JP4797944B2

JP4797944B2 - 光源装置及び表示装置

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Publication number: JP4797944B2
Application number: JP2006309654A
Authority: JP
Inventors: 孝田村; 常夫楠木; 崇裕五十嵐; 政明川又
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-11-15
Also published as: JP2008123969A

Description

本発明は、蛍光体を有する蛍光部材を有する光源装置と、この光源装置を備える表示装置とに関する。

液晶ディスプレイをはじめとする、所謂フラットパネルディスプレイと呼称される表示装置においては、光出力に寄与する光学素子（液晶素子など）が、自発光素子ではなく、外部から与えられる光を変調する受動型素子であるため、この光学素子とは別に、バックライトとなる光源装置が設けられている。
バックライトには、一般に、直下(ダイレクト)方式と、エッジライト（サイドライト）方式との２種類がある。

このバックライトは、冷陰極管を用いる構成が一般的とされてきた。しかし、発光効率の高い発光ダイオード（ＬＥＤ）が開発され、これをバックライトの光源（発光体）に用いる研究が進められている。
バックライトに用いる発光体としては、青色を発光するＬＥＤ、所謂青色発光ダイオードが注目されている。この青色ＬＥＤを用いた光源装置の具体例としては、青色ＬＥＤの周囲に黄色光に変換する蛍光体（黄色蛍光体）を分散配置し、青色と黄色の合成で白色を得る、いわゆる白色ＬＥＤが挙げられる。また、黄色蛍光体を、導光板や反射シート及び光学フィルム等に分散させ、離れた位置にあるこれらの黄色蛍光体に対して青色ＬＥＤの青色光が照射される構成によって白色光を得る手法も提案されている（例えば特許文献１参照）。

なお、光源装置に用いられる蛍光体は、この黄色蛍光体に限らず、様々な種類のものが挙げられる。
例えば、発光波長帯が異なる複数種類の蛍光体（例えば赤色蛍光体と緑色蛍光体）を組み合わせ、更に各蛍光体の組成、及び組み合わせの割合などを適切に選定することによって、目的とする発光特性の実現を図ることができる。
このように、蛍光体自体について選定を行うことにより、光源装置において求められる特性に近づけることができるため、蛍光体を用いた光源装置は、近年、非常に注目されている。

しかし、蛍光体は、発光特性が経時的に著しく低下することが指摘されている。そして、この経時変化は、蛍光体自体が自発的に劣化するよりも、空気中の水分を吸収することによって変質することが支配的な要因であると考えられている。
特に、近年優れた発光特性を示す蛍光体として注目されている、硫化物蛍光体、窒化物蛍光体、シリケート系蛍光体など、組成系によっては、吸水による特性劣化によって、これらの蛍光体によって構成される装置全体の寿命を短くしてしまうことが、深刻な問題となっている。

これに対して、蛍光体そのものの耐湿性を向上させる試みも提案されている。
しかしながら、蛍光体に求められる特性は多様であり、蛍光体自体を加工することによって、それらの特性を全て得ることは難しい。また、発光強度や発光中心波長及び色度など、発光に関わる本質的な特性を犠牲にして耐湿性を追求することは、光源装置を構成する前提では、最適とは言い難い。
特開平０８−００７６１４号公報

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、耐湿性の向上が図られた蛍光体を有する蛍光部材を有する光源装置、及びこの光源装置を備える表示装置を提供することにある。

本発明に係る光源装置は、蛍光部材を有する光源装置であって、前記蛍光部材が、少なくとも２種類以上の蛍光体を含む蛍光部材であって、前記２種類以上の蛍光体が、それぞれ分散された、複数の分散層を有し、前記複数の分散層が、下側及び上側にそれぞれ配置された、２つのガラスからなる封止部材によって挟まれており、かつ前記２つのガラスの端部が互いに融着されていることにより、密閉されていることを特徴とする。

