(57)【要約】  狭い波長範囲で緑色光を放射する蛍光体を使用して、ディスプレイデバイスの色域を広げることができる。一態様では、発光デバイスが、青色または紫色の光を放射する発光固体デバイスと、発光固体デバイスによって放射された青色または紫色の光を吸収し、それに応答して、波長λＧでピークを有し、波長λＧｈａｌｆで帯域の長波長端にそのピークのハーフハイトを有するスペクトル帯域の緑色光を放射する、第１の蛍光体と、発光固体デバイスによって放射された青色または紫色の光を吸収し、それに応答して、波長λＲでピークを有し、波長λＲｈａｌｆで帯域の短波長端にそのピークのハーフハイトを有するスペクトル帯域の赤色光を放射する、第２の蛍光体と、を備える。比率（λＲｈａｌｆ−λＧｈａｌｆ）／（λＲ−λＧ）は０．７０より大きい。【選択図】図４
2020534698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光デバイスが、
青色または紫色の光を放射する発光固体デバイスと、
前記発光固体デバイスによって放射された青色または紫色の光を吸収し、それに応答して、波長λＧでピークを有し、波長λＧｈａｌｆで帯域の長波長端にそのピークのハーフハイトを有するスペクトル帯域の緑色光を放射する、第１の蛍光体と、
前記発光固体デバイスによって放射された青色または紫色の光を吸収し、それに応答して、波長λＲでピークを有し、波長λＲｈａｌｆで帯域の短波長端にそのピークのハーフハイトを有するスペクトル帯域の赤色光を放射する、第２の蛍光体と、
を備え、
比率（λＲｈａｌｆ−λＧｈａｌｆ）／（λＲ−λＧ）は０．７０より大きい、
発光デバイス。
【請求項２】
前記比率（λＲｈａｌｆ−λＧｈａｌｆ）／（λＲ−λＧ）が、０．７５以上である、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記比率（λＲｈａｌｆ−λＧｈａｌｆ）／（λＲ−λＧ）が、０．８０以上である、請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記緑色スペクトル帯域のピークが、４５ナノメートル以下の半値全幅を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項５】
前記緑色蛍光体が、Ｃａ１−ｗＥｕｗ（Ａｌ１−ｚＧａｚ）．ｘＳｙであるか、またはＣａ１−ｗＥｕｗ（Ａｌ１−ｚＧａｚ）．ｘＳｙを含み、
２≦ｘ≦４、４≦ｙ≦７、０≦ｚ≦１、および０＜ｗ≦１である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項６】
前記赤色蛍光体が、フルオロケイ酸カリウム系の蛍光体であるか、またはフルオロケイ酸カリウム系の蛍光体を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項７】
前記発光固体デバイスが青色光を放射する、請求項１から６のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項８】
前記発光固体デバイス、前記緑色蛍光体、および前記赤色蛍光体からの前記複合発光が、前記プランク軌跡の下でＣＩＥ１９３１色度図上に色ポイントを有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項９】
前記第１の蛍光体、前記第２の蛍光体、または前記第１の蛍光体および前記第２の蛍光体が、前記発光固体デバイス上に配置されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１０】
前記第１の蛍光体、前記第２の蛍光体、または前記第１の蛍光体および前記第２の蛍光体が、前記発光固体デバイスから離間している、請求項１から８のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１１】
前記発光固体デバイスが発光ダイオードであるか、または発光ダイオードを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１２】
前記発光固体デバイスがレーザダイオードであるか、またはレーザダイオードを含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光デバイス。
【請求項１３】
発光デバイスが、
青色光を放射する発光固体デバイスと、
前記発光固体デバイスが放射した青色光を吸収し、それに応じて緑色光を放射する、Ｃａ１−ｗＥｕｗ（Ａｌ１−ｚＧａｚ）ｘＳｙ蛍光体と、
を備え、
２≦ｘ≦４、４≦ｙ≦７、０≦ｚ≦１、および０＜ｗ≦１である、
発光デバイス。
【請求項１４】
前記蛍光体が、５００〜５４５ナノメートルの波長にピークを有し、２５〜４５ナノメートルの半値全幅を有するスペクトル帯域の緑色光を放射する、請求項１３に記載の発光デバイス。
【請求項１５】
前記蛍光体が、５３５〜５４５ナノメートルの波長にピークを有し、２５〜５０ナノメートルの半値全幅を有するスペクトル帯域の緑色光を放射する、請求項１３に記載の発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、米国科学財団の助成番号１５３４７７１に基づく米国連邦政府の支援を受けて行われた。連邦政府は本発明に一定の権利を有する。本発明は、Ｋｅｎｔｕｃｋｙ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎとの助成金協定ＫＳＴＣ−１８４−５１２−１７−２４７により、Ｋｅｎｔｕｃｋｙ  Ｃａｂｉｎｅｔ  ｆｏｒ  Ｅｃｏｎｏｍｉｃ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｏｆｆｉｃｅ  ｏｆ  Ｅｎｔｒｅｐｒｅｎｅｕｒｓｈｉｐからの助成を受けて行われた。
【０００２】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１７年９月１９日に出願された「Ｇａｍｕｔ  Ｂｒｏａｄｅｎｅｄ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｇｒｅｅｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ」と題する米国特許仮出願第６２／５６０，５３９号、２０１８年３月２８日に出願された「Ｇａｍｕｔ  Ｂｒｏａｄｅｎｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ  Ｗｉｔｈ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｇｒｅｅｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ」と題する米国特許仮出願第６２／６４９，３７４号、および２０１８年５月１７日に出願された「Ｇａｍｕｔ  Ｂｒｏａｄｅｎｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ  Ｗｉｔｈ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｇｒｅｅｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ」と題する米国特許出願第１５／９８２，１９３号に対する優先権の利益を主張し、これらはそれぞれ参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００３】
