JP2012003073A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a liquid crystal display device using a light emitting device including a light emitting element that emits primary light and a wavelength conversion unit that absorbs primary light and emits secondary light as a backlight.
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。 Light-emitting devices combining semiconductor light-emitting elements and phosphors are attracting attention as next-generation light-emitting devices that are expected to have low power consumption, small size, high brightness, and wide color reproducibility, and are actively researched and developed. .
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。 The primary light emitted from the light emitting element is usually in the range of long wavelength ultraviolet to blue, that is, 380 to 480 nm. In addition, wavelength converters using various phosphors suitable for this application have been proposed. Furthermore, in recent years, competition for development of backlights for large-sized LCDs as well as small-sized and medium-sized has intensified. Various methods have been proposed in this field, but a method that satisfies both brightness and color reproducibility (NTSC ratio) at the same time has not been developed.
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。 Currently, as a white light emitting device, a blue light emitting element (peak wavelength, around 450 nm) and (Y, Gd) 3 (Al, Ga) activated by trivalent cerium excited by the blue and emitting yellow light are used. A combination with 5 O 12 phosphor or (Sr, Ba) 2 SiO 4 phosphor activated with divalent europium is mainly used.
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。 However, an LCD (liquid crystal display device) using these light emitting devices as a backlight has a color reproducibility (NTSC ratio) of around 70%. On the other hand, in recent years, various types of LCDs with better color reproducibility have been demanded.
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。 Furthermore, recently, attempts have been made to increase not only the conversion efficiency (brightness) but also the input energy to make this type of light emitting device brighter. When the input energy is increased, efficient heat dissipation of the entire light emitting device including the wavelength conversion unit is required. For this reason, development of the structure and material of the entire light emitting device is also underway, but the current situation is that an increase in the temperature of the light emitting element and the wavelength conversion unit during operation is unavoidable.
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。 However, in the case of (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 phosphor activated by trivalent cerium, the luminance (brightness) at 25 ° C. is assumed to be 100%. In this case, the luminance decreases to about 85%. In addition, the (Sr, Ba) 2 SiO 4 phosphor activated by divalent europium also has a technical problem that the input energy cannot be set high because it similarly decreases. Therefore, it is urgent to improve the temperature characteristics of the phosphor used for this type of light emitting device.
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。
Green light-emitting consisting These technical problems with respect to Eu e Si f Al g O h N i with (also referred to as β-sialon) substantially represented by β-
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。 Conventionally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-121838 (Patent Document 1) has focused on color reproducibility (NTSC ratio) in LCDs. Among them, it has a spectrum peak in the range of 505 to 535 nm as a backlight light source, and contains any of europium, tungsten, tin, antimony, and manganese as an activator of the green phosphor used for the light source. Furthermore, in the examples, it is described that MgGa 2 O 4 : Mn, Zn 2 SiO 4 : Mn is used as the green light emitting phosphor. However, when the peak wavelength of the light-emitting element is in the range of 430 to 480 nm, not all phosphors containing any of europium, tungsten, tin, antimony, and manganese are applied. That is, MgGa 2 O 4 : Mn and Zn 2 SiO 4 : Mn described in the examples have remarkably low luminous efficiency with excitation light in the range of 430 to 480 nm, and are therefore suitable for use in the present invention. is not.
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。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-287323 (Patent Document 2), a three-wavelength type is used as a backlight, in addition to an RGB-LED in which a red light emitting LED chip, a green light emitting LED chip, and a blue light emitting LED chip are packaged. It is described that there are a fluorescent tube, a combination of an ultraviolet LED and an RGB phosphor, an organic EL light source, and the like. However, there is no specific disclosure regarding an RG phosphor using blue light as an excitation source.
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。 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-255895 (Patent Document 3) describes that β-type SiAlON belongs to the hexagonal system and has an emission peak wavelength of 525 to 546 nm. However, there is no disclosure regarding color reproducibility (NTSC ratio).
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。 Furthermore, in International Publication No. 2007/066673 (Patent Document 4), Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-303331 (Patent Document 5) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-010315 (Patent Document 6), the crystal composition of β-type SiAlON Although a method for controlling an emission spectrum is described and it is described that the color reproducibility (NTSC ratio) of the liquid crystal display device can be improved thereby, there is no specific disclosure regarding the luminance of the display device.
