JPWO2011027511A1 - 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

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Abstract

実施形態によれば、紫外線（紫色）発光素子と、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から選ばれる緑色蛍光、２価のユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体、２価のユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体から選ばれる青色蛍光体、ユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、ユーロピウム付活酸硫化イットリウムから選ばれる赤色蛍光体を、各蛍光体の含有量として、蛍光体全量に対して、緑色蛍光体：３５〜５０重量％、青色蛍光体：５０〜７０重量％、および赤色蛍光体：１〜１０重量％含有する蛍光体層を有する液晶表示装置のバックライト用白色ＬＥＤが提供される。

Description

本発明の実施形態は、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、白色光を作るために拡散板を用いたり、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赤色と黄色の２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ＬａＰＯ４：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、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：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ＬａＰＯ４：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ＹＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋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Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋蛍光体（エルビ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。また、このような要望に応えるものとして、紫外線（または紫色）発光素子と組み合わせる赤色、緑色、青色の３色の蛍光体に特徴のある白色ＬＥＤ（特許文献３）が開示されている。
特開２０００−７３０５２公報 米国特許第６２５２２５４号明細書 国際公開第２００６／１１８１０４号パンフレット
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につれ、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できなかった。
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。
本発明の目的は、従来のＣＣＦＬ用のカラーフィルタの利用を可能とする、ＣＣＦＬの発光光線と同様の光特性を有する白色ＬＥＤ、およびバックライト並びに液晶表示装置を提供することにある。
実施形態の第１の態様の白色ＬＥＤは、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザの少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層とを具備した液晶表示装置のバックライト用白色ＬＥＤであって、発光スペクトルが４３０〜４７０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第１の発光ピーク群、４７０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの線状の発光ピークを有する第２の発光ピーク群、および、６００〜６５０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群を有し、前記第１の発光ピーク群の最大強度Ｐ１を１としたときの第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が３ ≦ Ｐ２ ≦ ５ 、第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が １ ≦ Ｐ３ ≦ ５ 、であることを特徴とする。
また、実施形態の第１の態様の白色ＬＥＤにおいては、白色ＬＥＤが具備する蛍光体層は、下記一般式１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から選ばれる少なくとも１種の緑色蛍光体、下記一般式２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および下記一般式３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から選ばれる少なくとも１種の青色蛍光体、下記一般式４で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体および下記一般式５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から選ばれる少なくとも１種の赤色蛍光体等を含有するものであることが好ましい。
一般式１：Ｍ１−ｘ−ｙＣｅｘＴｂｙＢＯ３
（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、ｘ、ｙは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）
一般式２：（Ｍ２１−ｘ１，Ｅｕｘ１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２
（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０＜ｘ１＜１である）
一般式３：ａ（Ｍ３１−ｘ２，Ｅｕｘ２）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３
（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、０＜ｘ２＜１であり、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）
一般式４：（Ｌａ１−ｘ３，Ｅｕｘ３）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ３＜０．１５を満たす値である）
