CN101124682A - 白色led、背光和液晶显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种白色LED，其包括：紫外发射二极管或紫色光发射二极管，和用于发射蓝色光、绿色光和红色光的至少包括三种可见光的荧光体；其中该白色LED的发射光谱具有：在波长为440－460nm的蓝色光区内的第一发光峰、在波长为510－530nm的绿色光区内的第二发光峰、和在波长为620－640nm的红色光区内的第三发光峰。而且，优选每个发光峰值的半峰宽为50nm或更小。因此，可以提供一种白色LED、背光和液晶显示器，所述液晶显示器使用该白色LED，并展现出高亮度和优异的颜色再现性能。

Description

白色LED、背光和液晶显示器

技术领域

本发明涉及一种白色LED(发光二极管)、一种背光和一种使用所述白色LED的液晶显示器，该白色LED适用于所述液晶显示器的背光。更具体而言，本发明涉及一种白色LED、一种背光和一种使用所述白色LED的液晶显示器，由于所述的白色LED相对于蓝色、绿色和红色光较少混入其它颜色的发射光，从而显示出高亮度和优异的颜色再生性能。

背景技术

发光二极管(LED)是用于发光的半导体二极管，并且具有将电能转换为紫外光或可见光的功能。特别地，为了利用可见光，一种由发光材料形成的发光芯片被透明树脂密封在其中的LED已经得到广泛的应用，所述的发光材料例如GaP、GaAsP、GaAlAs、GaN、InGaAlP或类似物。此外，显示型LED也得到广泛的应用，在所述的显示型LED中，发光材料被安装在印刷电路板或金属导线的上表面上，且被安装的材料被成型为数字符号或字母形状的树脂壳体密封。

此外，当各种磷光物质被包含在发光芯片的正面中或树脂中时，也可能适当地控制发光颜色。也就是说，LED可以再现从蓝到红范围的可见光区的各种光，这是适于具体应用的。而且，由于发光二极管(LED)是半导体元件，所以LED具有长使用寿命和高度可靠性，以至于在将LED用作光源时，由故障引起的LED的更换频率被有效降低。因此，LED被广泛的用作以下各种装置的组成部分：移动通信装置、个人电脑外部设备、OA(办公自动化)装置、家用电器、视听设备、各种开关、各种显示装置如用于背光的光源显示板或类似物。

但是，近年来，使用上述各种显示装置的用户的色彩感已经大大的提高了，以至于技术上需要一种可以再现精细的色彩明暗的功能，并且具有高的分辨率和均一的LED外观。特别地，发射白色光的LED作为便携式电话的背光或车用照明灯已经得到越来越多的应用和普及，并且对于LED作为荧光灯的优良替代品的需求已经大大增加。考虑到这些，为了实现白光高的显色性和均一的LED外观，已经尝试进行各种改进。

迄今为止，对于通常使用的或已经试用的发射白色光的LED，有两种类型：结合蓝色发光二极管(蓝色发射二极管)和黄色发光荧光体(YAG)(如果使用需要，也可以是红色荧光体)而形成的LED(下文中称为“类型1”)，；以及结合发射紫外线或紫外光的二极管和蓝色、黄色、红色发光荧光体而形成的LED(下文中称为“类型2”)。在现阶段，由于类型1具有比类型2更高的亮度，所以类型1得到了最广泛的应用。

但是，类型1显示出下面的缺点。即，根据用户看发射光的方向，发射光容易被用户看成微黄色光，而当发射光投射到白色表面上时，黄色光和蓝色光在白色表面上呈现出不均匀性。因此，可能有一种情况就是类型1的白色LED发射的光被称为“伪白光”。

当通过指示白光质量的平均显色指数对白光进行评价时，类型1的白光LED的平均显色指数维持在70到75(70或更多75或更少)的低范围。

另一方面，虽然后一种白光LED(类型2)在发光亮度上劣于前一种(类型1)，但是其发射光和投射光的不均匀性要比类型1少，以至于类型2的LED已经巩固了其在用于照明和背光的光源用途上的领先地位。类型2的LED预期将得到广泛的推广，并已开始进一步深入发展。

在期望的发展方向上进行的改进的实例是，已经报道了一种通过结合以下部分形成的白色发光LED：紫外发光LED，铕激发卤化磷酸盐荧光体或铕激发铝酸盐荧光体，铜、铝激发硫化锌荧光体或铕、锰激发铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，和铕激发硫氧化钇(yittrium oxysulfide)荧光体作为红色发光荧光体(例如，参阅非专利文件1)。

作为改进的另一个实例，还报道了一种通过结合以下部分形成的白色发光LED：紫外发光LED，铕激发卤化磷酸盐荧光体或铕激发铝酸盐荧光体，铕、锰激发铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体；和铕激发硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体(例如，参阅专利文件1)。

虽然这些白色发光LED具有高的显色性和发射光的高度均匀性，但这些特性都是类型2的白色LED的固有特性，亮度仍然是不足的，需要进一步的改进。根据本发明的发明者的认识，为了在上述类型2的白色发光LED中同时达到高显色性和高亮度，必须在白色光谱中满足以下要求。明确的说，具有450nm、560nm、和620nm波长的入射光以一种很平衡的方式被包含在白光光谱中，在上述的波长处具有人类的色彩灵敏度的相应的峰值，且蓝光(B)、绿光(G)和红光(R)发光组分的相应荧光体的发光效率得到很好的平衡。

另一方面，利用上述白色LED(白色发光二极管)作为背光的液晶显示器已经被广泛用作以下装置的构成部件：移动通信装置如便携式电话、移动电话或类似物，OA(办公自动化)装置如个人电脑或类似物，家用电器，视听设备、各种开关、各种显示装置如用于背光的光源显示板或类似物。

这些常规的液晶显示器通过将利用冷阴极荧光灯(CCFL)的背光与彩色滤光片结合而形成，并且已经得到改进，从而达到基于国际标准比率(NTSC比率)的约70％左右的颜色再现范围。但是，对于颜色再现范围仍需要进一步提高。此外，由于用作光源的冷阴极荧光灯含有有害汞，使用汞对于环境的不利影响已经被严肃的指出。

此外，近年来，蓝色LED(B-LED)和可发出紫外光的LED已经得到发展和商业化，并且LED照明设备(照明设备)已经在积极的发展。现有三种类型的LED照明设备：通过结合B-LED(蓝色发光二极管)与黄色发光荧光体而形成的LED照明设备(类型1)；通过混合由R-LED(红色发光二极管)、G-LED(绿色发光二极管)和B-LED(蓝色发光二极管)发射的相应光而形成的LED照明设备(类型3)；通过将UV-LED(紫外线发射二极管)和RGB荧光体相结合而形成的LED照明设备(类型2)。

类型1和类型3的LED照明设备具有的缺点使颜色再现性差和光颜色控制困难。所以，实现由UV-LED+RGB荧光体组成的类型2的照明设备的期望就更为迫切。

但是，即使将由UV-LED+RGB荧光体组成的白色LED应用于背光光源，颜色再现范围也是不足的。例如，当将专利文件1所公开的白色LED应用于液晶显示器时，将绿色光而不是蓝色光混入穿透蓝色滤光片的光的光谱中，且将蓝色光混入穿透绿色滤光片的光的光谱中。结果，出现的问题使颜色再现性被不利的降低。

