JP2008308510A - 発光組成物及びこれを用いた光学装置並びにこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した発光輝度をもつ発光組成物及びこれを用いた光学装置、並びに、この光学装置を用いた表示装置を提供すること。
【解決手段】発光組成物２８は、表面が透明フッ素樹脂（ポリフッ化ビニリデン又はペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン））２７によって被覆された蛍光体２３を有する。蛍光体が硫黄を含む硫化物蛍光体である。光学装置は、上記発光組成物と、上記蛍光体を励起させる光を出射する光源とを有する。また、上記発光組成物の蛍光体を第１の蛍光体として、第２の蛍光体２１及び第３の蛍光体２２を有し、光源が紫外光を出射する光源２４ａであり、紫外光によって励起された第１、第２、第３の蛍光体から発光された蛍光が混合されて白色光を出射する光源装置２０ａとして構成される。表示装置は、複数の画素が配列された画素部を照射する上記光源装置を有し、光源装置は画素部をその背面から照射するバックライトである。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光体を有する発光組成物に関し、特に、ＥＬ発光素子、液晶バックライト用発光素子に使用される硫化物蛍光体の耐久性を向上させて安定した発光輝度を有する発光組成物、及び、この発光組成物を用いた光学装置、並びに、この光学装置を用いた表示装置に関する。

蛍光体は、古くから材料開発が進められており、その構成元素の種類や組成比に応じて発光波長帯が変化する発光材料であり、所望の発光波長帯をもつ蛍光体を選択することができ、酸化物、硫化物、窒化物等を主流としている。一般的に酸化物蛍光体、例えば、バリウム・アルミニウム酸化物（ＢＡＭ）を母体とする蛍光体）が主流であったが、昨今、輝度向上と広色域の要求により、例えば、ＳｒＧａ₂Ｓ₄、ＢａＡｌ₂Ｓ₄、ＣａＳ等の母体に、発光中心としてＥｕ等の希土類が添加された硫化物蛍光体が登場している。

蛍光体は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ（Liquid Crystal Display））、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence；電界発光）ディスプレイ等の、所謂ＦＰＤ（Flat Panel Display）と呼称される薄型の表示装置への応用が検討されている。

これらの表示装置は、通常、バックライト等の光源装置（白色光源）を有しており、光源装置として、これまで、冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）が使用されていたが、近年、小型（小占有面積）、低消費電力、高速応答性、長寿命等の特徴を有する発光ダイオード（ＬＥＤ（Light Emitting Diode））と蛍光体とを組み合わせて白色光を出射する光源装置（白色ＬＥＤ）が注目され有望視されている。

なお、以下、明細書の記載において、「黄色領域の蛍光を発光する蛍光体」を「黄色蛍光体」と略記し、「赤色領域の蛍光を発光する蛍光体」を「赤色蛍光体」と略記し、「緑色領域の蛍光を発光する蛍光体」を「緑色蛍光体」と略記する。

ＬＥＤを用いて白色光を出射する光源装置（白色ＬＥＤ）には、赤色光を出射する赤色ＬＥＤ、緑色を出射する緑色ＬＥＤ、青色光を出射する青色ＬＥＤの３つのＬＥＤのそれぞれによる青色光、赤色光、緑色光を混合することによって白色光を出射する第１の基本方式（例えば、後記の特許文献１を参照。）、青色ＬＥＤ又は紫外光〜近紫外光を出射する紫外ＬＥＤと蛍光体を組み合わせて白色光を出射する第２の基本方式が知られている。上記第２の基本方式には、以下の方式が知られている。

（１）青色光を出射する青色ＬＥＤによって黄色蛍光体（例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet））を励起して発光した黄色光と、青色ＬＥＤによる青色光とを混合することによって白色光を出射する（例えば、後記の特許文献２、特許文献１０を参照。）。

（２）青色ＬＥＤによって黄色蛍光体（例えば、ＹＡＧ）及び赤色蛍光体を励起して発光した黄色光、赤色光と、青色ＬＥＤによる青色光とを混合することによって白色光を出射する（例えば、後記の特許文献３を参照。）。

（３）青色ＬＥＤによって赤色蛍光体と緑色蛍光体を励起して発光した赤色光、緑色光と、青色ＬＥＤによる青色光とを混合することによって白色光を出射する（例えば、後記の特許文献１を参照。）。

（４）黄色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体を青色ＬＥＤと組合せ、青色ＬＥＤによって励起され発光した赤色光、緑色光、黄色光と、青色ＬＥＤによる青色光とを混合することによって白色光を出射する（例えば、後記の非特許文献１を参照。）。

（５）紫外光〜近紫外光を出射するＬＥＤによって３種類以上の蛍光体を励起して発光された赤色光、青色光、緑色光を混合することによって白色光を出射する（例えば、後記の特許文献４を参照。）。

（６）紫外光を出射する紫外ＬＥＤによって、従来、蛍光灯用に開発されたハロ燐酸塩等の蛍光体を励起して白色光を発光させる。

以上の各方式にはそれぞれ、長所、短所があり、例えば、上記（１）〜（４）の方式は、上記第１の基本方式に比較して、構造を単純にすることができ、ＬＥＤの駆動回路を簡潔にすることができ、また、前記（５）や（６）の方式に比較して、光源装置を構成する部材（例えば、蛍光体、樹脂、ＬＥＤチップ等）の紫〜近紫外光による劣化を抑制することができる。前記（１）〜（４）の方式は、各種用途に使用される照明装置や表示装置の白色照明を実現する光源装置に適していると考えられている。

青色ＬＥＤを用いる光源装置は、ＬＣＤのバックライト、装飾照明、懐中電灯、自動車のヘッドライト、医療用内視鏡の照明、外科手術用照明灯等の各種の用途に使用することが検討されている。

上記各種用途に使用される照明装置や表示装置の白色照明を実現する光源装置には、小型化、高輝度化、長寿命化、低価格化、低消費電力等が要求される。従って、例えば、蛍光体材料、封止用樹脂材料、コーティング用樹脂材料、ＬＥＤチップ材料等の光源装置を構成する各種材料の長期間にわたる、耐湿性、耐光性等の耐久性が要求される。

従来、ＬＥＤを用いて白色光を出射する光源装置に使用される蛍光体の耐湿性を向上させるために、様々な検討がなされている。

「電界発光素子及び蛍光体の製造方法」と題する後記の特許文献５に、以下の記載がある。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）はそれぞれ、特許文献５に記載の図１、図３であり、蛍光体の表面へのフッ素樹脂膜の形成を説明する図である。

図６（Ａ）の左側図に示す蛍光体８０と、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）の微粒子８１（粒径２０ｎｍ）とをボールミル装置内に投入し、このボールミル装置により、蛍光体８０の表面にフッ素樹脂の微粒子８１を均一に分散させる分散処理を行い、図６（Ａ）の中央図に示す如く、蛍光体８０の表面にフッ素樹脂の微粒子８１を均一に付着させる。

次に、このフッ素樹脂の微粒子８１が付着した蛍光体８０を、フッ素の融点（３２０℃）以上の温度、例えば４００〜７００℃で１０〜２０分間加熱することにより、蛍光体８０の表面に付着したフッ素樹脂の微粒子８１を融解させ、図６（Ａ）の右側図の示す如く、蛍光体８０の表面にフッ素樹脂膜８２を形成する。

上記のようにして、蛍光体８０の表面にフッ素樹脂膜８２を形成すれば、このフッ素樹脂膜８２にはピンホールが形成されることはなく、かつ、フッ素樹脂は吸水率が０．０１％と非常に小さく、防水性が高いため、蛍光体８０の防湿性を大幅に向上できる。

また、図６（Ｂ）に示す如く、蛍光体８０の表面に、先ず、無機酸化物からなる被膜８３を形成し、この被膜８３の表面にフッ素樹脂膜８２を形成することにより、フッ素樹脂膜８２が形成された蛍光体８０に電界がかかりやすいようにしておいてもよい。

