 적색 발광부 (25) 의 경계면 (X21) 을 형성하고 있다. 또, 발광 장치 (21) 에서는 이 경계면 (X21) 의 면적이, 녹색 발광부 (24) 의 표면적 {여기서는, 녹색 발광부 (24) 와, 프레임 (22), 청색 LED (23), 적색 발광부 (25) 가 접하는 면의 면적, 그리고, 녹색 발광부 (24) 가 외부에 개방된 상면 (24A) 및 우측 측면 (24B) (즉, 경계면 (X21)) 이외의 측면 (24C) 의 면적의 합계} 의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하가 되도록 구성되어 있다.
그리고, 경계면 (X21) 은 그 면적이, 발광 장치 (21) 의 광방출면 (Y21) 면적의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하가 되도록 구성되어 있다. 또, 여기서 광방출면 (Y21) 은, 광출사면 (21A) (즉, 녹색 발광부 (24) 의 상면 (24A) 및 적색 발광부 (25) 의 상면 (25A)) 과, 녹색 발광부 (14) 의 우측 측면 (24B) (즉, 경계면 (X21)) 이외의 측면 (24C) 과, 적색 발광부 (15) 의 좌측 측면 (25B) (즉, 경계면 (X21)) 이외의 측면 (25C) 으로 형성되어 있다.
본 실시형태의 발광 장치 (21) 는 상기한 바와 같이 구성되어 있다. 따라서, 청색 LED (23) 로부터 청색광이 발해지면, 그 일부는 녹색 발광부 (24) 에서 여기광으로서 사용되고, 녹색 발광부 (24) 로부터 녹색광이 발해진다. 또한, 청색 LED (23) 로부터 발해진 청색광의 다른 일부는, 적색 발광부 (25) 에서 여기광으로서 사용되고, 적색 발광부 (25) 로부터 적색광이 발해진다. 또한, 녹색 발광부 (24) 에서 발해진 녹색광은, 그 일부가 적색 발광부 (25) 에 흡수되어, 여기광으로서 사용되게 된다. 그리고, 이렇게 해서 발해진 청색광, 녹색광 및 적색광이, 각각 광출사면 (21A) 으로부터 소정 방향으로 방출된다.
이러한 구성에 의해, 발광 장치 (21) 는 높은 발광 효율 및 연색성을 발휘할 수 있다. 즉, 녹색 발광부 (24) 및 적색 발광부 (25) 가 광출사면 (21A) 에 있 어서 개방됨과 함께, 경계면 (X21) 의 면적을, 녹색 발광부 (24) 의 전체 표면적에 대하여 소정치 (50%) 이하로 하고 있기 때문에, 녹색 발광부 (24) 로부터 발해지는 광이 적색 발광부 (25) 에 흡수되는 양을 억제할 수 있고, 이것에 의해, 발광 장치 (21) 의 발광 효율 및 연색성을 높일 수 있다. 또한, 발광 장치 (21) 로부터 방출되는 광의 성분의 편차를 억제할 수도 있기 때문에, 발광 장치 (21) 의 연색성이나 색 재현성도 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 발광 장치 (21) 에 의하면, 제 1, 제 2 실시형태의 발광 장치 (1, 11) 와 동일한 작용, 효과를 나타낼 수 있다.
(4) 제 4 실시형태
도 6(a) 및 도 6(b) 는 본 발명의 제 4 실시형태로서의 발광 장치의 요부를 모식적으로 나타내는 도면으로, 도 6(a) 는 그 단면도이고, 도 6(b) 는 그 상면도이다.
도 6(a) 및 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 발광 장치 (31) 는, 제 1 프레임 (32) 과, 광원인 청색 LED (청색 발광부: 33) 와, 제 1 발광부인 녹색 발광부 (34) 와, 제 2 발광부인 적색 발광부 (35) 와, 제 2 프레임 (39) 을 구비하고 있다.
제 1 프레임 (32) 은 제 1 실시형태의 프레임 (2) 과 동일하게, 청색 LED (33), 녹색 발광부 (34) 및 적색 발광부 (35) 를 유지하기 위한 수지제의 기부이고, 그 상면에는, 도면 중 상측으로 개구된 단면 사다리꼴형의 오목부 (패임부: 32A) 가 형성되어 있다. 따라서, 제 1 실시형태와 동일하게 발광 장치 (31) 로부터 방출되는 광에 지향성을 부여할 수 있어, 방출하는 광을 유효하게 이용할 수 있도록 되어 있다.
또한, 제 1 프레임 (32) 은, 오목부 (32A) 표면에 금속 도금을 실시함으로써 제 1 프레임 (32) 의 표면에 닿은 광도, 발광 장치 (31) 로부터 소정 방향 (여기서는, 도면 중 상방향) 을 향하여 방출할 수 있도록 되어 있다.
제 1 프레임 (32) 의 상부에는 제 2 프레임 (39) 이 형성되어 있다. 이 제 2 프레임 (39) 은, 적어도 청색 LED (33) 가 발하는 청색광, 녹색 발광부 (34) 가 발하는 녹색광, 적색 발광부 (35) 가 발하는 적색광을 투과하는 소재로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 본 실시형태에서는, 제 2 프레임 (39) 은 상기한 청색광, 녹색광 및 적색광을 투과하는 소재로 형성되어 있는 것으로 한다. 또한, 제 2 프레임 (39) 은 도시하지 않은 전극을 갖고, 이 전극을 통해서 청색 LED (33) 에 전력을 공급할 수 있도록 되어 있다.
