JP4656758B2 - チップ型発光装置および発光装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、チップ型発光装置に関し、特にたとえば液晶ディスプレイ等の表示装置のバックライト、照光式操作スイッチ等に用いられる、チップ型発光装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来のノート型パソコン等に使用される液晶ディスプレイのバックライト用の発光装置の一例が、特開平7−176794号公報[H01L33/00,G09F9/00]に開示されている。この従来の発光装置1は、図7に示すように、光を透過する板状の導光板2を有し、この導光板2の側面に青色発光ダイオード(青色LED)3が挿入されて取り付けられている。この導光板2の各側面には反射層4が形成され、底面に蛍光散乱層5が形成されている。この蛍光散乱層5は、青色LED3から発せられた青色の光が照射されて励起されると、青色に対して補色の関係にある色の光を放射する蛍光物質が含まれている。また、蛍光散乱層5と間隔を隔ててその下方に散乱反射層6が配置されており、この散乱反射層6はベース7の上面に形成されている。導光板2の上面は露出しており、その上面と間隔を隔ててその上方に光拡散板8が配置されている。
【0003】
この発光装置1によれば、青色LED3から発せられた光の一部は、蛍光散乱層5に照射されて散乱し、また、一部の光は蛍光散乱層5に含まれている蛍光物質により吸収され、そして波長が変換されて放射される。したがって、図7に示す光拡散板8を介して導光板2の上面を観察すると、表面全体が略白色に発光する導光板2が見える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図7に示す従来の発光装置1では、青色LED3から発せられた青色の光の一部が蛍光散乱層5に達することなく、導光板2の上面から直接に出射したり、導光板2の内部で反射して導光板2の上面から出射することがあるので、導光板2が青みがかってしまうことがある。
【0005】
なお、光が青みがからないようにする方法として、青色LEDチップの表面に蛍光物質を含む樹脂を密着させて覆い、青色の光をこの樹脂膜に透過させることにより白色光を出力させることができる。しかし、青色LEDチップから発せられる青色光は、太陽光よりも放射強度が強いので、この青色光によってチップ周辺の蛍光物質が劣化して色ずれを起こす可能性がある。特に有機蛍光顔料で顕著である。
【0006】
それゆえに、この発明の主たる目的は、色ずれが少なく所望の色の光を長期間安定して出力できる、チップ型発光装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、第1の色の光を発する発光素子、発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部を有するケース、発光素子から発せられて直線方向に開放部に向う第1の色の光を反射する反射部材、ケースの内面および反射部材の表面に形成され、第1の色の光を第2の色の光に変換して放射する蛍光体、ならびに反射部材によって形成され、第1の色の光と第2の色の光とが合成された第3の色の光を通して開放部から出力するための隙間を備える、チップ型発光装置である
の発明の別の局面は、第1の色の光を発する発光素子、発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部を有するケース、発光素子から発せられて直線方向に開放部に向う第1の色の光を反射する反射部材、ケースの内面および反射部材の表面に形成され、第1の色の光を第2の色の光に変換して放射する蛍光体、および第1の色の光と第2の色の光とが合成された第3の色の光を通して開放部から出力するための隙間を備える、発光装置である。
【0008】
【作用】
この発明によると、発光素子から直線方向に開放部に向う第1の色の光は、反射部材で反射されるので開放部から直接に出力されないようにすることができる。そして、発光素子から発せられた第1の色の光の一部は、ケースの内面および反射部材の表面に形成された蛍光体で反射され、また、他の一部の光は蛍光体に吸収され、そして第2の色の光に波長変換されて放射される。そして、これら第1の色の光と第2の色の光とが合成されて第3の色の光となり、この第3の色の光が反射部材によって形成された隙間を通って開放部から出力される。
【0009】
