白色ＬＥＤ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶ
【課題】発光効率が高い白色ＬＥＤ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶを提供すること。
【解決手段】本発明に係る白色ＬＥＤ光源１は、青色光を発光する青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶと紫外光を受光して緑色光および赤色光を発光する緑色赤色蛍光体層３０ＧＲとを含む緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲと、が基板４０上に実装される。
【解決手段】本発明に係る白色ＬＥＤ光源１は、青色光を発光する青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶと紫外光を受光して緑色光および赤色光を発光する緑色赤色蛍光体層３０ＧＲとを含む緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲと、が基板４０上に実装される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光を発光する青色発光ダイオードチップと、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、この紫外光で発光する緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末とを備え、白色光を発光する技術に関し、詳しくは、青色発光ダイオードチップと、紫外発光ダイオードチップを用いた緑色赤色発光ダイオードとを備えた白色光を発光する白色ＬＥＤ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は光を放射する半導体ダイオードであり、電気エネルギーをＵＶ光または可視光に変換するものである。
【０００３】
従来、ＬＥＤ光源を用いた発光装置が広く利用されている。ＬＥＤ光源は、たとえば、透明基板等の基板とＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＰ等の発光材料と用いて発光チップを形成し、この発光チップに透明樹脂を塗布して被覆することにより得られる。
【０００４】
また、ＬＥＤ光源は、封止樹脂中に各種の蛍光体粉末を含有させることにより、放射光の色を調整することができる。すなわち、発光チップと、発光チップから放射された光を吸収して所定波長域の光を発光する蛍光体粉末とを組み合わせて用いることにより、発光チップから放射された光と蛍光体粉末から放射された光との作用で、可視光領域の光や白色光を発光させることが可能になる。
【０００５】
白色光を発光する白色発光ＬＥＤ光源としては、たとえば、特許文献１（米国特許出願公開第２００６／０２４９７２９号明細書）に、青色発光ダイオードチップと、青色光を受光して発光する緑色発光蛍光体と、紫外発光ダイオードチップと、紫外光を受光して発光する赤色発光蛍光体等とを組み合わせた白色発光ＬＥＤ光源が開示されている。
【０００６】
液晶パネルのバックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶ等の光源として用いられる白色ＬＥＤ光源には、発光効率の高いことが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２４９７２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載された白色発光ＬＥＤ光源は、青色発光ダイオードチップからの青色光の一部が緑色発光蛍光体の緑色光の発光に用いられるため、この発光に用いられた分だけ青色光が少なくなり、発光効率が低くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光効率が高い白色ＬＥＤ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、青色光を発光する青色発光ダイオードチップと、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末と紫外発光ダイオードチップとを組み合わせて得られた緑色赤色発光ダイオードと、を基板上に実装することにより、発光効率が高い白色ＬＥＤ光源が得られることを見出して完成されたものである。
【００１１】
本発明に係る白色ＬＥＤ光源は、上記問題点を解決するものであり、青色光を発光する青色発光ダイオードチップと、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、前記紫外光を受光して緑色光を発光する緑色蛍光体粉末および前記紫外光を受光して赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり前記紫外発光ダイオードチップを被覆する緑色赤色蛍光体層と、を含む緑色赤色発光ダイオードと、が基板上に実装されたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るバックライトユニットは、上記問題点を解決するものであり、前記白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る液晶パネルは、上記問題点を解決するものであり、前記白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る液晶ＴＶは、上記問題点を解決するものであり、前記白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る白色ＬＥＤ光源およびバックライトユニットによれば、発光効率が高い白色光を発光する白色ＬＥＤ光源およびバックライトユニットが得られる。
【００１６】
また、本発明に係る液晶パネルおよび液晶ＴＶによれば、発光効率が高い液晶パネルおよび液晶ＴＶが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る白色ＬＥＤ光源の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る白色ＬＥＤ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶについて、図面を参照して説明する。
【００１９】
［白色ＬＥＤ光源］
図１は、本発明に係る白色ＬＥＤ光源の模式的な断面図である。図１に示すように、白色ＬＥＤ光源１は、凹部４５が形成された基板４０と、基板４０の凹部４５内にそれぞれ離間して実装された青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲと、を備える。
【００２０】
白色ＬＥＤ光源１は、１枚の基板４０に、青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとが１個ずつ実装されている。
【００２１】
（基板）
基板４０には、青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとが実装されるための凹部４５が形成される。
【００２２】
基板４０としては、たとえば、アルミナ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス、ガラスエポキシ樹脂等が用いられる。基板４０がアルミナ板や窒化アルミニウム板であると、熱伝導性が高く、白色ＬＥＤ光源の温度上昇を抑制することができるため好ましい。
【００２３】
基板４０の凹部４５には、図示しないが、青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとを実装するための電極が形成されている。電極としては、たとえば、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｕ、ＰｄおよびＡｌ等からなる金属電極が用いられる。
【００２４】
（青色発光ダイオードチップ）
青色発光ダイオードチップ２０Ｂは、１次光としてピーク波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードチップである。青色発光ダイオードチップ２０Ｂとしては、公知の青色発光ダイオードチップを用いることができ、たとえば、ＧａＮ系発光ダイオードチップが用いられる。
【００２５】
青色発光ダイオードチップ２０Ｂは、たとえば、ＡｕＳｎ共晶半田他の各種半田、銀ペースト等により基板の図示しない電極に接合される。
【００２６】
