JP2006019409A - 発光装置並びにそれを用いた照明、ディスプレイ用バックライト及びディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光源3と光源3が発する光により励起されて光源3が発する光よりも長波長の成分を含む光を発する発光物質を含有する第1発光部4と光源3及び第1発光部4が発する光により励起されて第1発光部4が発する光よりも長波長の成分を含む光を発する発光物質を含有する第2発光部5と光源3、第1発光部4及び第2発光部5が発する光を外部に放出する光出射面1Aとを備える発光装置の、第1発光部4及び第2発光部5を光出射面1Aにおいて開放し、第1発光部4と第2発光部5との境界面X1の面積を第1発光部4の表面積の50%以下にする。
【選択図】 図3
Description
また、上述したように、青色光を発する光源と青色光を吸収し黄色光を発する物質とを有する疑似白色光源等の発光装置は発光効率は高いものの、演色性が十分ではなかった。
本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたもので、光を吸収して発光する2種以上の発光物質を有する発光装置の発光効率及び演色性を高めること、及び、その発光装置を用いた照明、ディスプレイ用バックライト及びディスプレイを提供することを目的とする。
また、本発明の更に別の要旨は、上記の発光装置を用いたことを特徴とする、ディスプレイ用バックライトに存する(請求項5)。
さらに、本発明の更に別の要旨は、上記の発光装置を用いたことを特徴とする、ディスプレイに存する(請求項6)。
また、本発明の発光装置を用いれば、発光効率及び演色性に優れた照明、ディスプレイ用バックライト、及びディスプレイを得ることができる。
[1.発光装置の概要]
本発明の発光装置は、光源と、第1発光部と、第2発光部とを備え、第1発光部及び第2発光部が光を放出しようとする方向(以下適宜、「所定方向」という)に向けて、光出射面から光を放出するように構成されている。また、通常、発光装置は光源、第1発光部及び第2発光部を保持するための基部としてフレームを備えている。
フレームは、光源、第1発光部及び第2発光部を保持する基部であり、その形状及び材質等は任意である。
フレームの形状の具体例としては、板状、カップ状等、その用途に応じて適当な形状とすることができる。また、例示した形状の中でも、カップ状のフレームは、光の出射方向に指向性をもたせることができ、発光装置が放出する光を有効に利用できるため、好ましい。
ただし、光源、第1発光部及び第2発光部から発せられる光が当たるフレームの面は、当たった光の反射率を高められていることが好ましく、特に、可視光域全般の光の反射率を高められていることがより好ましい。したがって、少なくとも光が当たる面は、反射率が高い素材により形成されていることが好ましい。具体例としては、ガラス繊維、アルミナ粉、チタニア粉等の高い反射率を有する物質を含んだ素材(射出整形用樹脂など)でフレーム全体又はフレームの表面を形成することが挙げられる。
なお、反射率を高める部分は、フレームの全体であっても一部であってもよいが、通常は、光源、第1発光部及び第2発光部から発せられる光が当たる部分の全表面の反射率が高められていることが望ましい。
さらに、通常は、フレームには光源に対して電力を供給するための電極が設けられる。
光源は、第1発光部及び第2発光部内に含有される発光物質の励起光を発するものであり、また、発光装置が放出する光の一成分を発するものでもある。即ち、光源から発せられる光のうちの一部は、第1発光部及び第2発光部内の発光物質に励起光として吸収され、また別の一部は、発光装置から所定方向に向けて放出されるようになっている。
光源の種類は任意であり、発光装置の用途や構成に応じて適当なものを選択することができる。光源の例としては、発光ダイオード(以下適宜、「LED」という)、端面発光型又は面発光型のレーザーダイオード、エレクトロルミネセンス素子などが挙げられるが、通常は、安価なLEDが好ましい。
なお、光源は1個を単独で用いてもよく、2個以上の光源を併用しても良い。さらに、光源は1種のみで用いてもよく、2種以上のものを併用しても良い。
また、光源に電力を供給する他の方法の例としては、バンプを用いたフリップチップ実装により光源に電力を供給する方法が挙げられる。
