JP2018092025A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

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light guide
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啓央 三木
Yoshio Miki
啓央 三木
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Abstract

【課題】光の利用効率を改善することが可能な照明装置及び表示装置を提供する。【解決手段】主面及び側面を有し、光を出射する発光チップと、散乱部材を含み、前記主面及び前記側面を封止する封止部材と、前記発光チップからの出射光の波長を変換する波長変換部材と、を備えた、照明装置及び表示装置。【選択図】 図３

Description

本実施形態は、照明装置及び表示装置に関する。
液晶表示装置等の平面表示装置に適用される照明装置として、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源に、蛍光体などを有する波長変換部材を組み合わせた照明装置が提案されている。一例では、所定間隔で形成された光拡散反射部を備える線状導光体の一端側から光を導入することで線状光を放出する線状発光装置が提案されている。また、他の例では、半導体発光素子及び波長変換層を含む発光部が一列に並び、隣り合う発光部の間に設けられた導光部材が波長変換層の一部を覆う発光装置が提案されている。
光源から出射された出射光（励起光）は、波長変換部材で後方散乱したり、波長変換部材において波長変換された光が光源側に戻ったりして、損失となりうる。このため、光の利用効率を改善することが求められている。
特開２００８−２６２７４３号公報 特許第４９０９４５０号公報
本実施形態の目的は、光の利用効率を改善することが可能な照明装置及び表示装置を提供することにある。
本実施形態によれば、
主面及び側面を有し、光を出射する発光チップと、散乱部材を含み、前記主面及び前記側面を封止する封止部材と、前記発光チップからの出射光の波長を変換する波長変換部材と、を備えた、照明装置が提供される。
本実施形態によれば、
照明装置と、前記照明装置によって照明される表示パネルと、を備える表示装置であって、前記照明装置は、主面及び側面を有し、光を出射する発光チップと、散乱部材を含み、前記主面及び前記側面を封止する封止部材と、前記発光チップからの出射光の波長を変換する波長変換部材と、前記波長変換部材と対向するメイン導光体と、を備えた、表示装置が提供される。
図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰを示す斜視図である。 図２は、図１に示した表示装置ＤＳＰの表示領域における画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の断面を示す図である。 図３は、本実施形態の照明装置ＩＬの構成を示す平面図である。 図４は、図３に示した光源ユニット３０及びサブ導光体４０の分解斜視図である。 図５は、図３に示した照明装置ＩＬの一構成例の断面図である。 図６は、図３に示した照明装置ＩＬの他の構成例の断面図である。 図７は、図３に示した照明装置ＩＬの他の構成例の断面図である。 図８は、図３に示した照明装置ＩＬの他の構成例の断面図である。 図９は、他の実施形態に係る照明装置ＩＬの構成を示す平面図である。 図１０は、図９に示した照明装置ＩＬのサブ導光体４０から出射される光の指向性を説明するための図である。 図１１は、他の実施形態に係る照明装置ＩＬの構成を示す平面図である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
図１は、本実施形態の表示装置ＤＳＰを示す斜視図である。
