JP2024035053A - 面状発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色むらを低減できる面状発光装置を提供する。【解決手段】面状発光装置１は、青色の光を発する複数の発光素子２０と、複数の発光素子の上方に配置された波長変換部材３２と、を備える。複数の発光素子２０は、平面状に同じ間隔で配置される。波長変換部材３２は、発光素子２０から出力される光により励起され光を発する蛍光体を含む。平面視において、複数の発光素子２０は、外周領域５１に配置される第１発光素子２１と、外周領域５１よりも内側に位置する中央領域５２に配置される第２発光素子２２と、を有する。第１発光素子２１から出力される光のピーク波長は、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長よりも短い。【選択図】図４

Description

実施形態は、面状発光装置に関する。

画像表示装置のバックライトとして、複数の発光素子を平面状に配置した面状発光装置が用いられている。面状発光装置としては、例えば特許文献１に記載の直下型バックライトがある。面状発光装置は、色むらが生じるおそれがある。面状発光装置は、色むらを低減することが求められている。

特開２０２１－１８９９１号公報

実施形態は、色むらを低減できる面状発光装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る面状発光装置は、平面状に同じ間隔で配置された青色の光を発する複数の発光素子と、前記複数の発光素子の上方に配置された波長変換部材と、を備える。前記波長変換部材は、前記発光素子から出力される光により励起され光を発する蛍光体を含む。平面視において、前記複数の発光素子は、外周領域に配置される第１発光素子と、前記外周領域よりも内側に位置する中央領域に配置される第２発光素子と、を有し、前記第１発光素子から出力される光のピーク波長は、前記第２発光素子から出力される光のピーク波長よりも短い。

本発明の一実施形態によれば、色むらを低減できる面状発光装置を実現できる。

第１実施形態に係る面状発光装置を模式的に示す平面図である。 第１実施形態に係る面状発光装置の一部を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る面状発光装置の波長変換部材の一部を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る面状発光装置における発光素子の配置を説明する平面図である。 第１実施形態に係る面状発光装置における緑色蛍光体及び赤色蛍光体の励起スペクトルの一例を示すグラフである。 第２実施形態に係る面状発光装置における発光素子の配置を説明する平面図である。 第３実施形態に係る面状発光装置における発光素子の配置を説明する平面図である。 第４実施形態に係る面状発光装置における発光素子の配置を説明する平面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る面状発光装置を模式的に示す平面図である。
図２は、第１実施形態に係る面状発光装置の一部を模式的に示す断面図であり、図１に示したＩＩ－ＩＩ線による断面図である。
図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る面状発光装置１は、基板１０と、下部配線１１と、下部被覆部材１２と、上部配線１３と、上部被覆部材１４と、区分部材１５と、複数の発光素子２０と、接合部材２７と、透光性部材２８と、波長変換部材３２を含む光学部材３０と、を備えている。

面状発光装置１は、基板１０の上に複数の発光素子２０が設けられ、複数の発光素子２０の上に光学部材３０が設けられた構造を有する。また、面状発光装置１は、例えば、筐体５の内部に収納される。筐体５は、必要に応じて設けられる。また基板１０、下部配線１１、下部被覆部材１２、上部配線１３、上部被覆部材１４、区分部材１５、接合部材２７、透光性部材２８、波長変換部材３２を除く光学部材３０は、省略可能である。

本明細書では、発光素子２０から光学部材３０（波長変換部材３２）に向かう方向を「上」といい、その逆方向を「下」という。ただし、この表現は便宜的なものであり、重力の方向とは無関係である。また、本明細書では、上下方向に沿って見ることを「平面視」という。また、本明細書では、上下方向に垂直な方向を「水平方向」という。

基板１０は、複数の発光素子２０が搭載される回路基板である。基板１０は、水平方向に拡がる板状である。基板１０の材料としては、例えば、セラミックス、樹脂、及び複合材料が挙げられる。

基板１０の下には、下部配線１１が設けられている。下部配線１１は、基板１０の下面に沿って設けられる。下部配線１１は、例えば、水平方向に拡がる層状に設けられる。下部配線１１の材料としては、例えば、金属などの導体が挙げられる。

下部配線１１の下には、下部被覆部材１２が設けられている。下部被覆部材１２は、下部配線１１の下面の少なくとも一部を覆う。下部被覆部材１２は、例えば、水平方向に拡がる層状に設けられる。下部被覆部材１２の材料としては、例えば、樹脂などの絶縁体が挙げられる。下部被覆部材１２は、例えば、白色ソルダーレジストにより形成される。下部配線１１と下部被覆部材１２とは、省略可能である。

基板１０の上には、上部配線１３が設けられている。上部配線１３は、基板１０の上面に設けられ、基板１０の上面の一部を覆う。上部配線１３は、例えば、水平方向に拡がる層状に設けられる。上部配線１３の材料としては、例えば、金属などの導体が挙げられる。

上部配線１３の上には、上部被覆部材１４が設けられている。上部被覆部材１４は、上部配線１３の上面に沿って設けられ、上部配線１３の上面の一部を覆う。上部配線１３の一部は、上部被覆部材１４によって覆われておらず、上方に露出している。上部被覆部材１４は、例えば、水平方向に拡がる層状に設けられる。上部被覆部材１４の材料としては、例えば、樹脂などの絶縁体が挙げられる。

