JP5641384B2 - 表示装置用照明装置及び表示装置 - Google Patents
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Description
なお、特許文献1〜5に記載のLEDデバイスは、例えば、特許文献6、特許文献7などに記載されているような公知の方法により製造できるとされている。
この知見についてさらに研究を進めた結果、以下の構成に示す本発明を完成するに至った。すなわち、
前記白色発光デバイスは、光源と、前記光源により励起されて発光し、発光ピーク波長が446〜570nmであり、結晶系が単斜晶系に属する蛍光体と、を有し、
前記蛍光体として、一般式M(0)aM(1)bM(2)x−(vm+n)M(3)(vm+n)−yOnNz−nで示される組成の蛍光材料が用いられることを特徴とする表示装置用照明装置。
但し、M(0)元素はCa,Sr,Baから選ばれる1種以上の元素であり、M(1)元素は賦活剤であるEuであり、M(2)元素はSiであり、M(3)元素はAlであり、O元素は酸素であり、N元素は窒素であり、
x,y,zは、33≦x≦51,8≦y≦12,36≦z≦56であり、a,bは、3≦a+b≦7、0.001≦b≦1.2であり、m,nは、me=a+bとしたとき、0.8・me≦m≦1.2・me、0<n≦7であり、vは、v(0)をM(0)イオンの価数とし、v(1)をM(1)イオンの価数としたときに、v={a・v(0)+b・v(1)}/(a+b)である。
(3) 前記蛍光材料が、0.01≦b≦0.2であることを特徴とする(1)または(2)に記載の表示装置用照明装置。
(4) 前記蛍光材料のx,y,zが、x=42,y=10,z=46であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(5) 前記蛍光材料のnが、n≦meであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(7) 前記蛍光体の平均粒径が0.1μm以上50μm以下の粉体であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(8) 前記蛍光体の平均アスペクト比が20以下であることを特徴とする(7)に記載の表示装置用照明装置。
(10) 前記蛍光体がホウ素を10〜3000ppm含有することを特徴とする(9)〜(11)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(11) 前記蛍光体の少なくとも一部表面に透明膜が形成されており、前記透明膜の屈折率をnkとしたときに、前記透明膜の厚さが(10〜180)/nk(単位:ナノメートル)であることを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(13) 前記透明膜の屈折率nkが1.5以上2.0以下であることを特徴とする(12)に記載の表示装置用照明装置。
(14) 前記蛍光体として、前記蛍光材料に加えて、赤色発光蛍光材料が用いられることを特徴とする(1)〜(13)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(15) 前記赤色発光蛍光材料がCaAlSiN3:Euであることを特徴とする(14)に記載の表示装置用照明装置。
(17) 前記LEDチップの発光ピーク波長が420〜470nmであることを特徴とする(16)に記載の表示装置用照明装置。
(19) 前記白色発光デバイスが、砲弾型白色LEDデバイスまたは表面実装型白色LEDデバイスであることを特徴とする(1)〜(18)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(21) 前記表面実装型白色LEDデバイスが、前記LEDチップを取り囲むように配置された壁面部材を有しており、前記壁面部材に前記リフレクタ面が形成されていることを特徴とする(20)に記載の表示装置用照明装置。
(22) 前記表面実装型白色LEDデバイスが、前記LEDチップを配線基板上に直接実装したチップ・オン・ボード型デバイスであることを特徴とする(20)または(21)に記載の表示装置用照明装置。
(23) 前記壁面部材が、樹脂製部材および/またはセラミクス製部材を含むことを特徴とする(21)に記載の表示装置用照明装置。
(24) 前記配線基板が、樹脂製部材および/またはセラミクス製部材を含むことを特徴とする(22)に記載の表示装置用照明装置。
(26) 前記白色発光デバイスが、LEDチップと、前記LEDチップを取り囲んで形成された樹脂と、を有しており、前記樹脂中に前記蛍光体が、分散されていることを特徴とする(1)〜(25)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(27) 前記蛍光体が、前記LEDチップの近傍で高密度となるように前記樹脂中に分散されていることを特徴とする(26)に記載の表示装置用照明装置。
(28) 前記樹脂が、前記LEDチップを覆うように形成された第一の樹脂と、前記第一の樹脂を覆うように形成された第二の樹脂とからなり、前記蛍光体が、前記第一の樹脂中に分散されていることを特徴とする(26)または(27)に記載の表示装置用照明装置。
(30) 前記蛍光体が、層状に形成されていることを特徴とする(29)に記載の表示装置用照明装置。
(31) 前記蛍光体の厚みが、1μmから100μmであることを特徴とする(29)または(30)に記載の表示装置用照明装置。
(32) 前記樹脂が、少なくとも一部の領域にシリコーン樹脂を含むことを特徴とする(26)〜(31)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(33) 前記樹脂が、少なくとも一部の領域にメチルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする(32)に記載の表示装置用照明装置。
(34) 前記樹脂が、少なくとも一部の領域にフェニルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする(32)または(33)に記載の表示装置用照明装置。
(36) 前記LEDチップが複数配置されてなることを特徴とする(16)〜(18)、(35)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(37) 前記白色発光デバイス1パッケージ当り0.2W以上の電力を投入して使用されることを特徴とする(1)〜(36)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(38) 前記白色発光デバイス1パッケージ当りLEDチップ1個当りの平面面積密度にして1.5×104W/m2以上の電力を投入して使用されることを特徴とする(1)〜(37)のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
(39) 前記白色発光デバイス1パッケージ当り前記LEDチップ1個当りの平面面積密度にして5×104W/m2以上の電力を投入して使用されることを特徴とする(38)に記載の表示装置用照明装置。
(40) (1)〜(39)のいずれかに記載の表示装置用照明装置と、透過型液晶表示パネルと、を備えたことを特徴とする表示装置。
(第一の実施形態)
図1は、本発明の実施形態である表示装置の一例を説明する断面模式図である。
図1に示すように、本発明の実施形態である表示装置201は、透過型液晶表示パネル211と、カラーフィルター212と、本発明の実施形態である表示装置用照明装置221と、を有して概略構成されている。
透過型液晶表示パネル211は、液晶層、透明電極層及び配向膜などが積層されてなるとともに、平面視したときに、格子状に配列された複数の画素部を有し、各画素部を独立に制御して前記液晶層の液晶の配向を制御する構成とされている(図示略)。なお、透過型液晶表示パネル211としては公知のものを用いることができる。詳細の構成については説明を省略する。
カラーフィルター212は、赤、緑、青(RGB)の3原色のカラーフィルター部が複数格子状に並べられてなる光透過性フィルムであって、各カラーフィルター部は、透過型液晶表示パネル211の画素部に対応するように形成されている(図示略)。なお、カラーフィルター212も公知のものを用いることができる。詳細の構成については説明を省略する。
