緑色蛍光体、白色ＬＥＤおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置
【課題】 色再現性が冷陰極管と同等で輝度を向上させるための蛍光体、白色ＬＥＤおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 緑色蛍光体として一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表されるセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物からなる蛍光体を用いた白色ＬＥＤ。
【解決手段】 緑色蛍光体として一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表されるセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物からなる蛍光体を用いた白色ＬＥＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緑色蛍光体、白色ＬＥＤおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般照明、液晶表示装置用バックライト等に用いられてきた水銀ガス励起の蛍光灯管（ＦＬ）、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）に対して、コンパクト性、長寿命、低電圧駆動、水銀フリー等の特徴をもつ、白色ＬＥＤの開発が行われるようになってきている。
白色ＬＥＤは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードの３色の発光ダイオードを組合せて白色発光させるタイプ１と、長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）または青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）の発光ダイオードを励起源として複数種の可視光発光蛍光体含有した蛍光体層と組合せることによって白色発光させるタイプ２がある。同じ数の白色光を形成する場合、タイプ２であればダイオードの数を減らすことができることから、近年はタイプ２の開発が行われるようになっていた。発光ダイオードを減らすことができれば発熱等の問題を改善することができる。
タイプ２の白色ＬＥＤにおいては前述のように長波長紫外線（または紫色）発光ダイオードを用いるもの、青色（４６０〜４８０ｎｍ）で発光する発光ダイオードを用いるものがある。
【０００３】
紫外線（または紫色）発光ダイオードを用いる場合、蛍光体層としては赤色、緑色、青色の３色の可視光発光蛍光体を用いて白色光を得ている。一方、青色発光ダイオードは赤色と黄色の２色の可視光発光蛍光体を用いて白色光を得ていることが多い。紫外線発光ダイオードを用いた方が蛍光体を３色用いることから、２色で白色光を得ている青色発光ダイオードより色再現性が良いことが分かってきている。
ところで、タイプ２の白色ＬＥＤにおいては、今までの水銀ガスの２５４ｎｍでの励起とは異なり、長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）または青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）での励起となるため、現行のＦＬ、ＣＣＦＬで用いられてきた蛍光体を用いることができないことが多い。
特にＦＬ、ＣＣＦＬで緑色蛍光体として一般的に用いられているＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂは、３２０〜４３０ｎｍでは殆ど発光しない。このため、特開２０００−７３０５２号公報（特許文献１）では緑色成分として、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、Ｍｎ（特許文献１［００２９］欄の一般式を満たす組成）を用いているが、緑色成分としては発光波長が５１５ｎｍと従来材料ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂの５４３ｎｍに比較して短波長であり、完全互換とならないため、照明用途に用いる場合、演色性の低下などの問題があった。
【０００４】
また、ＵＳＰ６２５２２５４（Ｂ１）号公報（特許文献２）にはＹＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋蛍光体（セリウムおよびテルビウム付活イットリウム硼酸化物蛍光体）を緑色蛍光体に用いた白色ＬＥＤが開示されている。特許文献２のように青色発光ダイオードを用いた場合には高輝度が得られていたが、紫外線発光ダイオードに適用した場合、必ずしも高い輝度が得られるわけではなかった。
一方、液晶表示装置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域が決まるものである。例えば、ＣＣＦＬを用いたバックライトを搭載した液晶表示装置において、単にＣＣＦＬを白色ＬＥＤに置き換えたとしても液晶表示装置の特性が上がるわけではない。これは、カラーフィルタがＣＣＦＬの光の色再現域に合わせて設計されているためである。言い換えると、光源をＣＣＦＬから白色ＬＥＤに置き換えるだけでは必ずしも液晶表示装置の特性が向上するわけではないのである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７３０５２号公報
【特許文献２】ＵＳＰ６２５２２５４（Ｂ１）号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の液晶表示装置は、携帯電話、カーナビ、モバイル通信機器の小型画面、パソコンやテレビの中型・大型画面など様々な画面（モニタ）に用いられており、そのバックライト光源にはＣＣＦＬが主に使われている。
しかしながら、現在開発されている白色ＬＥＤはＣＣＦＬとは色再現域が大きく異なることから、ＣＣＦＬを用いている液晶表示装置を白色ＬＥＤに置き換えるにはカラーフィルタの設計変更も必要であった。その一方で、環境問題から水銀フリー化の要望は高まっている。つまり、カラーフィルタ等の設計変更なしで水銀フリーを可能とする白色ＬＥＤが求められているのである。
そこで本発明は、従来のＣＣＦＬと同程度の色再現域を有し、輝度を大幅向上させるための緑色蛍光体、白色ＬＥＤ、およびバックライト並びに液晶表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためのものであり、本発明の緑色蛍光体は、次の一般式１を満たすものである。
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表されるセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物からなることを特徴とする緑色蛍光体である。