上部被覆部材１４の上には、発光素子を取り囲んだ領域を複数有し、光反射性を有する区分部材１５が設けられている。区分部材１５は、平面視において格子状に配置された頂部と、頂部と連続する壁部１５ｂであって、平面視において発光素子のそれぞれを取り囲む壁部１５ｂと、壁部１５ｂの下端と繋がる底部１５ａと、を含む。区分部材１５は、底部１５ａを有しなくてもよい。壁部１５ｂによって囲まれた領域を区分領域と称する。区分部材１５は、複数の区分領域を有する。区分領域は、基板１０上において、複数の発光素子２０の少なくとも１つを囲むように設けられる。この例では、各区分領域１５は、１つの発光素子２０を囲むように設けられている。

区分部材１５は、光反射性を有することが好ましい。光反射性を有する区分部材１５は、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等の金属酸化物粒子からなる反射材を含有する樹脂等を用いて成形される。光反射性を有する区分部材１５は、反射材を含有しない樹脂を用いて成形した後、表面に反射材を設けることで形成されてもよい。光反射性を有する区分部材１５を設けることで、発光素子２０から発された光を区分部材１５によって効率よく上方に反射させることができる。

上部配線１３の上には、複数の発光素子２０が設けられている。複数の発光素子２０は、接合部材２７を介して、上部配線１３の上に配置されている。複数の発光素子２０は、接合部材２７を介して、上部配線１３が設けられた基板１０の上に配置されている。接合部材２７の材料としては、例えば、金属などの導体が挙げられる。発光素子２０には、例えば、上部配線１３及び接合部材２７を介して、基板１０から電力が供給される。

複数の発光素子２０は、基板１０上に配置されている。複数の発光素子２０の配置については、後述する。

発光素子２０は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）である。発光素子２０は、青色の光を発する。発光素子２０は、半導体積層体を有する。半導体積層体は、ｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、これらに挟まれた発光層とを含む。発光層は、ダブルヘテロ接合または単一量子井戸（ＳＱＷ）などの構造を有していてもよいし、多重量子井戸（ＭＱＷ）のようにひとかたまりの活性層群をもつ構造を有していてもよい。半導体積層体は、複数の発光層を含んでいてもよい。例えば、半導体積層体は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に２以上の発光層を含む構造を有していてもよいし、ｎ型半導体層と発光層とｐ型半導体層とを順に含む構造が複数回繰り返された構造を有していてもよい。半導体積層体が複数の発光層を含む場合、複数の発光層の間で発光ピーク波長が異っていてもよいし、発光ピーク波長が同じ発光層が半導体積層体に含まれていてもよい。

発光素子２０としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の窒化物系半導体を用いたものを用いることができる。発光素子２０が発する光のピーク波長は、例えば、４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下、好ましくは４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下である。後述するように、複数の発光素子２０は、例えば、ピーク波長の異なる複数種類の発光素子を含む。発光素子２０としては、図２に示すように、基板１０の上面に設けられた正負一対の上部配線１３に跨るように、接合部材２７を介してフリップチップ実装されたものが挙げられる。但し、発光素子２０は、フリップチップ実装のみならず、フェイスアップ実装されたものでもよい。また、発光素子２０は、上面に光反射膜を有していてよい。光反射膜としては、銀、銅等の金属膜、樹脂に白色系のフィラー等を含有させたもの、誘電体多層膜（ＤＢＲ）などが挙げられる。また、発光素子に替えて、発光素子と樹脂等を含む発光装置を用いてもよい。

透光性部材２８は、基板１０上において、複数の発光素子２０の少なくとも１つを覆っている。透光性部材２８は、発光素子２０を外部環境から保護するとともに、発光素子２０から出力される光を光学的に制御する（例えば、バットウィング配光特性を得る）等の目的で、発光素子２０を被覆する。透光性部材２８の材料としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はそれらを混合した樹脂等の透光性樹脂、ガラス等を用いることができる。これらのうち、耐光性及び成形のしやすさを考慮して、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。透光性部材２８は、発光素子２０からの光を拡散させるための拡散剤、発光素子２０の発光色に対応した着色剤等を含んでもよい。拡散剤及び着色剤等は、当該分野で公知のものを使用できる。この例では、１つの透光性部材２８が１つの発光素子２０を覆っている。１つの透光性部材２８が２つ以上の発光素子２０を覆っていてもよい。また、透光性部材２８の一部は、発光素子２０と基板１０との間に位置していてもよい。

光学部材３０は、複数の発光素子２０の上方に配置される。光学部材３０は、例えば、拡散板３１と、波長変換部材３２と、第１プリズムシート３３と、第２プリズムシート３４と、偏光シート３５と、を含む。拡散板３１、波長変換部材３２、第１プリズムシート３３、第２プリズムシート３４、及び偏光シート３５は、例えば水平方向に拡がる板状である。拡散板３１、第１プリズムシート３３、第２プリズムシート３４、及び偏光シート３５は、必要に応じて設けられ、省略可能である。つまり、光学部材３０は、少なくとも波長変換部材３２を含んでいればよい。

拡散板３１は、例えば光学部材３０の下部に位置する。拡散板３１は、入射する光を拡散させて透過させる。拡散板３１を設けることで、光の均一性を向上できる。拡散板３１の材料としては、例えば、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、及びポリエチレン樹脂などの可視光に対して光吸収の少ない材料が挙げられる。拡散板３１は、あとに詳述する波長変換部材３２の上に位置してもよい。

波長変換部材３２は、拡散板３１の上に位置する。波長変換部材３２は、複数の発光素子２０の上方に配置される。複数の発光素子２０と波長変換部材３２とは、離隔している。例えば、区分部材１５の壁部１５ｂの頂部と波長変換部材３２、あるいは波長変換部材３２の下に設ける拡散板３１とを接して設けることで、複数の発光素子２０と波長変換部材３２とを離隔させることができる。

