WO2011071089A1 - 発光装置及びそれを用いた照明装置並びに画像表示装置 - Google Patents

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light
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phosphor
wavelength conversion
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久之 橋本
道治 中嶋
鈴弥 山田
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電気化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device, an illumination device using the light emitting device, and an image display device. More specifically, the present invention relates to a light emitting device in which the deviation of the crystal orientation distribution of the phosphor in the wavelength conversion member used in the light emitting device is controlled.
  • the white light emitting diode is composed of, for example, a blue light emitting diode chip and a phosphor. Specifically, a composite member in which a phosphor is dispersed in a resin or the like is coated on a blue light emitting diode chip.
  • a phosphor is a material that generates yellow fluorescence when blue light is irradiated from a blue light emitting diode. For this reason, since the composite member converts blue light into yellow, it is also called a wavelength conversion member.
  • White light is obtained by mixing the blue light generated from the blue light emitting diode with the yellow light that is excited and emitted by the blue light emission.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional light emitting diode.
  • a conventional light emitting diode 60 includes a light emitting diode chip 66, a first lead frame 62 on which the light emitting diode chip 66 is mounted, a second lead frame 68, a light emitting diode chip 66, and a first light emitting diode chip 66. It is composed of a translucent resin material 78 that covers one lead frame 62 and the second lead frame 68. A concave portion for mounting a light emitting diode chip is formed in the upper portion 62 a of the first lead frame 62.
  • the concave portion has a substantially funnel shape in which the hole diameter gradually increases upward from the bottom surface, and the inner surface of the concave portion is a reflecting surface 64.
  • One electrode on the lower surface side of the light emitting diode chip 66 is die-bonded to the bottom surface of the reflecting surface 64.
  • the other electrode formed on the upper surface of the light emitting diode chip 66 is connected to the surface 68a of the second lead frame 68 through the bonding wire 70 (see Patent Document 1).
  • the upper surface and the side surface of the light emitting diode chip 66 are covered with a wavelength conversion member filled in the reflection surface 64.
  • the wavelength conversion member is composed of a resin 72 such as a translucent epoxy and a phosphor 74.
  • a resin 72 such as a translucent epoxy
  • a phosphor 74 that convert light emitted from the light-emitting diode chip 66 into yellow visible light are mixed in a dispersed state. ing.
  • Examples of such phosphors 74 include YAG phosphors whose base material is made of yttrium aluminate (Y 3 A 15 O 12 ) and whose emission center is cerium (Ce).
  • the light emitting diode chip 66 When a voltage is applied between the first lead frame 62 and the second lead frame 68, the light emitting diode chip 66 emits light. As described above, yellow visible light is emitted from the YAG phosphor 74 by the blue light emission of the light emitting diode chip 66 and the blue light emission. The blue visible light and yellow visible light emitted from the YAG phosphor 74 are mixed to obtain white light. The white light is collected by the convex lens portion 76 of the translucent resin material 78 and emitted to the outside.
  • phosphors 74 for white light emitting diodes silicates, phosphates, aluminates, and sulfides are used as a base material, and transition metals or rare earth metals are added as activation materials. Yes.
  • the activator is also called the light emission center.
  • the resin 72 in addition to the epoxy resin described in FIG. 4 (see Patent Document 1), an acrylic resin, a silicone resin, or the like is used.
  • a typical phosphor is sialon which is a solid solution of silicon nitride (Si 3 N 4 ). Sialon is a Si—Al—O—N compound in which some atoms of silicon nitride are substituted with Al and oxygen.
  • Patent Documents 2 and 3 disclose Ca- ⁇ type sialon in which Eu (europium) or Er (erbium) is activated as a rare earth element.
  • Patent Document 4 discloses a lighting device using a phosphor such as Ca- ⁇ type sialon in which Eu is activated as a rare earth element and a light emitting diode.
  • Patent Document 5 discloses a ⁇ -type sialon phosphor in which Eu is activated as a rare earth element. Since the emission spectrum of this ⁇ -type sialon phosphor is green light and very sharp, it is a phosphor suitable for a green light emitting component among the three primary colors of light. For this reason, the ⁇ -sialon phosphor disclosed in Patent Document 5 has high purity of the three primary colors of blue, green, and red, that is, for a backlight of a liquid crystal display panel that requires light emission in a narrow band with a narrow half-value width. It is a phosphor suitable for white light emitting diodes used in the above.
  • JP 2004-152993 A Japanese Patent No. 3668770 Japanese Patent No. 3726131 JP 2003-124527 A JP 2005-255895 A Japanese Patent No. 3837588
  • the intensity of the emitted light is used by being dispersed or settled in the resin of the wavelength conversion member.
  • these two or more kinds of phosphors are uniformly mixed in the resin of the wavelength conversion member or intentionally made non-uniform. Control is being performed.
  • the particle shape of the phosphor has a columnar shape or a shape close to a columnar shape
  • the phosphor particles exhibit a dispersion that is biased in one direction as if the columnar particles collapsed in the resin. In this case, it cannot be said that there is no bias, and in order to provide a light-emitting device with higher brightness, the control of the crystal orientation distribution of the phosphor particles was insufficient.
  • the present invention achieves higher brightness by controlling the crystal orientation distribution of the phosphor in the wavelength conversion member in order to achieve higher brightness of the light emitting device using light from near ultraviolet to blue as a light source. It is an object of the present invention to provide a light emitting device, an illumination device using the light emitting device, and an image display device.
  • Non-Patent Document 1 In a light emitting device including a phosphor having a columnar shape in a wavelength conversion member, the present inventors have performed an electron backscatter diffraction image method (see Non-Patent Document 1) on the deviation of the crystal orientation distribution of the phosphor having a columnar shape. ) And obtained the knowledge that the emission intensity from the light emitting device is improved by making the crystal orientation distribution of the phosphor having a columnar shape within a predetermined range, and the present invention has been achieved. .
  • a light-emitting device of the present invention includes a light-emitting light source and a wavelength conversion member, and the wavelength conversion member generates fluorescence by absorbing near-ultraviolet to blue light generated from the light-emitting light source.
  • the orientation index represented by the following formula (1) obtained by analyzing the cross section of the light-emitting device by the electron backscatter diffraction image method is included in the crystal orientation distribution of at least one kind of the columnar phosphor particles. Is 5% or more and 15% or less.
  • Orientation index (%) ((cross-sectional area of particles having crystal orientation ⁇ 30 ° corresponding to the bottom surface of phosphor particles having a columnar shape) / (cross-sectional area of phosphor particles having a columnar shape) ) X 100 (%) (1)
  • the light emitting light source is preferably a light emitting diode that emits light having a wavelength of 300 nm to 500 nm, which emits near ultraviolet to blue light.
  • the phosphor preferably contains any one of ⁇ -type sialon, ⁇ -type sialon, and CaAlSiN 3 activated with Eu.
