CN102640308A - 背光源装置、使用该背光源装置的液晶显示装置和在它们中使用的发光二极管 - Google Patents

背光源装置、使用该背光源装置的液晶显示装置和在它们中使用的发光二极管 Download PDF

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Abstract

本发明包括：设置在透明的基板（11）上的发出特定波长的光的发光层（14）；相对于上述发光层（14）形成在光的出射侧，并且具有使从发光层（14）发出的光反射的功能的第一反射层（17）；和以与第一反射层（17）夹着发光层（14）的方式设置于基板（11）侧的第二反射层（18），在第一反射层（17）与第二反射层（18）之间，配置有使从发光层（14）发出的光扩散的光扩散层（21），并且第二反射层（18）包括：由反射率高的金属膜构成的高反射金属层；由折射率低的材料膜构成的低折射率层；和层叠有反射率不同的材料膜的多层膜反射层。

Description

背光源装置、使用该背光源装置的液晶显示装置和在它们中使用的发光二极管
技术领域
本发明涉及背光源装置、使用该背光源装置的液晶显示装置和在它们中使用的发光二极管（以下称为LED）。
背景技术
在大型的液晶显示器装置的背光源装置中，冷阴极管多数配置在液晶面板的正下方。而且，该冷阴极管与将冷阴极管发出的光向液晶面板侧反射的反射板、使从冷阴极管发出的光扩散从而成为面光源的扩散板等部件一同使用。
近年来，作为这种背光源装置的光源，使用发光二极管。近年来，发光二极管作为效率得到提高、代替荧光灯的电力消耗较少的光源被人们所关注。此外，在将发光二极管用作液晶显示器装置用的光源的情况下，通过根据视频控制发光二极管的明暗，能够降低液晶显示装置的电力消耗。
另外，作为用于液晶显示装置的发光二极管，将荧光体组合于在活性层使用GaN类半导体的蓝色发光二极管的方式的发光二极管逐渐变为主流。
图19是表示专利文献1所示的GaN类发光二极管的结构的图。如图19所示，发光二极管在蓝宝石基板31上隔着缓冲层（未图示）形成有由n型的GaN膜构成的n型接触层32和n型包层33。在n型包层33上，形成有由InGaN膜构成的发光层34，在发光层34上，从下向上依次形成有由p型的AlGaN膜构成的p型包层35和由p型的GaN膜构成的p型接触层36。在n型接触层32上形成有n型电极37，并且，在p型接触层36上形成有p型电极38。通过在n型电极37与p型电极38之间施加电压，发光层34发光。
在专利文献1所示的发光二极管中，在发光二极管的芯片的正面方向发出最多的光。因此，如果使用透镜，在光轴附近的凹面使来自芯片的朝向正面方向的光通过折射而扩散，则能够抑制被照射面中光轴附近的照度，使得成为具有广度的照度分布。
本发明提供具有广配光的发光特性的发光二极管，通过使用该发光二极管，能够提供廉价且高效率的背光源装置，通过使用该背光源装置，能够提供达到画质提高的液晶显示装置。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-7399号公报
发明内容
本发明的背光源装置的特征在于，具有发出特定颜色的光的发光单元，上述发光单元是发光二极管，该发光二极管具有：设置在透明的基板上的发出特定波长的光的发光层；相对于上述发光层形成在光的出射侧，并且具有对从上述发光层发出的光进行反射的功能的第一反射层；和以与上述第一反射层夹着上述发光层的方式设置于上述基板侧的第二反射层，在上述第一反射层与上述第二反射层之间，配置有使从上述发光层发出的光扩散的光扩散层，并且上述第二反射层包括：具有反射率高的金属膜的高反射金属层；具有折射率低的材料膜的低折射率层；和层叠有反射率不同的材料膜的多层膜反射层。
本发明的液晶显示装置的特征在于，包括：具有发出特定颜色的光的发光单元的背光源装置；和从背面侧入射来自上述背光源装置的出射光而显示图像的液晶面板，上述发光单元是发光二极管，该发光二极管具有：设置在透明的基板上的发出特定波长的光的发光层；相对于上述发光层形成在光的出射侧，并且具有对从上述发光层发出的光进行反射的功能的第一反射层；和以与上述第一反射层夹着上述发光层的方式设置于上述基板侧的第二反射层，在上述第一反射层与上述第二反射层之间，配置有使从上述发光层发出的光扩散的光扩散层，并且上述第二反射层包括：具有反射率高的金属膜的高反射金属层；具有折射率低的材料膜的低折射率层；和层叠有反射率不同的材料膜的多层膜反射层。
