JP2011066227A - 白色led光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶tv - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る白色LED光源1は、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップ20UVと紫外光を受光して青色光を発光し紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆する青色蛍光体層30Bとを含む青色発光ダイオード10Bと、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップ20UVと紫外光を受光して緑色光を発光し紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆する緑色蛍光体層30Gとを含む緑色発光ダイオード10Gと、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップ20UVと紫外光を受光して赤色光を発光し紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆する赤色蛍光体層30Rとを含む赤色発光ダイオード10Rと、が基板40上に実装される。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明に係る白色LED光源の模式的な断面図である。図1に示すように、白色LED光源1は、凹部45が形成された基板40と、基板40の凹部45内にそれぞれ離間して実装された青色発光ダイオード10B、緑色発光ダイオード10Gおよび赤色発光ダイオード10Rと、を備える。
基板40には、青色発光ダイオード10B、緑色発光ダイオード10Gおよび赤色発光ダイオード10Rが実装されるための凹部45が形成される。
青色発光ダイオード10Bは、紫外発光ダイオードチップ20UVと、青色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆する青色蛍光体層30Bと、を含む。
紫外発光ダイオードチップ20UVは、1次光としてピーク波長360nm〜410nmの紫外光を発光する発光ダイオードチップである。ここで紫外光とは紫外領域の波長を含む光を意味し、紫外領域の波長を含む光である限り、青紫色の光であってもよい。紫外発光ダイオードチップ20UVとしては、たとえば、InGaN、GaNまたはAlGaN系発光ダイオードチップが用いられる。
青色蛍光体層30Bは、青色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆するものである。
青色蛍光体粉末としては、たとえば、ピーク波長430nm〜460nmの青色光を発光する青色蛍光体粉末が用いられる。青色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式(1)で表される組成のユーロピウム付活クロロ燐酸塩からなる青色蛍光体粉末が用いられる。
(Sr1−x−y−zBaxCayEuz)5(PO4)3Cl (1)
(式中、x、yおよびzは、0≦x<0.5、0≦y<0.1、0.005<z<0.1を満たす数である。)
式(1)中のxおよびyがそれぞれ上記範囲内にあると、青色蛍光体粉末からの光の波長がバックライトユニット、液晶バネル、液晶TV等の用途の白色LED光源に適するため好ましい。
透明樹脂硬化物は、透明樹脂、すなわち透明性の高い樹脂を硬化させたものである。透明樹脂としては、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が用いられる。シリコーン樹脂のうちでは、ジメチルシリコーン樹脂が、UV耐性が高いため好ましい。
緑色発光ダイオード10Gは、紫外発光ダイオードチップ20UVと、緑色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆する緑色蛍光体層30Gと、を含む。
緑色蛍光体層30Gは、緑色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆するものである。
緑色蛍光体粉末としては、たとえば、ピーク波長490nm〜575nmの緑色光を発光する緑色蛍光体粉末が用いられる。緑色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式(2)で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩からなる緑色蛍光体粉末、および下記式(3)で表される組成のユーロピウムマンガン付活珪酸塩からなる緑色蛍光体粉末の少なくとも1種を含む緑色蛍光体粉末が用いられる。
(Ba1−x−y−zSrxCayEuz)(Mg1−uMnu)Al10O17(2)
(式中、x、y、zおよびuは、0≦x<0.2、0≦y<0.1、0.005<z<0.5、0.1<u<0.5を満たす数である。)
式(2)中のzおよびuがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
(Sr1−x−y−z−u,Bax,Mgy,Euz,Mnu)2SiO4(3)
(式中、x、y,zおよびuは、0.1≦x≦0.35、0.025≦y≦0.105、0.025≦z≦0.25、0.0005≦u≦0.02を満たす数である。)
緑色蛍光体粉末の粒径は特に限定されないが、たとえば、青色蛍光体粉末の平均粒径と同じ範囲内にすることができる。緑色蛍光体粉末の平均粒径を青色蛍光体粉末の平均粒径と同じ範囲内にする理由は青色蛍光体粉末の場合と同じであるため、説明を省略する。
赤色発光ダイオード10Rは、紫外発光ダイオードチップ20UVと、赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆する赤色蛍光体層30Rと、を含む。
赤色蛍光体層30Rは、赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ20UVを被覆するものである。
赤色蛍光体粉末としては、たとえば、ピーク波長620nm〜780nmの赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が用いられる。赤色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式(4)で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンからなる赤色蛍光体粉末、および下記式(5)で表される組成のユーロピウム付活CaSiAlN3からなる赤色蛍光体粉末の少なくとも1種を含む赤色蛍光体粉末が用いられる。
(La1−x−yEuxMy)2O2S (4)
(式中、Mは、Sb、Sm、GaおよびSnから選ばれる少なくとも1種の元素であり、xおよびyは、0.01<x<0.15、0≦y<0.03を満たす数である。)
