KR101373422B1 - 백라이트 장치, 그 백라이트 장치를 이용한 액정 표시 장치 및 그들에 이용하는 발광 다이오드 - Google Patents

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Abstract

투명한 기판(11)상에 설치되고 특정의 파장의 광을 발광하는 발광층(14)과, 상기 발광층(14)에 대하여 광의 출사측에 형성되고 또한 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 미러층(17)과, 미러층(17)과의 사이에 발광층(14)을 개재하도록 기판(11)측에 설치한 반사층(18)을 구비한 것으로, 미러층(17)과 반사층(18)의 사이에, 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산층을 배치하였다.

Description

백라이트 장치, 그 백라이트 장치를 이용한 액정 표시 장치 및 그들에 이용하는 발광 다이오드{BACKLIGHT DEVICE, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING BACKLIGHT DEVICE, AND LIGHT-EMITTING DIODE USED IN SAME}
본 발명은, 백라이트 장치, 및 그 백라이트 장치를 이용한 액정 표시 장치, 및 그들에 이용하는 발광 다이오드(이하, LED라 함)에 관한 것이다.
대형의 액정 디스플레이 장치의 백라이트 장치에서는, 냉음극관이 액정 패널의 바로 아래에 다수 배치되어 있었다. 그리고, 이 냉음극관은, 냉음극관의 발광을 액정 패널측에 반사하는 반사판이나, 냉음극관으로부터 발생하는 발광을 확산시켜 면광원으로 하는 확산판 등의 부재와 함께 사용하고 있었다.
최근, 이 종류의 백라이트 장치의 광원으로서, 발광 다이오드가 사용되도록 되어 있다. 발광 다이오드는, 최근, 효율이 향상하여, 형광등을 대체하는 소비 전력이 적은 광원으로서 기대되고 있다. 또한 액정 디스플레이 장치용의 광원으로서 발광 다이오드를 이용한 경우, 영상에 따라 발광 다이오드의 명암을 제어함으로써, 액정 표시 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
그런데, 액정 표시 장치용의 발광 다이오드로서는, 활성층에 GaN계의 반도체를 이용한 청색 발광 다이오드에 형광체를 조합하는 방식의 것이 주류가 되고 있다.
도 15는, 특허 문헌 1에 나타내어져 있는 GaN계의 발광 다이오드의 구성을 나타내는 도면이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 발광 다이오드는, 사파이어 기판(31) 위에 버퍼층(도시하지 않음)을 거쳐서, n형의 GaN막으로 이루어지는 n형 콘택트층(32) 및 n형 클래드층(33)이 형성되어 있다. n형 클래드층(33)의 위에는, InGaN막으로 이루어지는 발광층(34)이 구성되어 있고, 발광층(34)의 위에는, p형의 AlGaN막으로 이루어지는 p형 클래드층(35)과 p형의 GaN막으로 이루어지는 p형 콘택트층(36)이 아래로부터 순서대로 구성되어 있다. n형 콘택트층(32)의 위에는 n형 전극(37)이 형성되어 있음과 아울러, p형 콘택트층(36)의 위에는 p형 전극(38)이 형성되어 있다. n형 전극(37)과 p형 전극(38)의 사이에 전압을 인가함으로써, 발광층(34)이 발광한다.
특허 문헌 1에 나타내는 발광 다이오드에서는, 발광 다이오드의 칩의 정면 방향으로 가장 많은 광이 발광하고 있으며, 렌즈를 이용하여, 광축 근방의 오목면에서 칩으로부터의 정면 방향으로 향하는 광을 굴절에 의해 발산시키는 것에 의해, 피조사면에 있어서의 광축 근방의 조도를 억제하여 넓은 조도 분포로 할 수 있다.
본 발명은, 넓은 분포의 광의 발광 특성을 갖는 발광 다이오드를 제공하며, 이 발광 다이오드를 이용하는 것에 의해, 저렴하고 고 효율의 백라이트 장치를 제공하며, 이 백라이트 장치를 이용하는 것에 의해, 화질 향상을 도모한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2001-7399호 공보
본 발명의 백라이트 장치는, 특정의 색의 광을 발광하는 발광 수단을 구비하되, 상기 발광 수단은, 투명한 기판상에 설치되고 특정의 파장의 광을 발광하는 발광층과, 상기 발광층에 대하여 광의 출사측에 형성되고 또한 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 제 1 반사층과, 상기 제 1 반사층과의 사이에 상기 발광층을 개재하도록 상기 기판측에 설치한 제 2 반사층을 구비한 발광 다이오드로서, 상기 제 1 반사층과 상기 제 2 반사층의 사이에, 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산층을 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 특정의 색의 광을 발광하는 발광 수단을 구비한 백라이트 장치와, 상기 백라이트 장치로부터의 출사광을 배면측으로부터 입사하여 화상을 표시하는 액정 패널을 구비한 액정 표시 장치로서, 상기 발광 수단은, 투명한 기판상에 설치되고 특정의 파장의 광을 발광하는 발광층과, 상기 발광층에 대하여 광의 출사측에 형성되고 또한 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 제 1 반사층과, 상기 제 1 반사층과의 사이에 상기 발광층을 개재하도록 상기 기판측에 설치한 제 2 반사층을 구비한 발광 다이오드로서, 상기 제 1 반사층과 상기 제 2 반사층의 사이에, 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산층을 배치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발광 다이오드는, 투명한 기판상에 설치되고 특정의 파장의 광을 발광하는 발광층과, 상기 발광층에 대하여 광의 출사측에 형성되고 또한 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 제 1 반사층과, 상기 제 1 반사층과의 사이에 상기 발광층을 개재하도록 상기 기판측에 설치한 제 2 반사층을 구비한 발광 다이오드로서, 상기 제 1 반사층과 상기 제 2 반사층의 사이에, 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산층을 배치한 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 백라이트 장치에 의하면, 저렴하고 고 효율이며, 또한, 색 얼룩이 적은 백라이트 장치를 얻을 수 있다.
