JPWO2007083521A1 - 発光モジュールとそれを用いたバックライトおよび液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

発光モジュール１は、金属パターン４を有する基板２と、基板２上に線状に配列された複数の白色発光装置３とを具備する。金属パターン４は基板２の面積の６０％以上の部分に形成されている。白色発光装置３は半導体発光素子５として発光ダイオード等を有する。半導体発光素子５から放射された光は蛍光体を含む発光部で白色光に変換されて取り出される。発光モジュール１は白色光を放出する。

Description

本発明は発光モジュールと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には、冷陰極管（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）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、色再現性が低い、水銀を使用しているために環境負荷が大きい、等の問題がある。近年、青色発光や紫外発光の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）が開発され、ＬＥＤを用いた照明のバックライト等への適用が進められている。
ＬＥＤ照明としては、青色発光のＬＥＤチップと黄色蛍光体とを組合せる方式、青色発光のＬＥＤチップと赤色発光のＬＥＤチップと緑色発光のＬＥＤチップの光を混合する方式、紫外発光のＬＥＤチップ（ＵＶ−ＬＥＤ）と赤色、緑色、青色の三色の蛍光体を含むＲＧＢ蛍光体とを組合せる方式が知られている。前２者は色再現性や色制御性等に難があるため、ＵＶ−ＬＥＤとＲＧＢ蛍光体とを組合せた方式に対する期待が高まっている。
ＬＥＤは長寿命で信頼性が高く、光源として用いた場合に交換作業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。ＬＥＤチップは電気エネルギーを紫外光や可視光等の光に変換して放射する半導体素子であり、これを透明樹脂で封止してＬＥＤランプが構成される。ＬＥＤランプの発光色はＬＥＤチップの発光波長に限られるものではなく、ＬＥＤチップの表面に蛍光体を塗布したり、あるいはＬＥＤチップを封止する透明樹脂中に蛍光体を含有させることによって、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ＬＥＤランプは携帯型通信機器やＰＣの液晶表示装置におけるバックライトの光源として期待されている。
ＬＥＤランプをバックライトの光源に適用する場合、複数のＬＥＤランプを基板上に線状またはマトリックス状に配置して発光モジュールを構成する。複数のＬＥＤランプを具備する発光モジュールを適用したバックライトは、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、これらは用途に応じて使い分けられている。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発光モジュールを光源として配置することにより構成される（特許文献１参照。）。
しかしながら、発光モジュールを用いたバックライトにおいて、ＵＶ−ＬＥＤとＲＧＢ蛍光体とを組合せた方式は、発光効率が低い、ＬＥＤランプを配置した部分とそうでない部分とで輝度が異なり、全体として輝度が不均一になる等の課題を有している。さらに、発光モジュールを構成する各ＬＥＤランプからは所望の光束が得られているにもかかわらず、発光面の輝度が不足するという課題もある。このような輝度の不足や不均一を解消する方法としては、発光モジュールに搭載するＬＥＤランプの個数を増やして配置密度を上げることが考えられるが、この場合には消費電力の増加が避けられない。
特開２０００−２５８７４９公報
本発明の目的は、発光面の輝度が高く、かつ輝度の不均一を抑制した発光モジュールを提供することにある。本発明の他の目的は、そのような発光モジュールを用いることによって、発光面や表示面における輝度を向上させると共に、輝度の不均一を抑制したバックライトと液晶表示装置を提供することにある。
本発明の態様に係る発光モジュールは、金属パターンを有する基板と、半導体発光素子と前記半導体発光素子からの光により励起されて白色光を発光する発光部とを備える複数の白色発光装置であって、前記基板上に線状に配列された複数の白色発光装置とを具備し、前記金属パターンは前記基板の面積の６０％以上の部分に形成されていることを特徴としている。
