JP2006310833A - 光源装置とこれを用いたバックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードの寿命の低減を抑制し、光の取り出し効率の向上を図ることを目的とし、これを利用した輝度の向上を図ったバックライト装置及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】少なくとも発光ダイオードチップ１の表面１Ｔと、この発光ダイオードチップ１の周囲を取り囲むカバー部２の発光ダイオードチップ１と対向する内側面２Ｓとの間の間隙１１に、発光ダイオードチップ１から出射される光に対し光透過性を有し、カバー部２の材料に比して高い屈折率の液体材料部１０を付着して構成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、１つ以上の発光ダイオードを光源とする光源装置に関し、特に液晶表示パネルを背面から照明するバックライト装置に適用可能な光源装置とこれを用いたバックライト装置及び液晶表示装置に関する。

近年、テレビジョン受像機用の表示装置として、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube、陰極線管）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）などの非常に薄型化された表示装置が提案され、実用化されている。特に、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型の液晶表示パネルの低価格化などに伴い普及が進み、技術的な研究開発が進められている。

このような液晶表示装置においては、カラーフィルタを備えた透過型の液晶表示パネルを背面側から面状に照明するバックライト装置により照明することにより、カラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。
バックライト装置の光源としては、蛍光管を使った白色光を発光する冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）や、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が有望視されている。
特に、青色発光ダイオードの開発により、光の三原色である赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードが揃ったことになり、これらの発光ダイオードから出射される赤色光、緑色光、青色光を混色することで、色純度の高い白色光を得ることができる。したがって、この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることにより、液晶表示パネルを介した色純度が高くなるため、色再現範囲をＣＣＦＬと比較して大幅に広げることができる。更に、高出力の発光ダイオード装置、いわゆるＬＥＤモジュールを使用することによって、バックライト装置の輝度を大幅に向上させることができる。

従来の発光ダイオード装置では、一般に屈折率１．７以上の発光ダイオードチップ表面から光束を効率よく取り出し、かつ所望の光配向特性を得るために、図１１にその一例の概略断面構成を示すように、発光ダイオードチップ１の周囲をエポキシ樹脂等の屈折率が１．５前後の材料より成るカバー部２で埋め込み、これを硬化させて発光ダイオードチップ１の保護層として、またレンズ構造として使用している。図１１においては、発光ダイオードチップ１はサブマウント３上に実装され、サブマウント３はヒートシンク５の上にマウントされる。発光ダイオードチップ１は例えばフリップチップであり、図１１において下面に＋と−の電極をもつ。これら２つの電極がサブマウント３の電極３ａ及び３ｂに対向するように配置され、半田付け等で固定される。更にサブマウント３上の電極３ａ、３ｂはワイヤボンディング等の配線４ａ、４ｂを介してパッケージ７のリードフレーム６ａ、６ｂにそれぞれ接続される。

このように、発光ダイオードチップ１の周囲を樹脂で固めてしまうと、特に高輝度の発光ダイオードチップを用いる場合は、熱によるストレスが発光ダイオードチップ１やワイヤボンディング等の配線４ａ、４ｂにかかり、寿命低減等の悪影響を及ぼすことが知られている。

上述したような高輝度の発光ダイオードチップを用いる場合の寿命低減を改善するために、図１２にその一例の概略断面構成を示すように、例えばレンズ構造を有するカバー部２の内面を発光ダイオードチップ１の周囲を取り囲む空洞形状として、この発光ダイオードチップ１とレンズ３との間にゲル状の充填材１２を充填する方法が考えられる。図１２において、図１１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
ゲル状の充填材１２としては、例えばNye Lubricants社のＯＣＫ−４５１（商品名）が利用可能である。この材料は２液を混合して硬化させるもので、硬化後の使用状態では流動性はなく、かつ非常に柔らかいため、熱によるストレスが殆どなく、高輝度ＬＥＤには好適である。

しかしながら、レンズと発光ダイオードチップとの間に上述したようなゲルを充填する場合、その屈折率は上述のエポキシ樹脂等と同程度の１．５前後の値であり、光取り出し効率としては、図１１に示す例と同等のものである。更に光取り出し効率を高めるためには、発光ダイオードチップの周囲を発光ダイオードチップの表面、すなわち基板と同程度の高屈折率の物質で覆うことが有効であるが、ゲル状の物質でそのような高屈折率材料は開発されていない。熱硬化性樹脂などでは、例えば屈折率が１．７程度の高屈折率材料が存在するが、これを用いる場合は、前述の図１１において説明した例と同様に熱ストレスによる寿命低減の問題が発生する。