또한, 상기 구성의 액정 표시 장치에 의하면, 화질 향상을 도모할 수 있는 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한, 상기 구성의 발광 다이오드에 의하면, 넓은 분포의 광의 발광 특성을 갖는 발광 다이오드를 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 직하형 백라이트 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 백라이트 장치를 이용한 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 백라이트 장치에 이용하는 LED의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED의 LED 칩의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 칩의 제 1 반사층의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED로부터 출사되는 광의 상대 강도의 각도 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시 형태의 LED의 다른 예에 따른 LED 칩의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시 형태의 LED의 다른 예에 따른 LED 칩의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED의 청색광과 형광체로부터의 황색광의 강도의 각도 특성을 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED로부터 출사되는 청색광의 0도와 60도의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 11은, 황색의 형광체의 흡수 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12(a)는, LED의 형광체층 투과 후의 0도 방향의 백색광 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12(b)는, LED의 형광체층 투과 후의 60도 방향의 백색광 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은, 자외광의 LED와 적색, 청색, 녹색 형광체의 혼색에 의한 백색 LED의 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 백라이트 장치를 이용한 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 15는, 종래의 LED의 LED 칩의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 백라이트 장치에 대해, 도면을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 백라이트 장치는, 직하형(subjacent-type) 백라이트 장치이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 직하형 백라이트 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1에 나타내는 직하형 백라이트 장치를 이용한 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 또한, 도 2는, 도 1의 x-y 평면에 있어서의 LED의 광축을 포함하는 위치에서의 개략 단면을 나타내고 있다. 여기서, 도 1, 도 2에 있어서, x 축의 방향을 「가로 방향」이라고 부르고, 직하형 백라이트 장치(1)의 광의 출사 방향인 y 축의 정(正)의 방향을 「정면 방향」, y 축의 부(負)의 방향을 「배면 방향」이라고 부르고, z 축의 정의 방향을「상방향」, z 축의 부의 방향을「하방향」이라고 부른다.
도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 직하형 백라이트 장치(1)는, 복수개의 LED(2)가 매트릭스 형상으로 균등 간격으로 배열되도록 반사판(3)의 전면에 배치되어 있다. 그리고 LED(2)의 정면 방향측에는, LED(2)과의 사이에 간격을 두고, 각종의 광학 시트가 배치되어 있다. 즉, LED(2)의 정면 방향측에는, 확산 시트(4)와 파장 변환 시트(5)와 휘도 상승 시트(6)가 배치되어 있다.
확산 시트(4)는, LED(2)으로부터의 광 및 반사판(3)에 의해 반사된 광을 확산시키고, 면광원을 형성하기 위한 확산 부재이다. 파장 변환 시트(5)는, 확산 시트(4)를 통해서 입사되는 광 중, 그 일부의 광을 투과시키고, 투과시킨 광과 혼색함으로써, 예컨대, 백색의 광 같은, 특정의 색의 광으로 변환하는 파장 변환 수단이다. 휘도 상승 시트(6)는, 출사면의 법선 방향을 향해서 집광하여 출사하는 것에 의해 출사광의 정면 휘도를 상승시키는 것이다.
이 LED(2)는, 직하형 백라이트 장치(1)의 구성에 의해서 적절한 수 및 간격으로 배치된다. 예컨대, 직하형 백라이트 장치(1)의 크기, 두께, LED(2)의 광 분배 특성 등에 따라 결정된다.
또한, 이 직하형 백라이트 장치(1)는, 휘도 상승 시트(6)의 정면 방향측의 면을 광의 출사면으로 하여, 백색의 면 형상 광을 출사한다. 여기서, 백색이란, 색 온도가 3000K 내지 10000K 이내인 것을 말한다.
반사판(3)은, 평판 형상이며, LED(2)의 배면 방향측에 배치되어 있다. 이 반사판(3)은, 적어도 LED(2)가 배치되는 전면에 백색의 폴리에스테르 등으로 이루어지는 확산 반사면(3a)을 구비하고 있다. 그 확산 반사면(3a)에 도달한 광은 확산되어 정면 방향에 반사한다. 즉, 반사판(3)에 도달한 광은, 정면 방향측에 확산하여 반사된다.
확산 시트(4)는, 평판 형상이며, LED(2)의 정면 방향측에, LED(2) 및 반사판(3)의 사이에 간격을 두고 배치되어 있다. 이 확산 시트(4)는, LED(2)측, 즉, 확산 시트(4)의 배면측으로부터 입사하는 광을 확산한다. 그리고, 일부의 광은 확산 시트(4)를 투과하여 전면으로부터 정면 방향으로 출사하고, 일부의 광은 확산 시트(4)에 반사하여 배면측(LED(2)측)으로 되돌아가도록 광을 제어한다.
파장 변환 시트(5)는, 그 대략 평판 형상의 외형 형상을 갖고, 확산 시트(4)와 후술하는 휘도 상승 시트(6)의 사이에 배치되어 있다. 파장 변환 시트(5)는, 내부에 형광체막을 갖는다. 이 형광체막은, LED(2)가 발하는 청색의 광에 의해서 여기되고, 특정 색의 광, 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 형광체막의 작용에 의해, 청색 광의 파장을, 긴 파장측의 발광 주파장(dominant emission wavelength)이 550㎚ 내지 610㎚의 황색의 광으로 변환하여, 정면 방향으로 광을 출사하는 것이다. 즉, 배면측으로부터 입사하는 청색광의 일부는 파장 변환 시트(5)를 그대로 투과함과 아울러, 형광체막의 파장 변환 작용에 의해서, 일부의 광은 황색의 광으로 변환되어 파장 변환 시트(5)를 투과한다. 그 결과, 파장 변환 시트(5)는, 청색광과 황색광을 혼색시키는 것에 의해, 백색광을 출사하는 것이다. 물론, 청색광이 많은 경우에는 청색을 띄는 백색광으로 되고, 황색광이 많은 경우에는, 황색을 띄는 백색광으로 된다.
