TWI323045B - - Google Patents

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1323045 Ο) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於白色發光裝置和該製造方法、及使用此 之背光、以及液晶顯示裝置。 【先前技術】 發光二極體（light emitting diode ·· LED )是一種將 電能轉換成紫外光或可視光等的光進行放射之半導體二極 體。爲了要利用可視光，用透明樹脂將GaP、GaAsP、 GaAlAs、GaN、InGaAlP等的發光材料所形成的發光晶粒 予以封裝之LED已被廣泛使用。另外，將發光材料固定 在印刷電路基板或金屬引線的上面，再用形成數字或文字 形狀的殼體來封之顯示型的LED也被使用中。 進而，LED是在發光晶粒的前表面或前樹脂中含有各 種的螢光體粉末，藉此來進行調整放射光的顏色。即是 LED可以展現藍色至紅色依照使用用途之可視光領域的發 光。由於LED爲半導體元件，故具有壽命長且可靠性很 高，作爲光源使用的情況會減少更換頻率的優點。因而， 被廣泛用於攜帶型通訊機器、個人電腦（PC)周邊機器、 0A機器、家庭用電器、音響機器、各種開關、背光型顯 示板等各種顯示裝置的構成零件。 最近，使用者對於顯示裝置的色彩感覺提高，導致對 於各種顯示裝置也要有可以更高精細地展現微妙的色調之 功能或LED統合的外觀。尤其’白色發光的LED用於攜 -5- (2) (2)1323045 帶電話的背光或車用燈明顯擴大，故期待將來會大幅度增 加長度來取代曰光燈。因而，嘗試使白色光更接近自然光 來進行各種的改善。 現在，普及中或嘗試階段的白色光led包括有：藍 色發光的二極體晶粒與黃色發光螢光體（YAG等），因應 於需求再與紅色螢光體進行組合的形式（以下，稱爲形式 A )、紫外發光或是紫色發光的二極體晶粒與藍色和綠色 和紅色的各螢光體進行組合的形式（以下，稱爲形式 B )。現狀是前者的形式A的亮度高於形式B所以已普 及，不過會因看的方向而看起來泛黃色，或對白色面投影 時黃色或藍色會出現不均勻。因而，形式A也被稱爲擬似 白色。對於表現白色光的質之平均接近自然色指數，形式 A的白色光LED停留在70〜75的範圍。 一方面，後者的形式B亮度比形式A差但發光以及投 影光很少不均勻，故期待將來會成爲照明或背光用途的主 力，持續對各種用途上進行擴大或開發。朝這方向進行改 善，例如在日本非專利文獻1中，對於紫外發光的二極體 晶粒與作爲藍色發光螢光體之Eu賦活鹵磷酸鹽螢光體或 Eu賦活銘酸鹽營光體、作爲綠色發光蛋光體之Cu和A1 賦活硫化鋅螢光體或Eu和Μη賦活鋁酸鹽螢光體、以及 作爲紅色發光螢光體之Eu賦活氧硫化釔螢光體進行組合 之白色發光LED已有報告。 進而，日本專利文獻1中的記載爲紫外發光的二極體 晶粒與作爲藍色發光螢光體之Eu賦活鹵磷酸鹽螢光體或 -6 - (3) (3)1323045

Eu賦活鋁酸鹽螢光體、作爲綠色發光螢光體之Eu和Mn 賦活鋁酸鹽螢光體、以及作爲紅色發光螢光體之Eu賦活 氧硫化鑭螢光體進行組合之白色發光LED。 上述過的白色發光LED都具備有形式B的特徵，也 就是具備有更接近自然光性，但亮度仍不足夠，尙要求改 善。爲了要用形式B的白色發光LED來達成更接近自然 色或高亮度，必須取得平衡來含有白色光的光譜中對於人 類的顏色感度限度之450 nm附近、560 nm附近、620 nm 附近的光，還必須取得藍色、綠色、紅色之各螢光體的效 率之平衡。進而，也得知起因於使用組合發光顏色不相同 的複數個螢光體，導致發光顏色度發生偏差。 嘗試各種形式B之白色發光LED的實用化之過程 中，得知照明用途和背光用途其開發方向有所不同。照明 用途的白色發光LED重要的是亮度和規定白色光的質之 平均接近自然光指數（Ra )很高，相對於此，背光用途則 要求亮度很高且顏色展現領域很寬。對於各用途，亮度很 高爲兩者都要求的特性，不過高接近自然光指數及大範圍 顔色展現領域係依照裝置來要求，並不一定兩者都要達 到。 一方面，得知起因於使用組合發光顏色不相同的複數 個螢光體等，導致白色發光LED的發光顏色度發生偏 差。色度偏差會使白色發光LED的製造良品率下降，還 會使使用白色發光LED之背光的顏色呈現性能下降。因 而，強烈地要求抑制色度的偏差。尤其，適合用於近年明 (4) (4)1323045 顯成長的液晶顯示裝置之背光之白色發光led，不會有過 去的冷陰極管使用水銀造成問題之環境問題，且有使顔色 展現領域加大範圍的可能性，所以對於該技術的開發有很 大的期待。 〔專利文獻1〕日本專利特開2〇〇〇 - 73052號公報 〔非專利文獻1〕日本三菱電線工業時報（2002年7 月第99號） 【發明內容】 本發明之目的係提供既有高亮度又有優異的顏色展現 性，還會減少發光色度的偏差之白色發光裝置和該製造方 法、以及使用這白色發光裝置之背光和液晶顯示裝置。 本發明的白色發光裝置，其特徵爲：具備有放射紫外 光或是紫色光之半導體發光元件、及含有3種以上可視光 發光螢光體，利用來自前述半導體發光元件的光進行激勵 來發出白色光之發光部，前述發光部的該發光光譜上，在 440 nm以上且460 nm以下的藍色部、510 nm以上且530 nm以下的綠色部、620 nm以上且640 nm以下的紅色部， 分別具有尖峰値，且前述3種以上的可視光發光螢光體預 先用結合劑予以結合著。 