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。 A normal LCD uses a CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp) as a backlight and transmits the light for each pixel of the liquid crystal. Each pixel has three sub-pixels that transmit RGB (red, green, and blue), which are the three primary colors of light, and each sub-pixel is provided with a filter corresponding to RGB (red, green, and blue). Yes. Therefore, the color reproducibility (NTSC ratio) of the LCD is determined by the combination of the spectral characteristics of the light source and the transmission spectral characteristics of the filter. For the purpose of improving color reproducibility or improving luminance, there is an example in which light of RGB and other colors is used as a filter. For example, in Japanese translations of PCT publication No. 2004-529396 (patent document 7) and JP-A-2006-162706 (patent document 8), at least four primary colors such as RGB, Y (yellow) and C (cyan) are used as filters. Examples have been reported.
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having excellent color reproducibility (NTSC ratio) and high emission luminance.
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。 The present invention is a liquid crystal display device including a backlight and a filter, wherein the backlight absorbs part of the primary light emitted from the light emitting element emitting blue light and the first secondary light. A light emitting device including a green phosphor that emits red light and a red phosphor that emits second secondary light, and the filter includes red (R), green for each subpixel arranged in each pixel of the liquid crystal display device. The filter for each color of (G), blue (B), and yellow (Y) is arrange | positioned on the plane, It is characterized by the above-mentioned.
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。 In the liquid crystal display device of the present invention, the light emitting element is preferably a gallium nitride (GaN) based semiconductor that emits primary light having a peak of 430 to 480 nm.
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。 In the liquid crystal display device of the present invention, the emission peak wavelength of the green phosphor is preferably in the range of 510 to 545 nm, and more preferably in the range of 520 to 530 nm.
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。 In the liquid crystal display device of the present invention, the full width at half maximum of the emission spectrum of the green phosphor is preferably in the range of 40 to 55 nm, and more preferably in the range of 40 to 52 nm.
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。
In the liquid crystal display device of the present invention, the green phosphor is a β-type SiAlON phosphor in which Eu and Al are dissolved in a nitride or oxynitride crystal having a β-type Si 3 N 4 crystal structure, The red phosphor is represented by the general formula (1)
(M1 1-x Eu x ) M2SiN 3 (1)
(In general formula (1), M1 is at least one alkaline earth metal element selected from Mg, Ca, Sr and Ba, and M2 is Al, Ga, In, Sc, Y, La, Gd and It is at least one trivalent metal element selected from Lu, and x is a number satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.10.) preferable.
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。 In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the oxygen concentration contained in the crystal of the green phosphor is 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less.
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。 In the liquid crystal display device of the present invention, the Al concentration in the green phosphor crystal is preferably 0.13% by mass or more and 0.8% by mass or less.
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。 In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the Eu concentration in the crystal of the green phosphor is 0.5% by mass or more and 4% by mass or less.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the liquid crystal display device which can obtain a high-definition image with high color reproducibility (NTSC ratio) can be provided. Further, according to the liquid crystal display device of the present invention, an unprecedented bright display image can be obtained by matching the phosphor with the transmission characteristics of the RGBY four-color sub-pixels and the emission spectrum of the light-emitting device.
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。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a main part of a liquid crystal display device 1 as a preferred example of the present invention, and FIG. 2 shows a
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。
A light-emitting
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。
The
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。 The green phosphor 14 according to the present invention preferably has a full width at half maximum of the emission spectrum in the range of 40 to 55 nm, and more preferably in the range of 40 to 52 nm. When the full width at half maximum of the emission spectrum of the green phosphor 14 is less than 40 nm, the emission intensity on the long wavelength side is weak, so the yellow emission intensity tends to be low and the white luminance tends to be low. This is because when the wavelength exceeds 55 nm, the chromaticity point of the green peak approaches the white point, and the color reproduction range of the green region tends to be narrowed.