表示装置ＤＳＰは、照明装置ＩＬと、照明装置ＩＬによって照明される表示パネルＰＮＬと、を備えている。表示パネルＰＮＬは、一例では、液晶パネルであり、第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向配置された第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持された図示しない液晶層と、を備えている。表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示領域ＤＡ、及び、表示領域ＤＡの周辺に位置する額縁状の非表示領域ＮＤＡを備えている。照明装置ＩＬは、表示パネルＰＮＬの第１基板ＳＵＢ１と対向する側に配置されている。照明装置ＩＬの詳細については後述する。
駆動ＩＣチップＤＣＰは、表示パネルＰＮＬの第１基板ＳＵＢ１に実装されている。駆動ＩＣチップＤＣＰは、表示パネルＰＮＬを駆動するのに必要な駆動回路などを内蔵している。フレキシブル基板ＦＰＣ１は、表示パネルＰＮＬと制御モジュールＣＭとを接続している。フレキシブル基板ＦＰＣ２は、照明装置ＩＬと制御モジュールＣＭとを接続している。制御モジュールＣＭは、フレキシブル基板ＦＰＣ１を介して、表示パネルＰＮＬを駆動するのに必要な信号を出力し、フレキシブル基板ＦＰＣ２を介して照明装置ＩＬを駆動するのに必要な信号を出力する。
図示した構成の表示装置ＤＳＰは、例えば、照明装置ＩＬから表示パネルＰＮＬに入射する光を選択的に透過させることによって画像を表示する透過表示機能を備えた透過型表示装置である。なお、本実施形態の表示装置ＤＳＰは、透過型表示装置に限定されるものではない。例えば、表示装置ＤＳＰは、照明装置ＩＬから表示パネルＰＮＬに入射する光を選択的に反射させることによって画像を表示する反射表示機能を備えた反射型表示装置であっても良いし、透過表示機能及び反射表示機能を備えた半透過型表示装置であってもよい。表示装置ＤＳＰが反射型表示装置である場合、照明装置ＩＬは、表示パネルＰＮＬの第２基板ＳＵＢ２と対向する側に配置されても良い。
表示パネルＰＮＬは、液晶パネルに限らず、電気泳動素子を有する表示パネルや、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を適用した表示パネルや、エレクトロクロミズムを適用した表示パネルなどであっても良い。
図２は、図１に示した表示装置ＤＳＰの表示領域における画素ＰＸ１乃至ＰＸ３の断面を示す図である。図２においては、表示装置ＤＳＰの一例として、横電界を利用する表示モードの液晶表示装置が図示されている。但し、本実施形態における表示装置ＤＳＰに適用可能な表示モードは、図示した例に特に限定されるものではなく、縦電界を利用する表示モードであっても良い。
本実施形態において、第１基板ＳＵＢ１から第２基板ＳＵＢ２に向かう方向を上方（あるいは、単に上）とし、第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かう方向を下方（あるいは、単に下）とする。第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって見ることを平面視という。
表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に液晶層ＬＣを備えている。また、表示パネルＰＮＬは、第１基板ＳＵＢ１の外面に第１光学素子ＯＤ１を備え、第２基板ＳＵＢ２の外面に第２光学素子ＯＤ２を備えている。第１光学素子ＯＤ１は、第１偏光板ＰＬ１を備えている。第２光学素子ＯＤ２は、第２偏光板ＰＬ２を備えている。第１偏光板ＰＬ１の吸収軸と第２偏光板ＰＬ２の吸収軸とは、例えば互いに直交している。
第１基板ＳＵＢ１は、第１絶縁基板１０、スイッチング素子ＳＷ１乃至ＳＷ３、第１絶縁膜１１、共通電極ＣＥ、第２絶縁膜１２、画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３、及び、第１配向膜ＡＬ１などを備えている。第１絶縁基板１０は、ガラス基板や樹脂基板などである。スイッチング素子ＳＷ１乃至ＳＷ３は、第１絶縁基板１０の上に配置されている。第１絶縁膜１１は、第１絶縁基板１０、及び、スイッチング素子ＳＷ１乃至ＳＷ３の上に配置されている。共通電極ＣＥは、第１絶縁膜１１の上に配置されている。第２絶縁膜１２は、共通電極ＣＥの上に配置されている。画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３は、第２絶縁膜１２の上に配置され、第２絶縁膜１２を介して共通電極ＣＥと対向している。