JP2018088557A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より安価に、輝度ムラを抑制した発光装置を提供する。【解決手段】表面に光反射面を有する基体１０１と、基体１０１の光反射面側に複数載置される光源１０７と、光源１０７を挟んで基体１０１と対向するように配置され、入射する光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラー１１１と、を備え、光源１０７の発光波長に対するハーフミラー１１１の反射率は、垂直入射よりも斜め入射の方が低い、発光装置。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置に関する。

近年、様々な電子部品が提案され、また実用化されており、これらに求められる性能も高くなっている。特に、電子部品には、厳しい使用環境下でも長時間性能を維持することが求められている。このような要求は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）をはじめとする半導体発光素子を利用した発光装置についても例外ではない。すなわち、一般照明分野や車載照明分野において、発光装置に要求される性能は日増しに高まっており、更なる高出力（高輝度）化や高信頼性が要求されている。さらに、これらの高い性能を維持しつつ、低価格で供給することも要求されている。
特に液晶テレビに使用されるバックライトや一般照明器具等では、デザイン性が重要視され、薄型化の要望が特に高く、それをいかに安く製造するかが重要になっている。

例えば特許文献１や特許文献２には、反射板と部分的に反射率を制御したハーフミラーを組み合わせて、直下方式のバックライトを薄型化する方式が開示されている。

特開２０１２−１７４３７１号公報 特開２０１２−２１２５０９号公報

しかしながら、特許文献１や２に記載される、部分的に反射率を制御したハーフミラーは、特殊な専用部材になり、近年大型化してきた液晶テレビにサイズを合わせると非常に高価な部品となってしまう。また特許文献２ではハーフミラーの構成材料としてアルミ材を使用しているが、アルミ自体に吸収があるため、反射を繰り返すと吸収損失が多くなり、発光効率低下を引き起こす。加えて部分的に反射率を変更しているため、その境目で輝度ムラが発生する。

本発明に係る実施形態は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、より安価に、輝度ムラを抑制した発光装置を提供する。

本実施形態に係る発光装置は、表面に光反射面を有する基体と、前記基体の前記光反射面側に載置される複数の光源と、前記光源を挟んで前記基体と対向するように配置され、入射する光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラーと、を備え、前記光源の発光波長に対する前記ハーフミラーの反射率は、垂直入射よりも斜め入射の方が低い。

本発明に係る実施形態によれば、より安価に、輝度ムラを抑制した発光装置を提供することができる。

第１実施形態の発光装置１００の一例を示す断面図である。 実施形態の光源１０７の配光特性図である。 実施形態のハーフミラーの波長帯域と発光素子の発光波長の関係を示す図である。 実施形態のハーフミラーの透過率の角度依存特性を示す図である。 第２実施形態の発光装置２００の一例を示す断面図である。 実施例２の発光装置の輝度分布特性を示す図である。 比較例の発光装置の輝度分布特性を示す図である。 第３実施形態の発光装置３００の一例を示す断面図である。 第４実施形態の発光装置４００の一例を示す断面図である。 光拡散部材の一例を示す上面図である。

以下、本発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一つの実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。
さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の発光装置の一例を示す概略構造図である。
図１に示されるように、本実施形態における発光装置１００は、基体１０１と、基体の表面に設けられた一対の導体配線１０２に、接合部材１０３を介して電気的に接続される光源１０７を有する。本実施形態では光源は発光素子１０５と発光素子１０５を被覆する封止部材１０６からなる。なお、図中の矢印は主な光線を示している。

光源１０７は、基体１０１上に複数個離間して配置され、少なくとも光源が配置された直下部を除く基体１０１上に光反射面として光拡散部材１０８を有している。この光拡散部材は、例えばシート状であり、基体表面の光反射率を上げて発光装置１００の発光効率を向上させるものである。また、光の反射率を上げるためだけではなく、光を散乱させることで後述する光拡散板１１２側から観測したときの輝度ムラをより軽減させる効果がある。

また、発光装置１００は、光源１０７を挟んで基体１０１に対向する光取り出し面側に、光源１０７から入射する光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラー１１１を備える。ハーフミラー１１１は、光源１０７の発光波長に対して、入射角に対する反射率角度依存性を有していることが好ましい。そして、ハーフミラー１１１上方に光拡散板１１２が配置される。

