專利名稱：發光組合物、光源裝置以及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有磷光體的發光組合物、具有該發光組合物的光源裝置、以及具有該光源裝置的顯示裝置。
背景技術：
磷光體具有這樣的特點磷光體發射的光的波長帶隨磷光體組分的種類或組成而變化。因此，作為一種可從較寬的波長范圍中選擇期望的發射光波長帶的發光材料，磷光體受到了關注。
另一方面，期望將具有上述特點的磷光體應用于稱作FPD(平板顯示器)的薄顯示裝置，如液晶顯示器、等離子體顯示器以及有機EL(電致發光)顯示器。
自從提出了一種通過結合由藍光激發的YAG:Ce磷光體和作為藍光源的LED(發光二極管)來獲得白光的發光結構(參見，例如，日本專利第2927279號)以后，對由藍光激發的磷光體的關注和期望日益增加。
通過由藍光激發的磷光體和藍光源的結合來獲得的上述發光結構被認為適用于顯示裝置中采用的光源裝置(例如，用在液晶顯示器中的背光)(參見，例如，JP-A-2004-505172)。
與通過直接驅動型光源(如LED)來獲得所有的藍色、綠色、以及紅色的結構相比，根據這種發光結構，可以簡化驅動電路。而且，與利用近紫外光作為激發光的結構相比，根據這種發光結構，可以抑制外圍構件(樹脂構件、LED芯片等)的劣化。由于這些優點，藍光源和磷光體的組合被認為適用于顯示裝置中的光源裝置。
然而，大多數通過藍光激發的磷光體的缺點在于抗潮性較低，因而含于空氣(大氣)中的水分會使其特性劣化。
一般來說，在通常溫度和通常濕度的條件下，光源裝置難以通過可靠性試驗，因而在更加嚴格的條件(例如，溫度為40℃或更高以及濕度為90％(相對濕度)或更高)下更難通過可靠性試驗。然而，由于通過藍光激發的磷光體具有低的抗潮性，所以難以通過上述嚴格的可靠性試驗。例如，在堿土金屬硫化物(CaS:Eu)作為磷光體(描述在JP-A-2004-505172中)與環氧樹脂混合并且藍光LED用這種混合物灌封以在45℃和95％RH的條件下進行可靠性試驗的情況下，如圖5所示，在173小時后，發光強度減少了大約60％。對于產品的長期可靠性而言，這種結果是不夠的。
為了解決磷光體抗潮性的這個問題，已提出在磷光體的表面上沉積玻璃，從而改善抗潮性(參見，例如，日本專利公開第2006-52354號)。
然而，本發明發明人已發現，沉積玻璃難以改善磷光體的抗潮性。更具體地說，本發明發明人已發現，沉積玻璃對磷光體的影響隨沉積的狀態和程度而變化，當沉積玻璃的量較少時，可能會降低抗潮性(例如，玻璃不連續地沉積在磷光體的表面上)。
本發明發明人已在25℃和75％RH的條件下，利用在其上不連續地沉積有玻璃的磷光體進行了環境試驗。
作為試驗結果，雖然試驗條件沒有上述參照圖5的可靠性試驗的試驗條件那樣嚴格，但確定了磷光體的發光強度隨時間降低，而與是否存在沉積玻璃無關，如圖6所示。而且，從圖6可以明顯看出，在具有沉積玻璃的樣品中磷光體的劣化速率(虛線y)高于沒有沉積玻璃的樣品(實線x)。
發明內容
希望提供一種具有磷光體的發光組合物，其可以改善抗潮性。希望提供一種具有這樣的發光組合物的光源裝置。希望提供一種具有這樣的光源裝置的顯示裝置。
根據本發明的具體實施方式
，發光組合物具有磷光體。磷光體的表面涂覆有包含至少硅(Si)和氧(O)的玻璃層，并且該玻璃層使磷光體的暴露區域變得不連續。
根據本發明的另一種具體實施方式
，光源裝置具有第一發光組合物、第二發光組合物和藍光源。第一發光組合物和第二發光組合物中的至少一種具有由藍光源發射的藍光激發的磷光體；并且磷光體的表面涂覆有包含至少硅(Si)和氧(O)的玻璃層，該玻璃層使磷光體的暴露區域變得不連續。
根據本發明的另一種具體實施方式
