JP6186851B2 - バックライト光源ユニット及びその製造方法並びに液晶表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、バックライト光源ユニット及びその製造方法並びに液晶表示装置に関する。
液晶のバックライト用光源には、冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp：ＣＣＦＬ）に代わり、水銀を用いない発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）が利用されるようになっている。ＬＥＤを用いたバックライトは、ＣＣＦＬに比べ、長寿命、低消費電力で応答速度に優れ、薄型化し易い等の利点があり、ＣＣＦＬを置き換えるものとして広く普及している。
このようなＬＥＤを用いたバックライト用光源としては、図１に示すような青色ＬＥＤダイスと、その青色光を吸収して異なる波長に変換する波長変換部材（蛍光体）を用いた白色ＬＥＤや、赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のそれぞれに発光する３種類のＬＥＤダイスを搭載した白色ＬＥＤ（３ｉｎ１タイプ）、また、ＲＧＢのＬＥＤダイスをそれぞれ別のＬＥＤに搭載してバックライト全体で白色ＬＥＤとしたものが知られている。蛍光体を用いる白色ＬＥＤの場合蛍光体は１種類でもよく、また、図２に示すように二種類以上の蛍光体を用いることもできる。これら白色ＬＥＤからの光を、液晶側に設けたＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタを介することで、カラー表示が可能な液晶表示装置とすることができる。
このような白色発光の液晶バックライト用光源を用いてフルカラーの液晶表示を表現するためには、上述の通りＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタを組み合わせる必要がある。各カラーフィルタは、図３のグラフに示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する特定の波長域の光のみをそれぞれ透過させる。例えば、青色光については、図３のＢのカラーフィルタを通過させることで、図４に示すように白色光から青色光の発光スペクトルが得られる。これによって図５の模式図に示すように、白色ＬＥＤ１ｗからの白色光を一旦Ｒ、Ｇ、Ｂフィルタ５８ｒ、５８ｇ、５８ｂを通すことで赤色光、緑色光、青色光に分光させ、各色毎の表示を得た後、最終的にこれらを合成することでフルカラーの表示を得ている。
半導体発光素子であるＬＥＤダイスは、その発光波長に個体差がある。例えば、青色ＬＥＤダイスの場合、同じウエハから切り出された青色ＬＥＤダイスであっても、そのピーク波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎの範囲でばらつきを生じることが知られている。そのため、蛍光体と組み合わせる白色ＬＥＤの場合、まず青色ＬＥＤダイスをピーク波長で選別した後、その選別した青色ＬＥＤダイスに合わせて蛍光体の量や組成を調整することで、所望の色度の白色ＬＥＤとしている。つまり、同じ色調ランクの白色ＬＥＤであっても、その発光スペクトルが異なるものが混在していることになる。
一例として、ピーク波長が４４０ｎｍ、４４５ｎｍ、４５０ｎｍ、４５５ｎｍの４種類の青色ＬＥＤダイスと、この青色ＬＥＤダイスを励起光源として黄色の蛍光を発する蛍光とを組み合わせた白色ＬＥＤの発光スペクトルを、図６Ａに示す。これら４つのスペクトルから得られる色度点を、図１４に示す色度図上で表すと、４つの白色ＬＥＤの色度は、図の左下に示す（ｘ、ｙ）＝（０．２８１，０．２４６）の略一点に重なる。図１４においては（０．２８１，０．２４６）の位置に■のみが表示されているように見えるが、４４０ｎｍ、４４５ｎｍ、４５０ｎｍ、４５５ｎｍの４点が重なっている。さらに図６Ａのグラフに、Ｒ、Ｇ、Ｂの液晶用カラーフィルタの光透過率を重ねたグラフを、図６Ｂに示す。この図に示す例では、Ｂのカラーフィルタの光透過率のピークは、４８０ｎｍ付近にあって各青色ＬＥＤダイスのピーク波長よりも長波長側に位置しているため、各青色ＬＥＤダイスのピーク波長が分布する領域では急峻な変化（長波長側から短波長側にかけての勾配が急峻な下り勾配（左肩下がり勾配）を示している。そのため、青色ＬＥＤダイスとカラーフィルタの組み合わせによっては、青色光の透過率が大きく変化する結果、カラーフィルタを通過して最終的に得られる光、すなわち、液晶表示装置として得られる光は、図７に示すように、特に青色光の成分も大きく変化し、色度も異なることとなる。図７に示す４つのスペクトルから得られる色度点を、図１４に示す色度図上に表すと、図中の右上に示す４点のように、色度がそれぞれ全く異なる位置に表される。特に、同じ白色ＬＥＤでも、図６Ａに示した白色ＬＥＤのスペクトルのうち、青色ＬＥＤダイスのピーク波長が短波側である白色ＬＥＤの方が、青色のカラーフィルタの光透過率が低下する傾向にあることから、カラーフィルタ透過後の色度のシフト量も大きくなる。
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、液晶表示の品質を一定に揃えることが可能なバックライト光源ユニット及びその製造方法並びに液晶表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一の側面に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、液晶表示板でカラー表示される表示内容の色度が、所期の色度範囲となるように調整された液晶表示装置のバックライトとして利用可能なバックライト光源ユニットの製造方法であって、青色光を発光可能な青色ＬＥＤダイスを用意する工程と、前記青色ＬＥＤダイスの発光面の周囲に、該青色ＬＥＤダイスが発する青色光を、該青色光と異なる波長の第一スペクトルに波長変換可能な波長変換部材を配置して、前記青色ＬＥＤダイスからの青色光と前記波長変換部材で波長変換された波長変換光とが混色された白色光を発光可能な白色光源を得る工程と、前記得られた白色光源の内、該白色光源が発する白色光源光の発光スペクトルと、液晶表示装置が備える、赤色光を透過させるＲのカラーフィルタ、緑色光を透過させるＧのカラーフィルタ、青色光を透過させるＢのカラーフィルタの各カラーフィルタの分光透過率とを乗じて得られる色度が、所期の色度範囲となる白色光源を選別する工程とを含む。これにより、カラーフィルタ透過後の分光を合成した合成光の発光スペクトルが、所期の色度範囲内に収まる白色光源を選別でき、色ずれを抑えて品質の揃った液晶表示装置を実現できる。
