(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光波長が３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲の半導体発光素子と、
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であって、ユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体と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種からなる青色発光蛍光体と、金およびアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体からなる緑色発光蛍光体と、ユーロピウムおよびサマリウム付活酸硫化ランタン蛍光体と銅およびマンガン付活硫化亜鉛蛍光体から選ばれる少なくとも１種からなる赤色発光蛍光体とを含む発光部と
を具備することを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
前記金およびアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体は、
一般式：ＺｎＳ：ＡＵｘ，Ａｌｙ
（式中、ｘおよびｙは０．０００２≦ｘ≦０．００１５、０．０００１≦ｙ≦０．００１２を満足する数である）
で表される組成を有することを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項３】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
前記ユーロピウムおよびサマリウム付活酸硫化ランタン蛍光体は、
一般式：（Ｌａ１−ａ−ｂ，Ｅｕａ，Ｓｍｂ）２Ｏ２Ｓ
（式中、ａおよびｂは０．０１≦ａ≦０．１５、０．０００１≦ｂ≦０．０３を満足する数である）
で表される組成を有することを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項４】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
前記銅およびマンガン付活硫化亜鉛蛍光体は、
一般式：ＺｎＳ：Ｃｕｖ，Ｍｎｗ
（式中、ｖおよびｗは０．０００２≦ｖ≦０．００１、０．００５≦ｗ≦０．０１４を満足する数である）
で表される組成を有することを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項５】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
前記発光部は前記赤色発光蛍光体として少なくとも前記ユーロピウムおよびサマリ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ランプ。
【請求項６】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
前記発光部は前記赤色発光蛍光体として前記ユーロピウムおよびサマリウム付活酸硫化ランタン蛍光体と前記銅およびマンガン付活硫化亜鉛蛍光体を共に含むことを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項７】
請求項６記載の白色発光ランプにおいて、
前記ユーロピウムおよびサマリウム付活酸硫化ランタン蛍光体と前記銅およびマンガン付活硫化亜鉛蛍光体との質量比が８：２〜３：７の範囲であることを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項８】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
前記ユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体は、
一般式：（Ｍ１１−ｃ，Ｅｕｃ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２
（式中、Ｍ１はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｃは０．００５≦ｃ≦０．０３を満足する数である）
で表される組成を有することを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項９】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
前記ユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体は、
一般式：ｍ（Ｍ２１−ｄ，Ｅｕｄ）Ｏ・ｎＡｌ２Ｏ３（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｄ、ｍおよびｎは０．０５≦ｄ≦０．３、０＜ｍ、０＜ｎ、０．２≦ｍ/ｎ≦１．５を満足する数である）
で表される組成を有することを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項１０】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
前記発光部は前記青色発光蛍光体、前記緑色発光蛍光体および前記赤色発光蛍光体が分散された樹脂層を有することを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項１１】
請求項１０記載の白色発光ランプにおいて、
前記青色発光蛍光体、前記緑色発光蛍光体および前記赤色発光蛍光体はそれらの混合物としての平均粒径が７μｍ以上であることを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項１２】
請求項１０記載の白色発光ランプにおいて、
前記青色発光蛍光体、前記緑色発光蛍光体および前記赤色発光蛍光体は予め結合剤で一体化されていることを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項１３】