本发明的发光二极管的特征在于，包括：设置在透明的基板上的发出特定波长的光的发光层；相对于上述发光层形成在光的出射侧，并且具有对从上述发光层发出的光进行反射的功能的第一反射层；和以与上述第一反射层夹着上述发光层的方式设置于上述基板侧的第二反射层，在上述第一反射层与上述第二反射层之间，配置有使从上述发光层发出的光扩散的扩散层，并且，上述第二反射层包括：具有反射率高的金属膜的高反射金属层；具有折射率低的材料膜的低折射率层；和层叠有反射率不同的材料膜的多层膜反射层。
根据上述结构的背光源装置，能够得到廉价、高效且颜色不均少的背光源装置。
此外，根据上述结构的液晶显示装置，能够得到画质提高的液晶显示装置。
此外，根据上述结构的发光二极管，能够得到具有广配光的发光特性的发光二极管。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的正下方型背光源装置的概要结构的立体图。
图2是表示使用该背光源装置的液晶显示装置的概要结构的截面图。
图3是表示在该背光源装置中使用的LED的结构的截面图。
图4是示意性地表示该LED的LED芯片的结构的截面图。
图5是示意性地表示该LED芯片的第一反射层的结构的截面图。
图6是表示从该LED射出的光的相对光度的角度特性的图。
图7是示意性地表示该LED芯片的第二反射层的结构的截面图。
图8是表示第二反射层中表2所示的结构的反射率的角度分布的图。
图9是表示第二反射层中表3所示的结构的反射率的角度分布的图。
图10是表示第二反射层中表4所示的结构的反射率的角度分布的图。
图11是表示第二反射层中表5所示的结构的反射率的角度分布的图。
图12是表示第二反射层中表1所示的结构的反射率的角度分布的图。
图13是表示该LED的蓝色光和来自荧光体的黄色光的光度的角度特性的图。
图14是表示从该LED射出的蓝色光的0度和60度的发光光谱的图。
图15是表示黄色的荧光体的吸收谱的一个例子的图。
图16A是表示LED的荧光体层透过后的0度方向的白色光谱的一个例子的图。
图16B是表示LED的荧光体层透过后的60度方向的白色光谱的一个例子的图。
图17是表示紫外光的LED和红色、蓝色、绿色荧光体的混色而成的白色LED的光谱的一个例子的图。
图18是表示使用本发明的另一个实施方式的背光源装置的液晶显示装置的概要结构的截面图。
图19是示意性地表示现有的LED的LED芯片的结构的截面图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的一个实施方式的背光源装置。
本实施方式的背光源装置是正下方型背光源装置。
图1是表示本发明的一个实施方式的正下方型背光源装置的概要结构的立体图，图2是表示使用图1所示的正下方型背光源装置的液晶显示装置的概要结构的截面图。另外，图2表示图1的x-y平面中的包含LED光轴的位置的概要截面图。此处，在图1、图2中，将x轴方向称为“横方向”，将正下方型背光源装置1的光的出射方向即y轴的正方向称为“正面方向”，将y轴的负方向称为“背面方向”，将z轴的正方向称为“上方向”，将z轴的负方向称为“下方向”。
如图1、图2所示，正下方型背光源装置1以多个LED2矩阵状地以均等间隔排列的方式配置于反射板3的前表面。而且，在LED2的正面方向侧，与LED2之间隔开间隔地配置有各种光学片。即，在LED2的正面方向侧配置有扩散片4、波长变换片5和亮度上升片6。
扩散片4是用于使来自LED2的光和由反射板3反射的光扩散，以形成面光源的扩散部件。波长变换片5是波长变换单元，该波长变换单元在通过扩散片4入射的光中，使一部分光透过，将另一部分光变换为特定颜色的光，该特定颜色的光通过与透过的光混色而成为例如白色的光。亮度上升片6是向出射面的法线方向聚光并出射，由此提高出射光的正面亮度的部件。
该LED2根据正下方型背光源装置1的结构以适宜的最佳数量和间隔配置。例如，根据正下方型背光源装置1的大小、厚度决定LED2的配光特性等。
此外，该正下方型背光源装置1将亮度上升片6的正面方向侧的面作为光的出射面，出射白色的面状光。此处，白色是指色温为3000K～10000K以内。
