JP4107086B2

JP4107086B2 - Planar light emitting device and display device using the same

Info

Publication number: JP4107086B2
Application number: JP2003000738A
Authority: JP
Inventors: 栄二中西; 彰土内
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2017-11-13
Also published as: JP2003249112A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow regular and highly bright emission, of a planar light-emitting device used for a surface emission switch, various backlights, and a display device utilizing a light-emitting element with a wide effective emission area. <P>SOLUTION: The planar light-emitting device comprises a translucent light guide plate 101 and at least one light-emitting element 102 connected optically to the end surface of the light guide plate 101. The light-emitting element 102 is optically connected to a corner corresponding to the corner of the light guide plate 101 when viewed from an emission observation surface side. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子を利用した面発光スイッチ、各種バックライトや表示器などに用いられる面状発光装置などに係わり、特に均一且つ高輝度に発光可能であって、有効な発光面積を広くした面状発光装置などに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、携帯電話、ノート型パソコンなど各種携帯電子機器が急速に発達してきている。これに伴って、電子機器の動作状態や画像情報等を表示出力する高輝度ディスプレイ装置に対する社会の要求がますます高まりを見せている。例えば、液晶を利用したディスプレイ装置は夜間や室内など外光の少ない環境下でも使用できるように液晶装置とそのバックライト用の光源により画像表示させてある。このようなディスプレイ装置に用いられる面状発光装置には、冷陰極管と称される小型の蛍光管が用いられることが多い。冷陰極管は導光板の端面に配され端面から導入される白色光を導光板の裏面に設けられた拡散部で面内に均一に拡散させる。これにより線光源を面光源に変換させて使用してある。導光板を用いた面状発光装置は線光源の冷陰極管を光源とするものが主流であった。
【０００３】
一方、新たな光源としてＲＧＢ（赤色系、緑色系、青色系）が高輝度に発光可能な半導体素子であるＬＥＤチップがそれぞれ開発された。このようなＬＥＤチップを用いた面状発光装置は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光をする。また、半導体素子であるため断線による不灯などの心配がない。駆動特性が優れ、振動やON／OFF点灯の繰り返しに強いという特徴を有する。さらに、昇圧回路や安定化回路などを必要としない。そのため直流電流で駆動させることができ高長波成分が発生することがなくノイズの心配がない。上述の理由などから、冷陰極管を用いた面状発光装置に代わる面状発光装置として有望視されている。
【０００４】
半導体素子を用いて面状発光装置を白色発光させるためには、ＲＧＢやＢＹ（青色系、黄色系）などの各ＬＥＤチップから放出された光を混色させ導光板などにより面状発光させる。或いは、ＬＥＤチップから放出された光と、ＬＥＤチップからの光によって励起された蛍光物質が発光した光とを混色させ補色関係を利用することによって白色系光を導光板を用いて面状発光させることもできる。
【０００５】
このようなＬＥＤチップを用いた面状発光装置は、マクロ的には上述の冷陰極管の如き線光源とは異なり点光源として認識される。
【０００６】
したがって、高輝度ＬＥＤチップを利用し面状光源とさせるためには導光板の側端面などから光を導入させる。また、ＬＥＤチップの発光部からより遠方においても面状に均一光が発光可能とすべく導光板などに切り欠き部や所望の反射パターンを形成させるためにドットパターンを形成させる。或いはＬＥＤチップ上に拡散レンズを設ける。導光板上に拡散部材を配置させるなどを行うことで、より均一発光させることが考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、面状発光装置の発光面積をより大きくし、また、より高輝度に面発光させるためには、ＬＥＤチップからの発光輝度を更に向上させざるを得ない。ＬＥＤチップを利用したものはマクロ的に見て点状から面状に変換させる必要がある。そのためドットパターンなどによってある程度均一光とさせることができるもののパターンが複雑化する。特に発光強度が数千ｍｃｄまで向上した高輝度ＬＥＤチップをフルに発光させた場合、ＬＥＤチップ数を減少させ小型化できる。しかし、光源となる発光素子近傍の周辺では極めて強い発光の強度分布が生ずる。したがって、ドットパターンだけでは十分面状に均一化できない場合がある。
【０００８】
ドットパターンと同様、反射部材、切り欠き部や拡散レンズを設けることによって輝度むらをある程度解決することができる。しかし、いずれも非発光部の面積が大きくなり光源の輝度向上の利点を生かしきれないという問題を有する。本発明は上記課題を解決し高輝度に発光可能な面状発光装置において、発光面の有効面積を大きくし発光むらなどが極めて少ない面状発光装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は透光性を有する導光板と、導光板の端面に光学的に接続された少なくとも１つの発光素子とを有する面状発光装置に関する。特に、導光板は発光観測面側から見て略正方形であり、発光素子は、前記導光板の発光観測面側から見て導光板の主面を構成する隣接する辺である第２の辺と第３の辺とが交わる角を面取りした第１の辺を含む接続端面で光学的に接続され、前記第２の辺及び前記第３の辺の延長線が交わる角を通り、かつ前記接続端面と平行な中央線に沿って、前記発光素子の発光部の形状を実質的に対称に配置している面状発光装置である。
【００１０】
また面状発光装置は、透光性を有する導光板と導光板の端面に光学的に接続された少なくとも１つの発光素子とを有する面状発光装置に関する。特に、発光素子は少なくとも発光観測面側から見て発光素子から放出された光の指向角よりも狭い導光板の第２の辺及び第３の辺に挟まれる第１の辺に光学的に接続されている面状発光装置である。
【００１１】
さらに面状発光装置は、導光板に光学的に接続された発光素子の発光部が、発光観測面側から見て第２の辺及び第３の辺によって挟まれる角の中央線に沿って実質的に対称である。
【００１２】
さらにまた面状発光装置は、発光素子が絶縁性基板上に設けられた窒化ガリウム系化合物半導体を介して同一平面側に正極及び負極の両電極を有し、両電極間の配置方向と端面における導光板の厚み方向とが実質的に平行である。
【００１３】
さらにまた面状発光装置は、導光板と発光素子が蛍光物質を含有する色変換部を介して光学的に接続されている。
【００１４】
さらにまた面状発光装置は、導光板の主面上に蛍光物質を含有させた色変換部を有する。
【００１５】
さらにまた面状発光装置は、発光素子が異なる発光波長を発光する２種類以上である。
【００１６】
さらにまたディスプレイ装置は、各々がドット状に開閉する多数の光シヤッタを有する光学部材と、発光した光が前記光シヤッタを通過するように設けた面状発光装置とを有する。特に、面状発光装置は、透光性を有する導光板と、導光板の端面に光学的に接続され、発光観測面側から見て導光板の角に相当する隅部で光学的に接続されている発光素子である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明者は、種々の実験の結果、発光素子から放出された光の指向角を考慮し導光板の特定位置に発光素子を配することによって、有効な発光面積を増大させると共に均一且つ高輝度発光可能な面状発光装置とすることができることを見出し本発明を成すに至った。
【００１８】
本発明の構成することによって面状の均一性が向上する理由は、発光素子の指向角に対応して導光板の端面があるためと考えられる。
【００１９】
即ち、発光素子からの光は図５や図６の如く、ある一定の指向角を持った放射状に発光する指向特性を持つ。そのため発光観測面から見た導光板主面の１辺に配置させると、発光素子近傍での発光強度が強く発光素子から離れるに従って発光強度が弱い箇所が存在する。特に、最も発光が強い方向に対して、発光素子近傍の垂直方向は暗くなる傾向が強い。
【００２０】
本発明においては、発光素子の持つ指向角により発光強度が弱い側面方向に導光板の端面（第２及び第３の辺）が配置されるために指向特性の影響が少なく発光強度が均一に向上する。特に、導光板の側面を構成する第２及び第３の辺に反射板を構成すると反射光を利用することができる。また、発光強度の高い中心部を導光板の対角線上に配置することができるため、効率よく遠方まで光を放出させることもできる。発光素子と対極する位置が導光板の隅部に相当する場合は、反射光をも均一化させることができる。
【００２１】
また、半導体上に設けられた電極などが発光面の影になるなど発光素子の構造上、発光面から非均一に光が照射されるものは、指向特性がいびつになる場合がある。このような場合は、導光板の接続端面の角度を変える。或いは、長方形の導光板を利用する。さらには、ＬＥＤチップの配置角などを変化させることにより、より均一な発光を得ることができる。
【００２２】
本発明の具体的な一例として、面状発光装置の発光観測面側から見た図を図２に示す。発光観測面から見て４角形のアクリル樹脂を用いた透光性導光板の角に当たる隅部２箇所を面取りしてある。面取りした端部には、透光性弾性体であるアクリル樹脂を介して図３（Ａ）のチップタイプＬＥＤを配置させてある。チップタイプＬＥＤの発光面を導光板の端面と張り合わせた構造となっている。導光板の背面には発光をより均一化させる目的でチタン酸バリウム含有樹脂を直接印刷し硬化させてある。印刷されたものは、光源から近い位置では単位面積当たりの被覆率が小さく、次第に遠ざかるにつれて被覆率が高くなるパターンが選択されたグラディーションである。さらに、面取りした隅部及び主面以外は反射部材を形成させてある。
