JP5814947B2 - 発光装置、照明装置、表示装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子を光源として備える発光装置、当該発光装置を用いた照明装置、及び、当該照明装置を用いた表示装置に関する。また、当該発光装置の製造方法に関する。

発光ダイオード等の発光素子を光源として備える発光装置が、例えば液晶ディスプレイのバックライト等に利用されている。バックライトのように、面状に輝度ムラなく光を照射することが求められる照明装置では、発光素子が出射する光を広げて外部に出射する配光特性制御を行う発光装置を利用すると、好ましい。

このような発光装置の例が、特許文献１及び２に開示されている。この発光装置の構造について、図１４を参照して説明する。図１４は、従来の発光装置の概略構造を示す上面図及び断面図である。図１４（ａ）が上面図であり、図１４（ｂ）が図１４（ａ）のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。なお、図示の簡略化のため、図１４では電極や配線等を省略している。

図１４に示すように、発光装置１００は、基板１０１と、基板１００の表面上に設けられる発光素子１０２と、発光素子を封止する樹脂体１０３と、を備える。樹脂体１０３の、発光素子１０２の発光面（基板１０１と反対側の面）と対向する対向面１０３ａは、凹状に陥没した陥没面となる。また、当該陥没面は、逆円錐状の傾斜面である。さらに、樹脂体１０３の陥没面の外側の形状は、基板の表面に垂直で光源（発光素子１００）の発光面の中心を通るように切断した断面で、上に凸の曲線状になっている。発光装置１００は、発光素子１０２が出射する光の一部を、この陥没面で全反射させて樹脂体１０３内に戻すことで、発光素子１０２が出射する光を広げて外部に出射する。このように、発光装置１００は、例えばレンズのような配光特性を制御する部材を別途設けることが不要であるため、部品点数の削減が可能になる。

特許４０１５４２１号 特開２００２−３４４０２７号公報

ところで、上述のような発光装置１００は、例えばバックライト及び液晶ディスプレイの薄型化の要請のため、小型化が求められる。しかしながら、発光装置１００（特に、樹脂体１０３）を小型化すると、上記の配光特性制御が困難になるため、問題となる。この問題について、以下図１５〜２１を参照して説明する。なお、以下の説明では、樹脂体１０３が半球状かつ上面視の直径がφ（変数）であり、発光素子１０２が直方体状かつ上面視の四辺のそれぞれが０．５ｍｍ（定数）であるとする（図１４（ａ）参照）。また、樹脂体１０３の直径φをどのような値としても、樹脂体１０３の形は変化しない（即ち、相似形である）ものとする。

最初に、発光装置１００が出射する光に着目して、上記の問題を説明する。図１５は、図１４に示した発光装置１００について、樹脂体１０３の直径φと配光特性との関係を示したグラフである。図１５に示すグラフには、ランバート配光（発光素子を単純な半球状の樹脂体で封止した発光装置の配光特性）を併せて示す。また、図１５に示すグラフでは、ランバート配光において光軸との角度が０度となる光強度を、１として規格化している。また、光軸とは、光源（この例では発光素子）が設けられる基板の表面に垂直な法線のうち、光源を通過するものである（ただし、光源を成す発光素子が複数存在する場合や、後述する蛍光体層を含む場合は、光源全体の中心を通る法線とする。以下同じ。）。

図１５に示すように、樹脂体１０３の直径φが小さくなるほど、光強度が最大となる角度が低角度側にシフトするとともに、光軸上の光強度が増大する。特に、樹脂体１０３の直径φが２．７ｍｍである場合、樹脂体１０３の直径φが６ｍｍである場合に比べて、光軸上の光強度が２倍近くまで増大する。

図１６は、図１４に示した発光装置１００について、樹脂体１０３の直径φと光軸上の光強度との関係を示したグラフである。図１６に示すように、樹脂体１０３の直径（即ち、光軸を含む断面における上面視の長さ。以下同じ。）φが４．５ｍｍ以下になると、光強度が急峻に増大する。換言すると、光軸を含む断面における光源（発光素子１０２）の大きさ（本例では０．５ｍｍ）が、樹脂体１０３の直径φの１０％以上になるほど、樹脂体１０３の直径φを小さくすると、光軸上の光強度が急峻に増大する（光軸に沿って光漏れが生じる）。

以上のように、樹脂体１０３を小型化するほど、発光素子１０２が出射する光を広げることが、困難になる。

次に、発光装置１００から出射され投影面に投影される光に着目して、上記の問題を説明する。図１７は、１つの発光装置１００から出射される光が投影される投影面について説明する図である。なお、以下の説明では、図１７に示すように、投影面が基板の表面に平行であるものとする。また、基板の表面と投影面との距離を１として規格化するとともに、発光装置１００の光軸と投影面との交点を原点Ｏとして、光軸と垂直な水平方向の距離（投影面内における光軸からの距離。以下、水平距離とする。）を表現する。

図１８は、図１７の投影面に投影される光の強度分布を示すグラフである。図１８に示すグラフには、ランバート配光の発光装置から出射され、投影面に投影される光の強度分布を併せて示す。また、図１８に示すグラフでは、ランバート配光の発光装置から出射され原点Ｏに投影される光強度を、１として規格化している。

