JP2006286935A - 光源モジュール、バックライトユニット、液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化かつカラーフィルタを介したときの色再現性を高めることが可能なバックライト用の光源モジュール提供する。
【解決手段】 表示装置のバックライトユニットに用いられる光源モジュールであって、
２つのピーク波長をもって発光する第１の発光素子と、上記２つのピーク波長とは異なるピーク波長をもって発光する第２の発光素子とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置等のバックライトユニットやその光源モジュールに関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いてバックライトユニット用の白色光源を作り出す研究開発が進められている。ＬＥＤによって白色光源を作る方法として、蛍光材を用いる方法や単色発光のＬＥＤを複数用いる方法を挙げることができる。蛍光体を用いる方法では、図１０に示すように、紫外から青色のＬＥＤ（Ｂチップ）の放射光を黄色、緑色および赤色等に変換する蛍光体を使用して白色を作り出す。単色発光のＬＥＤを複数用いる方法では、例えば、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤのうち複数のＬＥＤを点灯させて白色を作り出す。

なお、ＬＥＤを用いた照明装置についての従来技術として以下の特許文献を挙げることができる。
特開２００２−１６２９０公報（公開日：２００２年１月１８日） 特開２００１−３５１７８９公報（公開日：２００１年１２月２１日） 特開２００１−３１３４２４公報（公開日：２００１年１１月９日） 特開２０００−３０８７７公報（公開日：２０００年１月２８日） 特開平１０−３２１９１４号公報（公開日：１９９８年１２月４日）

しかしながら、蛍光材を用いる方法では、緑や赤の波長成分が非常に弱くなるのに加え、蛍光材の塗布バラツキも影響し、カラーフィルタを介したときの色再現性が非常に低い。

一方、単色発光のＬＥＤを複数用いる方法でも以下のような問題がある。すなわち、２つのＬＥＤ（例えば、青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤ）を用いた場合には回路構成がシンプルで小型化できる反面、赤色成分がないためカラーフィルタを介したときの色再現性が低い（図１１参照）。また、３つのＬＥＤ（青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤ）を用いる場合にはカラーフィルタを介したときの色再現性が良好な反面、回路構成が複雑になり、加えてＬＥＤの占有面積も広くなり光源モジュールが大型化してしまう。特に、中小型（携帯電話や自動車のインパネ用）の液晶表示装置においては光源モジュールの大型化は容認できない問題である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カラーフィルタを介したときの色再現性が高くかつ小型化を可能とするバックライト用の光源モジュールを提供する点にある。

本発明の光源モジュールは、上記課題を解決するために、表示装置のバックライトユニットに用いられる光源モジュールであって、２つ以上のピーク波長をもって発光する発光素子を備えることを特徴としている。上記構成おいては、１つの発光素子で２色（例えば、青および緑色）の光を発光させ、これらの混合によって白色発光を得る。こうすれば、単色の発光素子のみで構成した光源モジュールに比較して発光素子を駆動する（発光させる）ための回路を小さくすることができる。これにより、光源モジュールの小型化を実現できる。また、回路の縮小化（簡略化）によってもう１色の発光素子を加える（追加搭載する）ことも可能となり、こうすれば、３色（例えば、青・緑・赤）の光を混合して白色発光を得ることができ、カラーフィルタを介した色再現性を高めることができる。

本発明の光源モジュールにおいては、上記発光素子を発光させる駆動電流を調整することで所定のピーク波長をずらすことが好ましい。こうすれば、駆動電流を調整するだけで所望の色度に調整することができる。また、光源モジュールを組み立てた後の色調整が可能となり、便利である。

本発明の光源モジュールにおいては、２つのピーク波長をもって発光する第１の発光素子と、上記２つのピーク波長とは異なるピーク波長をもって発光する第２の発光素子と、を備える。上記構成によれば、３色（例えば、青・緑・赤）の光を混合して白色発光を得ることができ、カラーフィルタを介した色再現性を高めることができる。

本発明の光源モジュールにおいては、上記第１の発光素子は青および緑の各領域にピーク波長を有し、上記第２の発光素子は赤の領域にピーク波長を有することが好ましい。こうすれば、一般的なＲ，Ｇ，Ｂ３色のカラーフィルタに好適である。

本発明の光源モジュールにおいては、上記第１の発光素子は第１の駆動電流が流れることによって発光し、上記第２の発光素子は第２の駆動電流が流れることによって発光するように構成することが好ましい。このように、第１の発光素子と第２の発光素子を別々に駆動することで、各発光素子に好適な適合した駆動が可能となる。

本発明の光源モジュールにおいては、上記第１および第２の発光素子に上記第１および第２の駆動電流を交互に流すことが好ましい。こうすれば、第１の発光素子および第２の発光素子を並列接続して駆動することができ、発光素子を駆動するための回路を小さく（簡略化）できる。

