JP4360788B2 - 液晶表示板用のバックライト及びそれに用いる発光ダイオードの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発光ダイオード特に白色発光ダイオード又は中間色の発光ダイオードおよびこれら発光ダイオードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話機、携帯TVのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易い照明機構を有する液晶等の表示装置が用いられている。かかる表示装置の照明手段としては発光源と光路変換部材を有する面状光源（バックライトユニット、フロントライトユニット等）が従来より知られている。このような面状光源に使用する前記発光源としては、蛍光ランプ、発光ダイオードが従来、使用されてきた。この中で近年は更なる小型化、薄型化と長寿命化を目的として、発光源として発光ダイオードを用いたものが多く使用されるようになってきている。
【０００３】
かかる面状光源により表示装置のパネル等に対し白色の照明をしようとするときは、発光ダイオードの場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類の発光ダイオードを同時点灯、又は時分割点灯して白色光を合成することが一般的であった。ところが、更に最近は、単独で白色またはこれに近い光を発光する白色発光ダイオードが開発され、利用できるようになってきた。このような白色発光ダイオードを用いることにより、小型で簡単な構成で白色照明またはこれに近い色の照明を目的とする液晶表示用バックライトまたは液晶表示用フロントライトを形成することが可能となった。又最近は、１個で中間色も含め所望の色度の発光をすることができる発光ダイオードも開発されカラー照明に利用されている。
【０００４】
図１１は従来の白色発光ダイオードの一例の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は原理説明図である。図１１において１２０は白色発光ダイオードである。１０１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる素子基板であり、１０２、１０３はそれぞれ前記素子基板１０１の上面から側面を経てその下面にかけて形成されたカソード用電極およびアノード用電極である。１０５は青色発光又は紫外線発光をする発光ダイオード素子であり、そのカソード側を下にして、導電性接着剤１０４を介してダイボンデイングにより、前記カソード用電極１０２に固着されている。発光ダイオード素子１０５のアノード側はワイヤーボンデイングにより、Ａｕよりなるボンデイグワイヤー１０６を介して前記アノード用電極１０３に接続されている。１０７はボンデイグワイヤー１０６および発光ダイオード素子１０５を被覆して保護する被覆部材である。図１０（ｂ）に示す１０８は黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光を発する蛍光体であり、これをモールド樹脂１１０に混練して成形することにより、前記被覆部材１０７が形成される。なお、これらの部材により形成される白色発光ダイオード１２０はガラス繊維入りのエポキシ樹脂基板の大板の上に複数個を形成した後、ダイシングで１個ごとにカットし、分割してなるものである。
【０００５】
図１１に示す白色発光ダイオード１２０において、発光ダイオード素子１０５に所定の電流が供給されて青色発光又は紫外線発光すると、図１１（ｃ）に示すように、その発光ｓ（実線）の一部は蛍光体１０８に吸収されて黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色緑色の励起光ｓ１（点線）を発する。この励起光ｓ１および青色発光又は紫外線の発光ｓが白色発光ダイオード１２０の出射光として被覆部材１０７の外部に出射する。すなわち、白色発光ダイオード１２０の色度はこれら各種の出射光の合成された色度となる。かかる白色発光ダイオード１２０の色度は、発光ダイオード素子１０５の青色光（又は紫外線）の強度と蛍光体１０８の励起光の黄色又は３原色の強度の比率によりより変化するが、これらを適切に設定ることができれば理論的には白色又はその近傍において、所望の色度を得ることができる。しかし実際には、発光ダイオード素子２０５の波長および発光強度は、製造条件の不可避な変動によりバラつき、蛍光体２０８の励起光の波長成分およびその強度も、蛍光体２０８の製造条件、モールド樹脂２１０への混練の状態の不可避な変動によりバラつく。
【０００６】
図１２は白色に限らず所望の色度の発光を目的とした発光ダイオードの構造を示す断面図である。図１２に示す発光ダイオード１３０は、モールド樹脂１１０に蛍光体１０８の他に色フィルタとして着色剤１０９を一緒に混練することにより、あらゆる色相、色純度の発光ダイオードを実現することを目的とするものである。その原理は、発光ダイオード素子１０５から直接に着色剤１０９に入射する光及び一旦蛍光体１０８に入射した光により励起されて２次光として着色剤１０９に入射する光に対し、着色剤１０９の作用により、不要な発光色成分を弱めることにより、所望の色度の発光となるように色度補正を行うものである。
【０００７】
図１３は上記した白色発光ダイオードの発光源を持ち、パネルのカラー表示用の白色照明を目的とした従来の液晶表示用バックライトユニットの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図１３において、１４０はバックライトユニットであり、１２０は図１１に示した白色発光ダイオード、１４２は導光板、１４３は拡散板、１４４はＰｙプリズムシート、１４５はＰｘプリズムシート、１４６は反射板、１４７はカラー表示用の透過型もしくは半透過型の液晶表示板であり、図示しないカラーフィルタを有している。導光板１４２は無色透明なプラスチック材等の透光部材よりなり板状で略直方体形状をしている。１４２ａ、１４２ｂはそれぞれ導光板１４２の上面および下面であり、上面１４２ａは平滑な面であり、下面１４２ｂは後述する乱反射面となっている。１４２ｃは導光板１４２の入光側面である。白色発光ダイオード１２０はＬＥＤ基板１２０ｂに保持されて、導光板１４２の入光側面１４２ｃに対向する位置に配置され、導光板１４２の上方には拡散板１４３、Ｐｙプリズムシート１４４、Ｐｘプリズムシート１４５が順次重ねて配置される。反射シート１４６は導光板１４２の下面１４２ｂに対向、近接して配置される。白色発光ダイオード１２０の発光は導光板１４２の側面１４２ｃから入射し、導光板１４２の上面１４２ａと下面１４２ｂの間で反射を繰り返しながらその内部を伝播し、その間に平滑な上面１４２ａから（上方に）出射する。下面１４２ｂはシボ又は細かな凹凸を有する乱反射面となっており、光を種々の方向に拡散できるようになっている。反射板１４６は乱反射面である下面１４２ｂから外部に出ようとする光を反射させて内部に戻し、光の利用効率を上げる。
【０００８】
導光板１４２の上面１４２ａからの出射光は拡散板１４３に達し、ここで光の方向が中程度に絞りこまれる。更に、Ｐｙプリズムシート１４４によりｙ方向の角度が絞りこまれ、Ｐｘプリズムシート１４５によりｘ方向の角度が絞りこまれ、最終的には出射光を略ｚ方向に揃える。このｚ方向に揃った光線が、図示しないカラーフィルタを有する透過型もしくは半透過型の液晶表示板（又は液晶パネル）１４７を背後から照明する。なお、照明する面内の輝度の均一性を確保するために、上記導光板の下面１４２ｂに設けたシボ等の粗さ、凹凸の形状、密度を場所により変えたりする。このようにして、液晶を透過する光の状態を理想的なものとし、鮮明でＳＮの高い表示を可能とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして、図１３に示して説明した小型・薄型のバックライト１４０により、カラー液晶表示の照明を目的とした液晶表示板（液晶パネル）の照明がなされる。しかしながら、上記のバックライト等の従来の液晶表示用の照明手段においては、以下に述べるような問題点がある。即ち、上記のような透過型もしくは半透過型の液晶表示板１４７は、カラー表示のために、その内部に図示しないカラーフィルタを有しているが、カラーフィルタの特性が各メーカーごとに異なっている。一方、液晶パネルの表示する画像の色度はカラーフィルタの特性（透過率の波長特性）と照明光の色度即ち発光源である白色発光ダイオード（１２０）の色度に依存して定まる。例えば、カラーフィルタの特性のＲ、Ｇ、Ｂの色バランスが完全にとれている場合には、白色発光ダイオードの色度が完全に白色であれば、カラー信号が白色のときは、液晶表示板の表示色は白色となる。しかし一般には液晶表示板におけるカラーフィルタの色バランスはメーカーごとに若干ずれているので、これに対応して表示色を白色とするには白色発光ダイオードの色度を白色から若干ずれて、カラーフィルタと補色関係にある所定の色度の範囲内となるように管理する必要がある。（又はカラーフィルタの色バランスがずれていなくても、メーカーの好みにより、白色発光ダイオードの色度として白色から若干ずれた色度が要求されることもある。）
【００１０】
上記の関係を色度図を用いて説明する。図１４は白色発光ダイオード１２０発光等の色度を示すＣＩＥ色度図である。ここで、ｘはＲの割合を、ｙはＧの割合を示す。そして、図には示していないが、ｚをＢの割合としたとき、常に
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１・・・・（１）
の関係があるとしている。（ｃ０はＲ，Ｇ，Ｂの成分比が１：１；１である色度の点を示し、この場合，座標は略ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３３，（ｚ＝０．３３）となっている。）図１４において、ｂ０は白色発光ダイオードの目標色度の座標点であり、Ｂはその許容範囲である。ｂ０の座標は ｘ＝０．３１３ ｙ＝０．３０８である。ここでｄ０は液晶表示板のカラーフィルタの波長透過率の色度点であり、その座標は ｘ＝０．３５２ ｙ＝０．３５７ であり、前記の発光ダイオードの目標色度ｂ０と補色関係にある。Ｄはｄ０の近傍のバラツキの範囲を示す。
【００１１】
すなわち、もし、白色発光ダイオード１２０の色度がｂ０で示される色度点またはＢで示される許容範囲にあれば、白色発光ダイオード１２０からの光が、液晶表示板（液晶パネル）１４７内のｄ０又はＤの範囲の色度のカラーフィルタ（図示しない）を透過することにより、ｃ０で示される白色光を基準とする色度の光に補正されて液晶表示板から出射し、照明がなされることにより、液晶パネルの所望の白色表示およびカラー表示を行うことができる。
【００１２】
しかし、上記の方法で図１１に示す白色発光ダイオード１２０を製造した場合には、すでに説明したように、発光ダイオード素子１０５の発光波長や発光強度のばらつき、モールド樹脂１１０、蛍光体１０８の比重差により被覆部１０７内の分布構造が一定に保てないことが原因となって発光の色度がばらつく。この結果、発光ダイオードの製品の色度の平均値が所望の色度からずれるとともに、色度のばらつきも大きく、ロット内で大きな色度分布となる。よって、歩留まりが低く、良品を選別するための色度分類、収率確保に多大な労力を要する。又、図１３に示すように白色発光ダイオードを複数個用いるバックライトユニット等の照明装置においては、個々の発光ダイオードの色度がずれることにより、装置内に色むらを生ずる。
【００１３】
一例をあげれば、図１４の色度図において、ｘ＝０．３１３ ｙ＝０．３０８の色度ｂ０を目標として、従来の方法により白色発光ダイオードを製造した場合、実際の製品の色度座標は、平均値が ｘ＝０．２９５ ｙ＝０．２９０
で、そのばらつきは σｘ＝０．０１５ σｙ＝０．０１ （N＝１０K） となった。