제 2 프레임 (39) 의 하면 중앙부에는, 광원으로서 청색 LED (33) 가 설치되어 있다. 이 청색 LED (33) 는 제 1∼제 3 실시형태의 청색 LED (3, 13, 23) 와 동일한 것으로 동일하게 기능하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다. 또한, 청색 LED (33) 는 은 페이스트 (36) 에 의해 제 2 프레임 (39) 에 고정되고, 와이어 (37) 에 의해 전극을 통하여 전력이 공급되도록 되어 있다. 이 때, 발광 장치 (31) 의 은 페이스트 (36) 및 와이어 (37) 는, 각각 제 1∼제 3 실시형태의 은 페이스트 (6, 16, 26) 및 와이어 (7, 17, 27) 와 동일하다.
또한, 제 1 프레임 (32) 의 오목부 (32A) 저부에서 제 2 프레임 (39) 의 하면까지의 공간은, 적어도 청색 LED (33) 가 발하는 청색광, 녹색 발광부 (34) 가 발하는 녹색광, 적색 발광부 (35) 가 발하는 적색광을 투과하는 소재 (도시 생략) 로 몰드되어 있다.
그리고, 제 1 프레임 (32) 상에는, 제 1 발광부로서의 녹색 발광부 (34) 와 제 2 발광부로서의 적색 발광부 (35) 가, 각각 동일한 막두께의 막형상으로 형성되어 있고, 이 녹색 발광부 (34) 와 적색 발광부 (35) 에 의해 제 1 프레임 (32) 의 오목부 (32A) 의 내면 전체가 덮여 있다.
또한, 발광 장치 (31) 는 광을 방출하는 소정 방향이 도면 중 상방향이 되도록 설정되어 있고, 이 때문에, 오목부 (32A) 의 개구부에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34A), 오목부 (32A) 의 도면 중 좌측 사면에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34B), 오목부 (32A) 의 저면에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34C), 오목부 (32A) 의 개구부에 있어서의 적색 발광부 (35) 의 상측 표면 (35A), 오목부 (32A) 의 도면 중 우측 사면에 있어서의 적색 발광부 (35) 의 상측 표면 (35B), 및, 오목부 (32A) 의 저면에 있어서의 적색 발광부 (35) 의 상측 표면 (35C) 에 의해 형성되는 면 (31A) 이, 발광 장치 (31) 가 소정 방향을 향하여 광을 방출하는 광출사면 (31A) 으로서 기능한다. 즉, 이 광출사면 (31A) 에서, 청색 LED (33) 로부터 발해지는 청색광, 녹색 발광부 (34) 로부터 발해지는 녹색광, 및, 적색 발광부 (35) 로부터 발해지는 적색광이 소정 방향을 향하여 방출되도록 되어 있다. 또, 청색 LED (33) 로부터 발해진 광은, 은 페이스 트 (36) 로 인해서 직접 소정 방향을 향하여 방출되는 일 없이, 일단 제 1 프레임 (32) 에서 반사되어 외부로 방출되도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 발광 장치 (31) 로부터 광이 방출되는 면은 이 광출사면 (31A) 밖에 없고, 따라서, 발광 장치 (31) 의 광출사면 (31A) 은 발광 장치 (31) 의 광방출면 (Y31) 으로서도 기능하고 있는 것이다.
녹색 발광부 (34) 는 제 1∼제 3 실시형태의 녹색 발광부 (4, 14, 24) 와 동일한 재료가 제 1 프레임 (32) 의 오목부 (32A) 표면에 성막됨으로써 형성되어 있다. 또한, 녹색 발광부 (34) 는, 오목부 (32A) 표면의 좌단에서부터 중앙부보다 도면 중 우측 (여기서는, 청색 LED (33) 의 우단에 대응하는 위치보다 우측) 에 걸쳐서 형성되어 있다. 이 때문에, 녹색 발광부 (34) 는, 적색 발광부 (35) 에 비하여 보다 청색 LED (33) 의 가까이에 형성되어 있게 된다. 따라서, 청색 LED (33) 가 발하는 청색광의 적어도 절반 이상은 녹색 발광부 (34) 에 입사하게 되어 있다.
또한, 녹색 발광부 (34) 는, 오목부 (32A) 의 개구부에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34A), 오목부 (32A) 의 도면 중 좌측 사면에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34B), 및, 오목부 (32A) 의 저면에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34C) 으로부터 발광 장치 (31) 외부의 소정 방향을 향하여, 녹색광을 방출할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 녹색 발광부 (34) 는, 이들 면 (34A, 34B, 34C) 에 있어서, 즉, 면 (34A, 34B, 34C) 을 포함하는 광출사면 (31A) 에 있어서 개방되어 있게 된다. 또, 이들 면 (34A, 34B, 34C) 으로부터는, 청색 LED (33) 로부터 발해지고 제 1 프레임 (32) 에서 반사된 청색광도 방출되도록 되어 있다.