本發明的白色發光裝置之製造方法，其特徵爲具備 有：以在440 nm以上且460 nm以下的藍色部、510 nm 以上且530 nm以下的綠色部、620 nm以上且640 nm以 下的紅色部，分別具有顯示尖峰値之白色發光的發光光譜 -8 - (5) (5)1323045 的方式被調整過後之3種以上的可視光發光螢光體進行準 備之過程、及用結合劑來結合前述3種以上的可視光發光 螢光體之過程、及面對放射紫外光或是紫色光之半導體發 光元件的發光方向，形成含有述被結合過後之3種以上的 可視光發光螢光體之發光部之過程。 本發明的背光’其特徵爲具備有：基板、及組裝在前 述基板上之本發明的白色發光裝置。本發明的背光中，白 色發光裝置例如呈直線狀或是矩陣狀配列在基板上。本發 明的液晶顯示裝置，其特徵爲具備有：本發明的背光、及 被配置在前述背光的發光面側之液晶顯示部。 【實施方式】 以下，針對用來實施本發明的形態進行說明。第1圖 爲表示將本發明的白色發光裝置用於本發明的白色LED 燈之實施形態的構成之剖面圖。同圖所示的白色LED燈1 具有放射紫外光或是紫色光來作爲激勵源（光源）之LED 晶粒2。此外，白色發光裝置的光源並不侷限於LED晶粒 2’也可以用雷射二極體（半導體雷射）。白色發光裝置 的激勵源，例如可以使用發光波長的尖峰値爲370 nm以 上且410 nm以下的發光二極體或雷射二極體等的半導體 發光元件。 作爲激勵源的LED晶粒2使用InGaN系、GaN系、 AlGaN系等各種的紫外發光二極體或紫色發光二極體。 LED晶粒2最好是發光波長的尖峰値爲3 70 nm以上且 (6)1323045 410 nm以下的範圍。藉由將這種LED晶粒2 光體組合來使用，可以實現高亮度且顔色展現 之白色LED燈1。此外，此處則是將作爲激勵 光二極體或紫色發光二極體記載成LED晶粒2 來獲得白色發光之發光裝置記載成白色LED燈 LED晶粒2係組裝載在具有一對引線端子 配線基板4上。LED晶粒2的下部電極與引線 電性和機械性連接著。LED晶粒2的上部電極 5與引線端子3B相電氣連接著。在配線基板 筒狀的框體6，在該內壁面6a形成有反射層7 充塡透明樹脂8來作爲樹脂層，該透明樹脂8 晶粒2。 塡入LED晶粒2之透明樹脂8，含有用來 的螢光體9。被擴散在透明樹脂8中之螢光體 LED晶粒2所放射出來的紫外光或是紫色光進 出白色光。即是擴散螢光體9之透明樹脂8, 爲發出白色光之發光部10。發光部10係面對 的發光方向來配置。透明樹脂8例如使用矽氧 樹脂等。此外，基板4或框體6的構成則爲任） 用來獲得白色光的螢光體9係使用3種以 發光螢光體，發光部10的發光光譜上，在440 460 nm以下的藍色部、510 nm以上且530 nm 部、62 0 nm以上且640 nm以下的紅色部，分 値。具體上，3種以上的可視光發光螢光體9 與後述的螢 性更加優異 源的紫外發 ，將最終用 1 ° 3A、3B 之 端子3 A相 經由結合線 4上設有圓 。框體6內 中塡入LED 獲得白色光 9，利用從 行激勵來發 其功能爲作 LED晶粒2 樹脂或環氧 、。 上的可視光 nm以上且 以下的綠色 別具有尖峰 使用尖峰値 -10- (7) (7)1323045 波長爲44〇 nm以上且460 rim以下的藍色螢光體、及尖峰 値波長爲510 nm以上且530 nm以下的綠色螢光體、及尖 峰値波長爲620 nm以上且640 nm以下的紅色螢光體。此 外，也可以使用2種以上相同顏色的螢光體。3種以上的 可視光發光螢光體9係在預先用結合劑結合的狀態下擴散 在透明樹脂8中。 施加給白色LED燈1的電能利用LED晶粒2來轉換 成紫外光或紫色光。從LED晶粒2放射出來的光利用被 擴散在透明樹脂8中的3種以上的可視光發光螢光體9來 轉換成更長波長的光。來自3種以上的可視光發光螢光體 9的光經混色後放出，藉此總計來使白色光從白色LED燈 1發光。即是白色LED燈1發出440 nm以上且460 nm以 下的藍色部、510 nm以上且 530 nm以下的綠色部' 620 nm以上且640 nm以下的紅色部分別具有顯示尖峰値的發 光光譜之白色光。 第2圖中表示白色LED燈 1之發光光譜的一個例 子。第2圖所示的發光光譜係以電流値20 mA使發光波長 的尖峰値爲400 nm的紫外發光二極體2發光，將該光利 用3種以上的可視光發光螢光體9來轉換成（X、y)色度 値爲（0.253、0.238)的白色光。發光光譜爲在 447 nm (藍色部）、5 18 nm (綠色部）、623 nm (紅色部）分別 具有尖峰値，又各尖峰値的半頻帶寬度分別爲50 nm以 下。 第3圖係本實施形態之白色LED燈1的發光，經過

C S -11 - (8) (8)1323045 液晶顯示器所一般使用之藍色、綠色、紅色的濾色片，將 該發光顔色點畫成CIE色度圖之圖。CIE色度圖中代表： 連結藍色、綠色、紅色的發光點所形成的三角形之內部的 色度之光，該液晶顯示器可以顯現。三角形的面積愈大則 可以顯現更多色度的光，該液晶顯示器爲顏色展現領域很 寬（顏色展現性良好）。 第3圖也是表示使用過去的冷陰極管之液晶顯示器的 顏色展現領域。得知將本實施形態的白色LED燈1用來 作爲背光之液晶顯示器，顏色展現性比使用過去的冷陰極 管的液晶顯示器優異。第3圖中還表示同時顯現理想的顏 色展現領域之國際標準（NTSC )。顏色展現領域的大小 則是以NTCS之三角形的面積爲100時的相對値來表示。 使用本實施形態的白色LED燈1之液晶顯示器，顏色展 現領域爲98，相對於此，使用過去的冷陰極管之液晶顯示 器，顏色展現領域則爲65。 白色LED燈1的發光光譜中，藍色部、綠色部、紅 色部之各尖峰値的半頻帶寬度最好是分別爲50 nm以下。 對於本實施形態的白色LED燈1，準備出藍色部、綠色 部、紅色部之各尖峰値的半値分別爲5 0 nm以下的燈A、 及一部分之尖峰値的半頻帶寬度超過50 nm之燈B，該兩 燈的發光光譜進行比較的結果顯示在第4圖中。進而，使 用燈A和燈B之液晶顯示器的顏色展現領域則顯示在第5 圖中。