図１４の点ｆ０は実際の製品の色度の上記の平均値を示し、領域Ｆはその色度のバラツキの範囲を示す。この図からしても、実際の製品の色度の領域Ｆの中で、上記のＢで示す所望の色度の領域に入るのはごく一部に過ぎない。よって、実際の製品を選別して使用したとしても、Ｂの領域に入り、照明装置の光源として使用できるのはごく一部であり、大部分は不良品となり、対象とされる液晶示板には使用できないこととなる。又、次善の手段として、カラーフィルタ特性の異なる他の液晶パネルに使用することも考えられるが、この場合も許容される色度の範囲が限られるので、前記領域Ｆのかなりの部分が、結局は利用できず、どこにも利用できない不良品の白色発光ダイオードが多く残り、歩留まりの低下、選別等による実質的な製造コストの増加を招く。
【００１４】
そして、このような色度のばらつきを従来の製造方法の工程内で改善することは、すでに説明した理由により困難である。なお、発光ダイオードにおける色度のばらつきは、図１１に示すような白色発光ダイオード１２０に限るものではない。すなわち、図１２に示すような一般的な色度を目的とした発光ダイオード１３０においても、発光ダイオード素子１０５の発光波長のばらつきの他に、モールド樹脂１１０、蛍光体１０８、着色剤１００９の比重差により、組成比が一定に保てないことが理由となって、従来の方法により製造されたこの発光ダイオード１３０の色度が大きくばらつき所望の色度に入れることが容易でないという問題があり、このようなばらつきを従来の工程内で改善することは同様に困難である。
【００１５】
そこで、本発明は上記した従来の白色発光ダイオード等の発光ダイオードにおいて、その製品の色度のばらつきが大であるため、所望の色度のものを得ることが困難であるという前記の問題を改善することを課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子を被覆し少なくとも黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光体を含有する被覆部材とを有する発光ダイオードを備えたカラーフィルタを有する液晶表示板用のバックライトにおいて、前記発光ダイオード素子が被覆された前記被覆部材の表面からその近傍にかけて、前記液晶表示板のカラーフィルタの透過光の色度と補色関係にある色度を前記発光ダイオードの目標色度とし、その目標色度からのズレ分に対応する補色関係にある色を染色することにより前記発光ダイオードの発光と前記蛍光体からの光による混色光の色度が前記目標色度となるように補正されていることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、前記第１の手段において、
前記被覆部材の着色により前記発光ダイオードの発光と前記蛍光体からの光による混色光のＲ、Ｇ、Ｂの比率がＲ２：Ｇ２：Ｂ２であり、前記目標色度のＲ、Ｇ、Ｂの比率がＲ１：Ｇ１：Ｂ１である場合、染色によって得られる染色層のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率をｒ：ｇ：ｂとしたとき、
Ｒ２×ｒ：Ｇ２×ｇ：Ｂ２×ｂ＝Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ ・・・・（１）
となる（１）式が満足される色度となるように補正されることを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子を被覆し少なくとも黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光体を含有する被覆部材とを有する発光ダイオードの製造方法において、前記発光ダイオード素子が被覆されるように前記被覆部材を形成後に液晶表示板のカラーフィルタの透過光の色度と補色関係にある色度を前記発光ダイオードの目標色度とし、その目標色度に入らない発光ダイオードを、（ａ）青色寄りのもの、（ｂ）黄色寄りのもの、（ｃ）赤色寄りのもの、（ｄ）緑色寄りのものの４種類の色度のものに分類し、分類に応じて前記被覆部材が対応する補色関係にある色に染色されるように、浸透性のある有機溶剤または温水中に染料を適切な濃度で溶解または分散させてなる染料液に浸漬し、攪拌し、乾燥することにより、前記被覆部材の表面からその近傍にかけて染色し、これにより不要な発光色成分を弱めることで、前記目標色度に入るように発光ダイオードの発光色度の補正を行うことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、前記第３の手段において、発光ダイオードの前記色度分類のランクに対応して、前記被覆部材が対応する補色関係にある色に染色されるように、前記染料の濃度、染色温度および染色時間の中の少なくとも１つを設定することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の第１実施形態につき図面を用いて説明する。図１は本発明の係る発光ダイオード２１の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図２は従来の白色発光ダイオード図２０の構成を示す図である。本発明に係る発光ダイオード２１（図１）は従来の白色発光ダイオード２０（図２）を染色して、発光の色度補正をしたものであるが、本第１実施形態においては発光ダイオード２１は白色発光を目的とし、白色発光ダイオードの範疇に入るものとなっている。図１において、１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる素子基板であり、２、３はそれぞれ前記素子基板１の上面から側面を経てその下面にかけて形成されたカソード用電極およびアノード用電極である。５は青色発光又は紫外線発光をする発光ダイオード素子であり、そのカソード側を下にして、導電性接着剤４を介してダイボンデイングにより、前記カソード用電極２に固着されている。発光ダイオード素子５のアノード側はワイヤーボンデイングにより、Ａｕよりなるボンデイグワイヤー６を介して前記アノード用電極３に接続されている。７はボンデイグワイヤー６および発光ダイオード素子５を被覆して保護する被覆部材である。図１（ｂ）に示す８は黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光を発する蛍光体であり、これを母材であるモールド樹脂１０に混練して成形することにより、前記被覆部材７が形成される。１１は被覆部材７の表面からその近傍にかけて、後述する方法により、染料が浸透して形成された染色層である。
【００２３】
以下に、本第１実施形態に係る発光ダイオードの製造方法につき、図面を用いて説明する。この製造方法は大別すれば、▲１▼従来と同様の方法により従来と同様の白色発光ダイオードを製造する工程と、▲２▼このようにして製造された白色発光ダイオードをその発光の色度により分類し、クラス分けし、所望の色度からズレているものをピックアップする工程と、▲３▼ピックアップされた白色発光ダイオードを染料液に浸漬して染色することにより、前記被覆部材７の表面から染料を浸透させて染色層１１を形成し、不用な発光色成分を弱めることでその発光色度の補正を行う工程とよりなる。以下にこれらの工程につき、順次に詳しく説明する。
【００２４】
図２は最終的に図１に示す本発明に係る白色発光ダイオード２１を製作するために、上記▲１▼の工程として製作された従来の白色発光ダイオード２０の構成を示す断面図である。この白色発光ダイオード２０の構成は前記の発光ダイオード２１から染色層１１を除いた構成となっており、白色発光ダイオード２０自体は従来の公知の製造方法により製作される。すなわち、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる素子基板１を準備し、公知のメタライジングの方法により、素子基板１の上面から側面を経てその下面にかけて、カソード用電極２およびアノード用電極３を形成する。次に、青色発光又は紫外線発光をする発光ダイオード素子５を、そのカソード側を下にして、導電性接着剤４を介してダイボンデイングにより、前記カソード用電極２に固着する。次に、発光ダイオード素子５のアノード側をワイヤーボンデイングにより、Ａｕよりなるボンデイグワイヤー６を介して前記アノード用電極３に接続する。このようにして発光ダイオード素子５を実装した後に、透光性を有するモールド樹脂１０を母材とし、これに黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光を発する蛍光体８を混練した状態で、前記の発光ダイオード素子５およびボンデイグワイヤー６を被覆、保護するようにして、モールド成形加工により、被覆部材７を形成し、従来の白色発光ダイオード２０を製作する。この場合、従来技術としてすでに説明したように、白色発光ダイオード２０はガラス繊維入りのエポキシ樹脂基板の大板の上に複数個を形成した後、ダイシングで１個ごとにカットし、分割してなるものである。
【００２５】
次に上記▲２▼の工程として、工程▲１▼で製作された上記白色発光ダイオード２０の色度を測定し、分類を行う。図３発光ダイオードの色度を示す色度図である。図３において色度点ｃ２は前記発光ダイオード２０の測定された色度の平均値の色度の座標を示し、
ｘ＝０．２９５ ｙ＝０．２９０ となっている。そしてこの白色発光ダイオード２０の色度の測定値は前記平均値のまわりに σｘ＝０．０１５ σｙ＝０．０１ （Ｎ＝１０Ｋ） の分散をもって分布している。図３において、領域Ｓ２は前記の色度点ｃ２のまわりに３σの範囲で分散した色度の領域を示す。次に、色度点ｃ１は目標とする発光ダイオードの色度の座標を示し、 ｘ＝０．３１３ｙ＝０．３０８ となっている。
又、点線で囲まれる領域Ｓ１は前記の目標とする色度点ｃ１に対し σｘ＝０．００５ σｙ＝０．００３ の分散の色度の領域（３σの範囲 ）を示す。
【００２６】
今、今領域Ｓ２内で色度が分布する白色発光ダイオード２０のうち、所望の領域Ｓ１に入るものを除いたものをピックアップし、（ａ）青色寄りのもの、（ｂ）黄色寄りのもの、（ｃ）赤色寄りのもの、（ｄ）緑色寄りのものの４種類の色度のものに分類する。ここで、図４はこれらの色度の分類を示すために拡大された色度図である。次に分類に応じて、白色発光ダイオード２０を対応する色（補色関係にある色）を染色する染色液体に浸漬することにより、白色発光ダイオード２０（図２）の被覆部材７の表面からその近傍にかけて染色し、図１（ｂ）に示すように発光ダイオード２１の染色層１１を形成する。
【００２７】
以下に、上記の工程を、前記の色度の分類に対応して具体的に説明する。図４に示すように、（ａ）青色寄りのものとして、色度座標が ｘ＝０．２８６ ｙ＝０．２８１ である 色度点ｃｂにある白色発光ダイオード２０をナフトキノン系染料（黄系）１００ｐｐｍをアルコール中に分散させた染料液体に１５分浸漬・攪拌して染色して乾燥した。染色後の発光ダイオード２１の色度を測定したところ、その色度座標は色度点ｃ１すなわち、
ｘ＝０．３１３ y＝０．３０８ と略一致した。ここで、色度点ｃｂおよび色度点ｃ１にそれぞれ対応するスペクトルを図５（ａ）のＨｙおよびＨ１に示す。（これらのスペクトルにおいて、６２５ｎｍを中心とする部分がＲ成分、５６０ｎｍを中心とする部分がＧ成分、４５０ｎｍを中心とする部分がＢ成分となる。）
【００２８】
このように色度が補正されるのは、上記の黄系の染料の染色により、図５（ｂ）のスペクトルＦｂに示すように、にフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：０．８０ となる黄系の色フィルタが染色層１１（図１）に形成され、これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が Ｒ：Ｂ：Ｇ＝０．２８：０．２７６：０．４４４ （ｃｂに対応） の白色発光ダイオード２０に対し減法混色の原理により、色度補正がなされ、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が