また、他の側面に係る液晶表示装置によれば、前記青色ＬＥＤダイスが発する青色光で励起されて、該青色光と異なる波長の第一スペクトルに波長変換可能な波長変換部材とを含み、前記青色光と第一スペクトルの波長変換光とを混色させて白色光を発光可能な一以上の白色光源と、前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｒ成分の発光スペクトルに分光するためのＲカラーフィルタと、前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｇ成分の発光スペクトルに分光するためのＧカラーフィルタと、前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｂ成分の発光スペクトルに分光するためのＢカラーフィルタと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタを組み合わせて、前記白色光源からの光でもってカラー表示可能な液晶表示板とを備え、前記液晶表示板でカラー表示される表示内容の色度が、所期の色度範囲となるように調整された液晶表示装置であって、前記白色光源が発する白色光の色度が、液晶表示装置の所期の色度範囲と合致せず、かつ、青色成分の発光スペクトルを、Ｂのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルと、赤色成分の発光スペクトルを、Ｒのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルと、緑色成分の発光スペクトルを、Ｇのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルとを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるようにしている。
さらに、他の側面に係る液晶表示装置によれば、青色光を発光可能な青色ＬＥＤダイスと、赤色光を発光可能な赤色ＬＥＤダイスと、緑色光を発光可能な緑色ＬＥＤダイスとを含み、前記青色光と赤色光と緑色光とを混色させて白色光を発光可能な一以上の白色光源と、前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｒ成分の発光スペクトルに分光するためのＲカラーフィルタと、前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｇ成分の発光スペクトルに分光するためのＧカラーフィルタと、前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｂ成分の発光スペクトルに分光するためのＢカラーフィルタと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタを組み合わせて、前記白色光源からの光でもってカラー表示可能な液晶表示板とを備え、前記液晶表示板でカラー表示される表示内容の色度が、所期の色度範囲となるように調整された液晶表示装置であって、前記白色光源が発する白色光の色度が、液晶表示装置の所期の色度範囲と合致せず、かつ、青色成分の発光スペクトルを、Ｂのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルと、赤色成分の発光スペクトルを、Ｒのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルと、緑色成分の発光スペクトルを、Ｇのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルとを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるよう構成できる。
さらにまた、他の側面に係るバックライト光源ユニットによれば、液晶表示板でカラー表示される表示内容の色度が、所期の色度範囲となるように調整された液晶表示装置のバックライトとして利用可能なバックライト光源ユニットであって、青色光を発光可能な青色ＬＥＤダイスと、前記青色ＬＥＤダイスが発する青色光で励起されて、該青色光と異なる波長の第一スペクトルに波長変換可能な波長変換部材とを含み、前記青色光と第一スペクトルの波長変換光とを混色させて白色光を発光可能な一以上の白色光源と、前記白色光源を実装した実装基板とを備えており、前記白色光源が発する白色光の色度が、液晶表示装置の所期の色度範囲と合致せず、かつ、前記白色光源から発する白色光を、液晶表示装置が備えるＢのカラーフィルタに透過させた青色成分の発光スペクトルと、液晶表示装置が備えるＲのカラーフィルタに透過させた赤色成分の発光スペクトルと、液晶表示装置が備えるＧのカラーフィルタに透過させた緑色成分の発光スペクトルとを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるように構成できる。
さらにまた、他の側面に係るバックライト光源ユニットによれば、液晶表示板でカラー表示される表示内容の色度が、所期の色度範囲となるように調整された液晶表示装置のバックライトとして利用可能なバックライト光源ユニットであって、青色光を発光可能な青色ＬＥＤダイスと、赤色光を発光可能な赤色ＬＥＤダイスと、緑色光を発光可能な緑色ＬＥＤダイスとを含み、前記青色光と赤色光と緑色光とを混色させて白色光を発光可能な一以上の白色光源と、前記白色光源を実装した実装基板とを備えており、前記白色光源が発する白色光の色度が、液晶表示装置の所期の色度範囲と合致せず、かつ、前記白色光源から発する白色光を、液晶表示装置が備えるＢのカラーフィルタに透過させた青色成分の発光スペクトルと、液晶表示装置が備えるＲのカラーフィルタに透過させた赤色成分の発光スペクトルと、液晶表示装置が備えるＧのカラーフィルタに透過させた緑色成分の発光スペクトルとを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるように構成できる。
