JP2008117879A - Surface light-emitting device - Google Patents

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Junichi Kinoshita
順一 木下
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Harison Toshiba Lighting Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface light-emitting device capable of stably balancing specified chromaticity and brightness and capable of holding down a cost. <P>SOLUTION: The surface light-emitting device has a light guide plate having a main surface and side faces and emitting a light projected from the side faces through the main surface and first light-emitting elements projecting a blue light to the side faces of the light guide plate. The surface light-emitting device further has a wavelength converting sheet being fitted on the main surface of the light guide plate and containing a wavelength converting material absorbing the light emitted from the first light-emitting elements and emitting a green light. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、平面発光装置に関し、例えば液晶ディプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）のバックライトや面型照明光源などとして用いることができる平面発光装置に関する。   The present invention relates to a flat light-emitting device, and more particularly to a flat light-emitting device that can be used as a backlight of a liquid crystal display (LCD) or a surface illumination light source.

液晶ディスプレイのバックライトは、従来、蛍光体を内側に塗布した冷陰極放電灯（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が主流であったが、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などの個体発光素子を光源として用いたものが注目されている。その理由は、ＬＥＤは、３原色（ＲＧＢ：Red/Green/Blue）のカラーフィルタの波長に合致した狭い発光波長帯を選択できるからである。冷陰極放電灯では、蛍光体の特性にリミットされ、色の再現性に改善の余地がある。特に、赤色の再現性が悪い。   Conventionally, a cold cathode discharge lamp (CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) coated with a phosphor on the inside has been the mainstream of backlights for liquid crystal displays, but individual light-emitting elements such as light-emitting diodes (LEDs) are used. What used as a light source attracts attention. This is because the LED can select a narrow emission wavelength band that matches the wavelength of the color filters of the three primary colors (RGB: Red / Green / Blue). Cold cathode discharge lamps are limited by the characteristics of phosphors, and there is room for improvement in color reproducibility. In particular, red reproducibility is poor.

これに対して、ＬＥＤの波長帯は、ＬＥＤチップの活性層（発光層）の材料やその結晶組成を変化させることで制御することができる。黄緑から赤では、アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン（（ＡｌＸＧａ１−Ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ）の四元混晶を用いて、そのＡｌ組成ｘを変化させる。青から緑では、ガリウム・インジウム・ナイトライド（ｌｎＸＧａ１−ＸＮ）と窒化物系の３元混晶を用い、そのインジウム組成ｘを変化させて発光波長を調整することができる。
このように、ＬＥＤを利用したＬＣＤ用バックライトは、その色再現性を改善でき、赤のきれいな映像を実現できる。 In contrast, the wavelength band of the LED can be controlled by changing the material of the active layer (light emitting layer) of the LED chip and its crystal composition. The red from yellow-green, with a quaternary mixed crystal of aluminum gallium indium phosphide ((Al X Ga 1-X ) 0.5 In 0.5 P), changing the Al composition x. From blue to green, gallium indium nitride (ln X Ga 1-X N) and a nitride-based ternary mixed crystal can be used, and the emission wavelength can be adjusted by changing the indium composition x.
Thus, the LCD backlight using LEDs can improve the color reproducibility and can realize a beautiful red image.

太陽光等の自然光のスペクトルは、可視領域のセンター付近の緑が大きく、可視領域端の育と赤が小さい。人間の視感度も緑で高い。このため、色を再現するためには、緑の波長帯で高い輝度が必要になる。一般には、赤や青と比べて緑は５倍以上の輝度が必要である。しかし、ＬＥＤのうち緑（ＩｎＧａＮ系）は、その材料特性で発光効率が決まり、赤（ＡｌＩｎＧａＰ系）と青（ＩｎＧａＮ系）よりも発光効率が低い。つまり、実際は必要とされる特性とは逆となっている。そのため、ＲＧＢ３原色をすべてＬＥＤの直接発光でカバーする場合には、緑のＬＥＤを２個以上用いている（ＲＧＧＢ方式）。一般にＩｎＧａＮ系（ＢとＧ）のＬＥＤはＡｌＩｎＧａＰ系（Ｒ）と比べて高価である。４個のうち３個のＬＥＤが高価なＬＥＤであり、この方式はコストが高い。   The spectrum of natural light such as sunlight has a large green near the center of the visible region and a small growth and red at the edge of the visible region. Human visibility is also high in green. For this reason, in order to reproduce the color, high luminance is required in the green wavelength band. In general, the brightness of green needs to be five times higher than that of red or blue. However, green (InGaN-based) LEDs have a light-emitting efficiency that is determined by their material characteristics, and are lower than red (AlInGaP-based) and blue (InGaN-based) LEDs. In other words, the actual characteristics are opposite. Therefore, when all three primary colors of RGB are covered by direct light emission of LEDs, two or more green LEDs are used (RGGB method). In general, InGaN-based (B and G) LEDs are more expensive than AlInGaP-based (R). Three of the four LEDs are expensive LEDs, and this method is expensive.

