JP2005353650A - Led optical source and liquid crystal display device - Google Patents

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Kiyoshi Takahashi
高橋  清
Tadashi Yano
正 矢野
Masanori Shimizu
正則 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive liquid crystal display device in which a color filter usually arranged in liquid crystal is not required when a highly efficient LED optical source where loss of light is suppressed is combined with a liquid crystal panel. <P>SOLUTION: In the LED optical source formed of a light guide plate 102 and LED 101, phosphor layers 103 and 104 of a plurality of colors are periodically arranged on the surface on which light from LED 101 is radiated. The phosphor layers 103 and 104 are excited by light from LED 101 and emit light whose wavelength is converted. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高効率なLED光源およびカラーフィルタ不要で低コストの液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a low-cost liquid crystal display device that does not require a highly efficient LED light source and color filter.

従来の面状光源の例として、導光板のエッジ部分からLED光を入射し、導光板の光出射面の裏側に蛍光体を配置するものがあった(例えば、特許文献1)。   As an example of a conventional planar light source, there is one in which LED light is incident from an edge portion of a light guide plate and a phosphor is disposed on the back side of a light exit surface of the light guide plate (for example, Patent Document 1).

図7は、特許文献1に記載された従来のLED光源および液晶表示装置を示すものである。図7において、青色LED1からの光は導光板2中を伝搬し、蛍光体散乱層3で波長変換され、蛍光体層とは反対側の導光板の面から出射される構成となっている。
特許第2868085号公報(図2を参照)
FIG. 7 shows a conventional LED light source and liquid crystal display device described in Patent Document 1. In FIG. In FIG. 7, light from the blue LED 1 propagates through the light guide plate 2, is wavelength-converted by the phosphor scattering layer 3, and is emitted from the surface of the light guide plate opposite to the phosphor layer.
Japanese Patent No. 2868085 (see FIG. 2)

しかしながら、図7の構成では、蛍光体層で波長変換された光は、導光板の反対側の面から出射されるため、少なくとも導光板を通して出射されるので光のロスが大きくなるという課題を有していた。   However, in the configuration of FIG. 7, since the light whose wavelength has been converted by the phosphor layer is emitted from the opposite surface of the light guide plate, it is emitted through at least the light guide plate. Was.

また、光出射面の均一性を向上させるために、光拡散板5を挿入する場合もあり、その場合は、光の利用効率がさらに低下するといった課題も有する。   Moreover, in order to improve the uniformity of the light emitting surface, the light diffusing plate 5 may be inserted. In this case, there is a problem that the light use efficiency is further reduced.

また、液晶と組み合わせて液晶バックライトとして使用する場合、青色LED光を蛍光体で白色に変換したのち液晶内にあるRGBの色フィルタで色分離するので、色フィルタでの光のロスが発生するといった課題も有する。   In addition, when used as a liquid crystal backlight in combination with a liquid crystal, the blue LED light is converted into white by a phosphor and then color-separated by an RGB color filter in the liquid crystal, resulting in light loss in the color filter. There is also a problem.

本発明は、上記課題を解決するためになされ、その目的とするところは、光のロスを抑制した高効率なLED光源を提供することにある。もしくは、液晶パネルと組み合わせた場合、通常、液晶内に設置されるカラーフィルタが不要な低コストの液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a highly efficient LED light source that suppresses light loss. Alternatively, it is intended to provide a low-cost liquid crystal display device that does not require a color filter installed in the liquid crystal when combined with a liquid crystal panel.

上記従来の課題を解決するため、本発明に係るLED光源および液晶表示装置は、導光板とLEDからなるLED光源において、前記LEDからの光を出射する表面に、複数色の蛍光体層が周期的に配置され、前記蛍光体層は、前記LEDからの光によって励起され、波長変換された光を発する。   In order to solve the above-described conventional problems, an LED light source and a liquid crystal display device according to the present invention is a LED light source composed of a light guide plate and an LED, and a plurality of color phosphor layers are periodically formed on a surface from which light from the LED is emitted. The phosphor layer is excited by light from the LED and emits wavelength-converted light.

好適な実施形態において、前記LEDは、青色LEDであり、前記蛍光体層は青色光によって励起され、緑色と赤色を発光するものであり、前記導光板の少なくとも一部に前記蛍光体層が形成されていない部分がある。   In a preferred embodiment, the LED is a blue LED, the phosphor layer is excited by blue light to emit green and red, and the phosphor layer is formed on at least a part of the light guide plate. There are parts that are not.