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。 The green phosphor 14 in the present invention is preferably a β-type SiAlON phosphor in which Eu and Al are dissolved in a nitride or oxynitride crystal having a β-type Si 3 N 4 crystal structure. Since β-type SiAlON has a very narrow spectral line width among general rare-earth activated phosphors, in a liquid crystal display device using a light-emitting device using the same as described later, matching with a backlight filter is good. Wide color reproduction range.
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。 Further, the oxygen concentration in the green phosphor 14 is preferably 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less, and more preferably 0.2% by mass or more and 0.4% by mass or less. . When the oxygen concentration is less than 0.2% by mass, the phosphor particles are not sufficiently grown and the emission intensity tends to be weak. Further, by setting the oxygen concentration to 0.4 mass% or less, the uniformity of the coordination structure in the vicinity of the divalent Eu which is a luminescent ion is increased, and the spectral half width can be narrowed. The oxygen concentration in the green phosphor indicates a value obtained by measuring the oxygen concentration using, for example, an infrared absorption method.
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。 Further, the Al concentration in the green phosphor 14 is preferably 0.13% by mass or more and 0.8% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less. preferable. By setting the Al concentration to be 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less, the peak intensity in the vicinity of 527 nm among the sub-peaks can be maximized. The Al concentration in the green phosphor indicates a value measured by, for example, ICP emission analysis.
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。 In the green phosphor 14 of the present invention, the Eu concentration is preferably 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or more and 1% by mass. When the Eu concentration is 0.5% by mass or more and 1% by mass, the charge balance around the Eu ions can be optimized. If the charge balance around the Eu ions is not appropriate, the concentration of trivalent Eu ions that do not contribute to light emission increases and the concentration of divalent Eu ions that contribute to green light emission decreases. The Eu concentration in the green phosphor indicates a value measured by, for example, ICP emission analysis.
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。 The particle diameter of the green phosphor 14 is not particularly limited. For example, when expressed by the median diameter (50% D), it is preferably in the range of 5 to 25 nm, and more preferably in the range of 8 to 20 nm. . This is because when the particle size of the green phosphor 14 is less than 5 nm, the crystal growth is not sufficient and not only the light emission efficiency is low, but also the scattering / absorption loss due to Mie scattering tends to increase. This is because when the particle size of the phosphor 14 exceeds 25 nm, the grain boundary phase due to abnormal crystal growth or sintering increases and the light emission efficiency tends to decrease.
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。
As the
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。
Further, as the
(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。
(M1 1-x Eu x ) M2SiN 3 (1)
In the general formula (1), M1 is at least one alkaline earth metal element selected from Mg, Ca, Sr and Ba, and among these, Ca or Sr is preferable. In the general formula (1), M2 is at least one trivalent metal element selected from Al, Ga, In, Sc, Y, La, Gd, and Lu. Since it can emit light, it is preferably at least one selected from Al, Ga and In.
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。 In the general formula (1), x indicating the europium (Eu) concentration is a number satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.10. When x is less than 0.001, sufficient brightness cannot be obtained, and when it exceeds 0.10, the brightness is greatly reduced due to concentration quenching or the like. The range of 0.005 ≦ x ≦ 0.05 is preferable from the viewpoint of stability of characteristics and homogeneity of the base material.
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。
Specific examples of such a
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。
Further, the particle diameter of the
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。
In the
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。
The liquid crystal display device 1 of the present invention uses such a
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。
In the liquid crystal display device 1 of the present invention, a filter for each color of red (R), green (G), blue (B), and yellow (Y) is flat for each subpixel arranged in each pixel of the liquid crystal display device. It is also characterized by having a filter arranged above. As described above, FIG. 1 schematically shows the main part of the liquid crystal display device 1 (edge light type LCD) of the present invention (the optical sheet associated with the inside of the liquid crystal cell, the polarizing plate, and the light guide plate). The light emitted from the
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。 FIG. 4 is a graph showing transmission spectra of sub-pixel red (R), green (G), blue (B), and yellow (Y) filters used in Example 1 described later, and the vertical axis represents intensity (arbitrary unit). ), The horizontal axis is the wavelength (nm). As can be seen from FIG. 4, since the light emitting device using the light emitting element and the phosphor emitting blue light has a relatively broad spectrum, only three filters of red (R), green (G), and blue (B) are used. In order to cover the area, it is necessary to use a filter having a wide transmission band as each filter, so that the color purity is lowered and the color reproduction area is lowered. For this reason, in the liquid crystal display device 1 of the present invention, by using the yellow (Y) filter, it is possible to improve the luminance by capturing the entire broad spectrum of the light emitting device that uses blue light emitting elements and phosphors. .
