TWI457418B - 白光發光二極體裝置、發光裝置及液晶顯示器 - Google Patents

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Description

白光發光二極體裝置、發光裝置及液晶顯示器
本發明是有關於一種白光發光二極體裝置以及具有此白光發光二極體裝置之發光裝置以及液晶顯示器。
隨著半導體科技的進步，現今的發光二極體已具備了高亮度的輸出，加上發光二極體具有省電、體積小、低電壓驅動以及不含汞等優點，因此發光二極體已廣泛地應用在顯示器與照明方面的領域。一般常見的白光發光二極體裝置，係利用藍光發光二極體所發出的光線，藉由添加不同顏色及比例的螢光材料，利用其被部分藍光激發後而所放射出不同於藍光發光二極體顏色的色光，和剩餘藍光混光後可以達到不同的白光色度，而成為目前最常應用於白光的技術。
針對白光發光二極體裝置，目前已經有發展出多種螢光粉材料來與特定波長的發光二極體搭配。而對於上述螢光粉材料來說，其熱穩定性以及可靠度對於白光發光二極體裝置之壽命以及效能都有著關鍵性的影響。因此，在白光發光二極體裝置中，使用具有高熱穩定性以及高可靠度之螢光粉，可增加白光發光二極體裝置之壽命且提高白光發光二極體裝置之效能。
本發明提供一種白光發光二極體裝置以及具有此白光發光二極體裝置之發光裝置以及液晶顯示器，其所使用的螢光粉材料具有高熱穩定性以及高可靠度，以使白光發光二極體裝置壽命以及效能提高。
本發明提出一種白光發光二極體裝置，其包括藍光發光二極體光源、封膠材料、綠色螢光粉以及橘色螢光粉。封膠材料覆蓋藍光發光二極體光源。綠色螢光粉散佈於封膠材料中，其中綠色螢光粉包括(Lu1-x-y-a-b Yx Gdy )3 (Al1-z Gaz )5 O12 :Cea Prb ，其中0x1，0y1，0z0.1，0a0.2且0b0.1。橘色螢光粉散佈於該封膠材料中，且橘色螢光粉包括化合物A與化合物B至少其中之一。所述化合物A為(Sr1-x-y-z Cax Bay Mgz )2 SiO4 :Euw ，其中0x1，0y1，0z1，0.03w0.2，所述化合物B為(M1)x (M2)y (Si,Al)12 (O,N)16 ，其中M1表示Li、Mg、Ca或Y，M2表示Ce、Pr、Eu、Tb、Yb或Er，0.05x+y1.5且0y0.7。
本發明提出一種發光裝置，其包括框體以及位於所述框體內之至少一白光發光二極體裝置，其中所述白光發光二極體裝置如上所述。
本發明提出一種液晶顯示器，其包括液晶顯示面板以及設置在液晶顯示面板背面的背光模組，其中背光模組包括至少一白光發光二極體裝置，且所述白光發光二極體裝置如上所述。
基於上述，由於本發明之白光發光二極體裝置中使用特殊的綠色螢光粉以及橘色螢光粉，上述兩種螢光粉材料相較於傳統螢光粉材料具有較佳的熱穩定性以及可靠度。因此可使得白光發光二極體裝置具有較佳效能以及較長的使用壽命。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是根據本發明一實施例之白光發光二極體裝置之剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之白光發光二極體裝置包括藍光發光二極體光源120、封膠材料140、綠色螢光粉150以及橘色螢光粉160。根據本實施例，白光發光二極體裝置更包括承載器100以及模塑結構(molding structure)130。
藍光發光二極體光源120是設置在承載器100上。在此，藍光發光二極體光源120例如是藍光發光二極體晶片，而且藍光發光二極體光源120的發光波長為440～460nm。根據一實施例，承載器100例如是導線架，其包括主體(未繪示)以及形成在主體上之導線(未繪示)，其可以是任何已知形式之承載器。根據另一實施例，承載器100亦可為電路板或是其他基板結構。設置在承載器100上之藍光發光二極體光源120是與承載器100中的導電結構電性連接。在本實施例中，藍光發光二極體光源120是以打導線之形式與承載器100中的導電結構電性連接。然，本發明不限於此。根據其他實施例，藍光發光二極體光源120也可以利用其他種電性連接方式(例如是銲錫)來與承載器100中的導電結構電性連接。
