(57)【要約】【課題】  光源やディスプレイに適した発光素子であって、発光ダイオードを有する発光素子が何かの原因で発光停止したときにも、光源やディスプレイとしての機能を持続可能にした蓄光性発光素子を提供しようとするものである。【解決手段】  発光ピーク波長が５００ｎｍ以下である発光ダイオードと、該発光ダイオードの発光光で励起されて瞬時発光し得る蓄光性蛍光体とを組み合わせて蓄光性発光素子とする。該蓄光性蛍光体は同一種の蛍光体であっても２種以上の混合蛍光体であってもよい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ピーク波長が５００ｎｍ以下である発光ダイオードと、該発光ダイオードの発光光で励起されて瞬時発光し得る蓄光性蛍光体とを組み合わせたことを特徴とする蓄光性発光素子。
【請求項２】
前記蓄光性蛍光体が同一種の蛍光体又は２種以上の混合蛍光体であることを特徴とする請求項１に記載の蓄光性発光素子。
【請求項３】
前記蓄光性蛍光体が、有機化合物であるものを除くことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄光性発光素子。
【請求項４】
前記蓄光性蛍光体が銅（Ｃｕ）付活硫化亜鉛系蛍光体、ユーロピウム（Ｅｕ）付活アルカリ土類硫化物系蛍光体、ユーロピウム（Ｅｕ）付活アルカリ土類アルミン酸塩系蛍光体、及び、ユーロピウム（Ｅｕ）付活アルカリ土類珪酸塩蛍光体の群から選択される１種以上の蛍光体であることを特徴する請求項１〜３の何れか一項に記載の蓄光性発光素子。
【請求項５】
前記発光ダイオードが（Ｇａ1-x-yＡｌxＩｎy）Ｎ（但し、ｘ及びｙはそれぞれ０≦ｘ≦１、及び、０≦ｙ≦１なる条件を満たす数である）、ＳｉＣ、ＢＮ及びＺｎ（Ｓ，Ｓｅ）の群から選択される１種以上のものであることを特徴とする請求項１〜４のいづれか一項に記載の蓄光性発光素子。
【請求項６】
前記発光ダイオードの発光が停止した後も、自らの機能を持続させることが可能なことを特徴とする請求項１〜５のいづれか一項に記載の蓄光性発光素子。
【請求項７】
前記蓄光性蛍光体が、前記発光ダイオードの発光が停止した後も、自らの発光を持続させることが可能なものであることを特徴とする請求項１〜６のいづれか一項に記載の蓄光性発光素子。
【請求項８】
前記発光ダイオードの上に前記蓄光性蛍光体が塗布されてなることを特徴とする請求項１〜７のいづれか一項に記載の蓄光性発光素子。
【請求項９】
前記発光ダイオード上にキャップを備えたことを特徴とする請求項１〜８のいづれか一項に記載の蓄光性発光素子。
【請求項１０】
前記キャップが樹脂モールドである請求項９又は１０に記載の蓄光性発光素子。
【請求項１１】
前記キャップが半球状である請求項８に記載の蓄光性発光素子。
【請求項１２】
前記発光ダイオードが近紫外域ないし可視光域に発光する請求項１〜５のいづれか一項に記載の蓄光性発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子又は光源として点灯中に、何らかの原因で発光ダイオードが突然その発光を停止した場合でも、表示素子又は光源として発光を持続することができ、屋内や屋外、さらには水中などにおける表示又は光源用として利用できる蓄光性発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオードは緑色ないし赤色を呈し、これを単体で又は複数個並べて１つの画素として組み合わせて光源やカラーディスプレイとして利用されており、近年、高効率の青色発光ダイオードが開発されるに至り、発光ダイオードを用いた大型のフルカラーディスプレイも実現している。
【０００３】
ところで、これらの発光ダイオードを用いた光源やディスプレイにあっては、例えば、停電等による不慮の電源停止等のトラブルがあった場合、直ちにその発光が停止するため、当然のことながら、光源やディスプレイとしての機能が停止して支障を来すことが多い。そこで、発光素子としては点灯中、突然発光が停止しても、直ちには光源やディスプレイとしての機能が停止しないような蓄光性発光素子が求められている。
【０００４】
