JP5390516B2 - 線状白色光源ならびにそれを用いたバックライトおよび液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、線状白色光源ならびにそれを用いたバックライトおよび液晶表示装置に係り、特に紫外光を発生する複数の発光ダイオードチップが線状に配置されてなる線状白色光源ならびにそれを用いたバックライトおよび液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置等におけるバックライトの光源として冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）が用いられている。しかし、バックライトの光源として冷陰極管を用いた場合、色再現性が低く、また水銀を使用していることから環境負荷が大きい等の課題がある。

一方、近年、青色発光ダイオードチップや紫外発光できる発光ダイオードチップが開発・商品化され、ＬＥＤ照明が盛んに開発されるようになっている。ＬＥＤ照明には、Ｂ−発光ダイオードチップと黄色発光する蛍光体とを組み合わせる方式、Ｒ−発光ダイオードチップ、Ｇ−発光ダイオードチップおよびＢ−発光ダイオードチップの光を混合する方式、紫外発光するＵＶ−発光ダイオードチップとＲＧＢ蛍光体とを組み合わせる方式の３方式がある。前２者はそれぞれ、色再現性、色制御・色混合の点において課題があり、ＵＶ−発光ダイオードチップ＋ＲＧＢ蛍光体方式に期待が高まっている。

発光ダイオードチップを用いた光源は長寿命でかつ信頼性が高く、交換作業等が軽減されることから、各種表示装置の構成部品として期待されている。光源から放射される光の色調は発光ダイオードチップの発光波長に限られるものではなく、発光ダイオードチップの表面などに形成される蛍光体層中に含有される蛍光体の種類により、青色から赤色まで使用用途に応じた可視光領域の光を得ることができる。特に、白色発光型の光源は携帯通信機器の液晶表示装置やＰＣの液晶表示装置等のバックライトの光源として期待されている。

バックライトは光源を配置する位置により主として直下型バックライトとサイドライト型バックライトとに分けられ、用途に応じて使い分けられている。このうちサイドライト型バックライトは、導光板の入射面となる側面に光源が配置されている。サイドライト型バックライトの光源としては、例えば導光板の入射側面に所定の間隔をあけて配置される複数の発光ダイオードが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、上記したような発光ダイオードチップを用いた光源は、励起光源である発光ダイオードチップの大きさが１ｍｍ□以下であるため、その上に蛍光体層を形成したとしてもほぼ点光源となってしまう。このため、照明やバックライト等の光源として用いる場合、レンズ状の透明樹脂層や拡散シート等を設けて放射される光を分散させる必要がある。

また、このようなレンズ状の透明樹脂層や拡散シート等を設けた場合であっても、必ずしも発光ダイオードチップを設けた部分とそれらの間の部分との輝度の差を十分に小さくすることはできず、このようなレンズ状の透明樹脂層や拡散シート等を設ける工程が必要となることから製造性も低下する。さらに、従来の冷陰極管の代わりに照明やバックライト等の光源として用いる場合、その形状が冷陰極管の形状とは異なることから、照明やバックライト等において新たな光学設計が必要となる。

特開２０００−２５８７４９公報（例えば、発明の背景等参照。）

本発明の目的は、発光面における輝度ムラが抑制されると共に、製造が容易であり、従来の冷陰極管等の代わりに好適に用いられる線状白色光源を提供することにある。また、本発明の目的は、このような線状白色光源を光源として用いたバックライト、液晶表示装置を提供することにある。

本発明の線状白色光源は、基体と、前記基体上に線状に配置され、波長３３０ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下の紫外光を発生する複数の発光ダイオードチップと、前記複数の発光ダイオードチップを覆うように連続して形成され、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体を含有する蛍光体層とを具備し、前記複数の発光ダイオードチップは１ｍｍ以上５ｍｍ以下の間隔で配置されており、前記蛍光体層は前記発光ダイオードチップが配置された部分に設けられた凸部と前記発光ダイオードチップどうしの間隔部分に設けられた凹部とを有し、前記基体の表面から前記凸部の表面までの高さがそれぞれ０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であると共に、前記基体の表面から前記凸部の表面までの高さ（Ｈ _H ）に対する前記基体の表面から前記凹部の表面までの高さ（Ｈ _L ）の比（Ｈ _L ／Ｈ _H ）が５０％以上であることを特徴としている。そして、本願発明の線状白色光源は輝度ムラが５０％以上１００％以下であることを特徴としている。

本発明のバックライトは、白色光を発光する線状の光源を具備するバックライトであって、この光源として上記したような本発明の線状白色光源を用いることを特徴としている。

また、本発明の液晶表示装置は、バックライトを具備する液晶表示装置であって、このバックライトとして上記したような本発明のバックライトを具備することを特徴としている。