好適な実施形態において、前記LEDは、紫外線LEDであり、前記蛍光体層は紫外光によって励起され、青色と緑色と赤色を発するものである。   In a preferred embodiment, the LED is an ultraviolet LED, and the phosphor layer emits blue, green, and red when excited by ultraviolet light.

好適な実施形態において、前記蛍光体層は、各発光色の蛍光体層が導光板表面にライン状に配置されている。   In a preferred embodiment, the phosphor layers are arranged in a line on the surface of the light guide plate.

好適な実施形態において、前記蛍光体層は、各発光色の蛍光体層が導光板表面にドット状に配置されている。   In a preferred embodiment, the phosphor layers are arranged in a dot shape on the surface of the light guide plate.

好適な実施形態において、前記LED光源は液晶パネルと組み合わされており、前記蛍光体層の位置と液晶の各セルに対応した電極の位置が略一致している。   In a preferred embodiment, the LED light source is combined with a liquid crystal panel, and the position of the phosphor layer and the position of the electrode corresponding to each cell of the liquid crystal are substantially coincident.

好適な実施形態において、前記液晶表示装置は、各画素にカラーフィルタがない。   In a preferred embodiment, the liquid crystal display device has no color filter in each pixel.

以上のように、本発明は、導光板とLEDからなるLED光源において、前記LEDからの光を出射する表面に、複数色の蛍光体層が周期的に配置され、前記蛍光体層は、前記LEDからの光によって励起され、波長変換された光を発するという構成により、高効率なLED光源を提供することができる。   As described above, according to the present invention, in the LED light source including the light guide plate and the LED, the phosphor layers of a plurality of colors are periodically arranged on the surface from which the light from the LED is emitted, A highly efficient LED light source can be provided by a configuration that emits light that is excited by light from the LED and wavelength-converted.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態におけるLED光源の概略を示すものである。図1(a)において、青色LEDモジュール101は、導光板102のエッジ部に光学的に結合するように並んで設置されており、LEDからの青色光は導光板102に効率よく導入される。また、青色LEDモジュール101の背面には、ヒートシンク301とファン302が設置され、LEDモジュールからの発熱を放熱する構造となっている。
(Embodiment 1)
Fig.1 (a) shows the outline of the LED light source in the 1st Embodiment of this invention. In FIG. 1A, the blue LED modules 101 are installed side by side so as to be optically coupled to the edge portion of the light guide plate 102, and blue light from the LEDs is efficiently introduced into the light guide plate 102. In addition, a heat sink 301 and a fan 302 are installed on the back surface of the blue LED module 101 to dissipate heat generated from the LED module.

ここで、導光板102は透光性の材料からなり、例えば透明アクリル製である。   Here, the light guide plate 102 is made of a translucent material, and is made of, for example, transparent acrylic.

また、導光板102の裏面には密着して(図1中では、離れているが実際には密着している)反射板105が設置され、導光板102からの出射光を導光板内に戻している。   In addition, a reflection plate 105 is installed in close contact with the back surface of the light guide plate 102 (in FIG. 1, it is separated but actually in close contact), and light emitted from the light guide plate 102 is returned into the light guide plate. ing.

反射板105の導光板102をはさんだ反対側の面には、蛍光体層103、104が形成されている。この面を光出射面と呼び、LEDからの光はこの面から出射される。   Phosphor layers 103 and 104 are formed on the opposite surface of the reflector 105 across the light guide plate 102. This surface is called a light emitting surface, and light from the LED is emitted from this surface.

ここで、青色LEDモジュール101の構造を、図2を使用して詳しく説明する。図2(c)に概要図を示す。また、図2(a)にLEDモジュール101の上面図(光の出射面を見た図)を示す。実際には、この面は、導光板102と光学的に結合されている。10mm角のLEDモジュール101は、1つのモジュールの基板(図示せず)上に0.3mm角のLEDチップ201が16個(=4×4)個実装されている。個々のLEDチップの周辺には、反射板202が設置され、LEDの放射光を効率的に導光板内に導入できるように、狭指向性を持って光放射するようになっている。   Here, the structure of the blue LED module 101 will be described in detail with reference to FIG. A schematic diagram is shown in FIG. FIG. 2A shows a top view of the LED module 101 (view of the light exit surface). In practice, this surface is optically coupled to the light guide plate 102. The 10 mm square LED module 101 has 16 (= 4 × 4) LED chips 201 of 0.3 mm square mounted on a substrate (not shown) of one module. A reflector 202 is installed around each LED chip, and emits light with narrow directivity so that the emitted light of the LED can be efficiently introduced into the light guide plate.

