(57)【要約】【課題】青色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び赤色蛍光体を用いる場合であっても、赤色蛍光体を効率よく励起することができ、使用時の発熱による発光色の変化を抑制することのできる発光装置及びバックライト装置を提供する。【解決手段】青色光を発する第１ＬＥＤ素子１１と青色光により励起されると赤色光を発する第１蛍光体３１とが配された第１キャビティ２１と、緑色光を発する第２ＬＥＤ素子１２と緑色光により励起されると赤色光を発する第２蛍光体３２とが配され第１キャビティ２１と独立して形成される第２キャビティ２２と、を備えた発光装置１から、導光板１０１の端面１０２に光が入射するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色光を発する第１ＬＥＤ素子と、前記青色光により励起されると赤色光を発する第１蛍光体と、が配された第１キャビティと、
緑色光を発する第２ＬＥＤ素子と、前記青緑色光又は緑色光により励起されると赤色光を発する第２蛍光体と、が配され、前記第１キャビティと独立して形成される第２キャビティと、を備えた発光装置。
【請求項２】
前記第１ＬＥＤ素子の半導体層、前記第２ＬＥＤ素子の半導体層、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体は、全て窒化物系材料から構成される請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１ＬＥＤ素子と、前記第２ＬＥＤ素子は、互いに独立して駆動される請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の発光装置と、
前記発光装置から発せられる光が端面から入射する導光板と、を備えたバックライト装置。
【請求項５】
前記発光装置の前記第１キャビティと前記第２キャビティは、前記導光板の厚さ方向に並べられ、
前記導光板は、表面が発光面をなし、裏面が反射面をなし、
前記第１キャビティが前記導光板の発光面側に配置され、
前記第２キャビティが前記導光板の反射面側に配置される請求項４に記載のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光を発するＬＥＤ素子と、緑色光を発するＬＥＤ素子と、赤色光を発する蛍光体と、を備えた発光装置及びバックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、青色ＬＥＤ素子と、緑色ＬＥＤ素子と、赤色蛍光体と、が１つのキャビティ内に配された発光装置が知られている（特許文献１参照）。この発光装置によれば、青色ＬＥＤ素子から発せられる青色光及び緑色ＬＥＤ素子から発せられる緑色光により、赤色蛍光体を励起して赤色光を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５８２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の発光装置では、１つのキャビティに青色ＬＥＤ素子及び緑色ＬＥＤ素子が配されているため、キャビティ内の赤色蛍光体を均一に励起することができない。すなわち、２つのＬＥＤ素子の間に配される赤色蛍光体は、２つのＬＥＤ素子から発せられる光、熱等の影響を受けるが、いずれか一方のＬＥＤ素子にのみ近接している赤色蛍光体は、１つのＬＥＤ素子から発せられる光、熱等の影響を受ける。
【０００５】
このため、２つのＬＥＤ素子の間に配される赤色蛍光体については、過度の励起光が照射されたり加熱によって発光特性が悪化する傾向にあり、一方のＬＥＤ素子にのみ近接している赤色蛍光体については、他方のＬＥＤ素子からの光が十分に照射されない。これにより、赤色蛍光体の励起効率が低下し、使用時の発熱により発光色が変化してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、青色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び赤色蛍光体を用いる場合であっても、赤色蛍光体を効率よく励起することができ、色度調整用のフィードバック回路が不要で使用時の発熱による発光色の変化を抑制することのできる高い色度再現性を有する発光装置及びバックライト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、青色光を発する第１ＬＥＤ素子と、前記青色光により励起されると赤色光を発する第１蛍光体と、が配された第１キャビティと、緑色光を発する第２ＬＥＤ素子と、前記青緑色光又は緑色光により励起されると赤色光を発する第２蛍光体と、が配され、前記第１キャビティと独立して形成される第２キャビティと、を備えた発光装置が提供される。
【０００８】
