(57)【要約】【課題】  高い発光効率を有するように構造が改善された白色発光素子を提供することである。【解決手段】光源素子と、光源素子の周囲で光源によって励起されて白色光を発光するものであって、発光ナノ粒子と、無機蛍光体を含む蛍光体と、を備える白色発光素子である。【選択図】図１
2006313902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源素子と、
前記光源素子の周囲で前記光源によって励起されて白色光を発光する、発光ナノ粒子と、
無機蛍光体を含む蛍光体と、
を備えることを特徴とする白色発光素子。
【請求項２】
前記発光ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族半導体化合物量子ドット及びＩＩＩ−Ｖ族半導体量子ドットからなる群から選択される少なくとも一種を含み、前記発光ナノ粒子による紫外線吸光度が５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の白色発光素子。
【請求項３】
前記発光ナノ粒子は、赤色発光ナノ粒子、緑色発光ナノ粒子及び青色発光ナノ粒子からなる群から選択される少なくとも一種を含み、
前記無機蛍光体は、赤色無機蛍光体、緑色無機蛍光体及び青色無機蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の白色発光素子。
【請求項４】
前記赤色無機蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋からなる群から選択される少なくとも一種であり、
前記緑色無機蛍光体は、ＹＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８，２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋からなる群から選択される少なくとも一種であり、
前記青色無機蛍光体は、（Ｓｒ，Ｍｇ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋；ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋；ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項３に記載の白色発光素子。
【請求項５】
前記光源は、３６０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長範囲を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項６】
前記光源素子は、ＧａＮ系発光素子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項７】
光源素子と、
前記光源素子の周囲で前記光源によって励起されて白色光を発光する発光ナノ粒子と、
無機蛍光体を含む蛍光体と、
を備え、前記蛍光体は、
前記光源素子上に形成されるものであって、赤色発光ナノ粒子及び赤色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第１蛍光体層と、
前記第１蛍光体層上に形成されるものであって、緑色発光ナノ粒子及び緑色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第２蛍光体層と、
前記第２蛍光体層上に形成されるものであって、青色発光ナノ粒子及び青色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第３蛍光体層と、
を備えることを特徴とする白色発光素子。
【請求項８】
前記発光ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族半導体化合物量子ドットまたはＩＩＩ−Ｖ族半導体量子ドットからなり、前記発光ナノ粒子による紫外線吸光度が５０％以下であることを特徴とする請求項７に記載の白色発光素子。
【請求項９】
前記赤色無機蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋からなる群から選択される少なくとも一種であり、
前記緑色無機蛍光体は、ＹＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８，２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋からなる群で選択される少なくとも一種であり、
前記青色無機蛍光体は、（Ｓｒ，Ｍｇ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項７または８に記載の白色発光素子。
【請求項１０】
