JP2014064021A - 発光装置、面光源および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光の取り出し効率が向上する発光装置、面光源および液晶表示装置、を提供する。
【解決手段】発光装置（１０）は、主表面（２２）を有する基板（２１）と、主表面（２２）上に設けられ、１次光を発する半導体発光素子（２６）および１次光の一部を吸収して２次光を発する蛍光粒子（３６）を内包する内郭部（３１）と、屈折率ｎを有し、内郭部（３１）を覆う外郭部（４１）とを備える。外郭部（４１）は、大気との境界をなす外周面（４２）を有する。外周面（４２）の少なくとも一部が半径Ｒの円弧状となって表れる切断面において、内郭部（３１）の全てを含み、外周面（４２）と同心となる最小の円周が半径ｒを有する場合に、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が満たされる。外郭部（４１）は、単一の透明ガラス層からなる。内郭部は、蛍光粒子（３６）を内包する蛍光体層（３１）を有する。蛍光体層（３１）は、半導体発光素子（２６）を覆うように設けられる。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般的には、発光装置、面光源および液晶表示装置に関し、液晶テレビ等の表示装置用バックライトとして利用されるエッジライトもしくは直下型方式の面光源、この面光源に使用される樹脂封止方式の発光装置、およびこの面光源を使用した液晶表示装置に関する。

従来の発光装置として、たとえば、特開２００６−３５１８０９号公報には、発光素子チップから出射された光を光取り出し増大部材により減衰させずに取り出し、光の利用効率を高めることを目的とした発光装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された発光装置は、発光ダイオードからなる発光素子チップと、発光素子チップの出射面に光結合され、発光素子チップからの光の取り出し量を増加させるとともに、屈折を利用して配光を制御する光取り出し増大部材とを有する。

また、特開２００３−２８６４８０号公報には、発光性能および信頼性が向上した発光ダイオードのような光学素子の生産を可能にすることを目的とした蛍光フィラおよびその形成方法が開示されている（特許文献２）。特許文献２には、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆い、蛍光化合物粒子およびエポキシの混合物を含む滴状物と、滴状物を覆う透明な光学ドームとを有するＬＥＤ素子が、従来技術として記載されている。

特開２００６−３５１８０９号公報 特開２００３−２８６４８０号公報

近年の技術進歩に伴い、たとえば、対角５０インチを越えるような大型の表示装置に対して、薄型化、軽量化の要求が強まっている。このため、表示装置用のバックライトとして利用されるエッジライト方式の面照明装置においても、同様に薄型化、軽量化が求められるようになっている。このような求めに対して、具体的には、３ｍｍよりも小さい厚みを有する導光板や、この導光板に対応する、１．４５ｍｍ以下の厚み、さらには１ｍｍ以下の厚みを有する半球レンズ形状の封止樹脂を用いた発光装置が必要とされる。一方で、明るさに対する要望から、発光装置に使用されるＬＥＤ（発光ダイオード）素子は、大型化しつつあり、具体的には、０．３ｍｍ程度もしくはそれ以上の大きさを有するＬＥＤ素子も使用され始めている。また、直下型方式の面照明装置でも、同様に薄型化、軽量化が求められている。

また、面照明装置に対する多色化や白色化の要求に応じて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のＬＥＤ素子を並べて配置し、所望の色を新たに作り出す方式や、ＬＥＤ素子から発せられた短波長の光により、蛍光体を励起し、２次光を発生させて、所望の色を作り出す方式が利用されつつある。

このように薄型化、軽量化の流れの中、封止樹脂のサイズが小さくなる一方でＬＥＤ素子のサイズが大きくなった結果、両者のサイズがオーダー的に同程度にまで近づいている。このような条件の下、ＬＥＤ素子を点光源として扱う従来の手法では、封止樹脂から十分な光を取り出すことができない。また、２次光の光源として蛍光体を利用する場合、考慮すべき発光体の領域が、ＬＥＤ素子のみから、ＬＥＤ素子と蛍光体とを含む広い領域に拡大する。この場合においても、従来の手法では封止樹脂から十分な光を取り出すことができない。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、光の取り出し効率が向上する発光装置、面光源および液晶表示装置を提供することである。

本発明の発光装置は、主表面を有する基板と、主表面上に設けられ、１次光を発する半導体発光素子および１次光の一部を吸収して２次光を発する蛍光粒子を内包する内郭部と、屈折率ｎを有し、内郭部を覆う外郭部とを備える。外郭部は、大気との境界をなす外周面を有する。外周面の少なくとも一部が半径Ｒの円弧状となって表れる切断面において、内郭部の全てを含み、外周面と同心となる最小の円周が半径ｒを有する場合に、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が満たされる。外郭部は、単一の透明ガラス層からなる。内郭部は、蛍光粒子を内包する蛍光体層を有し、蛍光体層は、半導体発光素子を覆うように設けられる。

本発明の発光装置においては、内郭部が複数の半導体発光素子を内包することが好ましい。

本発明の発光装置は、内郭部に分散して設けられ、１次光及び２次光を散乱させる散乱粒子をさらに備えることが好ましい。

本発明の発光装置においては、外郭部および内郭部は、それぞれ半径Ｒおよび半径ｒ（ｒ＜Ｒ／ｎ）を有する同心の半球状に形成されることが好ましい。

本発明の発光装置においては、外郭部および内郭部が、切断面においてそれぞれ半径Ｒおよび半径ｒ（ｒ＜Ｒ／ｎ）を有する同心の半円形状に形成され、外郭部の外周面が半円柱形状であることが好ましい。

本発明の発光装置においては、外周面および円周の中心が主表面または基板内に配置されることが好ましい。

本発明の発光装置においては、内郭部は、直方体、円柱および多角柱のいずれかの形状を有することが好ましい。

本発明の発光装置においては、内郭部が屈折率ｎ’を有する場合に、ｎ＜ｎ’の関係が満たされることが好ましい。

本発明の発光装置においては、内郭部は、透明樹脂またはガラスから形成されることが好ましい。

本発明の発光装置は、主表面上の内郭部と前記外郭部との境界部に設けられる堰き止め部材をさらに備えることが好ましい。

本発明の面光源は、直線状に配置された、前述の複数の発光装置を有する線光源と、平面状に延在する出射面と、出射面の周縁から板厚方向に延在し、線光源から発せられた光が入射される入射端面とを有する導光板とを備える。入射端面への光の入射を受けて、出射面から光が出射される。

本発明の面光源は、平面状に配置された、前述の複数の発光装置を備える。
本発明の液晶表示装置は、前述の面光源と、面光源と対向して配置され、背面から面光源によって照射される液晶表示パネルとを備える。

本発明の発光装置の製造方法は、基板上に半導体発光素子をダイボンディングする工程と、基板上において半導体発光素子の周囲を取り囲むように堰き止め部材を設ける工程と、堰き止め部材の内側に、蛍光粒子入りの樹脂を形成するとともに、半導体発光素子を蛍光粒子入りの樹脂により被覆する工程と、蛍光粒子入りの樹脂を透明樹脂により被覆する工程とを備える。

本発明の発光装置の製造方法においては、堰き止め部材の断面が、半導体発光素子と対向する側が斜面であることが好ましい。

本発明の発光装置の製造方法は、半導体発光素子を蛍光粒子入りの樹脂により被覆する工程と、蛍光粒子入りの樹脂を透明樹脂により被覆する工程との間に、堰き止め部材を除去する工程をさらに備えることが好ましい。