本発明の態様に係るバックライトは、本発明の態様に係る発光モジュールを光源として具備することを特徴としている。本発明の態様に係る液晶表示装置は、本発明の態様に係るバックライトと、前記バックライトから発光された白色光で照明される液晶表示部とを具備することを特徴としている。
図１は本発明の第１の実施形態による発光モジュールの構成を示す平面図である。 図２は図１に示す発光モジュールの断面図である。 図３は図１に示す発光モジュールの白色発光装置の部分を拡大して示す断面図である。 図４は本発明の第２の実施形態による発光モジュールの構成を示す平面図である。 図５は図４に示す発光モジュールの断面図である。 図６は図４に示す発光モジュールの白色発光装置の部分を拡大して示す断面図である。 図７は本発明の実施形態によるバックライトの構成を示す断面図である。 図８は本発明の実施形態による液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図９は実施例における輝度の測定点を示す平面図である。 図１０は本発明の実施例および比較例における金属パターンの基板面積に対する面積比とバックライトの中心輝度との関係を示す図である。
符号の説明
１，１２…発光モジュール、２…基板、３…白色発光装置（白色ＬＥＤランプ）、４…金属パターン、５…半導体発光素子（ＬＥＤチップ）、６…導電性ワイヤ、７…周辺部材、８…反射層、９…発光部（蛍光体層）、１０…透明樹脂、１１…ＲＧＢ蛍光体、２０…サイドライト型バックライト、２１…導光板、２２…反射層、２３…入射面、３０…液晶表示装置、３１…液晶パネル。
発明を実施するための形態
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の実施形態による発光モジュールは、金属パターンを有する基板上に線状に配列された複数の白色発光装置を具備する。白色発光装置は半導体発光素子を有している。半導体発光素子としては発光ダイオード（ＬＥＤ）素子やレーザダイオード素子等が用いられる。白色発光装置は半導体発光素子から放射される光を蛍光体等で白色に変換して取り出す装置である。白色発光装置としては、ＬＥＤ素子を有する白色発光型ＬＥＤランプを用いることが好ましい。
複数の白色発光装置が搭載される基板において、金属パターンは基板の面積の６０％以上の部分に形成されている。基板の面積の６０％以上といった広い部分に金属パターンを形成することによって、金属パターンを反射層として有効に利用することができる。例えば、導光板の入射面に沿って発光モジュールを配置してサイドライト型バックライトを構成する場合、白色発光装置から発せられた光の一部は導光板で反射されて発光モジュールに戻ってくる。基板の面積の６０％以上といった広い部分に金属パターンを形成しておくことによって、導光板で反射された光を金属パターンで有効に再反射することができる。
従って、発光モジュールとしての輝度が向上すると共に、白色発光装置が搭載されている部分とそうでない部分とで輝度が異なることが抑制され、全体として均一な輝度とすることができる。さらに、白色発光装置から所定の光束が発生しているにもかかわらず、輝度が不足するといったことも抑制される。これらによって、十分かつ均一な輝度を有する発光モジュールを提供することが可能となる。この実施形態の発光モジュールは小型から中型の液晶表示装置に用いられるバックライトの光源に有用である。具体的には、表示画面サイズが１５インチ以下の液晶表示装置のバックライトの光源として有用である。
図１は本発明の第１の実施形態による発光モジュールの構成を示す平面図である。図２は図１に示される発光モジュールの断面図である。図３は図１に示される発光モジュールの白色発光装置の部分を拡大して示す断面図である。これらの図に示される発光モジュール１は、絶縁性の基板２上に線状に配列された複数の白色発光装置３を具備する。基板２の表面には金属パターン４が形成されている。金属パターン４は複数の四角形パターンを有している。複数の白色発光装置３はそれぞれ四角形状の金属パターン４上に搭載されている。金属パターン４は基板２の面積の６０％以上の部分に形成されている。
第１の実施形態において、複数の四角形状の金属パターン４の面積を全て合計した面積が、基板２の主表面（複数の白色発光装置３が搭載される表面）の面積の６０％以上とされている。金属パターン４の合計面積は白色発光装置３が搭載された部分の面積も含むものである。金属パターン４は少なくとも複数の白色発光装置３の間に形成されていることが好ましい。例えば、発光モジュール１をバックライトの光源として用いた場合に、白色発光装置３同士の間に形成された金属パターン４は反射層として有効に機能する。