本発明に係る表示装置は、光源装置を備えた表示装置であって、光源装置が前記本発明に係る光源装置であることを特徴とする。

本発明に係る光源装置によれば、蛍光体が分散された分散層がガラスから成る封止部材によって挟まれて密閉されて蛍光部材が構成されていることから、蛍光部材における耐湿性の向上が図られる。このことから、装置の長期信頼性の向上が図られる。

本発明に係る表示装置によれば、本発明に係る光源装置を備えているので、蛍光部材における耐湿性の向上が図られることから、装置の長期信頼性の向上が図られる。

＜蛍光部材の実施の形態、光源装置の実施の形態、及び表示装置の実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本実施形態に係る表示装置は、光源装置を備えた表示装置であって、この光源装置が、少なくとも２種類以上の蛍光体が、それぞれ分散された複数の分散層を有する。そして、複数の分散層が、それぞれ、可視光を透過する非透湿性の封止部材によって密閉されて構成される蛍光部材を有するものである。
そして、本実施形態では、この具体的な構成例として、青色発光体と、第１蛍光体と、第２蛍光体とを有する構成の光源装置について、説明を行う。

すなわち、本実施形態に係る表示装置においては、光源装置において、第１蛍光体の主たる発光波長帯が、発光体の主たる発光波長帯に比して長波長側にあり、第２蛍光体の主たる発光波長帯が、第１蛍光体の主たる発光波長帯に比して長波長側にあるものとする。
本実施形態においては、第１蛍光体として、緑色域で発光する蛍光体を用い、第２蛍光体として、赤色域で発光する蛍光体を用いる。
そして、第１蛍光体及び第２蛍光体は、それぞれ、第１分散層及び第２分散層の内部に分散され、第１分散層及び第２分散層が、非透湿性の封止部材によって密閉されて、本実施形態に係る蛍光部材が構成される。

図１は、本実施形態に係る光源装置の構成を示す概略構成図である。
本実施形態に係る表示装置１は、光源装置２及び光学装置３を有する。

光源装置２は、液晶装置を有する光学装置３に対する、バックライト装置である。本実施形態において、表示装置１は、直下方式とされている。
この光源装置２の、樹脂による導光部７内には、青色光源として、例えば青色ＬＥＤによる複数の発光体６が設けられている。発光体６の形状は、例えばＬＥＤであればサイドエミッタータイプや砲弾タイプなど、様々な種類のものから適宜選択して用いることができる。

本実施形態において、光源装置２の導光部７上には、蛍光部材８が設けられている。
そして、光源装置２の、光学装置３に対向する最近接部には、拡散シート９が設けられている。この拡散シート９は、青色光源や各蛍光体からの光を、光学装置３側へ面状に均一に導くものである。光源装置２の裏面側には、リフレクタ４ａが設けられている。また、必要に応じて、リフレクタ４ａと同様のリフレクタ４ｂが、導光部７の側面にも設けられる。樹脂としては、エポキシ、シリコーン、ウレタンのほか、様々な透明樹脂を用いることができる。

第１分散部８ａを構成する第１蛍光体は、発光体６に比して長波長側に主たる発光波長帯を有する緑色蛍光体として、例えば(Sr_1-x-yCa_xBa_y)Ga₂S₄:Euを挙げることができる(0≦x≦1，0≦y≦1，x+y≦1)。一例としてSrGa₂S₄:Euを用いた場合には、４５０ｎｍ近傍にピークを有する励起スペクトルに対応する波長帯の光照射に基づいて、発光中心波長５３２ｎｍ，主たる発光波長帯４９０ｎｍ〜６００ｎｍのスペクトルを有する蛍光を得ることができる。なお、緑色域の発光を得るために、第１蛍光体の発光波長帯は、５１０ｎｍ〜５５０ｎｍの少なくとも一部を含むことが好ましい。
第２分散部８ｂを構成する第２蛍光体としては、第１蛍光体に比して長波長側に主たる発光波長帯を有する赤色蛍光体として、例えばCaS:Euを挙げることができる。この場合には、４５０ｎｍ近傍にピークを有する励起スペクトルに対応する波長帯（励起波長帯）の光照射に基づいて、発光中心波長６５４ｎｍ，主たる発光波長帯６００ｎｍ〜７５０ｎｍのスペクトルを有する蛍光を得ることができる。なお、赤色域の発光を得るために、第２蛍光体の発光波長帯は、６１０ｎｍ〜６７０ｎｍの少なくとも一部を含むことが好ましい。

