JP4337468B2 - 発光装置及び照明装置ならびに画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は発光装置に関し、詳しくは、電力源により紫外光から可視光領域の光を発光する第１の発光体と、その紫外光から可視光領域にある光を吸収し長波長の可視光を発する母体化合物が発光中心イオンを含有する蛍光体を有する波長変換材料としての第２の発光体とを組み合わせることにより、使用環境によらず演色性が良く、かつ、高強度の発光を発生させることのできる発光装置に関する。

近年に開発された低電圧で発光強度の高い半導体発光素子である窒化ガリウム（ＧａＮ）系の発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の光源に対し、波長変換材料としての蛍光体を組み合わせた白色発光の発光装置が、消費電力が小さく長寿命であるという特徴を活かして画像表示装置や照明装置の発光源として提案されている。

例えば、特開平１０−２４２５１３号公報において、この窒化物系半導体のＬＥＤ又はＬＤチップを使用し、蛍光体としてイットリウム・アルミニウム・ガーネット系を使用することを特徴とする発光装置が示されている。これは、半導体の青色光源と蛍光体の黄色発光を組み合わせて白色光を発光させる場合の蛍光体の使用に関するものである。

また、特開２００３−１１０１５０号公報においては、同様に、［青色＋黄色］の混色による白色光を発光させる方法として、ＧａＮ系の近紫外光源と、５５０ｎｍ以上６００ｎｍ未満に発光ピークを持つ蛍光体と４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ蛍光体と組み合わせることが記載されている。前者の蛍光体として（Ｓｒ_(1-a-b-x)Ｂａ_aＣａ_bＥｕ_x）₂ＳｉＯ₄（但し、０≦ａ≦０．３、０≦ｂ≦０．８、０＜ｘ＜１）が、後者の蛍光体としてＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺等が挙げられているが、前者の蛍光体は黄色発光を目的とした蛍光体であり、主として斜方晶Ｓｒ₂ＳｉＯ₄を結晶母体とするものが想定されており、Ｓｒが２価サイトの大部分を占めるＳｒ_1.76Ｂａ_0.2Ｅｕ_0.04ＳｉＯ₄のみが記載されている。

しかしながら、これらの［青色＋黄色］の混色による白色光発光法は、高い演色性が決して得られないという問題点があった。そのため、本半導体のＬＥＤやＬＤからの近紫外光を受け、青色、赤色、緑色にそれぞれ発光する蛍光体を組み合わせたり、青色ＬＥＤからの青色光を受け、緑色、赤色にそれぞれ発光する蛍光体を組み合わせたりして、演色性の高い白色光を発光させるための、蛍光体の提案がなされている。

例えば、ＷＯ００／３３３８９号公報においては、白色や緑色の照明を目的として、青色ＬＥＤ等からの青色光（例えば、４５０−４７０ｎｍ付近の光）を受け、緑色に発光する蛍光体Ｂａ₂ＭｇＳｉ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺が示されており、米国特許第６，２７８，１３５号
明細書においては、ＬＥＤ等からの、特に３５０−４００ｎｍ付近の近紫外光を受け、緑色に発光する蛍光体Ｂａ₂ＭｇＳｉ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺等が示されているが、いずれも具体的な
組成範囲が記載されていない。

また、照明や表示に極めて重要な一要素である蛍光体の演色性は、太陽光で照らされた物体の色の見え方に対し、蛍光体が発する光で照らされた物体の色の見え方がどの程度近いかを表す尺度であるが、例えば、青色、緑色、赤色の蛍光体を混合して白色光とする場合、それぞれ５１０−５５０ｎｍ付近と６００−６３０ｎｍ付近にピークトップを持つ緑色と赤色の発光ピークの間に大きな谷間があるために、青色、緑色、赤色の合成による白色光のスペクトルは、５６０−５９０ｎｍの黄色の領域が谷間となってしまい、その領域
に谷間のない太陽光スペクトルと一致させることができず、このことが、青色、緑色、赤色混合系蛍光体の白色光の演色性が低い原因の一つとなっていた。

