JPWO2006068141A1 - 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

紫外線発光または紫色発光ダイオードと、３種類以上の可視光発光蛍光体を具備する白色ＬＥＤにおいて、その発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１５ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にピーク値を有することを特徴とする白色ＬＥＤである。また、各色のピークの半値幅が５０ｎｍ以下であることが好ましい。高輝度を維持し、かつ色再現性の優れた白色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が提供される。

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトに好適な白色ＬＥＤ（発光ダイオード）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係り、特に輝度が高く、かつ青色，緑色，赤色に対して他の発光色の混入が少なく色再現性に優れた白色ＬＥＤ（発光ダイオード）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。

発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は光を放射する半導体ダイオードであり、電気エネルギーを紫外光または可視光に変換するものである。特に可視光を利用するためにＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＰなどの発光材料で形成した発光チップを透明樹脂で封止したＬＥＤとして広く使用されている。また、発光材料をプリント基板や金属リードの上面に固定し、数字や文字を形どった樹脂ケースで封止したディスプレイ型のＬＥＤも多用されている。

また、発光チップの前表面あるいは前部樹脂中に各種の蛍光体粉末を含有させることにより、放射光の色を適正に調整することも可能である。すなわちＬＥＤの発光色は、青色から赤色まで使用用途に応じた可視光領域の発光を再現することが出来る。また、発光ダイオードは半導体素子であるため、長寿命および高信頼性を有し、光源として用いた場合には、故障によるその交換頻度も低減されることから、携帯通信機器、パーソナルコンピュータ周辺機器、ＯＡ機器、家庭用電気機器、オーディオ機器、各種スイッチ、バックライト用光源表示板等の各種表示装置の構成部品として広く使用されている。

しかしながら、最近では上記各種表示装置の利用者の色彩感覚が向上し、各種表示装置においても、微妙な色合いをより高精細に再現できる機能や、ＬＥＤの均一な外観が要求要求されるようになってきた。特に白色発光のＬＥＤは携帯電話のバックライトや車載用ランプとして、その利用の拡大が著しく、将来的には、蛍光灯の代替品として大きく伸長していくことが期待されるところから、その白色光の高演色性や均一な外観を実現するための種々の改善が試みられている。

現在、一般に普及し、あるいは試行されている白色発光ＬＥＤには、青色発光ダイオードと黄色発光蛍光体（ＹＡＧ）と、場合によっては更に赤色蛍光体とを組み合わせたタイプ（以下、「タイプ１」と称する。）や、紫外線あるいは紫光発光ダイオードと青色、黄色、赤色蛍光体とを組み合わせたタイプ（以下、「タイプ２」と称する。）がある。現時点では、タイプ１はタイプ２より高輝度であるために最も普及しているが、利用者が発光を見る方向によっては黄色っぽく視認されたり、白色面に投影したとき黄色や青色のムラが出現したりする問題がある。そのためタイプ１の白色発光ＬＥＤからの発光は擬似白色光と呼ばれることもある。白色光の質を表す平均演色指数で評価しても、タイプ１の白色発光ＬＥＤでは７０〜７５（７０以上７５以下）の範囲に留まっている。一方、後者（タイプ２）の白色発光ＬＥＤは輝度において前者に劣るものの、発光ならびに投影光のムラが少なく、将来的には照明あるいはバックライト用途の本命光源として展開が期待され開発が進められている。

この開発方向での改善例として、紫外発光ＬＥＤとユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体またはユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体と、緑色発光蛍光体としての銅、アルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体またはユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体と、赤色発光蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体とを組合せた白色ＬＥＤが報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。

また他の改善例として、紫外ＬＥＤとユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体またはユーロピウム付活アルミン酸塩蛍光体と、緑色発光蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体と、赤色発光蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体とを組合せた白色ＬＥＤも報告されている（例えば、特許文献１参照。）。

これらの白色ＬＥＤは、いずれもタイプ２型の特徴である高い演色性や発光の均一性を備えている反面、輝度の点では未だ不十分であり更なる改善が必要である。本発明者らの知見によれば、上記タイプ２型の白色発光ＬＥＤで高演色性および高輝度を共に達成するためには白色光のスペクトルにおいて、人間の色感度のピークがある波長４５０ｎｍ近辺，５６０ｎｍ近辺，６２０ｎｍ近辺の発光がバランス良く含まれていること、および青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）発光成分の各蛍光体の発光効率が、いずれも良好にバランスがとれていることが必要である。

一方、上記のような白色ＬＥＤ（白色発光ダイオード）をバックライトに用いた液晶表示装置は、携帯電話やモバイル等の携帯通信機器、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、家庭用電気機器、オーディオ機器、各種スイッチ、バックライト用光源表示板等の各種表示装置の構成部品として広く使用されている。

これら従来の液晶表示装置は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）を用いたバックライトとカラーフィルタとの組み合わせにより、ＮＴＳＣ（国際標準）比で７０％前後の色再現域を示すまでに至っているが、更なる色再現域の向上が求められている。また、光源として用いる冷陰極管中には有害な水銀が用いられていることから環境への悪影響が指摘されている。

また、近年、青色ＬＥＤ（Ｂ−ＬＥＤ）や紫外発光が可能なＬＥＤが開発・商品化され、ＬＥＤ照明が盛んに開発されるようになった。ＬＥＤ照明には、Ｂ−ＬＥＤ（青色発光ダイオード）と黄色発光する蛍光体とを組み合わせた方式（タイプ１）と、Ｒ−ＬＥＤ（赤色発光ダイオード）、Ｇ−ＬＥＤ（緑色発光ダイオード）およびＢ−ＬＥＤ（青色発光ダイオード）の各発光を混合する方式（タイプ３）と、紫外発光するＵＶ−ＬＥＤ（紫外線発光ダイオード）とＲＧＢ蛍光体とを組み合わせた方式（タイプ２）との３方式がある。タイプ１およびタイプ３においては、それぞれ、色再現性に難点があり、また色制御が困難であるという欠点があることから、タイプ２のＵＶ−ＬＥＤ＋ＲＧＢ蛍光体に期待が高まっている。

