專利名稱：發(fā)光裝置、白光發(fā)光裝置、照明裝置及圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光裝置、白光發(fā)光裝置以及使用上述裝置的照明裝置和圖像顯示裝置。特別是涉及將發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)等光源與吸收從該光源發(fā)出的光并發(fā)出波長與之不同的光的熒光體等波長轉(zhuǎn)換材料組合而成的發(fā)光裝置、白光發(fā)光裝置、以及使用上述裝置的照明裝置和圖像顯示裝置。

背景技術(shù)：
以往已知，組合氮化鎵(GaN)類發(fā)光二極管(LED)等半導(dǎo)體發(fā)光元件和作為波長轉(zhuǎn)換材料的熒光體而構(gòu)成的白色發(fā)光的發(fā)光裝置的耗電少且壽命長。
但是，該發(fā)光裝置被指出其紅色區(qū)域(600nm以上)的光量少，藍(lán)綠色區(qū)域(480nm～510nm)的光量少，從而顯色性低。另外，對于該發(fā)光裝置來說，為了得到高光量而增加在該發(fā)光裝置流動的電流時，溫度消光現(xiàn)象變得顯著，所謂溫度消光現(xiàn)象是指，由于發(fā)光裝置發(fā)熱，熒光體的溫度升高，與此相伴，熒光體的熒光強度下降。因此，使用該發(fā)光裝置的情況下，從藍(lán)色LED發(fā)出的藍(lán)色光和從熒光體發(fā)出的黃色光的混色平衡出現(xiàn)偏差，有時白光發(fā)光裝置的發(fā)光色明顯有色差等。另外，其還存在發(fā)光裝置的平均顯色指數(shù)Ra低，并且，使用發(fā)光裝置時的發(fā)光色的波動變大，有時難以得到穩(wěn)定的發(fā)光色的問題，所以需要進一步的改良。
為了改良發(fā)光裝置的顯色性低這一問題，專利文獻1中公開了如下內(nèi)容通過使用(Ca1-a-bSraEub)S:Eu2+系紅色熒光體以在(Y1-a-bGdaCeb)3(Al1-cGac)5O12系綠色熒光體的發(fā)光色的基礎(chǔ)上增加紅色成分以及通過用藍(lán)色LED激發(fā)這些熒光體來得到發(fā)出白色合成光的發(fā)光裝置。
另外，非專利文獻1中公開了使用SrGa2S4:Eu2+作為綠色熒光體、使用ZnCdS:Ag，Cl作為紅色熒光體的白光發(fā)光裝置，專利文獻2中公開了使用(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga)2S4:Eu2+作為綠色熒光體、使用(Ca，Sr)S:Eu2+作為紅色熒光體的白光發(fā)光裝置。
另外，特別是關(guān)于白光發(fā)光裝置，以往冷陰極管等被用作照明或液晶顯示器用背光等的光源。但是，近年開發(fā)了組合發(fā)出藍(lán)色光的發(fā)光元件和吸收藍(lán)色光并發(fā)出黃色光的波長轉(zhuǎn)換材料的白光發(fā)光裝置作為代替冷陰極管的光源。該白光發(fā)光裝置中，使用了例如InGaN系發(fā)光二極管(LED)作為發(fā)出藍(lán)色光的發(fā)光元件，使用添加有鈰的鋁酸釔作為發(fā)出黃色光的波長轉(zhuǎn)換材料。但是，現(xiàn)有的白光發(fā)光裝置發(fā)出的光的光譜中本質(zhì)上缺少藍(lán)綠色光成分和紅色光成分，因此，現(xiàn)有的白光發(fā)光裝置的顯色性低，且色彩重現(xiàn)性也低。
為了解決這個問題，提出了通過調(diào)整鋁酸釔(發(fā)出黃色光的波長轉(zhuǎn)換材料)成分從而發(fā)出黃綠色光來進行改良，并在鋁酸釔中追加吸收藍(lán)色光而發(fā)出紅色光的物質(zhì)，由此彌補白光發(fā)光裝置發(fā)出的光中紅色成分的不足，改善顯色性和色彩重現(xiàn)性。
另外，非專利文獻1中提出了一種白光發(fā)光裝置，其中，如上所述，使用綠色熒光體SrGa2S4:Eu2+和紅色熒光體ZnCdS:Ag，Cl作為波長轉(zhuǎn)換材料。
此外，非專利文獻2和專利文獻3等中也提出了組合了發(fā)光元件和波長轉(zhuǎn)換材料的白光發(fā)光裝置。
另外，關(guān)于圖像顯示裝置，以往使用LED(發(fā)光二極管)的彩色顯示器被用作在廣告板和廣告塔中使用的大型顯示器(專利文獻4)。另外，在將圖像投影到投影面進行顯示的投影儀型彩色顯示器方面，也提出了使用LED(專利文獻5)。這種彩色顯示器等圖像顯示裝置中，使用LED作為像素，顯示圖像時，從各LED發(fā)出與紅色像素、藍(lán)色像素、綠色像素等像素對應(yīng)的顏色的光。
另外，作為這種用于圖像顯示裝置的LED，通常藍(lán)色和綠色像素用途中使用InGaN系LED，而紅色像素用途中使用InAlGaP系LED。
專利文獻1特開2003-243715號公報 專利文獻2特表2002-531956號公報 專利文獻3特開2004-71726號公報 專利文獻4特開平7-288341號公報 專利文獻5特開2004-184852號公報 非專利文獻1J.Electrochem.Soc，Vol.150(2003)，pp.H57-H60 非專利文獻2板東完治顯示器月刊2003年4月號pp.20-26(2003) 但是，根據(jù)專利文獻1記載的現(xiàn)有技術(shù)，通過這些熒光體的組合，雖然改善了白光發(fā)光裝置的顯色性，但是還存在下述課題組合的熒光體均是明顯表現(xiàn)出溫度消光現(xiàn)象的物質(zhì)，提高在白光發(fā)光裝置流動的電流值時，該發(fā)光裝置發(fā)出的光通量降低，同時發(fā)光色發(fā)生大的偏差。
另外，所使用的紅色熒光體是耐濕性低的硫化物系紅色熒光體，所以容易老化，并且其合成困難，所以其制造成本高，使用該紅色熒光體得到的白光發(fā)光裝置也存在耐久性低且價格高的問題。另外，所使用的綠色熒光體的發(fā)光色偏黃色，所以其還存在藍(lán)綠色區(qū)域發(fā)光不足，顯色性差的問題。
另外，非專利文獻1和專利文獻2中記載的現(xiàn)有技術(shù)中，存在如下課題通過這些熒光體的組合也不能得到充分的光通量和顯色性，硫化物在白光發(fā)光裝置的使用時容易老化，并且這些熒光體均是明顯表現(xiàn)出溫度消光的物質(zhì)，所以向白光發(fā)光裝置的電流增加時發(fā)光色發(fā)生大的偏差。


發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的課題，本發(fā)明的第一目的是提供一種發(fā)光裝置，其輝度和顯色性高，發(fā)光色的色差少。即，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置以及使用該發(fā)光裝置作為光源的圖像顯示裝置和照明裝置，所述發(fā)光裝置具有高的輝度、發(fā)光色更接近自然光、隨發(fā)光光量增減發(fā)生的發(fā)光色的波動少。
另外，為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的第二目的是提供一種發(fā)光裝置，其發(fā)光效率和顯色性高，發(fā)光色的色差少。即，本發(fā)明提供一種發(fā)光裝置以及使用該發(fā)光裝置作為光源的照明裝置和圖像形成裝置，所述發(fā)光裝置具有高的輝度，發(fā)光色更接近自然光，隨發(fā)光光量增減發(fā)生的發(fā)光色的色差少。
另外，非專利文獻1、2和專利文獻3中記載的白光發(fā)光裝置為代表的現(xiàn)有白光發(fā)光裝置的顯色性尚不十分高。
本發(fā)明是鑒于上述課題提出的，其第三目的是提供具有發(fā)光元件等光源和波長轉(zhuǎn)換材料的白光發(fā)光裝置和使用了該白光發(fā)光裝置的照明裝置，本發(fā)明的白光發(fā)光裝置與現(xiàn)有的白光發(fā)光裝置相比，顯色性得到了提高。
另外，現(xiàn)有的LED式彩色顯示器等圖像顯示裝置中，被用作紅色像素的LED(InAlGaP系LED等)隨溫度上升發(fā)生的發(fā)光強度的下降率比用于綠色或藍(lán)色等非紅色像素的LED(InGaN系LED等)隨溫度上升發(fā)生的發(fā)光強度的下降率大。所以，現(xiàn)有的LED式圖像顯示裝置在氣溫發(fā)生變化時，或者在點亮后隨著時間的推移LED發(fā)熱時，所顯示的圖像的色調(diào)發(fā)生變化，存在產(chǎn)生色差的課題。
例如，根據(jù)“顯示器月刊，2003年4月號，PP.42～46”，InGaN系藍(lán)色LED在100℃的發(fā)光強度I(B，100)相對于在25℃的發(fā)光強度I(B，25)的比I(B，100)/I(B，25)為95左右。另外，InGaN系綠色LED在100℃的發(fā)光強度I(G，100)相對于在25℃的發(fā)光強度I(G，25)的比I(G，100)/I(G，25)為70左右。與此相對，AlInGaP系紅色LED在100℃的發(fā)光強度I(R，100)相對于在25℃的發(fā)光強度I(R，25)的比I(R，100)/I(R，25)為45左右。如此，現(xiàn)有的LED式彩色顯示器等圖像顯示裝置中，與非紅色的像素相比，使用紅色LED的紅色的像素的發(fā)光強度大幅下降，圖像顯示裝置的色調(diào)發(fā)生變化，產(chǎn)生色差。
為了防止上述這種色調(diào)變化，還開發(fā)了一種技術(shù)(參見非專利文獻5)，其中，測定發(fā)光色和LED的溫度，通過進行反饋控制，校正色調(diào)的變化。但是，用于測定溫度等的傳感器或反饋電路復(fù)雜，所需的費用大，所以難以降低彩色顯示器等圖像顯示裝置的價格。
本發(fā)明是鑒于上述課題提出的，其第四目的是提供溫度變化所致的色差少的圖像顯示裝置。
本發(fā)明的發(fā)明人等為解決上述課題進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了如下的認(rèn)識，從而完成了本發(fā)明。
即，第一，本發(fā)明的發(fā)明人等為解決上述課題進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用如下熒光體混合物，可以得到輝度高、顯色性高、隨光量變化產(chǎn)生的色差少的發(fā)光裝置，從而實現(xiàn)了本發(fā)明，所述熒光體混合物在兩個不同的特定溫度下以藍(lán)色光激發(fā)得到的輝度的比例在規(guī)定范圍且該特定溫度下的色度坐標(biāo)值的差在規(guī)定范圍內(nèi)。
第二，本發(fā)明的發(fā)明人等為解決上述課題進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，滿足全部下述三個特性的發(fā)光裝置是上述優(yōu)選的發(fā)光裝置。
第1，發(fā)光裝置的發(fā)光效率為32lm/W以上。
第2，平均顯色指數(shù)Ra為85以上。
第3，兩個不同的驅(qū)動電流值17.5A/cm2和70A/cm2下的色度坐標(biāo)值的差在下述(F)和(G)的范圍內(nèi)。
-0.01≦x1(17.5)-x1(70)≦0.01 (F) -0.01≦y1(17.5)-y1(70)≦0.01 (G) 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過滿足這些條件，可以得到發(fā)光效率高、顯色性高、隨光量變化產(chǎn)生的色差少的發(fā)光裝置，從而實現(xiàn)了本發(fā)明。
第三，本發(fā)明的發(fā)明人等為解決上述課題進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光的發(fā)光光譜形狀在500nm～650nm的范圍比以往平坦，可以提高白光發(fā)光裝置的顯色性，從而完成了本發(fā)明。
第四，本發(fā)明的發(fā)明人等為解決上述課題進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為紅色的像素，使用組合發(fā)光元件和吸收發(fā)光元件發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出紅色光的高特性熒光體(波長轉(zhuǎn)換材料)而構(gòu)成的紅色像素用元件代替InAlGaP系LED，可以使紅色、藍(lán)色和綠色這三種顏色的像素的發(fā)光強度的溫度依賴性一致，提供色調(diào)變動少且色差小的彩色顯示器，從而完成了本發(fā)明。另外，作為此處所稱的高特性熒光體，優(yōu)選因溫度上升引發(fā)的發(fā)光效率的降低少且量子收率高的熒光體，更優(yōu)選因作為熒光體使用而導(dǎo)致的老化較小的熒光體。
即，本發(fā)明的要旨在于下述的發(fā)光裝置，其是具有使驅(qū)動電流流通時發(fā)光的光源和吸收從該光源發(fā)出的光的至少一部分并發(fā)出具有與之不同的波長的光的至少一種波長轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光裝置，其特征在于，當(dāng)將以17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(17.5)、色度坐標(biāo)值y記作y1(17.5)，并將以70A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(70)、色度坐標(biāo)值y記作y1(70)時，所述x1(17.5)、y1(17.5)、x1(70)及y1(70)滿足下式(D)和式(E)(權(quán)利要求1)。
-0.006≦x1(17.5)-x1(70)≦0.006 (D) -0.006≦y1(17.5)-y1(70)≦0.006 (E) 本發(fā)明的另一個要旨在于下述的發(fā)光裝置，其是具有使驅(qū)動電流流通時發(fā)光的光源和吸收從該光源發(fā)出的光的至少一部分并發(fā)出具有與之不同的波長的光的至少一種波長轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光裝置，其特征在于，該發(fā)光裝置的效率為321m/W以上，平均顯色指數(shù)Ra為85以上，并且當(dāng)將以17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(17.5)、y記作y1(17.5)，并將以70A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(70)、y記作y1(70)時，色度坐標(biāo)值x以及y各自的差值[x1(17.5)-x1(70)]和[y1(17.5)-y1(70)]滿足下式(F)和(G)(權(quán)利要求2)。
-0.01≦x1(17.5)-x1(70)≦0.01 (F) -0.01≦y1(17.5)-y1(70)≦0.01 (G) 此時，特殊顯色指數(shù)R9優(yōu)選為64以上(權(quán)利要求3)。
另外，作為該波長轉(zhuǎn)換材料，優(yōu)選使用兩種以上的熒光體的混合物，對于所使用的熒光體混合物，當(dāng)將在25℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度記作BR(25)、色度坐標(biāo)值x記作x2(25)、色度坐標(biāo)值y記作y2(25)，并且將該熒光體混合物在125℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度記作BR(125)、色度坐標(biāo)值x記作x2(125)、色度坐標(biāo)值y記作y2(125)時，所述BR(25)、x2(25)、y2(25)以及BR(125)、x2(125)、y2(125)滿足下式(A)、(B)和(C)(權(quán)利要求4)。
0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A) -0.03≦x2(25)-x2(125)≦0.03 (B) -0.03≦y2(25)-y2(125)≦0.03 (C) 另外，作為波長轉(zhuǎn)換材料，優(yōu)選含有至少一種在500nm～550nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的綠色系熒光體(權(quán)利要求5)。
另外，作為波長轉(zhuǎn)換材料，還優(yōu)選含有至少一種在610nm～680nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的紅色系熒光體(權(quán)利要求6)。
本發(fā)明的另一個其他要旨在于一種照明裝置，其特征在于，其具有上述的發(fā)光裝置(權(quán)利要求7)。
本發(fā)明的另一個其他要旨在于一種圖像顯示裝置，其特征在于，其具有上述的發(fā)光裝置(權(quán)利要求8)。
本發(fā)明的另一個其他要旨在于一種白光發(fā)光裝置，其具有光源和吸收從該光源發(fā)出的光的至少一部分并發(fā)出具有與之不同的波長的光的至少一種波長轉(zhuǎn)換材料，是發(fā)出含有該波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光的白色光的白光發(fā)光裝置，該白光發(fā)光裝置的特征在于，上述白色光的發(fā)光光譜中500nm～650nm的規(guī)定波長范圍的最大發(fā)光強度為上述規(guī)定波長范圍中最小發(fā)光強度的150％以下(權(quán)利要求9)。
此時，優(yōu)選該波長轉(zhuǎn)換材料在100℃的輝度為該波長轉(zhuǎn)換材料在25℃的輝度的80％以上(權(quán)利要求10)。
另外，對于該白光發(fā)光裝置，優(yōu)選該波長轉(zhuǎn)換材料對該光源的發(fā)光峰值波長的光的吸光度為50％以上，且該波長轉(zhuǎn)換材料的內(nèi)部量子效率為40％以上(權(quán)利要求11)。
本發(fā)明另一個其他要旨在于一種照明裝置，其特征在于，其具有上述的白光發(fā)光裝置(權(quán)利要求12)。
本發(fā)明的另一個其他要旨在于一種圖像顯示裝置，其是具有紅色的像素和至少一個非紅色的像素的圖像顯示裝置，其特征在于，該紅色的像素具有紅色發(fā)光裝置，該紅色發(fā)光裝置具有紅色像素用發(fā)光元件和熒光體溫度依賴系數(shù)為85以上的紅色熒光體，該非紅色的像素包括藍(lán)色的像素和/或綠色的像素，所述藍(lán)色的像素具有藍(lán)色像素用發(fā)光元件，所述綠色的像素具有綠色像素用發(fā)光元件和熒光體溫度依賴系數(shù)為85以上的綠色熒光體，當(dāng)將該紅色的像素在25℃的發(fā)光強度記作I(R，25)、在100℃的發(fā)光強度記作I(R，100)，且將該非紅色的像素在25℃的發(fā)光強度記作I(N，25)、在100℃的發(fā)光強度記作I(N，100)時，I(N，100)/I(N，25)與I(R，100)/I(R，25)的比為90％以上(權(quán)利要求13)。
根據(jù)本發(fā)明，可以得到下述效果中的至少一個效果。
即，第一，通過使用本發(fā)明的具有滿足關(guān)于輝度和色度坐標(biāo)值的規(guī)定關(guān)系式的特性的熒光體混合物，可以得到輝度和顯色性高、且隨光量增減產(chǎn)生的色差少的發(fā)光裝置，并可提供以該發(fā)光裝置為光源的圖像顯示裝置和照明裝置，這種圖像顯示裝置和照明裝置在發(fā)光色域的色彩重現(xiàn)性優(yōu)異且具有充分的明亮度。
第二，根據(jù)本發(fā)明，可提供具有高輝度、發(fā)光接近自然光、隨發(fā)光光量增減產(chǎn)生的發(fā)光色的色差少的發(fā)光裝置，以及提供以該發(fā)光裝置為光源的照明裝置和圖像顯示裝置。
第三，根據(jù)本發(fā)明，可得到顯色性優(yōu)異的白光發(fā)光裝置和使用該白光發(fā)光裝置的照明裝置。
第四，根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置，可減少溫度變化引起的色差。



圖1是關(guān)于本發(fā)明的第一發(fā)光裝置的圖，是說明由作為波長轉(zhuǎn)換材料的本發(fā)明的熒光體混合物和半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成的發(fā)光裝置的一個實施例的示意截面圖。
圖2是關(guān)于本發(fā)明的第一發(fā)光裝置的圖，是說明安裝有圖1所示的發(fā)光裝置的面發(fā)光照明裝置的一個實施例的示意截面圖。
圖3是關(guān)于本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的圖，是示意說明作為本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的第一實施方式的發(fā)光裝置的要部的截面圖。
圖4是關(guān)于本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的圖，是示意說明作為本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的第二實施方式的發(fā)光裝置的要部的截面圖。
圖5是關(guān)于本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的圖，是說明安裝有圖3所示的發(fā)光裝置的面發(fā)光照明裝置的一個實施例的示意截面圖。
圖6是作為本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的一個實施方式的白光發(fā)光裝置的示意截面圖。
圖7是作為本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的一個實施方式的白光發(fā)光裝置的示意截面圖。
圖8是作為本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的一個實施方式的白光發(fā)光裝置的示意截面圖。
圖9是作為本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的一個實施方式的面發(fā)光照明裝置的示意截面圖。
圖10是使用了作為本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的一個實施方式的白光發(fā)光裝置的顯示裝置的示意截面圖。
圖11是說明作為本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施方式的彩色顯示器的要部的結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
圖12是說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施方式的圖，是示意說明紅色發(fā)光裝置的要部的截面圖。
圖13是說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施方式的圖，是示意說明用作本實施方式所涉及的非紅色像素之一的綠色像素的綠色發(fā)光裝置的要部的截面圖。
圖14是說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施方式的圖，是示意說明用作本實施方式所涉及的非紅色像素之一的藍(lán)色像素的藍(lán)色發(fā)光裝置的要部的截面圖。
圖15是示意說明作為本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施方式的投影儀型彩色顯示器的要部的圖。
圖16是示意說明作為應(yīng)用例的圖像顯示裝置的第一實施方式的圖像顯示裝置的要部的分解截面圖。
圖17示意說明作為應(yīng)用例的圖像顯示裝置的第二實施方式的圖像顯示裝置的要部的分解截面圖。
圖18示意說明作為應(yīng)用例的圖像顯示裝置的第三實施方式的圖像顯示裝置的要部的分解截面圖。
圖19說明實施例1-1的熒光體混合物與作為現(xiàn)有產(chǎn)品的擬白光發(fā)光裝置中安裝的釔鋁石榴石系熒光體(Y，Gd)3Al5O12:Ce的、熒光的輝度的溫度依賴性。圖中，實線表示實施例1-1的熒光體混合物，虛線表示釔鋁石榴石系熒光體。
圖20是說明實施例2-1的發(fā)光裝置的發(fā)光光譜的圖。
圖21是說明實施例2-2的發(fā)光裝置的發(fā)光光譜的圖。
圖22是說明比較例2-1的發(fā)光裝置的發(fā)光光譜的圖。
圖23是實施例3-1測定的從表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的光的發(fā)光光譜。
圖24是實施例3-2測定的從表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的光的發(fā)光光譜。
圖25是比較例3-1測定的從表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的光的發(fā)光光譜。
圖26是實施例4-1測定的紅色發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。
圖27是實施例4-1測定的綠色發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。
圖28是實施例4-1測定的藍(lán)色發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。
圖29是實施例4-2測定的構(gòu)成全色顯示裝置的紅色發(fā)光裝置、綠色發(fā)光裝置和藍(lán)色發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。
圖30是說明實施例5-1和比較例5-1測定的熒光體的輝度維持率的曲線圖。
圖31是說明實施例5-2和比較例5-2測定的熒光體的輝度維持率的曲線圖。
符號說明 1 發(fā)光裝置 2 安裝引線 3 內(nèi)引線 4 半導(dǎo)體發(fā)光元件 5 含熒光體樹脂部 6 導(dǎo)電性連接線 7 模塑部件 8 面發(fā)光照明裝置 9 擴散板 10 支持殼體 101，110 發(fā)光裝置 102，112 框 103，113 藍(lán)色LED 104，114 熒光發(fā)光部 105，115 銀膏 109 面發(fā)光照明裝置 109A 支持殼體 109B 擴散板 201 白光發(fā)光裝置 202 發(fā)光元件 203，204 波長轉(zhuǎn)換材料 205 框 205A 凹部 206，207 導(dǎo)電性端子 208 連接線 209，209a，209B 粘合劑 210 梁 211 面發(fā)光照明裝置 212 支持殼體 213 擴散板 221 顯示裝置 222 導(dǎo)光板 223 反射膜 224 擴散板 225 成像單元 301 紅色的像素 302 綠色的像素(非紅色的像素) 303 藍(lán)色的像素(非紅色的像素) 311 紅色發(fā)光裝置 312，322，332 框 313 紅色像素用發(fā)光元件 314 紅色熒光體 315，316，325，326，335，336 導(dǎo)電性端子 317，327，337 連接線 318，328 粘合劑 321 綠色發(fā)光裝置 323 綠色像素用發(fā)光元件 324 綠色熒光體 331 藍(lán)色發(fā)光裝置 333 藍(lán)色像素用發(fā)光元件 338，403 模制物 400，507 單位像素 401，501 基板 402 罩部件 502 光分配透鏡 503 疊加透鏡 504 透射型LCD 505 投影透鏡 506 屏幕 601，601′，601″ 顯示裝置 602 光源 603R，603G 熒光體部 603B 光透射部 604 框 605 起偏鏡 606 光柵 607 檢偏鏡 631 透明基板 632 黑矩陣(black matrix) 661，663 透明電極 662 液晶層
具體實施例方式 [I.關(guān)于第一發(fā)光裝置的說明] 下面對本發(fā)明的第一發(fā)光裝置進行說明。但是下文記載的對構(gòu)成要件的說明是本發(fā)明的第一發(fā)光裝置的實施方式的一個代表性的例子，本發(fā)明的第一發(fā)光裝置并未被限定于這些內(nèi)容。
本發(fā)明的第一發(fā)光裝置是具有光源和吸收從該光源發(fā)出的光的至少一部分并發(fā)出具有與之不同的波長的光的至少一種波長轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光裝置。
此處，作為光源，只要其在流通驅(qū)動電流的情況下發(fā)光，可以使用任意的光源。例如可以使用發(fā)出可見光的半導(dǎo)體發(fā)光元件，該半導(dǎo)體發(fā)光元件例如為LED或LD等半導(dǎo)體發(fā)光元件。
另外，對于本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的波長轉(zhuǎn)換材料，只要其吸收從光源發(fā)出的光的至少一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出具有與之不同的波長的光，可以使用任意的波長轉(zhuǎn)換材料。通常，使用含有至少兩種熒光體的熒光體混合物作為波長轉(zhuǎn)換材料。
另外，本發(fā)明的第一發(fā)光裝置具有吸收從半導(dǎo)體發(fā)光元件等光源發(fā)出的可見光轉(zhuǎn)而發(fā)出更長波長的可見光的波長轉(zhuǎn)換材料，該發(fā)光裝置輝度高、顯色性高、隨光量增減產(chǎn)生的色差少。因此，具有這種特性的本發(fā)明的第一發(fā)光裝置能夠適合用于彩色液晶顯示器等圖像顯示裝置和面發(fā)光等照明裝置等。
[I-1.第一發(fā)光裝置的特性] 本發(fā)明的第一發(fā)光裝置是將以17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(17.5)且將以70A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(70)時滿足下式(D)的發(fā)光裝置。
-0.006≦x1(17.5)-x1(70)≦0.006 (D) 另外，本發(fā)明的第一發(fā)光裝置是將以17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值y記作y1(17.5)且將以70A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值y記作y1(70)時滿足下式(E)的發(fā)光裝置。
-0.006≦y1(17.5)-y1(70)≦0.006 (E) 也就是說，優(yōu)選在70A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x和色度坐標(biāo)值y各自相對于在17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x和色度坐標(biāo)值y的差值，即色度坐標(biāo)值的差[x1(17.5)-x1(70)]和[y1(17.5)-y1(70)]這兩差值均在±0.006以內(nèi)。隨驅(qū)動電流密度的變化產(chǎn)生的發(fā)光的色度坐標(biāo)值的偏差大于±0.006時，改變驅(qū)動電流密度來控制發(fā)光光量時，色差變大，有時發(fā)光色不穩(wěn)定。
該色度坐標(biāo)值x和色度坐標(biāo)值y的偏移量越少越好，更優(yōu)選該偏移量[x1(17.5)-x1(70)]和[y1(17.5)-y1(70)]中至少有一個在±0.005以內(nèi)，進一步優(yōu)選至少有一個在±0.004以內(nèi)，進一步更優(yōu)選至少有一個在±0.003以內(nèi)。另外，優(yōu)選該偏移量[x1(17.5)-x1(70)]和[y1(17.5)-y1(70)]兩個均在±0.006以內(nèi)，更優(yōu)選均在±0.005以內(nèi)，進一步優(yōu)選均在±0.004以內(nèi)，更進一步優(yōu)選均在±0.003以內(nèi)。
[I-2.第一發(fā)光裝置的具體構(gòu)成的例子] 下面，基于附圖對本發(fā)明的第一發(fā)光裝置進行說明。圖1是說明第一發(fā)光裝置的一個實施例的示意截面圖，其中，所述第一發(fā)光裝置由作為波長轉(zhuǎn)換材料的熒光體和作為光源的半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成；圖2是說明安裝有圖1所示的第一發(fā)光裝置的面發(fā)光照明裝置的一個實施例的示意截面圖。圖1和圖2中，1是第一發(fā)光裝置、2是安裝引線、3是內(nèi)引線、4是半導(dǎo)體發(fā)光元件、5是含熒光體樹脂部、6是導(dǎo)電性連接線、7是模塑部件、8是面發(fā)光照明裝置、9是擴散板、10是支持殼體。
如圖1所示，本發(fā)明的第一發(fā)光裝置1形成通常的炮彈型的形態(tài)，由GaN系藍(lán)色發(fā)光二極管等構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光元件4的上部被含熒光體樹脂部5覆蓋，由此將其固定在安裝引線2的上部杯內(nèi)。該含熒光體樹脂部5是通過將熒光體混合物等波長轉(zhuǎn)換材料混合分散在環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等粘合劑中后澆入杯內(nèi)形成的。另一方面，半導(dǎo)體發(fā)光元件4和安裝引線2由銀膏等安裝部材導(dǎo)通，半導(dǎo)體發(fā)光元件4和內(nèi)引線3由導(dǎo)電性連接線6導(dǎo)通，并且這些部件整體通過由環(huán)氧樹脂等形成的模塑部件7覆蓋、保護。
圖2說明的是安裝有該發(fā)光裝置1的面發(fā)光照明裝置8，如圖2所示，在照明裝置內(nèi)面設(shè)置成白色平滑面等不透光性的方形支持殼體10的底面設(shè)置有大量的發(fā)光裝置1，在其外側(cè)設(shè)置有驅(qū)動發(fā)光裝置1的電源和電路等(未圖示)，在相當(dāng)于支持殼體10的蓋部處固定乳白色的丙烯酸板等擴散板9，以使發(fā)光均勻。
于是，驅(qū)動面發(fā)光照明裝置8，通過對發(fā)光裝置1的半導(dǎo)體發(fā)光元件4施加電壓，使之發(fā)出藍(lán)色光等，含熒光體樹脂部5中作為波長轉(zhuǎn)換材料的熒光體混合物吸收該發(fā)出的光的一部分，轉(zhuǎn)而發(fā)出更長波長的光，另一方面，發(fā)出的更長波長的光與沒有被熒光體吸收的藍(lán)色光等混色，由此得到顯色性高的發(fā)光，該光透射過擴散板9，在圖的上部射出，得到在支持殼體10的擴散板9面內(nèi)均勻明亮的照明光。
同樣，本發(fā)明的第一發(fā)光裝置可以作為彩色液晶顯示器等圖像顯示裝置的光源進行安裝。
[I-3.第一發(fā)光裝置的構(gòu)成要素] 此處，對本發(fā)明的第一發(fā)光裝置使用的光源和波長轉(zhuǎn)換材料進行說明。但是，本發(fā)明的第一發(fā)光裝置還可以具有光源和波長轉(zhuǎn)換材料以外的部件。
[I-3-1.第一發(fā)光裝置的光源] 作為光源，只要流通驅(qū)動電流時發(fā)光，則沒有特別限制，但優(yōu)選使用在紫外～可見光區(qū)域具有發(fā)光峰值波長的光源。作為光源的發(fā)光峰值波長，其通常為370nm以上，優(yōu)選為380nm以上，并且通常為500nm以下，優(yōu)選為480nm以下。大于該范圍的上限或小于該范圍的下限時，難以得到發(fā)光效率高的發(fā)光裝置。
只要是在該范圍具有發(fā)光峰值波長的激發(fā)光源，可以使用半導(dǎo)體發(fā)光元件、燈、電子束、等離子體、電致發(fā)光元件等，但特別優(yōu)選使用發(fā)光二極管(LED)或激光二極管(LD)等半導(dǎo)體發(fā)光元件。
作為在紫外～可見光區(qū)域具有發(fā)光峰值波長的半導(dǎo)體發(fā)光元件的材料，可以舉出例如氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)、ZnSe、GaN、InGaN、InAlGaN、AlGaN、BAlGaN、BInAlGaN等各種半導(dǎo)體。另外，還可以在這些元素中含有作為雜質(zhì)元素的Si和Zn等作為發(fā)光中心。其中，以InXAlYGa1-X-YN(式中，0<X<1、0<Y<1、X+Y≦1)表示的含Al和Ga的氮化物半導(dǎo)體或含In和Ga的氮化物半導(dǎo)體(以下有時稱為“(In，Al，Ga)N系化合物半導(dǎo)體”)能高效地發(fā)出紫外區(qū)域～可見光的短波長光，并且即使使用時的溫度和/或驅(qū)動電流變化也能穩(wěn)定發(fā)光，所以適合作為發(fā)光層的材料。
另外，作為半導(dǎo)體發(fā)光元件的優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，可以舉出具有MIS結(jié)、PIN結(jié)、pn結(jié)等的同質(zhì)結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)或雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)。對于半導(dǎo)體發(fā)光元件來說，可根據(jù)半導(dǎo)體層的材料和/或其混晶比來選擇發(fā)光波長。另外，還可通過將活性層制成形成在產(chǎn)生量子效果的薄膜上的單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)來提高功率。
這些之中，優(yōu)選使用(In，Al，Ga)N系化合物半導(dǎo)體的(In，Al，Ga)N系LED或LD。其原因在于，與發(fā)出該區(qū)域的光的SiC系LED等相比，(In，Al，Ga)N系LED等的發(fā)光功率和外部量子效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大，通過與上述熒光體等波長轉(zhuǎn)換材料組合，可以在非常低的電力下得到非常明亮的發(fā)光。例如，對于20mA的電流負(fù)荷，通常(In，Al，Ga)N系具有SiC系100倍以上的發(fā)光強度，并且與GaAs系相比，其相對于使用時溫度和驅(qū)動電流的變化可穩(wěn)定地進行發(fā)光。(In，Al，Ga)N系LED等中，優(yōu)選具有AlX’GaY’N發(fā)光層、GaN發(fā)光層或InX’GaY’N發(fā)光層的LED。GaN系LED中，在這些之中具有InXGaYN發(fā)光層的LED的發(fā)光強度非常強，所以是特別優(yōu)選的，(In，Al，Ga)N系LD中，InXGaYN層和GaN層的多量子阱結(jié)構(gòu)的LD的發(fā)光強度非常強，所以是特別優(yōu)選的。
