JP5773649B2 - 発光装置とそれを用いたバックライト、液晶表示装置および照明装置 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光装置とそれを用いたバックライト、液晶表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）を用いた発光装置は、液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライトや照明装置等に用いられている。特に、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体との組合せで白色発光装置を実現できるようになり、各分野への適用が加速されている。ＬＣＤはテレビ、パソコン、携帯電話、カーナビ等の様々なディスプレイに適用されている。環境問題に対応するために、照明装置においても白熱灯からＬＥＤチップを用いた発光装置への切り替えが進められている。
【０００３】
ＬＥＤチップを用いた発光装置は、従来の冷陰極管や白熱灯と比べて省エネ化が可能であることから、今後の発展が期待されている。さらに、ＬＣＤや照明装置へのＬＥＤチップの適用には、省エネ化の他に省スペース化への期待も大きい。省スペース化、つまりは薄型化や小型化に対応するために、表面実装型やサイドビュー型の発光装置が開発されている。いずれもパッケージと呼ばれる収納容器に発光ダイオードチップを実装することにより省スペース化を実現している。
【０００４】
表面実装型は基板上に電極とＬＥＤチップを一体化することによって、実装基板にそのまま接続可能な発光装置としたものである。サイドビュー型は光の発光方向を実装面に対して横向きになるようにしたものである（特許文献１参照）。パッケージ型発光装置は、表面実装型やサイドビュー型に代表されるように、ＬＥＤチップを１〜２個搭載した光源であるため、その発光効率を向上させるためにパッケージにリフレクタと呼ばれる反射面を有する反射部材を設けている。
【０００５】
従来、反射部材は反射率を高めるために、表面粗さＲａが５μｍ程度となるように鏡面加工されている。しかしながら、鏡面は正反射率が高まるものの、発光効率の向上という点では不十分であった。近年のＬＥＤチップを使った発光装置は蛍光体層と組合せて白色等の様々な色を再現している。正反射のみではＬＥＤチップからの光が蛍光体層に均一に行き渡らないため、発光効率の向上に限界があることが明らかになりつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２９００７号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、蛍光体層とリフレクタとを組合せて使用するにあたって、発光効率を向上させることを可能とした発光装置を提供することにある。さらに、そのような発光装置を用いることによって、効率の向上を図ったバックライト、液晶表示装置および照明装置を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明の態様に係る発光装置は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードを囲むように配置され、反射面を有するリフレクタと、透明樹脂と、前記透明樹脂内に分散され、前記発光ダイオードから出射された光により励起されて可視光を発光する蛍光体とを備え、前記リフレクタ内に充填された蛍光体層とを具備し、前記リフレクタの前記反射面の面積率で８０％以上の部分は二乗平均傾斜（Δｑ）（０．１ｍｍ）が０．００３以上０．０３以下の範囲の散乱面とされており、前記発光ダイオードと前記リフレクタの前記反射面との最短距離が０．２ｍｍ以下（ただし、零を含まない。）であることを特徴としている。
【０００９】
本発明の態様に係るバックライトは、本発明の態様に係る発光装置を具備することを特徴としている。本発明の態様に係る液晶表示装置は、本発明の態様に係るバックライトを具備することを特徴としている。本発明の照明装置は、本発明の態様に係る発光装置を具備することを特徴としている。
【００１０】
【発明を実施するための形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の実施形態による発光装置は、発光ダイオードと、発光ダイオードから出射された光により励起されて可視光を発光する蛍光体を含有する蛍光体層と、発光ダイオードを囲むように配置されたリフレクタとを具備する。
【００１１】
発光装置は、パッケージ本体、基板、リフレクタ、反射面、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ、第１の電極、第２の電極、ボンディングワイヤ、蛍光体層、絶縁部材を具備する。ｄ１は第１の電極における第２の電極側の端部とＬＥＤチップの端部との距離、ｄ２はパッケージの長手方向の長さ、ｄ３は第１の電極と第２の電極との隙間の幅、ｄ４はＬＥＤチップとリフレクタの反射面との最短距離である。本実施形態はパッケージ型発光装置であるサイドビュー型の一例である。
【００１２】
発光装置において、パッケージ本体は基板とそれと一体化されたリフレクタとを有している。これとは別に、基板上にリフレクタを接合する構造であってもよい。パッケージ本体を構成する基板上には、第１の電極と第２の電極とが設けられている。第１および第２の電極は外部電極と一体化されている。第１の電極上にはＬＥＤチップが搭載されている。ＬＥＤチップは第２の電極とボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。
【００１３】
上記ではＬＥＤチップと第２の電極とをワイヤボンディングした例を示したが、発光装置の構造はこれに限られるものではない。発光装置はＬＥＤチップと第１の電極とをワイヤボンディングした構造、ＬＥＤチップを第１の電極および第２の電極の両方とワイヤボンディングした構造であってもよい。
【００１４】
第１の電極および第２の電極はＬＥＤチップに導通を図るための電極であり、金属板、金属膜、金属層等で形成されている。第１の電極および第２の電極の材質としては、ＣｕやＡｌ等の導電性の高い金属が挙げられる。第１の電極上にＬＥＤチップを搭載する際には、半田等によりＬＥＤチップを第１の電極に接合する。ＬＥＤチップと第２の電極とはワイヤボンディングにより導通されている。
【００１５】
第１の電極と第２の電極はリフレクタの外装面に沿って設けられた外部電極と一体化されている。リフレクタの外装面に沿った部分は別途金属部材で設けてもよい。つまり、基板表面の第１の電極および第２の電極と導通がとれていれば、後で金属部材を接合した構造であってもよい。第１の電極および第２の電極は、Ｃｕ板（箔）やＡｌ板（箔）にＡｇ膜やＡｌ膜を形成したものでもよい。
【００１６】
