CN101023535B - 发光装置与使用该发光装置的背照光及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

发光装置1具有发光二极管2那样的发光型半导体元件，作为光源。发光二极管2辐射的光，由具有发光色不同的多种荧光体9的发光部8变换为可见光并发出。在这样的发光装置1中，设在光源的正上方测定的发光色度为(x，y)、在全方位上测定发光装置1的前面发光和侧面漏光之际的发光色度为(x1，y1)时，这些发光色度的色差(绝对值)的最大值(Δx，Δy)满足Δx＜0.05和Δy＜0.05的条件。

Description

发光装置与使用该发光装置的背照光及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及具有发光二极管等的发光型半导体元件作为光源的发光装置与使用该发光装置的背照光及液晶显示装置。
背景技术
发光二极管(LED)是将电能变换为紫外光或可见光等的光并进行辐射的半导体元件，例如用透明树脂密封这种LED芯片的LED灯使用于各种领域中。为实现可见光型的LED灯，利用具有由GaP、GaAsP、GaAlAs、GaN、InGaAlP等构成的发光层的LED芯片。此外，也进行了使用激光二极管等发光型半导体元件取代发光二极管作为光源的研究。
发光二极管和激光二极管因是半导体元件，因此具有长寿命且可靠性高，用作光源时可减轻更换作业那样的优点。因此，从便携通信设备、PC外围设备、OA设备、家庭用电气设备等中的显示装置如液晶显示装置的背照光，各类开关等工业用途，到一般照明用途，广泛使用例如用LED芯片的LED灯。
LED灯辐射光的色调，不由LED芯片的发光波长所限制。例如，通过使封入LED芯片的透明树脂中含有荧光体，能得到从蓝色到红色根据用途的可见光领域的光。此外，近来对各种显示装置要求更精细地再现微妙色调的功能。因此，要求LED灯中能用1个灯发出白色光和各种中间色光。
特别是，期待白色发光的LED灯在液晶显示装置的背照光和车载用灯等用途中急速普及，将来作为荧光灯的代替品大规模地发展。现在，就正在普及或试行的白色发光型的LED灯来说，已知有：组合蓝色发光型的LED芯片与黄色发光荧光体(YAG)、并且进一步红色发光荧光体的灯，以及组合紫外发光型的LED芯片与蓝色、绿色、红色发光的各荧光体的混合物的灯(参照特许文献1，2)。
前者的白色LED灯比后者的白色的LED灯，亮度特性等方面较优，因此现状是比后者的白色LED灯更普及。但是存在的缺点是由于视场方向不同而看到带有黄色，或在投影到白色面上时出现黄色和白色的斑点。因此，前者的白色灯有时也称为拟似白色。另一方面，后者的用紫外发光LED芯片的白色LED灯，虽然亮度劣于前者，但具有发光和投影光的斑点少的优点。因此，期待将来成为照明用途的白色灯的主流，其开发被急速地推进。
在推进用紫外发光LED芯片的白色LED灯的开发中，了解到，虽不比用蓝色发光LED芯片的白色LED灯来得严重，但在组合紫外发光LED芯片与发光色不同的多种荧光体的白色LED灯中，也产生发光和投影光的斑点。此外，还了解到也发生从LED灯的侧面漏出的光(侧面漏光)偏离了成为其目的的白色光的现象。这种现象(光的不均匀性)，在将LED灯使用于照明装置等方面不甚理想，成为使其品质和特性降低的主要原因。
专利文献1：特开2000-073052号公报
专利文献2：特开2003-160785号公报
发明内容
本发明的目的在于，在组合使用发光二极管或激光二极管等的发光型半导体元件与发光色不同的多种荧光体时，提供使品质和特性提高的发光装置。本发明的另一目的在于，提供使用这种发光装置的背照光和液晶显示装置。
本发明的一种形态的发光装置，具备：具有发光型半导体元件的光源；以及具有发光色不同的多种荧光体、并由所述光源发出的光所激励发出可见光的发光部的发光装置，其中，设在所述光源的正上方测定的发光色度为(x，y)、在全方位上测定所述发光装置的前面发光和侧面漏光之际的发光色度为(x1，y1)时，这些发光色度的色差(绝对值)的最大值(Δx，Δy)满足Δx＜0.05和Δy＜0.05的条件。
本发明的一种形态的背照光，具备上述本发明的发光装置。本发明的一种形态的液晶显示装置，具备：具备上述本发明的发光装置的背照光；以及配置于所述背照光的发光面侧的透射型或半透射型的液晶显示部。
附图说明
图1示出本发明的一实施形态的发光装置的构成剖视图。
图2为说明测定发光装置全方位的发光色度的方法用图。
