JP7464893B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置、とりわけ青色光を発光する発光素子と、前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収し、緑色光を発光する量子ドットとを含む発光装置に関する。

白色光を発光する発光装置として、青色光を発光する発光素子と、発光素子が発光した青色光の一部を吸収し、緑色光を発光する緑色蛍光体（または黄緑色を発光する黄緑色蛍光体）と、発光素子が発光した青色光の一部を吸収し、赤色光を発光する赤色蛍光体を含む発光装置が従来から知られている。このような白色光を発光する発光装置は、液晶ディスプレイ等の各種ディスプレイのバックライトおよび照明装置を始めとする多様な用途で用いられている。

近年、蛍光体の全てまたは一部を量子ドット（QD: quantum dot）に置換した発光装置が開発されている。量子ドットは、数ｎｍ～数十ｎｍの直径を有する半導体粒子であり、蛍光体と同様に、例えば発光素子の発光した青色光のような光を吸収し、吸収した光と異なる光を発光する。
緑色蛍光体と赤色蛍光体を含まずに、発光素子が発光した青色光を吸収し、緑色光を発光する緑色量子ドットと、発光素子が発光した青色光を吸収し、赤色光を発光する赤色量子ドットとを含む発光装置が知られている。また、特許文献１は、黄緑色蛍光体と赤色量子ドットを含む発光装置を開示している。

量子ドットは、その発光ピークが鋭い、すなわち発光ピークの半値幅が小さい（狭い）という特徴を有している。このため、量子ドットを用いた発光装置は、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタと組み合わせる場合に、色再現範囲が広くなるという利点を有する。さらに、カラーフィルタのピーク波長（透過率がピークとなる波長）を量子ドットの発光ピークと対応させることで、より多くの光がカラーフィルタを通過できることから、カラーフィルタを使用した際に光の減衰が少なく、光取り出し効率が向上する。
特に従来の緑色蛍光体および黄緑色蛍光体はその発光ピークがブロードであったため、緑色量子ドットを用いることによりこれらの効果をより顕著に得ることができる。

特開２００８－５４４５５３号公報

しかし、このような量子ドットを用いた従来の発光装置では、赤色の量子ドットを用いており、このため、２次吸収を生ずるという問題があった。すなわち、青色光を吸収した緑色量子ドットまたは緑色蛍光体（もしくは黄緑色蛍光体）が発光した緑色光（もしくは黄緑色光）の一部を赤色量子ドットが吸収し赤色光を発光する。このような２次吸収が生ずると発光装置全体の発光効率が低下するという問題があった。
一方、ディスプレイおよび照明装置等の多くの用途では、より少ない電力消費でより明るい光を発することができる、すなわち、より発光効率の高い発光装置が求められている。

本発明は、このような要望に応えるべく為されたものであり、量子ドット、とりわけ緑色量子ドットを用い、かつ高い発光効率を有する発光装置を提供するものである。

青色光を発光する発光素子と、前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収し、緑色光を発光する量子ドットと、その組成が下記一般式（１）で表され、前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収して赤色光を発光するＫＳＦ蛍光体およびその組成が下記一般式（２）で表され、前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収して赤色光を発光するＭＧＦ蛍光体の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする発光装置である。

Ａ₂［Ｍ_1-aＭｎ⁴⁺ _aＦ₆］ （１）
（式中、Ａは、Ｋ⁺、Ｌｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｒｂ⁺、Ｃｓ⁺及びＮＨ₄ ⁺からなる群から選ばれ
る少なくとも１種であり、Ｍは、第４族元素及び第１４族元素からなる群から選ばれる少
なくとも１種の元素であり、ａは０＜ａ＜０．２満足する。）

（ｘ－ａ）ＭｇＯ・（ａ／２）Ｓｃ₂Ｏ₃・ｙＭｇＦ₂・ｃＣａＦ₂・（１－ｂ）ＧｅＯ₂・（ｂ／２）Ｍｔ₂Ｏ₃：ｚＭｎ⁴⁺ （２）
（式中ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂ、ｃは、２．０≦ｘ≦４．０、０＜ｙ＜１．５、０＜ｚ＜０．０５、０≦ａ＜０．５、０＜ｂ＜０．５、０≦ｃ＜１．５、ｙ＋ｃ＜１．５を満足し、ＭｔはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択された少なくとも１種である。）