上述のＢａ₂ＭｇＳｉ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺の中でも、従来良好とされてきたＢａ_1.98Ｅｕ_0.02
ＭｇＳｉ₂Ｏ₇においては、発光ピークの半値幅が小さく、かつ、ピーク波長が約５０５ｎｍと低いため、白色としての演色性が不十分であり、その強度は小さく、かつ、青緑色の発光となっているので、緑色光としても不十分であった。従って、この蛍光体を第２の発光体として組み合わせたような発光装置では、白色光としても緑色光としても満足できるものでなく、ディスプレイやバックライト光源、信号機などの発光源としてさらなる改良が求められていた。
特開平１０−２４２５１３号公報 特開２００３−１１０１５０号公報 ＷＯ００／３３３８９号公報 米国特許第６，２７８，１３５号明細書

本発明は、前述の従来技術に鑑み、発光強度が高い発光装置を開発すべくなされたものであって、従って、本発明は、製造が容易であると共に、高い演色性を与え、発光強度が高いダブル発光体型発光装置を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、３５０−４８０ｎｍの光を発生する第１の発光体と、当該第１の発光体からの光の照射によって可視光を発生する第２の発光体とを有する発光装置において、上記第２の発光体として下記特定の化学組成を有する結晶相を含有する蛍光体を用いると、前記蛍光体が３５０−４８０ｎｍ付近の光の照射を受け、緑色の発光ピークの半値幅が大きくなり、緑色の発光ピークが長波長側にシフトし、黄色の領域の強度を増大させることになるので、演色性が向上する傾向にある、つまり、高い演色性を与え、緑色可視光として強度の大きな発光を起こす結果、前記目的を達成できること、具体的には、Ｂａ₂ＭｇＳｉ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺蛍光体において、特定のＥｕモ
ル比であるＢａ₂ＭｇＳｉ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺蛍光体を用いると、青緑色光が純緑色に近づき、
その発光強度が高くなり、かつ、半値幅が大きくなり、ピーク強度に対する黄色領域の強度の割合が増大し、高い演色性を与える緑色として強度の大きい発光体となることを見いだし、本発明に到達した。

即ち、本発明は、３５０−４８０ｎｍの光を発生する第１の発光体と、当該第１の発光体からの光の照射によって可視光を発生する第２の発光体とを有する発光装置において、前記第２の発光体が、一般式［１］の化学組成を有する結晶相を有する蛍光体を含有してなることを特徴とする発光装置をその要旨とする。

（但し、Ｍ¹は、Ｅｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｍｎ，４価の金属元素群、及びＯ以外の元素であっ
て、Ｂａ，Ｓｒ，及びＣａを合計で９０ｍｏｌ％以上含み、かつ、Ｂａを６０ｍｏｌ％以上含む元素群を表し、Ｍ²は、Ｍｇ，Ｚｎ，及びＭｎから選ばれる少なくとも１種の元素
であって、かつ、ＭｇおよびＺｎを合計で７０ｍｏｌ％以上含む元素群を表し、Ｍ³は、
４価の元素であって、かつ、Ｓｉを８０ｍｏｌ％以上含む元素群を表す。ａ，ｂ，ｃ，ｄ
はそれぞれ、１．８≦ａ＋ｂ≦２．２、０．０２＜ｂ＜１、１．８≦ｃ≦２．２、６．３≦ｄ≦７．７を満足する数である。）

本発明によれば、演色性が高く、かつ発光強度の高い発光装置を提供することができる。

本発明は、３５０−４８０ｎｍの光を発生する第１の発光体と蛍光体である第２の発光体を組み合わせた発光装置であり、その第２の発光体が、下記一般式［１］の化学組成を有する結晶相を有する蛍光体を含有してなることを特徴とする。