図2(b)にLEDモジュールの断面図を示す。LEDチップ201は、アルミニウム、銅、セラミックなどの熱伝導率の高い材料を主材とした基板203上に図示しないがバンプを介してフリップチップ実装されている。また、アルミニウム、銀などの反射率の高い材料を表面にコートしたもしくは材料とした反射板202が設置されている。LEDチップ201は、光劣化の少ない封止樹脂204(例えば、シリコーン樹脂)で封止されている。   FIG. 2B shows a cross-sectional view of the LED module. The LED chip 201 is flip-chip mounted via a bump (not shown) on a substrate 203 mainly made of a material having high thermal conductivity such as aluminum, copper, or ceramic. In addition, a reflecting plate 202 whose surface is coated with or made of a material having high reflectivity such as aluminum or silver is provided. The LED chip 201 is sealed with a sealing resin 204 (for example, silicone resin) with little light deterioration.

加えて、0.3mm角程度のLEDを使用した場合、実装基板面積あたり10〜100個/cm程度の密度で実装されている。例えば、前記LED1個あたりの定格電力が、0.1Wとすれば、1〜10W/cm程度の電力密度となる。 In addition, when an LED of about 0.3 mm square is used, it is mounted at a density of about 10 to 100 / cm 2 per mounting board area. For example, if the rated power per LED is 0.1 W, the power density is about 1 to 10 W / cm 2 .

また、例えば、1mm角程度のLEDを使用した場合は、実装基板面積あたり1〜10個/cm程度の密度で実装されている。前記LED1個あたりの定格電力を1Wとすれば、1〜10W/cm程度の電力密度となる。 Further, for example, when LEDs of about 1 mm square are used, they are mounted at a density of about 1 to 10 / cm 2 per mounting board area. If the rated power per LED is 1 W, the power density is about 1 to 10 W / cm 2 .

なお、本実施の形態の場合は、0.3mm角のLEDチップを16個/cmの密度で実装している。 In this embodiment, 0.3 mm square LED chips are mounted at a density of 16 / cm 2 .

上記のように構成されたLEDモジュール101の放熱構造について以下に詳しく説明する。青色LEDモジュール101の背面には、図1に示すようにヒートシンク301とファン302が設置されている。詳しい断面図を図3に示す。青色LEDモジュール101とヒートシンク301は、シリコングリースを用いて隙間なく接触するように設置され、効率的に青色LEDモジュール101からの熱をヒートシンクに伝えている。また、ヒートシンク301は、ファン302からの送風によって空気へ熱が逃げるように設置されている。ここで、ファンをほぼ隙間なく並べているのは、ファンの騒音を低減するためファン1個あたりの送風量つまり回転数を落として使用するためである。このように、多数のファンを低速回転させる構成による、ファン冷却時の騒音低下は非常に効果的である。   The heat dissipation structure of the LED module 101 configured as described above will be described in detail below. As shown in FIG. 1, a heat sink 301 and a fan 302 are installed on the back surface of the blue LED module 101. A detailed cross-sectional view is shown in FIG. The blue LED module 101 and the heat sink 301 are installed so as to be in contact with each other using silicon grease, and efficiently transmit heat from the blue LED module 101 to the heat sink. The heat sink 301 is installed so that heat is released to the air by the air blown from the fan 302. Here, the reason why the fans are arranged with almost no gap is to reduce the fan noise and reduce the amount of air blown per fan, that is, the rotational speed. Thus, noise reduction during cooling of the fan due to the configuration in which a large number of fans are rotated at a low speed is very effective.

上記のように、非常に高密度にLEDを実装している場合は、熱でのLEDの発光効率低下を防止するため、必要に応じて冷却することが好ましい。このような構成によって、LEDの効率低下を招かずにLED光源を動作させることが出来る。なお、ヒートシンクの溝は、使用時にヒートシンク内の熱い空気が循環しやすいように、略鉛直方向に形成されている。なお、ヒートシンク、およびファンは、LEDからの発熱量によって適宜使用すればよいのであって、必ず必要ではないことを明記しておく。   As described above, when the LEDs are mounted at a very high density, it is preferable to cool the LEDs as necessary in order to prevent a decrease in the luminous efficiency of the LEDs due to heat. With such a configuration, it is possible to operate the LED light source without causing a decrease in the efficiency of the LED. In addition, the groove | channel of a heat sink is formed in the substantially perpendicular direction so that the hot air in a heat sink may circulate easily at the time of use. It should be noted that the heat sink and the fan may be appropriately used depending on the amount of heat generated from the LED, and are not necessarily required.