これに対して、青色ＬＥＤで蛍光体を励起して白色を得る方式がある。すなわち、ＬＥＤパッケージの中にＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）等の黄色の蛍光体を混ぜ込む。ＹＡＧの蛍光スペクトルは広めであるが、赤の蛍光が弱い。また、ＬＣＤで用いる緑のフィルタに蛍光波長は最適化されておらず、ＬＣＤのバックライトには向かない。また、いったん蛍光体を混ぜ込むと、色およびスペクトルのバランスを調整できない。   On the other hand, there is a method of obtaining a white color by exciting a phosphor with a blue LED. That is, a yellow phosphor such as YAG (Yttrium Aluminum Garnet) is mixed in the LED package. YAG has a broad fluorescence spectrum, but red fluorescence is weak. Further, the fluorescence wavelength of the green filter used in the LCD is not optimized and is not suitable for the backlight of the LCD. Also, once the phosphor is mixed, the color and spectrum balance cannot be adjusted.

一方、青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤをひとつのパッケージに収め、さらに緑の蛍光体を混ぜ込んだ発光装置が開示されている（特許文献１）。例えば、ＬＣＤのカラーフィルタに合致する緑の蛍光体を選び、パッケージ内の緑色蛍光体の濃度をうまく調整できれば、色の再現性を実現できる。   On the other hand, a light emitting device in which a blue LED and a red LED are housed in one package and a green phosphor is further mixed is disclosed (Patent Document 1). For example, if a green phosphor matching the color filter of the LCD is selected and the density of the green phosphor in the package can be adjusted well, color reproducibility can be realized.

ただし、この発光装置の場合、いったん蛍光体を混ぜ込むと緑輝度／青輝度比は固定され、後で電流制御できない。蛍光体をパッケージ毎に所定の分布、濃度で安定的に混ぜ込むことは実際には難しい。つまり、緑輝度／青輝度の比はパッケージ毎にばらつく。このため、製造後したままのすべてのパッケージ製品を用いて所定の輝度比（５：１）に制御するのは現状では難しく、歩留まりが発生して選別が必要となる。
特開２００５−３１７８７３号公報 However, in the case of this light emitting device, once the phosphor is mixed, the green luminance / blue luminance ratio is fixed, and the current cannot be controlled later. It is actually difficult to stably mix phosphors with a predetermined distribution and concentration for each package. That is, the ratio of green luminance / blue luminance varies from package to package. For this reason, it is difficult to control to a predetermined luminance ratio (5: 1) using all packaged products as manufactured, and a yield is generated and sorting is required.
JP 2005-317873 A

本発明は、所定の色度や輝度のバランスを安定的に得ることができコストも抑えることが可能な平面発光装置を提供する。   The present invention provides a flat light-emitting device capable of stably obtaining a predetermined chromaticity and luminance balance and suppressing cost.

本発明の一態様によれば、主面及び側面を有し、前記側面から入射した光を前記主面を介して放出する導光板と、前記導光板の前記側面に青色光を入射させる第１の発光素子と、前記導光板の前記主面上に設けられ、前記第１の発光素子から放出された光を吸収して緑色光を放出する波長変換材料を含有した波長変換シートと、を備えたことを特徴とする平面発光装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a light guide plate having a main surface and side surfaces and emitting light incident from the side surface through the main surface, and first light for causing blue light to enter the side surfaces of the light guide plate. And a wavelength conversion sheet that includes a wavelength conversion material that is provided on the main surface of the light guide plate and absorbs light emitted from the first light emitting element and emits green light. There is provided a flat light emitting device characterized in that.

また、本発明の他の一態様によれば、主面と裏面とを有し、前記裏面から入射した光の強度分布を均一化させ前記主面を介して放出する拡散板と、前記拡散板の前記裏面側において２次元的に配列され、それぞれが青色光を放出する複数の第１の発光素子と、前記拡散板の前記主面または前記裏面の側に設けられ、前記第１の発光素子から放出された光を吸収し緑色光を放出する波長変換材料を含有した波長変換シートと、を備えたことを特徴とする平面発光装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a diffusion plate having a main surface and a back surface, uniforming the intensity distribution of light incident from the back surface and emitting the light through the main surface, and the diffusion plate A plurality of first light emitting elements that are two-dimensionally arranged on the back surface side, each emitting blue light, and the first light emitting element provided on the main surface or the back surface side of the diffusion plate. There is provided a flat light emitting device comprising a wavelength conversion sheet containing a wavelength conversion material that absorbs light emitted from and emits green light.

本発明により、所定の色度や輝度のバランスを安定的に得ることができコストも抑えることが可能な平面発光装置が提供される。   According to the present invention, a flat light emitting device capable of stably obtaining a predetermined chromaticity and luminance balance and suppressing cost can be provided.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a flat light emitting device according to the first embodiment of the present invention.

この平面発光装置は、導光板１００と、その側面１００Ｓに近接して設けられた赤色発光素子２及び青色発光素子３を有する。赤色発光素子２と青色発光素子３は、例えば、それらの個数が１：２の割合となるように準備され、基板１０実装される。これら発光素子２、３としては、例えば、ＬＥＤやＬＤ（Laser Diode）を用いることができる。また、それらの構造は、表面発光型であってもよく、端面発光型であってもよい。ただし、その発光が基板１０の主面に対して横方向、すなわち、導光板１００の側面１００Ｓに入射するように基板１０にマウントされている。   The planar light emitting device includes a light guide plate 100 and a red light emitting element 2 and a blue light emitting element 3 provided close to the side surface 100S. For example, the red light-emitting element 2 and the blue light-emitting element 3 are prepared so that the number thereof is in a ratio of 1: 2, and mounted on the substrate 10. As these light emitting elements 2 and 3, LED and LD (Laser Diode) can be used, for example. Moreover, those structures may be a surface light emission type and may be an end surface light emission type. However, it is mounted on the substrate 10 so that the emitted light is incident on the side surface 100S of the light guide plate 100 in the lateral direction with respect to the main surface of the substrate 10.