本発明の光源モジュールにおいては、第１の駆動電流および第２の駆動電流を調整する調整回路を備えることが好ましい。こうすれば、光源モジュールを組み立てた後でも第１および第２の駆動回路を調整して混合色を調整することができる。

本発明の光源モジュールにおいては、所定期間（時間）に上記第１の駆動電流が流れる時間および該所定期間（時間）内に上記第２の駆動電流が流れる時間を設定する設定回路を備えることが好ましい。こうすれば、第１および第２の発光素子の点灯時間を調整することができ、光源モジュールを組み立てた後でもその発光輝度を調整することができる。

本発明の光源モジュールにおいては、上記設定回路は、上記第２の駆動電流が流れる時間に対する上記第１の駆動電流が流れる時間の比を１以上とすることが好ましい。第１の発光素子は１つの素子で２色発光するため各色の輝度が小さくなりやすい。そこで、所定時間内の第１の発光素子の発光時間長く（デューティ比を高く）することで所望輝度の混合色を得ることができる。

本発明の光源モジュールにおいては、上記第１および第２の駆動電流が交流的に流されることが好ましい。こうすれば、各発光素子を駆動する回路構成を簡易化できる。

本発明の光源モジュールにおいては、第１の発光素子は青および緑の各領域にピーク波長を有する第１の発光ダイオードであり、第２の発光素子は赤の領域にピーク波長を有する第２の発光ダイオードであることが好ましい。

また、上記第１および第２の発光ダイオードが、２つのノード間に電気的極性を逆方向にして並列接続されていることが好ましい。

本発明の光源モジュールにおいては、電気絶縁性および熱伝導性を有するセラミック基板と、上記セラミック基板の表面に光の出射口を形成するように、上記セラミック基板の厚さ方向に形成された第１凹部と、上記第１凹部の中に、上記発光素子を搭載するための上記セラミック基板の厚さ方向にさらに形成された第２凹部と、該発光素子に給電するための、第１凹部および第２凹部の少なくとも一方の内に形成された配線パターンと、上記第２凹部内の発光素子の搭載位置を挟んで上記出射口の反対側位置の上記セラミック基板に形成されている光反射性を有するメタライズ層と、を備えることが好ましい。こうすれば、光源モジュールの温度上昇を抑制できる。

また、本発明の光源モジュールにおいては、上記発光素子が表面側に設けられた基板と、該基板の裏面および側面の少なくとも何れかに接合された放熱部材とを有し、上記発光素子と放熱部材間には、該発光素子を基板にダイボンドする接着剤および該基板のみが介在しているように構成しても構わない。こうすれば、光源モジュールの温度上昇を抑制できる。

また、本発明のバックライトユニットは、上記光源モジュールを備えたことを特徴としている。

また、本発明の液晶表示装置は、上記バックライトユニットを備えることを特徴としている。

以上のように、本発明の光源モジュールによれば、１つの発光素子で２色（例えば、青および緑色）の光を発光させ、これらの混合色として白色発光（表示装置用のバックライト）を得ることができる。こうすれば、単色の発光素子のみで構成した光源モジュールに比較して発光素子を駆動する（発光させる）ための回路を小さくすることができ、回路パターンの引き回しが簡略化できる。これにより、光源モジュールの小型化を実現できる。また、上記回路の縮小化によってもう１色の発光素子を加えることができ、こうすれば、３色（例えば、青・緑・赤）の光を混合して白色発光を得ることができ、カラーフィルタを介した色再現性を高めることができる。

本発明の実施の一形態を図１〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。図１
は本発明に係るバックライトユニット（自動車等のインパネ用バックライトユニット）の構成を示す分解斜視図である。同図に示されるように、バックライトユニット１は、ＬＥＤ光源２（光源モジュール）、反射シート４、導光板３、拡散シート５およびレンズシート６を備える。また、ＬＥＤ光源２は、モジュール基板９、複数の２波長ＬＥＤチップ８ａ、複数の赤色ＬＥＤチップ８ｂおよび図示しない光源制御回路を備える。

ＬＥＤ光源２は、平板状の導光板３における平面方向の端部に沿って設けられる。バックライトユニット１においては、反射シート４、導光板３、拡散シート５およびレンズシート６はこの順に積層され、最上層のレンズシート６上にカラーフィルタ（図示せず）を備えた表示パネル（図示せず）が設けられる。導光板３は、反射シート４とともに、導光板３の端部に設けられたＬＥＤ光源２からの光を面全体に行き渡らせる。拡散シート５は導光板３からの光を拡散し、各方向の光の強さを均一化する。さらに、レンズシート６は、拡散シート５で拡散された光を表示パネルの方向（レンズシート６の法線方向）に向かわせる。