反射板3为平板形状，配置在LED2的背面方向侧。该反射板3至少在LED2所配置的前表面设置有具有白色的聚酯等的扩散反射面3a。到达该扩散反射面3a的光被扩散而向正面方向反射。即，到达反射板3的光向正面方向侧扩散反射。
扩散片4为平板形状，在LED2的正面方向侧与LED2和反射板3之间隔开间隔地配置。该扩散片4使从LED2侧即扩散片4的背面侧入射的光扩散。而且，对光进行控制，使得一部分的光透过扩散片4从前表面向正面方向出射，一部分光被扩散片4反射而回到背面侧（LED2侧）。
波长变换片5具有大致平板形状的外形形状，配置在扩散片4与后述的亮度上升片6之间。波长变换片5在内部具有荧光体膜。该荧光体膜被LED2产生的蓝色光激励，变换为特定颜色的光，即在本实施方式中，通过荧光体膜的作用，将蓝色光的波长变换为长波长侧的发光主波长为550nm～610nm的黄色的光，将光向正面方向出射。即，从背面侧入射的蓝色光的一部分原样透过波长变换片5，并且通过荧光体膜的波长变换作用，一部分的光被变换为黄色的光而透过波长变换片5。其结果是，波长变换片5使蓝色光和黄色光混色，由此出射白色光。当然在蓝色光较多的情况下成为蓝色为主导的白色光，在黄色光多的情况下，成为黄色为主导的白色光。
亮度上升片6为平板形状，配置在上述扩散片4的前方。亮度上升片6使入射光的一部分向背面方向反射，并且使入射光的一部分透过，向出射面的法线方向聚光并出射。由此，能够提升出射光的正面亮度。具体地说，例如采用在亮度上升片6的前面设置有棱镜的结构，由此能够仅使规定角度的光射出。
利用上述的构成部件形成正下方型背光源装置1。此外，如图2所示，在该正下方型背光源装置1的正面方向配置显示图像的液晶面板7，则构成液晶显示装置。此外，液晶面板7，通过在形成有透明电极和作为开关元件的薄膜晶体管的基板与设置有偏向板的基板之间封入液晶而构成形成有多个像素的面板。而且，通过根据图像信号使各个像素切换，调整透过面板的背光源的光的量，以显示期望的图像。
在图2中，为了容易理解，表示了在扩散片4、波长变换片5、亮度上升片6的各片间设置有间隙的状态的图，但并非必须设置这样的间隙以配置各片。这仅是一个例子。
接着，详细说明在本实施方式的背光源装置中使用的LED2。
LED2发出发光主波长为430～480nm的蓝色的光。如图3所示，LED2构成为，将LED芯片8配置在LED封装9内，利用用于保护LED芯片8的树脂10进行密封。此外，LED芯片8利用配线部件与LED封装9的基板（未图示）电连接。另外，此处的发光主波长是指在发光光谱中具有发光强度的极大值的波长。此外，在图3中，虚线A示意性地表示LED2的光的出射模式。
图4是示意性地表示LED芯片8的结构的截面图。在图4中，11是包括GaN的透明基板。在该基板11的一方的主面上，依次层叠形成有：包括n型的GaN膜的n型接触层12、包括n型的AlGaN膜的n型包层13、包括InGaN膜的发出特定波长的光的作为活性层的发光层14、包括p型的AlGaN膜的p型包层15、以及包括p型的GaN膜的p型接触层16。
此外，在该层叠体的相对于发光层14的光的出射侧，层叠形成有具有对从发光层14发出的光进行反射的功能的第一反射层17。如后所述，该第一反射层17由电介质多层膜构成。在本实施方式中，第一反射层17包括多个具有TiO2的层和具有SiO2的层。
18是包括高反射金属层、低折射率层、多层膜反射层的第二反射层，19是n型的电极，20是p型的电极。
第二反射层18设置在基板11的另一方的主面侧，利用该第二反射层18和第一反射层17夹着发光层14。
此外，在第一反射层17与包括p型的GaN膜的p型接触层16之间，以配置在第一反射层17与发光层14之间的方式，形成有具有蛋白石乳色玻璃（opal glass）的光扩散层21。
在图4中，通过在n型的电极19与p型的电极20之间施加电压，发光层14发光。从发光层14发出的光为各向同性发光，所以发出的光中的一部分向第二反射层18和第一反射层17去，一部分在构成LED2的层叠体的某些界面被全反射，此外，一部分被构成LED2的层叠体的某些材质吸收。
此处，第一反射层17的反射率设定得低于第二反射层18的反射率。在发光层14发出的光反复进行反射并由第一反射层17取出。
