(57)【要約】  量子ドットを用いた発光デバイスであって、色調むらの小さな発光デバイスを提供する。  発光デバイス１は、発光部３０と、光源２０とを備える。発光部３０は、量子ドットを含む。光源２０は、発光部３０の平面視における中央部に配されている。光源２０は、発光部３０に対して量子ドットの励起波長の光を出射する。発光部３０の少なくとも周縁部において、発光部３０の厚みが外側に向かって漸減している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ドットを含む発光部と、
前記発光部の平面視における中央部に配されており、前記発光部に対して前記量子ドットの励起波長の光を出射する光源と、
を備え、
前記発光部の少なくとも周縁部において、前記発光部の厚みが外側に向かって漸減している、発光デバイス。
【請求項２】
前記光源及び前記発光部を収容する凹部を有するデバイス本体と、
前記凹部を覆い、前記デバイス本体と共に前記光源及び前記発光部を封止するカバー部材と、
を備え、
前記発光部は、前記カバー部材の前記凹部側の表面の上に設けられている、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
第１の主壁部と、
前記第１の主壁部と間隔を置いて対向している第２の主壁部と、
前記第１の主壁部と前記第２の主壁部とを接続している側壁部と、
を有し、前記光源とは離間して配されたセルをさらに備え、
前記発光部は、前記セル内において、前記第１または第２の主壁部の上に設けられている、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記光源は、前記発光部に対して発散光を出射する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５】
平面視において、前記発光部は、前記光源よりも大面積である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記発光部からは、前記量子ドットの発光と、前記光源から出射されて前記発光部を透過した光との混合光が出射する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオードを用いた発光デバイスの進歩が目覚しく、液晶のバックライト、大型ディスプレイ等に採用されている。特に、短波長光の発光素子の半導体材料の発展により、短波長の光を得られるようになってきたため、これを用いて蛍光体を励起してより多様な波長の光を得ることができるようになった。【０００３】
従来、量子ドットを用いた発光デバイスが知られている。例えば、特許文献１には、青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤを封止しており、量子ドットを含む樹脂組成物からなる封止部とを備える発光デバイスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２６５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、量子ドットを用いた発光デバイスにおいては、発光デバイスから出射する光の色調が、光の出射方向によって相違しないことが要求されている。具体的には、例えば、発光デバイスから光軸方向に沿って出射した光と、光軸に対して傾斜した方向に沿って出射した光とで、相互に色調が相違しないことが要求されている。【０００６】
しかしながら、特許文献１で開示されている発光デバイスは、樹脂組成物に分散剤を含有させて、青色ＬＥＤから出射する光を量子ドットに均一に照射させ変換効率を向上させるものであり、色調むらの改善に至っていない。【０００７】
本発明は、量子ドットを用いた発光デバイスであって、色調むらの小さな発光デバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る発光デバイスは、発光部と、光源とを備える。発光部は、量子ドットを含む。光源は、発光部の平面視における中央部に配されている。光源は、発光部に対して量子ドットの励起波長の光を出射する。発光部の少なくとも周縁部において、発光部の厚みが外側に向かって漸減している。【０００９】
本発明に係る発光デバイスは、光源及び発光部を収容する凹部を有するデバイス本体と、凹部を覆い、デバイス本体と共に光源及び発光部を封止するカバー部材とをさらに備えていてもよい。その場合、発光部は、カバー部材の凹部側の表面の上に設けられていることが好ましい。【００１０】
本発明に係る発光デバイスは、第１の主壁部と、第１の主壁部と間隔を置いて対向している第２の主壁部と、第１の主壁部と第２の主壁部とを接続している側壁部とを有し、光源とは離間して配されたセルをさらに備えていてもよい。その場合、発光部は、セル内において、第１または第２の主壁部の上に設けられていてもよい。【００１１】
本発明に係る発光デバイスでは、光源は、好ましくは、発光部に対して発散光を出射する。【００１２】
