JPWO2006118104A1 - 白色ｌｅｄおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

色再現性が冷陰極管と同等で、輝度が向上した白色ＬＥＤ及びそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置を提供する。紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザ及び紫色発光レーザから選ばれた少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層を具備した白色ＬＥＤであって、前記蛍光体層中の緑色蛍光体が式１を、青色蛍光体が式２または式３を、赤色蛍光体が式４または式５を満たす白色ＬＥＤ。式１：Ｍ１−ｘ−ｙＣｅｘＴｂｙＢＯ３（ＭはＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ又はＬｕ。0．03＜ｘ＜0．3、0．03＜ｙ＜0．3）で表される３価のセリウム及びテルビウム付活希土類硼化物蛍光体、式２：（Ｍ２，Ｅｕ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２（Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）で表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体、又は式３：ａ（Ｍ３１，Ｅｕ）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３（Ｍ３はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｒｂ又はＣｓ。０＜ａ、０＜ｂ、0．2≦ａ／ｂ≦1．5）で表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体、式４：（Ｌａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ（0．01＜ｘ＜0．15）で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、又は式５：（Ｙ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ（0．01＜ｘ＜0．15）で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。上記白色ＬＥＤからなるバックライト及び液晶表示装置。

Description

本発明は、液晶表示装置等のバックライトに好適な白色ＬＥＤおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置に関する。

近年、一般照明、液晶表示装置用バックライト等に用いられてきた水銀ガス励起の蛍光灯管（ＦＬ）、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）に対して、コンパクト性、長寿命、低電圧駆動、水銀フリー等の特徴をもつ、白色ＬＥＤの開発が行われるようになってきている。

白色ＬＥＤは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードの３色の発光ダイオードを組合せて白色発光させるタイプ１と、長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）または青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）の発光ダイオードを励起源として複数種の可視光発光蛍光体を含有した蛍光体層と組合せることによって白色発光させるタイプ２がある。

タイプ１では３色の光源を使うため、白色光を作るため、拡散板を用いたり、拡散させるための空間を設けたりするなど、色混合させるための機構が必要になりバックライトとしての厚みが必要になる。また３種類のＬＥＤを用いるため、それぞれ別の制御回路が必要になるなど、部品点数が増えてコストの面で問題がある。タイプ２では、すべて同じＬＥＤを使用することができ、すべて同じ色に発光するため、色を混合させる機構は必要なく、制御回路も一種類のみで部品点数を減らすことができ、コスト的にも安く作製することができる。

タイプ２の白色ＬＥＤにおいては前述のように長波長紫外線（または紫色）発光ダイオードを用いるもの、青色（４６０〜４８０ｎｍ）で発光する発光ダイオードを用いるものがある。

紫外線（または紫色）発光ダイオードを用いる場合、蛍光体層としては赤色、緑色、青色の３色の可視光発光蛍光体を用いて白色光を得ている。一方、青色発光ダイオードは黄色の可視光発光蛍光体を用いて白色光を得ていることが多い。紫外線発光ダイオードを用いた方が蛍光体を３色用いることから、２色で白色光を得ている青色発光ダイオードより色再現性が良いことが分かってきている。

ところで、タイプ２の白色ＬＥＤにおいては、今までの水銀ガスの２５４ｎｍでの励起とは異なり、長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）または青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）での励起となるため、現行のＦＬ、ＣＣＦＬで用いられてきた蛍光体を用いることができないことが多い。

特に、ＦＬ、ＣＣＦＬで緑色蛍光体として一般的に用いられているＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂは、３２０〜４３０ｎｍでは殆ど発光しない。このため、特開２０００−７３０５２号公報（特許文献１）では緑色成分として、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、Ｍｎ（特許文献２［００２９］欄の一般式を満たす組成）を用いているが、緑色成分としては発光波長が５１５ｎｍと従来材料ＬａＰＯ_４：Ｃｅ，Ｔｂの５４３ｎｍに比較して短波長であり、完全互換とならないため、照明用途に用いる場合、演色性の低下などの問題があった。

