JP6638292B2 - 装置光源 - Google Patents
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Description
以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、例えば断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。
第1実施形態に係る装置光源について、図1、2を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る装置光源の構成を示す断面図である。図2は、図1の装置光源の他の形態を示す断面図である。
(青色発光素子)
青色発光素子2は、440nm以上460nm以下の波長域に発光ピークを持つ青色光を発する発光素子である。このような青色発光素子2としては、n型半導体層とp型半導体層との間に発光層が配置された半導体発光部を有するものが好適に利用できる。そして、半導体発光部は、例えば、一般式がInxAlyGa1−x−yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)で表わされる窒化ガリウム等からなる半導体材料で構成されているものが好ましい。
緑色蛍光体3は、青色発光素子2の発する青色光の一部を吸収して、500nm以上575nm以下、好ましくは520nm以上550nm以下の波長域に発光ピークを持つ緑色光を発する蛍光体である。そして、緑色蛍光体3が前記した波長域に発光ピークを持つことによって、緑色蛍光体3の発光スペクトルと赤色蛍光体4の発光スペクトルとが特定波長域で重複する割合が少なくなるため、特定波長域(黄色波長域)でのスペクトル強度が小さくなる。その結果、白色光源として機能する装置光源1Aをカラーフィルターで色分解して3原色として用いる場合、例えば、液晶表示装置のバックライト光源として使用する際に、フィルター透過後の緑色光および赤色光に黄色光が混じることが抑制されるため、色再現範囲が広くなる。
赤色蛍光体4は、青色発光素子2の発する青色光の一部および緑色蛍光体3の発する緑色光の一部の少なくとも一方を吸収して、600nm以上690nm以下、好ましくは620nm以上670nm以下の波長域に発光ピークを持つ赤色光を発する蛍光体である。そして、赤色蛍光体4が前記した波長域に発光ピークを持つことによって、赤色蛍光体4の発光スペクトルと緑色蛍光体3の発光スペクトルとが特定波長域で重複する割合が少なくなるため、特定波長域(黄色波長域)でのスペクトル強度が小さくなる。その結果、白色光源として機能する装置光源1Aをカラーフィルターで色分解して3原色として用いる場合、例えば、液晶表示装置のバックライト光源として使用する際に、フィルター透過後の赤色光および緑色光に黄色光が混じることが抑制されるため、色再現範囲が広くなる。
吸収体5は、フッ化ネオジムを含有するものである。フッ化ネオジムは、一般式がNd1−xRXF3(Rは他の希土類元素、0≦X<1)で表わされるフッ化物であって、ネオジムだけでなく他の希土類元素を含むフッ化物であってもよい。ただし、NdF3で表されるフッ化ネオジムが最も好ましい。
第1透光性部材6は、青色発光素子2を覆うもので、緑色蛍光体3、赤色蛍光体4および吸収体5を含有するもので、好ましくは光拡散材を含有するものである。また、第1透光性部材6は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性の樹脂材料中に緑色蛍光体3、赤色蛍光体4および吸収体5が分散されたものであることが好ましい。なお、樹脂材料としては、透光性を有していればエポキシ樹脂、シリコーン樹脂以外の樹脂であってもよい。
第2実施形態に係る装置光源について、図3を参照して説明する。図3は、第2実施形態に係る装置光源の構成を示す断面図である。
第2透光性部材9は、第1透光性部材6を覆うもので、吸収体5を含有するもので、好ましくは光拡散材を含有するものである。また、第2透光性部材9は、エポキシ樹脂、変成エポキシ樹脂、硬質のシリコーン樹脂、硬質の変成シリコーン樹脂等の透光性の樹脂材料中に吸収体5が分散されたものであることが好ましい。なお、樹脂材料としては、透光性を有していれば上記以外の樹脂を使用することもできる。第2透光性部材9の膜厚は5〜100μm程度が好ましいがこれに限定されない。
第3実施形態に係る装置光源について、図4を参照して説明する。図4は、第3実施形態に係る装置光源の構成を示すと共に、装置光源が使用される液晶表示装置の構成を示す断面図である。
光拡散板13は、発光装置10Cから出射された青色光、緑色光および赤色光の混色光(白色光)を、一方の主面13aから入射して、他方の主面13bから出射する板状体であって、白色光を拡散により均一に分布させて面内輝度むらをなくす作用を有する。
図4に示すように、装置光源1Cは、発光装置10Cと、発光装置10Cが実装された実装基板12を収容する筐体11と、光拡散板13とを有し、筐体11が主面13aと対面する光拡散板13の背面側に配置されていることが好ましい。装置光源1Cでは、複数の発光装置10Cが実装基板12の上に実装されていることが好ましい。
第4実施形態に係る装置光源について、図5を参照して説明する。図5は、第4実施形態に係る装置光源の構成を示すと共に、装置光源が使用される液晶表示装置の構成を示す断面図である。