式(4)中のMがSb、Sm、GaおよびSnから選ばれる少なくとも1種の元素であると、赤色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
(SrxCa1−x)SiAlN3:Eu (5)
(式中、xは、0≦x<0.4を満たす数である)。
次に、白色LED光源1の作用について説明する。
(蛍光体粉末)
青色蛍光体として平均粒径が20μmのEu付活アルカリ土類クロロ燐酸塩(Sr0.95Ba0.043Eu0.007)5(PO4)3Cl蛍光体、緑色蛍光体として平均粒径が20μmのEuおよびMn付活珪酸塩(Sr1.48Ba0.32Mg0.095Mn0.005Eu0.1)SiO4蛍光体、および赤色蛍光体として平均粒径が20μmのEu付活硫化ランタン(La0.885Eu0.115)2O2S蛍光体を用意した。蛍光体の平均粒径はレーザー回折法で測定した値である。以下、蛍光体の平均粒径はレーザー回折法で測定した値を意味する。
各蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂に30質量%の割合で混入して、青色蛍光体スラリー、緑色蛍光体スラリーおよび赤色蛍光体スラリーの各スラリーを作製した。
1枚のアルミナ基板上に、紫外発光ダイオードチップ(発光ピーク波長;400nm、サイズ;300×300μm)を3個離間して実装した。
青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体として表2に示す蛍光体を用いた以外は、実施例1と同様にして白色LED光源を作製し、発光効率を測定した。
(蛍光体粉末)
青色蛍光体として平均粒径が20μmのEu付活アルカリ土類クロロ燐酸塩(Sr0.95Ba0.043Eu0.007)5(PO4)3Cl蛍光体、緑色蛍光体として平均粒径が20μmのEuおよびMn付活珪酸塩(Sr1.48Ba0.32Mg0.095Mn0.005Eu0.1)SiO4蛍光体、および赤色蛍光体として平均粒径が20μmのEu付活硫化ランタン(La0.885Eu0.115)2O2S蛍光体を用意した。
各蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂に30質量%の割合で混入してスラリーを作製した。これら各スラリーを白色LEDランプの発光色度が(x=0.29〜0.34、y=0.29〜0.34)の範囲に入るように、青色蛍光体スラリーを30質量%、緑色蛍光体スラリーを43質量%、および赤色蛍光体スラリーを27質量%の割合で混合し、混合蛍光体スラリーを調製した。
1枚のアルミナ基板上に、紫外発光ダイオードチップ(発光ピーク波長;400nm、サイズ;300×300μm)を1個実装した。
10B 青色発光ダイオード
10G 緑色発光ダイオード
10R 赤色発光ダイオード
20UV 紫外発光ダイオードチップ
30B 青色蛍光体層
30G 緑色蛍光体層
30R 赤色蛍光体層
40 基板
45 基板の凹部
Claims (8)
- 紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、前記紫外光を受光して青色光を発光する青色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり前記紫外発光ダイオードチップを被覆する青色蛍光体層と、を含む青色発光ダイオードと、
紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、前記紫外光を受光して緑色光を発光する緑色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり前記紫外発光ダイオードチップを被覆する緑色蛍光体層と、を含む緑色発光ダイオードと、
紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、前記紫外光を受光して赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり前記紫外発光ダイオードチップを被覆する赤色蛍光体層と、を含む赤色発光ダイオードと、
が基板上に実装されたことを特徴とする白色LED光源。 - 前記紫外発光ダイオードチップは、ピーク波長360nm〜410nmの紫外光を発光することを特徴とする請求項1に記載の白色LED光源。
- 前記青色蛍光体粉末は、下記式(1)で表される組成のユーロピウム付活クロロ燐酸塩からなることを特徴とする請求項1に記載の白色LED光源。
[化1]
(Sr1−x−y−zBaxCayEuz)5(PO4)3Cl (1)
(式中、x、yおよびzは、0≦x<0.5、0≦y<0.1、0.005<z<0.1を満たす数である。) - 前記緑色蛍光体粉末は、下記式(2)で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩からなる緑色蛍光体粉末、および下記式(3)で表される組成のユーロピウムマンガン付活珪酸塩からなる緑色蛍光体粉末の少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の白色LED光源。
[化2]
(Ba1−x−y−zSrxCayEuz)(Mg1−uMnu)Al10O17(2)
(式中、x、y、zおよびuは、0≦x<0.2、0≦y<0.1、0.005<z<0.5、0.1<u<0.5を満たす数である。)
[化3]
(Sr1−x−y−z−u,Bax,Mgy,Euz,Mnu)2SiO4(3)
(式中、x、y,zおよびuは、0.1≦x≦0.35、0.025≦y≦0.105、0.025≦z≦0.25、0.0005≦u≦0.02を満たす数である。) - 前記赤色蛍光体粉末は、前記赤色蛍光体粉末は、下記式(4)で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンからなる赤色蛍光体粉末、および下記式(5)で表される組成のユーロピウム付活CaSiAlN3からなる赤色蛍光体粉末の少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の白色LED光源。
[化4]
(La1−x−yEuxMy)2O2S (4)
(式中、Mは、Sb、Sm、GaおよびSnから選ばれる少なくとも1種の元素であり、xおよびyは、0.01<x<0.15、0≦y<0.03を満たす数である。)
[化5]
(SrxCa1−x)SiAlN3:Eu (5)
(式中、xは、0≦x<0.4を満たす数である。) - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の白色LED光源を用いたことを特徴とするバックライトユニット。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の白色LED光源を用いたことを特徴とする液晶パネル。
- 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の白色LED光源を用いたことを特徴とする液晶TV。
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