한편, 적색 발광부 (35) 는 제 1∼제 3 실시형태의 적색 발광부 (5, 15, 25) 와 동일한 재료가 제 1 프레임 (32) 의 오목부 (32A) 표면에 성막됨으로써 형성되어 있다. 또한, 적색 발광부 (35) 는, 오목부 (32A) 의 녹색 발광부 (34) 가 형성되어 있지 않은 부분에 형성되어 있다. 따라서, 적색 발광부 (35) 는, 녹색 발광부 (34) 가 제 1 프레임 (32) 의 오목부 (32A) 의 도면 중 좌단에서부터 중앙부보다 도면 중 우측에 걸쳐서 형성되어 있기 때문에, 녹색 발광부 (34) 에 비하여 보다 청색 LED (33) 의 멀리에 형성되어 있게 된다. 따라서, 청색 LED (33) 가 발한 청색광은, 적색 발광부 (35) 보다도 녹색 발광부 (34) 에 많이 입사하도록 되어 있다.
또한, 적색 발광부 (35) 는, 오목부 (32A) 의 개구부에 있어서의 적색 발광부 (35) 의 상측 표면 (35A), 오목부 (32A) 의 도면 중 우측 사면에 있어서의 적색 발광부 (35) 의 상측 표면 (35B), 및, 오목부 (32A) 의 저면에 있어서의 적색 발광부 (35) 의 상측 표면 (35C) 으로부터 발광 장치 (31) 외부의 소정 방향을 향하여, 적색광을 방출할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 적색 발광부 (35) 는, 이들 면 (35A, 35B, 35C) 에 있어서, 즉, 면 (35A, 35B, 35C) 을 포함하는 광출사면 (31A) 에 있어서 개방되어 있게 된다. 또, 이들 면 (35A, 35B, 35C) 으로부터는 청색 LED (33) 로부터 발해지고 제 1 프레임 (32) 에서 반사된 청색광, 및, 경우에 따라 서는 녹색 발광부 (34) 가 발하고 경계면 (X31) 로부터 적색 발광부 (35) 에 입사한 녹색광도 방출되도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태의 발광 장치 (31) 에서는, 녹색 발광부 (34) 와 적색 발광부 (35) 가 직접 접하게 되어 있다. 구체적으로는, 녹색 발광부 (34) 의 도면 중 우측 측면 (34D) 과 적색 발광부 (35) 의 도면 중 좌측 측면 (35D) 이, 전체면에 걸쳐서 직접 접하게 되어 있다. 이 서로 접하고 있는 녹색 발광부 (34) 의 우측 측면 (34D) 과 적색 발광부 (35) 의 좌측 측면 (35D) 은 동일한 면을 형성하는데, 본 실시형태의 발광 장치 (31) 에서는, 이 면이 녹색 발광부 (34) 와 적색 발광부 (35) 의 경계면 (X31) 를 형성하고 있다. 그리고, 발광 장치 (31) 에서는 이 경계면 (X31) 의 면적이, 녹색 발광부 (34) 의 표면적 (여기서는, 오목부 (32A) 의 개구부에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34A), 오목부 (32A) 의 도면 중 좌측 사면에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34B), 오목부 (32A) 의 저면에 있어서의 녹색 발광부 (34) 의 상측 표면 (34C), 녹색 발광부 (34) 의 도면 중 우측 측면 (34D), 및, 녹색 발광부 (34) 와 제 1 프레임 (32) 이 접하는 면의 면적의 합계) 의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하가 되도록 구성되어 있다.
또한, 경계면 (X31) 은 그 면적이, 발광 장치 (31) 의 광방출면 (Y31) (여기서는, 광출사면 (31A) 에 일치) 면적의 통상 50% 이하, 바람직하게는 30% 이하가 되도록 구성되어 있다.
본 실시형태의 발광 장치 (31) 는 상기한 바와 같이 구성되어 있다. 따라서, 청색 LED (33) 로부터 청색광이 발해지면, 그 일부는 녹색 발광부 (34) 에서 여기광으로서 사용되고, 녹색 발광부 (34) 로부터 녹색광이 발해진다. 또한, 청색 LED (33) 로부터 발해진 청색광의 다른 일부는 적색 발광부 (35) 에서 여기광으로서 사용되고, 적색 발광부 (35) 로부터 적색광이 발해진다. 그리고, 녹색 발광부 (34) 에서 발해진 녹색광은, 그 일부가 적색 발광부 (35) 에 흡수되어, 여기광으로서 사용되게 된다. 그리고, 이렇게 해서 발해진 청색광, 녹색광 및 적색광이, 각각 광출사면 (31A) (즉, 광방출면 (Y31)) 으로부터 소정 방향으로 방출된다.
이러한 구성에 의해, 발광 장치 (31) 는 높은 발광 효율 및 연색성을 발휘할 수 있다. 즉, 녹색 발광부 (34) 및 적색 발광부 (35) 가 광출사면 (31A) 에 있어서 개방됨과 함께, 경계면 (X31) 의 면적을, 녹색 발광부 (34) 의 전체 표면적에 대하여 소정치 (50%) 이하로 하고 있기 때문에, 녹색 발광부 (34) 로부터 발해지는 광이 적색 발광부 (35) 에 흡수되는 양을 억제할 수 있고, 이것에 의해, 발광 장치 (31) 의 발광 효율을 높일 수 있다. 또한, 발광 장치 (31) 로부터 방출되는 광의 성분의 편차를 억제할 수도 있기 때문에, 발광 장치 (31) 의 연색성이나 색 재현성도 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 발광 장치 (31) 에 의하면, 제 1∼제 3 실시형태의 발광 장치 (1, 11, 21) 와 동일한 작용, 효과를 나타낼 수 있다.