第1発光部は、光源が発する光により励起されて、光源が発する光よりも長波長の成分を含む光を発する少なくとも1種の発光物質を含んで形成されている。この第1発光部の形状に特に制限は無く、また、1箇所に単独で設けることも、2箇所以上に分けて設けることもできる。なお、第1発光部に用いられる発光物質については、後で詳述する。
第1発光部では、光源から発せられた光を受光し、これにより、受光した光を励起光として発光物質が発光する。発光した光の一部は発光装置が放出する光の一成分として発光装置外部へ放出され、また、一部は第2発光部の発光物質の励起光となる。
第2発光部では、光源から発せられた光及び第1発光部から発せられた光を受光し、これにより、受光した光を励起光として発光物質が発光する。発光した光は、発光装置が放出する光の一成分として発光装置外部へ放出される。
また、これに関連して、第1発光部から発せられる光の通常50%以上、好ましくは70%以上は、第2発光部に照射されないようにすることが好ましい。
なお、図1(a)〜(c)において、実質同様の部位は同様の符号を付して示した。
したがって、例えば図2(a)に示すように、平板状の不透明なフレームFに、四角柱状の第1発光部I及び第2発光部IIが、互いに等しい面積を有する側面で接するように設けられている場合、第1発光部I及び第2発光部IIで形成される四角柱の上面(即ち、第1発光部Iの上面Ia及び第2発光部IIの上面IIa)及び側面(即ち、互いに接している側面を除く第1発光部Iの側面Ib及び第2発光部IIの側面IIb)が光放出面となる。この際、前記四角柱の下面(即ち、第1発光部Iの下面Ic及び第2発光部IIの下面IIc)から放出される光は、フレームFにより遮蔽されるため発光装置外部に放出されることは無く、したがって、四角柱の下面Ic,IIcは光放出面ではない。
なお、図2(a)〜(c)において、実質同様の部位は同様の符号を付して示した。
仮に、光源から発せられる光がまず第2発光部に入射した場合、第2発光部では光源からの光を励起光として光を発する。しかし、第2発光部からの光を第1発光部で励起光として使うことはできないため、第1発光部が発するはずの光の強度が不足したり、第2発光部が発する光が強くなりすぎたりして発光装置が発する光の成分が目的とする値からばらつき、演色性が低下する虞がある。これに対し、第1発光部を第2発光部よりも光源に近い位置に設けることにより、光源から発せられる光は、まず第1発光部に入射するようになる。これにより、光源からの光を励起光として第1発光部が発光し、第1発光部からの光を励起光として第2発光部が発光するため、第1及び第2発光部の発光がスムーズに行なわれる。したがって、発光装置から放出される光の色のばらつきは少なくなり、演色性をさらに向上させることができる。
例えば、第1発光部、第2発光部、光源及びフレームは、互いに空隙を有するように距離を開けて配置されていても良い。具体例としては、第1発光部と第2発光部の間に空隙ができるようにしても良い{図1(b),図2(c)参照}。また、第1発光部及び第2発光部の一方または両方と、光源との間に空隙ができるようにしても良い{図6(a)参照}。
また、上記のように、第1発光部と第2発光部とは大きさが異なっていても良い。
例えば、発光装置自体を保護するためのカバーを備えていても良い。
また、例えば発光装置から放出される光の向きを変化させるための鏡、プリズム、レンズ、光ファイバー等の導光部材を備えていても良い。
また、発光装置の発熱を放出するための放熱板等を備えていても良い。
さらに、例えば発光装置から放出される光の各成分を拡散させて、視覚される光の色ムラ等を防止するために、光拡散層などを発光装置の光出射面に設けてもよい。
本発明の発光装置に用いる発光物質は、励起光を吸収して、吸収した励起光よりも長波長成分を含む光を発光できるものであれば他に制限は無い。また、発光物質を用いて第1発光部及び第2発光部を形成する場合、通常は、発光物質はバインダと混合して用いる。
(1)発光物質
発光物質は、発光装置の用途に応じて公知のものを適宜選択して用いることができる。発光自体は、蛍光、りん光など、どのようなメカニズムにより発光が行なわれるものでも制限は無い。また、第1発光部及び第2発光部のそれぞれにおいて、発光物質は1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用することができる。ただし、第1発光部に用いる発光物質は光源が発する光により励起されて光源が発する光よりも長波長の成分を含む光を発するものを選択し、第2発光部に用いる発光物質は、光源及び第1発光部が発する光により励起されて第1発光部が発する光よりも長波長の成分を含む光を発するものを選択する。