专利文件1：日本专利申请(公开)2000-73052。

非专利文件1：Technical Journal of Mitsubishi Densen Kogyo(published July2002，No.99)。

发明内容

根据本发明的发明者的认识，从用于实现类型2的常规白色LED的一系列发展史中得到了以下发现。即，明确的是在用于照明设备的白色LED与用于背光的白色LED之间存在着不同的发展方向。也就是说，在用于照明设备的白色LED中，实现高亮度和决定白光质量的高平均显色指数(Ra)是十分重要的。相反地，在用于背光的白色LED中，高亮度和宽的颜色再现范围在技术上都是必需的。换句话说，虽然高亮度是照明设备和背光都需要的共同性质，但是根据相应装置的具体需要，高平均显色指数和宽颜色再现范围是不同的，并且不总是彼此兼容的。

尤其是在这些年，在用于具有快速增长的市场的液晶电视的白色LED中，不会出现环境污染问题，而所述环境污染是常规的冷光阴极射线管中的一个严重问题。此外，也有扩大颜色再现范围的可能性，从而对于技术发展的期望得以极大的提高。

在这些情况下，在由紫外线发射二极管或紫色光发射二极管与三种或更多的可见光发射荧光体结合而形成的类型2的白色LED的发展过程中，本发明者已经发现了适用于白色LED灯作为液晶背光的理想发光光谱，并且找到了实现该发光光谱的荧光体的组合。本发明是以上述发现为基础而实现的。

此外，在将常规的白色LED用作液晶显示器的背光的情况下，白色LED与彩色滤光片是不相容的，以至于其他的光会混入相应的RGB光中从而使颜色再现性恶化。这是因为常规的白色LED不仅广泛地用于液晶显示器的背光还用于公路交通标志或类似方面，以致于工程师们将注意力仅放在发射白光上了。

作为本发明的发明者积极进行研究的结果，本发明者已经发现RGB彩色滤光片与白色LED的发射光波长之间的亲和性(相容性)是非常重要的，并且本发明在上述发现的基础上得以实现。

本发明已经得以实现用来解决上述常规的问题，并且本发明提供了一种白色LED，其包括紫外发射二极管或紫色光发射二极管、和用于发射包括蓝光、绿光、和红光的至少三种可见光的荧光体；其中白色LED的光谱在波长为440-460nm的蓝光区内有第一发光峰，在波长为510-530nm的绿光区内有第二发光峰，在波长为620-640nm的红光区内有第三发光峰。

此外，在上述白色LED中，优选在蓝、绿和红光区内的第一到第三发光峰每个均具有50nm或更小的半峰宽(FWHM：在最高值一半时的全宽度)。

此外，在上述白色LED中，还优选发射蓝光的荧光体是铕激发的卤代磷酸盐荧光体，其由通式1表示：(Sr_1-x-yBa_xCa_yEu_z)₁₀(PO₄)Cl₂，其中x、y、z分别满足以下关系：x＜0.2，y＜0.1，且0.005＜z＜0.1。

而且，在上述白色LED中，优选发射绿光的荧光体是铕和锰激发的铝酸盐荧光体，其由通式2表示：(Ba_1-x-y-zSr_xCa_yEu_z)(Mg_1-uMn_u)Al₁₀O₁₇，其中x、y、z、u分别满足以下关系：x＜0.5，y＜0.1，0.15＜z＜0.4且0.3＜u＜0.6。

此外，在上述白色LED中，优选发射红光的荧光体是铕激发的硫氧化镧荧光体，其由通式3表示：(La_1-x-yEu_xM_y)₂O₂S，其中M是至少一种选自Sb和Sn的元素，且x、y分别满足以下关系：0.01＜x＜0.15且y＜0.03。

而且，在上述白色LED中，优选紫外发射二极管或紫色光发射二极管的发光强度在360-410nm波长范围内具有峰值。

此外，本发明的白色LED适用于背光和使用上述白色LED的液晶显示器。即，本发明的背光特征在于其包括上述的白色LED。

而且，优选上述白色LED的光谱在波长为440-450nm的蓝光区内具有第一发光峰，和在波长为510-530nm的绿光区内具有第二发光峰，其中在蓝光和绿光区的第一到第二发光峰每个均具有50nm或更小的半峰宽。

而且，本发明的液晶显示器包括上述的白色LED、使用该白色LED的背光、和用于过滤蓝、绿、红色光的彩色滤光片，其中由穿透绿色滤光片的、并具有400-500nm波长的光组分组成的光谱面积，相对于由波长为400-600nm的光组分组成的光谱面积的百分比为15％或更小；并且，由波长为400-550nm的光组分组成的光谱面积，相对于由波长为400-600nm的光组分组成的光谱面积的百分比为90％或更大。

此外，在上述的液晶显示器中，优选用在白色LED中的发光二极管的发射光波长是360-410nm。

而且，在上述的液晶显示器中，优选穿透蓝色滤光片的光谱包括在440-450nm波长范围存在的第一峰顶、和在510-530nm波长范围内存在的第二峰顶；并且第二峰顶的高度是第一峰顶高度的1/2或更少。

此外，在上述的液晶显示器中，优选：当透射波长为500nm的光时，在蓝色滤光片处的透射系数(透射率)是最大透射系数的90％或更小，在绿色滤光片处的透射系数是最大透射系数的95％或更小；而当透射波长为600nm的光时，在绿色滤光片处的透射系数是最大透射系数的40％或更小。

本发明的白色LED显示出高亮度和优异的颜色再现性。而且，根据本发明的液晶显示器，由于使用白色LED的背光光谱和彩色滤光片的透射光谱被合适地控制，所以液晶显示器在颜色再现性方面是非常好的。所以，使用本发明的白色LED的所有背光和液晶显示器都可以显示出高亮度和优异的颜色再现性。此外，与常规的冷阴极荧光灯(CCFL)不同的是，这里不需要使用有害的汞，从而污染环境的问题不会发生。

附图说明

图1是根据本发明的白色LED的一个实施方案的结构的示意性截面图。

图2是根据本发明的白色LED的发射光谱的一个实施例的示意图。

图3是与现有的CCFL用作液晶显示器背光相比，将本发明的白色LED用作液晶显示器背光的情况下的颜色再现范围的示意图。

图4在本发明的白色LED中发射光谱的半峰宽改变时，发射光谱的一个实施例的示意图。

图5是在分别具有图4所示的发射光谱的白色LED被用作相应的液晶显示器的背光时，颜色再现范围的示意图。

图6是穿透用于本发明液晶显示器中的彩色滤光片的光的光谱的一个实施例的图示。

图7是穿透用于本发明液晶显示器中的彩色滤光片的光的光谱的一个实施例的图示。

图8是用在对比例5的液晶显示器中的白色LED的发射光谱的示意图。

图9是穿透对比例5的液晶显示器中的彩色滤光片的光的光谱的图示。

优选实施方式

图1是根据本发明的白色LED的一个实施方式的示意性截面图。图1所示的白色LED包括发光二极管a、埋入树脂中的荧光体层b、用于反射和引导从上述发光二极管a和荧光体层b发射的光到外界的反射层c、和用于支撑发光部件的树脂框架d。该白色LED具有一个机制，其中施加到LED灯上的电能被发光二极管a转变为紫外光或紫色光，并且所述被转换的光被位于发光二级管a的上部的荧光体层b进一步转换为分别具有更长波长的光，从而总体呈现出的白色光放射到LED灯的外面。

作为紫外光发射二极管或紫色光发射二级管，各种发光二极管如InGaN型、GaN型、AlGaN型二极管或类似物都可以被采用。特别地，在使用发光峰值在360-420nm的波长范围内的发光二极管，且将该发光二极管与下文所述荧光体结合的情况下，就有可能设计出显现高亮度和优异的颜色再现性能的白色LED。