使用燈A之液晶顯示器的顏色展現領域，對NTSC 値則爲98，使用燈B的情況爲87。 -12- (9) (9)1323045 燈B的顏色展現領域優於冷陰極管的顏色展現領域， 但比燈A的顏色展現領域差。其理由被認爲是燈B的發光 光譜在447 nm(藍色部）、518 nm(綠色部）、623 nm (紅色部）分別具有尖峰値，但藍色尖峰値的半頻帶寬度 大到爲60 nm，藍色成分的純度很差之故。白色LED燈1 最好是用該燈之液晶顯示器的顏色展現領域，對NTSC値 爲90以上，不過對NTSC値爲80以上的話則可供來實 用。 白色LED燈1的發光光譜中各尖峰値的半頻帶寬度 最好全部都是50 nm以下，不過半頻帶寬度的最大値爲8〇 nm以下的話，達到實用。尤其，藍色成分、綠色成分、 紅色成分當中的1種半頻帶寬度爲80 nm以下，其餘2種 爲5 0 nm以下的話，顏色展現領域對NT S C値可以設定爲 80以上。因此，各尖峰値的半頻帶寬度最好是80 nm以 下，再更好是50 nm以下。 有如上述過，使用在44〇 nm以上且460 nm以下的藍 色部、510 nm以上且530 nm以下的綠色部、620 nm以上 且640 nm以下的紅色部具有尖峰値，且具備有各尖峰値 的半頻帶寬度爲80 nm以下，進一步爲50 run以下的特性 (發光光譜）之螢光體9(3種以上的可視光發光螢光 體），構成發光部10，藉此就能夠實現既有高亮度又有優 異的顏色展現性之白色LED燈1。 其次，詳述3種以上的可視光發光螢光體9»各螢光 體的組成具有上述特性的話，則沒有特別的限定，不過最 (S ) -13- (10) 好是使用以下所示的螢光體。藍色發光螢光體列舉有：具 有以 一般式 1 : (Sn-X.y BaxCay Euz)1C)(P〇4)6.C12 (式中， x、y 以及 Z 爲符合 X<0.2，y<0.1，0.005<z<〇.l 的 數）來表現的組成之銪（Eu)賦活鹵磷酸鹽螢光體。此 外，一般式1中的X値和y値都包含0。 綠色發光螢光體列舉有：具有以 一般式 2 : (B a ! .x .y_z S rx C ay Euz) (M g 1Mnu) Al 1。Ο 17 (式中，x、y、z 以及 u 爲符合 χ<0·5，y<0.1，〇.15<z <0.4，0.3<U<0.6的數）來表現的組成之銪（Eu)和錳 (Μη)賦活鋁酸鹽螢光體。一般式2中的x値和y値都包 含0。 紅色發光螢光體列舉有：具有以 一般式3 : (Lai.x_y EuxMy)202S (式中，Μ爲表示從 Sb和Sn中所選出的至少1種元素，乂和y爲符合〇.01<χ <0.15，y<0_03的數）來表現的組成之銪（Eu)賦活氧 硫化鑭螢光體。一般式3中的X値和y値都包含〇。 各螢光體的平均粒徑最好是7μιη以上。進而，用結合 劑結合各螢光體之後的平均粒徑最好是7μιη以上。白色 LED燈1的發光亮度’不論是各螢光體的單獨狀態和結合 過後的狀態’呈現平均粒徑未達7μπι的區域與粒徑一起增 加，7μιη以上則呈現飽和的傾向。因此，構成發光部1〇 之3種以上的可視光發光螢光體9，最好是結合前的平均 一次粒徑和結合後的平均二次粒徑分別爲7μιη以上。此 -14- (11) 外’蟹光體的平均粒徑爲表示用光散亂法測定的値。 螢光體之平均粒徑的上限並沒有特別限定，依照白色 LED燈1的構造來適當設定。惟，平均粒徑過度大則不容 易均勻混合’故3種以上的可視光發光螢光體9之平均粒 徑最好是設定爲90μπι以下。螢光體的平均粒徑再更好是 ΙΟμιη以上且80μηι以下。各螢光體的混合比率係依照目的 的色度來任意設定。爲了要用發光部10來獲得白色發 光，最好是藍色螢光體設定爲15〜2 5質量％，綠色螢光體 設定爲15-2 5質量％，紅色螢光體設定爲剩餘的質量％ (藍色螢光體、綠色螢光體、紅色螢光體合計爲100質量 % )。 3種以上的可視光發光螢光體9係在預先用結合劑結 合的狀態下擴散在樹脂8中。具體上是用無機系或是有機 系的結合劑，將含有藍色螢光體、綠色螢光體、紅色螢光 體之3種以上的可視光發光螢光體9予以一體化。這種結 合螢光體與樹脂混合之後，塗佈在LED晶粒2上。第1 圖所示的白色LED燈1則是將結合螢光體與樹脂進行混 合之漿體，充塡在配置了 LED晶粒2之框體6內。然 後，使樹脂8例如熱硬化來製作白色LED燈1。 使用預先用結合劑結合之3種以上的可視光發光螢光 體9，藉此可以減少白色LED燈1之色度的偏差。構成白 色LED燈1之藍色、綠色、紅色的各螢光體當中之例如 紅色螢光體的比重大於藍色和綠色螢光體的情況，僅單純 地混合該3色螢光體，則會在樹脂的硬化處理之前，僅紅 -15- (12) (12)1323045 色螢光體很快沉澱。被認爲因這樣沉澱速度的差導致螢光 體分散狀態的不均勻性，使發光色度發生偏差。因而，在 預先用結合劑將藍色、綠色、紅色的各螢光體一體化的狀 態下，擴散在樹脂8中，藉此就可以使各螢光體均等地擴 散在樹脂8中。 預先將藍色、綠色、紅色的各螢光體結合的螢光體， 例如可以經由以下的方式來獲得。先將藍色、綠色、紅色 的各螢光體投入到水中來形成懸濁液，一面攪拌該懸濁 液，一面添加作爲無機結合劑之經微粉化過後的鹼土族硼 酸鹽等，這狀態下攪拌一定時間。無機結合劑最好是對於 藍色、綠色、紅色之各螢光體的合計量，添加〇.〇1〜0.3質 量％的比率。之後’施予停止攪拌使螢光體沉澱，經過 濾、乾燥，再以3 00 °c以上的溫度烘烤數小時的液體進行 篩選等的處理，藉此來獲得結合了 3種以上的螢光體之結 合螢光體。 進而’也可以用丙烯酸樹脂等的有機結合劑來將藍 色、綠色、紅色的各螢光體予以一體化。即是施予對於各 螢光體的合計量，以0.01~0.3質量％的比率，添加混合丙 烯酸樹脂等的有機結合劑，經乾燥後進行篩選等的處理， 藉此也可以獲得結合螢光體。