專(zhuān)利名稱(chēng)：照明裝置和具有該照明裝置的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有藍(lán)光發(fā)光元件和綠色熒光體層的照明裝置，更具體地說(shuō)，涉
及由于即使使用任意綠色熒光體，其可靠性仍然較高，因而用在諸如液晶電視機(jī)之類(lèi)顯示 裝置中的照明裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，液晶電視機(jī)用背光的開(kāi)始極其活躍。背光方案可被粗略分成兩種種類(lèi) (1)通過(guò)用把適合于發(fā)射藍(lán)色光束的黃色或綠色熒光體，以及紅色熒光體分散于其中的透 明樹(shù)脂灌封藍(lán)色LED而獲得的白色LED (發(fā)光二極管)，和(2)利用藍(lán)色、綠色和紅色LED的 三色LED。 歸入種類(lèi)(1)的白色LED的特征在于能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)驅(qū)動(dòng) 適合于發(fā)射藍(lán)色光束的藍(lán)色LED元件，能夠形成背光。歸入種類(lèi)(2)的三色LED的特征在 于能夠提供具有極好色純度的液晶電視機(jī)，因?yàn)閬?lái)自發(fā)射藍(lán)色、綠色和紅色光束的LED的 發(fā)射譜線寬度較窄。不過(guò)，就種類(lèi)(1)來(lái)說(shuō)，為了獲得寬的色范圍，必須使自紅色熒光體的 光發(fā)射的波長(zhǎng)變長(zhǎng)。不過(guò)，使光發(fā)射的波長(zhǎng)變長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致亮度顯著降低。另一方面，由于白光 的效率低，種類(lèi)(2)存在問(wèn)題，白光的低效率可歸因于綠色LED的低效率。
在發(fā)明名稱(chēng)為"Surface-Illuminated Display Device"的日本專(zhuān)利特許公開(kāi) No. Hei ll-249604(段落0019，段落0033-0083，段落0091-0093，圖4和5)中記載了下述 內(nèi)容。 面照射顯示裝置通過(guò)照射指定的顯示面實(shí)現(xiàn)顯示，包括(a)具有適合于發(fā)射第一 波長(zhǎng)的光束的第一發(fā)光物質(zhì)，和適合于發(fā)射波長(zhǎng)不同于第一波長(zhǎng)的光束的第二發(fā)光物質(zhì)的 光源，和(b)具有入射面和發(fā)射面的熒光板。入射面接收來(lái)自光源的光束。發(fā)射面面對(duì)顯 示面。熒光板把第一波長(zhǎng)的部分光束會(huì)聚成第二波長(zhǎng)的光束，第二波長(zhǎng)大于第一波長(zhǎng)。
在發(fā)明名稱(chēng)為"White Light-Emitting Device"的日本專(zhuān)利特許公開(kāi) No. 2005-72479 (段落0021-0022，段落0056-0058，圖9)中記載了下述內(nèi)容。
白色發(fā)光裝置可包括兩個(gè)LED。這兩個(gè)LED之一至少包括至少包含Au或 Cu作為激發(fā)劑的熒光體ZnSxS^—x(0.7《x《0. 9)，和包含Ag作為激發(fā)劑的熒光體 ZnSxSei—x(0. 5《x《0. 8)之一作為熒光體ZnS,Se卜x(0 < x < 1)，并發(fā)射波長(zhǎng)在410納 米-490納米范圍中的光束。 在這種構(gòu)造中，熒光體之一負(fù)責(zé)綠色(G)，從而便于藍(lán)色和紅色LED形成RGB白色 發(fā)光元件。于是，該文獻(xiàn)聲稱(chēng)能夠產(chǎn)生毫無(wú)問(wèn)題地適合于包括紅色光束在內(nèi)的所有應(yīng)用的 白色光束。在發(fā)明名稱(chēng)為"White LED for Backlight Having a PhosphorPlate"的日本專(zhuān) 利特許公開(kāi)No. 2007-273998 (段落0014，段落0022-0023，圖2)中記載了下述內(nèi)容。
該文獻(xiàn)聲稱(chēng)適合于從背后照亮LCD(液晶顯示器)的白色LED包括添加預(yù)制的紅 色和綠色熒光體薄片的藍(lán)色LED。
在發(fā)明名禾爾為"Surface Light Source Device and Color LiquidCrystal Display Device Assembly"的日本專(zhuān)利特許公開(kāi)No. 2007-4099 (段落0014-0015，段落 0055-0064，段落0071 ，段落0078-0085，圖2和3)(下面稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)1)中記載了下述內(nèi)容。 按照專(zhuān)利文獻(xiàn)1中的發(fā)明的第一實(shí)施例的面光源裝置是從后面板側(cè)照亮透射式 彩色液晶顯示裝置的面光源裝置(更具體地說(shuō)，直下式面光源裝置)。該液晶顯示裝置包括 (a)具有第一透明電極的前面板，(b)具有第二電極的后面板，(c)設(shè)置在前面板和后面板 之間的液晶材料。面光源裝置包括(A)光源，(B)支持件，(C)第二原色發(fā)光層和(D)第三 原色發(fā)光層。光源被布置成與后面板相對(duì)，發(fā)射與光的包括第一到第三原色的三原色中的 第一原色相關(guān)的第一原色光束。支持件被設(shè)置在后面板和光源之間。第二原色發(fā)光層形成 于支持件的與適合于發(fā)射第二原色光束的子像素相關(guān)的區(qū)域上，所述第二原色光束對(duì)應(yīng)于 彩色液晶顯示裝置的第二原色。第二原色發(fā)光層包括適合于發(fā)射第二原色光束的第二原色 發(fā)光顆粒。第二原色發(fā)光層由來(lái)自光源的能量輻射激發(fā)，從而發(fā)射第二原色光束。第三原 色發(fā)光層形成于支持件的與適合于發(fā)射第三原色光束的子像素相關(guān)的區(qū)域上，所述第三原 色光束對(duì)應(yīng)于彩色液晶顯示裝置的第三原色。第三原色發(fā)光層包括適合于發(fā)射第三原色光 束的第三原色發(fā)光顆粒。第三原色發(fā)光層由來(lái)自光源的能量輻射激發(fā)，從而發(fā)射第三原色 光束。 在發(fā)明名稱(chēng)為"Planar Light-Emitting Device"的日本專(zhuān)利特許公開(kāi) No. 2008-117879 (段落0010，段落0032-0033，圖5)(下面稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)2)中記載了下述內(nèi)容。 該發(fā)明提供一種平面發(fā)光裝置。所述平面發(fā)光裝置包括擴(kuò)散板，多個(gè)第一發(fā)光元 件和波長(zhǎng)變換片。擴(kuò)散板具有主面和背面，使從背面進(jìn)入的入射光束的強(qiáng)度分布變均勻，發(fā) 出具有均勻強(qiáng)度分布的光束。第一發(fā)光元件以二維方式排列在擴(kuò)散板的背面一側(cè)，每個(gè)第 一發(fā)光元件發(fā)射藍(lán)色光束。波長(zhǎng)變換片設(shè)置在擴(kuò)散板的主面或背面一側(cè)，包括適合于吸收 來(lái)自第一發(fā)光元件的光束，發(fā)射綠色光束的波長(zhǎng)變換材料。 圖9是專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所示的圖5，是按照在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所公開(kāi)發(fā)明的第三實(shí)施例 的平面發(fā)光裝置的示意透視圖。 在該具體例子中，紅色和藍(lán)色發(fā)光元件102和103以二維方式被排列位于具有主 面和背面的擴(kuò)散板110的背面一側(cè)的基體101上。