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WO2010103767A1 - 白色ｌｅｄおよびそれを用いたバックライト並びにｅｂｕ規格対応液晶表示装置 - Google Patents

白色ｌｅｄおよびそれを用いたバックライト並びにｅｂｕ規格対応液晶表示装置 Download PDF

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WO2010103767A1
WO2010103767A1 PCT/JP2010/001554 JP2010001554W WO2010103767A1 WO 2010103767 A1 WO2010103767 A1 WO 2010103767A1 JP 2010001554 W JP2010001554 W JP 2010001554W WO 2010103767 A1 WO2010103767 A1 WO 2010103767A1
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WO
WIPO (PCT)
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phosphor
general formula
white led
light emitting
emission peak
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2010/001554
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
竹内肇
酒井亮
石井努
大屋恭正
白川康博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Niterra Materials Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to KR1020117023625A priority patent/KR101319144B1/ko
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Priority to US13/229,040 priority patent/US8632202B2/en
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    • G02F1/133624—Illuminating devices characterised by their spectral emissions

Definitions

  • the present invention relates to a white LED suitable as a backlight of an EBU standard compliant liquid crystal display device, a backlight using the white LED, and an EBU standard compliant liquid crystal display device.
  • liquid crystal display devices such as TVs and PCs have permeated, but in fields where importance is placed on image quality, such as master monitors for broadcast stations and monitors used in video production sites, there are many situations.
  • a cathode ray tube (CRT) display that still provides high quality image quality is still used.
  • CRT cathode ray tube
  • PDPs Plasma Display Panels
  • image quality improvement is being promoted, liquid crystal displays and PDPs are compared with those of CRT displays. There is a current situation where sufficient image quality is not yet obtained. Under such circumstances, image display devices other than CRT displays have not been actively used in the field of broadcasting and the like.
  • the transmission method of the image signal including the hue is standardized.
  • Typical examples of this standard are a standard defined by NTSC (National Television System Committee) and a standard defined by EBU (European Broadcasting Union).
  • a color reproducibility range as a display device is determined by a combination of a backlight and a color filter. So far, several color filters have been developed for the purpose of obtaining color reproducibility that conforms to the EBU standard, but liquid crystal displays that achieve color reproducibility that conforms to the EBU standard by combining with these color filters. A backlight for the device has not yet been obtained.
  • the present invention has been made to obtain a liquid crystal display device having a high image quality similar to that of a CRT display, and a white LED constituting a backlight for a liquid crystal display device realizing color reproducibility conforming to the EBU standard, and the same
  • An object of the present invention is to provide a backlight using LCD and a liquid crystal display device compliant with the EBU standard using the backlight.
  • a white LED according to the present invention is used for a backlight of an EBU standard-compliant liquid crystal display device including at least one light emitting element of an ultraviolet light emitting diode, a violet light emitting diode, an ultraviolet light emitting laser, or a violet light emitting laser, and a phosphor layer.
  • a white LED having a first emission peak group consisting of at least one emission peak having an emission spectrum having a maximum intensity in the range of 430 to 470 nm and comprising at least one emission peak having a maximum intensity in the range of 520 to 560 nm.
  • the maximum intensity P2 of the second emission peak group is 0.1 ⁇ P2 ⁇ 1.0
  • the maximum intensity P3 of the third emission peak group is 0.2 ⁇ P3 ⁇ 3.0
  • the valley The white LED is characterized in that the minimum intensity V1 is 0.01 ⁇ V1 ⁇ 0.6, and the intensity at 600 nm is 50% or less of the maximum intensity P3 of the third emission peak group.
  • the phosphor layer included in the white LED is at least one green selected from divalent europium activated silicate phosphors substantially represented by the following general formula 1.
  • the present invention comprises at least one light emitting element of an ultraviolet light emitting diode, a violet light emitting diode, an ultraviolet light emitting laser or a violet light emitting laser, and a phosphor layer containing a green phosphor, a blue phosphor and a red phosphor.
  • a white LED for a backlight of an EBU-standard-compliant liquid crystal display device wherein the green phosphor is at least one selected from divalent europium-activated silicate phosphors substantially represented by the above general formula 1
  • Europium-activated lanthanum oxysulfide phosphor which is at least one phosphor selected from aluminate phosphors, and the red phosphor is represented by the above general formula 4, and the above general formula At least one phosphor selected from europium-activated yttrium oxysulfide phosphors represented by the formula, wherein the content of each phosphor in the phosphor layer is 1 for the green phosphor relative to the total amount of the phosphor.
  • the present invention provides a white LED characterized in that it is ⁇ 10 wt%, the blue phosphor is 40 to 80 wt%, and the red phosphor is 10 to 50 wt%.
  • the white LED of the present invention is suitable as a backlight of an EBU standard compliant liquid crystal display device, and the backlight is suitable for an EBU standard compliant liquid crystal display device.
  • the “EBU standard-compliant liquid crystal display device” refers to a liquid crystal display device created with the goal of conforming to the EBU standard, and substantially exhibits a color reproduction with an NTSC ratio of 70 or more. It does not necessarily mean only a liquid crystal display device 100% conforming to the EBU standard. It is used as a general term for liquid crystal display devices including liquid crystal display devices conforming to the EBU standard at an appropriate level.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an example of the white LED of the present invention.
  • 1 is a light-emitting diode
  • 2 is a phosphor layer in which a phosphor is embedded in a resin
  • 3 is a reflective layer that guides light emission of the light-emitting diode and the phosphor to the outside
  • 4 is a resin that supports a light-emitting portion.
  • a frame is shown.
  • the electric energy applied to the LED lamp via the wiring 5 is converted into ultraviolet light or violet light by the light emitting diode, and the light is converted into light having a longer wavelength by the phosphor layer on the light emitting diode. Is released to the outside of the LED lamp (white LED) 10.
  • a light emitting diode having a peak value of emission wavelength of 360 to 430 nm can be a white LED having high luminance and excellent color reproducibility by combination with a phosphor described later.