以上の問題に鑑みて、本発明は、発光ダイオードの寿命の低減を抑制し、光の取り出し効率の向上を図ることを目的とし、これを利用した輝度の向上を図ったバックライト装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明による発光ダイオード装置は、少なくとも発光ダイオードチップの表面と、この発光ダイオードチップの周囲を取り囲むカバー部の発光ダイオードチップと対向する内側面との間の間隙に、発光ダイオードチップから出射される光に対し光透過性を有し、カバー部の材料に比して高い屈折率の液体材料部を付着して構成する。

また、本発明によるバックライト装置及び液晶表示装置は、光源として、上述の本発明構成の発光ダイオードを用いる構成とする。
すなわち、本発明は、液晶表示パネルを背面から照明するバックライト装置であって、光源として発光ダイオード装置が設けられて成り、発光ダイオード装置は、少なくとも発光ダイオードチップの表面と、その周囲を覆うカバー部の発光ダイオードチップと対向する内側面との間の間隙に、発光ダイオードチップから出射される光に対し光透過性を有する液体材料部を付着させる構成とする。
更に、本発明は、透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とを備えて成る液晶表示装置において、バックライト装置の光源として発光ダイオード装置が設けられて成り、発光ダイオード装置は、少なくとも発光ダイオードチップの表面と、その周囲を覆うカバー部の発光ダイオードチップと対向する内側面との間の間隙に、発光ダイオードチップから出射される光に対し光透過性を有する液体材料部を付着させる構成とする。

上述したように、本発明の発光ダイオード装置においては、その光源である発光ダイオードチップの表面、すなわちカバー部と対向する面と、これを覆うカバー部の内側面との間に間隙を設け、この間隙に液体材料部を設ける構成とするものである。液体材料を発光ダイオードチップとカバー部との間に介在させる構成とすることから、ゲルを用いる場合と比較してより高屈折率の材料を用いることが可能となり、光の取り出し効率が向上する。
したがって、これを用いたバックライト装置及び液晶表示装置において、発光ダイオード装置の光取り出し効率が向上することから、輝度の向上、高輝度表示が可能となる。

以上説明したように、本発明の発光ダイオード装置によれば、光取り出し効率の向上を図ることができる。
また、本発明のバックライト装置によれば、光源である発光ダイオード装置の光取り出し効率が向上するため、輝度の向上を図ることができる。
更に、本発明の液晶表示装置によれば、輝度の向上を図り、高輝度の表示が可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
先ず、本発明による発光ダイオード装置の説明に先立って、本発明の発光ダイオード装置を適用できるバックライト装置１４０及び透過型のカラー液晶表示装置１００一例を説明する。
図１は、透過型のカラー液晶表示装置１００の一例の概略分解斜視構成図である。この液晶表示装置１００は、透過型のカラー液晶表示パネル１１０と、このカラー液晶表示パネル１１０の背面側に設けられたバックライト装置１４０とからなる。また、図示しないが、この透過型カラー液晶表示装置１００は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。
透過型のカラー液晶表示パネル１１０は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（ＴＦＴ基板１１１、対向電極基板１１２）を互いに対向配列させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１１３を設けた構成となっている。ＴＦＴ基板１１１には、マトリックス状に配列された信号線１１４と、走査線１１５と、この信号線１１４、走査線１１５の交点に配列されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１１６と、画素電極１１７とが形成されている。薄膜トランジスタ１１６は、走査線１１５により、順次選択されると共に、信号線１１４から供給される映像信号を、対応する画素電極１１７に書き込む。一方、対向電極基板１１２の内表面には、対向電極１１８及びカラーフィルタ１１９が形成されている。
カラーフィルタ１１９は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図２に示すように、３原色である赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの３つのセグメントに分割されている。カラーフィルタ１１９の配列パターンは、図２に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。