本実施形態において、蛍光部材８は、少なくとも、互いに異なる発光波長帯を有する第１蛍光体及び第２蛍光体が分散される第１分散部８ａ及び第２分散部８ｂと、これら第１分散部８ａ及び第２分散部８ｂの表面に密着配置される、封止部材５とを有して構成される。そして、本実施形態においては、この封止部材５が、第１分散部８ａ及び第２分散部８ｂの裏面に設けられる第２の封止部材（図示せず）と、加圧または加熱によって両端を融着されて構成されることにより、第１分散部８ａ及び第２分散部８ｂの表面及び裏面のみならず、端部も覆われて密閉される。
封止部材５は、少なくとも可視光についての透過性と、非透湿性（本実施形態では水分の染み込みが完全または大幅に抑制される性質）とを併せ持つ材料によって構成することが好ましい。具体的には、ガラスに分類される材料や、高分子による樹脂などが挙げられる。本実施形態においては、第２の封止部材も同様の材料によって構成することが好ましい。

第１分散層と第２分散層との配置位置は、適宜選定し得るが、例えば、図２に示すように、導光部７の側面に発光体６が配置された方式（エッジライト方式，サイドライト方式）において、導光部７上に設けられる配置とすることもできる。なお、この方式では、発光体６からの光が、導光部７の後部斜面で光が反射され、蛍光部材８，第１のプリズムシート２１，第２のプリズムシート２２，を経て拡散シート９に至る。
なお、図１及び図２に示した構成では、蛍光部材８中の第１分散層８ａと第２分散層８ｂとが、主たる光の出射方向（図中上方；垂直方向）について重なっていない。したがって、第１分散層８ａ及び前記第２分散層８ｂが、互いを介することなく発光体６からの光を導入でき、更に互いを介することなく各蛍光体の発光を放出できる。すなわち、この構成によれば、各蛍光体の発光が他の分散層で弱められることを、回避することができる。

また、この第１分散層８ａ及び第２分散層８ｂの位置関係については、図３に示すように、リフレクタを兼ねた筐体４ｄ内に配列された発光体６の出力方向（図中上方）に、封止部材５によって挟持ないし固定されて配置されていてもよい。この場合、発光体６と第１分散層との間に第２分散層が配置される配置構成とすることが好ましい。第１分散層８ａからの緑色光の出力が、第２分散層８ｂにおける赤色蛍光体の励起に費やされることを回避できるためである。
すなわち、この構成によれば、第１分散層からの発光が第２分散層で吸収される割合（損失）を、低減することができる。なお、特に第１蛍光体に緑色蛍光体を用いる場合には、この構成によって視感感度の高い緑色の発光強度向上を図ることができるため、特に好ましいと考えられる。

また、この第１分散層８ａ及び第２分散層８ｂの位置関係については、図４に示すように、第１分散層８ａ及び第２分散層８ｂが、リフレクタを兼ねた筐体４ｅの内部に配列された発光体６を覆う樹脂として互いに混在し、封止部材５によって外部と遮断密閉された配置構成としてもよい。前述した構成に比べて、所謂白色ＬＥＤにより近い構成とすることができる。

これらに例示されるように、本実施形態に係る蛍光部材８は、第１分散層８ａ及び第２分散層８ｂの配置や封止部材５の形状などをはじめとして、光源装置２や表示装置１の構造などに適応して、配置形状や位置関係及び形状寸法などを選定されうるものである。
すなわち、蛍光部材８は、例えば導光部７のように発光体６に近い位置にある部材とより一体的に形成されていてもよいし、反射シートや光学フィルム等のように、発光体６から離れた位置にある部材と一体とされていてもよい。また、これらの部材を蛍光体の分散に適した材料で構成することにより、部材自体が分散層の役割を兼ねる構成としてもよい。