[5.발광 장치의 용도]
본 발명의 발광 장치의 용도에 제한은 없으며, 광을 사용하는 임의의 용도에 적용할 수 있다. 용도의 구체예를 들면, 조명, 디스플레이용 백라이트 유닛, 디스플레이 등을 들 수 있다.
본 발명의 발광 장치를 조명으로 사용할 때에 있어서 특별한 제한은 없고, 예를 들어 카메라용 플래시, 비디오카메라의 라이트, 실내외 조명 기구 등, 조명으로서 다양한 양태로 사용할 수 있다. 또, 본 발명의 발광 장치는, 제 1 발광부 및 제 2 발광부 각각으로부터 방출되는 광의 파장 (즉, 색) 이 상이하지만, 발광 장치로부터 방출된 광은 발광 장치로부터 방출된 후 충분히 확산되어, 광원, 제 1 발광부 및 제 2 발광부로부터 발해진 광이 충분히 혼합된 상태에서 눈에 보이기 때문에, 시각에 의해 관찰한 경우에는 광은 성분별로 분리되지 않고 목적으로 하는 색로서 보이게 된다. 본 발명의 발광 장치를 조명으로서 사용하면, 연색성이 높은 광을 높은 발광 효율로 조사하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 발광 장치는, 예를 들어 도광판 등의 광학부재와 조합함으로써 백라이트 유닛으로 사용할 수 있다. 구체예를 들면, 휴대전화의 디스플레이 등에는 액정 표시부를 배면에서부터 비추기 위해서 디스플레이용의 백라이트 유닛이 장착되어 있는데, 이 디스플레이용 백라이트 유닛에 본 발명의 발광 장치를 사용할 수 있다.
도 7 은, 본 발명의 발광 장치를 사용한 백라이트 유닛의 일례에 관해서 설명하기 위해, 휴대전화 디스플레이 (41) 의 요부의 단면을 모식적으로 나타내는 도 면이다. 도 7 과 같이, 액정 표시부 (42) 의 배면에는, 액정 표시부 (42) 의 배면 전체에 대응한 크기의 도광판 (43) 이 장착되어 있다. 이 도광판 (43) 은 가시영역의 광을 전부 투과시키는 투명한 소재에 의해 형성된 평판형의 광학부재로서 형성되어 있고, 그 측방에는 발광 장치 (44) 가 장착되어 있다. 이 발광 장치 (44) 는 방출되는 광을 도광판 (43) 에 입사시킬 수 있도록 장착되어 있고, 이 도광판 (43) 과 발광 장치 (44) 에 의해 디스플레이용 백라이트 유닛 (45) 이 구성되어 있다. 따라서, 발광 장치 (44) 가 방출한 광은 도광판 (43) 에 입사되어, 도광판 (43) 의 액정 표시부 (42) 에 면한 면으로부터 액정 표시부를 향하여 방출된다. 이것에 의해, 액정 표시부 (42) 를 밝게 비추는 것이 가능해진다. 이 때, 발광 장치 (44) 의 제 1 발광부 및 제 2 발광부 각각으로부터 방출되는 광의 파장 (즉, 색) 이 상이하지만, 발광 장치 (44) 로부터 방출된 광은 도광판 (43) 중에서 서로 혼합되어 균일해지기 때문에, 액정 표시부 (42) 를 비출 때에 색 불균일 등이 생길 우려는 없다.
또한, 비교적 대형의 디스플레이 등에 본 발명의 발광 장치를 사용하는 경우에는, 배면으로부터 직접 액정 표시부를 비추는 백라이트로서 본 발명의 발광 장치를 사용하는 경우가 있다. 이러한 경우에도, 발광 장치로부터 방출된 광은 액정 표시부에 도달하는 동안에 서로 혼합되어 균일해지기 때문에, 색 불균일이 생길 우려는 없다.
또, 발광 장치가 방출하는 광의 각 성분을 혼합하기 위해서, 확산판이나 광확산층 등을 사용하여 발광 장치가 방출하는 광을 확산시키도록 하면, 보다 확실하 게 광을 균일화할 수 있다. 이러한 방법은, 예를 들어 오디오 기기의 인디케이터 등과 같은, 발광색의 미소한 불균일도 남기지 않도록 하는 것이 바람직한 용도에 사용하기에 적합하다.
이와 같이 디스플레이의 백라이트 또는 백라이트 유닛으로서 본 발명의 발광 장치를 사용하면, 색 재현성이 양호하고, 또한 높은 발광 효율 (휘도) 을 갖는 디스플레이의 제공이 가능해진다.
