(57)【要約】【課題】  本発明は、色再現範囲が広く、発光効率が高い発光装置を提供する。また、本発明は、上記発光装置を含み、高品質な画像表示装置び照明装置を提供する。【解決手段】  緑色蛍光体と赤色蛍光体を含み、且つ、紫色光を放射する半導体発光素子と青色光を放射する半導体発光素子とを含む発光装置であって、  該緑色蛍光体は、該紫色光を放射する半導体発光素子から放出される、３８０以上、４３０ｎｍ以下の波長を有する紫色光を照射することにより、４９０ｎｍ以上、５３０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は３５ｎｍ以下であり、  該赤色蛍光体は、青色光を放射する半導体発光素子から放出される４３０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の波長を有する青色光を照射することにより、６００ｎｍ以上、６５０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は２０ｎｍ以下であることを特徴とする、発光装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
緑色蛍光体と赤色蛍光体を含み、且つ、紫色光を放射する半導体発光素子と青色光を放射する半導体発光素子とを含む発光装置であって、
該緑色蛍光体は、該紫色光を放射する半導体発光素子から放出される、３８０以上、４３０ｎｍ以下の波長を有する紫色光を照射することにより、４９０ｎｍ以上、５３０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は３５ｎｍ以下であり、
該赤色蛍光体は、青色光を放射する半導体発光素子から放出される４３０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の波長を有する青色光を照射することにより、６００ｎｍ以上、６５０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は２０ｎｍ以下であることを特徴とする、発光装置。
【請求項２】
前記緑色蛍光体が、ＥｕおよびＭｎ賦活アルミン酸系蛍光体であ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】
前記赤色蛍光体が、Ｍｎ４＋付活フッ化物蛍光体であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の発光装置を光源として含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項３に記載の発光装置を光源として含むことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置、照明装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの流れを受け、ＬＥＤ（発光装置）を用いた照明またはバックライトの需要が増加している。
ここで用いられるＬＥＤとしては、青色半導体発光素子上に、青色半導体発光素子からの青色光を励起光として赤色発光する蛍光体と緑色発光する蛍光体を用いたものが近年用いられている。
【０００３】
特に、液晶表示装置では、省エネルギーに加えて、より高画質化、より高鮮鋭化に向けての開発が進んでおり、これを受けて、ＬＥＤでは、色再現範囲が広く、発光効率が高いことが要求されている。
上記について、例えば、特許文献１では、青色蛍光体と緑色蛍光体、赤色蛍光体とを含む発光装置において、半導体発光素子の放射光で青色蛍光体が励起され、該青色光により赤色蛍光体が励起される構成を含む発光装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発光装置では、十分な色再現範囲が得られなかったり、発光装置の発光効率が十分でない場合があった。
本発明は、上記課題に鑑みて、色再現範囲が広く、発光効率が高い発光装置を提供する。また、本発明は、上記発光装置を含み、高品質な画像表示装置び照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、上記課題に鑑みて鋭意検討したところ、特定の蛍光体を組合せ、且つ、放出する光が異なる半導体発光素子を２種以上用いることで、上記課題を解決しうることを見出して、本発明に到達した。
