JP2009140835A - 発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置において、色再現性を向上させ、蛍光体の特性劣化を抑制すること。
【解決手段】 波長３６０〜４２０ｎｍの近紫外光を発光する半導体発光素子２と、該半導体発光素子２を実装した基台部材３と、基台部材３上に半導体発光素子２を真空状態で又は不活性ガスを封入して気密封止して設けられていると共に可視光に対して透明な材料で形成された窓部４を有するキャップ部材５と、該キャップ部材５内の窓部４と半導体発光素子２との間に介在していると共に近紫外光を吸収して可視光域の光として可視光域の光を発生される蛍光体Ｋと、を備え、蛍光体Ｋが、少なくとも有機蛍光体を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示パネルなどを照明する発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置に関する。

携帯電話機、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）等のディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。

このバックライトユニット等に用いられる光源としては、青色光を発生する青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップや紫外光又は近紫外光を発生する紫外光ＬＥＤチップと、これらＬＥＤチップからの光で黄色光等の可視光域の光を発生させる蛍光体と、を有する白色ＬＥＤが多く採用されている。例えば、青色ＬＥＤチップと無機蛍光体であるＹＡＧ蛍光体との組合せによる白色ＬＥＤでは、青色ＬＥＤからの青色光と該青色光による励起でＹＡＧ蛍光体から発生した黄色光との混色効果によって疑似白色光を得ている。

例えば、特許文献１には、ステムと、該ステム上に実装された青色発光ダイオードチップと、ステムと共に青色発光ダイオードチップを気密封止すると共に窓部を有する収納容器と、窓部に取り付けられた結晶化ガラスからなる蛍光体と、を備えた発光デバイスが提案されている。この技術では、結晶化ガラスとするため無機材料からなる蛍光体が採用されている。
また、特許文献２には、近紫外光から可視光領域の光を発光するＬＥＤやＬＥＤの半導体発光素子と、この半導体発光素子からの光で励起され高効率な赤色光を発生させる有機蛍光体と、を備えた発光装置が提案されている。

特開２００７−３９５６３号公報 特開２００５−２５２２５０号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の疑似白色を得る白色ＬＥＤでは、ＹＡＧ蛍光体等の無機蛍光体を多く採用しているが、この無機蛍光体は、励起スペクトルが広く、液晶表示パネル用バックライトの光源として使用する際には、液晶カラーフィルターとのマッチングが悪いという不都合があった。このため、高い色再現性が得られず、効率、クロストーク、演色性等についても課題があった。この色再現性を向上させるために、ＬＥＤチップを封止する樹脂中にＹＡＧ蛍光体と共に無機系の赤色蛍光体を加えたり、別途赤色ＬＥＤチップを付加してりする必要があった。
また、蛍光体として有機蛍光体を採用する技術も提案されているが、有機蛍光体は空気中の水分や酸素によって劣化し易く、長期に安定した特性を得ることが難しいという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、色再現性が高く蛍光体の特性劣化が抑制された発光装置及びこれを備えた面状ライトユニット並びに表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の発光装置は、波長３６０〜４２０ｎｍの近紫外光を発光する半導体発光素子と、該半導体発光素子を実装した基台部材と、前記基台部材上に前記半導体発光素子を真空状態で又は不活性ガスを封入して気密封止して設けられていると共に可視光に対して透明な材料で形成された窓部を有するキャップ部材と、該キャップ部材内の前記窓部と前記半導体発光素子との間に介在していると共に前記近紫外光を吸収して可視光域の光を発生させる蛍光体と、を備え、前記蛍光体が、少なくとも有機蛍光体を含むことを特徴とする。

この発光装置では、キャップ部材により半導体発光素子と共に少なくとも有機蛍光体を含む蛍光体が真空状態で又は不活性ガスを封入して気密封止されているので、有機蛍光体が空気中の水分や酸素から隔離されて特性の劣化を防ぐことができる。また、有機蛍光体を採用しているので、励起スペクトルが狭く鋭い可視光域の光が得られるため、高い色再現性及び彩度を得ることができる。