在發(fā)光元件102及103和擴(kuò)散板110之 間可以設(shè)置空間或者諸如樹(shù)脂之類(lèi)的透光材料。 另外在這種情況下，可粗略以l : 2的比例在基體上設(shè)置紅色和藍(lán)色發(fā)光元件102 和103。在本實(shí)施例中，低效的綠色發(fā)光元件也被省略。改為在擴(kuò)散板110的表面上設(shè)置 波長(zhǎng)變換片130。波長(zhǎng)變換片130包括與LCD濾色片匹配的綠色波長(zhǎng)變換材料。專(zhuān)利文獻(xiàn) 2聲稱(chēng)第三實(shí)施例可降低總成本，并且與第一和第二實(shí)施例的情況一樣，由于省略了低效率 的綠色LED，防止了效率降低。 在名為"Lighting Device"的JP-T-2003-529889 (段落0012，段落0021-0022，圖 1)(下面稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)3)中記載了下述內(nèi)容。 按照在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)的發(fā)明的第一原理的照明裝置的一個(gè)極佳實(shí)施例的特 征在于至少兩個(gè)發(fā)光二極管包括一個(gè)藍(lán)色發(fā)光二極管和至少一個(gè)紅色發(fā)光二極管，并且轉(zhuǎn)換裝置包括適合于把來(lái)自藍(lán)色發(fā)光二極管的部分光束轉(zhuǎn)換成綠色光束的發(fā)光材料。
應(yīng)注意例如在日本專(zhuān)利特許公開(kāi)No. 2004-161808 (段落0067-0068，圖1)，日 本專(zhuān)利特許公開(kāi)No. 2005-77448 (段落0068)(下面稱(chēng)為專(zhuān)利文獻(xiàn)4)，日本專(zhuān)利特許公 開(kāi)No. 2006-126109 (段落0157)，日本專(zhuān)利特許公開(kāi)No. 2007-85797 (段落0065-0070，段 落0077-0078)，和日本專(zhuān)利特許公開(kāi)No. 2008-50593 (段落0006-0010，段落0066，段落 0085-0086，圖3)中給出了關(guān)于熒光體薄片的描述。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)利用熒光體和LED —起制造照明裝置時(shí)，和樹(shù)脂捏合的熒光體被直接灌封在藍(lán) 色LED芯片上。在制造諸如背光之類(lèi)的照明裝置時(shí)，強(qiáng)烈需要一種利用可用的最高性能的 藍(lán)色LED和熒光體(就發(fā)射效率和色純度來(lái)說(shuō))的高性能背光。當(dāng)利用藍(lán)色LED芯片和熒 光體制造照明裝置時(shí)，照明裝置的可靠性和效率較大地取決于包括藍(lán)色LED芯片的構(gòu)造和 結(jié)構(gòu)，熒光體種類(lèi)和封裝結(jié)構(gòu)在內(nèi)的各種因素。 適合于發(fā)射藍(lán)色光束的綠色熒光體可被粗略分成氧化物、硫化物、氮化物和氮氧 化物。盡管未報(bào)道氮化物綠色熒光體和氮氧化物綠色熒光體具有高效率，不過(guò)氮氧化物和 氮化物通常非常可靠。當(dāng)結(jié)合藍(lán)色LED和熒光體的照明裝置(白色LED)被用作液晶裝置 的背光時(shí)，從生產(chǎn)率、成本、性能等觀點(diǎn)來(lái)看，任何種類(lèi)的熒光體最好應(yīng)是可用的。此外，熒 光體最好應(yīng)具有高的量子效率。 例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的通過(guò)向ZnS添加Cu和Al而獲得的熒光體，和通過(guò)向 (Ba. Mg) A1U017添加Eu和Mn而獲得的另一熒光體最初分別是為用在CRT和燈中而設(shè)計(jì)的。 這些熒光體由電子輻射和波長(zhǎng)253.7納米的光束激發(fā)。本發(fā)明的發(fā)明人測(cè)得借助藍(lán)光激發(fā) (450納米)，上述熒光體的內(nèi)部量子效率分別為51%和42%。目前廣泛用于白色LED的 YAG熒光體的內(nèi)部量子效率為79X。從而，可以確定這些熒光體的量子效率低。如上所述， 由于它們的內(nèi)部量子效率低，上述熒光體不適于實(shí)際用作結(jié)合藍(lán)色LED和熒光體的照明裝 置(白色LED)中的熒光體。 如果使用大量的LED，并供給高的電力，那么盡管熒光體量子效率低，也可以使用 該熒光體。不過(guò)，除非采取一些預(yù)防可靠性差的措施，否則不能使用可靠性差的熒光材料， 比如包含硫原子的熒光材料。此外，量子效率低的熒光體不能在目前的必須生態(tài)友好的電 器中獲得應(yīng)用。 白色LED通常包括用其中有分散熒光體的有機(jī)樹(shù)脂包埋的LED。不過(guò)，受諸如濕 氣之類(lèi)外部氣氛的影響，有機(jī)樹(shù)脂可能退化。此外，取決于其種類(lèi)，熒光體可能劣化，從而改 變其量子效率，縮短白色LED的壽命。為此，白色LED可包括波長(zhǎng)變換元件和藍(lán)色LED的組 合。波長(zhǎng)變換元件是通過(guò)把熒光體分散在玻璃中形成的。不過(guò)，在其形成過(guò)程中，波長(zhǎng)變換 元件需要高溫處理。這會(huì)由于加熱而劣化熒光體。從而，這種方法不適合于各種各樣的任 意熒光體。 在液晶電視機(jī)中使用適合均勻擴(kuò)散光的光學(xué)板(稱(chēng)為擴(kuò)散板)。例如，如專(zhuān)利文獻(xiàn) 4中公開(kāi)的一樣，該擴(kuò)散板具有涂敷以作為光擴(kuò)散劑的樹(shù)脂或無(wú)機(jī)物顆粒的光學(xué)PET膜。折 射率越高，光擴(kuò)散能力越高。于是，最好應(yīng)使用折射率高的光擴(kuò)散劑。不過(guò)，專(zhuān)利文獻(xiàn)4沒(méi) 有考慮光擴(kuò)散劑的折射率。
5
鑒于上面所述，做出本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施例的目的在于提供一種高度 可靠，并且高效的照明裝置，而不管藍(lán)色LED芯片的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)以及熒光體種類(lèi)，和具有所 述照明裝置的顯示裝置。 S卩，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種照明裝置。所述照明裝置包括適合于發(fā)射藍(lán)色光束
的藍(lán)色發(fā)光元件(例如，后面說(shuō)明的實(shí)施例中的藍(lán)色LED 50B)。所述照明裝置還包括與藍(lán)
色發(fā)光元件分離布置的，能夠起光擴(kuò)散層作用的綠色熒光體層(例如，后面說(shuō)明的實(shí)施例
中的綠色熒光體層53)。所述綠色熒光體層包括綠色熒光體。當(dāng)被藍(lán)色光束激發(fā)時(shí)，綠色熒
光體發(fā)射綠色熒光。所述綠色熒光體具有1. 49以上的折射率和79%以上的量子效率。 本發(fā)明的實(shí)施例還涉及以所述照明裝置作為背光的顯示裝置。 按照本發(fā)明的實(shí)施例的照明裝置包括適合于發(fā)射藍(lán)色光束的藍(lán)色發(fā)光元件。所述
照明裝置還包括綠色熒光體層。綠色熒光體層被布置成與藍(lán)色發(fā)光元件分離，能夠起光擴(kuò)
散層作用。所述綠色熒光體層包括當(dāng)被藍(lán)色光束激發(fā)時(shí)，適合于發(fā)射綠色熒光的綠色熒光
體。所述綠色熒光體具有1. 49以上的折射率和79%以上的量子效率。于是，即使使用具有
任意結(jié)構(gòu)的藍(lán)色發(fā)光元件和任意綠色熒光體，本發(fā)明的實(shí)施例也能夠提供一種高度可靠、