２波長ＬＥＤチップ８ａおよび赤色ＬＥＤチップ８ｂは、図１中の拡大図に示されるように、モジュール基板９に形成された複数の凹部２ｘそれぞれの底部に１個ずつ備えられる。なお、モジュール基板９、凹部２ｘおよびＬＥＤチップ８ａ・８ｂの構造上の関係については後に詳述する。

２波長ＬＥＤチップ８ａは２つのピーク波長をもって発光するＬＥＤ（発光ダイオード）であり、１つのチップで青および緑の２色の光を出す（主として青領域および緑領域の各領域の波長を有する光を発する）。図７に、２波長ＬＥＤチップ８ａおよび赤色ＬＥＤチップ８ｂの発光特性を示す。同図に示されるように、２波長ＬＥＤチップ８ａは、主として、４５０〔ｎｍ〕付近の波長（ピーク波長）を有する光と、５３０〔ｎｍ〕付近の波長（ピーク波長）を有する光を発し、赤色ＬＥＤチップ８ｂは、主として、６２５〔ｎｍ〕付近の波長（ピーク波長）を有する光を発する。これら各ＬＥＤチップ８ａ・８ｂからの光は混合して白色の光となるが、図７に示されるように、そのピーク波長がカラーフィルタ（Ｒ・Ｇ・Ｂ３色）の透過光のピーク波長とほぼ一致しているため、本実施の形態におけるＬＥＤ光源２は高い色再現性を有する（色再現領域の広い表示を可能にする）。

ここで、ＬＥＤ光源２は複数の凹部２ｘ（各凹部２ｘには、２波長ＬＥＤチップ８ａと赤色ＬＥＤチップ８ｂが１個ずつ設けられている）を有しているが、その数はバックライトユニット１の用途や各ＬＥＤチップ８ａ・８ｂの輝度に応じて変更される。例えば、図１の自動車等のインパネ用のバックライトユニット１では、導光板３の端部（隣り合う２辺）に計３６個の凹部２ｘが設けられている。すなわち、この光源モジュール２は、２波長ＬＥＤチップ８ａおよび赤色ＬＥＤチップ８ｂをそれぞれ３６個有する。

図２は、凹部を４個（２波長ＬＥＤチップ８ａおよび赤色ＬＥＤチップ８ｂが４個ずつ）設けた場合の、各ＬＥＤチップ８ａ・８ｂおよび光源制御部の接続関係を示す回路図である。同図に示されるように、各凹部２ｘにおいては、１個の２波長ＬＥＤチップ８ａおよび１個の赤色ＬＥＤチップ８ｂが２つのノード間に電気的極性（アノードからカソードへの向き）を逆にして並列接続され、単位発光回路１１が構成される。そして、各凹部２ｘに形成された単位発光回路１１が４つ直列接続され、発光回路１２を構成する。すなわち、本ＬＥＤ光源２は、直列接続された４つの単位発光回路１１を有する発光回路１２がノードＷ１・Ｗ２を介して光源制御回路２０に接続された回路構成をもつ。光源制御回路２０は、周期設定回路２１と、デューティ設定回路２２（設定回路）と、２つの電流設定回路２３ａ・２３ｂ（調整回路）とを備える。

交流電源５０は、矩形波の交流電圧を生成し、周期設定回路２１に出力する。周期設定回路２１は、この矩形波の周期（所定期間）を、例えば、１．０ｍｓに設定する。これにより、ノードＷ１およびノードＷ２の電位は、プラス電位とマイナス電位が交互に入れ替わり、発光回路１２には、互いに逆方向の電流Ｉｆ１・Ｉｆ２が交互に流れることになる。図５は、上記の電流Ｉｆ１、Ｉｆ２、ノードＷ１の電位であるＶ１の時間変化を説明する図である。なお、電流Ｉｆ１が流れる時間を時間ｔ１、電流Ｉｆ２が流れる時間を時間ｔ２とし、時間ｔ１と時間ｔ２との和を時間Ｔとする。同図に示されるように、時間ｔ１の間は、電位Ｖ１が正電位となり、電流Ｉｆ１が流れ、各２波長ＬＥＤチプ８ａが点灯する。時間ｔ１に続く時間ｔ２の間は、電位Ｖ１が負電位となり、電流Ｉｆ２が流れ、各赤色ＬＥＤチップ８ｂが点灯する。したがって、電流Ｉｆ１のデューティ比はｔ１／Ｔとなり、電流Ｉｆ２のデューティ比はｔ２／Ｔとなる。