また、本発明の発光装置は、前記蛍光体が、前記可視光域の光として赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発生させる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体から構成され、少なくとも前記赤色蛍光体が、有機蛍光体であることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、少なくとも赤色蛍光体に有機蛍光体を採用するので、従来の無機赤色蛍光体を用いた場合に比べて、青色光及び緑色光との発光強度に対して十分な強度の赤色光が得られ、色ばらつきの少ない白色ＬＥＤを実現することができる。

また、本発明の発光装置は、前記有機蛍光体が、蛍光性錯体又は蛍光性色素であることを特徴とする。

また、本発明の発光装置は、前記蛍光体を含む樹脂材料で形成された蛍光体入り樹脂部が、前記窓部の内面に設けられていることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、蛍光体を含む蛍光体入り樹脂部が、気密封止されたキャップ部材内の窓部内面に塗布等によって設けられているので、窓部に向けて放射された半導体発光素子からの近紫外光が窓部内面の蛍光体入り樹脂部を透過する際に可視光域の光を得ることができる。また、窓部内面における蛍光体入り樹脂部の塗布量や塗布位置等を制御することで、色ばらつきを抑制した白色光を得ることも可能である。

また、本発明の発光装置は、前記蛍光体を含む樹脂材料により前記半導体発光素子を封止した樹脂封止部を備えていることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、気密封止されたキャップ部材内において、蛍光体を含む樹脂材料で形成された樹脂封止部により半導体発光素子が封止されているので、半導体発光素子から出射された近紫外光が樹脂封止部を透過する際に可視光域の光を得ることができる。

また、本発明の発光装置は、前記半導体発光素子に近接して前記基台部材に設けられた金属放熱部材を備えていることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、基台部材に金属放熱部材が半導体発光素子に近接して設けられているので、半導体発光素子で発生した熱を直近の金属放熱部材により効果的に放熱することができ、熱による半導体発光素子の出力低下及びキャップ部材内の蛍光体の劣化を抑制することができる。

さらに、本発明の発光装置は、前記金属放熱部材が、前記半導体発光素子の側方に配置され前記半導体発光素子の側方に出射される前記近紫外光又は前記可視光域の光を前記窓部側へ反射させる反射面を有していることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、半導体発光素子の側方に配された金属放熱部材に半導体発光素子からの光を窓部側へ反射させる反射面を有しているので、放熱効果だけでなく、窓部から出射される光の強度向上及び指向性の制御を行うことができる。

また、本発明の発光装置は、前記金属放熱部材の反射面に凸部又は凹部が複数設けられていることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、金属放熱部材の反射面に凸部又は凹部が複数設けられているので、半導体発光素子からの光を凸部又は凹部によって反射面の主面とは異なる方向に反射又は散乱させることで、窓部から出射される光を横方向に広げ、バックライトユニット等の導光板に対して好適な線光源に近い光分布を得ることができる。

また、本発明の発光装置は、前記窓部に、複数の凹凸が形成されていることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、複数の凹凸が形成された窓部を備えているので、窓部を透過して出射される光が凹凸により拡散されてバックライトユニット等の導光板に対して好適な線光源に近い光分布を得ることができる。

また、本発明の発光装置は、前記基台部材が、前記半導体発光素子が直接又は基板を介して実装された金属製のステム本体と、前記半導体発光素子の電極と電気的に接続され前記ステム本体に絶縁材料で電気的に絶縁されて固定された少なくとも一対の端子ピンと、を備え、前記キャップ部材が、前記窓部を除いて金属製とされ、前記ステム本体に気密状態に溶接されていることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、互いに金属製のステム本体とキャップ部材とが溶接されているので、半導体発光素子で発生した熱がステム本体及びキャップ部材に高い熱伝導効率で伝わり全体に分散され、高い放熱効果を得ることができる。

また、本発明の発光装置は、前記基台部材が、前記半導体発光素子が表面に直接実装されたセラミックス基板であり、該セラミックス基板には、前記半導体発光素子の電極と電気的に接続されていると共に表面から裏面へ貫通して電気的に導通されたスルーホールが形成されていることを特徴とする。すなわち、この発光装置では、スルーホールが形成されたセラミックス基板に半導体発光素子が実装されているので、スルーホールを用いて回路基板等への表面実装が可能になり、組み込んだユニットや装置全体の小型化及び薄型化を図ることができる。