【００２３】
また、導光板の主面上には、白色発光を得るために色変換部材が配置されている。色変換部材には、ＬＥＤチップから放出された青色系光によって励起され黄色系発光色を発光するセリウム付活ＹＡＧ系蛍光物質（（Ｙ_0.2Ｇｄ_0.8）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ）を白色散乱材と共に樹脂中に含有させたものを用いた。色変換部材は、導光板の主面の大きさに合わせたシート状に成形させてある。
【００２４】
このような面状発光装置の発光素子に電力を供給させると発光素子からの光が透光性弾性体を介して導光板内に導入され導光板の主面形状に発光することとなる。導光板から放出された青色系光の少なくとも一部は、導光板上に設けられた色変換部材中の蛍光物質を励起及び発光させる。発光素子と、蛍光物質との混色光を利用することによって均一な白色系面状発光を得ることができる。以下、本発明の構成部材について詳述する。
【００２５】
（導光板１０１、２０１）
本発明に用いられる導光板１０１とは、発光素子１０２から放出された光を拡散させつつ効率よく面状発光させるものであり透過率、耐熱性に優れ均一に形成できることが求められる。また、導光板の形状は所望に応じて長方形、多角形など種々の形状とすることができる。導光板の具体的な構成材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、硝子等が挙げられる。導光板の厚みは、板厚が厚いほど光の利用効率が高くなるが発光素子の配置や種類等から１０ｍｍ以下が好ましい。
【００２６】
発光観測面側から見た導光板の矩形の角などに相当する隅部に発光素子を光学的に接続させるためには、導光板の角を切り取り面取りする。或いは、面取りしたものを一体成形させることによって形成させることができる。発光素子の数は、所望に応じて複数設けることができる。また、発光素子の配置も多角形の全ての隅部に配置させることもできるし、所望に応じて１箇所以上の隅部に配置させることができる。導光板が四角形であれば四方の隅部全てに発光素子を接続してもよいことはいうまでもなく、隅部におけるＬＥＤチップの個数も種々選択することができる。発光素子は樹脂やガラスでモールドされたＬＥＤチップを用いても良いし、直接導光板と接したＬＥＤチップを用いても良い。ＬＥＤチップがモールドされた発光素子を光学的に接続させたものは、歩留まりや信頼性が高い面状発光装置とすることができる。
【００２７】
一方、導光板に直接或いは電極を介して直接接続させたものは小型化可能であると共に発光強度を向上させることもできる。
【００２８】
さらに、導光板面に凹凸を形成（シボ加工）させることで発光素子からの光をより散乱させることができる。また、拡散膜と接する導光板面に凹凸を形成させることで拡散膜が導光板に張り付いてできる干渉縞を防ぐこともできる。
【００２９】
なお、本発明において、発光素子と導光板とが光学的に接続されているとは、発光素子が発光する光を直接又は間接的に導光板に導入することをいう。具体的には、発光素子を導光板に埋設することはもちろんのこと、発光素子を光透過性樹脂などにより接着したり、光ファイバー等を用いて導光板に発光素子の発光を導くことである。また、発光素子からの光を蛍光物質によって波長変換させた光を導光板に導くことをも含むものである。
【００３０】
本発明において導光板の角に当たる隅部とは、発光素子からの光が放射状に広がり発光素子近傍の暗くなる部位が少なくなるような発光観測面側から見た導光板の部位のことである。導光板の側壁に反射部材が設けられている場合は、反射部材により反射される光も利用することができる。そのため導光板端面（発光観測面側から見た第２及び第３の辺）によって挟まれる部位（第１の辺）よりも狭い指向角の発光素子を利用することもできる。なお、好ましい隅部としては面状発光装置の発光観測面側から見て発光素子からの光が放射状に広がる指向角よりも狭い角度で配置される導光板端面（発光観測面側から見た第２及び第３の辺）によって挟まれる部位（第１の辺）のことである。したがって、導光板の形状が多角形の場合、発光観測面側から見て実質的に導光板の頂点に相当する部位のことである。さらに、発光観測面側とは、発光素子の光が導光板を介して放出される主面側をいう。このような導光板は、射出成形により比較的簡単に形成させることができる。
【００３１】
なお、指向角とは、発光素子からの光が放射状に広がる光のうち発光素子の軸上光度の半分となる角をいう。したがって、半値角の２倍に相当するものである。
【００３２】
（発光素子１０２、２０２）
本発明に用いられる発光素子１０２とは、導光板と光学的に接続されて効率よく面状に発光可能なＬＥＤチップを利用したものであり、モールド部材になど被覆された砲弾型発光ダイオードや支持体にＬＥＤチップが配されたチップタイプＬＥＤなどの種々の発光ダイオードを利用することができる。同様に、ＬＥＤチップを導光板上に直接接着させて用いることもできる。砲弾型発光ダイオードやチップタイプＬＥＤにおいては、ＬＥＤチップが配置されるカップの形状やモールドの形状を種々変更することにより指向角を所望に設定することができる。
【００３３】
このような発光素子としては液相成長法やＭＯＣＶＤ法などにより基板上にＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＰなどの半導体を発光層として形成されたものが好適に用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものなどが挙げられる。半導体の材料やその混晶度によって発光波長を紫外から赤外まで種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることでもできる。
【００３４】
発光素子は、２個以上用いることができるし２種類以上利用することもできる。２種類以上利用する場合、発光色の混色により種々の発光色を得ることができる。発光素子をＲＧＢ（赤、緑、青）或いは、ＢＹ（青、黄）とし全て発光させ混色することにより白色発光することができる。発光素子に供給する電力を種々調整する或いは、発光素子ごとに電力の供給を停止させることにより種々の発光色とすることができる。具体的には、ＲＧＢの発光素子からの光のうち、Ｂ（青）が発光可能な発光素子の電力の供給を停止することによりＲＧ（赤、緑）の混色光が観測される。ＢＧ（青、緑）が発光可能な発光素子の電力の供給を停止することによりＲ（赤）の発光色が観測される。これらの発光色を調節することにより発光色で種々の情報を表示することができる。具体的には、面状発光装置上に設けられた液晶装置により画像情報を表示すると共に面状発光装置や液晶装置を駆動させるバッテリーの残量などの情報を発光の切換などにより知らせることができる。バッテリー残量が少なくなるにつれ発光素子の発光を停止させることで、バッテリー寿命を延ばしつつ使用状況を知らせることができる。例えば、各発光素子は発光素子に接続されたトランジスターを駆動ドライバーとしトランジスターのベースに加えられる信号により、発光素子に供給される電力量や発光時間を変え発光量を調節することができる。即ち、トランジスターのベース信号により種々の情報を表示させることができる。
【００３５】
また、発光素子からの少なくとも一部の光を色変換させて白色系面状発光装置とさせることもできる。この場合、ＬＥＤチップには、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系やペリレン系誘導体などの蛍光物質を効率良く励起できる青色が発光可能な窒化物系化合物半導体（Ｉｎ_XＧａ_YＡｌ_1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）であることが望まれる。
【００３６】
本発明では一つの発光素子から出力される発光波長の発光出力は２００μＷ以上、更に好ましくは３００μＷ以上の出力が好ましい。発光素子の発光出力が２００μＷよりも少ないと、導光板に光学的に接続する発光素子の数を増やしたとしても、充分な明るさ且つ均一な面状発光が得られにくい傾向にある。
【００３７】
このような特性を満たす具体例としては、窒化物系化合物半導体を使用した発光素子などが挙げられる。窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、基板にはサファイヤ、スピネル、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯ等の材料を用いることができる。より結晶性の良い窒化ガリウム系化合物半導体を形成させるためにはサファイヤ基板を用いることが好ましい。このサファイヤ基板上にＧａＮ、ＡｌＮ等のバッファー層を形成しその上にｐｎ接合などを有する窒化ガリウム系化合物半導体を形成させる。
【００３８】
窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態でｎ型導電性を示す。発光効率を向上させるなど所望のｎ型窒化ガリウム半導体を形成させる場合は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｃ等を適宜導入することが好ましい。一方、ｐ型窒化ガリウム系半導体を形成させる場合は、ｐ型ドーパンドであるＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等をドープさせる。窒化ガリウム系化合物半導体は、ｐ型ドーパントをドープしただけではｐ型化しにくい。そのためｐ型ドーパント導入後に、炉による加熱、低速電子線照射やプラズマ照射等によりｐ型化させることが好ましい。エッチングなどによりｐ型半導体及びｎ型半導体の露出面を形成させた後、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形状の各電極を形成させることができる。
【００３９】
次に、形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウエハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極めて細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーからチップ状にカットする。このようにして窒化ガリウム系化合物半導体であるＬＥＤチップを形成させることができる。
【００４０】
本発明において、電極の配置や形状などによる発光面を考慮した発光素子を利用することで、より均一な面発光をさせることができる。具体的な１例として図３、図４及び図５に示す。図３及び図４には、発光素子であるチップタイプＬＥＤの発光面が図示されている。チップタイプＬＥＤの支持体３０１としては、セラミック、金属基板やポリカーボネート、ポリエチレン、アクリル等の有機樹脂基板などが好適に挙げられる。支持体の凹部には、窒化物系化合物半導体のサファイア基板がエポキシ樹脂などを用いてダイボンディングされている。支持体に設けられた外部電極３０２と、ＬＥＤチップ３０４、３０５、３０６、３０７の電極とがそれぞれ金線３０３などにより電気的に接続されている。このような、ＬＥＤチップの発光面は等方的ではない。したがって、ＬＥＤチップの配置方向によっては指向特性が変わる。