赤色発光素子２の放出光のピーク波長は５９０〜６７０ナノメータの範囲であることが望ましい。このような発光素子は、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ系の化合物半導体を用いて実現できる。種々の用途に対して、赤色発光素子２のＩｎＧａＡｌＰ活性層の組成などを調整することにより、この波長範囲の中で最も望ましいピーク波長を得ることができる。   The peak wavelength of the emitted light of the red light emitting element 2 is desirably in the range of 590 to 670 nanometers. Such a light emitting element can be realized using, for example, an InGaAlP-based compound semiconductor. By adjusting the composition of the InGaAlP active layer of the red light emitting element 2 for various applications, the most desirable peak wavelength in this wavelength range can be obtained.

一方、青色発光素子３の放出光のピーク波長は４２０〜４８０ナノメータの範囲であることが望ましい。このような半導体発光素子は、例えば、ＩｎＧａＡｌＮ系の化合物発光を用いて実現できる。この場合も、種々の用途に対して、青色発光素子３のＩｎＧａＡｌＮ活性層の組成などを調整することにより、この波長範囲の中で最も望ましいピーク波長を得ることができる。   On the other hand, the peak wavelength of the emitted light of the blue light emitting element 3 is desirably in the range of 420 to 480 nanometers. Such a semiconductor light emitting element can be realized by using, for example, InGaAlN-based compound light emission. In this case as well, the most desirable peak wavelength in this wavelength range can be obtained by adjusting the composition of the InGaAlN active layer of the blue light emitting element 3 for various applications.

このように基板１０にマウントされた発光素子アレイを導光板１００の両側面１００Ｓに配置する。ただし、本発明はこれに限定されず、いずれか一方の側面のみに発光素子アレイを配置してもよく、あるいは３方または４方の側面に発光素子アレイをそれぞれ配置してもよい。   Thus, the light emitting element array mounted on the substrate 10 is disposed on both side surfaces 100S of the light guide plate 100. However, the present invention is not limited to this, and the light emitting element array may be disposed only on one of the side surfaces, or the light emitting element array may be disposed on each of the three or four side surfaces.

導光板１００の下面には、反射板１２０が設けられている。発光素子２、３から放出された光は、反射板１２０の反射面１２０Ｒにより反射され、矢印Ｌで表したように導光板１００主面１００Ｍから取り出される。またここで、反射板１２０は、発光素子２、３から離れた導光板１００の中央部で凸状に盛り上がった反射面１２０Ｒを有する。このようにして、発光素子２、３から放出される光の方向に応じてその反射角度を変化させ、輝度の高い端部と輝度が弱くなる導光板１００の主面１００Ｍの中央付近の輝度を補償して、輝度の均一度を向上できる。   A reflective plate 120 is provided on the lower surface of the light guide plate 100. The light emitted from the light emitting elements 2 and 3 is reflected by the reflecting surface 120R of the reflecting plate 120 and is extracted from the main surface 100M of the light guide plate 100 as indicated by the arrow L. Further, here, the reflection plate 120 has a reflection surface 120 </ b> R that is raised in a convex shape at the center of the light guide plate 100 away from the light emitting elements 2 and 3. In this way, the reflection angle is changed according to the direction of the light emitted from the light emitting elements 2 and 3, and the luminance near the center of the main surface 100 </ b> M of the light guide plate 100 where the luminance is low and the luminance is weakened. Compensation can improve the uniformity of brightness.

そして、本実施形態においては、緑色の波長変換材料を含む波長変換シート１３０が導光板１００の主面１００Ｍに配置されている。波長変換シート１３０に含有されている蛍光体は、青色発光素子３から放出された青色光を吸収して緑色光を放出する。緑色光のピーク波長は、５２０〜５６０ナノメータの範囲であることが望ましい。このような蛍光体の材料としては、例えば、ＺｎＳにＣｕやＡｌを添加したものや、（Ｂａ・Ｍｇ）Ａｌ１０Ｏ１７にＥｕやＭｎなどを添加したものを挙げることができる。 In the present embodiment, a wavelength conversion sheet 130 including a green wavelength conversion material is disposed on the main surface 100M of the light guide plate 100. The phosphor contained in the wavelength conversion sheet 130 absorbs blue light emitted from the blue light emitting element 3 and emits green light. The peak wavelength of green light is desirably in the range of 520 to 560 nanometers. Examples of such a phosphor material include a material obtained by adding Cu or Al to ZnS, or a material obtained by adding Eu or Mn to (Ba · Mg) Al 10 O 17 .

波長変換シート１３０は、例えば樹脂などにより形成することができる。すなわち、波長変換シート１３０は、樹脂の中に蛍光体を分散させてシート状に成形したものでもよく、または、透光性フィルムの表面（または裏面）に蛍光体を塗布したものであってもよい。   The wavelength conversion sheet 130 can be formed of, for example, a resin. That is, the wavelength conversion sheet 130 may be a sheet formed by dispersing a phosphor in a resin, or a phosphor coated on the front surface (or back surface) of a translucent film. Good.

