液晶表示装置
【課題】色再現性（ＮＴＳＣ比）が優れ、かつ発光輝度が高い液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】バックライトとフィルタを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは、青色発光する発光素子と、前記発光素子から発する一次光の一部を吸収して第１の二次光を発する緑色蛍光体および第２の二次光を発する赤色蛍光体を含む発光装置を備え、前記フィルタは、前記液晶表示装置の各ピクセルに配されたサブピクセル毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）と黄（Ｙ）の各色用のフィルタが平面上に配置されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【解決手段】バックライトとフィルタを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは、青色発光する発光素子と、前記発光素子から発する一次光の一部を吸収して第１の二次光を発する緑色蛍光体および第２の二次光を発する赤色蛍光体を含む発光装置を備え、前記フィルタは、前記液晶表示装置の各ピクセルに配されたサブピクセル毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）と黄（Ｙ）の各色用のフィルタが平面上に配置されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次光を発する発光素子と、一次光を吸収して二次光を発する波長変換部とを備えた発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子と蛍光体を組み合わせた発光装置は、低消費電力、小型、高輝度かつ広範囲な色再現性が期待される次世代の発光装置として注目され、活発に研究、開発が行われている。
【０００３】
発光素子から発せられる一次光は通常長波長の紫外線から青色の範囲、すなわち３８０〜４８０ｎｍのものが用いられる。また、この用途に適合した様々な蛍光体を用いた波長変換部も提案されている。更に、近年には小型、中型のみならず大型ＬＣＤ用バックライトの開発競争が激化している。この分野においては、様々な方式が提案されているが、明るさと色再現性（ＮＴＳＣ比）とを同時に満足する方式は開発されていない。
【０００４】
現在は白色の発光装置としては、青色発光の発光素子（ピーク波長、４５０ｎｍ前後）とその青色により励起され黄色発光を示す３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体あるいは２価のユーロピウムで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4蛍光体との組合せが主として用いられている。
【０００５】
但し、これらの発光装置をバックライトとして用いたＬＣＤ（液晶表示装置）では、色再現性（ＮＴＳＣ比）は７０％前後である。一方、近年各種のＬＣＤにおいて、より色再現性の良好なものが求められている。
【０００６】
さらには、最近この種の発光装置に対して変換効率（明るさ）のみならず、入力のエネルギーをより高くし、さらに明るくしようとする試みがなされている。入力エネルギーを高くした場合、波長変換部を含めた発光装置全体の効率的な放熱が必要となってくる。このために、発光装置全体の構造、材質などの開発も進められているが、動作時における発光素子および波長変換部の温度上昇は避けられないのが現状である。
【０００７】
しかしながら、特に３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体においては、２５℃での輝度（明るさ）を１００％とした場合に、１００℃での輝度は８５％前後に低下する。また、２価のユーロピウムで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4蛍光体においても、同様に低下するために、入力エネルギーを高く設定できないという技術課題を有している。したがって、この種の発光装置に対して、用いられる蛍光体の温度特性の改善も急務となっている。
【０００８】
これらの技術課題に対してＥｕeＳｉfＡｌgＯhＮiで実質的に表されるβ型ＳｉＡｌＯＮ（β型サイアロンともいう）である２価のユーロピウム付活酸窒化物よりなる緑色系発光蛍光体を用いることにより、色再現性（ＮＴＳＣ比）および温度特性の良好な発光装置が得られることが知られている。
【０００９】
従来、ＬＣＤにおける色再現性（ＮＴＳＣ比）に着目したものとしては、特開２００３−１２１８３８号公報（特許文献１）がある。そのなかで、バックライト光源として、５０５〜５３５ｎｍの範囲にスペクトルピークを有すること、およびその光源に使用する緑蛍光体の付活剤としてユウロピウム、タングステン、スズ、アンチモン、マンガンのいずれかを含むこと、更には実施例には緑色系発光蛍光体として、ＭｇＧａ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎを用いることが記載されている。しかしながら、発光素子のピーク波長が４３０〜４８０ｎｍの範囲の場合には、ユーロピウム、タングステン、スズ、アンチモン、マンガンのいずれかを含む蛍光体が全て適用されるものではない。即ち、実施例に記載されているＭｇＧａ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎは４３０〜４８０ｎｍの範囲の励起光では、その発光効率は著しく低く、そのために本発明の用途において適合するものではない。
【００１０】
また、特開２００４−２８７３２３号公報（特許文献２）では、バックライトとして、赤発光ＬＥＤチップと緑発光ＬＥＤチップと青発光ＬＥＤチップが１パッケージになったＲＧＢ−ＬＥＤの他に、３波長型蛍光管、紫外光ＬＥＤとＲＧＢ蛍光体の組合せ、有機ＥＬ光源などがあると記載されている。しかしながら、青色光を励起源とするＲＧ蛍光体に関する具体的な開示はない。
【００１１】
また、特開２００５−２５５８９５号公報（特許文献３）では、β型ＳｉＡｌＯＮに関し、六方晶系に属し、発光のピーク波長が５２５〜５４６ｎｍにあることが、記載されている。しかしながら、色再現性（ＮＴＳＣ比）に関する開示はない。
【００１２】
更には、国際公開第２００７／０６６７３３号（特許文献４）、特開２００８−３０３３３１号公報（特許文献５）および特開２００９−０１０３１５号公報（特許文献６）では、β型ＳｉＡｌＯＮの結晶組成により発光スペクトルを制御する方法が記載されており、これにより液晶表示装置の色再現性（ＮＴＳＣ比）を改善できることが記述されているが、表示装置の輝度に関しての具体的な開示はない。
【００１３】
通常のＬＣＤは、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）をバックライトとして用い、その光を液晶の各ピクセル（画素）毎に透過させる。各ピクセルは、光の３原色であるＲＧＢ（赤・緑・青）を透過する３つのサブピクセルを有し、各サブピクセルにはＲＧＢ（赤・緑・青）に対応するフィルタが装着されている。従って、ＬＣＤの色再現性（ＮＴＳＣ比）は光源のスペクトル特性とフィルタの透過スペクトル特性の組合せによって決まる。色再現性を向上させる、あるいは輝度を向上させる目的のため、フィルタとしてＲＧＢとそれ以外の色の光を用いる例がある。たとえば特表２００４−５２９３９６号公報（特許文献７）や特開２００６−１６２７０６号公報（特許文献８）では、フィルタとして少なくとも４つの原色、たとえばＲＧＢ、Ｙ（黄）およびＣ（シアン）を用いた例が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−１２１８３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２８７３２３号公報
【特許文献３】特開２００５−２５５８９５号公報
【特許文献４】国際公開第２００７／０６６７３３号
【特許文献５】特開２００８−３０３３３１号公報
【特許文献６】特開２００９−０１０３１５号公報
【特許文献７】特表２００４−５２９３９６号公報
【特許文献８】特開２００６−１６２７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、色再現性（ＮＴＳＣ比）が優れ、かつ発光輝度が高い液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、バックライトとフィルタを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは、青色発光する発光素子と、前記発光素子から発する一次光の一部を吸収して第１の二次光を発する緑色蛍光体および第２の二次光を発する赤色蛍光体を含む発光装置を備え、前記フィルタは、前記液晶表示装置の各ピクセルに配されたサブピクセル毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）と黄（Ｙ）の各色用のフィルタが平面上に配置されたものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の液晶表示装置は、前記発光素子が４３０〜４８０ｎｍのピークを有する一次光を発する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体であることが好ましい。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、前記緑色蛍光体の発光ピーク波長が５１０〜５４５ｎｍの範囲にあることが好ましく、５２０〜５３０ｎｍの範囲にあることがより好ましい。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、前記緑色蛍光体の発光スペクトルの半値全幅が４０〜５５ｎｍの範囲にあることが好ましく、４０〜５２ｎｍの範囲にあることがより好ましい。
【００２０】
本発明の液晶表示装置において、前記緑色蛍光体が、β型Ｓｉ3Ｎ4結晶構造を持つ窒化物または酸窒化物の結晶中にＥｕとＡｌが固溶したβ型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であり、前記赤色蛍光体が、一般式（１）
（Ｍ１1-ｘＥｕx）Ｍ２ＳｉＮ3 （１）
（一般式（１）中、Ｍ１は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種のアルカリ土類金属元素であり、Ｍ２は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の３価の金属元素であり、ｘは０．００１≦ｘ≦０．１０を満足する数である。）で表わされる２価のユーロピウム付活蛍光体であることが好ましい。
【００２１】
本発明の液晶表示装置において、前記緑色蛍光体の結晶中に含まれる酸素濃度が０．１質量％以上かつ０．６質量％以下であることが好ましい。
【００２２】
本発明の液晶表示装置において、前記緑色蛍光体の結晶中のＡｌ濃度が０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明の液晶表示装置において、前記緑色蛍光体の結晶中のＥｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、色再現性（ＮＴＳＣ比）が高く高精彩な画像を得ることができる液晶表示装置を提供することができる。また、本発明の液晶表示装置によれば、前記蛍光体をＲＧＢＹの４色のサブピクセルの透過特性と発光装置の発光スペクトルのマッチングにより従来にない明るい表示画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい一例の液晶表示装置１の要部を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置１にバックライト２として用いられる発光装置１０の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１で得られた発光装置１０の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【図４】実施例１に用いたサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）フィルタの透過スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【図５】実施例１および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。