【００４１】
図３（Ａ）の如き、発光素子を発光させると図５の破線の如き発光特性を持つ場合がある。導光板の形状が正方形などに近い場合、導光板に光学的に接続された発光素子の発光部を第１及び第２の辺によって形成される角の中央線に沿って実質的に対称な図３（Ｂ）及び図４（Ｃ）、図４（Ｄ）の如く配置することで、より主面上から均一に発光することができる。
【００４２】
本発明において単色性のＬＥＤチップを用いて白色系を発光させる場合は、蛍光物質との補色関係や樹脂劣化等を考慮して発光素子の発光波長は４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下が好ましく、４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下がより好ましい。ＬＥＤチップと蛍光物質との効率をそれぞれより向上させるためには、４５０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００４３】
（拡散部）
拡散部とは、マクロ的には点光源として認識される発光素子からの光を、均一な面状に拡散させるために好適に用いられるものである。したがって、拡散部は、発光素子の指向角を考慮して光源から近い強発光される部位では単位面積当たりの被覆率が小さく、発光強度が弱くなるにつれて被覆率が高くなるパターンが選択される。このような、パターンは、ドット状、ストライプ状やグラディーション状など種々のものを施すことによって比較的に簡単により均一光を得ることができる。また、拡散部と反射部材とを兼用することもできる。
【００４４】
具体的な拡散部は、酸化チタン、チタン酸バリウムなどが含有された樹脂を導光板の背面に直接印刷する方法。白色物質が印刷されたシート状部材を導光板の背面に張り合わせる方法。或いは導光板背面にパターン化された微細な凹凸を施し、凹凸による光の散乱を利用する方法など種々のものが挙げられる。本発明においては、発光素子の指向角に合わせて導光板の側面が形成される。或いは、導光板の側面に合わせて発光素子の指向角が決定される。このため発光素子からの強発光パターンが、隅部を中心とした扇形状と見なすことができる。したがって、拡散部を形成するドットパターンなどを比較的簡単な配置とすることができ量産性及び信頼性も向上させることができる。
【００４５】
（反射部材１０３、２０３、２０４）
反射部材とは、導光板の背面側と側面等に配置し発光素子からの光を無駄なく主面方向に反射させるために好適に用いられるものである。従って、発光素子からの光を導光板内に効率よく反射させるものであればよく、形状や大きさは種々選択することができる。導光板を保持する凹部を持ったケース状部材であるパッケージと兼用することや導光板の面上に加工することもできる。このような反射部材の材料としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂等の樹脂中にチタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、燐酸カルシュウム等の散乱材や白色顔料及び／又は染料などを含有させて形成させたものが好適に挙げられる。
【００４６】
また、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の反射率の高い金属膜を導光板上にメッキさせたり、スパッタリング法や真空蒸着法などにより形成させても良い。また、反射部材の表面は更なる混色性向上のために凹凸を設けて発光素子からの発光をより散乱させる構成としても良い。さらに、反射性と散乱性向上のために多層構成とすることも可能である。散乱性向上のためのガラス不織布上に金属コートしたものなども挙げられる。これら反射部材はアクリル系接着剤、シリコン樹脂やエポキシ樹脂等によって導光板に装着させることができる。
【００４７】
（色変換部７０６）
本発明の面状発光装置は、発光素子から発光された光をそのまま面状に発光させるほかに、色変換部によって発光素子からの光を種々の色に変換させたものを面状に発光させても良い。このような波長変換に用いられる色変換部としては、半導体発光層から発光された光を他の色に変換する蛍光物質が含有されたものが好適に用いられる。色変換部中の蛍光物質は、等方的に発光するため発光素子からの光をより均一化する働きをもする。
【００４８】
したがって、色変換部材は種々の形態をとることができる。具体的には、色変換部材を、ＬＥＤチップが積置される発光素子の支持体凹状開口部内に形成させてもよい。また、蛍光物質を樹脂中に含有させ導光板上に配置できるようシート状に形成させてもよい。この場合、導光板の主面上に配置させることもできるし、導光板と発光素子との間に配置させることもできる。蛍光物質が含有された色変換部材は、蛍光物質と樹脂などとの比率や塗布、充填量を種々調整することによって、任意の色調とすることができる。また、発光素子の発光波長を選択することにより色温度の高い白色系を含め電球色など任意の色を提供させることもできる。
【００４９】
具体的な色変換部材としては、発光素子からの光に対して光透過率が７０％以上を有するシート状ベースフィルムに蛍光物質を含有させた樹脂をロールコーターなどで塗布することなどにより形成させることができる。このようなベースフィルムとしては、透光性、耐熱性が高いポリカーボネートフィルムやポリエステルフィルムが好適に挙げられる。ベースフィルムは、より発光均一性を向上させるため屈折性の微粒子樹脂ビーズや透光性無機微粒子をコーティングしたもの、さらには上記フィルムをエンボス加工したものなどが好適に用いられる。蛍光物質と共に白色顔料を含有させてより均一な白色表示を得ることもできる。
【００５０】
ベースフィルム上に比較的硬質な無機蛍光体を塗布する場合、塗布面を導光板と反対に配置することが好ましい。これにより、面状発光装置の形成時に導光板表面が傷つくことを防ぐことができる。
【００５１】
色変換部材に含有される具体的な蛍光物質としては、発光素子の発光波長を効率よく吸収し所望の発光波長を発光するものとして有機蛍光物質、無機蛍光物質など種々のものが挙げられる。窒化ガリウム系化合物半導体を利用した発光素子などからの高輝度青色系の発光波長を効率よく吸収し黄色系を発光する蛍光物質としては、ペリレン系誘導体やセリウム付活イットリウム・ガドリ・アルミニウムなどの（Ｒｅ_1-xＳｍ_X）₃（Ａｌ_1-yＧａ_y）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍光物質（但し、０≦ｘ＜１、０≦ｙ≦１、Ｒｅは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａからなる群より選択される少なくとも一種の元素）などが好適に用いられる。特に、セリウム付活ＹＡＧ系の蛍光物質は、ＬＥＤチップと近接して配置しても耐光性が強いためより好ましい。
（光学部材７００）
光学部材７００は面状発光装置７０５からの光を透過させるものであり、その透過を制御することにより種々の情報を表示させるものである。光学部材７００は、各々がドット状に開閉する多数の光シヤッタを有している。具体的には、面状発光装置７０５の発光面状に配置させることができる液晶装置が挙げられる。
【００５２】
液晶装置は、液晶７０１をドットマトリックス状に電力が供給できるように配向処理させたＳｎＯ₂などの透明電極７０３を有する珪酸ガラスなどの透光性支持体７０２に挟み込んで形成される。液晶７０１をドットマトリックス状に駆動できるようそれぞれにトランジスタが形成された液晶装置などが好適に用いられる。なお、液晶装置の一対のガラス表面上にはそれぞれ偏光板７０４が設けられている。
【００５３】
面状発光装置７０５からの光がＲＧＢ成分を持ち且つ、光学部材７００上にＲＧＢに対応したフィルターを配置させる。或いは、各画素のＲＧＢごとの液晶をスイッチングさせることによりフルカラー表示させることができる。また、面状発光装置の発光をＲＧＢごとに時分割で表示させつつ液晶装置を駆動させることによってもフルカラー表示させることができる。以下、本発明の具体的実施例について詳述するが本発明がこれのみに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００５４】
【実施例】
（実施例１）
導光板として、アクリル板を３５×３０ｍｍの長方形に切断し、アクリル板の短辺の隅に当たる部位を１箇所切り欠き面取りした。隅部には、約４ｍｍの接続端面（第１の辺）を形成させてある。アクリル板の切断端面を全て研磨した後、アクリル板の底面に拡散部として凹凸を形成させた。次に反射部材として厚さ０．２ｍｍで酸化チタンを含有させたアクリル樹脂板を導光板の主面及び発光素子が光学的に接続される接続端面（第１の辺）を除いた側面（第２及び第３の辺を含む）にそれぞれアクリル系樹脂を用いて接着させた。
【００５５】
一方、発光素子として発光ピークが４６０ｎｍのＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎ半導体を用いた。ＬＥＤチップは、洗浄させたサファイヤ基板上にＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガス、ＴＭＩ（トリメチルインジュウム）ガス、窒素ガス及びドーパントガスをキャリアガスと共に流し、ＭＯＣＶＤ法で窒化ガリウム系化合物半導体を成膜させることにより形成させた。ドーパントガスとしてＳｉＨ₄とＣｐ₂Ｍｇと、を切り替えることによって形成させてある。ｎ型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるコンタクト層と、ｐ型導電性を有する窒化ガリウム半導体であるクラッド層との間にＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎの活性層を形成しｐｎ接合を形成させた。（なお、サファイヤ基板上には低温で窒化ガリウム半導体を形成させバッファ層とさせてある。また、活性層は、量子効果を持たせるため厚さ約３ｎｍとしてある。さらに、ｐ型半導体は、成膜後４００℃以上でアニールさせてある。）エッチングによりｐ型、ｎ型各半導体のコンタクト層表面を露出させた後、スパッタリングにより各電極をそれぞれ形成させた。こうして出来上がった半導体ウエハーをスクライブラインを引いた後、外力により分割させＬＥＤチップを形成させた。
【００５６】
また、外部電極を内部に有する支持体をポリカーボネート樹脂に酸化珪素を含有させた樹脂を用いて圧縮成形により形成させる。支持体の開口部中にＬＥＤチップをエポキシ樹脂でダイボンドさせる。ＬＥＤチップの各電極と、支持体の配線とを金線によってワイヤーボンディングし電気的導通をとった。その後、ＬＥＤチップを保護する目的で透光性エポキシ樹脂によって支持体の凹部内を被覆し図４（Ｃ）に記載のチップタイプＬＥＤを発光素子として構成させた。発光素子は、図５の実線の如き指向特性を示した。
【００５７】
チップタイプＬＥＤの発光面に透光性アクリル系樹脂から構成された粘着テープを用いて導光板の隅部と光学的に密着させ図１に記載の面状発光装置を形成させた。これにより発光素子に電力を供給することで青色系の発光色を均一に発光させることができる。
