KR20180110221A - 부분 구동형 광원 장치 및 그것을 사용한 화상 표시 장치 - Google Patents

부분 구동형 광원 장치 및 그것을 사용한 화상 표시 장치 Download PDF

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도모미츠 호리
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Abstract

복수의 발광 소자를 부분적으로 구동할 때의, 암부가 되어야 하는 부분에 대한 착색을 억제할 수 있는 부분 구동형 광원 장치를 제공한다. 본 발명의 부분 구동형 광원 장치는, 여기 광원과, 상기 여기 광원과 이격하여 배치되며, 상기 입사광과는 다른 파장 영역의 출사광을 방출하는 형광체를 포함하는 형광체 시트와, 상기 여기 광원 및 상기 형광체 시트 사이에 배치되며, 상기 여기 광원으로부터의 상기 입사광의 파장 영역의 광의 적어도 일부를 투과함과 함께, 상기 형광체 시트로부터의 상기 출사광의 파장 영역의 적어도 일부의 광을 반사하는 파장 선택성 반사막을 갖는다.

Description

부분 구동형 광원 장치 및 그것을 사용한 화상 표시 장치{PARTIAL DRIVE-TYPE LIGHT SOURCE DEVICE AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING SAME}
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은, 일본 특허 출원 2015-209126호(2015년 10월 23일 출원) 및 일본 특허 출원 2016-100772호(2016년 5월 19일 출원)의 우선권을 주장하는 것이고, 당해 출원의 개시 전체를, 여기에 참조를 위하여 도입한다.
본 발명은, 부분 구동형 광원 장치 및 그것을 사용한 화상 표시 장치에 관한 것이며, 특히 원격 인광체(remote phosphor) 방식의 부분 구동형 광원 장치에 관한 것이다.
종래, 플랫 패널 디스플레이의 기술 분야에 있어서, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 및 액티브 매트릭스식 유기 EL(AMOLED) 등이 사용되고 있다. 여기서, 이들을 광원에 착안하면, 액정 디스플레이는 백 라이트형의 디스플레이로 분류되고, 플라즈마 디스플레이 및 액티브 매트릭스식 유기 EL은 자발광형의 디스플레이로 분류된다.
백 라이트형의 액정 디스플레이는, 어두운 화상을 비출 때라도 백 라이트를 점등시킬 필요가 있기 때문에, 화면 휘도가 충분히 내려가지 않아(소위 「블랙 플로팅」), 자발광형 디스플레이에 비하여 명암의 콘트라스트가 떨어진다는 문제가 있음이 알려져 있다.
이 블랙 플로팅이라고 불리는 문제를 해결하기 위해서, 백 라이트의 점등 영역을 분할 제어하는 기술, 소위 부분 구동(「에어리어 구동」, 「백 라이트 구동」, 「Local dimming(로컬 디밍)」이라고 칭해지는 경우도 있음) 기술이 실용화되었다. 부분 구동형의 백 라이트에서는, 동일 화면 내의 밝은 화상이 비추어지고 있는 부분(명부)에서는 백 라이트의 광원인 LED를 밝게 점등시킨다. 한편, 어두운 화상이 비추어지고 있는 부분(암부)에서는 LED의 휘도를 내린다. 이렇게 함으로써, 화상의 명부와 암부와의 휘도 콘트라스트를 향상할 수 있다.
그러나, 부분 구동형의 백 라이트라도, 부분 제어하는 화면의 분할 수가 적고, 또한 부분 구동하는 하나의 제어 영역 내에 명부도 암부도 존재하는 경우에는, 부분 구동에 의한 휘도 콘트라스트 향상의 은혜를 향수할 수 없다. 이것은, 하나의 제어 영역 내에 명부도 암부도 존재하는 경우에는, LED를 명부에 맞춰서 밝게 점등시킬 필요가 있기 때문에, 제어 영역 내의 부분적인 암부에는, 백 라이트 광이 희미하게 새버리기 때문이다.
따라서, 화면의 세부에 걸쳐 부분 구동을 유효하게 기능시키기 위해서는, 화면의 부분 구동 분할 수를 가능한 한 증가시키는 것이 바람직하다. 그래서, 분할 수를 많이 취할 수 있는 「직하형」이라고 불리는 부분 구동형의 백 라이트가 주목받고 있다.
그런데, 백 라이트로서 기능하는 광원 장치는, 녹색 및 적색 발광의 형광체 또는 황색 발광의 형광체와, 형광체의 여기 광원이 되는 LED를 포함하는 발광부로 구성되는 것이 일반적이다. 형광체는, 이하의 3형태 중 어느 것으로 사용되는 경우가 많다. 제1 형태에서는, 형광체를 수지 재료에 혼합하여 LED 칩을 덮는다. 제2 형태에서는, LED의 발광면에 형광체를 직접 도포한다. 제3 형태에서는, LED와 형광체를 함유하는 형광체 시트를 이격한 구조(이하, 본 명세서에 있어서 「원격 인광체 방식」이라고 칭함)를 사용한다(예를 들어 특허문헌 1).
여기서, 상기 제3 형태인, 종래 기술에 관한 원격 인광체 방식의 직하형 백 라이트를, 도 1의 모식도를 사용하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 1의 직하형 백 라이트에 있어서는, 섀시(51)에 여기 광원이 되는 청색 LED(10B)가 격자 형상으로 배열되고, 청색 LED(10B)를 제외한 섀시(51)의 내측에는 반사 시트(52)가 설치된다. 청색 LED(10B)의 상방에는 확산판(40), 형광체 시트(20), 광학 시트군(70)이 이 순서대로 설치되고, 시트 고정 부재(53)에 의해 파지된다. 또한, 형광체 시트(20)는 청색 LED(10B)와 이격되어 있다. 형광체 시트(20)의 여기 광원이 되는 청색 LED(10B)가 발광하면, 여기광으로서 형광체 시트(20)에 입사하고, 형광체 시트(20)는 적색에서부터 녹색에 걸친 파장 영역의 출사광을 방출한다. 청색 LED(10B)로부터의 입사광과, 형광체 시트(20)로부터의 출사광이 합쳐져, 백색광이 된다.
또한, 전술한 제1에서부터 제3 형태 중에서는, 제1 형태가 현재 가장 많이 채용되고 있다. 그러나, 제1 및 제2 형태에서는, LED의 발광에 기인하는 열이나 광의 영향이 형광체에 직접 미칠 수 있다. 또한, 형광체가 공기 중의 수분으로 열화되기 쉬운 경우, 형광체를 분산시킨 수지 전체를 수분으로부터 보호하는 구조가 필요하게 되는 경우가 있는데, 기술적 및 가격적 이유에서 제1 및 제2 형태보다 제3 형태의 쪽이 바람직한 경우가 많다. 그로 인해, 열이나 광에 기인하는 열화가 발생하기 쉬운 종류의 형광체나, 수분으로 열화가 발생하기 쉬운 형광체를 사용하는 경우에는, 제3 형태인 원격 인광체 방식이 주목받고 있다.