そして、発光素子を青色発光素子とし、第2の色の光を、青色である第1の色の光に対して補色の関係にある色の光とすることにより、蛍光体から発せられる第3の色の光が白色光となり、この白色光を隙間から出力することができる。
【0010】
【発明の効果】
この発明によれば、ケースの開放部から出力される光は、蛍光体から発せられた第3の色の光であり、第1の色の光が直接に開放部から出力されていないので、第1の色の光および第2の色の光を所望の色の光として決定することにより、所望の第3の色の光を開放部から出力させることができる。
【0011】
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0012】
【実施例】
図1に示すこの実施例のチップ型発光装置(以下、単に「発光装置」と言う。)10は、基板12上に設けられている発光素子(青色発光チップ)14から発せられた青色(第1の色)の光H1をケース16の内面および反射散乱部材18の表面に形成された蛍光体膜20に照射するようになっている。蛍光体膜20に照射された第1の色の光H1の一部は、この蛍光体膜20によって黄緑色(第2の色)の光に波長変換されて放射され、ケース16の内面等に形成された蛍光体膜20で反射して反射散乱部材18の隙間S1,S2,S3,S4,S5を通ってケース16の開放部22から出力される。そして、青色(第1の色)の光H1のうちの他の一部の光は蛍光体膜20で反射して、このような反射を繰り返して反射散乱部材18の隙間S1,S2,S3,S4,S5を通ってケース16の開放部22から出力される。したがって、ケース16の開放部22からは、青色(第1の色)の光H1と黄緑色(第2の色)の光とを合成した白色(第3の色)の光H3が出力される。なお、黄緑色(第2の色)の光は、青色(第1の色)の光H1に対して補色の関係にある色の光である。
【0013】
青色発光チップ14は、青色発光ダイオード(青色LED)24を構成するものであり、図1に示すように、平面形状が矩形の基板12上に設けられている。この青色LED24は、たとえばGaN系、SiC系およびZnSe系等の化合物半導体である。この青色発光チップ14は、ワイヤ26を介して基板12に形成されているそれぞれの端子28に電気的に接続されている。なお、基板12は、BT(ビスマレイミド・トリアジン・レジン)等の不透光性の絶縁材料で形成されている。
【0014】
ケース16は、液晶ポリマ等の不透光性の材料で形成されており、図1に示すように基板12上に設けられている。ケース16は、外形が直方体の箱状体であり、正面および下面が開放しており、この下面が基板12により塞がれている。したがって、ケース16の正面が開放部22として形成されており、この開放部22は基板12と平行する方向に開放している。そして、図1(B)の横断面図に示すように、ケース16の開放部22の内側であって、開放部22を形成する基板12の縁部に沿って合計5枚の反射散乱部材18がケース16の上側壁16aに形成されている。
【0015】
この5枚の反射散乱部材18は、ケース16と一体に同じ材質で形成されており、互いに平行して2列に配置されている。青色発光チップ14に近い位置に配置されている3枚の反射散乱部材が第1反射散乱部材18aである。そして、この第1反射散乱部材18aよりも青色発光チップ14から離れた位置であって、第1反射散乱部材18aと所定の隙間(間隔)S1を隔てて配置されている2枚の反射散乱部材が第2反射散乱部材18bである。各反射散乱部材18は、正面形状が矩形の板状体であり、ケース16の上側壁16aから延びて基板12の上面に当接する長さに形成されている。そして、表面全体に粗面加工を施してあり、照射された光を反射散乱させるようにしてある。
【0016】
青色発光チップ14は、このように形成されたケース16,第1および第2反射散乱部材18a,18b,ならびに基板12に囲まれた状態で配置されている。そして、青色発光チップ14は、ケース16の内面,ならびに第1反射散乱部材18aおよび第2反射散乱部材18bの表面と所定の間隔を隔てて配置されている。また、第1および第2反射散乱部材18a,18bは、青色発光チップ14から発せられて直線方向に開放部22に向う青色(第1の色)の光H1を反射する位置に配置されており、青色発光チップ14から発せられた青色(第1の色)の光H1が直接に開放部22から出力されないようにしている。
【0017】