【００５８】
次に、色変換部材の材料として（Ｙ_0.5Ｇｄ_0.5）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ蛍光物質８０重量部、アクリル樹脂９０重量部をよく混合したスリラーを用いる。このスリラーをアクリルベースのフィルム上にロールコーターを用いて塗布硬化させ、ベースフィルム上に厚さ１２０μの色変換部材を形成させた。導光板の主面上に蛍光物質と導光板が直接接しないように色変換部材を配置させ白色系が発光可能な面状発光装置を形成させた。こうしてできた面状発光装置に電源を接続したところ主面側から均一な面状白色発光が得られた。
【００５９】
こうして得られた白色系が発光可能な面状発光装置の平均色度点、色温度、演色性指数をそれぞれ測定した。それぞれ、色度点（ｘ＝０．３０３、ｙ＝０．２９１、色温度８０８５Ｋ、Ｒａ（演色性指数）＝８７．３と三波長型蛍光灯に近い性能を示した。さらに、均一性を測定するため図１の円部１０５の如き９点における輝度をそれぞれ測定した。ＴＯＰＣＯＮ社製のＢＭ−７を用いて測定角２０で測定した。平均輝度は１３５ｃｄ／ｍ²であった。
【００６０】
（比較例１）
図６の如く導光板の短辺に発光素子であるチップタイプＬＥＤを接着させ、チップタイプＬＥＤが光学的に接続された部位及び主面以外を反射部で被覆した以外は実施例１と同様にして面状発光装置を形成させた。
【００６１】
こうしてできた面状発光装置に実施例１と同様に電源を接続しバックライト用光源としたところ、発光素子近傍において約１００°の指向性を持った放射状に明るい発光部が形成された。発光面状では、明るい部位と暗い部位とで色むらが形成されていた。実施例１と同様の各点における輝度を測定し、実施例１と共に
表１に示した。表の結果より、実施例１は、比較例１よりも平均輝度が高く各点における輝度むらも極めて少なくなった。なお、表に示された番号は、各測定点における番号を示す。
【００６２】
（実施例２）
導光板として、アクリル板を３５×３０ｍｍの長方形に切断し、アクリル板の短辺の隅に当たる部位を２箇所（第１の隅部、第２の隅部）切り欠き面取りした。隅部には、約３ｍｍの接続端面（それぞれ第１の辺に相当）を形成させてある。アクリル板の切断端面を全て研磨した後、アクリル板の底面に拡散部として凹凸を形成させた。次に反射部材として厚さ０．２ｍｍで酸化チタンを含有させたアクリル樹脂板を導光板の主面及び発光素子が光学的に接続される接続端面（第１の辺）を除いた側面（それぞれ第２及び第３の辺に相当を含む）にそれぞれアクリル系樹脂を用いて接着させた。
【００６３】
一方、第１の隅部には、青色が発光可能な発光素子を用いた。発光素子は、サファイヤ基板上に活性層としてＩｎＧａＮ半導体を形成させたＬＥＤチップである。第２の隅部には、黄色が発光可能な発光素子を用いた。発光素子は、ＧａＰ基板上に活性層としてＡｌＩｎＧａＰ半導体を形成させたＬＥＤチップである。
【００６４】
また、外部電極を内部に有する支持体をポリカーボネート樹脂に酸化珪素を含有させた樹脂を用いて圧縮成形により形成させる。支持体の開口部中にＬＥＤチップをそれぞれＡｇ含有のエポキシ樹脂でダイボンドさせる。ＬＥＤチップの各電極と、支持体の配線とを金線によってそれぞれワイヤーボンディングした。その後、ＬＥＤチップを保護する目的で透光性エポキシ樹脂によって支持体の凹部内を被覆しチップタイプＬＥＤを発光素子として構成させた。
【００６５】
青色が発光可能なチップタイプＬＥＤ及び黄色が発光可能なＬＥＤチップの発光面に透光性アクリル系樹脂から構成された粘着テープを用いて導光板の隅部と光学的に密着させ面状発光装置を形成させた。これにより青色が発光可能なＬＥＤチップに電力を供給することで青色系の発光色を比較的均一に面発光させることができる。また、黄色が発光可能なＬＥＤチップに電力を供給することにより黄色系の発光色を比較的均一に面発光させることができる。さらに、青色が発光可能なＬＥＤチップ及び黄色が発光可能なＬＥＤチップともに電力を供給することにより主面側から均一な面状白色発光が得られた。ＬＥＤチップに供給される電力を種々制御することにより面状発光装置から放出される発光色を種々変更させることができる。
【００６６】
（実施例３）
導光板として、アクリル板を３５×３０ｍｍの長方形に切断し、アクリル板の短辺の隅に当たる部位を１箇所切り欠き面取りした。隅部には、約５ｍｍの接続端面（第１の辺）を形成させてある。アクリル板の切断端面を全て研磨した後、アクリル板の底面に拡散部として凹凸を形成させた。次に反射部材として酸化チタンを含有させたアクリル樹脂をインサート成形させた。成形されたパッケージングには、導光板の主面及び発光素子が光学的に接続される接続端面（第１の辺）に開口部を持っている。アクリル板をパッケージ内にはめ込むことで接続端面からの光を面状にすることができる。
【００６７】
一方、第１の辺には、青色、赤色、緑色がそれぞれ発光可能な発光素子を用いた。青色及び緑色の発光素子は、サファイヤ基板上に活性層としてＩｎＧａＮ半導体を形成させたＬＥＤチップである。発光色により発光層に含有されるＩｎの組成を変えてある。赤色が発光可能な発光素子は、ＧａＰ基板上に活性層としてＡｌＩｎＧａＰ半導体を形成させたＬＥＤチップである。
【００６８】
マウント・リードの凹部内に各ＬＥＤチップを配置させた後、それぞれ金線やＡｇペーストを用いてインナー・リードやマウント・リードと電気的に接続させた。各ＬＥＤチップは、リードに供給する電力によりそれぞれが発光可能とさせた。ＬＥＤチップが配置されたマウント・リードやインナー・リードをエポキシ樹脂でモールドすることにより多色発光ダイオードを形成させた。
【００６９】
多色発光ダイオードを第１の隅部となるパッケージ内にはめ込んだ。はめ込まれた発光ダイオードは、導光板の第１の辺と光学的に接続され面状発光装置を形成させることができる。
【００７０】
面状発光装置の発光面上に光学部材として液晶装置を配置させた。液晶装置を全て透過可能な状態にさせつつ、面状発光装置の各ＬＥＤチップに電力を供給することで白色光を比較的均一に面発光させることができる。液晶装置を駆動させ所望のフルカラー表示とすることもできる。また、各ＬＥＤチップに供給される電力を種々制御することにより、液晶装置を駆動させ画像表示しつつ液晶装置から放出される発光色を種々変更させることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、点光源である発光素子の指向角に合わせ発光強度の少ない部位を補償するように導光板の特定部位に発光素子を配置させてある。そのため局所的な発光強度が少ない部位が形成されず発光強度の均一性をより向上させると共に有効な発光面積を増大させることができる。また、高輝度で均一性及び混色性の優れた小型化可能な面状発光装置とすることができる。さらに、点光源である発光素子からの光が均一に形成され易いため、導光板などに切り欠き部（シボ加工）や所望の反射パターンを形成させるドットパターンである拡散部の配置設計を極めて容易にさせることができる。
【００７２】
本発明の他の構成とすることによって、より均一に面状に発光できる面状発光装置とすることができる。
【００７３】
本発明の他の構成とすることによって、より高輝度且つ均一に面状に発光することができる。
【００７４】
本発明の他の構成とすることによって、一種類の発光ダイオードを用いて白色系など種々の色を発光させることができる。
【００７５】
本発明の他の構成とすることにより、色変換部材による発光観測面側における着色がない面状発光装置とすることができる。特に、発光素子から指向特性自体をより均一なものとして面発光させることにより色変換部材を用いた場合における色むらなどをより少なくすることができる。
【００７６】
本発明の他の構成とすることにより、異なる発光色が可能な面状発光装置とすることができる。
【００７７】
本発明の他の構成とすることにより、より高輝度且つ均一な表示が可能なディスプレイ装置とすることができる。
【００７８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面状発光装置を示す模式的正面図である。
【図２】本発明の別の面状発光装置を示す模式的正面図である。
【図３】図３は、本発明の面状発光装置に用いられるチップタイプＬＥＤの発光面を示し、図３（Ａ）は、ＬＥＤチップの端面を支持体の端面と平行にしたチップタイプＬＥＤであり、図３（Ｂ）は、ＬＥＤチップの対角線を支持体の端面と平行にしたチップタイプＬＥＤを示す。
【図４】本発明の面状発光装置に用いられる別のチップタイプＬＥＤの発光面を示し、図４（Ｃ）は、ＬＥＤチップの対角線を支持体の端面と垂直にしたチップタイプＬＥＤであり、図４（Ｄ）は、別のＬＥＤチップを用いたチップタイプＬＥＤを示す。
【図５】図３（Ａ）及び図４（Ｃ）の指向特性を示し、実線が図４（Ｃ）の指向特性であり、破線が図３（Ａ）の指向特性を示す。
【図６】本発明と比較のために示した面状発光装置の模式的正面図である。
【符号の説明】
１０１、２０１・・・導光板
１０２、２０２・・・導光板の第１の辺に光学的に接続された発光素子
１０３、２０３・・・導光板の側面に配置された反射部材
１０５・・・面状発光装置の輝度測定部
２０４・・・導光板の裏面に配置された反射部材
３０１・・・チップタイプＬＥＤの支持体
３０２・・・支持体内に配された外部電極
３０３・・・導電性ワイヤー
３０４・・・ＬＥＤチップの発光部
３０５・・・導光板の発光観測面と略平行に強発光するよう配置されたＬＥＤチップの発光部
３０６、３０７・・・導光板の発光観測面と略平行に均一に強発光するよう配置されたＬＥＤチップの発光部
６０１・・・導光板の第１の辺
６０２・・・導光板の第２の辺
６０３・・・導光板の第３の辺
６０４・・・発光素子からの輝度が一定な部位を導光板上に示した模式的ライン
７００・・・光学部材
７０１・・・液晶
７０２・・・ガラス
７０３・・・透明電極
７０４・・・偏光板
７０５・・・面状発光装置
７０６・・・色変換部材
８０１・・・導光板上に配置された色変換部材
８０２・・・導光板に光学的に接続されたチップタイプＬＥＤ
８０３・・・導光板の側面に配置された反射部材
８０５・・・面状発光装置の輝度測定部
【表１】

但し、単位は全てｃｄ／ｍ²である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface emitting switch using a light emitting element, a planar light emitting device used for various backlights and displays, and the like, and is particularly capable of emitting light uniformly and with high brightness, and has a wide effective light emitting area. The present invention relates to a light emitting device.