高效的照明裝置，而與藍(lán)色發(fā)光元件的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)以及綠色熒光體的種類(lèi)無(wú)關(guān)。 本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種以所述照明裝置作為背光的高度可靠、高效的顯示裝置。


圖1A和1B是描述按照本發(fā)明的實(shí)施例的照明裝置的示意構(gòu)造的透視圖； 圖2是描述按照本發(fā)明實(shí)施例的使用直下式背光的液晶顯示裝置的示意構(gòu)造的
橫截面圖； 圖3是描述按照本發(fā)明實(shí)施例的使用直下式背光的液晶顯示裝置的示意構(gòu)造的 橫截面圖； 圖4是描述在按照本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用例子中，熒光體劣化測(cè)試的結(jié)果的示圖；
圖5是描述在按照本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用例子中，照明裝置中的熒光體劣化測(cè)試的 結(jié)果的示圖； 圖6A-6C是描述在按照本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用例子中，使用LED元件的照明裝置的 劣化的示圖； 圖7是描述在按照本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用例子中，照明裝置的劣化測(cè)試的結(jié)果的示 圖； 圖8A和8B是描述比較例中的照明裝置的示意構(gòu)造的透視圖；
圖9是描述按照現(xiàn)有技術(shù)的平面發(fā)光裝置的視圖。
具體實(shí)施例方式
在按照本發(fā)明的實(shí)施例的照明裝置中，綠色熒光體層最好應(yīng)形成于透明支持板或 光擴(kuò)散板上。這種構(gòu)造便于借助普通方法，在透明支持板或光擴(kuò)散板的表面上形成綠色熒 光體層，并且允許綠色熒光體層起光擴(kuò)散層作用。在光擴(kuò)散板上形成綠色熒光體層確保更 可取的光擴(kuò)散。
此外，照明裝置最好應(yīng)包括適合于發(fā)射紅色光束的紅色發(fā)光元件。紅色發(fā)光元件 最好應(yīng)與藍(lán)色發(fā)光元件并排布置，以致藍(lán)色、綠色和紅色光束被混合在一起，從而發(fā)射白色 光束。這種構(gòu)造提供發(fā)射白色光束的高效照明裝置。 此外，綠色熒光體層最好應(yīng)被設(shè)置在藍(lán)色發(fā)光元件之上。這種構(gòu)造使得能夠在藍(lán) 色發(fā)光元件之上和附近形成綠色熒光體層，從而保證增強(qiáng)用藍(lán)色光束激發(fā)綠色熒光體層的 效率。 此外，藍(lán)色和紅色發(fā)光元件最好應(yīng)是LED。這種構(gòu)造提供高度可靠、長(zhǎng)壽命并且高 效的發(fā)射白色光束的照明裝置。 此外，綠色熒光體最好應(yīng)由SrGa2S4:Eu或(Sr，Ba)2Si04構(gòu)成。SrGa2S4:Eu，P (Sr， Ba)2Si04的內(nèi)部量子效率分別為86X和81X，高于YAG熒光體的為79%的內(nèi)部量子效率。 這種構(gòu)造提供高度可靠、高效的照明裝置。 在按照本發(fā)明的實(shí)施例的顯示裝置中，綠色熒光體層最好應(yīng)被設(shè)置在背光的光發(fā) 射側(cè)或者顯示面板的光入射側(cè)。這種構(gòu)造帶來(lái)設(shè)計(jì)顯示裝置的高自由度。
此外，顯示面板最好應(yīng)為液晶面板。這種構(gòu)造使具有液晶面板的液晶顯示裝置適 合于用作電視機(jī)和PC的顯示裝置。 此外，顯示裝置最好應(yīng)具有與背光的點(diǎn)亮和熄滅同步開(kāi)啟和關(guān)閉的像素部分。黑 色圖像數(shù)據(jù)被插入幀的一部分中(其中插入黑色圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域被稱(chēng)為"黑色插入?yún)^(qū)")。 當(dāng)顯示黑色圖像時(shí)，位于與黑色插入?yún)^(qū)相關(guān)的位置的藍(lán)色和紅色發(fā)光元件與黑色插入?yún)^(qū)的 移動(dòng)同步地被關(guān)閉。即，位于與除黑色插入?yún)^(qū)之外的區(qū)域相關(guān)的位置的藍(lán)色和紅色發(fā)光元 件被開(kāi)啟，而位于與黑色插入?yún)^(qū)相關(guān)的位置的那些藍(lán)色和紅色發(fā)光元件被關(guān)閉。這種構(gòu)造 有助于改善運(yùn)動(dòng)圖像特性和色質(zhì)，從而提供能夠快速移動(dòng)圖像顯示的顯示裝置。
當(dāng)被藍(lán)色光束激發(fā)時(shí)，構(gòu)成按照本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置的綠色熒光體層發(fā)射綠 色光束。綠色熒光體層是用折射率為1. 49以上，最好為2以上的熒光體形成的。綠色熒光 體層起適合于通過(guò)擴(kuò)散藍(lán)色光束(即，激發(fā)光)和由藍(lán)色光束的激發(fā)產(chǎn)生的綠色光束，產(chǎn) 生擴(kuò)散光束的光擴(kuò)散層的作用。由藍(lán)光激發(fā)產(chǎn)生的綠色熒光體層的內(nèi)部量子效率越高越 好。例如，從發(fā)射效率的觀點(diǎn)看，綠色熒光體層最好應(yīng)具有比YAG熒光體的內(nèi)部量子效率或 79%高的內(nèi)部量子效率。 綠色熒光體層被設(shè)置在離光源，比如適合于發(fā)射藍(lán)色光束的LED —定距離的位 置，以便不會(huì)與發(fā)射藍(lán)色光束的LED直接接觸，從而擴(kuò)散來(lái)自光源和熒光體層的光束。這提 供高度可靠、高效的照明裝置，而與光源結(jié)構(gòu)和熒光體種類(lèi)無(wú)關(guān)。例如，SrGa2S4:Eu或(Sr， Ba)2Si04可用作綠色熒光體。不過(guò)，與熒光體種類(lèi)無(wú)關(guān)，
本發(fā)明的實(shí)施例提供利用任意結(jié)構(gòu)的藍(lán)色LED芯片作為激發(fā)源的照明裝置。這種照明裝置
呈現(xiàn)高可靠性和高效率，使其適合于用作液晶顯示裝置的背光。 下面參考附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例?！磳?shí)施例>[照明裝置的示意構(gòu)造] 圖1A和1B是描述按照本發(fā)明的實(shí)施例的照明裝置的示意構(gòu)造的透視圖。 圖1A是圖解說(shuō)明照明裝置的內(nèi)部示意構(gòu)造的透視圖。圖1B是圖解說(shuō)明照明裝置
的外觀的透視圖。
如圖1A和IB中所示，照明裝置2包括排列在光源腔52的內(nèi)底面上的多個(gè)發(fā)光元 件，所述光源腔具有反光內(nèi)表面。照明裝置2還包括與光源腔52熱接觸的散熱件51。照明 裝置2還包括構(gòu)成光源腔52的腔蓋部分的綠色熒光體層53。 例如，發(fā)光元件包括藍(lán)色LED 50B和紅色LED 50R。綠色熒光體層53構(gòu)成腔蓋部 分，同時(shí)，起當(dāng)被藍(lán)色LED 50B激發(fā)時(shí)，適合于發(fā)射綠色光束的發(fā)光源，以及光擴(kuò)散層的作 用。各種種類(lèi)的LED可被用作藍(lán)色LED 50B和紅色LED 50R。 應(yīng)注意在圖IA和IB中，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，省略了 LED驅(qū)動(dòng)電路和與之連接的配線， 并且只表示了三個(gè)藍(lán)色LED 50B和一個(gè)紅色LED50R。兩個(gè)藍(lán)色LED 50B和一個(gè)紅色LED 50R可被組合成一組，并按照一維或二維方式排列。構(gòu)成照明裝置的LED的數(shù)目及其排列并 不局限于圖1的例子中所示的數(shù)目和排列。 綠色熒光體層53可用公知的方法制造。為了制造綠色熒光體層53，把綠色熒光體