金属パターン４は基板２の面積の８０％以上の範囲に形成されていることがさらに好ましい。金属パターン４の基板面積に対する占有面積を８０％以上とすることによって、金属パターン４の反射層としての機能をより効果的に高めることが可能となる。白色発光装置３の配列個数や接続方法によっても異なるが、金属パターン４の基板面積に対する占有面積は９９％程度まで設定することができる。金属パターン４の占有面積率が９９％を超えると、金属配線層としての本来の機能が損なわれる。金属パターン４は配線層としての機能を有しないものであってもよいが、その場合には反射層としての金属層と配線層としての金属層を別々に形成する必要があり、それにより製造コストが増加する。従って、金属パターン４は白色発光装置３に電力を供給する配線層であることが好ましい。
上述したように、白色発光装置３は半導体発光素子５を具備している。ここでは、半導体発光素子５としてＬＥＤチップを適用しており、白色発光装置３は白色ＬＥＤランプである。ＬＥＤチップ５は図２および図３に示すように、上部と下部にそれぞれ電極が形成されている。ＬＥＤチップ５の下部電極は金属パターン４に電気的に接続され、上部電極は導電性ワイヤ６を介して隣接する他の金属パターン４に電気的に接続されている。下部電極は金属パターン４に部分的に設けられた金パッド上に接合することが好ましい。
第１の実施形態の発光モジュール１は、１つの金属パターン４とそれに隣接する他の金属パターン４とを順次電気的に接続することによって、全体として一体的に電気的に接続されている。金属パターン４は配線層として機能する。基板２はＬＥＤチップ５と同程度の熱膨張係数を有するセラミックス基板であることが好ましい。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板は熱伝導性が良好であり、基板２に好適である。金属パターン４は基板２と金属板や金属板等とを接合することにより形成される。金属パターン４は蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の薄膜形成法を適用した金属膜であってもよい。
発光モジュール１は図１に示すように、白色ＬＥＤランプ３同士の間に比較的大きな金属パターン４が形成されていることが好ましい。図１において、複数の白色ＬＥＤランプ３はそれぞれ金属パターン４上に搭載されている。金属パターン４は、白色ＬＥＤランプ３の搭載部と配線部とを兼ねており、その上で白色ＬＥＤランプ３同士の間に存在するようなパターン形状を有している。そのような部分の金属パターン４で光を有効に反射することによって、発光モジュール１としての輝度を向上させることができると共に、モジュール全体として輝度を均一化することが可能となる。
複数の白色ＬＥＤランプ３はＬＥＤチップ５の線密度が０．５個／ｃｍ以上９個／ｃｍ以下となるように配列することが好ましい。ＬＥＤチップ５の線密度とは単位長さ当たりに配置されるＬＥＤチップ５の個数である。ＬＥＤチップ５の線密度が０．５個／ｃｍ未満であると、ＬＥＤチップ５同士の間隔が開きすぎることになる。従って、そのような間隔部分に金属パターン４を設けても輝度を十分に向上させることができず、さらに全体としての輝度も不均一になりやすい。ＬＥＤチップ５の線密度が９個／ｃｍを超えると、ＬＥＤチップ５の個数が多すぎるために消費電力が増加する。
白色ＬＥＤランプ３（ＬＥＤチップ５）はそれぞれ四角形状の金属パターン４の同一箇所に搭載されることが好ましい。具体的には、四角形状の金属パターン４の配列方向に対する端部近傍に白色ＬＥＤランプ３を搭載することが好ましい。図１に示すように、白色ＬＥＤランプ３が横方向に配列されている場合、四角形状の金属パターン４の横方向の一方の端部（図１では右側端部）近傍に、白色ＬＥＤランプ３を搭載することが好ましい。このように白色ＬＥＤランプ３を搭載することによって、ＬＥＤチップ５の上部電極を隣接する他の金属パターン４と導電性ワイヤ６を介して容易に接続することができる。
導電性ワイヤ６の接続性を向上させる観点から、金属パターン４同士の間隔（ＤＭＭ）は狭くすることが好ましい。金属パターン４の面積を広くして光の反射部分を増やす観点からも、金属パターン４同士の間隔ＤＭＭは狭くすることが好ましい。金属パターン４同士の間隔ＤＭＭは３ｍｍ以下とすることが好ましい。間隔ＤＭＭが３ｍｍを超えると金属パターン４による光の反射効果が低下すると共に、ワイヤボンディングの距離が長くなって製造性が低下する。金属パターン４同士は接触しないように配置することが好ましい。第１の実施形態のように、金属パターン４上に発光ダイオード３を搭載する形態では、間隔ＤＭＭは０．０３ｍｍ程度まで近づけることができる。