图3为表示比较蓝、绿和红3种荧光体的一体化前的粒度分布与一体化后的粒度分布的图。
图4为表示混合蓝、绿和红3种荧光体的混合荧光体的平均粒径与LED灯的亮度之间关系的一例。
图5示出本发明的一实施形态的背照光的概略构成图。
图6示出本发明的一实施形态的液晶显示装置的概略构成图。
图7示出本发明的另一实施形态的液晶显示装置的概略构成图。
图8示出实施例16的白色LED灯的温度与发光色度之间的关系图。
具体实施方式
下面，参照附图说明实施本发明用的形态。以下，虽然根据附图说明本发明的实施形态，但这些附图是为图解而提供的，本发明并不限于这些附图。
图1示出将本发明的发光装置应用于LED灯的一实施形态的构成剖视图。图中所示的发光装置(LED灯)1具有LED芯片2，作为光源。另外，发光装置1的光源并不限于LED芯片2，也可以是激光二极管(半导体激光器)。LED芯片2实装于具有一对引线端3a、3b的基板4上。LED芯片2的下部电极与引线端3a电气和机械连接。LED芯片2的上部电极经由搭接线5与引线端3b电气连接。
发光装置1中使用例如发紫外光的光源。因此，作为光源使用发紫外光的LED芯片2。这种紫外发光型的LED芯片2，代表性地具有360～420nm范围的发光波长。作为紫外发光LED芯片2，例如具有由氮化物系化合物半导体层构成的发光层的LED芯片。LED芯片2的发光波长，只要根据与发光色不同的多种荧光体的组合得到成为目的的发光色就可。因此，不一定限于发光波长360～420nm范围的LED芯片。此外，也可使用LED芯片以外的发光型半导体元件(激光二极管等)作为光源。
基板4上设置圆筒形的树脂框6，反射层7形成于其内壁面6a上。树脂框6内充填透明树脂8，LED芯片2埋入该透明树脂8中。LED芯片2由透明树脂8所覆盖。埋入LED芯片2的透明树脂8含有组合发光色不同的多种荧光体的混合荧光体9。分散于透明树脂8中的混合荧光体9，由LED芯片2辐射光例如紫外光所激励，发出可见光。
含有发光色不同的多种荧光体(混合荧光体9)的透明树脂8，起到发光部的作用，配置于LED芯片2的发光方向前方。透明树脂9中使用硅树脂或环氧树脂等。多种荧光体的种类或组合，根据成为目的的LED灯1的发光色作适当选择，不作特别限定。例如，在用LED灯1作为白色发光灯时，使用蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体的混合物。在为获得白色以外的发光色时，可从蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体、红色发光荧光体等中适当组合使用2种以上的荧光体。
适用于LED灯1的荧光体9虽不作特别限定，但最好使用高效率吸收LED芯片2辐射光如波长360～420nm范围的紫外光的荧光体。具体说，作为红色发光荧光体，例如可举出用3价的铕和钐活化的稀土类酸硫化物荧光体(R2O2S:Eu，Sm荧光体(R选自La、Y和Gd的至少1种元素，特别是R至少包含La为好))。
作为蓝色发光荧光体，例如可举出用2价的铕活化的光晕磷酸盐荧光体，用2价的铕活化的硅酸盐荧光体，用2价的铕和锰活化的硅酸盐荧光体等。作为绿色发光荧光体，例如可举出用2价的铕和锰活化的硅酸盐荧光体，用2价的铕活化的碱土类硅酸盐荧光体，用3价的铽和铈活化的稀土类硅酸盐荧光体等。
上述各荧光体对紫外光的吸收率都为优。通过组合含有这种蓝、绿、红的各荧光体的混合荧光体(BGR荧光体)9与发光波长360～420nm范围的紫外光LED芯片2，构成LED灯1，可再现性更好地得到任意色温度的白色光。即是说，组合蓝色发光LED芯片与黄色发光荧光体(YAG荧光体等)的LED芯片，由于LED芯片的发光波长的色散、LED芯片的发热引起的发光效率的降低和色偏移，因此难以得到均匀的白色光。另外，伴随着黄色发光荧光体的发光，带有黄色的白色的混入，也成为使白色光的色调、均匀性降低的主要原因。
与此相对，组合紫外发光LED芯片2与三色混合荧光体(BGR荧光体)9的LED灯1，形成白色的光是从全体荧光体发出的，与LED芯片2辐射光的直接关联少。因此，能更均匀地得到色再现性优良的白色光。即是说，即使LED芯片2的发光波长存在色散，LED灯1也因只来自BGR荧光体9的发光，得到白色光，故能提高白色光的色再现性。此外，在因LED芯片的发热引起发光效率和发光波长变化时也是一样。在得到白色光以外的中间光时也是一样。