【０００８】
本発明の白色ＬＥＤは、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザの少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層を具備した白色ＬＥＤにおいて、前記蛍光体層中の緑色蛍光体が一般式１、青色蛍光体が一般式２または一般式３、赤色蛍光体が一般式４または一般式５を満たすことを特徴とする白色ＬＥＤである。
＜緑色蛍光体＞
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表される ３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼化物蛍光体。
【０００９】
＜青色蛍光体＞
一般式２：（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）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、または
一般式３：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を満足する数である）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。
【００１０】
＜赤色蛍光体＞
一般式４：（Ｌａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
一般式５：（Ｙ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。
また、前記発光素子の発光波長が３００〜４３０ｎｍであることが好ましい。また、前記蛍光体の平均粒径が１μｍ以上であることが好ましい。
上記のような白色ＬＥＤはバックライトに好適であり、特に前記白色ＬＥＤを複数個用いることが好ましい。また、上記のバックライトは液晶表示装置に好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の緑色蛍光体および白色ＬＥＤは高輝度を具備している。また、色再現域はＣＣＦＬと同程度であるため、本発明の白色ＬＥＤを用いたバックライトおよびそれを用いた液晶表示装置はカラーフィルタ等の設計変更を行う必要が無い。
また、従来の冷陰極管（ＣＣＦＬ）のように水銀を使用する必要もないので環境問題が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図を示した。図１中、ａは発光ダイオード、
ｂは樹脂に埋め込まれた蛍光体層を、ｃは発光ダイオード及び蛍光体の発光を外部へ導く反射層を、ｄは発光部を支える樹脂枠を示している。ＬＥＤランプに印加された電気エネルギーは発光ダイオードにより紫外光あるいは紫色光に変換され、それらの光が発光ダイオード上部の蛍光体層によりより長波長の光に変換され、総計として白色光がＬＥＤランプ外へ放出される仕組みになっている。
紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードはＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系のダイオードなど様々なものが適用可能である。特に発光波長のピーク値が３００〜４３０ｎｍの発光ダイオードであると、後述の蛍光体との組合せにより、高輝度かつ色再現性のより優れた白色ＬＥＤを為し得ることができる。発光波長のピーク値が３２０〜４００ｎｍの紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードであると後述の蛍光体と組合せた際に、より高輝度が得られるので好ましい。また、紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードの代わりに紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザを用いてもよい。なお、本発明では、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザおよび紫色発光レーザを総合して発光素子と称する。
【００１３】
蛍光体層ｂに用いる蛍光体としては可視光発光蛍光体を用いることが重要である。可視光発光蛍光体としては、緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体をそれぞれ１種以上用いることが好ましい。以下、それぞれの蛍光体について説明する。
まず、緑色蛍光体としては次の一般式１を満たすものが必要である。
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表される ３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物蛍光体である。
Ｍ元素はＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素が挙げられる。これら元素は３価で０．０７〜０．１１ｎｍのイオン半径を有していることからＭＢＯ３構造をとり易い。Ｍ元素の一部をＴｂ（テルビウム）およびＣｅ（セリウム）に置換することにより、発光が起こる結晶が得られる。また、Ｍ元素としてＬｕを使用する場合、その一部をＳｃ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄの少なくとも１種で置換しても良い。置換量はＭ元素中にＬｕが１０ａｔ％以上残存する範囲であれば任意である。
Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋の置換により、発光素子からの励起光（３００〜４３０ｎｍ）がまず、Ｃｅ３＋イオンに吸収され、この吸収されたエネルギーがＴｂ３＋イオンに伝達され緑色発光が生ずるのである。置換量を示すｘ値、ｙ値は０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３である。xが０．０３以下となるとＣｅ３＋にエネルギーが十分に吸収されないため、Ｔｂ３＋に十分なエネルギーが伝達されず、Ｔｂ３＋の緑色発光が十分に起こらない。ｘが０．３０以上となると、逆に発光効率が低下してしまう。同じようにｙが０．０３以下となると、Ｃｅ３＋から伝達されたエネルギーを受け取るＴｂ３＋が不足して緑色発光が十分でなく、０．３以上となると、発光効率が低下してしまう。
