TWI413274B - 發光裝置,白色發光裝置,照明裝置及影像顯示裝置 - Google Patents

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TWI413274B
TWI413274B TW95109153A TW95109153A TWI413274B TW I413274 B TWI413274 B TW I413274B TW 95109153 A TW95109153 A TW 95109153A TW 95109153 A TW95109153 A TW 95109153A TW I413274 B TWI413274 B TW I413274B
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Kijima Naoto
Shimomura Yasuo
Kaneda Hideaki
Takeshita Kimiya
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Mitsubishi Chem Corp
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Description

發光裝置,白色發光裝置,照明裝置及影像顯示裝置
本發明係關於發光裝置及白色發光裝置,以及,使用有其之照明裝置及影像顯示裝置。其中,本發明亦關於將發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)等之光源、以及吸收來自該光源之光且發出具有不同波長的光之螢光體等波長轉換材料組合而成的發光裝置及白色發光裝置,以及使用有其之照明裝置及影像顯示裝置。
眾所周知的是,先前,將氮化鎵(GaN)系發光二極體(LED)等半導體發光元件、以及作為波長轉換材料之螢光體進行組合而構成的白色發光之發光裝置,其消耗電力較小且壽命較長。
然而,業者指出,於該發光裝置中,紅色區域(600 nm以上)之光量較少,以及藍綠色區域(480 nm~510 nm)之光量較少,因而演色性較低。又,該發光裝置中,若為獲得較高之光量而使流通於發光裝置中之電流增大,則由發光裝置發出之熱而使螢光體之溫度上升,隨之,螢光體之螢光強度發生下降之所謂溫度淬滅(temperature quenching)現象變得顯著。因此,於使用該發光裝置之情形時,存在如下情況,即,來自藍色LED之藍色光與來自螢光體之黃色光之混色平衡將產生偏差,因而白色發光裝置之發光色有顯著偏差等。進而,因發光裝置之平均演色評價數Ra較低,而且使用發光裝置時之發光色之變化變大而難以獲得穩定之發光色,故而需要進行進一步之改善。
為改善發光裝置之演色性(color rendeing property)較低之問題,於專利文獻1中,揭示有如下者,即,除(Y1 a b Gda Ceb )3 (Al1 c Gac )5 O1 2 系綠色螢光體之發光色外,為使紅色成分增大亦使用(Ca1 a b Sra Eub )S:Eu2 系紅色螢光體,並且以藍色LED激發此等螢光體,藉此獲得發出白色合成光之發光裝置。
又,非專利文獻1中,揭示有使用SrGa2 S4 :Eu2 作為綠色螢光體,且使用ZnCdS:Ag,Cl作為紅色螢光體之白色發光裝置,於專利文獻2中,揭示有使用(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2 S4 :Eu2 作為綠色螢光體、且使用(Ca,Sr)S:Eu2 作為紅色螢光體之白色發光裝置。
進而,尤其關於白色發光裝置,先前,作為照明或液晶顯示器用背光等之光源,使用有冷陰極管等。然而,近年來,作為代替其之光源,開發出將發出綠色光之發光元件與吸收綠色光且發出黃色光之波長轉換材料進行組合而成的白色發光裝置。該白色發光裝置中,例如,作為發出綠色光之發光元件,係使用InGaN系之發光二極體(LED),而作為發出黃色光之波長轉換材料,係使用添加有鈰之鋁酸釔。然而,習知之白色發光裝置所發出之光之發光光譜中,實質上藍綠色光以及紅色光成分不足,因此,習知之白色發光裝置之演色性較低,且色再現性亦較低。
為解決上述問題,建議有如下者,即,調整鋁酸釔(發出黃色光之波長轉換材料)之成分並發出黃綠色光,以此方式進行改良,進而,除此以外,將吸收綠色光且發出紅色光之物質添加至鋁酸釔中,藉此補充白色發光裝置發出之光中之紅色成分的不足,改善演色性以及色再現性。
又,非專利文獻1中,如上所述,提出使用有SrGa2 S4 :Eu2 之綠色螢光體與ZnCdS:Ag,Cl之紅色螢光體作為波長轉換材料的白色發光裝置。
此外,非專利文獻2或專利文獻3等中,亦提出組合有發光元件與波長轉換材料之白色發光裝置。
進而,關於影像顯示裝置而言,先前,作為使用於看板或廣告塔之大型顯示器,利用使用有LED(發光二極體)之彩色顯示器(專利文獻4)。又,作為將影像投影至投影面進行顯示之投影儀型彩色顯示器,亦提出使用LED(專利文獻5)。如此之彩色顯示器等影像顯示裝置中,使用LED作為像素,自各LED發出與紅色、藍色、綠色等像素相對應之顏色的光,從而顯示影像。
進而,作為使用於此種影像顯示裝置中之LED,一般,用於藍色以及綠色像素之時,使用InGaN系之LED,而用於紅色像素之時,使用InAlGaP系之LED。
[專利文獻1]日本專利特開2003-243715號公報[專利文獻2]日本專利特表2002-531956號公報[專利文獻3]日本專利特開2004-71726號公報[專利文獻4]日本專利特開平7-288341號公報[專利文獻5]日本專利特開2004-184852號公報[非專利文獻1]J.Electrochem.Soc.Vol.150(2003)pp.H57-H60[非專利文獻2]板東完治月刊顯示器2003年4月號pp.20-26(2003)
然而,根據專利文獻1揭示之習知技術,存在如下課題,即,藉由此等螢光體之組合而使白色發光裝置之演色性得到改善,但組合之任意螢光體均為顯著地表示溫度淬滅現象之物質,且若使流通於白色發光裝置中之電流值變高,則自該發光裝置發出之光束變低,並且發光色產生較大變化。
又,由於所使用之紅色螢光體係耐濕性較低之硫化物系紅色螢光體,故而易劣化,此外,由於其合成較為困難,故而製造成本較高,使用該紅色螢光體所獲得之白色發光裝置存在耐久性低且價格高之課題。進而,由於使用之綠色螢光體之發光色偏向黃色,故而存在藍綠色區域之發光不足且演色性較差之課題。
進而,非專利文獻1及專利文獻2揭示之習知技術中,存在如下課題,即,藉由組合此等螢光體亦無法獲得充分之光束與演色性,硫化物於使用白色發光裝置時易劣化,且由於此等任意之螢光體均係可顯著觀察出溫度淬滅之物質,故而白色發光裝置之電流增大時,發光色產生較大變化。
本發明以提供一種解決上述習知技術之課題、且亮度以及演色性較高、發光色之色偏差較少的發光裝置為第1目的。即,本發明係提供具有較高之亮度(brilliance)、更接近自然光、且伴隨發光光量增減之發光色之偏差較少的發光裝置,以及,以該發光裝置作為光源之影像顯示裝置及照明裝置者。
又,本發明以提供一種解決上述習知技術之課題,且發光效率以及演色性較高,發光色之色偏差較少的發光裝置為第2目的。即,本發明係提供具有高亮度、更接近自然光、且伴隨發光光量增減之發光色之偏差較少的發光裝置,以及,以該發光裝置作為光源之照明裝置與影像形成裝置者。
又,以非專利文獻1、2及專利文獻3揭示之白色發光裝置為代表,習知之白色發光裝置之演色性並不充分高。
本發明亦鑒於上述課題開發而成者,並且以提供與先前相比,演色性得到提高且具有發光元件等光源與波長轉換材料的白色發光裝置、以及使用有其之照明裝置為第3目的。
又,習知之LED式彩色顯示器等影像顯示裝置中,因作為紅色像素而使用之LED(InAlGaP系LED等)之溫度上升而產生的發光強度下降率,大於因用於綠色及藍色等非紅色像素之LED(InGaN系LED等)之溫度上升而產生的發光強度下降率。因此,習知之LED式影像顯示裝置存在如下課題,即,於氣溫發生變化、或發光後LED隨著經過時間發熱之情形時,所顯示之影像之色調發生變化,並產生色偏差。
例如,根據「月刊顯示器2003年4月號,PP.42~46」,InGaN系藍色LED於100℃之發光強度I(B,100)相對於25℃之發光強度I(B,25)的比I(B,100)/I(B,25)為95左右。又,InGaN系綠色LED於100℃之發光強度I(G,100)相對於25℃之發光強度I(G,25)的比I(G,100)/I(G,25)為70左右。相對於此,AlInGaP系紅色LED之100℃之發光強度I(R,100)相對於25℃之發光強度I(R,25)的比I(R,100)/I(R,25)為45左右。如此,習知之LED式彩色顯示器等影像顯示裝置中,使用有紅色LED之紅色像素與非紅色像素相比,發光強度大幅降低,因而影像顯示裝置之色調產生變化,產生色偏差。
為防止上述色調變化之產生,開發有如下技術,即,測定發光色及LED之溫度,藉由反饋控制而校正色調之變化(參照非專利文獻5),但由於用於測定溫度等之感應器或反饋電路較繁雜,且其所需之費用較大,故而難以降低彩色顯示器等影像顯示裝置之價格。
本發明係鑒於上述課題開發而成者,並且以提供因溫度變化而產生之色偏差較少之影像顯示裝置為第4目的。
本發明者等為解決上述課題而進行銳意研究之後,得出以下結論,並且完成本發明。
即,第1,本發明者等為解決上述課題而進行銳意研究之後,得出以下結論:即使用由兩個不同特定溫度下之藍色光之激發而產生之亮度的比率處於特定範圍、且該特定溫度下之色度座標值之差處於特定範圍的螢光體混合物,藉此,獲得亮度較高、演色性較高、伴隨光量變化之色偏差較少的發光裝置,並且達成本發明。
第2,本發明者等為解決上述課題而進行銳意研究之後,得出以下結論,完全滿足下述三個特性之發光裝置係上述較為理想之發光裝置。
第1,發光裝置之發光效率為32 lm/W以上。
第2,平均演色評價數Ra為85以上。
第3,兩個不同之驅動電流值17.5 A/cm2 與70 A/cm2 之色度座標值之差處於下述(F)以及(G)之範圍內。
-0.01≦x1 (17.5)-x1 (70)≦0.01 (F) -0.01≦y1 (17.5)-y1 (70)≦0.01 (G)
本發明者等得出以下結論,即,藉由滿足此等條件而可獲得發光效率較高、演色性較高、且伴隨光量變化之色偏差較少的發光裝置,從而可實現本發明。
第3,本發明者等為解決上述課題而進行銳意研究之後,得出以下結論:即使白色發光裝置所發出之白色光之發光光譜之形狀於500 nm至650 nm之範圍內,與先前相比較為平坦,藉此,可提高白色發光裝置之演色性,並且完成本發明。
第4,本發明者等為解決上述課題而進行銳意研究之後,得出以下結論,即,可提供彩色顯示器,其中作為紅色像素,使用將發光元件、與吸收發光元件所發出之光並發出紅光之高特性的螢光體(波長轉換材料)加以組合而構成的紅色像素用元件,以此代替InAlGaP系LED,藉此可具備紅色、藍色以及綠色之三色像素之發光強度之溫度依存性,且色調之變動較少、色偏差較小,從而可實現本發明。又,此處之高特性之螢光體,較佳的是因溫度上升而引起之發光效率之降低較小、且量子產率較高之螢光體,進而更佳的是因用作為螢光體而引起之劣化較小者。
即,本發明之宗旨在於提供一種發光裝置,其具有:光源,其於流通有驅動電流時發光;以及,至少一種波長轉換材料,其吸收來自該光源之光之至少一部份且發出具有不同波長之光,並且於將17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (17.5)、將色度座標值y設為y1 (17.5),並將70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (70)、將色度座標值y設為y1 (70)時,滿足式(D)以及式(E)(申請專利範圍第1項)。
-0.006≦x1 (17.5)-x1 (70)≦0.006 (D) -0.006≦y1 (17.5)-y1 (70)≦0.006 (E)
此時,作為波長轉換材料,較佳的是使用如下之螢光體混合物,其含有2種以上之螢光體,並且於25℃,將以峰值波長為455 nm之藍色光激發而獲得之螢光之亮度設為BR(25)、將色度座標值x設為x2 (25)、將色度座標值y設為y2 (25),且於125℃將以峰值波長為455 nm之藍色光激發而獲得之螢光之亮度設為BR(125)、將色度座標值x設為x2 (125)、將色度座標值y設為y2 (125)時,滿足下式(A)、(B)、以及(C)(申請專利範圍第2項)。
0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A) -0.03≦x2 (25)-x2 (125)≦0.03 (B) -0.03≦y2 (25)-y2 (125)≦0.03 (C)
又,作為波長轉換材料,較佳的是至少含有於500 nm~550 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的綠色系螢光體之至少一種(申請專利範圍第3項)。
進而,作為波長轉換材料,較佳的是至少含有於610 nm~680 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體之至少一種(申請專利範圍第4項)。
本發明之其他宗旨在於提供一種照明裝置,其特徵在於具有上述之發光裝置(申請專利範圍第5項)。
本發明之進而其他宗旨在於提供一種影像顯示裝置,其特徵在於具有上述之發光裝置(申請專利範圍第6項)。
本發明之進而其他宗旨在於提供一種發光裝置,其特徵在於具有:光源,其於流通有驅動電流時發光;以及,至少一種波長轉換材料,其吸收來自該光源之光之至少一部份且發出具有不同波長的光,並且,該發光裝置之效率為32 lm/W以上,平均演色評價數Ra為85以上,並且將於17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (17.5)、將色度座標值y設為y1 (17.5),且將70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (70)、將色度座標值y設為y1 (70)時,色度座標值x以及y之偏差量,即,[x1 (17.5)-x1 (70)]與[y1 (17.5)-y1 (70)]滿足下式(F)以及(G)(申請專利範圍第7項)。
-0.01≦x1 (17.5)-x1 (70)≦0.01 (F) -0.01≦y1 (17.5)-y1 (70)≦0.01 (G)
此時,較佳的是,特殊演色評價數R9 為64以上(申請專利範圍第8項)。
又,作為該波長轉換材料,較佳的是使用如下之螢光體混合物,其係2種以上之螢光體之混合物,於25℃將以峰值波長為455 nm之藍色光激發而獲得之螢光的亮度設為BR(25)、將色度座標值x設為x2 (25)、將y設為y2 (25),且於125℃將以峰值波長為455 nm之藍色光激發而獲得之螢光的亮度設為BR(125)、將色度座標值x設為x2 (125)、將y設為y2 (125)時,滿足下式(A)、(B)以及(C)(申請專利範圍第9項)。
0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A) -0.03≦x2 (25)-x2 (125)≦0.03 (B) -0.03≦y2 (25)-y2 (125)≦0.03 (C)
又,作為波長轉換材料,較佳的是至少含有於500 nm~550 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的綠色系螢光體之至少一種(申請專利範圍第10項)。
進而,作為波長轉換材料,較佳的是至少含有於610 nm~680 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體之至少一種(申請專利範圍第11項)。
本發明之其他宗旨在於提供一種照明裝置,其特徵在於具有上述之發光裝置(申請專利範圍第12項)。
本發明之進而其他宗旨在於提供一種影像顯示裝置,其特徵在於具有上述之發光裝置(申請專利範圍第13項)。
本發明之進而其他宗旨在於提供一種白色發光裝置,其具有光源、以及吸收來自該光源之光之至少一部份且發出具有不同波長之光的至少一種波長轉換材料發出包含該波長轉換材料所發出之光的白色光,上述白色光之發光光譜中於500 nm至650 nm之特定波長範圍內的最大發光強度為上述特定波長範圍內最小發光強度的150%以下(申請專利範圍第14項)。
此時,較佳的是,該波長轉換材料於100℃之亮度為該波長轉換材料於25℃之亮度的80%以上(申請專利範圍第15項)。
又,較佳的是,相對於該光源之發光峰值波長之光,該波長轉換材料之吸光度為50%以上,並且,該波長轉換材料之內部量子效率為40%以上(申請專利範圍第16項)。
本發明之進而其他宗旨在於提供一種照明裝置,其特徵在於具有上述之白色發光裝置(申請專利範圍第17項)。
本發明之進而其他宗旨在於提供一種影像顯示裝置,其具有紅色像素、以及至少1個非紅色像素,其特徵在於:該紅色像素具有紅色發光裝置,該紅色發光裝置包括紅色像素用發光元件、以及具有螢光體溫度依存係數為85以上之紅色螢光體;該非紅色像素包括具有藍色像素用發光元件之藍色像素,以及/或具有綠色像素用發光元件、及具有螢光體溫度依存係數為85以上之綠色螢光體的綠色像素;並且當將該紅色像素於25℃之發光強度設為I(R,25),將100℃之發光強度設為I(R,100),且將該非紅色像素於25℃之發光強度設為I(N,25),將100℃之發光強度設為I(N,100)時,I(N,100)/I(N,25)對I(R,100)/I(R,25)之比率為90%以上。(申請專利範圍第18項)。
根據本發明,可獲得下述效果中之至少一者。即,第1,可提供一種影像顯示裝置以及照明裝置,其使用有具有滿足關於本發明之亮度以及色度座標值之特定關係式的特性的螢光體混合物,藉此可獲得亮度與演色性較高且伴隨光量增減之色偏差較少的發光裝置,並且可提供以該發光裝置為光源,發光色域中之色再現性優良,且具有充分之明亮度。
第2,根據本發明,提供一種具有高亮度、更接近自然光、且伴隨發光光量增減之發光色之偏差較少的發光裝置,以及,以該發光裝置作為光源的照明裝置及影像顯示裝置。
第3,根據本發明,可獲得演色性優良之白色發光裝置,以及使用有其之照明裝置。
第4,根據本發明之影像顯示裝置,可使因溫度變化而產生之色偏差較少。
[I.關於第1發光裝置之說明]
以下,就本發明之第1發光裝置加以說明。其中,下述所揭示之構成要件之說明係本發明之第1發光裝置之實施態樣之代表性的一例,並且,本發明之第1發光裝置並不限定於此等內容。
本發明之第1發光裝置係具有光源、以及吸收來自該光源之光之至少一部份且發出具有不同波長之光的至少一種波長轉換材料者。
於此處,作為光源,若係使驅動電流流通時發光者,則可使用任意之光源。例如,可使用發出可視光之半導體發光元件,例如LED或LD等半導體發光元件。
又,用於本發明之第1發光裝置之波長轉換材料,只要是可吸收來自光源之光之至少一部份且發出具有不同波長之光者,則可使用任意之波長轉換材料。一般而言,作為波長轉換材料,使用至少包含2種螢光體之螢光體混合物。
進而,本發明之第1發光裝置係具有吸收半導體發光元件等光源發出之可視光、且發出更長波長之可視光之波長轉換材料,且高亮度、演色性較高、且伴隨光量增減之色偏差較少之發光裝置。因此,具有此種特性之本發明之第1發光裝置,可較佳地用於彩色液晶顯示器等影像顯示裝置或面發光等照明裝置等中。
[I-1.第1發光裝置之特性]
本發明之第1發光裝置係,將於17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光之色度座標值x設為x1 (17.5),將70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光之色度座標值x設為x1 (70)時,滿足下式(D)之發光裝置。
-0.006≦x1 (17.5)-x1 (70)≦0.006 (D)
進而,本發明之第1發光裝置係,將於17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光之色度座標值y設為y1 (17.5),將70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光之色度座標值y設為y1 (70)時,滿足下式(E)者。
-0.006≦y1 (17.5)-y1 (70)≦0.006 (E)
即,較佳的是,70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光之色度座標值x與色度座標值y之偏移量,相對於17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光之色度座標值x與色度座標值y,即,色度座標值之差[x1 (17.5)-x1 (70)]與[y1 (17.5)-y1 (70)]之兩方為±0.006以內。於伴隨驅動電流密度之變化之發光之色度座標值的偏差大於±0.006時,若為控制發光光量而使驅動電流密度發生變化,則色偏差變大,發光色有時變得不穩定。
該色度座標值x以及色度座標值y之偏差量越少越好,並且該偏差量[x1 (17.5)-x1 (70)]與[y1 (17.5)-y1 (70)]之至少一方,更佳的是±0.005以內,進而佳的是±0.004以內,進而更佳的是±0.003以內。又,該偏差量[x1 (17.5)-x1 (70)]與[y1 (17.5)-y1 (70)]之兩者,較佳的是±0.006以內,更佳的是±0.005以內,進而佳的是±0.004以內,進而更佳的是±0.003以內。
[I-2.第1發光裝置之具體構成之例]
基於圖式,對本發明之第1發光裝置加以說明。圖1係表示由作為波長轉換材料之螢光體、與作為光源之半導體發光元件所構成的第1發光裝置之一實施例的模式性剖面圖,圖2係表示併入有圖1所示之第1發光裝置之面發光照明裝置之一實施例的模式性剖面圖。圖1以及圖2中,1係第1發光裝置,2係固定引線,3係內部引線,4係半導體發光元件,5係螢光體含有樹脂部,6係導電性引線,7係模具構件,8係面發光照明裝置,9係擴散板,10係保持箱。
本發明之第1發光裝置1,如圖1所示,形成普通之炮彈型之形態,並且於固定引線2之上部遮罩內,以螢光體含有樹脂部5覆蓋包含GaN系藍色發光二極體等之半導體發光元件4之上,藉此,對該半導體發光元件4加以固定。該螢光體含有樹脂部5係藉由使螢光體混合物等之波長轉換材料混合、分散於環氧樹脂或丙烯酸樹脂等之黏合劑中,並流入遮罩內而形成。另一方面,半導體發光元件4與固定引線2藉由銀漿等固定構件而導通,半導體發光元件4與內部引線3藉由導電性引線6而導通,並且此等整體由環氧樹脂等之模具構件7所覆蓋、保護。
圖2表示併入有該發光裝置1之面發光照明裝置8,如圖2所示,將照明裝置內面配置為,將多個發光裝置1設置於具有白色平滑面等之不透光性之方形保持箱10的底面,並將用以驅動發光裝置1之電源以及電路等(並未圖示)設置於其外側,並且,於相當於保持箱10之蓋部之處,固定乳白色之壓克力板等作為擴散板9,以使發光均勻化。
繼而,驅動面發光照明裝置8,並將電壓施加於發光裝置1之半導體發光元件4,藉此發出藍色光等,且作為螢光體含有樹脂部5之波長轉換材料之螢光體混合物吸收該發光之一部份,發出更長波長的光,另一方面,藉由與未由螢光體吸收之藍色光等混色而獲得演色性較高之發光,該光透過擴散板9,射出至圖式上方,因而於保持箱10之擴散板9之面內,可獲得明亮度均勻之照明光。
同樣,本發明之第1發光裝置,可作為彩色液晶顯示器等影像顯示裝置之光源而併入。
[I-3.第1發光裝置之構成要素]
此處,對於本發明之第1發光裝置中所使用之光源以及波長轉換材料加以說明。但是,本發明之第1發光裝置亦可具有光源以及波長轉換材料以外之構件。
[I-3-1.第1發光裝置之光源]
作為光源,若為流通驅動電流則發光者,則無特別限制,但較佳的是,使用於紫外光至可視光區域中具有發光峰值波長者。光源之發光密封波長之範圍為,一般為370 nm以上,較佳的是380 nm以上,並且一般為500 nm以下,較佳的是480 nm以下。於超過該範圍之上限或低於下限之情形時,難以獲得發光效率較高之發光裝置。
若為於該範圍內具有發光峰值波長之激發光源,則可使用半導體發光元件、燈、電子束、電漿、電致發光元件(electrolumine scence device)等,但尤其佳的是使用發光二極體(LED)或者雷射二極體(LD)等半導體發光元件。
作為於紫外光至可視光區域中具有發光峰值波長之半導體發光元件的材料,可列舉例如,氮化硼(BN)、碳化矽(SiC)、ZnSe或GaN、InGaN、InAlGaN、AlGaN、BAlGaN、BInAlGaN等多種半導體。又,亦可使此等元素中含有Si或Zn等作為雜質元素,並使其為發光中心。其中,以InX AlY Ga1 X Y N(式中,0<X<1,0<Y<1,X+Y≦1)表示之包含Al或Ga之氮化物半導體、或者包含In或Ga之氮化物半導體(以下,有時稱為「(In,Al,Ga)N系化合物半導體」),由於可自紫外光區域高效率地以可視光之短波長發光,並且相對於使用時之溫度或驅動電流之變化亦可穩定地發光,故而作為發光層之材料則較合適。
又,作為半導體發光元件之較佳結構,列舉有具有MIS接合、PIN接合、或pn接合等之同質結構、異質結構或者雙異質結構者。半導體發光元件中,可藉由半導體層之材料或其混晶比而選擇各種發光波長。又,使活性層形成為可產生量子效應之薄膜的單一量子井結構或多重量子井結構,藉此亦可提高輸出。
此等中,較佳的是使用有(In,Al,Ga)N系化合物半導體之(In,Al,Ga)N系LED或LD。其原因在於:(In,Al,Ga)N系LED等,與發出該區域之光之SiC系LED等相比,發光輸出或外部量子效率逐步增大,藉由與上述螢光體等之波長轉換材料進行組合,能夠以極低之耗電量發出十分明亮之發。例如,相對於20 mA之電流負荷,通常(In,Al,Ga)N系之發光強度為SiC系之100倍以上,且與GaAs系相比,可相對於使用時之溫度或驅動電流之變化而穩定地發光。於(In,Al,Ga)N系LED等中,較佳的是具有Alx GaY N發光層、GaN發光層、或者Inx GaY N發光層。GaN系LED中,由於此等中,具有Inx GaY N發光層者之發光強度極強,故而尤其佳的是,於(In,Al,Ga)N系LED中,由於Inx GaY N層與GaN層之多重量子井結構者之發光強度極強,故而尤其佳。
再者,上述中,X+Y之值一般為0.8~1.2之範圍內之值。(In,Al,Ga)N系LED中,此等發光層中摻雜有Zn或Si者或者無摻質者係於調節發光特性之方面較佳者。
(In,Al,Ga)N系LED係以此等發光層、p層、n層、電極、以及基板為基本構成要素者,並且,具有以n型與p型之Alx GaY N層、GaN層、或者Inx GaY N層等對發光層進行層疊之異質結構者之發光效率較高,故而較佳,進而,使異質結構設為量子井結構者之發光效率更高,故而更好。作為基板,可較佳地使用藍寶石、尖晶石、SiC、Si、ZnO、GaAs、GaN等材料,尤其較佳的是使用藍寶石、ZnO、GaN等。
半導體發光元件之形狀或大小並無特別限定,但與驅動電流之流通方向垂直之面可使用,1邊一般為100 μ m以上之角型,較佳的是200 μ m以上之角型者。例如,可使用EPISTAR公司製之「ES-CEBL912」、Cree公司製之「C460MB」等。
又,既可單獨使用1個半導體發光元件,亦可併用2個以上之半導體發光元件。進而,半導體發光元件既可僅使用1種,亦可併用2種以上。
光源之驅動電流密度係指與驅動電流之流通方向垂直之面的每單位面積上之驅動電流,並且,可藉由將流通於光源之驅動電流的值,除以與驅動電流之流通方向垂直之面的面積而求得。於並聯連接2個以上之半導體發光元件而進行使用時,可藉由將流通於光源之驅動電流值,除以與驅動電流之流通方向垂直之面的面積之和而求得。
又,光源可根據需要具有如下設置有散熱片之結構,其藉由準備封裝等而可高效率地散熱。
[I-3-2.第1發光裝置之波長轉換材料]
關於用於本發明之第1發光裝置的波長轉換材料,可任意使用吸收來自光源的光之至少一部份、且發出具有與所吸收之光的波長不同之光的波長轉換材料。使用何種波長轉換材料係根據第1發光裝置之用途等而任意選擇。但是,一般,係使用以下所說明之本發明之螢光體混合物作為波長轉換材料。
本發明之螢光體混合物係至少含有2種以上之螢光體混合物,並且係於25℃,將以峰值波長為455 nm之藍色光激發該螢光混合物而獲得的螢光之亮度設為BR(25),將色度座標值x設為x2 (25),將色度座標值y設為y2 (25),且於125℃,將以峰值波長為455 nm之藍色光激發該螢光混合物而獲得之螢光的亮度設為BR(125),將色度座標值x設為x2 (125),將色度座標值y設為y2 (125)時,滿足下式(A)、(B)、以及(C)者。
[數1]0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A) -0.03≦x2 (25)-x2 (125)≦0.03 (B) -0.03≦y2 (25)-y2 (125)≦0.03 (C)
即,本發明之螢光體混合物,125℃以峰值波長為455nm之藍色光激發而獲得之螢光的亮度[BR(125)],相對於25℃以該藍色光激發而獲得之螢光的亮度[BR(25)]之比率[BR(125)/BR(25)],滿足上式(A)。於該比率未滿0.85或大於1.15時,於使用有此種螢光體混合物之白色發光裝置等中,若為使自該白色發光裝置獲得之光量產生變化而增減流通於藍色LED中之電流值,則所獲得之發光色有可能會大幅變化,導致有無法獲得穩定之發光色之虞。
其原因在於,於增減流通於藍色LED中之電流量並增減藍色光之光量時,藉由自藍色LED產生之發熱量之增減,使得位於藍色LED附近之螢光體之溫度上下變化,螢光體之螢光強度與自藍色LED發出之光量所期待之螢光強度存在較大的偏離。即,若為實現白色發光裝置之光量之增減而增減於藍色LED中通電之電流量,則藍色LED之發光強度與螢光體之螢光強度的混色平衡受到破壞,導致所獲得之白色發光裝置的發光色產生較大的變化。
因此,本發明之螢光體混合物之亮度之比率[BR(125)/BR(25)],一般是0.85以上,較佳的是0.9以上,並且,一般是1.15以下,較佳的是1.1以下,更佳的是1.05以下。為獲得此種亮度之比率,作為構成螢光體混合物之螢光體,較佳的是,選擇伴隨螢光體溫度之上升而螢光強度下降之所謂溫度淬滅現象的程度較小者。
又,本發明之螢光體混合物,於將25℃以峰值波長455nm之藍色光激發而獲得之螢光的色度座標值x設為x2 (25),將色度座標值y設為y2 (25),並使125℃以峰值波長455nm之藍色光激發而獲得之螢光的色度座標值x設為x2 (125),將色度座標值y設為y2 (125)時,色度座標值x之差[x2 (25)-x2 (125)]以及色度座標值y之差[y2 (25)-y2 (125)],分別滿足由式(B)表示之-0.03≦x2 (25)-x2 (125)≦0.03,以及,由式(C)表示之-0.03≦y2 (25)-y2 (125)≦0.03。於該色度座標值x或色度座標值y之差未滿-0.03或大於0.03時,有可能會隨著使用有該螢光體混合物之白色發光裝置的光量增減而導致產生顯著的色偏差。
該色度座標值x之差[x2 (25)-x2 (125)]以及色度座標值y之差[y2 (25)-y2 (125)]係,因包含於螢光體混合物中之2種以上之螢光體各自之溫度淬滅程度存在較大差異而引起。即,於包含有發光色不同之2種以上之螢光體的混合物中,螢光體之溫度淬滅程度不同時,例如,伴隨溫度上升之螢光強度之下降現象,於一個螢光體中體現得較少而於另一個螢光體中體現得較多,則在將此等不同之發光強度加在一起之情況時,發光色隨溫度上升而產生變化並變得不同。
因此,伴隨螢光體混合物之溫度變化,色度座標值x之差[x2 (25)-x2 (125)]以及色度座標值y之差[y2 (25)-y2 (125)],分別越小越好,即,越接近零越好,並且一般為-0.03以上,較佳的是-0.02以上,更佳的是-0.015以上,並且,一般為0.03以下,較佳的是0.02以下,更佳的是0.015以下。
為獲得此種伴隨溫度變化之色度座標值x與色度座標值y之差較小的螢光體混合物,較佳的是,構成混合物之螢光色不同之多個螢光體,因溫度淬滅而引起的螢光強度之變化率大致相同。於組合有因溫度淬滅而引起之螢光強度之變化率大致相同的螢光體時,將各螢光體之螢光強度加在一起而獲得之白色等混合色變得相同,且與溫度變化無關,因而,可使由伴隨發光裝置之光量變化之溫度變化而引起之發光色的偏差較少。
本發明之第1發光裝置之說明中,於測定以峰值波長455nm之藍色光激發螢光體混合物而獲得之亮度與色度座標值x以及色度座標值y時,係使用螢光分光光度計,其具有包括帕耳帖元件之冷卻機構與包括加熱器之加熱機構,且裝備有進行感度校正或波長校正之高精度的雙聯單色儀(double monochromator)。而且,藉由冷卻、加熱機構進行控制,預先於25℃或者125℃,至藉由輻射溫度計可確認螢光體之表面溫度保持為固定為止,保持充分之時間後,對亮度與色度座標值進行測定。又,為將作為激發光之藍色光之影像控制為最小限,將激發光之半值寬減小為20 nm以下,並且不使用未滿470 nm之螢光光譜,而僅使用470 nm以上之螢光光譜,以由JIS Z 8724所確定之三激值,算出亮度Y與色度座標值x以及色度座標值y。
