TW201314320A - 發光體封入用毛細管及波長轉換構件 - Google Patents

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Masanori Wada
Tomoaki Kawamura
Sotohiro Nakajima
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Nippon Electric Glass Co
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Abstract

本發明提供一種可將使用有波長轉換構件之光源高亮度化之波長轉換構件、及使用於其之發光體封入用毛細管。波長轉換構件1包括兩端閉塞之毛細管10、及封入至毛細管10內之發光體30。毛細管10包括第1及第2主壁部10a、10b。第1及第2主壁部10a、10b係彼此對向。第1主壁部10a厚於第2主壁部10b。

Description

發光體封入用毛細管及波長轉換構件
本發明係關於一種發光體封入用毛細管及波長轉換構件。
近年來,例如一直盛行用於液晶顯示器之背光源等用途之白色光源之開發。作為此種白色光源之一例,例如於下述專利文獻1中揭示有如下光源:於出射藍色光之LED(Light Emitting Diode,發光二極體)之光出射側,配置吸收來自LED之光之一部分且出射黃色之光之波長轉換構件。自該光源出射白色光,該白色光係自LED出射且透過波長轉換構件之藍色光、與自波長轉換構件出射之黃色光的合成光。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-25285號公報
[專利文獻2]日本專利特開2007-225462號公報
於液晶顯示器之背光源中,存在直下型與邊緣照明(edge light)型。該邊緣照明型背光源中,為了獲得亮斑較小而均勻之面狀光,而需要對導光體之側面均勻地入射光。因此,邊緣照明型背光源中,較佳地使用白色之線狀光源。
作為白色之線狀光源,例如可考慮包括配置成直線狀之出射藍色光之複數個LED(以下,稱為「藍色LED」)、及配置於複數個藍色LED之前方之線狀之波長轉換構件者。作為線狀之波長轉換構件,例如可考慮包括毛細管、及封入至毛細管內之發光體者。
近年來,伴隨液晶顯示裝置之高亮度化,對於使用有此種LED與波長轉換構件之線狀光源之高亮度化的要求進一步提高。
本發明之主要目的在於提供一種可將使用有波長轉換構件之光源高亮度化之波長轉換構件、及使用於其之發光體封入用毛細管。
本發明之發光體封入用毛細管係長度方向之一側之端部閉塞,另一方面,長度方向之另一側之端部開口。於發光體封入用毛細管中,自另一側之端部封入發光體。發光體封入用毛細管包括第1及第2主壁部。第1及第2主壁部係彼此對向。第1主壁部厚於第2主壁部。
於本發明之發光體封入用毛細管中,較佳為第1主壁部之厚度為第2主壁部之厚度之2倍以上。
發光體封入用毛細管可為玻璃製。
本發明之波長轉換構件包括毛細管及發光體。毛細管係兩端閉塞。發光體係封入至毛細管內。毛細管包括第1及第2主壁部。第1及第2主壁部係彼此對向。第1主壁部厚於第2主壁部。
於本發明之波長轉換構件中,較佳為第1主壁部之厚度為第2主壁部厚度之2倍以上。
於本發明之波長轉換構件中,發光體可為無機螢光體。
於本發明之波長轉換構件中,無機螢光體可為量子點(quantum dot)。
於本發明之波長轉換構件中,發光體封入用毛細管可為玻璃製。
根據本發明,可提供一種能夠將使用有波長轉換構件之光源高亮度化之波長轉換構件、及使用於其之發光體封入用毛細管。
以下,對實施本發明之較佳形態之一例進行說明。然而,以下之實施形態僅為一例,本發明不受以下之實施形態之任何限定。