发光色不同的多种荧光体并不是必须分散到充填于树脂框6内的透明树脂8的全体中，例如也可以LED芯片2的周围只结合透明树脂，其外侧充填含有多种荧光体的透明树脂。此外，也可以反过来。也可以将含有多种荧光体的透明树脂只配置于树脂框6内的一部分中。无论哪种情况，含有发光色不同的多种荧光体的透明树脂都起到发光部的作用。
LED芯片2将加到LED灯1的电能变换为紫外光或紫色光，由分散于透明树脂8中的荧光体9将其变换为波长更长的光。然后，LED灯1辐射出根据透明树脂8中所含的多种荧光体组合的色、例如白色的光。LED灯1是例如具有白色灯功能的灯。这里，来自荧光体的光包含反射层7所反射的光，其大部分有效地辐射到LED灯1的前方(图1中的上方)。但一部分透过树脂框6和反射层7作为侧面漏光辐射到侧方。
该实施形态的LED灯1，在全方位上测定前面发光和侧面漏光的发光色度时的色度差小，从而有可能得到更均匀的光。具体说，设在作为光源的LED芯片2的正上方测定的发光色度为(x，y)、在全方位上测定LED灯1的前面发光和侧面漏光之际的发光色度为(x1，y1)时，这些发光色度的色差(绝对值)的最大值(Δx，Δy)满足Δx＜0.05和Δy＜0.05的条件。通过满足这种发光色度差(Δx＜0.05，Δy＜0.05)，可能大幅度提高以LED灯1作为照明装置等使用时的品质和特性。
发光色度差(Δx，Δy)如下述那样测定。首先，如图2所示，色度计的检测器10配置于LED芯片2的中心垂直线上，在该位置上测定LED芯片2的正上方的发光色度(x，y)。在发光强度过强时，用树脂板等的衰减器。其次，以垂直线方向作为零度，改变垂直线与LED芯片2和检测器10间连线构成的角度θ，测定发光色度(x1，y1)。在角度θ为某值时的发光色度为(x1，y1)时，它们的色度之差(x-x1，y-y1)认作为发光的不均匀。在前面发光和侧面漏光的全方位上测定这种发光色度(x1，y1)。
按照上述方法全方位测定LED灯1的前面发光和侧面漏光的发光色度(x1，y1)。通常，角度θ测到90度范围就足够。分别求出各方位产生的发光色度(x1，y1)与LED芯片2正上方测定的发光色度(x，y)之差(x-x1，y-y1)，作为绝对值。然后，设这些色度差的最大值为(Δx，Δy)。本实施形态的LED灯1发光色度差的最大值(Δx，Δy)满足Δx＜0.05和Δy＜0.05的条件。发光色度差为Δx＜0.035和Δy＜0.035，更好。再好是Δx＜0.025和Δy＜0.025的范围。
如上所述，本实施形态的LED灯1发光色度差满足Δx＜0.05和Δy＜0.05的条件，是发光均匀性优良的灯。这种LED灯1通过使用满足以下所示条件(a)、条件(b)中的一方或双方的多种荧光体，能得到好的再现性。条件(a)是，当设多种荧光体中的一种荧光体的平均粒径为D1(μm)，比重为w1(g/mm3)，另一种荧光体的平均粒径为D2(μm)，比重为w2(g/mm3)时，满足-0.2＜{(D1)2×w1}-{(D2)2×w2}＜0.2的条件。条件(b)是，预先用无机结合剂结合多种荧光体，并形成一体。
在构成白色LED灯的蓝、绿和红的各荧光体中，红色发光荧光体比重比蓝色、绿色发光荧光体比重大时，若只在透明树脂8中添加简单地混合的这三色荧光体，则只是红色发光荧光体在硬化处理前很快沉降。据认为，这种沉降速度之差引起的荧光体分散状态的不均匀性是产生发光或投影光的斑点、侧面漏光的色偏移等现象的原因。因此，预先用无机结合剂使混合蓝、绿、红各荧光体的BGR荧光体9结合，形成一体，在这种状态下分散到透明树脂8中。这样一来，能使各荧光体在透明树脂8中的分散状态均匀化。
用无机结合剂结合多种荧光体并形成一体后的荧光体，例如可从下述那样得到。首先，将多种荧光体粉末放入水中形成悬浊液。一面搅拌该悬浊液，一面加入作为无机结合剂的微粉化的碱土类硼酸盐等，在这种状态下搅拌一定时间。无机结合剂相对于多种荧光体的合计量以0.01～0.3质量％的比例添加为好。然后，停止搅拌，使荧光体沉降，过滤，干燥，再以300℃以上的温度焙烧。通过对其进行筛分等的处理，可得到结合多种荧光体并形成一体的荧光体。
图3示出三色混合荧光体(BGR荧光体)的施加一体化处理前与后的粒度分布的一例。可看出，通过施加一体化处理，3种荧光体随机结合，粒度分布向大粒径侧偏移。此外，图3是对荧光体添加0.1质量％碱土类硼酸盐进行一体化的情况，作为粒度分布的代表值的中位值(50％的值)，从处理前的7.3μm增加到10.5μm。这样，通过对多种荧光体施加一体化处理，多种荧光体随机结合，形成一体。通过使用经一体化处理多种荧光体的复全荧光体9，有可能使多种荧光体均匀地分散于透明树脂8中。