（緑色赤色発光ダイオード）
緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲは、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶと、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶを被覆する緑色赤色蛍光体層３０ＧＲと、を含む。
【００２７】
緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲは、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶから発光された紫外光が緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ中の緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末に受光され、この緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末が緑色光および赤色光を発光することにより、緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ表面から外部に緑色光および赤色光を放射するものである。
【００２８】
＜紫外発光ダイオードチップ＞
紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶは、１次光としてピーク波長３６０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を発光する発光ダイオードチップである。ここで紫外光とは紫外領域の波長を含む光を意味し、紫外領域の波長を含む光である限り、青紫色の光であってもよい。紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶとしては、たとえば、ＩｎＧａＮ、ＧａＮまたはＡｌＧａＮ系発光ダイオードチップが用いられる。
【００２９】
紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶは、たとえば、ＡｕＳｎ共晶半田他の各種半田、銀ペースト等により基板の図示しない電極に接合される。
【００３０】
＜緑色赤色蛍光体層＞
緑色赤色蛍光体層３０ＧＲは、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶを被覆するものである。
【００３１】
｛緑色蛍光体粉末｝
緑色蛍光体粉末としては、たとえば、ピーク波長４９０ｎｍ〜５７５ｎｍの緑色光を発光する緑色蛍光体粉末が用いられる。緑色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式（１）で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩からなる緑色蛍光体粉末、および下記式（２）で表される組成のユーロピウムマンガン付活珪酸塩からなる緑色蛍光体粉末の少なくとも１種を含む緑色蛍光体粉末が用いられる。
【００３２】
［化１］
（Ｂａ１−ｘ−ｙ−ｚＳｒｘＣａｙＥｕｚ）（Ｍｇ１−ｕＭｎｕ）Ａｌ１０Ｏ１７（１）
(式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満たす数である。)
式（１）中のｚおよびｕがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
【００３３】
式（１）中のｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の寿命と発光効率のバランスがよいため好ましい。
【００３４】
式（１）中のｘが０．２以上であると緑色蛍光体粉末の寿命が低下するおそれがある。式（１）中のｘが０であると緑色蛍光体粉末からの光の短波長成分が増加し、発光効率が低下するおそれがある。
【００３５】
［化２］
（Ｓｒ１−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ，Ｂａｘ，Ｍｇｙ，Ｅｕｚ，Ｍｎｕ）２ＳｉＯ４ （２）
（式中、ｘ、ｙ，ｚおよびｕは、０．１≦ｘ≦０．３５、０．０２５≦ｙ≦０．１０５、０．０２５≦ｚ≦０．２５、０．０００５≦ｕ≦０．０２を満たす数である。）
緑色蛍光体粉末の粒径は特に限定されないが、平均粒径が、通常１０μｍ以上、好ましくは１０μｍ〜１００μｍ、さらに好ましくは２０μｍ〜８０μｍである。ここで、平均粒径とは、レーザー回折法で測定した値を意味する。
【００３６】
緑色蛍光体粉末の平均粒径が１０μｍ以上であると、白色ＬＥＤ光源１の光取り出し効率が高くなるため好ましい。
【００３７】
緑色蛍光体粉末の平均粒径が大きすぎると蛍光体スラリー中で蛍光体粒子が沈降し不均一なスラリーとなるため光学特性のばらつきが大きくなるおそれがある。緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末の平均粒径が１０μｍ未満であると白色ＬＥＤ光源１の光取り出し効率が低下するおそれがある。
【００３８】
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、例えば次の様な方法が挙げられる。まず炭酸バリウム（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）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）を一般式（２）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、ろ過乾燥して、目的とする緑色蛍光体が得られる。
【００３９】
｛赤色蛍光体粉末｝
赤色蛍光体粉末としては、たとえば、ピーク波長６２０ｎｍ〜７８０ｎｍの赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が用いられる。赤色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式（３）で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンからなる赤色蛍光体粉末、および下記式（４）で表される組成のユーロピウム付活ＣａＳｉＡｌＮ３からなる赤色蛍光体粉末の少なくとも１種を含む赤色蛍光体粉末が用いられる。
【００４０】
［化３］
（Ｌａ１−ｘ−ｙＥｕｘＭｙ）２Ｏ２Ｓ （３）
(式中、Ｍは、Ｓｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは、０．０１＜ｘ＜０．１５、０≦ｙ＜０．０３を満たす数である。)
式（３）中のＭがＳｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であると、赤色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
【００４１】
［化４］
（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ （４）
（式中、ｘは、０≦ｘ＜０．４を満たす数である）。
【００４２】
式（４）中のｘが上記範囲内にあると、赤色蛍光体粉末からの光の波長域が適切になるとともに、発光効率が高く、波長域と発光効率とのバランスがよいため好ましい。式（４）中のｘが上記範囲内で大きくなるほど赤色蛍光体粉末からの光が短波長化しやすく、上記範囲内で小さくなるほど赤色蛍光体粉末の発光効率が高くなりやすい。
【００４３】
赤色蛍光体粉末の粒径は特に限定されないが、たとえば、緑色蛍光体粉末の平均粒径と同じ範囲内にすることができる。赤色蛍光体粉末の平均粒径を緑色蛍光体粉末の平均粒径と同じ範囲内にする理由は緑色蛍光体粉末の場合と同じであるため、説明を省略する。
【００４４】
赤色蛍光体粉末は、緑色蛍光体粉末の製造方法と同様に、公知の製造方法において、原料の配合比を調整したり、焼成温度や焼成時間を調整したり、洗浄処理を行うことにより得られる。
【００４５】
｛透明樹脂硬化物｝
透明樹脂硬化物は、透明樹脂、すなわち透明性の高い樹脂を硬化させたものである。透明樹脂としては、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が用いられる。シリコーン樹脂のうちでは、ジメチルシリコーン樹脂が、ＵＶ耐性が高いため好ましい。
【００４６】
