JP5468600B2 - 白色ｌｅｄおよびそれを用いたバックライト並びにｅｂｕ規格対応液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライトとして好適な白色ＬＥＤおよびそれを用いたバックライト並びにＥＢＵ規格対応液晶表示装置に関する。

一般家庭ではテレビ、ＰＣなど液晶表示装置が浸透してきているが、放送局用のマスターモニタや、ビデオ作成現場で使用されるモニタに代表されるように画質を重視する分野では、多くの場面で未だに高品質の画質が得られるブラウン管（ＣＲＴ：陰極線管）ディスプレイが使用されている。同分野でも、ＣＲＴディスプレイに代わって液晶ディスプレイやＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）の使用が検討されてはいるが、画質改善が進められているとはいえＣＲＴディスプレイの画質に比べると液晶ディスプレイやＰＤＰでは未だに十分な画質が得られてはいない現状がある。このような状況から、ＣＲＴディスプレイ以外の画像表示装置が上記放送等の分野では積極的に使用されるに至っていない。

放送用カラーＣＲＴでは、撮像（カラーカメラ）、伝送、受像のプロセスを通じて、被写体の形、動き、色相が受像画面上に再現されている。したがって色相も含めた画像信号の伝送方式が規格化されている。この規格の代表的なものはＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）が定めた規格と、ＥＢＵ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｕｎｉｏｎ）が定めた規格である。

上記放送等の分野では、ＣＲＴで表示可能であるＮＴＳＣ（理想的な色再現域を示す国際標準）の７２％に相当するＥＢＵ規格が標準とされ、現在も使用されている。そこで、放送等の分野に使用されているＥＢＵ規格に適合するように液晶表示装置を設計することで、ＣＲＴディスプレイと同等の画質を得ようとする試みがなされており、それを実現するためのＥＢＵ規格に適合する色再現性のよいカラーフィルタ、バックライト等の開発が進められてきた。

ここで、液晶表示装置においてはバックライトとカラーフィルタの組合せによって表示装置としての色再現性域が決まるものである。これまでに、ＥＢＵ規格に適合する色再現性を得ることを目的としたカラーフィルタはいくつか開発されているが、これらカラーフィルタと組み合わせることによってＥＢＵ規格に適合する色再現性を実現する液晶表示装置用のバックライトは未だ得られていない。

本発明は、ＣＲＴディスプレイと同様の画質の高い液晶表示装置を得るためになされたものであり、ＥＢＵ規格に適合する色再現性を実現する液晶表示装置用のバックライトを構成する白色ＬＥＤおよびこれを用いたバックライト並びに前記バックライトを用いたＥＢＵ規格対応液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の白色ＬＥＤは、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザ、または紫色発光レーザからなり、発光波長が３６０〜４３０ｎｍである発光素子と、緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体を含有する蛍光体層とを具備する、ＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライト用白色ＬＥＤである。
前記白色ＬＥＤの発光スペクトルは、４３０〜４７０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第１の発光ピーク群、５２０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第２の発光ピーク群、５８０〜７４０ｎｍの範囲に２つ以上の線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群および、４８０〜５００ｎｍの範囲に最低強度を有する、第１の発光ピーク群と第２の発光ピーク群の間の谷間を有し、前記第１の発光ピーク群の最大強度Ｐ１を１．０としたとき、前記第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が０．１≦Ｐ２≦１．０、前記第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が０．２≦Ｐ３≦３．０、および前記谷間の最低強度Ｖ１が０．０１≦Ｖ１≦０．６であり、かつ、６００ｎｍの強度が前記第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３の５０％以下である。
前記緑色蛍光体は、
一般式：（Ｓｒ _{２−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ} Ｂａ _ｘ Ｍｇ _ｙ Ｅｕ _ｚ Ｍｎ _ｕ ）ＳｉＯ _４
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは０．１＜ｘ＜１．０、０≦ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０≦ｕ＜０．０４を満たす値である）
で表される２価のユーロピウム付活珪酸塩蛍光体であり、
前記青色蛍光体は、
一般式：（Ｍ２，Ｅｕ） _１０ （ＰＯ _４ ） _６ ・Ｃｌ _２
（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示す）
で表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体、および
一般式：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）Ｏ・ｂＡｌ _２ Ｏ _３
（式中、Ｍ３はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａおよびｂは０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満たす数である）
で表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体から選ばれる少なくとも１種であり、
前記赤色蛍光体は、
一般式：（Ｌａ _１−ｘ１ ，Ｅｕ _ｘ１ ） _２ Ｏ _２ Ｓ
（式中、ｘ１は０．０１＜ｘ１＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、および
一般式：（Ｙ _１−ｘ２ ，Ｅｕ _ｘ２ ） _２ Ｏ _２ Ｓ
（式中、ｘ２は０．０１＜ｘ２＜０．１５を満たす値である）。
で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体から選ばれる少なくとも１種である。
前記蛍光体層は蛍光体全量に対して、１〜１０重量％の前記緑色蛍光体、４０〜８０重量％の前記青色蛍光体、および１０〜５０重量％の前記赤色蛍光体を含有する。