前記光源は、３６０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長範囲を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項１１】
前記光源素子は、ＧａＮ系発光素子であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項１２】
光源素子と、
前記光源素子の周囲で前記光源によって励起されて白色光を発光する発光ナノ粒子と、
無機蛍光体を含む蛍光体と、
を備え、
前記蛍光体は、
前記光源素子上に形成されるものであって、赤色発光ナノ粒子及び赤色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第１蛍光体層と、
前記第１蛍光体層上に形成されるものであって、緑色発光ナノ粒子及び緑色無機蛍光体のうち少なくとも一方と、
青色発光ナノ粒子及び青色無機蛍光体層のうち少なくとも一方を含む第４蛍光体層と、
を備えることを特徴とする白色発光素子。
【請求項１３】
前記発光ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族半導体化合物量子ドット及びＩＩＩ−Ｖ族半導体量子ドットからなり、前記発光ナノ粒子による紫外線吸光度が５０％以下であることを特徴とする請求項１２に記載の白色発光素子。
【請求項１４】
前記赤色無機蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋からなる群から選択される少なくとも一種であり、
前記緑色無機蛍光体は、ＹＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８，２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋からなる群から選択される少なくとも一種であり、
前記青色無機蛍光体は、（Ｓｒ，Ｍｇ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋からなる群で選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の白色発光素子。
【請求項１５】
前記光源は、３６０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長範囲を有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【請求項１６】
前記光源素子は、ＧａＮ系発光素子であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の白色発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色発光素子に係り、さらに詳細には、高い発光効率を有するように構造が改善された白色発光素子に関する。以下発光素子をＬＥＤともいう。
【背景技術】
【０００２】
最近、窒化物半導体系列の青色及び緑色ＬＥＤと、ＩｎＧａＡｌＰを利用した赤色ＬＥＤの発光効率が急上昇しつつ、既存のディスプレイ中心の使用範囲を越えて照明として使用しようとする努力が全世界的に急速に広がっている。ＬＥＤ光源は、既存の光源に比べて極小型であり、消費電力が少なく（１／１０）、寿命が既存の電球に比べて１０倍以上であり、速い反応速度（既存の１０００倍）で既存の光源に比べて非常に優秀な特性を表す。これと共に、紫外線のような有害波の放出がなく、水銀及びその他の放電用ガスを使用しない環境に優しい光源である。特に、地球の温暖化を防止するために１９９７年１２月に採択された京都議定書を通じて、二酸化炭素のガス放出量を２０１０年までには１９９０年のレベルに減らそうとする努力が全世界的に広がるにつれて、日本及びアメリカを含む各国々がエネルギー節約に心血を注いでいる。このような雰囲気で、ＬＥＤが次世代光源として徐々に頭角を現しつつ、ＬＥＤ基盤の次世代照明市場が急成長している。
【０００３】
一般照明への応用のためには、まずＬＥＤを利用した白色光を得ねばならない。白色ＬＥＤを実現する方法は、３つに大別される。第一に、光の三原色である赤色、緑色および青色を発光する３種類のＬＥＤを組み合わせて白色を発光する方法である。この方法は、一つの白色光源を作るために３個のＬＥＤを使用せねばならず、それぞれのＬＥＤを制御する技術が開発されねばならない。第二には、青色ＬＥＤを光源として使用して、黄色蛍光体を励起させることによって白色を発光させる方法が挙げられる。この方法は、発光効率に優れるものの、演色評価数（ＣＲＩ）が低く、電流密度によってＣＲＩが変わる特徴があるため、太陽光に近い白色光を得るためには多くの研究が必要である。最後に、紫外線（ＵＶ）ＬＥＤを光源として利用して、三原色の蛍光体を励起させて白色を発光する方法である。この方法は、高電流下における使用が可能であり、色感が良く、最も活発に研究が進められつつある。しかし、このような白色ＬＥＤの実現において、従来の無機蛍光体からなる三原色の蛍光体が利用されが、このような無機蛍光体、特に赤色無機蛍光体は、発光効率が低いため、高効率及び高発光効率の白色ＬＥＤを具現するのに障害となりうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記従来の技術の問題点を改善するためのものであって、高い発光効率を有するように構造が改善された白色ＬＥＤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による白色ＬＥＤは、光源素子と、前記光源素子の周囲で前記光源によって励起されて白色光を発光する、発光ナノ粒子及び無機蛍光体を含む蛍光体と、を備える。