图5表示第一反射层17的截面图。如图5所示，第一反射层17形成在p型接触层16上，由电介质多层膜构成，该电介质多层膜交替层叠有包括作为第一电介质的二氧化钛（TiO2）的7层的高折射率层17a、17b、17c、17d、17e、17f、17g，和包括作为第二电介质的二氧化硅（SiO2）的6层的低折射率层17h、17i、17j、17k、17l、17m。而且，具有二氧化钛的高折射率层17a与p型接触层16接触。
此处，构成第一反射层17的包括第一电介质的高折射率层17a～17g和包括第二电介质的低折射率层17h～17m中，各自的光学膜厚设定在来自发光层14的光在第一电介质和第二电介质中的波长的1/4附近。
具体地说，从p型接触层16侧起，高折射率层17a为25.0nm，低折射率层17h为83.3nm，高折射率层17b为49.0nm，低折射率层17i为80.0nm，高折射率层17c为47.5nm，低折射率层17j为78.3nm，高折射率层17d为45.5nm，低折射率层17k为73.3nm，高折射率层17e为42.0nm，低折射率层17l为66.7nm，高折射率层17f为38.0nm，低折射率层17m为60.0nm，高折射率层17g为18.0nm。此处，二氧化钛的波长530nm的折射率为2.5，二氧化硅的波长530nm的折射率为1.5。
像这样，LED芯片8中的第一反射层17，由包括折射率不同的第一电介质和第二电介质的电介质多层膜构成，由此能够成为具有图6所示的配光特性的LED2。
图6是表示从具有上述图4、图5的结构的LED2出射的光的相对光度的角度特性的一个例子的图。图6所示的特性中，从发光层14发出的光是各向同性发光。此外，在图6所示的特性中，以出射角0度即向正面方向出射的光的光度作为1进行标准化而表示。
在一般的LED中，当以夹着发光层的方式配置反射层时，由该反射层形成共振器结构，从LED出射的光的指向性接近朗伯分布。即，成为在光的出射角为0度时光度最大，与出射角的余弦成比例的角度分布。
另一方面，在本实施方式的LED2中，如图6所示，显示光的光度随着出射角度的变大而增大，在出射角为65度以上的70度附近时光度最大的广配光的配光特性。
即，在本实施方式的LED2中，从发光层14发出的光中的一半的光向第二反射层18侧去。被第二反射层18反射，向第一反射层17方向去而从LED2射出。发出的光中在第一反射层17被反射的光向第二反射层18去。因为在第一反射层17与第二反射层18之间配置有光扩散层21，所以入射至光扩散层21的光被完全扩散而透过或反射。通过使该光扩散层21为完全扩散层，能够抑制由第一反射层17和第二反射层18引起的光的多重反射，能够减少被封入LED2中的光。
像这样，本实施方式的LED2能够抑制第一反射层17与第二反射层18引起的光的多重反射，所以成为第一反射层17的透过/反射率的角度特性，即在出射角为65度以上时存在透过率的峰的特性。此外，通过考虑从发光层14发出的光的配光特性，能够容易地将LED2的配光特征控制成图6所示的广配光的配光特性。
接着，使用图7说明第二反射层18的详细结构。第二反射层18包括：具有选自铝、金、银中的反射率高的金属膜的高反射金属层18a；形成在该高反射金属层18a上，并且包括二氧化硅（SiO2）等折射率低的材料膜的低折射率层18b；形成在该低折射率层18b上，并且交替层叠有分别包括反射率不同的高折射率材料和低折射率材料的材料膜的多层膜反射层18c。此处，多层膜反射层18c的高折射率材料为选自二氧化钛、氮化硅、三氧化二钽、五氧化铌、二氧化锆中的材料，低折射率材料是二氧化硅。表1表示该第二反射层18的结构的一个例子。
[表1]
以下，说明构成第二反射层18的高反射金属层18a、低折射率层18b、多层膜反射层18c各个层的效果。
表2表示仅高反射金属层18a的情况下的层结构。
[表2]
  折射率   消光系数   膜厚
 GaN基板11   2.5   0    -
 高反射金属层18a(Ag)   0.13163   2.74674    -
图8是表示表2的结构中的波长450nm的反射率的角度依赖性的图表。可知0°时反射率约为88%，随着角度增大，反射率变大。
首先，说明低折射率层18b的效果。表3表示高反射金属层18a和低折射率层18b的结构。此处，为了得到低折射率层18b的效果，作为介质，使用比2.5的折射率更低的折射率为1.5的低折射率层，膜厚是作为发光波长（λ）450nm的λ/2以上的光学膜厚的膜厚600nm。