量子ドット、とりわけ緑色量子ドットを用いた発光装置であって、高い発光効率を有する発光装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態１にかかる発光装置１００の概略断面図である。 図２は、本発明の実施形態２にかかる発光装置１００Ａの概略断面図である。 図３は、発光装置１００の利点を説明するための模式断面図であり、図３（ａ）は、赤色蛍光体１４が封止樹脂１２の内部に配置されている実施形態を示す模式断面図であり、図３（ｂ）は、赤色蛍光体１４が透光性材料２２の内部に配置されている実施形態を示す模式断面図である。 図４は、本発明の実施形態３に係る発光装置１００Ｂを用いた液晶ディスプレイ２００を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであり、本発明の技術的範囲を限定することを意図したものではないことに留意されたい。１つの実施形態において説明する構成は、特段の断りがない限り、他の実施形態にも適用可能である。以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがあることに留意されたい。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。さらに、例えば符号「１０Ａ」のように、数字とアルファベットから成る符号により示される部材は、特段の断りがない事項については、例えば符号「１０」のように同じ数字を有しアルファベットを有しない符号により示される部材および同じ数字と異なるアルファベットを有する符号により示される部材と同じ構成を有してよい。

本願発明者は鋭意検討した結果、赤色量子ドットを用いることに代えて、赤色蛍光体として、ＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体の少なくとも一方を用いることで、緑色量子ドットを用いた、高い発光効率を有する発光装置を提供できることを見いだした。詳細を後述するＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体は、発光素子の発光する青色光を吸収し、赤色光を発光するが、緑色量子ドットが発光する緑色光をほとんど吸収しない。すなわち、２次吸収を起こさない。このため、本発明の実施形態に係る発光装置は高い発光効率を有する。また、ＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体の発光スペクトルにおけるピークは半値幅が、１０～２０ｎｍ程度と狭い。このため、赤の波長域のほぼ全域を透過するカラーフィルタを通した場合であっても、半値幅の狭い赤色が得られるので、色純度が高い赤色光を得ることができる。
以下に本発明の複数の実施形態に係る発光装置について詳述する。

１．実施形態１
図１は、本発明の実施形態１にかかる発光装置１００の概略断面図である。発光装置１００は、青色光を発光する発光素子１と、発光素子１が発する青色光の一部を吸収し、緑色光を発光する緑色量子ドット２４と、発光素子１の発する青色光の一部を吸収し、赤色光を発光する赤色蛍光体１４を含んでいる。赤色蛍光体１４は、詳細を後述する、ＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体の少なくとも一方である。

本発明に係る発光装置では、発光素子１に対する、赤色蛍光体１４および緑色量子ドット２４の位置関係は特に限定されない。すなわち、（１）発光素子１に対して、赤色蛍光体１４の方が、緑色量子ドット２４より近くに位置してもよく、（２）発光素子１に対して、赤色蛍光体１４の方が、緑色量子ドット２４より遠くに位置してもよく、また、（３）後述する実施形態２のように、発光素子１に対して、赤色蛍光体１４と緑色量子ドット２４が概ね同じ距離に位置してよい。
実施形態１では、発光素子１に対して、赤色蛍光体１４の方が、緑色量子ドット２４より近くに位置している。

発光装置１００は、発光素子パッケージ１０を含む。発光素子パッケージ１０は、底面と、側壁と、該底面と該側壁とに囲まれ上部が開口したキャビティを備えた樹脂パッケージ３と、樹脂パッケージ３のキャビティの底面に配置された発光素子１と、樹脂パッケージ３のキャビティに充填された封止樹脂１２とを有する。発光素子１は、その正極および負極が、例えば金属ワイヤ、金属バンプ、めっき等の導電手段を介して外部電源と接続されており、外部電源から電流（電力）を供給することにより青色光を発光する。封止樹脂１２は、発光素子１の周囲（図１に示す実施形態では、発光素子１の底面を除いた、上面および側面）を覆っている。封止樹脂１２は赤色蛍光体１４を含む。すなわち、封止樹脂１２の内部には、赤色蛍光体１４が分散配置されている。
なお、図１に示す実施形態では、赤色蛍光体１４は、封止樹脂１２内に均一に分散しているが、赤色蛍光体の分散配置の形態はこれに限定されるものではない。赤色蛍光体１４は、例えば、発光素子１の近傍において、高い密度で配置されている等、封止樹脂１２内の一部において、より高い密度で配置されてよい。このような配置として、赤色蛍光体の分散密度が、封止樹脂の上部で小さく、封止樹脂１２底部（発光素子１の直上を含む）で高くなっている、所謂、沈降配置がある。沈降配置は、例えば、赤色蛍光体１４を均一に分散させた、硬化前の封止樹脂１２を樹脂パッケージ３のキャビティに充填した後、封止樹脂１２を未硬化のままで所定の時間放置し、封止樹脂１２内の赤色蛍光体１４が重力により移動し、その分布が封止樹脂１２の底部において高くなってから、封止樹脂１２を硬化させることで形成できる。遠心力により沈降させてもよい。