一方、本実施形態において、光学装置３は、光源装置２からの光に対して変調を施すことにより所定の出力光を出力する液晶装置である。
この光学装置３においては、光源装置２に近い側から、偏向板１０と、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）用のガラス基板１１及びその表面のドット状電極１２と、液晶層１３及びその表裏に被着された配向膜１４と、電極１５と、電極１５上の複数のブラックマトリクス１６と、このブラックマトリクス１６間に設けられる画素に対応した第１（赤色）カラーフィルター１７ａ，第２（緑色）カラーフィルター１７ｂ，第３（青色）カラーフィルター１７ｃと、ブラックマトリクス１６及びカラーフィルター１７ａ〜１７ｃとは離れて設けられるガラス基板１８と、偏向板１９とが、この順に配置されている。
ここで、偏向板１０及び１９は、特定の方向に振動する光を形成するものである。また、ＴＦＴガラス基板１１とドット電極１２及び電極１５は、特定の方向に振動している光のみを透過する液晶層１３をスイッチングするために設けられるものであり、配向膜１４が併せて設けられることにより、液晶層１３内の液晶分子の傾きが一定の方向に揃えられる。また、ブラックマトリクス１６が設けられていることにより、各色に対応するカラーフィルター１７ａ〜１７ｃから出力される光のコントラストの向上が図られている。これらのブラックマトリクス１６及びカラーフィルター１７ａ及び１７ｃは、ガラス基板１８に取着される。

この、本実施形態に係る発光組成物の製造方法によって得られる表示装置１や光源装置２においては、優れた発光組成物を安価に製造して用いることができることから、低コストで装置を製造することも可能となる。

＜実施例＞
本発明の実施例について、説明する。
本実施例では、前述した構成の蛍光部材を製造し、その特性を評価した結果について、説明する。

光源装置や表示装置などの発光装置の耐湿性は、蛍光部材の耐湿性に大きく依存する。そのため、本実施例では、本実施形態に係る蛍光部材と、従来の蛍光部材（つまり封止部材で密封されていない分散層）との間で、蛍光体の発光強度の経時変化についての比較評価を行った。
この特性評価では、６０℃，９０％ＲＨ（相対湿度）の条件下で、前述の実施形態に係る光源装置と従来の光源装置を放置し、蛍光体の発光強度の経時変化を比較測定した。なお、発光強度の測定は分光光度計（ＳＰＥＸ社製ＦＬＵＯＲＯＬＯＧ−３）を用いて行った。
図５に、評価（測定）の結果を示す。なお、図５には、初期の発光強度を１とした相対値で結果を示している。

図５の結果より、従来の蛍光部材では１００時間未満で発光強度が大幅に低下してしまったのに対し（図中ｌ）、本実施例に係る蛍光部材では、５００時間以上にも渡って発光強度が維持されることが確認できた。
なお、前述したように、発光装置の耐湿性は蛍光部材の耐湿性に大きく依存することから、蛍光部材の耐湿性が向上すれば、発光体と蛍光部材とを有する光源装置及び表示装置の耐湿性が向上し、長期信頼性も高まる。したがって、本実施例に係る蛍光部材を有する光源装置及び表示装置は、長期信頼性（特に耐湿性）に優れると考えられる。

以上の実施の形態で説明したように、本実施形態に係る光源装置によれば、光源装置において、蛍光体を含む分散層が、可視光を透過する非透湿性の封止部材によって密閉されることから、耐湿性の向上により、蛍光体の長寿命化が図られる。
したがって、本実施形態に係る表示装置においては、優れた表示特性を長期間維持することが可能となる。

なお、以上の実施の形態の説明で挙げた使用材料及びその量、処理時間及び寸法などの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法形状及び配置関係も概略的なものである。すなわち、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。

例えば、蛍光部材８は、導光部７と直接的に貼り合わせることが可能であれば、必ずしも第２の封止部材を用意しなくともよい。また、加圧や加熱によって融着される構成が最適でなければ、封止部材５で直接には覆われない第１分散部８ａ及び第２分散部８ｂの端部については、封止部材５の固定手段（固化後に樹脂となる接着剤等）で覆われる構成としても良い。