  • An ultraviolet light emitting diode or a violet light emitting diode having an emission wavelength peak value of 360 to 430 nm is preferable because higher luminance can be obtained when combined with a phosphor described later.
  • an ultraviolet light emitting laser or a violet light emitting laser may be used instead of the ultraviolet light emitting diode or the violet light emitting diode.
  • the ultraviolet light emitting diode, the violet light emitting diode, the ultraviolet light emitting laser, and the violet light emitting laser are collectively referred to as a light emitting element.
  • the phosphor used for the phosphor layer 2 is not particularly limited as long as it is a phosphor capable of causing the following emission peak to appear when a white LED is used, but it is important to use a visible light emitting phosphor. is there.
  • As the visible light emitting phosphor it is preferable to use at least one of green phosphor, blue phosphor and red phosphor. 2 shows the emission spectrum of one embodiment of the white LED of the present invention (specifically, the emission spectrum of the white LED obtained in Example 1 below) as a typical CRT: RDS conforming to the EBU standard. It is shown together with the emission spectrum of white display state of ⁇ 15X (manufactured by Mitsubishi Electric Corporation).
  • First emission peak group consisting of at least one emission peak having a maximum intensity in the range of 430 to 470 nm
  • Second emission peak group consisting of at least one emission peak having a maximum intensity in the range of 520 to 560 nm, 580 to
  • a third emission peak group having two or more linear emission peaks in a range of 740 nm.
  • the emission peak wavelength is defined as described above for each emission peak group composed of a plurality of emission peaks appearing in the emission spectrum, but in short, each emission peak group is within the above range. Need only include the wavelength indicating the maximum intensity of the emission peak group, and the entire emission peak group need not be included in the range.
  • the first emission peak group has an emission peak having a maximum intensity in the range of 430 to 470 nm, but this wavelength is more preferably in the range of 430 to 460 nm.
  • the number of emission peaks constituting the group may be plural, but preferably one.
  • the first emission peak group consists of one emission peak, and the peak wavelength is 452 nm.
  • an emission peak having a maximum intensity appears in the range of 520 to 560 nm, but this wavelength is more preferably in the range of 520 to 555 nm, and the number of emission peaks constituting the emission peak group is plural. There may be one, but preferably one. As confirmed by the emission spectrum of FIG. 2, this second emission peak group consists of one emission peak, and its peak wavelength is 534 nm. In addition, the full width at half maximum of the second emission peak is preferably 50 nm or more and 200 nm or less.
  • the expression wavelength of the main emission peak group is more preferably in the range of 580 to 740 nm, A range of 590 to 710 nm is particularly preferable. Furthermore, it is preferable that at least one of the linear emission peaks appears in the range of 620 to 630 nm, and the other one appears in the range of 700 to 710 nm because deep red can be expressed.
  • the third emission peak group has four main linear emission peaks, and the peak wavelengths are 595 nm and 616 nm, respectively. 625 nm and 704 nm.
  • the linear emission peak means an emission peak having a full width at half maximum of 5 nm or less.
  • each light emission peak group does not appear within the above wavelength range in the white LED of the present invention, when it is used as a backlight in a liquid crystal display device, the difference from the emission spectrum of the CRT becomes large, corresponding to the EBU standard. Disappear.
  • a divalent europium activated silicate phosphor substantially represented by the following general formula 1 can be mentioned.
  • the phosphor represented by the general formula 1 may be expressed as a green phosphor or a yellow phosphor depending on x, y, z, and u in the formula.
  • the phosphor indicated by is generally referred to as a green phosphor.
  • the green phosphor one of these can be used alone, or two or more can be used as a mixture.
  • Formula 1 (Sr 2-x- y-z-u Ba x Mg y Eu z Mn u) SiO 4 (Wherein x, y, z and u are values satisfying 0.1 ⁇ x ⁇ 1.0 ⁇ y ⁇ 0.21, 0.05 ⁇ z ⁇ 0.3, 0 ⁇ u ⁇ 0.04. is there.)
  • the wavelength of light from the green phosphor powder is in a range suitable for the white LED of the present invention.
  • y in the general formula 1 is in the above range because Mn is sufficiently dissolved in the green phosphor powder.
  • z in the general formula 1 is in the above range because the luminous efficiency of the green phosphor powder is increased. Note that by adding Mn, the emission of the red part based on Mn increases, and a more desirable emission spectrum with good color reproduction as a whole is obtained.
  • green phosphor examples include divalent europium and manganese activated silicate phosphors substantially represented by the following general formula 1a. These can be used alone or in combination of two or more.
  • Formula 1a (Sr 2-x- y-z-u Ba x Mg y Eu z Mn u) SiO 4 (Wherein x, y, z and u are 0.1 ⁇ x ⁇ 1.0, 0.005 ⁇ y ⁇ 0.21, 0.05 ⁇ z ⁇ 0.3, 0.001 ⁇ u ⁇ 0. 0.04)
  • the blue phosphor is preferably a divalent europium-activated halophosphate phosphor substantially represented by the following general formula 2, and a divalent europium-activated aluminate substantially represented by the general formula 3. Mention may be made of salt phosphors.
  • the blue phosphor one kind selected from the phosphor group represented by the general formula 2 or the general formula 3 can be used alone, or two or more kinds can be used as a mixture. In the case of a mixture of two or more types, the phosphor group represented by the general formula 2 or a combination of two or more types selected from only one of the phosphor groups represented by the general formula 3 may be used. It may be a combination of two or more selected from both the phosphor group represented by Formula 2 and the phosphor group represented by Formula 3.
  • the method for producing the blue phosphor is not particularly limited, and a compound belonging to General Formula 2 or General Formula 3 produced by a general manufacturing method can be used in the present invention. Commercial products can also be used.
  • red phosphor will be described.
  • Preferred examples of the red phosphor include a europium activated lanthanum oxysulfide phosphor represented by the following general formula 4 and a europium activated yttrium oxysulfide phosphor represented by the general formula 5.
  • the red phosphor one kind selected from the phosphor group represented by the general formula 4 or 5 can be used alone, or two or more kinds can be used as a mixture.