일본 특허 공개 제2009-158462호 공보
본 발명자들은, 원격 인광체 방식의 직하형 백 라이트를, 부분 구동형으로 하여, 보다 명암의 콘트라스트를 향상시키는 것을 검토하였다. 도 1의 백 라이트를 부분 구동으로 한 경우, 도 2의 (A)에 모식적으로 도시한 바와 같이, 발광 소자인 청색 LED(10B)의 점등 영역의 상방이 밝아지고, 청색 LED(10B)의 소등 영역의 상방은 어두워진다. 또한, 도 2의 (A) 중, 희게 표시한 청색 LED(10B)는 점등하고 있고, 검게 표시한 청색 LED(10B)는 소등하고 있다. 도 4도 마찬가지이다. 그 밖의 도면에 있어서의 발광 소자(10) 또는 청색 LED(10B)에 대해서는, 희게 표시 및 검게 표시에 의한 점등 및 소등의 구별을 의도하지 않는다. 또한, 도 2의 (A)에서는 청색 LED(10B)의 점등 영역을 중앙 영역만으로 하고 있다. 도 2의 (A)와 같이 청색 LED(10B)의 점등 영역을 제어한 경우, 도 2의 (B)에 화상 패턴을 모식적으로 도시한 바와 같이, 화상 중앙부에 명부가 표시되는 한편, 중앙부 이외에서는 암부(도면 중 우측으로 내려가는 해칭부)가 되어, 명부와 암부와의 휘도 콘트라스트의 향상이 기대되었다.
그러나, 시작(試作)한 원격 인광체 방식의 직하형 부분 구동 백 라이트에서는, 도 3에 화상 패턴을 모식적으로 도시한 바와 같이, 화상 중앙부의 명부의 주변 영역(도면 중 좌측으로 내려가는 해칭부)에 형광체 시트로부터의 광이 돌아서 들어가, 암부가 되어야 할 부분의 일부에 황색기가 강해져 버리는 현상(이하, 이 현상을 본 명세서에 있어서 「착색」이라고 칭함)이 발생한다는 문제가 있는 것이 판명되었다.
그래서, 본 발명은 복수의 발광 소자를 부분적으로 구동할 때의, 암부가 되어야 할 부분에 대한 착색을 억제할 수 있는 부분 구동형 광원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 여러 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 행하여, 착색 현상의 발생 원인을 추구하였다. 그리고, 본 발명자 등은, 이하의 두 사상 (1), (2)가 착색 현상의 원인이라고 생각하였다. 이하, 도 4의 모식도를 사용하여, 본 발명자들의 검토에 기초한 착색 현상의 메커니즘을 설명한다. 도 4 중, 청색광을 실선으로 나타내고, 적색에서부터 녹색에 걸친 파장 영역의 광(황색 영역의 파장 영역의 광이어도 됨)을 파선으로 나타낸다. 또한, 형광체 시트(20)에 있어서의 청색광의 투과 및 방출에 대해서는, 도면을 간결하게 하기 위해 생략한다.
(1) 점등부측의 형광체 시트(20)에 의한 출사광 중, 후방 회귀광 L2가 소등부에 입사한다. 또한, L2는, 청색광보다도 적색에서부터 녹색에 걸친 파장 영역의 광이 풍부하다. 형광체 시트로부터 출사되는 적색에서부터 녹색에 걸친 파장 영역의 광은, 절반이 외부(도 4의 상방에 상당)로 나가고, 절반이 후방 회귀광이 된다. 청색광이 후방으로 회귀하는 비율은 이것보다도 낮다. 또한 후방 회귀광 L2가 소등부의 형광체 시트에 들어가면, 다시 색 변환이 행해진다. 그로 인해, 점등부에서 나오는 광보다도 적녹 성분이 증가한다.
(2) 점등부측의 청색 LED(10B)로부터의 방사광 중, 확산판(40) 및 반사 시트(52)와 반사한 반사광 L1''이 소등부측의 형광체 시트(20)에 입사하고, 적색에서부터 녹색에 걸친 파장 영역의 광을 방출한다. 또한, 점등부측의 청색 LED(10B)로부터의 방사광 중, 소등부측의 형광체 시트에 낮은 각으로 비스듬히 입사하는 광 L1'이 소등부측의 형광체 시트(20)에 입사하고, 적색에서부터 녹색에 걸친 파장 영역의 광을 방출한다. 광 L1', 광 L1''은 소등부측에서는 형광체 시트에 비스듬히 입사하여, 점등부측보다도 광로가 길어지기 때문에, 청색광이 형광체에 의해 보다 많이 변환되는 것도 생각된다.
본 발명자들의 예의 검토에 의해, 실제로는 상기 (1)의 사상이 착색의 요인으로서 지배적임이 확인되었다. 그래서, 본 발명자들은, 여기 광원과 형광체 시트 사이에 여기 광원으로부터의 입사광을 투과함과 함께, 형광체 시트로부터의 출사광을 반사하는 파장 선택성 반사막을 설치하는 것을 착상하였다. 또한, 이 파장 선택성 반사막을 사용하면서, 이미 설명한 제1 형태 또는 제2 형태로 형광체가 사용된 LED를, 원격 인광체 방식에 적용하는 것도 본 발명자들은 착상하였다. 그리고, 이러한 파장 선택성 반사막에 의해, 원격 인광체 방식의 부분 구동형 광원 장치에 있어서의 착색을 현저하게 억제할 수 있음을 본 발명자들은 지견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은, 본 발명자들에 의한 상기 지견에 기초하는 것이고, 상기 여러 과제를 해결하기 위한 수단으로서는 이하와 같다. 즉,
<1> 복수의 발광 소자를 포함하고, 부분 구동 가능한 여기 광원과,
상기 여기 광원과 이격하여 배치되며, 상기 여기 광원으로부터의 입사광의 파장 영역의 적어도 일부를 변환하여, 상기 입사광과는 다른 파장 영역의 출사광을 방출하는 형광체를 포함하는 형광체 시트와,
상기 여기 광원 및 상기 형광체 시트 사이에 배치되며, 상기 여기 광원으로부터의 상기 입사광의 파장 영역의 광의 적어도 일부를 투과함과 함께, 상기 형광체 시트로부터의 상기 출사광의 파장 영역의 적어도 일부의 광을 반사하는 파장 선택성 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는 부분 구동형 광원 장치이다.
해당 <1>에 기재된 부분 구동형 광원 장치는, 복수의 발광 소자를 부분적으로 구동할 때의, 암부가 되어야 할 부분에 대한 착색을 억제할 수 있다.
<2> 상기 형광체 시트와 상기 파장 선택성 반사막이 인접하여 배치되는, 상기 <1>에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<3> 상기 형광체 시트와 상기 파장 선택성 반사막이 일체화되어 있는, 상기 <1>에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<4> 상기 여기 광원에 있어서의 상기 복수의 발광 소자를 격자 형상으로 배열한 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<5> 상기 여기 광원과 상기 파장 선택성 반사막 사이에 확산판을 더 갖는, 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<6> 상기 발광 소자가 청색 LED인, 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<7> 상기 파장 선택성 반사막은, 상기 청색 LED의 발광 파장 영역의 적어도 일부를 투과함과 함께, 녹색에서부터 적색에 걸친 파장 영역의 적어도 일부의 광을 반사하는, 상기 <6>에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<8> 상기 발광 소자가 마젠타 LED인, 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
또한 본 명세서에 있어서의 「마젠타 LED」란, 발광색이 육안으로 마젠타 색으로 보이는 LED를 의미하고, 상세에 대해서는 후술한다.
