(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光または紫色光を放射する半導体発光素子と、
青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを含有し、前記半導体発光素子からの光により励起されて白色光を発光する発光部とを具備する白色発光装置であって、
前記発光部はその発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれ発光ピークを有し、かつ前記青色部、前記緑色部および前記赤色部の前記発光ピークの半値幅はそれぞれ５０ｎｍ以下であり、
前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体は、予め結合剤で結合されて結合蛍光体を構成していると共に、前記結合蛍光体として樹脂中に分散されていることを特徴とする白色発光装置。
【請求項２】
請求項１記載の白色発光装置において、
前記青色発光蛍光体は、
一般式：（Ｓｒ1-x-yＢａxＣａyＥｕz）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2
（式中、ｘ、ｙおよびｚはｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体を含むことを特徴とする白色発光装置。
【請求項３】
請求項１記載の白色発光装置において、
前記緑色発光蛍光体は、
一般式：（Ｂａ1-x-y-zＳｒxＣａyＥｕz）（Ｍｇ1-uＭｎu）Ａｌ10Ｏ17
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕはｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウムおよびマンガン付活アルミン酸塩蛍光体を含むことを特徴とする白色発光装置。
【請求項４】
請求項１記載の白色発光装置において、
前記赤色発光蛍光体は、
一般式：（Ｌａ1-ｘ-ｙＥｕxＭy）2Ｏ2Ｓ
（式中、ＭはＳｂおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、ｙ＜０．０３を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体を含むことを特徴とする白色発光装置。
【請求項５】
紫外光または紫色光を放射する半導体発光素子と、
青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを含有し、前記半導体発光素子からの光により励起されて白色光を発光する発光部とを具備する白色発光装置であって、
前記発光部はその発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれ発光ピークを有し、
前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体は、予め結合剤で結合されて結合蛍光体を構成していると共に、前記結合蛍光体として樹脂中に分散されており、
前記青色発光蛍光体は、
一般式：（Ｓｒ1-x-yＢａxＣａyＥｕz）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2
（式中、ｘ、ｙおよびｚはｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体を含み、
前記緑色発光蛍光体は、
一般式：（Ｂａ1-x-y-zＳｒxＣａyＥｕz）（Ｍｇ1-uＭｎu）Ａｌ10Ｏ17
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕはｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウムおよびマンガン付活アルミン酸塩蛍光体を含み、
前記赤色発光蛍光体は、
一般式：（Ｌａ1-ｘ-ｙＥｕxＭy）2Ｏ2Ｓ
（式中、ＭはＳｂおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、ｙ＜０．０３を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体を含むことを特徴とする白色発光装置。
【請求項６】
請求項５記載の白色発光装置において、
前記青色部、前記緑色部および前記赤色部の前記発光ピークの半値幅はそれぞれ５０ｎｍ以下であることを特徴とする白色発光装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の白色発光装置において、
前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体は、前記青色発光蛍光体の比率が１０〜３０質量％、前記緑色発光蛍光体の比率が１０〜３０質量％、前記赤色発光蛍光体の比率が５０〜８０質量％となるように混合された後、前記結合剤で結合されていることを特徴とする白色発光装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の白色発光装置において、
前記半導体発光素子はピーク値が３７０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の発光波長を有することを特徴とする白色発光装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の白色発光装置において、
前記半導体発光素子は発光ダイオードまたはレーザダイオードを具備することを特徴とする白色発光装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項記載の白色発光装置において、
前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体は、結合前の平均一次粒径および結合後の平均二次粒径がそれぞれ７μｍ以上であることを特徴とする白色発光装置。
【請求項１１】
４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれ発光ピークを示す白色発光の発光スペクトルを有すると共に、前記青色部、前記緑色部および前記赤色部の前記発光ピークの半値幅がそれぞれ５０ｎｍ以下となるように調整された、青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを準備する工程と、
前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体とを結合剤で結合して結合蛍光体を形成する工程と、
前記結合蛍光体を樹脂中に分散させて発光部を形成すると共に、前記発光部を紫外光または紫色光を放射する半導体発光素子の発光方向に配置する工程と
を具備することを特徴とする白色発光装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の白色発光装置の製造方法において、
前記青色発光蛍光体は、
一般式：（Ｓｒ1-x-yＢａxＣａyＥｕz）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2
（式中、ｘ、ｙおよびｚはｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体を含むことを特徴とする白色発光装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の白色発光装置の製造方法において、
前記緑色発光蛍光体は、
一般式：（Ｂａ1-x-y-zＳｒxＣａyＥｕz）（Ｍｇ1-uＭｎu）Ａｌ10Ｏ17
