(57)【要約】【課題】温度変化があっても白色光を維持し得る発光装置を提供する。【解決手段】発光装置は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、およびそれらの蛍光体を励起するための半導体発光素子を含み、その励起光が基準ピーク波長λを有する場合に赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体の発光量がそれぞれｒ、ｇ、およびｂであって、励起光のピーク波長が基準波長λからΔλへ変化したときに赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体の発光量がそれぞれΔｒ、Δｇ、およびΔｂに変化し、発光量変化割合のΔｒ／ｒ、Δｇ／ｇ、およびΔｂ／ｂのうちで最大の値をαとするときに、励起光のピーク波長がλ−ｄλからλ＋ｄλまでの範囲内で変動しても常に（Δｒ／ｒ）／α≧０．７、（Δｇ／ｇ）／α≧０．７、および（Δｂ／ｂ）／α≧０．７の条件を満たす。【選択図】図５
2007173595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、およびそれらの蛍光体を励起する励起光を放射する半導体発光素子を含み、
前記励起光が基準ピーク波長λを有する場合に前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体、および前記青色蛍光体の発光量がそれぞれｒ、ｇ、およびｂであって、前記励起光のピーク波長が前記基準波長λからΔλへ変化したときに前記赤色蛍光体、前記緑色蛍光体、および前記青色蛍光体の発光量がそれぞれΔｒ、Δｇ、およびΔｂに変化し、発光量変化の割合であるΔｒ／ｒ、Δｇ／ｇ、およびΔｂ／ｂのうちで最大の値をαとするときに、前記励起光のピーク波長がλ−ｄλからλ＋ｄλまでの範囲内で変動しても常に（Δｒ／ｒ）／α≧０．７、（Δｇ／ｇ）／α≧０．７、および（Δｂ／ｂ）／α≧０．７である条件を満たすことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記半導体発光素子はＧａＮ系材料で形成された半導体レーザまたは発光ダイオードであって、３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍの範囲内にある前記基準ピーク波長λを有する励起光を放射し得ることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
発光ピーク波長が５７０ｎｍ以上７６０ｎｍ以下である赤色蛍光体と、発光ピーク波長が４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である緑色蛍光体と、発光ピーク波長が４２０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下である青色蛍光体とを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかの発光装置と、
前記発光装置からの光の強度を変調する光変調手段と、
前記光変調手段からの光を選択的に透過する赤、緑、および青のカラーフィルタを含むことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子とその放射光で励起される赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体の３種類の蛍光体との組み合わせで構成される発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせた照明装置や表示装置に関する技術において、発光素子として青色発光ダイオードを用い、かつ蛍光体としてイットリウム・アルミニウム・ガーネット系黄色蛍光体を用いて、それらの二色の混色によって白色光を得る照明装置の例が知られている（たとえば、特許文献１の特許第２９２７２７９号公報参照）。
【０００３】
しかし、この場合には、二色の組み合わせであるので色度の範囲が制限され、演色性も悪いという課題があった。また、蛍光体膜厚のバラツキによって色度のバラツキが生じるという課題もあった。
【０００４】
これらの課題を解決することを目的として、特許文献２の特開平７−２８２６０９号公報では、励起光源としての青紫色半導体レーザ素子と蛍光体とを組み合わせた照明装置が開示されている。この場合、赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体からの三原色光の混色によって白色光を得ているので、色度の範囲が大きくて高演色性が得られる。また、三原色の蛍光体の混合量によって色度が決まるので、蛍光体膜厚のバラツキによる色度のバラツキが小さい。
【特許文献１】特許第２９２７２７９号公報
【特許文献２】特開平７−２８２６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、上述のような半導体発光素子と蛍光体とを含む発光装置において、以下の課題を見出した。
【０００６】
蛍光体の励起源である半導体発光素子の発光波長（励起波長）には温度依存性があるので、発光素子の使用温度が変化すれば励起波長が変化する。励起波長が変化すれば、蛍光体による励起光の吸収量が変化し、それに伴って蛍光体による発光量が変化する。赤色、緑色、および青色の蛍光体において励起波長変化に伴うそれぞれの発光量変化が互いに異なる場合は、赤色、緑色、および青色の蛍光体の発光強度比が変化して純白色光が得られなくなる。
【０００７】
