(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型化を図ることができ、製造工程が簡便な面状光源を提供する。【解決手段】面状光源は、光透過性を有する一対のフレキシブル基板と、一対のフレキシブル基板に挟まれて搭載された複数の無機系発光素子とを有し、前記無機系発光素子の正負電極は光透過性で、互いに対向している。前記一対のフレキシブル基板の間の間隙は弾性体により充填され、前記弾性体には、前記無機系発光素子から発せられる光を励起光として励起光と異なる波長の波長変換光を発する蛍光体が含有されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する一対のフレキシブル基板と、
前記一対のフレキシブル基板に挟まれて搭載された複数の無機系発光素子と
を有することを特徴とする面状光源。
【請求項２】
前記無機系発光素子の正負の電極は互いに対向して前記無機系発光素子の両側に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の面状光源。
【請求項３】
前記正負の電極は光透過性の電極である
ことを特徴とする請求項２に記載の面状光源。
【請求項４】
前記一対のフレキシブル基板の間の隙間は弾性体により充填されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の面状光源。
【請求項５】
前記弾性体には前記無機系発光素子から発せられる光を励起光とし、励起光と異なる波長の波長変換光を発する蛍光体が含有されている
ことを特徴とする請求項４に記載の面状光源。
【請求項６】
前記一対のフレキシブル基板の間の隙間は流体により充填されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の面状光源。
【請求項７】
前記流体は、冷却装置から供給されている
ことを特徴とする請求項６に記載の面状光源。
【請求項８】
前記一対のフレキシブル基板の少なくとも一方のフレキシブル基板の無機系発光素子が搭載されていない面に、蛍光体を含有する樹脂膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の面状光源。
【請求項９】
前記一対のフレキシブル基板の少なくとも一方のフレキシブル基板の無機系発光素子が搭載されていない面に、光学形状部が形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の面状光源。
【請求項１０】
前記光学形状部はレンズ形状部である
ことを特徴とする請求項９に記載の面状光源。
【請求項１１】
前記光学形状部は凹凸形状部である
ことを特徴とする請求項９に記載の面状光源。
【請求項１２】
前記一対のフレキシブル基板の一方のフレキシブル基板の無機系発光素子の発光素子が搭載されていない側に反射膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の面状光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無機系発光素子を用いた照明装置及び液晶表示装置のバックライト光源として利用される面状光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）の実用化と共に、青色ＬＥＤチップと青色ＬＥＤチップを封止する封止樹脂に蛍光体を含有させたＬＥＤランプにより白色光源を得られるようになった。ＬＥＤランプによる白色光源は、従来の光源である白熱灯や蛍光灯と比較して、寿命が長く、消費電力が少ないので、次世代の照明器具として期待されている。また、ＬＥＤランプは、短小化が容易であるため、液晶ディスプレイのバックライト等に利用されている。
【０００３】
液晶ディスプレイのバックライトでは、特に、白色光源の薄型化が要求されている。従来、ＬＥＤランプをマザーボード上に複数配置した面状光源が用いられていた。しかしながら、ＬＥＤランプの厚みにより面状光源の厚みが制限されるため、更なる薄型化は困難であった。
【０００４】
一方、側面発光型のＬＥＤランプと導光体とを組合わせ面状光源が実用化されている。このような面状光源では、ＬＥＤランプから導光体に白色光を入射させる際に、光のロスが大きいという問題があった。
【０００５】
これらの問題を解決するために、マザーボード上に複数のＬＥＤチップを搭載したチップオンボード型の面状光源が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−４９３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