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕはｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウムおよびマンガン付活アルミン酸塩蛍光体を含むことを特徴とする白色発光装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の白色発光装置の製造方法において、
前記赤色発光蛍光体は、
一般式：（Ｌａ1-ｘ-ｙＥｕxＭy）2Ｏ2Ｓ
（式中、ＭはＳｂおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、ｙ＜０．０３を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体を含むことを特徴とする白色発光装置の製造方法。
【請求項１５】
４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれ発光ピークを示す白色発光の発光スペクトルを有するように調整された、青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを準備する工程と、
前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体とを結合剤で結合して結合蛍光体を形成する工程と、
前記結合蛍光体を樹脂中に分散させて発光部を形成すると共に、前記発光部を紫外光または紫色光を放射する半導体発光素子の発光方向に配置する工程とを具備し、
前記青色発光蛍光体は、
一般式：（Ｓｒ1-x-yＢａxＣａyＥｕz）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2
（式中、ｘ、ｙおよびｚはｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体を含み、
前記緑色発光蛍光体は、
一般式：（Ｂａ1-x-y-zＳｒxＣａyＥｕz）（Ｍｇ1-uＭｎu）Ａｌ10Ｏ17
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕはｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウムおよびマンガン付活アルミン酸塩蛍光体を含み、
前記赤色発光蛍光体は、
一般式：（Ｌａ1-ｘ-ｙＥｕxＭy）2Ｏ2Ｓ
（式中、ＭはＳｂおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、ｙ＜０．０３を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体を含むことを特徴とする白色発光装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の白色発光装置の製造方法において、
前記青色部、前記緑色部および前記赤色部の発光ピークの半値幅はそれぞれ５０ｎｍ以下であることを特徴とする白色発光装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１ないし請求項１６のいずれか１項記載の白色発光装置の製造方法において、
前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体は、前記青色発光蛍光体の比率が１０〜３０質量％、前記緑色発光蛍光体の比率が１０〜３０質量％、前記赤色発光蛍光体の比率が５０〜８０質量％となるように混合された後、前記結合剤で結合されることを特徴とする白色発光装置の製造方法。
【請求項１８】
基板と、
前記基板上に実装された、請求項１ないし請求項１０のいずれか１項記載の白色発光装置と
を具備することを特徴とするバックライト。
【請求項１９】
請求項１８記載のバックライトにおいて、
前記基板上に直線状またはマトリクス状に配列された複数の前記白色発光装置を具備することを特徴とするバックライト。
【請求項２０】
請求項１８記載のバックライトと、
前記バックライトの発光面側に配置された液晶表示部と
を具備することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の液晶表示装置において、
前記バックライトは、マトリクス状に配列された複数の前記白色発光装置を具備し、かつ前記液晶表示部の直下に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２２】
請求項２０記載の液晶表示装置において、
前記液晶表示部は導光板上に配置されており、かつ前記バックライトは直線状に配列された複数の前記白色発光装置を具備すると共に、前記導光板の一方の端部に設置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は白色発光装置とその製造方法、およびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、電気エネルギーを紫外光や可視光等の光に変換して放射する半導体ダイオードである。可視光を利用するために、ＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＰ等の発光材料で形成した発光チップを、透明樹脂で封止したＬＥＤとして広く使用されている。また、発光材料をプリント基板や金属リードの上面に固定し、数字や文字を形どった樹脂ケースで封止したディスプレイ型のＬＥＤも使用されている。【０００３】
さらに、ＬＥＤにおいては発光チップの前表面や前部樹脂中に各種の蛍光体粉末を含有させることによって、放射光の色を調整することが行われている。すなわち、ＬＥＤは青色から赤色まで使用用途に応じた可視光領域の発光を再現することができる。ＬＥＤは半導体素子であるため、長寿命で信頼性が高く、光源として用いた場合にその交換頻度が低減されるというような利点を有する。このため、携帯型通信機器、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）周辺機器、ＯＡ機器、家庭用電気機器、オーディオ機器、各種スイッチ、バックライト型表示板等の各種表示装置の構成部品として広く使用されている。【０００４】
最近では表示装置の利用者の色彩感覚が向上し、各種表示装置においても微妙な色合いをより高精細に再現できる機能やＬＥＤの均一な外観が要求されるようになってきている。特に、白色発光のＬＥＤは携帯電話のバックライトや車載用ランプへの拡大が著しく、将来的には蛍光灯の代替として大きく伸長していくことが期待されている。このため、白色光の高演色性や均一な外観を求めて種々の改善が試みられている。【０００５】
現在、普及あるいは試行されている白色発光ＬＥＤには、青色発光のダイオードチップと黄色発光蛍光体（ＹＡＧ等）、さらに場合によっては赤色蛍光体とを組み合わせたタイプ（以下、タイプＡと呼称する）と、紫外発光または紫色発光のダイオードチップと青色、緑色、赤色の各蛍光体とを組み合わせたタイプ（以下、タイプＢと呼称する）とがある。現時点では、前者のタイプＡはタイプＢより高輝度であることから普及しているが、見る方向によっては黄色っぽく見えたり、白色面に投影したとき黄色や青色のムラが現れる。そのため、タイプＡは擬似白色と呼ばれることもある。白色光の質を表す平均演色指数においても、タイプＡの白色発光ＬＥＤは７０〜７５の範囲に留まっている。【０００６】