作为用于上述荧光体层b的荧光体，重要的是采用可见光发射荧光体用于放射包括蓝色、绿色和红色光的至少三种光。具体地说，这里用到的荧光体，其光谱包括三个发光峰，即，在波长为440-460nm的蓝光区内的第一发光峰、在波长为510-530nm的绿光区内的第二发光峰、在波长为620-640nm的红光区内的第三发光峰。

换句话说，当使用峰波长为440-460nm的蓝色发光荧光体、峰波长为510-530nm的绿色发光荧光体、峰波长为620-640nm的红色发光荧光体时，就是使用了三种可见光发射荧光体。就此而论，当使用了两种或更多的荧光体发射相同颜色的光时，可见光发射荧光体的种类总计应当是三种或更多。

例如，如果是图1所示的白色LED，施加到发光二极管a的电能被发光二极管a转化为紫外光(或紫色光)，并且被转化的光进一步被发光二极管a上部的荧光体层b转化为分别具有更长波长的光，从而总体呈现出的白色被放射到LED外。

在这点上，在本发明中，紫外光发射二极管或紫色光发射二极管被称为“发光二极管”，而作为成品的白色光发射二极管被称为“白色LED”。

图2是根据本发明如图1所示的白色LED的发射光谱的一个实施例的示意图。具体地，图2表示了在以下情况时的发射光谱：发光二极管被20mA的电流值激发从而放射出峰值在400nm波长处的紫外线，然后该紫外线被荧光体转化为色度为(0.253，0.238)的白光。该发射光谱的特征在于，峰值在蓝光区(B)的447nm波长处、绿光区(G)的518nm波长处、和红光区(R)内的623nm波长处被检测到，且相应峰的半峰宽是50nm或更小。

图3是一个曲线图，其中穿透通常的蓝、绿和红色滤光片的光的发射颜色被绘制在CIE色度图中。也就是说，从根据本发明的白色LED发出的光经相应的彩色滤光片透射，所述的彩色滤光片通常用于液晶显示器(液晶显示器装置)。透射光的相应的发射颜色绘制在CIE色度图中。

根据该CIE色度图，液晶显示器意在能够显示出色度处于由蓝色(B)、绿色(G)和红色(R)这三个发射点相连而形成的三角区域内的光。

也就是说，当在上述CIE色度图中的三角区域更宽时，液晶显示器就能够显示更多具有各种色度的光。所以，就可以说液晶显示器(LCD)具有宽的颜色再现范围，且LCD具有优异的颜色再现性能。

在图3中，使用常规冷阴极荧光灯(CCFL)的液晶显示器的颜色再现范围也用粗虚线标明。但是，可以容易的确定的是，本发明的LCD明显比常规的LCD的颜色再现范围宽，从而本发明的液晶显示器可以肯定具有优异的颜色再现性能。

在图3中，还同时用虚线标出表明理想的三角颜色再现范围的国际标准(NTSC)。颜色再现范围的程度通常被表示为一个相对值，该相对值是在将NTSC表示的三角区设定为100时，通过计算色度图中的三角区面积得到的。在这种定义的基础上，本发明的液晶显示器的颜色再现范围是98，而常规的液晶显示器是65。

如上文所述，优选在白色LED的发光光谱中，蓝光区、绿光区和红光区相应峰值的半峰宽是50nm或更小。例如，在由结合本发明指定的B、G、R荧光体得到的白色LED中，制备了其中B、G、R颜色光峰值的半峰宽都是50nm或更小的白色LED(产品1)、以及其中一部分B、G、R颜色光峰值的半峰宽超过50nm的白色LED(产品2)。图4是产品1和2的白色LED中发光光谱的比较图。而且，图5是使用根据产品1和2的白色LED的液晶显示器的颜色再现范围的曲线图。

由图4和图5中的结果可以明确的是，根据图3所示的NTSC标准，产品1的液晶显示器的颜色再现范围是98，而产品2的是87。虽然产品2的颜色再现范围比冷阴极荧光灯的要好，但是产品2的颜色再现范围要劣于产品1。原因在于，虽然产品2的光谱在本发明指定的蓝光区的447nm波长处、绿光区的518nm波长处、红光区的623nm波长处具有峰值，但是蓝色峰的半峰宽过宽达到60nm，从而使蓝光组分的纯度恶化。

就此而论，最优选所有的相应的峰是50nm或更小。但是，如果半峰宽的最大值是80nm或更小，这样的宽度适合于实际应用。特别地，如果蓝色、绿色或和红色光中只有一个的峰值半峰宽是80nm而剩余两种颜色峰的半峰宽是50nm或更小，颜色再现范围相对于NTSC可以达到80或更大。从而，各个峰的半峰宽优选设定在80nm或更小，更优选50nm或更小。

如上文所述，当使用包括在波长为440-460nm的蓝光区内的发光峰、在波长为510-530nm的绿光区内的发光峰、和在波长为620-640nm的红光区内的发光峰的荧光体时，且相应的发光峰的半峰宽是70nm或更小、优选50nm或更小时，就可以形成具有高亮度和优异的颜色再现性能的白色LED。

接下来，将对荧光体作出说明。关于包括上述特征的荧光体，对其组成没有特别的限制。但是，荧光体的优选例子可以在下文中列出。

作为发射蓝色光的荧光体，可以列举出铕激发的卤代磷酸盐荧光体，其由通式1表示：(Sr_1-x-yBa_xCa_yEu_z)₁₀(PO₄)·Cl₂，其中x、y、z分别满足以下关系：x＜0.2，y＜0.1，且0.005＜z＜0.1。在上述通式1中，x值和y值可以包括0。如下文所述，为了使发光峰的形状尖锐，优选将x值和y值设定为接近0(包括0)。

而且，作为发射绿色光的荧光体，可以列举出铕和锰激发的铝酸盐荧光体，其由通式2表示：(Ba_1-x-y-zSr_xCa_yEu_z)(Mg_1-uMn_u)Al₁₀O₁₇，其中x、y、z、u分别满足以下关系：x＜0.5，y＜0.1，0.15＜z＜0.4且0.3＜u＜0.6。在上述通式2中，x值和y值可以包括0。

此外，作为发射红色光的荧光体，可以列举出铕激发的硫氧化镧荧光体，其由通式3表示：(La_1-x-yEu_xM_y)₂O₂S，其中M是至少一种选自Sb和Sn的元素，且x、y分别满足以下关系：0.01＜x＜0.15且y＜0.03。在上述通式3中，x值和y值可以包括0。

虽然对荧光体的平均晶粒度没有特别的限制，但是，荧光体的平均晶粒度优选设定在3μm或更大。当荧光体的平均晶粒度足够大到为3μm或更大时，就可以容易获得高亮度性能。对荧光体的平均晶粒度的上限没有特别的限制。但是，应适当地定上限以符合白色LED的结构。但是，如果荧光体的平均晶粒度过大，荧光体就不容易被均匀地混合。所以，荧光体平均晶粒度的上限优选设定在60μm或更小。

而且，各荧光体的混合比是任意的，只要该混合比能够实现所得光的目标色度即可。但是，通常情况下，为了得到好的白色LED，优选混合15-25质量％的蓝光荧光体与15-25质量％的绿光荧光体，余量为红光荧光体，从而得到总量为100质量％的包括蓝、绿、红光荧光体的混合物。