(실시예 1)
실시예 1 에서는, 상기 서술한 본 발명의 제 1 실시형태의 발광 장치와 동일한 구성의 발광 장치를 제조하여, 그 발광 효율 및 연색성을 평가하였다. 또, 실시예 1 및 후술하는 실시예 2 의 각 구성 요소 중, 도 3a 및 도 3b 에 대응하는 부분이 그려져 있는 것에 대해서는, 적절히 그 부호를 괄호를 사용하여 나타낸다.
우선, 저부에 전극이 패터닝된 컵형상의 오목부 (2A) 를 갖는 프레임 (2) 을 준비하고, 그 오목부 (2A) 의 바닥에 파장 450㎚∼470㎚ 에서 발광하는 광원으로서 발광 다이오드 (3) 를, 접착제로 은 페이스트 (6) 를 사용하여 다이 본딩하였다. 이 때, 발광 다이오드 (3) 에서 발생하는 열의 방열성을 고려하여, 다이 본딩에 사용하는 은 페이스트 (6) 는 얇고 균일하게 도포하였다. 이것을 150℃ 에서 2 시간 가열하여, 은 페이스트를 경화시킨 후, 발광 다이오드와 프레임의 전극을 와이어 본딩하였다. 와이어 (7) 는 직경 25㎛ 의 금선을 사용하였다.
본 실시예에서는, 제 1 발광부 (4) 의 발광 물질로는 Ca2 .97Ce0 .03Sc2Si3O12 로 표시되는 형광체를 사용하였다. 이 형광체는, 발광 다이오드 (3) 가 발하는 광을 흡수하고, 파장 470㎚∼690㎚ 의 광을 방출하는 것이다.
또한, 제 2 발광부 (5) 의 발광 물질로는, Ca0 .992AlSiEu0 .008N2 .85O0 . 15 로 표시되는 형광체를 사용하였다. 이 형광체는, 발광 다이오드 (3) 가 발하는 광 및 제 1 발광부 (4) 가 발하는 광을 흡수하고, 파장 540㎚∼760㎚ 의 광을 방출하는 것이다.
상기한 제 1 발광부 (4) 의 발광 물질 (즉, Ca2 .97Ce0 .03Sc2Si3O12) 을 에폭시 수지에 혼련하여 제 1 슬러리를 제조하였다. 이 제 1 슬러리에 있어서, 발광 물질과 규소 수지의 비율은 15:85 (중량비) 로 하였다.
또한, 제 2 발광부 (5) 의 발광 물질 (즉, Ca0 .992AlSiEu0 .008N2 .85O0 .15) 을 규소 수지에 혼련하여 제 2 슬러리를 제조하였다. 이 제 2 슬러리에 있어서, 발광 물질과 규소 수지의 비율은 5:95 (중량비) 로 하였다.
프레임 (2) 의 오목부 (2A) 에 있어서 제 2 슬러리가 도입되는 부분, 즉, 제 2 발광부 (5) 가 형성되는 부분에 제 1 슬러리가 들어가지 않도록 스페이서를 삽입하여, 제 1 슬러리를 프레임 (2) 의 오목부 (2A) 에 주입하고, 가열하여 경화시켰다. 이것에 의해, 제 1 발광부 (4) 가 형성되었다. 이어서, 스페이서를 제거한 후, 오목부의 나머지 부분에 제 2 슬러리를 주입하고, 가열하여 경화시켰다. 이것에 의해, 제 2 발광부 (5) 가 형성되었다. 이 때, 도 3a 및 도 3b 에 나타낸 본 발명의 제 1 실시형태의 발광 장치 (1) 와 마찬가지로, 오목부 (2A) 의 저부에서 개구부에 걸쳐서 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 가 각각 형성되고, 또한, 발광 다이오드 (3) 의 전체 둘레를 제 1 발광부 (4) 가 덮도록 하였다. 따라서, 제 1 발광부 (4) 는 제 2 발광부 (5) 보다 발광 다이오드 (3) 의 가까이에 위치하게 된다.
또, 제 1 발광부 (4) 의 발광 물질과 제 2 발광부 (5) 의 발광 물질의 비율은, 발광 장치로부터 방출되는 광이 백색광이 되도록 설정하였다.
이상의 조작에 의해 발광 장치를 제조하였다.
이 발광 장치에서는, 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 는 각각 오목부 (2A) 의 개구부에서 발광 장치 외부에 면하고 있다. 또한, 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 가 외부에 면한 면이 본 실시예의 발광 장치의 광출사면 (1A) 을 형성한다. 따라서, 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 는 각각 광출사면 (1A) 에서 개방되어 있다.
또한, 발광 장치의 각 부의 치수를 측정하고, 측정한 치수로부터 산출함으로써, 제 1 발광부 (4) 와 제 2 발광부 (5) 의 경계면 (X1) 의 면적, 제 1 발광부 (4) 의 표면적, 및 발광 장치의 광방출면 (Y1) 의 면적을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
이 발광 장치를, 발광 다이오드 (3) 에 0.07W 의 전력을 공급하여 발광시켰다. 이 때에 발광 장치로부터 발해지는 광의 발광 스펙트럼을 적분구를 사용하 여 측정함으로써, 전체 광속 (光束), 색도, 및 연색성을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 연색성은, 「JIS Z 8726」에 따라서 산출한 R1∼R8 의 평균치 (Ra) 를 사용하였다. 또한, 표 1 에 있어서, 색도 (x/y) 는 색 좌표를 나타낸다.
