[發(fā)明專利]發(fā)光器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910141738.9
• 申請(qǐng)日: 2006-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN101562227A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 增田昌嗣;加藤正明;井之口司
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 夏普株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;C09K11/77
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳瑞豐

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2006年5月30日、申請(qǐng)?zhí)枮?00610087861.3且發(fā)明名稱為“發(fā)光器件及其制造方法”的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本非臨時(shí)申請(qǐng)基于分別于2005年5月30日、2005年7月12日和2006年3月6日提交日本專利局的日本專利申請(qǐng)2005-157056、2005-202851和2006-059689，它們的全部?jī)?nèi)容通過引用而結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光器件或發(fā)白光器件的改善，所述的器件包括用于發(fā)光一次光的半導(dǎo)體發(fā)光元件和包含用于吸收一次光，然后發(fā)射二次光的磷光體的波長轉(zhuǎn)換單元。

背景技術(shù)

包括半導(dǎo)體發(fā)光元件和波長轉(zhuǎn)換單元的發(fā)光器件或發(fā)白光器件作為期望實(shí)現(xiàn)低能耗、小型化、高亮度和寬范圍的顏色再現(xiàn)性的第二代發(fā)光器件或發(fā)白光器件已經(jīng)引起關(guān)注，對(duì)其的研究和開發(fā)已經(jīng)強(qiáng)有力地進(jìn)行。

將GaN-基光發(fā)光元件、ZnO-基光發(fā)光元件等用作半導(dǎo)體光發(fā)光元件。將波長在從紫外線較長波長至藍(lán)色(即，約380nm至約480nm)范圍內(nèi)的光用作從發(fā)光元件發(fā)射的一次光。已經(jīng)提出了使用各種適合將一次光轉(zhuǎn)化為二次光的磷光體的波長轉(zhuǎn)換單元。

具有這種波長轉(zhuǎn)換功能的發(fā)光器件的一個(gè)實(shí)例公開于日本專利公開No.2004-071357中。該文件描述作為磷光體的InN-基納米晶體的使用，但是沒有給出其發(fā)光性能的詳細(xì)解釋。日本專利公開No.2004-179644公開了一種考慮到多層磷光體層每層的光散射效率的發(fā)光器件，所述的每層包括加入在樹脂中的光散射劑。同樣，在該文件中，沒有磷光體層的發(fā)光性能詳細(xì)解釋。

同時(shí)，在發(fā)白光器件的應(yīng)用領(lǐng)域中，其作為在液晶顯示器(LCD)(特別是在液晶電視(TV)機(jī))或用于照相機(jī)的閃光燈的發(fā)白光器件中的應(yīng)用是最重要的。需要發(fā)白光器件具有高的發(fā)光效率，同時(shí)具有良好的顏色再現(xiàn)性。具體而言，優(yōu)選發(fā)白光器件能夠獲得類似于無色黑體輻射的白光。

日本專利公開Nos.2004-071357和2004-179644關(guān)于發(fā)光器件中包括的多種磷光體的發(fā)光性能沒有給出詳細(xì)解釋并且對(duì)于多種磷光體的相對(duì)安排順序的效果沒有給出技術(shù)考慮。

考慮到在發(fā)光器件的操作期間防止通過紫外線光惡化包含磷光體的樹脂層，在使用峰值波長為對(duì)應(yīng)于藍(lán)光波長范圍的400nm至500nm范圍內(nèi)的發(fā)光元件的情況下，適合于一次光波長的波長轉(zhuǎn)換單元中(即，其中包含多種磷光體中)的可見光范圍內(nèi)的激發(fā)特性具有關(guān)鍵的意義。

換言之，為了將包含多種磷光體的波長轉(zhuǎn)換單元的性能發(fā)揮至發(fā)光器件中的最大程度，重要的是考慮到相應(yīng)磷光體的激發(fā)性能，配置磷光體的最佳疊層狀態(tài)。

另一方面，為了提高發(fā)白光器件的顏色再現(xiàn)性，理想的是使用對(duì)于紅、綠和藍(lán)三原色每種顏色顯示高光譜純度的光源。可想到的是將LED(發(fā)光二極管)或半導(dǎo)體激光器例如用于每種顏色的光源。但是，不能得到具有良好綠光發(fā)光效率的半導(dǎo)體光源。此外，每種半導(dǎo)體光源的亮度需要相互獨(dú)立地控制，這需要大型的驅(qū)動(dòng)電路。

至于使用一種半導(dǎo)體光源而實(shí)現(xiàn)白光源的方法，日本專利公開No.10-242513公開了一種使用藍(lán)色LED和通過藍(lán)光激發(fā)并且發(fā)射黃光的磷光體的組合的方法。但是，由這種方法，存在的問題在于顏色再現(xiàn)性差，原因在于除了紅色組分不足外，綠色的光譜純度低。

同樣地，已經(jīng)提出各種方法，在每種方法中，將用于發(fā)射在從相對(duì)較長波長紫外線光至藍(lán)色的范圍(即，從380nm至480nm)內(nèi)的光的LED與發(fā)射響應(yīng)由LED發(fā)射的一次光的藍(lán)色、綠色或紅光的磷光體組合。例如，日本專利公開No.2004-327492公開了一種為了提高綠色發(fā)光效率而使用僅用于綠光的磷光體的方法。但是，在該文件中公開的這種方法還需要大型驅(qū)動(dòng)電路，因?yàn)樗褂枚喾N半導(dǎo)體發(fā)光元件。

日本專利公開No.2002-171000公開了將用于發(fā)射紫外線光的LED與發(fā)射響應(yīng)由LED發(fā)射的一次光的藍(lán)色、綠色和紅光的多種磷光體的方法。但是，該文件沒有對(duì)LED和多種磷光體的最佳組合，特別是對(duì)制備能夠當(dāng)作黑體輻射同時(shí)在大范圍內(nèi)達(dá)到高發(fā)光效率和良好顏色再現(xiàn)性的組合給出建議。具體地，由在日本專利公開No.2002-171000中公開的磷光體，特別是在用于發(fā)射紅光的磷光體中發(fā)光效率不夠。

現(xiàn)在，發(fā)白光器件主要包括用于發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光元件，其與通過藍(lán)光激發(fā)，然后發(fā)射黃光的三價(jià)鈰活化的(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂磷光體或二價(jià)銪活化的(Sr，Ba，Ca)₂SiO₄磷光體組合。