蛍光体層は、透明樹脂とその内部に分散された蛍光体とを備えている。目的とする発光色を得るために、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体等の各色の蛍光体を使用することができる。白色発光を得るためには、例えば青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とを混合した蛍光体が用いられる。蛍光体はＬＥＤチップから出射される光により励起されて可視光を発光するものである。蛍光体層は、例えば紫外光、紫色光、青色光等により励起されて各色に発光する蛍光体を含有している。
【００１７】
ＬＥＤチップの発光ピーク波長は特に限定されるものではない。蛍光体層と組合せて白色等の各色の発光を得るためには、紫外光から青色光を発光するＬＥＤチップを用いることが好ましい。ＬＥＤチップの発光ピーク波長は３６０〜４８０ｎｍの範囲であることが好ましい。特に、紫外発光のＬＥＤチップであることが好ましい。
【００１８】
紫外発光のＬＥＤチップにおいて、発光ピーク波長は４２０ｎｍ以下である。発光ピーク波長は３６０〜４０５ｎｍの範囲であることがより好ましい。発光ピーク波長が３６０ｎｍ未満であると、紫外光が強すぎて蛍光体を劣化させるおそれがある。一方、発光ピーク波長が４２０ｎｍを超えると、さらに４４０ｎｍ以上になると、例えば青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とを混合した三色混合蛍光体の発光効率が低下する。
【００１９】
第１の電極と第２の電極とは同一平面上に設けられているため、接触不良を防ぐために、その隙間に絶縁部材が設けられている。絶縁部材には紫外光を吸収し難く、劣化しない材料を適用することが好ましく、具体的には耐紫外光特性を有する樹脂、ガラス、セラミックス等が挙げられる。耐紫外光特性を有する樹脂としては、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アミド系樹脂が例示される。さらに、絶縁部材は波長４００ｎｍの紫外光の反射率が３０％以上１００％以下であることが好ましい。ここで、４００ｎｍの紫外光を基準としたのは、現在市販されている紫外光耐性樹脂の光学特性がおおむね４００ｎｍで測定されているためである。
【００２０】
絶縁部材が紫外光に対する反射効果を有する場合、ＬＥＤチップからの紫外光を反射することができる。これによって、従来劣化しやすかった部分を紫外光反射部として使えるために発光効率が向上する。絶縁部材の紫外光（波長４００ｎｍ）の反射率は４０％以上であることがより好ましい。このような特性を有する耐紫外光特性を有する樹脂としては、ポリフタルアミド樹脂（アミド系樹脂）が挙げられる。ポリフタルアミド樹脂は取扱性（粘度、乾燥温度、価格等）も良好である。なお、反射率は全反射率である。
【００２１】
パッケージ本体を構成する基板の材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。基板の材料としては、例えば樹脂、ガラス、セラミックスが挙げられる。基板を絶縁性樹脂で構成した場合、絶縁部材と基板とを一体成型することができる。リフレクタは基板と一体成型した構造を有していてもよいし、また基板上に後から接合した構造であってもよい。
【００２２】
リフレクタは反射面を有している。反射面には必要に応じて反射膜が設けられる。反射膜としてはＡｇやＡｌ等の金属膜を用いることが好ましい。Ａｇ膜やＡｌ膜であれば、波長が４００〜４８０ｎｍの光の反射率を９０％以上と高めることができる。金属膜の形成方法としては、メッキ法、蒸着法、溶射法、金属箔の貼り付け等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
リフレクタはＬＥＤチップや蛍光体層からの光を反射しやすいように、基板に対する傾斜角度θが０〜４０°の範囲である反射面を有することが好ましい。反射面の基板に対する傾斜角度が垂直の場合がθ＝０°となる。反射面の傾斜が増すにつれて、反射面の傾斜角度θは大きくなる。
【００２４】
反射面の傾斜角度θが０°より小さいと、ＬＥＤチップや蛍光体層の光が外に出て行き難くなるので発光効率は低下する。一方、反射面の傾斜角度θが４０°を超えると、反射面を傾けたことによる効率改善効果が小さくなると共に、発光装置の大きさ（パッケージサイズ）も大きくなる。このため、反射面の傾斜角度θを４０°より大きくすることは好ましくない。
【００２５】
リフレクタの反射面は、その少なくとも一部が散乱面とされている。散乱面を用いることによる発光効率の改善効果は、反射面の傾斜角度θを０〜２０°の範囲とした場合、さらには０〜１０°の場合に顕著に得られる。散乱面による発光効率の改善効果は、反射面の傾斜角度θが小さいときほど顕著となる。さらに、リフレクタの反射面の傾斜角度θを小さくすることによって、発光装置を小型化することができる。すなわち、小型で高輝度の発光装置を実現することが可能となる。
【００２６】
この実施形態の発光装置において、リフレクタの反射面の面積率で５０％以上の部分は、二乗平均傾斜（Δｑ）（０．１ｍｍ）が０．００３以上０．０３以下の範囲の散乱面とされている。反射面は面積率で８０％以上の部分が散乱面であることがより好ましい。さらに、散乱面は二乗平均傾斜（Δｑ）（０．１ｍｍ）が０．００８以上０．０２以下の範囲であることがより好ましい。
【００２７】
二乗平均傾斜（Δｑ）が０．００３未満の場合には、反射面による光の散乱効果を十分に高めることができない。一方、二乗平均傾斜（Δｑ）が０．０３を超えると、反射面による光の散乱が大きくなりすぎて、発光装置からの光の取出し効率が低下する。この場合にも、発光装置の発光効率の向上効果を十分に得ることができない。散乱面の二乗平均傾斜（Δｑ）は０．００８以上０．０２以下であることがより好ましい。
【００２８】
リフレクタの反射面の５０％以上１００％以下の範囲を散乱面とすることによって、ＬＥＤチップからの光をランダムに蛍光体層に戻すことができる。このため、蛍光体層中に満遍なくＬＥＤチップからの光が届くことになる。その結果として、蛍光体層から発光される光の強度が強くなり、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。散乱面とする反射面の面積率が５０％未満の場合には、反射面による光の散乱効果やそれに基づく発光強度の向上効果が低下する。
【００２９】
ＬＥＤチップにピーク波長が４２０ｎｍ以下の紫外発光タイプのＬＥＤを適用した発光装置において、白色光を得るためには青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体の三色の蛍光体が用いられる。各色の蛍光体を光らせるためには、各蛍光体にＬＥＤチップからの光が照射されないといけないため、散乱面を用いた発光装置が特に有効である。発光装置は紫外発光タイプのＬＥＤチップを適用した白色発光装置に好適である。
【００３０】