図２は、波長変換シート１３０の断面構造を例示する模式図である。
すなわち、図２（ａ）に表したように、樹脂などのフィルム状の母体１３０ｃの表面に蛍光体層１３０ｆを塗布などの方法により形成することができる。 FIG. 2 is a schematic view illustrating the cross-sectional structure of the wavelength conversion sheet 130.
That is, as shown in FIG. 2A, the phosphor layer 130f can be formed on the surface of a film-like base material 130c such as a resin by a method such as coating.

また、図２（ｂ）に表したように、樹脂などの母体１３０の中に蛍光体を分散させてもよい。
一方、図２（ｃ）に表したように、複数の透光性フィルム１３０ｃを積層させ、それらの間に蛍光体を塗布し、または分散させた層１３０ｓを設けてもよい。
またさらに、波長変換シート１３０は、一体である必要はなく、例えば、図２（ｄ）に表したように、それぞれが蛍光体を含有した複数のフィルム１３０ｓを積層させたものであってもよい。 Further, as shown in FIG. 2B, the phosphor may be dispersed in the base material 130 such as a resin.
On the other hand, as shown in FIG. 2C, a plurality of translucent films 130c may be stacked, and a layer 130s in which a phosphor is applied or dispersed may be provided between them.
Furthermore, the wavelength conversion sheet 130 does not need to be integrated, and for example, as shown in FIG. 2D, a plurality of films 130s each containing a phosphor may be laminated. .

また、波長変換シート１３０と導光板１００とは、別体でもよいが、一体的に形成してもよい。すなわち、導光板１００の主面１００Ｍの上に波長変換材料を塗布したり、あるいは、導光板１００の一部あるいは全体に分散させてもよい。   Further, the wavelength conversion sheet 130 and the light guide plate 100 may be separate, but may be integrally formed. That is, a wavelength conversion material may be applied on the main surface 100M of the light guide plate 100, or may be dispersed in a part or the whole of the light guide plate 100.

本実施形態によれば、波長変換シート１３０に含ませる蛍光体の材質や組成を調節することにより、緑色光の波長を調節できる。例えば、ＬＣＤのバックライトとして用いる場合、波長変換シート１３０に含ませる蛍光体の材料や組成を適宜選択することにより、ＬＣＤの緑色カラーフィルタの透過特性に合致した光が得られる。このようにすれば、効率の低い緑色ＬＥＤを用いる必要がなくなる。その結果として、全体のコストを下げつつ高い輝度と色再現性が得られる。   According to this embodiment, the wavelength of green light can be adjusted by adjusting the material and composition of the phosphor included in the wavelength conversion sheet 130. For example, when used as a backlight of an LCD, light that matches the transmission characteristics of the green color filter of the LCD can be obtained by appropriately selecting the material and composition of the phosphor included in the wavelength conversion sheet 130. In this way, it is not necessary to use a low-efficiency green LED. As a result, high luminance and color reproducibility can be obtained while reducing the overall cost.

また、本実施形態によれば、緑色の発光は波長変換シート１３０によって導光板１００側で得られている。したがって、緑色発光素子を用いた場合に生ずる、緑色発光素子の個体差による特性ばらつきを解消できる。波長変換シート１３０は、反射板１２０によって均一度が向上した青色発光によって励起されるため、導光板１００の主面１００Ｍの面内方向にみて緑色の波長変換材料の濃度分布を調整しなくてもよい。すなわち、緑色の波長変換光の輝度が青色励起光の輝度の５倍以上となるように、波長変換シート１３０の全面にわたって一様に波長変換材料の濃度を調整すればよい。このようにすれば、人間の視感度に対応した白色光が得られる。
ただし、主面１００Ｍの面内方向にみた輝度分布が不均一である場合には、これにあわせて波長変換シート１３０の波長変換材料の濃度の面内分布を調整してもよい。 Further, according to the present embodiment, green light emission is obtained on the light guide plate 100 side by the wavelength conversion sheet 130. Therefore, it is possible to eliminate the characteristic variation caused by the individual difference of the green light emitting elements, which occurs when the green light emitting elements are used. Since the wavelength conversion sheet 130 is excited by blue light emission whose uniformity is improved by the reflection plate 120, it is not necessary to adjust the concentration distribution of the green wavelength conversion material in the in-plane direction of the main surface 100M of the light guide plate 100. Good. That is, the concentration of the wavelength conversion material may be adjusted uniformly over the entire surface of the wavelength conversion sheet 130 so that the luminance of the green wavelength conversion light is five times or more that of the blue excitation light. In this way, white light corresponding to human visibility can be obtained.
However, when the luminance distribution in the in-plane direction of the main surface 100M is not uniform, the in-plane distribution of the concentration of the wavelength conversion material of the wavelength conversion sheet 130 may be adjusted accordingly.

また、本実施形態によれば、赤色発光素子２に加える電流値を独立に制御することで、赤色光の輝度も緑色光の１／５程度に制御である。同様に、青色光と赤色光の輝度比も制御できるため、色温度も一定の範囲で調整可能である。この場合、いわゆるＲＧＧＢ方式において３色のＬＥＤを調整するよりも制御回路が簡単となる。   Further, according to the present embodiment, by independently controlling the current value applied to the red light emitting element 2, the luminance of the red light is also controlled to about 1/5 of the green light. Similarly, since the luminance ratio between blue light and red light can be controlled, the color temperature can be adjusted within a certain range. In this case, the control circuit is simpler than adjusting the three color LEDs in the so-called RGGB method.