【図６】本発明の好ましい他の例の液晶表示装置５０の要部を模式的に示す図である。
【図７】比較例１に用いた発光装置の発光スペクトル特性を示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【図８】実施例２に用いた発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【図９】実施例２および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。
【図１０】実施例２に用いた発光装置の発光スペクトル分布の拡大図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての発光装置をバックライト光源として組み込んだ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）のサブピクセルを備えたＬＣＤおよびそれを駆動する回路を備える液晶テレビジョンの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の好ましい一例の液晶表示装置１の要部を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置１にバックライト２として用いられる発光装置１０の一例を模式的に示す断面図である。本発明の液晶表示装置１は、バックライト２とフィルタとを基本的に備え、バックライト２は、青色発光する発光素子１２と、前記発光素子１２から発する一次光の一部を吸収して第１の二次光を発する緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１５を含む発光装置を備えることを特徴の１つとする。
【００２７】
本発明に好適に用いられる発光装置１０は、たとえば図２に示すように、パッケージ１１に搭載された発光素子１２を備える。発光装置１０に用いられる発光素子１２としては、青色発光する発光素子が用いられるが、４３０〜４８０ｎｍのピーク（より好適には４４０〜４７０ｎｍのピーク）を有する一次光を発する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体が特に好ましいが、これに限定されるものではない。発光素子１２の一次光のピークが４３０ｎｍ未満である場合には、ヒトの視感度が低くなるため発光輝度が低下する傾向にあるためであり、また、４８０ｎｍを超える場合には、青色領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためである。
【００２８】
本発明における発光装置１０は、媒質１６中に緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１５が分散された波長変換部１３を備える。本発明における緑色蛍光体１４としては、発光ピーク波長が５１０〜５４５ｎｍの範囲内にあるものを用いることが好ましい。緑色蛍光体１４の発光ピーク波長が５１０ｎｍ未満である場合には、青色ピークとの間のスペクトル谷間が少なくなり緑領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためであり、また、５４５ｎｍを超える場合には、緑色ピークの色度点が黄色側に近づくため緑色領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためである。また、後述する実施例２に示すように、緑色の色再現域を飛躍的に増大でき、良好なバックライト特性が得られる観点からは、緑色蛍光体１４は、発光ピーク波長が５２０〜５３０ｎｍの範囲にあるものを用いることがより好ましい。発光ピークが５２０ｎｍ未満の場合は、長波長側の発光強度が弱いため、黄色の発光強度が低く、白色輝度が低くなる。また発光ピークが５３０ｎｍを超える場合、緑の色純度改善が乏しいだけでなく、ホワイトバランスを取るために赤色蛍光体のスペクトルを抑制する必要があるため、赤色発光輝度が低くなる。
【００２９】
本発明における緑色蛍光体１４はまた、発光スペクトルの半値全幅が４０〜５５ｎｍの範囲にあることが好ましく、４０〜５２ｎｍの範囲にあることがより好ましい。緑色蛍光体１４の発光スペクトルの半値全幅が４０ｎｍ未満である場合には、長波長側の発光強度が弱いため、黄色の発光強度が低く、白色輝度が低くなる傾向にあるためであり、また、５５ｎｍを超える場合には、緑色ピークの色度点が白色点に近づくため緑色領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためである。
【００３０】
本発明における緑色蛍光体１４は、β型Ｓｉ3Ｎ4結晶構造を持つ窒化物または酸窒化物の結晶中にＥｕとＡｌが固溶したβ型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であることが好ましい。β型ＳｉＡｌＯＮは、一般の希土類付活蛍光体の中でも非常にスペクトル線幅が狭いため、後述するようにこれを用いた発光装置を適用した液晶表示装置において、バックライトフィルタとのマッチングがよく、色再現域が広くなる。
【００３１】
またこのような緑色蛍光体１４における酸素濃度は０．１質量％以上かつ０．６質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以上かつ０．４質量％以下であることがより好ましい。当該酸素濃度が０．２質量％未満の場合、蛍光体粒子の成長が不十分で発光強度が弱い傾向にある。また、当該酸素濃度を０．４質量％以下とすることにより発光イオンである２価Ｅｕの近傍の配位構造の均一性が高まりスペクトル半値幅を狭くできる。なお、緑色蛍光体における酸素濃度は、たとえば赤外線吸収法を用いた酸素濃度測定で得られた値を指す。
【００３２】
また、このような緑色蛍光体１４におけるＡｌ濃度は０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以上かつ０．７質量％以下であることがより好ましい。当該Ａｌ濃度を０．２質量％以上かつ０．７質量％以下とすることで、サブピークの内の５２７ｎｍ付近のピークの強度を最大とすることができる。なお、緑色蛍光体におけるＡｌ濃度は、たとえばＩＣＰ発光分析法により測定された値を指す。
【００３３】
本発明における緑色蛍光体１４はまた、Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上かつ１質量％であることがより好ましい。当該Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ１質量％とすることで、Ｅｕイオン周辺の電荷バランスを最適にできる。Ｅｕイオン周辺の電荷バランスが適切でないと、発光に寄与しない３価のＥｕイオン濃度が増大し緑色発光に寄与する２価のＥｕイオン濃度が低くなってしまう。なお、緑色蛍光体におけるＥｕ濃度は、たとえばＩＣＰ発光分析法により測定された値を指す。
【００３４】
緑色蛍光体１４の粒径は特に制限されないが、たとえばメディアン径（５０％Ｄ）で表した場合、５〜２５ｎｍの範囲内であることが好ましく、８〜２０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。緑色蛍光体１４の粒径が５ｎｍ未満である場合には、結晶成長が十分でないため発光効率が低いのみならず、ミー散乱による散乱・吸収損失が多くなる傾向にあるためであり、また、緑色蛍光体１４の粒径が２５ｎｍを超える場合には、結晶の異常成長や焼結による粒界相が増大し発光効率が低下する傾向にあるためである。
【００３５】
本発明における赤色蛍光体１５としては、発光ピーク波長が６３０〜６８０ｎｍの範囲内にあるものを用いることが好ましく、６４０〜６６０ｎｍの範囲にあるものを用いることがより好ましい。赤色蛍光体１５の発光ピーク波長が６３０ｎｍ未満である場合には、赤色領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためであり、また、６８０ｎｍを超える場合には、ヒトの視感度が低くなるため発光輝度が低下する傾向にあるためである。
【００３６】
また、本発明における赤色蛍光体１５としては、下記一般式（１）で表わされる２価のユーロピウム付活蛍光体を用いることが好ましい。
【００３７】
（Ｍ１1-ｘＥｕx）Ｍ２ＳｉＮ3 （１）
一般式（１）中、Ｍ１は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種のアルカリ土類金属元素であり、中でもＣａまたはＳｒが好ましい。一般式（１）中、Ｍ２は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の３価の金属元素であり、中でも、より一層高効率に赤色系を発光することができることから、Ａｌ、ＧａおよびＩｎから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００３８】
一般式（１）において、ユーロピウム（Ｅｕ）濃度を示すｘは、０．００１≦ｘ≦０．１０を満足する数である。ｘが０．００１未満の場合、十分な明るさが得られず、０．１０を超えると濃度消光などにより、明るさが大きく低下する。特性の安定性、母体の均質性から、０．００５≦ｘ≦０．０５の範囲が好ましい。
【００３９】
このような赤色蛍光体１５としては、具体的には、（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.97Ｍｇ0.02Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.98Ｅｕ0.02）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.58Ｓｒ0.40Ｅｕ0.02）（Ａｌ0.98Ｉｎ0.02）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.999Ｅｕ0.001）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.895Ｓｒ0.100Ｅｕ0.005）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.79Ｓｒ0.20Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.98Ｅｕ0.02）（Ａｌ0.95Ｇａ0.05）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.20Ｓｒ0.79Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3などを挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない。
【００４０】
また、赤色蛍光体１５の粒径についても特に制限されないが、メディアン径（５０％Ｄ）で表した場合、６〜２０μｍの範囲が好ましい。赤色蛍光体１５の粒径が６μｍ未満の場合、結晶成長が十分ではなく、十分な明るさが得られない傾向にあるためであり、また赤色蛍光体１５の粒径が２０μｍを超えると、異常成長した粒子が多くなり、実用的ではないためである。
【００４１】
本発明における発光装置１０においては、上述したような緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１５を媒質１６に分散させて波長変換部１３を作製する。媒質１６としては特に制限されるものではないが、透光性を有する樹脂材料であるエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂などを用いることができる。
【００４２】
本発明の液晶表示装置１は、このような発光装置１０をバックライト２として用いる。ここで、図３は、後述する実施例１で得られた発光装置１０の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。このように、本発明では、半導体発光素子からの４３０〜４８０ｎｍの範囲の光によって、高効率に発光する特定の蛍光体を用いることで、液晶表示装置１の透過特性に併せて調整されたスペクトル特性を有する発光装置１０を用いることにより、色再現性（ＮＴＳＣ比）が優れ、かつ発光輝度が高い液晶表示装置が実現できる。ここでＮＴＳＣ比とは、該液晶表示装置のＸＹＺ表色系色度図における色再現域の、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）が定めた赤（０．６７０，０．３３０）、緑（０．２１０，０．７１０）、青（０．１４０，０．０８０）の色度座標を結んで得られる三角形の面積に対する比率を表している。
【００４３】
本発明の液晶表示装置１は、液晶表示装置の各ピクセルに配されたサブピクセル毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）の各色用のフィルタが平面上に配置されたフィルタを備えることもその特徴とする。上述のように図１には、このような本発明の液晶表示装置１（エッジライト型ＬＣＤ）の要部を模式的に示しており（液晶セル内部、偏光板、導光板に付随する光学シートなど通常用いるＬＣＤ要素部材は示していない）、バックライト２から発せられた光は導光板３に導入され、導光板３から上に出射した光は液晶セル４の各ピクセル５を透過する。１つのピクセル５は、４つのサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）からなり、各サブピクセルは個別に駆動される。なお、図１には、サブピクセルを上下左右に４つ並べて１つのピクセルとした例を示したが、１つのピクセルにサブピクセルを４つ並列に配置するなど他の配置でも勿論良い。
【００４４】
図４は、後述する実施例１に用いたサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）フィルタの透過スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。図４から分かるように、青色発光する発光素子と蛍光体を用いた発光装置は比較的ブロードなスペクトルを有するので、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つのフィルタだけでその領域をカバーしようとするとそれぞれのフィルタとして透過帯域の広いものを用いる必要があり、そのため色純度が低下し色再現域が低下する。このため、本発明の液晶表示装置１では、黄（Ｙ）フィルタを用いることにより、青色発光する発光素子と蛍光体を用いた発光装置のブロードなスペクトル全体を捉えて輝度を向上することができる。
【００４５】
また図５は、後述する実施例１および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。図５から分かるように、実施例１の色再現域は、Ｙフィルタを用いたことにより、ＬＣＤで重要な黄色の領域の拡大が良好に実現できた。一般に黄色領域の透過率を増大させた場合、白色バランスを取るために発光装置の緑色蛍光体および赤色蛍光体のピーク値を低くする必要がある。このため、緑色の色再現域が低下する傾向があるが、緑色蛍光体１４としてβ型ＳｉＡｌＯＮを用いた場合、フィルタとのマッチングが良好であり、特に青色と緑色のスペクトル分離が強いため、比較例１に比べても緑色領域の色再現性が充分確保できている。相対的に青色発光する発光素子のピーク強度が強くなるため、青色の色再現域も増大している。この結果、実施例１のＮＴＳＣ比は比較例より向上が見られ、特にヒトの視感度の高い黄色の色再現域（図５中の領域１００）が拡大したことにより画面の明るさが向上し、白色輝度も向上した。これは、本発明で用いる蛍光体の組み合わせが、適度に黄色領域の発光強度を持っているためであると考えられる。
【００４６】
また図６は、本発明の好ましい他の例の液晶表示装置５０の要部を模式的に示す図である。図１には、導光板を用いたエッジライト型の液晶表示装置とした例を示したが、図６に示すように背面に発光装置１０を配置し、導光板を用いない背面照射型の液晶表示装置５０としてもよい。図６には、図１に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。なお、図６において、発光装置１０は実装基板５１に実装されている。背面照射型の液晶表示装置は、画素毎にバックライトの明るさを変調することができるため省エネルギーに優れ、また明・暗のコントラスト比を増大させることができる。
【００４７】
本発明の液晶表示装置は、ＲＧＢ信号をＲＧＢＹ信号に変換する回路とともに筐体に保持することができる。また液晶表示装置はリフレッシュレートが１２０Ｈｚ以上であるエリアアクティブ駆動とし、前記発光装置は前記リフレッシュレートに追従して前記エリアアクティブ駆動により明るさを変化させるように実現することが好ましい。
【００４８】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
まず、パッケージ１１に搭載された発光素子１２と、緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１５を媒質１６中に分散させた波長変換部１３とを備える図２に示したような発光装置１０を作製した。発光装置１０において、発光素子１２としては青色である４５０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用い、緑色蛍光体１４としてはピーク波長５４０ｎｍ前後のＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体（結晶中のＥｕ濃度：０．６質量％、結晶中のＡｌ濃度：２質量％、結晶中の酸度濃度：１．１質量％）、赤色蛍光体１５としては（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3なる組成のものを用いた。これらの緑色蛍光体１４と赤色蛍光体１５とを１：０．２５の割合で混合したものを、媒質１６であるシリコーン樹脂中に分散させて波長変換部を作製した。図３は、このようにして得られた発光装置１０の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。図３に示されるように、実施例１で得られた発光装置１０は、作製する液晶表示装置１の透過特性に併せて調整されたスペクトル特性を有する。また、この発光スペクトル特性は、以下の説明に出てくる例も含めて、青色光のピーク強度により規格化した特性として示されている。
【００５０】
得られた発光装置１０をバックライト２として用いて、図１に示したような液晶表示装置１を作製した。４つのサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）は個別に駆動されるように構成され、上下左右に４つ並べて１つのピクセルとした。図４は、実施例１に用いたサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）フィルタの透過スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。上述のように黄（Ｙ）フィルタを用いることにより、青色発光する発光素子と蛍光体を用いた発光装置１０のブロードなスペクトル全体を捉えて輝度を向上することができることが分かる。
【００５１】
＜比較例１＞
従来の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つのフィルタのみを用い、発光装置における緑色蛍光体と赤色蛍光体との比率をフィルタ特性に併せて１：０．３５としたこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。図７は、比較例１に用いた発光装置の発光スペクトル特性を示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【００５２】
また、図５は、上述した実施例１および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。図５から分かるように、実施例１の色再現域は、Ｙフィルタを用いたことにより、ＬＣＤで重要な黄色の領域の拡大が良好に実現できた。実施例１ではβ型ＳｉＡｌＯＮを用いたため、フィルタとのマッチングが良好であり、特に青色と緑色のスペクトル分離が強く、比較例１に比べても緑色領域の色再現性が充分確保できた。相対的に青色発光する発光素子のピーク強度が強くなるため、青色の色再現域も増大している。結果、実施例１のＮＴＳＣ比は、８５．８％であり、比較例１の８３．４％より向上が見られた。特にヒトの視感度の高い黄色の色再現域（図中符号１００で示した領域）が拡大したことにより画面の明るさが向上した。白色輝度も約１０％向上した。なお、本実施例では、緑色蛍光体の結晶中のＥｕ、Ａｌ、酸素濃度はそれぞれ０．６質量％、２質量％、１．１質量％としたが、Ｅｕ濃度は０．５質量％以上１．０質量％以下、Ａｌ濃度は１．５質量％以上２．５質量％以下、酸度濃度は０．８質量％以上２．０質量％以下のとき、同等の発光特性が得られた。
【００５３】
＜実施例２＞
緑色蛍光体１４としてピーク波長５２０〜５３０ｎｍのＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体（結晶中のＥｕ濃度：０．５％質量、結晶中のＡｌ濃度：０．６質量％、結晶中の酸素濃度：０．３質量％）、赤色蛍光体１５として（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3なる組成のものを用い、これら緑色蛍光体１４と赤色蛍光体１５とを１：０．３３の割合で混合したこと以外は実施例１と同様に発光装置１０を作製した。図８は、実施例２で得られた発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。図８に示されるように、実施例２で得られた発光装置は、以下に説明するＬＣＤの透過特性に併せて調整されたスペクトル特性を有するものである。このようにして得られた発光装置をバックライトとして用い、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。
【００５４】
図９は、上述した実施例２および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。実施例２でも、Ｙフィルタを用いたことにより、実施例１同様にＬＣＤで重要な黄色の領域の拡大が実現できたことがわかる。さらに、実施例２では、発光装置における緑色蛍光体としてピーク波長５２０〜５３０ｎｍのβ型ＳｉＡｌＯＮを用いたことにより緑色の色再現域を飛躍的に増大できた。上述したようにβ型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体は、一般の希土類付活蛍光体の中でも非常にスペクトル線幅が狭いため、バックライトフィルタとのマッチチングが良く、色再現域が広くなるが、実施例２のように更にピーク波長が短く、スペクトル線幅が狭い組成を採用することにより、さらに緑色の色再現域（図中符号１０１で示した領域）を拡大できた。これにより、これまでＬＣＤで再現困難であった青緑領域の中間色が再現可能となった。また、通常、緑色蛍光体のピーク波長を短波長化した場合、青色ピークとの分離が悪化し青色の色再現性が低下する傾向があるが、実施例２では、緑色蛍光体の短波長化に伴い、スペクトルの狭小化するため、青色と緑色のスペクトル分離が低下しないため、青色の色再現域も確保できている。この結果、実施例２のＮＴＳＣ比は、９２．５％であり、比較例１の８３．４％より大幅に向上が見られた。白色輝度も比較例１に比べ約５％向上した。さらに実施例２では、実施例１に比べ、赤色蛍光体の発光強度が高いため、赤色領域の表示輝度が約１０％向上した。これは、緑色蛍光体の短波長化に伴いホワイトバランスをとるために赤色蛍光体の混合比率を高くできるためである。これと同様の理由により、赤色領域の色再現性も実施例１より改善が見られた。