，顯示裝置包括光源裝置，其具有第一發光組合物、第二發光組合物和藍光源；以及光學裝置，其用于實施預定調制從光源裝置發射的光，從而輸出預定的光。第一發光組合物和第二發光組合物中的至少一種具有由藍光源發射的藍光所激發的磷光體。磷光體的表面涂覆有包含至少硅(Si)和氧(O)的玻璃層，并且該玻璃層使磷光體的暴露區域變得不連續。
根據本發明的具體實施方式
的發光組合物，形成在磷光體表面上的玻璃層使磷光體的暴露區域變得不連續。因此，可以抑制磷光體特性的劣化。
根據本發明的具體實施方式
的光源裝置，第一發光組合物和第二發光組合物中的至少一種具有由藍光源發射的藍光所激發的磷光體，并且磷光體的表面涂覆有包含至少硅(Si)和氧(O)的玻璃層。而且，該玻璃層使磷光體的暴露區域變得不連續。因此，可以抑制光源裝置特性的劣化。
根據本發明的實施方式的顯示裝置，第一發光組合物和第二發光組合物中的至少一種具有由藍光源發射的藍光所激發的磷光體，并且磷光體的表面涂覆有包含至少硅(Si)和氧(O)的玻璃層。而且，該玻璃層使磷光體的暴露區域變得不連續。因此，可以抑制顯示裝置特性的劣化。
圖1是根據本發明實施例的顯示裝置的示意性剖視圖，其中顯示裝置包括根據本發明實施例的光源裝置；圖2A是根據本發明實施例的發光組合物的一部分的示意性放大圖；圖2B是類似于圖2A的示圖，示出了相關技術的發光組合物；
圖3是利用TEM得到的根據本發明實施例的發光組合物截面的照片；圖4是示出對根據本發明實施例的發光組合物進行可靠性試驗的結果的曲線圖；圖5是用于說明相關技術中的發光組合物的問題的圖表；以及圖6是示出對相關技術中的發光組合物進行可靠性試驗的結果的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發明的優選實施例。
在該優選實施例中，根據本發明實施例的發光組合物被應用于顯示裝置(例如，液晶顯示器)中的光源裝置(例如，背光裝置)。
圖1是示意性剖視圖，其示出了具有光源裝置2的顯示裝置1的結構。顯示裝置1具有光源裝置2和光學裝置3。
光源裝置2是一種背光裝置，其用于由液晶裝置提供的光學裝置3。
光源裝置2包括由樹脂構成的光導部7和多個設置在光導部7中的發光元件6。每個發光元件6由例如藍光LED提供的藍光源和形成在該藍光源表面上的樹脂涂層構成。樹脂涂層包含許多磷光體。
光源裝置2進一步包括最靠近光學裝置3而與其相對的擴散片9。擴散片9的作用是將發光元件6發射的光二維均勻地引導到光學裝置3。光源裝置2進一步包括設置在光導部7背面的反射器4。而且，如有必要，將與反射器4類似的反射器5設置在光導部7的周圍側面。
在光源裝置2中，形成光導部7的樹脂可以選自各種透明樹脂，如環氧樹脂、硅樹脂以及聚氨酯樹脂。而且，構成每個發光元件6的藍光源可以選自各種類型，如側發射極型和子彈型。
光學裝置3由液晶裝置提供，用于對光源裝置2發射的光實施調制，從而輸出預定的光。
光學裝置3包括偏光板10、用于TFT(薄膜晶體管)的玻璃襯底11、形成在玻璃襯底11上表面上的多個點電極12、以及由液晶層13和一對定向層14(形成在液晶層13的兩個表面)構成的液晶部。該光學裝置進一步包括電極15；形成在電極15上表面上的黑矩陣16；以及一組第一(紅色)濾色片17a、第二(綠色)濾色片17b、以及第三(藍色)濾色片17c，其形成在黑矩陣16中以對應于由黑矩陣16形成的像素。光學裝置3進一步包括玻璃襯底18，其與黑矩陣16和濾色片17a～17c分開設置；以及偏光板19，其設置在玻璃襯底18的上表面上。這些元件10～19以這個順序從相鄰于光源裝置2的底側加以排布。
偏光板10和19的作用是形成在特定方向上振蕩的偏振光。設置TFT玻璃襯底11、點電極12、以及電極15用來轉換能夠透過在特定方向上振蕩的偏振光的液晶層13。定向層14的作用是以給定方向使在液晶層13中存在的液晶分子的傾斜定向。黑矩陣16的作用是改善通過濾色片17a～17c的光的對比度。黑矩陣16和濾色片17a～17c被安裝至玻璃襯底18。