另外，上述中，X+Y的值通常為0.8～1.2范圍的值。(In，Al，Ga)N系LED中，這些發(fā)光層中摻雜有Zn和/或Si的LED或無摻雜的LED在調(diào)節(jié)發(fā)光特性方面是優(yōu)選的。
(In，Al，Ga)N系LED以這些發(fā)光層、p層、n層、電極以及基板為基本構(gòu)成要素，并且具有發(fā)光層插在n型與p型的AlXGaYN層、GaN層或InXGaYN層等之間的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的LED的發(fā)光效率高，所以是優(yōu)選的，而且將異質(zhì)結(jié)構(gòu)制成量子阱結(jié)構(gòu)的LED的發(fā)光效率更高，所以更優(yōu)選。作為基板，優(yōu)選使用藍(lán)寶石、尖晶石、SiC、Si、ZnO、GaAs、GaN等材料，特別優(yōu)選使用藍(lán)寶石、ZnO、GaN等。
對半導(dǎo)體發(fā)光元件的形狀或大小沒有特別限制，可以使用垂直于驅(qū)動電流的流通方向的面為方形的半導(dǎo)體發(fā)光元件，該方形的一邊通常為100μm以上，優(yōu)選為200μm以上。例如可以使用EPISTAR社生產(chǎn)的“ES-CEBL912”、Cree社生產(chǎn)的“C460MB”等。
另外，半導(dǎo)體發(fā)光元件可以單獨使用一個，也可合用兩個以上的半導(dǎo)體發(fā)光元件。另外，半導(dǎo)體發(fā)光元件可以僅用一類半導(dǎo)體發(fā)光元件，也可以合用兩類以上的半導(dǎo)體發(fā)光元件。
光源的驅(qū)動電流密度是垂直于驅(qū)動電流的流通方向的面上每單位面積的驅(qū)動電流，可通過用流通于光源的驅(qū)動電流的值除以垂直于驅(qū)動電流的流通方向的面的面積來求得。將兩個以上的半導(dǎo)體發(fā)光元件并聯(lián)使用時，可以用流通于光源的驅(qū)動電流的值除以垂直于驅(qū)動電流的流通方向的面的面積的和來求出光源的驅(qū)動電流密度。
另外，根據(jù)需要，光源可通過設(shè)置散熱片、改良外殼等來制成能夠有效散熱的結(jié)構(gòu)。
[I-3-2.第一發(fā)光裝置的波長轉(zhuǎn)換材料] 本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的波長轉(zhuǎn)換材料可以使用任意的吸收從光源發(fā)出的光的至少一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出具有與吸收的光不同波長的光的波長轉(zhuǎn)換材料。對應(yīng)于第一發(fā)光裝置的用途等，使用哪種波長轉(zhuǎn)換材料是任意的。但是，通常使用下文說明的本發(fā)明涉及的熒光體混合物作為波長轉(zhuǎn)換材料。
本發(fā)明涉及的熒光體混合物是含有至少兩種熒光體的熒光體混合物，將該熒光體混合物在25℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度記作BR(25)、色度坐標(biāo)值x記作x2(25)、色度坐標(biāo)值y記作y2(25)，并且將其在125℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度記作BR(125)、色度坐標(biāo)值x記作x2(125)、色度坐標(biāo)值y記作y2(125)，此時，該熒光體混合物滿足下式(A)、(B)和(C)。
0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15 (A) -0.03≦x2(25)-x2(125)≦0.03 (B) -0.03≦y2(25)-y2(125)≦0.03 (C) 即，本發(fā)明涉及的熒光體混合物在125℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度[BR(125)]與在25℃用該藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度[BR(25)]的比例[BR(125)/BR(25)]滿足上式(A)。該比例小于0.85或者大于1.15的情況下，當(dāng)為了改變從該白光發(fā)光裝置等得到的光量而增減在藍(lán)色LED流動的電流值時，使用這種熒光體混合物的白光發(fā)光裝置等得到的發(fā)光色的變化大，有可能得不到穩(wěn)定的發(fā)光色。
這是因為，通過增減在藍(lán)色LED流動的電流量來增減藍(lán)色光的光量的情況下，隨著由藍(lán)色LED產(chǎn)生的發(fā)熱量的增減，設(shè)置在藍(lán)色LED附近的熒光體的溫度發(fā)生變化，從熒光體發(fā)出的熒光強度與根據(jù)藍(lán)色LED的光量期待的熒光強度出現(xiàn)大的偏差。也就是說，為了增減白光發(fā)光裝置的光量而增減對藍(lán)色LED通電的電流量時，從藍(lán)色LED發(fā)出的發(fā)光強度和從熒光體發(fā)出的熒光強度的混色平衡被破壞，得到的白光發(fā)光裝置的發(fā)光色發(fā)生了大的變化。
因此，對于本發(fā)明涉及的熒光體混合物，該輝度的比例[BR(125)/BR(25)]通常為0.85以上，優(yōu)選為0.9以上，并且通常為1.15以下，優(yōu)選為1.1以下，更優(yōu)選為1.05以下。為了得到這樣的輝度的比例，作為構(gòu)成熒光體混合物的熒光體，優(yōu)先選擇溫度消光現(xiàn)象的程度小的熒光體。這里所謂溫度消光現(xiàn)象是指熒光強度隨熒光體的溫度的上升而下降的現(xiàn)象。
另外，對于本發(fā)明涉及的熒光體混合物，在將25℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的色度坐標(biāo)值x記作x2(25)、色度坐標(biāo)值y記作y2(25)，且將125℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的色度坐標(biāo)值x記作x2(125)、色度坐標(biāo)值y記作y2(125)時，色度坐標(biāo)值x的差[x2(25)-x2(125)]和色度坐標(biāo)值y的差[y2(25)-y2(125)]分別滿足式(B)表示的-0.03≦x2(25)-x2(125)≦0.03以及式(C)表示的-0.03≦y2(25)-y2(125)≦0.03。該色度坐標(biāo)值x或色度坐標(biāo)值y的差小于-0.03或者大于0.03的情況下，隨著使用該熒光體混合物的白光發(fā)光裝置的光量增減，有可能出現(xiàn)明顯的色差。
該色度坐標(biāo)值x的差[x2(25)-x2(125)]和色度坐標(biāo)值y的差[y2(25)-y2(125)]是由于熒光體混合物中含有的兩種以上的熒光體各自的溫度消光的程度存在大的差異而引起的。也就是說，含有發(fā)光色不同的兩種以上熒光體的混合物中，熒光體的溫度消光的程度不同的情況下，例如一個熒光體隨溫度上升產(chǎn)生的熒光強度的下降小，另一個熒光體隨溫度的上升產(chǎn)生的熒光強度的下降大時，這些不同的發(fā)光強度發(fā)生加合的情況下，隨溫度的上升發(fā)光色發(fā)生變化，形成不同的發(fā)光色。
所以，隨熒光體混合物的溫度變化產(chǎn)生的色度坐標(biāo)值x的差[x2(25)-x2(125)]和色度坐標(biāo)值y的差[y2(25)-y2(125)]均越小越理想，即越接近零越理想，該差值通常為-0.03以上，優(yōu)選為-0.02以上，更優(yōu)選為-0.015以上，并且通常為0.03以下，優(yōu)選為0.02以下，更優(yōu)選為0.015以下。
為了得到這種溫度變化引起的色度坐標(biāo)值x的差以及坐標(biāo)值y的差小的熒光體混合物，優(yōu)選構(gòu)成混合物的多個熒光色不同的熒光體的這種溫度消光引起的熒光強度的變化率基本一致。組合溫度消光引起的熒光強度的變化率基本相等的熒光體時，加合各熒光體的熒光強度得到的白色等混合色基本相同，與溫度變化無關(guān)，可以減少因隨發(fā)光裝置的光量變化而發(fā)生的溫度的變化引起的發(fā)光色的色差。
本發(fā)明的第一發(fā)光裝置的說明中，測定以峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)熒光體混合物而得到的輝度和色度坐標(biāo)值x以及色度坐標(biāo)值y時，使用熒光分光光度計，所使用的熒光分光光度計具有利用珀爾帖元件的冷卻機構(gòu)和利用加熱元件的加熱機構(gòu)，并且，裝備了經(jīng)感度校正和/或波長校正的高精度雙單色儀。這樣，通過冷卻-加熱機構(gòu)進行控制，預(yù)先在25℃或125℃保持足夠的時間，直至利用輻射溫度計能夠確認(rèn)熒光體的表面溫度恒定，然后，測定輝度和色度坐標(biāo)值。另外，為了將作為激發(fā)光的藍(lán)色光的影響控制在最小限度，將激發(fā)光的半峰寬縮小到20nm以下，同時僅使用470nm以上的熒光光譜，不使用小于470nm的熒光光譜，使用JIS Z 8724規(guī)定的三刺激值算出輝度Y和色度坐標(biāo)值x以及色度坐標(biāo)值y。
[I-3-2-1.綠色系熒光體] 為了在色差少的發(fā)光裝置中也得到顯色性特別高的發(fā)光裝置，本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的熒光體混合物等的波長轉(zhuǎn)換材料優(yōu)選含有至少一種在500nm～550nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的綠色系熒光體。通過使用在這樣的波長范圍具有熒光強度的峰值的綠色系熒光體，可以得到對藍(lán)綠色、綠色、黃綠色等綠色域的色彩重現(xiàn)性高的發(fā)光裝置，并通過使用該發(fā)光裝置可得到在該綠色域的色彩重現(xiàn)性優(yōu)異的顯示器用背光、圖像顯示裝置(顯示器)或照明裝置。綠色熒光體的熒光強度的峰值小于500nm或者大于550nm的情況下，與藍(lán)色LED組合使用時，綠色域的色彩重現(xiàn)性變低，所以不是優(yōu)選的。
作為本發(fā)明涉及的波長轉(zhuǎn)換材料可以含有的至少一種在500nm～550nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的綠色系熒光體，只要在制成熒光體混合物等波長轉(zhuǎn)換材料后優(yōu)選滿足上述式(A)～(C)，則沒有特別的限制，但是，由于氧化物、氮化物、氧氮化物的熱穩(wěn)定性好，所以是優(yōu)選的。例如可以舉出MSi2N2O2:Eu、M-Si-Al-O-N:Ce、M-Si-Al-O-N:Eu(其中M表示一種或兩種以上的堿土金屬)，優(yōu)選SrSi2N2O2:Eu、Ca-Si-Al-O-N:Ce、Ca-Si-Al-O-N:Eu等。另外，作為其他例子，在下述通式(1)或(2)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心離子的熒光體的輝度高、綠色域的熒光強度高、溫度消光小，所以是優(yōu)選的。
M1aM2XM3cOd (1) 此處，M1表示二價的金屬元素、M2表示三價的金屬元素、M3表示四價的金屬元素，a、b、c、d分別是下述范圍的數(shù)。
2.7≦a≦3.3 1.8≦b≦2.2 2.7≦c≦3.3 11.0≦d≦13.0 M4eM5fOe (2) 此處，M4表示二價的金屬元素、M5表示三價的金屬元素，e、f、g分別是下述范圍的數(shù)。
0.9≦e≦1.1 1.8≦f≦2.2 3.6≦g≦4.4 下面對通式(1)進行更詳細(xì)的說明。
本發(fā)明中使用的優(yōu)選的綠色熒光體是在下述通式(1)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心離子的熒光體，式中，M1表示二價的金屬元素、M2表示三價的金屬元素、M3表示四價的金屬元素。
M1aM2bM3cOd(1) 上述通式(1)中的M1表示二價的金屬元素，從發(fā)光效率等方面考慮，優(yōu)選其是選自由Mg、Ca、Zn、Sr、Cd和Ba組成的組的至少一種二價金屬元素，更優(yōu)選是選自由Mg、Ca和Zn組成的組的至少一種二價金屬元素，特別優(yōu)選為Ca。這種情況下，Ca可以是單一體系，也可以是與Mg的復(fù)合體系。M1優(yōu)選基本上選自此處舉出的優(yōu)選的元素，但是，也可以在不損害性能的范圍內(nèi)含有其他二價金屬元素。
另外，通式(1)中的M2表示三價的金屬元素，與上述同樣，從發(fā)光效率等方面考慮，優(yōu)選M2是選自由Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd和Lu組成的組的至少一種三價金屬元素，更優(yōu)選是選自由Al、Sc、Y和Lu組成的組的至少一種三價金屬元素，特別優(yōu)選Sc。這種情況下，Sc可以是單一體系，也可以是與Y或Lu的復(fù)合體系。M2優(yōu)選基本上為選自此處舉出的優(yōu)選的元素，但是，也可以在不損害性能的范圍內(nèi)含有其他三價金屬元素。
通式(1)中的M3表示四價的金屬元素，從發(fā)光效率等方面考慮，優(yōu)選至少含有Si，通常，優(yōu)選M3表示的四價金屬元素的50摩爾％以上是Si，優(yōu)選70摩爾％以上、更優(yōu)選80摩爾％以上、特別優(yōu)選90摩爾％以上是Si。作為M3中除了Si以外的四價金屬元素，優(yōu)選選自Ti、Ge、Zr、Sn和Hf組成的組的至少一種四價金屬元素，更優(yōu)選選自Ti、Zr、Sn和Hf組成的組的至少一種四價金屬元素，特優(yōu)選Sn。特別優(yōu)選M3是Si。M3優(yōu)選基本上為選自此處舉出的優(yōu)選的元素，但是，也可以在不損害性能的范圍內(nèi)含有其他四價金屬元素。
另外，此處，所謂“在不損害性能的范圍內(nèi)含有”是指相對于上述M1、M2和M3各自的金屬元素，含有通常10摩爾％以下、優(yōu)選5摩爾％以下、更優(yōu)選1摩爾％以下的其他元素。
上述通式(1)中，a、b、c、d分別是下述范圍的數(shù)。
2.7≦a≦3.3 1.8≦b≦2.2 2.7≦c≦3.3 11.0≦d≦13.0 本發(fā)明中優(yōu)選使用的綠色熒光體在上述通式(1)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心離子元素，發(fā)光中心離子元素取代在M1、M2、M3任一金屬元素的晶格的位置或者位于晶格間的間隙等，所以a～d的值在上述范圍內(nèi)變動，但本熒光體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)是石榴石結(jié)晶結(jié)構(gòu)，通常采取a＝3、b＝2、c＝3、d＝12的體心立方晶格的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
另外，該結(jié)晶結(jié)構(gòu)的化合物母體內(nèi)含有的發(fā)光中心離子元素至少含有Ce，為了對發(fā)光特性進行微調(diào)，還可以含有選自由Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb組成的組的一種以上的二價～四價元素。特別是可以含有選自由Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy和Yb組成的組的一種以上的二價～四價元素，可以含有二價的Mn、二價～三價的Eu、三價的Tb或三價的Pr。
優(yōu)選適宜調(diào)節(jié)作為發(fā)光中心離子(賦活劑)的Ce的添加量。Ce添加量過少時，發(fā)光的離子過少，發(fā)光強度低，而Ce添加量過大時，濃度消光變大，發(fā)光強度降低。從發(fā)光強度的角度出發(fā)，Ce的濃度如下相對于1摩爾上述通式(1)表示的母體結(jié)晶，以摩爾比計，其濃度優(yōu)選在0.0001～0.3的范圍，更優(yōu)選在0.001～0.1的范圍，進一步優(yōu)選在0.005～0.05的范圍。
另外，通式(1)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心離子的熒光體通常被420nm～480nm的光激發(fā)。發(fā)光光譜在500nm～510nm具有峰，并具有450nm～650nm的波長成分。
接著，對通式(2)進行更詳細(xì)的說明。
本發(fā)明優(yōu)選的綠色熒光體在下述通式(2)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心離子，此處，M4表示二價的金屬元素、M5表示三價的金屬元素。
M4eM5fOg (2) 另外，上述通式(2)中的M4表示二價的金屬元素，從發(fā)光效率等方面考慮，優(yōu)選其是選自由Mg、Ca、Zn、Sr、Cd和Ba組成的組的至少一種二價金屬元素，更優(yōu)選是選自由Mg、Sr、Ca和Zn組成的組的至少一種二價金屬元素，進一步優(yōu)選是Sr或Ca，特別優(yōu)選是Ca。這種情況下，Ca可以是單一體系，也可以是與Mg的復(fù)合體系。M4優(yōu)選基本上為選自此處舉出的優(yōu)選的元素，但是，也可以在不損害性能的范圍內(nèi)含有其他二價金屬元素。
另外，通式(2)中的M5表示三價的金屬元素，從發(fā)光效率等方面考慮，優(yōu)選是選自由Al、Sc、Ga、Y、In、La、Gd和Lu組成的組的至少一種三價金屬元素，更優(yōu)選是選自由Al、Sc、Y和Lu組成的組的至少一種三價的金屬元素，特別優(yōu)選是Sc。這種情況下，Sc可以是單一體系，也可以是與Y或Lu的復(fù)合體系。M5優(yōu)選基本上為選自此處舉出的優(yōu)選的元素，但是，也可以在不損害性能的范圍內(nèi)含有其他三價金屬元素。
另外，此處，所謂“在不損害性能的范圍內(nèi)含有”是指相對于上述M4和M5各自的金屬元素，含有通常10摩爾％以下、優(yōu)選5摩爾％以下、更優(yōu)選1摩爾％以下的其他元素。
在發(fā)光特性方面，上述通式(2)中，e、f、g表示的元素比優(yōu)選分別是下述范圍的數(shù)。
0.9≦e≦1.1 1.8≦f≦2.2 3.6≦g≦4.4 本發(fā)明中優(yōu)選使用的綠色熒光體在上述通式(2)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心離子元素，發(fā)光中心離子元素取代在M4、M5中任一金屬元素的晶格的位置或者位于晶格間的間隙等，所以e～g的值在上述范圍內(nèi)變動，但優(yōu)選e＝1、f＝2、g＝4。
另外，該結(jié)晶結(jié)構(gòu)的化合物母體內(nèi)含有的發(fā)光中心離子元素至少含有Ce，為了對發(fā)光特性進行微調(diào)，還可以含有選自由Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb組成的組的一種以上的二價～四價元素，特別是可以含有選自由Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Sm、Eu、Tb、Dy和Yb組成的組的一種以上的二價～四價元素，優(yōu)選添加二價的Mn、二價～三價的Eu、三價的Tb或三價的Pr。
優(yōu)選適宜調(diào)節(jié)作為發(fā)光中心離子(賦活劑)的Ce的添加量。Ce添加量過少時，發(fā)光的離子過少，發(fā)光強度低，而Ce添加量過大時，濃度消光變大，發(fā)光強度降低。從發(fā)光強度的角度出發(fā)，Ce的濃度如下相對于1摩爾上述通式(2)表示的母體結(jié)晶，以摩爾比計，其濃度優(yōu)選在0.0001～0.3的范圍，更優(yōu)選在0.001～0.1的范圍，進一步優(yōu)選在0.005～0.05的范圍。
通式(1)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心離子的熒光體中，特別優(yōu)選Ca3Sc2Si3O12:Ce、添加有Mg的Ca3Sc2Si3O12:Ce。
這些之中，優(yōu)選添加有Mg的熒光體，特別優(yōu)選相對于1摩爾母體結(jié)晶，Mg的濃度為0.001以上、優(yōu)選為0.01上、并且為0.5以下、優(yōu)選為0.3以下的熒光體。作為這種熒光體，可以舉出例如Ca2.97Ce0.03Sc1.97Mg0.03Si3O12、Ca2.97Ce0.03Sc1.94Mg0.06Si3O12、Ca2.94Ce0.03Sc1.94Mg0.06Si3O12、Ca2.94Ce0.06Sc1.97Mg0.03Si3O12、Ca2.94Ce0.06Sc1.94Mg0.06Si3O12、Ca2.94Ce0.06Sc1.9Mg0.1Si3O12、Ca2.9Ce0.1Sc1.97Mg0.03Si3O12、Ca2.9Ce0.1Sc1.94Mg0.06Si3O12等。
另外，通式(2)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心離子的熒光體中，特別優(yōu)選Ce0.01Ca0.99Sc2O4、Ce0.007Ca0.993Sc2O4、Ce0.013Ca0.987Sc2O4。Ca的一部分被Sr取代的Ce0.01Ca0.94Sr0.05Sc2O4、Ce0.01Ca0.89Sr0.1Sc2O4、Ce0.01Ca0.84Sr0.15Sc2O4也是優(yōu)選的熒光體的例子。另外，由于通過增加Sr能提高綠色的色純度，所以在用作圖像顯示裝置時，優(yōu)選用上述的熒光體。
這些熒光體的發(fā)光峰值波長是比較長的波長，且輝度高，所以是優(yōu)選的。
另外，這些熒光體可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
[I-3-2-2.紅色系熒光體] 對于本發(fā)明的第一發(fā)光裝置，為了在色差少的發(fā)光裝置中也得到顯色性特別高的發(fā)光裝置，優(yōu)選發(fā)光裝置中使用的熒光體混合物等波長轉(zhuǎn)換材料含有至少一種在610nm～680nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的紅色系熒光體。通過使用在這樣的波長范圍具有熒光強度的峰值的紅色系熒光體，可以得到對橙色、紅色、深紅色等紅色域的色彩重現(xiàn)性高的發(fā)光裝置，進而通過使用該發(fā)光裝置可得到在該紅色域的色彩重現(xiàn)性優(yōu)異的顯示器用背光、圖像顯示裝置(顯示器)或照明裝置。紅色熒光體的熒光強度的峰值小于610nm時，與藍(lán)色LED組合使用時，紅色域的色彩重現(xiàn)性降低，紅色熒光體的熒光強度的峰值大于680nm時，雖然顯色性增高，但輝度卻趨于降低。
本發(fā)明涉及的波長轉(zhuǎn)換材料可以含有的至少一種在610nm～680nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的紅色系熒光體只要在制成熒光體混合物等波長轉(zhuǎn)換材料后優(yōu)選滿足上述式(A)～(C)，則沒有特別的限制，但由于氧化物、氮化物、氧氮化物的熱穩(wěn)定性好，所以是優(yōu)選的。例如可以舉出MSi7N10:Eu、M2Si5N8:Eu(其中M表示一種或兩種以上的堿土金屬)，優(yōu)選BaSi7N10:Eu、(Ca，Ba，Sr)2Si5N8:Eu等。另外，其他例子是以下述通式(3)表示的熒光體，該熒光體混合物等波長轉(zhuǎn)換材料通過含有該熒光體，輝度高、紅色域的熒光強度高、溫度消光小，所以是優(yōu)選的。
MaAbDcEdXe…式(3) 上述通式(3)中，M是選自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb組成的組的一種或兩種以上的元素，A表示選自由M元素以外的二價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，D表示選自由四價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，E表示選自由三價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，X表示選自由O、N、F組成的組的一種或兩種以上的元素。
另外，上述通式(3)中，a、b、c、d和e分別是下述范圍的數(shù)。
0.00001≦a≦0.1 a+b＝1 0.5≦c≦4 0.5≦d≦8 0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e e≦1.2×(2/3+4/3×c+d) 上述通式(3)中，M是選自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb組成的組的一種或兩種以上的元素，其中優(yōu)選為選自由Mn、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Er和Yb組成的組的一種或兩種以上的元素，更優(yōu)選至少含有Eu。
另外，上述通式(3)中，A是選自由M元素以外的二價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，其中，優(yōu)選是選自由Mg、Ca、Sr和Ba組成的組的一種或兩種以上的元素，更優(yōu)選是Ca。
另外，上述通式(3)中，D是選自由四價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，其中，優(yōu)選是選自由Si、Ge、Sn、Ti、Zr和Hf組成的組的一種或兩種以上的元素，更優(yōu)選是Si。
另外，上述通式(3)中，E是選自由三價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，其中優(yōu)選是選自由B、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd和Lu組成的組的一種或兩種以上的元素，更優(yōu)選是Al。
另外，上述通式(3)中，X是選自由O、N和F組成的組的一種或兩種以上的元素，其中，優(yōu)選是N或N和O。X是N和O時，熒光體中的O和(O+N)的比優(yōu)選0<{(O的原子數(shù))/(O的原子數(shù)+N的原子數(shù))}≦0.5。該值超出該范圍而過大時，發(fā)光強度可能降低。從發(fā)光強度的角度出發(fā)，該值更優(yōu)選為0.3以下，并且該值為0.1以下時，該熒光體是在發(fā)光波長640nm～660nm具有發(fā)光峰值波長且色純度好的紅色熒光體，所以進一步優(yōu)選該值為0.1以下。另外，通過將該值控制在0.1～0.3，可以將發(fā)光峰值波長調(diào)整到600nm～640nm，因為人類視覺度接近高波長域，所以得到了輝度高的發(fā)光裝置，因而從其他角度出發(fā)是優(yōu)選的。
另外，上述通式(3)中，a表示作為發(fā)光中心的元素M的含量，熒光體中的M與(M+A)的原子數(shù)之比a{其中a＝(M的原子數(shù))/(M的原子數(shù)+A的原子數(shù))}可以控制在0.00001～0.1。a值小于0.00001時，作為發(fā)光中心的M的數(shù)量少，發(fā)光輝度可能降低。a值大于0.1時，M離子間的干擾引起濃度消光，輝度有可能下降。其中，M是Eu時，從發(fā)光輝度變高的角度出發(fā)，a值優(yōu)選為0.002～0.03。
另外，上述通式(3)中，c是Si等D元素的含量，是0.5≦c≦4之間的量。優(yōu)選0.5≦c≦1.8，更優(yōu)選c＝1。c小于0.5以及大于4時，發(fā)光輝度有可能下降。另外，c在0.5≦c≦1.8的范圍時，發(fā)光輝度高，其中c＝1時，發(fā)光輝度特別高。
另外，上述通式(3)中，d是Al等E元素的含量，是0.5≦d≦8之間的量。優(yōu)選0.5≦d≦1.8，更優(yōu)選d＝1。d值小于0.5時以及大于8時，發(fā)光輝度有可能下降。另外，d在0.5≦d≦1.8的范圍時，發(fā)光輝度高，其中d＝1時，發(fā)光輝度特別高。
另外，上述通式(3)中，e是N等X元素的含量，是0.8×(2/3+4/3×c+d)～1.2×(2/3+4/3×c+d)之間的量。更優(yōu)選e＝3。e值在上述范圍外時，發(fā)光輝度有可能下降。
上述的組成中，發(fā)光輝度高的優(yōu)選組成是至少M元素含有Eu、A元素含有Ca、D元素含有Si、E元素含有Al、X元素含有N。其中，優(yōu)選M元素是Eu、A元素是Ca、D元素是Si、E元素是Al、X元素是N或N和O的混合物的無機化合物。
用波長最大為580nm以下的光激發(fā)該熒光體，特別是用400nm～550nm的光激發(fā)是最有效的。發(fā)光光譜在580nm～720nm有峰。
另外，作為紅色系熒光體，接近于最密充填結(jié)構(gòu)的結(jié)晶的熱穩(wěn)定性好，所以是優(yōu)選的。另外，作為紅色系熒光體含有的氮原子，含有3配位的氮原子時，熱穩(wěn)定性好，所以是優(yōu)選的。優(yōu)選紅色系熒光體含有的氮原子中3配位的氮原子的含量為20％以上，優(yōu)選為40％以上，特別優(yōu)選為60％以上。此處，M2Si5N8:Eu(其中M表示一種或兩種以上的堿土金屬)的3配位氮原子的含量為50％，以上述式(3)表示的熒光體例如(Ca，Sr)AlSiN3:Eu的3配位氮原子的含量為66％。
另外，這些熒光體可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
上述熒光體的粒徑通常為150μm以下，優(yōu)選為50μm以下，更優(yōu)選為30μm以下。粒徑超過該范圍時，制成白光發(fā)光裝置的情況下，發(fā)光色的波動大，并且，將熒光體和粘合劑(密封劑)混合時，難以使熒光體均勻分散。并且，粒徑的下限通常為1μm以上，優(yōu)選為5μm以上。粒徑低于該范圍時，發(fā)光效率有可能降低。另外，優(yōu)選熒光體的粒度分布較窄。
另外，將上述綠色系熒光體和上述紅色系熒光體混合使用的情況下，上述熒光體的含量與綠色系熒光體和紅色系熒光體的發(fā)光效率的平衡和紅色系熒光體多大程度地吸收綠色系熒光體發(fā)的光有關(guān)，但相對于綠色系熒光體和紅色系熒光體的合計重量，以重量百分率計，優(yōu)選含有通常65％以上、優(yōu)選70％以上、更優(yōu)選80％以上、特別優(yōu)選85％以上的綠色系熒光體。綠色系熒光體的重量百分率比該范圍小的情況下，不能得到輝度高、顯色性高且顯示出優(yōu)選的白色的白光發(fā)光裝置，有可能形成紅色強的白光發(fā)光裝置。另外，為了制成白光發(fā)光裝置，綠色系熒光體的重量百分率通常為99％以下，優(yōu)選為98％以下，更優(yōu)選為97％以下。
另外，優(yōu)選半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的發(fā)光波長下紅色系熒光體的吸收效率比綠色系熒光體的發(fā)光峰值波長下紅色系熒光體的吸收效率大，這種情況下，半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光被紅色系熒光體吸收而激發(fā)紅色系熒光體發(fā)光的幾率比綠色系熒光體發(fā)出的光被紅色系熒光體吸收而激發(fā)紅色系熒光體發(fā)光的幾率高，能得到發(fā)光效率更高的發(fā)光元件，所以是優(yōu)選的。
[I-3-2-3.熒光體的發(fā)光效率] 構(gòu)成本發(fā)明涉及的熒光體混合物等波長轉(zhuǎn)換材料的熒光體的發(fā)光效率優(yōu)選為20％以上，更優(yōu)選為30％以上，進一步優(yōu)選為40％以上，發(fā)光效率越高越好。熒光體的發(fā)光效率低于20％時，得不到輝度高的發(fā)光裝置。另外，發(fā)光效率的定義是從熒光體發(fā)出的光的量子數(shù)與照射到熒光體的光的量子數(shù)的比。
下面，說明根據(jù)量子吸收效率αq和內(nèi)部量子效率ηi的積計算本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中定義的熒光體的發(fā)光效率的方法。
首先將作為測定對象的熒光體樣品(例如粉末狀等)填充到測試皿中，使表面足夠平滑以確保測定精度，然后將其安裝在積分球等聚光裝置上。使用積分球等聚光裝置是為了能夠全面計算樣品反射的光量子和從樣品光致激發(fā)放出的光量子，也就是說，使用積分球等聚光裝置是為了消除未計算的飛向測定系統(tǒng)外的光量子。
將激發(fā)熒光體的發(fā)光源安裝于該積分球等上。該發(fā)光源例如是Xe燈等，并使用濾光器或單色儀等將發(fā)光峰值波長調(diào)整為例如455nm。將從該已調(diào)整為具有455nm波長峰的光源發(fā)出的光照射到要測定的樣品上，使用分光測定裝置(例如大塚電子株式會社生產(chǎn)的MCPD2000等)測定其發(fā)光光譜。該測定光譜中，實際上除了因從激發(fā)發(fā)光光源發(fā)出的光(以下簡記為激發(fā)光)引起的光致發(fā)光而從樣品放出的光量子以外，還有樣品反射的激發(fā)光的光量子的貢獻疊加在該測定光譜中。
吸收效率αq是被樣品吸收的激發(fā)光的光量子數(shù)Nabs除以激發(fā)光的全部光量子數(shù)N得到的值。
首先，如下計算后者的激發(fā)光的全部光量子數(shù)N。也就是說，以具有對激發(fā)光大致為100％的反射率R的物質(zhì)、例如Labsphere生產(chǎn)的“Spectralon”(具有對450nm的激發(fā)光為98％的反射率)等反射板作為測定對象安裝在該分光光度計上，測定反射光譜Iref(λ)。此處，利用下述(式I)由該反射光譜Iref(λ)求出的數(shù)值與N成比例。
(式I) 此處，積分區(qū)間實質(zhì)上可以僅在Iref(λ)具有有意義的值的區(qū)間進行。
被前者的樣品吸收的激發(fā)光的光量子數(shù)Nabs與下述(式II)求出的量成比例。
(式II) 此處，I(λ)是安裝了要計算吸收效率αq的對象樣品后的反射光譜。(式II)的積分范圍與(式I)規(guī)定的積分范圍相同。通過如此限定積分范圍，(式II)的第二項與對象樣品反射激發(fā)光而產(chǎn)生的光量子數(shù)對應(yīng)，也就是說，對應(yīng)于對象樣品產(chǎn)生的全部光量子中除了激發(fā)光引起的光致發(fā)光產(chǎn)生的光量子之外的光量子數(shù)。實際的光譜測定值通常以用與λ有關(guān)的某個有限的帶寬劃分的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式得到，所以(式I)和(式II)的積分可通過基于該帶寬的有限和來進行計算。
基于上述理由，得出αq＝Nabs/N＝(式II)/(式I)。
接著，說明計算內(nèi)部量子效率ηi的方法。ηi是用由光致發(fā)光產(chǎn)生的光量子的數(shù)量NPL除以樣品吸收的光量子的數(shù)量Nabs得到的值。
此處，NPL與下述(式III)求出的量成比例。
∫λ·I(λ))dλ (式III) 此時，積分區(qū)間限定在樣品通過光致發(fā)光產(chǎn)生的光量子具有的波長域。這是為了從I(λ)中除去樣品反射的光量子的影響。具體地說，(式III)的積分下限取(式I)的積分的上端，并且以適合包括光致發(fā)光形成的光譜的范圍為上端。
基于上述理由，得出ηi＝(式III)/(式II)。
另外，從作為數(shù)值數(shù)據(jù)的光譜進行積分時，與計算αq的情況相同。
這樣，取按上述求得的量子吸收效率αq和內(nèi)部量子效率ηi的積，以此計算出本發(fā)明定義的發(fā)光效率。
本發(fā)明使用的熒光體可通過普通的固相反應(yīng)法來合成。例如將作為構(gòu)成熒光體的金屬元素源的原料化合物用干式方法或濕式方法進行粉碎-混合，制備粉碎混合物后對得到的粉碎混合物進行加熱處理，使其發(fā)生反應(yīng)，由此可以制造本發(fā)明使用的熒光體。
另外，本發(fā)明使用的熒光體是氮化物或氧氮化物熒光體的情況下，通過制作例如含有至少兩種以上的構(gòu)成熒光體的金屬元素的合金、優(yōu)選含有構(gòu)成熒光體的全部金屬元素的合金，將得到的合金在含有氮的氛圍氣中，于加壓下進行熱處理，從而可以制作本發(fā)明使用的熒光體。另外，例如制作含有構(gòu)成熒光體的部分金屬元素的合金，將得到的合金在含有氮的氛圍氣中，于加壓下進行熱處理，然后將其與作為構(gòu)成熒光體的其他金屬元素的源的原料化合物混合，并進行加熱處理，由此可以制造本發(fā)明使用的熒光體。如此經(jīng)合金制造的熒光體的雜質(zhì)少，是輝度高的熒光體。
[II.關(guān)于第二發(fā)光裝置的說明] 下面詳細(xì)說明本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的實施方式，但對下文記載的構(gòu)成要素的說明是本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的實施方式的一個例子(代表例)，在不超出本發(fā)明的要點的范圍內(nèi)，本發(fā)明不限于這些內(nèi)容。
本發(fā)明的第二發(fā)光裝置是具有光源和至少一種吸收從該光源發(fā)出的光的至少一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出具有與之不同的波長的光的波長轉(zhuǎn)換材料(通常為熒光體)的發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置的效率為32lm/W以上，平均顯色指數(shù)Ra為85以上，當(dāng)將以17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(17.5)、色度坐標(biāo)值y記作y1(17.5)，并且將以70A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(70)、色度坐標(biāo)值y記作y1(70)時，色度坐標(biāo)值x的差值和色度坐標(biāo)值y的差值[x1(17.5)-x1(70)]和[y1(17.5)-y1(70)]滿足下式(F)和(G)。