此外，在用无机结合剂使多种荧光体一体化时，因结合剂本身耐光性好，能抑制因结合剂的劣化引起的发光色度和发光效率的下降。例如，用有机结合剂使多种荧光体一体化时，根据有机树脂种类的不同受到来自LED芯片2的光特别紫外光的不同劣化，随着时间的经过，会产生白浊或着色。这成为LED灯1的发光色度和发光效率下降的主要原因。与此相反，由于无机结合剂耐UV特性好，如用经无机结合剂一体化处理的荧光体的LED灯1，则能长期稳定地维持发光色度和发光效率。
多种荧光体在透明树脂8中的均匀分散状态，也能根据各荧光体的比重通过控制粒径来实现。即是说，根据各荧光体的比重，通过控制粒径均衡使沉降速度一致，能使多种荧光体均匀分散于透明树脂8中。具体说，当设多种荧光体中的一种荧光体的平均粒径为D1(μm)，比重为w1(g/mm3)，另一种荧光体的平均粒径为D2(μm)，比重为w2(g/mm3)时，使满足由式：
-0.2＜{(D1)2×w1}-{(D2)2×w2}＜0.2    …(1)
所表示的条件。
平均粒径D表示粒度分布的中位值(50％)。这里，作为多种荧光体使用3种以上的荧光体时，各荧光体的组合中的粒径均衡({(D1)2×w1}-{(D2)2×w2}的值)分别满足(1)式的条件为好。例如，用蓝、绿、红的各荧光体时，蓝色发光荧光体与绿色发光荧光体、蓝色发光荧光体与红色发光荧光体、绿色发光荧光体与红色发光荧光体的各组合中，最好分别满足(1)式的条件。
多种荧光体的组合中的粒径均衡的任一种在-0.2以下或0.2以上时，多种荧光体沉降速度的误差增大，透明树脂8中的分散状态便不均匀。例如当第1荧光体的平均粒径D1为10μm，比重w1为4×10-3g/mm3，第2种荧光体的比重w2为5×10-3g/mm3时，则希望第2荧光体的平均粒径D2为6.3～11μm的范围。多种荧光体的粒径均衡为-0.15以上、0.15以下的范围则更好。
表1中示出用BGR荧光体时，用只作简单混合的BGR荧光体的以往的LED灯(灯1)，用经过一体化处理的BGR荧光体的LED灯(灯2)，用满足(1)式表示的粒径均衡的BGR荧光体的LED灯(灯3)，用满足一体化处理和粒径均衡两者的BGR荧光体的LED灯(灯4)的各自的发光色度差的一例。又，蓝色发光荧光体的比重为4.2×10-3g/mm3，绿色发光荧光体的比重为3.8×10-2g/mm3，红色发光荧光体的比重为5.7×10-3g/mm3。
[表1]
Figure G2005800314135D00071
Figure G2005800314135D00081
如表1所示，通过使用经一体化处理的荧光体、或满足(1)式表示的粒径均衡的荧光体，能提供发光均匀性优良的LED灯。还可看出(1)表示的粒径均衡对施加一体化处理的荧光体也是有效的。这是因为一体化处理时的均匀性提高了。这样一来，通过使用经一体化处理的荧光体或满足(1)式表示的粒径均衡的荧光体，能得到发光均匀性优良的LED灯。此外，通过使用满足这两者条件的荧光体，可能更加提高LED灯的发光均匀性。
含有多种荧光体的混合荧光体9的粒径也对LED灯1的亮度特性产生影响。从这一点来说，最好多种荧光体其混合物的平均粒径为7μm以上。这里所说的平均粒径表示粒度分布的中位值(50％)。图4示出三色混合荧光体(BGR荧光体)的平均粒径与用该粒径的LED灯的亮度之间的关系的一例。由图4可见，通过使作为BGR荧光体的混合物的平均粒径为7μm以上，能提高LED灯1的亮度。混合荧光体的平均粒径为8μm以上则更好。基于混合荧光体的平均粒径的亮度的提高，对于经一体化处理的荧光体和满足(1)式表示的粒径均衡的荧光体中的任一种也是有效的。
本实施形态的LED灯1，能用于作为照明装置的各种用途中。作为LED灯1的代表性的使用例，可举出液晶显示装置为代表的各种显示装置的背照光。图5示出本发明的一实施形态的背照光的概略构成图。图中所示的背照光20具有配置成直线形或矩阵形的多个LED灯1。这些LED灯1实装于具有配线层21的基板22上，LED灯1的各引线端与配线层21电连接。多个LED灯1依次串联连接。此外，背照光20的发光部不限于LED灯1，也可能使用光源采用激光二极管等的发光型半导体元件的发光装置。
上述的背照光20例如适用于图6或图7所示的液晶显示装置30、40。图中所示的液晶显示装置30、40表示本发明的液晶显示装置的实施形态。图6示出应用侧光型的背照光20A的液晶显示装置30。侧光型背照光20A具有用LED灯1的发光部31与导光板32。导光板32一方的端面作为光入射部，发光部31配置在该部分中。