しかしながら、ＵＶ−ＬＥＤ＋ＲＧＢ蛍光体から成る白色ＬＥＤをバックライト光源に応用しても、色再現域は充分とはいえなかった。例えば、前記特許文献１の白色ＬＥＤを液晶表示装置に用いると、青色のカラーフィルタを透過した光のスペクトルに、青色光の他に緑色光が混入し、緑色のカラーフィルタを透過した光のスペクトルに青色光が混ざり込んでいるため、色再現性が低下するという問題点があった。
特許文献１：特開２０００−７３０５２号公報
非特許文献１：三菱電線工業時報（２００２年７月第９９号）［発明の開示］発明者らの知見によれば、従来のタイプ２型の白色ＬＥＤの実用化が種々試みられる開発経緯から、照明用途とバックライト用途とではその開発方向に相違があることが判明してきた。すなわち、照明用途の白色ＬＥＤにおいては、輝度と白色光の質を規定する平均演色指数（Ｒａ）とが高いことが重要であるのに対し、バックライト用途の白色ＬＥＤにおいては、輝度が高く、かつ色再現域が広いことが求められる。つまり、照明およびバックライト用途で輝度が高いことは両者で要求される共通の特性であるが、高平均演色指数、広色再現域はそれぞれのデバイスで要求される仕様によって異なるものであり、必ずしも両立するものではない。

特に近年、著しく急成長を続ける液晶テレビ用の白色ＬＥＤにおいては、従来の冷陰極管で問題となっていた水銀使用による環境汚染の問題がなく、かつ色再現域を拡大できる可能性があるところから、その技術開発への期待は極めて大きいものがある。

このような状況下において本発明者らは、紫外線あるいは紫色発光ダイオードと、可視光発光蛍光体を３種類以上とを組み合わせたタイプ（タイプ２）の開発を進めていくなかで、液晶バックライト用白色ＬＥＤランプとして望ましい発光スペクトルおよびそれを実現する蛍光体の組合せを見出して本発明を完成するに至った。

また、従来の白色ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトに用いた場合、カラーフィルタとの相性が悪いことから、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色に他の色が混入して色再現性が悪化した。これは、従来の白色ＬＥＤは、道路標識など液晶表示装置のバックライト以外にも用いられることから単に白色発光させることのみに着目していたためである。

本発明者らは鋭意研究の結果、ＲＧＢカラーフィルタと白色ＬＥＤとの発光波長の相性が重要であることを見出して本発明を完成するに至った。

本発明は上記のような課題を解決するためのものであり、紫外線発光または紫色発光のダイオードと、青色，緑色，赤色を含む３種類以上の可視光を発光する蛍光体とを具備する白色ＬＥＤにおいて、その白色ＬＥＤの発光スペクトルが波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の範囲の赤色部にピーク値を有することを特徴とする白色ＬＥＤである。

また、上記白色ＬＥＤにおいて、青色部、緑色部および赤色部のピークの半値幅が５０ｎｍ以下であることが好ましい。

さらに上記白色ＬＥＤにおいて、前記可視光発光蛍光体のうち青色発光蛍光体が、
一般式１：（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２
（但し、式中ｘ、ｙ、ｚは、それぞれｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１の関係を満たす。）で表されるユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体であることが好ましい。

また上記白色ＬＥＤにおいて、前記可視光発光蛍光体のうち緑色発光蛍光体が、
一般式２：（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７
（但し、式中ｘ、ｙ、ｚ、ｕは、それぞれｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６の関係を満たす。）で表されるユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体であることが好ましい。

さらに上記白色ＬＥＤにおいて、前記可視光発光蛍光体のうち赤色発光蛍光体が、
一般式３：（Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓ
（但し、式中ＭはＳｂおよびＳｎの少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙはそれぞれ０．０１＜ｘ＜０．１５，ｙ＜０．０３の関係を満たす）で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体であることが好ましい。

また上記白色ＬＥＤにおいて、前記紫外線発光または紫色発光ダイオードの発光強度が、３６０〜４１０ｎｍの波長範囲でピーク値を有することが好ましい。

また、本発明に係る白色ＬＥＤはバックライトおよびそれを用いた液晶表示装置に好適である。すなわち、本発明に係るバックライトは、上記白色ＬＥＤを用いたことを特徴とする。

さらに、白色ＬＥＤの発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の青色部のピークおよび５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部のピークを具備し、それぞれのピークの半値幅が５０ｎｍ以下であることを特徴であることが好ましい。

さらに本発明に係る液晶表示装置は、前記白色ＬＥＤと、この白色ＬＥＤを用いたバックライトと、青色，緑色，赤色の各カラーフィルタとを具備する液晶表示装置において、上記緑色のカラーフィルタを透過した光の４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積の１５％以下であり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積の９０％以上であることを特徴とする。

また上記液晶表示装置において、前記白色ＬＥＤに用いられる発光ダイオードの発光波長が３６０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下であることが好ましい。

さらに上記液晶表示装置において、前記青色のカラーフィルタを透過した光のスペクトルが、４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長範囲にある第１ピークトップと、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長範囲にある第２ピークトップとを有し、この第２ピークトップの高さが第１ピークトップの高さの１／２以下であることが好ましい。

また上記液晶表示装置において、波長５００ｎｍの光を透過させたとき、前記青色カラーフィルタにおける透過率が最大透過率の９０％以下であり、前記緑色カラーフィルタにおける透過率が最大透過率の９５％以下であり、波長６００ｎｍの光を透過させたときの前記緑色カラーフィルタにおける透過率が最大透過率の４０％以下であることが好ましい。

本発明に係る白色ＬＥＤは輝度が高く、かつ色再現性も優れている。また、本発明の液晶表示装置は、白色ＬＥＤを用いたバックライトのスペクトルおよびカラーフィルタの透過スペクトルが制御されているために色再現性に優れている。そのため本発明の白色ＬＥＤを用いたバックライト並びに液晶表示装置は、いずれも高輝度を具備し、かつ色再現性も優れている。また、従来の冷陰極管（ＣＣＦＬ）のように有害な水銀を使用する必要もないので、環境を汚染する問題が生じない。

本発明に係る白色ＬＥＤの一実施例の構造を示す断面図である。 本発明に係る白色ＬＥＤの発光スペクトルの一例を示すグラフである。 本発明に係る白色ＬＥＤと現行のＣＣＦＬを液晶ディスプレイのバックライトとして用いたときの色再現域を比較して示すグラフである。 本発明に係る白色ＬＥＤにおいて、発光スペクトルピークの半値幅を変えた場合の発光スペクトル例を示すグラフである。 図４に示す発光スペクトルを有する各白色ＬＥＤを液晶ディスプレイのバックライトとして用いた場合における色再現域を対比して示すグラフである。 本発明に係る液晶表示装置に用いるカラーフィルタの透過スペクトルの一例を示すグラフである。 本発明に係る液晶表示装置におけるカラーフィルタ透過光のスペクトルの一例を示すグラフである。 比較例５に係る液晶表示装置に用いた白色ＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ。 比較例５に係る液晶表示装置のカラーフィルタ透過光のスペクトルを示すグラフ。