発光素子パッケージ１０は、その上面を出射面とし、青色光と赤色光を発光する。より詳細には、発光素子１から出た青色光の一部は、封止樹脂１２を透過して封止樹脂１２の上面から外側に向かって出射する。これら発光素子パッケージ１０から出射する青色光の一部は、封止樹脂１２の内部を進む際に樹脂パッケージ３の側面および／または底面で反射した後、封止樹脂１２の上面から出射してもよい。また、発光素子１から出た青色光の別の一部は、封止樹脂１２の内部を進む途中で赤色蛍光体１４に吸収され、赤色蛍光体１４は赤色光を発光する。そして、赤色蛍光体１４から発せられた赤色光は、封止樹脂１２を透過して封止樹脂１２の上面から外側に向かって出射する。これら赤色蛍光体１４が発する赤色光の一部は、封止樹脂１２の内部を進む際に樹脂パッケージ３の側面および／または底面で反射した後、封止樹脂１２の上面から出射してもよい。

封止樹脂１２の外側、すなわち、図１においては、封止樹脂１２（または樹脂パッケージ３）の上部には、緑色量子ドット含有層２０が配置されている。緑色量子ドット含有層２０は、透光性材料２２と緑色量子ドット２４とを含む。すなわち、緑色量子ドット２４は、透光性材料２２内に分散配置されている。緑色量子ドット含有層２０は任意の形態を有してよい。好ましい形態の１つは、図１に示すようなシート形状（またはフィルム状）である。緑色量子ドット含有層２０の厚さを均一にでき、色むらを抑制できるからである。

このような構成を有することで、発光装置１００では、発光素子１に対して、赤色蛍光体１４の方が、緑色量子ドット２４より近くに位置している。粒径（または直径）が例えば、２０～５０μｍと大きい、ＫＳＦ蛍光体またはＭＧＦ蛍光体を発光素子の近くに配置し、粒径（または直径が）が例えば２～１０ｎｍである緑色量子ドット２４を発光素子１の近くに配置することにより、光の散乱、とりわけ、赤色蛍光体１４による緑色光の散乱を抑制でき、この結果、光の取り出し効率（すなわち、発光効率）を更に向上できる。
この光の取り出し効率向上については、後述の実施形態２の構成を説明した後に、詳細を説明する。

発光素子パッケージ１０の上面から出射した赤色光の多くは、緑色量子ドット含有層２０の下面から内部に進入し、緑色量子ドット含有層２０の透光性材料２２を透過した後、緑色量子ドット含有層２０上面より外側に出て行く。
発光素子パッケージ１０の上面から出射した青色光の多くは、緑色量子ドット含有層２０の下面から内部に進入する。緑色量子ドット含有層２０の下面から内部に進入した青色光の一部は、緑色量子ドット含有層２０の透光性材料２２を透過した後、緑色量子ドット含有層２０上面より外側に出て行く。緑色量子ドット含有層２０の下面から内部に進入した青色光の別の一部は、緑色量子ドット２４に吸収され、緑色量子ドット２４が緑色光を発光する。緑色量子ドット２４が発した緑色光の多くは、透光性材料２２の内部を進み、緑色量子ドット含有層２０上面より外側に出て行く。この結果、緑色量子ドット含有層２０上面の外側では、青色光と赤色光と緑色光が混ざり白色光を得ることができる。

なお、緑色量子ドット２４が発する緑色光の一部は、下方に進み、緑色量子ドット含有層２０の下面から出て、発光素子パッケージ１０の上面から封止樹脂１２の内部に進入する。しかし、ＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体の少なくとも一方である赤色蛍光体１４は、緑色光を吸収しにくい。このため、例えば、樹脂パッケージ３の内面により反射された後、発光素子パッケージ１０の上面から出射し、緑色量子ドット含有層２０の下面から進入し、緑色量子ドット含有層２０の上面から出射する緑色光がある。このような、緑色光が存在することは、発光装置１００の取り出し効率の向上に寄与する。

図１に示す実施形態では緑色量子ドット含有層２０と封止樹脂１２（または樹脂パッケージ３）とは離間している。これにより、熱に弱い緑色量子ドット２４に発光素子１の発熱が伝わるのを、より確実に抑制できるという効果が得られる。
しかし、これに限定されるものではなく、緑色量子ドット含有層２０と封止樹脂１２（または樹脂パッケージ３）とは接触していてもよい。この場合、発光素子パッケージ１０から出射した光が、より多く緑色量子ドット含有層２０に進入し、取り出し効率を更に高くすることが可能となる。また、緑色量子ドット含有層２０と封止樹脂１２（または樹脂パッケージ３）とは接触していても発光素子１と緑色量子ドット２４とはある程度、距離がはなれているため、緑色量子ドット２４の熱劣化を抑制する効果を得ることができる。

