JP4979020B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
PI(520)/PI(max)≦0.19 (2)
上記Eu賦活β型サイアロン蛍光体の結晶中の酸素量は0.8質量%以下であることが好ましい。また、上記Eu賦活β型サイアロン蛍光体の発光スペクトルのピーク波長は520nm〜550nmであることが好ましく、520nm〜535nmであることがより好ましい。
TI(520)/TI(max)≦0.19 (4)
上記青色カラーフィルタは、青色顔料としてピグメントブルー(P.B.15:6)と、紫色顔料としてピグメントバイオレット(P.V.23)とを含んで構成されることが好ましく、青色顔料のピグメントブルー(P.B.15:6)と上記ピグメントバイオレット(P.V.23)とは、以下の条件式(5)を満たす重量比率で混合されているものを用いることが好ましい。
図2は本発明の半導体発光装置20の構造の好ましい一例を模式的に示す断面図である。本発明の半導体発光装置は本構造に限定されるものではなく、従来公知の一般的な構造を採用することができる。
本発明に用いられる半導体発光素子22は、プリント配線基板21側から順に、n側電極25、活性層24およびp側電極23をこの順に含む。ここで、上述したn側電極25はプリント配線基板21の上面から背面の一部に設けられたn電極部12と、導電性を有する上述した接着剤26を介して電気的に接続されている。また、上述したp側電極23は、n電極部12とは別途プリント配線基板21の上面から背面にかけて設けられたp電極部13と金属ワイヤ27を介して電気的に接続されている。
本発明の半導体発光装置20に用いられる、半導体発光素子22の封止に用いるモールド樹脂28は、たとえばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの透光性樹脂を挙げることができる。そしてこのモールド樹脂28中にEu賦活βサイアロン蛍光体が適宜分散されている。またこのEu賦活βサイアロン蛍光体に加えて赤色蛍光体を含む蛍光体混合物をより好適に用いることができ、必要に応じて青色蛍光体を加えることもできる。このモールド樹脂中に分散させる蛍光体の混合比率は、特に制限されるものではなく、画像表示装置に用いた際に、たとえばカラーフィルタをフルオープンにした際画面上で所望の白色点を示す発光スペクトルが得られるように、適宜決定することができる。
本発明の樹脂枠29内側のモールド樹脂28に分散される蛍光体(図示せず)において、上述した励起光の照射により緑色光を発するEu賦活βサイアロン蛍光体とは別に、励起光の照射により赤色光を発する赤色蛍光体をさらに備えることが好ましい。つまり、本発明の半導体発光素子22が紫色から青色領域の可視光を発光し、上述したEu賦活βサイアロン蛍光体が緑色を呈し、さらに上述した赤色蛍光体が赤色を呈し、これら3色の混色によって、画像表示装置が白色を表示可能であることが好ましい。またこの半導体発光素子22から発する紫色から青色領域の可視光が十分でない場合には、適宜モールド樹脂28中に適宜青色光を発する蛍光体を分散させることもできる。
PI(520)/PI(max)≦0.19 (2)
ここで、画像表示装置の発光スペクトルが上記範囲を満たさない場合には、画像表示装置の青色光の発光スペクトルと緑色光の発光スペクトルとが重なり合う部分の面積が大きくなり、青色領域と緑色領域の色再現性が悪くなってしまう。
(1)Eu賦活βサイアロン蛍光体
本発明の半導体発光装置に用いられるEu賦活βサイアロン蛍光体は、励起光の照射により波長520〜550nmの範囲にピーク波長を有することが好ましく、520〜535nmの範囲にピーク波長を有することが特に好ましい。
本発明の半導体発光装置20に用いられる赤色蛍光体としては、励起光の照射により波長620〜670nmの範囲に発光のピーク波長を有する赤色蛍光体であることが好ましく、650〜670nmの範囲に発光のピークを有する赤色蛍光体であることが特に好ましい。
本発明の半導体発光装置に任意的に用いられる青色蛍光体としては、Eu賦活BaMgAl10O17、Eu賦活Ba5SiO4Cl6、Ce賦活La3Si8N11O4または固溶体等を好ましく用いることができる。
図3の分解斜視図に示されているように、液晶表示部2を構成する液晶表示装置30は、偏光板31と、透明導電膜32(薄膜トランジスタ32aを有する)と、配向膜33と、液晶層34と、配向膜35と、上部薄膜電極36と、色を表示するためのカラーフィルタ37と、上部偏光板38とをこの順に積層されてなる。ここで、各色のカラーフィルタ37は、透明導電膜32の各画素に対応する大きさに分割されており、赤色光を透過する赤色カラーフィルタ37r、緑色光を透過する緑色カラーフィルタ37gおよび青色光を透過する青色カラーフィルタ37bを含んでいる。
本発明の画像表示装置1は、青色カラーフィルタ37bの透過スペクトルにおいて、透過率の最大値をTI(max)、500nmにおける透過率をTI(500)、520nmにおける透過率をTI(520)とすると、TI(max)、TI(500)、TI(520)が以下の条件式(3)、(4)を満たすことが好ましい。
TI(520)/TI(max)≦0.19 (4)
このような条件を満たす青色カラーフィルタ37bを用いることで、緑色光を発するEu賦活βサイアロン蛍光体から発する光が、青色カラーフィルタ37bを透過しにくくなるため、液晶表示装置1に用いられた場合に青色の色再現性がよくなる。このような青色カラーフィルタ37bとしては、青色顔料としてピグメントブルー(P.B.15:6)を、紫色顔料としてピグメントバイオレット(P.V.23)を含む青色カラーフィルタが好適に用いられる。中でも、ピグメントブルー(P.B.15:6)とピグメントバイオレット(P.V.23)が以下の条件式(5)を満たす重量比率で混合すれば、上述した条件式(3)および(4)を満たす青色カラーフィルタ37bを実現しやすい。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<製造例1:Eu賦活βサイアロン蛍光体の調整>
α型窒化ケイ素粉末95.82質量%、窒化アルミニウム粉末3.37質量%および酸化ユーロピウム粉末0.81質量%の組成となるように秤量し、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用い、10分以上混合し粉体凝集体を得た。この粉体凝集体を直径20mm、高さ20mmの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに自然落下させて入れた。