顆粒分散在溶于溶劑中的有機(jī)樹(shù)脂中。隨后，利用公知的涂敷方法把該溶液涂到由有機(jī)或
無(wú)機(jī)材料制成的薄透明基體上，從而形成綠色熒光體層。最后，使溶劑揮發(fā)以固化樹(shù)脂，從
而制得綠色熒光體層。例如，SrGa^^Eu或(Sr， Ba)2Si04可用作綠色熒光體。 應(yīng)注意除了綠色熒光體顆粒之外，綠色熒光體層還可包括由光擴(kuò)散有機(jī)或無(wú)機(jī)材
料制成的顆粒。 下面說(shuō)明本實(shí)施例中使用的綠色熒光體的有利特性。
[綠色熒光體的有利特性] 在形成白色LED時(shí)，YAG熒光體(與藍(lán)色LED結(jié)合使用的最有名的熒光體)的內(nèi) 部量子效率被測(cè)得為79%。使用YAG熒光體的白色LED已經(jīng)商業(yè)化。于是，可以確定熒光 體由藍(lán)色LED激發(fā)的白色LED適合于實(shí)際應(yīng)用，只要用于形成白色LED的熒光體的量子效 率為79%以上。 測(cè)得的SrGa2S4:Ei^P (Sr， Ba)2Si04 (其組成為(Sr。.97Ba。.97) Si04:Eu。.。6)的內(nèi)部量 子效率分別為86%和81%。由于測(cè)得的效率高于79%，因此當(dāng)與藍(lán)色LED結(jié)合使用時(shí)，綠 色熒光體提供適于實(shí)際應(yīng)用的高度可靠和高效的照明裝置。 應(yīng)注意熒光體的內(nèi)部量子效率被定義為從熒光體發(fā)射的(發(fā)光的)光子的數(shù)目 與被熒光體吸收的激發(fā)光的光子數(shù)目的比值。為了測(cè)量?jī)?nèi)部量子效率，首先用熒光體粉 末充滿測(cè)試盒，從而形成光滑表面。其次，把測(cè)試盒放在積分球上的適當(dāng)位置。最后，利用 FP-6500型熒光分光光度計(jì)(JASCO制造)測(cè)量?jī)?nèi)部量子效率。 由于熒光體呈顆粒狀，因此它散射光。于是，熒光體顆粒還起光擴(kuò)散劑的作用。對(duì) 于光擴(kuò)散劑來(lái)說(shuō)，為了提供高的光擴(kuò)散能力，或許光擴(kuò)散劑應(yīng)具有高的折射率。用作光擴(kuò)散 劑的丙烯酸樹(shù)脂(聚甲基丙烯酸甲酯或者說(shuō)PMMA)的折射率(n)為1.49。只要其折射率 (n)等于或大于1.49，或許熒光體就會(huì)適當(dāng)?shù)仄鸸鈹U(kuò)散劑的作用。本實(shí)施例中使用的綠色 熒光體具有1. 49以上，最好2以上的折射率(n)。 例如，熒光體是硫化物熒光體SrGa2S4: Eu或熒光體(Sr， Ba) 2Si04 (其組成為 (Sr。.97Ba。.97)Si04:Eu。.。6)。測(cè)得的這些熒光體的折射率(n)分別為2. 28和1. 628。應(yīng)注意 這些折射率是用其中在顯微鏡下觀察浸沒(méi)的熒光體顆粒的浸沒(méi)法(貝克線法)測(cè)量的。
當(dāng)用藍(lán)光激發(fā)時(shí)，硫化物熒光體SrGa2S4:Eu或熒光體(Sr， Ba)2Si04:Eu呈現(xiàn)80% 以上的量子效率。此外，這些熒光體呈現(xiàn)1.49以上的折射率，使它們作為熒光體和能夠擴(kuò)
8散光的光擴(kuò)散劑都極好。如果照明裝置(發(fā)光裝置)使其包含這些熒光體之一的熒光體層 設(shè)置在離光源，比如藍(lán)色LED —定距離的位置，以便不與光源直接直接，以致來(lái)自光源和熒 光體層的光束被擴(kuò)散，那么能夠形成高度可靠、高效的照明裝置，而與熒光體種類(lèi)無(wú)關(guān)。
下面說(shuō)明綠色熒光體層53的概要。
[透明基體] 具有高透光率的塑料膜和玻璃是用作透明基體的材料的例子，所述透明基體起保 持綠色熒光體層的支持物的作用。可以使用諸如聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、三乙?；?纖維素和聚氯乙烯膜之類(lèi)的薄膜。
[適合于分散熒光體的樹(shù)脂] 該樹(shù)脂是適合于分散綠色熒光體的光學(xué)透明性極好的成膜樹(shù)脂(binder resin)。 例如，可以使用聚酯基樹(shù)脂、氨基甲酸脂基樹(shù)脂、丙烯?；鶚?shù)脂、聚碳酸酯基樹(shù)脂、環(huán)氧基樹(shù) 脂、聚丙烯基樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂和氟基樹(shù)脂。
[熒光體] 應(yīng)注意具有在綠色到橙色區(qū)域中的發(fā)光顏色的綠色無(wú)機(jī)熒光體適合用作在圖1A 和1B中所示的熒光體層中使用的熒光體。 可用作綠色無(wú)機(jī)熒光體的熒光體是具有石榴石結(jié)構(gòu)的稀土鋁酸鹽基熒光體，堿土 金屬鋁酸鹽熒光體，堿土金屬硅酸鹽熒光體，堿土金屬氧氮化硅熒光體和堿土金屬硫化鎵 熒光體。這些熒光體至少由Eu或Ce激發(fā)。供使用的綠色熒光體種類(lèi)的選擇使得能夠從照 明裝置產(chǎn)生具有希望的色純度的白色光束。此外，多種不同種類(lèi)的綠色熒光體可被混合在 一起，從而從照明裝置產(chǎn)生具有希望的色純度的白色光束。 更具體地說(shuō)，下述是可用作綠色無(wú)機(jī)熒光體的一些熒光體，SP， SrGa2S4:Eu， (Sr， Ca， Ba) (Al， Ga)2S4:Eu， (Ca， Sr， Ba)Ga2S4:Eu， BaAl204:Eu， SrAl204:Eu， (Ba， Sr) Al204:Eu， CaAl204:Eu， Sr4Al4025:Eu， Ba2Si04:Eu， (Sr， Ba， Mg)2Si04:Eu， (Ba， Sr)2Si04:Eu， Ba2MgSi207:Eu， Ca3(1—x)Mg3Si4028:Eux， Ba2(Mg， Zn)Si207:Eu， BaSi202N2:Eu， (Sr， Ca) Si202N2:Eu， e-SiA10N:Eu， Lu3Al5012: Ce， Y3Al5012:Ce， Y3(A1， Ga)5012:Ce， (Y， Gd) 3A15012: Ce，禾口 Ca3Sc2Si3012: Ce。 熒光體層最好應(yīng)具有高的光擴(kuò)散能力和光透射能力，以便適當(dāng)?shù)仄鸸鈹U(kuò)散層的作 用。于是，用于形成熒光體層的熒光體顆粒的直徑必須等于或大于綠色光束的發(fā)射波長(zhǎng)。由 于綠色范圍中的波長(zhǎng)為0. 5微米以上，因此顆粒直徑必須為0. 5微米以上。此外，為了來(lái)自 光源的光束進(jìn)入擴(kuò)散層，并被熒光體有效擴(kuò)散，熒光體必須至少具有比成膜樹(shù)脂的折射率 大的折射率。假定用于形成熒光體層的成膜樹(shù)脂的折射率用 表示，熒光體的折射率用nF 表示，那么這兩個(gè)折射率之間的比值最好應(yīng)為1《(nF/nK)。另一方面，熒光體層的厚度和 混合在一起的不同熒光體的數(shù)量隨液晶電視機(jī)的白色色度而變化，不是隨意指定的。
按照本發(fā)明的實(shí)施例的照明裝置適用于包括天花板照明器具在內(nèi)的一般照明和 各種其它應(yīng)用。 例如，在圖IA和IB中描述的照明裝置可用作諸如液晶電視機(jī)之類(lèi)顯示裝置的背 光，例如可被適當(dāng)?shù)赜米髦T如適合于顯示快速移動(dòng)圖像的液晶電視機(jī)之類(lèi)顯示裝置的背 光。 下面說(shuō)明把按照本發(fā)明的實(shí)施例的照明裝置用作其背光的顯示裝置。