[0002]
[Prior art]
Today, various portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers are rapidly developing. Along with this, there is an increasing demand from society for high-brightness display devices that display and output the operating state of electronic devices and image information. For example, a display device using liquid crystal displays an image using a liquid crystal device and a light source for the backlight so that it can be used in an environment with little external light such as at night or indoors. In a planar light emitting device used for such a display device, a small fluorescent tube called a cold cathode tube is often used. The cold-cathode tube is disposed on the end face of the light guide plate and uniformly diffuses white light introduced from the end face in the plane by a diffusion portion provided on the back face of the light guide plate. As a result, the line light source is converted into a surface light source. The mainstream of planar light-emitting devices using a light guide plate is a light source that uses a cold cathode tube as a light source.
[0003]
Meanwhile, LED chips, which are semiconductor elements capable of emitting RGB (red, green, and blue) light with high luminance, have been developed as new light sources. A planar light emitting device using such an LED chip emits light with a small size, high efficiency, and vivid colors. Moreover, since it is a semiconductor element, there is no worry about unlighting due to disconnection. It has excellent drive characteristics and is strong against vibration and repeated ON / OFF lighting. Further, no booster circuit or stabilization circuit is required. Therefore, it can be driven by a direct current, and no high long wave component is generated, and there is no worry of noise. For the reasons described above, it is promising as a planar light-emitting device that can replace a planar light-emitting device using a cold cathode tube.
[0004]
In order to cause the planar light emitting device to emit white light using a semiconductor element, light emitted from each LED chip such as RGB or BY (blue or yellow) is mixed and light is emitted planarly by a light guide plate or the like. Alternatively, the light emitted from the LED chip and the light emitted from the fluorescent material excited by the light from the LED chip are mixed and the complementary color relationship is used to cause white light to be planarly emitted using the light guide plate. You can also.
[0005]
A planar light emitting device using such an LED chip is recognized as a point light source in a macro manner, unlike a line light source such as the above-described cold cathode tube.
[0006]
Therefore, in order to use a high-luminance LED chip as a planar light source, light is introduced from the side end surface of the light guide plate. In addition, a dot pattern is formed to form a notch or a desired reflection pattern on the light guide plate or the like so that uniform light can be emitted in a planar shape even farther from the light emitting portion of the LED chip. Alternatively, a diffusion lens is provided on the LED chip. It is conceivable to emit light more uniformly by arranging a diffusing member on the light guide plate.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to increase the light emitting area of the planar light emitting device and to emit light with higher luminance, the luminance of light emitted from the LED chip must be further improved. Those using LED chips need to be converted from a dot shape to a planar shape when viewed macroscopically. This complicates the pattern that can be made uniform light to some extent by the dot pattern or the like. In particular, when a high-brightness LED chip whose emission intensity has been improved to several thousand mcd is fully lit, the number of LED chips can be reduced and the size can be reduced. However, a very strong intensity distribution of light emission occurs in the vicinity of the light emitting element as a light source. Therefore, there may be a case where the dot pattern alone cannot be sufficiently uniformized.
[0008]
Similar to the dot pattern, luminance unevenness can be solved to some extent by providing a reflecting member, a notch, or a diffusing lens. However, both have the problem that the area of the non-light emitting portion is increased and the advantage of improving the luminance of the light source cannot be fully utilized. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a planar light-emitting device that solves the above-described problems and that can emit light with high brightness, and that increases the effective area of the light-emitting surface and extremely reduces unevenness in light emission.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a planar light-emitting device having a light-transmitting light guide plate and at least one light-emitting element optically connected to an end face of the light guide plate. In particular, The light guide plate is substantially square when viewed from the light emission observation surface side, The light emitting element includes a first side chamfered at an angle at which a second side and a third side, which are adjacent sides constituting the main surface of the light guide plate, are viewed from the light emission observation surface side of the light guide plate. The shape of the light emitting portion of the light emitting element is optically connected at a connection end face, passes through an angle at which the extension lines of the second side and the third side intersect, and is along a center line parallel to the connection end face Are planar light emitting devices arranged substantially symmetrically.
[0010]
The planar light emitting device relates to a planar light emitting device having a light-transmitting light guide plate and at least one light emitting element optically connected to an end face of the light guide plate. In particular, the light emitting element is optically connected to at least the first side sandwiched between the second side and the third side of the light guide plate that is narrower than the directivity angle of the light emitted from the light emitting element when viewed from the light emission observation surface side. This is a planar light emitting device.
[0011]
Furthermore, the planar light emitting device is substantially along the central line of the corner where the light emitting portion of the light emitting element optically connected to the light guide plate is sandwiched between the second side and the third side when viewed from the light emission observation surface side. Symmetrical.
[0012]
Furthermore, the planar light-emitting device has both positive and negative electrodes on the same plane via a gallium nitride compound semiconductor in which a light-emitting element is provided on an insulating substrate. The thickness direction of the light guide plate is substantially parallel.
[0013]
Furthermore, in the planar light emitting device, the light guide plate and the light emitting element are optically connected via a color conversion unit containing a fluorescent material.
[0014]
Furthermore, the planar light emitting device has a color conversion part containing a fluorescent material on the main surface of the light guide plate.
[0015]
Furthermore, there are two or more types of planar light emitting devices in which light emitting elements emit different emission wavelengths.
[0016]
Furthermore, the display device includes an optical member having a large number of optical shutters each opened and closed in a dot shape, and a planar light emitting device provided so that emitted light passes through the optical shutter. In particular, the planar light emitting device is optically connected to a light-transmitting light guide plate and an end surface of the light guide plate, and optically connected at a corner corresponding to a corner of the light guide plate when viewed from the light emission observation surface side. It is a light emitting element.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As a result of various experiments, the inventor has arranged a light emitting element at a specific position of the light guide plate in consideration of the directivity angle of light emitted from the light emitting element, thereby increasing the effective light emitting area and uniform and high luminance. It has been found that a planar light emitting device capable of emitting light can be obtained, and the present invention has been achieved.
[0018]
The reason why the planar uniformity is improved by the configuration of the present invention is considered to be that there is an end face of the light guide plate corresponding to the directivity angle of the light emitting element.
[0019]
That is, the light from the light emitting element has a directivity characteristic of emitting light radially with a certain directivity angle as shown in FIGS. For this reason, when it is arranged on one side of the main surface of the light guide plate as viewed from the light emission observation surface, there is a portion where the light emission intensity in the vicinity of the light emitting element is strong and the light emission intensity becomes weaker as the distance from the light emitting element increases. In particular, the vertical direction in the vicinity of the light emitting element tends to be darker than the direction in which light emission is strongest.
[0020]
In the present invention, since the end faces (second and third sides) of the light guide plate are arranged in the side direction where the light emission intensity is weak due to the directivity angle of the light emitting element, the influence of the directivity is small and the light emission intensity is uniformly improved. To do. In particular, reflected light can be used when a reflecting plate is formed on the second and third sides constituting the side surface of the light guide plate. In addition, since the central portion with high emission intensity can be disposed on the diagonal line of the light guide plate, light can be efficiently emitted far away. When the position opposite to the light emitting element corresponds to the corner of the light guide plate, the reflected light can be made uniform.
[0021]
In addition, in the structure of the light emitting element, such as an electrode provided on a semiconductor that is a shadow of the light emitting surface, the light emitted from the light emitting surface nonuniformly may have directional characteristics. In such a case, the angle of the connection end face of the light guide plate is changed. Alternatively, a rectangular light guide plate is used. Furthermore, more uniform light emission can be obtained by changing the arrangement angle of the LED chip.
[0022]
As a specific example of the present invention, FIG. 2 shows a view of the planar light emitting device viewed from the light emission observation surface side. Two corners corresponding to the corners of the translucent light guide plate using a quadrangular acrylic resin as viewed from the light emission observation surface are chamfered. The chip type LED of FIG. 3 (A) is disposed on the chamfered end portion through an acrylic resin that is a translucent elastic body. The light emitting surface of the chip type LED is bonded to the end surface of the light guide plate. On the back surface of the light guide plate, a barium titanate-containing resin is directly printed and cured for the purpose of making light emission more uniform. What was printed is a gradient in which a pattern in which the coverage per unit area is small at a position close to the light source and the coverage is gradually increased as the distance from the light source is gradually increased is selected. Further, reflection members other than the chamfered corner and main surface are formed.
[0023]
A color conversion member is disposed on the main surface of the light guide plate to obtain white light emission. The color conversion member includes a cerium-activated YAG-based fluorescent material ((Y) that is excited by blue light emitted from the LED chip and emits a yellow light emission color. _0.2 Gd _0.8 ) _Three Al _Five O ₁₂ : Ce) contained in a resin together with a white scattering material. The color conversion member is formed into a sheet shape that matches the size of the main surface of the light guide plate.
[0024]
When electric power is supplied to the light emitting element of such a planar light emitting device, light from the light emitting element is introduced into the light guide plate through the translucent elastic body, and is emitted to the main surface shape of the light guide plate. At least a part of the blue light emitted from the light guide plate excites and emits the fluorescent material in the color conversion member provided on the light guide plate. Uniform white light emission can be obtained by using mixed color light of the light emitting element and the fluorescent material. Hereinafter, the constituent members of the present invention will be described in detail.
