特開 2024-113160 ＬＥＤ光源、バックライトモジュール、表示装置及び照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024113160

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】ＬＥＤ光源、バックライトモジュール、表示装置及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20240814BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20240814BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20240814BHJP

   H01L 33/18 20100101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

H01L33/48

H01L33/50

H01L33/00 L

H01L33/18

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【公開請求】

(21)【出願番号】P 2024093985

(22)【出願日】2024-06-10

(31)【優先権主張番号】202410432107.7

(32)【優先日】2024-04-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】506243208

【氏名又は名称】アドヴァンスト オプトエレクトロニック テクノロジー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】陳 佑嘉

(72)【発明者】

【氏名】洪 薪▲ティン▼

(72)【発明者】

【氏名】謝 創宇

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ＬＥＤ光源のＮＴＳＣ色域カバレッジの向上、ＬＥＤ光源の製造コストの低減を目的としたＬＥＤ光源、バックライトモジュール、表示装置および照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ光源は、第１発光ユニット１１と第２発光ユニット１２とを含み、第１発光ユニットが第１発光チップであり、第２発光ユニットがフォトルミネッセンス層又は第２発光チップである。第１発光チップは、発光スペクトルが多峰であり、少なくとも青色光及び緑色光を発光するように配置されている。第２発光ユニットは赤色を発光するように構成されている。本願が提供する多峰の第１発光チップは、第２発光ユニットを組み合わせることで、ＬＥＤ光源の製造コストを低減し、ＬＥＤ光源の色域を高め、特定の光波長の発光チップを作りやすくすることができ、表示装置の広色域の要求と、動植物育成照明装置の特定の波長の要求とを満たすことができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＥＤ光源であって、
発光スペクトルが多峰である第１発光チップであって、少なくとも青色光及び緑色光を発光するように構成された第１発光ユニットと、
赤色光を発光する第２発光ユニットと、を備え、
前記第１発光ユニットで発光された青色光及び緑色光と、前記第２発光ユニットで発光された赤色光とが混色されて白色光となることを特徴とするＬＥＤ光源。

【請求項2】

前記第１発光チップは、第１半導体層と、多層発光層と、第２半導体層とを含み、
前記第１半導体層上に第１電極が設けられ、前記第２半導体層上に第２電極が接続されおり、
前記第１電極および前記第２電極は、前記多層発光層を駆動して発光させるための電気信号を供給するように構成されおり、
前記多層発光層は、同一の発光材料を用い、
前記第１半導体層はＮ型半導体層であり、前記第２半導体層はＰ型半導体層である、または、前記第１半導体層はＰ型半導体層であり、前記第２半導体層はＮ型半導体層である、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源。

【請求項3】

前記多層発光層は、２層の発光層であり、一方の前記発光層は青色光を発光するように構成され、他方の前記発光層は緑色光を発光するように構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ光源。

【請求項4】

前記第１発光チップは、シアン色光を発光するように構成され、
前記多層発光層は、３層の発光層であり、前記３層の発光層は、それぞれ、青色光、緑色光、及びシアン色光を発光するように構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ光源。

【請求項5】

前記第２発光ユニットはフォトルミネッセンス層であり、前記第２発光ユニットは前記第１発光チップの出光経路上に設けられ、前記第２発光ユニットは前記第１発光チップが発する光により励起されて赤色光を形成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源。

【請求項6】

前記第２発光ユニットは第２発光チップであり、前記第２発光チップは、赤色光を発光するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源。

【請求項7】

前記第１発光チップと前記第２発光チップは水平または垂直に積み重ねて配置されている、ことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ光源。

【請求項8】

前記第１発光チップと前記第２発光チップは垂直に積み重ねて配置されており、前記第１発光チップは、前記第２発光チップの発光経路上に位置している、ことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ光源。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源を備えることを特徴とするバックライトモジュール。

【請求項10】

表示装置であって、
表示パネルと、
前記表示パネルにバックライトを供給する請求項９に記載のバックライトモジュールとを備える、ことを特徴とする表示装置。

【請求項11】

請求項１から８のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源を備えることを特徴とする照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、ＬＥＤ光源技術分野に関し、特に、ＬＥＤ光源、バックライトモジュール、表示装置及び照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、略称、ＬＥＤ）光源は、固体半導体冷光源の一種であり、半導体化合物材料を用いてＰＮ接合を作った光電素子であって、表示パネルによく用いられている。従来、表示パネルの光源は、通常、赤、緑、青の３色の光を混光して白色光を発しているが、具体的には、２つの実現方式が一般的である。

【0003】

第１の方式は、それぞれ青色発光チップ、緑色発光チップおよび赤色発光チップとなる３つの独立した発光チップ用いるものであり、３つのチップのそれぞれが対応する色の光を発光して混色することにより、白色光を形成する。第２の方式は、青色発光チップに緑色光蛍光体と赤色光蛍光体とを組み合わせたものであり、青色光発光チップは青色光を発光し、緑色光蛍光体と赤色光蛍光体とは青色光発光チップにより励起されてそれぞれ緑色光と赤色光を発光し、赤、緑、青の３色の光が混色されて白色光を形成する。

