JP2002353513A - チップ型発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 開放部２２を有するケース１６の内側に青色
発光チップ１４が配置され、開放部２２に反射散乱部材
１８が形成されている。青色発光チップ１４から発せら
れて直線方向に開放部２２に向う青色の光Ｈ１は、反射
散乱部材１８で反射されて開放部２２から直接に出力さ
れない。青色発光チップ１４から発せられた青色の光Ｈ
１の一部は、ケース１６の内面および反射散乱部材１８
の表面に形成された蛍光体膜２０で反射され、他の一部
の青色の光Ｈ１は蛍光体膜２０に吸収され、そして黄緑
色の光に波長変換されて放射される。これら青色の光お
よび黄緑色の光は合成されて白色光Ｈ３となり、この白
色光Ｈ３が反射散乱部材１８の隙間Ｓ１〜Ｓ５を通って
開放部２２から出力される。 【効果】 色ずれが極めて少ない白色光を長期間安定し
て開放部から出力させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、チップ型発光装置に
関し、特にたとえば液晶ディスプレイ等の表示装置のバ
ックライト、照光式操作スイッチ等に用いられる、チッ
プ型発光装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来のノート型パソコン等に使用される液
晶ディスプレイのバックライト用の発光装置の一例が、
特開平７−１７６７９４号公報［H０１L３３／００，G
０９F９／００］に開示されている。この従来の発光装
置１は、図７に示すように、光を透過する板状の導光板
２を有し、この導光板２の側面に青色発光ダイオード
（青色ＬＥＤ）３が挿入されて取り付けられている。こ
の導光板２の各側面には反射層４が形成され、底面に蛍
光散乱層５が形成されている。この蛍光散乱層５は、青
色ＬＥＤ３から発せられた青色の光が照射されて励起さ
れると、青色に対して補色の関係にある色の光を放射す
る蛍光物質が含まれている。また、蛍光散乱層５と間隔
を隔ててその下方に散乱反射層６が配置されており、こ
の散乱反射層６はベース７の上面に形成されている。導
光板２の上面は露出しており、その上面と間隔を隔てて
その上方に光拡散板８が配置されている。

【０００３】この発光装置１によれば、青色ＬＥＤ３か
ら発せられた光の一部は、蛍光散乱層５に照射されて散
乱し、また、一部の光は蛍光散乱層５に含まれている蛍
光物質により吸収され、そして波長が変換されて放射さ
れる。したがって、図７に示す光拡散板８を介して導光
板２の上面を観察すると、表面全体が略白色に発光する
導光板２が見える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示す従
来の発光装置１では、青色ＬＥＤ３から発せられた青色
の光の一部が蛍光散乱層５に達することなく、導光板２
の上面から直接に出射したり、導光板２の内部で反射し
て導光板２の上面から出射することがあるので、導光板
２が青みがかってしまうことがある。

【０００５】なお、光が青みがからないようにする方法
として、青色ＬＥＤチップの表面に蛍光物質を含む樹脂
を密着させて覆い、青色の光をこの樹脂膜に透過させる
ことにより白色光を出力させることができる。しかし、
青色ＬＥＤチップから発せられる青色光は、太陽光より
も放射強度が強いので、この青色光によってチップ周辺
の蛍光物質が劣化して色ずれを起こす可能性がある。特
に有機蛍光顔料で顕著である。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、色
ずれが少なく所望の色の光を長期間安定して出力でき
る、チップ型発光装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、第１の色の
光を発する発光素子、発光素子を間隔を隔てて囲むよう
に配置され開放部を有するケース、発光素子から発せら
れて直線方向に開放部に向う第１の色の光を反射する反
射部材、ケースの内面および反射部材の表面に形成さ
れ、第１の色の光を第２の色の光に変換して放射する蛍
光体、ならびに反射部材によって形成され、蛍光体から
発せられる第３の色の光を通して開放部から出力するた
めの隙間を備える、チップ型発光装置である。

【０００８】

【作用】この発明によると、発光素子から直線方向に開
放部に向う第１の色の光は、反射部材で反射されるので
開放部から直接に出力されないようにすることができ
る。そして、発光素子から発せられた第１の色の光の一
部は、ケースの内面および反射部材の表面に形成された
蛍光体で反射され、また、他の一部の光は蛍光体に吸収
され、そして第２の色の光に波長変換されて放射され
る。そして、これら第１の色の光と第２の色の光とが合
成されて第３の色の光となり、この第３の色の光が反射
部材によって形成された隙間を通って開放部から出力さ
れる。