-0.01≦x1(17.5)-x1(70)≦0.01 (F) -0.01≦y1(17.5)-y1(70)≦0.01 (G) 此處，發(fā)光裝置的效率是JISZ8113“照明術(shù)語”中定義的發(fā)光裝置的效率，是用光源發(fā)出的全部光通量除以該光源的耗電得到的值，其單位是“l(fā)m/W”。本發(fā)明中，其具體的測定方法以JISZ8724“色的測定方法-光源色”為標(biāo)準(zhǔn)。
以往，發(fā)光效率為30lm/W以下的發(fā)光裝置是已知的，但對于照明用途等耗電大的情況來說，為了減少發(fā)熱量，希望發(fā)光裝置的發(fā)光效率高，本發(fā)明的發(fā)明人等反復(fù)進行了深入研究，實現(xiàn)了發(fā)光效率為32lm/W以上的以往沒有的高效率發(fā)光裝置。
本發(fā)明的第二發(fā)光裝置中，平均顯色指數(shù)Ra和特殊顯色指數(shù)R9基于JISZ8726“光源的顯色性評價方法”進行測定。顯色指數(shù)根據(jù)JISZ9112“熒光燈按光源色和顯色性的區(qū)分”分為普通型、高顯色型。本發(fā)明的第二發(fā)光裝置至少平均顯色指數(shù)Ra為85以上，對材料和發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)進行選擇時，特殊顯色指數(shù)R9中，可以滿足溫白色顯色AA的最低值為64以上，甚至滿足晝光色顯色AAA的要求值88。
本發(fā)明的第二發(fā)光裝置中使用的光源只要是在流通驅(qū)動電流時發(fā)光的光源，則沒有特別限制，可以使用與第一發(fā)光裝置中使用的光源相同的光源。
迄今，一直廣泛使用組合了添加有In的GaN系藍(lán)色LED和Ce賦活的釔鋁石榴石系黃色熒光體的白光發(fā)光裝置，但是如上所述其具有顯色性低的缺點。為了解決該課題，提出了通過以下述的<1>～<3>的方式將光源和至少一種以上的熒光體合用來構(gòu)成發(fā)出所需顏色的發(fā)光裝置的方案。
<1>波長330nm～420nm的紫外LED發(fā)光裝置、被該波長激發(fā)轉(zhuǎn)而發(fā)出在420nm～480nm的波長具有發(fā)光峰的熒光的藍(lán)色熒光體、發(fā)出在500nm～550nm的波長具有發(fā)光峰的熒光的綠色熒光體、在550nm～700nm的波長具有發(fā)光峰的紅色熒光體的組合。通過該構(gòu)成形成白光的發(fā)光裝置，其中，LED發(fā)出的紫外線照射到熒光體上時，熒光體發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色光，這三色光混合，得到白色光。
<2>波長420nm～500nm的藍(lán)色LED和被該波長激發(fā)轉(zhuǎn)而發(fā)出在550nm～600nm的波長具有發(fā)光峰的熒光的黃色或紅色發(fā)光熒光體的組合。通過該構(gòu)成形成白色或帶紅色的燈泡色的發(fā)光裝置，其中，LED發(fā)出的藍(lán)色光照射到熒光體上時，熒光體發(fā)出紅、黃兩色光，這些光與LED本身的藍(lán)色光混合，得到白色或帶紅色的燈泡色光。
<3>波長420nm～500nm的藍(lán)色LED和被該波長激發(fā)轉(zhuǎn)而發(fā)出在500nm～550nm的波長具有發(fā)光峰的熒光的綠色熒光體和發(fā)出在610nm～680nm的波長具有發(fā)光峰的熒光的紅色發(fā)光熒光體的組合。通過該構(gòu)成形成白光的發(fā)光裝置，其中，LED發(fā)出的藍(lán)色光照射到熒光體上，熒光體發(fā)出紅、綠兩色光，這些光與LED本身的藍(lán)色光混合，得到白色光。
本發(fā)明的第二發(fā)光裝置中，可以采用上述<1>～<3>中的任一構(gòu)成，并且，無論那種情況下，本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的特征在于，當(dāng)將以17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(17.5)、色度坐標(biāo)值y記作y1(17.5)，并且將以70A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(70)、色度坐標(biāo)值y記作y1(70)時，滿足下式(F)和(G)。
-0.01≦x1(17.5)-x1(70)≦0.01 (F) -0.01≦y1(17.5)-y1(70)≦0.01 (G) 也就是說，與70A/cm2的驅(qū)動電流密度下得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x和色度坐標(biāo)值y分別相對于17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度下得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x和色度坐標(biāo)值y的偏移量相當(dāng)?shù)纳茸鴺?biāo)值的差[x1(17.5)-x1(70)]和[y1(17.5)-y1(70)]在±0.01以內(nèi)。隨驅(qū)動電流密度的變化產(chǎn)生的發(fā)光的色度坐標(biāo)值的偏移量大于±0.01的情況中，為了控制發(fā)光光量而改變驅(qū)動電流密度時，色差變大，發(fā)光色變得不穩(wěn)定。
該色度坐標(biāo)值x的偏移量和色度坐標(biāo)值y的偏移量越少越理想。
即，偏移量[x1(17.5)-x1(70)]通常為-0.005以上，優(yōu)選為-0.004以上，更優(yōu)選為-0.003以上，并且通常為0.005以下，優(yōu)選為0.004以下，更優(yōu)選為0.003以下。另外，偏移量[y1(17.5)-y1(70)]也通常為-0.005以上，優(yōu)選為-0.004以上，更優(yōu)選為-0.003以上，并且通常為0.005以下，優(yōu)選為0.004以下，更優(yōu)選為0.003以下。
對于為實現(xiàn)這種本發(fā)明的第二發(fā)光裝置而使用的熒光體等波長轉(zhuǎn)換材料沒有特別的限制。但是，優(yōu)選使用在第一發(fā)光裝置已說明的本發(fā)明涉及的熒光體混合物。
即，本發(fā)明的第二發(fā)光裝置中，作為波長轉(zhuǎn)換材料，優(yōu)選使用兩種以上的熒光體的混合物，并且將該熒光體混合物在25℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度記作BR(25)、色度坐標(biāo)值x記作x2(25)、色度坐標(biāo)值y記作y2(25)，將在125℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度記作BR(125)、色度坐標(biāo)值x記作x2(125)、色度坐標(biāo)值y記作y2(125)時，滿足下式(A)、(B)和(C)。
0.85≦BR(125)/BR(25)≦1.15(A) -0.03≦x2(25)-x2(125)≦0.03 (B) -0.03≦y2(25)-y2(125)≦0.03 (C) 本發(fā)明涉及的熒光體混合物在125℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度[BR(125)]與在25℃用該藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的輝度[BR(25)]的比[BR(125)/BR(25)]小于0.85或者大于1.15的情況中，使用這種熒光體混合物的白光發(fā)光裝置等在為了改變從該裝置得到的光量而增減在藍(lán)色LED流通的電流值時，得到的發(fā)光色的變化大，有可能不能得到穩(wěn)定的發(fā)光色。
這是因為，這種情況下，增減在藍(lán)色LED流通的電流量而增減藍(lán)色光的光量時，隨著由藍(lán)色LED產(chǎn)生的發(fā)熱量的增減，設(shè)置在藍(lán)色LED附近的熒光體的溫度上下變動，從熒光體發(fā)出的熒光強度與根據(jù)藍(lán)色LED的光量所期待的熒光強度出現(xiàn)大的偏差。也就是說，為了增減白光發(fā)光裝置的光量而增減對藍(lán)色LED通電的電流量時，從藍(lán)色LED發(fā)出的發(fā)光強度和從熒光體發(fā)出的熒光強度的混色平衡被破壞，得到的白光發(fā)光裝置的發(fā)光色發(fā)生了大的變化。
因此，該輝度的比例[BR(125)/BR(25)]通常為0.85以上，優(yōu)選為0.9以上，并且通常為1.15以下，優(yōu)選為1.1以下，更優(yōu)選為1.05以下。為了得到這種輝度的比例，作為構(gòu)成熒光體混合物的熒光體，優(yōu)選選自溫度消光現(xiàn)象的程度小的熒光體，所謂溫度消光現(xiàn)象是指熒光強度隨熒光體的溫度的上升而下降的現(xiàn)象。
另外，對于本發(fā)明涉及的熒光體混合物，在將在25℃用峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的色度坐標(biāo)值x記作x2(25)、色度坐標(biāo)值y記作y2(25)，且將在125℃用相同的藍(lán)色光激發(fā)得到的熒光的色度坐標(biāo)值x記作x2(125)、色度坐標(biāo)值y記作y2(125)時，色度坐標(biāo)值x的差[x2(25)-x2(125)]和色度坐標(biāo)值y的差[y2(25)-y2(125)]小于-0.03或者大于0.03的情況下，隨著使用該熒光體混合物的白光發(fā)光裝置的光量增減，有可能出現(xiàn)明顯的色差。
該色度坐標(biāo)值x的差[x2(25)-x2(125)]和色度坐標(biāo)值y的差[y2(25)-y2(125)]是由于熒光體混合物中含有的兩種以上熒光體各自的溫度消光的程度存在大的差異而引起的。也就是說，含有發(fā)光色不同的兩種以上熒光體的混合物中，熒光體的溫度消光的程度不同的情況下，例如一熒光體隨溫度上升發(fā)生熒光強度的下降小，另一熒光體隨溫度的上升發(fā)生的熒光強度的下降大時，這些不同的發(fā)光強度發(fā)生加合的情況下，隨溫度的上升發(fā)光色發(fā)生變化，引起色差。
所以，隨熒光體混合物的溫度變化產(chǎn)生的色度坐標(biāo)值x的差[x2(25)-x2(125)]和色度坐標(biāo)值y的差[y2(25)-y2(125)]均越小越理想，所述差值通常為-0.03以上，優(yōu)選為-0.02以上，更優(yōu)選為-0.015以上，并且通常為0.03以下，優(yōu)選為0.02以下，更優(yōu)選為0.015以下。
為了得到這種溫度變化引起的色度坐標(biāo)值x的差以及坐標(biāo)值y的差小的熒光體混合物，優(yōu)選熒光色不同的構(gòu)成混合物的多個熒光體的這種溫度消光引起的熒光強度的變化率基本一致。組合溫度消光引起的熒光強度的變化率基本相等的熒光體時，加合各熒光體的熒光強度得到的白色等混合色基本相同，與溫度變化無關(guān)，可以減少因溫度隨發(fā)光裝置的光量變化而發(fā)生的變化引起的發(fā)光色的波動。
本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的說明中，測定以峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)熒光體混合物而得到的輝度和色度坐標(biāo)值x以及色度坐標(biāo)值y時，例如使用熒光分光光度計，所使用的熒光分光光度計具有利用珀爾帖元件的冷卻機構(gòu)和利用加熱元件的加熱機構(gòu)，并且，裝備了經(jīng)感度校正和/或波長校正的高精度雙單色儀。這樣，通過冷卻-加熱機構(gòu)進行控制，預(yù)先在25℃或125℃保持足夠的時間，直至利用輻射溫度計能夠確認(rèn)熒光體的表面溫度恒定，然后，測定輝度和色度坐標(biāo)值。另外，為了將作為激發(fā)光的藍(lán)色光的影響控制在最小限度，將激發(fā)光的半峰寬縮小到20nm以下，同時僅使用470nm以上的熒光光譜，不使用小于470nm的熒光光譜，使用JIS Z 8724規(guī)定的三刺激值算出輝度Y和色度坐標(biāo)值x以及色度坐標(biāo)值y。
[綠色系熒光體] 本發(fā)明的第二發(fā)光裝置涉及的波長轉(zhuǎn)換材料可以含有的至少一種在500nm～550nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的綠色系熒光體可以使用上述本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的綠色系熒光體。
[紅色系熒光體] 對于本發(fā)明的第二發(fā)光裝置，為了在色差少的發(fā)光裝置中也得到顯色性特別高的發(fā)光裝置，優(yōu)選發(fā)光裝置中使用的熒光體混合物等波長轉(zhuǎn)換材料含有至少一種在610nm～680nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的紅色系熒光體。通過使用在這樣的波長范圍具有熒光強度的峰值的紅色系熒光體，可以得到對橙色、紅色、深紅色等紅色域的色彩重現(xiàn)性高的發(fā)光裝置，進而通過使用該發(fā)光裝置可得到在該紅色域的色彩重現(xiàn)性優(yōu)異的顯示器用背光、圖像顯示裝置(顯示器)或照明裝置。紅色熒光體的熒光強度的峰值小于610nm時，與藍(lán)色LED組合使用時，紅色域的色彩重現(xiàn)性降低，紅色熒光體的熒光強度的峰值大于680nm時，雖然顯色性增高，但輝度卻趨于降低。
本發(fā)明涉及的波長轉(zhuǎn)換材料可以含有的至少一種在610nm～680nm的波長范圍具有熒光強度的峰值的紅色系熒光體可以使用上述本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的紅色系熒光體。
[熒光體的發(fā)光效率] 構(gòu)成本發(fā)明涉及的熒光體混合物等波長轉(zhuǎn)換材料的熒光體的發(fā)光效率與上述本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的熒光體相同。
[實施方式] 本發(fā)明的第二發(fā)光裝置使用例如作為波長轉(zhuǎn)換材料的含有至少兩種熒光體的熒光體混合物和發(fā)出可見光的半導(dǎo)體發(fā)光裝置(例如LED或LD等半導(dǎo)體發(fā)光裝置)構(gòu)成，實現(xiàn)了吸收半導(dǎo)體發(fā)光裝置發(fā)出的可見光轉(zhuǎn)而發(fā)出更長波長的可見光的發(fā)光裝置，其輝度高、顯色性高、隨光量增減的色差少。因此，具有這種特性的本發(fā)明的第二發(fā)光裝置適合作為彩色液晶顯示器等顯示器用背光和面發(fā)光等照明裝置等的光源。
下面參照附圖更具體地說明本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的實施方式，但本發(fā)明的第二發(fā)光裝置并不限于下述的實施方式，實施時可以在不超出本發(fā)明的要點的范圍進行任意改變。
(1)第一實施方式 圖3是示意說明作為本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的第一實施方式的發(fā)光裝置的要部的圖。
本實施方式的發(fā)光裝置101主要由框102、作為光源的藍(lán)色LED(藍(lán)色發(fā)光部)103、吸收從藍(lán)色LED103發(fā)出的光的一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出具有與之不同的波長的光的熒光發(fā)光部104構(gòu)成。
框102是樹脂制的基部，用來保持藍(lán)色LED103、熒光發(fā)光部104?？?02的上面形成有在圖中上側(cè)開口的截面為梯形的凹部(槽)102A。由此，框102形成杯狀，所以從發(fā)光裝置101放出的光可以具有指向性，能夠有效利用放出的光。
另外，框102的凹部102A的內(nèi)面經(jīng)鍍覆銀等金屬提高了其對可見光域全部的光的反射率，由此，照到框102的凹部102A內(nèi)面的光也可以從發(fā)光裝置101向規(guī)定方向放出。
在框102的凹部102A的底部設(shè)置有作為光源的藍(lán)色LED103。藍(lán)色LED103是通過供電而發(fā)出藍(lán)色光的LED。從該藍(lán)色LED103發(fā)出的藍(lán)色光的一部分被熒光發(fā)光部104內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)(波長轉(zhuǎn)換材料；此處是熒光物質(zhì))作為激發(fā)光吸收，另一部分從發(fā)光裝置101向規(guī)定方向放出。
另外，如上所述，藍(lán)色LED103被設(shè)置在框102的凹部102A的底部，此處，框102與藍(lán)色LED103之間是利用銀膏(粘結(jié)劑中混合有銀粒子的物質(zhì))105粘結(jié)的，由此，藍(lán)色LED103被設(shè)置于框102中。另外，該銀膏105還起到將藍(lán)色LED103產(chǎn)生的熱高效地散逸到框102的作用。
框102上安裝有用于向藍(lán)色LED103供電的金制連接線106，并通過引線連接法用連接線106將藍(lán)色LED103和設(shè)置在藍(lán)色LED103的上面的電極(省略圖示)連接。對該連接線106通電，從而藍(lán)色LED103得到供電，藍(lán)色LED103發(fā)出藍(lán)色光。另外，結(jié)合藍(lán)色LED103的結(jié)構(gòu)，安裝一根或幾根連接線106。
框102的凹部102A設(shè)有吸收從藍(lán)色LED103發(fā)出的光的一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出具有與之不同的波長的光的熒光發(fā)光部104。熒光發(fā)光部104由熒光體和透明樹脂形成。熒光體是被藍(lán)色LED103發(fā)出的藍(lán)色光激發(fā)而發(fā)出比藍(lán)色光更長波長的光的物質(zhì)(波長轉(zhuǎn)換材料)。構(gòu)成熒光發(fā)光部104的熒光體可以是一種，也可以是幾種熒光體的混合物，可以進行選擇，使藍(lán)色LED103發(fā)出的光與熒光體發(fā)光部104發(fā)出的光的總和實現(xiàn)所需顏色，但本發(fā)明的第二發(fā)光裝置中，優(yōu)選使用滿足上述式(A)～(C)的熒光體混合物。顏色不僅是白色，還可以是黃色、橙色、粉色、紫色、藍(lán)綠色等。另外，還可以是這些顏色與白色之間的中間色。另外，透明樹脂是熒光發(fā)光部104的粘合劑，此處，使用環(huán)氧樹脂，其是能夠在整個可見光范圍透射的合成樹脂。
模塑部108從外部保護藍(lán)色LED103、熒光發(fā)光部104、連接線106等，同時其具有控制配光特性的透鏡的功能。模塑部108主要使用環(huán)氧樹脂等樹脂。
(2)第二實施方式 圖4是示意說明作為本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的第二實施方式的發(fā)光裝置的要部的圖。
本實施方式的發(fā)光裝置110主要由框112、作為光源的藍(lán)色LED(藍(lán)色發(fā)光部)113、吸收從藍(lán)色LED113發(fā)出的光的一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出具有與之不同的波長的光的熒光發(fā)光部114構(gòu)成。
框112是樹脂制基部，用于保持藍(lán)色LED113、熒光發(fā)光部114?？?12的上面形成有在圖中上側(cè)開口的截面為梯形的凹部(槽)112A。由此，框112形成杯狀，所以可以使從發(fā)光裝置110發(fā)出的光具有指向性，能有效利用放出的光。
另外，凹部112A的底部設(shè)有從發(fā)光裝置110的外部向該電極供電的未圖示的電極，從而可以從該電極向藍(lán)色LED113供電。
框112的凹部112A的內(nèi)面由對可見光域全部的光的反射率高的材質(zhì)形成。由此，照射到框112的凹部112A內(nèi)面的光也可從發(fā)光裝置110向規(guī)定方向放出。并且，電極被實施了金屬鍍覆，所鍍覆的金屬對可見光域全部的光的反射率高。
框112的凹部112A的底部設(shè)置有作為光源的藍(lán)色LED113。藍(lán)色LED113是通過供電而發(fā)出藍(lán)色光的LED。從該藍(lán)色LED113發(fā)出的藍(lán)色光的一部分被熒光發(fā)光部114內(nèi)的發(fā)光物質(zhì)(此處是熒光物質(zhì))作為激發(fā)光吸收，另一部分從發(fā)光裝置110向規(guī)定方向放出。
被設(shè)置在框112的凹部112A的底部的藍(lán)色LED113與框112之間利用銀膏(粘結(jié)劑中混合有銀粒子的物質(zhì))115粘結(jié)，由此，藍(lán)色LED113被設(shè)置于框112。另外，該銀膏115還起到將藍(lán)色LED113產(chǎn)生的熱高效地散逸到框112的作用。
框112上安裝有用于向藍(lán)色LED113供電的金制連接線116，并通過引線連接法用連接線116將藍(lán)色LED113和設(shè)置在框112的凹部112A的底部的電極(省略圖示)連接。對該連接線116通電，從而藍(lán)色LED113得到供電，藍(lán)色LED113發(fā)出藍(lán)色光。另外，結(jié)合藍(lán)色LED113的結(jié)構(gòu)，安裝一根或幾根連接線116。
在框112的凹部112A設(shè)有吸收從藍(lán)色LED113發(fā)出的光的一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出具有與之不同的波長的光的熒光發(fā)光部114。熒光發(fā)光部114由熒光體和透明樹脂形成。熒光體是被藍(lán)色LED113發(fā)出的藍(lán)色光激發(fā)而發(fā)出比藍(lán)色光更長波長的光的物質(zhì)(波長轉(zhuǎn)換材料)。構(gòu)成熒光發(fā)光部114的熒光體可以是一種，也可以是幾種熒光體的混合物，可以進行選擇，使藍(lán)色LED113發(fā)出的光與熒光體發(fā)光部114發(fā)出的光的總和實現(xiàn)所需顏色，但本發(fā)明的第二發(fā)光裝置中，優(yōu)選使用滿足上述式(A)～(C)的熒光體混合物。顏色不僅是白色，還可以是黃色、橙色、粉色、紫色、藍(lán)綠色等。另外，還可以是這些顏色與白色之間的中間色。另外，透明樹脂是熒光發(fā)光部114的粘合劑，此處，使用環(huán)氧樹脂或硅樹脂，其是能夠在整個可見光范圍透射的合成樹脂。
圖5示出安裝了圖3給出的發(fā)光裝置101的面發(fā)光照明裝置109，如圖5所示，在照明裝置內(nèi)面為白色平滑面等不透光性的方形支持殼體109A的底面設(shè)置大量的發(fā)光裝置101，并在其外側(cè)設(shè)置用于驅(qū)動發(fā)光裝置101的電源和電路等(未圖示)，在相當(dāng)于支持殼體109A的蓋部的位置，固定白色的丙烯酸樹脂板等擴散板109B，以使發(fā)光均一化。
于是，驅(qū)動面發(fā)光照明裝置109，通過在發(fā)光裝置101的藍(lán)色LED103上施加電壓，使之發(fā)出藍(lán)色光等時，熒光發(fā)光部104中作為波長轉(zhuǎn)換材料的熒光體混合物吸收該發(fā)光的一部分，轉(zhuǎn)而發(fā)出更長波長的光，另一方面，該更長波長的光與未被熒光體吸收的藍(lán)色光等混色，得到顯色性高的發(fā)光，該光透射過擴散板109B，在圖面上方射出，在支持殼體109A的擴散板109B面內(nèi)得到均勻明亮的照明光。
同樣，本發(fā)明的第二發(fā)光裝置還可以作為彩色液晶顯示器等顯示器的光源即背光進行安裝。
[III.關(guān)于白光發(fā)光裝置的說明] 下面對本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的一個實施方式進行說明，但本發(fā)明的白光發(fā)光裝置并不限于下述的實施方式，實施時，可以在不超出本發(fā)明的要點的范圍任意進行變化。
本實施方式的白光發(fā)光裝置(白光發(fā)光元件)具有產(chǎn)生光(下面為了方便起見稱作“一次光”)的光源(發(fā)光元件等)、吸收從該光源發(fā)出的光的至少一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出與一次光波長不同的光(下面為了方便起見稱作“二次光”)的至少一種波長轉(zhuǎn)換材料，并且該白光發(fā)光裝置發(fā)出包括波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的二次光的白色光。此處，白色光可以以一次光和二次光的合成光、兩種以上的二次光的合成光等合成的光的形式得到。
另外，本實施方式的白光發(fā)光裝置中，上述白色光的發(fā)光光譜在500nm～650nm的波長范圍(下面為了方便起見將該波長范圍記作“規(guī)定波長范圍”)中的最大發(fā)光強度為上述規(guī)定波長范圍中的最小發(fā)光強度的150％以下。
[III-1.白色光] [III-1-1.發(fā)光光譜平坦的方面] 白光發(fā)光裝置主要用于照明，并希望能忠實地重現(xiàn)物體的顏色(即發(fā)出的白色光的顯色性高)。為了實現(xiàn)這個目的，優(yōu)選白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光含有自然光所包含的全部可見光成分。特別是發(fā)光光譜的500nm～650nm的規(guī)定波長范圍是視覺度高、含有從藍(lán)綠到紅色的主要光成分的波長范圍，均勻地含有該波長范圍的可見光成分即發(fā)光光譜平坦與良好的顯色性有關(guān)。
特別是相關(guān)色溫5000K附近的晝白色的和相關(guān)色溫6500K附近的晝光色的白光照明是占國內(nèi)外使用的白光照明的大部分的照明色調(diào)，這些相關(guān)色溫下的完全輻射體的發(fā)光光譜在上述的規(guī)定波長范圍內(nèi)基本平坦。所以，將白光發(fā)光裝置用作照明裝置時也同樣優(yōu)選本實施方式的白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光在上述的規(guī)定波長范圍具有平坦的光譜。
再者，波長大于650nm的波長范圍的光的視覺度特別低，產(chǎn)生該波長范圍的光時有時可能導(dǎo)致白光發(fā)光裝置整體的效率降低。因此，本實施方式的白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光優(yōu)選波長大于650nm的波長范圍即波長大于規(guī)定波長范圍中的值的波長范圍的光成分的發(fā)光強度小。
另一方面，對于波長小于500nm的波長范圍的光來說，與規(guī)定波長范圍的光同樣，優(yōu)選是平坦的。但是，現(xiàn)在可獲得的發(fā)光元件等一次光光源通常其發(fā)光半峰寬小。因此，在波長小于500nm的波長范圍中，本實施方式的白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光不得不采取在特定波長的光強而接近該特定波長的波長域的光少的狀況。但是，與波長大于650nm的波長范圍的光同樣，在波長小于500nm的從藍(lán)色到藍(lán)紫色的區(qū)域的光的視覺度也低，所以波長小于500nm的波長范圍即波長小于規(guī)定波長范圍的值的波長范圍的光成分的發(fā)光光譜即使不平坦，顯色性等特性也不大幅下降。
上述的規(guī)定波長范圍中的發(fā)光光譜的平坦程度可用如下求出的指標(biāo)I(ratio)進行表示。
測定規(guī)定波長范圍中的發(fā)光光譜的最小發(fā)光強度I(min)與最大發(fā)光強度I(max)，兩者的百分比形式的比例為I(ratio)。該I(ratio)可利用下式(i)進行計算。
I(ratio)＝{I(max)/I(min)}×100 (i) I(ratio)在定義上是100％以上的值，本實施方式的白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光中，該I(ratio)通常為150％以下，優(yōu)選為140％以下，更優(yōu)選為135％以下，進一步優(yōu)選為130％以下。即，上述規(guī)定波長范圍中的白色光的發(fā)光光譜的最大發(fā)光強度相對于最小發(fā)光強度在上述范圍的大小即可。I(ratio)越接近100％，發(fā)光光譜就越平坦，所以I(ratio)越小就越理想。
[III-1-2.白色光的相關(guān)色溫] 本實施方式的白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光的相關(guān)色溫只要不明顯影響本發(fā)明的效果，可以是任意值，但優(yōu)選是基于有關(guān)現(xiàn)有熒光燈的光源色的JIS標(biāo)準(zhǔn)(Z9112)中的晝白色(記號N)或晝光色(記號D)的發(fā)光色。晝白色的相關(guān)色溫相當(dāng)于4600K～5400K，晝光色的相關(guān)色溫相當(dāng)于5700K～7100K。相關(guān)色溫的范圍更優(yōu)選的是晝白色中的4800K～5200K的范圍和晝光色中的6000K～6800K的范圍，更優(yōu)選晝白色盡可能接近5000K，晝光色盡可能接近6500K。另外，相關(guān)色溫是基于JIS Z 8725求出的，優(yōu)選調(diào)節(jié)發(fā)光色，使距黑體輻射軌跡的距離小。
[III-1-3.白色光的色] 本實施方式的白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光的顏色可以根據(jù)其用途等進行任意設(shè)定。再者，說明書中，白色是指JIS Z8110的色區(qū)分中規(guī)定的白色。另外，白色光的顏色可利用色彩輝度計、輻射輝度計等進行測定。
另外，就與CIE色度圖的關(guān)系而言，白色光的顏色以CIE色度圖色度坐標(biāo)(x，y)為(0.33，0.33)的普通的白色光為基礎(chǔ)，可以是例如色坐標(biāo)(x，y)為(0.28，0.25)、(0.25，0.28)、(0.34，0.40)和(0.40，0.34)圍起來的區(qū)域內(nèi)的顏色。
[III-1-4.白色光的發(fā)光效率] 本實施方式的白光發(fā)光裝置中，白色光的發(fā)光效率通常為20lm/W以上，優(yōu)選為30lm/W以上，更優(yōu)選為40lm/W以上。雖然通過使用大量小于該范圍下限的元件也可以得到必要的明亮度，但這要消耗大量的能量，所以不是優(yōu)選的。再者，白光發(fā)光裝置的發(fā)光效率可以通過將例如用積分球測定的白色光的光通量除以供電來測定。
[III-1-5.白色光的顯色性] 利用本實施方式的白光發(fā)光裝置，可以提高白色光的顯色性。雖然對具體的值沒有特別限制，但JIS-Z8726規(guī)定的顯色指數(shù)R1～R8的平均值Ra的值通常為80以上，優(yōu)選為85以上，更優(yōu)選為90以上。
[III-2.構(gòu)成] 下面在圖6給出本實施方式的白光發(fā)光裝置的示意截面圖，說明白光發(fā)光裝置的構(gòu)成。圖6所示的白光發(fā)光裝置是本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的一個例子，本發(fā)明的白光發(fā)光裝置并不限于下述的實施方式。
如圖6所示，本實施方式的白光發(fā)光裝置201具有作為發(fā)出一次光的光源的發(fā)光元件202、吸收一次光轉(zhuǎn)而發(fā)出二次光的至少一種波長轉(zhuǎn)換材料203，204。另外，通常，白光發(fā)光裝置201具有框205作為基部，用于保持發(fā)光元件202和波長轉(zhuǎn)換材料203，204。
再者，本實施方式的白光發(fā)光裝置201發(fā)出的白色光在規(guī)定波長范圍的發(fā)光光譜是平坦的，相關(guān)色溫、顏色、強度和發(fā)光效率在上述的范圍。
[III-2-1.框] 框205是用于保持發(fā)光元件202和波長轉(zhuǎn)換材料203，204的基部，其形狀和材質(zhì)等是任意的。
作為框205的形狀的具體例子，可以根據(jù)其用途制成板狀、杯狀等適當(dāng)?shù)男螤?。另外，例示的形狀中，杯狀的框可以使白色光的射出方向具有指向性，能有效利用白光發(fā)光裝置放出的光，所以優(yōu)選杯狀的框。
另外，作為框205的材質(zhì)的具體例子，可根據(jù)用途使用金屬、合金、玻璃、碳等無機材料；合成樹脂等有機材料等適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)。
但是，優(yōu)選提高從發(fā)光元件202和/或波長轉(zhuǎn)換材料203，204發(fā)出的光(例如一次光和/或二次光)照射到的框205的面對照射到的光的反射率，特別是更優(yōu)選提高其對可見光域全部的光的反射率。因此，優(yōu)選至少光照射到的面由反射率高的材料形成。作為其具體例子，可以舉出使用含有玻璃纖維、氧化鋁粉、氧化鈦粉等高反射率的物質(zhì)的材料(注射成型用樹脂等)形成框205的全部或框205的表面。
另外，提高框205的表面的反射率的具體方法是任意的，除了上述那樣選擇框205自身的材料之外，還可以通過用例如銀、鉑、鋁等高反射率的金屬或合金進行鍍覆或蒸鍍處理來提高對光的反射率。
另外，提高反射率的部分可以是框205的全部，也可以是其一部分，通常優(yōu)選提高從發(fā)光元件202和/或波長轉(zhuǎn)換材料203，204發(fā)出的光照射到的部分的全部表面的反射率。
另外，通常在框205設(shè)置用于對發(fā)光元件202供電的電極和端子等。
本實施方式中，設(shè)計成杯狀的框205的凹部205A的底部形成有向發(fā)光元件202供電的導(dǎo)電性端子206，207，而導(dǎo)電性端子206，207被連接于外部的電源(省略圖示)。
[III-2-2.發(fā)光元件] 發(fā)光元件202發(fā)出一次光作為波長轉(zhuǎn)換材料203，204的激發(fā)光，具有光源的作用。另外，一次光的一部分還用作白光發(fā)光裝置201放出的白色光的一成分，這種情況下，合成一次光和二次光得到的合成光作為白色光從白光發(fā)光裝置201發(fā)出。即，從發(fā)光元件202發(fā)出的一次光中的一部分被波長轉(zhuǎn)換材料203，204作為激發(fā)光吸收，而另一部分從白光發(fā)光裝置201發(fā)出。值得注意的是，白色光不一定含有一次光，例如本實施方式的白光發(fā)光裝置201還可以以兩種以上二次光的合成光的形式發(fā)出白色光。
發(fā)光元件202的種類是任意的，可根據(jù)白光發(fā)光裝置201的用途或構(gòu)成選擇適當(dāng)?shù)姆N類。作為發(fā)光元件202的例子，可以舉出發(fā)光二極管(即LED)、端面發(fā)光型或面發(fā)光型的激光二極管(即LD)、電致發(fā)光元件等。其中通常優(yōu)選價格低的LED。
另外，發(fā)光元件202發(fā)出的一次光的發(fā)光波長也是任意的，可根據(jù)白光發(fā)光裝置201放出的白色光使用發(fā)出適當(dāng)發(fā)光波長的一次光的發(fā)光元件。通常，優(yōu)選使用發(fā)出近紫外光到藍(lán)色光作為一次光的發(fā)光元件。如果列舉一次光的具體的波長范圍，通常為370nm以上，優(yōu)選為380nm以上，并且通常為500nm以下，優(yōu)選為480nm以下。一次光的波長大于該范圍的上限時，難以得到發(fā)光效率高的發(fā)光裝置，并且一次光是發(fā)光波長為480nm以上的比藍(lán)綠色波長更大的光的情況下，極難將其有效地轉(zhuǎn)換為藍(lán)色的光，因而可能形成不含藍(lán)色的光的發(fā)光裝置，不能得到白光發(fā)光裝置。另外，一次光的波長小于下限時，也極難得到發(fā)光效率高的發(fā)光裝置。
作為發(fā)光元件202的具體例子，可以舉出使用在碳化硅、藍(lán)寶石、氮化鎵等基板上以MOCVD法等方法結(jié)晶成長有InGaN系、GaAlN系、InGaAlN系、ZnSeS系半導(dǎo)體等的LED等。其中，優(yōu)選使用以(In，Ga)N為主成分的LED。
另外，發(fā)光元件202可以單獨使用一個，也可以合用兩個以上的發(fā)光元件202。另外，發(fā)光元件202可以僅使用一種，也可以合用兩種以上。
另外，將發(fā)光元件202向框205安裝時，其具體的方法是任意的，例如可以使用焊料進行安裝。焊料的種類是任意的，例如可以使用AuSn、AgSn等。另外，使用焊料時，還可以實現(xiàn)能通過焊料由形成在框205的電極、端子206，207等進行供電。特別是使用散熱性重要的大電流型LED和激光二極管等作為發(fā)光元件202時，焊料發(fā)揮優(yōu)異的散熱性，所以使用焊料設(shè)置發(fā)光元件202是有效的。
另外，通過焊料以外的手段將發(fā)光元件202向框205安裝時，可以使用例如環(huán)氧樹脂、酰亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等粘結(jié)劑。這種情況下，通過使用在粘結(jié)劑中混合銀粒子、碳粒子等導(dǎo)電性填料而形成膏狀的物質(zhì)可以像使用焊料時那樣，能夠?qū)崿F(xiàn)通過對粘結(jié)劑通電來向發(fā)光元件202供電。另外，混合這些導(dǎo)電性填料還能提高散熱性，所以是優(yōu)選的。