以上に説明したように、この発明に従えば、光の取り出し効率が向上する発光装置、面光源および液晶表示装置を提供することができる。

また、発光装置が複数のＬＥＤ素子を備える場合であっても、封止樹脂のサイズ増大を抑制することができる。

この発明の実施の形態１における発光装置を示す断面図である。 図１中の発光装置を示す平面図である。 図１中の発光装置を原点Ｏを中心とする座標上に模式的に示した図である。 透明樹脂層の外周面の半径と光の取り出し効率との関係を示すグラフである。 図１中の発光装置の第１変形例を示す断面図である。 図１中の発光装置の第２変形例を示す断面図である。 図１中の発光装置の第３変形例を示す断面図である。 図１中の発光装置の第４変形例を示す断面図である。 図１中の発光装置の第５変形例を示す断面図である。 図１中の発光装置の第６変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における発光装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における発光装置を示す平面図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置を示す断面図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置の第１変形例を示す断面図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置の第１変形例を示す平面図である。 図１３Ａおよび図１３Ｂ中の発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置を示す断面図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置の第２変形例を示す断面図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置の第２変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態４における発光装置を示す平面図である。 図１６中の発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態５における発光装置を示す斜視図である。 図１８中の発光装置の構造を利用した発光装置を示す断面図である。 図１８中の発光装置の構造を利用した発光装置を示す平面図である。 図１９Ａおよび図１９Ｂ中の発光装置の変形例を示す断面図である。 図１９Ａおよび図１９Ｂ中の発光装置の変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態６における発光装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態６における発光装置を示す平面図である。 図２１Ａおよび図２１Ｂ中の発光装置の変形例を示す断面図である。 図２１Ａおよび図２１Ｂ中の発光装置の変形例を示す平面図である。 この発明の実施の形態７における発光装置を示す平面図である。 この発明の実施の形態７における発光装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態７における発光装置を示す別の断面図である。 この発明の実施の形態７における発光装置の製造方法の工程を示す断面図である。 この発明の実施の形態７における発光装置の製造方法の変形例の工程を示す断面図である。 図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃ中の発光装置の変形例を示す平面図である。 図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃ中の発光装置の変形例を示す断面図である。 図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃ中の発光装置の変形例を示す別の断面図である。 この発明の実施の形態８における発光装置の製造方法の工程を示す断面図である。 この発明の実施の形態９における発光装置を示す平面図である。 この発明の実施の形態９における発光装置を示す断面図である。 図２７Ａおよび図２７Ｂ中の発光装置の変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１０における発光装置を示す平面図である。 図２９中の発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置を示す断面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１における発光装置を示す断面図である。図２は、図１中の発光装置を示す平面図である。図１中には、図２中のＩ−Ｉ線上に沿った断面が示されている。

図１および図２を参照して、本実施の形態における発光装置１０は、基板２１、ＬＥＤ素子２６、蛍光体層３１および透明樹脂層４１を有して構成されている。

基板２１は、平面状に延在する主表面２２を有する。主表面２２には、ＬＥＤ素子２６が設けられている。図示されていないが、ＬＥＤ素子２６は、たとえばダイボンドペーストおよびワイヤーを用いて、基板２１に対して物理的および電気的に接続されている。ＬＥＤ素子２６は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のいずれかの色で発光する。一例として、ＬＥＤ素子２６は、０．３ｍｍ以上の大きさを有する。ＬＥＤ素子２６は、その発光色に応じて、ＧａＮ、サファイア、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰなどから形成されている。

内郭部である蛍光体層３１は、ＬＥＤ素子２６を取り囲むように主表面２２上に設けられている。外郭部である透明樹脂層４１は、さらに蛍光体層３１を覆うように設けられている。蛍光体層３１は、主表面２２上においてＬＥＤ素子２６と透明樹脂層４１との間の空間を完全に充填するように設けられている。透明樹脂層４１の周囲には、大気層４６が存在する。すなわち、ＬＥＤ素子２６の周囲には、内から順に、蛍光体層３１、透明樹脂層４１および大気層４６が配置されている。

蛍光体層３１および透明樹脂層４１は、ＬＥＤ素子２６の封止樹脂として設けられている。蛍光体層３１および透明樹脂層４１は、それぞれ半径ｒおよび半径Ｒを有し、原点Ｏを中心とする同心の半球状に形成されている。原点Ｏは、主表面２２に配置されている。ＬＥＤ素子２６は、原点Ｏに重なる位置に配置されている。

このような構成において、透明樹脂層４１は、半径Ｒの外周面４２を有する。外周面４２は、原点Ｏを中心とする球面状に形成されている。外周面４２は、透明樹脂層４１と大気層４６との境界をなす表面である。蛍光体層３１は、半径ｒの外周面３２を有する。外周面３２は、原点Ｏを中心とする球面状に形成されている。外周面３２は、蛍光体層３１と透明樹脂層４１との境界をなす表面である。

外周面４２が半径Ｒの円弧状となって表れる図１中に示す断面において、蛍光体層３１の全体を含み、外周面４２と同心となる（原点Ｏを中心とする）最小の円周１０１を規定する。円周１０１は、半径ｒを有する。本実施の形態では、透明樹脂層４１および蛍光体層３１が同心の半球状に形成されているため、円周１０１と外周面３２とが重なる。

蛍光体層３１は、ＬＥＤ素子２６から発せられた光を透過させる樹脂から形成されている。蛍光体層３１は、たとえば、透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂から形成されている。蛍光体層３１には、複数の蛍光粒子３６が分散して設けられている。ＬＥＤ素子２６から発せられた光は、蛍光粒子３６により波長変換され、その結果、ＬＥＤ素子２６から発せられた光とは異なる波長の光が、蛍光体層３１から発せられる。

なお、蛍光粒子３６は、例えばＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）などを好適に用いることができる。またＢＯＳＥの他、ＳＯＳＥ（Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｅｕ）、ＹＡＧ（Ｃｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、αサイアロン（（Ｃａ）、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）、βサイアロン（Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）等を好適に用いることができる。また、ＬＥＤ素子２６としては発光ピーク波長が４５０ｎｍの青色発光素子を用いたが、これに代え、例えば発光ピーク波長が３９０ｎｍから４２０ｎｍの紫外（近紫外）ＬＥＤ素子とすることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、発光装置１０が蛍光体層３１を有する場合について説明を進めるが、蛍光体層３１に替えて、光拡散層が設けられてもよい。光拡散層には、ＬＥＤ素子２６から発せられた光を散乱させる、たとえば、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、アルミナ、窒化アルミニウム、またはムライトの粉末（粒径は、たとえば１０ｎｍ〜１０μｍ）などを成分とする散乱粒子が分散して設けられる。また、色むらを抑えるため、蛍光粒子および散乱粒子を混合して用いてもよい。

透明樹脂層４１は、ＬＥＤ素子２６および蛍光体層３１から発せられた光を透過させる樹脂から形成されている。透明樹脂層４１は、たとえば、透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂から形成されている。透明樹脂層４１は、屈折率ｎを有する。好ましくは、蛍光体層３１は、屈折率ｎよりも大きい屈折率ｎ’を有する。この場合、ＬＥＤ素子２６の周囲により大きい屈折率を有する蛍光体層３１を配置することにより、ＬＥＤ素子２６からの光の取り出し効率を向上させることができる。

発光装置１０においては、ＬＥＤ素子２６から発せられた１次光と、蛍光体層３１から発せられた２次光とが混合された光が、透明樹脂層４１を透過して、大気層４６に取り出される。この際、ＬＥＤ素子２６の発光色と蛍光体層３１の発光色とを適宜組み合わせることによって、発光装置１０から取り出される光の色を自由に選択することができる。

蛍光体層３１の形状ならびに透明樹脂層４１の材質および形状は、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が成立するように決定されている。このような構成により、円周１０１の内側で発せられた光を効率的に大気層４６に取り出すことができる。以下、その理由について説明する。