金属パターン４の配列方向に直交する方向の長さ（金属パターン４の幅Ｗ）は、輝度の向上や均一化等の観点から、金属パターン４全体の面積が広くなるように設定することが好ましい。金属パターン４の幅Ｗは０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。幅Ｗの上限は必ずしも限定されるものではない。金属パターン４の幅Ｗは、上記したような目的を達成する上で３ｍｍ程度あれば十分である。さらに、金属パターン４の幅Ｗが４ｍｍを超えると、例えばサイドライト型バックライトの薄型化が困難になる。
金属パターン４は、反射層としての役割を有すると共に、白色ＬＥＤランプ３への電力の供給に用いられることから、反射率および導電性に優れた金属材料で形成することが好ましい。このような点から、金属パターン４はＡｌ、Ａｇ、Ｐｔ、ＴｉおよびＮｉから選ばれる１種を主成分とする金属材料で形成することが好ましい。さらに、基板２への密着性を高めるために、基板２上にＴｉ層を設け、その上にＡｌ、Ａｇ、Ｐｔ等の金属層からなる金属パターン４を設けることがより好ましい。ＬＥＤチップ５の下部電極に相当する位置には、予め金パッドを設けておくことが好ましい。
金属パターン４は算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）で０．０１μｍ以上０．３μｍ以下の表面粗さを有することが好ましい。金属パターン４の表面粗さＲａが０．３μｍを超えるとＬＥＤチップ５と金属パターン４との接合強度が低下すると共に、光の反射率も低下する。表面粗さＲａが０．０１μｍ未満であると、後述する白色ＬＥＤランプ３の発光部（蛍光体層）と金属パターン４との接着力が低下する。
金属パターン４の表面粗さは、例えば粗面化加工や鏡面加工を適用して調整することができる。金属パターン４の表面を粗面化する場合には、例えばブラスト加工が適用される。ブラスト加工に使用するメディアの材料や粒度を適宜選択することによって、所望の表面粗さを得ることができる。金属パターン４の表面粗さを小さくする場合には、鏡面加工を適用することが好ましい。粗面化加工や鏡面加工は金属パターン４を形成した基板２に対する表面加工として実施することが好ましい。
さらに、発光モジュール１は可視光を有効に反射する必要があることから、可視光の代表的な波長である５５０ｎｍの光を照射したときの反射率が４０％以上であることが好ましい。波長が５５０ｎｍの光の反射率が４０％未満であると可視光の反射が不十分となり、発光モジュール１としての輝度が不十分となる。このような光の反射率は基板２に対する占有面積を６０％以上とした金属パターン４により実現される。発光モジュール１の反射率は金属パターン４の形成面積のみならず、金属パターン４の構成材料や表面粗さ等にも影響されるため、これらを適宜調整して向上させることができる。
発光モジュール１に用いられる白色ＬＥＤランプ３としては、青色発光のＬＥＤチップと黄色発光蛍光体（ＹＡＧ等）とを組合せたものや、紫外発光のＬＥＤチップ（ＵＶ−ＬＥＤ）と赤色、緑色および青色の各蛍光体を含むＲＧＢ蛍光体とを組合せたものが用いられる。これらのうち、後者のＵＶ−ＬＥＤチップとＲＧＢ蛍光体とを組合せた白色ＬＥＤランプ３は、前者に比べて色再現性や色制御性に優れ、その上で発光モジュール１に適用した場合に輝度不足や輝度の不均一等が生じやすい。従って、この実施形態の発光モジュール１はそのような白色ＬＥＤランプ３を用いる場合に好適である。
図３はＵＶ−ＬＥＤチップとＲＧＢ蛍光体とを組合せた白色ＬＥＤランプ３を示している。図３に示す白色ＬＥＤランプ３は、上部と下部に電極を有するＵＶ−ＬＥＤチップ５を備えている。ＵＶ−ＬＥＤチップ５は金属パターン４上に搭載されており、これにより下部電極が金属パターン４と電気的に接続されている。ＵＶ−ＬＥＤチップ５の上部電極は隣接する他の金属パターン４と導電性ワイヤ６を介して電気的に接続されている。なお、上部に２つの電極を有するＬＥＤチップ５であっても、図１に構造を示した基板２に略同様にマウントすることができる。
ＵＶ−ＬＥＤチップ５は、例えば波長が３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の範囲の紫外光または紫色光を放射するものである。ＵＶ−ＬＥＤチップ５としては、例えば発光層として窒化物系化合物半導体層を有するものが挙げられる。ＵＶ−ＬＥＤチップ５は、通常面積が０．０９ｍｍ2（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ角）以上０．３６ｍｍ2（０．６ｍｍ×０．６ｍｍ角）以下の発光面を有している。白色ＬＥＤランプ３はそのような発光面積を有するＵＶ−ＬＥＤチップ５を備えている。