又,於實施形態等中參照之各圖式中,實質上具有相同功能之構件係以相同符號參照。又,於實施形態等中參照之圖式係模式性地記載者,且存在於圖式中所描繪之物體之尺寸之比率等與實物之尺寸之比率等不同之情形。即便於圖式相互之間,亦存在物體之尺寸比率等不同之情形。關於具體之物體之尺寸比率等,應參酌以下之說明而加以判斷。
圖1係本實施形態之波長轉換構件之簡略立體圖。圖2係圖1之線II-II之簡略剖面圖。圖3係圖2之線III-III之簡略剖 面圖。圖4係圖2之線IV-IV之簡略橫剖面圖。
(波長轉換構件1)
首先,一面參照圖1~圖4,一面對波長轉換構件1進行說明。
波長轉換構件1係接收自光源出射之激發光而出射波長不同於該激發光之光的構件。波長轉換構件1既可為使激發光之一部分透過者,亦可為不使激發光透過者。於波長轉換構件1為使激發光之一部分透過者之情形時,自波長轉換構件1出射來自波長轉換構件1之螢光、與透過波長轉換構件1之激發光之合成光。
波長轉換構件1例如為以與導光體之側面對向之方式配置之構件。具體而言,波長轉換構件1係以來自LED之光自下述第1主壁部10a之外表面10a1入射之方式配置。因此,外表面10a1成為光入射面。另一方面,於波長轉換構件1中,下述第2主壁部10b之外表面10b1以與導光體之側面對向之方式配置。因此,外表面10b1成為光出射面。
如圖1所示,波長轉換構件1為細長形狀。波長轉換構件1包括兩端閉塞之毛細管10。於毛細管10中,密封有發光體30(參照圖2~圖4)。發光體30係接收激發光而出射與激發光不同之波長之光者。
發光體30之種類並無特別限定。作為發光體,例如可列舉無機螢光體、有機螢光體等螢光體。其等之中,較佳為無機螢光體粉末。
再者,無機螢光體係可根據欲自光源出射之光之波長、 或自發光體出射之激發光的波長等而適當選擇。無機螢光體係可例如設為包含選自氧化物無機螢光體、氮化物無機螢光體、氧氮化物無機螢光體、硫化物無機螢光體、氧硫化物無機螢光體、稀土類硫化物無機螢光體、鋁酸氯化物無機螢光體、鹵磷酸氯化物無機螢光體、及量子點中之1種以上者。
若照射波長300~440 nm之紫外線~近紫外線之激發光,則作為發出藍色之可見光(波長為440 nm~480 nm之螢光)之無機螢光體粉末,可列舉Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ba)MgAl10O17:Eu2+、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+等。
若照射波長300~440 nm之紫外線~近紫外線之激發光,則作為發出綠色之可見光(波長為500 nm~540 nm之螢光)之無機螢光體粉末,可列舉SrAl2O4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、SrBaSiO4:Eu2+、CdS:In、CaS:Ce3+、Y3(Al,Gd)5O12:Ce2+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、SrSiOn:Eu2+、ZnS:Al3+,Cu+、CaS:Sn2+、CaS:Sn2+,F、CaSO4:Ce3+,Mn2+、LiAlO2:Mn2+、BaMgAl10O17:Eu2+,Mn2+、ZnS:Cu+,Cl-、Ca3WO6:U、Ca3SiO4Cl2:Eu2+、Sr0.2Ba0.7Cl1.1Al2O3.45:Ce3+,Mn2+、Ba2MgSi2O7:Eu2+、Ba2SiO4:Eu2+、Ba2Li2Si2O7:Eu2+、ZnO:S、ZnO:Zn、Ca2Ba3(PO4)3Cl:Eu2+、BaAl2O4:Eu2+等。
若照射波長440~480 nm之藍色之激發光,則作為發出綠色之可見光(波長為500 nm~540 nm之螢光)之無機螢光體粉末,可列舉SrAl2O4:Eu2+、SrGa2S4:Eu2+、SrBaSiO4:Eu2+、CdS:In、CaS:Ce3+、Y3(Al,Gd)5O12:Ce2+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、 SrSiOn:Eu2+等。
