KR20170016815A - 발광 디바이스 - Google Patents

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KR20170016815A
KR20170016815A KR1020167025770A KR20167025770A KR20170016815A KR 20170016815 A KR20170016815 A KR 20170016815A KR 1020167025770 A KR1020167025770 A KR 1020167025770A KR 20167025770 A KR20167025770 A KR 20167025770A KR 20170016815 A KR20170016815 A KR 20170016815A
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마사아키 가도미
히데키 아사노
다카시 니시미야
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

양자 도트를 사용한 발광 디바이스이며, 색조 불균일이 작은 발광 디바이스를 제공한다. 발광 디바이스(1)는 발광부(30)와, 광원(20)을 구비한다. 발광부(30)는 양자 도트를 포함한다. 광원(20)은 발광부(30)의 평면에서 볼 때 중앙부에 배치되어 있다. 광원(20)은 발광부(30)에 대해 양자 도트의 여기 파장의 광을 출사한다. 발광부(30)의 적어도 주연부에 있어서, 발광부(30)의 두께가 외측을 향해 점감되어 있다.

Description

발광 디바이스 {LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 디바이스에 관한 것이다.
최근 들어, 발광 다이오드를 사용한 발광 디바이스의 진보가 눈부시고, 액정의 백라이트, 대형 디스플레이 등에 채용되고 있다. 특히, 단파장 광의 발광 소자의 반도체 재료의 발전에 의해, 단파장의 광을 얻을 수 있게 되어 왔으므로, 이것을 사용하여 형광체를 여기하여 보다 다양한 파장의 광을 얻을 수 있게 되었다.
종래, 양자 도트를 사용한 발광 디바이스가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 청색 LED와, 청색 LED를 밀봉하고 있고, 양자 도트를 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 밀봉부를 구비하는 발광 디바이스가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2010-126596호 공보
그런데, 양자 도트를 사용한 발광 디바이스에 있어서는, 발광 디바이스로부터 출사하는 광의 색조가, 광의 출사 방향에 따라 상위하지 않은 것이 요구되고 있다. 구체적으로는, 예를 들어 발광 디바이스로부터 광축 방향을 따라 출사한 광과, 광축에 대해 경사진 방향을 따라 출사한 광에서, 서로 색조가 상위하지 않은 것이 요구되고 있다.
그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 발광 디바이스는 수지 조성물에 분산제를 함유시키고, 청색 LED로부터 출사하는 광을 양자 도트에 균일하게 조사시켜 변환 효율을 향상시키는 것이고, 색조 불균일의 개선에 이르고 있지 않다.
본 발명은 양자 도트를 사용한 발광 디바이스이며, 색조 불균일이 작은 발광 디바이스를 제공한다.
본 발명에 관한 발광 디바이스는 발광부와, 광원을 구비한다. 발광부는 양자 도트를 포함한다. 광원은 발광부의 평면에서 볼 때 중앙부에 배치되어 있다. 광원은 발광부에 대해 양자 도트의 여기 파장의 광을 출사한다. 발광부의 적어도 주연부에 있어서, 발광부의 두께가 외측을 향해 점감되어 있다.
본 발명에 관한 발광 디바이스는 광원 및 발광부를 수용하는 오목부를 갖는 디바이스 본체와, 오목부를 덮고, 디바이스 본체와 함께 광원 및 발광부를 밀봉하는 커버 부재를 더 구비하고 있어도 된다. 그 경우, 발광부는 커버 부재의 오목부측의 표면 상에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 발광 디바이스는 제1 주벽부와, 제1 주벽부와 간격을 두고 대향하고 있는 제2 주벽부와, 제1 주벽부와 제2 주벽부를 접속하고 있는 측벽부를 갖고, 광원과는 이격되어 배치된 셀을 더 구비하고 있어도 된다. 그 경우, 발광부는 셀 내에 있어서, 제1 또는 제2 주벽부 상에 형성되어 있어도 된다.