図１８に示すように、樹脂体１０３を小型化するほど、原点Ｏ（投影面と光軸との交点）の光強度が大きくなるとともに、水平方向における光の強度差（輝度ムラ）が大きくなる。

また、図１９は、隣接する２つの発光装置１００，２００から出射される光が投影される投影面について説明する図である。図１７と同様に、図１９でも発光装置１００，２００と投影面との距離を１として規格化し、発光装置１００の光軸と投影面との交点を原点Ｏとする。また、図１９では、発光装置２００の光軸と投影面との交点と原点Ｏとの水平距離を、４としている。

図２０は、図１９の投影面に投影される光の強度分布を示すグラフである。図１８と同様に、図２０に示すグラフでも、ランバート配光の発光装置から出射され投影面に投影される光の強度分布を併せて示し、当該発光装置から出射され原点Ｏに投影される光強度を１として規格化している。

図２０に示すように、樹脂体１０３を小型化するほど、原点Ｏ（投影面と光軸との交点）の光強度が大きくなるとともに、水平方向における光の強度差（輝度ムラ）が大きくなる。例えば、原点Ｏ及び水平距離４（投影面と発光装置１００，２００の光軸との交点）の光の強度と、原点Ｏ及び水平距離４の中間点である水平距離２の光の強度と、の差が大きくなる。

以上のように、樹脂体１０３を小型化するほど、発光装置１００，２００から出射されて投影面に投影される光の輝度ムラが大きくなる。そのため、発光装置１００，２００が出射する光によって投影面を均一に照射することが、困難となる。

説明の簡略化のため、発光素子１０２のみを光源として備える発光装置１００について例示した。しかしながら、発光装置は、出射する光の色を調整する等の理由で、発光素子だけでなく蛍光体層（発光素子が出射する光により励起して蛍光を出射する蛍光体を含む樹脂等から成る層）を光源として備えることが多い。この発光装置の構造について、図２１に示す。図２１は、従来の発光装置の概略構造を示す断面図であり、図１４（ｂ）に示す断面と同様の断面を示すものである。なお、図示の明確化のため、図２１では断面を示す斜線のハッチングを省略している。また、図示の簡略化のため、図２１では電極や配線等を省略している。また、図２１に示す発光装置３００について、図１４に示した発光装置１００と同様となる部分については同様の符号を付し、以下詳細な説明を省略する。

図２１に示すように、蛍光体層１０４は、基板１０１の表面上で発光素子１０２を覆うように設けられる。この場合、発光素子１０２のみを光源とする場合（図１４参照）よりも光源が大型化し、対向面１０３ａ（陥没面）で全反射せず光軸方向に出射される光の割合（光軸上の光強度）が飛躍的に大きくなることで、輝度ムラが深刻化する。更に、発光素子１０２から樹脂体１０３の外部に出射される光と、蛍光体層１０４から樹脂体１０３の外部に出射される光との割合が不均一となり、色度ムラも発生する。

本発明は、上記構造の従来の発光装置の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制した光を出射する発光装置、輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制した面状の光を照射可能な照明装置、及び、輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制した画像を表示可能な表示装置を提供することや、当該発光装置を容易に製造可能にする発光装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
少なくとも１つの光源と、
前記光源が表面上に設けられる基板と、
前記光源を封止する樹脂体と、を備え、
前記樹脂体表面の、前記光源の発光面と対向する対向面に、前記光源が出射する光を少なくとも反射または拡散する付加材が設けられることを特徴とする発光装置を提供する。

更に、上記特徴の発光装置は、前記光源が、少なくとも１つの発光素子から成ることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記光源が、少なくとも１つの発光素子と、前記発光素子が出射する光により励起して蛍光を出射する蛍光体を含む蛍光体層とから成ることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記蛍光体層が、前記基板の前記表面上で、前記光源を覆うように設けられることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記付加材が、白色樹脂または光拡散性樹脂から成ることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記付加材が、酸化チタン、アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、硫酸バリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも１つの微粒子を、透光性樹脂に分散させたものから成ることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、同一の樹脂であることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、異なる樹脂であることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、熱硬化性樹脂であることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、シリコーン系の樹脂であることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、少なくともメチル系シリコーン樹脂またはフェニル系シリコーン樹脂を含むことが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記付加材が、シリコーン樹脂に酸化チタンの微粒子を分散させたものであり、前記シリコーン樹脂に対する前記酸化チタンの微粒子の重量比が、０．１％以上１０％以下であることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記基板の前記表面に垂直であり前記光源を通過する法線を含む断面で、前記光源の上面視の長さが、前記樹脂体の上面視の長さの１０％以上となる部分が存在することが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記基板の前記表面に垂直であり前記光源を通過する法線を含む断面で、前記樹脂体の上面視の長さが、４．５ｍｍ以下となる部分が存在することが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記基板が、セラミックを含むものであることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記樹脂体の前記対向面が、凹状の陥没面、前記基板の前記表面に平行な平坦面、及び、凸状の曲面のいずれかであることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記樹脂体の前記対向面が凹状の陥没面であり、当該陥没面の少なくとも一部が、逆円錐状の傾斜面であることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置は、前記基板の前記表面から十分遠方で、前記基板の前記表面に垂直であり前記光源を通過する法線に対して、３０度以上８０度以下となる範囲内に、前記発光装置が出射する光の強度が最大となる角度が存在することが好ましい。

