特許 6657735 発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6657735

(24)【登録日】2020年2月10日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/50 20100101AFI20200220BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20200220BHJP

   C09K 11/08 20060101ALI20200220BHJP

   C09K 11/61 20060101ALI20200220BHJP

   C09K 11/66 20060101ALI20200220BHJP

   C09K 11/62 20060101ALI20200220BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20200220BHJP

   F21V 3/00 20150101ALI20200220BHJP

   F21V 9/00 20180101ALI20200220BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20200220BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20200220BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/50

   G02F1/13357

   C09K11/08 J

   C09K11/61

   C09K11/66

   C09K11/62

   G02B5/20

   F21V3/00 530

   F21V3/00

   F21V9/00

   F21S2/00 431

   F21S2/00 481

   F21Y115:10

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-196955(P2015-196955)

(22)【出願日】2015年10月2日

(65)【公開番号】特開2016-76699(P2016-76699A)

(43)【公開日】2016年5月12日

【審査請求日】2018年4月9日

(31)【優先権主張番号】特願2014-206066(P2014-206066)

(32)【優先日】2014年10月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000226057

【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】山本 敦司

(72)【発明者】

【氏名】川野 憲二

【審査官】 大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０４１５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１２５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４５３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４９７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３２４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２４９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２５５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０６５２９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２４４２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９３１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９９１４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００９５９７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

Ｃ０９Ｋ １１／００ − １１／８９

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｇ０２Ｂ ５／２０ − ５／２８

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

青色光を発光する発光素子と、
前記発光素子の上面および側面を覆う封止樹脂と、
前記封止樹脂の外側に配置された硫化物蛍光体含有層と、を有し、
前記封止樹脂は、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を含み、
前記ＫＳＦ蛍光体または前記ＭＧＦ蛍光体の分散密度が、前記封止樹脂の上部で小さく、前記封止樹脂の底部で高くなるように配置され、
前記発光素子の側面上部が、前記ＫＳＦ蛍光体または前記ＭＧＦ蛍光体から露出しており、
前記硫化物蛍光体含有層は、その組成が下記一般式（３）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、緑色光を発光する硫化物蛍光体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を満足する。）

（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。）

Ｍ^１Ｇａ_２Ｓ_４：Ｅｕ （３）
（式中、Ｍ^１＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａで示されるＥｕ付活チオガレート蛍光体）

【請求項2】

前記硫化物蛍光体含有層が、シートであり、かつ前記封止樹脂から離れていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記封止樹脂と前記硫化物蛍光体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請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

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、前記硫化物蛍光体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請求項３に記載の発光装置。

【請求項5】

青色光を発光する発光素子と、
前記発光素子の上面および側面を覆う封止樹脂と、
前記封止樹脂の外側に配置された硫化物蛍光体含有層と、を有し、
前記封止樹脂は、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を含み、
前記ＫＳＦ蛍光体または前記ＭＧＦ蛍光体の分散密度が、前記封止樹脂の上部で小さく、前記封止樹脂の底部で高くなるように配置され、
前記発光素子の側面上部が、前記ＫＳＦ蛍光体または前記ＭＧＦ蛍光体から露出しており、
前記硫化物蛍光体含有層は、その組成が下記一般式（３）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、緑色光を発光する硫化物蛍光体を含むシートであり、かつ前記封止樹脂から離れており、
前記封止樹脂と前記硫化物蛍光体含有層の間に拡散板が配置されている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を満足する。）

（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。）

Ｍ^１Ｇａ_２Ｓ_４：Ｅｕ （３）
（式中、Ｍ^１＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａで示されるＥｕ付活チオガレート蛍光体）

【請求項6】

前記硫化物蛍光体含有層の厚みが２０〜４０μｍである請求項２〜５のいずれか１項に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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、緑色光を発光する硫化物蛍光体とを含む発光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

近年、蛍光体の全てまたは一部を硫化物蛍光体に置換した発光装置が開発されている。例えば、特許文献１は、緑色硫化物蛍光体と赤色蛍光体を含む白色発光装置を開示している。