본 발명에 관한 발광 디바이스에서는, 광원은, 바람직하게는 발광부에 대해 발산광을 출사한다.
본 발명에 관한 발광 디바이스에서는, 바람직하게는 평면에서 볼 때, 발광부는 광원보다도 대면적이다.
본 발명에 관한 발광 디바이스에서는, 발광부로부터는, 바람직하게는 양자 도트의 발광과, 광원으로부터 출사되어 발광부를 투과한 광의 혼합광이 출사된다.
본 발명에 따르면, 양자 도트를 사용한 발광 디바이스이며, 색조 불균일이 작은 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 발광 디바이스의 모식적 단면도이다.
도 2는 제2 실시 형태에 관한 발광 디바이스의 모식적 단면도이다.
도 3은 제3 실시 형태에 관한 발광 디바이스의 모식적 단면도이다.
도 4는 제4 실시 형태에 관한 발광 디바이스의 모식적 단면도이다.
도 5는 제5 실시 형태에 관한 발광 디바이스의 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명을 실시한 바람직한 형태의 일례에 대해 설명한다. 단, 하기의 실시 형태는 단순한 예시이다. 본 발명은 하기의 실시 형태로 전혀 한정되지 않는다.
또한, 실시 형태 등에 있어서 참조하는 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능을 갖는 부재는 동일한 부호로 참조하는 것으로 한다. 또한, 실시 형태 등에 있어서 참조하는 도면은 모식적으로 기재된 것이다. 도면에 묘화된 물체의 치수 비율 등은 현실의 물체의 치수 비율 등과는 다른 경우가 있다. 도면 상호간에 있어서도, 물체의 치수 비율 등이 다른 경우가 있다. 구체적인 물체의 치수 비율 등은 이하의 설명을 참작하여 판단되어야 한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 제1 실시 형태에 관한 발광 디바이스(1)의 모식적 단면도이다.
발광 디바이스(1)는 여기광이 입사했을 때에 여기광과는 다른 파장의 광을 출사하는 디바이스이다. 발광 디바이스(1)는 여기광과, 여기광의 조사에 의해 발생한 광의 혼합광을 출사하는 것이어도 된다.
발광 디바이스(1)는 디바이스 본체(10)를 갖는다. 디바이스 본체(10)는 제1 부재(11)와, 제2 부재(12)를 갖는다. 제2 부재(12)는 제1 부재(11) 상에 설치되어 있다. 제2 부재(12)에는 제1 부재(11)에 개구되는 관통 구멍(12a)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(12a)에 의해 오목부(13)가 구성되어 있다. 또한, 관통 구멍(12a)은 제1 부재(11)측을 향해 끝이 가늘게 되어 있다. 이로 인해, 오목부(13)의 측벽(13a)은 제1 부재(11)의 주면에 대해 경사져 있다.
디바이스 본체(10)는 어떤 재료로 구성되어 있어도 된다. 디바이스 본체(10)는, 예를 들어 저온 동시 소성 세라믹스 등의 세라믹스, 금속, 수지, 유리 등에 의해 구성되어 있어도 된다. 제1 부재(11)를 구성하고 있는 재료와, 제2 부재(12)를 구성하고 있는 재료는 동일해도 되고, 상이해도 된다.
디바이스 본체(10)의 오목부(13)의 저벽(13b) 상에는 광원(20)이 배치되어 있다. 광원(20)은, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 소자, LD(Laser Diode) 소자 등에 의해 구성할 수 있다. 본 실시 형태에서는 광원(20)이 LED에 의해 구성되어 있는 예에 대해 설명한다.