本発明における蛍光体の結晶構造は式［１］で表されるアケルマナイト構造及びそれが歪んだ構造である。

式［１］中のＭ¹は、Ｅｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｍｎ，４価の金属元素群、及びＯ以外の元素
であって、Ｂａ，Ｓｒ，及びＣａを合計で９０ｍｏｌ％以上含み、かつ、Ｂａを６０ｍｏｌ％以上含む元素群を表すが、演色性と発光強度等の面から、Ｂａを８０ｍｏｌ％以上含むことが好ましく、Ｍ¹がＢａからなることがより好ましい。Ｍ¹中の元素としてＢａ，Ｓｒ，及びＣａ以外の元素を結晶中に含有させる場合、その元素に特に制約はないが、Ｍ¹
中のＢａ，Ｓｒ及びＣａ、並びにＥｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｍｎ，４価の金属元素群、及びＯ以外の−１価、−２価、−３価、１価、２価、３価、５価、又は６価の元素が挙げられ、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｂ，Ａｌ，Ｓｃ，Ｙ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｂｉ，Ｓｍ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｐ，Ｓｂ，Ｔｍ，Ｃｅ，Ｏ，Ｃ，Ｈ，Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｎ等が挙げられる。なお、アケルマナイトを多少歪ませた構造であっても特に問題ないこと、異価元素が主要元素の固体内拡散を促進し、アケルマナイトの結晶化を助ける場合があること、異価元素によりカチオン欠損やアニオン欠損が多少生じても本目的の蛍光性能に大きな影響がないこと、等の理由により、これらの元素を導入してもよい。

式［１］中のＭ²は、Ｍｇ，Ｚｎ，及びＭｎから選ばれる少なくとも１種の元素であっ
て、かつ、ＭｇおよびＺｎを合計で７０ｍｏｌ％以上含む元素群を表すが、演色性と発光強度等の面から、Ｍ²がＭｇを７０ｍｏｌ％以上含むことが好ましく、Ｍ²がＭｇからなることがより好ましい。

式［１］中のＭ³は、４価の元素であって、かつ、Ｓｉを８０ｍｏｌ％以上含む元素群
を表す。Ｍ³中の元素としてＳｉ以外の元素を結晶中に含有させる場合、その元素は４価
であれば特に制約はないが、Ｇｅ，Ｓｎ，Ｚｒ，Ｔｉ等が挙げられ、中でも演色性と発光強度等の面から、Ｇｅからであることが好ましいが、Ｍ³が、Ｓｉからなることがより好
ましい。

式［１］中のＥｕモル比ｂは、０．０２＜ｂ＜１であるが、発光中心イオンＥｕ²⁺のモル比ｂが小さすぎると、発光強度が小さくなる傾向があり、一方、多すぎても、濃度消光と呼ばれる現象によりやはり発光強度が小さくなる傾向があることと、演色性の面から、ｂの下限については、０．０４≦ｂであることが好ましく、０．０４＜ｂであることがより好ましく、０．０５≦ｂであることが更に好ましい。ｂの上限については、ｂ≦０．８
であることが好ましく、ｂ≦０．４であることがより好ましく、ｂ≦０．１５であることが更に好ましい。

式［１］中のａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ、１．８≦ａ＋ｂ≦２．２、０．０２＜ｂ＜１、１．８≦ｃ≦２．２、６．３≦ｄ≦７．７を満足する数である。演色性と発光強度の面から、ａ＋ｂは、ａ＋ｂ＝２であることが好ましく、ｃはｃ＝２であることが好ましく、ｄはｄ＝７であることが好ましい。中でも、ａ＋ｂ＝２、ｃ＝２、かつｄ＝７であることが好ましい。

本発明で使用する蛍光体は、前記一般式［１］に示されるようなＭ¹源、Ｍ²源、及びＭ³源の化合物、及び、発光中心イオン（Ｅｕ）の元素源化合物を下記の（Ａ）又は（Ｂ）
の混合法により調製した混合物を加熱処理して焼成することにより製造することができる。
（Ａ）ハンマーミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル等の乾式粉砕機、又は、乳鉢と乳棒等を用いる粉砕と、リボンブレンダー、Ｖ型ブレンダー、ヘンシェルミキサー等の混合機、又は、乳鉢と乳棒等を用いる混合とを合わせた乾式混合法。
（Ｂ）粉砕機、又は、乳鉢と乳棒等を用いて、水等を加えてスラリー状態又は溶液状態で、粉砕機、乳鉢と乳棒、又は蒸発皿と撹拌棒等により混合し、噴霧乾燥、加熱乾燥、又は自然乾燥等により乾燥させる湿式混合法。