チップオンボード型の面状光源では、複数のＬＥＤチップに対して各々ワイヤボンディングを行わなければならないため、製造工程が煩雑あるという問題があった。また、表裏両面に表示部を有する液晶表示装置においては、表面用と裏面用にそれぞれ１つの面状光源が必要であった。そのため、このような両面表示型の液晶表示装置の薄型化は困難であった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を鑑みてなされたものであって、薄型化を図ることができ、製造工程が簡便な面状光源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、光透過性を有する一対のフレキシブル基板と、前記一対のフレキシブル基板に挟まれて搭載された複数の無機系発光素子とを有することを面状光源により解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の面状光源によれば、その厚みは、無機系発光素子と一対のフレキシブル基板の厚み若しくは無機系発光素子を封止する封止部とフレキシブル基板の厚みのみに依存するため、厚みを薄くすることができる。
【００１０】
また、光透過性の一対のフレキシブル基板、又は、光透過性のフレキシブル基板と光透過性の封止部により面状光源を形成するので、面状光源の表裏面から発光する。そのため、両面表示型の液晶ディスプレイに用いても厚さが嵩むことはなく、薄型の両面表示型の液晶ディスプレイを製造することができる。
【００１１】
さらに、フレキシブル基板を用いることにより、衝撃や熱応力が発生してもフレキシブル基板でこれらを吸収することができるので、高信頼性の面状光源を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、図面に基づいて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の面状光源を示す図であり、図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は正面図である。
【００１３】
本実施の形態の面状光源は、互いに対向し、かつ両側に電極を有する複数のＬＥＤ１１Ｂチップと、ＬＥＤチップ１１Ｂを上下から挟んでＬＥＤチップ１１Ｂと電気的に接続する一対のフレキシブル基板１０ａ，１０ｂと、フレキシブル基板に挟まれた領域を充填する充填層１５を備えている。
【００１４】
ＬＥＤチップ１１Ｂは、図３（ａ）に示すように、ｎ型不純物がドープされたＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ又はＧａ２Ｏ３等の光透過性を有する導電性成長基板１１０ａの上にＧａＮ系半導体（Ａｌ１−Ｘ−ＹＩｎＸＧａＹＮ、０≦Ｘ≦１，０≦Ｙ≦１，０≦Ｘ＋Ｙ≦１）からなるｎ型層１１５、発光層１１６及びｐ型層１１７を下からこの順に形成することにより得られ、発光層１１６から青色光又は紫外光を発光する。また、ＬＥＤチップ１１Ｂは、図３（ｂ）に示すように、サファイア成長基板の上にｎ型層、発光層及びｐ型層を下からこの順に形成した後に、成長基板とｎ層との間にレーザを照射して、成長基板を除去し、ｎ型層１１５又はｐ型層１１６にＳｉ、Ａｌ又はＣｕ等の導電性基材１１０ｂを接合させたものでもよい。ＬＥＤチップ１１Ｂには、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２）、ＡＴＯ(ＳｎＯ２―Ｓｂ２Ｏ３)、ＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２又はＺｎＯ等の導電性酸化物や、光透過性を有する程度の厚さで形成したＣｏ／Ａｕ又はＮｉ／Ａｕ等の金属積層体からなるｐ電極１１０ｐ及びｎ電極１１０ｎが互いに対向してＬＥＤチップ１１Ｂの両側に形成されている。ここで、ｐ電極１１０ｐ及びｎ電極１１０ｎとしては、光取り出しの観点から、ＩＴＯ又はＴｉＯ２を用いることが好ましい。
【００１５】
フレキシブル基板１０ａ，１０ｂは、図１のＡ部を拡大した図２に示すように、コア１０１ａ，１０１ｂと、コア１０１ａ，１０１ｂの一方の面に形成された配線１０２ａ，１０２ｂと、コアの他方の面に形成された蛍光体膜１０３ａ，１０３ｂとを有している。
コア１０１ａ，１０１ｂの材質としては、光透過性を有するポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）又は液晶ポリマーが挙げられるが、耐熱性の観点から、ポリイミドを用いることが望ましい。
【００１６】
配線１０２ａ，１０２ｂの材質としては、上記の導電性酸化物や、光透過性の金属積層体が挙げられるが、光取り出しの観点から、ＩＴＯを用いることが好ましい。この配線１０２ａ，１０２ｂをＬＥＤチップの電極と導電性の透明接着剤を介して接合させることにより、ＬＥＤチップ１１と外部電力源と配線１０２ａ，１０２ｂを介して電気的に接続される。
【００１７】