ＵＶ−ＬＥＤチップ５の周囲には、周辺部材７が設けられている。周辺部材７は例えば樹脂からなる円筒部材やカップ部材であり、その内壁面には反射層８が形成されている。周辺部材７等は場合によっては輝度の均一性を低下させる要因となるおそれがあるため、必要に応じて取り外すことができる。周辺部材７の内部には発光部９として蛍光体層が充填されており、ＵＶ−ＬＥＤチップ５は発光部９内に埋め込まれた状態となっている。
発光部（蛍光体層）９は周辺部材７の内部に充填された透明樹脂１０を有している。透明樹脂１０としては、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂が使用される。透明樹脂１０は赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体を含むＲＧＢ蛍光体１１を含有している。言い換えると、発光部９は透明樹脂１０中に分散されたＲＧＢ蛍光体１１を有している。発光部９はＵＶ−ＬＥＤチップ５から放射される紫外光または紫色光でＲＧＢ蛍光体１１を励起して白色光を発光するものである。
ＲＧＢ蛍光体１１を構成する赤色、緑色、青色の各蛍光体としては、公知の各色発光の蛍光体を用いることができる。赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体には、それぞれＵＶ−ＬＥＤチップ５から放射される波長３６０ｎｍ〜４４０ｎｍの範囲の紫外光または紫色光を効率よく吸収する蛍光体が好ましく用いられる。
赤色発光蛍光体としては、Ｅｕ付活酸硫化イットリウム蛍光体、ＥｕおよびＳｍ付活酸硫化ランタン蛍光体、ＣｕおよびＭｎ付活硫化亜鉛蛍光体等が用いられる。緑色発光蛍光体としては、ＣｕおよびＡｌ付活硫化亜鉛蛍光体、ＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩蛍光体等が用いられる。青色発光蛍光体としては、Ｅｕ付活ハロ燐酸塩蛍光体、Ｅｕ付活アルミン酸塩蛍光体等が用いられる。これらは演色性、発光の均一性、輝度特性を考慮して適宜選択して用いることが好ましい。
上述したような構成を有する白色ＬＥＤランプ３は、光束が１ルーメンス［ｌｍ］以上２０ルーメンス［ｌｍ］以下であることが好ましい。光束が１［ｌｍ］未満の場合、白色ＬＥＤランプ３の光束が不十分であるため、バックライト等として用いた場合に発光面の輝度が不足するおそれがある。光束が２０［ｌｍ］を超える場合には、バックライト等として用いた場合に発光面に輝度の不均一が発生するおそれがある。
次に、本発明の第２の実施形態による発光モジュールについて説明する。図４は第２の実施形態による発光モジュールの構成を示す平面図である。図５は図２に示される発光モジュールの断面図である。図６は図１に示される発光モジュールの白色発光装置（白色ＬＥＤランプ）の部分を拡大して示す断面図である。これらの図に示される発光モジュール１２は、基板２上に線状に配列された複数の白色発光装置（白色ＬＥＤランプ）３を具備する。基板２にはその面積の６０％以上の部分に金属パターン４が形成されている。
第２の実施形態の発光モジュール１２において、白色ＬＥＤランプ３は四角形状の金属パターン４上に搭載されておらず、白色ＬＥＤランプ３同士の間にのみ四角形状の金属パターン４が形成されている。発光モジュール１２においても、複数の四角形状の金属パターン４の面積を全て合計した面積が基板２の面積の６０％以上となるように、基板２上に金属パターン４が形成されている。金属パターン４は第１の実施形態と同様に、基板２の面積の８０％以上９９％以下の範囲に形成されていることがさらに好ましい。
発光モジュール１２に用いられる白色ＬＥＤランプ３は、上部に２つの電極を有するＬＥＤチップ５Ａを備えている。それ以外の構成については第１の実施形態と同様であり、ＬＥＤチップ５Ａに代えてレーザダイオードチップ等を適用することができる。ＬＥＤチップ５Ａは図５および図６に示すように、上部の２つの電極が両隣に配置された金属パターン４にそれぞれ導電性ワイヤ６によって接続されている。このように、順次隣接する金属パターン４同士が白色ＬＥＤランプ３を介して電気的に接続されている。白色ＬＥＤランプ３と金属パターン４はモジュール全体として一体的に電気的に接続されている。
第２の実施形態における白色ＬＥＤランプ３は、図５および図６に示すように隣接する金属パターン４の間に配置されるため、白色ＬＥＤランプ３と金属パターン４とを順次電気的に接続する必要がある。従って、第１の実施形態で用いたＬＥＤチップ５のように上部電極と下部電極とを有するものとは異なり、上部に２つの電極を有するＬＥＤチップ５Ａが用いられる。それ以外の構成については同様とすることができる。