図３は、図１中の発光装置を原点Ｏを中心とする座標上に模式的に示した図である。図３を参照して、原点Ｏを中心とする座標上において、円周１０１上の任意の位置に発光点Ｌがプロットされ、発光点Ｌから発せられた光が入射角αで入射する外周面４２上の位置に樹脂表面Ａがプロットされている。原点Ｏおよび発光点Ｌ間を結ぶ線分と、発光点Ｌおよび樹脂表面Ａ間を結ぶ線分とがなす角度を、θとする。

このとき、正弦定理より下記の関係式が成立する。
（Ｒ／ｓｉｎθ）＝（ｒ／ｓｉｎα）
上式を整理すると、
ｓｉｎα＝ｒ・ｓｉｎθ／Ｒ
となり、この式から、θ＝π／２のとき、αは最大値（αｍａｘ）をとる。

すなわち、下記の（式１）が成立する。
ｓｉｎα≦ｓｉｎ（αｍａｘ）＝ｒ／Ｒ （式１）
入射角αと、透明樹脂層４１および大気層４６の境界における全反射の臨界角θｃとの間には、スネルの法則から下記の（式２）が成立する。
ｓｉｎθｃ＝１／ｎ （式２）
今、発光装置１０において常にα＜θｃ、すなわち、
αｍａｘ＜θｃ （式３）
の関係が成立するならば、発光点Ｌから発せられた光を全て大気層４６に取り出すことができる。

（式１）〜（式３）を整理すると、下記の関係式が成立する。
ｒ／Ｒ＝ｓｉｎ（αｍａｘ）＜ｓｉｎθｃ＝１／ｎ
結果、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が成立するように蛍光体層３１および透明樹脂層４１を設けることによって、円周１０１の内側から外側に発せられた光を全て大気層４６に取り出すことができる。

図４は、透明樹脂層の外周面の半径と光の取り出し効率との関係を示すグラフである。図４を参照して、上述のＲ＞ｒ・ｎの関係式が、大気層４６への光の取り出し効率にどのような影響を与えるかを検証するため、シミュレーションを行なった。本シミュレーションでは、円周１０１の半径ｒおよび蛍光体層３１の屈折率ｎを、ｒ＝０．９ｍｍ，ｎ＝１．４１（ｒ・ｎ＝１．２７ｍｍ）に固定し、外周面４２の半径Ｒと光の取り出し効率との関係を求めた。光の取り出し効率は、半径Ｒ＝０．９ｍｍのときの値を１００とし、この値を基準に規格化した。

グラフから分かるように、外周面４２の半径Ｒが大きくなるほど、光の取り出し効率が増大した。取り出し効率の増え率は、全反射の影響を受けるＲ≦１．２７ｍｍの範囲で、比較的大きく、全反射の影響を受けないＲ＞１．２７ｍｍの範囲で比較的小さくなった。また、取り出し効率の値は、１１４〜１１５の近辺でほぼ飽和する結果となった。以上の結果より、Ｒ＞ｒ・ｎの関係式に従って蛍光体層３１の形状ならびに透明樹脂層４１の材質および形状を最適化することにより、光の取り出し効率が最大１４〜１５パーセント程度向上することを確認できた。

この発明の実施の形態１における発光装置１０は、主表面２２を有する基板２１と、主表面２２上に設けられ、光を放つ基点を内包する内郭部としての蛍光体層３１と、屈折率ｎを有し、蛍光体層３１を覆う外郭部としての透明樹脂層４１とを備える。透明樹脂層４１は、大気との境界をなす外周面４２を有する。外周面４２の少なくとも一部が半径Ｒの円弧状となって表れる切断面において、蛍光体層３１の全てを含み、外周面４２と同心となる最小の円周１０１が半径ｒを有する場合に、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が満たされる。

発光装置１０は、蛍光体層３１によって取り囲まれ、１次光を発する半導体発光素子としてのＬＥＤ素子２６と、蛍光体層３１に分散して設けられ、１次光の一部を吸収して２次光を発し、上記基点に配置される蛍光粒子３６とをさらに備える。

なお、本実施の形態では、内郭部および外郭部として透明な樹脂から形成された蛍光体層３１および透明樹脂層４１を設けたが、これに限らず、たとえば光を透過するガラスから形成された光透明ガラス層を設けてもよい。

このように構成された、この発明の実施の形態１における発光装置によれば、透明樹脂層４１と大気層４６との境界で生じていた全反射と、この全反射に伴う封止樹脂内への光の閉じ込め現象とを解消することができる。すなわち、ＬＥＤ素子２６および蛍光体層３１から発せられ、透明樹脂層４１に進行した光を、透明樹脂層４１と大気層４６との境界で反射させることなく、大気層４６に取り出すことができる。これにより、光の取り出し効率を向上させることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１において説明した図１中の発光装置１０の各種変形例について説明を行なう。以下、重複する構造については説明を繰り返さず、発光装置１０と比較した場合に異なる構造を中心に説明を行なう。

図５は、図１中の発光装置の第１変形例を示す断面図である。図５を参照して、本変形例では、内郭部である蛍光体層３１が直方体形状の角型を有する。蛍光体層３１の全体を含む最小の円周１０１が半径ｒを有する場合に、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が成立する。本変形例に示すように、蛍光体層３１の形状は、球状に限られず、直方体、多角柱、円柱などの任意の形状を取り得る。

図６は、図１中の発光装置の第２変形例を示す断面図である。図６を参照して、本変形例では、内郭部である蛍光体層３１が、主表面２２上において、ＬＥＤ素子２６と蛍光体層３１との間に中空層５１を形成するように設けられている。すなわち、ＬＥＤ素子２６の周囲には、内から順に、中空層５１、蛍光体層３１、透明樹脂層４１および大気層４６が配置されている。なお、中空層５１に替えて、透明樹脂層４１を形成する透明の樹脂が配置されてもよい。

図７は、図１中の発光装置の第３変形例を示す断面図である。図７を参照して、本変形例では、内郭部である蛍光体層３１が、内側蛍光体層３１ｍおよび外側蛍光体層３１ｎを含んで構成されている。ＬＥＤ素子２６の周囲には、内から順に、内側蛍光体層３１ｍ、外側蛍光体層３１ｎ、透明樹脂層４１および大気層４６が配置されている。内側蛍光体層３１ｍと外側蛍光体層３１ｎとの間では、各蛍光体層に分散される蛍光粒子３６の種類が異なる。一例を挙げれば、内側蛍光体層３１ｍに分散される蛍光粒子３６は赤色で発光し、外側蛍光体層３１ｎに分散される蛍光粒子３６は緑色で発光する。

図８は、図１中の発光装置の第４変形例を示す断面図である。図８を参照して、本変形例では、外周面４２および円周１０１の中心となる原点Ｏが、主表面２２からずれた位置に配置されている。原点Ｏは、主表面２２に対して蛍光体層３１および透明樹脂層４１の反対側にずれている。このような構成においては、蛍光体層３１および透明樹脂層４１が完全な半球形状を有しない。

図９は、図１中の発光装置の第５変形例を示す断面図である。図９を参照して、本変形例では、外周面４２および円周１０１の中心となる原点Ｏが、主表面２２からずれた位置に配置されている。原点Ｏは、主表面２２に対して基板２１の反対側にずれている。透明樹脂層４１は、主表面２２に交差する周縁部分が欠けた形状を有する。たとえば、発光装置を導光板の側面に配置するエッジライト方式の液晶バックライトを想定し、透明樹脂層４１のサイズを導光板の厚みよりも小さくする必要がある場合に、導光板に対してはみ出る透明樹脂層４１の一部をカットしてもよい。すなわち、図９中に示す断面において、外周面４２は、半径Ｒの円弧状となって表れる円弧部４２ｐと、円弧部４２ｐから直線状に延びて主表面２２に交わる直線部４２ｑとを含んで構成される。本変形例に示すように、外周面４２は、完全な球面状に形成されなくてもよい。