一般式５：（Ｙ１−ｘ４，Ｅｕｘ４）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ４＜０．１５を満たす値である）
実施形態の第２の態様の白色ＬＥＤは、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザの少なくとも１種の発光素子と、緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体を含有する蛍光体層とを具備した液晶表示装置のバックライト用白色ＬＥＤであって、前記緑色蛍光体が上記一般式１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から選ばれる少なくとも１種の蛍光体であり、青色蛍光体が上記一般式２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および上記一般式３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から選ばれる少なくとも１種の蛍光体であり、赤色蛍光体が上記一般式４で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体および上記一般式５で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウムから選ばれる少なくとも１種の蛍光体であり、前記蛍光体層中の各蛍光体の含有量が、蛍光体全量に対して、緑色蛍光体については３５〜５０重量％、青色蛍光体については５０〜７０重量％、および赤色蛍光体については１〜１０重量％であることを特徴とするものである。
また、これらの実施形態の白色ＬＥＤにおいては、前記発光素子の発光波長が３００〜４３０ｎｍであることが好ましい。このような実施形態の白色ＬＥＤは、バックライトに好適であり、また、該バックライトは液晶表示装置に好適である。
実施形態の白色ＬＥＤの一例を示す断面図。 実施形態の白色ＬＥＤの発光スペクトルの一例を示す図。 実施形態の白色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に実施形態の白色ＬＥＤの一例を示す断面図を示した。図１中、１は発光ダイオードを、２は樹脂に埋め込まれた蛍光体層を、３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、４は発光部を支える樹脂枠を示している。配線５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り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と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、本明細書においては、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２に用いる蛍光体としては、白色ＬＥＤとした際に、以下の発光ピークを出現させることが可能な蛍光体であれば、特に限定されないが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。なお、図２に実施形態の白色ＬＥＤの一実施態様の発光スペクトル（具体的には、下記実施例１で得られた白色ＬＥＤの発光スペクトル）を、代表的なＣＣＦＬの発光スペクトル（パネルとして、ＮＥＣ液晶テクノロジー社製の液晶パネルを使用）とともに示す。
４３０〜４７０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第１の発光ピーク群、
４７０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの線状の発光ピークを有する第２の発光ピーク群、
および、６００〜６５０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群。
ここで、この実施形態の白色ＬＥＤにおいては、発光スペクトルに発現する複数の発光ピークから構成される各発光ピーク群について上記のように発光ピーク波長を規定しているが、要するに各発光ピーク群においては上記範囲内に発光ピーク群の最大強度を示す波長が含まれていればよく、発光ピーク群全体が範囲内に含まれる必要はない。
各発光ピーク群の特徴についていえば、第１の発光ピーク群では４３０〜４７０ｎｍの範囲に最大強度を有する発光ピークが発現するが、この波長はより好ましくは４３０〜４６０ｎｍの範囲にあり、発光ピーク群を構成する発光ピーク数は複数であってもよいが１つであることが好ましい。ここで、図２に示す実施形態の一実施態様の白色ＬＥＤの発光スペクトルについていえば、第１の発光ピーク群は、１つの発光ピークからなりその波長は４５０ｎｍである。
第２の発光ピーク群では４７０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する線状の発光ピークが発現するが、この波長はより好ましくは４８０〜５６０ｎｍの範囲にある。また、発光ピーク群を構成する発光ピークの数は線状ピークと線状以外のピークを合わせて複数であってもよいが、好ましくは両ピークの合計として１０個以下である。なお、図２の発光スペクトルで確認すると、この第２の発光ピーク群は、５つの線状の発光ピークからなりその波長は、５４７ｎｍ（最大強度）、４８７、４９５、５４１，５５１ｎｍである。なお、本明細書において、線状の発光ピークとは、半値全幅が１０ｎｍ以下の発光ピークのことをいう。
また、第３の発光ピーク群では６００〜６５０ｎｍの範囲に最大強度を有する線状の発光ピークが発現するが、この波長はより好ましくは６１０〜６４０ｎｍの範囲にある。発光ピーク群を構成する発光ピークの数は、線状ピークと線状以外のピークを合わせて複数であってもよいが、好ましくは両ピークの合計として２個以下である。図２においては、この第３の発光ピーク群は、２つの線状の発光ピークからなりその波長は、６２４ｎｍ（最大強度）、６１５ｎｍ、である。
この実施形態の白色ＬＥＤにおいて各発光ピーク群が上記波長範囲内に発現しないと、これをバックライトとして液晶表示装置に用いた場合にＣＣＦＬ発光スペクトルとの乖離が大きくなりＣＣＦＬを色味を再現できない。
以下、このような発光ピークを発現させるためにこの実施形態の白色ＬＥＤに用いることが可能な各種蛍光体について説明する。まず、緑色蛍光体として好ましくは次の一般式１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を挙げることができる。この実施形態の白色ＬＥＤにおいては、緑色蛍光体として、これらの１種を単独で、または２種以上を混合物として用いることが可能である。
一般式１：Ｍ１−ｘ−ｙＣｅｘＴｂｙＢＯ３