デューティ比設定回路２２は、１周期内にＬＥＤチップ８ａに電流Ｉｆ１が流れる時間および１周期にＬＥＤチップ８ｂに電流Ｉｆ２が流れる時間を設定する。例えば、前者を０．８ｍｓ、後者を０．２ｍｓとする。すなわち、Ｉｆ１のデューティ比（２波長ＬＥＤチップ８ａに電流が流れる時間／１周期）が０．８に、Ｉｆ２のデューティ比（ＬＥＤチップ８ｂに電流が流れる時間／１周期）が０．２に設定される。

ここで、電流設定回路２３ａは、例えば可変抵抗で構成され、２波長ＬＥＤチップ８ａに流れる電流値Ｉｆ１を調整する。また、電流設定回路２３ｂは、例えば可変抵抗で構成され、赤色ＬＥＤチップ８ｂに流れる電流値Ｉｆ２を調整する（後述）。また、デューティ比設定回路２２は、デューティ比ｔ１／Ｔ，ｔ２／Ｔを変えることによってＬＥＤチップ８ａ・８ｂ各々に流れる平均電流値を調整する。平均電流値の変化に応じて各ＬＥＤチップ８ａ・８ｂから発せられる光の色度が変化する。よって所望の白色光が得られるようにデューティ比ｔ１／Ｔ，ｔ２／Ｔを変化させることで、所望の色度に設定することができる。

発光回路１２において、２波長ＬＥＤチップ８ａは青色の発振ピーク波長と、緑色の発振ピーク波長とを有し、電流Ｉｆ１に応じて青色の光と緑色の光との混合光を発する。このように、ＬＥＤ光源２に複数の異なるピーク波長で発光するＬＥＤチップ８ｂを用いることで、ＬＥＤを駆動するための回路を簡略化でき、ＬＥＤ光源２を小型化することができる。また、赤色ＬＥＤチップ８ｂは赤領域の発振ピーク波長を有し、電流Ｉｆ２に応じて、赤色（青色の光と緑色の光とを混合した光の色の補色）の光を発する。青色光と緑色光とを組み合わせた場合、実用上の面からは十分な白色光であるが、光の３原色の１つである赤色光が欠けているためやや青みがかかった白色になる。しかしながら、本実施の形態のように、２波長ＬＥＤチップ８ａに赤色ＬＥＤチップ８ｂを加えて発光回路１２を構成することで、色度の調整範囲を広げることができる。さらに、電流Ｉｆ１，Ｉｆ２の波形が矩形波であるので、各ＬＥＤチップ８ａ・８ｂの光度は点灯期間中は一定とでき、チラツキを抑えることができる。

図４は、２波長ＬＥＤチップ８ａの素子構造の一例を模式的に表わした図である。同図に示されるように、２波長ＬＥＤチップ８ａは内部電極３３・３４を備えており、内部電極３３と外部電極３７とがワイヤ３５によって接続され、内部電極３４と外部電極３８とがワイヤ３６によって接続される。ワイヤ３６・３７は、例えばＡｕ（金）からなる。２波長ＬＥＤチップ８ａは半導体多層構造を有し、外部電極３７・３８、ワイヤ３５・３６および内部電極３３・３４を介して電圧印加されることで、青色および緑色で発光する。なお、２波長ＬＥＤチップ８ａにおいて、青色の光を発する部分と緑色の光を発する部分とで使用する材料あるいは材料の割合を変えることで発光に関係するエネルギー準位が変動する割合を変えることができる。よって電流量の変動に対する発振ピーク波長の変動を青色と緑色とで異ならせることができる。なお、この２波長ＬＥＤチップ８ａとして、例えば、特許公開公報（特開）平１１−１４５５１３号公報に開示されたＬＥＤチップを用いても構わない。

上記のように電流Ｉｆ１、Ｉｆ２の値は電流設定回路２３ａ・２３ｂによって調整可能であり、電流Ｉｆ１が増加するにつれて、緑色の発振ピーク波長と青色の発振ピーク波長とはともに長波長側から短波長側へと変化する。電流量の大きさの変化に対し、緑色の発振ピーク波長は青色の発振ピーク波長よりも大きく変化する。電流量の増加にともなって波長変動の大きい緑色の発振ピーク波長が長波長側から短波長側へと変化することで、青色の光と緑色の光とを混合した混合光の色度が変化する。なお、２波長ＬＥＤチップ８ａにおいて、青色の光よりも波長変動が大きい光は緑色の光であると限定される必要はなく、たとえば黄緑色、黄色や橙色などの光であってもよい。電流設定回路２３ａ・２３ｂは固定の抵抗であっても良いが可変抵抗であることが好ましい（その具体的な抵抗値は、２波長ＬＥＤチップ８ａおよび赤色ＬＥＤチップ８ｂの特性、所望の色度に応じて適宜設定される。）。この場合、ＬＥＤ光源２（発光回路１２）を組立てた後であっても可変抵抗の抵抗値を変えることにより、色度や光度等を調整できる。