[0025]
(Light guide plates 101 and 201)
The light guide plate 101 used in the present invention efficiently emits planar light while diffusing the light emitted from the light emitting element 102, and is required to have excellent transmittance and heat resistance and can be formed uniformly. The shape of the light guide plate can be various shapes such as a rectangle and a polygon as desired. Specific examples of the constituent material of the light guide plate include acrylic resin, polycarbonate resin, and glass. As the thickness of the light guide plate increases, the light utilization efficiency increases. However, the thickness of the light guide plate is preferably 10 mm or less in view of the arrangement and type of the light emitting elements.
[0026]
In order to optically connect a light emitting element to a corner corresponding to a rectangular corner of the light guide plate viewed from the light emission observation surface side, the corner of the light guide plate is cut and chamfered. Alternatively, it can be formed by integrally molding a chamfered one. A plurality of light emitting elements can be provided as desired. In addition, the light emitting elements can be arranged at all corners of the polygon, and can be arranged at one or more corners as desired. Needless to say, if the light guide plate is square, the light emitting elements may be connected to all four corners, and the number of LED chips in the corners can be variously selected. As the light emitting element, an LED chip molded with resin or glass may be used, or an LED chip directly in contact with the light guide plate may be used. An optically connected light emitting element in which an LED chip is molded can be a planar light emitting device with high yield and reliability.
[0027]
On the other hand, the one directly connected to the light guide plate or via the electrode can be downsized and the light emission intensity can be improved.
[0028]
Furthermore, the light from the light emitting element can be more scattered by forming irregularities (texturing) on the light guide plate surface. Further, by forming irregularities on the surface of the light guide plate in contact with the diffusion film, it is possible to prevent interference fringes formed by the diffusion film sticking to the light guide plate.
[0029]
In the present invention, the phrase “the light emitting element and the light guide plate are optically connected” means that light emitted from the light emitting element is directly or indirectly introduced into the light guide plate. Specifically, not only embedding the light emitting element in the light guide plate but also bonding the light emitting element with a light-transmitting resin or guiding the light emission of the light emitting element to the light guide plate using an optical fiber or the like. Further, it also includes guiding light obtained by wavelength-converting light from the light emitting element to a light guide plate.
[0030]
In the present invention, the corner corresponding to the corner of the light guide plate is a portion of the light guide plate viewed from the light emission observation surface side where light from the light emitting element spreads radially and there are few dark portions near the light emitting element. When the reflecting member is provided on the side wall of the light guide plate, the light reflected by the reflecting member can also be used. Therefore, it is also possible to use a light emitting element having a narrower directivity angle than a portion (first side) sandwiched between end faces of the light guide plate (second and third sides viewed from the light emission observation surface side). In addition, as a preferable corner portion, the light guide plate end face (first view seen from the light emission observation surface side) arranged at an angle narrower than the directivity angle at which the light from the light emitting element spreads radially when seen from the light emission observation surface side of the planar light emitting device. It is a part (first side) sandwiched between 2 and the third side). Therefore, when the shape of the light guide plate is polygonal, it is a portion substantially corresponding to the apex of the light guide plate when viewed from the light emission observation surface side. Furthermore, the light emission observation surface side refers to the main surface side from which light from the light emitting element is emitted through the light guide plate. Such a light guide plate can be formed relatively easily by injection molding.
[0031]
Note that the directivity angle refers to an angle that is half of the on-axis luminous intensity of the light emitting element in the light from which the light from the light emitting element spreads radially. Therefore, it corresponds to twice the half-value angle.
[0032]
(Light emitting element 102, 202)
The light emitting element 102 used in the present invention uses an LED chip that is optically connected to a light guide plate and can efficiently emit light in a planar shape. Various light emitting diodes such as a chip type LED in which an LED chip is arranged on the body can be used. Similarly, the LED chip can be directly adhered on the light guide plate. In a bullet-type light emitting diode or chip type LED, the directivity angle can be set as desired by variously changing the shape of the cup in which the LED chip is arranged or the shape of the mold.
[0033]
As such a light emitting element, a semiconductor such as ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaN, AlN, InN, InGaN, GaAlN, GaAlAs, AlInGaN, and AlInGaP is formed as a light emitting layer on a substrate by a liquid phase growth method, an MOCVD method, or the like. What was made is used suitably. Examples of the semiconductor structure include a homo structure having a MIS junction, a PIN junction, a PN junction, a hetero structure, or a double hetero structure. Various emission wavelengths from ultraviolet to infrared can be selected depending on the semiconductor material and the degree of mixed crystal. Moreover, it can also be set as the single quantum well structure or the multiple quantum well structure which formed the semiconductor active layer in the thin film which produces a quantum effect.
[0034]
Two or more light emitting elements can be used, and two or more kinds can be used. When two or more types are used, various emission colors can be obtained by mixing emission colors. White light can be emitted by making the light emitting elements RGB (red, green, blue) or BY (blue, yellow) and emitting all colors. Various light emission colors can be obtained by variously adjusting the power supplied to the light emitting elements or by stopping the power supply for each light emitting element. Specifically, RG (red, green) mixed color light is observed by stopping the supply of electric power from the light emitting elements capable of emitting B (blue) among the light from the RGB light emitting elements. The emission color of R (red) is observed by stopping the power supply of the light emitting element capable of emitting BG (blue, green). By adjusting these emission colors, various information can be displayed in the emission colors. Specifically, image information is displayed by a liquid crystal device provided on the planar light emitting device, and information such as the remaining amount of a battery for driving the planar light emitting device or the liquid crystal device can be notified by switching light emission. . By stopping the light emission of the light emitting element as the remaining amount of the battery decreases, it is possible to notify the usage status while extending the battery life. For example, each light emitting element can use a transistor connected to the light emitting element as a driving driver, and adjust the amount of light emitted by changing the amount of power supplied to the light emitting element or the light emitting time according to a signal applied to the base of the transistor. That is, various information can be displayed by the base signal of the transistor.
[0035]
In addition, at least part of light from the light emitting element can be color-converted to obtain a white surface light emitting device. In this case, the LED chip includes a nitride compound semiconductor (In that can emit blue light that can efficiently excite fluorescent materials such as yttrium, aluminum, garnet, and perylene derivatives activated by cerium. _X Ga _Y Al _1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, and X + Y ≦ 1).
[0036]
In the present invention, the emission output of the emission wavelength output from one light emitting element is preferably 200 μW or more, more preferably 300 μW or more. When the light emission output of the light emitting element is less than 200 μW, even if the number of light emitting elements optically connected to the light guide plate is increased, it is difficult to obtain sufficiently bright and uniform planar light emission.
[0037]
As a specific example satisfying such characteristics, a light-emitting element using a nitride-based compound semiconductor can be given. When a gallium nitride compound semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, or ZnO can be used for the substrate. In order to form a gallium nitride compound semiconductor with better crystallinity, it is preferable to use a sapphire substrate. A GaN or AlN buffer layer is formed on the sapphire substrate, and a gallium nitride compound semiconductor having a pn junction or the like is formed thereon.
[0038]
The gallium nitride compound semiconductor exhibits n-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired n-type gallium nitride semiconductor such as improving luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, etc. as an n-type dopant. On the other hand, when forming a p-type gallium nitride semiconductor, p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. A gallium nitride-based compound semiconductor is hardly converted to a p-type simply by doping with a p-type dopant. Therefore, after introducing the p-type dopant, it is preferable to make it p-type by heating in a furnace, low-energy electron beam irradiation, plasma irradiation, or the like. After the exposed surfaces of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor are formed by etching or the like, each electrode having a desired shape can be formed on the semiconductor layer by using a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like.
[0039]
Next, the formed semiconductor wafer or the like is directly fully cut by a dicing saw with a blade having a diamond cutting edge, or a groove having a width wider than the cutting edge width is cut (half cut), and then the semiconductor is applied by an external force. Break the wafer. Alternatively, after a very thin scribe line (meridian) is drawn on the semiconductor wafer by, for example, a grid shape by a scriber in which the diamond needle at the tip moves reciprocally linearly, the wafer is divided by an external force and cut into chips. In this manner, an LED chip that is a gallium nitride compound semiconductor can be formed.
[0040]
In the present invention, more uniform surface light emission can be achieved by using a light emitting element that takes into consideration the light emitting surface depending on the arrangement and shape of the electrodes. Specific examples are shown in FIGS. 3, 4 and 5. FIG. 3 and 4 show a light emitting surface of a chip type LED which is a light emitting element. Preferred examples of the support 301 of the chip type LED include ceramics, metal substrates, organic resin substrates such as polycarbonate, polyethylene, and acrylic. A nitride compound semiconductor sapphire substrate is die-bonded to the recess of the support using an epoxy resin or the like. The external electrode 302 provided on the support and the electrodes of the LED chips 304, 305, 306, and 307 are electrically connected to each other by a gold wire 303 or the like. Such a light emitting surface of the LED chip is not isotropic. Therefore, the directivity changes depending on the LED chip arrangement direction.
[0041]
When the light emitting element emits light as shown in FIG. 3A, it may have a light emission characteristic as shown by a broken line in FIG. When the shape of the light guide plate is close to a square or the like, the light emitting portion of the light emitting element optically connected to the light guide plate is substantially symmetric along the central line of the corner formed by the first and second sides 3 (B), 4 (C), and 4 (D) are arranged more uniformly on the main surface. In Can emit light.
[0042]
In the present invention, in the case of emitting white light using a monochromatic LED chip, the emission wavelength of the light emitting element is preferably 400 nm or more and 530 nm or less, and 420 nm or more and 490 nm or less in consideration of the complementary color relationship with the fluorescent material, resin degradation, and the like. Is more preferable. In order to further improve the efficiency of the LED chip and the fluorescent material, 450 nm or more and 475 nm or less are more preferable.