另外，向發(fā)光元件202供電的方法也是任意的，除了對上述的焊料或粘結(jié)劑通電之外，還可將發(fā)光元件202與電極或端子206，207等通過引線連接法連接來進行供電。對此時使用的連接線沒有限制，其材料和尺寸等是任意的。例如，作為連接線的材料，可以使用金、鋁等金屬，并且，其粗度通常設(shè)定為20μm～40μm，但連接線并不限于此。
另外，作為向發(fā)光元件供電的其他方法的例子，可以舉出通過使用凸點(bump)的倒裝芯片(flip chip)實裝來向發(fā)光元件202供電的方法。
本實施方式中，使用LED作為發(fā)光元件202，該發(fā)光元件202被設(shè)置在框205的凹部205A的底部。并且，發(fā)光元件202被直接連接于導(dǎo)電性端子206，通過引線連接法經(jīng)連接線208與導(dǎo)電性端子207連接，從而實現(xiàn)供電。
但是，還可以使用上述發(fā)光元件以外的光源。
[III-2-3.波長轉(zhuǎn)換材料] 波長轉(zhuǎn)換材料203，204吸收發(fā)光元件202發(fā)出的一次光的至少一部分轉(zhuǎn)而發(fā)出與吸收的一次光波長不同的二次光。于是，通過適當(dāng)選擇波長轉(zhuǎn)換材料203，204，可以以一次光和二次光的合成光或兩種以上的二次光的合成光的形式得到白色光。
對于波長轉(zhuǎn)換材料203，204，在不明顯損害本發(fā)明的效果的前提下，可以根據(jù)白光發(fā)光裝置201的用途適當(dāng)選擇使用公知的波長轉(zhuǎn)換材料。另外，波長轉(zhuǎn)換材料203，204的發(fā)光本身沒有限制，可通過熒光、磷光等任何的機制進行發(fā)光。另外，在不超出本發(fā)明的要點的范圍內(nèi)，波長轉(zhuǎn)換材料203，204可以單獨使用一種，但從上述那樣減小I(ratio)的角度出發(fā)，優(yōu)選使用兩種以上發(fā)光波長不同的波長轉(zhuǎn)換材料203，204。進而，當(dāng)使用兩種以上波長轉(zhuǎn)換材料203，204時，其組合和比例是任意的。
另外，波長轉(zhuǎn)換材料203，204在作為激發(fā)光吸收的光(通常為一次光)的波長或發(fā)出的光(即二次光)的波長方面沒有限制，在不明顯損害本發(fā)明的效果的前提下，所述波長是任意的。這些光的優(yōu)選的波長范圍如下波長轉(zhuǎn)換材料203，204的激發(fā)光的波長范圍通常為350nm以上，優(yōu)選為400nm以上，更優(yōu)選為430nm以上，并且通常為600nm以下，優(yōu)選為570nm以下，更優(yōu)選為550nm以下。另一方面，波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光的波長通常為400nm以上，優(yōu)選為450nm以上，更優(yōu)選為500nm以上，并且通常為750nm以下，優(yōu)選為700nm以下，更優(yōu)選為670nm以下。
另外，使用兩種波長轉(zhuǎn)換材料203，204時，優(yōu)選合用滿足下述特征的第一波長轉(zhuǎn)換材料和第二波長轉(zhuǎn)換材料。
第一波長轉(zhuǎn)換材料優(yōu)選吸收波長通常為350nm以上、優(yōu)選為400nm以上、更優(yōu)選為430nm以上、并且通常為520nm以下，優(yōu)選為500nm以下、更優(yōu)選為480nm以下的光作為激發(fā)光的波長轉(zhuǎn)換材料。
另外，第一波長轉(zhuǎn)換材料優(yōu)選發(fā)出的光的波長通常為400nm以上，優(yōu)選為450nm以上，更優(yōu)選為500nm以上，并且通常為600nm以下，優(yōu)選為570nm以下，更優(yōu)選為550nm以下的波長轉(zhuǎn)換材料。
另一方面，第二波長轉(zhuǎn)換材料優(yōu)選吸收波長通常為400nm以上、優(yōu)選為450nm以上、更優(yōu)選為500nm以上、并且通常為600nm以下、優(yōu)選為570nm以下、更優(yōu)選為550nm以下的光作為激發(fā)光的波長轉(zhuǎn)換材料。
另外，第二波長轉(zhuǎn)換材料優(yōu)選發(fā)出的光的波長通常為550nm以上，優(yōu)選為580nm以上，更優(yōu)選為600nm以上，并且通常為750nm以下，優(yōu)選為700nm以下，更優(yōu)選為670nm以下的波長轉(zhuǎn)換材料。
通過使用吸收上述波長范圍的激發(fā)光轉(zhuǎn)而發(fā)出上述波長范圍的光的波長轉(zhuǎn)換材料，可以得到發(fā)出全部可見光區(qū)域的波長的光的發(fā)光裝置，特別是可以得到能發(fā)出500nm～650nm范圍的全部波長的光的優(yōu)點。另外，波長轉(zhuǎn)換材料是一種時，只要能夠滿足本發(fā)明的要點，則也是允許的。
另外，構(gòu)成本實施方式的白光發(fā)光裝置201時，通過使用適當(dāng)?shù)牟牧献鳛椴ㄩL轉(zhuǎn)換材料203，204，可以得到特性更優(yōu)異的白光發(fā)光裝置201。作為波長轉(zhuǎn)換材料203，204應(yīng)該具有的特性，可以舉出例如因溫度的上升而發(fā)生的發(fā)光強度的變化小、內(nèi)部量子效率高、吸光度大等。
·因溫度上升而發(fā)生的發(fā)光強度的變化小 波長轉(zhuǎn)換材料203，204優(yōu)選因溫度上升而發(fā)生的發(fā)光強度的變化小。也就是說，優(yōu)選發(fā)光強度的溫度依賴性小。使用溫度依賴性大的物質(zhì)作為波長轉(zhuǎn)換材料203，204時，對于不同的溫度條件，二次光的強度發(fā)生變化，一次光和二次光的強度的平衡和二次光之間的強度的平衡發(fā)生變化，白色光的色調(diào)有可能變化。其具體例子可以舉出使用例如LED等伴隨發(fā)光而發(fā)熱的器件作為發(fā)光元件202，這種情況下，持續(xù)點亮?xí)r，由于發(fā)光元件202的發(fā)熱，白光發(fā)光裝置201的溫度隨時間推移而升高，與此同時，波長轉(zhuǎn)換材料203，204發(fā)出的二次光的強度發(fā)生變化，點亮后不久和持續(xù)點亮?xí)r的白色光的色調(diào)可能發(fā)生變化。但是，通過使用溫度依賴性小的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，可以抑制上述的色調(diào)變化。
因溫度上升而發(fā)生的發(fā)光強度的變化可以用100℃時的輝度與25℃時的輝度的比例(為了方便起見，以下稱作“輝度維持率”)TR(％)來表示。具體地說，輝度維持率TR通常為80％以上，優(yōu)選為90％以上，更優(yōu)選為95％以上。
另外，TR可以如下進行測定。
首先，使用向洋電子生產(chǎn)的溫度特性評價裝置，在直徑8mm的粉體用容器(ホルダ—)中填裝約100mg測定樣品粉(波長轉(zhuǎn)換材料)，然后將其置于裝置內(nèi)。其后，分別在保持25℃和100℃的狀態(tài)下，使用TOPCON生產(chǎn)的色彩輝度計BM5A，于大氣中，測定照射460nm激發(fā)光(150W氙燈的光經(jīng)衍射光柵分光器分出的光)狀態(tài)下的輝度。然后計算100℃時的輝度與25℃時的輝度的比，以此作為輝度維持率TR(％)。
另外，與此相關(guān)的是，波長轉(zhuǎn)換材料203，204優(yōu)選硫含量少。硫有時是波長轉(zhuǎn)換材料203，204熱老化的原因，所以通過使用硫少、優(yōu)選不含硫的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，可以得到特性好的白光發(fā)光裝置。具體地說，波長轉(zhuǎn)換材料203，204優(yōu)選不含以含硫的化合物為母體的物質(zhì)，即優(yōu)選不含硫化物、氧硫化物、硫酸鹽等。
·內(nèi)部量子效率高 波長轉(zhuǎn)換材料203，204優(yōu)選其內(nèi)部量子效率通常為40％以上，優(yōu)選為50％以上。內(nèi)部量子效率小于該范圍的下限的材料會降低白光發(fā)光裝置的發(fā)光效率，所以不是優(yōu)選的。其中關(guān)于發(fā)出500nm～600nm的波長的光的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，其產(chǎn)生視覺度特別高的區(qū)域的光作為二次光，所以更優(yōu)選內(nèi)部量子效率更高，具體地說，更優(yōu)選內(nèi)部量子效率為60％以上。
·吸光度高 波長轉(zhuǎn)換材料203，204的吸光度通常為50％，優(yōu)選為60％以上，更優(yōu)選為70％以上，進一步優(yōu)選為75％以上。吸光度小于該范圍的下限時，仍然存在不能使白光發(fā)光裝置的發(fā)光效率充分高的可能。
另外，上述的內(nèi)部量子效率和吸光度是對發(fā)光元件202的發(fā)光波長的光的內(nèi)部量子效率和吸光度，具體地說，是由發(fā)光元件202發(fā)出的光的發(fā)光峰值波長的光(為了方便起見，以下簡稱為“發(fā)光元件202的發(fā)光峰值波長的光”)激發(fā)時的內(nèi)部量子效率和吸光度，可如下計算內(nèi)部量子效率和吸光度。
首先，將發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光向反射率為0.97的白色擴散板射入，并在白色擴散板進行反射，用積分球收集白色擴散板反射的光，并用多通道光檢測器捕捉積分球收集的光，測定發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光被白色擴散板反射的反射光強度RW。
接著，將發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光入射到波長轉(zhuǎn)換材料，用積分球收集波長轉(zhuǎn)換材料反射的光和被波長轉(zhuǎn)換材料吸收后經(jīng)波長轉(zhuǎn)換發(fā)出的光，與反射光強度RW的測定同樣地用多通道光檢測器捕捉積分球收集的光。用多通道光檢測器測定后，測定發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光被波長轉(zhuǎn)換材料反射的反射光強度RP。
然后，根據(jù)下式(ii)，算出被波長轉(zhuǎn)換材料吸收的吸收光強度AP，用該吸收光強度AP乘以發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光的波長，換算成與吸收光光量子數(shù)對應(yīng)的值PA。
吸收光強度AP＝{(反射光強度RW)/0.97}-(反射光強度RP)(ii) 另外，對于反射光強度RW，同樣地乘以波長，換算成與反射光光量子數(shù)對應(yīng)的值RWA。
其后，對于在反射光強度RP的測定中捕捉到的發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光入射到波長轉(zhuǎn)換材料而由積分球收集的光，加合觀測到的光的波長成分中不含反射光的波長范圍(即波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光的波長范圍)內(nèi)的光的強度與波長的積，換算成與發(fā)光光量子數(shù)對應(yīng)的值PP。
最后，根據(jù)“內(nèi)部量子效率＝(與發(fā)光光量子數(shù)對應(yīng)的值PP)/(與吸收光光量子數(shù)對應(yīng)的值PA)”，算出內(nèi)部量子效率。
另外，根據(jù)“吸光度＝(與吸收光光量子數(shù)對應(yīng)的值PA)/{(與反射光光量子數(shù)對應(yīng)的值RWA)/0.97}”，算出吸光度。
另外，上述的內(nèi)部量子效率高和吸光度大是優(yōu)選的，更優(yōu)選兼具這兩種特性。
作為滿足上述特性的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，可以使用例如Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc，Mg)2Si3O12:Ce、CaSc2O4:Ce等綠色發(fā)光材料和CaAlSiN3:Eu2+、(Sr，Ca)AlSiN3:Eu2+、SrAlSiN3:Eu2+等紅色發(fā)光材料以適當(dāng)比例混合的材料，但只要滿足上述條件，其并不限于這些材料。
下面，作為本實施方式的白光發(fā)光裝置使用的優(yōu)選的波長轉(zhuǎn)換材料203，204的例子，可以舉出上述的第一波長轉(zhuǎn)換材料和第二波長轉(zhuǎn)換材料的具體例子。但是，波長轉(zhuǎn)換材料203，204并不限于下面例示的材料。
(第一波長轉(zhuǎn)換材料的例子) 作為第一波長轉(zhuǎn)換材料的第一個例子，可以舉出上述本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的綠色系熒光體。
(第一波長轉(zhuǎn)換材料的其他例子) 作為第一波長轉(zhuǎn)換材料的其他例子，可以舉出(Ba，Ca，Sr)MgAl10O17:Eu、(Ba，Mg，Ca，Sr)5(PO)4Cl:Eu、(Ba，Ca，Sr)3MgSi2O8:Eu等在400nm～500nm具有發(fā)光峰的物質(zhì)；(Ba，Ca，Sr)MgAl10O17:Eu，Mn、(Ba，Ca，Sr)Al2O4:Eu、(Ba，Ca，Sr)Al2O4:Eu，Mn、(Ca，Sr)Al2O4:Eu、通式CaxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu(其中，0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)表示的經(jīng)Eu賦活的α賽隆(silon)等在500nm～600nm具有發(fā)光峰的物質(zhì)，但不限于這些。另外，還可以使用多種上述的熒光體。
(第二波長轉(zhuǎn)換材料的例子) 作為第二波長轉(zhuǎn)換材料的第一個例子，可以舉出上述本發(fā)明的第一發(fā)光裝置使用的紅色系熒光體。
(第二波長轉(zhuǎn)換材料的其他例子) 作為第二波長轉(zhuǎn)換材料的其他例子，只要其發(fā)出的光與發(fā)光元件發(fā)出的一次光或第一波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的二次光合成形成白色光，則沒有特別限制，例如可以使用以通式CaxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu(其中，0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)表示的經(jīng)Eu賦活的α賽隆、Ca2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、(Ca，Sr)2Si5N8:Eu、CaSi7N10:Eu、發(fā)出熒光的銪配位化合物等。另外，還可以使用多種上述的熒光體。
另外，組合上述的第一波長轉(zhuǎn)換材料和第二波長轉(zhuǎn)換材料使用時，在不明顯損害本發(fā)明的效果的前提下，兩者的使用量的比例是任意的，但優(yōu)選第二波長轉(zhuǎn)換材料對第一波長轉(zhuǎn)換材料的體積比通常為0.05以上，優(yōu)選為0.1以上，更優(yōu)選為0.2以上，并且通常為1以下，優(yōu)選為0.8以下，更優(yōu)選為0.5以下。該比例過大或過小均難以得到理想的白色光。
另外，波長轉(zhuǎn)換材料203，204通常以粒狀使用。此時，波長轉(zhuǎn)換材料203，204的粒子的粒徑是任意的，但通常為150μm以下，優(yōu)選為50μm以下，更優(yōu)選為30μm以下。粒徑大于該范圍時，白光發(fā)光裝置1的發(fā)光色的波動變大，同時，將波長轉(zhuǎn)換材料202和粘合劑(密封劑)混合的情況下，有可能難以均勻涂布波長轉(zhuǎn)換材料203，204。另外，粒徑的下限通常為1μm以上，優(yōu)選為5μm以上。粒徑小于該范圍時，發(fā)光效率有可能下降。
另外，在不明顯損害本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的效果的前提下，波長轉(zhuǎn)換材料203，204的存在狀態(tài)是任意的。例如可以使用粘合劑209將其保持于框205，或者不使用粘合劑209而將其固定于框205。
粘合劑209通常用于將粉末狀或粒狀的波長轉(zhuǎn)換材料203，204聚集并粘著在框205。對本實施方式的白光發(fā)光裝置201中使用的粘合劑209沒有限制，可以任意使用公知的粘合劑。
其中，將白光發(fā)光裝置201構(gòu)成為透射型的情況下，即一次光和二次光等透射過粘合劑209放出到白光發(fā)光裝置201的外部的情況下，理想的是選擇能使白光發(fā)光裝置201發(fā)出的光的各成分透過的粘合劑作為粘合劑209。
列舉粘合劑209的例子時，除了樹脂等之外，還可以使用玻璃等無機材料。列舉其具體例子時，作為樹脂，可以舉出環(huán)氧樹脂、硅樹脂等有機合成樹脂，還可以舉出聚硅氧烷凝膠；玻璃等無機材料等。
另外，使用樹脂作為粘合劑209的情況下，該樹脂的粘度是任意的，優(yōu)選根據(jù)所使用的波長轉(zhuǎn)換材料203，204的粒徑和比重特別是單位表面積的比重來使用具有適當(dāng)粘度的粘合劑209。例如，將環(huán)氧樹脂用于粘合劑209時，波長轉(zhuǎn)換材料203，204的粒徑為2μm～5μm且其比重為2～5的情況下，通常如果使用1Pas～10Pas粘度的環(huán)氧樹脂，能夠很好地分散波長轉(zhuǎn)換材料203，204的粒子，所以是優(yōu)選的。
另外，粘合劑209可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
另外，波長轉(zhuǎn)換材料203，204中還可以同時存在其他成分。對其他成分沒有特別限制，可以任意地使用公知的添加劑。
列舉具體例子時，例如進行白光發(fā)光裝置201的配光特性和/或混色的控制的情況下，作為其他成分，優(yōu)選使用氧化鋁、氧化釔等擴散劑。
另外，例如將波長轉(zhuǎn)換材料203，204高密度地填充的情況下，作為其他成分，優(yōu)選使用焦磷酸鈣、硼酸鋇鈣等結(jié)合劑。
另外，不使用粘合劑209的情況下也可將波長轉(zhuǎn)換材料保持于框。例如，將波長轉(zhuǎn)換材料進行燒制，制成燒制體，可以將該燒制體直接安裝于框。例如，還可將波長轉(zhuǎn)換材料制成玻璃后安裝于框，或者將對波長轉(zhuǎn)換材料的單晶進行加工得到的物質(zhì)安裝于框。
另外，使用粘合劑209的情況下，可以將上述的其他成分分散在粘合劑209中，但不使用粘合劑209的情況下，也可以使添加劑等其他成分共存于波長轉(zhuǎn)換材料。
本實施方式中，作為波長轉(zhuǎn)換材料203，204，使用上述的屬于第一波長轉(zhuǎn)換材料的波長轉(zhuǎn)換材料203和屬于第二波長轉(zhuǎn)換材料的波長轉(zhuǎn)換材料204，這些波長轉(zhuǎn)換材料203，204以分散在粘合劑209中的狀態(tài)保持在框205的凹部205A。
另外，本實施方式使用的波長轉(zhuǎn)換材料203，204使用因溫度上升而發(fā)生的發(fā)光強度的變化小、內(nèi)部量子效率高、且吸光度也高的物質(zhì)。另外，粘合劑209可以透射發(fā)光元件202發(fā)出的一次光和波長轉(zhuǎn)換材料203，204發(fā)出的二次光，由此，可以以一次光和二次光的合成光的形式發(fā)出白色光。
[III-2-4.制造方法] 對白光發(fā)光裝置201的制造方法沒有限制，該方法是任意的，例如將波長轉(zhuǎn)換材料203，204以及適當(dāng)使用的粘合劑209和其他成分分散在分散介質(zhì)中，配制漿料，將配制好的漿料涂布于安裝有發(fā)光元件202的框205后，使?jié){料干燥，由此可以形成白光發(fā)光裝置201。另外，有時也可以在涂布漿料時或涂布漿料后將發(fā)光元件202安裝于框205。
通過將波長轉(zhuǎn)換材料203，204和適當(dāng)使用的粘合劑209以及添加劑等其他成分混合在分散介質(zhì)中來進行漿料的配制。另外，根據(jù)粘合劑209的種類，有時漿料可能改稱為糊、顆粒等，本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的說明中，所稱漿料包括這些稱呼。
對漿料的配制中使用的分散介質(zhì)沒有限制，可以任意使用公知的分散介質(zhì)。作為其具體例子，可以舉出正己烷、正庚烷、SOLVESSO等鏈烴；甲苯、二甲苯等芳香烴；三氯乙烯、全氯乙烯等鹵代烴；甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇等醇類；丙酮、丁酮、甲基異丁酮等酮類；乙酸乙酯、乙酸正丁酯等酯類；溶纖劑、丁基溶纖劑、乙酸溶纖劑等醚類；水、任意的水溶液等水系溶劑等。
接著，將配制好的漿料涂布于框205等基材。涂布方法是任意的，例如可以利用涂布器、澆注等方法。
涂布后，使分散介質(zhì)干燥，使波長轉(zhuǎn)換材料203，204固定于框205。干燥方法是任意的，例如可以采用自然干燥、加熱干燥、真空干燥、烘焙、紫外線照射、電子射線照射等方法。其中，在幾十℃～一百幾十℃的溫度的烘干用價格低的設(shè)備可簡單確實地除去分散介質(zhì)，所以是優(yōu)選的。
另外，基于制造反射型的白光發(fā)光裝置(后述)的目的進行波長轉(zhuǎn)換材料203，204的高密度化的情況下，優(yōu)選在漿料中混合結(jié)合劑作為其他成分。另外，涂布混合有結(jié)合劑的漿料時，優(yōu)選采用絲網(wǎng)印刷式或噴墨印刷等涂布方法。這是因為，這樣可以容易地進行漿料的分次涂布(涂りわけ)等。當(dāng)然，使用結(jié)合劑的情況下，也可以利用普通的涂布方法進行涂布。
另外，還有不使用漿料的方法。例如，將波長轉(zhuǎn)換材料203，204與適當(dāng)使用的粘合劑209和其他成分混合，通過進行混煉成型，將波長轉(zhuǎn)換材料203，204安裝于框205，這樣也可以制造白光發(fā)光裝置201。另外，進行成型時，例如還可以通過進行壓制成型、擠出成型(T型模擠出、中空擠出、吹制成型、熔融紡絲、異形擠出等)、注射成型等來進行成型。
另外，粘合劑209是環(huán)氧樹脂或硅樹脂等熱固性粘合劑的情況下，將固化前的粘合劑209、波長轉(zhuǎn)換材料203，204和適當(dāng)使用的其他成分混合，進行成型，其后通過加熱使粘合劑209固化，將波長轉(zhuǎn)換材料203，204安裝于框205，這樣也可以制造白光發(fā)光裝置201。另外，粘合劑209是UV(紫外線)固化型粘合劑的情況下，通過照射UV光代替上述方法中的加熱，使粘合劑209固化，將波長轉(zhuǎn)換材料203，204安裝于框205，這樣也可以制造白光發(fā)光裝置201。
另外，波長轉(zhuǎn)換材料203，204可以在白光發(fā)光裝置201的制造時的一系列步驟中制作，也可以預(yù)先另外準(zhǔn)備含有波長轉(zhuǎn)換材料203，204的部件，后續(xù)安裝于框205等來完成白光發(fā)光裝置201。
[III-3.作用] 本實施方式的白光發(fā)光裝置201是如上構(gòu)成的，所以使用時，向發(fā)光元件202供電后，使發(fā)光元件202發(fā)光。發(fā)光元件202因被供電而發(fā)出一次光。一次光的一部分被分散在粘合劑209的波長轉(zhuǎn)換材料203，204吸收，由此，波長轉(zhuǎn)換材料203，204各自發(fā)出熒光作為二次光。如此，未被波長轉(zhuǎn)換材料203，204吸收的一次光和波長轉(zhuǎn)換材料203，204發(fā)出的二次光透射過粘合劑209，從白光發(fā)光裝置201以一次光和二次光的合成光的形式發(fā)出白色光。
本實施方式的白光發(fā)光裝置201發(fā)出的白色光在上述的規(guī)定波長范圍具有平坦的發(fā)光光譜，所以顯色性優(yōu)異。
另外，本實施方式的白光發(fā)光裝置201中，所使用的是發(fā)光強度的溫度依賴性小的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，所以，能夠抑制以往那樣的在點亮后白色光隨時間推移色調(diào)發(fā)生變化的現(xiàn)象。
另外，本實施方式的白光發(fā)光裝置201中，使用的是對與發(fā)光元件202發(fā)出的一次光同樣波長的光的內(nèi)部量子效率高且吸光度高的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，所以可以使白光發(fā)光裝置201發(fā)出的白色光的強度比以往高，進而可以提高白光發(fā)光裝置201的發(fā)光效率。
另外，本實施方式中，白色光舉出的是含有一次光成分的白色光，但不含一次光的白色光也可以得到同樣的優(yōu)點。
[III-4.其他] 上面，對本發(fā)明的白光發(fā)光裝置的一個實施方式進行了說明，但本發(fā)明的白光發(fā)光裝置并不限于上述的實施方式，只要不超出本發(fā)明的要點，實施時可以任意地變化。
例如，還可以將白光發(fā)光裝置201制成反射型。作為其具體例子，如圖7所示，可以采取從發(fā)光元件202發(fā)出的一次光在框205的表面等反射后發(fā)射到外部的結(jié)構(gòu)。另外，圖7中，以與圖6同樣的符號表示的部位表示與圖6中同樣的意義。
圖7的構(gòu)成中，利用梁210，發(fā)光元件202被遠(yuǎn)離框205設(shè)置，并且，波長轉(zhuǎn)換材料203，204以分散在粘合劑209中的狀態(tài)被涂布形成在框205的凹部205A的表面。
另外，導(dǎo)電性端子206，207被設(shè)置在梁210上，以便能向發(fā)光元件202供電。此外，圖7的白光發(fā)光裝置201與上述實施方式同樣地構(gòu)成。
這種情況下，從發(fā)光元件202發(fā)出的一次光的一部分在框205的表面等發(fā)生反射并作為白色光的一成分向白光發(fā)光裝置201的外部發(fā)射，另一部分被波長轉(zhuǎn)換材料203，204吸收。于是，固定在凹部205A的表面的波長轉(zhuǎn)換材料203，204吸收一次光后被激發(fā)，發(fā)出二次光。由此，白光發(fā)光裝置201能夠以一次光和二次光的合成光的形式發(fā)出白色光。
即使白光發(fā)光裝置201如此地構(gòu)成為反射型的情況下，通過設(shè)置成白色光在上述的規(guī)定波長范圍具有平坦的發(fā)光光譜，也能提高白色光的顯色性，并且，通過使用發(fā)光強度的溫度依賴性小的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，能夠抑制點亮后白色光的色調(diào)隨時間推移發(fā)生變化的情況，進而，通過使用對與發(fā)光元件202發(fā)出的一次光同樣波長的光的內(nèi)部量子效率高且吸光度高的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，能夠提高白色光的強度，進而提高白光發(fā)光裝置201的發(fā)光效率。
另外，例如，除了如上述實施方式那樣混合波長轉(zhuǎn)換材料203，204后使用之外，還可以根據(jù)波長轉(zhuǎn)換材料203，204的性質(zhì)、種類等，有區(qū)別地將其配置于不同的部位或部件。
作為具體例子，可以如圖8所示那樣，在框205的凹部205A內(nèi)的一部分，將波長轉(zhuǎn)換材料203分散于粘合劑209A，在凹部205A的剩余部分，將波長轉(zhuǎn)換材料204分散于粘合劑209B。另外，圖8中，以與圖6，7同樣的符號表示的部位表示與圖6，7同樣的部位。另外，粘合劑209A和粘合劑209B可以是同種物質(zhì)，也可以是不同物質(zhì)。
圖8的構(gòu)成中，從發(fā)光元件202發(fā)出的一次光的一部分作為白色光的一成分向白光發(fā)光裝置201的外部發(fā)射，另一部分被波長轉(zhuǎn)換材料203，204吸收。于是，分散在粘合劑209A內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換材料203和分散在粘合劑209B內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換材料204分別被一次光激發(fā)而發(fā)出二次光，由此，白光發(fā)光裝置201可以以一次光和二次光的合成光的形式發(fā)出白色光。
即使將白光發(fā)光裝置201如圖8所示那樣根據(jù)波長轉(zhuǎn)換材料203，204的性質(zhì)、種類等有區(qū)別地配置于不同的部位或部件的情況下，通過設(shè)置成白色光在上述的規(guī)定波長范圍具有平坦的發(fā)光光譜，也能提高白色光的顯色性，并且，通過使用發(fā)光強度的溫度依賴性小的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，能夠抑制點亮后白色光的色調(diào)隨時間推移發(fā)生變化的情況，進而，通過使用對與發(fā)光元件202發(fā)出的一次光同樣波長的光的內(nèi)部量子效率高且吸光度高的波長轉(zhuǎn)換材料203，204，能夠提高白色光的強度，進而提高白光發(fā)光裝置201的發(fā)光效率。
另外，可以進一步改變圖8的白光發(fā)光裝置201，其中，根據(jù)波長轉(zhuǎn)換材料203，204，將不同的凹部205A設(shè)置于框205，根據(jù)波長轉(zhuǎn)換材料203，204的性質(zhì)和種類等，將波長轉(zhuǎn)換材料203，204配置于不同的凹部205A。
[III-5.照明裝置] 上述的白光發(fā)光裝置201可以用于照明裝置。該照明裝置如果具有上述的白光發(fā)光裝置201，則沒有其他限制，通常該照明裝置的構(gòu)成中適當(dāng)組合有透鏡等配光元件、保護罩、防反射膜、視野擴大膜、提高輝度膜、透鏡片、散熱板等其他結(jié)構(gòu)部件。
作為實例，例如使用白光發(fā)光裝置201可以構(gòu)成圖9所示的面發(fā)光照明裝置211。該面發(fā)光照明裝置211中，在支持殼體212內(nèi)平行布置了大量的上述的白光發(fā)光裝置201，支持殼體212是在上面部分開口的筐體，白光發(fā)光裝置201向支持殼體212的開口部分212A發(fā)出白色光。此處，白光發(fā)光裝置201是將與上述實施方式中說明的白光發(fā)光裝置相同的白光發(fā)光裝置用模塑部件覆蓋而得到的白光發(fā)光裝置。另外，可以從電源、電路(省略圖示)向各白光發(fā)光裝置201供電。進而，在支持殼體212的開口部分212A設(shè)置有丙烯酸樹脂板等擴散板213，從白光發(fā)光裝置201發(fā)出的一次光和二次光在擴散板213內(nèi)擴散，無不平衡的均勻的白色光從擴散板213向外部發(fā)出。
通過上述那樣使用白光發(fā)光裝置201構(gòu)成照明裝置，能得到與白光發(fā)光裝置201同樣的優(yōu)點，例如提高顯色性、抑制點亮后白色光隨時間的推移色調(diào)發(fā)生變化的情況、提高白色光的強度以及提高白光發(fā)光裝置201的發(fā)光效率等。
另外，利用圖9進行說明的面發(fā)光照明裝置211是本發(fā)明的照明裝置的一個例子，只要不超出本發(fā)明的要點，本發(fā)明的照明裝置在實施時可以任意地進行變化。
[III-6.顯示裝置] 上述的白光發(fā)光裝置201可以用于顯示裝置(圖像顯示裝置)中。該顯示裝置如果具有上述的白光發(fā)光裝置201，則沒有其他限制，通常該顯示裝置的構(gòu)成中適當(dāng)組合有形成圖像的成像單元、與照明裝置同樣的其他結(jié)構(gòu)部件等。
舉例的話，例如，使用白光發(fā)光裝置201可構(gòu)成圖10所示的顯示裝置221。該顯示裝置221具有白光發(fā)光裝置201、導(dǎo)光板222、反射膜223、擴散板224和成像單元225。
白光發(fā)光裝置201是與上述的發(fā)光裝置同樣地形成的，所以可以用作從背面照射成像單元225的背光單元。
另外，導(dǎo)光板222是用于將從白光發(fā)光裝置201發(fā)出的白色光向成像單元225引導(dǎo)的部件，可以使用任意的公知導(dǎo)光板，常見的有利用反射鏡、棱鏡、透鏡、光纖等的導(dǎo)光板。要使用導(dǎo)光板222時，可以將白光發(fā)光裝置201設(shè)置在相對于成像單元225為任意的位置，能提高顯示裝置221的設(shè)計自由度。
本實施方式中，制作使用棱鏡作為導(dǎo)光板的顯示裝置。
另外，反射膜223是將從白光發(fā)光裝置201發(fā)出的白色光反射的部件，其被設(shè)置在導(dǎo)光板222的背面。由此，從設(shè)置在導(dǎo)光板222的圖中橫向上的白光發(fā)光裝置201發(fā)出的白色光被反射膜223反射，經(jīng)圖中上部設(shè)置的擴散板224可以向造型性單元225引導(dǎo)。
另外，擴散板224是使從白光發(fā)光裝置201發(fā)出的光擴散的部件，從白光發(fā)光裝置201發(fā)出的光在擴散板224的內(nèi)部發(fā)生擴散，形成無不平衡的均勻的白色光，向成像單元225射出。
對擴散板224的具體構(gòu)成沒有限制，其形狀、材料、尺寸等是任意的，例如還可以使用在表里兩側(cè)具有凹凸的片、在合成樹脂等粘合劑中分散有合成樹脂、玻璃等微粒的結(jié)構(gòu)物。本實施方式中，顯示裝置使用了在粘合劑中分散有微粒的形式的擴散板224。
另外，成像單元225是白光發(fā)光裝置201發(fā)出的白色光照射在其背面?zhèn)?圖中下側(cè))，并在其表面?zhèn)?圖中上側(cè))形成映像的部件。如果能形成某種像，并且能使照射到的白色光的至少一部分透射，則對成像單元沒有其他限制，可以使用具有任意的形狀、尺寸、材料等的公知的部件。
如果列舉成像單元225的具體例子的話，可以舉出液晶顯示器等中使用的液晶單元、內(nèi)部照明標(biāo)識等中使用的標(biāo)識等。
例如，作為液晶單元的一個例子，可以舉出濾色器、透明電極、取向膜、液晶、取向膜、透明電極按上述順序疊置的液晶層被保持在其表里兩側(cè)安裝有偏光膜的玻璃皿等容器的結(jié)構(gòu)的液晶單元。這種情況下，液晶單元中，通過施加在透明電極上的電極控制液晶的分子排列，從而形成像，此時，上述的白光發(fā)光裝置201從背面用白色光(背光)照射液晶單元，由此可在液晶單元的表面?zhèn)惹宄仫@示形成在液晶單元的像。
另外，顯示裝置顯示形成于成像單元的像的位置只要在成像單元的表面?zhèn)燃纯?，并且，除了在成像單元的表面?zhèn)戎苯语@示映像之外，還可以將像投影在某個投影面來進行顯示。作為這種顯示裝置的例子，可以舉出例如液晶投影儀等。
另外，例如使用標(biāo)識作為成像單元的情況下，上述的白光發(fā)光裝置201從背面用白色光照射標(biāo)識，由此能夠清楚地在標(biāo)識的表面?zhèn)蕊@示形成于標(biāo)識的像。
另外，在成像單元225形成的像是任意的，可以是文字，也可以是圖像。
本實施方式中，作為成像單元225，使用在表面顯示直接像的液晶單元。
如上述那樣構(gòu)成顯示裝置時，從白光發(fā)光裝置201發(fā)出白色光，從背面照射成像單元225，由此能夠清楚地在成像單元225的表面映出在成像單元225形成的像。
此時，上述那樣使用白光發(fā)光裝置201構(gòu)成顯示裝置221時，能夠通過提高顯色性來提高顯示的像的色彩重現(xiàn)性，此外，還可以得到與白光發(fā)光裝置201同樣的優(yōu)點，例如抑制點亮后白色光隨時間的推移色調(diào)發(fā)生變化的情況、提高白色光的強度以及提高白光發(fā)光裝置201的發(fā)光效率等。
另外，利用圖10所說明的顯示裝置221是本發(fā)明的顯示裝置的一個例子，只要不超出本發(fā)明的要點，本發(fā)明的顯示裝置在實施時可以任意地進行變化。
[IV.關(guān)于圖像顯示裝置的說明] 下面，給出實施方式詳細(xì)對本發(fā)明的圖像顯示裝置進行說明，但本發(fā)明的圖像顯示裝置并不限于下述的實施方式，只要不超出本發(fā)明的要點，實施時可以任意地進行變化。
圖11是說明作為本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施方式的彩色顯示器的要部的結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
如圖11所示，本實施方式的彩色顯示器具有紅色的像素(為了方便起見，以下稱作“紅色像素”)301和至少一個非紅色的像素302，303。
此處，對非紅色的像素302，303沒有限制，可以使用發(fā)出紅色以外的顏色的光的任意光源作為非紅色的像素302，303，通常，彩色顯示器301中，使用綠色的像素(為了方便起見，以下稱作“綠色像素”)302和藍(lán)色的像素(為了方便起見，以下稱作“藍(lán)色像素”)303作為非紅色的像素302，303，使這些紅色、綠色和藍(lán)色的像素組合，合成任意的顏色。
另外，本實施方式中，上述的紅色像素301的構(gòu)成中具有紅色發(fā)光裝置(紅色發(fā)光元件)311，該紅色發(fā)光裝置311具有紅色像素用發(fā)光元件313和熒光體溫度依賴系數(shù)為85以上的紅色熒光體314。
[IV-1.紅色的像素] 圖12是示意說明本實施方式涉及的紅色發(fā)光裝置311的要部的截面圖。但是，紅色發(fā)光裝置的構(gòu)成不限于圖12所示的結(jié)構(gòu)。
本實施方式涉及的紅色像素301的結(jié)構(gòu)中具有紅色發(fā)光裝置311，該紅色發(fā)光裝置311具有紅色像素用發(fā)光元件313和作為波長轉(zhuǎn)換材料的紅色熒光體314，紅色熒光體314受到紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的光的激發(fā)，從紅色熒光體314發(fā)出紅色的光，該紅色的光以紅色光的形式從紅色像素301發(fā)出。另外還可以是，紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的光的一部分未被紅色熒光體314作為激發(fā)光吸收，而是作為紅色像素301發(fā)出的紅色光的一成分與紅色熒光體314發(fā)出的紅色光一同發(fā)射到彩色顯示器的外部。