【0004】

しかし、上記２つの方式は、いずれも顕著な欠陥がある。第１の方式は、チップ数が多くコストが高く、視聴距離が遠い広告看板ディスプレイに適用される場合が多い。第２の方式は、用いられる緑色光蛍光体が発する緑色光の波長純度が十分でない（半波長幅が狭く）ため、ＮＴＳＣ色域カバレッジが悪く、視聴距離が近いノートパソコン（ｎｏｔｅｂｏｏｋ ｃｏｍｐｕｔｅｒ、略称ＮＢ）パネル、テレビ（ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ、略称ＴＶ）パネル等に適用されることが多い。上記の問題を解決するのが、当業者によって検討される問題である。

【発明の概要】

【0005】

そこで、本出願は、ＬＥＤ光源のＮＴＳＣ色域カバレッジの向上、ＬＥＤ光源の製造コストの低減を目的としたＬＥＤ光源、バックライトモジュール、表示装置および照明装置を提供する。

【0006】

本願実施例は、第１発光ユニットと、第２発光ユニットとを含むＬＥＤ光源を提供する。前記第１発光ユニットは、発光スペクトルが多峰である第１発光チップであって、少なくとも青色光及び緑色光を発光するように構成されている。前記第２発光ユニットは、赤色光を発光するように構成される。前記第１発光ユニットで発光された青色光及び緑色光と、前記第２発光ユニットで発光された赤色光とが混色されて白色光となる。

【0007】

ある好ましい実施形態において、前記第１発光チップは、第１半導体層と、多層発光層と、第２半導体層とを含み、前記第１半導体層上に第１電極が設けられ、前記第２半導体層上に第２電極が接続されおり、前記第１電極および前記第２電極は、前記多層発光層を駆動して発光させるための電気信号を供給するように構成されおり、前記多層発光層は、同一の発光材料を用いている。

【0008】

前記第１半導体層はＮ型半導体層であり、前記第２半導体層はＰ型半導体層である、または、前記第１半導体層はＰ型半導体層であり、前記第２半導体層はＮ型半導体層である。

【0009】

ある好ましい実施形態において、前記多層発光層は、２層の発光層であり、一方の前記発光層は青色光を発光するように構成され、他方の前記発光層は緑色光を発光するように構成されている。

【0010】

ある好ましい実施形態において、前記第１発光チップは、シアン色光を発光するように構成され、前記多層発光層は、３層の発光層であり、前記３層の発光層は、それぞれ、青色光、緑色光、及びシアン色光を発光するように構成されている。

【0011】

ある好ましい実施形態において、前記第２発光ユニットはフォトルミネッセンス層であり、前記第２発光ユニットは前記第１発光チップの出光経路上に設けられ、前記第２発光ユニットは前記第１発光チップが発する光により励起されて赤色光を形成するように構成されている。

【0012】

ある好ましい実施形態において、前記第２発光ユニットは第２発光チップであり、前記第２発光チップは、赤色光を発光するように構成されている。

【0013】

ある好ましい実施形態において、前記第１発光チップと前記第２発光チップは水平または垂直に積み重ねて配置されている。

【0014】

ある好ましい実施形態において、前記第１発光チップと前記第２発光チップは垂直に積み重ねて配置されており、前記第１発光チップは、前記第２発光チップの発光経路上に位置している。

【0015】

本出願は、上記のＬＥＤ光源を備えるバックライトモジュールも提供する。

【0016】

本出願の実施例は、さらに、表示パネルと、前記表示パネルにバックライトを供給する上記のバックライトモジュールとを含む表示装置を提供する。

【0017】

本願実施例は、さらに、上記のＬＥＤ光源を備える照明装置を提供する。

【0018】

本出願のＬＥＤ光源、バックライトモジュール、表示装置および照明装置は、単一のチップ（第１発光チップ）を用いることにより、少なくとも純度の高い青色光および緑色光を発光可能であり、青色光および緑色光の発光源は、同一の組の電極のみを用いることができ、第２発光ユニットが発光する赤色光と混色することにより白色光を形成する。本出願は、ＬＥＤ光源製品の生産コストを大幅に低減できるだけでなく、緑色光の純度を向上させてＬＥＤ光源の色域を向上させることができ、表示装置の広色域要求を満たすことが可能である。

【0019】

本出願は、フォトルミネッセンス材料を励起して緑色光を発するものに比べて、チップを用いて発光することにより特定波長の緑色光、特に５３０ｎｍ以下の波長の緑色光を出すことが容易であり、技術的難易度およびコストがともに低減され、動植物生育用照明装置に必要な特定波長の光の照明ニーズに好適に満足できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本願の第１実施例に係るＬＥＤ光源の構成を示す図である。

