TW201306325A - 白光發光元件、顯示裝置以及使用上述的照明裝置 - Google Patents

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Abstract

一種白光發光元件，包含：發射藍光之藍光發光二極體(LED)；由所述藍光激發以發射黃光的黃磷光體，其選自由Y3Al5O12以及Lu3Al5O12組成之群；以及由所述藍光激發以發射紅光以及綠光的紅磷光體以及綠磷光體，其中獲自所述藍光與受所述藍光激發之光之混合物的白光對應於在CIE 1931色彩座標系統中由座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定的區。

Description

白光發射元件、顯示裝置以及使用上述的照明裝置 【相關申請案之交叉參考】
本申請案主張2011年7月18日於韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第2011-0070985號之優先權，所述申請案之揭露內容以引用之方式併入本文中。
本發明是關於一種白光發光元件，且更特定而言，是關於一種提供具有優異特性之白光的白光發光元件，以及使用所述白光發光元件的顯示裝置及照明裝置。
一般而言，將轉換光之波長的磷光體材料用來作為將來自各種光源之特定波長之光轉換成所要波長之光的材料。特定言之，在各種光源中，以低功率消耗驅動且具有優異發光效率之發光二極體已有利地應用於液晶顯示器(liquid crystal display，LCD)背光、載具照明以及家用照明裝置，因此近來，磷光體材料作為白光發光元件之製造中的核心技術的重要性已突顯。
一般而言，藉由將一或多種類型之磷光體(例如，紅、黃或綠磷光體)塗覆至藍光或紫外線發光二極體(light emitting diode，LED)晶片來製造白光發光元件。自白光發光元件發射之光的色彩特性可根據磷光體之類型以及其組合而大有變化。
即，當組合兩種或兩種以上類型之磷光體(例如，紅磷光體與一或多種不同磷光體)時而非使用單一磷光體(例 如，黃磷光體)時，可預期達成優異色域(color gamut)。然而，在此狀況下，與通常單獨使用黃磷光體相比較，效率降低且發光因數(luminosity factor)降級。
另外，由於使用LED之白光發光元件暴露至高溫條件，因此將所使用磷光體之溫度穩定性以及可靠性作為重要問題來考慮。溫度穩定性在高功率使用條件下可為至關緊要的。因此，需要在考慮所發射光之情況下適當地選擇磷光體之類型。
本發明之一態樣提供一種白光發光元件，所述白光發光元件能夠將諸如發光因數的色彩特性維持於所要等級並具有優異色域。
本發明之另一態樣提供使用所述白光發光元件之顯示裝置以及照明裝置。
根據本發明之一態樣，提供一種白光發光元件，所述白光發光元件包含：發射藍光之藍光發光二極體(LED)；由藍光激發以發射黃光的至少一種黃磷光體，其選自由Y3Al5O12以及Lu3Al5O12組成之群；以及由藍光激發以發射紅光的紅磷光體，其中獲自所述藍光與受所述藍光激發之光之混合物的白光對應於在CIE 1931色彩座標系統中由座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定的區。
黃磷光體可包含Y3Al5O12。在白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍可為550奈米至560奈米。
在白光之光譜中，當藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度的範圍可為0.0698至0.2124。
在一實例中，綠磷光體可與紅磷光體一起用作額外磷光體。在此狀況下，在白光之光譜中，當藍光之峰值強度為1時，490奈米處之相對強度的範圍可為0.0744至0.1006。
在不同實施例中，黃磷光體可包含Lu3Al5O12。在此狀況下，在白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍可為535奈米至545奈米。
當藍光之峰值強度在白光之光譜中為1時，630奈米處之相對強度的範圍可為0.0889至0.2379。
綠磷光體可與紅磷光體一起用作額外磷光體。在此狀況下，在白光之光譜中，當藍光之峰值強度為1時，490奈米處之相對強度的範圍可為0.0831至0.161。
根據本發明之另一態樣，提供一種白光發光元件，其包含：發射藍光之藍光發光二極體(LED)；以及由La3Si6N11表示之黃磷光體，其中獲自藍光與激發光之混合物的白光對應於由CIE 1931色彩座標系統中之座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定的區。
在此狀況下，在白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍可為532奈米至542奈米。