另外，紅色像素301發(fā)出的紅色光的峰值波長可根據(jù)彩色顯示器的使用狀態(tài)、目的等任意設(shè)定，但通常為580nm以上，優(yōu)選為600nm以上，并且通常為680nm以下，優(yōu)選為660nm以下。
另外，紅色像素301具有的紅色發(fā)光裝置311通常具有框312作為用于保持紅色像素用發(fā)光元件313和紅色熒光體314的基部。
[IV-1-1.框] 框312是用于保持紅色像素用發(fā)光元件313和紅色熒光體314的基部，其形狀和材質(zhì)等是任意的。
作為框312的形狀的具體例子，可以根據(jù)用途制成板狀、杯狀等適當(dāng)?shù)男螤?。另外，舉出的形狀中，杯狀的框可以使白色光的射出方向具有指向性，能有效利用紅色發(fā)光裝置311放出的光，所以優(yōu)選杯狀的框。
另外，作為框312的材質(zhì)的具體例子，可根據(jù)用途使用金屬、合金、玻璃、碳等無機材料；合成樹脂等有機材料等適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)。
但是，優(yōu)選提高從紅色像素用發(fā)光元件313和/或紅色熒光體314發(fā)出的光照射到的框312的面對照射到的光的反射率，特別是更優(yōu)選提高其對可見光域全部的光的反射率。因此，優(yōu)選至少光照射到的面由反射率高的材料形成。作為其具體例子，可以舉出使用含有玻璃纖維、氧化鋁粉、二氧化鈦粉等高反射率的物質(zhì)的材料(注射成型用樹脂等)形成框312的全部或框312的表面。
另外，提高框312的表面的反射率的具體方法是任意的，除了上述那樣選擇框312自身的材料之外，還可以通過用例如銀、鉑、鋁等高反射率的金屬或合金進行鍍覆或蒸鍍處理來提高對光的反射率。
另外，提高反射率的部分可以是框312的全部，也可以是其一部分，通常優(yōu)選提高從紅色像素用發(fā)光元件313和/或紅色熒光體314發(fā)出的光照射到的部分的全部表面的反射率。
另外，通常在框312設(shè)置用于對紅色像素用發(fā)光元件313供電的電極和端子等。
本實施方式中，設(shè)計成杯狀的框312的凹部312A的底部形成有向紅色像素用發(fā)光元件313供電的導(dǎo)電性端子315，316，導(dǎo)電性端子315，316被連接于外部的電源(省略圖示)。
[IV-1-2.紅色像素用發(fā)光元件] 紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出紅色熒光體314的激發(fā)光。
紅色像素用發(fā)光元件313的種類是任意的，例如可以舉出發(fā)光二極管(即“LED”)、端面發(fā)光型或面發(fā)光型激光二極管(即“LD”)、電致發(fā)光元件等。其中通常優(yōu)選價格低的LED。
另外，紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的光的發(fā)光波長也是任意的，作為紅色像素，可對應(yīng)于紅色發(fā)光裝置311發(fā)出的紅色光使用發(fā)出適當(dāng)發(fā)光波長的光的發(fā)光元件。通常，優(yōu)選使用發(fā)出近紫外到藍(lán)綠色的光作為激發(fā)光的發(fā)光元件。如果列舉紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的光的具體的波長范圍，通常為370nm以上，優(yōu)選為380nm以上，并且通常為500nm以下，優(yōu)選為480nm以下。在該范圍之外的情況下，難以制造高效率的LED。
作為紅色像素用發(fā)光元件313的具體例子，可以舉出在碳化硅、藍(lán)寶石、氮化鎵等基板上以MOCVD法等方法形成InGaN系、GaAlN系、InGaAlN系、ZnSeS系半導(dǎo)體等作為發(fā)光層的發(fā)光元件等。作為半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，可以舉出具有MIS結(jié)、PIN結(jié)和/或PN結(jié)等的同質(zhì)結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)或雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)等。另外，還可通過將半導(dǎo)體活性層制成形成在產(chǎn)生量子效果的薄膜上的單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)。另外，活性層中有時摻雜有Si、Ge等調(diào)色劑雜質(zhì)和/或Zn、Mg等受主雜質(zhì)。其中，優(yōu)選使用以(In，Ga)N為主成分的(In，Ga)N系發(fā)光元件。特別優(yōu)選(In，Ga)N系LED。
另外，紅色像素用發(fā)光元件313可以單獨使用一個，也可合用兩個以上的紅色像素用發(fā)光元件313。另外，紅色像素用發(fā)光元件313可以僅用一種，也可以合用兩種以上。
另外，將紅色像素用發(fā)光元件313向框312安裝時，其具體的方法是任意的，例如可以使用焊料進行安裝。焊料的種類是任意的，例如可以使用AuSn、AgSn等。另外，使用焊料時，還可以實現(xiàn)能通過焊料由形成在框312的電極、端子315，316等進行供電。特別是使用散熱性重要的大電流型LED和激光二極管等作為紅色像素用發(fā)光元件313時，焊料發(fā)揮優(yōu)異的散熱性，所以使用焊料設(shè)置紅色像素用發(fā)光元件313是有效的。
另外，通過焊料以外的物質(zhì)將紅色像素用發(fā)光元件313向框312安裝時，可以使用例如環(huán)氧樹脂、酰亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等粘結(jié)劑。這種情況下，通過使用在粘結(jié)劑中混合銀粒子、碳粒子等導(dǎo)電性填料而形成膏狀的物質(zhì)可以像使用焊料時那樣，能夠?qū)崿F(xiàn)通過對粘結(jié)劑通電來向紅色像素用發(fā)光元件313供電力。另外，混合這些導(dǎo)電性填料還能提高散熱性，所以是優(yōu)選的。
另外，向紅色像素用發(fā)光元件313供電的方法也是任意的，除了對上述的焊料或粘結(jié)劑通電之外，還可將紅色像素用發(fā)光元件313與電極或端子315，316等通過引線連接法連接來進行供電。對此時使用的連接線沒有限制，其材料和尺寸等是任意的。例如，作為連接線的材料，可以使用金、鋁等金屬，并且，其粗度通常設(shè)定為20μm～40μm，但連接線并不限于此。
另外，作為向紅色像素用發(fā)光元件313供電的其他方法的例子，可以舉出通過使用凸點的倒裝芯片實裝來向紅色像素用發(fā)光元件313供電的方法。
本實施方式中，使用發(fā)出近紫外～藍(lán)綠色的光的(In，Ga)N系LED作為紅色像素用發(fā)光元件313，該紅色像素用發(fā)光元件313被設(shè)置在框312的凹部312A的底部。另外，紅色像素用發(fā)光元件313被直接連接于導(dǎo)電性端子315，通過引線連接法經(jīng)連接線317與導(dǎo)電性端子316連接，從而實現(xiàn)供電。
[IV-1-3.紅色熒光體] 紅色熒光體314吸收從紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出紅色光。因此，紅色熒光體314作為轉(zhuǎn)換從紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的光的波長并形成紅色光的波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)揮作用。
本實施方式中，作為紅色熒光體314，使用熒光體溫度依賴系數(shù)TR通常為85以上、優(yōu)選為90以上、更優(yōu)選為95以上的紅色熒光體。
熒光體溫度依賴系數(shù)TR以百分比為單位表示熒光體100℃時的輝度與25℃時的輝度的比。因此，熒光體溫度依賴系數(shù)TR在上述的范圍內(nèi)表示紅色熒光體314因溫度升高而發(fā)生的發(fā)光強度的變化小。即表示紅色熒光體314的發(fā)光強度的溫度依賴性小。
以往的彩色顯示器中，使用像紅色發(fā)光LED等那樣溫度依賴性大的紅色像素。但是，這種情況下，與非紅色的像素發(fā)出的光相比，紅色像素發(fā)出的紅色光因溫度條件發(fā)生的強度的變化大，各像素發(fā)出的光的強度的平衡發(fā)生變化，彩色顯示器顯示的像的色調(diào)發(fā)生變化。與此相對，本實施方式中，紅色像素具有紅色發(fā)光裝置311，其中所述紅色發(fā)光裝置311具有紅色像素用發(fā)光元件313和紅色熒光體314；同時，通過使用熒光體溫度依賴系數(shù)TR大的紅色熒光體314，能夠抑制上述的色調(diào)變化，并能防止彩色顯示器因溫度變化產(chǎn)生的色差。
另外，熒光體溫度依賴系數(shù)TR例如可以如下進行測定。
首先，使用向洋電子生產(chǎn)的溫度特性評價裝置，在直徑8mm的粉體用容器(ホルダ—)中填裝約100mg測定樣品粉(熒光體)，然后將其置于裝置內(nèi)。其后，分別在保持25℃和100℃的狀態(tài)下，使用TOPCON生產(chǎn)的色彩輝度計BM5A，于大氣中，測定照射460nm激發(fā)光(150W氙燈的光經(jīng)衍射光柵分光器分出的光)狀態(tài)下的輝度。然后計算100℃時的輝度與25℃時的輝度的比，以此作為熒光體溫度依賴系數(shù)TR(％)。
另外，與此相關(guān)的是，紅色熒光體314優(yōu)選母體化合物的結(jié)構(gòu)成分不含硫。硫有時是紅色熒光體314熱老化的原因，所以通過使用不含硫的紅色熒光體，例如使用硫化物、硫酸鹽等以外的紅色熒光體314，可以減小紅色熒光體314的溫度依賴性。
另外，作為本實施方式使用的紅色熒光體314，優(yōu)選有效吸收從紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的光的紅色熒光體，進一步優(yōu)選發(fā)光效率高的紅色熒光體。
具體地說，紅色熒光體314優(yōu)選其內(nèi)部量子效率通常為40％以上，優(yōu)選為50％以上，更優(yōu)選為60％以上。小于該范圍的下限時，有可能不能得到發(fā)光效率高的顯示器。
另外，紅色熒光體314的吸光度通常為50％，優(yōu)選為60％以上，更優(yōu)選為70％以上，進一步優(yōu)選為75％以上。吸光度小于該范圍的下限時，有可能得不到發(fā)光效率高的顯示器。
另外，上述的內(nèi)部量子效率和吸光度是對紅色像素用發(fā)光元件313的發(fā)光波長的光的內(nèi)部量子效率和吸光度，具體地說，是由紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的光的發(fā)光峰值波長的光(為了方便起見，以下簡稱為“紅色像素用發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光”)激發(fā)時的內(nèi)部量子效率和吸光度，可如下計算內(nèi)部量子效率和吸光度。
首先，將紅色像素用發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光向反射率為0.97的白色擴散板射入，并在白色擴散板進行反射，用積分球收集白色擴散板反射的光，并用多通道光檢測器捕捉積分球收集的光，測定紅色像素用發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光被白色擴散板反射的反射光強度RW。
接著，將紅色像素用發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光入射到紅色熒光體，用積分球收集紅色熒光體反射的光和紅色熒光體吸收后經(jīng)波長轉(zhuǎn)換發(fā)出的光，與反射光強度RW的測定同樣地用多通道光檢測器捕捉積分球收集的光。用多通道光檢測器測定后，測定紅色像素用發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光被紅色熒光體反射的反射光強度RP。
然后，根據(jù)下式(iii)，算出被紅色熒光體吸收的吸收光強度AP，用該吸收光強度AP乘以紅色像素用發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光的波長，換算成與吸收光光量子數(shù)對應(yīng)的值PA。
吸收光強度AP＝{(反射光強度RW)/0.97}-(反射光強度RP)(iii) 另外，對于反射光強度RW，同樣地乘以波長，換算成與反射光光量子數(shù)對應(yīng)的值RWA。
其后，對于在反射光強度RP測定中捕捉到的紅色像素用發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光入射到入射到紅色熒光體而由積分球收集的光，加合觀測到的光的波長成分中不含反射光的波長范圍(即紅色熒光體發(fā)出的光的波長范圍)內(nèi)的光的強度與波長的積，換算成與發(fā)光光量子數(shù)對應(yīng)的值PP。
最后，根據(jù)“內(nèi)部量子效率＝(與發(fā)光光量子數(shù)對應(yīng)的值PP)/(與吸收光光量子數(shù)對應(yīng)的值PA)”，算出內(nèi)部量子效率。
另外，根據(jù)“吸光度＝(與吸收光光量子數(shù)對應(yīng)的值PA)/{(與反射光光量子數(shù)對應(yīng)的值RWA)/0.97}”算出吸光度。
另外，紅色熒光體314優(yōu)選兼具上述的內(nèi)部量子效率高的特性和吸光度大的特性。
另外，在不超出本發(fā)明的要點的前提下，可以使用任意的紅色熒光體314。另外，紅色熒光體314可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
另外，優(yōu)選在xy色度圖中，紅色熒光體314發(fā)出的光的色度的x通常為0.50以上，優(yōu)選為0.60以上，更優(yōu)選為0.63以上。另外，y通常為0.2以上，優(yōu)選為0.3以上，并且通常為0.35以下。
(紅色熒光體的例子) 能在本發(fā)明的圖像顯示裝置中使用的紅色熒光體314例如可以使用上述本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的紅色系熒光體，但不限于此。
(紅色熒光體的其他例子) 作為紅色熒光體314的其他例子，可以舉出例如以通式CaxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu(其中，0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)表示的經(jīng)Eu賦活的α賽隆、Ca2Si5N8:Eu、CaSi7N10:Eu、CaSiN2:Eu、發(fā)出熒光的銪配位化合物等。另外，還可以使用多種上述的熒光體。
其中，從良好地兼具上述的熒光體溫度依賴系數(shù)、吸光度、內(nèi)部量子效率等的角度出發(fā)，作為特別優(yōu)選的例子，可以舉出MSiAlN3:Eu2+(此處，M是選自Ca、Sr的至少一種金屬)等。
另外，紅色熒光體314通常以粒狀使用。此時，紅色熒光體314的粒子的粒徑是任意的，但粒徑通常為150μm以下，優(yōu)選為50μm以下，更優(yōu)選為30μm以下。大于該范圍時，紅色發(fā)光裝置311的發(fā)光色的波動有可能大，同時，將紅色熒光體14和粘合劑(密封劑)混合時，有可能難以均勻涂布紅色熒光體14。另外，粒徑的下限通常為1μm以上，優(yōu)選為5μm以上。小于該范圍時，發(fā)光效率有可能下降。
另外，在不明顯損害本發(fā)明的圖像顯示裝置的效果的前提下，紅色熒光體314的存在狀態(tài)是任意的。例如可以使用粘合劑318將其保持于框312，也可不使用粘合劑318而將其固定于框312。
粘合劑318通常用于將粉末狀或粒狀的紅色熒光體314聚集并粘著在框312。對本實施方式中使用的粘合劑318沒有限制，可以任意使用公知的粘合劑。
其中，將紅色發(fā)光裝置311構(gòu)成為透射型的情況下，即紅色光透射過粘合劑318射出到紅色發(fā)光裝置311的外部的情況下，理想的是選擇能使紅色光的各成分透射的粘合劑作為粘合劑318。
列舉粘合劑318的例子時，除了樹脂等之外，還可以使用玻璃等無機材料。列舉其具體例子時，作為樹脂，可以舉出環(huán)氧樹脂、硅樹脂等有機合成樹脂，還可以舉出聚硅氧烷凝膠；玻璃等無機材料等。
另外，使用樹脂作為粘合劑318的情況下，該樹脂的粘度是任意的，優(yōu)選根據(jù)所使用的紅色熒光體314的粒徑和比重特別是單位表面積的比重來使用具有適當(dāng)粘度的粘合劑318。例如，將環(huán)氧樹脂用于粘合劑318時，紅色熒光體314的粒徑為2μm～5μm且其比重為2～5的情況下，通常如果使用1Pas～10Pas粘度的環(huán)氧樹脂，能夠很好地分散紅色熒光體314的粒子，所以是優(yōu)選的。
另外，粘合劑318可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
另外，紅色熒光體314中還可以同時存在其他成分。對其他成分沒有特別限制，可以任意地使用公知的添加劑。
列舉具體例子時，例如進行紅色發(fā)光裝置311的配光特性和/或混色的控制的情況下，作為其他成分，優(yōu)選使用氧化鋁、氧化釔等擴散劑。
另外，例如將紅色熒光體314高密度地填充的情況下，作為其他成分，優(yōu)選使用焦磷酸鈣、硼酸鋇鈣等結(jié)合劑。
另外，不使用粘合劑318的情況下也可將紅色熒光體保持于框312。例如，將紅色熒光體進行燒制，制成燒制體，可以將該燒制體直接安裝于框312。例如，還可將以紅色熒光體制成玻璃后安裝于框，或者將對紅色熒光體的單晶進行加工得到的物質(zhì)安裝于框312。
另外，使用粘合劑318的情況下，可以將上述的其他成分分散在粘合劑318中，但不使用粘合劑318的情況下，也可以使添加劑等其他成分共存于波長轉(zhuǎn)換材料。
本實施方式中，作為紅色熒光體314，使用上述的以CaSiAlN3:Eu2+表示的紅色熒光體314，這些紅色熒光體314以分散在粘合劑318中的狀態(tài)保持在框312的凹部312A。
另外，本實施方式使用的紅色熒光體314的熒光體溫度依賴系數(shù)、吸光度和內(nèi)部量子效率在上述的優(yōu)選范圍內(nèi)。另外，粘合劑318能夠透射紅色像素用發(fā)光元件313發(fā)出的激發(fā)光和紅色熒光體314發(fā)出的紅色光。
[IV-1-4.紅色發(fā)光裝置的制作方法] 對紅色發(fā)光裝置311的制造方法沒有限制，該方法是任意的，例如將紅色熒光體314以及適當(dāng)使用的粘合劑318和其他成分分散在分散介質(zhì)中，配制漿料，將配制好的漿料涂布于安裝有紅色像素用發(fā)光元件313的框312后，使?jié){料干燥，由此可以形成紅色發(fā)光裝置311。另外，有時也可以在涂布漿料時或涂布漿料后將紅色像素用發(fā)光元件313安裝于框312。
通過將紅色熒光體314和適當(dāng)使用的粘合劑318以及添加劑等其他成分混合在分散介質(zhì)中來進行漿料的配制。另外，根據(jù)粘合劑318的種類，有時漿料可能改稱為糊、顆粒等，本實施方式中，所稱漿料包括這些稱呼。
對漿料的配制中使用的分散介質(zhì)沒有限制，可以任意使用公知的分散介質(zhì)。作為其具體例子，可以舉出正己烷、正庚烷、SOLVESSO等鏈烴；甲苯、二甲苯等芳香烴；三氯乙烯、全氯乙烯等鹵代烴；甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇等醇類；丙酮、丁酮、甲基異丁酮等酮類；乙酸乙酯、乙酸正丁酯等酯類；溶纖劑、丁基溶纖劑、乙酸溶纖劑等醚類；水、任意的水溶液等水系溶劑等。
接著，將配制好的漿料涂布于框312等基材。涂布方法是任意的，例如可以利用涂布器、澆注等方法。
涂布后，使分散介質(zhì)干燥，使紅色熒光體314固定于框312。干燥方法是任意的，例如可以采用自然干燥、加熱干燥、真空干燥、烘焙、紫外線照射、電子射線照射等方法。其中，在幾十℃～一百幾十℃的溫度的烘干用價格低的設(shè)備可簡單確實地除去分散介質(zhì)，所以是優(yōu)選的。
另外，基于制造反射型的紅色發(fā)光裝置的目的進行紅色熒光體314的高密度化的情況下，優(yōu)選在漿料中混合結(jié)合劑作為其他成分。另外，涂布混合有結(jié)合劑的漿料時，優(yōu)選采用絲網(wǎng)印刷式或噴墨印刷等涂布方法。這是因為，這樣可以容易地進行漿料的分次涂布(涂りわけ)等。當(dāng)然，使用結(jié)合劑的情況下，也可以利用普通的涂布方法進行涂布。
另外，還有不使用漿料的方法。例如，將紅色熒光體314和適當(dāng)使用的粘合劑318以及其他成分混合，通過進行混煉成型，將紅色熒光體314安裝于框312，這樣也可以制造紅色發(fā)光裝置311。另外，進行成型時，例如還可以通過進行壓制成型、擠出成型(T型模擠出、中空擠出、吹制成型、熔融紡絲、異形擠出等)、注射成型等來進行成型。
另外，粘合劑318是環(huán)氧樹脂或硅樹脂等熱固性粘合劑的情況下，將固化前的粘合劑318、紅色熒光體314和適當(dāng)使用的其他成分混合，進行成型，其后通過加熱使粘合劑318固化，將紅色熒光體314安裝于框312，這樣也可以制造紅色發(fā)光裝置311。另外，粘合劑318是UV固化型粘合劑的情況下，通過照射UV光代替上述方法中的加熱，使粘合劑318固化，將紅色熒光體314安裝于框312，這樣也可以制造紅色發(fā)光裝置311。
另外，紅色熒光體314可以在紅色發(fā)光裝置311的制造時的一系列步驟中制作，也可以預(yù)先另外準(zhǔn)備含有紅色熒光體314的部件，后續(xù)安裝于框312等來完成紅色發(fā)光裝置311。
[IV-2.綠色的像素] 圖13是示意說明用作本實施方式所涉及的非紅色的像素之一的綠色像素302的綠色發(fā)光裝置(綠色發(fā)光元件)321的要部的截面圖。
對本實施方式使用的綠色像素302沒有限制，在不明顯損害本發(fā)明的圖像顯示裝置的效果的前提下，可以使用發(fā)出綠色的光的任意光源。所以，也可以使用以往一直使用的綠色發(fā)光LED作為本實施方式涉及的綠色像素302，但與紅色光源301的情況相同，從減小溫度依賴性，抑制因溫度變化產(chǎn)生的色調(diào)變化的角度出發(fā)，優(yōu)選綠色像素的結(jié)構(gòu)中具有綠色發(fā)光裝置321，并且所述綠色發(fā)光裝置321具有綠色像素用發(fā)光元件323和作為波長轉(zhuǎn)換材料的綠色熒光體324。
本實施方式中，如圖13所示，綠色像素302具有綠色發(fā)光裝置321，并且綠色發(fā)光裝置321具有綠色像素用發(fā)光元件323和綠色熒光體324，綠色熒光體324受到綠色像素用發(fā)光元件323發(fā)出的光的激發(fā)，從綠色熒光體324發(fā)出綠色的光，該綠色的光以綠色光的形式從綠色像素302發(fā)出。另外還可以與紅色發(fā)光裝置311的情況相同，綠色像素用發(fā)光元件323發(fā)出的光的一部分未被綠色熒光體324作為激發(fā)光吸收，而是作為綠色像素302發(fā)出的綠色光的一成分與綠色熒光體324發(fā)出的綠色光一同發(fā)射到彩色顯示器的外部。
另外，綠色像素302發(fā)出的綠色光的峰值波長可根據(jù)彩色顯示器的使用狀態(tài)、目的等任意設(shè)定，但通常為490nm以上，優(yōu)選為500nm以上，并且通常為570nm以下，優(yōu)選為550nm以下。
另外，綠色像素302具有的綠色發(fā)光裝置321通常也具有框322作為用于保持綠色像素用發(fā)光元件323和綠色熒光體324的基部。
[IV-2-1.框] 綠色發(fā)光裝置321中使用的框322與紅色發(fā)光裝置311中使用的框312同樣。
本實施方式中，設(shè)計成杯狀的框322的凹部322A的底部形成有向綠色像素用發(fā)光元件323供電的導(dǎo)電性端子325，326，導(dǎo)電性端子325，326被連接于外部的電源(省略圖示)。
[IV-2-2.綠色像素用發(fā)光元件] 綠色像素用發(fā)光元件323發(fā)出綠色熒光體324的激發(fā)光。
對綠色像素用發(fā)光元件323的種類沒有限制，可以使用發(fā)出綠色熒光體324的激發(fā)光的任意的發(fā)光元件，例如可以使用與作為紅色像素用發(fā)光元件313說明的例子相同的例子。另外，對于將綠色像素用發(fā)光元件323安裝于框322的方法等，也與在紅色像素用發(fā)光元件313中說明的情況相同。
本實施方式中，使用發(fā)出近紫外～藍(lán)綠色的光的(In，Ga)N系LED作為綠色像素用發(fā)光元件323，該綠色像素用發(fā)光元件323被設(shè)置在框322的凹部322A的底部。另外，綠色像素用發(fā)光元件323被直接連接于導(dǎo)電性端子325，并通過引線連接法經(jīng)連接線327與導(dǎo)電性端子326連接，從而實現(xiàn)供電。
[2-3.綠色熒光體] 綠色熒光體324吸收從綠色像素用發(fā)光元件323發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出綠色光。因此，綠色熒光體324作為轉(zhuǎn)換從綠色像素用發(fā)光元件323發(fā)出的光的波長并形成綠色光的波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)揮作用。
本實施方式中，作為綠色熒光體324，與紅色熒光體314同樣，優(yōu)選使用熒光體溫度依賴系數(shù)TR通常為85以上、優(yōu)選為90以上、更優(yōu)選為95以上的綠色熒光體。借此，可以減小綠色熒光體324的發(fā)光強度的溫度依賴性，抑制彩色顯示器顯示的像的色調(diào)變化，防止彩色顯示器因溫度變化產(chǎn)生色差。
另外，綠色熒光體324的熒光體溫度依賴系數(shù)TR可以與紅色熒光體314的情況同樣地進行測定。
另外，與此相關(guān)的是，與紅色熒光體314同樣，綠色熒光體324優(yōu)選母體化合物的結(jié)構(gòu)成分不含硫。
另外，作為本實施方式使用的綠色熒光體324，優(yōu)選有效吸收從綠色像素用發(fā)光元件323發(fā)出的光的綠色熒光體，進一步優(yōu)選發(fā)光效率高的綠色熒光體。
具體地說，綠色熒光體324優(yōu)選其內(nèi)部量子效率通常為40％以上，優(yōu)選為50％以上，更優(yōu)選為60％以上。內(nèi)部量子效率小于該范圍的下限時，有可能不能得到發(fā)光效率高的顯示器。
另外，綠色熒光體324的吸光度通常為50％，優(yōu)選為60％以上，更優(yōu)選為70％以上，進一步優(yōu)選為75％以上。吸光度小于該范圍的下限時，有可能得不到發(fā)光效率高的顯示器。
另外，上述的內(nèi)部量子效率和吸光度是對綠色像素用發(fā)光元件323的發(fā)光波長的光的內(nèi)部量子效率和吸光度，具體地說，是由綠色像素用發(fā)光元件323發(fā)出的光的發(fā)光峰值波長的光(為了方便起見，以下簡稱為“綠色像素用發(fā)光元件的發(fā)光峰值波長的光”)激發(fā)時的內(nèi)部量子效率和吸光度，這些可以與紅色熒光體314同樣地進行測定，其中，使用綠色像素用發(fā)光元件323代替紅色像素用發(fā)光元件313，使用綠色熒光體324代替紅色熒光體314。
另外，在不超出本發(fā)明的要點的前提下，該綠色熒光體324可以使用任意的物質(zhì)。另外，綠色熒光體324可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
另外，優(yōu)選在xy色度圖中，綠色熒光體324發(fā)出的光的色度的x通常為0.18～0.4。另外，y通常為0.45以上，優(yōu)選為0.5以上，更優(yōu)選為0.55以上。
(綠色熒光體的例子) 本發(fā)明的圖像顯示裝置中可以使用的綠色熒光體324例如可以使用上述本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的綠色系熒光體，但不限于此。
(綠色熒光體的其他例子) 作為綠色熒光體的其他例子，可以舉出(Ba，Ca，Sr)MgAl10O17:Eu、(Ba，Mg，Ca，Sr)5(PO)4Cl:Eu、(Ba，Ca，Sr)3MgSi2O8:Eu等在400nm～500nm具有發(fā)光峰的物質(zhì)；(Ba，Ca，Sr)MgAl10O17:Eu，Mn、(Ba，Ca，Sr)Al2O4:Eu、(Ba，Ca，Sr)Al2O4:Eu，Mn、(Ca，Sr)Al2O4:Eu、通式CaxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu(其中，0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)表示的經(jīng)Eu賦活的α賽隆等在500nm～600nm具有發(fā)光峰的物質(zhì)，但不限于這些。另外，還可以使用多種上述的熒光體。
其中，從良好地兼具上述的熒光體溫度依賴系數(shù)、吸光度、內(nèi)部量子效率等的角度出發(fā)，作為特別優(yōu)選的例子，可以舉出Ca2.97Ce0.03Sc2Si3O12等。
另外，與紅色熒光體314同樣，綠色熒光體324也通常以粒狀使用，并且其粒子的粒徑與紅色熒光體314同樣。
另外，在不明顯損害本發(fā)明的圖像顯示裝置的效果的前提下，綠色熒光體324的存在狀態(tài)是任意的，通常與紅色熒光體314同樣，可以使用粘合劑328安裝于框，或者燒制綠色熒光體制作燒制體后將該燒制體直接安裝于框，或者用綠色熒光體制作玻璃后安裝于框，或者將對綠色熒光體的單晶進行加工得到的物質(zhì)安裝于框。
另外，與紅色熒光體314同樣，綠色熒光體324中還可以共存有其他成分。
并且，綠色發(fā)光裝置321的制作方法也與紅色發(fā)光裝置311的制作方法相同。
本實施方式中，作為綠色熒光體324，使用上述的以Ca2.97Ce0.03Sc2Si3O12表示的綠色熒光體324，這些綠色熒光體324以分散在粘合劑328的狀態(tài)保持在框322的凹部322A。
另外，本實施方式使用的綠色熒光體324的熒光體溫度依賴系數(shù)、吸光度和內(nèi)部量子效率在上述的優(yōu)選范圍內(nèi)。另外，粘合劑328能夠透射綠色像素用發(fā)光元件323發(fā)出的激發(fā)光和綠色熒光體324發(fā)出的綠色光。
[IV-3.藍(lán)色的像素] 圖14是示意說明用作本實施方式所涉及的非紅色的像素之一的藍(lán)色像素303的藍(lán)色發(fā)光裝置(藍(lán)色發(fā)光元件)331的要部的截面圖。
對本實施方式使用的藍(lán)色像素303沒有限制，在不明顯損害本發(fā)明的圖像顯示裝置的效果的前提下，可以使用發(fā)出藍(lán)色的光的任意光源。
本實施方式中，如圖14所示，藍(lán)色像素303具有藍(lán)色發(fā)光裝置331，并且藍(lán)色發(fā)光裝置331具有藍(lán)色像素用發(fā)光元件333，藍(lán)色像素用發(fā)光元件333發(fā)出的藍(lán)色光自身以藍(lán)色光的形式從藍(lán)色像素303發(fā)出。
另外，藍(lán)色像素303發(fā)出的藍(lán)色光的峰值波長可根據(jù)彩色顯示器的使用狀態(tài)、目的等任意設(shè)定，但通常為420nm以上，優(yōu)選為440nm以上，并且通常為480nm以下，優(yōu)選為460nm以下。
另外，藍(lán)色像素303具有的藍(lán)色發(fā)光裝置331通常也具有框332作為保持藍(lán)色像素用發(fā)光元件333的基部。
[IV-3-1.框] 藍(lán)色發(fā)光裝置331中使用的框332與紅色發(fā)光裝置311中使用的框312同樣。
本實施方式中，設(shè)計成杯狀的框332的凹部332A的底部形成有向藍(lán)色像素用發(fā)光元件333供電的導(dǎo)電性端子335，336，導(dǎo)電性端子335，336被連接于外部的電源(省略圖示)。
[IV-3-2.藍(lán)色像素用發(fā)光元件] 藍(lán)色像素用發(fā)光元件333發(fā)出藍(lán)色像素303所發(fā)出的藍(lán)色光。
對藍(lán)色像素用發(fā)光元件333的種類沒有限制，可以使用發(fā)出藍(lán)色光的任意的發(fā)光元件，例如可以使用與作為紅色像素用發(fā)光元件313說明的例子相同的例子。另外，對于將藍(lán)色像素用發(fā)光元件333安裝于框332的方法等，也與在紅色像素用發(fā)光元件313中說明的情況相同。
本實施方式中，使用發(fā)出藍(lán)色的光的(In，Ga)N系LED作為藍(lán)色像素用發(fā)光元件333，該藍(lán)色像素用發(fā)光元件333被設(shè)置在框332的凹部332A的底部。另外，藍(lán)色像素用發(fā)光元件333被直接連接于導(dǎo)電性端子335，并通過引線連接法經(jīng)連接線337與導(dǎo)電性端子336連接，從而實現(xiàn)供電。另外，凹部332A內(nèi)利用與粘合劑318，328同樣的粘合劑填充有模制物338，從藍(lán)色像素用發(fā)光元件333發(fā)出的藍(lán)色光透射過模制物338向外部發(fā)出。另外，模制物338中優(yōu)選含有例如TiO2、BaSO4等擴散劑。
[IV-4.像素間的關(guān)系] 另外，當(dāng)上述的紅色像素301以及非紅色的像素302，303在25℃的發(fā)光強度分別記作I(R，25)和I(N，25)，紅色像素301以及非紅色的像素302，303在100℃的發(fā)光強度分別記作I(R，100)和I(N，100)時，I(N，100)/I(N，25)相對于I(R，100)/I(R，25)的比例如下對于紅色像素1和非紅色的像素302，303中的任一組合，該比例通常為90％以上，優(yōu)選為92％以上，更優(yōu)選為95％以上。
所以，上述的實施方式中，綠色像素302和藍(lán)色像素303在25℃的發(fā)光強度分別記作I(G，25)和I(B，25)且綠色像素302和藍(lán)色的像素303在100℃的發(fā)光強度分別記作I(G，100)和I(B，100)時，優(yōu)選I(G，100)/I(G，25)和I(B，100)/I(B，25)相對于I(R，100)/I(R，25)的比例均在上述的范圍。
由此，能夠得到能減小元件因溫度變化產(chǎn)生的色調(diào)的變化(色差)的優(yōu)點。
[IV-5.其他結(jié)構(gòu)] 彩色顯示器等圖像顯示裝置如果具有上述的紅色像素301、綠色像素302和藍(lán)色像素303，則其具體的結(jié)構(gòu)可以是任意的。
如果舉例的話，如圖11所示，分別發(fā)揮紅色像素301、綠色像素302和藍(lán)色像素303的功能的紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331被載放在基板401上，這些紅色像素301、綠色像素302和藍(lán)色像素303總起來構(gòu)成彩色顯示器的單位像素400。
另外，基板401使用印刷有導(dǎo)電體層(省略圖示)的印刷基板。另外，通常可以舉出在印刷基板上疊層了在被稱作綠片的陶瓷基板的表面形成有導(dǎo)電體層的基板的層壓基板、單一地在絕緣性基板上印刷有導(dǎo)電體層的基板等，這些均可以使用。
另外，上述的紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331的各導(dǎo)電性端子315，316，325，326，335，336分別電連接于基板401的表面的導(dǎo)電體層。
另外，可通過設(shè)置在彩色顯示器的控制部(未圖示)分別控制向紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331的供電時間和供電量，由此可控制使紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331中任一裝置多大程度地發(fā)光。
另外，紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331的周圍全部用由樹脂或陶瓷等形成的罩部件402包圍。另外，與框312，322，332等同樣，該罩部件402的內(nèi)側(cè)表面優(yōu)選制成能夠反射可見光。
另外，罩部件402的內(nèi)側(cè)注入有樹脂等的模制物403，從而可以通過模制物403保護紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331。另外，模制物403中可以分散有擴散劑，以使從紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331發(fā)出的紅色光、綠色光和藍(lán)色光混合均勻。
本實施方式的彩色顯示器中設(shè)置有大量如上構(gòu)成的單位像素400。
[IV-6.作用] 本實施方式的彩色顯示器是如上構(gòu)成的，所以，在顯示某個像的情況下，控制部控制對紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331各自的供電量，以便能夠從規(guī)定位置的單位像素400發(fā)出目的顏色的光。由此，從彩色顯示器上的單位像素400具有的紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331發(fā)出與欲形成的像對應(yīng)的紅色光、綠色光和藍(lán)色光，從而能形成目的的像。于是，觀察者通過觀察這些單位像素400，能夠看見在彩色顯示器上形成的像。
此時，由于作為紅色像素301使用了具有紅色像素用發(fā)光元件313和熒光體溫度依賴系數(shù)為85以上的紅色熒光體314的紅色發(fā)光裝置311，所以能夠抑制彩色顯示器發(fā)出的光的色調(diào)因溫度變化而發(fā)生變化的情況，能夠減少在彩色顯示器形成的像的色差。
另外，由于增大I(N，100)/I(N，25)相對于I(R，100)/I(R，25)的比例使其在上述的范圍內(nèi)，所以能夠得到能減小元件隨溫度變化發(fā)生的色調(diào)的變化(色差)的優(yōu)點。
另外，由于作為紅色像素用發(fā)光元件313使用了(In，Ga)N系發(fā)光元件，所以能夠獲得得到效率高且溫度依賴性小的發(fā)光裝置的優(yōu)點。