また、カラーフィルター212は、図1では透過型液晶表示パネル211と表示装置用照明装置221との間に配置しているが、これに限られるものではなく、たとえば、透過型液晶表示パネル211の正面方向fの面に配置してもよい。
図1に示すように、本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、基板214の正面方向fの面214a上に複数の白色発光デバイス200が配置されてなる。
白色発光デバイス200として、砲弾型白色LEDデバイス(砲弾型白色発光ダイオードランプ)1が用いられている。砲弾型白色LEDデバイス1は、リードワイヤ2、3を介して、基板214に接続されている。
砲弾型白色LEDデバイス1から正面方向fへ出射された光は、図1の矢印lに示すように、カラーフィルター212及び透過型液晶表示パネル211を通って、正面方向fへ出射される構成とされている。
図2に示すように、本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、平面視したときに略矩形状の基板214に、複数の白色発光デバイス200が格子状に配置されてなる。
白色発光デバイス200の数と配置は、表示装置用照明装置221からの光がカラーフィルター212及び透過型液晶表示パネル211を通って、正面方向fへ出射されたときに、透過型液晶表示パネル211の表示面211a内で均一の強さの光となるように配置されていればよく、図2に示す数と配置に限られるものではない。
図3に示すように、砲弾型白色LEDデバイス1は、第一のリードワイヤ2と、第二のリードワイヤ3とを備え、第一のリードワイヤ2の先端部2bには凹部2aを有し、その凹部2aに光源40である発光ダイオード素子(LEDチップ)4が蔵置されている。
LEDチップ4は上下電極型であり、下部電極4aが凹部2aの底面と導電性ペーストによって電気的に接続されており、上部電極4bが第二のリードワイヤ3とボンディングワイヤ(金細線)5によって電気的に接続されている。
なお、第一のリードワイヤ2の凹部2aは、断面形状が逆台形形状とされ、正面方向fに向けられた底面と側壁面とを有している。この凹部2aの底面と側壁面は、LEDチップ4の光を反射させて正面方向fに出射させるリフレクタ面(反射面)とされている。
光源40として発光ダイオード素子(LEDチップ)4が用いられている。光源40としてLEDチップ4を用いることにより、装置サイズを小さくすることができ、消費電力を抑えることができる。また、LEDチップ4は、安価に大量に取り扱うことができるので、表示装置用照明装置221および表示装置201の製造コストを抑制することができる。
LEDチップ4としては、その発光ピーク波長が330〜500nmである青色発光のチップがより好ましく、その発光ピーク波長が420〜470nmであるものが更に好ましい。これにより、効率よく蛍光体を励起させることができるとともに、白色発光デバイス200のために好適な青色発光とすることができる。
凹部2aに配置されたLEDチップ4を取り囲むように、透明な第一の樹脂6が凹部2aに充填されている。また、第一の樹脂6には、蛍光体7が分散されている。
凹部2aの第一の樹脂6を取り囲むとともに、第一のリードワイヤ2の先端部2b及び第二のリードワイヤ3の先端部3bを取り囲んで、透明な第二の樹脂8が形成されている。なお、第二の樹脂8の形状は、全体が略円柱形状であり、その先端部がレンズ形状の曲面となる砲弾型とされている。第一の樹脂6及び第二の樹脂8により、LEDチップ4は完全に封止されている。
第一の樹脂6と第二の樹脂8は、同じ樹脂を用いても良いし、異なる樹脂を用いても良いが、製造の容易さや接着性の良さなどから、同じ樹脂を用いる方が好ましい。
光源40であるLEDチップ4の発光材料として窒化ガリウム系化合物半導体を用いる場合には、前記窒化ガリウム系化合物半導体が2.4〜2.5程度の非常に高い屈折率を有するので、LEDチップ4を覆う第1の樹脂6としては、1.2よりも高い屈折率を有する樹脂とすることが好ましい。一方、第1の樹脂6を覆う第2の樹脂8は、第1の樹脂6よりも低い屈折率の樹脂とすることが好ましい。これにより、LEDチップ4からの光取り出し効率を高めることができる。
蛍光体7は、一般式M(0)aM(1)bM(2)x−(vm+n)M(3)(vm+n)−yOnNz−nで示される組成の蛍光材料を含む。ここで、O元素は酸素であり、N元素は窒素である。蛍光体7として前記蛍光材料を含むことにより、発光強度を高めることができる。なお、前記一般式の各組成について、以下詳細に説明する。
M(0)元素はLi、Na,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Sc,Y,La,Gd,Luから選ばれる1種以上の元素を用いることが好ましく、Ca,Sr,Baから選ばれる一種以上の元素を用いることがより好ましく、Srを用いることが更に好ましい。
M(0)元素としてCa,Sr,Baから選ばれる一種以上を用いることにより、十分に高い発光強度を得られる。また、M(0)元素としてSrを用いることにより、より高い発光輝度が得られる。
なお、Srの一部をCaで置換すると、発光色を長波長側にシフトさせることができ、Baで置換すると、短波長側にシフトさせることができる。
M(1)元素は、賦活剤であるMn,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Ybから選ばれる1種以上の元素を用いることが好ましく、Ce,Eu,Ybから選ばれる一種以上の元素を用いることがより好ましく、Euを用いることが更に好ましい。
M(1)元素として賦活剤であるMn,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Ybから選ばれる1種以上の元素を用いることにより、前記蛍光材料の発光ピーク波長を480〜540nmとして、発光色を青緑色〜緑色とすることができる。これにより、表示装置用照明装置(バックライト)に用いられる白色発光のための緑色発光の理想的な色度座標に近づけることができる。
M(1)元素としてEuを用いることにより、前記蛍光材料の発光ピーク波長を495〜525nmとして、発光色を青緑色〜緑色とすることができる。これにより、蛍光体7の緑色発光の色度座標の位置を、緑色発光としてより理想的な色度座標に近づけることができる。
bの値は、0.005≦b≦0.3とすることがより好ましく、0.01≦b≦0.2とすることが更に好ましい。この範囲であれば、十分に高い発光強度を得ることが出来る。また、これにより、蛍光体7の発光ピーク波長を520nm近傍に制限して、蛍光体7の緑色発光の色度座標の位置を、緑色発光として更に理想的な色度座標に近づけることができる。
また、M(1)元素がYbの場合も、緑色発光を示す。
M(2)元素はSi,Ge,Sn,Ti,Hf,Zrから選ばれる1種以上の元素であることが好ましく、Siであることがより好ましい。これにより、蛍光体7から十分に高い発光強度を得ることができる。
M(3)元素はBe,B,Al,Ga,In,Tl,Znから選ばれる1種以上の元素であることが好ましく、Alであることがより好ましい。これにより、蛍光体7から十分に高い発光強度を得ることができる。
x,y,zは、33≦x≦51,8≦y≦12,36≦z≦56であることが好ましく、x=42,y=10,z=46であることがより好ましい。これにより、蛍光体7から十分に高い発光強度を得ることができる。
a+bの好ましい範囲は、3≦a+b≦7である。
a+bの値が3より小さくなると、β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素或いは窒化アルミニウム、酸窒化物ガラス、SrSiAl2N2O3,Sr2Al2Si10N14O4,SrSi(10−n)Al(18+n)OnN(32−n)(n〜1),SrSi6N8から選ばれる一種以上等の他の結晶相あるいはアモルファス相の含有量が増大し、発光強度が低下するため好ましくない。
また、a+bの値が7より大きくなると、β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素或いは窒化アルミニウム、酸窒化物ガラス、SrSiAl2N2O3,Sr2Al2Si10N14O4,SrSi(10−n)Al(18+n)OnN(32−n)(n〜1),SrSi6N8から選ばれる一種以上等の他の結晶相あるいはアモルファス相の含有量が増大し、発光強度が低下するとともに、温度特性も低下するため好ましくない。
mの値は me=a+bとしたとき、0.8・me≦m≦1.2・meであることが好ましい。これにより、蛍光体7から十分に高い発光強度を得ることができる。