図１は本発明に係る白色ＬＥＤの一実施形態を示す断面図である。図１に示す白色ＬＥＤは、発光ダイオードａと、樹脂に埋め込まれた蛍光体層ｂと、上記発光ダイオードａ及び蛍光体層ｂの発光を外部へ導く反射層ｃと、発光部を支える樹脂枠ｄとから構成される。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ａ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ａ上部の蛍光体層ｂ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。

上記紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードとしては、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系のダイオードなど様々の発光ダイオードが適用可能である。特に発光波長のピーク値が３６０〜４２０ｎｍの波長範囲にある発光ダイオードを使用した場合には、後述する蛍光体との組合せにより、高輝度であり、かつ色再現性がより優れた白色ＬＥＤを構成することができる。

上記蛍光体層ｂに用いる蛍光体としては、青色，緑色，赤色を含む３種以上の光を放出する可視光発光蛍光体を用いることが重要である。具体的には、その発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれピーク値を有する蛍光体を用いる。つまり、ピーク波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲にある青色蛍光体、ピーク波長が５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲にある緑色蛍光体、ピーク波長が６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の範囲にある赤色蛍光体をそれぞれ用いることにより可視光発光蛍光体が３種となる。また、同じ色を発光する蛍光体を２種以上用いれば、可視光発光蛍光体が合計で３種以上となる。

例えば図１に示すような白色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ａ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ｂ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。

なお、本発明では発光ダイオードａとして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。

図１のように構成した本発明に係る白色ＬＥＤの発光スペクトルの一例を図２に示す。具体的には、電流値２０ｍＡで発光ダイオードを発光させてピーク値が４００ｎｍにある紫外線を放出せしめ、さらにこの紫外線を蛍光体により色度（０．２５３，０．２３８）の白色光に変換した時の発光スペクトルを示す。この発光スペクトルでは、波長４４７ｎｍの青色部（Ｂ）、５１８ｎｍの緑色部（Ｇ）、６２３ｎｍの赤色部（Ｒ）にそれぞれピーク値を有し、さらに各ピークの半値幅がそれぞれ５０ｎｍ以下であることを特徴としている。

図３は上記本発明に係る白色ＬＥＤからの発光を、液晶ディスプレイ（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ーを通したときの、発光色をＣＩＥ色度図にプロットしたグラフである。このＣＩＥ色度図において、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の各発光点を結んで得られる三角形の内側領域に存在する色度を有する光を、その液晶ディスプレイが表示できることを意味している。

すなわち、上記ＣＩＥ色度図における三角形の面積がより広い場合に、より多くの色度の光を表現でき、その液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は色再現域が広く、色再現性が良好であると言える。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太い破線で示されているが、実線で示す本発明におけるＬＣＤの色再現域の方が明らかに広く色再現性が優れていることが確認できる。

図３には、同時に理想的な色再現域を示す国際標準（ＮＴＳＣ）も点線で示している。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、本発明の液晶ディスプレイの色再現域は９８であるのに対し従来の冷陰極管液晶ディスプレイの色再現域は６５であった。

前記のように白色ＬＥＤの発光スペクトルにおける青色部、緑色部、赤色部のピーク値の半値幅は５０ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、本発明で規定するＢ，Ｇ，Ｒの蛍光体を組合せて得られる白色ＬＥＤにおいて、青色・緑色・赤色のピーク値の半値幅が５０ｎｍ以下の白色ＬＥＤ（製品１）と一部の半値幅が５０ｎｍを超えた白色ＬＥＤ（製品２）を用意し、その発光スペクトルを比較したグラフを図４に示す。また、製品１および製品２に係る白色ＬＥＤ図を用いた液晶ディスプレイの色再現域を図５に示す。

図４および図５に示す結果から明らかなように、各液晶ディスプレイの色再現域は、図３に示すＮＴＳＣを基準として製品１が９８であり、製品２が８７であった。また、製品２の色再現域は冷陰極管のそれよりは優れている反面、製品１の色再現域よりは劣っている。その理由は製品２のスペクトルが本発明と同様４４７ｎｍの青色部、５１８ｎｍの緑色部、６２３ｎｍの赤色部にピーク値を有しているものの、青色ピークの半値幅が６０ｎｍと過度に広く青色成分の純度が悪いためである。なお、各ピークの半値幅はすべてが５０ｎｍ以下であることが最も好ましいが、半値幅の最大値は８０ｎｍ以下であれば実用に値する。特に青色・緑色・赤色のうち１種のみが半値幅８０ｎｍで、残り２種が５０ｎｍ以下であれば色再現域は対ＮＴＳＣで８０以上とすることができる。従って、各ピーク値の半値幅は、好ましくは８０ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下となる。

上記のように、波長が４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部の各ピーク値を具備し、その半値幅が７０ｎｍ以下、さらには５０ｎｍ以下の特性を具備する蛍光体を用いることにより、高輝度を具備し、かつ色再現性の優れた白色ＬＥＤを形成することができる。

次に、蛍光体について説明する。蛍光体の組成については、上記特性を具備するものであれば特に限定されるものではないが、好ましい一例として次のものが挙げられる。

青色発光蛍光体としては、
一般式１：（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２
（但し、式中ｘ、ｙ、ｚはｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１の関係を満足する。）で表されるユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体が挙げられる。一般式１においてｘ値およびｙ値は０（ゼロ）を含むものとする。後述するようにピーク形状をシャープにするにはｘおよびｙが０に近い方（ゼロを含む）が好ましい。

また、緑色発光蛍光体としては、
一般式２：（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７
（但し、式中ｘ、ｙ、ｚ、ｕはｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６の関係を満足する。）で表されるユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体が挙げられる。なお、一般式２においてｘ値およびｙ値は０（ゼロ）を含むものとする。

また、赤色発光蛍光体としては、
一般式３：（Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓ
（但し、式中Ｍは元素Ｓｂ，Ｓｎの少なくとも１種を示し、ｘ及びｙは０．０１＜ｘ＜０．１５，ｙ＜０．０３の関係を満足する。）で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体が挙げられる。なお、一般式３においてｙ値は０（ゼロ）を含むものとする。

蛍光体の平均粒径は特に限定されるものではないが平均粒径３μｍ以上が好ましい。平均粒径が３μｍ以上、つまりは粒径が大きい方が高輝度を得易い。平均粒径の上限については特に限定は無く、白色ＬＥＤの構造に合わせて適宜決定されるものとするが、過度に大きすぎると均一に混合し難いことから、平均粒径の上限は６０μｍ以下が好ましい。また、各蛍光体の混合比率については目的とする色度になるような比率であれば任意であるが、白色ＬＥＤを得るためには青色蛍光体を１５〜２５質量％と、緑色蛍光体を１５〜２５質量％と、残部の赤色蛍光体とで構成し、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の合計を１００質量％とすることが好ましい。