一方、液晶表示装置は、バックライトとカラーフィルタの組合せによって表示装置としての色再現性域が決まるものである。例えば、ＣＣＦＬを用いたバックライトを搭載した液晶表示装置において、単にＣＣＦＬを白色ＬＥＤに置き換えたとしても液晶表示装置の特性が上がるわけではない。これは、カラーフィルタがＣＣＦＬの光の色再現域に合わせて設計されているためである。言い換えると、光源をＣＣＦＬから白色ＬＥＤに置き換えるだけでは必ずしも液晶表示装置の特性が向上するわけではないのである。

例えば、ＵＳＰ６２５２２５４（Ｂ１）号公報（特許文献２）には、緑色蛍光体としてＹＢＯ_３：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋蛍光体（セリウムおよびテルビウム付活イットリウム硼酸化物蛍光体）、赤色蛍光体としてＹ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋，Ｂｉ^３＋蛍光体（ユーロピウムおよびビスマス付活イットリウム酸硫化物蛍光体）を用いた白色ＬＥＤが開示されている。しかしながら、特許文献２は青色発光ダイオードを用いているため、特に青色部の色再現域が青色発光ダイオードの発光特性によって固定されてしまう。そのため、ＣＣＦＬとは色再現域が異なることから、特許文献２の白色ＬＥＤを従来のＣＣＦＬを用いていた液晶表示装置に用いる場合、カラーフィルタの設計変更が必要となる。

このため、色再現性の良い、つまりは色再現域を幅広く調整でき、かつ長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）で発光する発光ダイオードを用いて従来のＦＬまたはＣＣＦＬと同等の色再現域を有する白色ＬＥＤが求められていた。
特開２０００−７３０５２号公報 ＵＳＰ６２５２２５４（Ｂ１）号公報

近年の液晶表示装置は、携帯電話、カーナビ、モバイル通信機器の小型画面、パソコンやテレビの中型・大型画面など様々な画面（モニタ）に用いられており、そのバックライト光源にはＣＣＦＬが主に使われている。

このようなＣＣＦＬを光源として用いる場合、そのＣＣＦＬからの光をより良好なものとし色再現性を向上させるために、例えばカラーフィルタ等の各種の光学部材が従来から提案されている。このようなカラーフィルタは、ＣＣＦＬの発光光線の特性等を考慮して、具体的用途において最も良好な表示品質、色再現性等が得られるように設計されており、現在十分満足できるＣＣＦＬ用カラーフィルタも多数提供されている。

近年、環境問題から水銀フリー化の要望が高まるつれ、ＣＣＦＬの代わりにＬＥＤを光源として利用することが試みられているが、従来の白色ＬＥＤはＣＣＦＬとは発光色が大きく異なっていることから、液晶表示装置においてＣＣＦＬを単に白色ＬＥＤに置き換えただけでは良好な表示品質および色再現性等を得ることができず、そしてＣＣＦＬ用に適するように設計されたカラーフィルタを利用することも出来なかった。

このようなことから、従来の白色ＬＥＤを光源として用いる場合には、その白色ＬＥＤの発光光線特性ないし色再現域に適するように、カラーフィルタについても設計し直さなければならなかった。新たにカラーフィルタを設計し、それを安定的に製造する技術を開発するためには、多大な費用および時間が必要となることは言うまでもない。よって、従来のＣＣＦＬカラーフィルタをそのまま利用可能な白色ＬＥＤの開発が求められている。

本発明は、従来のＣＣＦＬと同程度の色再現域を有し、輝度を大幅向上させた白色ＬＥＤおよびバックライト並びに液晶表示装置を提供するものである。

本発明は、上記問題を解決するためのものであって、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザおよび紫色発光レーザから選ばれる少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層を具備した白色ＬＥＤであって、前記蛍光体層中の緑色蛍光体が一般式１を、青色蛍光体が一般式２または一般式３を、赤色蛍光体が一般式４または一般式５を、満たすことを特徴とする、白色ＬＥＤである。