また、発光物質は、発する光の波長が、波長が通常400nm以上、好ましくは450nm以上、より好ましくは500nm以上、また、通常750nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは670nm以下であるものが望ましい。
また、第1発光部に用いる発光物質は、発する光の波長が通常400nm以上、好ましくは450nm以上、より好ましくは500nm以上、また、通常600nm以下、好ましくは570nm以下、より好ましくは550nm以下であるものが望ましい。
また、第2発光部に用いる発光物質は、発する光の波長が通常550nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは600nm以上、また、通常750nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは670nm以下であるものが望ましい。
(第1発光部の第1の例)
第1発光部の発光物質に好適な発光物質の第1の例としては、下記式(1)で表される蛍光体が挙げられる。
M1 aM2 bM3 cOd ・・・式(1)
2.7≦a≦3.3
1.8≦b≦2.2
2.7≦c≦3.3
11.0≦d≦13.0
なお、本明細書において、性能を損なわない範囲で含むとは、上記M1、M2、M3それぞれに対し、通常10モル%以下、好ましくは5モル%以下、より好ましくは1モル%以下で含むことをいう。
この蛍光体は、通常420nm〜480nmの光で励起される。発光スペクトルは、500〜510nmにピークを持ち、450〜650nmの波長成分を有する。
第1発光部に用いて好適な発光物質の第2の例としては、下記式(2)で表される蛍光体が挙げられる。
M1 aM2 bM3 cOd ・・・式(2)
上記式(2)において、M1は少なくともCeを含む付活剤元素、M2は2価の金属元素、M3は3価の金属元素をそれぞれ示し、a、b、c、及びdはそれぞれ下記の範囲の数である。
0.0001≦a≦0.2
0.8≦b≦1.2
1.6≦c≦2.4
3.2≦d≦4.8
この蛍光体は、420nm〜480nmの光で励起され、特に440〜470nmで最も効率がよい。発光スペクトルは、490〜550nmにピークを持ち、450〜700nmの波長成分を有する。
第1発光部に用いて好適な発光物質のその他の例としては、(Ba,Ca,Sr)MgAl10O17:Euや、(Ba,Mg,Ca,Sr)5(PO)4Cl:Eu、(Ba,Ca,Sr)3MgSi2O8:Eu等の400nm〜500nmに発光ピークを持つ物質や、(Ba,Ca,Sr)MgAl10O17:Eu,Mn、(Ba,Ca,Sr)Al2O4:Eu、(Ba,Ca,Sr)Al2O4:Eu,Mn、(Ca,Sr)Al2O4:Eu、一般式CaxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu(但し、0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)で表されるEuで付活されたαサイアロン等の500nm〜600nmに発光ピークを持つ物質が挙げられるが、これらに限定されない。また、上述の蛍光体を複数用いても良い。
(第2発光部の第1の例)
第2発光部の発光物質に好適な発光物質の第1の例としては、下記式(3)で表わされる蛍光体が挙げられる。
MaAbDcEdXe ・・・式(3)
0.00001≦a≦0.1
a+b=1
0.5≦c≦4
0.5≦d≦8
0.8×(2/3+4/3×c+d)≦e
e≦1.2×(2/3+4/3×c+d)
さらに、上記式(3)において、Dは、4価の金属元素からなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であるが、中でも、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hfからなる群から選ばれる1種または2種以上の元素であることが好ましく、Siであることが更に好ましい。
さらに、上記式(3)において、Xは、O、N、Fからなる群からから選ばれる1種または2種以上の元素であるが、中でも、N、またはNとOからなることが好ましい。