額外磷光體可為紅磷光體。在此狀況下，在白光之光譜中，當藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度的範圍可為0.0648至0.1913。
除紅磷光體外，或與紅磷光體一起，綠磷光體可用作額外磷光體。在此狀況下，當藍光之峰值強度在白光之光譜中為1時，630奈米處之相對強度的範圍可為0.0698至0.2124。
自藍光LED發射之藍光的主要波長帶的範圍可為435奈米至465奈米。白光之色域在sRGB區域上可為97%或以上。
白光之發光因數可大於225流明/瓦。特定言之，可維持白光之發光因數的值，所述白光之發光因數的值與黃磷光體存在時之白光之發光因數的值相比，減少的程度小於5%。
紅磷光體可為AAlSiNx：Eu(1x5)以及A2Si5N8：Eu中之至少一者，其中A可為Ba、Sr、Ca以及Mg中的至少一者。
綠磷光體可包含β-SiAlON：Eu或L3M5O12：Ce，其中L可為Lu、Yb以及Tb中之至少一者，且M可為Al以及Ga中的至少一者。
根據本發明之另一態樣，提供一種顯示裝置，所述顯示裝置包含：發光二極體(LED)光源模組；以及影像顯示面板，來自LED光源模組之光照射至影像顯示面板，從而顯示影像，其中LED光源模組包含電路板以及安裝於電路板上之至少一個前述白光發光元件。
根據本發明之另一態樣，提供一種照明裝置，所述照明裝置包含：發光二極體(LED)光源模組；以及安置於 LED光源模組上且使自LED光源模組入射之光均勻地漫射之漫射單元，其中LED光源模組包含電路板以及安裝於電路板上之至少一個前述白光發光元件。
自以下結合隨附圖式進行之詳細描述將更清楚地理解本發明之以上以及其他態樣、特徵以及其他優點。
現將參看隨附圖式詳細地描述本發明之實施例。然而，本發明可按許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之實施例。確切而言，提供此等實施例，使得本發明詳盡而完整，且向熟習此項技術者充分傳達本發明的範疇。在圖式中，部件之形狀以及尺寸為了清楚可予以誇示，且相同的參考數字將始終用以指定相同或類似的組件。
根據本發明之一態樣之白光發光元件包含：發射藍光之藍光發光二極體(LED)；由所述藍光激發以發射黃光的至少一種黃磷光體，其選自由Y3Al5O12以及Lu3Al5O12組成之群；以及由所述藍光激發以發射紅光的紅磷光體。
此處，混合紅磷光體以及與紅磷光體一起選擇之黃磷光體，使得所獲白光(獲自藍光與受藍光所激發之光之混合物)對應於在CIE 1931色彩座標系統中由座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定的區。
與單獨使用黃磷光體之狀況相比較，經由磷光體之混合物，可顯著地增強白光之色域。
舉例而言，如圖1中所展示，與在藍光LED晶片中 使用Y3Al5O12(YAG)黃磷光體之狀況下的白光光譜相比較，可藉由在維持色彩座標條件之範圍內混合某一量之綠磷光體及/或紅磷光體來加強綠光區及/或紅光區。
以此方式，可顯著增強色域。亦即，參看如圖2中所展示之CIE 1931色彩座標區，與sRGB區域相比較，YAG之色域為極低之92.99%，但當紅磷光體或綠磷光體與YAG一起注入(或嵌入)(YAG+α)時，如箭頭方向所示，可放大色域區。
詳言之，根據本發明之實施例之白光發光元件被預期能在sRGB區域上達成95%或以上且較佳97%或以上的高色域。
另外，與單獨使用黃磷光體之狀況相比較，效率不會有極大降級。特定言之，可將白光之發光因數維持於所要等級。較佳地，可維持高於225流明/瓦之發光因數。在另一態樣中，可維持白光之發光因數的值，所述白光之發光因數的值與黃磷光體存在時相比，減少的程度小於5%。
自藍光LED發射之藍光的主要波長帶的範圍可為435奈米至465奈米。紅磷光體可為AAlSiNx：Eu(1x5)以及A2Si5N8：Eu中之至少一者，且此處A可為Ba、Sr、Ca以及Mg中的至少一者。綠磷光體可包含β-SiAlON：Eu或L3M5O12：Ce，且此處L可為Lu、Yb以及Tb中之至少一者，且M可為Al以及Ga中的至少一者。
用於根據本發明之實施例之白光發光元件中的磷光體混合物之條件可根據所使用之磷光體的類型藉由白光之 光譜特性來具體界定。
在一實施例中，黃磷光體包含Y3Al5O12。在此狀況下，在白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍可為550奈米至560奈米。
在此狀況下，當藍光之峰值強度在白光之光譜中為1時，630奈米處之相對強度的範圍可為0.0698至0.2124。
另外，綠磷光體可與紅磷光體一起用作額外磷光體。在此狀況下，當藍光之峰值強度在白光之光譜中為1時，490奈米處之相對強度的範圍可為0.0744至0.1006。
在另一實施例中，黃磷光體包含Lu3Al5O12。在此狀況下，在白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍可為535奈米至545奈米。
在此狀況下，當藍光之峰值強度在白光之光譜中為1時，630奈米處之相對強度的範圍可為0.0889至0.2379。