【００５５】
なお、Ｅｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の結晶中の酸素濃度が０．１質量％以上かつ０．６質量％以下、Ａｌ濃度が０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下、Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下である場合、発光ピーク波長が５２０〜５３０ｎｍの範囲に短波長化し、かつ高い発光効率を示し、またスペクトル線幅が狭小化した。またＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の結晶中の酸素濃度の０．６質量％より大きい場合は、発光スペクトルの半値全幅は、５３〜５５ｎｍ程度の値であったのに対し、酸素濃度が０．６質量％以下の場合、４５〜５２ｎｍの値となり、酸素濃度が低いほど狭い傾向がみられる。このため、液晶表示装置におけるサブピクセルが赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）の４色となっているものに用いた場合、後述するように緑色の色純度が高まることにより色再現領域が大幅に向上する。
【００５６】
これは、上記組成のＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体特有の発光スペクトルによるものである。図８に示したように上記組成のＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の緑色発光スペクトルは、詳細に見るといくつかの発光ピークが重畳したものである。この部分を拡大した図を図１０に示す。発光ピークは、５１４ｎｍ、５２７ｎｍおよび５３７ｎｍ付近の３つのサブピークを有する。Ｅｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体はこのような複数の発光ピークの重畳で発光スペクトルを形成しているが、上記のような特別な組成を有する場合に、全体の発光スペクトル半値幅が減少し、サブピークが明瞭になる。このため、実施例１の場合に比べ半値幅が狭く、発光ピークが短波長化し、緑色の色純度の高い発光が得られる。このときの発光ピーク波長は上記ピークの内の５２７ｎｍのピークが主ピークとなった場合である。実際には、他の組成の違いや、熱エネルギーによる他のピークとの競合により、５２０〜５３０ｎｍにピークが現れるが、この場合が最も良好なバックライト特性が得られる。
【００５７】
なお、上記のような発光スペクトルは、Ｅｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の結晶中に含まれる酸素濃度が０．１質量％以上かつ０．６質量％以下、Ａｌ濃度が０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下、Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下である場合に得られるが、酸素濃度が０．２質量％以上かつ０．４質量％以下、Ａｌ濃度が０．２質量％以上かつ０．７質量％以下、Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ１質量％とすることがさらに望ましい。酸素濃度が０．２質量％未満の場合、蛍光体粒子の成長が不十分で発光強度が弱い。また酸素濃度を０．４質量％以下とすることにより発光イオンである２価Ｅｕの近傍の配位構造の均一性が高まりスペクトル半値幅を狭くできる。また、Ａｌ濃度を０．２質量％以上かつ０．７質量％以下とすることでサブピークの内の５２７ｎｍ付近のピークの強度を最大とすることができる。また、Ｅｕ濃度を０．５質量％以上かつ１質量％とすることでＥｕイオン周辺の電荷バランスを最適にできる。Ｅｕイオン周辺の電荷バランスが適切でないと、発光に寄与しない３価のＥｕイオン濃度が増大し緑色発光に寄与する２価のＥｕイオン濃度が低くなってしまう。
【００５８】
なお、上記実施例では本発明に適した蛍光体を例示したが、記載以外の蛍光体であってもよく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）フィルタとのマッチングに優れた波長を有する蛍光体であれば、その他の蛍光体であってもよい。
【００５９】
＜実施例３＞
図１１に、本発明の発光装置をバックライト光源として組み込み、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）のサブピクセルを備えたＬＣＤおよびそれを駆動する回路を備える液晶テレビジョン８０の構成図を示す。ここで、サイド発光型でなく上面発光型としたこと以外は実施例１で用いたのと同様の発光装置をＬＣＤパネルの背面にマトリクス状に配列し、背面からＬＥＤ光を照射するエリアアクティブ型（ローカルディミング型）の液晶パネルであるＬＣＤ８１を用いた画面サイズ４６インチの液晶テレビジョンを作製した。ＬＣＤ８１は、各ピクセル８２が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）のサブピクセルからなっている。
【００６０】
図１１に示す例の液晶テレビジョン８０は、外部アンテナ８３から得られた放送信号を元に、Ｒ0（赤）、Ｇ0（緑）、Ｂ0（青）の信号を生成する回路８４と、Ｒ0（赤）、Ｇ0（緑）、Ｂ0（青）の信号よりＲＧＢＹ（赤、緑、青、黄）の信号を生成する回路８５と、映像信号を元にＬＣＤ駆動信号を生成する液晶駆動回路８６と、ＬＣＤ８１と、ＬＣＤ８１および各回路を支持する筐体８７を備えている。回路８６において、Ｙ（黄）信号は原則としてＧ（緑）信号とＲ（赤）信号より演算されるが、全体の表示色を最適化するためその加算比率を各信号レベルに応じて調整している（たとえば完全な緑のみを表示する場合は、黄信号はゼロになる）。
【００６１】
本テレビジョンにサンプル画像を表示して人間による主観的な評価を行った。特に、果物・肌色など緑色・黄色成分を多く含むサンプル画像に関して、色再現性の向上により良好な評価結果が得られた。
【００６２】
動画像を滑らかに表示するため、液晶画面のリフレッシュレートは１２０Ｈｚまたは２４０Ｈｚとした。エリアアクティブ駆動でこのような高速のリフレッシュレートによる画像表示を行うため、各リフレッシュ毎に生成されるエリア毎の必要輝度情報に応じて、各エリアを受け持つ発光装置への駆動信号を設定する。駆動信号は、リフレッシュレートよりも高い周波数である６００ＨｚのＰＷＭ（Pulse width modulation）信号とした。
【００６３】
発光装置に用いる蛍光体の応答速度はＰＷＭ信号には必ずしも追従する必要はないが、リフレッシュレートには追従する必要がある。緑色蛍光体β型ＳｉＡｌＯＮの１／ｅ蛍光寿命が約１μｓｅｃ、赤色蛍光体（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3も同じく、１／ｅ蛍光寿命が約１μｓｅｃと高速であるので、２４０Ｈｚのリフレッシュレートであってもエリアアクティブ駆動に追従することができた。
【００６４】
ＬＣＤとしては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）のサブピクセルを用いた場合としたが、別のサブピクセル、例えば白（Ｗ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）のうち１つまたは複数のサブピクセルを加えても、同様の効果を有する。他の色が加わる場合には、Ｒ0、Ｇ0、Ｂ0の信号よりその色の信号も生成する必要がある。
【００６５】
なお、実施例３は液晶テレビジョンとしたが、コンピュータ用液晶モニタとしても色再現域の広いものが得られる。また、全体として高ＮＴＳＣ比であっても比較的低消費電力であるため、ＡＣ電源コードレスタイプの液晶モニタ・液晶テレビジョンとして好適である。
【００６６】
なお、以上の各実施例における発光装置の評価にあたっては、明るさに関しては順電流（ＩＦ）２０ｍＡにて点灯し、発光装置からの光出力(光電流)を測定した。また、色度（ｘ，ｙ）については、発光装置から放射された光を大塚電子製ＭＣＰＤ−２０００にて測定し、その値を求めた。また、色再現性（ＮＴＳＣ比）は、作製した発光装置を液晶表示装置のバックライト光源として組み込み、（株）トプコン製Ｂｍ５にて測定し、その値を求めた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明における、ＬＣＤは色再現性（ＮＴＳＣ比）が高く高輝度、高精彩な画像を得ることができる。特に本発明においては特定の蛍光体は、ＲＧＢＹの４色のサブピクセルを有する液晶表示装置と組み合わせることで、色再現性（ＮＴＳＣ比）が高く、表示画像が明るいため、小型、中型および大型の液晶表示装置に適用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 液晶表示装置、２ バックライト、３ 導光板、４ 液晶セル、５ ピクセル、１０ 発光装置、１１ パッケージ、１２ 発光素子、１３ 波長変換部、１４ 緑色蛍光体、１５ 赤色蛍光体、１６ 媒質、５０ 液晶表示装置、５１ 実装基板、８０ ４色型エリアアクティブ液晶テレビジョン、８１ ４色型ＬＣＤ、８２ ピクセル、８３ 外部アンテナ、８４ Ｒ0Ｇ0Ｂ0信号生成回路、８５ ＲＧＢＹ信号生成回路、８６ 液晶駆動回路、８７ 筐体、１００ 拡大された黄色の色域、１０１ 拡大された緑色の色域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次光を発する発光素子と、一次光を吸収して二次光を発する波長変換部とを備えた発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子と蛍光体を組み合わせた発光装置は、低消費電力、小型、高輝度かつ広範囲な色再現性が期待される次世代の発光装置として注目され、活発に研究、開発が行われている。
【０００３】
発光素子から発せられる一次光は通常長波長の紫外線から青色の範囲、すなわち３８０〜４８０ｎｍのものが用いられる。また、この用途に適合した様々な蛍光体を用いた波長変換部も提案されている。更に、近年には小型、中型のみならず大型ＬＣＤ用バックライトの開発競争が激化している。この分野においては、様々な方式が提案されているが、明るさと色再現性（ＮＴＳＣ比）とを同時に満足する方式は開発されていない。
【０００４】
現在は白色の発光装置としては、青色発光の発光素子（ピーク波長、４５０ｎｍ前後）とその青色により励起され黄色発光を示す３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体あるいは２価のユーロピウムで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4蛍光体との組合せが主として用いられている。
【０００５】
但し、これらの発光装置をバックライトとして用いたＬＣＤ（液晶表示装置）では、色再現性（ＮＴＳＣ比）は７０％前後である。一方、近年各種のＬＣＤにおいて、より色再現性の良好なものが求められている。
【０００６】
さらには、最近この種の発光装置に対して変換効率（明るさ）のみならず、入力のエネルギーをより高くし、さらに明るくしようとする試みがなされている。入力エネルギーを高くした場合、波長変換部を含めた発光装置全体の効率的な放熱が必要となってくる。このために、発光装置全体の構造、材質などの開発も進められているが、動作時における発光素子および波長変換部の温度上昇は避けられないのが現状である。
【０００７】