次に、導光板102の出射面に形成された蛍光体層103、104について詳しく説明する。導光板102内で集光された光は、蛍光体層が塗られていない部分からは青色、蛍光体層103からは緑色、蛍光体層104からは赤色の発光がそれぞれ得られる。導光板102上に形成される蛍光体層103、104は、数10μm〜数mmの統一されたピッチもしくは幅でライン状に導光板の端から端まで、くまなく周期的に形成されている。なお、本実施の形態の場合は、約100μmの同一幅で、蛍光体層の塗られていない部分、緑色に発光する蛍光体層103が塗られた部分、赤色に発光する蛍光体層104が塗られた部分が周期的(発光色がBGRの順になるよう)に形成されている。なお、蛍光体層103と104間は約10μmである。このBGRの発光部分を1周期として、例えば、1024周期分の発光部分が導光板102上に形成されている。図1(b)に導光板表面に形成された蛍光体層の拡大図を示す。   Next, the phosphor layers 103 and 104 formed on the exit surface of the light guide plate 102 will be described in detail. Light collected in the light guide plate 102 emits blue light from a portion where the phosphor layer is not coated, green light from the phosphor layer 103, and red light from the phosphor layer 104. The phosphor layers 103 and 104 formed on the light guide plate 102 are periodically formed throughout the light guide plate in a line with a uniform pitch or width of several tens of μm to several mm. In the case of the present embodiment, the portion having the same width of about 100 μm and not coated with the phosphor layer, the portion coated with the phosphor layer 103 that emits green light, and the phosphor layer 104 that emits red light. The painted parts are formed periodically (the emission colors are in the order of BGR). The distance between the phosphor layers 103 and 104 is about 10 μm. For example, light emission portions for 1024 cycles are formed on the light guide plate 102 with the light emission portion of the BGR as one cycle. FIG. 1B shows an enlarged view of the phosphor layer formed on the surface of the light guide plate.

ここで、蛍光体層103、104は、透光性の樹脂中に蛍光体を分散させたものであり、青色LEDの光で励起され、各色に発光するものである。また、蛍光体層からの出射光は、LEDからの青色光がほとんど蛍光体層を通り抜けず吸収され、ほぼ蛍光体の発光色だけとなるように蛍光体濃度と蛍光体層の厚みを調整してある。このように青色光が抜けないようにすることで、蛍光体層から発光する光の純度低下を抑制し、下記の液晶と組み合わせた場合に色再現性の高い画像を得ることが出来る。   Here, the phosphor layers 103 and 104 are obtained by dispersing a phosphor in a translucent resin, and are excited by the light of a blue LED and emit light in each color. In addition, the emitted light from the phosphor layer is adjusted so that the blue light from the LED is absorbed almost without passing through the phosphor layer, and only the emission color of the phosphor is almost the same. It is. By preventing blue light from escaping in this way, it is possible to suppress a decrease in purity of light emitted from the phosphor layer and to obtain an image with high color reproducibility when combined with the following liquid crystal.

ここで、緑色蛍光体層103は、例えばシリコーン樹脂中に、例えばSrGa:Eu2+(Ba,Sr)SiO:Eu2+ や YAl12:Ce3+から選択される蛍光体を濃度2〜50wt%で含んだもので、蛍光体層の厚さは10〜1000μmである。 Here, the green phosphor layer 103 is selected from, for example, SrGa 2 S 4 : Eu 2+ (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ and Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ in a silicone resin. The phosphor contains a concentration of 2 to 50 wt%, and the thickness of the phosphor layer is 10 to 1000 μm.

また、赤色蛍光体層104は、103と同様に樹脂中に、例えばCaS:Eu2+、CaSiN:Eu2+ や SrSi:Eu2+ や (Sr,Ca)SiO:Eu2+から選択される蛍光体を濃度1〜50%で含んだもので、蛍光体層の厚さは10〜1000μmである。蛍光体の濃度および蛍光体層の厚さは、LEDからの光がほとんど透過しないように、LED出力および導光板の出射面からの光出力に応じて適宜調整されている。 The red phosphor layer 104, similarly to the resin 103, for example, CaS: Eu2 +, CaSiN 2: Eu 2+ and Sr 2 Si 5 N 8: Eu 2+ or (Sr, Ca) 2 SiO 4 : from Eu 2+ The phosphor contains a selected phosphor at a concentration of 1 to 50%, and the thickness of the phosphor layer is 10 to 1000 μm. The concentration of the phosphor and the thickness of the phosphor layer are appropriately adjusted according to the LED output and the light output from the exit surface of the light guide plate so that the light from the LED hardly transmits.