図１に示す実施形態では、発光素子パッケージ１０は、その実装面が底面（下面）となっており、光取り出し面と反対側の面を実装面とする（例えば、上面を光り取り出し面とし、下面を実装面とする）トップビュー型の発光素子パッケージである。しかし、これに限定されるものではなく、発光素子パッケージ１０は、光取り出し面に隣接する面を実装面とする、いわゆるサイドビュー型として構成されてもよい。
また、図１に示す実施形態では、樹脂パッケージ３を含む発光素子パッケージ１０を用いているがこれに限定されるものではない。発光素子パッケージ１０に代えて、樹脂パッケージを用いずに、発光素子１の表面に、赤色蛍光体１４を含む蛍光体層を形成した、所謂、パッケージレスの形態であってもよい。

次に発光装置１００の各要素の詳細を示す。
１）発光素子
発光素子１は、青色光（発光ピーク波長が４３５～４６５ｎｍの範囲内である）を発光する限り、既知の任意の発光素子であってよく、青色ＬＥＤチップであってよい。発光素子１は、半導体積層体を備えてよく、窒化物半導体積層体を備えることが好ましい。半導体積層体（好ましくは窒化物半導体積層体）は、順に、第１半導体層（例えば、ｎ型半導体層）、発光層および第２半導体層（例えば、ｐ型半導体層）を有してよい。
好ましい窒化物半導体材料として、具体的には、Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１－Ｘ－Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いてよい。各層の膜厚及び層構造は、当該分野で既知のものを用いてよい。

２）赤色蛍光体
赤色蛍光体１４は、ＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体の少なくとも一方である。ＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体は、緑色光をほとんど吸収せず、従って２次吸収をほとんど生じないという利点を有する。また、発光ピークの半値幅が３５ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下と小さいことを特徴とする。以下に、ＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体について詳述する。

（ＫＳＦ蛍光体）
ＫＳＦ蛍光体は、その発光波長のピークが６１０～６５０ｎｍの範囲にある赤色蛍光体である。その組成は、下記一般式（１）に表される。

Ａ₂［Ｍ_1-aＭｎ⁴⁺ _aＦ₆］ （１）
（式中、Ａは、Ｋ⁺、Ｌｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｒｂ⁺、Ｃｓ⁺及びＮＨ₄ ⁺からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、Ｍは、第４族元素及び第１４族元素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａは０＜ａ＜０．２満足する。）

ＫＳＦ蛍光体の発光ピークの半値幅は、１０ｎｍ以下である。
なお、このＫＳＦ蛍光体については、本願出願人が先に特許出願した特願２０１４－１２２８８７号を参照してよい。

ＫＳＦ蛍光体の製造方法の一例を説明する。まず、所望の組成比となるようにＫＨＦ₂、Ｋ₂ＭｎＦ₆、を秤量する。秤量したＫＨＦ₂をＨＦ水溶液に溶解して、溶液Ａを調製する。また、秤量したＫ₂ＭｎＦ₆をＨＦ水溶液に溶解させて溶液Ｂを調製する。さらに、Ｈ₂ＳｉＦ₆を含む水溶液を所望の組成比となるように調製してＨ₂ＳｉＦ₆を含む溶液Ｃとする。そして、溶液Ａを、室温で撹拌しながら、溶液Ｂと溶液Ｃとをそれぞれ滴下する。得られた沈殿物を固液分離後、エタノール洗浄を行い、乾燥することで、ＫＳＦ蛍光体を得ることができる。

（ＭＧＦ蛍光体）
ＭＧＦは深赤色の蛍光を発する赤色蛍光体である。すなわち、その発光波長のピークがＫＳＦ蛍光体よりも長波長側の６５０ｎｍ以上であり、Ｍｎ⁴⁺で付活された蛍光体である。組成式の一例として３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺で表される。ＭＧＦ蛍光体の半値幅は、１５ｎｍ以上３５ｎｍ以下である。

ＭＧＦ蛍光体は、その組成中のＭｇＯのＭｇ元素の一部をＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等の他の元素で置換してよく、またＧｅＯ₂中のＧｅ元素の一部をＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ等の他の元素に置換することにより発光効率を向上させてもよい。好ましくは、ＭｇとＧｅの両元素を、それぞれＳｃとＧａの両元素に置換することにより、深赤色と呼ばれる６００～６７０ｎｍの波長領域の光の発光強度をよりいっそう向上させることができる。