若照射波長300~440 nm之紫外線~近紫外線之激發光,則作為發出黃色之可見光(波長為540 nm~595 nm之螢光)之無螢光體粉末,可列舉ZnS:Eu2+、Ba5(PO4)3Cl:U、Sr3WO6:U、CaGa2S4:Eu2+、SrSO4:Eu2+,Mn2+、ZnS:P、ZnS:P3-,Cl-、ZnS:Mn2+等。
若照射波長440~480 nm之藍色之激發光,則作為發出黃色之可見光(波長為540 nm~595 nm之螢光)之無機螢光體粉末,可列舉Y3(Al,Gd)5O12:Ce2+、Ba5(PO4)3Cl:U、CaGa2S4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+
若照射波長300~440 nm之紫外線~近紫外線之激發光,則作為發出紅色之可見光(波長為600 nm~700 nm之螢光)之無機螢光體粉末,可列舉CaS:Yb2+,Cl、Gd3Ga4O12:Cr3+、CaGa2S4:Mn2+、Na(Mg,Mn)2LiSi4O10F2:Mn、ZnS:Sn2+、Y3Al5O12:Cr3+、SrB8O13:Sm2+、MgSr3Si2O8:Eu2+,Mn2+、α-SrO‧3B2O3:Sm2+、ZnS-CdS、ZnSe:Cu+,Cl、ZnGa2S4:Mn2+、ZnO:Bi3+、BaS:Au,K、ZnS:Pb2+、ZnS:Sn2+,Li+、ZnS:Pb,Cu、CaTiO3:Pr3+、CaTiO3:Eu3+、Y2O3:Eu3+、(Y、Gd)2O3:Eu3+、CaS:Pb2+,Mn2+、YPO4:Eu3+、Ca2MgSi2O7:Eu2+,Mn2+、Y(P、V)O4:Eu3+、Y2O2S:Eu3+、SrAl4O7:Eu3+、CaYAlO4:Eu3+、LaO2S:Eu3+、LiW2O8:Eu3+,Sm3+、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+,Mn2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+等。
若照射波長440~480 nm之藍色之激發光,則作為發出紅色之可見光(波長為600 nm~700 nm之螢光)之無機螢光體 粉末,可列舉ZnS:Mn2+,Te2+、Mg2TiO4:Mn4+、K2SiF6:Mn4+、SrS:Eu2+、CaS:Eu2+、Na1.23K0.42Eu0.12TiSi4O11、Na1.23K0.42Eu0.12TiSi5O13:Eu3+、CdS:In,Te、CaAlSiN3:Eu2+、CaSiN3:Eu2+、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+、Eu2W2O7等。
無機螢光體亦可為量子點。量子點係於激發光入射時出射與激發光不同之波長之光者。自量子點出射之光之波長係依存於量子點粉末之粒徑。即,藉由使量子點粉末之粒徑發生變化,可調整所獲得之光之波長。因此,量子點之粒徑係設為與欲獲得之光之波長相應之粒徑。
作為量子點,例如可使用粒徑為2 nm~10 nm左右之粉末狀者。例如,若照射波長300 nm~440 nm之紫外線~近紫外線之激發光,則作為發出藍色之螢光(波長為400 nm~440 nm之螢光)之量子點粉末之具體例,可列舉粒徑為2.0 nm~3.0 nm左右之CdSe之微晶等。若照射波長300~440 nm之紫外線~近紫外線之激發光或波長440 nm~480 nm之藍色之激發光,則作為發出綠色之螢光(波長為500 nm~540 nm之螢光)之量子點粉末之具體例,可列舉粒徑為3.0 nm~3.3 nm左右之CdSe之微晶等。若照射波長300 nm~440 nm之紫外線~近紫外線之激發光或波長440 nm~480 nm之藍色之激發光,則作為發出黃色之螢光(波長為540 nm~595 nm之螢光)之量子點粉末之具體例,可列舉粒徑為3.3 nm~4.5 nm左右之CdSe之微晶等。若照射波長300 nm~440 nm之紫外線~近紫外線之激發光或波長440 nm~480 nm之藍色之激發光,則作為發出紅色之螢光(波長為600 nm~700 nm之螢 光)之量子點粉末之具體例,可列舉粒徑為4.5 nm~10 nm左右之CdSe之微晶等。