請求項１２記載の白色発光ランプにおいて、
前記青色発光蛍光体、前記緑色発光蛍光体および前記赤色発光蛍光体は、一体化前の平均一次粒子径が７μｍ以上であり、かつ一体化後の平均二次粒子径が１０μｍ以上であることを特徴とする白色発光ランプ。
【請求項１４】
請求項１記載の白色発光ランプにおいて、
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ランプ。
【請求項１５】
請求項１記載の白色発光ランプを具備することを特徴とするバックライト。
【請求項１６】
請求項１記載の白色発光ランプを具備するバックライトと、
前記バックライトの発光面側に配置された表示部と
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の表示装置において、
前記表示部は透過型または半透過型の液晶表示部を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
請求項１記載の白色発光ランプを具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光波長が３６０〜４４０ｎｍの半導体発光素子を具備する白色発光ランプと、それを用いたバックライト、表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）は、電気エネルギーを紫外光や可視光に変換して放射する半導体発光素子であり、長寿命で信頼性が高く、さらに光源として用いた場合に交換作業が軽減されるというような利点を有する。ＬＥＤチップを例えば透明樹脂で封止したＬＥＤランプは、携帯型通信機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、家庭用電気機器等の表示部に使用されている液晶表示装置のバックライト、また信号装置、各種スイッチ類、車載用ランプ、一般照明等の照明装置に幅広く利用されている。【０００３】
ＬＥＤランプから放射される光の色調はＬＥＤチップの発光波長に限られるものではなく、例えばＬＥＤチップの表面に蛍光体を塗布したり、あるいはＬＥＤチップを封止する透明樹脂中に蛍光体を含有させることによって、青色から赤色まで使用用途に応じた可視光領域の光を得ることができる。特に、白色発光型のＬＥＤランプ（白色ＬＥＤランプ）は携帯通信機器の表示部のバックライトや車載用ランプ等の用途に急速に普及しており、将来的には蛍光ランプの代替品として大きく伸張することが期待されている。【０００４】
現在、普及もしくは試行されている白色ＬＥＤランプとしては、青色発光ＬＥＤと黄色発光蛍光体（ＹＡＧ等）とを組合せたＬＥＤランプと、発光波長が３６０〜４４０ｎｍの紫外発光ＬＥＤと青、緑、赤の各蛍光体の混合物（三色混合蛍光体／ＢＧＲ蛍光体）とを組合せたＬＥＤランプとが知られている。現状では、前者の青色発光ＬＥＤを用いた白色ＬＥＤランプの方が後者より輝度特性に優れることから普及している。【０００５】
しかし、前者の白色ＬＥＤランプは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に黄色や青色のムラが現れるというような難点を有している。このため、前者の白色ＬＥＤランプ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、前者の白色ＬＥＤランプは７０〜７５の範囲にとどまっている。【０００６】
一方、後者の紫外発光ＬＥＤを用いた白色ＬＥＤランプは、輝度が前者より劣るものの、発光並びに投影光のムラが少なく、将来的には照明用途の白色ランプの主流になることが期待され、その開発が急速に進められている。このような紫外発光ＬＥＤを用いた白色ＬＥＤランプでは青、緑、赤の各蛍光体の特性に加えて、それらの蛍光体の組合せが演色性や輝度等のランプ特性に影響を及ぼす。このため、青、緑、赤の各蛍光体の選択並びに組合せに関する検討が進められている。【０００７】
例えば、非特許文献１には紫外発光ＬＥＤとＢＧＲ蛍光体とを組合せた白色ＬＥＤランプが記載されている。ここでは、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、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が用いられている。【０００８】
特許文献１には、紫外発光ＬＥＤを具備する白色ＬＥＤランプにおいて、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、赤色発光蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン蛍光体を用いることが記載されている。【０００９】
従来の白色ＬＥＤランプは、紫外発光ＬＥＤを用いたランプの特徴である高い演色性と発光の均一性とを備えているものの、輝度特性の点では不十分であり、さらなる改善が求められている。紫外発光ＬＥＤを用いた白色ＬＥＤランプで高演色性と高輝度とを両立させるためには、白色光のスペクトルにおいて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、赤色発光成分の各蛍光体の発光効率のバランスがよいことが必要される。【００１０】
しかしながら、従来の白色ＬＥＤランプに用いられている各蛍光体のうち、赤色発光蛍光体は波長３８０ｎｍ以上の紫外光または紫色光に対する発光効率が他の蛍光体に比べて劣ることから、白色ＬＥＤランプの輝度特性を十分に高めることができないことが分かってきた。発光効率に劣る赤色発光蛍光体に引きずられて、青色および緑色発光蛍光体の特性も十分に発揮させることができず、これも輝度特性の劣化要因となっている。
【非特許文献１】三菱電線工業時報２００２年７月第９９号
【特許文献１】特開２０００−０７３０５２号公報
【発明の開示】
【００１１】