휘도 상승 시트(6)는, 평판 형상이며, 상기 확산 시트(4)의 전방에 배치되어 있다. 휘도 상승 시트(6)는, 입사광의 일부를 배면 방향으로 반사함과 아울러, 입사광의 일부를 투과시켜 출사면의 법선 방향을 향해서 집광시켜 출사한다. 이에 의해서, 출사광의 정면 휘도를 상승시키는 것이다. 구체적으로는, 예컨대, 휘도 상승 시트(6)의 전면에 프리즘을 설치한 구성에 의해, 소정의 각도의 광만을 출사시킬 수 있다.
이상의 구성 부재에 의해 직하형 백라이트 장치(1)가 구성된다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 직하형 백라이트 장치(1)의 정면 방향에 화상을 표시하는 액정 패널(7)을 배치하면, 액정 표시 장치가 구성된다. 또한, 액정 패널(7)은, 투명 전극과 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터를 형성한 기판과 편향판을 설치한 기판의 사이에, 액정을 봉입하는 것에 의해 복수의 화소를 형성한 패널이 구성되어 있다. 그리고, 각각의 화소를 화상 신호에 따라 스위칭함으로써, 패널을 투과하는 백라이트의 광의 양을 조정하여, 원하는 화상을 표시하는 것이다. 그런데, 도 2에 있어서는, 이해하기 쉽게 하기 위해, 확산 시트(4), 파장 변환 시트(5), 휘도 상승 시트(6)의 각 시트 사이에 간극을 설치한 상태의 형태로 나타내고 있지만, 이러한 간극을 설치하여 각 시트를 배치할 필요는 없다.
다음에, 본 실시 형태의 백라이트 장치에 사용하는 LED(2)에 대하여, 구체적으로 설명한다.
LED(2)는, 발광 주파장 430 내지 480㎚의 청색의 광을 발광하는 것이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, LED(2)는, LED 칩(8)을 LED 패키지(9) 내에 배치하고, LED 칩(8)을 보호하기 위한 수지(10)에 의해 밀봉하는 것에 의해 구성되어 있다. 또한, LED 칩(8)은, LED 패키지(9)의 기판(도시하지 않음)에 배선 부재에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 여기서, 발광 주파장이란, 발광 스펙트럼에 있어서 발광 강도의 극대치를 갖는 파장을 의미하고 있다. 또한, 도 3에 있어서, 점선 A는, LED(2)의 광의 출사 패턴을 모식적으로 나타내는 것이다.
도 4는 LED 칩(8)의 구조를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 도 4에 있어서, (11)은 사파이어로 이루어지는 투명한 기판이다. 이 기판(11)의 한쪽의 주면상에는, n형의 GaN막으로 이루어지는 n형 콘택트층(12), n형의 AlGaN막으로 이루어지는 n형 클래드층(13), InGaN막으로 이루어지는 특정의 파장의 광을 발광하는 활성층인 발광층(14), p형의 AlGaN막으로 이루어지는 p형 클래드층(15), p형의 GaN막으로 이루어지는 p형 콘택트층(16)이 순차적으로 적층 형성되어 있다.
또한, 이 적층체의 발광층(14)에 대하여 광의 출사측에는, 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 제 1 반사층으로서의 미러층(17)이 적층 형성되어 있다. 이 미러층(17)은, 후술하는 바와 같이, 유전체 다층막에 의해 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 미러층(17)은, 복수의 TiO2로 이루어지는 층과, SiO2로 이루어지는 층으로 구성되어 있다.
(18)은 제 2 반사층으로서의 반사층이며, (19)는 n형의 전극, (20)은 p형의 전극이다.
반사층(18)은 기판(11)의 다른쪽의 주면측에 설치되어 있고, 이 반사층(18)과 미러층(17)의 사이에 발광층(14)이 배치되어 있다.
또한, 이 반사층(18)은, 산화마그네슘(MgO)에 의해 구성되어 있다. 이에 의해 반사층(18)은, 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산 기능과, 광의 반사 기능을 겸비하고 있다.
도 4에 있어서, n형의 전극(19)과 p형의 전극(20)의 사이에 전압을 인가함으로써, 발광층(14)이 발광한다. 발광층(14)으로부터 발광되는 광은 등방(等方) 발광이기 때문에, 발광된 광 중 일부는 반사층(18) 및 미러층(17)으로 향하고, 일부는 LED(2)를 구성하는 적층체 중 어느 하나의 계면에서 전반사되며, 또한 일부는 LED(2)를 구성하는 적층체 중 어느 하나의 재질에 의해 흡수된다.
여기서, 미러층(17)의 반사율은, 반사층(18)의 반사율보다 낮게 설정되어 있다. 발광층(14)에서 발광한 광은, 반사를 반복하면서 미러층(17)으로부터 추출된다.
도 5는 미러층(17)의 단면도를 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 미러층(17)은 p형 콘택트층(16)상에 형성되고, 제 1 유전체인 이산화티타늄(TiO2)으로 이루어지는 7층의 고굴절률층(17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g)과, 제 2 유전체인 이산화규소(SiO2)으로 이루어지는 6층의 저굴절률층(17h, 17i, 17j, 17k, 17l, 17m)을 교대로 적층한 유전체 다층막에 의해 구성되어 있다. 그리고, 이산화티타늄으로 이루어지는 고굴절률층(17a)이 p형 콘택트층(16)과 접하고 있다.