ハーフミラー１１１は、光源１０７から放射された光のうち、光軸方向に出た光に対しては、光反射率が高く、光源１０７の光軸から放射角度が広がっていくに従い、光反射率が低下しハーフミラーを透過する光量が増加することが好ましい。つまり、ハーフミラー１１１の反射率は、垂直入射よりも斜め入射の方が低くなるように設定されていることが好ましい。これにより、光拡散板１１２側から観察すると、輝度ムラが改善された均質な輝度分布を容易に得ることができる。

さらに、光源１０７のそれぞれは、バットウイング型の配光特性を有していることが好ましい。これにより光源１０７の真上方向に出射される光量を抑制して、各々の光源の配光を広げることで、より輝度ムラを改善することができる。

本明細書において、バットウイング型の配光特性とは、広義には、光軸Ｌを０°として、０°よりも配光角の絶対値が大きい角度において発光強度が強い発光強度分布で定義される。特に、狭義では、４５°〜９０°付近において、発光強度が最も強くなる発光強度分布で定義される。つまり、バットウイング型の配光特性では、中心部が外周部よりも暗い。

以下、本実施の形態に係る発光装置１００の好ましい形態について説明する。
（ハーフミラー１１１）
ハーフミラー１１１は光源１０７の光取り出し面側に配置される。
ハーフミラー１１１は、透光性の基材に屈折率の異なる絶縁膜を積層した誘電体多層膜構造であることが好ましい。絶縁膜の具体的な材料としては、金属酸化膜、金属窒化膜、金属フッ化膜や有機材料など、光源１０７や後述する波長変換部材１１３から放射される波長に対して光吸収が少ない材料であることが好ましい。

誘電体多層膜を用いることで、光吸収の少ない反射膜を得ることができる。加えて、膜の設計により反射率を任意に調整することができ、角度によって反射率を制御することも可能となる。特に、垂直入射よりも斜め入射の方が、反射率が低くなるように設定することで、光取り出し面に垂直方向（光軸）の反射率を上げ、光軸に対して角度が大きくなるところで反射率を下げることができる。すなわち光軸に対して角度が大きくなるところで透過率を上げることで、後述する光拡散板１１２側から観測したときに、面上の輝度ムラをより小さくすることが可能となる。

特に図３に示すように、垂直入射時におけるハーフミラー１１１の反射波長帯域は、光源１０７の発光ピーク波長よりも長波長側の反射帯域を、短波長側の反射帯域よりも広くすることが有用である。これは、光軸から角度を振っていくとハーフミラーの反射波長帯域が短波長側にシフトするためであり、発光波長に対して長波長側の反射波長帯域を広くすることで、より広角側まで反射率を維持することが可能になる。

なお、垂直入射時におけるハーフミラー１１１の反射率は、光源１０７の発光波長帯域に対して３０〜７５％であることが好ましい。反射率が３０％よりも低いと後述する光反射面側へ光を反射する効果が薄れ、７５％より高いと輝度低下が著しくなるためである。

本実施形態によれば、輝度ムラを抑制しながら、ハーフミラー１１１と基体１０１との間隔を狭くすることが可能であり、たとえば、ハーフミラー１１１と基体１０１との間隔を複数の光源１０７における光源間の間隔の０．３倍以下とすることができる。

（光拡散部材１０８）
光拡散部材１０８の材料としては、光源１０７や後述する波長変換部材１１３から放射される発光光に対して光吸収の少ない材料の母材中に、母材と同じく光吸収が少なく、母材と屈折率の異なる材料を含有させて形成させることが好ましい。なお、屈折率の異なる材料としては気体も含まれる。前述のとおり、光拡散部材１０８は光反射面を形成するために用いられる部材であり、表面での反射は拡散反射(乱反射)となる。
ハーフミラー１１１によって反射され、基体１０１側に戻ってきた光は、反射面である光拡散部材１０８の表面で反射され、再度ハーフミラー１１１に入射される。これらを繰り返すことにより、輝度ムラが抑制される。