本発明の目的は、発光波長が３６０〜４４０ｎｍの半導体発光素子を用いた白色発光ランプにおいて、青色発光成分、緑色発光成分、赤色発光成分としての各蛍光体の組合せを改善することによって、高演色性と高輝度とを両立させた白色発光ランプを提供することにある。
【００１２】
本発明の態様に係る白色発光ランプは、発光波長が３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲の半導体発光素子と；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であって、ユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体と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種からなる青色発光蛍光体と、金およびアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体からなる緑色発光蛍光体と、ユーロピウムおよびサマリウム付活酸硫化ランタン蛍光体と銅およびマンガン付活硫化亜鉛蛍光体から選ばれる少なくとも１種からなる赤色発光蛍光体とを含む発光部と；を具備することを特徴としている。
【００１３】
本発明の他の態様に係るバックライトは、本発明の態様に係る白色発光ランプを具備することを特徴としている。本発明のさらに他の態様に係る表示装置は、本発明の態様に係る白色発光ランプを具備するバックライトと；前記バックライトの発光面側に配置された表示部と；を具備することを特徴としている。本発明のさらに他の態様に係る照明装置は、本発明の態様に係る白色発光ランプを具備することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施形態による白色発光ランプの構成を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に適用した緑色発光蛍光体の発光スペクトルの一例を従来の緑色発光蛍光体と比較して示す図である。
【図３】図３は本発明の実施形態に適用し三色混合蛍光体（ＢＧＲ蛍光体）の発光スペクトルの一例を示す図である。
【図４】図４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。
【図５】図５は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６】図６は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】
【００１５】
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…樹脂枠、７…反射層、８…透明樹脂、９…三色混合蛍光体、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…発光機構、３２…導光板、３３…反射層、３４…カラー液晶表示部。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて述べるが、それらの図面は図解のみの目的のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。
【００１７】
図１は本発明の実施形態による白色発光ランプの構成を示す断面図である。同図に示す白色発光ランプ１は、光源（励起源）として発光波長が３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲のＬＥＤチップ２を有する白色発光型ＬＥＤランプ（白色ＬＥＤランプ）である。なお、白色発光ランプ１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）等であってもよい。白色発光ランプ１の光源には、発光波長が３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の半導体発光素子が用いられる。
【００１８】
白色ＬＥＤランプ１の光源としての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。
【００１９】
ＬＥＤチップ２には波長が３６０〜４４０ｎｍの範囲の紫外光または紫色光を放射する紫外発光ＬＥＤが用いられる。紫外発光型のＬＥＤチップ２としては、発光層として窒化物系化合物半導体層を有するＬＥＤチップ等が例示される。ＬＥＤチップ２の発光波長が上記した範囲から外れると、高輝度で高演色性の白色光を得ることができない。ＬＥＤチップ２の発光波長は３７０〜４３０ｎｍの範囲であることがより好ましい。
【００２０】
配線基板４上には円筒状の樹脂枠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。樹脂枠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。ＬＥＤチップ２が埋め込まれた透明樹脂８は、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む白色ランプ用蛍光体（ＢＧＲ蛍光体）９を含有している。透明樹脂８中に分散させた蛍光体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ものである。
【００２１】
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、その光は透明樹脂８中に分散された白色発光蛍光体９でより長波長の光に変換される。そして、透明樹脂８中に含有させた白色発光蛍光体９に基づく白色光がＬＥＤランプ１から放出される。白色発光蛍光体９を含有する透明樹脂（樹脂層）８は発光部１０として機能するものであり、ＬＥＤチップ２の発光方向前方に配置されている。
【００２２】
上述したような発光部１０と光源としてのＬＥＤチップ２とによって、白色ＬＥＤランプ（白色発光ランプ）１が構成されている。白色発光蛍光体９を含有させる透明樹脂８には、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等を用いることができる。白色発光蛍光体９は透明樹脂８全体に分散されている。なお、白色発光蛍光体９は透明樹脂８に対して部分的に分散させるようにしてもよい。さらに、白色発光蛍光体９は青、緑、赤以外の発光色を有する蛍光体を補助的に含んでいてもよい。
