JP6670804B2 - 発光装置及び画像表示装置 - Google Patents
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本開示の実施形態1について以下、図1〜図8を参照して説明する。本実施形態では、青色光により励起されて緑色光を発する緑色蛍光体として、2種類の緑色蛍光体12a及び12bを組み合わせて用いることにより、広い色域と高い発光効率との両立を実現できる発光装置10について説明する。
図1は、発光装置10を示す断面図である。図1に示すように、発光装置10は、青色光を発する発光素子11と、青色光により励起されて緑色光を発する2種類の緑色蛍光体12a及び12bと、青色光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体13と、緑色蛍光体12a、12b及び赤色蛍光体13を分散させる分散材14と、樹脂枠15と、プリント配線基板16とを備える。
発光素子11は、青色光を発する発光素子である。発光素子11としては、蛍光体に吸収されて蛍光が生じる青色光からなる一次光(励起光)を発するものであれば、特に限定されない。発光素子11として、例えば窒化ガリウム(GaN)系半導体を用いることができる。
本実施形態で緑色蛍光体12aとして用いられるMn2+賦活γ−AlON蛍光体は、組成式MaAbAlcOdNe(MはMn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、GD、Tb、Dy、Tm、YbのうちMnを少なくとも含む1種以上の金属元素であり、AはM、Al以外の1種以上の金属元素であり、式中a+b+c+d+e=1とする)で示される。Mn2+賦活γ−AlON蛍光体としては、以下の(1)〜(5)、すなわち
0.00001≦a≦0.1 (1)
0≦b≦0.40 (2)
0.10≦c≦0.48 (3)
0.25≦d≦0.60 (4)
0.02≦e≦0.35 (5)
の条件を全て満たす組成を示すものが好適に用いられる。
本実施形態で緑色蛍光体12bとして用いられるEu2+賦活βサイアロン蛍光体としては、一般式Si6−zAlzOzN8−z(0<z<4.2)で示される母体材料に、Euが4重量%以下の濃度で賦活(ドープ)されたものを好適に用いることができる。ここで、蛍光体の発光効率を高める観点より、Euの濃度は2重量%以下であることがより好ましい。
赤色蛍光体13は、発光素子11が発する青色光により励起されて赤色光を発する波長変換部材である。このような赤色蛍光体として、Mn4+賦活蛍光体を好適に用いることができる。Mn4+賦活蛍光体としては、Mn4+賦活フッ素錯体蛍光体、Mn4+賦活酸化物蛍光体、Mn4+賦活酸フッ化物蛍光体等から適宜選択できるが、その中でもMn4+賦活フッ素錯体蛍光体が好ましい。Mn4+賦活フッ素錯体蛍光体が発する赤色光の発光スペクトルの半値幅は例えば10nm以下と狭く、赤色領域の色再現性に優れているためである。また、Mn4+賦活フッ素錯体蛍光体は、青色光に対する励起効率が高いためである。
上記一般式(A)において、MIはLi、Na、K、Rb及びCsからなる群より選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素である。MIIはGe、Si、Sn、Ti及びZrからなる群より選ばれる少なくとも1種の4価の金属元素である。また、0.001≦h≦0.1であることが好ましい。
上記一般式(B)において、MIIIはMg、Ca、Sr及びBaからなる群より選ばれる少なくとも1種のアルカリ土類金属元素である。MIIはGe、Si、Sn、Ti及びZrからなる群より選ばれる、少なくとも1種の4価の金属元素である。また、0.001≦h≦0.1であることが好ましい。
分散材14は、蛍光体を分散させるものであり、本実施形態では樹脂枠15の内側に充填されている。図1に示すように、分散材14にはMn2+賦活γ-AlON蛍光体からなる緑色蛍光体12aとEu2+賦活βサイアロン蛍光体からなる緑色蛍光体12bと赤色蛍光体13とが少なくとも分散しており、発光素子11は、各蛍光体を分散させた分散材14によって封止されている。
プリント配線基板16は、発光素子11が載置されるとともに、発光素子11を駆動させる電気回路が形成されている基板である。樹脂枠15は、プリント配線基板16上に載置された、樹脂製の枠である。
(製造例G1:Mn2+賦活γ−AlON蛍光体の製造例)
Mn2+賦活γ−AlON蛍光体を作製するために、窒化アルミニウム粉末10.70重量%、酸化アルミニウム粉末79.86重量%、酸化マグネシウム粉体4.68重量%及びフッ化マンガン粉末4.76重量%となるように所定量秤量した。次に、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用いて10分以上混合し、粉体凝集体を得た。そして、この粉体凝集体を、直径20mm、高さ20mmの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに自然落下させて入れた。