即ち本発明は、緑色蛍光体と赤色蛍光体を含み、且つ、紫色光を放射する半導体発光素子と青色光を放射する半導体発光素子とを含む発光装置であって、該緑色蛍光体は、該紫色光を放射する半導体発光素子から放出される、３８０以上、４３０ｎｍ以下の波長を有する紫色光を照射することにより、４９０ｎｍ以上、５３０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は３５ｎｍ以下であり、該赤色蛍光体は、青色光を放射する半導体発光素子から放出される４３０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の波長を有する青色光を照射することにより、６００ｎｍ以上、６５０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は２０ｎｍ以下であることを特徴とする発光装置、該発光装置を含む、画像表示装置及び照明装置に存する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、色再現範囲が広く、発光効率が高い発光装置を提供することが可能となる。また、本発明は、高品質な液晶表示装置及び照明装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の発光装置の実施形態を概略的に示す構成図である。
【図２】シミュレーションで用いた、紫色半導体発光素子および青色半導体発光素子の発光スペクトル図である。
【図３】シミュレーションで用いた各蛍光体の励起スペクトル図である。
【図４】シミュレーションで用いた各蛍光体の発光スペクトル図である。
【図５】シミュレーションで用いたカラーフィルターの透過スペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明について実施形態や例示物を示して説明するが、本発明は以下の実施形態や例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
【００１０】
｛発光装置について｝
本発明の発光装置は、緑色蛍光体と赤色蛍光体を含み、且つ、紫色光を放射する半導体発光素子（以下、適宜「紫色半導体発光素子」と称する場合がある）と青色光を放射する半導体発光素子（以下、適宜「青色半導体発光素子」と称する場合がある）とを含む発光装置であって、該緑色蛍光体は、該紫色光を放射する半導体発光素子から放出される、３８０以上、４３０ｎｍ以下の波長を有する紫色光を照射することにより、４９０ｎｍ以上、５３０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は３５ｎｍ以下であり、該赤色蛍光体は、青色光を放射する半導体発光素子から放出される４３０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の波長を有する青色光を照射することにより、６００ｎｍ以上、６５０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は２０ｎｍ以下である。
以下、各構成要件について説明する。
【００１１】
[緑色蛍光体]
本発明の発光装置に含まれる緑色蛍光体は、紫色半導体発光素子から放出される、３８０以上、４３０ｎｍ以下の波長を有する紫色光を照射することにより、４９０ｎｍ以上、５２０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は３５ｎｍ以下である。
この様な緑色蛍光体としては、ＥｕおよびＭｎ賦活アルミン酸系蛍光体が挙げられる。
より具体的には、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：（Ｅｕ，Ｍｎ）などが挙げられる。
【００１２】
（発光スペクトル）
本発明における緑色蛍光体は、３８０以上、４３０ｎｍ以下の波長を有する紫色光を照射した場合における発光スペクトルは、以下の特性であることが好ましい。
本発明における緑色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が、通常４９０ｎｍ以上、好ましくは５００ｎｍ以上、また通常５２０ｎｍ以下、好ましくは５１０ｎｍ以下であることが好ましい。
上記範囲内であると、ＣＩＥ１９３１ｕ´ｖ´色度空間の緑色領域において、色度ｕ´値がより小さくなるため、得られる発光装置の色再現範囲をより広くすることが可能となる。
【００１３】
（発光スペクトルの半値幅）
本発明における緑色蛍光体は、上述の発光スペクトルにおける発光ピークの半値幅が、通常３５ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以下である（以下、このような緑色蛍光体を「狭帯域緑色蛍光体」と称する場合がある）。尚、下限値は、通常０より大きい値である。
上記範囲内であると、ＣＩＥ１９３１ｕ´ｖ´色度空間において、色度（ｕ´、ｖ´）がよりスペクトル軌跡に近づくため、色純度を高めることができ、得られる発光装置の色再現範囲をより広くすることが可能となる。
【００１４】
[赤色蛍光体]
本発明の発光装置に含まれる赤色蛍光体は、青色半導体発光素子から放出される４３０以上、４７０ｎｍ以下の波長を有する青色光を照射することにより、６００ｎｍ以上、６５０ｎｍ以下の範囲に発光ピーク波長を有し、且つ該発光スペクトルの半値幅は２０ｎｍ以下である。
この様な赤色蛍光体としては、例えば、Ｍｎ４＋付活フッ化物蛍光体などが挙げられる。
