JP6472728B2 - 発光装置および発光装置を備えたバックライト - Google Patents

Description

本発明は、発光素子と蛍光体とを含む発光装置および当該発光装置を備えたバックライトに関する。

一般に、発光ダイオード等の発光素子を用いた発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト、ＬＥＤ電球またはＬＥＤ蛍光灯、シーリングライトのような照明器具等の各種の光源として広く利用されている。
例えば、特許文献１および２に開示される発光装置は、赤色蛍光体と、青色に発光する発光素子と、緑色に発光する発光素子とから構成されている。これにより、液晶ディスプレイのバックライトに用いる発光装置として、高い色再現性が得られるとされている。

ところで、上記特許文献１、２に開示される発光装置は、例えば、特許文献３に開示されるように、同じ支持体の上に配置された複数の発光素子の間では、１つの発光素子から出た光が他の発光素子により吸収される光の吸収の影響があり、この結果、発光装置の発光効率が低下する場合がある。そのため、特許文献３に開示される発光装置では、支持体に配置された複数の発光素子の間に壁を設けることにより、別の発光素子からの光の侵入を妨げ、上記複数の発光素子の間で光の相互吸収の影響を防ぐようにしている。

特開２００７−１５８２９６号公報 特開２０１０−０３４１８３号公報 国際公開ＷＯ２０１４−１７１３９４号公報

しかし、特許文献３に開示される発光装置では、複数の発光素子の間に壁を形成することが不可欠であるため、小型化の要求に応えられない場合がある。

そこで、本開示は色再現性に優れかつ小型化が容易な発光装置を提供することを目的とする。

本開示の発光装置は、発光ピーク波長が４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ未満の範囲にある第１発光素子と、発光ピーク波長が４９０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲にある第２発光素子と、赤色蛍光体を含み、前記第１発光素子および前記第２発光素子を被覆する透光性部材と、を含み、前記第１発光素子と前記第２発光素子の間における前記透光性部材中の前記赤色蛍光体の含有密度は、前記第２発光素子の上面の高さから上よりも、前記上面の高さから下のほうが高いことを特徴とする。

本開示により色再現性に優れかつ小型化が容易な発光装置を提供することが可能となる。

図１（ａ）は、実施形態１に係る発光装置１００の模式上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面を示す模式断面図である。 図２（ａ）は、発光装置１００の変形例に係る発光装置１００Ａを示す模式斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面を示す模式断面図である。 図３は、実施形態２に係るバックライト２００を示す模式上面図である。 図４は、実施例１の発光装置１００の発光スペクトルを示す。 図５は、比較例１の発光装置の発光スペクトルを示す。 図６は、実施例1で用いたカラーフィルターの透過スペクトルを示す。 図７は、実施例１および比較例１にかかる色度座標を示す。 図８は、実施例2で用いたカラーフィルターの透過スペクトルを示す。 図９は、実施例２および比較例２にかかる色度座標を示す。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、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」、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。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。
さらに以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、理解を容易にする等のために誇張している場合がある。なお、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、ＪＩＳ Ｚ８１１０に従う。

本開示に係る発光装置は、発光ピーク波長が４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ未満の範囲にある第１発光素子（青色発光素子）に加えて、発光ピーク波長が４９０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲にある第２発光素子（緑色発光素子）を有している。さらに第１発光素子の少なくとも一部と第２発光素子の少なくとも一部とを覆い、かつ赤色蛍光体を含む透光性部材を有している。
そして、透光性部材において、第１発光素子と第２発光素子の間における赤色蛍光体の含有密度（分布密度）が、第２発光素子の上面の高さから上の部分よりも、当該上面の高さから下の部分のほうが高くなっている。

これにより、第１発光素子と第２発光素子の間に壁等を配置する必要なく相互吸収を低減できる。
青色発光素子と緑色発光素子との間の光の吸収は、青色発光素子が発する青色光の一部が緑色発光素子の半導体に吸収されることが主であり、これに比べ、青色発光素子の半導体による緑色発光素子が発する緑色光の吸収はかなり少ない。
このため、青色発光素子と緑色発光素子の間の緑色発光素子の上面の高さよりも下側の部分において、透光性部材中の赤色蛍光体の含有密度を高めることで、緑色発光素子に向かう青色光の多くを赤色蛍光体により赤色光に変換することで、緑色発光素子における青色光の吸収を低減することができる。
一方、透光性部材全体で赤色蛍光体の含有密度が高くなり過ぎると、発光装置の光取り出し面から出る青色光が少なくなり、赤色光が過剰となってしまう。そこで、透光性部材において、第１発光素子と第２発光素子の間における赤色蛍光体の含有密度（分布密度）を緑色発光素子の上面の高さよりも上側の部分においては小さくしてある。この結果、上述のように透光性部材において、第１発光素子と第２発光素子の間における赤色蛍光体の含有密度（分布密度）は、第２発光素子の上面の高さより上側の部分と比べ、第２発光素子の上面の高さよりも下側の部分の方が高くなっている。