另外，綠磷光體可與紅磷光體一起用作額外磷光體。在此狀況下，當藍光之峰值強度在白光之光譜中為1時，490奈米處之相對強度的範圍可為0.0831至0.161。
在另一實施例中，提供使用La3Si6N11作為黃磷光體的方案。亦即，提供一種白光發光元件，所述白光發光元件包含：發射藍光之藍光LED；以及由藍光激發以發射黃光之黃磷光體，所述黃磷光體為La3Si6N11，且所述白光發光元件具有如下特性：藉由混合藍光與受藍光激發之光而獲得之白光對應於由CIE 1931色彩座標系統中之座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定 的區。
在此狀況下，在白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍為532奈米至542奈米。
舉例而言，額外磷光體可為紅磷光體。在此狀況下，在白光之光譜中，當藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度的範圍可為0.0648至0.1913。
在另一實例中，額外磷光體可為與紅磷光體一起使用之綠磷光體，或單獨使用之綠磷光體。在此狀況下，在白光之光譜中，當藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度的範圍可為0.0698至0.2124。
將經由本發明之實施例來詳細描述本發明之操作以及效應。
實施例1A以及1B
在實施例1A及1B中，在展示於以下表1之條件下製備磷光體混合物，且將其應用於具有455奈米波長之藍光LED，且製備具有如圖11中所展示之結構的白光發光元件。
比較實例1A以及1B
在比較實例1A以及1B中，以類似於先前實施例之方式的方式將磷光體混合物應用於具有455奈米波長之藍光LED，且製備具有圖11中所說明之結構的白光發光元件。此處，在比較實例1A以及1B中，應用在表1中所展示之條件下製備的磷光體。
如以下表2中所展示來量測跨越sRGB區域之每一色域，以及自根據實施例1A及1B以及比較實例1A及1B之白光發光元件發射的白光之色彩座標。
已確認，比較實例1B之色彩座標並不對應於本發明之目標色彩座標區，而實施例1A以及1B之色彩座標對應於目標色彩座標區(參見圖3)，且特定言之，根據實施例1A以及1B之白光發光元件的色域分別為97%以及99%，亦即，為極高的。在比較實例1之狀況下，色彩座標對應於目標色彩座標區，但比較實例1之色域小於93%。
同時，實施例1A以及1B之發光因數分別為238.6以及236.5(亦即，為相對高的)，且與僅使用YAG磷光體之比較實例1A相比較，實施例1A以及1B之發光因數維 持於未極大降低之等級，亦即，分別減小約2.8%以及3.7%的等級。
在圖4中說明自根據實施例1A及1B以及比較實例1A之白光發光元件發射之白光的光譜。
如圖4中所展示，在使用YAG之實施例1A及1B以及比較實例1A中，白光之光譜中排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍為550奈米至560奈米。
已確認，與僅使用YAG之比較實例1A的光譜相比較，在額外磷光體為紅磷光體之實施例1B的狀況下，加強了紅區，且在額外磷光體為紅磷光體以及綠磷光體之混合物之實施例1A的狀況下，加強了白光之光譜中的紅區以及綠區兩者。
詳言之，在實施例1B之狀況下，當藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度為約0.12，滿足0.0698至0.2124之範圍。在實施例1A之狀況下，490奈米處之相對強度為約0.09，滿足0.0744至0.1006之範圍。
以此方式，如上文所描述，藉由加強紅區以及綠區來增強色域。
實施例2A以及2B
在實施例1A以及1B中，在展示於以下表3之條件下製備磷光體混合物，且將其應用於具有455奈米波長之藍光LED，且製備具有如圖11中所展示之結構的白光發光元件。
比較實例2A以及2B
在比較實例2A以及2B中，以類似於先前實施例之方式的方式將磷光體混合物應用於具有455奈米波長之藍光LED，且製備具有圖11中所說明之結構的白光發光元件。此處，在比較實例2A以及2B中，應用表3所展示之條件下製備的磷光體。
如以下表4中所展示來量測跨越sRGB區域之每一色域，以及自根據實施例2A及2B以及比較實例2A及2B之白光發光元件發射的白光之色彩座標。
已確認，比較實例2A以及2B兩者之色彩座標並不對應於本發明之目標色彩座標區，而實施例2A以及2B之色彩座標對應於目標色彩座標區(參見圖3)，且特定言之， 根據實施例2A以及2B之白光發光元件的色域分別維持為98.3%以及97.9%，亦即，為極高的。
同時，實施例2A以及2B之發光因數分別為238.8以及226.5(亦即，為相對高的)，且與僅使用Lu3Al5O12黃磷光體之比較實例2A相比較，實施例2A以及2B之發光因數維持於類似等級，亦即，分別增大約0.4%以及減小約4.7%的等級。
在圖5中說明自根據實施例2A及2B以及比較實例2A之白光發光元件發射之白光的光譜。