波長変換部材３２は、発光素子２０から発された青色の光の一部を吸収し、青色と異なる光、例えば緑色の光、赤色の光、または黄色の光を発する。波長変換部材３２は、発光素子２０から発された青色の光により励起され、青色と異なる光、例えば緑色の光、赤色の光、または黄色の光を発する蛍光体を含む。蛍光体については、後述する。

第１プリズムシート３３は、波長変換部材３２の上に位置する。第１プリズムシート３３は、その表面に、所定の方向に延びる複数のプリズムが配列された形状を有する。第１プリズムシート３３は、例えば、ｘｙ平面に配置され、ｘ方向に延びる複数のプリズムを有する。

第２プリズムシート３４は、第１プリズムシート３３の上に位置する。第２プリズムシート３４は、その表面に、所定の方向に延びる複数のプリズムが配列された形状を有する。第２プリズムシート３４は、例えば、ｘｙ平面に配置され、ｙ方向に延びる複数のプリズムを有する。

偏光シート３５は、第２プリズムシート３４の上に位置する。偏光シート３５は、例えば、第１偏光の光を選択的に透過させ、第１偏光に垂直な向きの第２偏光の光を反射させる。偏光シート３５において反射された第２偏光の光の一部は、第１プリズムシート３３、第２プリズムシート３４、波長変換部材３２、及び拡散板３１で再度反射される。このとき、偏光方向が変化し、例えば、第２偏光の光が第１偏光の光に変換され、再び偏光シート３５に入射する。これにより、面状発光装置１から出射する光の偏光方向を揃え、表示パネルの輝度向上に有効な偏光方向の光を高効率で出射させることができる。偏光シート３５としては、例えば、バックライト用の光学部材として市販されているものを使用できる。

なお、上記の例では、基板１０を備えた面状発光装置１について説明したが、基板１０は、必要に応じて設けられ、省略可能である。例えば、複数の発光素子２０が、一体の透光性の樹脂などで保持された面状発光装置を用いることができる。

以下、波長変換部材３２について、さらに詳しく説明する。
図３は、第１実施形態に係る面状発光装置の波長変換部材の一部を模式的に示す断面図である。
図３に示すように、波長変換部材３２は、蛍光体３２ａと、母材３２ｂと、を含む。母材３２ｂは、例えば、透光性材料からなる。蛍光体３２ａは、例えば、母材３２ｂの内部に分散して配置されている。

蛍光体３２ａは、発光素子２０から出力される光（励起光ＥＬ）により励起され、発光素子２０から出力される光とは異なる光（蛍光ＦＬ）を発する。蛍光体３２ａは、例えば、発光素子２０からの青色の光により励起され緑色の光を発する緑色蛍光体と、発光素子２０からの青色の光により励起され赤色の光を発する赤色蛍光体と、を含む。

緑色蛍光体が発する光のピーク波長は、例えば、４９０ｎｍ以上、５７０ｎｍ以下、好ましくは５２５ｎｍ以上、５４９ｎｍ以下である。緑色蛍光体は、例えば、β－サイアロン（β－ＳｉＡｌＯＮ（（Ｓｉ，Ａｌ）_３（Ｏ，Ｎ）_４：Ｅｕ）、クロロシリケート（Ｃａ_８ＭｇＳｉ_４Ｏ_１６Ｃｌ_２：Ｅｕ）、シリケート、ＢＳＯＮ（Ｂａ_３Ｓｉ_６Ｏ_１２Ｎ_２：Ｅｕ）、ペロブスカイト（ＣｓＰｂ（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）_３）、及びチオガレートからなる群より選択される少なくとも１つを含む。

赤色蛍光体が発する光のピーク波長は、例えば、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下である。赤色蛍光体は、例えば、ＫＳＦ（Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ）、ＫＳＡＦ（Ｋ_２Ｓｉ_０．９９Ａｌ_０．０１Ｆ_５．９９：Ｍｎ）、ＭＧＦ（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ_２・ＧｅＯ_２：Ｍｎ）、ＳＣＡＳＮ（（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）、ＣＡＳＮ（ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ）、及びα－サイアロン（Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。

蛍光体３２ａが緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含む場合、発光素子２０から発された青色の光（励起光ＥＬ）の一部は、緑色蛍光体により緑色の光（蛍光ＦＬ）に変換される。発光素子２０から発された青色の光（励起光ＥＬ）の別の一部は、赤色蛍光体により赤色の光（蛍光ＦＬ）に変換される。発光素子２０から発された青色の光（励起光ＥＬ）のさらに別の一部は、変換されずに波長変換部材３２を透過する。緑色の光（蛍光ＦＬ）と、赤色の光（蛍光ＦＬ）と、青色の光（励起光ＥＬ）と、が混ざることで、波長変換部材３２から白色の光が出射される。これにより、青色の光を発する発光素子２０を用いて、白色の光を出射する面状発光装置１を実現できる。また、所望の色度の白色の光を出射する面状発光装置１を実現できる。

蛍光体３２ａは、例えば、緑色蛍光体及び赤色蛍光体の代わりに、発光素子２０からの青色の光により励起され黄色の光を発する黄色蛍光体を含んでいてもよい。黄色蛍光体が発する光のピーク波長は、例えば、５４０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下である。黄色蛍光体は、例えば、ＹＡＧ（Ｙ_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ）及びＳＢＳｉＯＮ（（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｓｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ）からなる群より選択される少なくとも１つを含む。