一方、後者のタイプＢは輝度がタイプＢより劣るものの、発光並びに投影光のムラが少ないため、将来的には照明やバックライト用途の本命として期待されており、各種用途への展開や開発が進められている。この方向での改善として、例えば非特許文献１には紫外発光のダイオードチップと、青色発光蛍光体としてＥｕ付活ハロ燐酸塩蛍光体またはＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体、緑色発光蛍光体としてＣｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体またはＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩蛍光体、および赤色発光蛍光体としてＥｕ付活酸硫化イットリウム蛍光体とを組合せた白色発光ＬＥＤが報告されている。【０００７】
さらに、特許文献１には紫外発光のダイオードチップと、青色発光蛍光体としてＥｕ付活ハロ燐酸塩蛍光体またはＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体、緑色発光蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩蛍光体、および赤色発光成分としてＥｕ付活酸硫化ランタン蛍光体とを組合せた白色発光ＬＥＤが記載されている。【０００８】
上述した白色発光ＬＥＤはいずれもタイプＢの特徴である高い演色性を備えているものの、輝度の点では未だ不十分であり、さらなる改善が求められている。タイプＢの白色発光ＬＥＤで高演色や高輝度を達成するためには、白色光のスペクトルに人間の色感度のピークがある４５０ｎｍ近辺、５６０ｎｍ近辺、６２０ｎｍ近辺の光がバランスよく含まれていること、さらに青色、緑色、赤色の各蛍光体の効率のバランスがとれていることが必要とされる。さらに、発光色が異なる複数の蛍光体を組み合わせて使用していることに起因して、発光色度にばらつきが発生することも分かってきた。【０００９】
タイプＢの白色発光ＬＥＤの実用化を種々試みる過程で、照明用途とバックライト用途ではその開発方向に違いのあることが分かってきた。照明用途の白色発光ＬＥＤは輝度と白色光の質を規定する平均演色指数（Ｒａ）が高いことが重要であるのに対し、バックライト用途では輝度が高く、かつ色再現域が広いことが求められる。これら各用途において、輝度が高いことは両者に共通して要求される特性であるが、高平均演色指数と広色再現域はデバイスに応じて要求され、必ずしも両立するものではない。【００１０】
一方、発光色が異なる複数の蛍光体を組み合わせて使用していること等に起因して、白色発光ＬＥＤの発光色度にばらつきが発生することが分かってきた。色度のばらつきは白色発光ＬＥＤの製造歩留まりを低下させ、さらに白色発光ＬＥＤを使用したバックライトの色再現性能を低下させる。このため、色度のばらつきを抑制することが強く求められている。特に、近年成長が著しい液晶表示装置のバックライトに適用される白色発光ＬＥＤは、従来の冷陰極管で問題となっていた水銀使用に伴う環境問題がなく、かつ色再現域を広げられる可能性があるところから、その技術開発への期待は大きいものがある。
【特許文献１】特開２０００−７３０５２公報
【非特許文献１】三菱電線工業時報（２００２年７月第９９号）
【発明の開示】
【００１１】
本発明の目的は、高輝度で色再現性に優れ、さらに発光色度のばらつきを低減した白色発光装置とその製造方法、さらにはそのような白色発光装置を用いたバックライトと液晶表示装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の一態様に係る白色発光装置は、紫外光または紫色光を放射する半導体発光素子と、青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを含有し、前記半導体発光素子からの光により励起されて白色光を発光する発光部とを具備する白色発光装置し、前記発光部はその発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれ発光ピークを有し、かつ前記青色部、前記緑色部および前記赤色部の前記発光ピークの半値幅はそれぞれ５０ｎｍ以下であり、前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体は、予め結合剤で結合されて結合蛍光体を構成していると共に、前記結合蛍光体として樹脂中に分散されていることを特徴としている。
本発明の他の態様に係る白色発光装置は、紫外光または紫色光を放射する半導体発光素子と、青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを含有し、前記半導体発光素子からの光により励起されて白色光を発光する発光部とを具備し、前記発光部はその発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれ発光ピークを有し、前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体は、予め結合剤で結合されて結合蛍光体を構成していると共に、前記結合蛍光体として樹脂中に分散されており、
前記青色発光蛍光体は、
一般式：（Ｓｒ1-x-yＢａxＣａyＥｕz）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2
（式中、ｘ、ｙおよびｚはｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体を含み、
前記緑色発光蛍光体は、
一般式：（Ｂａ1-x-y-zＳｒxＣａyＥｕz）（Ｍｇ1-uＭｎu）Ａｌ10Ｏ17
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕはｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウムおよびマンガン付活アルミン酸塩蛍光体を含み、
前記赤色発光蛍光体は、
一般式：（Ｌａ1-ｘ-ｙＥｕxＭy）2Ｏ2Ｓ
（式中、ＭはＳｂおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、ｙ＜０．０３を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体を含むことを特徴としている。
【００１３】
本発明の一態様に係る白色発光装置の製造方法は、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれ発光ピークを示す白色発光の発光スペクトルを有すると共に、前記青色部、前記緑色部および前記赤色部の前記発光ピークの半値幅がそれぞれ５０ｎｍ以下となるように調整された、青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを準備する工程と、前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体とを結合剤で結合して結合蛍光体を形成する工程と、前記結合蛍光体を樹脂中に分散させて発光部を形成すると共に、前記発光部を紫外光または紫色光を放射する半導体発光素子の発光方向に配置する工程とを具備することを特徴としている。
本発明の他の態様に係る白色発光装置の製造方法は、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれ発光ピークを示す白色発光の発光スペクトルを有するように調整された、青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体とを準備する工程と、前記青色発光蛍光体と前記緑色発光蛍光体と前記赤色発光蛍光体とを結合剤で結合して結合蛍光体を形成する工程と、前記結合蛍光体を樹脂中に分散させて発光部を形成すると共に、前記発光部を紫外光または紫色光を放射する半導体発光素子の発光方向に配置する工程とを具備し、