更に、上記目的を達成するため、本発明は、
上記特徴の発光装置を、面状に複数並べて成ることを特徴とする照明装置を提供する。

更に、上記目的を達成するため、本発明は、
上記特徴の照明装置を備えたことを特徴とする表示装置を提供する。

更に、上記目的を達成するため、本発明は、
上記特徴の発光装置の製造方法であって、
前記対向面に前記付加材を設ける工程で、ディスペンサーを用いて前記付加材を設けることを特徴とする発光装置の製造方法を提供する。

更に、上記特徴の発光装置の製造方法は、前記対向面が凹状の陥没面であり、
前記対向面に前記付加材を設ける工程時に、前記付加材を成す材料に流動性があることが好ましい。

更に、上記特徴の発光装置の製造方法は、前記対向面が、前記基板の前記表面に平行な平坦面または凸状の曲面であり、
前記対向面に前記付加材を設ける工程時に、前記付加材を成す材料に流動性がないことが好ましい。

上記特徴の発光装置によれば、樹脂体を小型化しても、樹脂体表面の対向面に付加材を設けるという簡易な方法で、所望の配光特性を得ることが可能になる。具体的には、付加材によって発光素子及び蛍光体層が出射する光を広げ、光軸上の光強度を抑制することで、発光装置が出射する光の輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制することが可能になる。

また、上記特徴の照明装置によれば、上記特徴の発光装置を備えるため、薄型化を図るとともに、輝度ムラ及び色度ムラを抑制した面状の光を照射することが可能になる。また、照明装置が照射する光の輝度ムラ（更には色度ムラ）が問題にならない範囲内で、照明装置が備える発光装置の数を低減することが可能になる。

また、上記特徴の表示装置によれば、上記特徴の照明装置を備えるため、薄型化を図るとともに、輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制した画像を表示することが可能になる。

また、上記特徴の発光装置の製造方法によれば、上記特徴の発光装置を、容易に製造することが可能になる。

本発明に係る発光装置の第１実施形態の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る発光装置の配光特性を示すグラフ 本発明に係る発光装置の第２実施形態の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る発光装置の第３実施形態の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る発光装置の第１実施形態であり、複数の発光素子を備える場合の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る発光装置の第１実施形態の第１変形例の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る発光装置の、第１実施形態の第２変形例の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る発光装置の、第１実施形態の第３変形例の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る発光装置の、第１実施形態の第４変形例の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る発光装置の、第１実施形態の第５変形例の概略構造を示す上面図及び断面図 本発明に係る照明装置の概略構造を示す上面図 本発明に係る照明装置に種々の発光装置を適用した場合における発光パターンを示す模式図 本発明に係る表示装置の概略構造を示す断面図 従来の発光装置の概略構造を示す上面図及び断面図 樹脂体の直径φと配光特性との関係を示したグラフ 樹脂体の直径φと光軸上の光強度との関係を示したグラフ １つの発光装置から出射される光が投影される投影面について説明する図 図１７の投影面に投影される光の強度分布を示すグラフ 隣接する２つの発光装置から出射される光が投影される投影面について説明する図 図１９の投影面に投影される光の強度分布を示すグラフ 従来の発光装置の概略構造を示す断面図

本発明に係る発光装置、その発光装置を備える照明装置、及び、その照明装置を備える表示装置のそれぞれの実施形態について、以下図面を参照して説明する。なお、以下説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明に係る発光装置、照明装置及び表示装置は、当該実施形態に種々の変更を加えて実現可能である。

＜＜発光装置＞＞
＜第１実施形態＞
最初に、本発明に係る発光装置の第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る発光装置の第１実施形態の概略構造を示す上面図及び断面図である。図１（ａ）が上面図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。なお、図示の簡略化のため、図１では電極や配線等を省略している。また、図示の明確化のため、図１では付加材１５（詳細は後述）を灰色で表している。

図１に示すように、発光装置１０は、基板１１と、基板１１の表面上に設けられる発光素子１２と、発光素子１２が出射する光により励起して蛍光を出射する蛍光体を含む蛍光体層１３と、発光素子１２及び蛍光体層１３を封止する樹脂体１４と、を備える。更に、発光装置１０は、樹脂体１４表面の、発光素子１２の発光面（基板１１と反対側の面）と対向する対向面１４ａに、付加材１５を備える。

基板１１は、例えばセラミックを主成分とする材料から成り、上面視の四辺のそれぞれが２ｍｍ以上５ｍｍ以下、厚さが０．８ｍｍの直方体状である。発光素子１２は、上面視の四辺のそれぞれが１ｍｍ、典型的には０．５ｍｍの直方体状である。蛍光体層１３は、発光素子１２を覆うように、基板１１上に設けられる。蛍光体層１３は、発光素子１２上及びその周囲の領域において、厚み５０μｍ以上３００μｍ以下の層として形成される。なお、蛍光体層１３は、樹脂内で蛍光体の濃度が特に大きい層としても、解釈され得る。