また、図1(B)に示すように、3枚の第1反射散乱部材18aのうち左右両端の第1反射散乱部材18aはケース16の左右の各側壁16aに結合しており、中央の第1反射散乱部材18aは左側および右側の各第1反射散乱部材18aと所定の隙間S2,S3を隔てて配置されている。そして、2枚の第2反射散乱部材18bのうち左側の第2反射散乱部材18bは、ケース16の左側壁16aと隙間S4を隔てて配置されている。そして、右側の第2反射散乱部材18bは、左側の第2反射散乱部材18bおよび右側壁16aとそれぞれ隙間S5,S6を隔てて配置されている。
【0018】
蛍光体膜20は、透明の樹脂にたとえば黄緑色の蛍光物質{YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光物質}を均一に練り混んだものであり、図1〜図3に示すように、ケース16の内面の全体、ならびに第1および第2反射散乱部材18a,18bの表面の全体に所定の厚みに形成されている。なお、図2は、図1(B)に示す発光装置10をII−II方向から見た断面図、図3は発光装置10の正面図である。
【0019】
この蛍光体膜20は、青色発光チップ14から発せられた青色(第1の色)の光H1の一部を吸収して、この青色の光を波長変換して青色に対して補色の関係にある黄緑色(蛍光色の第2の色)の光を放射するし、青色発光チップ14から発せられた青色(第1の色)の光H1の他の一部を反射するものである。そして、この反射した青色(第1の色)の光および放射された黄緑色(第2の色)の光は、合成されて白色(第3の色)の光H3となる。
【0020】
また、図1(B)に示すケース16と基板12とにより形成された箱状体の内部の全体には、透明の合成樹脂、たとえばエポキシ樹脂が充填されて導光部30が形成されている。この導光部30は、青色発光チップ14,端子28,ワイヤ26ならびに第1および第2反射散乱部材18a,18bを被覆している。
【0021】
この実施例の発光装置10によると、図1(B)に示すように、青色発光チップ14から直線方向に開放部22に向う青色(第1の色)の光H1は、第1および第2反射散乱部材18a,18bで反射されるので開放部22から直接に出力されないようにすることができる。そして、青色発光チップ14から発せられた青色の光H1の一部は、蛍光体膜20で反射されて散乱し、また、他の一部の青色の光H1は蛍光体膜20に吸収され、そして黄緑色(第2の色)の光に波長変換されて放射される。そして、これら青色(第1の色)の光H1と黄緑色(第2の色)の光とが合成されて白色(第3の色)の光H3となる。そして、この白色光H3が第1および第2反射散乱部材18a,18bによって散乱させられてこの反射散乱部材18により形成された隙間S1〜S5を通って開放部22から出力される。
【0022】
このように、ケース16の開放部22から出力される光H3は、蛍光体膜20から発せられた白色光であり、青色(第1の色)の光H1が直接に開放部22から出力されていないので、第1の色の光および第2の色の光を、青色の光H1および黄緑色の光として決定することにより、極めて色ずれの少ない所望の白色(第3の色)の光H3を開放部22から出力させることができる。
【0023】
そして、図1(B)に示すように、蛍光体膜20をケース16の内面ならびに第1および第2反射散乱部材18a,18bの表面に形成してあり、このように蛍光体膜20を青色発光チップ14の表面と所定の間隔を隔てて配置してあるので、青色発光チップ14から発せられた放射強度の強い青色の光によって、蛍光体膜20に含まれている蛍光物質の劣化を低減させることができる。これにより、長期間安定して予め定めた白色光を出力することができる。
【0024】
次に、図4および図5を参照して図1に示す発光装置10の製造方法を説明する。まず、図4に示すように、それぞれが同一の寸法(横幅,奥行き)の複数の基板12,…が横方向および奥行き方向に連結したものに相当する形状の基板母材32において、各基板12が形成されるそれぞれの箇所に電極(端子28)パターン(図示せず),…を形成する。そして、それぞれの箇所に形成された対をなす電極パターンに対して青色発光チップ14,…をダイボンディングする。ボンディングワイヤ26(図示せず)もワイヤボンディングする。なお、青色発光チップ14は、図4に示すように、基板母材32の左右の横方向に所定の間隔ごとにボンディングされているし、図には示さないが、奥行き方向にも所定の間隔ごとにボンディングされている。
【0025】