本発明を実施するための最良の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのバックライト光源ユニット及びその製造方法並びに液晶表示装置を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一部の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一部の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
本発明の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記白色光源を選別する工程が、該白色光源から発する白色光の光源光を、液晶表示装置が備えるＢのカラーフィルタに透過させた青色成分の発光スペクトルと、液晶表示装置が備えるＲのカラーフィルタに透過させた赤色成分の発光スペクトルと、液晶表示装置が備えるＧのカラーフィルタに透過させた緑色成分の発光スペクトルとを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるよう、前記白色光源の発光スペクトルと、各カラーフィルタの分光透過率とを乗じて得られる色度でもって、白色光源を選別することができる。
さらに、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記白色光源が発する白色光の色度が、液晶表示装置の所期の色度範囲に含まれないこととできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記波長変換部材が蛍光体であり、該蛍光体の励起光又は蛍光の波長を、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタに透過させた発光スペクトルを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるように、前記白色光源を選別できる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記波長変換部材が、複数種類の蛍光体であって、該複数種類の蛍光体を混合して、合成スペクトルの色度が所期の色度範囲に含まれるように前記白色光源を選別できる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記波長変換部材を、黄色乃至黄緑色に蛍光可能な蛍光体とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記波長変換部材を、ＹＡＧ蛍光体とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記波長変換部材を、赤色に蛍光可能な蛍光体と、緑色に蛍光可能な蛍光体とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記青色ＬＥＤダイスを、主ピーク波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットの製造方法によれば、前記白色光源が複数あり、該複数の白色光源にそれぞれ含まれる前記青色ＬＥＤダイスの内、ピーク波長の最も長いものと短いものとの差を、５ｎｍ以上とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係る液晶表示装置によれば、前記波長変換部材が蛍光体であり、該蛍光体の励起光又は蛍光の波長を、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタに透過させた発光スペクトルを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるように構成できる。
さらにまた、他の実施の形態に係る液晶表示装置によれば、前記白色光源が複数あり、該複数の白色光源にそれぞれ含まれる前記青色ＬＥＤダイスの内、発光ピーク波長の最もピーク波長の長いものと短いものとの差を、５ｎｍ以上とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係る液晶表示装置によれば、前記波長変換部材を、黄色乃至黄緑色に蛍光可能な蛍光体とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係る液晶表示装置によれば、前記波長変換部材を、ＹＡＧ蛍光体とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係る液晶表示装置によれば、前記波長変換部材を、赤色に蛍光可能な蛍光体と、緑色に蛍光可能な蛍光体とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットによれば、前記波長変換部材が蛍光体であり、該蛍光体の励起光又は蛍光の波長を、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタに透過させた発光スペクトルを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるように構成できる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットによれば、前記白色光源が複数あり、該複数の白色光源にそれぞれ含まれる前記青色ＬＥＤダイスの内、発光ピーク波長の最もピーク波長の長いものと短いものとの差を、５ｎｍ以上とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットによれば、前記波長変換部材を、黄色乃至黄緑色に蛍光可能な蛍光体とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットによれば、前記波長変換部材を、ＹＡＧ蛍光体とできる。