本発明の白色ＬＥＤは、ＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライトとして好適であり、また、該バックライトはＥＢＵ規格対応の液晶表示装置に好適である。

本明細書において、「ＥＢＵ規格対応液晶表示装置」とは、ＥＢＵ規格に適合することを目標に作成された液晶表示装置をいい、実質的にＮＴＳＣ比７０以上の色再現を示すものであって必ずしもＥＢＵ規格に１００％適合した液晶表示装置のみをいうものではない。適当なレベルでＥＢＵ規格に適合した液晶表示装置を含む液晶表示装置の総称として用いるものである。

本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図である。 本発明の白色ＬＥＤの発光スペクトルの一例を示す図である。 本発明の白色ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトとして用いたときの色再現性の一例を示す図である。

１…発光ダイオード、２…蛍光体層、３…反射層、４…樹脂枠、５…配線、１０…白色ＬＥＤ

図１に本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図を示した。図１中、１は発光ダイオードを、２は蛍光体が樹脂に埋め込まれてなる蛍光体層を、３は発光ダイオード及び蛍光体の発光を外部へ導く反射層を、４は発光部を支える樹脂枠を示している。配線５を経てＬＥＤランプに印加された電気エネルギーは発光ダイオードにより紫外光あるいは紫色光に変換され、それらの光が発光ダイオード上部の蛍光体層によりより長波長の光に変換され、総計として白色光がＬＥＤランプ（白色ＬＥＤ）１０外へ放出される仕組みになっている。

紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードはＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系のダイオードなど様々なものが適用可能である。特に発光波長のピーク値が３６０〜４３０ｎｍの発光ダイオードであると、後述の蛍光体との組合せにより、高輝度かつ色再現性のより優れた白色ＬＥＤと為し得ることができる。発光波長のピーク値が３６０〜４３０ｎｍの紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードであると後述の蛍光体と組合せた際に、より高輝度が得られるので好ましい。また、紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードの代わりに紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザを用いてもよい。なお、本発明では、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザおよび紫色発光レーザを総合して発光素子と称する。

蛍光体層２に用いる蛍光体としては、白色ＬＥＤとした際に、以下の発光ピークを出現させることが可能な蛍光体であれば、特に限定されないが可視光発光蛍光体を用いることが重要である。可視光発光蛍光体としては、緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体をそれぞれ１種以上用いることが好ましい。なお、図２に本発明の白色ＬＥＤの一実施態様の発光スペクトル（具体的には、下記実施例１で得られた白色ＬＥＤの発光スペクトル）を、ＥＢＵ規格に適合した代表的なＣＲＴ：ＲＤＳ−１５Ｘ（三菱電機社製）の白色表示状態の発光スペクトルとともに示す。

４３０〜４７０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第１の発光ピーク群、５２０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第２の発光ピーク群、５８０〜７４０ｎｍの範囲に２つ以上の線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群。

ここで、本発明においては、発光スペクトルに発現する複数の発光ピークから構成される各発光ピーク群について上記のように発光ピーク波長を規定しているが、要するに各発光ピーク群においては上記範囲内に発光ピーク群の最大強度を示す波長が含まれていればよく、発光ピーク群全体が範囲内に含まれる必要はない。

各発光ピーク群の特徴についていえば、第１の発光ピーク群では４３０〜４７０ｎｍの範囲に最大強度を有する発光ピークが発現するが、この波長はより好ましくは４３０〜４６０ｎｍの範囲にあり、発光ピーク群を構成する発光ピーク数は複数であってもよいが１つであることが好ましい。ここで、図２に示す本発明の一実施態様の白色ＬＥＤの発光スペクトルについていえば、第１の発光ピーク群は、１つの発光ピークからなりそのピーク波長は４５２ｎｍである。