これらの混合法の中で、特に、発光中心イオンの元素源化合物においては、少量の化合物を全体に均一に混合、分散させる必要があることから液体媒体を用いるのが好ましく、又、他の元素源化合物において全体に均一な混合が得られる面からも、後者湿式法が好ましく、又、加熱処理法としては、アルミナや石英製の坩堝やトレイ等の耐熱容器中で、通常８００〜１６００℃、好ましくは９００〜１４００℃の温度で、大気、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、水素、アルゴン等の気体の単独或いは混合雰囲気下、１０分〜５０時間、加熱することによりなされる。尚、加熱処理後、必要に応じて、洗浄、乾燥、分級処理等がなされる。

尚、前記加熱雰囲気としては、発光中心イオンの元素が発光に寄与するイオン状態（価数）を得るために必要な雰囲気が選択される。本発明における２価のＥｕ等の場合には、一酸化炭素、窒素、水素、アルゴン等の中性若しくは還元雰囲気下が好ましいが、大気、酸素等の酸化雰囲気下も条件さえ選べば可能である。

又、ここで、Ｍ¹源、Ｍ²源、及びＭ³源の化合物、並びに、発光中心イオンの元素源化
合物としては、Ｍ¹、Ｍ²、及びＭ³、並びに発光中心イオンの元素の各酸化物、水酸化物
、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、カルボン酸塩、ハロゲン化物等が挙げられ、これらの中から、複合酸化物への反応性、及び、焼成時におけるＮＯｘ、ＳＯｘ等の非発生性等を考慮して選択される。

元素群Ｍ¹に対して好ましいとする前記Ｂａ、Ｓｒ、及びＣａについて、それらのＭ¹源化合物を具体的に例示すれば、Ｂａ源化合物としては、ＢａＯ、Ｂａ（ＯＨ）₂・８Ｈ₂Ｏ、ＢａＣＯ₃、Ｂａ（ＮＯ₃）₂、ＢａＳＯ₄、Ｂａ（ＯＣＯ）₂・２Ｈ₂Ｏ、Ｂａ（ＯＣＯＣＨ₃）₂、ＢａＣｌ₂等が、又、Ｓｒ源化合物としては、ＳｒＯ、Ｓｒ（ＯＨ）₂・８Ｈ₂Ｏ
、ＳｒＣＯ₃、Ｓｒ（ＮＯ₃）₂、ＳｒＳＯ₄、Ｓｒ（ＯＣＯ）₂・Ｈ₂Ｏ、Ｓｒ（ＯＣＯＣＨ₃）₂・０．５Ｈ₂Ｏ、ＳｒＣｌ₂等が、又、Ｃａ源化合物としては、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂、ＣａＣＯ₃、Ｃａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ、ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ、Ｃａ（ＯＣＯ）₂・Ｈ₂
Ｏ、Ｃａ（ＯＣＯＣＨ₃）₂・Ｈ₂Ｏ、ＣａＣｌ₂等がそれぞれ挙げられる。

又、元素群Ｍ²に挙げられるＭｇ、Ｚｎ、及びＭｎについて、それらのＭ²源化合物を具
体的に例示すれば、Ｍｇ源化合物としては、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂、ＭｇＣＯ₃、Ｍｇ（ＯＨ）₂・３ＭｇＣＯ₃・３Ｈ₂Ｏ、Ｍｇ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ、ＭｇＳＯ₄、Ｍｇ（ＯＣＯ
）₂・２Ｈ₂Ｏ、Ｍｇ（ＯＣＯＣＨ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ、ＭｇＣｌ₂等が、又、Ｚｎ源化合物としては、ＺｎＯ、Ｚｎ（ＯＨ）₂、ＺｎＣＯ₃、Ｚｎ（ＮＯ₃）₂、Ｚｎ（ＯＣＯ）₂、Ｚｎ（
ＯＣＯＣＨ₃）₂、ＺｎＣｌ₂等が、又、Ｍｎ源化合物としては、ＭｎＯ₂、Ｍｎ₂Ｏ₃、Ｍｎ₃Ｏ₄、ＭｎＯ、Ｍｎ（ＯＨ）₂、ＭｎＣＯ₃、Ｍｎ（ＮＯ₃）₂、Ｍｎ（ＯＣＯＣＨ₃）₂・２Ｈ₂Ｏ、Ｍｎ（ＯＣＯＣＨ₃）₃・ｎＨ₂Ｏ、ＭｎＣｌ₂・４Ｈ₂Ｏ等がそれぞれ挙げられる。