  • a mixture of two or more it may be a combination of two or more selected from one of the phosphor group represented by the general formula 4 or the phosphor group represented by the general formula 5, or the general formula It may be a combination of two or more selected from both the phosphor group represented by 4 and the phosphor group represented by the general formula 5.
  • the method for producing the red phosphor is not particularly limited, and a compound belonging to General Formula 4 or General Formula 5 produced by a general manufacturing method can be used in the present invention. Commercial products can also be used.
  • the white LED of the present invention contains the above-mentioned green phosphor, blue phosphor, red phosphor and the like in the phosphor layer so that the emission peak having the characteristics described above appears in the emission spectrum.
  • the green phosphor, blue phosphor, and red phosphor absorb each ultraviolet ray efficiently by receiving ultraviolet rays (or violet light) having a wavelength of 360 to 430 nm from a light emitting device such as an ultraviolet light emitting diode.
  • the light is emitted.
  • the green phosphor can obtain a high luminance green
  • the blue phosphor can obtain a high luminance blue
  • the red phosphor can obtain a high luminance red.
  • high brightness white light is obtained.
  • a state in which there is an excessive luminance difference between the luminances of the respective colors, for example, in the case where only the green color has a high luminance is not preferable because a greenish white is obtained. That is, in order to obtain white with high brightness, each color of green (G), blue (B), and red (R) needs to have high brightness, and the combination of phosphors of each color is very important. .
  • the electrical energy applied to the light emitting diode 1 is converted into ultraviolet light (or purple light) by the light emitting diode, and the light is longer by the phosphor layer above the light emitting diode.
  • the light is converted into light having a wavelength, and as a total, white light is emitted outside the LED.
  • an emission spectrum obtained by measuring the light emitted from the white LED 10 with a spectrometer appears in a form represented by, for example, FIG.
  • the ultraviolet light emitting diode or the purple light emitting diode used for the light emitting diode 1 is represented as a light emitting diode
  • the completed white light emitting diode 10 is represented as a white LED.
  • the emission peak appearing in the emission spectrum of the white LED of the present invention appears at the above wavelength, and the intensity of each emission peak is the intensity P1 of the maximum emission peak of the first emission peak group appearing in the range of 430 to 470 nm.
  • the maximum intensity P2 of the second emission peak group when 0.1 is set to 0.1 ⁇ P2 ⁇ 1.0, and the maximum intensity P3 of the third emission peak group is 0.2 ⁇ P3 ⁇ 3.0. It is characterized by being. More preferably, when the intensity P1 of the maximum emission peak of the first emission peak group is 1.0, the P2 and P3 are 0.2 ⁇ P2 ⁇ 0.9 and 0.3 ⁇ P3 ⁇ 2.9. is there.
  • the emission spectrum of the white LED of the present invention has a valley between the first emission peak group and the second emission peak group having the lowest intensity in the range of 480 to 500 nm, and the first emission peak.
  • the intensity P1 of the maximum emission peak of the group is 1.0
  • the minimum intensity V1 of the valley is 0.01 ⁇ V1 ⁇ 0.6. More preferably, the minimum strength V1 of the valley is 0.01 ⁇ V1 ⁇ 0.4, where P1 is 1.0.
  • the emission spectrum of the white LED of the present invention is characterized in that the intensity at 600 nm is 50% or less of the maximum intensity P3 of the third emission peak group. In a more preferred embodiment, the intensity at 600 nm is 30% or less of P3.
  • the color mixture of the color filter transmitted light is increased and the color purity is lowered.
  • V1 becomes larger than the range of the present invention
  • the green component is mixed into the blue color filter transmitted light
  • the blue component is mixed into the green color filter transmitted light.
  • V1 is preferably small, it cannot be substantially less than 0.01.
  • the intensity of 600 nm increases beyond the range of the present invention
  • the green (yellow) component is mixed into the red color filter transmitted light, and the color purity is lowered.
  • the relationship between the expression wavelength of the emission peak of the emission spectrum of the white LED of the present invention and the intensity of each emission peak is a typical CRT: RDS-15X (Mitsubishi) conforming to the EBU standard shown in FIG. This is the same as the emission spectrum in white display state (manufactured by Denki Co., Ltd.) (emission spectrum necessary for ensuring the color reproducibility of the EBU standard).
  • the white LED of the present invention is a phosphor such as a green phosphor, a blue phosphor, and a red phosphor as described above in the phosphor layer so that the intensity ratio of emission peaks obtained as an emission spectrum is in the above range.
  • the divalent europium and manganese substantially represented by the above general formula 1 as a green phosphor At least one type of phosphor selected from activated silicate phosphors is substantially the same as a divalent europium activated halophosphate phosphor substantially represented by the above general formula 2 as a blue phosphor and the above general formula 3.
  • the at least one phosphor selected from the europium-activated yttrium oxysulfide phosphor represented by 5 is such that the content of each color phosphor in the phosphor layer is based on the total amount of the phosphor 1-10 wt% for the green phosphor, 40 to 80 wt% for the blue phosphor, and may be used to adjust so as to be 10 to 50 wt% for a red phosphor.
  • the more preferable amounts of the phosphors are 2 to 9% by weight for the green phosphor, 45 to 65% by weight for the blue phosphor, and 22 to 48% by weight for the red phosphor. If the mixing ratio of each phosphor in the white LED of the present invention is not in the above relationship, a desired white point cannot be realized when this is used as a backlight in a liquid crystal display device.
  • the average particle size is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more.
  • Examples of a method for increasing the average particle diameter include a method of granulating one-color phosphors and a method of mixing and granulating three-color phosphors. Other methods include a method of using a baking aid when baking the phosphor, a method of baking at a high temperature for a long time, and the like.
  • the upper limit of the average particle diameter is not particularly limited, but is preferably 90% or less of the thickness of the phosphor layer of the white LED. When the thickness of the phosphor layer is larger than the thickness of the phosphor layer, defects such as detachment of the phosphor particles are likely to occur when the phosphor particles are solidified with a resin to form the phosphor layer.
