JP5732038B2 - White LED for backlight of full-color liquid crystal display device, backlight for full-color liquid crystal display device, and full-color liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、ハイビジョン放送の規格として使用されるITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置のバックライト用として好適な白色LED、この白色LEDを用いたバックライト、およびITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置に関する。 The embodiment of the present invention is an ITU-R BT. White LED suitable for backlight of full-color liquid crystal display device corresponding to 709 standard, backlight using this white LED, and ITU-R BT. The present invention relates to a full-color liquid crystal display device corresponding to the 709 standard.
従来、一般家庭では、テレビ、PC等の表示装置として、フルカラー液晶表示装置が広く用いられるようになってきている。一方、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ついては、諧調表現、コントラスト比、動画の表現等の点で高品質の画質が得られるという理由から、これまでブラウン管(CRT:陰極線管)ディスプレイが用いられてきた。 Conventionally, full-color liquid crystal display devices have been widely used as display devices for televisions, PCs, etc. in general homes. On the other hand, with regard to master monitors for broadcast stations and monitors used in video production sites, CRTs (CRTs) have been used so far because of high quality image quality in terms of gradation expression, contrast ratio, animation expression, etc. : Cathode ray tube) displays have been used.
ところが、近年の薄型パネルディスプレーの台頭により、CRTそのものの生産が終焉を迎えようとしている。このため、特に、放送局関係者や映像作製現場では、CRTをフルカラー液晶表示装置に代替することが進められているが、フルカラー液晶表示装置には、色再現域が狭かったり発光スペクトルに起因する色味の再現性が低かったりするという問題があった。そこで、色再現域が広いとともに発光スペクトルに起因する色味を充分に再現できるモニタの出現が切望されている。 However, with the rise of thin panel displays in recent years, the production of CRT itself is about to end. For this reason, in particular, broadcast station personnel and video production sites have been replacing CRTs with full-color liquid crystal display devices. However, full-color liquid crystal display devices have a narrow color reproduction range or are caused by an emission spectrum. There was a problem that color reproducibility was low. Therefore, the appearance of a monitor that has a wide color reproduction range and can sufficiently reproduce the color caused by the emission spectrum is desired.
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。このように複数のプロセスが存在するため、放送用カラーCRTでは、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。 In a broadcast color CRT, the shape, movement, and hue of a subject are reproduced on an image receiving screen through the processes of imaging (color camera), transmission, and image receiving. Since there are a plurality of processes as described above, in the broadcast color CRT, 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).
上記放送等の分野では、従来、CRTで表示可能な色域である、NTSC(理想的な色再現域を示す国際標準)の色域の72%に相当するEBU規格が標準とされ、使用されてきた。ところが、その後デジタル信号の時代になり、HDTV(高精細度テレビジョン放送)の色域は、ITU−R ITU−R BT.709規格の原色点を標準とするものに変わった。ITU−R BT.709規格の色域は、通常、NTSCの色域の72%、すなわち、EBU規格の色域の100%に相当するものである。 In the field of broadcasting and the like, the EBU standard corresponding to 72% of the color gamut of NTSC (international standard indicating an ideal color gamut), which is a color gamut that can be displayed on a CRT, has been used as a standard. I came. However, in the era of digital signals, the color gamut of HDTV (High Definition Television Broadcasting) is ITU-R ITU-R BT. The standard color point of the 709 standard was changed to the standard. ITU-R BT. The 709 standard color gamut normally corresponds to 72% of the NTSC color gamut, that is, 100% of the EBU standard color gamut.
そこで、近年、フルカラー液晶表示装置を、放送等の分野に使用されているITU−R BT.709規格に適合するように設計した上で、フルカラー液晶表示装置で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いる。また、この試みを実現するために、ITU−R BT.709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も進められてきた。 Therefore, in recent years, full-color liquid crystal display devices have been used in fields such as broadcasting. Attempts have been made to obtain an image quality equivalent to that of a CRT display in a full-color liquid crystal display device after designing to conform to the 709 standard. In order to realize this attempt, ITU-R BT. The development of color filters, backlights, and the like that meet the 709 standard and have good color reproducibility has also been promoted.
フルカラー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。これまでに、カラーフィルタについては、ITU−R BT.709規格に適合する色再現性を得ることを目的としたものがいくつか開発されている。しかしながら、これらのカラーフィルタと組合せることによってITU−R BT.709規格に適合する色再現性を実現するような、フルカラー液晶表示装置用のバックライトは未だ得られていないという問題があった。 In a full-color liquid crystal display device, a color reproducibility range as a display device is determined by a combination of a backlight and a color filter. Up to now, regarding color filters, ITU-R BT. Several products have been developed for the purpose of obtaining color reproducibility conforming to the 709 standard. However, in combination with these color filters, ITU-R BT. There has been a problem that a backlight for a full-color liquid crystal display device that realizes color reproducibility conforming to the 709 standard has not yet been obtained.
本発明は、CRTディスプレイと同様の画質の高いフルカラー液晶表示装置を得るためになされたものであり、ITU−R BT.709規格に適合する色再現性を実現するフルカラー液晶表示装置のバックライト用の白色LED、この白色LEDを用いたフルカラー液晶表示装置用バックライト、およびこのバックライトを用いたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to obtain a full-color liquid crystal display device having a high image quality similar to that of a CRT display. ITU-R BT. White LED for a backlight of a full-color liquid crystal display device that realizes color reproducibility conforming to the 709 standard, a backlight for a full-color liquid crystal display device using the white LED, and an ITU-R BT. An object is to provide a full-color liquid crystal display device corresponding to the 709 standard.
本発明の実施形態のフルカラー液晶表示装置のバックライト用の白色LEDは、上記問題を解決するためのものであり、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光を出射する、紫外線発光ダイオード、青紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザーおよび青紫色発光レーザーから選ばれる少なくとも1種の発光素子と、前記1次光により励起されて430〜470nmの波長領域内に発光ピークを有する青色光を発光する青色蛍光体、前記1次光により励起されて520〜560nmの波長領域内に発光ピークを有する緑色光を発光する緑色蛍光体、および前記1次光により励起されて580〜740nmの波長領域内に2つ以上の線状の発光ピークを有する赤色光を発光する赤色蛍光体を含む蛍光体層と、を具備した、フルカラー液晶表示装置のバックライト用の白色LEDであって、前記青色蛍光体は、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、銀付活硫化亜鉛蛍光体、および塩素付活硫化亜鉛蛍光体、から選ばれる少なくとも1種の蛍光体からなり、前記緑色蛍光体は、ユーロピウムおよびマンガン付活アルカリ土類オルト珪酸マグネシウム蛍光体、ならびにユーロピウム付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも1種の蛍光体からなり、前記赤色蛍光体は、ユーロピウムおよびサマリウムから選ばれる少なくとも1種で付活された希土類酸硫化物蛍光体であり、前記蛍光体層中の各色蛍光体の含有量は、全ての蛍光体の合計量に対して、緑色蛍光体が1〜10重量%、青色蛍光体が40〜80重量%、および赤色蛍光体が10〜50重量%であり、かつ前記蛍光体層中に含まれる蛍光体粉末の含有量が30〜80重量%であり、前記白色LEDを用いて作製した前記液晶表示装置は、この液晶表示装置の発光色の色再現域をL*u*v*表色系の色度図の(u’、v’)値で表したとき、前記発光色の青色、緑色および赤色の各原色の色度点が、ITU−R BT.709の青色、緑色および赤色の各原色の色度点に対してそれぞれ±0.02以下の範囲内にあることを特徴とする。
A white LED for backlight of a full-color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is for solving the above-described problem, and emits primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm. At least one light-emitting element selected from a light-emitting diode, a blue-violet light-emitting diode, an ultraviolet light-emitting laser, and a blue-violet light-emitting laser, and blue light having an emission peak in a wavelength region of 430 to 470 nm excited by the primary light Blue phosphor that emits light, green phosphor that emits green light having an emission peak in a wavelength range of 520 to 560 nm when excited by the primary light, and a wavelength region of 580 to 740 nm that is excited by the primary light A phosphor layer including a red phosphor that emits red light having two or more linear emission peaks therein. A white LED for a backlight of a color liquid crystal display device, wherein the blue phosphor is a divalent europium activated halophosphate phosphor, a divalent europium activated aluminate phosphor, a silver activated zinc sulfide The phosphor comprises at least one phosphor selected from a phosphor and a chlorine-activated zinc sulfide phosphor, and the green phosphor comprises europium and manganese-activated alkaline earth magnesium orthosilicate phosphor, and europium-activated sialon fluorescence. The red phosphor is a rare earth oxysulfide phosphor activated by at least one selected from europium and samarium, and each color phosphor in the phosphor layer The content of the body is 1 to 10% by weight of the green phosphor, 40 to 80% by weight of the blue phosphor with respect to the total amount of all the phosphors, And the red phosphor is 10 to 50 wt%, and the content of the phosphor powder contained in the phosphor layer is 30 to 80 wt%, were prepared using the white LED liquid crystal display device When the color reproduction range of the emission color of this liquid crystal display device is represented by the (u ′, v ′) value of the chromaticity diagram of the L * u * v * color system, the emission colors of blue, green and red The chromaticity point of each primary color is ITU-R BT. It is characterized by being within the range of ± 0.02 or less with respect to the chromaticity points of the primary colors 709 of blue, green and red.