第２の実施形態の発光モジュール１２においても、第１の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ５Ａの線密度が０．５個／ｃｍ以上９個／ｃｍ以下となるように、複数の白色ＬＥＤランプ３を配列することが好ましい。さらに、導電性ワイヤ６の接続性の観点、輝度の向上や均一化等の観点から、白色ＬＥＤランプ３と金属パターン４との間隔（ＤＭＬ）はできるだけ狭くすることが好ましい。間隔ＤＭＬは３ｍｍ以下であることが好ましい。間隔ＤＭＬが３ｍｍを超えると金属パターン４による光の反射効果が低下する。
さらに、金属パターン４の配列方向に直交する方向の長さ（幅Ｗ）は、第１の実施形態と同様に、輝度の向上や均一化等の観点から、金属パターン４の面積を広くするように設定することが好ましい。金属パターン４の幅Ｗは０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。幅Ｗの上限は必ずしも限定されるものではない。金属パターン４の幅Ｗは上記したような目的を達成する上で３ｍｍ程度あれば十分である。さらに、金属パターン４の幅Ｗが４ｍｍを超えると、例えばサイドライト型バックライトの薄型化が困難になる。
第２の実施形態の発光モジュール１２は、白色ＬＥＤランプ３の間に形成された金属パターン４が反射層として機能する。金属パターン４を白色ＬＥＤランプ３の間のみに形成し多場合においても、金属パターン４を反射層として有効に機能させることができる。従って、発光モジュール１２の輝度とその均一性を高めることができる。第２の実施形態の発光モジュール１２においても、金属パターン４は反射層および配線層として機能するため、金属パターン４の構成材料や表面粗さは第１の実施の形態と同様とすることが好ましい。発光モジュール１２の波長５５０ｎｍの光を照射したときの反射率も同様である。
本発明の発光モジュールは第１および第２の実施形態の構成に限られるものではなく、本発明の趣旨を反しない範囲で、その構成を必要に応じて適宜に変更することができる。例えば、第１および第２の実施形態は複数の四角形状の金属パターン４を具備するが、金属パターン４の形状はこれに限られるものではない。金属パターン４の形状は円形や楕円形等であってもよい。金属パターン４はその面積を合計した面積が基板の面積の６０％以上であればよい。さらに、白色ＬＥＤランプ３（ＬＥＤチップ５）は必ずしも完全な線状に配列されていなくてもよく、若干ジグザグ状となっていても構わない。
次に、本発明のバックライトと液晶表示装置の実施形態について説明する。本発明の実施形態によるバックライトは、第１および第２の実施形態による発光モジュール１（１２）を光源として具備する。発光モジュール１（１２）を具備するバックライトは、直下型バックライトおよびサイドライト型バックライトのいずれであってもよいが、特にサイドライト型バックライトに好適である。発光モジュール１（１２）をサイドライト型バックライトの光源に適用することで、その特性を一層向上させることができる。
図７は本発明の実施形態によるサイドライト型バックライトの構成を示している。同図に示すサイドライト型バックライト２０は、発光モジュール１（１２）と導光板２１とを具備している。導光板２１には反射層２２が設けられている。導光板２１の一方の側面には入射面２３が設けられている。導光板２１は入射面２３側の側面から他方の側面に向けて徐々に厚さが減少する略板状のものである。発光モジュール１（１２）は導光板２１の入射面２３に沿って配置されている。
図８は本発明の実施形態による液晶表示装置の構成を示している。同図に示す液晶表示装置３０は、表示手段としての平板状の液晶パネル３１と、液晶パネル３１を背面から白色光で照明するサイドライト型バックライト２０とを具備する。液晶パネル３１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、これら基板の間に液晶を注入して液晶層を構成したものである。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。
本発明の実施形態によるサイドライト型バックライト２０は、その光源として発光モジュール１（１２）を具備しているため、発光面（導光板２１の上面）における輝度を向上させると共に、輝度の不均一を抑制することができる。このようなサイドライト型バックライト２０を具備する液晶表示装置３０は表示面の輝度特性に優れる。従って、表示品質や表示性能等を向上させた液晶表示装置３０を提供することが可能となる。