根據本實施例，在承載器100上設置有模塑結構130。模塑結構130可以藉由射出成型的方式來製作。特別是，模塑結構130中具有容納空間130S，且上述之藍光發光二極體光源120是設置在模塑結構130的容納空間130S內。然，根據另一實施例，也可以不設置有模塑結構130，也就是藍光發光二極體光源120是單純地設置在承載器100上。
封膠材料140是覆蓋藍光發光二極體光源120。所述之封膠材料140可包括矽膠(silicone)、環氧樹脂(epoxy)或是其他的透明膠體材料。在本實施例中，封膠材料140是填於模塑結構130的容納空間130S內，以覆蓋藍光發光二極體光源120。根據本實施例，封膠材料140之上表面與模塑結構130的上表面共平面。然，本發明不限於此。根據其他實施例，封膠材料140之上表面可以凸出模塑結構130的上表面。根據另一實施例，若是省略模塑結構130之設置，則可以直接將封膠材料140以點膠的方式形成在藍光發光二極體光源120上。
綠色螢光粉150與橘色螢光粉160是散佈於封膠材料140中。根據一實施例，綠色螢光粉150與橘色螢光粉160是先與封膠材料140之膠體溶液混合之後，才將上述混合溶液填入模塑結構130之容納空間130S內，或是以點膠的方式將上述混合溶液塗佈於藍光發光二極體光源120上。根據其他實施例，分佈於封膠材料140內之螢光粉150/160可以為均勻分佈於封膠材料140中、遠離晶片地分佈於封膠材料140中(remote phosphor)或是靠近晶片表面地分佈(conformal coating)於封膠材料140中。
特別是，上述之綠色螢光粉150包括(Lu1-x-y-a-b Yx Gdy )3 (Al1-z Gaz )5 O12 :Cea Prb ，其中0x1，0y1，0z0.1，0a0.2且0b0.1。較佳的是，綠色螢光粉150包括Lu3 Al5 O12 :Ce3+ 。此外，上述綠色螢光粉150的發光波長為525～545nm。
上述橘色螢光粉160包括化合物A與化合物B至少其中之一。換言之，橘色螢光粉160可以包括化合物A、化合物B或是化合物A與化合物B兩者。上述橘色螢光粉160的發光波長為590～610nm。
承上所述，上述之化合物A為(Sr1-x-y-z Cax Bay Mgz )2 SiO4 :Euw ，其中0x1，0y1，0z1，0.03w0.2。較佳的是，化合物A為(Sr,Ca,Ba)2 SiO4 :Eu2+ 。
上述之化合物B為(M1)x (M2)y (Si,Al)12 (O,N)16 ，其中M1表示Li、Mg、Ca或Y，M2表示Ce、Pr、Eu、Tb、Yb或Er，0.05x+y1.5且0y<0.7。較佳的是，化合物B為Ca-α-SiAlON:Eu2+ 。
此外，值得一提的是，綠色螢光粉140與橘色螢光粉150的總重量與封膠材料140的重量，其比值為4%~30%。根據本實施例，在封膠材料140中的綠色螢光粉150與橘色螢光粉160的重量比值(Green/Orange)為1～20。
圖2是多種螢光粉的熱穩定性之曲線圖。請參照圖2，圖2之橫軸表示溫度且縱軸表示相對發光強度。另外，在圖2中，曲線A表示本實施例所使用的綠色螢光粉Lu3 Al5 O12 :Ce3+ 之相對發光強度與溫度之關係曲線。曲線B表示本實施例使用的橘色螢光粉Ca-α-SiAlON:Eu2+ 之相對發光強度與溫度之關係曲線。曲線C表示習知螢光粉YAG:Ce3+ 之相對發光強度與溫度之關係曲線。曲線D表示習知螢光粉Sr2 Si5 N8 :Eu2+ 之相對發光強度與溫度之關係曲線。曲線E表示習知矽酸鹽(silicate)螢光粉之熱穩定性與溫度之關係曲線。