緑色赤色蛍光体層３０ＧＲは、たとえば、はじめに透明樹脂と緑色蛍光体粉末または赤色蛍光体粉末とを混合して、緑色蛍光体粉末または赤色蛍光体粉末が透明樹脂中に分散した緑色蛍光体スラリーおよび赤色蛍光体スラリーを調製し、次に、緑色蛍光体スラリーおよび赤色蛍光体スラリーを混合して混合蛍光体スラリーを調製し、この混合蛍光体スラリーを紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶに塗布し硬化させることにより得られる。混合蛍光体スラリーの調製の際の各色の蛍光体スラリーの混合比率は、所望の２次光の発光色を得られるように調整する。
【００４７】
混合蛍光体スラリーは、たとえば、１００℃〜１６０℃に加熱することにより硬化させることができる。
【００４８】
｛作用｝
次に、白色ＬＥＤ光源１の作用について説明する。
【００４９】
青色発光ダイオードチップ２０Ｂは、通電により、ピーク波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を放射する。
【００５０】
緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲでは、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶは通電により、１次光としてピーク波長３６０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を放射する。この紫外光は、緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ中の緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末に受光され、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末は２次光として緑色光および赤色光を放射し、緑色光および赤色光が緑色赤色蛍光体層３０ＧＲの表面から放射される。
【００５１】
白色ＬＥＤ光源１では、青色発光ダイオードチップ２０Ｂから放射された青色光と、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲから放射された緑色光および赤色光と、の合計した光の色が白色になるように、緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ中の緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末の粉末量や、青色発光ダイオードチップ２０Ｂおよび紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶの電流値が定められる。このため、白色ＬＥＤ光源１は、発光面から白色光を放射する。発光面から放射される白色光は、通常、ＸＹＺ表色系で０．１９≦ｘ、ｙ≦０．３８の範囲内にある。
【００５２】
白色ＬＥＤ光源１では、青色蛍光体粉末を用いて青色光を得るのでなく、青色発光ダイオードチップ２０Ｂが青色光を放射するため、白色ＬＥＤ光源１から放射される白色光の発光効率が高くなる。
【００５３】
白色ＬＥＤ光源１で放射される白色光の発光効率が高くなる理由は以下のとおりである。すなわち、青色蛍光体粉末、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末を用いて白色光を得る方式の白色ＬＥＤ光源では、一般的に、長波長域の光を発光する蛍光体粉末は、短波長域の光を発光する蛍光体粉末の発光した光を吸収しやすい。具体的には、赤色蛍光体粉末は青色光および緑色光を吸収し、緑色蛍光体粉末は青色光を吸収しやすい。
【００５４】
このため、従来の白色ＬＥＤ光源、たとえば、基板上に紫外発光ダイオードチップが１個実装され、この紫外発光ダイオードチップを青色蛍光体粉末、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物に分散された蛍光体層で封止する三色混合タイプの白色ＬＥＤ光源を用いた場合は、蛍光体層中で青色光や緑色光が赤色蛍光体粉末や緑色蛍光体粉末に吸収されて発光効率の低下が生じていた。
【００５５】
これに対し、本発明に係る白色ＬＥＤ光源１では、基板４０上に青色光を放射する青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色光および赤色光を放射する緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとを別々に実装する。
【００５６】
これにより、白色ＬＥＤ光源１は、発光効率に対する影響が大きい青色光が蛍光体層中の緑色蛍光体粉末や赤色蛍光体粉末で吸収されないため、発光効率の低下が少なく、発光効率が高い。
【００５７】
白色ＬＥＤ光源１によれば、発光効率の高い白色ＬＥＤ光源が得られる。
【００５８】
なお、白色ＬＥＤ光源１では、基板４０上に青色発光ダイオードチップ２０Ｂと緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとが１個ずつ実装される例を示したが、本発明に係る白色ＬＥＤ光源は、青色発光ダイオードチップ２０Ｂおよび緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲに加えて他の発光素子が基板４０上に実装されていてもよい。たとえば、青色発光ダイオードチップ２０Ｂおよび緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲに加え、他の構成の青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび赤色発光ダイオードや、黄色発光ダイオードを実装してもよい。
【００５９】
また、白色ＬＥＤ光源１では、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとして、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶと、この紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶを被覆する緑色赤色蛍光体層３０ＧＲとからなる例を示した。しかし、本発明に係る白色ＬＥＤ光源の緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲは、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶと緑色赤色蛍光体層３０ＧＲとの間に、透明樹脂硬化物からなる透明樹脂物層を設けてもよい。透明樹脂物層を設けると、緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ中に分散された各蛍光体粉末で放出された緑色光および赤色光等の可視光（２次光）が白色ＬＥＤ光源１の発光面と逆側にある紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶ側に入光されることによって発光効率が低下することが抑制され、発光効率が高くなる。
【００６０】
本発明に係るバックライトユニットは、本発明に係る白色ＬＥＤ光源をたとえば液晶パネル用の光源として用いたものである。
【００６１】
本発明に係るバックライトユニットは、たとえば、上記白色ＬＥＤ光源を複数個、横に一直線状に並べて作製した光源ユニットと、この光源ユニットから放射される略帯状の光を側面から受光するとともに正面から出光する導光板と、を備えた構成とすることができる。
【００６２】
本発明に係るバックライトユニットによれば、本発明に係る発光効率が高い白色ＬＥＤ光源を光源として用いるため、発光効率が高いバックライトユニットが得られる。
【００６３】
本発明に係る液晶パネルは、本発明に係る白色ＬＥＤ光源を光源として用いたものである。
【００６４】
本発明に係る液晶パネルは、たとえば、本発明に係るバックライトユニットを組み込んだものである。
【００６５】
本発明に係る液晶パネルによれば、本発明に係る発光効率が高い白色ＬＥＤ光源を光源として用いるため、発光効率が高い液晶パネルが得られる。
【００６６】
本発明に係る液晶ＴＶは、本発明に係る白色ＬＥＤ光源を光源として用いたものである。
【００６７】
本発明に係る液晶ＴＶは、たとえば、本発明に係る液晶パネルを組み込んだものである。
【００６８】
本発明に係る液晶ＴＶによれば、本発明に係る発光効率が高い白色ＬＥＤ光源を光源として用いるため、発光効率が高い液晶ＴＶが得られる。
【実施例】
【００６９】
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。
【００７０】
［実施例１］