散乱面の効果を得るためには、リフレクタの反射面の５０％以上、さらには８０％以上が所定の二乗平均傾斜（Δｑ）を有していることが好ましい。二乗平均傾斜（Δｑ）は下記の数式により求められるものである。具体的には、リフレクタの反射面のうち、散乱を目的として表面処理を施した箇所から１００μｍ（０．１ｍｍ）を任意に取り出す。この長さ１００μｍの試料を２０分割し、ΔＸ＝５μｍ、ｎ＝２０の条件でΔＹiをそれぞれ測定する。ΔＹiは長さ方向の単位長さ（ΔＸ）当たりの高さである。ΔＹi／ΔＸは傾斜角に相当する。単位はラジアンである。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ＬＥＤチップとリフレクタの反射面との最短距離ｄ４は０．２ｍｍ以下であることが好ましい。ＬＥＤチップとリフレクタの反射面との距離があまり離れていると、反射面の効果が小さくなる。ＬＥＤチップと反射面との距離ｄ４は０．１８ｍｍ以下であることがより好ましく、さらに好ましくは０．１５ｍｍ以下である。また、ＬＥＤチップとリフレクタとの距離ｄ４があまり小さいと、ＬＥＤチップの搭載性等が低下するため、距離ｄ４は０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。ＬＥＤチップとリフレクタとの最短距離とは、ＬＥＤチップの端部からリフレクタまでの直線距離で最も近い距離を示す。
【００３３】
さらに、ＬＥＤチップからリフレクタまでの距離ｄ４を近くすることによって、反射面による効果を高めることができる。このため、この実施形態の発光装置は表面実装型またはサイドビュー型のパッケージ型発光装置に好適である。パッケージ型発光装置には小型化や薄型化が求められている。この実施形態の発光装置は、長手方向の長さが２ｍｍ以上３ｍｍ以下の小型パッケージ型発光装置に好適である。
【００３４】
次に、本発明の発光装置の他の実施形態について説明する。本実施形態は表面実装型発光装置の一例を示している。この発光装置は、基板、ＬＥＤチップ、第１の電極、第２の電極、ボンディングワイヤ、蛍光体層、絶縁部材、スルーホール、裏面側の第１の電極、裏面側の第２の電極を具備している。この発光装置はスルーホールで表裏の導通を図った表面実装型の一例である。
【００３５】
スルーホールを有する基板としては、樹脂基板中に配線層を形成した樹脂回路基板、セラミックス基板のスルーホール内に同時焼成法でタングステン等からなる導電層を一体的に形成したセラミックス回路基板等が挙げられる。スルーホールを用いない方法としては、基板の側面に電極（第１および第２の電極）を形成して表裏面間の導通を図る方法が挙げられる。表面実装型は基板の表裏面を導通させることで、基板の裏面を実装部としている。従って、発光装置の薄型化や小型化を図ることが可能となる。
【００３６】
上述した各実施形態の発光装置はリフレクタを具備し、表面実装型やサイドビュー型のようなパッケージ型発光装置に好適である。さらに、ＬＥＤチップとリフレクタとの距離を近くすることで効果が高まることから、例えばパッケージの長手方向が２〜３ｍｍの小型の発光装置に有効である。また、白色発光装置のように複数の蛍光体を含有する蛍光体層を備える発光装置に有効である。このような発光装置は液晶表示装置のバックライトや照明装置等として用いられ、それらの装置の発光効率の向上に大きく寄与するものである。
【００３７】
次に、この実施形態の発光装置の製造方法について説明する。発光装置の製造方法は、リフレクタの反射面が所定の散乱面を有していれば特に限定されるものではない。この実施形態の発光装置を効率よく製造する方法として、以下の製造方法が挙げられる。
【００３８】
リフレクタの表面をそのまま反射面として用いる場合には、その反射面をブラスト加工等により粗面化して調整する方法が挙げられる。ブラスト加工はブラスト材料（各種研磨材の粒）を圧縮空気で製品の表面に吹き付ける方法である。ブラスト材料の硬さ、大きさ、吹き付ける圧力、時間を調整することにより所定の表面が得られる。
【００３９】
リフレクタの表面にＡｇ膜やＡｌ膜等の反射膜を設けて反射面とする場合には、反射膜にブラスト加工を施す方法が挙げられる。反射膜を設ける前の下地（リフレクタの表面）にブラスト加工を施して所定の粗面を形成した後、メッキ法や蒸着法で反射膜を設ける方法を適用することも可能である。
【００４０】
ブラスト加工を用いない方法としては、セラミックス粉末等を焼結した焼結体でリフレクタを構成し、その焼成面をそのまま反射面として用いる方法が挙られる。反射膜の形成方法として溶射法を適用してもよい。溶射とは燃焼ガスやアークプラズマ等の熱源で溶融した金属やセラミックス等を被着面に吹き付けて被膜を形成する方法である。溶融した材料を吹き付けるため、メッキ法や蒸着法より粗い面が得られやすい。溶射時の条件を制御することによって、目的とする表面を得ることができる。
【００４１】
上述した実施形態の発光装置は、照明装置として各種の用途に使用することができる。発光装置の代表的な使用例としては、液晶表示装置に代表される各種表示装置のバックライトの光源や一般照明が挙げられる。光源として発光装置を用いることによって、バックライトや照明装置の輝度を向上させることができる。バックライトや照明装置は、光源として複数の発光装置を直線状やマトリクス状に配列することにより構成される。１個の発光装置のみを使用したバックライトや照明装置を除外するものではない。
【００４２】
この実施形態のバックライトは、液晶表示装置のバックライトとして好適に用いられる。液晶表示装置は、平面表示手段としての平板状の液晶パネルと、この液晶パネルを背面から照明するバックライトとを具備している。バックライトは例えば複数の発光装置を液晶パネルの直下に配置することにより構成される。あるいは、複数の発光装置を直線状に配列した光源と導光板とを有するサイドビュー型のバックライトが構成される。
【実施例１】
【００４３】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００４４】
（実施例１）
紫外発光ダイオードとして発光ピーク波長が４００ｎｍ（半値幅１０ｎｍ）のＬＥＤチップを用意した。第１の電極および第２の電極として銅板にＡｇメッキを施したものを用意し、ポリフタルアミド樹脂で一体成型することによって、サイドビュー型発光装置の本体部分を組み立てた。絶縁部材はポリフタルアミド樹脂で形成されている。ポリフタルアミド樹脂製リフレクタの反射面をガラスビーズでブラスト加工し、反射面の９０％が所定の二乗平均傾斜（Δｑ）を有する散乱面となるように加工した。
【００４５】
次に、青色蛍光体としてＳｒ10（ＰＯ4）6Ｃｌ12：Ｅｕ蛍光体、緑色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体、赤色蛍光体としてＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ蛍光体を用意した。これら蛍光体をシリコーン樹脂と混合した後、リフレクタ内に充填して蛍光体層を形成することによって、白色発光のサイドビュー型発光装置を作製した。
【００４６】
なお、第１の電極と第２の電極との隙間ｄ３は０．１７ｍｍ（１７０μｍ）、パッケージの長手方向の長さは２．８ｍｍで統一した。ＬＥＤチップのサイズは４６０μｍ×２６０μｍ、リフレクタのサイズは２０００μｍ×６００μｍ、ＬＥＤチップとリフレクタとの間の最短距離ｄ４は１．７ｍｍ、反射面の傾斜角度θは０°とした。