Ｒ：Ｂ：Ｇ＝０．２８６×１：０．２８１×１：０．４３３×０．８０
＝０．３１３：０．３０８：０．３７９
となる色度点ｃ１の発光ダイオード２１が得られたと考えられる。次に、前記の色度点ｃｒの近傍の領域Ｓｒ内に入る色度を有する白色発光ダイオード２０を上記と同様の条件により黄系の染色を行うことにより、同様のフィルタ効果により、補正後の色度は大部分が図４の色度点ｃ１を囲む領域Ｓ１に入ることが確認された。
【００２９】
次に、白色発光ダイオード２０の色度が前記の（ｂ）黄色寄りのものの具体例として、図４に示す ｘ＝０．３２８ ｙ＝０．３２８ の色度点ｃｙを囲む領域Ｓｙの色度のものがある。ここで、前記ｃｙに対応するスペクトルを図６（ａ）のＨｙに示す。この場合、白色発光ダイオード２０をアントラキノン系染料（青系）１００ｐｐｍをアルコール中に分散させた染料液体に１０分浸漬・攪拌して染色して乾燥した。これにより、発光ダイオード２１の染色層１１としてスペクトルが図６（ｂ）のＦｙとなるフィルタ特性を有するものが形成され、そのフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．８６６：０．８５３：１ となり、青系の色フィルタとなる。
この色フィルタの色度補正の作用により、前記色度点ｃｙのもののＲ，Ｇ，Ｂの比率（０．３２８：０．３２８：０．３４４）は補正され、補正後の発光ダイオード２１は、
Ｒ：Ｂ：Ｇ＝０．３２８×０．８６６：０．３２８×０．８５３：０．３５８×１
＝０．３１３：０．３０８：０．３７９
となり、色度点ｃ１の色度に補正される。又、上記の黄色寄りの領域Ｓｙにあるものも同様にして色度が補正され、大部分が所望の色度領域Ｓ１に入る。
【００３０】
次に、白色発光ダイオード２０の色度が前記の（ｃ）赤色寄りのものの具体例として、図４に示す ｘ＝０．３３ ｙ＝０．３０ の色度点ｃｒを囲む領域Ｓｒの色度のものがある。図７（ａ）のＨｒは前記色度点ｃｒに対応するスペクトルである。この場合、白色発光ダイオード２０をナフトキノン系染料（黄系）５０ｐｐｍ、アントラキノン系染料（青系）５０ｐｐｍをアルコール中に分散させた染料液体に５分浸漬・攪拌して染色して乾燥した。これにより、発光ダイオード２１の染色層１１としてフィルタ特性は、黄系のフィルタ特性と青系のフィルタ特性が加重されたものとなる。
【００３１】
すなわち、例えば、黄系のフィルタ特性としては、図７（ｂ）のスペクトルＦｒ１（点線）に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの比率が
Ｒｙ：Ｇｙ：Ｂｙ＝０．９２３：１：０．８５ であり、
青系のフィルタ特性としては、図７（ｂ）のスペクトルＦｒ２（鎖線）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの比率が
Ｒｂ：Ｇｂ：Ｂｂ＝０．８５８：０．８５８：１ であり、全体のフィルタ特性はこれらが減法混色により加重され、図７（ｂ）のスペクトルＦｒ（実線）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの比率が、
Ｒｆ：Ｇｆ：Ｂｆ＝Ｒｙ×Ｒｂ：Ｇｙ×Ｇｂ：Ｇｙ×Ｇｂ
＝０．９２３×０．８５８：０．８５８：０．８５＝０．７９２：０．８５８：０．８５
になると考えられる。この場合、色度点ｃｒの色度のＲ，Ｇ，Ｂの比率は（０．３３：０．３０：０．３７）は、前記比率 Ｒｆ：Ｇｆ：Ｂｆ の染色層１１の色フィルタにより補正され、補正後の発光ダイオード２１ついて、
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．３３×０．７９２：０．３０×０．８５８：０．３７×０．８５
＝０．３１４：０．３０９：０．３７７
となり、その色度座標は ｘ＝０．３１４ ｙ＝０．３０９ となり、目標値ｃ１の座標と略一致する。又、同様に、前記の領域Ｓｒ（図４）のものは染色層１１の色度補正作用により、ほとんどが目標領域Ｓ１に入る。染色後のものの色度の実測結果もこれとよく一致していた。
【００３２】
次に、白色発光ダイオード２０の色度が前記の（ｄ）緑色寄りのものの具体例として、図４の ｘ＝０．２９ ｙ＝０．３１５ の色度点ｃｇを囲む領域Ｓｇの色度のものがある。図８（ａ）のＨｇは前記色度点ｃｇに対応するスペクトルである。この場合、白色発光ダイオード２２をモノアゾ系染料（赤系）７０ｐｐｍをアルコール中に分散させた染料液体に１０分浸漬・攪拌して染色して乾燥した。この結果、色度点が前記のｃｇであったものは色度補正されて、色度が色度点ｃ１（ｘ＝０．３１３ ｙ＝０．３０８）と略一致し、色度が前記Ｓｇ内にあるものは、ほとんどが所定の目標範囲Ｓ１に入る結果が測定された。これは、上記の赤系の染色により、色度補正後の発光ダイオード２１の染色層１１として、図８（ｂ）のＦｇのスペクトルに示すように、フィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率が
Ｒｒ：Ｇｒ：Ｂｒ＝１：０．９０６：０．８８９ の赤色系のものが形成され、これにより前記ｃｇの色度の色度補正がなされ、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率がｃｇにおける０．２９：０．３１５：０．３９５ から、色度補正後の発光ダイオード２１では、
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．２９×１：０．３１５×０．９０６：０．３９５×０．８８９＝０．３１３：０．３０８：０．３７９
となったものと考えられる。
【００３３】
このように、所望の色度範囲（Ｓ１）から外れた色度の白色発光ダイオードであっても、分類された色度のランクにそれぞれ対応した条件により、染料液体中で、被覆部材７の表面からその近傍にかけて染色（染色層１１を形成）することにより、所望の色度範囲に入るように発光の色度を補正することができる。このことは、上記に例示したＳｂ、Ｓｙ、Ｓｒ、Ｓｇ（図４）の範囲にあるものに限らず、従来の方法により製造された白色発光ダイオード２０の色度のばらつきの範囲にあるすべてのものにつき、このような色度補正が可能である。すなわち、一般的に述べれば、補正前の白色発光ダイオード２０の発光の色度のＲ、Ｇ、Ｂの比率が Ｒ２：Ｇ２：Ｂ２ であり、所望の色度のＲ、Ｇ、Ｂの比率が Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ である場合、染色によって得られる染色層１１のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率をｒ：ｇ：ｂとしたとき、
Ｒ２×ｒ：Ｇ２×ｇ：Ｂ２×ｂ＝Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ ・・・・（１）
となる（１）式が満足されるように、前記フィルタ特性に係るｒ：ｇ：ｂを設定すれば所望の色度を得ることができる。そして、この染色層１１のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率ｒ：ｇ：ｂは染色の際の染料の種類（赤、黄、青等）および溶剤の選択、濃度、時間、温度を適切に選択、設定することにより、この染色層１１のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率ｒ：ｇ：ｂをほぼ自由に設定することができる。
【００３４】
このようにして、従来の方法により、製造した白色ダイオード２０（図２）の色度を測定して図４の領域Ｓ２内で、上記の領域Ｓｂ、Ｓｙ、Ｓｒ、Ｓｇおよびこれら以外の複数のランク（又は色度領域）に分類し、各ランクごとにその色度に応じた条件で染色を行つて色度を補正した。このような染色後の発光ダイオード２１（図１）の色度を測定したところ、補正後の色度座標は平均値が
ｘ＝０．３１３ ｙ＝０．３０８ で、σｘ＝０．００５ σｙ＝０．００３
となり、白色発光ダイオードとしての所望の色度の範囲（Ｓ１）に入れることができた。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態として、図１に示す色度補正後の発光ダイオード２１を用いたバックライトユニットにつき図面を用いて説明する。図９は本第２実施形態に係る液晶表示用のバックライトユニットの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図９において、４０はバックライトユニットであり、２１は上記の第１実施形態に係る色度補正後の発光ダイオード、２２は導光板、２３は拡散板、２４はＰｙプリズムシート、２５はＰｘプリズムシート、２６は反射板、２７はカラー表示用の透過型もしくは半透過型の液晶表示板であり、図示しないカラーフィルタを有している。導光板２２は無色透明なプラスチック材等の透光部材よりなり板状で略直方体形状をしている。２２ａ、２２ｂはそれぞれ導光板２２の上面および下面であり、上面２２ａは平滑な面であり、下面２２ｂは後述する乱反射面となっている。２２ｃは導光板２２の入光側面である。
【００３６】
２個の発光ダイオード２１はＬＥＤ基板２１ｂに保持されて、導光板２２の入光側面２２ｃに対向する位置に配置され、導光板２２の上方には拡散板２３、Ｐｙプリズムシート２４、Ｐｘプリズムシート２５が順次重ねて配置される。反射シート２６は導光板２２の下面２２ｂに対向、近接して配置される。発光ダイオード２１の発光は導光板２２の入光側面２２ｃから入射し、導光板２２の上面２２ａと下面２２ｂの間で反射を繰り返しながらその内部を伝播し、その間に平滑な上面２２ａから（上方に）出射する。下面２２ｂはシボ又は細かな凹凸を有する乱反射面となっており、光を種々の方向に拡散できるようになっている。反射板２６は乱反射面である下面２６ｂから外部に出ようとする光を反射させて内部に戻し、光の利用効率を上げる。
【００３７】
導光板２２の上面２２ａからの出射光は拡散板２３に達し、ここで光の方向が中程度に絞りこまれる。更に、Ｐｙプリズムシート２４によりｙ方向の角度が絞りこまれ、Ｐｘプリズムシート２５によりｘ方向の角度が絞りこまれ、最終的には出射光を略ｚ方向に揃える。このｚ方向に揃った光線が、図示しないカラーフィルタを有する透過型もしくは半透過型の液晶表示板（又は液晶パネル）２７を背後から照明する。なお、照明する面内の輝度の均一性を確保するために、上記下面２２ｂに設けたシボ等の粗さ、凹凸の形状、密度を場所により変えたりする。このようにして、液晶を透過する光の状態を理想的なものとし、鮮明でＳＮの高い表示を可能とする。ここで、この照明光の色度は発光ダイオード２１の色度と同じであり、すでに説明したように色度補正の結果、その色度座標は図４の色度点ｃ１の座標 ｘ１＝０．３１３ ｙ１＝０．３０８ （ｚ１＝０．３７９）又はこれに近い座標となっている。
【００３８】
ここで、前記の液晶表示板２７は上記したように図示しないカラーフィルタを有しており、このカラーフィルタの透過率の色度はＲ、Ｇ、Ｂのバランスの若干のずれにより、図３の色度図の色度点ｄ０（又はその近傍のＳｄ内）の色度となっており、ｄ０の座標は
ｘｆ＝０．３５２ ｙｆ＝０．３５７ （ｚｆ＝０．２９１）となっている。このような、カラーフィルタを有する液晶表示板２７に、前記の発光ダイオード２１からの照明光が入射すると、液晶表示板２７に対し白色表示の信号が加えられている場合（オンとなっているＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの画素数が等しい場合）には、液晶表示板２７の表示色のＲ、Ｇ、Ｂの比率は、発光ダイオード２１の色度（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と、液晶表示板２７のカラーフィルタの色度（ｘｆ、ｙｆ、ｚｆ）とより、