又、元素群Ｍ³に対して好ましいとする前記Ｓｉ及びＧｅについて、それらのＭ³源化合物を具体的に例示すれば、Ｓｉ源化合物としは、ＳｉＯ₂、Ｈ₄ＳｉＯ₄、Ｓｉ（ＯＣＯＣ
Ｈ₃）₄等が、又、Ｇｅ源化合物としは、ＧｅＯ₂、Ｇｅ（ＯＨ）₄、Ｇｅ（ＯＣＯＣＨ₃）₄、ＧｅＣｌ₄等がそれぞれ挙げられる。

更に、発光中心イオンの元素として好ましいとする前記Ｅｕについて、その元素源化合物を具体的に例示すれば、Ｅｕ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂（ＳＯ₄）₃、Ｅｕ₂（ＯＣＯ）₆、ＥｕＣｌ₂、ＥｕＣｌ₃等が挙げられる。

本発明において、前記蛍光体に光を照射する第１の発光体は、波長３５０−４８０ｎｍの光を発生する。好ましくは波長３５０−４８０ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を発生する発光体を使用する。発光装置とした場合に色調整をしやすいという点では、３５０ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の波長の光を発生する発光体を使用することが好ましく、３５０ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する光を発生するの発光体を使用することがより好ましい。第１の発光体の具体例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）等を挙げることができる。消費電力がより少ない点でレーザーダイオードが好ましい。その中で、ＧａＮ系化合物半導体を使用した、ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤが好ましい。なぜなら、ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤは、この領域の光を発するＳｉＣ系ＬＥＤ等に比し、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、前記蛍光体と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、２０ｍＡの電流負荷に対し、通常ＧａＮ系はＳｉＣ系の１００倍以上の発光強度を有する。ＧａＮ系化合物半導体を使用した場合には、３５０ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の近紫外光源の方が、４１５ｎｍを越え４８０ｎｍ以下の青色光源より強く発光するので特に好ましい。ＧａＮ系ＬＥＤやＬＤにおいては、Ａｌ_XＧａ_YＮ発光層、ＧａＮ発光層、またはＩｎ_XＧａ_YＮ発光層を有しているものが好ましい。ＧａＮ系ＬＥＤにおいては、それらの中でＩｎ_XＧａ_YＮ発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましく、ＧａＮ系ＬＤにおいては、Ｉｎ_XＧａ_YＮ層とＧａＮ層の多重量子井戸構造のものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。なお、上記においてＸ＋Ｙの値は通常０．８〜１．２の範囲の値である。ＧａＮ系ＬＥＤにおいて、これら発光層にＺｎやＳｉをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。ＧａＮ系ＬＥＤはこれら発光層、ｐ層、ｎ層、電極、および基板を基本構成要素としたものであり、発光層をｎ型とｐ型のＡｌ_XＧａ_YＮ層、ＧａＮ層、またはＩｎ_XＧａ_YＮ層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが発光効率が高く、好ましく、さらにヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが発光効率がさらに高く、より好ましい。

本発明においては、面発光型の発光体、特に面発光型ＧａＮ系レーザーダイオードを第１の発光体として使用することは、発光装置全体の発光効率を高めることになるので、特に好ましい。面発光型の発光体とは、膜の面方向に強い発光を有する発光体であり、面発光型ＧａＮ系レーザーダイオードにおいては、発光層等の結晶成長を制御し、かつ、反射層等をうまく工夫することにより、発光層の縁方向よりも面方向の発光を強くすることができる。面発光型のものを使用することによって、発光層の縁から発光するタイプに比べ、単位発光量あたりの発光断面積が大きくとれる結果、第２の発光体の蛍光体にその光を
照射する場合、同じ光量で照射面積を非常に大きくすることができ、照射効率を良くすることができるので、第２の発光体である蛍光体からより強い発光を得ることができる。

第１の発光体として面発光型のものを使用する場合、第２の発光体を膜状とするのが好ましい。その結果、面発光型の発光体からの光は断面積が十分大きいので、第２の発光体をその断面の方向に膜状とすると、第１の発光体からの蛍光体への照射断面積が蛍光体単位量あたり大きくなるので、蛍光体からの発光の強度をより大きくすることができる。