[I-3-2-1.綠色系螢光體]
為獲得色偏差較少之發光裝置中尤其是演色性較高之發光裝置,本發明之第1發光裝置中所使用之螢光體混合物等之波長轉換材料,較佳的是,至少含有一種於500 nm~550 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的綠色系螢光體。藉由使用此種波長範圍內具有螢光強度之峰值的綠色系螢光體,可獲得藍綠色、綠色、黃綠色等綠色域之色再現性較高的發光裝置,進而,藉由使用該發光裝置,可獲得該綠色域中之色再現性優良之顯示器用背光、影像顯示裝置(顯示器)或照明裝置。於綠色螢光體之螢光強度的峰值為短於500 nm之波長或者為長於550 nm之波長時,於組合藍色LED進行使用時,綠色域之色再現性變低,因而較不理想。
作為至少可含有一種本發明之波長轉換材料且於500 nm~550 nm的波長範圍內具有螢光強度之峰值的綠色系螢光體,當使用螢光體混合物等之波長轉換材料時,較佳的是可滿足上式(A)~(C)者即可而無特別限制,但由於氧化物、氮化物、氮氧化物之熱穩定性較佳,故而較為理想。例如,可列舉M’Si2 N2 O2 :Eu、M’-Si-Al-O-N:Ce、M’-Si-Al-O-N:Eu(其中,M’表示1種或2種以上之鹼土金屬),較佳的是,SrSi2 N2 O2 :Eu、Ca-Si-Al-O-N:Ce、Ca-Si-Al-O-N:Eu等。又,作為其他例,於由下述一般式(1)或者(2)表示之母體晶體內,由於至少含有Ce作為發光中心離子之螢光體的亮度較高,綠色域中之螢光強度較高,且溫度淬滅較小,故而較為理想。
M1 a M2 b M3 c Od (1)
此處,M1 表示2價金屬元素,M2 表示3價金屬元素,M3 表示4價金屬元素,a、b、c、d分別為下述範圍內之數。
2.7≦a≦3.3
1.8≦b≦2.2
2.7≦c≦3.3
11.0≦d≦13.0
M4 e M5 f Og (2)
此處,M4 表示2價金屬元素,M5 表示3價金屬元素,e、f、g分別為下述範圍內之數。
0.9≦e≦1.1
1.8≦f≦2.2
3.6≦g≦4.4
以下,對於一般式(1)加以更詳細之說明。
本發明中所使用之較合適之綠色螢光體係,於由下述一般式(1)表示之母體晶體內至少含有Ce作為發光中心離子者,並且式中M1 表示2價金屬元素,M2 表示3價金屬元素,M3 表示4價金屬元素。
M1 a M2 b M3 c Od (1)
上述一般式(1)之M1 表示2價金屬元素,但考慮發光效率等,則較佳的是選自包含Mg、Ca、Zn、Sr、Cd、以及Ba之群中的至少一種,更佳的是選自包含Mg、Ca、以及Zn之群中的至少一種,而Ca尤其佳。於此情形時,Ca可為單獨系,亦可為與Mg之複合系。基本而言,M1 較佳的是選自此處所例示之較佳之元素,但亦可於不影響性能之範圍內包含其他2價金屬元素。
又,一般式(1)之M2 表示3價金屬元素,但與上述相同,考慮發光效率等,則較佳的是選自包含Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd以及Lu之群中的至少一種,更佳的是選自包含Al、Sc、Y、以及Lu之群中的至少一種,而Sc尤其佳。於此情形時,Sc可為單獨系,亦可為與Y或者Lu之複合系。基本而言,M2 較佳的是選自此處所例示之較佳之元素,但亦可於不影響性能之範圍內包含其他3價金屬元素。
上述一般式(1)中之M3 表示4價金屬元素,但考慮到發光效率等,較佳的是至少包含Si,一般而言,M3 表示之4價金屬元素之50莫耳%以上為Si,較佳的是70莫耳%以上為Si,更佳的是80莫耳%以上為Si,而尤其佳的是90莫耳%以上為Si。作為除Si以外之M3 之4價金屬元素,較佳的是選自包含Ti、Ge、Zr、Sn、以及Hf之群中的至少一種,更佳的是選自包含Ti、Zr、Sn、以及Hf之群中的至少一種,而Sn尤其佳。尤其較佳的是,M3 為Si。基本而言,M3 較佳的是此處所例示之較佳之元素,但亦可於不影響性能之範圍內包含其他4價金屬元素。
再者,此處,所謂之於不影響性能之範圍內包含其他元素係指,對於上述M1 、M2 、以及M3 之各個金屬元素,一般包含其他元素為10莫耳%以下,較佳的是5莫耳%以下,更佳的是1莫耳%以下。
於上述一般式(1)中,a、b、c、d分別為下述範圍內之數。
2.7≦a≦3.3 1.8≦b≦2.2 2.7≦c≦3.3 11.0≦d≦13.0
較佳地用於本發明中之綠色螢光體,於上述一般式(1)表示之母體晶體內,至少含有Ce作為發光中心離子元素,並且發光中心離子元素取代M1 、M2 、M3 之任一金屬元素之晶格位置,或者配置於晶格間之間隙中,藉此a~d之值於上述範圍中變動,但本螢光體之晶體結構為石榴石晶體結構,並且一般採用a=3、b=2、c=3、d=12之體心立方晶體結構。
又,作為包含於該晶體結構之化合物母體內之發光中心離子元素,至少含有Ce,並且為對發光特性進行微調,可包含選自含有Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、以及Yb之群中的一種以上之2價~4價元素。尤其可包含選自含有Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、以及Yb之群中的一種以上之2價~4價元素,並且可較佳地含有2價之Mn,2價~3價之Eu、3價之Tb,或者3價之Pr。
較理想的是,對作為發光中心離子(活化劑)之Ce之添加量進行適當調節。若Ce之添加量過小,則發光之離子過少且發光強度較低,而若Ce之添加量過大,則濃度淬滅變大且發光強度下降。考慮到發光強度,Ce之濃度相對於上述一般式(1)表示之1莫耳之母體晶體的莫耳比,較佳的是0.0001以上且0.3以下之範圍,更佳的是0.001以上且0.1以下之範圍,進而更佳的是0.005以上且0.05以下之範圍。
再者,於由一般式(1)表示之母體晶體內,至少含有Ce作為發光中心離子之螢光體,一般藉由420 nm~480 nm之光而激發。發光光譜於500 nm~510 nm中具有峰值,且具有450 nm~650 nm之波長成分。
其次,就一般式(2)加以更詳細之說明。
本發明之較合適之綠色螢光體係,於下述一般式(2)表示之母體晶體內,至少含有Ce作為發光中心離子者,此處,M4 表示2價金屬元素,M5 表示3價金屬元素。
M4 e M5 f Og (2)
又,上述一般式(2)中之M4 表示2價金屬元素,但考慮到發光效率等,則較佳的是選自包含Mg、Ca、Zn、Sr、Cd、以及Ba之群中的至少一種,更佳的是選自包含Mg、Sr、Ca、以及Zn之群中的至少一種,Sr或Ca甚為理想,而Ca尤其佳。於此情形時,Ca可為單獨系,亦可為與Mg之複合系。基本而言,M4 較佳的是選自此處所例示之較佳的元素,但亦可於不影響性能之範圍內包含其他2價金屬元素。
又,上述一般式(2)中之M5 表示3價金屬元素,但考慮到發光效率等,則較佳的是選自包含Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd、以及Lu之群中的至少一種,更佳的是選自包含Al、Sc、Y、以及Lu之群中的至少一種,而Sc尤其佳。於此情形時,Sc可為單獨系,亦可為與Y或者Lu之複合系。基本而言,M5 較佳的是選自此處所例示之較佳的元素,但亦可於不影響性能之範圍內包含其他3價金屬元素。
再者,此處,所謂之於不損壞性能之範圍內包含其他元素係指,對於上述M4 、M5 之各個金屬元素,一般包含其他元素為10莫耳%以下,較佳的是5莫耳%以下,更佳的是1莫耳%以下。
於上述一般式(2)中,考慮到發光特性,較佳的是,e、f、g所表示之元素比分別為下述範圍內之數。
0.9≦e≦1.1 1.8≦f≦2.2
3.6≦g≦4.4
較佳地用於本發明中之綠色螢光體,於上述一般式(2)所表示之母體晶體內,至少含有Ce作為發光中心離子元素,並且,發光中心離子元素取代M4 、M5 之任一金屬元素之晶格位置,或者配置於晶格間之間隙中,藉此,e~g之值於上述範圍內變動,但較佳的是,e=1、f=2、g=4。
又,作為包含於具有該晶體結構之化合物母體內之發光中心離子元素,至少含有Ce,並且為對發光特性進行微調,可包含選自含有Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、以及Yb之群中的1種以上之2價~4價元素。尤其是,可包含選自含有Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy、以及Yb之群中的1種以上的2價~4價元素,並且可較佳地添加2價之Mn、2價~3價之Eu、3價之Tb、或者3價之Pr。
較理想的是,對作為發光中心離子(活化劑)之Ce之添加量進行適當調節。若Ce之添加量過小,則發光之離子過少且發光強度較低,而若Ce之添加量過大,則濃度淬滅變大且發光強度下降。考慮到發光強度,Ce之濃度相對於上述一般式(2)所表示之1莫耳母體晶體的莫耳比,較佳的是0.0001以上且0.3以下之範圍,更佳的是0.001以上且0.1以下之範圍,進而更佳的是0.005以上且0.05以下之範圍。
於一般式(1)所表示之母體晶體內至少含有Ce作為發光中心離子之螢光體中,尤佳的是Ca3 Sc2 Si3 O12 :Ce、以及添加有Mg之Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce。
於此等中,添加有Mg者較佳,並且Mg之濃度相對於1莫耳之母體晶體為0.001以上,較佳的是0.01以上且0.5以下,更佳的是0.3以下者。又,作為此種螢光體,例如,可列舉Ca2 . 9 7 Ce0 . 0 3 Sc1 . 9 7 Mg0 . 0 3 Si3 O1 2 、Ca2 . 9 7 Ce0 . 0 3 Sc1 . 9 4 Mg0 . 0 6 Si3 O1 2 、Ca2 . 9 4 Ce0 . 0 3 Sc1 . 9 4 Mg0 . 0 6 Si3 O1 2 、Ca2 . 9 4 Ce0 . 0 6 Sc1 . 9 7 Mg0 . 0 3 Si3 O1 2 、Ca2 . 9 4 Ce0 . 0 6 Sc1 . 9 4 Mg0 . 0 6 Si3 O1 2 、Ca2 . 9 4 Ce0 . 0 6 Sc1 . 9 Mg0 . 1 Si3 O1 2 、Ca2 . 9 Ce0 . 1 Sc1 . 9 7 Mg0 . 0 3 Si3 O1 2 、Ca2 . 9 Ce0 . 1 Sc1 . 9 4 Mg0 . 0 6 Si3 O1 2 等。
又,於一般式(2)表示之母體晶體內至少含有Ce作為發光中心離子之螢光體中,尤其較佳的是Ce0 . 0 1 Ca0 . 9 9 Sc2 O4 、Ce0 . 0 0 7 Ca0 . 9 9 3 Sc2 O4 、Ce0 . 0 1 3 Ca0 . 9 8 7 Sc2 O4 。已由Sr取代Ca之一部份的Ce0 . 0 1 Ca0 . 9 4 Sr0 . 0 5 Sc2 O4 、Ce0 . 0 1 Ca0 . 8 9 Sr0 . 1 SC2 O4 、Ce0 . 0 1 Ca0 . 8 4 Sr0 . 1 5 Sc2 O4 亦為較佳之螢光體之示例。又,由於可藉由增加Sr而提高綠色之色純度,故而作為影像顯示裝置使用時較佳。
此等螢光體,由於發光峰值波長為較長之波長,並且亮度較高,故而較佳。
再者,此等螢光體可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比例加以併用。
[I-3-2-2.紅色螢光體]
本發明之第1發光裝置中,為於色偏差較少之發光裝置中獲得尤其是演色性較高之發光裝置,較佳的是,發光裝置中所使用之螢光體混合物等之波長轉換材料係,至少含有一種於610 nm~680 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體。藉由使用於此種波長範圍內具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體,可獲得桔黃色、紅色、深紅色等紅色域之色再現性較高的發光裝置,進而,藉由使用該發光裝置,可獲得該紅色域中之色再現性優良之顯示器用背光、影像顯示裝置(顯示器)或照明裝置。於螢光強度之峰值為短於610 nm之波長時,於與藍色LED進行組合使用時,紅色域之色再現性變低,而於螢光強度之峰值為長於680 nm之波長時,演色性變高,但亮度有可能降低。
作為含有本發明之波長轉換材料之至少一種於610 nm~680 nm的波長範圍內具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體,於使用螢光體混合物等之波長轉換材料時,較佳的是只要滿足上式(A)~(C)者即可而無特別限制,但由於氧化物、氮化物、氮氧化物之熱穩定性較佳,故而理想。例如,可列舉M”Si7 N10 :Eu、M”2 Si5 N8 :Eu、(其中,M”表示1種或2種以上之鹼土金屬),較佳的是,BaSi7 N10 :Eu、(Ca,Ba,Sr)2 Si5 N8 :Eu等。又,其他示例,為由下述一般式(3)所表示之螢光體,並且該螢光體混合物等之波長轉換材料含有該螢光體,藉此,由於其亮度較高、紅色域中之螢光強度較高、且溫度淬滅較小,故而理想。
Ma Ab Dc Ed Xe 式(3)
上述一般式(3)中,M係選自包含Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、以及Yb之群中的1種或2種以上的元素,A表示選自包含除M元素以外之2價金屬之群中的1種或2種以上的元素,D表示選自包含4價金屬之群中的1種或2種以上的元素,E表示選自包含3價金屬之群中的1種或2種以上的元素,X表示選自包含O、N、F之群中的1種或2種以上的元素。
又,上述一般式(3)中,a、b、c、d、以及e分別為下述範圍內之數。
0.00001≦a≦0.1 a+b=1 0.5≦c≦4 0.5≦d≦8 0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e e≦1.2×(2/3+4/3×c+d)
上述一般式(3)中,M係選自包含Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、以及Yb之群中的1種或2種以上的元素,但其中,較佳的是選自包含Mn、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Er、以及Yb之群中的1種或2種以上的元素,更佳的是至少包含Eu者。
又,上述一般式(3)中,A係選自包含除M元素以外之2價金屬之群中的1種或2種以上的元素,但其中,較佳的是選自包含Mg、Ca、Sr、以及Ba之群中的1種或2種以上的元素,而Ca更佳。
進而,上述一般式(3)中,D係選自包含4價金屬之群中的1種或2種以上的元素,但其中,較佳的是選自包含Si、Ge、Sn、Ti、Zr、以及Hf之群中的1種或2種以上的元素,而Si更佳。
又,上述一般式(3)中,E係選自包含3價金屬之群中的1種或2種以上的元素,但其中,較佳的是選自包含B、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd、以及Lu之群中的1種或2種以上的元素,而Al更佳。
又,上述一般式(3)中,X係選自包含O、N、以及F之群中的1種或2種以上的元素,但其中,較佳的是包含N、或者N與O。於X包含N與O之情形時,較佳的是,螢光體中O與(O+N)之比為0<{(O之原子數)/(O之原子數+N之原子數)}≦0.5。若該值超過該範圍而過大,則發光強度有可能變低。考慮到發光強度,較佳的是,該值為0.3以下,並且當該值為0.1以下時成為於640 nm~660 nm中具有發光峰值波長之色純度良好的紅色螢光體,故而更佳。又,藉由使該值為0.1~0.3而可於600 nm~640 nm中調整發光峰值波長,且因人之可見度接近高波長區域因此可獲得亮度較高之發光裝置,故而從其他觀點考慮其較佳。
又,上述一般式(3)中,a表示作為發光中心之元素M之含有量,螢光體中之M與(M+A)之原子數之比a{其中,a=(M之原子數)/(M之原子數+A之原子數)}為0.00001以上且為0.1以下即可。由於若a值小於0.00001,則作為發光中心之M之數量較少,故而發光亮度有可能下降。若a值大於0.1,則可能會因M離子間之干擾而引起濃度淬滅,且亮度有所下降。其中,考慮到於M為Eu時發光亮度變高,則較佳的是,a值為0.002以上且為0.03以下。
進而,上述一般式(3)中,c係Si等D元素之含有量,並且係以0.5≦c≦4表示之量。較佳的是0.5≦c≦1.8,進而佳的是c=1。c小於0.5之時以及c大於4時,發光亮度有可能會下降。又,0.5≦c≦1.8之範圍內,發光亮度較高,其中,c=1時,發光亮度尤其高。
進而,上述一般式(3)中,d係Al等E元素之含有量,並且係以0.5≦d≦8表示之量。較佳的是0.5≦d≦1.8,進而佳的是d=1。d值小於0.5之時或者d大於8時,發光亮度有可能會下降。又,0.5≦d≦1.8之範圍內,發光亮度較高,其中,d=1時,發光亮度尤其高。
進而,上述一般式(3)中,e係N等X元素之含有量,並且係以0.8×(2/3+4/3×c+d)以上、且以1.2×(2/3+4/3×c+d)以下表示之量。進而較佳的是,e=3。若e之值處於上述範圍外,則發光亮度有可能下降。
上述組合中,發光亮度較高之較佳的組合係如下者,其至少於M元素中含有Eu,於A元素中含有Ca,於D元素中含有Si,於E元素中含有Al,於X元素中含有N。其中,較佳的是,M元素為Eu,A元素為Ca,D元素為Si,E元素為Al,X元素為N或者N與O之混合物的無機化合物。
該螢光體至少以580 nm以下之光激發,尤其以400 nm~550 nm之光激發則最為有效。發光光譜於580 nm~720 nm中具有峰值。
又,作為紅色系螢光體,由於為接近最密填充結構之晶體者,在其熱穩定性方面良好,故而較佳。進而,含有3配位之氮原子作為包含於紅色系螢光體之氮原子者,由於其熱穩定性良好,故而較佳。紅色系螢光體所含之氮原子中,3配位之氮原子的含有量為20%以上,較佳的是40%以上,而尤其佳的是60%以上。此處,M”2 Si5 N8 :Eu(其中,M”表示1種或2種以上之鹼土金屬),其3配位之氮原子之含有量為50%,並且上式(3)所表示之螢光體,例如:(Ca,Sr)AlSiN3 :Eu中,3配位之氮原子的含有量為66%。
再者,此等螢光體可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比例加以併用。
較理想的是,使上述螢光體之粒徑一般為150 μm以下,較佳的是50 μm以下,更佳的是30 μm以下。若超過該範圍,於白色發光裝置之情形時,發光色之不均有可能變大,並且於將螢光體與黏合劑(密封劑)混合之情形時,有可能難以使螢光體均勻分散。又,較理想的是,使粒徑之下限一般為1 μm以上,較佳的是5 μm以上。若低於該範圍,則發光效率有可能下降。又,螢光體之粒度分佈比較狹窄者較佳。
[I-3-2-3.螢光體之發光效率]
構成本發明之螢光體混合物等之波長轉換材料的螢光體,其發光效率為20%以上時較佳,30%以上時更佳,40%以上時進而更佳,並且發光效率越高越好。若螢光體之發光效率低於20%,則無法獲得亮度較高之發光裝置。再者,發光效率定義為,對於照射至螢光體之光之量子數的、自螢光體發出之光的量子數。
以下,對於藉由量子吸收效率α q與內部量子效率η i之積,而求出本發明之第1發光裝置中所定義之螢光體的發光效率的方法加以說明。
首先,對於作為測定對象之螢光體樣本(例如,粉末狀等),以可保持測定精度之方式,使表面充分平滑並填充單元,並將其安裝於積分球等聚光裝置。使用積分球等聚光裝置之原因在於,可將由樣本反射之光子以及由光子激發光而自樣本發出之光子全部計算在內,即,可消除未被計算在內而飛向測定系統外之光子。
於該積分球等中安裝激發螢光體之發光源。該發光源係例如Xe燈等,並且為使發光峰值波長成為例如455 nm,而使用濾光片或雙聯單色儀等進行調整。將來自經調整而具有該455 nm之波長峰值之發光源的光,照射至欲測定之樣本,並使用分光測定裝置,例如大塚電子(股)製造之MCPD2000等,對其發身光譜進行測定。對於該測定光譜,實際上,於來自激發光光源之光(以下僅記為激發光)中,除藉由光子激發光而自樣本發出之光子外,亦有由樣本反射之激發光部分的光子。
吸收效率α q係以樣本所吸收之激發光之光子數Nabs除以激發光之所有光子數N而得的值。
首先,後者之激發光之所有光子數N係以如下所述之方式求出。即,將對於激發光具有大致100%之反射率R之物質,例如將Labsphere製造之「Spectralon」(對於450 nm之激發光具有98%之反射率。)等反射板作為測定對象而安裝於該分光光度計,並測定反射光譜Iref(λ)。此處,根據該反射光譜Iref(λ)而由下述(式I)求出之數值,與N成比例。
此處,實質上,積分區間為僅於Iref(λ)具有有實質意義之值的區間內進行者即可。
由前者之樣本所吸收之激發光之光子數Nabs,與由下述(式Ⅱ)求出之量成比例。
此處,I(λ)係於安裝有欲求出吸收效率α q之對象樣本時的反射光譜。(式Ⅱ)之積分範圍設為與由(式I)決定之積分範圍相同。如此,藉由對積分範圍進行限定,(式Ⅱ)之第二項成為與由對象樣本反射激發光而產生之光子數相對應者,即,成為與自對象樣本產生之所有光子中除去由激發光之光子激發光所產生之光子以外者相對應者。一般而言,由於實際光譜測定值係作為以關於λ之某有限頻寬進行劃分的數位資料而求得,故而(式I)以及(式Ⅱ)之積分係由基於該頻寬之總和而求出。
如上所述,求出α q=Nabs/N=(式Ⅱ)/(式I)。
其次,對求出內部量子效率η i之方法加以說明。η i係以由光子激發光而產生之光子數NPL除以樣本所吸收之光子數Nabs所得的值。
此處,NPL與由下述(式Ⅲ)所求出之量成比例。
[數4]∫ λ.I(λ)d λ (式Ⅲ)
此時,積分區間限定為,自樣本藉由光子激發光而產生之光子所具有的波長域。其原因在於,自I(λ)中去除由樣本反射之光子的作用。具體而言,(式Ⅲ)之積分下限係取(式I)之積分之上端,並以較佳地適用於包含因光子激發光而產生之光譜的範圍為上端。
如上所述,求出η i=(式Ⅲ)/(式Ⅱ)。
再者,關於根據作為數位資料之光譜進行積分者,與求出α q之情形相同。
繼而,取如上所述般求出之量子吸收效率α q與內部量子效率η i之積,藉此求出本發明所定義之發光效率。
本發明中所使用之螢光體可藉由一般之固相反應法而合成。例如,可藉由如下步驟進行製造,即,藉由乾式法或者濕式法,對作為構成螢光體之金屬元素源的原料化合物進行粉碎、混合後,配製粉碎混合物,對所獲得之粉碎混合物進行加熱處理並使其反應。
又,於氮化物或者氮氧化物螢光體之情形時,例如,可藉由如下步驟進行製造,即,製作至少含有2種以上構成螢光體之金屬元素的合金,較佳的是,製作含有所有構成螢光體之金屬元素的合金,並於含氮環境中且於加壓條件下,對所獲得之合金進行加熱處理。進而,例如,亦可藉由如下步驟進行製造,即,製作含有構成螢光體之一部份金屬元素的合金,並於含氮環境中且於加壓條件下,對所獲得之合金進行加熱處理後,進而,使其與構成螢光體之、殘留之作為金屬元素源的原料化合物混合,並進行加熱處理。如此,經過經由合金所製造之螢光體成為雜質較少、且亮度較高之螢光體。
[Ⅱ.關於第2發光裝置之說明]
以下,對本發明之第2發光裝置之實施形態加以詳細說明,但以下所揭示之構成要件之說明係本發明之第2發光裝置之實施態樣的一例(代表例),並且本發明只要不脫離其宗旨之範圍即可,而並不限定於此等內容。
本發明之第2發光裝置係具有光源、以及吸收來自該光源之光之至少一部份且發出具有不同波長之光的至少一種波長轉換材料(一般而言為螢光體)者,該發光裝置之效率為32 lm/W以上,平均演色評價數Ra為85以上,並且該發光裝置係,當將17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (17.5),將色度座標值y設為y1 (17.5),且使70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (70),將色度座標值y設為y1 (70)時,色度座標值x以及色度座標值y之偏差量,即,[x1 (17.5)-x1 (70)]與[y1 (17.5)-y1 (70)]滿足下式(F)以及(G)者。
-0.01≦x1 (17.5)-x1 (70)≦0.01 (F) -0.01≦y1 (17.5)-y1 (70)≦0.01 (G)
此處,所謂發光裝置之效率係由JISZ8113「照明用語」所定義者,並且係以該光源之耗電量除以光源所發出之所有光束而得的值,單位為「lm/W」。本發明中,其具體測定方法係以JISZ8724「顏色之測定方法-光源色」為基準。
先前,眾所周知有發光效率為30 lm/W以下之發光裝置,但於照明用途等消耗較多電量之情形時,為發降低熱量,較理想的是發光效率較高。本發明者等經銳意研究後,已實現32 lm/W以上之先前無法達到之高效率的發光裝置。
本發明之第2發光裝置中,平均演色評價數Ra以及特殊演色評價數R9 係以JISZ8726「光源之演色性評價方法」為基準而進行測定。演色評價數,係根據JISZ9112「以螢光燈之光源色以及演色性進行區分」,可劃分為普通形與高演色形。本發明之第2發光裝置,若至少為平均演色評價數Ra為85以上,且對材料或發光裝置之結構進行選擇,則特殊演色評價數R9 可為暖白色演色AA之最低值64以上,進而亦可滿足日光色演色AAA之要求值88。
若用於本發明之第2發光裝置使用之光源只要是於流通驅動電流時發光者,則無特別限制,並且可使用與用於第1發光裝置中之光源相同者。
至今為止,廣泛使用有如下之白色發光裝置,其組合有添加有In之GaN系藍色LED、以及由Ce活化之釔鋁石榴石系黃色螢光體,但其具有如上所述之演色性較低的缺陷。為解決該問題,提出以下方法,即,於下述<1>~<3>之方式中,藉由併用光源與至少1種以上之螢光體,而構成發出所期望之顏色的發光裝置。
<1>波長330 nm~420 nm之紫外LED發光裝置,與由該波長所激發且發出於420 nm以上且480 nm以下之波長中具有發光峰值之螢光的藍色螢光體、發出於500 nm以上且550 nm以下之波長中具有發光峰值之螢光的綠色螢光體、於550 nm以上且700 nm以下之波長中具有發光峰值之紅色螢光體的組合。該結構中,若LED發出之紫外線照射至螢光體,則發出紅、綠、藍之3色光,並且藉由混合此等光而形成為白色之發光裝置。
<2>波長420 nm~500 nm之藍色LED,與由該波長激發且發出於550 nm以上且600 nm以下之波長中具有發光峰值之螢光的黃色發光螢光體至紅色發光螢光體之組合。該構成中,若LED所發出之藍色光照射至螢光體,則發出紅、黃之2色光,並且將此等光與LED本身之藍色光混合後,成為帶有白色或者紅色之燈泡色的發光裝置。
<3>波長420 nm~500 nm之藍色LED,與由該波長激發且發出於500 nm以上且550 nm以下之波長中具有發光峰值之螢光的綠色螢光體、以及發出於610 nm以上且680 nm以下之波長中具有發光峰值之螢光的紅色發光螢光體之組合。該構成中,若LED所發出之藍色光照射至螢光體,則發出紅、綠之2色光,並且將此等光與LED本身之藍色光混合後,形成為白色之發光裝置。
本發明之第2發光裝置中,可採用上述<1>~<3>之任一種構成,但於任一情形時,本發明之第2發光裝置之特徵在於,其係於將17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (17.5),將色度座標值y設為y1 (17.5),且將70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (70),將色度座標值y設為y1 (70)時,可滿足下式(F)以及(G)者。
-0.01≦x1 (17.5)-x1 (70)≦0.01 (F) -0.01≦y1 (17.5)-y1 (70)≦0.01 (G)
即,相應於17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x與色度座標值y,相當於70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x與色度座標值y之偏差量的色度座標值之差[x1 (17.5)-x1 (70)]與[y1 (17.5)-y1 (70)]為±0.01以內。於伴隨驅動電流密度之變化之發光的色度座標值之偏差大於±0.01時,若為控制發光光量而使驅動電流密度產生變化,則色偏差變大,且發光色變得不穩定。
該色度座標值x以及色度座標值y之偏差量越少越好。
即,偏差量[x1 (17.5)-x1 (70)],一般為-0.005以上,較佳的是-0.004以上,更佳的是-0.003以上,並且,一般為0.005以下,較佳的是0.004以下,更佳的是0.003以下。進而,偏差量[y1 (17.5)-y1 (70)],一般為-0.005以上,較佳的是-0.004以上,更佳的是-0.003以上,並且,一般為0.005以下,較佳的是0.004以下,更佳的是0.003以下。
為實現此種本發明之第2發光裝置,對於所使用之螢光體等之波長轉換材料,並無特別之限制。但較佳的是,使用第1發光裝置中所說明之本發明的螢光體混合物。
即,本發明之第2發光裝置中,作為波長轉換材料,較佳的是使用如下之螢光體混合物,其係2種以上之螢光體混合物,並且於25℃,將以峰值波長為455 nm之藍色光激發該螢光混合物而獲得之螢光的亮度設為BR(25),將色度座標值x設為x2 (25),將色度座標值y設為y2 (25),且於125℃將以峰值波長為455 nm之藍色光激發該螢光混合物而獲得之螢光的亮度設為BR(125),將色度座標值x設為x2 (125),將色度座標值y設為y2 (125)時,可滿足下式(A)、(B)、以及(C)。
0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A) -0.03≦x2 (25)-x2 (125)≦0.03 (B) -0.03≦y2 (25)-y2 (125)≦0.03 (C)
本發明之螢光體混合物,於125℃以峰值波長為455 nm之藍色光激發而獲得之螢光的亮度[BR(125)],相對於25℃以該藍色光激發而獲得之螢光的亮度[BR(25)]之比率[BR(125)/BR(25)]未滿0.85或大於1.15時,於使用有此種螢光體混合物之白色發光裝置等中,若為使自該白色發光裝置獲得之光量產生變化而增減流通於藍色LED中之電流值,則所獲得之發光色有可能會大幅變化,因而無法獲得穩定之發光色。
其原因在於,於此情形時,於增減流通於藍色LED中之電流量並增減藍色光之光量後,藉由自藍色LED產生之發熱量之增減,位於藍色LED附近之螢光體之溫度上下變化,螢光體之螢光強度較大地偏離藍色LED之光量所期待之螢光強度。即,若為實現白色發光裝置之光量的增減而增減通電於藍色LED中之電流量,則藍色LED之發光強度與螢光體之螢光強度的混色平衡受到破壞,所獲得之白色發光裝置之發光色產生較大的變化。
因此,該亮度之比率[BR(125)/BR(25)]一般為0.85以上,較佳的是0.9以上,並且一般為1.15以下,較佳的是1.1以下,更佳的是1.05以下。為獲得此種亮度之比率,作為構成螢光體混合物之螢光體,較佳的是,選擇伴隨螢光體溫度之上升而螢光強度下降之所謂溫度淬滅現象的程度較小者。
又,關於本發明之螢光體混合物,於將25℃以峰值波長455nm之藍色光激發而獲得之螢光的色度座標值x設為x2 (25),將色度座標值y設為y2 (25),並將125℃以相同藍色光激發而獲得之螢光的色度座標值x設為x2 (125),將色度座標值y設為y2 (125)時,色度座標值x之差[x2 (25)-x2 (125)]以及色度座標值y之差[y2 (25)-y2 (125)]未滿-0.03或大於0.03時,有可能隨著使用有該螢光體混合物之白色發光裝置之光量的增減而引起顯著的色偏差。
該色度座標值x之差[x2 (25)-x2 (125)]與色度座標值y之差[y2 (25)-y2 (125)]係,因螢光體混合物中所含之2種以上之各個螢光體的溫度淬滅的程度存在差異而引起。即,於包含有發光色不同之2種以上之螢光體的混合物中,螢光體之溫度淬滅程度不同時,例如,伴隨溫度上升而螢光強度下降之現象,於一個螢光體中較小,而於另一個螢光體中則較大,則於將此等不同之發光強度相加之情況時,隨著溫度上升,而發光色會產生變化且會引起色偏差。
因此,伴隨螢光體混合物溫度變化之色度座標值x的差[x2 (25)-x2 (125)]與色度座標值y的差[y2 (25)-y2 (125)]越小越好,並且一般為-0.03以上,較佳的是-0.02以上,更佳的是-0.015以上,並且,一般為0.03以下,較佳的是0.02以下,更佳的是0.015以下。
為獲得此種伴隨溫度變化之色度座標值x以及色度座標值y之差較小的螢光體混合物,較佳的是,構成混合物之螢光色不同之多個螢光體因其溫度淬滅而引起的螢光強度的變化率大致相同。於組合有因溫度淬滅而引起之螢光強度之變化率大致相同的螢光體時,將各螢光體之螢光強度相加,而所獲得之白色等混合色變得相同,而與溫度變化無關,因而可使由伴隨發光裝置之光量變化之溫度變化而引起的發光色的偏差較少。