여기서, 미러층(17)을 구성하는 제 1 유전체로 이루어지는 고굴절률층(17a 내지 17g)과, 제 2 유전체로 이루어지는 저굴절률층(17h 내지 17m)에 있어서, 각각의 광학막 두께는, 발광층(14)으로부터의 광의 제 1 유전체 및 제 2 유전체 중에서의 파장의 1/4 근방에 설정하고 있다. 구체적으로는, p형 콘택트층(16)측으로부터, 고굴절률층(17a)이 25.0㎚, 저굴절률층(17h)이 83.3㎚, 고굴절률층(17b)이 49.0㎚, 저굴절률층(17i)이 80.0㎚, 고굴절률층(17c)이 47.5㎚, 저굴절률층(17j)이 78.3㎚, 고굴절률층(17d)이 45.5㎚, 저굴절률층(17k)이 73.3㎚, 고굴절률층(17e)이 42.0㎚, 저굴절률층(17l)이 66.7㎚, 고굴절률층(17f)이 38.0㎚, 저굴절률층(17m)이 60.0㎚, 고굴절률층(17g)이 18.0㎚이다. 여기서, 이산화티타늄의 파장 450㎚에 있어서의 굴절률은 2.5, 이산화규소의 파장 450㎚에 있어서의 굴절률은 1.5로 하였다.
이와 같이, LED 칩(8)에 있어서의 미러층(17)에 대하여, 굴절률이 상이한 제 1 유전체 및 제 2 유전체로 이루어지는 유전체 다층막에 의해 구성함으로써, 발광층(14)의 발광 주파장 450㎚에 대하여, 각도 65도 이상에 투과율의 피크를 가지는 각도 분포를 실현할 수 있어, 도 6에 나타내는 것과 같은 광 분배 특성을 갖는 LED(2)로 할 수 있다.
도 6은, 상술한 도 4, 도 5의 구성을 구비한 LED(2)로부터 출사되는 광의 상대 강도의 각도 특성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6에 나타내는 특성에 있어서는, 발광층(14)으로부터 발광되는 광은 등방 발광으로 하고 있다. 또한, 도 6에 나타내는 특성에 있어서, 출사각 0도, 즉, 정면 방향으로 출사하는 광의 강도를 1로 규격화하여 나타내고 있다.
그런데, 일반적인 LED에서는, 발광층 사이에 반사층을 배치하면, 그 반사층에 의해 공진기 구조가 형성되며, LED로부터 출사하는 광의 지향성이 램버션(Lambertian)에 가까운 분포로 된다. 즉, 광의 출사각 0도에서 강도는 최대로 되고, 출사각의 코사인에 비례하는 각도 분포로 된다.
한편, 본 실시 형태에 있어서의 LED(2)에 있어서는, 확산 기능을 구비한 반사층(18), 즉. 미러층(17)과의 사이에는 광확산 기능이 설치되기 때문에, 발광층(14)을 사이에 개재하도록 배치된 미러층(17)과 반사층(18)에 의한 광의 간섭 효과가 억제된다. 이 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이, 출사 각도가 커짐에 따라서 광의 강도가 증대하며, 출사각이 65도 이상의 70도 근방에서 강도가 최대로 되는 넓은 분포의 광의 광 분배 특성으로 용이하게 제어할 수 있게 된다.
즉, 본 실시 형태에 있어서의 LED(2)에 있어서는, 발광층(14)으로부터 발광되는 광 중 절반은, 반사층(18)측으로 향한다. 반사층(18)은 MgO로 이루어지는 확산 기능을 구비한 반사층이기 때문에, 반사층(18)에서 반사되는 광은 확산 반사되고, 미러층(17)측으로 향한다. 반사층(18)의 표면은 MgO이기 때문에, 반사되는 광은, 확산된다.
이러한 확산 기능을 구비한 반사층(18)으로 함으로써, 반사층(18)과 미러층(17)에 의한 광의 간섭 효과가 억제되기 때문에, LED(2)로부터 출사하는 광의 광 분배 특성은, 광의 출사각 0도에서 강도가 최대로 되는 특성으로 되지 않게 된다. 그리고, 미러층(17)의 투과/반사율의 각도 특성, 즉, 출사각이 65도 이상에 투과율의 피크가 존재하는 특성으로 함과 아울러, 발광층(14)으로부터 발광되는 광의 광 분배 특성을 고려함으로써, LED(2)의 광 분배 특성을 도 6에 나타내는 바와 같은 넓은 분포의 광 분배 특성으로 용이하게 제어할 수 있게 된다.
여기서, 본 실시의 형태에 있어서의 LED 칩(8)의 제조 방법의 일례를 설명한다.
우선, 기판(11)의 하면측의 다른쪽의 주면상에 MgO를 도포한다. 다음에, 기판(11)의 상면측의 한쪽의 주면상에, MOCVD법을 이용하여 n형 콘택트층(12), n형 클래드층(13), 발광층(14), p형 클래드층(15), p형 콘택트층(16)을 순차적으로 적층 형성한다. 계속해서, p형 콘택트층(16)상에, TiO2와 SiO2의 다층 코팅에 의해, 제 1 반사층으로서의 미러층(17)을 형성한다. 계속해서, 이온 빔 에칭에 의해, n형의 전극(19)을 형성하는 부분은, 미러층(17)측으로부터 n형 콘택트층(12)의 도중까지 제거하고, p형의 전극(20)을 형성하는 부분은, p형 콘택트층(16)의 표면까지 에칭 제거를 행한다. 계속해서, n형 전극(19)을 형성하는 n형 콘택트층(12)의 노출부와, p형 전극(20)을 형성하는 p형 콘택트층(16)의 위에, 진공 증착하여 질소 중에서 어닐링하는 것에 의해 오믹 전극을 형성한다.