本発明の面状ライトユニットは、上記本発明の発光装置と、該発光装置からの光を側端面から入射させる導光板と、を備えていることを特徴とする。すなわち、この面状ライトユニットでは、上記本発明の発光装置を備えているので、色再現性に優れた光による面状光源とすることができる。

本発明の表示装置では、画像表示パネルと、前記画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された上記本発明の面状ライトユニットと、を備えていることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、上記本発明の面状ライトユニットを備えているので、色再現性に優れた画像表示が得られる。

また、本発明の表示装置は、前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるので、薄型軽量化及び低コスト化ができると共に、色再現性に優れた液晶表示が得られる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る発光装置によれば、キャップ部材により半導体発光素子と共に少なくとも有機蛍光体を含む蛍光体が真空状態で又は不活性ガスを封入して気密封止されているので、有機蛍光体の劣化を防ぐことができると共に、有機蛍光体による高い色再現性及び彩度を得ることができる。したがって、この発光装置を備えた面状ライトユニット及び液晶表示装置によれば、色再現性に優れた画像表示が長期にわたって安定して得られる。

以下、本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第１実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態における発光装置１は、図１及び図２に示すように、波長３６０〜４２０ｎｍの近紫外光を発光する複数の半導体発光素子２と、これら半導体発光素子２を実装した基台部材３と、基台部材３上に半導体発光素子２を真空状態で又は不活性ガス（窒素、アルゴン等）を封入して気密封止して設けられていると共に可視光（波長４２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の光）に対して透明な材料で形成された窓部４を有するキャップ部材５と、該キャップ部材５内の窓部４と半導体発光素子２との間に介在している蛍光体入り樹脂部６と、半導体発光素子２に近接して基台部材３に設けられている金属放熱部材７と、を備えている。

上記半導体発光素子２は、近紫外光を発光するＬＥＤ（発光ダイオード）チップ又はＬＤ（半導体レーザ）チップであって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。この半導体発光素子２の発光ピーク波長は、３６０ｎｍから４７０ｎｍの範囲にあることが好ましく、特に４０５ｎｍ±１０ｎｍの発光ピーク波長であることが好ましい。

上記基台部材３は、半導体発光素子２がＦＰＣ基板８を介して実装された金属製（銅や鉄系合金等）のステム本体９と、半導体発光素子２の電極と電気的に接続されステム本体９にガラス材等の絶縁材料１０で電気的に絶縁されて固定された一対の端子ピン１１と、を備えている。

各半導体発光素子２は、長方形状のＦＰＣ基板８上に一列に長さ方向に並んで設置されている。また、各半導体発光素子２は、ＦＰＣ基板８上にパターン形成された電極パターン（図示略）にワイヤーボンディングによる金属細線（図示略）を介して電気的に直列接続され、両端においてＦＰＣ基板８に設けられたスルーホール電極（図示略）を介してＳｎＣｕ系合金等の鉛フリー半田又は溶接、圧入等によりリードである端子ピン１１に接続されている。

上記キャップ部材５は、窓部４を除いて金属製（銅や鉄系合金等）とされ、ステム本体９の外周に設けられたフランジ部９ａに抵抗溶接やシーム溶接により気密状態に溶接されている。なお、前述したように、キャップ部材５とステム本体９とを溶接により接続することが好ましいが、キャップ部材５とステム本体９とを、無機系材料を用いて接着固定しても構わない。
また、キャップ部材５内は、気密封止により酸素ガス濃度が１００ｐｐｍ以下とされ、より好ましくは２０ｐｐｍ以下とされる。

上記窓部４は、半導体発光素子２の配列方向に沿った長方形状とされ、可視域で透明かつ強度の高いガラス材料等で形成されている。例えば、窓部４を構成する材料としては、ヤング率が５０〜８０ＭＰａ程度、密度が２〜３ｇ／ｃｍ^３、屈折率が１．４〜２．０程度、軟化点が６００〜１６００℃の任意の範囲のものが採用される。