本發明之第2發光裝置之說明中,於測定以峰值波長為455nm之藍色光激發螢光體混合物而獲得之亮度與色度座標值x以及色度座標值y時,係使用螢光分光光度計,其例如具有包括帕耳帖元件之冷卻機構與包括加熱器之加熱機構,且裝備有已進行感度校正或波長校正之高精度的雙聯單色儀。繼而,藉由冷卻、加熱機構進行控制,預先於25℃或者125℃,保持充分之時間,直至可藉由輻射溫度計確認螢光體之表面溫度保持為固定為止,之後,對亮度與色度座標值進行測定。又,為將作為激發光之藍色光之影響控制為最小限,而將激發光之半值寬減小為20 nm以下,並且不使用未滿470 nm之螢光光譜,而僅使用470 nm以上之螢光光譜,而以由JISZ8724所決定之三激值,算出亮度Y與色度座標值x以及色度座標值y。
[綠色系螢光體]
作為本發明之第2發光裝置之波長轉換材料可含有之、至少一種於500 nm~550 nm之波長範圍中具有螢光強度之峰值的綠色系螢光體,可使用於上述本發明之第1發光裝置中之綠色系螢光體。
[紅色系螢光體]
本發明之第2發光裝置中,於色偏差較少之發光裝置中尤其是獲得演色性較高之發光裝置,發光裝置中所使用之螢光體混合物等之波長轉換材料,較佳的是,至少含有一種於610 nm~680 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體。藉由使用於此種波長範圍內具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體,可獲得橙色、紅色、深紅色等紅色域之色再現性較高的發光裝置,進而藉由使用該發光裝置,可獲得該紅色域中之色再現性優良之顯示器用背光、影像形成裝置(顯示器)、或照明裝置。於螢光強度之峰值為短於610 nm之波長時,於與藍色LED進行組合而使用時,紅色域之色再現性變低,而於長於680 nm之波長時,演色性變高,但亮度有可能變低。
作為本發明之波長轉換材料可含有之、一種於610 nm~680 nm之波長範圍中具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體,可使用用於上述本發明之第1發光裝置中的紅色系螢光體。
[螢光體之發光效率]
構成本發明之螢光體混合物等的波長轉換材料之螢光體的發光效率,與用於上述本發明之第1發光裝置中的螢光體相同。
[實施形態]
本發明之第2發光裝置,實現有如下者,其例如使用至少含有2種作為波長轉換材料之螢光體的螢光體混合物、與例如LED或LD等發出可視光之半導體發光裝置而構成,並且其吸收半導體發光裝置發出之可視光並發出更長波長之可視光,且亮度、演色性較高,伴隨光量增減之色偏差較少。因此,具有此種特性之本發明之第2發光裝置,可較好地作為彩色液晶顯示器等顯示器用背光或面發光等照明裝置等的光源而使用。
以下,參考圖式,對本發明之第2發光裝置之實施形態加以更具體之說明,但本發明之第2發光裝置並非限定於下述之實施形態者,而只要於不脫離本發明之宗旨之範圍內則可進行任意變形而加以實施。
(1)第1實施形態
圖3係模式性表示作為本發明之第2發光裝置之第1實施形態的發光裝置之主要部分的圖式。
本實施形態之發光裝置101主要由如下者構成,即,框架102、作為光源之藍色LED(藍色發光部)103、吸收自藍色LED103發出之一部份光且發出具有不同波長之光的螢光發光部104。
框架102係用以保持藍色LED103、螢光發光部104之樹脂製的基部。於框架102之上面,形成有於圖中上側開口之剖面呈梯形的凹部(凹陷)102A。藉此,由於框架102成為遮罩狀,故而可使自發光裝置101發出之光具有指向性,並可有效利用所發出之光。
進而,框架102之凹部102A之內面,藉由銀等之金屬電鍍而提高整個可視光域之光的反射率,藉此,射至框架102之凹部102A內面的光,亦可自發光裝置101向特定方向發出。
框架102之凹部102A之內面設置有藍色LED103作為光源。藍色LED103係藉由供給電力而發出藍色光之LED。自該藍色LED103發出之藍色光之一部份,作為激發光而由螢光發光部104內之發光物質(波長轉換材料;此處為螢光物質)吸收,而其他部份自發光裝置101向特定方向發出。
又,如上所述,藍色LED103設置於框架102之凹部102A的底部,但此處,框架102與藍色LED103之間係藉由銀漿(於接著劑中混合有銀粒子者)105而接著,藉此,藍色LED103設置於框架102。進而,該銀漿105亦起如下作用,即,高效率地將藍色LED103中產生之熱發至框架102。
於框架102上安裝有用以將電力供給至藍色LED103之金製的引線106,並且使得藍色LED103與設置於藍色LED103之上面之電極(圖示省略)藉由使用有引線106之線結合而接線。藉由對該引線106通電而將電力供給至藍色LED103,藍色LED103發出藍色光。再者,引線106可相應藍色LED103之結構,而安裝1根或者多數根。
於框架102之凹部102A設置有螢光發光部104,其吸收自藍色LED103發出之一部份光且發出具有不同波長之光。螢光發光部104係藉由螢光體與透明樹脂形成。螢光體,係由藍色LED103發出之藍色光所激發、且為發出比藍色光更長波長之光的物質(波長轉換材料)。構成螢光發光部104之螢光體可為一種,亦可為由多個構成之混合物,並且能夠以使藍色LED103發出之光與螢光體發光部104發出之光的總和為所期望之顏色的方式進行選擇,但本發明之第2發光裝置之螢光體,較佳的是,使用滿足上述之式(A)~(C)之螢光體混合物。顏色並非僅為白色,亦可為黃色、橙色、粉紅色、紫色、藍綠色等。又,亦可為此等顏色與白色間之中間色。又,透明樹脂係螢光發光部104之黏合劑,此處,使用有環氧樹脂,作為可使可視光透過整個波長區域之合成樹脂。
模具部108自外部保護藍色LED103、螢光發光部104、引線106等,並且具有作為用以控制配光特性之透鏡的功能。於模具部108上主要使用有環氧樹脂等之樹脂。
(2)第2實施形態
圖4係模式性表示作為本發明之第2發光裝置之第2實施形態的發光裝置之主要部分的圖式。
本實施形態之發光裝置110主要由如下部份構成,即,框架112、作為光源之藍色LED(藍色發光部)113、吸收自藍色LED113發出之光之一部份且發出具有不同波長之光的螢光發光部114。
框架112係用以保持藍色LED113、螢光發光部114之樹脂製的基部。於框架112之上面,形成有於圖中上側開口之剖面梯形的凹部(凹陷)112A。藉此,由於框架112成為遮罩狀,故而可使自發光裝置110發出之光具有指向性,並可有效利用所發出的光。
又,於凹部112A之底部設置有自發光裝置110之外部供給電力之未圖示的電極,並可自該電極將電力供給至藍色LED113。
框架112之凹部112A之內面係由整個可視光域之光的反射率較高之材質構成。藉此,射至框架112之凹部112A內面之光,亦自發光裝置110向特定方向發出。再者,對電極實施有整個可視光域之光之反射率較高的金屬電鍍。
於框架112之凹部112A之底部設置有藍色LED113作為光源。藍色LED113係藉由供給電力而發出藍色光之LED。自該藍色LED113發出之藍色光之一部份由螢光發光部114內之發光物質(此處為螢光物質)吸收而作為激發光,而且,其他部份自發光裝置110向特定方向發出。
設置於框架112之凹部112A底部之藍色LED113與框架112之間,係藉由銀漿(於接著劑中混合有銀粒子者)115而接著,藉此,藍色LED113設置於框架112。進而,該銀漿115亦可發揮如下作用,即,有效率地將藍色LED113所產生之熱發散至框架112。
於框架112上安裝有用以將電力供給至藍色LED113之金製引線116,並且藍色LED113與設置於框架112凹部112A之底部的電極(圖示省略),係使用引線116並藉由線結合而連接,且藉由對該引線116通電而將電力供給至藍色LED113,並且,藍色LED113發出藍色光。再者,引線116相應藍色LED113之結構,可安裝1根或者多數根。
於框架112之凹部112A上設置有螢光發光部114,其吸收自藍色LED113發出之光之一部份且發出具有不同波長的光。螢光發光部114係由螢光體與透明樹脂而形成。螢光體係,由藍色LED113發出之藍色光而激發、且發出比藍色光更長波長之光的物質(波長轉換材料)。構成螢光發光部114之螢光體可為一種,亦可為由多個構成之混合物,並且能夠以使藍色LED113發出之光與螢光體發光部114發出之光之總和為所期望之顏色的方式進行選擇,但本發明之第2發光裝置之螢光體,較佳的是,使用滿足上述之式(A)~(C)之螢光體混合物。顏色並非僅為白色,亦可為黃色、橙色、粉紅色、紫色、藍綠色等。又,亦可為此等顏色與白色間之中間色。又,關於透明樹脂係螢光發光部114之黏合劑,於此處,使用有環氧樹脂以及矽樹脂,作為可使可視光透過整個波長區域之合成樹脂。
圖5表示併入有圖3所示之發光裝置101之面發光照明裝置109,如圖5所示,將照明裝置內面配置為,將多個發光裝置101配置於具有白色之平滑面等之光不透過性之方形保持箱109A的底面,並於其外側設置用以驅動發光裝置101的電源以及電路等(未圖示),並且,於相當於保持箱109A之蓋部之處,固定有白色之壓克力板等擴散板109B,以使發光均勻化。
繼而,驅動面發光照明裝置109,將電壓施加至發光裝置101之藍色LED103而發出藍色光等,並且螢光發光部104之波長轉換材料,即螢光體混合物吸收該發光之一部份,且發出更長波長之光,另一方面,因藉由與未被螢光體吸收之藍色光等進行混色而可獲得演色性較高之發光,該光透過擴散板109B而向圖式上方射出,因而於保持箱109A之擴散板109B面內,可獲得明亮度均勻之照明光。
同樣,本發明之第2發光裝置可作為彩色液晶顯示器等顯示器的光源,即作為背光而併入。
[Ⅲ.關於白色發光裝置之說明]
以下,就本發明之白色發光裝置之一實施形態加以說明,本發明之白色發光裝置並非限定於下述實施形態者,只要不脫離本發明之宗旨之範圍即可,可進行任意之變形而加以實施。
本實施形態之白色發光裝置(白色發光元件)具有:產生光(以下適當稱為「一次光」)之光源(發光元件等);以及,至少一種波長轉換材料,其吸收來自該光源之光中之至少一部份、並發出與一次光之波長不同的光(以下適當稱為「二次光」),並且發出包含波長轉換材料所發出之二次光的白色光。此處,白色光可獲得一次光與二次光之合成光、以及合成有2個以上之二次光之合成光等的光。
又,本實施形態之白色發光裝置中,上述白色光之發光光譜之、於500 nm至650 nm之波長範圍(以下適當地將該波長範圍稱為「特定波長範圍」)之最大發光強度,上述特定波長範圍之最小發光強度的150%以下。
[Ⅲ-1.白色光] [Ⅲ-1-1.發光光譜較平坦之方面]
白色發光裝置主要用於照明,並且較理想的是可忠實再現物體之顏色(即,發出之白色光的演色性較高)。為實現此目的,較佳的是,白色發光裝置所發出之白色光,含有所有包含於自然光之可視光成分。尤其是,發光光譜之500 nm至650 nm之特定波長範圍,係可見度較高、且包含藍綠色至紅色之主要光成分的波長範圍,並且均等地包含該波長範圍內之可視光成分,即,發光光譜較平坦係,與良好之演色性相關聯。
其中,相關色溫度5000K附近之晝白色、以及相關色溫度6500K附近之日光色的白色照明係,占國內外所使用之白色照明之大部份的照明色調,並且,此等相關色溫度下之全輻射體之發光光譜,於上述特定波長範圍內大致較平坦。因此,於將白色發光裝置作為照明裝置使用時,同樣,較佳的是,本實施形態之白色發光裝置所發出之白色光,於上述特定波長範圍內具有較平坦之光譜。
再者,大於650 nm之波長範圍之光,尤其是可見度較低,且該波長範圍之光之產生有可能會使白色發光裝置整體之效率降低。因此,本實施形態之白色發光裝置所發出之白色光,於大於650 nm之波長範圍,即,大於特定波長範圍之波長範圍內的光成分之發光強度亦可較小。
另一方面,對於未滿500 nm之波長範圍之光,較佳的是,與特定波長範圍之光同樣地平坦。然而,關於可由發光元件等一次光之光源而獲得之光,一般而言,其發光之半值寬較小。因此,於未滿500 nm之波長範圍內,本實施形態之白色發光裝置所發出之白色光不得不成為狀況為,特定波長之光較強且接近其之波長域的光較少。然而,關於未滿500 nm之自藍色至藍紫色之區域,與大於650 nm之波長範圍內之光同樣,其可見度較低,故而即使未滿500 nm之波長範圍,即,未滿特定波長範圍之波長範圍內之光成分的發光光譜不平坦,演色性等特性亦不會大幅下降。
上述之特定波長範圍內之發光光譜的平坦程度,可由如下求出之指標I(ratio)表示。
測定特定波長範圍內之發光光譜的最小發光強度I(min)與最大發光強度I(max),並使以%單位表示該比率者設為I(ratio)。該I(ratio)由下述之式(i)而計算。
I(ratio)={I(max)/I(min)}×100 (i)
I(ratio)於定義上成為100%以上之值,但較理想的是,於本實施形態之白色發光裝置所發出之白色光中,該I(ratio)一般為150%以下,較佳的是140%以下,更佳的是135%以下,進而更佳的是130%以下。即,上述特定波長範圍內之白色光之發光光譜的最大發光強度相對於最小發光強度之大小屬於上述範圍內即可。由於I(ratio)越接近100%則發光光譜越平坦,故而I(ratio)越小越好。
[Ⅲ-1-2.白色光之相關色溫度]
本實施形態之白色發光裝置所發出之白色光的相關色溫度,於不顯著影響本發明之效果的範圍內為任意溫度,但較佳的是,以與習知之螢光燈之光源色相關之JIS規格(Z 9112)的晝白色(符號N),或者,日光色(符號D)為基準之發光色。晝白色之相關色溫度相當於4600K以上且5400K以下,而日光色之相關色溫度相當於5700K以上且7100K以下。關於相關色溫度之範圍,進而佳的是晝白色之相關色溫度範圍為4800K以上且5200K以下,日光色之相關色溫度範圍為6000K至6800K之範圍內,並且,進而佳的是,晝白色可儘量接近5000K,且日光色可儘量接近6500K。再者,相關色溫度係以JISZ 8725為標準而求出,並且較佳的是,對發光色進行調節,以縮小與黑體輻射軌跡間之距離。
[Ⅲ-1-3.白色光之色]
本實施形態之白色發光裝置所發出之白色光之顏色,可根據其用途等而任意進行設定。再者,於說明書中,所謂白色係指由JISZ8110之色劃分中所規定之白色。又,白色光之顏色,可由色彩亮度計、輻射亮度計等而測定。
進而,若於與CIE色度圖之關係考慮,則白色光之顏色係於CIE色度圖中之色度座標(x,y)為(0.33,0.33)之一般白色光係自不待言,當然亦可設為例如,由色座標(x,y)為(0.28,0.25)、(0.25,0.28)、(0.34,0.40)以及(0.40,0.34)所包圍之區域內之顏色而進行使用。
[Ⅲ-1-4.白色光之發光效率]
本實施形態之白色發光裝置中,白色光之發光效率一般為20 lm/W以上,較佳的是30 lm/W以上,更佳的是40 lm/W以上。亦可藉由使用多個低於該範圍之下限的元件獲得所必須之明亮度,但由於消耗較多能量,故而不理想。再者,白色發光裝置之發光效率,例如,可藉由以供給電力除以由積分球所測定之白色光之光束而進行測定。
[Ⅲ-1-5.白色光之演色性]
根據本實施形態之白色發光裝置,可提高白色光之演色性。對具體之值並無特別限制,但作為JIS-Z8726中所規定之演色性評價數R1~R8之平均值Ra的值,一般為80以上,較佳的是85以上,更佳的是90以上。
[Ⅲ-2.構成]
以下,圖6係表示本實施形態之白色發光裝置之模式性剖面圖、且用以說明白色發光裝置之構成,圖6所示之白色發光裝置係本發明之白色發光裝置之一例,並且本發明之白色發光裝置並非限定於下述之實施形態。
如圖6所示,本實施形態之白色發光裝置201具有:作為發出一次光之光源的發光元件202,以及,吸收一次光且發出二次光之至少一種波長轉換材料203、204。又,一般而言,白色發光裝置201具有作為基部之框架205,其用以保持發光元件202以及波長轉換材料203、204。
再者,本實施形態之白色發光裝置201為如下者,即,其所發出之白色光於特定波長範圍內之發光光譜較平坦,並且,相關色溫度、顏色、強度以及發光效率處於上述之範圍內。
[Ⅲ-2-1.框架]
框架205係保持發光元件202以及波長轉換材料203、204之基部,並且其具有任意之形狀以及材質等。
作為框架205形狀之具體例,根據其用途,可為板狀、遮罩狀等適當之形狀。又,所例示之形狀中,遮罩狀之框架可使白色光之射出方向具有指向性,並可有效利用白色發光裝置所發出之光,故而較佳。
又,作為框架205之材質之具體例,根據用途,可使用金屬、合金、玻璃、碳等無機材料,以及合成樹脂等有機材料等適當者。
其中,自發光元件202或波長轉換材料203、204發出之光(例如,一次光或二次光)所射至之框架205的面,較佳的是,可提高所射之光的反射率,尤其佳的是,可提高整個可視光域之光的反射率。因此,較佳的是,至少光所射至之面係藉由反射率較高之材料而形成。作為具體例,可列舉如下者,即,藉由包含玻璃纖維、氧化鋁粉末、氧化鈦粉末等具有較高反射率之物質的材料(射出整形用樹脂等),形成框架205之整體或者框架205之表面。
又,提高框架205表面之反射率時,可使用任意之具體方法,並且除如上所述般選擇框架205本身之材料外,亦可例如,利用銀、白金、鋁等具有高反射率之金屬或合金進行電鍍、或者蒸鍍處理,藉此可提高光之反射率。
再者,提高反射率之部份可為框架205之整體,亦可為其一部份,但一般而言,較理想的是,提高自發光元件202或波長轉換材料203、204發出之光所射至之部份的整個表面的反射率。
進而,一般而言,於框架205上設置有用以對發光元件202供給電力之電極或端子等。
本實施形態中,於設置為遮罩狀之框架205之凹部205A的底部,形成有用以將電力供給至發光元件202之導電性端子206、207,並且導電性端子206、207連接於外部電源(省略圖示)。
[Ⅲ-2-2.發光元件]
發光元件202係發出一次光作為波長轉換材料203、204之激發光者,並且作為光源而發揮作用。又,一次光之一部份,係作為白色發光裝置201所發出之白色光之一成分而使用,於此情形時,合成有一次光與二次光之合成光自白色發光裝置201作為白色光發出。即,自發光元件202發出之一次光中之一部份,由波長轉換材料203、204吸收而作為激發光,而其他部份則自白色發光裝置201發出。再者,白色光並非必須含有一次光,例如,亦可使本實施形態之白色發光裝置201發出白色光,作為2種以上之二次光的合成光。
發光元件202可為任意種類,並且可根據白色發光裝置201之用途或構成而選擇適當者。作為發光元件202之示例,可列舉發光二極體(即,LED)、端面發光型或者面發光型之雷射二極體(即,LD)、以及電致發光元件等。其中一般而言,較佳的是廉價之LED。
又,發光元件202所發出一次光之發光波長亦任意,並且可根據由白色發光裝置201發出之白色光,使用發出發光波長適當之一次光的發光元件。一般而言,較理想的是,使用發出自近紫外光至藍色之光作為一次光的發光元件。若例示一次光之具體波長範圍,則較理想的是,一般為370 nm以上,較佳的是380 nm以上,並且,一般為500 nm以下,較佳的是480 nm以下。超過該範圍之上限時,難以獲得發光效率較高之發光裝置,並且,於為一次光之發光波長480 nm以上且波長長於藍綠色的光時,由於極難將其高效率地轉換為藍色之光,故而有可能成為不含藍色光之發光裝置,且無法獲得白色發光裝置。又,低於下限時,亦極難獲得發光效率較高之發光裝置。
作為發光元件202之具體例,可列舉如下之LED,其將藉由MOVCD法(Metalorganic Chemical Vapor Deposition,有機金屬化學氣相沈積法)等方法而經過晶體成長後之InGaN系、GaAlN系、InGaAlN系、ZnSeS系半導體等,使用於碳化矽、藍寶石、氮化鎵等之基板。其中,較佳的是,使用以(In,Ga)N為主成分之LED。
再者,發光元件202既可單獨使用1個,亦可併用2個以上之發光元件202。進而,發光元件202可僅使用1種,亦可併用2種以上。
又,將發光元件202安裝於框架205時,其具體方法為任意,例如,可使用焊錫而進行安裝。焊錫之種類為任意,例如,可使用AuSn、AgSn等。又,使用焊錫時,可自藉由焊錫而形成於框架205之電極或端子206、207等,供給電力。尤其是,於使用散熱性較為重要之大電流型LED或雷射二極體等作為發光元件202使用時,由於焊錫發揮優良之散熱性,故而於發光元件202之設置中使用焊錫較為有效。
又,於藉由焊錫以外之手段將發光元件202安裝於框架205時,例如,亦可使用環氧樹脂、醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等之接著劑。於此情形時,使用將銀粒子、碳素粒子等導電性填充料混合於接著劑而成糊狀者,藉此,如使用焊錫之情形般,亦可對接著劑通電,將電力供給至發光元件202。進而,由於若混合此等導電性填充料,則散熱性亦得到提高,故而較佳。
進而,向發光元件202供給電力之方法亦為任意,並且除對上述焊錫或接著劑通電外,亦可藉由線結合而對發光元件202與電極或端子206、207等結線而進行電力供給。對此時所使用之引線並無限制,並且可為任意材料或尺寸等。例如,作為引線之材料,可使用金、鋁等金屬,並且,其粗細一般可為20 μ m~40 μ m,但引線並非僅限於此。
又,作為將電力供給至發光元件之其他方法之示例,可列舉如下之方法,其藉由使用有凸塊之覆晶安裝而將電力供給至發光元件202。
本實施形態中,使用LED作為發光元件202,並且該發光元件202設置於框架205之凹部205A的底部。進而,發光元件202直接與導電性端子206直接相連,並且,該發光元件202經由引線208且藉由線結合而與導電性端子207相連,並被供給有電力。
但作為光源,亦可使用上述之發光元件以外者。
[Ⅲ-2-3.波長轉換材料]
波長轉換材料203、204係如下者,其吸收自發光元件202發出之一次光之至少一部份,並發出與所吸收之一次光波長不同的二次光。繼而,適當選擇波長轉換材料203、204,藉此獲得白色光,作為一次光與二次光之合成光、或者2種以上之二次光的合成光。
波長轉換材料203、204,於不嚴重影響本發明之效果的範圍內,可根據白色發光裝置201之用途而適當選擇周知者而進行使用。又,波長轉換材料203、204之發光本體,只要是螢光、磷光等由任何機構皆可進行發光者,並無限制。進而,波長轉換材料203、204若處於不脫離本發明之宗旨之範圍內,則亦可單獨使用一種材料;但如上所述,考慮到使I(ratio)縮小,則較佳的是,使用2種以上之發光波長不同的波長轉換材料203、204。進而,於使用2種以上之波長轉換材料203、204時,可對其使用任意之組合以及比率。
又,波長轉換材料203、204,對作為激發光而吸收之光(一般而言為一次光)的波長、或者所發出之光(即,二次光)的波長並無限制,只要於不顯著影響本發明之效果的範圍內則可為任意之波長。若列舉此等光之較佳波長範圍,則波長轉換材料203、204之激發光之波長範圍,一般為350 nm以上,較佳的是400 nm以上,更佳的是430 nm以上,並且,一般為600 nm以下,較佳的是570 nm以下,更佳的是550 nm以下。另一方面,較理想的是,波長轉換材料所發出之光的波長,一般為400 nm以上,較佳的是450nm以上,更佳的是500 nm以上,並且,一般為750 nm以下,較佳的是700 nm以下,更佳的是670 nm以下。
進而,於使用兩種波長轉換材料203、204時,較佳的是,併用滿足下述特徵之第1波長轉換材料以及第2波長轉換材料。
較理想的是,第1波長轉換材料吸收光而作為激發光,且該光之波長為如下者,即,一般為350 nm以上,較佳的是400 nm以上,更佳的是430 nm以上,並且,一般為520 nm以下,較佳的是500 nm以下,更佳的是480 nm以下。
又,較理想的是,第1波長轉換材料發出光之波長為如下,即,一般為400 nm以上,較佳的是450 nm以上,更佳的是500 nm以上,並且,一般為600 nm以下,較佳的是570 nm以下,更佳的是550 nm以下。
另一方面,第2波長轉換材料吸收光而作為激發光,且該光之波長為如下,即,一般為400 nm以上,較佳的是450 nm以上,更佳的是500 nm以上,並且,一般為600 nm以下,較佳的是570 nm以下,更佳的是550 nm以下。
又,較理想的是,第2波長轉換材料所發出光之波長為如下,即,一般為550 nm以上,較佳的是580 nm以上,更佳的是600 nm以上,並且,一般為750 nm以下,較佳的是700 nm以下,更佳的是670 nm以下。
藉由使用吸收如上所述之波長範圍內之激發光、且發出如上所述之波長範圍內之光的波長轉換材料,可實現發出可視光區域之所有波長之光的發光裝置,尤其是可獲得如下優點,即,可發出自500 nm至650 nm之範圍內的所有波長之光。再者,作為波長轉換材料之一種,若可滿足本發明之要件即可。
進而,於構成本實施形態之白色發光裝置201時,使用適當之材料作為波長轉換材料203、204,藉此可獲得特性更加優良之白色發光裝置201。作為波長轉換材料203、204所應具有之特性,例如可列舉:因溫度上升而引起之發光強度之變化較小、內部量子效率較高、以及吸光度較大等。
.因溫度上升而引起之發光強度的變化較小關於波長轉換材料203、204,較佳的是,因溫度上升而引起之發光強度的變化較小。即,較佳的是,發光強度之溫度依存性較小。若使用溫度依存性較大者作為波長轉換材料203、204,則由於溫度條件而使得二次光之強度產生變化,一次光與二次光之強度的平衡或各二次光之間之強度的平衡產生變化,因而白色光之色調有可能會產生變化。若列舉具體例,則於使用例如LED等伴隨發光而發熱者作為發光元件202時,若持續照明則會因發光元件202之發熱,而導致白色發光裝置201之溫度隨時間上升,隨之,波長轉換材料203、204所發出之二次光之強度會產生變化,因而於剛開始照明後與持續照明時,白色光之色調有可能會產生變化。然而,藉由使用波長轉換材料203、204之溫度依存性較小者,可控制上述之色調變化。
因溫度上升而引起之發光強度的變化,可藉由100℃之亮度相對之25℃之亮度的比率(以下適當稱為「亮度保持率」)TR(%)而表示。具體而言,較理想的是,亮度保持率TR通常一般為80%以上,較佳的是90%以上,更佳的是95%以上。
再者,關於TR,例如,可透過下述之方式進行測定。
首先,使用向洋電子製造之溫度特性評價裝置,將約100 mg之測定樣本粉末(波長轉換材料)填入直徑8 mm之粉末容器,且將其設置於裝置內。其後,於保持為25℃以及100℃之狀態下,於大氣中,使用TOPCON製造之色彩亮度計BM5A,測定照射460 nm之激發光(以光柵分光計對150W氙燈之光進行分光後的光)之狀態下的亮度。繼而,計算100℃之亮度對於25℃之亮度的比率,並將其作為亮度保持率TR(%)。
又,與此相關,較佳的是,波長轉換材料203、204之硫之含有量較少。硫有時會成為因波長轉換材料203、204之熱而引起劣化之根源,故而,若使用硫較少、較佳的是使用不含硫之波長轉換材料203、204,可獲得特性良好之白色發光裝置。具體而言,作為波長轉換材料203、204,較佳的是,不包含以含有硫之化合物為母體者,即,不含有硫化物、氧硫化物、硫酸鹽等。
.內部量子效率較高較理想的是,波長轉換材料203、204之內部量子效率一般為40%以上,較佳的是50%以上。由於低於該範圍下限之材料會使白色發光裝置之發光效率降低,故而不理想。又,其中,關於發出自500 nm至600 nm之波長之光的波長轉換材料203、204,由於產生可見度尤其高之區域之光作為二次光,故而更佳的是,內部量子效率更高,具體而言,更佳的是內部量子效率為60%以上。
.吸光度較高波長轉換材料203、204之吸光度一般為50%,較佳的是60%以上,更佳的是70%以上,進而更佳的是75%以上。若低於該範圍之下限,則有可能無法充分使白色發光裝置之發光效率變高。
再者,上述之內部量子效率以及吸光度係指與發光元件202之發光波長之光相應的內部量子效率以及吸光度,詳細而言,係指藉由發光元件202所發出之光之發光峰值波長的光(以下適當地簡稱為「發光元件202之發光峰值波長之光」)進行激發時的內部量子效率以及吸光度,此等例如可透過下述方式求出。
首先,使發光元件之發光峰值波長的光射入反射率為0.97之白色擴散板,使其在白色擴散板反射,並以積分球聚集由白色擴散板所反射之光,且以多通道光檢測器捕捉由積分球所聚集之光,而後測定發光元件之發光峰值波長之光由白色擴散板所反射的反射光強度RW。
其次,對於使發光元件之發光峰值波長之光射入波長轉換材料,反射至波長轉換材料的光、以及由波長轉換材料吸收並經波長轉換而產生的光,利用積分球進行聚集,且與反射光強度RW之測定相同,以多通道光檢測器捕捉由積分球所聚集之光。多通道光檢測器之測定中,測定發光元件之發光峰值波長之光由波長轉換材料所反射的反射光強度RP。
繼而,藉由下式(ii),算出由波長轉換材料所吸收之吸收光強度AP,並將該吸收光強度AP乘以發光元件之發光峰值波長之光的波長,將其換算為吸收光光子數之對應值PA。
吸收光強度AP={(反射光強度RW)/0.97}-(反射光強度RP) (ii)又,對於反射光強度RW,亦相同地將其乘以波長,並將其換算為反射光光子數之對應值RWA。
其後,對於反射光強度RP之測定中所捕捉之、將發光元件之發光峰值波長的光射入波長轉換材料並由積分球所聚集後的光,於所觀測之光之波長成分中,於不包含反射光之波長範圍(即,波長轉換材料所發出之光之波長範圍)內,合計光之強度與波長之積,並將其換算為發光光子數之對應值PP。
最後,藉由「內部量子效率=(發光光子數對應值PP)/(吸收光光子數對應值PA)」,算出內部量子效率。
又,吸光度係藉由「吸光度=(吸收光光子數對應值PA)/{(反射光光子數對應值RWA)/0.97}」而算出。
再者,較佳的是,上述內部量子效率較高,以及,吸光度較大,進而佳的是,兼具兩種特性。
作為滿足如上所述之特性的波長轉換材料203、204,例如,可使用按適當比例混合有Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce、Ca3 (Sc,Mg)2 Si3 O1 2 :Ce、CaSc2 O4 :Ce等之綠色發光材料,以及CaAlSiN3 :Eu2 、(Sr,Ca)AlSiN3 :Eu2 、SrAlSiN3 :Eu2 等之紅色發光材料的材料,但只要滿足上述之條件則不特別限制為此等材料。
以下,作為使用於本實施形態之白色發光裝置中之較佳的波長轉換材料203、204的示例,可列舉上述之第1波長轉換材料以及第2波長轉換材料之具體例。但波長轉換材料203、204並非僅限於下述之例示物者。
(第1波長轉換材料之例)作為第1波長轉換材料之第1例,可列舉使用於上述本發明之第1發光裝置中的綠色系螢光體。
(第1波長轉換材料之其他例)作為第1波長轉換材料之其他例,可列舉有:(Ba,Ca,Sr)MgAl1 0 O1 7 :Eu、或(Ba,Mg,Ca,Sr)5 (PO)4 Cl:Eu、(Ba,Ca,Sr)3 MgSi2 O8 :Eu等在400 nm~500 nm中具有發光峰值之物質,或者(Ba,Ca,Sr)MgAl1 0 O1 7 :Eu,Mn、(Ba,Ca,Sr)Al2 O4 :Eu、(Ba,Ca,Sr)Al2 O4 :Eu,Mn、(Ca,Sr)Al2 O4 :Eu、由一般式Cax Si1 2 ( m n ) Al( m n ) On N1 6 n :Eu(其中,0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)所表示之以Eu活化之α賽龍(sialon)等在500 nm~600 nm中具有發光峰值的物質,但並不限定於此等物質。又,亦可使用多個上述螢光體。
(第2波長轉換材料之示例)作為第2波長轉換材料之第1例,可列舉使用於上述本發明之第1發光裝置中之紅色系螢光體。
(第2波長轉換材料之其他示例)作為第2波長轉換材料之其他示例,若為發出與發光元件所發出之一次光或第1波長轉換材料所發出之二次光合成而成為白色光之波長的光者,則無特別限制,例如,可使用:由一般式Cax Si1 2 ( m n ) Al( m n ) On N1 6 n :Eu(其中,0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)所表示之以Eu活化的α賽龍、Ca2 Si5 N8 :Eu、Sr2 Si5 N8 :Eu、(Ca,Sr)2 Si5 N8 :Eu、CaSi7 N1 0 :Eu、以及發出螢光之銪錯合物等。又,亦可使用多個上述螢光體。
再者,於組合使用上述第1波長轉換材料與第2波長轉換材料時,兩者之使用量之比率只要於不顯著影響本發明之效果之範圍內則可為任意,但較理想的是,使第2波長轉換材料相對於第1波長轉換材料之體積比一般為0.05以上,較佳的是0.1以上,更佳的是0.2以上,並且,一般為1以下,較佳的是0.8以下,更佳的是0.5以下。該比過大或過小,皆難以獲得較佳之白色光。
進而,波長轉換材料203、204,一般係以粒子狀進行使用。此時,波長轉換材料203、204之粒子可為任意粒徑,但較理想的是,一般為150 μ m以下,較佳的是50 μ m以下,更佳的是30 μ m以下。若超過該範圍,則白色發光裝置1之發光色之不均會變大,並且於將波長轉換材料202與黏合劑(密封劑)混合之後,有可能難以均勻地塗布波長轉換材料203、204。又,較理想的是,粒徑之下限一般為1 μ m以上,較佳的是5 μ m以上。若低於該範圍,則發光效率有可能下降。
進而,波長轉換材料203、204之存在狀態,於不顯著影響本發明之白色發光裝置之效果的範圍內可為任意。例如,可使用黏合劑209而保持於框架205,並且,亦可不使用黏合劑209而固定於框架205。
黏合劑209一般用於,黏和粉末狀或粒子狀之波長轉換材料203、204,或者添著於框架205。對於使用於本實施形態之白色發光裝置201中之黏合劑209,無限制,並且可任意使用周知者。