(光源１０７)
光源１０７としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが好ましい。光源１０７に電力を投入するために、接合部材１０３を用いて導体配線１０２と光源１０７とが電気的に接続される。図１では光源１０７を構成する発光素子１０５の電極が、接合部材１０３を介して基体１０１の表面の導体配線１０２にフリップチップ実装されており、電極の形成された面と対向する面、すなわち透光性基板の主面を光取り出し面としている。発光素子１０５は、正と負に絶縁分離された２つの導体配線１０２に跨るように配置されており、導電性の接合部材１０３によって電気的に接続され、機械的に固定されている。この発光素子１０５の実装方法は、半田ペーストを用いた実装方法の他、例えばバンプを用いた実装方法とすることができる。
なお、光源１０７としては、発光素子の側面側にリフレクタを備えたパッケージに発光素子が載置されたものを用いても良いし、樹脂で覆われていないベアチップ（発光素子１０５）であってもよい。また、発光素子からの光を広配光化させる一次レンズもしくは二次レンズを備えていてもよい。

特に、光源をバットウイング型の配光特性を有するものとする場合、より薄型にするために、上面に反射層１１４を有する発光素子１０５を用いることが好ましい。たとえば、図１に示すように、発光素子１０５の光取り出し面側（発光素子１０５の上面）には光反射層１１４が形成されている。光反射層は、金属膜であってもよく、誘電体多層膜であってもよい。これにより、発光素子１０５の上方向への光は光反射層１１４で反射され、発光素子１０５の直上の光量が抑制され、バットウイング型の配光特性とすることができる。なお、発光素子１０５を封止部材で被覆し、封止部材の上面を反射層で被覆することでバットウイング型の配光特性を有する光源としてもよい。

また、図１に示すように、発光素子１０５は、透光性の封止部材１０６により被覆されていてもよい。封止部材１０６は、発光素子１０５を外部環境から保護するとともに、発光素子から出力される光を光学的に制御するため、発光素子１０５を被覆するように基体上に配置される。封止部材１０６は略ドーム状に形成されており、光反射層１１４付きの発光素子１０５と、発光素子１０５の周囲の導体配線１０２の表面や、接合部材１０３を含む発光素子１０５と導体配線１０２の接合部を被覆する。つまり、光反射層１１４の上面および側面は封止部材１０６と接しており、光反射層１１４で覆われていない発光素子１０５の側面も封止部材１０６と接している。なお、この接合部は封止部材１０６とは別にアンダーフィルを用いて被覆されていてもよい。この場合は、アンダーフィルの上面および発光素子を被覆するように封止部材１０６が形成される。本実施形態においては、図１で示すように発光素子１０５は封止部材１０６で直接被覆されている。
図１では１つの発光素子１０５が１つの光源１０７を構成する例について示したが、１つの光源が複数の発光素子１０５を用いて構成されていてもよい。

複数の光源１０７は、互いに独立して駆動可能であり、光源ごとの調光制御（例えば、ローカルディミングやＨＤＲ）が可能であることが好ましい。

（発光素子１０５）
光源として用いられる発光素子１０５は、公知のものを利用することができる。本形態においては、発光素子１０５として発光ダイオードを用いるのが好ましい。
発光素子１０５は、任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物系半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。

半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。同一面側に正負の電極を有するものであってもよいし、異なる面に正負の電極を有するものであってもよい。

本実施形態の発光素子１０５は、透光性の基板と、その基板の上に積層された半導体層を有する。この半導体層には、順にｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層が形成されており、ｎ型半導体層にｎ型電極が形成されており、ｐ型半導体層にｐ型電極が形成されている。

なお、後述するように、波長変換部材を備えた発光装置とする場合には、その波長変換部材１１３を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）が好適に挙げられる。

（封止部材１０６）
封止部材１０６の材料としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂あるいはそれらを混合させた樹脂や、ガラスなどの透光性材料を用いることができる。これらのうち、耐光性および成形のしやすさを考慮して、シリコーン樹脂を選択することが好ましい。

なお封止部材１０６には、光拡散材に加え、発光素子１０５からの光を吸収して発光素子からの出力光とは異なる波長の光を発する蛍光体等の波長変換部材や、発光素子の発光色に対応させて、着色剤を含有させることもできる。

