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
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Abstract
Description
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。
一般式1:(Sr1−x−yBaxCayEuz)10(PO4)6・Cl2
(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。
一般式2:(Ba1−x−y−zSrxCayEuz)(Mg1−uMnu)Al10O17
(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。
一般式3:(La1−x−yEuxMy)2O2S
(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。
一般式1:(Sr1−x−yBaxCayEuz)10(PO4)6・Cl2
(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。
一般式2:(Ba1−x−y−zSrxCayEuz)(Mg1−uMnu)Al10O17
(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。
一般式3:(La1−x−yEuxMy)2O2S
(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。
一般式1:(Sr1−x−yBaxCayEuz)10(PO4)6・Cl2なる組成を有する青色発光蛍光体、
一般式2:(Ba1−x−y−zSrxCayEuz)(Mg1−uMnu)Al10O17なる組成を有する緑色発光蛍光体、
一般式3:(La1−x−yEuxMy)2O2Sなる組成を有する赤色発光蛍光体が好適である。
次に、白色LEDの具体的な実施例について説明する。
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。
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(Sr0.99Eu0.01)10(PO4)6・Cl2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)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17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(La0.833Sb0.002Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.97Ca0.02Eu10(PO4)6・Cl2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)(Mg0.50Mn0.50)Al10O17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(La0.884Sb0.001Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.99Eu0.01)10(PO4)6・Cl2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(Ba0.25Sr0.475Eu0.275)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン(La0.883Sn0.002Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.75Ba0.23Ca0.01Eu0.01)10(PO4)6・Cl2、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(Ba0.756Eu0.274)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン(La0.883Sn0.002Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.98Eu0.02)10(PO4)6・Cl2、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(Ba0.756Eu0.274)(Mg0.60Mn0.40)Al10O17、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン(La0.883Sb0.002Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.97Ca0.02Eu0.01)10(PO4)6・Cl2、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(Ba0.35Sr0.375Eu0.275)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン(La0.884Sb0.001Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.99Eu0.01)10(PO4)6・Cl2、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(Ba0.75Eu0.25)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン(La0.883Sb0.002Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.99Eu0.01)10(PO4)6・Cl2、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)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン(La0.883Sb0.002Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.97Eu0.03)10(PO4)6・Cl2、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(Ba0.75Eu0.25)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン(La0.883Sn0.002Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.99Eu0.01)10(PO4)6・Cl2、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)(Mg0.55Mn0.45)Al10O17、赤色蛍光体としてのユーロピウム付活酸硫化ランタン(La0.882Sb0.003Eu0.115)2O2S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。
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(Sr0.59Ba0.39Ca0.01Eu0.01)10(PO4)6・Cl2、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(Y0.94Eu0.06)2O2S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。
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(Sr0.59Ba0.39Ca0.01Eu0.01)10(PO4)6・Cl2、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(Ba0.864Eu0.136)(Mg0.74Mn0.26)Al10O17、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(Y0.94Eu0.06)2O2S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。
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。
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。
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。
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(Sr0.59Ba0.39Ca0.01Eu0.01)10(PO4)6・Cl2、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(Ba0.864Eu0.136)(Mg0.74Mn0.26)Al10O17、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(Y0.94Eu0.06)2O2S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。
緑色蛍光体を(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+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。
Claims (12)
- 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。
- 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。
- 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:(Sr1−x−yBaxCayEuz)10(PO4)6・Cl2(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。
- 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:(Ba1−x−y−zSrxCayEuz)(Mg1−uMnu)Al10O17(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。
- 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:(La1−x−yEuxMy)2O2S(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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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