由圖2可知，本實施例之綠色螢光粉Lu3 Al5 O12 :Ce3+ (曲線A)以及橘色螢光粉Ca-α-SiAlON:Eu2+ (曲線B)相較於其他習知螢光粉(曲線C～E)來說具有較佳的熱穩定性。因此，若使用綠色螢光粉Lu3 Al5 O12 :Ce3+ (曲線A)以及橘色螢光粉Ca-α-SiAlON:Eu2+ (曲線B)之組合，來搭配藍色發光二極體光源，則可以構成具有高熱穩定性之白光發光二極體裝置。
圖3是多種螢光粉組合的LED元件的信賴性曲線圖。請參照圖3，圖3之橫軸表示時間且縱軸表示LED元件的相對發光強度，且信賴性之測試條件是在溫度攝氏60度以及90%溼氣條件中進行信賴性測試1,000小時。在圖3中，曲線X表示本實施例之綠色螢光粉Lu3 Al5 O12 :Ce3+ 以及本實施例之橘色螢光粉Ca-α-SiAlON:Eu2+ 之組合的相對發光強度與時間之關係曲線。曲線Y表示本實施例之綠色螢光粉Lu3 Al5 O12 :Ce3+ 以及習知橘色矽酸鹽(silicate)螢光粉之組合的相對發光強度與時間之關係曲線。曲線Z表示習知綠色矽酸鹽(silicate)螢光粉以及習知橘色矽酸鹽(silicate)螢光粉之組合的相對發光強度與時間之關係曲線。
由圖3可知，本實施例之綠色螢光粉Lu3 Al5 O12 :Ce3+ 以及本實施例之橘色螢光粉α-SiAlON:Eu2+ 之組合(曲線X)相較於其他兩組組合(曲線Y～Z)具有較佳的信賴性。
如上所述，本實施例採用特殊的綠色螢光粉以及橘色螢光粉組合來搭配藍色發光二極體光源以構成白光發光二極體裝置。由於本實施例所採用的螢光粉材料相較於傳統螢光粉材料具有較佳的熱穩定性以及可靠度，因此可使得白光發光二極體裝置具有較佳效能以及較長的使用壽命。
上述圖1之白光發光二極體裝置可以應用於各種發光/照明裝置、顯示器之背光模組或是其他應用領域之中。詳細說明如下。
圖4是根據本發明一實施例之發光裝置的示意圖。請參照圖4，本實例之發光裝置包括框體400以及位於所述框體400內之至少一白光發光二極體裝置402。框體400主要是用來固定、容納以及保護白光發光二極體裝置402。另外，框體400也可以作為美化發光裝置之用途。框體400之材質可為金屬或是塑膠。本發明不限制框體400的形狀以及外型，框體400之外型以及形狀可以根據發光裝置的應用或是設計而做調整以及變化。另外，白光發光二極體裝置402可為如圖1所示之白光發光二極體裝置402。而設置在框體400內的白光發光二極體裝置402可以是單個或是多個，且設置在框體400內的多個白光發光二極體裝置402的排列形式可以陣列形式、直線形式或是曲線形式等等。
圖5是根據本發明一實施例之液晶顯示裝置的示意圖。請參照圖5，本實施例之液晶顯示器包括液晶顯示面板500以及設置在液晶顯示面板500背面的背光模組502。特別是，背光模組502中包括至少一白光發光二極體裝置，且背光模組502中的白光發光二極體裝置如圖1所示。上述之背光模組502可為直下式背光模組或是側邊入光式背光模組，其中直下式背光模組或是側邊入光式背光模組502中的光源為如圖1所示之白光發光二極體裝置。
綜上所述，由於本發明之白光發光二極體裝置中使用特殊的綠色螢光粉以及橘色螢光粉，上述兩種螢光粉材料相較於傳統螢光粉材料具有較佳的熱穩定性以及信賴性。因此可使得白光發光二極體裝置具有較佳效能以及較長的使用壽命。
由於本發明之白光發光二極體裝置具有較佳效能以及較長的使用壽命，因此使用此白光發光二極體裝置之發光裝置或是顯示器則同樣可具有較佳的發光效能或顯示品質以及較長的使用壽命。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．承載器
120．．．藍光發光二極體光源