結合劑爲有機系或無機系的 任何一種皆可。 本實施形態的白色LED燈1，維持高亮度並有優異的 顏色展現性，還會減少發光色度的偏差。因此，白色led 燈1有效用來作爲液晶顯示裝置的背光。進而，將白色 -16- (13) 1323045 LED燈1用來作爲背光的液晶顯示裝置，既有高亮度 異的顏色展現性，還會減少發光色度的偏差。因此， 提供高品質的液晶顯示裝置。 尤其，白色LED燈1因發光色度的偏差很小， 即使用於使用複數個白色LED燈1所構成的背光 況，仍可以實現具有均勻白色的面光源。因此，也可 使用這種背光的液晶顯示裝置的特性提高。使用白色 燈1的背光，能夠用於側光型和正下方型的任何一型 第6圖爲表示本發明的實施形態之背光的構成之 同圖所示的背光2〇，具有呈直線狀或是矩陣狀配列的 個白色LED燈1。這些白色LED燈1組裝在具有配 21的基板22上，白色LED燈1的各引線端子與配 21相電性連接著。複數個白色LED燈1依序串連 著。 背光20例如適用於第7圖或第8圖所示的液晶 裝置30、40。該兩圖中所示的液晶顯示裝置30、40 發明之液晶顯示裝置的實施形態。第7圖爲表示使用 型的背光20A之液晶顯示裝置30。側光型背光20A 使用白色LED燈1之光源31及導光板32。導光板3 其中一方的端面當作光射入部，在該部分配置光源31 導光板32係從成爲光射入部之其中一方的的端 向另一方的端面形成椎狀，在椎狀部分的下面側設置 層33。從光源31所放射出來的光，在導光板內反覆 折射或反射，藉此來從導光板32的上面向該法線方 有優 能夠 所以 的情 以使 LED 〇 圖。 複數 線層 線層 連接 顯示 爲本 側光 具有 丨2爲 〇 面朝 反射 進行 向照 -17- (14) (14)1323045 射。在側光型的背光20A的發光面側，配置透過型或是半 透過型的彩色液晶顯示部34，藉由這方式來構成液晶顯示 裝置30。側光型的背光20A與彩色液晶顯示部34之間， 也可以配置擴散板或反射板等的光學板35。 第8圖爲表示使用正下方型的的背光20B之液晶顯示 裝置40。正下方型的背光20B具有依照透過型或是半透 過型的彩色液晶顯示部34的形狀和面積配列呈矩陣狀之 複數個白色LED燈1。彩色液晶顯示部3 4係在構成背光 2 0B之複數個白色LED燈1的發光方向上直接配列著。藉 由正下方型背光20B及彩色液晶顯示部34、因應於需求 被配置在前述兩者之間的光學板35來構成液晶顯示裝置 40 ° 其次，說明本發明的具體實施例及其評估結果。白色 LED燈的評估係採用第1圖所示的構造。用60 mA的直流 値來使形狀爲300 μπι四方的發光二極體發光，通過液晶顯 示器所一般使用.的藍色、綠色、紅色的濾色片。將該光導 入積分球，評估藍色、綠色、紅色的發光顏色，並評估顯 示時的顏色展現領域（顏色展現性）。 顏色展現性係如同前述過用與NTCSC的面積比來表 示。白色LED燈的亮度評估不通過濾波器。顏色展現性 係用 Instrument System 公司製造 CAS 140 COMPACT ARRAY SOECTROMETER來進行評估。白色LED燈的亮 度則是用曰本大塚電子社MCDP裝置來進行評估。 -18- (15) (15)1323045 < LED燈的製造方法> 3種以上的螢光體係調整成LED燈的色度成爲x = 0.250〜0.255，y = 0.235〜0.240的範圍之後，預先用結合劑 予以結合。該螢光體與矽氧樹脂以30質量％或是40質量 %的比率進行混合來製作漿體。取出所獲得漿體的一部 分，下滴在如同第1圖所配置的 LED晶粒上之後，以 100〜150°C的溫度進行熱處理來使矽氧樹脂硬化，藉此來 製作白色LED燈。此外，以下的實施例和比較例中，使 用發光波長的尖峰値爲 399 nm的發光二極體（LED晶 粒）。 (實施例1 ) 準備：作爲藍色螢光體之 EU賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((SrmEuo.tnhcKPCUh · Cl2 )螢光體、作爲綠色螢光體 之 Eu 和 Μη 賦活鋁酸鹽（（Ba〇.726Eu〇.274)(Mg〇.55Mn〇.45)Ali〇〇i7 ) 螢光體、以及作爲紅色螢光體之 Eu賦活氧硫化鑭 ((L a 〇 . 8 8 3 S b Q . 〇 Q 2 E U 〇 . 1 1 5 ) 2 0 2 S )蛋光體。將這些螢光體以 20.1%、19.5%、60.4%的比率進行結合過後，與矽氧樹 脂以40質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 在發光二極體上，以140 °C的溫度進行熱處理來使矽氧樹 脂硬化，藉此來製作白色LED燈。 結合過後的3色混合螢光體係以以下的方式進行製 作。首先，將各螢光體投入水中來形成懸濁液’一面攪拌 該懸著液，一面對於各螢光體的合計量中以〇·1重量％的 f： S ) -19- (16) (16)1323045 比率來添加硼酸鋇、鈣（3(Ba、Ca)0 · B2〇3 )。連續攪拌 30分鐘後停止，使螢光體下沉。接著，進行過濾後進行烘 烤過後，經過200網目的尼龍篩，獲得結合過的3色混合 螢光體。 (實施例2) 準備：作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((Sro.^CaQ.ozEuo.inhc^POOe . Cl2 )螢光體、作爲綠色螢 光體之 Eu 和 Μπ 賦活銘酸鹽（（Ba〇.726Eu〇.274)(Mg〇.5〇Mn〇.5〇)Ali〇〇n) 螢光體、以及作爲紅色螢光體之 EU賦活氧硫化鑭 ()螢光體。