【図2】本願の第１実施例に係るバッケージホルダの構成を示す図である。

【図3】本願の第１実施例に係る第１発光チップの構成を示す図である。

【図4】本願の第１実施例に係る第１発光チップが発する青緑色光のスペクトルである。

【図5】本願の第２実施例に係るバッケージホルダの構成を示す図である。

【図6】本願の第３実施例に係る第１発光チップの構成を示す図である。

【図7】本願の第４実施例に係るＬＥＤ光源を示す図である。

【図8】本願の第５実施例に係るＬＥＤ光源を示す図である。

【図9】本願の第６実施例に係るＬＥＤ光源を示す図である。

【図10】本願の第７実施例に係るＬＥＤ光源を示す図である。

【図11】本願の第８実施例に係るＬＥＤ光源を示す図である。

【図12】本願の第９実施例に係るＬＥＤ光源を示す図である。

【図13】本願の第１０実施例に係るバックライトモジュールの構成を示す図である。

【図14】本願の第１１実施例に係るバックライトモジュールの構成を示す図である。

【図15】本願の第１２実施例に係る表示装置の構成を示す図である。

【図16】本願の第１３実施例に係る照明装置の構成を示す図である。

【図17】本願が提供するＬＥＤ光源の白色発光スペクトルと、関連技術１の白色発光スペクトルとを比較した図である。

【図18】本願において提供されるＣＩＥ１９３１色度図であり、本願のＬＥＤ光源と関連技術１の色域カバレッジとを照合して示している。

【図19】図１８における関連技術１のＮＴＳＣ色域及びｓＲＧＢ色域でのカバレッジデータ統計図である。

【図20】図１８における本願に係るＬＥＤ光源のＮＴＳＣ色域およびｓＲＧＢ色域でのカバレッジデータ統計図である。

【図21】関連技術２のシアン色光スペクトルである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本開示は、以下の詳細な説明において上記の図面と併せてさらに説明される。

【0022】

なお、以下の具体的な実施形態は本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用および／または用途を制限することを意図するものではない。多くの変化があることが理解されるべきである。具体的な実施形態は、当業者が、過度の実験を必要とせずに、本発明の例示的な実施形態を実現することを可能にするものであり、例示的な実施形態に記載された機能および構造は、添付の特許請求書に記載の本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更または修正が可能であることを理解されたい。

【0023】

なお、本願の記述において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「底」、「内」、「外」等の用語が示す方向や位置関係は、図面に基づき示す方向や位置関係であり、説明の便意上定義されたものであり、それぞれの装置又は素子が特定の方向を有して、特定の方向で構成及び動作していることを示すものではないため、本発明を限定するものではない。また、「第１」、「第２」という用語は、説明の目的にのみ使用され、相対的重要性を示す、または暗示する、または示される技術的特徴の数を暗黙的に示すと理解されてはいけない。これにより、「第１」、「第２」が限定された特徴は、１つまたはそれ以上の当該特徴を明示的または暗示的に含み得る。なお、本願の記載において、「複数」とは、特に具体的に限定されない限り、２つ以上を意味し、少なくとも１つは、１つ、２つ、または２つ以上であってもよいことを意味する。

【0024】

以下、本願の実施形態について、図１から図２１を参照しながら、さらに詳細に説明する。

【0025】

第１実施例
図１は、本願の第１実施例に係るＬＥＤ光源の構成を示す図である。図２は、本願の第２実施例に係るバッケージホルダの構成を示す図である。

【0026】

図１を参照すると、本願は、第１発光ユニット１１と、第２発光ユニット１２とおよびバッケージホルダ１３を含むＬＥＤ光源１を提供する。バッケージホルダ１３は、内部に収納キャビティ１３４を有しており、一側が開口されて出光口１３５を形成している。第１発光ユニット１１及び第２発光ユニット１２は、バッケージホルダ１３の収容キャビティ１３４内に設けられており、いずれもバッケージホルダ１３の出光口１３５に向けて発光可能となっている。第１発光ユニット１１は、少なくとも青色光及び緑色光を発光するように構成され、第２発光ユニット１２は、赤色光を発光するように構成されている。第１発光ユニット１１で発光された青色光及び緑色光と、第２発光ユニット１２で発光された赤色光とが混色されて白色光を形成する。

【0027】

なお、実際のユースケースのニーズ、例えば動植物育成照明のニーズに応じて、第１発光ユニット１１は、青色光、緑色光、シアン色光の３つの波長の光を発するように構成されていてもよい。

【0028】

図１を参照すると、パッケージホルダ１３は、基板１３１と、基板１３１の上側に設けられた反射カップ１３２とを含む。反射カップ１３２は、環状のカップ状をなしており、反射カップ１３２の内部が収納キャビティ１３４となり、反射カップ１３２の上側開口が出光口１３５となる。つまり、反射カップ１３２が基板１３１から離れる側に出光口１３５が位置している。第１実施例において、基板１３１は、反射カップ１３２とともにＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）材料により一体的に作製され得る。また、作製において、ＬＣＰ材料にはプラスチック（Ｐｌａｓｔｉｃ）粒子、セラミックス（Ｃｅｒａｍｉｃ）粒子、又は高揮発性溶液を混入させてもよい。反射カップ１３２の出光口１３５は、基板１３１から離れる側に位置している。なお、他のいくつかの実施例において、本願における基板１３１は、他の形態の材料や構造、例えば、銀メッキされた銅板であってもよく、本願は特に制限されていない。