以下に、ＬＥＤ光源２における、色度の調整方法および決定方法を説明する。まず、ＬＥＤチップ８ａ・８ｂに所定の電流を流すことによって光度および色度を測定する。あるいは、ＬＥＤチップ８ａ・８ｂの各々に流す電流を変化させながら光度および色度を測定する。次に測定結果に基づき、所望の光度や色度を得るために必要な電流Ｉｆ１，Ｉｆ２の値を決定する。決定された電流値に基づき、電流設定回路２３ａ・２３ｂの各抵抗の抵抗値を決定する。

以上のように、本実施の形態によれば、交流電源と光源制御回路２０を用いて２色の光を発する２波長ＬＥＤチップ８ａおよび１色の光を発する赤色ＬＥＤチップ８ｂを交互に駆動する（点灯させる）ことにより、発光回路１２や光源制御回路２０を簡略化でき、ＬＥＤ光源２を小型化させることができる。

なお、発光回路を図３に示すように構成しても構わない。すなわち、ＬＥＤ光源２０２は、発光回路１１２に光源制御回路１２０を接続した回路構成となっている。光源制御回路１２０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路１１９、ＮＰＮトランジスタ１１８および電流設定回路１２３を備える。発光回路１１２は４つの２波長ＬＥＤチップ８ａと４つの赤色ＬＥＤチップ８ｂを備える。４個の２波長ＬＥＤチップ８ａは、２つのノード間に、電気的極性（アノードからカソードへの向き）を同じくして直列に接続され、一方のノード（各ＬＥＤチップのアノード側のノード）が定電圧源１５０に接続され、もう一方のノード（各ＬＥＤチップのカソード側のノード）が電流設定回路１２３ａを介してＮＰＮトランジスタ１１８のコレクタに接続される。４個の赤色ＬＥＤチップ８ｂは、２つのノード間に、電気的極性（アノードからカソードへの向き）を同じくして直列に接続され、一方のノード（各ＬＥＤチップのアノード側のノード）が定電圧源１５０に接続され、もう一方のノード（各ＬＥＤチップのカソード側のノード）が電流設定回路１２３ａを介して接地される。ＮＰＮトランジスタ１１８は、そのベースがＰＷＭ回路１１９に接続され、そのエミッタミットが設置される。ＰＷＭ回路１１９は、ＮＰＮトランジスタ１１８のベースにパルス幅が変調された駆動電圧を印加する。これにより、各２波長ＬＥＤチップ８ａには電流ＩＦ１が流れ、各赤色ＬＥＤチップ８ｂには電流ＩＦ２が流れる。これらＩＦ１およびＩＦ２の向きは同方向である。

図６は、電流ＩＦ１・ＩＦ２の時間変化を説明する図である。同図に示されるように、電流ＩＦ１は、パルス電流であるのに対し、電流ＩＦ２は定電流（直流電流）である。電流ＩＦ２が定電流である理由は以下の調整作業を簡易化するためである。このように本実施の形態では電流ＩＦ１のみを変化させることにより、ＬＥＤ光源２０２に含まれる回路を簡略化させることができる。

ＬＥＤ光源２０２において色度の調整を最初に行なう場合には、まず、電流設定回路１２３ａ内の抵抗の値を変化させて電流ＩＦ１を変化させる。電流ＩＦ１が増加するにつれて、波長変動の大きい緑色の光の発振ピーク波長が長波長側から短波長側へと変化し、波長変動の少ない青色の光との混合により、徐々に色度が変化する。そして、所望の色度になった時点で電流ＩＦ１を固定する。さらにＬＥＤ光源２０２で生成される白色光を望みの白色により近づけるため、２波長ＬＥＤチップ８ａに流れる電流ＩＦ２が調整される。また、発光強度の調整を行なう場合、ＰＷＭ回路１１９から印加される駆動電圧のパルス幅を調整して２波長ＬＥＤチップ８ａの点灯時間を制御することにより行なわれる。

以上のように、上記構成によれば、２色の光を発する２波長ＬＥＤチップ８ａをパルス電流で駆動し、１色の光を発する赤色ＬＥＤチップ８ｂを定電流で駆動させることにより、ＬＥＤ光源２０２を小型化させることができる。

図１に示すＬＥＤ光源２の凹部２ｘの構成について説明すれば、以下のとおりである。

図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、本ＬＥＤ光源２は、その凹部２ｘに、２個のＬＥＤ２０３、２０８を有している。上記各発光素子２０３、２０８はそれぞれ、図１の２波長ＬＥＤチップ８ａおよび赤色ＬＥＤチップ８ｂに対応する。