<9> 상기 마젠타 LED는, 청색 LED와, 해당 청색 LED의 칩 상방면에 배치된 적색 형광체로 구성되는, 상기 <8>에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<10> 상기 마젠타 LED는, 칩 상방면에 불화물 적색 발광 형광체가 배치되는, 상기 <9>에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<11> 상기 불화물 적색 발광 형광체는 K2SiF6인, 상기 <10>에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<12> 상기 파장 선택성 반사막은, 상기 마젠타 LED의 발광 파장 영역의 적어도 일부를 투과함과 함께, 녹색의 파장 영역의 적어도 일부의 광을 반사하는, 상기 <8> 내지 <11> 중 어느 하나에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<13> 상기 형광체 시트의 상기 형광체는 황화물계 형광체인, 상기 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<14> 상기 황화물계 형광체는, 적색 황화물 형광체 및 녹색 황화물 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 상기 <13>에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<15> 상기 적색 황화물 형광체는 황화칼슘 형광체이고, 상기 녹색 황화물 형광체는 티오갈레이트 형광체인, 상기 <14>에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<16> 상기 형광체 시트의 상기 형광체는, 이트륨 세륨 알루미늄 가넷 형광체인, 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 기재된 부분 구동형 광원 장치이다.
<17> 상기 <1> 내지 <16> 중 어느 하나에 기재된 부분 구동형 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치이다.
해당 <17>에 기재된 화상 표시 장치는, 암부가 되어야 할 부분에 대한 착색을 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래에 있어서의 상기 여러 문제를 해결하고, 상기 목적을 달성할 수 있으며, 복수의 발광 소자를 부분적으로 구동할 때의, 암부가 되어야 할 부분에 대한 착색을 억제할 수 있는 부분 구동형 광원 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 종래 기술에 따른 원격 인광체 방식의 직하형 백 라이트를 설명하는 모식도이다.
도 2의 (A)는, 본 발명자들의 검토에 기초한 원격 인광체 방식의 직하형 백 라이트를 부분 구동할 때의 모식도이고, 도 2의 (B)는, 본 발명자들이 예상했던 표시 화상 패턴의 모식도이다.
도 3은, 본 발명자들의 검토에 의해 지견된, 원격 인광체 방식의 직하형 백 라이트를 부분 구동했을 때에 발생하는 착색을 설명하는 모식도이다.
도 4는, 착색이 발생하는 메커니즘을 설명하는 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 형태를 따르는 부분 구동형 광원 장치(1)를 설명하는 모식도이고, 도 5의 (A)는 부분 구동형 광원 장치(1)의 주요부를 도시하는 모식도이고, 도 5의 (B), 도 5의 (C)는 형광체 시트(20) 및 파장 선택성 반사막(30)의 적합 실시 형태를 도시하는 모식도이다.
도 6의 (A) 내지 (C)는, 본 발명의 적합 실시 형태에 따른, 형광체 시트(20) 및 파장 선택성 반사막(30)을 포함하는 일체화 시트(25)의 제조 방법의 일 실시 형태에 있어서의 공정을 설명하는 모식도이다.
도 7은, 실험예 1, 2에 있어서 사용한 백 라이트의 모식도이고, 도 7의 (A)는 청색 LED(10B)의 배치를 도시하는 사시도이고, 도 7의 (B)는 백 라이트의 단면도이다.
도 8의 (A)는, 실험예 1, 2에 있어서 사용한 청색 LED의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이고, 도 8의 (B), 도 8의 (C)는 실험예 1에 있어서 사용한 녹색 방출 형광체 및 적색 발광 형광체의 발광 스펙트럼을 각각 나타내는 그래프이다.
도 9는, 실험예 1에 있어서의 백 라이트의 발광 스펙트럼 및 파장 선택성 반사막의 분광 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 10은, 실험예 1에 있어서 사용한 파장 선택성 반사막의 분광 반사율의 입사각 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 11은, 실험예 1, 2에 있어서의, 휘도 색도계에 의한 측정 영역 R1 내지 R9를 도시하는 모식도이다.
도 12는, 실험예 1 내지 3에 있어서의, 휘도 색도계에 의한 측정 방법을 도시하는 모식도이다.
도 13은, 실험예 2에 있어서의 백 라이트의 발광 스펙트럼 및 파장 선택성 반사막의 분광 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 14는, 실험예 3에 있어서 사용한 마젠타 LED의 발광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 15는, 실험예 3에 있어서 사용한 백 라이트의 모식도이고, 도 15의 (A)는 마젠타 LED(10M)의 배치를 도시하는 상면도이고, 도 15의 (B)는 마젠타 LED(10M)의 배치를 도시하는 사시도이고, 도 15의 (C)는 백 라이트의 단면도이다.
도 16은, 실험예 3에 있어서의 백 라이트의 발광 스펙트럼 및 파장 선택성 반사막의 분광 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 17은, 실험예 3에 있어서의 휘도 색도계에 의한 측정 영역 R10 내지 R12를 도시하는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 도면에 있어서의 각 구성의 크기에 대해서는 모식적으로 과장하여 나타낸 것에 지나지 않고, 실제의 크기와는 상이하다.
(부분 구동형 광원 장치)
도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태를 따르는 부분 구동형 광원 장치(1)는, 복수의 발광 소자(10)를 포함하는 여기 광원과, 형광체 시트(20)와, 파장 선택성 반사막(30)과, 또한 필요에 따라, 기타의 구성을 포함한다. 이 부분 구동형 광원 장치(1)는, 액정 디스플레이 등의 백 라이트형의 화상 표시 장치용의 부분 구동형 백 라이트에 제공하기에 적합하다.
도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 부분 구동형 광원 장치(1)는, 복수의 발광 소자(10)를 포함하고, 부분 구동 가능한 여기 광원을 갖는다. 또한, 부분 구동형 광원 장치(1)는, 여기 광원과 이격하여 배치되며, 여기 광원으로부터의 입사광의 파장 영역의 적어도 일부를 변환하여, 상기 입사광과는 다른 파장 영역의 출사광을 방출하는 형광체를 포함하는 형광체 시트(20)를 갖는다. 또한, 부분 구동형 광원 장치(1)는, 상기 여기 광원 및 상기 형광체 시트 사이에 배치되며, 상기 여기 광원으로부터의 상기 입사광의 파장 영역의 적어도 일부를 투과함과 함께, 형광체 시트(20)로부터의 상기 출사광의 적어도 일부를 반사하는 파장 선택성 반사막(30)을 갖는다. 이하, 발광 소자(10)로서 청색 LED(10B)를 사용하거나, 또는 중심 발광 파장 영역이 청색보다도 단파장측인 LED를 사용하는 제1 실시 형태를 먼저 설명하고, 계속해서, 발광 소자(10)가 마젠타 LED(10M)인 제2 실시 형태를 설명한다. 또한, 동일한 구성 요소에는 원칙적으로 동일한 참조 번호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.