nの値が{a・v(0)+b・v(1)}/(a+b)より小さくなると、温度特性が向上すると共に、アスペクト比が小さくなり、樹脂への分散性が向上するからである。また、nの値を{a・v(0)+b・v(1)}/(a+b)より小さくすると、発光波長を長波長側にシフトさせることができる。
また、n≦meであることが好ましい。これにより、蛍光体7から十分に高い発光強度を得ることができる。
蛍光体7の前記蛍光材料のa,b,x,y,z,m,nの値が上記記載範囲からはずれると、発光強度が低下するため好ましくない。
蛍光体7は、その平均粒径を0.1μm以上50μm以下の範囲とすることが好ましい。
前記平均粒径が0.1μmより小さい場合には、前記蛍光体の表面欠陥の影響が顕著となり、発光強度が低下する。逆に、前記平均粒径が50μmより大きい場合には、励起光の吸収が不十分となり、発光強度が低下する。尚、蛍光体7の粒度は、レーザー回折・散乱法を用いて測定することができる。
蛍光体7の粉末を構成する一次粒子の平均アスペクト比は、20以下とすることが好ましい。これにより、樹脂中への蛍光体7の分散性を向上させることができる他、蛍光体7に励起光を効率的に吸収させて、蛍光体7から十分に高い発光強度を得ることができる。
前記平均アスペクト比が20より大きい場合には、蛍光体7を樹脂へ混練させることが困難となり、樹脂と蛍光体7との間に空隙を生じさせる。このような空隙は、光を散乱させて、白色発光デバイス200の発光特性を悪化させる。また、前記一次粒子が交絡したり、励起光と平行に配列して、前記一次粒子の励起光の吸収が不十分となったりして、十分に高い発光強度が得られない。なお、前記一次粒子の形状が、板状である場合は、その断面形状よりアスペクト比を求める。
蛍光体7は、微量添加元素として、フッ素を5〜300ppmおよび/またはホウ素を10〜3000ppm含有することが好ましい。
フッ素を5〜300ppmあるいはホウ素を10〜3000ppm含有する場合に、蛍光体7からは一層良好な発光特性が得られる。この現象は、フッ素については5ppm以上、ホウ素については10ppm以上で顕著となるが、前者では300ppm、後者では3000ppmを超えた場合ではそれ以上の効果は得られなくなる。
蛍光体7の少なくとも一部表面に透明膜が形成されることが好ましい。前記透明膜を形成することにより、蛍光体7と第一の樹脂6との界面における光の損失を低減することができる。
前記透明膜として好適な材質としては、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、フッ化マグネシウム等の無機物質、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルスチレン等の樹脂を例示することができる。
前記透明膜の厚さが前記範囲より厚い場合には、前記透明膜自身が光を吸収して、白色発光デバイス200の発光強度を低下させる。また、前記透明膜の厚さが前記範囲より薄い場合には、均一な透明膜の形成が困難となり、蛍光体7と第一の樹脂6との界面における光の損失の低減効果を不十分とする。
逆に、前記透明膜の屈折率nkが低い場合に光の損失を低減するためには、前記透明膜の厚さを厚くすることを要する。たとえば、前記透明膜の屈折率nkが1.5の場合には、前記透明膜の好適な厚さは6.6〜120nmとなる。
なお、この場合、蛍光体7を分散させた第一の樹脂6の外側に、第一の樹脂6よりも屈折率が低い第2の樹脂8を配置すると、白色発光デバイス200の発光強度を更に向上させることができる。
蛍光体7に含有される酸素量は、前記一般式に基づいて計算される値より0.4質量%以下の範囲で多く含まれる場合には、蛍光体7からの発光特性がより一層向上する。
この0.4質量%以下の範囲で多く含まれる酸素は、蛍光体7の粉末粒子の少なくとも一部表面に形成された透明膜を構成するものである。この透明膜により、蛍光体7の耐酸化性が向上するとともに、第一の樹脂6との屈折率の差を低減することができる。これにより、蛍光体7と第一の樹脂6との界面における光の損失を低減する。更に、蛍光体7に含まれる前記蛍光材料の粒子表面の不対電子や欠陥も低減して、蛍光体7からの発光強度を向上させることができる。
蛍光体7の粉末粒子の表面をカップリング処理してもよい。これにより、蛍光体7を樹脂6に分散させるときに、その分散性を向上させることができるとともに、樹脂6と蛍光体7との密着性を向上させることができる。
カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等を用いることができる。カップリング処理は、必要に応じて透明膜形成後に行ってもよい。
蛍光体7を電子線で励起する用途に使用する場合は、導電性を持つ無機物質を混合することにより、蛍光体7に導電性を付与することができる。
前記導電性を持つ無機物質としては、Zn、Al、Ga、In、Snから選ばれる1種または2種以上の元素を含む酸化物、酸窒化物、または窒化物、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
蛍光体7には必要に応じ、前記蛍光材料の発光色とは異なる色を発色する無機蛍光体や蛍光染料を混合することができる。これにより、表示装置用照明装置の発光輝度より向上させることができるとともに、発光色を変化させることができる。
青色発光のLEDチップ4を用い、蛍光体7に前記蛍光材料とともに赤色発光のCaAlSiN3:Euからなる蛍光体を分散させた表示装置用照明装置では、LEDチップ4の青色発光と、前記青色発光を励起光源とした蛍光体7の緑色発光と、前記青色発光を励起光源とした赤色発光の蛍光体の赤色発光と、を混色させて白色発光とすることができる。なお、上記構成により、一般的に発光強度が低い波長領域の発光強度を向上させることができる。これに加えて、蛍光体7は、高温にさらしても劣化しないことから耐熱性に優れており、酸化雰囲気および水分環境下での長期間の安定性にも優れている。
表示装置用照明装置221の白色発光デバイス200に含まれる蛍光体7の耐温度発光特性が良好であるため、白色発光デバイス200を大量の熱を発生する使用方法でも問題なく使用することができ、高輝度で使用することができる。たとえば、1パッケージ当り0.2W以上の電力を投入して使用してもよい。また、同様の理由により、LEDチップ4は、1パッケージ1個当りの平面面積密度にして1.5×104W/m2以上の電力を投入して使用してもよく、5×104W/m2以上の電力を投入して使用してもよい。
なお、前記高輝度で大電力を投入して使用する場合とは、たとえば、一辺350μm角の面積よりも大きいLEDチップ4を用いる場合、複数のLEDチップ4が含まれる場合、LEDチップ4がフリップチップである場合などである。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、前記蛍光材料のM(0)元素が、Ca,Sr,Baから選ばれる1種以上の元素である構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、前記蛍光材料のM(2)元素がSiであり、M(3)元素がAlである構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、前記蛍光材料のnが、n≦meである構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、蛍光体7の平均粒径が0.1μm以上50μm以下である構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、蛍光体7の平均アスペクト比が20以下である構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、蛍光体7が、ホウ素を10〜3000ppm含有する構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、蛍光体7の少なくとも一部表面に透明膜が形成されており、前記透明膜の屈折率をnkとしたときに、前記透明膜の厚さが(10〜180)/nk(単位:ナノメートル)である構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、前記透明膜の屈折率nkが1.5以上2.0以下である構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、蛍光体7として、前記蛍光材料に加えて、赤色発光蛍光材料が用いられる構