ＭＧＦ蛍光体は、下記一般式（２）で示される蛍光体である。

（ｘ－ａ）ＭｇＯ・（ａ／２）Ｓｃ₂Ｏ₃・ｙＭｇＦ₂・ｃＣａＦ₂・（１－ｂ）ＧｅＯ₂・（ｂ／２）Ｍｔ₂Ｏ₃：ｚＭｎ⁴⁺ （２）
（式中ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂ、ｃは、２．０≦ｘ≦４．０、０＜ｙ＜１．５、０＜ｚ＜０．０５、０≦ａ＜０．５、０＜ｂ＜０．５、０≦ｃ＜１．５、ｙ＋ｃ＜１．５を満足し、ＭｔはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択された少なくとも１種である。）

一般式（２）において、０．０５≦ａ≦０．３、０．０５≦ｂ＜０．３とすることで、さらに発光する赤色光の輝度を向上させることができる。なお、ＭＧＦ蛍光体については、本願出願人が先に特許出願した特願２０１４－１１３５１５号を参照してよい。

本発明の実施の形態に係るＭＧＦ蛍光体の製造方法の一例を説明する。まず、原料としてＭｇＯ、ＭｇＦ₂、Ｓｃ₂Ｏ₃、ＧｅＯ₂、Ｇａ₂Ｏ₃、ＭｎＣＯ₃を所望の組成比となるように秤量する。これらの原料を混合した後、この混合した原料をるつぼに充填した後、大気中において１０００～１３００℃で焼成することにより得ることができる。

３）緑色量子ドット
緑色量子ドット２４は、半導体材料、例えば、ＩＩ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族またはＩＶ－ＶＩ族等の化合物半導体、より具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳ_ｘＳｅ_１－ｘ／ＺｎＳ、ＧａＰ等のナノサイズの粒子が挙げられる。緑色量子ドット２４は、例えば、１～２０ｎｍの粒径（平均粒径）を有する。緑色量子ドット２４は、例えば、その発光波長のピークが５１０～５６０ｎｍの範囲にある緑色光を発光する。緑色量子ドット２４の発光ピークの半値幅は４０ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以下と小さい。
緑色量子ドットは、例えばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）のような樹脂等で表面修飾または安定化してもよい。この場合、粒径とは、表面修飾および安定化のために付した樹脂等の部分を含まない、半導体材料より成るコア部分の粒径を意味する。

４）透光性材料
透光性材料２２は、青色光、緑色光および赤色光を透過させることができる。透光性材料は、発光素子１から出射され透光性材料２２に入射した光のうち、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、８０％以上または９０％以上を透過する。
好ましい透光性材料２２として、高歪点ガラス、ソーダガラス（Ｎａ₂Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、硼珪酸ガラス（Ｎａ₂Ｏ・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）、鉛ガラス（Ｎａ₂Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ₂）、無アルカリガラスを例示することができる。あるいは、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、環状非晶質ポリオレフィン、多官能アクリレート、多官能ポリオレフィン、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂に例示される有機ポリマー（高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する）を挙げることができる。

５）封止樹脂
封止樹脂１２は、青色光および赤色光を透過させることができ、好ましくは緑色光も透過させることができる。透光性材料は、発光素子１から出射され透光性材料２２に入射した光のうち、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、８０％以上または９０％以上を透過する。
好ましい封止樹脂１２として、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂またはこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂を挙げることができる。なかでもシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂が好ましく、特に耐光性、耐熱性に優れるシリコーン樹脂がより好ましい。

６）樹脂パッケージ
樹脂パッケージ３は任意の種類の樹脂により構成されてよい。好ましい樹脂として、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、液晶樹脂の少なくとも1種以上含む熱可塑性樹脂、または、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ハイブリッド樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、これらの樹脂を少なくとも１種以上含む熱硬化性樹脂などを例示できる。樹脂パッケージ３は、好ましくは白色の樹脂より成る。封止樹脂１２の内部を進む光のうち、樹脂パッケージ３に達した光をより多く反射できるからである。

２．実施形態２
図２は、本発明の実施形態２にかかる発光装置１００Ａの概略断面図である。上述の発光装置１００では、封止樹脂１２が赤色蛍光体１４を含んでいた。しかし、発光装置１００Ａでは、封止樹脂１２が赤色蛍光体１４を含むことに代えて、透光性材料２２が赤色蛍光体１４を含んでいる。従って、透光性材料２２の内部には、赤色蛍光体１４と緑色量子ドット２４が配置されており、これにより、発光素子１に対して、赤色蛍光体１４と緑色量子ドット２４が概ね同じ距離に位置することとなる。