＜緑色蛍光体＞
一般式１：Ｍ_{１−ｘ−ｙ}Ｃｅ_ｘＴｂ_ｙＢＯ_３
（式中、Ｍは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは、０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３の数を示す）で実質的に表される３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼化物蛍光体。

＜青色蛍光体＞
一般式２：（Ｍ２，Ｅｕ）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２
（式中、Ｍ２は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示す）で実質的に表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体、または
一般式３：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）Ｏ・ｂＡｌ_２Ｏ_３
（式中、Ｍ３は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａおよびｂは、０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満足する数である）で実質的に表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体。

＜赤色蛍光体＞
一般式４：（Ｌａ_１−ｘ，Ｅｕ_ｘ）_２Ｏ_２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす数である）で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
一般式５：（Ｙ_１−ｘ，Ｅｕｘ）_２Ｏ_２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす数である）で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。

このような本発明による白色ＬＥＤは、好ましい態様として、前記発光素子の発光波長が３００〜４３０ｎｍであるもの、を包含する。

このような本発明による白色ＬＥＤは、好ましい態様として、前記蛍光体の平均粒径が１μｍ以上であるもの、を包含する。

このような本発明による白色ＬＥＤは、好ましい態様として、前記の蛍光体層が、透明樹脂材料中に、前記の緑色蛍光体、前記の青色蛍光体および前記の赤色蛍光体が分散されたものであるもの、を包含する。

このような本発明による白色ＬＥＤは、好ましい態様として、前記の透明樹脂材料が、屈折率１．３〜１．7のものであるもの、を包含する。

そして、本発明によるバックライトは、前記の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とするもの、である。

このような本発明によるバックライトは、好ましい態様として、前記白色ＬＥＤを複数個用いたもの、を包含する。

また、本発明による液晶表示装置は、前記のバックライトを用いたことを特徴とするもの、である。

本発明の白色ＬＥＤは高輝度を具備している。
そして、本発明の白色ＬＥＤは、色再現域がＣＣＦＬと同程度であるため、従来のＣＣＦＬ用のカラーフィルタをそのまま用いることができる。従って、本発明の白色ＬＥＤを用いたバックライトおよびそれを用いた液晶表示装置では、新しいカラーフィルタを再度設計する必要が無い。ここで、色再現域がＣＣＦＬと同程度であるとは、分光計で測定したときにその測定結果が同一ないし同程度であることを意味する。

また、本発明による白色ＬＥＤは、カラーフィルタの特性を所望により更に改善する場合においても、従来のＣＣＦＬ用カラーフィルタにおいて用いられてきた技術ないし知見を利用することができるので、極めて容易に目的とするカラーフィルタを得ることができる。

そして、本発明による白色ＬＥＤ、バックライトおよび液晶表示装置は、従来のＣＣＦＬのように水銀を使用する必要もないので、環境問題が生じない。

本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図。 本発明の白色ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトとして用いたときの色再現性の一例を示す図。 従来のＣＣＦＬを液晶表示装置のバックライトとして用いたときの色再現性の一例を示す図。

図１に本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図を示した。図１中、ａは発光ダイオードを、ｂは樹脂に埋め込まれた蛍光体層を、ｃは発光ダイオード及び蛍光体の発光を外部へ導く反射層を、ｄは発光部を支える樹脂枠を示している。配線ｅを経てＬＥＤランプに印加された電気エネルギーは、発光ダイオードにより紫外光あるいは紫色光に変換され、それらの光が発光ダイオード上部の蛍光体層によってより長波長の光に変換され、総計として白色光がＬＥＤランプ外へ放出される仕組みになっている。

紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードは、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系のダイオードなど様々なものが適用可能である。特に発光波長のピーク値が３００〜４３０ｎｍの発光ダイオードであると、後述の蛍光体との組合せにより、高輝度かつ色再現性のより優れた白色ＬＥＤを為し得ることができる。発光波長のピーク値が３００〜４３０ｎｍの紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードであると後述の蛍光体と組合せた際に、より高輝度が得られるので好ましい。また、紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードの代わりに紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザを用いてもよい。なお、本発明では、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザおよび紫色発光レーザを総合して発光素子と称する。

蛍光体層ｂに用いる蛍光体としては可視光発光蛍光体を用いることが重要である。可視光発光蛍光体としては、緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体をそれぞれ１種以上用いることが好ましい。以下、それぞれの蛍光体について説明する。

まず、緑色蛍光体としては次の一般式１を満たすものが必要である。
一般式１：Ｍ_{１−ｘ−ｙ}Ｃｅ_ｘＴｂ_ｙＢＯ_３
（式中、Ｍは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは、０．０３＜ｘ＜０．３，０．０３＜ｙ＜０．３を示す）で実質的に表される３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼化物蛍光体である。

Ｍ元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕから選ばれる少なくとも１種の元素が挙げられる。これら元素は、３価で０．０７〜０．１１ｎｍのイオン半径を有していることからＭＢＯ_３構造をとり易い。Ｍ元素の一部をＴｂ（テルビウム）およびＣｅ（セリウム）に置換することにより、発光が起こる結晶が得られる。

また、Ｍ元素としてＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕから２種以上を選択しても良い。例えば、Ｍ元素の合計量を１００（ａｔ）％としたとき、Ｌｕ量を１ａｔ％以上１００ａｔ％未満とし、残部Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄの１種または２種以上の元素を組合せることも可能である。

Ｃｅ^３＋、Ｔｂ^３＋の置換により、発光素子からの励起光（３００〜４３０ｎｍ）がまず、Ｃｅ^３＋イオンに吸収され、この吸収されたエネルギーがＴｂ^３＋イオンに伝達され緑色発光が生ずるのである。置換量を示すｘ値、ｙ値は０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３である。ｘが０．０３以下となるとＣｅ^３＋にエネルギーが十分に吸収されないため、Ｔｂ^３＋に十分なエネルギーが伝達されず、Ｔｂ^３＋の緑色発光が十分に起こらない。ｘが０．３０以上となると、逆に発光効率が低下してしまう。同じようにｙが０．０３以下となると、Ｃｅ^３＋から伝達されたエネルギーを受け取るＴｂ^３＋が不足して緑色発光が十分でなく、０．３以上となると、発光効率が低下してしまう。

緑色蛍光体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば次のような方法が挙げられる。まず、酸化スカンジウム（Ｓｃ_２Ｏ_３）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３），酸化ルテチウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）の少なくとも一種と、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化テルビウム（Ｔｂ_４Ｏ_７）と硼酸化水素（Ｈ_３ＢＯ_３）を一般式１に示した組成となるように所定量秤量し、これらを焼成助剤とともに、十分混合する。この原料混合物をアルミナ坩堝等に入れて、１１００〜１４００℃程度の温度で、３〜６時間程度焼成する。この後、得られた焼成物を純水にて洗浄し、不要な可溶成分を除去する。その後ろ過乾燥させることにより、目的とする緑色蛍光体が得られる。

次に、青色蛍光体について説明する。青色蛍光体は以下に示す一般式２または一般式３を満たす蛍光体であることが必要である。なお、青色蛍光体は、一般式２または一般式３のどちらか１種のみであっても良いし、両方（２種）を用いてもよい。
一般式２：（Ｍ２，Ｅｕ）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２
（式中、Ｍ２は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示す）で実質的に表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体、または
一般式３：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）Ｏ・ｂＡｌ_２Ｏ_３
（式中、Ｍ３は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａおよびｂは０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満足する数である）で実質的に表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体である。