130．．．模塑結構
130S．．．容納空間
140．．．封膠材料
150．．．綠色螢光粉
160．．．橘色螢光粉
400．．．框體
402‧‧‧白光發光二極體裝置
500‧‧‧液晶顯示面板
502‧‧‧背光模組
A~E、X~Z‧‧‧曲線
圖1是根據本發明一實施例之白光發光二極體裝置之剖面示意圖。
圖2是白光發光二極體裝置之多種螢光粉的熱穩定性曲線圖。
圖3是白光發光二極體裝置之多種螢光粉組合的LED元件的信賴性曲線圖。
圖4是根據本發明一實施例之發光裝置的示意圖。
圖5是根據本發明一實施例之液晶顯示裝置的示意圖。
100．．．承載器
120．．．藍光發光二極體光源
130．．．模塑結構
130S．．．容納空間
140．．．封膠材料
150．．．綠色螢光粉
160．．．橘色螢光粉

Claims (11)

  1. 一種白光發光二極體裝置，包括：一藍光發光二極體光源；一封膠材料，覆蓋該藍光發光二極體光源；一綠色螢光粉，散佈於該封膠材料中，該綠色螢光粉包括Lu3 Al5 O12 ：Ce3+ ；一橘色螢光粉，散佈於該封膠材料中，該橘色螢光粉包括化合物A與化合物B至少其中之一，所述化合物A為(Sr,Ca,Ba)2 SiO4 ：Eu2+ ，所述化合物B為Ca-α-SiAlON：Eu2+ 。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體裝置，其中該綠色螢光粉與該橘色螢光粉的總重量與該封膠材料的重量，其比值為4%~30%。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之白光發光二極體裝置，其中該綠色螢光粉與該橘色螢光粉的重量比值(G/O)為1~20。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體裝置，其中該綠色螢光粉的發光波長為525~545nm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體裝置，其中該橘色螢光粉的發光波長為590~610nm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體裝置，其中該藍光發光二極體光源的發光波長為440~460nm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體裝 置，其中該封膠材料包括矽膠(silicone)或環氧樹脂(epoxy)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體裝置，更包括：一承載器，該晶片設置在該承載器上；以及一模塑結構，位於該承載器上，且該模塑結構具有一容納空間，該晶片位於該容納空間內，其中該封膠材料更填入該容納空間內，以覆蓋該晶片。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之白光發光二極體裝置，其中分佈於該封膠材料內之該綠色螢光粉與該橘色螢光粉為均勻分佈於該封膠材料內、遠離晶片地分佈於該封膠材料內或是靠近晶片表面地分佈於該封膠材料內。
  10. 一種發光裝置，包括：一框體；至少一白光發光二極體裝置，位於該框體內，其中該白光發光二極體裝置如申請專利範圍第1項所述。
  11. 一種液晶顯示器，包括：一液晶顯示面板；以及一背光模組，設置在該液晶顯示面板的背面，其中該背光模組包括至少一白光發光二極體裝置，且所述白光發光二極體裝置如申請專利範圍第1項所述。
TW099133081A 2010-09-29 2010-09-29 白光發光二極體裝置、發光裝置及液晶顯示器 TWI457418B (zh)

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