如圖5中所展示，在使用YAG之實施例2A及2B以及比較實例2A中，白光之光譜中排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍為535奈米至545奈米。
已確認，與僅使用Lu3Al5O12黃磷光體之比較實例2A的光譜相比較，在額外磷光體為紅磷光體之實施例2B的狀況下，加強了紅區，且在額外磷光體為紅磷光體以及綠磷光體之混合物之實施例2A的狀況下，加強了白光之光譜中的紅區以及綠區兩者。
詳言之，在實施例2B之狀況下，當藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度為約0.15，滿足0.0889至0.2379之範圍。在實施例2A之狀況下，490奈米處之相對強度為約0.14，從而滿足0.0831至0.161之範圍。
以此方式，如上文所描述，藉由加強紅區以及綠區來增強色域。
實施例3A至3D
在實施例3A至3D中，在展示於以下表5中之條件下製備磷光體混合物，且將其應用至具有455奈米波長之藍光LED，且製備具有如圖11中所展示之結構的白光發光元件。
如以下表6中所展示來量測跨越sRGB區域之每一色域，以及自根據實施例3A至3D之白光發光元件發射的白光之色彩座標。
已確認，實施例3A至3D之所有色彩座標對應於目標色彩座標區(參見圖3)，且特定言之，根據實施例3A至3D之白光發光元件的色域分別維持為99.4%、98.2%、98.2%以及96.11%，亦即，為極高的。實施例3A至3C之 發光因數分別為245.5、244.2以及256.7(亦即，為相對高的)，且與僅使用La3Si6N11黃磷光體之實施例3C相比較，實施例3A以及3B之發光因數維持於分別減小約4.4%以及4.8%的等級。
在圖6中說明自根據實施例3A至3C之白光發光元件發射之白光的光譜。
如圖6中所展示，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍為532奈米至542奈米。
已確認，與僅使用La3Si6N11黃磷光體之實施例3C的光譜相比較，在額外磷光體為紅磷光體之實施例3B的狀況下，加強了紅區，且在額外磷光體為紅磷光體以及綠磷光體之混合物之實施例3A的狀況下，加強了紅區以及綠區兩者。
詳言之，在實施例3B之狀況下，當藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度滿足0.0648至0.1913之範圍。在實施例3A之狀況下，490奈米處之相對強度滿足0.0361至0.0458之範圍。
以此方式，如上文所描述，藉由加強紅區以及綠區來增強色域。
在本發明之條件下，當在色彩座標區外但是滿足了光譜之波長條件時，仍可獲得所要色域。以下將參看比較實例4描述此情形。
比較實例4
在比較實例4中，製備磷光體混合物，且將其應用至 具有455奈米波長之藍光LED，且製備具有圖11中所說明之結構的白光發光元件。
藉由混合53重量%La3Si6N11黃磷光體、38重量%CaAlSiN紅磷光體以及9重量%(Sr,Ba)2SiO4綠磷光體來製備比較實例4之磷光體混合物。
量測自根據比較實例4之白光發光元件發射之光譜以及色彩座標。結果分別展示於圖7(光譜)以及圖8(色彩座標)中。量測色彩座標以及光譜特性並展示於以下表7中。
關於白光之色彩座標，其最終座標可藉由在通過LCD面板之後光譜之改變來做最終的改變，且當色彩座標在本發明提議之範圍外時，紅分量或綠分量增大，導致色域區之特定部分的減小。在比較實例4中，如圖9中所展示，由「A」表示之綠區相對減小，且結果，色域在sRGB區域上可減小為小於97%。
以此方式，可要求白光之色彩座標區滿足在CIE 1931色彩座標系統中由座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定的區。
比較實例5
在比較實例5中，製備磷光體混合物，且將其應用至具有455奈米波長之藍光LED，且製備具有圖11中所說明之結構的白光發光元件。
藉由混合黃磷光體、紅磷光體以及綠磷光體(亦即，基於矽酸鹽之磷光體)來製備比較實例5的磷光體混合物。
評估根據實施例1A、2A及3A以及比較實例5之每一白光發光元件的溫度穩定性。結果展示為圖10中之曲線圖。
如圖10中所展示，與比較實例5(基於矽酸鹽之磷光體的混合物)相比較，實施例1A以及2A之溫度穩定性為優良的，且使用La3Si6N11黃磷光體之實施例3A顯現最優異之溫度穩定性。
本發明提議之白光發光元件可按各種形式來實施，且可應用於諸如顯示裝置以及照明裝置之各種應用形式。
下文中，將參看隨附圖式來描述根據本發明之實施例的白光發光元件之各種實例以及應用形式。
圖11為展示根據本發明之實施例之白光發光元件的示意圖。
如圖11中所展示，根據本實施例之白光發光元件10包含藍光LED晶片15以及樹脂封裝單元19，所述樹脂封裝單元19封裝藍光LED晶片15且具有向上凸起的透鏡形狀。