【0029】

図１を参照すると、反射カップ１３２には、第１発光ユニット１１及び第２発光ユニット１２を覆うパッケージ１３３が設けられている。パッケージ１３３は、反射カップ１３２内の収容キャビティ１３４を充塞しており、反射カップ１３２内の第１発光ユニット１１及び第２発光ユニット１２を保護する。

【0030】

図１を参照すると、第１発光ユニット１１は第１発光チップ１１１であり、第１発光チップ１１１は、一般的なサイズのＬＥＤチップ、ｍｉｎｉＬＥＤチップ、ＭｉｃｒｏＬＥＤチップのいずれであってもよい。なお、本願において提供されるＬＥＤ光源１は、一般的なサイズのものに限るものでなく、ｍｉｎｉＬＥＤ光源およびＭｉｃｒｏＬＥＤ光源も含むことができる。

【0031】

図３は、本願の第１実施例に係る第１発光チップ１１１の構成を示す図である。

【0032】

図３を参照すると、第１発光チップ１１１は、基板１１１１と、基板１１１１の上側に順次積層された低温バッファ層１１１２、第１半導体層１１１３、多層発光層１１１４及び第２半導体層１１１５とを含む。いくつかの態様において、基板１１１１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、サファイア、炭化ケイ素またはシリコンを含む。低温バッファ層１１１２はＧａＮ低温バッファ層１１１２である。

【0033】

なお、いくつかの実施形態において、第１半導体層１１１３はＮ型半導体層であり、第２半導体層１１１５はＰ型半導体層であり、即ち、Ｎ型半導体層は多層発光層１１１４の基板１１１１に近づく側に位置している。他の実施形態において、第１半導体層１１１３はＰ型半導体層であり、第２半導体層１１１５はＮ型半導体層であり、即ち、Ｐ型半導体層は多層発光層１１１４の基板１１１１に近づく側に位置していてもよい。すなわち、Ｎ型半導体層とＰ型半導体層との位置が入れ替わってもよい。

【0034】

通常、成膜品質及び発光効率を保つためには、多層発光層１１１４の基板１１１１に近い側にＮ型半導体層が位置し、基板１１１１から離れる側にＰ型半導体層が位置するように設けられることが好ましい。さらに、多層積層される発光層１１１４は、Ｎ型半導体層の一部のみを覆い、Ｎ型半導体層の上側に第１電極１１１６が接続され、第１電極１１１６は、Ｎ型半導体層のうち発光層１１１４で覆われていない部分に位置している。Ｐ型半導体層の上側には、第２電極１１１７が接続されている。第１電極１１１６および第２電極１１１７は、多層発光層１１１４を発光させるための電気信号を供給するように構成される。

【0035】

なお、Ｎ型半導体層はｎ－ドープ半導体層であり、Ｐ型半導体層はｐ－ドープ半導体層である。また、第１電極１１１６が正極の場合、第２電極１１１７は負極である。また、第１電極１１１６が負極の場合、第２電極１１１７は正極である。本出願は、これを制限していない。

【0036】

多層発光層１１１４は、多層垂直積層の多重量子井戸構造（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、略称ＭＱＷｓ）である。本実施形態において、多層発光層１１１４は、積層された２つの発光層１１１４であり、一方の発光層１１１４が青色光を発光するように構成されており、他方の発光層１１１４が緑色光を発光するように構成されている。

【0037】

なお、本願における「垂直積層」という用語は、いずれも発光方向に沿って順次積み重なったり、基板１３１に対して垂直な方向に並んだりすることを意味している。

【0038】

多層発光層１１１４の発光材料はいずれも同一であり、具体的には、多層発光層１１１４の発光材料はいずれもＩｎＧａＮ材料であり、青色光を発光する発光材料におけるＩｎ元素の占める割合は、緑色光を発光する発光材料におけるＩｎ元素の占める割合よりも小さい。

【0039】

青色、緑色の発光材料はいずれもＩｎＧａＮであり、青色と緑色の発光が共に同一の発光チップから出るように、第１発光チップ１１１の垂直方向に積層されているので、２つの発光層１１１４で同一組の電極又は回路を共有し、１つの発光チップを用いて１つの波長の光のみを発光するものに比べて、本願はＬＥＤチップの製造コストを大幅に低減できる。青色光と緑色光は、発光材料が同じであり、格子定数が整合しており、エピタキシャル欠陥が少ないため、同一の基板１１１１上に積層成長することができる。

【0040】

なお、本願における用語「ダブルピーク」とは、異なる発光波長を有する２つの発光ピークを持つＬＥＤスペクトルを意味する。本願における用語「多ピーク」とは、それぞれ異なる発光波長を有する複数の発光ピークを有するＬＥＤスペクトルを意味する。用語「放射ピーク」とは、放射波長における局所的な最大値を意味し、その放射強度は、近接または隣接する放射波長の少なくとも２倍である。