制造白色LED中的荧光体层的方法没有特别的限制。但是，例如，可以采用一种包括以下步骤的方法：将每种荧光体粉末与合适的树脂混合以制备一些种类的混合物；和混合这些种类的混合物以制备包括所述荧光体和树脂的最终荧光体混合物。此外，还可以采用一种包括如下步骤的方法：混合每种用于发射相应颜色光的荧光体粉末以制备荧光体混合物；和将荧光体混合物与树脂混合以制备出包括所述荧光体和树脂的最终荧光体混合物。

这样制备的荧光体混合物被涂覆在发光二极管上，并且随后固化树脂，由此可以形成白色LED。

由于根据本发明的白色LED可以维持高亮度并且在颜色再现性能方面十分出色，该白色LED可以有效的作为在各种显示装置中所用的液晶显示器的背光，所述的显示装置例如，包括便携式电话和移动电话的移动通信装置、个人电脑外部设备、OA(办公自动化)装置、家用电器、视听设备、各种开关、用于背光的光源显示板或类似物。使用该白色LED的液晶显示器可以获得高亮度性能和优异的颜色再现性能。此外，当该白色LED被用作背光时，可以组合多个白色LED以形成背光。例如，可以配置四个白色LED以形成矩形形状。

而且，本发明的液晶显示器可以被应用于各种驱动系统如简单矩阵系统、有源矩阵系统、静态系统或类似系统，各种液晶如TN，STN，TSTN或类似物，各种显示系统如ASM模式、OCB模式、均匀到扭转平面模式(homogeneous-twisted planar mode)、RFFMH模式、垂直取向构型模式(patternedvertical alignment mode)、IPS模式或类似情况。此外，本发明的液晶显示器也可以被应用于各种显示系统如需要背光的液晶显示器，例如，透射型液晶显示器、半透射型液晶显示器或类似物。

液晶显示器的配置主要包括用于给液晶快门(shutter)部分提供光的背光部分、用于通过施加的电压调节透射光强度的液晶快门部分、和用于显示颜色的彩色滤光片部分。必要的话，也可以提供其它部件例如漫射片、透镜片、偏光片、相位差片、反射器(反射片)或类似的具有修正光均匀性、光分布性能、相位差等功能的部件。而且，作为背光部分，或者背面光源系统或者侧光系统都可以采用。

根据本发明发明者的认识，可以确定的是在以上的各种组成元件之中，液晶显示器的颜色再现性能主要是依赖于彩色滤光片部分和背光部分的性质。

本发明的液晶显示器的特征在于其包括使用白色LED的背光、和用于过滤蓝、绿、红色光的彩色滤光片，其中由穿透绿色滤光片的、且波长为400-500nm的光组分组成的光谱面积，相对于由波长为400-600nm的光组分组成的光谱面积的百分比是15％或更少；由波长为400-550nm的光组分组成的光谱面积，相对于由波长为400-600nm的光组分组成的光谱面积的百分比是90％或更多。

也就是说，在本发明中，特别注意穿透绿色滤光片的光。其理由如下所述。即是，当使用三种用于发射蓝、绿、红色光的荧光体时，相应的光的峰波长由短波区开始以蓝色、绿色、红色的顺序显示在发射光谱中。由于绿色峰波长介于蓝色峰波长和红色峰波长之间，因此绿色峰波长容易受蓝色光和红色光的影响。

因此，当穿透绿色滤光片的光谱形状得以改善时，就有可能减弱蓝色光和红色光的不利影响。结果，发明者已经发现可以得到具有优异颜色再现性的液晶显示器。而且，当满足下述要求时，本发明就得以实现了。

第一个要求是，由穿过绿色滤光片的、且波长为400-500nm的光组分所组成的光谱面积，相对于由波长为400-600nm的光组分所组成的光谱面积的百分比是15％或更少；关于这一点，“穿过绿色滤光片的光”意思是当液晶显示器打开时，由背光放射的光投射在所述的绿色滤光片上穿透绿色滤光片之后的光。此外，由相应的光组分组成的光谱面积通过等式∫Ig(λ)dλ计算而得到，其中光强度是Ig(λ)。

具体地，对于穿透绿色滤光片的光，当测量在400-500nm波长范围内的光谱面积(面积1)和在400-600nm波长范围内的光谱面积(面积2)时，由等式：(面积1/面积2)×100(％)计算得到的面积比A需要是15％或更小。将上述面积比A设定为15％或更小，意味着绿光的峰波长整体处于500-600nm波长范围内。根据这一特征，其它颜色光几乎不会受到蓝色光波长的影响，从而颜色再现性能可以得到改善。优选地，上述面积比A是10％或更小。

第二个要求是，由穿透绿色滤光片、且波长为400-550nm的光组分所组成的光谱面积，相对于由波长为400-600nm的光组分所组成的光谱面积的百分比是90％或更多。

具体地，与前面所述的方式一样，对于由穿透绿色滤光片的光，当测量在400-550nm波长范围内的光谱面积(面积3)和在400-600nm波长范围内的光谱面积(面积4)时，由等式：(面积3/面积4)×100(％)计算得到的面积比B需要是90％或更大。将上述面积比B设定为90％或更大，意味着绿光的峰波长整体处于400-550nm波长范围内。根据这一特征，其它颜色光几乎不会受到红色光(或黄色光)波长的影响，从而颜色再现性能可以得到改善。优选地，上述面积比B是91％或更大。

在本发明中，如果上述第一个需求和第二个需求的任何一个得到满足，颜色再现性能就可以得到改善。但是，当第一个需求和第二个需求都得到满足时，可能有效地减弱蓝色光波长和红色光(或黄色光)波长的影响，因此是更优选的特征。

当上述的面积比A减小1％，表示颜色再现范围的NTSC比会增大约3倍。另一方面，当上述的面积比B增大1％，NTSC比会增大约6倍。当目前的冷阴极荧光灯被用作光源时，NTSC比为大约70左右。所以，可以确定的是，为了加宽颜色再现范围而适当的控制上述的面积比是非常有效的。

而且，优选穿透蓝色滤光片的光谱包括出现在440-450nm波长范围内的第一峰、和出现在510-530nm波长范围内的第二峰，并且第二峰的高度(b2)是第一峰的高度(b1)的1/2或更小。就此而论，“穿透蓝色滤光片的光”意思是当液晶显示器打开时，由背光发出的光投射在蓝色滤光片上穿透蓝色滤光片之后的光。

在穿透蓝色滤光片的光中，第二峰高(b2)对第一峰高(b1)的比值(b2/b1)是1/2或更小，其意思是，当显示蓝色光时，蓝色光几乎不会受绿色光波长的影响。也就是说，蓝色光被纯化以包括更少量的绿色光组分，从而颜色再现性能可以得到改善。第二峰高(b2)对第一峰高(b1)的比值(b2/b1)优选设定在1/3或更小。

此外，当波长为500nm的光透射时，优选蓝色滤光片的透射因数(透射率)是最大透射因数的90％或更小，绿色滤光片的透射因数是最大透射因数的95％或更小；并且当波长为600nm的光透射时，优选绿色滤光片的透射因数是最大透射因数的40％或更小。关于这一点，最大透射因数被定义为，当波长为400-700nm的光透射时的最大透射因数。

当波长为500nm的光透射时蓝色滤光片的透射因数是最大透射因数的90％或更小，这一特征表示蓝色光的峰形是尖锐的。同样地，当波长为600nm的光透射时绿色滤光片的透射因数是最大透射因数的95％或更少且绿色滤光片的透射因数是最大透射因数的40％或更小，这一特征表示绿色光的峰形是尖锐的。峰形尖锐这一特征表示在蓝色光和绿色光混合的波长范围是狭窄的。所以，具有尖锐峰的光几乎不会受其它颜色光的影响，从而得到进一步改善的颜色再现性能。