また、第１の発光体として面発光型のものを使用し、第２の発光体として膜状のものを用いる場合、第１の発光体の発光面に、直接膜状の第２の発光体を接触させるた形状とするのが好ましい。ここでいう接触とは、第１の発光体と第２の発光体とが空気や気体を介さないでぴたりと接している状態をつくることを言う。その結果、第１の発光体からの光が第２の発光体の膜面で反射されて外にしみ出るという光量損失を避けることができるので、装置全体の発光効率を良くすることができる。

本発明の発光装置の一例における第１の発光体と第２の発光体との位置関係を示す模式的斜視図を図１に示す。図１中の１は、前記蛍光体を有する膜状の第２の発光体、２は第１の発光体としての面発光型ＧａＮ系ＬＤ、３は基板を表す。相互に接触した状態をつくるために、ＬＤ２と第２の発光体１とそれぞれ別個にをつくっておいてそれらの面同士を接着剤やその他の手段によって接触させても良いし、ＬＤ２の発光面上に第２の発光体をを製膜（成型）させても良い。これらの結果、ＬＤ２と第２の発光体１とを接触した状態とすることができる。

第１の発光体からの光や第２の発光体からの光は通常四方八方に向いているが、第２の発光体の蛍光体の粉を樹脂中に分散させると、光が樹脂の外に出る時にその一部が反射されるので、ある程度光の向きを揃えられる。従って、効率の良い向きに光をある程度誘導できるので、第２の発光体として、前記蛍光体の粉を樹脂中へ分散したものを使用するのが好ましい。また、蛍光体を樹脂中に分散させると、第１の発光体からの光の第２の発光体への全照射面積が大きくなるので、第２の発光体からの発光強度を大きくすることができるという利点も有する。この場合に使用できる樹脂としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等各種のものが挙げられるが、蛍光体粉の分散性や安定性が良い点で好ましくはシリコン樹脂、もしくはエポキシ樹脂である。第２の発光体の粉を樹脂中に分散させる場合、当該第２の発光体の粉と樹脂の全体に対するその粉の重量比は、通常１０〜９５％、好ましくは２０〜９０％、さらに好ましくは３０〜８０％である。蛍光体が多すぎると粉の凝集により発光効率が低下することがあり、少なすぎると今度は樹脂による光の吸収や散乱のため発光効率が低下することがある。

本発明の発光装置は、波長変換材料としての前記蛍光体と、３５０−４８０ｎｍの光を発生する発光素子とから構成されてなり、前記蛍光体が発光素子の発する３５０−４８０ｎｍの光を吸収して、使用環境によらず演色性が良く、かつ、高強度の可視光を発生させることのできる発光装置であり、バックライト光源、信号機などの発光源、又、カラー液晶ディスプレイ等の画像表示装置や面発光等の照明装置等の光源に適している。

本発明の発光装置を図面に基づいて説明すると、図２は、第１の発光体（３５０−４８０ｎｍ発光体）と第２の発光体とを有する発光装置の一実施例を示す模式的断面図であり、４は発光装置、５はマウントリード、６はインナーリード、７は第１の発光体（３５０−４８０ｎｍの発光体）、８は第２の発光体としての蛍光体含有樹脂部、９は導電性ワイヤー、１０はモールド部材である。

本発明の一例である発光装置は、図２に示されるように、一般的な砲弾型の形態をなし、マウントリード５の上部カップ内には、ＧａＮ系発光ダイオード等からなる第１の発光体（３５０−４８０ｎｍ発光体）７が、その上に、蛍光体をシリコン樹脂、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等のバインダーに混合、分散させ、カップ内に流し込むことにより第２の発光体として形成された蛍光体含有樹脂部８で被覆されることにより固定されている。一方、第１の発光体７とマウントリード５、及び第１の発光体７とインナーリード６は、それぞれ導電性ワイヤー９で導通されており、これら全体がエポキシ樹脂等によるモールド部材１０で被覆、保護されてなる。

又、この発光素子１を組み込んだ面発光照明装置１１は、図３に示されるように、内面を白色の平滑面等の光不透過性とした方形の保持ケース１２の底面に、多数の発光装置１３を、その外側に発光装置１３の駆動のための電源及び回路等（図示せず。）を設けて配置し、保持ケース１２の蓋部に相当する箇所に、乳白色としたアクリル板等の拡散板１４を発光の均一化のために固定してなる。