この課題は、励起光源として半導体レーザ（ＬＤ）と発光ダイオード（ＬＥＤ）のいずれを用いた場合にも生じる。ただし、蛍光体の吸収量の変化は吸収スペクトルの形状を反映して変化するので、発光ダイオードに比較してスペクトル線幅が狭い半導体レーザを励起光源として用いる場合に、励起波長の変化の影響がより顕著となる。
【０００８】
本発明者らが見出したこのような課題に鑑み、本発明は、発光素子からの励起光の波長が温度に依存して変化しても白色光が得られるように組み合わされた赤色、緑色、および青色の蛍光体を含む発光装置を提供することを目的とする。また、そのような発光装置を利用することによって、温度変化があっても色ずれしにくくて色再現性の良好な表示装置を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による発光装置は、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、およびそれらの蛍光体を励起する励起光を放射する半導体発光素子を含み、その励起光が基準ピーク波長λを有する場合に赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体の発光量がそれぞれｒ、ｇ、およびｂであって、励起光のピーク波長が基準波長λからΔλへ変化したときに赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体の発光量がそれぞれΔｒ、Δｇ、およびΔｂに変化し、発光量変化の割合であるΔｒ／ｒ、Δｇ／ｇ、およびΔｂ／ｂのうちで最大の値をαとするときに、励起光のピーク波長がλ−ｄλからλ＋ｄλまでの範囲内で変動しても常に（Δｒ／ｒ）／α≧０．７、（Δｇ／ｇ）／α≧０．７、および（Δｂ／ｂ）／α≧０．７である条件を満たすことを特徴としている。
【００１０】
なお、半導体発光素子はＧａＮ系材料で形成された半導体レーザまたは発光ダイオードであり得て、３９０ｎｍ≦λ≦４２０ｎｍの範囲内にある基準ピーク波長λを有する励起光を放射し得る。
【００１１】
また、発光装置は、発光ピーク波長が５７０ｎｍ以上７６０ｎｍ以下である赤色蛍光体と、発光ピーク波長が４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である緑色蛍光体と、発光ピーク波長が４２０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下である青色蛍光体とを含み得る。
【００１２】
本発明による表示装置は、上述のような発光装置と、その発光装置からの光の強度を変調する光変調手段と、その光変調手段からの光を選択的に透過する赤、緑、および青のカラーフィルタを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような本発明の発光装置においては、発光素子からの励起光の波長が温度に依存して変化しても、適切に組み合わされた赤色、緑色、および青色の蛍光体を含んでいるので、白色光を維持することができる。また、そのような発光装置を利用した表示装置においては、温度変化があっても色ずれを抑制して良好な色再現性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[実施形態１]
図１は、本発明の実施形態１による発光装置を模式的な断面図で示している。この発光装置においては、一対のリードフレーム１０３のうちの左側のフレームの先端に凹部が形成されている。その凹部の底面に、波長４０２ｎｍの光を発するＧａＮ系半導体レーザ素子１００が実装されている。このＧａＮ系半導体レーザ素子の上面と右側のリードフレームとの間には配線１０４が接続されている。
【００１５】
レーザ素子１００は、赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+）１０１が５：４：１２の比で分散された透明アクリル樹脂１０２のドームによって覆われている。このような砲弾型の発光装置においては、図１中の矢印で示されているようにレーザ素子１００からの励起光が蛍光体１０１に照射され、上記３種の蛍光体から放射される蛍光の混色によって白色照明を得ることができる。
【００１６】
＜蛍光体の発光／励起スペクトル＞
図２のグラフは、赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）の発光スペクトルと励起スペクトルとの関係を示している。このグラフ中の破線の曲線に関して、横軸は蛍光体の発光波長（ｎｍ）を表し、縦軸は蛍光体の発光強度を任意単位で表している。他方、グラフ中の実線の曲線に関して、横軸はレーザ素子１００の発光波長（ｎｍ）を表し、縦軸は蛍光体の発光強度を任意単位で表している。
【００１７】
図２のグラフ中の破線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）を用いた場合における赤色蛍光体の発光スペクトルの強度分布が、その最大ピーク（波長５９９ｎｍ）の強度を１として規格化されて示されている。そして、グラフ中の実線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長の温度変化に依存して変化する赤色蛍光体からの発光スペクトルの最大ピーク（波長５９９ｎｍ）の強度が、基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）の励起光による場合を１として規格化されて示されている。図２中の実線の曲線に関しては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲で変化させられている。