本発明の線状白色光源の一例を示す断面図。 図１に示す線状白色光源の平面図。 図１に示す線状白色光源の裏面側の平面図。 図１に示す線状白色光源の一部拡大断面図。 本発明の線状白色光源の他の例を示す平面図。 本発明の線状白色光源の他の例を示す一部拡大断面図。 本発明の線状白色光源の製造例を示す断面図。 本発明の線状白色光源の他の製造例を示す断面図。 本発明のバックライトの一例を示す断面図。 本発明の液晶表示装置の一例を示す断面図。 比較例で作製した線状白色光源を示す断面図。 バックライトの輝度の測定方法を示した平面図。

以下、本発明の線状白色光源について説明する。図１は本発明の線状白色光源１の一例を示した断面図であり、図２は図１に示す線状白色光源１の発光面側を示した平面図であり、図３は図１に示す線状白色光源１の非発光面側（裏面側）を示した平面図である。なお、図２については、内部の様子が見えるように蛍光体層を省略して図示している。また、図４は図１に示す線状白色光源１の一部を拡大して示した断面図である。

本発明の線状白色光源１は、例えば図１、２に示すように、長方形状の基体２を有するものであり、この基体２上にはその長手方向に沿って例えば略正方形状の複数の金属パターン３が形成されている。また、各金属パターン３上には波長３３０ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下の紫外光を発生する発光ダイオードチップ４（以下、単に発光ダイオードチップ４と呼ぶ。）が搭載されている。

各発光ダイオードチップ４の下部電極はそれが搭載される金属パターン３と電気的に接続されている。また、各発光ダイオードチップ４の上部電極はそれらが搭載される金属パターン３に隣接する金属パターン３（図１、２においては、各発光ダイオードチップ４が搭載される金属パターン３の右側に隣接する金属パターン３）に導電性ワイヤ５により電気的に接続されている。

なお、基体２の一方の端部側（図１、２中、左側）に形成される金属パターン３については、例えば図２に示すように基体２を表裏方向に貫通するビア導体６を介して、図３に示すように基体２の裏面側に形成された電極パッド７に電気的に接続されている。

一方、基体２の他方の端部側（図１、２中、右側）の金属パターン３については、例えば図２に示すように略正方形状の一部を欠いた形状とされており、その欠落部分に略正方形状の電極パッド８が形成されている。そして、この電極パッド８には当該金属パターン３に搭載されている発光ダイオードチップ４の上部電極からの導電性ワイヤ５が接続されている。さらに、電極パッド８は、基体２を表裏方向に貫通するビア導体９を介して、図３に示すように基体２の裏面側に形成された電極パッド１０に電気的に接続されている。

また、図１に示すように基体２の金属パターン３や発光ダイオードチップ４が搭載された側には、これら金属パターン３や発光ダイオードチップ４のほぼ全体を覆うように蛍光体層１１が連続的に形成されている。すなわち、蛍光体層１１は複数の発光ダイオードチップ４により共有されている。この蛍光体層１１は、透明樹脂に赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体が含有されたものである。

このような本発明の線状白色光源１については、線状に配置された複数の発光ダイオードチップ４が各金属パターン３や導電性ワイヤ５を介することによって電気的に接続されているため、基体２の裏面側に形成されている電極パッド７と電極パッド１０とを電源に接続することで、各発光ダイオードチップ４から波長３３０ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下の紫外光を発生させることができる。

また、蛍光体層１１には赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体が含まれているため、発光ダイオードチップ４から発生された波長３３０ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下の紫外光により励起されて赤色光、緑色光および青色光が発光され、これらの混色により線状白色光源１全体として白色光を得ることができる。

本発明の線状白色光源１については、特に複数の発光ダイオードチップ４を線状に配置すると共に、これら複数の発光ダイオードチップ４の全体を覆うように連続して蛍光体層１１を設けることで、発光面における輝度ムラを抑制しやすくなると共に、線状白色光源１の製造性を向上させることができる。また、このような線状白色光源１については、その形状等が従来の冷陰極管等と類似しているため、従来の冷陰極管等を用いた照明やバックライト等において新たな光学設計をすることなく好適に用いることができる。

このような本発明の線状白色光源１における基体２は、例えば酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス等のセラミックス、またはシリカ等のガラス絶縁体からなるものである。基体２は、熱膨張係数が発光ダイオードチップ４の熱膨張係数と同程度のものであれば好ましい。また、熱伝導性の観点からは、窒化アルミニウム質焼結体からなるものであればより好ましい。窒化アルミニウム質焼結体であれば熱伝導率２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の焼結体を提供できる。

金属パターン３は、各発光ダイオードチップ４への電力の供給に用いられると共に、反射層としての役割を有するものである。金属パターン３の平面形状は特に限定されるものではないが、反射層として機能させる観点からは面積が広いことが好ましく、例えば図２に示すような略正方形状のものが広い面積を確保することができることから好ましい。