【０００６】
ここで、前記発光ナノ粒子は、赤色発光ナノ粒子、緑色発光ナノ粒子及び青色発光ナノ粒子からなる群で選択される少なくとも何れか一つを含む。そして、前記無機蛍光体は、赤色無機蛍光体、緑色無機蛍光体及び青色無機蛍光体からなる群で選択される少なくとも何れか一つを含む。
【０００７】
前記発光ナノ粒子は、量子閉じ込め効果を有する所定サイズの半導体粒子（量子ドット）をいい、この際、量子ドットの直径は、１〜１０ｎｍの範囲であり、量子ドットのサイズを制御することによって、所望の波長の発光が得られる。
【０００８】
すなわち、量子サイズの効果によって、様々な波長の光、すなわち、赤色、緑色および青色を含む様々な色を容易に得ることができる。様々な色を放つＬＥＤを作ることができれば、様々な色を放つ量子ドットを組み合わせることによって、白色または様々な色の光を得ることができる。
【０００９】
前記量子ドットは、化学的湿式方法によって合成されうる。ここで、前記化学的湿式方法は、既に公知の技術であり、有機溶媒に前駆体物質を入れて、量子ドットを成長させる方法である。前記量子ドットの一例としては、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅまたはＨｇＳなどのＩＩ−ＶＩ族の化合物が挙げられる。
【００１０】
また、前記量子ドットは、コア・シェル構造を有しうる。ここで、前記コアは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳからなる群から選択される何れか一つの物質を含み、前記シェルは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳからなる群から選択される何れか一つの物質を含む。他に、ＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族の化合物も量子ドットとして使用することが可能である。前記発光ナノ粒子の含有量は、発光ナノ粒子によるＵＶ吸光度を５０％以下になるように制御することが望ましい。
【００１１】
本発明の赤色、緑色、青色無機蛍光体の物質は、特に制限されず、公知の無機蛍光体を使用できる。望ましくは、本発明の赤色無機蛍光体は、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＳｒＹ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｂｉ３＋、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋からなる群から選択される少なくとも一種であり、前記緑色無機蛍光体は、ＹＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｓｒ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８，２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋からなる群から選択される少なくとも一種であり、前記青色無機蛍光体は、（Ｓｒ，Ｍｇ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋からなる群から選択される少なくとも一種を使用することが望ましい。
【００１２】
前記光源は、特に３６０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長範囲を有し、前記光源素子としてＧａＮ系ＬＥＤが利用されうる。
【００１３】
また、本発明による白色ＬＥＤは、光源素子と、前記光源素子の周囲で前記光源により励起されることによって白色光を発光する発光ナノ粒子と、無機蛍光体を含む蛍光体と、を備え、この際、前記蛍光体は、前記光源素子上に形成されるものであって、赤色発光ナノ粒子及び赤色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第１蛍光体層と、前記第１蛍光体層上に形成されるものであって、緑色発光ナノ粒子及び緑色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第２蛍光体層と、前記第２蛍光体層上に形成されるものであって、青色発光ナノ粒子及び青色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第３蛍光体層と、を備える。