しかしながら、特に３価のセリウムで付活された（Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12蛍光体においては、２５℃での輝度（明るさ）を１００％とした場合に、１００℃での輝度は８５％前後に低下する。また、２価のユーロピウムで付活された（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4蛍光体においても、同様に低下するために、入力エネルギーを高く設定できないという技術課題を有している。したがって、この種の発光装置に対して、用いられる蛍光体の温度特性の改善も急務となっている。
【０００８】
これらの技術課題に対してＥｕeＳｉfＡｌgＯhＮiで実質的に表されるβ型ＳｉＡｌＯＮ（β型サイアロンともいう）である２価のユーロピウム付活酸窒化物よりなる緑色系発光蛍光体を用いることにより、色再現性（ＮＴＳＣ比）および温度特性の良好な発光装置が得られることが知られている。
【０００９】
従来、ＬＣＤにおける色再現性（ＮＴＳＣ比）に着目したものとしては、特開２００３−１２１８３８号公報（特許文献１）がある。そのなかで、バックライト光源として、５０５〜５３５ｎｍの範囲にスペクトルピークを有すること、およびその光源に使用する緑蛍光体の付活剤としてユウロピウム、タングステン、スズ、アンチモン、マンガンのいずれかを含むこと、更には実施例には緑色系発光蛍光体として、ＭｇＧａ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎを用いることが記載されている。しかしながら、発光素子のピーク波長が４３０〜４８０ｎｍの範囲の場合には、ユーロピウム、タングステン、スズ、アンチモン、マンガンのいずれかを含む蛍光体が全て適用されるものではない。即ち、実施例に記載されているＭｇＧａ2Ｏ4：Ｍｎ、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎは４３０〜４８０ｎｍの範囲の励起光では、その発光効率は著しく低く、そのために本発明の用途において適合するものではない。
【００１０】
また、特開２００４−２８７３２３号公報（特許文献２）では、バックライトとして、赤発光ＬＥＤチップと緑発光ＬＥＤチップと青発光ＬＥＤチップが１パッケージになったＲＧＢ−ＬＥＤの他に、３波長型蛍光管、紫外光ＬＥＤとＲＧＢ蛍光体の組合せ、有機ＥＬ光源などがあると記載されている。しかしながら、青色光を励起源とするＲＧ蛍光体に関する具体的な開示はない。
【００１１】
また、特開２００５−２５５８９５号公報（特許文献３）では、β型ＳｉＡｌＯＮに関し、六方晶系に属し、発光のピーク波長が５２５〜５４６ｎｍにあることが、記載されている。しかしながら、色再現性（ＮＴＳＣ比）に関する開示はない。
【００１２】
更には、国際公開第２００７／０６６７３３号（特許文献４）、特開２００８−３０３３３１号公報（特許文献５）および特開２００９−０１０３１５号公報（特許文献６）では、β型ＳｉＡｌＯＮの結晶組成により発光スペクトルを制御する方法が記載されており、これにより液晶表示装置の色再現性（ＮＴＳＣ比）を改善できることが記述されているが、表示装置の輝度に関しての具体的な開示はない。
【００１３】
通常のＬＣＤは、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）をバックライトとして用い、その光を液晶の各ピクセル（画素）毎に透過させる。各ピクセルは、光の３原色であるＲＧＢ（赤・緑・青）を透過する３つのサブピクセルを有し、各サブピクセルにはＲＧＢ（赤・緑・青）に対応するフィルタが装着されている。従って、ＬＣＤの色再現性（ＮＴＳＣ比）は光源のスペクトル特性とフィルタの透過スペクトル特性の組合せによって決まる。色再現性を向上させる、あるいは輝度を向上させる目的のため、フィルタとしてＲＧＢとそれ以外の色の光を用いる例がある。たとえば特表２００４−５２９３９６号公報（特許文献７）や特開２００６−１６２７０６号公報（特許文献８）では、フィルタとして少なくとも４つの原色、たとえばＲＧＢ、Ｙ（黄）およびＣ（シアン）を用いた例が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−１２１８３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２８７３２３号公報
【特許文献３】特開２００５−２５５８９５号公報
【特許文献４】国際公開第２００７／０６６７３３号
【特許文献５】特開２００８−３０３３３１号公報
【特許文献６】特開２００９−０１０３１５号公報
【特許文献７】特表２００４−５２９３９６号公報
【特許文献８】特開２００６−１６２７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、色再現性（ＮＴＳＣ比）が優れ、かつ発光輝度が高い液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、バックライトとフィルタを備えた液晶表示装置であって、前記バックライトは、青色発光する発光素子と、前記発光素子から発する一次光の一部を吸収して第１の二次光を発する緑色蛍光体および第２の二次光を発する赤色蛍光体を含む発光装置を備え、前記フィルタは、前記液晶表示装置の各ピクセルに配されたサブピクセル毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）と黄（Ｙ）の各色用のフィルタが平面上に配置されたものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の液晶表示装置は、前記発光素子が４３０〜４８０ｎｍのピークを有する一次光を発する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体であることが好ましい。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、前記緑色蛍光体の発光ピーク波長が５１０〜５４５ｎｍの範囲にあることが好ましく、５２０〜５３０ｎｍの範囲にあることがより好ましい。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、前記緑色蛍光体の発光スペクトルの半値全幅が４０〜５５ｎｍの範囲にあることが好ましく、４０〜５２ｎｍの範囲にあることがより好ましい。
【００２０】
本発明の液晶表示装置において、前記緑色蛍光体が、β型Ｓｉ3Ｎ4結晶構造を持つ窒化物または酸窒化物の結晶中にＥｕとＡｌが固溶したβ型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であり、前記赤色蛍光体が、一般式（１）
（Ｍ１1-ｘＥｕx）Ｍ２ＳｉＮ3 （１）
（一般式（１）中、Ｍ１は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種のアルカリ土類金属元素であり、Ｍ２は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の３価の金属元素であり、ｘは０．００１≦ｘ≦０．１０を満足する数である。）で表わされる２価のユーロピウム付活蛍光体であることが好ましい。
【００２１】
本発明の液晶表示装置において、前記緑色蛍光体の結晶中に含まれる酸素濃度が０．１質量％以上かつ０．６質量％以下であることが好ましい。
【００２２】
本発明の液晶表示装置において、前記緑色蛍光体の結晶中のＡｌ濃度が０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明の液晶表示装置において、前記緑色蛍光体の結晶中のＥｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、色再現性（ＮＴＳＣ比）が高く高精彩な画像を得ることができる液晶表示装置を提供することができる。また、本発明の液晶表示装置によれば、前記蛍光体をＲＧＢＹの４色のサブピクセルの透過特性と発光装置の発光スペクトルのマッチングにより従来にない明るい表示画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好ましい一例の液晶表示装置１の要部を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置１にバックライト２として用いられる発光装置１０の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１で得られた発光装置１０の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【図４】実施例１に用いたサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）フィルタの透過スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【図５】実施例１および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。
【図６】本発明の好ましい他の例の液晶表示装置５０の要部を模式的に示す図である。
【図７】比較例１に用いた発光装置の発光スペクトル特性を示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【図８】実施例２に用いた発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【図９】実施例２および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。
【図１０】実施例２に用いた発光装置の発光スペクトル分布の拡大図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての発光装置をバックライト光源として組み込んだ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）のサブピクセルを備えたＬＣＤおよびそれを駆動する回路を備える液晶テレビジョンの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の好ましい一例の液晶表示装置１の要部を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置１にバックライト２として用いられる発光装置１０の一例を模式的に示す断面図である。本発明の液晶表示装置１は、バックライト２とフィルタとを基本的に備え、バックライト２は、青色発光する発光素子１２と、前記発光素子１２から発する一次光の一部を吸収して第１の二次光を発する緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１５を含む発光装置を備えることを特徴の１つとする。
【００２７】
本発明に好適に用いられる発光装置１０は、たとえば図２に示すように、パッケージ１１に搭載された発光素子１２を備える。発光装置１０に用いられる発光素子１２としては、青色発光する発光素子が用いられるが、４３０〜４８０ｎｍのピーク（より好適には４４０〜４７０ｎｍのピーク）を有する一次光を発する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体が特に好ましいが、これに限定されるものではない。発光素子１２の一次光のピークが４３０ｎｍ未満である場合には、ヒトの視感度が低くなるため発光輝度が低下する傾向にあるためであり、また、４８０ｎｍを超える場合には、青色領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためである。
【００２８】