但於使白色發光裝置201構成為透過型,即,構成為使一次光或二次光等透過黏合劑209後,向白色發光裝置201之外部射出時,關於黏合劑209,較理想的是,選擇使白色發光裝置201所發出之光的各成分透過者。
若列舉黏合劑209之例,則除樹脂等之外,亦可使用玻璃等無機材料。若列舉其具體例,則作為樹脂,可列舉有環氧樹脂、矽樹脂等之有機合成樹脂,以及聚矽氧烷凝膠或玻璃等無機材料等。
又,於使用樹脂作為黏合劑209時,該樹脂之黏度為任意,但較理想的是使用黏合劑209,該黏合劑209根據所使用之波長轉換材料203、204之粒徑以及比重,尤其係根據每單位表面積之比重而具有適當之黏度。例如,將環氧樹脂用於黏合劑209時,於波長轉換材料203、204之粒徑為2 μ m~5 μ m,且其比重為2~5之情形時,一般,若使用黏度為1~10 Pas之環氧樹脂,則可較佳地使波長轉換材料203、204之粒子分散,故而較佳。
再者,黏合劑209可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比例加以併用。
進而,於波長轉換材料203、204中,亦可共存有其他成分。對於其他成分無特別限制,並且可任意使用周知之添加劑。
若列舉具體例,則例如,於對白色發光裝置201之配光特性或混色進行控制時,作為其他成分,較佳的是,使用氧化鋁或氧化釔等擴散劑。
又,例如,於高密度地填充波長轉換材料203、204時,作為其他成分,較佳的是,使用焦磷酸鈣或硼酸鋇鈣等之接著劑。
又,亦可不使用黏合劑209而使波長轉換材料保持於框架。例如,可對波長轉換材料進行燒製後製作燒製體,並可直接將該燒製體安裝於框架。又,亦可利用例如波長轉換材料製作玻璃,或者將已對波長轉換材料之單晶體進行加工者安裝於框架。
再者,使用黏合劑209時,可使上述之其他成分分散於黏合劑209中,但於不使用黏合劑209時,亦可使添加劑等其他成分共存於波長轉換材料。
本實施形態中,作為波長轉換材料203、204,使用屬於上述第1波長轉換材料之波長轉換材料203、以及屬於第2波長轉換材料之波長轉換材料204,並且此等波長轉換材料203、204可以分散於黏合劑209中之狀態下保持於框架205之凹部205A。
又,本實施形態中所使用之波長轉換材料203、204可使用如下者,其為因溫度上升而引起之發光強度的變化較小,內部量子效率較高,且吸光度亦較高。進而,黏合劑209可為如下者,其可透過發光元件202所發出之一次光、或波長轉換材料203、204所發出之二次光,藉此,發出白色光作為一次光與二次光之合成光。
[Ⅲ-2-4.製造方法]
白色發光裝置201之製造方法並無限制,可使用任意方法,例如,可以如下方式形成,即,使波長轉換材料203、204以及適當使用之黏合劑209及其他成分分散於分散媒而配製漿料,將所配製之漿料塗布於安裝有發光元件202之框架205後,使漿料乾燥,從而形成該白色發光裝置201。再者,適當的是,發光元件202亦可於塗布漿料時或塗布後,安裝於框架205。
漿料之配製係藉由將波長轉換材料203、204,與適當使用之黏合劑209,及添加劑等其他成分混合於分散媒中而進行配製。再者,有時,漿料(slurry)會根據黏合劑209之種類而被稱為糊膠(paste)、顆粒物(pellet)等,但於本發明之白色發光裝置之說明中,將此等統稱為漿料。
漿料配製中使用之分散媒並無限制,並且可任意使用周知之分散媒。作為其具體例,可列舉有:n-己烷、n-庚烷、Solvesso等鏈烴,甲苯、二甲苯等芳香烴,三氯乙烯、四氯乙烯等鹵化烴,甲醇、乙醇、異丙醇、n-丁醇等醇類,丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮類,乙酸乙酯、n-乙酸丁酯等酯類,賽路蘇、丁基賽路蘇、乙酸賽路蘇等酯類,水或任意水溶液等水系溶劑等。
其次,將所配製之漿料塗布於框架205等基材。可使用任意之塗布方法,例如,分配(dispense)、灌注(potting)等手法。
塗布後,使分散媒乾燥後,將波長轉換材料203、204固定於框架205。可使用乾燥方法,例如,自然乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、烘培、紫外線照射、電子束照射等方法。其中,數十℃~百數十℃之溫度下之烘培,由於可使用廉價之設備,簡單且可靠地去除分散媒,故而較佳。
再者,於以製造反射型之白色發光裝置(後述)為目的進行波長轉換材料203、204之高密度化時,較佳的是,於漿料中混合接著劑作為其他成分。又,於塗布混合有接著劑之漿料時,較理想的是,使用絲網印刷(screen printing)式或噴墨印刷等塗布方法。其原因在於,可容易地塗開漿料等。當然,於使用接著劑時,亦可藉由一般之塗布方法而進行塗布。
又,亦存在不使用漿料之方法。例如,混合波長轉換材料203、204以及適當使用之黏合劑209或其他成分,並藉由混煉成型而將波長轉換材料203、204安裝於框架205,藉此可製造白色發光裝置201。進而,於成型時,例如,可藉由進行模壓成型、押出成型(T型模頭押出、膨脹押出、吹氣成型、熔紡、異型押出等)、射出成型等而成型。
進而,於黏合劑209係環氧樹脂或矽樹脂等熱硬化性者時,混合硬化前之黏合劑209、波長轉換材料203、204以及適當使用之其他成分,並使其成型,其後,藉由加熱使黏合劑209硬化,且將波長轉換材料203、204安裝於框架205,藉此可製造白色發光裝置201。又,於黏合劑209具有UV(紫外線)硬化性時,代替上述方法之加熱,而藉由照射UV光使黏合劑209硬化,並將波長轉換材料203、204安裝於框架205,藉此可製造白色發光裝置201。
然而,波長轉換材料203、204可於製造白色發光裝置201時之一系列製程中進行製作,但亦可預先另外準備含有波長轉換材料203、204之構件,其後將其組裝入框架205等,藉此完成白色發光裝置201。
[Ⅲ-3.作用]
由於本實施形態之白色發光裝置201以如上所述之方式構成,故而使用時,將電力供給至發光元件202後,使發光元件202發光。發光元件202利用電力之供給而發出一次光。一次光之一部份被分散於黏合劑209之波長轉換材料203、204所吸收,藉此,波長轉換材料203、204分別發出螢光作為二次光。從而,未由波長轉換材料203、204所吸收之一次光,以及由波長轉換材料203、204所發出之二次光透過黏合劑209,自白色發光裝置201發出白色光作為一次光與二次光之合成光。
本實施形態之白色發光裝置201所發出之白色光,由於在上述特定波長範圍內具有平坦之發光光譜,故而演色性優良。
又,本實施形態之白色發光裝置201中,由於使用對發光強度之溫度依存性較小的波長轉換材料203、204,故而可控制如習知之照明後之白色光隨時間產生的色調變化。
進而,本實施形態之白色發光裝置201中,係使用波長轉換材料203、204,該波長轉換材料203、204相對於波長與發光元件202發出之一次光相同之光而言,內部量子效率較高、且吸光度較高,故而與先前相比,可提高白色發光裝置201發出之白色光的強度,並可提高白色發光裝置201之發光效率。
再者,本實施形態中,列舉有白色光中包含一次光作為成分者,但當白色光不包含一次光時亦可獲得相同之優點。
[Ⅲ-4.其他]
以上,就本發明之白色發光裝置之一實施形態加以說明,但本發明之白色發光裝置並非僅限於上述實施形態所述之內容,並且只要不脫離本發明之宗旨之範圍則可進行任意之變形而加以實施。
例如,亦可將白色發光裝置201形成為反射型。其具體例,可列舉具有如圖7所示之如下構成者,即,自發光元件202發出之一次光經過框架205之表面等反射後,向外部發出。再者,圖7中,以與圖6相同之符號表示之部位,表示與圖6中相同之部分。
圖7之構成中,發光元件202設置為藉由梁210而離開框架205,並且,波長轉換材料203、204以分散於黏合劑209之狀態,而塗布形成於框架205之凹部205A的表面。
又,導電性端子206、207設置於梁210,以使電力可供給至發光元件202。除此以外,圖7之白色發光裝置201之構成與上述實施形態相同。
於此情形時,自發光元件202發出之一次光之一部份由框架205之表面等反射後,作為白色光之一個成分而向白色發光裝置201之外部射出,而其他部份則被波長轉換材料203、204吸收。繼而,固定於凹部205A表面之波長轉換材料203、204吸收一次光後被激發,並發出二次光。藉此,白色發光裝置201可發出白色光作為一次光與二次光之合成光。
於使用如此之方式將白色發光裝置201構成為反射型時,亦可使白色光於上述特定波長範圍內具有平坦之發光光譜,藉此可提高白色光之演色性,並且,使用對發光強度之溫度依存性較小的波長轉換材料203、204,從而可控制照明後之白色光隨時間產生的色調變化,進而,使用波長轉換材料203、204,藉此可提高白色光之強度,並可提高白色發光裝置201之發光效率,且上述波長轉換材料203、204相對於波長與發光元件202發出之一次光相同之光而言,內部量子效率較高、且吸光度較高。
又,例如,除如上述實施形態般,混合波長轉換材料203、204並進行使用外,亦可以如下之方式進行配置,即,根據波長轉換材料203、204之性質或種類等而區分為各部位或構件。
若列舉具體例,則亦可如圖8所示,於框架205之凹部205A內之一部份中,使波長轉換材料203分散於黏合劑209A,而於凹部205A之剩餘部份中,使波長轉換材料204分散於黏合劑209B。再者,圖8中,以與圖6、7相同之符號所表示之部位,表示與圖6、7相同者。進而,黏合劑209A與黏合劑209B可為相同者,亦可為不同者。
圖8之構成中,自發光元件202發出之一次光之一部份作為白色光之一個成分而向白色發光裝置201之外部射出,而其他部份則被波長轉換材料203、204吸收。繼而,分散於黏合劑209A內之波長轉換材料203,以及分散於黏合劑209B內之波長轉換材料204,各自經過一次光激發後發出二次光,藉此,白色發光裝置201可發出白色光作為一次光與二次光之合成光。
於如圖8所示般,根據波長轉換材料203、204之性質或種類等將白色發光裝置201區分為各部位或構件,以此方式進行配置時,使白色光於上述特定波長範圍內具有平坦之發光光譜,藉此可提高白色光之演色性,並且,使用發光強度之溫度依存性較小的波長轉換材料203、204,藉此可控制照明後之白色光隨時間產生的色調變化,進而,使用之波長轉換材料203、204,其相對於波長與發光元件202發出之一次光相同之光而言,內部量子效率較高、且吸光度較高,藉此,可提高白色光之強度,並可提高白色發光裝置201之發光效率。
再者,亦可使圖8之白色發光裝置201進一步變形,相應於波長轉換材料203、204而將各凹部205A設置於框架205,並根據性質或種類等,將波長轉換材料203、204配置於各凹部205A。
[Ⅲ-5.照明裝置]
上述白色發光裝置201可用作照明裝置。該照明裝置只要具有上述白色發光裝置201即可而無其他限制,但一般而言,其係適當組合透鏡等配光元件,以及防護罩、防反射膜、視野擴大膜、亮度提高膜、透鏡薄膜、散熱板等其他構件而構成。
例如,可使用白色發光裝置201而構成圖9所示之面發光照明裝置211。該面發光照明裝置211中,於作為上面部份開口之筐體的保持箱212內,並列配設有多個上述白色發光裝置201,並且白色發光裝置201朝保持箱212之開口部份212A發出白色光。此處,白色發光裝置201以模具構件覆蓋與上述實施形態中所說明之部分相同者。又,於各白色發光裝置201中,可自電源或電路(圖示省略)供給電力。進而,於保持箱212之開口部份212A設置有壓克力板等擴散板213,自白色發光裝置201所發出之一次光以及二次光於擴散板213內擴散,且無偏向之均勻的白色光則自擴散板213向外部射出。
如上所述,使用白色發光裝置201而構成照明裝置,可獲得:演色性提高、點亮後之白色光隨時間產生之色調變化受到控制、白色光強度提高、以及白色發光裝置201之發光效率提高等,與白色發光裝置201相同之優點。
再者,圖9所示之面發光照明裝置211係本發明之照明裝置之一例,並且本發明之照明裝置可於不脫離本發明宗旨之範圍內,進行任意變形而加以實施。
[Ⅲ-6.顯示裝置]
上述之白色發光裝置201可用於顯示裝置(影像顯示裝置)。該顯示裝置只要具有上述白色發光裝置201即可,而無其他限制,但一般而言,其適當組合形成影像之影像形成單元、或與照明裝置相同之其他構件等而構成。
例如,可使用白色發光裝置201而構成圖10所示之顯示裝置221。該顯示裝置221具有:白色發光裝置201、導光板222、反射膜223、擴散板224、以及影像形成單元225。
白色發光裝置201係以與上述者相同之方式形成者,並且用作自背面照射影像形成單元225之背光單元。
又,導光板222係用以將白色發光裝置201發出之白色光導向影像形成單元225之構件,並且可任意使用以例如利用反射鏡、稜鏡、透鏡、以及光纖等之導光板為代表的周知的導光板,該導光板係若使用導光板222,則可相對於影像形成單元225而將白色發光裝置201配設於任意位置,並且可提高顯示裝置221之設計的自由度。
本實施形態中,使用稜鏡作為導光板。
進而,反射膜223係反射白色發光裝置201所發出之白色光之構件,並且設置於導光板222之背面。藉此,導光板222上自圖中橫向設置之白色發光裝置201所發出的白色光,由反射膜223反射,並經由圖中配設於上方之擴散板224而導向造形性單元225。
又,擴散板224係使白色發光裝置201所發出之光擴散的構件,並且白色發光裝置201所發出之光於擴散板224內部擴散,並成為無偏向之均勻的白色光、且射向影像形成單元225。
對於擴散板224之具體構成並無限制,可為任意之形狀、材料、尺寸等,例如,可使用表面內面均具有凹凸之薄膜,或於合成樹脂等之黏合劑中分散有合成樹脂或玻璃等之微粒子的構造物。本實施形態中,可使用黏合劑中分散有微粒子之擴散板224。
進而,影像形成單元225係將白色發光裝置201所發出之白色光照射至背面側(圖中下側),且於表面側(圖中上側)形成影像之構件。若為可形成任意影像且可使所照射之白色光之至少一部份透過者即可,而無其他限制,並且可使用具有任意形狀、尺寸、材料等之周知之構件。
若列舉影像形成單元225之具體例,可列舉有:液晶顯示器等所使用之液晶單元,或內部照明標識等中所使用之標識等。
例如,作為液晶單元之一例,列舉有具有如下結構者,其液晶層中按照上述之順序重疊有彩色濾光片、透明電極、配向膜、液晶、配向膜、透明電極,且液晶層保持於表面內面均安裝有偏光膜之玻璃槽等容器。於此情形時,液晶單元中,藉由施加於透明電極之電極而控制液晶之分子排列且形成影像,但此時,上述白色發光裝置201自背面以白色光(背光)照射液晶單元,藉此可將形成於液晶單元中之影像清晰地顯示於液晶單元的表面側。
進而,顯示裝置將形成於影像形成單元中之影像顯示於影像形成單元之表面側即可,並且,除將直接影像顯示於影像形成單元之表面側以外,亦可以將影像投影至任意投影面而進行顯示。作為如此者之示例,例如,可列舉有液晶投影儀等。
又,例如使用標識作為影像形成單元時,上述白色發光裝置201自背面以白色光照射標識,藉此可將形成於標識上之影像清晰地顯示於標識之表面側。
再者,於影像形成單元225中可形成任意之影像,並且可為文字,亦可為影像。
本實施形態中,作為影像形成單元225,使用於表面顯示直接影像之液晶單元。
若按照如上所述之方法構成顯示裝置,則自白色發光裝置201發出白色光,並自背面照射影像形成單元225,藉此,形成於影像形成單元225之影像可清晰地顯示於影像形成單元225之表面。
此時,使用如上所述之白色發光裝置201而構成顯示裝置221,藉此,除因演色性提高而可提高所顯示之影像的色再現性外,可獲得照明後之白色光隨時間產生之色調變化受到控制、白色光強度得到提高、以及白色發光裝置201之發光效率得到提高等,與白色發光裝置201相同之優點。
再者,圖10所示之顯示裝置221係本發明之顯示裝置的一例,並且本發明之顯示裝置可於不脫離本發明宗旨之範圍內進行任意變形而加以實施。
[Ⅳ.關於影像顯示裝置之說明]
以下,對於本發明之影像顯示裝置,利用實施形態加以詳細說明,但本發明之影像顯示裝置並非僅限於下述之實施形態者,並且可於不脫離本發明宗旨之範圍內進行任意變形而加以實施。
圖11係表示作為本發明之影像顯示裝置之一實施形態的彩色顯示器的主要部分之結構的模式性剖面圖。
如圖11所示,本實施形態之彩色顯示器具有:紅色之像素(以下適當稱為「紅色像素」)301、以及至少1個非紅色之像素302、303。
於此處,對於非紅色之像素302、303並無限制,並且若為發出紅色以外之顏色之光者則可使用任意之光源作為非紅色之像素302、303,但一般而言,彩色顯示器301中,作為非紅色之像素302、303,係使用綠色像素(以下適當地稱為「綠色像素」)302、以及藍色像素(以下適當地稱為「藍色像素」)303,並且組合此等紅色、綠色以及藍色之像素後,合成任意之顏色。
進而,本實施形態中,上述之紅色像素301係由具備紅色發光裝置(紅色發光元件)311而構成,且紅色發光裝置(紅色發光元件)311具有:紅色像素用發光元件313,以及螢光體溫度依存係數為85以上之紅色螢光體314。
[Ⅳ-1.紅色像素]
圖12係模式性表示本實施形態中之紅色發光裝置311之主要部分的剖面圖。但紅色發光裝置之結構並非僅限於圖12所示之內容。
本實施形態之紅色像素301係由具有紅色發光裝置311而構成,且該紅色發光裝置311具有:紅色像素用發光元件313,以及作為波長轉換材料之紅色螢光體314;並且,藉由紅色像素用發光元件313所發出之光而激發紅色螢光體314,且自紅色螢光體314發出紅色之光,且該紅色之光自紅色像素301作為紅色光而發出。又,紅色像素用發光元件313所發出之光之一部份不被紅色螢光體314作為激發光而吸收,而是與紅色螢光體314所發出之紅色光共同作為紅色像素301所發出之紅色光之一個成分,向彩色顯示器之外部射出。
再者,自紅色像素301發出之紅色光之峰值波長,可根據彩色顯示器之使用狀態或目的等而任意設定,但一般為580 nm以上,較佳的是600 nm以上,並且,一般為680 nm以下,較佳的是660 nm以下。
進而,紅色像素301所具有之紅色發光裝置311,一般而言,具有框架312,作為用以保持紅色像素用發光元件313以及紅色螢光體314之基部。
[Ⅳ-1-1.框架]
框架312係保持紅色像素用發光元件313以及紅色螢光體314之基部,並且其形狀以及材質等可為任意。
作為框架312之形狀之具體例,根據用途,可為板狀、遮罩狀等適當之形狀。又,於例示之形狀中,由於遮罩狀之框架可使白色光之射出方向上具有指向性,且可有效利用紅色發光裝置311所放出之光,故而較佳。
又,作為框架312之材質之具體例,根據用途,可使用金屬、合金、玻璃、碳等無機材料,以及合成樹脂等有機材料等適當之材料。
然而,關於自紅色像素用發光元件313或紅色螢光體314發出之光所射至之框架312的面,較佳的是,可提高所射至之光的反射率,尤其更佳的是,可提高整個可視光域之光的反射率。因此,較佳的是,至少光所射至之面係藉由反射率較高之材料而形成。但作為具體例,列舉有如下者,即,藉由包含玻璃纖維、氧化鋁粉末、氧化鈦粉末等具有較高反射率之物質的材料(射出成型用樹脂等),形成框架312之整體或者框架312之表面。
又,提高框架312之表面之反射率的具體方法為任意,並且除如上所述般選擇框架312本身之材料外,亦可使用例如銀、白金、鋁等具有高反射率之金屬或合金進行電鍍或者蒸鍍處理,藉此可提高光之反射率。
再者,提高反射率之部份可為框架312之整體,亦可為一部份,但一般而言,較理想的是,自紅色像素用發光元件313或紅色螢光體314發出之光所射至之部份的整個表面的反射率得到提高。
進而,一般而言,於框架312上設置有,用以對紅色像素用發光元件313供給電力之電極或端子等。
本實施形態中,於設置為遮罩狀之框架312之凹部312A的底部,形成有用以將電力供給至紅色像素用發光元件313之導電性端子315、316,並且導電性端子315、316連接於外部電源(圖示省略)。
[Ⅳ-1-2.紅色像素用發光元件]
紅色像素用發光元件313係發出紅色螢光體314之激發光者。
紅色像素用發光元件313之種類可為任意,例如可列舉有:發光二極體(即「LED」)、端面發光型或者面發光型之雷射二極體(即,「LD」)、電致發光元件等。其中,一般較佳的是廉價之LED。
又,紅色像素用發光元件313所發出之光的發光波長亦可為任意,並且作為紅色像素,可根據紅色發光裝置311所發出之紅色光,而使用發出適當發光波長之光的發光元件。一般較理想的是,使用發出近紫外光至藍綠色之光作為激發光的發光元件。若列舉紅色像素用發光元件313所發出之光之具體波長的範圍,則較理想的是,一般為370 nm以上,較佳的是380 nm以上,並且,一般為500 nm以下,較佳的是480 nm以下。於該範圍以外之情形時,有可能難以製造高效率之LED。
作為紅色像素用發光元件313之具體例,可列舉有如下發光元件,其將使用MOCVD法等方法而形成之InGaN系、GaAlN系、InGaAlN系、ZnSeS系等之半導體作為發光層而形成於碳化矽、藍寶石、氮化鎵等基板。作為半導體之結構,可列舉有:具有MIS接合、PIN接合或PN接合等之同質結構,以及異質結合或者雙異質結合者等。又,亦可為單一量子井結構或多重量子井結構,其將半導體活性層形成於產生量子效果之薄膜。又,於活性層中,有時亦摻雜有Si、Ge等施主雜質,以及/或者Zn、Mg等之受主雜質。其中,較佳的是,使用以(In,Ga)N為主成分之(In,Ga)N系發光元件。尤其較佳的是,使用(In,Ga)N系LED。
再者,紅色像素用發光元件313可單獨使用1個,亦可併用2個以上之紅色像素用發光元件313。進而,紅色像素用發光元件313可僅使用1種,亦可併用2種以上。
又,將紅色像素用發光元件313安裝於框架312時,其具體方法可為任意,例如,可使用焊錫進行安裝。焊錫之種類可為任意,例如,可使用AuSn、AgSn等。又,使用焊錫時,亦可自藉由焊錫而形成於框架312之電極或端子315、316等供給電力。尤其,於使用散熱性較為重要之大電流型LED或雷射二極體等作為紅色像素用發光元件313時,由於焊錫發揮優良之散熱性,故而於紅色像素用發光元件313之設置中使用焊錫則較為有效。
又,於藉由焊錫以外之手段而將紅色像素用發光元件313安裝於框架312時,例如,亦可使用環氧樹脂、醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等之接著劑。於此情形時,藉由使用將銀粒子、碳素粒子等導電性填充料混合於接著劑而呈糊狀者,藉此,如使用焊錫之情形般,亦可對接著劑通電而將電力供給至紅色像素用發光元件313。進而,由於若混合有此等導電性填充料,則散熱性亦提高,故而較佳。
進而,向紅色像素用發光元件313供給電力之方法亦可為任意,並且除對上述焊錫或接著劑通電外,亦可藉由線結合而將紅色像素用發光元件313與電極或端子315、316等結線後,進行電力供給。對此時所使用之引線無限制,並且材料或尺寸等為任意。例如,作為引線之材料,可使用金、鋁等金屬,並且,其粗細一般可為20 μ m~40 μ m,但引線之粗細並非僅限於此範圍。
又,作為將電力供給至發光元件之其他方法之示例,可列舉如下之方法,其藉由使用有凸塊之覆晶安裝而將電力供給至紅色像素用發光元件313。
本實施形態中,使用發出近紫外至藍綠色之光的(In,Ga)N系LED作為紅色像素用發光元件313,並且該紅色像素用發光元件313設置於框架312之凹部312A的底部。進而,紅色像素用發光元件313與導電性端子315直接相連,並且,經由引線317且藉由線結合而與導電性端子316相連,並被供給有電力。
[Ⅳ-1-3.紅色螢光體]
紅色螢光體314係吸收自紅色像素用發光元件313發出之光,且發出紅色光者。因此,紅色螢光體314係作為將自紅色像素用發光元件313發出之光的波長進行轉換並使其成為紅色光的波長轉換材料而發揮作用者。
本實施形態中,作為紅色螢光體314,使用如下者,其螢光體溫度依存係數TR一般為85以上,較佳的是90以上,更佳的是95以上。
螢光體溫度依存係數TR係以%單位表示螢光體於100℃之亮度對25℃之亮度的比率者。因此,若螢光體溫度依存係數TR處於上述之範圍內,則表示因溫度上升而引起之紅色螢光體314之發光強度的變化較小。即,表示紅色螢光體314之發光強度的溫度依存性較小。
習知之彩色顯示器中,使用如紅色發光LED等溫度依存性較大者等作為紅色像素。然而,於此情形時,由於溫度條件之變化,自紅色像素發出之紅色光的強度與自非紅色之像素發出的光相比有大幅之變化,自各像素發出之光之強度的平衡產生變化,並且彩色顯示器所顯示之影像的色調產生變化。相對於此,如本實施形態所述,使包括紅色像素用發光元件313與紅色螢光體314之紅色發光裝置311具有紅色像素,並且使用螢光體溫度依存係數TR較大者作為紅色螢光體314,藉此,可控制上述色調變化,並可防止因彩色顯示器之溫度變化而引起之色偏差。
再者,對於螢光體溫度依存係數TR,例如,可以下述之方式進行測定。
首先,使用向洋電子製造之溫度特性評價裝置,將約100 mg之測定樣本粉末(螢光體)填入直徑8 mm之粉末容器後,將其設置於裝置內。其後,於保持為25℃以及100℃之狀態下,於大氣中,使用TOPCON製造之色彩亮度計BM5A,測定照射460 nm之激發光(以光柵分光計對150W氙燈之光進行分光後的光)之狀態下的亮度。繼而,計算100℃之亮度對於25℃之亮度的比率,並將其作為螢光體溫度依存係數TR(%)。
又,與此相關聯,較佳的是,紅色螢光體314不含有硫作為母體化合物之結構成分。硫有時會成為因紅色螢光體314之熱而引起劣化之原因,故而使用不包含此種硫之紅色螢光體,例如,使用硫化物、硫酸鹽等以外之紅色螢光體314,藉此可使紅色螢光體314之溫度依存性較小。
進而,作為本實施形態中所使用之紅色螢光體314,較佳的是可高效率地吸收紅色像素用發光元件313所發出之光者,進而較佳的是其發光效率較高者。
具體而言,紅色螢光體314較理想的是,其內部量子效率一般為40%以上,較佳的是50%以上,更佳的是60%以上。若低於該範圍之下限,則有可能無法獲得發光效率較高之顯示器。
進而,紅色螢光體314之吸光度一般為50%,並且較佳的是60%以上,更佳的是70%以上,進而較佳的是75%以上。若低於該範圍之下限,則有可能無法獲得發光效率較高之顯示器。
再者,上述之內部量子效率以及吸光度係指與紅色像素用發光元件313之發光波長之光相應的內部量子效率以及吸光度,詳細而言,係藉由紅色像素用發光元件313所發出之光中處於發光峰值波長的光(以下適當地簡稱為「紅色像素用發光元件之發光峰值波長之光」)進行激發後的內部量子效率以及吸光度,此等可例如以下述之方式求出。
首先,使紅色像素用發光元件之發光峰值波長的光射入反射率為0.97之白色擴散板,由白色擴散板反射,並以積分球聚集由白色擴散板所反射之光,之後,以多通道光檢測器捕捉由積分球所聚集的光,其後測定紅色像素用發光元件之發光峰值波長之光由白色擴散板反射後的反射光強度RW。
其次,使紅色像素用發光元件之發光峰值波長之光射入紅色螢光體,以積分球聚集反射至紅色螢光體之光、以及由紅色螢光體所吸收並經過波長轉換而產生之光,其後,與反射光強度RW之測定相同,以多通道光檢測器捕捉由積分球所聚集之光。多通道光檢測器之測定中,測定紅色像素用發光元件之發光峰值波長之光由紅色螢光體反射後的反射光強度RP。
繼而,藉由下式(iii),算出由紅色螢光體所吸收之吸收光強度AP,並將該吸收光強度AP乘以紅色像素用發光元件之發光峰值波長之光的波長,將其換算為吸收光光子數對應值PA。
吸收光強度AP={(反射光強度RW)/0.97}-(反射光強度RP) (iii)
又,對於反射光強度RW,亦相同地將其乘以波長,並將其換算為反射光光子數對應值RWA。
其後,對於反射光強度RP之測定中所捕捉之、使紅色像素用發光元件之發光峰值波長的光射入紅色螢光體並由積分球所聚集之光,於所觀測之光之波長成分中、不包含反射光之波長範圍(即,紅色螢光體所發出之光之波長範圍)內,合計光之強度與波長之積,並將其換算為發光光子數對應值PP。
最後,藉由「內部量子效率=(發光光子數對應值PP)/(吸收光光子數對應值PA)」,算出內部量子效率。
又,吸光度係藉由「吸光度=(吸收光光子數對應值PA)/{(反射光光子數對應值RWA)/0.97}」而算出。
再者,較佳的是,紅色螢光體314兼具上述之內部量子效率較高之特性、以及吸光度較大之特性。
又,該紅色螢光體314,於不脫離本發明宗旨之範圍內,可使用任意一種。進而,紅色螢光體314可單獨使用1種,亦可以將2種以上按照任意組合以及按照比率進行併用。
又,關於紅色螢光體314,較理想的是,所發出之光之色度於xy色度圖中,x一般為0.50以上,較佳的是0.60以上,更佳的是0.63以上。進而,較理想的是,y一般為0.2以上,較佳的是0.3以上,並且,一般為0.35以下。
(紅色螢光體之示例)
本發明之影像顯示裝置中可使用之紅色螢光體314,例如,可使用上述本發明之第1發光裝置中所使用之紅色系螢光體,但並非僅限於此。
(紅色螢光體之其他示例)
作為紅色螢光體314之其他示例,例如,可使用:由一般式Cax Si12-(m+n) Al(m+n) OnN16-n :Eu(其中,0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)所表示之以Eu活化之α賽龍、Ca2 Si5 N8 :Eu、CaSi7 N10 :Eu、CaSiN2 :Eu、以及發出螢光之銪錯合物等。又,亦可使用多個上述螢光體。
其中,考慮到良好地兼具有上述之螢光體溫度依存係數、吸光度、內部量子效率等之方面,尤佳的是,可列舉M”’SiAlN3 :Eu2+ (此處,M”’係選自Ca、Sr中之至少一種金屬)等。
進而,紅色螢光體314一般係以粒子狀進行使用。此時,紅色螢光體314之粒子可為任意粒徑,但較理想的是,一般為150 μm以下,較佳的是50 μm以下,更佳的是30 μm以下。若超過該範圍,則紅色發光裝置311之發光色的不均有可能會變大,並且於將紅色螢光體14與黏合劑(密封劑)混合後,有可能難以均勻塗布紅色螢光體14。又,較理想的是,粒徑之下限一般為1 μm以上,較佳的是5 μm以上。若低於該範圍,則發光效率有可能會下降。
進而,關於紅色螢光體314之存在狀態,只要於不顯著影響本發明之影像顯示裝置之效果的範圍內則可為任意狀態。例如,可使用黏合劑318而保持於框架312,並且,亦可不使用黏合劑318而固定於框架312。
一般,黏合劑318係用於黏合粉末狀或粒子狀之紅色螢光體314,或者添著至框架312。對於本實施形態中使用之黏合劑318並無限制,可任意使用周知者。
然而,當使紅色發光裝置311構成為透過型,即,構成為使紅色光透過黏合劑318後向紅色發光裝置311之外部發出時,作為黏合劑318,較理想的是,選擇可使紅色光之各成分透過者。
關於黏合劑318之示例,除樹脂等外,亦可使用玻璃等無機材料。關於其具體例,作為樹脂,可列舉環氧樹脂、矽樹脂等有機合成樹脂,以及聚矽氧烷(pdysiloxane)或玻璃等無機材料等。
又,於使用樹脂作為黏合劑318時,該樹脂可為任意之黏度,但較理想的是使用黏合劑318,該黏合劑318根據所使用之紅色螢光體314之粒徑以及比重、尤其係根據每單位表面積之比重而具有適當的黏度。例如,將環氧樹脂用於黏合劑318時,於紅色螢光體314之粒徑為2 μ m~5 μ m、且其比重為2~5之情形時,一般,若使用1~10 Pas之黏度之環氧樹脂,則可較佳地使紅色螢光體314之粒子分散,故而較佳。
再者,黏合劑318可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意組合以及比率進行併用。
進而,於紅色螢光體314中,亦可共存有其他成分。對於其他成分並無特別限制,並且可任意使用周知之添加劑。
關於具體例,較佳的是,可例如,於對紅色發光裝置311之配光特性或混色進行控制時,作為其他成分,使用氧化鋁或氧化釔等擴散劑。
又,例如,於高密度地填充紅色螢光體314時,作為其他成分,較佳的是,使用焦磷酸鈣或硼酸鋇鈣等之接著劑。
又,亦可不使用黏合劑318而使紅色螢光體保持於框架312。例如,可對紅色螢光體進行燒製後製作燒製體,並可直接將該燒製體安裝於框架312。又,亦可例如以紅色螢光體製作玻璃,或者將加工紅色螢光體之單晶體之後者安裝於框架312。
再者,使用黏合劑318時,可使上述之其他成分分散於黏合劑318中,但於不使用黏合劑318時,亦可使添加劑等其他成分共存於波長轉換材料中。
本實施形態中,作為紅色螢光體314,使用由上述CaSiAlN3 :Eu2 所表示之紅色螢光體314,並且此等紅色螢光體314可於分散於黏合劑318中之狀態下,保持於框架312之凹部312A。
又,本實施形態中使用之紅色螢光體314可使用螢光體溫度依存係數、吸光度、以及內部量子效率處於上述較理想之範圍內者。進而,黏合劑318可透過紅色像素用發光元件313所發出之激發光、或紅色螢光體314所發出之紅色光。
[Ⅳ-1-4.紅色發光裝置之製造方法]
紅色發光裝置311之製造方法並無限制,可使用任意方法,例如,可以如下方式形成,即,使紅色螢光體314以及適當使用之黏合劑318及其他成分分散於分散媒而配製漿料,並將所配製之漿料塗布於安裝有紅色像素用發光元件313之框架312後,使漿料乾燥。再者,適當的是,紅色像素用發光元件313亦可於塗布漿料時或塗布後安裝於框架312。
漿料之配製係藉由將紅色螢光體314、以及適當使用之黏合劑318、及添加劑等其他成分混合於分散媒中而進行。再者,漿料之稱呼有時根據黏合劑318之種類,而變為糊膠、顆粒物等,但於本實施形態中,將此等統稱為漿料。