【０００９】そして、発光素子を青色発光素子とし、第
２の色の光を、青色である第１の色の光に対して補色の
関係にある色の光とすることにより、蛍光体から発せら
れる第３の色の光が白色光となり、この白色光を隙間か
ら出力することができる。

【００１０】

【発明の効果】この発明によれば、ケースの開放部から
出力される光は、蛍光体から発せられた第３の色の光で
あり、第１の色の光が直接に開放部から出力されていな
いので、第１の色の光および第２の色の光を所望の色の
光として決定することにより、所望の第３の色の光を開
放部から出力させることができる。

【００１１】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１２】

【実施例】図１に示すこの実施例のチップ型発光装置
（以下、単に「発光装置」と言う。）１０は、基板１２
上に設けられている発光素子（青色発光チップ）１４か
ら発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１をケース１６の
内面および反射散乱部材１８の表面に形成された蛍光体
膜２０に照射するようになっている。蛍光体膜２０に照
射された第１の色の光Ｈ１の一部は、この蛍光体膜２０
によって黄緑色（第２の色）の光に波長変換されて放射
され、ケース１６の内面等に形成された蛍光体膜２０で
反射して反射散乱部材１８の隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ
４，Ｓ５を通ってケース１６の開放部２２から出力され
る。そして、青色（第１の色）の光Ｈ１のうちの他の一
部の光は蛍光体膜２０で反射して、このような反射を繰
り返して反射散乱部材１８の隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ
４，Ｓ５を通ってケース１６の開放部２２から出力され
る。したがって、ケース１６の開放部２２からは、青色
（第１の色）の光Ｈ１と黄緑色（第２の色）の光とを合
成した白色（第３の色）の光Ｈ３が出力される。なお、
黄緑色（第２の色）の光は、青色（第１の色）の光Ｈ１
に対して補色の関係にある色の光である。

【００１３】青色発光チップ１４は、青色発光ダイオー
ド（青色ＬＥＤ）２４を構成するものであり、図１に示
すように、平面形状が矩形の基板１２上に設けられてい
る。この青色ＬＥＤ２４は、たとえばＧａＮ系、ＳｉＣ
系およびＺｎＳｅ系等の化合物半導体である。この青色
発光チップ１４は、ワイヤ２６を介して基板１２に形成
されているそれぞれの端子２８に電気的に接続されてい
る。なお、基板１２は、ＢＴ（ビスマレイミド・トリア
ジン・レジン）等の不透光性の絶縁材料で形成されてい
る。

【００１４】ケース１６は、液晶ポリマ等の不透光性の
材料で形成されており、図１に示すように基板１２上に
設けられている。ケース１６は、外形が直方体の箱状体
であり、正面および下面が開放しており、この下面が基
板１２により塞がれている。したがって、ケース１６の
正面が開放部２２として形成されており、この開放部２
２は基板１２と平行する方向に開放している。そして、
図１（Ｂ）の横断面図に示すように、ケース１６の開放
部２２の内側であって、開放部２２を形成する基板１２
の縁部に沿って合計５枚の反射散乱部材１８がケース１
６の上側壁１６ａに形成されている。

【００１５】この５枚の反射散乱部材１８は、ケース１
６と一体に同じ材質で形成されており、互いに平行して
２列に配置されている。青色発光チップ１４に近い位置
に配置されている３枚の反射散乱部材が第１反射散乱部
材１８ａである。そして、この第１反射散乱部材１８ａ
よりも青色発光チップ１４から離れた位置であって、第
１反射散乱部材１８ａと所定の隙間（間隔）Ｓ１を隔て
て配置されている２枚の反射散乱部材が第２反射散乱部
材１８ｂである。各反射散乱部材１８は、正面形状が矩
形の板状体であり、ケース１６の上側壁１６ａから延び
て基板１２の上面に当接する長さに形成されている。そ
して、表面全体に粗面加工を施してあり、照射された光
を反射散乱させるようにしてある。