封止部材１０６は、発光素子１０５を被覆するように圧縮成型や射出成型によって形成することができる。その他、封止部材１０６の材料の粘度を最適化して、発光素子１０５の上に滴下もしくは描画して、材料自体の表面張力によって、形状を制御することも可能である。後者の形成方法による場合には、金型を必要とすることなく、より簡便な方法で封止部材を形成することができる。また、このような形成方法による封止部材の材料の粘度を調整する手段として、その材料本来の粘度の他、上述したような光拡散材、波長変換部材、着色剤を利用して所望の粘度に調整することもできる。

（基体１０１）
基体１０１は、光源１０７を載置するための部材である。基体１０１はその表面に、光源１０７（発光素子１０５）に電力を供給するための導体配線１０２を有している。
基体１０１の材料としては、例えば、セラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂が挙げられる。なかでも、低コストと、成型容易性の点から、基体の材料としてこれらの樹脂を選択することが好ましい。基体の厚さは適宜選択することができ、ロール・ツー・ロール方式で製造可能なフレキシブル基板、あるいはリジット基板のいずれであってもよい。リジット基板は湾曲可能な薄型リジット基板であってもよい。あるいは、耐熱性及び耐光性に優れた発光装置とするためには、セラミックスを基体１０１の材料として選択することが好ましい。

セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、ガラスセラミックス、窒化物系（例えば、ＡｌＮ）、炭化物系（例えば、ＳｉＣ）、ＬＴＣＣ等が挙げられる。
また、基体１０１を構成する材料に樹脂を用いる場合は、ガラス繊維や、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。また、基体１０１としては、一対の導体配線１０２を絶縁分離できるものであればよく、金属部材に絶縁層を形成している、いわゆる金属基板を用いてもよい。

（導体配線１０２）
導体配線１０２は、光源１０７（発光素子１０５）の電極と電気的に接続され、外部からの電流（電力）を供給するための部材である。すなわち、外部から通電させるための電極またはその一部としての役割を担うものである。通常、正と負の少なくとも２つに離間して形成される。

導体配線１０２は、光源１０７の載置面となる基体の、少なくとも上面に形成される。導体配線１０２の材料は、基体１０１として用いられる材料や製造方法等によって適宜選択することができる。例えば、基体１０１の材料としてセラミックスを用いる場合は、導体配線１０２の材料は、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する材料が好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を用いるのが好ましい。さらに、その上に鍍金やスパッタリング、蒸着などにより、ニッケル、金、銀など他の金属材料にて被覆してもよい。

また、基体１０１の材料としてガラスエポキシ樹脂を用いる場合は、導体配線１０２の材料は、加工し易い材料が好ましい。導体配線１０２は、基体の一面又は両面に、蒸着、スパッタ、めっき等の方法によって形成することができる。プレスにより金属箔を貼りつけてもよい。また、配線部は、印刷法又はフォトリソグラフィー等を用いてマスキングし、エッチング工程によって、所定の形状にパターニングすることができる。

（接合部材１０３）
接合部材１０３は、光源１０７を基体１０１または導体配線１０２に固定するための部材である。絶縁性の樹脂や導電性の部材が挙げられ、図１に示すようなフリップチップ実装の場合は導電性の部材が用いられる。具体的にはＡｕ含有合金、Ａｇ含有合金、Ｐｄ含有合金、Ｉｎ含有合金、Ｐｂ−Ｐｄ含有合金、Ａｕ−Ｇａ含有合金、Ａｕ−Ｓｎ含有合金、Ｓｎ含有合金、Ｓｎ−Ｃｕ含有合金、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ含有合金、Ａｕ−Ｇｅ含有合金、Ａｕ−Ｓｉ含有合金、Ａｌ含有合金、Ｃｕ−Ｉｎ含有合金、金属とフラックスの混合物等を挙げることができる。

接合部材１０３としては、液状、ペースト状、固体状（シート状、ブロック状、粉末状、ワイヤ状）のものを用いることができ、組成や基体の形状等に応じて、適宜選択することができる。また、これらの接合部材１０３は、単一部材で形成してもよく、あるいは、数種のものを組み合わせて用いてもよい。なお、導体配線１０２との電気的接続を同時にとらない場合は、固定とは別にワイヤを用いて発光素子１０５の電極と導体配線１０２とを電気的に接続してもよい。

