(57)【要約】【課題】  従来の複数のＬＥＤ素子を積層配置する加色混合型発光装置においては、高効率で混色性に優れた発光装置を実現することが困難であった。【解決手段】  異なる発光色の複数のＬＥＤ素子を積層配置した発光部と、前記発光部の各ＬＥＤ素子に個別に駆動電流を供給する駆動調整手段とを有する発光装置であって、前記発光部を構成する複数のＬＥＤ素子は異なる面積を有し、かつ各ＬＥＤ素子の中心が略一致するように積層配置されており、前記駆動調整手段は個々のＬＥＤ素子の駆動電流を可変して発光色の混色レベルを調整する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる発光色の複数のＬＥＤ素子を積層配置した発光部と、前記発光部の各ＬＥＤ素子に個別に駆動電流を供給する駆動調整手段とを有する発光装置であって、前記発光部を構成する複数のＬＥＤ素子は異なる面積を有し、かつ各ＬＥＤ素子の中心が略一致するように積層配置されており、前記駆動調整手段は個々のＬＥＤ素子の駆動電流を可変して発光色の混色レベルを調整することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤ素子は赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤであり、発光色は白色発光である請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光部は矩形形状で異なる面積の複数のＬＥＤ素子を、積層配置して構成されている請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光部は長さが等しく、幅の異なる複数のＬＥＤ素子を、積層配置して構成されている請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光部は矩形形状で異なる面積の複数のＬＥＤ素子を、平面的に異なる角度で積層配置して構成されている請求項３または４に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー表示装置等にバックライトや照明として用いられるＬＥＤ素子を用いた発光装置に関するものであり、詳しくは赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを混色性の高い発光色に変換する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ素子（以下ＬＥＤという）は半導体素子であるため、長寿命で優れた駆動特性を有し、さらに小型で発光効率が良く、鮮やかな発光色を有することから、カラー表示装置のバックライトや照明等に広く利用されるようになってきた。
【０００３】
特に近年、赤色（Ｒ）緑色（Ｇ）青色（Ｂ）の三原色に、高効率のＬＥＤが開発されたことから、加色混合型のＬＥＤ発光装置が用いられている。この加色混合型のＬＥＤ発光装置は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤを同時に発光させることによって白色光を発光させ、この白色光光源と表示装置のカラーフィルタとによってカラー表示をおこなったり、白色光を照明装置として用いるものである。
【０００４】
しかし、この加色混合型のＬＥＤ発光装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤを基板上に平面的に実装配置して発光させているため、各色の発光が分離して見えるので、加色混合を行うためには発光面上に拡散板等を配置して拡散効果を高める必要があり、また分散発光のため混色性の高い発光色を得ることが難しかった。
【０００５】
この、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤを基板上に平面的に実装配置して発光させている加色混合型のＬＥＤ発光装置の欠点を解決する構成として、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤを積層配置することにより発光点を重ね合わせて混色性の高い発光色を得る積層方式の加色混合型ＬＥＤ発光装置が提案されている（例えば特許文献１，特許文献２）。
【０００６】
以下従来の積層方式の加色混合型ＬＥＤ発光装置に付いて説明する。
特許文献１は面積の等しいＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤを積層配置することによって、下層のＬＥＤは上層のＬＥＤを透過して発光する構成とし、さらに各ＬＥＤへの注入電流を制御して各ＬＥＤの光強度を最適化することによって、所望する色の文字や画像を表示している。
【０００７】