  • the light emitting device of the present invention can be applied to a lighting device or an image display device.
  • the light-emitting device of the present invention is a white light-emitting device that uses blue or ultraviolet light as a light source, and can emit light with higher luminance than a light-emitting device that does not control the crystal orientation distribution of the phosphor.
  • the light-emitting device of the present invention can be suitably used as a high-intensity light source for lighting devices and image display devices.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the luminous intensity obtained with the light emitting devices of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 and the orientation index of the ⁇ -type sialon phosphor. It is sectional drawing which shows the structure of the conventional light emitting diode.
  • Light-emitting device 2 Light-emitting light source 3: First lead frame 4: Second lead frame 5: Wavelength conversion member 6: Bonding wire 7: Resin 8: Phosphor 9: Cap
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a light emitting device of the present invention.
  • a light emitting device 1 of the present invention includes a light emitting light source 2, a first lead frame 3 on which the light emitting light source 2 is mounted, a second lead frame 4, a light emitting light source 2 and a first lead.
  • a wavelength conversion member 5 that covers the frame 3 is included.
  • a concave portion 3b for mounting a light emitting diode chip as a light emitting light source 2 is formed on the upper portion 3a of the first lead frame 3.
  • the recess 3b has a substantially funnel shape in which the hole diameter gradually increases upward from the bottom surface, and the inner surface of the recess 3b is a reflecting surface.
  • One electrode on the lower surface side of the light emitting diode chip 2 is die-bonded to the bottom surface of the reflecting surface.
  • the other electrode formed on the upper surface of the light emitting diode chip 2 is connected to the surface of the second lead frame 4 via the bonding wire 6.
  • the light emitting device 1 includes the light emitting light source 2, the first and second lead frames 3 and 4, the wavelength conversion member 5, and the bonding wire 6 entirely covered with a cap 9 made of resin or glass. Has been configured.
  • a light emitting diode chip that generates light having a wavelength of 300 nm to 500 nm of blue light 3 from near ultraviolet can be used.
  • the wavelength conversion member 5 is composed of, for example, a resin material 7 such as a silicone resin and at least one kind of phosphor 8, and the phosphor 8 is dispersed in the resin material.
  • the type of the phosphor 8 may be selected according to the color tone obtained by the color mixture of the light from the light emitting light source 2 and the light generated from the phosphor 8 that absorbs and excites the light from the light emitting light source 2. In order to obtain a desired color mixture light, one or a plurality of types of phosphors 8 can be used in combination.
  • the phosphor 8 has a particulate shape.
  • Examples of such phosphor particles 8 include ⁇ -type sialon, ⁇ -type sialon, and CaAlSiN 3 activated with Eu. These phosphors 8 have a columnar crystal shape such as a hexagon.
  • the ⁇ -type sialon phosphor 8 represented by the general formula: Si 6-z Al z O z N 8-z : Eu 2+ has a columnar shape, and the emission characteristics are green with a peak wavelength of 520 nm to 550 nm. Exhibits luminescence.
  • the ⁇ -sialon phosphor 8 represented by the general formula: Ca m / 2 Si 12- (m + n) Al (m + n) N 16-n On: Eu 2+ also has a columnar shape, and has an emission characteristic of 550 nm to 610 nm. It emits yellow to orange light with a peak wavelength of.
  • CaAlSiN 3 : Eu also has a columnar shape and exhibits red light emission with a peak wavelength of 630 nm to 650 nm as light emission characteristics.
  • the light-emitting device 1 of the present invention is characterized in that the emission intensity from the light-emitting device 1 is improved by controlling the deviation of the crystal orientation distribution of the phosphor 8 having a columnar shape in the wavelength conversion member 5 within a predetermined range. It is in that point.
  • the deviation in the distribution of crystal orientation of the columnar phosphor 8 in the wavelength conversion member 5 is obtained by electron backscatter diffraction image method (non-patent document) as described in detail later. 1).
  • the inventors of the present invention manufactured a large number of light-emitting devices 1 and analyzed the deviation of the crystal orientation distribution of the phosphor 8 particles in the wavelength conversion member 5 by the electron backscatter diffraction image method. It was found that the emission intensity from the light emitting device 1 is improved when the orientation index is 5% or more and 15% or less.
  • Orientation index (%) ((cross-sectional area of particles having crystal orientation ⁇ 30 ° corresponding to the bottom surface of phosphor particles having a columnar shape) / (cross-sectional area of phosphor particles having a columnar shape) ) X 100 (%) (1)
  • the orientation index shown in the above equation (1) is applied to the bottom surface of the phosphor particles 8 having a columnar shape obtained by analysis by an electron backscatter diffraction image method (also referred to as EBSD).
  • EBSD electron backscatter diffraction image method
  • the sum of the cross-sectional areas of the phosphor particles 8 corresponding to the corresponding crystal plane and the crystal plane inclined by ⁇ 30 ° to 30 ° with respect to the normal direction is divided by the sum of the cross-sectional areas of all the phosphor particles 8. , As a percentage. That is, the orientation index indicates the deviation of the crystal orientation distribution of the phosphor particles 8 having a columnar shape in the wavelength conversion member 5.
  • FIG. 2 shows a procedure for analyzing the deviation of the crystal orientation distribution of the crystalline particles made of the phosphor 8 in the wavelength conversion member 5 of the present invention.
  • the imaging step ST1 the cross section of the crystalline particles in the wavelength conversion member 5 is imaged.
  • the determination step ST2 individual orientations of crystal grains in the image created by the imaging process in step ST1 are determined.
  • step ST3 the distribution of individual orientations determined by the determination process in step ST2 is analyzed and specified.
  • analysis step ST4 the orientation distribution obtained in the analysis stage of step ST3 is analyzed to analyze the bias of the crystal orientation distribution.
  • imaging step ST1 the cross section of the wavelength conversion member 5 is prepared by mechanical polishing and ion polishing, and then this cross section is imaged.
  • This imaging can be performed using an apparatus that can observe the crystalline particles exposed in the cross section. For example, it is possible to form an image by introducing a cross section of the wavelength conversion member 5 into a sample chamber of a scanning electron microscope and observing a secondary electron image of the cross section.
  • the crystal orientation of the crystalline particles observed in the cross section of the wavelength conversion member 5 is acquired by an analyzer and determined.
  • the crystal orientation analyzing apparatus include an apparatus using an electron backscatter diffraction image method.
  • a detector capable of acquiring an electron backscattered diffraction image is added to a scanning electron microscope apparatus.
  • the spatial resolution is about 0.1 ⁇ m, and the resolution for determining the orientation of the observation sample is about 1 °.
  • a two-dimensional geometric pattern called a Kikuchi pattern corresponding to the crystal structure and crystal orientation of crystal grains is obtained.
  • a Kikuchi pattern corresponding to the crystal plane is observed. From the shape of the Kikuchi pattern, the crystal orientation of the observed particles can be determined.
