(57)【要約】【課題】光の散乱損失が少なく、かつ、全可視光域においてバランスよく発光する２種類の蛍光体を用いた、発光装置を提供する。【解決手段】本発明の発光装置２は、近紫外光または可視光を発する発光素子７を備え、白色の光を発する発光装置２であって、近紫外光または可視光を吸収して青緑色の光を発する青緑色蛍光体と、近紫外光または可視光を吸収して赤色の光を発する赤色蛍光体とをさらに備えていることにより、白色の光を発する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近紫外光または可視光を発する発光素子を備え、白色の光を発する発光装置であって、
上記近紫外光または可視光を吸収して青緑色の光を発する青緑色蛍光体と、
上記近紫外光または可視光を吸収して赤色の光を発する赤色蛍光体とをさらに備えていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記近紫外光または可視光のピーク波長は、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下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】
上記青緑色の光のピーク波長は、４８０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記青緑色の光の色度座標は、ｘが０．２以上０．３２以下であり、かつｙが０．３５以上０．５５以下であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
上記青緑色の光におけるスペクトルの半値全幅が、８０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
上記赤色の光のピーク波長は、６００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
上記赤色の光の色度座標は、ｘが０．６２以上０．７以下であり、かつｙが０．２５以上０．３８以下であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
上記赤色の光におけるスペクトルの半値全幅が、８０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
上記青緑色蛍光体および上記赤色蛍光体の少なくとも一方は、酸窒化物蛍光体であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
上記青緑色蛍光体は、Ｃｅ賦活αサイアロンであることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１１】
上記青緑色蛍光体の平均粒径は、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
上記青緑色蛍光体の平均粒径は、１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
上記赤色蛍光体は、Ｅｕ賦活ＣａＳｉＡｌＮ３であることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
上記青緑色蛍光体および上記赤色蛍光体は、互いに混合された状態で分散されていることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１５】
請求項１から１４の何れか１項に記載の発光装置の製造方法であって、
青緑色蛍光体を製造する青緑色蛍光体製造工程を含み、
青緑色蛍光体製造工程は、
少なくとも上記青緑色蛍光体の構成元素を含む金属化合物と溶媒とを含むスラリー原料を混合して、スラリーを形成するスラリー形成段階と、
上記スラリー形成段階において得られた、上記スラリーを噴霧乾燥させる噴霧乾燥段階とを含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１６】
上記溶媒は、アルコール類であることを特徴とする請求項１５に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１７】
上記アルコール類は、エタノールであることを特徴とする請求項１６に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１８】
上記スラリー原料は、有機系バインダをさらに含むことを特徴とする請求項１５から１７の何れか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１５から１８の何れか１項に記載の発光装置の製造方法により製造されることを特徴とする発光装置。
【請求項２０】
上記白色の光の色度座標は、ｘが０．２２以上０．４４以下であり、かつｙが０．２２以上０．４４以下であることを特徴とする請求項１から１３、および１９の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２１】
上記白色の光の色度座標は、ｘが０．３６以上０．５以下であり、かつｙが０．３３以上０．４６以下であることを特徴とする請求項１から１３、および１９の何れか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色光を発する発光装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光装置は小型化し、かつ、少ない消費電力により高輝度の安定した発光ができるため、各種表示装置の光源として広く用いられている。また、発光装置は、各種の情報処理装置における、情報の読み取りおよび書き込み用の光源としても利用されている。
【０００３】
これまで、発光装置には、可視光を発光する発光素子が用いられてきた。この発光素子では、使用する発光層の材料の形成条件等によって、赤色から紫色までの光を発光するものが実用化されている。
【０００４】
そこで、これらの様々な発光色を有する発光素子を用いた技術として、例えば、赤色、緑色および青色の三原色の光をそれぞれ発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した画像表示装置が実用化されている。
【０００５】
また、青色から紫色までの短波長の可視光を発光する半導体の発光素子と、蛍光体とを組み合わせることによって、半導体の発光素子が発した光と、蛍光体により波長変換された変換光とを混ぜあわせる技術が知られている。このような光の混合により、白色の光を発する半導体の発光装置が、特許文献１に開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献２には、青色または青紫色の光を発光する半導体の発光素子と、１種または２種の蛍光体とを組み合わせた半導体の発光装置が開示されている。
【０００７】
特許文献２に記載の発光装置では、擬似白色の光を発光するために、上記半導体の発光素子による発光色と、蛍光体の発光色とが互いに補色の関係となるように、蛍光体が選択されている。
【０００８】
また、特許文献３には、紫外光および近紫外光を発光する半導体の発光素子と、蛍光体とを備える半導体の発光装置が開示されている。
【０００９】
特許文献３に記載の発光装置は、上記半導体の発光素子にパルス状の大電流を流すことにより、通常は青色の光を発光する該発光素子に、紫外光および近紫外光を発光させる。そして、上記半導体の発光素子が発する紫外光および近紫外光を、蛍光体が吸収することによって、蛍光体が可視光を発光する。したがって、蛍光体が発する色の種類を変えることによって、単一種類の半導体の発光素子を用いたとしても、複数色の光を発光させることができる。例えば、一実施形態に係る蛍光体付き発光ダイオードでは、赤色、緑色、および青色に発光する蛍光体が発光ダイオードに具備されている。したがって、発光ダイオードが発する紫外光を、上記３種類の蛍光体が吸収することにより、３種類の発光色が発光されて混合し、白色光が発生する。
【００１０】
また、特許文献４には、ピーク波長が３８０ｎｍである近紫外光を発光するＩＩＩ族窒化物半導体を用いた発光層と、この発光層からの紫外光を受光して、赤色、緑色および青色という三原色の光をそれぞれ発光する３種類の蛍光体層とを備えたドットマトリックスタイプの表示装置が開示されている。上記ＩＩＩ族窒化物半導体表示装置では、紫外光を発光する発光層上に、赤色、緑色、および青色の蛍光体が層となって具備されている。したがって、紫外光によって３種類の蛍光体が励起され、これら蛍光体からの光の混合により、白色光が発生する。
【００１１】