【００２３】
白色発光蛍光体９を構成する青、緑、赤の各蛍光体には、ＬＥＤチップ２から放射される波長が３６０〜４４０ｎｍの範囲の紫外光または紫色光を効率よく吸収する蛍光体を使用することが好ましい。青色発光蛍光体には、紫外光や紫色光の吸収効率に優れるユーロピウム（Ｅｕ）付活ハロ燐酸塩蛍光体、およびユーロピウム（Ｅｕ）付活アルミン酸塩蛍光体から選ばれる少なくとも１種が用いられる。
【００２４】
Ｅｕ付活ハロ燐酸塩蛍光体としては、
一般式：（Ｍ１１−ｃ，Ｅｕｃ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２  …（１）
（式中、Ｍ１はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｃは０．００５≦ｃ≦０．０３を満足する数である）
で表される組成を有する蛍光体が例示される。
【００２５】
Ｅｕ付活アルミン酸塩蛍光体としては、
一般式：ｍ（Ｍ２１−ｄ，Ｅｕｄ）Ｏ・ｎＡｌ２Ｏ３  …（２）
（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｄ、ｍおよびｎは０．０５≦ｄ≦０．３、０＜ｍ、０＜ｎ、０．２≦ｍ/ｎ≦１．５を満足する数である）
で表される組成を有する蛍光体が例示される。
【００２６】
赤色発光蛍光体には、ユーロピウム（Ｅｕ）およびサマリウム（Ｓｍ）付活酸硫化ランタン蛍光体、および銅（Ｃｕ）およびマンガン（Ｍｎ）付活硫化亜鉛蛍光体から選ばれる少なくとも１種が用いられる。これらの蛍光体はいずれも白色ＬＥＤランプ１の赤色発光成分として使用することができる。
【００２７】
ＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体としては、
一般式：（Ｌａ１−ａ−ｂ，Ｅｕａ，Ｓｍｂ）２Ｏ２Ｓ  …（３）
（式中、ａおよびｂは０．０１≦ａ≦０．１５、０．０００１≦ｂ≦０．０３を満足する数である）
で表される組成を有する蛍光体が例示される。
【００２８】
ＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体としては、
一般式：ＺｎＳ：Ｃｕｖ，Ｍｎｗ  …（４）
（式中、ｖおよびｗは０．０００２≦ｖ≦０．００１、０．００５≦ｗ≦０．０１４を満足する数である）
で表される組成を有する蛍光体が例示される。
【００２９】
（３）式および（４）式で表される赤色発光蛍光体は、いずれもＬＥＤチップ２から放出される紫外光や紫色光で発光させる赤色発光成分として利用することが可能である。赤色発光成分の発光特性（発光強度等）を考慮すると、少なくともＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体を赤色発光成分として使用することが好ましい。ＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体単独では赤色発光成分が不足することから、ＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体を併用することが有効である。
【００３０】
（３）式や（４）式で表される赤色発光蛍光体は、他の赤色発光蛍光体に比べて波長が３６０〜４４０ｎｍの範囲の紫外光または紫色光の吸収効率に優れる。ただし、青色発光蛍光体や緑色発光蛍光体と比べて、必ずしも十分な発光効率を有しているとは言えない。ＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体とＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体を併用することで赤色発光成分が補強されるものの、青色発光蛍光体や緑色発光蛍光体に比べると発光効率が劣っている。
【００３１】
そこで、この実施形態の白色ＬＥＤランプ１においては、従来の緑色発光成分に比べて長波長成分をより多く含む緑色発光蛍光体を用いている。具体的には、発光部１０を構成する白色発光蛍光体９のうち、緑色発光蛍光体としては金（Ａｕ）およびアルミニウム（Ａｌ）付活硫化亜鉛蛍光体が用いられる。
【００３２】
ＡｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体としては、例えば
一般式：ＺｎＳ：Ａｕｘ，Ａｌｙ  …（５）
（式中、ｘおよびｙは０．０００２≦ｘ≦０．００１５、０．０００１≦ｙ≦０．００１２を満足する数である）
で表される組成を有する蛍光体が用いられる。
【００３３】
（５）式におけるｘの値（１モルのＺｎＳに対するＡｕのモル比）が０．０００２未満であると発光色度が青色方向にずれて望ましい発光色が得られなくなる。一方、ｘの値が０．００１５を超えると蛍光体の体色が悪くなり輝度が低下する。（５）式におけるｙの値（１モルのＺｎＳに対するＡｌのモル比）が０．０００１未満であるとＡｕが硫化亜鉛の中に入らなくなり、これにより輝度が低下する。一方、ｙの値が０．００１２を超えると蛍光体の体色が悪くなり輝度が低下する。
【００３４】
図２にＡｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ａｕ，Ａｌ蛍光体）の発光スペクトル（ａ）を、従来のＣｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ蛍光体）の発光スペクトル（ｂ）とＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩蛍光体（３（Ｂａ，Ｍｇ，Ｅｕ，Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ２Ｏ３蛍光体）の発光スペクトル（ｃ）と比較して示す。図２から明らかなように、ＡｕとＡｌで付活した硫化亜鉛蛍光体は、従来のＣｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体やＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩蛍光体に比べて長波長成分を多く含んでおり、これによって赤色発光成分を補強することが可能となる。