【００１６】青色発光チップ１４は、このように形成さ
れたケース１６，第１および第２反射散乱部材１８ａ，
１８ｂ，ならびに基板１２に囲まれた状態で配置されて
いる。そして、青色発光チップ１４は、ケース１６の内
面，ならびに第１反射散乱部材１８ａおよび第２反射散
乱部材１８ｂの表面と所定の間隔を隔てて配置されてい
る。また、第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂ
は、青色発光チップ１４から発せられて直線方向に開放
部２２に向う青色（第１の色）の光Ｈ１を反射する位置
に配置されており、青色発光チップ１４から発せられた
青色（第１の色）の光Ｈ１が直接に開放部２２から出力
されないようにしている。

【００１７】また、図１（Ｂ）に示すように、３枚の第
１反射散乱部材１８ａのうち左右両端の第１反射散乱部
材１８ａはケース１６の左右の各側壁１６ａに結合して
おり、中央の第１反射散乱部材１８ａは左側および右側
の各第１反射散乱部材１８ａと所定の隙間Ｓ２，Ｓ３を
隔てて配置されている。そして、２枚の第２反射散乱部
材１８ｂのうち左側の第２反射散乱部材１８ｂは、ケー
ス１６の左側壁１６ａと隙間Ｓ４を隔てて配置されてい
る。そして、右側の第２反射散乱部材１８ｂは、左側の
第２反射散乱部材１８ｂおよび右側壁１６ａとそれぞれ
隙間Ｓ５，Ｓ６を隔てて配置されている。

【００１８】蛍光体膜２０は、透明の樹脂にたとえば黄
緑色の蛍光物質｛ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム
・ガーネット）系蛍光物質｝を均一に練り混んだもので
あり、図１〜図３に示すように、ケース１６の内面の全
体、ならびに第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８
ｂの表面の全体に所定の厚みに形成されている。なお、
図２は、図１（Ｂ）に示す発光装置１０をＩＩ−ＩＩ方
向から見た断面図、図３は発光装置１０の正面図であ
る。

【００１９】この蛍光体膜２０は、青色発光チップ１４
から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１の一部を吸収
して、この青色の光を波長変換して青色に対して補色の
関係にある黄緑色（蛍光色の第２の色）の光を放射する
し、青色発光チップ１４から発せられた青色（第１の
色）の光Ｈ１の他の一部を反射するものである。そし
て、この反射した青色（第１の色）の光および放射され
た黄緑色（第２の色）の光は、合成されて白色（第３の
色）の光Ｈ３となる。

【００２０】また、図１（Ｂ）に示すケース１６と基板
１２とにより形成された箱状体の内部の全体には、透明
の合成樹脂、たとえばエポキシ樹脂が充填されて導光部
３０が形成されている。この導光部３０は、青色発光チ
ップ１４，端子２８，ワイヤ２６ならびに第１および第
２反射散乱部材１８ａ，１８ｂを被覆している。

【００２１】この実施例の発光装置１０によると、図１
（Ｂ）に示すように、青色発光チップ１４から直線方向
に開放部２２に向う青色（第１の色）の光Ｈ１は、第１
および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂで反射されるの
で開放部２２から直接に出力されないようにすることが
できる。そして、青色発光チップ１４から発せられた青
色の光Ｈ１の一部は、蛍光体膜２０で反射されて散乱
し、また、他の一部の青色の光Ｈ１は蛍光体膜２０に吸
収され、そして黄緑色（第２の色）の光に波長変換され
て放射される。そして、これら青色（第１の色）の光Ｈ
１と黄緑色（第２の色）の光とが合成されて白色（第３
の色）の光Ｈ３となる。そして、この白色光Ｈ３が第１
および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂによって散乱さ
せられてこの反射散乱部材１８により形成された隙間Ｓ
１〜Ｓ５を通って開放部２２から出力される。

【００２２】このように、ケース１６の開放部２２から
出力される光Ｈ３は、蛍光体膜２０から発せられた白色
光であり、青色（第１の色）の光Ｈ１が直接に開放部２
２から出力されていないので、第１の色の光および第２
の色の光を、青色の光Ｈ１および黄緑色の光として決定
することにより、極めて色ずれの少ない所望の白色（第
３の色）の光Ｈ３を開放部２２から出力させることがで
きる。

【００２３】そして、図１（Ｂ）に示すように、蛍光体
膜２０をケース１６の内面ならびに第１および第２反射
散乱部材１８ａ，１８ｂの表面に形成してあり、このよ
うに蛍光体膜２０を青色発光チップ１４の表面と所定の
間隔を隔てて配置してあるので、青色発光チップ１４か
ら発せられた放射強度の強い青色の光によって、蛍光体
膜２０に含まれている蛍光物質の劣化を低減させること
ができる。これにより、長期間安定して予め定めた白色
光を出力することができる。