(제1 실시 형태: 부분 구동형 광원 장치)
<여기 광원>
여기 광원은, 전술한 바와 같이 복수의 발광 소자(10)를 포함하고, 부분 구동이 가능하다. 발광 소자(10)는, 형광체 시트(20)의 형광체를 여기할 수 있으면 임의의 종류의 발광 소자를 사용할 수 있지만, 제1 실시 형태에서는 청색 LED(10B)인 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 청색 LED(10B)는, 중심 발광 파장이 440nm 내지 475nm 정도인 것을 가리킨다. 물론, 형광체 시트(20)의 형광체를 적절하게 여기할 수 있으면, 중심 발광 파장이 청색 영역인 것에 한정되지 않고, 자외 LED 등이어도 된다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서의 발광 소자(10)(청색 LED(10B)의 경우를 포함함)는 이미 설명한 제1 및 제2의 형태가 아니라, 제3 형태인 원격 인광체 방식에 사용하는 것이기 때문에, 발광 소자(10)에 있어서의 LED 칩은 형광체에 의해 포팅되어 있지 않고, 발광면이 형광체에 의해 도포되어 있지 않다. 또한, 여기 광원의 설치 조건의 한정을 의도하지 않지만, 도 1에 이미 설명한 바와 같이, 여기 광원을 섀시 내부에 설치하는 것이 일반적이다. 또한, 부분 구동하기 위한 제어 회로 등에 대해서는, 도시하지 않지만 공지된 것이 적용 가능하다.
<형광체 시트>
형광체 시트(20)는 전술한 바와 같이, 여기 광원으로부터의 입사광의 파장 영역의 적어도 일부를 변환하여, 상기 입사광과는 다른 파장 영역의 출사광을 방출하는 형광체를 포함한다. 여기 광원이 청색 LED(10B)인 경우에는, 청색의 파장 영역을 변환하여, 청색보다도 장파장측인 파장 영역의 출사광을 방출하는 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태는 원격 인광체 방식이기 때문에, 형광체 시트(20)에 사용하는 형광체의 종류에 의존하지 않고 적용 가능하다. 본 실시 형태의 형광체 시트(20)에 사용할 수 있는 형광체로서, 황화물 형광체를 들 수 있다. 황화물계 형광체를 사용하는 경우, 형광체 시트(20)의 형광체는, 적색 황화물 형광체 및 녹색 황화물 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하고, 양쪽을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 그리고, 적색 황화물 형광체로서, 황화칼슘 형광체를 사용할 수 있고, 녹색 황화물 형광체로서, 티오갈레이트 형광체를 사용할 수 있다. 또한, 형광체 시트(20)의 형광체는 황화물계 형광체 이외에도, YAG계 형광체를 사용해도 되고, 이트륨 세륨 알루미늄 가넷 형광체를 사용해도 된다.
또한, 형광체 시트(20)는 여기 광원과 이격하여 배치되면, 그 간격은 특별히 제한되지 않지만, 열의 영향과 LED 배열 시의 휘도 불균일의 억제에 유효하다. LED의 배열 시의 휘도 불균일은 LED의 방사 각도 분포 설계나, 다른 확산판, 광학 필름, 반사 시트 부재에 의해 크게 바뀌지만, 10mm 이상의 이격 간격으로 하는 것이 바람직하다.
<파장 선택성 반사막>
파장 선택성 반사막(30)은, 전술한 바와 같이 여기 광원으로부터의 입사광의 파장 영역의 적어도 일부를 투과함과 함께, 형광체 시트(20)로부터의 출사광의 적어도 일부를 반사하는 기능을 갖는다. 이러한 파장 선택성 반사막은 다이크로익·필터라고도 불리고, 유전체 다층막에 의해 제조되는 것이 일반적이다.
제1 실시 형태에 있어서는 통상, 여기 광원으로부터의 입사광의 파장 영역이, 형광체 시트(20)로부터의 출사광보다도 단파장 영역이다. 그래서, 파장 선택성 반사막(30)은, 단파장측의 광을 투과하면서, 장파장측의 광을 반사하는 것이 바람직하다. 여기 광원이 청색 LED(10B)인 경우, 파장 선택성 반사막(30)은, 청색 LED의 발광 파장 영역(즉, 청색)의 광을 투과하면서, 녹색에서부터 적색에 걸친 파장 영역의 광을 반사하는 것이 바람직하다. 또한, 파장 선택성 반사막(30)에는 입사각 의존성이 존재하기 때문에, 투과 및 반사의 역치를 선정할 때에는 입사각 의존성까지 고려하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태를 따르는 부분 구동형 광원 장치(1)에 있어서, 파장 선택성 반사막(30)은 여기 광원과 형광체 시트(20) 사이에 배치된다. 따라서, 전술한 바와 같이 형광체 시트(20)로부터의 후방 회귀광에서 기인하는 착색을 현저하게 억제할 수 있다.
여기서, 형광체 시트(20)는 형광체를 포함하는 것 이외에도, 형광체를 보호하는 필름을 더 갖고 있어도 된다. 이러한 경우, 도 5의 (B)에 모식적으로 도시한 바와 같이, 형광체 시트(20)는 형광체층(21)과, 해당 형광체층(21)의 양면측에 보호 필름(22, 23)을 가질 수 있다. 형광체층(21)은, 수지 조성물에 전술한 형광체를 함유시킨 것을 포함할 수 있다. 수지 조성물로서는, 형광체층(21)을 형성하는 재료로서 공지의 것, 예를 들어 폴리올레핀 공중합체 성분 및 광 경화성 아크릴 수지 성분 등을 사용할 수 있다. 또한, 보호 필름(22, 23)에 사용하는 재료로서는, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 등의 플라스틱 기판 및 산화알루미늄 등의 금속 산화물 박막을 사용할 수 있다.
파장 선택성 반사막(30)을, 여기 광원과 형광체 시트(20) 사이에 배치할 때에 공극이 있거나, 임의의 광학 필름 등이 배치되어 있거나 해도 본 실시 형태의 효과는 물론 얻어진다. 그러나, 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이, 형광체 시트(20)와 파장 선택성 반사막(30)을 인접하여 배치하는 것이 바람직하다. 형광체 시트(20)는 프리즘 시트 등의 광 리사이클성이 있는 광학 시트보다도 광원측에 설치하는 쪽이, 광학 시트로부터의 리사이클 광을 이용하여 파장 변환 효율을 올릴 수 있고, 그 결과, 형광체 시트(20)에 사용되는 형광체량을 저감시킬 수 있기 때문이다. 예를 들어, 파장 선택성 반사막(30) 바로 위에 형광체 시트(20)를 적재할 수 있다. 단 이 경우, 형광체 시트(20)(보다 구체적으로는 보호 필름(23))의 표면 및 파장 선택성 반사막(30)의 표면 양쪽에 불가피하게 존재하는 미세한 요철 때문에, 미세한 공기층(도시하지 않음)이 존재할 수 있다.
이러한 공기층은, 형광체층(21)에 입사하는 여기광이 이 계면을 통과할 때에, 계면에 의해 광의 일부가 반사되고, 그 결과, 광의 이용 효율이 내려가 백 라이트 전체로서의 휘도 저하의 한 요인이 될 수 있다. 그래서, 광의 이용 효율을 보다 향상시키기 위해서, 전술한 공극 또는 상기 미세한 공기층을 배제하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 도 5의 (C)에 도시한 바와 같이, 형광체 시트(20)와 파장 선택성 반사막(30)이 일체화된 일체화 시트(25)를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 일체화 시트(25)에 있어서의 형광체 시트(20)는, 형광체층(21)을 포함하고, 편면측에서는 보호 필름(22)을 가져도 된다. 한편, 일체화 시트(25)에 있어서, 보호 필름(22)과 반대측의 면에는 파장 선택성 반사막(30)이 접합하고 있다. 형광체층(21)은 접착성을 갖는 수지 재료를 사용하고 있으므로, 도 5의 (B)에 있어서의 보호 필름(23) 대신에, 형광체층(21)과 파장 선택성 반사막(30)을 직접 접합하면, 이러한 일체화 시트(25)를 얻을 수 있다.