次に、図4に示すように、複数のケース16,…が横方向および奥行き方向に連結したものに相当する形状のケース母材34を製造する。このケース母材34の各ケース16に相当する部分には、図1に示すように、それぞれ第1および第2反射散乱部材18a,18bが形成されている。そして、各ケース16に相当する部分の内面および第1および第2反射散乱部材18a,18bの表面には蛍光体膜20が形成されている。そして、ケース母材34の各凹部が下に向くようにした状態で、ケース母材34を基板母材32の上面に載置して両者を接着する。この状態において、各青色発光チップ14は、ケース母材34のそれぞれのケース16に相当する部分に囲まれた状態となっている。なお、図4に示す左側の2列の青色発光チップ14を覆うケース母材34の左側部分と右側の2列の青色発光チップ14を覆うケース母材34の右側部分とは、枠体36を介して互いに連結されている。
【0026】
次に、図5に示すように、ケース母材34に形成されているそれぞれのケース16に相当する部分の開放部22から各ケース16の内側に透明の合成樹脂を充填し、しかる後に熱硬化させて導光部30を形成する。
【0027】
そして、図5に一点鎖線で示す各位置でケース母材34および基板母材32を切断する。そして、図には示さないが、ケース母材34の各ケース16の奥行きに相当する間隔ごとの位置で、図5に示すケース母材34の横方向と平行する方向にケース母材34および基板母材32を切断する。このようにして、図1に示す発光装置10を多数製造することができる。
【0028】
ただし、上記実施例では、図1(B)に示すように、青色発光チップ14から発せられた青色(第1の色)の光H1を黄緑色(第2の色)の光に波長変換する蛍光体膜20を、ケース16の内面ならびに第1および第2反射散乱部材18a,18bの表面に形成した構成としたが、蛍光体膜20以外の構成としてもよい。たとえば、図には示さないが、透明の樹脂に上記実施例と同等の黄緑色蛍光物質を均一に練り混んだものをケース16と基板12とにより形成される箱状体の内側空間の全体に充填して蛍光体部を形成してもよい。この蛍光体部は、上記実施例と同様に、青色発光チップ14から発せられた青色(第1の色)の光H1の一部を黄緑色(第2の色)の光に波長変換して放射するし、青色の光H1の他の一部を反射することができる。そして、これら青色の光および黄緑色の光は、上記実施例と同様に合成されて白色(第3の色)の光H3となり、この白色光H3が第1および第2反射散乱部材18a,18bによって散乱させられて隙間S1〜S5を通って開放部22から出力される。
【0029】
そしてこのように形成された蛍光体部のうち、ケース16の内面,第1および第2反射散乱部材18a,18bの表面,ならびにそれに近い箇所に形成された部分は、青色発光チップ14の表面と所定の間隔を隔てて配置されている。したがって、放射強度の強い青色発光チップ14から発せられた青色の光によって、その部分に含まれている蛍光物質が劣化することが少なく、よって、予め定めた白色光を長期間安定して出力することができる。
【0030】
また、上記実施例では、図1(B)に示すように、蛍光体膜20をケース16の内面の全体ならびに第1および第2反射散乱部材18a,18bの表面の全体に形成したが、これら内面の全体および表面の全体に形成しなくてもよい。たとえば3枚の第1反射散乱部材18aの青色発光チップ14に向う側の側面に形成されている蛍光体膜20を省略してもよい。要するに、青色発光チップ14から発せられた青色(第1の色)の光H1が直接に開放部22から出力されることがなく、この青色光が蛍光体膜20で反射したり、黄緑色(第2の色)の光に波長変換されて放射され、しかる後に、隙間S1〜S5を通って出力されるように所定の範囲内に蛍光体膜20を形成すればよい。
【0031】
さらに、上記実施例では、青色発光チップ14と黄緑色の蛍光物質を含む蛍光体膜20とによって白色光を出力する構成としたが、これに代えて、白色以外の色の光を出力する構成としてもよい。たとえば、青色発光チップ14と黄緑色以外の色の蛍光物質を含む蛍光体膜とによって白色以外の色の光を出力する構成としてもよいし、青色以外の色の光を発する発光チップと黄緑色以外の色の蛍光物質を含む蛍光体膜とによって白色以外の色の光を出力する構成としてもよい。
【0032】
