DE10340005B4

DE10340005B4 - Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Diodenvorrichtung

Info

Publication number: DE10340005B4
Application number: DE10340005A
Authority: DE
Inventors: Masaki Fujiyoshida Sano
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2023-08-30
Also published as: JP4360788B2; CN1495924A; US7141442B2; CN1248321C; US20040046178A1; JP2004088003A; US20060040416A1; DE10340005A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer LED-Vorrichtung mit den Schritten:
Montieren einer LED (5) auf einem Substrat (1);
Abdecken der LED (5) mit einem transparenten Harz (7), das Leuchtstoffteilchen (8) enthält, um eine Zwischenstufe der LED-Vorrichtung vor einem Farbvorgang zu bilden;
Messen einer Chromatizität von Licht aus der Zwischenstufe der LED-Vorrichtung vor dem Farbvorgang;
Überführen eines Farbstoffs in einen peripheren Bereich des transparenten Harzes (7) zur Erzeugung einer gefärbten Schicht (11) in der Zwischenstufe zum Korrigieren der gemessenen Chromatizität des Lichts aus der Zwischenstufe entsprechend einer gewünschten Chromatizität von Licht der endgültigen LED,
wobei das Färben des transparenten Harzes (7) gesteuert wird durch die Konzentration des Farbstoffs und/oder die Temperatur einer Flüssigkeit, die den Farbstoff enthält und/oder der Einwirkungsdauer der den Farbstoff enthaltenden Flüssigkeit auf die ungefärbte LED-Vorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Diodenvorrichtung mit einer lichtimitierenden Diode (LED) als eine Lichtquelle. In der jüngeren Vergangenheit wurde eine LED-Vorrichtung bereitgestellt, die weißes Licht aussenden kann und ferner wurde eine LED-Vorrichtung vorgeschlagen, die Licht mit verschiedenen Farben aussenden kann.
Aus der Druckschrift US 6 319 425 B1 ist bereits eine LED-Vorrichtung bekannt, bei der ein Beschichtungsteil auf einem einkapselnden Harz angebracht ist. Ein Färbemittel kann entweder in dem Beschichtungsteil vorhanden sein oder auf dem Beschichtungsteil vorgesehen sein.
Die Druckschrift DE 31 03 936 A1 zeigt ein Verfahren zum Einfärben von transparenten Polymeren durch Diffusion.
18 ist eine perspektivische Ansicht einer konventionellen LED-Vorrichtung zum Aussenden von weißem Licht, während 19 eine Schnittansicht der LED-Vorrichtung ist.
Die LED-Vorrichtung 120 zur Aussendung von weißem Licht umfasst ein Substrat 101 mit zwei Anschlusselektroden 102 und 103, die an der oberen Oberfläche und an der Unterseite vorgesehen sind, und umfasst ferner eine blaue LED 105 zum Aussenden von blauem Licht. Die Kathode der LED 105 ist mit der Elektrode 102 durch ein Klebemittel 104 verbunden, und die Anode ist mit der Elektrode 103 durch einen Bond-Draht 106 verbunden. Die LED 105 und die obere Oberfläche des Substrats 101 sind von einem transparenten Harz 107 bedeckt. In dem Harz 107 sind gelbe Phosphorteilchen 108 enthalten.
Wenn eine Ansteuerspannung an die Anschlusselektroden 102 und 103 angelegt wird, wird die LED 105 angeregt, um blaues Licht S auszusenden, wie dies in 20 gezeigt ist. Wenn das blaue Licht S auf die Phosphorteilchen 108 trifft, strahlen die Phosphorteilchen gelbes Licht S1 ab. Die Mischung des blauen Lichts und des gelben Lichts ergibt auf der Grundlage der Wellenlängenmischung weißes Licht.
21 ist eine Schnittansicht, die eine weitere konventionelle LED-Vorrichtung 130 zeigt. Hierbei sind die gleichen Teile wie in der konventionellen LED-Vorrichtung der 18 und 19 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In dem Harz 107 sind Farbteilchen 109 als Farbfilter enthalten.
Das durch die Mischung des blauen Lichts und des gelben Lichts erhaltene weiße Licht, wird, wie dies zuvor beschrieben ist, durch die Farbe der Farbteilchen 109 mittels subtraktiver Mischung geändert. Folglich wird durch Auswahl der Farbe der Farbteilchen 109 die gewünschte Farbe des Lichts erzeugt. Die LED-Vorrichtung 130 ist also vorgesehen, um Licht mit diversen Farben zu erzeugen.