緑色蛍光体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば次のような方法が挙げられる。まず、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３），酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３），酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）の少なくとも一種と、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化テルビウム（Ｔｂ４Ｏ７）と硼酸化水素（Ｈ３ＢＯ３）を一般式１に示した組成となるように所定量秤量し、これらを焼成助剤とともに、十分混合する。この原料混合物をアルミナ坩堝等に入れて、１１００〜１４００℃程度の温度で、３〜６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。その後ろ過乾燥させることにより、目的とする緑色蛍光体が得られる。
【００１４】
次に青色蛍光体について説明する。青色蛍光体は以下に示す一般式２または一般式３を満たす蛍光体であることが必要である。なお、青色蛍光体は一般式２または一般式３のどちらか１種のみであっても良いし、両方（２種）を用いてもよい。
一般式２：（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）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、または
一般式３：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を満足する数である）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である。
【００１５】
最後に赤色蛍光体について説明する。赤色蛍光体は以下に示す一般式４または一般式５を満たす蛍光体であることが必要である。なお、赤色蛍光体は一般式４または一般式５のどちらか１種のみであっても良いし、両方（２種）を用いてもよい。
一般式４：（Ｌａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
一般式５：（Ｙ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。
なお、一般式２と一般式３、一般式４と一般式５の選択については励起波長、輝度要求、耐食性、コスト等に応じて蛍光体を選択することが好ましい。
【００１６】
本発明の白色ＬＥＤは蛍光体層中に、上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体をそれぞれ含有したものである。上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体は紫外線発光ダイオード等の発光素子から波長３００〜４３０ｎｍの紫外線（または紫色光）照射受けた際に紫外線を効率よく吸収して、高効率で各色の発光を行う。言い換えると、緑色蛍光体は高輝度の緑色、青色蛍光体は高輝度の青色、赤色蛍光体は高輝度の赤色が得られる。その結果、高輝度の白色光が得られるのである。また、白色光を得る場合、各色の輝度に輝度差がありすぎる状態、例えば緑色のみ高輝度の場合は緑がかった白色になり好ましくない。つまり、高輝度の白色を得るためには緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）の各色とも高輝度である必要があり、各色の蛍光体の組合せが非常に重要となるのである。
例えば図１のような白色ＬＥＤの場合、発光ダイオードａに印加された電気エネルギーは
発光ダイオードにより紫外光（あるいは紫色光）に変換され、それらの光が発光ダイオード上部の蛍光体層によりより長波長の光に変換され、総計として白色光がＬＥＤ外へ放出される仕組みになっている。
なお、本発明では発光ダイオードａに用いられる紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードは発光ダイオードと表記し、完成した白色発光ダイオードに関しては白色ＬＥＤと表記する。
【００１７】
また、さらに輝度を上げるために各蛍光体の平均粒径を大きくすることも有効である。平均粒径としては１μｍ以上、さらには１０μｍ以上と大きくすることが好ましい。平均粒径を大きくする方法としては、１色の蛍光体同士を造粒する方法、３色の蛍光体を混合して造粒する方法などが挙げられる。また、他の方法としては、蛍光体を焼成する際に焼成助剤を用いる方法や高温で長時間焼成する方法等が挙げられる。なお、平均粒径の上限値は特に限定されるものではないが、白色ＬＥＤの蛍光体層の厚さの９０％以下が好ましい。蛍光体層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。
白色ＬＥＤの製造方法は特に限定されないが、例えば、各色の蛍光体粉末をそれぞれ樹脂と混合した後、各色の樹脂との混合体を混ぜ合わせ混合蛍光体を作製する方法や、予め各色の蛍光体粉末同士を混合した後、樹脂と混ぜ合わせて混合蛍光体を作製する方法が挙げられる。
出来上がった混合蛍光体を、発光ダイオード上に塗布し、樹脂を固めることにより、白色ＬＥＤを形成することができる。なお、白色ＬＥＤに用いる基板や金属枠（リフレクタ）等の構成は任意である。
以上のような白色ＬＥＤは高輝度の白色光が得られる。このような白色ＬＥＤはバックライト、特に液晶表示装置のバックライトに有効である。
【００１８】
図２には本発明の白色ＬＥＤの発光を液晶表示装置で使われる一般的な青色、緑色、赤色のカラーフィルタを通しその発光色をＣＩＥ色度図にプロットしたものである。その色度図において青色、緑色、赤色の発光点を結んで得られる三角形の内部の色度の光をその液晶表示装置は表現できることを意味している。
三角形の面積が広いほうが多くの色度の光を表現でき、その液晶表示装置は色再現域が広い（色再現性が良い）ことになる。図３には従来の冷陰極管を用いた液晶ディスプレイの色再現域も示したが、実質的に本発明の色再現域と同様の範囲となっている。このように色再現域の類似した光源であればカラーフィルタ等の設計変更無しで置き換えが可能となる。
図２および図３には同時に理想的な色再現域を示す国際標準（ＮＴＳＣ）も示した。色再現域の広さはこのＮＴＳＣの三角形の面積を１００としたときの相対値で示され、本発明の液晶表示装置の色再現域は６７であるのに対し従来の冷陰極管を用いた液晶表示装置は６５であった。
このような液晶表示装置は携帯電話、カーナビ、モバイル通信機器の小型画面、パソコンやテレビの中型・大型画面など様々な液晶表示装置に好適である。特に、従来のＣＣＦＬを用いた液晶表示装置の色再現性が同程度であることからカラーフィルタ等の設計変更なしで使用することができる。
また、白色ＬＥＤが高輝度であることからサイドライト型、直下型どちらのタイプのバックライトにも適用できる。また、バックライトに適用する際は、必要に応じ、複数個の白色ＬＥＤを用いるものとする。
【実施例】
【００１９】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