また、特許文献５には、３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの近紫外から可視域における波長の光を発光する半導体の発光素子と、この半導体の発光素子からの発光により励起される蛍光体とを用いて、白色の光を発光する半導体の発光装置が開示されている。上記半導体発光装置では、赤色、緑色、および青色に発光する蛍光体が近紫外光または可視光に励起されて発光し、これら光が混合されて白色光が発生する。
【００１２】
特許文献５に記載の発光装置では、半導体の発光素子が、人の視感度が低い光を発光するため、半導体の発光素子における発光強度や発光波長が変動しても、色調がほとんど変化しないように感じられる。また、３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長の光は、蛍光体を分散するための樹脂などの半導体装置の構成部品を損傷し難い。さらに、一般的に紫外光は、人体にさまざまな有害な影響を与えるが、３９０ｎｍ以上の波長の光を用いているため、漏れた励起光による人体への有害な影響はない。上記発光装置では、３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長の光において励起されることにより、発光する蛍光体として、さまざまな酸化物または硫化物を蛍光体が用いられている。
【００１３】
特許文献６〜１０には、発光装置に用いる蛍光体として、酸化物や硫化物のほかに、酸窒化物や窒化物の蛍光体を用いることが開示されている。また、このとき用いられる蛍光体は、３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長の光により励起され、高効率の発光が得られ、安定性も高い。さらに、使用温度の変化による発光効率の変動が少ないなどの優れた特性を有するものが多い。
【００１４】
例えば、特許文献８に記載の照明ユニットにおいても、蛍光体としてサイアロンを採用しているが、紫外光により励起された赤色、緑色、および青色蛍光体の発光の混合により、白色光を発生している。
【特許文献１】特開平１０−２４２５１３号公報（１９９９年５月１４日公開）
【特許文献２】特開平１０−１６３５３５号公報（１９９８年６月１９日公開）
【特許文献３】特開平１０−１２９２５号公報（１９９８年１月１６日公開）
【特許文献４】特開平９−１５３６４４号公報（１９９７年６月１０日公開）
【特許文献５】特開２００２−１７１０００号公報（２００２年６月１４日公開）
【特許文献６】特開２００２−３６３５５４号公報（２００２年１２月１８日公開）
【特許文献７】特開２００３−２０６４８１号公報（２００３年７月２２日公開）
【特許文献８】特開２００３−２０３５０４号公報（２００３年７月１８日公開）
【特許文献９】特開２００４−２７７６６３号公報（２００４年１０月７日公開）
【非特許文献１０】特開２００６−８７２１号公報（２００６年１月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
より自然に近い白色の光を得ようとしたとき、励起光源としては、人の視感度が非常に低い近紫外光または可視光を用いることが好ましい。
【００１６】
しかしながら、従来の近紫外光または可視光を励起光源とした従来技術に係る発光装置では、バランスのよい自然な白色光を発することが困難であり、かつ、光の強度が蛍光体による散乱によって失われていた。
【００１７】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光の散乱損失が少なく、かつ、全可視光域においてバランスよく発光する発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、近紫外光または可視光を発する発光素子を備え、白色の光を発する発光装置であって、上記近紫外光または可視光を吸収して青緑色の光を発する青緑色蛍光体と、上記近紫外光または可視光を吸収して赤色の光を発する赤色蛍光体とをさらに備えていることを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置では、青緑色蛍光体と赤色蛍光体とが発する光を組み合わせて、白色の光を発することができる。
【００２０】
具体的には、本発明に係る発光装置に具備される発光素子は、例えば３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有する近紫外光または可視光を発する。また、本発明に係る発光装置に具備される青緑色蛍光体と、赤色蛍光体とは、上記近紫外光または可視光を吸収して、それぞれ青緑色の光と、赤色の光とを発する。ここで、例えば、上記両蛍光体が発光装置内において互いに混合された状態で分散されている場合、該両蛍光体がそれぞれ発した光はより効果的に混合され、白色の光となって上記発光装置から発せられる。
【００２１】
このように、本発明に係る発光装置は、従来技術に係る発光装置のように３種類の蛍光体を用いていないため、光の色のバランスを取ることが容易であり、かつ、青緑色のようなスペクトル幅の広い蛍光体を用いるため、演色性が高い自然な発光をすることができる。
【００２２】
さらに、従来技術に係る発光装置に比べ、より少ない種類の蛍光体で発光することによって、必要な蛍光体の量を抑え、光の散乱損失を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記近紫外光または可視光のピーク波長は、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、発光素子から発光する近紫外光または可視光は、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有する。
【００２５】
３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の近紫外光または可視光では、人の視感度が低い。したがって、例えば、発光素子の発光強度および発光波長が変動したとき、人の視感度において色調の変化を感じにくい。
【００２６】
また、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長の光では、蛍光体を分散する樹脂等の発光装置の構成部品において、損傷度が低い。さらに、上記範囲の近紫外光では、例えば、励起光が漏れたとき、人体への有害な影響は少ない。
【００２７】
したがって、上記範囲の近紫外光または可視光によって蛍光体を励起することは、発光色の再現性が得られるという効果を奏する。
【００２８】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記青緑色の光のピーク波長は、４８０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置に具備される青緑色蛍光体から発する光は、４８０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下のピーク波長を有する。このように、青緑色蛍光体が上記の波長を有することによって、より自然光に近い発光が得られるという効果を奏する。
【００３０】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記青緑色の光の色度座標は、ｘが０．２以上０．３２以下であり、かつｙが０．３５以上０．５５以下であることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、青緑色の光の色度座標は、ｘが０．２以上０．３２以下であり、かつｙが０．３５以上０．５５以下である。
【００３２】
すなわち、本発明に係る発光装置では、青緑色蛍光体の発する光と、赤色蛍光体の発する光の混合により、白色の光を発生させる。したがって、青緑色の光の色度座標が上記の範囲であることにより、自然光に近い白色光を得ることができるという効果を奏する。
【００３３】
また、本発明に係る発光装置は、さらに、上記青緑色の光におけるスペクトルの半値全幅が、８０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、青緑色の光におけるスペクトルの半値全幅は、８０ｎｍ以上である。
【００３５】
すなわち、本発明に係る発光装置では、青緑色蛍光体および赤色蛍光体という、発光効率の高い２種類の蛍光体により、白色の光を発することができる。また、白色光の演色性を高めるためには、青緑色の光におけるスペクトルの半値全幅は、８０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
さらに、青緑色の光におけるスペクトルの半値全幅が、例えば、１１０ｎｍ以上であることにより、自然光に近い発光を得ることができるという効果を奏する。
【００３７】