亦可結合激發光或發光之波長區域而混合使用複數個無機螢光體粉末。例如,於照射紫外線區域之激發光而獲得白色光之情形時,只要混合使用發出藍色、綠色、紅色之螢光之無機螢光體即可。
無機螢光體粉末之分散煤質並無特別限定。作為分散煤質,例如可列舉玻璃、陶瓷、樹脂等。
作為分散煤質之玻璃只要為可穩定地保持無機螢光體粉末者,則無特別限定。作為可用作分散煤質之玻璃之具體例,例如可列舉矽酸鹽系玻璃、硼酸鹽系玻璃、SiO2-B2O3-RO系玻璃(R為Mg、Ca、Sr及Ba中之至少一種)等硼矽酸鹽系玻璃、SnO-P2O5系玻璃等磷酸鹽系玻璃、硼磷酸鹽系玻璃等。其中,較佳地使用SiO2-B2O3-RO系玻璃或SnO-P2O5系玻璃。
作為用作分散煤質之陶瓷之具體例,例如可列舉氧化鋁、氧化鋯、鈦酸鋇、氮化矽、氮化鈦等金屬氮化物等。
毛細管10為玻璃製。然而,於本發明中,構成發光體封入用毛細管之材料只要為使激發光及螢光透過者,則無特別限定。發光體封入用毛細管亦可為例如樹脂製、陶瓷製等。又,發光體封入用毛細管係亦可由包含互不相同之材料之複數個構件所構成。例如,亦可為發光體封入用毛細管之一部分為樹脂製,剩餘之一部分為玻璃製。
毛細管10包括第1及第2主壁部10a、10b。進而,毛細管 10包括第1及第2側壁部10c、10d、以及第1及第2端壁部10e、10f。藉由該等第1及第2主壁部10a、10b、第1及第2側壁部10c、10d、以及第1及第2端壁部10e、10f而構成用以封入發光體30之內部空間10A。
第1及第2主壁部10a、10b各者係沿寬度方向W、與相對於寬度方向W垂直之長度方向L延伸。第1及第2主壁部10a、10b各者係在相對於寬度方向W與長度方向L各者垂直之厚度方向T上彼此對向。第1主壁部10a與第2主壁部10b平行。
第1及第2主壁部10a、10b各者係長邊方向沿著長度方向L之矩形平板狀。即,第1及第2主壁部10a、10b之外表面10a1、10b1及內表面各者為平面狀。
第1主壁部10a之厚度方向T上之厚度S1係第2主壁部10b之厚度方向T上之厚度S2之2倍以上。第1主壁部10a之厚度方向T上之厚度S1較佳為第2主壁部10b之厚度方向T上之厚度S2之2~10倍,更佳為3~5倍。
第1主壁部10a之厚度方向T上之厚度S1係例如為0.04~1 mm左右。第2主壁部10b之厚度方向T上之厚度S2係例如為0.02~0.1 mm左右。第1主壁部10a與第2主壁部10b之厚度方向T上之間隔S3係例如為0.02~0.2 mm左右。
第1主壁部10a之寬度方向W上之W1側端部、與第2主壁部10b之寬度方向W上之W1側端部係藉由第1側壁部10c而連接。另一方面,第1主壁部10a之寬度方向W上之W2側端部、與第2主壁部10b之寬度方向W上之W2側端部係藉由第 2側壁部10d而連接。
第1及第2側壁部10c、10d各者係長邊方向沿著長度方向L之矩形平板狀。即,第1及第2側壁部10c、10d之外表面及內表面各者為平面狀。
由第1及第2主壁部10a、10b、與第1及第2側壁部10c、10d構成之長度方向L之L1側開口由第1端壁部10e閉塞。另一方面,由第1及第2主壁部10a、10b、與第1及第2側壁部10c、10d構成之長度方向L之L2側開口由第2端壁部10f閉塞。