<확산판>
또한, 여기 광원을 균일한 면 광원으로 하기 위해서, 부분 구동형 광원 장치(1)는 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 확산판(40)을 더 갖는 것도 바람직하다. 확산판(40)은, 여기 광원과 파장 선택성 반사막(30) 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 확산판(40)은 파장 선택성 반사막(30) 및 형광체 시트(20)의 지지체의 적어도 일부를 겸할 수도 있다.
<광학 필름>
또한, 도시하지 않지만, 부분 구동형 광원 장치(1)는, 백 라이트에 있어서 일반적으로 사용되는, 프리즘 시트 및 광 확산 시트 등을 포함하는 광학 필름군을 더 갖고 있어도 된다. 이들 광학 필름군은, 도 5의 (A)에 있어서, 형광체 시트(20)보다도 상방(즉, 형광체 시트(20)의, 여기 광원측과의 반대측)에 설치하는 것이 바람직하다.
<형광체 시트 및 파장 선택성 반사막의 일체화 시트의 제조 방법>
도 6을 사용하여, 형광체 시트 및 파장 선택성 반사막의 일체화 시트(25)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 일체화 시트(25)는, 도 6의 (A)에 나타내는 교반 공정 (A)와, 도 6의 (B)에 나타내는 라미네이트 공정 (B)와, 도 6의 (C)에 나타내는 제거 가공 공정 (C)에 의해 제조할 수 있다.
교반 공정 (A)에서는, 용제에 의해 용해된 수지 페이스트 중에, 적색 형광체(20R) 및 녹색 형광체(20G)를 소정의 배합비로 혼합하여, 형광체 함유 수지 페이스트를 준비한다. 적색 형광체(20R) 및 녹색 형광체(20G) 중 어느 한쪽만을 사용해도 된다. 라미네이트 공정(B)에서는, 보호 필름(22) 상에 상기 형광체 수지 페이스트를 도포하고, 코터(110)를 사용하여 형광체 수지 페이스트의 막 두께를 균일하게 하고, 오븐(120)에서 형광체 수지 페이스트를 건조시켜, 형광체층(21)(도 6에 부호를 도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 열 라미네이터(130)를 사용하여 형광체층(21) 상에 파장 선택성 반사막(30)을 접합하여, 형광체층(21)이 보호 필름(22) 및 파장 선택성 반사막(30)에 협지된 일체화 시트의 원단을 얻는다. 제거 가공 공정 (C)에서는, 일체화 시트의 원단을 프레스기(140)에서 제거 가공하여, 단부측면에 형광체층이 노출된 소정 사이즈의 일체화 시트(25)를 얻는다.
(제2 실시 형태)
지금까지, 청색 LED(10B)를 사용하는 것이 바람직한 제1 실시 형태에 따른 부분 구동형 광원 장치를 설명했다. 본 발명에 의한 부분 구동형 광원 장치는, 임의의 원격 인광체 방식에 적용 가능하기 때문에, 발광 소자(10)는 청색 LED(10B)에 한정되지 않고, 후술하는 마젠타 LED(10M)를 사용할 수도 있다. 이하, 마젠타 LED(10M)를 사용하는 제2 실시 형태에 따른 부분 구동형 광원 장치를 설명한다. 또한, 여기에서 말하는 마젠타 LED(10M)는, 제1 형태 또는 제2 형태에 이미 설명한 여기 광원에 의해 제조하는 것이 가능하다. 즉, 마젠타 LED(10M)에 있어서는, 수지 재료에 혼합한 형광체에 의해 LED 칩이 덮이거나(제1 형태), 또는 LED의 발광면에 형광체가 직접 도포되어 있다(제2 형태). 그로 인해, 제2 실시 형태에서는 복수 종류의 형광체를 사용하고, 어느 종류의 형광체가 형광체 시트(20) 중에, 다른 종류의 형광체가 LED 칩에 사용되고 있다.
<여기 광원>
여기 광원은, 제1 실시 형태와 동일하게 복수의 발광 소자(10)를 포함하고, 부분 구동이 가능하다. 제2 실시 형태에서는, 발광 소자(10)는 상술한 마젠타 LED(10M)인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서의 마젠타 LED(10M)의 발광 파장에 관해, LED 단체에 기인하는 단파장측의 중심 발광 파장이 440nm 내지 475nm 정도이고, 형광체에 기인하는 장파장측의 중심 발광 파장이 600nm 내지 680nm 정도이다. 이러한 스펙트럼의 경우, LED를 점등시키면, LED로부터의 청색광과, 당해 청색광에 의해 여기됨으로써 형광체가 적색광을 발하고, 양자가 합성됨으로써, LED가 전체로서 마젠타 색으로 발광하고 있는 것처럼 보인다. 그래서, 상술한 바와 같이, LED와 형광체를, 수지를 개재하여, 또는 LED의 발광면에 직접 도포하여 일체화시켜, 상기 발광 파장이 되는 광원을, 마젠타 LED(10M)로서 사용할 수 있다. 또한, 여기 광원의 설치 조건 및 부분 구동하기 위한 제어 회로 등에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
여기서, 마젠타 LED(10M)는 청색 LED와, 해당 청색 LED의 칩 상방면에 배치된 적색 형광체로 구성되는 것이 바람직하고, 적색 형광체는 불화물 적색 발광 형광체인 것이 바람직하다. 이러한 불화물 적색 발광 형광체로서, K2TiF6, Ba2TiF6, Na2TiF6, K3ZrF7, K2SiF6 등을 사용할 수 있다. 특히, 불화물 적색 발광 형광체로서, K2SiF6을 사용하는 것이 바람직하다.
<형광체 시트>
제2 실시 형태에 있어서, 형광체 시트(20)는 제1 실시 형태와 동일하게 적색 황화물 형광체 및 녹색 황화물 형광체의 양쪽을 포함해도 되지만, 녹색 황화물 형광체만을 포함하는 것이 바람직하다. 형광체 시트(20)가, 형광체를 보호하는 필름을 갖고 있어도 되는 것, 형광체 시트(20)와 파장 선택성 반사막(30)이 일체화된 일체화 시트(25)를 사용하는 것이 바람직한 것 등은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
<파장 선택성 반사막>
제2 실시 형태에 있어서, 마젠타 LED(10M)의 발광 파장 영역에 대응시키기 위해서, 파장 선택성 반사막(30)은, 마젠타 LED(10M)로부터의 발광 파장 영역의 적어도 일부를 투과함과 함께, 녹색의 파장 영역의 적어도 일부의 광을 반사하는 것이 바람직하다. 이러한 파장 선택성 반사막(30)으로서, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 다이크로익·필터를 사용할 수 있다.