この出願は、２０１７年５月１０日に出願された「Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ  Ｗｉｔｈ  Ｎａｒｒｏｗ  Ｇｒｅｅｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ」と題する米国特許出願第１５／５９１，６２９号、および２０１７年８月１６日に出願された「Ｐｈｏｓｐｈｏｒ−Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ  Ｗｈｉｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｎａｒｒｏｗ−Ｂａｎｄ  Ｇｒｅｅｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ」と題する米国特許出願第１５／６７９，０２１号にも関連しており、これらは両方ともその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
本発明は、一般に、狭い緑色発光を有する蛍光体、およびそのような蛍光体を含むディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００５】
ディスプレイのバックライトでは、その強度の大部分がフィルタの最高の透過率とうまく整合しているため、緑色光源からの光がより飽和し、色域の緑色頂点を広げ、典型的なＬＣＤフィルタシステムの緑色フィルタを通過する際の損失が少なくなるように、緑色光源の発光波長を狭くすることが望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、色域を広げることによりディスプレイバックライトユニットによってレンダリングできる色の広がりを向上させるか、または一般照明や製品を照らすために使用される照明における特定のスペクトル領域の彩度により特定の製品の外観を向上させることができるスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）の特定の態様で光を放射する照明システムに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】バックライト付きＬＣＤディスプレイ用に設定されたカラーフィルタの典型的な透過スペクトルを示す図である。
【０００８】
【図１Ｂ】バックライト付きＬＣＤディスプレイ用に設定された別のカラーフィルタの典型的な透過スペクトルを示す図である。
【０００９】
【図２Ａ】ｓＲＧＢ、ＮＴＳＣ、およびＡｄｏｂｅ  ＲＧＢの色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。
【００１０】
【図２Ｂ】ｓＲＧＢ、ＤＣＩ−Ｐ３、およびＲｅｃ．２０２０の色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。
【００１１】
【図３Ａ】ｓＲＧＢ、ＮＴＳＣ、およびＡｄｏｂｅ  ＲＧＢの色域をプロットしたＣＩＥ１９７６のｕ’ｖ’色度図である。
【００１２】
【図３Ｂ】ｓＲＧＢ、ＤＣＩ−Ｐ３、およびＲｅｃ．２０２０の色域をプロットしたＣＩＥ１９７６のｕ’ｖ’色度図である。
【００１３】
【図４】本明細書で説明するように、新しく開発された緑色蛍光体材料、例えばＥｕＡｌ１．５Ｇａ１．２Ｓ４．４７の典型的な発光スペクトルを示す図である。
【００１４】
【図５】図４の蛍光体材料と標準カラーフィルタを使用したバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域をプロットしたＣＩＥ１９７６のｕ’ｖ’色度図である。ｓＲＧＢおよびＡｄｏｂｅ  ＲＧＢの色域も参照用にプロットされている。
【００１５】
【図６Ａ】図１Ａのカラーフィルタのセットでオーバーレイされた従来の蛍光体変換白色ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００１６】
【図６Ｂ】カラーフィルタを透過した図６ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００１７】
【図６Ｃ】青色フィルタを透過した図６ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００１８】
【図６Ｄ】緑色フィルタを透過した図６ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００１９】
【図６Ｅ】赤色フィルタを透過した図６ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００２０】
【図６Ｆ】図６Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。ｓＲＧＢおよびＲｅｃ．２０２０の色域も参照用にプロットされている。
【００２１】
【図６Ｇ】別の従来の蛍光体変換白色ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００２２】
【図６Ｈ】図１Ａのカラーフィルタを透過した図６ＨのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００２３】
【図６Ｉ】別の従来の蛍光体変換白色ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００２４】
【図６Ｊ】従来の蛍光体変換白色ＬＥＤからの発光スペクトルを示す図であり、図６Ｉの発光スペクトルとほぼ一致している。
【００２５】
【図７Ａ】後述の例１の蛍光体変換白色ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００２６】
【図７Ｂ】図１Ａのカラーフィルタを透過した図７ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００２７】
【図７Ｃ】青色フィルタを透過した図７ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００２８】
【図７Ｄ】緑色フィルタを透過した図７ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００２９】
【図７Ｅ】赤色フィルタを透過した図７ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００３０】
【図７Ｆ】図６Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域と、図７Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。Ｒｅｃ．２０２０の色域も参照用にプロットされている。
【００３１】
【図８Ａ】後述の例２の蛍光体変換白色ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００３２】