이상의 공정에 의해, 도 4, 도 5에 나타내는 LED 칩(8)을 얻을 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 예에서는, 기판(11)의 다른쪽의 주면상에 MgO로 이루어지는 반사층(18)을 형성함으로써, 반사층(18)에 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산 기능을 구비한 구성으로 했지만, 도 7에 나타내는 바와 같이, 기판(11)의 다른쪽의 주면에, 표면에 광을 확산시킴과 아울러 반사시키는 요철 구조를 설치하여 구성한 반사층(21)을 형성한 구조로 해도 좋다. 도 7에 나타내는 예는, 기판(11)의 다른쪽의 주면에, 예컨대, 샌드 블라스트 등에 의해 랜덤한 요철 구조를 형성하며, 그 요철 구조의 표면에 Ag 등의 금속막(21a)을 형성하여 반사층(21)을 형성한 것이다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해, 금속막(21a)의 표면이 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산 기능을 하게 된다.
또한, 상기 예에서는, 기판(11)의 다른쪽의 주면측에 확산 기능을 구비한 반사층(18, 21)을 형성하는 구성으로 했지만, 도 8에 나타내는 바와 같이, 기판(11)의 다른쪽의 주면상에 Ag 등의 금속으로 이루어지는 반사층(22)을 형성함과 아울러, 기판(11)의 한쪽의 주면상에 오팔(opal) 확산판으로 이루어지는 확산층(23)을 형성함으로써, 발광층(14)과 반사층(22)의 사이에, 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산 기능을 갖게 하도록 구성할 수도 있다.
이러한 구성으로 하는 것에 의해, 발광층(14)측으로부터, 또는 반사층(22)측으로부터 오팔 확산판으로 이루어지는 확산층(23)에 입사한 광이 확산되고, 상술한 바와 같이 반사층(18)과 미러층(17)에 의한 광의 간섭 효과가 억제된다. 그 때문에, LED(2)으로부터 출사하는 광의 광 분배 특성은, 광의 출사각 0도에서 강도가 최대로 되는 특성으로 되지 않는다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 넓은 분포의 광 분배 특성을 갖게 할 수 있어, 저렴하고 고 효율의 백라이트 장치를 제공할 수 있다. 또한, 도 8에 나타내는 예에 있어서는, 기판(11)의 다른쪽의 주면상에 Ag 등의 금속으로 이루어지는 반사층(22)을 형성함과 아울러, 기판(11)의 한쪽의 주면상에 확산층(23)을 형성하는 구성이기 때문에, 기판(11)에 반사층(22)과 확산층(23)을 형성한 후, 발광층(14)을 포함하는 적층 구조체를 형성하는 것만으로 좋다. 따라서, 제조가 용이하다고 하는 효과가 얻어진다.
또한, 도 8에 나타내는 예에서는, 오팔 확산판으로 이루어지는 확산층(23)을 기판(11)의 한쪽의 주면상에 형성함으로써, 반사층(22)과 발광층(14)의 사이에 배치했지만, 발광층(14)과 제 1 반사층인 미러층(17)의 사이에, 오팔 확산판으로 이루어지는 확산층(23)을 배치할 수도 있으며, 요컨대 제 1 반사층인 미러층(17)과 제 2 반사층인 반사층(22)의 사이에, 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산층(23)을 배치하면 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 특정의 색의 광을 발광하는 발광 수단인 LED(2)와, 이 LED(2)로부터의 광을 확산시켜 면광원으로 하기 위한 확산 부재인 확산 시트(4)를 구비한 백라이트 장치에 있어서, LED(2)는, 투명한 기판(11)상에 설치되어 특정의 파장의 광을 발광하는 발광층(14)과, 발광층(14)에 대하여 광의 출사측에 형성되고 또한 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 미러층(17)과, 미러층(17)과의 사이에 발광층(14)을 개재하도록 기판(11)측에 설치한 반사층(18)을 구비하고, 반사층(18)은, 발광층(14)으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산 기능을 구비한 구성으로 하고 있다. 이 구성에 의해서, 반사층(18)과 미러층(17)에 의한 광의 간섭 효과가 억제된다. 또한, 미러층(17)의 투과/반사율의 각도 특성을, 출사각이 65도 이상에서 투과율의 피크가 존재하는 특성으로 함으로써, 도 6에 나타내는 바와 같이, 넓은 분포의 광 분배 특성으로 용이하게 제어할 수 있어, 저렴하고 고 효율의 백라이트 장치를 제공할 수 있다.
그런데, 렌즈를 사용하지 않고 LED(2)로부터 발광하는 광 그 자체를 넓게 분포시킨 경우, 도 9의 특성 B에 나타내는 바와 같이, LED 칩(8)으로부터 발광하는 청색은 넓게 분포되어 있지만, LED(2)으로부터의 청색의 광에 의해 형광체막이 여기되어 발광하는 발광 주파장이 550㎚ 내지 610㎚의 황색의 광의 광 분배 특성은, 특성 Y와 같이 램버션으로 된다. 즉, LED 패키지(9)로부터 출사 후의 청색광과 황색광의 광 분배 특성이 상이하고, 황색의 광은, LED(2)의 바로 위 방향으로 강도의 극대치를 갖고, 청색의 광은 65도 이상의 70도 부근에 강도의 극대치를 갖는다. 이 때문에, LED(2)의 바로 위에서는 황색을 띄는 백색으로 되고, 70도 부근에서는 청색을 띄는 백색으로 되며, 각도에 따라서 색이 상이한 결과로 되어, 색 얼룩의 원인으로 된다.