図1に示す構成においてLED光源は、一般照明用として使用できる。というのも、被照射物と光源である本実施のLED光源までの距離は、数10cm〜数m程度であるのに対して各発光色の幅が100μmと非常に短いため、被照射面ではRGBが完全に混色され色ムラの抑制された放射となるので一般照明用として十分に使用できる。また、この場合、蛍光体種類、蛍光体層の蛍光体濃度、蛍光体層の厚みを調節することで任意の色温度、色度を持ったLED光源を得ることができる。また、LEDの光出力が変化した場合においても、蛍光体層からの緑、赤の発光も減るので色変化が小さいといった特徴も有している。   In the configuration shown in FIG. 1, the LED light source can be used for general illumination. This is because the distance between the object to be irradiated and the LED light source of the present embodiment, which is about several tens of centimeters to several meters, is as short as 100 μm in the width of each emission color. Since RGB is completely mixed and becomes radiation with suppressed color unevenness, it can be sufficiently used for general illumination. In this case, an LED light source having an arbitrary color temperature and chromaticity can be obtained by adjusting the phosphor type, the phosphor concentration of the phosphor layer, and the thickness of the phosphor layer. Further, even when the light output of the LED changes, there is a feature that the color change is small because the emission of green and red from the phosphor layer is also reduced.

なお、一般照明用に使用する場合は、混色後の光が目的の色度、色温度を満たしていれば蛍光体層から青色光が透過してもよい。   When used for general illumination, blue light may be transmitted from the phosphor layer as long as the light after color mixing satisfies the target chromaticity and color temperature.

また加えて、液晶パネルと組み合わせた実施の形態について以下に説明する。図4は、図1のLED光源に液晶を組み合わせた場合の液晶表示装置の、図1のX方向断面の一部を示すものである。図4において、導光板102表面の蛍光体層103、104でGRの各色に変換された光は、BGRの発光パタンを持つ発光となる。ここで、BGRの順に構成された液晶パネル401の各画素の位置と、導光板102表面の発光パタンとが合致するように設置することで、液晶パネル401の各画素へ直接各色を入射することが出来る。   In addition, an embodiment in combination with a liquid crystal panel will be described below. FIG. 4 shows a part of the cross section in the X direction of FIG. 1 of the liquid crystal display device when the LED light source of FIG. 1 is combined with liquid crystal. In FIG. 4, light converted into each color of GR by the phosphor layers 103 and 104 on the surface of the light guide plate 102 becomes light emission having a BGR light emission pattern. Here, each color is directly incident on each pixel of the liquid crystal panel 401 by installing so that the position of each pixel of the liquid crystal panel 401 configured in the order of BGR and the light emission pattern on the surface of the light guide plate 102 match. I can do it.

このため、一般的な液晶パネルで必要であったカラーフィルタが不要となり、より簡単な構造となり、コスト低減が図れる。また、カラーフィルタの光吸収がないため、高効率でかつカラーフィルタ部分の発熱のない液晶表示装置を得ることが出来る。   For this reason, a color filter required for a general liquid crystal panel is not required, and a simpler structure can be achieved, thereby reducing costs. In addition, since the color filter does not absorb light, a liquid crystal display device that is highly efficient and does not generate heat in the color filter portion can be obtained.

ここで、液晶パネル401画素位置と蛍光体層103、104の位置が一致しているとは、液晶駆動用の各セルに配置された電極402の位置が蛍光体層103、104の位置と一致しているということである。   Here, the pixel position of the liquid crystal panel 401 and the positions of the phosphor layers 103 and 104 coincide with each other when the position of the electrode 402 arranged in each cell for driving the liquid crystal is the same as the position of the phosphor layers 103 and 104. It is that I have done.