【図８Ｂ】図１Ａのカラーフィルタを透過した図８ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００３３】
【図８Ｃ】図６Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、図７Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、および図８Ａと図８Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。
【００３４】
【図９Ａ】後述の例３の蛍光体変換白色ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００３５】
【図９Ｂ】図１Ａのカラーフィルタを透過した図９ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００３６】
【図９Ｃ】図６Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、図８Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、および図９Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。
【００３７】
【図１０Ａ】後述の例４の蛍光体変換白色ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００３８】
【図１０Ｂ】図１Ａのカラーフィルタを透過した図１０ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００３９】
【図１０Ｃ】図６Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、図９Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、および図１０Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。
【００４０】
【図１０Ｄ】後述の例３からの緑色蛍光体を含む、後述の例の蛍光体変換ＬＥＤ１からの発光スペクトルを示す図である。
【００４１】
【図１０Ｅ】後述の例３からの別の緑色蛍光体を含む、後述の例の蛍光体変換ＬＥＤ２からの発光スペクトルを示す図である。
【００４２】
【図１１Ａ】後述の例５の蛍光体変換白色ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００４３】
【図１１Ｂ】図１Ａのカラーフィルタを透過した図１１ＡのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００４４】
【図１１Ｃ】図６Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、図１０Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、および図１１Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。
【００４５】
【図１２Ａ】以下の例６で説明するように、狭い緑色蛍光体で製造された蛍光体変換ＬＥＤの例からの発光スペクトルを示す図である。
【００４６】
【図１２Ｂ】図１Ａのカラーフィルタを透過した図１２Ａの蛍光体変換ＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【００４７】
【図１２Ｃ】青色フィルタを透過した図１２ＡのＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【００４８】
【図１２Ｄ】緑色フィルタを透過した図１２ＡのＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【００４９】
【図１２Ｅ】赤色フィルタを透過した図１２ＡのＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。
【００５０】
【図１２Ｆ】図１２Ａの蛍光体変換ＬＥＤと同じ蛍光体ブレンドを使用したシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００５１】
【図１２Ｇ】図１Ａのカラーフィルタを透過した図１２ＦのＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示す図である。
【００５２】
【図１２Ｈ】図６Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域、図１２Ｂのバックライト付きＬＣＤディスプレイの色域、および図１２Ｇのバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域をプロットしたＣＩＥ１９３１のｘ，ｙ色度図である。
【００５３】
【図１３】青色ＬＥＤ、ベータサイアロン緑色蛍光体、および赤色ＰＦＳ蛍光体で構成される蛍光体変換ＬＥＤのシミュレートされたスペクトルを示す図であり、蛍光体の発光ピーク間の距離と、蛍光体のピークの最も近いハーフハイト間の距離を示している。
【００５４】
【図１４】青色ＬＥＤ、ピーク波長が５４０ｎｍでＦＷＨＭが４０ｎｍの狭い緑色蛍光体、および赤色ＰＦＳ蛍光体で構成される蛍光体変換ＬＥＤのシミュレートされたスペクトルを示す図であり、蛍光体の発光ピーク間の距離と、蛍光体のピークの最も近いハーフハイト間の距離を示している。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下の詳細な説明は、選択的な実施形態を示し、本発明の範囲を限定することを意図しない図面を参照して読まれるべきである。詳細な説明は、本発明の原理を限定ではなく例として示している。この説明は、当業者が本発明を作製および使用することを明確に可能にし、本発明を実施する最良の態様であると現在考えられているものを含む、本発明のいくつかの実施形態、適応、変形、代替および使用を説明する。本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する場合、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、別段文脈において明確に示されない限り、複数の指示対象を含む。
【００５６】
本明細書、米国特許出願第１５／５９１，６２９号明細書、および米国特許出願第１５／６７９，０２１号明細書に開示されている狭帯域緑色発光を有する新しい蛍光体材料は、ディスプレイへの良好な適用性を有する。ディスプレイメーカーは、さまざまな仕様に従ってディスプレイを設計する。
【００５７】
最も重要な仕様の１つは、ディスプレイで生成できる色域または色の範囲である。ＬＣＤベースのバックライトの場合、この色域は、バックライトの発光スペクトルと、ディスプレイの作成に使用されるカラーフィルタセットの透過特性によって決まる。バックライト付きＬＣＤディスプレイ用の２つの典型的なカラーフィルタセットの透過スペクトルを図１Ａと図１Ｂに示す。各フィルタセットには、図に示すように、赤色フィルタ、緑色フィルタ、および青色フィルタが含まれている。
【００５８】