このような構成を有する本開示に係る発光装置は、青色光に加えて緑色光も、発光素子による鋭いピークを有する発光を得ることができる。さらに、緑色発光素子における青色光の吸収を抑制できる。このため、優れた色再現性を達成することができるとともに、従来の発光装置と比較して小型化を容易に行うことができる。
以下に本発明の実施形態に係る発光装置の詳細を説明する。

１．実施形態１
図１（ａ）は、実施形態１に係る発光装置１００の模式上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のIb−Ib線断面を示す模式断面図である。図２（ａ）は、発光装置１００の変形例に係る発光装置１００Ａを示す模式斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のIIｂ−IIｂ線断面を示す模式断面図である。図１（ａ）、図２（ａ）では、透光性部材３内に配置した青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇが容易に認識できるように、赤色蛍光体４の記載を省略している。

発光装置１００は、樹脂パッケージ２のキャビティの底面に配置された第１リード３６ａの上面に、少なくとも１つの青色発光素子（第１発光素子）１ｂを有している。発光装置１００は、樹脂パッケージ２のキャビティの底面に配置された第２リード３６ｂの上面に、少なくとも１つの緑色発光素子（第２発光素子）１ｇを有している。
すなわち、発光装置１００は、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇをそれぞれ、少なくとも１つ以上有している。得ようとする光量等に応じて発光装置１００は、２つ以上の青色発光素子１ｂを有してよく、また２つ以上の緑色発光素子１ｇを有してよい。また、図１（ａ）に示す実施形態では、青色発光素子１ｂの個数と緑色発光素子１ｇの個数は同じであるがこれに限定されるものではない。得ようとする発光特性に応じて、青色発光素子１ｂの個数の方が、緑色発光素子１ｇの個数よりも多くてよく、また緑色発光素子１ｇの個数の方が、青色発光素子１ｂの個数よりも多くてよい。

発光装置１００Ａは、第１リード３６ａ上に青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇと有している。図２（ａ）に示す実施形態では、第１リード３６ａ上に２つの青色発光素子１ｂと２つの緑色発光素子１ｇとを有している。そして、下から１列目には左から順に青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとが並んで配置され、下から２列目には左から順に緑色発光素子１ｇと青色発光素子１ｂとが並んで配置されている。なお、以下の説明では、発光装置１００を中心に詳細に説明するが、発光装置１００Ａの構成のうち、発光装置１００Ａについて特に限定して説明する場合を除き、発光装置１００と発光装置１００Ａとで符号が同じ要素については、発光装置１００Ａでも発光装置１００と同じ構成であってよい。

青色発光素子１ｂは、その発光のピーク波長が４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ未満の範囲（青色領域の波長範囲）にあり、４４０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。また、緑色発光素子１ｇは、その発光のピーク波長が４９０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲（緑色領域の波長範囲）にあり、５２０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。

青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇは、それぞれ、例えば、実装基板の配線層のような外部の回路と電気的に接続されており、当該外部回路を介して供給された電力により発光する。発光装置１００の図１（ａ）、（ｂ）に示す実施形態では、青色発光素子１ｂの正電極および負電極の一方が、ワイヤ６を介して第１リード３６ａに接続され、青色発光素子１ｂの正電極および負電極の他方が、ワイヤ６を介して、緑色発光素子１ｇの正電極および負電極の一方と接続され、緑色発光素子１ｇの正電極および負電極の他方が、ワイヤ６を介して、第２リード３６ｂと接続されている。なお、図１（ａ）、（ｂ）に示される発光装置１００の例では、青色発光素子１ｂの正電極および負電極の他方が、ワイヤ６を介して、緑色発光素子１ｇの正電極および負電極の一方と接続されているが、このような接続に限定されることなく、青色発光素子１ｂの正電極および負電極の他方が、ワイヤ６を介して、第２リード３６ｂに接続され、さらに緑色発光素子１ｇの正電極および負電極の一方が、ワイヤ６を介して、第１リード３６ａに接続されていてもよい。第１リード３６ａを例えば実装基板の配線層と接続し、第２リード３６ｂを例えば実装基板の別の配線層と接続することで、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇを外部回路と電気的に接続できる。

発光装置１００Ａの図２（ａ）、（ｂ）に示す実施形態において、下から１列目に配置された青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇについては、青色発光素子１ｂの正電極および負電極の一方が、ワイヤ６を介して第１リード３６ａに接続され、青色発光素子１ｂの正電極および負電極の他方が、ワイヤ６を介して、緑色発光素子１ｇの正電極および負電極の一方と接続され、緑色発光素子１ｇの正電極および負電極の他方が、ワイヤ６を介して、第２リード３６ｂと接続されている。
一方、下から２列目に配置された緑色発光素子１ｇと青色発光素子１ｂについては、緑色発光素子１ｇの正電極および負電極の一方が、ワイヤ６を介して第１リード３６ａに接続され、緑色発光素子１ｇの正電極および負電極の他方が、ワイヤ６を介して、青色発光素子１ｂの正電極および負電極の一方と接続され、青色発光素子１ｂの正電極および負電極の他方が、ワイヤ６を介して、第２リード３６ｂと接続されている。
なお、青色発光素子１ｂの電極と緑色発光素子１ｇの電極との間を直接ワイヤ６で接続する方法に限定されることなく、上述した発光装置１００の例と同様に、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇの電極は、それぞれ両極性の電極ともワイヤ６を介して第１リード３６ａまたは第２リード３６ｂに接続されてもよい。