  • a fluorescent substance layer is produced using the mixed fluorescent substance which mix
  • a method for preparing a mixed phosphor each color phosphor powder is mixed with a resin, and then a mixture with each color resin is mixed to prepare a mixed phosphor, or each color phosphor powder is mixed in advance. Then, a method of producing a mixed phosphor by mixing with a resin can be mentioned.
  • the blending ratio of the resin and the phosphor in the mixed phosphor is not limited as long as the phosphor acts efficiently when the white LED is used, but it occupies the entire mixed phosphor, that is, the entire phosphor layer.
  • the total blending amount of the color phosphors is preferably 30 to 80% by weight, and more preferably 40 to 70% by weight. If the blending amount of the phosphor in the phosphor layer is less than 30% by weight, direct light from the light emitting diode may come out without being absorbed by the phosphor layer, and the viscosity of the slurry is lowered. Particles may settle easily and color variation may increase. On the other hand, when the blending amount exceeds 80% by weight, the viscosity of the slurry becomes high, which may make it difficult to handle.
  • the resin material used for the mixed phosphor is not particularly limited as long as it is a resin usually used for white LED production, but is preferably colorless and transparent and has a predetermined light refractive index.
  • the transmittance here, a value obtained by measuring 400 nm monochromatic light using a test piece having a thickness of 2 mm is used
  • the light refractive index is Those having 1.3 to 1.7, particularly 1.4 to 1.6 are preferred. If the light refractive index is less than 1.3, light extraction from the light emitting diode element may be deteriorated. On the other hand, if it exceeds 1.7, the light tends to be altered in response to ultraviolet rays used for excitation of the phosphor. This is not preferable.
  • Examples of particularly preferable resin materials in the present invention that satisfy the above conditions include silicone resins and epoxy resins.
  • a silicone resin that is resistant to discoloration by ultraviolet rays and has durability is more preferable.
  • a white phosphor can be formed by applying a mixed phosphor prepared using the above materials onto a light emitting diode and solidifying the resin.
  • substrate used for white LED, a metal frame (reflector), etc. is arbitrary.
  • the white LED as described above can obtain high brightness white light.
  • Such a white LED of the present invention is particularly effectively used as a backlight of a liquid crystal display device compliant with the EBU standard.
  • the light emission of the white LED of one preferred embodiment of the present invention is passed through blue, green and red color filters for liquid crystal display devices.
  • An example in which the emission color is plotted on a CIE chromaticity diagram is shown. In this chromaticity diagram, this means that the liquid crystal display device can express light of chromaticity inside a triangle obtained by connecting light emitting points of blue, green and red.
  • FIG. 3 also shows a color gamut defined by the EBU standard at the same time, which is substantially the same as the color gamut of the white LED of the present invention.
  • FIG. 3 also shows a color gamut defined by the NTSC standard for reference.
  • the emission color when the emission is passed through the blue, green and red color filters for the liquid crystal display device is plotted on the CIE chromaticity diagram.
  • the white chromaticity is in the range of 0.20 ⁇ x ⁇ 0.36, 0.20 ⁇ y ⁇ 0.36, and the blue, green, and red light emitting points are shown below. And plotted so as to be in a range that generally includes the EBU standard and the NTSC standard.
  • the color gamut that connects these B, G, and R as the vertices of a triangle is in the same range as the color gamut defined by the EBU standard, as shown in FIG.
  • the white LED according to the present invention realizes the color reproducibility of the EBU standard by combining with the blue, green and red color filters for liquid crystal display devices compliant with the EBU standard.
  • a backlight using such a white LED is used for a liquid crystal display device compliant with the EBU standard.
  • a white LED When applied to a backlight, a plurality of white LEDs are used as necessary. Further, since the white LED has high luminance, it can be applied to both a sidelight type and a direct type backlight.
  • the liquid crystal display device configured to combine the backlight and the blue, green, and red color filters for the liquid crystal display device compliant with the EBU standard corresponds to the EBU standard, and is a CRT display for broadcasting, video creation, etc. Can be used instead.
  • the other configurations of the backlight using the white LED of the present invention and the liquid crystal display device compliant with the EBU standard can be arbitrarily set according to various uses and purposes.
  • Examples 1 to 6 For the evaluation of the white LED of this example, the structure shown in FIG. An ultraviolet light emitting diode having a size of 300 ⁇ m square is arranged in the light emitting element, and each phosphor having an average particle diameter of 5 ⁇ m (total 70 parts by weight of three color phosphors) and 30 parts by weight of silicone resin are mixed to obtain a slurry. Thereafter, the slurry was dropped on the ultraviolet light emitting diode, and the silicone resin was cured by heat treatment at 100 to 150 ° C. to form the white LED according to each example.
  • the silicone resin used had a refractive index of 1.4 after curing.
  • the excitation wavelength of the ultraviolet light-emitting diode used in the production of the white LED in each of the above examples the type and the mixing ratio of each phosphor (weight% of each phosphor when the total amount of the phosphor is 100%) As shown in FIG.
  • Example 3 A white LED similar to Example 1 was prepared except that the composition of each color phosphor was outside the scope of the present invention as shown in Table 1, and white LEDs according to Comparative Examples 1 and 2 were obtained. Further, as Comparative Example 3, a blue light emitting diode was used as a light emitting element, and a white LED having a phosphor layer containing only the green phosphor shown in Table 1 was produced in the same manner as described above.
  • P1 Maximum intensity of the first emission peak group (range of 430 to 470 nm)
  • P2 Maximum intensity of the second emission peak group (range of 520 to 560 nm)
  • P3 Third emission peak group (range of 580 to 740 nm)
  • V1 minimum intensity in the valley (in the range of 480 to 500 nm) between the first emission peak group and the second emission peak group 600 nm: intensity at a wavelength of 600 nm Also, for 600 nm / P3, the intensity at 600 nm The percentage (%) with respect to the maximum intensity P3 of the third emission peak group.
  • the emission peak of the emission spectrum is almost the same as the emission spectrum of the CRT shown in FIG.
