TW201601351A - 發光裝置、波長轉換構件及波長轉換構件之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種發光裝置，其使用複數種量子點，且具有能夠減小各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調之偏差的構成。
第1波長轉換組件21具有第1基板21a、及第1波長轉換部21b。第1波長轉換部21b含有量子點。第2波長轉換組件22具有第2基板22a、及第2波長轉換部22b，且以第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b對向之方式配置。第2波長轉換部22b含有發光波長與第1波長轉換部21b所含之量子點不同之量子點。光源11係以對第1及第2波長轉換部21b、22b之各者出射量子點之激發光之方式構成。
Description
本發明係關於一種發光裝置、波長轉換構件及波長轉換構件之製造方法。
近年來，使用發光二極體之發光裝置之進步顯著，被用於液晶之背光源、大型顯示器等。尤其是，由於短波長光之發光元件之半導體材料的發展，而能夠獲得短波長之光，因此，使用該短波長之光激發螢光體而能夠獲得更多樣化之波長之光。
自先前以來，已知有使用量子點之發光裝置。例如，於專利文獻1中揭示有一種具備由發光波長互不相同之2種量子點混合並分散而成之波長轉換構件的發光裝置。
[專利文獻1]日本專利特開2011-202148號公報
如專利文獻1所記載般，自混合使用有2種量子點之發光裝置出射含有一量子點之發光與另一量子點之發光的光。此種發光裝置之出射光之色調根據量子點之調配比率或各量子點之發光效率等變化。因此，於使用複數種量子點之發光裝置中，會產生於僅使用1種量子點之發光裝置中不可能產生之特有之問題，即，各個發光裝置間之出射
光之色調可能產生偏差。
本發明之主要目的在於提供一種發光裝置，其使用複數種量子點，其具有能夠減小各個發光裝置間之出射光之色調之偏差的構成。
本發明之發光裝置包括：第1波長轉換組件，其具有第1基板、及設置於第1基板上且包含量子點之第1波長轉換部；第2波長轉換組件，其具有第2基板、及設置於第2基板上且含有發光波長與第1波長轉換部所含之量子點不同之量子點的第2波長轉換部，且以第1波長轉換部與第2波長轉換部對向之方式配置；及光源，其對第1及第2波長轉換部之各者出射上述量子點之激發光。
於本發明之發光裝置中，第1波長轉換部與第2波長轉換部係設置於不同之基板上。因此，可預先確定來自第1波長轉換部之發光波長及發光強度、以及來自第2波長轉換部之發光波長及發光強度後，組合第1及第2波長轉換組件。因此，可減小各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
本發明之發光裝置亦可進而具備側壁部，該側壁部將第1基板與第2基板連接，且與第1及第2基板一併構成單元。第1及第2波長轉換部亦可配置於單元內。根據該構成，可抑制第1及第2波長轉換部與水分或氧接觸。由此，可抑制第1及第2波長轉換部之伴隨水分或氧之劣化。
又，本發明之波長轉換構件包括：第1波長轉換組件，其具有第1基板、及設置於第1基板上且包含量子點之第1波長轉換部；及第2波長轉換組件，其具有第2基板、及設置於第2基板上且含有發光波長與第1波長轉換部所含之量子點不同之量子點的第2波長轉換部，且以第1波長轉換部與第2波長轉換部對向之方式配置。
於本發明之波長轉換構件中，第1波長轉換部與第2波長轉換部
係設置於不同之基板上。因此，可預先確定來自第1波長轉換部之發光波長及發光強度、以及來自第2波長轉換部之發光波長及發光強度後，組合第1及第2波長轉換組件。因此，可減小各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
又，本發明之發光裝置之製造方法係包括波長轉換構件、及對波長轉換構件出射光之光源的發光裝置之製造方法，且包括以下步驟：準備第1波長轉換組件，該第1波長轉換組件具有第1基板、及設置於第1基板上且包含量子點之第1波長轉換部；準備第2波長轉換組件，該第2波長轉換組件具有第2基板、及設置於第2基板上且含有發光波長與第1波長轉換部所含之量子點不同之量子點的第2波長轉換部；及製作步驟，其係以第1波長轉換部與第2波長轉換部對向之方式配置第1及第2波長轉換組件，從而製作波長轉換構件。