前記青色発光蛍光体は、
一般式：（Ｓｒ1-x-yＢａxＣａyＥｕz）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2
（式中、ｘ、ｙおよびｚはｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体を含み、
前記緑色発光蛍光体は、
一般式：（Ｂａ1-x-y-zＳｒxＣａyＥｕz）（Ｍｇ1-uＭｎu）Ａｌ10Ｏ17
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕはｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウムおよびマンガン付活アルミン酸塩蛍光体を含み、
前記赤色発光蛍光体は、
一般式：（Ｌａ1-ｘ-ｙＥｕxＭy）2Ｏ2Ｓ
（式中、ＭはＳｂおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、ｙ＜０．０３を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体を含むことを特徴としている。
【００１４】
本発明の態様に係るバックライトは、基板と、前記基板上に実装された本発明の態様に係る白色発光装置とを具備することを特徴としている。本発明の態様に係るバックライトにおいて、白色発光装置は例えば基板上に直線状またはマトリクス状に配列される。本発明の態様に係る液晶表示装置は、本発明の態様に係るバックライトと、前記バックライトの発光面側に配置された液晶表示部とを具備することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による白色ＬＥＤランプの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態による白色ＬＥＤランプの発光スペクトルの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による白色ＬＥＤランプと現行のＣＣＦＬを液晶ディスプレイのバックライトとして用いたときの色再現域を比較して示す図である。
【図４】本発明の実施形態による白色ＬＥＤランプで発光スペクトルの半値幅を変えた場合の発光スペクトルを比較して示す図である。
【図５】図４の白色ＬＥＤランプをそれぞれ液晶ディスプレイのバックライトとして用いたときの色再現域を示す図である。
【図６】本発明の実施形態によるバックライトの構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による液晶表示装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態による液晶表示装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１…白色ＬＥＤランプ、２…ＬＥＤチップ、３Ａ，３Ｂ…リード端子、４…配線基板、５…ボンディングワイヤ、６…枠体、７…反射層、８…樹脂、９…蛍光体、１０…発光部、２０…バックライト、２０Ａ…サイドライト型バックライト、２０Ｂ…直下型バックライト、２１…配線層、２２…基板、３０，４０…液晶表示装置、３１…光源、３２…導光板、３３…反射層、３４…カラー液晶表示部、３５…光学シート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明の白色発光装置を白色発光のＬＥＤランプに適用した実施形態の構成を示す断面図である。同図に示す白色ＬＥＤランプ１は、励起源（光源）として紫外光または紫色光を放射するＬＥＤチップ２を有している。なお、白色発光装置の光源はＬＥＤチップ２に限られるものではなく、レーザダイオード（半導体レーザ）であってもよい。白色発光装置の励起源には、例えば発光波長のピーク値が３７０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。
【００１８】
励起源としてのＬＥＤチップ２には、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系等の各種の紫外発光ダイオードや紫色発光ダイオードが用いられる。ＬＥＤチップ２は発光波長のピーク値が３７０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。このようなＬＥＤチップ２を後述する蛍光体と組合せて用いることによって、高輝度でかつ色再現性のより優れた白色ＬＥＤランプ１を実現することができる。なお、ここでは励起源としての紫外発光ダイオードや紫色発光ダイオードをＬＥＤチップ２と表記し、最終的に白色発光を得るための発光装置を白色ＬＥＤランプ１と表記する。
【００１９】
ＬＥＤチップ２は一対のリード端子３Ａ、３Ｂを有する配線基板４上に実装されている。ＬＥＤチップ２の下部電極はリード端子３Ａと電気的および機械的に接続されている。ＬＥＤチップ２の上部電極はボンディングワイヤ５を介してリード端子３Ｂと電気的に接続されている。配線基板４上には円筒状の枠体６が設けられており、その内壁面６ａには反射層７が形成されている。枠体６内には樹脂層として透明樹脂８が充填されており、この透明樹脂８中にＬＥＤチップ２が埋め込まれている。
【００２０】
ＬＥＤチップ２が埋め込まれた透明樹脂８は、白色光を得るための蛍光体９を含有している。透明樹脂８中に分散された蛍光体９は、ＬＥＤチップ２から放射される紫外光または紫色光により励起されて白色光を発光する。すなわち、蛍光体９が分散された透明樹脂８は、白色光を発光する発光部１０として機能するものである。発光部１０はＬＥＤチップ２の発光方向に対して配置されている。透明樹脂８には、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が用いられる。なお、基板４や枠体６等の構成は任意である。
【００２１】
白色光を得るための蛍光体９としては、発光部１０の発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれピークを有するように、３種以上の可視光発光蛍光体が用いられる。具体的には、３種以上の可視光発光蛍光体９として、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色蛍光体と、ピーク波長が５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色蛍光体と、ピーク波長が６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色蛍光体とが使用される。なお、同じ色の蛍光体を２種以上用いてもよい。３種以上の可視光発光蛍光体９は、予め結合剤で結合された状態で透明樹脂８中に分散されている。
【００２２】
白色ＬＥＤランプ１に印加された電気エネルギーは、ＬＥＤチップ２で紫外光や紫色光に変換される。ＬＥＤチップ２から放射された光は、透明樹脂８中に分散された３種以上の可視光発光蛍光体９でより長波長の光に変換される。３種以上の可視光発光蛍光体９からの発光が混色されて放出されることによって、総計として白色光が白色ＬＥＤランプ１から発光される。すなわち、白色ＬＥＤランプ１は４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれピークを示す発光スペクトルを有する白色光を発光する。
【００２３】