これらの図から、異なるカラーフィルタの間にはかなりの重なりがあることがわかる。これは、比較的狭いスペクトルピークを有する光源の開発を必要とするため、ディスプレイの色域の拡大を複雑にする。フィルタセット内の特定のカラーフィルタの相対最大透過率は、他のフィルタと比較して調整できることに留意されたい。
【００５９】
青色の原色では、狭い発光スペクトルの青色ＬＥＤがすぐに利用できるため、カラーフィルタ間のこの重なりはあまり重要ではなく、また、緑色フィルタの透過領域への青色ＬＥＤのブリードスルーが無視できるようにピーク波長を選択できる。ただし、青と緑のフィルタの重なりにより、緑の光源からの光の一部が青の出力になる可能性があるという点で問題が残っている。これにより、青の彩度が低下し、色域が減少する。同様に、赤と緑のフィルタの重なりは、赤の光源からの光が緑の原色の色度をシフトし、再び色域を減らす可能性があることを意味する。フィルタを介して光が赤、緑、青の成分にフィルタ処理されると、各サブピクセルが完全にオープンな状況でそれが検査され得、このため、白色光は、組み合わせによって観察され、これは、スルーフィルタホワイトと呼ばれる場合がある。
【００６０】
さまざまな色域が業界によって定義されており、性能目標メトリックとして使用されている。ほとんどのカラーディスプレイの最小色域と最小要件は、いわゆるｓＲＧＢ（またはＲｅｃ．７０９）色域である。より望ましい、より広い色域は、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ色域である。これらの色域は、カラーＣＲＴディスプレイ用に開発されたＮＴＳＣ色域とともに図２Ａおよび図３Ａに示されている。最近では、デジタルシネマ用に開発されたＤＣＩ−Ｐ３色域や、図２Ｂおよび図３Ｂに示す超高解像度テレビ用に提案されたＲｅｃ．２０２０など、他のより広い色域が開発されている。より最近の色域は、利用可能な技術によって部分的に定義されているようである。例えば、ＤＣＩ−Ｐ３の緑の色域ポイントは、ベータサイアロン蛍光体からの発光と強く一致しており、Ｒｅｃ．２０２０の緑の色域ポイントは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザからの発光と強く一致している。次の表１は、ＮＴＳＣ、ｓＲＧＢ、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ、ＤＣＩ−Ｐ３、およびＲｅｃ．２０２０色域の赤、緑、青の色域頂点のＣＩＥのｘ，ｙ色域座標を示している。
【００６１】
カラーＬＣＤディスプレイ用のＬＥＤベースのバックライトが２００６年から２００８年ごろに初めて導入されたとき、色域の最小目標はｓＲＧＢ色域であった。図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、および図３Ｂからわかるように、ｓＲＧＢ色域は、図示されている最小の色域である。これは、当時利用可能な緑色蛍光体の比較的広い発光帯域のため、達成するのが難しい目標であった。最終的にはｓＲＧＢの色域を超えることができたが、ディスプレイメーカーは、希望するはるかに大きいＡｄｏｂｅ  ＲＧＢ色域を達成できなかった。ｓＲＧＢ色域は、ＣＩＥのｘ，ｙ色度チャートにプロットした場合、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ色域の約７４％にすぎない。高品質ディスプレイの色域は、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ色域エリアの少なくとも９０％である。
【００６２】
本明細書、米国特許出願第１５／５９１，６２９号明細書、および米国特許出願第１５／６７９，０２１号明細書に開示された新たに開発された緑色蛍光体は、緑色で非常に狭い発光帯域を有し得る。これは、ＬＣＤカラーディスプレイに最適なユーティリティであり、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢの色域エリアを超える機能を提供する。
【００６３】
このタイプの材料（以下および表２および表３で説明する例３の蛍光体）からの典型的な発光スペクトルを図４に示す。この蛍光体の比較的狭い発光帯域は、バックライト付きＬＣＤディスプレイの赤と緑の原色間の重なりを最小限に抑える。これにより、緑の原色が赤の原色から遠ざかり、緑の原色の彩度も上がる。これらの２つの効果の組み合わせにより、ディスプレイの色域が大幅に増加する。図５は、新しく開発された緑色発光の蛍光体材料と標準カラーフィルタを使用して達成可能なシミュレートされた色域を示している。このシミュレーションの全色域エリアは、Ａｄｏｂｅ  ＲＧＢ色域の１０３％より大きい。赤のフィルタを少し変更すると、赤と緑のフィルタスペクトルの重なりがさらに減少し、緑の原色がさらに左に移動し、これによりＡｄｏｂｅ  ＲＧＢ色域をはるかに超えてディスプレイの色域が大きくなる。ＦＷＨＭがより狭い蛍光体のバリエーションでも、同様の色域拡張が発生する。
【００６４】
一般的な照明用途では、一般に、より長い波長、例えば４５５ｎｍ〜４６５ｎｍで青色ＬＥＤを発光させることが望ましい。青色のこれらの波長は、通常、同じ蛍光体と短波長の青色ＬＥＤを組み合わせた場合に比べて白色光源の演色評価数が向上し、青色発光が明所視の最大値に近いため、より明るい白色ＬＥＤになる。ディスプレイのバックライトでは、青の波長が長いほどサブピクセルが明るくなることも事実であるが、緑のサブピクセルへのブリードスルーの影響とその後の彩度の低下は青のサブピクセルの輝度よりも重要である。その結果、ディスプレイのバックライトには、ピーク波長が４４５ｎｍ付近の青色ＬＥＤがあり、緑色のサブピクセルの彩度低下を最小限に抑えながら色域カバレッジを最大化することが望ましいが、色域カバレッジの適度なトレードオフでより高い輝度を提供するために、ピーク波長が約４５０ｎｍの青色ＬＥＤを使用することも望ましい場合がある。
【００６５】
赤色蛍光体は、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋系（例えば、三菱化学から入手可能なＢＲ−１０２／ＱまたはＢＲ−１０１／Ｊ）やＳｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋などの従来の広帯域赤色であってもよく、最近報告されたＳｒ［ＬｉＡｌ３Ｎ４］：Ｅｕ２＋などのより狭い赤色蛍光体であってもよく、または狭い発光量子ドット、またはマンガンがドープされたフルオロケイ酸塩系蛍光体（ＧＥから入手可能なＰＦＳまたはＫＳＦなど）であってもよい。あるいは、赤色蛍光体の代わりに、直接発光する赤色ＬＥＤ、またはその他の赤色発光源を使用してもよい。ディスプレイに赤色蛍光体を選択する際に考慮すべき２つの主要なスペクトル要因があり、それは、緑色フィルタの透過率との重なりの量および輝度である。緑色蛍光体と異なり、スペクトルの赤色領域が明所視応答曲線の端に近接しているため、ＦＷＨＭは色の彩度／純度の観点から考慮されず、つまり、人間の目は特に発光を良好に知覚せず、したがって、特に長波長への発光の幅は、赤の色域ポイントの彩度に強く影響しない。赤色蛍光体のＦＷＨＭは、緑の色域ポイントへのブリードスルーとディスプレイの表面輝度の観点から検討する必要がある。
【００６６】