[表3]
  折射率   消光系数   膜厚
 GaN基板11   2.5   0    -
 低折射率层18b   1.5   0   600.00
 高反射金属层18a(Ag)   0.13163   2.74674    -
图9表示显示表3的结构的波长450nm的反射率的角度依赖性的特性。利用低折射率层18b的效果，40°以上的光的反射率为大致100%。这是与根据基板11的折射率2.5和低折射率层18b的折射率1.5计算出的临界角37°大致接近的值。即，超过临界角的角度的光全反射，反射率成为100%，所以通过使用低折射率层18a，能够提高广角度侧的反射率。此外，该低折射率层18b使用全反射，所以当膜厚变薄时，薄膜干涉的影响变大，不能够得到全反射的效果。因此，优选低折射率层18b的膜厚是LED2的发光波长λ的λ/2以上的光学膜厚。
接着，说明多层膜反射层18c的效果。表4表示高反射金属层18a和多层膜反射层18c的结构。此处，作为多层膜反射层18c的介质，使用折射率2.5的介质1和折射率3.5的介质2。介质1和介质2的消光系数为0。介质1和介质2的膜厚为：介质1是45nm，介质2是32.14nm，以使形成LED2的发光中心波长450nm的λ/4。
[表4]
Figure BDA00001709942600111
图10表示显示表4的结构的波长450nm的反射率的角度依赖性的特性。利用多层膜反射层18c的效果，0°附近的光的反射率为大致100%。这是因为，多层膜反射层18c由高折射率的介质2和低折射率的介质1构成，是膜厚为λ/4的多层膜，由此利用薄膜干涉效果能够提高反射率。
接着，说明组合上述说明的低折射率层18b和多层膜反射层18c的效果。表5表示包括高反射金属层18a、低折射率层18b、多层膜反射层18c的第二反射层18的结构。此处，如上所述，作为低折射率层18b的介质，使用比折射率2.5低的1.5的低折射率层18b，膜厚是作为发光波长（λ）450nm的λ/2以上的光学膜厚的实际膜厚880nm。另一方面，作为多层膜反射层18c的介质，使用折射率为2.5的介质1和折射率为3.5的介质1。介质1和2的消光系数为0。介质1和介质2的膜厚为：介质1是45nm，介质2是32.14nm，以使形成LED的发光波长450nm的λ/4。
[表5]
图11表示显示表5的结构的波长450nm的反射率的角度依赖性的特性。可知利用低折射率层18b的效果，40°以上的光的反射率通过全反射成为大致100%。进一步，利用多层膜反射层18c的效果，0°附近的光的反射率成为大致100%。这是因为，多层膜反射层18c由高折射率的介质2和低折射率的介质1构成，是膜厚为λ/4的多层膜，所以利用薄膜干涉效果提高反射率。即，通过使用高反射金属层18a、低折射率层18b和多层膜反射层18c构成第二反射层18，对于全部的入射角能够大幅提高反射率。
图12对于表1所示的结构的第二反射层18，表示显示波长450nm的反射率的角度依赖性的特性。在表1的结构中，低折射率层18b的材料是折射率1.5的SiO2，在多层膜反射层18c使用的低折射率材料是与低折射率层18b材料相同的SiO2。通过采用上述结构，制作工艺简化，成本降低。反射率的角度特性与上述同样，利用低折射率层18b的效果，40°以上的光的反射率为大致100%，利用多层膜反射层18c的效果，0°附近的光的反射率为大致100%。通过使用高反射金属层18a、低折射率层18b和多层膜反射层18c构成第二反射层18，能够大幅提高反射率。
此外，光扩散层21由蛋白石乳色玻璃构成，所以折射率低于发光层14的GaN的折射率2.5。由此，通过将光扩散层21配置在发光层14与第一反射层17之间，能够不损伤第二反射层18中的低折射率层18b的效果地实现高取出效果。
如以上所说明的那样，在本实施方式中，在具有作为发出特定颜色的光的发光单元的LED2，和作为使来自该LED2的光扩散而形成面光源的扩散部件的扩散片4的背光源装置中，LED2具有：设置在透明基板11上的发出特定波长的光的发光层14；相对于发光层14形成在光的出射侧，并且具有反射从发光层14发出的光的功能的第一反射层17；和以与第一反射层17夹着发光层14的方式设置在基板11侧的第二反射层18，第二反射层18包括：包括反射率高的金属膜的高反射金属层18a；包括折射率低的材料膜的低折射率层18b；和层叠有反射率不同的材料膜的多层膜反射层18c。由此，能够抑制由第二反射层18和第二反射层17引起的光的干涉效果，所以能够显示第一反射镜层17的透过/反射率的角度特性，即在出射角为65度以上时存在透过率的峰的特性。即，如图6所示，能够容易地控制成广配光的配光特性，能够提供价廉且高效率的背光源装置。