（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、ｘ、ｙは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）
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ＭＢＯ３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。
Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋の置換により、発光素子からの励起光（３００〜４３０ｎｍ）がまず、Ｃｅ３＋イオンに吸収され、この吸収されたエネルギーがＴｂ３＋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Ｃｅ３＋にエネルギーが十分に吸収されないため、Ｔｂ３＋に十分なエネルギーが伝達されず、Ｔｂ３＋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、Ｃｅ３＋から伝達されたエネルギーを受け取るＴｂ３＋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（Ｓｃ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）の少なくとも一種と、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化テルビウム（Ｔｂ４Ｏ７）と硼酸化水素（Ｈ３ＢＯ３）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。青色蛍光体として好ましくは、以下に示す一般式２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、一般式３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を挙げることができる。なお、この実施形態の白色ＬＥＤにおいて青色蛍光体としては、一般式２または一般式３で表される蛍光体群から選ばれる１種を単独で、または２種以上を混合物として用いることが可能である。２種以上の混合物の場合、一般式２で表される蛍光体群、または一般式３で表されるに蛍光体群の一方のみから選ばれる２種以上の組み合わせであってもよいし、一般式２で表される蛍光体群、一般式３で表される蛍光体群の双方から選ばれる２種以上の組み合わせであってもよい。
一般式２：（Ｍ２１−ｘ１，Ｅｕｘ１）10（ＰＯ4）6・Ｃｌ2
（式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０＜ｘ１＜１である）
一般式３：ａ（Ｍ３１−ｘ２，Ｅｕｘ２）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３
（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、０＜ｘ２＜１であり、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）
一般式２においてＭ２元素は、上記元素から選ばれる少なくとも１種の元素を示すが、Ｍ２元素はこれらの元素から２種以上を選択して用いてもよい。一般式３におけるＭ３元素についても同様に２種以上を選択して用いてもよい。
青色蛍光体の製造方法は特に限定されるものではなく、一般的な製造方法で作製された一般式２または一般式３に属する化合物をこの実施形態の白色ＬＥＤに用いることが可能である。また、市販品を用いることも可能である。
最後に赤色蛍光体について説明する。赤色蛍光体として好ましくは、以下に示す一般式４で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、一般式５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を挙げることができる。なお、この実施形態の白色ＬＥＤにおいて赤色蛍光体としては、一般式４または一般式５で表される蛍光体群から選ばれる１種を単独で、または２種以上を混合物として用いることが可能である。２種以上の混合物の場合、一般式４で表される蛍光体群、または一般式５で表される蛍光体群の一方のみから選ばれる２種以上の組み合わせであってもよいし、一般式４で表される蛍光体群、一般式５で表される蛍光体群の双方から選ばれる２種以上の組み合わせであってもよい。
一般式４：（Ｌａ１−ｘ３，Ｅｕｘ３）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ３＜０．１５を満たす値である）
一般式５：（Ｙ１−ｘ４，Ｅｕｘ４）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ４＜０．１５を満たす値である）
赤色蛍光体の製造方法は特に限定されるものではなく、一般的な製造方法で作製された一般式４または一般式５に属する化合物をこの実施形態の白色ＬＥＤに用いることが可能である。また、市販品を用いることも可能である。
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。
実施形態の白色ＬＥＤは蛍光体層中に、上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体等を発光スペクトルに上記特徴の発光ピークが発現するよう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。また、白色光を得る場合、各色の輝度に輝度差がありすぎる状態、例えば緑色のみ高輝度の場合は緑がかった白色になり好ましくない。つまり、高輝度の白色を得るためには緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）の各色とも高輝度である必要があり、各色の蛍光体の組合せが非常に重要となるのである。
例えば、図１のような白色ＬＥＤの場合、発光ダイオード１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り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。この実施形態の白色ＬＥＤにおいては、該白色ＬＥＤから発光される光を分光計で測定して得られる発光スペクトルが、例えば図２に代表する形に表れるのである。
なお、本明細書においては発光ダイオード１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。
この実施形態の白色ＬＥＤの発光スペクトルに現れる発光ピークは上記波長に発現するが、各発光ピークの強度については、４３０〜４７０ｎｍの範囲に発現する第１の発光ピーク群の最大発光ピークの強度Ｐ１を１としたときの第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が３≦Ｐ２≦５、第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が１≦Ｐ３≦５である。