「被覆蛍光体及び蛍光体の被覆処理方法及び被覆蛍光体を用いた電界発光灯」と題する後記の特許文献６に、以下の記載がある。

特許文献６の発明は、蛍光体の損傷が防止され、かつ耐湿性に優れた高輝度、長寿命の被覆蛍光体を安定かつ量産性よく得ることおよび高輝度、長寿命の電界発光灯を得ることを目的として提案されたもので、以下の特徴を有する。
（１）蛍光体粒子の表面に高温による劣化を防止すための第１の皮膜が形成され、その上に水分を遮蔽するための第２の皮膜が形成された被覆蛍光体。
（２）第１の皮膜が金属酸化物であり、第２の皮膜が窒化物である（１）項に記載の被覆蛍光体。
（３）透明電極と、背面電極との間に、（１）項に記載の被覆蛍光体をフッ素系樹脂バインダに分散した発光層と、高誘電体粉末をフッ素系樹脂バインダに分散した反射絶縁層とを積層配設した電界発光灯。

フッ素系樹脂バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン系共重合体などが好適する。また、前記フッ化ビニリデン系共重合体の共重合成分としては、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどの１種以上が使用できる。

「蛍光体粒子の外面の組成物を化学的に変性する方法、ランプの光束維持の改善方法、蛍光体粉末、及び蛍光体被覆組成物」と題する後記の特許文献７に、以下の記載がある。

特許文献７の発明は、蛍光体物質の個別の粒子を含む蛍光体粉末であり、それぞれの粒子の外面は、蛍光体物質の陽イオンが蛍光体物質陽イオンとは異なる陽イオンにより置換されている層である。より狭い態様においては、異なる陽イオンは、金属またはメタロイド、例えばアルミニウム、バリウム、カルシウム、ランタン、マグネシウム、ストロンチウム、イットリウム、亜鉛、チタン、タンタル、ホウ素、およびケイ素のイオンである。

「発光素子」と題する後記の特許文献８に、以下の記載がある。

特許文献８の発明の目的は、発光ダイオード及び蛍光層が設けられた耐用年数が向上した発光素子を提供することである。

この目的は、少なくとも１個の発光ダイオード及び蛍光層を設け、この蛍光体が、コーティングを有する少なくとも一つの蛍光体を具えることを特徴とする発光素子によって達成される。空気中の水分によって生じる劣化は、高密度の耐水フィルムを有する蛍光体粒子のコーティングによって防止される。

好適には、前記コーティングを、有機材料、無機材料及びガラス材料からなる群から選択する。更に好適には、前記有機材料を、ラテックス及びポリオルガノシロキサンからなる群から選択する。更に好適には、前記ガラス材料を、ホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩からなる群から選択する。更に好適には、前記無機材料を、酸化物、ホウ酸塩、リン酸塩及びこれら材料の組合せからなる群から選択する。

これら有機材料、ガラス材料及び無機材料は、蛍光体粒子に対して肉薄で水に対して不溶性のコーティングを形成し、そのコーティングは蛍光体と反応せず、且つ、ＵＶ放射、即ち、４１０−４５０ｎｍの波長を有する放射によって劣化されない。更に、コーティングは無色であり、従って、蛍光体の色の値に影響を及ぼさない。

図７は、特許文献８に記載の図１であり、発光素子を説明する図である。

図７に示すように、発光素子１０１は、最も簡単な場合において、ＵＶ放射又は青色光を発するダイオード１０３と、ダイオード１０３に設けられた蛍光層１０２とを具える。蛍光層１０２は、耐水コーティングを行った蛍光体１０４を有する透明層１０５を具える。透明層１０５の材料を、例えば、ポリアクリレート(polyacrylate)、ポリスチロール(polystyrol)、エポキシ樹脂(epoxide resin)、ポリプロピレン、ポリカーボネート又は他の一部の重合体とすることができる。

大量生産される製品のような発光素子１０１は、通常、エポキシ樹脂のレンズが成形されるエポキシハウジング１０６によって保護される。このレンズは、発光素子１０１からの光の案内を向上させる役割を果たす。蛍光層１０２を透明層１０５とエポキシハウジング１０６との間に設けてもよい。蛍光層１０２を、エポキシハウジング１０６の外側のコーティングとして設けることもできる。

これらの場合において、蛍光層１０２は、コーティングを設けた蛍光体１０４を具える蛍光体混合物(phosphor)を含む。他の実施の形態では、蛍光層１０２がエポキシ樹脂から形成され、蛍光体１０４にコーティングを設ける。特許文献８の実施の形態では、蛍光層１０２はエポキシハウジング１０６を形成する。

蛍光層１０２で使用される蛍光体を、例えば、酸化蛍光体、硫化蛍光体、アルミン酸蛍光体、ほう酸蛍光体、バナジン酸蛍光体又は珪酸蛍光体とする。蛍光体１０４の粒子は、肉薄で平坦な耐水層によって被覆される。耐水コーティングの層の厚さは、通常、０．００１−０．２μｍであり、従って、非常に薄いので、光子が、エネルギーをほとんど損失することなく層を通過することができる。

「発光装置とその製造方法」と題する後記の特許文献９に、以下の記載がある。

特許文献９の発明の形態であるＳＭＤ型発光ダイオードは凹部を有し、発光素子を封止するように、この凹部内に透光性部材であるエポキシ樹脂にアクリル樹脂にてマイクロカプセル化された蛍光体粒子が含有されてなる封止部材が充填されている。

特許文献９の発明に好適に用いられる透光性部材の具体的材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂など耐候性に優れた透明樹脂やガラス等が好適に用いられる。これらの透光性部材に、蛍光体粒子が透光性部材と異なる有機被膜により包囲された蛍光体マイクロカプセルが含有されている。

「発光装置」と題する後記の特許文献１０に、以下の記載がある。

特許文献１０の発明の特徴の１つは、半導体発光素子を囲むように配置された蛍光部材を透明樹脂材料で形成し、この蛍光部材に導体発光素子からの発光によって励起されて発光する蛍光物質を分散させて、蛍光物質の密度が基面からの高さに応じて連続的又はステップ的に変化しているようにした点にある。

また特許文献１０の発明において、蛍光部材の透明樹脂材料は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、非晶質ポリアミド樹脂又はフッ素樹脂であることが好ましい。これによって材料中に分散した蛍光物質が確実に発光するようになる。

「発光ダイオード」と題する後記の特許文献３に、透光性を有する耐湿材としての非透水性のガラスによって蛍光体を被覆することの記載がある。

以上が、ＬＥＤを用いて白色光を出射する光源装置における耐湿性、耐光性等の耐久性に関する従来技術に関する説明である。

「発光装置及び発光装置の製造方法」と題する後記の特許文献１１に、以下の記載がある。

図８は、特許文献１１に記載の図１であり、発光装置を説明する図である。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、それぞれ実施の形態１に係る発光装置１の横断面（発光装置１を主発光面に垂直な面で切った面）及び上断面（発光装置１を主発光面で切った断面）を示す概略図である。発光装置１の各部の詳細な説明に先立ち、この発光装置１の概要を示す。

発光装置１１５は、基板１１０と、基板１１０上に実装された半導体発光素子１１１と、この半導体発光素子を覆う蛍光部材１１２と、基板１１０上に蛍光部材１１２を囲むように配置された反射部材１１３と、蛍光部材１１２の上面を覆うように配置された光透過性部材１１４とを備えている。

この構成により、半導体発光素子１１１から放出された光の一部は、蛍光部材１１２を通過する際に蛍光体１２０により波長変換される。この波長変換された光と、波長変換されずに蛍光部材１１２を通過した光との混色により所望の色の光が得られる。この光は、反射部材１１３と光透過性部材１１４とにより所望の方向に集光または分光される（例えば、図８においては矢印１１６の方向）。

ここで、蛍光部材１１２は、蛍光体１２０と、樹脂１２１と、９０％以上が粒径１μｍ以上４８μｍ以下の光透過性の粒体１２２とを含んでいる。

樹脂１２１は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びフッ素樹脂から選択される一種かまたは２種以上の組合せかで構成されている。特にシリコーン樹脂は、弾性が大きく、発光素子を外力から保護でき、また耐熱性及び耐光性に優れるので、より好ましい。また製造時においても、シリコーン樹脂は、熱硬化時の粘度低下が小さく、熱硬化時に蛍光体１２０が沈降を防止するために好ましい。従って、２種以上の樹脂を組み合わせる場合でもシリコーン樹脂を主成分として選択することが好ましい。