なお、光の取り出し効率の低下を防ぐため、好ましくは、直線部４２ｑの高さは可能な限り低く抑えられる。

以上に説明した変形例においても、Ｒ＞ｒ・ｎの関係を満たすように蛍光体層３１および透明樹脂層４１を設けることによって、大気層４６への光の取り出し効率を向上させることができる。

図１０は、図１中の発光装置の第６変形例を示す断面図である。本変形例では、主表面２２上に蛍光体層３１が設けられておらず、ＬＥＤ素子２６が透明樹脂層４１により直接覆われている。ＬＥＤ素子２６の全体を含む最小の円周１０１が半径ｒを有する場合に、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が成立する。すなわち、本変形例における発光装置は、主表面２２を有する基板２１と、主表面２２上に設けられ、光を放つ基点を内包する内郭部としてのＬＥＤ素子２６と、屈折率ｎを有し、ＬＥＤ素子２６を覆う外郭部としての透明樹脂層４１とを備える。

透明樹脂層４１は、突条部４３を含んで形成されている。突条部４３は、外周面４２から突出し、主表面２２上で線状に延びている。突条部４３は、金型を用いて透明樹脂層４１をインジェクション成型する際に、樹脂の注入経路によって生じた部分である。

本変形例においても、Ｒ＞ｒ・ｎの関係を満たすようにＬＥＤ素子２６および透明樹脂層４１を設けることによって、大気層４６への光の取り出し効率を向上させることができる。

このように構成された、この発明の実施の形態２における発光装置によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、図１中の発光装置１０の構造を利用した発光装置と、この発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置とについて説明を行なう。以下、重複する構造については説明を繰り返さず、発光装置１０と比較した場合に異なる構造を中心に説明を行なう。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、この発明の実施の形態３における発光装置を示す図である。図１１Ｂは平面図であり、図１１Ａは、図１１Ｂ中のＡ−Ａ線上に沿った断面図である。

図１１Ａおよび図１１Ｂを参照して、本実施の形態における発光装置１１０においては、主表面２２上に、複数のＬＥＤ素子２６が互いに間隔を隔てて直線状に並んで配置されている。ＬＥＤ素子２６の各々は、図１中の発光装置１０と同様の形態で、蛍光体層３１および透明樹脂層４１により覆われている。このような構成により、発光装置１１０は、線光源を構成している。

本実施の形態では、（青色で発光する青ＬＥＤ素子２６Ｂ＋赤色で発光する赤蛍光体層３１Ｒ）の組み合わせと、（青色で発光する青ＬＥＤ素子２６Ｂ＋緑色で発光する緑蛍光体層３１Ｇ）の組み合わせとが、交互に配置されている。

図１２は、図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置を示す断面図である。図１２を参照して、面照明装置２１０は、液晶表示装置３１０のバックライトとして利用されるエッジライト方式の面光源である。

面照明装置２１０は、発光装置１１０、導光板６１、反射板７２および光拡散シート７３を有して構成されている。導光板６１は、平面状に延在する出射面６３と、出射面６３の周縁に配置され、導光板６１の厚み方向に延在する入射端面６２とを有する。導光板６１は、入射端面６２と基板２１の主表面２２とが向い合うように、発光装置１１０に対して位置決めされている。光拡散シート７３は、出射面６３に重なるように配置されている。反射板７２は、導光板６１に対して光拡散シート７３の反対側に配置されている。

液晶表示装置３１０は、面照明装置２１０に加えて、液晶表示パネル７４を有して構成されている。液晶表示パネル７４は、光拡散シート７３に対して導光板６１の反対側に配置されている。すなわち、出射面６３上には、光拡散シート７３および液晶表示パネル７４が順に配置されている。液晶表示パネル７４の表示面の側を正面とすれば、面照明装置２１０は、液晶表示パネル７４の背面に配置されている。

発光装置１１０から発せられた光は、入射端面６２を通じて導光板６１内に入射される。この際、透明樹脂層４１の直径２Ｒを導光板６１の厚みＴよりも小さく設定することにより（Ｒ＜Ｔ／２）、発光装置１１０から発せられた光を効率良く導光板６１内に入射させることができる。導光板６１内に入射した光は、反射板７２によって反射されながら、出射面６３を通じて液晶表示パネル７４に向けて出射される。

続いて、図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置の各種変形例と、その発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置とについて説明を行なう。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置の第１変形例を示す図である。図１３Ｂは平面図であり、図１３Ａは、図１３Ｂ中の矢印Ａに示す方向から見た側面図である。

図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して、本変形例における発光装置１２０においては、主表面２２上に、複数のＬＥＤ素子２６が互いに間隔を隔てて直線状に並んで配置されている。主表面２２上には隔壁８１が立設されており、直線状に並ぶ複数のＬＥＤ素子２６が、隔壁８１を隔てた両側にそれぞれ設けられている。ＬＥＤ素子２６の各々は、図１中の発光装置１０と同様の形態で、蛍光体層３１および透明樹脂層４１により覆われている。

本変形例では、隔壁８１を隔てた両側の一方の側に、（青色で発光する青ＬＥＤ素子２６Ｂ＋緑色で発光する緑蛍光体層３１Ｇ）の組み合わせが配置され、隔壁８１を隔てた両側の他方の側に、（青色で発光する青ＬＥＤ素子２６Ｂ＋赤色で発光する赤蛍光体層３１Ｒ）の組み合わせが配置されている。

図１４は、図１３Ａおよび図１３Ｂ中の発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置を示す断面図である。図１４を参照して、図１３Ａおよび図１３Ｂ中に示す発光装置１２０を用いた面照明装置２２０および液晶表示装置３２０は、図１２中の面照明装置２１０および液晶表示装置３１０と同様の構造を有する。面照明装置２２０および液晶表示装置３２０においては、隔壁８１を隔てた両側の一方の側から発せられた緑色光が、隔壁８１を隔てた両側の他方の側に配置された（青色で発光する青ＬＥＤ素子２６Ｂ＋赤色で発光する赤蛍光体層３１Ｒ）の組み合わせからなる発光装置に吸収されることを抑制できる。

図１５Ａおよび図１５Ｂは、図１１Ａおよび図１１Ｂ中の発光装置の第２変形例を示す図である。図１５Ｂは平面図であり、図１５Ａは、図１５Ｂ中のＡ−Ａ線上に沿った断面図である。

図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して、本変形例における発光装置１３０においては、主表面２２上に、複数のＬＥＤ素子２６が互いに間隔を隔てて直線状に並んで配置されている。本変形例では、透明樹脂層４１により直接覆われ、赤色で発光する赤ＬＥＤ素子２６Ｒと、図１中の発光装置１０と同様の形態で、緑色で発光する緑蛍光体層３１Ｇおよび透明樹脂層４１により覆われ、青色で発光する青ＬＥＤ素子２６Ｂとが交互に配置されている。

なお、図１３Ａおよび図１３Ｂ中に示す（青色で発光する青ＬＥＤ素子２６Ｂ＋赤色で発光する赤蛍光体層３１Ｒ）の組み合わせを、透明樹脂層４１により直接覆われる赤ＬＥＤ素子２６Ｒに置き換える構成としてもよい。

本変形例における発光装置１３０を用いた面照明装置および液晶表示装置は、図１２中の面照明装置２１０および液晶表示装置３１０と同様の構造を有して構成される。

このように構成された、この発明の実施の形態３における発光装置、面照明装置および液晶表示装置によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。加えて、光の取り出し効率に優れた発光装置の使用により、高輝度を有する面照明装置６０を実現し、さらに液晶表示パネル７４における表示の明るさを向上させることができる。

なお、本実施の形態では、蛍光体層３１および透明樹脂層４１が図１中の発光装置１０と同様の形態で設けられる場合を説明したが、蛍光体層３１および透明樹脂層４１は、実施の形態２における各種変形例と同様の形態で設けられてもよい。