蛍光体３２ａが黄色蛍光体を含む場合、発光素子２０から発された青色の光（励起光ＥＬ）の一部は、黄色蛍光体により黄色の光（蛍光ＦＬ）に変換される。発光素子２０から発された青色の光（励起光ＥＬ）の別の一部は、変換されずに波長変換部材３２を透過する。黄色の光（蛍光ＦＬ）と、青色の光（励起光ＥＬ）と、が混ざることで、波長変換部材３２から白色の光が出射される。これにより、青色の光を発する発光素子２０を用いて、白色の光を出射する面状発光装置１を実現できる。

以下、発光素子２０の配置について、さらに詳しく説明する。
図４は、第１実施形態に係る面状発光装置における発光素子の配置を説明する平面図である。
図１及び図４に示すように、複数の発光素子２０は、平面視において、行列状に規則的に配列されている。複数の発光素子２０は、平面状に同じ間隔で配置されている。ここで、水平方向に沿う方向の１つを第１方向（例えば、行列の行方向）、水平方向に沿う方向であって第１方向と直交する方向を第２方向（例えば、行列の列方向）、とする。第１方向に並ぶ複数の発光素子２０の間の第１方向における距離（間隔）は、それぞれ、同じ（一定）である。また、第２方向に並ぶ複数の発光素子２０の間の第２方向における距離（間隔）は、それぞれ、同じ（一定）である。また、第１方向に並ぶ複数の発光素子２０の間の第１方向における距離（間隔）は、第２方向に並ぶ複数の発光素子２０の間の第２方向における距離（間隔）と同じである。
また、言い換えると、図１及び図４に示すように、複数の発光素子２０が平面状に同じ間隔で配置されるということは、第１方向および／または第２方向に隣り合って配置される任意の２つの発光素子２０の間隔がすべて同じであることを意味する。加えて、任意の２つの発光素子２０の間に、面状発光装置として発光するための他の発光素子が配置されることはない。

なお、本願明細書では、間隔が「同じ」とは、間隔が平均間隔±１０％以内の範囲に含まれることを意味する。平均間隔は、面状発光装置１に含まれるすべての発光素子２０において、互いに隣り合う２つの発光素子２０の間の間隔の平均値である。また、面状発光装置１に含まれるすべての発光素子２０のうち９０％以上が、平面状に同じ間隔で配置されていることが好ましい。面状発光装置１に含まれるすべての発光素子２０のうち９５％以上が、平面状に同じ間隔で配置されていることがより好ましい。面状発光装置１に含まれるすべての発光素子２０（１００％）が、平面状に同じ間隔で配置されていることがさらに好ましい。

複数の発光素子２０は、外周領域５１に配置される第１発光素子２１と、外周領域５１よりも内側に位置する中央領域５２に配置される第２発光素子２２と、を有する。外周領域５１及び中央領域５２は、それぞれ、発光素子２０を中心とする発光領域を複数含む。図４に示す外周領域５１及び中央領域５２は、例えば基板１０の上面において、複数の発光素子２０が配置される素子配置領域における外周領域５１と、中央領域５２と定義することができる。また、別の観点から、図４に示す外周領域５１及び中央領域５２は、例えば、面状発光装置１の発光面における外周領域及び中央領域と定義することできる。図４では、外周領域５１を網掛けで示している。外周領域５１は、素子配置領域のうちの最外周に位置する。外周領域５１は、外周縁５０ａを含む最も外側に位置する領域である。外周領域５１は、角５０ｂを含む。素子配置領域のうち、中央領域５２は、平面視において、外周領域５１よりも内側に位置する。

複数の発光素子２０は、第１発光素子２１と、第２発光素子２２と、を有する。図４では、第１発光素子２１を「Ａ」、第２発光素子２２を「Ｂ」で示している。第１発光素子２１は、外周領域５１に配置されている。第２発光素子２２は、中央領域５２に配置されている。第１発光素子２１は、外周発光素子と称してもよく、第２発光素子２２は、中央発光素子と称してもよい。

第１発光素子２１は、ピーク波長λ１を有する光を出力する。第２発光素子２２は、ピーク波長λ２を有する光を出力する。ピーク波長λ１は、ピーク波長λ２よりも短い。ピーク波長λ１は、好ましくは４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下、より好ましくは４４０ｎｍ以上４４６ｎｍ以下である。ピーク波長λ２は、好ましくは４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下、より好ましくは４４７ｎｍ以上４５５ｎｍ以下である。ピーク波長λ１とピーク波長λ２との差は、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上５ｎｍ以下である。

ピーク波長λ１は、例えば、外周領域５１に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長として求められる。外周領域５１に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長は、例えば、外周領域５１に配置された発光素子２０のみを発光させることで求めることができる。あるいは、外周領域５１に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長は、例えば、外周領域５１以外に配置された発光素子２０を遮光した状態で、全ての発光素子２０を発光させることで求めることができる。なお、ピーク波長λ１は、例えば、外周領域５１に配置された発光素子２０から選択された複数個の発光素子２０から出力される光の個別のピーク波長の平均値として求められてもよい。

ピーク波長λ２は、例えば、中央領域５２に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長として求められる。中央領域５２に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長は、例えば、中央領域５２に配置された発光素子２０のみを発光させることで求めることができる。中央領域５２の所定範囲内に配置された発光素子２０のみを発光させて求めた所定範囲内の発光素子２０のピーク波長を、ピーク波長λ２とみなしてもよい。あるいは、中央領域５２に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長は、例えば、中央領域５２以外に配置された発光素子２０を遮光した状態で、全ての発光素子２０を発光させることで求めることができる。中央領域５２の所定範囲以外に配置された発光素子２０を遮光して求めた所定範囲内の発光素子２０のピーク波長を、ピーク波長λ２とみなしてもよい。なお、ピーク波長λ２は、例えば、中央領域５２に配置された発光素子２０から選択された複数個の発光素子２０から出力される光の個別のピーク波長の平均値として求められてもよい。