この樹脂１２１は、蛍光部材１１２としての好適な粘度を得るためには、蛍光部材１１２中に３０ｃｍ³％以上含ませることが好ましい。但し、樹脂１２１は、他の構成部材（蛍光体１２０、光透過性粒体１２２）に比べれば耐熱性は低いため、蛍光部材１１２中の分量は、上限を設定することがより好ましい。具体的には、蛍光部材１１２中に、５２ｃｍ³％以下含ませることが好ましい。

以上より、樹脂は、蛍光部材１２に３０ｃｍ³％%以上５２ｃｍ³％以下含ませることが好ましい（ここで、例えば、密度が、１．０１ｇ／ｃｍ³のシリコーン樹脂を用いた場合は、蛍光部材1１２中に１４ｇ％以上２２ｇ％以下含ませることが好ましい）これにより、蛍光部材1１２の耐熱性が向上し、ひいては発光装置１１５全体の高寿命化を図ることができる。

尚、樹脂１２１としては、光硬化性または熱硬化性を有し、さらに光透過性を有すれば特に限定されない。熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線などの輻射によって硬化する樹脂、無機高分子、およびガラスを含むものでもよいし、これらに光安定剤などの添加剤が添加されていてもよい。なお、樹脂１２１としては、半導体発光素子１１１の発光ピーク波長における分光透過率が７０％以上であればより好ましい。

以上が、ＬＥＤを用いて白色光を出射する白色ＬＥＤにおける耐湿性、耐光性に関する従来技術に関する説明である。

なお、透明フッ素樹脂は広く知られている（例えば、後記の非特許文献２、非特許文献３を参照。）。

特開２００１−１８４９２１号公報（段落００２０〜００２３、段落００３８〜００４１） 特許第２９２７２７９号公報（段落００１９〜００２１） 特開２００４−１５２９９３号公報（段落０００７〜０００８、段落００２１、図１、図３） 特開２００４−８８０１１号公報（段落０００７〜００１０、段落００１４〜００１６、図１） 特開平０７−０７８６８３号公報（図１、図３、段落００１４〜００１６、段落００２３） 特開平０９−１０４８６３号公報（図３、段落００１４〜００２１、段落００２５、段落００３０） 特開平１０−１９５４２７号公報（段落００１６） 特開２００２−２２３００８号公報（段落０００６〜００１３、段落００２３〜００２４、段落００２８〜００２９、図１） 特開２００３−０４６１４１号公報（図１、段落０００７、段落００１９、段落００３５、段落００３７） 特開２００３−１４２７３７号公報（図１、段落００４１、段落００４６、段落００７５〜００７６） 特開２００６−２１０４９０号公報（図１、段落００１１〜００１４、段落００４１〜００４４） 広崎他、「照明用白色ＬＥＤ」、フジクラ技報、第１０９号、ｐｐ．１-４（２００５）（５．窒化物蛍光体を用いた白色ＬＥＤの発光特性） 中村他、「ラジカル重合で得られる先端的電子・光学向け材料としてのペルフルオロ透明樹脂の開発」、日本化学会誌、２００１、Ｎｏ．１２、ｐｐ．６５９−ｐｐ．６６８（６．ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）重合体の物性、７．ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）重合体の用途） 尾川他、「透明フッ素樹脂「サイトップ」−基本特性とパーフルオロジエンの重合速度に関する研究−」旭硝子研究報告、５５（２００５）ｐｐ．４７−ｐｐ．５１（２．サイトップの物性、３．サイトップの用途）

発光ダイオード（ＬＥＤ）素子と蛍光体とを組み合わせて白色光を出射する光源装置である白色ＬＥＤを、長時間にわたって安定して駆動させることを可能とするために、蛍光体の耐久性の改善は、白色ＬＥＤを構成する部材の耐久性の改善と共に、非常に重要である。蛍光体が温度、湿度、紫外線等によって変質又は分解してしまうと、その発光強度が劣化して、白色ＬＥＤの出射光の発光輝度が低下し、しかも、白色ＬＥＤの出射光の発光スペクトルも変化して、出射される白色光の色度が変化し、演色性が低下するという問題を生じてしまう。

従来、白色ＬＥＤの耐久性の対策のために、耐久性の高いと考えられている酸化物蛍光体、窒化物蛍光体の使用、耐久性向上のための対策を施した硫化物蛍光体の使用が検討されてきている。

硫化物蛍光体の輝度改善は著しいが、硫化物蛍光体における硫黄Ｓと金属Ｍとの結合ＭＳは、酸化物蛍光体における酸素Ｏと金属Ｍとの結合ＭＯや窒化物蛍光体における窒素Ｎと金属Ｍとの結合ＭＮの結合に比較して、酸や熱に弱いため、湿度、短波長光の照射、加熱等の因子によって、硫化物蛍光体は分解されて、硫黄化合物（Ｈ₂Ｓ、ＳＯ_x）を発生する。発生したガス状の硫黄化合物は、白色ＬＥＤを構成する金属部分の腐食を促進させる作用をもつ。

蛍光体が分散された封止樹脂によってＬＥＤ素子は覆われており、この封止樹脂によって、ガス状の硫黄化合物の拡散が抑制されるが、封止樹脂がガス透過性を有する場合、封止樹脂に気泡やクラックが存在する場合には、ガス状の硫黄化合物の拡散が、白色ＬＥＤを構成する金属部分に達する場合がある。例えば、この金属部分が無垢のＡｇである場合には、ガス状の硫黄化合物がＡｇと反応してＡｇ₂Ｓを生成し、Ａｇ表面の平滑性が低下し着色してしまい、Ａｇが光反射体として使用されている場合には、その反射効率が劣化し、白色ＬＥＤの光出射効率が低下してしまう。

硫化物蛍光体から発生する硫化物（この硫化物は金属を腐食させる等の悪影響を及ぼす。）を抑制して、硫化物蛍光体の耐久性を改善する対策として、（１）酸や熱等の外因に対する安定性を蛍光体自身に付与すること、（２）蛍光体の表面改質によって、蛍光体の表面への酸等の到達を阻止すると同時に、蛍光体の分解生成物を粒子近辺に封じ込めること等が考えられる。

従来、酸化物や窒化物等の無機化合物によって蛍光体粒子の表面に無機物被覆を形成することが検討されている。この無機物被覆を構成する無機化合物には、蛍光体の励起波長、蛍光波長に対して透明であることが要求されるため、材料が限定されてしまうこと、形成された無機物被覆は応力に「脆い」ため被覆膜に割れが発生すること等の問題がある。特に、無機ガラスによる無機被覆は脆性のため剥がれ、割れが生じやすく柔らかな有機被膜が望まれていた。

現在、封止樹脂としてはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が使用されているが、これらは、短波長（４００ｎｍ以下）領域に吸収を持ち、長期間の露光で封止樹脂は着色していまい、ＳｉＯ₂のような透明な無機酸化物と比較すると、封止樹脂の着色によって、ＬＥＤ素子から出射する光の原色の劣化を無視することができないという問題がある。

また、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の封止樹脂を使用して、封止樹脂中に蛍光体を分散させ封止しようとする場合、大気、湿度、腐食性ガス、反応性ガス等が外部から侵入して蛍光体と接触することを防止して、蛍光体の劣化を抑制するために、封止樹脂に気泡やクラックが存在しないようにする必要がある。

封止樹脂が僅かでも吸水(湿)性をもつ場合には、気泡を含んだ形で封止樹脂が硬化されてしまうという問題がある。硬化後の封止樹脂に含まれる気泡は、封止樹脂の機械的、熱的な劣化の要因となり、信頼性の低下原因となる。

短波長領域に透明性（高透過率）をもち、励起光の照射による劣化が少なく、ガス低透過性であり、硫化物蛍光体等の蛍光体の表面への良好な濡れ性を有する被覆用透明樹脂が望まれていた。封止樹脂の性能の改善とともに、蛍光体の表面に形成する被覆膜の性能向上によって、蛍光体の分解を抑制し分解生成物を抑制することが望まれていた。

本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、蛍光体とくに硫化物蛍光体の耐久性を向上させて硫化物の発生を抑制し、安定した発光輝度を有する発光組成物、及び、この発光組成物を用いた光学装置、並びに、この光学装置を用いた表示装置を提供することにある。

即ち、本発明は、蛍光体を有する発光組成物であって、前記蛍光体の表面が透明フッ素樹脂によって被覆され、前記透明フッ素樹脂がポリフッ化ビニリデン又は／及びペルフルオロエーテル系である発光組成物に係るものである。