本発明における発光装置１０は、媒質１６中に緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１５が分散された波長変換部１３を備える。本発明における緑色蛍光体１４としては、発光ピーク波長が５１０〜５４５ｎｍの範囲内にあるものを用いることが好ましい。緑色蛍光体１４の発光ピーク波長が５１０ｎｍ未満である場合には、青色ピークとの間のスペクトル谷間が少なくなり緑領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためであり、また、５４５ｎｍを超える場合には、緑色ピークの色度点が黄色側に近づくため緑色領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためである。また、後述する実施例２に示すように、緑色の色再現域を飛躍的に増大でき、良好なバックライト特性が得られる観点からは、緑色蛍光体１４は、発光ピーク波長が５２０〜５３０ｎｍの範囲にあるものを用いることがより好ましい。発光ピークが５２０ｎｍ未満の場合は、長波長側の発光強度が弱いため、黄色の発光強度が低く、白色輝度が低くなる。また発光ピークが５３０ｎｍを超える場合、緑の色純度改善が乏しいだけでなく、ホワイトバランスを取るために赤色蛍光体のスペクトルを抑制する必要があるため、赤色発光輝度が低くなる。
【００２９】
本発明における緑色蛍光体１４はまた、発光スペクトルの半値全幅が４０〜５５ｎｍの範囲にあることが好ましく、４０〜５２ｎｍの範囲にあることがより好ましい。緑色蛍光体１４の発光スペクトルの半値全幅が４０ｎｍ未満である場合には、長波長側の発光強度が弱いため、黄色の発光強度が低く、白色輝度が低くなる傾向にあるためであり、また、５５ｎｍを超える場合には、緑色ピークの色度点が白色点に近づくため緑色領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためである。
【００３０】
本発明における緑色蛍光体１４は、β型Ｓｉ3Ｎ4結晶構造を持つ窒化物または酸窒化物の結晶中にＥｕとＡｌが固溶したβ型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であることが好ましい。β型ＳｉＡｌＯＮは、一般の希土類付活蛍光体の中でも非常にスペクトル線幅が狭いため、後述するようにこれを用いた発光装置を適用した液晶表示装置において、バックライトフィルタとのマッチングがよく、色再現域が広くなる。
【００３１】
またこのような緑色蛍光体１４における酸素濃度は０．１質量％以上かつ０．６質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以上かつ０．４質量％以下であることがより好ましい。当該酸素濃度が０．２質量％未満の場合、蛍光体粒子の成長が不十分で発光強度が弱い傾向にある。また、当該酸素濃度を０．４質量％以下とすることにより発光イオンである２価Ｅｕの近傍の配位構造の均一性が高まりスペクトル半値幅を狭くできる。なお、緑色蛍光体における酸素濃度は、たとえば赤外線吸収法を用いた酸素濃度測定で得られた値を指す。
【００３２】
また、このような緑色蛍光体１４におけるＡｌ濃度は０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以上かつ０．７質量％以下であることがより好ましい。当該Ａｌ濃度を０．２質量％以上かつ０．７質量％以下とすることで、サブピークの内の５２７ｎｍ付近のピークの強度を最大とすることができる。なお、緑色蛍光体におけるＡｌ濃度は、たとえばＩＣＰ発光分析法により測定された値を指す。
【００３３】
本発明における緑色蛍光体１４はまた、Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上かつ１質量％であることがより好ましい。当該Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ１質量％とすることで、Ｅｕイオン周辺の電荷バランスを最適にできる。Ｅｕイオン周辺の電荷バランスが適切でないと、発光に寄与しない３価のＥｕイオン濃度が増大し緑色発光に寄与する２価のＥｕイオン濃度が低くなってしまう。なお、緑色蛍光体におけるＥｕ濃度は、たとえばＩＣＰ発光分析法により測定された値を指す。
【００３４】
緑色蛍光体１４の粒径は特に制限されないが、たとえばメディアン径（５０％Ｄ）で表した場合、５〜２５ｎｍの範囲内であることが好ましく、８〜２０ｎｍの範囲内であることがより好ましい。緑色蛍光体１４の粒径が５ｎｍ未満である場合には、結晶成長が十分でないため発光効率が低いのみならず、ミー散乱による散乱・吸収損失が多くなる傾向にあるためであり、また、緑色蛍光体１４の粒径が２５ｎｍを超える場合には、結晶の異常成長や焼結による粒界相が増大し発光効率が低下する傾向にあるためである。
【００３５】
本発明における赤色蛍光体１５としては、発光ピーク波長が６３０〜６８０ｎｍの範囲内にあるものを用いることが好ましく、６４０〜６６０ｎｍの範囲にあるものを用いることがより好ましい。赤色蛍光体１５の発光ピーク波長が６３０ｎｍ未満である場合には、赤色領域の色再現域が狭くなる傾向にあるためであり、また、６８０ｎｍを超える場合には、ヒトの視感度が低くなるため発光輝度が低下する傾向にあるためである。
【００３６】
また、本発明における赤色蛍光体１５としては、下記一般式（１）で表わされる２価のユーロピウム付活蛍光体を用いることが好ましい。
【００３７】
（Ｍ１1-ｘＥｕx）Ｍ２ＳｉＮ3 （１）
一般式（１）中、Ｍ１は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種のアルカリ土類金属元素であり、中でもＣａまたはＳｒが好ましい。一般式（１）中、Ｍ２は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の３価の金属元素であり、中でも、より一層高効率に赤色系を発光することができることから、Ａｌ、ＧａおよびＩｎから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００３８】
一般式（１）において、ユーロピウム（Ｅｕ）濃度を示すｘは、０．００１≦ｘ≦０．１０を満足する数である。ｘが０．００１未満の場合、十分な明るさが得られず、０．１０を超えると濃度消光などにより、明るさが大きく低下する。特性の安定性、母体の均質性から、０．００５≦ｘ≦０．０５の範囲が好ましい。
【００３９】
このような赤色蛍光体１５としては、具体的には、（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.97Ｍｇ0.02Ｅｕ0.01）（Ａｌ0.99Ｇａ0.01）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.98Ｅｕ0.02）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.58Ｓｒ0.40Ｅｕ0.02）（Ａｌ0.98Ｉｎ0.02）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.999Ｅｕ0.001）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.895Ｓｒ0.100Ｅｕ0.005）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.79Ｓｒ0.20Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3、（Ｃａ0.98Ｅｕ0.02）（Ａｌ0.95Ｇａ0.05）ＳｉＮ3、（Ｃａ0.20Ｓｒ0.79Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3などを挙げることができるが、勿論これらに限定されるものではない。
【００４０】
また、赤色蛍光体１５の粒径についても特に制限されないが、メディアン径（５０％Ｄ）で表した場合、６〜２０μｍの範囲が好ましい。赤色蛍光体１５の粒径が６μｍ未満の場合、結晶成長が十分ではなく、十分な明るさが得られない傾向にあるためであり、また赤色蛍光体１５の粒径が２０μｍを超えると、異常成長した粒子が多くなり、実用的ではないためである。
【００４１】
本発明における発光装置１０においては、上述したような緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１５を媒質１６に分散させて波長変換部１３を作製する。媒質１６としては特に制限されるものではないが、透光性を有する樹脂材料であるエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂などを用いることができる。
【００４２】
本発明の液晶表示装置１は、このような発光装置１０をバックライト２として用いる。ここで、図３は、後述する実施例１で得られた発光装置１０の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。このように、本発明では、半導体発光素子からの４３０〜４８０ｎｍの範囲の光によって、高効率に発光する特定の蛍光体を用いることで、液晶表示装置１の透過特性に併せて調整されたスペクトル特性を有する発光装置１０を用いることにより、色再現性（ＮＴＳＣ比）が優れ、かつ発光輝度が高い液晶表示装置が実現できる。ここでＮＴＳＣ比とは、該液晶表示装置のＸＹＺ表色系色度図における色再現域の、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）が定めた赤（０．６７０，０．３３０）、緑（０．２１０，０．７１０）、青（０．１４０，０．０８０）の色度座標を結んで得られる三角形の面積に対する比率を表している。
【００４３】
本発明の液晶表示装置１は、液晶表示装置の各ピクセルに配されたサブピクセル毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）の各色用のフィルタが平面上に配置されたフィルタを備えることもその特徴とする。上述のように図１には、このような本発明の液晶表示装置１（エッジライト型ＬＣＤ）の要部を模式的に示しており（液晶セル内部、偏光板、導光板に付随する光学シートなど通常用いるＬＣＤ要素部材は示していない）、バックライト２から発せられた光は導光板３に導入され、導光板３から上に出射した光は液晶セル４の各ピクセル５を透過する。１つのピクセル５は、４つのサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）からなり、各サブピクセルは個別に駆動される。なお、図１には、サブピクセルを上下左右に４つ並べて１つのピクセルとした例を示したが、１つのピクセルにサブピクセルを４つ並列に配置するなど他の配置でも勿論良い。
【００４４】
図４は、後述する実施例１に用いたサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）フィルタの透過スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。図４から分かるように、青色発光する発光素子と蛍光体を用いた発光装置は比較的ブロードなスペクトルを有するので、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つのフィルタだけでその領域をカバーしようとするとそれぞれのフィルタとして透過帯域の広いものを用いる必要があり、そのため色純度が低下し色再現域が低下する。このため、本発明の液晶表示装置１では、黄（Ｙ）フィルタを用いることにより、青色発光する発光素子と蛍光体を用いた発光装置のブロードなスペクトル全体を捉えて輝度を向上することができる。
【００４５】
また図５は、後述する実施例１および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。図５から分かるように、実施例１の色再現域は、Ｙフィルタを用いたことにより、ＬＣＤで重要な黄色の領域の拡大が良好に実現できた。一般に黄色領域の透過率を増大させた場合、白色バランスを取るために発光装置の緑色蛍光体および赤色蛍光体のピーク値を低くする必要がある。このため、緑色の色再現域が低下する傾向があるが、緑色蛍光体１４としてβ型ＳｉＡｌＯＮを用いた場合、フィルタとのマッチングが良好であり、特に青色と緑色のスペクトル分離が強いため、比較例１に比べても緑色領域の色再現性が充分確保できている。相対的に青色発光する発光素子のピーク強度が強くなるため、青色の色再現域も増大している。この結果、実施例１のＮＴＳＣ比は比較例より向上が見られ、特にヒトの視感度の高い黄色の色再現域（図５中の領域１００）が拡大したことにより画面の明るさが向上し、白色輝度も向上した。これは、本発明で用いる蛍光体の組み合わせが、適度に黄色領域の発光強度を持っているためであると考えられる。