図２に白色ＬＥＤランプ１の発光スペクトルの一例を示す。図２に示す発光スペクトルは、発光波長のピーク値が４００ｎｍの紫外発光ダイオード２を電流値２０ｍＡで発光させ、この光を３種以上の可視光発光蛍光体９で（ｘ，ｙ）色度値が（０．２５３，０．２３８）の白色光に変換したものである。発光スペクトルは４４７ｎｍ（青色部）、５１８ｎｍ（緑色部）、６２３ｎｍ（赤色部）にそれぞれピークを有し、さらに各ピークの半値幅がそれぞれ５０ｎｍ以下である。
【００２４】
図３は、この実施形態の白色ＬＥＤランプ１の発光を、液晶ディスプレイで一般的に使用される青色、緑色、赤色のカラーフィルタを通し、その発光色をＣＩＥ色度図にプロットしたものである。ＣＩＥ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、その液晶ディスプレイは表現できることを意味している。三角形の面積が広いほうが多くの色度の光を表現でき、その液晶ディスプレイは色再現域が広い（色再現性がよい）ことになる。
【００２５】
図３は従来の冷陰極管を用いた液晶ディスプレイの色再現域をも示している。この実施形態の白色ＬＥＤランプ１をバックライトとして用いた液晶ディスプレイは、従来の冷陰極管を用いた液晶ディスプレイに比べて色再現性に優れていることが分かる。図３には同時に理想的な色再現域を示す国際標準（ＮＴＳＣ）も示す。色再現域の広さはＮＴＳＣの三角形の面積を１００としたときの相対値で示される。この実施形態の白色ＬＥＤランプ１を用いた液晶ディスプレイは色再現域が９８であるのに対し、従来の冷陰極管を用いた液晶ディスプレイのそれは６５である。
【００２６】
白色ＬＥＤランプ１の発光スペクトルにおいて、青色部、緑色部、赤色部の各ピークの半値幅はそれぞれ５０ｎｍ以下であることが好ましい。この実施形態の白色ＬＥＤランプ１において、青色部、緑色部、赤色部の各ピークの半値幅がそれぞれ５０ｎｍ以下のランプＡと、一部のピークの半値幅が５０ｎｍを超えたランプＢを用意し、それらの発光スペクトルを比較した結果を図４に示す。さらに、ランプＡおよびランプＢを用いた液晶ディスプレイの色再現域を図５に示す。ランプＡを用いた液晶ディスプレイの色再現域は対ＮＴＳＣ値で９８であるのに対し、ランプＢを用いた場合には８７である。
【００２７】
ランプＢの色再現域は冷陰極管のそれより優れているものの、ランプＡの色再現域よりは劣っている。その理由は、ランプＢの発光スペクトルは４４７ｎｍ（青色部）、５１８ｎｍ（緑色部）、６２３ｎｍ（赤色部）にそれぞれピークを有しているものの、青色ピークの半値幅が６０ｎｍと広く、青色成分の純度が悪いためであると考えられる。白色ＬＥＤランプ１は、それを用いた液晶ディスプレイの色再現域が対ＮＴＳＣ値で９０以上であることが望ましいが、対ＮＴＳＣ値が８０以上であれば実用に供することができる。
【００２８】
白色ＬＥＤランプ１の発光スペクトルにおける各ピークの半値幅は全て５０ｎｍ以下であることが望ましいが、半値幅の最大値が８０ｎｍ以下であれば実用に値する。特に、青色成分、緑色成分、赤色成分のうち１種の半値幅が８０ｎｍ以下で、残りの２種が５０ｎｍ以下であれば、色再現域は対ＮＴＳＣ値で８０以上とすることができる。従って、各ピークの半値幅は好ましくは８０ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である。
【００２９】
上述したように、４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にピークを有し、かつ各ピークの半値幅が８０ｎｍ以下、さらには５０ｎｍ以下の特性（発光スペクトル）を備える蛍光体９（３種以上の可視光発光蛍光体）を用いて発光部１０を構成することによって、高輝度で色再現性に優れた白色ＬＥＤランプ１を実現することが可能となる。
【００３０】
次に、３種以上の可視光発光蛍光体９について詳述する。各蛍光体の組成は上記特性を有するものであれば特に限定されるものではないが、以下に示す蛍光体を使用することが好ましい。青色発光蛍光体としては、
一般式１：（Ｓｒ１−ｘ−ｙＢａｘＣａｙＥｕＺ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２
（式中、ｘ、ｙおよびｚはｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活ハロ燐酸塩蛍光体が挙げられる。なお、一般式１におけるｘ値およびｙ値はゼロを含むものとする。
【００３１】
緑色発光蛍光体としては、
一般式２：（Ｂａ１−ｘ−ｙ-ｚＳｒｘＣａｙＥｕＺ）（Ｍｇ１−ｕＭｎｕ）Ａｌ１０Ｏ１７
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕはｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）およびマンガン（Ｍｎ）付活アルミン酸塩蛍光体が挙げられる。一般式２におけるｘ値およびｙ値はゼロを含むものとする。
【００３２】
赤色発光蛍光体としては、
一般式３：（Ｌａ１−ｘ−ｙＥｕｘＭｙ）２Ｏ２Ｓ
（式中、ＭはＳｂおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、ｙ＜０．０３を満足する数である）
で表される組成を有するユーロピウム（Ｅｕ）付活酸硫化ランタン蛍光体が挙げられる。一般式３におけるｙ値はゼロを含むものとする。
【００３３】
各蛍光体の平均粒径は７μｍ以上であることが好ましい。さらに、各蛍光体を結合剤で結合した後の平均粒径も７μｍ以上であることが好ましい。白色ＬＥＤランプ１の発光輝度は、各蛍光体の単独状態および結合した状態にかかわらず、平均粒径が７μｍ未満の領域では粒径と共に増加し、７μｍ以上で飽和する傾向を示す。従って、発光部１０を構成する３種以上の可視光発光蛍光体９は、結合前の平均一次粒径および結合後の平均二次粒径がそれぞれ７μｍ以上であることが好ましい。なお、蛍光体の平均粒径は光散乱法で測定した値を示すものとする。
【００３４】
蛍光体の平均粒径の上限は特に限定されるものではなく、白色ＬＥＤランプ１の構造に応じて適宜設定される。ただし、平均粒径があまり大きすぎると均一に混ざりにくいため、３種以上の可視光発光蛍光体９の平均粒径は９０μｍ以下とすることが好ましい。蛍光体の平均粒径は１０μｍ以上８０μｍ以下であることがより好ましい。各蛍光体の混合比率は目的とする色度に応じて任意に設定される。発光部１０で白色発光を得るためには、青色蛍光体を１５〜２５質量％、緑色蛍光体を１５〜２５質量％、赤色蛍光体を残部（青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の合計が１００質量％）とすることが好ましい。
【００３５】
３種以上の可視光発光蛍光体９は、予め結合剤で結合された状態で樹脂８中に分散させる。具体的には、青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含む３種以上の可視光発光蛍光体９を、無機系または有機系の結合剤で一体化する。このような結合蛍光体を樹脂と混合した後、ＬＥＤチップ２上に塗布する。図１に示した白色ＬＥＤランプ１では、結合蛍光体と樹脂とを混合したスラリーを、ＬＥＤチップ２が配置された枠体６内に充填する。そして、樹脂８を例えば熱硬化させて白色ＬＥＤランプ１を作製する。
【００３６】
予め結合剤で結合した３種以上の可視光発光蛍光体９を用いることによって、白色ＬＥＤランプ１の色度のばらつきを低減することができる。白色ＬＥＤランプ１を構成する青色、緑色および赤色の各蛍光体のうち、例えば赤色蛍光体の比重が青色および緑色蛍光体に比べて大きい場合、これら３色の蛍光体を単に混合しただけでは、樹脂の硬化処理前に赤色蛍光体だけが早く沈降してしまう。このような沈降速度の差に起因する蛍光体の分散状態の不均一性が、発光色度のばらつきを生じさせていたものと考えられる。そこで、青色、緑色、赤色の各蛍光体を予め結合剤で一体化した状態で、樹脂８中に分散させることによって、各蛍光体の樹脂８中での分散状態を均一化させることができる。