最後に、赤色蛍光体について説明する。赤色蛍光体は以下に示す一般式４または一般式５を満たす蛍光体であることが必要である。なお、赤色蛍光体は一般式４または一般式５のどちらか１種のみであっても良いし、両方（２種）を用いてもよい。
一般式４：（Ｌａ_１−ｘ，Ｅｕ_ｘ）_２Ｏ_２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
一般式５：（Ｙ_１−ｘ，Ｅｕｘ）_２Ｏ_２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。

なお、一般式２と一般式３、一般式４と一般式５の選択については励起波長、輝度要求、耐食性、コスト等に応じて蛍光体を選択することが好ましい。

本発明の白色ＬＥＤは蛍光体層中に、上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体をそれぞれ含有したものである。上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体は、紫外線発光ダイオード等の発光素子から波長３００〜４３０ｎｍの紫外線（または紫色光）照射を受けた際に紫外線を効率よく吸収して、高効率で各色の発光を行う。言い換えると、緑色蛍光体は高輝度の緑色、青色蛍光体は高輝度の青色、赤色蛍光体は高輝度の赤色が得られる。その結果、高輝度の白色光が得られるのである。

例えば図１のような白色ＬＥＤの場合、発光ダイオードａに印加された電気エネルギーは発光ダイオードにより紫外光（あるいは紫色光）に変換され、それらの光が発光ダイオード上部の蛍光体層によってより長波長の光に変換され、総計として白色光がＬＥＤ外へ放出される仕組みになっている。

なお、本発明では発光ダイオードａに用いられる紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードは発光ダイオードと表記し、完成した白色発光ダイオードに関しては白色ＬＥＤと表記する。

また、さらに輝度を上げるために各蛍光体の平均粒径を大きくすることも有効である。平均粒径としては１μｍ以上、さらには１０μｍ以上と大きくすることが好ましい。平均粒径を大きくする方法としては、蛍光体を焼成する際に焼成助剤を用いる方法や高温で長時間焼成する方法等が挙げられる。なお、平均粒径の上限値は特に限定されるものではない。

白色ＬＥＤの製造方法は特に限定されないが、例えば、各色の蛍光体粉末をそれぞれ樹脂材料と混合した後、各色の樹脂材料との混合体を混ぜ合わせて混合蛍光体を作製する方法や、予め各色の蛍光体粉末同士を混合した後、樹脂材料と混ぜ合わせて混合蛍光体を作製する方法が挙げられる。

本発明において用いられる樹脂材料は、無色透明のものでありかつ所定の光屈折率を有するものが好ましい。本発明では、透過率（ここでは、４００ｎｍの単色光を２ｍｍの厚みの試験片を用いて測定した値を用いる）が９８〜１００％、特に９９〜１００％であり、光屈折率が１．３〜１．７、特に１．４〜１．６であるものが好ましい。ここで、光屈折率が１．３未満の場合には発光ダイオード素子からの光取り出しが悪くなり、一方、１．７超過の場合には、蛍光体層からの光取り出しが悪くなる場合があるので好ましくない。そして、本発明に用いられる樹脂材料は、蛍光体の励起のために用いられる紫外線に対して、あるいは製造条件ないし使用条件において曝される熱的条件において、十分な耐久性を有するものが好ましい。さらに、製造条件ないし使用条件において曝される諸条件による体積変化が小さいもの、あるいは体積膨張によって生じる悪影響が小さいものが好ましい。この様な柔らかい樹脂材料を用いることにより、樹脂枠ｄの変形および（または）配線ｅの断線が効果的に防止される。

上記条件を満たす本発明において特に好ましい樹脂材料としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。この中では、紫外線での変色が起こりにくく、耐久性を有しているシリコーン樹脂が好ましい。