(실시예 2)
제 1 발광부 (4) 의 발광 재료로서, Ca0 .99Ce0 .01Sc2O4 로 표시되는 형광체를 사용한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 발광 장치를 제조하고, 제 1 발광부 (4) 와 제 2 발광부 (5) 의 경계면 (X1) 의 면적, 제 1 발광부 (4) 의 표면적, 및 발광 장치의 광방출면 (Y1) 의 면적, 그리고, 발광 장치를 발광시켰을 때의 발광 장치로부터 발해지는 광의 전체 광속, 색도, 및 연색성을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 이 발광 장치에서도, 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 는 각각 오목부 (2A) 의 개구부에서 발광 장치 외부에 면하고 있고, 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 가 외부에 면한 면이 본 실시예의 발광 장치의 광출사면 (1A) 을 형성하기 때문에, 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 는, 각각 광출사면 (1A) 에서 개방되어 있게 된다.
(비교예 1)
오목부 (2A) 의 저부에서 개구부에 걸쳐서 제 1 발광부 (4) 및 제 2 발광부 (5) 를 각각 형성하는 대신에, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 오목부 (2A) 의 저부에 발광 다이오드 (3) 전체를 덮도록 하여 제 2 발광부 (5) 를 형성하고, 그 제 2 발광부 (5) 의 상부 {즉, 오목부 (2A) 의 개구측} 에, 제 2 발광부 (5) 의 상부 전체를 덮도록 하여 제 1 발광부 (4) 를 형성하는 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 발광 장치를 제조하였다.
또, 도 8 은 비교예 1 의 발광 장치의 모식적인 단면도인데, 도 3a 및 도 3b 에 기재된 구성 요소에 대응하는 부분은 도 3a 및 도 3b 와 동일한 부호를 붙여서 나타낸다.
이 발광 장치에서는, 오목부 (2A) 의 개구부의 광출사면 (1A) 에 있어서 제 1 발광부 (4) 만이 외부에 면하고 있고, 제 2 발광부 (5) 는 그 상부가 제 1 발광부 (4) 에 덮여 있다. 따라서, 제 2 발광부 (5) 는 광출사면 (1A) 에 있어서 개방되어 있지 않다.
이 발광 장치에 대하여, 실시예 1 과 동일하게 하여, 제 1 발광부 (4) 와 제 2 발광부 (5) 의 경계면 (X1) 의 면적, 제 1 발광부 (4) 의 표면적, 및 발광 장치의 광방출면 (Y1) 의 면적, 그리고, 발광 장치를 발광시켰을 때의 발광 장치로부터 발해지는 광의 전체 광속, 색도, 및 연색성을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
(비교예 2)
프레임의 오목부에, 제 1 발광부 및 제 2 발광부를 형성하는 대신에, (Y0.8Ce0.1Tb0.1)3Al5O12 로 표시되는 형광체와 규소 수지의 슬러리를 부어 넣고, 가열하여 경화시켜, 단일한 발광부를 형성한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 발 광 장치를 제조하였다.
이 발광 장치에 대해 실시예 1 과 동일하게 하여, 발광 장치의 광방출면의 면적, 그리고, 발광 장치를 발광시켰을 때의 발광 장치로부터 발해지는 광의 전체 광속, 색도, 및 연색성을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 비교예 2 의 발광 장치는 발광부를 하나밖에 갖고 있지 않기 때문에, 경계면이나 제 1 발광부의 면적은 측정할 수 없다.
전체 광속 (lm) 색도 (x/y) Ra 경계면의 면적 (㎟) 제 1 발광부의 표면적 (㎟) 광방출면의 면적 (㎟)
실시예 1 1.7 0.31/0.33 91 2.5 17.0 7.1
실시예 2 1.7 0.32/0.33 91 2.5 17.0 7.1
비교예 1 1.5 0.31/0.33 91 5.3 18.3 7.1
비교예 2 2.3 0.31/0.33 79 - - 7.1
표 1 로부터 알 수 있듯이, 제 1 발광부 및 제 2 발광부가 광출사면에 있어서 개방되고, 또한, 제 1 발광부와 제 2 발광부의 경계면의 면적이 제 1 발광부의 표면적의 50% 이하인 실시예 1, 2 의 발광 장치는, 비교예 1 의 발광 장치보다 높은 광속을 방출할 수 있다. 따라서, 비교예 1 의 발광 장치보다 높은 발광 효율을 가짐을 알 수 있다.
또한, 표 1 에서는, 실시예 1, 2 의 발광 장치가 상기 조건을 만족하지 않는 비교예 2 의 발광 장치보다 큰 Ra 값을 갖고, 따라서, 비교예 2 의 발광 장치보다 높은 연색성을 발휘함을 알 수 있다.
이상과 같이, 종래 기술에 의해서는 발광 효율 및 연색성의 양쪽 모두가 우수한 발광 장치를 제공할 수 없었지만, 실시예 1, 2 로부터, 본 발명에 의해서 발광 효율 및 연색성의 양쪽 모두 우수한 발광 장치를 실현할 수 있음이 확인되었다.