【0004】

緑色の硫化物蛍光体は、発光効率が高く、また、発光スペクトルの半値幅が、現在よく用いられている緑色蛍光体であるβサイアロンと比べて狭いという特徴を有している。
このため、硫化物蛍光体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）を硫化物蛍光体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よりも、発光効率が高いため、高輝度な液晶パネルを得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４−０２４９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、このような硫化物蛍光体を用いた従来の発光装置では、赤色蛍光体としてＣａＳ：Ｅｕ、（ＢａＳｒ）_３ＳｉＯ_５：Ｅｕ等の蛍光体を用いており、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硫化物蛍光体が発光した緑色光（もしくは黄緑色光）の一部を赤色蛍光体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。

【0007】

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、緑色硫化物蛍光体を用い、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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

青色光を発光する発光素子と、前記発光素子を覆う封止樹脂と、前記封止樹脂の外側に配置された硫化物蛍光体含有層と、を有し、前記封止樹脂は、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を含み、前記硫化物蛍光体含有層は、その組成が下記一般式（３）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、緑色光を発光する硫化物蛍光体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を満足する。）

（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。）

Ｍ^１Ｇａ_２Ｓ_４：Ｅｕ （３）
（式中、Ｍ^１＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａで示されるＥｕ付活チオガレート蛍光体）

【発明の効果】

【0009】

緑色硫化物蛍光体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。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図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。

【図2】図２は、発光素子パッケージ１０から出射する光の好ましい色度範囲を色度座標上に示した図である。

【図3A】図３Ａは作製した発光素子パッケージ１０の断面の一部を示すＳＥＭ像である。

【図3B】図３Ｂは図３ＡのＡ部の拡大ＳＥＭ像である。

【図3C】図３Ｃは図３ＡのＢ部の拡大ＳＥＭ像である。

【図3D】図３Ｄは図３ＡのＣ部の拡大ＳＥＭ像である。

【図3E】図３Ｅは図３ＢのＤ部の拡大ＳＥＭ像である。

【図4】図４は、得られた発光素子パッケージ１０の発光スペクトルである。

【図5A】図５Ａは、本発明の実施形態にかかる蛍光体シートの一例を示す断面図である。

【図5B】図５Ｂは、本発明の実施形態にかかる蛍光体シートの一例を示す断面図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態２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。

【図7】図７は、本発明の実施形態３に係る発光装置１００Ｃを用いた液晶ディスプレイ３００を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

本願発明者は鋭意検討した結果、従来の赤色蛍光体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、緑色硫化物蛍光体を用いた、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、緑色硫化物蛍光体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。

【0013】

また、発光素子に近い側、すなわち封止部材にＫＳＦ蛍光体を含有させ、温度特性の悪い硫化物蛍光体を発光素子から離して配置するため、発光素子からの熱の影響を受けにくく、発光効率の低下を抑制することができる。

【0014】

ＫＳＦ蛍光体は青色光の吸収が少ないため、白色光源とする場合、従来の赤色蛍光体よりも多く含有させる必要がある。しかし、特許文献１のように緑色蛍光体とともにシートに含有させると、その含有量の多さから蛍光体シートの厚みが大きくなる。近年のバックライト光源では、より薄型の光源とすることが求められており、蛍光体を薄くする必要がある。

【0015】

本実施形態では、従来の赤色蛍光体よりも多くの量を必要とするＫＳＦ蛍光体を封止部材に入れることで発光素子に近い位置に配置し、ＫＳＦ蛍光体の必要量を最小限とする一方で、熱に弱い硫化物蛍光体を封止部材の外側（光取り出し側）に配置する。
これにより、硫化物蛍光体含有層（蛍光体シート）の厚みを増やすことなくＫＳＦ蛍光体を用いることができる。蛍光体量を減らせるので、コストも低減することができる。
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。

【0016】

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硫化物蛍光体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。