また、蛍光体層１３は、図１の例の場合、蛍光体を含む透光性樹脂を、ポッティングなどで形成してもよいが、透光性樹脂のチクソ性を利用して液滴状に形成する方法や、後に除去可能なダム部を発光素子１２を囲むように形成した上で当該ダム部内に形成してもよい（ダム部は、蛍光体層を形成後に除去）。また、発光素子１２の発光面（または発光素子１２の上面、または発光素子１２の上面及び側面の双方）に電気泳動法など公知の技術によりシート状の蛍光体層を形成してもよい。

発光素子１２は、青色の光を出射する発光ダイオードから成る。蛍光体層１３に含まれる蛍光体は、発光素子１２から出射される青色の光により励起して、黄色の蛍光を出射する。これにより、発光装置１０は白色（青色及び黄色の混色）の光を出射する。

樹脂体１４は、発光素子１２及び蛍光体層１３が出射するそれぞれの光に対して透明であるとともに、半球状かつ上面視の直径がφである。また、本実施形態の発光装置１０では、樹脂体１４の対向面１４ａが、凹状に陥没した陥没面となる。また、当該陥没面の少なくとも一部（本例では全部）は、逆円錐状の傾斜面である。さらに、樹脂体１４の陥没面の外側の形状は、光軸を含む断面で、上に凸の曲線状になっている。

付加材１５は、発光素子１２及び蛍光体層１３が出射する光を、少なくとも反射または拡散する。具体的に、付加材１５は、白色樹脂または光拡散性樹脂から成る。より具体的に、付加材１５は、酸化チタン、アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、硫酸バリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも１つの微粒子を、透光性の樹脂に分散させたものから成る。この透光性の樹脂は、樹脂体１４を成す樹脂と同一のものとしてもよいし、異なるものとしてもよい。例えば、この透光性の樹脂と樹脂体１４を成す樹脂とを、シリコーン系の樹脂（シロキサン結合を有する各種の樹脂）としてもよい。さらに具体的には、メチル系シリコーン樹脂（メチル基を有するシリコーン樹脂）としてもよいし、フェニル系シリコーン樹脂（フェニル基を有するシリコーン樹脂）としてもよい。また、この透光性の樹脂と樹脂体１４を成す樹脂とは、熱硬化性樹脂であると好ましい。

例えば、付加材１５を、シリコーン樹脂に酸化チタンの微粒子を分散させたものとする場合、シリコーン樹脂に対する酸化チタンの微粒子の重量比を０．１％以上１０％以下とすると、発光素子１２及び蛍光体層１３が出射する光を好適に反射または拡散することができるため、好ましい。

付加材１５は、樹脂体１４の対向面１４ａ（凹状の陥没面）を埋めるように設けられる。例えば、ディスペンサーによる滴下によって、付加材１５が樹脂体１４の対向面１４ａに設けられる。このとき、付加材１５を成す材料の粘性（チクソ性）が低く（例えば、液状であり）、流動性がある（高い）と、付加材１５を容易かつ再現性良く形成することができる。そのため、発光装置１０を容易かつ安定して製造することが可能になる。

図２は、本発明に係る発光装置の配光特性を示すグラフである。比較のため、図２に示すグラフには、付加材１５を備える発光装置１０（樹脂体１４の直径φが３ｍｍ）の配光特性の他に、図１４及び図２１に示した付加材１５を備えない従来の発光装置（樹脂体の直径φが３ｍｍと４ｍｍ）の配光特性や、ランバート配光を併せて示す。なお、図２では、半円状のグラフの中心角の大きさ（即ち、円周に記載した角度）が、光軸との角度を示している。

図２に示すように、従来の発光装置では、樹脂体の直径φが小さくなると、光軸上（図中の０度）の光強度が大きくなる。しかしながら、本発明に係る発光装置１０のように、樹脂体１４表面の対向面１４ａに付加材１５を設けると、当該付加材１５によって発光装置１０の配光特性が制御され、光軸上の光強度を抑制することが可能になる。また、本発明に係る発光装置１０は、基板１１の表面から十分遠方で、光軸に対して３０度以上８０度以下となる範囲内に、出射する光の強度が最大となる角度が存在する。

以上のように、本発明に係る発光装置１０は、樹脂体１４を小型化しても、樹脂体１４表面の対向面１４ａに付加材１５を設けるという簡易な方法で、所望の配光特性を得ることが可能になる。具体的には、付加材１５によって発光素子１２及び蛍光体層１３が出射する光を広げ、光軸上の光強度を抑制することで、発光装置１０が出射する光の輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制することが可能になる。

また換言すると、本発明に係る発光装置１０は、出射する光の輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制しつつ、発光素子１２及び蛍光体層１３から成る光源の上面視の直径が樹脂体１４の上面視の直径の１０％以上となるまで、更には樹脂体１４の上面視の直径が４．５ｍｍ以下となるまで、樹脂体１４の小型化を図ることが可能になる（比較例として図１６参照）。

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る発光装置の第２実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本発明に係る発光装置の第２実施形態の概略構造を示す上面図及び断面図である。図３（ａ）が上面図であり、図３（ｂ）が図３（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。なお、図示の簡略化のため、図３では電極や配線等を省略している。また、図示の明確化のため、図３では付加材２５（詳細は後述）を灰色で表している。また、図３に示す発光装置２０について、図１に示した第１実施形態の発光装置１０と同様となる部分については同様の符号を付し、以下詳細な説明を省略する。