본 발명은 광을 사용하는 임의의 분야에 있어서 사용할 수 있고, 예를 들어 옥내 및 옥외용 조명등 외에, 휴대전화, 가정용 전화 제품, 옥외 설치용 디스플레이 등과 같은 각종 전자기기의 화상 표시 장치 등에 사용하기에 적합하다.
본 발명에 대해 특정한 양태를 사용하여 상세히 설명하였지만, 당업자에 있어서, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능함은 분명하다.
또 본 출원은, 2004년 6월 30일자로 출원된 일본국 특허출원 (특원 2004-194153) 에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

Claims (6)

  1. 광원과,
    상기 광원이 발하는 광에 의해 여기되고 상기 광원이 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 1 종 이상의 발광 물질을 함유하는 제 1 발광부와,
    상기 광원 및 상기 제 1 발광부가 발하는 광에 의해 여기되고 상기 제 1 발광부가 발하는 광보다 장파장의 성분을 포함하는 광을 발하는 1 종 이상의 발광 물질을 함유하는 제 2 발광부와,
    상기 광원, 상기 제 1 발광부 및 상기 제 2 발광부가 발하는 광을 외부로 방출하는 광출사면을 구비하는 발광 장치로서,
    상기 제 1 발광부 및 상기 제 2 발광부가 상기 광출사면에 있어서 개방되고,
    상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부의 경계면의 면적이, 상기 제 1 발광부의 표면적의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경계면의 면적이, 광방출면 전체 면적의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 발광부가, 상기 제 2 발광부보다 상기 광원에 가까운 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 조명.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 디스플레이용 백라이트.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 디스플레이.
KR1020077002143A 2004-06-30 2005-06-29 발광 장치 그리고 그것을 사용한 조명, 디스플레이용백라이트 및 디스플레이 KR20070039569A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004194153A JP2006019409A (ja) 2004-06-30 2004-06-30 発光装置並びにそれを用いた照明、ディスプレイ用バックライト及びディスプレイ
JPJP-P-2004-00194153 2004-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070039569A true KR20070039569A (ko) 2007-04-12

Family

ID=35782738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077002143A KR20070039569A (ko) 2004-06-30 2005-06-29 발광 장치 그리고 그것을 사용한 조명, 디스플레이용백라이트 및 디스플레이

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7474050B2 (ko)
EP (1) EP1780805A4 (ko)
JP (1) JP2006019409A (ko)
KR (1) KR20070039569A (ko)
CN (1) CN1981391A (ko)
TW (1) TW200607125A (ko)
WO (1) WO2006003930A1 (ko)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090026920A1 (en) 2004-06-30 2009-01-29 Mitsubishi Chemical Corporation Phosphor, light-emitting device using same, image display and illuminating device
WO2006003931A1 (ja) 2004-06-30 2006-01-12 Mitsubishi Chemical Corporation 発光装置、照明、表示装置用バックライトユニット及び表示装置
JP5226929B2 (ja) 2004-06-30 2013-07-03 三菱化学株式会社 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置
TWI413274B (zh) 2005-03-18 2013-10-21 Mitsubishi Chem Corp 發光裝置，白色發光裝置，照明裝置及影像顯示裝置
US7731377B2 (en) * 2006-03-21 2010-06-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Backlight device and display device
US8080828B2 (en) 2006-06-09 2011-12-20 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Low profile side emitting LED with window layer and phosphor layer
US7626210B2 (en) * 2006-06-09 2009-12-01 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Low profile side emitting LED
JP5188687B2 (ja) * 2006-07-18 2013-04-24 昭和電工株式会社 蛍光体及びその製造法並びに発光装置
WO2008026699A1 (en) * 2006-08-30 2008-03-06 Kyocera Corporation Light-emitting device
US20080064131A1 (en) * 2006-09-12 2008-03-13 Mutual-Tek Industries Co., Ltd. Light emitting apparatus and method for the same
US20080151143A1 (en) * 2006-10-19 2008-06-26 Intematix Corporation Light emitting diode based backlighting for color liquid crystal displays
CN101569019A (zh) * 2006-12-05 2009-10-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 特别具有发光陶瓷的照明装置
JP4753904B2 (ja) 2007-03-15 2011-08-24 シャープ株式会社 発光装置
US9046634B2 (en) * 2007-06-14 2015-06-02 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Thin flash or video recording light using low profile side emitting LED
US7538359B2 (en) * 2007-08-16 2009-05-26 Philips Lumiled Lighting Company, Llc Backlight including side-emitting semiconductor light emitting devices
JP5302533B2 (ja) * 2007-11-30 2013-10-02 パナソニック株式会社 発光装置
RU2484552C2 (ru) * 2008-01-31 2013-06-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Светоизлучающее устройство
JP5284006B2 (ja) * 2008-08-25 2013-09-11 シチズン電子株式会社 発光装置
JP2011107309A (ja) * 2009-11-16 2011-06-02 Asahi Kasei E-Materials Corp 偏光光源
WO2011122655A1 (ja) * 2010-03-30 2011-10-06 三菱化学株式会社 発光装置