【００４６】
また図６は、本発明の好ましい他の例の液晶表示装置５０の要部を模式的に示す図である。図１には、導光板を用いたエッジライト型の液晶表示装置とした例を示したが、図６に示すように背面に発光装置１０を配置し、導光板を用いない背面照射型の液晶表示装置５０としてもよい。図６には、図１に示した例と同様の構成を有する部分については同一の参照符を付して説明を省略する。なお、図６において、発光装置１０は実装基板５１に実装されている。背面照射型の液晶表示装置は、画素毎にバックライトの明るさを変調することができるため省エネルギーに優れ、また明・暗のコントラスト比を増大させることができる。
【００４７】
本発明の液晶表示装置は、ＲＧＢ信号をＲＧＢＹ信号に変換する回路とともに筐体に保持することができる。また液晶表示装置はリフレッシュレートが１２０Ｈｚ以上であるエリアアクティブ駆動とし、前記発光装置は前記リフレッシュレートに追従して前記エリアアクティブ駆動により明るさを変化させるように実現することが好ましい。
【００４８】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
まず、パッケージ１１に搭載された発光素子１２と、緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１５を媒質１６中に分散させた波長変換部１３とを備える図２に示したような発光装置１０を作製した。発光装置１０において、発光素子１２としては青色である４５０ｎｍにピーク波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体を用い、緑色蛍光体１４としてはピーク波長５４０ｎｍ前後のＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体（結晶中のＥｕ濃度：０．６質量％、結晶中のＡｌ濃度：２質量％、結晶中の酸度濃度：１．１質量％）、赤色蛍光体１５としては（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3なる組成のものを用いた。これらの緑色蛍光体１４と赤色蛍光体１５とを１：０．２５の割合で混合したものを、媒質１６であるシリコーン樹脂中に分散させて波長変換部を作製した。図３は、このようにして得られた発光装置１０の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。図３に示されるように、実施例１で得られた発光装置１０は、作製する液晶表示装置１の透過特性に併せて調整されたスペクトル特性を有する。また、この発光スペクトル特性は、以下の説明に出てくる例も含めて、青色光のピーク強度により規格化した特性として示されている。
【００５０】
得られた発光装置１０をバックライト２として用いて、図１に示したような液晶表示装置１を作製した。４つのサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）は個別に駆動されるように構成され、上下左右に４つ並べて１つのピクセルとした。図４は、実施例１に用いたサブピクセル赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）フィルタの透過スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。上述のように黄（Ｙ）フィルタを用いることにより、青色発光する発光素子と蛍光体を用いた発光装置１０のブロードなスペクトル全体を捉えて輝度を向上することができることが分かる。
【００５１】
＜比較例１＞
従来の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つのフィルタのみを用い、発光装置における緑色蛍光体と赤色蛍光体との比率をフィルタ特性に併せて１：０．３５としたこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。図７は、比較例１に用いた発光装置の発光スペクトル特性を示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。
【００５２】
また、図５は、上述した実施例１および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。図５から分かるように、実施例１の色再現域は、Ｙフィルタを用いたことにより、ＬＣＤで重要な黄色の領域の拡大が良好に実現できた。実施例１ではβ型ＳｉＡｌＯＮを用いたため、フィルタとのマッチングが良好であり、特に青色と緑色のスペクトル分離が強く、比較例１に比べても緑色領域の色再現性が充分確保できた。相対的に青色発光する発光素子のピーク強度が強くなるため、青色の色再現域も増大している。結果、実施例１のＮＴＳＣ比は、８５．８％であり、比較例１の８３．４％より向上が見られた。特にヒトの視感度の高い黄色の色再現域（図中符号１００で示した領域）が拡大したことにより画面の明るさが向上した。白色輝度も約１０％向上した。なお、本実施例では、緑色蛍光体の結晶中のＥｕ、Ａｌ、酸素濃度はそれぞれ０．６質量％、２質量％、１．１質量％としたが、Ｅｕ濃度は０．５質量％以上１．０質量％以下、Ａｌ濃度は１．５質量％以上２．５質量％以下、酸度濃度は０．８質量％以上２．０質量％以下のとき、同等の発光特性が得られた。
【００５３】
＜実施例２＞
緑色蛍光体１４としてピーク波長５２０〜５３０ｎｍのＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体（結晶中のＥｕ濃度：０．５％質量、結晶中のＡｌ濃度：０．６質量％、結晶中の酸素濃度：０．３質量％）、赤色蛍光体１５として（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3なる組成のものを用い、これら緑色蛍光体１４と赤色蛍光体１５とを１：０．３３の割合で混合したこと以外は実施例１と同様に発光装置１０を作製した。図８は、実施例２で得られた発光装置の発光スペクトルを示すグラフであり、縦軸は強度（任意単位）、横軸は波長（ｎｍ）である。図８に示されるように、実施例２で得られた発光装置は、以下に説明するＬＣＤの透過特性に併せて調整されたスペクトル特性を有するものである。このようにして得られた発光装置をバックライトとして用い、実施例１と同様に液晶表示装置を作製した。
【００５４】
図９は、上述した実施例２および比較例１でそれぞれ作製した液晶表示装置の色再現域を示すグラフである。実施例２でも、Ｙフィルタを用いたことにより、実施例１同様にＬＣＤで重要な黄色の領域の拡大が実現できたことがわかる。さらに、実施例２では、発光装置における緑色蛍光体としてピーク波長５２０〜５３０ｎｍのβ型ＳｉＡｌＯＮを用いたことにより緑色の色再現域を飛躍的に増大できた。上述したようにβ型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体は、一般の希土類付活蛍光体の中でも非常にスペクトル線幅が狭いため、バックライトフィルタとのマッチチングが良く、色再現域が広くなるが、実施例２のように更にピーク波長が短く、スペクトル線幅が狭い組成を採用することにより、さらに緑色の色再現域（図中符号１０１で示した領域）を拡大できた。これにより、これまでＬＣＤで再現困難であった青緑領域の中間色が再現可能となった。また、通常、緑色蛍光体のピーク波長を短波長化した場合、青色ピークとの分離が悪化し青色の色再現性が低下する傾向があるが、実施例２では、緑色蛍光体の短波長化に伴い、スペクトルの狭小化するため、青色と緑色のスペクトル分離が低下しないため、青色の色再現域も確保できている。この結果、実施例２のＮＴＳＣ比は、９２．５％であり、比較例１の８３．４％より大幅に向上が見られた。白色輝度も比較例１に比べ約５％向上した。さらに実施例２では、実施例１に比べ、赤色蛍光体の発光強度が高いため、赤色領域の表示輝度が約１０％向上した。これは、緑色蛍光体の短波長化に伴いホワイトバランスをとるために赤色蛍光体の混合比率を高くできるためである。これと同様の理由により、赤色領域の色再現性も実施例１より改善が見られた。
【００５５】
なお、Ｅｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の結晶中の酸素濃度が０．１質量％以上かつ０．６質量％以下、Ａｌ濃度が０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下、Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下である場合、発光ピーク波長が５２０〜５３０ｎｍの範囲に短波長化し、かつ高い発光効率を示し、またスペクトル線幅が狭小化した。またＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の結晶中の酸素濃度の０．６質量％より大きい場合は、発光スペクトルの半値全幅は、５３〜５５ｎｍ程度の値であったのに対し、酸素濃度が０．６質量％以下の場合、４５〜５２ｎｍの値となり、酸素濃度が低いほど狭い傾向がみられる。このため、液晶表示装置におけるサブピクセルが赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）の４色となっているものに用いた場合、後述するように緑色の色純度が高まることにより色再現領域が大幅に向上する。
【００５６】
これは、上記組成のＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体特有の発光スペクトルによるものである。図８に示したように上記組成のＥｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の緑色発光スペクトルは、詳細に見るといくつかの発光ピークが重畳したものである。この部分を拡大した図を図１０に示す。発光ピークは、５１４ｎｍ、５２７ｎｍおよび５３７ｎｍ付近の３つのサブピークを有する。Ｅｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体はこのような複数の発光ピークの重畳で発光スペクトルを形成しているが、上記のような特別な組成を有する場合に、全体の発光スペクトル半値幅が減少し、サブピークが明瞭になる。このため、実施例１の場合に比べ半値幅が狭く、発光ピークが短波長化し、緑色の色純度の高い発光が得られる。このときの発光ピーク波長は上記ピークの内の５２７ｎｍのピークが主ピークとなった場合である。実際には、他の組成の違いや、熱エネルギーによる他のピークとの競合により、５２０〜５３０ｎｍにピークが現れるが、この場合が最も良好なバックライト特性が得られる。
【００５７】
なお、上記のような発光スペクトルは、Ｅｕ付活β型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体の結晶中に含まれる酸素濃度が０．１質量％以上かつ０．６質量％以下、Ａｌ濃度が０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下、Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下である場合に得られるが、酸素濃度が０．２質量％以上かつ０．４質量％以下、Ａｌ濃度が０．２質量％以上かつ０．７質量％以下、Ｅｕ濃度が０．５質量％以上かつ１質量％とすることがさらに望ましい。酸素濃度が０．２質量％未満の場合、蛍光体粒子の成長が不十分で発光強度が弱い。また酸素濃度を０．４質量％以下とすることにより発光イオンである２価Ｅｕの近傍の配位構造の均一性が高まりスペクトル半値幅を狭くできる。また、Ａｌ濃度を０．２質量％以上かつ０．７質量％以下とすることでサブピークの内の５２７ｎｍ付近のピークの強度を最大とすることができる。また、Ｅｕ濃度を０．５質量％以上かつ１質量％とすることでＥｕイオン周辺の電荷バランスを最適にできる。Ｅｕイオン周辺の電荷バランスが適切でないと、発光に寄与しない３価のＥｕイオン濃度が増大し緑色発光に寄与する２価のＥｕイオン濃度が低くなってしまう。