この蛍光体は、少なくとも580nm以下の光で励起され、特に400nm〜550nmで最も効率がよいため、第1発光部の発する光も良く吸収する。発光スペクトルは、580nm〜720nmにピークを有する。
第2発光部の発光物質に好適な発光物質の第2の例としては、下記式(4)で表わされる蛍光体が挙げられる。
EuaCabSrcMdSe ・・・式(4)
上記式(4)において、MはBa、Mg、Znから選ばれる少なくとも一種の元素を表し、a、b、c、d、eは、それぞれ下記の範囲の数である。
0.0002≦a≦0.02
0.3≦b≦0.9998
0≦d≦0.1
a+b+c+d=1
0.9≦e≦1.1
また、温度特性の面から、上記式(4)中のaの好ましい範囲について言えば、通常0.0004以上、また、通常0.01以下、好ましくは0.007以下、より好ましくは0.005以下、さらに好ましくは0.004以下がより望ましい。
熱安定性、温度特性、発光強度の全てを兼ね備える、上記式(4)中のaの好ましい範囲について言えば、通常0.0004以上、好ましくは0.001以上、また、通常0.004以下の範囲が望ましい。
この蛍光体は、600nm以下の光で励起され、特に400nm〜550nmで最も効率がよいため、第1発光部の発する光も良く吸収する。発光スペクトルは、620nm〜680nmにピークを有する。
第2発光部に用いて好適な発光物質のその他の例としては、発光波長が550nm〜750nmであって、第1発光部よりも発光波長が長波長であれば特に制限はされないが、例えば、一般式CaxSi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n:Eu(但し、0.3<x<1.5、0.6<m<3、0≦n<1.5)で表されるEuで付活されたαサイアロン、Ca2Si5N8:Eu、CaSi7N10:Eu、蛍光を発するユーロピウム錯体等を用いることが出来る。また、上述の蛍光体を複数用いても良い。
また、第1発光部の発光物質に対する第2発光部の発光物質との体積比は任意であるが、通常0.05以上、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、また、通常1以下、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.5以下である。この比が大きすぎても小さすぎても好ましい白色発光を得ることが難しい。
上記のように、第1発光部及び第2発光部は、発光物質の他、バインダを含有することがある。バインダは、通常、粉末状や粒子状の発光物質をまとめたり、フレームに添着させたりするために用いる。本発明の発光装置に用いるバインダについて制限は無く、公知のものを任意に用いることができる。
ただし、発光装置を透過型、即ち、光源、第1発光部及び第2発光部から発せられる光が第1発光部又は第2発光部を透過して発光装置外部に放出されるように構成した場合、バインダとしては、発光装置が発する光の各成分を透過させるものを選択することが望ましい。
なお、バインダは1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
発光物質にバインダを用いる場合、発光物質とバインダとの比に制限は無いが、バインダに対する発光物質の比は、重量比で、通常0.01以上、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上、また、通常5以下、好ましくは1以下、より好ましくは0.5以下であることが望ましい。
また、発光物質にその他の成分を含有させ、発光物質並びに、適宜使用されるバインダ及びその他の成分で第1発光部及び第2発光部を形成しても良い。
その他の成分に特に制限は無く、公知の添加剤を任意に使用することができる。
具体例を挙げると、例えば、発光装置の配光特性や混色の制御を行なう場合には、その他の成分として、アルミナやイットリア等の拡散剤を使用することが好ましい。
また、例えば、発光物質を高密度に充填する場合には、その他の成分として、ピロリン酸カルシウムや硼酸バリウムカルシウム等の結着剤を使用することが好ましい。
第1発光部及び第2発光部の作製方法に特に制限は無く、任意の方法により作製することができる。以下、第1発光部及び第2発光部の作製方法を例示して説明するが、以下に説明する作製方法以外の方法により第1発光部及び第2発光部を作製することも可能である。