22 ist eine perspektivische Ansicht, wobei eine Hintergrundbeleuchtungseinheit zur Beleuchtung einer LCD (Flüssigkristallanzeige) gezeigt ist, während 23 eine Querschnittsansicht der Hintergrundbeleuchtungseinheit ist.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 140 umfasst zwei weiße lichtaussendende LED-Vorrichtungen 120, wie sie in 18 gezeigt sind, ein Beleuchtungspaneel 142, ein Diffusionspaneel 143, eine PY-Prismenschicht 144, eine PX-Prismenschicht 145, eine Reflektionsplatte 146 und eine Farb-LCD 147.
Das Beleuchtungspaneel 142 ist aus einem transparenten Plastikmaterial hergestellt und besitzt eine obere Oberfläche 142a, eine untere Oberfläche 142b und eine Vorderseite 142c. Die weißes Licht ausstrahlenden LED-Vorrichtungen 120 sind auf einem LED-Substrat 120b montiert und gegenüber der Vorderseite 142c als Randlicht angeordnet. Das Diffusionspaneel 143 ist über der oberen Oberfläche 142a des Beleuchtungspaneels 142 angeordnet, und die Reflexionsplatte 146 ist unter der unteren Oberfläche 142b angeordnet.
Das von den LED-Vorrichtungen 120 ausgesandte weiße Licht dringt von der Vorderseite 142c her in das Beleuchtungspaneel 142 ein. Das eintretende Licht wird wiederholt durch die obere und die untere Oberfläche 142a und 142b reflektiert. Das Licht wird diffus durch die Prismenoberfläche der unteren Oberfläche 142 reflektiert und tritt aus der oberen Oberfläche 142a aus.
Die Austrittsrichtung des Lichtes ist innerhalb eines kleinen Bereichs mittels des Diffusionspaneels 143 und ferner durch die Prismenschichten 144 und 145 in der Y- und X-Richtung und schließlich in der Z-Richtung ausgerichtet. Das in der Z-Richtung ausgerichtete Licht beleuchtet die LCD 147.
In einer derartigen Beleuchtungseinrichtung ändern sich die Eigenschaften von LCD's entsprechend der Charakteristik der darin vorgesehenen Farbfilter. D. h., die Farbfiltereigenschaft variiert entsprechend dem Hersteller.
Andererseits ist die Chromatizität des auf dem LCD dargestellten Bildes durch die Eigenschaft des Farbfilters und die Chromatizität der weißen LED-Vorrichtung 120, die die LCD beleuchtet, bestimmt. Die Abhängigkeit zwischen den Eigenschaften wird mit Bezug zu einer Zeichnung im Folgenden beschrieben.
24 ist ein Graph einer CIE-Chromatizität. Hierbei bezeichnet die X-Koordinate den Anteil von R, die Y-Koordinate den Anteil von G. Wenn der Anteil von B durch Z bezeichnet wird, ergibt sich daraus die folgende Beziehung. X + Y + Z = 1
Der Punkt c0 in dem Graphen ist der Chromatizitätspunkt, an dem das Verhältnis von R, G, und B gleich 1:1:1 ist.
Die Koordinaten des Punkt c0 sind ungefähr X = 0.33, Y = 0.33, Z = 0.33. Der Punkt b0 ist ein Koordinatenpunkt einer Sollchromatizität der weißen LED-Vorrichtung und das Bezugszeichen B kennzeichnet einen zulässigen Bereich für den Punkt b0. Die Koordinaten des Punkts b0 sind X = 0.313 und Y = 0.308. Der Punkt d0 ist ein Chromatizitätspunkt der Wellenlängendurchlässigkeit des Farbfilters der LCD. Die Koordinaten sind X = 0.352 und Y = 0.357. Der Punkt d0 besitzt eine komplementäre Farbrelation zu dem Punkt b0. Das Bezugszeichen D kennzeichnet einen Streuungsbereich des Punkts c0.
Wenn die Chromatizität der weißen LED-Vorrichtung 120 der Chromatizität an dem Punkt b0 oder einem Wert in dem zulässigen Bereich B entspricht, durchläuft das Licht aus der weißen LED-Vorrichtung 120 den Farbfilter mit einer Chromatizität des Punkts b0 oder einem Wert im Bereich D, so dass das Licht in ein Licht umgewandelt wird mit einer Chromatizität auf der Grundlage des weißen Lichts, das dem Punkt c0 entspricht.