図３に示すように、発光装置２０は、基板１１と、発光素子１２と、蛍光体層１３と、発光素子１２及び蛍光体層１３を封止する樹脂体２４と、樹脂体２４表面の発光素子１２の発光面と対向する対向面２４ａに設けられる付加材２５と、を備える。ただし、本実施形態の発光装置２０では、樹脂体２４の対向面２４ａが、基板１１の表面に平行な平坦面となる。

付加材２５は、樹脂体２４の対向面２４ａ（平坦面）上に設けられる。このとき、樹脂体２４の対向面２４ａが平坦であるため、付加材２５を成す材料の粘性（チクソ性）が高く、流動性がない（低い）と、付加材２５を容易かつ再現性良く設けることができる。そのため、発光装置２０を容易かつ安定して製造することが可能になる。なお、付加材２５を設けることによる効果は、第１実施形態の発光装置１０と同様であるため、説明を省略する。

＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る発光装置の第３実施形態について、図面を参照して説明する。図４は、本発明に係る発光装置の第３実施形態の概略構造を示す上面図及び断面図である。図４（ａ）が上面図であり、図４（ｂ）が図４（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。なお、図示の簡略化のため、図４では電極や配線等を省略している。また、図示の明確化のため、図４では付加材３５（詳細は後述）を灰色で表している。また、図４に示す発光装置３０について、図１に示した第１実施形態の発光装置１０と同様となる部分については同様の符号を付し、以下詳細な説明を省略する。

図４に示すように、発光装置３０は、基板１１と、発光素子１２と、蛍光体層１３と、発光素子１２及び蛍光体層１３を封止する樹脂体３４と、樹脂体３４表面の発光素子１２の発光面と対向する対向面３４ａに設けられる付加材３５と、を備える。ただし、本実施形態の発光装置３０では、樹脂体３４の対向面３４ａが、凸状の曲面である。

付加材３５は、樹脂体３４の対向面３４ａ（凸状の曲面）上に設けられる。このとき、付加材３５を成す材料の粘性（チクソ性）が高く、流動性がない（低い）ものにすることで、樹脂体３４の対向面３４ａに付加材３５を容易に設ける（例えば、塗布する）ことが可能である。そのため、発光装置３０を容易に製造することが可能になる。なお、付加材３５を設けることによる効果は、第１実施形態の発光装置１０と同様であるため、説明を省略する。

＜変形等＞
上記の第１〜第３実施形態の発光装置１０，２０，３０では、上面視が正方形の１つの発光素子１２を基板１１に設けるものとしたが、上面視が長方形の発光素子を基板１１に設けてもよいし、複数の発光素子を基板１１に並べて設けてもよい。複数の発光素子を基板１１に設ける場合を、図５に示す。図５は、本発明に係る発光装置の第１実施形態であり、複数の発光素子を備える場合の概略構造を示す上面図及び断面図である。図５（ａ）が上面図であり、図５（ｂ）が図５（ａ）のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。図５に示すように、近接配置させた発光素子１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの発光面に対して、まとめて１つの対向面１４ａ，２４ａ，３４ａを設けてもよい。

なお、図５に示す第１実施形態の発光装置１０と同様に、第２及び第３実施形態の発光装置２０，３０にも、複数の発光素子を備えさせることが可能である。一方、図５に示す変形例とは異なり、離間配置させた発光素子のそれぞれの発光面に対して、それぞれの対向面を設けてもよい。

また、図１、図３及び図４では、対向面１４ａ，２４ａ，３４ａの上面視の面積が、発光素子１２及び蛍光体層１３を含む光源の上面視の面積よりも大きく、上面視で包含するように図示しているが、対向面１４ａ，２４ａ，３４ａの上面視の面積は、光源の上面視の面積以下であってもよい。ただし、対向面１４ａ，２４ａ，３４ａは、少なくとも発光素子１２の発光面に対向するものとする。

また、発光素子１２が出射する光は青色に限られるものではなく、蛍光体層１３が出射する光は黄色に限られるものではない。発光素子１２や蛍光体層１３が出射する光は、発光装置１０，２０，３０が出射すべき光に応じて任意に選択可能である。例えば、発光素子１２が紫外の光を出射するものであり、蛍光体層１３が白色の光を出射する蛍光体（例えば、赤、青及び緑の光を出射するそれぞれの蛍光体）を含むものであってもよい。また例えば、発光素子１２が青色の光を出射するものであり、蛍光体層１３が、青色の光と合わせて白色となる光を出射する蛍光体（例えば、赤及び緑の光を出射するそれぞれの蛍光体）を含むものであってもよい。なお、上記のそれぞれの色の光を出射する蛍光体は、周知のものを利用することができる。

また、樹脂体１４，２４，３４は、上述のような半球状であってもよいし（図１、図３及び図４参照）、円錐台状であってもよい。さらには、以下に示す各変形例のような形状であってもよい。なお、以下に示す各変形例は、上述した第１実施形態の発光装置１０（図１参照）を変形したものであるが、第２及び第３実施形態の発光装置２０，３０も同様に変形可能である。