このような金属パターン３については、反射層として機能する面積を増やす観点や導電性ワイヤ５による接続を容易にする観点から、図４に示すような隣接する金属パターン３どうしの間隔（Ｗ_Ｍ）を極力狭くすることが好ましく、例えば０．２ｍｍ以下とすることが好ましい。隣接する金属パターン３どうしの間隔は、例えば０．０３ｍｍ程度まで狭めることができる。

なお、金属パターン３の個数や形成する位置については、金属パターン３が発光ダイオードチップ４を搭載するものであることから、発光ダイオードチップ４の個数、配置間隔等に応じて適宜決定されるものである。

金属パターン３は、発光ダイオードチップ４への電力供給手段および反射層として用いられることから、例えばＡｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、ＴｉおよびＮｉから選ばれる少なくとも１種の金属からなるものとすることが好ましい。なお、金属パターン３は必ずしも単層である必要はなく、例えば基体２との密着性を向上させる観点から、まず基体２上にＴｉ層を設けその上にＡｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ等の層を設けたものとしてもよい。また、金属パターン３の表面部分のうち発光ダイオードチップ４が搭載され、その下部電極と接続される位置には金パッドが設けられていればより好ましい。

また、基体１の発光面側に形成される電極パッド８や、図３に示すような裏面側に形成される電極パッド７、１０についても、金属パターン３と略同様な金属材料からなるものとすることができる。

本発明に用いられる発光ダイオードチップ４は波長３３０ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下の紫外光を発生するものである。このような発光ダイオードチップ４としては、上記したような波長の紫外光を発生させることができるものであれば特にその種類は限定されるものではなく、例えばＩｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ系をはじめとする公知のものを使用することができる。

発光ダイオードチップ４としては、通常、発光部面積が０．３ｍｍ□以上、０．６ｍｍ□以下であるものが用いられる。このような発光ダイオードチップ４はその複数が基体２の長手方向に略線状に配置されていれば特にそれらの間隔（Ｗ_Ｄ）は制限されるものではないが、配置密度の向上による消費電力の増加等を抑制する観点から、１ｍｍ以上とすることが好ましい。ここで、間隔（Ｗ_Ｄ）とは、図４に示すように、隣接する発光ダイオードチップ４の対向する端部どうしの距離である。

本発明では、個々の発光ダイオードチップ４の上面や側面だけでなく、隣接する発光ダイオードチップ４どうしの間隔部分にも蛍光体層１１を設けることで、このような１ｍｍ以上と比較的広い間隔（Ｗ_Ｄ）をあけて発光ダイオードチップ４を設けた場合であっても、発光ダイオードチップ４を配置した部分とそれらの間隔部分との輝度の違いを少なくし、輝度ムラを抑制することが可能となる。

なお、隣接する発光ダイオードチップ４どうしの間隔（Ｗ_Ｄ）は５ｍｍ以下とすることが好ましい。本発明では隣接する発光ダイオードチップ４どうしの間隔部分にも蛍光体層１１を設けることで輝度ムラを抑制することが可能となるが、間隔（Ｗ_Ｄ）が上記値を超える場合、この間隔部分に蛍光体層１１が設けられていても輝度の差が大きくなってしまうため好ましくない。

また、基体２上に搭載される発光ダイオードチップ４の数は２以上であればよいが、従来の冷陰極管等の代わりに光源として用いる観点等から、ある程度のまとまった個数の発光ダイオードチップ４が搭載されていることが好ましく、例えば５個以上の発光ダイオードチップ４が搭載されていることが好ましい。基体２上に搭載される発光ダイオードチップ４の個数の上限は必ずしも制限されるものではなく、基体２の大きさを変更する等して適宜個数を増やすことができる。なお、線状白色光源の取扱性を考慮するとチップの数は１０個以下が好ましい。

また、蛍光体層１１は透明樹脂に赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体が含有されたものである。蛍光体層１１は、少なくとも発光ダイオードチップ４が配置された部分において、基体２の表面からこの蛍光体層１１の表面までの高さ（Ｈ）が０．５ｍｍ以上となっていることが好ましい。蛍光体層１１の高さ（Ｈ）が上記高さ未満であると、十分な白色光を得られないおそれがあり好ましくない。また、蛍光体層１１の高さ（Ｈ）が過度に高くなると輝度が低下するおそれがあり、また製造性も低下することから、２ｍｍ以下とすることが好ましい。

蛍光体層１１を構成する透明樹脂としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。

蛍光体層１１を構成する各色蛍光体のうち、赤色発光蛍光体としては、ピーク波長６２０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が用いられる。例えば、下記式（１）で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンからなる赤色蛍光体粉末、および下記式（２）で表される組成を有する赤色蛍光体粉末の少なくとも１種が用いられる。

（Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓ ……（１）
（式中、Ｍは、Ｓｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは、０．０１＜ｘ＜０．１５、０≦ｙ＜０．０３を満たす値である。）

式（１）中、ＭがＳｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であると、赤色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。

（Ｓｒ_ｘＣａ_１−ｘ）ＳｉＡｌＮ_３：Ｅｕ ……（２）
(式中、ｘは、０≦ｘ＜０．４を満たす値である。)

式（２）中、ｘが上記範囲内にあると、赤色蛍光体粉末からの光の波長域が適切になると共に、発光効率が高く、波長域と発光効率とのバランスがよいため好ましい。ｘは上記範囲内で大きくなるほど赤色蛍光体粉末からの光が短波長化しやすく、上記範囲内で小さくなるほど赤色蛍光体粉末の発光効率が高くなりやすい。

緑色発光蛍光体としては、ピーク波長４９０ｎｍ〜５７５ｎｍの緑色光を発光する緑色蛍光体粉末が用いられる。例えば、下記式（３）で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩および下記式（４）で表される組成を有する緑色蛍光体粉末の少なくとも１種が用いられる。

（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７ ……（３）
(式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満たす値である。)

式（３）中、ｚおよびｕがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。ｘおよびｙはそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の寿命と輝度のバランスがよいため好ましい。ｘが０．２以上であると緑色蛍光体粉末の寿命が低下するおそれがあり、ｘが０であると緑色蛍光体粉末からの光の短波長成分が増加し、輝度が低下するおそれがある。

（Ｓｒ_{２−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ}Ｂａ_ｘＭｇ_ｙＥｕ_ｚＭｎ_ｕ）ＳｉＯ_４ ……（４）
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜０．４、０．００５＜ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０．００１＜ｕ＜０．０４を満たす値である。）

式（４）中、ｘが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末からの光の波長がバックライト用に適するため好ましい。ｘは上記範囲内で大きくなるほど、緑色蛍光体粉末からの光の波長が短波長化しバックライト用により適するようになる。また、ｙが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末中でＭｎの固溶が十分に行われるため好ましい。さらに、ｚが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。また、ｕが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末からの光の波長がバックライト用に適するため好ましい。

青色発光蛍光体としては、ピーク波長４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光を発光する青色蛍光体粉末が用いられる。例えば、下記式（５）で表される組成を有する青色蛍光体粉末が用いられる。

（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ ……（５）
（式中、ｘ、ｙおよびｚは、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満たす値である。）

式（５）中、ｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内にあると、青色蛍光体粉末からの光の波長がバックライト用途の白色光源に適するため好ましい。ｘおよびｙはそれぞれ上記範囲内で小さくなるほど、青色蛍光体粉末からの光のスペクトル幅が狭くなるため白色光源がバックライト用途により適するようになる。また、ｚが上記範囲内にあると、青色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。

上記した蛍光体以外でも、赤色発光蛍光体として、例えばＥｕ付活酸硫化イットリウム蛍光体、ＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体、緑色発光蛍光体として、例えばＣｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体、青色発光蛍光体として、例えばＥｕ付活アルミン酸塩蛍光体、Ｅｕ付活アルカリ土類ケイ酸塩、Ｅｕ・Ｍｎ付活アルカリ土類マグネシウムケイ酸塩等を使用しても、白色光源として良好な色再現性、輝度特性を示す。

蛍光体層１１中の蛍光体の含有量は２０〜７０質量％が好ましい。含有量が２０質量％未満では蛍光体量が足りなくなる恐れがあり、一方、７０質量％を超えると各色の蛍光体同士を均一に混合することが困難になるおそれがある。また、蛍光体の含有量が９０質量％を超えると発光ダイオードからの光が蛍光体層中に均一に伝わらないおそれがある。また、蛍光体量の調整により輝度ムラを５０％以上と向上させることができる。

このような本発明の線状白色光源１によれば輝度を向上させつつ、輝度ムラを抑制することができる。例えば、発光面における効率を２０ｌｍ／Ｗ以上としつつ、輝度ムラを１％以上と抑制することができる。

ここで、輝度ムラとは、線状白色光源１の発光面における輝度の最大値に対する最小値の割合（＝（輝度の最小値／輝度の最大値）×１００［％］）である。従って、この輝度ムラの値が１００％に近ければ近いほど、線状白色光源１の発光面における部分毎の輝度差が少ないこととなり、輝度ムラが抑制されていることになる。なお、輝度の測定は各発光ダイオードチップ４が搭載されている部分と、隣接する発光ダイオードチップ４の各中間部分において行われ、それらのうちの最も低い輝度を輝度の最小値とし、最も高い輝度を輝度の最大値とする。