本発明に係る発光デバイスでは、好ましくは、平面視において、発光部は、光源よりも大面積である。【００１３】
本発明に係る発光デバイスでは、発光部からは、好ましくは、量子ドットの発光と、光源から出射されて発光部を透過した光との混合光が出射する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、量子ドットを用いた発光デバイスであって、色調むらの小さな発光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る発光デバイスの模式的断面図である。
【図２】図２は、第２の実施形態に係る発光デバイスの模式的断面図である。
【図３】図３は、第３の実施形態に係る発光デバイスの模式的断面図である。
【図４】図４は、第４の実施形態に係る発光デバイスの模式的断面図である。
【図５】図５は、第５の実施形態に係る発光デバイスの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１７】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発光デバイス１の模式的断面図である。
【００１９】
発光デバイス１は、励起光が入射したときに励起光とは異なる波長の光を出射するデバイスである。発光デバイス１は、励起光と、励起光の照射により生じた光との混合光を出射するものであってもよい。
【００２０】
発光デバイス１は、デバイス本体１０を有する。デバイス本体１０は、第１の部材１１と、第２の部材１２とを有する。第２の部材１２は、第１の部材１１の上に設けられている。第２の部材１２には、第１の部材１１に開口する貫通孔１２ａが設けられている。この貫通孔１２ａにより凹部１３が構成されている。なお、貫通孔１２ａは、第１の部材１１側に向かって先細っている。このため、凹部１３の側壁１３ａは、第１の部材１１の主面に対して傾斜している。
【００２１】
デバイス本体１０は、どのような材料によって構成されていてもよい。デバイス本体１０は、例えば、低温同時焼成セラミックス等のセラミックス、金属、樹脂、ガラス等により構成されていてもよい。第１の部材１１を構成している材料と、第２の部材１２を構成している材料とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２２】
デバイス本体１０の凹部１３の底壁１３ｂの上には、光源２０が配されている。光源２０は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）素子等により構成することができる。本実施形態では、光源２０がＬＥＤにより構成されている例について説明する。
【００２３】
凹部１３内には、発光部３０が配されている。この発光部３０と光源２０とは、凹部１３に収容されている。発光部３０は、光源２０からの光が入射するように配されている。具体的には、発光デバイス１では、発光部３０は、カバー部材４０の凹部１３側の表面の上に設けられている。発光部３０は、光源２０の上方において、光源２０を覆うように配されている。
【００２４】
光源２０は、発光部３０に対して発散光を出射する。光源２０は、発光部３０に含まれる量子ドットの励起波長の光を発光部３０に対して出射する。なお、光源２０から出射される光は、量子ドットの励起波長の光のみである必要は必ずしもない。光源２０から出射される光は、例えば、量子ドットの励起波長の光に加え、それ以外の波長の光を含んでいてもよい。
【００２５】
平面視において、光源２０は、発光部３０の中央部に配されている。光源２０は、発光部３０の厚み方向に延びる中心線Ｃと重なるように配されている。発光部３０は、光源２０よりも大面積である。発光部３０の面積は、光源２０の面積の２倍〜４００倍であることが好ましく、２０倍〜７５倍であることがより好ましい。発光部３０の面積が小さすぎると、平面視において、発光部３０を通過して出射する部分と発光部３０を通過せずに出射する部分とが存在しやすくなり、色調むらが大きくなる。一方、発光部３０の面積が大きすぎると、発光部３０の周辺部に光源２０から出射する光が照射されにくくなり、色調むらが大きくなる。
【００２６】
発光部３０は、量子ドットを含む。発光部３０は、１種類の量子ドットを含んでいてもよいし、複数種類の量子ドットを含んでいてもよい。
【００２７】
なお、量子ドットは、量子ドットの励起光が入射したときに、励起光とは異なる波長の光を出射する。量子ドットから出射される光の波長は、量子ドットの粒子径に依存する。すなわち、量子ドットの粒子径を変化させることにより得られる光の波長を調整することができる。このため、量子ドットの粒子径は、得ようとする光の波長に応じた粒子径とされている。量子ドットの粒子径は、通常、２ｎｍ〜１０ｎｍ程度である。
【００２８】