【００５８】
なお、上記実施例では本発明に適した蛍光体を例示したが、記載以外の蛍光体であってもよく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）フィルタとのマッチングに優れた波長を有する蛍光体であれば、その他の蛍光体であってもよい。
【００５９】
＜実施例３＞
図１１に、本発明の発光装置をバックライト光源として組み込み、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）のサブピクセルを備えたＬＣＤおよびそれを駆動する回路を備える液晶テレビジョン８０の構成図を示す。ここで、サイド発光型でなく上面発光型としたこと以外は実施例１で用いたのと同様の発光装置をＬＣＤパネルの背面にマトリクス状に配列し、背面からＬＥＤ光を照射するエリアアクティブ型（ローカルディミング型）の液晶パネルであるＬＣＤ８１を用いた画面サイズ４６インチの液晶テレビジョンを作製した。ＬＣＤ８１は、各ピクセル８２が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）のサブピクセルからなっている。
【００６０】
図１１に示す例の液晶テレビジョン８０は、外部アンテナ８３から得られた放送信号を元に、Ｒ0（赤）、Ｇ0（緑）、Ｂ0（青）の信号を生成する回路８４と、Ｒ0（赤）、Ｇ0（緑）、Ｂ0（青）の信号よりＲＧＢＹ（赤、緑、青、黄）の信号を生成する回路８５と、映像信号を元にＬＣＤ駆動信号を生成する液晶駆動回路８６と、ＬＣＤ８１と、ＬＣＤ８１および各回路を支持する筐体８７を備えている。回路８６において、Ｙ（黄）信号は原則としてＧ（緑）信号とＲ（赤）信号より演算されるが、全体の表示色を最適化するためその加算比率を各信号レベルに応じて調整している（たとえば完全な緑のみを表示する場合は、黄信号はゼロになる）。
【００６１】
本テレビジョンにサンプル画像を表示して人間による主観的な評価を行った。特に、果物・肌色など緑色・黄色成分を多く含むサンプル画像に関して、色再現性の向上により良好な評価結果が得られた。
【００６２】
動画像を滑らかに表示するため、液晶画面のリフレッシュレートは１２０Ｈｚまたは２４０Ｈｚとした。エリアアクティブ駆動でこのような高速のリフレッシュレートによる画像表示を行うため、各リフレッシュ毎に生成されるエリア毎の必要輝度情報に応じて、各エリアを受け持つ発光装置への駆動信号を設定する。駆動信号は、リフレッシュレートよりも高い周波数である６００ＨｚのＰＷＭ（Pulse width modulation）信号とした。
【００６３】
発光装置に用いる蛍光体の応答速度はＰＷＭ信号には必ずしも追従する必要はないが、リフレッシュレートには追従する必要がある。緑色蛍光体β型ＳｉＡｌＯＮの１／ｅ蛍光寿命が約１μｓｅｃ、赤色蛍光体（Ｃａ0.99Ｅｕ0.01）ＡｌＳｉＮ3も同じく、１／ｅ蛍光寿命が約１μｓｅｃと高速であるので、２４０Ｈｚのリフレッシュレートであってもエリアアクティブ駆動に追従することができた。
【００６４】
ＬＣＤとしては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、黄（Ｙ）のサブピクセルを用いた場合としたが、別のサブピクセル、例えば白（Ｗ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）のうち１つまたは複数のサブピクセルを加えても、同様の効果を有する。他の色が加わる場合には、Ｒ0、Ｇ0、Ｂ0の信号よりその色の信号も生成する必要がある。
【００６５】
なお、実施例３は液晶テレビジョンとしたが、コンピュータ用液晶モニタとしても色再現域の広いものが得られる。また、全体として高ＮＴＳＣ比であっても比較的低消費電力であるため、ＡＣ電源コードレスタイプの液晶モニタ・液晶テレビジョンとして好適である。
【００６６】
なお、以上の各実施例における発光装置の評価にあたっては、明るさに関しては順電流（ＩＦ）２０ｍＡにて点灯し、発光装置からの光出力(光電流)を測定した。また、色度（ｘ，ｙ）については、発光装置から放射された光を大塚電子製ＭＣＰＤ−２０００にて測定し、その値を求めた。また、色再現性（ＮＴＳＣ比）は、作製した発光装置を液晶表示装置のバックライト光源として組み込み、（株）トプコン製Ｂｍ５にて測定し、その値を求めた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明における、ＬＣＤは色再現性（ＮＴＳＣ比）が高く高輝度、高精彩な画像を得ることができる。特に本発明においては特定の蛍光体は、ＲＧＢＹの４色のサブピクセルを有する液晶表示装置と組み合わせることで、色再現性（ＮＴＳＣ比）が高く、表示画像が明るいため、小型、中型および大型の液晶表示装置に適用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 液晶表示装置、２ バックライト、３ 導光板、４ 液晶セル、５ ピクセル、１０ 発光装置、１１ パッケージ、１２ 発光素子、１３ 波長変換部、１４ 緑色蛍光体、１５ 赤色蛍光体、１６ 媒質、５０ 液晶表示装置、５１ 実装基板、８０ ４色型エリアアクティブ液晶テレビジョン、８１ ４色型ＬＣＤ、８２ ピクセル、８３ 外部アンテナ、８４ Ｒ0Ｇ0Ｂ0信号生成回路、８５ ＲＧＢＹ信号生成回路、８６ 液晶駆動回路、８７ 筐体、１００ 拡大された黄色の色域、１０１ 拡大された緑色の色域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトとフィルタを備えた液晶表示装置であって、
前記バックライトは、青色発光する発光素子と、前記発光素子から発する一次光の一部を吸収して第１の二次光を発する緑色蛍光体および第２の二次光を発する赤色蛍光体を含む発光装置を備え、
前記フィルタは、前記液晶表示装置の各ピクセルに配されたサブピクセル毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）と黄（Ｙ）の各色用のフィルタが平面上に配置されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記発光素子が４３０〜４８０ｎｍのピークを有する一次光を発する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記緑色蛍光体の発光ピーク波長が５１０〜５４５ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記緑色蛍光体の発光ピーク波長が５２０〜５３０ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記緑色蛍光体の発光スペクトルの半値全幅が４０〜５５ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記緑色蛍光体の発光スペクトルの半値全幅が４０〜５２ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記緑色蛍光体が、β型Ｓｉ3Ｎ4結晶構造を持つ窒化物または酸窒化物の結晶中にＥｕとＡｌが固溶したβ型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であり、
前記赤色蛍光体が、一般式（１）
（Ｍ１1-ｘＥｕx）Ｍ２ＳｉＮ3 （１）
（一般式（１）中、Ｍ１は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種のアルカリ土類金属元素であり、Ｍ２は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の３価の金属元素であり、ｘは０．００１≦ｘ≦０．１０を満足する数である。）
で表わされる２価のユーロピウム付活蛍光体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記緑色蛍光体の結晶中に含まれる酸素濃度が０．１質量％以上かつ０．６質量％以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記緑色蛍光体の結晶中のＡｌ濃度が０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記緑色蛍光体の結晶中のＥｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１】
バックライトとフィルタを備えた液晶表示装置であって、
前記バックライトは、青色発光する発光素子と、前記発光素子から発する一次光の一部を吸収して第１の二次光を発する緑色蛍光体および第２の二次光を発する赤色蛍光体を含む発光装置を備え、
前記フィルタは、前記液晶表示装置の各ピクセルに配されたサブピクセル毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）と黄（Ｙ）の各色用のフィルタが平面上に配置されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記発光素子が４３０〜４８０ｎｍのピークを有する一次光を発する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記緑色蛍光体の発光ピーク波長が５１０〜５４５ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記緑色蛍光体の発光ピーク波長が５２０〜５３０ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記緑色蛍光体の発光スペクトルの半値全幅が４０〜５５ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記緑色蛍光体の発光スペクトルの半値全幅が４０〜５２ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記緑色蛍光体が、β型Ｓｉ3Ｎ4結晶構造を持つ窒化物または酸窒化物の結晶中にＥｕとＡｌが固溶したβ型ＳｉＡｌＯＮ蛍光体であり、
前記赤色蛍光体が、一般式（１）
（Ｍ１1-ｘＥｕx）Ｍ２ＳｉＮ3 （１）
（一般式（１）中、Ｍ１は、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１種のアルカリ土類金属元素であり、Ｍ２は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、ＧｄおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種の３価の金属元素であり、ｘは０．００１≦ｘ≦０．１０を満足する数である。）
で表わされる２価のユーロピウム付活蛍光体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記緑色蛍光体の結晶中に含まれる酸素濃度が０．１質量％以上かつ０．６質量％以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記緑色蛍光体の結晶中のＡｌ濃度が０．１３質量％以上かつ０．８質量％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記緑色蛍光体の結晶中のＥｕ濃度が０．５質量％以上かつ４質量％以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−３０７３（Ｐ２０１２−３０７３Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８５２３（Ｐ２０１０−１３８５２３）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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