將用於本實施例中之樹脂封裝單元19繪示為具有半球形透鏡形狀，以保證廣角之光束擴展。藍光LED晶片 15可直接安裝於電路板上。樹脂封裝單元19可由矽樹脂、環氧樹脂或其組合製成。如上文所提及，紅磷光體14以及綠磷光體16中之至少一者可與黃磷光體12一起分散於樹脂封裝單元19內。
自藍光LED晶片15發射之藍光的主要波長帶的範圍可為435奈米至465奈米。黃磷光體12可選自由Y3Al5O12、Lu3Al5O12以及La3Si6N11組成之群。另外，可包含紅磷光體14以及綠磷光體16中之至少一種額外磷光體(在本實施例中，包含紅磷光體以及綠磷光體兩者)。
紅磷光體14可為AAlSiNx：Eu(1x5)以及A2Si5N8：Eu中之至少一者，且此處A可為Ba、Sr、Ca以及Mg中的至少一者。綠磷光體16可包含β-SiAlON：Eu或L3M5O12：Ce，且此處L可為Lu、Yb以及Tb中之至少一者，且M可為Al以及Ga中的至少一者。
三種類型之磷光體可按適當混合比率混合，使得在與藍光混合時獲得之白光對應於由CIE 1931色彩座標系統中之座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定的區。
白光之色域在sRGB區域上可為95%，且較佳為97%或以上。白光之發光因數可大於225流明/瓦。較佳地，維持白光之發光因數的值，所述白光之發光因數的值與黃磷光體存在時相比，減少的程度小於5%。
類似於前述實施例之白光發光元件，圖12中所說明之白光發光元件20包含藍光LED晶片25以及樹脂封裝單 元29，所述樹脂封裝單元29封裝藍光LED晶片25，並具有向上凸起的透鏡形狀，但圖12繪示了波長轉換單元28直接設置於藍光LED晶片25之上表面。波長轉換單元28是以黃磷光體與紅磷光體及/或綠磷光體之混合物的形式設置。
圖13中所繪示之白光發光元件30包含：具有形成於中心處之反射杯的封裝主體31；安裝於反射杯之底部部分上的藍光LED晶片35；以及將藍光LED晶片35囊封於反射杯內的透明樹脂封裝單元39。
樹脂封裝單元39可由矽樹脂、環氧樹脂或其組合製成。在本實施例中，樹脂封裝單元39可經設置以使得黃磷光體32以及紅磷光體34及/或綠磷光體36分散於樹脂封裝單元39內。
在圖14以及圖15中所繪示之實施例中，繪示兩種類型或三種類型之磷光體粉末混合地分散於單一樹脂封裝單元區中的結構，但本發明並不限於此結構，且該結構可按照不同方式加以修改並實施。至少一種類型之磷光體可設置至不同層結構並獨立地加以實施。
類似於前述實施例之彼等白光發光元件，白光發光元件40包含：反射杯形成於中心中之封裝主體41；安裝於反射杯之底部部分上的藍光LED 45；以及將藍光LED 45封裝於反射杯內的透明樹脂封裝單元49。
含有不同磷光體之樹脂層設置於樹脂封裝單元49上。亦即，波長轉換單元可包含：含有紅磷光體44之第一 樹脂層；含有黃磷光體42之第二樹脂層；以及含有綠磷光體之第三樹脂層46。
以此方式，經由本發明中提議之磷光體之混合物獲得的白光可具有高演色性指數(CRI)。
圖15A以及圖15B展示根據本發明之實施例的可用於顯示裝置中之各種類型之背光單元。
參看圖15A，繪示側光式背光單元150，作為背光單元之實例，在所述背光單元中，根據本發明之實施例的白光發光元件可適用作光源。
根據本實施例之側光式背光單元150可包含光導板144以及設置於光導板144之兩邊上的LED光源模組130。
在本實施例中，將LED光源模組130繪示為設置於光導板144之兩條對邊處，但本發明並不限於此情形，且LED光源模組130可僅設置於光導板144之一條邊處，或者，額外LED光源模組130可設置於光導板144的不同邊上。
如圖15A中所展示，反射板142可另外設置於光導板144之下。用於本實施例中之LED光源模組130可包含印刷電路板(PCB)131，以及安裝於PCB 131之上表面上的多個LED光源135。LED光源135可應用於使用如上文所描述之磷光體之組合的白光發光元件。
參看圖15B，將直下式背光單元180作為不同類型之背光單元的實例來說明。
根據本實施例之直下式背光單元180可包含光漫射板 174，以及配置於光漫射板174之下之LED光源模組160。
圖15B中所繪示之背光單元180可包含底座171，所述底座171配置在光漫射板174之下側處以便容納光源模組。
用於本實施例中之LED光源模組160包含PCB 161，以及安裝於PCB 161之上表面上的多個LED光源165。多個LED光源165可為將前述磷光體之組合用作波長轉換材料的白光發光元件。
圖16為根據本發明之實施例之顯示裝置的分解透視圖。
圖16中所繪示之顯示裝置200包含背光單元220以及影像顯示面板230。背光單元220包含光導板224，以及設置於光導板224之至少一條邊上的LED光源模組210。
在本實施例中，如所繪示，背光單元220可更包含底座221，以及安置於光導板224之下之反射板222。
另外，根據對各種光學特性之需求，諸如漫射薄片、稜鏡薄片、保護性薄片及其類似者的各種類型之光學薄片226可安置於光導板224與液晶面板230之間。