이렇게 해서, 제2 실시 형태도, 제1 실시 형태와 마찬가지로 형광체 시트(20)로부터의 후방 회귀광에 기인하는 착색을 현저하게 억제할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에 따른 부분 구동형 광원 장치가 확산판, 광학 필름 등을 갖는 것이 바람직한 것도, 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 부분 구동형 광원 장치의 각 구성의 배치 조건에 대해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지이고, 중복하는 설명을 생략한다.
(화상 표시 장치)
본 발명의 화상 표시 장치는 적어도, 전술한 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태를 따르는 부분 구동형 광원 장치를 구비하고, 또한 필요에 따라, 기타의 구성을 갖는다.
실시예 1
이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 전혀 한정되지 않는다. 예를 들어, 이하의 실험예 1에서는, 형광체 시트에 녹색 형광체 및 적색 발광 형광체는 모두 황화물 형광체를 사용하고 있고, 실험예 3에서는 형광체 시트에 녹색의 황화물 형광체를 사용하고 있지만, 이것들은 일례에 지나지 않고, 임의의 형광체가 적용 가능한 것은 당업자에게 당연히 이해된다.
(실험예 1)
<발명예 1>
도 7의 (A), (B)에 모식적으로 도시하는 것과 같은 백 라이트를 제조하였다. 구체적으로는 이하와 같다. 섀시(51)의 측벽을 스페이서로 하고, 청색 LED(10B)의 상방에는, 확산판(40)(데이진사제 50S, 두께 1.5mm), 파장 선택성 반사막(30) 및 형광체 시트(20)를 포함하는 일체화 시트(25)(파장 선택성 반사막(30)이 LED측임), 광학 필름군(70)을 이 순서대로 적재하고 있다. 또한, 이 청색 LED(10B)는, 피크 파장 455nm, 반값폭 21nm이고, 램버시안의 발광 분포를 갖는다. 본 실험예에 있어서는 LED에 약 2.8V를 인가하여 LED 1개당 5mA를 통전하고 있다. 청색 LED 발광 스펙트럼을 도 8의 (A)에 나타낸다.
파장 선택성 반사막(30)에는 에드몬드·옵틱스·재팬 가부시끼가이샤제의 「다이크로익·컬러 필터(청색)」을 사용하였다. 이 파장 선택성 반사막(30)의 분광 반사 스펙트럼에 대해서는, 후술하는 도 9에 나타낸다. 형광체 시트(20)는, 청색광에 의해 여기되어 녹색광을 발광하는 황화물 형광체와, 청색광에 의해 여기되어 적색광을 발광하는 황화물 형광체를 결합제에 분산 혼화시켜, 그것들을 PET 필름에 도포하고, 그 도포면에 상기 파장 선택성 반사막(30)을 설치함으로써 제조하였다. 실험예 1에서 사용한 녹색 및 적색 발광 형광체의 발광 스펙트럼을 도 8의 (B), (C)에 각각 나타낸다. 또한, 청색 LED(10B)와, 녹색 발광 형광체 및 적색 발광 형광체의 각 스펙트럼의 합성광이 거의 백색광이 되도록 형광체의 배합을 조정하고 있다.
또한, 광학 필름군(70)은 짧은 변 방향을 프리즘 방향으로 하는 프리즘 시트(71)(3M사제, BEF III), 긴 변 방향을 프리즘 방향으로 하는 프리즘 시트(72)(3M사제, BEF III) 및 반사형 편광성 필름(73)(3M사제, DBEF-D400)을 포함한다.
섀시(51)의 안쪽 치수는, 가로 270mm, 세로 180mm이고, 섀시(51)의 저면에 종횡 모두 30mm 피치로, 가로 9개, 세로 6개의 청색 LED(10B)를 정방 격자 형상으로 배열하고, 여기 광원으로 하였다. 이들 청색 LED(10B)는, 가로 3개 및 세로 2개를 1 유닛으로 하여 점등·소등을 컨트롤할 수 있도록 회로가 만들어져 있고, 전체로서 가로 3 유닛 및 세로 3 유닛에서의 점등 및 소등 동작이 가능하게 되어 있다.
또한, 섀시(51)의, 청색 LED(10B)가 배치된 면에는, 상실되는 광을 최소한으로 하여 백 라이트 휘도를 향상시키기 위해서, 청색 LED(10B)의 발광부에만 구멍을 뚫은 반사 시트(도시하지 않음)를 설치하여, 광의 리사이클성을 향상시켰다. 또한, 청색 LED(10B)를 배치한 영역 가로 270mm, 세로 180mm의 주위에는, 청색 LED(10B)의 설치면에 대하여 광학 부재를 평행하게 설치하기 위해서, 섀시(51)의 측벽을 스페이서로 하였다. 스페이서의 높이는 30mm이고, 내측에는 청색 LED(10B)의 배치면과 마찬가지로, 상실되는 광을 저감시키기 위하여 반사 시트(도시하지 않음)를 설치하고 있다. 이상과 같이 하여, 발명예 1에 따른 백 라이트를 제조하였다.
<비교예 1>
발명예 1에 있어서, 파장 선택성 반사막(30) 및 형광체 시트(20)를 포함하는 일체화 시트(25)를 제조하는 대신에, 파장 선택성 반사막(30)이 없는 형광체 시트(20)를 제조한 것 이외에는, 발명예 1과 동일하게 하여 비교예 1에 따른 백 라이트를 제조하였다. 형광체 시트(20)의 제조에 있어서는, 형광체가 혼화된 결합제를 PET 필름에 도포한 후, 동일한 PET 필름을 라미네이트 가공하여 제조하였다.
<평가>
이상의 발명예 1 및 비교예 1의 백 라이트에 대해서, (A) 백 라이트 발광 스펙트럼의 측정 및 (B) 색도 차 평가를 행하여, 평가하였다.
(A) 백 라이트 발광 스펙트럼의 측정
발명예 1의 백 라이트와, 비교예 1의 백 라이트 스펙트럼을 도 9에 나타낸다. 도 9에는, 파장 선택성 반사막(30)의 분광 반사율을 함께 나타낸다. 또한, 도 9에 나타내는 분광 반사율은, 파장 선택성 반사막(30)에 대한 입사각 0도, 즉 파장 선택성 반사막(30)에 대하여 측정광이 직교 입사하는 배치로 측정된 것이다. 파장 선택성 반사막의 분광 특성은 입사각에 의존하고, 이 입사각 의존성은 도 10에 도시하는 대로였다.
(B) 색도 차 평가
발명예 1 및 비교예 1에 따른 백 라이트 각각을, 도 11에 도시한 바와 같이, 영역 R1 내지 R9로 분할하고(각 영역에서는 가로 3개, 세로 2개의 LED만 점등한다. 각 영역은 가로 90mm, 세로 60mm임), 영역 R5만 부분 구동시켰다. 그리고, 도 12에 도시한 바와 같이, 카메라형 휘도 색도계(Radiant Imaging사제, PM-1423F-1)를 사용하여 백 라이트의 휘도 및 색도를, 각 영역 R2, R4 내지 R6, R8의 중심 위치에서 측정하였다.
색도를 평가하기 위해서, 이하의 측정 및 계산을 행하였다.
(1) 각 점의 색도 ｕ'i 및 v'i(i=2, 4 내지 6, 8)를 측정한다.