以上、本発明の線状白色光源１について説明したが、本発明の線状白色光源１は必ずしも図１等に示されるようなものに限られず、例えば図１に示すようなものを１単位として、図５に示すように３単位を線状に配置したものであってもよい。この場合、隣接する単位どうしは一方の単位の電極パッド１０と隣接する他方の単位部分の電極パッド７とが各種の電気的接続手段１２によって接続される。なお、図５においては３単位を接続した例を示したが、接続する単位数は必ずしもこのような単位数に限られるものではない。

また、本発明の線状白色光源１については、例えば図４に示すように、蛍光体層１１の表面が平坦上であるものの他、例えば図６に示すように、発光ダイオードチップ４が搭載されている部分の蛍光体層１１が凸部状で高さが高くなっており、隣接する発光ダイオードチップ４どうしの間隔部分の蛍光体層１１が凹部状で高さが低くなっていても構わない。このようにすることで、例えば光取り出し効率に優れた線状白色光源１とすることができる。

この場合、基体２の表面から蛍光体層１１の凸部表面までの高さ（凸部高さ（Ｈ_Ｈ））に対する基体２の表面から蛍光体層１１の凹部表面までの高さ（凹部高さ（Ｈ_Ｌ））の比（＝（凹部高さ（Ｈ_Ｌ）／凸部高さ（Ｈ_Ｈ））×１００［％］）が５０％以上となっていることが好ましい。高さの比が上記値未満となると、隣接する発光ダイオードチップ４どうしの間隔部分における蛍光体層１１の高さが低すぎることとなり、輝度ムラを抑制する効果等が十分でなくなるおそれがあり好ましくない。なお、凸部高さ（Ｈ_Ｈ）は１ｍｍ以上、２ｍｍ以下とすることが好ましい。

次に、本発明の線状白色光源１の製造方法について説明する。まず、基体２上に例えば略正方形状の複数の金属パターン３を形成する。基体２上へ金属パターン３を形成する方法は特に制限されるものではなく、公知のメタライズ方法を用いて形成することができる。なお、金属パターン３の平面形状、形成数等は、発光ダイオードチップ４の搭載数に応じて適宜決定される。

さらに、各金属パターン３上には、Ａｕ，Ｐｂ／Ｓｎ、Ａｕ／Ｓｎ、Ａｕ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｓｎ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｐｂ／ＳｎまたはＣｕ／Ｐｂ／Ｓｎのような周知の共融金属を用いて発光ダイオードチップ４を接合、搭載した後、各発光ダイオードチップ４の上面電極とその発光ダイオードチップ４が搭載されている金属パターン３に隣接する金属パターン３とを導電性ワイヤ５により接続する。

その後、この金属パターン３や発光ダイオードチップ４が搭載された基体２上に蛍光体層１１を形成する。すなわち、まず蛍光体層１１を形成するために用いられる樹脂組成物（以下、単に樹脂組成物と呼ぶ。）として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂あるいはポリイミド樹脂等の透明樹脂に、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体を混合、分散させたものを用意する。

そして、この樹脂組成物を例えばディスペンサに注入し、金属パターン３や発光ダイオードチップ４が搭載された基体２の一方の端部側から他方の端部側に向かってディスペンサから樹脂組成物を吐出させながら移動させることにより塗布した後、これを硬化させて蛍光体層１１を連続的に形成する。

一方、蛍光体層１１を形成する他の方法として、例えば図７に示すように、型枠２０内に上記したような樹脂組成物２１を充填しておき、金属パターン３や発光ダイオードチップ４が搭載された基体２をこの金属パターン３や発光ダイオードチップ４が搭載された側を型枠２０側に向けて型枠２０内に挿入し、その状態で樹脂組成物２１を硬化させることによっても蛍光体層１１を連続的に形成することができる。

また、図６に示すような表面に凹凸がある蛍光体層１１を形成する場合には、図８に示すような内側底部に凹凸部を有する型枠２２を用い、その内部に上記したような樹脂組成物２１を充填しておき、金属パターン３や発光ダイオードチップ４が搭載された基体２をこの金属パターン３や発光ダイオードチップ４が搭載された側を型枠２２側に向けて型枠２２内に挿入し、その状態で樹脂組成物２１を硬化させる。

ここで、型枠２２の内側底部は、発光ダイオードチップ４に対向する部分が凹部とされているため、図６に示すように、最終的に得られる線状白色光源１において発光ダイオードチップ４が搭載された部分の蛍光体層１１が凸状となり、隣接する発光ダイオードチップ４どうしの間隔部分の蛍光体層１１が凹状となる。