【0041】

第１発光チップ１１１は、発光スペクトルが多峰であり、具体的には、第１発光チップ１１１は少なくとも青色光及び緑色光を発光するように構成されている。

【0042】

図４は、本願の第１実施例に係る第１発光チップ１１１が発するスペクトルである。

【0043】

図４を参照すると、第１発光チップ１１１の発光スペクトルはタブルピークであり、第１発光チップ１１１は、青色光及び緑色光のみを発光するためのものであり、液晶パネル（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、略称、ＬＣＤ）のバックライト光源として用いることができる。本実施例において、緑色光の純度が高いため、適用する表示デバイスの色域を向上し、広色域要求を満たすことができる。また、混色効果が高い。

【0044】

図１を参照すると、第２発光ユニット１２はフォトルミネッセンス層１２１であり、フォトルミネッセンス層１２１は赤色蛍光体およびオレンジ色蛍光体の少なくとも一方であってよい。なお、第２発光ユニット１２は、赤色蛍光体又はオレンジ色蛍光体であってもよいし、両者を混合したものであってもよい。赤色蛍光体は、ＫＳｉＦ蛍光体（フッ化物赤色蛍光体）、Ｎｉｔｒｉｄｅ蛍光体のうちの少なくとも１種を含む。同様に、オレンジ色蛍光体は、ＫＳｉＦ蛍光体（フッ化物赤色蛍光体）、Ｎｉｔｒｉｄｅ蛍光体のうちの少なくとも１種を含む。

【0045】

第１発光チップ１１１の出光経路上には、赤色蛍光体およびオレンジ色蛍光体が散布されるが、パッケージ１３３内に、赤色蛍光体およびオレンジ色蛍光体が散布されていることが理解されるべきである。

【0046】

また、本実施例における当該赤色蛍光体またはオレンジ色蛍光体は、５８０ｎｍ～８００ｎｍの波長帯のフォトルミネッセンス材料である。別の実施例において、適応需要に応じて、他の波長域のフォトルミネッセンス材料を選択してもよい。

【0047】

第２の実施形態
図５は、本願の第２実施例に係るバッケージホルダ１２の構成を示す図である。図３を参照すると、第２実施例が第１実施例と異なる点は、基板１３１と反射カップ１３２とは異なる材料からそれぞれ作成されており、例えば、基板１３１がシリコン基板１３１、プラスチック基板１３１、またはセラミック基板１３１等であり、反射カップ１３２がＬＣＰ材料から作成されている。

【0048】

第３実施形態
図６は、本願の第３実施例に係る第１発光チップ１１１の構成を示す図である。

【0049】

図６を参照すると、第３実施例が第１実施例と異なる点は、多層発光層１１１４が、積層された３層の発光層１１１４であり、それぞれ青色光、緑色光、シアン色光を発光するように構成されている。つまり、第１発光チップ１１１の発光スペクトルは３つのピークである。通常、シアン光の波長は４８０ｎｍ～５００ｎｍの間にある。３層の発光層１１１４の発光材料は、いずれもＩｎＧａＮであり、青色光を発光するための発光材料、シアン色光を発光するための発光材料、緑色光を発光するための発光材料の順にＩｎ元素が占める割合が減少している。

【0050】

本実施例は、動・植物照明器具の分野に応用できる。ここで、植物照明では、通常、青色光の波長は４００ｎｍ～４９９ｎｍの間、緑色光の波長は５００ｎｍ～５９９ｎｍの間、赤色光の波長は６００ｎｍ～６９９ｎｍの間、遠赤色光の波長は７００ｎｍ～７８０ｎｍの間とされる。異なる動植物の生育照明ニーズに応じて、第１発光チップ１１１を、複数の異なる色の組み合わせの光を発光するように設けることができ、本出願は、特に制限していない。

【0051】

第４実施形態
図７は、本願の第４実施例に係るＬＥＤ光源１を示す図である。図７を参照すると、第４実施例が第１実施例と異なる点は、第２発光ユニット１２が第２発光チップ１２２であり、第２発光チップ１２２が赤色ＬＥＤチップであり、第２発光チップ１２２が赤色光を発光するように構成されている。第２発光チップ１２２は、赤色発光材料を用いたエピタキシャルの赤色光発光層を含み、赤色発光材料は、ＡｌＧａＩｎＰ材料であってもよい。

【0052】

図２及び図７を参照すると、第１発光チップ１１１と第２発光チップ１２２は、基板１３１に垂直な方向に積み重ねて配置されている。本実施例は、好適実施例として、第１発光チップ１１１が第２発光チップ１２２の発光経路上に位置する。具体的には、第２発光チップ１２２は、第１発光チップ１１１の出光口１３５から離れる一側、つまり、図７に示すように、第２発光チップ１２２は、第１発光チップ１１１の下方に位置する。これにより、ＬＥＤ光源１の全体のサイズを小さくすることができ、実装スペースの節約することができる。