また、本発明は、前記発光組成物と、前記蛍光体を励起させる光を出射する光源とを有する、光学装置に係るものである。

また、本発明は、前記光学装置が光源装置として構成され、この光源装置が、複数の画素が配列された画素部を照射する表示装置に係るものである。

また、本発明は、前記光学装置によって画素部が構成された表示装置に係るものである。

本発明の発光組成物によれば、前記蛍光体の表面が透明フッ素樹脂によって被覆され、前記透明フッ素樹脂がポリフッ化ビニリデン又は／及びペルフルオロエーテル系であるので、前記蛍光体の表面に被覆された不透湿性の透明な前記透明フッ素樹脂によって、水分（湿度）、ガスの透過が抑制され、前記蛍光体の特性劣化を抑制することができ、前記蛍光体が励起され発光される蛍光の強度の低下を抑制することができ、耐久性に優れ、安定した発光輝度を有する発光組成物を提供することができる。前記透明フッ素樹脂樹脂によって被覆された前記蛍光体が封止樹脂に封止された場合でも、仮に封止樹脂に気泡やクラックが含まれる場合でも、前記蛍光体が前記透明フッ素樹脂によって被覆されているので、前記蛍光体の特性劣化を抑制することができる。

本発明の光学装置よれば、前記発光組成物と、前記蛍光体を励起させる光を出射する光源とを有するので、前記発光組成物は、耐久性に優れ、安定した発光輝度を有し、前記発光組成物を、青色光を出射する青色光源、又は、近紫〜紫外光を出射するＬＥＤと組み合わせることによって、優れた性能を有する光源装置を実現することができる。

本発明の表示装置によれば、光学装置が光源装置として構成され、この光源装置が、複数の画素が配列された画素部を照射するので、前記発光組成物の特性劣化が抑制されており安定した表示を行うことができ、耐久性に優れ安定した輝度と色度を有する表示装置を提供することができる。

本発明の発光組成物では、前記ペルフルオロエーテル系樹脂がペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）である構成とするのがよい。この構成によれば、前記ペルフルオロエーテル系樹脂として、ペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）を使用して蛍光体表面を被覆するので、ペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）の優れた低吸水（湿）性、透明性等によって、湿度、短波長の光の照射による前記蛍光体の分解が抑制され、耐久性を向上させることができ、安定した発光輝度を有する発光組成物を提供することができる。

本発明の発光組成物では、前記蛍光体が硫黄を含む硫化物蛍光体である構成とするのがよい。この構成によれば、前記硫化物蛍光体は、湿度、水分、紫外線等によって劣化を生じ易いが、前記硫化物蛍光体の表面が、ポリフッ化ビニリデン又は／及びペルフルオロ系樹脂によって被覆されているので、湿度、短波長の光の照射による前記硫化物蛍光体の分解が抑制され、耐久性を向上させることができ、安定した発光輝度を有する発光組成物を提供することができる。

本発明の光学装置では、前記蛍光体を第１の蛍光体とし、第２の蛍光体を有し、前記光源が青色光を出射する青色光源であり、前記青色光によって励起された前記第１の蛍光体から発光された蛍光、前記青色光によって励起された前記第２の蛍光体から発光された蛍光、及び、前記青色光が混合されて白色光を出射する光源装置として構成されるのがよい。この構成によれば、前記第１の蛍光体は、耐久性に優れ、安定した発光輝度を有するので、耐久性に優れ安定した発光輝度と色度を有する白色光を出射することができ、優れた発光性能を有する光源装置として構成された光学装置を提供することができる。

また、前記第２の蛍光体の表面が、前記透明フッ素樹脂によって被覆されている構成とするのがよい。この構成によれば、前記第２の蛍光体として、湿度、水分、紫外線等に対して耐久性が小さい硫化物蛍光体等が使用される場合、前記第２の蛍光体の耐久性を向上させることができ、光学装置の信頼性を向上させることができる。

また、前記蛍光体を第１の蛍光体とし、第２の蛍光体及び第３の蛍光体を有し、前記光源が紫外光を出射する光源であり、前記紫外光によって励起された前記第１の蛍光体から発光された蛍光、前記紫外光によって励起された前記第２の蛍光体から発光された蛍光、及び、前記紫外光によって励起された前記第３の蛍光体から発光された蛍光が混合されて白色光を出射する光源装置として構成されるのがよい。この構成によれば、前記第１の蛍光体は、耐久性に優れ、安定した発光輝度を有し、耐久性に優れ安定した発光輝度と色度を有する白色光を出射することができ、優れた発光性能を有する光源装置として構成された光学装置を提供することができる。

また、前記第２の蛍光体、前記第３の蛍光体の少なくとも一方の蛍光体の表面が、前記透明フッ素樹脂によって被覆されている構成とするのがよい。この構成によれば、前記第２の蛍光体、前記第３の蛍光体の少なくとも一方の蛍光体として、湿度、水分、紫外線等に対して耐久性が小さい硫化物蛍光体等が使用される場合、前記第２の蛍光体の耐久性を向上させることができ、光学装置の信頼性を向上させることができる。

本発明の表示装置では、前記光源装置は前記画素部をその背面から照射するバックライトである構成とするのがよい。この構成によれば、この光源装置を液晶ディスプレイのような表示装置のバックライト装置として使用することができ、表示装置が置かれた環境の湿度等の環境によらず安定した輝度と色度を有し、優れた性能を有する表示装置を提供することができる。

また、前記光学装置によって前記画素部が構成された表示装置では、前記光源装置をバックライトとする構成とするのがよい。表示装置が置かれた環境の湿度等の環境によらず安定した輝度と色度を有し、優れた性能を有する表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明による実施の形態について詳細に説明する。

各種用途の照明装置として使用される光源装置として構成された光学装置には、安定した発光輝度と色度を保持することが要求され、温度、湿度等の変化する環境条件において、発光輝度と色度安定し演色性が一定に保持された白色光の出射が要求される。

一般に、光源装置は、常温常湿での信頼性試験に加えて、加温、加湿条件下での信頼性試験をクリアする必要がある。

本発明による発光組成物は、蛍光体を含み、この蛍光体の表面が透明フッ素樹脂によって被覆されている。この透明フッ素樹脂として、吸水性、透湿性の小さなポリフッ化ビニリデン(Polyvinylidinedifluoride、ＰＶＤＦ)、ペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）（perfluoropoly(4-vinyloxy-1-butene)、ｐｏｌｙ−ＢＶＥ）等が使用される。

蛍光体粒子の表面が耐水性、耐薬品性に優れた透明フッ素樹脂によって被覆されているので、水分、酸やアルカリ等の薬品、腐食性ガス等による蛍光体の分解反応が抑制され、蛍光体が保護されるので、励起光の蛍光体の照射によって発光する蛍光の低下を抑制することができる。

一般に、蛍光体と発光素子（ＬＥＤ）を組み合わせた光学装置では、蛍光体は封止樹脂中に分散されて封止されることが多い。このような場合でも、本発明では、蛍光体は透明フッ素樹脂樹脂によって被覆されているので、光学装置において、蛍光体が封止樹脂に封止されて使用される場合でも、仮に封止樹脂に気泡やクラックが含まれる場合でも、蛍光体が透明フッ素樹脂によって被覆されているので、蛍光体の特性劣化を抑制することができる。

蛍光体が、特に、硫黄を含む硫化物蛍光体である場合には、蛍光体単体では、水分、酸やアルカリ等の薬品、腐食性ガス等によって分解され易いが、蛍光体粒子の表面を、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）等の透明フッ素樹脂によって被覆して発光組成物を構成することによって、外部からの水分、酸やアルカリ等の薬品、腐食性ガス等と蛍光体との直接的な接触を抑制することができるので、蛍光体の変質又は分解を抑制することができる。

従って、上記発光組成物を、青色光を出射する青色光源、又は、近紫〜紫外光を出射するＬＥＤと組み合わせることによって、耐久性に優れ安定した発光輝度と色度を有する白色光を出射することができ、優れた発光性能を有する光源装置として構成された光学装置を実現することができる。

本発明による光源装置として構成された光学装置は、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）等の透明フッ素樹脂によって被覆された蛍光体粒子と、この蛍光体粒子を励起する励起光を出射する発光素子と、この発光素子を封止する封止樹脂とを有し、透明フッ素樹脂によって被覆された蛍光体粒子は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透明な封止樹脂中に分散されている。