図６は、本発明に係る発光装置の第１実施形態の第１変形例の概略構造を示す上面図及び断面図である。図６（ａ）が上面図であり、図６（ｂ）が図６（ａ）のＥ−Ｅ断面を示す断面図であり、図６（ｃ）が図６（ａ）のＦ−Ｆ断面を示す断面図である。図６に示すように、樹脂体１４Ａの形状を、上面視が正方形状（ただし、角が丸い）であり、対向面１４Ａａの外側の形状が光軸を含む断面で上に凸の曲線状である形状としてもよい。

図７は、本発明に係る発光装置の第１実施形態の第２変形例の概略構造を示す上面図及び断面図である。図７（ａ）が上面図であり、図７（ｂ）が図７（ａ）のＧ−Ｇ断面を示す断面図であり、図７（ｃ）が図７（ａ）のＨ−Ｈ断面を示す断面図である。図７に示すように、樹脂体１４Ｂの形状を、上面視が楕円形状であり、対向面１４Ｂａの外側の形状が光軸を含む断面で上に凸の曲線状である形状としてもよい。

図８は、本発明に係る発光装置の第１実施形態の第３変形例の概略構造を示す上面図及び断面図である。図８（ａ）が上面図であり、図８（ｂ）が図８（ａ）のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。図８に示すように、樹脂体１４Ｃの形状を、上面視が正方形状であり、対向面１４Ｃａを除いて直方体状としてもよい。

図９は、本発明に係る発光装置の第１実施形態の第４変形例の概略構造を示す上面図及び断面図である。図９（ａ）が上面図であり、図９（ｂ）が図９（ａ）のＪ−Ｊ断面を示す断面図であり、図９（ｃ）が図９（ａ）のＫ−Ｋ断面を示す断面図である。図９に示すように、樹脂体１４Ｄの形状を、上面視が長方形状であり、対向面１４Ｄａを除いて直方体状としてもよい。

図１０は、本発明に係る発光装置の第１実施形態の第５変形例の概略構造を示す上面図及び断面図である。図１０（ａ）が上面図であり、図１０（ｂ）が図１０（ａ）のＬ−Ｌ断面を示す断面図であり、図１０（ｃ）が図１０（ａ）のＭ−Ｍ断面を示す断面図である。図１０に示すように、樹脂体１４Ｅの形状を、上面視が正方形状（ただし、角が丸い）であり、対向面１４Ｅａの外側であって当該正方形の角及び光軸を含む断面では上に凸の曲線状であり、対向面１４Ｅａの外側であって当該正方形の角を含まず光軸を含む断面では直線状である形状としてもよい。

図６〜図１０には、直径φが４．５ｍｍである円を併せて示している。このように、光軸を含む断面において、光源（発光素子１２及び蛍光体層１３）の上面視の長さが樹脂体１４Ａ〜１４Ｅの１０％以上になる部分が存在するように、更には樹脂体１４Ａ〜１４Ｅの上面視の長さが４．５ｍｍ以下となる部分が存在するように、樹脂体１４Ａ〜１４Ｅを（部分的に、所定方向に）小型化しても、付加材１５によって当該断面における輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制することが可能になる。なお、樹脂体１４Ａ〜１４Ｅの当該上面視の長さが４．５ｍｍ以上となる断面では、上述のように付加材１５がなくても光軸に沿った光漏れが生じないため、輝度ムラ（更には色度ムラ）が発生し難い（図１６参照）。

＜＜照明装置＞＞
次に、本発明に係る照明装置について、図面を参照して説明する。図１１は、本発明に係る照明装置の概略構造を示す上面図である。なお、図１１では、上述した第１実施形態の発光装置１０を利用した照明装置５０について例示するが、第２及び第３実施形態の発光装置２０，３０も当然に利用することができる。

図１１に示すように、照明装置５０は、複数の発光装置１０と、発光装置１０が表面上に並べられて設けられる実装基板５１と、を備える。発光装置１０は、実装基板５１の表面上で正方格子状に並べられ、例えば隣接する発光装置１０の間隔は３０ｍｍである。

以上のように、本発明に係る照明装置５０は、上述の発光装置１０を備えるため、薄型化を図るとともに、輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制した面状の光を照射することが可能になる。また、照明装置５０が照射する光の輝度ムラ（更には色度ムラ）が問題にならない範囲内で、照明装置５０が備える発光装置の数を低減することが可能になる。

なお、実装基板５１の表面上に、発光装置１０が出射する光を拡散する拡散板を備えると、さらに均一な面状の光を照射可能となるため、好ましい。また例えば、発光装置１０から１３ｍｍの高さとなる位置に拡散板を配置すると、拡散板上における光強度の分布が±１％以内に収まるため、特に好ましい。

ところで、例えば上記のように複数の発光装置１０が並べて設けられる照明装置５０において、種々の理由によって発光装置１０の基板１１のサイズが制限される場合には、樹脂体１４の直径を小さくせざるを得ない。すると、図１５を参照して説明したように、光強度が最大となる角度が低角度側（光軸側）にシフトするとともに、光軸上の光強度が増大し得る問題が生じる。このような制限がある場合に、より少ない発光装置１０を用いて均一な面状の光を照射しようとするならば、発光装置１０が出射する光（具体的に例えば、配光の平均値）をできるだけ高角度側へ拡げることが求められる（以下、要請（Ａ）とする）。