なお、実施形態においては、第２発光素子２２として、ピーク波長の異なる複数種類の発光素子を配置してもよい。この場合、第２発光素子２２として、例えば、ピーク波長が４４７．７５ｎｍ以上４４９．００ｎｍ以下の第２発光素子２２と、ピーク波長が４４９．００ｎｍを超え４５０．２５ｎｍ以下の第２発光素子２２と、を交互に配置するなどとしてもよい。

ピーク波長が同じ青色の光を発する複数の発光素子２０が、外周領域５１と中央領域５２とを含む素子配置領域に配置されている場合、面状発光装置として色むらが生じることがある。中央領域５２及び外周領域５１において、発光素子２０を中心とする１つの発光領域における出射光は、その中心に位置する発光素子２０から出射される光と、その発光領域の周囲に位置する発光領域に配置される発光素子２０から出射された光のうち、斜め上方向に出射される光と、を含む。つまり、各発光領域からの光は、周囲に位置する発光素子２０からの光を含む光として視認される。中央領域５２では、発光素子２０から上方に向かって出射された光に、周囲の全方位に位置する発光素子２０から斜め上方に出射された光が加わり、波長変換部材３２を通過することで、所望の白色の光が出射される。一方、最外周である外周領域５１では、１つの発光領域は、その周囲のうち、発光素子２０の外側に発光素子２０が設けられていない。つまり、１つの発光領域において、周囲に配置される発光素子２０が中央領域５２よりも少ない。これにより、外周領域５１における出射光は、周囲の発光素子２０から斜め方向に出射される光の割合が、中央領域５２よりも、小さい。そして斜め上方に出射される光は、直上に出射される光と比べて、波長変換部材３２中を通過する距離が長くなるため、波長変換された色の光の割合が多くなる傾向がある。そのため、面状発光装置を上方から見たとき、外周領域５１から出射される光は、中央領域５２から出射される光に比べて、波長変換された色の光の割合が少なく、青白く見えやすい。このように、外周領域５１と中央領域５２のそれぞれに、同じピーク波長の青色の光を発する複数の発光素子２０を配置した場合、外周領域５１と中央領域５２との間に色度差が生じ、色むらが生じることがある。

これに対し、実施形態によれば、外周領域５１に配置される第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１を、中央領域５２に配置される第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２よりも短くしている。第１発光素子２１から出力されるピーク波長λ１の光は、第２発光素子２２から出力されるピーク波長λ２の光よりも青の視感度が低い。そのため、中央領域５２にピーク波長λ２の光を出力する第２発光素子２２を配置し、外周領域５１にピーク波長λ２よりも短いピーク波長λ１の光を出力する第１発光素子２１を配置することで、外周領域５１から出射される光が中央領域５２から出射される光に比べて青白く見えることを低減できる。したがって、外周領域５１と中央領域５２との間の色度差を小さくすることができ、色むらを低減できる。

図５は、第１実施形態に係る面状発光装置における緑色蛍光体及び赤色蛍光体の励起スペクトルの一例を示すグラフである。
図５における横軸は、波長［ｎｍ］である。図５における縦軸は、赤色蛍光体の励起効率の最大値を１とした励起効率の相対値である。

この例では、緑色蛍光体は、β－サイアロンであり、赤色蛍光体は、ＫＳＦである。図５では、緑色蛍光体（β－サイアロン）の励起スペクトルを一点鎖線で示し、赤色蛍光体（ＫＳＦ）の励起スペクトルを実線で示している。また、この例では、第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１は、４４５ｎｍであり、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２は、４４９ｎｍである。

図５に示すように、この例では、緑色蛍光体のピーク波長λ１における励起効率Ｇ１は、緑色蛍光体のピーク波長λ２における励起効率Ｇ２よりも高い。一方で、この例では、赤色蛍光体のピーク波長λ１における励起効率Ｒ１は、赤色蛍光体のピーク波長λ２における励起効率Ｒ２よりも低い。

中央領域５２から出射される光に比べて、外周領域５１から出射される光は、波長変換された色の光の割合が少なくなる傾向にあるところ、このように、ピーク波長λ１における励起効率Ｇ１がピーク波長λ２における励起効率Ｇ２よりも高くなるような緑色蛍光体を使用することで、外周領域５１において、波長変換された緑色の光を補填することができる。これにより、外周領域５１と中央領域５２との色度差を小さくすることができ、色むらを低減できる。

なお、緑色の光は、赤色の光に比べて、視感度に与える影響が大きい。そのため、この例では、ピーク波長λ１における励起効率Ｒ１がピーク波長λ２における励起効率Ｒ２よりも低くなっているものの、ピーク波長λ１における励起効率Ｇ１がピーク波長λ２における励起効率Ｇ２よりも高くなることで、外周領域５１と中央領域５２との間の色度差を小さくすることができ、色むらを低減できる。