例えば、波長３００ｎｍ〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の可視光（波長４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が２．０ｎｍ〜３．０ｎｍ程度のＣｄＳｅ／ＺｎＳの微結晶などが挙げられる。波長３００ｎｍ〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が３．０ｎｍ〜３．３ｎｍ程度のＣｄＳｅ／ＺｎＳの微結晶などが挙げられる。波長３００ｎｍ〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が３．３ｎｍ〜４．５ｎｍ程度のＣｄＳｅ／ＺｎＳの微結晶などが挙げられる。波長３００ｎｍ〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光や波長４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する量子ドットの具体例としては、粒子径が４．５ｎｍ〜１０ｎｍ程度のＣｄＳｅ／ＺｎＳの微結晶などが挙げられる。
【００２９】
本実施形態では、発光部３０は、固体である。具体的には、発光部３０は、量子ドットが分散した樹脂を含む。量子ドットは、分散媒中に略均一に分散していることが好ましい。量子ドットを分散媒中に略均一に分散させることで、発光部３０からの光量の面内ばらつきを抑えることができる。好ましく用いられる樹脂の具体例としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
【００３０】
なお、発光部３０からの光量の面内ばらつきをより抑えるために、発光部３０は、樹脂と量子ドットとの他に、例えば、光分散剤等をさらに含んでいてもよい。
【００３１】
なお、発光部３０は、複数層の発光層の積層体により構成されていてもよい。その場合、複数層の発光層は、相互に異なる波長の光を出射する量子ドットを含む複数の発光層を含んでいてもよい。例えば、第１の波長の光を出射する量子ドットを含む第１の発光層と、第２の波長の光を出射する量子ドットを含む第２の発光層とを含む複数の発光層の積層体により発光部３０を構成してもよい。
【００３２】
凹部１３は、カバー部材４０により塞がれている。このカバー部材４０とデバイス本体１０とは、接合されている。カバー部材４０とデバイス本体１０とによって封止空間５０が区画形成されている。光源２０と発光部３０とはこの封止空間５０内に封止されている。
【００３３】
ところで、発光部からの光量の面内ばらつきを少なくするなどの観点からは、発光部を均一な厚みに設けることが好ましいようにも考えられる。しかしながら、均一な厚みの発光部を設けた場合、発光部のうち、光源の直上に位置している部分と、それ以外の部分とで、発光部に入射した光の発光部内における光路長が異なる。例えば、発光部のうち、光源の直上に位置している部分には、発光部への光の入射角が垂直となる。すなわち、光源の直上に位置している部分では、発光部への光の入射角は０°である。よって、光源の直上に位置している部分では、光路長が短くなる。発光部への光の入射角は、平面視において、光源から離れるほど大きくなる。よって、平面視において光源から離れるに従って、光路長が長くなる。このため、発光部が均一厚みである場合は、発光部への入射光の発光部内における光路長は、平面視において、光源から離れるほど長くなる。よって、平面視において、発光部のうち、光源に近い部分においては、光路長が短くなる分、量子ドットにより吸収される励起光の光量が少なくなり、量子ドットからの発光の光量も少なくなる。一方、発光部のうち、光源から離れた部分においては、光路長が長くなる分、量子ドットにより吸収される励起光の光量が多くなり、量子ドットからの発光の光量も多くなる。このため、光源からの光と量子ドットの発光との混合光が出射する発光デバイスにおいては、発光部から出射される光の色調は、発光部の位置によって異なる。具体的には、発光部のうち、平面視において光源から近い部分と、離れた部分とで、発光デバイスから出射される光の色調が異なる。
【００３４】
発光デバイス１では、発光部３０の少なくとも周縁部において、発光部３０の厚みが外側に向かって漸減している。このため、発光部３０の周縁部における光路長が短い。よって、発光部３０の中央部における光路長と、発光部３０の周縁部における光路長との差が小さい。従って、発光部３０の中央部から出射される光の色調と、発光部３０の周縁部から出射される光の色調との差が小さい。よって、発光デバイス１では、色調むらが小さい。
【００３５】
発光デバイス１の色調むらをより小さくする観点からは、光源から出射した光の発光部３０における光路長が、発光部３０のどの部分においても略一定であることが好ましい。従って、例えば、本実施形態のように、発光部３０の厚みは、平面視における中心から外側に向かって単調減少していることが好ましい場合もある。