なお、発光装置１００、１００Ａでは、樹脂パッケージ２と第１リード３６aと第２リード３６ｂとを総称して支持体７という。本明細書において支持体とは、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子を配置するための部材であって、例えば、樹脂パッケージまたは基板等の基体と、当該基体の表面または内部に配置され、発光素子に電力を供給するための導電部材とを含む。この導電部材として、例えば、リード、ビアまたは配線層が挙げられる。

樹脂パッケージ２のキャビティ内には透光性部材３が配置されている。透光性部材３は、例えば、封止樹脂またはガラス等であってよい。透光性部材３は、赤色蛍光体４を含んでいる。赤色蛍光体４は、青色発光素子１ｂの発光する青色光の一部を吸収して赤色光を発光する。すなわち、赤色蛍光体４は青色光を赤色に波長変換する。

青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間において、赤色蛍光体４の含有密度は、緑色発光素子１ｇの上面の高さより上側よりも、緑色発光素子１ｇの上面の高さより下側の方が高くなっている。例えば、青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間において、緑色発光素子１ｇの上面の高さより下側の赤色蛍光体４の含有密度は、緑色発光素子１ｇの上面の高さより上側の赤色蛍光体４の含有密度の２倍以上であってよい。すなわち、青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間において、緑色発光素子１ｇの上面の高さから透光性部材３の下面までの間の部分の赤色蛍光体４の含有密度は、緑色発光素子１ｇの上面の高さから透光性部材３の上面までの間の部分の赤色蛍光体４の含有密度の２倍以上であってよい。
「青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間」とは、透光性部材３の部分であって、隣り合って配置された青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇの対向する端面間の部分および当該端面間の部分の直上部分を意味する。

例えば、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示す実施形態では、青色発光素子１ｂの右側端面とこれに対向する、緑色発光素子１ｇの左側端面の間およびこの端面間の上の部分である。すなわち、左右方向の位置が青色発光素子１ｂの右側端面と緑色発光素子１ｇの左側端面との間であり、上下方向の位置が緑色発光素子１ｇよりも上の部分である。しかし、発光装置１００Ａでは、これ以外にも図２（ａ）に示すように、図の左側に位置する青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間、図の上側に位置する青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間、図の右側に位置する青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間にも、「青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間」が存在する。このように、複数の「青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間」が存在する場合、少なくとも１つ、好ましくは全ての「青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間」において、赤色蛍光体４の含有密度は、緑色発光素子１ｇの上面の高さより上側の部分よりも、緑色発光素子１ｇの上面の高さより下側の方が高くなっている。

なお、透光性部材３における赤色蛍光体４の含有密度とは、単位体積の透光性部材３に含まれる赤色蛍光体３の体積を意味する。実用上、容易に評価できるように、赤色蛍光体の含有密度は、断面観察により求めてもよい。具体的には、断面おける単位面積の透光性部材３に含まれる赤色蛍光体３の面積により評価してよい。

上述の赤色蛍光体３の含有密度（分布密度）を制御する手法としては、沈降法を例示できる。沈降法では、例えば、溶融した樹脂またはガラスのような、溶融した透光性部材形成材料中に赤色蛍光体を分散させる。そして、例えば、樹脂パッケージ２のキャビティのような、透光性部材３を形成する部位に、この溶融した透光性部材形成材料を配置した後、重力により赤色蛍光体４が沈降し、緑色発光素子１ｇの上面より下の部分の赤色蛍光体４の含有密度が、緑色発光素子１ｇの上面より上の部分の赤色蛍光体４の分布密度より高い状態で、透光性形成材料を硬化させて、所望の赤色蛍光体４の含有密度分布を有する透光性部材３を得るものである。さらに、赤色蛍光体４は、遠心力を利用して強制的に沈降させることが好ましい。例えば、透光性部材形成材料が硬化前の発光装置を遠心分離機にかけることにより赤色蛍光体４を強制的に沈降させることができる。
沈降法により形成した透光性部材３の赤色蛍光体４の含有密度分布の好ましい実施形態の１つとして、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間において、透光性部材３の上面近傍では、赤色蛍光体４がほとんど存在せず、緑色発光素子１ｇの上面よりも上の部分から、下方に向かって徐々に赤色蛍光体４の分布密度が高くなり、樹脂パッケージ２のキャビティの底部近傍（透光性部材３の下面近傍）が赤色蛍光体４の分布密度が最も高くなる形態を挙げることができる。青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間に、本発明の効果を有する高さで赤色蛍光体４が沈降し易いように、青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇは、一定の間隔、例えば、赤色蛍光体の平均粒径よりも大きい間隔を空けて支持体に配置されることが好ましい。ここで、赤色蛍光体の平均粒径は、例えば、体積平均粒径として１μｍ以上１００μｍ以下であり、５μｍ以上７０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上７０μｍ以下がより好ましい。赤色蛍光体の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（ＭＡＬＶＥＲＮ社製ＭＡＳＴＥＲ ＳＩＺＥＲ ２０００）により測定される粒径（メジアン径）である。