漿料配製中使用之分散媒並無限制,並且可任意使用周知之分散媒。作為其具體例,可列舉:n-己烷、n-庚烷、Solvesso等之鏈烴,甲苯、二甲苯等之芳香烴,三氯乙烯、四氯乙烯等之鹵化烴,甲醇、乙醇、異丙醇、n-丁醇等之醇類,丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等之酮類,乙酸乙酯、n-乙酸丁酯等之酯類,賽路蘇、丁基賽路蘇、乙酸賽路蘇等之酯類,水或任意水溶液等之水系溶劑等。
其次,將所配製之漿料塗布於框架312等基材。可使用任意之塗布方法,例如,分配、灌注等手法。
塗布後,使分散媒乾燥,且將紅色螢光體314固定於框架312。可使用任意之乾燥方法,例如,自然乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、烘培、紫外線照射、電子束照射等方法。其中,數十℃~百數十℃之溫度下之烘培,由於可利用廉價之設備而簡單且可靠地去除分散媒,故而較佳。
再者,於以製造反射型之紅色發光裝置為目的而使紅色螢光體314高密度化時,較佳的是,於漿料中混合接著劑作為其他成分。又,於塗布混合有接著劑之漿料時,較理想的是,使用絲網印刷式或噴墨印刷等塗布方法。其原因在於,可容易地塗開漿料等。當然,於使用接著劑時,亦可藉由一般之塗布方法而進行塗布。
又,亦存在不使用漿料之方法。例如,混合紅色螢光體314、以及適當使用之黏合劑318或其他成分,並藉由混鏈成型而將紅色螢光體314安裝於框架312,藉此可製造紅色發光裝置311。進而,於成型時,例如,可藉由進行模壓成型、押出成型(T型模頭押出、膨脹押出、吹氣成型、熔紡、模具押出等)、射出成型等而成型。
進而,於黏合劑318係環氧樹脂或矽樹脂等熱硬化性者時,混合硬化前之黏合劑318、紅色螢光體314、以及適當使用之其他成分,並使其成型,其後,可藉由加熱而使黏合劑318硬化,並將紅色螢光體314安裝於框架312,藉此,製造紅色發光裝置311。又,於黏合劑318具有UV(紫外線)硬化性時,代替上述方法之加熱,可藉由照射UV光而使黏合劑318硬化,並將紅色螢光體314安裝於框架312,藉此製造紅色發光裝置311。
然而,紅色螢光體314可於製造紅色發光裝置311時之一系列步驟中進行製作,但亦可預先另外準備含有紅色螢光體314之構件,其後將其併入框架312等,藉此完成紅色發光裝置311。
[Ⅳ-2.綠色之像素]
圖13為模式性表示作為本實施形態之非紅色像素之一的綠色像素302而使用之綠色發光裝置(綠色發光元件)321之主要部分的剖面圖。
對於本實施形態中使用之綠色像素302並無限制,並且於不顯著影響本發明之影像顯示裝置之效果的範圍內,可使用發出綠色光之任意光源。因此,可使用先前所使用之綠色發光LED作為本實施形態之綠色像素302,但與紅色光源301之情形相同,考慮到使溫度依存性變小並控制因溫度變化引起之色調變化之觀點,較佳的是,構成為具有含綠色像素用發光元件323之綠色發光裝置321,以及作為波長轉換材料之綠色螢光體324。
本實施形態中,綠色像素302具有含有如圖13所示之綠色像素用發光元件323與綠色螢光體324的綠色發光裝置321,藉由綠色像素用發光元件323所發出之光而激發綠色螢光體324,且自綠色螢光體324發出綠色之光,並且該綠色光自綠色像素302作為綠色光而發出。又,綠色像素用發光元件323所發出之光之一部份,與紅色發光裝置311之情形相同,亦可不由綠色螢光體324作為激發光吸收,而是與綠色螢光體324所發出之綠色光一併,作為綠色像素302所發出之綠色光的一個成分而向彩色顯示器之外部發出。
再者,自綠色像素302發出之綠色光之峰值波長,可根據彩色顯示器之使用狀態或目的等而進行任意設定,但一般為490 nm以上,較佳的是500 nm以上,並且,一般為570 nm以下,較佳的是550 nm以下。
進而,綠色像素302所具有之綠色發光裝置321,一般而言亦具有框架322,其作為用以保持綠色像素用發光元件323以及綠色螢光體324之基部。
[Ⅳ-2-1.框架]
用於綠色發光裝置321之框架322與用於紅色發光裝置311之框架312相同。
本實施形態中,於設置為罩狀之框架322之凹部322A的底部,形成有用以將電力供給至綠色像素用發光元件323之導電性端子325、326,並且導電性端子325、326連接於外部電源(圖示省略)。
[Ⅳ-2-2.綠色像素用發光元件]
綠色像素用發光元件323係發出綠色螢光體324之激發光者。
對於綠色像素用發光元件323之種類並無限制,只要是發出綠色螢光體324之激發光,可使用任意者,例如,可使用與作為紅色像素用發光元件313加以說明者相同者。又,關於將綠色像素用發光元件323安裝於框架322之方法等,亦與紅色像素用發光元件313中所說明者相同。
本實施形態中,使用發出近紫外光至藍綠色之光之(In,Ga)N系LED作為綠色像素用發光元件323,並且該綠色像素用發光元件323設置於框架322之凹部322A的底部。進而,綠色像素用發光元件323與導電性端子325直接相連,並且,透過引線327且藉由線結合而與導電性端子326相連,並被供給有電力。
[2-3.綠色螢光體]
綠色螢光體324係吸收綠色像素用發光元件323所發出之光,且發出綠色光者。因此,綠色螢光體324係作為轉換自綠色像素用發光元件323發出之光的波長、並使其為綠色光之波長轉換材料而發揮作用者。
本實施形態中,作為綠色螢光體324,與紅色螢光體314相同,較佳的是使用如下者,其螢光體溫度依存係數TR一般為85以上,較佳的是90以上,更佳的是95以上。藉此,可使綠色螢光體324之發光強度的溫度依存性減小,可控制彩色顯示器所顯示之影像之色調變化,並可防止因彩色顯示器之溫度變化而引起之色偏差。
再者,綠色螢光體324之螢光體溫度依存係數TR,可使用與紅色螢光體314之情形時相同之方式進行測定。
又,與此相關聯,綠色螢光體324,與紅色螢光體314相同,較佳的是不含有硫作為母體化合物之結構成分。
進而,作為本實施形態中所使用之綠色螢光體324,較佳的是可高效率吸收自綠色像素用發光元件323發出之光者,進而較佳的是,發光效率較高者。
具體而言,綠色螢光體324,較理想的是,其內部量子效率一般40%以上,較佳的是50%以上,更佳的是60%以上。若低於該範圍之下限,則有可能無法獲得發光效率較高之顯示器。
進而,綠色螢光體324之吸光度一般為50%,並且較佳的是60%以上,更佳的是70%以上,進而更佳的是75%以上。若低於該範圍之下限,則有可能無法獲得發光效率較高之顯示器。
再者,上述內部量子效率以及吸光度係指與綠色像素用發光元件323之發光波長的光相對應之內部量子效率以及吸光度,詳細而言,係藉由綠色像素用發光元件323所發出之光中處於發光峰值波長的光(以下適當地簡稱為「綠色像素用發光元件之發光峰值波長之光」)進行激發時的內部量子效率以及吸光度,此等係除使用綠色像素用發光元件323代替紅色像素用發光元件313、使用綠色螢光體324代替紅色螢光體314外,可使用與紅色螢光體314之情形時相同之方式進行測定。
又,該綠色螢光體324可於不脫離本發明宗旨之範圍內,可使用任意1種。進而,綠色螢光體324可單獨使用1種,亦可將2種以上加以任意組合且按照比率進行併用。
又,綠色螢光體324,較理想的是,所發出之光之度於xy色度圖中,x一般為0.18以上且0.4以下者。又,較理想的是,y一般為0.45以上,較佳的是0.5以上,更佳的是0.55以上者。
(綠色螢光體之示例)
本發明之影像顯示裝置中可使用之綠色螢光體324,例如,可使用上述本發明之第1發光裝置中所使用之綠色系螢光體,但並非僅限於此。
(綠色螢光體之其他示例)
作為綠色螢光體之其他示例,可列舉:(Ba,Ca,Sr)MgAl1 0 O1 7 :Eu、(Ba,Mg,Ca,Sr)5 (PO)4 Cl:Eu、(Ba,Ca,Sr)3 MgSi2 O8 :Eu等於400 nm~500 nm中具有發光峰值之物質,以及(Ba,Ca,Sr)MgAl1 0 O1 7 :Eu,Mn、(Ba,Ca,Sr)Al2 O4 :Eu、(Ba,Ca,Sr)Al2 O4 :Eu,Mn、(Ca,Sr)Al2 O4 :Eu、由一般式Cax Si1 2 ( m n ) Al( m n ) On N1 6 n :Eu(其中,0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)所表示之以Eu活化之α賽龍等於500 nm~600 nm中具有發光峰值的物質,但並不僅限於此等物質。又,亦可使用多個上述螢光體。
其中,考慮到兼具有良好之上述螢光體溫度依存係數、吸光度、內部量子效率等方面,尤佳的是,可列舉Ca2 . 9 7 Ce0 . 0 3 Sc2 Si3 O1 2 等。
進而,綠色螢光體324亦與紅色螢光體314相同,一般以粒子狀進行使用,並且其粒子之粒徑與紅色螢光體314相同。
又,綠色螢光體324之存在狀態,只要於不顯著影響本發明之影像顯示裝置之效果的範圍內則可為任意狀態,但一般而言,與紅色螢光體314相同,可使用黏合劑328,對綠色螢光體進行燒成後製作燒成體,並直接將該燒成體安裝於框架,又,亦可利用綠色螢光體製作玻璃,將已加工綠色螢光體之單晶體者安裝於框架。
進而,於綠色螢光體324上,與紅色螢光體314相同,可共存有其他成分。
又,綠色發光裝置321之製作方法與紅色發光裝置311相同。
本實施形態中,作為綠色螢光體324,使用以上述Ca2 . 9 7 Ce0 . 0 3 Sc2 Si3 O1 2 所表示之綠色螢光體324,並且此等綠色螢光體324於分散於黏合劑328之狀態下,保持於框架322之凹部322A。
又,本實施形態中所使用之綠色螢光體324之螢光體溫度依存係數、吸光度、以及內部量子效率皆處於上述較理想之範圍內。進而,黏合劑328可使綠色像素用發光元件323所發出之激發光、或綠色螢光體324所發出之綠色光透過。
[Ⅳ-3.藍色之像素]
圖14為模式性表示作為本實施形態之非紅色像素之一的藍色像素303而使用之藍色發光裝置(藍色發光元件)331之主要部分的剖面圖。
對於本實施形態中所使用之藍色像素303並無限制,並且於不顯著影響本發明之影像顯示裝置之效果的範圍內,可使用發出藍色光的任意光源。
本實施形態中,藍色像素303具有含有如圖14所示之藍色像素用發光元件333的藍色發光裝置331,並且自藍色像素用發光元件333發出之藍色光本身,作為藍色光而自藍色像素303發出。
再者,自藍色像素303發出之藍色光之峰值波長,可根據彩色顯示器的使用狀態或目的等而進行任意設定,但一般為420 nm以上,較佳的是440 nm以上,並且,一般為480 nm以下,較佳的是460 nm以下。
進而,藍色像素303所具有之藍色發光裝置331,一般而言亦具有框架332,其作為用以保持藍色像素用發光元件333之基部。
[Ⅳ-3-1.框架]
用於藍色發光裝置331之框架332,與用於紅色發光裝置311之框架312相同。
本實施形態中,於設置為罩狀之框架332之凹部332A的底部,形成有用以將電力供給至藍色像素用發光元件333之導電性端子335、336,並且導電性端子335、336連接於外部電源(圖示省略)。
[Ⅳ-3-2.藍色像素用發光元件]
藍色像素用發光元件333係發出藍色像素303所發出之藍色光者。
對於藍色像素用發光元件333之種類並無限制,只要是發出藍色光,可使用任意者,例如,可使用與作為紅色像素用發光元件313加以說明者相同者。又,關於將綠色像素用發光元件333安裝於框架332之方法等,亦與紅色像素用發光元件313中所說明者相同。
本實施形態中,使用發出藍色光之(In,Ga)N系LED作為藍色像素用發光元件333,並且該藍色像素用發光元件333設置於框架332之凹部332A的底部。進而,藍色像素用發光元件333與導電性端子335直接相連,並且,透過引線337且藉由線結合而與導電性端子336相連,並被供給有電力。又,於凹部332A內,藉由與黏合劑318、328相同之黏合劑而填充有模具338,自藍色像素用發光元件333發出之藍色光,透過模具338而向外部發出。再者,較佳的是,於模具338中含有例如TiO2 、BaSO4 等之擴散劑。
[Ⅳ-4.像素間之關係]
進而,於使上述紅色像素301以及非紅色之像素302、303各自於25℃之發光強度設為I(R,25)以及I(N,25),並使紅色像素301以及非紅色像素302、303各自於100℃之發光強度設為I(R,100)以及I(N,100)時,I(N,100)/I(N,25)對I(R,100)/I(R,25)之比率,對於任一紅色像素301與非紅色像素302、303,一般為90%以上,較佳的是92%以上,更佳的是95%以上。
因此,上述實施形態中,於使綠色像素302以及藍色像素303各自於25℃之發光強度為I(G,25)以及I(B,25),並使綠色像素302以及藍色之像素303各自於100℃之發光強度為I(G,100)以及I(B,100)時,較理想的是,I(G,100)/I(G,25)以及I(B,100)/I(B,25)對I(R,100)/I(R,25)之比率屬於上述範圍。
藉此,可獲得如下之優點,即,可使伴隨元件溫度變化之色調的變化(色偏差)減小。
[Ⅳ-5.其他構成]
彩色顯示器等之影像顯示裝置若具有上述紅色像素301、綠色像素302、以及藍色像素303,則其可具有任意之具體構成。
若舉例,則如圖11所示,各自作為紅色像素301、綠色像素302、以及藍色像素303而起作用之紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331載積於基板401,並且,此等紅色像素301、綠色像素302、以及藍色像素303整個構成彩色顯示器之單位像素400。
又,於基板401,使用印刷有導電體層(圖示省略)之印刷基板。再者,一般而言,對於印刷基板,可列舉:積層基板,其層疊有於被稱為生胚片之陶瓷基板表面上形成有導電體層之基板;和,於單一之絕緣性基板上印刷有導電體層之基板等,但亦可使用其中任一基板。
又,上述紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331之各導電性端子315、316、325、326、335、336,各自電性連接於基板401表面之導電體層。
進而,紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331中之任一者的發光程度,係藉由如下者進行控制,即,藉由設置於彩色顯示器之控制部(未圖示),對分別向紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331供給電力之時間以及供給量進行控制。
又,紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331之周圍,係整個由以樹脂或陶瓷等形成之覆蓋構件402包圍。再者,該覆蓋構件402之內側表面,與框架312、322、332等相同,較理想的是可反射可視光。
進而,於覆蓋構件402之內側注入有樹脂等之模具403,並且藉由模具403保護紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331。再者,亦可於模具403上分散有擴散劑,目的在於使自紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331發出之紅色光、綠色光、以及藍色光均勻混合。
本實施形態中之彩色顯示器上設置有多個以上述方式構成之單位像素400。
[Ⅳ-6.作用]
由於本實施形態中之彩色顯示器係以上述方式構成,故於顯示任何影像時,控制部分別對於向紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331供給之電力的量進行控制,以使可自位於特定位置之單位像素400發出所需顏色之光。藉此,可發出與由彩色顯示器上之單位像素400所具有之紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331而形成之影像相對應的紅色光、綠色光、以及藍色光,並可形成所需之影像。繼而,觀察者藉由觀察此等單位像素400,可觀察到形成於彩色顯示器之影像。
此時,作為紅色像素301,由於使用具有紅色像素用發光元件313、以及螢光體溫度依存係數為85以上之紅色螢光體314的紅色發光裝置311,故而可抑制因溫度變化而使自彩色顯示器發出之光的色調產生變化,並可使形成於彩色顯示器之影像的色偏差減少。
又,由於使I(N,100)/I(N,25)對I(R,100)/I(R,25)之比率增大並處於上述範圍內,故而可獲得如下優點,即,可使元件伴隨溫度變化之色調的變化(色偏差)減小。
進而,由於使用(In,Ga)N系發光元件作為紅色像素用發光元件313,故而可獲得如下優點,即,可高效率地獲得溫度依存性較小之發光裝置。
又,由於作為非紅色像素之綠色像素302或藍色像素303構成為具有(In,Ga)N系發光元件,故而可獲得可進行全彩色顯示之優點。再者,(In,Ga)N系發光元件具有非紅色像素中之至少1個即可,但藉由具有所有非紅色之像素,從而可更確實地獲得上述優點。
進而,作為非紅色像素,因具有:含有藍色像素用發光元件333之藍色之像素303、以及含有綠色像素用發光元件323與螢光體溫度依存係數為85以上之綠色螢光體324之綠色像素302,藉此可獲得使伴隨元件之溫度變化之色調變化(色偏差)減小的優點。
[Ⅳ-7.其他]
以上,已對本發明之影像顯示裝置之一實施形態加以說明,但本發明之影像顯示裝置並非僅限於上述實施形態者,並且於不脫離其宗旨之範圍內,可任意進行變形並實施。
例如,本發明之影像顯示裝置亦可用於投影儀型之影像顯示裝置,其除藉由像素301、302、303、400本身形成影像外,亦自像素301、302、303、400將光照射至屏幕等投影面,且於投影面上形成影像。
其具體例,可列舉如圖15所示之投影儀型彩色顯示器。再者,圖15中,以與圖11~圖14相同之符號所表示之部位,表示與圖11~圖14中之部分相同者。又,圖15中,一點鏈線以及空心箭頭表示光。
圖15所示之彩色顯示器中,與上述實施形態相同之紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331係作為紅色像素301、綠色像素302、以及藍色像素303而安裝於基板501。基板501係與上述基板401相同之印刷基板,並且紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331之各導電性端子315、316、325、326、335、336,分別電性連接於基板501表面之導電體層(圖示省略)。
又,紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331中之任一者之發光程度,係藉由如下方式進行控制,即,以設置於彩色顯示器之控制部(未圖示)對於分別向紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331供給電力之時間以及供給量進行控制,該方面與上述實施形態之彩色顯示器相同。
又,於紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331之正面,設置有分別與該等裝置對應之作為聚光光學系統的光分配透鏡502,並且於其相對側,設置有通用於紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331中之複合透鏡503。
進而,於複合透鏡503之相對側設置有:作為光調變元件之透過型LCD504、用以將形成於透過型LCD504之影像放大投影於屏幕506之投影透鏡505、以及作為投影面(顯示面)之屏幕506。
再者,於該彩色顯示器上設置有多個上述紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、藍色發光裝置331、光分配透鏡502、以及複合透鏡503,作為單位像素507。
因此,於使用此種投影儀型彩色顯示器顯示影像時,控制部對於分別向紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331供給之電力的量進行控制,以使得可自位於特定位置之單位像素507發出所需色之光。藉此,自彩色顯示器上之單位像素507所具有之紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331,根據所欲形成之影像,發出紅色光、綠色光、以及藍色光。
自紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331發出之光,藉由各自對應之光分配透鏡502而取出,並藉由複合透鏡503而重疊於光調變元件304上。繼而,紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331所發出之光重疊後,於透過型LCD504上顯示影像,該影像藉由投影透鏡505而放大投影於屏幕506面上。
根據本發明之影像顯示裝置,於此種投影儀型影像顯示裝置中,除了可減少所形成之影像之色偏差以外,亦可獲得與上述實施形態相同之優點。
進而,例如,亦可並非將如上所述之紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331作為一體而成型,而是各自獨立地使紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331等成型,並將其規則地排列,將形成各像素之發光裝置311、321、331作為各個像素,從而構成影像顯示裝置。
又,例如,亦可規則地排列紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331等發光裝置,並聚集所有之光作為白色光源,藉由液晶等之透過率控制機構與紅色以及非紅色之彩色濾光片對影像進行控制,從而構成影像顯示裝置。
進而,例如,亦可將紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331分別作為光源,並藉由液晶面板或鏡面偏向型光調變器(商標名:數位微鏡裝置)而形成各顏色之影像,且藉由投影而顯示影像,從而構成影像顯示裝置。
又,亦可藉由矩陣排列之各色之發光裝置311、321、331而對文字資訊進行彩色顯示,從而構成影像顯示裝置。
根據本發明之影像顯示裝置,如此於各種類型之影像顯示裝置中,除可使所形成之影像之色偏差減少外,亦可獲得與上述實施形態相同之優點。
進而,對於上述實施形態等中所說明之構件,可分別加以任意組合而使用。
又,紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331等之各框架312、322、332,亦可適當地與基板401、501一體化。
進而,上述紅色像素301、綠色像素302、以及藍色像素303,亦可分別獨立地具有除紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331以外之構件。
又,上述紅色發光裝置311、綠色發光裝置321、以及藍色發光裝置331等亦可構成為反射型之發光裝置,例如,使激發光經過框架312、322、332之表面等反射後向外部發出。
進而,於不顯著影響本發明之影像顯示裝置之效果的範圍內,亦可組合上述未說明之構件或結構等而實施本發明。
[V.上述影像顯示裝置之應用例之說明]
當重視螢光體之溫度依存性時,亦可使用上述影像顯示裝置,實施如下形態之影像顯示裝置。
本應用例之影像顯示裝置,其特徵在於具有:光源,其發出於一般為370 nm以上,較佳的是380 nm以上,更佳的是390 nm以上,並且一般為700 nm以下,較佳的是500 nm以下,更佳的是480 nm以下之波長範圍內具有發光峰值之光;以及,螢光體部,其吸收該光源發出之光並發出可視光,並且含有150℃之亮度保持率為70%以上之螢光體等之波長轉換材料。
近年來,液晶顯示裝置或電漿顯示裝置等平面型顯示裝置迅速得到普及。與習知之CRT(冷陰極管)顯示器相比,平面型顯示裝置具有薄型輕量之特徵,尤其於大型顯示裝置之領域中,大部分之影像顯示裝置為平面型。其中,尤以液晶顯示裝置最普及。
又,中型顯示裝置之領域中,平面型之顯示裝置亦迅速普及,平面型之顯示裝置中,尤其是液晶顯示裝置正廣泛普及中。
然而,習知之液晶顯示裝置中限制背光之通過角,通過之光的視野角受到極大之限制,並產生因視野角而引起黑白對比度降低或反轉之視野角問題。為解決視野角問題,例如,提出有:使分割之像素具有不同之電壓-透過率特性之像素分割法,以及使用光學補償板之方法等。然而,使用此等方法時導致製造成本或構件成本之增加,因而阻礙液晶顯示裝置之普及。
又,為實現彩色化,於習知之影像顯示裝置中,使用有將彩色濾光片排列於紅、綠、藍之各像素中的微型彩色濾光片。然而,由於微型彩色濾光片較昂貴,故而其亦阻礙液晶顯示裝置之普及。
另一方面,於由CRT顯示器或電漿顯示裝置、電致發光顯示器等所代表之自發光型顯示裝置中,不存在如液晶顯示裝置中之視野角問題。然而,由於CRT顯示器較重且較大,故而需要較大之設置場所。又,電漿顯示裝置中為進行驅動而必須使用高電壓,故而需要特別之電路且較昂貴。進而,由於電漿顯示裝置產生電漿,故而幾乎無法使各像素之尺寸減小,並且尤其於中型尺寸之影像顯示裝置難以實現高精細化。又,對於電致發光顯示器而言,於耐環境特性或壽命方面存在問題。尤其對於環境性,一般要求於70℃~80℃亦可動作之顯示器。
因此,提出有螢光自發光型液晶顯示裝置(日本專利特開平8-62602號公報,日本專利特開2004-348096號公報),其藉由使用有壽命以及耐久性優良之液晶之電光學元件而調節透過光量並調整亮度,並且,以與各自之像素對應之形狀設置3原色之螢光體部,使用自380 nm至420 nm之波長區域中具有主發光區域之背光,激發螢光體部內之螢光體後發光。
然而,使用日本專利特開平8-62602號公報或日本專利特開2004-348096號公報中所揭示之螢光體時,由於尤其是紅色區域之發光強度較弱,故而影像顯示裝置之色再現區域較狹窄。又,已以自380 nm至420 nm之波長區域中具有主發光區域之近紫外光激發螢光體時,螢光體部內之樹脂會存在光劣化並著色。
對此,於美國專利第6844903號說明書,日本專利特開平10-207395號公報以及特開平8-63119號公報中揭示有如下技術,即,代替如日本專利特開平8-62602號公報或日本專利特開2004-348096號公報之近紫外光,藉由可視光對螢光體進行激發。
然而,如美國專利第6844903號說明書或日本專利特開平10-207395號公報所述,當已藉由可視光激發螢光體時,所使用之螢光體之發光亮度的溫度依存性較高,且螢光體所發出之光之顏色存在不均,其結果是,因溫度條件使得所顯示之影像之演色與所欲顯示之顏色之間存在差異。
由於本應用例可解決上述問題,藉此,可實現使用有降低發光亮度之溫度依存性之螢光體的影像顯示裝置。
以下,對於本應用例之影像顯示裝置加以詳細說明。
本應用例之影像顯示裝置具有如下之光源,其發出於390 nm以上且700 nm以下之波長範圍內具有發光峰值之光。進而,本應用例中之影像顯示裝置具有螢光體部,其含有150℃之亮度保持率為70%以上之螢光體(以下適當地稱為「亮度保持螢光體」),該螢光體部作為吸收光源發出之光並發出可視光的螢光體。再者,螢光體部包含亮度保持螢光體,且螢光體係波長轉換材料。
[V-1.亮度保持螢光體]
對於亮度保持螢光體並無限制,並且若為如下發出可視光之螢光體,則可使用任意之螢光體,上述螢光體於150℃之亮度保持率,即,由相同亮度之激發光進行激發時,150℃之發光亮度對常溫25℃之發光亮度之亮度的比率一般為70%以上,較佳的是75%以上,更佳的是80%以上。
再者,亮度保持螢光體可單獨使用1種,亦可併用2種以上。進而,併用2種以上之亮度保持螢光體時,各亮度保持螢光體可屬於相同之螢光體部,亦可分別屬於不同之螢光體部。
作為亮度保持螢光體,例如,可使用上述本發明之第1發光裝置中所使用之紅色系螢光體或綠色系螢光體,但並非僅限於此。又,作為上述亮度保持螢光體,可較好地使用例如,CaAlSiN3 :Eu或Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce。
[CaAlSiN3 :Eu]
首先,對於本應用例之影像顯示裝置中,較好地作為亮度保持螢光體而使用之CaAlSiN3 :Eu加以說明。CaAlSiN3 :Eu係發出紅色螢光之螢光體。
可用於激發CaAlSiN3 :Eu之激發光的波長範圍為350 nm以上且500 nm以下。
又,CaAlSiN3 :Eu所發出之螢光之發光峰值的波長範圍為,550 nm以上且700 nm以下。
進而,CaAlSiN3 :Eu之內部量子效率於室溫(25℃),一般為50%以上。於此處,內部量子效率以下式(iv)表示。內部量子效率(%)={(發光之所有光子數)/(吸收之所有光子數)}×100(iv)
又,CaAlSiN3 :Eu之發光亮度之溫度依存性較低。詳細而言,即便溫度條件產生變化,亮度亦難以發生變化,又,當產生溫度變化後返回至先前之溫度狀態之情形時,亦能夠以與溫度變化產生前相同的亮度發光。例如,自常溫加熱至150℃之後,發光亮度之變化量較小,進而,於經過加熱後再次冷卻至常溫之後,其發光亮度亦不會低於加熱前之發光亮度。關於其具體性質,可列舉,CaAlSiN3 :Eu具有亮度保持螢光體應具備之、較佳的、150℃之亮度保持率。因此,CaAlSiN3 :Eu可較佳地使用於本應用例之影像顯示裝置中。
[Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce]
其次,對於本應用例之影像顯示裝置中,可較好地作為亮度保持螢光體而使用之Ca3 SC2 Si3 O1 2 :Ce加以說明。
Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce係發出綠色螢光之螢光體。
可用於激發Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce之激發光的波長範圍為,350 nm以上且500 nm以下。
又,Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce所發出之螢光之發光峰值的波長範圍為,470 nm以上且550 nm以下。
進而,Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce之內部量子效率,於室溫(25℃)下一般為60%以上。
該Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce之發光亮度之溫度依存性較低。詳細而言,即便溫度條件產生變化,亮度亦難以發生變化,又,於產生溫度變化後返回至原先之溫度狀態之情形時,亦能夠以與溫度變化產生前相同之亮度進行發光。例如,與CaAlSi3 N1 2 :Eu相同,自常溫加熱至150℃之後發光亮度之變化量減小,進而,當加熱後再次冷卻至常溫之後,其發光亮度亦不會低於加熱前之發光亮度。關於其具體性質,可列舉,Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce具有亮度保持螢光體所應具有之、較佳的、150℃之亮度保持率。因此,Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce亦可較佳地使用於本應用例之影像顯示裝置中。
[V-2.實施形態]
以下,對本應用例之實施形態並對其加以詳細說明,但本應用例並非僅限於下述實施形態者。
[V-2-1.第1實施形態]
圖16係模式性表示作為本應用例之第1實施形態的影像顯示裝置之主要部分的分解剖面圖。再者,圖16所示之影像顯示裝置設為如下,即,使觀察者可自圖中右側觀察到影像顯示裝置所顯示之影像。
如圖16所示,本實施形態之影像顯示裝置601具有:光源602、螢光體部(第1螢光體部)603R、螢光體部(第2螢光體部)603G、以及光透過部603B,上述螢光體部603R與螢光體部603G含有可吸收光源602所發出之光並發出可視光的螢光體,上述光透過部603B使光源602所發出之光向前方透過。
以下,就各構件加以說明。
[V-2-1-1.框架]
框架604係用以保持構成影像顯示裝置601之光源602等構件的基部,並且其可為任意之形狀。
又,框架604亦可為任意之材質,並且根據用途可使用適當者,例如金屬、合金、玻璃、碳等無機材料,以及合成樹脂等有機材料等。
然而,從有效活用光源602發出之光、並改善影像顯示裝置601之發光效率之方面考慮,較佳的是,發光源602發出之光所射至之框架604的面,可提高所射之光的反射率。因此,較佳的是,至少光所射至之面藉由反射率較高之材料形成。作為具體例,可列舉有如下,即,藉由包含玻璃纖維、氧化鋁粉末、氧化鈦粉末等具有較高反射率之物質的材料(射出成型用樹脂等),形成框架604之整體或者框架604之表面。
又,提高框架604表面之反射率時,可使用任意之具體方法,並且除如上所述般,選擇框架604本身之材料外,亦可利用例如銀、白金、鋁等具有高反射率之金屬或合金進行電鍍,或者蒸鍍處理,藉此提高光之反射率。
再者,提高反射率之部份可為框架604之整體,亦可為一部份,但一般而言,較理想的是,提高自光源602發出之光所射至之部份之整個表面的反射率。