白色ＬＥＤの蛍光体層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調製する方法が挙げられる。

上記のように調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等の構成は任意である。

以上のような本発明に係る白色ＬＥＤは、高輝度を維持しつつ色再現性も優れていることから、携帯電話やモバイル等の携帯通信機器、パーソナルコンピュータ周辺機器、ＯＡ機器、家庭用電気機器、オーディオ機器、各種スイッチ、バックライト用光源表示板等の各種表示装置に用いられる液晶表示装置のバックライトに有効であり、それを用いた液晶表示装置は高輝度かつ色再現性に優れた特性が得られる。また、バックライトに用いる際に、例えば４つの白色ＬＥＤを四角く並べる等のように複数個の白色ＬＥＤを組み合わせて構成しても良い。

また、本発明に係る液晶表示装置は、単純マトリックス方式、アクティブマトリックス方式、スタティックス方式などの様々な駆動方法、ＴＮ、ＳＴＮ、ＴＳＴＮなどの種類の液晶、ＡＳＭモード、ＯＣＢモード、ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ−ｔｏ−ｔｗｉｓｔｅｄ ｐｌａｎｅｒモード、ＲＦＦＭＨモード、Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔモード、ＩＰＳモードなどの様々な表示方式に適用することができる。また、バックライトが必要な液晶表示装置、例えば、透過型液晶表示装置や半透過型液晶表示装置など様々なタイプに適用可能である。

液晶表示装置は、液晶シャッタ部に光を供給するためのバックライト部、印加する電圧で透過光強度を調節する液晶シャッタ部、色を表示するカラーフィルタ部を具備し、必要に応じ、拡散シート、レンズシート、偏光シート、位相差シート、リフレクタ（反射シート）等の光均一性、配光性、位相差の補正などを行う部材を具備することができる。また、バックライト部は背面光源、サイドライト方式のどちらであってもよい。

本発明者らの知見によれば、液晶表示装置の色再現性は、上記の構成要素の内、特にカラーフィルタ部およびバックライト部の諸特性に依存することが判明した。

本発明に係る液晶表示装置は、白色ＬＥＤを用いたバックライトおよび青色・緑色・赤色用のカラーフィルタを具備する液晶表示装置において、上記緑色のカラーフィルタを透過した光の４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積の１５％以下であり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積の９０％以上であることを特徴とするものである。

すなわち、本発明では特に緑色のカラーフィルタを透過した光に注目している。これは、青色・緑色・赤色の３色の蛍光体を用いた場合、各色のピーク波長が波長の短い領域から青色→緑色→赤色の順に示される。緑色は青色のピーク波長と赤色のピーク波長の間に形成されるため、青と赤の影響を受け易い。従って、緑色のカラーフィルタを透過した光のスペクトル形状を改良することによって青色および赤色の影響を受け難くし、その結果、色再現性の良い液晶表示装置が得られることを見出し、下記要件を達成することによって本発明に到達した。

第１の要件は、緑色のカラーフィルタを透過した光の４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲にある成分が占めるスペクトルの面積が、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲にあるスペクトルの面積の１５％以下であることを特徴とするものである。ここで、「緑色のカラーフィルタを透過した光」とは、液晶表示装置を点灯させた際にバックライトからの光が緑色のカラーフィルタを透過した後の光を示す。また、各スペクトルの面積の求め方は光強度をＩｇ（λ）とすると、∫Ｉｇ（λ）ｄλとして定義される。

まず、緑色のカラーフィルタを透過した光に関して、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲のスペクトル面積（面積１）と４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲のスペクトル面積（面積２）を求め、（面積１／面積２）×１００（％）により求めた面積比Ａが１５％以下であることを特徴とする。面積比Ａが１５％以下であることは緑色のピーク波長が全体的に５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲に収まっていることを示している。このような形態であれば、青色の波長の影響を受け難いことから色再現性を向上させることができる。好ましくは、上記面積比Ａは１０％以下である。

第２の要件は、緑色のカラーフィルタを透過した光のスペクトルにおいて、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲にある成分が占めるスペクトルの面積が、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲にある成分スペクトルの面積の９０％以上であることを特徴とする。前記と同様に、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲におけるスペクトル面積（面積３）と、４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲におけるスペクトル面積（面積４）を求め、（面積３／面積４）×１００（％）の算式により求めた面積比Ｂが９０％以上となる。この面積比Ｂが９０％以上であることは、緑色のピーク波長が全体的に４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲に入っていることを示している。このようなスペクトル形態であれば、赤色（または黄色）の波長の影響を受け難いことから色再現性を向上させることができる。好ましくは、上記面積比Ｂは９１％以上である。

本発明においては、上記第１の要件または第２の要件のどちらかを満たしていれば色再現性を向上させることができる。しかしながら、上記第１の要件と第２の要件の両方を満たすことにより、青色の波長と赤色（または黄色）の波長との双方の影響を受け難くできるので、より好ましい形態となる。

前記面積比Ａが１％小さくなると、色再現域を示すＮＴＳＣ比は約３倍向上する一方、上記面積比Ｂが１％大きくなるとＮＴＳＣ比は約６倍向上する。現行の冷陰極管を光源としたときのＮＴＳＣが７０前後であるので、上記面積比を適正に制御することは、色再現域を広げるために極めて有効であることが判明した。

また、青色のカラーフィルタを透過した光が、波長４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲にある第１ピーク（ｂ１）と、波長５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲にある第２ピーク（ｂ２）とから成り、上記第２ピークの高さが第１ピークの高さの１／２以下であることが好ましい。ここで、「青色のカラーフィルタを透過した光」とは、液晶表示装置を点灯させた際にバックライトからの光が青色のカラーフィルタを透過した後の光を示す。

青色のカラーフィルタを透過した光において（第２ピーク高さ／第１ピークの高さ）が１／２以下であると言うことは、青色表示した際に緑色の波長の影響を受け難くなる（緑色成分の少ない青色になる）ことから色再現性が向上する。好ましくは（第２のピーク高さ／第１のピークの高さ）が１／３以下である。

また、波長５００ｎｍの光を透過させたとき、青色カラーフィルタの透過率が最大透過率の９０％以下、緑色カラーフィルタの透過率が最大透過率の９５％以下であって、波長６００ｎｍの光を透過させたときの緑色カラーフィルタの透過率が最大透過率の４０％以下であることが好ましい。最大透過率とは波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光を透過させたときに最も大きな透過率を示した値を最大透過率とする。