Si6−zAlzOzN8−zで表される組成式において、z=0.05のものにEuが0.7重量%賦活されたEu2+賦活βサイアロン蛍光体を、以下の手順により得た。まず、45μmの篩を通した金属Si粉末93.59重量%、窒化アルミニウム粉末5.02重量%及び酸化ユーロピウム粉末1.39重量%の組成となるように所定量秤量し、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用い、10分以上混合し粉体凝集体を得た。この粉体凝集体を直径20mm、高さ20mmの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに自然落下させて入れた。
上記のMI2(MII1−hMnh)F6で表わされる組成式(A)において、MIがKであり、MIIがSiであり、h=0.06となるMn4+賦活フッ素錯体蛍光体を、以下の手順により調製した。
まず、本実施形態に係る発光装置10の製造例(実施例D1〜D4)を、図1、図7の(a)〜(d)及び図8を参照して説明する。
次に、本実施形態に係る発光装置10と比較するための発光装置の製造例(比較例D1)を、図2、図7の(e)及び図8を参照して説明する。
上記実施例D1〜D4及び比較例D1に係る発光装置が出射した光の光束の相対値(明るさ)、及び当該発光装置の量産性を、図8を参照して比較する。白色点を示す色度点が等しくなるように調製されている発光装置において、光束の相対値が高いほど、発光効率が高いことを意味する。
実施形態2について、図3、図7、図9〜図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、実施形態2に係る発光装置10aを備える画像表示装置100について説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図9の(a)は、本実施形態に係る画像表示装置の一例である画像表示装置100の分解斜視図である。図9の(b)は、図9の(a)に示されている画像表示装置100が備える液晶表示装置120aの分解斜視図である。図3は、画像表示装置100が備えるカラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。
図9の(b)に示すように、液晶表示部120を構成する液晶表示装置120aは、偏光板121と、透明導電膜123a(薄膜トランジスタ122を有する)と、配向膜124aと、液晶層125と、配向膜124bと、上部薄膜電極123bと、色画素を表示するためのカラーフィルタ126と、上部偏光板127とが順次積層されてなる。
次に、画像表示装置100の実施例及びその比較例について、図10を用いて説明する。図10は、本実施形態の各実施例DIS1〜DIS4及び比較例DIS2に係る画像表示装置100のカバー率、面積比率及び色度座標を示す表である。
実施例DIS1〜DIS4に係る画像表示装置は、図9に示す構造を有する画像表示装置100である。実施例DIS1〜DIS4に係る画像表示装置100において、バックライトとしては、それぞれ実施例D1〜D4に係る発光装置10を用いた。また、実施例DIS1〜DIS4に係る画像表示装置100において、カラーフィルタとしては、図3に示す透過率を有するものを用いた。すなわち、赤色カラーフィルタ126r、緑色カラーフィルタ126g及び青色カラーフィルタ126bを備えるカラーフィルタ126を用いた。
上記実施例にかかる画像表示装置DIS1〜DIS4と比較するための画像表示装置(比較例DIS2)を製造するにあたり、これに用いる発光装置(比較例D2)の製造例を、図7の(f)を参照して説明する。
比較例DIS2に係る画像表示装置は、図9に示す構造を有する画像表示装置100である。比較例DIS2に係る画像表示装置100において、バックライトとしては、比較例D2に係る発光装置用いた。また、カラーフィルタとしては、図3に示す透過率を有する赤色カラーフィルタ126r、緑色カラーフィルタ126g及び青色カラーフィルタ126bを備えるカラーフィルタ126を用いた。
上記実施例DIS1〜DIS4及び比較例DIS2に係る画像表示装置100における、(1)ディスプレイ上(画面上)表示光のCIE1931色度座標での赤色点、緑色点、青色点の色度座標、並びに(2)BT.2020カバー率及び面積比率を、図10に示す。
実施形態3について説明する。実施形態3は、実施形態1で説明した発光装置の別実施形態である。本実施形態に係る発光装置は、発光素子11以外については発光装置10と同じであるため、説明を省略する。