且說,近年來伴隨液晶顯示器等之小型化,亦要求背光源之小型化。因此,較理想的是使用於背光源之波長轉換構件之發光體封入用毛細管之厚度亦較小。就此種觀點而言,如圖5所示,發光體封入用毛細管100之第1主壁部100a之厚度與第2主壁部100b之厚度均係於發光體封入用毛細管100之強度不會變得過低之範圍內極力變薄。於該情形時,為了對封入至波長轉換構件101之發光體之整體照射來自LED102之光,必需以某種程度增大LED102與波長轉換構件101之間的間隔。因此,必需將LED102與波長轉換構件101相隔而配置。進而,由於另外需要保持固定LED102之構件,故成為成本上升之原因。
然而,於將LED102與波長轉換構件101相隔而配置之情形時,自LED102出射之光之一部分由第1主壁部100a之外表面100a1反射。因此,對封入至發光體封入用毛細管100之內部之發光體之光之入射效率降低。其結果為,自波長 轉換構件101出射之光之強度變低。又,必需使外表面100a1具備AR(Anti Reflection,抗反射)膜等之抗反射功能,從而成為成本上升之原因。
相對於此,本實施形態係增大第1主壁部10a之厚度而使LED50密接配置於第1主壁部10a之外表面10a1,藉此而抑制外表面10a1上之來自LED50之光之反射。又,第1主壁部10a之折射率高於空氣之折射率,因此可使LED50與發光體30之間的光程長度變長。因此,和將LED50與波長轉換構件1相隔配置之情形相比,可縮小LED50與發光體30之距離,且即便縮小該距離,亦可對發光體30整體照射來自LED50之光。因此,可提高對發光體30之光之入射效率。其結果為,可實現使用有波長轉換構件1之光源之高亮度化。就實現使用有波長轉換構件1之光源之進一步高亮度化的觀點而言,第1主壁部10a之厚度較佳為第2主壁部10b之厚度之2倍以上,更佳為3倍以上。然而,若第1主壁部10a之厚度相對於第2主壁部10b之厚度過大,則來自LED50之光於第1主壁部10a之吸收量變得過多,因此存在對發光體30之光入射率反而變低之情形。又,存在波長轉換構件1大型化之情形。因此,第1主壁部10a之厚度較佳為第2主壁部10b之厚度之10倍以下,更佳為5倍以下。
又,於毛細管10為玻璃製之情形時,可提高毛細管10之折射率。因此,可使第1主壁部10a之來自LED50之光之光程長度變得更長。因此,毛細管10較佳為玻璃製,更佳為包含折射率為1.48以上之玻璃,進而佳為包含折射率為 1.50以上之玻璃。
(波長轉換構件1之製造方法)
接下來,一面參照圖7~圖12,一面對波長轉換構件1之製造方法之一例進行詳細說明。
首先,準備圖7所示之兩端開口之玻璃製之毛細管20。該毛細管20包含第1及第2主壁部20a、20b、以及第1及第2側壁部20c、20d。
第1及第2主壁部20a、20b係用以構成第1及第2主壁部10a、10b之部分。因此,第1主壁部20a之厚度方向T上之厚度厚於第2主壁部20b之厚度方向T上之厚度。又,第1及第2主壁部20a、20b各者為平板狀。
另一方面,第1及第2側壁部20c、20d係用以構成第1及第2側壁部10c、10d之部分。第1及第2側壁部20c、20d各者為平板狀。
該毛細管20係例如可基於以下要領而製成。首先,準備圓筒狀之毛細管40。對該毛細管40之內部插入具有與毛細管20之內表面對應之形狀之外表面的棒41。於該狀態下,一面對毛細管40之內部進行減壓,一面對毛細管40進行加熱。若如此,則毛細管40變形為沿著棒41之形狀。此後,一面使毛細管40冷卻,一面抽出棒41,例如於圖9之虛線之位置沿長度方向L進行切斷、研磨等,藉此而獲得毛細管20。
其次,閉塞毛細管20之長度方向L之L2側端部。藉此,獲得圖10~12所示之長度方向L之一側端部閉塞之毛細管 21。該毛細管21包含上述第1及第2主壁部20a、20b、第1及第2側壁部20c、20d、以及閉塞L2側之開口部之端壁部20f。
繼而,可藉由將發光體封入至毛細管20內而製造波長轉換構件1。具體而言,首先將發光體30注入至毛細管20內。發光體30之注入方法並無特別限定,可藉由於對毛細管20內進行減壓之狀態下供給發光體,而將發光體30注入至毛細管20內。此後,閉塞毛細管20之L1側端部而製作毛細管10。藉由以上之步驟,可製造波長轉換構件1。