この実施形態の白色ＬＥＤにおいて各発光ピーク群の最大強度が上記関係にないと、これをバックライトとして液晶表示装置に用いた場合にＣＣＦＬの色味を再現できない。
このように調整することでこの実施形態の白色ＬＥＤの発光スペクトルの発光ピークの発現波長と各発光ピークの強度の関係がＣＣＦＬの光特性と同等となる。
この実施形態の白色ＬＥＤは、発光スペクトルとして得られる発光ピークの強度比が上記の範囲となるように、蛍光体層中に上述のような緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体等の蛍光体を適当な配合比率で配合することにより作製可能である。
具体的に、この実施形態の白色ＬＥＤにおいてＣＣＦＬの光特性と同等の上記説明したような光特性を得るためには、緑色蛍光体として上記一般式１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から選ばれる少なくとも１種の蛍光体を、青色蛍光体として上記一般式２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および上記一般式３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から選ばれる少なくとも１種の蛍光体を、赤色蛍光体として上記一般式４で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体および上記一般式５で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウムから選ばれる少なくとも１種の蛍光体を、蛍光体層中の各蛍光体の含有量が、蛍光体全量に対して、緑色蛍光体については３５〜５０重量％、青色蛍光体については５０〜７０重量％、および赤色蛍光体については１〜１０重量％となるように調整して用いればよい。
なお、前記各蛍光体のより好ましい配合量は、緑色蛍光体については３５〜４５重量％、青色蛍光体については５０〜６０重量％、および赤色蛍光体については２〜１０重量％である。この実施形態の白色ＬＥＤにおいて各蛍光体の配合割合が上記関係にないと、これをバックライトとして液晶表示装置に用いた場合にＣＣＦＬの色味を再現できない。
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、１色の蛍光体同士を造粒する方法、３色の蛍光体を混合して造粒する方法などが挙げられる。また、他の方法としては、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が、白色ＬＥＤの蛍光体層の厚さの９０％以下が好ましい。蛍光体層の厚さより大きいと蛍光体粒子を樹脂で固めて蛍光体層を形成した際に蛍光体粒子の脱粒などの不具合が生じ易くなる。
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と混合した後、各色の樹脂との混合体を混ぜ合わせ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。ここで樹脂と蛍光体の配合比率については、白色ＬＥＤとした際に効率よく蛍光体が作用する範囲であれば制限されないが、蛍光体層全体として、樹脂１００重量部対し用いる蛍光体の合計量が３０〜８０重量部であることが好ましく、５０〜７０重量部で配合することがより好ましい。蛍光体の含有量が樹脂１００重量部に対して３０重量部未満であればスラリー中の蛍光体尾が沈降する場合があり、８０重量部を超えると塗布が困難になることがある。
この実施形態の白色ＬＥＤにおいて用いられる樹脂材料としては、白色ＬＥＤ製造に通常用いられる樹脂であれば特に制限されないが、無色透明な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。この実施形態の白色ＬＥＤにおいては、透過率（ここでは、４００ｎｍの単色光を２ｍｍの厚さ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未満では発光ダイオード素子からの光取り出しが悪くなる場合があり、一方、１．７超過では、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。
また、この実施形態の白色ＬＥＤ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り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４の変形および（または）配線５の断線が効果的に防止される。
上記条件を満たすこの実施形態の白色ＬＥＤ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、エポキシ樹脂等を挙げることができる。この中では紫外線で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より好ましい。
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３は、この実施形態の白色ＬＥＤの好ましい一実施態様の白色ＬＥＤ（具体的には、下記実施例１で得られた白色ＬＥＤ）の発光を、従来の冷陰極線管（ＣＣＦＬ）をバックライトとした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に通し（具体的には、ＣＣＦＬを用いた液晶ディスプレイＮＬ１２８７６ＢＣ２６（ＮＥＣ液晶テクノロジー社製）のＣＣＦＬを実施例１で得られた白色ＬＥＤに置き換えたものを使用し）、その発光色をＣＩＥ色度図にプロットした一例を示す図である。こ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４には従来の冷陰極線管（ＣＣＦＬ）を用いた代表的な液晶ディスプレイ：ＮＬ１２８７６ＢＣ２６（ＮＥＣ液晶テクノロジー社製）の色再現域も示したが、実質的に図３の色再現域と同様の範囲となっている。
図３および図４には同時に理想的な色再現域を示す国際標準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、ここで例示したこの実施形態の白色ＬＥＤのうち好ましい白色ＬＥＤを用いた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は６５であった。
上記のようにして得られるこの実施形態の白色ＬＥＤについて、その発光を従来の冷陰極線管（ＣＣＦＬ）をバックライトとした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に通した際の発光色をＣＩＥ色度図にプロットすると、用いるカラーフィルタにより若干異なるが、概ね、白色色度が、０．２６≦ｘ≦０．３６、０．２２≦ｙ≦０．３６の範囲にあって、青色、緑色、赤色の各発光点が以下の範囲になるようにプロットされる。