LED光源模組210包含設置於光導板224之至少一條邊上的PCB 211，以及安裝於PCB 211上且使光入射於光導板224上的多個LED光源215。多個LED光源215可為如上文所描述之白光發光元件。用於本實施例中之多個LED光源215可為側射型發光元件封裝，其中所述封裝安裝有鄰接於發光表面之側面。
以此方式，將前述磷光體應用於具有各種安裝結構之白光發光元件，且應用於各種類型之LED光源模組，從而提供白光。前述發光元件封裝或包含所述封裝之光源模組可應用於各種類型之顯示裝置或照明裝置。
除前述實施例外，磷光體可安置於背光單元之不同部件中，而非直接安置於設有LED之封裝中，以轉換光。此實施例繪示於圖17至圖19中。
首先，如圖17中所說明，根據本發明之直下式背光單元250可包含磷光體薄膜245，以及安置於磷光體薄膜245之下表面上的LED光源模組230。
圖17中所繪示之背光單元250可包含容納光源模組230之底座241。在本實施例中，磷光體薄膜245安置於底座241之上表面上。自光源模組230發射之光的至少一部分可由磷光體薄膜245進行波長轉換。磷光體薄膜245可製造為獨立薄膜再並加以塗覆，或可整體耦接至光漫射板並加以設置。
此處，LED光源模組230可包含PCB 231，以及安裝於PCB 231之上表面上的多個LED光源235。
圖18以及圖19繪示根據本發明之實施例的可用於顯示裝置中之各種側光式背光單元。
圖18中所繪示之側光式背光單元280可包含光導板274，以及設置於光導板274之一條邊上的LED光源265。來自LED光源265之光可由反射結構261導引至光導板274之內部。在本實施例中，磷光體薄膜275可定位於光 導板274之側面與LED光源265之間。
圖19中所說明之側光式背光單元300可包含光導板294，以及設置於光導板294之一條邊上的LED光源285與反射結構281。在本實施例中，繪示磷光體薄膜215塗覆至光導板294之發光表面。
以此方式，本實施例可經實施以使得磷光體塗覆至諸如背光單元或其類似者之不同元件，而非直接塗覆至LED光源。
根據本發明之實施例的照明裝置包含：LED光源模組；以及安置於LED光源模組之上部部分處並使自LED光源模組入射之光均勻地漫射的漫射單元。所述LED光源模組包含電路板，以及安裝於電路板上之如上文所描述的至少一個白光發光元件。
如上文所闡述，根據本發明之實施例，由於具有特定不同色彩之磷光體與黃磷光體一起額外用於藍光LED中，因此可獲得優異色域，且發光因數以及效率不會極大降級。此外，藉由使用具有優異溫度穩定性之磷光體，可增強白光發光元件之可靠性，且可提供具有優異色域同時滿足所要色彩座標特性的白光。
此外，藉由使用基於LSN之黃磷光體，可提供滿足特定色彩座標條件之優異白光發光元件，且另外在此狀況下，可藉由額外使用具有特定不同色彩之磷光體來獲得高色域。
雖然已結合實施例展示並描述了本發明，但對於熟習 此項技術者而言將顯而易見的是，可進行修改以及變化而不脫離如隨附申請專利範圍所界定之本發明之精神以及範疇。
10‧‧‧白光發光元件
12‧‧‧黃磷光體
14‧‧‧紅磷光體
15‧‧‧藍光LED晶片
16‧‧‧綠磷光體
19‧‧‧樹脂封裝單元
20‧‧‧白光發光元件
25‧‧‧藍光LED晶片
28‧‧‧波長轉換單元
29‧‧‧樹脂封裝單元
30‧‧‧白光發光元件
31‧‧‧封裝主體
32‧‧‧黃磷光體
34‧‧‧紅磷光體
35‧‧‧藍光LED晶片
36‧‧‧綠磷光體
39‧‧‧透明樹脂封裝單元
40‧‧‧白光發光元件
41‧‧‧封裝主體
42‧‧‧黃磷光體
44‧‧‧紅磷光體
45‧‧‧藍光LED
46‧‧‧第三樹脂層
49‧‧‧透明樹脂封裝單元
130‧‧‧LED光源模組
131‧‧‧印刷電路板(PCB)
135‧‧‧LED光源
142‧‧‧反射板
144‧‧‧光導板
150‧‧‧側光式背光單元
160‧‧‧LED光源模組
161‧‧‧印刷電路板(PCB)
165‧‧‧LED光源
171‧‧‧底座
174‧‧‧光漫射板
180‧‧‧直下式背光單元
200‧‧‧顯示裝置
210‧‧‧LED光源模組
211‧‧‧印刷電路板(PCB)
215‧‧‧LED光源/磷光體薄膜
220‧‧‧背光單元
221‧‧‧底座
222‧‧‧反射板
224‧‧‧光導板
226‧‧‧光學薄片
230‧‧‧影像顯示面板/液晶面板/LED光源模組
231‧‧‧印刷電路板(PCB)
235‧‧‧LED光源
241‧‧‧底座
245‧‧‧磷光體薄膜
250‧‧‧直下式背光單元
261‧‧‧反射結構
265‧‧‧LED光源
274‧‧‧光導板
275‧‧‧磷光體薄膜
280‧‧‧側光式背光單元
281‧‧‧反射結構
285‧‧‧LED光源
294‧‧‧光導板
300‧‧‧側光式背光單元
圖1為展示自白光發光元件發射之白光之光譜的曲線圖，用於解釋本發明之原理。
圖2為自白光發光元件發射之白光的CIE 1931色彩座標系統，用於解釋本發明之原理。
圖3為展示自白光發光元件發射之白光之目標色彩座標區的曲線圖。
圖4為根據與本發明之一種態樣相關的一個實驗實例(Y3Al5O12)而繪示的自白光發光元件發射之白光之光譜的曲線圖。