緑色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕおよびＭｎ付活珪酸塩（Ｓｒ１．４８Ｂａ０．３２Ｍｇ０．０９５Ｍｎ０．００５Ｅｕ０．１）ＳｉＯ４蛍光体、および赤色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕ付活硫化ランタン（Ｌａ０．８８５Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ蛍光体を用意した。蛍光体の平均粒径はレーザー回折法で測定した値である。以下、蛍光体の平均粒径はレーザー回折法で測定した値を意味する。
【００７１】
（混合蛍光体スラリーの作製）
各蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂に３０質量％の割合で混入してスラリーを作製した。これら各スラリーを、緑色蛍光体スラリーを６２質量％および赤色蛍光体スラリーを３８質量％の割合で混合して、混合蛍光体スラリーを調製した。
【００７２】
（白色ＬＥＤ光源の作製）
１枚のアルミナ基板上に、青色発光ダイオードチップ（クリー社製ＥＺＲ−３０、発光ピーク波長；４５５ｎｍ）と、紫外発光ダイオードチップ（発光ピーク波長；４００ｎｍ、サイズ；３００×３００μｍ）とを１個ずつ離間して実装した。
【００７３】
次に、アルミナ基板上の紫外発光ダイオードチップの上に、蛍光体を含まないシリコーン樹脂を硬化後の厚さが１ｍｍになるように滴下した。
【００７４】
さらに、シリコーン樹脂が滴下された紫外発光ダイオードチップの上に混合蛍光体スラリーを滴下した。
【００７５】
その後、混合蛍光体スラリーを滴下した紫外発光ダイオードチップを１４０℃で熱処理してシリコーン樹脂を硬化させることによって、１枚のアルミナ基板上に、青色発光ダイオードチップ１個と、緑色赤色発光ダイオード１個とが形成された白色ＬＥＤ光源を得た。
【００７６】
緑色赤色発光ダイオードは、紫外発光ダイオードチップと、紫外発光ダイオードチップを被覆する透明樹脂硬化物層と、透明樹脂硬化物層を被覆し緑色光および赤色光を発光する緑色赤色蛍光体層とを備えるものになっていた。
【００７７】
表１および表２に、実施例１に用いられる発光ダイオードチップおよび各色の蛍光体の組成を示す。
【００７８】
得られた白色ＬＥＤ光源について、表３に示す条件で発光ダイオードチップに電流を流し、発光効率を測定した。
【００７９】
発光効率は式（白色ＬＥＤ光源からの出射光の光束（ｌｍ））／｛（白色ＬＥＤ光源の電流値（Ａ））・（白色ＬＥＤ光源の電圧値（Ｖ））｝により算出した。
【００８０】
表３に、発光効率の測定条件と結果を示す。
【表１】
【００８１】
【表２】
【００８２】
【表３】
【００８３】
［実施例２〜８］
緑色蛍光体および赤色蛍光体として表２に示す蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様にして白色ＬＥＤ光源を作製し、発光効率を測定した。
【００８４】
表３に、発光効率の測定条件と結果を示す。
【００８５】
［比較例１］
（蛍光体粉末）
青色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕ付活アルカリ土類クロロ燐酸塩（Ｓｒ０．９５Ｂａ０．０４３Ｅｕ０．００７）５（ＰＯ４）３Ｃｌ蛍光体、緑色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕおよびＭｎ付活珪酸塩（Ｓｒ１．４８Ｂａ０．３２Ｍｇ０．０９５Ｍｎ０．００５Ｅｕ０．１）ＳｉＯ４蛍光体、および赤色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕ付活硫化ランタン（Ｌａ０．８８５Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ蛍光体を用意した。
【００８６】
（混合蛍光体スラリーの作製）
各蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂に３０質量％の割合で混入してスラリーを作製した。これら各スラリーを白色ＬＥＤランプの発光色度が（ｘ＝０．２９〜０．３４、ｙ＝０．２９〜０．３４）の範囲に入るように、青色蛍光体スラリーを３０質量％、緑色蛍光体スラリーを４３質量％、および赤色蛍光体スラリーを２７質量％の割合で混合し、混合蛍光体スラリーを調製した。
【００８７】
（白色ＬＥＤ光源の作製）
１枚のアルミナ基板上に、紫外発光ダイオードチップ（発光ピーク波長；４００ｎｍ、サイズ；３００×３００μｍ）を１個実装した。
【００８８】
次に、アルミナ基板上の紫外発光ダイオードチップの上に、蛍光体を含まないシリコーン樹脂を硬化後の厚さが１ｍｍになるように滴下した。さらに、シリコーン樹脂が滴下された紫外発光ダイオードチップの上に混合スラリーを滴下した。
【００８９】
その後、各色の蛍光体スラリーを滴下した紫外発光ダイオードチップを１４０℃で熱処理してシリコーン樹脂を硬化させることによって、紫外発光ダイオードチップと、紫外発光ダイオードチップを被覆する透明樹脂硬化物層と、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含む透明樹脂硬化物からなり透明樹脂硬化物層を被覆する蛍光体層とを備える白色ＬＥＤ光源を得た。
【００９０】
得られた白色ＬＥＤ光源について、実施例１と同様にして発光効率を測定した。
【００９１】
表３に、発光効率の測定条件と結果を示す。
【符号の説明】
【００９２】
１ 白色ＬＥＤ光源
１０Ｂ 青色発光ダイオード
１０ＧＲ 緑色赤色発光ダイオード
２０ＵＶ 紫外発光ダイオードチップ
２０Ｂ 青色発光ダイオードチップ
３０Ｂ 青色蛍光体層
３０ＧＲ 緑色赤色蛍光体層
４０ 基板
４５ 基板の凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光を発光する青色発光ダイオードチップと、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、この紫外光で発光する緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末とを備え、白色光を発光する技術に関し、詳しくは、青色発光ダイオードチップと、紫外発光ダイオードチップを用いた緑色赤色発光ダイオードとを備えた白色光を発光する白色ＬＥＤ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は光を放射する半導体ダイオードであり、電気エネルギーをＵＶ光または可視光に変換するものである。
【０００３】
従来、ＬＥＤ光源を用いた発光装置が広く利用されている。ＬＥＤ光源は、たとえば、透明基板等の基板とＧａＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＰ等の発光材料と用いて発光チップを形成し、この発光チップに透明樹脂を塗布して被覆することにより得られる。
【０００４】
また、ＬＥＤ光源は、封止樹脂中に各種の蛍光体粉末を含有させることにより、放射光の色を調整することができる。すなわち、発光チップと、発光チップから放射された光を吸収して所定波長域の光を発光する蛍光体粉末とを組み合わせて用いることにより、発光チップから放射された光と蛍光体粉末から放射された光との作用で、可視光領域の光や白色光を発光させることが可能になる。
【０００５】
白色光を発光する白色発光ＬＥＤ光源としては、たとえば、特許文献１（米国特許出願公開第２００６／０２４９７２９号明細書）に、青色発光ダイオードチップと、青色光を受光して発光する緑色発光蛍光体と、紫外発光ダイオードチップと、紫外光を受光して発光する赤色発光蛍光体等とを組み合わせた白色発光ＬＥＤ光源が開示されている。
【０００６】
液晶パネルのバックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶ等の光源として用いられる白色ＬＥＤ光源には、発光効率の高いことが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２４９７２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載された白色発光ＬＥＤ光源は、青色発光ダイオードチップからの青色光の一部が緑色発光蛍光体の緑色光の発光に用いられるため、この発光に用いられた分だけ青色光が少なくなり、発光効率が低くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光効率が高い白色ＬＥＤ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、青色光を発光する青色発光ダイオードチップと、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末と紫外発光ダイオードチップとを組み合わせて得られた緑色赤色発光ダイオードと、を基板上に実装することにより、発光効率が高い白色ＬＥＤ光源が得られることを見出して完成されたものである。