【００１４】
また、本発明による白色ＬＥＤは、光源素子と、前記光源素子の周囲で前記光源により励起されることによって白色光を発光する発光ナノ粒子と、無機蛍光体を含む蛍光体と、を備え、この際、前記蛍光体は、前記光源素子上に形成されるものであって、赤色発光ナノ粒子及び赤色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第１蛍光体層と、前記第１蛍光体層上に形成されるものであって、緑色発光ナノ粒子及び緑色無機蛍光体のうち少なくとも一方と、青色発光ナノ粒子及び青色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む第４蛍光体層と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による白色ＬＥＤによれば、無機蛍光体と共に発光効率の高い発光ナノ粒子を含む蛍光体を備えることによって、高い発光効率を有する白色ＬＥＤが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による白色ＬＥＤの望ましい実施形態を、添付された図面を参照して詳細に説明する。この過程で、図面に示された層や領域の厚さは、明細書の明確性のために誇張して示した。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態による白色ＬＥＤの概略的な断面図である。
【００１８】
図１を参照すれば、本発明の第１実施形態による白色ＬＥＤは、光源素子１０及び前記光源素子１０上に設けられた蛍光体１００を備える。
【００１９】
前記光源素子１０は、前記蛍光体１００を励起させるために、特に３６０ｎｍ〜４４０ｎｍの波長範囲のＵＶ青色光を発生させるものであり、ＵＶＬＥＤが例として挙げられる。前記ＵＶＬＥＤの機能、種類及びその構造は、既に公知のものであるので、これについての詳細な説明及び図面提示は省略する。特に、前記ＵＶＬＥＤとしてＧａＮ系ＬＥＤが利用されうる。一般的に、前記ＧａＮ系ＬＥＤは、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板上に順次に積層されるｎ−ＧａＮ層、活性層、ｐ−ＧａＮ層及びｐ−電極等を備える。前記ｐ−電極に対応してｎ−電極が前記ｎ−ＧａＮ層上に設けられる。ここで、前記活性層は、量子井戸層及び前記量子井戸層の上下部にそれぞれ設けられたバリヤ層を含む。前記活性層の例として、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮまたはＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮなどがあり、このような活性層は、多重量子井戸または単一量子井戸のうち何れか一つの構造を有しうる。
【００２０】
前記蛍光体１００は、前記光源１０によって励起されて白色光を発光する。本明細書で、蛍光体１００とは、それぞれ赤色（Ｒｅｄ）、緑色（Ｇｒｅｅｎ）及び青色（Ｂｌｕｅ）発光特性を有する蛍光体を何れも備えるものであって、前記三原色、すなわち、赤色、緑色及び青色の組み合わせによって白色光を発光する三原色蛍光体物質を通称する概念として利用する。
【００２１】
本発明による白色ＬＥＤにおいて、前記蛍光体１００は、発光ナノ粒子及び無機蛍光体の適当な割合で組み合わせることによって、白色光を放出することを特徴とする。ここで、前記発光ナノ粒子は、赤色発光ナノ粒子、緑色発光ナノ粒子及び青色発光ナノ粒子からなる群から選択される少なくとも一種を含み、前記無機蛍光体は、赤色無機蛍光体、緑色無機蛍光体及び青色無機蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種を含む。
【００２２】
前記発光ナノ粒子とは、量子閉じ込め効果を有する所定サイズの粒子をいい、例として、量子ドット（ＱＤ）がある。このようなＱＤの直径は、１〜１０ｎｍの範囲である。前記ＱＤは、化学的湿式法によって合成されうる。ここで、前記化学的湿式法は、有機溶媒に前駆体物質を入れて粒子を成長させる方法であって、化学的湿式法によるＱＤの合成方法は、既に公知の技術である。前記ＱＤの一例としては、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅまたはＨｇＳなどがある。また、前記ＱＤは、コア・シェル構造を有しうる。ここで、前記コアとは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳからなる群から選択される少なくとも何れか一つの物質を含み、前記シェルとは、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＨｇＴｅ及びＨｇＳからなる群から選択される少なくとも何れか一つの物質を含む。