【特許文献１】特公昭５２−４０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、光源やディスプレイに適した発光素子であって、発光ダイオードを有する発光素子が何かの原因で発光停止した場合でも、光源やディスプレイとしての機能を持続させることができる蓄光性発光素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ある種の蛍光体は従来の発光ダイオードの発する発光光によって励起されて自らが発光し、励起源である発光ダイオードの発光が停止した後も、自らの発光を持続させることが可能な蛍光体（いわゆる、蓄光性蛍光体）が存在し、これらの蓄光性蛍光体と発光ダイオードとを組み合わせることによって上記課題が解消できることを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明の構成は下記のとおりである。
【０００７】
(1)発光ピーク波長が５００ｎｍ以下である発光ダイオードと、該発光ダイオードの発光光で励起されて瞬時発光し得る蓄光性蛍光体とを組み合わせたことを特徴とする蓄光性発光素子。
(2)前記蓄光性蛍光体が同一種の蛍光体又は２種以上の混合蛍光体であることを特徴とする上記（1）に記載の蓄光性発光素子。
【０００８】
(3)前記蓄光性蛍光体が、有機化合物であるものを除くことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の蓄光性発光素子。
(4)前記蓄光性蛍光体が銅（Ｃｕ）付活硫化亜鉛系蛍光体、ユーロピウム（Ｅｕ）付活アルカリ土類硫化物系蛍光体、ユーロピウム（Ｅｕ）付活アルカリ土類アルミン酸塩系蛍光体、及び、ユーロピウム（Ｅｕ）付活アルカリ土類珪酸塩蛍光体の群から選択される１種以上の蛍光体であることを特徴する上記（1）〜（3）のいずれかに記載の蓄光性発光素子。
【０００９】
(5)前記発光ダイオードが（Ｇａ1-x-y Ａｌx Ｉｎy ）Ｎ（但し、ｘ及びｙはそれぞれ０≦ｘ≦１、及び、０≦ｙ≦１なる条件を満たす数である）、ＳｉＣ、ＢＮ及びＺｎ（Ｓ，Ｓｅ）の群から選択される１種以上のものであることを特徴とする上記（1）〜（4）のいづれかに記載の蓄光性発光素子。
(6)前記発光ダイオードの発光が停止した後も、自らの機能を持続させることが可能なことを特徴とする上記（1）〜（5）のいづれかに記載の蓄光性発光素子。
【００１０】
(7)前記蓄光性蛍光体が、前記発光ダイオードの発光が停止した後も、自らの発光を持続させることが可能なものであることを特徴とする上記（1）〜（6）のいづれかに記載の蓄光性発光素子。
(8)前記発光ダイオードの上に前記蓄光性蛍光体が塗布されてなることを特徴とする上記（1）〜（7）のいづれかに記載の蓄光性発光素子。
【００１１】
(9)前記発光ダイオード上にキャップを備えたことを特徴とする上記（1）〜（8）のいづれかに記載の蓄光性発光素子。
(10)前記キャップが樹脂モールドである上記（9）に記載の蓄光性発光素子。
【００１２】
(11)前記キャップが半球状である上記（9）又は(10)に記載の蓄光性発光素子。
(12)前記発光ダイオードが近紫外域ないし可視光域に発光する上記（1）〜（5）のいづれかに記載の蓄光性発光素子。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上記の構成を採用することにより、従来不可能であった発光素子の励起源が停止した後にも、長時間視認可能な所望の発光色で発光を持続することができ、表示の多色化多様化、電力節減等に大きく寄与し、かつ、光源やディスプレイの用途を広げるのに大きく寄与するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、発光ピーク波長が５００ｎｍ以下の近紫外域ないし可視光域に発光する発光ダイオードと、発光ダイオードの発光光で励起されて瞬時発光し得る蓄光性蛍光体とを組み合わせたことにより、発光ダイオードの発光を停止しても依然として青色〜赤色の発光を持続する蓄光性発光素子の提供を可能にした。
【００１５】
本発明の蓄光性発光素子に用いる発光ダイオードは、発光ピーク波長が４００〜５００ｎｍの範囲にあるものが好ましい。一般に５００ｎｍより長い波長領域には蛍光体の励起帯が存在しないので、そのような波長領域に発光ダイオードの発光ピーク波長が有っても蛍光体の瞬時発光に寄与せず、また、４００ｎｍより短い波長領域で発光する発光ダイオードは製造が難しいためである。
【００１６】