また、本発明の実施形態のフルカラー液晶表示装置のバックライト用の白色LEDは、上記問題を解決するためのものであり、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光を出射する、紫外線発光ダイオード、青紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザー、および青紫色発光レーザーから選ばれる少なくとも1種の発光素子と、前記1次光により励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体、前記1次光により励起されて青色光を発光する青色蛍光体、および前記1次光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体を含む蛍光体層と、を具備した、フルカラー液晶表示装置のバックライト用の白色LEDであって、前記緑色蛍光体は、下記一般式1で実質的に表される2価のユーロピウムおよびマンガン付活珪酸塩蛍光体、ならびに下記一般式2または3で実質的に表されるユーロピウム付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも1種の蛍光体からなり、前記青色蛍光体は、下記一般式4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、下記一般式5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、下記一般式6で実質的に表される銀付活硫化亜鉛蛍光体、および下記一般式7で実質的に表される塩素付活硫化亜鉛蛍光体から選ばれる少なくとも1種の蛍光体からなり、前記赤色蛍光体は、下記一般式8で実質的に表されるユーロピウムおよびサマリウムから選ばれる少なくとも1種で付活された希土類酸硫化物蛍光体であり、前記蛍光体層中の各色蛍光体の含有量は、全ての蛍光体の合計量に対して、緑色蛍光体が1〜10重量%、青色蛍光体が40〜80重量%、および赤色蛍光体が10〜50重量%であることを特徴とする。
Further, the white LED for backlight of the full-color liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention is for solving the above problem, and emits primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm. , An ultraviolet light emitting diode, a blue-violet light emitting diode, an ultraviolet light emitting laser, and a blue-violet light emitting laser, a green phosphor that emits green light when excited by the primary light, and the primary light For a backlight of a full-color liquid crystal display device, comprising: a blue phosphor that emits blue light when excited by light; and a phosphor layer that includes a red phosphor that emits red light when excited by the primary light. The green phosphor is a divalent europium and manganese activated silicate phosphor substantially represented by the following general formula 1, And at least one phosphor selected from europium-activated sialon phosphors substantially represented by the following general formula 2 or 3, wherein the blue phosphor is substantially represented by the following general formula 4 Divalent europium activated halophosphate phosphor, divalent europium activated aluminate phosphor substantially represented by the following general formula 5, silver activated zinc sulfide substantially represented by the following
[化1]
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) [Chemical 1]
Formula 1: (Sr 2-x- y-z-u Ba x Mg y Eu z Mn u) SiO 4
(Wherein x, y, z and u satisfy 0.1 <x <1.0, 0 ≦ y <0.21, 0.05 <z <0.3, 0 ≦ u <0.04. Value)
[化2]
一般式2:(Sr3−xEux)SiyAlzOvNw
(式中、x、y、z、vおよびwは0<x≦3、12<y<14、2<z<3.5、1<v<3、20<w<22を満たす数である)[Chemical 2]
Formula 2: (Sr 3-x Eu x) Si y Al z O v N w
(Where, x, y, z, v and w are numbers satisfying 0 <x ≦ 3, 12 <y <14, 2 <z <3.5, 1 <v <3, 20 <w <22. )
[化3]
一般式3:(Si,Al)6(O,N)8:Eux
(式中、xは0<x<0.3を満たす数である)[Chemical formula 3]
General formula 3: (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu x
(Where x is a number satisfying 0 <x <0.3)
[化4]
一般式4:(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)[Chemical formula 4]
General formula 4: (M 2 , Eu) 10 (PO 4 ) 6 · Cl 2
(Wherein M 2 represents at least one element selected from Mg, Ca, Sr and Ba)
[化5]
一般式5: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)[Chemical formula 5]
Formula 5: a (M 3 , Eu) O · bAl 2 O 3
(Wherein M 3 represents at least one element selected from Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Li, Rb and Cs, and a and b are 0 <a, 0 <b, 0.2 ≦ a / b ≦ 1.5 is satisfied)
[化6]
一般式6:(Zn1−xAgx)S
(式中、xは0<x<0.01を満たす数である)[Chemical 6]
General formula 6: (Zn 1-x Ag x ) S
(Wherein x is a number satisfying 0 <x <0.01)
[化7]
一般式7:(Zn1−xClx)S
(式中、xは0<x<0.01を満たす数である)[Chemical 7]
Formula 7: (Zn 1-x Cl x ) S
(Wherein x is a number satisfying 0 <x <0.01)
[化8]
一般式8:(La1−xーy−zYxSmyEuz)2O2S
(式中、x、yおよびzは、0≦x<0.99、0≦y<0.03、0.01<z<0.15を満たし、かつ1−x−y−z≧0となる値である)[Chemical 8]
Formula 8: (La 1-x over y-z Y x Sm y Eu z) 2 O 2 S
(Wherein x, y and z satisfy 0 ≦ x <0.99, 0 ≦ y <0.03, 0.01 <z <0.15, and 1−x−yz ≦ 0) Value)
さらに、本発明の実施形態のフルカラー液晶表示装置用のバックライトは、上記問題を解決するためのものであり、前記白色LEDを用いたことを特徴とする。 Furthermore, a backlight for a full-color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is for solving the above problem, and is characterized by using the white LED.
また、本発明の実施形態のフルカラー液晶表示装置は、上記問題を解決するためのものであり、前記バックライトを用いて作製したことを特徴とする。 In addition, a full-color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is for solving the above-described problem, and is manufactured using the backlight.
[白色LED]
図1は、本発明の実施形態の白色LEDの一例を示す断面図である。
図1に示す白色LED10は、基板6と、基板6の表面に配置された発光素子としての発光ダイオード1と、基板6と発光ダイオード1とを電気的に接続する配線5と、基板6の表面において発光ダイオード1を囲むように設けられた樹脂枠4と、樹脂枠4の内壁面を覆う反射層3と、発光ダイオード1が出射する光で励起される蛍光体が樹脂に埋め込まれた硬化物からなり、基板6と反射層3とで区画された凹部に充填されて発光ダイオード1を被覆する蛍光体層2と、を備える。[White LED]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a white LED according to an embodiment of the present invention.
A
なお、図1に示した白色LED10は基板6や反射層3を備えているが、本発明において、基板6や反射層3は必要により設けなくてもよい。
Although the
白色LED10では、基板6から配線5を経て発光ダイオード1に供給された電気エネルギーが、発光ダイオード1により紫外光または紫色光に変換され、この紫外光または紫色光が蛍光体層2中の蛍光体によってより長波長の光に変換され、紫外光または紫色光と、より長波長の光と、の光の総計としての白色光が、LEDランプ(白色LED)10外へ放出される仕組みになっている。
In the
白色LED10は、たとえば、フルカラー液晶表示装置のバックライト用の光源に適した特性を備える。白色LED10は、好ましくは、ITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置のバックライト用の光源に適した特性を備える。
For example, the
(発光素子)
本発明では、発光素子1として、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光を出射する、紫外線発光ダイオード、青紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザーおよび青紫色発光レーザーから選ばれる少なくとも1種の発光素子が用いられる。ここで、1次光とは、発光素子から出射される光を意味する。また、発光レーザーとは、半導体レーザーまたはレーザーダイオードを意味する。
図1には、発光素子1として、紫外光を出射する紫外線発光ダイオードまたは紫色光を出射する青紫色発光ダイオードを用いた例を示す。(Light emitting element)
In the present invention, the light-emitting element 1 is at least one selected from an ultraviolet light-emitting diode, a blue-violet light-emitting diode, an ultraviolet light-emitting laser, and a blue-violet light-emitting laser that emits primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm. A seed light emitting element is used. Here, the primary light means light emitted from the light emitting element. The light emitting laser means a semiconductor laser or a laser diode.
FIG. 1 shows an example in which an ultraviolet light emitting diode that emits ultraviolet light or a blue-violet light emitting diode that emits purple light is used as the light emitting element 1.
発光素子1は、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光を出射するため、蛍光体層2中の蛍光体との組み合わせた場合に、高輝度かつ色再現性がより優れた白色LEDを作製することができる。 Since the light-emitting element 1 emits primary light having an emission peak in a wavelength range of 360 to 430 nm, when combined with the phosphor in the phosphor layer 2, it has higher luminance and more excellent color reproducibility. A white LED can be produced.
360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光を出射する、紫外線発光ダイオードまたは青紫色発光ダイオードとしては、たとえばInGaN系、GaN系、AlGaN系等のダイオードを用いることができる。 As an ultraviolet light emitting diode or a blue-violet light emitting diode that emits primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm, for example, an InGaN-based, GaN-based, or AlGaN-based diode can be used.
なお、図1に示す白色LED10は、発光素子1として発光ダイオードを用いた例であるが、発光ダイオードに代えて、紫外線発光レーザーまたは青紫色発光レーザーを用いてもよい。
The
(蛍光体層)
蛍光体層2は、発光素子1から出射された360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光により励起されて青色光を発光する青色蛍光体、この1次光により励起されて緑色光を発光する緑色蛍光体、およびこの1次光により励起されて赤色光を発光する赤色蛍光体を含む。(Phosphor layer)
The phosphor layer 2 is a blue phosphor that emits blue light by being excited by primary light having an emission peak in the wavelength range of 360 to 430 nm emitted from the light emitting element 1, and is green by being excited by the primary light. A green phosphor that emits light, and a red phosphor that emits red light when excited by the primary light.
蛍光体層2は、青色蛍光体、緑色蛍光体もしくは赤色蛍光体の単体からなる粒子、またはこれらの蛍光体の1種以上から造粒された粒子が、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含むように、多数、樹脂硬化物中に分散して固定された状態になっている。 The phosphor layer 2 is composed of blue phosphor, green phosphor, or red phosphor alone, or particles granulated from one or more of these phosphors, blue phosphor, green phosphor, and red phosphor. Many are dispersed and fixed in the cured resin so as to include the body.
<緑色蛍光体>
緑色蛍光体としては、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光により励起されて、緑色光を発光する蛍光体が用いられる。<Green phosphor>
As the green phosphor, a phosphor that emits green light when excited by primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm is used.
また、緑色蛍光体としては、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光により励起されて、520〜560nmの波長領域内に発光ピークを有する緑色光を発光する蛍光体を用いることが好ましい。 Further, as the green phosphor, a phosphor that is excited by primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm and emits green light having an emission peak in a wavelength region of 520 to 560 nm is used. Is preferred.
このような緑色蛍光体としては、たとえば、ユーロピウムおよびマンガン付活アルカリ土類オルト珪酸マグネシウム蛍光体、ならびにユーロピウム付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも1種の蛍光体からなるものが挙げられる。 Examples of such green phosphors include those composed of at least one phosphor selected from europium and manganese activated alkaline earth magnesium orthosilicate phosphors and europium activated sialon phosphors.
より具体的には、緑色蛍光体として、たとえば、下記一般式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、ならびに下記一般式2または3で実質的に表されるユーロピウム付活サイアロン蛍光体が用いられる。 More specifically, as the green phosphor, for example, a divalent europium and manganese-activated silicate phosphor substantially represented by the following general formula 1, and a substantial phosphor represented by the following general formula 2 or 3 Europium activated sialon phosphors are used.