このような本発明の線状白色光源１はバックライトの光源として好適に用いられる。特に、本発明の発光装置１は線状であり、従来の冷陰極管等と形状が類似しているため、従来の冷陰極管等を用いた照明やバックライト等において新たな光学設計をすることなく好適に用いることができる。

図９は本発明のバックライトの一例として、サイドライト型バックライト３０を示したものである。サイドライト型バックライト３０は主として線状白色光源１と導光板３１とからなるものである。導光板３１は一方の側面である入射面３２側から他方の側面にかけて徐々に厚さが減少する略板状のものであり、この入射面３２に本発明の線状白色光源１が配置されている。また、導光板３１の発光面とは反対側には反射層３３が設けられている。

また、本発明の液晶表示装置はこのようなバックライトを用いて製造されるものである。図１０は、本発明の液晶表示装置４０の一例を示したものであり、その光源として上記したような本発明のサイドライト型バックライト３０を用いたものである。本発明の線状白色光源は発光ダイオードを用いているにも関わらず輝度ムラの改善された線状光源を提供できるのでサイドライト型バックライトに適用したとしてもＣＣＦＬに用いていた導光板をそのまま適用できるので導光板の設計変更を行わなくて済む。

液晶表示装置４０は、例えば表示手段としての平板状の液晶パネル４１と、この液晶パネル４１を背面から照明するサイドライト型バックライト３０とからなるものである。液晶パネル４１は、例えば２枚の偏光板の間に、それぞれ透明電極を形成したガラス板であるアレイ基板とカラーフィルタ基板とを対向して配置し、これらアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶を注入して液晶層が構成されたものである。カラーフィルタ基板には、各画素に対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが形成されている。

次に、本発明について実施例を参照してさらに詳細に説明する。

実施例１〜５、参考例１〜５
縦１８ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ０．６３５ｍｍの基体２（熱伝導率２００Ｗ／ｍ・Ｋの窒化アルミニウム質焼結体）を用い、その表面に順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの各層からなる複数の略正方形状の金属パターン３を形成した。なお、金属パターン３の形成個数は後述する発光ダイオードチップ４の搭載数に合わせるものとし、また隣接する金属パターン３どうしの間隔（ＷＭ）は０．１ｍｍとした。また、基体２の裏面側には電極パッド７や電極パッド１０を形成した。

さらに、各金属パターン３上に励起波長３９０ｎｍの紫外線を発光する発光ダイオードチップ４を接合し、この発光ダイオードチップ４の下部電極と金属パターン３とを電気的に接続した。さらに、各発光ダイオードチップ４の上部電極と、その発光ダイオードチップ４が搭載されている金属パターン３に隣接する金属パターン３とを導電性ワイヤ５により電気的に接続した。

なお、発光ダイオードチップ４の大きさは縦０．４ｍｍ×横０．４ｍｍ×高さ０．２ｍｍであり、基体２の表面から発光ダイオードチップ４の上面までの高さは０．２ｍｍであり、発光ダイオードチップ４の搭載個数、隣接する発光ダイオードチップ４どうしの間隔（Ｗ_Ｄ）は表１に示す通りとした。

そして、この発光ダイオードチップ４が搭載された基体２上に蛍光体層１１を形成した。すなわち、まず青色蛍光体としてユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ_０．９９Ｅｕ_０．０１）_１０（ＰＯ_４）_６・Ｃｌ_２、緑色蛍光体としてユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ_{０．７２６}Ｅｕ_{０．２７４}）（Ｍｇ_０．５５Ｍｎ_０．４５）Ａｌ_１０Ｏ_１７、赤色蛍光体としてユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ_{０．８８３}Ｓｂ_{０．００２}Ｅｕ_{０．１１５}）_２Ｏ_２Ｓをそれぞれシリコーン樹脂に３０質量％の濃度で混合してスラリーを得た。そして、これらのスラリーを２０．１質量％、１９．５質量％、６０．４質量％の割合で混合して蛍光体層形成用の樹脂組成物とした。

そして、図７に示すような内側底部が平坦な型枠２０あるいは図８に示すような内側底部に凹凸部を有する型枠２２を用い、その内部に上記蛍光体層形成用の樹脂組成物２１を充填した。さらに、この型枠２０あるいは型枠２２内に発光ダイオードチップ４が搭載された基体２をその発光ダイオードチップ４等が搭載された側を型枠２０あるいは２２側に向けて挿入した。

そして、この蛍光体層形成用の樹脂組成物２１を硬化させて、発光ダイオードチップ４等が搭載された基体２上に蛍光体層１１を形成して、図４に示すような蛍光体層１１の表面が平坦な線状白色光源１（参考例）、あるいは、図６に示すような蛍光体層１１の表面に凹凸が形成された線状白色光源１（実施例）を作製した。