そして、上記実施例では、図1に示すように、開放部22をケース16の側面に設けて白色光H3を基板12と平行する側面方向に出力するようにしたが、これに代えて、図6に示すように、開放部22をケース38の上面に設けて白色光H3を基板12に対して垂直な上側方向に出力するようにしてもよい。なお、第1および第2反射散乱部材18a,18bは、上記実施例と同様に開放部22に形成されており、青色発光チップ14から発せられて直線方向に開放部22に向う青色(第1の色)の光H1を反射する位置に配置されている。これによって、青色発光チップ14から発せられた青色(第1の色)の光H1が直接に開放部22から出力されないようにしている。これ以外は、上記実施例と同等であるので詳細な説明を省略する。
【0033】
また、上記実施例では発光ダイオード24を使用したが、これ以外のたとえば半導体レーザ等の発光装置を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)はこの発明の一実施例を示す斜視図、(B)は図1(A)実施例に示す発光装置の横断面図である。
【図2】図1実施例に示す発光装置の図1(B)におけるII−II断面図である。
【図3】図1実施例に示す発光装置の正面図である。
【図4】図1実施例に示す発光装置の製造方法を説明するための縦断面図である。
【図5】図1実施例に示す発光装置の製造方法を説明するための縦断面図である。
【図6】この発明の他の実施例を示す縦断面図である。
【図7】従来の発光装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
10 …発光装置
12 …基板
14 …青色発光チップ
16,38 …ケース
18 …反射散乱部材
18a …第1反射散乱部材
18b …第2反射散乱部材
20 …蛍光体膜
22 …開放部
24 …青色LED
30 …導光部

Claims (13)

  1. 第1の色の光を発する発光素子、
    前記発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部を有するケース、
    前記発光素子から発せられて直線方向に前記開放部に向う前記第1の色の光を反射する反射部材、
    前記ケースの内面および前記反射部材の表面に形成され、前記第1の色の光を第2の色の光に変換して放射する蛍光体、ならびに
    前記第1の色の光と前記第2の色の光とが合成された第3の色の光を通して前記開放部から出力するための隙間を備える、チップ型発光装置。
  2. 前記発光素子が青色発光素子であり、
    前記蛍光体から発せられる第3の色の光が白色光である、請求項1記載のチップ型発光装置。
  3. 前記反射部材は、第1反射部材、および前記第1反射部材よりも前記発光素子から離れた位置に前記第1反射部材と前記隙間を隔てて形成された第2反射部材を含む、請求項1または2記載のチップ型発光装置。
  4. 前記開放部は、前記基板と平行する方向に開放する、請求項1ないし3のいずれかに記載のチップ型発光装置。
  5. 前記蛍光体を膜として形成した、請求項1ないし4のいずれかに記載のチップ型発光装置。
  6. 第1の色の光を発する発光素子、
    前記発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部を有するケース、
    前記発光素子から発せられて直線方向に前記開放部に向う前記第1の色の光を反射する反射部材、
    前記ケースの内面および前記反射部材の表面に形成され、前記第1の色の光を第2の色の光に変換して放射する蛍光体、および
    前記第1の色の光と前記第2の色の光とが合成された第3の色の光を通して前記開放部から出力するための隙間を備える、発光装置。
  7. 前記第1の色の光と前記第2の色の光が補色関係にある、請求項記載の発光装置。
  8. 前記発光素子が青色発光素子であり、前記蛍光体から発せられる前記第3の色の光が白色光である、請求項6または7記載の発光装置。
  9. 前記反射部材は、第1反射部材、および前記第1反射部材よりも前記発光素子から離れた位置に前記第1反射部材と前記隙間を隔てて形成された第2反射部材を含む、請求項6ないしのいずれかに記載の発光装置。
  10. 前記開放部は、前記ケースの下面を塞ぐ基板と平行する方向に開放する、請求項6ないし9のいずれかに記載の発光装置。
  11. 前記開放部は、前記ケースの上面に設けられ前記基板に垂直な上側の方向に前記第3の色の光を出力する、請求項10記載の発光装置。
  12. 前記蛍光体を膜として形成した、請求項6ないし11のいずれかに記載の発光装置。
  13. 前記反射部材の表面は粗面加工されている、請求項1ないしのいずれかに記載の発光装置。
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