なお、一般式1〜3で実質的に表される蛍光体は、式中のx、y、z、v、wの数値によって緑色蛍光体また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包括的に緑色蛍光体と称する。 The phosphor substantially represented by the general formulas 1 to 3 may be expressed as a green phosphor or a yellow phosphor depending on the numerical values of x, y, z, v, and w in the formula. In the specification, it is generically called a green phosphor.
[化9]
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) [Chemical 9]
Formula 1: (Sr 2-x- y-z-u Ba x Mg y Eu z Mn u) SiO 4
(Wherein x, y, z and u satisfy 0.1 <x <1.0, 0 ≦ y <0.21, 0.05 <z <0.3, 0 ≦ u <0.04. Value)
上記一般式1中、xおよびuが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末から出射される緑色光の波長が、実施形態の白色LED1から出射される白色光を構成する緑色光として好適な波長を有するようになる。
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ことにより、発光効率が高くなるため好ましい。
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るため好ましい。In the above general formula 1, when x and u are within the above ranges, the wavelength of the green light emitted from the green phosphor powder is suitable as the green light constituting the white light emitted from the white LED 1 of the embodiment. Have a wavelength.
Moreover, in general formula 1, it is preferable that y is in the above-mentioned range since the Mn is sufficiently dissolved in the green phosphor powder to increase the luminous efficiency.
Furthermore, it is preferable that z in the general formula 1 is in the above range because the luminous efficiency of the green phosphor powder is increased.
[化10]
一般式2:(Sr3−xEux)SiyAlzOvNw
(式中、x、y、z、vおよびwは、0<x≦3、12<y<14、2<z<3.5、1<v<3、20<w<22を満たす数である)[Chemical Formula 10]
Formula 2: (Sr 3-x Eu x) Si y Al z O v N w
(Wherein x, y, z, v and w are numbers satisfying 0 <x ≦ 3, 12 <y <14, 2 <z <3.5, 1 <v <3, 20 <w <22. is there)
上記一般式2中、x、y、z、vおよびwが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末から出射される緑色光の波長が、実施形態の白色LED1から出射される白色光を構成する緑色光として好適になる。 In the above general formula 2, when x, y, z, v and w are within the above ranges, the wavelength of the green light emitted from the green phosphor powder constitutes the white light emitted from the white LED 1 of the embodiment. Suitable as green light.
[化11]
一般式3:(Si,Al)6(O,N)8:Eux
(式中、xは0<x<0.3を満たす数である)[Chemical 11]
General formula 3: (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu x
(Where x is a number satisfying 0 <x <0.3)
上記一般式3中、xが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末から出射される緑色光の波長が、実施形態の白色LED1から出射される白色光を構成する緑色光として好適になる。 In the above general formula 3, when x is in the above range, the wavelength of the green light emitted from the green phosphor powder is suitable as the green light constituting the white light emitted from the white LED 1 of the embodiment.
緑色蛍光体は、上記の一般式1〜3で実質的に表される蛍光体の1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。すなわち、緑色蛍光体は、上記の一般式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、ならびに一般式2または3で実質的に表されるユーロピウム付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも1種の緑色蛍光体からなるものとすることができる。 As the green phosphor, one of the phosphors substantially represented by the above general formulas 1 to 3 can be used alone, or two or more can be mixed and used. That is, the green phosphor is a divalent europium and manganese activated silicate phosphor substantially represented by the above general formula 1, and a europium activated sialon fluorescence substantially represented by the general formula 2 or 3. It can consist of at least 1 type of green fluorescent substance chosen from a body.
緑色蛍光体の製造方法については特に限定されるものではないが、例えば一般式1の蛍光体の場合、次の様な方法が挙げられる。はじめに、炭酸バリウム(BaCO3)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、炭酸マンガン(MnCO3)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化ユーロピウム(Eu2O3)及び二酸化珪素(SiO2)を一般式1に示した組成となるように所定量秤量し、これらを焼結助剤とともに、十分に粉体混合する。この原料混合物をルツボ等の耐火物に入れ、1100〜1300℃の温度で、2〜5時間程度焼成する。この後、得られた焼成物を純水にて洗浄し、不要な可溶成分を除去する。その後粉砕工程を経た後、ろ過乾燥すると、目的とする緑色蛍光体が得られる。
なお、緑色蛍光体としては、上記以外の一般的な製造方法によるものや、一般式1〜3を満たす組成の市販品を用いることも可能である。The method for producing the green phosphor is not particularly limited. For example, in the case of the phosphor of the general formula 1, the following method may be mentioned. First, barium carbonate (BaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), manganese carbonate (MnCO 3 ), magnesium oxide (MgO), europium oxide (Eu 2 O 3 ), and silicon dioxide (SiO 2 ) are shown in general formula 1. A predetermined amount is weighed so as to obtain a composition, and these are mixed together with a sintering aid and sufficiently mixed with powder. This raw material mixture is put into a refractory material such as a crucible and fired at a temperature of 1100 to 1300 ° C. for about 2 to 5 hours. Thereafter, the fired product obtained is washed with pure water to remove unnecessary soluble components. Then, after passing through a pulverization step, the target green phosphor is obtained by filtration and drying.
In addition, as a green fluorescent substance, it is also possible to use the thing by the general manufacturing methods other than the above, or the commercial item of the composition which satisfy | fills General formula 1-3.
<青色蛍光体>
青色蛍光体としては、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光により励起されて、青色光を発光する蛍光体が用いられる。<Blue phosphor>
As the blue phosphor, a phosphor that emits blue light when excited by primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm is used.
また、青色蛍光体としては、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光により励起されて、430〜470nmの波長領域内に発光ピークを有する青色光を発光する蛍光体を用いることが好ましい。 Further, as the blue phosphor, a phosphor that is excited by primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm and emits blue light having an emission peak in a wavelength region of 430 to 470 nm is used. Is preferred.
このような青色蛍光体としては、たとえば、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、銀付活硫化亜鉛蛍光体、および塩素付活硫化亜鉛蛍光体、から選ばれる少なくとも1種の蛍光体からなるものが挙げられる。 Examples of such blue phosphors include divalent europium activated halophosphate phosphors, divalent europium activated aluminate phosphors, silver activated zinc sulfide phosphors, and chlorine activated zinc sulfide phosphors. And at least one phosphor selected from the group.
より具体的には、青色蛍光体として、たとえば、下記一般式4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、下記一般式5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、下記一般式6で実質的に表される銀付活硫化亜鉛蛍光体、および一般式7で実質的に表される塩素付活硫化亜鉛蛍光体が用いられる。
More specifically, as the blue phosphor, for example, a divalent europium-activated halophosphate phosphor substantially represented by the following general formula 4, a divalent substantially represented by the following general formula 5 A europium activated aluminate phosphor, a silver activated zinc sulfide phosphor substantially represented by the following
[化12]
一般式4:(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)[Chemical 12]
General formula 4: (M 2 , Eu) 10 (PO 4 ) 6 · Cl 2
(Wherein M 2 represents at least one element selected from Mg, Ca, Sr and Ba)
[化13]
一般式5:a(M3,Eu)O・bAl2O3 [Chemical 13]
Formula 5: a (M 3 , Eu) O · bAl 2 O 3
(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)(Wherein M 3 represents at least one element selected from Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Li, Rb and Cs, and a and b are 0 <a, 0 <b, 0.2 ≦ a / b ≦ 1.5 is satisfied)
上記一般式5中、aおよびbが上記範囲内にあると、青色蛍光体粉末から出射される青色光の波長が、実施形態の白色LED1から出射される白色光を構成する青色光として好適になる。 In the above general formula 5, when a and b are within the above range, the wavelength of the blue light emitted from the blue phosphor powder is suitably used as the blue light constituting the white light emitted from the white LED 1 of the embodiment. Become.
[化14]
一般式6:(Zn1−xAgx)S
(式中、xは0<x<0.01を満たす数である)[Chemical 14]
General formula 6: (Zn 1-x Ag x ) S
(Wherein x is a number satisfying 0 <x <0.01)
上記一般式6中、xが上記範囲内にあると、青色蛍光体粉末から出射される青色光の波長が、実施形態の白色LED1から出射される白色光を構成する青色光として好適になる。
In the above
[化15]
一般式7:(Zn1−xClx)S
(式中、xは0<x<0.01を満たす数である)[Chemical 15]
Formula 7: (Zn 1-x Cl x ) S
(Wherein x is a number satisfying 0 <x <0.01)
上記一般式7中、xが上記範囲内にあると、青色蛍光体粉末から出射される青色光の波長が、実施形態の白色LED1から出射される白色光を構成する青色光として好適になる。 In the above general formula 7, when x is in the above range, the wavelength of the blue light emitted from the blue phosphor powder is suitable as the blue light constituting the white light emitted from the white LED 1 of the embodiment.
青色蛍光体は、上記の一般式4〜7で実質的に表される蛍光体の1種を単独で、または2種以上を混合して用いることができる。すなわち、青色蛍光体は、上記の一般式4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5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、一般式6で実質的に表される銀付活硫化亜鉛蛍光体、および一般式7で実質的に表される塩素付活硫化亜鉛蛍光体から選ばれる少なくとも1種の青色蛍光体からなるものとすることができる。
As the blue phosphor, one of the phosphors substantially represented by the above general formulas 4 to 7 can be used alone, or two or more can be mixed and used. That is, the blue phosphor is a divalent europium activated halophosphate phosphor substantially represented by the above general formula 4, and a divalent europium activated aluminate substantially represented by the general formula 5. From at least one blue phosphor selected from phosphors, silver-activated zinc sulfide phosphors substantially represented by
青色蛍光体の製造方法については特に限定されるものではないが、例えば一般式4の蛍光体の場合、次の様な方法が挙げられる。はじめに、酸化ユーロピウム(Eu2O3)、塩化ストロンチウム(SrCl2)、炭酸バリウム(BaCO3)、炭酸カルシウム(CaCO3)とリン酸水素ストロンチウム(SrHPO4)を一般式4に示した組成となるように所定量秤量し、これらを焼結助剤とともに、十分に粉体混合する。この原料混合物をルツボ等の耐火物に入れ、1000〜1400℃の温度で、2〜5時間程度焼成する。この後、得られた焼成物を純水にて洗浄し、不要な可溶成分を除去する。その後粉砕工程を経た後、ろ過乾燥すると、目的とする青色蛍光体が得られる。
なお、青色蛍光体としては、上記以外の一般的な製造方法によるものや、一般式4〜7を満たす組成の市販品を用いることも可能である。The production method of the blue phosphor is not particularly limited. For example, in the case of the phosphor of the general formula 4, the following method can be mentioned. First, europium oxide (Eu 2 O 3 ), strontium chloride (SrCl 2 ), barium carbonate (BaCO 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), and strontium hydrogen phosphate (SrHPO 4 ) have the composition shown in general formula 4. Thus, a predetermined amount is weighed, and these are mixed with powder together with the sintering aid. This raw material mixture is put into a refractory material such as a crucible and baked at a temperature of 1000 to 1400 ° C. for about 2 to 5 hours. Thereafter, the fired product obtained is washed with pure water to remove unnecessary soluble components. Then, after passing through a pulverization step, the target blue phosphor is obtained by filtration and drying.