凹部２ｘには、電気絶縁性および良好な熱伝導性を備えたセラミック基板２１０（図１のモジュール基板９に対応）と、上記セラミック基板２１０の表面に光の出射口を形成するように、上記セラミック基板２１０の厚さ方向に穿設されて形成された第１凹部２１０ｅと、上記第１凹部２１０ｅの中に更に各発光素子２０３（２波長ＬＥＤチップ）・２０８（赤色ＬＥＤチップ）を搭載するための、上記セラミック基板２１０の厚さ方向に穿設されて形成された第２凹部２１０ｄと、上記各発光素子２０３、２０８に電力を供給するために、第１凹部２１０ｅ内に形成された配線パターン２１１ａとが設けられる。

そして、凹部２ｘには、上記第２凹部２１０ｄ内の各発光素子２０３、２０８の搭載位置を挟んで前記出射口の反対側位置の前記セラミック基板２１０に形成され、上記配線パタ２１１ａとは電気的に絶縁されている、光反射性を備えたメタライズ層２１２を有している。上記出射口は、セラミック基板２１０の表面に形成されている第１凹部２１０ｅの開口端である。

このような凹部２ｘについて、さらにその製造工程に沿って以下に説明する。セラミック基板２１０は、略長方形板上に成型され、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示すように、互いに厚さ方向に密に積層された多層の、例えば３層の各セラミック基板２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃを備えている。上記各セラミック基板２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃには、電気的に絶縁体であり、かつ、良好な熱伝導性を備えた、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）や、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が用いられ、より好ましくはＡｌＮが熱伝導性と成型性に優れるから用いられる。電気的には絶縁体とは、抵抗値（ＲＴ）が１０^１０（Ω・ｃｍ）以上、より望ましくは１０^１２（Ω・ｃｍ）以上のものをいう。良好な熱伝導性とは、熱伝導率（ＲＴ）が、１８（Ｗ／ｍ・ｋ）以上、より効果的なのは６０（Ｗ／ｍ・ｋ）以上、最も良いのは１４０（Ｗ／ｍ・ｋ）以上のものをいう。

上記各セラミック基板２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃは、所定の金型内にセラミック原料末を充填し、ホットプレス成型により成型した後、焼結してそれぞれ得られる。以下に記述する他のセラミック基板についても、同様な素材と加工方法が用いられている。なお、上記では、セラミック基板２１０として多層構造のものを挙げたが、一体構造のものでも可能である。

セラミック基板２１０ｂでは、その中央部に、厚さ方向に貫通する第一貫通孔を隣接しているセラミック基板２１０ｃ側からセラミック基板２１０ａ側に向かって内径（セラミック基板２１０の表面方向に沿った幅）が順次小さくなるテーパー形状に形成して、その第一貫通孔の内壁面とセラミック基板２１０ａの一表面を底面とする、前述した第２凹部２１０ｄが形成されている。第２凹部２１０ｄの内面形状は、その開口部方向に光を反射し易い円錐台形状（コニカルコーン形状、カップ状構造）が、製造の容易さや、後述する光反射性から望ましい。

さらに、セラミック基板２１０ｃでは、その中央部に、厚さ方向に貫通する第二貫通孔を、隣接しているセラミック基板２１０ｂ側からセラミック基板２１０ｃの厚さ方向に沿って順次広がっていくテーパー形状に形成して、その第二貫通孔の内壁面とセラミック基板２１０ｂの一表面を底面とする、前述した第１凹部２１０ｅが形成されている。よって、第１凹部２１０ｅの内底面に、第２凹部２１０ｄがさらに形成されていることになる。

第１凹部２１０ｅと、第２凹部２１０ｄとは、それらの形状の対称軸（各セラミック基板２１０ｂ、２１０ｃの厚さ方向に沿った）が同軸状に形成されているのが好ましい。また、第１凹部２１０ｅの内面形状は、後述する各配線パターン２１１ａの配置が容易で、かつ、ワイヤリングも容易化できることから、角錐台形状が望ましい。

また、セラミック基板２１０ｃに隣接する側の、セラミック基板２１０ｂの周辺部上には、上記各発光素子２０３、２０８に電力を供給するための各配線パターン２１１ａがそれぞれ形成されている。上記各配線パターン２１１ａは、それぞれ、セラミック基板２１０ｂの周端から第１凹部２１０ｅの底面上にて露出する位置まで伸びるように形成されている。ただし、上記各配線パターン２１１ａは、それぞれ、第２凹部２１０ｄの開口部には達しない位置（つまり、伸びても直前の位置）までとなっている。