【0017】

本発明の実施形態に係る発光装置では、発光素子１に対して、赤色蛍光体１４の方が、緑色硫化物蛍光体２４より近くに位置している。

【0018】

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。
樹脂パッケージ３のキャビティの底面にリードを配置して、発光素子１をこのリードの上に配置してもよい。リードを用いる場合、リードと発光素子の負極および／または正極を金属ワイヤで接続し、リードを介して発光素子１を外部電源に接続してよい。また、金属ワイヤを用いずに、半田等でフリップチップ接続してもよい。また、リードは必要に応じて表面にめっき層を有してよい。
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。
なお、封止樹脂１２の内部に、赤色蛍光体１４に加えて、フィラーを配置してもよい。

【0019】

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。

【0020】

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、緑色硫化物蛍光体含有層２０が配置されている。緑色硫化物蛍光体含有層２０は、透光性材料２２と緑色硫化物蛍光体２４とを含む。すなわち、緑色硫化物蛍光体２４は、透光性材料２２内に分散配置されている。緑色硫化物蛍光体含有層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。緑色硫化物蛍光体含有層２０の厚さを均一にでき、色むらを抑制できるからである。

【0021】

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、緑色硫化物蛍光体２４より近くに位置している。波長変換のための必要量が緑色硫化物蛍光体よりも多いＫＳＦ蛍光体またはＭＧＦ蛍光体を発光素子の近くに配置し、緑色硫化物蛍光体２４を発光素子１の遠くに配置することにより、赤色蛍光体の必要量を低減し、この結果、光の取り出し効率（すなわち、発光効率）を更に向上することができる。

【0022】

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、緑色硫化物蛍光体含有層２０の下面から内部に進入し、緑色硫化物蛍光体含有層２０の透光性材料２２を透過した後、緑色硫化物蛍光体含有層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、緑色硫化物蛍光体含有層２０の下面から内部に進入する。緑色硫化物蛍光体含有層２０の下面から内部に進入した青色光の一部は、緑色硫化物蛍光体含有層２０の透光性材料２２を透過した後、緑色硫化物蛍光体含有層２０上面より外側に出て行く。緑色硫化物蛍光体含有層２０の下面から内部に進入した青色光の別の一部は、緑色硫化物蛍光体２４に吸収され、緑色硫化物蛍光体２４が緑色光を発光する。緑色硫化物蛍光体２４が発した緑色光の多くは、透光性材料２２の内部を進み、緑色硫化物蛍光体含有層２０上面より外側に出て行く。この結果、緑色硫化物蛍光体含有層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。

【0023】

なお、緑色硫化物蛍光体２４が発する緑色光の一部は、下方に進み、緑色硫化物蛍光体含有層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、緑色硫化物蛍光体含有層２０の下面から進入し、緑色硫化物蛍光体含有層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。

【0024】

図１に示す実施形態では緑色硫化物蛍光体含有層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、熱に弱い緑色硫化物蛍光体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、緑色硫化物蛍光体含有層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、より多く緑色硫化物蛍光体含有層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、緑色硫化物蛍光体含有層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と緑色硫化物蛍光体２４とはある程度、距離がはなれているため、緑色硫化物蛍光体２４の熱劣化を抑制する効果を得ることができる。

【0025】

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。

【0026】

図２は、発光素子パッケージ１０から出射する光（緑色硫化物蛍光体含有層２０に入射する光）の好ましい色度範囲を色度座標上に示した図である。発光素子パッケージ１０から出射する光の色度が図２中に点線で示した四角形の範囲（すなわち、ＣＩＥ１９３１色度図のｘｙ色度座標系において、（０．４０６６、０．１５３２）、（０．３８５８、０．１８４８）、（０．１８６６、０．０９８３）および（０．１７０６、０．０１５７）の４点を結んでできる四角形の範囲）内であることが好ましい。
発光素子パッケージ１０から出射する光の色度が図２中に実線で示した四角形の範囲（すなわち、ＣＩＥ１９３１色度図のｘｙ色度座標系において、（０．１９、０．０９９７７９）、（０．１９、０．０２７０１３）、（０．３、０．０９１１１）および（０．３、０．１４７５３）の４点を結んでできる四角形の範囲）内であることがより好ましい。
色度をこのような範囲とすることで、緑色硫化物蛍光体含有層２０とともに用いた際に、バックライトとして好ましい色調を得ることができる。