また、本発明に係る発光装置は、さらに、上記赤色の光のピーク波長は、６００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置に具備される赤色蛍光体から発する光は、６００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下のピーク波長を有する。このように、赤色蛍光体が上記の波長を有することによって、より自然光に近い発光が得られるという効果を奏する。
【００３９】
また、本発明に係る発光装置は、さらに、上記赤色の光の色度座標は、ｘが０．６２以上０．７以下であり、かつｙが０．２５以上０．３８以下であることが好ましい。
【００４０】
上記の構成によれば、赤色蛍光体から発する光における発光スペクトルの色度は、ｘが０．６２以上０．７以下であり、かつ、ｙが０．２５以上０．３８以下である。
【００４１】
すなわち、本発明に係る発光装置では、青緑色蛍光体の発する光と、赤色蛍光体の発する光の混合により、白色の光を発生させる。したがって、赤色の光の色度座標が上記の範囲であることにより、自然光に近い白色光を得ることができるという効果を奏する。
【００４２】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記赤色の光におけるスペクトルの半値全幅が、８０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００４３】
上記の構成によれば、赤色の光におけるスペクトルの半値全幅は、８０ｎｍ以上である。
【００４４】
すなわち、本発明に係る発光装置では、青緑色蛍光体および赤色蛍光体という、発光効率の高い２種類の蛍光体により、白色の光を発することができる。また、白色光の演色性を高めるためには、赤色の光におけるスペクトルの半値全幅は、８０ｎｍ以上であることが好ましい。これにより、自然光に近い発光を得ることができるという効果を奏する。
【００４５】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記青緑色蛍光体および上記赤色蛍光体の少なくとも一方は、酸窒化物蛍光体であることが好ましい。
【００４６】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置に具備された青緑色蛍光体、および赤色蛍光体の少なくとも一方は、酸窒化物を材料とした蛍光体である。
【００４７】
ここで、蛍光体材料として用いる酸窒化物は、発光強度の温度依存性が少ない。したがって、蛍光体の使用温度による、発光色の変動を抑えることができる。
【００４８】
また、例えば、他の一般的な蛍光材料である酸化物等を用いた蛍光体と比較して、本発明に係る蛍光体は、光励起に曝された場合においても、材料劣化および輝度の低下が少ないという効果を奏する。
【００４９】
なお、青緑色蛍光体および赤色蛍光体の少なくとも一方が、例えば、Ｓｉ（ケイ素）とＮ（窒素）とをあわせた成分を、モル比として５０％以上含む酸窒化物蛍光体であることが望ましい。
【００５０】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記青緑色蛍光体は、Ｃｅ賦活αサイアロンであることが好ましい。
【００５１】
上記の構成によれば、青緑色蛍光体には、Ｃｅ（セリン）賦活αサイアロンを用いている。すなわち、酸窒化物蛍光体であるαサイアロンは、従来の酸化物蛍光体と比較して、より励起エネルギーの変換効率がよい。さらに、Ｃｅを賦活することにより、広い光学的スペクトル領域内での発光ができる。
【００５２】
したがって、蛍光体の発光効率が高いため、発光効率の高い白色光を発生することができるという効果を奏する。
【００５３】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記青緑色蛍光体の平均粒径は、２０μｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置に具備された青緑色蛍光体の平均粒径は、２０μｍ以下である。これにより、上記発光装置内に分散された青緑色蛍光体が沈降することを抑制することができる。青緑色蛍光体が上記発光装置内にともに分散される赤色蛍光体よりも下方に集まった場合、上記青緑色蛍光体が、上記発光素子からの近紫外光または可視光を吸収して発した青緑色の光を、上記赤色蛍光体が吸収してしまう場合がある。これは、赤色蛍光体が可視光域において、青緑の領域にまで渡る広範囲の光を吸収しているからである。特に、赤色蛍光体として、カズン蛍光体を用いた場合、その傾向が強い。上記の構成によれば、そのような蛍光体からの光をさらに他の蛍光体が吸収するという光の変換ロスを抑制し、従来の蛍光体に比べ高効率の発光をすることができる。
【００５５】
これにより、特許文献１〜１０に示す発光装置に用いられる蛍光体よりも発光効率の高い青色蛍光体を用いることができ、さらにバランスのよい自然な白色光を得ることができる。
【００５６】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記青緑色蛍光体の平均粒径は、１５μｍ以下であることが好ましい。
【００５７】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置に具備された青緑色蛍光体の平均粒径は、１５μｍ以下である。これにより、さらに青緑色蛍光体の沈降を抑制し、さらに高効率の発光をすることができる。
【００５８】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記赤色蛍光体は、Ｅｕ賦活ＣａＳｉＡｌＮ３であることが好ましい。
【００５９】
上記の構成によれば、赤色蛍光体には、Ｅｕ（ユーロピウム）賦活ＣａＳｉＡｌＮ３を用いている。
【００６０】
すなわち、Ｅｕ賦活ＣａＳｉＡｌＮ３を用いた蛍光体は、発光効率が高いため、発光効率の高い白色光を発生することができる。さらに、赤色蛍光体としてＣａＳｉＡｌＮ３を用いたとき、サイアロンを用いたときよりも赤み成分に富む、演色性のよい白色光を発生することができるという効果を奏する。
【００６１】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記青緑色蛍光体および上記赤色蛍光体は、互いに混合された状態で分散されていることがより好ましい。
【００６２】
上記の構成によれば、該両蛍光体がそれぞれ発した光は、より効果的に混合され、白色の光となって上記発光装置から発せられる。
【００６３】
また、本発明に係る発光装置の製造方法では、上記に記載の発光装置の製造方法であって、青緑色蛍光体を製造する青緑色蛍光体製造工程を含み、青緑色蛍光体製造工程は、少なくとも上記青緑色蛍光体の構成元素を含む金属化合物と溶媒とを含むスラリー原料を混合して、スラリーを形成するスラリー形成段階と、上記スラリー形成段階において得られた、上記スラリーを噴霧乾燥させる噴霧乾燥段階とを含むことを特徴とする。
【００６４】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置の製造方法では、青緑色蛍光体製造工程を含み、青緑色蛍光体製造工程は、スラリーを形成するスラリー形成段階と、スラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥段階とを含むことを特徴としている。
【００６５】
具体的には、スラリー形成段階では、蛍光体の材料粉末の混合物と、例えば溶媒としてのアルコールとをスラリー状にする。また、噴霧乾燥段階では、スラリー形成段階において得られたスラリーを噴霧乾燥することにより、原料粉末の凝集体からなる顆粒が得られる。
【００６６】
すなわち、本発明に係る発光装置の製造方法では、青緑色蛍光体製造工程において、スラリー形成段階および噴霧乾燥段階を含むため、蛍光体粒子の粒径を好適な大きさに制御し、かつ均一な粒径にすることができる。
【００６７】
ここで、従来技術においては、青緑色蛍光体製造工程において、スラリー形成段階および噴霧乾燥段階を設けていないため、蛍光体の粒径が不均一であり、大きさを制御することも困難であった。また、上記蛍光体として、結晶構造が強固であるαサイアロンを用いているため、粉砕等により均一化することにより、蛍光体粒子の発光効率が著しく低下するという問題も生じる。
【００６８】
さらに、例えば、蛍光体の粒径が不均一である場合、焼成工程のあとに蛍光体を粉砕するときにも、粒径が均一である蛍光体よりも粉砕ダメージが大きいため、蛍光体粒子の結晶性が低下し、発光効率のも低下する。
【００６９】
したがって、本発明に係る発光装置の製造方法において、スラリー形成段階および噴霧乾燥段階を設けることにより、蛍光体粒子の粒径がより好適に制御され、発光効率の高い発光装置を製造することができるという効果を奏する。
【００７０】