これにより、上記各発光素子２０３、２０８（２波長ＬＥＤチップ８ａ・赤色ＬＥＤチップ８ｂ）に対して、各配線パターン２１１ａを介して電力を供給することができる。

そして、凹部２ｘにおいては、第２凹部２１０ｄ上の少なくとも一部であり、各発光素子２０３、２０８の搭載位置上に、熱伝導性が各セラミック基板２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃより良い（大きい）メタライズ（金属）層２１２が形成されている。上記メタライズ層２１２としては、優れた光反射性および良好な熱伝導性を備えているものであればよいが、例えば銀（Ａｇ）めっきにより形成されたものが挙げられる。

上記メタライズ層２１２は、入射された光の５０％以上、より好ましくは７０％以上反射する光反射性を備えることが好ましく、本実施の各形態では、第２凹部２１０ｄ上のできるだけ全面にわたって形成されていることが望ましい。また、メタライズ層２１２は、各配線パターン２１１ａと離間して電気的な絶縁性を維持できるのであれば、第１凹部２１０ｅの内面上において外方に向かって伸びるヘム状またはフランジ状または放射状に形成されていてもよい。以下に示す他のメタライズ層についても、その素材や形成方法は特に指示がない限り上記メタライズ層２１２と同様である。

また、ＬＥＤ光源２の他の構成について説明すれば、以下のとおりである。

図９は、本発明のＬＥＤ光源２の構成例を示す断面図である。図９において、ＬＥＤ光源２は、一列または複数列に所定間隔に配列された複数の発光素子搭載基板としての複数のＬＥＤ素子基板３０２と、ＬＥＤ素子基板３０２上に設けられた接続基板３０３と、ＬＥＤ素子基板３０２の下面に設けられたヒートシンクなどの放熱部材である放熱素子３０４とを備えている。

ＬＥＤ素子基板３０２は、発光素子搭載用基板としてのセラミック基板３２１と、セラミック基板３２１（図１のモジュール基板９に対応）に設けられた発光源の発光素子としての発光ダイオードチップであるＬＥＤチップ３２２（図１の２波長ＬＥＤチップ８ａ・赤色ＬＥＤチップ８ｂに対応）と、セラミック基板３２１上の配線パターン（図示せず）の所定位置とＬＥＤチップ３２２の電極とを接続するための接続用ワイヤ３２３（または配線ワイヤ）とを有している。

セラミック基板３２１は熱伝導性がよく、セラミック基板３２１には、その一方表面中央部に窪み部が設けられている。この窪み部は、その中央部の深い窪み部３２１ａと、深い窪み部３２１ａの周囲の浅い窪み部３２１ｂとの２段構造となっている。深い窪み部３２１ａ内には、１個または、異なる発光色の複数個のＬＥＤチップ３２２が、発光面とは反対側の面（裏面）をセラミック基板３２１に向けて配置されて、窪み部３２１ａ内に設けられた配線パターン（図示せず）の所定位置上にダイボンドされている。ＬＥＤチップ３２２の発光面側の電極は、浅い窪み部３２１ｂ上に設けられた配線パターン（図示せず）の所定位置と接続用ワイヤ３２３によってワイヤボンドされている。

接続基板３０３は、その下方に配列される複数のセラミック基板３２１の各窪み部またはＬＥＤチップ３２２に対応して、ＬＥＤ素子基板３０２からの光を通過または透過させるための光透過部としての窓部３３１がそれぞれ設けられ、窓部３３１によりＬＥＤチップ３２２からの光の広がりを抑えている。また、接続基板３０３は、ＬＥＤチップ３２２に電流を供給するための配線パターン（図示せず）と、セラミック基板３２１の発光面側の上面に設けられた配線パターン（図示せず）とが半田３３２などにより接続されている。

放熱素子３０４は、その上面に、セラミック基板３２１の発光面側とは反対側の面（裏面；導電性パターンは設けられていない）が接合されている。これによって、ＬＥＤチップ３２２から発せられた熱は、セラミック基板３２１および、ＬＥＤチップ３２２をセラミック基板３２１にダイボンドするための接着剤のみを経て放熱素子３０４に伝えられる。このため、放熱素子３０４とＬＥＤチップ３２２との間に樹脂基板と接続基板とが介在していた従来の構成に比べて熱伝導性が大幅に向上し、より効率良く放熱を行うことができる。

上に開示した実施の形態はすべての点で例示的であって制限的なものではない。本発明には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