  • the analysis can be performed using an analysis program that can analyze the crystal orientation by the Kikuchi pattern acquired in the determination step ST2. That is, the crystal orientation distribution can be obtained by acquiring the Kikuchi pattern of crystal grains, specifying the crystal orientation using an analysis program, and repeating this with a plurality of crystal grains.
  • the greater the number of crystalline particles specifying the crystal orientation the better the statistical analysis accuracy. However, if the number of crystalline particles is 50 or more, sufficient data for analysis can be obtained.
  • the analysis step ST4 for analyzing the deviation of the crystal orientation distribution will be described.
  • the analysis step ST4 can also be executed using the electron backscatter diffraction image method.
  • the orientation index defined by the above equation (1) can be used.
  • the orientation index of the ⁇ -type sialon phosphor particles 8 observed in the cross section of the wavelength conversion member 5 improves the luminous intensity of the light emitting device 1. It was found to be preferable. When the orientation index is smaller than 5%, the crystal orientation of the ⁇ -type sialon phosphor particles 8 is not biased, and the luminous intensity from the light emitting device 1 is reduced. Conversely, if the orientation index is greater than 15%, the crystal orientation of the ⁇ -type sialon phosphor particles 8 becomes too large, and this is also not preferable because the luminous intensity of the light emitting device 1 decreases. In order to further improve the luminous intensity of the light emitting device 1, it was found that the orientation index is preferably 7% or more and 13% or less.
  • the phosphor 8 to be dispersed in the wavelength conversion member 5 is CaAlSiN 3 (also referred to as CaAlSiN 3 : Eu) activated by ⁇ -type sialon and Eu, and the crystal orientation distribution of the phosphor 8 is similar to the above.
  • the bias was analyzed. In this case, the same result as in the case of ⁇ -type sialon is obtained.
  • the crystal orientation distribution of the phosphor 8 having a columnar shape has a deviation exceeding the above range. If it exists, the knowledge that the emitted light intensity of the light-emitting device 1 falls is acquired. This is because if the phosphor particles 8 having a columnar shape are present in the wavelength conversion member 5 with a certain directivity, they interfere with blue light and ultraviolet light emitted from the light emitting light source and the wavelength conversion member 5. Therefore, the probability that light emitted from the light emitting element is scattered in a certain direction is increased, and the light path of the light generated in the light emitting element is biased. Therefore, the light emitted from the light emitting element cannot be efficiently extracted to the outside. It is done. Thus, when the orientation index is less than 5% or greater than 15%, the light emission intensity of the light-emitting device 1 decreases.
  • the light emitting device 1 with higher luminance and no color unevenness is provided by making the deviation of the crystal orientation distribution of the phosphor particles 8 in the wavelength conversion member 5 within a predetermined range. can do.
  • the light-emitting device 1 in which the crystal orientation distribution of the phosphor 8 having a columnar shape included in the wavelength conversion member 5 of the present invention is controlled can be used for an illumination device.
  • the light-emitting device 1 that controls the crystal orientation distribution of the phosphor 8 having a columnar shape included in the wavelength conversion member 5 of the present invention can be used for an image display device, for example, a backlight for a liquid crystal television. That is, it is possible to provide an image display device in which the light emitting device 1 of the present invention, in particular, the white light emitting device 1 is used as a backlight illumination device.
  • the backlight composed of the light emitting device 1 of the present invention can improve the color rendering because the spectral purity of the three primary colors can be increased as compared with a backlight using a conventional fluorescent lamp. Furthermore, since the backlight comprising the light emitting device 1 of the present invention uses a light emitting diode as a light source, power consumption is reduced.
  • a white light emitting device 1 was manufactured as follows. That is, a commercially available LED package (I-CHIUN PRECIS10N INDUSTRY CO., LTD, model SMD5050), blue LED chip (Genesis Photonics Inc., MODEL RIS45A19) and wavelength conversion member 5 are prepared, and the white light emitting device 1 (Hereinafter, referred to as a white light emitting device).
  • the wavelength conversion member 5 includes a CaAlSiN 3 : Eu phosphor as a red phosphor 8 and a ⁇ -sialon phosphor manufactured in-house as a green phosphor 8 and a silicone resin 7 (Toray Dow Corning Co., Ltd.).
  • the blue light-emitting diode chip 2 was coated by being prepared by blending with model No. EG6301).
  • the CaAlSiN 3 : Eu phosphor 8 was synthesized by the manufacturing method disclosed in Patent Document 6. As shown in Table 1 below, in Examples 1 to 4, the deviation of the crystal orientation distribution of the phosphor 8 in the wavelength conversion member 5 is within a predetermined range, that is, 5% to 15%.
  • a ⁇ -type sialon phosphor 8 from which remarkable needle-like and columnar particles were removed was dispersed in the wavelength conversion member 5 to prepare a white light emitting device 1.
  • the relationship between the luminous intensity of the white light emitting device 1 and the crystal orientation distribution of the phosphor particles 8 in the wavelength conversion member 5 of the present invention was examined.
  • the crystal orientation distribution it is necessary to observe the cross section of the wavelength conversion member 5 as described in the imaging step ST1.
  • the white light emitting device 1 is destroyed by making a cross section of the wavelength conversion member 5.
  • the luminous intensity of the white light emitting device 1 manufactured in the example and the comparative example was measured.
  • the crystal orientation distribution of the phosphor particles 8 in the wavelength conversion member 5 was measured, and the orientation index was calculated.
  • a forward voltage was applied to the produced white light emitting device 1 and a predetermined current was passed to cause the white light emitting device 1 to emit light.
  • White light is generated by a mixture of blue light from the blue light emitting diode chip and red and green light emitted when the blue light is applied to the phosphor 8.
  • the luminous intensity was measured using an ultrasensitive instantaneous multi-photometry system (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., MCPD-7000). The luminous intensity was calculated as a relative value with the luminous intensity of the white light emitting device 1 in Comparative Example 1 described later as 100%.
  • the analysis of the deviation of the crystal orientation distribution of the phosphor 8 in the wavelength conversion member 5 of the white light emitting device 1 was performed by the method shown in FIG.
  • the cross section of the white light emitting device 1 was exposed by mechanical polishing and Ar + ion polishing.
  • the cross section of the white light emitting device 1 is observed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM, JEOL Co., Ltd., JSM-700IF type) and blended with the wavelength conversion member 5, that is, the sealing resin 7.
  • FE-SEM field emission scanning electron microscope
  • the field emission scanning electron microscope is equipped with an electron backscatter diffraction image measurement device (EDAX-TSL, type OIM ) was used.
  • the crystal orientation was measured by this crystal orientation analysis system.
  • a Kikuchi pattern corresponding to the crystal plane is observed.
  • the crystal orientation of the particles to be observed was determined by the shape of the Kikuchi pattern. Specifically, using software that can analyze the crystal orientation from the Kikuchi pattern obtained by electron backscatter diffraction imaging (EDAX-TSL, OIM Ver5.2), analyze the crystal orientation. went.