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、光源40が、発光ピーク波長が330〜500nmの青色発光LEDチップ4である構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、LEDチップ4からの青色発光と、前記青色発光によって励起された前記蛍光材料からの緑色発光と、前記青色発光によって励起された前記赤色発光蛍光材料からの赤色発光と、が混色されて、白色発光デバイス200から白色発光が得られる構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、砲弾型白色LEDデバイス1が、LEDチップ4の発光を正面方向fに反射させるリフレクタ面を有している構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、白色発光デバイス200が、LEDチップ4と、LEDチップ4を取り囲んで形成された樹脂と、を有しており、前記樹脂中に蛍光体7が分散されている構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、樹脂が、LEDチップ4を覆うように形成された第一の樹脂6と、第一の樹脂6を覆うように形成された第二の樹脂8とからなり、蛍光体7が、第一の樹脂6中に分散されている構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、前記樹脂が、少なくとも一部の領域にメチルシリコーン樹脂を含む構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、前記樹脂が、少なくとも一部の領域にフェニルシリコーン樹脂を含む構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、LEDチップ4が複数配置されてなる構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、1パッケージ当り0.2W以上の電力を投入して使用される構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置221は、LEDチップ4が、白色発光デバイス1が1パッケージ当り、LEDチップ4の1個当りの平面面積密度にして5×104W/m2以上の電力を投入して使用される構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。
本発明の実施形態である表示装置201は、表示装置用照明装置221と、液晶表示パネル211と、を備えた構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置を得ることができる。
図4は、本発明の実施形態である表示装置の別の一例を説明する断面模式図であり、図5は前記表示装置を構成する表示装置用照明装置の平面模式図である。
図4及び図5に示すように、本発明の実施形態である表示装置202は、白色発光デバイス200として、砲弾型白色LEDデバイス1の代わりに、表面実装型白色LEDデバイス(基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ)11が用いられた表示装置用照明装置222を用いている他は、第一の実施形態で示した表示装置201と同様の構成とされている。なお、第一の実施形態で示した部材と同じ部材については同じ符号を付して示している。
図4に示すように、表面実装型白色LEDデバイス11は、第一のリードワイヤ12と、第二のリードワイヤ13とにより、基板214へ実装されている。
図6に示すように、表面実装型白色LEDデバイス11は、ナイロン樹脂で成型した可視光反射率の高い白色のアルミナセラミックスを用いた基板19に、第一のリードワイヤ12と、第二のリードワイヤ13とが固定されており、それらの端12a、端13aは基板19のほぼ中央部に位置し、反対側の端12b、端13bはそれぞれ外部に出ていて、基板214への実装時にはんだ付けされる電極となっている。
第一のリードワイヤ12の端12aは、基板中央部となるように固定されており、その上に発光ダイオード素子(LEDチップ)4が蔵置されている。LEDチップ4の下部電極4aと第一のリードワイヤ12とは導電性樹脂ペーストによって電気的に接続されており、上部電極4bと第二のリードワイヤ13とが、銀メッキを施された銅製のボンディングワイヤ15によって電気的に接続されている。
穴20aの中央に面した部分は、光を正面方向fに取り出すためのリフレクタ面(反射面)20bとされており、そのリフレクタ面20bの曲面形は光の反射方向を考慮して決定される。また、壁面部材20は、例えば白色のシリコーン樹脂などで形成されていればよい。これにより、少なくとも反射面を構成するリフレクタ面20bは、白色または金属光沢を持った可視光線反射率の高い面となる。
ドーム状に形成された第一の樹脂16を取り囲むように、透明な樹脂からなる第二の樹脂18が、穴20aを充填している。第一の樹脂16及び第二の樹脂18により、LEDチップ4は封止されている。
本発明の実施形態である表示装置用照明装置222は、白色発光デバイス200として表面実装型白色LEDデバイス11を用いる構成なので、表面実装に優れ、容易に高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置及び表示装置を得ることができる。また、表面実装型白色LEDデバイス11は規格が確立されており広く使用されているので、産業的な使用が容易である。
図7は、本発明の実施形態である表示装置用照明装置222に用いる白色発光デバイス200の別の一例を示す図であって、表面実装型白色LEDデバイス(基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ)115の断面図である。上下電極型の発光ダイオード素子(LEDチップ)4の代わりに、同一面電極型の発光ダイオード素子(LEDチップ)24が用いられている他は、第二の実施形態で示した表示装置202に用いた白色発光デバイス200である表面実装型白色LEDデバイス11と同様の構成とされている。
表面実装型白色LEDデバイス116は、第二の樹脂18を用いず、第一の樹脂16の中に蛍光体17を分散させるだけなので、安易に製造することができる。これにより、それを白色発光デバイス200として用いる表示装置用照明装置222及び表示装置202も容易に製造することができる。
前記方法により、蛍光体23からなる層の厚みを1μmから100μmに制御することができ、蛍光体23からなる層を透過させてLEDチップ24からの光を取り出すことができるので、混色して白色光を作り出すのに好適である。
また、表面実装型白色LEDデバイス117は、蛍光体23が、層状に形成されている構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置222及び表示装置202を得ることができる。
さらに、表面実装型白色LEDデバイス117は、蛍光体23の厚みが、1μmから100μmである構成なので、高輝度・長寿命で、色再現性の優れた表示装置用照明装置222及び表示装置202を得ることができる。
<実施例1〜10>
まず、本発明の表示装置用照明装置および表示装置で用いる白色発光デバイスで用いる実施例1〜10の蛍光体の製造方法について説明する。
原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93質量%、α型含有率92%の窒化ケイ素粉末(Si3N4)、窒化アルミニウム粉末(AlN)、窒化ストロンチウム粉末(Sr3N2)、酸化ストロンチウム粉末(SrO)、酸化ユーロピウム粉末(Eu2O3)を用いた。
一般式M(0)aM(1)bM(2)x−(vm+n)M(3)(vm+n)−yOnNz−nにおいて、表1に示すa,b,m,x,y,z,nの値となるように、表2に示す配合(質量比、以下、他の実施例においても同様)で上記原料粉末を秤量し、メノウ乳棒と乳鉢で30分間混合を行なった。尚、M(1)はEuとした。
焼成は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から1000℃まで毎時500℃の速度で加熱し、1000℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して、圧力を0.9MPaとし、毎時600℃で1900℃まで昇温し、1900℃で2時間保持して行った。