画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３には、それぞれスリットＳＬＡが形成されている。画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３は、それぞれ画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に対応する領域に配置され、スイッチング素子ＳＷ１乃至ＳＷ３とそれぞれ電気的に接続されている。共通電極ＣＥ、及び、画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの透明な導電材料によって形成されている。第１配向膜ＡＬ１は、第２絶縁膜１２、及び、画素電極ＰＥ１乃至ＰＥ３を覆っている。
第２基板ＳＵＢ２は、第２絶縁基板２０、遮光層ＢＭ、カラーフィルタＣＦ１乃至ＣＦ３、オーバーコート層ＯＣ、第２配向膜ＡＬ２などを備えている。第２絶縁基板２０は、ガラス基板や樹脂基板などである。遮光層ＢＭ、及び、カラーフィルタＣＦ１乃至ＣＦ３は、第２絶縁基板２０の第１基板ＳＵＢ１と対向する側に配置されている。カラーフィルタＣＦ１乃至ＣＦ３は、それぞれ画素ＰＸ１乃至ＰＸ３に対応する領域に配置されている。カラーフィルタＣＦ１乃至ＣＦ３は、例えば、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、青色カラーフィルタであるが、その他の色フィルタであっても良いし、白色層または透明層であっても良い。オーバーコート層ＯＣは、カラーフィルタＣＦ１乃至ＣＦ３を覆っている。第２配向膜ＡＬ２は、オーバーコート層ＯＣを覆っている。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、例えば、液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＭを基板主面と略平行な方向に配向する水平配向性を示す。液晶層ＬＣは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の間に配置されている。
次に、照明装置ＩＬの構造について、図面を参照しながら説明する。なお、図中の第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していても良い。
図３は、本実施形態の照明装置ＩＬの構成を示す平面図である。
照明装置ＩＬは、光源ユニット３０、サブ導光体４０、波長変換部材５０、メイン導光体６０、及び、反射体７０を備えている。これらの光源ユニット３０、サブ導光体４０、波長変換部材５０、及び、メイン導光体６０は、この順に第３方向Ｚに並んでいる。
光源ユニット３０は、第１方向Ｘに延在している。光源ユニット３０は、プリント回路基板３１、発光チップ３２、及び、封止部材３３を備えている。
プリント回路基板３１は、第１方向Ｘに延在し、フレキシブル基板ＦＰＣ２を介して図１に示した制御モジュールＣＭと接続されている。プリント回路基板３１は、サブ導光体４０と対向する表面３１Ａを有している。
発光チップ３２は、光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、図中で一部拡大したように、主面３２Ａ及び側面３２Ｂを有している。本実施形態で適用される発光チップ３２は、通常蛍光体を含有する封止樹脂を取り囲むように配置されるカップ形状のリフレクターを敢えて設けない発光ダイオードであり、プリント基板に直接実装されている。発光チップ３２は、主面３２Ａから光を出射する発光ダイオードであって、トップビュータイプまたはサイドビュータイプであるが、主面３２Ａ及び側面３２Ｂの双方から光を出射する場合もあり得る。複数の発光チップ３２は、第１方向Ｘに間隔をおいて並び、表面３１Ａに実装されている。