また、前述の実施形態では、発光体が青色発光ダイオードである場合を例として説明を行ったが、発光体として、より短波長側に発光波長帯を有するもの（例えば近紫外発光ダイオードなど）を用い、かつ赤色，緑色，青色の３種類の蛍光体を有する装置構成とすることもできるし、更に多くの蛍光体を有する装置構成とすることもできる。

すなわち、光源装置及び表示装置を構成する各部材や材料は、蛍光体をはじめとして必要に応じて選定されうるなど、本発明は、種々の変形及び変更をなされうる。

本発明に係る製造方法の一例によって得られる発光組成物を有する光源装置と、この光源装置を備える表示装置の、具体的構成例を示す概略構成図である。本発明に係る製造方法の一例によって得られる発光組成物を有する光源装置の、他の具体的構成例を示す概略構成図である。本発明に係る製造方法の一例によって得られる発光組成物を有する光源装置の、他の具体的構成例を示す概略構成図である。本発明に係る製造方法の一例によって得られる発光組成物を有する光源装置の、他の具体的構成例を示す概略構成図である。本発明に係る製造方法の一例によって得られる発光組成物、この発光組成物を有する光源装置を有する光源装置、及びこの光源装置を備える表示装置の、一例の説明に供する説明図である。

符号の説明

１・・・表示装置、２・・・光源装置（バックライト装置）、３・・・光学装置（液晶装置）、４ａ・・・リフレクタ、４ｂ・・・リフレクタ、４ｃ・・・リフレクタ（反射シート）、５・・・封止部材、６・・・発光体、７・・・導光部、８・・・蛍光部材、８ａ・・・第１分散部、８ｂ・・・第２分散部、９・・・拡散シート、１０・・・偏向板、１１・・・ＴＦＴガラス基板、１２・・・ドット電極、１３・・・液晶層、１４・・・配向膜、１５・・・電極、１６・・・ブラックマトリクス、１７ａ・・・第１カラーフィルター、１７ｂ・・・第２カラーフィルター、１７ｃ・・・第３カラーフィルター、１８・・・ガラス基板、１９・・・偏向板、２１・・・第１のプリズムシート、２２・・・第２のプリズムシート

Claims

蛍光部材を有する光源装置であって、
前記蛍光部材が、少なくとも２種類以上の蛍光体を含み、
前記２種類以上の蛍光体が、それぞれ分散された、複数の分散層を有し、
前記複数の分散層が、下側及び上側にそれぞれ配置された、２つのガラスからなる封止部材によって挟まれており、かつ前記２つのガラスの端部が互いに融着されていることにより、密閉されている
光源装置。
発光体と、第１蛍光体と、第２蛍光体とを有し、
前記第１蛍光体の主たる発光波長帯が、前記発光体の主たる発光波長帯に比して長波長側にあり、
前記第２蛍光体の主たる発光波長帯が、前記第１蛍光体の主たる発光波長帯に比して長波長側にあり、
前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体が、それぞれ、前記第１分散層及び前記第２分散層の内部に分散され、
前記第１分散層及び前記第２分散層が、前記封止部材によって密閉されている
請求項１に記載の光源装置。
前記発光体と前記第１分散層との間に、前記第２分散層が配置されている
請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
前記第１分散層及び前記第２分散層が、互いを介することなく前記発光体からの光が導入され、かつ、互いを介することなく蛍光体の発光を放出する、配置とされている
請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
前記発光体が、青色発光ダイオードである
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光源装置。
前記発光体が、近紫外発光ダイオードであり、
前記第１蛍光体及び前記第２蛍光体に比して短波長側に主たる発光波長帯を有する第３蛍光体が分散される、第３分散層を有する
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光源装置。
光源装置を備えた表示装置であって、
前記光源装置が、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載された光源装置である
表示装置。
前記光源装置からの光に対して変調を施して出力する光学装置をさらに有する、請求項７に記載の表示装置。