Die Chromatizität des von der weißen LED-Vorrichtung 120 ausgesandten Lichts variiert jedoch gemäß der Streuung in der Wellenlänge und der Intensität des Lichts, das von der LED 105 ausgesandt wird, und entsprechend der Streuung der Verteilung der Teilchen in dem Harz 107 des jeweiligen Produkts.
Die Durchschnittswerte der Koordinaten für tatsächlich hergestellte weiße LED-Vorrichtungen sind X = 0.295 und Y = 0.290 und die Streuung beträgt σx = 0.015 und σy = 0.01.
Der Punkt f0 in 24 kennzeichnet eine durchschnittliche Chromatizität der zuvor beschriebenen Produkte. F bezeichnet einen Bereich der Streuung. Daher ist der tatsächliche Anteil an Produkten, die jeweils eine Chromatizität in dem gewünschten Bereich B aufweisen, sehr gering. Somit ist die Ausbeute für die weiße LED-Vorrichtung sehr gering.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer LED-Vorrichtung mit einer konstanten Chromatizität bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine LED-Vorrichtung hergestellt, die eine auf einem Substrat montierte LED, eine Deckschicht mit Phosphorpartikeln zum Ändern einer Farbe eines von der LED ausgesandten Lichts, und die die LED bedeckt, eine gefärbte Schicht, die in einem peripheren Bereich in der Deckschicht gebildet ist und einen Farbstoff zum korrigieren der zu ändernden Farbe in eine gewünschte Farbe aufweist, umfasst.
Der Farbstoff ist eine Farbe für die Korrektur der Farbe des von der LED ausgesandten Lichts.
Des weiteren weist der Farbstoff eine komplementäre Farbe zur Farbe des von der LED ausgesandten Lichts auf.
Die gefärbte Schicht wird in einem peripheren Bereich des lichtdurchlässigen Harzes gebildet.
Ferner weist der Farbstoff eine komplementäre Farbe zu der gemessenen Chromatizität auf.
Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen hervor.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer LED-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht der LED-Vorrichtung;
3 ist eine Schnittansicht, wobei ein Zwischenschritt zur Herstellung der LED-Vorrichtung gezeigt ist;
4 ist ein Graph der Chromatizität einer LED-Vorrichtung;
5 ist eine vergrößerte Ansicht des Graphen aus 4;
6 ist ein Graph eines Spektrums beim Chromatizitätspunkt cb und Chromatizitätspunkt c1;
7 ist ein Graph, der ein Spektrum eines Farbfilters aus einem Farbstoff zeigt;
8 ist ein Graph, der ein Spektrum des Farbfilters darstellt;
9 ist ein Graph der ein Spektrum eines Farbfilters eines Farbstoffes zeigt;
10 ist ein Graph, der ein Spektrum des Farbfilters zeigt;
11 ist ein Graph, der ein Spektrum eines Farbfilters eines Farbstoffes zeigt;
12 ist ein Graph, der ein Spektrum eines Farbfilters aus einem Farbstoff zeigt;
13 ist ein Graph, der ein Spektrum eines Farbfilters aus einem Farbstoff zeigt;
14 ist eine perspektivische Ansicht, wobei eine Hintergrundleuchteinheit zur Beleuchtung einer LCD gezeigt ist, in der eine komplementäre Vorrichtung mit weißer LED verwendet ist;
15 ist eine Schnittansicht der Hintergrundleuchteinheit;
16 und 17 sind Graphen von Spektren emittierten Lichts aus einer Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine perspektivische Ansicht einer konventionellen LED-Vorrichtung zum Ausfinden von weißem Licht;
19 ist eine Schnittansicht der konventionellen LED-Vorrichtung;
20 ist eine Schnittansicht zum Erläutern des Betriebs der Vorrichtung;
21 ist eine Schnittansicht, die eine weitere konventionelle LED-Vorrichtung zeigt;
22 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Hintergrundleuchteinheit zur Beleuchtung einer LCD zeigt;
23 ist eine Schnittansicht der Hintergrundleuchteinheit; und
24 ist ein Graph einer CIE-Chromatizität.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer LED-Vorrichtung, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung zur Aussendung von weißem Licht, und 2 ist eine Schnittansicht der LED-Vorrichtung.