封止部材３３は、散乱部材３３Ａを含み、図中で一部拡大したように、発光チップ３２の主面３２Ａ及び側面３２Ｂを封止している。より具体的には、封止部材３３は、プリント回路基板３１から突出した発光チップ３２の全体を囲むとともに、プリント回路基板３１の表面３１Ａにも接触している。このような封止部材３３は、例えば、散乱部材３３Ａが分散された透明樹脂３３Ｂによって形成されている。散乱部材３３Ａの屈折率ｎＡは、透明樹脂３３Ｂの屈折率ｎＢとは異なり、一例では、屈折率ｎＡは屈折率ｎＢより大きい。散乱部材３３Ａは、例えば、ガラス製、樹脂製、あるいは、セラミック製のビーズである。散乱部材３３Ａについては、例えばその平均粒径が約５μｍであり、屈折率ｎＡが約１．５であり、封止部材３３の全体積に占める体積分率が約５％である。一方で、透明樹脂３３Ｂの屈折率ｎＢは約１．４であるような構成がありうる。
サブ導光体４０は、第１方向Ｘに延在し、光源ユニット３０における封止部材３３の各々を囲むとともに、第３方向Ｚに沿って封止部材３３と波長変換部材５０との間に位置している。つまり、サブ導光体４０は、光源ユニット３０と対向する側に凹部を有しており、プリント回路基板３１から突出した封止部材３３が凹部に嵌め込まれている。凹部を形成する各面は、光源ユニット３０からの出射光が入射する入射面に相当する。なお、凹部の構造については、後に詳述する。サブ導光体４０は、プリント回路基板３１の表面３１Ａと対向する端面４０Ａと、波長変換部材５０と対向する端面４０Ｂと、を有している。端面４０Ｂは、サブ導光体４０から波長変換部材５０に向けて光が出射される出射面（第１面）に相当する。後述するが、端面４０Ａ及び端面４０Ｂは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ−Ｙ平面と平行な平坦面も良いし、凹凸面であっても良い。このようなサブ導光体４０は、例えば、ガラス製あるいは樹脂製であり、透明である。サブ導光体４０の屈折率は、封止部材３３の屈折率とほぼ同一であることが望ましい。
波長変換部材５０は、第１方向Ｘに延在し、第３方向Ｚに沿ってサブ導光体４０とメイン導光体６０との間に位置している。波長変換部材５０は、サブ導光体４０と対向する端面５０Ａと、メイン導光体６０と対向する端面５０Ｂと、を有している。端面５０Ａは、発光チップ３２からの出射光が入射する入射面（第２面）に相当する。端面５０Ｂは、波長変換部材５０からメイン導光体６０に向けて光が出射される出射面に相当する。後述するが、端面５０Ａ及び端面５０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面と平行な平坦面も良いし、凹凸面であっても良い。
波長変換部材５０は、例えば、フォトルミネッセンスを生ずる発光材料５１を備えている。発光材料５１は、特定波長の光を吸収して、吸収した光の波長よりも長波長の光を発光するものである。例えば、発光材料５１としては、青色光や紫外光を吸収して、黄色に発光する発光材料、緑色に発光する発光材料、赤色に発光する発光材料などが挙げられる。波長変換部材５０は、１種類のみの発光材料５１を備えていても良いし、２種類以上の発光材料５１を備えていても良い。
図示した例では、発光材料５１は、量子ドットで形成されている。量子ドットは、例えば、外形寸法が数ナノメートルから数十ナノメートルの半導体の結晶である。本実施形態における量子ドットは、例えばウルツ鉱型又は閃亜鉛鉱型の結晶構造を有するＩＩ−ＶＩ族半導体又はＩＩＩ−Ｖ族半導体で形成されている。量子ドットは、例えばコア・シェル構造を形成している。コアは、量子ドットの中心に位置し、例えばセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、又はリン化インジウム（ＩｎＰ）などで形成されている。シェルは、コアの周囲を覆い、コアを物理的及び化学的に安定化させている。シェルの周囲には有機分子が修飾されている場合もある。シェルは、例えば硫化亜鉛（ＺｎＳ）や硫化カドミウム（ＣｄＳ）などで形成されている。量子ドットは、コアの半導体の種類及び大きさによって発光の波長選択性を有する。これにより、好適な発光波長を備える量子ドットを形成することができる。
発光材料５１は、例えば、適当なバインダー樹脂や溶媒に分散した状態で、密封部材５２に封入されている。密封部材５２は、例えば、第１方向Ｘに延在した管状体であるが、特にこの例に限定されるものではない。密封部材５２は、例えば、ガラス製あるいは樹脂製である。なお、発光材料５１として、酸素や水分によって劣化しやすい材料が選択される場合には、密封部材５２は、気密性が高く透湿度の低い材料で形成されることが望ましく、例えば、ガラス管で形成されることが望ましい。