於本發明之發光裝置之製造方法中，亦可在製作步驟之前，進而包括以下步驟：將第1及第2波長轉換組件之至少一者準備複數個，並測定各波長轉換組件之發光強度；及基於所測定之發光強度，自複數個第1及第2波長轉換組件中，決定於製作步驟中組合之第1及第2波長轉換組件。於該情形時，可選擇能夠獲得所需之波長之出射光的第1及第2波長轉換組件。因此，可抑制各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
於本發明之發光裝置之製造方法中，亦可在製作步驟之前，進而包括進行至少一個波長轉換組件之老化之步驟。於該情形時，可抑制因波長轉換部之發光波長或發光強度伴隨著老化之變化而導致之各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
於本發明之發光裝置之製造方法中，亦可在製作步驟之前，進而包括以下步驟：將第1及第2波長轉換組件之至少一者準備複數個，並對複數個波長轉換組件之至少一個進行老化；於老化步驟之後，亦
可進而包括以下步驟：測定各波長轉換組件之發光強度；及基於所測定之發光強度，自複數個第1及第2波長轉換組件中，決定於製作步驟中組合之第1及第2波長轉換組件。於該情形時，可更有效地抑制因波長轉換部之發光波長或發光強度伴隨著老化之變化而導致之各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
根據本發明，可提供一種發光裝置，其使用複數種量子點，且具有能夠減小各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調之偏差的構成。
1‧‧‧發光裝置
1a‧‧‧發光裝置
1b‧‧‧發光裝置
10‧‧‧波長轉換構件
11‧‧‧光源
21‧‧‧第1波長轉換組件
21a‧‧‧第1基板
21b‧‧‧第1波長轉換部
22‧‧‧第2波長轉換組件
22a‧‧‧第2基板
22b‧‧‧第2波長轉換部
23‧‧‧側壁部
24‧‧‧單元
24a‧‧‧內部空間
圖1係第1實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖2係第2實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
圖3係第3實施形態之發光裝置之模式性剖視圖。
以下，對實施本發明之較佳之形態進行說明。但是，下述實施形態僅為例示。本發明不受下述實施形態任何限定。
又，於實施形態等中所參照之各圖式中，設為具有實質上相同之功能之構件係以相同符號參照。又，實施形態等中所參照之圖式係模式性地記載者。存在圖式中所描繪之物體之尺寸的比率等與實際之物體之尺寸的比率等不同之情形。於圖式相互間，亦存在物體之尺寸比率等不同之情形。具體之物體之尺寸比率等應參考以下之說明進行判斷。
圖1係第1實施形態之發光裝置1之模式性剖視圖。
如圖1所示，發光裝置1包括波長轉換構件10及光源11。波長轉換構件10係於激發光入射時出射波長與激發光不同之波長之光的構件。
波長轉換構件10具備複數個波長轉換組件。具體而言，波長轉換構件10具備第1波長轉換組件21、及第2波長轉換組件22。
第1波長轉換組件21與第2波長轉換組件22相互隔開間隔而對向。第1波長轉換組件21具有第1基板21a。第1基板21a可由例如玻璃板、陶瓷板、樹脂板等構成。其中，第1基板21a較佳為由玻璃板或陶瓷板等包含無機材料之板構成。如此，藉由將第1基板21a設為玻璃板或陶瓷板等包含無機材料之板，而對於自光源11出射之光或外部之氛圍不易劣化，可抑制透明性下降，從而可長期維持轉換效率。
於第1基板21a上配置有層狀之第1波長轉換部21b。具體而言，於第1基板21a之第2波長轉換組件22側之表面上配置有第1波長轉換部21b。第1波長轉換部21b係配置於第1基板21a之除周緣部以外之實質上整體之上。第1基板21a之周緣部自第1波長轉換部21b露出。
第1波長轉換部21b中含有至少1種量子點。於第1波長轉換部21b中，量子點分散於樹脂等分散介質中。第1波長轉換部21b除含有量子點及分散介質以外，亦可進而含有光散射劑等填料。作為光散射劑之具體例，例如，可列舉氧化鋁粒子、氧化鈦粒子、氧化矽粒子等高反射無機化合物粒子及高反射白色樹脂粒子等。如此，藉由使第1波長轉換部21b含有光散射劑，可減小波長轉換構件10中之發光強度之面內偏差。
於第1波長轉換組件21之第1波長轉換部21b之上方配置有第2波長轉換組件22。第2波長轉換組件22具有第2基板22a。第2基板22a與第1基板21a對向。第2基板22a可由例如玻璃板、陶瓷板、樹脂板等構成。其中，第2基板22a較佳為由玻璃板或陶瓷板等包含無機材料之板構成。如此，藉由將第2基板22a設為玻璃板或陶瓷板等包含無機材料之板，而對於自光源11出射之光或外部之氛圍不易劣化，可抑制透明性下降，從而可長期維持光之提取效率。