外周領域５１と中央領域５２との間の色度差を小さくすることができ、色むらをより低減するためには、ピーク波長λ１における励起効率Ｇ１がピーク波長λ２における励起効率Ｇ２よりも高くなるような緑色蛍光体と、ピーク波長λ１における励起効率Ｒ１がピーク波長λ２における励起効率Ｒ２よりも高くなるような赤色蛍光体と、を組み合わせて使用することが好ましい。また、緑色蛍光体のピーク波長λ１における励起効率Ｇ１がピーク波長λ２における励起効率Ｇ２よりも高くなり、かつ、赤色蛍光体のピーク波長λ１における励起効率Ｒ１がピーク波長λ２における励起効率Ｒ２よりも高くなるようなピーク波長λ１及びピーク波長λ２の組み合わせを選択することが好ましい。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態に係る面状発光装置における発光素子の配置を説明する平面図である。
図６に示すように、第２実施形態に係る面状発光装置１Ａでは、素子配置領域は、外周領域５１と、中央領域５２と、中間領域５３とを有し、それぞれの領域に複数の発光素子２０が配置されている。これらの領域のうち、中間領域５３は、外周領域５１と中央領域５２との間に位置する。中間領域５３は、外周領域５１の内側の領域であり、中央領域５２の外側の領域である。図６では、外周領域５１を濃い色の網掛けで示し、中間領域５３を薄い色の網掛けで示している。中間領域５３は、平面視において、外周領域５１よりも内側に位置する。中間領域５３は、平面視において、中央領域５２よりも外側に位置する。中間領域５３は、例えば、外周領域５１と隣接している。中間領域５３は、例えば、中央領域５２と隣接している。

複数の発光素子２０は、第１発光素子２１及び第２発光素子２２に加えて、第３発光素子２３をさらに有する。図６では、第１発光素子２１を「Ａ」、第２発光素子２２を「Ｂ」、第３発光素子２３を「Ｃ」で示している。第１発光素子２１は、外周領域５１に配置されている。第２発光素子２２は、中央領域５２に配置されている。第３発光素子２３は、中間領域５３に配置されている。第３発光素子２３は、中間発光素子と称してもよい。

第１発光素子２１は、ピーク波長λ１を有する光を出力する。第２発光素子２２は、ピーク波長λ２を有する光を出力する。第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１は、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２よりも短い。第１発光素子２１及び第２発光素子２２は、第１実施形態において説明した第１発光素子２１及び第２発光素子２２と実質的に同じであるため、説明を省略する。

第３発光素子２３は、ピーク波長λ３を有する光を出力する。ピーク波長λ３は、例えば、第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１よりも長く、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２よりも短い。ピーク波長λ３は、好ましくは４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下、より好ましくは４４５ｎｍ以上４４９ｎｍ以下である。ピーク波長λ１とピーク波長λ３との差は、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。ピーク波長λ２とピーク波長λ３との差は、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。

ピーク波長λ３は、例えば、中間領域５３に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長として求められる。中間領域５３に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長は、例えば、中間領域５３に配置された発光素子２０のみを発光させることで求めることができる。あるいは、中間領域５３に配置された全ての発光素子２０を発光させたときの光のピーク波長は、例えば、中間領域５３以外に配置された発光素子２０を遮光した状態で、全ての発光素子２０を発光させることで求めることができる。なお、ピーク波長λ３は、例えば、中間領域５３に配置された発光素子２０から選択された複数個の発光素子２０から出力される光の個別のピーク波長の平均値として求められてもよい。

この例においても、中央領域５２にピーク波長λ２の光を出力する第２発光素子２２を配置し、外周領域５１にピーク波長λ２よりも短いピーク波長λ１の光を出力する第１発光素子２１を配置することで、外周領域５１から出射される光が中央領域５２から出射される光に比べて青白く見えることを低減できる。したがって、外周領域５１と中央領域５２との間の色度差を小さくすることができ、色むらを低減できる。

また、外周領域５１と中央領域５２との間に位置する中間領域５３に、第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１よりも長く第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２よりも短いピーク波長λ３を有する光を発する第３発光素子２３を配置することで、外周領域５１と中央領域５２との間においてピーク波長を段階的に短くすることができる。

外周領域５１と中央領域５２との間に位置する中間領域５３に、第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１と同じピーク波長λ３を有する光を発する第３発光素子２３を配置してもよい。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態に係る面状発光装置における発光素子の配置を説明する平面図である。
図７に示すように、第３実施形態に係る面状発光装置１Ｂでは、外周領域５１は、第１部分５１ａと、第２部分５１ｂと、を有する。第１部分５１ａは、角５０ｂを含む部分である。第２部分５１ｂは、第１部分５１ａに隣接する部分である。また、中間領域５３は、第３部分５３ａを有する。第３部分５３ａは、第１部分５１ａに隣接する部分である。第１部分５１ａ、第２部分５１ｂ、及び第３部分５３ａは、角５０ｂ周辺の領域を構成する。

複数の発光素子２０は、第１発光素子２１及び第２発光素子２２に加えて、第３発光素子２３をさらに有する。図７では、第１発光素子２１を「Ａ」、第２発光素子２２を「Ｂ」、第３発光素子２３を「Ｃ」で示している。第１発光素子２１は、外周領域５１に配置されている。第２発光素子２２は、中央領域５２及び中間領域５３に配置されている。第３発光素子２３は、中間領域５３に配置されている。

第１発光素子２１は、ピーク波長λ１を有する光を出力する。第２発光素子２２は、ピーク波長λ２を有する光を出力する。第３発光素子２３は、ピーク波長λ３を有する光を出力する。第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１は、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２よりも短い。第３発光素子２３から出力される光のピーク波長λ３は、例えば、第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１よりも長く、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２よりも短い。第１発光素子２１及び第２発光素子２２は、第１実施形態において説明した第１発光素子２１及び第２発光素子２２と実質的に同じであるため、説明を省略する。第３発光素子２３は、第２実施形態において説明した第３発光素子２３と実質的に同じであるため、説明を省略する。

第１発光素子２１は、外周領域５１のうち少なくとも第１部分５１ａ及び第２部分５１ｂに配置されることが好ましい。この例では、第１発光素子２１は、第１部分５１ａ及び第２部分５１ｂを含む外周領域５１の全域に配置されている。