第２の発光ピーク群では５２０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する発光ピークが発現するが、この波長はより好ましくは５２０〜５５５ｎｍの範囲にあり、発光ピーク群を構成する発光ピーク数は複数であってもよいが好ましくは１個である。なお、図２の発光スペクトルで確認すると、この第２の発光ピーク群は、１つの発光ピークからなりそのピーク波長は、５３４ｎｍである。また、第２の発光ピークの半値全幅は５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。

また、５８０〜７４０ｎｍの範囲に２つ以上の線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群については、主な発光ピーク群の発現波長は、５８０〜７４０ｎｍの範囲にあることがより好ましく、５９０〜７１０ｎｍの範囲にあることが特に好ましい。さらに、線状発光ピークの少なくとも１つが、６２０〜６３０ｎｍの範囲、別の１つが７００〜７１０ｎｍの範囲に発現すると深い赤を表現できるので好ましい。図２に示す本発明の一実施態様の白色ＬＥＤの発光スペクトルについていえば、第３の発光ピーク群は、４つの主要な線状の発光ピークを有し、そのピーク波長はそれぞれ、５９５ｎｍ、６１６ｎｍ、６２５ｎｍ、７０４ｎｍである。なお、本明細書において、線状の発光ピークとは、半値全幅が５ｎｍ以下の発光ピークのことをいう。

本発明の白色ＬＥＤにおいて各発光ピーク群が上記波長範囲内に発現しないと、これをバックライトとして液晶表示装置に用いた場合に、ＣＲＴの発光スペクトルからの差が大きくなり、ＥＢＵ規格に対応しなくなる。

以下、このような発光ピークを発現させるために本発明に用いることが可能な各種蛍光体について説明する。

まず、緑色蛍光体として好ましくは次の一般式１で実質的に表される２価のユーロピウム付活珪酸塩蛍光体を挙げることができる。なお、一般式１で表される蛍光体は、式中のｘ、ｙ、ｚ、ｕによっては、緑色蛍光体あるいは黄色蛍光体と表現されることがあるが、本明細書においては一般式１で示される蛍光体を包括的に緑色蛍光体と呼ぶこととする。

本発明においては、緑色蛍光体として、これらの１種を単独で、または２種以上を混合物として用いることが可能である。
一般式１：（Ｓｒ_{２−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ}Ｂａ_ｘＭｇ_ｙＥｕ_ｚＭｎ_ｕ）ＳｉＯ_４
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜１．０≦ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０≦ｕ＜０．０４を満たす値である。）

上記一般式１中のｘおよびｕが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末からの光の波長が本発明の白色ＬＥＤに好適な範囲となる。また、一般式１中ｙが上記範囲内にあると緑色蛍光体粉末中でＭｎの固溶が十分に行われるため好ましい。さらに、一般式１中ｚが上記範囲内にあると緑色蛍光体粉末の発光効率が高くなり好ましい。なお、Ｍｎを添加することにより、Ｍｎに基く赤色部の発光が増加し、全体として色再現の良好な、より望ましい発光スペクトルが得られるが、緑色発光蛍光体として用いる場合は、Ｍｎを必ずしも添加しなくても良く、この場合はＭｇを添加する必要も無くなる為、ｕ＝０、ｙ＝０となる。

緑色蛍光体としては、より好ましくは次の一般式１ａで実質的に表される２価のユーロピウムおよびマンガン付活珪酸塩蛍光体を挙げることができる。これらは、１種を単独で、または２種以上を混合物として用いることが可能である。
一般式１ａ：（Ｓｒ_{２−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ}Ｂａ_ｘＭｇ_ｙＥｕ_ｚＭｎ_ｕ）ＳｉＯ_４
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜１．０、０．００５＜ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０．００１＜ｕ＜０．０４を満たす値である。）

次に青色蛍光体について説明する。青色蛍光体として好ましくは、以下に示す一般式２で実質的に表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体、一般式３で実質的に表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体を挙げることができる。なお、本発明において青色蛍光体としては、一般式２または一般式３で表される蛍光体群から選ばれる１種を単独で、または２種以上を混合物として用いることが可能である。２種以上の混合物の場合、一般式２で表される蛍光体群、または一般式３で表されるに蛍光体群の一方のみから選ばれる２種以上の組み合わせであってもよいし、一般式２で表される蛍光体群、一般式３で表される蛍光体群の双方から選ばれる２種以上の組み合わせであってもよい。