In addition, as a blue fluorescent substance, it is also possible to use the thing by the general manufacturing methods other than the above, or the commercial item of the composition which satisfy | fills general formula 4-7.
<赤色蛍光体>
赤色蛍光体としては、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光により励起されて、赤色光を発光する蛍光体が用いられる。<Red phosphor>
As the red phosphor, a phosphor that emits red light when excited by primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm is used.
また、赤色蛍光体としては、360〜430nmの波長領域内に発光ピークを有する1次光により励起されて、580〜740nmの波長領域内に2つ以上の線状の発光ピークを有する赤色光を発光する蛍光体を用いることが好ましい。 In addition, as a red phosphor, red light having two or more linear emission peaks in a wavelength range of 580 to 740 nm is excited by primary light having an emission peak in a wavelength range of 360 to 430 nm. It is preferable to use a phosphor that emits light.
このような赤色蛍光体としては、たとえば、ユーロピウムおよびサマリウムから選ばれる少なくとも1種で付活された希土類酸硫化物蛍光体が挙げられる。 Examples of such red phosphors include rare earth oxysulfide phosphors activated with at least one selected from europium and samarium.
より具体的には、赤色蛍光体として、たとえば、下記一般式8で実質的に表されるユーロピウムおよびサマリウムから選ばれる少なくとも1種で付活された希土類酸硫化物蛍光体が用いられる。 More specifically, as the red phosphor, for example, a rare earth oxysulfide phosphor activated by at least one selected from europium and samarium substantially represented by the following general formula 8 is used.
[化16]
一般式8:(La1−xーy−zYxSmyEuz)2O2S
(式中、x、yおよびzは、0≦x<0.99、0≦y<0.03、0.01<z<0.15を満たし、かつ1−x−y−z≧0となる値である)[Chemical 16]
Formula 8: (La 1-x over y-z Y x Sm y Eu z) 2 O 2 S
(Wherein x, y and z satisfy 0 ≦ x <0.99, 0 ≦ y <0.03, 0.01 <z <0.15, and 1−x−yz ≦ 0) Value)
上記一般式8中、x、yおよびzが上記範囲内にあると、赤色蛍光体粉末から出射される赤色光の波長が、実施形態の白色LED1から出射される白色光を構成する赤色光として好適になる。 In the above general formula 8, when x, y and z are within the above ranges, the wavelength of red light emitted from the red phosphor powder is red light constituting the white light emitted from the white LED 1 of the embodiment. Be preferred.
赤色蛍光体の製造方法については特に限定されるものではないが、例えば次の様な方法が挙げられる。まず酸化ユーロピウム(Eu2O3)、酸化サマリウム(Sm2O3)、酸化イットリウム(Y2O3)とイオウ粉末(S)を一般式8に示した組成となるように所定量秤量し、これらを焼結助剤とともに、十分に粉体混合する。この原料混合物をルツボ等の耐火物に入れ、1000〜1300℃の温度で、2〜5時間程度焼成する。この後、得られた焼成物を純水及び酸を用いて洗浄し、不要な可溶成分を除去する。その後粉砕工程を経た後、ろ過乾燥すると、目的とする赤色蛍光体が得られる。
なお、赤色蛍光体としては、前記以外の一般的な製造方法によるものや、一般式8を満たす組成の市販品を用いることも可能である。The method for producing the red phosphor is not particularly limited, and examples thereof include the following method. First, europium oxide (Eu 2 O 3 ), samarium oxide (Sm 2 O 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and sulfur powder (S) are weighed in a predetermined amount so as to have the composition shown in the general formula 8, These are thoroughly mixed with the sintering aid. This raw material mixture is put in a refractory material such as a crucible and fired at a temperature of 1000 to 1300 ° C. for about 2 to 5 hours. Thereafter, the fired product obtained is washed with pure water and acid to remove unnecessary soluble components. Then, after passing through a pulverization step, the target red phosphor is obtained by filtration and drying.
In addition, as a red fluorescent substance, it is also possible to use the thing by the general manufacturing method other than the above, or the commercial item of the composition satisfying General formula 8.
上記の緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体は、通常、粉末状になっている。
また、上記の緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体は、それぞれ1種以上用いると演色性が高くなるため好ましい。たとえば、緑色蛍光体であれば、一般式1〜3で実質的に表される蛍光体を2種以上組み合わせて用いると好ましい。The green phosphor, blue phosphor and red phosphor are usually in the form of powder.
In addition, it is preferable to use one or more of the above-mentioned green phosphor, blue phosphor and red phosphor since the color rendering properties are enhanced. For example, in the case of a green phosphor, it is preferable to use a combination of two or more phosphors substantially represented by general formulas 1 to 3.
また、蛍光体層2中の青色蛍光体、緑色蛍光体もしくは赤色蛍光体の単体からなる粒子、またはこれらの蛍光体の1種以上から造粒された粒子は、平均粒径が大きいと、蛍光体層2から出射される光の輝度が高くなるため好ましい。
具体的には、蛍光体の平均粒径は、通常1μm以上、好ましくは10μm以上である。ここで平均粒径とは、重量積算値50%の粒径を示すD50を意味する。In addition, when the average particle size of the particles composed of a single substance of blue phosphor, green phosphor or red phosphor in the phosphor layer 2 or particles granulated from one or more of these phosphors is large, Since the brightness | luminance of the light radiate | emitted from the body layer 2 becomes high, it is preferable.
Specifically, the average particle diameter of the phosphor is usually 1 μm or more, preferably 10 μm or more. Here, the average particle diameter means D 50 indicating a particle diameter of 50% by weight.
なお、平均粒径D50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2の厚さの90%以下が好ましい。蛍光体層2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2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。The upper limit of the average particle diameter D 50 is not particularly limited, 90% of the white LED phosphor layer 2 thick or less. When the thickness of the phosphor layer 2 is larger than the thickness of the phosphor layer 2, defects such as detachment of the phosphor particles tend to occur when the phosphor layer 2 is formed by hardening the phosphor particles with a resin.
蛍光体の平均粒径を大きくする方法としては、1色の同種または異種の蛍光体粉末を用いて造粒する方法、3色の同種または異種の蛍光体粉末を混合して造粒する方法等が挙げられる。また、他の方法としては、蛍光体粉末を焼成する際に焼成助剤を用いたり、高温で長時間焼成したりして、焼成時の蛍光体粉末自体を大きくする方法等が挙げられる。 As a method of increasing the average particle size of the phosphor, a method of granulating using one color of the same or different type of phosphor powder, a method of mixing three colors of the same or different type of phosphor powder, and the like Is mentioned. In addition, as other methods, a method of enlarging the phosphor powder itself at the time of firing by using a firing aid when firing the phosphor powder, or firing at a high temperature for a long time, and the like can be mentioned.
なお、各一般式の蛍光体の選択については励起波長、輝度要求、耐食性、コスト等に応じて選択することが好ましい。 The phosphors of the general formulas are preferably selected according to the excitation wavelength, luminance requirement, corrosion resistance, cost, and the like.
本発明では、蛍光体層2に、上記の青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体に加え、上記以外の青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体や、黄色蛍光体等の他の蛍光体をさらに含んでいてもよい。 In the present invention, in addition to the blue phosphor, the green phosphor and the red phosphor described above, other fluorescent materials such as a blue phosphor, a green phosphor and a red phosphor other than the above, and a yellow phosphor are added to the phosphor layer 2. It may further include a body.
<樹脂硬化物>
樹脂硬化物としては、白色LED製造に通常用いられる樹脂の硬化物が用いられる。樹脂硬化物は、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。<Hardened resin>
As the cured resin, a cured product of a resin usually used for white LED production is used. The resin cured product is preferably colorless and transparent and has a predetermined light refractive index.
具体的には、樹脂硬化物の透過率は、通常98〜100%、好ましくは99〜100%である。ここで、透過率とは、400nmの単色光を2mmの厚さの試験片を用いて測定した値を意味する。
また、樹脂硬化物の光屈折率は、通常1.3〜1.7、好ましくは1.4〜1.6である。Specifically, the transmittance of the cured resin is usually 98 to 100%, preferably 99 to 100%. Here, the transmittance means a value obtained by measuring 400 nm monochromatic light using a test piece having a thickness of 2 mm.
Moreover, the photorefractive index of resin cured material is 1.3-1.7 normally, Preferably it is 1.4-1.6.
なお、光屈折率が1.3未満であると、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るため好ましくない。また、光屈折率が1.7超えると、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ため好ましくない。
さらに、樹脂硬化物は、透過率および光屈折率が、共に上記範囲内のものであることが望ましい。A light refractive index of less than 1.3 is not preferable because light extraction from the light emitting diode element may deteriorate. On the other hand, if the photorefractive index exceeds 1.7, it tends to change in response to ultraviolet rays used for excitation of the phosphor, which is not preferable.
Further, it is desirable that the cured resin has both transmittance and light refractive index within the above ranges.
上記のような特性を有する樹脂硬化物としては、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂の硬化物が挙げられる。この中、シリコーン樹脂の樹脂硬化物は、紫外線で変色が起こりにくく耐久性を有しているため好ましい。 Examples of the cured resin having the above characteristics include cured products of resins such as silicone resins and epoxy resins. Among these, a cured resin of a silicone resin is preferable because it is resistant to discoloration by ultraviolet rays and has durability.
上記樹脂硬化物は、樹脂の種類により異なるが、流動性のある樹脂を放置したり、流動性のある樹脂に適宜硬化剤等を加えたりすることにより得られる。 Although the said resin hardened | cured material changes with kinds of resin, it is obtained by leaving a fluid resin and adding a hardening | curing agent etc. to a fluid resin suitably.