45μmの篩を通した金属Si粉末93.59質量%、窒化アルミニウム粉末5.02質量%および酸化ユーロピウム粉末1.39質量%の組成となるように所定量秤量し、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用い、10分以上混合し粉体凝集体を得た。この粉体凝集体を直径20mm、高さ20mmの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに自然落下させて入れた。
窒化アルミニウム粉末29.741質量%、α型窒化ケイ素粉末(33.925質量%、窒化カルシウム粉末35.642質量%および窒化ユーロピウム粉末0.692質量%を秤量し、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用い、10分以上混合し粉体凝集体を得た。窒化ユーロピウムは、金属ユーロピウムをアンモニア中で窒化して合成したものを用いた。この粉体凝集体を直径20mm、高さ20mmの大きさの窒化ホウ素製のるつぼに自然落下させて入れた。なお、粉末の秤量、混合、成形の各工程は全て、水分1ppm以下、酸素1ppm以下の窒素雰囲気を保持することができるグローブボックス中で行なった。
<製造例4〜9:青色カラーフィルタ用色素含有ペーストの調整>
青色カラーフィルタは、アクリル樹脂に希釈溶剤を加えたものに、顔料を分散させることによって色素含有ペーストを製造し、この色素含有ペーストを塗布して、青色カラーフィルタを得る。ここで、アクリル系樹脂として、メタクリル酸、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレートをそれぞれ、エチルセルソルブに溶解し、窒素雰囲気下で溶解性を高めるためアゾビスイソブチルニトリルを加えた。これを70℃の温度のもとで5時間反応させ、得られた樹脂をさらにエチルセロソルブで希釈し、希釈樹脂とした。次に、この希釈樹脂に対して、顔料であるピグメントブルー(P.B.15:6)およびピグメントバイオレット(P.V.23)を表1に示す重量比率で混合し、さらに溶媒としてのシクロヘキサンおよび分散剤を添加した。そしてこれを混練することにより、青色カラーフィルタに用いる色素含有ペーストを作製した。表1に、各製造例の色素含有ペーストを用いたカラーフィルタについて、上で定義したTI(500)/TI(max)及びTI(520)/TI(max)を示すとともに、これに用いられる顔料であるピグメントブルー(P.B.15:6)及びピグメントバイオレット(P.V.23)の配合の重量比をP.B.15:6/P.V.23として示した。
<製造例10〜15>
図2に示した構造を有する半導体発光装置20を作製した。まず、モールド樹脂28に分散させる蛍光体として、上記製造例1のEu賦活βサイアロン蛍光体及び上記製造例3のEu賦活CaAlSiN3蛍光体を表2に示される重量比率で混合し、蛍光体混合物を得た。この蛍光体混合物と、シリコーン樹脂とを表2に示す重量比率で混合しシリコーン樹脂中に分散させ、モールド樹脂成分とした。また、半導体発光素子22には、450nmにピーク波長を有する半導体発光素子を用いた。ここで、図14は製造例10で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図15は製造例11で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図16は製造例12で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図17は製造例13で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図18は製造例14で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図19は製造例15で作成した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。図14〜19において、いずれも縦軸は発光強度(任意単位)、横軸は波長(nm)である。なお、図14〜19に示す発光スペクトルは、MCPD−2000(大塚電子製)を用いて測定された値を示し、後述する実施例1〜4、比較例1、2に示される構成の画像表示装置を構成した際に、白色点が色温度10,000Kの白色付近を表示するように調整されたものである。
図2に示した構造を有する半導体発光装置20を作製した。まず、モールド樹脂28に分散させる蛍光体として、上記製造例2のEu賦活βサイアロン蛍光体及び上記製造例3のEu賦活CaAlSiN3蛍光体を表2に示される重量比率で混合し、蛍光体混合物を得た。この蛍光体混合物を、シリコーン樹脂と表2に示す重量比率で混合しシリコーン樹脂中に分散させ、モールド樹脂成分とした。また、半導体発光素子22には、450nmにピーク波長を有する半導体発光素子を用いた。ここで、図20は製造例16で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図21は製造例17で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図22は製造例18で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図23は製造例19で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図24は製造例20で作製した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、図25は製造例21で作成した半導体発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。図20〜25において、いずれも縦軸は発光強度(任意単位)、横軸は波長(nm)である。なお、図20〜25に示す発光スペクトルは、MCPD−2000(大塚電子製)を用いて測定された値を示し、後述する実施例5〜8、比較例3、4に示される構成の画像表示装置を構成した際に、白色点が色温度10,000Kの白色付近を表示するように調整されたものである。