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝ｘ１×ｘｆ：ｙ１×ｙｆ：ｚ１×ｚｆ
＝０．３１３×０．３５２：０．３０８×０．３５２：０．３７９×０．２９１＝０．３３３：０．３３３：０．３３４
となり、液晶表示板２７の表示色の色度座標は
ｘ＝０．３３３ ｙ＝０．３３３ （ｚ＝０．３３４） となり、ほぼ完全な白色となる。
【００３９】
また、液晶表示板２７に対し、白色以外の表示色の信号が加えられた場合には、この信号に対応して、オンとなるＲ、Ｇ、Ｂの画素の比率が選択されることにより、色信号に忠実な色度の表示色が再現できる。このような、白色およびそれ以外の表示色の忠実な再現性は、液晶表示板２７の画面全体についてだけでなく、画面の細かい部分についても成立つ。このようにして、色表示の再現性のよいカラー画像の表示が可能となる。なお、液晶表示板が、カラーフィルタを有しない白黒表示用のものである場合には、白色発光ダイオードの発光の色が、文字表示等のバックグラウンドの色となるが、本実施形態の発光ダイオード２１を用いた場合はこのバックグラウンドの色は色度点ｃ１に対応する色すなわち、青みがかった白色となる。ただし、本発明はこれに限らず、後述する方法により、補正前の白色発光ダイオード２０に対し目的に応じた染色をすることにより、色度補正後の発光ダイオード２１の色度を適宜変化させることにより、前記の文字表示等のバックグラウンドの色合いをユーザーの好みにあわせて、設定することが可能である。
なお、本第２実施形態に係るバックライトユニット４０においては発光ダイオード２１が２個使用されているが、これらの発光ダイオード２１の間の色度の差はすでに説明した σｘ＝０．００５ σｙ＝０．００３ に相応するばらつきの範囲に押さえられて極く僅かであるので、照明光の場所による色むらは実質的になくなる。このことは、これは発光ダイオード２１が３個以上となった場合も同様である。
【００４０】
以下に本発明の第３実施形態として、白色以外の色度の発光を目的とした発光ダイオードにつき説明する。なお、その構成自体は図１の発光ダイオード２１に示される。また、その製造方法も、すでに説明したように従来の製造方法により製造した発光ダイオード２０（図２参照）を染色液により染色して製造するものであるが、目標とする色度は白色からかなり離れたものも含む。その一例として、図３に示す色度点ｃ２（ｘ＝０．２９５ ｙ＝０．２９ （ｚ＝０．４１５））の色度を有する従来の白色発光ダイオード２０（図２）を用いて色度座標が図３において ｘ＝０．５５ ｙ＝０．３５ （ｚ＝０．１） である色度点ｃ３の色度の発光ダイオード２１を製造する方法につき説明する。（ここで、色度点ｃ３は図３に示すように単色光軌跡ＳＴの赤色部分にかなり近い位置にある。）
【００４１】
先ず、前記の色度点ｃ２およびｃ３におけるＲ、Ｇ、Ｂの比率からすでに説明した（１）式を用いて発光ダイオード２１の染色層１１のフィルタ特性を計算する。すなわち、
Ｒ２×ｒ：Ｇ２×ｇ：Ｂ２×ｂ＝Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ ・・・・（１）
において、色度補正前の白色発光ダイオード２０のＲ、Ｇ、Ｂの比率として
Ｒ２：Ｇ２：Ｂ２＝０．２９５：０．２９０：０．４１５ （ｃ２に対応）
色度補正後の発光ダイオード２１のＲ、Ｇ、Ｂの比率として
Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１＝０．５５：０．３５：０．１ （ｃ３に対応）
を適用し、（１）式よりフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率を求めると
ｒ：ｇ：ｂ＝１：０．６４７：０．１２９ となる。このフィルタ特性を図１０（ｂ）のスペクトルＦ２に示す。（念のために（１）式の数値計算をすると、
０．２９５×１：０．２９０×０．６４７：０．４１５×０．１２９
＝０．５４９：０．５３０：０．１０１ となる。）
【００４２】
次に、前記染色層１１の色フィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率が上記のようにｒ：ｇ：ｂ＝１：０．６４７：０．１２９ となるように、色度補正前の白色発光ダイオード２０を赤系の染料と青系の染料を適切な割合と量でアルコール中に分散させた染色液体に充分で適切な時間、所定の温度において、浸漬・攪拌することにより、白色発光ダイオード２０を染色して色度補正後の発光ダイオード２１を製造した。このように、所望のフィルタ特性を得る染色の条件は、最初は試行をくりかえしつつ求めるのであるが、染色の条件が一旦設定されると、同一条件で染色を行うことにより、同一のフィルタ特性が得られ、これにより所望の色度の発光ダイオードをむらなく得ることができる。ここで、図１０（ａ）のＨ２は色度補正前の白色発光ダイオード２０の発光のスペクトル（図３のｃ１に対応）を示し、Ｈ３は上記の染色条件により染色された色度補正後の発光ダイオード２１の発光のスペクトル（図３のｃ３に対応）を示す。Ｈ３のスペクトルに示すように、６００ｎｍ付近の赤色の成分が他の色の成分に比して際立って大となり、彩度の高い赤系の色合いとなっている。すなわち、単色光に近い色合いとなっている。
【００４３】
本発明は、これに限らず、浸透性のある有機溶剤又は温水中に赤色系の染料、黄色系の染料、又は青色系の染料を適当な条件で、溶解又は分散させてなる染料液に、白色発光ダイオード（２０）を浸漬・攪拌・乾燥して染色し、色フィルタ効果のＲ、Ｇ、Ｂの比率を適宜変えて不要な発光色成分を弱めることにより、図３に示す色度図における単色光軌跡ＳＴの内側のほとんどの領域において、発光の色度を選択的に設定することができる。すなわち、単色光軌跡ＳＴに近い部分においては、単色光の赤、黄、緑、青、紫等に近い色合いの発光色を得ることが可能であり、単色光軌跡からある程度離れた内側では、これらの単色光が加法混色されて中間的な色合いの発光色を得ることが可能となる。このようにして、染色の条件を適宜設定して、その条件により染色を行えば、あらゆる色相、色純度の発光ダイオードを発光色のばらつきのない状態で製造することができる。又、構造的に見れば、本発明の発光ダイオード２１によれば図１２に示す従来の発光ダイオード１３０のようにモールド樹脂（１１０）中に蛍光体（１０８）のほかに着色剤（１０９）を混練するという構造をとらず、着色剤をモールド樹脂に全く混練せず、白色発光ダイオード２０を染色液で染色してなる構成としたため、あらゆる色相、色純度の発光ダイオードを発光色のばらつきのない状態で製造することが可能となったと言うことができる。
【００４４】
以上に図面を用いて本発明に係る発光ダイオードの実施形態の説明をしてきたが、本発明は図１の発光ダイオード２１の構成に限るものではなく、保護部材（７）中に少なくとも蛍光体（８）を含み、その表面からその近傍に染色による染色層（１１）を有するものであれば、保護部材のモールド樹脂１０に着色剤等他の物質が混練されていても、相当の色度範囲で、本発明による色度補正効果を有する。
【００４５】
上記したような、白色を含む広い色度範囲にわたる色度の発光を目的とした本発明の発光ダイオードにおける染色による色度補正の他の利点として、選択される溶媒・染料およびその濃度・浸漬時間、温度等の染色条件を変えることにより、微妙な色度設定が可能となる点が挙げられる。
【００４６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、白色を含むあらゆる発光色の発光ダイオードを発光色のばらつきが少ない状態で製造でき、歩留まりの向上ができ、更には従来必用とされていた最終製品の色度分類による振り分け等の収率確保のための労力の労力削減が可能となる。又、発光ダイオードを複数個使用する照明装置のセット内での色ムラの低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光ダイオードの構成を示す図である。
【図２】図１に示す発光ダイオードの製造に使用する色度補正前の白色発光ダイオードの構成を示す図である。
【図３】図１に示す発光ダイオード等の色度を示す色度図である。
【図４】図３に示す色度図の部分的な拡大図である。
【図５】図２に示す白色発光ダイオードの色度が青色寄りの場合における発光スペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図６】図２に示す白色発光ダイオードの色度が黄色寄りの場合における発光スペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図７】図２に示す白色発光ダイオードの色度が赤色寄りの場合における発光スペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図８】図２に示す白色発光ダイオードの色度が緑色寄りの場合における発光スペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図９】図１に示す発光ダイオードを使用したバックライトユニットの構成を示す図である。
【図１０】図１に示す発光ダイオードの色度が赤系の単色光に近い場合の発光のスペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図１１】従来の白色発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１２】広い色度範囲に対応する従来の発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１３】図１１に示す白色発光ダイオードを使用したバックライトユニットの構成を示す図である。
【図１４】図１１に示す白色用発光ダイオードの発光の色度を示す図である。
【符号の説明】
１ 素子基板
２ カソード用電極
３ アノード用電極
５ 発光ダイオード素子
６ ボンデイングワイヤー
７ 被覆部材
８ 蛍光体
１０ モールド樹脂
１１ 染色層
２０ 白色発光ダイオード
２１ 発光ダイオード
２１ｂ ＬＥＤ基板
２２ 導光板
２２ａ 上面
２２ｂ 下面
２２ｃ 入光側面
２３ 拡散板
２４ Ｐｙプリズムシート
２５ Ｐｘプリズムシート
２６ 反射板
２７ 液晶表示板
４０ バックライトユニット
【発明の属する技術分野】
この発明は発光ダイオード特に白色発光ダイオード又は中間色の発光ダイオードおよびこれら発光ダイオードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話機、携帯TVのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易い照明機構を有する液晶等の表示装置が用いられている。かかる表示装置の照明手段としては発光源と光路変換部材を有する面状光源（バックライトユニット、フロントライトユニット等）が従来より知られている。このような面状光源に使用する前記発光源としては、蛍光ランプ、発光ダイオードが従来、使用されてきた。この中で近年は更なる小型化、薄型化と長寿命化を目的として、発光源として発光ダイオードを用いたものが多く使用されるようになってきている。
【０００３】
かかる面状光源により表示装置のパネル等に対し白色の照明をしようとするときは、発光ダイオードの場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３種類の発光ダイオードを同時点灯、又は時分割点灯して白色光を合成することが一般的であった。ところが、更に最近は、単独で白色またはこれに近い光を発光する白色発光ダイオードが開発され、利用できるようになってきた。このような白色発光ダイオードを用いることにより、小型で簡単な構成で白色照明またはこれに近い色の照明を目的とする液晶表示用バックライトまたは液晶表示用フロントライトを形成することが可能となった。又最近は、１個で中間色も含め所望の色度の発光をすることができる発光ダイオードも開発されカラー照明に利用されている。