【００１１】
本発明に係る白色ＬＥＤ光源は、上記問題点を解決するものであり、青色光を発光する青色発光ダイオードチップと、紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、前記紫外光を受光して緑色光を発光する緑色蛍光体粉末および前記紫外光を受光して赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり前記紫外発光ダイオードチップを被覆する緑色赤色蛍光体層と、を含む緑色赤色発光ダイオードと、が基板上に実装されたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るバックライトユニットは、上記問題点を解決するものであり、前記白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る液晶パネルは、上記問題点を解決するものであり、前記白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る液晶ＴＶは、上記問題点を解決するものであり、前記白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る白色ＬＥＤ光源およびバックライトユニットによれば、発光効率が高い白色光を発光する白色ＬＥＤ光源およびバックライトユニットが得られる。
【００１６】
また、本発明に係る液晶パネルおよび液晶ＴＶによれば、発光効率が高い液晶パネルおよび液晶ＴＶが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る白色ＬＥＤ光源の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る白色ＬＥＤ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ＴＶについて、図面を参照して説明する。
【００１９】
［白色ＬＥＤ光源］
図１は、本発明に係る白色ＬＥＤ光源の模式的な断面図である。図１に示すように、白色ＬＥＤ光源１は、凹部４５が形成された基板４０と、基板４０の凹部４５内にそれぞれ離間して実装された青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲと、を備える。
【００２０】
白色ＬＥＤ光源１は、１枚の基板４０に、青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとが１個ずつ実装されている。
【００２１】
（基板）
基板４０には、青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとが実装されるための凹部４５が形成される。
【００２２】
基板４０としては、たとえば、アルミナ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス、ガラスエポキシ樹脂等が用いられる。基板４０がアルミナ板や窒化アルミニウム板であると、熱伝導性が高く、白色ＬＥＤ光源の温度上昇を抑制することができるため好ましい。
【００２３】
基板４０の凹部４５には、図示しないが、青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとを実装するための電極が形成されている。電極としては、たとえば、Ａｇ、Ｐｔ、Ｒｕ、ＰｄおよびＡｌ等からなる金属電極が用いられる。
【００２４】
（青色発光ダイオードチップ）
青色発光ダイオードチップ２０Ｂは、１次光としてピーク波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を発光する発光ダイオードチップである。青色発光ダイオードチップ２０Ｂとしては、公知の青色発光ダイオードチップを用いることができ、たとえば、ＧａＮ系発光ダイオードチップが用いられる。
【００２５】
青色発光ダイオードチップ２０Ｂは、たとえば、ＡｕＳｎ共晶半田他の各種半田、銀ペースト等により基板の図示しない電極に接合される。
【００２６】
（緑色赤色発光ダイオード）
緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲは、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶと、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶを被覆する緑色赤色蛍光体層３０ＧＲと、を含む。
【００２７】
緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲは、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶから発光された紫外光が緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ中の緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末に受光され、この緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末が緑色光および赤色光を発光することにより、緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ表面から外部に緑色光および赤色光を放射するものである。
【００２８】
＜紫外発光ダイオードチップ＞
紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶは、１次光としてピーク波長３６０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を発光する発光ダイオードチップである。ここで紫外光とは紫外領域の波長を含む光を意味し、紫外領域の波長を含む光である限り、青紫色の光であってもよい。紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶとしては、たとえば、ＩｎＧａＮ、ＧａＮまたはＡｌＧａＮ系発光ダイオードチップが用いられる。
【００２９】
紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶは、たとえば、ＡｕＳｎ共晶半田他の各種半田、銀ペースト等により基板の図示しない電極に接合される。
【００３０】
＜緑色赤色蛍光体層＞
緑色赤色蛍光体層３０ＧＲは、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶを被覆するものである。
【００３１】
｛緑色蛍光体粉末｝
緑色蛍光体粉末としては、たとえば、ピーク波長４９０ｎｍ〜５７５ｎｍの緑色光を発光する緑色蛍光体粉末が用いられる。緑色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式（１）で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩からなる緑色蛍光体粉末、および下記式（２）で表される組成のユーロピウムマンガン付活珪酸塩からなる緑色蛍光体粉末の少なくとも１種を含む緑色蛍光体粉末が用いられる。
【００３２】
［化１］
（Ｂａ１−ｘ−ｙ−ｚＳｒｘＣａｙＥｕｚ）（Ｍｇ１−ｕＭｎｕ）Ａｌ１０Ｏ１７（１）
(式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満たす数である。)
式（１）中のｚおよびｕがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
【００３３】
式（１）中のｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の寿命と発光効率のバランスがよいため好ましい。
【００３４】
式（１）中のｘが０．２以上であると緑色蛍光体粉末の寿命が低下するおそれがある。式（１）中のｘが０であると緑色蛍光体粉末からの光の短波長成分が増加し、発光効率が低下するおそれがある。
【００３５】
［化２］
（Ｓｒ１−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ，Ｂａｘ，Ｍｇｙ，Ｅｕｚ，Ｍｎｕ）２ＳｉＯ４ （２）