於第2基板22a上配置有第2波長轉換部22b。具體而言，於第2基板22a之第1波長轉換組件21側之表面上配置有第2波長轉換部22b。因此，第1基板21a與第2基板22a介隔第1及第2波長轉換部21b、22b而對向。第2波長轉換部22b係配置於第2基板22a之除周緣部以外之實質上整體之上。第2基板22a之周緣部自第2波長轉換部22b露出。
於本實施形態中，第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b係相互隔開間隔而設置，但本發明並不限定於該構成。第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b亦可密接地設置。藉由將第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b密接地設置，可抑制第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b之界面上之反射，從而可提高光之提取效率。
第2波長轉換部22b中含有至少1種量子點。第2波長轉換部22b含有發光波長與第1波長轉換部21b所含之量子點不同之量子點。第2波長轉換部22b所含之量子點、與第1波長轉換部21b所含之量子點中，發光波長不同。即，第1波長轉換部21b中含有發光波長與第2波長轉換部22b所含之任一量子點均不同之量子點。
再者，「量子點」係於激發光入射時，出射波長與激發光不同之光。自量子點出射之光之波長依存於量子點之粒徑。即，可藉由使量子點之粒徑變化而調整所獲得之光之波長。因此，量子點之粒徑係設為與所獲得之光之波長相對應之粒徑。量子點之粒徑通常為2nm~10nm左右。
例如，作為若照射波長為300nm~440nm之紫外~近紫外之激發光則發出藍色之可見光(波長為440nm~480nm之螢光)之量子點的具體例，可列舉粒徑為2.0nm~3.0nm左右之CdSe/ZnS之微晶等。作為若照射波長為300nm~440nm之紫外~近紫外之激發光或波長為440nm~480nm之藍色之激發光則發出綠色之可見光(波長為500nm~540nm之螢光)之量子點之具體例，可列舉粒徑為3.0nm~3.3nm左
右之CdSe/ZnS之微晶等。作為若照射波長為300nm~440nm之紫外~近紫外之激發光或波長為440nm~480nm之藍色之激發光則發出黃色之可見光(波長為540nm~595nm之螢光)之量子點之具體例，可列舉粒徑為3.3nm~4.5nm左右之CdSe/ZnS之微晶等。作為若照射波長為300nm~440nm之紫外~近紫外之激發光或波長為440nm~480nm之藍色之激發光則發出紅色之可見光(波長為600nm~700nm之螢光)之量子點之具體例，可列舉粒徑為4.5nm~10nm左右之CdSe/ZnS之微晶等。
於發光裝置1中，第1基板21a與第2基板22a係藉由側壁部23而連接。側壁部23將第1基板21a之周緣部與第2基板22a之周緣部連接。藉由該等側壁部23以及第1及第2基板21a、22a構成單元24。第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b係配置於單元24內。具體而言，於單元24之內部空間24a內密封有第1及第2波長轉換部21b、22b。因此，可抑制第1及第2波長轉換部21b、22b與氧或水分之接觸。因此，可抑制第1及第2波長轉換部21b、22b之劣化。
側壁部23可由例如玻璃、陶瓷、金屬構成、或藉由利用金屬層等塗佈玻璃或陶瓷之表面而構成。
再者，側壁部23與第1及第2基板21a、22b之各者亦可藉由焊接、陽極接合、使用焊料等無機接合材料之接合等而接合。
發光裝置1具備光源11。光源11相對於第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b，配置於第1及第2波長轉換部21b、22b之對向方向上之一側。具體而言，光源11係配置於單元24之外側，更具體而言，配置於單元24之第1波長轉換組件21之外表面側。光源11係以如下方式配置：自光源11出射之光透過第1波長轉換組件21，其後，入射至第2波長轉換組件22。
光源11對第1及第2波長轉換部21b、22b之各者出射含有量子點之