進而,一般而言,於框架604上設置有用以對光源602供給電力之電極或端子等。此時,可使用任意之方法連接電極或端子與光源602,例如,可藉由線結合使光源602與電極或端子結線並供給電力。對於所使用之接線並無限制,並且可為任意之材料或尺寸等。例如,作為接線之材料,可使用金、鋁等金屬,並且,其粗細一般可為20 μ m~40 μ m,但接線之粗細並非僅限於此範圍。
又,作為將電力供給至光源602之其他方法之示例,可列舉藉由使用有凸塊之覆晶安裝而將電力供給至光源602之方法。
進而,將電力供給至光源602時,亦可使用焊錫。由於焊錫具有優良之散熱性,故而於使用散熱性較為重要之大電流型發光二極體(即「LED」)或雷射二極體(即「LD」)等作為光源602時,可提高由影像顯示裝置601之散熱性。焊錫之種類可為任意,例如,可使用AuSn、AgSn等。
又,除連接於電極或端子並用於電力之供給路徑外,焊錫亦可單獨用於將光源602設置於框架604。
進而,藉由焊錫以外之手段而將光源602安裝於框架604時,例如,亦可使用環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等之接著劑。於此情形時,使用將銀粒子、碳素粒子等導電性填料混合於接著劑而呈糊狀者,藉此,如使用焊錫之情形般,亦可對接著劑通電,將電力供給至光源602。進而,由於若混合此等導電性填料則散熱性亦會提高,故而較佳。
本實施形態中,使用已提高表面之反射率的平板狀框架604,於其表面設置有用以將電力供給至光源602之端子(圖示省略)。
文,自電源(圖示省略)向該端子供給有電力。
[V-2-1-2.光源]
光源602係發出激發螢光體部603R、603G中所含之螢光體之激發光者。進而,本實施形態中,光源602所發出之光經由光透過部603B而向影像顯示裝置601之外部發出,並使影像顯示裝置601之觀察者可觀察到。即,自光源602發出之光亦為像素所發出之光本身。
光源602所發出之光亦可為如下者,其於可激發作為螢光體之CaAlSiN3 :Eu以及Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce之可視區域內具有發光波長。
具體而言,光源602所發出之光係於如下波長範圍內具有發光峰值者,該波長範圍一般為390 nm以上,較佳的是440 nm以上,並且一般為700 nm以下,較佳的是500 nm以下。若低於該範圍之下限,則於使用有液晶光閘作為影像顯示裝置601時,有可能會因光源602所發出之光(於此情形時為紫外線)而破壞液晶物質本身。另一方面,若超過上述範圍之上限,則螢光體之發光效率可能變低,且有可能引起像素之亮度下降、色再現範圍變窄,故而不佳。
再者,於光源602具有2個以上發出峰值時,亦可於上述範圍內至少具有1個峰值。即,於上述波長之範圍內,亦可具有可激發CaAlSiN3 :Eu以及Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce中之至少任意一方之螢光體的峰值。
光源602若為如下之元件,則可使用任意者,該元件藉由電能,發出用以對螢光體部603R、603G中所含之螢光體進行光激發上述波長範圍內的光。作為光源602之例,例如可列舉:鹵素燈、水銀燈、氫放電管、氖燈、氙燈、低壓鈉燈、螢光燈(冷陰極管或熱陰極管等)等燈;以及,無機半導體LED等LED或有機EL元件等電致發光光源等。其中,一般,較佳的是LED或螢光燈。
尤其,由自水銀之低壓放電所產生之紫外光而使螢光體發光之螢光燈,係藉由選擇螢光體而可獲得各種波長光譜,因而自由度較大,電力消耗較少且可實現小型,故而尤其佳。又,螢光燈可使用先前所使用之冷陰極管以及熱陰極管,但若使用白色光則會於藍、綠、紅色之發光區域中混入其他顏色,故而較理想的是,使用濾光片等僅取出白色光中之藍色區域。其中,尤其較佳的是,若使用僅塗布有藍色螢光體之螢光燈,則可高效率地降低耗電量。
另一方面,作為LED,由於最近,可獲得高亮度之藍色或白色之無機半導體LED,故而亦可使用此等光源。尤其是,由於藍色發光無機半導體LED可選擇性地發出對於本應用例較佳之波長區域中的光,故而可較好地使用。
又,較佳的是,LED或螢光燈等光源602配置為陣列狀。即,較佳的是,光源602整體排列為行以及列狀,使得可分別指定可於其上形成影像之區域。藉此,可將螢光體部603R、603G、以及光透過部603B配置為陣列狀,並可適當地於影像顯示裝置601上形成全彩色影像。
進而,於自光源602將光照射至螢光體部603R、603G或光透過部603B時,可使光直接射入螢光體部603R、603G或光透過部603B,又,亦可設置反射板,而使光經一次反射後射入螢光體部603R、603G或光透過部603B。再者,若如使用具有較高反射率者作為框架604般,於光源602之背面(觀察者之相反側)設置反射板,則可提高自光源602所發出之光的利用效率。
又,對於光源602之尺寸無限制。
進而,將光源602設於框架604時,對於其設置手段並無限制,並且可使用周知之任意手段。因此,如上所述,例如,可使用焊錫等而將光源602設置於框架604。
本實施形態中,將發出藍色光之LED(發光元件)作為光源602而設置於各螢光體部603R、603G以及光透過部603B,並藉由來自該光源602之光,激發螢光體部603R、603G內所含之CaAlSiN3 :Eu或Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce等螢光體。又,光源602所發出之光之一部份透過光透過部603B,並作為藍色像素之光而被觀察者觀察到。進而,向光源602供給電力時,係藉由使用相互連接電路或線等,並電性連接框架604上之端子與光源602之電極而進行。但供給至各光源602之電力的大小係藉由未圖示之控制部,並根據所欲顯示之影像而針對各光源602進行控制。
[V-2-1-3.螢光體部以及光透過部]
螢光體部603R、603G係含有如下螢光體之部分,該螢光體吸收光源602所發出之激發光、並發出用以形成影像顯示裝置601所顯示之影像的可視光。本應用例中,螢光體部603R、603G之至少一方,至少含有亮度保持螢光體(例如CaAlSiN3 :Eu或Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce)中之任意一種作為螢光體。又,螢光體部603R、603G一般係對應於像素而逐個設置,並且產生由影像顯示裝置601之像素所發出之光。
進而,光透過部603B係與螢光體部603R、603G相同地設置於各像素者,並且係為使用光源602之光作為像素之光的一部份而向前方透過之部份。一般而言,光透過部603B除不含有螢光體外,其他皆使用與螢光體部603R、603G相同之方式進行設置。
因此,本實施形態中,觀察者觀察該螢光體部603R、603G所發出之螢光、以及經由光透過部603B而發出之、光源602所發出的光時,可識別影像。
(i.螢光體部)
本實施形態中,螢光體部603R係形成為對應於紅色之像素而發出紅色螢光者,並且含有CaAlSiN3 :Eu作為亮度保持螢光體。
另一方面,螢光體部603G係形成為對應綠色之像素而發出綠色之螢光者,並且含有Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce作為亮度保持螢光體。
藉由含有此等作為發光亮度之溫度依存性較低之螢光體的CaAlSiN3 :Eu以及/或者Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce,可控制影像顯示裝置601本身之溫度依存性,並可防止因溫度條件而引起顯示之影像之演色與所欲發出之顏色之間存在差異。
進而,可併用上述CaAlSiN3 :Eu或Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce等亮度保持螢光體以外之螢光體,並亦可使螢光體部603R、603G中適當含有此等併用之螢光體(以下適當地稱為「併用螢光體」)。
對於併用螢光體並無限制,並且於不顯著影響本應用例之效果的範圍內可使用任意螢光體。由於併用之螢光體之發光色根據其用途而具有適當之顏色,故而無特別限定,但製作例如全彩色顯示器時,較佳的是使用色純度較高之藍、綠、紅色發光體。關於其適當之顏色表現方法,存在若干種,但可簡單地使用發光之發光峰值波長或CIE色度座標等。又,當光波長轉換機構為單色顯示或多彩色顯示時,較佳的是包含演色為紫、藍紫、黃綠、黃色、橙色之螢光體。再者,若同時使用併用螢光體,混合2個以上之螢光體,並將其使用於螢光體部603R、603G,則有可能發出色純度較高之光,或發出中間色或者白色之光。
就併用螢光體之發光的發光峰值波長而言,例如,若列舉發出紅色螢光之併用螢光體所發出之螢光的具體波長範圍,則較理想的是,其發光峰值波長一般為370 nm以上,較佳的是380 nm以上,並且,一般為500 nm以下,較佳的是480 nm以下。
又,例如,若列舉發出綠色螢光之併用螢光體所發出之螢光的具體波長範圍,則較理想的是,其發光峰值波長一般為490 nm以上,較佳的是500 nm以上,並且,一般為570 nm以下,較佳的是550 nm以下。
進而,例如,若列舉發出藍色螢光之併用螢光體所發出之螢光的具體波長範圍,則較理想的是,其發光峰值波長一般為420 nm以上,較佳的是440 nm以上,並且,一般為480 nm以下,較佳的是470 nm以下。
又,對於併用螢光體之組成並無特別限制,但較佳的是,將Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等稀土金屬之離子或Ag、Al、Mn、Sb等金屬之離子,作為活化劑或者共活化劑而組合至由作為晶體母體之Y2 O3 、Zn2 SiO4 等所代表的金屬氧化物與由Ca5 (PO4 )3 Cl等所代表之磷酸鹽以及由ZnS、SrS、CaS等所代表的硫化物中。
作為晶體母體之較佳例,例如可列舉:ZnS、Y2 O2 S、(Y,Gd)3 Al5 O1 2 、YAlO3 、BaAl2 Si2 O8 、Y3 Al5 O1 2 、Y2 SiO5 、Zn2 SiO4 、Y2 O3 、BaMgAl1 0 O1 7 、BaAl1 2 O1 9 、(Ba,Sr,Mg)O.α Al2 O3 、(Y,Gd)BO3 、Y2 O3 、(Zn,Cd)S、SrGa2 S4 、SrS、SnO2 、Ca1 0 (PO4 )6 (F,Cl)2 、(Ba,Sr)(Mg,Mn)Al1 0 O1 7 、(Sr,Ca,Ba,Mg)1 0 (PO4 )6 Cl2 、(La,Ce)PO4 、CeMgAl1 1 O1 9 、GdMgB5 O1 0 、Sr2 P2 O7 、Sr4 Al1 4 O2 5 、(Ba,Sr,Ca)(Mg,Zn,Mn)Al1 0 O1 7 等。
但上述晶體母體以及活化劑或者共活化劑中,對於元素組成並無特別限制,且亦可與同族之元素之間取代一部份,並且較佳的是,所獲得之螢光體為吸收來自光源602之光並發出可視光者。以下,列舉可使用之併用螢光體之示例。但本實施形態之影像顯示裝置601中所使用之螢光體並非僅限於下述所例示者。
.紅色之併用螢光體:作為本實施形態中可使用之可發出紅色光之併用紅色螢光體,例如可列舉:銪活化鹼土氧化矽系螢光體以及銪活化稀土類含氧硫族化物系螢光體等,該銪活化鹼土氧化矽系螢光體係由具有紅色破斷面之破斷粒子構成、並由發出紅色區域之光之(Mg,Ca,Sr,Ba)2 Si5 N8 :Eu所表示,而該銪活化稀土類含氧硫族化物系螢光體係由具有大致球形之成長粒子構成規則之晶體成長形狀、並由發出紅色區域之光之(Y,La,Gd,Lu)2 O2 S:Eu表示。
進而,如下之螢光體亦可於本實施形態中作為併用螢光體而使用,該螢光體於特開2004-300247號公報中有所揭示、且含有選自包含Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W、以及Mo之群中之至少一種元素的氮氧化物以及/或者氧硫化物者,並且該螢光體含有具有以Ga元素取代Al元素之一部分或者全部之阿爾法賽隆(α賽隆)結構的氮氧化物。再者,此等係含有氮氧化物以及/或者氧硫化物之螢光體。
又,此外,作為紅色之併用螢光體,亦可使用:Y2 O2 S:Eu3 、(BaMg)2 SiO4 :Eu3 、(BaCaMg)5 (PO4 )3 Cl:Eu3 、YVO4 :Eu3 、CaS:Eu3 、YAlO3 :Eu3 、Ca2 Y8 (SiO4 )6 O2 :Eu3 、LiY9 (SiO4 )6 O2 :Eu3 、(Y,Gd)3 Al5 O1 2 :Ce3 、(Ca,Sr)2 Si5 N8 :Eu、CaSiN2 :Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)1 0 (PO4 )6 Cl2 :Eu,Mn、(Ba3 Mg)Si2 O8 :Eu,Mn等。
.綠色之併用螢光體:作為本實施形態中可使用之可發出綠色光之併用螢光體,例如可列舉銪活化鹼土氮氧化矽系螢光體、以及銪活化稀土矽酸鎂系螢光體等,該銪活化鹼土氮氧化矽系螢光體係由具有破斷面之破斷粒子構成、並由發出綠色區域之光的(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2 O2 N2 :Eu表示,而銪活化稀土矽酸鎂系螢光體係由具有破斷面之破斷粒子構成,並由發出綠色區域之光的(Ba,Ca,Sr)2 SiO4 :Eu表示。
又,此外,作為綠色之併用螢光體,亦可使用:BaMgAl1 0 O1 7 :Eu2 ,Mn2 、Sr4 Al1 4 O2 5 :Eu2 、(SrBa)Al2 Si2 O8 :Eu2 、(BaMg)2 SiO4 :Eu2 、Y2 SiO5 :Ce3 ,Tb3 、Sr2 P2 O7 -Sr2 B2 O5 :Eu2 、(BaCaMg)1 0 (PO4 )6 Cl:Eu2 、Sr2 Si3 O8 -2SrCl2 :Eu2 、Zr2 SiO4 、MgAl1 1 O1 9 :Ce3 ,Tb3 、Ba2 SiO4 :Eu2 、Ca2 Y8 (SiO4 )6 O2 :Tb3 、Y3 Al5 O1 2 :Tb3 、La3 Ga5 SiO1 4 :Tb3 、SrGa2 S4 :Eu2 ,Tb3 ,Sm2 、Y3 (Al,Ga)5 O1 2 :Ce、SrSi2 O2 N2 :Eu、BaMgAl1 0 O1 7 :Eu,Mn、SrAl2 O4 :Eu等。
再者,上述之併用螢光體可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意組合及比率進行併用。
但考慮到確實地獲得本應用例之效果,即使於使用併用螢光體時,亮度保持螢光體對螢光體整體之使用量之比率越大越好,並且更佳的是,使所有螢光體作為亮度保持螢光體。
進而,於螢光體部603R、603G上,一般而言,使用有黏合劑,以保護螢光體不受來自外部環境之外力或水分等之影響。具體而言,藉由已使螢光體分散於黏合劑中之成型體而構成螢光體部603R、603G。
對於本實施形態中所使用之黏合劑並無限制,並且於不顯著影響本應用例之效果的範圍內,可使用任意一種黏合劑,但一般而言,為適當地使螢光或激發光透過,較佳的是使用無色透明材料。
又,黏合劑可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比例加以倂用。
但一般而言,較佳的是使用非芳香族環氧樹脂。其原因在於,非芳香族環氧樹脂具有優良之高耐光性以及透明性。其中,較佳的是,可使無機氯含有量為1 ppm以下、並使有機氯含有量為5 ppm以下之非芳香族環氧樹脂。尤其佳的是,經蒸餾生成且完全不含有氯成分者。再者,本實施形態中,ppm表示基於重量之比率。
若列舉較佳之非芳香族環氧樹脂之具體例,可列舉:由3,4環氧環己基甲基-3’,4’環氧環己基羧酸酯所代表之脂環族環氧樹脂;以脂環族環氧樹脂為主體,且由六氫苯二甲酸二縮水甲油酯、氫化雙酚A二縮水甘油醚等之環己烷衍伸物與環氧氯丙烷構成之環氧樹脂;由雙酚A二縮水甘油醚構成之液狀或者固狀之環氧樹脂;異尿氰酸三縮水甘油酯等含氮環氧樹脂等。
又,使用非芳香族環氧樹脂作為黏合劑時,可適當混合下述硬化劑、助催化劑、硬化加速劑。
硬化劑係使非芳香族環氧樹脂硬化者。作為硬化劑,較佳的可列舉例如酸酐。酸酐中,由於要求黏合劑中之物質具有耐光性,故而較佳的是非芳香族且在化學上不具有碳雙鍵的多元羧酸酐。具體而言,可列舉:六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、三烷基四氫對苯二甲酸酐、氫化甲基耐地酸酐等。其中,為使硬化反應性與耐濕性之平衡達到良好,較佳的是甲基六氫鄰苯二甲酸酐。
再者,硬化劑可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比例加以併用。
又,對於硬化劑之使用量並無限制,但對於100重量份非芳香族環氧樹脂,較理想的是使用,一般為50重量份以上,較佳的是80重量份以上,並且,一般為150重量份以下,較佳的是130重量份以下。
進而,助催化劑係賦予非芳香族環氧樹脂之硬化物(包含螢光體部603R、603G或光透過部603B。下述相同)可撓性,且提高剝離接著力者。助催化劑中,醇.多元醇類亦可作為硬化加速劑之相溶化劑而起作用,故而較佳。醇.多元醇類中,由於要求黏合劑中之物質具有耐光性,故而可較佳地使用具有以下特性之醇.多元醇,其屬於非芳香族、且為化學結構上不含碳雙鍵、碳數為2~12之直鏈型、支鏈型、脂環型、醚基含有型中之任意一種類型。具體而言,可列舉有:丙醇、異丙醇、甲基環己醇、乙二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、乙二醇單甲醚等。其中,較佳的是乙二醇等低分子量二醇。
再者,助催化劑可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比例加以併用。
又,由於醇.多元醇類如上所述,亦作為硬化加速劑之相溶化劑而起作用,故而因硬化加速劑之化學結構與配合量受到影響。
進而,對於助催化劑之使用量並無限制,但對於100重量份非芳香族環氧樹脂,較理想的是使用,一般為1重量份以上,較佳的是5重量份以上,並且,一般為30重量份以下,較佳的是15重量份以下。
又,硬化加速劑係加速非芳香族環氧樹脂之硬化者。作為硬化加速材,可列舉:[1]三級胺類或者咪唑及/或此等之有機羧酸鹽、[2]膦類以及/或者此等之四級鹽、[3]有機羧酸金屬鹽、[4]金屬-有機螯合物、[5]芳香族鋶鹽等。
再者,硬化加速劑可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比例加以併用。
以下,分別就作為硬化加速劑進行例示者加以說明。
[1]三級胺類或者咪唑類以及/或者此等之有機羧酸鹽:作為三級胺類或者咪唑類以及/或者此等之有機羧酸鹽,可列舉例如:2,4,6-三(二胺甲基)酚,2-乙基-4-甲基咪唑,1,8-二氮雜雙環(5,4,0)十一烯-7(以下適當地成為「DBU」)及其之辛酸鹽等。其中,由於可提高非芳香族環氧樹脂之硬化物之透光性,故而較佳的是DBU辛酸鹽。
再者,使用三級胺或者咪唑以及/或者此等之有機羧酸鹽作為硬化加速劑時,硬化加速劑之使用量並無限制,從影像顯示裝置601之耐濕特性方面考慮,對於100重量份非芳香族環氧樹脂,一般為0.01重量份以上,較佳的是0.1重量份以上,又,一般為1重量份以下,較佳的是0.5重量份以下。
[2]膦類及/或其之四級鹽作為膦類及其四級鹽,可列舉例如:三苯膦、三丁基膦、苄基三苯基溴化膦、苄基三丁基溴化膦等。其中,由於可提高非芳香族環氧樹脂之硬化物之透光性,故而較佳的是苄基三苯基溴化膦。
再者,使用膦類以及/或者此等之四級鹽作為硬化加速劑時,對於硬化加速劑之使用量並無限制,但考慮到影像顯示裝置1之耐濕特性,較理想的是,相對於100重量份非芳香族環氧樹脂,一般為0.01重量份以上,較佳的是0.1重量份以上,並且,一般為1重量份以下,較佳的是0.5重量份以下。
[3]有機羧酸金屬鹽:作為有機羧酸金屬鹽,可列舉例如,耐光性較差之不具有碳雙鍵之辛酸鋅、十二烷酸鋅、硬脂酸鋅、辛酸錫等。又,有機羧酸金屬鹽與有機羧酸成分之碳數增加成比例,其對非芳香族環氧樹脂之溶解性降低。然而,由於辛酸鋅具有最大之添加量,進而其為液狀,故而分散溶解時不需要時間。因此,考慮到硬化性,有機羧酸金屬鹽中,尤其佳的是辛酸鋅。
再者,使用有機羧酸金屬鹽作為硬化加速劑時,對於硬化加速劑之使用量無限制,但考慮到提高非芳香族環氧樹脂之硬化物的透光性,則較理想的是,相對於100重量份非芳香族環氧樹脂,一般為1重量份以上,並且,一般為10重量份以下,較佳的是5重量份以下。
[4]金屬-有機螯合物:作為金屬-有機螯合物,列舉有包含對透明性無影響之鋅與β-二酮組成之乙醯丙酮鋅螯合物、苯甲醯基丙酮鋅螯合物、二苯甲醯基甲烷鋅螯合物、乙醯乙酸乙基鋅螯合物等。其中,當使用有鋅螯合物時,可使非芳香族環氧樹脂具有優良之耐光性、耐熱性。又,由於鋅螯合物對非芳香族環氧樹脂選擇性地具有穩定之硬化加速作用,故而即使以如脂環族環氧樹脂般之低分子量單體為主體,亦可實現低應力接著。
進而,鋅螯合物中,考慮到易用性等,較佳的是以乙醯丙酮為螯合物成分之二乙醯丙酮鋅(2)[Zn(C5 H7 O2 )2 (H2 O)]。
再者,使用金屬-有機螯合物作為硬化加速劑時,對於硬化加速劑之使用量無限制,但考慮到其對非芳香族環氧樹脂之溶解性,較理想的是,相對於100重量份非芳香族環氧樹脂,一般為1重量份以上,並且,一般為10重量份以下,較佳的是5重量份以下。
[5]芳香族鋶鹽:一般而言,芳香族鋶鹽係以於非芳香族環氧樹脂中不包含作為硬化劑之酸酐的非芳香族環氧樹脂單獨成分而使用。
又,使用有芳香族鋶鹽時,藉由熱以及/或者360 nm以下之紫外光進行分解,並產生陽離子,其後可獲得非芳香族環氧樹脂陽離子聚合硬化物。所獲得之硬化物進行了醚交聯,因而與以硬化劑進行硬化者相比,其物理性質、化學性質更穩定。
作為芳香族鋶鹽,可列舉有例如:三苯基鋶六氟化銻鹽、三苯基鋶六氟化磷鹽等。其中,由於三苯基鋶六氟化銻鹽之硬化速度快,故可以較少之添加量而充分硬化,故而較佳。
再者,使用芳香族鋶鹽作為硬化加速劑時,對於硬化加速劑之使用量無限制,但考慮到防止由連鎖聚合發熱引起之非芳香族環氧樹脂之硬化物的變色,較理想的是,相對於100重量份非芳香族環氧樹脂,一般為0.01重量份以上,較佳的是0.05重量份以上,並且,一般為0.5重量份以下,較佳的是0.3重量份以下。
進而,亦可使用上述非芳香族環氧樹脂以外之黏合劑。作為黏合劑,可列舉以例如:聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯咯啶酮、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素、聚苯乙烯、苯乙烯.馬來酸酐共聚物、苯乙烯.丙烯腈共聚物、聚乙烯氯化物、乙酸丁酸纖維素、丙酸纖維素酯、聚甲基丙烯酸α-萘酯、聚乙烯基萘、聚甲基丙烯酸n-丁酯、四氟乙烯.六氟丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸環己酯、聚(4-甲基戊烯)、環氧樹脂、聚碸、聚醚酮、聚芳酯、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、環狀烯烴聚合物、聚矽氧烷、苯環丁烷聚合物、水玻璃、二氧化矽、氧化鈦、環氧樹脂等為成分者。
又,於螢光體部603R、603G中,螢光體部603R、603G內之黏合劑所占的比率,可於不顯著影響本應用例效果之範圍內使用任意,但一般為5重量%以上,較佳的是10重量%以上,並且,一般為95重量%以下,較佳的是90重量%以下。
進而,與此相關聯,螢光體部603R、603G中,螢光體(即,CaAlSiN3 :Eu、Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce、併用螢光體等)與黏合劑之比率,亦可於不顯著影響本應用例之效果的範圍內使用任意,但黏合劑相對於螢光體與黏合劑之總重量的比率,一般為5重量%以上,較佳的是10重量%以上,並且,一般為95重量%以下,較佳的是90重量%以下。若低於該範圍之下限,則亮度有可能降低,而若超過上限,則螢光體部603R、603G變得脆弱,因而有可能無法確保機械強度。再者,於1個螢光體部中使用2種以上之螢光體時,較理想的是,使所使用之螢光體之總數處於上述範圍內。
又,於螢光體部603R、603G上,亦可含有除黏合劑或螢光體以外之添加劑。作為添加劑,除上述硬化劑、助催化劑、硬化加速劑外,為進一步擴大視野角,亦可含有例如擴散劑。作為具體之擴散劑,可列舉:鈦酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化矽等。又,作為添加材料,例如,為消除非所期望之波長,亦可含有有機或無機之著色染料或著色顏料。再者,該等添加劑可分別單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比例加以併用。
進而,螢光體部603R、603G可以周知之任意方法進行製作。例如,螢光體部603R、603G可藉由絲網印刷法於透明基板631上,且以對應於像素之間隔,將包含黏合劑、螢光體、以及溶劑之混合物(塗布液)形成為馬賽克狀、陣列狀、或者條狀。
又,於各螢光體部603R、603G之間,為吸收外光,亦可形成黑色矩陣層632。黑色矩陣層632,可藉由利用感光性樹脂之感光原理製造包含碳黑之光吸收膜的製程而形成於玻璃等透明基板631上,亦可藉由絲網印刷法使包含樹脂、碳黑、以及溶劑之混合物積層從而形成於玻璃等透明基板631上。
又,螢光體部603R、603G之形狀可為任意。例如,使影像顯示裝置601進行多彩色顯示時,於螢光體部603R、603G等發光區域中,對應於像素(pixel)形狀而對發出指定顏色之光的螢光體進行配置,並且作為該螢光體部603R、603G之形狀,可列舉資訊顯示所必須之區段形狀、以及矩陣形狀,而矩陣形狀中,可列舉條狀結構以及三角結構等作為較佳形態。進而,於進行單色顯示之情形時,除上述形狀外,亦可為均勻塗布有螢光體者。
進而,螢光體部603R、603G亦可為任意之尺寸。例如,其厚度於不顯著影響本應用例之效果的範圍內可為任意,但一般而言,若使其為1 cm以下則可較佳地進行使用。進而,對於要求薄型、以及輕量化之平面顯示器而言,更較佳的是使其具有2 mm以下之厚度。若考慮到與發光光線之射出率間的平衡,則一般為1 μ m以上,較佳的是5 μ m以上,更佳的是10 μ m以上,並且,一般為1000 μ m以下,較佳的是500 μ m以下,更佳的是200 μ m以下。
(ii.光透過部)本實施形態中,光透過部603B係對應於藍色像素而使來自光源602光向前方透過的構件。藉此,由於自影像顯示裝置601之光源602發出藍色之可視光,故而自該光源602發出之可視光被用作像素所發出之光。
光透過部603B之結構無限制而可為任意結構,但一般而言,除不含有螢光體外,其他皆以與螢光體部603R、603G相同之方式而構成。因此,於光透過部603B中,未必必須具有發出與該可視光對應之光顏色相同之螢光的螢光體。
即,若欲使自光源602發出之可視光向影像顯示裝置601外部發出,則並非一定要於所有像素中使用螢光體。但為使光源602所發出之可視光高效率地向外部發出、漫射、或者消除非期望之波長的光,對於光源602所發出之可視光,較理想的是使其透過黏合劑中含有添加劑之光透過部603B。
進而,於光透過部603B中亦可含有用於調整顏色之染顏料。
本實施形態中,紅色螢光部603R將作為亮度保持螢光體之CaAlSiN3 :Eu用作為紅色螢光體,將非芳香族環氧樹脂用作為黏合劑,並且作為將該紅色螢光體分散於黏合劑而形成於透明基板631。又,螢光體部603R對應於紅色像素而設置有多個。
又,本實施形態中,綠色螢光部603G將作為亮度保持螢光體即Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce用作為綠色螢光體,將非芳香族環氧樹脂用作為黏合劑,並且作為將該綠色螢光體分散於黏合劑而形成於透明基板631,該螢光體部603G對應於綠色之像素而設置有多個。
進而,本實施形態中,光透過部603B係使用非芳香族環氧樹脂作為黏合劑、並使擴散劑分散於黏合劑中而形成,該光透過部603B對應於藍色像素而於透明基板631上設置有多個。
又,設有該螢光體部603R、603G以及光透過部603B之透明基板631,設置於與光源602對向之位置。藉此,螢光體部603R接收來自光源602之光並發出紅色光,螢光體部603G接收來自光源602之光並發出綠色光,光透過部603B以擴散劑使光源602所發出之藍色光擴散,並使其向前方透過。又,各螢光體部603R、603G以及光透過部603B之間,分別藉由黑色矩陣層632而隔開。
[V-2-1-4.作用]
由於本實施形態之影像顯示裝置601以如上所述之方式而構成,故而於使用時,使光源602以特定之強度發光。此時,根據未圖示之控制部之控制,自各光源602發出如下之光,該光根據影像顯示裝置601所欲顯示之影像而針對各像素(即,螢光體部603R、603G以及光透過部603B)調節強度。自該光源602發出之光分別射入對應之螢光體部603R、603G以及光透過部603B。
螢光體部603R中,分散於螢光體部603R內之紅色螢光體(CaAlSiN3 :Eu)吸收入射光,並發出紅色之螢光。又,螢光體部603G中,分散於螢光體部603G內之綠色螢光體(Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce)吸收入射光,並發出綠色之螢光。進而,光透過部603B中,分散於光透過部603B內之擴散劑使入射光漫射,並對應於與自螢光體部603R、603G發出之螢光間之配光特性,使入射之藍色光向前方透過。
此時,由於入射光之光量係根據所欲形成之影像且由控制部針對各像素進行調節,故而各螢光體部603R、603G所發出之螢光(可視光)的光量亦於各像素中得到調節,並形成所期望之影像。
藉此,所產生之紅色及綠色之螢光、以及透過光透過部603B而射出之來自光源602之藍色光,經由透明基板631而向影像顯示裝置601之外部(圖中右側)發出。觀察者觀察自該透明基板631之表面發出之光,識別影像。
此時,由於作為螢光體部603R、603G之螢光體,分別使用有作為亮度保持螢光體之CaAlSiN3 :Eu以及Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce,故而可控制影像顯示裝置601本身之發光亮度之溫度依存性,藉此,可防止因溫度條件而使所顯示之影像之演色與所欲發出之顏色間產生差異,故在實用上非常有用。
[V-2-2.第2實施形態]
圖17係模式性表示作為本應用例第2實施形態之影像顯示裝置之主要部分的分解剖面圖。再者,圖17所示之影像顯示裝置中,觀察者自圖中右側觀察影像顯示裝置所顯示之影像。又,圖17中,與圖16相同之符號所表示之部位,表示與圖16相同者。
如圖17所示,本實施形態之影像顯示裝置601’除係藉由光閘606而對光源602所發出之光的強度進行調節以外,皆以與第1實施形態之影像顯示裝置601相同之方式而構成。即,具有:光源602、螢光體部(第1螢光體部)603R與螢光體部(第2螢光體部)603G、以及光透過部603B,該螢光體部603R與螢光體部603G含有吸收光源602所發出之光並發出可視光的螢光體,該光透過部603B使光源602所發出之光向前方透過。又,影像顯示裝置601’具有:框架604、偏光片605、光閘606、以及檢光器607。以下,就各構件加以說明。
[V-2-2-1.框架]
框架604與第1實施形態中說明之內容相同。
[V-2-2-2.光源]
作為光源602,可使用與第1實施形態中所說明者相同者。
進而,除具有第1實施形態中所說明之結構者外,於使用有如本實施形態中之光閘606的影像顯示裝置中,構成影像顯示裝置601’作為平面顯示器時,作為光源602,有用的是發出均勻之面狀光者。於此情形時,光源602中,形成光源602之元件不僅可由1個以上之面狀發光元件形成,且可含有擬面狀發光元件,該擬面狀發光元件係使用導光或擴散、反射等之適當之方法將自1個以上之任意形狀的元件所獲取的光轉換成面狀光。又,可使用組合有此等手法之元件作為光源602。
可發出面狀光之光源602之例中,作為本身可發出面狀光之面狀發光元件之示例,可列舉:無機真性EL元件、有機EL元件、小型平面螢光燈、以及使用有無機半導體之面發光LED等。
另一方面,關於擬面狀發光元件之示例,可列舉有例如,組合有任一發光元件、以及將自該發光元件獲取之光轉換為面狀光之轉換機構者。此時,作為發光元件,可使用作為光源602之示例而於上文中所列舉之任意光源。又,作為轉換機構,可單獨使用例如,石英板、玻璃板、壓克力板等導光板,Al薄膜、各種金屬蒸鍍膜等反射機構,使用有TiO2 系化合物之圖案、光擴散薄膜、光擴散稜鏡等光擴散機構,較佳的是將上述多個部件加以組合者。尤其是,如下之轉換機構亦可適當使用於本實施形態中,該轉換機構使用導光板、反射板、擴散板等而使光源602作為面發光體,並將光轉換為面狀光。又,亦可較佳地使用例如,液晶顯示裝置用途等中所使用之轉換機構。
又,與第1實施形態相同,對於光源602之尺寸並無限制,但於使用面發光元件或擬似面發光元件作為光源602時,考慮到平面顯示器之實用性,較理想的是,將厚度形成為一般5 cm以下,較佳的是5 mm以下。
本實施形態中,使用發出藍色面狀光之面發光元件作為光源602,且藉由來自該光源602之光,激發螢光體部603R、603G內所含之CaAlSiN3 :Eu或Ca3 SC2 Si3 O1 2 :Ce等螢光體。又,光源602所發出之光的一部份透過光透過部603B,並作為藍色像素之光而為觀察者所觀察。進而,向光源602供給電力係藉由如下者進行,即,使用相互連接電路或線等,電性連接框架604上之端子與光源602之電極。