一般式２：（Ｍ２，Ｅｕ）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２
（式中、Ｍ２は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示す）
一般式３：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）Ｏ・ｂＡｌ_２Ｏ_３
（式中、Ｍ３は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａおよびｂは、０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満たす数である）

青色蛍光体の製造方法は特に限定されるものではなく、一般的な製造方法で作製された一般式２または一般式３に属する化合物を本発明に用いることが可能である。また、市販品を用いることも可能である。

最後に赤色蛍光体について説明する。赤色蛍光体として好ましくは、以下に示す一般式４で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、一般式５で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体を挙げることができる。なお、本発明において赤色蛍光体としては、一般式４または一般式５で表される蛍光体群から選ばれる１種を単独で、または２種以上を混合物として用いることが可能である。２種以上の混合物の場合、一般式４で表される蛍光体群、または一般式５で表される蛍光体群の一方のみから選ばれる２種以上の組み合わせであってもよいし、一般式４で表される蛍光体群、一般式５で表される蛍光体群の双方から選ばれる２種以上の組み合わせであってもよい。

一般式４：（Ｌａ_１−ｘ１，Ｅｕ_ｘ１）_２Ｏ_２Ｓ
（式中、ｘ１は、０．０１＜ｘ１＜０．１５を満たす値である）
一般式５：（Ｙ_１−ｘ２，Ｅｕ_ｘ２）_２Ｏ_２Ｓ
（式中、ｘ２は、０．０１＜ｘ２＜０．１５を満たす値である）

赤色蛍光体の製造方法は特に限定されるものではなく、一般的な製造方法で作製された一般式４または一般式５に属する化合物を本発明に用いることが可能である。また、市販品を用いることも可能である。

なお、一般式２と一般式３、一般式４と一般式５の選択については励起波長、輝度要求、耐食性、コスト等に応じて蛍光体を選択することが好ましい。

本発明の白色ＬＥＤは蛍光体層中に、上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体等を発光スペクトルに上記特徴の発光ピークが発現するようそれぞれ含有したものである。

上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体は紫外線発光ダイオード等の発光素子から波長３６０〜４３０ｎｍの紫外線（または紫色光）照射を受けた際に紫外線を効率よく吸収して、高効率で各色の発光を行う。言い換えると、緑色蛍光体は高輝度の緑色、青色蛍光体は高輝度の青色、赤色蛍光体は高輝度の赤色が得られる。その結果、高輝度の白色光が得られるのである。また、白色光を得る場合、各色の輝度に輝度差がありすぎる状態、例えば緑色のみ高輝度の場合は緑がかった白色になり好ましくない。つまり、高輝度の白色を得るためには緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）の各色とも高輝度である必要があり、各色の蛍光体の組合せが非常に重要となるのである。

例えば、図１のような白色ＬＥＤ１０の場合、発光ダイオード１に印加された電気エネルギーは発光ダイオードにより紫外光（あるいは紫色光）に変換され、それらの光が発光ダイオード上部の蛍光体層によりより長波長の光に変換され、総計として白色光がＬＥＤ外へ放出される仕組みになっている。本発明においてはこの白色ＬＥＤ１０から発光される光を分光計で測定して得られる発光スペクトルが、例えば図２に代表される形に表れるのである。

なお、本発明では発光ダイオード１に用いられる紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードは発光ダイオードと表記し、完成した白色発光ダイオード１０に関しては白色ＬＥＤと表記する。

本発明の白色ＬＥＤの発光スペクトルに現れる発光ピークは上記波長に発現するが、各発光ピークの強度については、４３０〜４７０ｎｍの範囲に発現する第１の発光ピーク群の最大発光ピークの強度Ｐ１を１．０としたときの第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が０．１≦Ｐ２≦１．０、第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が０．２≦Ｐ３≦３．０、であることを特徴とする。より好ましくは、第１の発光ピーク群の最大発光ピークの強度Ｐ１を１．０としたとき上記Ｐ２、Ｐ３は、０．２≦Ｐ２≦０．９、０．３≦Ｐ３≦２．９である。