上記発光装置において、前記第１ＬＥＤ素子の半導体層、前記第２ＬＥＤ素子の半導体層、前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体は、全て窒化物系材料から構成されることが好ましい。
【０００９】
上記発光装置において、前記第１ＬＥＤ素子と、前記第２ＬＥＤ素子は、互いに独立して駆動されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、上記発光装置と、前記発光装置から発せられる光が端面から入射する導光板と、を備えたバックライト装置が提供される。
【００１１】
上記バックライト装置において、前記発光装置の前記第１キャビティと前記第２キャビティは、前記導光板の厚さ方向に並べられ、前記導光板は、表面が発光面をなし、裏面が反射面をなし、前記第１キャビティが前記導光板の発光面側に配置され、前記第２キャビティが前記導光板の反射面側に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、青色ＬＥＤ素子、緑色ＬＥＤ素子及び赤色蛍光体を用いる場合であっても、赤色蛍光体を効率よく励起することができ、使用時の発熱による発光色の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す発光装置の模式平面図である。
【図２】図２は、バックライト装置の模式断面図である。
【図３】図３は、発光装置の制御ブロック図である。
【図４】図４は、発光装置により調整可能な色度範囲を示した色度図である。
【図５】図５は、変形例を示すバックライト装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施形態を示す発光装置の模式平面図である。
図１に示すように、この発光装置１は、青色光を発する第１ＬＥＤ素子１１と、緑色光を発する第２ＬＥＤ素子１２と、第１ＬＥＤ素子１１が配される凹状の第１キャビティ２１及び第２ＬＥＤ素子１２が配される凹状の第２キャビティ２２を有するケース２０と、を備えている。第１キャビティ２１には、第１蛍光体３１が分散された第１封止材４１が充填され、第２キャビティ２２には、第２蛍光体３２が分散された第１封止材４２が充填される。第１蛍光体３１は、第１ＬＥＤ素子１１から発せられる青色光により励起されると赤色光を発する。また、第２蛍光体３２は、第２ＬＥＤ素子１２から発せられる緑色光により励起されると赤色光を発する。
【００１５】
また、発光装置１は、ケース２０の第１キャビティ２１の底面に露出し互いに離隔して配置された金属製の第１リード５１及び第２リード５２と、第２キャビティ２２の底面に露出し互いに離隔して配置された金属製の第３リード５３及び第４リード５４と、を備えている。第１ＬＥＤ素子１１は第１リード５１に搭載され、第２ＬＥＤ素子１２は第３リード５２に搭載される。各ＬＥＤ素子１１，１２と各リード５１，５２，５３，５４とは、それぞれワイヤ５５により接続される。
【００１６】
第１ＬＥＤ素子１１は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の式で表される窒化物系半導体層を有する。第１ＬＥＤ素子１１は、青色光を発し、ピーク波長が４５０ｎｍである。ここでいう青色光とは、ピーク波長が４４０−４７０ｎｍの光をいうものとする。
【００１７】
第２ＬＥＤ素子１２は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）の式で表される窒化物系半導体層を有する。第２ＬＥＤ素子１２は、緑色光を発し、ピーク波長が５００ｎｍである。ここでいう緑色光とは、青みがかった緑色光も含み、ピーク波長が４７０−５３０ｎｍの光をいうものとする。
【００１８】
ケース２０は、全体として略直方体状を呈し、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂からなる。尚、ケース２０は、セラミックにより構成することもできる。第１キャビティ２１及び第２キャビティ２２は、平面視にて、それぞれ長方形状に形成される。そして、各ＬＥＤ素子１１，１２は、各キャビティ２１の中央に搭載されている。本実施形態においては、第１キャビティ２１と第２キャビティ２２は、同サイズであり、幅方向に並んで形成される。
【００１９】
第１キャビティ２１及び第２キャビティ２２に充填される第１封止材４１及び第２封止材４２は、エポキシ樹脂、変成エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、ガラス等の透光性材料からなる。本実施形態においては、第１封止材４１及び第２封止材４２は、熱硬化型のシリコーン樹脂からなり、第１蛍光体３１及び第２蛍光体３２を含有した状態でポッティングにより第１キャビティ２１及び第２キャビティ２２に充填された後、加熱により硬化される。
【００２０】