【０００４】
図１１は従来の白色発光ダイオードの一例の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は原理説明図である。図１１において１２０は白色発光ダイオードである。１０１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる素子基板であり、１０２、１０３はそれぞれ前記素子基板１０１の上面から側面を経てその下面にかけて形成されたカソード用電極およびアノード用電極である。１０５は青色発光又は紫外線発光をする発光ダイオード素子であり、そのカソード側を下にして、導電性接着剤１０４を介してダイボンデイングにより、前記カソード用電極１０２に固着されている。発光ダイオード素子１０５のアノード側はワイヤーボンデイングにより、Ａｕよりなるボンデイグワイヤー１０６を介して前記アノード用電極１０３に接続されている。１０７はボンデイグワイヤー１０６および発光ダイオード素子１０５を被覆して保護する被覆部材である。図１０（ｂ）に示す１０８は黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光を発する蛍光体であり、これをモールド樹脂１１０に混練して成形することにより、前記被覆部材１０７が形成される。なお、これらの部材により形成される白色発光ダイオード１２０はガラス繊維入りのエポキシ樹脂基板の大板の上に複数個を形成した後、ダイシングで１個ごとにカットし、分割してなるものである。
【０００５】
図１１に示す白色発光ダイオード１２０において、発光ダイオード素子１０５に所定の電流が供給されて青色発光又は紫外線発光すると、図１１（ｃ）に示すように、その発光ｓ（実線）の一部は蛍光体１０８に吸収されて黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色緑色の励起光ｓ１（点線）を発する。この励起光ｓ１および青色発光又は紫外線の発光ｓが白色発光ダイオード１２０の出射光として被覆部材１０７の外部に出射する。すなわち、白色発光ダイオード１２０の色度はこれら各種の出射光の合成された色度となる。かかる白色発光ダイオード１２０の色度は、発光ダイオード素子１０５の青色光（又は紫外線）の強度と蛍光体１０８の励起光の黄色又は３原色の強度の比率によりより変化するが、これらを適切に設定ることができれば理論的には白色又はその近傍において、所望の色度を得ることができる。しかし実際には、発光ダイオード素子２０５の波長および発光強度は、製造条件の不可避な変動によりバラつき、蛍光体２０８の励起光の波長成分およびその強度も、蛍光体２０８の製造条件、モールド樹脂２１０への混練の状態の不可避な変動によりバラつく。
【０００６】
図１２は白色に限らず所望の色度の発光を目的とした発光ダイオードの構造を示す断面図である。図１２に示す発光ダイオード１３０は、モールド樹脂１１０に蛍光体１０８の他に色フィルタとして着色剤１０９を一緒に混練することにより、あらゆる色相、色純度の発光ダイオードを実現することを目的とするものである。その原理は、発光ダイオード素子１０５から直接に着色剤１０９に入射する光及び一旦蛍光体１０８に入射した光により励起されて２次光として着色剤１０９に入射する光に対し、着色剤１０９の作用により、不要な発光色成分を弱めることにより、所望の色度の発光となるように色度補正を行うものである。
【０００７】
図１３は上記した白色発光ダイオードの発光源を持ち、パネルのカラー表示用の白色照明を目的とした従来の液晶表示用バックライトユニットの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図１３において、１４０はバックライトユニットであり、１２０は図１１に示した白色発光ダイオード、１４２は導光板、１４３は拡散板、１４４はＰｙプリズムシート、１４５はＰｘプリズムシート、１４６は反射板、１４７はカラー表示用の透過型もしくは半透過型の液晶表示板であり、図示しないカラーフィルタを有している。導光板１４２は無色透明なプラスチック材等の透光部材よりなり板状で略直方体形状をしている。１４２ａ、１４２ｂはそれぞれ導光板１４２の上面および下面であり、上面１４２ａは平滑な面であり、下面１４２ｂは後述する乱反射面となっている。１４２ｃは導光板１４２の入光側面である。白色発光ダイオード１２０はＬＥＤ基板１２０ｂに保持されて、導光板１４２の入光側面１４２ｃに対向する位置に配置され、導光板１４２の上方には拡散板１４３、Ｐｙプリズムシート１４４、Ｐｘプリズムシート１４５が順次重ねて配置される。反射シート１４６は導光板１４２の下面１４２ｂに対向、近接して配置される。白色発光ダイオード１２０の発光は導光板１４２の側面１４２ｃから入射し、導光板１４２の上面１４２ａと下面１４２ｂの間で反射を繰り返しながらその内部を伝播し、その間に平滑な上面１４２ａから（上方に）出射する。下面１４２ｂはシボ又は細かな凹凸を有する乱反射面となっており、光を種々の方向に拡散できるようになっている。反射板１４６は乱反射面である下面１４２ｂから外部に出ようとする光を反射させて内部に戻し、光の利用効率を上げる。
【０００８】
導光板１４２の上面１４２ａからの出射光は拡散板１４３に達し、ここで光の方向が中程度に絞りこまれる。更に、Ｐｙプリズムシート１４４によりｙ方向の角度が絞りこまれ、Ｐｘプリズムシート１４５によりｘ方向の角度が絞りこまれ、最終的には出射光を略ｚ方向に揃える。このｚ方向に揃った光線が、図示しないカラーフィルタを有する透過型もしくは半透過型の液晶表示板（又は液晶パネル）１４７を背後から照明する。なお、照明する面内の輝度の均一性を確保するために、上記導光板の下面１４２ｂに設けたシボ等の粗さ、凹凸の形状、密度を場所により変えたりする。このようにして、液晶を透過する光の状態を理想的なものとし、鮮明でＳＮの高い表示を可能とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして、図１３に示して説明した小型・薄型のバックライト１４０により、カラー液晶表示の照明を目的とした液晶表示板（液晶パネル）の照明がなされる。しかしながら、上記のバックライト等の従来の液晶表示用の照明手段においては、以下に述べるような問題点がある。即ち、上記のような透過型もしくは半透過型の液晶表示板１４７は、カラー表示のために、その内部に図示しないカラーフィルタを有しているが、カラーフィルタの特性が各メーカーごとに異なっている。一方、液晶パネルの表示する画像の色度はカラーフィルタの特性（透過率の波長特性）と照明光の色度即ち発光源である白色発光ダイオード（１２０）の色度に依存して定まる。例えば、カラーフィルタの特性のＲ、Ｇ、Ｂの色バランスが完全にとれている場合には、白色発光ダイオードの色度が完全に白色であれば、カラー信号が白色のときは、液晶表示板の表示色は白色となる。しかし一般には液晶表示板におけるカラーフィルタの色バランスはメーカーごとに若干ずれているので、これに対応して表示色を白色とするには白色発光ダイオードの色度を白色から若干ずれて、カラーフィルタと補色関係にある所定の色度の範囲内となるように管理する必要がある。（又はカラーフィルタの色バランスがずれていなくても、メーカーの好みにより、白色発光ダイオードの色度として白色から若干ずれた色度が要求されることもある。）
【００１０】
上記の関係を色度図を用いて説明する。図１４は白色発光ダイオード１２０発光等の色度を示すＣＩＥ色度図である。ここで、ｘはＲの割合を、ｙはＧの割合を示す。そして、図には示していないが、ｚをＢの割合としたとき、常に
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１・・・・（１）
の関係があるとしている。（ｃ０はＲ，Ｇ，Ｂの成分比が１：１；１である色度の点を示し、この場合，座標は略ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３３，（ｚ＝０．３３）となっている。）図１４において、ｂ０は白色発光ダイオードの目標色度の座標点であり、Ｂはその許容範囲である。ｂ０の座標は ｘ＝０．３１３ ｙ＝０．３０８である。ここでｄ０は液晶表示板のカラーフィルタの波長透過率の色度点であり、その座標は ｘ＝０．３５２ ｙ＝０．３５７ であり、前記の発光ダイオードの目標色度ｂ０と補色関係にある。Ｄはｄ０の近傍のバラツキの範囲を示す。
【００１１】
すなわち、もし、白色発光ダイオード１２０の色度がｂ０で示される色度点またはＢで示される許容範囲にあれば、白色発光ダイオード１２０からの光が、液晶表示板（液晶パネル）１４７内のｄ０又はＤの範囲の色度のカラーフィルタ（図示しない）を透過することにより、ｃ０で示される白色光を基準とする色度の光に補正されて液晶表示板から出射し、照明がなされることにより、液晶パネルの所望の白色表示およびカラー表示を行うことができる。
【００１２】
しかし、上記の方法で図１１に示す白色発光ダイオード１２０を製造した場合には、すでに説明したように、発光ダイオード素子１０５の発光波長や発光強度のばらつき、モールド樹脂１１０、蛍光体１０８の比重差により被覆部１０７内の分布構造が一定に保てないことが原因となって発光の色度がばらつく。この結果、発光ダイオードの製品の色度の平均値が所望の色度からずれるとともに、色度のばらつきも大きく、ロット内で大きな色度分布となる。よって、歩留まりが低く、良品を選別するための色度分類、収率確保に多大な労力を要する。又、図１３に示すように白色発光ダイオードを複数個用いるバックライトユニット等の照明装置においては、個々の発光ダイオードの色度がずれることにより、装置内に色むらを生ずる。
【００１３】
一例をあげれば、図１４の色度図において、ｘ＝０．３１３ ｙ＝０．３０８の色度ｂ０を目標として、従来の方法により白色発光ダイオードを製造した場合、実際の製品の色度座標は、平均値が ｘ＝０．２９５ ｙ＝０．２９０
で、そのばらつきは σｘ＝０．０１５ σｙ＝０．０１ （N＝１０K） となった。
図１４の点ｆ０は実際の製品の色度の上記の平均値を示し、領域Ｆはその色度のバラツキの範囲を示す。この図からしても、実際の製品の色度の領域Ｆの中で、上記のＢで示す所望の色度の領域に入るのはごく一部に過ぎない。よって、実際の製品を選別して使用したとしても、Ｂの領域に入り、照明装置の光源として使用できるのはごく一部であり、大部分は不良品となり、対象とされる液晶示板には使用できないこととなる。又、次善の手段として、カラーフィルタ特性の異なる他の液晶パネルに使用することも考えられるが、この場合も許容される色度の範囲が限られるので、前記領域Ｆのかなりの部分が、結局は利用できず、どこにも利用できない不良品の白色発光ダイオードが多く残り、歩留まりの低下、選別等による実質的な製造コストの増加を招く。
【００１４】
そして、このような色度のばらつきを従来の製造方法の工程内で改善することは、すでに説明した理由により困難である。なお、発光ダイオードにおける色度のばらつきは、図１１に示すような白色発光ダイオード１２０に限るものではない。すなわち、図１２に示すような一般的な色度を目的とした発光ダイオード１３０においても、発光ダイオード素子１０５の発光波長のばらつきの他に、モールド樹脂１１０、蛍光体１０８、着色剤１００９の比重差により、組成比が一定に保てないことが理由となって、従来の方法により製造されたこの発光ダイオード１３０の色度が大きくばらつき所望の色度に入れることが容易でないという問題があり、このようなばらつきを従来の工程内で改善することは同様に困難である。
【００１５】