青色発光点（Ｂ）：０．１３≦ｘ≦０．１５ , ０．０６≦ｙ≦０．１１
緑色発光点（Ｇ）：０．２８≦ｘ≦０．３０ , ０．５８≦ｙ≦０．６１
赤色発光点（Ｒ）：０．６３≦ｘ≦０．６６ , ０．３１≦ｙ≦０．３４
これらＢ、Ｇ、Ｒを三角形の頂点として結んだ色再現域については、図３に示されるものと同様に、その広さはＮＴＳＣの三角形の面積を１００としたときに６０〜８０程度のレベルを示すものである。
このようにこの実施形態の白色ＬＥＤは、従来のＣＣＦＬと同等あるいは僅かに広い色再現性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。
さらに、この実施形態の白色ＬＥＤは、カラーフィルタの特性を所望によりさら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。
また、この実施形態の白色ＬＥＤおよびこれを用いてなる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。
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を用いるものとする。
（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（蛍光体の合計量で６５重量部）とシリコーン樹脂３５重量部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し、各実施例に係る白色ＬＥＤを形成した。用いたシリコーン樹脂は硬化後における光屈折率が１．５のものであった。
なお、紫外線発光ダイオードの波長、各蛍光体の種類および配合比（蛍光体全量を１００％としたときの各蛍光体の重量％）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この実施形態の白色ＬＥＤにおける各色の蛍光体の組成の範囲外とした以外は実施例６と同様の白色ＬＥＤを用意し、比較例に係る白色ＬＥＤとした。
＜評価＞
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２に示す。
また、各実施例および比較例に係る白色ＬＥＤの発光スペクトルを測定した。発現した発光ピークの波長と、各発光ピークの強度比について結果を表２に示す。なお線状ピークについては、波長の単位ｎｍの後ろに（ｌ）を付し、区別した。
Figure 2011027511
Figure 2011027511
表２に示される通り、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。また、発光スペクトルの発光ピークは、図２に示されるＣＣＦＬの発光スペクトルと同様であることがわかる。
（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３に示す。
Figure 2011027511
表３に示される通り、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。なお、蛍光体の粒子径が変わっても得られる白色ＬＥＤの発光スペクトルに変化はない。
（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、従来の冷陰極線管（ＣＣＦＬ）をバックライトとした液晶表示装置で使われる一般的な赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタと組合せる（具体的には、ＣＣＦＬを用いた液晶ディスプレイＮＬ１２８７６ＢＣ２６（ＮＥＣ液晶テクノロジー社製）のＣＣＦＬを実施例で得られた白色ＬＥＤに置き換えたものを使用）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３に示したＣＩＥ色度図を用いて緑色、青色、赤色の発光点の座標を測定した。さらに白色色度を求めた。また、比較のためにＣＣＦＬの各色の発光座標、白色色度も調べた。その結果を表４に示す。
Figure 2011027511
表４に示される通り、ＢＧＲのカラーフィルタで切り取られた青、緑、赤の色度については実施例と比較例で変わらないが、白色の色度については比較例がＣＣＦＬの座標位置からずれているのに比べ、実施例ではＣＣＦＬとほぼ同等なことが分かった。つまり、本実施例に係る液晶表示装置は、従来のＣＣＦＬを使用した場合と同様に色再現性が優れているといえる。
１…発光ダイオード、２…蛍光体層、３…反射層、４…樹脂枠、５…配線、１０…白色ＬＥＤ

Claims (17)

  1. 紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザの少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層とを具備した液晶表示装置のバックライト用白色ＬＥＤであって、
    発光スペクトルが
    ４３０〜４７０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの発光ピークからなる第１の発光ピーク群、
    ４７０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの線状の発光ピークを有する第２の発光ピーク群、
    および、６００〜６５０ｎｍの範囲に最大強度を有する少なくとも１つの線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群を有し、
    前記第１の発光ピーク群の最大強度Ｐ１を１としたときの
    第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が ３ ≦ Ｐ２ ≦ ５ 、
    第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が １ ≦ Ｐ３ ≦ ５ 、
    である白色ＬＥＤ。
  2. 前記第１の発光ピーク群が４３０〜４６０ｎｍの範囲に最大強度を有する１つの発光ピークからなり、前記第２の発光ピーク群が４８０〜５６０ｎｍの範囲に最大強度を有する１〜１０個の線状の発光ピークを有し、かつ、第３の発光ピーク群が６１０〜６４０ｎｍの範囲に最大強度を有する１または２個の線状の発光ピークを有することを特徴とする請求項１記載の白色ＬＥＤ。
  3. 前記蛍光体層が、下記一般式１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から選ばれる少なくとも１種の緑色蛍光体を含有することを特徴とする請求項１記載の白色ＬＥＤ。
    一般式１：Ｍ１−ｘ−ｙＣｅｘＴｂｙＢＯ３
    （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、ｘ、ｙは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）。