発光素子パッケージ１０Ａは、封止樹脂１２が赤色蛍光体１４を含まないことを除けば、実施形態１の発光素子パッケージ１０と同じ構成を有してよい。また、緑色量子ドット含有層２０Ａは、緑色量子ドット２４に加えて赤色蛍光体１４を含むことを除けば、実施形態１の緑色量子ドット含有層２０と同じ構成を有してよい。

以上説明したように、実施形態１に係る発光装置１００では、発光素子１に対して、赤色蛍光体１４の方が、緑色量子ドット２４より近くに位置しており、実施形態２に係る発光装置１００Ａでは、発光素子１に対して、赤色蛍光体１４と緑色量子ドット２４が概ね同じ距離に位置している。それぞれの実施形態は異なる利点を有する。以下に、その利点を説明する。

１）発光装置１００の利点
図３は、発光装置１００の利点を説明するための模式断面図であり、図３（ａ）は、赤色蛍光体１４が封止樹脂１２の内部に配置されている実施形態を示す模式断面図であり、図３（ｂ）は、赤色蛍光体１４が透光性材料２２の内部に配置されている実施形態を示す模式断面図である。上述したように、赤色蛍光体１４の粒径は２０～５０μｍであり、緑色量子ドット２４の粒径は２～１０ｎｍであり、粒径に２桁程度の大きな違いがある。
図３（ａ）、（ｂ）は、この粒径の違いに基づく発光装置１００の利点をより明確に示すことを目的とした模式図であり、図１および図２に比べると、赤色蛍光体１４と緑色量子ドット２４の粒径の違いをより明確に示している。

図３（ａ）の符号１１４は、複数の赤色蛍光体１４のうちの１つである赤色蛍光体１４Ｘが発光した赤色光（一部）を模式的に示し、符号１２４は、複数の緑色量子ドット２４のうちの１つである緑色量子ドット２４Ｘが発光した緑色光（一部）を模式的に示している。同様に、図３（ｂ）の符号１１４Ａは、複数の赤色蛍光体１４のうちの１つである赤色蛍光体１４Ｙが発光した赤色光（一部）を模式的に示し、符号１２４Ａは、複数の緑色量子ドット２４のうちの１つである緑色量子ドット２４Ｙが発光した緑色光（一部）を模式的に示している。

図３（ｂ）に示すように、透光性材料２２内に粒径の大きい赤色蛍光体１４が配置されていると、緑色量子ドット２４Ｙから出た緑色光１２４Ａは、その進路に存在する赤色蛍光体１４により散乱されて緑色量子ドット含有層２０Ａの上面に到達しない（図３（ｂ）では、赤色光１１４Ａは、緑色量子ドット含有層２０Ａの上面から外側に出ているが、緑色光１２４Ａは緑色量子ドット含有層２０Ａの上面に到達していない。）。粒子径の大きい赤色蛍光体１４が緑色量子ドット含有層２０Ａに存在することにより緑色光の一部にこのような散乱が生じることは、発光効率が若干低下する要因となり得る。

これに対して、図３（ａ）に示すように、緑色量子ドット含有層２０は、粒径の大きい赤色蛍光体１４を含んでおらず、透光性材料２２を除くと、緑色量子ドット２４しか含有していない。そして、緑色量子ドット含有層２０を進む緑色光が粒径の非常に小さい緑色量子ドット２４により散乱される可能性はかなり低い（図３（ａ）では、赤色光１１４および緑色光１２４が、緑色量子ドット含有層２０の上面から外側に出ている。）。このため、より高い発光効率を得ることができる。

２）発光装置１００Ａの利点
発光装置１００Ａの緑色量子ドット含有層２０Ａは、上述のように赤色蛍光体１４と緑色量子ドット２４の両方を含んでいる。赤色蛍光体１４は、緑色量子ドット２４に比べると熱による劣化が少ないものの、このような、構成を取ることで、赤色蛍光体１４についても発光素子１の発熱が伝わるのを抑制することができ、赤色蛍光体１４の劣化をより確実に抑制できる。
また、赤色蛍光体１４と緑色量子ドット２４とを透光性材料２２の内部に配置するため、波長変換材料を配置するのが透光性材料２２だけで済み、封止樹脂１２に赤色蛍光体１４を配置しなくて済むため、製造工程が簡便になる。