【0053】

赤色光は波長が長いためエネルギーギャップは小さく、青色光は波長が短いためエネルギーギャップは大きい。したがって、赤色光は青色光発光材料のエネルギーギャップを横切ることができる。また、基板１１１１としてサファイヤ（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）基板を用いた場合、サファイア基板の方がエネルギーギャップが大きく、青色光および赤色光に対しては基板１１１１は透明である。従って、本実施例は、第２発光チップ１２２を第１発光チップ１１１の出光口１３５から離れる一側に載置することにより、発光効率を高めることができる。

【0054】

図７を参照すると、第１発光チップ１１１は、パッケージホルダ１３内においてフェイスアップ実装（Ｆａｃｅ ｕｐ Ｃｈｉｐ）方式により固定されており、つまり、第１発光チップ１１１の第１電極１１１６及び第２電極１１１７は、基板１３１から離れる方向に向かって設けられている。第２発光チップ１２２は、フリップチップ（Flip Chip）方式でパッケージホルダ１３内に固定されている、つまり、第２発光チップ１２２の電極は、いずれも基板１３１に向けて設けられている。第１発光チップ１１１および第２発光チップ１２２の基板１１１１の材料は、基板１１１１による光の遮断を避けるためにエネルギーギャップの大きな材料とすべきであり、そうでなければ、第１発光チップ１１１および第２発光チップ１２２の基板１１１１を最終的に剥離して、発光効率を向上させる。

【0055】

第５実施形態
図８は、本願の第５実施例に係るＬＥＤ光源１を示す図である。

【0056】

図８を参照すると、第５実施例が第１実施例と異なる点は、第１発光チップ１１１と第２発光チップ１２２とがパッケージホルダ１３内において水平に並んでおり、本出願における用語「水平に並ぶ」は、いずれも基板１３１に平行な方向に並ぶことを指す。

【0057】

第１発光チップ１１１と第２発光チップ１２２は、共にフリップチップ（Flip Chip）実装方式によってパッケージホルダ１３内に固定されている。つまり、第１発光チップ１１１と第２発光チップ１２２の電極はいずれも基板１３１に向けて設けられており、電極が発光面積を占有して発光効率に影響を与えることを避けることができる。第１発光チップ１１１および第２発光チップ１２２の基板１１１１の材料は、基板１１１１による光の遮断を避けるためにエネルギーギャップの大きな材料とすべきであり、そうでなければ、第１発光チップ１１１および第２発光チップ１２２の基板１１１１を最終的に剥離して、発光効率を向上させる。

【0058】

第６実施形態
図９は、本願の第６実施例に係るＬＥＤ光源１を示す図である。

【0059】

図９を参照すると、第６実施例が第１実施例と異なる点は、第１発光チップ１１１と第２発光チップ１２２とが水平に並ぶように配列されている。第１発光チップ１１１は、フェイスアップ（Ｆａｃｅ ｕｐ Ｃｈｉｐ）実装方式によりパッケージホルダ１３内に固定されている。つまり、第１発光チップ１１１の第１電極１１１６及び第２電極１１１７は、いずれも基板１３１から離れる方向に設けられている。第２発光チップ１２２は、垂直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）の実装方式によりパッケージホルダ１３内に固定されている。つまり、第２発光チップ１２２は、一方の電極が基板１３１に向けて設けられ、他方の電極が基板１３１から離れる方向に設けられている。

【0060】

なお、第１発光チップ１１１と第２発光チップ１２２とが、水平に並ぶ方式を採用する場合には、第１発光チップ１１１と第２発光チップ１２２は、それぞれ、フェイスアップ実装（Ｆａｃｅ ｕｐ Ｃｈｉｐ）、垂直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）実装、フリップチップ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）のいずれかを採用可能である。本出願では、第１発光チップ１１１と第２発光チップ１２２の実装形態の組み合わせを網羅するものではなく、図７、図８及び図９のみで例示的に説明する。

【0061】

第７実施形態
図１０は、本願の第７実施例に係るＬＥＤ光源１を示す図である。

【0062】

図１０を参照すると、第７実施例が第１実施例と異なる点は、第１発光チップ１１１の実装形態が異なっている。第七実施例における第１発光チップ１１１は、チップサイズパッケージ（ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ、略称ＣＳＰ）の実装構造であり、第１発光チップ１１１は５つの発光面であり、フォトルミネッセンス層１２１は赤色蛍光体またはオレンジ色蛍光体の少なくとも一つであり、フォトルミネッセンス層１２１は第１発光チップ１１１の５つの発光面を包み込んでいる。

【0063】

なお、別の実施例では、第１発光チップ１１１は四つの発光面又は片面出光であってもよく、本開示は特に制限していない。

【0064】

なお、別の実施例では、第１発光チップ１１１はＮＣＳＰ（Ｎｅａｒ Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）パッケージであってもよく、本願は、特に制限していない。