  • the white LED of the comparative example since the blending amount of the phosphor is not adjusted within the range of the present invention, in the comparative example 1, the maximum intensity of the first emission peak group becomes small, and the comparative example In 2, the wavelength of the second emission peak is shortened, and as a result, the emission spectrum of the CRT has a large deviation.
  • Comparative Example 3 since there is no third emission peak group, an index related to P3 cannot be defined, which is outside the scope of the present invention.
  • the color gamut (color reproducibility) when the light passing through the color filter is led to an integrating sphere, and the emission colors of red (R), green (G), and blue (B) are evaluated to make a liquid crystal display (display) ).
  • the coordinates of the light emission points of green, blue and red were measured using the CIE chromaticity diagram shown in FIG. Further, the white chromaticity was determined.
  • the emission coordinates and white chromaticity of each color of light emitted in the GBR display state of CRT: RDS-15X (manufactured by Mitsubishi Electric Corporation) were also examined. The results are shown in Table 3.
  • the liquid crystal display device (backlight) according to this example had a color reproducibility conforming to the EBU standard similar to the case where a conventional CRT was used.
  • the comparative example at least one of green chromaticity, blue chromaticity, and red chromaticity is out of chromaticity when using a conventional CRT, and has color reproducibility conforming to the EBU standard. It was hard to say.
  • the white LED of the present invention is used in a liquid crystal display device as a backlight, color reproduction of the EBU standard is possible, and the liquid crystal display device using this as a backlight is expected to be used as a high-quality image instead of a CRT display. it can.

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Abstract

　紫外線（紫色）発光素子１と、２価のユーロピウム付活珪酸塩蛍光体から選ばれる緑色蛍光体：１～１０重量％、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：４０～８０重量％、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蛍光体から選ばれる赤色蛍光体：１０～５０重量％で構成される蛍光体を含有する蛍光体層２とを有するＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライト用白色ＬＥＤ１０。

Description

白色ＬＥＤおよびそれを用いたバックライト並びにＥＢＵ規格対応液晶表示装置
　本発明は、ＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライトとして好適な白色ＬＥＤおよびそれを用いたバックライト並びにＥＢＵ規格対応液晶表示装置に関する。
　一般家庭ではテレビ、ＰＣなど液晶表示装置が浸透してきているが、放送局用のマスターモニタや、ビデオ作成現場で使用されるモニタに代表されるように画質を重視する分野では、多くの場面で未だに高品質の画質が得られるブラウン管（ＣＲＴ：陰極線管）ディスプレイが使用されている。同分野でも、ＣＲＴディスプレイに代わって液晶ディスプレイやＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｐａｎｅｌ）の使用が検討されてはいるが、画質改善が進められているとはいえＣＲＴディスプレイの画質に比べると液晶ディスプレイやＰＤＰでは未だに十分な画質が得られてはいない現状がある。このような状況から、ＣＲＴディスプレイ以外の画像表示装置が上記放送等の分野では積極的に使用されるに至っていない。
　放送用カラーＣＲＴでは、撮像（カラーカメラ）、伝送、受像のプロセスを通じて、被写体の形、動き、色相が受像画面上に再現されている。したがって色相も含めた画像信号の伝送方式が規格化されている。この規格の代表的なものはＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）が定めた規格と、ＥＢＵ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　Ｕｎｉｏｎ）が定めた規格である。
　上記放送等の分野では、ＣＲＴで表示可能であるＮＴＳＣ（理想的な色再現域を示す国際標準）の７２％に相当するＥＢＵ規格が標準とされ、現在も使用されている。そこで、放送等の分野に使用されているＥＢＵ規格に適合するように液晶表示装置を設計することで、ＣＲＴディスプレイと同等の画質を得ようとする試みがなされており、それを実現するためのＥＢＵ規格に適合する色再現性のよいカラーフィルタ、バックライト等の開発が進められてきた。
　ここで、液晶表示装置において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。これまでに、ＥＢＵ規格に適合する色再現性を得ることを目的としたカラーフィルタはいくつか開発されているが、これらカラーフィルタと組み合わせることによってＥＢＵ規格に適合する色再現性を実現する液晶表示装置用のバックライトは未だ得られていない。
　本発明は、ＣＲＴディスプレイと同様の画質の高い液晶表示装置を得るためになされたものであり、ＥＢＵ規格に適合する色再現性を実現する液晶表示装置用のバックライトを構成する白色ＬＥＤおよびこれを用いたバックライト並びに前記バックライトを用いたＥＢＵ規格対応液晶表示装置を提供することを目的とする。
　本発明にかかる白色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、ＥＢＵ規格対応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、５２０～５６０ｎｍ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２の発光ピーク群、５８０～７４０ｎｍの範囲に２つ以上の線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群および、４８０～５００ｎｍの範囲に最低強度を有する、第１の発光ピーク群と第２の発光ピーク群の間の谷間を有し、前記第１の発光ピーク群の最大強度Ｐ１を１．０としたときの第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が、０．１≦Ｐ２≦１．０、第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が、０．２≦Ｐ３≦３．０、および前記谷間の最低強度Ｖ１が、０．０１≦Ｖ１≦０．６であり、かつ、６００ｎｍの強度が第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３の５０％以下であることを特徴とする白色ＬＥＤである。
　本発明の白色ＬＥＤの好ましい態様においては、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２価のユーロピウム付活珪酸塩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種の赤色蛍光体等を含有するものである。