さらにまた、他の実施の形態に係るバックライト光源ユニットによれば、前記波長変換部材を、赤色に蛍光可能な蛍光体と、緑色に蛍光可能な蛍光体とできる。
（第一実施形態）
（第一実施形態）
図８に、本発明の第一実施形態に係る液晶表示装置１０００の概略構成を示す。この図に示す液晶表示装置１０００は、バックライト光源ユニット１００と、液晶表示板５０から構成される。バックライト光源ユニット１００は、筐体３０と、一以上の白色ＬＥＤ１０と、これを実装する実装基板２０と、拡散シート３２で構成される。更に図示しないが、拡散シート３２と偏光板５１との間に、輝度上昇フィルムとしてＢＥＦ（Brightness Enhancement Film）や、反射型偏光フィルムとしてＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）等のフィルムを用いてもよい。
白色ＬＥＤ１０は、筐体３０に収容されており、白色光を出射するものである。拡散シート３２は、白色ＬＥＤ１０の出射光を拡散させることにより、面内の輝度むらを均すものである。
一方液晶表示板５０は、偏光板５１、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板５２、電極５３、配光膜５４、液晶層５５、配光膜５６、電極５７、カラーフィルタ層５８、ガラス基板５９および偏光板６０で構成される。
偏光板５１，６０は、特定の方向に振動する光を形成するものである。配光膜５４，５６は、液晶層５５に含まれる液晶分子を一定方向に配列させるためのものである。ＴＦＴ基板５２および電極５３，５７は、液晶層５５に含まれる液晶分子の方向をサブピクセル毎に変更するものである。カラーフィルタ層５８は、サブピクセル毎に青色、緑色および赤色のカラーフィルタが配列されたものである。
（バックライト光源ユニット１００）
（バックライト光源ユニット１００）
図８の液晶表示装置１０００に備えられたバックライト光源ユニット１００の模式断面図を、図９に示す。この図に示すバックライト光源ユニット１００は、白色光を発光可能な一以上の白色ＬＥＤ１０と、この白色ＬＥＤ１０を実装した実装基板２０とで構成される。
（白色ＬＥＤ１０）
（白色ＬＥＤ１０）
白色ＬＥＤ１０の一例を、図１０及び図１１に示す。これらの図において、図１０は白色ＬＥＤ１０の斜視図を、図１１は断面図を、それぞれ示している。白色ＬＥＤ１０は、青色光を発光可能な青色ＬＥＤダイス１と、この青色ＬＥＤダイス１が発する青色光で励起されて、青色光とは異なる波長の第一スペクトルに波長変換可能な波長変換部材とを備えている。これにより白色ＬＥＤ１０は、青色光と第一スペクトルの波長変換光とを混色させて、白色光を発光可能としている。
この例では、白色ＬＥＤ１０は、パッケージ１２、リード１４、青色ＬＥＤダイス１、透光性封止材１６、波長変換部材として黄色蛍光体４１を備えている。黄色蛍光体４１は、シリコーン等からなる透光性封止材１６の内部に分散されている。
青色ＬＥＤダイス１は、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域に発光ピークのピーク波長を有する青色光を出射する。このような青色ＬＥＤダイス１としては、例えば窒化ガリウム等の窒化物半導体のＬＥＤダイスが好適に利用できる。窒化物半導体としては、一般式がＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）が挙げられる。これらの窒化物半導体層は、それぞれ単層構造でもよいが、組成及び膜厚等の異なる層の積層構造、超格子構造等であってもよい。特に、発光層は、量子効果が生ずる薄膜を積層した単一量子井戸又は多重量子井戸構造であることが好ましい。
図１０、図１１に示す例では、白色ＬＥＤ１０の電極形成面を主光取出し面として実装基板２０上に実装したフェイスアップ実装を採用している。このためワイヤなどを用いて、リード１４と配線する必要がある。ただ、本発明は白色ＬＥＤの実装方法をフェイスアップ実装に限定せず、図１及び図２に示すように、電極形成面と対向する成長基板側を主光取出し面とするフェイスダウン実装（フリップチップ実装とも呼ばれる。）を採用することもできる。
（黄色蛍光体４１）
さらに黄色蛍光体４１は、青色ＬＥＤダイス１の出射光の一部を吸収して、５１０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域に発光ピークを持つ黄色光を出射する。このような黄色蛍光体４１としては、例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、（Ｙ0.8Ｇｄ0.2）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＢａＹ2ＳｉＡｌ4Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｍ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（ＬＡＧ）等が利用できる。また、必要に応じてＣＡＳＮやＳＣＡＳＮ等の赤色蛍光体を追加してもよい。
（第二実施形態）
さらに黄色蛍光体４１は、青色ＬＥＤダイス１の出射光の一部を吸収して、５１０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域に発光ピークを持つ黄色光を出射する。このような黄色蛍光体４１としては、例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、（Ｙ0.8Ｇｄ0.2）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、ＢａＹ2ＳｉＡｌ4Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｍ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｚｎから選ばれる少なくとも１種以上である。）、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（ＬＡＧ）等が利用できる。また、必要に応じてＣＡＳＮやＳＣＡＳＮ等の赤色蛍光体を追加してもよい。