赤色蛍光体４は、ＣＡＳＮ系またはＳＣＡＳＮ系の赤色蛍光体の１種以上であってよい。
好ましくは、赤色蛍光体４は緑色光を吸収して赤色光を発光することがほとんどない。すなわち、赤色蛍光体４は緑色光を赤色に実質的に変換しない。そして、赤色蛍光体４の緑色光に対する反射率は、緑色光の波長の範囲で平均して７０％以上であることが好ましい。赤色蛍光体４を緑色光に対する反射率が高い、すなわち、緑色光を吸収することが少ない蛍光体、すなわち緑色光を波長変換することが少ない蛍光体とすることにより、発光装置の設計を容易にすることができる。
緑色光の吸収が大きい赤色蛍光体を使うと、青色発光素子１ｂだけでなく、緑色発光素子１ｇについても赤色蛍光体４による波長変換を考慮して発光装置の出力バランスを検討しなければない。一方、緑色光をほとんど波長変換しない赤色蛍光体４を用いると、青色発光素子１ｂの発光する青色の波長変換のみを考慮するだけで発光装置の出力バランスを設計することができる。

このような好ましい赤色蛍光体４として以下の赤色蛍光体を挙げることができる。赤色蛍光体４はこれらの少なくとも１つ以上である。
第１の種類は、その組成が以下の一般式（Ｉ）で示される赤色蛍光体である。

Ａ₂ＭＦ₆：Ｍｎ⁴⁺ （Ｉ）

ただし、上記一般式（Ｉ）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種の元素である。

第４族元素はチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）である。第１４族元素は、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）および鉛（Ｐｂ）である。
第１の種類の赤色蛍光体の具体例として、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ⁴⁺、Ｋ_２（Ｓｉ,Ｇｅ）Ｆ_６：Ｍｎ⁴⁺、Ｋ_２ＴｉＦ_６：Ｍｎ⁴⁺を挙げることができる。

第２の種類は、その組成が３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・ＧｅＯ₂：Ｍｎ⁴⁺で表される赤色蛍光体または、その組成が以下の一般式（ＩＩ）で示される赤色蛍光体である。

（ｘ−ａ）ＭｇＯ・ａ（Ｍａ）Ｏ・ｂ／２（Ｍｂ）₂Ｏ₃・ｙＭｇＦ₂・ｃ（Ｍｃ）Ｘ₂・（１−ｄ−ｅ）ＧｅＯ₂・ｄ（Ｍｄ）Ｏ₂・ｅ（Ｍｅ）₂Ｏ₃：Ｍｎ⁴⁺ （ＩＩ）

ただし、上記一般式（ＩＩ）中、Ｍａは、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎから選択された少なくとも１種であり、Ｍｂは、Ｓｃ，Ｌａ，Ｌｕから選択された少なくとも１種であり、Ｍｃは、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎから選択された少なくとも１種であり、Ｘは、Ｆ，Ｃｌから選択された少なくとも１種であり、Ｍｄは、Ｔｉ，Ｓｎ，Ｚｒから選択された少なくとも１種であり、Ｍｅは、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎから選択された少なくとも１種である。また、ｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅについて、２≦ｘ≦４、０＜ｙ≦２、０≦ａ≦１．５、０≦ｂ＜１、０≦ｃ≦２、０≦ｄ≦０．５、０≦ｅ＜１である。

上記二つの赤色蛍光体のうち、上記一般式（Ｉ）で示される赤色蛍光体のほうが、上記一般式（ＩＩ）で示される赤色蛍光体よりも、青色発光素子の光で励起され易い点で好ましい。また、上記一般式（Ｉ）で示される赤色蛍光体のほうが、上記一般式（ＩＩ）で示される赤色蛍光体よりも、発光ピーク波長が視感度曲線のピークに近いので、赤味成分を維持しつつ光束を上げることができる。

第２の種類の赤色蛍光体の他の具体例として、緑色の光に対する反射率が比較的高い、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、Ｌａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、ＡＥｕ_ＸＬｎ_{（１−Ｘ）}Ｍ_２Ｏ_８（０＜Ｘ≦１、Ａは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＰｂおよびＣｓから選択される少なくとも一種であり、Ｌｎは、Ｙ，Ｌａ，ＣｄおよびＬｕから選択される少なくとも一種であり、Ｍは、ＷまたはＭｏである。）を挙げることができる。

このような透光性部材３は、青色発光素子１ｂの少なくとも一部と緑色発光素子１ｇの少なくとも一部とを覆う。また、透光性部材３は、その少なくとも一部が、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇの間に位置するように配置されている。好ましくは青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇの上に跨って、それらに接触して配置される。図１（ａ）、１（ｂ）に示すように、青色発光素子１ｂは第１リード３６ａまたは第２リード３６ｂと接触している底面以外の面（すなわち、上面および側面）全体が実質的に透光性部材３により覆われてよい。同様に、緑色発光素子１ｇは第１リード３６ａまたは第２リード３６ｂと接触している底面以外の面（すなわち、上面および側面）全体が実質的に透光性部材３により覆われてよい。