一般式１：（Ｓｒ２－ｘ－ｙ－ｚ－ｕＢａｘＭｇｙＥｕｚＭｎｕ）ＳｉＯ４
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜１．０、０≦ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０≦ｕ＜０．０４を満たす値である）
一般式２：（Ｍ２，Ｅｕ）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種の元素を示す）
一般式３：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）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、ａおよびｂは、０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満たす数である）
一般式４：（Ｌａ１－ｘ１，Ｅｕｘ１）２Ｏ２Ｓ
（式中、ｘ１は、０．０１＜ｘ１＜０．１５を満たす値である）
一般式５：（Ｙ１－ｘ２，Ｅｕｘ２）２Ｏ２Ｓ
（式中、ｘ２は、０．０１＜ｘ２＜０．１５を満たす値である）
　また、本発明は、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、ＥＢＵ規格対応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２価のユーロピウム付活珪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、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蛍光体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１～１０重量％、青色蛍光体については４０～８０重量％、および赤色蛍光体については１０～５０重量％であることを特徴とする白色ＬＥＤを提供するものである。
　本発明の白色ＬＥＤは、ＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライトとして好適であり、また、該バックライトはＥＢＵ規格対応の液晶表示装置に好適である。
　本明細書において、「ＥＢＵ規格対応液晶表示装置」とは、ＥＢＵ規格に適合することを目標に作成された液晶表示装置をいい、実質的にＮＴＳＣ比７０以上の色再現を示すものであって必ずしもＥＢＵ規格に１００％適合した液晶表示装置のみをいうものではない。適当なレベルでＥＢＵ規格に適合した液晶表示装置を含む液晶表示装置の総称として用いるものである。
本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図である。 本発明の白色ＬＥＤの発光スペクトルの一例を示す図である。 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である。
　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
　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、１は発光ダイオードを、２は蛍光体が樹脂に埋め込まれてなる蛍光体層を、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（白色ＬＥＤ）１０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３６０～４３０ｎｍ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３６０～４３０ｎｍ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に本発明の白色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、ＥＢＵ規格に適合した代表的なＣＲＴ：ＲＤＳ－１５Ｘ（三菱電機社製）の白色表示状態の発光スペクトルとともに示す。
　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、５２０～５６０ｎｍ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２の発光ピーク群、５８０～７４０ｎｍの範囲に２つ以上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、本発明においては、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に示す本発明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ピーク波長は４５２ｎｍである。
　第２の発光ピーク群では５２０～５６０ｎｍ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５２０～５５５ｎｍ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好ましくは１個である。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、１つの発光ピークからなりそのピーク波長は、５３４ｎｍである。また、第２の発光ピークの半値全幅は５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。
　また、５８０～７４０ｎｍの範囲に２つ以上の線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群については、主な発光ピーク群の発現波長は、５８０～７４０ｎｍの範囲にあることがより好ましく、５９０～７１０ｎｍの範囲にあることが特に好ましい。さらに、線状発光ピークの少なくとも１つが、６２０～６３０ｎｍの範囲、別の１つが７００～７１０ｎｍの範囲に発現すると深い赤を表現できるので好ましい。図２に示す本発明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３の発光ピーク群は、４つの主要な線状の発光ピークを有し、そのピーク波長はそれぞれ、５９５ｎｍ、６１６ｎｍ、６２５ｎｍ、７０４ｎｍ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５ｎｍ以下の発光ピークのことをいう。
　本発明の白色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、ＣＲＴの発光スペクトルからの差が大きくなり、ＥＢＵ規格に対応しなくなる。
　以下、このような発光ピークを発現させるために本発明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２価のユーロピウム付活珪酸塩蛍光体を挙げることができる。なお、一般式１で表される蛍光体は、式中のｘ、ｙ、ｚ、ｕによっては、緑色蛍光体あるいは黄色蛍光体と表現されることがあるが、本明細書においては一般式１で示される蛍光体を包括的に緑色蛍光体と呼ぶこととする。
　本発明においては、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：（Ｓｒ２－ｘ－ｙ－ｚ－ｕＢａｘＭｇｙＥｕｚＭｎｕ）ＳｉＯ４
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜１．０≦ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０≦ｕ＜０．０４を満たす値である。）
　上記一般式１中のｘおよびｕが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末からの光の波長が本発明の白色ＬＥＤに好適な範囲となる。また、一般式１中ｙが上記範囲内にあると緑色蛍光体粉末中でＭｎの固溶が十分に行われるため好ましい。さらに、一般式１中ｚが上記範囲内にあると緑色蛍光体粉末の発光効率が高くなり好ましい。なお、Ｍｎを添加することにより、Ｍｎに基く赤色部の発光が増加し、全体として色再現の良好な、より望ましい発光スペクトルが得られるが、緑色発光蛍光体として用いる場合は、Ｍｎを必ずしも添加しなくても良く、この場合はＭｇを添加する必要も無くなる為、ｕ＝０、ｙ＝０となる。
　緑色蛍光体としては、より好ましくは次の一般式１ａで実質的に表される２価のユーロピウムおよびマンガン付活珪酸塩蛍光体を挙げることができる。これらは、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１ａ：（Ｓｒ２－ｘ－ｙ－ｚ－ｕＢａｘＭｇｙＥｕｚＭｎｕ）ＳｉＯ４
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜１．０、０．００５＜ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０．００１＜ｕ＜０．０４を満たす値である。）
　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、本発明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：（Ｍ２，Ｅｕ）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種の元素を示す）
一般式３：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）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、ａおよびｂは、０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満たす数である）