根据上述结构，就可以得到具有优异颜色再现性能的液晶显示器。为了达到上述特征，必须适当地控制白色LED和RGB彩色滤光片之间的相容性。对于控制彩色滤光片的措施，这里可以采用各种措施。具体地，通过选择颜料合适地设置透射窗的位置或宽度的措施、增加颜料浓度的措施、控制彩色滤光片膜厚度的措施等是有效的。

对生产彩色滤光片的方法没有特别的限制。但是，其中将颜料分散方法应用到具有金属铬(Cr)的黑色矩阵(matrix)的方法的一个实施例将在下文中描述。

也就是说，该方法包括以下步骤：通过喷涂法或类似的方法在形成于玻璃基体之上的Cr层上提供抗蚀层；利用光曝光技术形成图案；进行腐蚀工作；和剥离抗蚀层从而提供具有预定结构的黑色基底。

接着，包含作为光诱导聚合组分和聚合引发催化剂的多功能单体的光敏彩色抗蚀剂被涂覆。随后，涂覆的彩色抗蚀剂被曝光并且利用碱性溶液显影。对各彩色层重复这一系列操作，从而形成具有完整RGB的彩色层。此后，提供保护层，且如果必要的话，还要提供ITO层和光垫片(photo spacer)，从而彩色滤光片就被生产出来了。

上述的彩色抗蚀剂如果是光敏彩色抗蚀剂的话，可以由以下物质构成：多功能单体作为光诱导聚合组分和聚合引发催化剂、用于均匀地分散颜料的分散剂、用于使膜厚度均匀的均化剂、和有机溶剂、还有着色剂和粘合剂树脂。

对于上述的着色剂，可以使用各种着色剂例如有机颜料、无机颜料、染料或类似物。但是，具有良好耐热性和耐光性的着色剂是优选的。例如，可以使用各种颜料例如偶氮螯合物型、冷凝偶氮型、酞菁型、苯并咪唑酮型、喹吖酮型、异吲哚宁型(iso-indolynine type)、pyransulone型、煤质-嘧啶型(anthrax-pyrimidine)、dibrom-anthansulone型、阴丹酮型、franthrone型、perilene型、苝酮(perinone)型、quino phtharone型、硫靛型、二嚯二烯型、蒽醌型、吡咯并吡咯(pyrolo-pyrol)型等。

更具体地，适合使用由下列染料索引(C.I.)号代表的颜料。

C.I.黄色颜料号：20、24、83、86、93、109、110、117、125、137、138、139、147、148、150、153、154、166和168。

C.I.红色颜料号：9、97、122、123、149、168、177、180、192、208、215、216、217、220、223、224、226、227、228、240和254。

C.I.紫色颜料号：19、23、29、30、37、40和50。

C.I.蓝色颜料号：15、15:1-6、22、60和64。

C.I.绿色颜料号：7和36。

当控制上述颜料的种类、添加量和混合比时，光透射因数可以根据想得到的颜色进行调节。

顺便提到，当根据颜料分散方法生产彩色滤光片时，适合使用有色的光诱导聚合型树脂，其包括粘合剂树脂、乙烯型不饱和化合物、光诱导聚合引发剂和颜料。

作为上述的粘合剂树脂，优选使用无色透明的、且具有优异耐热性和耐光性的聚合物材料。具体地，粘合剂树脂的实例包括：例如，环氧树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、聚碳酸酷树脂、具有(甲基)丙烯酰基的光敏性单体和低聚物等。

乙烯型不饱和化合物的实例可以包括：例如，一价或多价单体，如苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、甲基苯乙烯、羟基乙基、(甲基)丙烯酸酯、乙二醇、2-(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯等；普通光诱导聚合型树脂，如(甲基)丙烯酸聚酯、(甲基)丙烯酸聚氨酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、或类似物。

作为光诱导聚合引发剂(启发剂)，可以适合使用的有：例如，α-氨基苯乙酮、蒽醌、苯甲酰基乙醚、苯偶酰、二苯甲酮、4，4′-双二甲基氨基二苯甲酮、4，4′-双三氯甲基二苯甲酮、二丁基苯基膦、α，α′-二乙氧基苯乙酮、2-乙基蒽醌、苯甲酰基双苯基(benzoyl bisphenyl)、氯代二苯甲酮、苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻异丁基醚、蒽醌噻吨酮、甲基邻苯苯甲酸(methyl orthobenzoil benzoicacid)、对二甲基氨基苯乙酮等。

通过使用具有图1所示结构的根据本发明的的白色LED生产背光。具体地，在将白色LED装配为背光时，将为获得预定表面亮度和光通量所需要的多个白色LED排列在平面上，或者将白色LED配置于背光盒的四个侧面从而可能得到本发明的背光。

如上文所述，优选在背光盒的底面或侧面提供反射片(反射层)。反射片具有反射光的功能，所述的光由白色LED发射并沿着背光盒的背面和侧面方向向背光表面方向辐射。作为上述的反光片，可以使用的有：其前表面被加工成镜面的的片，所述的镜面通过沉积金属如铝(AL)或金(Au)而形成；或者是具有高的光反射性能的树脂完整模制而成的片。

而且，必须控制光为均匀的，从而不会在液晶显示板上引起任何的亮度分布。所以，可以使用光导板和光漫射片。漫射片通过提供将光漫射到由透明树脂材料构成的片上的装置来形成。就此而论，漫射光的装置也可以通过将光漫射物质混入片中形成，或者通过将具有不同反射率的微物质混入片中来形成，或者通过使片表面粗糙化来形成，或者通过在片表面上提供由光漫射物质构成的薄膜来形成。而且，也可以适当使用棱镜片或具有将光汇聚到特殊方向的功能的类似物来代替上述的漫射片，或者也可以将棱镜片或类似物与漫射片一起使用。

在本发明中，优选用在白色LED中的发光二极管的发射波长为360-410nm。如果发射波长为360-410nm，可以通过组合前述的荧光体而容易地控制白光发射光谱。发光二极管优选的发射波长为370-410nm。当波长被缩短时，虽然红色发射荧光体的吸光效率和发光效率得到提高，但是发光二极管芯片本身的发光效率却不利地降低了，所以缩短波长并不总是对提高亮度有贡献。此外，所显示出的有害的影响使荧光体层b、树脂和光学部件等的劣化就变得很显著。另一方面，当波长增长时，不但红色发光荧光体而且全部荧光体的发光效率都会降低从而导致亮度的劣化。

而且，白色LED的荧光体层通过用树脂硬化蓝、绿、红色发射荧光体的粉末而形成。对于相应的荧光体，优选使用其光谱具有以下特征的荧光体：在波长为440-460nm的蓝光区内有发光峰，在波长为510-530nm的绿光区内有发光峰、和在波长为620-640nm的红光区内有发光峰。即，优选使用峰波长为440-460nm的蓝色发伸荧光体、峰波长为510-530nm的绿色发射荧光体、和峰波长为620-640nm的红色发射荧光体。

对于具有上述发射特性的荧光体，如上所述，适合使用的有：蓝色发射荧光体，其组成由通式1表示：(Sr_1-x-yBa_xCa_yEu_z)₁₀(PO₄)₆.Cl₂；绿色发射荧光体，其组成由通式2表示：(Ba_1-x-y-zSr_xCa_yEu_z)(Mg_1-uMn_u)Al₁₀O₁₇；红色发射荧光体，其组成由通式3表示：(La_1-x-yEu_xM_y)₂O₂S。