図３は、比較例にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。
すなわち、本比較例においては、特許文献１に開示されている発光装置と同様に、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと、青色光を吸収して緑色光を放出する蛍光体と、が同一のパッケージに封止された発光素子４が設けられている。すなわち、発光素子４からＲＧＢの３色の光が放出される。しかし、このような発光素子４の場合、いったん蛍光体を混ぜ込むと緑輝度／青輝度比は固定され、後で調節できない。蛍光体をパッケージ毎に所定の分布、濃度で安定的に混ぜ込むことは実際には難しい。つまり、緑輝度／青輝度の比はパッケージ毎にばらつくことが多い。このため、製造後したままのすべてのパッケージ製品を用いて所定の輝度比（５：１）に制御するのは難しく、歩留まりが発生して選別が必要となる。 FIG. 3 is a schematic perspective view illustrating a flat light emitting device according to a comparative example.
That is, in this comparative example, similar to the light emitting device disclosed in Patent Document 1, the red LED, the blue LED, and the phosphor that absorbs blue light and emits green light are sealed in the same package. A stopped light emitting element 4 is provided. That is, light of three colors of RGB is emitted from the light emitting element 4. However, in the case of such a light emitting element 4, once the phosphor is mixed, the green luminance / blue luminance ratio is fixed and cannot be adjusted later. It is actually difficult to stably mix phosphors with a predetermined distribution and concentration for each package. That is, the ratio of green luminance / blue luminance often varies from package to package. For this reason, it is difficult to control to a predetermined luminance ratio (5: 1) using all packaged products as manufactured, and a yield is generated and sorting is required.

これに対して、本実施形態によれば、青色発光素子３と、蛍光体を含有するシート１３０と、が別体として構成されている。従って、これらを適宜組み合わせることにより、青色光と緑色光の輝度のバランスを容易に調整できる。例えば、緑色の蛍光体の含有量が異なる複数の波長変換シート１３０を用意しておき、導光板１００から放出される青色光の輝度に応じてこれら複数の波長変換シート１３０のいずれかを選択して用いることにより、青色光と緑色光のバランスを最適に調整できる。   On the other hand, according to this embodiment, the blue light emitting element 3 and the sheet | seat 130 containing a fluorescent substance are comprised as a different body. Therefore, the balance of the luminance of blue light and green light can be easily adjusted by appropriately combining these. For example, a plurality of wavelength conversion sheets 130 having different green phosphor contents are prepared, and one of the plurality of wavelength conversion sheets 130 is selected according to the luminance of blue light emitted from the light guide plate 100. The balance between blue light and green light can be optimally adjusted.

また、例えば、波長変換シート１３０として、図２（ｄ）に例示したように、蛍光体を含有した複数のフィルムを積層させた積層構造を採用した場合にも、蛍光体の量を容易に変更できるという効果が得られる。すなわち、青色発光素子３から放出される青色光の輝度と、用途に応じてそれぞれ要求される緑色／青色のバランスと、に応じて、必要な枚数のシートを積層させることにより、最適なバランスが容易に得られる。   For example, as illustrated in FIG. 2D, the wavelength conversion sheet 130 can be easily changed in the amount of the phosphor even when a laminated structure in which a plurality of films containing the phosphor are laminated is used. The effect that it can be obtained. That is, the optimum balance is achieved by laminating a required number of sheets according to the luminance of the blue light emitted from the blue light emitting element 3 and the green / blue balance required for each application. Easy to get.

図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。
図４以降の各図面については、既出の図面に関して説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 4 is a schematic perspective view showing a flat light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
4 and the subsequent drawings, the same elements as those described with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態においては、波長変換シート１３０の上に拡散板１１０を設けている。拡散板１１０は、例えば、表面に細かな凹凸が形成された透光性の板状体として構成することができ、光を散乱させてその分布を均一にすることができる。このような拡散板１１０を設けることにより、導光板１００の主面１００Ｍの面内方向にみた輝度の分布及び色の分布をより均一にすることができる。   In the present embodiment, the diffusion plate 110 is provided on the wavelength conversion sheet 130. The diffusing plate 110 can be configured as, for example, a light-transmitting plate having fine irregularities formed on the surface, and can scatter light and make its distribution uniform. By providing such a diffusion plate 110, it is possible to make the luminance distribution and the color distribution seen in the in-plane direction of the main surface 100M of the light guide plate 100 more uniform.

なお、図４には、拡散板１１０と波長変換シート１３０とを別体として表したが、本発明はこれには限定されない。すなわち、拡散板１１０と波長変換シート１３０とを一体的に形成して光の拡散作用と波長変換作用とを併有するものとしてもよい。   In FIG. 4, the diffusion plate 110 and the wavelength conversion sheet 130 are shown as separate bodies, but the present invention is not limited to this. That is, the diffusing plate 110 and the wavelength conversion sheet 130 may be integrally formed to have both a light diffusing action and a wavelength converting action.