透光性部材３が青色発光素子１ｂを覆うことにより、青色発光素子１ｂから発光された青色光の一部は透光性部材３中の赤色蛍光体４により吸収され、赤色蛍光体４は赤色光を発光する。そして赤色蛍光体４により波長変換されなかった青色光と、赤色蛍光体４が発光した赤色光が透光性部材３を通り透光性部材３の上面（発光装置１００の光取り出し面）から外側に出て行く。一方、緑色発光素子１ｇから発光された緑色光は、一部は赤色蛍光体４により赤色光に波長変換され、（好ましくは赤色蛍光体４により赤色光に変換されることはなく（またはほとんど変換されることなく））透光性部材３を通り透光性部材３の上面から外側に出て行く。そして、透光性部材３の外側で青色光と赤色光と緑色光が混色され、例えば白色光のような所望の色の光を得ることができる。

発光装置１００では、緑色光を緑色発光素子１ｇの発光により得ている。このため、緑色蛍光体を用いて緑色光を得る場合と比べ、緑色光が容易に鋭いピークを持つことができる。この結果、発光装置１００を備えた液晶表示装置は、高い色再現性を達成することができる。

さらに、緑色発光素子１ｇから発光された緑色光の一部は、好ましくは、波長が変わることなく赤色蛍光体４により散乱される。この場合、透光性部材３の外側における緑色光の強度分布が均一になり、色むらの発生を抑制することができる。さらに、例えば、透光性部材３を封止樹脂として、青色発光素子１ｂを覆う樹脂と緑色発光素子１ｇを覆う樹脂を同じ透光性部材３とすることは、生産性の観点からも好都合である。

以下に発光装置１００を構成する要素の詳細を説明する。
・発光素子
青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇは、任意の形態で配置してよい。以下に好ましい配置をいくつか例示する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇの長手方向を支持体７の長手方向（図１（ａ）、図１（ｂ）の左右方向）と平行にしてよい。これに加えてまたはこれに代えて、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、青色発光素子１ｂの長手方向と緑色発光素子１ｇの長手方向が１つの直線上に整列するように配置してよい。これらにより発光装置１００全体に亘り、より均一に発光素子からの発光が分散されるからである。
また、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇの長手方向を支持体７の発光素子載置面の長手方向と平行にしてよい。ここで、支持体７の発光素子載置面とは、支持体７において、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇの少なくとも一方が載置されている面である。

発光装置１００Ａのように、複数の青色発光素子１ｂと複数の緑色発光素子１ｇとを用いる場合、図２（ａ）に示すように、青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとを交互に配置してよい。すなわち、青色発光素子１ｂの最も近くに配置されている（例えば、発光素子の中央同士の距離がもっとも短い）発光素子は緑色発光素子１ｇであり、緑色発光素子１ｇの最も近くに配置されている発光素子は青色発光素子１ｂである。このように配置することで、色むら発生を抑制できる。
また図２（ａ）に示すように、１つの列に青色発光素子１ｂの長手方向と緑色発光素子１ｇの長手方向が１つの直線上に整列するように配置し、このような列を複数設けてよい。すなわち、青色発光素子１ｂの長手方向と緑色発光素子１ｇの長手方向が１つの直線上に整列し、別の青色発光素子１ｂの長手方向と別の緑色発光素子１ｇの長手方向が別の１つの直線上に整列してよい。
以上に述べた好ましい配置は、互いに組み合わせてよい。

青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇは、電圧を印加することで自発発光する、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体素子であってよい。青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇに用いる半導体として、窒化物系半導体（Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等を用いることができる。すなわち、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇは、窒化物半導体素子であってよい。このように半導体の材料を窒化物系半導体で揃えることにより、発光素子の順方向電圧（順電圧）Ｖｆを揃えることができるので、発光素子を駆動する条件を別々に設定する必要性が少なくなる点で好ましい。支持体７に配置する青色発光素子１ｂの個数は単数でも複数でもよく、支持体７に配置する緑色発光素子１ｇの個数は単数でも複数でもよい。また、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇの平面形状は、正方形でも長方形でもよく、あるいはそれらを組み合わせて複数配置してもよい。支持体７の形状や大きさに合わせて、発光素子の個数や形状は適宜選択することができる。

青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇの光出力は、同じであってもよい。また、色再現性等の得ようとする特性に応じて、青色発光素子１ｂの光出力が、緑色発光素子１ｇの光出力と異なってもよい。優れた色再現性を得る１つの実施形態として、青色発光素子１ｂに対する緑色発光素子１ｇの光出力の比を、０．３以上０．７以下としてよい。
発光素子の光出力の比は、分光光度計により発光スペクトルを測定し、青色発光素子と緑色発光素子の発光ピークの高さの比から算出することができる。