また、本発明に係る発光装置の製造方法では、さらに、上記溶媒は、アルコール類であることが好ましい。
【００７１】
上記の構成によれば、スラリー形成段階における溶媒としては、アルコール類が用いられる。これにより、原料粉末とアルコール類とを混合した際に分散性がよく、また原料粉末との反応性が少ない。
【００７２】
また、本発明に係る発光装置の製造方法では、さらに、上記アルコール類は、エタノールであることが好ましい。
【００７３】
上記の構成によれば、スラリー形成段階における溶媒として用いられるアルコール類には、特にエタノールを用いる。これによって、粉末と混合した際に、さらに分散性がよく、また原料粉末との反応性が少ないという効果を奏する。
【００７４】
また、本発明に係る発光装置の製造方法では、さらに、上記スラリー原料は、有機系バインダをさらに含むことが好ましい。
【００７５】
上記の構成によれば、スラリー原料にはさらに有機系バインダを含有する。これにより、蛍光体粒子の粒径の制御性がさらに優れるという効果を奏する。
【００７６】
また、本発明に係る発光装置は、上記発光装置の製造方法により製造され得るものであってもよい。
【００７７】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記白色の光の色度座標は、ｘが０．２２以上０．４４以下であり、かつｙが０．２２以上０．４４以下であることが好ましい。
【００７８】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置に具備された発光素子の発する白色の光は、ｘが０．２２以上０．４４以下であり、ｙが０．２２以上０．４４以下である色度座標である。また、本発明に係る発光装置から発光する発光色は、ｘが０．３６以上０．５以下であり色度座標ｙが０．３３以上０．４６以下である色度座標である。
【００７９】
したがって、上記の範囲の色度座標であることにより、発光効率の高い白色光を発生することができるという効果を奏する。
【００８０】
また、本発明に係る発光装置では、さらに、上記白色の光の色度座標は、ｘが０．３６以上０．５以下であり、かつｙが０．３３以上０．４６以下であることが好ましい。
【００８１】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置の発する白色の光は、ｘが０．３６以上０．５以下であり色度座標ｙが０．３３以上０．４６以下である色度座標である。
【００８２】
したがって、上記の範囲の色度座標であることにより、発光効率の高い白色光を発生することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００８３】
以上のように、本発明に係る発光装置は、近紫外光または可視光を発する発光素子を備え、白色の光を発する発光装置であって、近紫外光または可視光を吸収して青緑色の光を発する青緑色蛍光体と、近紫外光または可視光を吸収して赤色の光を発する赤色蛍光体とをさらに備えていることを特徴とする発光装置である。
【００８４】
したがって、光の散乱損失が少なく、かつ、全可視光域においてバランスよく発光する蛍光体を用いた、発光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８５】
本発明に係る一実施形態について説明すると以下のとおりである。
【００８６】
まず、本実施の形態に係る発光装置２の構成について図１を参照して説明する。
【００８７】
〔発光装置２の構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る発光装置２の構成を示す断面図である。
【００８８】
本実施の形態に係る発光装置２では、励起源から発する近紫外光または可視光を吸収することにより、青緑色の光を発する蛍光体と、赤色の光を発する蛍光体とを組み合わせて、白色光を発光することができる。
【００８９】
図１に示すように、本実施の形態に係る発光装置２は、モールド樹脂３と、金属ワイヤ４と、Ｎ側電極５と、Ｐ側電極６と、発光素子７と、プリント配線基板８と、電極部８ａ、８ｂと、樹脂枠９と、青緑色蛍光体２０と、赤色蛍光体２１とを備えている。
【００９０】
発光素子７は、近紫外光または可視光を発する励起源として働くものであればよいが、発光ピーク波長が３５０〜４２０ｎｍの範囲であることが好ましい。発光素子７の発光ピーク波長を３５０〜４２０ｎｍの範囲であることにより、蛍光体が発する光と発光素子７から直接発する光とが混在しても、人の視感度を考慮すると、見かけ上色調の変化が感じられない。したがって、自然な白色の光を得ることができるという効果を奏する。そのような発光素子７は、例えば、活性層として、図示しないＩｎＧａＮ（インジウム窒化ガリウム）、または、ＣｄＺｎＯ、ＺｎＳＳｅ、ＳｉＣからなる層を有する半導体の発光素子を用いることができるが、これに限られず、例えば、フィールドエミッション発光素子、無機ＥＬ素子等の発光素子を用いることも可能である。
【００９１】
半導体の発光素子７は、基体としてのプリント配線基板８上に配置されており、樹脂枠９の内側にモールド樹脂３を充填することによって、発光素子７は封止されている。なお、モールド樹脂３は、透光性のエポキシ樹脂により形成されている。
【００９２】
青緑色蛍光体２０および赤色蛍光体２１は、モールド樹脂３の表面に互いに混合して分散されている。なお、上記両蛍光体は、必ずしもモールド樹脂３の表面に分散されている必要はなく、例えば、発光素子７の表面に直接分散されていたり、樹脂以外の例えば無機ガラス体、有機無機ハイブリッドガラス等の分散媒に分散されていてもよい。すなわち、上記両蛍光体は、発光装置２内に分散されていればよい。これにより、上記両蛍光体は、発光素子７からの近紫外光または可視光により励起されて光を発する。ここで、上記両蛍光体は発光装置２内において分散されているので、該両蛍光体がそれぞれ発した光は混合され、白色の光となって発光装置２から発せられる。なお、青緑色蛍光体２０および赤色蛍光体２１の詳細については後述する。
【００９３】
尚、上記両蛍光体は、分散されている状態ではなく、青緑色層および赤色層を積層された状態の構成であってもよい。この構成によっても、上記両蛍光体がそれぞれ発した光は混合され、白色の光となって発光装置２から発せられる。
【００９４】
また、発光素子７の下面にはＮ側電極５が配置され、プリント配線基板８上の一方の電極部８ａと、接着剤１５により接着されている。なお、接着剤１５は導電性を有するため、電極部８ａとＮ側電極５とは電気的に接続されている。
【００９５】
さらに、Ｎ側電極５の対極に位置する発光素子７の上面には、Ｐ側電極６が配置されている。なお、Ｐ側電極６と、プリント配線基板８上において、電極部８ａとは異なる端部に存在する電極部８ｂとは、金属ワイヤ４によって電気的に接続されている。
【００９６】
電極部８ａおよび８ｂは、図１に示すように、プリント配線基板８の上面から下面（プリント配線基板８の実装位置）へと延びている。
【００９７】
〔蛍光体〕
次に、本実施の形態に係る発光装置２に用いられる蛍光体について、以下に説明する。
【００９８】
本実施形態において、モールド樹脂３に分散された蛍光体には、青緑色の発光色を有する蛍光体である青緑色蛍光体２０と、赤色の発光色を有する蛍光体である赤色蛍光体２１とを混合して用いる。
【００９９】
青緑色蛍光体２０は、近紫外光または可視光を吸収して青緑色の蛍光を発するものであればよいが、発光ピーク波長は４８０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下であり、また、スペクトルの半値全幅が８０ｎｍ以上であることが好ましい。さらに、発光スペクトルの色度座標はｘが０．２以上０．３２以下であり、かつｙが０．３５以上０．５５以下であることがより好ましい。上記の条件を満たした青緑色蛍光体２０を用いることにより、自然な白色の光を得られる。そのような青緑色蛍光体２０としては、例えば、Ｃｅ３＋賦活Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８（Ｍ＝Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）を用いることができるが、Ｃｅ３＋（セリン）賦活のαサイアロンを用いることが好ましい。なお、このαサイアロンは、組成式がＣａＸ１ＣｅＸ２（ＳｉＡｌ）１２（ＯＮ）１６として示され、Ｃａ（カルシウム）の組成比Ｘ１は０≦Ｘ１≦２であり、Ｃｅ（セリン）の組成比Ｘ２は０．２≦Ｘ２≦１．２であることがさらに好ましい。そのようなαサイアロンを用いることにより、輝度が高く、かつ発光効率の高い白色の光を得ることができるという効果を奏する。αサイアロンは、その結晶構造が強固であるため、混合や粉砕等による損傷が少なく、輝度が保持される。また、αサイアロンは温度安定性にも優れるため、蛍光体としたとき、励起光源からの熱による劣化等は少ないという特質がある。したがって、本発明に係る発光装置２において、αサイアロンを蛍光体として用いることにより、安定性の優れた輝度の高い光を得ることができる。