なお、上述のように発光装置１００Ａは、緑色量子ドット含有層２０Ａの透光性材料２２が赤色蛍光体１４を含み、発光素子パッケージ１０Ａの封止樹脂１２は赤色蛍光体１４を含んでいないが、緑色量子ドット含有層２０Ａの透光性材料２２と発光素子パッケージ１０Ａの封止樹脂１２の両方が赤色蛍光体１４を含んでもよい。

３．実施形態３
図４は、本発明の実施形態３に係る発光装置１００Ｂを用いた液晶ディスプレイ２００を示す概略断面図である。発光装置１００Ｂは、発光素子パッケージ１０と、緑色量子ドット含有層２０と、発光素子パッケージ１０と緑色量子ドット含有層２０との間に配置された導光板５２とを含む。
図４に示す実施形態では、発光素子パッケージ１０の封止樹脂１２と、緑色量子ドット含有層２０との間に導光板５２が配置されている。より詳細には、封止樹脂１２が導光板５２の１つの側面に対向して配置され、緑色量子ドット含有層２０が導光板５２の上面に対向して配置されている。図４に示す実施形態では発光素子パッケージ１０は、トップビュー型であるが、これに限定されるわけではなく、上述のサイドビュー型等の他の形態を有してよい。

発光装置１００Ｂは、発光素子パッケージ１０から導光板５２に入射した光のうち、導光板５２の下面に達した光を上方に反射させ、導光板５２の上面に向かわせるように、導光板５２の下面上に反射板（リフレクタ）５１を備えてよい。

図４に示す実施形態では、発光素子パッケージ１０は、導光板５２から離間して配置されているが、これに限定されるものでなく、例えば、封止樹脂１２または樹脂パッケージ３を導光板５２の側面に接触させること等により、発光素子パッケージ１０と導光板５２とを接触させてよい。
緑色量子ドット含有層２０は、導光板５２の上面に接触して配置されてもよく、また導光板５２から離間して配置されてもよい。

緑色量子ドット含有層２０の上には、下部偏光フィルム５３Ａが配置される。下部偏光フィルム５３Ａの上には、液晶セル５４が配置され、液晶セル５４の上にはカラーフィルタアレイ５５が配置される。カラーフィルタアレイ５５は、例えば、赤色カラーフィルタ部５５Ａ、緑色カラーフィルタ部５５Ｂおよび青色カラーフィルタ部５５Ｃのように、特定の色の光のみを透過する、異なる色に対応した複数の種類のカラーフィルタ部を備える。カラーフィルタアレイ５５の上には上部偏光フィルム５３Ｂが配置されている。

次に液晶ディスプレイ２００の動作について説明する
発光素子１が発光した青色光の一部は、封止樹脂１２から出てくる。また発光素子１が発光した青色光の一部は、封止樹脂１２内に配置された赤色蛍光体１４に吸収され、赤色蛍光体１４から赤色光が発光され、この赤色光は封止樹脂１２から出てくる。すなわち、発光素子パッケージ１０からは、青色光と赤色光が混じった紫色光が出射し、この紫色光（青色光＋赤色光）は導光板５２を介して、緑色量子ドット含有層２０に進入する。緑色量子ドット含有層２０に入った青色光の一部は、緑色量子ドット２４に吸収され、緑色量子ドット２４は緑色光を発光する。この結果、緑色量子ドット含有層２０の上面からは、青色光と緑色光と赤色光が混じった白色光が出射し、この白色光は下部偏光フィルム５３Ａに入る。下部偏光フィルム５３Ａに入った白色光（青色光＋緑色光＋赤色光）の一部は、下部偏光フィルム５３Ａを通過し、液晶セル５４に進入する。液晶セル５４に入った白色光の一部は、液晶セル５４を通過して、カラーフィルタアレイ５５に到達する。

カラーフィルタアレイ５５に到達した、青色光、緑色光および赤色光のそれぞれは、対応したフィルタ部を通過することができる。例えば、赤色光は赤色カラーフィルタ部５５Ａを通過し、緑色光は緑色カラーフィルタ部５５Ｂを通過し、青色光は青色カラーフィルタ部５５Ｃを通過する。カラーフィルタアレイ５５を通過した青色光、緑色光および赤色光、それぞれの一部は上部偏光フィルム５３Ｂを通過する。これにより液晶ディスプレイ２００は、所望の画像を表示できる。
上述のように赤色蛍光体１４が発する赤色光および緑色量子ドット２４が発する緑色光は、その発光ピークの半値幅が狭く、よって色純度が高い。また、より多くの光が赤色カラーフィルタ部５５Ａおよび緑色カラーフィルタ部５５Ｂを通過できるため効率を向上させることができる。
本発明は以下の態様を含む。