【００１５】
Ｍｎ４＋付活フッ化物蛍光体としては、例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ、Ｋ２ＴｉＦ６：Ｍｎ、Ｋ２（Ｓｉ、Ｔｉ）Ｆ６：Ｍｎ、Ｋ３ＡｌＦ６：Ｍｎ、Ｋ２Ｓｉ１−ｘＮａｘＡｌｘＦ６：Ｍｎ（０＜ｘ＜１）、国際公開第２０１１／０７３８７１号、国際公開第２０１４／１０４１４３号、特開２０１５−０４４９７３号、特開２０１５−０４２７０５号、特開２０１５−０２８１４８号などの各公報に記載の蛍光体が挙げられる。
中でも、本発明の効果が良好に得られる点で、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎを発光装置に含むことが好ましい。
【００１６】
（発光スペクトル）
本発明における赤色蛍光体は、４３０以上、４７０ｎｍ以下の波長を有する青色光を照射した場合における発光スペクトルは、以下の特性であることが好ましい。
本発明における緑色蛍光体は、発光スペクトルのピーク波長が、通常６００ｎｍ以上、好ましくは６１０ｎｍ以上、また通常６５０ｎｍ以下、好ましくは６４０ｎｍ以下であることが好ましい。
上記範囲内であると、ＣＩＥ１９３１ｕ´ｖ´色度空間の赤色領域において、色度ｕ´値がより大きくなるため、色再現範囲をより広くすることが可能となる。
【００１７】
（発光スペクトルの半値幅）
本発明における赤色蛍光体は、上述の発光スペクトルにおける発光ピークの半値幅が、通常２０ｎｍ以下、好ましくは１８ｎｍ以下であることが好ましい（以下、このような緑色蛍光体を「狭帯域赤色蛍光体」と称する場合がある）。尚、下限値は、通常０より大きい値である。
上記範囲内であると、ＣＩＥ１９３１ｕ´ｖ´色度空間において、色度（ｕ´、ｖ´）がよりスペクトル軌跡に近づくため、色純度を高めることができ、色再現範囲をより広くすることが可能となる。
【００１８】
[半導体発光素子]
本発明の発光装置は、紫色半導体発光素子と青色半導体発光素子とを含む。
紫色光または青色光を放射する半導体発光素子は、例えば、窒化ガリウム系、酸化亜鉛系または炭化ケイ素系の半導体で形成された、ｐｎ接合型の発光部を有する発光ダイオード素子などが挙げられる。
【００１９】
紫色半導体発光素子としては、ＩｎＧａＮ系の紫色発光半導体発光素子が好適に挙げられる。
また、青色半導体発光素子としては、例えば、ＩｎＧａＮ系の青色発光半導体発光素子が好適に用いられる。
これら、半導体発光素子の具体的な態様については、特開２０１２−５６９７０号公報に記載のものと同様である。
【００２０】
[発光装置の構成]
本発明の発光装置は、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含み、更に、紫色半導体発光素子と
青色半導体発光素子とを含む。
本発明における緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、それぞれ、前記[緑色蛍光体]、[赤色蛍
光体]の項で記載した蛍光体の何れか１種を単独で用いてもよく、２種以上を任意の組合
せ及び比率で併用してもよい。
【００２１】
（発光装置の実施形態）
本発明の発光装置を示す概略図である、図１（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。
図１（ａ）に示す本発明の発光装置は、基板１上に、紫色光を放射する半導体発光素子１０を有し、それを被覆するように形成された緑色蛍光体含有樹脂層１１を有している。更に、これに隣接するように、青色光を放射する半導体発光素子２０、及びそれを被覆するように形成された赤色蛍光体含有樹脂層２１を有する。
また、図１（ｂ）に示す発光装置の様に、基板１上に、紫色光を放射する半導体発光素子１０と青色光を放射する半導体発光素子２０とを有し、それらを同一層、即ち、緑色蛍光体および赤色蛍光体含有樹脂層で被覆するように形成してもよい。
【００２２】
[効果を奏する理由]
本発明の構成とすることで、得られる発光装置の色再現範囲が広く、発光効率が高いとの効果を奏する理由について、下記の通り推測する。
発光装置の色再現範囲および発光効率を検討する場合、半導体発光素子と蛍光体との組合せは、無数に存在する。
【００２３】
この中で、従来、例えば、特許文献１では、紫色半導体発光素子と、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体、を含むことで、色再現範囲が広い発光装置、並びに画像表示装置が開示されている。
一方、本発明の発光装置は、特定の緑色蛍光体を紫色半導体発光素子で励起し、また特定の赤色蛍光体を青色半導体発光素子で励起する構成である。
【００２４】
これは、半導体発光素子から放出される光の波長と、蛍光体の発光波長とが離れていると、エネルギーロスが起こる、というストークスロスの原理に基づくものである。