（絶縁部材１０４）
導体配線１０２は、発光素子１０５等の光源１０７や他材料と電気的に接続する部分以外は絶縁部材１０４で被覆されている事が好ましい。すなわち、図１に示されるように、基体１０１上には、導体配線１０２を絶縁被覆するためのレジストが配置されていても良く、絶縁部材１０４はレジストとして機能させることができる。

絶縁部材１０４を配置させる場合には、導体配線１０２の絶縁を行う目的だけでなく、白色系のフィラーを含有させることにより、光の漏れや吸収を防いで、発光装置１００の光取り出し効率を上げることもできる。
絶縁部材１０４の材料は、発光素子からの光の吸収が少ない材料であり、絶縁性であれば特に限定されない。例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ポリイミド等を用いることができる。

（光拡散板１１２）
光拡散板１１２は、複数の光源１０７から放射された光を、より拡散させながら透過し、輝度ムラを削減させる効果がある。

光拡散板１１２を形成する材料は、たとえば、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂等、可視光に対して光吸収の少ない材料であればよい。光を拡散させる方法としては、光拡散板中に屈折率の異なる材料を含有させる方法や、表面の形状を加工して光を散乱させてもよい。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の発光装置２００の一例を示す断面図である。
本実施形態では、第１実施形態における光反射面としての光拡散部材１０８を、ミラー１１０に変更したものであり、それ以外は第１実施形態と同様である。

（ミラー１１０）
ミラー１１０は光源１０７から放射される光をそのまま反射する場合と、ハーフミラー１１１により反射され、基体１０１側に戻ってきた光を反射する場合がある。ミラー１１０を配置することで、光拡散部材１０８を用いた場合に比べて、鏡面反射となる光線が増え、光源１０７から出た光を光源１０７から、より遠くに強い発光強度のまま広げることが可能となる。結果として基体１０１とハーフミラー１１１の距離をより狭くすることが可能になる。

ミラー１１０の材料としては金属膜を使用することも可能であるが、誘電体多層膜を使用することが好ましい。理由としては吸収損失が少ないことと、光源１０７や、導体配線１０２の近くに導電性の金属膜を配置すると、電気的ショートが発生する可能性があるためである。光反射面の表面に形成された前記誘電体多層膜の厚みは、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。０．３ｍｍよりも厚いと、その断面に光源からの光が遮られてしまい、光が広角側に届かなくなるからである。

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態の発光装置３００の一例を示す断面図である。発光装置３００は、第２実施形態の発光装置２００において、光拡散板１１２の光取り出し面側に、波長変換部材１１３を配置した構造であり、それ以外は第２実施形態と同様である。
この様な構成とすることで、光源１０７は青色光とし、バックライトとして必要な緑色や赤色は波長変換部材１１３で発生させることが可能になる。

（波長変換部材１１３）
波長変換部材１１３を用いる利点としては、光源１０７の近傍では使用するのが困難な、熱や光強度に耐性の劣る光変換物質も使用することができるようになり、バックライトとしての性能を向上させることが可能となる。波長変換部材は、たとえばシート状の部材が好適に用いることができる。

波長変換部材１１３の材料としては、光源１０７(発光素子１０５)や波長変換物質が放射する光に対して吸収が少ない材料を母材として、波長変換物質をコーティング等することで成型する事ができる。必要に応じて防湿コートやラミネートを行ってもよい。

また、波長変換部材１１３の光源１０７側の主面に、光源１０７の発光波長に対しては透過し、波長変換物質の発光波長に対しては反射するダイクロイック層１１５を形成しておいてもよい。たとえば、光源１０７の発光波長よりも、波長変換部材１１３で変換された波長域の光反射率が高いダイクロイック層１１５を形成する。こうすることで、波長変換物質が発光した光が、光源１０７側の部材で吸収されることを防ぐことができる。

（波長変換物質）
波長変換物質は、発光素子から出射される光の波長を異なる波長に変換するものである。波長変換物質は波長変換部材１１３に含有される。また、第１実施形態で説明した封止部材１０６に含有させることもできる。波長変換物質は、波長変換部材１１３または封止部材１０６中において、光源１０７または発光素子１０５側に偏って設けられていてもよいし、分散して配置されていてもよい。