再び、図１を用いて、透過型カラー液晶表示装置１００の構成について説明をする。透過型カラー液晶表示装置１００は、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１１０を２枚の偏光板１３１，１３２で挟み、バックライト装置１４０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリックス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
バックライト装置１４０は、上記カラー液晶表示パネル１１０を背面側から照明する。図１に示すように、バックライト装置１４０は、ここでは図示していない光源や、光源から出射された光を白色光へと混色するためにバックライト筐体部１２０内に、拡散板１４１、拡散板１４１上に重ねて配列される拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４といった光学機能シート群１４５などを備えた構成となっている。
拡散板１４１は、バックライト筐体部１２０から出射された光を内部拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。
一般に、光学機能シート群は、例えば、入射光を直交する偏光成分に分解する機能、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能、入射光を拡散させる機能、輝度向上を図る機能などを備えたシートで構成されており、バックライト装置１４０から面発光された光をカラー液晶表示パネル１１０の照明に最適な光学特性を有する照明光に変換するために設けられている。したがって、光学機能シート群１４５の構成は、上述した拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４に限定されるものではなく、様々な光学機能シートを用いることができる。

図３に、バックライト筐体部１２０内の概略構成図を示す。この図３に示すように、バックライト筐体部１２０は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード装置２１Ｒ、緑色光を発光する緑色発光ダイオード装置２１Ｇ、青色光を発光する青色発光ダイオード装置２１Ｂを光源として用いている。例えば、赤色発光ダイオード装置２１Ｒで発光される赤色光、緑色発光ダイオード装置２１Ｇで発光される緑色光、青色発光ダイオード装置２１Ｂで発光される青色光のピーク波長は、それぞれ６４０ｎｍ、５３０ｎｍ、４５０ｎｍ程度とされる。赤色発光ダイオード装置２１Ｒ、青色発光ダイオード装置２１Ｂで発光される赤色光、青色光のピーク波長は、それぞれ６４０ｎｍから長波長側へ、４５０ｎｍから短波長側へシフトしてもよい。このようにピーク波長を、長波長側、短波長側へシフトさせると、色域を広げることができるため、カラー液晶表示パネルに表示させる画像の色再現範囲を拡大することができる。
なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード装置２１Ｒ、緑色発光ダイオード装置２１Ｇ、青色発光ダイオード装置２１Ｂを総称する場合は、単に発光ダイオード装置２１と呼ぶ。これらの発光ダイオード装置２１は、後述する本発明構成の発光ダイオード装置を用いて構成する。
発光ダイオード装置２１のカバー部の形状は、上述した図１１に示すような放射指向特性となるＬＥＤチップを用い、樹脂カバーもこの放射指向特性を反映する程度のレンズ機能を備えた構成とされる安価なものが使用される。

この発光ダイオード装置２１を、図３に示すように、基板２２上に所望の順番で列状に複数配列させることで、発光ダイオードユニット２１ｎ（ｎは、自然数。）が形成される。
発光ダイオードユニット２１ｎを形成するために、基板２２上に発光ダイオード装置２１を配列する順番は、図３に示すような、赤色発光ダイオード装置２１Ｒ、緑色発光ダイオード装置２１Ｇ、青色発光ダイオード装置２１Ｂを繰り返し単位とする最も基本的な配列の仕方や、図示しないが、例えば、緑色発光ダイオード装置２１Ｇを等間隔で配列させ、等間隔で配列させた、隣り合う緑色発光ダイオード装置２１Ｇの間に、赤色発光ダイオード装置２１Ｒ、青色発光ダイオード装置２１Ｂを交互に配列させるような順番など様々な配列の仕方がある。
バックライト筐体部１２０内への発光ダイオードユニット２１ｎの配列の仕方は、図３に示すように、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が、水平方向となるように配列してもよいし、図示しないが、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が垂直方向となるように配列してもよいし、両者を組み合わせても良い。
なお、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向を、水平方向或いは垂直方向とするように配列する手法は、従来までのバックライト装置の光源として利用していたＣＣＦＬの配列の仕方と同じになるため、蓄積された設計ノウハウを利用することができ、コストの削減や、製造までに要する時間を短縮することができる。
バックライト筐体部１２０の内壁面１２０ａは、発光ダイオード装置２１から発光された光の利用効率を高めるために反射加工がなされた反射面となっている。