つまり、赤色蛍光体を含む場合、波長が離れている紫色半導体発光素子を含むよりも、より波長が近い青色半導体発光素子を含む方が、ストークスロスを抑え、得られる発光装置の発光効率が高くなるものである。
【００２５】
また、色再現範囲については、白色を構成する発光スペクトルにおける半値幅が狭いことが好ましい。本発明においては、狭帯域緑色蛍光体からの緑色発光、狭帯域赤色蛍光体からの赤色発光、そして、青色半導体発光素子からの青色発光によって、色再現範囲が広くなる。
これより、本発明の発光装置は、色再現範囲が広く、且つ発光効率が高いものとなる。
【００２６】
＜発光装置の用途＞
本発明の発光装置の用途は特に制限されず、通常の発光装置が用いられる各種の分野に使用することが可能であるが、色再現範囲が広く、且つ、演色性も高いことから、中でも照明装置や画像表示装置の光源として好適に用いられ、とりわけ画像表示装置に用いられるのが好ましい。
【００２７】
[画像表示装置]
本発明の画像表示装置は、本発明の発光装置を光源として含む。
本発明の発光装置を画像表示装置の光源として用いる場合には、その画像表示装置の具体的構成に制限は無いが、カラーフィルターとともに用いることが好ましい。例えば、画像表示装置として、カラー液晶表示素子を利用したカラー画像表示装置とする場合は、上
記発光装置をバックライトとし、液晶を利用した光シャッターと赤、緑、青の画素を有するカラーフィルターとを組み合わせることにより画像表示装置を形成することができる。
【００２８】
[照明装置]
本発明の照明装置は、本発明の発光装置を光源として含む。
本発明の発光装置を照明装置に適用する場合には、前述のような発光装置を公知の照明装置に適宜組み込んで用いればよい。例えば、保持ケースの底面に多数の発光装置を並べた面発光照明装置等を挙げることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、下記の実施例に限定されるものではない。
[シミュレーション]
シミュレーションは、光線追跡シミュレーションソフト  ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ（Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社製）を用いて行った。シミュレータ上にて、基板、半導体発光素子、蛍光体含有樹脂層、カラーフィルターをモデル化し、取り出される白色光の色再現性を評価した。以下にモデルの概要を示す。
【００３０】
（モデル）
・基板は、反射率９０％のセラミックとした。
・紫色半導体発光素子は、発光ピーク波長４１０ｎｍ、半値幅２０ｎｍとした。また、青色半導体発光素子は、発光ピーク波長４５０ｎｍ、半値幅２０ｎｍとした。これら素子を基板上に実装した。紫色半導体発光素子および青色半導体発光素子の、それぞれのスペクトルを図２に示した。尚、発光強度は合計で１Ｗとした。
【００３１】
・基板および発光素子上には、表１に示す蛍光体が含まれたシリコーン樹脂にて封止されているものとした。各蛍光体の励起スペクトルを図３に、発光スペクトルを図４に示した。
・すべての蛍光体の内部量子収率は、波長に依存せず８０％とした。
・蛍光体層の上には図５に示す透過特性を持った、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）のカラーフィルターが存在するものとした。
【００３２】
（シミュレーションの実施）
シミュレーションは、カラーフィルター透過後の発光特性がＤ６５に対応する色度となるように、蛍光体濃度を調整して実施した。
発光効率は、発光素子からの励起エネルギー（１Ｗ）に対して、どれだけの光束（ｌｕｍｅｎ）が得られたか（ｌｍ／Ｗ）で算出した。
【００３３】
色再現性比較は、ＩＴＵ‐Ｒ勧告ＢＴ.２０２０（Recommendation ITU-R BT.2020-1,06/2014）を基準に行った。
シミュレーションの結果を表２に示した。
【００３４】
【表１】
2016181550.tif 000002
【００３５】
【表２】
2016181550.tif 000003
【００３６】
表２に示すが如く、本発明の発光装置は、発光効率が高く、且つ面積比が大きいく色再現範囲が広い。また、本発明の発光装置は、ＢＴ．２０２０に対する高いカバー率が高い為、ＢＴ．２０２０規格に対して極めて有効であることが判る。
この為、本発明の発光装置を含む画像表示装置及び照明装置は、高品質である。
【符号の説明】
【００３７】
１  基板
１０  紫色光を放射する半導体発光素子
１１  緑色蛍光体含有樹脂層
２０  青色光を放射する半導体発光素子
２１  赤色蛍光体含有樹脂層
３１  緑色蛍光体および赤色蛍光体含有樹脂層
４０  発光装置
【図１】
2016181550.tif 000004
【図２】
2016181550.tif 000005
【図３】
2016181550.tif 000006
【図４】
2016181550.tif 000007
【図５】
2016181550.tif 000008