另外，由于作為非紅色的像素的綠色像素302、藍(lán)色像素303采取了具有(In，Ga)N系發(fā)光元件的構(gòu)成，所以能夠得到能全色彩顯示的優(yōu)點。另外，使非紅色的像素中的至少之一具有(In，Ga)N系發(fā)光元件即可，但非紅色像素中全部具有(In，Ga)N系發(fā)光元件時，能夠更確實地得到上述優(yōu)點。
另外，具有藍(lán)色的像素303和綠色像素302作為非紅色的像素，并且所述藍(lán)色的像素303具有藍(lán)色像素用發(fā)光元件333，所述綠色像素302具有綠色像素用發(fā)光元件323和熒光體溫度依賴系數(shù)為85以上的綠色熒光體324，以此能夠得到能減小元件因溫度變化產(chǎn)生的色調(diào)的變化(色差)的優(yōu)點。
[IV-7.其他] 上面，對本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施方式進行了說明，但本發(fā)明的圖像顯示裝置并不限于上述的實施方式，在不超出本發(fā)明的要點的范圍內(nèi)，實施時可以任意地變化。
例如，本發(fā)明的圖像顯示裝置除了通過像素301，302，303，400自身成像之外，本發(fā)明的圖像顯示裝置還可以用于投影儀型圖像顯示裝置，其中，將光從像素301，302，303，400照射到屏幕等投影面，使像形成在投影面上。
如果舉出其具體例子的話，可以舉出圖15所示的投影儀型的彩色顯示器。另外，圖15中，以與圖11～圖14同樣的符號表示的部位表示與圖11～圖14中同樣的部位。另外，圖15中，點劃線和框箭頭表示光。
圖15所示的彩色顯示器中，與上述實施方式同樣的紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331分別作為紅色像素301、綠色像素302和藍(lán)色像素303安裝在基板501上?；?01是與上述的基板401同樣的印刷基板，紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331的各導(dǎo)電性端子315，316，325，326，335，336分別電連接于基板501的表面的導(dǎo)電體層(省略圖示)。
另外，通過設(shè)置在彩色顯示器的控制部(未圖示)分別控制向紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331的供電時間和供電量，由此可控制使紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331中任一裝置多大程度地發(fā)光，這也與上述實施方式的彩色顯示器相同。
另外，紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331的正面各自對應(yīng)地設(shè)置有作為聚光光學(xué)系統(tǒng)的光分配透鏡502，并且在其更遠(yuǎn)端，設(shè)置有紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331的共同的疊加透鏡503。
另外，疊加透鏡503的遠(yuǎn)端設(shè)置有作為光調(diào)制元件的透射型LCD504、投影透鏡505和作為投影面(顯示面)的屏幕506，投影透鏡505用于將在透射型LDE504形成的圖像放大投影在屏幕506。
另外，該彩色顯示器中以單位像素507的形式大量設(shè)置了上述的紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321、藍(lán)色發(fā)光裝置331、光分配透鏡502和疊加透鏡503。
所以，使用該投影儀型的彩色顯示器顯示圖像時，控制部控制對紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331各自的供電量，以便能夠從規(guī)定位置的單位像素507發(fā)出目的顏色的光。由此，從彩色顯示器上的單位像素507具有的紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331發(fā)出與欲形成的圖像對應(yīng)的紅色光、綠色光和藍(lán)色光。
從紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331發(fā)出的光通過各自對應(yīng)的光分配透鏡502取出，經(jīng)疊加透鏡503在光調(diào)制元件304上重疊。于是，從紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331發(fā)出的光被重疊，在透射型LCD504顯示出圖像，該圖像經(jīng)投影透鏡505放大投影在屏幕506面上。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置，這種投影儀型圖像顯示裝置除了能減少形成的像的色差之外，還可以得到與上述實施方式同樣的優(yōu)點。
另外，還可以分別獨立地對紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331等進行模制，而不像上述那樣將紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331模制成一體，獨立地模制后將其規(guī)則地排列，將形成各像素的發(fā)光裝置311，321，331作為各自的像素制成圖像顯示裝置。
另外，例如將紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331等發(fā)光裝置規(guī)則地排列，合并全部的光形成白色的光源，還可以以通過液晶等控制透射率的機構(gòu)和紅色以及非紅色的濾色器來控制圖像的裝置的形式構(gòu)成圖像顯示裝置。
另外，例如將紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331作為各自的光源，可以以通過液晶面板或鏡面偏向型光調(diào)制器(商標(biāo)名デジタルマイクロミラ—デバイス)來形成、投影各個顏色的圖像從而顯示圖像的裝置的形式構(gòu)成圖像顯示裝置。
另外，還可以以通過矩陣排列的各色的發(fā)光裝置311，321，331來彩色顯示文字信息的裝置的形式構(gòu)成圖像顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置，這些各種形式的圖像顯示裝置除了可以減少形成的像的色差之外，還可得到與上述方式同樣的優(yōu)點。
另外，上述實施方式等說明的部件可以任意地組合使用。
另外，可以將紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331等的各框312，322，332與適當(dāng)?shù)幕?01，501一體化。
另外，上述的紅色像素301、綠色像素302和藍(lán)色像素303還可以各自獨立地具有紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331以外的部件。
另外，上述的紅色發(fā)光裝置311、綠色發(fā)光裝置321和藍(lán)色發(fā)光裝置331等可以是反射型的發(fā)光裝置，例如采取激發(fā)光在框312，322，332表面等發(fā)生反射后發(fā)射到外部的構(gòu)成。
另外，在不明顯損害本發(fā)明的圖像顯示裝置的效果的前提下，還可組合上述沒有說明的部件和結(jié)構(gòu)等實施本發(fā)明。
[V.上述的圖像顯示裝置的應(yīng)用例的說明] 關(guān)注熒光體的溫度依賴性的情況下，應(yīng)用上述的圖像顯示裝置還可實現(xiàn)下述實施方式的圖像顯示裝置。
本應(yīng)用例的圖像顯示裝置是具有下述特征的圖像顯示裝置，其具有光源和熒光體部，所述光源發(fā)出通常在370nm以上、優(yōu)選在380nm以上、更優(yōu)選在390nm以上且通常在700nm以下、優(yōu)選在500nm以下、更優(yōu)選在480nm以下的波長范圍具有發(fā)光峰的光，所述熒光體部含有吸收從該光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出可見光的熒光體等波長轉(zhuǎn)換材料，并且所述波長轉(zhuǎn)換材料在150℃的輝度維持率為70％以上。
近年來，液晶顯示裝置和等離子體顯示裝置等平面型顯示裝置得到快速普及。與以往的CRT(冷陰極管)顯示器相比，平面型顯示裝置具有厚度薄、質(zhì)量輕的特征，特別是在大型顯示裝置的領(lǐng)域中，大多的圖像顯示裝置是平面型。其中，液晶顯示裝置較為普遍。
另外，中型顯示裝置的領(lǐng)域中，平面型也得到了快速的普及，平面型中，液晶顯示裝置特別廣泛地得到普及。
但是，現(xiàn)有的液晶顯示裝置限制背光的通過角，所以通過的光的可見角受到了很大的限制，因可見角的原因產(chǎn)生了可見角問題即黑白對比度的下降或反轉(zhuǎn)。為了解決可見角的問題，例如提出了使分開的像素帶有不同的電壓-透射率特性的像素分割法、使用光學(xué)補償板的方法等。但是，這些方法會導(dǎo)致制造成本和部件成本的增大，妨礙液晶顯示裝置的普及。
另外，為了彩色化，現(xiàn)有的圖像顯示裝置中，使用在紅-綠-藍(lán)等各像素排列有濾色器的微型濾色器。但是，微型濾色器的價格高，所以其也妨礙液晶顯示裝置的普及。
另一方面，以CRT顯示器、等離子體顯示裝置和電致發(fā)光顯示器等為代表的自發(fā)光型顯示裝置不存在液晶顯示裝置中出現(xiàn)的這種可見角的問題。但是，CRT顯示器又重又大，所以需要大的設(shè)置場所。另外，等離子體顯示裝置的驅(qū)動需要使用高電壓，所以需要特殊的電路，因而等離子體顯示裝置的價格高。并且，等離子體顯示裝置因為產(chǎn)生等離子體，所以不能將各像素的尺寸制得太小，特別是對于中型尺寸的圖像顯示裝置難以高精細(xì)化。另外，電致發(fā)光顯示器在耐環(huán)境特性和壽命方面存在問題。特別是對于環(huán)境特性，需要通常在70℃～80℃也可工作的顯示器。
因此，提出了一種熒光自發(fā)光型液晶顯示裝置，其中，利用使用了壽命和耐久性優(yōu)異的液晶的電光學(xué)元件調(diào)整透射光量，從而調(diào)整輝度，同時以對應(yīng)各像素的形狀設(shè)置3原色的熒光體部，使用在380nm～420nm的波長區(qū)域具有主發(fā)光區(qū)域的背光激發(fā)熒光體部內(nèi)的熒光體，使之發(fā)光(特開平8-62602號公報、特開2004-348096號公報)。
但是，使用特開平8-62602號公報和特開2004-348096號公報記載的這種熒光體的情況下，由于紅色區(qū)域的發(fā)光強度特別弱，所以，圖像顯示裝置的色彩重現(xiàn)區(qū)域窄。并且用在380nm～420nm的波長區(qū)域具有主發(fā)光區(qū)域的近紫外光激發(fā)熒光體的情況下，熒光體部內(nèi)的樹脂發(fā)生光老化而帶有顏色。
與此相對，美國發(fā)明第6844903號說明書、特開平10-207395號公報和特開平8-63119號公報公開了一種技術(shù)，其中利用可見光代替特開平8-62602號公報和特開2004-348096號公報中那樣的近紫外光來進行熒光體的激發(fā)。
但是，像美國發(fā)明第6844903號說明書和特開平10-207395號公報那樣用可見光激發(fā)熒光體的情況下，所用的熒光體的發(fā)光輝度的溫度依賴性大，熒光體發(fā)出的光的顏色波動，其結(jié)果是，因溫度條件而使所顯示的圖像發(fā)出的顏色與要發(fā)出的顏色有偏差。
本應(yīng)用例可以解決上述課題，根據(jù)本應(yīng)用例，能夠?qū)崿F(xiàn)使用發(fā)光輝度的溫度依賴性得到了降低的熒光體的圖像顯示裝置。
下面，對本應(yīng)用例的圖像顯示裝置進行詳細(xì)說明。
本應(yīng)用例的圖像顯示裝置具有發(fā)出在390nm～700nm的波長范圍具有發(fā)光峰的光的光源。另外，本應(yīng)用例的圖像顯示裝置具有熒光體部，該熒光體部具有150℃時的輝度維持率為70％以上的熒光體(為了方便起見，以下稱作“輝度維持熒光體”)作為吸收從光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出可見光的熒光體。另外，熒光體(包括輝度維持熒光體)是波長轉(zhuǎn)換材料。
[V-1.輝度維持熒光體] 對輝度維持熒光體沒有限制，以150℃時的輝度維持率即相同強度的激發(fā)光激發(fā)的情況下，如果熒光體150℃時的發(fā)光輝度與常溫(25℃)時的發(fā)光輝度的強度的比例通常為70％以上，優(yōu)選為75％以上，更優(yōu)選為80％以上，則只要能發(fā)出可見光，可以使用任意的熒光體。
另外，輝度維持熒光體可以單獨使用一種，也可以合用兩種以上。進而，合用兩種以上的輝度維持熒光體的情況下，各輝度維持熒光體可被含在同一熒光體部，也可以分別被含在不同的熒光部。
作為輝度維持熒光體，例如可以使用上述本發(fā)明的第一發(fā)光裝置中使用的紅色系熒光體或綠色系熒光體，但不限于此。另外，作為上述的輝度維持熒光體，可以適當(dāng)使用例如CaAlSiN3:Eu或Ca3Sc2Si3O12:Ce。
[CaAlSiN3:Eu] 首先，對本應(yīng)用例的圖像顯示裝置中適合用作輝度維持熒光體的CaAlSiN3:Eu進行說明。
CaAlSiN3:Eu是發(fā)出紅色的熒光的熒光體。
CaAlSiN3:Eu的激發(fā)中可以使用的激發(fā)光的波長范圍為350nm～500nm。
另外，CaAlSiN3:Eu發(fā)出的熒光的發(fā)光峰的波長范圍為550nm～700nm。
另外，室溫(25℃)下，CaAlSiN3:Eu的內(nèi)部量子效率通常為50％以上。此處，內(nèi)部量子效率是以下式(iv)表示的參數(shù)。
內(nèi)部量子效率(％)＝ {(發(fā)光的全部光量子數(shù))/(吸收的全部光量子數(shù))}×100 (iv) 另外，CaAlSiN3:Eu的發(fā)光輝度的溫度依賴性低。具體地說，即使溫度條件發(fā)生變化，輝度也不易發(fā)生變化，并且，經(jīng)溫度變化后又返回到原來的溫度狀態(tài)的情況下，能夠以與經(jīng)歷溫度變化前同樣的輝度發(fā)光。例如，從常溫加熱到150℃的情況下，發(fā)光輝度的變化量小，并且加熱后再次冷卻到常溫的情況下，其發(fā)光輝度與加熱前相比也沒有下降。如果舉出具體的性質(zhì)的話，CaAlSiN3:Eu具有輝度維持熒光體應(yīng)具有的優(yōu)選的在150℃下的輝度維持率。所以，CaAlSiN3:Eu適合用于本應(yīng)用例的圖像顯示裝置。
[Ca3Sc2Si3O12:Ce] 下面，對本應(yīng)用例的圖像顯示裝置中適合作為輝度維持熒光體的Ca3Sc2Si3O12:Ce進行說明。
Ca3Sc2Si3O12:Ce是發(fā)出綠色的熒光的熒光體。
Ca3Sc2Si3O12:Ce的激發(fā)中可以使用的激發(fā)光的波長范圍為350nm～500nm。
另外，Ca3Sc2Si3O12:Ce發(fā)出的熒光的發(fā)光峰的波長范圍為470nm～550nm。
再者，室溫(25℃)下，Ca3Sc2Si3O12:Ce的內(nèi)部量子效率通常為60％以上。
該Ca3Sc2Si3O12:Ce的發(fā)光輝度的溫度依賴性低。詳細(xì)來說，即使溫度條件發(fā)生變化，輝度也不易發(fā)生變化，并且，經(jīng)溫度變化后又返回到原來的溫度狀態(tài)的情況下，能夠以與經(jīng)歷溫度變化前同樣的輝度發(fā)光。例如，與CaAlSiN3:Eu同樣，從常溫加熱到150℃的情況下，發(fā)光輝度的變化量小，并且加熱后再次冷卻到常溫的情況下，其發(fā)光輝度與加熱前相比也沒有下降。如果舉出具體的性質(zhì)的話，Ca3Sc2Si3O12:Ce具有輝度維持熒光體應(yīng)具有的優(yōu)選的在150℃下的輝度維持率。所以，Ca3Sc2Si3O12:Ce也適合用于本應(yīng)用例的圖像顯示裝置。
[V-2.實施方式] 以下，舉出實施方式對本應(yīng)用例進行詳細(xì)地說明，但本應(yīng)用例不限于下述的實施方式。
[V-2-1.第一實施方式] 圖16是示意說明作為本應(yīng)用例的第一實施方式的圖像顯示裝置的要部的分解截面圖。例如，圖16所示的圖像顯示裝置是觀察者從圖中右側(cè)觀察圖像顯示裝置顯示的圖像時的圖像顯示裝置。
如圖16所示，本實施方式的圖像顯示裝置601具有光源602、含有吸收從光源602發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出可見光的熒光體的熒光體部(第一熒光體部)603R和熒光體部(第二熒光體部)603G、使光源602發(fā)出的光透射到前方的光透射部603B。
下面對各部件進行說明。
[V-2-1-1.框] 框604是基部，用于保持構(gòu)成圖像顯示裝置601的光源602等部件，其形狀是任意的。
另外，框604的材質(zhì)也是任意的，例如可以根據(jù)用途適當(dāng)使用金屬、合金、玻璃、碳等無機材料；合成樹脂等有機材料等。
但是，從有效利用從光源602發(fā)出的光來改善圖像顯示裝置601的發(fā)光效率的角度出發(fā)，優(yōu)選提高光源602發(fā)出的光照射到的框604的面對照射到的光的反射率。所以，至少光照射到的面由反射率高的材料形成。作為其具體例子，可以舉出使用含有玻璃纖維、氧化鋁粉、二氧化鈦粉等高反射率的物質(zhì)的材料(注射成型用樹脂等)形成框604的全部或框604的表面。
另外，提高框604的表面的反射率的具體方法是任意的，除了上述那樣選擇框604自身的材料之外，還可以通過用例如銀、鉑、鋁等高反射率的金屬和/或合金進行鍍覆或蒸鍍處理來提高對光的反射率。
另外，提高反射率的部分可以是框604的全部，也可以是其一部分，通常優(yōu)選提高從光源602發(fā)出的光照射到的部分的全部表面的反射率。
另外，通常在框604設(shè)置對光源602供電的電極和端子等。此時，將電極和/或端子與光源602連接的方法是任意的，例如可以通過引線連接法將光源602與電極和/或端子連接，從而進行供電。對所用的連接線沒有限制，其材料和大小等是任意的。例如作為連接線的材料，可以使用金、鋁等金屬，另外，其粗細(xì)通常可以控制在20μm～40μm，但連接線不限于此。
另外，作為向光源602供電的其他方法，可以舉出通過使用凸點的倒裝芯片實裝來向光源602供電的方法。
再者，向光源602供電的情況下，可以使用焊料。這是因為，焊料具有優(yōu)異的散熱性，所以以散熱性重要的大電流型發(fā)光二極管(即“LED”)或激光二極管(即“LD”)等作為光源602使用的情況下，使用焊料可以提高圖像顯示裝置601的散熱性。焊料的種類是任意的，例如可以使用AuSn、AgSn等。
另外，除了連接電極或端子用于供電的路徑中之外，焊料還可以用來簡單地將光源602設(shè)置于框604。
另外，通過焊料以外的物質(zhì)將光源602安裝于框604的情況下，可以使用例如環(huán)氧樹脂、酰亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等粘結(jié)劑。這種情況下，通過使用在粘結(jié)劑中混合銀粒子、碳粒子等導(dǎo)電性填料而形成膏狀的物質(zhì)可以像使用焊料時那樣，能夠?qū)崿F(xiàn)通過對粘結(jié)劑通電來向光源602供電。另外，混合這些導(dǎo)電性填料還能提高散熱性，所以是優(yōu)選的。
本實施方式中，使用表面的反射率高的平板狀框604，其表面設(shè)有向光源602供電的端子(省略圖示)。
另外，由電源(省略圖示)向該端子供電。
[V-2-1-2.光源] 光源602發(fā)出激發(fā)熒光體部603R，603G含有的熒光體的激發(fā)光。另外，本實施方式中，光源602發(fā)出的光經(jīng)光透射部603B發(fā)射到圖像顯示裝置601的外部，以使圖像顯示裝置601的觀察者能夠看到。即，從光源602發(fā)出的光就是像素發(fā)出的光本身。
光源602發(fā)出的光只要是在能夠激發(fā)熒光體CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce的可見光區(qū)域具有發(fā)光波長的光即可。
具體地說，光源602發(fā)出的光通常在390nm以上、優(yōu)選為440nm以上、并且通常為700nm以下、優(yōu)選為500nm以下的波長范圍具有發(fā)光峰。這是因為，小于該范圍的下限時，使用液晶光柵作為圖像顯示裝置601的情況下，光源602發(fā)出的光(此時為紫外線)有可能破壞液晶物質(zhì)本身。另一方面，波長超出上述范圍的上限時，熒光體的發(fā)光效率降低，有可能引起像素的輝度下降，或色彩重現(xiàn)范圍變窄，所以不是優(yōu)選的。
另外，光源602具有兩個以上發(fā)光峰的情況下，只要在上述的范圍具有至少一個峰即可。即在上述波長的范圍中，具有能夠激發(fā)CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce中的至少之一的熒光體的峰即可。
光源602可以使用在電能的作用下發(fā)出用于激發(fā)熒光體部603R，603G中含有的熒光體的上述的波長范圍的光的任意元件。作為光源602的例子，可以舉出例如鹵燈、汞燈、氫放電管、氖燈、氙燈、低壓鈉燈、熒光燈(冷陰極管或熱陰極管等)等燈；無機半導(dǎo)體LED等LED；有機EL元件等電致發(fā)光光源等。其中，通常優(yōu)選LED和熒光燈。
特別是利用由水銀的低壓放電產(chǎn)生的紫外光來使熒光體發(fā)光的熒光燈，通過選擇熒光體，能得到各種的波長光譜，所以自由度大，耗電較少，并且體積小，所以這種熒光燈是特別優(yōu)選的。另外，熒光燈可以使用以往使用的冷陰極管、熱陰極管，使用白色光時，會在藍(lán)、綠、紅色的發(fā)光區(qū)域混入其他色光，所以優(yōu)選使用濾色器等僅取出白色光中的藍(lán)色區(qū)域。其中特別優(yōu)選的是使用僅涂布藍(lán)色熒光體的熒光燈，這樣對降低耗電是有效的。
另一方面，LED方面，由于高輝度的藍(lán)色或白色的無機半導(dǎo)體LED最近也能夠獲得了，所以，也可以使用這些光源。特別是藍(lán)色發(fā)光無機半導(dǎo)體LED，由于其能夠選擇性放出本應(yīng)用例中理想的波長區(qū)域的光，所以適于使用藍(lán)色發(fā)光無機半導(dǎo)體LED。
另外，LED或熒光燈等光源602優(yōu)選配置成陣列狀。即，光源602優(yōu)選整體上排列成行和列，并且各自能夠單個地指定能夠在其上形成圖像的區(qū)域。由此，能夠?qū)晒怏w部603R，603G和光透射部603B配置成陣列狀，能夠形成適合圖像顯示裝置601的全彩色圖像。
另外，從光源602向熒光體部603R，603G或光透射部603B照射光的情況下，還可以將光直接入射到熒光體部603R，603G或光透射部603B，并且還可以設(shè)置反射板，先發(fā)射后，再入射到熒光體部603R，603G或光透射部603B。另外，使用具有高反射率的框604，并在光源602的背面(與觀察者相反的一側(cè))設(shè)置反射板，這樣能夠提高光源602發(fā)出的光的利用效率。
另外，對光源602的尺寸沒有限制。
另外，將光源602設(shè)置于框604時，對其設(shè)置方法沒有限制，可以使用公知的任意方法。所以，如上所述，例如可以使用焊料等將光源602設(shè)置于框604。
本實施方式中，將作為光源602的發(fā)藍(lán)色的光的LED(發(fā)光元件)設(shè)置于每個熒光體部603R，603G和光透射部603B，利用從該光源602發(fā)出的光，激發(fā)熒光體部603R，603G內(nèi)含有的CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce等熒光體。另外，光源602發(fā)出的光的一部分透過光透射部603B，被觀察者作為藍(lán)色的像素的光看到。另外，向光源602供電時，使用相互連接的電路和連接線等，通過將框604上的端子與光源602的電極電連接來進行供電。其中，對應(yīng)要顯示的圖像，通過未圖示的控制部，控制供給到各光源602中每一個光源的電力大小。
[V-2-1-3.熒光體部和光透射部] 熒光體部603R，603G是含有熒光體的部分，所述熒光體吸收光源602發(fā)出的激發(fā)光轉(zhuǎn)而發(fā)出用于形成圖像顯示裝置601顯示的圖像的可見光。本應(yīng)用例中，熒光體部603R，603G中至少之一含有輝度維持熒光體(例如CaAlSiN3:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce)中的至少任意一種作為熒光體。另外，熒光體部603R，603G通常被一個一個地對應(yīng)像素設(shè)置，實現(xiàn)圖像顯示裝置601的像素產(chǎn)生光而發(fā)出。
另外，與熒光體部603R，603G同樣，光透射部603B要設(shè)置在每個像素，其是為了將光源602的光用作像素的光的一部分而使其向前方透射的部分。除了不含熒光體之外，通常，光透射部603B與熒光體部603R，603G同樣地設(shè)置。
所以，本實施方式中，觀察者看到該熒光體部603R，603G發(fā)出的熒光和經(jīng)過光透射部603B后放出的光源602發(fā)出的光，從而識別到圖像。
(i.熒光體部) 本實施方式中，熒光體部603R以對應(yīng)紅色的像素發(fā)出紅色的熒光的方式形成，其含有CaAlSiN3:Eu作為輝度維持熒光體。
另一方面，熒光體部603G以對應(yīng)綠色的像素發(fā)出綠色的熒光的方式形成，其含有Ca3Sc2Si3O12:Ce作為輝度維持熒光體。
通過使熒光部含有這些發(fā)光輝度的溫度依賴性低的熒光體CaAlSiN3:Eu和/或Ca3Sc2Si3O12:Ce，能夠抑制圖像顯示裝置601自身的溫度依賴性，防止不同溫度條件下顯示的圖像的顏色與目的顏色出現(xiàn)偏差。
另外，還可以合用上述CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce等輝度維持熒光體以外的熒光體，并使熒光體部603R，603G適當(dāng)含有這些合用的熒光體(為了方便起見，以下稱作“合用熒光體”)。
對合用熒光體沒有限制，在不明顯損害本應(yīng)用例的效果的前提下，其是任意的。根據(jù)其用途，合用熒光體的發(fā)光色有適當(dāng)?shù)念伾?，并不限于特定的顏色，例如制作全彩色顯示器的情況下，優(yōu)選使用色純度高的藍(lán)、綠、紅色發(fā)光體。其適當(dāng)顏色的表現(xiàn)方法不止一個方法，簡單的是使用發(fā)光的發(fā)光峰值波長或CIE色度坐標(biāo)等。另外，光波長轉(zhuǎn)換機構(gòu)是單色顯示或多彩色顯示時，優(yōu)選含有發(fā)出紫、藍(lán)紫、黃綠、黃色、橙色的熒光體。另外，合用合用熒光體，而將兩種以上熒光體混合用于熒光體部603R，603G時，能進行色純度高的發(fā)光，或者進行中間色或白色的發(fā)光。
對合用熒光體的發(fā)光的發(fā)光峰值波長而言，例如，舉出發(fā)出紅色的熒光的合用熒光體發(fā)出的熒光的具體波長范圍的話，發(fā)光峰值波長通常為370nm以上，優(yōu)選為380nm以上，并且通常為500nm以下，優(yōu)選為480nm以下。
另外，例如舉出發(fā)出綠色的熒光的合用熒光體發(fā)出的熒光的具體波長范圍的話，發(fā)光峰值波長通常為490nm以上，優(yōu)選為500nm以上，并且通常為570nm以下，優(yōu)選為550nm以下。
再者，例如舉出發(fā)出藍(lán)色熒光的合用熒光體發(fā)出的熒光的具體波長范圍的話，發(fā)光峰值波長通常為420nm以上，優(yōu)選為440nm以上，并且通常為480nm以下，優(yōu)選為470nm以下。
并且，對合用熒光體的組成沒有特別限制，但是優(yōu)選在作為結(jié)晶母體的以Y2O3、Zn2SiO4等為代表的金屬氧化物、以Ca5(PO4)3Cl等為代表的磷酸鹽和以ZnS、SrS、CaS等為代表的硫化物中組合有Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等稀土金屬的離子或Ag、Al、Mn、Sb等金屬的離子作為賦活劑或共賦活劑。
作為結(jié)晶母體的優(yōu)選的例子，可以舉出例如ZnS、Y2O2S、(Y，Gd)3Al5O12、YAlO3、BaAl2Si2O8、Y3Al5O12、Y2SiO5、Zn2SiO4、Y2O3、BaMgAl10O17、BaAl12O19、(Ba，Sr，Mg)O·αAl2O3、(Y，Gd)BO3、Y2O3、(Zn，Cd)S、SrGa2S4、SrS、SnO2、Ca10(PO4)6(F，Cl)2、(Ba，Sr)(Mg，Mn)Al10O17、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2、(La，Ce)PO4、CeMgAl11O19、GdMgB5O10、Sr2P2O7、Sr4Al14O25、(Ba，Sr，Ca)(Mg，Zn，Mn)Al10O17等。
其中，上述的結(jié)晶母體以及賦活劑或共賦活劑在元素組成方面沒有特別限制，其中的元素可以用其同族元素替換一部分，并且優(yōu)選得到的熒光體吸收從光源602發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出可見光。下面舉出可以使用的合用熒光體的例子。但是，本實施方式的圖像顯示裝置601使用的熒光體并不限于以下所示的例子。
·紅色的合用熒光體 本實施方式中，作為可以使用的能發(fā)紅色光的合用紅色熒光體，可以舉出例如以(Mg，Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu表示的銪賦活堿土類氮化硅系熒光體，其由具有紅色斷裂面的斷裂粒子構(gòu)成，進行紅色區(qū)域的發(fā)光；以(Y，La，Gd，Lu)2O2S:Eu表示的銪賦活稀土類氧硫化物(氧硫化物，オキシカルユゲナイト)系熒光體，其由作為規(guī)整的結(jié)晶成長形狀的具有大致球狀的成長粒子構(gòu)成，進行紅色區(qū)域的發(fā)光；等。
另外，特開2004-300247號公報記載的熒光體在本實施方式中也可以用作合用熒光體，其是含有選自由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W和Mo組成的組的至少一種元素的氧氮化物和/或氧硫化物的熒光體，并且該熒光體含有的氧氮化物具有部分或全部Al元素被Ga元素取代的α賽隆結(jié)構(gòu)。另外，這些是含有氧氮化物和/或氧硫化物的熒光體。
此外，作為紅色的合用熒光體，還可以使用Y2O2S:Eu3+、(BaMg)2SiO4:Eu3+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、(Y，Gd)3Al5O12:Ce3+、(Ca，Sr)2Si5N8:Eu、CaSiN2:Eu、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu，Mn、(Ba3Mg)Si2O8:Eu，Mn等。
·綠色的合用熒光體 作為本實施方式中可以使用的能發(fā)綠色光的合用熒光體，可以舉出例如由具有斷裂面的斷裂粒子構(gòu)成并進行綠色區(qū)域的發(fā)光的以(Mg，Ca，Sr，Ba)Si2O2N2:Eu表示的銪賦活堿土類氧氮化硅系熒光體、由具有斷裂面的斷裂粒子構(gòu)成并進行綠色區(qū)域的發(fā)光的以(Ba，Ca，Sr)2SiO4:Eu表示的銪賦活堿土類硅酸鎂系熒光體等。
此外，作為綠色的合用熒光體，還可以使用BaMgAl10O17:Eu2+，Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al2Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+，Tb3+、Sr2P2O7-Sr2B2O5:Eu2+、(BaCaMg)10(PO4)6Cl:Eu2+、Sr2Si3O8-2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4，MgAl11O19:Ce3+，Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb3+、Y3Al5O12:Tb3+、La3Ga5SiO14:Tb3+、SrGa2S4:Eu2+，Tb3+，Sm2+、Y3(Al，Ga)5O12:Ce、SrSi2O2N2:Eu、BaMgAl10O17:Eu，Mn、SrAl2O4:Eu等。
另外，上述的合用熒光體可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
但是，基于確實得到本應(yīng)用例的效果的觀點，使用合用熒光體的情況下，也優(yōu)選輝度維持熒光體相對于全部熒光體的使用量的比例大，更優(yōu)選全部的熒光體是輝度維持熒光體。
再者，為了在來自外部環(huán)境的外力或水分等下保護熒光體，熒光體部603R，603G中通常使用粘合劑。具體地說，利用在粘合劑中分散有熒光體的成型體構(gòu)成熒光體部603R，603G。
對本實施方式中使用的粘合劑沒有限制，在不明顯損害本應(yīng)用例的效果的前提下，可以使用任意的粘合劑，但通常優(yōu)選使用無色透明的材料，從而使熒光和激發(fā)光充分透射。
另外，粘合劑可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
其中，通常優(yōu)選使用非芳香族環(huán)氧樹脂。這是因為非芳香族環(huán)氧樹脂的高耐光性和透明性優(yōu)異。特別優(yōu)選能夠?qū)o機氯含量控制為1ppm以下、有機氯含量控制為5ppm以下的非芳香族環(huán)氧樹脂。特別更優(yōu)選由蒸餾生成而完全不含氯成分的非芳香族環(huán)氧樹脂。本實施方式中，ppm表示基于重量的比例。
如果舉出優(yōu)選的非芳香族環(huán)氧樹脂的具體例子的話，可以舉出以3，4環(huán)氧環(huán)己基甲基-3′，4′環(huán)氧環(huán)己基羧酸酯為代表的脂環(huán)式環(huán)氧樹脂；以脂環(huán)式環(huán)氧樹脂為主體的由六氫鄰苯二甲酸二縮水甘油基酯、氫化雙酚A二縮水甘油醚等環(huán)己烷衍生物與表氯醇構(gòu)成的環(huán)氧樹脂；由雙酚A二縮水甘油醚構(gòu)成的液態(tài)或固態(tài)的環(huán)氧樹脂；三縮水甘油基異氰脲酸酯等含氮環(huán)氧樹脂等。
另外，使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑的情況下，可以適宜混合下述的固化劑、催化助劑、固化促進劑。
固化劑用于使非芳香族環(huán)氧樹脂固化。作為固化劑，可以舉出優(yōu)選的酸酐。由于粘合劑中的物質(zhì)要求耐光性，所以酸酐中優(yōu)選非芳香族的、化學(xué)上不具有碳碳雙鍵的多元羧酸的酸酐。具體地說，可以舉出六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、三烷基四氫鄰苯二甲酸酐、氫化甲基降冰片烯二酸酐等。其中，由于固化反應(yīng)性和耐濕性的平衡好，因而優(yōu)選甲基六氫鄰苯二甲酸酐。
另外，固化劑可以單獨使用一種，也可以以任意組合和比例使用兩種以上。
另外，對固化劑的用量沒有限制，相對非芳香族環(huán)氧樹脂為100重量份，固化劑的用量通常為50重量份以上，優(yōu)選為80重量份以上，并且通常為150重量份以下，優(yōu)選為130重量份以下。
另外，催化助劑用于賦予非芳香族環(huán)氧樹脂的固化物(包括熒光體部603R，603G和光透射部603B。下同)可撓性，提高其剝離粘結(jié)力。催化助劑中，醇-多元醇類還可發(fā)揮固化促進劑的相溶化劑的功能，所以是優(yōu)選的催化助劑。由于粘合劑中的物質(zhì)要求耐光性，所以醇-多元醇類中，優(yōu)選使用非芳香族的、在化學(xué)結(jié)構(gòu)上不具有碳碳雙鍵的碳原子數(shù)為2～12的直鏈型、支鏈型、脂環(huán)型、含醚基型中任意一種的醇-多元醇類。具體地說，可以舉出丙醇、異丙醇、甲基環(huán)己醇、乙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、乙二醇單甲醚等。其中，優(yōu)選乙二醇等低分子量二醇。
另外，催化助劑可以單獨使用一種，也可以以任意組合和比例使用兩種以上。
另外，如上所述，醇-多元醇類還可以發(fā)揮固化促進劑的相容化劑的功能，所以受固化促進劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和添加量的影響。
另外，對催化助劑的用量沒有限制，但是，相對非芳香族環(huán)氧樹脂為100重量份，催化助劑的用量通常為1重量份以上，優(yōu)選為5重量份以上，并且通常為30重量份以下，優(yōu)選為15重量份以下。
另外，固化促進劑用于促進非芳香族環(huán)氧樹脂的固化。作為固化促進劑，可以舉出例如 〔1〕叔胺類或咪唑類和/或它們的有機羧酸鹽、 〔2〕膦類和/或其季鹽、 〔3〕有機羧酸金屬鹽、 〔4〕金屬-有機螯合物、 〔5〕芳香族锍鹽等。
此外，固化促進劑可以單獨使用一種，也可以以任意組合和比例使用兩種以上。
下面，對上述舉出的固化促進劑分別進行說明。
〔1〕叔胺類或咪唑類和/或它們的有機羧酸鹽 作為叔胺類或咪唑類和/或它們的有機羧酸鹽，可以舉出例如2，4，6-三(二氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑、1，8-二氮雜雙環(huán)(5，4，0)十一碳烯-7(為了方便起見，以下稱作“DBU”)和其辛酸鹽等。其中，由于能提高非芳香族環(huán)氧樹脂的固化物的透光性而優(yōu)選DBU辛酸鹽。
另外，使用叔胺類或咪唑類和/或它們的有機羧酸鹽作為固化促進劑的情況下，對固化促進劑的用量沒有限制，從圖像顯示裝置601的耐濕特性的角度出發(fā)，相對于非芳香族環(huán)氧樹脂為100重量份，固化促進劑的用量通常為0.01重量份以上，優(yōu)選為0.1重量份以上，并且通常為1重量份以下，優(yōu)選為0.5重量份以下。
〔2〕膦類和/或其季鹽 作為膦類和/或其季鹽，可以舉出例如三苯基膦、三丁基膦、芐基三苯基溴化鏻、芐基三丁基溴化鏻等。其中，因為能提高非芳香族環(huán)氧樹脂的固化物的透光性而優(yōu)選芐基三苯基溴化鏻。