<蛍光体の配合量>
蛍光体層2は、たとえば、上記の緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体を、流動性のある樹脂に添加、混合した後、樹脂を硬化させることにより得られる。<Blending amount of phosphor>
The phosphor layer 2 is obtained, for example, by adding and mixing the green phosphor, the blue phosphor and the red phosphor to a fluid resin and then curing the resin.
蛍光体層2中の上記緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体は、それぞれ、紫外線発光ダイオード等の発光素子1から波長360〜430nmの紫外線または青紫色光の照射を受けた際に、この紫外線または青紫色光を効率よく吸収し、高効率で各色の発光を行う。 When the green phosphor, blue phosphor and red phosphor in the phosphor layer 2 are irradiated with ultraviolet or blue-violet light having a wavelength of 360 to 430 nm from the light emitting element 1 such as an ultraviolet light emitting diode, respectively. Efficiently absorbs ultraviolet or blue-violet light and emits each color with high efficiency.
すなわち、紫外線または青紫色光の照射を受けた際に、上記の緑色蛍光体は高輝度の緑色光を出射し、上記の青色蛍光体は高輝度の青色光を出射し、上記の赤色蛍光体は高輝度の赤色光を出射する。この結果、緑色光、青色光および赤色光を加法混色して得られる、白色LED10から出射される白色光も、高輝度になる。
That is, when irradiated with ultraviolet light or blue-violet light, the green phosphor emits high-brightness green light, the blue phosphor emits high-brightness blue light, and the red phosphor Emits bright red light. As a result, white light emitted from the
なお、白色LED10により白色光を得る場合において、緑色光、青色光および赤色光の各色光に輝度差がありすぎると好ましくない。たとえば、緑色光のみが高輝度で、青色光および赤色光の輝度が低い場合は、白色LED10から出射される白色光は緑がかった白色になるため、好ましくない。
In addition, when white light is obtained by the
このように、白色LED10で高輝度の白色光を得るためには、緑色光(G)、青色光(B)および赤色光(R)の各色光とも高輝度である必要がある。このため、白色LED10では、上記特定の蛍光体の使用に加え、その蛍光体の配合比率が重要である。
Thus, in order to obtain white light with high luminance with the
上記の緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体の配合比率は、白色LED10がITU−R BT.709規格の色域に適合可能な光特性を有するように適宜設定する。
Regarding the blending ratio of the green phosphor, the blue phosphor and the red phosphor, the
具体的には、各色蛍光体の含有量は、通常、全ての蛍光体の合計量に対して、上記緑色蛍光体が1〜10重量%、上記青色蛍光体が40〜80重量%、および上記赤色蛍光体が10〜50重量%である。 Specifically, the content of each color phosphor is usually 1 to 10% by weight for the green phosphor, 40 to 80% by weight for the blue phosphor, and the above for the total amount of all the phosphors. The red phosphor is 10 to 50% by weight.
また、各色蛍光体の含有量は、好ましくは、全ての蛍光体の合計量に対して、上記緑色蛍光体が2〜9重量%、上記青色蛍光体が45〜65重量%、および上記赤色蛍光体が26〜48重量%である。 The content of each color phosphor is preferably 2 to 9% by weight for the green phosphor, 45 to 65% by weight for the blue phosphor, and the red fluorescence for the total amount of all phosphors. The body is 26-48% by weight.
蛍光体層2中の各蛍光体の配合割合が上記関係にないと、白色LED10、この白色LED10を組み込んだバックライト、およびこのバックライトを用いて作製したフルカラー液晶表示装置は、所望の白色ポイントを実現できない、すなわち、ITU−R BT.709規格の色域に適合可能な光特性を備えたものにならないおそれがある。
If the mixing ratio of each phosphor in the phosphor layer 2 is not in the above relationship, the
蛍光体層2は、たとえば、樹脂に、緑色蛍光体、青色蛍光体および赤色蛍光体を配合して得られた蛍光体−樹脂混合物を硬化させることにより作製される。 The phosphor layer 2 is produced, for example, by curing a phosphor-resin mixture obtained by blending a green phosphor, a blue phosphor and a red phosphor with a resin.
蛍光体−樹脂混合物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、得られた各色の蛍光体粉末を含む樹脂同士を混ぜ合わせて蛍光体−樹脂混合物を作製する方法や、予め各色の蛍光体粉末同士を混合した後、この蛍光体粉末の混合物と樹脂とを混合して蛍光体−樹脂混合物を作製する方法が挙げられる。 As a preparation method of the phosphor-resin mixture, after mixing each color phosphor powder with a resin, a resin containing the obtained phosphor powder of each color is mixed to prepare a phosphor-resin mixture, A method of preparing a phosphor-resin mixture by mixing phosphor powders of respective colors in advance and then mixing the phosphor powder mixture with a resin.
ここで、蛍光体−樹脂混合物中の蛍光体粉末の含有量は、通常30〜80重量%、好ましくは40〜70重量%である。 Here, the content of the phosphor powder in the phosphor-resin mixture is usually 30 to 80% by weight, preferably 40 to 70% by weight.
蛍光体−樹脂混合物中の蛍光体粉末の含有量が30重量%未満であると、発光ダイオード1から出射された直接光が蛍光体層2の蛍光体で吸収されないで蛍光体層2を透過することが生じやすくなるとともに、スラリーの粘度が低くなり蛍光体粒子が樹脂中で容易に沈降することにより、蛍光体層2から放射される光の色ばらつきが大きくなりやすい。
一方、蛍光体−樹脂混合物中の蛍光体粉末の含有量が80重量%を超えると、スラリーの粘度が高くなるため、スラリーの取り扱いが困難になりやすい。When the content of the phosphor powder in the phosphor-resin mixture is less than 30% by weight, the direct light emitted from the light emitting diode 1 is not absorbed by the phosphor of the phosphor layer 2 and passes through the phosphor layer 2. In addition, the viscosity of the slurry decreases and the phosphor particles easily settle in the resin, so that the color variation of the light emitted from the phosphor layer 2 tends to increase.
On the other hand, if the content of the phosphor powder in the phosphor-resin mixture exceeds 80% by weight, the viscosity of the slurry becomes high, and the handling of the slurry tends to be difficult.
なお、蛍光体−樹脂混合物の樹脂を硬化させて得られた蛍光体層2は、樹脂の種類にもよるが、硬化に伴う樹脂の重量減少が実質的にないかまたは少ないため、蛍光体−樹脂混合物中の蛍光体粉末の含有量は、蛍光体層2中の蛍光体粉末の含有量にほぼ等しくなる。 It should be noted that the phosphor layer 2 obtained by curing the resin of the phosphor-resin mixture has substantially no or little weight loss of the resin due to curing, depending on the type of resin. The content of the phosphor powder in the resin mixture is substantially equal to the content of the phosphor powder in the phosphor layer 2.
(白色LEDの白色光の発光スペクトル)
白色LED10は、上記構成の発光素子1と蛍光体層2とを備えるため、この白色LED10を組み込んだバックライトとカラーフィルタとを組み合わせて得られたフルカラー液晶表示装置においてこの液晶表示装置がITU−R BT.709規格の色域に適合可能な光特性の光を出射する上、白色LED10単独でもITU−R BT.709規格の色域に適合可能な光特性の光を出射することができるようになっている。(White LED emission spectrum)
Since the
ただし、通常、カラーフィルタを透過しているフルカラー液晶表示装置から出射される光のほうが、白色LED10単独から出射される光よりも、よりITU−R BT.709規格の色域に適合可能な光特性の光になる。
However, in general, the light emitted from the full-color liquid crystal display device transmitting the color filter is more ITU-R BT. Than the light emitted from the
白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルは、通常、下記の第1の発光ピーク群、第2の発光ピーク群、第3の発光ピーク群、および谷部を有する。
The emission spectrum of the white light emitted from the
このうち、第1の発光ピーク群、第2の発光ピーク群、および第3の発光ピーク群は、青、緑、赤の各色の液晶カラーフィルタの透過率ピークの存在する波長領域内に存在する発光ピーク群を示す。 Among these, the first emission peak group, the second emission peak group, and the third emission peak group exist in the wavelength region where the transmittance peak of the liquid crystal color filter of each color of blue, green, and red exists. An emission peak group is shown.
具体的には、白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルにおいて、第1の発光ピーク群は青色カラーフィルタの透過率ピークの存在する波長領域内に存在する発光ピーク群であり、第2の発光ピーク群は緑色カラーフィルタの透過率ピークの存在する波長領域内に存在する発光ピーク群であり、第3の発光ピーク群は赤色カラーフィルタの透過率ピークの存在する波長領域内に存在する発光ピーク群である。
Specifically, in the emission spectrum of white light emitted from the
<第1の発光ピーク群>
第1の発光ピーク群は、白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルにおいて、430〜470nmの波長領域内に発光ピークを少なくとも1個有する発光ピーク群である。<First emission peak group>
The first emission peak group is an emission peak group having at least one emission peak in the wavelength region of 430 to 470 nm in the emission spectrum of white light emitted from the
また、第1の発光ピーク群は、430〜460nmの波長領域内に発光ピークを有すると青色の輝度が高くなるため好ましい。
さらに、第1の発光ピーク群は、430〜460nmの波長領域内に発光ピークを1個だけ有すると青色の輝度が高くなるためさらに好ましい。In addition, it is preferable that the first emission peak group has an emission peak in a wavelength region of 430 to 460 nm because blue luminance increases.
Furthermore, it is more preferable that the first emission peak group has only one emission peak in the wavelength region of 430 to 460 nm because the blue luminance increases.
<第2の発光ピーク群>
第2の発光ピーク群は、白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルにおいて、520〜560nmの波長領域内に発光ピークを少なくとも1個有する発光ピーク群である。<Second emission peak group>
The second emission peak group is an emission peak group having at least one emission peak in the wavelength region of 520 to 560 nm in the emission spectrum of white light emitted from the
また、第2の発光ピーク群は、520〜555nmの波長領域内に発光ピークを有すると緑色の輝度が高くなるため好ましい。
さらに、第2の発光ピーク群は、520〜555nmの波長領域内に発光ピークを1個だけ有すると緑色の輝度が高くなるためさらに好ましい。
また、第2の発光ピーク群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。In addition, it is preferable that the second emission peak group has an emission peak in a wavelength region of 520 to 555 nm because green luminance is increased.