第1発光部及び第2発光部は、例えば、発光物質並びに適宜用いられるバインダ及びその他の成分を分散媒に分散させてスラリーを調製し、調製したスラリーをフレーム等の基材に塗布した後、スラリーを乾燥させて形成することができる。
スラリー調製に用いる分散媒に制限は無く、公知の分散媒を任意に用いることができる。その具体例としては、n−ヘキサン、n−ヘプタン、ソルベッソ等の鎖状炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、トリクロロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル等のエステル類、セロソブル、ブチルソルブ、セロソルブアセテートなどのエーテル類、水や任意の水溶液等の水系溶剤などが挙げられる。
なお、フレームに直接スラリーを塗布する場合には、第1発光部となるスラリーと、第2発光部となるスラリーとの塗布の順序は任意であり、いずれを先に塗布してもよい。また、同時に塗布しても良い。
以下、本発明の実施形態を挙げて本発明について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
(1)第1実施形態
図3は本発明の第1実施形態としての発光装置の要部を模式的に示す図であり、図3(a)はその断面図であり、図3(b)はその上面図である。
図3(a),(b)に示すように、本実施形態の発光装置1は、フレーム2と、光源である青色LED(青色発光部)3と、第1発光部である緑色発光部4と、第2発光部である赤色発光部5とを備えている。
さらに、フレーム2の凹部2A内面は、金属メッキにより、可視光域全般の光の反射率を高められていて、これにより、フレーム2の凹部2A内面に当たった光も、発光装置1から所定方向に向けて放出できるようになっている。なお、金属メッキが電極をショートしないように配慮することは言うまでもない。
凹部2Aは、緑色発光部4と赤色発光部5とによって充填されていて、緑色発光部4及び赤色発光部5が凹部2Aの開口部で発光装置1の外部に面している面が、発光装置1が所定方向に向けて光を放出する光出射面1Aとして機能している。つまり、この光出射面1Aから、青色LED3から発せられる青色光、緑色発光部4から発せられる緑色光、及び、赤色発光部5から発せられる赤色光が所定方向に向けて放出されるようになっている。なお、本実施形態においては、発光装置1から光が放出される面はこの光出射面1Aしかなく、したがって、発光装置1の光出射面1Aは発光装置1の光放出面Y1としても機能しているのである。
また、青色LED3が緑色発光部4により覆われているため、赤色発光部5は緑色発光部4に比べて、青色LED3の遠くに形成されていることになる。
さらに、境界面X1は、その面積が、発光装置1の光放出面Y1(ここでは光出射面1Aに一致)の面積の通常50%以下、好ましくは30%以下となるように構成されている。
図4は本発明の第2実施形態としての発光装置の要部を模式的に示す図であり、図4(a)はその断面図であり、図4(b)はその上面図である。
図4(a),(b)に示すように、本実施形態の発光装置11は、フレーム12と、光源である青色LED(青色発光部)13と、第1発光部である緑色発光部14と、第2発光部である赤色発光部15とを備えている。
フレーム12の表面には、発光装置11の外部から電力を供給される図示しない電極が設けられていて、この電極から、青色LED13に電力を供給できるようになっている。
さらに、フレーム12の表面は、金属メッキにより、可視光域全般の光の反射率を高められていて、これにより、フレーム12の表面に当たった光も、発光装置11から所定方向(ここでは、図中上方向)に向けて放出できるようになっている。
さらに、上記のように緑色発光部14は、その上面14Aが発光装置11の外部に面していて、この上面14Aから所定方向に緑色光を放出するようになっている。したがって、緑色発光部14は、この上面14Aにおいて、即ち、上面14Aを含む光出射面11Aにおいて、開放されていることになる。なお、この上面14Aからは青色LED13が発した青色光も放出されるようになっている。
さらに、上記のように赤色発光部15も、その上面15Aが発光装置11の外部に面していて、この上面15Aから所定方向に赤色光を放出するようになっている。したがって、赤色発光部15は、この上面15Aにおいて、即ち、上面15Aを含む光出射面11Aにおいて、開放されていることになる。なお、この上面15Aからは、青色LED13が発した青色光、及び、場合によっては緑色発光部14が発して境界面X11から赤色発光部15に入射した緑色光も放出されるようになっている。