导光板32从光入射部的一端向另一端形成尖锥体形状，在尖锥部分的下面侧设置反射层33。发光部31辐射的光，在导光板32内反复折射和反射，从而从导光板32的上表面向法线方向幅射。透射型或半透射型的彩色液晶显示部34配置于这种侧光型背照光20A的发光面侧，从而构成液晶显示装置30。在侧光型背照光20A与彩色液晶显示部之间，也可配置扩散板或反射板等的光学板35。
图7示出应用正下方型背照光20B的液晶显示装置40。正下方型背照光20B具有透射型或半透射型的彩色液晶显示部34的形状和根据面积排列成矩阵形的LED灯1。彩色液晶显示部34直接配置在构成背照光20B的多个LED灯1的发光方向上。这种正下方型背照光20B与彩色液晶显示部34，再通过根据需要在它们之间配置的光学板35，构成液晶显示装置40。
下面，说明本发明的具体实施例及其评价结果。
实施例1
首先，准备各荧光体：作为蓝色发光荧光体的铕活化碱土类氯磷酸盐((Sr，Ca，Ba，Eu)10(PO4)6·Cl2)荧光体，作为绿色发光荧光体的铕和锰活化碱土类铝酸盐(3(Ba，Mg，Eu，Mn)O·8Al2O3)荧光体，作为红色发光荧光体的铕和铈活化酸硫化镧((La，Eu，Sm)2O2S)荧光体。这里，使用平均粒径6.0μm的蓝色发光荧光体，平均粒径7.0μm的绿色发光荧光体，平均粒径9.5μm的红色发光荧光体。作为这些荧光体的混合物的平均粒径是8.8μm。
将上述蓝色发光荧光体1.3g，绿色发光荧光体2g，红色发光荧光体10g用下述方法作一体化处理。设定各荧光体的混合比，使LED灯的CIE色度值(x，y)进入x＝0.28～0.36，y＝0.28～0.36的范围。以下的实施例2～14和比较例1～2也一样。一体化工序，首先将各荧光粉末放入水中使成悬浊液。一面搅拌该悬浊液，一面以各荧光体的合计量的0.1质量％的比例添加硼酸钡·钙(3(Ba，Ca)O·B2O3)。30分钟连续搅拌后停止，使荧光体沉降。将它过滤，焙干后，在200网眼的尼龙筛过筛，得到经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。
用如此得到的一体化荧光体制作图1所示的LED灯1。LED灯1的制作工序，首先将一体化荧光体以30质量％的比例混合到构成透明树脂8的硅树脂中，作为浆料。从该浆料中提取一部分，滴到发光波长为395nm的紫外发光LED芯片2上，在140℃环境中使硅树脂硬化。这样一来，用含有经一体化处理的BGR荧光体的硅树脂密封紫外发光LED芯片2，制成LED灯1。所得的LED灯供给后述的特性评价。
实施例2
在上述实施例1中，除了使用平均粒径12.0μm的蓝色发光荧光体、平均粒径13.0μm的绿色发光荧光体、平均粒径10.5μm的红色发光荧光体以外，使与实施例1相同，制成经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。再用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例3
在上述实施例1中，除了一体化工序中的硼酸钡·钙的添加量为相对于各荧光体的合计量的0.2质量％以外，使与实施例1相同，制成经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。再用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例4
在上述实施例1中，除了在一体化工序中使用硼酸钡·钙·镁的同时、该硼酸钡·钙·镁的添加量为相对于各荧光体的合计量的0.2质量％以外，使与实施例1相同，制成经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。再用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例5
在上述实施例1中，除了使用平均粒径10.5μm的蓝色发光荧光体、平均粒径11.0μm的绿色发光荧光体、平均粒径9.0μm的红色发光荧光体以外，使与实施例1相同，制成经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。再用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例6