注意，在上述通式1-2中，x和y的值可以包括0。而且，在上述通式3中，部分La可以由Eu取代，且部分La可以进一步由M元素例如Sb，Sn，Sm等取代。这些取代元素M不会改变发射光谱中的峰波长和半峰宽。但是，在荧光体的晶粒度有增大的趋向，从而颗粒易于在荧光体的浆液中沉淀，同时亮度有得到提高的趋向。荧光体的晶粒度设定在80μm或更小，优选是60μm或更小。

而且，优选白色LED的光发射光谱在波长为440-460nm的蓝光区内具有发光峰，和在波长为510-530nm的绿光区内具有发光峰；每个发光峰分别具有50nm或更小的半峰宽。

当形成在蓝光区和绿光区内的波峰的半峰宽为50nm或更小时，可以提供由白色LED发射的、并混合有更少量的蓝色和绿色光的光。此外，更优选形成在波长为620-640nm的红光区内的波峰的半峰宽也为50nm或更小。上述白色LED可以通过使用上述荧光体得以实现。

如上文所述，在根据本发明的液晶显示器中，由于白色LED的发射光谱与彩色滤光片之间的相容性被合适地控制，显示器的颜色再现性十分优异。所以，液晶显示器可以广泛的用于各种产品，所述产品包括移动通信装置如便携式电话、移动电话等，OA(办公自动化)装置如个人电脑等，家用电器，视听设备，各种开关，各种显示装置如背光的光源显示板等。

具体实施例

接下来，根据本发明的白色LED的具体实施方式将会参考附图进行更为具体的解释和说明。

根据本发明的白色LED采用了截面如图1所示的结构。依据下述方式对该白色LED进行评价。也就是说，每个300μm²的发射芯片排列在显示盒上作为相应的发光二极管。然后，将60mA的电流通过发射芯片从而发光。发射的光穿透常用于液晶显示器的蓝、绿和红色滤光片。然后，透射光被引入积分球，在该积分球中分别测量蓝、绿和红色发射光。

结果，在发光装置被装配为显示器的条件下对各种光的颜色再现范围(颜色再现性)进行评价。关于这一点，将颜色再现性能计算为相对于由国际标准(NTSC)规定的理想颜色再现范围的面积比，所述的国际标准(NTSC)在此前已经有解释。而且，相对于没有穿透彩色滤光片的光对白色LED的亮度进行评价。

上述的颜色再现性通过利用紧凑型阵列光谱仪(CAS 140；SystemsCorporation生产)来评价，而白色LED的亮度通过利用MCPD设备(OotsukaElectron Corporation生产)来评价。

<生产LED灯的方法>

将三种或更多种的荧光体粉末的每种分别与有机硅树脂掺混使荧光体的重量比控制为30质量％，从而制备相应的荧光体浆料。然后，掺混各荧光体浆料使LED灯的色度在坐标中处于x和y值(x＝0.250-0.255，y＝0.235-0.240)的范围内，从而制备出混合浆料。取出部分这样得到的混合浆料，并滴在图1所示排列的LED上。然后，所滴浆料在100-150℃温度下经受热处理并硬化或固化有机硅树脂从而生产出白色LED灯。

白色LED灯的实施方式将会参考下述实施例和对比例得到更为详细的说明。在下述实施例和对比例中，作为发光二极管，可以使用在399nm波长处具有发射峰的发光二极管。

(实施例1)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.99Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.726Eu_0.274)(Mg_0.55Mn_0.45)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.833Sb_0.002Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以20.1％、19.5％和60.4％(质量％)的量掺混从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例1的白色LED。

(实施例2)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.97Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.726Eu_0.274)(Mg_0.50Mn_0.50)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.834Sb_0.001Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以19.0％、19.0％和62.0％的量掺混从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例2的白色LED。

(实施例3)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.99Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.25Sr_0.475Eu_0.275)(Mg_0.55Mn_0.45)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：La_0.883Sb_0.002Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以20.2％、19.0％和60.8％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例3的白色LED。

(实施例4)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.75Ba_0.23Ca_0.01Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.756Eu_0.274)(Mg_0.55Mn_0.45)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.883Sb_0.002Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以20.1％、19.5％和60.4％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例4的白色LED。

(实施例5)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.98Eu_0.02)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.756Eu_0.274)(Mg_0.60Mn_0.40)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.883Sb_0.002Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以20.3％、19.8％和59.9％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例5的白色LED。

(实施例6)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.97Ca_0.02Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.35Sr_0.375Eu_0.275)(Mg_0.55Mn_0.45)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.884Sb_0.001Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以20.0％、20.0％和60.0％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例6的白色LED。

(实施例7)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.99Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.75Eu_0.25)(Mg_0.55Mn_0.45)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.883Sb_0.002Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以20.2％、19.9％和59.9％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例7的白色LED。

(实施例8)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.99Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.726Eu_0.274)(Mg_0.55Mn_0.45)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.883Sb_0.002Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以20.5％、20.1％和59.4％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例8的白色LED。

(实施例9)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.97Eu_0.03)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.75Eu_0.25)(Mg_0.55Mn_0.45)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.883Sb_0.002Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以19.5％、20.0％和60.5％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例9的白色LED。

(实施例10)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.99Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.726Eu_0.274)(Mg_0.55Mn_0.45)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化镧荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(La_0.882Sb_0.003Eu_0.115)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以19.6％、19.8％和60.6％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据实施例10的白色LED。

(对比例1)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.59Ba_0.39Ca_0.01Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铜和铝激发的硫化锌荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：ZnS:Cu，Al；和铕激发的硫氧化钇荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(Y_0.94Eu_0.06)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以15.0％、14.0％和71.0％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据对比例1的白色LED。

(对比例2)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.59Ba_0.39Ca_0.01Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.864Eu_0.136)(Mg_0.74Mn_0.26)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化钇荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(Y_0.94Eu_0.06)₂O₂S。

将三种荧光体每种分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的荧光体浆料以16.0％、18.0％和66.0％的量混合从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃温度下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据对比例2的白色LED。

将所生产的白色LED和根据各个实施例和对比例使用所得白色LED作为背光的液晶显示器(液晶显示装置)通入40mA的电流而打开，从而发光。对相应的发射光，测量颜色再现范围和发光度从而得到如下列表1所示的结果。

而且，作为常规实施例(对比例3)，还可以生产一种液晶显示器，其中利用冷阴极荧光灯(CCFL)作为背光。将对比例3中的颜色再现范围和发光度度也同时列在表1中。

当对每个相应白色LED的光谱分别进行测量和分析时，可以肯定各实施例中的光谱均具有：在波长为440-460nm的蓝光区内的发射峰值(发光峰)、和在波长为510-530nm的绿光区内的发光峰值、和在波长为620-640nm的红光区内的发光峰值。并且，在蓝、绿和红光区的每个发光峰具有50nm或更小的半峰宽。

相反，在对比例1的光谱中，绿光区和红光区的峰波长都处在本发明指定的波长范围之外。而且，在对比例2的光谱中，只有红光区的峰波长处在本发明指定的波长范围之外。

【表1】

样品号	颜色再现范围	发光度mcd
			实施例1	98	400
实施例2	96	400
			实施例3	95	410
实施例4	93	430
			实施例5	96	410
实施例6	95	420
			实施例7	97	405
实施例8	98	390
			实施例9	97	410
实施例10	96	400
			对比例1	80	400
对比例2	87	300
			常规实施例(对比例3)	65	-