【００３７】
青色、緑色、赤色の各蛍光体を予め結合した蛍光体は、例えば以下のようにして得ることができる。まず、青色、緑色、赤色の各蛍光体を水に投入して懸濁液とする。この懸濁液を撹拌しながら、無機結合剤として微粉化したアルカリ土類ホウ酸塩等を加え、この状態で一定時間撹拌する。無機結合剤は青色、緑色、赤色の各蛍光体の合計量に対して０．０１〜０．３質量％の割合で添加することが好ましい。この後、撹拌を停止して蛍光体を沈降させ、ろ過、乾燥、さらに３００℃以上の温度で数時間ベーキングしたものに篩分け等の処理を施すことによって、３種以上の蛍光体を結合した結合蛍光体が得られる。
【００３８】
さらに、青色、緑色、赤色の各蛍光体をアクリル樹脂等の有機結合剤で一体化してもよい。すなわち、アクリル樹脂等の有機結合剤を各蛍光体の合計量に対して０．０１〜０．３質量％の割合で添加、混合し、乾燥後に篩分け等の処理を施すことによっても、結合蛍光体を得ることができる。結合剤は無機系および有機系のいずれであってもよい。
【００３９】
この実施形態の白色ＬＥＤランプ１は、高輝度を維持しつつ色再現性に優れており、さらに発光色度のばらつきも低減されている。従って、白色ＬＥＤランプ１は液晶表示装置のバックライトとして有効である。さらに、白色ＬＥＤランプ１をバックライトとして用いた液晶表示装置は、高輝度で色再現性に優れ、さらに発光色度のばらつきが低減されたものとなる。従って、高品質の液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００４０】
特に、白色ＬＥＤランプ１は発光色度のばらつきが小さいことから、白色ＬＥＤランプ１を複数個用いて構成するバックライトに適用した場合においても、均一な白色を有する面光源を実現することができる。従って、そのようなバックライトを用いた液晶表示装置の特性も向上させることができる。白色ＬＥＤランプ１を用いたバックライトは、サイドライト型および直下型のどちらにも適用可能である。
【００４１】
図６は本発明の実施形態によるバックライトの構成を示す図である。同図に示すバックライト２０は、直線状もしくはマトリクス状に配列された複数の白色ＬＥＤランプ１を有している。これら白色ＬＥＤランプ１は配線層２１を有する基板２２上に実装されており、白色ＬＥＤランプ１の各リード端子は配線層２１と電気的に接続されている。複数の白色ＬＥＤランプ１は順に直列接続されている。
【００４２】
バックライト２０は、例えば図７や図８に示すような液晶表示装置３０、４０に適用される。これらの図に示す液晶表示装置３０、４０は、本発明の液晶表示装置の実施形態を示すものである。図７はサイドライト型のバックライト２０Ａを適用した液晶表示装置３０を示している。サイドライト型バックライト２０Ａは、白色ＬＥＤランプ１を用いた光源３１と導光板３２とを有している。導光板３２は一方の端面が光入射部とされており、その部分に光源３１が配置されている。
【００４３】
導光板３２は光入射部となる一方の端面から他方の端面に向けてテーパ状とされており、テーパ部分の下面側には反射層３３が設けられている。光源３１から放射された光は、導光板３２内で屈折や反射を繰り返すことによって、導光板３２の上面からその法線方向に照射される。サイドライト型バックライト２０Ａの発光面側には透過型または半透過型のカラー液晶表示部３４が配置されており、これらによって液晶表示装置３０が構成されている。サイドライト型バックライト２０Ａとカラー液晶表示部３４との間には、拡散シートや反射シート等の光学シート３５を配置してもよい。
【００４４】
図８は直下型のバックライト２０Ｂを適用した液晶表示装置４０を示している。直下型バックライト２０Ｂは、透過型または半透過型のカラー液晶表示部３４の形状および面積に応じてマトリクス状に配列した複数の白色ＬＥＤランプ１を有している。カラー液晶表示部３４はバックライト２０Ｂを構成する複数の白色ＬＥＤランプ１の発光方向に直接配置されている。直下型バックライト２０Ｂとカラー液晶表示部３４、さらに必要に応じてこれらの間に配置された光学シート３５によって、液晶表示装置４０が構成されている。
【００４５】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。白色ＬＥＤランプの評価には図１に示した構造を採用した。形状が３００μｍ四方の発光ダイオードを６０ｍＡの電流値で発光させ、液晶ディスプレイで一般に使われる青色、緑色、赤色のカラーフィルタを通した。その光を積分球に導き青色、緑色、赤色の発光色を評価し、ディスプレイにしたときの色再現域（色再現性）を評価した。
【００４６】
色再現性は前述したようにＮＴＳＣとの面積比で示す。白色ＬＥＤランプの輝度はフィルタを通さずに評価した。色再現性はＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製ＣＡＳ  １４０  ＣＯＭＰＡＣＴ  ＡＲＲＡＹ  ＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲを用いて評価した。白色ＬＥＤランプの輝度は大塚電子社製ＭＣＰＤ装置を用いて評価した。
【００４７】
［ＬＥＤランプの作製方法］
３種類以上の蛍光体は、ＬＥＤランプの色度がｘ＝０．２５０〜０．２５５，ｙ＝０．２３５〜０．２４０の範囲となるように調合した後、予め結合剤で結合した。この結合蛍光体をシリコーン樹脂と３０質量％または４０質量％の比率で混合してスラリーを作製した。得られたスラリーの一部を抜き取り、図１のように配置されたＬＥＤチップ２上に滴下した後、１００〜１５０℃の温度で熱処理してシリコーン樹脂を硬化させることによって、白色ＬＥＤランプを作製した。なお、以下の実施例および比較例においては、発光波長のピーク値が３９９ｎｍである発光ダイオード（ＬＥＤチップ）を使用した。
【００４８】
（実施例１）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９９Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩蛍光体（（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０．２７４）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８３Ｓｂ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを２０．１％、１９．５％、６０．４％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と４０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理してシリコーン樹脂を硬化させることによって、白色ＬＥＤランプを作製した。
【００４９】
結合した３色混合蛍光体は以下のようにして作製した。まず、各蛍光体を水に投入して懸濁液とし、この懸濁液を撹拌しながらホウ酸バリウム・カルシウム（3（Ｂａ，Ｃａ）Ｏ・Ｂ２Ｏ３）を各蛍光体の合計量に対して０．１重量％の割合で添加した。撹拌を３０分間継続した後に停止し、蛍光体を沈降させた。次いで、これをろ過してベーキングした後に２００メッシュのナイロン篩にかけて、結合された３色混合蛍光体を得た。
【００５０】