なお、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示す実施形態では、青色発光素子１ｂの上面と緑色発光素子１ｇの上面は同じ高さの位置にあるがこれに限定されるものではない。青色発光素子１ｂの上面よりも緑色発光素子１ｇの上面が上側になるように配置してよい。すなわち、緑色発光素子１ｇの上面が、青色発光素子１ｂの上面よりも発光装置１００の光取り出し面（透光性部材３の上面）の近くに配置されてよい。例えば、緑色発光素子１ｇをサブマウントに配置して、その上面が青色発光素子１ｂの上面よりも高くなるように支持体に配置させたり、緑色発光素子１ｇまたは青色発光素子１ｂについて、支持体の素子配置面に段差を形成させたり、それらの方法を組み合わせたりすることできる。このような配置を行うことで、例えば、緑色発光素子１ｇの光出力が青色発光素子１ｂの光出力よりもある程度低い場合でも優れた色再現性を得ることができる。

・透光性部材
透光性部材３は、樹脂またはガラス材料等の任意の材料により形成されてよい。樹脂により透光性部材３を形成する場合、任意の樹脂を用いてよい。好適な例の１つは透明な樹脂である。青色発光素子１、緑色発光素子１ｇおよび赤色蛍光体４が発する光が吸収されるのを抑制するためである。好適な別の例は、透明な樹脂にＴｉＯ_２またはＳｉＯ_２などの拡散材を含有させた半透明な樹脂である。青色発光素子１ｂ、緑色発光素子１ｇおよび赤色蛍光体４が発する光が吸収されるのをある程度抑制し、かつこれらの光を十分に拡散できるからである。

このような好適な樹脂として、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂などを例示できる。このような樹脂を溶融状態にして赤色蛍光体４を混合および分散させた後、この赤色蛍光体４が分散した樹脂を樹脂パッケージ２のキャビティに充填し、樹脂を硬化させることにより透光性部材３を形成できる。

・樹脂パッケージ
樹脂パッケージ２は、任意の樹脂により形成してよい。好ましい樹脂として、ナイロン系樹脂、エポキシ系樹脂およびシリコーン系樹脂を例示できる。
必要に応じて、樹脂パッケージ２のキャビティ表面に、例えば銀（Ａｇ）などの金属めっきのような反射材を配置するまたはキャビティの表面を白色等の明るい色にしてよい。これによりキャビティの表面の光の反射率を向上でき、キャビティの表面に到達した光を出射方向により多く反射することで、発光装置１００の効率をより高くできる。

キャビティを有する樹脂パッケージに代えて、例えば、セラミック、樹脂、誘電体、ガラスまたはこれらの複合材料より成る絶縁基板の表面に接続端子を配置した支持体とすることもできる。この支持体に青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇを配置し、例えば、モールド成形により、赤色蛍光体４を含む透光性部材３を、青色発光素子１ｂおよび緑色発光素子１ｇを被覆するように形成してもよい。

発光装置１００は、以下の製造方法により製造してよい。
金型内に第１リード３６ａと第２リード３６ｂとを配置した後、金型内に樹脂を充填し、樹脂パッケージ２と第１リード３６ａと第２リード３６ｂを一体的に形成する。第１リード３６ａの樹脂パッケージ２のキャビティの底面から露出している部分に青色発光素子１ｂを配置する。第２リード３６ｂの樹脂パッケージ２のキャビティの底面から露出している部分に緑色発光素子１ｇを配置する。その後、ワイヤ６により、リード３６ａと青色発光素子１ｂ、青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇ、および緑色発光素子１ｇと第２リード３６ｂをそれぞれ接続する。
次に赤色蛍光体４を含む溶融状態の樹脂を樹脂パッケージ２のキャビティ内へ青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇに少なくとも一部が接触するように充填し、赤色蛍光体４を沈降させた後、樹脂を硬化させることにより透光性部材３を形成する。

なお、以上に説明した発光装置１００は、発光装置の上面を光り取り出し面とし、下面を実装面とする、トップビュー型と呼ばれる発光装置である。しかし、これに限定されるものでなく、本開示に係る発光装置は、光取り出し面に隣接する面を実装面とし、実装面に平行な方向に光を発する、いわゆるサイドビュー型と呼ばれる発光装置も包含する。

２．実施形態２
図３は、実施形態２に係るバックライト２００を示す模式上面図である。バックライト２００は、以下に説明するように発光装置１００を含んでいる。しかし、以下の説明で用いる発光装置１００は、発光装置１００Ａに置換してもよい。
バックライト２００は、ケース２０と、ケース２０内に配置された導光板２２と、ケース２０内に配置されると共に導光板２２に向かって光を発する発光装置１００とを有する。バックライト２００は、発光装置１００からの光を、導光板２２を介して、例えば液晶パネル等の所望の装置に光を照射する。