[利用直下式背光的液晶顯示裝置] 圖2是描述按照本發(fā)明實(shí)施例的使用直下式背光的液晶顯示裝置的示意構(gòu)造的 橫截面圖。 如圖2中所示，液晶顯示裝置la包括液晶面板3和設(shè)置在液晶面板3的背面(與 圖像觀察側(cè)相反的一側(cè))的照明裝置2a。照明裝置2a作為背光被布置在液晶面板3的背 面，并直接在液晶面板3之下。即，液晶顯示裝置la是透射式顯示裝置，并被構(gòu)造成利用來(lái) 自照明裝置2a的白色光束WL，把顯示光束L0射到液晶面板2的顯示面上。顯示光束L0由 紅、綠和藍(lán)色光束LO。 L0g和L0b構(gòu)成。 在圖2中所示的照明裝置2a的構(gòu)造中，多個(gè)LED 50 二維排列在光源腔52的底面 上。每個(gè)LED 50包括三個(gè)藍(lán)色LED 50B和一個(gè)紅色LED 50R，如圖1A的照明裝置2中所 示。擴(kuò)散層23被布置在光源腔52之上，以覆蓋光源腔52。擴(kuò)散層23包括擴(kuò)散板16和綠 色熒光體層18。擴(kuò)散板16形成于綠色熒光體層18之上。 在圖2中所示的構(gòu)造中，擴(kuò)散層23可被布置在棱鏡板24之上，這種情況下不設(shè)置 擴(kuò)散層25。另一方面，綠色熒光體層18可被布置在棱鏡板24之下，這種情況下，不設(shè)置擴(kuò) 散層23。 白色光束WL由不同顏色的光束，即來(lái)自照明裝置2a的藍(lán)色和紅色LED 50B和50R 的紅色和藍(lán)色光束，以及作為用藍(lán)色光束激發(fā)的結(jié)果、來(lái)自綠色熒光體層18的綠色光束的 混合色產(chǎn)生。 擴(kuò)散層23和25用于擴(kuò)散射向液晶面板3的白色光束WL，從而提供不均勻性減小 的亮度。另一方面，棱鏡板24用于引導(dǎo)白色光束WL。 液晶面板3具有分層結(jié)構(gòu)，其中在一對(duì)玻璃基體32A和32B(位于照明裝置2a — 側(cè)的玻璃基體32A和位于觀察側(cè)的玻璃基體32B)之間設(shè)置多層膜。從照明裝置2a—側(cè)開(kāi) 始，所述多層膜順序包括透明像素電極33，液晶層34，透明電極35，濾色片36和黑色矩陣 37。為每個(gè)像素提供透明像素電極33。作為所有像素的公共電極設(shè)置透明電極35。濾色 片36均與像素之一關(guān)聯(lián)。在每?jī)蓚€(gè)濾色片36之間設(shè)置一個(gè)黑色矩陣37。此外，分別在位 于液晶層34的對(duì)邊的玻璃基體32A和32B的表面上形成偏光板31A和31B。
偏光板31A和31B是一種光學(xué)快門(mén)，用于僅僅通過(guò)沿特定方向振蕩的光(偏振 光)。偏光板31A和31B被布置成以致其偏光軸彼此相差90° ，從而便于液晶層34透過(guò)或 阻擋來(lái)自照明裝置2a的白色光束WL。 玻璃基體32A和32B通常對(duì)可見(jiàn)光來(lái)說(shuō)是透明的。于是，基體32A和32B并不局 限于玻璃基體，只要它們對(duì)可見(jiàn)光來(lái)說(shuō)是透明的，不過(guò)也可使用透明的樹(shù)脂基體。應(yīng)注意驅(qū) 動(dòng)電路(未示出)形成于玻璃基體32A中。這些電路包括TFT(薄膜晶體管)和配線。TFT 與透明像素電極33電連接，起驅(qū)動(dòng)元件的作用。 例如，透明像素電極33由IT0(氧化銦錫)制成，起像素的像素電極作用。透明電 極35也由例如IT0制成，起公共的對(duì)置電極的作用。 例如，液晶層34由TN(扭曲向列)或STN(超扭曲向列)式液晶制成。液晶層34 按照由未示出的驅(qū)動(dòng)電路施加的電壓，利用像素透過(guò)或阻擋來(lái)自照明裝置2a的白色光束 WL。 每?jī)蓚€(gè)濾色片36之間設(shè)置一個(gè)黑色矩陣37。黑色矩陣37阻擋來(lái)自照明裝置2a的白色光束WL，從而防止白色光束WL被射到液晶面板3的觀察側(cè)。 濾色片36把來(lái)自照明裝置2a的白色光束WL分離成紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)三原 色。濾色片36包括紅、綠和藍(lán)濾色片。紅、綠和藍(lán)濾色片分別有選擇地透過(guò)在紅、綠和藍(lán)波 長(zhǎng)范圍中的光線。 在按照本實(shí)施例的液晶顯示裝置中，來(lái)自照明裝置2a的藍(lán)色和紅色LED 50B和 50R的藍(lán)色和紅色光束被射到綠色熒光體層18。作為用藍(lán)色光束激發(fā)的結(jié)果，來(lái)自綠色熒 光體層18的綠色光束與藍(lán)色和紅色光束混合，并被射到擴(kuò)展板16。綠色、紅色和藍(lán)色光束 的混合產(chǎn)生白色光束WL。白色光束WL的亮度不均勻性被擴(kuò)散層23減小，白色光束WL由棱 鏡板24引導(dǎo)。 入射到液晶面板3的白色光束WL由基于視頻信號(hào)，在透明像素電極33和透明電 極35之間施加的電壓調(diào)制，并由與相應(yīng)顏色相關(guān)的濾色片36分離。這導(dǎo)致由紅色、綠色和 藍(lán)色光束LO。 L0g和L0b構(gòu)成的顯示光束L0被射到位于液晶面板2的觀察側(cè)的顯示面上， 從而允許顯示彩色圖像。 在按照本實(shí)施例的液晶顯示裝置中，施加于構(gòu)成像素部分的透明像素電極33的 電壓的開(kāi)啟和關(guān)閉由與透明像素電極33電連接的驅(qū)動(dòng)元件(TFT)控制。與構(gòu)成液晶顯示 裝置la的藍(lán)色和紅色LED 50B和50R的點(diǎn)亮和熄滅同步地開(kāi)啟和關(guān)閉施加于透明像素電 極33的電壓。 在液晶顯示裝置中，提供圖像顯示期間和黑色顯示期間。在圖像顯示期間中，驅(qū)動(dòng) 元件被開(kāi)啟。在黑色顯示期間中，插入適合于關(guān)閉驅(qū)動(dòng)元件的黑色圖像數(shù)據(jù)。黑色圖像數(shù)據(jù) 被插入幀的一部分，即，單一或多條掃描線中。當(dāng)顯示黑色圖像時(shí)，位于與黑色插入?yún)^(qū)(其 中插入黑色圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域被稱(chēng)為"黑色插入?yún)^(qū)")相關(guān)的位置的、構(gòu)成照明裝置2a的LED 元件(藍(lán)色和紅色LED)與黑色插入?yún)^(qū)的移動(dòng)同步地被關(guān)閉。 S卩，位于與除黑色插入?yún)^(qū)之外的區(qū)域相關(guān)的位置的藍(lán)色和紅色發(fā)光元件被開(kāi)啟， 而位于與黑色插入?yún)^(qū)相關(guān)的位置的那些藍(lán)色和紅色發(fā)光元件被關(guān)閉。這種控制實(shí)現(xiàn)偽脈沖 控制，從而提供增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)圖像可視性，并有助于改善快速移動(dòng)圖像顯示的特性和色質(zhì)。
在圖2中所示的構(gòu)造中，分別來(lái)自藍(lán)色和紅色LED 50B和50R的藍(lán)色和紅色光束 順序射到綠色熒光體層18和擴(kuò)散板16。不過(guò)，另一方面，來(lái)自藍(lán)色和紅色LED 50B和50R 的光束可順序射到擴(kuò)散板16和綠色熒光體層18。 另一方面，可以不使用擴(kuò)散層23，可不在擴(kuò)散板16的表面上形成綠色熒光體層 18。改為可在光入射側(cè)的棱鏡板24、擴(kuò)散層25或偏光板31A的表面上形成綠色熒光體層 18。另一方面，作為光擴(kuò)散顆粒，樹(shù)脂微粒，比如P匿A(聚甲基丙烯酸甲酯)顆粒或交聯(lián)的 聚苯乙烯(PS)顆?；蛘哂蔁o(wú)機(jī)材料制成的各種公知微粒可以和綠色熒光體一起捏合并分 散在粘結(jié)料(粘合劑)中，從而形成光擴(kuò)散能力增強(qiáng)的綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)。該綠色 熒光體層18可以用作圖2中所示的擴(kuò)散板16，這種情況下，可以省略圖2中所示的綠色熒 光體層18。 圖3是描述按照本發(fā)明的實(shí)施例的使用直下式背光的液晶顯示裝置la'的示意 構(gòu)造的橫截面圖。 在圖3中所示的構(gòu)造中，使用擴(kuò)散膜19，而不是圖2中所示的在擴(kuò)散板16的表面 上形成綠色熒光體層18的擴(kuò)散層23。