従来のバックライトは、例えば、デンカによって販売されているようなユーロピウムをドープしたベータサイアロンタイプの緑色蛍光体を、ＧＥによって販売またはライセンスされているようなＰＦＳ赤色蛍光体と組み合わせて利用する場合がある。蛍光体は、カラーフィルタを通して見たＬＥＤ発光スペクトルのカラーポイントまたは別のカラーポイントがＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）またはＤ６５光源（０．３１３，０．３２９）などの白色光ターゲット要件を満たすように、ブレンドされる。
【００６７】
緑色蛍光体の比較例
バックライト用途で使用される従来の蛍光体変換白色ＬＥＤの比較例として、図６Ａは、５４３ｎｍのピーク波長とＦＷＨＭ５４ｎｍを有する緑色蛍光体ベータサイアロン、赤色ＰＦＳ蛍光体、および青色ＬＥＤを使用した蛍光体変換ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトル（実線）を示している。シミュレートされた発光スペクトルの色座標はＣＩＥのｘ，ｙ（０．２５６，０．２２８）である。図６Ａでは、シミュレートされた発光スペクトルに図１Ａのカラーフィルタのセットが重ねられている（緑色フィルタが短い破線；青色フィルタが中程度の破線；赤色フィルタが長い破線）。
【００６８】
図６Ｂは、ＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたＬＥＤのフィルタ通過白色スペクトルを示している。図６Ｃは青のサブピクセル、図６Ｄは緑のサブピクセル、図６Ｅは赤のサブピクセルを示している。図６Ｆは、ｓＲＧＢおよびＲｅｃ．２０２０の色域を有するＬＥＤを使用したバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域を比較している。Ｒｅｃ．２０２０のカバレッジは、ＣＩＥ１９３１色空間で６２．３％である。（図１Ａに示される例示的なカラーフィルタセットが本開示全体にわたって使用されるが、当業者は、個々のカラーフィルタを切り替えることができ、相対透過を操作することができることを理解されよう。）
【００６９】
バックライト用途で使用される従来の蛍光体変換白色ＬＥＤの第２の比較例として、図６Ｇは、５２８ｎｍのピーク波長とＦＷＨＭ４９ｎｍを有する緑色蛍光体ベータサイアロン、赤色ＰＦＳ蛍光体、および青色ＬＥＤを使用した蛍光体変換ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示しており、色座標はＣＩＥのｘ，ｙ（０．２４９，０．２２４）である。図６Ｈは、ＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたＬＥＤのフィルタ通過白色スペクトルを示している。これは、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色空間のＲｅｃ．２０２０に対して、７０．０％の色域エリアカバレッジに相当する。
【００７０】
バックライト用途で使用される従来の蛍光体変換白色ＬＥＤの第３の比較例として、図６Ｉは、緑色蛍光体オルトケイ酸塩蛍光体（Ｍｅｒｃｋ  ＫＧａＡから入手可能なＩｓｉｐｈｏｒ  ＲＧＡ  ５２４  ５００など）、赤色ＰＦＳ蛍光体、および青色ＬＥＤを使用した蛍光体変換ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示している。図６Ｊは、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  ＯＥ６５５０、Ｉｓｉｐｈｏｒ  ＲＧＡ  ５２４  ５００緑色蛍光体、ＰＦＳ赤色蛍光体、およびＰｏｗｅｒＯｐｔｏ  ４５７ｎｍ  ２８３５パッケージから製造された蛍光体変換ＬＥＤからの発光スペクトルを示している。
【００７１】
本発明の狭緑色蛍光体は、例えば、Ｅｕ（Ａｌ１−ｚＧａｚ）ｘＳｙまたはＣａ１−ｗＥｕｗ（Ａｌ１−ｚＧａｚ）ｘＳｙの形態の組成物を含むことができ、ｘは２．０〜４．０、ｙは４〜７、ｚは０〜１、ｗは０〜１であるが、ゼロではない。
【００７２】
緑色蛍光体の例
例１：上記の従来のバックライトの例と比較して、より広いベータ−サイアロンを、５４０ｎｍのピーク発光波長と４０ｎｍの半値全幅で本発明の蛍光体に置き換えると、緑色蛍光体は彩度が高いため、緑の色域ポイントを拡大すること、および赤のフィルタを通過する緑色蛍光体のブリードスルーが減少するため、赤の色域ポイントを拡大することの二重の影響がある
【００７３】
そのような蛍光体材料の１つは、ピーク波長５４１ｎｍでＦＷＨＭ４０ｎｍのＥｕ（Ａｌ１／３Ｇａ２／３）２．７Ｓ５．０５である。Ｅｕ（Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７）２．７Ｓ５．０５の固溶体は、事前に形成されたＥｕＡｌ２．７Ｓ５．０５とＥｕＧａ２．７Ｓ５．０５を適切な量で混合し、排気されたカーボンコーティングされたチューブで１２００℃に加熱することにより調製された。ＥｕＡｌ２．７Ｓ５．０５は、適切な量のＥｕ、Ａｌ、およびＳを組み合わせ、排気されたカーボンコーティングされたチューブで１０００℃に加熱することで形成された。ＥｕＡｌ２．７Ｓ５．０５は、Ｅｕ、Ｇａ２Ｓ３、およびＳを適切な量で組み合わせ、排気されたカーボンコーティングされたチューブで８００℃に加熱することにより形成された。
【００７４】
図７Ａは、第１の比較例の緑色蛍光体の代わりに緑色蛍光体Ｅｕ（Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７）２．７Ｓ５．０５を使用した蛍光体変換ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示している。発光スペクトルの色座標はＣＩＥのｘ，ｙ（０．２５２，０．２２３）である。図７Ｂは、ＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたＬＥＤのフィルタ通過白色スペクトルを示している。図７Ｃは青のサブピクセル、図７Ｄは緑のサブピクセル、図７Ｅは赤のサブピクセルを示している。図７Ｆは、ＬＥＤを使用したバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域と、比較ベータサイアロンＬＥＤの色域およびＲｅｃ．２０２０色域を比較している。Ｒｅｃ．２０２０のカバレッジは、ＣＩＥ１９３１（ｘ，ｙ）色空間で６８．３％である。図６Ｅと図７Ｅの赤色サブピクセルの比較は、緑色蛍光体の発光を約１５ｎｍ狭めると、赤色サブピクセルで５５０〜６００ｎｍの発光強度が減少することを示している。
【００７５】
例２：図８Ａ〜図８Ｃは、ＦＷＨＭを４０ｎｍに維持しながら、緑色蛍光体のピーク波長を青色の方に５ｎｍシフトさせ５３５ｎｍにした結果を示している。図８Ａは、色座標ＣＩＥがｘ，ｙ（０．２４９，０．２２１）である、そのような蛍光体変換ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示している。図８Ｂは、ＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたＬＥＤのフィルタ通過白色スペクトルを示している。図８Ｃは、ＬＥＤを使用したバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域を、例１のＬＥＤの色域および比較ベータサイアロンＬＥＤの色域と比較している。５３５ｎｍピークの緑色蛍光体を使用すると、緑と赤の色域ポイントが拡張され、色域はＣＩＥのｘ，ｙでＲｅｃ．２０２０色域の７１．０％をカバーする。