  4. 前記緑色蛍光体の平均粒子径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項３記載の白色ＬＥＤ。
  5. 前記蛍光体層が、下記一般式２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および下記一般式３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から選ばれる少なくとも１種の青色蛍光体を含有することを特徴とする請求項１記載の白色ＬＥＤ。
    一般式２：（Ｍ２１−ｘ１，Ｅｕｘ１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２
    （式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０＜ｘ１＜１である）、
    一般式３：ａ（Ｍ３１−ｘ２，Ｅｕｘ２）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３
    （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、０＜ｘ２＜１であり、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）。
  6. 前記青色蛍光体の平均粒子径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項５記載の白色ＬＥＤ。
  7. 前記蛍光体層が、下記一般式４で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体およびで下記一般式５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から選ばれる少なくとも１種の赤色蛍光体を含有することを特徴とする請求項１記載の白色ＬＥＤ。
    一般式４：（Ｌａ１−ｘ３，Ｅｕｘ３）２Ｏ２Ｓ
    （式中、０．０１＜ｘ３＜０．１５を満たす値である）、
    一般式５：（Ｙ１−ｘ４，Ｅｕｘ４）２Ｏ２Ｓ
    （式中、０．０１＜ｘ４＜０．１５を満たす値である）。
  8. 前記赤色蛍光体の平均粒子径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項７記載の白色ＬＥＤ。
  9. 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。
  10. 前記請求項１記載の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とするバックライト。
  11. 前記請求項１０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。
  12. 紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザの少なくとも１種の発光素子と、緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体を含有する蛍光体層とを具備した液晶表示装置のバックライト用白色ＬＥＤであって、前記緑色蛍光体が下記一般式１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から選ばれる少なくとも１種の蛍光体であり、青色蛍光体が下記一般式２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および下記一般式３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から選ばれる少なくとも１種の蛍光体であり、赤色蛍光体が下記一般式４で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体および下記一般式５で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウムから選ばれる少なくとも１種の蛍光体であり、前記蛍光体層中の各色蛍光体の含有量が、蛍光体全量に対して、緑色蛍光体については３５〜５０重量％、青色蛍光体については５０〜７０重量％、および赤色蛍光体については１〜１０重量％であることを特徴とする白色ＬＥＤ。
    ＜緑色蛍光体＞
    一般式１：Ｍ１−ｘ−ｙＣｅｘＴｂｙＢＯ３
    （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、ｘ、ｙは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）
    ＜青色蛍光体＞
    一般式２：（Ｍ２１−ｘ１，Ｅｕｘ１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２
    （式中、Ｍ２はＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種の元素を示し、０＜ｘ１＜１である）
    一般式３：ａ（Ｍ３１−ｘ２，Ｅｕｘ２）Ｏ・ｂＡｌ２Ｏ３
    （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、０＜ｘ２＜１であり、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）
    ＜赤色蛍光体＞
    一般式４：（Ｌａ１−ｘ３，Ｅｕｘ３）２Ｏ２Ｓ
    （式中、０．０１＜ｘ３＜０．１５を満たす値である）
    一般式５：（Ｙ１−ｘ４，Ｅｕｘ４）２Ｏ２Ｓ
    （式中、０．０１＜ｘ４＜０．１５を満たす値である）。
  13. 前記蛍光体層中の各色蛍光体の含有量が、蛍光体全量に対して、緑色蛍光体については３５〜４５重量％、青色蛍光体については５０〜６０重量％、および赤色蛍光体については２〜１０重量％であることを特徴とする請求項１２記載の白色ＬＥＤ。
  14. 前記緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体の平均粒子径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項１２記載の白色ＬＥＤ。
  15. 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１２記載の白色ＬＥＤ。
  16. 前記請求項１２記載の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とするバックライト。
  17. 前記請求項１６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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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326209A (zh) * 2017-08-01 2019-02-12 群创光电股份有限公司 显示设备