また特許文献２はＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの面積を、大、中、小に形成し、面積が最大のＬＥＤを下側に配置し、さらに面積が中、小の順番で上方に積層配置することによって、下側のＬＥＤはその発光の一部が上側のＬＥＤを透過して発光し、他の一部が直接発光することによって、下側のＬＥＤの発光効率を高める構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−４３６２７号公報（図１，図４）
【特許文献２】特許第３３７８４６５号公報（図６０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１の提案は面積の等しいＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤを積層配置することによって、下層のＬＥＤの発光はすべて上層のＬＥＤを透過して発光する構成としているために、各ＬＥＤの配置及び面積が発光方向に対して等しくなるので、カラー表示装置として各発光源の発光位置がそろった美しい表示が可能になり、さらに各ＬＥＤを平面的にずらせて配置する場合に比べて、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ配置面積を３分の１にすることができ、分解能の高いカラー表示装置を提供できる、という長所がある。
【００１０】
しかし、下層のＬＥＤの発光はすべて上層のＬＥＤを透過して発光する構成となっているため、下層側のＬＥＤの発光を強めるために供給電流を大きくする必要があり、直接発光する最上層のＬＥＤに対して、２層のＬＥＤ層を透過して発光する最下層のＬＥＤに対する供給電流が大きくなりすぎて、下層側のＬＥＤの発熱が大きくなり、半導体素子としての寿命が短くなるという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２の提案はＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの面積を、大、中、小に形成し、面積が最大のＬＥＤを下側に配置し、さらに面積が中、小の順番で上方に積層配置することによって、下側のＬＥＤはその発光の一部が上側のＬＥＤを透過して発光し、他の一部が直接発光することによって、下側のＬＥＤの発光効率を高め、下側のＬＥＤの供給電流の増加を少なくできるという長所がある。
【００１２】
しかし、面積を大、中、小に形成した各ＬＥＤを片側に揃えて配置しているため、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの発光位置がずれた状態となってしまい、このずれた部分が分散発光となって混色性の高い発光色を得ることが困難になるという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は上記問題点を解決しようとするものであり、ＬＥＤ発光装置において、複数ＬＥＤの積層により実装面積の小型化及び高密度化を実現するとともに、混色性の高い発光色を得ることができる加色混合型のＬＥＤ発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため本発明においては、  異なる発光色の複数のＬＥＤ素子を積層配置した発光部と、前記発光部の各ＬＥＤ素子に個別に駆動電流を供給する駆動調整手段とを有する発光装置であって、前記発光部を構成する複数のＬＥＤ素子は異なる面積を有し、かつ各ＬＥＤ素子の中心が略一致するように積層配置されており、前記駆動調整手段は個々のＬＥＤ素子の駆動電流を可変して発光色の混色レベルを調整することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によると、複数ＬＥＤの積層により実装面積の小型化及び高密度化を実現するとともに、各ＬＥＤ素子の中心が略一致するように積層配置するとともに、駆動調整手段によって個々のＬＥＤ素子の駆動電流を可変して発光色の混色レベルを調整することにより、混色性の高い発光色を有する加色混合型のＬＥＤ発光装置を提供することができる。
【００１６】
すなわち、異なる発光色の複数のＬＥＤ素子を積層配置することによって、各ＬＥＤの実効面積をできるだけ同じにし、わずかに残る各ＬＥＤの面積差を駆動電流で調整することにより、ＬＥＤの駆動電流差を小さくしてＬＥＤの発熱劣化を少なくし、さらに各ＬＥＤの中心を一致させることによって混色性の高い発光色を得るようにしている。
【００１７】
前記複数のＬＥＤ素子は赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤであり、発光色は白色発光であると良い。
【００１８】
上記構成によると、バックライトとしての混色性の高い白光色を有する加色混合型のＬＥＤ発光装置を提供することができる。
【００１９】
前記発光部は矩形形状で異なる面積の複数のＬＥＤ素子を、積層配置して構成されていると良い。
【００２０】
前記発光部は長さが等しく、幅の異なる複数のＬＥＤ素子を、積層配置して構成されていると良い。
【００２１】
前記発光部は矩形形状で異なる面積の複数のＬＥＤ素子を、平面的に異なる角度で積層配置して構成されていると良い。