【００４７】
このような発光装置において、リフレクタの反射面の二乗平均傾斜（Δｑ）を変化させたときの発光効率を測定した。発光効率は入力した電気エネルギーをどれだけ光エネルギーに変換することができるかを測定したものであり、相対値で表される。この結果、Δｑが０．００３〜０．０３の範囲であれば発光効率が高い値で安定していることが分かった。特に０．００８〜０．０２の範囲が優れていることが分かった。
【００４８】
（実施例２）
紫外発光ダイオードとして発光ピーク波長が３９０ｎｍ（半値幅１０ｎｍ）のＬＥＤチップを用意した。第１の電極および第２の電極として銅板にＡｇメッキを施したものを用意し、ポリフタルアミド樹脂で一体成型することで、表面実装型発光装置の本体部分を組み立てた。絶縁部材はポリフタルアミド樹脂で形成されている。Ａｇメッキは表面に出ている部分だけにメッキしたものである。ポリフタルアミド樹脂製リフレクタの反射面をガラスビーズでブラスト加工し、その後にＡｇメッキをすることによって、反射面の９０％が所定の二乗平均傾斜（Δｑ）を有する散乱面となるように加工した。
【００４９】
次に、青色蛍光体としてＳｒ10（ＰＯ4）6Ｃｌ12：Ｅｕ蛍光体、緑色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体、赤色蛍光体としてＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ蛍光体を用意した。これら蛍光体をシリコーン樹脂と混合した後、リフレクタ内に充填して蛍光体層を形成することによって、白色発光の表面実装型発光装置を作製した。
【００５０】
なお、第１の電極と第２の電極との隙間ｄ３は０．１５ｍｍ（１５０μｍ）、パッケージの長手方向の長さは３ｍｍで統一した。ＬＥＤチップのサイズは４６０μｍ×２６０μｍ、リフレクタのサイズは２０００μｍ×６００μｍ、チップとリフレクタとの間の最短距離ｄ４は１．７ｍｍ、反射面の傾斜角度θとした。
【００５１】
このような発光装置において、リフレクタの反射面の二乗平均傾斜（Δｑ）を変化させたときの発光効率を測定した。発光効率は入力した電気エネルギーをどれだけ光エネルギーに変換することができるかを測定したものであり、相対値で表される。この結果、Δｑが０．００３〜０．０３の範囲であれば発光効率が高い値で安定していることが分かった。特に０．００８〜０．０２の範囲が優れていることが分かった。
【００５２】
（比較例１）
実施例２の発光装置において、リフレクタの反射面を表面粗さＲａが５μｍの鏡面となるように加工したものを用意した。そのようなリフレクタを適用する以外は、実施例２と同様にして白色発光の表面実装型発光装置を作製した。このような発光装置の発光効率の測定結果によれば、リフレクタの反射面を単に鏡面とするだけでは発光効率が向上しないことが分かった。
【００５３】
（実施例３）
実施例１の発光装置において、反射面における散乱面の割合を変化させた場合の発光効率を測定した。その結果、散乱面の割合が多いほど発光効率が向上することが分かった。特に、反射面の５０％以上、さらには８０％以上を散乱面とすることによって、発光装置の発光効率を高めることが可能となる。
【００５４】
（実施例４）
実施例１の発光装置において、ＬＥＤチップとリフレクタとの間の最短距離ｄ４を変えた場合の発光効率を測定した。その結果、ＬＥＤチップとリフレクタとの間の最短距離ｄ４を２００μｍ以下（０．２ｍｍ以下）とした場合に、発光装置の発光効率の改善率が高いことが分かった。
【００５５】
（実施例５）
実施例１の発光装置において、反射面の傾斜角度θを変化させた場合の発光効率を測定した。その結果、反射面の傾斜角度θを０〜２０°の範囲、さらには０〜１０°の範囲とした場合に発光装置の発光効率の改善率が高い。つまり、リフレクタの角度が立っている発光装置に特に有効である。リフレクタを立たせることによって、発光装置の発光効率の向上と小型化とを両立させることができる。
【００５６】
上述した各実施例の発光装置を用いて、液晶表示装置のバックライトや照明装置を作製したところ、小型化と高輝度化とを両立させることが可能であることが確認された。実施例の発光装置は発光効率を向上させているため、液晶表示装置のバックライトや照明装置に用いた場合に、液晶表示装置や照明装置の発光効率を高めることができる。実施例の発光装置は、特に複数の発光装置を用いる各種製品に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の発光装置はリフレクタの反射面を所定の散乱面としているため、発光効率を向上させることができる。このため、本発明の発光装置はバックライト、液晶表示装置および照明装置に有効に利用され、それら装置の発光効率の向上に寄与するものである。
【０００１】
本発明は発光装置とそれを用いたバックライト、液晶表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）を用いた発光装置は、液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライトや照明装置等に用いられている。特に、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体との組合せで白色発光装置を実現できるようになり、各分野への適用が加速されている。ＬＣＤはテレビ、パソコン、携帯電話、カーナビ等の様々なディスプレイに適用されている。環境問題に対応するために、照明装置においても白熱灯からＬＥＤチップを用いた発光装置への切り替えが進められている。
【０００３】
ＬＥＤチップを用いた発光装置は、従来の冷陰極管や白熱灯と比べて省エネ化が可能であることから、今後の発展が期待されている。さらに、ＬＣＤや照明装置へのＬＥＤチップの適用には、省エネ化の他に省スペース化への期待も大きい。省スペース化、つまりは薄型化や小型化に対応するために、表面実装型やサイドビュー型の発光装置が開発されている。いずれもパッケージと呼ばれる収納容器に発光ダイオードチップを実装することにより省スペース化を実現している。
【０００４】
表面実装型は基板上に電極とＬＥＤチップを一体化することによって、実装基板にそのまま接続可能な発光装置としたものである。サイドビュー型は光の発光方向を実装面に対して横向きになるようにしたものである（特許文献１参照）。パッケージ型発光装置は、表面実装型やサイドビュー型に代表されるように、ＬＥＤチップを１〜２個搭載した光源であるため、その発光効率を向上させるためにパッケージにリフレクタと呼ばれる反射面を有する反射部材を設けている。
【０００５】