Die lichtemittierende LED-Vorrichtung 21 umfasst ein Substrat 1 mit zwei Anschlusselektroden 2 und 3, die an der oberen Oberfläche und der Unterseite vorgesehen sind, und eine blaue LED 5 zum Aussenden von blauem Licht. Die Kathode der LED 5 ist mit der Elektrode 2 durch einen Klebstoff 4 verbunden, und die Anode ist mit der Elektrode 3 durch einen Bond-Draht 6 verbunden. Eine transparente Kapselung 7 aus lichtdurchlässigem Harz ist zur Abdeckung der LED 5 und der oberen Oberfläche des Substrats 1 vorgesehen. Die Kapselung 7 umfasst eine weißes Licht erzeugende Schicht 10 und eine gefärbte Schicht 12 zum Erzeugen von Licht mit gewünschter Farbe. In der Schicht 10 sind gelbe Phosphorteilchen oder R, G oder B Phosphorteilchen 8 hineingemischt. In der gefärbten Schicht 11 ist ein farbgebender Farbstoff vorgesehen.
Ein Verfahren zur Herstellung der LED-Vorrichtung wird im Folgenden beschrieben.
3 ist eine Schnittansicht, in der ein Zwischenschritt zur Herstellung der LED-Vorrichtung gezeigt ist.
Die Anschlusselektroden 2 und 3 werden an der oberen Oberfläche und der Unterseite des Substrats 1 durch Metallisierungsverfahren gebildet. Die Kathode der LED 5 wird mit der Elektrode 2 über den Klebstoff 4 verbunden, und die Anode wird mit der Elektrode 3 durch den Bond-Draht 6 verbunden. Die LED 5 und die obere Oberfläche des Substrats 1 werden durch die Kapselung 7, die weißes Licht erzeugt und die gelbe Phosphorteilchen 8 enthält, bedeckt.
Somit ist eine Zwischenstufe der weißen LED-Vorrichtung 20 hergestellt. Als nächstes wird die Chromatizität des von der Zwischenstufe der weißen LED-Vorrichtung ausgesandten Lichts photoelektrisch gemessen, um die LED-Vorrichtungen auszuwählen, die nicht einer gewünschten Chromatizität entsprechen. Ein Farbstoff zum Verringern des unnötigen Farbanteils des von den defekten LED-Vorrichtungen ausgesandten Lichts wird bestimmt und in die Kapselung 7 eingebracht, wodurch die gefärbte Schicht 11 gebildet wird. Auf diese Weise wird eine endgültige weiße LED-Vorrichtung 21 geschaffen.
Als nächstes wird das zuvor beschriebene Verfahren im Folgenden detaillierter beschrieben.
4 ist ein Graph der Chromatizität einer LED-Vorrichtung. Der Punkt c2 in 4 bezeichnet eine Koordinate einer durchschnittlichen Chromatizität des von der weißen LED-Vorrichtung 20 ausgesandten Lichts, wobei X = 0.295 und Y = 0.290 ist. Der Buchstabe 52 bezeichnet einen Bereich der Streuung, wobei σx = 0.015, σy = 0.01 in einem Bereich von 3σ (N = 10 K). Der Chromatizitätspunkt c1 ist ein Koordinatenpunkt einer Sollchromatizität der weißen LED-Vorrichtung, und das Bezeugszeichen S1 kennzeichnet einen zulässigen Bereich für den Punkt c1. Die Koordinaten des Punkts c1 sind x = 0.313 und y = 0.308. Der Bereich S1 weist eine Streuung von σx = 0.005 und σy = 0.003 um den Punkt c1 herum auf (Bereich von 3σ).
Hierbei wird ein Bereich S2 als ein zulässiger Bereich festgelegt und eine weiße LED-Vorrichtung mit einer Chromatizität im Bereich S2 wird photoelektrisch als eine zulässige Vorrichtung gewertet. Gemessene LED-Vorrichtungen werden in vier Klassen a, b, c, d eingestuft. D. h., die weiße LED-Vorrichtung, die bläuliches weißes Licht aussendet, wird in die Klasse a' eingestuft, die Vorrichtung, die gelbliches weißes Licht aussendet, wird in die Klasse b eingestuft, die Vorrichtung, die rötliches Licht aussendet, wird in die Klasse c eingestuft und eine Vorrichtung mit grünlichem Licht wird in die Klasse d eingestuft.