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
（実施例１〜１１、比較例１〜２）
ここでは図１に示した発光モジュール１を作製した。まず、長さ１７７ｍｍの基板２上に複数の四角形状の金属パターン４を形成した。複数の四角形状の金属パターン４はＬＥＤチップ５を搭載した場合に所定の線密度となるように形成されている。金属パターン４はそれらを合計した面積が基板２の面積に対して所定の面積率となるように大きさが調整されている。さらに、金属パターン４の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）は所定の範囲に調整されている。金属パターン４の形状等は表１に示す通りである。
次に、金属パターン４上にＬＥＤチップ５と周辺部材７を接合し、さらにＬＥＤチップ５の上部電極と隣接する金属パターン４とをボンディングワイヤ６で接続した。ＬＥＤチップ５には励起波長が３９０ｎｍの紫外線を放射するＵＶ−ＬＥＤを使用した。ＬＥＤチップ５の線密度や光束は表１に示す通りである。
青色蛍光体としてＥｕ付活アルカリ土類クロロリン酸塩蛍光体（（Ｓｒ０．９９Ｅｕ０．01）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２）、緑色蛍光体としてＥｕおよびＭｎ付活アルミン酸塩蛍光体（（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０.２７４）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７）、赤色蛍光体としてＥｕ付活酸硫化ランタン蛍光体（（Ｌａ０．８８３Ｓｂ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓ）を用意した。これらをそれぞれシリコーン樹脂と３０質量％の濃度で混合して各色のスラリーを作製した。これらスラリーを２０．１質量％、１９．５質量％、６０．４質量％の割合で混合した後、各周辺部材７内に滴下し、１４０℃の温度で熱処理して硬化させた。このようにして複数の白色ＬＥＤランプ３を有する発光モジュール１を作製した。
実施例１〜１１および比較例１〜２において、基板２上に配列した白色ＬＥＤランプ３の線密度［個／ｃｍ］、個数［個］および１個当りの光束［ｌｍ］、金属パターン４の基板面積に対する面積比（（金属パターン４の面積／基板２の面積）×１００［％］）、構成元素および表面粗さ、発光モジュール１の波長５５０ｎｍの光に対する反射率は、それぞれ表１に示す通りである。発光モジュール１の反射率の測定は、積分球を用いた全反射成分の測定（正反射成分と拡散反射成分の測定）により行った。
Figure 2007083521
次に、実施例１〜１１および比較例１〜２による各発光モジュール１を、図７に示したように導光板２１の入射面２３に沿って配置することによって、それぞれサイドライト型バックライト２０を構成した。ここで作製したサイドライト型バックライト２０は８インチの液晶表示装置に好適に用いられるものである。これらサイドライト型バックライト２０の発光面における中心輝度と輝度ムラを測定した。
中心輝度と輝度ムラの測定は以下のようにして行った。輝度の測定は図９に示したようにバックライト２０の発光面に対し、縦方向と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く。縦線と横線の交点（９箇所）を測定点とした。中心輝度は縦方向および横方向の中心線同士の交点を測定した。輝度ムラは残り８箇所の輝度と中心輝度を比較し、最も差の大きかった輝度差を輝度ムラ［％］として表示した。各輝度は輝度計にて測定した。これらの結果を表２に示す。さらに、発光モジュール１における金属パターン４の基板面積に対する面積比とバックライト２０の中心輝度との関係を図１０に示す。
Figure 2007083521
表２から明らかなように、基板面積に対する金属パターンの面積比が６０％以上である発光モジュールを適用したバックライトは、いずれも良好な中心輝度が得られていると共に、輝度ムラもほぼ抑制されていることが分かる。金属パターンの面積比は８０％以上とすることがさらに好ましい。さらに、金属パターンの面積比に加えて、ＬＥＤランプの線密度を０．５〜９個／ｃｍの範囲、ＬＥＤランプの光束を１〜２０［ｌｍ］の範囲、金属パターンの表面粗さＲａを０．０１〜０．３μｍの範囲とすることで、中心輝度をさらに十分な値とすることができると共に、輝度ムラをさらに抑制することが可能となる。