以上説明した光学装置においては、蛍光体粒子は透明フッ素樹脂によって被覆されているので、外部からの水分、酸やアルカリ等の薬品、腐食性ガス等と蛍光体との直接的な接触を抑制することができるので、蛍光体の変質又は分解を抑制することができ、耐久性に優れ安定した発光輝度を有し優れた発光性能を有する光学装置を実現することができる。

また、上記のように、蛍光体の変質又は分解を抑制することができるので、封止樹脂が金属銀等からなる反射板（反射体）と接触する構成を有する場合でも、蛍光体の分解生成物によって生じる反射板（反射体）の反射率の低下を抑制することができ、光源装置の光出射効率の低下を抑制することができる。

なお、蛍光体粒子を励起する励起光を出射する発光素子として、青色光を出射する発光素子（青色ＬＥＤ）、又は、近紫〜紫外光を出射する発光素子（ＬＥＤ）が使用され、励起光によって所望の波長領域の蛍光を発光する蛍光体を、発光素子（ＬＥＤ）と組み合わせることによって、所望の色の光を出射する光源装置として構成された光学装置を実現することができる。

また、蛍光体粒子を励起する励起光を出射する発光素子として、青色光を出射する発光素子（青色ＬＥＤ）、又は、近紫〜紫外光を出射する発光素子（紫外ＬＥＤ）が使用され、単数又は複数種類の蛍光体が使用される。単数又は複数種類の蛍光体の少なくとも１種類の蛍光体は、ポリフッ化ビニリデン、ペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）等の透明フッ素樹脂によって被覆されている。

上記の単数又は複数種類の蛍光体と青色ＬＥＤとを組み合わせた光源装置（白色ＬＥＤ）では、上記の単数又は複数種類の蛍光体が励起され発光された蛍光と、青色ＬＥＤから出射する青色光の混合によって、白色光が出射される。

上記の複数種類の蛍光体と近紫〜紫外光を出射するＬＥＤとを組み合わせた光源装置（白色ＬＥＤ）では、複数種類の蛍光体が励起され発光され異なる波長領域の色を有する蛍光の混合によって、白色光が出射される。

図１は、本発明の実施の形態における、透明フッ素樹脂によって被覆された蛍光体を用いた光源装置（白色ＬＥＤ）として構成された光学装置を説明する断面図である。

本実施の形態による光源装置２０ａは、紫外ＬＥＤ素子（発光ダイオード）２４ａと、この発光素子２４ａを封止する透明樹脂２６と、及び、透明樹脂２６中に分散された赤色蛍光体２１、緑色蛍光体２２、青色蛍光体２３を有している。青色蛍光体２３と硫化物蛍光体が使用されている。青色蛍光体２３はその表面が透明フッ素樹脂（フッ素含有高分子）２７によって被覆され発光組成物２８を構成している。なお、赤色蛍光体２１、緑色蛍光体２２はそれぞれ単独で発光組成物を構成している。

より具体的に説明すると、光源装置２０ａは、凹部を有するレフレクタ（反射カップ）２５と、このレフレクタ２５の凹部内に配置された発光素子２４ａとを有し、この発光素子２４ａを封止するようにレフレクタ２５の凹部の内部は、赤色蛍光体２１、緑色蛍光体２２、発光組成物２８が分散された透明樹脂（封止樹脂）２６によって満たされている。封止樹脂として使用される透明樹脂２６として、エポキシ、シリコーン、ウレタンの他、様々の透明樹脂を用いることができる。

紫外ＬＥＤ２４は、例えば、ＧａＮ系半導体等によって構成される。紫外ＬＥＤ２４ａから出射された紫外光によって、赤色蛍光体２１、緑色蛍光体２２、青色蛍光体２３からそれぞれ発光する赤色領域の蛍光、緑色領域の蛍光、青色領域の蛍光は混合されて、光源装置２０ａから白色光が出射されるが、この白色光の色度は、透明樹脂２６に分散された赤色蛍光体２１、緑色蛍光体２２、青色蛍光体２３の混合比によって、任意に設定することができる。

本実施の形態による白色ＬＥＤ２０ａは、形態電話、ゲーム機器等の携帯型電子機器、及び、テレビジョン、パソコン等の液晶表示装置のための照明装置として使用される。図１には、面発光型の光源装置を示したが、砲弾型、端面発光型の光源装置とすることもできる。

本実施の形態では、発光組成物２８は、青色蛍光体２３とその表面に形成された透明フッ素樹脂２７から構成され優れた耐久性を有しているので、青色蛍光体２３の分解による特性劣化を抑制することができ、青色蛍光体２３から発光する青色領域の蛍光の強度の低下を抑制することができるので、安定した発光輝度と色度をもつ白色光を出射する光源装置２０ａ、及び、これを有する表示装置を実現することができる。

本実施の形態では、透明フッ素樹脂２７によって蛍光体２３の粒子を被覆することによって、湿度、水分、反応性ガス等と蛍光体の接触を抑制し、湿度、短波長光の照射、加熱等の因子によって、硫化物蛍光体が分解されて発生した腐食性ガス（例えば、硫黄化合物（Ｈ₂Ｓ、ＳＯ_x））を、透明フッ素樹脂の被覆によって阻止し、装置を構成する金属、例えば、銀等の金属との接触を抑制する。このような抑制を実現するには、透明フッ素樹脂２７として、エーテル結合を持つペルフルオロ透明樹脂（ペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）（ｐｏｌｙ−ＢＶＥ））、又は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、或いはこれらの混合物 が、好適である。

蛍光体への透明樹脂の被覆（コーティング膜）は、フッ素樹脂微粒子を蛍光体に付着させた後に加熱によってフッ素樹脂微粒子を溶融させ冷却する。また、Ｃ₆Ｆ₆（ヘキサフルオルベンゼン）等の溶剤処理によりフッ素樹脂を溶解する溶媒にフッ素樹脂を溶解させた溶液を用いて形成することができ、フッ素樹脂が溶媒に溶解された溶液中に蛍光体を分散させて、次に、加熱によって溶媒を除去して蛍光体の表面にフッ素樹脂膜を付着させることによって行うことができる。何れの場合にも、蛍光体がフッ素樹脂によって塊状となる場合には、粉砕して微粒化すればよい。

上記のｐｏｌｙ−ＢＶＥは、旭硝子社製の透明フッ素樹脂サイトップ（「サイトップ」は旭硝子社の商標登録）、サイトップ溶液ＣＴＸとして入手でき、これを使用できる。この透明フッ素樹脂は、非晶質フッ素樹脂であり、水吸収率（重量％）＜０．０１（６０℃水中、１週間）であり低水吸収率である。また、４００ｎｍ〜７００ｎｍ（２００μｍシート）において、可視光透過率（％）＞９５であり、２５０ｎｍ（２００μｍシート）において、紫外光透過率（％）＞９０であり、高い光透過率を有している。また、ガス透過係数は酸素、窒素に対して、それぞれ１．９×１０^-15、４．５×１０^-16（ｍｏｌ・ｍ／ｍ²・Ｓ・Ｐａ）である。

ＰＶＤＦとして、分子量３０００００の市販品を用いることができる。ＰＶＤＦを溶解する溶媒として、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルフォルムアミド）、ＤＭＡ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド）を使用することができる。ＰＶＤＦも低水吸収率を有している。

上記以外の透明フッ素樹脂として、テトラフルオロエチレンとエチレンとを含む共重合体、ビニリデンフロオライド系樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロジオキソールコポリマー（三井・デュポンフロロケミカル社、ＴＥＦ／ＰＤＤ）等を使用することができる。

なお、透明フッ素樹脂による被覆は、ＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ｍｎ、(Ｚｎ，Ｃｄ)Ｓ：Ａｇ、(Ｚｎ，Ｃｄ)Ｓ：Ａｇ，Ｃｌ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ、(Ｚｎ，Ｃｄ)Ｓ：Ｍｎ、ＣａＳ：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、（ＣａＢａＳｒ）Ｓ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、ＢａＡｌ₂Ｓ₄：Ｅｕ、（ＣａＳｒＢａ）Ｇａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、ＧａＬａ₂Ｓ₄：Ｃｅ、（ＭｇＳｒＢａ）Ｇａ₂Ｓ₄：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｇａ）₂Ｓ₄：Ｅｕ、Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ等のＳを含む蛍光体に好適に適用することができ、蛍光体の発光特性劣化を抑制することができる。