또한, 미러층(17)으로서 유전체 다층막을 출사측에 이용하여 광을 넓게 분포한 경우에는, 유전체 다층막에 있어서의 광의 간섭에 의해 강화된 파장과 약화된 파장이 존재하여, 각도에 따라서 발광 스펙트럼이 상이하게 되어 버린다. 도 10에 청색의 LED의 스펙트럼의 일례를 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 여기서, 0도 방향으로 출사하는 광 B1에 대하여, 60도 방향으로 출사하는 광 B2의 스펙트럼이 약 10㎚ 긴 파장측으로 시프트되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이 도 10에 나타내는 바와 같이, 각도에 따라, 발광 스펙트럼이 변화하기 때문에, 색도도 어긋나게 된다.
또한, 도 11에는 황색에 발광하는 형광체의 흡수 스펙트럼의 일례를 나타내고 있다. 흡수 스펙트럼에 있어서의 피크는, 0도 방향의 발광 스펙트럼의 피크와 동일한 450㎚ 부근에 있고, 450㎚보다 긴 파장측으로 되면, 흡수 계수가 감소한다. 즉, 형광체의 광의 흡수량이 감소하여, 여기되는 황색의 형광체의 발광 강도가 약해진다. 따라서, 형광체를 투과한 후의 0도 방향은, 도 12(a)에 나타내는 스펙트럼으로 되고, 60도 방향은 도 12(b)에 나타내는 스펙트럼으로 된다. 도 12(b)에서는, 청색 LED의 발광 강도에 대하여, 황색의 형광체의 발광 강도가 상대적으로 약해져 버리고, 0도와 60도에서 색이 변화되어 버리므로, 결과로서 백라이트 장치에 있어서 색 얼룩이 발생하게 된다.
한편, 본 실시 형태에 있어서의 백라이트 장치에 있어서는, 상술한 바와 같이, LED(2)로부터 출사한 청색의 광은, 도 6에 나타내는 바와 같은 광 분배 특성을 나타내고, 이러한 광 분배 특성의 청색의 광이 확산 시트(4)를 투과하여, 파장 변환 시트(5)에 입사한다. 그리고, 파장 변환 시트(5)에 입사한 청색의 광의 일부는, 그대로 투과하고, 나머지의 청색의 광은, 형광체의 파장 변환 작용에 의해서 황색의 광으로 변환되어 투과한다. 이 때, 파장 변환 시트(5)를 투과한 직후의 청색의 광의 광 분배 특성과, 형광체의 파장 변환 작용에 의해서 변환된 황색의 광이 동일한 조도 분포이며, 또한 함께 램버션의 광 분배 특성으로 되므로, 청색의 광과 황색의 광에서 동일한 특성으로 된다. 즉, 상술한 바와 같은 색 얼룩의 발생을 억제할 수 있어, 액정 표시 장치로서 화질의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 파장 변환 시트(5)는, 확산 시트(4)와 휘도 상승 시트(6)의 사이에 배치했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 반사판(3)과 확산 시트(4)의 사이에 배치할 수도 있다. 요컨대, 반사판(3)과 휘도 상승 시트(6)의 사이에 배치되어 있으면, 색 얼룩을 저감하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 확산 부재로서, 확산 시트(4) 대신에, 기계적 강도가 높은 확산판을 이용하면, 이 확산판에 다른 광학 시트를 유지시킬 수 있고, 이 경우에는 확산판과 휘도 상승 시트(6)의 사이에 배치되면 좋다.
또한, 휘도 상승 시트(6)는, 입사광의 일부를 후방으로 반사함과 아울러, 일부를 투과하여 출사면의 법선 방향을 향해서 집광하여 출사함으로써 출사광의 정면 휘도를 상승시키도록 구성했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 입사광의 일부를 후방으로 반사하는 것이면, 다른 것이더라도 무방하다. 또한, 액정 표시 장치를 구성한 경우에, 액정 패널(7)에서 흡수되는 편광 성분만을 반사하고, 나머지의 광을 투과시키는 구성이더라도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 파장 변환 시트(5)는, 청색의 광을 황색의 광으로 변환하는 형광체막을 설치한 구성으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 청색의 광을 적색의 광으로 변환하는 형광체막과, 청색의 광을 녹색의 광으로 변환하는 형광체막을 갖고 있더라도 좋다. 이 구성에 의하면, 발광 수단인 LED(2)로부터의 청색의 광과, 파장 변환 시트(5)에서 파장 변환된 적색의 광 및 녹색의 광을 혼색시켜 백색광을 생성할 수도 있다.
또한, LED(2)로서, 발광 주파장이 350㎚ 내지 400㎚의 자외광을 발광하는 LED를 이용하여, 그리고 파장 변환 시트(5)로서, 도 13에 나타내는 바와 같이, 자외광의 LED에 의해서 여기되고 또한 적색, 청색, 녹색의 광을 발광하는 특성을 갖는 형광체 R, G, B의 막을 형성한 것을 이용하여, 청색, 녹색, 적색의 혼색에 의해 백색을 실현하는 구성으로 해도 좋다. 이 자외광의 LED를 이용하여 구성하면, 자외광은 백색의 일부로서 이용되지 않기 때문에, 색 얼룩이 LED의 색도 변화의 영향을 받지 않고, 형광체의 여기 효율만이 영향받기 때문에, 색 얼룩이 더 적은 백라이트 장치를 실현할 수 있다.
다음에, 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 14는 다른 실시 형태에 있어서의 직하형 백라이트 장치를 이용한 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서는, 파장 변환 수단으로서, 강도의 극대치를 갖는 각도 근방에 있어서 두께가 두껍게 되도록 구성한 파장 변환 시트(25)를 이용한 것이다.