在上述实施例5中，除了在一体化工序中硼酸钡·钙的添加量为相对于各荧光体的合计量的0.3质量％以外，使与实施例5相同，制成经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。再用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例7
在与上述实施例1相同组成的荧光体中，准备蓝色发光荧光体(比重＝4.2g/mm3)平均粒径6μm的荧光粉末，绿色发光荧光体(比重＝3.8g/mm3)平均粒径7μm的荧光粉末，红色发光荧光体(比重＝5.7g/mm3)平均粒径7μm的荧光粉末。计算这些荧光体的由前述(1)式表示的粒径均衡时，蓝色发光荧光体(D1)与绿色发光荧光体(D2)的粒径均衡为-0.035，蓝色发光荧光体(D1)与红色发光荧光体(D2)的粒径均衡为-0.128，绿色发光荧光体(D1)与红色发光荧光体(D2)的粒径均衡为-0.093，都满足前述(1)式的粒径均衡。
其次，将上述的各荧光体的混合物添加到硅树脂中，做成浆料。使对硅树脂的混合量的各荧光体的合计比例为30质量％。从该浆料中提取一部分，滴到发光波长为395nm的紫外发光LED芯片2上，在140℃环境中使硅树脂硬化。这样一来，用含有蓝，绿和红的各荧光体的硅树脂密封紫外发光LED芯片2，制成LED灯1。所得的LED灯供给后述的特性评价。
实施例8
在与上述实施例1相同组成的荧光体中，准备蓝色发光荧光体(比重＝4.2g/mm3)平均粒径12μm的荧光粉末、绿色发光荧光体(比重＝3.8g/mm3)平均粒径13μm的荧光粉末、红色发光荧光体(比重＝5.7g/mm3)平均粒径10.5μm的荧光粉末。计算这些荧光体的由前述(1)式表示的粒径均衡时，蓝色发光荧光体(D1)与绿色发光荧光体(D2)的粒径均衡为-0.037，蓝色发光荧光体(D1)与红色发光荧光体(D2)的粒径均衡为-0.024，绿色发光荧光体(D1)与红色发光荧光体(D2)的粒径均衡为-0.014，都满足前述(1)式的粒径均衡。用这些荧光体，与实施例7同样地制成LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例9
在与上述实施例1相同同组成的荧光体中，准备蓝色发光荧光体(比重＝4.2g/mm3)平均粒径10.5μm的荧光粉末，绿色发光荧光体(比重＝3.8g/mm3)平均粒径11μm的荧光粉末，红色发光荧光体(比重＝5.7g/mm3)平均粒径9μm的荧光粉末。计算这些荧光体的由前述(1)式表示的粒径均衡时，蓝色发光荧光体(D1)与绿色发光荧光体(D2)的粒径均衡为0.003，蓝色发光荧光体(D1)与红色发光荧光体(D2)的粒径均衡为0.001，绿色发光荧光体(D1)与红色发光荧光体(D2)的粒径均衡为-0.002，都满足前述(1)式的粒径均衡。用这些荧光体，与实施例7同样地制成LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
比较例1
准备与实施例1同组成、同粒径、同量的蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体。各荧光体中，蓝色发光荧光体与红色发光荧光体的粒径均衡为-0.363，绿色发光荧光体与红色发光荧光体的粒径均衡为-0.328，超出前述(1)式的粒径均衡的范围。将这些荧光体的混合物添加到硅树脂中，做成浆料。使对硅树脂的混合量的各荧光体的合计比例为30质量％。从该浆料中提取一部分，滴到发光波长为395nm的紫外发光LED芯片2上，在140℃环境中使硅树脂硬化，以含有蓝，绿和红的各荧光体的硅树脂密封紫外发光LED芯片2。将这样制成的LED灯1供给后述的特性评价。
实施例10
首先，准备各荧光体：作为蓝色发光荧光体的铕活化碱土类氯磷酸盐((Sr，Ca，Ba，Eu)10(PO4)6·Cl2)荧光体，作为绿色发光荧光体的铕活化碱土类硅酸盐((Ba，Sr，Ca，Eu)2SiO4)荧光体，作为红色发光荧光体的铕和铈活化酸硫化镧((La，Eu，Sm)2O2S)荧光体。其次，称量平均粒径5.9μm的蓝色发光荧光体8.0g，平均粒径10.0μm的绿色发光荧光体1.5g，平均粒径9.0μm的红色发光荧光体6g，用与实施例1同样的方法将它们作一体化处理。用该一体化的荧光体(BGR荧光体)，与实施例1同样地制成LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例11