また、本発明の白色ＬＥＤの発光スペクトルは、４８０〜５００ｎｍの範囲に最低強度を有する、第１の発光ピーク群と第２の発光ピーク群の間の谷間を有し、前記第１の発光ピーク群の最大発光ピークの強度Ｐ１を１．０としたとき、前記谷間の最低強度Ｖ１は、０．０１≦Ｖ１≦０．６であることを特徴とする。より好ましくは、前記谷間の最低強度Ｖ１は、前記Ｐ１を１．０としたとき、０．０１≦Ｖ１≦０．４である。

さらに、本発明の白色ＬＥＤの発光スペクトルは、６００ｎｍの強度が第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３の５０％以下であることを特徴とする。なお、より好ましい態様としては、前記６００ｎｍの強度は、前記Ｐ３の３０％以下である。

本発明の白色ＬＥＤにおいて各発光ピーク群の最大強度が上記関係にないと、これをバックライトとして液晶表示装置に用いた場合にカラーフィルタ透過光の色混合が大きくなり色純度が低下する。たとえばＶ１が本発明の範囲を超えて大きくなると青のカラーフィルタ透過光に緑成分が混入し、緑のカラーフィルタ透過光に青成分が混入するようになる。Ｖ１は小さいほうが好ましいが、実質上０．０１を下回ることはできない。また、６００ｎｍの強度が本発明の範囲を超えて大きくなると、赤のカラーフィルタ透過光に緑（黄色）成分が混入するようになり色純度が低下する。

このように調整することで本発明の白色ＬＥＤの発光スペクトルの発光ピークの発現波長と各発光ピークの強度の関係が、図２に示すＥＢＵ規格に適合した代表的なＣＲＴ：ＲＤＳ−１５Ｘ（三菱電機社製）の白色表示状態の発光スペクトル（ＥＢＵ規格の色再現性を確保するために必要な発光スペクトル）と同様になる。

本発明の白色ＬＥＤは、発光スペクトルとして得られる発光ピークの強度比が上記の範囲となるように、蛍光体層中に上述のような緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体等の蛍光体を適当な配合比率で配合することにより作製可能である。

具体的に、本発明の白色ＬＥＤにおいてＥＢＵ規格に適合可能な上記説明したような光特性を得るためには、緑色蛍光体として上記一般式１で実質的に表される２価のユーロピウムおよびマンガン付活珪酸塩蛍光体から選ばれる少なくとも１種の蛍光体を、青色蛍光体として上記一般式２で実質的に表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体および上記一般式３で実質的に表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体から選ばれる少なくとも１種の蛍光体を、赤色蛍光体として上記一般式４で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体および上記一般式５で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体から選ばれる少なくとも１種の蛍光体を、蛍光体層中の各色蛍光体の含有量が、蛍光体全量に対して、緑色蛍光体については１〜１０重量％、青色蛍光体については４０〜８０重量％、および赤色蛍光体については１０〜５０重量％となるように調整して用いればよい。

なお、前記各蛍光体のより好ましい配合量は、緑色蛍光体については２〜９重量％、青色蛍光体については４５〜６５重量％、および赤色蛍光体については２２〜４８重量％である。本発明の白色ＬＥＤにおいて各蛍光体の配合割合が上記関係にないと、これをバックライトとして液晶表示装置に用いた場合に、所望の白色ポイントを実現できない。

また、さらに輝度を上げるために各蛍光体の平均粒径を大きくすることも有効である。平均粒径としては１μｍ以上、さらには１０μｍ以上と大きくすることが好ましい。平均粒径を大きくする方法としては、１色の蛍光体同士を造粒する方法、３色の蛍光体を混合して造粒する方法などが挙げられる。また、他の方法としては、蛍光体を焼成する際に焼成助剤を用いる方法や高温で長時間焼成する方法等が挙げられる。なお、平均粒径の上限値は特に限定されるものではないが、白色ＬＥＤの蛍光体層の厚さの９０％以下が好ましい。蛍光体層の厚さより大きいと蛍光体粒子を樹脂で固めて蛍光体層を形成した際に蛍光体粒子の脱粒などの不具合が生じ易くなる。