出来上がった混合蛍光体を、発光ダイオード上に塗布し、樹脂を固めることにより、白色ＬＥＤを形成することができる。なお、白色ＬＥＤに用いる基板や金属枠（リフレクタ）等の構成は任意である。

以上のような白色ＬＥＤは高輝度の白色光が得られる。このような白色ＬＥＤはバックライト、特に液晶表示装置のバックライトに有効である。

図２には、本発明の白色ＬＥＤの発光を液晶表示装置で使われる一般的な青色、緑色、赤色のカラーフィルタを通し、その発光色のＣＩＥ色度図の一例をプロットしたものである。その色度図において青色、緑色、赤色の発光点を結んで得られる三角形の内部の色度の光をその液晶表示装置は表現できることを意味している。

三角形の面積が広いほうが多くの色度の光を表現でき、その液晶表示装置は色再現域が広い（色再現性が良い）ことになる。図３には従来の冷陰極管（ＣＣＦＬ）を用いた液晶ディスプレイの色再現域も示したが、実質的に図２の色再現域と同様の範囲となっている。

図２および図３には、同時に、National Television Standards Committee（ＮＴＳＣ）により定められた色再現域も示した。色再現域の広さはこのＮＴＳＣの三角形の面積を１００としたときの相対値で示され、本発明の好ましい液晶表示装置の色再現域は６７であるのに対し、従来のＣＣＦＬを用いた液晶表示装置では６５であった。

このように本発明による白色ＬＥＤは、従来のＣＣＦＬと同等あるいは僅かに広い色再現域を有するものであることから、ＣＣＦＬ用に適するように設計された従来のカラーフィルタを利用することもでき、かつ従来と同等あるいは同等以上の広い色再現性を得ることができる。

そして、このような白色ＬＥＤを用いてなるバックライトおよび液晶表示装置は、携帯電話、カーナビ、モバイル通信機器の小型画面、パソコンやテレビの中型・大型画面など様々な液晶表示装置に好適である。特に、従来のＣＣＦＬを用いた液晶表示装置の色再現性が同程度であることからカラーフィルタ等の設計変更なしで使用することができる。

また、白色ＬＥＤが高輝度であることからサイドライト型、直下型どちらのタイプのバックライトにも適用できる。また、バックライトに適用する際は、必要に応じ、複数個の白色ＬＥＤを用いることが好ましい。

（実施例１〜８）
本実施例の白色ＬＥＤの評価のために、断面が図１の構造を採用した。発光素子にはサイズ３００μｍ四方の紫外線発光ダイオードを配し、平均粒径５μｍの各蛍光体とシリコーン樹脂を混合してスラリーを得た後、前記紫外線発光ダイオード上にスラリーを滴下し、１００〜１５０℃で熱処理することによりシリコーン樹脂を硬化させて、各実施例に係る白色ＬＥＤを形成した。ここで、各実施例において、上記各蛍光体は図２中の座標（ｘ＝０．３、ｙ＝０．３）で示される発色が得られるように配合され、そして、用いられた各シリコーン樹脂は硬化後における屈折率が１．５のものであった。

なお、紫外線発光ダイオードの波長、各蛍光体の組成は表１に示す通りとした。

（比較例１〜５）
各色の蛍光体の組成を本発明の範囲外とした以外は実施例１と同様の白色ＬＥＤを用意し、比較例に係る白色ＬＥＤとした。
各実施例および比較例に係る白色ＬＥＤの輝度を測定した。輝度測定は全光束測定方法を用い、具体的には各白色ＬＥＤを４０ｍＡの電流で発光させ、ｌａｂｓｈｅｒｅ社製１０インチ積分球（ＤＡＳ−２１００）を用いて測定した。その結果を表１に示す。