【００１８】
図２に類似して、図３のグラフ中の破線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）を用いた場合における緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）の発光スペクトルの強度分布が、その最大ピーク（波長５２１ｎｍ）の強度を１として規格化されて示されている。そして、図３のグラフ中の実線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長の温度変化に依存して変化する緑色蛍光体からの発光スペクトルの最大ピーク（波長５２１ｎｍ）の強度が、基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）の励起光による場合を１として規格化されて示されている。
【００１９】
同様に、図４のグラフ中の破線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）を用いた場合における青色蛍光体（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+）の発光スペクトルの強度分布が、その最大ピーク（波長４７８ｎｍ）の強度を１として規格化されて示されている。そして、図４のグラフ中の実線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長の温度変化に依存して変化する青色蛍光体からの発光スペクトルの最大ピーク（波長４７８ｎｍ）の強度が、基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）の励起光による場合を１として規格化されて示されている。
【００２０】
図５のグラフは、上述の３種類の蛍光体の発光スペクトルから決まる色度を表した色度座標である。このグラフの横軸は色度座標のｘ値を表し、縦軸は色度座標のｙ値を表している。グラフ中の黒丸印は赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）の色度（ｘ＝０．６０；ｙ＝０．４０）を示し、黒菱形印は緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）の色度（ｘ＝０．２７；ｙ＝０．５８）を示し、そして黒三角印は青色蛍光体（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+）の色度（ｘ＝０．１５；ｙ＝０．１７）を示している。また、白四角印は、純白色の色度（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）を示している。
【００２１】
半導体レーザ素子とそのレーザ光で励起される赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体の３種類の蛍光体との組み合わせを含む発光素子において、たとえば２５℃の基準温度で純白色の色度を得るためのこれら３種類の蛍光体の相互の発光強度比は一つに決まり、上記の赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体を前述の５：４：１２の混合比で透明アクリル樹脂中に均質に分散させることによって純白色の発光が得られる。
【００２２】
＜ＬＤの温度依存性＞
一般的に、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長は、０．１ｎｍ／℃程度の温度依存性を有している。したがって、そのレーザ素子の一般的な使用状態での環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）において、その発振波長は８ｎｍ程度の変動範囲内で変化し得る。
【００２３】
＜白色の範囲＞
発光装置からの発光が白色光になるためには、その発光の色度が（ｘ−０．３３）2＋（ｙ−０．３３）2≦（０．０４）2の範囲内になるようにする必要がある。なぜならば、目視によって白色と感じられる光の色度がこの範囲内だからである。
【００２４】
ところが、上述のように、半導体レーザ素子の発振波長は温度依存性を有する。したがって、半導体レーザ素子の一般的な使用状態での環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）において、その発振波長はある程度変化し得る。このような半導体レーザ素子の発振波長の変動によって、励起光として蛍光体に吸収されるレーザ光量が減少し得る。この結果、蛍光体から放射される蛍光量も、蛍光体に吸収される励起光量に応じて減少する。そして、赤色、緑色、および青色の蛍光体の発光強度がそれぞれ変化すれば、その混色の色度は純白色の色度（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）からのずれが生じ、蛍光体の組み合わせが不適当な場合には白色光が得られなくなる。
【００２５】
＜白色光を得るための条件＞
本発明によって規定される蛍光体の組み合わせを用いることによって、発光素子の動作環境温度が変化しても、白色光としての上記の色度範囲を満足することができる。
【００２６】
たとえば、２５℃の基準温度における半導体レーザの発振波長がλの場合に、赤色、緑色、および青色の３種類の蛍光体のそれぞれの発光量をｒ、ｇ、ｂとし、この場合の混合色の色度が純白色の色度（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）となるようにそれら３種類の蛍光体が混合されているとする。