圖5為根據與本發明之一種態樣相關的另一實驗實例(Lu3Al5O12)而繪示的自白光發光元件發射之白光之光譜的曲線圖。
圖6為根據與本發明之一種態樣相關的另一實驗實例(La3Si6N11)而繪示的自白光發光元件發射之白光之光譜的曲線圖。
圖7為展示根據比較實例4的自白光發光元件發射之白光之光譜的曲線圖。
圖8為展示根據比較實例4的自白光發光元件發射之白光之色彩座標的曲線圖。
圖9為展示根據比較實例4的CIE 1931色彩座標系統 的曲線圖，所述CIE 1931色彩座標系統表示白光發光元件之色域。
圖10為展示本發明之各種實施例與比較實例(比較實例5)之間的溫度穩定性之比較之曲線圖。
圖11至圖14為展示根據本發明之各種實施例的白光發光元件之示意圖。
圖15A以及圖15B展示根據本發明之實施例的可用於顯示裝置中之各種類型之背光單元。
圖16為根據本發明之實施例的LCD顯示裝置之分解透視圖。
圖17至圖19為根據本發明之實施例的可用於顯示裝置中之各種類型之背光單元的截面圖。
10‧‧‧白光發光元件
12‧‧‧黃磷光體
14‧‧‧紅磷光體
15‧‧‧藍光LED晶片
16‧‧‧綠磷光體
19‧‧‧樹脂封裝單元

Claims (33)

  1. 一種白光發光元件，包括：發射藍光之藍光發光二極體(LED)；由所述藍光激發以發射黃光的至少一種黃磷光體，其選自由Y3Al5O12以及Lu3Al5O12組成之群；以及由所述藍光激發以發射紅光的紅磷光體，其中獲自藍光與受所述藍光激發之光之混合物的白光對應於在CIE 1931色彩座標系統中由座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定的區。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件，其中所述黃磷光體包含Y3Al5O12，且在所述白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍為550奈米至560奈米。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之白光發光元件，其中在所述白光之所述光譜中，當所述藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度的範圍為0.123至0.2124。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之白光發光元件，其中所述紅磷光體為AAlSiNx：Eu(1x5)以及A2Si5N8：Eu中之至少一者，其中A為Ba、Sr、Ca以及Mg中的至少一者。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之白光發光元件，其更包括發射綠光之綠磷光體，其中在所述白光之所述光譜中，當所述藍光之峰值強度為1時，490奈米處之相對強度的範圍為0.0744至0.1006。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之白光發光元件，其中 所述綠磷光體包含β-SiAlON：Eu或L3M5O12：Ce，其中L為Lu、Yb以及Tb中之至少一者，且M為Al以及Ga中之至少一者。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件，其中所述黃磷光體包含Lu3Al5O12，且在所述白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍為535奈米至545奈米。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之白光發光元件，其中當所述藍光之峰值強度在所述白光之所述光譜中為1時，630奈米處之相對強度的範圍為0.0889至0.2379。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之白光發光元件，其中所述紅磷光體為AAlSiNx：Eu(1x5)以及A2Si5N8：Eu中之至少一者，其中A為Ba、Sr、Ca以及Mg中的至少一者。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之白光發光元件，更包括：發射綠光之綠磷光體，其中在所述白光之所述光譜中，當所述藍光之峰值強度為1時，490奈米處之相對強度的範圍為0.0831至0.161。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之白光發光元件，其中所述綠磷光體包含β-SiAlON：Eu或L3M5O12：Ce，其中L為Lu、Yb以及Tb中之至少一者，且M為Al以及Ga中的至少一者。