【００７６】
そのような蛍光体の１つは、ＥｕＡｌ１．１６Ｇａ１．７４Ｓ５．３５、ピーク波長５３５ｎｍ、ＦＷＨＭ４２ｎｍである。この蛍光体は、Ｅｕ、Ａｌ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３を組み合わせて合成し、金属の化学量論比を作成した。数重量％のＡｌＣｌ３を添加し、混合物をアルゴン充填したグローブボックスで粉砕し、溶融シリカチューブで密封した。混合物を４００℃で１時間加熱した後、温度を上げて８５０℃で６時間保持した。生成物を約２５℃／時間で室温まで冷却した。
【００７７】
別のそのような蛍光体は、ピーク波長５３３ｎｍ、ＦＷＨＭ４１ｎｍのＥｕＡｌＧａＳ４（２０１７年７月３１日出願の米国特許出願第６２／５３９，２３３号明細書に開示され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）である。この蛍光体は、Ａｒの下、化学量論量でＥｕ、Ａｌ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３およびＳを組み合わせることにより合成された。混合物を真空石英チューブに密封し、４００℃（６時間）に加熱してから８００℃（１２時間）に加熱した。生成物を粉砕し、５０ｍｇの過剰なＳを加えた後、２回目の熱処理を行い、４００℃（６時間）に加熱してから、１０００℃（６時間）に加熱した。
【００７８】
例３：図９Ａ〜図９Ｃは、緑色蛍光体のピーク波長を青色の方にさらに６ｎｍシフトさせ５２９ｎｍにし、ＦＷＨＭをさらに１ｎｍ減少させて３９ｎｍにした結果を示している。図９Ａは、色座標ＣＩＥがｘ，ｙ（０．２４６，０．２２０）である、このような蛍光体変換ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示している。図９Ｂは、ＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたＬＥＤのフィルタ通過白色スペクトルを示している。図９Ｃは、ＬＥＤを使用したバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域を、例２のＬＥＤの色域および最初の比較ベータサイアロンＬＥＤの色域と比較している。５２９ｎｍの緑色蛍光体では、緑の色域ポイントが拡大する。赤の色域ポイントへの影響はごくわずかである。緑のピークは青のフィルタのブリードスルーを開始するのに十分近くに移動したため、青の色域ポイントはわずかに彩度が低くなる。色域は、ＣＩＥのｘ，ｙのＲｅｃ．２０２０色域の７３．６％をカバーする。
【００７９】
そのような蛍光体の１つは、ＥｕＡｌ１．５Ｇａ１．２Ｓ４．４７、ピーク波長５２９ｎｍ、ＦＷＨＭ３９ｎｍである。この蛍光体は、０．５６２ｇのＥｕ粉末、０．４１６ｇのＡｌ２Ｓ３、０．５２２ｇのＧａ２Ｓ３、０．０５０ｇのＳ、および０．１１５ｇのＡｌＣｌ３を組み合わせ、アルゴンを充填したグローブボックスで乳鉢と乳棒で粉砕して合成される。混合物を４つの石英チューブに分け、真空下で密封した。チューブを４００℃に１時間加熱してから、９００℃で６時間加熱した。次に、チューブを５０℃／時間で室温まで冷却した。
【００８０】
例４：図１０Ａ〜図１０Ｃは、ＦＷＨＭを３９ｎｍに維持しながら、緑色蛍光体のピーク波長を青色の方にさらに６ｎｍシフトさせ５２３ｎｍにした結果を示している。図１０Ａは、色座標ＣＩＥがｘ，ｙ（０．２４３，０．２２２）である、そのような蛍光体変換ＬＥＤからのシミュレートされた発光スペクトルを示している。図１０Ｂは、ＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたＬＥＤのフィルタ通過白色スペクトルを示している。図１０Ｃは、ＬＥＤを使用したバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域を、例３のＬＥＤの色域および最初の比較ベータサイアロンＬＥＤの色域と比較している。５２３ｎｍの緑色蛍光体では、緑の色域ポイントがさらに拡大する。赤の色域ポイントへの影響はごくわずかである。青の色域ポイントの彩度はわずかに低くなる。色域は、ＣＩＥのｘ，ｙのＲｅｃ．２０２０色域の７４．９％をカバーする。
【００８１】
そのような蛍光体の１つは、Ｃａ０．９１５Ｅｕ０．０８５（Ａｌ０．９Ｇａ０．１）３Ｓ５．５、ピーク波長５２３ｎｍ、ＦＷＨＭ３９ｎｍである。この蛍光体は、アルゴンの下、化学量論比でＣａＳ、ＥｕＦ３、Ａｌ金属、Ｇａ２Ｓ３、およびＳを組み合わせて合成された。スピードミキサーを使用して反応物を混合し、その後乳鉢と乳棒を使用して二次手動粉砕を行った。反応物をＡｒ／Ｈ２Ｓ混合物の下で加熱し、最初に７００℃の中間滞留時間で、その後９５０〜１１００℃の温度で１〜２時間加熱した。すべての温度傾斜は１０℃／ｍｉｎであった。
【００８２】
別のそのような蛍光体は、Ｅｕ（Ａｌ１／３Ｇａ２／３）２．７Ｓ５．０５、ピーク波長５２３ｎｍ、ＦＷＨＭ３９ｎｍである。この蛍光体を合成するために、Ｅｕ（Ａｌ０．３３Ｇａ０．６７）２．７Ｓ５．０５の固溶体は、事前に形成されたＥｕＡｌ２．７Ｓ５．０５とＥｕＧａ２．７Ｓ５．０５を適切な量で数重量％のＬｉＣｌと組み合わせ、排気されたカーボンコーティングされたチューブでは１２００°Ｃに加熱することにより調整された。ＥｕＡｌ２．７Ｓ５．０５は、適切な量のＥｕ、Ａｌ、およびＳを組み合わせ、排気されたカーボンコーティングされたチューブで１０００℃に加熱することで形成された。ＥｕＡｌ２．７Ｓ５．０５は、Ｅｕ、Ｇａ２Ｓ３、およびＳを適切な量で組み合わせ、排気されたカーボンコーティングされたチューブで８００℃に加熱することにより形成された。
【００８３】
別のそのような蛍光体は、Ｃａ０．５Ｅｕ０．５Ａｌ２．２５Ｇａ０．７５Ｓ５．５、５２５ｎｍのピーク波長および３９ｎｍのＦＷＨＭである。この蛍光体は、Ｈ２Ｓを流しながら９５０℃で、事前に形成されたＥｕＡｌ２．５Ｓ４．７５（Ｅｕ２Ｏ３（１．０８４ｇ，３．０８ｍｏｌ）および０．４１５ｇのＡｌ粉末（０．４１５ｇ，１５．４１ｍｏｌ）が組み合わされ、アルミナボート内で、Ｈ２Ｓ雰囲気下で９００℃で１時間焼成された）、ＣａＳ、Ａｌ、Ｇａ２Ｓ３、および１０％ＣｓＣｌフラックスから合成された。
【００８４】
別のそのような蛍光体は、Ｅｕ０．３１Ｃａ０．６９Ａｌ１．０３Ｇａ０．９７Ｓ４、５２４ｎｍのピーク波長、４１ｎｍのＦＷＨＭである。この蛍光体を合成するために、Ｅｕ２Ｏ３（１．０８４ｇ，３．０８ｍｏｌ）と０．４１５ｇのＡｌ粉末（０．４１５ｇ，１５．４１ｍｏｌ）を、２０００ｒｐｍで４５秒間、３回スピードミキサーを使用して混合した。混合粉末を、アルミナボート内で、Ｈ２Ｓ雰囲気下で９００℃で１時間焼成した。焼成された前駆体ケーキは、グローブボックス内で、手で粉砕され、粉末に砕かれた。３ｇのＥｕＡｌ２．５Ｓ４．７５前駆体、０．２ｇのＡｌ粉末、０．３ｇのＣａＳ、および０．７ｇのＧａ２Ｓ３を乳棒と乳鉢で、手で粉砕した。混合粉末を、Ｈ２Ｓ雰囲気下で９６０℃のアルミナカップで２時間焼成した。
【００８５】