【００３５】
上述した白色発光蛍光体９は、４５０ｎｍ近辺、５６０ｎｍ近辺、６２０ｎｍ近辺の光をバランスよく含んでいることから、白色光の演色性を高めることができる。その上で、従来の緑色発光成分に比べて長波長成分をより多く含むＡｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体（ＺｎＳ：Ａｕ，Ａｌ蛍光体）からなる緑色発光蛍光体を用いているため、赤色発光蛍光体による発光不足を補強することができる。
【００３６】
このように、緑色発光蛍光体としてＡｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体を用いることによって、青、緑、赤の各発光成分の輝度バランスが向上することから、紫外発光型のＬＥＤチップ２を用いた白色ＬＥＤランプ１の輝度特性を高めることができる。従って、高演色性と高輝度とを両立させた白色ＬＥＤランプ１を実現することが可能となる。
【００３７】
緑色発光蛍光体（ＺｎＳ：Ａｕ，Ａｌ蛍光体）による白色ＬＥＤランプ１の輝度特性の向上効果は、赤色発光蛍光体としてＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体、ＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体のいずれを用いた場合においても得ることができる。さらに、赤色発光蛍光体自体による輝度特性の改善効果を得る上で、赤色発光蛍光体は前述したようにＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体とＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体とを併用することが好ましい。
【００３８】
赤色発光蛍光体としてＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体とＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体とを併用することによって、赤色発光成分をさらに補強することができる。従って、白色ＬＥＤランプ１の輝度特性をより一層高めることが可能となる。これら赤色発光蛍光体の配合比率は目的とする白色光の色温度にもよるが、例えばＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体とＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体との質量比を８：２〜３：７の範囲とすることが好ましい。
【００３９】
図３は上述した青、緑および赤の各蛍光体を含む三色混合蛍光体９を用いた白色ＬＥＤランプ１の発光スペクトルの一例を示している。図３において、［Ａ］の発光スペクトルは青色発光成分としてＥｕ付活ハロ燐酸塩蛍光体、緑色発光成分としてＡｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体、赤色発光成分としてＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体を用いた白色ＬＥＤランプ１の発光スペクトルである。［Ｂ］の発光スペクトルは、［Ａ］の蛍光体の組合せに赤色発光成分としてＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体を加えた白色ＬＥＤランプ１の発光スペクトルである。
【００４０】
電流値２０ｍＡ、ピーク値４００ｎｍのＬＥＤチップからの紫外光を、（ｘ，ｙ）色度値が（ｘ＝０．３００〜０．３５０，ｙ＝０．３００〜０．３５０）の白色光に変換したとき、蛍光体の組合せ［Ａ］および組合せ［Ｂ］のいずれにおいても、青色発光成分のピーク値は４５０ｎｍ、緑色発光成分のピーク値は５４５ｎｍ、赤色発光成分のピーク値は６２３ｎｍにそれぞれある。さらに、平均演色指数で９０以上、輝度が３００ｍｃｄ以上の特性値が得られている。
【００４１】
組合せ［Ａ］と組合せ［Ｂ］の発光スペクトルを比較すると、組合せ［Ｂ］による発光スペクトルの方が５８０ｎｍ付近およびそれ以上の領域における発光成分が増加していることが分かる。これは赤色発光成分としてＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体とＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体とを併用したことに基づくものであり、これによって白色ＬＥＤランプ１の輝度特性をより一層高めることが可能となる。
【００４２】
上述した青、緑および赤の各蛍光体は、例えばそれらの混合物として透明樹脂８中に分散させる。この場合、各蛍光体はそれらの混合物としての平均粒径が７μｍ以上であることが好ましい。なお、ここで言う平均粒径は粒度分布の中位値（５０％値）を示すものである。青、緑および赤の各蛍光体の混合物である白色発光蛍光体（三色混合蛍光体）９の平均粒径を７μｍ以上とすることによって、白色ＬＥＤランプ１の輝度をさらに高めることができる。三色混合蛍光体９の平均粒径は８μｍ以上とすることがより好ましい。
【００４３】
三色混合蛍光体９の平均粒径の上限は特に限定されるものではないが、発光部１０の形成性等を考慮すると１００μｍ以下とすることが好ましい。三色混合蛍光体９の平均粒径が１００μｍを超えると、透明樹脂８と混合してＬＥＤチップ２上に塗布する際に平らな面が得難くなる等の不具合が生じる可能性がある。
【００４４】