（式中、ｘ、ｙ，ｚおよびｕは、０．１≦ｘ≦０．３５、０．０２５≦ｙ≦０．１０５、０．０２５≦ｚ≦０．２５、０．０００５≦ｕ≦０．０２を満たす数である。）
緑色蛍光体粉末の粒径は特に限定されないが、平均粒径が、通常１０μｍ以上、好ましくは１０μｍ〜１００μｍ、さらに好ましくは２０μｍ〜８０μｍである。ここで、平均粒径とは、レーザー回折法で測定した値を意味する。
【００３６】
緑色蛍光体粉末の平均粒径が１０μｍ以上であると、白色ＬＥＤ光源１の光取り出し効率が高くなるため好ましい。
【００３７】
緑色蛍光体粉末の平均粒径が大きすぎると蛍光体スラリー中で蛍光体粒子が沈降し不均一なスラリーとなるため光学特性のばらつきが大きくなるおそれがある。緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末の平均粒径が１０μｍ未満であると白色ＬＥＤ光源１の光取り出し効率が低下するおそれがある。
【００３８】
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、例えば次の様な方法が挙げられる。まず炭酸バリウム（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）および二酸化珪素（ＳｉＯ２）を一般式（２）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、ろ過乾燥して、目的とする緑色蛍光体が得られる。
【００３９】
｛赤色蛍光体粉末｝
赤色蛍光体粉末としては、たとえば、ピーク波長６２０ｎｍ〜７８０ｎｍの赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が用いられる。赤色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式（３）で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンからなる赤色蛍光体粉末、および下記式（４）で表される組成のユーロピウム付活ＣａＳｉＡｌＮ３からなる赤色蛍光体粉末の少なくとも１種を含む赤色蛍光体粉末が用いられる。
【００４０】
［化３］
（Ｌａ１−ｘ−ｙＥｕｘＭｙ）２Ｏ２Ｓ （３）
(式中、Ｍは、Ｓｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは、０．０１＜ｘ＜０．１５、０≦ｙ＜０．０３を満たす数である。)
式（３）中のＭがＳｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であると、赤色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
【００４１】
［化４］
（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ （４）
（式中、ｘは、０≦ｘ＜０．４を満たす数である）。
【００４２】
式（４）中のｘが上記範囲内にあると、赤色蛍光体粉末からの光の波長域が適切になるとともに、発光効率が高く、波長域と発光効率とのバランスがよいため好ましい。式（４）中のｘが上記範囲内で大きくなるほど赤色蛍光体粉末からの光が短波長化しやすく、上記範囲内で小さくなるほど赤色蛍光体粉末の発光効率が高くなりやすい。
【００４３】
赤色蛍光体粉末の粒径は特に限定されないが、たとえば、緑色蛍光体粉末の平均粒径と同じ範囲内にすることができる。赤色蛍光体粉末の平均粒径を緑色蛍光体粉末の平均粒径と同じ範囲内にする理由は緑色蛍光体粉末の場合と同じであるため、説明を省略する。
【００４４】
赤色蛍光体粉末は、緑色蛍光体粉末の製造方法と同様に、公知の製造方法において、原料の配合比を調整したり、焼成温度や焼成時間を調整したり、洗浄処理を行うことにより得られる。
【００４５】
｛透明樹脂硬化物｝
透明樹脂硬化物は、透明樹脂、すなわち透明性の高い樹脂を硬化させたものである。透明樹脂としては、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が用いられる。シリコーン樹脂のうちでは、ジメチルシリコーン樹脂が、ＵＶ耐性が高いため好ましい。
【００４６】
緑色赤色蛍光体層３０ＧＲは、たとえば、はじめに透明樹脂と緑色蛍光体粉末または赤色蛍光体粉末とを混合して、緑色蛍光体粉末または赤色蛍光体粉末が透明樹脂中に分散した緑色蛍光体スラリーおよび赤色蛍光体スラリーを調製し、次に、緑色蛍光体スラリーおよび赤色蛍光体スラリーを混合して混合蛍光体スラリーを調製し、この混合蛍光体スラリーを紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶに塗布し硬化させることにより得られる。混合蛍光体スラリーの調製の際の各色の蛍光体スラリーの混合比率は、所望の２次光の発光色を得られるように調整する。
【００４７】
混合蛍光体スラリーは、たとえば、１００℃〜１６０℃に加熱することにより硬化させることができる。
【００４８】
｛作用｝
次に、白色ＬＥＤ光源１の作用について説明する。
【００４９】
青色発光ダイオードチップ２０Ｂは、通電により、ピーク波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を放射する。
【００５０】
緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲでは、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶは通電により、１次光としてピーク波長３６０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を放射する。この紫外光は、緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ中の緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末に受光され、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末は２次光として緑色光および赤色光を放射し、緑色光および赤色光が緑色赤色蛍光体層３０ＧＲの表面から放射される。
【００５１】
白色ＬＥＤ光源１では、青色発光ダイオードチップ２０Ｂから放射された青色光と、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲから放射された緑色光および赤色光と、の合計した光の色が白色になるように、緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ中の緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末の粉末量や、青色発光ダイオードチップ２０Ｂおよび紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶの電流値が定められる。このため、白色ＬＥＤ光源１は、発光面から白色光を放射する。発光面から放射される白色光は、通常、ＸＹＺ表色系で０．１９≦ｘ、ｙ≦０．３８の範囲内にある。
【００５２】
白色ＬＥＤ光源１では、青色蛍光体粉末を用いて青色光を得るのでなく、青色発光ダイオードチップ２０Ｂが青色光を放射するため、白色ＬＥＤ光源１から放射される白色光の発光効率が高くなる。
【００５３】
白色ＬＥＤ光源１で放射される白色光の発光効率が高くなる理由は以下のとおりである。すなわち、青色蛍光体粉末、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末を用いて白色光を得る方式の白色ＬＥＤ光源では、一般的に、長波長域の光を発光する蛍光体粉末は、短波長域の光を発光する蛍光体粉末の発光した光を吸収しやすい。具体的には、赤色蛍光体粉末は青色光および緑色光を吸収し、緑色蛍光体粉末は青色光を吸収しやすい。
【００５４】
このため、従来の白色ＬＥＤ光源、たとえば、基板上に紫外発光ダイオードチップが１個実装され、この紫外発光ダイオードチップを青色蛍光体粉末、緑色蛍光体粉末および赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物に分散された蛍光体層で封止する三色混合タイプの白色ＬＥＤ光源を用いた場合は、蛍光体層中で青色光や緑色光が赤色蛍光体粉末や緑色蛍光体粉末に吸収されて発光効率の低下が生じていた。
【００５５】