【発明の効果】
【００２２】
上記の如く本発明によれば、複数ＬＥＤの積層による実装面積の小型化及び高密度化を実現するとともに、各ＬＥＤ素子の中心が略一致するように積層配置するとともに、駆動調整手段によって個々のＬＥＤ素子の駆動電流を可変して発光色の混色レベルを調整することにより、混色性の高い発光色を有する加色混合型のＬＥＤ発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における発光装置のブロック図である。
【図２】図１に示す発光装置における発光部の平面図である。
【図３】図２に示す発光部のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態における発光部の平面図である。
【図５】図４に示す発光部のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図４に示す発光部のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態における発光部の平面図である。
【図８】図７に示す発光部のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下図面により、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態における発光装置のブロック図、図２は図１に示す発光装置における発光部の平面図、図３は図２に示す発光部のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
図１において１は発光装置であり、発光部２と駆動調整手段１０により構成されている。発光部２は異なる発光色の複数のＬＥＤ素子を積層配置した構成を有し、本実施形態においては大面積のＲ・ＬＥＤ４、中面積のＧ・ＬＥＤ５，小面積のＢ・ＬＥＤ６よりなり、下面側より各ＬＥＤの中心線Ｓを略一致させた状態において、大面積のＲ・ＬＥＤ４、中面積のＧ・ＬＥＤ５，小面積のＢ・ＬＥＤ６の順に積層配置されている。
【００２６】
駆動調整手段１０はＲ・ＬＥＤ駆動回路１１、Ｇ・ＬＥＤ駆動回路１２、Ｂ・ＬＥＤ駆動回路１３を有し、Ｒ・ＬＥＤ駆動回路１１はＲ・ＬＥＤ４に駆動電流を調整可能に供給し、Ｇ・ＬＥＤ駆動回路１２はＧ・ＬＥＤ５に駆動電流を調整可能に供給し、Ｂ・ＬＥＤ駆動回路１３はＢ・ＬＥＤ６に駆動電流を調整可能に供給している。
【００２７】
図２は図１に示す発光部２の平面図、図３は図２に示す発光部２のＡ−Ａ断面図であり、回路基板３の上面周辺には接続電極３ａ〜３ｆが設けられており、また回路基板３の中央には大面積のＲ・ＬＥＤ４、中面積のＧ・ＬＥＤ５，小面積のＢ・ＬＥＤ６が、図３に示す如く下面側より各ＬＥＤの中心線Ｓを略一致させて状態において、大面積のＲ・ＬＥＤ４、中面積のＧ・ＬＥＤ５，小面積のＢ・ＬＥＤ６の順に積層配置されている。
【００２８】
そしてＲ・ＬＥＤ４のパッド電極４ａ，４ｂは接続電極３ａ、３ｆにワイヤーボンディングされることにより、図１に示す駆動調整手段１０のＲ・ＬＥＤ駆動回路１１に接続されており、またＧ・ＬＥＤ５のパッド電極５ａ，５ｂは接続電極３ｃ、３ｄにワイヤーボンディングされることにより、駆動調整手段１０のＧ・ＬＥＤ駆動回路１２に接続されており、さらにＢ・ＬＥＤ６のパッド電極６ａ，６ｂは接続電極３ｂ、３ｅにワイヤーボンディングされることにより、駆動調整手段１０のＢ・ＬＥＤ駆動回路１３に接続されており、全体が封止樹脂１５によって封止されている。
【００２９】
次に上記発光装置１の調整動作を説明する。図１に示すごとく、まず駆動調整手段１０のＲ・ＬＥＤ駆動回路１１のみを駆動状態にして、Ｒ・ＬＥＤ４のみを点灯させる。この状態において発光面Ｈでの発光量を測定し、この測定量が所定の値になるようにＲ・ＬＥＤ駆動回路１１を調整する。次にＧ・ＬＥＤ駆動回路１２のみを駆動状態にして、Ｇ・ＬＥＤ５のみを点灯させる。この状態において発光面Ｈでの発光量を測定し、この測定量が所定の値になるようにＧ・ＬＥＤ駆動回路１２を調整する。さらにＢ・ＬＥＤ駆動回路１３のみを駆動状態にして、Ｂ・ＬＥＤ６のみを点灯させる。この状態において発光面Ｈでの発光量を測定し、この測定量が所定の値になるようにＢ・ＬＥＤ駆動回路１３を調整する。
【００３０】
この調整により、各ＬＥＤの実効面積に合わせた光量調整が完了し、各ＬＥＤの発光量が整合される。この状態から白色光の混色調整を行うためにＲ・ＬＥＤ４，Ｇ・ＬＥＤ５，Ｂ・ＬＥＤ６を同時に点灯させて発光面Ｈでの混色性を測定する。そしてこの白色光の混色性が最適化されるように各色ＬＥＤ駆動回路の微調整をおこなって、白色光の混色性を最適化させる。なお、図１に示す発光線Ｐは各ＬＥＤからの発光状態と混色の状態を示しており、直接発光Ｐ１、透過光Ｐ２、斜光Ｐ３により混色がおこなわれている。
【００３１】
次に図４，図５，図６により本発明の第２実施形態について説明する。