波長５００ｎｍの光を透過させたとき、青色カラーフィルタの透過率が最大透過率の９０％以下であるということは、青色のピーク形状がシャープであることを示す。同様に、波長５００ｎｍの光を透過させたとき、緑色カラーフィルタ透過率が最大透過率の９５％以下および、波長６００ｎｍの光を透過させたときの緑色カラーフィルタ透過率が最大透過率の４０％以下であるということは、緑色のピーク形状がシャープであることを示す。ピーク形状がシャープであるということは、青色と緑色が混ざり合う波長域が狭いことを示しており、他の色の影響を受け難いことから色再現性の更なる向上につながる。

以上のような構成であれば色再現性の優れた液晶表示装置が得られる。上記のような特性を得るためにはＲＧＢカラーフィルタと白色ＬＥＤの相性を良好に調整することが挙げられる。具体的にカラーフィルタの調整については、顔料の選択で透過ウインドウ位置や幅の適正化、顔料濃度を上げる、カラーフィルタ膜厚を調整する方策などが有効である。

カラーフィルタの製造方法は特に限定されるものではないが、一例として金属クロムブラックマトリックスに、顔料分散法を用いた例を下記に示す。

すなわち、ガラス基板にスパッタリング法等で設けたＣｒ層にレジスト層を設け、光露光技術を用いてパターンを形成し、エッチング加工、レジストを剥離して所定の構造のブラックマトリックスを設ける。

次に光重合成分である多官能性モノマーや重合開始触媒を含んだ感光性カラーレジストを塗布し、露光しアルカリ液で現像する。この操作を各色の層に対して繰り返すことにより、ＲＧＢが揃った着色層を形成する。この後、オーバーコート層を設け、さらに必要ならＩＴＯ層やフォトスペーサーを設けることにより、カラーフィルタを製造することができる。

カラーレジストは、着色剤、バインダー樹脂の他、感光性レジストの場合には光重合成分である多官能性モノマーや重合開始触媒や顔料を均一に分散するための分散剤、膜厚を均一にするためのレベリング剤、有機溶媒とから構成できる。

上記着色剤としては、有機顔料、無機顔料、染料などの着色剤を使用することができるが、耐熱性および耐光性に優れたものが望ましい。例えば、アゾキレート系、縮合アゾ系、フタロシアニン系、ベンゾイミダゾロン系、キナクリドン系、イソインドリニン系、ピランスロン系、アンスラピリミジン系、ジブロムアンザンスロン系、インダンスロン系、フランスロン系、ペリレン系、ペリノン系、キノフタロン系、チオインジゴ系、ジオキサジン系、アントラキノン系、およびピロロピロール系顔料等を使用することができる。より具体的には、下記のカラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーで示される顔料が好適である。

Ｃ．Ｉ．黄色顔料 ２０、２４、８３、８６、９３、１０９、１１０、１１７、１２５、１３７、１３８、１３９、１４７、１４８、１５０、１５３、１５４、１６６、１６８。

Ｃ．Ｉ．赤色顔料 ９、９７、１２２、１２３、１４９、１６８、１７７、１８０、１９２、２０８、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２４０、２５４。

Ｃ．Ｉ．紫色顔料 １９、２３、２９、３０、３７、４０、５０。

Ｃ．Ｉ．青色顔料 １５、１５：１〜６、２２、６０、６４。

Ｃ．Ｉ．緑色顔料 ７、３６。

上記の顔料の種類、量、および混合比を調整することによって、目的とする色に応じて光透過率を調整することができる。

なお、顔料分散法により製造する場合には、バインダー樹脂、エチレン性不飽和化合物、光重合開始剤、顔料から構成される着色光重合性樹脂が好適である。

上記バインダー樹脂としては、無色透明で、耐熱、耐光性に優れた高分子が好ましく、具体的には、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミック酸樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリロイル基をもつ感光性モノマーおよびオリゴマー等が挙げられる。

上記エチレン性不飽和化合物としては、例えば、スチレン、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸ＳＥＣ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｎ−ペンチル、メチルスチレン、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジメタアクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等１価または多価モノマー、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等通常の光重合性樹脂が挙げられる。

また、光重合開始剤としては、例えば、α−アミノアセトフェノン、アンスラキノン、ベンゾイルエチルエーテル、ベンジル、ベンゾフェノン、４，４´−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、４，４´−ビストリクロロメチルベンゾフェノン、ジブチルフェニルホスフィン、α，α´−ジエトキシアセトフェノン、２−エチルアンスラキノン、ベンゾイルビスフェニル、クロロベンゾフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アンスラキノンチオキサントン、メチルオルソベンゾイル安息香酸、パラジメチルアミノアセトフェノン等が好適に使用できる。

前記図１に示すような構造を有する本発明の白色ＬＥＤを使用してバックライトが製造される。上記白色ＬＥＤをバックライトに組み込む際、所定の面輝度、光束量が得られる数量を平面上に配列したり、もしくはバックライト筐体の４つの辺に白色ＬＥＤを配列したりすることにより、本発明に係るバックライトを得ることができる。前述のように、バックライトには白色ＬＥＤから筐体背面方向や側面方向に放射された光をバックライト表面方向に反射する反射シート（反射層）が、バックライト筐体底面や側面に配置されていることが望ましい。上記反射シートとしては前面をＡｌもしくはＡｇ等の金属蒸着によりミラー面にしたものや、光高反射特性を有する樹脂を一体成型したものであってよい。また液晶表示画面に明るさの分布が生じない様に光を均一に調整する必要がある。そのために、公知の構造の導光板、拡散シートを用いることができる。拡散板としては光拡散化のための手段を透明な樹脂を材料とするシートに施したものである。ここで光拡散化のための手段としては、シート内部に光拡散性の物質を混入したり、屈折率の異なる微小体を混入したものでもよく、またシート表面を粗面化したり、光拡散性の物質の皮膜を形成したものでもよい。また特定の方向に集光する機能を有するプリズムシート等を光拡散シートの代わりに適宜用いるか、または、プリズムシート等を光拡散シートと共に使用するようにしてもよい。

本発明において、前記白色ＬＥＤに用いられる発光ダイオードは発光波長が３６０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下であることが好ましい。３６０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下の波長範囲であれば、前述した蛍光体との組合せにより白色発光スペクトルを調整し易い。好ましい発光波長は３７０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下である。波長が短くなるに従い、赤色蛍光体の光吸収・発光効率が向上するものの、発光ダイオードチップ自身の発光効率が低下し、必ずしも輝度向上に寄与するわけではない。発光ダイオード近傍に配した蛍光体層ｂ（樹脂や光学部材）の劣化が著しくなるなどの弊害が現れる。また波長が長くなると赤色蛍光体のみならず、蛍光体全般の発光効率が低下し、輝度が低下する。