오목부(13) 내에는 발광부(30)가 배치되어 있다. 이 발광부(30)와 광원(20)은 오목부(13)에 수용되어 있다. 발광부(30)는 광원(20)으로부터의 광이 입사하도록 배치되어 있다. 구체적으로는, 발광 디바이스(1)에서는, 발광부(30)는 커버 부재(40)의 오목부(13)측의 표면 상에 설치되어 있다. 발광부(30)는 광원(20)의 상방에 있어서, 광원(20)을 덮도록 배치되어 있다.
광원(20)은 발광부(30)에 대해 발산광을 출사한다. 광원(20)은 발광부(30)에 포함되는 양자 도트의 여기 파장의 광을 발광부(30)에 대해 출사한다. 또한, 광원(20)으로부터 출사되는 광은 반드시 양자 도트의 여기 파장의 광만일 필요는 없다. 광원(20)으로부터 출사되는 광은, 예를 들어 양자 도트의 여기 파장의 광에 더하여, 그 이외의 파장의 광을 포함하고 있어도 된다.
평면에서 볼 때, 광원(20)은 발광부(30)의 중앙부에 배치되어 있다. 광원(20)은 발광부(30)의 두께 방향으로 연장되는 중심선(C)과 겹치도록 배치되어 있다. 발광부(30)는 광원(20)보다도 대면적이다. 발광부(30)의 면적은 광원(20)의 면적의 2배 내지 400배인 것이 바람직하고, 20배 내지 75배인 것이 보다 바람직하다. 발광부(30)의 면적이 지나치게 작으면, 평면에서 볼 때, 발광부(30)를 통과하여 출사하는 부분과 발광부(30)를 통과하지 않고 출사하는 부분이 존재하기 쉬워져, 색조 불균일이 커진다. 한편, 발광부(30)의 면적이 지나치게 크면, 발광부(30)의 주변부에 광원(20)으로부터 출사하는 광이 조사되기 어려워져, 색조 불균일이 커진다.
발광부(30)는 양자 도트를 포함한다. 발광부(30)는 1종류의 양자 도트를 포함하고 있어도 되고, 복수 종류의 양자 도트를 포함하고 있어도 된다.
또한, 양자 도트는 양자 도트의 여기광이 입사했을 때에, 여기광과는 다른 파장의 광을 출사한다. 양자 도트로부터 출사되는 광의 파장은 양자 도트의 입자경에 의존한다. 즉, 양자 도트의 입자경을 변화시킴으로써 얻어지는 광의 파장을 조정할 수 있다. 이로 인해, 양자 도트의 입자경은 얻고자 하는 광의 파장에 따른 입자경으로 되어 있다. 양자 도트의 입자경은, 통상 2㎚ 내지 10㎚ 정도이다.
예를 들어, 파장 300㎚ 내지 440㎚의 자외 내지 근자외의 여기광을 조사하면 청색의 가시광(파장 440㎚ 내지 480㎚의 형광)을 발하는 양자 도트의 구체예로서는, 입자경이 2.0㎚ 내지 3.0㎚ 정도인 CdSe/ZnS의 미결정 등을 들 수 있다. 파장 300㎚ 내지 440㎚의 자외 내지 근자외의 여기광이나 파장 440㎚ 내지 480㎚의 청색의 여기광을 조사하면 녹색의 가시광(파장이 500㎚ 내지 540㎚인 형광)을 발하는 양자 도트의 구체예로서는, 입자경이 3.0㎚ 내지 3.3㎚ 정도인 CdSe/ZnS의 미결정 등을 들 수 있다. 파장 300㎚ 내지 440㎚의 자외 내지 근자외의 여기광이나 파장 440㎚ 내지 480㎚의 청색의 여기광을 조사하면 황색의 가시광(파장이 540㎚ 내지 595㎚인 형광)을 발하는 양자 도트의 구체예로서는, 입자경이 3.3㎚ 내지 4.5㎚ 정도인 CdSe/ZnS의 미결정 등을 들 수 있다. 파장 300㎚ 내지 440㎚의 자외 내지 근자외의 여기광이나 파장 440㎚ 내지 480㎚의 청색의 여기광을 조사하면 적색의 가시광(파장이 600㎚ 내지 700㎚인 형광)을 발하는 양자 도트의 구체예로서는, 입자경이 4.5㎚ 내지 10㎚ 정도인 CdSe/ZnS의 미결정 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에서는, 발광부(30)는 고체이다. 구체적으로는, 발광부(30)는 양자 도트가 분산된 수지를 포함한다. 양자 도트는 분산매 중에 대략 균일하게 분산되어 있는 것이 바람직하다. 양자 도트를 분산매 중에 대략 균일하게 분산시킴으로써, 발광부(30)로부터의 광량의 면 내 변동을 억제할 수 있다. 바람직하게 사용되는 수지의 구체예로서는, 예를 들어 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등을 들 수 있다.