（実施の形態４）
本実施の形態では、図１０中の発光装置の構造を利用した発光装置と、この発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置とについて説明を行なう。以下、重複する構造については説明を繰り返さず、図１０中の発光装置と比較した場合に異なる構造を中心に説明を行なう。

図１６は、この発明の実施の形態４における発光装置を示す平面図である。図１７は、図１６中の発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置を示す断面図である。

図１６を参照して、本実施の形態における発光装置１４０においては、複数のＬＥＤ素子２６が、互いに間隔を隔てて平面状に並んで配列されている。複数のＬＥＤ素子２６の各々は、図１０中に示す発光装置と同様の形態で、透明樹脂層４１により覆われている。本実施の形態では、赤色で発光する赤ＬＥＤ素子２６Ｒと、緑色で発光する緑ＬＥＤ素子２６Ｇと、青色で発光する青ＬＥＤ素子２６Ｂとが、順に並んで配置されている。このような構成により、発光装置１４０は、面光源を構成している。

図１７を参照して、本実施の形態における面照明装置２３０は、液晶表示装置３３０のバックライトとして利用される直下型方式の面光源である。面照明装置２３０は、発光装置１４０および光拡散シート７３を有して構成されている。光拡散シート７３は、基板２１の主表面２２に向い合うように、発光装置１４０に対して位置決めされている。

液晶表示装置３３０は、面照明装置２３０に加えて、液晶表示パネル７４を有して構成されている。液晶表示パネル７４は、光拡散シート７３に対して発光装置１４０の反対側に配置されている。

このように構成された、この発明の実施の形態４における発光装置、面照明装置および液晶表示装置によれば、実施の形態３に記載の効果を同様に得ることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、図１中の発光装置１０の別の形態について説明を行なう。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図１８は、この発明の実施の形態５における発光装置を示す斜視図である。図１８を参照して、本実施の形態における発光装置１０’では、蛍光体層３１および透明樹脂層４１が、半円形の断面をその中心軸１０６の軸方向に伸長させた半円柱形状を有する。中心軸１０６に直交する平面で発光装置１０’を切断した場合に図１中に示す形状と同様の切断面が得られ、この切断面において、蛍光体層３１および透明樹脂層４１は、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が成立するように設けられている。このように、蛍光体層３１および透明樹脂層４１は、球形状に限られず、図１中に示す断面形状を含む任意の形状を取り得る。

図１９Ａおよび図１９Ｂは、図１８中の発光装置の構造を利用した発光装置を示す図である。図１９Ｂは平面図であり、図１９Ａは、図１９Ｂ中のＡ−Ａ線上に沿った断面図である。

図１９Ａおよび図１９Ｂを参照して、発光装置１７０においては、主表面２２上に、青で発光する複数の青ＬＥＤ素子２６Ｂが互いに間隔を隔てて直線状に並んで配置されている。青ＬＥＤ素子２６Ｂの各々は、赤および緑で発光する赤，緑蛍光体層３１Ｒ，Ｇと、透明樹脂層４１とにより覆われている。中心軸１０６の軸方向と複数のＬＥＤ素子２６の配列方向とが、直交する。

なお、本実施の形態では、複数のＬＥＤ素子２６を単一の基板２１に実装した例を説明したが、本発明はこのような形態に限られず、後述の実施の形態１０に説明するように、ＬＥＤ素子２６は、それぞれ各基板２１に搭載された形態で個別の発光装置を構成し、この発光装置を筐体基板や実装基板などに搭載する構造としてもよい。

図２０Ａおよび図２０Ｂは、図１９Ａおよび図１９Ｂ中の発光装置の変形例を示す図である。図２０Ｂは平面図であり、図２０Ａは、図２０Ｂ中のＡ−Ａ線上に沿った断面図である。

図２０Ａおよび図２０Ｂを参照して、本変形例における発光装置１８０においては、主表面２２上に、青で発光する複数の青ＬＥＤ素子２６Ｂが互いに間隔を隔てて直線状に並んで配置されている。複数の青ＬＥＤ素子２６Ｂは、共通の赤，緑蛍光体層３１Ｒ，Ｇおよび透明樹脂層４１により覆われている。複数の青ＬＥＤ素子２６Ｂの配列方向に対して直角の方向における発光装置１８０の断面は、実施の形態２における変形例３（図７）に示す断面と同一形状であり、赤，緑蛍光体層３１Ｒ，Ｇおよび透明樹脂層４１の寸法関係も、実施の形態２における変形例３（図７）の関係と同一である。本変形例では、中心軸１０６の軸方向と複数のＬＥＤ素子２６の配列方向とが一致する。

本変形例における発光装置１８０を用いた面照明装置および液晶表示装置は、図１２中の面照明装置２１０および液晶表示装置３１０と同様の構造を有して構成される。

このように構成された、この発明の実施の形態５における発光装置によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、図１中の発光装置１０の構造を利用した発光装置について説明を行なう。以下、重複する構造については説明を繰り返さず、図１中の発光装置１０と比較した場合に異なる構造を中心に説明を行なう。

図２１Ａおよび図２１Ｂは、この発明の実施の形態６における発光装置を示す図である。図２１Ｂは平面図であり、図２１Ａは、図２１Ｂ中のＡ−Ａ線上に沿った断面図である。

図２１Ａおよび図２１Ｂを参照して、本実施の形態における発光装置１９０においては、主表面２２上に、青で発光する複数の青ＬＥＤ素子２６Ｂが互いに間隔を隔てて直線状に並んで配置されている。青ＬＥＤ素子２６Ｂの各々は、赤および緑で発光する赤，緑蛍光体層３１Ｒ，Ｇと、透明樹脂層４１とにより覆われている。

透明樹脂層４１および蛍光体層３１は、それぞれ、突条部９１および突条部９２を含んで形成されている。突条部９２は、外周面３２から突出し、主表面２２上で線状に延びている。突条部９１は、外周面４２から突出し、主表面２２上で突条部９２を覆うように線状に延びている。突条部９１は、隣接する透明樹脂層４１間で延び、突条部９２は、隣接する蛍光体層３１間で延びている。突条部９１および突条部９２は、金型を用いて透明樹脂層４１および蛍光体層３１をインジェクション成型する際に、樹脂の注入経路によって生じた部分である。

図２２Ａおよび図２２Ｂは、図２１Ａおよび図２１Ｂ中の発光装置の変形例を示す図である。図２２Ｂは平面図であり、図２２Ａは、図２２Ｂ中のＡ−Ａ線上に沿った断面図である。

図２２Ａおよび図２２Ｂを参照して、本変形例における発光装置２００においては、透明樹脂層４１が突条部９１を含んで形成されている。一方、複数の蛍光体層３１は、互いに独立して主表面２２上に設けられている。蛍光体層３１は、図１中の円周１０１に収まる形状であれば自由な形状を取り得るため、透明樹脂層４１と比較して形状の精度に対する要求が低い。このため、蛍光体層３１は、複数のＬＥＤ素子２６間の配向特性や輝度、色度が所定のばらつき範囲内にあれば、ディスペンサーを用いた塗布などの方法により形成されてもよい。

このように構成された、この発明の実施の形態６における発光装置によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

以上の実施の形態１から６に説明した発光装置、面照明装置および液晶表示装置の構造を適宜組み合わせて、新たな発光装置、面照明装置および液晶表示装置を構成してもよい。

（実施の形態７）
図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃは、この発明の実施の形態７における発光装置を示す図である。図２３Ａは平面図であり、図２３Ｂは、図２３Ａ中のＢ−Ｂ´線上に沿った断面図であり、図２３Ｃは、図２３Ａ中のＣ−Ｃ´線上に沿った断面図である。