窒化物、酸化物、酸窒化物等の硫黄（Ｓ）を含まない蛍光体を透明フッ素樹脂で被覆してもよいことは言うまでもない。

また、透明フッ素樹脂で被覆される蛍光体は紫外線で励起されるものに限定されず、近紫外光、青色領域の光によって励起されるものであっても構わない。

図１に示す構成において、紫外ＬＥＤ２４ａに代えて青色光を出射する青色ＬＥＤを使用し、蛍光体として、この青色ＬＥＤによって励起され蛍光を出射する、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、青色蛍光体の少なくとも１種類を使用することもでき、使用される少なくとも１種類の蛍光体を、上述の透明フッ素樹脂で被覆して使用することができ、白色ＬＥＤを構成することができる。

蛍光体として、例えば、（１）黄色蛍光体、（２）赤色蛍光体及び緑色蛍光体、（３）黄色蛍光体及び赤蛍光体、（４）緑色蛍光体、黄色蛍光体及び赤色蛍光体の何れかを使用する構成としてそれぞれ、（１）青色光と黄色光、（２）青色光と赤色光及び緑色光、（３）青色光と黄色光及び赤光、（４）青色光と緑色光、黄色光及び赤色光の混色によって、白色光を出射する構成とすることができる。

図２は、本発明の実施の形態における、透明フッ素樹脂によって被覆された蛍光体を用いた光源装置として構成された光学装置を説明する断面図である。

本実施の形態による光学装置２０ｂは、近紫〜紫外光を出射する、又は、青色光を出射するＬＥＤ素子（発光ダイオード）２４ｂ、この発光素子２４ｂを封止する透明樹脂（封止樹脂）２６、及び、透明樹脂２６中に分散され封止された青色蛍光体２３を有している。図１に示す例と同じように、青色蛍光体２３は透明フッ素樹脂２７によって被覆されている。

ＬＥＤ素子２４ｂが近紫〜紫外光を出射するＬＥＤである場合、近紫〜紫外光によって青色蛍光体２３が励起され青色光が出射される。ＬＥＤ素子２４ｂが青色光を出射する青色ＬＥＤである場合、青色ＬＥＤから出射された青色光によって青色蛍光体２３が励起され青色蛍光が発生するが、青色ＬＥＤから出射された青色光、及び、青色蛍光体２３からの青色蛍光から、フィルタを用いて所望の波長領域の光が選択され、外部に出射される。

青色蛍光体２３は、例えば、透明フッ素樹脂２７によって被覆されている硫化物蛍光体が使用され、耐久性の高い青色光源として構成された光学装置を実現することができる。

図２に示す構成において、青色蛍光体２３に代えて、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体等のように所望の色の蛍光が出射される蛍光体を使用することもできる。ＬＥＤ素子２４ｂとして近紫〜紫外光を出射するＬＥＤを用いる場合、近紫〜紫外光によって蛍光体が励起され所望の色の蛍光が出射される。ＬＥＤ素子２４ｂとして青色光を出射する青色ＬＥＤを用いる場合、青色ＬＥＤから出射された青色光によって蛍光体が励起され所望の色の蛍光が発生するが、青色ＬＥＤから出射された青色光、及び、蛍光体からの所望の色の蛍光から、フィルタを用いて所望の波長領域の光が選択され、外部に出射される。ここで所望の色の蛍光が出射される蛍光体として例えば、透明フッ素樹脂２７によって被覆されている硫化物蛍光体が使用され、高い所望の色の光を出射する光源装置を実現することができる。

本実施の形態による光学装置は、単一色の光を出射する光源装置として構成され、モノクロ照明装置として使用される。図２には、面発光型の光源装置を示したが、砲弾型、端面発光型の光源装置とすることもできる。

図１、図２で説明した光源装置として構成された光学装置において、例えば、ＧａＮ系半導体によって構成された紫外ＬＥＤから出射された紫外光によって励起される赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体として、例えば、以下のものを使用することができる。

赤色蛍光体として、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＹＶＯ₄：Ｅｕ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ₄：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・Ｇｅ₂：Ｍｎ、ＣａＳｉＯ₃：Ｐｂ，Ｍｎ、Ｍｇ₆ＡｓＯ₁₁：Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｍｇ）₃（ＰＯ₄）₃：Ｓｎ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕを挙げることができる。

緑色蛍光体として、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｃｅ，Ｔｂ，Ｍｎ、Ｓｉ_6-zＡｌ_zＯ_zＮ_8-z：Ｅｕを挙げることができる。

青色蛍光体として、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、ＣａＷＯ₄、ＣａＷＯ₄：Ｐｂを挙げることができる。

なお、赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体はそれぞれ、１種類であってもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

また、上述の赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体を、透明フッ素樹脂で被覆して使用すると、蛍光体の耐久性を向上させることができる。

また、図１、図２で説明した光源装置として構成された光学装置において、青色ＬＥＤから出射された青色光によって励起される赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体として、例えば、以下のものを使用することができる。なお、以下の説明において、「ＭＥ」は、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選択された少なくとも１種類の元素、「Ｍ」は、Ｌｉ、Ｍｇ及びＣａからなる群から選択された少なくとも１種類の元素を意味し、「ＲＥ」は、Ｔｂ及びＹｂを意味する。

赤色蛍光体として、（Ｓｍ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆、ＭＥ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ、（Ｃａ,Ｅｕ）ＳｉＮ₂、（Ｃａ,Ｅｕ）ＡｌＳｉＮ₃を挙げることができる。

緑色蛍光体として、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｇａ₂Ｓ₄、（Ｍ：ＲＥ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂ （Ｏ，Ｎ）₁₆、（Ｍ：Ｔｂ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆、（Ｍ：Ｙｂ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆、Ｓｉ_6-zＡｌ_zＯ_zＮ_8-z：Ｅｕを挙げることができる。

黄色蛍光体として、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体粒子を挙げることができる。

なお、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体はそれぞれ、１種類であってもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

また、上述の赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体を、透明フッ素樹脂で被覆して使用すると、蛍光体の耐久性を向上させることができる。

図３は、本発明の実施の形態における、光源装置とこれを用いた表示装置の構成を説明する断面図である。

本実施の形態における表示装置１は、光学装置３としての液晶装置とを備え、この液晶装置に対する光源装置２をバックライト装置としている。

図３に示すように、光源装置２の透明樹脂によって構成される導光部７内には、例えば、ＧａＮ系ＬＥＤによる青色レーザー光を発生する青色ＬＥＤによる青色光源を覆うようにこの光源の表面に、多数の蛍光体粒子が分散された透明樹脂が塗布されて構成される白色ＬＥＤ、例えば、図１において説明したような面発光型白色ＬＥＤが、発光体６として設けられている。

導光部７を構成する樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂の他、様々の透明樹脂を用いることができる。また、発光体６を構成する青色光源の形状も、側面発光型（サイドエミッタータイプ）や砲弾タイプ等、様々な種類のものから適宜選択して用いることができる。

光源装置２の光学装置３に対向する最近接部には、拡散シート９が設けられている。この拡散シート９は、青色光源の出射光やこの出射光によって励起された各蛍光体からの蛍光を、光学装置３側へ面状に均一に導くものである。光源装置２の裏面側にはリフレクタ４が設けられており、更に、必要に応じてリフレクタ４と同様のリフレクタ５が、導光部７の側面にも設けられている。

光学装置３は、光源装置２の発光に対して変調を施すことにより所定の出力光を出力する液晶装置である。この光学装置３において、光源装置２に近い側から、偏向板１０と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）用のガラス基板１１及びその表面に形成されたドット状電極１２と、液晶層１３及びその表裏面に被着された配向膜１４と、電極１５と、電極１５上に形成された複数のブラックマトリクス１６と、このブラックマトリクス１６の間に設けられる画素に対応した第１カラーフィルタ（赤色フィルタ）１７ａ、第２カラーフィルタ（緑色フィルタ）１７ｂ、第３カラーフィルタ（青色フィルタ）１７ｃと、ブラックマトリクス１６及びカラーフィルタ１７ａ〜１７ｃと離れて設けられたガラス基板１８と、偏向板１９とが、この順に配置されている。