由表1所示的以上结果可以清楚的确定，实施例中的每个白色LED和使用该白色LED作为背光的液晶显示器都显示出了90或更高的高颜色再现性能和优异的发射性能从而发光度可以增加到390mcd或更高。

(实施例11-15)

接下来，重复与实施例1相同的过程，不同之处为将发光二级管的发射波长按表2所示改变从而制备出实施例11-15的白色LED。以同样的方式，测量这些实施例的颜色再现范围和发光度。就此而论，调节蓝色、绿色和红色发光荧光体的掺混比，以使发射光的色度处在指定范围之内(x＝0.250-0.255，y＝0.235-0.240)。结果如表2所示。

【表2】

样品号	发光二极管的发射波长(nm)	颜色再现范围	发光度mcd
				实施例1	399	98	400
实施例11	360	98	300
				实施例12	370	98	460
实施例13	380	98	430
				实施例14	410	98	380
实施例15	420	95	100

从表2所示的结果可以清楚地看出，在实施例11-15中发光二极管具有360-410nm的发射波长的白色LED中，可以确定颜色再现范围和发光度都很高，因此是优选的特性。

接下来，将所制备的白色LED用作背光的液晶显示器的实施例将更具体地得到说明。

(实施例16)

将20mA的电流通入实施例1中制备的白色LED，该白色LED被具有400nm发射波长的发光二极管激发。此时的发射光谱如图2所示。如图2所示，用在实施例16中的白色LED的发射波长包括在波长为440-450nm的蓝光区内的峰、和在波长为510-530nm的绿光区内的峰，并且所述峰分别具有40nm和30nm的半峰宽，满足“50nm或更小”的要求。

另一方面，分别具有图6所示光谱的彩色滤光片被制备为RGB彩色滤光片。结合上述的白色LED和RGB彩色滤光片以生产根据实施例16的液晶显示器。

利用具有如图2所示发射性能的白色LED，测量穿透彩色滤光片的光的光谱分布，其中该彩色滤光片的透射光谱如图6所示。测量的结果如图7所示。在图7中，实线(B-CF)表示蓝色滤光片的发射光谱，虚线(G-CF)表示绿色滤光片的发射光谱，粗虚线(R-CF)表示红色滤光片的发射光谱。

由表7中所示的结果可以清楚地看出，在绿色滤光片的透射光谱中，当测量处在400-500nm波长范围内的光谱面积(面积1)和处在400-600nm波长范围内的光谱面积(面积2)时，由等式(面积1/面积2)×100(％)计算出的面积比A是15％或更小。以同样的方式，当测量处在400-550nm波长范围内的光谱面积(面积3)和处在400-600nm波长范围内的光谱面积(面积4)时，由等式(面积3/面积4)×100(％)计算出的面积比B是90％或更大。

而且，穿透蓝色滤光片的光的光谱包括存在于440-450nm的波长范围内的第一峰(第一峰顶)、存在于510-530nm的波长范围内的第二峰(第二峰顶)，并且第二峰的高度是第一峰高度的1/2或更少。

第一峰几乎与蓝色滤光片的透射峰重合，从而可以肯定，由背光提供的光有效地得到利用。第一峰是由该实施例中使用的蓝色发光荧光体引起的发射峰。第二峰是由该实施例中的绿色发光荧光体发身的光组分。当第二峰的高度被设定为第一峰高度的1/2或更少时，可以得到纯净的蓝色光，其中混有更少量的绿光组分。

此外，还检测了所述液晶显示器的颜色再现性。所述颜色再现性被相对表示为一个比率，该比率是通过将液晶显示器(液晶显示装置)的发射色彩绘制进CIE色度图中画成一个三角形，并且通过将三角形的面积与国际标准(NTSC)所指定的三角形面积相比而得出的，其中所述的国际标准代表理想的颜色再现范围，并假定其为100。

也就是说，颜色再现范围表示为根据以下公式计算出的相对值：(实施例的液晶显示器的CLE色度图中表示发射颜色的三角形区域的面积/NTSC指定的三角形区域的面积)×100(％)。

在上述CIE色度图中，液晶显示器意指能够显示具有处于三角形区域的色度的光，所述三角形区域是通过连接蓝、绿和红色光的三个发射点而得到的。因此，当上述CIE色度图中的三角形区域的面积更大时，液晶显示器可以显示更多具有各种色度的光。因此，可以说，该液晶显示器具有宽的颜色再现范围和优异的颜色再现性能。

具体的测量结果如表3和表4所示。在穿透实施例16中的蓝色滤光片的光的光谱中，存在与510-530nm波长范围内的第二峰的高度(b2)对存在于440-450nm波长范围内的第一峰的高度(b1)之间的比值(b2/b1)是0.34，面积比A是9.6％，且面积比B是92％。

而且，与颜色再现性能相关，穿透蓝色、绿色和红色滤光片的光的色度坐标分别是(0.14，0.06)、(0.17，0.69)、(0.69，0.31)，且NTSC比率为98％，从而表示良好的颜色再现范围。

(实施例17-26)

重复与实施例16相同的过程，不同之处是通过改变白色LED和彩色滤光片的材料和厚度，将面积比A和面积比B(半峰宽)按表3所示改变，从而制备出实施例17-26的液晶显示器，它们都具有与实施例16中相同的结构。关于实施例17-26，测量相应的发射峰的半峰宽或类似数值。结果如表3和表4所示。

(对比例4)

制备以下荧光体：铕激发的碱土金属氯磷酸盐荧光体作为蓝色发光荧光体，其组成为：(Sr_0.59Ba_0.39Ca_0.01Eu_0.01)₁₀(PO₄)₆·Cl₂；铕和锰激发的铝酸盐荧光体作为绿色发光荧光体，其组成为：(Ba_0.864Eu_0.136)(Mg_0.74Mn_0.26)Al₁₀O₁₇；和铕激发的硫氧化钇荧光体作为红色发光荧光体，其组成为：(Y_0.94Eu_0.06)₂O₂S。

将三种荧光体分别与有机硅树脂混合使得荧光体的浓度为30质量％，从而制备三种荧光体浆料。然后，将相应的三种荧光体浆料以16.0％、18.0％和66.0％的量掺混从而制备混合荧光体浆料。将该混合浆料随后滴在LED上，所滴浆料在140℃下经受热处理并且将有机硅树脂硬化和固化从而生产出根据对比例4的白色LED。

在发射光谱中蓝光区和绿光区形成的峰的半峰宽分别是60nm和30nm。通过将实施例22中的白色LED取代为对比例4中的白色LED，从而制备出对比例4的液晶显示器。

进行与实施例22中相同的测量，结果是存在于510-530nm波长范围内的第二峰的高度(b2)对存在于440-450nm波长范围内的第一峰的高度(b1)的比值(b2/b1)是0.55，该比值大于1/2。此外，虽然面积比B是90.2％，但是面积比A是16.2％，且基于NTSC比值的颜色再现范围是78％，因而是劣化了的。

(对比例5)

重复与对比例4相同的过程，不同之处是使用组成为(Sr，Ba)₂SiO₄:Eu²⁺的绿色发光荧光体，从而制备出对比例5的白色LED，它具有与对比例4中相同的结构。

进行与对比例4中相同的测量，结果是观察不到穿透蓝色滤光片的光的第二峰。面积比A是19.5％，而面积比B是66％，且基于NTSC比值的颜色再现范围是65％。

关于这一点，发明者已经尝试使白色LED的发射光谱中形成的蓝光区和绿光区的峰通过假定它们为高斯曲线而得到分离。但是，无法得到满意的结果，以至于放弃了峰的定量分析。但是，十分清楚的是，在绿光区的峰的半峰宽充分大于50nm。