【００２３】
前記ＱＤから量子サイズ効果による多様な波長の光、すなわち、そのサイズによって赤色、緑色及び青色を含む７色の虹色が容易に得られる。それによって、それぞれのサイズ別に発光するＬＥＤを作ることができ、混合して使用して白色及び多様な色を実現することができる。
【００２４】
特に、前記ＱＤは、発光特性に優れていると知られている。一般的に、無機蛍光体の場合、発光効率が低いものとして知られているが、前記無機蛍光体に代替して、または前記無機蛍光体と共に、発光ナノ粒子が適切に利用される場合、白色ＬＥＤの発光特性が向上しうる。
【００２５】
したがって、前記蛍光体１００は、前述したような発光ナノ粒子及び無機蛍光体を適切に混合することによって製造され、蛍光体１００は、スピンコーティング、ディップコーティング、プリンティングまたはスプレイコーティングのような多様な方法によって前記光源素子１０上に塗布されうる。望ましくは、前記蛍光体１００は、多層構造を有することである。
【００２６】
前記図１で、前記蛍光体１００は、赤色発光量子ドット１１、緑色無機蛍光体２２及び青色無機蛍光体３２を備える。ここで、前記赤色発光量子ドット１１として、ＣｄＳｅ・ＣｄＳコア・シェル構造のＱＤが、前記緑色無機蛍光体２２として、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋が、前記青色無機蛍光体３２として、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕがそれぞれ利用される。特に、前記赤色発光量子ドット１１は、発光効率が高いものとして知られている。したがって、前記赤色発光量子ドット１１は、従来から発光効率が低いものとして知られている赤色無機蛍光体に代替するか、または前記赤色無機蛍光体と共に利用されることによって、前記白色ＬＥＤの発光特性を向上させうる。
【００２７】
しかし、前記蛍光体１００内に発光ナノ粒子、すなわち、ＱＤの含量が多すぎる場合、前記ＱＤによる自己吸収が発生してしまうことがある。ここで、自己吸収とは、前記ＵＶを吸収したＱＤまたは無機蛍光体から発生した可視光、すなわち、赤色、緑色または青色光が前記ＱＤに再吸収されることをいう。このような自己吸収は、前記白色ＬＥＤの発光効率を落すことがある。したがって、前記白色ＬＥＤが高い発光効率を有するためには、前記蛍光体１００内の前記ＱＤの含量は、最適なものでなければならない。望ましくは、前記ＱＤによるＵＶ吸光度が５０％以下となるようにＱＤの含量が制御されねばならない。このような本発明による白色ＬＥＤによれば、無機蛍光体と共に、発光効率の高い発光ナノ粒子を含む蛍光体を備えることによって、高い発光効率を有する白色ＬＥＤが得られる。
【００２８】
図２は、本発明の第２実施形態による白色ＬＥＤの概略的な断面図である。ここで、図１の第１実施形態と同じ構成要素については、同じ参照番号をそのまま使用し、重複説明は省略する。
【００２９】
前記第２実施形態で、蛍光体１１０は、多層構造を有し、前記ＵＶＬＥＤ１０上に順次に積層された第１蛍光体層１４、第２蛍光体層２４及び第３蛍光体層３４を備える。ここで、前記第１蛍光体層１４は、赤色発光ナノ粒子及び赤色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含み、前記第２蛍光体層２４は、緑色発光ナノ粒子及び緑色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含み、前記第３蛍光体層３４は、青色発光ナノ粒子及び青色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含む。図２において、具体的に説明すれば、前記第１蛍光体層１４は、赤色発光量子ドット１１を含み、前記第２蛍光体層２４は、緑色無機蛍光体２２を含み、前記第３蛍光体層３４は、青色無機蛍光体３２を含む。前述したように、無機蛍光体と共に発光効率の高い発光ナノ粒子を含む蛍光体を備えることによって、発光効率の高い白色ＬＥＤが得られる。特に、前記第２実施形態のような多層構造の白色ＬＥＤによれば、前記第１蛍光体層１４中の赤色発光量子ドット１１によって吸収されない過剰のＵＶは、第２蛍光体層２４及び第３蛍光体層３４の緑色無機蛍光体２２及び青色無機蛍光体３２でそれぞれ吸収されうる。したがって、ＵＶ利用効率を高めうる。さらに他の効果として、ＵＶを吸収した緑色無機蛍光体２２及び青色無機蛍光体３２から発生した可視光のうちの一部は、前記蛍光体１１０の外部に放出されず、その内部、すなわち、ＵＶＬＥＤ１０側に進むが、このように内部に進む一部の光は、前記赤色発光量子ドット１１によって吸収されて前記赤色発光量子ドット１１を励起させる光源として利用されうる。したがって、光利用効率を高めうる。このような構造を有する本発明によれば、ＵＶ利用効率及び光利用効率を高めて、結局、白色ＬＥＤの発光効率を改善できる。