焼成後、この得られた焼成体(焼成塊)を粗粉砕の後、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢を用いて手で粉砕し、30μmの目のふるいを用いて、平均粒径11μmの蛍光体粉末(実施例1〜10)とした。
図10は、実施例1の蛍光体の発光スペクトルおよび励起スペクトルの測定結果である。
図10に示すように、実施例1の蛍光体の励起スペクトルのピーク波長は370nmであり、450nmの青色光励起による発光スペクトルのピーク波長は504nmであった。また、ピーク波長の発光強度は100カウントであった。
図11に示すように、実施例7の蛍光体の励起スペクトルのピーク波長は370nmであり、450nmの青色光励起による発光スペクトルのピーク波長は504nmであった。また、ピーク波長の発光強度は103カウントであった。
これらの蛍光体粉末(実施例1〜10)を湿度80%温度80℃の条件で100時間暴露させたが、輝度の低下はほとんど見られなかった。
試料の体色、粒子形状並びに紫外線照射時の発光色から、β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素或いは窒化アルミニウム、酸窒化物ガラス、SrSiAl2N2O3,Sr2Al2Si10N14O4,SrSi(10−n)Al(18+n)OnN(32−n)(n〜1),SrSi6N8から選ばれる一種以上からなる非発光相もしくは504nm付近の青緑とは異なる発光を示す結晶相の割合は、体積比で20%以下であることを確認した。
本発明の蛍光体の実施例11〜28について説明する。
原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93質量%、α型含有量92%の窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ストロンチウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、酸化ユーロピウム粉末を用いた。
一般式M(0)aM(1)bM(2)x−(vm+n)M(3)(vm+n)−yOnNz−nにおいて、表5に示すa,b,m,x,y,z,nの値となるように、表6に示す配合で上記原料粉末を秤量し、メノウ乳棒と乳鉢で30分間混合を行なった。尚、M(1)はEuとした。
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操作を行った。
焼成は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から1000℃まで毎時500℃の速度で加熱し、1000℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して圧力を0.9MPaとし、毎時600℃で1900℃まで昇温し、1900℃で2時間保持して行った。
焼成後、この得られた焼成体を粗粉砕の後、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢を用いて手で粉砕し、30μmの目のふるいを用いて、平均粒径12μmの蛍光体粉末(実施例11〜28)とした。
図14は、実施例24の蛍光体の発光スペクトルおよび励起スペクトルの測定結果である。図14に示すように、実施例24の蛍光体の励起スペクトルのピーク波長は370nmであり、450nmの青色光励起による発光スペクトルのピーク波長は505nmであった。また、ピーク波長の発光強度は99カウントであった。
これらの蛍光体粉末(実施例11〜28)を湿度80%温度80℃の条件で100時間暴露させたところ、輝度の低下はほとんど見られなかった。
試料の体色、粒子形状並びに紫外線照射時の発光色から、β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素或いは窒化アルミニウム、酸窒化物ガラス、SrSiAl2N2O3,Sr2Al2Si10N14O4,SrSi(10−n)Al(18+n)OnN(32−n)(n〜1),SrSi6N8から選ばれる一種以上からなる非発光相もしくは504nm付近の青緑とは異なる発光を示す結晶相の割合は、体積比で20%以下であることを確認した。
本発明の蛍光体の実施例29〜44について説明する。
原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93質量%、α型含有率92%の窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ストロンチウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、酸化ユーロピウム粉末を用いた。
一般式M(0)aM(1)bM(2)x−(vm+n)M(3)(vm+n)−yOnNz−nにおいて、表7に示すa,b,m,x,y,z,nの値となるように、表8に示す配合で上記原料粉末を秤量し、メノウ乳棒と乳鉢で30分間混合を行なった。尚、M(1)はEuとした。
焼成は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から1000℃まで毎時500℃の速度で加熱し、1000℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して圧力を0.9MPaとし、毎時600℃で1900℃まで昇温し、1900℃で2時間保持して行った。
焼成後、この得られた焼成体を粗粉砕の後、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢を用いて手で粉砕し、30μmの目のふるいを用いて、平均粒径12μmの蛍光体粉末(実施例29〜44)とした。
各蛍光体の励起スペクトルのピーク波長は370nmであり、450nmの青色光励起により、青緑色から緑色の発光を示した。蛍光体粉末(実施例29〜44)の発光ピークの発光強度及び発光波長を表8に示す。なお、発光強度のカウント値は任意単位である。
この蛍光体粉末(実施例29〜44)を湿度80%温度80℃の条件で100時間暴露させたところ、輝度の低下はほとんど見られなかった。
試料の体色、粒子形状並びに紫外線照射時の発光色から、β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素或いは窒化アルミニウム、酸窒化物ガラス、SrSiAl2N2O3,Sr2Al2Si10N14O4,SrSi(10−n)Al(18+n)OnN(32−n)(n〜1),SrSi6N8から選ばれる一種以上からなる非発光相もしくは504nm付近の青緑とは異なる発光を示す結晶相の割合は、体積比で20%以下であることを確認した。
本発明の蛍光体の実施例45〜56について説明する。
原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93質量%、α型含有量92%の窒化珪素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ストロンチウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、酸化カルシウム粉末、酸化ユーロピウム粉末を用いた。
一般式M(0)aM(1)bM(2)x−(vm+n)M(3)(vm+n)−yOnNz−nにおいて、表9に示すa,b,m,x,y,z,nの値となるように、表10に示す配合で上記原料粉末を秤量し、メノウ乳棒と乳鉢で30分間混合を行なった。尚、M(1)はEuとした。
焼成は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から1000℃まで毎時500℃の速度で加熱し、1000℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して圧力を0.9MPaとし、毎時600℃で1900℃まで昇温し、1900℃で2時間保持して行った。
焼成後、この得られた焼成体を粗粉砕の後、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢を用いて手で粉砕し、30μmの目のふるいを用いて、平均粒径12μmの蛍光体粉末(実施例45〜56)とした。
各蛍光体の励起スペクトルのピーク波長は370nmであり、450nmの青色光励起により、青緑色から黄色の発光を示した。蛍光体粉末(実施例45〜56)の発光ピークの発光強度及び発光波長を表10に示す。なお、発光強度のカウント値は任意単位である。