ケース２０は、その内面が光を反射するように形成されてよい。例えば、内面を白色にしてよい。

導光板２２の４つの側面の少なくとも１つを入射面（入光部）として用いる。図３に示す実施形態では下方に位置する側面を入射面としている。発光装置１００は、その光取り出し面が入射面に対向するように配置されている。好ましくは、発光装置１００は、入射面に沿って複数配置されている。発光装置１００から出た光は入射面から導光板２２の内部に入る。複数の発光装置１００を用いた場合、異なる発光装置１００から出た光は、導光板２２の内部で混合される。
導光板２２の上面は出射面となる。出射面の上に例えば液晶パネル等の所望の装置を配置することで導光板２２から出た光は、これらの装置に向かって進む。

発光装置１００の光取り出し面と、導光板２２の入光部（入射面）が、その長手方向を一致させて配置されてよい。発光装置１００の光取り出し面の長手方向と導光板の入光面の長手方向を平行にすることで、より高い効率で発光装置１００の光を導光板２２に導入できる。

１．実施例１
実施例１の発光装置として、上述の発光装置１００を用いた。発光装置１００では、１つの青色発光素子１ｂと１つの緑色発光素子１ｇがそれぞれ支持体７の長辺方向（支持体の発光素子載置面の長辺方向）に平行になるように配置されている。赤色蛍光体４としてＫ_２ＳｉＦ_６:Ｍｎ^４＋を用いた。沈降法を用いて、青色発光素子１ｂと緑色発光素子１ｇとの間において、赤色蛍光体４の含有密度が、緑色発光素子１ｇの上面の高さより上側よりも、緑色発光素子１ｇの上面の高さより下側の方が高くなるようにした。この構成により、青色発光素子１ｂから緑色発光素子に向かう青色光の多くを赤色蛍光体により赤色光に変換することで、相互吸収を低減できる。

比較例１の発光装置として、発光装置１００の緑色発光素子１ｇを青色発光素子１ｂに置き換え、合計で２つの青色発光素子１ｂとし、透光性部材３が赤色蛍光体４に加えて緑色蛍光体としてβ−サイアロンを含む発光装置を用いた。実施例１で用いたのと同じ樹脂量と同じ赤色蛍光体量に緑色蛍光体を追加した透光部材形成材料を用意して透光性部材３とした。
図４に実施例１の発光装置１００の発光スペクトルを示し、図５に比較例１の発光装置の発光スペクトルを示す。実施例１の発光装置と比較例１の発光装置は、以下に示すカラーフィルターを透過した後のホワイトポイント（Ｗの色度点）ができるだけ近くなるようなものを用いた。

実施例１の発光装置と比較例１の発光装置のそれぞれにカラーフィルターを装着し、それぞれの発光装置からの光についてカラーフィルターを透過させた。より詳細には、透過後の色域が高色域仕様のカラーフィルターを用いた液晶パネルを使用した。図６に用いたカラーフィルターの透過スペクトルを示す。

表１に、カラーフィルターを透過する前後の発光装置の色度点を示した。実施例１の発光装置と比較例１の発光装置では色度点が近いことが分かる。

表２に、カラーフィルターを透過する前後の輝度の比を示した。カラーフィルター透過前は、実施例１の発光装置の輝度よりも比較例１の発光装置の輝度の方が高い値となっている。一方、カラーフィルター透過後は、実施例１の発光装置の輝度と比較例１の発光装置の輝度は同等となっている。この結果は、比較例１の発光装置から発せられた光が、実施例１の発光装置から発せられた光よりもカラーフィルター透過時に多く吸収されたことを意味しており、実施例１の発光装置の発光が比較例１の発光装置の発光よりも、高い効率でカラーフィルターを透過していることを示している。

表３にカラーフィルター透過後の各色域規格の面積比及びカバー率を示した。また、図７には、この結果をグラフで示した。高色域仕様のカラーフィルターを用いた液晶パネル使用しているため、比較例１の発光装置でも、Ａｄｏｂｅ ＲＧＢ規格のカバー率がほぼ１００％示しており、実施例１の発光装置を使用した場合と同等のカバー率を示している。
しかし、Ａｄｏｂｅ ＲＧＢよりも色域の広いＢＴ２０２０規格で比べると、比較例１の発光装置を使用した場合はカバー率が７７．９％であるのに対し、実施例１の発光装置を用いた場合は、カバー率が８２．６％と４．７パーセントポイント向上している。この結果から、高色域仕様のパネルを用いた場合、実施例１の発光装置を用いた場合は、比較例１の発光装置を用いた場合と比較してパネル輝度は維持したまま、より高色域のカバーが可能であることが分かる。図７からも実施例１の発光装置を用いた場合、比較例１の発光装置を用いた場合と比較して、緑色の色度点が深くなりＢＴ２０２０規格のカバー率を拡大できることが分かる。

２．実施例２
実施例１の発光装置と同様の構成を有する発光装置を実施例２の発光装置として用い、比較例１の発光装置と同様の構成を有する発光装置を比較例２の発光装置として用いた。実施例２の発光装置と比較例２の発光装置は、以下に示すカラーフィルターを透過した後のホワイトポイント（Ｗの色度点）ができるだけ近くなるようなものを用いた。