【００３０】
図３は、本発明の第３実施形態による白色ＬＥＤの概略的な断面図である。ここで、図１の第１実施形態と同じ構成要素については、同じ参照番号をそのまま使用し、重複説明は省略する。
【００３１】
前記第３実施形態で、蛍光体１２０は、多層構造を有し、前記ＵＶＬＥＤ１０上に順次に積層された第１蛍光体層１４及び第４蛍光体層４０を備える。ここで、前記第１蛍光体層１４は、赤色発光ナノ粒子及び赤色無機蛍光体のうち少なくとも一方を含み、前記第４蛍光体層４０は、緑色発光ナノ粒子及び緑色無機蛍光体のうち少なくとも一方と、青色発光ナノ粒子及び青色無機蛍光体のうち少なくとも一方と、を含む。図３において、具体的に説明すれば、前記第１蛍光体層１４は、赤色発光量子ドット１１を含み、前記第４蛍光体層４０は、緑色無機蛍光体２２及び青色無機蛍光体３２を含む。前述したように、無機蛍光体と共に発光効率の高い発光ナノ粒子を含む蛍光体を備えることによって、発光効率の高い白色ＬＥＤが得られる。特に、前記第３実施形態のような多層構造の白色ＬＥＤによれば、前記第１蛍光体層１４中の赤色発光量子ドット１１によって吸収されない過剰なＵＶは、第４蛍光体層４０の緑色無機蛍光体２２及び青色無機蛍光体３２によりそれぞれ吸収されうることによりＵＶ利用効率を高めうる。さらに他の効果として、ＵＶを吸収した緑色無機蛍光体２２及び青色無機蛍光体３２から発生した可視光のうちの一部は、前記蛍光体１２０の外部に放出されず、その内部、すなわち、ＵＶＬＥＤ１０側に進むが、このように内部に進む一部の光は、前記赤色発光量子ドット１１によって吸収されて前記赤色発光量子ドット１１を励起させる光源として利用されうる。したがって、光利用効率を高めうる。このような構造を有する本発明によれば、ＵＶ利用効率及び光利用効率を高め、結局、白色ＬＥＤの発光効率を改善できる。
【００３２】
図４は、ＵＶ吸収による発光ナノ粒子の光ルミネセンス（ＰＬ）特性を示すグラフである。
【００３３】
前記グラフで、ＵＶ吸収によるＱＤのＰＬ特性が、吸光度５０％までは線形的に上昇し、５０％超では次第に増加率が低下すると現れている。このような現象は、前記ＱＤによる自己吸収が発生したためであると思われる。したがって、蛍光体内の前記ＱＤの含量は、ＵＶ吸光度が５０％以下になるように制御されねばならない。
【００３４】
図５Ａ〜図５Ｃは、それぞれ赤色発光ナノ粒子、緑色無機蛍光体及び青色無機蛍光体のＰＬ特性を示すグラフである。図５Ｂにおいて、「３６５ｎｍ」は、光源の波長を示す。また、「５１６ｎｍ」及び「４５０ｎｍ」は、前記３６５ｎｍの光源により励起されたＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋から発生する可視光波長を示す。図５Ｃにおいて、「ＥＸ：３６５ｎｍ」は、光源の波長である。また、「ＥＭ：４７０ｎｍ」は、前記３６５の光源により励起されたＳｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕから発生される可視光波長を示す。
【００３５】
図６は、本発明による白色ＬＥＤのＰＬ特性を示すグラフである。
【００３６】
本発明は、図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、例えば、照明関連の技術分野に効果的に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態による白色ＬＥＤの概略的な断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による白色ＬＥＤの概略的な断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態による白色ＬＥＤの概略的な断面図である。
【図４】ＵＶ吸収による発光ナノ粒子のＰＬ特性を示すグラフである。
【図５Ａ】赤色発光ナノ粒子のＰＬ特性を示すグラフである。
【図５Ｂ】緑色無機蛍光体のＰＬ特性を示すグラフである。
【図５Ｃ】青色無機蛍光体のＰＬ特性を示すグラフである。
【図６】本発明による白色ＬＥＤのＰＬ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０        光源素子
１１        赤色発光量子ドット
１４        第１蛍光体層
２２        緑色無機蛍光体
２４        第２蛍光体層
３２        青色無機蛍光体
３４        第３蛍光体層
４０        第４蛍光体層
１００，１１０，１２０        ＲＧＢ蛍光体
【図１】
2006313902.tif 000003
【図２】
2006313902.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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