또한, 발광부(30)로부터의 광량의 면 내 변동을 보다 억제하기 위해, 발광부(30)는 수지와 양자 도트 외에, 예를 들어 광분산제 등을 더 포함하고 있어도 된다.
또한, 발광부(30)는 복수층의 발광층의 적층체에 의해 구성되어 있어도 된다. 그 경우, 복수층의 발광층은 서로 다른 파장의 광을 출사하는 양자 도트를 포함하는 복수의 발광층을 포함하고 있어도 된다. 예를 들어, 제1 파장의 광을 출사하는 양자 도트를 포함하는 제1 발광층과, 제2 파장의 광을 출사하는 양자 도트를 포함하는 제2 발광층을 포함하는 복수의 발광층의 적층체에 의해 발광부(30)를 구성해도 된다.
오목부(13)는 커버 부재(40)에 의해 덮여 있다. 이 커버 부재(40)와 디바이스 본체(10)는 접합되어 있다. 커버 부재(40)와 디바이스 본체(10)에 의해 밀봉 공간(50)이 구획 형성되어 있다. 광원(20)과 발광부(30)는 이 밀봉 공간(50) 내에 밀봉되어 있다.
그런데, 발광부로부터의 광량의 면 내 변동을 적게 하는 등의 관점에서는, 발광부를 균일한 두께로 형성하는 것이 바람직하다고도 생각된다. 그러나, 균일한 두께의 발광부를 형성한 경우, 발광부 중, 광원의 바로 위에 위치하고 있는 부분과, 그 이외의 부분에서, 발광부에 입사한 광의 발광부 내에 있어서의 광로 길이가 다르다. 예를 들어, 발광부 중, 광원의 바로 위에 위치하고 있는 부분에는 발광부로의 광의 입사각이 수직이 된다. 즉, 광원의 바로 위에 위치하고 있는 부분에서는, 발광부로의 광의 입사각은 0°이다. 따라서, 광원의 바로 위에 위치하고 있는 부분에서는 광로 길이가 짧아진다. 발광부로의 광의 입사각은 평면에서 볼 때, 광원으로부터 이격될수록 커진다. 따라서, 평면에서 볼 때 광원으로부터 이격됨에 따라, 광로 길이가 길어진다. 이로 인해, 발광부가 균일 두께인 경우는, 발광부로의 입사광의 발광부 내에 있어서의 광로 길이는 평면에서 볼 때, 광원으로부터 이격될수록 길어진다. 따라서, 평면에서 볼 때, 발광부 중, 광원에 가까운 부분에 있어서는, 광로 길이가 짧아지는 만큼, 양자 도트에 의해 흡수되는 여기광의 광량이 적어지고, 양자 도트로부터의 발광의 광량도 적어진다. 한편, 발광부 중, 광원으로부터 이격된 부분에 있어서는, 광로 길이가 길어지는 만큼, 양자 도트에 의해 흡수되는 여기광의 광량이 많아지고, 양자 도트로부터의 발광의 광량도 많아진다. 이로 인해, 광원으로부터의 광과 양자 도트의 발광의 혼합광이 출사하는 발광 디바이스에 있어서는, 발광부로부터 출사되는 광의 색조는 발광부의 위치에 따라 다르다. 구체적으로는, 발광부 중, 평면에서 볼 때 광원으로부터 가까운 부분과, 이격된 부분에서, 발광 디바이스로부터 출사되는 광의 색조가 다르다.