　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に属する化合物を本発明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、本発明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－ｘ１，Ｅｕｘ１）２Ｏ２Ｓ
（式中、ｘ１は、０．０１＜ｘ１＜０．１５を満たす値である）
一般式５：（Ｙ１－ｘ２，Ｅｕｘ２）２Ｏ２Ｓ
（式中、ｘ２は、０．０１＜ｘ２＜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に属する化合物を本発明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。
　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３６０～４３０ｎｍ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ＬＥＤ１０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。本発明においてはこの白色ＬＥＤ１０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に代表される形に表れるのである。
　なお、本発明では発光ダイオード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１０に関しては白色ＬＥＤと表記する。
　本発明の白色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１．０としたときの第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が０．１≦Ｐ２≦１．０、第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が０．２≦Ｐ３≦３．０、であることを特徴とする。より好ましくは、第１の発光ピーク群の最大発光ピークの強度Ｐ１を１．０としたとき上記Ｐ２、Ｐ３は、０．２≦Ｐ２≦０．９、０．３≦Ｐ３≦２．９である。
　また、本発明の白色ＬＥＤの発光スペクトルは、４８０～５００ｎｍの範囲に最低強度を有する、第１の発光ピーク群と第２の発光ピーク群の間の谷間を有し、前記第１の発光ピーク群の最大発光ピークの強度Ｐ１を１．０としたとき、前記谷間の最低強度Ｖ１は、０．０１≦Ｖ１≦０．６であることを特徴とする。より好ましくは、前記谷間の最低強度Ｖ１は、前記Ｐ１を１．０としたとき、０．０１≦Ｖ１≦０．４である。
　さらに、本発明の白色ＬＥＤの発光スペクトルは、６００ｎｍの強度が第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３の５０％以下であることを特徴とする。なお、より好ましい態様としては、前記６００ｎｍの強度は、前記Ｐ３の３０％以下である。
　本発明の白色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カラーフィルタ透過光の色混合が大きくなり色純度が低下する。たとえばＶ１が本発明の範囲を超えて大きくなると青のカラーフィルタ透過光に緑成分が混入し、緑のカラーフィルタ透過光に青成分が混入するようになる。Ｖ１は小さいほうが好ましいが、実質上０．０１を下回ることはできない。また、６００ｎｍの強度が本発明の範囲を超えて大きくなると、赤のカラーフィルタ透過光に緑（黄色）成分が混入するようになり色純度が低下する。
　このように調整することで本発明の白色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、図２に示すＥＢＵ規格に適合した代表的なＣＲＴ：ＲＤＳ－１５Ｘ（三菱電機社製）の白色表示状態の発光スペクトル（ＥＢＵ規格の色再現性を確保するために必要な発光スペクトル）と同様になる。
　本発明の白色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、本発明の白色ＬＥＤにおいてＥＢＵ規格に適合可能な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２価のユーロピウムおよびマンガン付活珪酸塩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蛍光体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１～１０重量％、青色蛍光体については４０～８０重量％、および赤色蛍光体については１０～５０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２～９重量％、青色蛍光体については４５～６５重量％、および赤色蛍光体については２２～４８重量％である。本発明の白色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、所望の白色ポイントを実現できない。
　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、蛍光体層は、樹脂に上記説明した３色の蛍光体を配合した混合蛍光体を用いて作製される。混合蛍光体の作製方法としては、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、混合蛍光体における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、混合蛍光体全体すなわち蛍光体層全体に占める３色の蛍光体の合計配合量が、３０～８０重量％であることが好ましく、４０～７０重量％で配合することがより好ましい。この蛍光体層における蛍光体の配合量が３０重量％未満であれば、発光ダイオードからの直接光が蛍光体層に吸収されずに出てくる場合があるほかスラリーの粘度が低くなるため、蛍光粒子が容易に沈降し色ばらつきが大きくなることがある。逆に、この配合量が、８０重量％を超えるとスラリーの粘度が高くなるため、扱いが困難にな場合がある。
　本発明において上記混合蛍光体に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。本発明においては、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、蛍光体の励起のために用いられる紫外線に反応して変質する傾向があるので好ましくない。
　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。
　上記各材料を用いて作製した混合蛍光体を、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。このような本発明の白色ＬＥＤは、特にＥＢＵ規格対応液晶表示装置のバックライトとして有効に用いられる。
　図３に、本発明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、液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタに通し、その発光色をＣＩＥ色度図にプロットした一例を示す。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。図３には同時にＥＢＵ規格により定められた色再現域も示したが、実質的に本発明の白色ＬＥＤの色再現域と同様の範囲となっている。また、図３に参考としてＮＴＳＣ規格により定められた色再現域も示す。
　上記のようにして得られる本発明の白色ＬＥＤについて、その発光を液晶表示装置用の青色、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０．２０≦ｘ≦０．３６、０．２０≦ｙ≦０．３６の範囲にあって、青色、緑色、赤色の各発光点が以下に示される範囲にあり、ＥＢＵ規格とＮＴＳＣ規格を概ね包含する範囲になるようにプロットされる。
　　青色発光点（Ｂ）：０．１３≦ｘ≦０．１６、０．０６≦ｙ≦０．１０
　　緑色発光点（Ｇ）：０．２１≦ｘ≦０．３０、０．５９≦ｙ≦０．７１
　　赤色発光点（Ｒ）：０．６３≦ｘ≦０．６８、０．３２≦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、ＥＢＵ規格により定められた色再現域と同様の範囲となっている。
　このように本発明による白色ＬＥＤは、ＥＢＵ規格対応の液晶表示装置用青色、緑色、赤色のカラーフィルタとの組み合わせにより、ＥＢＵ規格の色再現性を実現するものである。
　このような白色ＬＥＤを用いてなるバックライトはＥＢＵ規格対応の液晶表示装置に用いられる。なお、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。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。
　前記バックライトと、ＥＢＵ規格対応の液晶表示装置用青色、緑色、赤色のカラーフィルタとを組み合わせる構成とした液晶表示装置はＥＢＵ規格に対応するものであり、放送用、ビデオ作成用等のＣＲＴディスプレイに代わって使用することが可能である。
　なお、本発明の白色ＬＥＤを用いたバックライトおよびＥＢＵ規格対応液晶表示装置のその他構成は、各種用途・目的に応じて任意に設定することができる。
　以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
　（実施例１～６）