従来、反射部材は反射率を高めるために、表面粗さＲａが５μｍ程度となるように鏡面加工されている。しかしながら、鏡面は正反射率が高まるものの、発光効率の向上という点では不十分であった。近年のＬＥＤチップを使った発光装置は蛍光体層と組合せて白色等の様々な色を再現している。正反射のみではＬＥＤチップからの光が蛍光体層に均一に行き渡らないため、発光効率の向上に限界があることが明らかになりつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２９００７号公報
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、蛍光体層とリフレクタとを組合せて使用するにあたって、発光効率を向上させることを可能とした発光装置を提供することにある。さらに、そのような発光装置を用いることによって、効率の向上を図ったバックライト、液晶表示装置および照明装置を提供することを目的としている。
【０００８】
本発明の態様に係る発光装置は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードを囲むように配置され、反射面を有するリフレクタと、透明樹脂と、前記透明樹脂内に分散され、前記発光ダイオードから出射された光により励起されて可視光を発光する蛍光体とを備え、前記リフレクタ内に充填された蛍光体層とを具備し、前記リフレクタの前記反射面の面積率で８０％以上の部分は二乗平均傾斜（Δｑ）（０．１ｍｍ）が０．００３以上０．０３以下の範囲の散乱面とされており、前記発光ダイオードと前記リフレクタの前記反射面との最短距離が０．２ｍｍ以下（ただし、零を含まない。）であることを特徴としている。
【０００９】
本発明の態様に係るバックライトは、本発明の態様に係る発光装置を具備することを特徴としている。本発明の態様に係る液晶表示装置は、本発明の態様に係るバックライトを具備することを特徴としている。本発明の照明装置は、本発明の態様に係る発光装置を具備することを特徴としている。
【００１０】
【発明を実施するための形態】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。本発明の実施形態による発光装置は、発光ダイオードと、発光ダイオードから出射された光により励起されて可視光を発光する蛍光体を含有する蛍光体層と、発光ダイオードを囲むように配置されたリフレクタとを具備する。
【００１１】
発光装置は、パッケージ本体、基板、リフレクタ、反射面、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップ、第１の電極、第２の電極、ボンディングワイヤ、蛍光体層、絶縁部材を具備する。ｄ１は第１の電極における第２の電極側の端部とＬＥＤチップの端部との距離、ｄ２はパッケージの長手方向の長さ、ｄ３は第１の電極と第２の電極との隙間の幅、ｄ４はＬＥＤチップとリフレクタの反射面との最短距離である。本実施形態はパッケージ型発光装置であるサイドビュー型の一例である。
【００１２】
発光装置において、パッケージ本体は基板とそれと一体化されたリフレクタとを有している。これとは別に、基板上にリフレクタを接合する構造であってもよい。パッケージ本体を構成する基板上には、第１の電極と第２の電極とが設けられている。第１および第２の電極は外部電極と一体化されている。第１の電極上にはＬＥＤチップが搭載されている。ＬＥＤチップは第２の電極とボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。
【００１３】
上記ではＬＥＤチップと第２の電極とをワイヤボンディングした例を示したが、発光装置の構造はこれに限られるものではない。発光装置はＬＥＤチップと第１の電極とをワイヤボンディングした構造、ＬＥＤチップを第１の電極および第２の電極の両方とワイヤボンディングした構造であってもよい。
【００１４】
第１の電極および第２の電極はＬＥＤチップに導通を図るための電極であり、金属板、金属膜、金属層等で形成されている。第１の電極および第２の電極の材質としては、ＣｕやＡｌ等の導電性の高い金属が挙げられる。第１の電極上にＬＥＤチップを搭載する際には、半田等によりＬＥＤチップを第１の電極に接合する。ＬＥＤチップと第２の電極とはワイヤボンディングにより導通されている。
【００１５】
第１の電極と第２の電極はリフレクタの外装面に沿って設けられた外部電極と一体化されている。リフレクタの外装面に沿った部分は別途金属部材で設けてもよい。つまり、基板表面の第１の電極および第２の電極と導通がとれていれば、後で金属部材を接合した構造であってもよい。第１の電極および第２の電極は、Ｃｕ板（箔）やＡｌ板（箔）にＡｇ膜やＡｌ膜を形成したものでもよい。
【００１６】
蛍光体層は、透明樹脂とその内部に分散された蛍光体とを備えている。目的とする発光色を得るために、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体等の各色の蛍光体を使用することができる。白色発光を得るためには、例えば青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とを混合した蛍光体が用いられる。蛍光体はＬＥＤチップから出射される光により励起されて可視光を発光するものである。蛍光体層は、例えば紫外光、紫色光、青色光等により励起されて各色に発光する蛍光体を含有している。
【００１７】
ＬＥＤチップの発光ピーク波長は特に限定されるものではない。蛍光体層と組合せて白色等の各色の発光を得るためには、紫外光から青色光を発光するＬＥＤチップを用いることが好ましい。ＬＥＤチップの発光ピーク波長は３６０〜４８０ｎｍの範囲であることが好ましい。特に、紫外発光のＬＥＤチップであることが好ましい。
【００１８】
紫外発光のＬＥＤチップにおいて、発光ピーク波長は４２０ｎｍ以下である。発光ピーク波長は３６０〜４０５ｎｍの範囲であることがより好ましい。発光ピーク波長が３６０ｎｍ未満であると、紫外光が強すぎて蛍光体を劣化させるおそれがある。一方、発光ピーク波長が４２０ｎｍを超えると、さらに４４０ｎｍ以上になると、例えば青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とを混合した三色混合蛍光体の発光効率が低下する。
【００１９】
第１の電極と第２の電極とは同一平面上に設けられているため、接触不良を防ぐために、その隙間に絶縁部材が設けられている。絶縁部材には紫外光を吸収し難く、劣化しない材料を適用することが好ましく、具体的には耐紫外光特性を有する樹脂、ガラス、セラミックス等が挙げられる。耐紫外光特性を有する樹脂としては、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アミド系樹脂が例示される。さらに、絶縁部材は波長４００ｎｍの紫外光の反射率が３０％以上１００％以下であることが好ましい。ここで、４００ｎｍの紫外光を基準としたのは、現在市販されている紫外光耐性樹脂の光学特性がおおむね４００ｎｍで測定されているためである。
【００２０】