擴(kuò)散膜9具有在透明的支持板6上形成的綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8。 如圖3中所示，液晶顯示裝置la'包括液晶面板3和設(shè)置在液晶面板3的背面(與 圖像觀察側(cè)相反的一側(cè))的照明裝置2a。照明裝置2a作為背光被布置在液晶面板3的背 面，并直接在液晶面板3之下。即，液晶顯示裝置la'是透射式顯示裝置，并被構(gòu)造成利用 來(lái)自照明裝置2a的白色光束WL，把顯示光束L0射到液晶面板2的顯示面上。顯示光束L0 由紅、綠和藍(lán)色光束LO。 L0g和L0b構(gòu)成。 在圖3中所示的照明裝置2a的構(gòu)造中，多個(gè)LED 50 二維排列在光源腔52的底面 上，圖2中所示構(gòu)造的情況一樣。每個(gè)LED 50包括三個(gè)藍(lán)色LED 50B和一個(gè)紅色LED 50R。 棱鏡板24被布置在光源腔52之上，以覆蓋光源腔52。在棱鏡板24之上再布置擴(kuò)散膜9。 擴(kuò)散膜9包括形成于透明支持基體6上的綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8。應(yīng)注意擴(kuò)散膜9可 被布置在棱鏡板24之下。 分別來(lái)自藍(lán)色和紅色LED 50B和50R的藍(lán)色和紅色光束與作為用藍(lán)色光束激發(fā)的
結(jié)果，來(lái)自綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8的綠色光束的混合，從而產(chǎn)生白色光束WL。 擴(kuò)散膜(板)9用于擴(kuò)散射向液晶面板3的白色光束WL，從而提供不均勻性減小的
亮度。另一方面，棱鏡板24用于引導(dǎo)來(lái)自藍(lán)色和紅色LED 50B和50R的光束。 圖3中的液晶面板3的構(gòu)造和圖2中的液晶面板3的構(gòu)造相同，從而其說(shuō)明將被省略。在按照本實(shí)施例的液晶顯示裝置中，來(lái)自藍(lán)色和紅色LED 50B和50R的光束由棱
鏡板24引導(dǎo)，并被射到綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8上。作為用來(lái)自藍(lán)色LED 50B的藍(lán)色
光束激發(fā)的結(jié)果，來(lái)自綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8的綠色光束與來(lái)自藍(lán)色和紅色LED 50B
和50R的藍(lán)色和紅色光束混合，從而產(chǎn)生亮度不均勻性被減小的白色光束WL。在圖3中所示的構(gòu)造中，來(lái)自藍(lán)色和紅色LED 50B和50R的光束順序射到綠色熒
光體層(光擴(kuò)散層)8和透明支持板6上。不過(guò)，另一方面，來(lái)自藍(lán)色和紅色LED 50B和50R
的光束可順序射到透明支持基體6和綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8上。 另一方面，可以不使用擴(kuò)散膜9，可不在透明支持基體6的表面上形成綠色熒光體
層(光擴(kuò)散層)8。改為可在光入射側(cè)的偏光板31A的表面上形成綠色熒光體層(光擴(kuò)散
層)8。 在上面說(shuō)明的照明裝置2a中，綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8可包括任意各種公知 的光擴(kuò)散劑。除了綠色熒光體之外，綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8還可包括樹(shù)脂微粒，比如 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)顆?；蛘哂蔁o(wú)機(jī)材料制成的微粒，作為適合于增強(qiáng)光擴(kuò)散能力 的光擴(kuò)散顆粒?？梢允褂酶鞣N粘結(jié)料(粘合劑)來(lái)形成綠色熒光體層(光擴(kuò)散層)8。
〈應(yīng)用例子〉 下面首先說(shuō)明其中研究在照明裝置中使用的熒光體的劣化的應(yīng)用例子。
[熒光體劣化測(cè)試] 氮化物和氮氧化物熒光體被認(rèn)為非?？煽?。于是，測(cè)試公知的氧化物熒光體(Sr，
Ba)2Si04:Eu和公知的硫化物熒光體SrGa2S4:Eu的可靠性。 圖4是描述在本發(fā)明的應(yīng)用例子中，熒光體劣化測(cè)試的結(jié)果的示圖。 圖4關(guān)于放在溫度6(TC，濕度90%的環(huán)境測(cè)試器中的綠色熒光體，圖解說(shuō)明過(guò)去
的停留時(shí)間(熒光體被單獨(dú)留在測(cè)試器中的時(shí)間)與當(dāng)在每個(gè)過(guò)去的停留時(shí)間之后，從測(cè)試器中取出熒光體并用藍(lán)色光束激發(fā)時(shí)，綠色熒光體發(fā)射的綠色熒光的亮度隨著時(shí)間的變 化的關(guān)系曲線。在圖4中，水平軸表示過(guò)去的時(shí)間，垂直軸表示由當(dāng)過(guò)去時(shí)間為0時(shí)的亮度 標(biāo)準(zhǔn)化的亮度維持率(％)。 如圖4中所示，已發(fā)現(xiàn)(Sr， Ba)2Si04:Eu和SrGa2S4:Eu它們本身幾乎不表現(xiàn)出任 何亮度降低。 下面說(shuō)明通過(guò)用其中分散有綠色熒光體的樹(shù)脂包埋LED元件而制造的照明裝置 的劣化測(cè)試。[利用LED元件的照明裝置中的熒光體劣化測(cè)試] 制備照明裝置，一個(gè)照明裝置是通過(guò)用其中捏合氧化物熒光體(Sr， Ba)2Si04:Eu
的透明有機(jī)硅樹(shù)脂灌封藍(lán)色LED芯片封裝而制備的，另一個(gè)照明裝置是通過(guò)用其中捏合硫
化物熒光體SrGa2S4:Eu的透明有機(jī)硅樹(shù)脂灌封藍(lán)色LED芯片封裝而制備的。使用所謂的側(cè)
發(fā)射極LED元件。這種LED元件借助高的發(fā)射方向性，在LED芯片正上方提供較低的亮度，
在LED芯片的兩側(cè)提供較高的亮度。該LED元件具有20mA的額定電流。 圖5是描述在本實(shí)施例的應(yīng)用例子中的照明裝置中，熒光體劣化測(cè)試的結(jié)果的示圖。 圖5關(guān)于放在溫度6(TC，濕度90%的環(huán)境測(cè)試器中的照明裝置，圖解說(shuō)明過(guò)去的 停留時(shí)間(均包括用其中分散有綠色熒光體的有機(jī)硅樹(shù)脂包埋的LED元件的照明裝置被單 獨(dú)留在測(cè)試器中的時(shí)間)與當(dāng)在每個(gè)過(guò)去的停留時(shí)間之后，從測(cè)試器中取出照明裝置并用 藍(lán)色光束激發(fā)綠色熒光體時(shí)，綠色熒光體發(fā)射的綠色熒光的亮度隨著時(shí)間的變化的關(guān)系曲 線。在圖5中，水平軸表示過(guò)去的時(shí)間，垂直軸表示由當(dāng)過(guò)去時(shí)間為0時(shí)的亮度標(biāo)準(zhǔn)化的亮 度維持率(％)。 如圖5中所示，已發(fā)現(xiàn)氧化物熒光體(Sr，Ba)2Si04:Eu亮度沒(méi)有變化。不過(guò)，當(dāng)單 獨(dú)測(cè)試時(shí)不表現(xiàn)出任何亮度劣化的硫化物熒光體SrGa2S4:Eu表現(xiàn)出亮度劣化。
[硫化物熒光體的亮度劣化的原因] 為了研究硫化物熒光體SrGa2S4:Eu的亮度劣化，通過(guò)切割照明裝置，觀察LED元件 的橫截面圖像。 圖6A-6C是描述在本發(fā)明的應(yīng)用例子中，使用LED元件的照明裝置的劣化的示圖。
圖6A是圖解說(shuō)明照明裝置中，包括LED元件的部分橫截面的橫截面圖。照明裝置 包括用其中分散綠色熒光體的樹(shù)脂包埋的LED元件。圖6B是圖6A中所示的部分'a'的 光學(xué)圖像(放大倍數(shù)350X)。圖6C是圖6A中所示的部分'b'的掃描電子顯微鏡圖像。