（第二実施形態）
以上の例では、白色ＬＥＤとして、青色ＬＥＤダイスと黄色蛍光体、場合によっては、青色ＬＥＤダイスと黄色蛍光体と赤色蛍光体と、を組み合わせた例を説明したが、本発明はこの構成に限られず、白色ＬＥＤとして例えば、青色ＬＥＤダイスと、この青色ＬＥＤダイスで励起されて緑色に発光する緑色蛍光体と、赤色に発光する赤色蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤを利用することもできる。このような白色ＬＥＤの例を、第二実施形態として図２の模式断面図に示す。この図に示す白色ＬＥＤ１０Ｂは、青色ＬＥＤダイス１、透光性封止材１６、赤色蛍光体４２、緑色蛍光体４３を備える。赤色蛍光体４２、緑色蛍光体４３は、シリコーン等からなる透光性封止材１６の内部に分散されている。
緑色蛍光体４３は、青色ＬＥＤダイス１の出射光の一部を吸収して、５００ｎｍ以上５９５ｎｍ以下の波長域に発光ピークを持つ緑色光を出射する。このような緑色蛍光体としては、例えばＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+、ＢａＹ2ＳｉＡｌ4Ｏ12：Ｃｅ3+、Ｃａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ3+、（Ｂａ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ3+、Ｂａ3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ2+、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ2+、ＬａＳｉＮ：Ｃｅ3+、ＣａＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+、Ｌｕ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（ＬＡＧ）又はＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+等が挙げられる。
一方赤色蛍光体４２は、青色ＬＥＤダイス１の出射光の一部および緑色蛍光体４３の出射光の一部の少なくとも一方を吸収して、６００ｎｍ以上６９０ｎｍ以下の波長域に発光ピークを持つ赤色光を出射する。このような赤色蛍光体としては、例えばＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+、Ｓｒ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+、Ｓｒ2（Ｓｉ，Ａｌ）5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ2+、ＣａＳ：Ｅｕ2+、Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ4+等が挙げられる。
（第三実施形態）
（第三実施形態）
なお、以上の例では白色ＬＥＤとして青色ＬＥＤダイスと一以上の蛍光体を組み合わせたタイプについて説明したが、本発明はこの構成に限られず、青色ＬＥＤダイスと、他のＬＥＤダイスを組み合わせた白色ＬＥＤを利用することもできる。例えば、青色ＬＥＤダイスに赤色ＬＥＤダイス、緑色ＬＥＤダイスを組み合わせた白色ＬＥＤを利用することもできる。このような例を第三実施形態として、図１２の模式断面図に示す。この図に示すバックライト光源ユニット３００は、実装基板２０Ｃ上に青色ＬＥＤダイス１ｂ、赤色ＬＥＤダイス１ｒ、緑色ＬＥＤダイス１ｇを実装して一パッケージとした白色ＬＥＤ１０Ｃを利用している。
（第四実施形態）
（第四実施形態）
また、以上の例では液晶表示板の背面にバックライト光源ユニットを配置する直下型構造を採用しているが、本発明はこの構成に限られず、バックライト光源ユニットを液晶表示板の側面側に配置して、導光板や拡散板を用いてバックライト光源ユニットからの光を折曲させるエッジライト型（サイドライト型とも呼ばれる。）を採用することもできる。図１３に、第四実施形態としてこのようなエッジライト型構造を採用した液晶表示装置４０００の概略構成を示す。図１３においては上側から下側に順に、偏光フィルム７１、ガラス基板７２、共通電極７３、ガラス基板７４、偏光フィルム７５、光拡散板付導光板７６の順に積層されている。なお、ガラス基板７４の共通電極７３側の面にはマトリクス状に配列された個々の表示画素（液晶セル）に対応したピクセル電極７７が形成され、個々のピクセル電極７７はＴＦＴ７８によりオン／オフ制御され、個々のＴＦＴ７８は液晶駆動回路７９が走査線８０と信号線８１とを選択的にオン／オフすることにより能動的に駆動される。このガラス基板７４上のピクセル電極７７の上面には図示しない配向膜が配置される一方、共通電極７３の下面にも図示しない配向膜が配置され、これらの両配向膜間に液晶物質が充填される。なお、上述の偏光フィルム７１、ガラス基板７２、共通電極７３、ガラス基板７４、偏光フィルム７５は実質的に同一寸法である。
これらの下側の光拡散板付導光板７６の一辺に、バックライト光源ユニット４００が備えられている。バックライト光源ユニット４００には、光拡散板付導光板７６と対向する面に白色ＬＥＤ１０Ｄがほぼ等間隔に配列されている。これらの白色ＬＥＤ１０Ｄは、ＬＥＤ点灯駆動回路の制御によって駆動されて発光する。光拡散板付導光板７６は、このバックライト光源ユニット４００の各白色ＬＥＤ１０Ｄから発光される光を自身の全体に拡散しつつ導光する。
（カラーフィルタ）
（カラーフィルタ）