【００２４】次に、図４および図５を参照して図１に示
す発光装置１０の製造方法を説明する。まず、図４に示
すように、それぞれが同一の寸法（横幅，奥行き）の複
数の基板１２，…が横方向および奥行き方向に連結した
ものに相当する形状の基板母材３２において、各基板１
２が形成されるそれぞれの箇所に電極（端子２８）パタ
ーン（図示せず），…を形成する。そして、それぞれの
箇所に形成された対をなす電極パターンに対して青色発
光チップ１４，…をダイボンディングする。ボンディン
グワイヤ２６（図示せず）もワイヤボンディングする。
なお、青色発光チップ１４は、図４に示すように、基板
母材３２の左右の横方向に所定の間隔ごとにボンディン
グされているし、図には示さないが、奥行き方向にも所
定の間隔ごとにボンディングされている。

【００２５】次に、図４に示すように、複数のケース１
６，…が横方向および奥行き方向に連結したものに相当
する形状のケース母材３４を製造する。このケース母材
３４の各ケース１６に相当する部分には、図１に示すよ
うに、それぞれ第１および第２反射散乱部材１８ａ，１
８ｂが形成されている。そして、各ケース１６に相当す
る部分の内面および第１および第２反射散乱部材１８
ａ，１８ｂの表面には蛍光体膜２０が形成されている。
そして、ケース母材３４の各凹部が下に向くようにした
状態で、ケース母材３４を基板母材３２の上面に載置し
て両者を接着する。この状態において、各青色発光チッ
プ１４は、ケース母材３４のそれぞれのケース１６に相
当する部分に囲まれた状態となっている。なお、図４に
示す左側の２列の青色発光チップ１４を覆うケース母材
３４の左側部分と右側の２列の青色発光チップ１４を覆
うケース母材３４の右側部分とは、枠体３６を介して互
いに連結されている。

【００２６】次に、図５に示すように、ケース母材３４
に形成されているそれぞれのケース１６に相当する部分
の開放部２２から各ケース１６の内側に透明の合成樹脂
を充填し、しかる後に熱硬化させて導光部３０を形成す
る。

【００２７】そして、図５に一点鎖線で示す各位置でケ
ース母材３４および基板母材３２を切断する。そして、
図には示さないが、ケース母材３４の各ケース１６の奥
行きに相当する間隔ごとの位置で、図５に示すケース母
材３４の横方向と平行する方向にケース母材３４および
基板母材３２を切断する。このようにして、図１に示す
発光装置１０を多数製造することができる。

【００２８】ただし、上記実施例では、図１（Ｂ）に示
すように、青色発光チップ１４から発せられた青色（第
１の色）の光Ｈ１を黄緑色（第２の色）の光に波長変換
する蛍光体膜２０を、ケース１６の内面ならびに第１お
よび第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂの表面に形成した
構成としたが、蛍光体膜２０以外の構成としてもよい。
たとえば、図には示さないが、透明の樹脂に上記実施例
と同等の黄緑色蛍光物質を均一に練り混んだものをケー
ス１６と基板１２とにより形成される箱状体の内側空間
の全体に充填して蛍光体部を形成してもよい。この蛍光
体部は、上記実施例と同様に、青色発光チップ１４から
発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１の一部を黄緑色
（第２の色）の光に波長変換して放射するし、青色の光
Ｈ１の他の一部を反射することができる。そして、これ
ら青色の光および黄緑色の光は、上記実施例と同様に合
成されて白色（第３の色）の光Ｈ３となり、この白色光
Ｈ３が第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂによ
って散乱させられて隙間Ｓ１〜Ｓ５を通って開放部２２
から出力される。

【００２９】そしてこのように形成された蛍光体部のう
ち、ケース１６の内面，第１および第２反射散乱部材１
８ａ，１８ｂの表面，ならびにそれに近い箇所に形成さ
れた部分は、青色発光チップ１４の表面と所定の間隔を
隔てて配置されている。したがって、放射強度の強い青
色発光チップ１４から発せられた青色の光によって、そ
の部分に含まれている蛍光物質が劣化することが少な
く、よって、予め定めた白色光を長期間安定して出力す
ることができる。