对比例5的液晶显示器中所用的白色LED的发射光谱如图8所示。而穿透相应的彩色滤光片的光的光谱如图9所示。

【表3】

样品号	波长为440-450nm的蓝色发光区中的半峰宽	波长为510-530nm的绿色发光区中的半峰宽
			实施例16	40(nm)	30(nm)
实施例17	40	30
			实施例18	40	30
实施例19	40	30
			实施例20	40	30
实施例21	40	30
			实施例22	40	30
实施例23	40	30
			实施例24	40	30
实施例25	40	30
			实施例26	40	30
对比例4	60	30
			对比例5	大于50	大于50

【表4】

样品号	B-CF	G-CF		颜色再现范围(％)	B-CF透射光	G-CF透射光
								500nm透射率/最大投射率	500nm透射率/最大透射率	600nm透射率/最大透射率	b2/b1	g500/g600	g500/g600
	实施例16	0.73	0.88		0.16	98.0	0.34							9.6	91.7
实施例17				0.78				0.88	0.16	97.6	0.38	9.6	92.5
	实施例18	0.83	0.88		0.16	95.2	0.45							9.6	92.1
实施例19				0.73				0.91	0.23	93.5	0.34	11.6	91.2
	实施例20	0.78	0.91		0.23	91.7	0.38							11.2	90.6
实施例21				0.83				0.91	0.23	89.3	0.43	11.6	91.0
	实施例22	0.73	0.93		0.33	84.2	0.33							14.5	90.4
实施例23				0.78				0.93	0.33	82.4	0.39	14.7	90.4
	实施例24	0.83	0.93		0.33	82.5	0.43							14.8	90.4
实施例25				0.88				0.88	0.16	92.2	0.50	14.9	91.7
	实施例26	0.88	0.91		0.23	86.4	0.48							11.6	91.0

(对比例6-7)

在实施例16的液晶显示器中，厚度得到控制的彩色滤光片被结合使用，从而生产出对比例6-7的液晶显示器。

【表5】

样品号	B-CF	G-CF		颜色再现范围(％)	B-CF透射光	G-CF透射光
								500nm透射率/最大投射率	500nm透射率/最大透射率	600nm透射率/最大透射率	b2/b1	g500/g600	g500/g600
	对比例6	0.92	0.96		0.48	63.5	0.48							18.5	87
对比例7				0.92				0.97	0.41	77.3	0.46	15.2	89

在表4和5中，“b2/b1”是第二峰的高度(b2)对第一峰的高度(b1)的比值，而“g500/g600”是由具有400-500nm波长的光组分组成的光普面积(g500)相对由具有400-600nm波长的光组分组成的光谱面积(g600)的比值。相反地，“g550/g600”是由具有400-550nm波长的光组分组成的光谱面积(g550)相对由具有400-600nm波长的光组分组成的光谱面积(g600)的比值。

由表5中的结果可以清楚地看出，即使彩色滤光片由相同的材料制成，当彩色滤光片厚度变化时，液晶显示器的颜色再现性也会变得相当不同。也就是说，如果不象本发明那样，不考虑白色LED的发射光谱和RGB彩色滤光片之间的相容性，就无法得到具有优异颜色再现性的液晶显示器。

工业适用性

如上文所述，本发明的白色LED展现出高亮度和优异的颜色再现性能。而且，根据本发明的液晶显示器，由于使用该白色LED的背光的光谱和彩色滤光片的透射光谱得到了合适的控制，该液晶显示器在颜色再现性能上十分优异。所以，所有均使用本发明的白色LED的背光和液晶显示器，都可以展现出高亮度和优异的颜色再现性能。此外，与常规的冷阴极荧光灯(CCFL)不同，这里不需要使用有害的汞，从而环境污染的问题就不会存在。

Claims (12)

1.一种白色LED，其包括：

紫外发射二极管或紫色光发射二极管；和用于发射包括蓝色光、绿色光和红色光的至少三种可见光的荧光体；

其中所述的白色LED的发射光谱具有：在波长为440-460nm的蓝色光区内的第一发光峰、在波长为510-530nm的绿色光区内的第二发光峰、和在波长为620-640nm的红色光区内的第三发光峰。

2.根据权利要求1的白色LED，其中处在蓝、绿和红色光区的所述第一到第三发光峰均具有50nm或更小的半峰宽。

3.根据权利要求1的白色LED，其中用于发射蓝色光的所述荧光体是铕激发的卤代磷酸盐荧光体，其由通式1表示：(Sr_1-x-yBa_xCa_yEu_z)₁₀(PO₄)·Cl₂，其中x、y、z分别满足以下关系：x＜0.2，y＜0.1，且0.005＜z＜0.1。

4.根据权利要求1的白色LED，其中用于发射绿色光的所述荧光体是铕和锰激发的铝酸盐荧光体，其由通式2表示：(Ba_1-x-y-zSr_xCa_yEu_z)(Mg_1-u Mn_u)Al₁₀O₁₇，其中x、y、z、u分别满足以下关系：x＜0.5，y＜0.1，0.15＜z＜0.4且0.3＜u＜0.6。

5.根据权利要求1的白色LED，其中用于发射红色光的所述荧光体是铕激发的硫氧化镧荧光体，其由通式3表示：(La_1-x-yEu_xM_y)₂O₂S，其中M是至少一种选自Sb和Sn的元素，且x、y分别满足以下关系：0.01＜x＜0.15，且y＜0.03。

6.根据权利要求1的白色LED，其中所述的紫外发射二极管或紫色光发射二极管的发光密度在360-410nm波长范围内具有峰值。

7.一种背光，其包括根据权利要求1-6之一的白色LED。

8.一种液晶显示器，其包括：

根据权利要求1的白色LED；

使用该白色LED的背光；和

用于过滤蓝、绿、红色光的彩色滤光片，

其中：相对于由具有400-600nm波长的光组分组成的光谱面积，由穿透绿色滤光片的、并具有400-500nm波长的光组分组成的光谱面积的百分比为15％或更小；并且，相对于由具有400-600nm波长的光组分组成的光谱面积，由具有400-550nm波长的光组分组成的光谱面积的百分比为90％或更大。

9.根据权利要求8的液晶显示器，其中在所述白色LED中使用的发光二极管的光发射波长为360-410nm。

10.根据权利要求8的液晶显示器，其中穿透蓝色滤光片的光的光谱包括：存在于440-450nm波长范围内的第一峰顶；和存在于510-530nm波长范围内的第二峰顶；并且第二峰顶的高度是第一峰项高度的1/2或更少。

11.根据权利要求8-10之一的液晶显示器，其中当波长为500nm的光透射时，在蓝色滤光片处的透射因数是最大透射因数的90％或更小，且在绿色滤光片处的透射因数是最大透射因数的95％或更小；而当波长为600nm的光透射时，在绿色滤光片处的透射因数是最大透射因数的40％或更小。

12.一种液晶显示器，其包括：

使用白色LED的背光；和

用于过滤蓝、绿、红色光的彩色滤光片，

其中：相对于由具有400-600nm波长的光组分组成的光谱面积，由穿透绿色滤光片、并具有400-500nm波长的光组分组成的光谱面积的百分比为15％或更小；并且相对于由具有400-600nm波长的光组分组成的光谱面积，由具有400-550nm波长的光组分组成的光谱面积的百分比为90％或更大。

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