ここで、一次光のピーク波長と発光効率の関係について、図11を用いて説明する。図11は、本実施形態の実施例D5及びD6に係る発光装置10の、分散材14に分散させる2種類の緑色蛍光体(Mn2+賦活γ−AlON蛍光体及びEu2+賦活βサイアロン蛍光体)の混合比率、緑色蛍光体と赤色蛍光体との混合比率、蛍光体総量と分散材(樹脂)との混合比率、及び、発光装置の光束(相対値)の測定結果を示す表である。なお、発光効率の比較の為に、図11では、実施形態1の実施例D1に係る発光装置10のデータについても示している。そして、図11には、実施例D1に係る発光装置10の光束値(発光効率)を100としたときの、各実施例に係る発光装置の光束値(相対値)が示されている。
本開示の態様1に係る発光装置(10)は、青色光を発する発光素子(11)と、上記青色光により励起されて緑色光を発するMn2+賦活γ−AlON蛍光体(12a)及びEu2+賦活βサイアロン蛍光体(12b)と、上記青色光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体(13)と、を備え、上記Mn2+賦活γ−AlON蛍光体と上記Eu2+賦活βサイアロン蛍光体との重量比率は、(Mn2+賦活γ―AlON蛍光体)/(Eu2+賦活βサイアロン蛍光体)の重量比率で20以上かつ75以下の範囲である。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
11 発光素子
12a Mn2+賦活γ−AlON蛍光体
12b Eu2+賦活βサイアロン蛍光体
13 赤色蛍光体
100 画像表示装置
110 導光板
120 液晶表示部
120a 液晶表示装置
126 カラーフィルタ
126b 青色カラーフィルタ
126g 緑色カラーフィルタ
126r 赤色カラーフィルタ
Claims (8)
- 青色光を発する発光素子と、
上記青色光により励起されて緑色光を発するMn2+賦活γ−AlON蛍光体及びEu2+賦活βサイアロン蛍光体と、
上記青色光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体と、を備え、
上記Mn2+賦活γ−AlON蛍光体と上記Eu2+賦活βサイアロン蛍光体との重量比率は、(Mn2+賦活γ―AlON蛍光体)/(Eu2+賦活βサイアロン蛍光体)の重量比率で20以上75以下の範囲であり、
上記Mn 2+ 賦活γ−AlON蛍光体、上記Eu 2+ 賦活βサイアロン蛍光体及び上記赤色蛍光体が分散材中に分散されており、
上記分散材の重量に対する各蛍光体の総重量の重量比率が、0.3より大きく、かつ、1.2以下であり、
上記Mn 2+ 賦活γ−AlON蛍光体の発光スペクトルの半値幅が、35nm以上かつ45nm以下であり、
上記Eu 2+ 賦活βサイアロン蛍光体の発光スペクトルの半値幅が、45nm以上かつ52nm以下であり、
上記Mn 2+ 賦活γ−AlON蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が、520nm以上かつ527nm以下であり、
上記Eu 2+ 賦活βサイアロン蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が、525nm以上かつ535nm以下であることを特徴とする発光装置。 - 上記Mn2+賦活γ−AlON蛍光体が、Mgを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 上記赤色蛍光体が、Mn4+賦活フッ素錯体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。
- 上記Mn4+賦活フッ素錯体蛍光体が、一般式K2(Ti1−hMnh)F6又は一般式K2(Si1−hMnh)F6で表され、
上記一般式において、hは0.001以上かつ0.1以下であることを特徴とする請求項3に記載の発光装置。 - 上記Mn4+賦活フッ素錯体蛍光体が、Mn4+賦活K2SiF6蛍光体であることを特徴とする請求項3又は4に記載の発光装置。
- 上記青色光のピーク波長が、440nm以上かつ460nm以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の発光装置を備えていることを特徴とする画像表示装置。
- 緑色光を透過する緑色カラーフィルタと、
青色光を透過する青色カラーフィルタと、を備え、
上記緑色カラーフィルタの、600nm以上680nm以下の波長域の光の透過率は10%以下であり、かつ当該緑色カラーフィルタの透過スペクトルの半値幅は90nm以下であり、
上記青色カラーフィルタの、520nm以上680nm以下の波長域の光の透過率は10%以下であり、かつ当該青色カラーフィルタの透過スペクトルの半値幅は100nm以下であることを特徴とする請求項7に記載の画像表示装置。
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