再者,閉塞毛細管20之長度方向L之L1側端部及L2側端部之方法並無特別限定。例如,可藉由對毛細管20之L1側端部及L2側端部進行加熱使其軟化而閉塞,亦可藉由各種接著劑而閉塞。
(變形例)
以下,對上述實施形態之變形例進行說明。於以下之說明中,以相同符號參照具有實質上與上述實施形態相同之功能之構件,並省略說明。
於上述實施形態中,對第1及第2側壁部20c、20d、10c、10d之外表面及內表面為平面之情形進行了說明。然而,本發明並不限定於此構成。例如,第1及第2側壁部20c、20d、10c、10d之外表面及外表面亦可分別為向外側突出之凸狀等。
1‧‧‧波長轉換構件
10‧‧‧毛細管
10A‧‧‧內部空間
10a‧‧‧第1主壁部
10a1‧‧‧第1主壁部10a之外表面
10b‧‧‧第2主壁部
10b1‧‧‧第2主壁部10b之外表面
10c‧‧‧第1側壁部
10d‧‧‧第2側壁部
10e‧‧‧第1端壁部
10f‧‧‧第2端壁部
20‧‧‧毛細管
21‧‧‧毛細管
20a‧‧‧第1主壁部
20b‧‧‧第2主壁部
20c‧‧‧第1側壁部
20d‧‧‧第2側壁部
20f‧‧‧端壁部
30‧‧‧發光體
40‧‧‧毛細管
41‧‧‧棒
50‧‧‧LED
圖1係本發明之一實施形態之波長轉換構件之簡略立體 圖。
圖2係圖1之線II-II之簡略剖面圖。
圖3係圖2之線III-III之簡略剖面圖。
圖4係圖2之線IV-IV之簡略橫剖面圖。
圖5係使用比較例之波長轉換構件作為光源時之概念圖。
圖6係使用本發明之一實施形態之波長轉換構件作為光源時之概念圖。
圖7係兩端開口之毛細管之簡略立體圖。
圖8係用以說明毛細管之製造步驟之簡略橫剖面圖。
圖9係用以說明毛細管之製造步驟之簡略橫剖面圖。
圖10係一側之端部閉塞之毛細管之簡略剖面圖。
圖11係圖10之線XI-XI之簡略剖面圖。
圖12係圖10之線XII-XII之簡略剖面圖。
1‧‧‧波長轉換構件
10‧‧‧毛細管
10A‧‧‧內部空間
10a‧‧‧第1主壁部
10a1‧‧‧第1主壁部10a之外表面
10b‧‧‧第2主壁部
10b1‧‧‧第2主壁部10b之外表面
10e‧‧‧第1端壁部
10f‧‧‧第2端壁部
30‧‧‧發光體
L‧‧‧長度方向
L1‧‧‧側
L2‧‧‧側
S1‧‧‧第1主壁部10a之厚度方向T上之厚度
S2‧‧‧第2主壁部10b之厚度方向T上之厚度
S3‧‧‧第1主壁部10a與第2主壁部10b之厚度方向T上之間隔
T‧‧‧厚度方向
W‧‧‧寬度方向

Claims (10)

  1. 一種發光體封入用毛細管,其係長度方向之一側之端部閉塞,而長度方向之另一側之端部開口,自上述另一側之端部封入發光體者;且上述發光體封入用毛細管包括彼此對向之第1及第2主壁部;上述第1主壁部厚於上述第2主壁部。
  2. 如請求項1之發光體封入用毛細管,其中上述第1主壁部之厚度為上述第2主壁部之厚度之2倍以上。
  3. 如請求項1或2之發光體封入用毛細管,其中發光體封入用毛細管為玻璃製。
  4. 一種波長轉換構件,其係包括兩端閉塞之毛細管、及封入至上述毛細管內之發光體者;且上述毛細管包括彼此對向之第1及第2主壁部;上述第1主壁部厚於第2主壁部。
  5. 如請求項4之波長轉換構件,其中上述第1主壁部之厚度為上述第2主壁部厚度之2倍以上。
  6. 如請求項4之波長轉換構件,其中上述發光體為無機螢光體。
  7. 如請求項5之波長轉換構件,其中上述發光體為無機螢光體。
  8. 如請求項6之波長轉換構件,其中上述無機螢光體為量子點。
  9. 如請求項7之波長轉換構件,其中上述無機螢光體為量 子點。
  10. 如請求項4至9中任一項之波長轉換構件,其中發光體封入用毛細管為玻璃製。
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