図４に、透過型カラー液晶表示装置１００を組み上げた際に、図１に示す透過型カラー液晶表示装置１００に付したＸＸ線で切断した際の断面図を一部示す。図４に示すように、液晶表示装置１００を構成するカラー液晶表示パネル１１０は、透過型カラー液晶表示装置１００の外部筐体となる外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２とによって、スペーサ１０３ａ，１０３ｂを介して挟み込むように保持される。また、外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２との間には、ガイド部材１０４が設けられており、外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２によって挟まれたカラー液晶表示パネル１１０が長手方向へずれてしまうことを抑制している。
一方、透過型カラー液晶表示装置１００を構成するバックライト装置１４０は、上述したように光学機能シート群１４５が形成された拡散板１４１を備えている。また、拡散板１４１とバックライト筐体部１２０との間には、反射シート１２６が配されている。
反射シート１２６は、その反射面が、拡散板１４１と対向するように、且つ発光ダイオード装置２１の発光方向よりもバックライト筐体部１２０側となるように配されている。反射シート１２６は、例えば、シート基材上に銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層することで形成された銀増反射膜などである。この反射シート１２６は、主に発光ダイオード装置２１から発光され、拡散板１４１の表面で反射されて入射した光や、バックライト筐体部１２０の反射加工を施され反射面とされた内壁面１２０ａにて反射された光などを反射する。
拡散板１４１は、バックライト筐体部１２０に設けられたブラケット部材１０８で保持されることになる。

このような構成の透過型カラー液晶表示装置１００は、例えば、図５に示すような駆動回路２００により駆動される。駆動回路２００は、カラー液晶表示パネル１１０や、バックライト装置１４０の駆動電源を供給する電源２１０、カラー液晶表示パネル１１０を駆動するＸドライバ回路２２０及びＹドライバ回路２３０、外部から供給される映像信号や、当該透過型カラー液晶表示装置１００が備える図示しない受信部で受信され、映像信号処理部で処理された映像信号が、入力端子２４０を介して供給されるＲＧＢプロセス処理部２５０、このＲＧＢプロセス処理部２５０に接続された画像メモリ２６０及び制御部２７０、バックライト装置１４０を駆動制御するバックライト駆動制御部２８０などを備えている。
この駆動回路２００において、入力端子２４０を介して入力された映像信号は、ＲＧＢプロセス処理部２５０により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル１１０の駆動に適したＲＧＢセパレート信号に変換されて、制御部２７０に供給されるとともに、画像メモリ２６０を介してＸドライバ２２０に供給される。
また、制御部２７０は、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた所定のタイミングで、Ｘドライバ回路２２０及びＹドライバ回路２３０を制御して、上記画像メモリ２６０を介してＸドライバ回路２２０に供給されるＲＧＢセパレート信号で、カラー液晶表示パネル１１０を駆動することにより、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。
バックライト駆動制御部２８０は、電源２１０から供給される電圧から、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、バックライト装置１４０の光源である各発光ダイオード装置２１を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するという特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる（色温度を一定とする）には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード装置２１を駆動し、色の変化を抑える必要がある。
ユーザインターフェース３００は、上述した図示しない受信部で受信するチャンネルを選択したり、同じく図示しない音声出力部で出力させる音声出力量を調整したり、カラー液晶表示パネル１１０を照明するバックライト装置１４０からの白色光の輝度調節、ホワイトバランス調節などを実行するためのインターフェースである。
例えば、ユーザインターフェース３００から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動回路２００の制御部２７０を介してバックライト駆動制御部２８０に輝度制御信号が伝わる。バックライト駆動制御部２８０は、この輝度制御信号に応じて、パルス幅変調信号のデューティ比を、赤色発光ダイオード装置２１Ｒ、緑色発光ダイオード装置２１Ｇ、青色発光ダイオード装置２１Ｂ毎に変えて、赤色発光ダイオード装置２１Ｒ、緑色発光ダイオード装置２１Ｇ、青色発光ダイオード装置２１Ｂを駆動制御することになる。