波長変換物質は、発光素子からの発光で励起可能なものが使用されることは言うまでもない。例えば、青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｃｅ：ＹＡＧ）；セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（Ｃｅ：ＬＡＧ）；ユウロピウムおよび／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）；ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）；βサイアロン蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体、ＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体；ＫＳＦ系蛍光体（Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）；硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置（例えば白色系の発光装置）を製造することができる。
発光装置が発するスペクトルが、可視光全域の６５％以上の波長帯域スペクトルを有することで、色再現性や演色性を向上させることができるため好ましく、これを考慮して発光素子の発光波長と波長変換物質の発光波長を選択することが好ましい。

［第４実施形態］
図８は、第４実施形態の発光装置４００の一例を示す断面図である。発光装置４００は、第１実施形態の発光装置１００において、光拡散部材１０８の形状が異なっている以外は第１実施形態と同様であり、同様の効果を得ることができる。図９は本実施形態に用いる光拡散部材１０８Ａの上面図である。

本実施形態では、図８及び図９に示すように光拡散部材１０８Ａが、光源１０７が配置される開口１２０を有する平面部１２２と、平面部１２２を囲む壁部１２４とを有する凹部を複数備えている。凹部の側面となる壁部１２４は、上方に広がるように傾斜されていることが好ましい。

本実施形態の発光装置によれば、それぞれの光源１０７が壁部１２４に取り囲まれていることから、隣接する光源から発せられた光が壁部を隔てて隣接する領域内に入射することを抑制することができる。また、所定の領域のみで輝度を上げたい場合も、隣接する領域への光の入射を抑制しつつ、所定の領域のみの輝度を上げることができる。

平面部１２２の形状は、例えば図９に示すような正方形とすることができる。平面部１２２は正方形に限られず、長方形や六角形などの多角形であってもよい。壁部１２４によって区分される領域の区分数は、光源１０７の数に応じて任意に設定することができる。

光拡散部材１０８Ａの成形方法としては、金型を用いた成形や光造形による成形方法が挙げられる。金型を用いた成形方法としては、射出成形、押出成形、圧縮成形、真空成形、圧空成形、プレス成形等の成形方法を適用することができる。例えば、ＰＥＴ等で形成された反射シートを用いて真空成形することで、平面部１２２と壁部１２４が一体的に形成された光拡散部材１０８Ａを得ることができる。反射シートの厚みは、例えば１００〜３００μｍである。

光拡散部材１０８Ａの壁部１２４の最上部は、ハーフミラー１１１と接していてもよく、接していなくてもよい。

［実施例１］
本実施例は、図１に示すように、基体１０１としてガラスエポキシ基材を用い、導体配線として３５μｍのＣｕ材を用いる。絶縁部材１０４にはエポキシ系の白色ソルダーレジストを用いる。
光源１０７は、発光素子１０５と発光素子１０５を被覆する封止部材からなり、発光素子１０５は平面視が１辺６００μｍの正方形で、厚みが１５０μｍの窒化物系青色ＬＥＤを用い、バットウイング型の配光特性を実現するため、発光素子１０５の基体１０１と反対側の光取り出し面に反射層１１４を製膜し、直上に放射される光量を少なくしている。
発光素子１０５と導体配線１０２とを、接合部材１０３として半田を用いて接続し、その上から封止部材１０６としてシリコーン樹脂を成型する。
このとき、発光素子１０５は１２．５ｍｍピッチで５行５列の計２５個配置されている。
また、絶縁部材１０４上には光拡散部材１０８として１８８μｍ厚の白色ＰＥＴを形成している。基体１０１と対向する光源１０７の光取り出し面側には、基体１０１表面から２．５ｍｍの距離に反射率６０％のハーフミラー１１１を設置し、その上に光拡散板１１２を設置する。