【0027】

出射光の色度がこのような範囲内に入る発光素子パッケージ１０を実際に作製し、発光スペクトルを測定した例を以下に示す。
図３Ａは作製した発光素子パッケージ１０の断面の一部を示すＳＥＭ像であり、図３Ｂは図３ＡのＡ部の拡大ＳＥＭ像であり、図３Ｃは図３ＡのＢ部の拡大ＳＥＭ像であり、図３Ｄは図３ＡのＣ部の拡大ＳＥＭ像であり、図３Ｅは図３ＢのＤ部の拡大ＳＥＭ像である。
上面視で角部に丸みを帯びた略四角形のキャビティを備え、縦４ｍｍ、横１．４ｍｍ、高さ０．６ｍｍの外形寸法を有する樹脂パッケージ３を用いた。樹脂パッケージ３はキャビティの底面に一対のリード５を有し、リード５は表面にめっき層１５を有する。一対のリード５の一方の上に、透光性基板１３と半導体層１１とを有する発光素子１を配置した。発光素子１と一対のリードとを金ワイヤにより電気的に接続した。発光素子１の発する光は、４３５ｎｍ〜４６５ｎｍの間に発光強度のピークを有する。

【0028】

封止樹脂１２は、赤色蛍光体１４とフィラー１６とを分散させたシリコーン樹脂を樹脂パッケージ３のキャビティ内に配置し、赤色蛍光体１４とフィラー１６とを遠心沈降させて形成した。赤色蛍光体１４としてＫＳＦ蛍光体（Ｋ₂ＳｉＦ₆：Ｍｎ⁴⁺）を用いた。フィラー１６としてシリカフィラーとナノシリカフィラーを用いた。封止樹脂１２は、シリコーン樹脂１００重量部に対して、ＫＳＦ蛍光体約１７重量部と、シリカフィラー約５重量部と、ナノシリカフィラーを約０．４重量部とを含有していた。
図３Ｃに示すように、発光素子１の側面上部は、赤色蛍光体１４およびフィラー１６により覆われていなかった。

【0029】

図４は、得られた発光素子パッケージ１０の発光スペクトルである。発光素子１は主に４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長の光を放出し、赤色蛍光体１４は主に６００ｎｍ〜６６０ｎｍの波長の光を放出している。４４７ｎｍに発光素子１の発光強度の最大値を示す第１のピーク波長を有し、６３１ｎｍに赤色蛍光体１４の発光強度の最大値を示す第２のピーク波長を有する。第１のピーク波長における発光強度と第２のピーク波長における発光強度の比は、第１：第２＝１００：６７である。
ＣＩＥ１９３１における色度座標の値は、ｘ＝０．２１６、ｙ＝０．０５４であった。

【0030】

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。

【0031】

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。また、粒径は例えば２０〜５０μｍ（平均粒径）である。なお、本明細書中において、平均粒径の値は、空気透過法を利用したＦ．Ｓ．Ｓ．Ｓ．Ｎｏ（Ｆｉｓｈｅｒ−ＳｕｂＳｉｅｖｅ−Ｓｉｚｅｒｓ−Ｎｏ．）によるものとする。
以下に、ＫＳＦ蛍光体およびＭＧＦ蛍光体について詳述する。

【0032】

（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を満足する。）

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

（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。

【0036】

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。

【0037】

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。）

【0038】

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。

【0039】

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。
発光素子のピーク波長における発光強度と赤色蛍光体のピーク波長における発光強度の比は、第１：第２＝１００：５５〜７０であることが好ましい。

【0040】

３）緑色硫化物蛍光体
緑色硫化物蛍光体２４は、下記一般式（３）で示される蛍光体である。

Ｍ^１Ｇａ_２Ｓ_４：Ｅｕ （３）
（式中、Ｍ^１＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａで示されるＥｕ付活チオガレート蛍光体）