本発明の一般式１を満たす蛍光体を実施例１〜４、Ｍ元素をＹ（イットリウム）またはＧｄ（ガドリニウム）としたものを比較例１〜２とした。
各実施例および比較例に係る緑色蛍光体の輝度を測定した。輝度の測定は、島津製作所製分光器（ＲＦ−５３００ＰＣ）を用い、励起波長３９０ｎｍとしたときの最も高い発光ピーク（最大発光ピーク高さ）を測定した。その際、比較例１にかかる蛍光体の最大発光ピーク高さを１００としてピーク高さ比を輝度として求めた。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表１から分かる通り、本実施例にかかる緑色蛍光体は比較例１のものと比べて２倍以上の輝度を有することが分かった。このように３９０ｎｍでの輝度が高いと言うことは紫外線発光ダイオードと組合せた際の輝度が高くなることを示すものである。
【００２２】
（実施例５〜８、比較例３〜７）
実施例１〜４および比較例１〜２の緑色蛍光体と、一般式２または一般式３を満たす青色蛍光体と、一般式４または一般式５を満たす赤色蛍光体を用意し、それぞれ実施例５〜８および比較例３〜４に係る白色ＬＥＤを調整した。
また、一般式１を満たさない緑色蛍光体を用いた白色ＬＥＤを比較例５〜７として用意した。
具体的には、本実施例の白色ＬＥＤの評価のために、断面が図１の構造を採用した。発光素子にはサイズ３００μｍ四方の紫外線発光ダイオードを配し、平均粒径５μｍの各蛍光体とシリコーン樹脂を混合してスラリーを得た後、前記紫外線発光ダイオード上にスラリーを滴下し、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、紫外線発光ダイオードの波長、各蛍光体の組成は表２に示す通りとした。
各実施例および比較例に係る白色ＬＥＤの輝度を測定した。輝度測定は全光束測定方法を用い、具体的には各白色ＬＥＤを４０ｍＡの電流で発光させ、ｌａｂｓｈｅｒｅ社製１０インチ積分球（ＤＡＳ−２１００）を用いて測定した。その結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
表２から分かる通り、本実施例に係る白色ＬＥＤは高輝度が得られることが分かった。
（実施例９〜１０）
次に、蛍光体の平均粒径を変える以外は実施例２と同様の白色ＬＥＤを用意し、同様に輝度測定を行った。
具体的には、実施例９は各蛍光体を高温長時間焼成することにより平均粒径を１０μｍにしたもの、実施例１０は焼成助剤を用いて高温長時間焼成することにより平均粒径を１５μｍにしたものである。その結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
【００２６】
表３から分かるように同じ蛍光体を用いたとしても平均粒径が大きい方が高輝度になることが分かった。
（実施例１１〜１６、比較例８〜１２）
実施例５〜１０、比較例３〜７の白色ＬＥＤを用い、液晶表示装置に一般的に用いられる赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタと組合せることにより液晶表示装置用バックライトを構成した。
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、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２に示したＣＩＥ色度図を用いて緑色の発光点の座標を測定した。また、比較のためにＣＣＦＬの緑色の発光座標も調べた。その結果を表４に示す。
【００２７】
【表４】
【００２８】
表４から分かる通り、本実施例に係る液晶表示装置は色再現域がＣＣＦＬを用いた場合と実質的に同一であることが分かった。このような本実施例にかかるバックライトであればＣＣＦＬを用いている液晶表示装置に対してカラーフィルタ等の設計変更無しで適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図。
【図２】本発明の白色ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトとして用いたときの色再現性の一例を示す図。
【図３】従来のＣＣＦＬを液晶表示装置のバックライトとして用いたときの色再現性を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
ａ…発光ダイオード
ｂ…蛍光体層
ｃ…反射層
ｄ…樹脂枠
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緑色蛍光体、白色ＬＥＤおよびそれを用いたバックライト並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般照明、液晶表示装置用バックライト等に用いられてきた水銀ガス励起の蛍光灯管（ＦＬ）、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）に対して、コンパクト性、長寿命、低電圧駆動、水銀フリー等の特徴をもつ、白色ＬＥＤの開発が行われるようになってきている。
白色ＬＥＤは、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび青色発光ダイオードの３色の発光ダイオードを組合せて白色発光させるタイプ１と、長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）または青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）の発光ダイオードを励起源として複数種の可視光発光蛍光体含有した蛍光体層と組合せることによって白色発光させるタイプ２がある。同じ数の白色光を形成する場合、タイプ２であればダイオードの数を減らすことができることから、近年はタイプ２の開発が行われるようになっていた。発光ダイオードを減らすことができれば発熱等の問題を改善することができる。
タイプ２の白色ＬＥＤにおいては前述のように長波長紫外線（または紫色）発光ダイオードを用いるもの、青色（４６０〜４８０ｎｍ）で発光する発光ダイオードを用いるものがある。
【０００３】
紫外線（または紫色）発光ダイオードを用いる場合、蛍光体層としては赤色、緑色、青色の３色の可視光発光蛍光体を用いて白色光を得ている。一方、青色発光ダイオードは赤色と黄色の２色の可視光発光蛍光体を用いて白色光を得ていることが多い。紫外線発光ダイオードを用いた方が蛍光体を３色用いることから、２色で白色光を得ている青色発光ダイオードより色再現性が良いことが分かってきている。
ところで、タイプ２の白色ＬＥＤにおいては、今までの水銀ガスの２５４ｎｍでの励起とは異なり、長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）または青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）での励起となるため、現行のＦＬ、ＣＣＦＬで用いられてきた蛍光体を用いることができないことが多い。