另外，在图4所示的例子中，将光扩散层21配置在第一反射层17与发光层14之间，但是也可以在发光层14与第二反射层18之间配置光扩散层21。总之，在第一反射层17与第二反射层18之间配置使从发光层14发出的光扩散的光扩散层21即可。
另外，在图7所示的例子中，第二反射层18的结构是：高反射金属层18a、形成在高反射金属层18a上的低折射率层18b、形成在低折射率层18b上的多层膜反射层18c，但是也可以交换低折射率层18b和多层膜反射层18c的顺序。总之，在高反射金属层18a上形成有低折射率层18b和多层膜反射层18c即可。
然而，在不使用透镜而使从LED2发出的光本身广配光化的情况下，如图13的特性B所示，虽然从LED芯片8发出的蓝色光被广配光化，但是由来自LED2的蓝色光激励荧光体膜而发出的发光主波长为550nm～610nm的黄色光的配光特性成为特性Y那样的朗伯分布。即，从LED封装9出射后的蓝色光和黄色光的配光特性不同，黄色的光在LED2的正上方的方向上具有光度的极大值，蓝色光在65度以上的70度附近具有光度的极大值。因此，在LED2的正上方成为黄色为主导的白色，在70度附近成为蓝色为主导的白色，成为根据角度的不同而颜色不同的结果，成为颜色不均的原因。
此外，在作为第一反射层17将电介质多层膜用于出射侧而实现广配光化的情况下，在电介质多层膜中由于光的干涉而存在增强的波长和减弱的波长，发光光谱根据角度的不同而不同。图14表示蓝色LED的光谱的一个例子。如图14所示，此处可知，相对于向0度方向出射的光B1，向60度方向出射的光B2的光谱向长波长侧偏移约10nm。此外，如该图14所示，根据角度，发光光谱发生变化，所以色度也有偏差。
此外，图15表示发出黄色的光的荧光体的吸收光谱的一个例子。吸收光谱中的峰与0度方向的发光光谱的峰同样处于450nm附近，在与450nm相比更位于长波长侧时，吸收系数减少。即，荧光体的光的吸收量减少，被激励的黄色的荧光体的发光强度变弱。由此，透过荧光体之后的0度方向成为图16A所示的光谱，60度方向成为图16B所示的光谱。在图16B中，相对于蓝色LED的发光强度，黄色荧光体的发光强度相对较弱，在0度和60度颜色发生变化，所以结果在背光源装置中发生颜色不均。
另一方面，在本实施方式的背光源装置中，如上所述，从LED2出射的蓝色的光显示图6所示的配光特性，具有这样的配光特性的蓝色的光透过扩散片4，入射至波长变换片5。然后，入射至波长变换片5的蓝色光的一部分原样透过，剩余的蓝色光由于荧光体的波长变换作用被变换为黄色的光而透过。此时，刚透过波长变换片5之后的蓝色光的配光特性和利用荧光体的波长变换作用被变换后的黄色的光为相同的照度分布，而且均为朗伯配光特性，所以蓝色的光和黄色的光为相同特性。即，能够抑制上述颜色不均的发生，能够达到液晶显示装置的画质提高。
另外，在以上的说明中，波长变换片5配置在扩散片4与亮度上升片6之间，但是并不限定于此。例如，也能够配置在反射板3与扩散片4之间。总之，只要配置在反射板3与亮度上升片6之间，就能够得到减少颜色不均的效果。
此外，作为扩散部件，如果代替扩散片4使用机械强度高的扩散板，则能够由该扩散板保持其它光学片，在这种情况下配置在扩散板与亮度上升片6之间即可。
此外，亮度上升片6采用将入射光的一部分向后方反射，并且使一部分光透过，向出射面的法线方向聚光出射，由此提高出射光的正面亮度的结构，但是并不限定于此。例如，只要能够将入射光的一部分向后方反射，则也可以采用其它结构。此外，在构成液晶显示装置的情况下，也可以采用仅反射被液晶面板7吸收的偏振光成分，而使剩余的光透过的结构。
进一步，在本实施方式中，波长变换片5设置有将蓝色的光变换为黄色的光的荧光体膜，但并不限定于此。例如也可以具有将蓝色的光变换为红色的光的荧光体膜，和将蓝色的光变换为绿色的光的荧光体膜。根据该结构，能够对来自作为发光单元的LED2的蓝色的光和由波长变换片5进行波长变换后的红色的光和绿色的光进行混色而生成白色光。