Ein Farbstoff komplementärer Farbe zu den klassifizierten Farben wird ausgewählt und in die Kapselung 7 eingebracht, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
5 ist eine vergrößerte Ansicht des Graphen aus 4. Der Chromatizitätspunkt cb kennzeichnet Koordinaten der Klasse a' des bläulich weißen Lichts, wobei X = 0.286 und Y = 0.281 ist. Für eine weiße LED-Vorrichtung an dem Punkt cb wurde ein gelber Farbstoff der Naphtoquinon-Gruppe als komplementäre Farbe ausgewählt. Die weiße LED-Vorrichtung 20 wurde in eine Farbstoffflüssigkeit mit Alkohol, die gelben Farbstoff mit 100 ppm enthielt, für 15 Minuten bei ständigem Unrühren eingetaucht, wobei der Farbstoff in die Kapselung 7 übergeführt wurde, um die gefärbte Schicht 11 zu bilden. Auf diese Weise wurde die endgültige weiße LED-Vorrichtung 21 hergestellt. Die Chromatizität der LED-Vorrichtung 21 lag an dem gewünschten Punkt c1. Die Koordinaten waren X = 0.313 und Y = 0.308 am Punkt c1.
6 ist ein Graph eines Spektrums am Chromatizitätspunkt cb und am Chromatizitätspunkt c1, die jeweils durch Linien Hb und H1 dargestellt sind. In den Graphen ist die R-Komponente ein Anteil bei 625 nm, die G-Komponente ein Anteil bei 560 nm und B-Komponente ein Anteil bei 450 nm.
Die Farbkorrektur des bläulichen weißen Lichts basiert auf der subtraktiven Mischung des Gelbs des Farbstoffs als der subtraktiven komplementären Farbe, wie dies im Folgenden beschrieben ist.
7 ist ein Graph, der ein Spektrum des Farbfilters aus dem Farbstoff zeigt. Das Spektrum Fb in 7 zeigt das Verhältnis der Filtereigenschaft R:G:B des gelben Farbstoffs in der gefärbten Schicht 11 mit R:G:B = 1:1:0.80. Mittels dieses Verhältnisses wird das Verhältnis R:G:B = 0.28:0.276:0.444 der weißen LED-Vorrichtung 20, was dem Chromatizitätspunkt cb entspricht, in das Verhältnis R:G:B = 0.286 × 1:0.281 × 1: 0.433 × 0.80 = 0.313:0.308:0.379 korrigiert. Somit ist die weiße LED-Vorrichtung 21 mit einer Chromatizität am Punkt c1 hergestellt.
Anschließend wurde eine weiße LED-Vorrichtung 20 mit einer Chromatizität im Bereich Sb hinsichtlich der Chromatizität unter Umständen korrigiert, die ähnlich zu den zuvor beschriebenen Umständen sind. Als Ergebnis wurde die Chromatizität des von der LEE)-Vorrichtung ausgesandten Lichts auf einen Wert innerhalb des Bereichs S1, der um die gewünschte Chromatizität am Punkt c1 herum angeordnet ist, korrigiert.
Es wurde die Chromatizität einer Zwischenstufe einer weißen LED-Vorrichtung 20 mit einer Chromatizität eines gelblichen Lichts korrigiert. Die Chromatizität lag im Bereich Sy, um den Chromatiztitätspunkt cy mit X = 0.328, Y = 0.328 in 5. 8 ist ein Graph, der ein Spektrum des Farbfilters zeigt. Das Spektrum entsprechend dem Punkt cy ist durch Hy in 8 dargestellt.
Für die weiße LED-Vorrichtung an dem Punkt cy wurde blauer Farbstoff der Antraquinone-Gruppe ausgewählt. Die weiße LED-Vorrichtung 20 wurde in eine Farbstoffflüssigkeit mit Alkohol mit einem blauen Farbstoff von 100 ppm für 10 Minuten eingetaucht, wodurch der Farbstoff in die Kapselung 7 eingebaut wurde, um die gefärbte Schicht 11 zu bilden. Somit wurde eine endgültige weiße LED-Vorrichtung 21 hergestellt. Die gefärbte Schicht 11 besitzt eine Filtercharakteristik, die durch das Bezugszeichen Fy in 9 gezeigt ist. Das Verhältnis R, G, B ist R:G:B = 0.866:0.853:1, was einem blauen Filter entspricht.
Durch die Filterkorrekturwirkung wurde das Verhältnis R:G:B des Chromatizitätspunkts cy (0.328:0.328:0.344) auf das Verhältnis R:G:B = 0.328 × 0.866:0.328 × 0.853:0.358 × 1 = 0.313:0.308:0.379 eingestellt. Die entspricht der Chromatizität des Punkts c1.