발광 디바이스(1)에서는 발광부(30)의 적어도 주연부에 있어서, 발광부(30)의 두께가 외측을 향해 점감되어 있다. 이로 인해, 발광부(30)의 주연부에 있어서의 광로 길이가 짧다. 따라서, 발광부(30)의 중앙부에 있어서의 광로 길이와, 발광부(30)의 주연부에 있어서의 광로 길이의 차가 작다. 따라서, 발광부(30)의 중앙부로부터 출사되는 광의 색조와, 발광부(30)의 주연부로부터 출사되는 광의 색조의 차가 작다. 따라서, 발광 디바이스(1)에서는 색조 불균일이 작다.
발광 디바이스(1)의 색조 불균일을 보다 작게 하는 관점에서는, 광원으로부터 출사한 광의 발광부(30)에 있어서의 광로 길이가, 발광부(30)의 어느 부분에 있어서든 대략 일정한 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어 본 실시 형태와 같이, 발광부(30)의 두께는 평면에서 볼 때 중심으로부터 외측을 향해 단조 감소하고 있는 것이 바람직한 경우도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 다른 예에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 제1 실시 형태와 실질적으로 공통의 기능을 갖는 부재를 공통의 부호로 참조하고, 설명을 생략한다.
(제2 실시 형태)
도 2는 제2 실시 형태에 관한 발광 디바이스(1a)의 모식적 단면도이다.
제1 실시 형태에 관한 발광 디바이스(1)에서는, 발광부(30)의 두께는 평면에서 볼 때 중심으로부터 외측을 향해 단조 감소하고 있는 것이 바람직한 예에 대해 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 발광 디바이스(1a)에서는, 발광부(30)의 주연부를 제외한 부분의 두께는 대략 일정하다. 발광부(30)의 두께는 주연부에 있어서 외측을 향해 점감되어 있다.
또한, 발광부의 일부에 있어서, 외측을 향해 두께가 증가하고 있는 부분이 존재하고 있어도 된다.
(제3 실시 형태)
도 3은 제3 실시 형태에 관한 발광 디바이스(1b)의 모식적 단면도이다.
제1 및 제2 실시 형태에서는 커버 부재(40)의 오목부(13) 내측의 표면에 발광부(30)가 형성되어 있는 예에 대해 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성으로 한정되지 않는다. 도 3에 도시한 바와 같이, 발광 디바이스(1b)에서는, 발광부(30)는 오목부(13) 내에, 광원(20)을 막도록 설치되어 있다. 이 경우라도, 발광부(30)의 적어도 주연부에 있어서, 발광부(30)의 두께가 외측을 향해 점감되도록 구성함으로써 색조 불균일을 작게 할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 4는 제3 실시 형태에 관한 발광 디바이스(1c)의 모식적 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 발광 디바이스(1c)는 셀(60)을 구비하고 있다. 셀(60)은 제1 주벽부(61)와, 제2 주벽부(62)와, 측벽부(63)를 갖는다. 제1 주벽부(61)와, 제2 주벽부(62)는 간격을 두고 대향하고 있다. 측벽부(63)는 제1 주벽부(61)와 제2 주벽부(62) 사이에 설치되어 있다. 측벽부(63)는 제1 및 제2 주벽부(61, 62)의 각각과 접합되어 있다. 측벽부(63)와, 제1 및 제2 주벽부(61, 62)는, 예를 들어 양극 접합, 용접 또는 무기 접합재를 사용하여 접합되어 있어도 된다.