즉, 도 14에 나타내는 바와 같이, 파장 변환 시트(25)는, LED(2)의 광축상에 있어서의 두께 t1보다도 LED(2)의 광축 외부에서, LED(2)의 강도의 극대치를 갖는 각도 근방에 있어서의 두께 t2 쪽이 두껍게 되도록 구성한 것이다. LED(2)의 광축상에 있어서의 파장 변환 시트(25)의 두께가 t1이며, 광축으로부터 멀어짐에 따라서 그 두께가 얇아진다. 그리고, 색도 변화의 가장 큰 각도에 있어서 그 두께가 t1보다도 두꺼운 t2로 된다. LED(2)의 광축상에 있어서의 두께 t1은, 각 LED(2)에서 일치하며, 파장 변환 시트(25)의 막 두께 변화는 LED(2)의 광축을 중심으로 하여 동심원 형상으로 변화되어 있다.
본 실시 형태에 있어서의 LED(2)에 있어서, 미러층(17)을 유전체 다층막으로 구성하면, 광의 간섭 효과에 의해서 강화된 파장과 약화된 파장이 존재하고, 또한, LED(2)의 출사각이 상이하면, 도 10에 나타내는 바와 같이 광의 스펙트럼이 상이하게 되어 버려, 형광체의 여기 효율이 저하되므로, 색 얼룩이 발생되어 버린다.
본 실시 형태의 구성으로 하는 것에 의해, LED(2)의 청색의 광의 발광 강도에 대한 황색의 형광체막의 발광 강도를 거의 동등하게 하는 것이 가능해져, 색 얼룩이 적은 백라이트 장치로 할 수 있다.
(산업상의 이용가능성)
이상과 같이 본 발명은, 저렴하고 고 효율의 백라이트 장치를 제공함과 아울러, 액정 표시 장치의 화질을 향상시키는 데에 있어서 유용한 발명이다.
1 : 직하형 백라이트 장치
2 : LED
3 : 반사판
4 : 확산 시트
5, 25 : 파장 변환 시트
6 : 휘도 상승 시트
7 : 액정 패널
8 : LED 칩
9 : LED 패키지
10 : 수지
11 : 기판
12 : n형 콘택트층
13 : n형 클래드층
14 : 발광층
15 : p형 클래드층
16 : p형 콘택트층
17 : 미러층
17a 내지 17g : 고굴절률층
17h 내지 17m : 저굴절률층
18, 21, 22 : 반사층
19 : n형 전극
20 : p형 전극
21a : 금속막
23 : 확산층

Claims (19)

  1. 특정의 색의 광을 발광하는 발광 수단을 구비하되,
    상기 발광 수단은, 투명한 기판상에 설치되고 특정의 파장의 광을 발광하는 발광층과, 상기 발광층에 대하여 광의 출사측에 형성되고 또한 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 제 1 반사층과, 상기 제 1 반사층과의 사이에 상기 발광층을 개재하도록 상기 기판측에 설치한 제 2 반사층을 구비한 발광 다이오드로서, 상기 제 1 반사층과 상기 제 2 반사층의 사이에, 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산층을 배치하되, 상기 발광 다이오드의 제 1 반사층은, 상기 발광층으로부터의 광의 주파장에 대해, 출사각이 65도 이상에 투과율의 피크가 존재하도록 구성한 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 수단으로부터의 광 중의 일부의 광을 투과함과 아울러, 상기 투과한 광과 혼색함으로써 백색의 광으로 되는 특정의 색의 광으로 변환하는 파장 변환 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 확산층은, 상기 제 1 반사층 또는 제 2 반사층과, 상기 발광층과의 사이에 배치한 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 확산층은, 제 2 반사층에 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산 기능을 설치하는 것에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 제 1 반사층은, 유전체 다층막으로 구성한 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유전체 다층막은, 굴절률이 상이한 제 1 유전체 및 제 2 유전체로부터 구성되고, 각각의 광학막 두께는 발광층으로부터의 광의 제 1 유전체 및 제 2 유전체 중에서의 파장의 1/4 근방인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 수단은, 발광 주파장(dominant emission wavelength)이 430㎚ 내지 480㎚의 청색의 광을 발광하는 청색의 발광 다이오드이며, 상기 파장 변환 수단은, 상기 청색의 발광 다이오드에 의해서 여기되고 또한 청색의 광과 혼색함으로써 백색의 광으로 되는 특정 색의 광을 발광하는 형광체막을 갖는 것인 백라이트 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 수단은, 발광 주파장이 350㎚ 내지 400㎚의 자외(紫外)의 광을 발광하는 발광 다이오드이며, 상기 파장 변환 수단은, 상기 자외의 발광 다이오드에 의해서 여기되고 또한 적색, 청색, 녹색의 광을 발광하는 형광체막을 갖는 것인 백라이트 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 파장 변환 수단은, 강도의 극대치를 갖는 각도 근방에서 두께가 두껍게 되도록 구성한 백라이트 장치.
  11. 특정의 색의 광을 발광하는 발광 수단을 구비한 백라이트 장치와, 상기 백라이트 장치로부터의 출사광을 배면측으로부터 입사하여 화상을 표시하는 액정 패널을 구비한 액정 표시 장치로서,
    상기 발광 수단은, 투명한 기판상에 설치되고 특정의 파장의 광을 발광하는 발광층과, 상기 발광층에 대하여 광의 출사측에 형성되고 또한 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 제 1 반사층과, 상기 제 1 반사층과의 사이에 상기 발광층을 개재하도록 상기 기판측에 설치한 제 2 반사층을 구비한 발광 다이오드로서, 상기 제 1 반사층과 상기 제 2 반사층의 사이에, 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산층을 배치하되, 상기 발광 다이오드의 제 1 반사층은, 상기 발광층으로부터의 광의 주파장에 대해, 출사각이 65도 이상에 투과율의 피크가 존재하도록 구성한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 백라이트 장치는, 상기 발광 수단으로부터 발광되는 광 중 일부의 광을 투과함과 아울러, 상기 투과한 광과 혼색함으로써 백색의 광으로 되는 특정의 색의 광으로 변환하는 파장 변환 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 확산층은, 상기 제 1 반사층 또는 제 2 반사층과, 상기 발광층과의 사이에 배치한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 확산층은, 제 2 반사층에 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산 기능을 설치하는 것에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 투명한 기판상에 설치되고 특정의 파장의 광을 발광하는 발광층과, 상기 발광층에 대하여 광의 출사측에 형성되고 또한 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 반사하는 기능을 갖는 제 1 반사층과, 상기 제 1 반사층과의 사이에 상기 발광층을 개재하도록 상기 기판측에 설치한 제 2 반사층을 구비한 발광 다이오드로서, 상기 제 1 반사층과 상기 제 2 반사층의 사이에, 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산층을 배치하되, 상기 제 1 반사층은, 상기 발광층으로부터의 광의 주파장에 대해, 출사각이 65도 이상에 투과율의 피크가 존재하도록 구성한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 확산층은, 상기 제 1 반사층 또는 제 2 반사층과, 상기 발광층과의 사이에 배치한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 확산층은, 제 2 반사층에 상기 발광층으로부터 발광되는 광을 확산시키는 확산 기능을 설치하는 것에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 확산층은, 제 2 반사층의 표면에 광을 확산시킴과 아울러 반사시키는 요철 구조를 설치하는 것에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.