なお、可視域の透過率は、４００ｎｍ以上で８０％以上が好ましく、特に８５％以上であることがより好ましい。さらに、波長３５０ｎｍ以下の近紫外域における透過率は、４０％以下であることが好ましい。このようなガラス材料としては、白板ガラス、高珪酸ガラス、亜鉛ホウ珪酸ガラス等のいずれであっても構わない。例えば、亜鉛ホウ珪酸ガラスとしては、ＳｉＯ_２７０〜９０％、残ＺｎＯ等の組成のものが好ましい。

上記金属放熱部材７は、例えば銅やアルミニウム等で形成され、図２に示すように、内側に配したＦＰＣ基板８に沿ってその両側を囲うように上方に開口した断面略コ字状の形状とされている。また、金属放熱部材７は、半導体発光素子２の側方に配置され半導体発光素子２の側方に出射される近紫外光を窓部４側へ反射させる反射面７ａを有している。なお、この反射面７ａは、ＦＰＣ基板８の表面に対して所定の角度に設定された平坦面である。なお、この反射面７ａの角度は、半導体発光素子２や窓部４との位置関係により適宜設定される。なお、図２では、ワイヤーボンディングによる金属細線の図示は省略し、ＦＰＣ基板８は簡易的に図示している。

上記蛍光体入り樹脂部６は、窓部４の内面全体に層状に塗布され硬化されたものであり、近紫外光を吸収して可視光域の光を発生させる蛍光体Ｋを含むシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等のバインダー樹脂材料で形成されている。なお、この蛍光体入り樹脂部６の塗布量や塗布位置は、半導体発光素子２との位置関係や近紫外光の光量等に応じて適宜設定される。

上記蛍光体Ｋは、少なくとも有機蛍光体を含み、可視光域の光として赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発生させる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体から構成されている。なお、少なくとも赤色蛍光体が、有機蛍光体であることが好ましい。また、この有機蛍光体は、蛍光性錯体又は蛍光性色素であることが好ましい。

赤色蛍光体としては、通常５５０ｎｍ以上、好ましくは６００ｎｍ以上、また、通常７００ｎｍ以下、好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発するものが望ましい。
赤色有機蛍光体としては、例えば、β―ジケトネート、芳香族カルボン酸、又は、ブレンステッド酸等のアニオンを配位子とする希土類元素イオン錯体のうちの少なくとも１種からなる赤色有機蛍光体が挙げられる。本実施形態にかかる赤色有機蛍光体のうち、特に以下に示す構造からなる化合物を含む赤色有機蛍光体が好ましい。

また、緑色蛍光体としては、通常４９０ｎｍ以上、好ましくは５００ｎｍ以上、より好ましくは５０５ｎｍ以上、また、通常５６０ｎｍ以下、好ましくは５５０ｎｍ以下、より好ましくは５４５ｎｍ以下、特に好ましくは５４０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発するものが望ましい。
緑色有機蛍光体としては、例えばベンゾオキサジノン系、キナゾリノン系、クマリン系、キノフタロン系、ナルタル酸イミド系等の蛍光色素、テルビウム錯体やピリジン−フタルイミド縮合誘導体などの緑色有機蛍光体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、青色有機蛍光体としては、通常４２０ｎｍ以上、好ましくは４４０ｎｍ以上、また、通常４８０ｎｍ以下、好ましくは４７０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発するものが望ましい。
青色有機蛍光体としては、例えばナルタル酸イミド系、ベンゾオキサゾール系、スチリル系、クマリン系、ピラリゾン系、トリアゾール系化合物の蛍光色素、ツリウム錯体等の有機蛍光体や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼンなどが挙げられる。また、例えば以下に示す構造からなる化合物を含む有機蛍光体も好ましい蛍光体として挙げることができる。

また、使用する蛍光体のうち少なくとも赤色蛍光体については、有機蛍光体を採用することが好ましく、青色蛍光体及び緑色蛍光体については、無機蛍光体を用いても構わない。例えば、青色無機蛍光体としては、ＺｎＳ：Ａｇ、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）３Ｃｌ：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ等の無機蛍光体が採用可能である。また、緑色無機蛍光体としては、例えばＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：ＣｕＡｌ、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ等の無機蛍光体が採用可能である。