緑色硫化物蛍光体２４は、例えば、５〜２０μｍの粒径（平均粒径）を有する。緑色硫化物蛍光体２４は、例えば、その発光波長のピークが５２０〜５６０ｎｍの範囲にある緑色光を発光する。緑色硫化物蛍光体２４の発光ピークの半値幅は５５μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下である。

【0041】

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。

【0042】

例えば、シート状に形成する場合、図１に示すように硫化物蛍光体を含有する層のみで形成されていてもよいし、図５Ａに示すように透明層で挟まれた形態であってもよい。例えば、図５Ａに示す蛍光体シート２３は、透明層２５に硫化物蛍光体含有樹脂組成物を成膜して緑色硫化物蛍光体含有層２０を形成し、その上に別の透明層２５を積層することにより製造することができる。さらに、蛍光体シート２３の両面を封止フィルム２７ａ，２７ｂで挟み、全体を熱圧着することにより、図５Ｂに示す構造の蛍光体シート２３を製造することもできる。

【0043】

硫化物蛍光体含有層２０の厚みは、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは２０〜４０μｍである。

【0044】

透明層２５としては、厚さ１０〜１００μｍの熱可塑性樹脂フィルム、熱又は光硬化性樹脂フィルムを使用することができる。例えば、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、ポリオレフィンフィルム等を挙げることができる。これらのフィルムの表面には、蛍光体含有樹脂組成物に対する密着性を改善するために、必要に応じてプラズマ処理等を施してもよい。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

２．実施形態２
図６は、本発明の実施形態２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、緑色硫化物蛍光体含有層２０と、発光素子パッケージ１０と緑色硫化物蛍光体含有層２０との間に配置された導光板５２とを含む。
図６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、緑色硫化物蛍光体含有層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、緑色硫化物蛍光体含有層２０が導光板５２の上面に対向して配置されている。図６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。

【0048】

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。

【0049】

図６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。
緑色硫化物蛍光体含有層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。

【0050】

緑色硫化物蛍光体含有層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。

【0051】

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、緑色硫化物蛍光体含有層２０に進入する。緑色硫化物蛍光体含有層２０に入った青色光の一部は、緑色硫化物蛍光体２４に吸収され、緑色硫化物蛍光体２４は緑色光を発光する。この結果、緑色硫化物蛍光体含有層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。なお、緑色硫化物蛍光体含有層２０と下部偏光フィルム５３Ａの間に、プリズムシートや輝度向上フィルムを使用することにより、効率よく青色光を変換することができるため、より少ない蛍光体量で目的の色度を得ることができる。

【0052】

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硫化物蛍光体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。

【0053】

３．実施形態３
実施形態２ではエッジ方式の液晶ディスプレイを例に挙げて説明したが、直下方式の液晶ディスプレイであっても同様の効果を得ることができる。図７は、本発明の実施形態３に係る発光装置１００Ｃを用いた液晶ディスプレイ３００を示す概略断面図である。発光装置１００Ｃは、発光素子パッケージ１０と、緑色硫化物蛍光体含有層２０と、発光素子パッケージ１０と緑色硫化物蛍光体含有層２０との間に配置された拡散板５６とを含む。直下方式の場合は、封止樹脂１２と硫化物蛍光体含有層２０の間に拡散板５６が封止樹脂１２と離間して配置される。

【符号の説明】

【0054】

１ 発光素子
３ 樹脂パッケージ
５ リード
１０ 発光素子パッケージ
１１ 半導体層
１２ 封止樹脂
１３ 透光性基板
１４ 赤色蛍光体
１５ めっき層
１６ フィラー
２０ 緑色硫化物蛍光体含有層
２２ 透光性材料
２３ 蛍光体シート
２４ 緑色硫化物蛍光体
２５ 透明層
２７ａ，２７ｂ 封止フィルム
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部
５５Ｃ 青色カラーフィルタ部
５６ 拡散板
１００、１００Ｂ 発光装置
２００、３００ 液晶ディスプレイ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】