在根據該優選實施例的光源裝置2中，包括在每個發光元件6中的磷光體由用于發射綠色區域的光的第一磷光體(藍綠色磷光體或綠色磷光體)和用于發射紅色區域的光的第二磷光體(黃色磷光體或紅色磷光體)組成。第一磷光體的每個顆粒涂覆有包含至少硅(Si)和氧(O)的玻璃層。
在該優選實施例中，每個具有這樣的玻璃涂層的第一磷光體構成第一發光組合物，作為根據本發明的實施例的發光組合物的第一實例。由藍光激發的第一磷光體的實例可以包括SrGa2S4:Eu。
類似地，第二磷光體的每個顆粒涂覆有包含至少硅(Si)和氧(O)的玻璃層。在該優選實施例中，每個具有這樣的玻璃涂層的第二磷光體構成第二發光組合物，作為根據本發明的實施例的發光組合物的第二實例。由藍光激發的第二磷光體的實例可以包括CaS:Eu和SrS:Eu，其作為Eu2+在堿土金屬硫化物的固溶體。
借助于這種結構，整個光源裝置2中的白色色度可以由藍光源、第一磷光體、以及第二磷光體來確定，并且可以輸出對應于目標顏色的光。
下面將參照圖2A描述在該優選實施例中第一和第二發光組合物都具有的玻璃層和每個磷光體之間的關系。
圖2A是根據這個優選實施例的發光組合物21的一部分的示意性放大圖。如圖2A所示，發光組合物21包括磷光體23和形成在磷光體23表面上的玻璃層22，并且磷光體23在區域23a和23b從玻璃層22暴露。暴露區域23a和23b彼此是不連續的。以這種方式，玻璃層22被連續地形成在磷光體23的表面上，使得可以充分地減小在磷光體23和空氣中的濕氣之間的接觸面積。因此，借助于這種結構，可以改善磷光體23的抗潮性。
而且，形成玻璃層22以便包圍磷光體23的暴露區域23a和23b。
換言之，玻璃層22具有比磷光體23的暴露區域23a和23b足夠大的面積。因此，可以降低玻璃層22吸附的水分對磷光體23的影響，從而更可靠地改善磷光體23的抗潮性。
圖2B是與圖2A類似的示圖，其示出了相關技術中的發光組合物121。在發光組合物121中，玻璃顆粒122沉積在磷光體123的表面上。然而，沉積在磷光體123的表面上的玻璃顆粒122的量不足，以致玻璃顆粒122沒有形成為連續的層。在這種結構中，通過激光燒蝕等方式來沉積玻璃顆粒122，以致玻璃顆粒122不連續地存在于磷光體123的表面上，從而被磷光體123的暴露部分所包圍，與圖2A所示的發光組合物21的結構相反。因此，示于圖2B中的相關技術的發光組合物121的抗潮性可能變得更低。
相反地，示于圖2A的根據該優選實施例的發光組合物21可以消除相關技術中的發光組合物121的上述可能性。
即，根據該優選實施例的發光組合物的抗潮性得到改善，以獲得較高的長期可靠性。
下面將描述用于制備根據該優選實施例的發光組合物的方法。
可以通過溶膠-凝膠法并以以下方式來制備根據該優選實施例的發光組合物。
首先，將2g磷光體分散在50ml的乙醇中并加熱至70℃。接著，加入1ml～100ml的四乙氧基硅烷(TEOS；Si(OC2H5)4)并攪拌。
接著，加入用于水解的1ml～40ml的H2O并攪拌。之后，在攪拌下加熱獲得的混合物兩小時。
接著，過濾混合物并在50℃～200℃干燥過濾獲得的殘余物1小時～48小時。
由此，獲得了根據該優選實施例的發光組合物。通過控制TEOS的量來適當調節在磷光體上的玻璃層的涂覆狀態(涂覆量和厚度)。認為最佳的是，H2O的比例是TEOS摩爾數的四倍，即，按照玻璃的化學計量比加入TEOS。
<實例>
下面將描述本發明實施例的實例。
在本實例中，以下述方式制備根據上述優選實施例的發光組合物，其后進行觀察和可靠性試驗。
通過溶膠-凝膠法制備發光組合物，具體如下首先，將2g的CaS:Eu(作為磷光體)分散在50ml的乙醇中并加熱至70℃。
接著，加入30ml的TEOS并攪拌。
接著，加入用于水解的9.6ml H2O并攪拌。之后，在攪拌下加熱獲得的混合物兩小時。
接著，過濾該混合物并在50℃～200℃干燥過濾所獲得的殘余物1小時～48小時。