さらに、青、緑および赤の各蛍光体は、透明樹脂８中での分散状態の均一性を高める上で、予め無機結合剤や有機結合剤等の結合剤で一体化し、この状態で透明樹脂８中に分散させるようにしてもよい。無機結合剤としては微粉化したアルカリ土類ホウ酸塩等を用いることができ、また有機結合剤としてはアクリル樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂を用いることができる。無機結合剤や有機結合剤等を用いて一体化処理することによって、各蛍光体がランダムに結び付いて大粒径化する。
【００４５】
これによって、透明樹脂８中での各蛍光体の沈降速度の差等に基づく分散状態の不均一性が解消されるため、白色光の再現性や発光の均一性を高めることが可能となる。一体化処理による効果を再現性よく得る上で、結合剤で一体化された白色発光蛍光体（一体化蛍光体）９は、一体化前の平均一次粒子径が７μｍ以上で、かつ一体化後の平均二次粒子径が１０μｍ以上であることが好ましい。平均二次粒子径が１０μｍ未満であると、一体化処理による効果を十分に得ることができないおそれがある。
【００４６】
一体化蛍光体９の平均二次粒子径の上限は特に限定されるものではないが、発光部１０の形成性等を考慮すると１００μｍ以下とすることが好ましい。一体化蛍光体９の平均二次粒子径が１００μｍを超えると、透明樹脂８と混合してＬＥＤチップ２上に塗布する際に平らな面が得難くなる等の不具合が生じる可能性がある。平均粒径に基づく輝度の向上効果は一体化処理した蛍光体に対しても有効である。従って、各蛍光体の一体化前の平均一次粒子径は７μｍ以上とすることが好ましい。
【００４７】
この実施形態の白色ＬＥＤランプ１は、例えば液晶表示装置に代表される各種表示装置のバックライトや各種照明装置に使用されるものである。白色ＬＥＤランプ１を用いたバックライトを具備する液晶表示装置は、携帯型通信機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、家庭用電気機器等の各種機器の表示部に適用することができる。白色ＬＥＤランプ１を用いた照明装置は、信号装置、各種スイッチ類、車載用ランプ、さらには一般照明装置等として利用することができる。
【００４８】
図４は本発明の実施形態によるバックライトの概略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。なお、バックライト２０の発光装置はＬＥＤランプ１に限られるものではなく、光源にレーザダイオード等の半導体発光素子を適用した発光装置を使用することが可能である。
【００４９】
バックライト２０は、例えば図５や図６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５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を用いた発光機構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、その部分に発光部３１が配置されている。
【００５０】
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。発光機構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。
【００５１】
図６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。
【００５２】
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。
【００５３】
実施例１
まず、青色発光蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロ燐酸塩（（Ｓｒ０．５９，Ｃａ０．０１，Ｂａ０．３９，Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色発光蛍光体としてＡｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ａｕ０．０００８，Ａｌ０．００１）蛍光体、赤色発光蛍光体としてＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ０．９４，Ｅｕ０．０５８，Ｓｍ０．００２）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。
【００５４】
上述した青色発光蛍光体を１．７４ｇ、緑色発光蛍光体を２．１７ｇ、赤色発光蛍光体を２．３３ｇ計量し、これらを三本ローラで混合した。なお、各蛍光体の混合比はＬＥＤランプのＣＩＥ色度値（ｘ，ｙ）がｘ＝０．３０〜０．３１、ｙ＝０．３０〜０．３１の範囲に入るように設定したものである。以下の実施例２〜１０および比較例１も同様である。各蛍光体の混合物としての平均粒径（分布中位径）は９．５μmであった。このような混合蛍光体を用いて、図１に示した白色ＬＥＤランプ１を作製した。
【００５５】
ＬＥＤランプ１は以下のようにして作製した。まず、透明樹脂８を構成するシリコーン樹脂に、混合蛍光体を３０質量％の割合で添加、混合してスラリーとした。このスラリーを発光ピーク波長が４００ｎｍ、形状が３００μｍ四方の紫外発光ＬＥＤチップ２上に滴下し、１４０℃でシリコーン樹脂を硬化させる。このようにして、混合蛍光体（青色、緑色および赤色の混合蛍光体）を含有するシリコーン樹脂で紫外発光ＬＥＤチップ２を封止した。得られた白色ＬＥＤランプを後述する特性評価に供した。
【００５６】
実施例２
上記した実施例１と同一および同量の各蛍光体を用意し、これらを以下に示す方法で一体化した。一体化工程は、まず各蛍光体にアクリル樹脂エマルジョンを蛍光体に対して固形分で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、ナイロンメッシュにかけて一体化蛍光体を得た。一体化前の平均一次粒径は９．５μm、一体化後の平均二次粒径は１７．６μmであった。このような一体化蛍光体を用いて、実施例１と同様にして白色ＬＥＤランプを作製した。この白色ＬＥＤランプを後述する特性評価に供した。
【００５７】
実施例３