(実施の形態2)
次に、図5を使って本発明の第2の実施の形態におけるLED光源および液晶表示装置を説明する。
(Embodiment 2)
Next, an LED light source and a liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5に示すLED光源は、図1のLED光源と同じ構成で、LEDモジュール101のLEDを紫外線LED501に変更した点と、図1での導光板102上にほぼ隙間無く蛍光体層502、503、504を設けた点が異なる。蛍光体層502、503、504は統一された幅もしくはピッチでライン上に周期的に形成されており、本実施の形態の場合は、約100μmの同一幅で、青色に発光する蛍光体層502、緑色に発光する蛍光体層503、赤色に発光する蛍光体層504が周期的に形成されている。また、各蛍光体層は約10μmの距離をもって設置されている。   The LED light source shown in FIG. 5 has the same configuration as that of the LED light source of FIG. 1, and the phosphor layers 502 and 503 have almost no gap on the light guide plate 102 in FIG. , 504 are different. The phosphor layers 502, 503, and 504 are periodically formed on the line with a uniform width or pitch. In the present embodiment, the phosphor layer 502 that emits blue light with the same width of about 100 μm. The phosphor layer 503 that emits green light and the phosphor layer 504 that emits red light are periodically formed. Each phosphor layer is installed with a distance of about 10 μm.

LEDは、発光中心波長が365〜400nmのものであり、その他の基板、反射板などの構成は、実施の形態1に示すものと同様である。   The LED has an emission center wavelength of 365 to 400 nm, and the other structures such as the substrate and the reflector are the same as those shown in the first embodiment.

次に、蛍光体層中に含まれている蛍光体について説明する。本実施の蛍光体は、LEDからの紫外線で励起され、各色に変換する蛍光体である。   Next, the phosphor contained in the phosphor layer will be described. The phosphor of the present embodiment is a phosphor that is excited by ultraviolet rays from an LED and converts into each color.

青色蛍光体層502中に含まれる蛍光体は、BaMgAl1017:Eu2+や(Ba,Sr,Ca,Mg)10(PO12:Eu2+から選択される蛍光体を濃度2〜50wt%で含んだもので、蛍光体層の厚さは10〜1000μmである。 The phosphor contained in the blue phosphor layer 502 is a phosphor selected from BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ and (Ba, Sr, Ca, Mg) 10 (PO 4 ) 6 C 12 : Eu 2+ at a concentration of 2. The thickness of the phosphor layer is 10 to 1000 μm.

また、緑色蛍光体層503中に含まれる蛍光体は、BaMgAl1017:Eu2+,Mn2+ や (Ba,Sr)SiO:Eu2+ や YSiO:Ce3+,Te3+ から選択される蛍光体を濃度2〜50wt%で含んだもので、蛍光体層の厚さは10〜1000μmである。 The phosphors contained in the green phosphor layer 503 are BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2+ , (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , and Te 3+. The selected phosphor contains a concentration of 2 to 50 wt%, and the thickness of the phosphor layer is 10 to 1000 μm.

また、赤色蛍光体層503中に含まれる蛍光体は、CaSiN:Eu2+やSrSi:Eu2+や(Sr,Ca)SiO:Eu2+やLaS:Eu3+、3.5MgO・0.5MgF・GeO:Mn4+から選択される蛍光体を濃度2〜50wt%で含んだもので、蛍光体層の厚さは10〜1000μmである。 The phosphor contained in the red phosphor layer 503 includes CaSiN 2 : Eu 2+ , Sr 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , (Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu 2+, and La 2 O 2 S: Eu. A phosphor selected from 3+ , 3.5MgO.0.5MgF 2 .GeO 2 : Mn 4+ is contained at a concentration of 2 to 50 wt%, and the thickness of the phosphor layer is 10 to 1000 μm.

以上のように構成されたLED光源は、実施の形態1と同様に高効率な光源を得ることができる。   The LED light source configured as described above can obtain a highly efficient light source as in the first embodiment.

また、図には示さないが、実施の形態1の図4で示したように蛍光体層の位置と液晶の各画素(セル)位置と一致させることで、液晶の各画素へ直接各色を入射することが出来る。このため、液晶で必要であったカラーフィルタが不要となり、よりコストの低い簡単な構造でかつカラーフィルタでの光損失がない液晶表示装置を得ることが出来る。本実施の形態の場合、BGRが1024ラインあるため、液晶もラインを横断する方向に1024画素の解像度のものと組み合わせることが出来、高精細でかつ高効率、高輝度な液晶表示装置を得ることが出来る。なお、ライン方向の解像度は、液晶の解像度によって決定される。   Although not shown in the figure, each color is directly incident on each pixel of the liquid crystal by matching the position of the phosphor layer and the position of each pixel (cell) of the liquid crystal as shown in FIG. 4 of the first embodiment. I can do it. For this reason, the color filter required for the liquid crystal is not required, and a liquid crystal display device having a simple structure with lower cost and no optical loss in the color filter can be obtained. In the case of the present embodiment, since BGR has 1024 lines, liquid crystal can be combined with a liquid crystal having a resolution of 1024 pixels in the direction crossing the line, and a liquid crystal display device with high definition, high efficiency, and high brightness can be obtained. I can do it. Note that the resolution in the line direction is determined by the resolution of the liquid crystal.