図５は、本発明の第３の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。
本具体例においては、主面と裏面とを有する拡散板１１０の裏面側において、赤色発光素子２と青色発光素子３とが基板１０の上に２次元的に配置されている。これら発光素子２、３と拡散板１１０との間は、空間であってもよく、または樹脂などの透光性の材料が介在していてもよい。 FIG. 5 is a schematic perspective view showing a flat light emitting device according to a third embodiment of the present invention.
In this specific example, the red light emitting element 2 and the blue light emitting element 3 are two-dimensionally arranged on the substrate 10 on the back surface side of the diffusion plate 110 having the main surface and the back surface. A space may be provided between the light emitting elements 2 and 3 and the diffusion plate 110, or a translucent material such as a resin may be interposed.

この場合にも、赤色発光素子２と青色発光素子３の個数がおよそ１：２の割合となるように基板の上に実装することができる。本実施形態においても、効率の低い緑色発光素子を省略して、ＬＣＤのカラーフィルタに合致する緑色の波長変換材料を含む波長変換シート１３０が拡散板１１０の表面に配置されている。第１及び第２実施形態と同様に、効率の低い緑色ＬＥＤを排除することで、全体のコストと効率の低下を抑制できる。   Also in this case, the red light emitting elements 2 and the blue light emitting elements 3 can be mounted on the substrate so that the ratio is approximately 1: 2. Also in this embodiment, a green light emitting element with low efficiency is omitted, and a wavelength conversion sheet 130 including a green wavelength conversion material that matches a color filter of the LCD is disposed on the surface of the diffusion plate 110. Similar to the first and second embodiments, by removing the low-efficiency green LEDs, it is possible to suppress the overall cost and the decrease in efficiency.

また、緑色の発光は波長変換シート１３０によって得られている．したがって、緑色ＬＥＤを用いた場合に生ずる、緑色ＬＥＤの個体差による特性ばらつきは解消できる。赤色発光素子２と青色発光素子３とを２次元的に交互に配置することにより、色のむらを抑制でき、均一な色分布が容易に得られる。なお、波長変換シート１３０の上に拡散板１１０を設けてもよい。   Green light emission is obtained by the wavelength conversion sheet 130. Therefore, the characteristic variation caused by the individual difference of the green LED that occurs when the green LED is used can be eliminated. By arranging the red light emitting elements 2 and the blue light emitting elements 3 alternately two-dimensionally, color unevenness can be suppressed, and a uniform color distribution can be easily obtained. Note that the diffusion plate 110 may be provided on the wavelength conversion sheet 130.

図６は、本発明の第４の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。
本具体例においては、主面と裏面とを有する拡散板１１０の裏面側において、赤色発光素子２と、第１の青色発光素子３と、第２の青色発光素子３’と、が基板１０の上に２次元的に配置されている。第１の青色発光素子３のピーク波長は、例えば４７０ｎｍ程度であり、第２の青色発光素子３’のピーク波長は、例えば４５５ｎｍ程度とすることができる。 FIG. 6 is a schematic perspective view showing a flat light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention.
In this specific example, the red light emitting element 2, the first blue light emitting element 3, and the second blue light emitting element 3 ′ are formed on the substrate 10 on the back surface side of the diffusion plate 110 having the main surface and the back surface. It is two-dimensionally arranged on the top. The peak wavelength of the first blue light emitting element 3 is, for example, about 470 nm, and the peak wavelength of the second blue light emitting element 3 ′ can be, for example, about 455 nm.

波長変換シート１３０に含まれる緑の蛍光体は、一般的に４７０ｎｍの青色光で励起する方が励起効率が高い。一方、一般のＬＣＤに用いられる青色カラーフィルタの透過波長は、４５５ｎｍ前後である。従って、ピーク波長が４７０ｎｍの第１の青色発光素子３と、ピーク波長が４５５ｎｍの第２の青色発光素子３’の発光強度比を制御可能とすれば、青色光と緑色光の輝度比も制御可能となる。またここで、赤色発光素子２の出力も独立に制御可能とすれば、赤、緑、青の各色光の輝度を自由に制御できる。   The green phosphor contained in the wavelength conversion sheet 130 generally has higher excitation efficiency when excited with blue light of 470 nm. On the other hand, the transmission wavelength of a blue color filter used in a general LCD is around 455 nm. Therefore, if the emission intensity ratio of the first blue light emitting element 3 having a peak wavelength of 470 nm and the second blue light emitting element 3 ′ having a peak wavelength of 455 nm can be controlled, the luminance ratio of blue light and green light can also be controlled. It becomes possible. Here, if the output of the red light emitting element 2 can also be controlled independently, the luminance of each color light of red, green and blue can be freely controlled.

図３に例示した比較例においては、青と緑の輝度比を制御することが困難であったが、本実施形態においては、この輝度比を制御することが可能となる。これは、発光素子のパッケージ内に波長変換材料を混ぜ込む方式では得られない効果であり、励起効率の異なる波長の発光素子を独立に制御することで、色度の制御を実現できる。   In the comparative example illustrated in FIG. 3, it is difficult to control the luminance ratio of blue and green. However, in the present embodiment, this luminance ratio can be controlled. This is an effect that cannot be obtained by a method in which a wavelength conversion material is mixed in a package of a light emitting element, and chromaticity can be controlled by independently controlling light emitting elements having wavelengths with different excitation efficiencies.