この蛍光体粉末(実施例45〜56)を湿度80%温度80℃の条件で100時間暴露させたところ、輝度の低下はほとんど見られなかった。
試料の体色、粒子形状並びに紫外線照射時の発光色から、β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素或いは窒化アルミニウム、酸窒化物ガラス、SrSiAl2N2O3,Sr2Al2Si10N14O4、SrSi(10−n)Al(18+n)OnN(32−n)(n〜1)、SrSi6N8から選ばれる一種以上からなる非発光相もしくは504nm付近の青緑とは異なる発光を示す結晶相の割合は、体積比で20%以下であることを確認した。
本発明の蛍光体の実施例57〜68について説明する。
原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93質量%、α型含有量92%の窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、窒化ストロンチウム粉末、酸化ストロンチウム粉末、酸化バリウム粉末、酸化ユーロピウム粉末を用いた。
一般式M(0)aM(1)bM(2)x−(vm+n)M(3)(vm+n)−yOnNz−nにおいて、表11に示すa,b,m,x,y,z,nの値となるように、表10に示す配合で上記原料粉末を秤量し、メノウ乳棒と乳鉢で30分間混合を行なった。尚、M(1)はEuとした。
焼成は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から1000℃まで毎時500℃の速度で加熱し、1000℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して圧力を0.9MPaとし、毎時600℃で1900℃まで昇温し、1900℃で2時間保持して行った。
焼成後、この得られた焼成体を粗粉砕の後、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢を用いて手で粉砕し、30μmの目のふるいを用いて、平均粒径11μmの蛍光体粉末(実施例57〜68)とした。
各蛍光体の励起スペクトルのピーク波長は370nmであり、400nmの青紫色光励起により、青色から青緑色の発光を示した。蛍光体粉末(実施例57〜68)の発光ピークの発光強度及び発光波長を表12に示す。なお、発光強度のカウント値は任意単位である。
この蛍光体粉末(実施例57〜68)を湿度80%温度80℃の条件で100時間暴露させたところ、輝度の低下はほとんど見られなかった。
試料の体色、粒子形状並びに紫外線照射時の発光色から、β―サイアロン、未反応の窒化ケイ素或いは窒化アルミニウム、酸窒化物ガラス、SrSiAl2N2O3,Sr2Al2Si10N14O4、SrSi(10−n)Al(18+n)OnN(32−n)(n〜1)、SrSi6N8から選ばれる一種以上からなる非発光相もしくは504nm付近の青緑とは異なる発光を示す結晶相の割合は、体積比で20%以下であることを確認した。
<実施例69>
前記蛍光体を用いて、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を作製した。
まず、第一のリードワイヤにある素子蔵置用の凹部に青色発光ダイオード素子を、導電性ペーストを用いてボンディングし、第一のリードワイヤと青色発光ダイオード素子の下部電極とを電気的に接続するとともに、青色発光ダイオード素子を固定した。次に、青色発光ダイオード素子の上部電極と第二のリードワイヤとを、ボンディングワイヤによってワイヤボンディングし、電気的に接続した。
最後に、キャスティング法により凹部を含む第一のリードワイヤの先端部、青色発光ダイオード素子、蛍光体を分散した第一の樹脂の全体を第二の樹脂で封止した。
第一の樹脂は、屈折率1.6のエポキシ樹脂を、第二の樹脂は屈折率1.36のエポキシ樹脂を使用した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて白色光を発した。
使用する蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を作製した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色、緑色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて白色光を発した。
使用する蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色、緑色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて白色光を発した。
使用する蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色、緑色光、黄色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて自然光に近い白色光を発した。
使用する発光素子(LED)及び蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を作製した。
発光素子(LED)として発光ピーク波長が380nmの紫外LED素子を用い、実施例1の蛍光体と、実施例44の蛍光体と、BaMgAl10O17:Eu蛍光体と、赤色蛍光体としてCaAlSiN3:Euとをシリコーン樹脂からなる樹脂層に分散させて紫外LED素子にかぶせた構造とした。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が380nmの紫外光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体、実施例44の蛍光体、BaMgAl10O17:Eu蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色、緑色光、黄色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて白色光を発した。
第一の樹脂としては屈折率1.51のシリコーン樹脂を、第二の樹脂としては屈折率1.41のシリコーン樹脂を使用し、使用する蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて白色光を発した。
第一の樹脂としては屈折率1.51のシリコーン樹脂を、第二の樹脂としては屈折率1.41のシリコーン樹脂を使用し、使用する蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色光、緑色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて白色光を発した。
第一の樹脂としては屈折率1.51のシリコーン樹脂を、第二の樹脂としては屈折率1.41のシリコーン樹脂を使用し、使用する蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色光、緑色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて白色光を発した。
第一の樹脂としては屈折率1.51のシリコーン樹脂を、第二の樹脂としては屈折率1.41のシリコーン樹脂を使用し、使用する蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色光、緑色光、黄色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて自然光に近い白色光を発した。
第一の樹脂としては屈折率1.51のシリコーン樹脂を、第二の樹脂としては屈折率1.41のシリコーン樹脂を使用し、使用する蛍光体を変えた他は実施例69と同様にして、図3に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。導電性端子に電流を流すと、LED素子は発光ピーク波長が450nmの青色光を発し、これに励起された実施例1の蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体及び赤色蛍光体がそれぞれ青緑色光、緑色光、黄色光及び赤色光を発し、これらの光が混合されて自然光に近い白色光を発した。
図6に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