なお、本実施の形態では、導光板材料としてアクリル樹脂、LED封止用の樹脂としてシリコーン樹脂の場合について説明したが、ソーダガラス、石英などでも同様の効果を有する。   In the present embodiment, an acrylic resin is used as the light guide plate material and a silicone resin is used as the LED sealing resin. However, soda glass, quartz, and the like have the same effect.

特にLEDモジュールとして紫外線LEDを使用したときは、樹脂劣化の点からソーダガラス、石英などを使用するほうが好ましい。   In particular, when an ultraviolet LED is used as the LED module, it is preferable to use soda glass, quartz or the like from the viewpoint of resin deterioration.

(実施の形態3)
次に、本発明の第3の実施の形態におけるLED光源および液晶表示装置を説明する。図6(a)は、図1に示すLED光源と同様の構成であり、導光板表面に形成された蛍光体層の形状のみが異なる。実施の形態1の図1(b)に相当する部分である導光板上の蛍光体層の拡大図を図6に示す。緑色蛍光体ドット層601と赤色蛍光体ドット層602が100×300μmの大きさで、厚さ100μmでドット状に形成されている。また、蛍光体層601と602のすき間は10μmである。このような構成によっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、蛍光体層の大きさと液晶パネルの各色セルの大きさとを合致させることにより、各セルに対応して、蛍光体層が形成されていることになるので、隣の液晶セルへの発光モレが原理的に解消されるという新たな効果を有することができる。
(Embodiment 3)
Next, an LED light source and a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6A shows the same configuration as that of the LED light source shown in FIG. 1, and only the shape of the phosphor layer formed on the surface of the light guide plate is different. FIG. 6 shows an enlarged view of the phosphor layer on the light guide plate, which is a portion corresponding to FIG. 1B of the first embodiment. The green phosphor dot layer 601 and the red phosphor dot layer 602 have a size of 100 × 300 μm and are formed in a dot shape with a thickness of 100 μm. The gap between the phosphor layers 601 and 602 is 10 μm. Even with such a configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, by matching the size of the phosphor layer with the size of each color cell of the liquid crystal panel, the phosphor layer is formed corresponding to each cell. Can be solved in principle.

なお、本実施の形態の蛍光体層どうしは10μmの距離を持って離れている場合を示したが、蛍光体層どうしが隙間なく形成されていてもよい。ただし、隙間なく形成された場合は、蛍光体層界面で蛍光体樹脂が混ざる場合があり、各樹脂を固化した後に形成する必要があるなど、蛍光体樹脂を形成する工程が複雑になるため、蛍光体層間は5μm以上の隙間を形成することが好ましい。また、上記のように隣の液晶セルへの発光モレが原理的に解消されるので好ましい。この場合も蛍光体層間は5μm以上の隙間を形成することが好ましい。   In addition, although the case where the phosphor layers of the present embodiment are separated from each other with a distance of 10 μm is shown, the phosphor layers may be formed without a gap. However, when formed without gaps, the phosphor resin may be mixed at the phosphor layer interface, and the process of forming the phosphor resin becomes complicated, such as the need to form after solidifying each resin, It is preferable to form a gap of 5 μm or more between the phosphor layers. Further, as described above, light emission to the adjacent liquid crystal cell is eliminated in principle, which is preferable. Also in this case, it is preferable to form a gap of 5 μm or more between the phosphor layers.

本発明によって、高効率なLED光源を提供することができる。   According to the present invention, a highly efficient LED light source can be provided.