また、白色ＬＥＤの蛍光体層は青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の粉末を樹脂で固めたものである。各蛍光体は、その発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１５ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にそれぞれピーク値を有する蛍光体を用いることが好ましい。つまり、ピーク波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色蛍光体、ピーク波長５１５ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色蛍光体、ピーク波長６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色蛍光体をそれぞれ用いることが望ましい。

このような発光特性を有する蛍光体としては、前記のような
一般式１：（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２なる組成を有する青色発光蛍光体、
一般式２：（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７なる組成を有する緑色発光蛍光体、
一般式３：（Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓなる組成を有する赤色発光蛍光体が好適である。

なお、上記一般式１〜２においてｘ値、ｙ値は０（ゼロ）を含むものとする。また、一般式３はＬａの一部をＥｕに置換すると共に、さらにＬａの一部をＳｂ、Ｓｎ、ＳｍなどのＭ元素で置換している。これら置換元素Ｍによって発光スペクトルのピーク波長、ピークの半値幅を変えるものではないが、粒径が大きくなる傾向がありスラリーが沈降しやすくなるものの、輝度が向上する傾向がある。粒径としては８０μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下が良い。

また、白色ＬＥＤの発光スペクトルが４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の青色部のピークおよび５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部のピークを具備し、それぞれのピークの半値幅が５０ｎｍ以下であることを特徴であることが好ましい。青色部と緑色部のピーク波形の半値幅が５０ｎｍであると白色ＬＥＤからの光において青色部と緑色部が混ざり込んだ光が少ないものを提供できる。また、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にあるピーク波形の半値幅が５０ｎｍ以下であれば更に好ましい。このような白色ＬＥＤは前述の蛍光体を用いれば達成できる。

以上のように本発明に係る液晶表示装置は、白色ＬＥＤの発光スペクトルとカラーフィルタの相性とを調整していることから、色再現性が優れている。このような液晶表示装置は、携帯電話やモバイル等の携帯通信機器、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器、家庭用電気機器、オーディオ機器、各種スイッチ、バックライト用光源表示板等の各種表示装置の構成部品として広く適用可能である。

［実施例］
次に、白色ＬＥＤの具体的な実施例について説明する。

本実施例の白色ＬＥＤにおいては、横断面が図１に示す構造を採用した。そして、白色ＬＥＤの評価を下記要領で行った。各発光ダイオードとして、サイズが３００μｍ四方の発光チップを配し、６０ｍＡの電流値にて発光させ、さらに液晶ディスプレイで一般に使用される青色、緑色、赤色のカラーフィルターを通した。その光を積分球に導き、青色、緑色、赤色の各発光色を測定し、ディスプレイにしたときの色再現域（色再現性）を評価した。色再現性については前述の通りＮＴＳＣの色再現域との面積比で算出した。また白色ＬＥＤの輝度はフィルターを通さずに評価した。

上記色再現性評価はＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製ＣＡＳ １４０ ＣＯＭＰＡＣＴ ＡＲＲＡＹ ＳＰＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲを使用して評価する一方、白色ＬＥＤの輝度は大塚電子社製ＭＣＰＤ装置を使用して評価した。

＜ＬＥＤランプの作製方法＞
３種類以上の蛍光体を、別々にシリコーン樹脂と３０質量％の比率で混合し、各蛍光体スラリーを作製した。次に各蛍光体スラリーを、ＬＥＤランプの色度がｘ＝０．２５０−０．２５５，ｙ＝０．２３５−０．２４０の範囲に入るように調合した。得られたスラリーの一部を抜取り、図１に示すように配置されたＬＥＤに滴下し、さらに１００〜１５０℃の温度で熱処理することにより、シリコーン樹脂を硬化せしめ白色ＬＥＤランプを製造した。

なお、実施例、比較例においては発光ダイオードとしては、発光波長のピーク値が３９９ｎｍにある発光ダイオードを使用した。

（実施例１）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９９Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２と、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_{０．７２６}Ｅｕ_{０．２７４}）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７と、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８３３}Ｓｂ_{０．００２}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓとをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを２０．１％、１９．５％、６０．４％の割合（質量％）で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、実施例１に係る白色ＬＥＤを調製した。

（実施例２）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９７Ｃａ_０．０２Ｅｕ_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２と、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０．２７４）（Ｍｇ_０．５０Ｍｎ_０．５０）Ａｌ_１０Ｏ_１７と、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８４}Ｓｂ_{０．００１}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓとをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを１９．０％、１９．０％、６２．０％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、実施例２に係る白色ＬＥＤを調製した。

（実施例３）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９９Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２と、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_０．２５Ｓｒ_{０．４７５}Ｅｕ_{０．２７５}）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８３}Ｓｎ_{０．００２}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓとをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを２０．２％、１９．０％、６０．８％の割合で混ぜた後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、実施例３に係るの白色ＬＥＤを調製した。

（実施例４）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．７５Ｂａ_０．２３Ｃａ_０．０１Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_{０．７５６}Ｅｕ_{０．２７４}）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８３}Ｓｎ_{０．００２}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを２０．１％、１９．５％、６０．４％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、実施例４に係る白色ＬＥＤを調製した。

（実施例５）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９８Ｅｕ_０．０２）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_{０．７５６}Ｅｕ_{０．２７４}）（Ｍｇ_０．６０Ｍｎ_０．４０）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８３}Ｓｂ_{０．００２}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを２０．３％、１９．８％、５９．９％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、実施例５に係るの白色ＬＥＤを調製した。

（実施例６）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９７Ｃａ_０．０２Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_０．３５Ｓｒ_{０．３７５}Ｅｕ_{０．２７５}）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８４}Ｓｂ_{０．００１}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを２０．０％、２０．０％、６０．０％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、本実施例６に係るの白色ＬＥＤを調製した。

（実施例７）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９９Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_０．７５Ｅｕ_０．２５）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８３}Ｓｂ_{０．００２}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを２０．２％、１９．９％、５９．９％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、本実施例７に係るの白色ＬＥＤを調製した。

（実施例８）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９９Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_{０．７２６}Ｅｕ_{０．２７４}）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８３}Ｓｂ_{０．００２}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを２０．５％、２０．１％、５９．４％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、本実施例８に係るの白色ＬＥＤを調製した。