そこで、本発明は上記した従来の白色発光ダイオード等の発光ダイオードにおいて、その製品の色度のばらつきが大であるため、所望の色度のものを得ることが困難であるという前記の問題を改善することを課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子を被覆し少なくとも黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光体を含有する被覆部材とを有する発光ダイオードを備えたカラーフィルタを有する液晶表示板用のバックライトにおいて、前記発光ダイオード素子が被覆された前記被覆部材の表面からその近傍にかけて、前記液晶表示板のカラーフィルタの透過光の色度と補色関係にある色度を前記発光ダイオードの目標色度とし、その目標色度からのズレ分に対応する補色関係にある色を染色することにより前記発光ダイオードの発光と前記蛍光体からの光による混色光の色度が前記目標色度となるように補正されていることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、前記第１の手段において、
前記被覆部材の着色により前記発光ダイオードの発光と前記蛍光体からの光による混色光のＲ、Ｇ、Ｂの比率がＲ２：Ｇ２：Ｂ２であり、前記目標色度のＲ、Ｇ、Ｂの比率がＲ１：Ｇ１：Ｂ１である場合、染色によって得られる染色層のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率をｒ：ｇ：ｂとしたとき、
Ｒ２×ｒ：Ｇ２×ｇ：Ｂ２×ｂ＝Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ ・・・・（１）
となる（１）式が満足される色度となるように補正されることを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子を被覆し少なくとも黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光体を含有する被覆部材とを有する発光ダイオードの製造方法において、前記発光ダイオード素子が被覆されるように前記被覆部材を形成後に液晶表示板のカラーフィルタの透過光の色度と補色関係にある色度を前記発光ダイオードの目標色度とし、その目標色度に入らない発光ダイオードを、（ａ）青色寄りのもの、（ｂ）黄色寄りのもの、（ｃ）赤色寄りのもの、（ｄ）緑色寄りのものの４種類の色度のものに分類し、分類に応じて前記被覆部材が対応する補色関係にある色に染色されるように、浸透性のある有機溶剤または温水中に染料を適切な濃度で溶解または分散させてなる染料液に浸漬し、攪拌し、乾燥することにより、前記被覆部材の表面からその近傍にかけて染色し、これにより不要な発光色成分を弱めることで、前記目標色度に入るように発光ダイオードの発光色度の補正を行うことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、前記第３の手段において、発光ダイオードの前記色度分類のランクに対応して、前記被覆部材が対応する補色関係にある色に染色されるように、前記染料の濃度、染色温度および染色時間の中の少なくとも１つを設定することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の第１実施形態につき図面を用いて説明する。図１は本発明の係る発光ダイオード２１の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図２は従来の白色発光ダイオード図２０の構成を示す図である。本発明に係る発光ダイオード２１（図１）は従来の白色発光ダイオード２０（図２）を染色して、発光の色度補正をしたものであるが、本第１実施形態においては発光ダイオード２１は白色発光を目的とし、白色発光ダイオードの範疇に入るものとなっている。図１において、１はガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる素子基板であり、２、３はそれぞれ前記素子基板１の上面から側面を経てその下面にかけて形成されたカソード用電極およびアノード用電極である。５は青色発光又は紫外線発光をする発光ダイオード素子であり、そのカソード側を下にして、導電性接着剤４を介してダイボンデイングにより、前記カソード用電極２に固着されている。発光ダイオード素子５のアノード側はワイヤーボンデイングにより、Ａｕよりなるボンデイグワイヤー６を介して前記アノード用電極３に接続されている。７はボンデイグワイヤー６および発光ダイオード素子５を被覆して保護する被覆部材である。図１（ｂ）に示す８は黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光を発する蛍光体であり、これを母材であるモールド樹脂１０に混練して成形することにより、前記被覆部材７が形成される。１１は被覆部材７の表面からその近傍にかけて、後述する方法により、染料が浸透して形成された染色層である。
【００２３】
以下に、本第１実施形態に係る発光ダイオードの製造方法につき、図面を用いて説明する。この製造方法は大別すれば、▲１▼従来と同様の方法により従来と同様の白色発光ダイオードを製造する工程と、▲２▼このようにして製造された白色発光ダイオードをその発光の色度により分類し、クラス分けし、所望の色度からズレているものをピックアップする工程と、▲３▼ピックアップされた白色発光ダイオードを染料液に浸漬して染色することにより、前記被覆部材７の表面から染料を浸透させて染色層１１を形成し、不用な発光色成分を弱めることでその発光色度の補正を行う工程とよりなる。以下にこれらの工程につき、順次に詳しく説明する。
【００２４】
図２は最終的に図１に示す本発明に係る白色発光ダイオード２１を製作するために、上記▲１▼の工程として製作された従来の白色発光ダイオード２０の構成を示す断面図である。この白色発光ダイオード２０の構成は前記の発光ダイオード２１から染色層１１を除いた構成となっており、白色発光ダイオード２０自体は従来の公知の製造方法により製作される。すなわち、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂よりなる素子基板１を準備し、公知のメタライジングの方法により、素子基板１の上面から側面を経てその下面にかけて、カソード用電極２およびアノード用電極３を形成する。次に、青色発光又は紫外線発光をする発光ダイオード素子５を、そのカソード側を下にして、導電性接着剤４を介してダイボンデイングにより、前記カソード用電極２に固着する。次に、発光ダイオード素子５のアノード側をワイヤーボンデイングにより、Ａｕよりなるボンデイグワイヤー６を介して前記アノード用電極３に接続する。このようにして発光ダイオード素子５を実装した後に、透光性を有するモールド樹脂１０を母材とし、これに黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光を発する蛍光体８を混練した状態で、前記の発光ダイオード素子５およびボンデイグワイヤー６を被覆、保護するようにして、モールド成形加工により、被覆部材７を形成し、従来の白色発光ダイオード２０を製作する。この場合、従来技術としてすでに説明したように、白色発光ダイオード２０はガラス繊維入りのエポキシ樹脂基板の大板の上に複数個を形成した後、ダイシングで１個ごとにカットし、分割してなるものである。
【００２５】
次に上記▲２▼の工程として、工程▲１▼で製作された上記白色発光ダイオード２０の色度を測定し、分類を行う。図３発光ダイオードの色度を示す色度図である。図３において色度点ｃ２は前記発光ダイオード２０の測定された色度の平均値の色度の座標を示し、
ｘ＝０．２９５ ｙ＝０．２９０ となっている。そしてこの白色発光ダイオード２０の色度の測定値は前記平均値のまわりに σｘ＝０．０１５ σｙ＝０．０１ （Ｎ＝１０Ｋ） の分散をもって分布している。図３において、領域Ｓ２は前記の色度点ｃ２のまわりに３σの範囲で分散した色度の領域を示す。次に、色度点ｃ１は目標とする発光ダイオードの色度の座標を示し、 ｘ＝０．３１３ｙ＝０．３０８ となっている。
又、点線で囲まれる領域Ｓ１は前記の目標とする色度点ｃ１に対し σｘ＝０．００５ σｙ＝０．００３ の分散の色度の領域（３σの範囲 ）を示す。
【００２６】
今、今領域Ｓ２内で色度が分布する白色発光ダイオード２０のうち、所望の領域Ｓ１に入るものを除いたものをピックアップし、（ａ）青色寄りのもの、（ｂ）黄色寄りのもの、（ｃ）赤色寄りのもの、（ｄ）緑色寄りのものの４種類の色度のものに分類する。ここで、図４はこれらの色度の分類を示すために拡大された色度図である。次に分類に応じて、白色発光ダイオード２０を対応する色（補色関係にある色）を染色する染色液体に浸漬することにより、白色発光ダイオード２０（図２）の被覆部材７の表面からその近傍にかけて染色し、図１（ｂ）に示すように発光ダイオード２１の染色層１１を形成する。
【００２７】
以下に、上記の工程を、前記の色度の分類に対応して具体的に説明する。図４に示すように、（ａ）青色寄りのものとして、色度座標が ｘ＝０．２８６ ｙ＝０．２８１ である 色度点ｃｂにある白色発光ダイオード２０をナフトキノン系染料（黄系）１００ｐｐｍをアルコール中に分散させた染料液体に１５分浸漬・攪拌して染色して乾燥した。染色後の発光ダイオード２１の色度を測定したところ、その色度座標は色度点ｃ１すなわち、
ｘ＝０．３１３ y＝０．３０８ と略一致した。ここで、色度点ｃｂおよび色度点ｃ１にそれぞれ対応するスペクトルを図５（ａ）のＨｙおよびＨ１に示す。（これらのスペクトルにおいて、６２５ｎｍを中心とする部分がＲ成分、５６０ｎｍを中心とする部分がＧ成分、４５０ｎｍを中心とする部分がＢ成分となる。）
【００２８】
このように色度が補正されるのは、上記の黄系の染料の染色により、図５（ｂ）のスペクトルＦｂに示すように、にフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率がＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：０．８０ となる黄系の色フィルタが染色層１１（図１）に形成され、これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が Ｒ：Ｂ：Ｇ＝０．２８：０．２７６：０．４４４ （ｃｂに対応） の白色発光ダイオード２０に対し減法混色の原理により、色度補正がなされ、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が
Ｒ：Ｂ：Ｇ＝０．２８６×１：０．２８１×１：０．４３３×０．８０
＝０．３１３：０．３０８：０．３７９
となる色度点ｃ１の発光ダイオード２１が得られたと考えられる。次に、前記の色度点ｃｒの近傍の領域Ｓｒ内に入る色度を有する白色発光ダイオード２０を上記と同様の条件により黄系の染色を行うことにより、同様のフィルタ効果により、補正後の色度は大部分が図４の色度点ｃ１を囲む領域Ｓ１に入ることが確認された。
【００２９】
次に、白色発光ダイオード２０の色度が前記の（ｂ）黄色寄りのものの具体例として、図４に示す ｘ＝０．３２８ ｙ＝０．３２８ の色度点ｃｙを囲む領域Ｓｙの色度のものがある。ここで、前記ｃｙに対応するスペクトルを図６（ａ）のＨｙに示す。この場合、白色発光ダイオード２０をアントラキノン系染料（青系）１００ｐｐｍをアルコール中に分散させた染料液体に１０分浸漬・攪拌して染色して乾燥した。これにより、発光ダイオード２１の染色層１１としてスペクトルが図６（ｂ）のＦｙとなるフィルタ特性を有するものが形成され、そのフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率は
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．８６６：０．８５３：１ となり、青系の色フィルタとなる。