実施例２の発光装置と比較例２の発光装置のそれぞれにカラーフィルターを装着し、それぞれの発光装置からの光についてカラーフィルターを透過させた。
より詳細には、バックライト用途に多く使用されている青色発光素子とＹＡＧ蛍光体を組み合わせた発光装置を用いた場合に、カラーフィルター透過後の色域が、ｓＲＧＢ規格のカバー率が高くなるよう設計されたカラーフィルターを用いた液晶パネルを使用した。図８に用いたカラーフィルターの透過スペクトルを示す。

表４に、カラーを透過する前後の発光装置の色度点を示した。実施例２と比較例２では色度点が近いことが分かる。

表５に、カラーフィルターを透過する前後の放射束及び輝度の比を示した。カラーフィルター透過前は、実施例２の発光装置の輝度よりも比較例２の発光装置の輝度の方が高い値となっている。カラーフィルター透過後でも、実施例２の発光装置の輝度よりも比較例２の発光装置の輝度の方が高い値となっているが、その差はカラーフィルターの透過前と比べると小さくなっている。この結果は、比較例２の発光装置から発せられた光が、実施例２の発光装置から発せられた光よりもカラーフィルター透過時に多く吸収されたことを意味しており、実施例２の発光装置の発光が比較例２の発光装置の発光よりも、高い効率でカラーフィルターを透過していることを示している。

表６にカラーフィルター透過後の各色域規格の面積比及びカバー率を示した。ｓＲＧＢ規格のカバー率が高くなるように設計されたカラーフィルターを用いた液晶パネル使用しているため、比較例２の発光装置でもｓＲＧＢ規格のカバー率がほぼ１００％示しており、実施例２の発光装置を使用した場合と同等のカバー率を示している。
しかし、図８に示すような、実施例１と比較して各色のカラーフィルターの透過率が低く、緑色カラーフィルターの透過スペクトルの半値幅が広いカラーフィルターを用いた場合、ｓＲＧＢよりも色域の広い、Ａｄｏｂｅ ＲＧＢ規格で比べると、比較例２の発光装置を使用した場合はカバー率が９３．７％であるのに対し、実施例２の発光装置を用いた場合は、カバー率が９９．０％となっており、Ａｄｏｂｅ ＲＧＢ規格をほぼカバーできており、比較例２の発光装置を使用した場合と比較して、５．３パーセントポイント向上している。この結果から、ｓＲＧＢ規格のカラーフィルターを用いた液晶パネルを使用すると、実施例２の発光装置を用いた場合は、比較例２の発光装置を用いた場合と比較してパネル輝度は若干の低下はあるものの、Ａｄｏｂｅ ＲＧＢ規格のカバー率を顕著に向上できることが確認できた。図９からも実施例２の発光装置を用いた場合、比較例２の発光装置を用いた場合と比較して、緑色の色度点が深くなりＡｄｏｂｅ ＲＧＢ規格のカバー率を拡大できることが分かる。

本開示に係る発光装置は、例えば、液晶ディスプレイのバックライトとして利用することができる。

１ｂ 青色発光素子
１ｇ 緑色発光素子
２ 樹脂パッケージ
３ 透光性部材
４ 赤色蛍光体
６ ワイヤ
７ 支持体
２０ ケース
２２ 導光板
３６ａ 第１リード
３６ｂ 第２リード
１００、１００Ａ 発光装置
２００ バックライト

Claims (6)

1. 発光ピーク波長が４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ未満の範囲にある第１発光素子と、
   発光ピーク波長が４９０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下の範囲にある第２発光素子と、
   前記第１発光素子および前記第２発光素子が配置された支持体と、
   赤色蛍光体を含み、前記第１発光素子および前記第２発光素子を被覆する透光性部材と、を含み、
   前記赤色蛍光体は、組成が下記一般式（Ｉ）で表される蛍光体であり
   前記赤色蛍光体の体積平均粒径が２０μｍ以上７０μｍ以下であり、
   前記第１発光素子と前記第２発光素子の間において、前記第２発光素子の上面の高さから前記透光性部材の下面までの部分の前記赤色蛍光体の含有密度は、前記第２発光素子の上面の高さから前記透光性部材の上面までの部分の前記赤色蛍光体の含有密度の２倍以上であることを特徴とする発光装置。
   Ａ _２ ＭＦ _６ ：Ｍｎ ^４＋ （Ｉ）
   （ただし、上記一般式（Ｉ）中、Ａは、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ及びＮＨ ⁴⁺ 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種の元素である。）
2. 前記第１発光素子と前記第２発光素子が前記支持体の素子配置面の縦方向および横方向へそれぞれ交互に配置されている請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１発光素子に対する前記第２発光素子の光出力の比が、０．３以上０．７以下の範囲にある請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記第２発光素子の上面が、前記第１発光素子の上面よりも前記発光装置の光取り出し面の近くに配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置。
5. 前記第１発光素子および前記第２発光素子は、窒化物半導体発光素子である請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置と、側面に入光部を有する導光板とを備え、
   前記発光装置の光取り出し面と、前記入光部が、向かい合って配置されているバックライト。

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