本発明の光源モジュールは、携帯電話、ＰＤＦ、自動車等のインパネ、モニタおよびテレビ等の様々な表示装置用のバックライトユニットに適用可能である。

本発明のバックライトユニットの構成を示す分解斜視図である。 本発明のＬＥＤ光源の構成を示す模式図である。 本発明のＬＥＤ光源の変形構成を示す模式図である。 本発明のＬＥＤ光源に用いられる２波長ＬＥＤチップの構成を示す斜視図である。 図２のＬＥＤ光源における電流Ｉｆ１、Ｉｆ２およびＶ１の時間変化を説明する図である。 図３のＬＥＤ光源おける電流ＩＦ１、ＩＦ２の時間変化を説明する図である。 本発明における、各ＬＥＤの発光波長特性とカラーフィルタの透過光の特性とを示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は本ＬＥＤ光源における凹部の構成を示す斜視図である。 本ＬＥＤ光源における凹部の他の構成を示す斜視図である。 従来のバックライトユニットの構成を示す分解斜視図である。 従来技術における、各ＬＥＤの発光波長特性およびカラーフィルタの透過光の特性を示すグラフである。

符号の説明

１ バックライトユニット
２ ２０２ ＬＥＤ光源（光源モジュール）
２ｘ （ＬＥＤ光源２の）凹部
３ 導光板
４ 反射シート
５ 拡散シート
６ レンズシート
８ａ ２波長ＬＥＤチップ（第１の発光素子）
８ｂ 赤色ＬＥＤチップ（第２の発光素子）
９ モジュール基板
１２ １２０ 発光回路
２０ 光源制御回路
２２ デューティ設定回路
２３ａ・２３ｂ １２３ａ・１２３ｂ 電流設定回路
１１８ ＮＰＮトランジスタ
１１９ ＰＷＭ回路
２１２ メタライズ層
３０４ 放熱素子

Claims (16)

1. 表示装置のバックライトユニットに用いられる光源モジュールであって、
   ２つ以上のピーク波長をもって発光する発光素子を備えることを特徴とする光源モジュール。
2. 上記発光素子を発光させる駆動電流を調整することで所定のピーク波長をずらすことを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
3. ２つのピーク波長をもって発光する第１の発光素子と、
   上記２つのピーク波長とは異なるピーク波長をもって発光する第２の発光素子と、を備えることを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
4. 上記第１の発光素子は青および緑の各領域にピーク波長を有し、上記第２の発光素子は赤の領域にピーク波長を有することを特徴とする請求項３記載の光源モジュール。
5. 上記第１の発光素子は第１の駆動電流が流れることによって発光し、上記第２の発光素子は第２の駆動電流が流れることによって発光することを特徴とする請求項３記載の光源モジュール。
6. 上記第１および第２の発光素子に上記第１および第２の駆動電流を交互に流すことを特徴とする請求項５記載の光源モジュール。
7. 第１の駆動電流および第２の駆動電流を調整する調整回路を備えることを特徴とする請求項５記載の光源モジュール。
8. 所定期間に上記第１の駆動電流が流れる時間および該所定期間に上記第２の駆動電流が流れる時間を設定する設定回路を備えることを特徴とする請求項６記載の光源モジュール。
9. 上記設定回路は、上記第２の駆動電流が流れる時間に対する上記第１の駆動電流が流れる時間の比を１以上に設定することを特徴とする請求項６記載の光源モジュール。
10. 上記第１および第２の駆動電流を交流的に流すことを特徴とする請求項６記載の光源モジュール。
11. 第１の発光素子は青および緑の各領域にピーク波長を有する第１の発光ダイオードであり、
    第２の発光素子は赤の領域にピーク波長を有する第２の発光ダイオードであることを特徴とする請求項３記載の光源モジュール。
12. 上記第１および第２の発光ダイオードが、２つのノード間に電気的極性を逆方向にして並列接続されていることを特徴とする請求項１１記載の光源モジュール。
13. 電気絶縁性および熱伝導性を有するセラミック基板と、
    上記セラミック基板の表面に光の出射口を形成するように、上記セラミック基板の厚さ方向に形成された第１凹部と、
    上記第１凹部の中に、上記発光素子を搭載するための上記セラミック基板の厚さ方向にさらに形成された第２凹部と、
    該発光素子に給電するための、第１凹部および第２凹部の少なくとも一方の内に形成された配線パターンと、
    上記第２凹部内の発光素子の搭載位置を挟んで上記出射口の反対側位置の上記セラミック基板に形成されている光反射性を有するメタライズ層と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
14. 上記発光素子が表面側に設けられた基板と、該基板の裏面および側面の少なくとも何れかに接合された放熱部材とを有し、上記発光素子と放熱部材間には、該発光素子を基板にダイボンドする接着剤および該基板のみが介在していることを特徴とする請求項１記載の光源モジュール。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光源モジュールを備えたことを特徴とするバックライトユニット。
16. 請求項１５記載のバックライトユニットを備えることを特徴とする液晶表示装置。

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