これに対し、本発明に係る白色ＬＥＤ光源１では、基板４０上に青色光を放射する青色発光ダイオードチップ２０Ｂと、緑色光および赤色光を放射する緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとを別々に実装する。
【００５６】
これにより、白色ＬＥＤ光源１は、発光効率に対する影響が大きい青色光が蛍光体層中の緑色蛍光体粉末や赤色蛍光体粉末で吸収されないため、発光効率の低下が少なく、発光効率が高い。
【００５７】
白色ＬＥＤ光源１によれば、発光効率の高い白色ＬＥＤ光源が得られる。
【００５８】
なお、白色ＬＥＤ光源１では、基板４０上に青色発光ダイオードチップ２０Ｂと緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとが１個ずつ実装される例を示したが、本発明に係る白色ＬＥＤ光源は、青色発光ダイオードチップ２０Ｂおよび緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲに加えて他の発光素子が基板４０上に実装されていてもよい。たとえば、青色発光ダイオードチップ２０Ｂおよび緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲに加え、他の構成の青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび赤色発光ダイオードや、黄色発光ダイオードを実装してもよい。
【００５９】
また、白色ＬＥＤ光源１では、緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲとして、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶと、この紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶを被覆する緑色赤色蛍光体層３０ＧＲとからなる例を示した。しかし、本発明に係る白色ＬＥＤ光源の緑色赤色発光ダイオード１０ＧＲは、紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶと緑色赤色蛍光体層３０ＧＲとの間に、透明樹脂硬化物からなる透明樹脂物層を設けてもよい。透明樹脂物層を設けると、緑色赤色蛍光体層３０ＧＲ中に分散された各蛍光体粉末で放出された緑色光および赤色光等の可視光（２次光）が白色ＬＥＤ光源１の発光面と逆側にある紫外発光ダイオードチップ２０ＵＶ側に入光されることによって発光効率が低下することが抑制され、発光効率が高くなる。
【００６０】
本発明に係るバックライトユニットは、本発明に係る白色ＬＥＤ光源をたとえば液晶パネル用の光源として用いたものである。
【００６１】
本発明に係るバックライトユニットは、たとえば、上記白色ＬＥＤ光源を複数個、横に一直線状に並べて作製した光源ユニットと、この光源ユニットから放射される略帯状の光を側面から受光するとともに正面から出光する導光板と、を備えた構成とすることができる。
【００６２】
本発明に係るバックライトユニットによれば、本発明に係る発光効率が高い白色ＬＥＤ光源を光源として用いるため、発光効率が高いバックライトユニットが得られる。
【００６３】
本発明に係る液晶パネルは、本発明に係る白色ＬＥＤ光源を光源として用いたものである。
【００６４】
本発明に係る液晶パネルは、たとえば、本発明に係るバックライトユニットを組み込んだものである。
【００６５】
本発明に係る液晶パネルによれば、本発明に係る発光効率が高い白色ＬＥＤ光源を光源として用いるため、発光効率が高い液晶パネルが得られる。
【００６６】
本発明に係る液晶ＴＶは、本発明に係る白色ＬＥＤ光源を光源として用いたものである。
【００６７】
本発明に係る液晶ＴＶは、たとえば、本発明に係る液晶パネルを組み込んだものである。
【００６８】
本発明に係る液晶ＴＶによれば、本発明に係る発光効率が高い白色ＬＥＤ光源を光源として用いるため、発光効率が高い液晶ＴＶが得られる。
【実施例】
【００６９】
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。
【００７０】
［実施例１］
緑色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕおよびＭｎ付活珪酸塩（Ｓｒ１．４８Ｂａ０．３２Ｍｇ０．０９５Ｍｎ０．００５Ｅｕ０．１）ＳｉＯ４蛍光体、および赤色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕ付活硫化ランタン（Ｌａ０．８８５Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ蛍光体を用意した。蛍光体の平均粒径はレーザー回折法で測定した値である。以下、蛍光体の平均粒径はレーザー回折法で測定した値を意味する。
【００７１】
（混合蛍光体スラリーの作製）
各蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂に３０質量％の割合で混入してスラリーを作製した。これら各スラリーを、緑色蛍光体スラリーを６２質量％および赤色蛍光体スラリーを３８質量％の割合で混合して、混合蛍光体スラリーを調製した。
【００７２】
（白色ＬＥＤ光源の作製）
１枚のアルミナ基板上に、青色発光ダイオードチップ（クリー社製ＥＺＲ−３０、発光ピーク波長；４５５ｎｍ）と、紫外発光ダイオードチップ（発光ピーク波長；４００ｎｍ、サイズ；３００×３００μｍ）とを１個ずつ離間して実装した。
【００７３】
次に、アルミナ基板上の紫外発光ダイオードチップの上に、蛍光体を含まないシリコーン樹脂を硬化後の厚さが１ｍｍになるように滴下した。
【００７４】
さらに、シリコーン樹脂が滴下された紫外発光ダイオードチップの上に混合蛍光体スラリーを滴下した。
【００７５】
その後、混合蛍光体スラリーを滴下した紫外発光ダイオードチップを１４０℃で熱処理してシリコーン樹脂を硬化させることによって、１枚のアルミナ基板上に、青色発光ダイオードチップ１個と、緑色赤色発光ダイオード１個とが形成された白色ＬＥＤ光源を得た。
【００７６】
緑色赤色発光ダイオードは、紫外発光ダイオードチップと、紫外発光ダイオードチップを被覆する透明樹脂硬化物層と、透明樹脂硬化物層を被覆し緑色光および赤色光を発光する緑色赤色蛍光体層とを備えるものになっていた。
【００７７】
表１および表２に、実施例１に用いられる発光ダイオードチップおよび各色の蛍光体の組成を示す。
【００７８】
得られた白色ＬＥＤ光源について、表３に示す条件で発光ダイオードチップに電流を流し、発光効率を測定した。
【００７９】
発光効率は式（白色ＬＥＤ光源からの出射光の光束（ｌｍ））／｛（白色ＬＥＤ光源の電流値（Ａ））・（白色ＬＥＤ光源の電圧値（Ｖ））｝により算出した。
【００８０】
表３に、発光効率の測定条件と結果を示す。
【表１】
【００８１】
【表２】
【００８２】
【表３】
【００８３】
［実施例２〜８］
緑色蛍光体および赤色蛍光体として表２に示す蛍光体を用いた以外は、実施例１と同様にして白色ＬＥＤ光源を作製し、発光効率を測定した。
【００８４】
表３に、発光効率の測定条件と結果を示す。
【００８５】
［比較例１］
（蛍光体粉末）
青色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕ付活アルカリ土類クロロ燐酸塩（Ｓｒ０．９５Ｂａ０．０４３Ｅｕ０．００７）５（ＰＯ４）３Ｃｌ蛍光体、緑色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕおよびＭｎ付活珪酸塩（Ｓｒ１．４８Ｂａ０．３２Ｍｇ０．０９５Ｍｎ０．００５Ｅｕ０．１）ＳｉＯ４蛍光体、および赤色蛍光体として平均粒径が２０μｍのＥｕ付活硫化ランタン（Ｌａ０．８８５Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ蛍光体を用意した。
【００８６】
（混合蛍光体スラリーの作製）
各蛍光体をそれぞれシリコーン樹脂に３０質量％の割合で混入してスラリーを作製した。これら各スラリーを白色ＬＥＤランプの発光色度が（ｘ＝０．２９〜０．３４、ｙ＝０．２９〜０．３４）の範囲に入るように、青色蛍光体スラリーを３０質量％、緑色蛍光体スラリーを４３質量％、および赤色蛍光体スラリーを２７質量％の割合で混合し、混合蛍光体スラリーを調製した。
【００８７】
（白色ＬＥＤ光源の作製）
１枚のアルミナ基板上に、紫外発光ダイオードチップ（発光ピーク波長；４００ｎｍ、サイズ；３００×３００μｍ）を１個実装した。
【００８８】
次に、アルミナ基板上の紫外発光ダイオードチップの上に、蛍光体を含まないシリコーン樹脂を硬化後の厚さが１ｍｍになるように滴下した。さらに、シリコーン樹脂が滴下された紫外発光ダイオードチップの上に混合スラリーを滴下した。