（実施例２）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９7Ｃａ０．０２Ｅｕ０．０１（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０．２７４）（Ｍｇ０．５０Ｍｎ０．５０）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８４Ｓｂ０．００１Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．８％、１９．４％、６１．８％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と４０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理してシリコーン樹脂を硬化させることによって、白色ＬＥＤランプを作製した。
【００５１】
結合した３色混合蛍光体は以下のようにして作製した。まず、各蛍光体にアクリル樹脂エマルジョンを各蛍光体の合計量に対して固形分で０．１質量％の割合で添加し、これらを混合した。次いで、この混合物を１２０℃で乾燥させた後にナイロンメッシュにかけて、結合された３色混合蛍光体を得た。
【００５２】
（実施例３）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９９Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．２５Ｓｒ０．４７５Ｅｕ０．２７５）（Ｍｇ０．５5Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８３Ｓｎ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．７％、１９．５％、６１．８％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と４０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。３色混合蛍光体の結合工程は実施例１と同様とした。
【００５３】
（実施例４）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．７５Ｂａ０．２３Ｃａ０．０１Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０．２７４）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８３Ｓｎ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．９％、１９．５％、６１．６％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と４０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。３色混合蛍光体の結合工程は実施例１と同様とした。
【００５４】
（実施例５）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９８Ｅｕ０．０２）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０．２７４）（Ｍｇ０．６０Ｍｎ０．４０）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８３Ｓｂ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．８％、１９．４％、６１．８％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と４０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。３色混合蛍光体の結合工程は実施例１と同様とした。
【００５５】
（実施例６）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９７Ｃａ０．０２Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．３５Ｓｒ０．３７５Ｅｕ０．２７５）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８４Ｓｂ０．００１Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．５％、１９．２％、６２．３％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と４０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。３色混合蛍光体の結合工程は実施例１と同様とした。
【００５６】
（実施例７）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９９Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．７５Ｅｕ０．２５）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８３Ｓｂ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．８％、１９．５％、６１．７％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と４０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。３色混合蛍光体の結合工程は実施例１と同様とした。
【００５７】
（実施例８）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９９Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０．２７４）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８３Ｓｂ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．７％、１９．６％、６１．７％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。３色混合蛍光体の結合工程は実施例１と同様とした。
【００５８】
（実施例９）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９７Ｅｕ０．０３）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．７５Ｅｕ０．２５）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８３Ｓｂ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．９％、１９．５％、６１．６％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と４０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。３色混合蛍光体の結合工程は実施例１と同様とした。
【００５９】