进一步，也可以是，作为LED2，使用发出发光主波长为350nm～400nm的紫外光的LED，而且，作为波长变换片5，如图17所示，使用形成有被紫外光的LED激励并且具有发出红色、蓝色、绿色的光的特性的荧光体R、G、B膜的部件，通过蓝色、绿色、红色的混色以实现白色。当使用该紫外光LED时，紫外光不作为白色的一部分使用，所以颜色不均不会受到LED色度变化的影响，仅受荧光体的激励效率的影响，所以能够实现颜色不均更加少的背光源装置。
此外，关于LED芯片8的光扩散层21，也可以在p型接触层16的一部分的面，例如通过蚀刻等形成随机的凹凸结构，在凹凸结构的表面形成具有SiO2的层，从而形成光扩散层21。
接着，说明其它实施方式。图18是表示使用另一个实施方式的正下方型背光源装置的液晶显示装置的概要结构的截面图。
在本实施方式中，作为波长变换单元，使用以在具有光度的极大值的角度附近厚度变厚的方式构成的波长变换片25。
即，如图18所示，波长变换片25采用下述结构，与LED2的光轴上的厚度t1相比，在LED2的光轴外，具有LED2的光度的极大值的角度附近的厚度t2更厚。LED2的光轴上的波长变换片25的厚度为t1，随着离开光轴，其厚度变薄。而且，在色度变化最大的角度，其厚度成为比t1大的厚度t2。LED2的光轴上的厚度t1在各LED2中一致，波长变换片25的膜厚变化以LED2的光轴为中心同心圆形状地变化。
在本实施方式的LED2中，如果以电介质多层膜构成第一反射层17，则由于光的干涉效果，存在增强的波长和减弱的波长，此外，当LED2的出射角不同时，如图14所示，光的光谱也不同，荧光体的激励效率下降，所以会发生颜色不均。
通过采用本实施方式的结构，能够使得黄色的荧光体膜的发光强度与LED2的蓝色光的发光强度大致相等，能够成为颜色不均少的背光源装置。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明在提供廉价且高效率的背光源装置，并且提高液晶显示装置的画质方面是有用的。
附图标记说明
1        正下方型背光源装置
2        LED
3        反射板
4        扩散片
5、25    波长变换片
6        亮度上升片
7        液晶面板
8        LED芯片
9        LED封装
10        树脂
11        基板
12        n型接触层
13        n型包层
14        发光层
15        p型包层
16        p型接触层
17        第一反射层
17a～17g  高折射率层
17h～17m  低折射率层
18        第二反射层
18a       高反射金属层
18b       低折射率层
18c       多层膜反射层
19        n型电极
20        p型电极
21        光扩散层

Claims (23)

1.一种背光源装置，其特征在于：
具有发出特定颜色的光的发光单元，所述发光单元是发光二极管，该发光二极管具有：设置在透明的基板上的发出特定波长的光的发光层；相对于所述发光层形成在光的出射侧，并且具有对从所述发光层发出的光进行反射的功能的第一反射层；和以与所述第一反射层夹着所述发光层的方式设置于所述基板侧的第二反射层，在所述第一反射层与所述第二反射层之间，配置有使从所述发光层发出的光扩散的光扩散层，并且所述第二反射层包括：具有反射率高的金属膜的高反射金属层；具有折射率低的材料膜的低折射率层；和层叠有反射率不同的材料膜的多层膜反射层。
2.如权利要求1所述的背光源装置，其特征在于：
所述背光源装置具有波长变换单元，该波长变换单元使来自所述发光单元的光中的一部分光透过，并且将一部分光变换为特定颜色的光，该特定颜色的光通过与透过的所述光混色而成为白色的光。
3.如权利要求1所述的背光源装置，其特征在于：
所述第二反射层中，在所述高反射金属层上配置所述低折射率层，在所述低折射率层上配置所述多层膜反射层。
4.如权利要求1所述的背光源装置，其特征在于：
所述第二反射层的低折射率层的膜厚具有相对于发光二极管的发光中心波长λ为λ/2以上的光学膜厚。
5.如权利要求1所述的背光源装置，其特征在于：