なお、蛍光体層１１の表面が平坦な場合における基体２の表面から蛍光体層１１の表面までの高さ（Ｈ）、または、蛍光体層１１の表面が凹凸状の場合における基体２の表面からの蛍光体層１１の凸部表面までの高さ（Ｈ_Ｈ）および凹部表面までの高さ（Ｈ_Ｌ）は表１に示すとおりである。

参考例６
使用する蛍光体の種類、含有量を変更する以外は参考例１と同様の方法にて、線状白色光源を作製した。すなわち、赤色蛍光体として（Ｓｒ_０．０１Ｃａ_０．９９）ＳｉＡｌＮ_３：Ｅｕ、緑色蛍光体として（Ｓｒ_１．５８Ｂａ_０．１１Ｍｇ_０．２Ｅｕ_０．１Ｍｎ_０．０１）ＳｉＯ_４、青色蛍光体として（Ｓｒ_０．８５Ｂａ_０．０１Ｃａ_０．０９Ｅｕ_０．０５）_１０（ＰＯ_４）_３Ｃｌをそれぞれシリコーン樹脂に３０質量％の濃度で混合してスラリーを得た。そして、これらのスラリーを３０質量％、４０質量％、３０質量％の割合で混合して蛍光体層形成用の樹脂組成物とした。

比較例１
実施例１と同様にして発光ダイオードチップ４を搭載し、導電性ワイヤ５を形成した。そして、実施例１〜１０で用いたものと同様な蛍光体層形成用の樹脂組成物をディスペンサに注入し、このディスペンサから蛍光体層形成用の樹脂組成物の樹脂組成物を吐出し、図１１に示すように、発光ダイオードチップ４の周辺部のみに蛍光体層５１を形成して線状白色光源５０を得た。

なお、比較例１における蛍光体層５１を形成する範囲（平面方向）は各発光ダイオードチップ４の端部から０．６ｍｍの範囲までとし、基体２の表面から蛍光体層５０の表面までの高さは１．２ｍｍとした。また、図１１においては実施例と同様の箇所を示す部分には、実施例と同様の符号を付している。

次に、実施例の線状白色光源１、参考例の線状白色光源１および比較例の線状白色光源５０について、輝度および輝度ムラの測定を行った。輝度の測定は各発光ダイオードチップ４が搭載された部分について輝度計を用いて行い、測定された輝度の最高値とした。また、輝度ムラは各発光ダイオードチップ４が搭載された部分の輝度、および、隣接する発光ダイオードチップ４の中間部分の輝度を測定し、その輝度の最高値と最低値とから以下の式により算出した。結果を表１に示す。

輝度ムラ＝（輝度の最低値／輝度の最高値）×１００［％］

表１に示されるように、実施例の線状白色光源１によれば輝度が高く、輝度ムラも有効に抑制されていることが認められた。それに対し、比較例１は点状光源であるため光るところと光らない部分があるため輝度ムラ０％であった。

実施例６〜１０、参考例７〜１２、比較例２
実施例１〜５および参考例１〜６の線状白色光源１を用いて、図９に示すような実施例６〜１０および参考例７〜１２のサイドライト型バックライト３０を作製した。なお、サイドライト型バックライト３０は８インチ液晶表示装置用のものとした。また、各線状白色光源を１０個縦に並べて８インチ用の線状光源とした。また、比較例１の線状白色光源５０を用いて、同様にサイドライト型バックライトを作製した。

次に、このサイドライト型バックライト３０の発光面における輝度ムラを測定した。結果を表２に示す。

なお、輝度ムラの測定は、以下のようにして行った。すなわち、まず図１２に示すようにサイドライト型バックライト３０の発光面に対し、縦方向、横方向の中心に中心線を引き、さらにその両側に等分線を引き、それらの交点（９箇所）を測定点とした。そして、縦方向および横方向の中心線どうしの交点を輝度計にて測定して中心輝度とした。

そして、残り８箇所の輝度を輝度計にて測定し、中心輝度と比較してもっとも差の大きかった輝度を用いて、以下の式により輝度ムラを算出した。なお、輝度ムラは１００％に近いほど発光面における部分毎の輝度差が少なくなり好ましいものとなる。

輝度ムラ＝（中心輝度と比較して最も差の大きかった輝度／中心輝度）×１００［％］

表２に示されるように、本発明の線状白色光源１を用いた実施例のサイドライト型バックライト３０によれば中心輝度が高く、発光面における輝度ムラも有効に抑制されていることが認められる。また、本実施例にかかる線状光源は線状光源であることから従来のＣＣＦＬから導光板の設計変更なく代替可能である。それに対し、比較例のものは輝度ムラが悪くサイドライト型バックライトに適用するには導光板の設計変更が必要である。