上記した実施例１と同一の各蛍光体に加えて、赤色発光蛍光体としてＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｃｕ０．０００５，Ｍｎ０．００８）蛍光体を用意した。Ｅｕ付活アルカリ土類クロロ燐酸塩を２．１０ｇ、ＡｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体を２．２２ｇ、ＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体を２．１０ｇ、ＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体を０．８２ｇ計量し、これらを実施例１と同様にして混合した。各蛍光体の混合物としての平均粒径は９．８μmであった。このような混合蛍光体を用いて、実施例１と同様にして白色ＬＥＤランプを作製した。この白色ＬＥＤランプを後述する特性評価に供した。
【００５８】
実施例４〜１１
表１に示す青色、緑色および赤色発光蛍光体の組合せを適用する以外は、それぞれ実施例１または実施例２と同様にして、混合蛍光体または一体化蛍光体を作製した。これら各混合蛍光体または一体化蛍光体を用いて、実施例１と同様にして白色ＬＥＤランプをそれぞれ作製した。これらの白色ＬＥＤランプを後述する特性評価に供した。
【００５９】
比較例１
青色発光蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロ燐酸塩（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｅｕ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色発光蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルカリ土類アルミン酸塩（３（Ｂａ，Ｍｇ，Ｅｕ，Ｍｎ）Ｏ・８Ａｌ２Ｏ３）蛍光体、赤色発光蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ，Ｅｕ）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。青色発光蛍光体を１．４４ｇ、緑色発光蛍光体を１．４９ｇ、赤色発光蛍光体を３．３２ｇ計量し、これらを三本ローラで混合した。このような混合蛍光体を用いて実施例１と同様にして白色ＬＥＤランプを作製した。これを後述する特性評価に供した。
【００６０】
比較例２
青色発光蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロ燐酸塩（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｅｕ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）蛍光体、緑色発光蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類珪酸塩（（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｅｕ）２ＳｉＯ４）蛍光体、赤色発光蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン（（Ｌａ，Ｅｕ）２Ｏ２Ｓ）蛍光体を用意した。青色発光蛍光体を２．７１ｇ、緑色発光蛍光体を０．４５ｇ、赤色発光蛍光体を１．８５ｇ計量し、これらを三本ローラで混合した。このような混合蛍光体を用いて実施例１と同様にして白色ＬＥＤランプを作製した。これを後述する特性評価に供した。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
【表２】
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【００６３】
上述した実施例１〜１１および比較例１〜２の各白色ＬＥＤランプに２０ｍＡの電流を流して点灯させ、各白色ＬＥＤランプの発光輝度、平均演色指数、色度を測定した。これらの測定結果を表３に示す。なお、各白色ＬＥＤランプの発光特性は、Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ社製ＣＡＳ  １４０Ｂ  ＣＯＭＰＡＣＴ  ＡＲＲＡＹ  ＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲおよび大塚電子社製ＭＣＰＤ装置を用いて測定した。
【００６４】
【表３】
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【００６５】
表３から明らかなように、実施例１〜１１による各白色ＬＥＤランプは演色性に優れることに加えて、比較例１および比較例２に比べて輝度特性に優れることが分かる。従って、紫外発光ＬＥＤを用いた白色ＬＥＤランプにおいて、高演色性と高輝度とを両立させることが可能となる。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、さらには一般照明装置等として有効に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の白色発光ランプは、緑色発光蛍光体として長波長成分をより多く含む金およびアルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体を用いているため、赤色発光蛍光体による発光成分を補強することができる。これによって、紫外発光ＬＥＤを用いた白色発光ランプ本来の高演色性という特徴を損なうことなく、輝度特性を向上させることができる。このような高演色性と高輝度とを両立させた白色発光ランプは各種用途に有効に利用することができる。
【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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