また、例えば上記のように複数の発光装置１０を並べて設けられる照明装置５０において、より少ない発光装置１０を用いて均一な面状の光を照射しようとするならば、それぞれの発光装置１０の発光パターン（所定の光強度が得られる範囲）を組み合わせたときに、できるだけ発光パターンの間隙（暗部）が発生しないようにすることが求められる（以下、要請（Ｂ）とする）。

上記の要請（Ａ）または要請（Ｂ）を満たそうとする場合、図１に示したような上面視が円形状の樹脂体１４を備える発光装置１０を用いるよりも、例えば図１０に示したような上面視が正方形状（ただし、角が丸い。以下省略。）の樹脂体１４Ｅを備える発光装置１０を用いると、好ましい。

まず、要請（Ａ）について説明する。図１５を参照して説明したように、樹脂体の直径と発光パターンとの間には、相関がある。特に、樹脂体の直径を大きくするほど、光強度が最大となる角度を高角度側へ拡げることができる。そのため、限られたサイズの基板１１の上面に、上面視の直径ができるだけ大きくなるように樹脂体を形成することによって、要請（Ａ）を満たすことができる。

ここで、図１０に示した樹脂体１４Ｅは、図１に示した樹脂体１４を、基板１１の対角方向に存在するスペースを利用して、当該対角方向に対して拡大させたものと言うことができる。そのため、基板１１のサイズが等しい場合、図１０に示した樹脂体１４Ｅを備える発光装置１０の方が、図１に示した樹脂体１４を備える発光装置１０よりも、出射する光を高角度側へ拡げることができる。

なお、図１０に示した発光装置１０の他に、図６に示した発光装置１０を用いることも可能である。図６に示す発光装置１０も、図１０に示した発光装置１０と同様に、上面視が正方形状の樹脂体１４Ａを備えている。ただし、図６に示した樹脂体１４Ａは、対向面１４Ａａの外側であり四辺を成す部分が、曲面状になっている。一方、図１０に示した樹脂体１４Ｅは、対向面１４Ｅａの外側であり四辺を成す部分が、平坦面状になっている。

また、基板１１の上面視の形状が正方形状である場合についてこれまで例示してきたが、基板１１の上面視の形状は正方形状に限られず、他の形状であってもよい。基板１１の上面視の形状が正方形状とは異なる場合であっても、例えば基板１１の上面視の形状に対して相似形となるように樹脂体の上面視の形状を適宜選択することで、効果的に樹脂体を拡大させることが可能になり、要請（Ａ）を満たすことが可能になる。

次に、要請（Ｂ）について、以下図１２を参照して説明する。図１２は、本発明に係る照明装置に種々の発光装置を適用した場合における発光パターンを示す模式図である。図１２（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す発光装置を適用した照明装置における発光パターンを示した模式図であり、図１２（ｃ）は、図１０に示す発光装置を適用した照明装置における発光パターンを示した模式図である。なお、図１２では、それぞれの発光装置１０の上面視の中心位置を黒塗の丸で示し、それぞれの発光装置１０の発光パターンを実線で示している。

図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、上面視が円形状の樹脂体１４を備える発光装置１０の発光パターンは、円形状となる。一方、図１２（ｃ）に示すように、上面視が正方形状の樹脂体１４Ｅを備える発光装置１０の発光パターンは、正方形状（ただし、四辺が外側に湾曲している。以下省略。）となる。これは、図１５を参照して説明したように、樹脂体の直径と発光パターンとの間に相関がある（直径を大きくするほど、光強度が最大となる角度を高角度側へ拡げることができる）ことに起因する。

図１に示す上面視が円形状の樹脂体１４は、どの方向の直径も同じ長さになる。そのため、どの方向に対しても光の拡がりが等しくなることから、発光パターンが円形状になる。一方、図１０に示す上面視が正方形状の樹脂体１４Ｅでは、対角線方向（例えば、図中のＭ−Ｍ断面の方向）の直径が、四辺方向（例えば、図中のＬ−Ｌ断面の方向）の直径よりも長くなる。そのため、四辺方向における光の拡がりよりも、対角線方向における光の拡がりが大きくなることから、発光パターンが正方形状になる。

図１に示すような上面視が円形状の樹脂体１４を備える発光装置１０を、図１１に示すように正方格子状に並べて配置する場合、図１２（ａ）に示すように、配列の対角方向に対して暗部が生じる可能性がある。一方、図１２（ｂ）に示すように、当該暗部をなくすために発光装置１０の配置間隔を小さくすると、多数の発光装置１０が必要となる。

これに対して、図１０に示すような上面視が正方形状の樹脂体１４Ｅを備える発光装置１０を、図１１に示すように正方格子状に並べて配置する場合、図１２（ｃ）に示すように、発光装置１０の配列（正方格子状）の対角方向に対しても発光パターンを拡げることができる。そのため、図１０に示す発光装置１０を用いることで、発光装置１０を配置する数を少なくする場合であっても、暗部を効果的になくすことが可能になる。