図４は本発明の第２実施形態における発光部２０の平面図、図５は図４に示す発光部２０のＡ−Ａ断面図、図６は図４に示す発光部２０のＢ−Ｂ断面図である。なお、発光部２０の基本的構成は図２に示す発光部２と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。
【００３２】
第２実施形態における発光部２０が第１実施形態における発光部２と異なるところは各ＬＥＤの形状であり、発光部２における各ＬＥＤの形状がいずれも矩形形状において各ＬＥＤの面積が異なっていたのに対し、発光部２０における各ＬＥＤの形状は長さが等しく幅を異ならせた長方形で、面積が異なるようにしたことである。
【００３３】
すなわちＲ・ＬＥＤ２４、Ｇ・ＬＥＤ２５，Ｂ・ＬＥＤ２６は図５に示す如く長さＬが同じであり、また図６に示す如く幅がＷ１＞Ｗ２＞Ｗ３の順に異なっており、この結果大面積のＲ・ＬＥＤ２４、中面積のＧ・ＬＥＤ２５，小面積のＢ・ＬＥＤ２６が形成され、下面側より各ＬＥＤの中心線Ｓを略一致させた状態において、大面積のＲ・ＬＥＤ２４、中面積のＧ・ＬＥＤ２５，小面積のＢ・ＬＥＤ２６の順に積層配置されている。
【００３４】
上記構成によれば、発光部２０における各ＬＥＤの長さＬを同一とし、その長手方向にパッド電極をそろえて配置することができるため、各ＬＥＤの製造が容易になると共に、ワイヤーボンディングの長さが略等しくなって接続が容易になるという利点がある。
【００３５】
次に図７，図８により本発明の第３実施形態について説明する。
図７は本発明の第３実施形態における発光部３０の平面図、図８は図７に示す発光部３０のＡ−Ａ断面図である。なお、発光部３０の基本的構成は図４に示す発光部２０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。
【００３６】
第３実施形態における発光部３０が第２実施形態における発光部２０と異なるところは各ＬＥＤの配置であり、発光部２０では長方形で面積が異なる各ＬＥＤを並べて積層していたのに対し、発光部３０では長方形で面積が異なる各ＬＥＤを平面的に異なる角度で積層配置して構成していることである。
【００３７】
すなわち、図７に示すＲ・ＬＥＤ３４、Ｇ・ＬＥＤ３５，Ｂ・ＬＥＤ３６は図４に示すＲ・ＬＥＤ２４、Ｇ・ＬＥＤ２５，Ｂ・ＬＥＤ２６と同様に長さＬが同じで、幅がＷ１＞Ｗ２＞Ｗ３の順に異なっている大面積のＲ・ＬＥＤ３４、中面積のＧ・ＬＥＤ３５，小面積のＢ・ＬＥＤ３６を、下面側より各ＬＥＤの中心点Ｓｐを略一致させた状態において、平面的に異なる角度で大面積のＲ・ＬＥＤ３４、中面積のＧ・ＬＥＤ３５，小面積のＢ・ＬＥＤ３６の順に積層配置されている。
【００３８】
なお、本実施形態においては各ＬＥＤを配置する平面的に異なる角度としては６０度ごとにずらせて配置し、また、各ＬＥＤの長方形の形状としては長さＬが同じで、幅Ｗ１，Ｗ２、Ｗ３は実効面積に合わせて変化させているが、各ＬＥＤの長さも実効面積に合わせて変化させても良い。
【００３９】
上記構成によれば、各ＬＥＤを配置角度により交叉配置しているので、各ＬＥＤの積層部分の面積少なく、直接発光する部分の面積が大きくなるので各ＬＥＤの直接発光が多くなって発光効率がよくなる。従って全体として発光効率の高い発光装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明における各実施形態においては１個の白色発光装置について示したが、これに限定されるものではなく、実施形態に示した発光装置を平面的に複数個配置することによって大画面用の大型発光装置とすることができ、また白色発光のみに限定されずＲ，Ｇ，Ｂ、ＬＥＤ以外の組み合わせによるカラー発光装置としても利用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１                発光装置
２、２０，３０    発光部
３                回路基板
３ａ〜３ｆ        接続電極
４、２４，３４    Ｒ・ＬＥＤ
５、２５，３５    Ｇ・ＬＥＤ
６，２６，３６    Ｂ・ＬＥＤ
４ａ，４ｂ        パッド電極
５ａ，５ｂ        パッド電極
６ａ、６ｂ        パッド電極
１０              駆動調整手段
１１              Ｒ・ＬＥＤ駆動回路
１２              Ｇ・ＬＥＤ駆動回路
１３              Ｂ・ＬＥＤ駆動回路
１５              封止樹脂
【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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【図６】
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【図７】
2010258209.tif 000009
【図８】
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