In ähnlicher Weise wurde die Chromatizität der LED-Vorrichtung im Bereich Sy ebenso auf den Chromatizitätspunkt im Bereich S1 korrigiert.
Als nächstes wurde die Chromatizität einer weißen LED-Vorrichtung 20 mit einer Chromatizität eines rötlichen Weiß korrigiert. Die Chromatizität lag im Bereich Sr, um den Chromatizitätspunkt Cr mit X = 0.33, Y = 0.30 gemäß 5 herum angeordnet. 10 ist ein Graph, der das Spektrum des Farbfilters zeigt. Das dem Punkt cr entsprechende Spektrum ist durch Hr in 10 dargestellt.
Für die weiße LED-Vorrichtung am Punkt cr wurde ein gelber Farbstoff aus der Naphtoquinon-Gruppe und ein blauer Farbstoff aus der Antraquinon-Gruppe gewählt. Die weiße LED-Vorrichtung 20 wurde in eine Farbstoffflüssigkeit mit Alkohol mit gelbem Farbstoff mit 50 ppm und blauem Farbstoff mit 50 ppm 5 Minuten lang eingetaucht, wodurch die Farbstoffe in die Kapselung 7 übergingen, um die gefärbte Schicht 11 zu bilden. Somit wurde die weiße LED-Vorrichtung 21 durch die additive Wirkung des gelben Filters und des blauen Filters hergestellt. Die Eigenschaft des blauen Filters ist durch das Bezugszeichen Fr1 in 11 gezeigt. Das Verhältnis von R:G:B ist Ry:Gy:By = 0.923:1:0.85, was einem gelben Filter entspricht. Die Charakteristik des blauen Filters ist entsprechend den Bezugszeichen Fr2 in 11 dargestellt. Das Verhältnis von R, G, B beträgt Rb:Gb:Bb = 0.858:0.858:1.
Die Filtereigenschaften werden durch die subtraktive Mischung addiert, um eine Gesamtfiltercharakteristik bereitzustellen, die durch das Bezugszeichen Fr in 11 gekennzeichnet ist. Das Verhältnis R, G, B beträgt Rf:Gf:Bf = Ry × rb:Gy × Gb:By × Bb = 0.923 × 0.858:0.85 = 0.792:0.858:085.
In diesem Falle wurde das Verhältnis R, G, B (0.33:0.30:0.37) auf die Chromatizität des Punktes cr durch den Farbfilter in der gefärbten Schicht 11 korrigiert. Das Verhältnis bei der korrigierten Chromatizität beträgt R:G:B = 0.33 × 0.792:0.30 × 0,858:0.37:0.85 0.314:0.309:0.377.
Die Koordinaten der Chromatizität werden zu X = 0.313 und Y = 0.309, was gleich der gewünschten Chromatizität c1 ist.
Eine weiße LED-Vorrichtung 20 mit einer Chromatizität im Bereich Sr wurde auf eine Chromatizität in einer Weise korrigiert, wie dies ähnlich zuvor beschrieben ist. Folglich wurde die Chromatizität des von der LED-Vorrichtung ausgesandten Lichts auf einen Wert innerhalb des Bereichs S1, der um die gewünschte Chromatizität c1 herum angeordnet ist, korrigiert.
Als nächstes wurde die Chromatizität einer weißen LED-Vorrichtung 20 mit einer Chromatizität im grünlich weißen Bereich korrigiert. Die Chromatizität lag in dem Bereich Sg, der um den Chromatizitätspunkt cg mit X = 0.29, Y = 0.315 in 5 herum angeordnet ist. 12 ist ein Graph, der das Spektrum des Farbfilters zeigt. Das Spektrum entsprechend dem Punkt cg ist durch Hg in 12 dargestellt.
Für die weiße LED-Vorrichtung am Punkt cg wurde Farbstoff aus der Monoazo-Gruppe ausgewählt. Die weiße LED-Vorrichtung 20 wurde in die Farbstoffflüssigkeit mit Alkohol und rotem Farbstoff mit 70 ppm 10 Minuten lang eingetaucht, wobei der Farbstoff in die Kapse lung 7 überging, um die gefärbte Schicht 11 zu bilden. Somit wurde die endgültige weiße LED-Vorrichtung 21 hergestellt.
Es wurde also die Chromatizität an dem Punkt cg auf eine Chromatizität korrigiert, die nahe an dem Punkt c1 (X = 0.313, Y = 0.308) liegt. Des weiteren wurde die Chromatizität in dem Bereich Sg auf eine Chromatizität in dem gewünschten Bereich S1 hin korrigiert. Dies wird wie folgt bewirkt.