[0043]
(Diffusion part)
The diffusing unit is preferably used for diffusing light from a light emitting element, which is recognized as a point light source in a macro manner, into a uniform plane. Therefore, the diffusion unit selects a pattern in which the coverage per unit area is small in a portion that emits strong light near the light source in consideration of the directivity angle of the light emitting element, and the coverage increases as the emission intensity decreases. By applying various patterns such as dots, stripes, and gradients, uniform light can be obtained relatively easily. Further, the diffusion part and the reflection member can be used together.
[0044]
A specific diffusion part is a method in which a resin containing titanium oxide, barium titanate, or the like is directly printed on the back surface of the light guide plate. A method in which a sheet-like member on which a white substance is printed is attached to the back surface of a light guide plate. Or various things, such as the method of giving the patterned uneven | corrugated to the back surface of a light-guide plate and utilizing the scattering of the light by an unevenness | corrugation, are mentioned. In the present invention, the side surface of the light guide plate is formed in accordance with the directivity angle of the light emitting element. Or the directivity angle of a light emitting element is determined according to the side surface of a light-guide plate. For this reason, the strong light emission pattern from a light emitting element can be considered as the fan shape centering on a corner part. Therefore, the dot pattern or the like forming the diffusion portion can be arranged relatively easily, and the mass productivity and reliability can be improved.
[0045]
(Reflection member 103, 203, 204)
The reflecting member is preferably used for arranging the light from the light emitting element in the direction of the main surface without wasting it by arranging it on the back side and side surface of the light guide plate. Therefore, any shape and size can be selected as long as the light from the light emitting element is efficiently reflected in the light guide plate. It can also be used as a package, which is a case-like member having a recess for holding the light guide plate, or can be processed on the surface of the light guide plate. As a material of such a reflective member, a scattering material such as barium titanate, aluminum oxide, titanium oxide, silicon oxide, calcium phosphate in a resin such as polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, or polypropylene resin, white pigment and / or dye Suitable examples include those formed by containing them.
[0046]
Alternatively, a highly reflective metal film such as Al, Ag, or Cu may be plated on the light guide plate, or may be formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like. Further, the surface of the reflecting member may be provided with unevenness for further improving the color mixing property to further scatter light emitted from the light emitting element. Furthermore, a multilayer structure can be used for improving reflectivity and scattering. The thing which coated the metal on the glass nonwoven fabric for a scattering improvement is also mentioned. These reflecting members can be attached to the light guide plate with an acrylic adhesive, silicon resin, epoxy resin, or the like.
[0047]
(Color conversion unit 706)
The planar light emitting device of the present invention emits light emitted from the light emitting element in the form of a plane as it is, and emits light from the light emitting element converted into various colors by a color conversion unit in a planar form. May be. As the color conversion part used for such wavelength conversion, a material containing a fluorescent substance that converts light emitted from the semiconductor light emitting layer into another color is preferably used. Since the fluorescent substance in the color conversion part emits light isotropically, it also serves to make the light from the light emitting element more uniform.
[0048]
Therefore, the color conversion member can take various forms. Specifically, the color conversion member may be formed in the support concave opening of the light emitting element on which the LED chip is stacked. Moreover, you may make it form in a sheet form so that a fluorescent material may be contained in resin and arrange | positioned on a light-guide plate. In this case, it can also be arrange | positioned on the main surface of a light-guide plate, and can also be arrange | positioned between a light-guide plate and a light emitting element. The color conversion member containing the fluorescent substance can have an arbitrary color tone by variously adjusting the ratio, coating, and filling amount of the fluorescent substance and the resin. Further, by selecting the light emission wavelength of the light emitting element, it is possible to provide an arbitrary color such as a light bulb color including a white system having a high color temperature.
[0049]
As a specific color conversion member, it is formed by applying a resin containing a fluorescent material to a sheet-like base film having a light transmittance of 70% or more with respect to light from the light emitting element, using a roll coater or the like. be able to. As such a base film, a polycarbonate film and a polyester film having high translucency and heat resistance are preferably exemplified. As the base film, a film coated with refractive fine particle resin beads or translucent inorganic fine particles to further improve the light emission uniformity, and a film obtained by embossing the above film are preferably used. A more uniform white display can be obtained by adding a white pigment together with the fluorescent substance.
[0050]
When a relatively hard inorganic phosphor is applied on the base film, it is preferable to dispose the application surface opposite to the light guide plate. Thereby, it can prevent that the light-guide plate surface is damaged at the time of formation of a planar light-emitting device.
[0051]
Specific examples of the fluorescent material contained in the color conversion member include various materials such as an organic fluorescent material and an inorganic fluorescent material that efficiently absorb the light emission wavelength of the light emitting element and emit light having a desired light emission wavelength. Fluorescent materials that efficiently absorb high-intensity blue light emission wavelengths from light-emitting devices using gallium nitride compound semiconductors and emit yellow light include perylene derivatives, cerium-activated yttrium, gadolin, and aluminum ( Re _1-x Sm _X ) _Three (Al _1-y Ga _y ) _Five O ₁₂ : Ce fluorescent material (where 0 ≦ x <1, 0 ≦ y ≦ 1, Re is at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La) is preferably used. In particular, a cerium-activated YAG-based fluorescent material is more preferable because it has high light resistance even if it is disposed close to the LED chip.
(Optical member 700)
The optical member 700 transmits light from the planar light emitting device 705, and displays various information by controlling the transmission. The optical member 700 has a large number of optical shutters, each of which opens and closes in a dot shape. Specifically, a liquid crystal device that can be disposed on the light emitting surface of the surface light emitting device 705 can be given.
[0052]
In the liquid crystal device, the liquid crystal 701 is aligned with SnO so that power can be supplied in a dot matrix form. ₂ The transparent electrode 703 such as silicate glass having a transparent electrode 703 or the like is interposed between the transparent electrodes 702. A liquid crystal device or the like in which transistors are formed so that the liquid crystal 701 can be driven in a dot matrix shape is preferably used. Note that a polarizing plate 704 is provided over each of the pair of glass surfaces of the liquid crystal device.
[0053]
The light from the surface light emitting device 705 has RGB components, and a filter corresponding to RGB is disposed on the optical member 700. Alternatively, full color display can be performed by switching the liquid crystal for each RGB of each pixel. Further, full-color display can also be achieved by driving the liquid crystal device while displaying the light emission of the planar light emitting device in a time division manner for each RGB. Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto.
[0054]
【Example】
(Example 1)
As the light guide plate, an acrylic plate was cut into a rectangle of 35 × 30 mm, and a portion corresponding to the corner of the short side of the acrylic plate was cut out at one place and chamfered. A connection end face (first side) of about 4 mm is formed at the corner. After all the cut end surfaces of the acrylic plate were polished, irregularities were formed as diffusion portions on the bottom surface of the acrylic plate. Next, an acrylic resin plate having a thickness of 0.2 mm and containing titanium oxide as a reflecting member is a side surface (first side) excluding a main surface of the light guide plate and a connection end surface (first side) to which the light emitting element is optically connected. 2 and 3) (including the second side) and an acrylic resin.
[0055]
On the other hand, as a light emitting element, an emission peak is 460 nm. _0.4 Ga _0.6 N semiconductor was used. The LED chip uses a MOCVD method to deposit a gallium nitride compound semiconductor by flowing TMG (trimethylgallium) gas, TMI (trimethylindium) gas, nitrogen gas and dopant gas together with a carrier gas onto a cleaned sapphire substrate. Formed. SiH as dopant gas _Four And Cp ₂ It is formed by switching to Mg. In between the contact layer, which is a gallium nitride semiconductor having n-type conductivity, and the cladding layer, which is a gallium nitride semiconductor having p-type conductivity. _0.4 Ga _0.6 An N active layer was formed to form a pn junction. (In addition, a gallium nitride semiconductor is formed on the sapphire substrate at a low temperature to serve as a buffer layer. The active layer has a thickness of about 3 nm in order to provide a quantum effect. After the film was annealed at 400 ° C. or higher.) After exposing the contact layer surface of each of the p-type and n-type semiconductors by etching, each electrode was formed by sputtering. The semiconductor wafer thus completed was drawn with a scribe line and then divided by external force to form LED chips.
[0056]
In addition, a support having an external electrode inside is formed by compression molding using a resin in which a polycarbonate resin contains silicon oxide. The LED chip is die-bonded with an epoxy resin in the opening of the support. Each electrode of the LED chip and the wiring of the support were wire-bonded with a gold wire to establish electrical continuity. Thereafter, in order to protect the LED chip, the inside of the concave portion of the support was covered with a translucent epoxy resin, and the chip type LED shown in FIG. 4C was configured as a light emitting element. The light emitting element showed a directivity characteristic as shown by a solid line in FIG.
[0057]
The planar light emitting device shown in FIG. 1 was formed by optically contacting the light emitting surface of the chip type LED with the corner of the light guide plate using an adhesive tape made of translucent acrylic resin. Thus, by supplying power to the light emitting element, blue light emission color can be emitted uniformly.
[0058]
Next, (Y _0.5 Gd _0.5 ) _Three Al _Five O ₁₂ : A chiller in which 80 parts by weight of Ce fluorescent material and 90 parts by weight of acrylic resin are well mixed is used. The chiller was applied and cured on an acrylic base film using a roll coater to form a color conversion member having a thickness of 120 μm on the base film. A color conversion member is arranged on the main surface of the light guide plate so that the fluorescent material and the light guide plate are not in direct contact with each other to form a planar light emitting device capable of emitting white light. When a power source was connected to the planar light emitting device thus formed, uniform planar white light emission was obtained from the main surface side.
[0059]
The average chromaticity point, color temperature, and color rendering index of the planar light emitting device capable of emitting white light were measured. The chromaticity points (x = 0.303, y = 0.291, color temperature 8085K, Ra (color rendering index) = 87.3, respectively, showed performance close to that of a three-wavelength fluorescent lamp. In order to measure, the luminance was measured at each of nine points such as the circle 105 in Fig. 1. The luminance was measured at a measurement angle of 20 using a BM-7 manufactured by TOPCON, and the average luminance was 135 cd / m. ² Met.