白色ＬＥＤの製造方法は特に限定されないが、例えば、蛍光体層は、樹脂に上記説明した３色の蛍光体を配合した混合蛍光体を用いて作製される。混合蛍光体の作製方法としては、各色の蛍光体粉末をそれぞれ樹脂と混合した後、各色の樹脂との混合体を混ぜ合わせ混合蛍光体を作製する方法や、予め各色の蛍光体粉末同士を混合した後、樹脂と混ぜ合わせて混合蛍光体を作製する方法が挙げられる。

ここで、混合蛍光体における樹脂と蛍光体の配合比率については、白色ＬＥＤとした際に効率よく蛍光体が作用する範囲であれば制限されないが、混合蛍光体全体すなわち蛍光体層全体に占める３色の蛍光体の合計配合量が、３０〜８０重量％であることが好ましく、４０〜７０重量％で配合することがより好ましい。この蛍光体層における蛍光体の配合量が３０重量％未満であれば、発光ダイオードからの直接光が蛍光体層に吸収されずに出てくる場合があるほかスラリーの粘度が低くなるため、蛍光粒子が容易に沈降し色ばらつきが大きくなることがある。逆に、この配合量が、８０重量％を超えるとスラリーの粘度が高くなるため、扱いが困難にな場合がある。

本発明において上記混合蛍光体に用いられる樹脂材料としては、白色ＬＥＤ製造に通常用いられる樹脂であれば特に制限されないが、無色透明なものでありかつ所定の光屈折率を有するものが好ましい。本発明においては、透過率（ここでは、４００ｎｍの単色光を２ｍｍの厚さの試験片を用いて測定した値を用いる）が９８〜１００％、特に９９〜１００％であり、光屈折率が１．３〜１．７、特に１．４〜１．６であるものが好ましい。ここで光屈折率が１．３未満では発光ダイオード素子からの光取り出しが悪くなる場合があり、一方、１．７超過では、蛍光体の励起のために用いられる紫外線に反応して変質する傾向があるので好ましくない。

上記条件を満たす本発明において特に好ましい樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。この中では紫外線で変色が起こりにくく、耐久性を有しているシリコーン樹脂がより好ましい。

上記各材料を用いて作製した混合蛍光体を、発光ダイオード上に塗布し、樹脂を固めることにより、白色ＬＥＤを形成することができる。なお、白色ＬＥＤに用いる基板や金属枠（リフレクタ）等の構成は任意である。

以上のような白色ＬＥＤは高輝度の白色光が得られる。このような本発明の白色ＬＥＤは、特にＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライトとして有効に用いられる。

図３に、本発明の好ましい一実施態様の白色ＬＥＤ（具体的には、下記実施例１で得られた白色ＬＥＤ）の発光を、液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタに通し、その発光色をＣＩＥ色度図にプロットした一例を示す。この色度図において青色、緑色、赤色の発光点を結んで得られる三角形の内部の色度の光をその液晶表示装置は表現できることを意味している。図３には同時にＥＢＵ規格により定められた色再現域も示したが、実質的に本発明の白色ＬＥＤの色再現域と同様の範囲となっている。また、図３に参考としてＮＴＳＣ規格により定められた色再現域も示す。

上記のようにして得られる本発明の白色ＬＥＤについて、その発光を液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタに通した際の発光色をＣＩＥ色度図にプロットすると、用いるカラーフィルタにより若干異なるが、概ね、白色色度が０．２０≦ｘ≦０．３６、０．２０≦ｙ≦０．３６の範囲にあって、青色、緑色、赤色の各発光点が以下に示される範囲にあり、ＥＢＵ規格とＮＴＳＣ規格を概ね包含する範囲になるようにプロットされる。
青色発光点（Ｂ）：０．１３≦ｘ≦０．１６、０．０６≦ｙ≦０．１０
緑色発光点（Ｇ）：０．２１≦ｘ≦０．３０、０．５９≦ｙ≦０．７１
赤色発光点（Ｒ）：０．６３≦ｘ≦０．６８、０．３２≦ｙ≦０．３４

これらＢ、Ｇ、Ｒを三角形の頂点として結んだ色再現域については、図３に示されるものと同様に、ＥＢＵ規格により定められた色再現域と同様の範囲となっている。

このように本発明による白色ＬＥＤは、ＥＢＵ規格対応の液晶表示装置用青色、緑色、赤色のカラーフィルタとの組み合わせにより、ＥＢＵ規格の色再現性を実現するものである。