この色フィルタの色度補正の作用により、前記色度点ｃｙのもののＲ，Ｇ，Ｂの比率（０．３２８：０．３２８：０．３４４）は補正され、補正後の発光ダイオード２１は、
Ｒ：Ｂ：Ｇ＝０．３２８×０．８６６：０．３２８×０．８５３：０．３５８×１
＝０．３１３：０．３０８：０．３７９
となり、色度点ｃ１の色度に補正される。又、上記の黄色寄りの領域Ｓｙにあるものも同様にして色度が補正され、大部分が所望の色度領域Ｓ１に入る。
【００３０】
次に、白色発光ダイオード２０の色度が前記の（ｃ）赤色寄りのものの具体例として、図４に示す ｘ＝０．３３ ｙ＝０．３０ の色度点ｃｒを囲む領域Ｓｒの色度のものがある。図７（ａ）のＨｒは前記色度点ｃｒに対応するスペクトルである。この場合、白色発光ダイオード２０をナフトキノン系染料（黄系）５０ｐｐｍ、アントラキノン系染料（青系）５０ｐｐｍをアルコール中に分散させた染料液体に５分浸漬・攪拌して染色して乾燥した。これにより、発光ダイオード２１の染色層１１としてフィルタ特性は、黄系のフィルタ特性と青系のフィルタ特性が加重されたものとなる。
【００３１】
すなわち、例えば、黄系のフィルタ特性としては、図７（ｂ）のスペクトルＦｒ１（点線）に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの比率が
Ｒｙ：Ｇｙ：Ｂｙ＝０．９２３：１：０．８５ であり、
青系のフィルタ特性としては、図７（ｂ）のスペクトルＦｒ２（鎖線）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの比率が
Ｒｂ：Ｇｂ：Ｂｂ＝０．８５８：０．８５８：１ であり、全体のフィルタ特性はこれらが減法混色により加重され、図７（ｂ）のスペクトルＦｒ（実線）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの比率が、
Ｒｆ：Ｇｆ：Ｂｆ＝Ｒｙ×Ｒｂ：Ｇｙ×Ｇｂ：Ｇｙ×Ｇｂ
＝０．９２３×０．８５８：０．８５８：０．８５＝０．７９２：０．８５８：０．８５
になると考えられる。この場合、色度点ｃｒの色度のＲ，Ｇ，Ｂの比率は（０．３３：０．３０：０．３７）は、前記比率 Ｒｆ：Ｇｆ：Ｂｆ の染色層１１の色フィルタにより補正され、補正後の発光ダイオード２１ついて、
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．３３×０．７９２：０．３０×０．８５８：０．３７×０．８５
＝０．３１４：０．３０９：０．３７７
となり、その色度座標は ｘ＝０．３１４ ｙ＝０．３０９ となり、目標値ｃ１の座標と略一致する。又、同様に、前記の領域Ｓｒ（図４）のものは染色層１１の色度補正作用により、ほとんどが目標領域Ｓ１に入る。染色後のものの色度の実測結果もこれとよく一致していた。
【００３２】
次に、白色発光ダイオード２０の色度が前記の（ｄ）緑色寄りのものの具体例として、図４の ｘ＝０．２９ ｙ＝０．３１５ の色度点ｃｇを囲む領域Ｓｇの色度のものがある。図８（ａ）のＨｇは前記色度点ｃｇに対応するスペクトルである。この場合、白色発光ダイオード２２をモノアゾ系染料（赤系）７０ｐｐｍをアルコール中に分散させた染料液体に１０分浸漬・攪拌して染色して乾燥した。この結果、色度点が前記のｃｇであったものは色度補正されて、色度が色度点ｃ１（ｘ＝０．３１３ ｙ＝０．３０８）と略一致し、色度が前記Ｓｇ内にあるものは、ほとんどが所定の目標範囲Ｓ１に入る結果が測定された。これは、上記の赤系の染色により、色度補正後の発光ダイオード２１の染色層１１として、図８（ｂ）のＦｇのスペクトルに示すように、フィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率が
Ｒｒ：Ｇｒ：Ｂｒ＝１：０．９０６：０．８８９ の赤色系のものが形成され、これにより前記ｃｇの色度の色度補正がなされ、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率がｃｇにおける０．２９：０．３１５：０．３９５ から、色度補正後の発光ダイオード２１では、
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．２９×１：０．３１５×０．９０６：０．３９５×０．８８９＝０．３１３：０．３０８：０．３７９
となったものと考えられる。
【００３３】
このように、所望の色度範囲（Ｓ１）から外れた色度の白色発光ダイオードであっても、分類された色度のランクにそれぞれ対応した条件により、染料液体中で、被覆部材７の表面からその近傍にかけて染色（染色層１１を形成）することにより、所望の色度範囲に入るように発光の色度を補正することができる。このことは、上記に例示したＳｂ、Ｓｙ、Ｓｒ、Ｓｇ（図４）の範囲にあるものに限らず、従来の方法により製造された白色発光ダイオード２０の色度のばらつきの範囲にあるすべてのものにつき、このような色度補正が可能である。すなわち、一般的に述べれば、補正前の白色発光ダイオード２０の発光の色度のＲ、Ｇ、Ｂの比率が Ｒ２：Ｇ２：Ｂ２ であり、所望の色度のＲ、Ｇ、Ｂの比率が Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ である場合、染色によって得られる染色層１１のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率をｒ：ｇ：ｂとしたとき、
Ｒ２×ｒ：Ｇ２×ｇ：Ｂ２×ｂ＝Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ ・・・・（１）
となる（１）式が満足されるように、前記フィルタ特性に係るｒ：ｇ：ｂを設定すれば所望の色度を得ることができる。そして、この染色層１１のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率ｒ：ｇ：ｂは染色の際の染料の種類（赤、黄、青等）および溶剤の選択、濃度、時間、温度を適切に選択、設定することにより、この染色層１１のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率ｒ：ｇ：ｂをほぼ自由に設定することができる。
【００３４】
このようにして、従来の方法により、製造した白色ダイオード２０（図２）の色度を測定して図４の領域Ｓ２内で、上記の領域Ｓｂ、Ｓｙ、Ｓｒ、Ｓｇおよびこれら以外の複数のランク（又は色度領域）に分類し、各ランクごとにその色度に応じた条件で染色を行つて色度を補正した。このような染色後の発光ダイオード２１（図１）の色度を測定したところ、補正後の色度座標は平均値が
ｘ＝０．３１３ ｙ＝０．３０８ で、σｘ＝０．００５ σｙ＝０．００３
となり、白色発光ダイオードとしての所望の色度の範囲（Ｓ１）に入れることができた。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態として、図１に示す色度補正後の発光ダイオード２１を用いたバックライトユニットにつき図面を用いて説明する。図９は本第２実施形態に係る液晶表示用のバックライトユニットの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。図９において、４０はバックライトユニットであり、２１は上記の第１実施形態に係る色度補正後の発光ダイオード、２２は導光板、２３は拡散板、２４はＰｙプリズムシート、２５はＰｘプリズムシート、２６は反射板、２７はカラー表示用の透過型もしくは半透過型の液晶表示板であり、図示しないカラーフィルタを有している。導光板２２は無色透明なプラスチック材等の透光部材よりなり板状で略直方体形状をしている。２２ａ、２２ｂはそれぞれ導光板２２の上面および下面であり、上面２２ａは平滑な面であり、下面２２ｂは後述する乱反射面となっている。２２ｃは導光板２２の入光側面である。
【００３６】
２個の発光ダイオード２１はＬＥＤ基板２１ｂに保持されて、導光板２２の入光側面２２ｃに対向する位置に配置され、導光板２２の上方には拡散板２３、Ｐｙプリズムシート２４、Ｐｘプリズムシート２５が順次重ねて配置される。反射シート２６は導光板２２の下面２２ｂに対向、近接して配置される。発光ダイオード２１の発光は導光板２２の入光側面２２ｃから入射し、導光板２２の上面２２ａと下面２２ｂの間で反射を繰り返しながらその内部を伝播し、その間に平滑な上面２２ａから（上方に）出射する。下面２２ｂはシボ又は細かな凹凸を有する乱反射面となっており、光を種々の方向に拡散できるようになっている。反射板２６は乱反射面である下面２６ｂから外部に出ようとする光を反射させて内部に戻し、光の利用効率を上げる。
【００３７】
導光板２２の上面２２ａからの出射光は拡散板２３に達し、ここで光の方向が中程度に絞りこまれる。更に、Ｐｙプリズムシート２４によりｙ方向の角度が絞りこまれ、Ｐｘプリズムシート２５によりｘ方向の角度が絞りこまれ、最終的には出射光を略ｚ方向に揃える。このｚ方向に揃った光線が、図示しないカラーフィルタを有する透過型もしくは半透過型の液晶表示板（又は液晶パネル）２７を背後から照明する。なお、照明する面内の輝度の均一性を確保するために、上記下面２２ｂに設けたシボ等の粗さ、凹凸の形状、密度を場所により変えたりする。このようにして、液晶を透過する光の状態を理想的なものとし、鮮明でＳＮの高い表示を可能とする。ここで、この照明光の色度は発光ダイオード２１の色度と同じであり、すでに説明したように色度補正の結果、その色度座標は図４の色度点ｃ１の座標 ｘ１＝０．３１３ ｙ１＝０．３０８ （ｚ１＝０．３７９）又はこれに近い座標となっている。
【００３８】
ここで、前記の液晶表示板２７は上記したように図示しないカラーフィルタを有しており、このカラーフィルタの透過率の色度はＲ、Ｇ、Ｂのバランスの若干のずれにより、図３の色度図の色度点ｄ０（又はその近傍のＳｄ内）の色度となっており、ｄ０の座標は
ｘｆ＝０．３５２ ｙｆ＝０．３５７ （ｚｆ＝０．２９１）となっている。このような、カラーフィルタを有する液晶表示板２７に、前記の発光ダイオード２１からの照明光が入射すると、液晶表示板２７に対し白色表示の信号が加えられている場合（オンとなっているＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの画素数が等しい場合）には、液晶表示板２７の表示色のＲ、Ｇ、Ｂの比率は、発光ダイオード２１の色度（ｘ１、ｙ１、ｚ１）と、液晶表示板２７のカラーフィルタの色度（ｘｆ、ｙｆ、ｚｆ）とより、
Ｒ：Ｇ：Ｂ＝ｘ１×ｘｆ：ｙ１×ｙｆ：ｚ１×ｚｆ
＝０．３１３×０．３５２：０．３０８×０．３５２：０．３７９×０．２９１＝０．３３３：０．３３３：０．３３４
となり、液晶表示板２７の表示色の色度座標は
ｘ＝０．３３３ ｙ＝０．３３３ （ｚ＝０．３３４） となり、ほぼ完全な白色となる。
【００３９】
また、液晶表示板２７に対し、白色以外の表示色の信号が加えられた場合には、この信号に対応して、オンとなるＲ、Ｇ、Ｂの画素の比率が選択されることにより、色信号に忠実な色度の表示色が再現できる。このような、白色およびそれ以外の表示色の忠実な再現性は、液晶表示板２７の画面全体についてだけでなく、画面の細かい部分についても成立つ。このようにして、色表示の再現性のよいカラー画像の表示が可能となる。なお、液晶表示板が、カラーフィルタを有しない白黒表示用のものである場合には、白色発光ダイオードの発光の色が、文字表示等のバックグラウンドの色となるが、本実施形態の発光ダイオード２１を用いた場合はこのバックグラウンドの色は色度点ｃ１に対応する色すなわち、青みがかった白色となる。ただし、本発明はこれに限らず、後述する方法により、補正前の白色発光ダイオード２０に対し目的に応じた染色をすることにより、色度補正後の発光ダイオード２１の色度を適宜変化させることにより、前記の文字表示等のバックグラウンドの色合いをユーザーの好みにあわせて、設定することが可能である。