【0065】

第８実施形態
図１１は、本願の第１実施例に係るＬＥＤ光源１の構成を示す図である。

【0066】

図１１を参照すると、第８実施例が第７実施例と異なる点は、フォトルミネッセンス層１２１が薄膜フォトルミネッセンス層であり、薄膜フォトルミネッセンス層に薄膜フォトルミネッセンス材料、例えばＱＤフォトルミネッセンス材料などが用いられている。なお、薄膜フォトルミネッセンス層のサイズは必要に応じて設計すればよく、例えば第８実施例では薄膜フォトルミネッセンス層のサイズは、第１発光チップ１１１がＣＳＰパッケージまたはＮＣＳＰパッケージで実装された後のサイズに近づくものであり、薄膜フォトルミネッセンス材料を第１発光チップ１１１の直上の出光面に貼り付けることができる。他の幾つかの実施例において、フォトルミネッセンス層１２１は、複数の第１発光チップ１１１の出光面を覆うように比較的大きいサイズの薄膜フォトルミネッセンス層である。

【0067】

第９実施形態
図１２は、本願の第９実施例に係るＬＥＤ光源１を示す図である。

【0068】

図１２を参照すると、第９実施例が第８実施例と異なる点は、第１発光チップ１１１がパッケージホルダ１３を含むパッケージ構造であり、具体的には、第１発光チップ１１１がフリップチップ（ＦｌｉｐＣｈｉｐ）である。

【0069】

第１０実施形態
図１３は、本願の第１０実施例に係るバックライトモジュール２の構成を示す図である。

【0070】

図１３を参照すると、本願第１０実施例は、バックプレート２１と、バックプレート２１に接続された複数の上記いずれかの実施例に記載のＬＥＤ光源１とを含むバックライトモジュール２を提供する。

【0071】

第１１実施例
図１４は、本願の第１１実施例に係るバックライトモジュール２の構成を示す図である。

【0072】

図１４を参照すると、本願第１０実施例は、バックプレート２１と、バックプレート２１上に接続された複数の第１発光チップ１１１および単一のフォトルミネッセンス層１２１とを含むバックライトモジュール２を提供する。第１発光チップ１１１は、上述したいずれかの実施例に記載の第１発光チップ１１１である。フォトルミネッセンス層１２１は、薄膜フォトルミネッセンス層であり、複数の第１発光チップ１１１の出光面を覆うようにサイズが大きい。

【0073】

第１２実施例
図１５は、本願の第１２実施例に係る表示装置３の構成を示す図である。

【0074】

図１５を参照すると、本願第１２実施例は、表示パネル３１と上記のバックライトモジュール２を備える表示装置３を提供する。表示パネル３１は、液晶表示パネル３１（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、略称、ＬＣＤ）であり、バックライトモジュール２は表示パネル３１にバックライトを提供する。バックライトモジュール２は、通常、表示装置３の底部に位置し、バックライトモジュール２の形状とサイズは、表示装置３の形状とサイズに合わせている。表示パネル３１は、バックライトモジュール２の出光側に位置し、画像表示を実現するために用いる。表示装置３は、直下型バックライトまたはサイドイン型バックライトの構成を採用することができるが、本願は特に限定していない。

【0075】

第１３実施形態
図１６は、本願の第１３実施例に係る照明装置４の構成を示す図である。

【0076】

図１６を参照して、本願第１３実施例は、上記開示されたＬＥＤ光源１を備え、動植物生育用照明分野に適用可能な照明装置４を提供する。

【0077】

図１７は、本願が提供するＬＥＤ光源１の白色発光スペクトルと、関連技術１の白色発光スペクトルとの比較結果を示す図である。図１８は、本願において提供されるＣＩＥ１９３１色度図であり、本願のＬＥＤ光源と関連技術１の色域カバレッジとを照合して示している。図１９は、図１８における関連技術１のＮＴＳＣ色域及びｓＲＧＢ色域でのカバレッジデータ統計図である。図２０は、図１８における本願に係るＬＥＤ光源１のＮＴＳＣ色域およびｓＲＧＢ色域でのカバレッジデータ統計図である。

【0078】

このうち、図１７、図１８及び図１９に係る関連技術１は、青色発光チップにβ－ＳｉＡｌＯＮ緑色蛍光体及びＫＳｉＦ赤色蛍光体を配合して白色光を発光するものである。

【0079】

図１７及び図１８を参照すると、青色発光チップにβ－ＳｉＡｌＯＮ緑色蛍光体及びＫＳｉＦ赤色蛍光体を配合する方法は、ＬＣＤディスプレイの広色域での主流であり、その発光スぺクトルは図１７においてＬ１となる。本願が提供するＬＥＤ光源１の発光スペクトルは、図１７におけるＬ２である。緑色蛍光体の材料特性が励起スペクトルであり、その半波幅Ａが大きいため、光の色純度が悪く、これは、関連技術１でＬＥＤ光源の色域を向上することができないという要因である。

【0080】

図４を参照すると、本出願は、関連技術１と比較して、緑色光の発光態様を光励起光からエレクトロルミネッセンスに変え、且つ、緑色光と青色光を同一のＬＥＤチップ（第１発光チップ１１１）に集積して、図４に示す第１発光チップ１１１の発光スペクトルをタブルピークとし、発光された青色光及び緑色光はいずれも純度が高く、図１８及び図２０で示すような広い色域効果を奏するものである。