バックライト光源として表2に示した組み合わせの製造例10の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例9により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例11の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例8により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例12の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例7により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例13の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例6により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例14の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例5により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例15の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例4により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例16の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例9により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例17の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例8により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例18の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例7により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例19の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例6により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例20の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例5により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
バックライト光源として表2に示した組み合わせで製造例21の半導体発光装置を用い、緑色カラーフィルタおよび赤色カラーフィルタには図4に示した透過率を示すものを、青色カラーフィルタには製造例4により作製された色素含有ペーストをしたものを、表3の組み合わせで用い、図1に示した構造を有する画像表示装置を作製した。
Claims (15)
- 励起光を発する半導体発光素子と、
前記励起光を吸収して緑色光を発するEu賦活β型サイアロン蛍光体と、
前記励起光を吸収して赤色光を発する赤色蛍光体と
を含む半導体発光装置を含み、青色光と緑色光と赤色光との混色により白色光を発することのできる画像表示装置であって、
前記青色光の発光スペクトルにおいて、発光強度の最大値をPI(max)とし、波長500nmにおける発光強度をPI(500)とし、波長520nmにおける発光強度をPI(520)とすると、PI(max)、PI(500)およびPI(520)が以下の条件式(1)、(2)を満たすことを特徴とする画像表示装置。
PI(500)/PI(max)≦0.60 (1)
PI(520)/PI(max)≦0.19 (2) - 前記Eu賦活β型サイアロン蛍光体の結晶中の酸素量が0.8質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記Eu賦活β型サイアロン蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が520nm〜550nmであることを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記Eu賦活β型サイアロン蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が520nm〜535nmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記Eu賦活β型サイアロン蛍光体の発光スペクトルの半値幅が55nm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記半導体発光素子の発光スペクトルのピーク波長が400〜470nmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記半導体発光素子の発光スペクトルのピーク波長が440〜460nmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記赤色蛍光体の発光スペクトルのピーク波長が620〜670nmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記赤色蛍光体の発光スペクトルの半値幅が110nm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記赤色蛍光体の発光スペクトルの半値幅が95nm以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記赤色蛍光体がEu賦活CaAlSiN3を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記赤色蛍光体がEu賦活M2Si5N8(M=Ba,Sr)を含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記半導体発光装置と、
白色光を映像信号に基づいて変調し、表示光として出射する液晶パネルと、
前記白色光のうち青色光を選択的に透過する青色カラーフィルタと
を含む画像表示装置であって、
前記青色カラーフィルタの透過スペクトルにおいて、前記青色カラーフィルタの透過率の最大値をTI(max)、500nmにおける透過率をTI(500)、520nmにおける透過率をTI(520)とすると、TI(max)、TI(500)およびTI(520)が以下の条件式(3)、(4)を満たすことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の画像表示装置。
TI(500)/TI(max)≦0.60 (3)
TI(520)/TI(max)≦0.19 (4) - 前記青色カラーフィルタは、青色顔料としてピグメントブルー(P.B.15:6)と、紫色顔料としてピグメントバイオレット(P.V.23)とを含むことを特徴とする請求項13に記載の画像表示装置。
- 前記青色カラーフィルタは、前記ピグメントブルー(P.B.15:6)と前記ピグメントバイオレット(P.V.23)とを以下の条件式(5)を満たす重量比率で混合されていることを特徴とする請求項13または14に記載の画像表示装置。
P.B.15:6の重量/P.V.23の重量≦0.55 (5)
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