図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃを参照して、本実施の形態における発光装置５１０は、基板２１と、基板２１の主表面２２の中央部にダイボンディングされた４個のＬＥＤ素子２６と、これらのＬＥＤ素子２６を被覆する蛍光体層３１と、蛍光体層３１を半球ドーム状の形状にて被覆する透明樹脂層４１とを備える。透明樹脂層４１は、屈折率ｎ＝１．４１を有する。透明樹脂層４１は、主表面２２を半径Ｒ（１．４ｍｍ）の円により被覆する。一方、蛍光体層３１は、半径Ｒの円と同心の半径Ｒ／ｎの半球内（図中に、一点鎖線の仮想線で示す）に形成される。

このように、発光装置５１０は、主表面２２において、ＬＥＤ素子２６の近傍のみが蛍光体層３１により被覆され、ＬＥＤ素子２６より遠い部分は蛍光体層３１により被覆されないところに特徴を有する。

蛍光体層３１は、ＬＥＤ素子２６が発する１次光により励起され、２次光を発する。これに対して、２次光の出射は、ＬＥＤ素子２６近傍の蛍光体層３１による成分が主であって、ＬＥＤ素子２６より遠い部分による成分は小さい。蛍光体層３１がＬＥＤ素子２６より遠い部分において主表面２２を被覆する場合、主表面２２での反射作用を阻害するとともに、出射光の一部を吸収する作用を呈し、光の取り出し効率を低下させることがある。このため、蛍光体層３１は主表面２２においてＬＥＤ素子２６の近傍のみ被覆し、遠い部分は被覆しない構成とすることが好ましい。これにより、主表面２２が備える反射作用を有効に利用し、光の取り出し効率を向上させることができる。

以下、発光装置の製造方法について説明する。図２４Ａは、この発明の実施の形態７における発光装置の製造方法の工程を示す断面図である。図２４Ｂは、この発明の実施の形態７における発光装置の製造方法の変形例の工程を示す断面図である。

なお、図中に示す構成要素は、不明瞭とならない程度に必要に応じて簡略化されて示されている。

図２４Ａを参照して、まず、基板２１の主表面２２の所定の位置に、ＬＥＤ素子２６をダイボンディングする。次に、ＬＥＤ素子２６の電極と基板２１の電極（図示しない）とを、ワイヤー２７によりワイヤボンディングし、電気的に接続する。主表面２２にワイヤボンディング用の電極、基板２１の裏面に外部の回路と接続するための電極が設けられ、両者は、スルーホールにより導通されている（図示しない）。このような構成により、発光装置は、ＬＥＤ素子２６に電力を供給可能に構成されている。基板２１の材質は、前述したように主表面２２の反射作用が高いことが好ましい。好適には、基材２１として、セラミック基板が用いられる。

次に、ＬＥＤ素子２６を蛍光体層３１で被覆する。まず、主表面２２のＬＥＤ素子２６がダイボンディングされた側の面に、堰き止め部材としてのダムシート４０１を張り付ける。ダムシート４０１には、ＬＥＤ素子２６を収容可能な貫通孔が形成されている。ダムシート４０１は、ＬＥＤ素子２６がその貫通孔に没入するように基板２１に張り付けられる部材であり、後述する蛍光粒子入りの樹脂３３を貫通孔に注入する時に、樹脂３３が主表面２２に流出して拡がらないように堰き止める部材である。次に、蛍光粒子入りの樹脂３３を、貫通孔を満たすように注入する。このとき、樹脂３３は、ダムシート４０１との間に生じる表面張力により、貫通孔の外への流出が抑制されるとともに、メニスカスを生じることがある。この場合であっても、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が満たされることが好ましい。

蛍光粒子入りの樹脂３３は、シリコーン樹脂などの透明樹脂に蛍光粒子３６を分散させたものである。ダムシート４０１としては、たとえば、テフロン（登録商標）やフッ素ゴムなどの樹脂製シートの一方の面に粘着材が塗布されたものを用いることができる。フッ素ゴムは、弾力性が高く、ダムシート４０１の除去が容易であるため、ダムシート４０１に使用される材料として好ましい。粘着材は、主表面２２への張り付けが容易であるとともに、ダムシート４０１を除去した際に主表面２２に粘着材の残渣が残らないものが好ましい。

次に、１５０℃、１２０分の条件で、蛍光粒子入りの樹脂３３を硬化させた後、ダムシート４０１を除去することにより、蛍光体層３１を形成する。ダムシート４０１の除去として、ダムシート４０１の一端を治具により把持し、引き剥す方法が挙げられる。このとき、貫通孔よりはみ出した蛍光粒子入りの樹脂３３を、ダムシート４０１と同時に除去することができる。

次に、蛍光体層３１を、透明樹脂により半球ドーム状に被覆する。その方法として、たとえば圧縮成形を用いることができる。圧縮成形による場合、半球ドーム状のキャビティ７８ｃを備える雌型７８ａを用い、蛍光体層３１を半球ドーム状の形状を備えた透明樹脂層４１により被覆する。

まず、キャビティ７８ｃに透明樹脂４０を注入し、満たす。次に、基板２１を雌型７８ａにセットし、ベース型７８ｂにより型締めするとともに、１５０℃の温度で１分程度保持することによって、透明樹脂４０を硬化する。このとき、キャビティ７８ｃに蛍光体層３１が没入した状態が得られる。次に、基板２１を雌型７８ａから外す。圧縮成形により半球ドーム状の透明樹脂層４１を形成した場合、隣り合うキャビティ間を透明樹脂４０が連通することにより、半球ドームの周縁部に薄い透明樹脂層４１が延在し、主表面２２を被覆することがある。

次に、１５０℃、２時間の条件で、アフターキュアを行ない、そのあと、基板２１を個別の発光装置に分割する。この際、基板２１の裏面に設けられた分割溝の上方を、透明樹脂層４１の形成された側から、カッタ７９により剪断する方法を採ることができる。このような方法によると、透明樹脂層４１がカッタ７９により剪断されるとともに、基板２１が分割溝に沿って割れることにより、個別の発光装置に容易に分割することができる。

続いて、本実施の形態における発光装置５１０を評価するために実施した実施例について説明する。

前述の製造方法により、図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃ中に示すように、３．２ｍｍ角の基板２１上に、半径がＲ＝１．４ｍｍの半球ドーム状の透明樹脂層４１を備えた発光装置５１０を形成した。主表面２２の中央部には、４つのＬＥＤ素子２６がダイボンディングされている。４つのＬＥＤ素子２６は、ワイヤボンディングにより直列接続され、さらに蛍光体層３１によって被覆されている。半球ドームの中心は、ＬＥＤ素子２６の配列の中心かつ主表面２２より１００μｍの高さに配置されている。半球ドームの底面は、直径２．８ｍｍを有し、主表面２２から半球ドーム最頂部までの高さは、１．５ｍｍである。半球ドームの周辺部には、厚み５０μｍ程度を有する透明樹脂層４１が延在しており、透明樹脂層４１は、主表面２２を全体的に被覆している。

ＬＥＤ素子２６は、寸法２４０μｍ×６００μｍ、厚み１００μｍを有する。４つのＬＥＤ素子２６は、主表面２２の中央部の領域内において、主表面２２を平面的に見て、２行２列に略等間隔に位置決めされている。

蛍光体層３１は、寸法０．９ｍｍ×１．６ｍｍ、厚み０．３８ｍｍを有する。蛍光体層３１による主表面２２の被覆面積は、ほぼ１．４ｍｍ^２である。一方、半球ドームの底面は、直径２．８ｍｍを有するため、その底面積は６．２ｍｍ^２である。したがって、蛍光体層３１による主表面２２の被覆面積の、半球ドームの底面積に対する割合は、２３％程度となるが、蛍光体層３１の四隅を面取りすることによって、被覆面積のさらなる縮小が図られている。