蛍光体膜１０３ａ，１０３ｂは、シリコンゴム又はフッ素ゴム等の弾性体に蛍光体を含有させて形成されている。ＬＥＤチップ１１Ｂが青色発光ＬＥＤチップの場合、(Ｙ，Ｇｄ)３Ａｌ５Ｏ１２:Ｃｅ、(Ｓｒ，Ｂａ)２ＳｉＯ４:Ｅｕ又は (Ｓｉ，Ａｌ)１２(Ｏ， Ｎ)１６:Ｍ（Ｍ：アルカリ土類及び／又は希土類金属）等の黄色蛍光体や、（Ｂａ，Ｍｇ）２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ，Ｍｎ又はＢａＭｇＡｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ等の緑色蛍光体とＹ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ又はＹ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ等の赤色蛍光体とを混合した蛍光体を用いることにより白色光を得ることができる。また、ＬＥＤチップが紫外発光ＬＥＤの場合、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４ ）６Ｃｌ２ ：Ｅｕ又はＳｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ等の青色蛍光体と上記の緑色蛍光体及び赤色蛍光体とを混合した蛍光体により、白色光を得ることができる。
充填層１５は、シリコンゴム又はフッ素ゴム等の弾性体からなる。この充填層１５に上記の蛍光体を含有させてもよい。この場合、フレキシブル基板１０ａ，１０ｂに蛍光体膜１０３ａ，１０３ｂを設けなくてもよい。
【００１８】
上記の構成を有する本実施の形態の面状光源によれば、その厚みは、ＬＥＤチップと一対のフレキシブル基板の厚みのみに依存するため、厚みを薄くすることができる。その上、フレキシブル基板を用いることにより、衝撃や熱応力が発生してもフレキシブル基板でこれらを吸収することができるので、高信頼性の面状光源を得ることができる。
【００１９】
また、一対の電極を互いに対向して両側に形成したＬＥＤチップを用いて面状光源を形成したので、一方のフレキシブル基板にＬＥＤチップを搭載した後、これと他方のフレキシブル基板とを位置合わせしてＬＥＤチップと接合させるだけで面状光源を形成することができるので、製造工程が簡便となる。
【００２０】
さらに、光透過性の一対のフレキシブル基板を用いて面状光源を形成することにより、面状光源の表裏面から発光するので、両面表示型の液晶ディスプレイに用いても厚さが嵩むことはなく、薄型の両面表示型の液晶ディスプレイを製造することができる。
（第２の実施の形態）
図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の面状光源を示す拡大断面図である。
【００２１】
本実施の形態の面状光源は、一方の面側に正負の両電極を有する青色発光ＬＥＤチップ１２Ｂを用いている点において、第１の実施の形態とは異なる。
【００２２】
本実施の形態で用いるＬＥＤチップ１２Ｂは、図５に示すように、サファイア等の光透過性を有する絶縁性成長基板１２０の上にＧａＮ系半導体からなるバッファ層１２８、ｎ型層１２５、発光層１２６及びｐ型層１２７を下からこの順に形成することにより得られる。また、ＬＥＤチップ１２Ｂには、光透過性を有するｐ電極１２１ｐ及びｎ電極１２１ｎの両電極がＬＥＤチップ１２Ｂの一方の面側に形成されている。
【００２３】
このようなＬＥＤチップ１２Ｂを用いた面状光源では、一対のフレキシブル基板１０ｃ，１０ｄの一方の基板のみに配線を形成すればよい。即ち、図４（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ１２Ｂと電気的に接続するフレキシブル基板１０ｄには、第１の実施の形態と同様に、コア１０１ｄの一方の面に配線１０２ｄを形成し、他方の面に蛍光体膜１０３ｄとを形成しているが、他方のフレキシブル基板１０ｃには、コア１０１ｃの一方の面に蛍光体膜１０３ｃのみを形成すればよい。フレキシブル基板１０ｄにはＬＥＤチップ１２Ｂがフリップチップ型で搭載され、ＬＥＤチップ１２Ｂを挟んでフレキシブル基板１０ｃ，１０ｄが対抗するように配置されている。これにより、ＬＥＤチップ１２Ｂが機械的衝撃から保護される。そして、フレキシブル基板１０ｃ，１０ｄの間の空隙には、第一の実施の形態と同様に、充填層１５が形成されている。
【００２４】
ここで、図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１２Ｂの搭載部以外の部分はフレキシブル基板１０ｃ，１０ｄが接触するようにしてもよい。この場合、フレキシブル基板１０１０ｄのフレキシブル基板１０ｃと対向する面に接着膜（図示せず。）を形成するとよい。
上記の構成を有する本実施の形態の面状光源によれば、ＬＥＤチップと電気的に接続させる配線パターンを設けるフレキシブル基板が１枚で済むため、安価に面状光源を製造することができる。
（第３の実施の形態）
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の面状光源を示す拡大断面図である。
【００２５】
本実施の形態の面状光源は、青色発光ＬＥＤ１１Ｂチップ、緑色発光ＬＥＤチップ１１Ｇ及び赤色発光ＬＥＤチップ１１Ｒを用いて白色光を得る点において、第１及び第２の実施の形態と異なる。
【００２６】