蛍光体変換ＬＥＤ１の例は、青色ＬＥＤ（Ｐｌｅｓｓｅｙによる３５３５パッケージ）、緑色蛍光体Ｃａ０．５Ｅｕ０．５Ａｌ２．２５Ｇａ０．７５Ｓ５．５、ＰＦＳ赤色蛍光体、およびＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  ＯＥ６５５０シリコーンから製造された。図１０Ｄは、色座標ＣＩＥのｘ，ｙ（０．２４４５，０．２６７８）を有するこのＬＥＤの発光スペクトルを示している。
【００８６】
蛍光体変換ＬＥＤ２の例は、青色ＬＥＤ（Ｐｌｅｓｓｅｙによる３５３５パッケージ）、緑色蛍光体Ｅｕ０．３１Ｃａ０．６９Ａｌ１．０３Ｇａ０．９７Ｓ４、ＰＦＳ赤色蛍光体、およびＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  ＯＥ６５５０シリコーンから製造された。図１０Ｅは、色座標ＣＩＥがｘ，ｙ（０．２７８０，０．２４７３）である、このＬＥＤの発光スペクトルを示している。
【００８７】
例５：図１１Ａ〜図１１Ｃは、緑色蛍光体のピーク波長を青色の方にさらに３ｎｍシフトさせ５２０ｎｍにし、発光をさらに狭めて３６ｎｍのＦＷＨＭにした結果を示している。図１１Ａは、色座標ＣＩＥがｘ，ｙ（０．２４１，０．２２２）である、そのような蛍光体変換ＬＥＤのシミュレートされた発光スペクトルを示している。図１１Ｂは、ＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたフィルタ通過白色スペクトルを示している。図１１Ｃは、ＬＥＤを使用したバックライト付きＬＣＤディスプレイのシミュレートされた色域を、例４のＬＥＤの色域および最初の比較ベータサイアロンＬＥＤの色域と比較している。５２０ｎｍの緑色蛍光体では、緑色の色域がさらに拡大される。赤の色域ポイントへの影響はごくわずかである。青の色域ポイントでは、彩度はさらにわずかに低くなる。色域は、ＣＩＥのｘ，ｙのＲｅｃ．２０２０色域の７５．９％をカバーする。
【００８８】
そのような蛍光体の１つは、Ｃａ０．９１５Ｅｕ０．０８５Ａｌ２．７Ｓ５．０５（米国特許出願第６２／５３９，２３３号明細書に開示）、ピーク波長５２０ｎｍピーク、ＦＷＨＭ３６ｎｍである。この蛍光体は、化学量論量でＣａＳ、Ｅｕ、Ａｌ、およびＳを組み合わせて合成された。混合物をアルゴン下で乳鉢と乳棒で均質化した後、カーボンコーティングされたシリカチューブに装填し、続いて真空下で排気および密閉した。合成は、段階的な加熱アプローチによって実行された：２９０℃（１７時間）、７７０℃（２４時間）、８７０℃（２４時間）、そして２０時間かけて徐冷。生成物を回収し、手動で再粉砕してから新しいカーボンコーティングされたシリカチューブに戻し、４００℃（６時間）および１０００℃（３時間）に加熱した。
【００８９】
例６：バックライト用のＬＥＤは、三菱化学により販売されているＢＲ−１０１／Ｊなどの幅広い赤色蛍光体を利用して製造することもできる。図１２Ａは、４５８ｎｍの青色ＬＥＤ、ピーク発光波長が５３９ｎｍ、ＦＷＨＭが４４ｎｍの緑色蛍光体、およびＢＲ−１０１／Ｊ赤色蛍光体で製造された例示的な蛍光体変換ＬＥＤからの発光スペクトルを示している。蛍光体変換ＬＥＤの色座標はＣＩＥのｘ，ｙ（０．２５３１，０．２５０１）である。図１２Ｂは、個々のフィルタの厚さを調整することによりＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたフィルタ通過ホワイトスペクトルを示している。図１２Ｃは青のサブピクセル、図１２Ｄは緑のサブピクセル、図１２Ｅは赤のサブピクセルを示している。図１２Ｆは、４５０ｎｍピークの青色ＬＥＤと同じ蛍光体ブレンドを使用してシミュレートされた発光スペクトルを示している。発光スペクトルの色座標はＣＩＥのｘ，ｙ（０．２５４０，０．２３５５）である。図１２Ｇは、図１２Ｆのシミュレートされた発光スペクトルのＣＩＥのｘ，ｙ（０．３３３，０．３３３）に調整されたフィルタ通過白色スペクトルを示している。図１２Ｈは、製造された蛍光体変換ＬＥＤとシミュレートされた蛍光体変換ＬＥＤを使用したバックライト付きＬＣＤディスプレイの色域と、比較ベータサイアロンＬＥＤを使用したバックライト付きＬＣＤのシミュレートされた色域を比較している。同じ波長の青色ＬＥＤでは、ベータサイアロンとＰＦＳの組み合わせは、広いＢＲ−１０１／Ｊと結合された狭い緑色蛍光体よりも色域カバレッジが小さくなる（Ｒｅｃ．２０２０に対して６２％〜６６％）。青色の波長を４５０ｎｍから４５８ｎｍにシフトすると、色域カバレッジが６６％から６３％に減少する。
【００９０】
そのような蛍光体の１つは、ピーク波長が５３９ｎｍでＦＷＨＭが４４ｎｍのＥｕＡｌ０．９２Ｇａ１．３８Ｓ４．４５（米国特許出願第１５／５９１，６２９号明細書の蛍光体例５）である。この蛍光体は、Ｅｕ、Ａｌ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３、およびＳから化学量論比で合成され、式単位あたり０．２５硫黄と７．５重量％ＡｌＣｌ３が追加されている。アルゴンを充填したグローブボックスで混合物を粉砕し、溶融シリカチューブに密封した。混合物を４００℃（１時間）に加熱してから、９００℃（６時間）に加熱した。生成物を５０℃／時間で室温まで冷却した。
【００９１】
以下の表２、表３、および表４は、上記の例の特性をまとめたものである。
【００９２】
ディスプレイの色域を拡大するには、青、緑、赤の３つの色のピークをできるだけ相互に分解することが望ましい。緑と赤の蛍光体のピークが互いに分解される程度の１つの尺度は、ピーク波長間の差と、２つの蛍光体のハーフハイトで最も近いエッジの波長間の差を比較することである。例えば、ベータサイアロンとＰＦＳを使用する最初の比較例では、緑色蛍光体のピークλＧは約５４４ｎｍにあり、赤色蛍光体のピークλＲは６３０ｎｍにあり、８６ｎｍの差が生じる（図１３の上の矢印）。スペクトルは、５７５ｎｍの緑のピークの相対最大値の半分λＧｈａｌｆである。同様に、ＰＦＳの非常に狭い発光は、波長が６２８ｎｍの場合、その相対最大値の半分λＲｈａｌｆであり、５３ｎｍの差が生じる（図１３の下の矢印）。最も近いハーフハイトの差とフルハイトの差の比は０．６２である。緑色蛍光体をベータサイアロンから５４０ｎｍのピーク波長と４０ｎｍのＦＷＨＭを有する本発明の１つに変更すると、フルハイトでほぼ同じ差９０ｎｍ（図１４の上の矢印）が維持されるが、最も近いハーフハイトの差は６５ｎｍ（図１４の下の矢印）に増加し、フルハイトの差に対する最も近いハーフハイトの差の比率が０．７２に増加する。
【００９３】
上記の例について、ピークの位置と比率を表３に示す。比率が高いほど、緑色蛍光体と赤のサブピクセルとの間でブリードスルーが少なくなる傾向がある。ＰＦＳ蛍光体では、５２４ｎｍピークのオルトケイ酸塩または５４０ｎｍピークのベータサイアロンなどの標準蛍光体は約０．６の比率を与えるが、ここで開示されているより狭い蛍光体は０．７より大きい比率を与える。
【００９４】
これらの比率を波長（ｎｍ）ではなくエネルギー（電子ボルト）のコンテキストで調べた場合、比率は約０．０３〜０．０４低くなるが、一般的な傾向は当てはまる。例えば、比較例１では、緑色蛍光体のピークＥＧは約２．２７９ｅＶにあり、赤色のピークＥＲは約１．９６８ｅＶにあり、ハーフハイトＥＧｈａｌｆとＥＲｈａｌｆはそれぞれ２．１５７ｅＶと１．９７５ｅＶにあり、０．５８の比率になる。
【００９５】