上述の説明によると、発光装置５１０は、主表面２２が備える反射作用を有効に利用することを意図するため、蛍光体層３１による主表面２２の被覆面積の、半球ドームの底面積に対する割合は、特定の値に限定されるべきではない。

実施の形態１において説明した図４中のグラフによると、蛍光体層３１の半径ｒと透明樹脂層４１の半径Ｒとが等しい時、すなわち、蛍光体層３１による主表面２２の被覆面積の、半球ドームの底面積に対する割合が１００％である時の値を基準とすると、光の取り出し効率は、半球ドームの外周面４２の半径Ｒの増加につれて増大し、Ｒ＞ｒ・ｎの条件で、概ね飽和する。したがって、光の取り出し効率向上の効果は、蛍光体層３１による主表面２２の被覆面積の、半球ドームの底面積に対する割合が１００％未満、たとえば９５％、好ましくは８０％以下であっても奏され、（１／ｎ）^２付近で飽和する傾向と考えられる。

次に、蛍光体層３１を圧縮成形により形成した発光装置と、本実施の形態における発光装置５１０との全光束を比較した。蛍光体層３１を圧縮成形により形成した発光装置の場合、その製造方法に起因して、ＬＥＤ素子２６がダイボンディングされた位置から延在する蛍光体層により、厚さ１００から２００μｍ程度で主表面の一部または全部が被覆されているが、それ以外の構成については、発光装置５１０と同等である。

その結果、本実施の形態における発光装置５１０は、蛍光体層３１を圧縮成形により形成した発光装置と比較して、１０から２０％の割合で全光束の増大が確認された。

このように、主表面２２においてＬＥＤ素子２６の近傍のみが蛍光体層３１により被覆され、ＬＥＤ素子２６より遠い部分は蛍光体層３１で被覆されないように構成された発光装置によると、主表面２２での反射作用を有効に利用することにより、光の取り出し効率を向上させることができる。また、蛍光体層３１の寸法は、貫通孔の寸法により画定されるため、寸法の精度が高く、輝度や色度のばらつきを抑制する上で有利である。

続いて、発光装置５１０の変形例について説明する。図２５Ａ、図２５Ｂおよび図２５Ｃは、図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃ中の発光装置の変形例を示す図である。図２５Ａは平面図であり、図２５Ｂは、図２５Ａ中のＢ−Ｂ´線上に沿った断面図であり、図２５Ｃは、図２５Ａ中のＣ−Ｃ´線上に沿った断面図である。

図２５Ａ、図２５Ｂおよび図２５Ｃを参照して、本変形例における発光装置５２０においては、主表面２２の中央部に４つのＬＥＤ素子２６が配置されている。４つのＬＥＤ素子２６は、各ＬＥＤ素子の長手方向が互いに向い合うように一列に、略等間隔にダイボンディングされている。発光装置５２０は、上記以外の構成については、発光装置５１０と同等の構成を備える。このような構成によれば、ＬＥＤ素子２６とワイヤー２７の配列とが一方向であって、ダイボンディングやワイヤボンディングが容易である。

蛍光体層３１は、その長手方向の端部において、半径Ｒの円と同心の半径Ｒ／ｎの半球（図中に、一点鎖線の仮想線で示す）よりはみ出す。しかしながら、ＬＥＤ素子２６は、Ｒ＞ｒ・ｎの条件を満たす半径Ｒ／ｎの内部の位置にダイボンディングされるとともに、発光に寄与する蛍光体層３１は、主にＬＥＤ素子２６の近傍に配置される部分である。このため、発光点の半球ドーム中心からの位置ｒは、実質的にＲ＞ｒ・ｎの条件を満たすものと見なすことができ、光の取り出し効率の向上効果が得られるものと考えられる。したがって、蛍光体層３１の一部分の半球ドーム中心からの位置ｒが、Ｒ＞ｒ・ｎの条件を満たさない場合であっても、さらに半球ドームよりはみ出す場合であっても、ＬＥＤ素子２６の少なくとも幾つかがＲ＞ｒ・ｎの条件を満たす位置ｒにダイボンディングされていれば、光の取り出し効率の向上作用が得られるものと考えられる。

なお、蛍光体層３１の形成方法の変形例として、図２４Ｂ中に示すように、蛍光粒子入りの樹脂３３を、主表面２２にダイボンディングされたＬＥＤ素子２６にポッティングして被覆し、チクソ性により蛍光体層３１の形状を維持しつつ硬化させる方法がある。この方法によると、蛍光体層３１が幾らか主表面２２に拡がるものの、ダムシート４０１が不要であるため、製造工程が簡便である。

この方法によると、ポッティングは数回に分割して行なうことができる。すなわち、ポッティングと仮硬化とを繰返し、被覆を積層することにより蛍光体層３１を形成する。この方法によると、蛍光体層３１の寸法の増減が容易である。

（実施の形態８）
本実施の形態における発光装置は、ダムシートが蛍光粒子入りの樹脂を堰き止める作用と、ダムシート自体の反射作用とを兼ね備えるものであって、反射率の高いダムシートを用いるとともに、ダムシートを基板に張り付けたままダムシートの上方にドームが形成されることを特徴とする。それ以外の点は、実施の形態７に説明した発光装置と同等であるので、異なる点について説明する。

図２６は、この発明の実施の形態８における発光装置の製造方法の工程を示す断面図である。図２６を参照して、以下、本実施の形態における発光装置５３０の製造方法について説明する。まず、前述と同様の方法により、基板２１の主表面２２に反射率の高いダムシート４０１を張り付け、次に、主表面２２にダイボンディングされたＬＥＤ素子２６を蛍光体層３１により被覆する。この際、蛍光粒子入りの樹脂３３を貫通孔を満たすように注入する時に、樹脂３３をダムシート４０１の表面に流出して拡がらないようにすることが肝要である。

次に、ダムシート４０１を残したまま、蛍光体層３１を透明樹脂層４１により半球ドーム状に被覆する。半球ドームの形成方法として、インジェクションモールドを用いることができる。雌型７８ａには、半球ドーム状に形成されたキャビティ７８ｃと、これに連通するゲート７８ｄとが設けられている。基板２１を雌型７８ａにセッティングし、ベース型７８ｂにより型締めする。そのあと、透明樹脂４０をゲート７８ｄよりキャビティ７８ｃ内に射出することによって、蛍光体層３１を半球ドーム状に被覆する。透明樹脂４０の射出後、キャビティ７８ｃ内で１２０℃、３分の条件で透明樹脂４０を硬化させ、基板２１を雌型７８ａより取り出す。１５０℃、２時間の条件でアフターキュアを行ない、そのあと、前述と同様の方法により基板２１を個別の発光装置に分離させる。

ダムシート４０１の材料として、たとえば、ゴアテックス（登録商標）など繊維質のシートの表面に樹脂をコーティングし、さらに一方の面に粘着材を塗布したものを用いることができる。

本実施の形態における発光装置５３０と、比較のための発光装置との全光束を比較した。発光装置５３０は、セラミック基板２１にダムシート４０１が張り付けられた構成を備えるのに対して、比較のための発光装置では、ダムシート４０１が設けられていない。それ以外の構成については、両者とも同等の構成を備える。その結果、発光装置５３０の場合、比較のための発光装置に比べ、１．８から２．７％の全光束が増大することが確認された。

本実施の形態によると、反射性の高いダムシート４０１が主表面２２に張り付けられた構成を備えることにより、樹脂基板や反射率の低い基板材料を用いることができ、基板材質選択の自由度が高い。また、ダムシート４０１を除去する工程が不要であり、製造工程が簡便である。