実施例１にかかる光源１０７の配光特性を図２に示す。図２からわかるように、光軸Ｌ方向の輝度が低く、広角側で輝度が高くなるバットウイング型の配光特性となっている。また、このとき、光源１０７の載置面と水平な方向に対して仰角２０°未満に放射される光量は全体の３０％以上となっている。
次に、ハーフミラーはＳｉＯ_２層（８０ｎｍ）とＺｒＯ_２層（５９ｎｍ）の繰り返しで８層構成となっている。
このときの分光反射率と発光素子１０５の発光スペクトルの関係を図３に示す。
また、このときの発光スペクトル波長に対するハーフミラー１１１の反射率および透過率の角度依存特性を図４に示す。
これにより、光源１０７から光軸方向に放射される光の約６０％は反射され、広角側に広がるにつれて反射される光量が減り、より多くの光が光拡散板１１２に届くことになる。

［実施例２］
実施例２では実施例１に対して光拡散部材１０８をミラー１１０に交換し、ハーフミラー１１１として東レ製ピカサス１００ＧＨ１０を使用した以外は実施例１と同様である。また、ミラーとしては３Ｍ製ＥＳＲを使用した。このシートは反射率９８％を有している。このシートは透過率の角度依存特性を有していない。
この組み合わせで光拡散板１１２側から輝度ムラを観測した結果を図６Ａに示す。左図が輝度ムラ観察写真であり、Ａ−Ａ線で輝度分布を測定してグラフ化したものが右図である。
比較として、ミラー１１０とハーフミラー１１１を取り除いた時の輝度ムラを図６Ｂに示す。図６Ａと同様に、左図が輝度ムラ観察写真であり、Ｂ−Ｂ線で輝度分布を測定してグラフ化したものが右図である。これよりミラー１１０とハーフミラー１１１を用いない場合に比べて、輝度の均一性が改善していることがわかる。

本発明の発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具などに利用することができる。

１００、２００、３００ 発光装置
１０１ 基体
１０２ 導体配線
１０３ 接合部材
１０４ 絶縁部材
１０５ 発光素子
１０６ 封止部材
１０７ 光源
１０８、１０８Ａ 光拡散部材
１１０ ミラー
１１１ ハーフミラー
１１２ 光拡散板
１１３ 波長変換部材
１１４ 反射層
１１５ ダイクロイック層
１２０ 開口
１２２ 平面部
１２４ 壁部

Claims (15)

1. 表面に光反射面を有する基体と、
   前記基体の前記光反射面側に載置され、上面に反射層を有する複数の光源と、
   前記光源を挟んで前記基体と対向するように配置され、入射する光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラーと、を備え、
   前記光源の発光波長に対する前記ハーフミラーの反射率は、垂直入射よりも斜め入射の方が低い、発光装置。
2. 前記光源のそれぞれがバットウイング型の配光特性を有する、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記ハーフミラーが誘電体多層膜で形成されている、請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記垂直入射時における前記ハーフミラーの反射波長帯域は、前記光源の発光ピーク波長よりも長波長側の反射帯域が短波長側の反射帯域よりも広くなっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記垂直入射時における前記ハーフミラーの反射率は、前記光源の発光波長帯域に対して３０〜７５％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記光反射面の表面が誘電体多層膜で形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記光反射面の表面に形成された前記誘電体多層膜の厚みは、０．３ｍｍ以下である、請求項６に記載の発光装置。
8. 前記ハーフミラーと前記基体との間隔が前記複数の光源における光源間の間隔の０．３倍以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置。
9. 前記光源の載置面と水平な方向に対して仰角２０゜未満の光量が全体の光量の３０％以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光装置。
10. 前記発光装置の光取り出し面側に、前記光源からの光を吸収して前記光源からの出力光とは異なる波長の光を発する波長変換部材が形成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光装置。
11. 前記波長変換部材と前記ハーフミラーの間に、前記光源の発光波長よりも前記波長変換部材で変換された波長域の光反射率が高いダイクロイック層が配置されている、請求項１０に記載の発光装置。
12. 前記発光装置が発するスペクトルは、可視光全域の６５％以上の波長帯域スペクトルを有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
13. 前記光源は、発光素子と、前記発光素子からの光を広配光化させるレンズを有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
14. 前記光源は、発光素子と、前記発光素子を被覆する封止部材と、前記封止部材の上方に形成された反射層を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
15. 表面に光反射面を有する基体と、
    前記基体の前記光反射面側に載置される複数の光源と、
    前記複数の光源のそれぞれを取り囲む壁部と、
    前記光源を挟んで前記基体と対向するように配置され、入射する光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラーと、を備える発光装置。

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