このような白色ＬＥＤを用いてなるバックライトはＥＢＵ規格対応の液晶表示装置に用いられる。なお、バックライトに適用する際は、必要に応じ、複数個の白色ＬＥＤを用いるものとする。また、白色ＬＥＤが高輝度であることからサイドライト型、直下型どちらのタイプのバックライトにも適用できる。

前記バックライトと、ＥＢＵ規格対応の液晶表示装置用青色、緑色、赤色のカラーフィルタとを組み合わせる構成とした液晶表示装置はＥＢＵ規格に対応するものであり、放送用、ビデオ作成用等のＣＲＴディスプレイに代わって使用することが可能である。

なお、本発明の白色ＬＥＤを用いたバックライトおよびＥＢＵ規格対応液晶表示装置のその他構成は、各種用途・目的に応じて任意に設定することができる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜６）
本実施例の白色ＬＥＤの評価のために、断面が図１の構造を採用した。発光素子にはサイズ３００μｍ四方の紫外線発光ダイオードを配し、平均粒径５μｍの各蛍光体（３色の蛍光体の合計量で７０重量部）とシリコーン樹脂３０重量部を混合してスラリーを得た後、前記紫外線発光ダイオード上にスラリーを滴下し、１００〜１５０℃で熱処理することによりシリコーン樹脂を硬化し、各実施例に係る白色ＬＥＤを形成した。なお、用いたシリコーン樹脂は硬化後における光屈折率が１．４のものであった。

ここで、上記各実施例の白色ＬＥＤ製造に用いた紫外線発光ダイオードの励起波長、各蛍光体の種類および配合比（蛍光体全量を１００％としたときの各蛍光体の重量％）は、表１に示す通りとした。

（比較例１〜３）
各色の蛍光体の組成を、表１に示す通り本発明の範囲外とした以外は実施例１と同様の白色ＬＥＤを用意し、比較例１、２に係る白色ＬＥＤとした。 また、比較例３として、発光素子として青色発光ダイオードを用い、表１に示す緑色蛍光体のみを含有する蛍光体層を有する白色ＬＥＤを上記同様に作製した。

＜評価＞
各実施例および比較例に係る白色ＬＥＤの発光スペクトルを測定した。発現した発光ピークの波長と、各発光ピークの強度比について結果を表２に示す。なお、線状ピークについては、波長の単位ｎｍの後ろに（ｌ）を付し、区別した。また、発光ピーク強度における、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｖ１、６００ｎｍは、それぞれ以下に示す強度である。
Ｐ１：第１の発光ピーク群（４３０〜４７０ｎｍの範囲）の最大強度
Ｐ２：第２の発光ピーク群（５２０〜５６０ｎｍの範囲）の最大強度
Ｐ３：第３の発光ピーク群（５８０〜７４０ｎｍの範囲）の最大強度
Ｖ１：第１の発光ピーク群と第２の発光ピーク群の間の谷間（４８０〜５００ｎｍの範囲）の最低強度
６００ｎｍ：波長６００ｎｍの強度
また、６００ｎｍ／Ｐ３については、６００ｎｍの強度の第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３に対する百分率（％）を示す。

実施例の白色ＬＥＤでは、発光スペクトルの発光ピークは、図２に示されるＣＲＴの発光スペクトルとほぼ同様であることがわかる。これに、対して比較例の白色ＬＥＤでは、蛍光体の配合量が本発明の範囲に調整されていないことから、比較例１では、第１の発光ピーク群の最大強度が小さくなり、比較例２では第２の発光ピークの波長が短くなってしまい、その結果ＣＲＴの発光スペクトルとは、ズレが大きいものとなっている。さらに、比較例３では、第３の発光ピーク群がないのでＰ３に関連する指標が定義できず、本発明の範囲外である。

（実施例７〜１１、比較例４〜６）
実施例１および３〜６、比較例１〜３の白色ＬＥＤを用い、産業用途で一般的に用いられるカラーフィルタと組合せることによりＥＢＵ規格対応液晶表示装置用バックライトを構成した。

前記カラーフィルタを通した光を積分球に導き赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光色を評価し、液晶表示装置（ディスプレイ）にしたときの色再現域（色再現性）を調べた。色再現性については図３に示したＣＩＥ色度図を用いて緑色、青色、赤色の発光点の座標を測定した。さらに白色色度を求めた。また、比較のためにＣＲＴ：ＲＤＳ−１５Ｘ（三菱電機社製）のＧＢＲ表示状態で発光された光の各色の発光座標、白色色度も調べた。その結果を表３に示す。