また、発光装置11によれば、第1実施形態の発光装置1と同様の作用、効果を奏することができる。
図5は本発明の第3実施形態としての発光装置の要部を模式的に示す図であり、図5(a)はその断面図であり、図5(b)はその上面図である。ただし、図5(b)においては、説明のため、封止部の図示は省略している。
図5(a),(b)に示すように、本実施形態の発光装置21は、フレーム22と、光源である青色LED(青色発光部)23と、第1発光部である緑色発光部24と、第2発光部である赤色発光部25と、反射板28と、封止部29とを備えている。
フレーム22は、第2実施形態のフレーム12と同様に、図示しない電極を有し、また、金属メッキを施されることによりフレーム22の表面に当たった光も、発光装置21から所定方向(ここでは、図中上方向)に向けて放出できるようになっている。
さらに、フレーム22には、フレーム22の上側全体を覆う封止部29が設けられている。この封止部29は、少なくとも青色LED23が発する青色光、緑色発光部24が発する緑色光、及び赤色発光部25が発する赤色光を透過する素材で形成されている。
また、発光装置21は光を放出する所定方向が図中上方向となるように設定されており、このため、緑色発光部24の上面24A及び赤色発光部25の上面25Aで形成される面21Aが、発光装置21が所定方向に向けて光を放出する光出射面21Aとして機能する。つまり、この光出射面21Aから、青色LED23から発せられる青色光、緑色発光部24から発せられる緑色光、及び、赤色発光部25から発せられる赤色光が所定方向に向けて放出されるようになっている。なお、ここでは緑色発光部24の上面24A及び赤色発光部25の上面25Aで形成される光出射面21Aは、単一の平面として形成されているものとする。また、青色LED23から発せられた光は反射板28のために直接所定方向に向けて放出されることは無く、一旦フレーム22で反射して外部に放出されるようになっている。
さらに、緑色発光部24は、その上面24Aから発光装置21の外部の所定方向に向けて、緑色光を放出できるようになっている。したがって、緑色発光部24は、この上面24Aにおいて、即ち、上面24Aを含む光出射面21Aにおいて、開放されていることになる。なお、この上面24Aからは青色LED23から発せられフレーム22で反射した青色光も放出されるようになっている。
さらに、赤色発光部25は、その上面25Aから発光装置21の外部の所定方向に向けて、赤色光を放出できるようになっている。したがって、赤色発光部25は、この上面25Aにおいて、即ち、上面25Aを含む光出射面21Aにおいて、開放されていることになる。なお、この上面25Aからは青色LED23から発せられフレーム22で反射した青色光、及び、場合によっては緑色発光部24が発して境界面X21から赤色発光部25に入射した緑色光も放出されるようになっている。
また、発光装置21によれば、第1,第2実施形態の発光装置1,11と同様の作用、効果を奏することができる。
図6は本発明の第4実施形態としての発光装置の要部を模式的に示す図であり、図6(a)はその断面図であり、図6(b)はその上面図である。
図6(a),(b)に示すように、本実施形態の発光装置31は、第1フレーム32と、光源である青色LED(青色発光部)33と、第1発光部である緑色発光部34と、第2発光部である赤色発光部35と、第2フレーム39とを備えている。
また、第1フレーム32は、凹部32A表面に金属メッキを施されることにより第1フレーム32の表面に当たった光も、発光装置31から所定方向(ここでは、図中上方向)に向けて放出できるようになっている。
また、第1フレーム32の凹部32A底部から第2フレーム39の下面までの空間は、少なくとも青色LED33が発する青色光、緑色発光部34が発する緑色光、赤色発光部35が発する赤色光を透過する素材(図示省略)でモールドされている。