【０１００】
赤色蛍光体２１は、近紫外光または可視光を吸収して赤色の蛍光を発するものであればよいが、発光ピーク波長は６００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下であり、また、スペクトルの半値全幅が８０ｎｍ以上であることが好ましい。さらに、発光スペクトルの色度座標はｘが０．６２以上０．７以下であり、かつｙが０．２５以上０．３８以下であることがより好ましい。上記の条件を満たした赤色蛍光体２１を用いることにより、自然な白色の光を得られる。そのような赤色蛍光体２１としては、例えば、Ｅｕ２＋賦活Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８（Ｍ＝Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）を用いることができるが、Ｅｕ２＋賦活のカズン蛍光体を用いることが好ましい。なお、このカズン蛍光体は、組成比がＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ２＋（０．８％）であることがさらに好ましい。そのようなカズン蛍光体を用いることにより、赤みに富んだ温かみのある白色の光蛍光体が得られるという効果を奏する。
【０１０１】
なお、αサイアロンの平均粒径は、上記工程において１０〜２０μｍ程度の均一な粒に形成されることが好ましい。
【０１０２】
このように、蛍光体の粒径を小さく、かつ均一にする目的には、以下の理由が挙げられる。すなわち、本発明に係る蛍光体は、発光装置２の樹脂枠９の内側に充填されるモールド樹脂３に分散されている。したがって、例えば、蛍光体の粒径が上記の値より大きく、また均一ではない場合、蛍光体がモールド樹脂３に沈降してしまう。
【０１０３】
特に、本発明に係る赤色蛍光体２１として、カズン蛍光体を用いている場合、モールド樹脂３に蛍光体が沈降することは、本発明に係る赤色蛍光体２１の性質上、好ましくない。
【０１０４】
すなわち、本発明における赤色蛍光体２１には、サイアロン蛍光体ではなく、ＣａＳｉＡｌＮ３結晶構造を有する無機化合物を採用している。青緑光により高効率で励起され赤色光を発する性質を持つ赤色蛍光体２１としては、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体等があるが、本発明に用いられるカズン蛍光体も例外ではない。すなわち、本発明における赤色蛍光体２１は、青緑色蛍光体２０の発する青緑光により、高効率で励起され赤色光を発する性質を持つ。また、図１に示すような上面に開口を有するデバイス構造を想定した際に、青緑色蛍光体２０が沈降してしまうと、青緑色蛍光体２０の発する光が、その上部に位置する赤色蛍光体２１を励起してしまう。
【０１０５】
このとき、発光装置２の効率を考えた場合、赤色蛍光体２１は、励起光源である半導体素子により直接励起されることが好ましい。
【０１０６】
すなわち、例えば、青緑色蛍光体２０が沈降することにより、青緑色蛍光体２０の発する光が赤色蛍光体２１を励起してしまう。したがって、励起光源からの近紫外光または可視光により青緑色蛍光体２０が励起され、さらに青緑色蛍光体２０が発する青緑光により、赤色蛍光体２１が励起されることにより、光の変換ロスが生じている。
【０１０７】
したがって、本発明に係る発光装置の製造方法において作成された青緑色蛍光体２０は、粒径が小さく、かつ均一であることによってモールド樹脂３へ沈降しないため、発光装置２の発光効率の低下を防ぐことができる。
【０１０８】
また、蛍光体の粒が不均一であることは、原料粉末を混合するときにも問題が生じる。すなわち、原料粉末を単純に混合することにより、蛍光体として用いた場合には、その粒径は大小さまざまな大きさの粒が混在している。
【０１０９】
〔発光装置２の製造方法〕
以下に、本実施の形態に係る発光装置２は、周知慣用の方法を用いることができるが、青緑色蛍光体２０の製造工程を包含していることが好ましく、特に、以下に説明する方法によって青緑色蛍光体２０が製造されることがさらに好ましい。
【０１１０】
（秤量混合工程）
まず、材料となる金属化合物の粉末を秤量し、混合する。なお、青緑色蛍光体２０としてαサイアロンを用いる場合、この金属化合物の粉末としては、例えば窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭酸カルシウムおよび酸化セリウムを用いることが好ましく、表１に示すような材料比率（質量％）となるように秤量することがさらに好ましい。また、これら原料粉末には、例えば、平均粒径が０．５μｍ、酸素含有量が０．９３％、およびα型含有量９２％であるものを用いることがより好ましい。
【０１１１】
酸窒化物には、発光強度の温度依存性が少ないという特性があるため、上記のように酸窒化物からなる蛍光体を用いることにより、発光時の使用温度による、発光色の変動が少なくすることができ、例えば、他の酸化物等を蛍光材料として用いた蛍光体と比較して、光励起に晒されたときの材料劣化、および輝度の低下を抑制することができる。
【０１１２】
（スラリー調整工程）
次に、上記粉末の混合物と溶媒とを含んでなるスラリー原料を混合してスラリーを形成する。上記溶媒としては、例えば、水系溶媒および各種有機系溶媒等を用いることができるが、アルコールであることが好ましく、エタノールであることがさらに好ましい。これにより、原料粉末と溶媒とを混合した際に分散性がよく、また原料粉末と溶媒との間の反応性が少ない。
【０１１３】
また、上記スラリー原料には、有機系バインダを添加することが好ましい。上記有機系バインダとしては、例えばポリカルボン酸系バインダを用いることができる。上記スラリー原料に、有機系バインダを添加することにより、製造される蛍光体粒子の粒径の制御を向上させることができる。上記スラリー原料の混合およびスラリーの形成は、周知慣用の方法を用いればよいが、例えば、上記スラリー原料をボールミル用ポットに入れ、ボールを用いて、回転速度６０回転／分において２時間回転させ、スラリー状にすればよい。
【０１１４】
（噴霧乾燥工程）
次に、スラリー調整工程により得られたスラリーを、噴霧乾燥することにより、原料粉末の凝集体からなる顆粒にする。ここで、噴霧乾燥には、スプレードライ方式を用いる。
【０１１５】
具体的には、１００〜２００℃の噴霧温度において、３５０Ｌ／時間の窒素流量により、得られたスラリーを噴霧乾燥する。これにより、上記スラリーは、図９のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真に示すような顆粒状となる。このように、噴霧乾燥工程を設けることにより、より均一な粒径にすることができる。
【０１１６】
（焼成工程）
次に、噴霧乾燥工程により得られた顆粒をるつぼに入れ、真空ポンプにより排気した電気炉内において焼成する。ここで、該るつぼには、窒化ホウ素製のものを用いることが好ましい。このとき、るつぼ内のかさ密度は、例えば約１７体積％とする。なお、このかさ密度は、（スラリー調整工程に用いた金属化合物とそれらの比重から算出される体積）／（噴霧乾燥工程により得られた顆粒を容器に充填した際の見かけ上の体積）×１００として求められる。
【０１１７】
また、焼成に用いる電気炉には、黒鉛抵抗加熱方式を用いる。具体的な焼成方法は、まず炉内を室温から８００℃に達するまで加熱し、窒素を導入することによって、炉内の圧力を１ＭＰａとする。このとき、窒素の純度は９９．９９９体積％であることが好ましい。さらに、毎時５００℃ごとに８００℃から１９００℃まで昇温して、炉内を１９００℃において２時間保持する。
【０１１８】
（焼成後の粉砕工程）
次に、炉内を１９００℃から室温まで冷却した後、炉内から焼成した粉末を取り出す。ここで、乳鉢を用いて上記粉末を粉砕することにより、本発明に係る発光装置２に用いる蛍光体の粒が形成される。
【０１１９】
以上の工程により、本発明に係る発光装置２に用いる蛍光体の粒を作成することができる。また、上記のように、焼成後の粉砕工程の前に、スラリー工程とスプレードライ方式による噴霧乾燥工程とを設けることにより、均一であり、かつ好ましい大きさの粒に制御することができる。
【０１２０】
これまで、従来の蛍光体の製造工程では、特許文献９において開示されているように、特定の圧力において、特定の温度範囲により焼成する、焼成工程を設けることによって、粒の小さな蛍光体が得られている。しかしながら、その粒径は、特に均一化するための処理はなされていない。したがって、本発明に係る製造工程のように、スプレードライ工程を設けることにより、粒径の均一化が図れる。