圖3示出了通過使用TEM(透射電子顯微鏡)而獲得的發光組合物的觀察結果(截面照片)。如從圖3可以明顯看到的，具有大致均勻厚度的薄膜形成在磷光體的表面上(圖3中的黑色部分)。在上述溶膠-凝膠法之前，在磷光體上沒有觀察到這種薄膜，因此這種薄膜被認為是通過上述溶膠-凝膠法形成的包含硅(Si)和氧(O)的玻璃層。
通過EDX(能量色散X射線光譜術)對這種薄膜進行組成分析。
作為這種分析的結果，檢測到元素Si和O，因此確定該薄膜為SiOx(主要為SiO2)的玻璃層。
根據圖3所示的觀測結果，確定該實例中的發光組合物具有連續形成在磷光體表面上的玻璃層。
接著，在25℃和75％RH的條件下進行可靠性試驗，其中玻璃層的厚度不同。試驗結果示于圖4中。
在測量玻璃層的厚度時，通過TEM來觀測磷光體或發光組合物，并且在10個位置測量玻璃層的厚度。玻璃層的厚度采用10個測量值的平均值。
示于圖4的結果表明，與沒有玻璃層的磷光體本身(標記a)相比，在磷光體表面上形成有玻璃層的發光組合物(標記b～i)具有改善抗潮性的趨勢，因而保持發光強度。
而且，示于圖4的結果表明，與玻璃層的厚度為2.2nm(標記b)、5.1nm(標記c)、或11nm(標記d)的情況相比，在玻璃層的厚度為21nm(標記e)、50nm(標記f)、72nm(標記g)、102nm(標記h)、或155nm(標記i)的情況下，即使在高濕條件下，發光強度可以保持300小時或更長時間。
作為更詳細的研究結果，確定了當玻璃層的厚度為20nm或更大時，發光強度可以保持300小時或更長時間。玻璃層的厚度值優選被設定為小于或等于磷光體的每個顆粒的半徑。如果玻璃層的厚度大于這個值，則可以認為只是沉積了玻璃而沒有沉積在磷光體的表面上。雖然難以均勻控制磷光體的顆粒大小，但即使當顆粒大小較大時，仍優選將它設定為例如500μm或更小。
雖然未示出，但可以確定，通過在任何其它的每一種堿土金屬硫化物上涂覆玻璃層都可以改善抗潮性。鑒于這種結果，可以認為，通過在不同于堿土金屬硫化物的任何磷光體材料上涂覆連續玻璃層，即，通過采用根據該優選實施例的發光組合物的結構，可以預期抗潮性會得到改善。
如上所述，根據該優選實施例的發光組合物具有這樣的結構，即，玻璃層使磷光體的暴露區域變得不連續。換言之，玻璃層被連續地形成在磷光體表面上，從而改善了抗潮性。
因此，包括根據該優選實施例的抗潮性得到改善的發光組合物的光源裝置可以確保在高溫和高濕條件下足以通過可靠性試驗的可靠性。
可以認為，這種磷光體的暴露區域通過玻璃層而變得不連續的發光組合物結構尤其可以通過溶膠-凝膠法(液相法)容易地形成。在用于制備發光組合物的溶膠-凝膠法中，具有高度均勻性(在厚度方面幾乎沒有不均勻性)的SiOx溶膠被沉積在磷光體的每個顆粒的整個表面上，接著將這種溶膠變化成具有高度均勻性的凝膠。因此，可以認為，該玻璃層連續并廣泛地形成在磷光體表面上。
在嘗試通過任何其它方法(例如，通過汽相法如噴鍍)而在磷光體表面上形成玻璃層的情況下，玻璃顆粒被沉積在磷光體表面上。即使這些玻璃顆粒生長到彼此相鄰，仍然會留下許多磷光體的暴露區域，其難以被生長在上面的玻璃顆粒所覆蓋。在這樣的結構中，很難期望抗潮性會得到改善，并且認為在相鄰玻璃顆粒(形成像次級顆粒一樣)之間會留有晶粒間界。
因此，在根據該優選實施例的發光組合物中，在通過溶膠-凝膠法在磷光體表面形成玻璃層的情況下，最初以液相沉積的溶膠將連續并廣泛地覆蓋磷光體表面，從而與生長玻璃顆粒的情況相比，可以更可靠地改善磷光體的抗潮性。
尤其是，通過設定玻璃層厚度為20nm或更大，可以進一步改善抗潮性。即，通過設定玻璃層厚度為足夠大的數值，認為可以抑制由于水分子滲入玻璃層導致的磷光體的劣化。
也就是說，通過在磷光體表面上連續和廣泛地形成厚度為20nm或更大的玻璃層，有可能獲得比預定標準更高的長期可靠性，使得甚至在例如500小時以后都觀察不到劣化。于是，有可能獲得具有這樣的更高的長期可靠性的發光組合物。