また、発光装置31は光を放出する所定方向が図中上方向となるように設定されており、このため、凹部32Aの開口部における緑色発光部34の上側表面34A、凹部32Aの図中左側斜面における緑色発光部34の上側表面34B、凹部32Aの底面における緑色発光部34の上側表面34C、凹部32Aの開口部における赤色発光部35の上側表面35A、凹部32Aの図中右斜面における赤色発光部35の上側表面35B、及び、凹部32Aの底面における赤色発光部35の上側表面35Cで形成される面31Aが、発光装置31が所定方向に向けて光を放出する光出射面31Aとして機能する。つまり、この光出射面31Aから、青色LED33から発せられる青色光、緑色発光部34から発せられる緑色光、及び、赤色発光部35から発せられる赤色光が所定方向に向けて放出されるようになっている。なお、青色LED33から発せられた光は、銀ペースト36のために直接所定方向に向けて放出されることは無く、一旦第1フレーム32で反射して外部に放出されるようになっている。また、本実施形態においては、発光装置31から光が放出される面はこの光出射面31Aしかなく、したがって、発光装置31の光出射面31Aは発光装置31の光放出面Y31としても機能しているのである。
さらに、境界面X31は、その面積が、発光装置31の光放出面Y31(ここでは、光出射面31Aに一致)の面積の通常50%以下、好ましくは30%以下となるように構成されている。
また、発光装置31によれば、第1〜第3実施形態の発光装置1,11,21と同様の作用、効果を奏することができる。
本発明の発光装置の用途に制限は無く、光を用いる任意の用途に適用することができる。用途の具体例を挙げると、照明、ディスプレイ用バックライトユニット、ディスプレイなどを挙げることができる。
なお、発光装置が放出する光の各成分を混合するために、拡散板や光拡散層等を用いて発光装置が放出する光を拡散するようにすれば、より確実に光を均一化することができる。このような方法は、例えばオーディオ機器のインジケータ等の、発光色の僅かなムラでも残さないようにすることが好ましい用途に用いて好適である。
このようにディスプレイのバックライト又はバックライトユニットとして本発明の発光装置を用いれば、色再現性が良く、且つ高い発光効率(輝度)を有するディスプレイの提供が可能となる。
実施例1では、上述した本発明の第1実施形態の発光装置と同様の構成の発光装置を作製し、その発光効率及び演色性を評価した。なお、実施例1及び後述する実施例2の各構成要素のうち、図3に対応する部分が描かれているものについては、適宜、その符号をカッコ書きにて示す。
まず、底部に電極をパターニングされたカップ形状の凹部(2A)を有するフレーム(2)を用意し、その凹部(2A)の底に、波長450nm〜470nmで発光する光源として、発光ダイオード(3)を、接着剤として銀ペースト(6)を用いてダイボンディングした。この際、発光ダイオード(3)で発生する熱の放熱性を考慮して、ダイボンディングに使う銀ペースト(6)は、薄く均一に塗った。これを150℃で2時間加熱し、銀ペーストを硬化させた後、発光ダイオードとフレームの電極とをワイヤボンディングした。ワイヤ(7)は直径25μmの金線を用いた。
また、第2発光部(5)の発光物質としては、Ca0.992AlSiEu0.008N2.85O0.15で表わされる蛍光体を用いた。この蛍光体は、発光ダイオード(3)が発する光及び第1発光部(4)が発する光を吸収して、波長540nm〜760nmの光を放出するものである。
また、第2発光部(5)の発光物質(即ち、Ca0.992AlSiEu0.008N2.85O0.15)をシリコン樹脂に混錬し、第2のスラリーを作製した。この第2のスラリーにおいては、発光物質とシリコン樹脂との比率は5:95(重量比)とした。
なお、第1発光部(4)の発光物質と第2発光部(5)の発光物質との割合は、発光装置から放出される光が白色光となるように設定した。
以上の操作により、発光装置を製造した。
また、発光装置の各部の寸法を測定し、測定した寸法から算出することによって、第1発光部(4)と第2発光部(5)との境界面(X1)の面積、第1発光部(4)の表面積、及び発光装置の光放出面(Y1)の面積を測定した。結果を表1に示す。
第1発光部(4)の発光材料として、Ca0.99Ce0.01Sc2O4で表わされる蛍光体を用いた他は、実施例1と同様にして発光装置を製造し、第1発光部(4)と第2発光部(5)との境界面(X1)の面積、第1発光部(4)の表面積、及び発光装置の光放出面(Y1)の面積、並びに、発光装置を発光させたときの発光装置から発せられる光の全光束、色度、及び演色性を測定した。結果を表1に示す。なお、この発光装置でも、第1発光部(4)及び第2発光部(5)は、それぞれ凹部(2A)の開口部で発光装置外部に面しており、第1発光部(4)及び第2発光部(5)が外部に面した面が、本実施例の発光装置の光出射面(1A)を形成するので、第1発光部(4)及び第2発光部(5)は、それぞれ光出射面(1A)で開放されていることになる。