【００８９】
その後、各色の蛍光体スラリーを滴下した紫外発光ダイオードチップを１４０℃で熱処理してシリコーン樹脂を硬化させることによって、紫外発光ダイオードチップと、紫外発光ダイオードチップを被覆する透明樹脂硬化物層と、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含む透明樹脂硬化物からなり透明樹脂硬化物層を被覆する蛍光体層とを備える白色ＬＥＤ光源を得た。
【００９０】
得られた白色ＬＥＤ光源について、実施例１と同様にして発光効率を測定した。
【００９１】
表３に、発光効率の測定条件と結果を示す。
【符号の説明】
【００９２】
１ 白色ＬＥＤ光源
１０Ｂ 青色発光ダイオード
１０ＧＲ 緑色赤色発光ダイオード
２０ＵＶ 紫外発光ダイオードチップ
２０Ｂ 青色発光ダイオードチップ
３０Ｂ 青色蛍光体層
３０ＧＲ 緑色赤色蛍光体層
４０ 基板
４５ 基板の凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色光を発光する青色発光ダイオードチップと、
紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、前記紫外光を受光して緑色光を発光する緑色蛍光体粉末および前記紫外光を受光して赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり前記紫外発光ダイオードチップを被覆する緑色赤色蛍光体層と、を含む緑色赤色発光ダイオードと、
が基板上に実装されたことを特徴とする白色ＬＥＤ光源。
【請求項２】
前記青色発光ダイオードチップは、ピーク波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を発光することを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源。
【請求項３】
前記紫外発光ダイオードチップは、ピーク波長３６０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を発光することを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源。
【請求項４】
前記緑色蛍光体粉末は、下記式（２）で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩からなる緑色蛍光体粉末、および下記式（３）で表される組成のユーロピウムマンガン付活珪酸塩からなる緑色蛍光体粉末の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源。
［化１］
（Ｂａ１−ｘ−ｙ−ｚＳｒｘＣａｙＥｕｚ）（Ｍｇ１−ｕＭｎｕ）Ａｌ１０Ｏ１７（１）
(式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満たす数である。)
［化２］
（Ｓｒ１−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ，Ｂａｘ，Ｍｇｙ，Ｅｕｚ，Ｍｎｕ）２ＳｉＯ４（２）
（式中、ｘ、ｙ，ｚおよびｕは、０．１≦ｘ≦０．３５、０．０２５≦ｙ≦０．１０５、０．０２５≦ｚ≦０．２５、０．０００５≦ｕ≦０．０２を満たす数である。）
【請求項５】
前記赤色蛍光体粉末は、前記赤色蛍光体粉末は、下記式（３）で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンからなる赤色蛍光体粉末、および下記式（４）で表される組成のユーロピウム付活ＣａＳｉＡｌＮ３からなる赤色蛍光体粉末の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源。
［化３］
（Ｌａ１−ｘ−ｙＥｕｘＭｙ）２Ｏ２Ｓ （３）
(式中、Ｍは、Ｓｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは、０．０１＜ｘ＜０．１５、０≦ｙ＜０．０３を満たす数である。)
［化４］
（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ （４）
（式中、ｘは、０≦ｘ＜０．４を満たす数である。）
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする液晶パネル。
【請求項８】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする液晶ＴＶ。
【請求項１】
青色光を発光する青色発光ダイオードチップと、
紫外光を発光する紫外発光ダイオードチップと、前記紫外光を受光して緑色光を発光する緑色蛍光体粉末および前記紫外光を受光して赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が透明樹脂硬化物中に分散されてなり前記紫外発光ダイオードチップを被覆する緑色赤色蛍光体層と、を含む緑色赤色発光ダイオードと、
が基板上に実装されたことを特徴とする白色ＬＥＤ光源。
【請求項２】
前記青色発光ダイオードチップは、ピーク波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を発光することを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源。
【請求項３】
前記紫外発光ダイオードチップは、ピーク波長３６０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を発光することを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源。
【請求項４】
前記緑色蛍光体粉末は、下記式（２）で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩からなる緑色蛍光体粉末、および下記式（３）で表される組成のユーロピウムマンガン付活珪酸塩からなる緑色蛍光体粉末の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源。
［化１］
（Ｂａ１−ｘ−ｙ−ｚＳｒｘＣａｙＥｕｚ）（Ｍｇ１−ｕＭｎｕ）Ａｌ１０Ｏ１７（１）
(式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満たす数である。)
［化２］
（Ｓｒ１−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ，Ｂａｘ，Ｍｇｙ，Ｅｕｚ，Ｍｎｕ）２ＳｉＯ４（２）
（式中、ｘ、ｙ，ｚおよびｕは、０．１≦ｘ≦０．３５、０．０２５≦ｙ≦０．１０５、０．０２５≦ｚ≦０．２５、０．０００５≦ｕ≦０．０２を満たす数である。）
【請求項５】
前記赤色蛍光体粉末は、前記赤色蛍光体粉末は、下記式（３）で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンからなる赤色蛍光体粉末、および下記式（４）で表される組成のユーロピウム付活ＣａＳｉＡｌＮ３からなる赤色蛍光体粉末の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の白色ＬＥＤ光源。
［化３］
（Ｌａ１−ｘ−ｙＥｕｘＭｙ）２Ｏ２Ｓ （３）
(式中、Ｍは、Ｓｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは、０．０１＜ｘ＜０．１５、０≦ｙ＜０．０３を満たす数である。)
［化４］
（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ （４）
（式中、ｘは、０≦ｘ＜０．４を満たす数である。）
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする液晶パネル。
【請求項８】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤ光源を用いたことを特徴とする液晶ＴＶ。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−６６２２８（Ｐ２０１１−６６２２８Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１５８９０（Ｐ２００９−２１５８９０）
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
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