図７は、本実施形態における発光素子の駆動回路を例示する模式図である。
すなわち、赤色発光素子２と、第１の青色発光素子３と、第２の青色発光素子３’と、はそれぞれ直列に接続され、駆動部２００により独立に制御可能とされている。このようにして、赤、緑、青の各色光の輝度を自由に制御できる。なお、図７には各色の発光素子を直列に接続した具体例を表したが、各色の発光素子を並列に接続してもよい。 FIG. 7 is a schematic view illustrating the drive circuit of the light emitting element in this embodiment.
That is, the red light emitting element 2, the first blue light emitting element 3, and the second blue light emitting element 3 ′ are respectively connected in series and can be independently controlled by the driving unit 200. In this way, the brightness of each color light of red, green and blue can be freely controlled. In addition, although the specific example which connected the light emitting element of each color in series was represented in FIG. 7, you may connect the light emitting element of each color in parallel.

図８は、本発明の第５の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。
本具体例においても、拡散板１１０の背面側において、赤色発光素子２と、第１の青色発光素子３と、第２の青色発光素子３’と、が基板１０の上に２次元的に配置されている。 ただし、一様な波長変換シート１３０の代わりに、青色光を吸収して緑色光を放出する波長変換材料が局所的に分布した波長変換シート１３１が設けられている。すなわち、波長変換シート１３１は、波長変換材料を含有する波長変換部１３１Ａと、波長変換を含有しない透光部１３１Ｂと、を有する。 FIG. 8 is a schematic perspective view showing a flat light emitting apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
Also in this specific example, the red light emitting element 2, the first blue light emitting element 3, and the second blue light emitting element 3 ′ are two-dimensionally arranged on the substrate 10 on the back side of the diffusion plate 110. Has been. However, instead of the uniform wavelength conversion sheet 130, a wavelength conversion sheet 131 in which a wavelength conversion material that absorbs blue light and emits green light is locally distributed is provided. That is, the wavelength conversion sheet 131 includes a wavelength conversion unit 131A that contains a wavelength conversion material and a light transmission unit 131B that does not contain wavelength conversion.

青色を吸収して緑色を放出する波長変換材料は、青色光を吸収するだけではなく、赤色光を散乱する。この場合、緑色光には殆ど変換されないので、赤色光の損失が生ずることとなる。これに対して、本実施形態によれば、波長変換シート１３１に透光部１３１Ｂを設けることにより、この部分で赤色光の散乱を防止して赤色の損失を低減できる。この場合、波長変換部１３１Ａと透光部１３１Ｂとから放出される光の色が異なるが、拡散板１１０を設けることにより、色むらを抑制することが可能となる。   A wavelength converting material that absorbs blue light and emits green light not only absorbs blue light but also scatters red light. In this case, since it is hardly converted into green light, a loss of red light occurs. On the other hand, according to this embodiment, by providing the wavelength conversion sheet 131 with the translucent portion 131B, it is possible to prevent red light from being scattered in this portion and reduce red loss. In this case, although the colors of the light emitted from the wavelength conversion unit 131A and the light transmission unit 131B are different, the uneven color can be suppressed by providing the diffusion plate 110.

なお、図８に表した具体例においては、波長変換部１３１Ａは複数のストライプ状に設けられているが、本発明はこれには限定されない。すなわち、波長変換部１３１Ａ及び透光部１３１Ｂをより微細なパターンにより形成すれば、光取り出し面からみたときの色むらをより確実に抑制できる。この場合の波長変換部１３１Ａあるいは透光部１３１Ｂのパターンとしては、例えば、メッシュ状、ドット状など、各種の形状を２次元的に配列したものを用いることができる。   In the specific example shown in FIG. 8, the wavelength converter 131A is provided in a plurality of stripes, but the present invention is not limited to this. That is, if the wavelength conversion part 131A and the light transmission part 131B are formed with a finer pattern, color unevenness when viewed from the light extraction surface can be more reliably suppressed. As the pattern of the wavelength conversion unit 131A or the light transmission unit 131B in this case, for example, a pattern in which various shapes such as a mesh shape and a dot shape are two-dimensionally arranged can be used.

以上説明したように、本実施形態によれば、ＲＧＢの全てにＬＥＤを用いる方式の場合に生ずる、緑色ＬＥＤの低い効率と、それに伴う高価な緑色ＬＥＤの個数増によるコストアップや発熱量の増加を解消することができる。また、蛍光体を発光素子のパッケージに混ぜ込んだ場合の、個々のパッケージ毎の色度や輝度のばらつきによる素子選別の必要性と素子の低歩留まり色度の制御性の悪さと、個々のパッケージの歩留まり低下も解消することができる。つまり、色度や輝度の制御性に優れ、かつ面内均一性の良いＬＣＤバックライトなどの平面発光装置を低コストで提供できる。   As described above, according to the present embodiment, the low efficiency of the green LED and the accompanying increase in the number of expensive green LEDs, which are generated in the case of using the LEDs for all of RGB, increase the cost and increase the heat generation amount. Can be eliminated. In addition, when phosphors are mixed in a light emitting device package, the necessity of element selection due to variations in chromaticity and luminance for each package, poor controllability of the low yield chromaticity of the elements, and individual packages It is possible to eliminate the decrease in the yield. That is, a flat light emitting device such as an LCD backlight having excellent chromaticity and luminance controllability and good in-plane uniformity can be provided at low cost.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。例えば、本発明の半導体発光装置を構成する発光素子、導光板、拡散板、波長変換材料などについては、当業者が適宜設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
また、各具体例を技術的に可能な範囲で組み合わせたものについても、本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, the light emitting element, the light guide plate, the diffusion plate, the wavelength conversion material and the like constituting the semiconductor light emitting device of the present invention may be appropriately modified by those skilled in the art as long as they have the gist of the present invention. It is included in the scope of the present invention.
Further, combinations of specific examples within the technically possible range are also included in the scope of the present invention.