  • the crystal orientation measurement conditions are shown below. Acceleration voltage: 15 kV Working distance: 15mm Sample tilt angle: 70 ° Measurement area: 80 ⁇ m ⁇ 200 ⁇ m Step width: 0.2 ⁇ m Measurement time: 50 msec / step Number of data points: about 400,000 (400,000) points Note that the measurement conditions are not limited to this, and can be appropriately determined according to the sample form and the apparatus performance.
  • the crystal orientation distribution obtained in the analysis step was analyzed to determine the orientation index defined by the above formula (1).
  • Example 1 The luminous intensity of the light emitting device of Example 1 was 106.5%, and the orientation index of ⁇ -sialon phosphor 8 calculated from the above equation (1) was 13.3%.
  • FIG. 3 is a diagram showing the deviation of the crystal orientation distribution of the ⁇ -type sialon phosphor 8 of Example 3.
  • a cross-section in which a region indicated by hatching is a ⁇ -type sialon [0001] crystal plane and a crystal plane of ⁇ 30 degrees with respect to the normal direction, and a ⁇ -type in which other crystal planes are exposed in a region without hatching A sialon phosphor 8.
  • the orientation index of the ⁇ -type sialon phosphor 8 calculated from the above equation (1) was 11.3%.
  • FIG. 4 is a diagram showing the deviation of the crystal orientation distribution of the ⁇ -type sialon phosphor 8 of Comparative Example 1.
  • a cross-section in which a region indicated by hatching is a ⁇ -type sialon [0001] crystal plane and a crystal plane of ⁇ 30 degrees with respect to the normal direction, and a ⁇ -type in which other crystal planes are exposed in a region without hatching A sialon phosphor 8.
  • the orientation index of the ⁇ -type sialon phosphor 8 calculated from the above equation (1) was 22%.
  • Table 1 summarizes the results of the luminous intensity and the orientation index of the white light emitting devices 1 measured in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the luminous intensity obtained by the light emitting devices 1 of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 and the orientation index of the ⁇ -type sialon phosphor 8.
  • the vertical axis in FIG. 5 represents the relative luminous intensity (%) of the light emitting device 1, and the horizontal axis is the orientation index (%) of the ⁇ -type sialon phosphor 8.
  • the luminous intensity is increased in the white light emitting devices 1 of Examples 1 to 4 in which the deviation of the crystal orientation distribution of the ⁇ -type sialon phosphor 8 in the wavelength conversion member 5 is adjusted to 5% or more and 15% or less.
  • Comparative Example 1 it was about 104% to about 109% higher than the reference light emitting diode of Comparative Example 1 by an average of about 5%.
  • the whiteness of Comparative Examples 1 to 4 prepared in a range where the orientation index calculated from the crystal orientation distribution of the ⁇ -type sialon phosphor 8 in the wavelength conversion member 5 is different from that of the example, that is, 5% or less and 15% or more.
  • the light-emitting device 1 was found to be about 98% to about 103% of the light-emitting device of Comparative Example 1 as a reference for the light emission intensity, and the light emission intensity was found to be lower than that of Examples 1 to 4.