まず、第一のリードワイヤ及び第二のリードワイヤを接続したアルミナセラミックス基板のほぼ中央部に青色発光ダイオードを配置し、その青色発光ダイオードの下部電極を第一のリードワイヤと接続し、その上部電極を第二のリードワイヤとボンディングワイヤで接続した。また、アルミナセラミックス基板の発光素子側の面に穴を有する壁面部材を配置し、前記穴に発光素子を収めるように前記壁面部材を固定した。次に、前記青色発光ダイオードを覆うように第一の樹脂(封止樹脂)を形成した後、第一の樹脂を覆い、前記穴を埋めるように蛍光体を含まない第二の樹脂(別の封止樹脂)を形成した。
なお、製造手順は、アルミナセラミックス基板に第一のリードワイヤ、第二のリードワイヤ及び壁面部材を固定する製造手順を除いては、実施例69に記載の製造手順と略同一である。
蛍光体としては、実施例1の蛍光体、緑色蛍光体として実施例44の蛍光体、赤色蛍光体としてCaAlSiN3:Eu蛍光体とを用いた。前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。これにより、導電性端子に電流を流すと、白色を発することが確認された。
図8に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
まず、銀メッキを施された銅製のリードフレームを含み、ナイロン樹脂で成型した基板とリフレクタからなる表面実装用のLEDパッケージ用のケースのリードフレーム上に、樹脂ペーストで450nmに発光ピークを持つ同一面電極型の青色発光ダイオード(青色LEDチップ)をダイボンドした。なお、青色発光ダイオードとして、350μm角の大きさのものを用い、合計で3個実装した。
次に、蛍光体を含有させたメチルシリコーン樹脂を、発光ダイオード素子を覆うように、かつ、壁面部材の穴を埋めるように適量滴下して硬化させた後、一体化された部材から、発光装置パッケージをトリムし、個片とした発光装置パッケージを色調、発光強度で選別して、基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプとした。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。表示装置の演色性は、Raで90程度であった。投入された電力はパッケージ当り0.18Wであり、電力の密度は、パッケージ1個あたりの平面面積密度にして2×104W/m2であった。
発光ダイオード素子として紫外LEDチップを用い、セラミックで成型した基板にCuによるパターンをプリント配線で形成し、セラミック製のリフレクタを接着した表面実装用のLEDパッケージ用のケースを用い、蛍光体を変えた他は実施例80と同様にして、図8に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。表示装置の演色性は、Raで98程度であった。投入された電力はパッケージ当り0.18Wであり、電力の密度は、パッケージ1個あたりの平面面積密度にして2×104W/m2であった。
発光ダイオード素子として440nmに発光ピークを持つ青色発光ダイオード(青色LEDチップ)を用い、1mm角の大きさの大型チップを1個実装した他は実施例80と同様にして、図8に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。表示装置の演色性は、Raで87程度であった。投入された電力はパッケージ当り1Wであり、電力の密度は、パッケージ1個あたりの平面面積密度にして1×103W/m2であった。
発光ダイオード素子として470nmに発光ピークを持つ青色発光ダイオード(青色LEDチップ)を用い、発光ダイオード素子をドーム状に覆うように蛍光体を分散させた第一の樹脂を形成するとともに、蛍光体を分散させない第二の樹脂を形成した他は実施例80と同様にして、図7に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
なお、第二の樹脂としては、蛍光体を含まないフェニルシリコーン樹脂を用いた。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。表示装置の演色性は、Raで93程度であった。投入された電力はパッケージ当り0.18Wであり、電力の密度は、パッケージ1個あたりの平面面積密度にして2×104W/m2であった。
第一の樹脂を形成せず、青色発光ダイオード(青色LEDチップ)のp側の透明電極の上に、スパッタ法によって本発明の蛍光体の層を10μm成膜し、蛍光体を分散させない第二の樹脂を形成した他は実施例80と同様にして、図9に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。表示装置の演色性は、Raで85程度であった。投入された電力はパッケージ当り0.18Wであり、電力の密度は、パッケージ1個あたりの平面面積密度にして2×104W/m2であった。
プリント配線したガラス入りエポキシ基板上に直接青色発光ダイオード(青色LEDチップ)を実装し、これを樹脂封止したチップ・オン・ボード(COB:Chip On
Board)形式と呼ぶ白色発光ダイオード(発光装置)を製作した。
青色発光ダイオード(青色LEDチップ)はアルミニウム製の基板に実装し、これにプリント配線したガラス入りエポキシ基板を重ねて接着した。
青色発光ダイオード(青色LEDチップ)が実装された部分には基板に穴が開いており、青色発光ダイオード(青色LEDチップ)が表面に現れる。青色発光ダイオード(青色LEDチップ)と配線との間は、金製のワイヤで接続した。この上から、蛍光体を含有させたメチルシリコーン樹脂を適量滴下して硬化させた。
発光ダイオード素子として390nmに発光ピークを持つ紫外発光ダイオード(紫外LEDチップ)を用い、セラミックで成型した基板にCuによるパターンをプリント配線で形成し、セラミック製のリフレクタを接着した表面実装用のLEDパッケージ用のケースを用い、蛍光体を変えた他は実施例80と同様にして、図8に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
発光ダイオード素子として390nmに発光ピークを持つ紫外発光ダイオード(紫外LEDチップ)を用い、セラミックで成型した基板にCuによるパターンをプリント配線で形成し、セラミック製のリフレクタを接着した表面実装用のLEDパッケージ用のケースを用い、蛍光体を変えた他は実施例80と同様にして、図8に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
発光ダイオード素子として390nmに発光ピークを持つ紫外発光ダイオード(紫外LEDチップ)を用い、セラミックで成型した基板にCuによるパターンをプリント配線で形成し、セラミック製のリフレクタを接着した表面実装用のLEDパッケージ用のケースを用い、蛍光体を変えた他は実施例80と同様にして、図8に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
蛍光体を変えた他は実施例128と同様にして、図8に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
前記白色発光デバイスを基板上に格子状に配列した表示装置用照明装置を作製した。また、これをバックライトとして用いた表示装置を作製した。表示装置の演色性は、Raで96程度であった。投入された電力はパッケージ当り0.18Wであり、電力の密度は、パッケージ1個あたりの平面面積密度にして2×104W/m2であった。
蛍光体を変えた他は実施例80と同様にして、図8に示す基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ(白色発光デバイス)を製作した。
Claims (40)
- 基板と、前記基板上に配置された複数の白色発光デバイスと、からなり、液晶表示パネルのバックライトとして用いられる表示装置用照明装置であって、
前記白色発光デバイスは、光源と、前記光源により励起されて発光する蛍光体と、を有し、
前記蛍光体として、一般式M(0)aM(1)bM(2)x−(vm+n)M(3)(vm+n)−yOnNz−nで示される組成の蛍光材料が用いられ、
前記蛍光材料は、前記光源により励起されて、446〜570nmの範囲に発光ピークを有し、単斜晶系に属する結晶系を有することを特徴とする表示装置用照明装置。
但し、M(0)元素はCa,Sr,Baから選ばれる1種以上の元素であり、M(1)元素は賦活剤であるEuであり、M(2)元素はSiであり、M(3)元素はAlであり、O元素は酸素であり、N元素は窒素であり、