メイン導光体６０は、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚで規定されるＸ−Ｚ平面において長方形となる平板状に形成され、第３方向Ｚで波長変換部材５０と対向している。メイン導光体６０は、波長変換部材と対向する端面６０Ａと、図１に示した第１基板ＳＵＢ１と対向する主面６０Ｂと、を有している。端面６０Ａは、波長変換部材５０からの出射光が入射する入射面（第３面）に相当する。主面６０Ｂは、メイン導光体６０から表示パネルＰＮＬに向けて光が出射される出射面に相当する。後述するが、端面６０Ａは、Ｘ−Ｙ平面と平行な平坦面も良いし、凹凸面であっても良い。上記したいずれの凹凸面についても、複数のレンズが並んだレンズアレイによって形成されても良いし、複数のプリズムが並んだプリズムアレイによって形成されても良いし、複数のスリットが並んだスリットアレイによって形成されても良い。
反射体７０は、上記した各光学部材の下方に位置しており、図示した例では、メイン導光体６０の下方のみならず、光源ユニット３０、サブ導光体４０、及び、波長変換部材５０の下方に配置されている。なお、図示した例では、反射体７０は、一体的に形成されているが、この例に限らず、各光学部材とそれぞれ対向する別部材によって構成されても良い。また、反射体７０は、シート状に形成されても良いが、各光学部材の下面に成膜された薄膜であっても良い。このような反射体７０は、光反射率の高い材料で形成され、例えば誘電体多層膜やアルミニウム等の金属材料で形成されている。
図４は、図３に示した光源ユニット３０及びサブ導光体４０の分解斜視図である。
光源ユニット３０において、発光チップ３２は、略直方体状に形成され、その主面３２ＡはＸ−Ｙ平面に平行である。封止部材３３は、略直方体状に形成され、発光チップ３２の主面３２Ａのみならず、すべての側面３２Ｂを覆っている。第１方向Ｘに隣接する発光チップ３２は、それぞれ封止部材３３によって封止されている。これらの複数の封止部材３３は、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。
サブ導光体４０において、凹部４１は、封止部材３３の外形と同様の略直方体状に形成されている。凹部４１は、端面４０Ａから端面４０Ｂに向かって窪んでいるが、端面４０Ｂまで貫通していない。複数の凹部４１は、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。封止部材３３の各々が凹部４１に嵌め込まれた際、封止部材３３とサブ導光体４０との間に空気層が介在していても良いし、封止部材３３とサブ導光体４０とが密着していても良い。
図５は、図３に示した照明装置ＩＬの一構成例の断面図である。図示した断面は、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚで規定されるＹ−Ｚ平面における断面に相当する。なお、図中には、照明装置ＩＬにおける主要部のみを部分的に図示している。
封止部材３３を囲むサブ導光体４０は、Ｙ−Ｚ平面において、長方形状の断面を有し 、端面４０Ａ側の第２方向Ｙに沿った高さＨＡは、端面４０Ｂ側の第２方向Ｙに沿った高さＨＢと同等である。また、サブ導光体４０の上面４０Ｃ及び下面４０Ｄは、いずれもＸ−Ｚ平面と平行である。波長変換部材５０の端面５０Ａは、端面４０Ｂと対向している。
図６は、図３に示した照明装置ＩＬの他の構成例の断面図である。
図６に示した照明装置ＩＬについては、図５に示した照明装置ＩＬの構成例と比較して、サブ導光体４０が、Ｙ−Ｚ平面において、台形状の断面を有する点で相違している。また、サブ導光体４０の上面４０Ｃ及び下面４０Ｄは、いずれもＸ−Ｚ平面に対して傾斜した傾斜面である。
図７は、図３に示した照明装置ＩＬの他の構成例の断面図である。
図７に示した照明装置ＩＬについては、図６に示した照明装置ＩＬの構成例と比較して、サブ導光体４０の下面４０ＤがＸ−Ｚ平面と平行である点で相違している。なお、サブ導光体４０が台形状の断面を有し、上面４０ＣがＸ−Ｚ平面に対して傾斜した傾斜面である点では、図６に示した構成例と同一である。
図８は、図３に示した照明装置ＩＬの他の構成例の断面図である。