光源裝置包括上述發光組合物，以及顯示裝置包括上述光源裝置。雖然已描述了根據本發明實施例的發光組合物、光源裝置、以及顯示裝置的優選實施例，但應當注意，材料及其量、以及數值條件(包括在該優選實施例中采用的處理時間和大小)僅僅是說明性的，并且各個附圖中說明的大小、形狀、以及位置關系也是示意性的。因而，本發明的實施例并不限于上述優選的實施例。
例如，雖然適用于溶膠-凝膠法并且相對便宜的TEOS在上述優選實施例和實例中被用作玻璃層的材料，但也可以使用任何其它含Si的有機金屬化合物作為玻璃層的材料，并且只要玻璃層形成為連續膜，就可以適當選擇玻璃層的材料。
在上述優選實施例和實例中，在溶膠-凝膠法并不加入酸或堿作為催化劑，這是因為作為磷光體的CaS:Eu起作用而將溶劑的pH變化至堿性區域。然而，例如在制備發光組合物時，如有必要，根據磷光體的種類，可以加入酸或堿(例如，鹽酸或氨)。
此外，雖然在上述實例中CaS:Eu被用作磷光體，但也可以使用任何其它的堿土金屬硫化物，如(CaxSr1-x)S:Eu(0≤x≤1)和(Bax，Sry，Ca(1-x-y))Ga2S4:Eu(0≤x，y≤1，x+y＜1)。
而且，磷光體本身的種類并不限于這樣的硫代鎵酸鹽或堿土金屬硫化物。即，只要磷光體本身的抗潮性不夠，就可以通過用連續玻璃層涂覆磷光體而構造的發光組合物來有效抑制磷光體特性的劣化。
此外，顯示裝置的類型并不限于上述類型，可以采用任何其它類型，如邊光型。因而，可以進行各種變化和改進。
雖然已參照具體的實施例描述了本發明，但該描述是說明性的而不應被解釋是限制本發明的范圍。
本領域技術人員應當理解，依據設計要求和其它因素可以進行各種改進、組合、次組合以及變化，只要它們在所附權利要求或其等同物的范圍內。
權利要求
1.一種具有磷光體的發光組合物，包括形成在所述磷光體表面上的至少包括硅(Si)和氧(O)的玻璃層；其中，所述玻璃層使所述磷光體的暴露區域不連續。
2.根據權利要求1所述的發光組合物，其中，所述玻璃層的平均厚度為20nm或更大。
3.根據權利要求1所述的發光組合物，其中，所述磷光體包括堿土金屬硫化物。
4.根據權利要求1所述的發光組合物，其中，所述磷光體由藍光激發。
5.一種光源裝置，包括第一發光組合物；第二發光組合物；以及藍光源；其中，所述第一發光組合物和所述第二發光組合物中的至少一種具有由所述藍光源發射的藍光激發的磷光體；以及所述磷光體的表面涂覆有至少包括硅(Si)和氧(O)的玻璃層，所述玻璃層使所述磷光體的暴露區域不連續。
6.根據權利要求5所述的光源裝置，其中，所述第一發光組合物具有由所述藍光源發射的藍光激發的第一磷光體；以及，所述第二發光組合物具有由所述藍光源發射的藍光激發的第二磷光體。
7.一種顯示裝置，包括光源裝置，具有第一發光組合物、第二發光組合物、以及藍光源；以及光學裝置，用于對所述光源裝置發射的光實施預定調制，從而輸出預定的光；其中，所述第一發光組合物和所述第二發光組合物中的至少一種具有由所述藍光源發射的藍光激發的磷光體；以及，所述磷光體的表面涂覆有至少包括硅(Si)和氧(O)的玻璃層，所述玻璃層使所述磷光體的暴露區域不連續。
8.根據權利要求7所述的顯示裝置，其中，所述第一發光組合物具有用于發射綠色區域的光的第一磷光體，而所述第二發光組合物具有用于發射紅色區域的光的第二磷光體。
全文摘要
本發明提供了一種具有磷光體的發光組合物，包括形成在該磷光體的表面上的至少包括硅(Si)和氧(O)的玻璃層。該玻璃層使磷光體的暴露區域不連續。
文檔編號H01L33/48GK101074368SQ20071010206
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月14日 優先權日2006年5月16日
發明者五十嵐崇裕, 楠木常夫 申請人:索尼株式會社