凹部(2A)の底部から開口部にかけて第1発光部(4)及び第2発光部(5)をそれぞれ形成する代わりに、図8に示すように、凹部(2A)の底部に発光ダイオード(3)全体を覆うようにして第2発光部(5)を形成し、その第2発光部(5)の上部{即ち、凹部(2A)の開口側}に、第2発光部(5)の上部全体を覆うようにして第1発光部(4)を形成した以外は実施例1と同様にして発光装置を製造した。
なお、図8は比較例1の発光装置の模式的な断面図であるが、図3に記載された構成要素に対応する部分は、図3と同様の符号を付して示す。
この発光装置に対して、実施例1と同様にして、第1発光部(4)と第2発光部(5)との境界面(X1)の面積、第1発光部(4)の表面積、及び発光装置の光放出面(Y1)の面積、並びに、発光装置を発光させたときの発光装置から発せられる光の全光束、色度、及び演色性を測定した。結果を表1に示す。
フレームの凹部に、第1発光部及び第2発光部を形成する代わりに、(Y0.8Ce0.1Tb0.1)3Al5O12で表わされる蛍光体とシリコン樹脂とのスラリーを流し込み、加熱し、硬化させて、単一の発光部を形成した以外は実施例1と同様にして、発光装置を製造した。
この発光装置に対して、実施例1と同様にして、発光装置の光放出面の面積、並びに、発光装置を発光させたときの発光装置から発せられる光の全光束、色度、及び演色性を測定した。結果を表1に示す。なお、比較例2の発光装置は、発光部を一つしか有していないため、境界面や第1発光部の面積は測定できない。
また、表1からは、実施例1,2の発光装置が、上記条件を満たさない比較例2の発光装置よりも大きいRa値を有し、したがって、比較例2の発光装置よりも高い演色性を発揮することが分かる。
以上のように、従来の技術では、発光効率及び演色性の両方に優れた発光装置を提供することができなかったが、実施例1,2により、本発明によって発光効率及び演色性の両方に優れた発光装置を実現することができることが確認された。
1A,11A,21A,31A 光出射面
2,12,22 フレーム
3,13,23,33 青色LED(光源)
4,14,24,34 緑色発光部(第1発光部)
5,15,25,35 赤色発光部(第2発光部)
6,16,36 銀ペースト
7,17,37 ワイヤ
26 ハンダバンプ
28 反射板
29 封止部
32 第1フレーム
39 第2フレーム
41 ディスプレイ
42 液晶表示部
43 導光板
44 発光装置
45 バックライトユニット
X1,X11,X21,X31 境界面
Y1,Y11,Y21,Y31 光放出面
Claims (6)
- 光源と、
該光源が発する光により励起されて該光源が発する光よりも長波長の成分を含む光を発する少なくとも1種の発光物質を含有する第1発光部と、
該光源及び該第1発光部が発する光により励起されて該第1発光部が発する光よりも長波長の成分を含む光を発する少なくとも1種の発光物質を含有する第2発光部と、
該光源、該第1発光部及び該第2発光部が発する光を外部に放出する光出射面とを備える発光装置であって、
該第1発光部及び該第2発光部が該光出射面において開放され、
該第1発光部と該第2発光部との境界面の面積が、該第1発光部の表面積の50%以下である
ことを特徴とする、発光装置。 - 該境界面の面積が、光放出面の全面積の50%以下である
ことを特徴とする、請求項1記載の発光装置。 - 該第1発光部が、該第2発光部よりも該光源に近い
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の発光装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置を用いた
ことを特徴とする、照明。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置を用いた
ことを特徴とする、ディスプレイ用バックライト。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置を用いた
ことを特徴とする、ディスプレイ。
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