Durch den roten Farbstoff wurde die Filtercharakteristik so geändert, wie dies durch Fg in 13 gezeigt ist. D. h., das Verhältnis der Filtereigenschaften R, G, B wird in die rote Gruppe geändert, Rr:Gr:Br = 1:0.906:0.889. Folglich wird die Chromatizität an dem Punkt cg korrigiert. Das Verhältnis R, G, B an dem Punkt cg wird von 0.29:0.315:0.395 auf R:G:B = 0.29 × 1:0.315 × 0.906:0.395 × 0.889 = 0.313:0.308:0.379 korrigiert.
Wie zuvor beschrieben ist, kann, wenn eine Chromatizität einer weißen LED-Vorrichtung 20 von den gewünschten Chromatizitätsbereich S1 abweicht, die Chromatizität auf eine Chromatizität in dem gewünschten Chromatizitätsbereich mittels des ausgewählten Filters, der durch die gefärbte Schicht 11 bereitgestellt wird, korrigiert werden. Allgemein gilt, dass, wenn das Verhältnis R, G, B in der Chromatizität einer weißen LED-Vorrichtung 20 R2:G2:B2 beträgt, dann ist das Verhältnis R, G, B in dem gewünschten Chromatizitätsbereich R1:G1:B1 und das Verhältnis R, G, B der Filtercharakteristik des Farbstoffs in der gefärbten Schicht 11 ist r:g:b, so gilt R2 × r:G2 × g:B2 × b = R1:G1:B1 (1)
Wenn die Filtercharakteristik r:g:b so gewählt wird, um der Formel (1) zu genügen, kann eine gewünschte Chromatizität erreicht werden. Das Filtercharakteristikverhältnis R, G, B von r:g:b kann auf einen gewünschten Wert festgelegt werden, indem die Farbe des Farbstoffes, die Art der Lösung, die Konzentration, die Eintauchzeit entsprechend gewählt wird.
Die Chromatizität mehrerer weißer LED-Vorrichtungen 20 mit diversen Chromatizitäten wurden gemessen. Die Durchschnittskoordinaten der Chromatizität betrugen X = 0.313, Y = 0.308, σx = 0.005, σy = 0.003. Die Koordinaten lagen in dem gewünschten Chromatiztitäsbereich S1.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Hintergrundbeleuchtungseinheit zur Ausleuchtung einer LCD (Flüssigkristallanzeige) zeigt, in der die endgültige weiße LED-Vorrichtung 21 verwendet ist, während 15 eine Querschnittsansicht der Hintergrundbeleuchtungseinheit zeigt.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 40 umfasst zwei weißes Licht aussendende LED-Vorrichtungen 21, ein Beleuchtungspaneel 22, ein Diffusionspaneel 23, eine Py-Prismenschicht 24, eine Px-Prismenschicht 25, eine Reflektionsplatte 26 und eine Farb-LCD 27.
Das Beleuchtungspaneel 22 ist aus transparenten Plastikmaterial hergestellt und besitzt eine obere Oberfläche 22a, eine untere Oberfläche 22b und eine Vorderseite 23c. Die weißes Licht aussendende LED-Vorrichtungen 21 sind auf einem LED-Substrat 21b montiert und gegenüber der Vorderseite 22c als Kantenleuchte angeordnet. Das Diffusionspaneel 23 ist über der oberen Oberfläche 22a des Beleuchtungspaneels 22 angeordnet, und die Reflexionsplatte 26 ist unter der unteren Oberfläche 22b angeordnet.
Das von den LED-Vorrichtungen 21 ausgesandte weiße Licht tritt in das Beleuchtungspaneel 22 von der Vorderseite 22c her ein. Das eintretende Licht wird wiederholt mittels der oberen und der unteren Oberfläche 22a und 22b reflektiert. Das Licht wird diffus durch die Prismen-Oberfläche der unteren Oberfläche 22b reflektiert und tritt aus der oberen Oberfläche 22a aus.
Die Austrittsrichtung des Lichtes ist auf einen kleinen Bereich mittels des Diffusionspaneels 22 ausgerichtet, und ist ferner durch die Prismenschichten 24 und 25 in der V- und X-Richtung und schließlich in der Z-Richtung ausgerichtet. Das in Z-Richtung ausgerichtete Licht beleuchtet die LCD 27.