【００２７】
そして、半導体レーザの発振波長がλからΔλ変化した場合の赤色、緑色、および青色の蛍光体のそれぞれの発光量がΔｒ、Δｇ、およびΔｂであるとし、発光量変化の割合をΔｒ／ｒ、Δｇ／ｇ、およびΔｂ／ｂのうちで最大の値をαとすれば、ΔＲ＝（Δｒ／ｒ）／α、ΔＧ＝（Δｇ／ｇ）／α、およびΔＢ＝（Δｂ／ｂ）／αのそれぞれの値が１の場合には、色度は純白色の色度（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）となる。そして、ΔＲ、ΔＧ、およびΔＢの値がそれぞれ１から減少するにしたがって、混合色の色度は純白色の色度（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）からずれることになる。
【００２８】
前述のように、図５のグラフ内で点線で囲まれた円領域は、白色光を得るための色度の領域（ｘ−０．３３）2＋（ｙ−０．３３）2≦（０．０４）2を表している。
【００２９】
ΔＲ≧０．７、ΔＧ≧０．７、およびΔＢ≧０．７の範囲内で蛍光体の発光量が変化した場合の色度領域を色度範囲（０．７）と呼ぶことにした場合に、発明者らは、発光ピーク波長が５８０ｎｍ以上７６０ｎｍ以下である赤色蛍光体と、発光ピーク波長が４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である緑色蛍光体と、発光ピーク波長が４１０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下である青色蛍光体との組み合わせにおいて、色度範囲（０．７）が白色光を得るための色度の範囲（ｘ−０．３３）2＋（ｙ−０．３３）2≦（０．０４）2を満たし得ることを見出した。
【００３０】
すなわち、赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体との多くの組み合わせの中から、ΔＲ≧０．７、ΔＧ≧０．７、およびΔＢ≧０．７を満たすような蛍光体の組み合わせを選べば、動作環境温度の変化に伴って半導体レーザの発振波長が変化した場合においても、常に白色光を得ることができる。
【００３１】
＜本実施形態１における３種の蛍光体の組み合わせ条件＞
前述のように、本実施形態１において用いられるＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長は０．１ｎｍ／℃程度の温度依存性を有していおり、一般的な使用状態での環境温度範囲幅を８０℃（−２０℃〜６０℃）とすれば、その発振波長の変動幅は８ｎｍ程度（３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍ）である。
【００３２】
動作環境温度２５℃においてそのＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長は４０２ｎｍであり、その励起波長によって純白色光（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）が得られるように赤色、緑色、および青色の蛍光体の分散量が調整される。
【００３３】
使用環境温度範囲−２０℃〜６０℃に依存するレーザ素子の発振波長範囲３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍにおける赤色、緑色、および青色の蛍光体に関するΔＲ=（Δｒ／ｒ）／α、ΔＧ=（Δｇ／ｇ）／α、およびΔＢ=（Δｂ／ｂ）／αの値が表１に示されている。また、そのときの色度も表１に示されている。さらに、図５のグラフ中の実線の曲線は、表１におけるような発振波長変化に依存する色度変化を示している。
【００３４】
【表１】
2007173595.tif 000003
【００３５】
表１から、（Δｒ／ｒ）／α、（Δｇ／ｇ）／α、および（Δｂ／ｂ）／αの値が１からずれるにしたがって、色度が純白色（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）からずれていくことが分かる。
【００３６】
本実施形態１における赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+）の組み合わせでは、環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）を想定した半導体レーザ素子の発振波長変動３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍの範囲において、（Δｒ／ｒ）／α、（Δｇ／ｇ）／α、および（Δｂ／ｂ）／αの値はすべて、０．７以上を満足し得る。したがって、この蛍光体の組み合わせの場合には、半導体レーザ素子の動作環境温度の変化にともなって発振波長が変化しても、常に白色光を得るための色度範囲（ｘ−０．３３）2＋（ｙ−０．３３）2≦（０．０４）2を満たし得る。
【００３７】
すなわち、本実施形態１における蛍光体の組み合わせの場合には、発光素子の動作環境温度の変化にかかわらず、白色性の良好な発光装置を得ることができる。また、このような発光装置を光源として利用することによって、動作環境温度が変化しても色ずれが少なくて色再現性の良好な表示装置を得ることができる。
【００３８】