（実施例９）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９７Ｅｕ_０．０３）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_０．７５Ｅｕ_０．２５）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８３}Ｓｎ_{０．００２}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを１９．５％、２０．０％、６０．５％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、実施例９に係る白色ＬＥＤを調製した。

（実施例１０）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９９Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_{０．７２６}Ｅｕ_{０．２７４}）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８２}Ｓｂ_{０．００３}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを１９．６％、１９．８％、６０．６％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、本実施例１０に係るの白色ＬＥＤを調製した。

（比較例１）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．５９Ｂａ_０．３９Ｃａ_０．０１Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としての銅、アルミニウム付活硫化亜鉛蛍光体ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化イットリウム（Ｙ_０．９４Ｅｕ_０．０６）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを１５．０％、１４．０％、７１．０％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、比較例１に係る白色ＬＥＤを調製した。

（比較例２）
青色蛍光体としてのユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．５９Ｂａ_０．３９Ｃａ_０．０１Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色発光蛍光体としてのユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_{０．８６４}Ｅｕ_{０．１３６}）（Ｍｇ_０．７４Ｍｎ_０．２６）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化イットリウム（Ｙ_０．９４Ｅｕ_０．０６）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを１６．０％、１８．０％、６６．０％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化せしめ、比較例２に係る白色ＬＥＤを調製した。

上記のように調製した各実施例および比較例に係る白色ＬＥＤおよびそれをバックライトとして用いた液晶ディスプレイ（液晶表示装置）に４０ｍＡの電流を流し点灯させ、その発光の色再現域および輝度を測定して表１に示す結果を得た。さらに従来例（比較例３）として冷陰極管をバックライトに用いた場合の色再現域および輝度を同時に示した。

なお、各白色ＬＥＤの発光スペクトルを測定したところ、本実施例に係る白色ＬＥＤはいずれも４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の赤色部にピーク値を具備し、各色のピーク波長の半値幅は５０ｎｍ以下であった。

それに対し、比較例１のものは緑色部および赤色部の波長ピークが本発明での規定範囲外であり、比較例２は赤色部の波長ピークのみが本発明での規定範囲外であった。

上記表１に示す結果から明らかなように、本実施例に係る白色ＬＥＤおよびそれをバックライトとして用いた液晶表示装置は、色再現性がいずれも９０以上であると共に、輝度が３９０ｍｃｄ以上の優れた発光特性を示すことが判明した。

（実施例１１〜１５）
次に、発光ダイオードの発光波長を表２のように変えた点以外は実施例１と同様に処理して実施例１１〜１５に係る白色ＬＥＤを作製し、同様に色再現域および輝度の測定を行った。但し、青色、緑色、赤色発光の各蛍光体の配合比率は色度がｘ＝０．２５０−０．２５５，ｙ＝０．２３５−０．２４０の範囲内となるように調整した。

上記表２に示す結果から明らかなように、発光ダイオードの発光波長は３７０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下である実施例１１〜１４の場合において、色再現域および輝度が共に高く、特性上より好ましいことが判明した。

次に上記のように調製した白色ＬＥＤをバックライトとして用いた液晶表示装置の実施例について、より具体的に説明する。

（実施例１６）
前記実施例１で調製した白色ＬＥＤに２０ｍＡの電流を流し、波長４００ｎｍの発光ダイオードで励起したときの発光スペクトル分布を図２に示す。図２に示すように実施例１６に用いた白色ＬＥＤは４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長領域である青色部のピークおよび５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長領域である緑色部のピークから成り、それぞれの半値幅は４０ｎｍ、３０ｎｍと５０ｎｍ以下である。

一方、ＲＧＢカラーフィルタとして図６に示すような透過率スペクトルを有する各カラーフィルタを用意した。上記白色ＬＥＤとＲＧＢカラーフィルタとを組み合わせて実施例１６に係る液晶表示装置を作製した。

図２に示す発光特性を具備する白色ＬＥＤを用い、図６に示す透過率スペクトルを有するカラーフィルタを透過した光のスペクトル分布を測定した。その結果を図７に示す。図中、実線（Ｂ−ＣＦ）は青色カラーフィルタの透過スペクトルであり、点線（Ｇ−ＣＦ）は緑色カラーフィルタの透過スペクトルであり、太点線（Ｒ−ＣＦ）は赤色カラーフィルタの透過スペクトルである。

図７に示す結果から明らかなように、緑色カラーフィルタの透過スペクトルにおいて、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のスペクトルの面積１と４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下のスペクトルの面積２の比（面積比Ａ）は１５％以下になっている。同様に、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下のスペクトルの面積３と４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下スペクトルの面積４との比（面積比Ｂ）は９０％以上となっている。

また、青色カラーフィルタの透過スペクトルにおいて、ピークトップが４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲にある第１のピーク、ピークトップが５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲にある第２のピークとからなり、第２のピーク高さが第１のピーク高さの１／２以下となっている。第１のピークは青色カラーフィルタの透過率のピークとおおむね一致し、バックライト光が有効に使われていることが分かる。この第１のピークは本実施例の青色蛍光体起因の発光ピークである。第２のピークは緑色蛍光体からの光成分である。第２のピーク高さが第１ピークのピーク高さの１／２以下とすることにより、緑色成分の混入が少ない青色を得ることができる。

また、液晶ディスプレイの色再現性についても調査した。色再現性は液晶ディスプレイ（液晶表示装置）の発光色をＣＩＥ色度図にプロットし、理想的な色再現域を示す国際標準（ＮＴＳＣ）の三角形の面積を１００としたときの比で示した。すなわち、（実施例の液晶表示装置の発光色をＣＩＥ色度図で示した三角形の面積／ＮＴＳＣの三角形の面積）×１００（％）の算式で示した。

上記色度図において、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ディスプレイが表現できることを意味している。したがって、三角形の面積が広いほうが、より多くの色度の光を表現でき、その液晶ディスプレイは色再現域が広い（色再現性が良い）ことになる。

具体的な測定の結果は次の通りである。実施例１６においては、青カラーフィルタ透過光の５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下にある第２ピーク高さの、４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下にある第１ピーク高さの比は０．３４であり、面積比Ａは９．６％であり、面積比Ｂは９２％であった。

また、色再現性については青緑赤の各カラーフィルタ透過した光の色度座標はそれぞれ（０．１４、０．０６），（０．１７、０．６９），（０．６９、０．３１）であり、ＮＴＣＳ比は９８％と良好な色再現域を示した。