  • the deviation of the crystal orientation distribution of the ⁇ -type sialon phosphor 8 in the wavelength conversion member 5 of the light emitting device 1 is within a predetermined range, that is, the orientation index is 5% or more and 15% or less, more preferably 7% or more and 13%. It was found that the light emitting device 1 having the light emission intensity improved as compared with the conventional light emitting device can be realized in the following light emitting device 1.
  • the light-emitting device 1 in which the crystal orientation distribution of the phosphor 8 in the wavelength conversion member 5 of the present invention has a light distribution index within a predetermined range emits light with higher brightness than light-emitting devices outside the range of these orientation indexes. Therefore, it is suitable as a white light emitting device 1 using blue or ultraviolet light as a light source, and can be suitably used for lighting equipment, image display devices, and the like.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention.
  • the color of the light emitting device 1 can be changed to, for example, a light bulb color other than white light by changing the blending ratio of the phosphors 8 that emit green and red.

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Abstract

　高輝度化された発光装置とこの発光装置を用いた照明装置並びに画像表示装置を提供する。発光装置１は、発光光源２と波長変換部材５とを含み、波長変換部材５は、発光光源２より発生する近紫外から青色光を吸収し、蛍光を発生する１種類以上の柱状蛍光体粒子８を含み、柱状蛍光体粒子の少なくとも１種類の結晶方位分布の偏りが、発光装置の断面を電子後方散乱回折像法によって解析した下記（１）式で表される配向指数を、５％以上１５％以下とした。　配向指数（％）＝（（柱状の形状を有する蛍光体粒子の底面に相当する結晶面±３０°の結晶方位を有する粒子の断面積）／（柱状の形状を有する蛍光体粒子の断面積））×１００(％）　（１）

Description

発光装置及びそれを用いた照明装置並びに画像表示装置
　本発明は、発光装置及びそれを用いた照明装置並びに画像表示装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、発光装置に用いる波長変換部材中の蛍光体の結晶方位分布の偏りが制御された発光装置に関する。
　最近、照明分野では、白色発光ダイオードを光源とする照明が用いられるようになってきた。このような照明は、ＬＥＤ照明やＬＥＤ電球とも呼ばれている。白色発光ダイオードは、例えば青色発光ダイオードチップと蛍光体とから構成されている。具体的には、蛍光体を樹脂等に分散した複合部材が、青色発光ダイオードチップ上に被覆されている。蛍光体の一例は、青色発光ダイオードから青色の光が照射されると黄色の蛍光を発生する材料である。このため、複合部材は、青色の光を黄色に変換するので波長変換部材とも呼ばれている。青色発光ダイオードから発生する青色の光とこの青色発光によって励起されて発光する黄色の光とが混色することにより白色光が得られる。
　図６は、従来の発光ダイオードの構造を示す断面図である。図６に示すように、従来の発光ダイオード６０は、発光ダイオードチップ６６と、この発光ダイオードチップ６６を搭載した第１のリードフレーム６２と、第２のリードフレーム６８と、発光ダイオードチップ６６と第１のリードフレーム６２と第２のリードフレーム６８とを被覆する透光性樹脂材７８とから構成されている。第１のリードフレーム６２の上部６２ａには発光ダイオードチップ搭載用の凹部が形成されている。この凹部は、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状を有していると共に、凹部内面が反射面６４となっている。この反射面６４の底面に発光ダイオードチップ６６の下面側の一方の電極がダイボンディングされている。発光ダイオードチップ６６の上面に形成されている他方の電極は、ボンディングワイヤ７０を介して第２のリードフレーム６８の表面６８ａと接続されている（特許文献１参照）。
　上記発光ダイオードチップ６６の上面及び側面は、反射面６４内に充填された波長変換部材で被覆されている。波長変換部材は、透光性エポキシ等の樹脂７２と蛍光体７４とからなり、樹脂７２中には、発光ダイオードチップ６６の発光を黄色可視光に変換する蛍光体７４が分散状態で多数混入されている。このような蛍光体７４としては、母材がアルミン酸イットリウム（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）からなり、発光中心がセリウム（Ｃｅ）であるＹＡＧ蛍光体等が挙げられる。第１のリードフレーム６２と第２のリードフレーム６８との間に電圧が印加されると、発光ダイオードチップ６６が発光する。上述したように、発光ダイオードチップ６６の青色発光と、この青色発光によってＹＡＧ蛍光体７４から黄色可視光が放射される。これらの青色可視光とＹＡＧ蛍光体７４から放射される黄色可視光とが混色することにより白色光が得られる。この白色光は、透光性樹脂材７８の凸レンズ部７６によって集光されて外部へ放射される。
　白色発光ダイオード用の蛍光体７４として、母体材料にケイ酸塩、リン酸塩、アルミン酸塩、硫化物を用い、付活材として、遷移金属もしくは希土類金属が添加されたものが広く知られている。付活材は発光中心とも呼ばれている。樹脂７２としては、図４で説明したエポキシ樹脂(特許文献１参照)の他には、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などが使用されている。
　近年、白色発光ダイオードの高輝度化のため、発光ダイオードチップに大きな電流を流すようになっている。これに伴い発光ダイオードチップの温度が上昇する。これにより発光ダイオードチップ上に配設されている蛍光体の温度も上昇する。従来の蛍光体では、温度上昇と共に蛍光の輝度が低下する。このため、温度上昇に伴う輝度低下が小さく、耐久性に優れた蛍光体として、結晶構造が安定な窒化物や酸窒化物の蛍光体が使用されるようになってきた。代表的な蛍光体として、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の固溶体であるサイアロン（Ｓｉａｌｏｎ）が挙げられる。サイアロンは、窒化ケイ素の一部の原子をＡｌと酸素で置換したＳｉ－Ａｌ－Ｏ－Ｎ系の化合物である。
　サイアロンには、α型、β型の二種類の結晶系が存在し、特定の希土類元素を付活させたα型サイアロン（特許文献２～４参照）は、有用な蛍光特性を有することから、白色発光ダイオード等への適用が検討されている。
　特許文献２及び３には、希土類元素としてＥｕ（ユーロピウム）やＥｒ（エルビウム）が付活されたＣａ-α型サイアロンが開示されている。
　特許文献４には、希土類元素としてＥｕが付活されたＣａ－α型サイアロン等の蛍光体と発光ダイオードを用いた照明装置が開示されている。