(2) R5의 중심 위치와, R2, R4, R6, R8의 각 중심 위치 사이에서 ｕ'i, v'i의 차분 Δｕ'i, Δv'i를 각각 계산한다. 그것들의 제곱 합 Δｕ' v'i를, R5의 중심 위치와, R2, R4, R6, R8의 각 중심 위치 주위의 점과의 색도 차로 한다. 즉, Δu' v'i는 이하의 계산식이 된다.
Figure pat00001
(3) i=2, 4, 6, 8의 4점에서의 상기의 Δｕ' v'i의 평균값을 Δｕ' v'으로서 계산하고, 착색 정도의 지표로 한다.
(4) 발명예 1 및 비교예 1의 값 Δｕ' v'을 비교한다.
발명예 1에서는, Δｕ' v'=0.0043이었다.
비교예 1에서는, Δｕ' v'=0.0645였다.
이상의 결과로부터, 이하의 것이 확인되었다.
먼저, 도 9, 10으로부터, 발명예 1에 있어서의 일체화 시트(25)는, 형광체 시트(20)로부터의 발광(출사광)을 확실하게 반사하고 있는 것이 확인되었다. 또한, 발명예 1과 비교예 1을 비교하면, 부분 구동시킨 영역의 중심과, 주변 영역에서 색도 차가 현저하게 저하되어 있는 것도 확인할 수 있었다. 따라서, 발명예 1에 따른 백 라이트는, 비교예 1에 따른 백 라이트에 비교하면, 일체화 시트(25)를 사용함으로써, 착색을 매우 유효하게 억제할 수 있었다고 할 수 있다. 이 효과는, 형광체 시트(20)에 의한 출사광 중, 확산판과 반사 시트 사이의 공간에서 난반사한 광의 비점등부로의 확산을 억제할 수 있었기 때문이라고 본 발명자들은 생각하고 있다.
(실험예 2)
<발명예 2>
발명예 1에 있어서, 형광체 시트(20)의 형광체에 황화물 형광체를 사용한 것 대신에, 황색 광을 발광하는 1 파장형의 YAG 형광체를 사용한 것 이외에는, 발명예 1과 동일한 백 라이트를 제조하여, 발명예 2에 따른 백 라이트를 제조하였다.
<비교예 2>
비교예 1에 있어서, 형광체 시트(20)의 형광체에 황화물 형광체를 사용한 것 대신에, 황색 광을 발광하는 1 파장형의 YAG 형광체를 사용한 것 이외에는, 비교예 1과 동일한 백 라이트를 제조하여, 비교예 2에 따른 백 라이트를 제조하였다.
실험예 1과 마찬가지로, 발명예 2 및 비교예 2에 따른 백 라이트를 평가하였다. 발명예 2의 백 라이트와, 비교예 2의 백 라이트의 스펙트럼을 도 13에 나타낸다. 또한, 실험예 1과 마찬가지로 색도 차를 측정하고, 계산한 바, 이하와 같았다.
발명예 2에서는, Δｕ' v'=0.0090이었다.
비교예 2에서는, Δｕ' v'=0.0363이었다.
실험예 2에 있어서도, 실험예 1과 마찬가지로, 일체화 시트(25)를 사용함으로써 착색을 매우 유효하게 억제할 수 있었다고 할 수 있다. 또한, 실험예 1, 2의 결과로부터, 본 발명의 효과는 형광체 시트에 있어서의 형광체의 종류에 전혀 한정되지 않음도 확인할 수 있었다.
실시예 2
(실험예 3)
<발명예 3>
실험예 1, 2에 있어서 사용한 청색 LED(10M) 대신에, 발광 소자로서 마젠타 LED(10M)를 사용하였다. 마젠타 LED(10M)는, 이하와 같이 하여 제조하였다. 먼저, 여기 광원으로서, 청색 LED 칩을 기판 상에 마운트한 후, 청색광에 의해 여기되어 적색광을 발하는 불화물 형광체를 분산시킨 수지를 포팅하였다. 이 LED로부터의 청색 발광은, 피크 파장 445nm, 반값폭 18nm이고, 포팅 전의 LED 단체에서는 램버시안의 발광 분포를 갖는다. 포팅된 형광체 수지는 대략 반구 형상으로 형성되고, 그 반경은 약 1mm였다. 또한, 이 구성에 의해, LED를 점등시키면, LED로부터의 청색과, 그 청색광에 의해 여기됨으로써 불화물 형광체가 적색광을 발하고, 양자가 합성됨으로써, LED가 마젠타 색으로 발광하고 있는 것처럼 보인다. 이 마젠타 LED(10M)로부터의 발광 스펙트럼을 도 14에 나타낸다. 445nm를 피크로 하는 스펙트럼이 청색 LED 칩으로부터의 발광이고, 633nm에 피크를 갖는 3개의 다봉형의 스펙트럼이 불화물 형광체로부터의 발광이다.
이 마젠타 LED(10M)를 사용하여, 도 15의 (A) 내지 (C)에 모식적으로 도시하는 것과 같은 백 라이트를 제조하였다. 마젠타 LED(10M)를 48개 사용하여, 도 15의 (A)에 도시한 바와 같이 마름모형 격자 형상으로 섀시(151)(백 라이트 저면)에 배열하였다. 섀시(151)의 안쪽 치수는 가로 310mm, 세로 132mm이고, 각 LED의 가로 방향은 38.5mm 피치로 하고, 수직 세로 방향은 44mm 피치로 배치하였다.
또한, 섀시(151)의, 마젠타 LED(10M)가 배치된 면에는, 상실되는 광을 최소한으로 하여 백 라이트 휘도를 향상시키기 위해서, 마젠타 LED(10M)의 발광부에만 구멍을 뚫은 반사 시트(도시하지 않음)를 설치하여, 광의 리사이클성을 향상시켰다. 또한, 섀시(151)의 주위에는, 마젠타 LED(10M)의 설치면에 대하여 광학 부재를 평행하게 설치하기 위해, 발명예 1, 2와 마찬가지로, 섀시(151)의 측벽을 스페이서로 하였다. 측벽의 높이는 30mm로 하였다.
이 측벽 상에, 도 15의 (C)에 도시한 바와 같이, 확산판(140), 파장 선택성 반사막 일체화 형광체 시트(125)(파장 선택성 반사막(130)이 LED측임), 광학 시트 군(170)을 순서대로 설치하였다. 광학 필름군은, LED에 가까운 측으로부터, 확산 시트(171)(케이와 가부시끼가이샤제 BS-912), 프리즘 시트 172(3M사제, BEF III) 및 반사형 편광성 필름 173(3M사제, DBEF-D400)을 포함한다.
여기서, 형광체 시트(120) 중의 형광체에는, 황화물계의 녹색 형광체만 사용하였다. LED로부터의 청색광 및 LED 상의 적색 형광체로부터의 적색광과 합성함으로써, 백 라이트로서 백색광이 생성된다.
또한, 파장 선택성 반사막(130)에는 에드몬드·옵틱스·재팬 가부시끼가이샤제의 「다이크로익·컬러 필터(마젠타)」를 사용하였다. 이 파장 선택성 반사막(130)의 분광 반사 스펙트럼에 대해서는, 후술하는 도 16에 나타낸다.
이상과 같이 하여, 발명예 3에 따른 백 라이트를 제조하였다.