第３発光素子２３は、中間領域５３のうち少なくとも第３部分５３ａに配置されることが好ましい。この例では、第１発光素子２１は、第３部分５３ａのみに配置されている。中間領域５３のうち第３部分５３ａ以外の部分には、第２発光素子２２が配置されている。

この例においても、中央領域５２にピーク波長λ２の光を出力する第２発光素子２２を配置し、外周領域５１にピーク波長λ２よりも短いピーク波長λ１の光を出力する第１発光素子２１を配置することで、外周領域５１から出射される光が中央領域５２から出射される光に比べて青白く見えることを低減できる。したがって、外周領域５１と中央領域５２との間の色度差を小さくすることができ、色むらを低減できる。

角５０ｂ周辺の領域は、周囲の発光素子から斜め上方に出射された光の強度が最も小さい領域であり、色むらが生じやすい。そこで、角５０ｂ周辺の領域（第１部分５１ａ、第２部分５１ｂ、及び第３部分５３ａ）に第１発光素子２１及び第３発光素子２３を配置することで、色むらが生じやすい角５０ｂ周辺の領域において、色むらを低減できる。

＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態に係る面状発光装置における発光素子の配置を説明する平面図である。
図８に示すように、第４実施形態に係る面状発光装置１Ｃでは、複数の発光素子２０は、第１発光素子２１及び第２発光素子２２に加えて、介在発光素子２４をさらに有する。図８では、第１発光素子２１を「Ａ」、第２発光素子２２を「Ｂ」、介在発光素子２４を「Ｄ」で示している。第１発光素子２１は、外周領域５１に配置されている。第２発光素子２２は、中央領域５２に配置されている。介在発光素子２４は、外周領域５１に配置されている。

介在発光素子２４は、外周領域５１において、複数の第１発光素子２１の間に位置している。また、第１発光素子２１は、外周領域５１において、複数の介在発光素子２４の間に位置している。この例では、外周領域５１において、第１発光素子２１と介在発光素子２４とは、交互に配置されている。２つの第１発光素子２１の間に位置する介在発光素子２４の数は１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。２つの介在発光素子２４の間に位置する第１発光素子２１の数は１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。

第１発光素子２１は、ピーク波長λ１を有する光を出力する。第２発光素子２２は、ピーク波長λ２を有する光を出力する。第３発光素子２３は、ピーク波長λ３を有する光を出力する。第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１は、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２よりも短い。第１発光素子２１及び第２発光素子２２は、第１実施形態において説明した第１発光素子２１及び第２発光素子２２と実質的に同じであるため、説明を省略する。

介在発光素子２４は、ピーク波長λ４を有する光を出力する。ピーク波長λ４は、例えば、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２と同じ、または、第２発光素子２２から出力される光のピーク波長λ２よりも短い。ピーク波長λ４は、第１発光素子２１から出力される光のピーク波長λ１よりも長い。ピーク波長λ４は、好ましくは４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下、より好ましくは４４５ｎｍ以上４４９ｎｍ以下である。ピーク波長λ１とピーク波長λ４との差は、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。ピーク波長λ２とピーク波長λ４との差は、好ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。

ピーク波長λ４は、例えば、外周領域５１に配置された発光素子２０を個別に発光させたときの光のピーク波長として求められる。外周領域５１に配置された発光素子２０を個別に発光させたときの光のピーク波長は、例えば、発光素子２０が外周領域５１に配置された状態で測定されてもよいし、発光素子２０を外周領域５１から取り外した状態で測定されてもよい。例えば、ピーク波長λ１よりも長いピーク波長を有する発光素子２０を介在発光素子２４とみなすことができる。

実施形態は、以下の構成を含んでもよい。

（構成１）
平面状に同じ間隔で配置された青色の光を発する複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の上方に配置され、前記発光素子から出力される光により励起され光を発する蛍光体を含む波長変換部材と、
を備え、
平面視において、前記複数の発光素子は、外周領域に配置される第１発光素子と、前記外周領域よりも内側に位置する中央領域に配置される第２発光素子と、を有し、
前記第１発光素子から出力される光のピーク波長は、前記第２発光素子から出力される光のピーク波長よりも短い、面状発光装置。

（構成２）
平面視において、前記複数の発光素子は、前記外周領域と前記中央領域との間に位置する中間領域に配置される第３発光素子をさらに有し、
前記第３発光素子から出力される光のピーク波長は、前記第１発光素子から出力される光のピーク波長よりも長く、前記第２発光素子から出力される光のピーク波長よりも短い、構成１記載の面状発光装置。

（構成３）
前記複数の発光素子は、平面視において、矩形状に配置され、
前記外周領域は、角を含む第１部分と、前記第１部分に隣接する第２部分と、を有し、
前記中間領域は、前記第１部分に隣接する第３部分を有し、
前記第１発光素子は、前記第１部分及び前記第２部分に配置され、
前記第３発光素子は、前記第３部分に配置される、構成２記載の面状発光装置。

（構成４）
平面視において、前記複数の発光素子は、前記外周領域に配置される介在発光素子をさらに有し、
前記介在発光素子は、複数の前記第１発光素子の間に位置し、
前記介在発光素子から出力される光のピーク波長は、前記第２発光素子から出力される光のピーク波長と同じまたは前記第２発光素子から出力される光のピーク波長よりも短い、構成１～３のいずれか１つに記載の面状発光装置。

（構成５）
前記複数の発光素子が載置される基板と、
前記基板上において、前記複数の発光素子の少なくとも１つを覆う透光性部材と、
をさらに備えた、構成１～４のいずれか１つに記載の面状発光装置。