本発明の蓄光性発光素子に用いる青色発光蛍光体は、組成式が（Ｃａ1-mＭｇm）Ｏ・ｒ（Ａｌ1-nＢn）2Ｏ3：Ｅｕ，Ｎｄ（但し、ｍ、ｎ及びｒはそれぞれ０≦ｍ≦０．２、０≦ｎ≦０．２及び０．７≦ｒ≦２．０の範囲である）で表されるユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩系蛍光体、組成式がｍＣａＯ・ｎＭｇＯ・２ＳｉＯ2：Ｅｕ，Ｄｙ，Ｘ（但し、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩの群から選択される１種以上のハロゲン元素であり、ｍ及びｎはそれぞれ、１．５≦ｍ≦３．５及び０．５≦ｎ≦１．５である）で表されるユーロピウム付活アルカリ土類珪酸塩系蛍光体、組成式がｍＣａＯ・ｎＭｇＯ・２ＳｉＯ2：Ｅｕ，Ｎｄ，Ｘ（但し、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩの群から選択される１種以上のハロゲン元素であり、ｍ及びｎはそれぞれ１．５≦ｍ≦３．５、０．５≦ｎ≦１．５である）で表されるユーロピウム付活アルカリ土類珪酸塩系蛍光体等などを挙げることができる。
【００１７】
本発明の蓄光性発光素子に用いる緑色発光蛍光体は、組成式が（Ｓｒ1-mＭｇm）Ｏ・ｒ（Ａｌ1-nＢn）2Ｏ3：Ｅｕ，Ｄｙ（但し、ｍ、ｎ及びｒはそれぞれ０≦ｍ≦０．２、０≦ｎ≦０．２、０．７≦ｒ≦２．０である）で表されるユーロピウム付活アルカリ土類アルミン酸塩系蛍光体、組成式がｍＳｒＯ・ｎＭｇＯ・２ＳｉＯ2：Ｅｕ，Ｄｙ，Ｘ（但し、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩの群から選択される１種以上のハロゲン元素であり、ｍ及びｎは、１．５≦ｍ≦３．５及び０．５≦ｎ≦１．５）で表されるユーロピウム付活アルカリ土類珪酸塩系蛍光体、組成式がｍＳｒＯ・ｎＭｇＯ・２ＳｉＯ2：Ｅｕ，Ｎｄ，Ｘ（但し、ＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩの群から選択される１種以上のハロゲン元素であり、ｍ及びｎはそれぞれ１．５≦ｍ≦３．５及び０．５≦ｎ≦１．５である）で表されるユーロピウム付活アルカリ土類珪酸塩系蛍光体、組成式がＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌで表される銅（Ｃｕ）付活硫化亜鉛蛍光体などを挙げることができる。
【００１８】
本発明の蓄光性発光素子に用いる橙色〜赤色発光蛍光体は、組成式がＣａＳ：Ｅｕで表されるユーロピウム付活硫化カルシウム蛍光体などを挙げることができる。そして、得られる蓄光性発光素子の所望の発光色に対応して、上記蓄光性蛍光体の中の１種又は２種以上の蛍光体を適宜選択して発光ダイオードと組み合わせて用いることができる。
【００１９】
本発明の蓄光性発光素子に用い発光ダイオードは、同時に用いられる蓄光性蛍光体を励起して、その蛍光体を効率良く瞬時に発光させることができるものが適している。具体的には、（Ｇａ1-x-yＡｌx,Ｉｎy）Ｎ（但し、ｘ及びｙはそれぞれ０≦ｘ≦１、及び、０≦ｙ≦１なる条件を満たす数である）、ＳｉＣ、ＢＮ及びＺｎ（Ｓ, Ｓｅ）の群から選択される１種以上のものであって、その発光スペクトルのピーク波長が、特に４００〜５００ｎｍである発光ダイオードが適している。
【００２０】
図１は、本発明の蓄光性発光素子の構造の一例を示す断面模式図である。フレーム３の上に発光ダイオードチップを載せ、その上に蓄光性蛍光体を塗布し、電極端子５を引き出した状態で樹脂モールドでキャップを形成して素子とする。
【００２１】
本発明の蓄光性発光素子の製造には、予め所定量秤取した上記蓄光蛍光体の少なくとも一種を、アセトンやトルエン等有機溶剤及び脱イオン水等に希釈したアクリル樹脂、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂等の透明な樹脂と混合し、この混合物を注射器のような細いノズルから発光ダイオードの発光チップ上に容積にして数十μｌ滴下して塗布する（特許文献１参照）。なお、上記有機溶剤の代わりに水溶性樹脂やアルカリ珪酸塩を用いることも可能である。
【００２２】
上記蛍光体が塗布された発光ダイオードのチップを乾燥した後、エポキシ樹脂等の透明な樹脂やガラス等のキャップを前記チップの上に取り付けて蓄光性発光素子を得る。
【００２３】
このようにして得た発光素子は、最大５Ｖで、最大３０ｍＡまでの定格直流負荷を数分間加えてしばらく発光させた後、負荷電流を遮断した時、発光ダイオードチップ上の蓄光性蛍光体はその固有の発光を持続した。