如圖6A中所示，側(cè)發(fā)射極LED元件60通過(guò)絲焊63結(jié)合在引線框62上。此外，在 LED元件周?chē)峁┓庋b樹(shù)脂64。無(wú)機(jī)顆粒分散在封裝樹(shù)脂64中，從而獲得較高的折射率。 用其中分散有綠色熒光體的透明有機(jī)硅樹(shù)脂包埋LED元件60。 如圖6B中所示，在引線框62的電極區(qū)中出現(xiàn)變黑的部分66。變黑的部分66被認(rèn) 為可歸因于熒光體劣化。在LED封裝中，Ag薄膜常被用作反射板，Ag膏用作粘結(jié)劑。擴(kuò)散 的Ag與硫化物熒光體的硫原子反應(yīng)形成硫化銀，從而使熒光體劣化。 圖6C圖解說(shuō)明引線框62的橫截面的掃描電子顯微鏡圖像，以及用X射線能量色 散譜得到的元素分析結(jié)果。在引線框62的電極上可觀察到Ag薄膜的存在。電極由包含Cu 和Fe的材料制成。確認(rèn)Ag薄膜既被用作電極又被用作反射板，并且發(fā)現(xiàn)變黑的部分66可歸因于硫化銀的產(chǎn)生。 盡管一些可從市場(chǎng)獲得的LED不包含Ag，不過(guò)最好能夠獲得高度可靠的照明裝 置，和具有所述照明裝置的顯示裝置，包括背光和具有所述照明裝置的液晶電視機(jī)，而不依 賴(lài)于LED供應(yīng)商以及LED結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。諸如能夠適應(yīng)任意結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的LED的背光系統(tǒng)之 類(lèi)的照明裝置極其有用。 下面說(shuō)明其中研究以上面說(shuō)明的本發(fā)明的實(shí)施例為基礎(chǔ)的照明裝置的特性劣化 的應(yīng)用例子。[照明裝置結(jié)構(gòu)] 作為具有遠(yuǎn)離LED封裝設(shè)置的綠色熒光體的照明裝置結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，利用如圖 1中所示的四個(gè)LED元件制備簡(jiǎn)單構(gòu)造的照明裝置，以研究亮度劣化。該照明裝置使用通過(guò) 僅僅用綠色熒光體涂覆樹(shù)脂片材而制備的綠色熒光體層。該照明裝置是如下制備的。
如圖5中所示表現(xiàn)出明顯劣化的硫化物熒光體SrGa2S4:Eu被用作熒光體。通過(guò) 把30g 基纖維素( 一級(jí)品，Kanto Chemical, 100cp)溶解在醋酸丁酯( 一級(jí)品，Kanto Chemical)中制備樹(shù)脂。以重量比100 : 40混合和分散該樹(shù)脂和熒光體SrGa2S4:Eu。隨 后，借助印刷方法把該混合物涂到188微米厚的PET片材上，從而制造10微米厚的綠色熒 光體層53。應(yīng)注意有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯樹(shù)脂也可用作其中分散熒光體的樹(shù)脂。
都使用Ag的三個(gè)藍(lán)色LED(LUMILEDS的LUMILEDSLXK2-PR12-M00)和一個(gè)紅色 LED(LUMILEDS的LUMILEDSLXK2-PD12-Q00)被用作LED。這些LED是側(cè)發(fā)射極LED。藍(lán)色和 紅色LED都具有350mA的額定電流。 如上所述，制備了如圖1中圖解說(shuō)明的照明裝置2。照明裝置2包括適合于發(fā)射藍(lán)
色光束的藍(lán)色LED 50B，適合于發(fā)射紅色光束的紅色LED 50R和具有形成于樹(shù)脂片材上的
綠色熒光體層的綠色熒光體層53。在照明裝置2中，用藍(lán)色光束激發(fā)綠色熒光體層，從而發(fā)
射綠色光束，所述綠色光束隨后與藍(lán)色和紅色光束混合，從而發(fā)出白色光束。 下面說(shuō)明照明裝置的特性劣化測(cè)試。[照明裝置的劣化測(cè)試] 圖7是描述在本發(fā)明的應(yīng)用例子中，照明裝置的劣化測(cè)試的結(jié)果的示圖。
圖7關(guān)于放置在溫度6(TC和濕度90^的環(huán)境測(cè)試器中的，具有彼此分離設(shè)置的藍(lán) 色LED元件和綠色熒光體層的照明裝置，圖解說(shuō)明過(guò)去的停留時(shí)間(照明裝置被單獨(dú)留在 測(cè)試器中的時(shí)間)與當(dāng)在每個(gè)過(guò)去的停留時(shí)間之后，從測(cè)試器中取出照明裝置并用藍(lán)色光 束激發(fā)綠色熒光體時(shí)，綠色熒光體發(fā)射的綠色熒光的亮度隨著時(shí)間的變化的關(guān)系曲線。在 圖7中，水平軸表示過(guò)去的時(shí)間，垂直軸表示由當(dāng)過(guò)去時(shí)間為0時(shí)的亮度標(biāo)準(zhǔn)化的亮度維持 率(％ )。 如圖7中所示，和圖5中所示的結(jié)果不同，熒光體未表現(xiàn)出任何亮度劣化。此外， 為了便于確認(rèn)，利用(Sr，Ba)^i(VEu(該熒光體的折射率為1.628)制備熒光體層，并對(duì)其 進(jìn)行和上面所述相同的劣化測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)盡管和上述照明裝置的情況一樣，藍(lán)色LED使 用Ag，不過(guò)，熒光體層未表現(xiàn)出任何亮度劣化。 如上所述，當(dāng)相互分離地設(shè)置LED元件和綠色熒光體層時(shí)，即使使用硫化物熒光 體，也能夠獲得性能與無(wú)亮度劣化的非硫化物熒光體類(lèi)似的照明裝置。使熒光體和LED分 隔設(shè)置的這種構(gòu)造提供使用任意LED，而不考慮LED的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)，并且不僅使用硫化物熒
14光體，而且使用任意種類(lèi)的熒光體的照明裝置。 下面說(shuō)明具有不同構(gòu)造的白色照明裝置之間的比較結(jié)果。 下面把構(gòu)造與用于獲得圖7中所示劣化測(cè)試結(jié)果的構(gòu)造相同的照明裝置稱(chēng)為單 熒光體層雙色LED激發(fā)照明裝置。該照明裝置包括由硫化物熒光體SrGa2S4:Eu制成的綠色 熒光體層，三個(gè)藍(lán)色LED和一個(gè)紅色LED。 下面，包括適合于發(fā)射藍(lán)色光束的一個(gè)藍(lán)色LED，適合于發(fā)射綠色光束的兩個(gè)綠色 LED和適合于發(fā)射紅色光束的一個(gè)紅色LED的白色照明裝置將被簡(jiǎn)稱(chēng)為三色LED照明裝置， 并被稱(chēng)為比較例1 。在該照明裝置中，藍(lán)色、綠色和紅色光束被混合在一起，從而射出白色光 束。 下面，把包括適合于發(fā)射藍(lán)色光束的藍(lán)色LED，和綠色及紅色熒光體層的照明裝置
簡(jiǎn)稱(chēng)為雙熒光體層單色LED激發(fā)照明裝置，并被稱(chēng)為比較例2。在該照明裝置中，通過(guò)用藍(lán)
色光束激發(fā)綠色和紅色熒光體層，分別發(fā)射綠色和紅色光束，藍(lán)色、綠色和紅色光束被混合
在一起，從而射出白色光束。[單熒光體層雙色LED激發(fā)照明裝置] 這種單熒光體層雙色LED激發(fā)照明裝置的構(gòu)造和用于獲得圖7中所示的劣化測(cè)試 結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同。照明裝置使用由硫化物熒光體SrGa2S4:Eu制成的綠色熒光體層，三個(gè)藍(lán) 色LED和一個(gè)紅色LED。于是，其描述將被省略。 [O1 [三色LED照明裝置(比較例1)] 圖8A和8B是描述比較例中的三色照明裝置的示意構(gòu)造的透視圖。圖8A是圖解
說(shuō)明該照明裝置的內(nèi)部示意構(gòu)造的透視圖。圖8B是圖解說(shuō)明其外觀的透視圖。 如圖8A和8B中所示，三色LED照明裝置2'包括四個(gè)LED和一個(gè)擴(kuò)散板56。