  19. 삭제
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012035760A1 (ja) * 2010-09-14 2012-03-22 パナソニック株式会社 バックライト装置、およびそのバックライト装置を用いた液晶表示装置、およびそれらに用いる発光ダイオード
KR101861997B1 (ko) * 2011-10-31 2018-05-29 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 발광소자 제조방법
JP6273124B2 (ja) * 2013-11-08 2018-01-31 シチズン電子株式会社 Ｌｅｄ照明装置
JP2016057338A (ja) * 2014-09-05 2016-04-21 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及び光源装置
JP6374087B2 (ja) * 2015-02-25 2018-08-15 シャープ株式会社 照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置
TWI539209B (zh) * 2015-04-09 2016-06-21 友達光電股份有限公司 背光模組
JP2017091866A (ja) * 2015-11-12 2017-05-25 キヤノン株式会社 発光装置
CN107564422B (zh) * 2016-06-30 2020-02-07 群创光电股份有限公司 发光二极管显示装置
WO2019112397A1 (ko) * 2017-12-08 2019-06-13 서울반도체주식회사 백라이트 유닛
WO2020077615A1 (zh) * 2018-10-19 2020-04-23 深圳市珏琥显示技术有限公司 一种背光模组和显示装置
DE102019100624A1 (de) * 2019-01-11 2020-07-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauelement mit erster und zweiter dielektrischer schicht und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements
JP7230584B2 (ja) * 2019-02-27 2023-03-01 日本電気株式会社 検査装置、検査システム、検査方法、およびプログラム
US11422407B2 (en) 2021-01-04 2022-08-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus and light source device thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345074A (en) * 1990-11-13 1994-09-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor light source
JP2005115372A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Lumileds Lighting Us Llc Ｌｅｄの二次元アレイを用いるｌｃｄバックライト
JP2006260912A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Sony Corp 発光ユニットの放熱装置、バックライト装置及び画像表示装置
US20060221592A1 (en) 2005-03-31 2006-10-05 Sony Corporation Light-emitting diode device and backlight apparatus and liquid-crystal display apparatus using light-emitting diode device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3260358B2 (ja) * 1990-08-20 2002-02-25 株式会社東芝 半導体発光装置
JP2001007399A (ja) 1999-06-23 2001-01-12 Toshiba Corp 半導体発光素子
KR100783619B1 (ko) * 2002-06-29 2007-12-07 삼성전자주식회사 조명장치와 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 액정표시장치
US7078735B2 (en) 2003-03-27 2006-07-18 Sanyo Electric Co., Ltd. Light-emitting device and illuminator
JP4263121B2 (ja) * 2003-03-27 2009-05-13 三洋電機株式会社 発光素子および照明装置
JP4604488B2 (ja) * 2003-12-26 2011-01-05 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子およびその製造方法
TW200419832A (en) * 2004-04-16 2004-10-01 Uni Light Technology Inc Structure for increasing the light-emitting efficiency of a light-emitting device
JP5048960B2 (ja) * 2006-03-20 2012-10-17 パナソニック株式会社 半導体発光素子
DE102007002416A1 (de) * 2006-04-13 2007-10-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Körper und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Körpers
US7980718B2 (en) * 2007-05-10 2011-07-19 Sharp Kabushiki Kaisha Illuminating device, display device having it, and television receiver
DE102007025092A1 (de) * 2007-05-30 2008-12-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lumineszenzdiodenchip
CN101398156B (zh) * 2007-09-30 2010-11-10 广镓光电股份有限公司 半导体发光组件
JP2009094199A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Sharp Corp 発光装置、面光源、表示装置と、その製造方法
JP5186259B2 (ja) * 2008-03-26 2013-04-17 パナソニック株式会社 半導体発光素子およびそれを用いる照明装置
JP2009289772A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Rohm Co Ltd Ｌｅｄランプ
US7973332B2 (en) 2008-05-26 2011-07-05 Rohm Co., Ltd. Lamp and method of making the same
CN101571243A (zh) * 2009-05-26 2009-11-04 赵捷 一种led照明装置及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5345074A (en) * 1990-11-13 1994-09-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor light source
JP2005115372A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Lumileds Lighting Us Llc Ｌｅｄの二次元アレイを用いるｌｃｄバックライト
JP2006260912A (ja) * 2005-03-16 2006-09-28 Sony Corp 発光ユニットの放熱装置、バックライト装置及び画像表示装置
US20060221592A1 (en) 2005-03-31 2006-10-05 Sony Corporation Light-emitting diode device and backlight apparatus and liquid-crystal display apparatus using light-emitting diode device

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