導光板15は、発光装置10Dから出射された青色光、緑色光および赤色光の混色光(白色光)を、側面から入射して、少なくとも一方の主面から出射する板状体であって、略平板状の部材で構成された6つの面を有する構造体であることが好ましい。すなわち、図5に示すように、導光板15は、一方の側面に位置する入射面(入射板)15aと、底面に位置する一方の主面である主反射面15c(主反射板)と、底面と対向する正面に位置する他方の主面である出射面(出射板)15bと、一方の側面と対向する他方の側面に位置する副反射面(副反射板)15dと、図示しない一方の側面と隣接する左右の側面に位置する2つの副反射面(副反射板)とを有することが好ましい。
図5に示すように、装置光源1Dは、発光装置10Dと、発光装置10Dが実装された実装基板12を収容する筐体14と、導光板15とを有し、導光板15が発光装置10Dの側面側に配置されるように筐体14内に収容されていることが好ましい。また、装置光源1Dでは、複数の発光装置10Dが実装基板12の上に実装されていることが好ましい。
実施例No.1〜10として、図1に示す発光装置を以下に示す部材を用い、表1に示す構成で作製した。なお、対照例No.11として、吸収材を有さないこと以外は実施例と同様にして、表1の構成で図1に示す発光装置を作製した。
青色発光素子:窒化物半導体
第1透光性部材の母材:屈折率1.52のエポキシ/シリコーンのハイブリッド樹脂
緑色蛍光体:β−SiAlON:Eu2+蛍光体
赤色蛍光体:K2SiF6:Mn4+蛍光体
光拡散材:SiO2
吸収体:NdF3
また、実施例No.4〜6については、発光スペクトルの測定結果を図6、7に示した。なお、図6、7では、対照例No.11の発光スペクトルの測定結果についても合わせて示した。
比較例No.12〜15として、図1に示す発光装置を、吸収体以外の部材については実施例と同様にして、表1に示す構成で作製した。なお、吸収体については以下を用いた。
吸収体:なし、Nd2O3、Er2O3
2 青色発光素子
3 緑色蛍光体
4 赤色蛍光体
5 吸収体
6 第1透光性部材
7 ケース部
7a 凹部
8 電極
9 第2透光性部材
10A、10B、10C、10D 発光装置
11、14 筐体
12 実装基板
12a 配線パターン
13 光拡散板
13a、13b 主面
15 導光板
15a 入射面
15b 出射面
15c 主反射面
15d 副反射面
50 液晶パネル
51、60 偏光フィルター
52、59 ガラス基板
53、57 透明電極
54、56 配向膜
55 液晶層
58 カラーフィルター
100 液晶表示装置
Claims (11)
- 440nm以上460nm以下の波長域に発光ピークを持つ青色光を発する青色発光素子と、
前記青色発光素子の発する青色光の一部を吸収して、520nm以上550nm以下の波長域に発光ピークを持つ緑色光を発する緑色蛍光体と、
前記青色発光素子の発する青色光の一部および前記緑色蛍光体の発する緑色光の一部の少なくとも一方を吸収して、620nm以上670nm以下の波長域に発光ピークを持つ赤色光を発する赤色蛍光体と、
前記緑色光と前記赤色光の一部を吸収するフッ化ネオジムを含有する吸収体と、
前記青色発光素子、前記緑色蛍光体および前記赤色蛍光体の発する光の光路上に位置する、前記吸収体が含有される第1部材と、
を有し、
前記吸収体の含有量は、前記吸収体が含有される前記第1部材の全質量に対して、1.2質量%以上8.1質量%以下である装置光源。 - 前記吸収体は、結晶性化合物からなる請求項1に記載の装置光源。
- 前記第1部材は、前記青色発光素子を覆う第1透光性部材であり、
前記第1透光性部材は、前記緑色蛍光体、前記赤色蛍光体を含有する請求項1または請求項2に記載の装置光源。 - 前記第1部材は、第2透光性部材であり、
前記装置光源は、さらに、前記青色発光素子を覆う第1透光性部材を有し、
前記第1透光性部材は前記第2透光性部材で覆われており、
前記第1透光性部材は前記緑色蛍光体および前記赤色蛍光体を含有する請求項1または請求項2に記載の装置光源。 - 前記第1部材は、光拡散板であり、
前記光拡散板は、前記青色光、前記緑色光および前記赤色光の混色光を、一方の主面から入射して、他方の主面から出射する請求項1または請求項2に記載の装置光源。 - 前記第1部材は、導光板であり、
前記導光板は、前記青色光、前記緑色光および前記赤色光の混色光を、側面から入射して、少なくとも一方の主面から出射する請求項1または請求項2に記載の装置光源。 - 前記緑色蛍光体は、硫化物蛍光体、酸窒化物蛍光体および酸化物蛍光体の群から選択された少なくとも1種を含有する請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の装置光源。
- 前記赤色蛍光体は、フッ化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体および硫化物蛍光体の群から選択された少なくとも1種を含有する請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の装置光源。
- 前記吸収体は、Nd1−xRxF3(RはNd以外の希土類元素、0≦x<1)で表される組成物を含有する請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の装置光源。
- 前記青色発光素子の発光ピークでの発光強度を1とした際、前記緑色蛍光体の発光ピークでの発光強度が0.15以上0.5以下であり、前記赤色蛍光体の発光ピークでの発光強度が0.1以上2.5以下である請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の装置光源。
- 前記装置光源は、バックライト光源として用いられる請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の装置光源。
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