上記各実施形態に係る液晶表示装置は、ＬＥＤダイスと蛍光体の混色により得られた白色光からＲＧＢ成分に分離するため、各色毎のカラーフィルタを備える。カラーフィルタは、所定の波長範囲の光を透過することにより所望の色を表示する。理想的には、カラーフィルタの透過率のピークと、発光光の輝線のピークとが合致していることと、各色のカラーフィルタ透過特性のオーバーラップがないことが望ましい。
次に、上記の各実施形態に用いられる白色ＬＥＤの選別について説明する。
（白色ＬＥＤ）
（白色ＬＥＤ）
液晶バックライト用の白色ＬＥＤに使用するＬＥＤダイスは、製造時に個体差が生じることが避けられず、特に発光波長のピーク波長にばらつきが生じることが知られている。例えば青色ＬＥＤダイスは、一般には、そのピーク波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ近傍の範囲で分散している。
本発明者は、バックライト光源ユニットの発光スペクトルが、そのまま液晶表示装置の発光スペクトルとはならないことに着目した。すなわち図１４に示すように、バックライト光源ユニットで出力される白色光の色度は、液晶表示板に内蔵されるＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタを通過することで、色度座標上をシフトする。よって、バックライト光源ユニットの段階でなく、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ透過後の色度を一定に揃えることができれば、液晶表示装置の色度のばらつきも抑制できる。すなわち、液晶表示装置で最終的に得たい色度（最終値）と、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタの分光透過率のスペクトル（カラーフィルタ係数：以下「ＣＦ係数」という。）が判明しているので、白色ＬＥＤに、このＣＦ係数を乗じて得られる色度で選別（Binning）することで、液晶表示装置としたときの色バラツキを低減することができる。これにより、１つの液晶表示装置に複数の白色ＬＥＤが用いられている場合は、局所的な色バラツキを低減することができるほか、液晶表示装置自体の個体差も低減することができる。
例えば、ピーク波長４４０ｎｍの青色ＬＥＤダイスと蛍光体とを用いた白色ＬＥＤを用いた液晶バックライト用光源は、図３のカラーフィルタを経ることで、液晶表示装置で最終的に液晶表示される表示内容の色度は、図１６のグラフにおいて太字に示すように変化する。同様に白色ＬＥＤに用いられる青色ＬＥＤダイスのピーク波長４４５ｎｍの液晶バックライト用光源を用いた液晶表示装置で液晶表示される表示内容の色度は、図１７のグラフにおいて太字に示すように変化する。同様に青色ＬＥＤダイスのピーク波長４５０ｎｍ、４５５ｎｍの液晶バックライト用光源を用いた液晶表示装置で液晶表示される表示内容の色度は、それぞれ図１８、図１９のグラフにおいて太字に示すように変化する。
図２０は、図１６〜図１９の、それぞれの左端の白色ＬＥＤのスペクトルと、図３のカラーフィルタの光透過率とを重ねた図であり、図２１は、これらを合成したスペクトル、すなわち、カラーフィルタを通過して最終的に得られる光のスペクトルを示す。これら図２０及び図２１のスペクトルから得られる色度点を図１５に示す（なお、図２０の内、白色ＬＥＤのスペクトルのみを図１５にプロットしている）。
図２０に示したように元々の発光ピーク波長が異なる青色ＬＥＤダイスを使用した白色ＬＥＤであって、さらに、図１５の左下側の４点に示すような白色ＬＥＤとしては色度の異なるものを使用しながらも、カラーフィルタを通過させて、図２１のグラフに示すような、スペクトル（ピーク波長）が必ずしも一致しない白色光が得られたとしても、その得られたスペクトルから得られる色度点が、図１５の右上側に示すような、所定の色度（ｘ／ｙ＝０．３０７／０．３１４）となるようにすることで、液晶示装置の色度を一定に近付けることが可能となる。図１５においては（０．３０７，０．３１４）の位置に◆が一点のみ表示されているように見えるが、実際には４４０ｎｍ、４４５ｎｍ、４５０ｎｍ、４５５ｎｍの各白色の４点が重なっている。
またこの結果、複数の白色ＬＥＤは、各主ピーク波長が多少ばらついていても、波長変換され、さらにカラーフィルタ透過後の白色光でもって、液晶表示装置の所期の色度範囲と合致させれば足りる。言い換えると、従来は青色ＬＥＤダイスの主ピーク波長がばらつくため、所期の主ピーク波長となる青色ＬＥＤダイスに選別する必要が生じ、歩留まりの低下に繋がっていたが、上記の方法によれば、たとえ主ピーク波長がばらついていても、波長変換されカラーフィルタを透過した後の白色光の色度でもって合わせ込みができるので、結果的に青色ＬＥＤダイスの主ピーク波長のばらつきがあっても、これを吸収して利用でき、歩留まりの改善に繋がるという効果が得られる。具体的には、複数の白色ＬＥＤの各主ピーク波長が、最大のものと最小のものとが１５ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下の範囲であれば、ばらつきがあっても使用できる。なお１５μｍ以上のばらつきが生じると、表示装置としたときにＲＧＢ色度が変わってしまうことがある。
さらに、最終的に液晶表示装置として得られる色度でもって調整できることから、最終製品として得られる液晶表示装置の品質も高められるという利点が得られる。すなわち従来であれば、青色ＬＥＤダイスの主ピーク波長を一定に揃えるように選別しても、図１４に示すようにフィルタ透過後の白色光にばらつきが生じることがあり、さらに液晶表示装置の選別が必要になって歩留まりが低下することがあったが、本実施の形態によれば、最終的に得られる液晶表示装置の色度を基準として合わせ込みを行うため、バックライト光源ユニットを液晶表示装置に組み込んだ後に、色度が所期の範囲から外れるといった事態を回避でき、更に歩留まりを向上させ、かつ色度を揃えた高品質の液晶表示装置を得られるという利点が得られるのである。
（実施例１〜４）
（実施例１〜４）