次に、上述の液晶表示装置及びバックライト装置に適用する本発明構成の発光ダイオード装置の各実施形態例について、図面を参照して説明する。
（１）第１の実施形態例
図６は本発明の発光ダイオード装置の一実施の形態例の概略断面構成図である。発光ダイオードチップ１は、サブマウント３上に実装され、サブマウント３は発光時の熱を放出するためのヒートシンク５の上にマウントされる。発光ダイオードチップ１は例えばフリップチップとされ、図６において下面に＋と−の電極が設けられる。これら２つの電極がサブマウント３の電極３ａ及び３ｂに対向するように配置され、半田付け等で結合される。更にサブマウント３上の電極３ａ、３ｂはワイヤボンディング等の配線４ａ、４ｂを介してパッケージ７のリードフレーム６ａ、６ｂにそれぞれ接続される。
本発明においては、発光ダイオードチップ１の図６における表面１Ｔと、カバー部２の内側面２Ｓとの間が僅かな間隙１１をもって対向する構成とされ、この間隙に高屈折率材料より成る液体材料部１０を付着させる構成とする。
この液体材料部１０としては、例えば屈折率１．７程度の高屈折率を有し、発光ダイオードチップ１から出射される光に対し透過性を有する材料が用いられる。
ここで、発光ダイオードチップ１の上の屈折率をｎ１、カバー部２の屈折率をｎ２、液体材料部１０の屈折率をｎ３とすると、より効率よく光を取り出すためには、
ｎ１≧ｎ３≧ｎ２ ・・・（１）
となるように、液体材料部１０の材料を選定することが望ましい。

例えば発光ダイオードチップ１が上述したようにフリップチップタイプの場合、基板としては例えばサファイヤ基板が用いられるが、この場合発光ダイオードチップ１の表面の屈折率は１．７８５である。一方、屈折率の高い熱硬化性樹脂をカバー部２に用いた場合、その屈折率は例えば１．７程度となる。よって、この場合には、液体材料部１０は、屈折率が１．７から１．７８５の間の材料を選定することができる。このような材料としては、例えばカルニュー光学（株）製の接触液（屈折率ｎ＝１．７４）が利用可能である。
一例として、発光ダイオードチップ１の表面の屈折率が１．７８５である場合、カバー部２の材料及び液体材料部１０を共に屈折率が１．５２である場合と比較すると、同じ発光ダイオード１に対してカバー部２及び液体材料部を屈折率が１．７４の材料を用いる本発明構成の発光ダイオード装置においては、光取り出し効率を約１０％向上することができる。

（２）第２の実施形態例
次に、本発明の第２の実施形態による発光ダイオード装置の一例を図７の概略断面構成図を参照して説明する。図７において、図６と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
発光ダイオードチップ１からは、その基板側の表面だけでなく、側面からもある程度の光が出射される場合が多い。したがって、図７に示すように、発光ダイオードチップ１の上側表面のみでなく、側面も液体材料部１０によって覆う構成とする場合は、この側面が屈折率１の空気と接している場合と比較すると、上述したように１．７程度の屈折率の液体材料部１０と接している本実施形態例においては、より効率よく光を取り出すことが可能となる。

（３）第３の実施形態例
次に、本発明の第３の実施形態による発光ダイオード装置の一例を図８の概略断面構成図を参照して説明する。図８において、図６と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
液体材料部１０は、発光ダイオードチップ１の表面とカバー部２との間の間隙に、主に表面張力により保持される。図８に示すように、間隙１１が比較的大きい場合は、表面張力が保持されず、液体材料部１０が発光ダイオードチップ１の表面とカバー部２との間の間隙１１以外の空間に満たされる場合もある。この場合は、液体材料部１１が外部に漏れ出すことを回避するように、カバー部２とパッケージ７との隙間を密閉すればよい。発光ダイオードチップ１から出射される光はあらゆる隙間を通るので、配線４ａ、４ｂとカバー部２との間隙が空気であるよりも、このように屈折率が１．７程度の液体材料部１０で埋まっている本実施形態例のほうが光の取り出し効率が上がる。

なお、発光ダイオードチップ１とカバー部２との間の間隙１１を非常に小さい空間とすることにより、液体材料部１０を表面張力によって発光ダイオードチップ１とカバー部２との間に保持することが可能となる。この間隙は、液体材料部１０の粘度にもよるが、一般的には、図６〜図８に示す断面において、発光ダイオードチップ１の表面１Ｔとカバー部２の内側面２Ｓとの間隔を０．０５〜０．２ｍｍ程度、典型的には０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。また、液体材料部１０の粘度が高い場合には比較的大きい間隙を設けてもよく、粘度が低い場合にはより小さな間隙とすることが望ましい。
また、表面張力に限らず、この間隙１１に液体材料部１０が安定して保持される構造、または材料であれば本発明の発光ダイオード装置に適用することができる。