特にＦＬ、ＣＣＦＬで緑色蛍光体として一般的に用いられているＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂは、３２０〜４３０ｎｍでは殆ど発光しない。このため、特開２０００−７３０５２号公報（特許文献１）では緑色成分として、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、Ｍｎ（特許文献１［００２９］欄の一般式を満たす組成）を用いているが、緑色成分としては発光波長が５１５ｎｍと従来材料ＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂの５４３ｎｍに比較して短波長であり、完全互換とならないため、照明用途に用いる場合、演色性の低下などの問題があった。
【０００４】
また、ＵＳＰ６２５２２５４（Ｂ１）号公報（特許文献２）にはＹＢＯ３：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋蛍光体（セリウムおよびテルビウム付活イットリウム硼酸化物蛍光体）を緑色蛍光体に用いた白色ＬＥＤが開示されている。特許文献２のように青色発光ダイオードを用いた場合には高輝度が得られていたが、紫外線発光ダイオードに適用した場合、必ずしも高い輝度が得られるわけではなかった。
一方、液晶表示装置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域が決まるものである。例えば、ＣＣＦＬを用いたバックライトを搭載した液晶表示装置において、単にＣＣＦＬを白色ＬＥＤに置き換えたとしても液晶表示装置の特性が上がるわけではない。これは、カラーフィルタがＣＣＦＬの光の色再現域に合わせて設計されているためである。言い換えると、光源をＣＣＦＬから白色ＬＥＤに置き換えるだけでは必ずしも液晶表示装置の特性が向上するわけではないのである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７３０５２号公報
【特許文献２】ＵＳＰ６２５２２５４（Ｂ１）号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の液晶表示装置は、携帯電話、カーナビ、モバイル通信機器の小型画面、パソコンやテレビの中型・大型画面など様々な画面（モニタ）に用いられており、そのバックライト光源にはＣＣＦＬが主に使われている。
しかしながら、現在開発されている白色ＬＥＤはＣＣＦＬとは色再現域が大きく異なることから、ＣＣＦＬを用いている液晶表示装置を白色ＬＥＤに置き換えるにはカラーフィルタの設計変更も必要であった。その一方で、環境問題から水銀フリー化の要望は高まっている。つまり、カラーフィルタ等の設計変更なしで水銀フリーを可能とする白色ＬＥＤが求められているのである。
そこで本発明は、従来のＣＣＦＬと同程度の色再現域を有し、輝度を大幅向上させるための緑色蛍光体、白色ＬＥＤ、およびバックライト並びに液晶表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためのものであり、本発明の緑色蛍光体は、次の一般式１を満たすものである。
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表されるセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物からなることを特徴とする緑色蛍光体である。
【０００８】
本発明の白色ＬＥＤは、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザの少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層を具備した白色ＬＥＤにおいて、前記蛍光体層中の緑色蛍光体が一般式１、青色蛍光体が一般式２または一般式３、赤色蛍光体が一般式４または一般式５を満たすことを特徴とする白色ＬＥＤである。
＜緑色蛍光体＞
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表される ３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼化物蛍光体。
【０００９】
＜青色蛍光体＞
一般式２：（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）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、または
一般式３：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を満足する数である）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。
【００１０】
＜赤色蛍光体＞
一般式４：（Ｌａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
一般式５：（Ｙ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。
また、前記発光素子の発光波長が３００〜４３０ｎｍであることが好ましい。また、前記蛍光体の平均粒径が１μｍ以上であることが好ましい。
上記のような白色ＬＥＤはバックライトに好適であり、特に前記白色ＬＥＤを複数個用いることが好ましい。また、上記のバックライトは液晶表示装置に好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の緑色蛍光体および白色ＬＥＤは高輝度を具備している。また、色再現域はＣＣＦＬと同程度であるため、本発明の白色ＬＥＤを用いたバックライトおよびそれを用いた液晶表示装置はカラーフィルタ等の設計変更を行う必要が無い。
また、従来の冷陰極管（ＣＣＦＬ）のように水銀を使用する必要もないので環境問題が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図を示した。図１中、ａは発光ダイオード、
ｂは樹脂に埋め込まれた蛍光体層を、ｃは発光ダイオード及び蛍光体の発光を外部へ導く反射層を、ｄは発光部を支える樹脂枠を示している。ＬＥＤランプに印加された電気エネルギーは発光ダイオードにより紫外光あるいは紫色光に変換され、それらの光が発光ダイオード上部の蛍光体層によりより長波長の光に変換され、総計として白色光がＬＥＤランプ外へ放出される仕組みになっている。
紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードはＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系のダイオードなど様々なものが適用可能である。特に発光波長のピーク値が３００〜４３０ｎｍの発光ダイオードであると、後述の蛍光体との組合せにより、高輝度かつ色再現性のより優れた白色ＬＥＤを為し得ることができる。発光波長のピーク値が３２０〜４００ｎｍの紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードであると後述の蛍光体と組合せた際に、より高輝度が得られるので好ましい。また、紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードの代わりに紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザを用いてもよい。なお、本発明では、紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザおよび紫色発光レーザを総合して発光素子と称する。
【００１３】
蛍光体層ｂに用いる蛍光体としては可視光発光蛍光体を用いることが重要である。可視光発光蛍光体としては、緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体をそれぞれ１種以上用いることが好ましい。以下、それぞれの蛍光体について説明する。
まず、緑色蛍光体としては次の一般式１を満たすものが必要である。
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表される ３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物蛍光体である。
Ｍ元素はＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素が挙げられる。これら元素は３価で０．０７〜０．１１ｎｍのイオン半径を有していることからＭＢＯ３構造をとり易い。Ｍ元素の一部をＴｂ（テルビウム）およびＣｅ（セリウム）に置換することにより、発光が起こる結晶が得られる。また、Ｍ元素としてＬｕを使用する場合、その一部をＳｃ，Ｌａ，Ｙ，Ｇｄの少なくとも１種で置換しても良い。置換量はＭ元素中にＬｕが１０ａｔ％以上残存する範囲であれば任意である。
Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋の置換により、発光素子からの励起光（３００〜４３０ｎｍ）がまず、Ｃｅ３＋イオンに吸収され、この吸収されたエネルギーがＴｂ３＋イオンに伝達され緑色発光が生ずるのである。置換量を示すｘ値、ｙ値は０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３である。xが０．０３以下となるとＣｅ３＋にエネルギーが十分に吸収されないため、Ｔｂ３＋に十分なエネルギーが伝達されず、Ｔｂ３＋の緑色発光が十分に起こらない。ｘが０．３０以上となると、逆に発光効率が低下してしまう。同じようにｙが０．０３以下となると、Ｃｅ３＋から伝達されたエネルギーを受け取るＴｂ３＋が不足して緑色発光が十分でなく、０．３以上となると、発光効率が低下してしまう。
緑色蛍光体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば次のような方法が挙げられる。まず、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３），酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３），酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）の少なくとも一種と、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化テルビウム（Ｔｂ４Ｏ７）と硼酸化水素（Ｈ３ＢＯ３）を一般式１に示した組成となるように所定量秤量し、これらを焼成助剤とともに、十分混合する。この原料混合物をアルミナ坩堝等に入れて、１１００〜１４００℃程度の温度で、３〜６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。その後ろ過乾燥させることにより、目的とする緑色蛍光体が得られる。
【００１４】
次に青色蛍光体について説明する。青色蛍光体は以下に示す一般式２または一般式３を満たす蛍光体であることが必要である。なお、青色蛍光体は一般式２または一般式３のどちらか１種のみであっても良いし、両方（２種）を用いてもよい。
一般式２：（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）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、または
一般式３：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を満足する数である）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である。
【００１５】
最後に赤色蛍光体について説明する。赤色蛍光体は以下に示す一般式４または一般式５を満たす蛍光体であることが必要である。なお、赤色蛍光体は一般式４または一般式５のどちらか１種のみであっても良いし、両方（２種）を用いてもよい。
一般式４：（Ｌａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
一般式５：（Ｙ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。
なお、一般式２と一般式３、一般式４と一般式５の選択については励起波長、輝度要求、耐食性、コスト等に応じて蛍光体を選択することが好ましい。
【００１６】
本発明の白色ＬＥＤは蛍光体層中に、上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体をそれぞれ含有したものである。上記緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体は紫外線発光ダイオード等の発光素子から波長３００〜４３０ｎｍの紫外線（または紫色光）照射受けた際に紫外線を効率よく吸収して、高効率で各色の発光を行う。言い換えると、緑色蛍光体は高輝度の緑色、青色蛍光体は高輝度の青色、赤色蛍光体は高輝度の赤色が得られる。その結果、高輝度の白色光が得られるのである。また、白色光を得る場合、各色の輝度に輝度差がありすぎる状態、例えば緑色のみ高輝度の場合は緑がかった白色になり好ましくない。つまり、高輝度の白色を得るためには緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）の各色とも高輝度である必要があり、各色の蛍光体の組合せが非常に重要となるのである。
例えば図１のような白色ＬＥＤの場合、発光ダイオードａに印加された電気エネルギーは
発光ダイオードにより紫外光（あるいは紫色光）に変換され、それらの光が発光ダイオード上部の蛍光体層によりより長波長の光に変換され、総計として白色光がＬＥＤ外へ放出される仕組みになっている。