　特許文献５には、希土類元素としてＥｕを付活させたβ型サイアロン蛍光体が開示されている。このβ型サイアロン蛍光体の発光スペクトルは緑色光であり、かつ非常にシャープであるので、光の３原色のうち、緑色発光成分に好適な蛍光体である。このため、特許文献５のβ型サイアロン蛍光体は、青、緑、赤の光の３原色の純度が高い、つまり、半値幅の狭い狭帯域の発光が要求される液晶ディスプレイパネルのバックライト用に使用される白色発光ダイオードに好適な蛍光体である。
特開２００４－１５２９９３号公報 特許第３６６８７７０号公報 特許第３７２６１３１号公報 特開２００３－１２４５２７号公報 特開２００５－２５５８９５号公報 特許第３８３７５８８号公報
Electron Backscatter Diffraction in Materials Science, Edited by A. J. Schwartz, M. Kumar and B. L. Adams, Kluwer Academic / Plenum Publishers, New York, 2000
　発光ダイオードチップから発光される近紫外から青色の光とこの光で励起される蛍光体により波長変換された例えば黄色の光との混色により白色光を放射する白色発光ダイオードでは、放射する光の強度、色調のばらつきを低減するために、蛍光体を波長変換部材の樹脂中に分散させて、又は沈降させて用いている。
　さらに、波長変換のために二種類以上の蛍光体を用いる場合においては、波長変換部材の樹脂中にこれらの二種類以上の蛍光体を均一に混合するか、または意図して不均一にするなどの制御が行われている。
しかしながら、蛍光体の粒子形状が柱状、あるいは柱状に近い形状を有する場合、蛍光体粒子は、樹脂中で柱状粒子が倒れたような一方向に偏った分散を示すため、結晶方位を考慮した場合においては偏りがないとはいえず、より高輝度の発光装置を提供するには蛍光体粒子の結晶方位分布の制御が不十分であった。
　本発明は上記課題に鑑み、近紫外から青色の光を光源とする発光装置の高輝度化を実現するため、波長変換部材中の蛍光体の結晶方位分布を制御することで、より高輝度化した発光装置と、この発光装置を用いた照明装置並びに画像表示装置を提供することを目的としている。
　本発明者らは、波長変換部材中に柱状の形状を有する蛍光体を含む発光装置において、柱状の形状を有する蛍光体の結晶方位分布の偏りについて電子後方散乱回折像法（非特許文献１参照）を用いて検討を行い、柱状の形状を有する蛍光体の結晶方位分布を所定範囲内で偏りをもたせることで、発光装置からの発光強度が向上するという知見を得て、本発明に至った。
　上記目的を達成するため、本発明の発光装置は、発光光源と波長変換部材とを、含み、波長変換部材は、発光光源より発生する近紫外から青色の光を吸収して蛍光を発生する１種類以上の柱状蛍光体粒子を含み、少なくとも１種類の柱状蛍光体粒子結晶方位分布の偏りは、発光装置の断面を電子後方散乱回折像法によって解析した下記（１）式で表される配向指数を、５％以上１５％以下としたことを特徴とする。
　配向指数（％）＝（（柱状の形状を有する蛍光体粒子の底面に相当する結晶面±３０°の結晶方位を有する粒子の断面積）／（柱状の形状を有する蛍光体粒子の断面積））×１００（％）　　　　（１）
　上記構成において、前記発光光源は、好ましくは、近紫外～青色の光を発する、３００ｎｍ～５００ｎｍの波長の光を発生する発光ダイオードである。蛍光体は、β型サイアロン、α型サイアロン、Ｅｕが付活されたＣａＡｌＳｉＮ３の何れか一つを含むことが好ましい。
　本発明の発光装置は、照明装置又は画像表示装置に適用することができる。
　本発明の発光装置は、青色又は紫外光を光源とする白色発光装置として、蛍光体の結晶方位分布を制御しない発光装置に比べて高輝度の発光が得られる。
　本発明の発光装置は、照明装置や画像表示装置の高輝度の光源として好適に使用することができる。
本発明の発光装置の構造を示す断面図である。 本発明の波長変換部材中の結晶性粒子の結晶方位分布の偏りを解析する手順を示す工程図である。 実施例３のβ型サイアロン蛍光体の結晶方位分布の偏りを示す図である。 比較例１のβ型サイアロン蛍光体の結晶方位分布の偏りを示す図である。 実施例１～４及び比較例１～４の発光装置で得られた発光光度とβ型サイアロン蛍光体の配向指数との関係を示す図である。 従来の発光ダイオードの構造を示す断面図である。
　１：発光装置
　２：発光光源
　３：第１のリードフレーム
　４：第２のリードフレーム
　５：波長変換部材
　６：ボンディングワイヤ
　７：樹脂    
　８：蛍光体
　９：キャップ
　以下、本発明を図に示す実施形態を参照しつつ詳細に説明する。
　図１は、本発明の発光装置の構造を示す断面図である。図１に示すように、本発明の発光装置１は、発光光源２と、発光光源２を搭載する第１のリードフレーム３と、第２のリードフレーム４と、発光光源２と第１のリードフレーム３とを被覆する波長変換部材５とを、含んで構成されている。
　第１のリードフレーム３の上部３ａには発光光源２として発光ダイオードチップ搭載用の凹部３ｂが形成されている。この凹部３ｂは、その底面から上方に向かって孔径が徐々に拡大する略漏斗形状を有していると共に、凹部３ｂの内面が反射面となっている。この反射面の底面に発光ダイオードチップ２の下面側の一方の電極がダイボンディングされている。発光ダイオードチップ２の上面に形成されている他方の電極は、ボンディングワイヤ６を介して第２のリードフレーム４の表面と接続されている。
さらに発光装置１は、図１に示すように、発光光源２と第１及び第２のリードフレーム３，４と波長変換部材５とボンディングワイヤ６の全体が、樹脂或いはガラスからなるキャップ９で被覆されて構成されている。
　発光光源２としては、近紫外から青色光３の３００ｎｍ～５００ｎｍの波長の光を発生する発光ダイオードチップを使用することができる。
　波長変換部材５は、例えばシリコーン樹脂のような樹脂材７と少なくとも１種類以上の蛍光体８とからなり、樹脂材中に蛍光体８が分散されている。蛍光体８の種類は、発光光源２の光と、この発光光源２の光を吸収し励起される蛍光体８から発生する光との混色によって得られる色調によって選定すればよい。所望の混色光を得るためには、蛍光体８の種類を１つ又は複数組み合わせて使用することができる。
　蛍光体８は粒子状の形状を有している。このような蛍光体粒子８としては、β型サイアロン、α型サイアロン、Ｅｕが付活されたＣａＡｌＳｉＮ３等が挙げられる。これらの蛍光体８は六角形等の柱状の結晶形状を有している。
　一般式：Ｓｉ６－ｚＡｌｚＯｚＮ8-z：Ｅｕ２＋で表されるβ型サイアロン蛍光体８は、柱状の形状を有し、発光特性としては５２０ｎｍ～５５０ｎｍをピーク波長とする緑色発光を呈する。
　一般式：Ｃａｍ／２Ｓｉ１２－（ｍ＋ｎ）Ａｌ（ｍ＋ｎ）Ｎ１６－ｎＯｎ：Ｅｕ２＋で表されるα型サイアロン蛍光体８も柱状の形状を有し、発光特性としては５５０ｎｍ～６１０ｎｍをピーク波長とする黄色から橙色の発光を呈する。
　ＣａＡｌＳiＮ３：Ｅｕも柱状の形状を有し、発光特性としては６３０ｎｍ～６５０ｎｍをピーク波長とする赤色発光を呈する。
　本発明の発光装置１の特徴は、波長変換部材５中の柱状の形状を有する蛍光体８の結晶方位分布の偏りを所定範囲内に制御することによって、発光装置１からの発光強度を向上させるという点にある。波長変換部材５中の柱状を有する蛍光体８の結晶方位の分布の偏りは、後で詳述するように、発光装置１の波長変換部材５の断面を電子後方散乱回折像法（非特許文献１参照）によって評価することができる。
　本発明者らは、多数の発光装置１を製作し、波長変換部材５中の蛍光体８粒子の結晶方位分布の偏りを電子後方散乱回折像法によって解析した結果、下記（１）式で表される配向指数が、５％以上１５％以下である場合、発光装置１からの発光強度が向上するということを見出した。
　配向指数（％）＝（（柱状の形状を有する蛍光体粒子の底面に相当する結晶面±３０°の結晶方位を有する粒子の断面積）／（柱状の形状を有する蛍光体粒子の断面積））×１００（％）　　　　（１）