【００３６】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００３７】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る発光デバイス１ａの模式的断面図である。
【００３８】
第１の実施形態に係る発光デバイス１では、発光部３０の厚みは、平面視における中心から外側に向かって単調減少していることが好ましい例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図２に示すように、発光デバイス１ａでは、発光部３０の周縁部を除いた部分の厚みは、略一定である。発光部３０の厚みは、周縁部において外側に向かって漸減している。
【００３９】
なお、発光部の一部において、外側に向かって厚みが増加している部分が存在していてもよい。
【００４０】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係る発光デバイス１ｂの模式的断面図である。
【００４１】
第１及び第２の実施形態では、カバー部材４０の凹部１３内側の表面に発光部３０が形成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。図３に示すように、発光デバイス１ｂでは、発光部３０は、凹部１３内に、光源２０を塞ぐように設けられている。この場合であっても、発光部３０の少なくとも周縁部において、発光部３０の厚みが外側に向かって漸減するように構成することによって色調むらを小さくすることができる。
【００４２】
（第４の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係る発光デバイス１ｃの模式的断面図である。
【００４３】
図４に示すように、発光デバイス１ｃは、セル６０を備えている。セル６０は、第１の主壁部６１と、第２の主壁部６２と、側壁部６３とを有する。第１の主壁部６１と、第２の主壁部６２とは、間隔を置いて対向している。側壁部６３は、第１の主壁部６１と第２の主壁部６２との間に設けられている。側壁部６３は、第１及び第２の主壁部６１，６２のそれぞれと接合されている。側壁部６３と、第１及び第２の主壁部６１，６２とは、例えば、陽極接合、溶接、または無機接合材を用いて接合されていてもよい。
【００４４】
第１及び第２の主壁部６１，６２は、例えば、ガラス、セラミックス等により構成することができる。側壁部６３は、例えば、ガラス、セラミックス、金属、金属コーティング層により覆われたガラス材又はセラミック材等により構成することができる。
【００４５】
発光部３０は、第１及び第２の主壁部６１，６２のそれぞれの内壁の上に設けられている。具体的には、本実施形態では、光源２０とは反対側に位置する第１の主壁部６１の内壁の上に設けられている。もっとも、発光部は、光源側の第２の主壁部の内壁の上に設けられていてもよい。
【００４６】
本実施形態のように、発光部３０を光源２０とは離間したセル６０内に配することにより、光源２０からの熱が発光部３０に伝わり難い。従って、発光部３０の熱劣化を抑制することができる。
【００４７】
（第５の実施形態）
図５は、第５の実施形態に係る発光デバイスの模式的断面図である。
【００４８】
第１及び第２の実施形態では、光源２０と発光部３０との間に位置する封止空間５０が空間により構成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。
【００４９】
図５に示すように、第５の実施形態に係る発光デバイス１ｄでは、封止空間５０に樹脂７０が充填されている。この場合、樹脂７０と発光部３０との間の屈折率差、及び樹脂７０と光源２０との間の屈折率差を小さくすることができる。従って、光の出射効率を向上することができる。
【００５０】
樹脂７０は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等により構成することができる。
【００５１】
樹脂７０は、光分散剤を含んでいてもよい。この場合、光源２０から発光部３０への光の均一性をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  発光デバイス
１０  デバイス本体
１１  第１の部材
１２  第２の部材
１２ａ  貫通孔
１３  凹部
１３ａ  側壁
１３ｂ  底壁
２０  光源
３０  発光部
４０  カバー部材
５０  封止空間
６０  セル
６１  第１の主壁部
６２  第２の主壁部
７０  樹脂
６３  側壁部
Ｃ  中心線
【図１】
2015190242.tif 000003
【図２】
2015190242.tif 000004
【図３】
2015190242.tif 000005
【図４】
2015190242.tif 000006
【図５】
2015190242.tif 000007
【国際調査報告】
2015190242.tif 000008
2015190242.tif 000009
2015190242.tif 000010
2015190242.tif 000011