將這些螢光體以 18.8%、19.4%、61.8%的比率進行結合過後，與矽氧樹 脂以40質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 在發光二極體上，以l4〇°C的溫度進行熱處理來使矽氧樹 脂硬化，藉此來製作白色LED燈。 結合過後的3色混合螢光體係以以下的方式進行製 作。首先，對於各螢光體的合計量中以固體成分0.1重量 %的比率，將丙烯酸乳液添加在各螢光體中。接著，該混 合物以12(TC進行乾燥後，經由尼龍網目篩，獲得結合過 的3色混合螢光體。 (實施例3 ) 準備：作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((Sr〇.99EuQ.(n)i〇(P04)6 · Cl2 )螢光體、作爲綠色螢光體 -20- (17) (17)1323045 之 Eu 和 Μη 賦活銘酸鹽（（Ba〇.25Sr〇.475Eu〇.275)(Mg〇.55Mn〇.45)Ali〇〇i7)登 光體、以及作爲紅色螢光體之Eu賦活氧硫化鑭（ (LaomSbo.QwEuo.HshC^S )螢光體。將這些螢光體以 18.7%、19.5%、61.8%的比率進行結合過後，與矽氧樹 脂以40質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 在發光二極體上，以140°C的溫度進行熱處理，藉此來製 作白色LED燈。3色混合螢光體的結合過程則與實施例1 相同。 (實施例4 ) 準備：作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((S r〇 . 75 B a〇 , 2 3 C a〇 . 〇 1 Eu〇 . 〇 ! ) ! 〇 (P 〇4>6 · CI2 )螢光體、作爲 綠色螢光體之Ευ和Μη賦活鋁酸鹽（ (BaQ.726Eu〇.274)(Mg〇.55Mn().45)Al|〇〇i7)蛋光體、以及作爲 紅色螢光體之Eu賦活氧硫化鑭（（La〇.883 Sno.Euo.nshC^S) 螢光體。將這些螢光體以18.9%、19.5%、61.6%的比率 進行結合過後，與矽氧樹脂以40質量％的濃度進行混合 來製作漿體。該漿體下滴在發光二極體上，以140°C的溫 度進行熱處理，藉此來製作白色LED燈。3色混合螢光體 的結合過程則與實施例1相同。 (實施例5) 準備：作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((Sro.^Euo.^hdPOO^Ch)螢光體、作爲綠色螢光體 -21 - (18) 1323045 之 Eu 和 Μη 賦活銘酸鹽（（Ba〇.726Eu〇.274)(Mg〇.6〇MnQ.4C))Ali()017) 螢光體、以及作爲紅色螢光體之 Eu賦活氧硫化鑭 ((Lao.mSbo.o^Euo.^hC^S )螢光體。將這些螢光體以 18.8%、19.4%、61.8%的比率進行結合過後，與矽氧樹 脂以40質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 在發光二極體上’以140°C的溫度進行熱處理，藉此來製 作白色LED燈。3色混合螢光體的結合過程則與實施例！ 相同。 ❿ (實施例6) · 準備··作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((SrQ97CaQ.Q2EUQ.Ql)1Q(p〇4)6.ci2)螢光體、作爲綠色螢 光體之 Eu 和 Μη 賦活銘酸鹽（ 蜜光體、以及作爲紅色螢光體之Eu賦活氧硫化鑭 ((Lao.sMSbo.ocnEuQ.mhc^s )螢光體。將這些螢光體以 18·5%、19·2%、62.3%的比率進行結合過後，與矽氧樹 脂以4〇質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 在發光二極體上，以140。(：的溫度進行熱處理，藉此來製 作白色LED燈。3色混合螢光體的結合過程則與實施例1 相同。 (實施例7) 準備·作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 (· Ci2 )螢光體、作爲綠色螢光體 -22- (19) 1323045 之 Eu 和 Μη 賦活鋁酸鹽（（Ba〇.75Eu〇.25)(Mg〇.55Mn〇.45)Al丨0〇丨7)螢 光體、以及作爲紅色螢光體之Eu賦活氧硫化鑭 ((L a 〇 . 8 8 3 S b q . 〇 2 E U 〇 . 1 1 5 ) 2 0 2 S )蛮光體。將适些營先體以 18.8%、19.5%、61.7%的比率進行結合過後’與矽氧樹 脂以40質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 ' 在發光二極體上，以140°C的溫度進行熱處理，藉此來製 作白色LED燈。3色混合螢光體的結合過程則與實施例1 相同。 (實施例8 ) 準備：作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((SrQ.99 EuQ.Q1)1Q(P〇4)6 .Cl2)螢光體、作爲綠色螢光體 之 Eu 和 Μη 賦活鋁酸鹽（（Bao.mEuo.^KMgo.ssMno.JAhoOw) 螢光體、以及作爲紅色螢光體之 Eu賦活氧硫化鑭 ((LaomSbo.QMEuo.ushC^S)螢光體。將這些螢光體以 18.7%、19.6%、61.7%的比率進行結合過後，與矽氧樹 脂以30質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 在發光二極體上，以l4〇°C的溫度進行熱處理，藉此來製 作白色LED燈。