次に実施例１〜４として、実際にピーク波長の異なる青色ＬＥＤダイスと黄色蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤを白色ＬＥＤとするバックライト光源ユニットを作成し、液晶表示板と組み合わせて色度変化を確認した。実施例１〜４の各白色ＬＥＤは、それぞれが用いる青色ＬＥＤダイスと黄色蛍光体の特性が異ならせている。ここでは、青色ＬＥＤダイスとして、実施例１ではピーク波長４４０ｎｍの青色ＬＥＤダイスを、実施例２ではピーク波長４４５ｎｍ、実施例３ではピーク波長４５０ｎｍ、実施例４ではピーク波長４５５ｎｍのタイプを、それぞれ用いた。
また蛍光体として、励起光や蛍光の波長が異なる複数種類の蛍光体を、混合比率を調整して使用した。ここでは、短波型ＹＡＧ蛍光体と長波型のＹＡＧ蛍光体を組み合わせているが、蛍光体は一種のみでもよい。
さらにＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタは、図３に示す分光透過率を示すものを用いた。この結果、得られた実施例１〜４の白色ＬＥＤの発光スペクトルを、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタの分光透過率と重ねたスペクトル図を図２０に示す。また、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタを通して液晶表示装置として最終的に得られる表示内容のスペクトルを、図２１に示す。このように、カラーフィルタを通す前は、特に青色光のスペクトル及び白色光のスペクトルにばらつきが見られたものが、カラーフィルタを通過させて液晶表示装置として使用する段階では、ばらつきが抑えられ、色度の揃った高品質な表示が可能となる。いいかえると、青色ＬＥＤダイス及び白色ＬＥＤの個体差が吸収されて、使用可能となる上、最終製品である液晶表示装置の表示品質のばらつきも抑えられ、一定品質の液晶表示装置を提供できることが確認された。図２２に、実施例１〜４に係る白色ＬＥＤを用いた液晶表示装置における白色の色度を色度図上に示す。この図に示すように、実施例１〜４で白色が色度図上でほぼ一致していることが確認できる。いいかえると、主ピーク波長が４４０ｎｍ〜４５５ｎｍまで、１５ｎｍも異なる青色ＬＥＤダイスを用いながらも、色度の揃った高品質な液晶表示装置を得ることが可能であることが確認できた。
なお、以上の実施例では白色ＬＥＤとして青色ＬＥＤダイスと黄色蛍光体を組み合わせた例を説明したが、本発明はこの構成に限られない。例えば上述した図２で示したように、黄色蛍光体に代えて赤色蛍光体と緑色蛍光体を青色ＬＥＤダイスと組み合わせた白色ＬＥＤにおいても、本発明を同様に適用できる。さらに同様に、青色ＬＥＤダイスと赤色ＬＥＤダイス、緑色ＬＥＤダイスを組み合わせた白色ＬＥＤにおいても、本発明を適用できる。
本発明のバックライト光源ユニット及びその製造方法並びに液晶表示装置は、液晶表示装置の表示品質のばらつきを抑えたバックライトとして好適に利用できる。
１０００、４０００…液晶表示装置
１００、３００、４００…バックライト光源ユニット
１、１ｂ…青色ＬＥＤダイス；１ｒ…赤色ＬＥＤダイス；１ｇ…緑色ＬＥＤダイス
１ｗ…白色ＬＥＤ
１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…白色ＬＥＤ
１２…パッケージ
１４…リード
１６…透光性封止材
２０、２０Ｃ…実装基板
３０…筐体
３２…拡散シート
４１…黄色蛍光体
４２…赤色蛍光体
４３…緑色蛍光体
５０…液晶表示板
５１…偏光板
５２…ＴＦＴ基板
５３…電極
５４…配光膜
５５…液晶層
５６…配光膜
５７…電極
５８…カラーフィルタ層
５８ｒ…Ｒカラーフィルタ；５８ｇ…Ｇカラーフィルタ：５８ｂ…Ｂカラーフィルタ
５９…ガラス基板
６０…偏光板
７１…偏光フィルム
７２…ガラス基板
７３…共通電極
７４…ガラス基板
７５…偏光フィルム
７６…光拡散板付導光板
７７…ピクセル電極
７８…ＴＦＴ
７９…液晶駆動回路
８０…走査線
８１…信号線
１００、３００、４００…バックライト光源ユニット
１、１ｂ…青色ＬＥＤダイス；１ｒ…赤色ＬＥＤダイス；１ｇ…緑色ＬＥＤダイス
１ｗ…白色ＬＥＤ
１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…白色ＬＥＤ
１２…パッケージ
１４…リード
１６…透光性封止材
２０、２０Ｃ…実装基板
３０…筐体
３２…拡散シート
４１…黄色蛍光体
４２…赤色蛍光体
４３…緑色蛍光体
５０…液晶表示板
５１…偏光板
５２…ＴＦＴ基板
５３…電極
５４…配光膜
５５…液晶層
５６…配光膜
５７…電極
５８…カラーフィルタ層
５８ｒ…Ｒカラーフィルタ；５８ｇ…Ｇカラーフィルタ：５８ｂ…Ｂカラーフィルタ
５９…ガラス基板
６０…偏光板
７１…偏光フィルム
７２…ガラス基板
７３…共通電極
７４…ガラス基板
７５…偏光フィルム
７６…光拡散板付導光板
７７…ピクセル電極
７８…ＴＦＴ
７９…液晶駆動回路
８０…走査線
８１…信号線
Claims (11)
- 液晶表示板でカラー表示される表示内容の色度が、所期の色度範囲となるように調整された液晶表示装置のバックライトとして利用可能なバックライト光源ユニットの製造方法であって、
青色光を発光可能な青色ＬＥＤダイスを用意する工程と、
前記青色ＬＥＤダイスの発光面の周囲に、該青色ＬＥＤダイスが発する青色光を、該青色光と異なる波長の第一スペクトルに波長変換可能な波長変換部材を配置して、前記青色ＬＥＤダイスからの青色光と前記波長変換部材で波長変換された波長変換光とが混色された白色光を発光可能な白色光源を得る工程と、
前記得られた白色光源の内、該白色光源が発する白色光源光の発光スペクトルと、液晶表示装置が備える、赤色光を透過させるＲのカラーフィルタ、緑色光を透過させるＧのカラーフィルタ、青色光を透過させるＢのカラーフィルタの各カラーフィルタの分光透過率とを乗じて得られる色度が、所期の色度範囲となる白色光源を選別する工程と
を含むことを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 請求項１に記載のバックライト光源ユニットの製造方法であって、
前記白色光源を選別する工程が、
該白色光源から発する白色光の光源光を、
液晶表示装置が備えるＢのカラーフィルタに透過させた青色成分の発光スペクトルと、