（構成６）
前記複数の発光素子が載置される基板と、
前記基板上において、前記発光素子を取り囲んだ領域を複数有し、光反射性を有する区分部材と、
をさらに備えた、構成１～５のいずれか１つに記載の面状発光装置。

（構成７）
前記波長変換部材は、板状であり、
前記複数の発光素子と前記波長変換部材とは、離隔している、構成１～６のいずれか１つに記載の面状発光装置。

（構成８）
前記蛍光体は、
β－サイアロン、クロロシリケート、シリケート、ＢＳＯＮ、ペロブスカイト、及びチオガレートからなる群より選択される少なくとも１つと、
ＫＳＦ、ＫＳＡＦ、ＭＧＦ、ＳＣＡＳＮ、ＣＡＳＮ、及びα－サイアロンからなる群より選択される少なくとも１つと、
を含む、構成１～７のいずれか１つに記載の面状発光装置。

（構成９）
前記第１発光素子から出力される光のピーク波長及び前記第２発光素子から出力される光のピーク波長は、それぞれ、４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下である、構成１～８のいずれか１つに記載の面状発光装置。

（構成１０）
前記第１発光素子から出力される光のピーク波長と前記第２発光素子から出力される光のピーク波長との差は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、構成１～９のいずれか１つに記載の面状発光装置。

以上のように、実施形態によれば、色むらを低減できる面状発光装置が提供される。

前述の各実施形態は、本発明を具現化した例であり、本発明はこれらの実施形態には限定されない。例えば、前述の各実施形態において、いくつかの構成要素又は工程を追加、削除又は変更したものも本発明に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

本発明は、例えば、照明装置及び表示装置の光源等に利用することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：面状発光装置
５：筐体
１０：基板
１１：下部配線
１２：下部被覆部材
１３：上部配線
１４：上部被覆部材
１５：区分部材
１５ａ：底部
１５ｂ：壁部
２０：発光素子
２１：第１発光素子
２２：第２発光素子
２３：第３発光素子
２４：介在発光素子
２７：接合部材
２８：透光性部材
３０：光学部材
３１：拡散板
３２：波長変換部材
３２ａ：蛍光体
３２ｂ：母材
３３：第１プリズムシート
３４：第２プリズムシート
３５：偏光シート
５０ａ：外周縁
５０ｂ：角
５１：外周領域
５１ａ：第１部分
５１ｂ：第２部分
５２：中央領域
５３：中間領域
５３ａ：第３部分
ＥＬ：励起光
ＦＬ：蛍光

Claims (10)

1. 平面状に同じ間隔で配置された青色の光を発する複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子の上方に配置され、前記発光素子から出力される光により励起され光を発する蛍光体を含む波長変換部材と、
   を備え、
   平面視において、前記複数の発光素子は、外周領域に配置される第１発光素子と、前記外周領域よりも内側に位置する中央領域に配置される第２発光素子と、を有し、
   前記第１発光素子から出力される光のピーク波長は、前記第２発光素子から出力される光のピーク波長よりも短い、面状発光装置。
2. 平面視において、前記複数の発光素子は、前記外周領域と前記中央領域との間に位置する中間領域に配置される第３発光素子をさらに有し、
   前記第３発光素子から出力される光のピーク波長は、前記第１発光素子から出力される光のピーク波長よりも長く、前記第２発光素子から出力される光のピーク波長よりも短い、請求項１記載の面状発光装置。
3. 前記複数の発光素子は、平面視において、矩形状に配置され、
   前記外周領域は、角を含む第１部分と、前記第１部分に隣接する第２部分と、を有し、
   前記中間領域は、前記第１部分に隣接する第３部分を有し、
   前記第１発光素子は、前記第１部分及び前記第２部分に配置され、
   前記第３発光素子は、前記第３部分に配置される、請求項２記載の面状発光装置。
4. 平面視において、前記複数の発光素子は、前記外周領域に配置される介在発光素子をさらに有し、
   前記介在発光素子は、複数の前記第１発光素子の間に位置し、
   前記介在発光素子から出力される光のピーク波長は、前記第２発光素子から出力される光のピーク波長と同じまたは前記第２発光素子から出力される光のピーク波長よりも短い、請求項１記載の面状発光装置。
5. 前記複数の発光素子が載置される基板と、
   前記基板上において、前記複数の発光素子の少なくとも１つを覆う透光性部材と、
   をさらに備えた、請求項１～４のいずれか１つに記載の面状発光装置。
6. 前記複数の発光素子が載置される基板と、
   前記基板上において、前記発光素子を取り囲んだ領域を複数有し、光反射性を有する区分部材と、
   をさらに備えた、請求項１～４のいずれか１つに記載の面状発光装置。
7. 前記波長変換部材は、板状であり、
   前記複数の発光素子と前記波長変換部材とは、離隔している、請求項１～４のいずれか１つに記載の面状発光装置。
8. 前記蛍光体は、
   β－サイアロン、クロロシリケート、シリケート、ＢＳＯＮ、ペロブスカイト、及びチオガレートからなる群より選択される少なくとも１つと、
   ＫＳＦ、ＫＳＡＦ、ＭＧＦ、ＳＣＡＳＮ、ＣＡＳＮ、及びα－サイアロンからなる群より選択される少なくとも１つと、
   を含む、請求項１～４のいずれか１つに記載の面状発光装置。
9. 前記第１発光素子から出力される光のピーク波長及び前記第２発光素子から出力される光のピーク波長は、それぞれ、４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下である、請求項１～４のいずれか１つに記載の面状発光装置。
10. 前記第１発光素子から出力される光のピーク波長と前記第２発光素子から出力される光のピーク波長との差は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である、請求項９に記載の面状発光装置。
    

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