【００３０】また、上記実施例では、図１（Ｂ）に示す
ように、蛍光体膜２０をケース１６の内面の全体ならび
に第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂの表面の
全体に形成したが、これら内面の全体および表面の全体
に形成しなくてもよい。たとえば３枚の第１反射散乱部
材１８ａの青色発光チップ１４に向う側の側面に形成さ
れている蛍光体膜２０を省略してもよい。要するに、青
色発光チップ１４から発せられた青色（第１の色）の光
Ｈ１が直接に開放部２２から出力されることがなく、こ
の青色光が蛍光体膜２０で反射したり、黄緑色（第２の
色）の光に波長変換されて放射され、しかる後に、隙間
Ｓ１〜Ｓ５を通って出力されるように所定の範囲内に蛍
光体膜２０を形成すればよい。

【００３１】さらに、上記実施例では、青色発光チップ
１４と黄緑色の蛍光物質を含む蛍光体膜２０とによって
白色光を出力する構成としたが、これに代えて、白色以
外の色の光を出力する構成としてもよい。たとえば、青
色発光チップ１４と黄緑色以外の色の蛍光物質を含む蛍
光体膜とによって白色以外の色の光を出力する構成とし
てもよいし、青色以外の色の光を発する発光チップと黄
緑色以外の色の蛍光物質を含む蛍光体膜とによって白色
以外の色の光を出力する構成としてもよい。

【００３２】そして、上記実施例では、図１に示すよう
に、開放部２２をケース１６の側面に設けて白色光Ｈ３
を基板１２と平行する側面方向に出力するようにした
が、これに代えて、図６に示すように、開放部２２をケ
ース３８の上面に設けて白色光Ｈ３を基板１２に対して
垂直な上側方向に出力するようにしてもよい。なお、第
１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂは、上記実施
例と同様に開放部２２に形成されており、青色発光チッ
プ１４から発せられて直線方向に開放部２２に向う青色
（第１の色）の光Ｈ１を反射する位置に配置されてい
る。これによって、青色発光チップ１４から発せられた
青色（第１の色）の光Ｈ１が直接に開放部２２から出力
されないようにしている。これ以外は、上記実施例と同
等であるので詳細な説明を省略する。

【００３３】また、上記実施例では発光ダイオード２４
を使用したが、これ以外のたとえば半導体レーザ等の発
光装置を使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視図、
（Ｂ）は図１（Ａ）実施例に示す発光装置の横断面図で
ある。

【図２】図１実施例に示す発光装置の図１（Ｂ）におけ
るＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】図１実施例に示す発光装置の正面図である。

【図４】図１実施例に示す発光装置の製造方法を説明す
るための縦断面図である。

【図５】図１実施例に示す発光装置の製造方法を説明す
るための縦断面図である。

【図６】この発明の他の実施例を示す縦断面図である。

【図７】従来の発光装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０ …発光装置 １２ …基板 １４ …青色発光チップ １６，３８ …ケース １８ …反射散乱部材 １８ａ …第１反射散乱部材 １８ｂ …第２反射散乱部材 ２０ …蛍光体膜 ２２ …開放部 ２４ …青色ＬＥＤ ３０ …導光部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の色の光を発する発光素子、 前記発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部
   を有するケース、 前記発光素子から発せられて直線方向に前記開放部に向
   う前記第１の色の光を反射する反射部材、 前記ケースの内面および前記反射部材の表面に形成さ
   れ、前記第１の色の光を第２の色の光に変換して放射す
   る蛍光体、ならびに前記反射部材によって形成され、前
   記蛍光体から発せられる第３の色の光を通して前記開放
   部から出力するための隙間を備える、チップ型発光装
   置。
2. 【請求項２】前記発光素子が青色発光素子であり、 前記蛍光体から発せられる第３の色の光が白色光であ
   る、請求項１記載のチップ型発光装置。
3. 【請求項３】前記反射部材は、第１反射部材、および前
   記第１反射部材よりも前記発光素子から離れた位置に前
   記第１反射部材と前記隙間を隔てて形成された第２反射
   部材を含む、請求項１または２記載のチップ型発光装
   置。
4. 【請求項４】前記開放部は、前記基板と平行する方向に
   開放する、請求項１ないし３のいずれかに記載のチップ
   型発光装置。
5. 【請求項５】前記蛍光体を膜として形成した、請求項１
   ないし４のいずれかに記載のチップ型発光装置。