（実施例１７〜２６）
白色ＬＥＤとカラーフィルタの材料や厚さを変えることにより、面積比Ａおよび面積比Ｂを表３に示すように変化させた点以外は実施例１６と同様の構成を具備する液晶表示装置を調製し、各ピークの半値幅等を同様に測定した。

（比較例４）
青色蛍光体としてユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．５９Ｂａ_０．３９Ｃａ_０．０１Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色発光蛍光体としてユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体緑色蛍光体（Ｂａ_{０．８６４}Ｅｕ_{０．１３６}）（Ｍｇ_０．７４Ｍｎ_０．２６）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてユーロピウム付活酸硫化イットリウム（Ｙ_０．９４Ｅｕ_０．０６）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合した。次にこれらのスラリーを１６．０％、１８．０％、６６．０％の割合で混合した後、発光ダイオード上に塗布し、温度１４０℃の熱処理で樹脂を硬化させることにより、比較例４に係る白色ＬＥＤを得た。

青色部および緑色部のピークの半値幅はそれぞれ６０ｎｍ、３０ｎｍであった。実施例２２の白色ＬＥＤを比較例４の白色ＬＥＤに置き換えることにより比較例４に係る液晶表示装置を調製した。

同様の測定を行った結果、青カラーフィルタ透過光の５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下にある第２ピーク高さの、４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下にある第１ピーク高さに対する比は０．５５と１／２より大きかった。また、面積比Ｂは９０．２％であるものの、面積比Ａは１６．２％であり、色再現域は対ＮＴＳＣ比で７８％と悪化した。

（比較例５）
緑色蛍光体を（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋とした以外は比較例４と同様のものを用意した。青カラーフィルタ透過光の第２ピークは観察できなかった。面積比Ａは１９．５％であり、面積比Ｂは６６％であり、色再現域は対ＮＴＳＣ比で６５％であった。白色ＬＥＤの発光スペクトル中の青色部と緑色部のピークを、ガウシアンを仮定して分離することを試みたが、満足できる結果を得ることができず、定量化は断念した。しかし緑色部の半値幅は５０ｎｍよりも十分に大きいことは明らかである。

比較例５に係る液晶表示装置の白色ＬＥＤの発光スペクトルを図８に示す一方、各カラーフィルタ透過光のスペクトルを図９に示す。

（比較例６〜７）
実施例１６の液晶表示装置において、厚みを調節したカラーフィルタとを組み合わせることにより、比較例６〜７の液晶表示装置を作製した。

上記表５に示す結果から明らかなように、同一の材質を用いたとしてもカラーフィルタの厚さが変化することによって色再現性は大きく異なってくる。つまり、本発明のように白色ＬＥＤの発光スペクトルとＲＧＢカラーフィルタとの相性を考慮しておかないと色再現性が優れた液晶表示装置は得られないのである。

本発明に係る白色ＬＥＤは輝度が高く、かつ色再現性も優れている。また、本発明の液晶表示装置は、白色ＬＥＤを用いたバックライトのスペクトルおよびカラーフィルタの透過スペクトルが制御されているために色再現性に優れている。そのため本発明の白色ＬＥＤを用いたバックライト並びに液晶表示装置は、いずれも高輝度を具備し、かつ色再現性も優れている。また、従来の冷陰極管（ＣＣＦＬ）のように有害な水銀を使用する必要もないので、環境を汚染する問題が生じない。

Claims (12)

1. 紫外線発光または紫色発光のダイオードと、青色，緑色，赤色を含む３種類以上の可視光を発光する蛍光体とを具備する白色ＬＥＤにおいて、その白色ＬＥＤの発光スペクトルが波長４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲の青色部、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の緑色部、６２０ｎｍ以上６４０ｎｍ以下の範囲の赤色部にピーク値を有することを特徴とする白色ＬＥＤ。
2. 請求項１記載の白色ＬＥＤにおいて、青色部、緑色部および赤色部のピークの半値幅が５０ｎｍ以下であることを特徴とする白色ＬＥＤ。
3. 請求項１項記載の白色ＬＥＤランプにおいて、前記可視光発光蛍光体のうち青色発光蛍光体が、一般式１：（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２（但し、式中ｘ、ｙ、ｚは、それぞれｘ＜０．２、ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１の関係を満たす。）で表されるユーロピウム付活ハロ燐酸塩蛍光体であることを特徴とする白色ＬＥＤ。
4. 請求項１項記載の白色ＬＥＤランプにおいて、前記可視光発光蛍光体のうち緑色発光蛍光体が、一般式２：（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７（但し、式中ｘ、ｙ、ｚ、ｕは、それぞれｘ＜０．５、ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．３＜ｕ＜０．６の関係を満たす。）で表されるユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体であることを特徴とする白色ＬＥＤ。
5. 請求項１項記載の白色ＬＥＤランプにおいて、前記可視光発光蛍光体のうち赤色発光蛍光体が、一般式３：（Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓ（但し、式中ＭはＳｂおよびＳｎの少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙはそれぞれ０．０１＜ｘ＜０．１５，ｙ＜０．０３の関係を満たす）で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体であることを特徴とする白色ＬＥＤ。
6. 請求項１記載の白色ＬＥＤにおいて、前記紫外線発光または紫色発光ダイオードの発光強度が、３６０〜４１０ｎｍの波長範囲でピーク値を有することを特徴とする白色ＬＥＤ。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とするバックライト。
8. 請求項１記載の白色ＬＥＤと、この白色ＬＥＤを用いたバックライトと、青色，緑色，赤色の各カラーフィルタとを具備する液晶表示装置において、上記緑色のカラーフィルタを透過した光の４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積の１５％以下であり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積の９０％以上であることを特徴とする液晶表示装置。
9. 前記白色ＬＥＤに用いられる発光ダイオードの発光波長が３６０ｎｍ以上４１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
10. 前記青色のカラーフィルタを透過した光のスペクトルが、４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長範囲にある第１ピークトップと、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の波長範囲にある第２ピークトップとを有し、この第２ピークトップの高さが第１ピークトップの高さの１／２以下であることを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
11. 波長５００ｎｍの光を透過させたとき、前記青色カラーフィルタにおける透過率が最大透過率の９０％以下であり、前記緑色カラーフィルタにおける透過率が最大透過率の９５％以下であり、波長６００ｎｍの光を透過させたときの前記緑色カラーフィルタにおける透過率が最大透過率の４０％以下であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
12. 白色ＬＥＤを用いたバックライトと、青色，緑色，赤色の各カラーフィルタとを具備する液晶表示装置において、上記緑色のカラーフィルタを透過した光の４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積の１５％以下であり、４００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積が４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲における光成分が占めるスペクトルの面積の９０％以上であることを特徴とする液晶表示装置。

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