另外，使用膦類和/或其季鹽作為固化促進劑的情況下，對固化促進劑的用量沒有限制，從圖像顯示裝置1的耐濕特性的角度出發(fā)，相對于非芳香族環(huán)氧樹脂為100重量份，固化促進劑通常為0.01重量份以上，優(yōu)選為0.1重量份以上，并且通常為1重量份以下，優(yōu)選為0.5重量份以下。
〔3〕有機羧酸金屬鹽 作為有機羧酸金屬鹽，例如可以舉出不具有耐光性差的碳碳雙鍵的辛酸鋅、月桂酸鋅、硬脂酸鋅、辛酸錫等。另外，有機羧酸金屬鹽在非芳香族環(huán)氧樹脂中的溶解性相對于有機羧酸成分的碳原子數(shù)的增加成比例地下降。但是，辛酸鋅在添加量方面范圍最大，并且其是液態(tài)，所以分散溶解不需要時間。因此，從固化性的角度出發(fā)，有機羧酸金屬鹽中特別優(yōu)選辛酸鋅。
另外，使用有機羧酸金屬鹽作為固化促進劑的情況下，對固化促進劑的用量沒有限制，從提高非芳香族環(huán)氧樹脂的固化物的透光性的角度出發(fā)，相對于非芳香族環(huán)氧樹脂為100重量份，固化促進劑的用量通常為1重量份以上，并且通常為10重量份以下，優(yōu)選為5重量份以下。
〔4〕金屬-有機螯合物 作為金屬-有機螯合物，可以舉出不影響透明性的鋅與β-二酮構(gòu)成的乙酰丙酮絡(luò)鋅、苯甲酰丙酮絡(luò)鋅、二苯甲酰甲烷絡(luò)鋅、乙酰乙酸乙酯絡(luò)鋅等。其中，使用鋅螯合物的情況下，能夠賦予非芳香族環(huán)氧樹脂優(yōu)異的耐光性/耐熱性。另外，鋅螯合物具有選擇性地且溫和地促進非芳香族環(huán)氧樹脂固化的作用，所以即使以脂環(huán)式環(huán)氧樹脂這樣的低分子量單體為主體，也能實現(xiàn)低應(yīng)力粘結(jié)。
另外，鋅螯合物中，從容易處理的程度等方面出發(fā)，優(yōu)選以乙酰丙酮為螯合劑成分的雙(乙酰丙酮)水合鋅(2)[Zn(C5H7O2)2(H2O)]。
另外，使用金屬-有機螯合物作為固化促進劑的情況下，對固化促進劑的用量沒有限制，從在非芳香族環(huán)氧樹脂中的溶解性的角度出發(fā)，相對于非芳香族環(huán)氧樹脂為100重量份，固化促進劑的用量通常為1重量份以上，并且通常為10重量份以下，優(yōu)選為5重量份以下。
〔5〕芳香族锍鹽 芳香族锍鹽通常在非芳香族環(huán)氧樹脂中不含作為固化劑的酸酐的非芳香族環(huán)氧樹脂單一組成時使用。
另外，使用芳香族锍鹽的情況下，芳香族锍鹽在熱和/或360nm以下的紫外光作用下分解，產(chǎn)生陽離子，能夠得到非芳香族環(huán)氧樹脂陽離子聚合固化物。該得到的固化物以醚交聯(lián)，所以無論是物理上還是化學(xué)上均比經(jīng)固化劑固化得到的固化物更穩(wěn)定。
作為芳香族锍鹽，可以舉出例如三苯基锍六氟銻鹽、三苯基锍六氟磷鹽等。其中，三苯基锍六氟銻鹽因固化速度快且添加少量即可進行充分固化而優(yōu)選。
另外，使用芳香族锍鹽作為固化促進劑的情況下，對固化促進劑的用量沒有限制，從防止因連鎖聚合發(fā)熱導(dǎo)致非芳香族環(huán)氧樹脂的固化物變色的角度出發(fā)，相對于非芳香族環(huán)氧樹脂為100重量份，固化促進劑通常為0.01重量份以上，優(yōu)選為0.05重量份以上，并且通常為0.5重量份以下，優(yōu)選為0.3重量份以下。
另外，還可以使用上述的非芳香族環(huán)氧樹脂以外的粘合劑。作為粘合劑，可以舉出以例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素聚苯乙烯、苯乙烯-馬來酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚氯乙烯、纖維素乙酸丁酸酯、纖維素丙酸酯、聚α-萘基甲基丙烯酸酯、聚乙烯基萘、聚甲基丙烯酸正丁酯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚甲基丙烯酸環(huán)己酯、聚(4-甲基戊烯)、環(huán)氧、聚砜、聚醚酮、聚丙烯酸酯、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、環(huán)烯烴聚合物、聚硅氧烷、苯并環(huán)丁烷聚合物、水玻璃、氧化硅、二氧化鈦、環(huán)氧樹脂等為成分的物質(zhì)。
另外，熒光體部603R，603G中，粘合劑在熒光體部603R，603G內(nèi)所占的比例在不明顯損害本應(yīng)用例的效果的前提下是任意的，但通常為5重量％以上，優(yōu)選為10重量％以上，并且通常為95重量％以下，優(yōu)選為90重量％以下。
另外，與此相關(guān)的是，熒光體部603R，603G中，熒光體(即CaAlSiN3:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce、合用熒光體等)與粘合劑的比例在不明顯損害本應(yīng)用例的效果的前提下也是任意的，但粘合劑相對于熒光體和粘合劑的總重量的比例通常為5重量％以上，優(yōu)選為10重量％以上，并且通常為95重量％以下，優(yōu)選為90重量％以下。粘合劑的比例小于該范圍的下限時，輝度有可能下降，粘合劑的比例大于上限時，熒光體部603R，603G變脆，有可能不能保證機械強度。另外，在一個熒光體部使用兩種以上熒光體的情況下，優(yōu)選所用的熒光體的總量在上述范圍內(nèi)。
另外，熒光體部603R，603G還可以含有粘合劑和熒光體以外的添加劑。作為添加劑，除了上述的固化劑、催化助劑、固化促進劑之外，還可以含有例如擴散劑以進一步增加可視角。作為具體的擴散劑，可以舉出鈦酸鋇、二氧化鈦、氧化鋁、氧化硅等。另外，例如基于截止所需以外的波長的目的，還可以含有有機和/或無機的著色染料和/或著色顏料作為添加材料。另外，這些添加劑分別可以單獨使用一種，也可以以任意的組合和比例合用兩種以上。
另外，熒光體部603R，603G可以用公知的任意方法進行制作。例如，可以將含有粘合劑、熒光體和溶劑的混合物(涂布液)通過絲網(wǎng)印刷法以與像素對應(yīng)的間隔在透明基板631上形成鑲嵌狀、陣列狀或條紋狀，從而制作熒光體部603R，603G。
另外，各熒光體部603R，603G之間，還可形成黑矩陣層632以吸收外部光。黑矩陣層632可在玻璃等透明基板631上利用感光性樹脂的感光原理通過制作由炭黑形成的光吸收膜的步驟來形成，也可以將含有樹脂、炭黑和溶劑的混合物以絲網(wǎng)印刷法疊層在其上來形成。
另外，熒光體部603R，603G的形狀是任意的。例如，圖像顯示裝置601制成多彩色顯示的情況下，結(jié)合像素形狀，在熒光體部603R，603G等的發(fā)光區(qū)域配置發(fā)出規(guī)定顏色的光的熒光體，作為該熒光體部603R，603G的形狀，可以舉出信息顯示所必須的片段形狀、矩陣形狀，矩陣形狀中，其優(yōu)選的形式可以舉出條紋結(jié)構(gòu)、δ結(jié)構(gòu)等。另外，單色顯示的情況下，除了上述的形狀之外，還可以均勻地涂布熒光體形成熒光體部603R，603G。
另外，熒光體部603R，603G的尺寸也是任意的。例如在不明顯損害本應(yīng)用例的效果的前提下，其厚度是任意的，但通常控制在1cm以下時，能夠很好地進行使用。另外，對于要求薄、輕的平板顯示器，更優(yōu)選控制在2mm以下的厚度。若考慮與發(fā)光光線的出射率的平衡，其厚度通常為1μm以上，優(yōu)選為5μm以上，更優(yōu)選為10μm以上，并且通常為1000μm以下，優(yōu)選為500μm以下，更優(yōu)選為200μm以下。
(ii.光透射部) 本實施方式中，光透射部603B是對應(yīng)藍(lán)色的像素能使從光源602發(fā)出的光向前方透射的部件。由此，從圖像顯示裝置601的光源602發(fā)出藍(lán)色光的可見光，所以該光源602發(fā)出的可見光被用作像素發(fā)出的光。
對光透射部603B的構(gòu)成沒有限制，其構(gòu)成是任意的，通常，除了不含熒光體之外，其與熒光體部603R，603G同樣構(gòu)成。因此，光透射部603B不必含有發(fā)出與對應(yīng)該可見光的光相同顏色的熒光的熒光體。
即從光源602發(fā)出的可見光發(fā)射到圖像顯示裝置601的外部時，不必在全部的像素使用熒光。但是，為了有效地將光源602發(fā)出的可見光放出或散射到外部，或者截止所需以外的波長的光，優(yōu)選使光源602發(fā)出的可見光透射過粘合劑中含有添加劑而成的光透射部603B。
另外，光透射部603B還可以含有用于調(diào)整顏色的染料、顏料。
本實施方式中，紅色熒光部603R使用輝度維持熒光體CaAlSiN3:Eu作為紅色熒光體，使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑，將該紅色熒光體分散于粘合劑中后形成在透明基板631上。另外，對應(yīng)紅色的像素，設(shè)置多個熒光體部603R。
另外，本實施方式中，綠色熒光部603G使用輝度維持熒光體Ca3Sc2Si3O12:Ce作為綠色熒光體，使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑，將該綠色熒光體分散于粘合劑中后形成在透明基板631上，并且對應(yīng)綠色的像素，設(shè)置多個這樣的熒光體部603G。
另外，本實施方式中，使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑，以將擴散劑分散于粘合劑中的形式形成光透射部603B，并且對應(yīng)藍(lán)色的像素，在透明基板631上設(shè)置多個這樣的光透射部603B。
另外，設(shè)有該熒光體部603R，603G和光透射部603B的透明基板631被設(shè)置在與光源602對置的位置。由此，熒光體部603R受到從光源602發(fā)出的光后發(fā)出紅色光，熒光體部603G受到從光源602發(fā)出的光后發(fā)出綠色光，光透射部603B將光源602發(fā)出的藍(lán)色光用擴散劑進行擴散并同時使其向前方透射。另外，各熒光體部603R，603G和光透射部603B之間分別通過黑矩陣層632隔開。
[V-2-1-4.作用] 本實施方式的圖像顯示裝置601是如上述那樣構(gòu)成的，所以使用時以規(guī)定的強度使光源602發(fā)光。此時，根據(jù)未圖示的控制部的控制，對應(yīng)圖像顯示裝置601要顯示的圖像，從各光源602向各像素(即熒光體部603R，603G和光透射部603B)發(fā)出強度分別進行了調(diào)整的光。該光源602發(fā)出的光分別入射到對應(yīng)的熒光體部603R，603G和光透射部603B。
熒光體部603R中，熒光體部603R內(nèi)分散的紅色熒光體(CaAlSiN3:Eu)吸收入射光轉(zhuǎn)而發(fā)出紅色的熒光。另外，熒光體部3G中，熒光體部603G內(nèi)分散的綠色熒光體(Ca3Sc2Si3O12:Ce)吸收入射光轉(zhuǎn)而發(fā)出綠色的熒光。另外，光透射部603B中，光透射部603B內(nèi)分散的擴散劑使入射光發(fā)生散射，結(jié)合與熒光體部603R、603G發(fā)出的熒光的配光特性，使入射來的藍(lán)色的光向前方透射。
此時，對應(yīng)要形成的圖像，用控制部調(diào)整對每個像素入射的光的光量，所以各熒光體部603R，603G發(fā)出的熒光(可見光)的光量也是被按每個像素調(diào)整的，所以形成了所需的圖像。
如此產(chǎn)生的紅色和綠色的熒光以及透射光透射部603B而射出的從光源602發(fā)出的藍(lán)色的光經(jīng)透明基板631發(fā)射到圖像顯示裝置601的外部(圖中右側(cè))。觀察者見到該透明基板631的表面發(fā)出的光，從而識別到圖像。
此時，熒光體部603R，603G的熒光體分別使用輝度維持熒光體CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce，所以能抑制圖像顯示裝置601自身的發(fā)光輝度的溫度依賴性，由此，能夠防止不同溫度條件下顯示的圖像的顏色與目的顏色出現(xiàn)偏差，對實際應(yīng)用非常有用。
[V-2-2.第二實施方式] 圖17是示意說明作為本應(yīng)用例的第二實施方式的圖像顯示裝置的要部的分解截面圖。值得注意的是，圖17所示的圖像顯示裝置是觀察者從圖中右側(cè)觀察圖像顯示裝置顯示的圖像時的圖像顯示裝置。圖17中使用與圖16同樣的符號表示的部位表示與圖16中同樣的部位。
如圖17所示，本實施方式的圖像顯示裝置601′除了通過光柵606調(diào)整光源602發(fā)出的光的強度這一點之外，與第一實施方式的圖像顯示裝置601的構(gòu)成相同。即其具有光源602、含有吸收從光源602發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出可見光的熒光體的熒光體部(第一熒光體部)603R和熒光體部(第二熒光體部)603G、使光源602發(fā)出的光透射到前方的光透射部603B。另外，圖像顯示裝置601′還具有框604、起偏鏡605、光柵606、檢偏鏡607。
下面對各部件進行說明。
[V-2-2-1.框] 框604與第一實施方式中說明的相同。
[V-2-2-2.光源] 作為光源602，可以使用與第一實施方式中說明的光源相同的光源。
另外，在第一實施方式說明的構(gòu)成的基礎(chǔ)上使用光柵606的本實施方式這種圖像顯示裝置中，以圖像顯示裝置601′構(gòu)成平板顯示器的情況下，發(fā)出均勻的面狀光的光源602是有用的。這種情況下，光源602中，不僅包括其本身是由一個以上的面狀發(fā)光元件形成的形成光源602的元件，還包括模擬面狀發(fā)光元件，所述模擬面狀發(fā)光元件使用導(dǎo)光、擴散、反射等適當(dāng)?shù)姆椒▽囊粋€以上任意形狀的元件獲取的光轉(zhuǎn)換成面狀光。另外，還可以使用組合了這些單元的元件作為光源602。
能夠面狀發(fā)光的光源602的例子中，作為其自身能面狀發(fā)光的面狀發(fā)光元件的例子，可以舉出無機本性EL元件、有機EL元件、小型平面熒光燈、利用無機半導(dǎo)體的面發(fā)光LED等。
另一方面，如果舉出模擬面狀發(fā)光元件的例子的話，可以舉出例如組合某個發(fā)光元件與將從該發(fā)光元件獲取的光轉(zhuǎn)換成面狀光的轉(zhuǎn)換機構(gòu)而成的元件。此時，作為發(fā)光元件，可以使用上面作為光源602的例子舉出的任意的光源。另外，作為轉(zhuǎn)換機構(gòu)，可以使用例如將石英板、玻璃板、丙烯酸樹脂板等導(dǎo)光板；Al片、各種金屬蒸鍍膜等反射機構(gòu)；以及使用TiO2系化合物的圖案、光擴散片、光擴散棱鏡等光擴散機構(gòu)單獨或優(yōu)選幾個組合而成的轉(zhuǎn)換機構(gòu)。特別是使用導(dǎo)光板、反射板、擴散板等將光源602面發(fā)光體化而將光轉(zhuǎn)換成面狀光的轉(zhuǎn)換機構(gòu)適合用于本實施方式。另外，還可以很好地使用例如液晶顯示裝置用途等中使用的轉(zhuǎn)換機構(gòu)。
另外，與第一實施方式同樣，對光源602的尺寸沒有限制，使用面發(fā)光元件和/或模擬面發(fā)光元件作為光源602的情況下，從平板顯示器的實用性的角度出發(fā)，優(yōu)選其通常以5cm以下，優(yōu)選5mm以下的厚度形成。
本實施方式中，使用發(fā)出面狀藍(lán)色的光的面發(fā)光元件作為光源602，利用從該光源602發(fā)出的光激發(fā)熒光體部603R，603G內(nèi)含有的CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce等熒光體。另外，光源602發(fā)出的光的一部分透射過光透射部603B，以藍(lán)色的像素的光的形式為觀察者所見。另外，向光源602供電時，使用相互連接電路或連接線等將框604上的端子與光源602的電極電連接，由此進行向光源602的供電。
[V-2-2-3.起偏鏡] 優(yōu)選在光源602的前方(圖中右側(cè))具體地說是光源602與光柵606之間設(shè)置起偏鏡605。起偏鏡605僅選擇從光源602發(fā)出的光中具有規(guī)定的偏光面的光使其透射。本實施方式中，將起偏鏡605設(shè)置在光源602與光柵606之間。
[V-2-2-4.光柵] 本實施方式中，光柵606在調(diào)整光量后使照射到的光透射。具體地說，對應(yīng)顯示的圖像，調(diào)整每個像素照射到背面光的光量，使其透射到前方。本實施方式的情況下，光柵606按各像素中每一個像素調(diào)整從光源602向熒光體部603R，603G和光透射部603B發(fā)出的光的光量，使其透射到前方。
具體地說明的話，以多彩色或全彩色顯示器的形式構(gòu)成圖像顯示裝置601′的情況下，將上述的熒光體配置在2種以上獨立作為光波長轉(zhuǎn)換機構(gòu)確定的區(qū)域(即熒光體部603R，603G)。本實施方式中，通過光柵606分別調(diào)整照射到這些熒光體部603R，603G和光透射部603B的光的光量，從而調(diào)整從熒光體部603R，603G和光透射部603B放出的光的光量，由此能夠在圖像顯示裝置601′以多色發(fā)光顯示所希望的圖像。
另外，根據(jù)光柵606的種類，有的光柵能僅對特定波長區(qū)域的光調(diào)整光量。所以，作為光柵606，使用在光源602發(fā)出的光的波長區(qū)域調(diào)整光的光量能進行光的切換的光柵。另外，根據(jù)圖像顯示裝置601′的構(gòu)成，還可以用光柵606調(diào)整不是從光源602發(fā)出的光而是從熒光體部603R，603G發(fā)出的熒光的光量，這種情況下，使用在熒光體部603R，603G發(fā)出的熒光的光波長區(qū)域也能調(diào)整光的光量進行光的切換的光柵。通常，光源602發(fā)出的光或熒光體部603R，603G中熒光體發(fā)出的熒光的發(fā)光峰值波長通常為380nm以上，優(yōu)選為420nm以上，并且通常為780nm以下，優(yōu)選為500nm以下，所以光柵606優(yōu)選能夠調(diào)整該波長域的光的光量。
另外，光柵606的機構(gòu)通常由幾個像素的集合體構(gòu)成。但是，根據(jù)畫面尺寸、顯示方式、用途等，像素的數(shù)量和尺寸以及排列方式有變化，不特別地限于恒定的值。所以對光柵606的像素的尺寸沒有限制，在不明顯損害本應(yīng)用例的效果的前提下，其是任意的。
例如，通常的顯示器用途中，一個像素的尺寸優(yōu)選為500μm以下見方。另外，作為優(yōu)選的像素尺寸，現(xiàn)在得到實用的液晶顯示器的值是像素數(shù)為640×3×480，單色一個像素的尺寸更優(yōu)選為100×300μm左右。
另外，對光柵606自身的數(shù)量和尺寸也沒有限制，在不明顯損害本應(yīng)用例的效果的前提下，其是任意的。例如，通常厚度在5cm以下的光柵606是有用的，考慮薄型化和輕質(zhì)化時，優(yōu)選厚度為1cm以下。
另外，將圖像顯示裝置601′制成平面型顯示裝置的情況下，為了可以灰度顯示(assigning intensity level)，可以優(yōu)選使用通過電控制來將像素的光透射率改變?yōu)槿我獾闹档墓鈻?06。光透射率的絕對值、其變化的對比以及速度應(yīng)答性越高越優(yōu)選。
作為滿足這些要件的光柵606的例子，可以舉出使用TFT(Thin FilmTransistor)、STN(Super Twisted Nematic liquid crystal)、鐵電體、反鐵電體、二色性色素的賓主光柵(ゲストホスト)、聚合物分散型PDN(PolymerDispersed Network)方式等的透射型液晶光柵；以氧化鎢、氧化銥、普魯士蘭、紫羅堿衍生物、四硫富瓦烯(TTF)-聚苯乙烯、稀土類金屬-二酞菁絡(luò)合物、聚噻吩、聚苯胺等為代表的電致發(fā)光化合物、化學(xué)發(fā)光化合物等。其中，液晶光柵具有薄、輕、耗電少的特點，具有實用上的耐久性，并且可以片段的高密度化，因此非常適合使用。其中特別優(yōu)選的光柵是使用了TFT有源矩陣驅(qū)動或PDN方式的液晶光柵。其理由是，使用了扭曲向列液晶的有源矩陣是由于對應(yīng)動畫的高速應(yīng)答性和不發(fā)生串音的特點，使用PDN方式是由于不需要起偏鏡605或檢偏鏡607，光源602和熒光體部603R，603G發(fā)出的光的衰減少，能高輝度發(fā)光。
另外，在圖像顯示裝置601′中通常設(shè)置控制光柵606以對應(yīng)圖像顯示裝置601′顯示的圖像分別調(diào)整每個像素的光量的控制部(省略圖示)。光柵606根據(jù)該控制部的控制調(diào)整各像素發(fā)出的可見光的光量，由此使得所需的圖像被圖像顯示裝置601′顯示出來。
通過光柵606調(diào)整像素的輝度，圖像顯示裝置601′能更簡單地形成控制部的控制電路。例如，如第一實施方式所示，使用LED作為光源602，通過控制該LED的發(fā)光強度等來調(diào)整像素的輝度的情況下，LED的電流-輝度特性隨時間推移發(fā)生變化，控制顯示的像的控制電路可能變得復(fù)雜。與此相對，如本實施方式所示，設(shè)置調(diào)整從光源602發(fā)出的光的光量的光柵606部分，通過光柵606來調(diào)整像素的輝度時，液晶光柵等光柵大多是電壓控制，所以能夠以簡單的控制電路來調(diào)整輝度。
本實施方式中，使用背面電極661、液晶層662和前面電極663按上述順序疊置的液晶光柵作為光柵606，光柵606被設(shè)置在起偏鏡605的前方(圖中右方)。另外，背面電極661和前面電極663由不吸收圖像顯示裝置601′中使用的光的透明電極構(gòu)成。于是，該液晶光柵在施加在背面電極661和前面電極663的電壓的作用下，控制液晶層662內(nèi)的液晶的分子排列，利用該分子排列，對照射到背面?zhèn)鹊墓獾母髯缘墓饬堪锤飨袼刂械拿恳粋€(即熒光體部603R，603G和光透射部603B中的每一個)進行調(diào)整。
[V-2-2-5.檢偏鏡] 光柵606的前方適當(dāng)設(shè)置有接受透射光柵606時光量被調(diào)整了的光的檢偏鏡607。檢偏鏡607僅透射通過光柵606中具有特定偏光面的光，從而調(diào)整發(fā)光強度。
本實施方式中，光柵606的前方、具體地說是光柵606與熒光體部603R，603G和光透射部603B之間設(shè)有檢偏鏡607。
[V-2-2-6.熒光體部以及光透射部] 熒光體部603R，603G與第一實施方式中相同，是含有吸收光源602發(fā)出的激發(fā)光轉(zhuǎn)而發(fā)出形成圖像顯示裝置601′顯示的圖像的可見光的熒光體的部分。本實施方式中，熒光體部603R，603G中至少之一含有輝度維持熒光體中的至少任意一種作為熒光體。另外，通常對應(yīng)光柵606的像素一個一個地設(shè)置熒光體部603R，603G，以實現(xiàn)圖像顯示裝置601′的像素產(chǎn)生發(fā)光。
另外，光透射部603B與第一實施方式中相同，與熒光體部603R，603G同樣地按光柵606的每個像素進行設(shè)置，是使光源602的光向前方透射而用作像素的光的一部分的部分。通常，光透射部603B除了不含熒光體之外，與熒光體部603R，603G同樣地設(shè)置。
所以，本實施方式中，觀察者看到該熒光體部603R，603G發(fā)出的熒光和經(jīng)光透射部603B放出的光源602發(fā)出的光，從而識別到圖像。
其中，如本實施方式所示，使用光柵606的圖像顯示裝置601′的情況下，除了第一實施方式的構(gòu)成之外，例如熒光體部603R，603G還可以將含有粘合劑、熒光體和溶劑的混合物(涂布液)通過絲網(wǎng)印刷法以對應(yīng)光柵606的像素的間隔在透明基板631上形成鑲嵌狀、陣列狀或條紋狀。
另外，如本實施方式所示，使用光柵606的圖像顯示裝置601′的情況下，例如在將圖像顯示裝置601′制成多彩色表示時，結(jié)合光柵機構(gòu)的像素的形狀，在熒光體部603R，603G等發(fā)光區(qū)域設(shè)置發(fā)出規(guī)定顏色的光的熒光體。
另外，本實施方式中，紅色熒光部603R使用輝度維持熒光體CaAlSiN3:Eu作為紅色熒光體，使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑，將該紅色熒光體分散于粘合劑中后形成在透明基板631上。另外，對應(yīng)紅色的像素，設(shè)置幾個熒光體部603R。
另外，本實施方式中，綠色熒光部603G使用輝度維持熒光體Ca3Sc2Si3O12:Ce作為綠色熒光體，使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑，將該綠色熒光體分散于粘合劑中后形成在透明基板631上。對應(yīng)綠色的像素，設(shè)置幾個這樣的熒光體部603G。
另外，本實施方式中，光透射部603B使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑，以擴散劑分散于粘合劑中的形式形成，并且對應(yīng)藍(lán)色的像素，在透明基板631上設(shè)置幾個這樣的光透射部603B。
另外，設(shè)有該熒光體部603R，603G和光透射部603B的透明基板631被設(shè)置在檢偏鏡607的前方(圖中右方)對向光柵606的位置。由此，熒光體部603R受到從光源602發(fā)出經(jīng)光柵606調(diào)整了光量的光后發(fā)出紅色光，熒光體部603G受到從光源602發(fā)出經(jīng)光柵606調(diào)整了光量的光后發(fā)出綠色光，光透射部603B將從光源602發(fā)出經(jīng)光柵606調(diào)整了光量的藍(lán)色光用擴散劑擴散的同時使其向前方透射。另外，各熒光體部603R，603G和光透射部603B之間分別通過黑矩陣層632隔開。
[V-2-2-7.作用] 本實施方式的圖像顯示裝置601′是如上述那樣構(gòu)成的，所以使用時以規(guī)定的強度使光源602發(fā)光。從光源602發(fā)出的光經(jīng)起偏鏡605使其偏光面一致后，入射到光柵606。
根據(jù)控制部(省略圖示)的控制，光柵606對應(yīng)要顯示的圖像按每個像素調(diào)整從背面?zhèn)热肷鋪淼墓獾墓饬?，使其透射到前方。具體地說，通過控制施加在透明電壓661，663的電壓，調(diào)整對應(yīng)各像素的部位的液晶的取向性，由此調(diào)整使每個像素透射多大強度的光，并使背面受到的光向前方透射。
通過光柵606的光經(jīng)檢偏鏡607分別入射到對應(yīng)的熒光體部603R，603G和光透射部603B。
熒光體部603R中，熒光體部603R內(nèi)分散的紅色熒光體(CaAlSiN3:Eu)吸收入射光，發(fā)出紅色的熒光。另外，熒光體部603G中，熒光體部603G內(nèi)分散的綠色熒光體(Ca3Sc2Si3O12:Ce)吸收入射光，發(fā)出綠色的熒光。另外，光透射部603B中，光透射部603B內(nèi)分散的擴散劑使入射光散射，結(jié)合與熒光體部603R、603G發(fā)出的熒光的配光特性，使入射的藍(lán)色的光向前方透射。
此時，對應(yīng)要形成的圖像，用光柵606對每個像素調(diào)整入射光的光量，因而各熒光體部603R，603G發(fā)出的熒光(可見光)的光量也是被按每個像素調(diào)整的，由此形成了所需的圖像。
如此產(chǎn)生的紅色和綠色的熒光以及透射光透射部603B而出的從光源602發(fā)出的藍(lán)色的光經(jīng)透明基板631發(fā)射到圖像顯示裝置601′的外部(圖中右側(cè))。觀察者見到該透明基板631的表面發(fā)出的光，從而識別到圖像。
此時，熒光體部603R，603G的熒光體分別使用輝度維持熒光體CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce，所以能抑制圖像顯示裝置601′自身的發(fā)光輝度的溫度依賴性，由此，能夠防止不同溫度條件下顯示的圖像的顏色與目的顏色出現(xiàn)偏差，對實際應(yīng)用非常有用。
另外，與以往使用液晶光柵的圖像顯示裝置不同，利用本實施方式的圖像顯示裝置601′能夠防止像素由于可視角的原因發(fā)生輝度下降或顏色變化。
[V-2-3.第3實施方式] [V-2-3-1.構(gòu)成] 圖18是示意說明作為本應(yīng)用例的第三實施方式的圖像顯示裝置的要部的分解截面圖。值得注意的是，圖18所示的圖像顯示裝置是觀察者從圖中右側(cè)觀察圖像顯示裝置顯示的圖像時的圖像顯示裝置。圖18中使用與圖16、圖17同樣的符號表示的部位表示與圖16、圖17中同樣的部位。
如圖18所示，本實施方式的圖像顯示裝置601″除了構(gòu)成部件的配置順序是從背面?zhèn)乳_始依次為基板604、光源602、熒光體部603R，603G和光透射部603B、起偏鏡605、光柵606、檢偏鏡607的順序，光柵606的像素間設(shè)有黑矩陣(省略圖示)之外，與第二實施方式中說明的圖像顯示裝置601′的構(gòu)成相同。
光柵606的像素之間優(yōu)選存在稱作黑矩陣的黑色區(qū)域以提高對比度。黑矩陣具有使像素間的空隙黑從而容易看清圖像的作用。至于黑矩陣的材質(zhì)，例如可以使用鉻、碳、或者分散有碳或其他黑色物質(zhì)的樹脂，但不限于此。本實施方式中，為了使觀察者看到透射過光柵606的光，在光柵設(shè)置該黑矩陣(省略圖示)。
另外，本實施方式的圖像顯示裝置601″中，如上述那樣對構(gòu)成部件的配置順序進行了改變，所以光柵606對各像素的每一個調(diào)整熒光體部603R，603G發(fā)出的光和透射過光透射部603B的光的光量，使其向前方透射。即，紅色和綠色的像素中，使從光源602發(fā)出的光入射到熒光體部603R，603G，光柵606對每個像素調(diào)整熒光體部603R，603G內(nèi)熒光體發(fā)出的光的光量，使其向前方透射。另外，藍(lán)色的像素中，從光源602發(fā)出的光被光透射部603B內(nèi)的擴散劑散射并透射過光透射部603B，光柵606對每個像素調(diào)整透射過光透射部603B的光的光量，使其向前方透射。這樣，利用經(jīng)光柵606調(diào)整了光量的紅色、綠色和藍(lán)色的光，能夠以多色發(fā)光在圖像顯示裝置601顯示所需的圖像。
所以，第二實施方式中，作為光柵606使用的是能在光源602發(fā)出的光的波長區(qū)域調(diào)整光的光量的光柵，而本實施方式中，使用在熒光體部603R，603G發(fā)出的光的波長區(qū)域也能調(diào)整光的光量的光柵。具體地說，本實施方式的光柵606通過施加在背面電極661和前面電極663的電壓控制液晶層662內(nèi)的液晶的分子排列，通過該分子排列對各像素的每一個調(diào)整照射到背面?zhèn)鹊墓獾母髯缘墓饬俊?br> 另外，本實施方式中也與第二實施方式相同，熒光體部603R使用CaAlSiN3:Eu作為紅色熒光體，使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑，并且，綠色熒光部603G使用Ca3Sc2Si3O12:Ce作為綠色熒光體，使用非芳香族環(huán)氧樹脂作為粘合劑。
[V-2-3-2.作用] 本實施方式的圖像顯示裝置601″是如上述那樣構(gòu)成的，所以使用時以規(guī)定的強度使光源602發(fā)光。從光源602發(fā)出的光分別入射到對應(yīng)的熒光體部603R，603G和光透射部603B。
熒光體部603R中，熒光體部603R內(nèi)分散的紅色熒光體(CaAlSiN3:Eu)吸收入射光，發(fā)出紅色的熒光。另外，熒光體部603G中，熒光體部603G內(nèi)分散的綠色熒光體(Ca3Sc2Si3O12:Ce)吸收入射光，發(fā)出綠色的熒光。另外，光透射部603B中，光透射部603B內(nèi)分散的擴散劑使入射光散射，結(jié)合與熒光體部603R、603G發(fā)出的熒光的配光特性，使入射的藍(lán)色的光向前方透射。
如此發(fā)出的紅色和綠色的熒光以及藍(lán)色的光在經(jīng)起偏鏡605使其偏光性一致后，入射到光柵606。
根據(jù)控制部(省略圖示)的控制，光柵606對應(yīng)要顯示的圖像對每個像素調(diào)整從背面?zhèn)热肷鋪淼募t色光、綠色光和藍(lán)色光的光量，使其透射到前方。具體地說，通過控制施加在透明電壓661，663的電壓，調(diào)整對應(yīng)各像素的部位的液晶的取向性，由此調(diào)整使每個像素透射多大強度的光，并使背面受到的光向前方透射。
通過光柵606的光被照射到檢偏鏡607。此時，熒光體部603R，603G發(fā)出的熒光和透射過光透射部603B的光的光量是經(jīng)光柵606對每個像素進行了調(diào)整的，所以照射到檢偏鏡607的光形成了所需的圖像。于是，觀察者看到該檢偏鏡607的表面發(fā)出的光，從而識別到圖像。
此時，熒光體部603R，603G的熒光體分別使用輝度維持熒光體CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce，所以能抑制圖像顯示裝置601″自身的發(fā)光輝度的溫度依賴性，由此，能夠防止不同溫度條件下顯示的圖像的顏色與目的顏色出現(xiàn)偏差，對實際應(yīng)用非常有用。
另外，與以往使用液晶光柵的圖像顯示裝置不同，利用本實施方式的圖像顯示裝置601″能消除熒光體部603R，603G內(nèi)的熒光體的殘光特性帶來的影響。熒光體在停止光的照射后也可在規(guī)定的時間發(fā)出熒光，這種光照射停止后發(fā)出熒光的時間稱作殘光特性。不同的熒光體，其殘光特性是不同的，所以以往圖像顯示裝置顯示的圖像中有某種特定的顏色被強調(diào)的傾向，殘光特性成為成本的提高和控制的復(fù)雜化的一個原因。但是，利用本實施方式的圖像顯示裝置601″，能夠消除上述的殘光特性的影響，從而防止圖像的特定顏色被強調(diào)。
另外，與第二實施方式相同，本實施方式可更簡單地制作控制部的控制電路。
[V-3.其他] 上面對本應(yīng)用例的實施方式進行了說明，但本應(yīng)用例不限于上述的實施方式，只要不超出本應(yīng)用例的要點，實施時可以任意改變。
例如，上述的實施方式中，對使用紅色、綠色和藍(lán)色這三種光顯示圖像的情況進行了說明，但是，也可以使用上述的紅色、綠色和藍(lán)色以外的光來進行圖像顯示，還可以使用兩種或者四種以上的光進行圖像顯示。
另外，例如在一部分的像素中，可以將光源602發(fā)出的光直接用作像素的光。
另外，除了透射熒光體部603R，603G以外，還可采用從光源602發(fā)出的光在熒光體部603R，603G發(fā)生反射的反射型構(gòu)成。具體地說，例如，第一實施方式的構(gòu)成中，可以將光源2設(shè)置在熒光體部603R，603G的前方來構(gòu)成圖像顯示裝置601。
另外，還可以合用沒有任何CaAlSiN3:Eu或Ca3Sc2Si3O12:Ce等輝度維持熒光體的熒光體部作為熒光體部。
另外，作為輝度維持熒光體，還可以使用CaAlSiN3:Eu和Ca3Sc2Si3O12:Ce以外的輝度維持熒光體。
并且，上述的光源602、熒光體部603R，603G、框604、起偏鏡605、光柵606、檢偏鏡607等部件可以在不超出本應(yīng)用例的要點的范圍任意組合使用。
另外，圖像顯示裝置601，601′，601″中還可以組合其他構(gòu)成部件。
并且，上述的第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置、白光發(fā)光裝置和圖像顯示裝置也可以任意組合實施。
另外，上述的第一發(fā)光裝置、第二發(fā)光裝置、白光發(fā)光裝置和圖像顯示裝置可以在不損害其效果的范圍內(nèi)含有下述的熒光體作為波長轉(zhuǎn)換材料。
具體地說，可以使用下述舉出的物質(zhì)作為熒光體，但這些也只是例子，熒光體不限于這些。值得注意的是，下述的例子中，適當(dāng)省略了僅結(jié)構(gòu)的一部分不同的熒光體。例如“Y2SiO5:Ce3+”、“Y2SiO5:Tb3+”和“Y2SiO5:Ce3+，Tb3+”歸納表示為“Y2SiO5:Ce3+，Tb3+”，“La2O2S:Eu”、“Y2O2S:Eu”和“(La，Y)2O2S:Eu”歸納表示為“(La，Y)2O2S:Eu”。省略之處用逗號(，)隔開表示。
·紅色熒光體 作為紅色熒光體，可以舉出例如以(Mg，Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu表示的銪賦活堿土類氮化硅系熒光體，其由具有紅色斷裂面的斷裂粒子構(gòu)成，進行紅色區(qū)域的發(fā)光；以(Y，La，Gd，Lu)2O2S:Eu表示的銪賦活稀土類氧硫化物系熒光體，其由作為規(guī)整的結(jié)晶成長形狀的具有大致球狀的成長粒子構(gòu)成，進行紅色區(qū)域的發(fā)光；等。
另外，特開2004-300247號公報記載的熒光體也可以用作本實施方式的熒光體，其是含有選自由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W和Mo組成的組的至少一種元素的氧氮化物和/或氧硫化物的熒光體，并且該熒光體含有的氧氮化物具有部分或全部Al元素被Ga元素取代的α賽隆結(jié)構(gòu)。值得注意的是，這些是含有氧氮化物和/或氧硫化物的熒光體。