3色混合螢光體的結合過程則與實施例1 相同。 (實施例9) 準備·作爲藍色登光體之Eu賦活驗土族氯碟酸鹽 ((SrQ.97Eu〇.〇3)1Q(P04)6 · Cl2 )螢光體、作爲綠色螢光體 •23· (20) (20)1323045 之 Eu 和 Μη 賦活鋁酸鹽（（Ba〇.75Eu〇.25)(Mg〇.55Mn〇.45)Al丨。Ο丨7)螢 光體、以及作爲紅色螢光體之 Eu賦活氧硫化鑭 ((LaomSbo.o^EumshC^S )螢光體。將這些螢光體以 18.9%、19.5%、61.6%的比率進行結合過後，與矽氧樹 脂以40質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 在發光二極體上’以140°C的溫度進行熱處理，藉此來製 作白色LED燈。3色混合螢光體的結合過程則與實施例！ 相同。 (實施例1 〇 ) 準備：作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((SrQ.99EUQ.Q1)1Q(P〇4)6 · Cl2 )螢光體、作爲綠色螢光體 之 Eu 和 Μη 賦活銘酸鹽（（Ba〇.726Eu〇.274)(MgQ.55Mn〇,45)Ali〇〇i7) 螢光體、以及作爲紅色螢光體之 Eu賦活氧硫化鑭 ((LaomSbo.owEuo.HshC^S )螢光體《將這些螢光體以 18.8%、19.4%、61.8%的比率進行結合過後，與矽氧樹 脂以30質量％的濃度進行混合來製作漿體。該漿體下滴 在發光二極體上，以140°C的溫度進行熱處理，藉此來製 作白色LED燈。3色混合螢光體的結合過程則與實施例1 相同。 (比較例1 ) 準備：作爲藍色螢光體之Eu賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((Sro.sgBaowCao.tMEuo.odioiPOJe · Cl2 )螢光體、作爲 -24- (21) 1323045 綠色螢光體之Cu和A1賦活硫化辞（ZnS : Cu、A1 )螢光 * 體、以及作爲紅色螢光體之 Eu 賦活氧硫化釔 ((Y〇.94EU().〇6)2〇2S )螢光體。將這些螢光體分別與矽氧 樹脂以30質量％的濃度進行混合來製作漿體。接著，這 些漿體以18.8%、19·4%、61.8%的比率進行結合過後， ·· 將該混合漿體下滴在發光二極體上，以140eC的溫度進行 熱處理，藉此來製作白色LED燈。此外，比較例1中， 螢光體的結合過程不實施。 (比較例2 ) 準備作爲藍色螢光體之 EU賦活鹼土族氯磷酸鹽 ((Sr〇.59Ba〇.39Ca〇.〇iEu〇.〇i)1()(P〇4)6*Cl2)蛋光體、作爲 綠色螢光體之EU和Μη賦活鋁酸鹽 ((Ba〇.864Eu〇.i36)(Mg〇.74Mn〇.26)Al1〇017)營光體、以及作 爲紅色螢光體之EU賦活氧硫化釔（（Yo.^Euo.oehC^S)螢 光體。將這些螢光體分別與矽氧樹脂以30質量％的濃度 ^ 進行混合來製作漿體。接著，這些漿體以18.7%、19.5 %、61.8%的比率進行結合過後，將該混合漿體下滴在發 光二極體上，以l4〇°C的溫度進行熱處理，藉此來製作白 色LED燈。此外，比較例2中，螢光體的結合過程不實 施。 其次，流通40 mA的電流，使實施例1〜1 〇和比較例 1~2中的各白色LED燈及將這些白色LED燈用來作爲背 光的液晶顯示器點燈，測定這時發光的顔色展現領域及亮 (S ) •25· (22)1323045 度。把該測定結果顯示在表1中《此外，表1中一併表示 過去例（比較例3)中之將冷陰極管用來作爲背光之液晶 顯示器的顏色展現領域和亮度。 測定各白色LED燈的發光光譜，實施例1〜10中的白 色LED燈都在440 nm以上且460 nm以下的藍色部、510 nm以上且530 nm以下的綠色部、620 nm以上且640 nm 以下的紅色部，分別具有尖峰値，且各色的尖峰値的半頻 帶寬度爲50 nm以下。一方面，比較例1中的白色Led 燈，綠色部和紅色部的波長尖峰値在上述範圍外，比較例 2中的白色LED燈，只有紅色部的波長尖峰値在上述範圍 外。 〈表1 > 顏色展現領域 亮度（cd) 實施例1 98 400 實施例2 96 400 實施例3 95 4 10 實施例4 93 430 實施例5 96 4 10 實施例6 95 420 實施例7 97 405 實施例8 98 390 實施例9 97 4 10 實施例1 0 96 400 比較例1 80 400 比較例2 87 300 比較例3 (過去例） 65 一 -26- (23)1323045 從表1中明顯得知：實施例1〜10中的白色LED燈及 將該白色LED燈用來作爲背光的液晶顯示裝置，呈現顏 色展現性爲90以上，亮度爲390 cd以上的優異特性。 (實施例1 1〜1 4 ) 除了如同表2所示變更發光二極體的發光波長之外， 與實施例1同樣方式來製作白色L E D燈，並進行相同的 測定。惟，藍色、綠色、紅色的各螢光體的調配比率，調 整成LED燈的色度爲χ = 0.250〜0.255，y = 0.235〜0.240的 範圍。 〈表2 > 發光二極體的 顏色展 亮度 發光波長（nm) 現領域 (nm) 實施例1 399 98 400 實施例1 1 360 98 300 實施例1 2 370 98 460 實施例1 3 4 10 98 380 實施例1 4 420 95 100