なお、本実施形態１では蛍光体を励起する半導体発光素子として２５℃の基準温度において波長４０２ｎｍの光を発するＧａＮ系半導体レーザ素子を用いる場合が説明されたが、２５℃の基準温度において４０２ｎｍのピーク波長を有する光を発するＧａＮ系発光ダイオードが用いられる場合においても同様の効果が得られる。なぜならば、一般的な使用状態での環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）における発光ダイオードの発光ピーク波長の変動幅も、半導体レーザのそれと同程度の８ｎｍ程度（３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍ）だからである。
【００３９】
[比較例１]
比較例１としての発光装置では、３種類の蛍光体として赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）が用いられており、かつそれらの混合比が６：１０：６であることのみにおいて実施形態１と異なっている。
【００４０】
図４に類似した図６のグラフ中の破線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）を用いた場合における青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）の発光スペクトルの強度分布が、その最大ピーク（波長４５３ｎｍ）の強度を１として規格化されて示されている。そして、図６のグラフ中の実線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長の温度変化に依存して変化する青色蛍光体からの発光スペクトルの最大ピーク（波長４５３ｎｍ）の強度が、基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）の励起光による場合を１として規格化されて示されている。
【００４１】
赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）および緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）の発光特性は、それぞれ図２と図３において既に示されている。
【００４２】
図５に類似した図７のグラフでは、本比較例１における蛍光体の発光スペクトルから決まる色度座標が示されている。図７のグラフ中で黒丸印は赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）の色度（ｘ＝０．６０；ｙ＝０．４０）を示し、黒菱形印は緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）の色度（ｘ＝０．２７；ｙ＝０．５８）を示し、そして黒三角印は青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）の色度（ｘ＝０．１５；ｙ＝０．０７）を示している。また、白四角印は、純白色の色度（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）を示している。
【００４３】
本比較例１において実施形態１と同様のＧａＮ系半導体レーザ素子を用いた場合、一般的な使用状態での環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）での発振波長変動幅は８ｎｍ程度（３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍ）である。また、本比較例１においいても、実施形態１と同様に、動作環境温度２５℃において純白色（色度ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）が得られるように３種の蛍光体の分散量が調整されている。
【００４４】
発光素子の使用環境温度範囲が−２０℃〜６０℃であって発振波長が３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍの範囲におけるΔＲ=（Δｒ／ｒ）／α、ΔＧ=（Δｇ／ｇ）／α、およびΔＢ=（Δｂ／ｂ）／αの値とそのときの色度が表２に示されている。また、図７のグラフ中の実線の曲線は、表２におけるような発振波長変化に依存する色度変化を示している。
【００４５】
【表２】
2007173595.tif 000004
【００４６】
本比較例１における赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）の組み合わせでは、使用環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）を想定した半導体レーザ素子の発振波長の変動範囲３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍにおいて、半導体レーザ素子の発振波長が３９８ｎｍ以下のときに（Δｒ／ｒ）／αの値が０．７以上を満足しなくなる。
【００４７】
したがって、本比較例１における蛍光体の組み合わせの場合には、動作環境温度の変化にともなって半導体レーザの発振波長が変化した場合に、白色光を得るための色度範囲（ｘ−０．３３）2＋（ｙ−０．３３）2≦（０．０４）2を満たさない場合が生じ得る。その結果、本比較例１における蛍光体の組み合わせの場合には、発光素子の動作環境温度の変化にかかわらず良好な白色性を維持し得る発光装置を得ることができない。また、本比較例１の発光装置を光源に用いた表示装置においても、動作環境温度の変化による色ずれが少なくて色再現性の良好な表示装置を得ることができない。
【００４８】
[実施形態２]