赤色発光ＬＥＤチップ１１Ｒは、図３（ａ）において、光透過性を有する導電性成長基板１１０ａをＧａＰにより形成し、ｎ型層１１５、発光層１１６及びｐ型層１１７をＡｌＧａＡｓ系（Ａｌ１−ＺＧａＺＡｓ、０＜Ｚ＜１）により形成することにより得られ、発光層１１６から赤色光を発光する。また、緑色発光ＬＥＤチップ１１Ｇは、図３（ａ）に示す第１の実施の形態のＬＥＤチップ１１Ｂと同様に、ｎ型不純物がドープされた光透過性を有する導電性成長基板１１０ａの上にＧａＮ系半導体からなるｎ型層１１５、発光層１１６及びｐ型層１１７を下からこの順に形成することにより得られ、発光層１１６から緑色光を発光する。そして、ＬＥＤチップ１１Ｒ，１１Ｇには、図３（ａ）と同様に、透明なｐ電極１１０ｐ及びｎ電極１１０ｎが互いに対向してＬＥＤチップ１１の両側に形成されている。
【００２７】
この場合、図６（ａ）に示すように、一対のフレキシブル基板１０ｅ，１０ｆの間に青色発光ＬＥＤチップ１１Ｂ、緑色発光ＬＥＤチップ１１Ｇ及び赤色発光ＬＥＤチップ１１Ｒに配置してもよいし、図６（ｂ）に示すように、上記３種のＬＥＤチップ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを挟まれるフレキシブル基板１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈを互いに分けて、層状に配置してもよい。
【００２８】
本実施の形態では、ＬＥＤチップ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂを用いるので、フレキシブル基板に蛍光体膜を設けなくてもよい。
【００２９】
上記の構成を有する本実施の形態の面状光源によれば、各ＬＥＤチップ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの光の出力を制御できるので、発光光の色目を自在に変えることができる。
（その他の実施の形態）
例えば、図７（ａ），（ｂ）に示すように、レンズ形状部２０や凹凸形状部２１等の光学形状部をフレキシブル基板１０ａ，１０ｂの光取り出し面側に設けてもよい。これらの光学形状部２０，２１は、フレキシブル基板１０ａ，１０ｂと一体的に形成してもよいし、フレキシブル基板１０ａ，１０ｂと別途に樹脂やゴム等により形成してもよい。
【００３０】
また、上記の実施の形態において、充填層は弾性体から形成するとしたが、窒素ガス等の不活性ガス、又は、シリコンオイルや超純水等の流体から形成してもよい。充填層を流体とした場合、図７（ｃ）に示すように、冷却装置３０を介して流体を冷却媒体Ｌとして面状光源に供給することができる。このような構成では、ＬＥＤチップ１１Ｂの放熱性が向上する。
【００３１】
更に、上記の実施の形態では、一対のフレキシブル基板の両方のＬＥＤチップ搭載面と反対側を光取り出し面としたが、一方のフレキシブル基板の光取り出し面側にＡｌ等の反射膜を設けることにより、他方の光取り出し面のみから光が取り出すようにしてもよい。この場合、反射膜形成面側に蛍光体膜は形成しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態の面状光源を示す図であり、図１（ａ）は断面図であり、図１（ｂ）は正面図である。
【図２】図２は、図１のＡ部を拡大した拡大断面図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態で用いるＬＥＤチップの構造を示す断面図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の面状光源を示す拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態で用いるＬＥＤチップの構造を示す断面図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態の面状光源を示す拡大断面図である。
【図７】図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明のその他の実施の形態の面状光源を示す図であり、図７（ａ），（ｂ）は拡大断面図であり、図７（ｃ）は構造図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  フレキシブル基板
１１Ｂ，１２Ｂ  青色発光ＬＥＤチップ
１１Ｒ  赤色発光ＬＥＤチップ
１１Ｇ  緑色発光ＬＥＤチップ
１５  充填層
１６  封止部
１７  蛍光体膜
１８  ワイヤ
１１０ａ  導電性成長基板
１１０ｂ  導電性基材
１１１ｎ  ｎ電極
１１１ｐ  ｐ電極
１１５，１２５  ｎ型層
１１６，１２６  発光層
１１７，１２７  ｐ型層
１２０  絶縁性成長基板
Ｌ  冷却媒体
【図１】
2008034473.tif 000003
【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】
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