絶縁部材が紫外光に対する反射効果を有する場合、ＬＥＤチップからの紫外光を反射することができる。これによって、従来劣化しやすかった部分を紫外光反射部として使えるために発光効率が向上する。絶縁部材の紫外光（波長４００ｎｍ）の反射率は４０％以上であることがより好ましい。このような特性を有する耐紫外光特性を有する樹脂としては、ポリフタルアミド樹脂（アミド系樹脂）が挙げられる。ポリフタルアミド樹脂は取扱性（粘度、乾燥温度、価格等）も良好である。なお、反射率は全反射率である。
【００２１】
パッケージ本体を構成する基板の材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。基板の材料としては、例えば樹脂、ガラス、セラミックスが挙げられる。基板を絶縁性樹脂で構成した場合、絶縁部材と基板とを一体成型することができる。リフレクタは基板と一体成型した構造を有していてもよいし、また基板上に後から接合した構造であってもよい。
【００２２】
リフレクタは反射面を有している。反射面には必要に応じて反射膜が設けられる。反射膜としてはＡｇやＡｌ等の金属膜を用いることが好ましい。Ａｇ膜やＡｌ膜であれば、波長が４００〜４８０ｎｍの光の反射率を９０％以上と高めることができる。金属膜の形成方法としては、メッキ法、蒸着法、溶射法、金属箔の貼り付け等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
リフレクタはＬＥＤチップや蛍光体層からの光を反射しやすいように、基板に対する傾斜角度θが０〜４０°の範囲である反射面を有することが好ましい。反射面の基板に対する傾斜角度が垂直の場合がθ＝０°となる。反射面の傾斜が増すにつれて、反射面の傾斜角度θは大きくなる。
【００２４】
反射面の傾斜角度θが０°より小さいと、ＬＥＤチップや蛍光体層の光が外に出て行き難くなるので発光効率は低下する。一方、反射面の傾斜角度θが４０°を超えると、反射面を傾けたことによる効率改善効果が小さくなると共に、発光装置の大きさ（パッケージサイズ）も大きくなる。このため、反射面の傾斜角度θを４０°より大きくすることは好ましくない。
【００２５】
リフレクタの反射面は、その少なくとも一部が散乱面とされている。散乱面を用いることによる発光効率の改善効果は、反射面の傾斜角度θを０〜２０°の範囲とした場合、さらには０〜１０°の場合に顕著に得られる。散乱面による発光効率の改善効果は、反射面の傾斜角度θが小さいときほど顕著となる。さらに、リフレクタの反射面の傾斜角度θを小さくすることによって、発光装置を小型化することができる。すなわち、小型で高輝度の発光装置を実現することが可能となる。
【００２６】
この実施形態の発光装置において、リフレクタの反射面の面積率で５０％以上の部分は、二乗平均傾斜（Δｑ）（０．１ｍｍ）が０．００３以上０．０３以下の範囲の散乱面とされている。反射面は面積率で８０％以上の部分が散乱面であることがより好ましい。さらに、散乱面は二乗平均傾斜（Δｑ）（０．１ｍｍ）が０．００８以上０．０２以下の範囲であることがより好ましい。
【００２７】
二乗平均傾斜（Δｑ）が０．００３未満の場合には、反射面による光の散乱効果を十分に高めることができない。一方、二乗平均傾斜（Δｑ）が０．０３を超えると、反射面による光の散乱が大きくなりすぎて、発光装置からの光の取出し効率が低下する。この場合にも、発光装置の発光効率の向上効果を十分に得ることができない。散乱面の二乗平均傾斜（Δｑ）は０．００８以上０．０２以下であることがより好ましい。
【００２８】
リフレクタの反射面の５０％以上１００％以下の範囲を散乱面とすることによって、ＬＥＤチップからの光をランダムに蛍光体層に戻すことができる。このため、蛍光体層中に満遍なくＬＥＤチップからの光が届くことになる。その結果として、蛍光体層から発光される光の強度が強くなり、発光装置の発光効率を向上させることが可能となる。散乱面とする反射面の面積率が５０％未満の場合には、反射面による光の散乱効果やそれに基づく発光強度の向上効果が低下する。
【００２９】
ＬＥＤチップにピーク波長が４２０ｎｍ以下の紫外発光タイプのＬＥＤを適用した発光装置において、白色光を得るためには青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体の三色の蛍光体が用いられる。各色の蛍光体を光らせるためには、各蛍光体にＬＥＤチップからの光が照射されないといけないため、散乱面を用いた発光装置が特に有効である。発光装置は紫外発光タイプのＬＥＤチップを適用した白色発光装置に好適である。
【００３０】
散乱面の効果を得るためには、リフレクタの反射面の５０％以上、さらには８０％以上が所定の二乗平均傾斜（Δｑ）を有していることが好ましい。二乗平均傾斜（Δｑ）は下記の数式により求められるものである。具体的には、リフレクタの反射面のうち、散乱を目的として表面処理を施した箇所から１００μｍ（０．１ｍｍ）を任意に取り出す。この長さ１００μｍの試料を２０分割し、ΔＸ＝５μｍ、ｎ＝２０の条件でΔＹiをそれぞれ測定する。ΔＹiは長さ方向の単位長さ（ΔＸ）当たりの高さである。ΔＹi／ΔＸは傾斜角に相当する。単位はラジアンである。
【００３１】
【数１】
ＬＥＤチップとリフレクタの反射面との最短距離ｄ４は０．２ｍｍ以下であることが好ましい。ＬＥＤチップとリフレクタの反射面との距離があまり離れていると、反射面の効果が小さくなる。ＬＥＤチップと反射面との距離ｄ４は０．１８ｍｍ以下であることがより好ましく、さらに好ましくは０．１５ｍｍ以下である。また、ＬＥＤチップとリフレクタとの距離ｄ４があまり小さいと、ＬＥＤチップの搭載性等が低下するため、距離ｄ４は０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。ＬＥＤチップとリフレクタとの最短距離とは、ＬＥＤチップの端部からリフレクタまでの直線距離で最も近い距離を示す。
【００３３】
さらに、ＬＥＤチップからリフレクタまでの距離ｄ４を近くすることによって、反射面による効果を高めることができる。このため、この実施形態の発光装置は表面実装型またはサイドビュー型のパッケージ型発光装置に好適である。パッケージ型発光装置には小型化や薄型化が求められている。この実施形態の発光装置は、長手方向の長さが２ｍｍ以上３ｍｍ以下の小型パッケージ型発光装置に好適である。
【００３４】
次に、本発明の発光装置の他の実施形態について説明する。本実施形態は表面実装型発光装置の一例を示している。この発光装置は、基板、ＬＥＤチップ、第１の電極、第２の電極、ボンディングワイヤ、蛍光体層、絶縁部材、スルーホール、裏面側の第１の電極、裏面側の第２の電極を具備している。この発光装置はスルーホールで表裏の導通を図った表面実装型の一例である。
【００３５】
スルーホールを有する基板としては、樹脂基板中に配線層を形成した樹脂回路基板、セラミックス基板のスルーホール内に同時焼成法でタングステン等からなる導電層を一体的に形成したセラミックス回路基板等が挙げられる。スルーホールを用いない方法としては、基板の側面に電極（第１および第２の電極）を形成して表裏面間の導通を図る方法が挙げられる。表面実装型は基板の表裏面を導通させることで、基板の裏面を実装部としている。従って、発光装置の薄型化や小型化を図ることが可能となる。