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。
FIG. 5 is a graph showing the color gamut of the liquid crystal display devices produced in Example 1 and Comparative Example 1 described later. As can be seen from FIG. 5, in the color gamut of Example 1, the enlargement of the yellow region important in the LCD was successfully realized by using the Y filter. In general, when the transmittance of the yellow region is increased, it is necessary to lower the peak values of the green phosphor and the red phosphor of the light emitting device in order to achieve white balance. For this reason, the green color gamut tends to be reduced. However, when β-type SiAlON is used as the green phosphor 14, the matching with the filter is good and the spectral separation between blue and green is particularly strong. Compared to Example 1, the color reproducibility in the green region is sufficiently secured. Since the peak intensity of the light emitting element that emits blue light relatively increases, the blue color reproduction range also increases. As a result, the NTSC ratio of Example 1 is improved compared to the comparative example, and in particular, the brightness of the screen is improved by expanding the yellow color reproduction region (
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。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a main part of a liquid
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。 The liquid crystal display device of the present invention can be held in a housing together with a circuit that converts RGB signals into RGBY signals. Preferably, the liquid crystal display device is area active drive with a refresh rate of 120 Hz or more, and the light emitting device is realized so as to change brightness by the area active drive following the refresh rate.
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。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
<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。
<Example 1>
First, the
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。
Using the obtained light emitting
<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。
<Comparative Example 1>
Only the conventional three filters of red (R), green (G), and blue (B) are used, and the ratio of the green phosphor to the red phosphor in the light emitting device is set to 1: 0.35 in accordance with the filter characteristics. A liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 1 except that. FIG. 7 is a graph showing emission spectrum characteristics of the light emitting device used in Comparative Example 1. The vertical axis represents intensity (arbitrary unit) and the horizontal axis represents wavelength (nm).
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。
FIG. 5 is a graph showing the color gamut of the liquid crystal display devices produced in Example 1 and Comparative Example 1 described above. As can be seen from FIG. 5, in the color gamut of Example 1, the enlargement of the yellow region important in the LCD was successfully realized by using the Y filter. In Example 1, since β-type SiAlON was used, the matching with the filter was good, and the spectral separation of blue and green was particularly strong, and the color reproducibility in the green region was sufficiently ensured as compared with Comparative Example 1. Since the peak intensity of the light emitting element that emits blue light relatively increases, the blue color reproduction range also increases. As a result, the NTSC ratio of Example 1 was 85.8%, which was improved from 83.4% of Comparative Example 1. In particular, the brightness of the screen has been improved due to the enlargement of the yellow color reproduction region (the region indicated by
<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。
<Example 2>
Eu-activated β-type SiAlON phosphor having a peak wavelength of 520 to 530 nm as the green phosphor 14 (Eu concentration in the crystal: 0.5% by mass, Al concentration in the crystal: 0.6% by mass, oxygen concentration in the crystal: 0.3 mass%), a
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。
FIG. 9 is a graph showing the color gamut of the liquid crystal display devices produced in Example 2 and Comparative Example 1 described above. Also in Example 2, it can be seen that, by using the Y filter, enlargement of an important yellow region can be realized in the LCD as in Example 1. Furthermore, in Example 2, the green color reproduction range could be dramatically increased by using β-type SiAlON having a peak wavelength of 520 to 530 nm as the green phosphor in the light emitting device. As described above, the β-type SiAlON phosphor has a very narrow spectral line width among general rare-earth activated phosphors, so that the matching with the backlight filter is good and the color reproduction range is widened. By adopting a composition having a shorter peak wavelength and a narrower spectral line width as described above, the green color reproduction region (region indicated by
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。 Note that the oxygen concentration in the crystal of the Eu-activated β-type SiAlON phosphor is 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less, the Al concentration is 0.13% by mass or more and 0.8% by mass or less, and the Eu concentration. Is 0.5 mass% or more and 4 mass% or less, the emission peak wavelength is shortened in the range of 520 to 530 nm, high luminous efficiency is exhibited, and the spectral line width is narrowed. When the oxygen concentration in the crystal of the Eu-activated β-type SiAlON phosphor is larger than 0.6% by mass, the full width at half maximum of the emission spectrum is about 53 to 55 nm, whereas the oxygen concentration is 0. In the case of .6 mass% or less, the value is 45 to 52 nm, and the lower the oxygen concentration, the narrower the tendency is seen. For this reason, when the subpixel in the liquid crystal display device is used for four colors of red (R), green (G), blue (B), and yellow (Y), as described later, the color purity of green As a result, the color reproduction area is greatly improved.