本発明の線状白色光源は、基体と、この基体上に線状に配置され、波長３３０ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下の紫外光を発生する複数の発光ダイオードチップと、この複数の発光ダイオードチップを覆うように連続して形成され、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体を含有する蛍光体層と、を有する。このようなものとすることで、発光面における輝度ムラが抑制されると共に、製造性に優れ、従来の冷陰極管等の代わりに好適に用いるものとすることができ、バックライトあるいは液晶表示装置に有効利用することができる。

１…線状白色光源、２…基体、３…金属パターン、４…発光ダイオードチップ、５…導電性ワイヤ、６…ビア導体、７…電極パッド、８…電極パッド、９…ビア導体、１０…電極パッド、１１…蛍光体層、１２…電気的接続手段、３０…バックライト、４０…液晶表示装置

Claims (9)

1. 基体と、
   前記基体上に線状に配置され、波長３３０ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下の紫外光を発生する複数の発光ダイオードチップと、
   前記複数の発光ダイオードチップを覆うように連続して形成され、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体を含有する蛍光体層とを具備し、
   前記複数の発光ダイオードチップは１ｍｍ以上５ｍｍ以下の間隔で配置されており、
   前記蛍光体層は、前記発光ダイオードチップが配置された部分に設けられた凸部と、前記発光ダイオードチップどうしの間隔部分に設けられた凹部とを有し、
   前記基体の表面から前記凸部の表面までの高さが、それぞれ０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であると共に、前記基体の表面から前記凸部の表面までの高さ（Ｈ _H ）に対する前記基体の表面から前記凹部の表面までの高さ（Ｈ _L ）の比（Ｈ _L ／Ｈ _H ）が５０％以上であり、
   輝度ムラが５０％以上１００％以下であることを特徴とする線状白色光源。
2. 前記発光ダイオードチップの個数が５個以上であることを特徴とする請求項１に記載の線状白色光源。
3. 前記赤色発光蛍光体は、下記式（１）で表わされる組成の蛍光体粉末
   （Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓ ……（１）
   （式中、ＭはＳｂ、Ｓｍ、Ｇａ、およびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、０≦ｙ＜０．０３を満たす値である。）
   および／または、
   下記式（２）で表わされる組成の蛍光体粉末
   （Ｓｒ_ｘＣａ_１−ｘ）ＳｉＡｌＮ_３：Ｅｕ ……（２）
   （式中、ｘは０≦ｘ＜０．４を満たす値である。）
   であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線状白色光源。
4. 前記緑色発光蛍光体は、下記式（３）で表わされる組成の蛍光体粉末
   （Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７ ……（３）
   （式中、ｘ、ｙ、ｚ、およびｕは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満たす値である。）
   および／または、
   下記式（４）で表わされる組成の蛍光体粉末
   （Ｓｒ_{２−ｘ−ｙ−ｚ−ｕ}Ｂａ_ｘＭｇ_ｙＥｕ_ｚＭｎ_ｕ）ＳｉＯ_４ ……（４）
   （式中、ｘ、ｙ、ｚ、およびｕは、０．１＜ｘ＜０．４、０．００５＜ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０．００１＜ｕ＜０．０４を満たす値である。）
   であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の線状白色光源。
5. 前記青色発光蛍光体は、下記式（５）で表わされる組成の蛍光体粉末
   （Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ―ｚ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ ……（５）
   （式中、ｘ、ｙおよびｚは、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満たす値である。）
   であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の線状白色光源。
6. 前記蛍光体層は、透明樹脂と、前記透明樹脂中に含有された前記赤色発光蛍光体、前記緑色発光蛍光体および前記青色発光蛍光体とを備え、
   前記蛍光体層における前記赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体の合計含有量が２０質量％以上７０質量％以下の範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の線状白色光源。
7. 前記基体は、平坦な表面を有するセラミックス基板と、前記セラミックス基板の前記表面上に形成され、導電層および反射層として機能する複数の金属パターンとを備え、
   前記複数の金属パターン上には前記発光ダイオードチップがそれぞれ搭載されており、
   前記発光ダイオードチップは下部電極と上部電極とを有し、前記下部電極は当該発光ダイオードチップが搭載される前記金属パターンと電気的に接続されていると共に、前記上部電極は当該発光ダイオードチップが搭載される前記金属パターンに隣接する前記金属パターンと導電性ワイヤを介して電気的に接続されており、
   前記蛍光体層は、前記複数の発光ダイオードチップ、前記複数の金属パターンおよび前記導電性ワイヤの全体を覆うように、前記セラミックス基板の前記表面上に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の線状白色光源。
8. 白色光を発光する線状の光源を具備するバックライトであって、
   前記光源として請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載された線状白色光源を具備することを特徴とするバックライト。
9. バックライトを具備する液晶表示装置であって、
   前記バックライトとして請求項８に記載されたバックライトを具備することを特徴とする液晶表示装置。

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