[0060]
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 6, a chip type LED, which is a light emitting element, is bonded to the short side of the light guide plate, and the part other than the part where the chip type LED is optically connected and the main surface are covered with a reflecting portion. Thus, a planar light emitting device was formed.
[0061]
When a power source was connected to the planar light-emitting device thus formed in the same manner as in Example 1 to form a backlight light source, a radially bright light-emitting portion having a directivity of about 100 ° was formed in the vicinity of the light-emitting element. In the light emitting surface shape, uneven color was formed between a bright part and a dark part. The brightness | luminance in each point similar to Example 1 is measured, and with Example 1
It is shown in Table 1. From the results of the table, Example 1 had a higher average luminance than Comparative Example 1, and the luminance unevenness at each point was extremely reduced. In addition, the number shown in the table | surface shows the number in each measurement point.
[0062]
(Example 2)
As the light guide plate, the acrylic plate was cut into a rectangle of 35 × 30 mm, and two portions (first corner portion and second corner portion) corresponding to the corner of the short side of the acrylic plate were chamfered. A connection end surface (each corresponding to the first side) of about 3 mm is formed at the corner. After all the cut end surfaces of the acrylic plate were polished, irregularities were formed as diffusion portions on the bottom surface of the acrylic plate. Next, an acrylic resin plate having a thickness of 0.2 mm and containing titanium oxide as a reflection member is removed from the main surface of the light guide plate and side surfaces (first side) to which the light emitting element is optically connected (each side) Each of the second and third sides includes an equivalent) using an acrylic resin.
[0063]
On the other hand, a light emitting element capable of emitting blue light was used for the first corner. The light emitting element is an LED chip in which an InGaN semiconductor is formed as an active layer on a sapphire substrate. In the second corner, a light emitting element capable of emitting yellow light was used. The light emitting element is an LED chip in which an AlInGaP semiconductor is formed as an active layer on a GaP substrate.
[0064]
In addition, a support having an external electrode inside is formed by compression molding using a resin in which a polycarbonate resin contains silicon oxide. Each LED chip is die-bonded with an epoxy resin containing Ag in the opening of the support. Each electrode of the LED chip and the wiring of the support were wire bonded with gold wires. Thereafter, for the purpose of protecting the LED chip, the concave portion of the support was covered with a translucent epoxy resin to constitute a chip type LED as a light emitting element.
[0065]
A planar light emitting device in which a light emitting surface of a chip type LED capable of emitting blue light and an LED chip capable of emitting yellow light is optically adhered to a corner of a light guide plate using an adhesive tape made of a translucent acrylic resin. Formed. As a result, by supplying power to the LED chip capable of emitting blue light, the blue emission color can be surface-emitting relatively uniformly. Further, by supplying electric power to the LED chip capable of emitting yellow light, it is possible to make surface emission of the yellow light emission color relatively uniform. Furthermore, by supplying power to both the LED chip capable of emitting blue light and the LED chip capable of emitting yellow light, uniform planar white light emission was obtained from the main surface side. By variously controlling the power supplied to the LED chip, the emission color emitted from the planar light emitting device can be variously changed.
[0066]
(Example 3)
As the light guide plate, an acrylic plate was cut into a rectangle of 35 × 30 mm, and a portion corresponding to the corner of the short side of the acrylic plate was cut out at one place and chamfered. A connection end face (first side) of about 5 mm is formed at the corner. After all the cut end surfaces of the acrylic plate were polished, irregularities were formed as diffusion portions on the bottom surface of the acrylic plate. Next, an acrylic resin containing titanium oxide as a reflecting member was insert-molded. The molded packaging has an opening on the main surface of the light guide plate and the connection end surface (first side) to which the light emitting element is optically connected. The light from the connection end face can be made planar by fitting the acrylic plate into the package.
[0067]
On the other hand, a light emitting element capable of emitting blue, red, and green was used for the first side. Blue and green light emitting elements are LED chips in which an InGaN semiconductor is formed as an active layer on a sapphire substrate. The composition of In contained in the light emitting layer is changed depending on the emission color. A light-emitting element capable of emitting red light is an LED chip in which an AlInGaP semiconductor is formed as an active layer on a GaP substrate.
[0068]
Each LED chip was placed in the recess of the mount lead, and then electrically connected to the inner lead and the mount lead using gold wire and Ag paste, respectively. Each LED chip can emit light by power supplied to the leads. A multi-color light emitting diode was formed by molding a mount lead or an inner lead on which an LED chip is arranged with an epoxy resin.
[0069]
A multi-color light emitting diode was fitted into the package which is the first corner. The embedded light emitting diode can be optically connected to the first side of the light guide plate to form a planar light emitting device.
[0070]
A liquid crystal device was disposed as an optical member on the light emitting surface of the planar light emitting device. White light can be surface-emitting relatively uniformly by supplying electric power to each LED chip of the planar light-emitting device while making the entire liquid crystal device transmissive. The liquid crystal device can be driven to achieve a desired full color display. In addition, by variously controlling the power supplied to each LED chip, it is possible to change the emission color emitted from the liquid crystal device while driving the liquid crystal device to display an image.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, a light emitting element is arranged at a specific part of the light guide plate so as to compensate for a part having low light emission intensity in accordance with the directivity angle of the light emitting element that is a point light source. Therefore, a portion having a small local light emission intensity is not formed, and the uniformity of the light emission intensity can be further improved and an effective light emission area can be increased. In addition, a planar light emitting device that has high brightness, excellent uniformity and color mixing, and can be miniaturized can be obtained. Furthermore, the light from the light-emitting element, which is a point light source, is easily formed uniformly, so it is very easy to design the arrangement of the diffusion part, which is a dot pattern that forms a notch (texture processing) or a desired reflection pattern on the light guide plate, etc. Can be made.
[0072]
By adopting another configuration of the present invention, a planar light emitting device capable of emitting light more uniformly in a planar shape can be obtained.
[0073]
By adopting another configuration of the present invention, it is possible to emit light with higher brightness and uniformity in a planar shape.
[0074]
By adopting another configuration of the present invention, it is possible to emit various colors such as a white color using one kind of light emitting diode.
[0075]
By adopting another configuration of the present invention, a planar light emitting device that is not colored on the light emission observation surface side by the color conversion member can be obtained. In particular, color unevenness and the like in the case of using a color conversion member can be reduced by causing the light emitting element to emit light with a more uniform directivity characteristic itself.
[0076]
By employing another configuration of the present invention, a planar light emitting device capable of different emission colors can be obtained.
[0077]
By adopting another configuration of the present invention, a display device capable of higher luminance and uniform display can be obtained.
[0078]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing a planar light emitting device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic front view showing another planar light emitting device of the present invention.
FIG. 3 shows a light emitting surface of a chip type LED used in the planar light emitting device of the present invention, and FIG. 3 (A) shows a chip type LED in which the end surface of the LED chip is parallel to the end surface of the support. FIG. 3B shows a chip type LED in which the diagonal line of the LED chip is parallel to the end face of the support.
FIG. 4 shows a light emitting surface of another chip type LED used in the planar light emitting device of the present invention, and FIG. 4C is a chip type LED in which the diagonal line of the LED chip is perpendicular to the end surface of the support. FIG. 4D shows a chip type LED using another LED chip.
5 shows the directivity of FIGS. 3A and 4C, the solid line shows the directivity of FIG. 4C, and the broken line shows the directivity of FIG. 3A.
FIG. 6 is a schematic front view of a planar light emitting device shown for comparison with the present invention.
[Explanation of symbols]
101, 201 ... Light guide plate
102, 202... Light emitting element optically connected to the first side of the light guide plate
103, 203 ... Reflective member disposed on the side surface of the light guide plate
105... Luminance measuring unit of planar light emitting device
204... Reflecting member disposed on the back surface of the light guide plate
301 ... Support for chip type LED
302 ... External electrode disposed in the support
303 ... Conductive wire
304 ... Light emitting part of LED chip
305... LED chip light emitting portion arranged to emit strong light substantially parallel to the light emission observation surface of the light guide plate
306, 307... LED chip light emitting portions arranged to emit intense light uniformly and substantially parallel to the light emission observation surface of the light guide plate
601: First side of the light guide plate
602: Second side of light guide plate
603: Third side of light guide plate
604... Schematic line showing a portion having a constant luminance from the light emitting element on the light guide plate
700 ... Optical member
701 ... Liquid crystal
702 ... Glass
703 ... Transparent electrode
704 ... Polarizing plate
705 ... Planar light emitting device
706 ... Color conversion member
801... Color conversion member disposed on the light guide plate
802... Chip type LED optically connected to the light guide plate
803: Reflecting member disposed on the side surface of the light guide plate
805 ... Luminance measuring section of the planar light emitting device
[Table 1]

However, all units are cd / m. ² It is.

Claims

A planar light-emitting device having a light-transmitting light guide plate and at least one light-emitting element optically connected to an end face of the light guide plate,
The light guide plate is substantially square when viewed from the light emission observation surface side,
The light emitting element has a first side chamfered at an angle at which a second side and a third side, which are adjacent sides constituting the main surface of the light guide plate, are viewed from the light emission observation surface side of the light guide plate. Optically connected at the connecting end face, including
The shape of the light emitting part of the light emitting element is arranged substantially symmetrically along a center line that passes through an angle at which the extension lines of the second side and the third side intersect and is parallel to the connection end surface. A planar light emitting device characterized by comprising:

The planar light emitting device according to claim 1 , wherein the light emitting element includes an LED chip made of a nitride semiconductor capable of emitting blue light, and a color conversion member containing a fluorescent material.

3. A display device comprising an optical member having a plurality of optical shutters each opened and closed in a dot shape on the surface light emitting device according to claim 1 or 2 .