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。 This is due to the emission spectrum unique to the Eu-activated β-type SiAlON phosphor having the above composition. As shown in FIG. 8, the green emission spectrum of the Eu-activated β-type SiAlON phosphor having the above composition is obtained by superimposing several emission peaks when viewed in detail. An enlarged view of this part is shown in FIG. The emission peak has three sub-peaks around 514 nm, 527 nm and 537 nm. The Eu-activated β-type SiAlON phosphor forms an emission spectrum by superimposing such a plurality of emission peaks, but when it has a special composition as described above, the entire emission spectrum half-value width decreases, Sub-peak becomes clear. For this reason, compared with the case of Example 1, a half value width is narrow, an emission peak becomes short wavelength, and light emission with high green color purity is obtained. The emission peak wavelength at this time is a case where the peak at 527 nm of the above peaks becomes the main peak. Actually, a peak appears at 520 to 530 nm due to other compositional differences and competition with other peaks due to thermal energy. In this case, the best backlight characteristics can be obtained.
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。 The emission spectrum as described above is such that the oxygen concentration contained in the crystal of the Eu-activated β-type SiAlON phosphor is 0.1 mass% or more and 0.6 mass% or less, and the Al concentration is 0.13 mass% or more. And 0.8% by mass or less, and the Eu concentration is 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, but the oxygen concentration is 0.2% by mass or more and 0.4% by mass or less, and the Al concentration is More preferably, the content is 0.2% by mass or more and 0.7% by mass or less, and the Eu concentration is 0.5% by mass or more and 1% by mass. When the oxygen concentration is less than 0.2% by mass, the phosphor particles are not sufficiently grown and the emission intensity is weak. Further, by setting the oxygen concentration to 0.4% by mass or less, the uniformity of the coordination structure in the vicinity of the divalent Eu which is a luminescent ion is increased, and the spectral half width can be narrowed. Moreover, the intensity | strength of the peak of 527 nm vicinity can be maximized by making Al concentration into 0.2 mass% or more and 0.7 mass% or less. Moreover, the charge balance around Eu ions can be optimized by setting the Eu concentration to 0.5 mass% or more and 1 mass%. If the charge balance around the Eu ions is not appropriate, the concentration of trivalent Eu ions that do not contribute to light emission increases and the concentration of divalent Eu ions that contribute to green light emission decreases.
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。 In addition, although the fluorescent substance suitable for this invention was illustrated in the said Example, fluorescent substance other than description may be sufficient, and a red (R), green (G), blue (B), yellow (Y) filter and Other phosphors may be used as long as the phosphor has a wavelength excellent in matching.
<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。
<Example 3>
In FIG. 11, the light emitting device of the present invention is incorporated as a backlight light source, and includes an LCD including red (R), green (G), blue (B), and yellow (Y) subpixels and a circuit for driving the LCD. The block diagram of the liquid crystal television 80 is shown. Here, an area active type in which light emitting devices similar to those used in Example 1 are arranged in a matrix on the back surface of the LCD panel except that the top light emitting type is used instead of the side light emitting type, and LED light is irradiated from the back side. A liquid crystal television having a screen size of 46 inches using an
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)。
The liquid crystal television 80 in the example shown in FIG. 11 includes a
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。 Sample images were displayed on this television for subjective evaluation by humans. In particular, regarding sample images containing many green and yellow components such as fruits and skin colors, good evaluation results were obtained due to improved color reproducibility.