<비교예 3>
발명예 3에 있어서, 파장 선택성 반사막 및 형광체 시트를 포함하는 일체화 시트를 제조하는 대신, 파장 선택성 반사막이 없는 형광체 시트를 제조한 것 이외에는, 발명예 3과 동일하게 하여 비교예 3에 따른 백 라이트를 제조하였다. 형광체 시트의 제조에 있어서는, 형광체가 혼화된 결합제를 PET 필름에 도포한 후, 동일한 PET 필름을 라미네이트 가공하여 제조하였다.
<평가>
이상의 발명예 3 및 비교예 3의 백 라이트에 대해서, (A) 백 라이트 발광 스펙트럼의 측정 및 (B) 색도 차 평가를 행하여, 평가하였다.
(A) 백 라이트 발광 스펙트럼의 측정
발명예 3 및 비교예 3의 백 라이트에 의한 백색광의 스펙트럼을, 파장 선택성 반사막(130)의 분광 반사율과 합하여 도 16에 나타낸다. 또한, 도 16에 나타내는 분광 반사율은, 파장 선택성 반사막(130)에 대한 입사각 0도, 즉 파장 선택성 반사막(30)에 대하여 측정광이 직교 입사하는 배치로 측정된 것이다.
(B) 색도 차 평가
실험예 3의 섀시는 실험예 1, 2에 비교하여 가늘고 긴 형상이기 때문에, 도 17에 도시한 바와 같이, 백 라이트 중앙부를 세로 방향으로 점등(도면 중앙부의 12개가 점등)시켜, 백 라이트 가로 방향의 색도 분포를 측정하고, 전체 LED 점등의 경우와 비교함으로써 착색 억제 효과를 평가하였다. 즉, 실시예 1과 마찬가지로, 카메라형 휘도 색도계를 사용하여 백 라이트의 휘도 및 색도를, 각 영역 R10 내지 R12에 있어서의 도시의 측정점에서 측정하였다. 즉, R10에 있어서의 측정점은 화면 중심 위치이고, R11 및 R12의 측정점 위치는 백 라이트 장축 상의 중심과 측벽부의 중간점이다.
색도를 평가하기 위해서, 이하의 측정 및 계산을 행하였다.
(1) 각 점의 색도 ｕ'i 및 v'i(i=10, 11, 12)를 측정한다.
(2) R10과, R11 및 R12와의 각 측정점 사이에서 ｕ'i, v'i의 차분 Δｕ'i, Δv'i(i=11, 12)를 각각 계산한다. 그것들의 제곱 합 Δｕ' v'i를, R10과, R11 및 R12의 색도 차로 한다. 즉, Δｕ' v'i는 이하의 계산식이 된다.
Figure pat00002
(3) i=11, 12에 2점에서의 상기의 Δｕ' v'i의 평균값을 Δｕ' v'로서 계산하고, 착색 정도의 지표로 한다.
(4) 발명예 3 및 비교예 3의 값 Δｕ' v'을 비교한다.
발명예 3에서는, Δｕ' v'=0.0102였다.
비교예 3에서는, Δｕ' v'=0.0283이었다.
이상의 결과로부터, 발명예 1, 2의 계와 마찬가지로, 마젠타 LED와 녹색 형광체 시트의 계와 같이, LED 표면에 형광체가 사용되고 있어도, 이것에 맞는 광학 특성을 갖는 파장 선택성 반사막을 선택함으로써, 착색 현상을 억제할 수 있음이 확인되었다.
본 발명에 따르면, 복수의 발광 소자를 부분적으로 구동할 때의, 암부가 되어야 할 부분에 대한 착색을 억제할 수 있는 부분 구동형 광원 장치를 제공할 수 있다.
1…부분 구동형 광원 장치
10…발광 소자
10B‥청색 LED
10M‥마젠타 LED
20…형광체 시트
25…일체화 시트
30…파장 선택성 반사막
40…확산판

Claims (15)

  1. 복수의 발광 소자를 포함하고, 부분 구동 가능한 여기 광원과,
    상기 여기 광원과 이격하여 배치되며, 상기 여기 광원으로부터의 입사광의 파장 영역의 적어도 일부를 변환하여, 상기 입사광과는 다른 파장 영역의 출사광을 방출하는 형광체를 포함하는 형광체 시트와,
    상기 복수의 발광 소자를 격납하는 섀시를 갖고,
    상기 여기 광원에서의 상기 복수의 발광 소자가 상기 섀시의 면상에 배열되어 상기 섀시 내에 격납되고, 상기 복수의 발광 소자가 배열된 상기 섀시의 면은, 상기 형광체 시트와 평행하게 배치되어 있고,
    상기 여기 광원의 부분 구동의 제어 단위와 상기 형광체 시트 사이의 상기 섀시 내에, 상기 형광체 시트로부터의 상기 출사광 중의 상기 섀시 측으로 향하는 후방 회귀광이 진입하는 공간이 있고,
    상기 여기 광원 및 상기 형광체 시트 사이에 배치되며, 상기 여기 광원으로부터의 상기 입사광의 파장 영역의 적어도 일부의 광을 투과함과 함께, 상기 형광체 시트로부터의 상기 출사광의 파장 영역의 적어도 일부의 광을 반사하는 파장 선택성 반사막을 더 갖고,
    상기 형광체 시트와 상기 파장 선택성 반사막이 일체화되어 있고,
    상기 여기 광원과 상기 형광체 시트의 이격 간격이 10mm 이상인 것을 특징으로 하는 부분 구동형 광원 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 여기 광원에 있어서의 상기 복수의 발광 소자를 격자 형상으로 배열한, 부분 구동형 광원 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 여기 광원과 상기 파장 선택성 반사막 사이에 확산판을 더 갖고, 직하형 방식을 구성하는, 부분 구동형 광원 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자가 청색 LED인, 부분 구동형 광원 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 파장 선택성 반사막은, 상기 청색 LED의 발광 파장 영역의 적어도 일부를 투과함과 함께, 녹색에서부터 적색에 걸친 파장 영역의 적어도 일부의 광을 반사하는, 부분 구동형 광원 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자가 마젠타 LED인, 부분 구동형 광원 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 마젠타 LED는, 청색 LED와, 해당 청색 LED의 칩 상방면에 배치된 적색 형광체로 구성되는, 부분 구동형 광원 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적색 형광체는 불화물 적색 발광 형광체인, 부분 구동형 광원 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 불화물 적색 발광 형광체는 K2SiF6인, 부분 구동형 광원 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 파장 선택성 반사막은, 상기 마젠타 LED의 발광 파장 영역의 적어도 일부를 투과함과 함께, 녹색의 파장 영역의 적어도 일부의 광을 반사하는, 부분 구동형 광원 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 형광체 시트의 상기 형광체는 황화물계 형광체인, 부분 구동형 광원 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 황화물계 형광체는, 적색 황화물 형광체 및 녹색 황화물 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 부분 구동형 광원 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 적색 황화물 형광체는 황화칼슘 형광체이고, 상기 녹색 황화물 형광체는 티오갈레이트 형광체인, 부분 구동형 광원 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 형광체 시트의 상기 형광체는, 이트륨 세륨 알루미늄 가넷 형광체인, 부분 구동형 광원 장치.
  15. 제1항에 기재된 부분 구동형 광원 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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