本発明の実施形態２においては、３種類の蛍光体として赤色蛍光体（ＭｇＦ2−ＭｇＯ−ＧｅＯ2：Ｍｎ2+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）が用いられており、かつそれらが２：２：１の比率で混合分散されていることのみにおいて、実施形態１および比較例１と異なっている。
【００４９】
図２に類似する図８のグラフ中の破線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）を用いた場合における赤色蛍光体（ＭｇＦ２−ＭｇＯ−ＧｅＯ２：Ｍｎ２＋）の発光スペクトルの強度分布が、その最大ピーク（波長６５８ｎｍ）の強度を１として規格化されて示されている。そして、図８のグラフ中の実線の曲線においては、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長の温度変化に依存して変化する赤色蛍光体からの発光スペクトルの最大ピーク（波長６５８ｎｍ）の強度が、基準発振波長４０２ｎｍ（動作温度２５℃）の励起光による場合を１として規格化されて示されている。
【００５０】
緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）および青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）の発光特性は、それぞれ図３と図６において既に示されている。
【００５１】
図５および図７に類似した図９のグラフでは、本実施形態２における蛍光体の発光スペクトルから決まる色度座標が示されている。図９のグラフ中で、黒丸印は赤色蛍光体（ＭｇＦ2−ＭｇＯ−ＧｅＯ2：Ｍｎ2+）の色度（ｘ＝０．７０，ｙ＝０．２９）を示し、黒菱形印は緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）の色度（ｘ＝０．２７；ｙ＝０．５８）を示し、そして黒三角印は青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）の色度（ｘ＝０．１５；ｙ＝０．０７）を示している。また、白四角印は、純白色の色度（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）を示している。
【００５２】
本実施形態２においても実施形態１と同様のＧａＮ系半導体レーザ素子を用いた場合、一般的な使用状態での環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）での発振波長変動幅は８ｎｍ程度（３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍ）である。また、本実施形態２にいおても、実施形態１と同様に、動作環境温度２５℃において純白色（ｘ＝０．３３；ｙ＝０．３３）が得られるように３種の蛍光体が混合されている。
【００５３】
表３において、発光素子の使用環境温度範囲が−２０℃〜６０℃であって、発振波長が３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍの範囲である場合におけるΔＲ=（Δｒ／ｒ）／α、ΔＧ=（Δｇ／ｇ）／α、およびΔＢ=（Δｂ／ｂ）／αの値とそのときの色度が示されている。また、図９のグラフ中の実線の曲線は、表３におけるような発振波長変化に依存する色度変化を示している。
【００５４】
【表３】
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【００５５】
本実施形態２における３種類の蛍光体である赤色蛍光体（ＭｇＦ2−ＭｇＯ−ＧｅＯ2：Ｍｎ2+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＳｒＡｌ14Ｏ4：Ｅｕ2+）の組み合わせでは、使用環境温度範囲幅８０℃（−２０℃〜６０℃）を想定した半導体レーザ素子の発振波長変動３９７．５ｎｍ〜４０５．５ｎｍの範囲において、（Δｒ／ｒ）／α、（Δｇ／ｇ）／α、および（Δｂ／ｂ）／αのそれぞれの値はすべてが０．７以上を満足し得る。
【００５６】
したがって、本実施形態２における蛍光体の組み合わせの場合にも、動作環境温度の変化にともなって半導体レーザの発振波長が変化しても、常に白色光を得るための色度範囲（ｘ−０．３３）2＋（ｙ−０．３３）2≦（０．０４）2を満たし得る。すなわち、本実施形態２における蛍光体の組み合わせの場合にも、発光素子の動作環境温度の変化にかかわらず、白色性の良好な発光装置が得られる。また、本実施形態２による発光装置を光源に用いた表示装置においても、動作環境温度の変化にかかわらずに色ずれが少なくて色再現性の良好な表示装置が得られる。
【００５７】
なお、以上の実施形態において利用される蛍光体として、結晶中やガラスなどの非晶質中に発光中心となる元素（希土類や遷移金属）をドープした局在型蛍光体が例示されたが、半導体型蛍光体などを利用することもでき、蛍光体の種類が上記実施形態に例示されたものに限られることはない。
【００５８】
赤色蛍光体としてＢ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+およびＭｇＦ2−ＭｇＯ−ＧｅＯ2：Ｍｎ2+が例示されたが、５７０ｎｍ以上７６０ｎｍ以下の発光ピーク波長がを有する赤色蛍光体であればよく、発光中心となる元素も上記実施形態に例示されたものに限られない。また、蛍光体の母体材料も、上記実施形態に例示されたものに限られない。
【００５９】
緑色蛍光体の一例としてＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+が示されたが、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の発光ピーク波長を有する緑色蛍光体であればよく、発光中心となる元素は上記実施形態に例示されたものにに限られない。また、蛍光体の母体材料も、上記実施形態に例示されたものに限られない。