第１蛍光体３１は、ＣａＡｌＳｉＮ３系（希土類で付活されたＣａＡｌＳｉＮ３結晶構造体）であり、窒化物系材料から構成される。第１蛍光体３１は、励起光により励起されると赤色光を発し、発光のピーク波長が６３０ｎｍである。ここでいう赤色光とは、ピーク波長が６２０−６７０ｎｍの光をいうものとする。
【００２１】
第２蛍光体３２は、第１蛍光体３１とは組成の異なるＣａＡｌＳｉＮ３系（希土類で付活されたＣａＡｌＳｉＮ３結晶構造体）蛍光体であり、窒化物系材料から構成される。第２蛍光体３２は、励起光により励起されると赤色光を発し、例えば発光のピーク波長が６５０ｎｍである。
【００２２】
図２はバックライト装置の模式断面図である。
図２に示すように、バックライト装置１００は、平板状の透明な導光板１０１と、導光板１０１を白色で発光させる前述の発光装置１と、を備えている。バックライト装置１００が用いられる液晶ディスプレイは、バックライト装置１００の白色光のうち青色光を透過するフィルタと、バックライト装置１００の白色光のうち緑色光を透過するフィルタと、バックライト装置１００の白色光のうち赤色光を透過するフィルタと、を備えている。
【００２３】
発光装置１は導光板１０１の端面１０２に沿って複数並べられ、発光装置１から出射した光が導光板１０１の端面１０２に入射するようになっている。導光板１０２は、表面１０３（図２中左側の面）が発光面をなし、裏面１０４が反射面をなしている。本実施形態においては、表面１０３は、端面１０２から離れるについて裏面１０４と近接するよう傾斜して形成されている。裏面１０４には光の反射のために、反射膜を設けたり、凹部を形成しておくことが好ましい。発光装置１の第１キャビティ２１と第２キャビティ２２は、導光板１０１の厚さ方向に並べられる。そして、第１キャビティ２１が導光板１０１の発光面側に配置され、第２キャビティ２２が導光板１０１の反射面側に配置される。
【００２４】
図３は発光装置の制御ブロック図を示す。
図３に示すように、発光装置１は、第１キャビティ２１及び第２キャビティ２２の発光状態を独立して制御するための制御部６０を有している。制御部６０は、第１ＬＥＤ素子１１及び第２ＬＥＤ素子１２へ電力を供給する電力供給部７０と、バックライトの白色光の発光状態を調整する発光調整部８０と、バックライトの白色光の色度を入力可能な色度入力部９０と、各種データ、プログラム等が記憶されている記憶部６１と、を備えている。
【００２５】
電力供給部７０は、第１ＬＥＤ素子１１へ供給される電力を調整する第１電力調整部７１と、第２ＬＥＤ素子１２へ供給される電力を調整する第２電力調整部７２と、を有し、第１ＬＥＤ素子１１と第２ＬＥＤ素子１２へ供給される電力を独立して調整することが可能となっている。
【００２６】
発光調整部８０は、記憶部６１に格納されている第１テーブル６２及び第２テーブル６３に基づき、設定された色度値に対して最適な電流値を算出し、電力供給部７０へ信号を送信する。第１テーブル６２は、第１ＬＥＤ素子１１の電流値と第１キャビティ２１の色度値に関し、第２テーブル６３は、第２ＬＥＤ素子１２の電流値と第２キャビティ２２の色度値に関する。尚、記憶部６１に格納されるデータは、他のデータ等であってもよく、例えば、第１ＬＥＤ素子１１と第２ＬＥＤ素子１２へ供給される電流の比と、バックライト装置１００全体として得られる白色光の色度値のデータであってもよく、第１ＬＥＤ素子１１と第２ＬＥＤ素子１２の通電に関する情報と、バックライト装置１００の白色光に関する情報とが対応づけられたものであればよい。そして、発光調整部８０は、算出された電流値に関する信号を第１電力調整部７１及び第２電力調整部７２へ送信し、第１電力調整部７１及び第２電力調整部７２が第１ＬＥＤ素子１１及び第２ＬＥＤ素子１２の光量を調整する。
【００２７】
本実施形態においては、発光調整部８０は、色度入力部９０に接続されている。色度入力部９０は、バックライト装置１００のユーザからの導光板１０１の色度設定の入力を受け付ける。色度入力部９０は、例えば、液晶ディスプレイの筐体に設置されたスイッチ、ボタン等であり、ユーザが液晶ディスプレイの明るさを手動で調整するときに用いられる。尚、色度入力部９０は、ユーザにより入力されるものの他、例えば、液晶ディスプレイの制御部が所定のプログラムに基づいて判断した色度設定が入力されるものであってもよい。
【００２８】
以上のように構成された発光装置１では、第１ＬＥＤ素子１１に通電すると、第１キャビティ２１から、第１ＬＥＤ素子１１から発せられる青色光と、第１蛍光体３１から発せられる赤色光とが取り出される。また、第２ＬＥＤ素子１２に通電すると、第２キャビティ２２から、第２ＬＥＤ素子１２から発せられる緑色光と、第２蛍光体３２から発せられる赤色光とが取り出される。そして、第１ＬＥＤ素子１１の通電量と、第２ＬＥＤ素子１２の通電量を独立して調整することにより、白色光の色度調整が可能となる。
【００２９】
図４に発光装置により調整可能な色度範囲を示した色度図である。