  12. 一種白光發光元件，包括：發射藍光之藍光發光二極體(LED)；以及 由La3Si6N11組成之由所述藍光激發以發射黃光的黃磷光體，其中獲自所述藍光與受所述藍光激發之光之混合物的白光對應於由CIE 1931色彩座標系統中之座標點(0.28,0.28)、(0.24,0.20)、(0.26,0.19)以及(0.30,0.27)界定的區。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之白光發光元件，其中在所述白光之光譜中，排除藍光之峰值的最大峰值波長的範圍為532奈米至542奈米。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之白光發光元件，更包括紅磷光體，其中在所述白光之所述光譜中，當所述藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度的範圍為0.0648至0.1913。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之白光發光元件，其中所述紅磷光體為AAlSiNx：Eu(1x5)以及A2Si5N8：Eu中之至少一者，其中A為Ba、Sr、Ca以及Mg中的至少一者。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之白光發光元件，更包括發射綠光之綠磷光體，其中在所述白光之所述光譜中，當所述藍光之峰值強度為1時，630奈米處之相對強度的範圍為0.0123至0.2124。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之白光發光元件，其中所述綠磷光體包含β-SiAlON：Eu或L3M5O12：Ce，其中L為Lu、Yb以及Tb中之至少一者，且M為Al以及Ga中的至少一者。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件，其中所述藍光之主要波長帶的範圍為435奈米至465奈米。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之白光發光元件，其中所述藍光之主要波長帶的範圍為435奈米至465奈米。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件，其中所述白光之色域在sRGB區域為97%或以上。
  21. 如申請專利範圍第12項所述之白光發光元件，其中所述白光之色域在sRGB區域上為97%或以上。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件，其中所述白光之發光因數大於225流明/瓦。
  23. 如申請專利範圍第12項所述之白光發光元件，其中所述白光之發光因數大於225流明/瓦。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之白光發光元件，其中所述白光之所述發光因數相較於所述黃磷光體存在時的白光之發光因數，減少的程度小於5%。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之白光發光元件，其中所述白光之所述發光因數相較於所述黃磷光體存在時的白光之發光因數，減少的程度小於5%。
  26. 一種顯示裝置，包括如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件。
  27. 一種顯示裝置，包括如申請專利範圍第12項所述之白光發光元件。
  28. 一種照明裝置，包括如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件。
  29. 一種照明裝置，包括如申請專利範圍第12項所述之白光發光元件。
  30. 一種顯示裝置，包括：發光二極體(LED)光源模組；以及影像顯示面板，來自所述LED光源模組之光照射至所述影像顯示面板，從而顯示影像，其中所述LED光源模組包含電路板以及安裝於所述電路板上之至少一個如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件。
  31. 一種顯示裝置，其包括：發光二極體(LED)光源模組；以及影像顯示面板，來自所述LED光源模組之光照射至所述影像顯示面板，從而顯示影像，其中所述LED光源模組包含電路板以及安裝於所述電路板上之至少一個如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件。
  32. 一種照明裝置，其包括：發光二極體(LED)光源模組；以及安置於所述LED光源模組上且使自所述LED光源模組入射之光均勻地漫射之漫射單元，其中所述LED光源模組包含電路板以及安裝於所述電路板上之至少一個如申請專利範圍第1項所述之白光發光元件。
  33. 一種照明裝置，其包括： 發光二極體(LED)光源模組；以及安置於所述LED光源模組上且使自所述LED光源模組入射之光均勻地漫射之漫射單元，其中所述LED光源模組包含電路板以及安裝於所述電路板上之至少一個如申請專利範圍第12項所述之白光發光元件。
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