図８に示した照明装置ＩＬについては、図７に示した照明装置ＩＬの構成例と比較して、発光チップ３２がサイドビュータイプの発光ダイオードである点で相違している。上記のトップビュータイプでは、光を出射する主面３２Ａがプリント回路基板３１の表面３１Ａとほぼ平行であったのに対して、サイドビュータイプでは、光を出射する主面３２Ａがプリント回路基板３１に対してほぼ直交している。図示した例では、プリント回路基板３１の表面３１ＡがＸ−Ｚ平面とほぼ平行であるのに対して、主面３２Ａは、Ｘ−Ｙ平面とほぼ平行である。
封止部材３３は、発光チップ３２を封止しており、主面３２Ａを覆っている。サブ導光体４０は、封止部材３３を囲んでいる。
上記した照明装置ＩＬのいずれの構成例においても、波長変換部材５０は、Ｙ−Ｚ平面において、ほぼ長方形状の断面形状を有しているが、これに限定されるものではなく、円形状や他の多角形状の断面形状を有していても良い。
次に、本実施形態の照明装置ＩＬの動作について、図３を参照しながら説明する。
光源ユニット３０において、発光チップ３２は、主面３２Ａから波長変換部材５０へ向けて光を出射する。主面３２Ａから出射された出射光は、封止部材３３に入射する。このとき、出射光のうち、発光チップ３２の側方に向かう光や、プリント回路基板３１側に向かう光についても、封止部材３３が発光チップ３２の全体を囲んでいるため、迷光等としてロスすることなく封止部材３３に入射する。
封止部材３３に入射した光は、封止部材３３において散乱部材３３Ａによって散乱され、サブ導光体４０に入射する。このとき、サブ導光体４０は、封止部材３３とほぼ同等の屈折率を有しているため、封止部材３３からの出射光は、サブ導光体４０との界面においてロスすることなくサブ導光体４０に入射する。また、封止部材３３からの出射光のうち、プリント回路基板３１側に向かう光についても、サブ導光体４０が封止部材３３のほぼ全体を囲んでいるため、迷光等としてロスすることなくサブ導光体４０に入射する。
サブ導光体４０に入射した光は、端面４０Ｂから出射され、波長変換部材５０に入射する。端面５０Ａから入射した光の一部は、発光材料５１に吸収される。なお、波長変換部材５０において、発光材料５１に吸収されなかった光は、波長変換部材５０から出射され、メイン導光体６０に入射する。発光材料５１は、吸収した光よりも長波長の光を発光する。このとき、発光材料５１は、ほぼ全方位に光を出射する。例えば、発光材料５１によって波長変換された変換光は、波長変換部材５０の端面５０Ｂから出射され、メイン導光体６０の端面６０Ａに入射する。一方で、一部の変換光は、波長変換部材５０からサブ導光体４０を経て光源ユニット３０へ向かう戻り光となる。
メイン導光体６０に入射した変換光は、主面６０Ｂから出射され、表示パネルＰＮＬを照明する。一方、戻り光は、サブ導光体４０に入射するが、その一部は、サブ導光体４０で反射された後に、再び、波長変換部材５０に向けて出射され、また、他の一部は、サブ導光体４０に入射した後に、封止部材３３に入射し、散乱部材３３Ａによって散乱された後に再び波長変換部材５０に向けて出射される。このため、戻り光についてもロスすることなく、照明光として利用することが可能となる。
なお、光源ユニット３０から出射された光や、波長変換部材５０で波長変換された光などは、Ｘ−Ｚ平面内を伝搬されるものとして説明したが、各光学部材の下面側に向かう光については、反射体７０によって反射され、ロスなく各光学部材に再度入射する。
上記の照明装置ＩＬにおいて、主面６０Ｂから出射される照明光は、主として波長変換部材５０から出射された変換光である。なお、照明光は、変換光と、光源ユニット３０からの出射光のうち発光材料５１に吸収されなかった光（つまり変換前の波長の無変換光）とが混合した光であっても良い。
例えば、一構成例では、発光チップ３２が紫外線波長の光（励起光）を出射する発光ダイオードであって、波長変換部材５０が青色、緑色、及び、赤色にそれぞれ発光する発光材料５１を含んでいる。このような構成例においては、波長変換部材５０において、青色の発光材料５１は励起光を吸収して青色に発光し、緑色の発光材料５１は励起光を吸収して緑色に発光し、赤色の発光材料５１は励起光を吸収して赤色に発光する。したがって、照明装置ＩＬは、青色光と、緑色光と、赤色光と、が混合された白色光を照明光として出射することができる。