（実施例１０）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．９９Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０．２７４）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．８８２Ｓｂ０．００３Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらを１８．８％、１９．４％、６１．８％の割合で結合した後、シリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。このスラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。３色混合蛍光体の結合工程は実施例１と同様とした。
【００６０】
（比較例１）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．５９Ｂａ０．３９Ｃａ０．０１Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色蛍光体としてＣｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化イットリウム（（Ｙ０．９４Ｅｕ０．０６）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。次に、これらスラリーを１８．８％、１９．４％、６１．８％の割合で混ぜた後、この混合スラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。なお、比較例１では蛍光体の結合工程は実施していない。
【００６１】
（比較例２）
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩（（Ｓｒ０．５９Ｂａ０．３９Ｃａ０．０１Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色発光蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩（（Ｂａ０．８６４Ｅｕ０．１３６）（Ｍｇ０．７４Ｍｎ０．２６）Ａｌ１０Ｏ１７）蛍光体、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化イットリウム（（Ｙ０．９４Ｅｕ０．０６）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。これらをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合してスラリーを作製した。次に、これらスラリーを１８．７％、１９，５％、６１．８％の割合で混ぜた後、この混合スラリーを発光ダイオード上に滴下し、１４０℃の温度で熱処理することによって、白色ＬＥＤランプを作製した。なお、比較例２では蛍光体の結合工程は実施していない。
【００６２】
次に、実施例１〜１０および比較例１〜２による各白色ＬＥＤランプとそれらをバックライトとして用いた液晶ディスプレイに４０ｍＡの電流を流して点灯させ、その際の発光の色再現域と輝度を測定した。それらの測定結果を表１に示す。なお、表１には従来例（比較例３）として、冷陰極管をバックライトとして用いた液晶ディスプレイの色再現域および輝度を併せて示す。
【００６３】
各白色ＬＥＤランプの発光スペクトルを測定したところ、実施例１〜１０による各白色ＬＥＤランプはいずれも４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれピークを有し、かつ各色のピークの半値幅は５０ｎｍ以下であった。一方、比較例１の白色ＬＥＤランプは緑色部および赤色部の波長ピークが上記範囲外であり、比較例２の白色ＬＥＤランプは赤色部の波長ピークのみが上記範囲外であった。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
表１から明らかなように、実施例１〜１０による白色ＬＥＤランプとそれをバックライトとして用いた液晶表示装置は、色再現性が９０以上、輝度が３９０ｍｃｄ以上の優れた特性を示すことが分かる。
【００６６】
（実施例１１〜１４）
発光ダイオードの発光波長を表２に示すように変更する以外は、実施例１と同様にして白色ＬＥＤランプを作製し、同様の測定を行った。ただし、青色、緑色、赤色の各蛍光体の配合比率は、ＬＥＤランプの色度がｘ＝０．２５０〜０．２５５，ｙ＝０．２３５〜０．２４０の範囲となるように調整した。
【００６７】
【表２】
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【００６８】
表２から明らかなように、発光波長が３７０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の範囲の発光ダイオードを使用することによって、輝度や色再現性に優れる白色ＬＥＤランプを実現することができる。
【００６９】
次に、実施例１〜１０による各白色ＬＥＤランプの色度ばらつきを測定した。色度は各実施例にかかる白色ＬＥＤランプをそれぞれ２０個用意し、各ＬＥＤランプの真上で色度（ＣＩＥ色度座標）を測定し、ｘ座標とｙ座標の最大値と最小値の差（Δｘ、Δｙ）を評価した。なお、参考例として蛍光体の結合工程を行わない以外は実施例１と同様の白色ＬＥＤランプを作製し、同様の測定を行った。その結果を表３に示す。
【００７０】
【表３】
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【００７１】
表３から明らかなように、各実施例による白色ＬＥＤランプは色度ばらつきが小さいことが分かる。このような白色ＬＥＤランプは、携帯型通信機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、家庭用電気機器、各種スイッチ類、バックライト型表示板等の各種表示装置の構成部品として有効に利用することができる。特に、色度ばらつきが小さいことから、白色ＬＥＤランプを複数個用いるバックライトに用いた場合においても、均一な白色を有する面光源を得ることができる。従って、それを用いた液晶表示装置の特性も向上する。
【００７２】
（実施例１５）
実施例２と同組成の青色、緑色、赤色の各蛍光体を、実施例２と同様の方法で結合して結合蛍光体を作製した。ただし、各蛍光体には粒径が異なるものを使用した。表４に各蛍光体の混合比率と結合蛍光体の平均粒径を示す。これら各結合蛍光体を用いて、実施例２と同様にして白色ＬＥＤランプを作製し、同様に輝度の測定を行った。表４に白色ＬＥＤランプの輝度を示す。
【００７３】
【表４】
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【００７４】
なお、白色ＬＥＤランプに用いる結合蛍光体を構成する青色、緑色、赤色の各蛍光体の混合比率は実施例１〜１５に示すように、青色および緑色の各蛍光体がそれぞれ１０〜３０％、赤色蛍光体が５０〜８０％の範囲に入るものである。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の白色発光装置は、高輝度で色再現性に優れ、さらに発光色度のばらつきも小さい。このような白色発光装置はバックライト用途に有効である。本発明の白色発光装置を用いたバックライト、およびそのようなバックライトを適用した液晶表示装置によれば、輝度や色再現性を高めることができ、さらに発光色度のばらつきを低減することが可能となる。従って、高品質の液晶表示装置を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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