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013110155A (ja) * 2011-11-17 2013-06-06 Sanken Electric Co Ltd 発光装置
WO2014036506A2 (en) * 2012-09-02 2014-03-06 Global Tungsten & Powders Corp. Y203:eu having improved brightness at reduced eu weight percentage
JP5991684B2 (ja) * 2012-12-20 2016-09-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 希土類アルミニウムガーネットタイプ無機酸化物、蛍光体及びこれを用いた発光装置
JP5987804B2 (ja) * 2013-09-10 2016-09-07 ウシオ電機株式会社 発光モジュール装置
JP6268891B2 (ja) * 2013-10-07 2018-01-31 セイコーエプソン株式会社 コラージュ画像作成プログラム、コラージュ画像作成方法、及びコラージュ画像作成装置
CN104059640B (zh) * 2014-07-08 2016-09-28 厦门大学 一种硼酸盐荧光粉基质及荧光粉的制备方法
CN109143745B (zh) * 2017-06-27 2021-02-26 深圳光峰科技股份有限公司 发光聚集器、发光设备及投影光源
US11139342B2 (en) 2018-09-26 2021-10-05 Nitride Semiconductors Co., Ltd. UV-LED and display
EP3644379B1 (en) 2018-10-24 2021-09-08 Nitride Semiconductors Co., Ltd. Uv-led and display
WO2021111001A1 (en) * 2019-12-06 2021-06-10 Solvay Sa Aluminates and red emitters in a greenhouse film for plant growth

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076445A (ja) * 2000-09-01 2002-03-15 Sanken Electric Co Ltd 半導体発光装置
JP2005322674A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Norifuku Kanekiyo 蛍光体を用いた発光ダイオード
WO2006118104A1 (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba 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
JP2007274009A (ja) * 2000-09-21 2007-10-18 Sharp Corp 半導体発光装置およびそれを用いた発光表示装置
JP2008218486A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光装置
JP2009035673A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Toshiba Corp 蛍光体および発光装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6252254B1 (en) * 1998-02-06 2001-06-26 General Electric Company Light emitting device with phosphor composition
JP3949290B2 (ja) 1998-08-31 2007-07-25 株式会社東芝 表示装置
JP4077170B2 (ja) * 2000-09-21 2008-04-16 シャープ株式会社 半導体発光装置
JP4661032B2 (ja) * 2003-06-26 2011-03-30 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
KR100704492B1 (ko) * 2005-05-02 2007-04-09 한국화학연구원 형광체를 이용한 백색 발광 다이오드의 제조 방법
US20070104861A1 (en) * 2005-11-09 2007-05-10 Hsing Chen White light LED production method
US7804162B2 (en) * 2006-05-03 2010-09-28 Harvatek Corporation Multi-wavelength white light-emitting structure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076445A (ja) * 2000-09-01 2002-03-15 Sanken Electric Co Ltd 半導体発光装置
JP2007274009A (ja) * 2000-09-21 2007-10-18 Sharp Corp 半導体発光装置およびそれを用いた発光表示装置
JP2005322674A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Norifuku Kanekiyo 蛍光体を用いた発光ダイオード
WO2006118104A1 (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Kabushiki Kaisha Toshiba 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
JP2008218486A (ja) * 2007-02-28 2008-09-18 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光装置
JP2009035673A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Toshiba Corp 蛍光体および発光装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109326209A (zh) * 2017-08-01 2019-02-12 群创光电股份有限公司 显示设备

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