Furthermore, it is more preferable that the second emission peak group has only one emission peak in the wavelength region of 520 to 555 nm because the green luminance is increased.
In addition, the full width at half maximum of the emission peak of the second emission peak group is desirably 50 nm or more and 200 nm or less.
<第3の発光ピーク群>
第3の発光ピーク群は、白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルにおいて、580〜740nmの波長領域内に発光ピークを少なくとも2個有し、かつこの発光ピークのうち少なくとも2個は線状の発光ピークである発光ピーク群である。
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以下の発光ピークを意味する。<Third emission peak group>
The third emission peak group has at least two emission peaks in a wavelength region of 580 to 740 nm in the emission spectrum of white light emitted from the
In the present specification, the linear emission peak means an emission peak having a full width at half maximum of 5 nm or less.
また、第3の発光ピーク群は、線状の発光ピークのうち発光強度が最大の発光ピークが、590〜710nmの波長領域にあると赤色の輝度が高くなるため好ましい。 In the third emission peak group, it is preferable that the emission peak having the maximum emission intensity among the linear emission peaks is in the wavelength region of 590 to 710 nm, since the red luminance becomes high.
さらに、第3の発光ピーク群は、620〜630nmの波長領域に線状の発光ピークが少なくとも1個あるとともに、700〜710nmの波長領域に線状の発光ピークが少なくとも1個あると、深い赤を表現できるため好ましい。 Further, the third emission peak group has at least one linear emission peak in the wavelength region of 620 to 630 nm, and has a deep red color when there is at least one linear emission peak in the wavelength region of 700 to 710 nm. Is preferable.
<谷部>
谷部は、白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルにおいて、470nmを超え520nm未満の波長領域内における発光強度の最低値を示す点である。谷部は、480〜500nmの波長領域内に存在する。<Tanibe>
A trough is a point which shows the minimum value of the emitted light intensity in the wavelength range which exceeds 470 nm and is less than 520 nm in the emission spectrum of the white light which
白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルにおいて各発光ピーク群が上記波長領域内に発現すると、白色LED10、この白色LED10を組み込んだバックライト、およびこのバックライトを用いて作製したフルカラー液晶表示装置は、ITU−R BT.709規格の色域に対応可能なものになる。
When each emission peak group appears in the wavelength region in the emission spectrum of white light emitted from the
<白色LEDの白色光の発光スペクトルの発光強度>
白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルは、430〜470nmの波長領域内に現れる第1の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P1を1.0としたとき、520〜560nmの波長領域内に現れる第2の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P2が、通常0.1≦P2≦1.0、好ましくは0.2≦P2≦0.9である。<Light emission intensity of white light emission spectrum of white LED>
The emission spectrum of the white light emitted from the
白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルは、430〜470nmの波長領域内に現れる第1の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P1を1.0としたとき、580〜740nmの波長領域内に現れる第3の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P3が、通常0.2≦P3≦3.0、好ましくは0.3≦P3≦2.9である。
The emission spectrum of the white light emitted from the
白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルは、430〜470nmの波長領域内に現れる第1の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P1を1.0としたときに、480〜500nmの波長領域内に存在する谷部の発光強度の最低値V1が、通常0.01≦V1≦0.6、好ましくは0.01≦V1≦0.4である。
The emission spectrum of white light emitted from the
白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルは、430〜470nmの波長領域内に現れる第1の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P1を1.0としたときに、600nmにおける発光強度P600が、通常P3の50%以下、好ましくはP3の30%以下、さらに好ましくはP3の1〜30%である。The emission spectrum of the white light emitted from the
白色LED10は、各発光ピーク群の最大強度P1、P2およびP3、谷部の発光強度の最低値V1、ならびに600nmにおける発光強度P600が上記関係にないと、白色LED10を組み込んだバックライトを用いて作製したフルカラー液晶表示装置は、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しやすくなる。The
たとえば、V1が上記範囲を超えると、すなわち0.6を超えると、青のカラーフィルタ透過光に緑色光の緑成分が混入しやすくなるとともに、緑のカラーフィルタ透過光に青色光の青成分が混入しやすくなる。 For example, if V1 exceeds the above range, that is, exceeds 0.6, the green component of the green light is likely to be mixed into the blue color filter transmitted light, and the blue component of the blue light is included in the green color filter transmitted light. It becomes easy to mix.
なお、V1が小さいほど、青のカラーフィルタ透過光への緑色光の緑成分の混入、および緑のカラーフィルタ透過光への青色光の青成分の混入が抑制されるため好ましいが、実質上0.01を下回ることは困難である。このため、V1の下限値を0.01と規定した。 In addition, it is preferable that V1 is smaller, because mixing of the green component of the green light into the blue color filter transmission light and mixing of the blue component of the blue light into the green color filter transmission light is suppressed, but substantially 0. It is difficult to get below .01. For this reason, the lower limit value of V1 is defined as 0.01.
また、P600が上記範囲を超えると、すなわちP3の50%を超えると、赤のカラーフィルタ透過光に緑色光の緑または黄色成分が混入して色純度が低下しやすくなる。Further, when the P 600 exceeds the above range, that is, more than 50% of P3, color purity green or yellow components of the green light to the red color filter transmitted light is mixed tends to decrease.
図2は、白色LED10の出射する白色光の発光スペクトルの一例を示す図である。ここで、図2に示される白色LED10は、下記実施例1で作製された白色LEDである。また、図2には、EBU規格に適合した代表的なCRTである三菱電機株式会社製RDS−15Xの白色表示状態の発光スペクトルも併せて示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an emission spectrum of white light emitted from the
図2に示されるように、実施例1の白色LED10の白色光の発光スペクトルは、第1の発光ピーク群、第2の発光ピーク群、第3の発光ピーク群、および谷部を有する。
As shown in FIG. 2, the white light emission spectrum of the
図2において、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。
図2において、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。In FIG. 2, the first emission peak group consists of one emission peak, and its peak wavelength is 452 nm.
In FIG. 2, the second emission peak group consists of one emission peak, and the peak wavelength is 534 nm.
図2において、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。 In FIG. 2, the third emission peak group has four main linear emission peaks, and the peak wavelengths are 595 nm, 616 nm, 625 nm, and 704 nm, respectively.
また、図2より、実施例1の白色LED10の白色光の発光スペクトルは、発光ピークの発現波長と各発光ピークの強度の関係とが、EBU規格に適合した代表的なCRTの白色表示状態の発光スペクトルと同様になることが分かる。すなわち、実施例1の白色LED10の白色光の発光スペクトルは、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ことが分かる。
2, the white light emission spectrum of the
(白色LEDを用いて作製したフルカラー液晶表示装置の発光色の色域)
白色LED10を光源とし、この白色LED10と導光板等とを組み合わせることにより、バックライトを作製することができる。また、このバックライトと、フルカラー液晶表示装置用の青色、緑色および赤色のカラーフィルタ等の一般的なカラーフィルタとを組合せることにより、すなわち、白色LED10を組み込むことにより、ITU−R BT.709規格に対応した色再現域を有する光を出射するフルカラー液晶表示装置を作製することができる。以下、ITU−R BT.709規格に対応した色再現域を有する光を出射するフルカラー液晶表示装置を、単にITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置という。(Color gamut of emission color of full-color liquid crystal display device manufactured using white LED)
A backlight can be produced by using the
このITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置は、この液晶表示装置の発光色の色再現域をCIEのL*u*v*表色系色度図のu’v’座標上の(u’、v’)値で表したとき、前記発光色の青色、緑色および赤色の各原色の色度点が、ITU−R BT.709の青色、緑色および赤色の各原色の色度点に対してそれぞれ±0.02以下の範囲内にある。This ITU-R BT. The full-color liquid crystal display device compliant with the 709 standard represents the color reproduction range of the emission color of this liquid crystal display device (u ′, v on the u′v ′ coordinate of the CIE L * u * v * color system chromaticity diagram. ') When expressed in terms of value, the chromaticity point of each of the primary colors of blue, green and red of the emission color is ITU-R BT. It is within the range of ± 0.02 or less with respect to the chromaticity points of 709 blue, green and red primaries.
図3は、本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製された、ITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の発光色の色再現域の一例を示す図である。図3は、CIEのL*u*v*表色系色度図の(u’、v’)値で表されている。なお、図3に示されるITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置は、白色LED10として下記実施例1で作製された白色LEDを用いたものである。また、図3には、ITU−R BT.709の色域、およびNTSCの色域も併せて示す。FIG. 3 shows an ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
図3に示されるように、実施例1の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の色再現域、ITU−R BT.709の色域、およびNTSCの色域は、それぞれ、青色、緑色および赤色の各原色の色度点BGRを頂点とする三角形で囲まれた範囲内になる。 As shown in FIG. 3, the ITU-R BT. The color reproduction range of a full-color liquid crystal display device corresponding to the 709 standard, ITU-R BT. The 709 color gamut and the NTSC color gamut fall within a range surrounded by a triangle having the chromaticity points BGR of the primary colors of blue, green, and red, respectively.