x,y,zは、33≦x≦51,8≦y≦12,36≦z≦56であり、a,bは、3≦a+b≦7、0.001≦b≦1.2であり、m,nは、me=a+bとしたとき、0.8・me≦m≦1.2・me、0<n≦7であり、vは、v(0)をM(0)イオンの価数とし、v(1)をM(1)イオンの価数としたときに、v={a・v(0)+b・v(1)}/(a+b)である。 - 前記蛍光材料が、0.005≦b≦0.3であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光材料が、0.01≦b≦0.2であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光材料のx,y,zが、x=42,y=10,z=46であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光材料のnが、n≦meであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体として、前記蛍光材料の含有率が80体積%以上であり、残部がβ―サイアロン、未反応の窒化ケイ素或いは窒化アルミニウム、酸窒化物ガラス、SrSiAl2N2O3、Sr2Al2Si10N14O4、SrSi(10−n)Al(18+n)OnN(32−n)(n〜1)、SrSi6N8から選ばれる一種以上である蛍光体が用いられることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体の平均粒径が0.1μm以上50μm以下の粉体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体の平均アスペクト比が20以下であることを特徴とする請求項7に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体がフッ素を5〜300ppm含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体がホウ素を10〜3000ppm含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体の少なくとも一部表面に透明膜が形成されており、前記透明膜の屈折率をnkとしたときに、前記透明膜の厚さが(10〜180)/nk(単位:ナノメートル)であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記透明膜の屈折率nkが1.2以上2.5以下であることを特徴とする請求項11に記載の表示装置用照明装置。
- 前記透明膜の屈折率nkが1.5以上2.0以下であることを特徴とする請求項12に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体として、前記蛍光材料に加えて、赤色発光蛍光材料が用いられることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記赤色発光蛍光材料がCaAlSiN3:Euであることを特徴とする請求項14に記載の表示装置用照明装置。
- 前記光源が、発光ピーク波長が330〜500nmの青色発光LEDチップであることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記LEDチップの発光ピーク波長が420〜470nmであることを特徴とする請求項16に記載の表示装置用照明装置。
- 前記LEDチップからの青色発光と、前記青色発光によって励起された前記蛍光材料からの緑色発光と、前記青色発光によって励起された赤色発光蛍光材料からの赤色発光と、が混色されて、前記白色発光デバイスから白色発光が得られることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の表示装置用照明装置。
- 前記白色発光デバイスが、砲弾型白色LEDデバイスまたは表面実装型白色LEDデバイスであることを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記砲弾型白色LEDデバイスまたは前記表面実装型白色LEDデバイスが、LEDチップの発光を正面方向に反射させるリフレクタ面を有していることを特徴とする請求項19に記載の表示装置用照明装置。
- 前記表面実装型白色LEDデバイスが、前記LEDチップを取り囲むように配置された壁面部材を有しており、前記壁面部材に前記リフレクタ面が形成されていることを特徴とする請求項20に記載の表示装置用照明装置。
- 前記表面実装型白色LEDデバイスが、前記LEDチップを配線基板上に直接実装したチップ・オン・ボード型デバイスであることを特徴とする請求項20または請求項21に記載の表示装置用照明装置。
- 前記壁面部材が、樹脂製部材および/またはセラミクス製部材を含むことを特徴とする請求項21に記載の表示装置用照明装置。
- 前記配線基板が、樹脂製部材および/またはセラミクス製部材を含むことを特徴とする請求項22に記載の表示装置用照明装置。
- 前記樹脂製部材が、熱硬化性樹脂材料からなることを特徴とする請求項23または請求項24に記載の表示装置用照明装置。
- 前記白色発光デバイスが、LEDチップと、前記LEDチップを取り囲んで形成された樹脂と、を有しており、前記樹脂中に前記蛍光体が分散されていることを特徴とする請求項1〜25のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体が、前記LEDチップの近傍で高密度となるように前記樹脂中に分散されていることを特徴とする請求項26に記載の表示装置用照明装置。
- 前記樹脂が、前記LEDチップを覆うように形成された第一の樹脂と、前記第一の樹脂を覆うように形成された第二の樹脂とからなり、前記蛍光体が、前記第一の樹脂中に分散されていることを特徴とする請求項26または請求項27に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体が、LEDチップの少なくとも一面を覆うように直接付着されていることを特徴とする請求項1〜25のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体が、層状に形成されていることを特徴とする請求項29に記載の表示装置用照明装置。
- 前記蛍光体の厚みが、1μmから100μmであることを特徴とする請求項29または請求項30に記載の表示装置用照明装置。
- 前記樹脂が、少なくとも一部の領域にシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項26〜31のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記樹脂が、少なくとも一部の領域にメチルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項32に記載の表示装置用照明装置。
- 前記樹脂が、少なくとも一部の領域にフェニルシリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項32または請求項33に記載の表示装置用照明装置。
- 前記LEDチップの一辺が350μmよりも大きいことを特徴とする請求項16〜18のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記LEDチップが複数配置されてなることを特徴とする請求項16〜18、35のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記白色発光デバイス1パッケージ当り0.2W以上の電力を投入して使用されることを特徴とする請求項1〜36のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記白色発光デバイス1パッケージ当りLEDチップ1個当りの平面面積密度にして1.5×104W/m2以上の電力を投入して使用されることを特徴とする請求項1〜37のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置。
- 前記白色発光デバイス1パッケージ当り前記LEDチップ1個当りの平面面積密度にして5×104W/m2以上の電力を投入して使用されることを特徴とする請求項38に記載の表示装置用照明装置。
- 請求項1〜39のいずれか1項に記載の表示装置用照明装置と、透過型液晶表示パネルと、を備えたことを特徴とする表示装置。
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