なお、本発明では発光ダイオードａに用いられる紫外線発光ダイオードまたは紫色発光ダイオードは発光ダイオードと表記し、完成した白色発光ダイオードに関しては白色ＬＥＤと表記する。
【００１７】
また、さらに輝度を上げるために各蛍光体の平均粒径を大きくすることも有効である。平均粒径としては１μｍ以上、さらには１０μｍ以上と大きくすることが好ましい。平均粒径を大きくする方法としては、１色の蛍光体同士を造粒する方法、３色の蛍光体を混合して造粒する方法などが挙げられる。また、他の方法としては、蛍光体を焼成する際に焼成助剤を用いる方法や高温で長時間焼成する方法等が挙げられる。なお、平均粒径の上限値は特に限定されるものではないが、白色ＬＥＤの蛍光体層の厚さの９０％以下が好ましい。蛍光体層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。
白色ＬＥＤの製造方法は特に限定されないが、例えば、各色の蛍光体粉末をそれぞれ樹脂と混合した後、各色の樹脂との混合体を混ぜ合わせ混合蛍光体を作製する方法や、予め各色の蛍光体粉末同士を混合した後、樹脂と混ぜ合わせて混合蛍光体を作製する方法が挙げられる。
出来上がった混合蛍光体を、発光ダイオード上に塗布し、樹脂を固めることにより、白色ＬＥＤを形成することができる。なお、白色ＬＥＤに用いる基板や金属枠（リフレクタ）等の構成は任意である。
以上のような白色ＬＥＤは高輝度の白色光が得られる。このような白色ＬＥＤはバックライト、特に液晶表示装置のバックライトに有効である。
【００１８】
図２には本発明の白色ＬＥＤの発光を液晶表示装置で使われる一般的な青色、緑色、赤色のカラーフィルタを通しその発光色をＣＩＥ色度図にプロットしたものである。その色度図において青色、緑色、赤色の発光点を結んで得られる三角形の内部の色度の光をその液晶表示装置は表現できることを意味している。
三角形の面積が広いほうが多くの色度の光を表現でき、その液晶表示装置は色再現域が広い（色再現性が良い）ことになる。図３には従来の冷陰極管を用いた液晶ディスプレイの色再現域も示したが、実質的に本発明の色再現域と同様の範囲となっている。このように色再現域の類似した光源であればカラーフィルタ等の設計変更無しで置き換えが可能となる。
図２および図３には同時に理想的な色再現域を示す国際標準（ＮＴＳＣ）も示した。色再現域の広さはこのＮＴＳＣの三角形の面積を１００としたときの相対値で示され、本発明の液晶表示装置の色再現域は６７であるのに対し従来の冷陰極管を用いた液晶表示装置は６５であった。
このような液晶表示装置は携帯電話、カーナビ、モバイル通信機器の小型画面、パソコンやテレビの中型・大型画面など様々な液晶表示装置に好適である。特に、従来のＣＣＦＬを用いた液晶表示装置の色再現性が同程度であることからカラーフィルタ等の設計変更なしで使用することができる。
また、白色ＬＥＤが高輝度であることからサイドライト型、直下型どちらのタイプのバックライトにも適用できる。また、バックライトに適用する際は、必要に応じ、複数個の白色ＬＥＤを用いるものとする。
【実施例】
【００１９】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
本発明の一般式１を満たす蛍光体を実施例１〜４、Ｍ元素をＹ（イットリウム）またはＧｄ（ガドリニウム）としたものを比較例１〜２とした。
各実施例および比較例に係る緑色蛍光体の輝度を測定した。輝度の測定は、島津製作所製分光器（ＲＦ−５３００ＰＣ）を用い、励起波長３９０ｎｍとしたときの最も高い発光ピーク（最大発光ピーク高さ）を測定した。その際、比較例１にかかる蛍光体の最大発光ピーク高さを１００としてピーク高さ比を輝度として求めた。その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
表１から分かる通り、本実施例にかかる緑色蛍光体は比較例１のものと比べて２倍以上の輝度を有することが分かった。このように３９０ｎｍでの輝度が高いと言うことは紫外線発光ダイオードと組合せた際の輝度が高くなることを示すものである。
【００２２】
（実施例５〜８、比較例３〜７）
実施例１〜４および比較例１〜２の緑色蛍光体と、一般式２または一般式３を満たす青色蛍光体と、一般式４または一般式５を満たす赤色蛍光体を用意し、それぞれ実施例５〜８および比較例３〜４に係る白色ＬＥＤを調整した。
また、一般式１を満たさない緑色蛍光体を用いた白色ＬＥＤを比較例５〜７として用意した。
具体的には、本実施例の白色ＬＥＤの評価のために、断面が図１の構造を採用した。発光素子にはサイズ３００μｍ四方の紫外線発光ダイオードを配し、平均粒径５μｍの各蛍光体とシリコーン樹脂を混合してスラリーを得た後、前記紫外線発光ダイオード上にスラリーを滴下し、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、紫外線発光ダイオードの波長、各蛍光体の組成は表２に示す通りとした。
各実施例および比較例に係る白色ＬＥＤの輝度を測定した。輝度測定は全光束測定方法を用い、具体的には各白色ＬＥＤを４０ｍＡの電流で発光させ、ｌａｂｓｈｅｒｅ社製１０インチ積分球（ＤＡＳ−２１００）を用いて測定した。その結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】
表２から分かる通り、本実施例に係る白色ＬＥＤは高輝度が得られることが分かった。
（実施例９〜１０）
次に、蛍光体の平均粒径を変える以外は実施例２と同様の白色ＬＥＤを用意し、同様に輝度測定を行った。
具体的には、実施例９は各蛍光体を高温長時間焼成することにより平均粒径を１０μｍにしたもの、実施例１０は焼成助剤を用いて高温長時間焼成することにより平均粒径を１５μｍにしたものである。その結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】
【００２６】
表３から分かるように同じ蛍光体を用いたとしても平均粒径が大きい方が高輝度になることが分かった。
（実施例１１〜１６、比較例８〜１２）
実施例５〜１０、比較例３〜７の白色ＬＥＤを用い、液晶表示装置に一般的に用いられる赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタと組合せることにより液晶表示装置用バックライトを構成した。
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、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２に示したＣＩＥ色度図を用いて緑色の発光点の座標を測定した。また、比較のためにＣＣＦＬの緑色の発光座標も調べた。その結果を表４に示す。
【００２７】
【表４】
【００２８】
表４から分かる通り、本実施例に係る液晶表示装置は色再現域がＣＣＦＬを用いた場合と実質的に同一であることが分かった。このような本実施例にかかるバックライトであればＣＣＦＬを用いている液晶表示装置に対してカラーフィルタ等の設計変更無しで適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の白色ＬＥＤの一例を示す断面図。