本発明の態様に係る発光モジュールによれば、金属パターンを反射層として有効に利用することができるため、発光面の輝度とその均一性を高めることができる。このような発光モジュールはバックライトおよびそれを適用した液晶表示装置に有効に利用される。

Claims (17)

  1. 金属パターンを有する基板と、
    半導体発光素子と前記半導体発光素子からの光により励起されて白色光を発光する発光部とを備える複数の白色発光装置であって、前記基板上に線状に配列された複数の白色発光装置とを具備し、
    前記金属パターンは前記基板の面積の６０％以上の部分に形成されていることを特徴とする発光モジュール。
  2. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記白色発光装置は、紫外光または紫色光を放射する前記半導体発光素子と、赤色蛍光体、緑色蛍光体および青色蛍光体を含み、前記半導体発光素子からの光により励起されて白色光を発光する前記発光部とを備えることを特徴とする発光モジュール。
  3. 請求項２記載の発光モジュールにおいて、
    前記半導体発光素子は３６０ｎｍ以上４４０ｎｍ以下の発光波長を有することを特徴とする発光モジュール。
  4. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記半導体発光素子は発光ダイオードまたはレーザダイオードであることを特徴とする発光モジュール。
  5. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記金属パターンは少なくとも前記複数の白色発光装置の間に形成されていることを特徴とする発光モジュール。
  6. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記白色発光装置は前記金属パターン上に搭載されており、かつ前記金属パターンと電気的に接続されていることを特徴とする発光モジュール。
  7. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記半導体発光素子は０．０９ｍｍ２以上０．３６ｍｍ２以下の範囲の発光面積を有することを特徴とする発光モジュール。
  8. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記複数の白色発光装置は前記半導体発光素子の線密度が０．５個／ｃｍ以上９個／ｃｍ以下の範囲となるように配列されていることを特徴とする発光モジュール。
  9. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記白色発光装置は１ルーメンス以上２０ルーメンス以下の範囲の光束を有することを特徴とする発光モジュール。
  10. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記金属パターンは算術平均粗さＲａで０．０１μｍ以上０．３μｍ以下の範囲の表面粗さを有することを特徴とする発光モジュール。
  11. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記金属パターンはＡｌ、Ａｇ、Ｐｔ、ＴｉおよびＮｉから選ばれる少なくとも１種の金属を主成分とする金属材料からなることを特徴とする発光モジュール。
  12. 請求項１記載の発光モジュールにおいて、
    前記発光モジュールは波長５５０ｎｍの光を照射したときの反射率が４０％以上であることを特徴とする発光モジュール。
  13. 請求項１記載の発光モジュールを具備することを特徴とするバックライト。
  14. 請求項１３記載のバックライトにおいて、
    さらに、一方の側面に設けられた入射面を有する導光板を具備し、前記発光モジュールは前記導光板の前記入射面に沿って配置されていることを特徴とするバックライト。
  15. 請求項１３記載のバックライトと、
    前記バックライトから発光された白色光で照明される液晶表示部と
    を具備することを特徴とする液晶表示装置。
  16. 請求項１５記載の液晶表示装置において、
    前記液晶表示部は導光板上に配置されており、かつ前記発光モジュールは前記導光板の一方の側面に設けられた入射面に沿って配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
  17. 請求項１５記載の液晶表示装置において、
    前記液晶表示部は表示サイズが１５インチ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
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