[V-2-2-3.偏光片]
較好的是,於光源602之前方(圖中右側),詳細而言,於光源602與光閘606之間,設置偏光片605。偏光片605係僅選擇自光源602發出之光中具有特定偏光面之光,並使其透過者。本實施形態中,亦將偏光片605設置於光源602與光閘606之間。
[V-2-2-4.光閘]
本實施形態中,光閘606係對所照射之光之光量進行調節並使其透過者。詳細而言,其係如下之構件:對應於要顯示之影像,針對各像素對照射至背面之光的光量進行調節,並使該光向前方透過。於本實施形態之情形時,光閘606針對各像素,對自光源602向螢光體部603R、603G或光透過部603B發出之光的光量進行調節,並使該光向前方透過。
若進行詳細說明,即,構成影像顯示裝置601’作為多彩色或者全彩色顯示器時,將2種以上之上述螢光體且獨立地作為光波長轉換機構而配置指定的區域(即,螢光體部603R、603G)內。本實施形態中,藉由光閘606,分別對照射至此等螢光體部603R、603G以及光透過部603B之光的光量進行調節,並對自螢光體部603R、603G以及光透過部603B放出之光的光量進行調節,其後,藉由發出多色光,使影像顯示裝置601’顯示所期望之影像。
又,存在根據光閘606種類之不同,可僅對特定波長區域之光的光量進行調節者。因此,作為光閘606,使用可於光源602所發出之光之波長區域中,對光之光量進行調節並可對光進行切換者。再者,根據影像顯示裝置601’之結構之不同,有時並非由光閘606對來自光源602之光進行光量調節,而係對自螢光體部603R、603G發出之螢光進行光量調節,於此情形時,自螢光體部603R、603G發出之螢光之光波長區域中,亦使用可對光之光量進行調節並可對光進行切換者。一般而言,光源602所發出之光或螢光體部603R、603G中之螢光體所發出之螢光的發光峰值波長,一般為380 nm以上,較佳的是420 nm以上,並且,一般為780 nm以下,較佳的是500 nm以下,故而,較理想的是,光閘606可對該波長域之光之光量進行調節。
又,光閘606之機構,一般而言,係由多個像素(pixel)之集合體而構成。但根據畫面尺寸、顯示方式、用途等之不同,像素之數量以及尺寸以及排列方式會產生變化,並為限制為特定之固定值。因此,對於光閘606之像素之尺寸並無限制,並且於不顯著影響本應用例之效果之範圍內可為任意。
例如,於一般之顯示器用途中,較佳的是,一個像素之尺寸為500 μ m角以下。進而,作為較合適之像素尺寸,更佳的是,對於當前廣泛使用之液晶顯示器之值,使像素數為640×3×480,且使單色之一個像素的尺寸設為100×300 μ m左右。
進而,對於光閘606本身之數量或尺寸亦無限制,並且於不顯著影響本應用例之效果之範圍內可為任意。例如,關於光閘606之厚度,一般有用的是為5 cm以下者,若考慮到薄型化以及輕量化,則較佳的是,使其為1 cm以下。
又,使影像顯示裝置601’為平面型顯示裝置時,為可進行灰階顯示,故而可適當使用如下之光閘606,其係藉由電性控制而可使像素之光透過率變為任意值。光透過率之絕對值、其變化之對比度、以及響應速度越高越好。
作為滿足此等要件之光閘606之示例,可列舉:使用有TFT(Thin Film Transistor,薄膜電晶體)、STN(Super Twisted Nematic liquid crystal,超扭轉向列型液晶)、強介電、反強介電、雙色性染料之賓主型,聚合物分散型之PDN(Polymer Dispersed Network)方式等之透過型液晶光閘;氧化鎢,氧化銥,普魯士藍,巴拉刈介電質、四硫富瓦烯(TTF)-聚苯乙烯,稀土金屬-二酞菁錯合物,聚噻吩,聚苯胺等所代表之電致變色、化學變色(chemical chromic)等。其中液晶光閘以薄型、輕量、低耗電為特徵,並且由於具有實用之耐久性且亦可實現區段之高密度化,故而可較佳地投入使用。其中,尤佳的是使用有TFT主動式矩陣驅動或PDN方式之液晶光閘。原因在於,使用有扭轉向列型液晶之主動式矩陣中,不會對應於動態影像而產生高速響應性或串擾,並且於PDN方式中無需偏光片605或檢光器607,故而可使光源602或螢光體部603R、603G所發出之光之衰減變少,並可發出高亮度之光。
又,於影像顯示裝置601’上,一般而言設有對光閘606進行控制之控制部(圖示省略),其根據所欲於影像顯示裝置601’中顯示之影像而針對各像素中之光量進行調節。光閘606根據該控制部之控制而對於自各像素發出之可視光的光量進行調節,藉此,所期望之影像由影像顯示裝置601’而顯示。
由光閘606對像素之亮度進行調整,藉此影像顯示裝置601’可使控制部之控制電路更為簡單。例如,如第1實施形態所述,使用LED作為光源602,並藉由對該LED之發光強度等進行控制而調整像素之亮度時,由於LED之電流-亮度特性隨時間變化,故而有可能使用以控制所顯示之影像的控制電路變得較為複雜。對此,若如本實施形態所述,設置對自光源602發出之光的光量進行調節的光閘606部份,並藉由光閘606對像素之亮度進行調整,則液晶光閘等大部分光閘對電壓進行控制,故而能夠以簡單之控制電路對亮度進行調整。
本實施形態中,使用按照上述順序重疊有背面電極661、液晶層662、以及正面電極663之液晶光閘作為光閘606,並且光閘606設於偏光片605之前方(圖中右方)。再者,背面電極661以及正面電極663,係由影像顯示裝置601’中所使用之不吸收光的透明電極而構成。繼而,該液晶光閘中,藉由施加於背面電極661以及正面電極663之電壓,對液晶層662內之液晶之分子排列進行控制,並藉由該分子排列,針對各像素(即,螢光體部603R、603G以及光透過部603B)中,對照射至背面側之光各自的光量進行調節。
[V-2-2-5.檢光器]
於光閘606之前方,適當設置有檢光器607,其接收透過光閘606且光量經調節之光。檢光器607係僅使透過光閘606之具有特定偏光面之光透過,並對發光強度進行調整者。
本實施形態中,於光閘606之前方,詳細而言,於光閘606與螢光體部603R、603G以及光透過部603B之間,設置有檢光器607。
[V-2-2-6.螢光體部以及光透過部]
螢光體部603R、603G與第1實施形態相同,係含有如下螢光體之部份,該螢光體吸收光源602所發出之激發光、並發出用以形成影像顯示裝置601’所欲顯示之影像的可視光。本實施形態中,螢光體部603R、603G之至少一方,含有亮度保持螢光體中之至少任意1種作為螢光體。又,螢光體部603R、603G一般對應光閘606之像素逐個設置,並且產生影像顯示裝置601’之像素發出之光。
進而,光透過部603B與第1實施形態相同,與螢光體部603R、603G相同地係針對各像素而設置,並且係為使用光源602之光作為像素光之一部份而向前方透過之部份。一般而言,光透過部603B除不含有螢光體外,以與螢光體部603R、603G相同之方式進行設置。
因此,本實施形態中,觀察者觀察該螢光體部603R、603G所發出之螢光、以及經由光透過部603B而發出之由光源602所發出的光,進而識別影像。
但如本實施形態所述,於使用有光閘606之影像顯示裝置601’之情形時,除第1實施形態之結構外,例如,螢光體部603R、603G可藉由絲網印刷法,於透明基板631上,以對應於光閘606之像素之間隔,將包含黏合劑、螢光體、以及溶劑之混合物(塗布液)形成為馬賽克狀、陣列狀、或者條狀。
又,如本實施形態所述,於使用有光閘606之影像顯示裝置601’之情形時,例如,使影像顯示裝置601’進行多彩色顯示時,於螢光體部603R、603G等之發光區域中,對應於光閘機構之像素形狀而對發出特定顏色之光的螢光體進行配置。
進而,本實施形態中,紅色螢光部603R將亮度保持螢光體即CaAlSiN3 :Eu用作紅色螢光體,將非芳香族環氧樹脂用作黏合劑,並且將該紅色螢光體分散於黏合劑者而形成於透明基板631。又,螢光體部603R對應於紅色之像素而設置有多個。
又,本實施形態中,綠色螢光部603G將作為亮度保持螢光體之Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce用作綠色螢光體,將非芳香族環氧樹脂用作黏合劑,並且將該綠色螢光體分散於黏合劑者而形成於透明基板631,該螢光體部603G對應於綠色之像素而設置有多個。
進而,本實施形態中,光透過部603B形成為使用非芳香族環氧樹脂作為黏合劑、並使擴散劑分散於黏合劑中者,該光透過部603B對應藍色之像素而於透明基板631上設置有多個。
又,設置有該螢光體部603R、603G以及光透過部603B之透明基板631於檢光器607之前方(圖中右方),設置於與光閘606對向之位置。藉此,螢光體部603R接收來自已藉由光閘606對光量進行調節之光源602的光、並發出紅色光,螢光體部603G接收來自已藉由光閘606對光量進行調節之光源602的光、並發出綠色光,光透過部603B利用擴散劑一邊使光源602所發出之已藉由光閘606對光量進行調節的藍色光擴散,一邊使其向前方透過。又,各螢光體部603R、603G以及光透過部603B之間,分別藉由黑色矩陣層632而隔開。
[V-2-2-7.作用]
由於本實施形態之影像顯示裝置601’以如上所述之方式而構成,故而於使用時,使光源602以特定之強度發光。自該光源602發出之光由偏光片605聚集於偏光面後,射入光閘606。
光閘606根據控制部(圖示省略)之控制,根據所欲顯示之影像,針對各像素而對自背面側射入之光之光量進行調節,並使其向前方透過。具體而言,藉由對施加於透明電壓661、663之電壓進行控制,而對各像素所對應之部位之液晶的配向性進行調整,藉此,針對各像素調節使何種強度之光透過,並使背面所接收之光向前方透過。
通過光閘606之光經由檢光器607,分別射入所對應之螢光體603R、603G以及光透過部603B。
螢光體部603R中,分散於螢光體部603R內之紅色螢光體(CaAlSiN3 :Eu)吸收入射光,並發出紅色之螢光。又,螢光體部603G中,分散於螢光體部603G內之綠色螢光體(Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce)吸收入射光,並發出綠色之螢光。進而,光透過部603B中,分散於光透過部603B內之擴散劑使入射光漫射,並相應於與螢光體部603R、603G發出之螢光之配光特性,使入射之藍色光向前方透過。
此時,由於入射光之光量係根據所欲形成之影像,由光閘606針對各像素進行調節,故而各螢光體部603R、603G所發出之螢光(可視光)之光量亦於各像素中被調節,並形成所期望之影像。
以上述方法所產生之紅色及綠色之螢光、以及透過光透過部603B而射出之來自光源602之藍色光,經由透明基板631而向影像顯示裝置601’之外部(圖中右側)發出。觀察者觀察自該透明基板631之表面發出之光,並識別影像。
此時,由於作為螢光體部603R、603G之螢光體,分別使用有亮度保持螢光體,即CaAlSiN3 :Eu以及Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce,故而可控制影像顯示裝置601’本身之發光亮度之溫度依存性,藉此,可防止因溫度條件而使所要顯示之影像之演色與所欲發出之顏色間存在差異,並且極具有實用性。
又,根據本實施形態之影像顯示裝置601’,與使用有習知之液晶光閘之影像顯示裝置不同,可防止因視野角而使像素之亮度下降,或使色產生變化。
[V-2-3.第3實施形態] [V-2-3-1.結構]
圖18係模式性表示作為本應用例第3實施形態之影像顯示裝置之主要部分的分解剖面圖。再者,圖18所示之影像顯示裝置設為如下者,即,使觀察者可自圖中右側觀察到影像顯示裝置所欲顯示之影像。又,圖18中,使用與圖16、17相同之符號所表示之部位,表示與圖16、17相同者。
如圖18所示,本實施形態之影像顯示裝置601"中之構成構件之配置順序自背面側依次為,基板604,光源602,螢光體部603R、603G,以及光透過部603B,偏光片605,光閘606,檢光器607,並且,除於光閘606之像素間設置有黑色矩陣(圖示省略)外,其他結構皆與第2實施形態中所說明之影像顯示裝置601’相同。
光閘606之像素之間,為提高對比度,較佳的是存在稱為黑色矩陣之黑色區域。黑色矩陣具有使像素間之縫隙變黑,並使影像易被觀察之作用。作為黑色矩陣之材質,使用有例如,鉻、碳、或者分散有碳或其他黑色物質之樹脂,但並非僅限於此。本實施形態中,為使觀察者觀察透過光閘606之光,於光閘中設置有該黑色矩陣(圖示省略)。
又,本實施形態之影像顯示裝置601"中,由於已變更如上所述之構成構件之配置順序,故而光閘606於各像素中,對自螢光體部603R、603G發出之光以及透過光透過部603B之光的光量進行調節,並使其向前方透過。即,紅色以及綠色之像素中,使自光源602發出之光射入螢光體部603R、603G,並且於各像素中,且光閘606於各像素中對螢光體部603R、603G內之螢光體所發出之光的光量進行調節,並使其向前方透過。又,藍色之像素中,利用擴散劑使自光源602發出之光於光透過部603B內漫射並透過光透過部603B,光閘606針對各像素對透過光透過部603B之光的光量進行調節,並使其向前方透過。而且,可藉由已由光閘606對光量進行調節之紅色、綠色、以及藍色之光,於影像顯示裝置601中以多色光顯示所期望之影像。
因此,第2實施形態中,作為光閘606,使用於光源602所發出之光之波長區域中,可對光之光量進行調節者,但本實施形態中,使用於螢光體部603R、603G所發出之光之波長區域中,可對光之光量進行調節者。詳細而言,本實施形態之光閘606中,藉由施加於背面電極661以及正面電極663之電壓而對液晶層662內之液晶的分子排列進行控制,並藉由該分子排列,針對各像素中照射至背面側之光各自的光量進行調節。
進而,本實施形態中,亦與第2實施形態相同,螢光體部603R將CaAlSiN3 :Eu用作紅色螢光體,將非芳香族環氧樹脂用作黏合劑,並且綠色螢光部603G將Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce用作綠色螢光體,將非芳香族環氧樹脂用作黏合劑。
[V-2-3-2.作用]
由於本實施形態之影像顯示裝置601"以如上所述之方式而構成,故而於使用時,使光源602以特定強度發光。自光源602發出之光分別射入所對應之螢光體部603R、603G以及光透過部603B。
螢光體部603R中,分散於螢光體部603R內之紅色螢光體(CaAlSiN3 :Eu)吸收入射光,並發出紅色之螢光。又,螢光體部603G中,分散於螢光體部603G內之綠色螢光體(Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce)吸收入射光,並發出綠色之螢光。進而,光透過部603B中,分散於光透過部603B內之擴散劑使入射光漫射,並相應於與螢光體部603R、603G發出之螢光之配光特性,使入射之藍色光向前方透過。
以此種方式發出之紅色以及綠色之螢光、以及藍色之光,藉由偏光片605而被賦予偏光性後,射入光閘606。
光閘606根據控制部(圖示省略)之控制,並根據所欲顯示之影像,於各像素中對自背面側射入之紅色光、綠色光、以及藍色光之光量進行調節,並使其向前方透過。具體而言,藉由對施加於透明電壓661、663之電壓進行控制而對各像素所對應之部位之液晶的配向性進行調整,藉此針對各像素而調節使何種強度之光透過,並使背面所接收之光向前方透過。
通過光閘606之光照射至檢光器607。此時,由於螢光體部603R、603G所發出之螢光或透過光透過部603B之光的光量,藉由光閘606而於各像素中被調節,故而照射至檢光器607之光會形成所期望之影像。繼而,觀察者觀察自該檢光器607之表面發出之光,並識別影像。
此時,作為螢光體部603R、603G之螢光體,由於分別使用有亮度保持螢光體,即CaAlSiN3 :Eu以及Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce,故而可控制影像顯示裝置601"本身之發光亮度之溫度依存性,藉此,可防止因溫度條件而使所顯示之影像之演色與所欲發出之顏色存在差異,並且極具有實用性。
進而,根據本實施形態之影像顯示裝置601",與使用有習知之液晶光閘之影像顯示裝置不同,可排除螢光體部603R、603G內之螢光體之殘光特性的影響。有時,螢光體即使於停止光之照射後,亦有時僅於特定時間內發出螢光,因此將該光照射停止後發出螢光之時間稱為殘光特性。由於殘光特性因螢光體之不同而不同,故而,先前存在影像顯示裝置所顯示之影像中會有被強調某特定顏色之傾向,因而其成為高成本或控制複雜化之一個原因。然而,根據本實施形態中之影像顯示裝置601",可排除上述殘光特性之影響,並可防止強調影像之特定顏色。
進而,與第2實施形態相同,亦可使控制部之控制電路更為簡單。
[V-3.其他]
以上,已就本應用例之實施形態加以說明,但本應用例並非僅限於上述實施形態者,並且於不脫離本應用例之宗旨之範圍內,可任意加以變形而實施。
例如,上述之實施形態中,已就使用紅色、綠色、以及藍色之3種光顯示影像的情形加以說明,但亦可使用上述紅色、綠色、以及藍色以外之光顯示影像,進而,亦可使用大於等於2種或者4種以上之光顯示影像。
又,例如,對於一部份像素而言,亦可將光源602所發出之光直接用作像素之光。
進而,除可使用使光透過螢光體部603R、603G之結構外,亦可使用如以螢光體部603R、603G反射自光源602發出之光的反射型結構。具體而言,例如,第1實施形態之結構中,亦可將光源2設置為螢光體部603R、603G之更前方從而構成影像顯示裝置601。
又,作為螢光體部,亦可併用CaAlSiN3 :Eu或Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce等任一亮度保持螢光體以外的螢光體部。
進而,作為亮度保持螢光體,亦可使用CaAlSiN3 :Eu或Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce以外者。
又,上述光源602,螢光體部603R、603G,框架604,偏光片605,光閘606,檢光器607等構件,可於不脫離本應用例宗旨之範圍內,加以任意組合而進行使用。
進而,亦可於影像顯示裝置601、601’、601"中,進一步組合其他構成構件後使用。
再者,上述第1發光裝置、第2發光裝置、白色發光裝置、以及影像顯示裝置,亦可加以任意組合後實施。
又,關於上述第1發光裝置、第2發光裝置、白色發光裝置、以及影像顯示裝置,若於不影響其效果之範圍內,亦可含有下述之螢光體作為波長轉換材料。
具體而言,可使用以下所列舉者作為螢光體,但此等僅為例示,而並非僅限於此等。再者,於以下之例示中,適當省略結構中僅有一部份不同之螢光體而進行表示。例如,將「Y2 SiO5 :Ce3 」、「Y2 SiO5 :Tb3 」以及「Y2 SiO5 :Ce3 ,Tb3 」籠統表示為「Y2 SiO5 :Ce3 ,Tb3 」,將「La2 O2 S:Eu」、「Y2 O2 S:Eu」以及「(La,Y)2 O2 S:Eu」籠統表示為「(La,Y)2 O2 S:Eu」。省略之處以逗號(,)區分而表示。
.紅色螢光體:作為紅色螢光體,可列舉銪活化鹼土氧化矽系螢光體、以及銪活化稀土類含氧硫族化物系螢光體等,該銪活化鹼土氧化矽系螢光體係由具有紅色破斷面之破斷粒子構成,並由發出紅色區域之光的(Mg,Ca,Sr,Ba)2 Si5 N8 :Eu所表示;而該銪活化稀土類含氧硫族化物系螢光體係由具有大致球形之規則之晶體成長形狀的成長粒子構成,並由發出紅色區域之光之(Y,La,Gd,Lu)2 O2 S:Eu所表示。
進而,如下之螢光體亦可用於本實施形態中,該螢光體於日本專利特開2004-300247號公報中有所揭示,且含有選自包合Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W、以及Mo之群中之至少1種元素的氮氧化物以及/或者氧硫化物,並且,含有具有以Ga元素取代一部份或者全部Al元素的阿爾法賽隆結構的氮氧化物。再者,此等係含有氮氧化物以及/或者氧硫化物之螢光體。
又,此外,作為紅色螢光體,亦可使用:(La,Y)2 O2 S:Eu等Eu活化氧硫化物螢光體;Y(V,P)O4 :Eu、Y2 O3 :Eu等Eu活化氧化物螢光體;(Ba,Sr,Ca,Mg)2 SiO4 :Eu,Mn、(Ba,Mg)2 SiO4 :Eu,Mn等Eu,Mn活化矽酸鹽螢光體;(Ca,Sr)S:Eu等Eu活化硫化物螢光體;YAlO3 :Eu等Eu活化鋁酸鹽螢光體;LiY9 (SiO4 )6 O2 :Eu、Ca2 Y8 (SiO4 )6 O2 :Eu、(Sr,Ba,Ca)3 SiO5 :Eu、Sr2 BaSiO5 :Eu等之Eu活化矽酸鹽螢光體;(Y,Gd)3 Al5 O1 2 :Ce、(Tb,Gd)3 Al5 O1 2 :Ce等Ce活化鋁酸鹽螢光體;(Ca,Sr,Ba)2 Si5 N8 :Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)SiN2 :Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3 :Eu等Eu活化氮化物螢光體;(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3 :Ce等Ce活化氮化物螢光體;(Sr,Ca,Ba,Mg)1 0 (PO4 )6 Cl2 :Eu,Mn等Eu,Mn活化鹵磷酸鹽螢光體;(Ba3 Mg)Si2 O8 :Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)3 (Zn,Mg)Si2 O8 :Eu,Mn等Eu,Mn活化矽酸鹽螢光體;3.5MgO.0.5MgF2 .GeO2 :Mn等Mn活化鍺烷酸鹽螢光體;Eu活化α賽隆等Eu活化氮氧化物螢光體;(Gd,Y,Lu,La)2 O3 :Eu,Bi等Eu,Bi活化氧化物螢光體;(Gd,Y,Lu,La)2 O2 S:Eu,Bi等Eu,Bi活化氧硫化物螢光體,(Gd,Y,Lu,La)VO4 :Eu,Bi等Eu,Bi活化釩酸鹽螢光體;SrY2 S4 :Eu,Ce等Eu,Ce活化硫化物螢光體;CaLa2 S4 :Ce等Ce活化硫化物螢光體;(Ba,Sr,Ca)MgP2 O7 :Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2 P2 O7 :Eu,Mn等Eu,Mn活化磷酸鹽螢光體;(Y,Lu)2 WO6 :Eu,Mo等Eu,Mo活化鎢酸鹽螢光體;(Ba,Sr,Ca)x Siy Nz :Eu,Ce(其中,x、y、z為1以上之整數)等Eu,Ce活化氮化物螢光體;(Ca,Sr,Ba,Mg)1 0 (PO4 )6 (F,Cl,Br,OH):Eu,Mn等Eu,Mn活化鹵磷酸鹽螢光體;((Y,Lu,Gd,Tb)1 x Scx Cey )2 (Ca,Mg)1 r (Mg,Zn)2 r Siz q Geq O1 2 δ 等Ce活化矽酸鹽螢光體等。
作為紅色螢光體,可使用:由將β-二酮酸鹽、β-二酮、芳香族羧酸或者布朗斯台德酸酸等之陰離子作為配位基之稀土元素離子錯合物所組成之紅色有機螢光體;苝系顏料(例如,二苯{[f,f’]-4,4’,7,7’-四苯基}二茚[1,2,3-cd:1’,2’,3’-lm]苝);蒽醌系顏料;色澱系顏料;噁唑系顏料;喹吖啶酮系顏料;蒽系顏料;異吲哚滿系顏料;異吲哚滿酮系顏料;酞菁系顏料;三苯甲烷系鹽基性染料;陰丹酮系顏料;酊酚系顏料;菁系顏料;二噁嗪系顏料。
.綠色螢光體:作為綠色螢光體,例如可列舉有銪活化鹼土類氮氧化矽系螢光體、以及銪活化稀土類矽酸鎂系螢光體等,該銪活化鹼土類氮氧化矽系螢光體係由具有破斷面之破斷粒子構成,並由發出綠色區域之光的(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2 O2 N2 :Eu表示;而銪活化稀土類矽酸鎂系螢光體係由具有破斷面之破斷粒子構成,並由發出綠色區域之光之(Ba,Ca,Sr,Mg)2 SiO4 :Eu表示。
又,此外,作為綠色螢光體,可使用:Sr4 Al1 4 O2 5 :Eu、(Ba,Sr,Ca)Al2 O4 :Eu等Eu活化鋁酸鹽螢光體;(Sr,Ba)Al2 Si2 O8 :Eu、(Ba,Mg)2 SiO4 :Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)2 SiO4 :Eu、(Ba,Sr,Ca)2 (Mg,Zn)Si2 O7 :Eu等Eu活化矽酸鹽螢光體;Y2 SiO5 :Ce,Tb等Ce,Tb活化矽酸鹽螢光體;Sr2 P2 O7 -Sr2 B2 O5 :Eu等Eu活化矽酸磷酸鹽螢光體;Sr2 Si3 O8 -2SrCl2 :Eu等Eu活化鹵矽酸鹽螢光體;Zn2 SiO4 :Mn等Mn活化矽酸鹽螢光體;CeMgAl1 1 O1 9 :Tb、Y3 Al5 O1 2 :Tb等Tb活化鋁酸鹽螢光體;Ca2 Y8 (SiO4 )6 O2 :Tb、La3 Ga5 SiO1 4 :Tb等Tb活化矽酸鹽螢光體;(Sr,Ba,Ca)Ga2 S4 :Eu,Tb,Sm等Eu,Tb,Sm活化硫代鎵酸鹽螢光體;Y3 (Al,Ga)5 O1 2 :Ce、(Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3 (Al,Ga)5 O1 2 :Ce等Ce活化鋁酸鹽螢光體;Ca3 Sc2 Si3 O1 2 :Ce、Ca3 (Sc,Mg,Na,Li)2 Si3 O1 2 :Ce等Ce活化矽酸鹽螢光體;CaSc2 O4 :Ce等Ce活化氧化物螢光體;SrSi2 O2 N2 :Eu、(Sr,Ba,Ca)Si2 O2 N2 :Eu,Eu活化β賽隆、Eu活化α賽隆等Eu活化氮氧化物螢光體;BaMgAl1 0 O1 7 :Eu,Mn等Eu,Mn活化鋁酸鹽螢光體;SrAl2 O4 :Eu等Eu活化鋁酸鹽螢光體;(La,Gd,Y)2 O2 S:Tb等Tb活化氧硫化物螢光體;LaPO4 :Ce,Tb等Ce,Tb活化磷酸鹽螢光體;ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al等之硫化物螢光體;(Y,Ga,Lu,Sc,La)BO3 :Ce,Tb、Na2 Gd2 B2 O7 :Ce,Tb、(Ba,Sr)2 (Ca,Mg,Zn)B2 O6 :K,Ce,Tb等Ce,Tb活化硼酸鹽螢光體;Ca8 Mg(SiO4 )4 Cl2 :Eu,Mn等Eu,Mn活化鹵矽酸鹽螢光體;(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2 S4 :Eu等Eu活化硫代鋁酸鹽螢光體或硫代鎵酸鹽螢光體;(Ca,Sr)8 (Mg,Zn)(SiO4 )4 Cl2 :Eu,Mn等Eu,Mn活化鹵矽酸鹽螢光體等。
又,作為綠色螢光體,亦可使用吡啶-對苯二甲酸醯亞胺縮聚衍生物,苯嗪酮系、喹唑酮系、香豆素系、喹酞酮系、萘二醯亞胺基系等之螢光染料,以及鋱錯合物等之有機螢光體。
.藍色螢光體:作為藍色螢光體,可列舉有:銪活化鋇鎂鋁酸鹽系螢光體,其由作為規則結晶成長形狀具有略六角形狀之成長粒子構成,並由發出藍色區域的光BaMgAl1 0 O1 7 :Eu表示,銪活化鹵磷酸鈣系螢光體,其由作為規則結晶成長形狀具有略球形狀之成長粒子構成,並由發出藍色區域之(Ca,Sr,Ba)5 (PO4 )3 Cl:Eu表示,銪活化鹼土類氯硼酸鹽系螢光體,其由作為規則結晶成長形狀具略立方體形狀之成長粒子構成,並由發出藍色區域之光(Ca,Sr,Ba)2 B2 O9 Cl:EU表示,與銪活化鹼土類鋁酸鹽系螢光體等,其由具破斷面之破斷粒子構成,並發出藍綠色區域之光(Sr,Ca,Ba)Al2 O4 :EU或(Sr,Ca,Ba)4 Al1 4 O2 5 :EU表示。
又,此外,作為藍色螢光體,可使用:Sr2 P2 O7 :Sn等Sn活化磷酸鹽螢光體;Sr4 Al1 4 O2 5 :Eu、BaMgAl1 0 O1 7 :Eu、BaAl8 O1 3 :Eu等Eu活化鋁酸鹽螢光體;SrGa2 S4 :Ce、CaGa2 S4 :Ce等Ce活化硫代鎵酸鹽螢光體;(Ba,Sr,Ca)MgAl1 0 O1 7 :Eu、BaMgAl1 0 O1 7 :Eu,Tb,Sm等Eu活化鋁酸鹽螢光體;(Ba,Sr,Ca)MgAl1 0 O1 7 :Eu,Mn等Eu,Mn活化鋁酸鹽螢光體;(Sr,Ca,Ba,Mg)1 0 (PO4 )6 Cl2 :Eu、(Ba,Sr,Ca)5 (PO4 )3 (Cl,F,Br,OH):Eu,Mn,Sb等Eu活化鹵磷酸鹽螢光體;BaAl2 Si2 O8 :Eu、(Sr,Ba)3 MgSi2 O8 :Eu等Eu活化矽酸鹽螢光體;Sr2 P2 O7 :Eu等Eu活化磷酸鹽螢光體;ZnS:Ag、ZnS:Ag,Al等硫化物螢光體;Y2 SiO5 :Ce等Ce活化矽酸鹽螢光體;CaWO4 等鎢酸鹽螢光體;(Ba,Sr,Ca)BPO5 :Eu,Mn、(Sr,Ca)1 0 (PO4 )6 .nB2 O3 :Eu、2SrO.0.84P2 O5 .0.16B2 O3 :Eu等Eu,Mn活化硼酸磷酸鹽螢光體;Sr2 Si3 O8 .2SrCl2 :Eu等Eu活化鹵矽酸塩螢光體等。又,作為藍色螢光體,例如亦可使用:二甲酸醯亞胺系、苯噁唑系、苯乙烯系、香豆素系、吡唑啉(pyrazoline)系、三唑系化合物之螢光色素,以及銩錯合物等有機螢光體等。
再者,螢光體可單獨使用1種,亦可將2種以上按照任意之組合以及比率進行併用。
[實施例]
以下,利用實施例對本發明加以詳細說明,但本發明並非僅限於下述實施例者,可於不脫離本發明宗旨之範圍內,加以任意變形而實施。
[I.第1發光裝置之實施例] [實施例1-1]
以使第1螢光體之重量百分率為94%,使第2螢光體之重量百分率為6%之方式進行混合,而獲得螢光體混合物。此處,作為第1螢光體,以波長455 nm之光進行激發時之發光效率為46%,並且使用有如下之氧化物螢光體:其含有0.06莫耳(相對於化學組成式Ca1莫耳為0.02莫耳)之Ce作為活化劑,具有Ca3 Sc2 Si3 O12 之化學組成,並且於505 nm中具有發光峰值波長。作為第2螢光體,以波長455 nm之光進行激發時之發光效率為54%,並且使用有如下之氮化物螢光體,其含有0.008莫耳之Eu作為活化劑,含有CaAlSiN3 之化學組成,並且於650 nm中具有發光峰值波長。
對於該螢光體混合物之溫度進行控制,使溫度階段性地保持至160℃,並且由峰值波長455nm之藍色光激發且測定獲得之亮度與色度座標值x。亮度之測定結果如圖19所示。其結果是,使25℃之亮度[BR(25)]為1時,125℃之亮度[BR(125)]為0.92,其亮度之比率[BR(125)/BR(25)]為0.92。又,25℃之色度座標值x[x2 (25)]為0.404,125℃之色度座標值x[x2 (125)]為0.418,其色度座標值x之差[x2 (25)-x2 (125)]為-0.014。再者,關於亮度與色度座標 值x之測定,為不受波長455 nm之激發光之影響,故而不將來自螢光體混合物之小於470 nm之螢光光譜計算在內,而僅利用470 nm以上之螢光光譜進行計算。
又,按照下述之順序製作炮彈型白色發光裝置。首先,使用銀漿之導電性固定構件,將以460 nm之波長進行發光之LED(Cree公司製「C460MB」)固定於炮彈型LED用之框架之罩部。繼而,使用Au線焊接LED之電極與內部接線。繼而,對於1g之上述螢光體混合物以10g之比率充分混合環氧樹脂後,將所獲得之螢光體與樹脂之混合物(以下稱為螢光體漿料),注入固定有LED之框架之罩部份。將其於120℃保持1小時,使環氧樹脂硬化。其次,於注入有環氧樹脂之炮彈型模具中,以如上所述之方式插入安裝有LED以及螢光體之框架,並於120℃保持1小時。使樹脂硬化後,自模具中取出框架,獲得炮彈型白色發光裝置。
於室溫(約24℃),使用10 mA~40 mA之電流且以17.5 A/cm2 ~70 A/cm2 之電流密度的範圍內,對以此種方式所獲得之白色發光裝置進行驅動,由積分球接收白色發光裝置發出之所有發光,並藉由光纖將其導入分光器後,對發光光譜進行測定。發光光譜之資料係於380 nm至780 nm之範圍內,每隔5 nm對發光強度記錄數值。其結果是,對於該白色發光裝置,以電流10 mA進行驅動時,色度座標值x、y分別成為0.288、0.308,而當以電流40 mA進行驅動時,色度座標值x、y分別成為0.291、0.309。此係表示,相對於藍色LED之10 mA~40 mA之範圍內的驅動電流,即17.5 A/cm2 ~70 A/cm2 之電流密度之範圍內的變化,色度座標值之偏差量[x1 (17.5)-x1 (70)]、[y1 (17.5)-y1 (70)]極小且分別為0.003、0.001,並且相對於伴隨驅動電流之增減而產生之發光光量的變化,色偏差非常小。
又,藉由從JIS Z 8726之該白色發光裝置所確定之方法求出平均演色評價數Ra時,Ra為90時表示良好之演色性。該白色發光裝置,與組合有作為習知產品之藍色LED與釔鋁石榴石系螢光體的擬白色發光裝置比較,其平均演色評價數明顯較高並進行良好之發光。