從表2中能明白，使用發光波長爲3 70 nm以上且410 nm以下的範圍之發光二極體，藉此可以實現亮度或顏色 展現性優異的白色LED燈。 其次，測定實施例1〜1〇中之白色LED燈的顏色偏 差。色度係各實施例的白色LED燈分別準備20個，用各 LED的正上方來測定色度（CIE色度座標），評估X座標 -27- (24)1323045 及y座標之最大値與最小値的差（Λχ、Ay)。此外，參 考例中除了不進行螢光體的結合過程以外，與實施例丨同 樣的方式，製作LED燈，並進行相同的測定。其結果顯 不在表3中。 <表3 > ------ -- Λ X △ y 實施例1 ---0.02 0.02 實施例2 0.0 1 0.02 實施例3 0.03 0.02 實施例4 - 0.01 0.02 實施例5 0.02 0.02 實施例6 0.02 0.03 實施例7 _ 0.02 0.0 1 實施例8 0.03 0.02 實施例9 0.0 1 0.02 實施例1 〇 0.02 0.02 參考例 0.05 0.06

從表3中明顯得知：各實施例中的白色LED燈，白 色偏差很小。這樣的白色LED燈可以有效應用於攜帶型 通訊設備、PC周邊設備、OA設備、家電設備、各種開關 類、背光型顯示板等的各種顯示裝置之構成零件》尤其， 色度偏差很小，所以即使應用於使用複數個白色LED燈 之背光的情況，仍可以獲得具有均勻的白色之面光源。因 此，使用該白色LED燈之液晶顯示裝置的特性也提高。 (實施例1 5 ) -28 - (25)1323045 用與實施例2相同的方法，將與實施例2相同組成之 藍色、綠色、紅色的各螢光體予以結合來製作結合螢光 體。惟，各螢光體使用不同的粒徑。表4中表示各蛋光體 的混合比率及結合螢光體的平均粒徑。與實施例2同樣的 方法，用适些各結合螢光體來製作白色led燈，同樣進 行亮度的測定。表4中表示白色L E D燈的亮度。

〈表4 > 試樣 No. 混合比率(質量％) 結合螢光體 白色LmD燈 藍色螢光體 綠色螢光體 紅色螢光體 平均粒徑 (μπι) 亮度 (mcd) 1 18.8 19.4 61.8 5.0 3 50 2 18.1 19.3 62.6 8.9 380 3 18.6 19.0 62.4 11.9 400 4 18.3 19.1 62.6 16.1 4 10 5 19.0 19.1 6 1.9 25.9 4 15 6 19.1 19.5 6 1.4 36.2 423 7 18.9 19.6 6 1.5 49.3 420 8 19.0 19.0 62.0 64.7 4 15 9 18.8 19.4 6 1.8 75.6 4 10 10 18.7 19.6 6 1.7 83.9 395 11 18.8 19.7 6 1.5 92.6 360 此外，構成用於白色LED燈的結合螢光體之藍色、 綠色、紅色的螢光體之混合比率，如實施例1~15所示， 藍色和綠色的各蛋光體爲分別在〜30%的範圍內，紅色 螢光體則是在50〜80%的範圍內。 -29- (26) (26)1323045 〔產業上利用的可能性〕 本發明的白色發光裝置，既有高亮度又有優異的顏色 展現性，且發光色度的偏差也很小。這種白色發光裝置可 有效用於背光用途。依據使用本發明的白色發光裝置之背 光以及採用這樣的背光之液晶顯示裝置，可以提高亮度或 顏色展現性，還能夠減少發光色度的偏差。因此，可以提 供商品質的液晶顯不裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明的實施形態之白色LED燈的構 成之剖面圖。 第2圖爲表示本發明的實施形態之白色LED燈的發 光光譜的一個例子之圖。 第3圖爲表示本發明的實施形態之白色LED燈與現 行的CCFL用來作爲液晶顯示器的背光時的顏色展現領域 進行比較之圖。 第4圖爲表示用本發明的實施形態之白色LED燈來 改變發光光譜的半頻帶寬度的情況之發光光譜進行比較之 圖。 第5圖爲表示第4圖的白色LED燈分別用來作爲液 晶顯示器的背光時的顏色展現領域之圖。 第6圖爲表示本發明的實施形態之背光的構成之圖。 第7圖爲表示本發明的實施形態之液晶顯示裝置的構 成之圖。 -30- (27) (27)1323045 第8圖爲表示本發明的其他實施形態之液晶顯示裝置 的構成之圖。 【主要元件符號說明】 1 :白色LED燈 2 : LED晶粒 3A、3B :引線端子 4 :配線基板 5 _結合線 6 :框體 7 :反射層 8 :樹脂 9 :螢光體 10 :發光部 2 〇 :背光 20A :側光型背光 20B :正下方型背光 2 1 :配線層 22 :基板 30、40 :液晶顯示裝置 3 1 :光源 32 :導光板 3 3 :反射層 3 4 :彩色液晶顯示部 35 :光學板 -31 -

Claims (1)

1323045 %年t月》日修(更)正本 ，十、申請專利範圍 一 弟95136453號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 、 民國98年5月22日修正 1_ 一種白色發光裝置，是具備有： 放射具有尖峰値爲3 70nm以上41〇nm以下之波長之 紫外光或是紫色光之半導體發光元件；及 Φ 含有藍色發光螢光體與綠色發光螢光體與紅色發光螢 光體’經由來自前述半導體發光元件的光進行激發而發出 白色光之發光部，其特徵爲： 前述發光部的該發光光譜上，在440 nrn以上且460 nm以下的藍色部、5 10 nm以上且5 3 0 nm以下的綠色部、 620 nm以上且640 nm以下的紅色部，分別具有尖峰値， 且藍色發光螢光體乃由具有：以一般式 (81^-){18&)(€&5^112)10(?〇4)6.