【００６０】
青色蛍光体としてＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+およびＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+が例示されたが、４１０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の発光ピーク波長を有する青色蛍光体であればよく、発光中心となる元素は上記実施形態に例示されたものに限られない。また、蛍光体の母体材料も、上記実施形態に例示されたものに限られない。
【００６１】
[実施形態３]
図１０は、本発明の実施形態３による表示装置を模式的な断面図で示している。この表示装置においては、実施形態１または２による複数の発光装置２０１がアレイ状に並べられて光源として用いられている。その光源の上部には、光拡散体を分散させた樹脂からなる光拡散板２０２が置かれている。光源２０１からの光は拡散板２０２を透過し拡散され、その透過光の強度分布が均一化される。拡散板２０２によって均一化された光の強度を各画素に対応して制御するように、偏光板で挟まれたアクティブマトリクス駆動型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む液晶光変調素子層２０３が設けられている。そして、この液晶光変調素子層２０３上には、赤、緑、および青の波長域の光のみをそれぞれ透過させる赤色カラーフィルタ２０４、緑色カラーフィルタ２０５、および青色カラーフィルタ２０６が、各画素（ピクセル）に対応してマトリックス状に配置されている。
【００６２】
そして、光源２０１から拡散板２０２を介して赤、緑、および青の各カラーフィルタに照射されるの光の強度を液晶光変調素子層２０３で制御することによって、図１０の表示装置を動作させることができる。
【００６３】
このように実施形態１または２で示した発光装置を利用することによって、図１０のような表示装置においても、たとえば白色を表示する場合に、動作環境温度の変化にかかわらずに蛍光体からの赤、緑、および青の各色光の強度が大きく変化しないので、正しい白色が得られる。すなわち、実施形態１または２で示した発光装置を利用することによって、温度変化にかかわらずに色ずれが少なくて色再現性の良好な表示装置が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明によれば、発光素子からの励起光の波長が温度に依存して変化しても白色光が得られるように組み合わされた赤色、緑色、および青色の蛍光体を含む発光装置を提供することができる。また、そのような発光装置を利用することによって、温度変化があっても色ずれしにくくて色再現性の良好な表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態による発光装置の模式的な断面図である。
【図２】赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）の発光特性を示すグラフである。
【図３】緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）の発光特性を示すグラフである。
【図４】青色蛍光体（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+）の発光特性を示すグラフである。
【図５】赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+）の色度表示を含む色度座標である。
【図６】青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）の発光特性を示すグラフである。
【図７】赤色蛍光体（Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2：Ｓｍ3+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）の色度表示を含む色度座標である。
【図８】赤色蛍光体（ＭｇＦ2−ＭｇＯ−ＧｅＯ2：Ｍｎ2+）の発光特性を示すグラフである。
【図９】赤色蛍光体（ＭｇＦ2−ＭｇＯ−ＧｅＯ2：Ｍｎ2+）、緑色蛍光体（ＳｒＡｌ2Ｏ4：Ｅｕ2+）、および青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+）の色度表示を含む色度座標である。
【図１０】本発明の他の実施形態による表示装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００  ＧａＮ系半導体レーザ素子、１０１  赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体、１０２  透明アクリル樹脂、１０３  リードフレーム、１０４  配線、２０１  アレイ状に並べられた発光装置、２０２  光拡散体を分散させた樹脂からなる光拡散板、２０３  液晶光変調素子層、２０４  赤色カラーフィルタ、２０５  緑色カラーフィルタ、２０６  青色カラーフィルタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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