【０１２１】
このとき、粒の均一化を図るために単純に粉砕することは、蛍光体粒子に粉砕ダメージが加わり、蛍光体粒子の結晶性が低下し、その量子効率が著しく低下するという問題が生じる。特に、蛍光体としてαサイアロンを用いた場合、強固な結晶構造を有するために粉砕が困難であり、それゆえ、粉砕を実施したときの粉砕ダメージはさらに甚大なものとなる。
【０１２２】
さらに、焼成後の粉砕工程においても、粒径が均一なものと比較して、粒径が不均一である蛍光体粒子は、粉砕ダメージが大きい。特に、αサイアロンの場合、さらに粉砕ダメージが大きくなるという問題が生じる。
【０１２３】
一方、上記の方法を用いて青緑色蛍光体２０を製造した場合、焼成後の粉砕工程の前に、スラリー工程とスプレードライ方式による噴霧乾燥工程とを設けることにより、均一であり、かつ好ましい大きさの粒に制御することができる。
【実施例】
【０１２４】
〔蛍光体の作成〕
まず、平均粒径０．５μｍ、酸素含有量０．９３質量％およびα型含有量９２％の窒化ケイ素粉末と、窒化アルミニウム粉末と、炭酸カルシウム粉末と、酸化セリウム粉末とを、各々表１に記載の材料比率（質量％）となるように秤量して混合した。なお、表１に示す１０種類の組成により蛍光体を作成したのは、様々な発光スペクトル形状を有する青緑色蛍光体を得るためである。
【０１２５】
【表１】
2009188274.tif 000003
【０１２６】
次に、上記粉末の混合物５０ｇを、ポリカルボン酸系バインダ７．５ｇ（中京油脂製セルナＳＥ−６０４）を加えたエタノール１７５ｍｌと共に、内径１００ｍｍφのボールミル用ポットに入れた。さらに、１０ｍｍφのＳｉ３Ｎ４ボールを用いて、回転速度６０回転／分において２時間回転させ、スラリー状とした。この間温度は１５〜３０℃であった。
【０１２７】
次に、得られたスラリーをスプレードライ方式により噴霧温度１００℃〜２００℃、窒素流量３５０Ｌ／時間で噴霧乾燥を行い、原料粉末の凝集体からなる顆粒を３７．５ｇ得た。噴霧乾燥装置には日本ビュッヒ製Ｂ−２９０を用いた。図９は、上記方法により形成された顆粒を、１０００倍に拡大して示すＳＥＭ写真である。図９のＳＥＭ写真により、顆粒の粒径は５０μｍ以下であることがわかる。
【０１２８】
次に、得られた顆粒を窒化ホウ素製のるつぼに入れた。かさ密度は約１７体積％であった。なお、かさ密度は、（スラリー形成の際に用いた金属化合物とそれらの比重から算出される体積）／（得られた顆粒を容器に充填した際の見かけ上の体積）×１００より計算した。ついで、当該るつぼを黒鉛抵抗加熱方式の電気炉に導入した。電気炉内を真空ポンプにより排気した後、室温から８００℃まで加熱し、８００℃において、純度が９９．９９９体積％の窒素を導入して圧力を１ＭＰａとした。さらに、毎時５００℃で１９００℃まで昇温し、１９００℃で２時間保持した。
【０１２９】
最後に、室温まで冷却された電気炉から取り出した焼成後粉末を、窒化珪素製乳鉢により紛砕した。
【０１３０】
上記工程により、表１に示される１０種類の材料比率に基づいて、１０種類の試料１〜１０を作成した。
【０１３１】
以下に、上記工程により作成した蛍光体の組成について説明する。表２には、上記試料の焼成後における蛍光体の元素組成を示す。
【０１３２】
【表２】
2009188274.tif 000004
【０１３３】
ここで、焼成工程の後に得られた粉末のＸ線回折パターンを調べたところ、αサイアロンが生成していることが判った。また、焼成後得られた粉末をるつぼから取り出し、乳鉢により軽く粉砕した。その後、レーザ回折法により粒度分布測定を行い、粒径を算出した。なお、測定装置にはＣＩＬＡＳ社製、Ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｅｒ  Ｎ８６を用いた。
【０１３４】
表３は、本実施例における、蛍光体の平均粒度分布測定の結果を示す。表３に示すように、本発明に係る方法により作成された蛍光体は、例えば樹脂に分散させて使用する場合に好適な１０μｍ〜２０μｍ程度の粒径を有することがわかる。
【０１３５】
【表３】
2009188274.tif 000005
【０１３６】
また、上記化合物の粒における、励起スペクトル特性および発光スペクトル特性を調べた。これは、近紫外から可視域までの発光波長を有する、ＬＥＤを励起光源とする蛍光体に、上記粒を適用するためである。その結果、本実施例の蛍光体における、各組成の励起スペクトルのピーク波長と、発光スペクトルのピーク波長とを表４に示す。
【０１３７】
【表４】
2009188274.tif 000006
【０１３８】
また、代表的な蛍光体の励起スペクトル（細線）と発光スペクトル（太線）とを図２に示す。このとき、本実施例により作成された試料８を用いて励起スペクトルおよび光スペクトルを調べた。これらの蛍光体は、近紫外領域において強い励起吸収をもち、５００ｎｍ近傍の青緑色の発光を有することがわかった。また、表４に示すように、試料８では、発光スペクトル半値全幅として、１１０ｎｍ以上のブロードな発光が得られることがわかった。
【０１３９】
次に、試料１〜１０において、波長４０５ｎｍの光において励起し、積分球を用いて全光束発光スペクトル測定をした。励起光には、波長４０５ｎｍを有する分光キセノンランプを用いた。その結果、発光スペクトルピークにおける量子効率（発光効率）は、表５に示すように、すべての試料において、高い発光効率が得られることがわかった。
【０１４０】
【表５】
2009188274.tif 000007
【０１４１】
以上の結果より、上記酸窒化物蛍光体では、近紫外から可視域の波長を有する励起光源からの光を、蛍光体の青緑色発光に非常に効率良く変換することが可能であることがわかった。
【０１４２】
また、上記工程のうち、スラリー調整工程と噴霧乾燥工程とを省略し、秤量混合工程からそのまま焼成工程に移った蛍光体（試料１１）を作成した。なお、この蛍光体は、スラリー調整工程と噴霧乾燥工程とを省略した以外は、実施例と同様の方法により作成された。また、得られた試料１１の蛍光体の粒度分布および、量子効率の測定をした。その結果、試料１１の平均粒径は１１５．３μｍ、発光効率は４５％であった。
【０１４３】
ここで、試料１〜１０において用いた粉末の測定結果と、試料１１において用いた粉末の測定結果とを比較する。
【０１４４】
まず、平均粒径においては、製造工程にスプレードライ工程を含む試料１〜１０では、粒径が２０μｍ以下であるのに対し、製造工程にスプレードライ工程を含まない試料１１では、粒径が１００μｍ程度となっている。このように、試料１〜１０程度の粒径であれば、樹脂等に分散させる場合に均一分散が可能であるが、試料１１の粒径は樹脂等に分散させる場合には粒径が大きすぎるため、沈降の問題が生じる。
【０１４５】
このように、粒径に違いが生じるのは、焼成工程において試料を電気炉に導入する際、試料１〜１０においては、図９に示すように、粒径が５０μｍ以下の顆粒状となっていることに起因する。
【０１４６】
すなわち、電気炉内において原料粉末が反応し、蛍光体粉末となる際に、試料１〜１０の場合は、顆粒径に律則された均一な粒径の蛍光体粉末となるが、試料１１の場合は単純に混合しているだけである。したがって、蛍光体粉末の粒径は、大きいものと小さいものが混在し、粒径分布は不均一となる。特に、試料１〜１０および試料１１の青緑色蛍光体は、母体が結晶構造の強固なαサイアロンであるために粉砕が困難である。また、粒径の大きいものと小さいものが混在しているものを、粉砕等により均一な粒度分布とするのはさらに困難である。
【０１４７】
仮に、強固な粉砕力により粒径を均一化しても、粉砕ダメージにより蛍光体粒子の発光効率は著しく低下してしまう。図１０には、試料１〜１０と試料１１との、粒度分布における一例を比較して示す。太線は試料１〜１０の粒度分布を、細線は試料１１の粒度分布を示す。図１０に示すように、実施例試料と比較して、比較例試料の方が蛍光体粒子の粒径が不均一であることがわかる。
【０１４８】
また、発光効率においても、試料１〜１０の方が、試料１１と比較して、高い量子効率を有している。すなわち、試料１〜１０が電気炉内において反応する際に、顆粒単位において反応する。したがって、蛍光体粒子は高い結晶性を有し、かつ粒径が均一となる。
【０１４９】
一方、試料１１では、粒径が不均一であり、かつ粗大粒子を含むため、焼成後の粉砕工程における粉砕ダメージが試料１〜１０よりも大きい。したがって、蛍光体粒子の結晶性が低下し、量子効率も低下する。特に、試料１〜１０において用いられた粉末の母体結晶であるαサイアロンは、強固な結晶構造を有するため、焼成後の粒径分布が不均一な場合は粉砕によるダメージが大きくなる。
【０１５０】
以下に、上記の作成方法により得られた蛍光体を用いた高輝度の発光装置について、本発明の実施例１〜６、および比較例１において説明する。