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。 In order to display a moving image smoothly, the refresh rate of the liquid crystal screen was set to 120 Hz or 240 Hz. In order to perform image display at such a high refresh rate by area active drive, a drive signal to the light emitting device that handles each area is set in accordance with the necessary luminance information for each area generated for each refresh. The drive signal was a PWM (Pulse width modulation) signal of 600 Hz, which is a frequency higher than the refresh rate.
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。 The response speed of the phosphor used in the light emitting device does not necessarily follow the PWM signal, but needs to follow the refresh rate. The green phosphor β-type SiAlON has a 1 / e fluorescence lifetime of about 1 μsec, and the red phosphor (Ca 0.99 Eu 0.01 ) AlSiN 3 also has a 1 / e fluorescence lifetime of about 1 μsec, so the refresh rate is 240 Hz. But I was able to follow the area active drive.
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。 The LCD uses red (R), green (G), blue (B), and yellow (Y) subpixels, but other subpixels such as white (W), cyan (C), Adding one or more sub-pixels of magenta (M) has a similar effect. When another color is added, it is necessary to generate a signal of that color from the signals of R 0 , G 0 and B 0 .
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。 Although the third embodiment is a liquid crystal television, a computer liquid crystal monitor having a wide color reproduction range can be obtained. Further, since the overall power consumption is relatively low even at a high NTSC ratio, it is suitable as an AC power cordless type liquid crystal monitor / liquid crystal television.
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。 In the evaluation of the light emitting device in each of the above examples, the brightness was turned on at a forward current (IF) of 20 mA, and the light output (photocurrent) from the light emitting device was measured. Moreover, about chromaticity (x, y), the light radiated | emitted from the light-emitting device was measured in MCPD-2000 made from Otsuka Electronics, and the value was calculated | required. Further, the color reproducibility (NTSC ratio) was determined by measuring the value of the produced light emitting device as a backlight source of a liquid crystal display device using Bm5 manufactured by Topcon Co., Ltd.
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。 The LCD according to the present invention has a high color reproducibility (NTSC ratio) and can provide a high brightness and high definition image. In particular, in the present invention, a specific phosphor is combined with a liquid crystal display device having RGBY four-color sub-pixels to provide high color reproducibility (NTSC ratio) and a bright display image. It can be applied to a liquid crystal display device.
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。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display device, 2 Backlight, 3 Light guide plate, 4 Liquid crystal cell, 5 pixels, 10 Light emitting device, 11 Package, 12 Light emitting element, 13 Wavelength conversion part, 14 Green fluorescent substance, 15 Red fluorescent substance, 16 Medium, 50 Liquid crystal display device, 51 mounting substrate, 80 4-color area active liquid crystal television, 81 4-color LCD, 82 pixels, 83 external antenna, 84 R 0 G 0 B 0 signal generation circuit, 85 RGBY signal generation circuit, 86 liquid crystal Drive circuit, 87 housing, 100 enlarged yellow color gamut, 101 enlarged green color gamut.
Claims (10)
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。 A liquid crystal display device having a backlight and a filter,
The backlight includes a light emitting element that emits blue light, a green phosphor that emits first secondary light by absorbing a part of the primary light emitted from the light emitting element, and a red phosphor that emits second secondary light. Including a light emitting device including
In the filter, a filter for each color of red (R), green (G), blue (B), and yellow (Y) is arranged on a plane for each sub-pixel arranged in each pixel of the liquid crystal display device. A liquid crystal display device characterized by that.
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。 The green phosphor is a β-type SiAlON phosphor in which Eu and Al are dissolved in a nitride or oxynitride crystal having a β-type Si 3 N 4 crystal structure,
The red phosphor has the general formula (1)
(M1 1-x Eu x ) M2SiN 3 (1)
(In general formula (1), M1 is at least one alkaline earth metal element selected from Mg, Ca, Sr and Ba, and M2 is Al, Ga, In, Sc, Y, La, Gd and (At least one trivalent metal element selected from Lu, and x is a number satisfying 0.001 ≦ x ≦ 0.10.)
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is a divalent europium activated phosphor represented by the formula:
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