表３に示される通り、本実施例に係る液晶表示装置（バックライト）は、従来のＣＲＴを使用した場合と同様のＥＢＵ規格に適合した色再現性を有していることが分かった。一方、比較例においては、緑色色度、青色色度、赤色色度の少なくとも１色で、従来のＣＲＴを使用した場合の色度から外れており、ＥＢＵ規格に適合した色再現性を有しているとは言い難かった。

本発明の白色ＬＥＤをバックライトとして液晶表示装置に用いれば、ＥＢＵ規格の色再現が可能であり、これをバックライトとして用いた液晶表示装置はＣＲＴディスプレイに代わる高画質なものとしての使用が期待できる。

Claims (6)

1. 紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザ、または紫色発光レーザからなり、発光波長が３６０〜４３０ｎｍである発光素子と、
   緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体を含有する蛍光体層と
   を具備する、ＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライト用白色ＬＥＤであって、
   前記白色ＬＥＤの発光スペクトルは、
   ４３０〜４７０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第１の発光ピーク群、
   ５２０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第２の発光ピーク群、
   ５８０〜７４０ｎｍの範囲に２つ以上の線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群
   および、４８０〜５００ｎｍの範囲に最低強度を有する、第１の発光ピーク群と第２の発光ピーク群の間の谷間を有し、
   前記第１の発光ピーク群の最大強度Ｐ１を１．０としたとき、
   前記第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が０．１≦Ｐ２≦１．０、
   前記第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が０．２≦Ｐ３≦３．０、
   および前記谷間の最低強度Ｖ１が０．０１≦Ｖ１≦０．６であり、
   かつ、６００ｎｍの強度が前記第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３の５０％以下であり、
   前記緑色蛍光体は、
   一般式：（Ｓｒ _{２−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ} Ｂａ _ｘ Ｍｇ _ｙ Ｅｕ _ｚ Ｍｎ _ｕ ）ＳｉＯ _４
   （式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは０．１＜ｘ＜１．０、０≦ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０≦ｕ＜０．０４を満たす値である）
   で表される２価のユーロピウム付活珪酸塩蛍光体であり、
   前記青色蛍光体は、
   一般式：（Ｍ２，Ｅｕ） _１０ （ＰＯ _４ ） _６ ・Ｃｌ _２
   （式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示す）
   で表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体、および
   一般式：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）Ｏ・ｂＡｌ _２ Ｏ _３
   （式中、Ｍ３はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａおよびｂは０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満たす数である）
   で表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体から選ばれる少なくとも１種であり、
   前記赤色蛍光体は、
   一般式：（Ｌａ _１−ｘ１ ，Ｅｕ _ｘ１ ） _２ Ｏ _２ Ｓ
   （式中、ｘ１は０．０１＜ｘ１＜０．１５を満たす値である）
   で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、および
   一般式：（Ｙ _１−ｘ２ ，Ｅｕ _ｘ２ ） _２ Ｏ _２ Ｓ
   （式中、ｘ２は０．０１＜ｘ２＜０．１５を満たす値である）
   で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体から選ばれる少なくとも１種であり、
   前記蛍光体層は蛍光体全量に対して、１〜１０重量％の前記緑色蛍光体、４０〜８０重量％の前記青色蛍光体、および１０〜５０重量％の前記赤色蛍光体を含有することを特徴とする白色ＬＥＤ。
2. 前記第１の発光ピーク群の最大強度Ｐ１を１．０としたとき、
   前記第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が０．２≦Ｐ２≦０．９、
   前記第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が０．３≦Ｐ３≦２．９、
   および前記谷間の最低強度Ｖ１が０．０１≦Ｖ１≦０．４である、請求項１に記載の白色ＬＥＤ。
3. 前記６００ｎｍの強度が前記第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３の３０％以下である、請求項１または請求項２に記載の白色ＬＥＤ。
4. 前記蛍光体層は蛍光体全量に対して、２〜９重量％の前記緑色蛍光体、４５〜６５重量％の前記青色蛍光体、および２２〜４８重量％の前記赤色蛍光体を含有する、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤを具備することを特徴とするＥＢＵ規格対応液晶表示装置用バックライト。
6. 請求項５に記載のバックライトを具備することを特徴とするＥＢＵ規格対応液晶表示装置。

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