【０１５１】
【表６】
2009188274.tif 000008
【０１５２】
【表７】
2009188274.tif 000009
【０１５３】
〔実施例１〕
実施例１では、まず、図１に示すような発光装置を作成した。このとき、半導体装置に充填されるモールド樹脂３には、発光色が白色となるように選択された２種類の蛍光体が分散されている。なお、上記蛍光体は、表６に示す種類および混合比率において混合されている。
【０１５４】
実施例１では、青緑色蛍光体にはＣａｘ１Ｃｅｘ２（ＳｉＡｌ）１２（ＯＮ）１６を、また赤色蛍光体にはＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ２＋（０．８％）を用いて、シリコーン樹脂と混合した。このとき、青緑色蛍光体の元素比率は、表２の試料５であり、青緑色蛍光体と赤色蛍光体とシリコーン樹脂との重量比率は、４対１対２０である。このとき、実施例１における発光装置からは、図３に示すような発光スペクトルが得られた。
【０１５５】
また、本実施例１の発光装置からは、表７に示すように、発光光度１６２０ミリカンデラ、色度ｘ＝０．４５、ｙ＝０．３９、また平均演色性評価指数９０である、電球色の発光が得られた。
【０１５６】
このように、実施例１では、上記のように青緑色および赤色の蛍光体を用いるため、紫色から近紫外の励起光から高効率の発光により、従来にはない、自然な白色光を発光する高輝度の半導体の発光装置が得られた。
【０１５７】
〔比較例１〕
以下に、従来技術を用いた比較例１について説明する。比較例１では、青色蛍光体と、緑色蛍光体と、赤色蛍光体とを混合して白色ＬＥＤを作成した。
【０１５８】
ここで、青色蛍光体にはＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋を、緑色蛍光体にＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋を、赤色蛍光体には０．５ＭｇＦ２・３．５ＭｇＯ・ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋を用いて、２対１対３の重量比率において混合した。
【０１５９】
このとき、比較例１における発光装置からは、図８に示すような発光スペクトルが得られた。
【０１６０】
また、本比較例１の発光装置からは、表７に示すように、発光光度１１２０ミリカンデラ、また、色度ｘ＝０．３５、ｙ＝０．３７である昼白色の発光が得られた。ここで、演色性は、図８に示す発光スペクトルからも判るように赤色領域のスペクトル形状がシャープであるため、平均演色性評価指数が６０と低い値であった。
【０１６１】
このように、実施例１は、従来技術を用いた比較例１と比べて、発光強度は格段に高い。これは、発光効率の高い２種類の蛍光体により、白色スペクトルを得ているからである。
【０１６２】
また、実施例１では、個々の蛍光体のスペクトル幅が広いことにより、自然光に近い演色性が得られた。
【０１６３】
さらに、青緑色蛍光体の発光スペクトルにおける半値全幅が１１０ｎｍ未満である場合、白色のスペクトルの演色性は９０以上のものが得られなかった。したがって、高い演色性を得るためには、青緑色の蛍光体の発光スペクトルにおける半値全幅が１１０ｎｍ以上であることが望ましい。また、赤色蛍光体に関しても、従来技術を用いた比較例１のような半値全幅が狭い蛍光体を使用するより、本実施例１のように半値全幅が８０ｎｍ以上のものを用いることが望ましい。
【０１６４】
また、本実施例１において使用した酸窒化物蛍光体は、その駆動時において温度変化による発光効率の変動が小さい。このような特質を生かし、０℃〜１００℃という広い温度範囲において駆動した結果、従来の酸化物蛍光体を用いた白色ＬＥＤに比べて、色度の変化が１／６〜１／４であり、目視上ほとんど色調の変動のない半導体の発光装置が得られた。
【０１６５】
〔実施例２〕
本実施例２では、実施例１と同様に、図１に示すような発光装置を作成した。また、半導体装置に充填されるモールド樹脂３には、発光色が白色となるように選択された２種類の蛍光体が分散されている。なお、上記蛍光体は、表６に示す種類および混合比率において混合されている。
【０１６６】
さらに、実施例２においても、青緑色蛍光体にはＣａｘ１Ｃｅｘ２（ＳｉＡｌ）１２（ＯＮ）１６を、また赤色蛍光体にはＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ２＋（０．８％）を用いて、シリコーン樹脂と混合した。このとき、青緑色蛍光体の元素比率は、表２の試料３であり、青緑色蛍光体と赤色蛍光体とシリコーン樹脂との重量比率は、６対１対２０である。このとき、実施例２における発光装置からは、図４に示すような発光スペクトルが得られた。
【０１６７】
また、本実施例２の発光装置からは、表７に示すように、発光光度１７８０ミリカンデラ、色度ｘ＝０．４０、ｙ＝０．３９、また平均演色性評価指数９２である、温白色の発光が得られた。
【０１６８】
このように、実施例２においても、上記のような青緑色および赤色の蛍光体を用いるため、近紫外から可視域の励起光から高効率の発光により、従来にはない、高輝度の半導体の発光装置が得られた。
【０１６９】
また、本実施例２の場合も実施例１と同様に、従来技術を用いた比較例と比べて、発光強度は格段に高い。これは、発光効率の高い２種類の蛍光体により白色スペクトルを得ているからである。また、個々の蛍光体のスペクトル幅が広いため、自然光に近い演色性が得られた。
【０１７０】
さらに、本実施例２においても、物理的特質の類似した蛍光体を混合しており、かつ青緑蛍光体の製造工程において、スプレードライ工程が含まれる。上記工程が含まれることによって、蛍光体の粒径は、樹脂に分散させる場合に好適な大きさである、２０μｍ以下に揃えられる。したがって、本実施例２の発光装置では、樹脂中の蛍光体分散濃度が均一であり、半導体の発光装置内および半導体の発光装置間の発光色ばらつきが小さい。
【０１７１】
また、本実施例２において使用した酸窒化物蛍光体は、その駆動時において温度変化による発光効率の変動が小さい。このような特質を生かし、０℃〜１００℃という広い温度範囲において駆動した結果、従来の酸化物蛍光体を用いた白色ＬＥＤに比べて、色度の変化が１／６〜１／４であり、目視上ほとんど色調の変動のない半導体の発光装置が得られた。
【０１７２】
〔実施例３〕
本実施例３においても実施例１と同様に、図１に示すような発光装置を作成した。また、半導体装置に充填されるモールド樹脂３には、発光色が白色となるように選択された２種類の蛍光体が分散されている。なお、上記蛍光体は、表６に示す種類および混合比率において混合されている。
【０１７３】
さらに、実施例３においても、青緑色蛍光体にはＣａｘ１Ｃｅｘ２（ＳｉＡｌ）１２（ＯＮ）１６を、また赤色蛍光体にはＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ２＋（０．８％）を用いて、シリコーン樹脂と混合した。このとき、青緑色蛍光体の元素比率は、表２の試料１０であり、青緑色蛍光体と赤色蛍光体とシリコーン樹脂との重量比率は、６対１対４０である。このとき、実施例３における発光装置からは、図５に示すような発光スペクトルが得られた。
【０１７４】
また、本実施例３の発光装置からは、表７に示すように、発光光度１５５０ミリカンデラ、色度ｘ＝０．３８、ｙ＝０．３９、また平均演色性評価指数９５である、白色の発光が得られた。
【０１７５】
このように、実施例３においても、上記のような青緑色および赤色の蛍光体を用いるため、近紫外から可視域の励起光から高効率の発光により、従来にはない、高輝度の半導体の発光装置が得られた。
【０１７６】
また、本実施例３の場合も実施例１と同様に、従来技術を用いた比較例と比べて、発光強度は格段に高い。これは、発光効率の高い２種類の蛍光体により白色スペクトルを得ているからである。また、個々の蛍光体のスペクトル幅が広いため、自然光に近い演色性が得られた。
【０１７７】
さらに、本実施例３においても、物理的特質の類似した蛍光体を混合しており、かつ青緑蛍光体の製造工程において、スプレードライ工程が含まれる。上記工程が含まれることによって、蛍光体の粒径は、樹脂に分散させる場合に好適な大きさである、２０μｍ以下に揃えられる。したがって、本実施例３の発光装置では、樹脂中の蛍光体分散濃度が均一であり、半導体の発光装置内および半導体の発光装置間の発光色ばらつきが小さい。
【０１７８】
また、本実施例３において使用した酸窒化物蛍光体は、その駆動時において温度変化による発光効率の変動が小さい。このような特質を生かし、０℃〜１００℃という広い温度範囲において駆動した結果、従来の酸化物蛍光体を用いた白色ＬＥＤに比べて、色度の変化が１／６〜１／４であり、目視上ほとんど色調の変動のない半導体の発光装置が得られた。