なお、本第２実施形態に係るバックライトユニット４０においては発光ダイオード２１が２個使用されているが、これらの発光ダイオード２１の間の色度の差はすでに説明した σｘ＝０．００５ σｙ＝０．００３ に相応するばらつきの範囲に押さえられて極く僅かであるので、照明光の場所による色むらは実質的になくなる。このことは、これは発光ダイオード２１が３個以上となった場合も同様である。
【００４０】
以下に本発明の第３実施形態として、白色以外の色度の発光を目的とした発光ダイオードにつき説明する。なお、その構成自体は図１の発光ダイオード２１に示される。また、その製造方法も、すでに説明したように従来の製造方法により製造した発光ダイオード２０（図２参照）を染色液により染色して製造するものであるが、目標とする色度は白色からかなり離れたものも含む。その一例として、図３に示す色度点ｃ２（ｘ＝０．２９５ ｙ＝０．２９ （ｚ＝０．４１５））の色度を有する従来の白色発光ダイオード２０（図２）を用いて色度座標が図３において ｘ＝０．５５ ｙ＝０．３５ （ｚ＝０．１） である色度点ｃ３の色度の発光ダイオード２１を製造する方法につき説明する。（ここで、色度点ｃ３は図３に示すように単色光軌跡ＳＴの赤色部分にかなり近い位置にある。）
【００４１】
先ず、前記の色度点ｃ２およびｃ３におけるＲ、Ｇ、Ｂの比率からすでに説明した（１）式を用いて発光ダイオード２１の染色層１１のフィルタ特性を計算する。すなわち、
Ｒ２×ｒ：Ｇ２×ｇ：Ｂ２×ｂ＝Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ ・・・・（１）
において、色度補正前の白色発光ダイオード２０のＲ、Ｇ、Ｂの比率として
Ｒ２：Ｇ２：Ｂ２＝０．２９５：０．２９０：０．４１５ （ｃ２に対応）
色度補正後の発光ダイオード２１のＲ、Ｇ、Ｂの比率として
Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１＝０．５５：０．３５：０．１ （ｃ３に対応）
を適用し、（１）式よりフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率を求めると
ｒ：ｇ：ｂ＝１：０．６４７：０．１２９ となる。このフィルタ特性を図１０（ｂ）のスペクトルＦ２に示す。（念のために（１）式の数値計算をすると、
０．２９５×１：０．２９０×０．６４７：０．４１５×０．１２９
＝０．５４９：０．５３０：０．１０１ となる。）
【００４２】
次に、前記染色層１１の色フィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率が上記のようにｒ：ｇ：ｂ＝１：０．６４７：０．１２９ となるように、色度補正前の白色発光ダイオード２０を赤系の染料と青系の染料を適切な割合と量でアルコール中に分散させた染色液体に充分で適切な時間、所定の温度において、浸漬・攪拌することにより、白色発光ダイオード２０を染色して色度補正後の発光ダイオード２１を製造した。このように、所望のフィルタ特性を得る染色の条件は、最初は試行をくりかえしつつ求めるのであるが、染色の条件が一旦設定されると、同一条件で染色を行うことにより、同一のフィルタ特性が得られ、これにより所望の色度の発光ダイオードをむらなく得ることができる。ここで、図１０（ａ）のＨ２は色度補正前の白色発光ダイオード２０の発光のスペクトル（図３のｃ１に対応）を示し、Ｈ３は上記の染色条件により染色された色度補正後の発光ダイオード２１の発光のスペクトル（図３のｃ３に対応）を示す。Ｈ３のスペクトルに示すように、６００ｎｍ付近の赤色の成分が他の色の成分に比して際立って大となり、彩度の高い赤系の色合いとなっている。すなわち、単色光に近い色合いとなっている。
【００４３】
本発明は、これに限らず、浸透性のある有機溶剤又は温水中に赤色系の染料、黄色系の染料、又は青色系の染料を適当な条件で、溶解又は分散させてなる染料液に、白色発光ダイオード（２０）を浸漬・攪拌・乾燥して染色し、色フィルタ効果のＲ、Ｇ、Ｂの比率を適宜変えて不要な発光色成分を弱めることにより、図３に示す色度図における単色光軌跡ＳＴの内側のほとんどの領域において、発光の色度を選択的に設定することができる。すなわち、単色光軌跡ＳＴに近い部分においては、単色光の赤、黄、緑、青、紫等に近い色合いの発光色を得ることが可能であり、単色光軌跡からある程度離れた内側では、これらの単色光が加法混色されて中間的な色合いの発光色を得ることが可能となる。このようにして、染色の条件を適宜設定して、その条件により染色を行えば、あらゆる色相、色純度の発光ダイオードを発光色のばらつきのない状態で製造することができる。又、構造的に見れば、本発明の発光ダイオード２１によれば図１２に示す従来の発光ダイオード１３０のようにモールド樹脂（１１０）中に蛍光体（１０８）のほかに着色剤（１０９）を混練するという構造をとらず、着色剤をモールド樹脂に全く混練せず、白色発光ダイオード２０を染色液で染色してなる構成としたため、あらゆる色相、色純度の発光ダイオードを発光色のばらつきのない状態で製造することが可能となったと言うことができる。
【００４４】
以上に図面を用いて本発明に係る発光ダイオードの実施形態の説明をしてきたが、本発明は図１の発光ダイオード２１の構成に限るものではなく、保護部材（７）中に少なくとも蛍光体（８）を含み、その表面からその近傍に染色による染色層（１１）を有するものであれば、保護部材のモールド樹脂１０に着色剤等他の物質が混練されていても、相当の色度範囲で、本発明による色度補正効果を有する。
【００４５】
上記したような、白色を含む広い色度範囲にわたる色度の発光を目的とした本発明の発光ダイオードにおける染色による色度補正の他の利点として、選択される溶媒・染料およびその濃度・浸漬時間、温度等の染色条件を変えることにより、微妙な色度設定が可能となる点が挙げられる。
【００４６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、白色を含むあらゆる発光色の発光ダイオードを発光色のばらつきが少ない状態で製造でき、歩留まりの向上ができ、更には従来必用とされていた最終製品の色度分類による振り分け等の収率確保のための労力の労力削減が可能となる。又、発光ダイオードを複数個使用する照明装置のセット内での色ムラの低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光ダイオードの構成を示す図である。
【図２】図１に示す発光ダイオードの製造に使用する色度補正前の白色発光ダイオードの構成を示す図である。
【図３】図１に示す発光ダイオード等の色度を示す色度図である。
【図４】図３に示す色度図の部分的な拡大図である。
【図５】図２に示す白色発光ダイオードの色度が青色寄りの場合における発光スペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図６】図２に示す白色発光ダイオードの色度が黄色寄りの場合における発光スペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図７】図２に示す白色発光ダイオードの色度が赤色寄りの場合における発光スペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図８】図２に示す白色発光ダイオードの色度が緑色寄りの場合における発光スペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図９】図１に示す発光ダイオードを使用したバックライトユニットの構成を示す図である。
【図１０】図１に示す発光ダイオードの色度が赤系の単色光に近い場合の発光のスペクトルおよび色度補正のための染色層の色フィルタスペクトルを示す図である。
【図１１】従来の白色発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１２】広い色度範囲に対応する従来の発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１３】図１１に示す白色発光ダイオードを使用したバックライトユニットの構成を示す図である。
【図１４】図１１に示す白色用発光ダイオードの発光の色度を示す図である。
【符号の説明】
１ 素子基板
２ カソード用電極
３ アノード用電極
５ 発光ダイオード素子
６ ボンデイングワイヤー
７ 被覆部材
８ 蛍光体
１０ モールド樹脂
１１ 染色層
２０ 白色発光ダイオード
２１ 発光ダイオード
２１ｂ ＬＥＤ基板
２２ 導光板
２２ａ 上面
２２ｂ 下面
２２ｃ 入光側面
２３ 拡散板
２４ Ｐｙプリズムシート
２５ Ｐｘプリズムシート
２６ 反射板
２７ 液晶表示板
４０ バックライトユニット
Claims (4)
- 発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子を被覆し少なくとも黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光体を含有する被覆部材とを有する発光ダイオードを備えたカラーフィルタを有する液晶表示板用のバックライトにおいて、
前記発光ダイオード素子が被覆された前記被覆部材の表面からその近傍にかけて、前記液晶表示板のカラーフィルタの透過光の色度と補色関係にある色度を前記発光ダイオードの目標色度とし、その目標色度からのズレ分に対応する補色関係にある色を染色することにより前記発光ダイオードの発光と前記蛍光体からの光による混色光の色度が前記目標色度となるように補正されている
ことを特徴とする液晶表示板用のバックライト。 - 前記被覆部材の着色により前記発光ダイオードの発光と前記蛍光体からの光による混色光のＲ、Ｇ、Ｂの比率がＲ２：Ｇ２：Ｂ２であり、
前記目標色度のＲ、Ｇ、Ｂの比率がＲ１：Ｇ１：Ｂ１である場合、染色によって得られる染色層のフィルタ特性のＲ、Ｇ、Ｂの比率をｒ：ｇ：ｂとしたとき、
Ｒ２×ｒ：Ｇ２×ｇ：Ｂ２×ｂ＝Ｒ１：Ｇ１：Ｂ１ ・・・・（１）
となる（１）式が満足される色度となるように補正される
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示板用のバックライト。 - 発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子を被覆し少なくとも黄色あるいはＲ、Ｂ、Ｇの３原色の蛍光体を含有する被覆部材とを有する発光ダイオードの製造方法において、
前記発光ダイオード素子が被覆されるように前記被覆部材を形成後に
液晶表示板のカラーフィルタの透過光の色度と補色関係にある色度を前記発光ダイオードの目標色度とし、その目標色度に入らない発光ダイオードを、
（ａ）青色寄りのもの、（ｂ）黄色寄りのもの、（ｃ）赤色寄りのもの、（ｄ）緑色寄りのもの
の４種類の色度のものに分類し、分類に応じて前記被覆部材が対応する補色関係にある色に染色されるように、浸透性のある有機溶剤または温水中に染料を適切な濃度で溶解または分散させてなる染料液に浸漬し、攪拌し、乾燥することにより、前記被覆部材の表面からその近傍にかけて染色し、これにより不要な発光色成分を弱めることで、前記目標色度に入るように発光ダイオードの発光色度の補正を行うことを特徴とする発光ダイオードの製造方法。 - 発光ダイオードの前記色度分類のランクに対応して、前記被覆部材が対応する補色関係にある色に染色されるように、前記染料の濃度、染色温度および染色時間の中の少なくとも１つを設定することを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードの製造方法。
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