態様１：
青色光を発光する発光素子と、
前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収し、緑色光を発光する量子ドットと、
その組成が下記一般式（１）で表され、前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収して赤色光を発光するＫＳＦ蛍光体およびその組成が下記一般式（２）で表され、前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収して赤色光を発光するＭＧＦ蛍光体の少なくとも一方と、
を含むことを特徴とする発光装置。

Ａ₂［Ｍ_1-aＭｎ⁴⁺ _aＦ₆］ （１）
（式中、Ａは、Ｋ⁺、Ｌｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｒｂ⁺、Ｃｓ⁺及びＮＨ₄ ⁺からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、Ｍは、第４族元素及び第１４族元素からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、ａは０＜ａ＜０．２満足する。）

（ｘ－ａ）ＭｇＯ・（ａ／２）Ｓｃ₂Ｏ₃・ｙＭｇＦ₂・ｃＣａＦ₂・（１－ｂ）ＧｅＯ₂・（ｂ／２）Ｍｔ₂Ｏ₃：ｚＭｎ⁴⁺ （２）
（式中ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂ、ｃは、２．０≦ｘ≦４．０、０＜ｙ＜１．５、０＜ｚ＜０．０５、０≦ａ＜０．５、０＜ｂ＜０．５、０≦ｃ＜１．５、ｙ＋ｃ＜１．５を満足し、ＭｔはＡｌ、Ｇａ、Ｉｎから選択された少なくとも１種である。）
態様２：
前記発光素子を覆う封止樹脂と、
透光性材料と前記量子ドットとを含み、前記封止樹脂の外側に配置された量子ドット含有層と、
を含むことを特徴とする態様１に記載の発光装置。
態様３：
前記封止樹脂が前記ＫＳＦ蛍光体を含むことを特徴とする態様２に記載の発光装置。
態様４：
前記量子ドット含有層が、シートであり、かつ前記封止樹脂から離間していることを特徴とする態様２または３に記載の発光装置。
態様５：
前記封止樹脂と前記量子ドット含有層の間に導光板が配置されていることを特徴とする態様３または４に記載の発光装置。
態様６：
前記封止樹脂が前記導光板の１つの側面に対向して配置され、前記量子ドット含有層が前記導光板の上面に対向して配置されていることを特徴とする態様５に記載の発光装置。
態様７：
前記ＫＳＦ蛍光体が前記量子ドット含有層に配置されていることを特徴とする態様２に記載の発光装置。

１ 発光素子
３ 樹脂パッケージ
１０、１０Ａ 発光素子パッケージ
１２ 封止樹脂
１４ 赤色蛍光体
２０、２０Ａ、 緑色量子ドット含有層
２２ 透光性材料
２４、２４Ｘ、２４Ｙ 緑色量子ドット
５１ 反射板
５２ 導光板
５３Ａ 下部偏光フィルム
５３Ｂ 上部偏光フィルム
５４ 液晶セル
５５ カラーフィルタアレイ
５５Ａ 赤色カラーフィルタ部
５５Ｂ 緑色カラーフィルタ緑
５５Ｃ 青色カラーフィルタ部
１００、１００Ａ、１００Ｂ 発光装置
１１４、１１４Ａ 赤色光
１２４、１２４Ａ 緑色光
２００ 液晶ディスプレイ

Claims (10)

1. 発光素子と、
   前記発光素子を覆う封止樹脂と、
   前記封止樹脂に含有され、前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収して赤色光を発光する蛍光体と、
   前記発光素子の発光する青色光の一部および前記蛍光体の発光する赤色光が入射される導光板と、
   前記導光板上に配置され、前記発光素子の発光する青色光の一部を吸収して緑色光を発光する緑色量子ドットと、シート形状またはフィルム形状の透光性材料と、を含む緑色量子ドット含有層と、を有し、
   前記封止樹脂と前記緑色量子ドット含有層との間に前記導光板が配置されており、
   前記封止樹脂と前記緑色量子ドット含有層とは離間している発光装置。
2. 前記透光性材料は、有機ポリマーである、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記透光性材料は、ポリメタクリル酸メチル樹脂である、請求項１に記載の発光装置。
4. 前記緑色量子ドットの発光波長のピークは５１０～５６０ｎｍである、請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記緑色量子ドットの発光ピークの半値幅は４０ｎｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記緑色量子ドットの粒径は１～２０ｎｍである、請求項１～５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記導光板の下面側に反射板を有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の発光装置。
8. 前記導光板と前記透光性材料は接触している請求項１～７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記導光板と前記透光性材料は離間している請求項１～７のいずれか１項に記載の発光装置。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の発光装置と、液晶セルとを有する液晶ディスプレイ。

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