（３）第４の実施形態例
次に、本発明の第４の実施形態による発光ダイオード装置の一例を図９の概略断面構成図を参照して説明する。図９において、図６と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
前述の図６及び図７に示す例のように、表面張力が作用する程度の比較的狭い間隙を設けることが難しい場合は、図９に示すように、ワイヤボンディング等による配線に代わる配線パターン１３ａ、１３ｂをサブマウント３に設けることによって、確実に狭い間隙を確保することができる。
この配線パターン１３ａ、１３ｂは、例えばサブマウント３の電極３ａ、３ｂから底面まで延長させて、この底面側においてリードフレーム６ａ、６ｂと接続する構成とする。なお、図９の例においては、ヒートシンク５のサブマウント３と接する面を一部除去してリードフレーム６ａ、６ｂにサブマウント３の底面側の配線パターン１３ａ、１３ｂと接続しているが、これらの接続位置はこの例に限定されるものではない。
このような構成とすることによって、カバー部２の内側面の形状を、サブマウント３上の発光ダイオードチップ１の実装状態に合わせて、液体材料部１０を保持する空間を所望の間隙をもって作製することが容易となる。
この場合においても、上述の第１及び第２の実施形態例と同様に、従来に比して光を効率よく取り出すことができる。
また、本実施形態例においては、第３の実施形態例と同様に、液体材料部１０が外部に漏れ出すことを回避するように、カバー部２とパッケージ７との間隙１１を密閉して、液体材料部１０をその間隙１１に充填した構成としている。上述したように発光ダイオードチップ１から出射される光はあらゆる隙間１１を通るので、配線パターン１３ａ、１３ｂとカバー部２との間隙１１に空気が存在する場合と比較して、本例のように屈折率が１．７程度の液体材料部１０でこの間隙１１が埋まっている構成とする場合は、より光の取り出し効率を向上させることが可能である。

なお、ワイヤボンディングによる配線を用いない他の方法としては、サブマウント３にビア（貫通孔）を設けて電極３ａ、３ｂをサブマウント３の下面側と接続する方法など、その他種々の形態が考えられる。
また、カバー部２の形状は、上述の図９に示すように、断面段差状とする他、例えば図１０に示す例のように、表面張力を作用させる間隙を設ける形状であれば、滑らかな曲面状とするなど、種々の形状を採用することができる。図１０において、図９と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場合においても、第１及び第２の実施形態例と同様に、従来に比して光を効率よく取り出すことができるとともに、カバー部２とパッケージ７との間隙１１を密閉して、液体材料部１０をその間隙に充填した構成としていることから、この間隙１１に空気が存在する場合と比較して、より光の取り出し効率を向上させることが可能である。

また、発光ダイオードチップ１の実際の使用状態において、非常に激しい振動による液体材料部１０の飛散や、液体材料部１０の蒸発等が考えられる場合は、最終的にパッケージ７とカバー部２との間を封止してもよい。
なお、上述の発光ダイオード装置の製造方法としては、例えば発光ダイオードチップ１の上にカバー部２を覆った状態で注入口から液体材料部１０を注入してもよい。また粘度によっては、発光ダイオード１の表面に付着させてその表面張力により付着位置を保った状態で、カバー部２を被せて形成してもよい。または、カバー部２側の内側面に付着させた後、発光ダイオードチップ１の表面を接触させてその付着位置を保持して形成することも可能である。
このように、液体材料部１０を付着後直ちにカバー部２を被覆しなくても液漏れしない構造、もしくは材料である場合は、製造工程内での取り扱いが非常に簡便であり、生産性に有利となる。

以上説明したように、本発明においては、発光ダイオードチップ１とカバー部２との間に介在させる材料として、従来に比して高屈折率の材料である液体材料部を用いることから、光取り出し効率を向上することができる。
特に、発光ダイオードチップの表面及び側面を液体材料部で覆う構成とすることにより、更に光の取り出し効率の向上を図ることができる。
材料及び構造によっては、液体材料部を封止する必要がなく、構造が簡素であり、また製造工程が容易となって、生産性に有利となる。
そして、本発明の発光ダイオード装置によれば、発光ダイオードチップ及び配線構造への熱ストレスを抑制ないしは回避することができるため、寿命の長期化を図ることができる。
したがって、このような発光ダイオード装置を用いたバックライト装置、液晶表示装置によれば、光の取り出し効率が向上することから、輝度の向上を図り、高輝度の表示が可能となる。