液晶表示装置が備えるＲのカラーフィルタに透過させた赤色成分の発光スペクトルと、
液晶表示装置が備えるＧのカラーフィルタに透過させた緑色成分の発光スペクトルとを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるよう、前記白色光源の発光スペクトルと、各カラーフィルタの分光透過率とを乗じて得られる色度でもって、白色光源を選別することを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 請求項１又は２に記載のバックライト光源ユニットの製造方法であって、
前記白色光源が発する白色光の色度が、液晶表示装置の所期の色度範囲に含まれないことを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 請求項１〜３のいずれか一に記載のバックライト光源ユニットの製造方法であって、
前記波長変換部材が蛍光体であり、該蛍光体の励起光又は蛍光の波長を、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタに透過させた発光スペクトルを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるように、前記白色光源を選別してなることを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 請求項４に記載のバックライト光源ユニットの製造方法であって、
前記波長変換部材が、複数種類の蛍光体であって、該複数種類の蛍光体を混合して、合成スペクトルの色度が所期の色度範囲に含まれるように前記白色光源を選別調整してなることを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 請求項１〜５のいずれか一に記載のバックライト光源ユニットの製造方法であって、
前記波長変換部材が、黄色乃至黄緑色に蛍光可能な蛍光体であることを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 請求項１〜６のいずれか一に記載のバックライト光源ユニットの製造方法であって、
前記波長変換部材が、ＹＡＧ蛍光体であることを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 請求項１〜７のいずれか一に記載のバックライト光源ユニットの製造方法であって、
前記青色ＬＥＤダイスは、主ピーク波長が、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲であることを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 請求項１〜８のいずれか一に記載のバックライト光源ユニットの製造方法であって、
前記白色光源が複数あり、該複数の白色光源にそれぞれ含まれる前記青色ＬＥＤダイスの内、ピーク波長の最も長いものと短いものとの差が、５ｎｍ以上であることを特徴とするバックライト光源ユニットの製造方法。 - 青色光を発光可能な青色ＬＥＤダイスと、
赤色光を発光可能な赤色ＬＥＤダイスと、
緑色光を発光可能な緑色ＬＥＤダイスと
を含み、前記青色光と赤色光と緑色光とを混色させて白色光を発光可能な一以上の白色光源と、
前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｒ成分の発光スペクトルに分光するためのＲカラーフィルタと、
前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｇ成分の発光スペクトルに分光するためのＧカラーフィルタと、
前記白色光源からの光の少なくとも一部を入光させて、Ｂ成分の発光スペクトルに分光するためのＢカラーフィルタと、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂカラーフィルタを組み合わせて、前記白色光源からの光でもってカラー表示可能な液晶表示板と
を備え、前記液晶表示板でカラー表示される表示内容の色度が、所期の色度範囲となるように調整された液晶表示装置であって、
前記白色光源が発する白色光の色度が、液晶表示装置の所期の色度範囲と合致せず、かつ、
青色成分の発光スペクトルを、Ｂのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルと、
赤色成分の発光スペクトルを、Ｒのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルと、
緑色成分の発光スペクトルを、Ｇのカラーフィルタに透過させた後の発光スペクトルとを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれることを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶表示板でカラー表示される表示内容の色度が、所期の色度範囲となるように調整された液晶表示装置のバックライトとして利用可能なバックライト光源ユニットであって、
青色光を発光可能な青色ＬＥＤダイスと、
赤色光を発光可能な赤色ＬＥＤダイスと、
緑色光を発光可能な緑色ＬＥＤダイスと
を含み、前記青色光と赤色光と緑色光とを混色させて白色光を発光可能な一以上の白色光源と、
前記白色光源を実装した実装基板と
を備えており、
前記白色光源が発する白色光の色度が、液晶表示装置の所期の色度範囲と合致せず、かつ、
前記白色光源から発する白色光を、
液晶表示装置が備えるＢのカラーフィルタに透過させた青色成分の発光スペクトルと、
液晶表示装置が備えるＲのカラーフィルタに透過させた赤色成分の発光スペクトルと、
液晶表示装置が備えるＧのカラーフィルタに透過させた緑色成分の発光スペクトルとを混色させた合成スペクトルの色度が、所期の色度範囲に含まれるように構成されてなることを特徴とするバックライト光源ユニット。
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