そして、面発光照明装置１１を駆動して、発光素子１３の第１の発光体に電圧を印加することにより３５０−４８０ｎｍの光を発光させ、その発光の一部を、第２の発光体としての蛍光体含有樹脂部における前記蛍光体が吸収し、可視光を発光し、一方、蛍光体に吸収されなかった青色光等との混色により演色性の高い発光が得られ、この光が拡散板１４を透過して、図面上方に出射され、保持ケース１２の拡散板１４面内において均一な明るさの照明光が得られることとなる。

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越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。

Ｅｕ₂Ｏ₃；０．３４９ｇ、ＢａＣＯ₃；７．４２５ｇ、塩基性炭酸マグネシウム（見か
けの分子量が９３．１９）；１．８４６ｇ、およびシリカ；２．３８１ｇを純水と共に、メノウ乳鉢上で粉砕、混合し、乾燥して得られた混合物をアルミナ製坩堝中で、４％の水素を含む窒素ガス流下、１２００℃で２時間、加熱することにより焼成した。引き続いて、粉砕による粒径制御を施すことにより緑色発光の蛍光体Ｂａ_1.9Ｅｕ_0.1ＭｇＳｉ₂Ｏ₇（第２の発光体に用いる蛍光体）を製造した。ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起させ、発光スペクトルを測定した。表−１に、その発光ピークの波長、相対発光強度、半値幅、およびピーク強度に対する５７５ｎｍでの強度の割合（緑色の発光の強さに対する、副発光として現れる黄色の発光強さの割合であり、以下「５７５ｎｍでの強度の割合」という）を示す。なお、相対発光強度は、比較例１で得られた蛍光体を４００ｎｍで励起させたときの発光強度を１００とした場合の、発光ピーク波長における発光強度を指す。

仕込み原料を、Ｅｕ₂Ｏ₃；０．２０９ｇ、ＢａＣＯ₃；７．５８１ｇ、塩基性炭酸マグ
ネシウム（見かけの分子量が９３．１９）；１．８４６ｇ、およびシリカ；２．３８１ｇと変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ_1.94Ｅｕ_0.06ＭｇＳｉ₂Ｏ₇を製造した。ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起させ、発光スペクトルを測定した。表−１に、その発光ピークの波長、相対発光強度、半値幅、および５７５ｎｍでの強度の割合を示す。

仕込み原料を、Ｅｕ₂Ｏ₃；０．７ｇ、ＢａＣＯ₃；７．０５９ｇ、塩基性炭酸マグネシ
ウム（見かけの分子量が９３．１９）；１．８５２ｇ、およびシリカ；２．３８９ｇと変
えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ_1.8Ｅｕ_0.2ＭｇＳｉ₂Ｏ₇を製造した。ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起させ、発光スペクトルを測定した。表−１に、その発光ピークの波長、相対発光強度、半値幅、および５７５ｎｍでの強度の割合を示す。

仕込み原料を、Ｅｕ₂Ｏ₃；１．０５３ｇ、ＢａＣＯ₃；６．６９１ｇ、塩基性炭酸マグ
ネシウム（見かけの分子量が９３．１９）；１．８５９ｇ、およびシリカ；２．３９８ｇと変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ_1.7Ｅｕ_0.3ＭｇＳｉ₂Ｏ₇を製造した。ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起させ、発光スペクトルを測定した。表−１に、その発光ピークの波長、相対発光強度、半値幅、および５７５ｎｍでの強度の割合を示す。