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（３色の蛍光体の合計量で７０重量部）とシリコーン樹脂３０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。なお、用いたシリコーン樹脂は硬化後における光屈折率が１．４のものであった。
　ここで、上記各実施例の白色ＬＥＤ製造に用いた紫外線発光ダイオードの励起波長、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１～３）
各色の蛍光体の組成を、表１に示す通り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１、２に係る白色ＬＥＤとした。　また、比較例３として、発光素子として青色発光ダイオードを用い、表１に示す緑色蛍光体のみを含有する蛍光体層を有する白色ＬＥＤを上記同様に作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　＜評価＞
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。また、発光ピーク強度における、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｖ１、６００ｎｍは、それぞれ以下に示す強度である。
　Ｐ１：第１の発光ピーク群（４３０～４７０ｎｍの範囲）の最大強度
　Ｐ２：第２の発光ピーク群（５２０～５６０ｎｍの範囲）の最大強度
　Ｐ３：第３の発光ピーク群（５８０～７４０ｎｍの範囲）の最大強度
　Ｖ１：第１の発光ピーク群と第２の発光ピーク群の間の谷間（４８０～５００ｎｍの範囲）の最低強度
　６００ｎｍ：波長６００ｎｍの強度
　また、６００ｎｍ／Ｐ３については、６００ｎｍの強度の第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３に対する百分率（％）を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例の白色ＬＥＤでは、発光スペクトルの発光ピークは、図２に示されるＣＲＴの発光スペクトルとほぼ同様であることがわかる。これに、対して比較例の白色ＬＥＤでは、蛍光体の配合量が本発明の範囲に調整されていないことから、比較例１では、第１の発光ピーク群の最大強度が小さくなり、比較例２では第２の発光ピークの波長が短くなってしまい、その結果ＣＲＴの発光スペクトルとは、ズレが大きいものとなっている。さらに、比較例３では、第３の発光ピーク群がないのでＰ３に関連する指標が定義できず、本発明の範囲外である。
　（実施例７～１１、比較例４～６）
実施例１および３～６、比較例１～３の白色ＬＥＤを用い、産業用途で一般的に用いられるカラーフィルタと組合せることによりＥＢＵ規格対応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ＣＲＴ：ＲＤＳ－１５Ｘ（三菱電機社製）のＧＢＲ表示状態で発光された光の各色の発光座標、白色色度も調べた。その結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示される通り、本実施例に係る液晶表示装置（バックライト）は、従来のＣＲＴを使用した場合と同様のＥＢＵ規格に適合した色再現性を有していることが分かった。一方、比較例においては、緑色色度、青色色度、赤色色度の少なくとも１色で、従来のＣＲＴを使用した場合の色度から外れており、ＥＢＵ規格に適合した色再現性を有しているとは言い難かった。
　本発明の白色ＬＥＤをバックライトとして液晶表示装置に用いれば、ＥＢＵ規格の色再現が可能であり、これをバックライトとして用いた液晶表示装置はＣＲＴディスプレイに代わる高画質なものとしての使用が期待できる。

Claims (11)

  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、ＥＢＵ規格対応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、
    　５２０～５６０ｎｍ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２の発光ピーク群、
    　５８０～７４０ｎｍの範囲に２つ以上の線状の発光ピークを有する第３の発光ピーク群　および、４８０～５００ｎｍの範囲に最低強度を有する、第１の発光ピーク群と第２の発光ピーク群の間の谷間を有し、
    　前記第１の発光ピーク群の最大強度Ｐ１を１．０としたときの
    　第２の発光ピーク群の最大強度Ｐ２が、０．１≦Ｐ２≦１．０、
    　第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３が、０．２≦Ｐ３≦３．０、
    　および前記谷間の最低強度Ｖ１が、０．０１≦Ｖ１≦０．６であり、
    　かつ、６００ｎｍの強度が第３の発光ピーク群の最大強度Ｐ３の５０％以下であることを特徴とする白色ＬＥＤ。
  2. 　前記蛍光体層が、下記一般式１で実質的に表される２価のユーロピウム付活珪酸塩蛍光体から選ばれる少なくとも一種の緑色蛍光体を含むことを特徴とする請求項１記載の白色ＬＥＤ。
    一般式１：（Ｓｒ２－ｘ－ｙ－ｚ－ｕＢａｘＭｇｙＥｕｚＭｎｕ）ＳｉＯ４
    （式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜１．０、０≦ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０≦ｕ＜０．０４を満たす値である）。
  3. 　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：（Ｍ２，Ｅｕ）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種の元素を示す）、
    一般式３：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）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、ａおよびｂは、０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満たす数である）。
  4. 　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－ｘ１，Ｅｕｘ１）２Ｏ２Ｓ
    （式中、ｘ１は、０．０１＜ｘ１＜０．１５を満たす値である）、
    一般式５：（Ｙ１－ｘ２，Ｅｕｘ２）２Ｏ２Ｓ
    （式中、ｘ２は、０．０１＜ｘ２＜０．１５を満たす値である）。
  5. 　前記発光素子の発光波長が３６０～４３０ｎｍであることを特徴とする請求項１項に記載の白色ＬＥＤ。
  6. 　前記請求項１記載の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とするＥＢＵ規格対応液晶表示装置用バックライト。
  7. 　前記請求項６に記載のバックライトを用いたことを特徴とするＥＢＵ規格対応液晶表示装置。
  8. 　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、ＥＢＵ規格対応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２価のユーロピウム付活珪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、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蛍光体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１～１０重量％、青色蛍光体については４０～８０重量％、および赤色蛍光体については１０～５０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：（Ｓｒ２－ｘ－ｙ－ｚ－ｕＢａｘＭｇｙＥｕｚＭｎｕ）ＳｉＯ４
    （式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜１．０、０≦ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０≦ｕ＜０．０４を満たす値である）
    ＜青色蛍光体＞
    一般式２：（Ｍ２，Ｅｕ）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種の元素を示す）
    一般式３：ａ（Ｍ３，Ｅｕ）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、ａおよびｂは、０＜ａ、０＜ｂ、０．２≦ａ／ｂ≦１．５を満たす数である）
    ＜赤色蛍光体＞
    一般式４：（Ｌａ１－ｘ１，Ｅｕｘ１）２Ｏ２Ｓ
    （式中、ｘ１は、０．０１＜ｘ１＜０．１５を満たす値である）
    一般式５：（Ｙ１－ｘ２，Ｅｕｘ２）２Ｏ２Ｓ
    （式中、ｘ２は、０．０１＜ｘ２＜０．１５を満たす値である）。
  9. 　前記発光素子の発光波長が３６０～４３０ｎｍであることを特徴とする請求項８記載の白色ＬＥＤ。
  10. 　前記請求項９記載の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とするＥＢＵ規格対応液晶表示装置用バックライト。
  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ＥＢＵ規格対応液晶表示装置。
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