このように本実施形態の発光装置１では、キャップ部材５により半導体発光素子２と共に少なくとも有機蛍光体を含む蛍光体Ｋが真空状態で又は不活性ガスを封入して気密封止されているので、有機蛍光体が空気中の水分や酸素から隔離されて特性の劣化を防ぐことができる。また、有機蛍光体を採用しているので、励起スペクトルが狭く鋭い可視光域の光が得られるため、高い色再現性及び彩度を得ることができる。

特に、赤色蛍光体に有機蛍光体を採用するので、従来の無機赤色蛍光体を用いた場合に比べて、青色光及び緑色光との発光強度に対して十分な強度の赤色光が得られ、色ばらつきの少ない白色ＬＥＤを実現することができる。
また、蛍光体Ｋを含む蛍光体入り樹脂部６が、気密封止されたキャップ部材５内の窓部４内面に設けられているので、窓部４に向けて放射された半導体発光素子２からの近紫外光が窓部４内面の蛍光体入り樹脂部６を透過する際に可視光域の光を得ることができる。
なお、窓部４内面における蛍光体入り樹脂部６の塗布量や塗布位置等を制御することで、色ばらつきを抑制した白色光を得ることも可能である。

また、互いに金属製のステム本体９とキャップ部材５とが溶接されているので、半導体発光素子２で発生した熱がステム本体９及びキャップ部材５に高い熱伝導効率で伝わり全体に分散され、高い放熱効果を得ることができる。さらに、基台部材３に金属放熱部材７が半導体発光素子２に近接して設けられているので、半導体発光素子２で発生した熱を直近の金属放熱部材７により効果的に放熱することができ、熱による半導体発光素子２の出力低下及びキャップ部材内の蛍光体の劣化を抑制することができる。
また、半導体発光素子２の側方に配された金属放熱部材７に半導体発光素子２からの光を窓部４側へ反射させる反射面７ａを有しているので、放熱効果だけでなく、窓部４から出射される光の強度向上及び指向性の制御を行うことができる。

次に、上記発光装置１を備えたバックライトユニット１２及び表示装置１３について、図３を参照して説明する。

本実施形態のバックライトユニット（面状ライトユニット）１２は、上記発光装置１と、該発光装置１からの光を側端面から入射させる導光板１４と、該導光板１４上に配され導光板１４からの光を拡散させて面内の光強度を均一にする拡散シート１５と、拡散シート１５上に配され拡散シート１５からの光を液晶表示パネル（画像表示パネル）１６に向けた上方向への照射光として出射する第１プリズムシート１７Ａ及び第２プリズムシート１７Ｂと、導光板１４の下面に配された反射シート１８と、を備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル１６の画面側及びバックライトユニット１２の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。

上記導光板１４は、他の各シート部材を支持するホルダー（図示略）により固定されている。なお、導光板１４を、両面テープ等で固定しても構わない。
上記拡散シート１５は、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明樹脂にシリカ粒子などを分散させたシートである。

上記第１プリズムシート１７Ａは、拡散シート１５上に配され、上記第２プリズムシート１７Ｂは、第１プリズムシート１７Ａ上に配されている。第１プリズムシート１７Ａ及び第２プリズムシート１７Ｂは、拡散シート１５からの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、第１プリズムシート１７Ａは、発光装置１の光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、発光装置１の光軸に直交する方向と平行に設定される。また、第２プリズムシート１７Ｂは、発光装置１の光軸に対して、プリズム部の稜線が平行に設定されている。すなわち、第１プリズムシート１７Ａと第２プリズムシート１７Ｂとは、互いのプリズム部の稜線がねじれの位置に配され、平面視で互いに稜線が直交している。

上記反射シート１８は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。また、この反射シート１８は、バックライトユニット１２の各シートを収納する図示しないホルダー等に貼り付けられている。

本実施形態の表示装置１３は、例えば携帯電話機、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ、ＡＴＭ等の液晶ディスプレイに適用される液晶表示装置であって、液晶表示パネル１６と、液晶表示パネル１６の裏面側に配された上記バックライトユニット１２と、を備えている。

上記液晶表示パネル１６は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、半透過型の液晶表示パネル１６の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙にＴＮ液晶やＳＴＮ液晶等の液晶をシール材で封止したパネル本体と、その下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板と、を備えたものである。