【００３６】
上述した各実施形態の発光装置はリフレクタを具備し、表面実装型やサイドビュー型のようなパッケージ型発光装置に好適である。さらに、ＬＥＤチップとリフレクタとの距離を近くすることで効果が高まることから、例えばパッケージの長手方向が２〜３ｍｍの小型の発光装置に有効である。また、白色発光装置のように複数の蛍光体を含有する蛍光体層を備える発光装置に有効である。このような発光装置は液晶表示装置のバックライトや照明装置等として用いられ、それらの装置の発光効率の向上に大きく寄与するものである。
【００３７】
次に、この実施形態の発光装置の製造方法について説明する。発光装置の製造方法は、リフレクタの反射面が所定の散乱面を有していれば特に限定されるものではない。この実施形態の発光装置を効率よく製造する方法として、以下の製造方法が挙げられる。
【００３８】
リフレクタの表面をそのまま反射面として用いる場合には、その反射面をブラスト加工等により粗面化して調整する方法が挙げられる。ブラスト加工はブラスト材料（各種研磨材の粒）を圧縮空気で製品の表面に吹き付ける方法である。ブラスト材料の硬さ、大きさ、吹き付ける圧力、時間を調整することにより所定の表面が得られる。
【００３９】
リフレクタの表面にＡｇ膜やＡｌ膜等の反射膜を設けて反射面とする場合には、反射膜にブラスト加工を施す方法が挙げられる。反射膜を設ける前の下地（リフレクタの表面）にブラスト加工を施して所定の粗面を形成した後、メッキ法や蒸着法で反射膜を設ける方法を適用することも可能である。
【００４０】
ブラスト加工を用いない方法としては、セラミックス粉末等を焼結した焼結体でリフレクタを構成し、その焼成面をそのまま反射面として用いる方法が挙られる。反射膜の形成方法として溶射法を適用してもよい。溶射とは燃焼ガスやアークプラズマ等の熱源で溶融した金属やセラミックス等を被着面に吹き付けて被膜を形成する方法である。溶融した材料を吹き付けるため、メッキ法や蒸着法より粗い面が得られやすい。溶射時の条件を制御することによって、目的とする表面を得ることができる。
【００４１】
上述した実施形態の発光装置は、照明装置として各種の用途に使用することができる。発光装置の代表的な使用例としては、液晶表示装置に代表される各種表示装置のバックライトの光源や一般照明が挙げられる。光源として発光装置を用いることによって、バックライトや照明装置の輝度を向上させることができる。バックライトや照明装置は、光源として複数の発光装置を直線状やマトリクス状に配列することにより構成される。１個の発光装置のみを使用したバックライトや照明装置を除外するものではない。
【００４２】
この実施形態のバックライトは、液晶表示装置のバックライトとして好適に用いられる。液晶表示装置は、平面表示手段としての平板状の液晶パネルと、この液晶パネルを背面から照明するバックライトとを具備している。バックライトは例えば複数の発光装置を液晶パネルの直下に配置することにより構成される。あるいは、複数の発光装置を直線状に配列した光源と導光板とを有するサイドビュー型のバックライトが構成される。
【実施例１】
【００４３】
次に、本発明の具体的な実施例およびその評価結果について述べる。
【００４４】
（実施例１）
紫外発光ダイオードとして発光ピーク波長が４００ｎｍ（半値幅１０ｎｍ）のＬＥＤチップを用意した。第１の電極および第２の電極として銅板にＡｇメッキを施したものを用意し、ポリフタルアミド樹脂で一体成型することによって、サイドビュー型発光装置の本体部分を組み立てた。絶縁部材はポリフタルアミド樹脂で形成されている。ポリフタルアミド樹脂製リフレクタの反射面をガラスビーズでブラスト加工し、反射面の９０％が所定の二乗平均傾斜（Δｑ）を有する散乱面となるように加工した。
【００４５】
次に、青色蛍光体としてＳｒ10（ＰＯ4）6Ｃｌ12：Ｅｕ蛍光体、緑色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体、赤色蛍光体としてＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ蛍光体を用意した。これら蛍光体をシリコーン樹脂と混合した後、リフレクタ内に充填して蛍光体層を形成することによって、白色発光のサイドビュー型発光装置を作製した。
【００４６】
なお、第１の電極と第２の電極との隙間ｄ３は０．１７ｍｍ（１７０μｍ）、パッケージの長手方向の長さは２．８ｍｍで統一した。ＬＥＤチップのサイズは４６０μｍ×２６０μｍ、リフレクタのサイズは２０００μｍ×６００μｍ、ＬＥＤチップとリフレクタとの間の最短距離ｄ４は１．７ｍｍ、反射面の傾斜角度θは０°とした。
【００４７】
このような発光装置において、リフレクタの反射面の二乗平均傾斜（Δｑ）を変化させたときの発光効率を測定した。発光効率は入力した電気エネルギーをどれだけ光エネルギーに変換することができるかを測定したものであり、相対値で表される。この結果、Δｑが０．００３〜０．０３の範囲であれば発光効率が高い値で安定していることが分かった。特に０．００８〜０．０２の範囲が優れていることが分かった。
【００４８】
（実施例２）
紫外発光ダイオードとして発光ピーク波長が３９０ｎｍ（半値幅１０ｎｍ）のＬＥＤチップを用意した。第１の電極および第２の電極として銅板にＡｇメッキを施したものを用意し、ポリフタルアミド樹脂で一体成型することで、表面実装型発光装置の本体部分を組み立てた。絶縁部材はポリフタルアミド樹脂で形成されている。Ａｇメッキは表面に出ている部分だけにメッキしたものである。ポリフタルアミド樹脂製リフレクタの反射面をガラスビーズでブラスト加工し、その後にＡｇメッキをすることによって、反射面の９０％が所定の二乗平均傾斜（Δｑ）を有する散乱面となるように加工した。
【００４９】
次に、青色蛍光体としてＳｒ10（ＰＯ4）6Ｃｌ12：Ｅｕ蛍光体、緑色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎ蛍光体、赤色蛍光体としてＬａ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ蛍光体を用意した。これら蛍光体をシリコーン樹脂と混合した後、リフレクタ内に充填して蛍光体層を形成することによって、白色発光の表面実装型発光装置を作製した。
【００５０】
なお、第１の電極と第２の電極との隙間ｄ３は０．１５ｍｍ（１５０μｍ）、パッケージの長手方向の長さは３ｍｍで統一した。ＬＥＤチップのサイズは４６０μｍ×２６０μｍ、リフレクタのサイズは２０００μｍ×６００μｍ、チップとリフレクタとの間の最短距離ｄ４は１．７ｍｍ、反射面の傾斜角度θとした。
【００５１】
このような発光装置において、リフレクタの反射面の二乗平均傾斜（Δｑ）を変化させたときの発光効率を測定した。発光効率は入力した電気エネルギーをどれだけ光エネルギーに変換することができるかを測定したものであり、相対値で表される。この結果、Δｑが０．００３〜０．０３の範囲であれば発光効率が高い値で安定していることが分かった。特に０．００８〜０．０２の範囲が優れていることが分かった。