【０１７９】
〔実施例４〕
本実施例４においても、実施例１と同様に、図１に示すような発光装置を作成した。また、半導体装置に充填されるモールド樹脂３には、発光色が白色となるように選択された２種類の蛍光体が分散されている。なお、上記蛍光体は、表５に示す種類および混合比率において混合されている。
【０１８０】
さらに、実施例４においても、青緑色蛍光体にはＣａｘ１Ｃｅｘ２（ＳｉＡｌ）１２（ＯＮ）１６を、また赤色蛍光体にはＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ２＋（０．８％）を用いて、シリコーン樹脂と混合した。このとき、青緑色蛍光体の元素比率は、表２の試料８であり、青緑色蛍光体と赤色蛍光体とシリコーン樹脂との重量比率は、１０対１対２０である。このとき、実施例４における発光装置からは、図６に示すような発光スペクトルが得られた。
【０１８１】
また、本実施例４の発光装置からは、表７に示すように、発光光度１８１０ミリカンデラ、色度ｘ＝０．３３、ｙ＝０．３６、また平均演色性評価指数９６である、昼白色の発光が得られた。
【０１８２】
このように、実施例４においても、上記のような青緑色および赤色の蛍光体を用いるため、近紫外から可視域の励起光から高効率の発光により、従来にはない、高輝度の半導体の発光装置が得られた。
【０１８３】
また、本実施例４の場合も実施例１と同様に、従来技術を用いた比較例と比べて、発光強度は格段に高い。これは、発光効率の高い２種類の蛍光体により白色スペクトルを得ているからである。また、個々の蛍光体のスペクトル幅が広いため、自然光に近い演色性が得られた。
【０１８４】
さらに、本実施例４においても、物理的特質の類似した蛍光体を混合しており、かつ青緑蛍光体の製造工程において、スプレードライ工程が含まれる。上記工程が含まれることによって、蛍光体の粒径は、樹脂に分散させる場合に好適な大きさである、２０μｍ以下に揃えられる。したがって、本実施例４の発光装置では、樹脂中の蛍光体分散濃度が均一であり、半導体の発光装置内および半導体の発光装置間の発光色ばらつきが小さい。
【０１８５】
また、本実施例４において使用した酸窒化物蛍光体は、その駆動時において温度変化による発光効率の変動が小さい。このような特質を生かし、０℃〜１００℃という広い温度範囲において駆動した結果、従来の酸化物蛍光体を用いた白色ＬＥＤに比べて、色度の変化が１／６〜１／４であり、目視上ほとんど色調の変動のない半導体の発光装置が得られた。
【０１８６】
〔実施例５〕
本実施例５においても、実施例１と同様に図１に示すような発光装置を作成した。また、半導体装置に充填されるモールド樹脂３には、発光色が白色となるように選択された２種類の蛍光体が分散されている。なお、上記蛍光体は、表６に示す種類および混合比率において混合されている。
【０１８７】
さらに、実施例５においても、青緑色蛍光体にはＣａｘ１Ｃｅｘ２（ＳｉＡｌ）１２（ＯＮ）１６を、また赤色蛍光体にはＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ２＋（０．８％）を用いて、シリコーン樹脂と混合した。このとき、青緑色蛍光体の元素比率は、表２の試料８であり、青緑色蛍光体と赤色蛍光体とシリコーン樹脂との重量比率は、５対０．５対８０である。このとき、実施例５における発光装置からは、図７に示すような発光スペクトルが得られた。
【０１８８】
また、本実施例５の発光装置からは、表７に示すように、発光光度１５３０ミリカンデラ、色度ｘ＝０．３２、ｙ＝０．３３、また平均演色性評価指数８９である、昼白色の発光が得られた。
【０１８９】
このように、実施例５においても、上記のような青緑色および赤色の蛍光体を用いるため、近紫外から可視域の励起光から高効率の発光により、従来にはない、高輝度の半導体の発光装置が得られた。
【０１９０】
また、本実施例５の場合も実施例１と同様に、従来技術を用いた比較例と比べて、発光強度は格段に高い。これは、発光効率の高い２種類の蛍光体により白色スペクトルを得ているからである。また、個々の蛍光体のスペクトル幅が広いため、自然光に近い演色性が得られた。
【０１９１】
さらに、本実施例５においても、物理的特質の類似した蛍光体を混合しており、かつ青緑蛍光体の製造工程において、スプレードライ工程が含まれる。上記工程が含まれることによって、蛍光体の粒径は、樹脂に分散させる場合に好適な大きさである、２０μｍ以下に揃えられる。したがって、本実施例５の発光装置では、樹脂中の蛍光体分散濃度が均一であり、半導体の発光装置内および半導体の発光装置間の発光色ばらつきが小さい。
【０１９２】
また、本実施例５において使用した酸窒化物蛍光体は、その駆動時において温度変化による発光効率の変動が小さい。このような特質を生かし、０℃〜１００℃という広い温度範囲において駆動した結果、従来の酸化物蛍光体を用いた白色ＬＥＤに比べて、色度の変化が１／６〜１／４であり、目視上ほとんど色調の変動のない半導体の発光装置が得られた。
【０１９３】
〔実施例６〕
以下に、実施例６について説明する。実施例６では、実施例１と同様に、青緑蛍光体にはＣａｘ１Ｃｅｘ２（ＳｉＡｌ）１２（ＯＮ）１６を、赤色蛍光体にはＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ２＋（０．８％）を用いて、シリコーン樹脂と混合した。このとき、青緑色蛍光体と赤色蛍光体とシリコーン樹脂との重量比率は４．５対１対２２である。
【０１９４】
実施例６では、発光装置からの発光スペクトルは、図４に示す実施例２における発光スペクトルと同様の発光スペクトルとなる様に調整した。その結果、発光光度１４７０ミリカンデラという、従来にはない高輝度の半導体の発光装置が得られた。
【０１９５】
しかしながら、実施例１の発光装置と比較すると、実施例６の輝度は低い。これは、蛍光体の作成工程において、スラリー調整工程と噴霧乾燥工程を省略したことに関係する。
【０１９６】
すなわち、上記工程を省略することにより、実施例６における試料の平均粒径は、１１５．３μｍであり、発光効率は４５％であった。したがって、試料１１の青緑色蛍光体の発光効率は低く、また試料１１の青緑色蛍光体では、平均粒径が１００μｍと粗大な粒子を含むため、青緑色蛍光体が沈降してしまったことに起因する。
【０１９７】
一方、実施例１では、物理的特質の類似した蛍光体を混合しており、かつ青緑蛍光体の製造工程において、粒径を樹脂に分散させる場合に好適な粒径に揃える効果をもつ、スプレードライ工程が含まれる。したがって、樹脂中の蛍光体分散濃度が均一であり、半導体の発光装置内および半導体の発光装置間の発光色ばらつきが小さい。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明の発光装置は、液晶ディスプレイ、携帯電話、および室内外広告等に利用される表示装置等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る蛍光体の励起・発光スペクトルの測定結果を示したグラフである。
【図３】本発明の一実施形態（実施例１）に係る発光装置における発光スペクトルを示したグラフである。
【図４】本発明の一実施形態（実施例２）に係る発光装置における発光スペクトルを示したグラフである。
【図５】本発明の一実施形態（実施例３）に係る発光装置における発光スペクトルを示したグラフである。
【図６】本発明の一実施形態（実施例４）に係る発光装置における発光スペクトルを示したグラフである。
【図７】本発明の一実施形態（実施例５）に係る発光装置における発光スペクトルを示したグラフである。
【図８】比較例１としての発光装置における発光スペクトルを示したグラフである。
【図９】本発明に係る発光装置の製造方法の噴霧乾燥段階を経て、顆粒状となった原料粉末のＳＥＭ画像である。
【図１０】本発明に係る発光装置の製造方法の噴霧乾燥段階を経た原料粉末と、該噴霧乾燥段階を経ていない原料粉末との粒度分布を示したグラフである。
【符号の説明】
【０２００】
２  発光装置
３  モールド樹脂
４  金属ワイヤ
５  Ｎ側電極
６  Ｐ側電極
７  発光素子
８  プリント配線基板
８ａ、８ｂ  電極部
９  樹脂枠
１５  接着剤
２０  青緑色蛍光体
２１  赤色蛍光体
【図１】
2009188274.tif 000010
【図２】
2009188274.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009188274.tif 000015
【図７】
2009188274.tif 000016
【図８】
2009188274.tif 000017
【図１０】
2009188274.tif 000018
【図９】
2009188274.tif 000019