JP2012004485A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Nec Corp 蓄光材料を用いた発光システムおよびこれを備えた携帯機器
JP2012064925A (ja) 2010-08-18 2012-03-29 Mitsubishi Chemicals Corp Ｌｅｄ発光装置及びｌｅｄ発光装置を備えたインジケータ
US8373183B2 (en) * 2011-02-22 2013-02-12 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited LED package for uniform color emission
DE102011050450A1 (de) * 2011-05-18 2012-11-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip, optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
CN104747975A (zh) * 2013-12-30 2015-07-01 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 激光二极管光源装置及其背光模组
JP5902759B2 (ja) * 2014-06-30 2016-04-13 レノボ・イノベーションズ・リミテッド（香港） 蓄光材料を用いた発光システムおよびこれを備えた携帯機器
DE102014114914A1 (de) * 2014-10-14 2016-04-14 Osram Opto Semiconductors Gmbh Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
JP6242437B2 (ja) * 2016-06-10 2017-12-06 シャープ株式会社 発光装置
CN106978176B (zh) * 2017-05-18 2019-03-08 济南大学 一种黄色荧光粉及制备方法和其在发光器件中的应用
KR102593592B1 (ko) 2018-05-04 2023-10-25 엘지이노텍 주식회사 조명 장치

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW353678B (en) 1994-08-17 1999-03-01 Mitsubishi Chem Corp Aluminate phosphor
JP2000194285A (ja) * 1998-12-28 2000-07-14 Sanyo Electric Co Ltd 発光素子及びディスプレイ
JP3366609B2 (ja) * 1999-12-27 2003-01-14 アルプス電気株式会社 磁気ヘッドおよび磁気記録装置
JP2001184921A (ja) * 1999-12-28 2001-07-06 Toshiba Corp 発光装置
US7001537B2 (en) 2001-04-27 2006-02-21 Kasei Optonix, Ltd. Phosphor and its production process
EP1298183A1 (en) 2001-04-27 2003-04-02 Kasei Optonix, Ltd. Phosphor and production method therefor
US7189340B2 (en) 2004-02-12 2007-03-13 Mitsubishi Chemical Corporation Phosphor, light emitting device using phosphor, and display and lighting system using light emitting device
JP4032682B2 (ja) * 2001-08-28 2008-01-16 三菱化学株式会社 蛍光体
AU2003211509A1 (en) 2002-02-15 2003-09-04 Mitsubishi Chemical Corporation Light emitting device and illuminating device using it
JP4280038B2 (ja) * 2002-08-05 2009-06-17 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP4197109B2 (ja) * 2002-08-06 2008-12-17 静雄 藤田 照明装置
CN100353234C (zh) 2002-08-30 2007-12-05 三菱化学株式会社 彩色液晶显示装置
JP3837588B2 (ja) 2003-11-26 2006-10-25 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体と蛍光体を用いた発光器具
US7250715B2 (en) * 2004-02-23 2007-07-31 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Wavelength converted semiconductor light emitting devices
JP2005243699A (ja) 2004-02-24 2005-09-08 Mitsubishi Chemicals Corp 発光素子、及び画像表示装置、並びに照明装置
JP2008502102A (ja) * 2004-06-04 2008-01-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ エレクトロルミネッセント構造、及びｅｌ構造を有するｌｅｄ
JP5226929B2 (ja) 2004-06-30 2013-07-03 三菱化学株式会社 発光素子並びにそれを用いた照明装置、画像表示装置
WO2006003931A1 (ja) 2004-06-30 2006-01-12 Mitsubishi Chemical Corporation 発光装置、照明、表示装置用バックライトユニット及び表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7474050B2 (en) 2009-01-06
CN1981391A (zh) 2007-06-13
EP1780805A1 (en) 2007-05-02
JP2006019409A (ja) 2006-01-19
EP1780805A4 (en) 2013-02-20
WO2006003930A1 (ja) 2006-01-12
TW200607125A (en) 2006-02-16
US20070222360A1 (en) 2007-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070039569A (ko) 발광 장치 그리고 그것을 사용한 조명, 디스플레이용백라이트 및 디스플레이
EP1865564B1 (en) Light-emitting device, white light-emitting device, illuminator, and image display
EP1512181B1 (en) Semiconductor emitter comprising a saturated phosphor
JP5320655B2 (ja) 発光装置、照明、表示装置用バックライトユニット及び表示装置
JP5422721B2 (ja) 白色ｌｅｄランプ、バックライトおよび照明装置
US6747406B1 (en) LED cross-linkable phospor coating
US7854859B2 (en) Nitride phosphor, method for producing this nitride phosphor, and light emitting device that uses this nitride phosphor
WO2006003931A1 (ja) 発光装置、照明、表示装置用バックライトユニット及び表示装置
JP4857735B2 (ja) 発光装置
JP5721921B2 (ja) 白色発光装置及び照明装置
JP5066786B2 (ja) 窒化物蛍光体及びそれを用いた発光装置
JP2006524425A (ja) 白色半導体発光装置
WO2006135005A1 (ja) 発光装置
US11282988B2 (en) Light-emitting device and method of forming the same
KR100707871B1 (ko) 조명용 백색 발광장치
KR20070035591A (ko) 발광 장치, 조명, 표시 장치용 백라이트 유닛 및 표시 장치
KR20050019741A (ko) 포화 인광체 고체 에미터

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application