なお、本発明による発光ダイオード装置、バックライト装置及び液晶表示装置は、上述の実施形態例に限定されるものではなく、例えば発光ダイオード装置のレンズ形状、発光ダイオードチップの実装形態など、本発明の技術思想を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。

本発明の液晶表示装置の一実施形態例の概略分解斜視構成図である。 本発明の液晶表示装置が備えるカラー液晶表示パネルのカラーフィルタの一実施形態例の概略平面構成図である。 本発明のバックライト装置の一実施形態例の要部の概略斜視構成図である。 本発明の液晶表示装置の一実施形態例の概略断面構成図である。 本発明の液晶表示装置の一実施形態例の駆動回路の一例の概略ブロック構成図である。 本発明の発光ダイオード装置の一実施形態例の概略断面構成図である。 本発明の発光ダイオード装置の一実施形態例の概略断面構成図である。 本発明の発光ダイオード装置の一実施形態例の概略断面構成図である。 本発明の発光ダイオード装置の一実施形態例の概略断面構成図である。 本発明の発光ダイオード装置の一実施形態例の概略断面構成図である。 従来の発光ダイオード装置の一例の概略断面構成図である。 従来の発光ダイオード装置の一例の概略断面構成図である。

符号の説明

１．発光ダイオードチップ、２．カバー部、３．サブマウント、４ａ．配線、４ｂ．配線、５．ヒートシンク、６ａ．リードフレーム、６ｂ．リードフレーム、７．パッケージ、１０．液体材料部、１１．間隙、１３ａ．配線パターン、１３ｂ．配線パターン、２１．発光ダイオード装置、２１Ｒ．赤色発光ダイオード装置、２１Ｇ．緑色発光ダイオード装置、２１Ｂ．青色発光ダイオード装置、１００．カラー液晶表示装置、１１０．カラー液晶表示パネル、１２０．バックライト筐体部、１２６．反射シート、１４０．バックライト装置、１４１．拡散板

Claims (8)

1. 少なくとも発光ダイオードチップの表面と、該発光ダイオードチップの周囲を取り囲むカバー部の上記発光ダイオードチップと対向する内側面との間の間隙に、上記発光ダイオードチップから出射される光に対し光透過性を有する液体材料部が付着されて成る
   ことを特徴とする発光ダイオード装置。
2. 上記発光ダイオードチップの表面の屈折率をｎ１、上記カバー部の屈折率をｎ２、上記液体材料部の屈折率をｎ３とすると、
   ｎ１≧ｎ３≧ｎ２
   とされて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置。
3. 上記発光ダイオードチップの表面及び側面が上記液体材料部に覆われて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置。
4. 上記発光ダイオードチップの表面及び側面が上記液体材料部に覆われて成る
   ことを特徴とする請求項２記載の発光ダイオード装置。
5. 上記発光ダイオードチップを搭載するサブマウントに、外部の電極に接続する配線パターンが設けられて成る
   ことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置。
6. 上記発光ダイオードチップを搭載するサブマウントに、外部の電極に接続する配線パターンが設けられて成る
   ことを特徴とする請求項２記載の発光ダイオード装置。
7. 液晶表示パネルを背面から照明するバックライト装置であって、
   光源として発光ダイオード装置が設けられて成り、
   上記発光ダイオード装置は、少なくとも発光ダイオードチップの表面と、その周囲を覆うカバー部の上記発光ダイオードチップと対向する内側面との間の間隙に、上記発光ダイオードチップから出射される光に対し光透過性を有する液体材料部が付着されて成る
   ことを特徴とするバックライト装置。
8. 透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とを備えて成る液晶表示装置において、
   上記バックライト装置の光源として発光ダイオード装置が設けられて成り、
   上記発光ダイオード装置は、少なくとも発光ダイオードチップの表面と、その周囲を覆うカバー部の上記発光ダイオードチップと対向する内側面との間の間隙に、上記発光ダイオードチップから出射される光に対し光透過性を有する液体材料部が付着されて成る
   ことを特徴とする液晶表示装置。

Images