所述第二反射层的多层膜反射层通过层叠高折射率材料和低折射率材料而构成。
6.如权利要求5所述的背光源装置，其特征在于：
所述高折射率材料为选自二氧化钛、氮化硅、三氧化二钽、五氧化铌、二氧化锆中的材料，所述低折射率材料为二氧化硅。
7.如权利要求1所述的背光源装置，其特征在于：
所述第一反射层由电介质多层膜构成。
8.如权利要求1所述的背光源装置，其特征在于：
所述光扩散层配置在第一反射层与发光层之间。
9.如权利要求1所述的背光源装置，其特征在于：
所述第二反射层的高反射金属层包括选自铝、金、银中的金属。
10.如权利要求1所述的背光源装置，其特征在于：
所述发光二极管的第一反射层以在出射角为65度以上时存在透过率的峰的方式构成。
11.如权利要求2所述的背光源装置，其特征在于：
所述发光单元是发出发光主波长为430nm～480nm的蓝色的光的蓝色的发光二极管，所述波长变换单元具有荧光体膜，该荧光体膜被所述蓝色的发光二极管激励，并且发出通过与蓝色的光混色而成为白色的光的特定颜色的光。
12.如权利要求2所述的背光源装置，其特征在于：
所述发光单元是发出发光主波长为350nm～400nm的紫外的光的发光二极管，所述波长变换单元具有荧光体膜，该荧光体膜被所述紫外的发光二极管激励，并且发出红色、蓝色、绿色的光。
13.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
具有发出特定颜色的光的发光单元的背光源装置；和从背面侧入射来自所述背光源装置的出射光而显示图像的液晶面板，
所述发光单元是发光二极管，该发光二极管具有：设置在透明的基板上的发出特定波长的光的发光层；相对于所述发光层形成在光的出射侧，并且具有对从所述发光层发出的光进行反射的功能的第一反射层；和以与所述第一反射层夹着所述发光层的方式设置于所述基板侧的第二反射层，在所述第一反射层与所述第二反射层之间，配置有使从所述发光层发出的光扩散的光扩散层，并且所述第二反射层包括：具有反射率高的金属膜的高反射金属层；具有折射率低的材料膜的低折射率层；和层叠有反射率不同的材料膜的多层膜反射层。
14.如权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述背光源装置具有波长变换单元，该波长变换单元使从所述发光单元发出的光中的一部分光透过，并且将一部分光变换为特定颜色的光，该特定颜色的光通过与所述透过的光混色而成为白色的光。
15.一种发光二极管，其特征在于，包括：
设置在透明的基板上的发出特定波长的光的发光层；相对于所述发光层形成在光的出射侧，并且具有对从所述发光层发出的光进行反射的功能的第一反射层；和以与所述第一反射层夹着所述发光层的方式设置于所述基板侧的第二反射层，在所述第一反射层与所述第二反射层之间，配置有使从所述发光层发出的光扩散的扩散层，并且所述第二反射层包括：具有反射率高的金属膜的高反射金属层；具有折射率低的材料膜的低折射率层；和层叠有反射率不同的材料膜的多层膜反射层。
16.如权利要求15所述的发光二极管，其特征在于：
所述第二反射层中，在所述高反射金属层上配置所述低折射率层，在所述低折射率层上配置所述多层膜反射层。
17.如权利要求15所述的发光二极管，其特征在于：
所述第二反射层的低折射率层的膜厚具有相对于发光二极管的发光中心波长λ为λ/2以上的光学膜厚。
18.如权利要求15所述的发光二极管，其特征在于：
所述第二反射层的多层膜反射层通过层叠高折射率材料和低折射率材料而构成。
19.如权利要求18所述的发光二极管，其特征在于：
所述高折射率材料为选自二氧化钛、氮化硅、三氧化二钽、五氧化铌、二氧化锆中的材料，所述低折射率材料为二氧化硅。
20.如权利要求15所述的发光二极管，其特征在于：
所述第一反射层由电介质多层膜构成。
21.如权利要求15所述的发光二极管，其特征在于：
所述光扩散层配置在第一反射层与发光层之间。
22.如权利要求15所述的发光二极管，其特征在于：
所述第二反射层的高反射金属层包括选自铝、金、银中的金属。
23.如权利要求15所述的发光二极管，其特征在于：
所述发光二极管的第一反射层以在出射角为65度以上时存在透过率的峰的方式构成。
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