また、図3より、実施例1の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の色再現域と、ITU−R BT.709の色域とは、略同様の範囲になっていることが分かる。
Moreover, from FIG. 3, ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
なお、本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の色再現域は、実施例1以外の本発明の白色LED10を組み込んだ場合でも、実施例1の場合と同様に、青色、緑色および赤色の各原色の色度点BGRを頂点とする三角形で囲まれた範囲内になる。
The ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の発光色の白色色度は、用いられるカラーフィルタの特性により若干異なるが、CIEのL*u*v*表色系色度図の(u’、v’)値で、通常、0.15≦u’≦0.31、0.36≦v’≦0.49の範囲内にある。ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
また、本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の発光色の青色の色度点は、CIEのL*u*v*表色系色度図の(u’、v’)値で、通常、0.15≦u’≦0.19、0.14≦v’≦0.18の範囲内にある。Moreover, ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
この本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の発光色の青色の色度点のu’値およびv’値は、それぞれ、ITU−R BT.709の青色の色度点のu’値およびv’値に対して±0.02以下の範囲内にある。
An ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
また、本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の発光色の緑色の色度点は、CIEのL*u*v*表色系色度図の(u’、v’)値で、通常、0.10≦u’≦0.14、0.54≦v’≦0.58の範囲内にある。Moreover, ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
この本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の発光色の緑色の色度点のu’値およびv’値は、それぞれ、ITU−R BT.709の緑色の色度点のu’値およびv’値に対して±0.02以下の範囲内にある。
An ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
また、本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の発光色の赤色の色度点は、CIEのL*u*v*表色系色度図の(u’、v’)値で、通常、0.43≦u’≦0.47、0.51≦v’≦0.55の範囲内にある。Moreover, ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
この本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の発光色の赤色の色度点のu’値およびv’値は、それぞれ、ITU−R BT.709の赤色の色度点のu’値およびv’値に対して±0.02以下の範囲内にある。このため、本発明の実施形態の白色LED10を組み込んで作製されたITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置の色再現域は、ITU−R BT.709規格により定められた色再現域と略同様の範囲となっている。
An ITU-R BT. Manufactured by incorporating the
(白色LEDの効果)
実施形態として示した白色LED10によれば、白色光が光輝度であるとともに発光ピークが適切な位置に適切な大きさで存在するから、液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタ等の一般的なカラーフィルタと組み合わせることにより、ITU−R BT.709規格により定められた色域と略同じ位置、大きさの色域での色再現性を実現するフルカラー液晶表示装置を作製することが可能になる。
このため、白色LED10によれば、白色LED10を用いたバックライトから作製したフルカラー液晶表示装置が、CRTディスプレイと同等レベルの高画質になる。(Effect of white LED)
According to the
For this reason, according to the
[バックライト]
バックライトは、上記白色LED10を用いたフルカラー液晶表示装置用のバックライトである。バックライトは、白色LED10を白色光源として用いるとともに、適宜、導光板等を用いることにより、作製することができる。
また、バックライトは、必要に応じ、バックライト1個に対して、白色LEDを複数個用いて作製してもよい。
さらに、バックライトは、白色LEDが高輝度であるため、サイドライト型バックライト、直下型バックライトのどちらのタイプとすることもできる。[Backlight]
The backlight is a backlight for a full color liquid crystal display device using the
Moreover, you may produce a backlight using multiple white LED with respect to one backlight as needed.
Further, since the white LED has a high luminance, the backlight can be either a sidelight type backlight or a direct type backlight.
(バックライトの効果)
実施形態として示した白色LED10を用いたバックライトによれば、白色光源である白色LED10は、白色光が光輝度であるとともに発光ピークが適切な位置に適切な大きさで存在するため、液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタ等の一般的なカラーフィルタと組み合わせることにより、ITU−R BT.709規格により定められた色域と略同じ位置、大きさの色域での色再現性を実現するITU−R BT.709規格に対応したフルカラー液晶表示装置を作製することが可能になる。(Effect of backlight)
According to the backlight using the
[フルカラー液晶表示装置]
フルカラー液晶表示装置は、上記バックライトを用いて作製したものである。具体的には、フルカラー液晶表示装置は、上記バックライトと、液晶表示装置用の青色、緑色および赤色のカラーフィルタ等の一般的なカラーフィルタとを組合せて作製したものである。フルカラー液晶表示装置は、白色LED10を白色光源として用いたバックライトと、液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタ等の一般的なカラーフィルタと組み合わせることにより、作製される。[Full-color LCD device]
A full-color liquid crystal display device is manufactured using the backlight. Specifically, a full-color liquid crystal display device is produced by combining the above backlight and general color filters such as blue, green and red color filters for liquid crystal display devices. The full-color liquid crystal display device is manufactured by combining a backlight using the
液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタ等の一般的なカラーフィルタを構成するカラーフィルタ層は、通常、有機顔料、無機顔料等により形成される。
カラーフィルタ層に用いられる有機顔料としては、たとえば、アゾ系顔料、金属フタロシアニン系顔料、金属錯体系顔料等が挙げられる。A color filter layer constituting a general color filter such as a blue, green, or red color filter for a liquid crystal display device is usually formed of an organic pigment, an inorganic pigment, or the like.
Examples of the organic pigment used for the color filter layer include azo pigments, metal phthalocyanine pigments, metal complex pigments, and the like.
カラーフィルタ層に用いられる無機顔料としては、たとえば、べんがら、モリブデンレッド等の赤色無機顔料;チタンイエロー等の黄色無機顔料、チタンコバルトグリーン、コバルトグリーン等の緑色無機顔料;群青、コバルトブルー等の青色無機顔料;コバルトバイオレット等の紫色無機顔料、等が挙げられる。 Examples of inorganic pigments used in the color filter layer include red inorganic pigments such as red pepper and molybdenum red; yellow inorganic pigments such as titanium yellow; green inorganic pigments such as titanium cobalt green and cobalt green; blue such as ultramarine and cobalt blue. Inorganic pigments; purple inorganic pigments such as cobalt violet, and the like.
これらの顔料から形成される液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタ等の一般的なカラーフィルタと、白色LED10とを組み合わせて用いることにより、液晶表示装置は、ITU−R BT.709規格に適合する色再現性を実現することが可能となる。
By using a common color filter such as blue, green, and red color filters for liquid crystal display devices formed from these pigments and the
(フルカラー液晶表示装置の効果)
上記バックライトを用いたフルカラー液晶表示装置によれば、バックライトの白色光源である白色LED10は、白色光が光輝度であるとともに発光ピークが適切な位置に適切な大きさで存在するため、液晶表示装置用の青色、緑色、赤色のカラーフィルタ等の一般的なカラーフィルタと組み合わせることにより、ITU−R BT.709規格により定められた色域と略同じ位置、大きさの色域での色再現性を実現することが可能になる。(Effect of full-color liquid crystal display device)
According to the above-described full-color liquid crystal display device using a backlight, the
また、このフルカラー液晶表示装置によれば、ITU−R BT.709規格により定められた色域に対応することが可能であるため、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になる。 Further, according to this full-color liquid crystal display device, ITU-R BT. Since it is possible to correspond to the color gamut defined by the 709 standard, it can be used in place of a CRT display for broadcasting, video creation or the like.
なお、本発明の白色LEDを用いたバックライトおよびITU−R BT.709規格に対応したフルカラー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。 Note that a backlight using the white LED of the present invention and ITU-R BT. Other configurations of the full-color liquid crystal display device corresponding to the 709 standard can be arbitrarily set according to various uses and purposes.
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではない。 Examples are shown below, but the present invention is not construed as being limited thereto.
(実施例1〜9)
白色LEDの評価のために、断面が図1の構造で示される白色LEDを作製した。はじめに、発光素子1としてサイズ300μm四方の紫外線発光ダイオードを用い、この紫外線発光ダイオード1を基板6の表面に配した。次に、平均粒径5μmの青色蛍光体粉末、平均粒径5μmの緑色蛍光体粉末、および平均粒径5μmの赤色蛍光体粉末を用意し、これらの蛍光体粉末の合計量70重量部と、シリコーン樹脂30重量部とを混合してスラリーを得た。ここで、蛍光体粉末の平均粒径は、重量積算値50%の粒径であるD50である。さらに、このスラリーを紫外線発光ダイオード1上に滴下し、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。(Examples 1-9)
For the evaluation of the white LED, a white LED having a cross section shown in the structure of FIG. 1 was produced. First, an ultraviolet light emitting diode having a size of 300 μm square was used as the light emitting element 1, and the ultraviolet light emitting diode 1 was arranged on the surface of the
表1に、上記各実施例の白色LEDの製造に用いた紫外線発光ダイオードの励起波長、青色蛍光体粉末、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末の種類、ならびに蛍光体全量を100重量%としたときの各色の蛍光体の配合量(重量%)を示す。 Table 1 shows the excitation wavelength of the ultraviolet light-emitting diode used in the manufacture of the white LED of each of the above examples, the types of the blue phosphor powder, the green phosphor powder and the red phosphor powder, and the total amount of the phosphor as 100% by weight. The amount (% by weight) of each color phosphor is shown.
(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を作製し、これを比較例1、2に係る白色LEDとした。(Comparative Examples 1-3)
A white LED similar to that of Example 1 was prepared except that the composition of the phosphor of each color was outside the scope of the present invention as shown in Table 1, and this was used as a white LED according to Comparative Examples 1 and 2.
また、比較例3として、発光素子1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。 Further, as Comparative Example 3, a blue light emitting diode was used as the light emitting element 1, 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.
<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、P600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
P600:波長600nmの強度
また、P600/P3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。<Evaluation>
The emission spectrum of the white LED according to each example and comparative example was measured. The results are shown in Table 2 for the wavelength of the emitted luminescence peak and the intensity ratio of each luminescence peak. In addition, the linear peak was distinguished by attaching (l) after the unit of wavelength nm. Further, in the emission peak intensity, P1, P2, P3, V1 ,
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) ) Maximum intensity V1: minimum intensity P 600 in the valley (in the range of 480 to 500 nm) between the first emission peak group and the second emission peak group: intensity at a wavelength of 600 nm, and P 600 / P3 is 600 nm The percentage (%) with respect to the maximum intensity P3 of the third emission peak group of intensity is shown.
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大きい為にP3/P1比が下限値より小さくなり、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。 In the white LED of the example, it can be seen that the emission peak of the emission spectrum is almost the same as the emission spectrum of the CRT shown in FIG. On the other hand, in 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, since the maximum intensity of the first emission peak group is large, P3 / The P1 ratio becomes smaller than the lower limit, and in Comparative Example 2, the wavelength of the second emission peak is shortened. As a result, the emission spectrum of the CRT has a large deviation. Furthermore, in 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.
(実施例7〜11、比較例4〜6)
実施例1および3〜9、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ITU−R BT.709規格の色域に対応したフルカラー液晶表示装置を作製した。(Examples 7-11, Comparative Examples 4-6)
By using the white LEDs of Examples 1 and 3 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 and combining with a color filter generally used in industrial applications, ITU-R BT. A full-color liquid crystal display device corresponding to the color gamut of the 709 standard was manufactured.
白色LEDを発光させた状態で、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、フルカラー液晶表示装置(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、比較例7として、GBR全部を表示させたCRT(三菱電機株式会社製、RDS−15X)から発光された光の各色の発光座標も調べた。その結果を表3に示す。 With the white LED lit, the light passing through the color filter is guided to an integrating sphere, and the red (R), green (G), and blue (B) emission colors are evaluated, and a full-color liquid crystal display (display) The color gamut (color reproducibility) at the time of setting was examined. For color reproducibility, 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. In addition, as Comparative Example 7, the emission coordinates of each color of light emitted from a CRT (Mitsubishi Electric Co., Ltd., RDS-15X) displaying all GBR were also examined. The results are shown in Table 3.