제1 및 제2 주벽부(61, 62)는, 예를 들어 유리, 세라믹스 등에 의해 구성할 수 있다. 측벽부(63)는, 예를 들어 유리, 세라믹스, 금속, 금속 코팅층에 의해 덮인 유리재 또는 세라믹재 등에 의해 구성할 수 있다.
발광부(30)는 제1 및 제2 주벽부(61, 62)의 각각의 내벽 상에 형성되어 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에서는 광원(20)과는 반대측에 위치하는 제1 주벽부(61)의 내벽 상에 형성되어 있다. 다만, 발광부는 광원측의 제2 주벽부의 내벽 상에 설치되어 있어도 된다.
본 실시 형태와 같이, 발광부(30)를 광원(20)과는 이격된 셀(60) 내에 배치함으로써, 광원(20)으로부터의 열이 발광부(30)에 전해지기 어렵다. 따라서, 발광부(30)의 열 열화를 억제할 수 있다.
(제5 실시 형태)
도 5는 제5 실시 형태에 관한 발광 디바이스의 모식적 단면도이다.
제1 및 제2 실시 형태에서는 광원(20)과 발광부(30) 사이에 위치하는 밀봉 공간(50)이 공간에 의해 구성되어 있는 예에 대해 설명하였다. 단, 본 발명은 이 구성으로 한정되지 않는다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제5 실시 형태에 관한 발광 디바이스(1d)에서는 밀봉 공간(50)에 수지(70)가 충전되어 있다. 이 경우, 수지(70)와 발광부(30) 사이의 굴절률 차 및 수지(70)와 광원(20) 사이의 굴절률 차를 작게 할 수 있다. 따라서, 광의 출사 효율을 향상시킬 수 있다.
수지(70)는, 예를 들어 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등에 의해 구성할 수 있다.
수지(70)는 광분산제를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 광원(20)으로부터 발광부(30)로의 광의 균일성을 더욱 높일 수 있다.
1, 1a, 1b, 1c, 1d : 발광 디바이스
10 : 디바이스 본체
11 : 제1 부재
12 : 제2 부재
12a : 관통 구멍
13 : 오목부
13a : 측벽
13b : 저벽
20 : 광원
30 : 발광부
40 : 커버 부재
50 : 밀봉 공간
60 : 셀
61 : 제1 주벽부
62 : 제2 주벽부
70 : 수지
63 : 측벽부
C : 중심선

Claims (6)

  1. 양자 도트를 포함하는 발광부와,
    상기 발광부의 평면에서 볼 때 중앙부에 배치되어 있고, 상기 발광부에 대해 상기 양자 도트의 여기 파장의 광을 출사하는 광원을 구비하고,
    상기 발광부의 적어도 주연부에 있어서, 상기 발광부의 두께가 외측을 향해 점감되어 있는, 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원 및 상기 발광부를 수용하는 오목부를 갖는 디바이스 본체와,
    상기 오목부를 막고, 상기 디바이스 본체와 함께 상기 광원 및 상기 발광부를 밀봉하는 커버 부재를 구비하고,
    상기 발광부는 상기 커버 부재의 상기 오목부측의 표면 상에 설치되어 있는, 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 제1 주벽부와,
    상기 제1 주벽부와 간격을 두고 대향하고 있는 제2 주벽부와,
    상기 제1 주벽부와 상기 제2 주벽부를 접속하고 있는 측벽부를 갖고, 상기 광원과는 이격되어 배치된 셀을 더 구비하고,
    상기 발광부는 상기 셀 내에 있어서, 상기 제1 또는 제2 주벽부 상에 설치되어 있는, 발광 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 상기 발광부에 대해 발산광을 출사하는, 발광 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 평면에서 볼 때, 상기 발광부는 상기 광원보다도 대면적인, 발광 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광부로부터는, 상기 양자 도트의 발광과, 상기 광원으로부터 출사되어 상기 발광부를 투과한 광의 혼합광이 출사하는, 발광 디바이스.
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