激發光之光。光源11除包含第1及第2波長轉換部21b、22b所含之量子點之激發波長之光以外，亦可包含其他波長之光。
光源11可由例如LED(Light Emitting Diode，發光二極體)元件、LD(Laser Diode，雷射二極體)元件等構成。
於發光裝置1中，自光源11對第1及第2波長轉換部21b、22b出射包含第1及第2波長轉換部21b、22b所含之量子點之激發波長之光的光。因此，於第1及第2波長轉換部21b、22b中，吸收激發光，並出射波長長於激發波長之光。
發光裝置1可出射第1波長轉換部21b所含之量子點之發光與第2波長轉換部22b所含之量子點之發光的混合光，亦可出射第1波長轉換部21b所含之量子點之發光、第2波長轉換部22b所含之量子點之發光、及自光源11出射且透過第1及第2波長轉換部21b、22b之光的混合光。
發光裝置1之製造方法並無特別限定。發光裝置1例如可按以下要領製造。
首先，準備第1波長轉換組件21。具體而言，於第1基板21a上形成第1波長轉換部21b。第1波長轉換部21b可藉由例如塗佈含有量子點之焊膏並使其乾燥而形成。
又，準備第2波長轉換組件22。具體而言，於第2基板22a上形成第2波長轉換部22b。第2波長轉換部22b可藉由例如塗佈含有量子點之焊膏並使其乾燥而形成。
其次，將第1波長轉換組件21與第2波長轉換組件22以第1基板21a與第2基板22a對向之方式配置，而製作波長轉換構件10(製作步驟)。
另外，例如於製作使用複數種量子點之發光裝置之情形時，考慮使一個波長轉換部包含全部量子點。其原因在於：減少形成之波長轉換部之數量使波長轉換構件之製造更容易。
然而，本發明者等人進行銳意研究後，結果發現於使一個波長轉換構件包含全部種類之量子點之情形時，可能產生如下問題：各個發光裝置間之來自發光裝置之出射光之色調之偏差變大。其原因雖並未確定，但考慮以下理由。於含有複數種量子點之發光裝置中，各種點之發光效率較大地影響出射光之色調。量子點係藉由進行老化而使發光效率變化。藉由進行老化而變化之發光效率之比率根據量子點之種類而不同。因此，於含有複數種量子點之發光裝置中，必須亦考慮因老化所導致之發光效率之變化比率而調整複數種量子點之調配比率等。然而，即便為同種量子點，亦存在因老化所導致之發光效率之變化比率不同之情形。因此，難以高精度地控制自含有複數種量子點之發光裝置出射之光之色調。
於發光裝置1中，第1波長轉換部21b係設置於第1基板21a上，另一方面，第2波長轉換部22b係設置於第2基板22a上。第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b係分開設置。因此，可預先測定自第1波長轉換部21b出射之光之色調及強度。又，可預先推測並調整自第2波長轉換部22b出射之光之色調及強度。因此，於組合第1波長轉換組件21與第2波長轉換組件22而製造波長轉換構件10之前，可預測自所要製造之波長轉換構件10出射之光之色調。其結果，可減小各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
就進一步減小各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調之偏差的觀點而言，較佳為於製作步驟之前，將第1及第2波長轉換組件21、22之至少一者準備複數個，於測定出各波長轉換組件21、22之發光強度之後，基於所測定之發光強度，自複數個第1及第2波長轉換組件21、22中，決定於製作步驟中組合之第1波長轉換組件21及第2波長轉換組件22。藉此，可選擇例如能夠獲得接近於所需色調之出射光之波長之出射光的第1及第2波長轉換組件21、22。其結果，可減小各個
發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
較佳為於製作步驟之前，進行至少一個波長轉換組件21、22之老化。藉由預先進行老化，可抑制波長轉換構件10中之波長轉換組件21、22之發光之色調的經時變化。因此，可進一步減小各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
再者，所謂「老化」，意指對波長轉換組件於特定期間內照射包含激發波長之光。
就進一步減少出射光之色調之製造偏差之觀點而言，較佳為於製作步驟之前預先將波長轉換組件21、22之至少一者準備複數個，並對該等波長轉換組件21、22之至少一個進行老化處理之後，測定各波長轉換組件21、22之發光強度。藉此，可決定如發光波長屬於所需之發光波長區域之第1波長轉換組件21與第2波長轉換組件22之組合。