表3に示される通り、本実施例に係るフルカラー液晶表示装置は、従来のCRTを使用した場合と同様のITU−R BT.709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、ITU−R BT.709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。 As shown in Table 3, the full-color liquid crystal display device according to the present embodiment is the same as the ITU-R BT. It was found that the color reproducibility conformed to the 709 standard. On the other hand, in the comparative example, at least one color of green chromaticity, blue chromaticity, and red chromaticity is out of chromaticity when the conventional CRT is used, and ITU-R BT. It was difficult to say that it had color reproducibility conforming to the 709 standard.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 発光ダイオード(発光素子)
2 蛍光体層
3 反射層
4 樹脂枠
5 配線
6 基板
10 白色LED1 Light-emitting diode (light-emitting element)
2 Phosphor layer 3 Reflecting layer 4 Resin frame 5
Claims (7)
前記1次光により励起されて430〜470nmの波長領域内に発光ピークを有する青色光を発光する青色蛍光体、前記1次光により励起されて520〜560nmの波長領域内に発光ピークを有する緑色光を発光する緑色蛍光体、および前記1次光により励起されて580〜740nmの波長領域内に2つ以上の線状の発光ピークを有する赤色光を発光する赤色蛍光体を含む蛍光体層と、
を具備した、フルカラー液晶表示装置のバックライト用の白色LEDであって、
前記青色蛍光体は、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、銀付活硫化亜鉛蛍光体、および塩素付活硫化亜鉛蛍光体、から選ばれる少なくとも1種の蛍光体からなり、
前記緑色蛍光体は、ユーロピウムおよびマンガン付活アルカリ土類オルト珪酸マグネシウム蛍光体、ならびにユーロピウム付活サイアロン蛍光体から選ばれる少なくとも1種の蛍光体からなり、
前記赤色蛍光体は、ユーロピウムおよびサマリウムから選ばれる少なくとも1種で付活された希土類酸硫化物蛍光体であり、
前記蛍光体層中の各色蛍光体の含有量は、全ての蛍光体の合計量に対して、緑色蛍光体が1〜10重量%、青色蛍光体が40〜80重量%、および赤色蛍光体が10〜50重量%であり、かつ前記蛍光体層中に含まれる蛍光体粉末の含有量が30〜80重量%であり、
前記白色LEDを用いて作製した前記液晶表示装置は、この液晶表示装置の発光色の色再現域をL*u*v*表色系の色度図の(u’、v’)値で表したとき、前記発光色の青色、緑色および赤色の各原色の色度点が、ITU−R BT.709の青色、緑色および赤色の各原色の色度点に対してそれぞれ±0.02以下の範囲内にあることを特徴とするフルカラー液晶表示装置のバックライト用の白色LED。 At least one light emitting element selected from an ultraviolet light emitting diode, a blue-violet light emitting diode, an ultraviolet light emitting laser, and a blue-violet light emitting laser, which emits primary light having an emission peak in a wavelength region of 360 to 430 nm;
A blue phosphor that emits blue light having an emission peak in a wavelength region of 430 to 470 nm when excited by the primary light, and a green phosphor having an emission peak in a wavelength region of 520 to 560 nm that is excited by the primary light. A phosphor layer including a green phosphor emitting light and a red phosphor excited by the primary light and emitting red light having two or more linear emission peaks in a wavelength region of 580 to 740 nm; ,
A white LED for a backlight of a full-color liquid crystal display device,
The blue phosphor is selected from a divalent europium activated halophosphate phosphor, a divalent europium activated aluminate phosphor, a silver activated zinc sulfide phosphor, and a chlorine activated zinc sulfide phosphor. Consisting of at least one phosphor,
The green phosphor comprises at least one phosphor selected from europium and manganese activated alkaline earth magnesium orthosilicate phosphor, and europium activated sialon phosphor,
The red phosphor is a rare earth oxysulfide phosphor activated by at least one selected from europium and samarium;
The content of each color phosphor in the phosphor layer is 1 to 10% by weight of the green phosphor, 40 to 80% by weight of the blue phosphor, and the red phosphor with respect to the total amount of all the phosphors. 10 to 50% by weight, and the content of the phosphor powder contained in the phosphor layer is 30 to 80% by weight,
In the liquid crystal display device manufactured using the white LED, the color reproduction range of the emission color of the liquid crystal display device is represented by the (u ′, v ′) value of the chromaticity diagram of the L * u * v * color system. The chromaticity points of the primary colors of blue, green and red of the emission color are ITU-R BT. A white LED for a backlight of a full-color liquid crystal display device, wherein 709 is within a range of ± 0.02 or less with respect to the chromaticity points of the primary colors 709 of blue, green and red.
430〜470nmの波長領域内に発光ピークを少なくとも1個有する第1の発光ピーク群と、
520〜560nmの波長領域内に発光ピークを少なくとも1個有する第2の発光ピーク群と、
580〜740nmの波長領域内に発光ピークを少なくとも2個有し、かつこの発光ピークのうち少なくとも2個は線状の発光ピークである第3の発光ピーク群と、
470nmを超え520nm未満の波長領域内における発光強度の最低値を、480〜500nmの波長領域内で示す谷部とを含み、
前記第1の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P1を1.0としたとき、第2の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P2が0.1≦P2≦1.0、第3の発光ピーク群中の発光ピークの発光強度の最大値P3が0.2≦P3≦3.0、および前記谷部の発光強度の最低値V1が0.01≦V1≦0.6であり、かつ、600nmにおける発光強度P600が前記P3の50%以下であることを特徴とする請求項1に記載のフルカラー液晶表示装置のバックライト用の白色LED。 The emission spectrum of white light emitted by the white LED is
A first emission peak group having at least one emission peak in a wavelength region of 430 to 470 nm;
A second emission peak group having at least one emission peak in a wavelength region of 520 to 560 nm;
A third emission peak group having at least two emission peaks in a wavelength region of 580 to 740 nm, and at least two of the emission peaks being linear emission peaks;
Including a trough that shows a minimum value of emission intensity in a wavelength region of more than 470 nm and less than 520 nm in a wavelength region of 480 to 500 nm,
When the maximum value P1 of the emission intensity of the emission peak in the first emission peak group is 1.0, the maximum value P2 of the emission intensity of the emission peak in the second emission peak group is 0.1 ≦ P2 ≦. 1.0, the maximum value P3 of the emission intensity of the emission peak in the third emission peak group is 0.2 ≦ P3 ≦ 3.0, and the minimum value V1 of the emission intensity of the valley is 0.01 ≦ V1 ≦. 2. The white LED for backlight of a full-color liquid crystal display device according to claim 1, which has a light emission intensity P 600 at 600 nm of 50% or less of P3.
[化1]
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)
[化2]
一般式2:(Sr3−xEux)SiyAlzOvNw
(式中、x、y、z、vおよびwは、0<x≦3、12<y<14、2<z<3.5、1<v<3、20<w<22を満たす数である)
[化3]
一般式3:(Si,Al)6(O,N)8:Eux
(式中、xは0<x<0.3を満たす数である) The green phosphor includes a divalent europium and manganese activated silicate phosphor substantially represented by the following general formula 1, and a europium activated sialon phosphor substantially represented by the following general formula 2 or 3. 3. The white LED for backlight of a full-color liquid crystal display device according to claim 1, wherein the white LED is made of at least one green phosphor selected from the following.
[Chemical 1]
Formula 1: (Sr 2-x- y-z-u Ba x Mg y Eu z Mn u) SiO 4
(Wherein x, y, z and u satisfy 0.1 <x <1.0, 0 ≦ y <0.21, 0.05 <z <0.3, 0 ≦ u <0.04. Value)
[Chemical 2]
Formula 2: (Sr 3-x Eu x) Si y Al z O v N w
(Wherein x, y, z, v and w are numbers satisfying 0 <x ≦ 3, 12 <y <14, 2 <z <3.5, 1 <v <3, 20 <w <22. is there)
[Chemical formula 3]
General formula 3: (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu x
(Where x is a number satisfying 0 <x <0.3)
[化4]
一般式4:(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)
[化5]
一般式5: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)
[化6]
一般式6:(Zn1−xAgx)S
(式中、xは0<x<0.01を満たす数である)
[化7]
一般式7:(Zn1−xClx)S
(式中、xは0<x<0.01を満たす数である) The blue phosphor is a divalent europium-activated halophosphate phosphor substantially represented by the following general formula 4, and a divalent europium-activated aluminate fluorescence substantially represented by the following general formula 5 And at least one blue phosphor selected from a silver-activated zinc sulfide phosphor substantially represented by the following general formula 6 and a chlorine-activated zinc sulfide phosphor substantially represented by the following general formula 7 The white LED for a backlight of a full-color liquid crystal display device according to claim 1, wherein the white LED is a backlight.
[Chemical formula 4]
General formula 4: (M 2 , Eu) 10 (PO 4 ) 6 · Cl 2
(Wherein M 2 represents at least one element selected from Mg, Ca, Sr and Ba)
[Chemical formula 5]
Formula 5: a (M 3 , Eu) O · bAl 2 O 3
(Wherein M 3 represents at least one element selected from Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Li, Rb and Cs, and a and b are 0 <a, 0 <b, 0.2 ≦ a / b ≦ 1.5 is satisfied)
[Chemical 6]
General formula 6: (Zn 1-x Ag x ) S
(Wherein x is a number satisfying 0 <x <0.01)
[Chemical 7]
Formula 7: (Zn 1-x Cl x ) S
(Wherein x is a number satisfying 0 <x <0.01)
[化8]
一般式8:(La1−xーy−zYxSmyEuz)2O2S
(式中、x、yおよびzは、0≦x<0.99、0≦y<0.03、0.01<z<0.15を満たし、かつ1−x−y−z≧0となる値である) 5. The red phosphor is a rare earth oxysulfide phosphor activated by at least one selected from europium and samarium substantially represented by the following general formula 8. A white LED for a backlight of the full-color liquid crystal display device according to any one of the above.
[Chemical 8]
Formula 8: (La 1-x over y-z Y x Sm y Eu z) 2 O 2 S
(Wherein x, y and z satisfy 0 ≦ x <0.99, 0 ≦ y <0.03, 0.01 <z <0.15, and 1−x−yz ≦ 0) Value)
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