図４に示すように、第１ＬＥＤ素子１１から発せられる光の色度値Ａと、第２ＬＥＤ素子１２から発せられる光の色度値Ｂと、第１蛍光体３１から発せられる光の色度値Ｃと、第２蛍光体３２から発せられる光の色度値Ｄと、を色度図上にプロットすることができる。本実施形態においては、色度値Ａ−Ｄにより形成される色度図上の四角形の範囲内で色度を調整することができる。
【００３０】
本実施形態の発光装置１によれば、第１キャビティ２１と第２キャビティ２２を独立して形成し、各キャビティ２１，２２毎に１つのＬＥＤ素子１１，１２を配するようにしたので、各キャビティ２１，２２内の各蛍光体３１，３２は、１つのＬＥＤ素子１１，１２から光、熱等の影響を受ける。これにより、１つのキャビティ内に複数のＬＥＤ素子が配されるものと比べて、各キャビティ２１，２２内の各蛍光体３１，３２に均一に励起光を行き渡らせることができ、装置全体として各蛍光体３１，３２の励起効率を向上させることができる。また、各キャビティ２１，２２内の各蛍光体３１，３２へは、ＬＥＤ素子１１，１２から均一に熱が伝わるので、特定領域の蛍光体３１，３２のみ加熱されて発光特性が悪化するようなことはない。従って、青色の第１ＬＥＤ素子１１、緑色の第２ＬＥＤ素子１２、赤色の第１及び第２蛍光体３１，３２を用いる場合であっても、各蛍光体３１，３２を効率よく励起することができ、使用時の発熱による発光色の変化を抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態の発光装置１によれば、第１ＬＥＤ素子１１の半導体層、第２ＬＥＤ素子１２の半導体層、第１蛍光体３１及び第２蛍光体３２は、全て窒化物系材料から構成されているので、使用時の発熱により装置が加熱されたとしても、温度による発光状態の変化がほぼ一様である。これにより、使用時に発光装置１から発せられる白色光の色合いが大きく変化するようなことはない。
【００３２】
また、本実施形態のバックライト装置１００によれば、青色の第１ＬＥＤ素子１１が配される第１キャビティ２１を導光板１０１の反射面側とし、緑色の第２ＬＥＤ素子１２が配される第２キャビティ２２を導光板１０１の発光面側としたので、散乱し難い短波長側の光を、導光板１０１の反射面を利用して散乱させることができる。従って、導光板１０１内にて第１キャビティ２１から発せられた光と第２キャビティ２２から発せられた光を効率良く混合することができ、発光面における色むらを低減することができる。
【００３３】
尚、前記実施形態においては、第１キャビティ２１と第２キャビティ２２が平面視にて長方形に形成されたものを示したが、各キャビティ２１，２２の形状は任意である。また、第１ＬＥＤ素子１１の半導体層、第２ＬＥＤ素子１２の半導体層、第１蛍光体３１及び第２蛍光体３２は、窒化物系材料に限定されず、任意に変更することができる。また、第１ＬＥＤ素子１１、第２ＬＥＤ素子１２、第１蛍光体３１及び第２蛍光体３２の発光波長も任意に変更することができる。例えば、第１蛍光体３１と第２蛍光体３２を、同一の蛍光体として製造コストの削減を図ってもよい。さらには、各キャビティ２１，２２内の第１封止材４１及び第２封止材４２につき、一方をシリコーン樹脂とし、他方をエポキシ樹脂とするなど、互いに異なる材料としてもよい。
【００３４】
また、前記実施形態においては、電力供給部７０が第１ＬＥＤ素子１１と第２ＬＥＤ素子１２を独立して制御するものを示したが、電力供給部７０が第１ＬＥＤ素子１１と第２ＬＥＤ素子１２に同様に電力を供給する構成としてもよい。
【００３５】
また、前記実施形態においては、導光板１０１の表面１０３が傾斜して形成されたものを示したが、例えば図５に示すように、表面１０３と裏面１０４とが平行に形成されたバックライト装置１００であってもよい。
【００３６】
以上、本発明の代表的と思われる実施形態について説明したが、本発明は必ずしも前記実施形態の構造のみに限定されるものではなく、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３７】
１      発光装置
１１    第１ＬＥＤ素子
１２    第２ＬＥＤ素子
２０    ケース
２１    第１キャビティ
２２    第２キャビティ
３１    第１蛍光体
３２    第２蛍光体
４１    第１封止材
４２    第２封止材
５１    第１リード
５２    第２リード
５３    第３リード
５４    第４リード
５５    ワイヤ
６０    制御部
６１    記憶部
６２    第１テーブル
６３    第２テーブル
７０    電力供給部
７１    第１電力調整部
７２    第２電力調整部
８０    発光調整部
９０    色度入力部
１００  バックライト装置
１０１  導光板
１０２  端面
１０３  表面
１０４  裏面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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