【００５２】
（比較例１）
実施例２の発光装置において、リフレクタの反射面を表面粗さＲａが５μｍの鏡面となるように加工したものを用意した。そのようなリフレクタを適用する以外は、実施例２と同様にして白色発光の表面実装型発光装置を作製した。このような発光装置の発光効率の測定結果によれば、リフレクタの反射面を単に鏡面とするだけでは発光効率が向上しないことが分かった。
【００５３】
（実施例３）
実施例１の発光装置において、反射面における散乱面の割合を変化させた場合の発光効率を測定した。その結果、散乱面の割合が多いほど発光効率が向上することが分かった。特に、反射面の５０％以上、さらには８０％以上を散乱面とすることによって、発光装置の発光効率を高めることが可能となる。
【００５４】
（実施例４）
実施例１の発光装置において、ＬＥＤチップとリフレクタとの間の最短距離ｄ４を変えた場合の発光効率を測定した。その結果、ＬＥＤチップとリフレクタとの間の最短距離ｄ４を２００μｍ以下（０．２ｍｍ以下）とした場合に、発光装置の発光効率の改善率が高いことが分かった。
【００５５】
（実施例５）
実施例１の発光装置において、反射面の傾斜角度θを変化させた場合の発光効率を測定した。その結果、反射面の傾斜角度θを０〜２０°の範囲、さらには０〜１０°の範囲とした場合に発光装置の発光効率の改善率が高い。つまり、リフレクタの角度が立っている発光装置に特に有効である。リフレクタを立たせることによって、発光装置の発光効率の向上と小型化とを両立させることができる。
【００５６】
上述した各実施例の発光装置を用いて、液晶表示装置のバックライトや照明装置を作製したところ、小型化と高輝度化とを両立させることが可能であることが確認された。実施例の発光装置は発光効率を向上させているため、液晶表示装置のバックライトや照明装置に用いた場合に、液晶表示装置や照明装置の発光効率を高めることができる。実施例の発光装置は、特に複数の発光装置を用いる各種製品に好適である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の発光装置はリフレクタの反射面を所定の散乱面としているため、発光効率を向上させることができる。このため、本発明の発光装置はバックライト、液晶表示装置および照明装置に有効に利用され、それら装置の発光効率の向上に寄与するものである。
Claims (10)
- 発光ダイオードと、
前記発光ダイオードを囲むように配置され、反射面を有するリフレクタと、
透明樹脂と、前記透明樹脂内に分散され、前記発光ダイオードから出射された光により励起されて可視光を発光する蛍光体とを備え、前記リフレクタ内に充填された蛍光体層とを具備し、
前記リフレクタの前記反射面の面積率で８０％以上の部分は、二乗平均傾斜（Δｑ）（０．１ｍｍ）が０．００３以上０．０３以下の範囲の散乱面とされており、
前記発光ダイオードと前記リフレクタの前記反射面との最短距離が０．２ｍｍ以下（ただし、零を含まない。）であることを特徴とする発光装置。 - 前記散乱面における前記二乗平均傾斜（Δｑ）（０．１ｍｍ）は０．００８以上０．０２以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
- 前記リフレクタの前記反射面の傾斜角度は０°以上１０°以下の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
- 前記発光ダイオードは４２０ｎｍ以下の発光ピーク波長を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の発光装置。
- 前記蛍光体層は、前記蛍光体として青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体とを含有し、前記可視光として白色光を発光することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の発光装置。
- 表面実装型またはサイドビュー型のパッケージ型発光装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の発光装置。
- 前記パッケージ型発光装置の長手方向の長さが２ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
- 請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の発光装置を具備することを特徴とするバックライト。
- 請求項８記載のバックライトを具備することを特徴とする液晶表示装置。
- 請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の発光装置を具備することを特徴とする照明装置。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005303012A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体発光素子搭載部材と、それを用いた半導体発光装置 |
| WO2006038543A2 (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-13 | Toshiba Kk | 発光装置及びそれを用いた照明器具または液晶表示装置 |
| JP2006228856A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 発光素子実装用配線基板 |
| JP2007266356A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | 発光装置およびそれを用いた照明装置 |
| JP2007266357A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | 発光装置および照明装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3579944B2 (ja) * | 1995-01-27 | 2004-10-20 | ソニー株式会社 | 表示装置 |
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Patent Citations (8)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2006038543A2 (ja) * | 2004-10-04 | 2006-04-13 | Toshiba Kk | 発光装置及びそれを用いた照明器具または液晶表示装置 |
| JP2006228856A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 発光素子実装用配線基板 |
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