Sumitomo Chemical的SUMIPEX E RM800被用作擴(kuò)散板56。 一個(gè)藍(lán)色LED 50B(LUMILEDS
的LUMILEDSLXK2-PR12-M00)，兩個(gè)綠色LED 50G (LUMILEDS的LUMILEDSLXK2-PM12-R00)，和
一個(gè)紅色LED 50R (LUMILEDS的LUMILEDSLXK2-PD12-Q00)被用作LED。紅色LED 50R具有
350mA的額定電流，和(0.703,0.294)的色度。[雙熒光體層單色LED激發(fā)照明裝置(比較例2)] 雙熒光體層單色LED激發(fā)照明裝置不具有在圖1中所示的照明裝置中使用的紅色 LED 50R。該照明裝置改為包括用由硫化物熒光體CaS:Eu制成的紅色熒光體和另一硫化物 熒光體SrGa2S4:Eu的混合物印刷的PET片材，所述混合物中，紅色熒光體和硫化物熒光體 SrGa2S4:Eu的重量比為20 : 80。硫化物熒光體CaS:Eu提供81 %的極高內(nèi)部量子效率，和 高的色純度。在圖1中，所有四個(gè)LED都是藍(lán)色LED。 比較獲得相同亮度所需的能耗，發(fā)現(xiàn)單熒光體層雙色LED激發(fā)照明裝置的能耗 為三色LED照明裝置(比較例1)的能耗的70%。盡管三色LED照明裝置(比較例1) 的發(fā)射效率為46(lm(l咖en)/W)，不過(guò)單熒光體層雙色LED激發(fā)照明裝置的發(fā)射效率為 72 (lm(lumen)/W)。發(fā)射效率的這種差異可歸因于綠色LED和使用藍(lán)色LED的綠色熒光體 之間發(fā)射效率的差異。另一方面，雙熒光體層單色LED激發(fā)照明裝置的能耗為單熒光體層 雙色LED激發(fā)照明裝置的能耗的51 % 。這可歸因于紅色LED和通過(guò)用藍(lán)色LED激發(fā)紅色熒 光體的紅光發(fā)射之間的效率差異。下面說(shuō)明這種差異。在三色LED照明裝置(比較例1)中，紅色LED的發(fā)射效率為35. 8 (lm/W)。此夕卜，
15使用的紅色熒光體層的厚度約為34微米。這樣做是為了便于比較，以保證來(lái)自藍(lán)色LED的 藍(lán)色光束主要被紅色熒光體層吸收，而不通過(guò)紅色熒光體層。用藍(lán)色LED激發(fā)紅色熒光體 層，以測(cè)量紅光發(fā)射效率。發(fā)現(xiàn)發(fā)射效率為6.59(lm/W)，色度為(0.704,0.296)。
根據(jù)上面所述，在相同的色度點(diǎn)(0. 70， 0. 3)，紅色LED產(chǎn)生與通過(guò)和藍(lán)色LED激發(fā) 紅色熒光體，由紅光發(fā)射獲得的發(fā)射效率相比，明顯更高的發(fā)射效率。顯然由于作為整體的 白光的發(fā)射效率的顯著降低，重要的是在使用紅色熒光體的雙熒光體層單色LED激發(fā)照明 裝置(比較例2)中，僅僅使用綠色熒光體層作為熒光體層。這就是在本發(fā)明的實(shí)施例中， 為什么只使用綠色熒光體層作為熒光體層的原因。 應(yīng)注意在按照本發(fā)明的實(shí)施例的照明裝置中，綠色熒光體層并不局限于以綠色熒 光體層53的形式形成的熒光體層。綠色熒光體層只需要被設(shè)置成與藍(lán)色和紅色LED封裝 分離。于是，例如，如果電視機(jī)被看作顯示裝置，那么通過(guò)用綠色熒光體涂敷液晶面板的背 面，可形成熒光體層。即使在這種情況下，由于綠色熒光體的高折射率，光線也被擴(kuò)散。
如上所述，即使使用任意構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的藍(lán)色LED芯片和任意熒光體，本發(fā)明的實(shí) 施例也能獲得高度可靠、高效的照明裝置，和具有該照明裝置的顯示裝置。
盡管上面說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不過(guò)本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例或應(yīng)用 例子，相反可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)原理以各種方式修改本發(fā)明。 如上所述，即使使用任意構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的藍(lán)色LED芯片和任意熒光體，本發(fā)明的實(shí) 施例仍能提供高度可靠、高效的照明裝置。 本申請(qǐng)包含與在2008年10月8日向日本專(zhuān)利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利申請(qǐng) JP2008-261285中公開(kāi)的主題相關(guān)的主題，該專(zhuān)利申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容在此引為參考。
權(quán)利要求
一種照明裝置，包括適合于發(fā)射藍(lán)色光束的藍(lán)色發(fā)光元件；和與藍(lán)色發(fā)光元件分離布置的、能夠起光擴(kuò)散層作用的綠色熒光體層，所述綠色熒光體層包括當(dāng)被藍(lán)色光束激發(fā)時(shí)，適合于發(fā)射綠色熒光的綠色熒光體，所述綠色熒光體具有1.49以上的折射率和79％以上的量子效率。
2. 按照權(quán)利要求l所述的照明裝置，其中綠色熒光體層形成于透明支持板或光擴(kuò)散板的表面上。
3. 按照權(quán)利要求l所述的照明裝置，包括與藍(lán)色發(fā)光元件并排排列的、適合于發(fā)射紅色光束的紅色發(fā)光元件，其中藍(lán)色、綠色和紅色光束被混合在一起，從而射出白色光束。
4. 按照權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中綠色熒光體層設(shè)置在藍(lán)色發(fā)光元件之上。
5. 按照權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中藍(lán)色發(fā)光元件和紅色發(fā)光元件是發(fā)光二極管。
6. 按照權(quán)利要求3所述的照明裝置，其中綠色熒光體由SrGa2S4:Eu或(Sr， Ba)2Si04構(gòu)成。
7. —種以照明裝置作為背光的顯示裝置，所述照明裝置包括適合于發(fā)射藍(lán)色光束的藍(lán)色發(fā)光元件，禾口與藍(lán)色發(fā)光元件分離布置的、能夠起光擴(kuò)散層作用的綠色熒光體層，所述綠色熒光體層包括當(dāng)被藍(lán)色光束激發(fā)時(shí)，適合于發(fā)射綠色熒光的綠色熒光體，所述綠色熒光體具有1. 49以上的折射率和79%以上的量子效率。
8. 按照權(quán)利要求7所述的顯示裝置，其中綠色熒光體層設(shè)置在背光的光發(fā)射側(cè)或顯示面板的光入射側(cè)。
9. 按照權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中顯示面板是液晶面板。
10. 按照權(quán)利要求7所述的顯示裝置，包括與背光的點(diǎn)亮和熄滅同步地開(kāi)啟和關(guān)閉的像素部分。
全文摘要
公開(kāi)一種照明裝置，包括適合于發(fā)射藍(lán)色光束的藍(lán)色發(fā)光元件；和與藍(lán)色發(fā)光元件分離布置的，能夠起光擴(kuò)散層作用的綠色熒光體層，所述綠色熒光體層包括當(dāng)被藍(lán)色光束激發(fā)時(shí)，適合于發(fā)射綠色熒光的綠色熒光體，所述綠色熒光體具有1.49以上的折射率和79％以上的量子效率。
文檔編號(hào)F21V9/10GK101718409SQ20091020446
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月8日
發(fā)明者五十嵐崇裕, 伊澤孝昌, 楠木常夫 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社