表１から分かる通り、本実施例に係る白色ＬＥＤは高輝度が得られることが分かった。

（実施例９〜１０）
次に、蛍光体の平均粒径を変える以外は実施例２と同様の白色ＬＥＤを用意し、同様に輝度測定を行った。

具体的には、実施例９は各蛍光体を高温長時間焼成することにより平均粒径を１０μｍにしたもの、実施例１０は焼成助剤を用いて高温長時間焼成することにより平均粒径を１５μｍにしたものである。その結果を表２に示す。

表２から分かるように同じ蛍光体を用いたとしても平均粒径が大きい方が高輝度になることが分かった。

（実施例１１〜２０、比較例６〜８）
実施例１〜１０、比較例１〜３の白色ＬＥＤを用い、液晶表示装置に一般的に用いられる赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタと組合せることにより液晶表示装置用バックライトを構成した。

前記カラーフィルタを通した光を積分球に導き赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光色を評価し、液晶表示装置（ディスプレイ）にしたときの色再現域（色再現性）を調べた。色再現性については図２に示したＣＩＥ色度図を用いて緑色の発光点の座標を測定した。また、比較のためにＣＣＦＬの緑色の発光座標も調べた。その結果を表３に示す。

表３から分かる通り、本実施例に係る液晶表示装置は色再現性が優れていることが分かった。なお、比較例６および比較例７は緑色蛍光体が実施例１および実施例２と同様であるため、緑色色度（ｘ座標、ｙ座標）はそれぞれ実施例１１、実施例１２と類似の値となった。

（実施例２１）
屈折率が１．３である樹脂材料を用いた以外は実施例１と同様にして、本発明による白色ＬＥＤを得て、同様に輝度測定を行った。その結果を表４に示す。

（実施例２２）
屈折率が１．３である樹脂材料を用いた以外は実施例２と同様にして、本発明による白色ＬＥＤを得て、同様に輝度測定を行った。その結果を表４に示す。

Claims (8)

1. 紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザおよび紫色発光レーザから選ばれる少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層を具備した白色ＬＥＤであって、前記蛍光体層中の緑色蛍光体が一般式１を、青色蛍光体が一般式２または一般式３を、赤色蛍光体が一般式４または一般式５を、満たすことを特徴とする、白色ＬＥＤ；
   ＜緑色蛍光体＞
   一般式１：Ｍ_{１−ｘ−ｙ}Ｃｅ_ｘＴｂ_ｙＢＯ_３
   （式中、Ｍは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ｘおよびｙは、０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３の数を示す）で実質的に表される３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼化物蛍光体；
   ＜青色蛍光体＞
   一般式２：（Ｍ２，Ｅｕ）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２
   （式中、Ｍ２は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示す）で実質的に表される２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体、または
   一般式３：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）Ｏ・ｂＡｌ_２Ｏ_３
   （式中、Ｍ３は、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、ａおよびｂは、０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満足する数である）で実質的に表される２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体；
   ＜赤色蛍光体＞
   一般式４：（Ｌａ_１−ｘ，Ｅｕ_ｘ）_２Ｏ_２Ｓ
   （式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす数である）で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
   一般式５：（Ｙ_１−ｘ，Ｅｕｘ）_２Ｏ_２Ｓ
   （式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす数である）で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。
2. 前記発光素子の発光波長が３００〜４３０ｎｍであることを特徴とする、請求項１記載の白色ＬＥＤ。
3. 前記蛍光体の平均粒径が１μｍ以上であることを特徴とする、請求項１または請求項２記載の白色ＬＥＤ。
4. 前記の蛍光体層が、透明樹脂材料中に、前記の緑色蛍光体、前記の青色蛍光体および前記の赤色蛍光体が分散されたものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤ。
5. 前記の透明樹脂材料が、屈折率１．３〜１．７のものである、請求項４に記載の白色ＬＥＤ。
6. 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とする、バックライト。
7. 前記白色ＬＥＤを複数個用いたことを特徴とする、請求項６記載のバックライト。
8. 前記請求項７または請求項８のいずれか１項に記載のバックライトを用いたことを特徴とする、液晶表示装置。

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