在上述实施例10中，除了使用平均粒径8.6μm的蓝色发光荧光体，平均粒径10.0μm的绿色发光荧光体，平均粒径11.9μm的红色发光荧光体以外，使与实施例10同样地制成经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例12
在上述实施例10中，除了使用平均粒径12.0μm的蓝色发光荧光体，平均粒径10.0μm的绿色发光荧光体，平均粒径13.2μm的红色发光荧光体以外，使与实施例10同样地制成经一体化处理的三色混合荧光体。再用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例13
在上述实施例10中，除了使用平均粒径5.0μm的蓝色发光荧光体，平均粒径7.0μm的绿色发光荧光体，平均粒径8.0μm的红色发光荧光体以外，使与实施例10同样地制成经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
实施例14
在上述实施例10中，除了使用平均粒径4.0μm的蓝色发光荧光体，平均粒径6.0μm的绿色发光荧光体，平均粒径7.0μm的红色发光荧光体以外，使与实施例10同样地制成经一体化处理的三色混合荧光体(BGR荧光体)。用该一体化荧光体与实施例1同样地制作LED灯。该LED灯供给后述的特性评价。
比较例2
准备与实施例14同组成、同粒径、同量的蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体。将这些荧光体的混合物混合到硅树脂中，做成浆料。使对硅树脂的混合量的各荧光体的合计比例为30质量％。从该浆料中提取一部分，滴到发光波长为395nm的紫外发光LED芯片2上，在140℃环境中使硅树脂硬化，以含有蓝，绿和红的各荧光体的硅树脂密封紫外发光LED芯片。将这样制成的LED灯供给后述的特性评价。
使对上述的实施例1～14和比较例1～2的各LED灯流过20mA的电流，测定各灯的发光亮度与基于前述方法的全方位的发光色度差(Δx，Δy)。这些测定结果示于表2。
[表2]
Figure G2005800314135D00141
如表2所表明，实施例1～14产生的各LED灯在前面发光和侧面漏光的全方位得到均匀的发光，能大幅度地提高将白色LED灯用作照明装置等时的品质和特性。特别是看出在使满足多种荧光体的粒径均衡之后进行一体化处理，从而更提高了在全方位上的发光均匀性。另外，通过使混合荧光体的平均粒径为7μm以上，能提高LED灯的亮度。
实施例15
用上述实施例5的白色LED灯，研究LED灯的初期偏差对白色LED灯发光特性的影响。因为LED灯是由1片半导体晶片同时制成多数个的，在半导体晶片的中心部与周边部存在LED特性发生差异的情况。因此，LED芯片的发光波长也产生微小的偏差。用具有这种初期偏差的LED芯片制成白色LED灯，研究其对发光色度和亮度带来的影响。
表3示出因初期偏差引起发光波长微小差异的6个紫外发光LED芯片(UV-LED)。表3示出了各LED芯片的发光波长与输出，还示出它们的最大值、最小值、平均值、最大值与最小值的差(Δ)、Δ除以平均值的值。分别用这种紫外发光LED芯片制成的白色LED灯的发光色度与亮度示出于表4中。表4示出了白色LED芯片的发光色度与亮度、它们的最大值、最小值、平均值、最大值与最小值的差(Δ)、平均值，还示出各亮度除以平均值的规格化光束。
另外，表3和表4中示出的比较例，是用蓝色发光LED芯片(B-LED)与黄色发光荧光体(YAG荧光体)制成的白色LED。蓝色发光LED芯片也有与紫外发光LED芯片同样的初期偏差。表3中示出因初期偏差引起发光波长微小差异的6个蓝色发光LED芯片。分别用这种蓝色发光LED芯片制成的白色LED芯片的发光色度与亮度示于表4中。
[表3]
Figure G2005800314135D00151
[表4]
Figure G2005800314135D00152
从表3可见，紫外发光LED芯片与蓝色发光LED芯片具有实质上相同的发光波长的初期偏差。可看出，尽管这样，可是实施例的白色LED灯(UV-LED+BGR荧光体)与比较例的白色LED灯(B-LED+Y荧光体)相比，所得到的白色光的偏差来得小。这是因为紫外光本身是无色的，始终由BGR荧光体的发光色得到白色光的缘故。因此，即使LED芯片的发光波长有偏差，所得到的白色光偏差也小。与此相反，比较例的白色LED灯因用LED芯片的蓝色发光形成白色光，故蓝色光的波长偏差原封不动地成为白色光的偏差。