以下，對本發明之較佳之實施形態之其他例進行說明。於以下之說明中，以共用之符號參照具有與上述第1實施形態實質上共通之功能之構件，並省略說明。
圖2係第2實施形態之發光裝置1a之模式性剖視圖。
於第1實施形態中，對在單元24之外側配置有光源11之例進行了說明。但是，於本發明中，光源之配置並無特別限定。光源11只要相對於第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b之各者，配置於第1及第2波長轉換部21b、22b之對向方向上之一側即可。如圖2所示，例如，於第2實施形態之發光裝置1a中，光源11係於單元24內，配置於第1基板21a與第1波長轉換部21b之間。於此種情形時，亦可於組合第1及第2波長轉換組件21、22之前預先檢查來自第1波長轉換部21b之出射光之發光強度、及來自第2波長轉換部22b之出射光之發光強度。因此，可抑制各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
圖3係第3實施形態之發光裝置1b之模式性剖視圖。
於發光裝置1b中，第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b密接。於該情形時，亦與第1及第2實施形態同樣地，可抑制各個發光裝置間之發光裝置之出射光之色調的偏差。
又，可減少存在於第1波長轉換部21b與第2波長轉換部22b之間之界面之數量。因此，可抑制不需要之反射光之產生。其結果，可提高來自波長轉換構件10之光之提取效率。
1‧‧‧發光裝置
10‧‧‧波長轉換構件
11‧‧‧光源
21‧‧‧第1波長轉換組件
21a‧‧‧第1基板
21b‧‧‧第1波長轉換部
22‧‧‧第2波長轉換組件
22a‧‧‧第2基板
22b‧‧‧第2波長轉換部
23‧‧‧側壁部
24‧‧‧單元
24a‧‧‧內部空間
Claims (7)
- 一種發光裝置，其包括：第1波長轉換組件，其具有第1基板、及設置於上述第1基板上且包含量子點之第1波長轉換部；第2波長轉換組件，其具有第2基板、及設置於上述第2基板上且含有發光波長與上述第1波長轉換部所含之量子點不同之量子點的第2波長轉換部，且以上述第1波長轉換部與上述第2波長轉換部對向之方式配置；及光源，對上述第1及第2波長轉換部之各者出射上述量子點之激發光。
- 如請求項1之發光裝置，其進而包括側壁部，該側壁部將上述第1基板與上述第2基板連接，且與上述第1及第2基板一併構成單元，上述第1及第2波長轉換部係配置於上述單元內。
- 一種波長轉換構件，其包括：第1波長轉換組件，其具有第1基板、及設置於上述第1基板上且包含量子點之第1波長轉換部；及第2波長轉換組件，其具有第2基板、及設置於上述第2基板上且含有發光波長與上述第1波長轉換部所含之量子點不同之量子點的第2波長轉換部，且以上述第1波長轉換部與上述第2波長轉換部對向之方式配置。
- 一種發光裝置之製造方法，該發光裝置包括波長轉換構件、及對上述波長轉換構件出射光之光源，上述發光裝置之製造方法包括以下步驟：準備第1波長轉換組件，該第1波長轉換組件具有第1基板、及 設置於上述第1基板上且含有量子點之第1波長轉換部；準備第2波長轉換組件，該第2波長轉換組件具有第2基板、及設置於上述第2基板上且含有發光波長與上述第1波長轉換部所含之量子點不同之量子點的第2波長轉換部；及製作步驟，其係以上述第1波長轉換部與上述第2波長轉換部對向之方式配置上述第1及第2波長轉換組件，從而製作上述波長轉換構件。
- 如請求項4之發光裝置之製造方法，其於上述製作步驟之前，進而包括以下步驟：將上述第1及第2波長轉換組件之至少一者準備複數個，並測定上述各波長轉換組件之發光強度；及基於上述所測定之發光強度，自上述複數個第1及第2波長轉換組件中，決定於上述製作步驟中組合之上述第1及第2波長轉換組件。
- 如請求項4或5之發光裝置之製造方法，其於上述製作步驟之前，進而包括進行至少一個上述波長轉換組件之老化之步驟。
- 如請求項4之發光裝置之製造方法，其於上述製作步驟之前，進而包括以下步驟：將上述第1及第2波長轉換組件之至少一者準備複數個，且對上述複數個波長轉換組件之至少一個進行老化；於上述老化步驟之後，進而包括以下步驟：測定上述各波長轉換組件之發光強度；及基於上述所測定之發光強度，自上述複數個第1及第2波長轉換組件中，決定於上述製作步驟中組合之上述第1及第2波長轉換組件。
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