この本実施形態のバックライトユニット１２及び表示装置１３では、上記発光装置１を搭載しているので、色再現性に優れた光の面状光源によって優れた画像表示を得ることができる。

次に、本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第２〜第５実施形態について、図４〜図７を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、蛍光体入り樹脂部６が窓部４の内面に塗布されて設けられているのに対し、第２実施形態の発光装置２１では、図４に示すように、蛍光体Ｋを含む樹脂材料で形成された樹脂封止部２６で半導体発光素子２が封止されている点である。すなわち、第２実施形態の発光装置２１では、少なくとも有機蛍光体を含む樹脂封止部２６により複数の半導体発光素子２を基台部材３上で封止している。

このように第２実施形態の発光装置２１では、気密封止されたキャップ部材５内において、蛍光体Ｋを含む樹脂材料で形成された樹脂封止部２６により半導体発光素子２が封止されているので、半導体発光素子２から出射された近紫外光が樹脂封止部２６を透過する際に可視光域の光を得ることができる。なお、複数の半導体発光素子２をまとめて樹脂封止部２６で封止しているが、半導体発光素子２毎に個別に封止した樹脂封止部としても構わない。

第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態の発光装置１では、金属放熱部材７に平坦な反射面７ａが設けられているのに対し、第３実施形態では、図５に示すように、金属放熱部材２７の反射面２７ａに凸部２７ｂが複数設けられている点である。すなわち、第３実施形態では、反射面２７ａの延在方向と直交する方向に稜線を配して断面三角形状の突条形状とされた凸部２７ｂが複数所定間隔を空けて設けられており、凸部２７ｂの稜線を挟んだ一対の傾斜面が、それぞれ反射面２７ａの延在方向両側に傾いた面とされている。

したがって、半導体発光素子２の側面から出射された近紫外光の一部は、凸部２７ｂの傾斜面によって反射面２７ａの主面による反射方向とは異なる方向に反射される。なお、図５では、ワイヤーボンディングによる金属細線の図示は省略し、ＦＰＣ基板８は簡易的に図示している。

このように第３実施形態では、金属放熱部材２７の反射面２７ａに凸部２７ｂが複数設けられているので、半導体発光素子２からの光を凸部２７ｂによって反射又は散乱させることで、窓部４から出射される光を横方向に広げ、バックライトユニット１２の導光板１４に対して好適な線光源に近い光分布を得ることができる。
なお、凸部２７ｂではなく、凹部を反射面２７ａに設けても構わない。また、凸部と凹部とを繰り返し連続して配することで、略蛇腹状の反射面としても構わない。

第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、キャップ部材５の窓部４が平坦な表裏面を有しているのに対し、第４実施形態では、図６に示すように、キャップ部材５の窓部４４に、複数の凹凸が形成されている点である。すなわち、第４実施形態では、物理的又は化学的なエッチング等によって窓部４４の表面を荒らし、窓部４４に微細な複数の凹凸が形成されている。

すなわち、第４実施形態では、複数の凹凸が形成された窓部４４を備えているので、窓部４を透過して出射される光が凹凸により拡散されてバックライトユニット１２の導光板１４に対して好適な線光源に近い光分布を得ることができる。なお、凹凸は、透過する光を拡散可能な形状であればよいが、好ましくは断面三角形状や断面円弧状のものがよい。

第５実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、放熱機構として金属製のステム本体９、キャップ部材５及び金属放熱部材７により主に放熱を行っているのに対し、第５実施形態の発光装置１では、図７に示すように、ステム本体９の底面にヒートシンク５９が取り付けてある点である。すなわち、第５実施形態の発光装置５１では、端子ピン１１を貫通状態にしてステム本体９の底面に銅板等の熱伝導性の高い金属で形成された板状のヒートシンク５９が溶接等により固定されている。
したがって、第５実施形態では、ヒートシンク５９により、ステム本体９の底面からさらに効果的に放熱が行われ、半導体発光素子２の温度を下げて出力低下及び印加電圧の低下を抑制することができると共に、蛍光体Ｋの劣化を抑制することができる。

次に、本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第６及び第７実施形態について、図８及び図９を参照して以下に説明する。