【実施例】
【００２４】
〔実施例１〕
エポキシ樹脂（日東電工社製ＮＴ８０１４）                         １ｇｒ
酸無水物系硬化剤                                             １０ｇｒ
青色発光蛍光体                                                ２ｍｇ
（Ｓｒ1.995ＭｇＳｉ2Ｏ7：Ｅｕ0.005，Ｄｙ0.025，Ｃｌ0.025）
上記の蛍光体と樹脂との混合物を調製し、注射器を用いて４５０ｎｍに発光ピークを有するＧａＮ青色発光ダイオードのチップ上に５０μｌ滴下して乾燥した後、その上に半球状の透明なエポキシ樹脂キャップを設けて蓄光性発光素子とした。
得られた蓄光性発光素子に５Ｖ、３０ｍＡの電流を３０分間印加して点灯させた後、電流を遮断した後の残光特性を調べたところ、図２の曲線（ａ）に示すとおりであった。なお、その際の残光の発光スペクトルは図３の曲線（ａ）であった。
【００２５】
〔実施例２〕
アクリル樹脂                                                     １ｇｒ   （日本カーバイト工業社製、ニッカゾール、固形分５０％）
脱イオン水                                                       ５ｇｒ
緑色発光蛍光体                                                  １ｍｇ
（Ｓｒ0.994Ｍｇ0.005Ａｌ2.196Ｂ0.004Ｏ4：Ｅｕ0.001Ｄｙ0.005）
上記の蛍光体と樹脂との混合物を調製し、注射器を用いて４５０ｎｍに発光ピークを有するＧａＮ青色発光ダイオードのチップ上に５０μｌ滴下して乾燥した後、その上に半球状の透明なアクリル樹脂キャップを設けて蓄光性発光素子とした。
得られた蓄光性発光素子に５Ｖ、３０ｍＡの電流を３０分間印加して点灯させた後、電流を遮断した後の残光特性を調べたところ、図２の曲線（ｂ）に示すとおりであった。なお、その際の残光の発光スペクトルは図３の曲線（ｂ）であった。
【００２６】
〔実施例３〕
水ガラス（東京応化社製、オーカシールＡ）                         １ｇｒ
酢酸バリウム                                                   １０ｇｒ
赤色発光蛍光体（ＣａＳ：Ｅｕ）                                   １ｍｇ
上記の蛍光体と水ガラスとの混合物を調製し、注射器を用いて４５０ｎｍに発光ピークを有するＧａＮ青色発光ダイオードのチップ上に５０μｌ滴下して乾燥した後、その上に半球状の透明なエポキシ樹脂キャップを設けて蓄光性発光素子とした。
得られた蓄光性発光素子に５Ｖ、３０ｍＡの電流を３０分間印加して点灯させた後、電流を遮断した後の残光特性を調べたところ、図２の曲線（ｄ）に示すとおりであった。なお、その際の残光の発光スペクトルは図３の曲線（ｄ）であった。
【００２７】
〔実施例４〕
青色発光蛍光体（Ｓｒ1.995ＭｇＳｉ2Ｏ7：Ｅｕ0.005,Ｄｙ0.025,Ｃｌ0.025）に代えて、緑色発光蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ）を用いた以外は実施例１と同様にして蓄光性発光素子を得た。
得られた発光素子について、実施例１と同様にしてその残光特性及び残光の発光スペクトルを調べたところ、それぞれ図２の曲線（ｃ）及び図３の曲線（ｃ）に示すとおりであった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の蓄光性発光素子の概略構造を示した断面図である。
【図２】実施例１〜４で作製した蓄光性発光素子の残光特性を示したグラフである。
【図３】実施例１〜４で作製した蓄光性発光素子の、励起源を停止した後の発光スペクトルを示したグラフである。
【図１】
2007053408.tif 000003
【図２】
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【図３】
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