此外，作為其它的紅色熒光體，還可以使用(La，Y)2O2S:Eu等Eu賦活氧硫化物熒光體、Y(V，P)O4:Eu、Y2O3:Eu等Eu賦活氧化物熒光體、(Ba，Sr，Ca，Mg)2SiO4:Eu，Mn、(Ba，Mg)2SiO4:Eu，Mn等Eu，Mn賦活硅酸鹽熒光體、(Ca，Sr)S:Eu等Eu賦活硫化物熒光體、YAlO3:Eu等Eu賦活鋁酸鹽熒光體、LiY9(SiO4)6O2:Eu、Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu、(Sr，Ba，Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等Eu賦活硅酸鹽熒光體、(Y，Gd)3Al5O12:Ce、(Tb，Gd)3Al5O12:Ce等Ce賦活鋁酸鹽熒光體、(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu、(Mg，Ca，Sr，Ba)SiN2:Eu、(Mg，Ca，Sr，Ba)AlSiN3:Eu等Eu賦活氮化物熒光體、(Mg，Ca，Sr，Ba)AlSiN3:Ce等Ce賦活氮化物熒光體、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu，Mn等Eu，Mn賦活鹵磷酸(ハロリン酸)鹽熒光體、(Ba3Mg)Si2O8:Eu，Mn、(Ba，Sr，Ca，Mg)3(Zn，Mg)Si2O8:Eu，Mn等Eu，Mn賦活硅酸鹽熒光體、3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn等Mn賦活鍺烷鹽熒光體、Eu賦活α賽隆等Eu賦活氧氮化物熒光體、(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu，Bi等Eu，Bi賦活氧化物熒光體、(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu，Bi等Eu，Bi賦活氧硫化物熒光體、(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu，Bi等Eu，Bi賦活釩酸鹽熒光體、SrY2S4:Eu，Ce等Eu，Ce賦活硫化物熒光體、CaLa2S4:Ce等Ce賦活硫化物熒光體、(Ba，Sr，Ca)MgP2O7:Eu，Mn、(Sr，Ca，Ba，Mg，Zn)2P2O7:Eu，Mn等Eu，Mn賦活磷酸鹽熒光體、(Y，Lu)2WO6:Eu，Mo等Eu，Mo賦活鎢酸鹽熒光體、(Ba，Sr，Ca)xSiyNz:Eu，Ce(其中，x、y、z為1以上的整數(shù))等Eu，Ce賦活氮化物熒光體、(Ca，Sr，Ba，Mg)10(PO4)6(F，Cl，Br，OH):Eu，Mn等Eu，Mn賦活鹵磷酸鹽熒光體、((Y，Lu，Gd，Tb)1-xScxCey)2(Ca，Mg)1-r(Mg，Zn)2+rSiz-qGeqO12+δ等Ce賦活硅酸鹽熒光體等。
作為紅色熒光體，還可以使用由以β-二酮酸鹽、β-二酮、芳香族羧酸或布朗斯臺德酸等的陰離子為配體的稀土類元素離子絡(luò)合物形成的紅色有機熒光體、二萘嵌苯系顏料(例如，二苯并{[f，f’]-4，4’，7，7’-四苯基}二茚并[1，2，3-cd1’，2’，3’-1m]二萘嵌苯)、蒽醌系顏料、色淀系顏料、偶氮系顏料、喹吖啶酮系顏料、蒽系顏料、異二氫吲哚系顏料、異二氫吲哚酮系顏料、酞菁系顏料、三苯甲烷系堿性染料、陰丹酮系顏料、靛酚系顏料、花青系顏料、二噁嗪系顏料。
·綠色熒光體 作為綠色熒光體，可以舉出例如由具有斷裂面的斷裂粒子構(gòu)成并進行綠色區(qū)域的發(fā)光的以(Mg，Ca，Sr，Ba)Si2O2N2:Eu表示的銪賦活堿土類氧氮化硅系熒光體、由具有斷裂面的斷裂粒子構(gòu)成并進行綠色區(qū)域的發(fā)光的以(Ba，Ca，Sr，Mg)2SiO4:Eu表示的銪賦活堿土類硅酸系熒光體等。
此外，作為綠色熒光體，還可以使用Sr4Al14O25:Eu、(Ba，Sr，Ca)Al2O4:Eu等Eu賦活鋁酸鹽熒光體、(Sr，Ba)Al2Si2O8:Eu、(Ba，Mg)2SiO4:Eu、(Ba，Sr，Ca，Mg)2SiO4:Eu、(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu等Eu賦活硅酸鹽熒光體、Y2SiO5:Ce，Tb等Ce，Tb賦活硅酸鹽熒光體、Sr2P2O7-Sr2B2O5:Eu等Eu賦活硼酸磷酸鹽熒光體、Sr2Si3O8-2SrCl2:Eu等Eu賦活鹵硅酸(ハロ珪酸)鹽熒光體、Zn2SiO4:Mn等Mn賦活硅酸鹽熒光體、CeMgAl11O19:Tb、Y3Al5O12:Tb等Tb賦活鋁酸鹽熒光體、Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb、La3Ga5SiO14:Tb等Tb賦活硅酸鹽熒光體、(Sr，Ba，Ca)Ga2S4:Eu，Tb，Sm等Eu，Tb，Sm賦活硫鎵酸鹽(チオガレ—ト)熒光體、Y3(Al，Ga)5O12:Ce、(Y，Ga，Tb，La，Sm，Pr，Lu)3(Al，Ga)5O12:Ce等Ce賦活鋁酸鹽熒光體、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc，Mg，Na，Li)2Si3O12:Ce等Ce賦活硅酸鹽熒光體、CaSc2O4:Ce等Ce賦活氧化物熒光體、SrSi2O2N2:Eu、(Sr，Ba，Ca)Si2O2N2:Eu、Eu賦活β賽隆、Eu賦活α賽隆等Eu賦活氧氮化物熒光體、BaMgAl10O17:Eu，Mn等Eu，Mn賦活鋁酸鹽熒光體、SrAl2O4:Eu等Eu賦活鋁酸鹽熒光體、(La，Gd，Y)2O2S:Tb等Tb賦活氧硫化物熒光體、LaPO4:Ce，Tb等Ce，Tb賦活磷酸鹽熒光體、ZnS:Cu，Al、ZnS:Cu，Au，Al等硫化物熒光體、(Y，Ga，Lu，Sc，La)BO3:Ce，Tb、Na2Gd2B2O7:Ce，Tb、(Ba，Sr)2(Ca，Mg，Zn)B2O6:K，Ce，Tb等Ce，Tb賦活硼酸鹽熒光體、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu，Mn等Eu，Mn賦活鹵硅酸鹽熒光體、(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga，In)2S4:Eu等Eu賦活硫鋁酸鹽熒光體或硫鎵酸鹽(チオガレ—ト)熒光體、(Ca，Sr)8(Mg，Zn)(SiO4)4Cl2:Eu，Mn等Eu，Mn賦活鹵硅酸鹽熒光體等。
另外，作為綠色熒光體，還可以使用吡啶-鄰苯二甲酰亞胺縮合衍生物、苯并噁嗪酮系、喹唑啉酮系、香豆素系、喹酞酮系、萘二甲酰亞胺系等熒光色素、鋱絡(luò)合物等有機熒光體。
·藍(lán)色熒光體 作為藍(lán)色熒光體，可以舉出以BaMgAl10O17:Eu表示的銪賦活鋁酸鋇鎂系熒光體，其由作為規(guī)整的結(jié)晶成長形狀的具有大致六邊形的成長粒子構(gòu)成，進行藍(lán)色區(qū)域的發(fā)光；以(Ca，Sr，Ba)5(PO4)3Cl:Eu表示的銪賦活鹵磷酸鈣系熒光體，其由作為規(guī)整的結(jié)晶成長形狀的具有大致球狀的成長粒子構(gòu)成，進行藍(lán)色區(qū)域的發(fā)光；以(Ca，Sr，Ba)2B5O9Cl:Eu表示的銪賦活堿土類氯硼酸鹽系熒光體，其由作為規(guī)整的結(jié)晶成長形狀的具有大致立方體形狀的成長粒子構(gòu)成，進行藍(lán)色區(qū)域的發(fā)光；以(Sr，Ca，Ba)Al2O4:Eu或(Sr，Ca，Ba)4Al14O25:Eu表示的銪賦活堿土類鋁酸鹽系熒光體，其由具有斷裂面的斷裂粒子構(gòu)成，進行藍(lán)綠色區(qū)域的發(fā)光；等。
此外，作為藍(lán)色熒光體，還可以使用Sr2P2O7:Sn等Sn賦活磷酸鹽熒光體、Sr4Al14O25:Eu、BaMgAl10O17:Eu、BaAl8O13:Eu等Eu賦活鋁酸鹽熒光體、SrGa2S4:Ce、CaGa2S4:Ce等Ce賦活硫鎵酸鹽熒光體、(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu、BaMgAl10O17:Eu，Tb，Sm等Eu賦活鋁酸鹽熒光體、(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu，Mn等Eu，Mn賦活鋁酸鹽熒光體、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F(xiàn)，Br，OH):Eu，Mn，Sb等Eu賦活鹵磷酸鹽熒光體、BaAl2Si2O8:Eu、(Sr，Ba)3MgSi2O8:Eu等Eu賦活硅酸鹽熒光體、Sr2P2O7:Eu等Eu賦活磷酸鹽熒光體、ZnS:Ag、ZnS:Ag，Al等硫化物熒光體、Y2SiO5:Ce等Ce賦活硅酸鹽熒光體、CaWO4等鎢酸鹽熒光體、(Ba，Sr，Ca)BPO5:Eu，Mn、(Sr，Ca)10(PO4)6·nB2O3:Eu、2SrO·0.84P2O5·0.16B2O3:Eu等Eu，Mn賦活硼酸磷酸鹽熒光體、Sr2Si3O8·2SrCl2:Eu等Eu賦活鹵硅酸鹽熒光體等。
另外，作為藍(lán)色熒光體，還可以使用例如萘二甲酰亞胺系、苯并噁唑系、苯乙烯基系、香豆素系、吡唑啉(ピラリゾン)類、三唑系化合物的熒光色素、銩絡(luò)合物等有機熒光體等。
另外，熒光體可以單獨使用1類，也可以以任意的組合和比例使用兩類以上。
實施例
下面舉出實施例對本發(fā)明進行更具體地說明，但本發(fā)明不限于下述的實施例，實施時在不超出本發(fā)明的要點的范圍內(nèi)可以任意地變化。
[I.關(guān)于第一發(fā)光裝置的實施例] [實施例1-1] 混合以得到第一熒光體的重量百分率為94％、第二熒光體重量百分率為6％的熒光體混合物。此處，第一熒光體使用下述的氧化物熒光體，其用波長455nm的光激發(fā)時的發(fā)光效率為46％，含有0.06摩爾(相對化學(xué)組成式中1摩爾Ca為0.02摩爾)Ce作為賦活劑，具有Ca3Sc2Si3O12的化學(xué)組成，在505nm具有發(fā)光峰值波長。第二熒光體使用下述的氮化物熒光體，其用波長455nm的光激發(fā)時的發(fā)光效率為54％，含有0.008摩爾Eu作為賦活劑，具有CaAlSiN3的化學(xué)組成，在650nm具有發(fā)光峰值波長。
在160℃以內(nèi)，在階段性地保持熒光體混合物的溫度恒定下，測定以峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的輝度和色度坐標(biāo)值x。輝度的測定結(jié)果見圖19。其結(jié)果如下將25℃時的輝度[BR(25)]設(shè)為1時，125℃時的輝度[BR(125)]為0.92，該輝度的比例[BR(125)/BR(25)]為0.92。另外，25℃時的色度坐標(biāo)值x[x2(25)]為0.404，125℃時的色度坐標(biāo)值x[x2(125)]為0.418，該色度坐標(biāo)值x的差[x2(25)-x2(125)]為-0.014。另外，輝度和色度坐標(biāo)值x的測定時，不計入從熒光體混合物發(fā)出的不足470nm的熒光光譜，僅利用470nm以上的熒光光譜進行計算，以免受到波長455nm的激發(fā)光的影響。
另外，以下述順序制作炮彈型白光發(fā)光裝置。首先使用導(dǎo)電性安裝部件銀膏在炮彈型LED用框的杯部安裝以460nm的波長發(fā)光的LED(Cree社生產(chǎn)的“C460MB”)。接著，使用Au線焊接LED的電極和內(nèi)引線。然后，將以1g上述的熒光體混合物對10g環(huán)氧樹脂的比例充分混合得到的熒光體與樹脂的混合物(以下稱作熒光體糊)注入安裝了LED的框的杯部分。將其在120℃保持一小時，使環(huán)氧樹脂固化。接著，在流入了環(huán)氧樹脂的炮彈型的模具中插入上述得到的安裝有LED和熒光體的框，在120℃保持一小時。使樹脂固化后，從模具中取出，得到炮彈型白光發(fā)光裝置。
在室溫(約24℃)，以電流10mA～40mA在電流密度17.5A/cm2～70A/cm2的范圍驅(qū)動如此得到的白光發(fā)光裝置，用積分球接受從白光發(fā)光裝置發(fā)出的全部的光，并經(jīng)光纖導(dǎo)入分光器，測定發(fā)光光譜。發(fā)光光譜的數(shù)據(jù)為在從380nm～780nm的范圍記錄每5nm的發(fā)光強度的數(shù)值。其結(jié)果是，該白光發(fā)光裝置在電流10mA的驅(qū)動下，色度坐標(biāo)值x、y分別為0.288、0.308，在電流40mA的驅(qū)動下，色度坐標(biāo)值x、y分別為0.291、0.309。這表明，對于在藍(lán)色LED的10mA～40mA的范圍的驅(qū)動電流、即在17.5A/cm2～70A/cm2范圍內(nèi)的電流密度的變化，色度坐標(biāo)值的差值[x1(17.5)-x1(70)]、[y1(17.5)-y1(70)]極小，分別為0.003、0.001，隨驅(qū)動電流的增減產(chǎn)生的發(fā)光光量的變化引起的色差非常小。
另外，利用JIS Z 8726規(guī)定的方法計算該白光發(fā)光裝置的平均顯色指數(shù)Ra時，該白光發(fā)光裝置表現(xiàn)出良好的顯色性，Ra為90。與現(xiàn)有產(chǎn)品中組合藍(lán)色LED與釔鋁石榴石系熒光體的擬白光發(fā)光裝置相比，該白光發(fā)光裝置的平均顯色指數(shù)明顯高，表現(xiàn)出良好的發(fā)光。
另外，為了與本發(fā)明的第一發(fā)光裝置比較，測定現(xiàn)有產(chǎn)品中組合藍(lán)色LED和釔鋁石榴石系熒光體得到的擬白光發(fā)光裝置的發(fā)光強度，求出其色度坐標(biāo)值。其結(jié)果如下在電流10mA驅(qū)動下，色度坐標(biāo)值x、y分別為0.321、0.314，在電流40mA驅(qū)動下，色度坐標(biāo)值x、y分別為0.314、0.306，對于在藍(lán)色LED的10mA～40mA的范圍的驅(qū)動電流、即在17.5A/cm2～70A/cm2范圍內(nèi)的電流密度的變化，色度坐標(biāo)值的差值[x1(17.5)-x1(70)]、[y1(17.5)-y1(70)]大，分別為-0.007、-0.008，與本發(fā)明的第一發(fā)光裝置相比，隨驅(qū)動電流的增減產(chǎn)生的發(fā)光光量的變化引起的色差非常大。
另外在將釔鋁石榴石系熒光體加熱到160℃的過程中測定以峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的輝度和色度坐標(biāo)值x。輝度的結(jié)果見圖19。其結(jié)果是，將25℃時的輝度[BR(25)]設(shè)為1時，125℃時的輝度[BR(125)]為0.68，該輝度的比例[BR(125)/BR(25)]為0.68，溫度消光大。因此，釔鋁石榴石系熒光體的溫度消光是隨白光發(fā)光裝置的驅(qū)動電流的增減產(chǎn)生的發(fā)光光量的變化引起的色差大的原因之一。并且，該現(xiàn)有產(chǎn)品的平均顯色指數(shù)Ra低，Ra為79。
由以上結(jié)果可知，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，使用本發(fā)明的第一發(fā)光裝置能得到隨驅(qū)動電流的增減產(chǎn)生的發(fā)光光量變化引起的色差小且具有穩(wěn)定的色彩重現(xiàn)性的圖像顯示裝置以及顯色性高且環(huán)境溫度和發(fā)光光量的變化引起的色差少的照明裝置。
[II.關(guān)于第二發(fā)光裝置的實施例] 下面舉出實施例和比較例更具體地說明本發(fā)明的第二發(fā)光裝置。
下面制作與上述的本發(fā)明的第二發(fā)光裝置的第一實施方式的發(fā)光裝置同樣構(gòu)成的發(fā)光裝置，評價其發(fā)光效率和顯色性。值得注意的是，下文的實施例和比較例的各構(gòu)成要素中，為了方便起見，對于對應(yīng)圖3的部分，將其符號加括號表示。
[實施例2-1] 準(zhǔn)備具有杯狀凹部(102A)的框(102)，用銀膏(105)作為粘結(jié)劑，在該凹部(102A)的底部小片焊接(ダイボンデイング)作為以波長450nm～470nm發(fā)光的光源的藍(lán)色LED(103)。此時，考慮藍(lán)色LED(103)產(chǎn)生的熱的散熱性，均勻涂布小片焊接中使用的銀膏(105)。在150℃加熱兩小時，使銀膏固化后，用連接線將藍(lán)色LED(103)與框(102)的電極連接。連接線(106)使用直徑25μm的金線。
藍(lán)色LED(103)使用EPISTAR社生產(chǎn)的“ES-CEBL912”。
作為熒光發(fā)光部(104)的發(fā)光物質(zhì)，使用發(fā)出大約波長470nm～690nm的光的以Ca2.94Ce0.06Sc1.94Mg0.06Si3O12(稱作熒光體A)表示的熒光體和發(fā)出大約波長520nm～760nm的光的Sr0.8Ca0.192Eu0.008AlSiN3(稱作熒光體B)的混合物。
熒光發(fā)光部(104)的熒光體混合物中熒光體A和B的比例為90:10(重量比)。另外，將熒光體混合物的重量與環(huán)氧樹脂的重量之比設(shè)定為25:75，制作熒光體漿料。
在框(102)的凹部(102A)注入該熒光體漿料，加熱使其固化。
接著，用環(huán)氧樹脂對框整體進行澆注。模制部的形成中使用杯狀的模具。
通過對藍(lán)色LED(103)供電，使該發(fā)光裝置(101)發(fā)光(驅(qū)動電流20mA、驅(qū)動電流密度17.5A/cm2、溫度20℃)。此時，用積分球測定發(fā)光裝置(101)發(fā)出的光的發(fā)光光譜，由此研究全部光通量、色度、顯色性和將藍(lán)色LED(103)的驅(qū)動電流改為80mA、驅(qū)動電流密度改為70A/cm2時色度的變化。結(jié)果見表1。另外，顯色性以按照J(rèn)ISZ8726算出的R1～R15和R1～R8的平均值Ra進行評價。
表1中，色度(x/y)表示色坐標(biāo)。
表1
另外，圖20給出了本發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。
另外，所用的熒光體A和熒光體B的混合物的溫度特性如下 BR(125)/BR(25)＝0.998 |x2(25)-x2(125)|＝0.012 |y2(25)-Y2(125)|＝0.000。
[實施例2-2] 除了將熒光體A和熒光體B的混合比例改為91:9以外，與實施例2-1同樣地制作發(fā)光裝置，并同樣地評價其特性，結(jié)果見表2。并且圖21給出了本發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。
另外，所用的熒光體A和熒光體B的混合物的溫度特性如下 BR(125)/BR(25)＝0.998 |x2(25)-x2(125)|＝0.012 |y2(25)-Y2(125)|＝0.000。
表2
[比較例2-1] 藍(lán)色LED(103)使用Cree社生產(chǎn)的“C460MB”，熒光發(fā)光部(104)的熒光體使用發(fā)出大約波長480nm～720nm的光的以YAG:Ce表示的熒光體，除此以外，與實施例2-1同樣地制成發(fā)光裝置，并同樣地評價其特性，結(jié)果見表3。另外，圖22給出了本發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。
表3
[III.關(guān)于白光發(fā)光裝置的實施例] 下述的實施例中，LED表示發(fā)光二極管。
[實施例3-1] 按下述的順序制作表面實裝型白光發(fā)光裝置，并進行對其的評價。
首先，使用銀膏(導(dǎo)電性安裝部件)將以460nm的波長發(fā)光的LED(Epistar社生產(chǎn)ES-CEBL912X10X)焊接至表面實裝型LED用的框的杯部(凹部)的端子。
接著，使用20μm粗的Au線(導(dǎo)電性連接線)將LED的電極與框的端子連接。
作為波長轉(zhuǎn)換材料，混合使用以Ca2.97Ce0.03Sc2Si3O12表示的第一熒光體和以Ca0.992AlSiEu0.008N2.85O0.15表示的第二熒光體?；旌媳壤?重量比)為第一熒光體:第二熒光體＝93:7。這些熒光體吸收LED發(fā)出的光(一次光)，分別放出波長470nm～690nm的光和波長540nm～760nm的光。
以1g波長轉(zhuǎn)換材料對10g作為粘合劑的硅樹脂的比例進行充分混合，然后將該熒光體和硅樹脂的混合物注入焊接有LED的框的杯部分。將其在150℃保持兩小時，使硅樹脂固化，由此在杯部分形成含熒光體樹脂部，得到表面實裝型白光發(fā)光裝置。
驅(qū)動上述得到的表面實裝型白光發(fā)光裝置，使其發(fā)出白色光，測定該白色光的發(fā)光光譜，根據(jù)JIS-Z8726，由該發(fā)光光譜算出顯色指數(shù)R1～R8，計算其平均值Ra。其中，在室溫(約24℃)以20mA驅(qū)動表面實裝型白光發(fā)光裝置。
另外，用積分球接受從表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的全部的光，然后經(jīng)光纖導(dǎo)入分光器，測定表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的光的發(fā)光光譜。測定的發(fā)光光譜見圖23。
另外，由上述的白色光以及全部的光的發(fā)光光譜，分別測定所用的各波長轉(zhuǎn)換材料對LED發(fā)出的光的內(nèi)部量子效率和吸光度，并測定100℃時的輝度相對于25℃時的輝度的輝度維持率TR(％)、白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光在上述規(guī)定波長范圍內(nèi)的平坦度[T(ratio)]和相關(guān)色溫。這些特性見表4。
[實施例3-2] 除了將波長轉(zhuǎn)換材料的種類改為Ca2.97Ce0.03Sc1.94Mg0.06Si3O12以外，與實施例3-1同樣地制造表面實裝型白光發(fā)光裝置，測定表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光以及全部的光的發(fā)光光譜，與實施例3-1同樣地測定各特性，該特性見表4。另外，從表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的全部的光的發(fā)光光譜見圖24。
[比較例3-1] 除了將波長轉(zhuǎn)換材料的種類改為(Y，Gd，Ce)3Al5O12以外，與實施例3-1同樣地制造表面實裝型白光發(fā)光裝置，測定表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光以及全部的光的發(fā)光光譜，與實施例3-1同樣地測定各特性，該特性見表4。另外，從表面實裝型白光發(fā)光裝置發(fā)出的全部的光的發(fā)光光譜見圖25。
[表4]
由表4可知，通過使500nm～650nm的規(guī)定波長范圍內(nèi)的發(fā)光光譜平坦、并使平坦度[T(ratio)]為150％以下，能提高白光發(fā)光裝置發(fā)出的白色光的顯色性。
另外，實施例3-1、3-2使用的波長轉(zhuǎn)換材料的輝度維持率均高達(dá)80％以上，因此，實施例3-1、3-2制作的白光發(fā)光裝置在點亮后因LED的發(fā)熱而產(chǎn)生白色光的強度隨時間推移發(fā)生下降的顧慮小。
另外，實施例3-1、3-2使用的波長轉(zhuǎn)換材料對LED的發(fā)光波長的光的吸光度高達(dá)70％以上，并且波長轉(zhuǎn)換材料的內(nèi)部量子效率高達(dá)40％以上，所以白光發(fā)光裝置發(fā)出的光的強度比比較例3-1的高，白光發(fā)光裝置的發(fā)光效率優(yōu)異。
另外，比較例3-1的白光發(fā)光裝置比實施例3-1、3-2的白光發(fā)光裝置的發(fā)光效率高，但是顯色性差，所使用的波長轉(zhuǎn)換材料的輝度維持率低，所以有可能因溫度變化而發(fā)生色調(diào)的變化。
[IV.關(guān)于圖像顯示裝置的實施例] [實施例4-1] 構(gòu)成紅色的像素的發(fā)光裝置由(In，Ga)N系藍(lán)色LED和紅色熒光體構(gòu)成。紅色熒光體使用以Ca0.992AlSiEu0.008N3表示的紅色熒光體。該紅色熒光體吸收(In，Ga)N系藍(lán)色LED發(fā)出的光轉(zhuǎn)而發(fā)出波長540nm～760nm的光。
另外，以規(guī)定的比例充分混合氮化硅、氮化鋁、氮化鈣粉末、氮化銪，用石墨電阻加熱方式的電爐在氮氛圍氣中進行兩小時的加熱處理，其中壓力為1MPa、溫度為1800℃，由此合成上述的紅色熒光體。
另外，與上述實施方式中說明的熒光體溫度依賴系數(shù)TR的測定方法同樣地在改變溫度下對該紅色熒光體測定發(fā)光強度，其結(jié)果是，發(fā)光強度沒有隨溫度上升發(fā)生下降，100℃時的發(fā)光強度相對25℃時的發(fā)光強度的比例(熒光體溫度依賴系數(shù)TR)為109％。
使用該紅色熒光體，按下述順序制作與圖12所示同樣的紅色發(fā)光固體發(fā)光裝置。值得注意的是，下述的說明中，括號“〔〕”內(nèi)所示的符號是表示圖12對應(yīng)的部位的符號。
首先，使用銀膏(導(dǎo)電性安裝部件)將以460nm的波長發(fā)光的LED(Cree社生產(chǎn)的C460-MB290-S0100；MB級、光功率9mW～10mW)〔313〕焊接至表面實裝型LED用的框〔312〕的杯部〔312A〕的端子〔315〕。
接著，使用20μm粗的Au線(導(dǎo)電性連接線)〔317〕將LED〔313〕的電極(省略圖示)與框〔312〕的端子〔316〕連接。
以1g上述紅色熒光體〔314〕對5g硅樹脂(粘合劑)〔318〕的比例充分混合，將該熒光體和硅樹脂的混合物注入焊接有LED〔313〕的框〔312〕的杯部分〔312A〕。
將其在150℃保持兩小時，使硅樹脂〔318〕固化，由此形成含熒光體樹脂部，得到表面實裝型紅色發(fā)光裝置〔311〕。
測定如上得到的表面實裝型紅色發(fā)光裝置〔311〕的發(fā)光光譜。其中，在室溫(約24℃)以20mA驅(qū)動表面實裝型紅色發(fā)光裝置〔311〕。具體地說，用積分球接受從表面實裝型紅色發(fā)光裝置〔311〕發(fā)出的全部的光，然后經(jīng)光纖導(dǎo)入分光器，測定發(fā)光光譜和全部光通量。
該紅色發(fā)光裝置〔311〕的發(fā)光光譜見圖26。
另外，發(fā)光光譜的測定結(jié)果中，基于波長380nm～780nm的范圍的發(fā)光強度的數(shù)值，計算CIE色度坐標(biāo)值x和y，其結(jié)果為x＝0.68，y＝0.31。
另外，基于發(fā)光光譜的測定結(jié)果，計算紅色熒光體的內(nèi)部量子效率，其結(jié)果為56％。
另外，通過與紅色發(fā)光裝置〔311〕情況下同樣的處理，使用藍(lán)色LED和綠色熒光體Ca2.97Ce0.03Sc2Si3O12制造構(gòu)成綠色的像素的綠色發(fā)光裝置。
其中，綠色熒光體按如下順序進行制造。將CaCO3、Sc2O3、SiO2、CeO2以規(guī)定的比例與少量的乙醇一同裝入瑪瑙乳缽，進行充分混合后，使其干燥，接著，將經(jīng)干燥的原料混合物包入鉑箔，在流通含有4重量％氫的氮氣下，于1500℃加熱三小時，由此得到綠色熒光體。對得到的綠色熒光體進行洗滌、粉碎和分級處理。
與紅色發(fā)光裝置同樣地測定上述得到的綠色發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。綠色發(fā)光裝置的發(fā)光光譜見圖27。
另外，發(fā)光光譜的測定結(jié)果中，基于波長380nm～780nm的范圍的發(fā)光強度的數(shù)值，計算CIE色度坐標(biāo)值x和y，其結(jié)果為x＝0.29，y＝0.50。
另外，在改變溫度下測定該綠色熒光體的發(fā)光強度，其結(jié)果為100℃時的發(fā)光強度相對25℃時的發(fā)光強度的比例(熒光體溫度依賴系數(shù)TR)為93％。
另外，使用作為擴散劑的白色微粉TiO2代替紅色熒光體，除此以外與紅色發(fā)光裝置〔311〕同樣地制造藍(lán)色發(fā)光裝置。與紅色發(fā)光裝置同樣地測定得到的藍(lán)色發(fā)光裝置的發(fā)光光譜。藍(lán)色發(fā)光裝置的發(fā)光光譜見圖28。
將上述那樣制造的紅、綠、藍(lán)的像素排列在平面上，通過形成布線和點亮控制電路，能夠制造全色顯示裝置(顯示器)。另外，如此制造的全色顯示裝置使用熒光體溫度依賴系數(shù)TR高的熒光體來制作紅色像素和綠色像素，因而推測其能夠減少因溫度變化產(chǎn)生的色差。
[實施例4-2] 除了組合使用(In，Ga)N系綠色發(fā)光元件和擴散劑代替實施例4-1中構(gòu)成綠色像素的綠色發(fā)光裝置之外，采用與實施例4-1同樣的順序制造全色顯示裝置。
測定該顯示裝置的三色光的發(fā)光光譜，結(jié)果見圖29。
如此制造的全色顯示裝置由于使用熒光體溫度依賴系數(shù)TR高的熒光體來制作紅色像素和綠色像素，因而推測其能夠減少因溫度變化產(chǎn)生的色差。
[V.關(guān)于上述圖像顯示裝置的應(yīng)用例的實施例] [關(guān)于綠色的熒光體] [實施例5-1] 在160℃內(nèi)，階段性地升溫到規(guī)定的溫度(升溫速度10℃/分鐘)，在將溫度恒定保持在規(guī)定溫度下(20秒)，測定氧化物熒光體以峰值波長455nm的藍(lán)色光激發(fā)得到的輝度，其中，所述氧化物熒光體含有0.06摩爾(相對于化學(xué)組成式中1摩爾Ca為0.02摩爾)Ce作為賦活劑，具有Ca3Sc2Si3O12的化學(xué)組成，在505nm具有發(fā)光峰值波長。各溫度下的相對輝度(輝度維持率，以25℃時的輝度為100％)見圖30。圖30中以四邊形表示的曲線表示實施例5-1的結(jié)果。
另外，關(guān)于輝度的測定，不計入從熒光體混合物發(fā)出的不足470nm的熒光光譜，僅利用470nm以上的熒光光譜進行計算，以免受到波長455nm的激發(fā)光的影響。
[比較例5-1] 除了使用YAG:Ce作為熒光體之外，與實施例5-1同樣操作，測定熒光體的輝度維持率。各溫度下的相對輝度(輝度維持率，以25℃的輝度為100％)的結(jié)果見圖30。
另外，圖30中以圓形表示的曲線表示比較例5-1的結(jié)果。
[關(guān)于紅色的熒光體] [實施例5-2] 除了使用含有0.8摩爾％(化學(xué)組成式中相對于1摩爾Ca含有0.008摩爾)Eu且具有CaAlSiN3的化學(xué)組成的熒光體之外，與實施例5-1同樣操作，測定熒光體的輝度維持率。各溫度下的相對輝度(輝度維持率，以25℃時的輝度為100％)見圖31。圖31中以四邊形表示的曲線表示實施例5-2的結(jié)果。
[比較例5-2] 除了使用含有0.8摩爾％(化學(xué)組成式中相對于1摩爾Ca含有0.008摩爾)Eu且具有Ca2Si5N8的化學(xué)組成的熒光體之外，與實施例5-1同樣操作，測定熒光體的輝度維持率。各溫度下的相對輝度(輝度維持率，以25℃時的輝度為100％)見圖31。圖31中以圓形表示的曲線表示比較例5-2的結(jié)果。
[總結(jié)] 由圖30可知，實施例5-1的熒光體Ca3Sc2Si3O12的溫度依賴性比比較例5-1的熒光體YAG:Ce的溫度依賴性小。另外，由圖31可知，實施例5-2的熒光體CaAlSiN3的溫度依賴性比比較例5-2熒光體Ca2Si5N8的溫度依賴性小。也就是說，150℃時的輝度相對于25℃時的輝度的輝度維持率高。所以據(jù)推測，使用了這些輝度維持熒光體的顯示裝置中熒光體發(fā)出的光對溫度的色波動小，能夠防止不同溫度條件下顯示的圖像的顏色與目的顏色有偏差。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性 本發(fā)明可以用于產(chǎn)業(yè)上的任意領(lǐng)域，特別適合用于使用LED等發(fā)光元件的室內(nèi)和室外用照明、全彩色顯示器等圖像形成裝置等。
上面利用特定的方式詳細(xì)說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，在不脫離本發(fā)明的意圖和范圍的情況下，可以進行各種變化。
另外，本申請以2005年3月18日提交的日本專利申請(特愿2005-080033)、2005年3月28日提交的日本專利申請(特愿2005-092976)、2005年3月31日提交的日本專利申請(特愿2005-103148)、2005年5月24日提交的日本專利申請(特愿2005-151175)和2005年6月17日提交的日本專利申請(特愿2005-178377)為基礎(chǔ)，并通過引用這些全部的內(nèi)容支持本申請。
權(quán)利要求
1、一種白光發(fā)光裝置，其具有光源和吸收從所述光源發(fā)出的光的至少一部分并發(fā)出具有與上述光的波長不同的光的至少一種波長轉(zhuǎn)換材料，該白光發(fā)光裝置發(fā)出含有所述波長轉(zhuǎn)換材料發(fā)出的光的白色光，所述白光發(fā)光裝置的特征在于，所述白色光的發(fā)光光譜中500nm～650nm的規(guī)定波長范圍的最大發(fā)光強度為所述規(guī)定波長范圍中最小發(fā)光強度的150％以下。
2、如權(quán)利要求1所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換材料在100℃的輝度為所述波長轉(zhuǎn)換材料在25℃的輝度的80％以上。
3、如權(quán)利要求1或2所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換材料對所述光源的發(fā)光峰值波長的光的吸光度為50％以上，且所述波長轉(zhuǎn)換材料的內(nèi)部量子效率為40％以上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述光源的發(fā)光峰值波長為370nm以上且500nm以下。
5.如權(quán)利要求1或2所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換材料含有綠色系熒光體，所述綠色系熒光體為選自由MSi2N2O2:Eu、M-Si-Al-O-N:Ce、M-Si-Al-O-N:Eu以及下述通式(1)或(2)表示的母體結(jié)晶內(nèi)至少含有Ce作為發(fā)光中心粒子的熒光體組成的組中的熒光體，其中M表示一種或兩種以上的堿土金屬，
M1aM2bM3cOd(1)
其中，M1表示二價的金屬元素、M2表示三價的金屬元素、M3表示四價的金屬元素，a、b、c、d分別是下述范圍的數(shù)，
2.7≦a≦3.3
1.8≦b≦2.2
2.7≦c≦3.3
11.0≦d≦13.0
M4eM5fOg(2)
其中，M4表示二價的金屬元素、M5表示三價的金屬元素，e、f、g分別是下述范圍的數(shù)，
0.9≦e≦1.1
1.8≦f≦2.2
3.6≦g≦4.4。
6.如權(quán)利要求5所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述綠色系熒光體為通式(2)表示的熒光體。
7.如權(quán)利要求1或2所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換材料含有紅色系熒光體，所述紅色系熒光體為選自由MSi7N10:Eu、M2Si5N8:Eu以及以下述通式(3)表示的熒光體組成的組中的熒光體，在MSi7N10:Eu和M2Si5N8:Eu中，M表示一種或兩種以上的堿土金屬，
MaAbDcEdXe…式(3)
上述通式(3)中，M是選自由Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm和Yb組成的組的一種或兩種以上的元素，A表示選自由M元素以外的二價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，D表示選自由四價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，E表示選自由三價金屬元素組成的組的一種或兩種以上的元素，X表示選自由O、N、F組成的組的一種或兩種以上的元素，a、b、c、d和e分別是下述范圍的數(shù)，
0.00001≦a≦0.1
a+b＝1
0.5≦c≦4
0.5≦d≦8
0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e
e≦1.2×(2/3+4/3×c+d)。
8.如權(quán)利要求7所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述紅色系熒光體為通式(3)表示的熒光體，其中A包含Ca和Sr。
9.如權(quán)利要求1或2所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述波長轉(zhuǎn)換材料含有綠色系熒光體和紅色系熒光體，相對于所述綠色系熒光體和所述紅色系熒光體的合計重量，所述綠色系熒光體的重量百分率為65％以上且99％以下。
10.如權(quán)利要求1或2所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置包含波長330nm～420nm的紫外LED發(fā)光裝置、被該波長激發(fā)轉(zhuǎn)而發(fā)出在420nm～480nm的波長具有發(fā)光峰的熒光的藍(lán)色熒光體、發(fā)出在500nm～550nm的波長具有發(fā)光峰的熒光的綠色熒光體、在550nm～700nm的波長具有發(fā)光峰的紅色熒光體的組合。
11.如權(quán)利要求1或2所述的白光發(fā)光裝置，其特征在于，作為所述波長轉(zhuǎn)換材料包含第一波長轉(zhuǎn)換材料和第二波長轉(zhuǎn)換材料，其中所述第二波長轉(zhuǎn)換材料對所述第一波長轉(zhuǎn)換材料的體積比為0.05以上且1以下。
12、一種照明裝置，其特征在于，其具有權(quán)利要求1～11任一項所述的白光發(fā)光裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供發(fā)光裝置、白光發(fā)光裝置、照明裝置及圖像顯示裝置。所述發(fā)光裝置具有高輝度、發(fā)出的光更接近自然光、隨著發(fā)光光量增減而產(chǎn)生的發(fā)光色的色差少，所述發(fā)光裝置具有在流通驅(qū)動電流時發(fā)光的光源和吸收從光源發(fā)出的光的至少一部分并發(fā)出具有與上述光的波長不同的光的至少一種波長轉(zhuǎn)換材料，對于所述發(fā)光裝置，當(dāng)將以17.5A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(17.5)、色度坐標(biāo)值y記作y1(17.5)，并且將以70A/cm2的驅(qū)動電流密度得到的發(fā)光的色度坐標(biāo)值x記作x1(70)、色度坐標(biāo)值y記作y1(70)時，所述x1(17.5)、y1(17.5)、x1(70)及y1(70)滿足式(D)和式(E)。-0.006≤x1(17.5)-x1(70)≤0.006 (D)；-0.006≤y1(17.5)-y1(70)≤0.006 (E)。
文檔編號H01L33/00GK101442097SQ200810189320
公開日2009年5月27日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月18日
發(fā)明者木島直人, 下村康夫, 金田英明, 竹下公也 申請人:三菱化學(xué)株式會社