本発明の第１の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。1 is a schematic perspective view showing a flat light emitting device according to a first embodiment of the present invention. 波長変換シート１３０の断面構造を例示する模式図である。3 is a schematic view illustrating a cross-sectional structure of a wavelength conversion sheet 130. FIG. 比較例にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。It is a model perspective view showing the flat light-emitting device concerning a comparative example. 本発明の第２の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。It is a model perspective view showing the planar light-emitting device concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。It is a model perspective view showing the flat light-emitting device concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。It is a model perspective view showing the planar light-emitting device concerning the 4th Embodiment of this invention. 本実施形態における発光素子の駆動回路を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the drive circuit of the light emitting element in this embodiment. 本発明の第５の実施の形態にかかる平面発光装置を表す模式斜視図である。It is a model perspective view showing the planar light-emitting device concerning the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２ 赤色発光素子、 ３ 青色発光素子、 ４ 発光素子、 １０ 基板、１００ 導光板、１００Ｍ 主面、１００Ｓ 側面、１１０ 拡散板、１２０ 反射板、１３０ 波長変換シート、１３０ｃ 母体、１３０ｃ 透光性フィルム、１３０ｆ 蛍光体層、１３０ｓ フィルム、１３１ 波長変換シート、１３１Ａ 波長変換部、１３１Ｂ 透光部、２００ 駆動部   2 red light emitting element, 3 blue light emitting element, 4 light emitting element, 10 substrate, 100 light guide plate, 100M main surface, 100S side surface, 110 diffuser plate, 120 reflector, 130 wavelength conversion sheet, 130c matrix, 130c translucent film, 130f phosphor layer, 130s film, 131 wavelength conversion sheet, 131A wavelength conversion unit, 131B translucent unit, 200 driving unit

Claims (7)

主面及び側面を有し、前記側面から入射した光を前記主面を介して放出する導光板と、
前記導光板の前記側面に青色光を入射させる第１の発光素子と、
前記導光板の前記主面上に設けられ、前記第１の発光素子から放出された光を吸収して緑色光を放出する波長変換材料を含有した波長変換シートと、
を備えたことを特徴とする平面発光装置。 A light guide plate having a main surface and a side surface and emitting light incident from the side surface through the main surface;
A first light emitting element that causes blue light to enter the side surface of the light guide plate;
A wavelength conversion sheet provided on the main surface of the light guide plate, containing a wavelength conversion material that absorbs light emitted from the first light emitting element and emits green light; and
A flat light-emitting device comprising: 前記導光板の前記側面に赤色光を入射させる第２の発光素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の平面発光装置。   The planar light emitting device according to claim 1, further comprising a second light emitting element that causes red light to enter the side surface of the light guide plate. 主面と裏面とを有し、前記裏面から入射した光の強度分布を均一化させ前記主面を介して放出する拡散板と、
前記拡散板の前記裏面側において２次元的に配列され、それぞれが青色光を放出する複数の第１の発光素子と、
前記拡散板の前記主面または前記裏面の側に設けられ、前記第１の発光素子から放出された光を吸収し緑色光を放出する波長変換材料を含有した波長変換シートと、
を備えたことを特徴とする平面発光装置。 A diffusion plate having a main surface and a back surface, and uniforming the intensity distribution of light incident from the back surface and emitting the light through the main surface;
A plurality of first light emitting elements that are two-dimensionally arranged on the back surface side of the diffusion plate and each emit blue light;
A wavelength conversion sheet that is provided on the main surface or the back surface side of the diffusion plate and contains a wavelength conversion material that absorbs light emitted from the first light emitting element and emits green light;
A flat light-emitting device comprising: 前記拡散板の前記裏面側に設けられ、それぞれが赤色光を放出する複数の第２の発光素子をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の平面発光装置。   4. The flat light emitting device according to claim 3, further comprising a plurality of second light emitting elements provided on the back surface side of the diffusion plate, each of which emits red light. 前記第１の発光素子から放出される青色光よりも波長が短い青色光を放出する第３の発光素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の平面発光装置。   5. The plane according to claim 1, further comprising a third light emitting element that emits blue light having a shorter wavelength than the blue light emitted from the first light emitting element. Light emitting device. 外部に放出される前記緑色光の輝度は、外部に放出される前記青色光の輝度の５倍以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の平面発光装置。   The planar light emitting device according to claim 1, wherein the brightness of the green light emitted to the outside is five times or more than the brightness of the blue light emitted to the outside. 前記赤色光の波長は、５９０〜６７０ナノメータの範囲内にあり、
前記青色光の波長は、４２０〜４８０ナノメータの範囲内にあり、
前記緑色光の波長は、５２０〜５６０ナノメータの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の平面発光装置。
The wavelength of the red light is in the range of 590 to 670 nanometers,
The wavelength of the blue light is in the range of 420 to 480 nanometers,
The planar light emitting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the wavelength of the green light is in a range of 520 to 560 nanometers.
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