(a)は本発明の実施の形態1におけるLED光源の概略図(b)はLED光源の一部拡大図(A) is the schematic of the LED light source in Embodiment 1 of this invention, (b) is a partially expanded view of an LED light source. (a)は本発明の実施の形態1におけるLEDモジュール部分の上面図(b)はLEDモジュール部分の断面図(c)はLEDモジュール部分の概略図(A) is the top view of the LED module part in Embodiment 1 of this invention, (b) is sectional drawing of an LED module part, (c) is the schematic of an LED module part 本発明の実施の形態1におけるLEDモジュール部分の冷却構造を示す断面図Sectional drawing which shows the cooling structure of the LED module part in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における液晶表示装置の断面を示す図The figure which shows the cross section of the liquid crystal display device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2におけるLED光源の概略を示す図The figure which shows the outline of the LED light source in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3におけるLED光源の発光面の拡大図The enlarged view of the light emission surface of the LED light source in Embodiment 3 of this invention 従来の面状光源の断面を示す図The figure which shows the section of the conventional planar light source

符号の説明Explanation of symbols

101 LEDモジュール
102 導光板
103 緑色蛍光体層
104 赤色蛍光体層
105 反射板
201 LEDチップ
202 反射板
203 基板
204 封止樹脂
301 ヒートシンク
302 ファン
401 液晶パネル
402 各セルに配置された液晶駆動用電極
403 共通の液晶駆動用電極
404 ガラス
405 液晶層
406 ガラス
501 LEDモジュール
502 青色蛍光体層
503 緑色蛍光体層
504 赤色蛍光体層
601 緑色発光ドット層
602 赤色発光ドット層
1 青色LED
2 導光板
3 蛍光体散乱層
4 反射層
5 光拡散板
6 散乱反射層
7 Alベース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 LED module 102 Light guide plate 103 Green fluorescent substance layer 104 Red fluorescent substance layer 105 Reflective plate 201 LED chip 202 Reflective plate 203 Substrate 204 Sealing resin 301 Heat sink 302 Fan 401 Liquid crystal panel 402 Liquid crystal drive electrode 403 arranged in each cell Common electrode for driving liquid crystal 404 Glass 405 Liquid crystal layer 406 Glass 501 LED module 502 Blue phosphor layer 503 Green phosphor layer 504 Red phosphor layer 601 Green light emitting dot layer 602 Red light emitting dot layer 1 Blue LED
2 Light guide plate 3 Phosphor scattering layer 4 Reflecting layer 5 Light diffusion plate 6 Scattering reflecting layer 7 Al base

Claims (7)

導光板とLEDからなるLED光源において、
前記LEDからの光を出射する表面に、複数色の蛍光体層が周期的に配置され、
前記蛍光体層は、前記LEDからの光によって励起され、波長変換された光を発することを特徴とするLED光源。
In an LED light source consisting of a light guide plate and LEDs,
A phosphor layer of a plurality of colors is periodically arranged on the surface that emits light from the LED,
The LED light source, wherein the phosphor layer emits light that is excited by light from the LED and wavelength-converted.
前記LEDは、青色LEDであり、
前記蛍光体層は青色光によって励起され、緑色と赤色を発光するものであり、
前記導光板の少なくとも一部に前記蛍光体層が形成されていない部分がある
ことを特徴とする請求項1に記載のLED光源。
The LED is a blue LED,
The phosphor layer is excited by blue light and emits green and red,
The LED light source according to claim 1, wherein at least a part of the light guide plate includes a portion where the phosphor layer is not formed.
前記LEDは、紫外線LEDであり、
前記蛍光体層は紫外光によって励起され、青色と緑色と赤色を発するものである
ことを特徴とする請求項1から2に記載のLED光源。
The LED is an ultraviolet LED,
3. The LED light source according to claim 1, wherein the phosphor layer emits blue, green, and red when excited by ultraviolet light.
前記蛍光体層は、各発光色の蛍光体層が導光板表面にライン状に配置されていることを特徴とする請求項1から3に記載のLED光源。 4. The LED light source according to claim 1, wherein the phosphor layers of the respective emission colors are arranged in a line on the surface of the light guide plate. 5. 前記蛍光体層は、各発光色の蛍光体層が導光板表面にドット状に配置されていることを特徴とする請求項1から3に記載のLED光源。 4. The LED light source according to claim 1, wherein the phosphor layers of the respective emission colors are arranged in a dot shape on the surface of the light guide plate. 5. 前記LED光源は液晶パネルと組み合わされており、
前記蛍光体層の位置と液晶の各セルに対応した電極の位置が略一致していることを特徴とする請求項1から5に記載の液晶表示装置。
The LED light source is combined with a liquid crystal panel,
6. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a position of the phosphor layer and a position of an electrode corresponding to each cell of the liquid crystal substantially coincide with each other.
前記液晶表示装置は、各画素にカラーフィルタがないことを特徴とする請求項6記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 6, wherein each pixel has no color filter.
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