又,為與本發明之第1發光裝置進行對比,對組合有作為習知產品之藍色LED與釔鋁石榴石系螢光體之擬白色發光裝置的發光強度進行測定後,求出色度座標值。其結果,以10 mA之電流進行驅動時,色度座標值x、y分別成為0.321、0.314,以40 mA之電流進行驅動時,色度座標值x、y分別為0.314、0.306,相對於藍色LED之10 mA~40 mA之範圍內之驅動電流,即,電流密度為17.5 A/cm2 ~70 A/cm2 之範圍內之變化,色度座標值之偏差量[x1 (17.5)-x1 (70)]、[y1 (17.5)-y1 (70)]較大且分別為-0.007、-0.008,並且相對於伴隨驅動電流之增減而產生之發光光量的變化,色偏差與本發明之第1發光裝置相比非常大。
再者,將釔鋁石榴石系螢光體一邊加熱至160℃,並以峰值波長455 nm之藍色光對其進行激發後,對所獲得之亮度與色度座標值x進行測定。亮度之結果如圖19所示。其結果是,使25℃之亮度[BR(25)]為1時,125℃之亮度[BR(125)]為0.68,其亮度之比率[BR(125)/BR(25)]為0.68,因而溫度淬滅較大。如此,釔鋁石榴石系螢光體之溫度淬滅則成為,相對於伴隨白色發光裝置之驅動電流之增減而產生之發光光量的變化,色偏差較大之原因之一。又,該習知產品之平均演色評價數Ra較低且為79。
根據上述結果,可知,藉由使用本發明之第1發光裝置,與習知之產品相比,可獲得相對於伴隨驅動電流之增減而產生之發光光量的變化而色偏差較小、且具有穩定之色再現性的影像顯示裝置,以及,演色性較高且相對於環境溫度或發光光量之變化而色偏差較少的照明裝置。
[Ⅱ.第2發光裝置之實施例]
以下列舉實施例以及比較例,對本發明之第2發光裝置加以更具體之說明。
以下,製作與上述本發明第2發光裝置之第1實施形態的發光裝置之結構相同者,並對其發光效率以及演色性進行評價。再者,對於下述實施例以及比較例之各構成要素中,與圖3對應之部份,適當添加括號表示其符號。
[實施例2-1]
準備具有罩狀之凹部(102A)之框架(102),並使用銀漿(105)作為接著劑,將於波長450 nm~470 nm內發光之作為光源之藍色LED(103)焊接於該凹部(102A)底部。此時,考慮到於藍色LED(103)中所產生之熱之散熱性,焊接中所使用之銀漿(105)以較薄之厚度而均勻塗布。於150℃加熱2小時,使銀漿硬化後,對藍色LED(103)與框架(102)之電極進行線結合。引線(106)係使用直徑為25 μ m之金線。
作為藍色LED(103),係使用EPISTAR公司製造之「ES-CEBL912」。
作為螢光發光部(104)之發光物質,使用有由發出波長大致為470 nm~690 nm之光的Ca2 . 9 4 Ce0 . 0 6 Sc1 . 9 4 Mg0 . 0 6 Si3 O1 2 (稱為螢光體A)所代表之螢光體、與發出波長大致為520 nm~760 nm之光的Sr0 . 8 Ca0 . 1 9 2 Eu0 . 0 0 8 AlSiN3 (稱為螢光體B)組成的混合物。
螢光發光部(104)之螢光體混合物之螢光體A以及B的比率為90:10(重量比)。又,使螢光體混合物之重量與環氧樹脂之重量之比為25:75,藉此製成螢光體漿料。
將該螢光體漿料注入框架(102)之凹部(102A)並加熱後,使其硬化。
其次,以環氧樹脂形成整個框架。於模具部之形成中,係使用罩狀之模具。
藉由將電力供給至藍色LED(103),使該發光裝置(101)發光(驅動電流20 mA,驅動電流密度17.5A/cm2 ,溫度20℃)。此時,使用積分球對發光裝置(101)發出之光的發光光譜進行測定,藉此研究全光束、色度、演色性、以及當將藍色LED(103)之驅動電流變化為80 mA且使驅動電流密度變化為70 A/cm2 時之色度的變化。結果如表1所示。再者,演色性係由根據JISZ8726所算出之R1 ~R1 5 ,以及R1 ~R8 之平均值Ra來評價。
表1中,色度(x/y)表示色座標。
又,圖20表示本發光裝置之發光光譜。
再者,所使用之螢光體A以及螢光體B之混合物之溫度特性為,
BR(125)/BR(25)=0.998 | x2 (25)-x2 (125)|=0.012 | y2 (25)-y2 (125)|=0.000。
[實施例2-2]
除使螢光體A與螢光體B之混合比率為91:9以外,其他皆以與實施例2-1相同之方式作成發光裝置,並以相同之方式對其特性進行評價,結果如表2所示。又,圖21表示本發光裝置之發光光譜。
再者,所使用之螢光體A以及螢光體B之混合物之溫度特性為,BR(125)/BR(25)=0.998 | x2 (25)-x2 (125)|=0.012 | y2 (25)-y2 (125)|=0.000。
[比較例2-1]
除使用Cree公司製造之「C460MB」作為藍色LED(103),並使用發出波長大致為480 nm~720 nm之光、且由YAG:Ce代表的螢光體,作為螢光發光部(104)之螢光體以外,其他皆以與實施例2-1相同之方式而製成發光裝置,並以相同之方式對其特性進行評價,結果如表3所示。又,圖22表示本發光裝置之發光光譜。
[Ⅲ.白色發光裝置之實施例]
以下實施例中,LED表示發光二極體。
[實施例3-1]
按照如下之順序製作表面安裝型白色發光裝置,並對其進行評價。
首先,使用銀漿(導電性固定構件),將發出460 nm之波長之LED(Epistar公司製造:ES-CEBL912X10X)焊接於表面安裝型LED用框架之罩部(凹部)的端子上。
其次,使用粗細20 μ m之Au線(導電性接線),將LED之電極與框架之端子結線。
作為波長轉換材料,混合使用有由Ca2 . 9 7 Ce0 . 0 3 Sc2 Si3 O1 2 所代表之第1螢光體,與由Ca0 . 9 9 2 AlSiEu0 . 0 0 8 N2 . 8 5 O0 . 1 5 所代表之第2螢光體。混合比率(重量比)為,第1螢光體:第2螢光體=93:7。此等螢光體係如下者,其吸收LED發出之光(一次光),分別放出波長470 nm~690 nm之光與波長540 nm~760 nm之光。
相對於1g波長轉換材料以10g之比率充分地混合矽樹脂作為黏合劑,並將該螢光體與矽樹脂之混合物注入線結合有LED之框架之罩部份。於150℃將其保持2小時,使矽樹脂硬化,藉此,使螢光體含有樹脂部形成於罩部份,獲得表面安裝型白色發光裝置。
驅動以如上所述之方式而獲得之表面安裝型白色發光裝置,並使其發出白色光後,對該白色光測定發光光譜,並由該發光光譜,算出根據JIS-Z8726所算出之演色性評價數R1~R8之平均值Ra。再者,表面安裝型白色發光裝置係於室溫(約24℃),以20 mA之電流進行驅動。
又,由積分球接收表面安裝型白色發光裝置發出之所有發光,進而藉由光纖而將其導入分光器後,對自表面安裝型白色發光裝置發出之光之發光測定光譜。所測定之發光光譜如圖23所示。
進而,根據上述白色光以及所有光之發光光譜,對於所使用之各波長轉換材料,分析測定以下內容:與LED所發出之光相應之內部量子效率與吸光度、以及100℃之亮度對25℃之亮度間的亮度保持率TR(%)、白色發光裝置所發出之白色光於上述特定波長範圍內之平坦度[T(ratio)]、以及相關色溫度。此等特性如表4所示。
[實施例3-2]
除將波長轉換材料之種類變更為Ca2 . 9 7 Ce0 . 0 3 Sc1 . 9 4 Mg0 . 0 6 Si3 O1 2 以外,其他皆以與實施例3-1相同之方式,製造表面安裝型白色發光裝置,並對表面安裝型白色發光裝置所發出之白色光以及所有光之發光光譜進行測定,且以與實施例3-1相同之方式對各特性進行測定,該特性如表4所示。又,表面安裝型白色發光裝置發出之所有發光之發光光譜如圖24所示。
[比較例3-1]
除將波長轉換材料之種類變更為(Y,Gd,Ce)3 Al5 O1 2 以外,其他皆以與實施例3-1相同之方式,製造表面安裝型白色發光裝置,並對表面安裝型白色發光裝置所發出之白色光以及所有光之發光光譜進行測定,以與實施例3-1相同之方式對各特性進行測定,其特性如表4所示。又,表面安裝型白色發光裝置發出之所有發光之發光光譜如圖25所示。
根據表4可知,使500 nm至650 nm之特定波長範圍內的發光光譜較平坦,並使平坦度[T(ratio)]為150%以下,藉此可提高自白色發光裝置發出之白色光之演色性。
又,關於實施例3-1、3-2中所使用之波長轉換材料,任一者之亮度保持率皆較高並為80%以上,因此實施例3-1、3-2所製作之白色發光裝置於點亮後,因LED之發熱而使白色光之強度隨時間降低的可能性較小。
進而,由於實施例3-1、3-2中所使用之波長轉換材料,對應於LED之發光波長之光的吸光度較高且為70%以上,並且波長轉換材料之內部量子效率較高且為40%以上,故而可推斷的是,與比較例3-1相比,其可進一步提高白色發光裝置所發出之光的強度,因而白色發光裝置之發光效率優良。
又,比較例3-1之白色發光裝置與實施例3-1、3-2之白色發光裝置相比,發光效率較高,但演色性較差,因而有可能因所使用之波長轉換材料之亮度保持率較低而產生由溫度變化引起的色調變化。
[Ⅳ.影像顯示裝置之實施例] [實施例4-1]
藉由(In,Ga)N系藍色LED與紅色螢光體而構成發光裝置,且該發光裝置構成紅色像素。作為紅色螢光體,係使用由Ca0 . 9 9 2 AlSiEu0 . 0 0 8 N3 所代表之紅色螢光體。該紅色螢光體吸收由(In,Ga)N系藍色LED所發出之光,並放出波長為540 nm~760 nm之光。
再者,上述紅色螢光體藉由如下步驟而合成,即,以特定比率充分混合氮化矽素、氮化鋁、氮化鈣粉末、氮化銪,並於電阻式石墨加熱爐中,以壓力為1 MPa之氮氣環境中於1800℃進行2小時之加熱處理。
又,與上述實施形態中所說明之螢光體溫度依存係數TR之測定方法相同,對於該紅色螢光體,一邊使溫度變化並對發光強度一邊進行測定時,發光強度不會伴隨溫度上升而下降,並且100℃之發光強度對25℃之發光強度的比率(螢光體溫度依存係數TR)為109%。
使用該紅色螢光體,按照下述之步驟,製造與圖12所示者相同之紅色發光固體發光裝置。再者,下述說明中,括號「[]」內所示之符號表示圖12所對應之部位者。
首先,使用銀漿(導電性固定構件),將發出460 nm之波長之光的LED(Cree公司製造之C460-MB290-S0100;MB等級,光輸出9 mW~10 mW)[313],焊接於表面安裝型LED用框架[312]之罩部[312A]的端子[315]上。
其次,使用粗細為20 μ m之Au線(導電性引線)[317],將LED[313]之電極(圖示省略)與框架[312]之端子[316]結線。
對於1g上述紅色螢光體[314],以5g之比率較好地混合矽樹脂(黏合劑)[318],並將該紅色螢光體與矽樹脂之混合物,注入焊接有LED[313]之框架[312]之罩部份[312A]。
於150℃將其保持2小時,使矽樹脂[318]硬化,藉此形成螢光體含有樹脂部,並獲得表面安裝型紅色發光裝置[311]。
對以上述之方式所獲得之表面安裝型紅色發光裝置[311]之發光光譜進行測定。再者,表面安裝型紅色發光裝置[311]於室溫(約24℃)下,以20 mA之電流進行驅動。具體而言,以積分球接收來自表面安裝型紅色發光裝置[311]之所有發光,進而藉由光纖而將其導入分光器後,對發光光譜與全光束進行測定。
該紅色發光裝置[311]之發光光譜如圖26所示。
又,基於發光光譜之測定結果中,波長為380 nm至780 nm之範圍之發光強度的數值,計算CIE色度座標值x以及y,得出x=0.68,y=0.31。
進而,基於發光光譜之測定結果而求出紅色螢光體之內部量子效率時,其為56%。
又,藉由與紅色發光裝置[311]之情形時相同之處理,使用藍色LED與綠色螢光體Ca2 . 9 7 Ce0 . 0 3 Sc2 Si3 O1 2 ,製造用以構成綠色像素之綠色發光裝置。
再者,對於綠色螢光體,藉由如下之順序進行製造。將CaCO3 、Sc2 O3 、SiO2 、CeO2 以特定比率與少量乙醇共置於瑪瑙研缽內,並充分混合後,使其乾燥,繼而,由鉑箔包裹乾燥後之原料混合物,使含有4重量%之氫的氮氣流通,並且於1500℃對其加熱3小時,藉此獲得綠色螢光體。並且,對所獲得之綠色螢光體進行清洗、粉碎、以及分級處理。
以與紅色發光裝置相同之方式,對以如上所述之方式而獲得之綠色發光裝置的發光光譜進行測定。綠色發光裝置之發光光譜如圖27所示。
又,基於發光光譜之測定結果中、波長380 nm至780 nm之範圍之發光強度的數值,計算CIE色度座標值x以及y,得出x=0.29,y=0.50。
再者,對於該綠色螢光體,一邊使其溫度產生變化並一邊對發光強度進行測定時,25℃之發光強度對100℃之發光強度的比率(螢光體溫度依存係數TR)為93%。
進而,除使用作為擴散劑之白色微粉末TiO2 代替紅色螢光體外,其他皆以與紅色發光裝置[311]相同之方式製造藍色發光裝置。以與紅色發光裝置相同之方式,對所獲得之藍色發光裝置之發光光譜進行測定。藍色發光裝置之發光光譜如圖28所示。
將以如上所述之方式製造之紅、綠、藍之像素排列於平面上,形成配線與點亮控制電路,藉此,可製造全彩色顯示裝置(顯示器)。又,關於以此種方式製造之全彩色顯示裝置,由於使用螢光體溫度依存係數TR較高之螢光體製作紅色像素或綠色像素,故而可推斷的是,可使因溫度變化而引起之色偏差較少。
[實施例4-2]
除代替構成實施例4-1之綠色像素之綠色發光裝置,使用(In,Ga)N系綠色發光元件與擴散劑之組合外,其他皆藉由與實施例4-1相同之順序,製造全彩色顯示裝置。
對該顯示裝置之3個顏色之發光光譜進行測定的結果如圖29所示。
關於以此種方式製造之全彩色顯示裝置,由於使用螢光體溫度依存係數TR較高之螢光體製作紅色像素或綠色像素,故而可推斷的是,可使因溫度變化而引起之色偏差較少。
[V.上述影像顯示裝置之應用例之實施例] [關於綠色螢光體] [實施例5-1]
將含有0.06莫耳%(相對於化學組成式Cal莫耳為0.02莫耳)之Ce作為活化劑、具有Ca3 Sc2 Si3 O1 2 之化學組成、且於505 nm具有發光峰值波長之氧化物的螢光體,階段性地升溫(升溫速度=10℃/分)至160℃之特定溫度,並以使溫度固定保持為特定溫度之方式進行控制(20秒內),對由峰值波長455 nm之藍色光激發所獲得之亮度進行測定,使25℃之亮度為100%時之各溫度的相對亮度(亮度保持率)如圖30所示。圖30以四方形表示之圖式係表示實施例5-1之結果者。
再者,關於亮度之測定,為不受波長455 nm之激發光之影響,不將螢光體混合物發出之小於470 nm之螢光光譜計算在內,而僅利用470 nm以上之螢光光譜進行計算。
[比較例5-1]
除使用YAG:Ce作為螢光體外,其他皆以與實施例5-1相同之方式,對螢光體測定亮度保持率。其結果表示於圖30,作為使25℃之亮度為100%時各溫度的相對亮度(亮度保持率)。
再者,圖30中,以圓形表示之圖式係表示比較例5-1之結果者。
[關於紅色之螢光體] [實施例5-2]
除使用有含0.8莫耳%(相對於化學組成式Cal莫耳為0.008莫耳)之Eu作為活化劑、且具有CaAlSiN3 之化學組成的螢光體外,其他皆以與實施例5-1相同之方式對螢光體之亮度保持率進行測定。圖31表示使25℃之亮度為100%時各溫度之相對亮度(亮度保持率)。圖31中以四方形表示之圖式係表示實施例5-2之結果者。
[比較例5-2]
除使用有含有0.8莫耳%(相對於化學組成式Cal莫耳為0.008莫耳)之Eu作為活化劑、且具有Ca2 Si5 N8 之化學組成之螢光體外,其他皆以與實施例5-1相同之方式對螢光體之亮度保持率進行測定。圖31表示使25℃之亮度為100%時各溫度之相對亮度(亮度保持率)。圖31中以圓形表示之圖式係表示比較例5-2之結果者。
[總述]
根據圖30可知,實施例5-1之螢光體Ca3 Sc2 Si3 O1 2 與比較例5-1之螢光體YAG:Ce相比,溫度依存性較小。又,根據圖31可知,實施例5-2之螢光體CaAlSiN3 與比較例5-2之螢光體Ca2 Si5 N8 相比,溫度依存性較小。具體而言,150℃之亮度相對於25℃之亮度的亮度保持率較高。因此,可推斷的是,關於使用有此等亮度保持螢光體之顯示裝置,因螢光體所發出之光之溫度而引起之顏色的不均較小,並且可防止因溫度條件而使得所顯示之影像之演色與所欲發出之顏色間存在差異。
[產業上之可利用性]
本發明可用於產業上任意之領域,其中,可適當用於使用有LED等發光元件之室內以及室外用之照明、全彩色顯示器等之影像形成裝置等。
以上已使用特定之形態,對於本發明加以詳細說明,但熟悉本技藝者知悉,可不脫離本發明之意圖與範圍進行各種變更。
再者,本申請案基於2005年3月18日提出申請之日本專利申請案(特願2005-080033)、2005年3月28日提出申請之日本專利申請案(特願2005-092976)、2005年3月31日提出申請之日本專利申請案(特願2005-103148)、2005年5月24日提出申請之日本專利申請案(特願2005-151175)、以及2005年6月17日提出申請之日本專利申請案(特願2005-178377),並且以引用之方式將此等申請案沿用於本文中。
1...發光裝置
2...固定引線
3...內部引線
4...半導體發光元件
5...螢光體含有樹脂部
6...導電性引線
7...模具構件
8...面發光照明裝置
9...擴散板
10...保持箱
101、110...發光裝置
102、112...框架
102A、112A...凹部
103、113...藍色LED
104、114...螢光發光部
105、115...銀漿
106...金製引線
108...模具部
109...面發光照明裝置
109A...保持箱
109B...擴散板
201...白色發光裝置
202...發光元件
203、204...波長轉換材料
205...框架
205A...凹部
206、207...導電性端子
208...引線
209、209A、209B...黏合劑
210...梁
211...面發光照明裝置
212...保持箱
212A...開口部分
213...擴散板
221...顯示裝置
222...導光板
223...反射膜
224...擴散板
225...影像形成單元
301...紅色像素
302...綠色像素(非紅色像素)
303...藍色像素(非紅色像素)
311...紅色發光裝置
312、322、332...框架
312A、322A、332A...凹部
313...紅色像素用發光元件
314...紅色螢光體
315、316、325、326、335、336...導電性端子
317、327、337...引線
318、328...黏合劑
321...綠色發光裝置
323...綠色像素用發光元件
324...綠色螢光體
331...藍色發光裝置
333...藍色像素用發光元件
338、403...模具
400、507...單位像素
401、501...基板
402...覆蓋構件
502...光分配透鏡
503...複合透鏡
504...透過型LCD
505...投影透鏡
506...屏幕
601、601’、601"...顯示裝置
602...光源
603B...光透過部
603R、603G...螢光體部
604...框架
605...偏光片
606...光閘
607...檢光器
631...透明基板
632...黑色矩陣
661...背面電極
662...液晶層
663...正面電極
圖1為關於本發明之第1發光裝置之圖式,且係模式性表示由作為波長轉換材料之本發明之螢光體混合物、與半導體發光元件構成之發光裝置之一實施例的剖面圖。
圖2為關於本發明之第1發光裝置之圖式,且係模式性表示併入有圖1所示之發光裝置的面發光照明裝置之一實施例的剖面圖。
圖3為關於本發明之第2發光裝置之圖式,且係模式性表示作為本發明之第2發光裝置之第1實施形態的發光裝置的主要部分之剖面圖。
圖4為關於本發明之第2發光裝置之圖式,且係模式性表示作為本發明之第2發光裝置之第2實施形態的發光裝置的主要部分之剖面圖。
圖5為關於本發明之第2發光裝置之圖式,且係模式性表示併入有圖3所示之發光裝置的面發光照明裝置之一實施例的剖面圖。
圖6為作為本發明之白色發光裝置之一實施形態的白色發光裝置之模式性剖面圖。
圖7為作為本發明之白色發光裝置之一實施形態的白色發光裝置之模式性剖面圖。
圖8為作為本發明之白色發光裝置之一實施形態的白色發光裝置之模式性剖面圖。
圖9為作為本發明之白色發光裝置之一實施形態的面發光裝置之模式性剖面圖。
圖10為作為本發明之白色發光裝置之一實施形態的使用有白色發光裝置的顯示裝置的模式性剖面圖。
圖11為表示作為本發明之影像顯示裝置之一實施形態之彩色顯示器的主要部分結構之模式性剖面圖。
圖12為對本發明之影像顯示裝置之一實施形態加以說明者,且係模式性表示紅色發光裝置之主要部分的剖面圖。
圖13為對本發明之影像顯示裝置之一實施形態加以說明者,且係模式性表示作為本實施形態之一個非紅色像素的綠色像素而使用之綠色發光裝置之主要部分的剖面圖。
圖14為對本發明之影像顯示裝置之一實施形態加以說明者,且係模式性表示作為本實施形態之一個非紅色像素的藍色像素而使用之藍色發光裝置之主要部分的剖面圖。
圖15為模式性表示作為本發明之影像顯示裝置之一實施形態的投影儀型彩色顯示器之主要部分的圖。
圖16為模式性表示作為應用例之影像顯示裝置之第1實施形態的影像顯示裝置之主要部分的分解剖面圖。
圖17為模式性表示作為應用例之影像顯示裝置之第2實施形態的影像顯示裝置之主要部分的分解剖面圖。
圖18為模式性表示作為應用例之影像顯示裝置之第3實施形態之影像顯示裝置的主要部分之分解剖面圖。
圖19表示實施例1-1之併入螢光體混合物、與作為習知產品之擬白色發光裝置中所安裝之釔鋁石榴石系螢光體(Y,Gd)3 Al5 O1 2 :Ce的螢光之亮度的溫度依存性。圖中,實線表示實施例1-1之螢光體混合物,虛線表示釔鋁石榴石系螢光體。
圖20表示實施例2-1之發光裝置之發光光譜的圖。
圖21表示實施例2-2之發光裝置之發光光譜的圖。
圖22表示比較例2-1之發光裝置之發光光譜的圖。
圖23係於實施例3-1中所測定之自表面安裝型白色發光裝置發出之光的發光光譜。
圖24為於實施例3-2中所測定之自表面安裝型白色發光裝置發出之光的發光光譜。
圖25為於比較例3-1中所測定之自表面安裝型白色發光裝置發出之光的發光光譜。
圖26為於實施例4-1中所測定之紅色發光裝置之發光光譜。
圖27為於實施例4-1中所測定之綠色發光裝置之發光光譜。
圖28為於實施例4-1中所測定之藍色發光裝置之發光光譜。
圖29為於實施例4-2中所測定之構成全色顯示裝置之紅色發光裝置、綠色發光裝置以及藍色發光裝置的發光光譜。
圖30為表示於實施例5-1以及比較例5-1中所測定之螢光體之亮度保持率的圖表。
圖31為表示於實施例5-2以及比較例5-2中所測定之螢光體之亮度保持率的圖表。
1...發光裝置
2...固定引線
3...內部引線
4...半導體發光元件
5...螢光體含有樹脂部
6...導電性引線
7...模具構件

Claims (27)

  1. 一種發光裝置,其具備:光源,其於流通有驅動電流時發光;以及,至少1種波長轉換材料,其吸收來自該光源之光中之至少一部分、且發出具有不同波長的光;如此所成之發光裝置,其特徵在於:該發光裝置之效率為32 lm/W以上,平均演色評價數Ra為80以上,當將於17.5 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (17.5)、將色度座標值y設為y1 (17.5),且並將於70 A/cm2 之驅動電流密度下所獲得之發光的色度座標值x設為x1 (70)、將色度座標值y設為y1 (70)時,色度座標值x以及y之偏差量,即,[x1 (17.5)-x1 (70)]與[y1 (17.5)-y1 (70)]滿足下式(F)以及(G):-0.01≦x1 (17.5)-x1 (70)≦0.01 (F) -0.01≦y1 (17.5)-y1 (70)≦0.01 (G)。
  2. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,特殊演色評價數R9 為64以上。
  3. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其以2種以上螢光體之混合物作為該波長轉換材料,其中,當將於25℃以峰值波長為455 nm之藍色光激發而獲得之螢光的亮度設為BR(25)、將色度座標值x設為x2 (25)、將y設為y2 (25),且將於125℃以峰值波長為455 nm之藍色光激發而獲得之 螢光的亮度設為BR(125)、將色度座標值x設為x2 (125)、將y設為y2 (125)時,使用滿足下式(A)、(B)以及(C)之螢光體混合物:0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A) -0.03≦x2 (25)-x2 (125)≦0.03 (B) -0.03≦y2 (25)-y2 (125)≦0.03 (C)。
  4. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,作為波長轉換材料,至少含有於500 nm~550 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的綠色系螢光體中之一種。
  5. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中作為波長轉換材料,至少含有於610 nm~680 nm之波長範圍內具有螢光強度之峰值的紅色系螢光體中之一種。
  6. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,光源之發光峰值波長為370nm以上、500nm以下。
  7. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,含有綠色系螢光體,其選自由M’Si2 N2 O2 :Eu、M’-Si-Al-O-N:Ce、M’-Si-Al-O-N:Eu[其中,M’表示1種或2種以上之鹼土金屬]、以及下述一般式(1)或者(2)所示在母體晶體內至少含有Ce作為發光中心之螢光體所構成之群:M1 a M2 b M3 c Od (1)[其中,M1 表示2價金屬元素,M2 表示3價金屬元素,M3 表示4價金屬元素,a、b、c、d分別為下述範圍內之數:2.7≦a≦3.3 1.8≦b≦2.2 2.7≦c≦3.311.0≦d≦13.0];M4 e M5 f Og (2)[其中,M4 表示2價金屬元素,M5 表示3價金屬元素,e、f、g分別為下述範圍內之數:0.9≦e≦1.1 1.8≦f≦2.2 3.6≦g≦4.4]。
  8. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,綠色系螢光體係以一般式(1)表示的螢光體,其具有M1 含有Ca和Mg之Ce的活化石榴石晶體結構。
  9. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,綠色系螢光體係以一般式(2)表示的螢光體。
  10. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,含有紅色系螢光體,其選自由M”Si7 N10 :Eu、M”2 Si5 N8 :Eu[其中,M”表示1種或2種以上之鹼土金屬]、以及一般式(3)所示螢光體所構成之群:Ma Ab Dc Ed Xe (3)[其中,M係選自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、以及Yb所構成之群中的1種或2種以上的元素,A表示選自由除M元素以外之2價金屬所構成之群中的1種或2種以上的元素,D表示選自由4價金屬所構成之群中的1種或2種以上的元素,E表示選自由3價金屬所構成之群中的1種或2種以上的元素,X表示選自由O、N、F所 構成之群中的1種或2種以上的元素,又,a、b、c、d、以及e分別為下述範圍內之數:0.00001≦a≦0.1 a+b=1 0.5≦c≦4 0.5≦d≦8 0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e e≦1.2×(2/3+4/3×c+d)]。
  11. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,紅色系螢光體係以一般式(3)表示、且A含有Ca和Sr。
  12. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其中,含有藍色螢光體,其光源為波長330 nm~420 nm之紫外LED發光裝置,作為波長轉換材料,在420 nm以上、480 nm以下之波長中具有發光峰值。
  13. 如申請專利範圍第1項之發光裝置,其係含有第1波長轉換材料與第2波長轉換材料以作為波長轉換材料之白色發光裝置,其中,第2波長轉換材料相對於第1波長轉換材料之體積比為0.05以上、1以下。
  14. 一種照明裝置,其特徵在於:具備申請專利範圍第1項之發光裝置。
  15. 一種影像顯示裝置,其特徵在於:具備申請專利範圍第1項之發光裝置。
  16. 一種白色發光裝置,具備光源、以及吸收來自該光源 之光中之至少一部分且發出具有不同波長之光的至少1種波長轉換材料,且發出包含該波長轉換材料所發出之光的白色光;如此所成之白色發光裝置,其特徵在於:上述白色光之發光光譜中於500 nm至650 nm之特定波長範圍內的最大發光強度為上述特定波長範圍內最小發光強度的150%以下。
  17. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中該波長轉換材料於100℃之亮度為該波長轉換材料於25℃之亮度的80%以上。
  18. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中相對於該光源之發光峰值波長之光,該波長轉換材料之吸光度為50%以上,並且,該波長轉換材料之內部量子效率為40%以上。
  19. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中,光源之發光峰值波長為370nm以上、500nm以下。
  20. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中,含有綠色系螢光體,其選自由M’Si2 N2 O2 :Eu、M’-Si-Al-O-N:Ce、M’-Si-Al-O-N:Eu[其中,M’表示1種或2種以上之鹼土金屬]、以及下述一般式(1)或者(2)所示在母體晶體內至少含有Ce作為發光中心之螢光體所構成之群:M1 a M2 b M3 c Od (1)[其中,M1 表示2價金屬元素,M2 表示3價金屬元素,M3 表示4價金屬元素,a、b、c、d分別為下述範圍內之數:2.7≦a≦3.3 1.8≦b≦2.2 2.7≦c≦3.3 11.0≦d≦13.0];M4 e M5 f Og (2)[其中,M4 表示2價金屬元素,M5 表示3價金屬元素,e、f、g分別為下述範圍內之數:0.9≦e≦1.1 1.8≦f≦2.2 3.6≦g≦4.4]。
  21. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中,綠色系螢光體係以一般式(1)表示的螢光體,其具有M1 含有Ca和Mg之Ce的活化石榴石晶體結構。
  22. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中,綠色系螢光體係以一般式(2)表示的螢光體。
  23. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中,含有紅色系螢光體,其選自由M”Si7 N10 :Eu、M”2 Si5 N8 :Eu[其中,M”表示1種或2種以上之鹼土金屬]、以及一般式(3)所示螢光體所構成之群:Ma Ab Dc Ed Xe (3)[其中,M係選自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、以及Vb所構成之群中的1種或2種以上的元素,A表示選自由除M元素以外之2價金屬所構成之群中的1種或2種以上的元素,D表示選自由4價金屬所構成之群中的1種或2種以上的元素,E表示選自由3價金屬所構成 之群中的1種或2種以上的元素,X表示選自由O、N、F所構成之群中的1種或2種以上的元素,又,a、b、c、d、以及e分別為下述範圍內之數:0.00001≦a≦0.1 a+b=1 0.5≦c≦4 0.5≦d≦8 0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e e≦1.2×(2/3+4/3×c+d)]。
  24. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中,紅色系螢光體係以一般式(3)表示、且A含有Ca和Sr。
  25. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其中,含有藍色螢光體,其光源為波長330 nm~420 nm之紫外LED發光裝置,作為波長轉換材料,在420 nm以上、480 nm以下之波長中具有發光峰值。
  26. 如申請專利範圍第16項之白色發光裝置,其係含有第1波長轉換材料與第2波長轉換材料以作為波長轉換材料之白色發光裝置,其中,第2波長轉換材料相對於第1波長轉換材料之體積比為0.05以上、1以下。
  27. 一種照明裝置,其特徵在於:具備申請專利範圍第16項之白色發光裝置。
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