典型的なバックライトユニットは、１つまたはそれ以上の（すなわち、複数の）ＬＥＤから構築され得る。ＬＥＤは、１６１６、２８３５、３０３０、３５３５、３０２０、５０３０、７０２０などのトップビュータイプのパッケージ、またはテレビや自立型コンピュータのモニタなど、比較的大きな発光表面積が望まれるその他の合理的なパッケージである。このようなＬＥＤは、画面の放射面の背後の領域で使用される場合があり、または、光ガイドが画面の放射面の領域に広がるように、光ガイドのエッジに沿って光学的に連結される場合がある。あるいは、携帯電話、タブレットディスプレイ、または超薄型ノートパソコンディスプレイなど、比較的薄いディスプレイが望ましい場合、ＬＥＤはサイドビュータイプであってもよく、非常に薄い発光面と、より薄い全体的なプロファイルをデバイスに提供する。蛍光体はＬＥＤに適用されてもよく、あるいは、蛍光体の一方または両方が、光ガイドの入力側もしくは出力側、または観察者に対してカラーフィルタの後ろに適用されてもよい。個々のサブピクセルは、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層および液晶の使用により制御（オープンまたはクローズに）されてもよい。
【００９６】
上述の用途に加えて、本発明の蛍光体を使用して、飽和カラーＬＥＤを作成することができる。これらの蛍光体材料の非常に狭いＦＷＨＭは、直接発光ＬＥＤの典型的なＰＬ発光と同等であるが、より効率的な青色ＬＥＤポンプ源を利用するように構成されている。例えば、現在、非常に優れた直接発光の緑色ＬＥＤの外部効率は約２０％である。対照的に、最良の青色ＬＥＤは８０％を超える外部効率で動作できるが、平凡な青色ＬＥＤは約５５％の外部効率になる可能性がある（そして、約１４５ｌｍ／Ｗで白色ＬＥＤを作成するために使用できる）。緑色の高い発光効率（ＬＥＲ）を考えると、直接発光の緑色（ＬＥＤ）は、外部効率が２０％低い場合でも１００ｌｍ／Ｗをはるかに超えることができる。青色（約２６ｌｍ／Ｗｒａｄ）から緑色（＞６００ｌｍ／Ｗｒａｄ）に移行するＬＥＲのブーストは、青色から緑色へのダウンコンバートで発生したストークス損失を含めても、５０％のかなり控えめな蛍光体量子効率により、直接発光ＬＥＤに期待される狭いＦＷＨＭを提供しながら、直接緑色ＬＥＤより優れた外部効率を示す緑色に変換された蛍光体が得られことを意味する。このようにして作られた緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤを組み合わせて、ＬＣＤおよびカラーフィルタ技術を使用して可能な広い色域の直接表示ディスプレイを作成することができる。
【００９７】
本明細書で使用される蛍光体は、空気および水分に関して不安定性を示す場合がある。そのため、蛍光体は、使用前に保護バリア層でコーティングされることが好ましい。このバリア層は、蛍光体が経時的に劣化し、ＬＥＤのカラーポイントがシフトするのを防ぐ。このコーティングは、エタノールなどの溶媒中のテトラエトキシシランなどの適切な前駆体の溶液中で蛍光体粉末を攪拌し、例えば、５ＭのＮＨ４ＯＨ（水性）で、溶液のｐＨを塩基性になるようにゆっくり調整するなどの、ゾルゲルプロセスによって堆積されてもよく、必要に応じて加熱しながら一定時間攪拌し、その後、スラリーをろ過またはデカントして固体を回収する。あるいは、蛍光体は、流動床反応器で化学蒸着によってコーティングされ、トリメチルアルミニウム、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、またはチタンテトライソプロポキシドなどの適切な前駆体、および水またはオゾンで処理され、金属酸化物コーティングを形成してもよい。蛍光体は、原子層堆積によってコーティングされてもよく、例えば、粉体床を水蒸気またはオゾンで処理して蛍光体の表面に水酸化物／酸化物層を形成し、続いてトリメチルアルミニウム、アルコキシシラン、チタンアルコキシド、またはクロロシランなどの金属前駆体、または四塩化チタン、または他の合理的な金属源で処理して、酸化物層に結合した金属層を形成し、続いて水で別の処理を行って、金属層の上に酸化物含有層を形成し、十分な数の層、場合によっては１０層、場合によっては２００層が堆積されるまで、金属前駆体を繰り返し処理する。
【００９８】
必要に応じて、コーティング後、得られた蛍光体を空気中、または必要に応じて不活性雰囲気下で、２００〜６００℃の温度でアニールしてもよく、蛍光体をさらに数回コーティングしてもよい。透明な金属酸化物層を堆積する前に、蛍光体粒子を緩衝層で事前コーティングすることも好適である可能背がある。このプロセスは、ＥｕｗＣａ１−ｗ（Ａｌ１−ｚＧａｚ）ｘＳｙ（上記）の蛍光体粒子を、オプションの透明緩衝層と、酸化ケイ素または酸化アルミニウムを含む透明金属酸化物コーティングとともに形成する。酸化ケイ素コーティングは、ある程度の割合の水酸化物を含んでもよく、また、ある程度の割合のアルミニウム、チタン、イットリウム、ガリウム、マグネシウム、亜鉛、または透明酸化物を形成する別の金属を含んでもよい。酸化アルミニウムコーティングは、ある程度の割合の水酸化物を含んでもよく、ある程度の割合のシリコーン、チタン、イットリウム、ガリウム、マグネシウム、亜鉛、または透明な酸化物を形成する別の金属を含んでもよい。
【表１】
2020534698.tif 000003
【表２】
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【表３】
2020534698.tif 000005
【表４】
2020534698.tif 000006
【００９９】
本開示は例示であり、限定ではない。本開示を考慮すれば、さらなる修正が当業者には明らかであり、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。
【図１Ａ】
2020534698.tif 000007
【図１Ｂ】
2020534698.tif 000008
【図２Ａ】
2020534698.tif 000009
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2020534698.tif 000011
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2020534698.tif 000015
【図６Ｂ】
2020534698.tif 000016
【図６Ｃ】
2020534698.tif 000017
【図６Ｄ】
2020534698.tif 000018
【図６Ｅ】
2020534698.tif 000019
【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
2020534698.tif 000021
【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
2020534698.tif 000023
【図６Ｊ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１２Ｈ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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