实施例16
用上述实施例5的白色LED灯，研究了白色LED灯的温度特性。温度特性，在25℃、50℃、75℃、85℃的各温度下放置30分钟后，测定各温度状态引起的发光色度。表5示出各温度引起的发光色度与色度差。此外，图8中示出各温度引起的发光色度。这里，也用蓝色发光LED芯片与黄色发光荧光体(YAG荧光体)制成的白色LED灯，作为比较例，研究了它的温度特性。表5与图8一起示出比较例的测定结果。
[表5]
Figure G2005800314135D00162
Figure G2005800314135D00171
从表5和图8可见，实施例的白色LED灯(UV-LED+BGR荧光体)与比较例的白色LED灯(B-LED+Y荧光体)相比，温度特性较优。具体说，能使25℃与85℃的发光色度的色差(绝对值)为Δx＜0.005和Δy＜0.01的范围内。具有这种温度特性的白色LED灯，适宜用于液晶显示装置的背照光等。另一方面，比较例的白色LED灯由于蓝色发光LED芯片温度变化弱，因此形成白色光的蓝色光的波长改变，这原封不动地成为白色光的偏差。
工业上的实用性
本发明的发光装置，是一种从具有发光色不同的多种荧光体的发光部发出的光的均匀性优良的发光装置。这种发光装置在各种显示装置的背照光为代表的工业用途和一般照明用途中是有用的。

Claims (11)

1.一种发光装置，具备：
具有发光型半导体元件的光源；以及
具有发光色不同的多种荧光体和包含所述多种荧光体的树脂层、并由所述光源发出的光所激励而发出可见光的发光部，其特征在于，
设所述多种荧光体中的一种荧光体的平均粒径为D1比重为w1、另一种荧光体的平均粒径为D2比重为w2时，所述多种荧光体满足由式：
-0.2＜{(D1)2×w1}-{(D2)2×w2}＜0.2
所表示的条件，其中，D1、D2的单位为μm，W1、W2的单位为g/mm3，
设将色度计配置于所述光源的中心垂直线上测定的所述发光装置的发光色度为(x，y)，所述垂直线与所述光源和所述色度计间连线构成的角度为θ，以所述垂直线方向为0度，所述角度θ从0度到90度范围内测定所述发光装置的前面发光和侧面漏光之际的发光色度为(x1，y1)时，这些发光色度的色差绝对值的最大值(Δx，Δy)满足Δx＜0.05和Δy＜0.05的条件。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述多种荧光体用无机结合剂结合并形成一体。
3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述多种荧光体包含蓝色发光荧光体、绿色发光荧光体和红色发光荧光体，而且所述蓝色发光荧光体、所述绿色发光荧光体和所述红色发光荧光体各自的组合满足由所述式所表示的条件。
4.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，
所述多种荧光体作为其混合物的平均粒径为大于等于7μm。
5.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，
所述发光型半导体元件是发光二极管或激光二极管。
6.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，
所述发光型半导体元件发出紫外光。
7.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，
所述发光型半导体元件是具有360～420nm范围的发光波长的发光二极管。
8.如权利要求3所述的发光装置，其特征在于，
所述发光部利用所述蓝色发光荧光体、所述绿色发光荧光体和所述红色发光荧光体发出的可见光的混色，发出白色光。
9.如权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，
所述发光装置具有25℃时的发光色度与85℃时的发光色度的色差绝对值(Δx，Δy)为Δx＜0.005，Δy＜0.01范围内的温度特性。
10.一种背照光，其特征在于，
具备权利要求1或2所述的发光装置。
11.一种液晶显示装置，其特征在于，具备：
具备权利要求1或2所述的发光装置的背照光；以及
配置于所述背照光的发光面侧的透射型或半透射型的液晶显示部。
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