　上記（１）式に示した配向指数は、電子後方散乱回折像法（Electron backscatter diffraction、EBSDとも呼ばれている。）で解析して得られた柱状の形状を有する蛍光体粒子８の底面に相当する結晶面と、その法線方向に対して－３０°～３０°傾いた結晶面に対応する蛍光体粒子８の断面積の和を、全蛍光体粒子８の断面積の和で除し、百分率として求めたものである。すなわち、配向指数は波長変換部材５中における柱状の形状を有する蛍光体粒子８の結晶方位分布の偏りを示すものである。
　最初に、波長変換部材５における蛍光体８の結晶方位分布の偏りを、電子後方散乱回折像法（非特許文献１参照）によって評価する方法について説明する。
　図２は、本発明の波長変換部材５中の蛍光体８からなる結晶性粒子の結晶方位分布の偏りを解析する手順を示す。
　図２に示すように、画像化ステップＳＴ１において、波長変換部材５中の結晶性粒子の断面を画像化する。
　判定ステップＳＴ２では、ステップＳＴ１の画像化工程によって作成された画像の結晶粒子の個々の方位を判定する。
　ステップＳＴ３においては、ステップＳＴ２の判定工程によって判定された個々の方位の分布を分析し特定する。
　最後に、解析ステップＳＴ４においては、ステップＳＴ３の分析段階で得られた方位分布を解析して結晶方位分布の偏りを解析する。
　画像化ステップＳＴ１において、波長変換部材５を機械研磨及びイオン研磨によりその断面を調製し、次にこの断面を画像化する。この画像化には、上記断面に露出させた結晶性粒子を観察できる装置を用いて行うことができる。例えば、走査電子顕微鏡の試料室内に波長変換部材５の断面を導入し、断面の二次電子像を観察することで画像化することができる。
　次に、判定ステップＳＴ２においては、波長変換部材５の断面で観察される結晶性粒子の結晶方位を分析装置で取得して判定する。このような結晶方位の分析装置としては、電子後方散乱回折像法を用いた装置が挙げられる。この装置の一例は、電子後方散乱回折像が取得可能な検出器を走査電子顕微鏡装置に付加したものである。電子後方散乱回折像法を走査電子顕微鏡で実施した場合、空間分解能は、０．１μｍ程度、観察試料の方位決定の分解能は１°程度である。
　なお、電子後方散乱回折像法では、結晶粒子の結晶構造と結晶方位に対応した菊池パターンと呼ばれる二次元の幾何学模様が得られる。電子後方散乱回折像法では結晶面に応じた菊池パターンが観測される。その菊池パターンの形状より、観測粒子の結晶方向を決定することができる。
　分析ステップＳＴ３にあっては、判定ステップＳＴ２で取得した菊池パターンによって結晶方位を解析できる解析プログラムを用いて分析することができる。つまり、結晶粒子の菊池パターンを取得して解析プログラムを用いて結晶方位を特定し、これを複数の結晶粒子で繰り返し行うことによって結晶方位分布を得ることができる。
　ここで、結晶方位を特定する結晶性粒子の数が多ければ多いほど統計的な解析精度が向上するが、結晶性粒子の数が５０個以上であれば解析に十分なデータが得られる。
　次に、結晶方位分布の偏りを解析する解析ステップＳＴ４について説明する。解析ステップＳＴ４も電子後方散乱回折像法を用いて実行することができる。分析ステップＳＴ３で得られた結晶方位分布によって結晶方位分布の偏りを解析する場合、上記（１）式で定義される配向指数を使用することができる。
　発明者らの検討によれば、波長変換部材５の断面で観測したβ型サイアロン蛍光体粒子８の上記配向指数を５％以上１５％以下とすることが発光装置１の発光光度を向上させるために好ましいことを見出した。配向指数が５％よりも小さい場合には、β型サイアロン蛍光体粒子８の結晶方位の偏りがなくなり、発光装置１からの発光光度が低下する。逆に、配向指数が１５％よりも大きい場合には、β型サイアロン蛍光体粒子８の結晶方位の偏りが大きくなり過ぎ、この場合も発光装置１の発光光度が低下するので好ましくない。発光装置１の発光光度をさらに向上させるためには、配向指数を７％以上１３％以下とすることが好ましいことが分かった。
　また、波長変換部材５中に分散させる蛍光体８を、α型サイアロン及びＥｕが付活されたＣａＡｌＳｉＮ３（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕとも表記する。）として、上記と同様に蛍光体８の結晶方位分布の偏りの解析を行った。この場合もβ型サイアロンの場合と同様の結果が得られている。
　本発明者らの実験によれば、配向指数が５％未満でも、あるいは１５％よりも大きくなっても、すなわち柱状の形状を有する蛍光体８の結晶方位分布に上記の範囲を超えた偏りがあると、発光装置１の発光強度が低下する知見が得られている。これは、柱状の形状を有する蛍光体粒子８が一定の方向性をもって波長変換部材５中に存在すると、発光光源から放射される青色光や紫外光、及びそれらと波長変換部材５中で干渉して生じる発光が一定方向へ散乱される確率が高くなり、このため、発光素子内で生じる光の光路に偏りが生じることから、発光素子からの発光を外部へ効率よく取り出せなくなることに起因すると考えられる。このように、配向指数が５％未満、あるいは１５％よりも大きくなる場合には、発光装置１の発光強度が低下する。
　以上のように、本発明によれば、波長変換部材５中の蛍光体粒子８の結晶方位分布の偏りを所定の範囲内とすることで、より高輝度で色むらのない発光装置１を提供することができる。
　本発明の波長変換部材５中に含まれる柱状の形状を有する蛍光体８の結晶方位分布を制御した発光装置１は、照明装置に用いることができる。
　本発明の波長変換部材５中に含まれる柱状の形状を有する蛍光体８の結晶方位分布を制御した発光装置１は、画像表示装置、例えば液晶テレビ用のバックライトに用いることができる。つまり、本発明の発光装置１、特に白色発光装置１をバックライト用の照明装置とした画像表示装置を提供することができる。本発明の発光装置１からなるバックライトは、従来の蛍光灯を用いたバックライトと比較して、三原色のスペクトル純度を高くすることができるので演色性が向上する。さらに、本発明の発光装置１からなるバックライトは発光ダイオードを光源とするので消費電力が小さくなる。
　次に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
　白色の発光装置１を下記のようにして製作した。すなわち、市販のＬＥＤパッケージ（I-CHIUN PRECISl0N INDUSTRY CO.,LTD製，型番SMD5050）と青色ＬＥＤチップ（Genesis Photonics Inc．製、MODEL RIS45A19）と波長変換部材５とを用意し、白色の発光装置１（以下、白色発光装置と呼ぶ。）を製作した。具体的には、波長変換部材５は、赤色蛍光体８としてＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体と、緑色蛍光体８として自社製のβ型サイアロン蛍光体と、をシリコーン樹脂７（東レ・ダウコー二ング社製、型番EG6301）に配合することで調製し、青色の発光ダイオードチップ２に被覆した。ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体８は、特許文献６に開示されている製造方法によって合成した。下記の表１に示すように、実施例１～４では、波長変換部材５中の蛍光体８の結晶方位分布の偏りが所定の範囲内、すなわち、５％以上１５％以下となるように、著しい針状及び柱状粒子を除去したβ型サイアロン蛍光体８を波長変換部材５中に分散させて、白色発光装置１を用意した。
（比較例）
　次に比較例１～４では、表１に示すように、それぞれ、波長変換部材５中の蛍光体８の結晶方位分布に所定の範囲外の偏り、すなわち、５％よりも小さいか、１５％よりも大きくなるように、実施例とは逆に著しい針状及び柱状粒子を主成分としたβ型サイアロン蛍光体８を分散させた。それ以外は、実施例と同様にして白色発光装置１を製作した。
　白色発光装置１の発光光度と本発明の波長変換部材５中の蛍光体粒子８の結晶方位分布との関係を調べた。結晶方位分布の測定には、上記画像化ステップＳＴ１で説明したように、波長変換部材５の断面を観察する必要がある。しかし、波長変換部材５の断面を作製することによって白色発光装置１が破壊される。このため、最初に実施例及び比較例で製作した白色発光装置１の発光光度を測定した。次に、波長変換部材５中の蛍光体粒子８の結晶方位分布を測定し、配向指数の算出を行った。