(^12(式中，乂、丫以及2爲滿 • 足χ<〇·2，y<0.1，0.005<Z<0.1的數）來表現的組成之 銪賦活鹵磷酸鹽螢光體所成，綠色發光螢光體乃由具有以 —般式（Bai.x-y_zSrxCayEuz)(Mgi-uMnu)Ali〇〇i7 (式中，X、 y、z 以及 u 爲滿足 x<0.5，y<〇.l，〇·15<ζ<〇·4，〇.3< u<0.6的數）來表現的組成之銪及錳賦活鋁酸鹽螢光體所 成， 紅色發光螢光體乃由具有以—般式（Lai…yEuxMy；)2〇2S (式中’ Μ爲表示從Sb和Sn中所選出的至少1種元素， X和y爲滿足0.01<x<0.15，y〈〇.〇3的數）來表現的組 1323045 ΐ·. 成之銪賦活氧硫化鑭螢光體所成，前述藍色發光螢光體、 前述綠色發光螢光體及前述紅色發光螢光體乃預先用 結合劑予以結合而一體化者。 2·如申請專利範圍第1項所記載之白色發光裝置，其 中，前述藍色部、前述綠色部以及前述紅色部之尖峰値的 半頻帶寬度分別爲50 nm以下。 3. 如申請專利範圍第1項所記載之白色發光裝置，其 中，前述發光部含有：1〇~30質量％的前述藍色發光螢光 體 '及10〜3 0質量％的前述綠色發光螢光體、及50〜80質 量％的前述紅色發光螢光體。 4. 如申請專利範圍第1項所記載之白色發光裝置，其 中，前述半導體發光元件具備有發光二極體或是雷射二極 體。 5 .如申請專利範圍第1項所記載之白色發光裝置，其 中，前述發光部具有分散將前述藍色發光螢光體、前述綠 色發光螢光體及前述紅色發光螢光體，以前述結合劑加以 一體化之結合螢光體的樹脂層。 6 ·如申請專利範圍第1項所記載之白色發光裝置，其 中，前述藍色發光螢光體、前述綠色發光螢光體及前述紅 色發光螢光體中，結合前的平均一次粒徑和結合後的平均 二次粒徑分別爲7μηι以上。 7. —種白色發光裝置的製造方法，其特徵爲具備有： 以在440 nm以上且460 nm以下的藍色部、510 nm 以上且5 3 0 nm以下的綠色部、620 nm以上且640 nm以 -2- 1323045 下的紅色部，分別具有呈現尖峰値之白色發光的發光光譜 地，準備具有以一般式（Sn-x-yBaxCayEuzhKPOA · Cl2 (式中， X、y 以及 z 爲滿足 x<0.2，y<0_l，0·005<ζ<0·1 的 數）來表現的組成之銪賦活鹵磷酸鹽螢光體所成藍色發光 螢光體，和具有以一般式（Ba 丨·x—y—zSrxCayEuzXMgi.uMnJAhoOn (式中，X、y、Z 以及 U 爲滿足 x<0.5，y<0.1’ 0.15<z <0.4，0.3<u<0.6的數）來表現的組成之銪及錳賦活鋁 φ 酸鹽螢光體所成綠色發光螢光體，和具有以一般式（Lai_x_ yEuxMy)202S (式中，Μ爲表示從Sb和Sn中所選出的至 少1種元素，X和y爲滿足0.01<x<0.15，y<0.03的 數）來表現的組成之銪賦活氧硫化鑭螢光體所成紅色發光 螢光體之工程；及 將藍色發光螢光體、前述綠色發光螢光體及前述紅色 發光螢光體，結合劑來結合而一體化之工程；及 將包含前述藍色發光螢光體、前述綠色發光螢光體及 • 前述紅色發光螢光體，以前述結合劑一體化之結合螢光體 的發光部，對於放射具有尖峰値3 70nm以41 Onm以下之 波長之紫外光或紫色光的半導體發光元件之發光方向加以 形成之工程。 8.如申請專利範圍第7項所記載之白色發光裝置的製 造方法’其中’前述藍色部、前述綠色部以及前述紅色部 之尖峰値的半頻帶寬度分別爲50 nm以下。 9-如申請專利範圍第7項所記載之白色發光裝置的製 造方法’其中’前述發光部含有：10〜3〇質量％的前述藍 -3- 1323045 色發光螢光體、及10〜30質量％的前述綠色發光螢光體、 及5 0〜8 0質量％的前述紅色發光螢光體。 10.如申請專利範圍第7項所記載之白色發光裝置的 製造方法，其中’使前述結合螢光體螢光體分散在樹脂中 來形成前述發光部。 種背光，其特徵爲具備有： 基板；及 被組裝在前述基板上之申請專利範圍第1項所記載之 白色發光裝置。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所記載之背光，其中，具 備有呈直線狀或是矩陣狀配列在前述基板上之複數個前述 白色發光裝置。 13· —種液晶顯示裝置，其特徵爲具備有： 申請專利範圍第1 1項所記載之背光；及 被配置在前述背光的發光面側之液晶顯示部。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所記載之液晶顯示裝置， 其中，前述背光係具備有呈矩陣狀配列之複數個前述白色 發光裝置，且配置在前述液晶顯示部的正下方。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項所記載之液晶顯示裝置， 其中，前述液晶顯不部配置在導光板上，且前述背光具備 有呈直線狀配列之複數個前述白色發光裝置，並且設置在 前述導光板其中一方的端部。 1323045 第95136453號專卿請案 ％年"Θ 日更)正替換頁丨 中文圖式修正頁民國98年11月19曰呈 圖 2 8 6 4 0.0.0. 0?>酹舾i>)sf锻宋激

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1323045 七、指定代表圖： (一） 、本案指定代表圚為：第（1 )圚 (二） 、本代表圖之元件代表符號簡單說明： 1 :白色LED燈 2 : LED晶粒 3A :引線端子 3B :引線端子 4 :配線基板 5 -結合線 6 :框體 6a :內壁面 7 :反射層 8 :樹脂 9 :螢光體 1 〇 :發光部 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：

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