第６実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、半導体発光素子２がＦＰＣ基板８上に実装されているのに対し、第６実施形態では、図８に示すように、半導体発光素子２がステム本体６９の上面に直接実装されている点である。すなわち、第６実施形態では、ステム本体６９の上面に半導体発光素子２が半田材等により接着されていると共に、各半導体発光素子２に対応してその両側に絶縁材料１０を介してステム本体６９に貫通状態で端子ピン１１が複数対設けられている。

そして、各半導体発光素子２の電極と対応する端子ピン１１とが、ワイヤーボンディングによる金属細線Ｗで電気的に接続されている。なお、第６実施形態では、金属放熱部材７を削除しているが、ステム本体６９の側部に固定して設けても構わない。
このように第６実施形態では、半導体発光素子２が金属製のステム本体６９上に直接実装されているので、より高い放熱効果を得ることができる。

第７実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、半導体発光素子２がステム本体９上のＦＰＣ基板８に実装されているのに対し、第７実施形態では、図９に示すように、ステム本体９ではなく、半導体発光素子２がセラミックス基板７９の表面に実装されている点である。すなわち、第７実施形態では、基台部材が、セラミックス基板７９であり、該セラミックス基板７９には、半導体発光素子２の電極とワイヤーボンディングによる金属細線Ｗを介して電気的に接続されていると共に表面から裏面へ貫通して電気的に導通されたスルーホールＨが形成されている。

上記セラミックス基板７９は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）等で形成されている。
上記スルーホールＨは、セラミックス基板７９の上下に貫通した孔又は切り欠き内に銀ペースト等の導電ペースト７９ａが充填されて形成された電気的導通部である。このスルーホールＨは、各半導体発光素子２に対応してその両側に複数対設けられている。なお、スルーホールＨとする孔の形態は、図９に示すようなセラミックス基板７９の側面に断面円弧状に切り欠いた形状のものだけでなく、セラミックス基板７９に断面円形状に開けられた貫通孔でも構わない。

すなわち、このスルーホールＨの側部及び下部は、外部の回路基板等と電気的に接続するための電極端子として機能する。なお、キャップ部材５は、無機系材料等によりセラミックス基板７９に気密状態に接着される。
このように第７実施形態では、スルーホールＨが形成されたセラミックス基板７９に半導体発光素子２が実装されているので、スルーホールＨを用いて回路基板等への表面実装が可能になり、組み込んだユニットや装置全体の小型化及び薄型化を図ることができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記第１実施形態では、蛍光体Ｋを含む樹脂材料で形成された蛍光体入り樹脂部６を窓部４の内面に設けているが、粉末状の蛍光体Ｋを溶剤に入れて窓部４内面に塗り、乾燥させることで、蛍光体Ｋの膜を窓部４内面に形成しても構わない。
また、上記各実施形態の発光装置では、導光板１４の端面に合わせて配列された複数の半導体発光素子２を搭載しているが、一つの半導体発光素子２を搭載した発光装置としても構わない。

また、上記各実施形態では、三原色の混色による白色光を得るために、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体をそれぞれ樹脂に入れて蛍光体入り樹脂部６又は樹脂封止部２６としているが、他の色を得るために、これらのうちいずれか一つ又は２つだけを樹脂に入れても構わない。

また、上記各実施形態のバックライトユニット１２では、拡散シート１５を用いているが、拡散シート１５を省略したバックライトユニットとしても構わない。また、２枚のプリズムシートを用いているが、１枚のプリズムシートを採用したバックライトユニットとしても構わない。
上記各実施形態の表示装置１３では、画像表示パネルとして液晶表示パネル１６を採用しているが、他の画像表示パネルを用いても構わない。例えば、電子ペーパーなどの画像表示パネルを採用しても良い。この場合、電子ペーパー本体の表面側にフロントライトユニットとして本発明の面状ライトユニットが設置される。