他の構成例では、発光チップ３２が青色波長の光（励起光）を出射する発光ダイオードであって、波長変換部材５０が黄色に発光する発光材料５１を含んでいる。このような構成例においては、波長変換部材５０において、発光材料５１は、励起光を吸収して黄色に発光する。したがって、照明装置ＩＬは、変換光である黄色光と、無変換光である青色光とが混合された白色光を照明光として出射することができる。
また、ここでは、照明装置ＩＬが照明光として白色光を出射する場合について説明したが、白色光に限らず、他の色の光を照明光として出射しても良い。
本実施形態によれば、発光チップ３２はリフレクターを設けない発光ダイオードであって、その主面（主な発光面）及び側面は散乱部材３３Ａを含む封止部材３３によって封止されている。このため、発光面がパッケージで囲まれた発光ダイオードと比較して、発光チップ３２からの出射光について、パッケージ等の壁面や、金属部材の表面や、屈折率が異なる接着剤等の界面などでの不所望な反射に起因した損失を抑制することができる。また、発光チップ３２からの出射光は、散乱部材３３Ａを含む封止部材によってその指向性が制御され、波長変換部材５０に向けて出射される。また、波長変換部材５０で変換された変換光の戻り光についても、光源ユニット３０における上記の不所望な反射に起因した損失を抑制することができる。加えて、発光チップ３２からの出射光及び波長変換部材５０からの戻り光は、封止部材３３における散乱部材３３Ａによって散乱され、再び、波長変換部材５０に向けて出射される。したがって、光源ユニット３０における光の利用効率を改善することが可能となる。
また、封止部材３３を囲むサブ導光体４０を備えたことにより、封止部材３３において散乱された光の指向性を向上することができ、さらに光の利用効率を改善することが可能となる。また、サブ導光体４０が光源ユニット３０と波長変換部材５０との間に位置しているため、発光チップ３２と波長変換部材５０とが隣接する構成に比べて、発光材料５１に光源ユニット３０からの熱が伝わりにくい。このため、発光材料５１の熱による劣化を抑制することができる。
また、表示パネルＰＮＬは、上記構成の照明装置ＩＬによって照明されるため、光の利用効率が高い照明装置ＩＬは、表示装置ＤＳＰの輝度を向上させることができる。
また、波長変換部材５０は、量子ドットで形成された発光材料５１を備えている。このような発光材料５１は、通常用いられる蛍光体等に比べて、発光スペクトルのピークが鋭く、色再現範囲を拡大することができる。
次に、他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、前述した実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
図９は、他の実施形態に係る照明装置ＩＬの構成を示す平面図である。
図９に示した照明装置ＩＬは、図３に示した照明装置ＩＬと比較して、サブ導光体４０の端面４０Ａ及び４０Ｂ、波長変換部材５０の端面５０Ａ、及び、メイン導光体６０の端面６０Ａがそれぞれ凹凸面である点で相違している。なお、図示した例に限らず、端面４０Ａ及び４０Ｂ、端面５０Ａ、及び、端面６０Ａの少なくとも１つが凹凸面であっても良い。
図示した例では、端面４０Ａ及び４０Ｂは、複数のレンズが第１方向Ｘに並んだレンズアレイによって形成されている。各レンズは、例えば、第２方向Ｙに延出した母線を有するシリンドリカルレンズであるが、球面を有する凸レンズや凹レンズなどであっても良い。端面５０Ａ、及び、端面６０Ａは、複数のプリズムが第１方向に並んだプリズムアレイによって形成されている。各プリズムは、例えば、第２方向Ｙに延出している。
このような実施形態においても、上記と同様の効果が得られる。加えて、端面４０Ｂが凹凸面であることにより、サブ導光体４０から波長変換部材５０に向けて出射される光の出射効率を向上することができるとともに、サブ導光体４０からの出射光の指向性を向上することができる。
また、端面５０Ａが凹凸面であることにより、サブ導光体４０から波長変換部材５０に入射する光の入射効率を向上することができるとともに、波長変換部材５０の内部において発光材料５１に向かう光の指向性を制御することができる。
また、端面６０Ａが凹凸面であることにより、波長変換部材５０からメイン導光体６０に入射する光の入射光率を向上することができる。