Die Chromatizität des ausleuchtenden Lichts ist die gleiche wie die der weißen LED-Vorrichtungen 21. Die Koordinaten der Chromatizität sind die Koordinaten des Chromatizitätspunkts c1 in 5, d. h. X1 = 0.313, Y1 = 0.308 (Z1 = 0.379).
Die Chromatizität der Durchlässigkeit des Farbfilters in der Farb-LCD 27 ist die Chromatizität an einem Chromatizitätspunkt d0 in 4. Die Koordinaten des Punkts d0 sind Xf = 0.352, Yf = 0.357 (Zf = 0.291).
Das Verhältnis R, G, B der Beleuchtungsfarbe für die LCD 27 geht aus der Chromatizität (x1, y1, z1) der weißen LED-Vorrichtung 21 und der Chromatizität (xf, yf, zf) des Farbfilters in der LED 27 hervor. R:G:B = x1 × xf:y1 × yf:z1 × zf = 0.313 × 0.352:0.308 × 0.352:0.379 × 0.291 = 0.333:0.333:0.334
Die Chromatizitätskoordinaten der Beleuchtungsfarbe für die LCD 27 betragen
x = 0.333, y = 0.333 (z = 0.334),
was nahezu der Farbe weiß entspricht.
Obwohl zwei weiße LED-Vorrichtungen 21 verwendet sind, ist die Streuung der Chromatizität der LED-Vorrichtungen σx = 0.005, σy = 0.003, wie dies zuvor beschrieben ist, was einem sehr kleinen Bereich entspricht. Daher können drei oder mehrere LED-Vorrichtungen in der Hintergrundbeleuchtungseinheit 40 verwendet werden.
Eine LED-Vorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr beschrieben. Die LED-Vorrichtung der zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, um Licht mit einer anderen Farbe als weiß auszusenden.
Der Aufbau der LED-Vorrichtung ist identisch zur ersten Ausführungsform.
Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer endgültigen LED-Vorrichtung mit einem Chromatizitätspunkt c3 (X = 0.55, Y = 0.35, Z = 0.1) aus einer Zwischenstufe der LED-Vorrichtung mit einem Chromatizitätspunkt c2 (X = 0.295, Y = 0.29, Z = 0.415) ist im Folgenden beschrieben.
Die Filtercharakteristik der gefärbten Schicht 11 der endgültigen LED-Vorrichtung wird aus dem Verhältnis R, G, B der Chromatizitäten an den Punkten c2 und c3 unter Verwendung der Formel (1) berechnet.
In der Formel (1) wird R2 × r:G2 × g:B2 = R1:G1:B1, R2:G2:B2 = 0.295:0.290:0.415 (entsprechend c2) verwendet als das Verhältnis von R, G, B der Zwischenstufe der LED-Vorrichtung, und R1:G1:B1 = 0.55:0.35:0.1 (entsprechend c3) wird als das Verhältnis von R, G, B der endgültigen LED-Vorrichtung verwendet.
Das Filterchromatizitätsverhältnis von R, G, B ist r:g:b = 1:0.647:0.129 nach Formel (1). Die Charakteristik ist in 17 durch F2 gekennzeichnet.
Anschließend wird die Zwischenstufe der LED-Vorrichtung eingetaucht und bewegt in einer Farbstoffflüssigkeit mit Alkohol, rotem Farbstoff und blauem Farbstoff für eine angemessene Zeit bei der bestimmten Temperatur, so dass das Filtercharakteristikverhältnis zu r:g:b = 1:0.647:0.129 wird. Somit ist eine endgültige LED-Vorrichtung geschaffen.
In 16 zeigt H2 ein Spektrum des von der Zwischenstufe der LED-Vorrichtung ausgesandten Lichts und H3 zeigt ein Spektrum des Lichts, das von der endgültigen LED-Vorrichtung ausgesandt wird. Wie durch H3 gezeigt ist, besitzt das Licht die Farbe rot.
Die Linie ST in 4 zeigt den Ort eines einfarbigen Lichts. Gemäß der vorliegenden Erfindung können endgültige LED-Vorrichtungen, die mehrere einzelne Lichtfarben, etwa Rot, Gelb, Grün, Blau, Violett und andere aussenden, hergestellt werden.
Erfindungsgemäß können LED-Vorrichtungen mit einer gewünschten Chromatizität hergestellt werden, so dass die Ausbeute an LED-Vorrichtungen erhöht wird.