偏向板１０、１９は、特定の方向に振動する光を形成するためのものである。ＴＦＴガラス基板１１とドット電極１２及び電極１５は、特定の方向に振動している光のみを透過する液晶層１３をスイッチングするために設けられるものであり、配向膜１４が併せて設けられることにより、液晶層１３内の液晶分子の傾きが一定の方向に揃えられる。ブラックマトリクス１６により、各色に対応するカラーフィルタ１７ａ〜１７ｃから出力される光のコントラストの向上が図られている。これらのブラックマトリクス１６及びカラーフィルタ１７ａ〜１７ｃは、ガラス基板１８に取着される。

発光体６を構成する蛍光体のうち、青色領域の光によって励起され緑色領域の蛍光を発光する緑色蛍光体（青緑色蛍光体又は緑色蛍光体）としてアルカリ土類珪酸塩蛍光体が用いられる。青色領域の光によって励起される緑色蛍光体の例としては、Ｓｒ_xＢａ_2-xＳｉＯ₄：Ｅｕ（但し、０≦ｘ≦２である。）等が挙げられる。

発光体６を構成する蛍光体のうち、青色領域の光によって励起され赤色領域の蛍光を発光する赤色蛍光体の例としては、窒化物蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ等が挙げられる。

また、赤色蛍光体として、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕの他に硫化物蛍光体等を使用することができる。

本実施形態におけるように、表示装置１等の内部で光源装置２を構成するにあたって、全ての色をＬＥＤ等の直接駆動型光源によって得る構成を回避することによって、光源装置２の駆動回路を簡潔化することができること、近紫外光〜紫外光を励起光として用いる構成を回避することによって、周辺部材（樹脂やＬＥＤチップ等）の近紫外光〜紫外光による劣化を抑制することができること等に加えて、優れた発光特性を有する発光組成物３８により、光源装置２の光学特性向上を図ることができる。

以上説明した構成による光源装置２においては、青色光源から出射する青色領域の光、この青色領域の光によって緑色蛍光体が励起され発光する緑色領域の蛍光、及び、上記青色領域の光によって赤色蛍光体が励起され発光する赤色領域の蛍光の混合によって、光源装置２全体から出射される白色色度が規定され、目的とする色に対応する光の出力が可能である。

本実施形態の光源装置２、表示装置１では、蛍光体粒子の表面が透明フッ素樹脂によって被覆され、この被覆された蛍光体は導光部７を構成する透明樹脂（封止樹脂）によって封止されているため、蛍光体は封止樹脂及び表面を被覆している透明フッ素樹脂によって二重に保護されており、蛍光体と大気中の水分との反応を抑制することができ、蛍光体の湿度による特性劣化を抑制して耐湿性を向上させることができ、白色ＬＥＤを液晶装置３のバックライトとして安定した表示を行うことができる高信頼性の表示装置を実現することができる。

図４は、本発明の実施の形態における、発光組成物の信頼性評価の試験片の作成例と信頼性試験方法を説明する図であり、図４（Ａ）は発光組成物の信頼性評価の試験片の作成例を説明する図、図４（Ｂ）は信頼性試験方法を説明する図である。

図４（Ａ）に示すように、発光組成物の信頼性評価の試験片を作製する。先ず、透明フッ素樹脂によって蛍光体粒子の表面を被覆する。この被覆は、透明フッ素樹脂が溶媒に溶解された樹脂溶液に蛍光体粒子を混練りした後、加熱して溶媒を蒸発除去して乾燥物を作成し、乾燥物を粉砕して微粒化する。被覆は、透明フッ素樹脂の微粒子と蛍光体粒子を混合して、蛍光体粒子の表面に透明フッ素樹脂を付着させた後、蛍光体粒子の表面に付着された透明フッ素樹脂を加熱によって融解させることによって、行うこともできる。

透明フッ素樹脂として、上述の旭硝子社製サイトップの溶液を用いた。この樹脂は４０５ｎｍ近傍ではほぼ１００％の過率を持つため、励起光（４０５ｎｍ）の吸収は無視できる。ガス透過係数は酸素、窒素に対して、それぞれ１．９×１０^-15、４．５×１０^-16（ｍｏｌ・ｍ／ｍ²・Ｓ・Ｐａ）である。また、市販のＰＶＤＦ（分子量３０００００）を用いた。

次に、透明フッ素樹脂によって被覆された蛍光体粒子を封止用樹脂に分散させる。封止用樹脂として、例えば、エポキシ樹脂を使用する。被覆された蛍光体粒子が分散された封止用樹脂を、鏡面研磨した後にアセトン洗浄された銀（Ａｇ）片上に塗布して、これを加温して塗布膜を加熱硬化させる。以上のようにして、試験片を作製する。なお、比較例の試験片として、蛍光体粒子を汎用エポキシ樹脂に分散させたものを銀片上に塗布して試験片を作成した。

図４（Ｂ）に示すように、温度４０℃、湿度６０％ＲＨ（Relative Humidity）の環境下で、試験片に４０５ｎｍのレーザー光（１００ｍＷ／ｃｍ²）を１００時間照射する。透明フッ素樹脂による蛍光タ粒子の表面の被覆の効果の確認は、銀片の硫黄系ガスによる変色と、硫化銀の還元による電気量評価によって行った。試験片から塗布膜（封止用樹脂による膜）を剥離して、Ａｇの還元量を求めこれから反応硫黄（Ｓ）量の相対値を求め、これを信頼性試験結果の評価尺度とする。

以下、発光組成物の信頼性評価の結果について説明する。

比較例
２液混合タイプの市販のエポキシ樹脂（コニシ社の市販品エポキシ樹脂「商品名：クイック５」（型番＃１６１３１））１ｇとＢａＡｌ₂Ｓ₄蛍光体粒子（平均粒径１２μｍ：高純度化学株式会社）０．２０ｇを混練りし、鏡面研磨した銀片（ＪＩＳ Ｈ ２１４１「銀地金」で規定されている純度９９．５％以上であり、厚さ３ｍｍ、直径１５ｍｍφ）上に塗布し、４０℃で約２時間、加熱硬化を行い、評価用サンプル（比較試験片）を作成した。膜厚は約２００μｍであった。

実施例１
フッ素樹脂溶液（旭硝子社製サイトップ１０ｗｔ％溶液（型番ＣＴＬ−８０９Ｍ）とＢａＡｌ₂Ｓ₄蛍光体粒子を混練し、１００℃で約２時間、加熱して溶媒（ペルフルオロトリブチルアミン）を蒸発除去して表面が被覆された乾燥体を得た。次に、この乾燥体を、比較例と同仕様のエポキシ樹脂に混練し、比較例と同仕様の銀片上に塗布し、比較例と同じ条件で加熱硬化を行い、評価用サンプル（試験片１）を作成した。蛍光体粒子に形成されたサイトップによる被膜厚さは約１μｍ、銀片上に形成されたエポキシ樹脂と蛍光体の混合インクの塗布膜厚は約２２０μｍであった。

実施例２
ＰＶＤＦ（分子量300000）粉末のＤＭＦ溶液（濃度１０ｗｔ％）とＢａＡｌ₂Ｓ₄蛍光体粒子を混練し、次に、１００℃で約２時間、加熱してＤＭＦを蒸発除去して乾燥体を得て、次に、この乾燥体を比較例と同仕様のエポキシ樹脂に混練りし、比較例と同仕様の鏡面研磨した銀片上に塗布し、比較例と同じ条件で加熱硬化を行い、評価用サンプル（試験片２）を作成した。蛍光体粒子に形成されたＰＶＤＦによる被膜厚さは約１μｍ、銀片上に形成された塗布膜厚は約２４０μｍであった。