図１０は、図９に示した照明装置ＩＬのサブ導光体４０から出射される光の指向性を説明するための図である。
図中の横軸は端面４０Ｂの法線つまり第３方向Ｚに対する傾斜角を示し、縦軸は光強度を示している。なお、光強度については、最大値が１となるように規格化している。図中の太線Ａは第１方向Ｘに沿った傾斜角を横軸とする出射光のプロファイルを示し、図中の細線Ｂは第２方向Ｙに沿った傾斜角を横軸とする出射光のプロファイルを示している。なお、図中の点線Ｃは、発光面がパッケージで囲まれた発光ダイオード（参考例）の出射光のプロファイルを示している。
図示したように、本実施形態の照明装置については、サブ導光体４０からの出射光は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙについてほぼ同等の指向性が得られ、かつ、参考例の出射光よりも高い指向性が得られることが確認された。
図１１は、他の実施形態に係る照明装置ＩＬの構成を示す平面図である。
図１１に示した照明装置ＩＬは、図３に示した照明装置ＩＬと比較して、サブ導光体を省略した点で相違している。つまり、封止部材３３と波長変換部材５０との間には、空気層が位置している。このような実施形態においても、上記と同様の効果が得られる。
以上説明したように、本実施形態によれば、光の利用効率を改善することが可能な照明装置及び表示装置を提供することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
ＤＳＰ…表示装置 ＩＬ…照明装置 ＰＮＬ…表示パネル
３０…光源ユニット ３２…発光チップ（ＬＥＤ） ３３…封止部材
４０…サブ導光体
５０…波長変換部材
６０…メイン導光体
７０…反射体

Claims (11)

  1. 主面及び側面を有し、光を出射する発光チップと、
    散乱部材を含み、前記主面及び前記側面を封止する封止部材と、
    前記発光チップからの出射光の波長を変換する波長変換部材と、
    を備えた、照明装置。
  2. さらに、前記発光チップが直接実装されるプリント回路基板を備え、
    前記封止部材は、前記プリント回路基板のうち前記発光チップが実装された表面に接触している、請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記封止部材は、前記散乱部材が分散された透明樹脂によって形成された、請求項１または２に記載の照明装置。
  4. さらに、前記封止部材を囲み、前記封止部材と前記波長変換部材との間に位置するサブ導光体を備えた、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
  5. 前記サブ導光体は、前記波長変換部材と対向する第１面を有し、前記第１面は凹凸面である、請求項４に記載の照明装置。
  6. 前記波長変換部材は、前記発光チップからの出射光が入射する第２面を有し、前記第２面は凹凸面である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
  7. さらに、前記波長変換部材と対向するメイン導光体を備えた、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
  8. 前記メイン導光体は、前記波長変換部材からの出射光が入射する第３面を有し、前記第３面は凹凸面である、請求項７に記載の照明装置。
  9. 前記波長変換部材は、前記出射光を吸収して前記出射光よりも長波長の光を発光する発光材料を備えている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明装置。
  10. 前記発光材料は、量子ドットで形成されている、請求項９に記載の照明装置。
  11. 照明装置と、前記照明装置によって照明される表示パネルと、を備える表示装置であって、
    前記照明装置は、
    主面及び側面を有し、光を出射する発光チップと、
    散乱部材を含み、前記主面及び前記側面を封止する封止部材と、
    前記発光チップからの出射光の波長を変換する波長変換部材と、
    前記波長変換部材と対向するメイン導光体と、
    を備えた、表示装置。
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