　作製した白色発光装置１に順方向電圧を印加し、所定の電流を流して白色発光装置１を発光させた。白色光は、青色発光ダイオードチップからの青い光と、この青い光が上記の蛍光体８に照射されて発光する赤及び緑の光と、の混色によって発生する。発光光度の測定は、超高感度瞬間マルチ測光システム（大塚電子（株）社製、MCPD-7000）を用いて行った。
　なお、発光光度は、後述する比較例１における白色の発光装置１の発光光度を１００％とした相対数値として算出した。
　次に、白色発光装置１の波長変換部材５中の蛍光体８の結晶方位分布の偏りの解析を図２に示した方法で実施した。波長変換部材５中の結晶性粒子の断面を画像化する工程として、白色発光装置１の断面を機械研麿とＡｒ＋イオン研磨とにより露出させた。
　次に、白色発光装置１の断面を、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ-ＳＥＭ、日本電子（株）製、JSM-700IF型）で観察し、波長変換部材５、つまり封止樹脂７に配合された蛍光体８の結晶性粒子の断面の画像を得た。
　画像化工程によって作成された画像のうちの結晶粒子の個々の方位を判定する判定工程では、上記電界放射型走査電子顕微鏡に、電子後方散乱回折像法測定装置（EDAX-TSL社製、形式OIM）を付加した装置を用いた。この結晶方位解析システムにより結晶方位の測定を行った。電子後方散乱回折像法では結晶面に応じた菊池パターンが観測される。その菊池パターンの形状によって、観測する粒子の結晶方向を決定した。具体的には、電子後方散乱回折像法で得られた菊池パターンから結晶方位を解析することのできるソフトウエア（EDAX-TSL社製、OIM Ver5.2）を使用して、結晶方位の分析を行った。
　結晶方位の測定条件を以下に示す。
　　　　加速電圧：１５ｋＶ
　　　　作動距離：１５ｍｍ
　　　　試料傾斜角度：７０°
　　　　測定領域：８０μｍ×２００μｍ
　　　　ステップ幅：０．２μｍ
　　　　測定時間：５０ｍｓｅｃ／ステップ
　　　　データポイント数：約４００，０００（４０万）ポイント
　なお、測定条件はこれに限定されるものではなく、試料形態、装置性能に応じて適宜に決定することができる。
　分析工程で得られた結晶方位分布を解析して、上記（１）式で定義される配向指数を求めた。
　次に、測定した発光光度及び配向指数について説明する。
（実施例１の測定結果）
　実施例１の発光装置の発光光度は１０６．５％であり、上記（１）式から計算したβ型サイアロン蛍光体８の配向指数は１３．３％であった。
（実施例２の測定結果）
　実施例２の発光装置の発光光度は１０３．８％であり、上記（１）式から計算したβ型サイアロン蛍光体８の配向指数は１４．１％であった。
（実施例３の測定結果）
　実施例３の発光装置の発光光度は１０８．９％であった。
　図３は、実施例３のβ型サイアロン蛍光体８の結晶方位分布の偏りを示す図である。斜線で表示している領域がβ型サイアロン［０００１］結晶面とその法線方向に対して±３０度の結晶面を呈する断面、斜線のない領域がその他の結晶面が露出しているβ型サイアロン蛍光体８である。上記（１）式から計算したβ型サイアロン蛍光体８の配向指数は１１．３％となった。
（実施例４の測定結果）
　実施例４の発光装置１の発光光度は１０４．１％であり、上記（１）式から計算したβ型サイアロン蛍光体８の配向指数は７．３％であった。
　（比較例１の測定結果）
　比較例１の発光装置の発光光度は、１００％であった。
　図４は、比較例１のβ型サイアロン蛍光体８の結晶方位分布の偏りを示す図である。斜線で表示している領域がβ型サイアロン［０００１］結晶面とその法線方向に対して±３０度の結晶面を呈する断面、斜線のない領域がその他の結晶面が露出しているβ型サイアロン蛍光体８である。上記（１）式から計算したβ型サイアロン蛍光体８の配向指数は２２％となった。
　（比較例２の測定結果）
　比較例２の発光装置の発光光度は９８．２％であり、β型サイアロン蛍光体８の結晶方位分布の偏りを示す配向指数は１９．１％であつた。
　（比較例３の測定結果）
　比較例３の発光装置の発光光度は１０２．８％であり、β型サイアロン蛍光体８の結晶方位分布の偏りを示す配向指数は１６．３％であつた。
　（比較例４の測定結果）
　比較例４の発光装置の発光光度は１００．９％であり、β型サイアロン蛍光体８の結晶方位分布の偏りを示す配向指数は３．３％であつた。
　実施例１～４及び比較例１～４で測定した白色発光装置１の発光光度と配向指数の結果を表１に纏めて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図５は、実施例１～４及び比較例１～４の発光装置１で得られた発光光度とβ型サイアロン蛍光体８の配向指数との関係を示す図である。図５の縦軸は、発光装置１の相対発光光度（％）を示し、横軸がβ型サイアロン蛍光体８の配向指数（％）である。
　図５から明らかなように、波長変換部材５中のβ型サイアロン蛍光体８の結晶方位分布の偏りを５％以上１５％以下に調製した実施例１～４の白色発光装置１では、発光光度が、基準とした比較例１の発光ダイオードに対して、約１０４％～約１０９％で平均約５％向上した。
　一方、波長変換部材５中のβ型サイアロン蛍光体８の結晶方位分布から算出される配向指数が実施例とは異なる範囲、つまり、５％以下１５％以上に調製した比較例１～４の白色発光装置１では、発光光度の基準とした比較例１の発光装置に対して約９８％～約１０３％程度であり、発光光度が実施例１～４に対して低いことが判明した。
　これにより、発光装置１の波長変換部材５中のβ型サイアロン蛍光体８の結晶方位分布の偏りが所定の範囲内、つまり配向指数が５％以上１５％以下、さらに好ましくは７％以上１３％以下となる発光装置１において、従来の発光装置よりも発光強度が向上した発光装置１を実現できること分かった。
　本発明の波長変換部材５中の蛍光体８の結晶方位分布に所定範囲内の配光指数をもたせた発光装置１は、これらの配向指数の範囲外である発光装置に比べて高輝度の発光を示すことから、青色又は紫外光を光源とする白色発光装置１として好適であり、照明器具、画像表示装置などに好適に使用できる。
　本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。例えば、発光装置１の色は、緑や赤を発する蛍光体８の配合比を変えることによって白色光以外の例えば電球色に変更できる。

Claims (7)

  1. 　発光光源と波長変換部材とを含む発光装置であって、
    　上記波長変換部材は、上記発光光源より発生する近紫外から青色光を吸収し、蛍光を発生する１種類以上の柱状蛍光体粒子を含み、
    　少なくとも上記１種類の柱状蛍光体粒子結晶方位分布の偏りは、上記発光装置の断面を電子後方散乱回折像法によって解析した下記（１）式で表される配向指数を、５％以上１５％以下としたことを特徴とする、発光装置。
    　配向指数（％）＝（（柱状の形状を有する蛍光体粒子の底面に相当する結晶面±３０°の結晶方位を有する粒子の断面積）／（柱状の形状を有する蛍光体粒子の断面積））×１００（％）　　　　（１）
  2. 　前記発光光源は、３００ｎｍ～５００ｎｍの波長の光を発生する発光ダイオードチップであることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記蛍光体は、β型サイアロンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
  4. 　前記蛍光体は、α型サイアロンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
  5. 　前記蛍光体は、Ｅｕが付活されたＣａＡｌＳｉＮ３を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
  6. 　請求項１～５の何れかに記載の発光装置を含んで構成されることを特徴とする、照明装置。
  7. 　請求項１～５の何れかに記載の発光装置を含んで構成されることを特徴とする、画像表示装置。
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