【図２】本発明の白色ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトとして用いたときの色再現性の一例を示す図。
【図３】従来のＣＣＦＬを液晶表示装置のバックライトとして用いたときの色再現性を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
ａ…発光ダイオード
ｂ…蛍光体層
ｃ…反射層
ｄ…樹脂枠
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表されるセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物からなることを特徴とする緑色蛍光体。
【請求項２】
紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザの少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層を具備した白色ＬＥＤにおいて、前記蛍光体層中の緑色蛍光体が一般式１、青色蛍光体が一般式２または一般式３、赤色蛍光体が一般式４または一般式５を満たすことを特徴とする白色ＬＥＤ。
＜緑色蛍光体＞
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表される ３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物蛍光体。
＜青色蛍光体＞
一般式２：（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）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、または
一般式３：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を満足する数である）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。
＜赤色蛍光体＞
一般式４：（Ｌａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
一般式５：（Ｙ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。
【請求項３】
前記発光素子の発光波長が３００〜４３０ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の白色ＬＥＤ。
【請求項４】
前記蛍光体の平均粒径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の白色ＬＥＤ。
【請求項５】
前記請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とするバックライト。
【請求項６】
前記白色ＬＥＤを複数個用いたことを特徴とする請求項５記載のバックライト。
【請求項７】
前記請求項５または請求項６のいずれか１項に記載のバックライトを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３、０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表されるセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物からなることを特徴とする緑色蛍光体。
【請求項２】
紫外線発光ダイオード、紫色発光ダイオード、紫外線発光レーザまたは紫色発光レーザの少なくとも１種の発光素子と、蛍光体層を具備した白色ＬＥＤにおいて、前記蛍光体層中の緑色蛍光体が一般式１、青色蛍光体が一般式２または一般式３、赤色蛍光体が一般式４または一般式５を満たすことを特徴とする白色ＬＥＤ。
＜緑色蛍光体＞
一般式１：Ｍ(1-x-y)ＣｅxＴｂyＢＯ３
（式中、ＭはＳｃ、Ｌａ、Ｌｕから選ばれるの少なくとも１種の元素、x、yは、０．０３＜ｘ＜０．３,０．０３＜ｙ＜０．３）で実質的に表される ３価のセリウムおよびテルビウム付活希土類硼酸化物蛍光体。
＜青色蛍光体＞
一般式２：（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）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、または
一般式３：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を満足する数である）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。
＜赤色蛍光体＞
一般式４：（Ｌａ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体、または
一般式５：（Ｙ１−ｘ，Ｅｕｘ）２Ｏ２Ｓ
（式中、０．０１＜ｘ＜０．１５を満たす値である）
で表わされるユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体。
【請求項３】
前記発光素子の発光波長が３００〜４３０ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の白色ＬＥＤ。
【請求項４】
前記蛍光体の平均粒径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の白色ＬＥＤ。
【請求項５】
前記請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の白色ＬＥＤを用いたことを特徴とするバックライト。
【請求項６】
前記白色ＬＥＤを複数個用いたことを特徴とする請求項５記載のバックライト。
【請求項７】
前記請求項５または請求項６のいずれか１項に記載のバックライトを用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２９９２０７（Ｐ２００６−２９９２０７Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２６９８７（Ｐ２００５−１２６９８７）
【出願日】平成１７年４月２５日（２００５．４．２５）
【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１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２５日（２００５．４．２５）
【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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