なお、図１０に示した発光装置１０の他に、図６に示した発光装置１０を用いることも可能である。図６に示す発光装置１０も、図１０に示した発光装置１０と同様に、上面視が正方形状の樹脂体１４Ａを備えている。ただし、図６に示した樹脂体１４Ａは、対向面１４Ａａの外側であり四辺を成す部分が、曲面状になっている。一方、図１０に示した樹脂体１４Ｅは、対向面１４Ｅａの外側であり四辺を成す部分が、平坦面状になっている。

また、発光装置１０を正方格子状に並べる場合についてこれまで例示してきたが、発光装置１０の配列は正方格子状に限られず、他の状態であってもよい。発光装置１０の配列が正方格子状とは異なる場合であっても、例えば格子点が成す形状に対して相似形となるように樹脂体の上面視の形状を適宜選択することで、効果的に暗部をなくすことが可能になり、要請（Ｂ）を満たすことが可能になる。

＜＜表示装置＞＞
次に、本発明に係る表示装置について、図面を参照して説明する。図１３は、本発明に係る表示装置の概略構造を示す断面図である。なお、図１３では、上述した第１実施形態の発光装置１０を備えた照明装置５０を利用した表示装置６０について例示するが、第２及び第３実施形態の発光装置２０，３０を備えた照明装置も当然に利用することができる。

図１３に示すように、表示装置６０は、照明装置５０と、照明装置５０が照射する光を拡散する拡散板６１と、拡散板６１が拡散した光を調整する光学シート６２と、光学シート６２が調整した光を選択的に透過させることで画像を表示する液晶パネル６３と、照明装置５０と拡散板６１と光学シート６２と液晶パネル６３とを収容する筐体６４と、を備える。

以上のように、本発明に係る表示装置６０は、上述の照明装置５０を備えるため、薄型化を図るとともに、輝度ムラ（更には色度ムラ）を抑制した画像を表示することが可能になる。

本発明に係る発光装置は、液晶ディスプレイ等の表示装置に用いられるバックライト等の照明装置に、利用可能である。

１０，２０，３０： 発光装置
１１： 基板
１２，１２Ａ，１２Ｂ： 発光素子
１３： 蛍光体層
１４，１４Ａ〜１４Ｅ，２４，３４： 樹脂体
１４，１４Ａａ〜１４Ｅａ，２４ａ，３４ａ： 対向面
１５，２５，３５： 付加材
５０： 照明装置
５１： 実装基板
６０： 表示装置
６１： 拡散板
６２： 光学シート
６３： 液晶パネル
６４： 筐体

Claims (19)

1. 少なくとも１つの光源と、
   前記光源が表面上に設けられる基板と、
   前記光源を封止する樹脂体と、
   前記光源が出射する光を少なくとも反射または拡散する付加材と、を備え、
   前記樹脂体は、上面視の直径が４．５ｍｍ以下となる半球状であり、
   前記樹脂体の上面が、逆円錐状の傾斜面を有した凹状の陥没面となっており、当該陥没面に囲まれる領域を埋めるように前記付加材が設けられていることを特徴とする発光装置。
2. 前記光源は、少なくとも１つの発光素子から成ることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記光源は、少なくとも１つの発光素子と、前記発光素子が出射する光により励起して蛍光を出射する蛍光体を含む蛍光体層とから成ることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記蛍光体層が、前記基板の前記表面上で、前記発光素子を覆うように設けられることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記付加材が、白色樹脂または光拡散性樹脂から成ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の発光装置。
6. 前記付加材が、酸化チタン、アルミナ、シリカ、チタン酸バリウム、硫酸バリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも１つの微粒子を、透光性樹脂に分散させたものから成ることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の発光装置。
7. 前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、同一の樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
8. 前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、異なる樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
9. 前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の発光装置。
10. 前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、シリコーン系の樹脂であることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の発光装置。
11. 前記付加材を成す前記透光性樹脂及び前記樹脂体を成す樹脂が、少なくともメチル系シリコーン樹脂またはフェニル系シリコーン樹脂を含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
12. 前記付加材が、シリコーン樹脂に酸化チタンの微粒子を分散させたものであり、前記シリコーン樹脂に対する前記酸化チタンの微粒子の重量比が、０．１％以上１０％以下であることを特徴とする請求項６〜１１の何れか１項に記載の発光装置。
13. 前記基板の前記表面に垂直であり前記光源を通過する法線を含む断面で、前記光源の上面視の長さが、前記樹脂体の上面視の長さの１０％以上となる部分が存在することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の発光装置。
14. 前記基板が、セラミックを含むものであることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の発光装置。
15. 前記基板の前記表面から十分遠方で、前記基板の前記表面に垂直であり前記光源を通過する法線に対して、３０度以上８０度以下となる範囲内に、前記発光装置が出射する光の強度が最大となる角度が存在することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の発光装置。
16. 請求項１〜１５の何れか１項に記載の発光装置を、面状に複数並べて成ることを特徴とする照明装置。
17. 請求項１６に記載の照明装置を備えたことを特徴とする表示装置。
18. 請求項１〜１５の何れか１項に記載の発光装置の製造方法であって、
    凹状の前記陥没面に前記付加材を設ける工程で、ディスペンサーを用いて前記付加材を設けることを特徴とする発光装置の製造方法。
19. 凹状の前記陥没面に前記付加材を設ける工程時に、前記付加材を成す材料に流動性があることを特徴とする請求項１８に記載の発光装置の製造方法。
    

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