本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第１実施形態において、発光装置を示す断面図及び上面図である。 第１実施形態において、金属放熱部材と半導体発光素子とを示す簡易的な斜視図である。 第１実施形態において、面状ライトユニット及び表示装置を示す簡易的な断面図である。 本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第２実施形態において、発光装置を示す断面図である。 本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第３実施形態において、金属放熱部材と半導体発光素子とを示す簡易的な斜視図である。 本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第４実施形態において、キャップ部材を示す断面図である。 本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第５実施形態において、発光装置を示す断面図及び上面図である。 本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第６実施形態において、基台部材と半導体発光素子とを示す斜視図である。 本発明に係る発光装置及び面状ライトユニット並びに表示装置の第７実施形態において、基台部材（セラミックス基板）と半導体発光素子とを示す斜視図である。

符号の説明

１，２１，５１…発光装置、２…半導体発光素子、３…基台部材、４，４４…窓部、５…キャップ部材、６…蛍光体入り樹脂部、７，２７…金属放熱部材、７ａ，２７ａ…反射面、９、６９…ステム本体、１１…端子ピン、１２…バックライトユニット（面状ライトユニット）、１３…表示装置、１４…導光板、１５…拡散シート、１６…液晶表示パネル（画像表示パネル）、１７Ａ…第１プリズムシート、１７Ｂ…第２プリズムシート、１８…反射シート、２６…樹脂封止部、２７ｂ…凸部、７９…セラミックス基板、Ｋ…蛍光体、Ｈ…スルーホール

Claims (14)

1. 波長３６０〜４２０ｎｍの近紫外光を発光する半導体発光素子と、
   該半導体発光素子を実装した基台部材と、
   前記基台部材上に前記半導体発光素子を真空状態で又は不活性ガスを封入して気密封止して設けられていると共に可視光に対して透明な材料で形成された窓部を有するキャップ部材と、
   該キャップ部材内の前記窓部と前記半導体発光素子との間に介在していると共に前記近紫外光を吸収して可視光域の光を発生させる蛍光体と、を備え、
   前記蛍光体が、少なくとも有機蛍光体を含むことを特徴とする発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置において、
   前記蛍光体が、前記可視光域の光として赤色光、緑色光及び青色光をそれぞれ発生させる赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体から構成され、
   少なくとも前記赤色蛍光体が、有機蛍光体であることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１又は２に記載の発光装置において、
   前記有機蛍光体が、蛍光性錯体又は蛍光性色素であることを特徴とする発光装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記蛍光体を含む樹脂材料で形成された蛍光体入り樹脂部が、前記窓部の内面に設けられていることを特徴とする発光装置。
5. 請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記蛍光体を含む樹脂材料により前記半導体発光素子を封止した樹脂封止部を備えていることを特徴とする発光装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記半導体発光素子に近接して前記基台部材に設けられた金属放熱部材を備えていることを特徴とする発光装置。
7. 請求項６に記載の発光装置において、
   前記金属放熱部材が、前記半導体発光素子の側方に配置され前記半導体発光素子の側方に出射される前記近紫外光又は前記可視光域の光を前記窓部側へ反射させる反射面を有していることを特徴とする発光装置。
8. 請求項７に記載の発光装置において、
   前記金属放熱部材の反射面に凸部又は凹部が複数設けられていることを特徴とする発光装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の発光装置において、
   前記窓部に、複数の凹凸が形成されていることを特徴とする発光装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記基台部材が、前記半導体発光素子が直接又は基板を介して実装された金属製のステム本体と、
    前記半導体発光素子の電極と電気的に接続され前記ステム本体に絶縁材料で電気的に絶縁されて固定された少なくとも一対の端子ピンと、を備え、
    前記キャップ部材が、前記窓部を除いて金属製とされ、前記ステム本体に気密状態に溶接されていることを特徴とする発光装置。
11. 請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置において、
    前記基台部材が、前記半導体発光素子が表面に直接実装されたセラミックス基板であり、
    該セラミックス基板には、前記半導体発光素子の電極と電気的に接続されていると共に表面から裏面へ貫通して電気的に導通されたスルーホールが形成されていることを特徴とする発光装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の発光装置と、
    該発光装置からの光を側端面から入射させる導光板と、を備えていることを特徴とする面状ライトユニット。
13. 画像表示パネルと、
    前記画像表示パネルの表面側又は裏面側に配された請求項１２に記載の面状ライトユニットと、を備えていることを特徴とする表示装置。
14. 請求項１３に記載の表示装置において、
    前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。

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