なお、比較例、実施例１、実施例２における作業は全て、乾燥空気（Ｎ₂：Ｏ₂＝８０：２０）内で行った。

比較例、実施例１、実施例２の各試験片を温度４０℃、湿度６０％の環境下において、ＧａＮ系ＬＥＤによる青色レーザー光（中心波長４０５ｎｍ）を１００時間照射した（照射強度１００ｍＷ／ｃｍ²）。光照射後、エポキシ樹脂を銀片から剥がした。この剥がされた銀片を、ガラス製の電解槽にＫＣｌ０．１Ｎ水溶液を１００ｍｌ導入した電解液に陰極として浸漬固定し、銀塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極（北斗電工製 ＲＸ−１００）を基準として、１００μＡ／ｃｍ²で定電流還元した。このとき還元初期にはＡｇ₂Ｓ＋ｅ→２Ａｇ＋Ｓ^2-の反応が０．７Ｖ付近に現れ、Ａｇ₂Ｓがすべて消費されると陰極電位は１.２〜１．３Ｖに変化する。０．７Ｖに現れた定電位域の時間をｔ（ｓ）、銀片の面積をＳ（ｃｍ²）とすると、ｉ（電流値）、Ｍ（Ａｇ₂Ｓ分子量２３７．８ｇ／ｍｏｌ）、Ｓ（面積）、ｎ（反応電子数２）、Ｆ(ファラデー定数９．６４８９×１０⁴Ｃ／ｍｏｌ)、ρ（Ａｇ₂Ｓ密度７．３２６ｇ／ｃｍ³）、Ｃ（定数１７．６）の値を用いて、Ａｇに反応したＳの量Ｔは、Ｔ＝（ｉ×ｔ×Ｍ／Ｓ×ρ×ｎ×Ｆ）×１０＝Ｃ×ｉ×ｔ／Ｓ×１０^-4となる。当式からＴを求め、反応硫黄量に比例する値とした。この値を相対値（比較例を基準）として表した値が図５のＡｇ還元電荷量である。

図５は、本発明の実施例における、発光組成物の信頼性試験の結果例を説明する図であり、比較例（エポキシ樹脂によって蛍光体が封止された塗膜）、実施例１（透明フッ素樹脂によって被覆された蛍光体が封止された塗膜）、実施例２（ＰＶＤＦによって被覆された蛍光体が封止された塗膜）における被覆効果を示している。

図５に示すように、試験片は上述の青色レーザー光によって照射され、銀片は硫化されて、比較試験片では褐色に、試験片１及び試験片２では薄茶色に変化した。また、試験片における反応硫黄量の尺度を与えるＡｇ還元電荷量（比較試験片における値を１．００とする相対値で示す。）は、実施例１での試験片１において０．１１、実施例２での試験片２において０．１４であった。反応硫黄量はそれぞれ、実施例１での試験片１では、比較例の約９分の１であり、実施例２での試験片２では、比較例の約７分の１であると評価でき、青色レーザー光とＢａＡｌ₂Ｓ₄蛍光体粒子との反応が生起して、この結果、銀が硫化されることを抑制する被覆効果は、ＰＶＤＦ、ペルフルオロエーテル系樹脂（サイトップ）の順に大きくなっていることが明らかである。

即ち、硫化物蛍光体を上記のようなエポキシ樹脂で封止するよりは、予め、ＰＶＤＦ、ペルフルオロカーボン樹脂のような透明フッ素樹脂によって被覆された硫化物蛍光体を、上記のようなエポキシ樹脂で封止することによって、銀の硫化の抑制をより図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ペルフルオロエーテル系の透明フッ素樹脂、又は、ＰＶＤＦによって被覆された蛍光体では、エポキシ樹脂によって封止された硫化物蛍光体に比較して、蛍光体の劣化に起因して生じる、銀の硫化量が少なく、硫化物蛍光体の分解が抑制されていることが明らかである。

即ち、本発明によれば、硫化物蛍光体を、ペルフルオロエーテル系の透明樹脂、又は、ＰＶＤＦ樹脂によって被覆することによって、蛍光体の耐久性を向上させることができ、蛍光体の分解作用によって生じる腐食性ガスによって、ＬＥＤ素子に使用されている銀などの金属部の腐食を抑制することができ、ＬＥＤ素子の信頼性を向上させることができる。

以上、本発明に係る発光組成物及びこれを用いる光源装置として構成された光学装置の実施の形態及び実施例を説明したが、実施の形態において示した、構成、使用材料等は一例に過ぎず、実施例において示した、使用材料、処理時間及び重量等の数値的条件は一例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法形状及び配置関係も概略的なものである。即ち、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。

例えば、実施形態において、光源装置内の青色光源としてＬＥＤを用いる場合を例として説明したが、他の発光体を青色光源として用いる構成とすることもできる。

また、実施形態において、光源装置の例として、紫外光光源又は青色光源を有する例について説明したが、紫外光光源及び青色光源の両方を有し、これらの両光源によって蛍光体が励起される構成をとることも可能である等、種々の変更及び変形が可能である。

以上説明したように、本発明によれば、各種の用途に好適に使用することができる発光組成物を提供することができ、この発光組成物を用いることによって、安定した発光輝度をもつ光を出射する光源装置として構成された光学装置及びこれを有する表示装置を提供することができる。

本発明の実施の形態における、透明フッ素樹脂によって被覆された蛍光体を用いた白色ＬＥＤを説明する断面図である。 同上、透明フッ素樹脂によって被覆された蛍光体を用いた光学装置を説明する断面図である。 同上、光源装置とこれを用いた表示装置の構成を説明する断面図である。 同上、発光組成物の信頼性評価の試験片の作成例と信頼性試験方法を説明する図である。 同上、発光組成物の信頼性試験の結果例を説明する図である。 従来技術における、蛍光体の表面へのフッ素樹脂膜の形成を説明する図である。 同上、発光素子を説明する図である。 同上、発光装置を説明する図である。

符号の説明

１…表示装置、２…光源装置、３…光学装置、４…リフレクタ、５…リフレクタ、
６…発光体、７…導光部、９…拡散シート、１０…偏向板、１１…ＴＦＴガラス基板、
１２…ドット電極、１３…液晶層、１４…配向膜、１５…電極、
１６…ブラックマトリクス、１７ａ…第１カラーフィルタ、
１７ｂ…第２カラーフィルタ、１７ｃ…第３カラーフィルタ、１８…ガラス基板、
１９…偏向板、２０ａ…光源装置（白色ＬＥＤ）、２０ｂ…光学装置、
２１…赤色蛍光体、２２…緑色蛍光体、２３…青色蛍光体、２４a…紫外ＬＥＤ、
２４ｂ…ＬＥＤ、２５…リフレクタ、２６…透明樹脂、２７…透明フッ素樹脂、
２８…発光組成物

Claims (12)

1. 蛍光体を有する発光組成物であって、前記蛍光体の表面が透明フッ素樹脂によって被覆され、前記透明フッ素樹脂がポリフッ化ビニリデン又は／及びペルフルオロエーテル系樹脂である発光組成物。
2. 前記ペルフルオロエーテル系樹脂がペルフルオロポリ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）である、請求項１に記載の発光組成物。
3. 前記蛍光体が硫黄を含む硫化物蛍光体である、請求項１に記載の発光組成物。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発光組成物と
   前記蛍光体を励起させる光を出射する光源と
   を有する、光学装置。
5. 前記蛍光体を第１の蛍光体とし、第２の蛍光体を有し、前記光源が青色光を出射する青色光源であり、前記青色光によって励起された前記第１の蛍光体から発光された蛍光、前記青色光によって励起された前記第２の蛍光体から発光された蛍光、及び、前記青色光が混合されて白色光を出射する光源装置として構成された、請求項４に記載の光学装置。
6. 前記第２の蛍光体の表面が、前記透明フッ素樹脂によって被覆されている、請求項５に記載の光学装置。
7. 前記蛍光体を第１の蛍光体とし、第２の蛍光体及び第３の蛍光体を有し、前記光源が紫外光を出射する光源であり、前記紫外光によって励起された前記第１の蛍光体から発光された蛍光、前記紫外光によって励起された前記第２の蛍光体から発光された蛍光、及び、前記紫外光によって励起された前記第３の蛍光体から発光された蛍光が混合されて白色光を出射する光源装置として構成された、請求項４に記載の光学装置。
8. 前記第２の蛍光体、前記第３の蛍光体の少なくとも一方の蛍光体の表面が、前記透明フッ素樹脂によって被覆されている、請求項７に記載の光学装置。
9. 請求項５から請求項７の何れか１項に記載の光源装置を有し、この光源装置は、複数の画素が配列された画素部を照射する表示装置。
10. 前記光源装置は前記画素部をその背面から照射するバックライトである、請求項９に記載の表示装置。
11. 請求項４に記載の光学装置によって画素部が構成された表示装置。
12. 請求項５から請求項７の何れか１項に記載の光源装置をバックライトとする、請求項１１に記載の表示装置。

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