仕込み原料を、Ｅｕ₂Ｏ₃；１．７６７ｇ、ＢａＣＯ₃；５．９４６ｇ、塩基性炭酸マグ
ネシウム（見かけの分子量が９３．１９）；１．８７２ｇ、およびシリカ；２．４１５ｇと変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ_1.5Ｅｕ_0.5ＭｇＳｉ₂Ｏ₇を製造した。ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起させ、発光スペクトルを測定した。表−１に、その発光ピークの波長、相対発光強度、半値幅、および５７５ｎｍでの強度の割合を示す。
（比較例１）
仕込み原料を、Ｅｕ₂Ｏ₃；０．０７１ｇ、ＢａＣＯ₃；７．８４９ｇ、塩基性炭酸マグ
ネシウム（見かけの分子量が９３．１９）；１．８７２ｇ、およびシリカ；２．４１５ｇと変えた以外は、実施例１と同様にして蛍光体Ｂａ_1.98Ｅｕ_0.02ＭｇＳｉ₂Ｏ₇を製造した。ＧａＮ系発光ダイオードの紫外光領域の主波長である４００ｎｍでこの蛍光体を励起させ、発光スペクトルを測定した。表−１に、その発光ピークの波長、相対発光強度（１００とし、これを基準とする）、半値幅、および５７５ｎｍでの強度の割合を示す。

実施例１ないし５の緑色蛍光体では、比較例１の蛍光体に比べ、発光波長が長波長側にシフトしており、半値幅が増大し、かつ、副発光である黄色領域の発光の強さの割合が増大しているので、高い演色性を与え、かつ、緑色としてより良好な発光が得られることがわかる。特に、実施例１と２の蛍光体では、発光ピークの強度自体も比較例１のそれより大きくなっているので、緑色蛍光体としての強度が更に良好となっていることがわかる。

面発光型ＧａＮ系ダイオードに膜状蛍光体を接触又は成型させた発光装置の一例を示す図。 本発明中の蛍光体と、第１の発光体（３５０−４８０ｎｍ発光体）とから構成される発光装置の一実施例を示す模式的断面図である。 本発明の面発光照明装置の一例を示す模式的断面図。

符号の説明

１；第２の発光体
２；面発光型ＧａＮ系ＬＤ
３；基板
４；発光装置
５；マウントリード
６；インナーリード
７；第１の発光体（３５０〜４８０ｎｍの発光体）
８；本発明中の蛍光体を含有させた樹脂部
９；導電性ワイヤー
１０；モールド部材
１１；発光素子を組み込んだ面発光照明装置
１２；保持ケース
１３；発光装置
１４；拡散板

Claims (11)

1. ３５０−４８０ｎｍの光を発生する第１の発光体と、当該第１の発光体からの光の照射によって可視光を発生する第２の発光体とを有する発光装置において、第２の発光体が、一般式［１］の化学組成を有する結晶相を有する蛍光体を含有してなることを特徴とする発光装置。
   

   

   （但し、Ｍ¹は、Ｅｕ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｍｎ，４価の金属元素群、及びＯ以外の元素であっ
   て、Ｂａ，Ｓｒ，及びＣａを合計で９０ｍｏｌ％以上含み、かつ、Ｂａを６０ｍｏｌ％以上含む元素群を表し、Ｍ²は、Ｍｇ，Ｚｎ，及びＭｎから選ばれる少なくとも１種の元素
   であって、かつ、ＭｇおよびＺｎを合計で７０ｍｏｌ％以上含む元素群を表し、Ｍ³は、
   ４価の元素であって、かつ、Ｓｉを８０ｍｏｌ％以上含む元素群を表す。ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ、１．８≦ａ＋ｂ≦２．２、０．０２＜ｂ＜１、１．８≦ｃ≦２．２、６．３≦ｄ≦７．７を満足する数である。）
2. ｂが、０．０４≦ｂ≦０．４であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. ａ，ｂが、ａ＋ｂ＝２であり、ｃが、ｃ＝２であり、ｄが、ｄ＝７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。
4. Ｍ¹がＢａからなり、Ｍ²がＭｇからなり、Ｍ³がＳｉからなることを特徴とする請求項１ ないし３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 第１の発光体が、３５０ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の光を発生する発光体であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 第１の発光体がレーザーダイオード又は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 第１の発光体が面発光型ＧａＮ系レーザーダイオードであり、第２の発光体が膜状であり
   、かつ、面発光型ＧａＮ系レーザーダイオードからの光を第２の発光体の膜に対して照射させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 第１の発光体がＧａＮ系発光ダイオードであり、第１の発光体が第２の発光体で被覆されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の発光装置。
9. 第２の発光体が蛍光体をシリコン樹脂、及び／又はエポキシ樹脂に分散させたものであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の発光装置を有する画像表示装置。
11. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の発光装置を有する照明装置。

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