（実施の形態９）
本実施の形態における発光装置においては、ダムシート４０１に替え、ダムリングが用いられる。ダムリングは、ダムシートと同じく、蛍光粒子入りの樹脂が基板の主表面に流出して拡がらないように堰き止めるための部材である。本実施の形態における発光装置は、ダムリングを備える以外は、実施の形態７に説明した発光装置と同等であるため、異なる点について説明する。

図２７Ａおよび図２７Ｂは、この発明の実施の形態９における発光装置を示す図である。図２７Ａは平面図であり、図２７Ｂは、図２７Ａ中のＢ−Ｂ´線上に沿った断面図である。

図２７Ａおよび図２７Ｂを参照して、以下、本実施の形態における発光装置５４０の製造方法について説明する。発光装置５４０においては、前述のダムシート４０１に替えて、主表面２２上にＬＥＤ素子２６の周囲を取り囲むようにダムリング４０２が張り付けられ、ダムリング４０２の内側に蛍光体層３１が形成されている。なお、ダムリング４０２の材質を透明樹脂層４１と同じとすることにより、屈折率差による照射形状の歪みが抑制されるとともに、ダムリング４０２と透明樹脂層４１との間の膨張係数差を解消できる点で好ましい。

図２８は、図２７Ａおよび図２７Ｂ中の発光装置の変形例を示す断面図である。図２８を参照して、本変形例における発光装置５５０においては、ダムリング４０２の断面が、ダムリング４０２を主表面２２に張り付けた状態でＬＥＤ素子２６の周囲を取り囲んでおり、ＬＥＤ素子２６と対向する側の壁面が斜面をなしている。発光装置５５０は、この斜面４０２ａが反射壁として作用することを特徴とする。これにより、発光装置５５０の出射光に前方への指向性を与えることができる。なお、ダムリング４０２の材質として、斜面４０２ａの反射率が高いものを用いることが好ましく、金属あるいは反射膜の形成された樹脂などを用いることができる。

（実施の形態１０）
本実施の形態では、図２５Ａ〜図２５Ｃ中の発光装置５２０の構造を利用した発光装置と、この発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置とについて説明を行なう。以下、重複する構造については説明を繰り返さず、図２５Ａ〜図２５Ｃ中の発光装置５２０と比較した場合に異なる構造を中心に説明を行なう。

図２９は、この発明の実施の形態１０における発光装置を示す平面図である。図３０は、図２９中の発光装置を用いた面照明装置および液晶表示装置を示す断面図である。

本実施の形態では、図２９および図３０を参照して、図２５Ａ〜図２５Ｃ中に示した発光装置５２０と同じ形態の発光装置５６０を、筐体基板２０上に２次元マトリクス状に複数配列して搭載された面光源５７０である。発光装置５６０におけるＬＥＤ素子２６は、青色ＬＥＤ素子とし、蛍光体層３１は、黄色蛍光体のみあるいは緑色蛍光体および赤色蛍光体を含む樹脂層として、白色光を放出する発光装置を構成している。

なお、ＬＥＤ素子２６の搭載数は、４個に限定されず、３個など他の個数であってもよい。また、発光装置５６０の筐体基板への配列についても、本配列形態に限定されず、たとえば、六角状、三角状などの配列形態でもよい。

本実施の形態における面照明装置２４０は、直下型方式のバックライトとして、液晶表示装置３４０に利用される。面照明装置２４０は、複数の発光装置５６０を含む面光源５７０と、光拡散シート７３とを有する。光拡散シート７３は、各発光装置５６０の基板２１の主表面２２に向い合うように、面光源５７０に対して位置決めされている。

液晶表示装置３４０は、面照明装置２４０に加えて、液晶表示パネル７４を有して構成されている。液晶表示パネル７４は、光拡散シート７３に対して面光源５７０の反対側に配置されている。なお、面照明装置２４０の輝度、色度むらを改善するために、光拡散シート７３に替えて、光学レンズ部材が設置されてもよい。また、光拡散シート７３と液晶表示パネル７４との間に、集光作用を有する光学シートが挿入されてもよい。

このように構成された、この発明の実施の形態１０における発光装置、面照明装置および液晶表示装置によれば、実施の形態３に記載の効果を同様に得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、液晶テレビ等の表示装置用バックライトに利用される。

１０，１０’，１１０，１２０，１３０，１４０，１７０，１８０，１９０，２００，５１０，５２０，５３０，５４０，５５０，５６０ 発光装置、２１ 基板、２２ 主表面、２６ ＬＥＤ素子、３１ 蛍光体層、３１ｍ 内側蛍光体層、３１ｎ 外側蛍光体層、３３ 蛍光粒子入り樹脂、３６ 蛍光粒子、４１ 透明樹脂層、４２ 外周面、４６ 大気層、６１，６６ 導光板、６２ 入射端面、６３，６７ 出射面、６８ 入射面、７４ 液晶表示パネル、１０１ 円周、２１０，２２０，２３０，２４０ 面照明装置、３１０，３２０，３３０，３４０ 液晶表示装置、４０１ ダムシート、４０２ ダムリング。

Claims (14)

1. 主表面を有する基板と、
   前記主表面上に設けられ、１次光を発する半導体発光素子および１次光の一部を吸収して２次光を発する蛍光粒子を内包する内郭部と、
   屈折率ｎを有し、前記内郭部を覆う外郭部とを備え、
   前記外郭部は、大気との境界をなす外周面を有し、
   前記外周面の少なくとも一部が半径Ｒの円弧状となって表れる切断面において、前記内郭部の全てを含み、前記外周面と同心となる最小の円周が半径ｒを有する場合に、Ｒ＞ｒ・ｎの関係が満たされ、
   前記外郭部は、単一の透明ガラス層からなり、
   前記内郭部は、前記蛍光粒子を内包する蛍光体層を有し、前記蛍光体層は、前記半導体発光素子を覆うように設けられる、発光装置。
2. 前記内郭部は、複数の前記半導体発光素子を内包する、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記内郭部に分散して設けられ、１次光および２次光を散乱させる散乱粒子をさらに備える、請求項１に記載の発光装置。
4. 前記外郭部および前記内郭部は、それぞれ半径Ｒおよび半径ｒ（ｒ＜Ｒ／ｎ）を有する同心の半球状に形成される、請求項１に記載の発光装置。
5. 前記外郭部および前記内郭部は、前記切断面においてそれぞれ半径Ｒおよび半径ｒ（ｒ＜Ｒ／ｎ）を有する同心の半円形状に形成され、
   前記外郭部の外周面が、半円柱形状である、請求項１に記載の発光装置。
6. 前記外周面および前記円周の中心が前記主表面または前記基板内に配置される、請求項１に記載の発光装置。
7. 前記内郭部は、直方体、円柱および多角柱のいずれかの形状を有する、請求項１に記載の発光装置。
8. 前記内郭部が屈折率ｎ’を有する場合に、ｎ＜ｎ’の関係が満たされる、請求項１に記載の発光装置。
9. 前記内郭部は、透明樹脂またはガラスから形成される、請求項１に記載の発光装置。
10. 前記主表面上の前記内郭部と前記外郭部との境界部に設けられる堰き止め部材をさらに備える、請求項１に記載の発光装置。
11. 直線状に配置された、請求項１に記載の複数の発光装置を有する線光源と、
    平面状に延在する出射面と、前記出射面の周縁から板厚方向に延在し、前記線光源から発せられた光が入射される入射端面とを有する導光板とを備え、
    前記入射端面への光の入射を受けて、前記出射面から光が出射される、面光源。
12. 平面状に配置された、請求項１に記載の複数の発光装置を備える、面光源。
13. 請求項１１に記載の面光源と、
    前記面光源と対向して配置され、背面から前記面光源によって照射される液晶表示パネルとを備える、液晶表示装置。
14. 請求項１２に記載の面光源と、
    前記面光源と対向して配置され、背面から前記面光源によって照射される液晶表示パネルとを備える、液晶表示装置。

Images