【0081】

図１７及び図１８を参照すると、本願で用いるＬＥＤ光源１は、第１発光チップ１１１の発光スペクトルの緑色波長帯域半波幅Ｂが関連技術１（純青色ＬＥＤチップに緑色蛍光体を配合する態様）の緑色波長帯域半波幅Ａよりも短い（Ａ＞Ｂ）、すなわちＬＥＤ自体の材料（発光層１１１４の材料は通常ＩｎＧａＮ）で発光する波形の半波幅が励起蛍光体より狭く、色純度が高い。本出願における第１発光チップ１１１は、緑色波長帯域半値幅がより狭いため、ＣＩＥ色度図上で緑色の色純度がより純粋となり、色域カバレッジがより大きくなり、ＬＥＤ光源１の色域が極めて高くなり、表示装置３の広色域要求を満たすことができる。

【0082】

図１９及び図２０を参照すると、関連技術１のＮＴＳＣ規格の色域カバレッジは最高で９０％しかない。しかし、本願が提供するＬＥＤ光源１は、ＮＴＳＣ規格の色域でのカバレッジを１００％以上に向上させることができる。

【0083】

また、第１発光チップ１１１は、蛍光粉末よりも緑色の波長帯域の発光スペクトルの半値幅が狭い、且つ、ＬＥＤチップは、蛍光粉末よりも波長帯域の調整が容易となるため、蛍光粉末ではできない緑色の波長帯域にすることができる。市販の緑色蛍光体は５３０ｎｍ以下の波長帯域の光を励起ことが難しく、５２９ｎｍ帯域の緑色蛍光体はかなり高価であり、現在、５２０ｎｍ、５１０ｎｍ帯域に対応する緑色蛍光体のメーカーは存在しない。本願の技術案は、チップ発光により、５１０ｎｍ～５４０ｎｍの間で調整可能であり、５２０ｎｍ、５１０ｎｍの光波長要求を満たすことができ、本願は製造コストをさらに低減し、動植物照明に必要な特定光波長要求を満たすことができる。

【0084】

図２１は、関連技術２のシアン色光スペクトルである。この関連技術２はＬＥＤ発光チップであり、青色発光材料と緑色発光材料とを同一の発光層に混合したものである。なお、図２１に係る関連技術２においても、本出願で提供する第１発光チップ１１１と同様にエレクトロルミネッセンスである。しかし、この関連技術２では、青色発光材料と緑色発光材料とを垂直積層したものではなく、同一の発光層に混合することにより、光波を青色帯域から緑色帯域に調整している。これにより、関連技術２において図２１に示すような単一ピークのシアン光スペクトルを得られている。

【0085】

図４に示す本願が提供するタブルピーク青緑光のスペクトルは、図２１に示す関連技術２のシアン光のスペクトルと比べて、本願が提供するＬＥＤ光源１が発する青、緑の光の純度が向上されており、色域が向上している。

【0086】

本願で採用するＬＥＤ光源１は、青色光と緑色光の発光源を同一のチップ（第１発光チップ１１１）に集積したものであり、青色光と緑色光をそれぞれ独立した発光チップとするものに比べて、製造コストが安い。

【0087】

また、本願で採用するＬＥＤ光源１は、１つのチップで異なる波長の発光材料を垂直に積み重ねるものであり、他の関連技術、例えば、パッケージホルダ１３内に水平に並んだ異なる発光チップがそれぞれ青色光、緑色光を発光する態様と比較して、本願のＬＥＤ光源１は、近距離時の色ずれを回避することができ、混色効果が高い。

【0088】

以上のように、本願が提供する多峰の第１発光チップ１１１は、第２発光ユニット１２を組み合わせることで、ＬＥＤ光源の製造コストを低減するだけではなく、ＬＥＤ光源の色域を広くし、特定の光波長発光チップを作りやすくすることができ、表示装置３の広色域の要求と、動植物育成照明装置４の特定の波長の要求とを満たすことができる。

【0089】

以上、本願の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明している。しかしながら、本願の具体的な実施形態に対して、本願の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更及び置換が可能であることは、当業者に理解されるところである。これらの変更および置換は、いずれも本出願において限定された請求範囲内に含まれている。

【図面符号の説明】

【0090】

符号説明
ＬＥＤ光源 １
第１発光ユニット １１
第１発光チップ １１１
基板 １１１１
低温バッファ層 １１１２
第１半導体層 １１１３
発光層 １１１４
第２半導体層 １１１５
第１電極 １１１６
第２電極 １１１７
第２発光ユニット １２
フォトルミネッセンス層 １２１
第２発光チップ １２２
パッケージホルダ １３
基板 １３１
反射カップ １３２
パッケージ １３３
収容キャビティ １３４
出光口 １３５
バックライトモジュール ２
バックプレート ２１
表示装置 ３
表示パネル ３１
照明装置 ４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】