JP5842963B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

この発明は、発光装置に関し、特に、発光ダイオード等の固体発光素子を用いた発光装置に関する。

従来、固体発光素子、例えば発光ダイオードを使用した発光装置が提案されている。この種の発光装置として、擬似的に白色光を得るものが提案されている。このように白色光を発光する発光装置は、例えば、液晶表示素子のバックライト用光源、あるいは照明用光源などとして利用できる。

例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等には、発光ダイオードの外側に、この発光ダイオードの発光波長で励起される蛍光体が含有された蛍光体層を設け、発光ダイオードの発光（励起光）と、この蛍光体からの発光（波長変換光）との組み合わせで擬似的に白色光を得ることができる発光装置が記載されている。

特開２００８−０１０７４９号公報 特開２００７−１１６１３１号公報 特開２００７−２７４０１０号公報

この発明の目的は、固体発光素子からの発光を無駄なく有効に活用して輝度の向上を図ることにある。

この発明の概念は、
固体発光素子が実装された実装基板の該固体発光素子が実装された面に、上記固体発光素子を囲むドーナツ状の、上記固体発光素子の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂からなる第１の薄膜部が配置されると共に、該第１の薄膜部の外側に連続してドーナツ状の、撥水性素材からなる第２の薄膜部が上記第１の薄膜部と面一の状態で配置され、
上記固体発光素子の外側に、外径が上記第１の薄膜部と上記第２の薄膜部の境界に一致したドーム状の第１の透明樹脂層が設けられ、
上記第１の透明樹脂層の外側に上記固体発光素子の発光波長で励起される蛍光体を含有したドーム状の第２の透明樹脂層が設けられ、
上記第２の薄膜部の外径は上記第２の透明樹脂層の外径以上とされた
発光装置にある。

この発明の発光装置によれば、固体発光素子からの発光を無駄なく有効に活用して輝度の向上を図ることができる。

この発明の第１の実施の形態としての発光装置の構造例を概略的に示す図である。 この発明の第１の実施の形態としての発光装置の製造工程を説明するための図である。 この発明の第１の実施の形態としての発光装置の光出力動作を説明するための図である。 この発明の第１の実施の形態としての発光装置を含む複数種類の構造における発光強度および発光波長の一例を示す図である。 発光ダイオードの外側に直接蛍光体を含有した透明樹脂層を形成した構造の発光装置を示す図である。 この発明の第２の実施の形態としての発光装置の構造例を概略的に示す図である。 この発明の第２の実施の形態としての発光装置の製造工程を説明するための図である。 この発明の第２の実施の形態としての発光装置の透明樹脂層（１層目）の製造工程の一例を示す図である。 この発明の第２の実施の形態としての発光装置の透明樹脂層（２層目）の製造工程の一例を示す図である。 この発明の第２の実施の形態としての発光装置の光出力動作を説明するための図である。 この発明の第３の実施の形態としての発光装置の構造例を概略的に示す図である。 この発明の第３の実施の形態としての発光装置の製造工程を説明するための図である。 この発明の第３の実施の形態としての発光装置の光出力動作を説明するための図である。 この発明の第４の実施の形態としての発光装置の構造例を概略的に示す図である。 この発明の第４の実施の形態としての発光装置の製造工程を説明するための図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」とする）について説明する。なお、説明を以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
４．第４の実施の形態
５．変形例

＜１．第１の実施の形態＞
［発光装置の構成］
図１は、第１の実施の形態としての発光装置１００の構造例を示している。この発光装置１００は、固体発光素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）１０１と、第１の樹脂層としての透明樹脂層１０２と、第２の樹脂層としての透明樹脂層１０３を有している。

発光ダイオード１０１は、実装基板としての回路基板１０４に実装されている。発光ダイオード１０１の電極は、回路基板１０４上の導体に、ワイヤ１０５を用いて接続されている。透明樹脂層１０２は、透明樹脂からなっている。この透明樹脂層１０２は、発光ダイオード１０１を覆うように、この発光ダイオード１０１の外側に設けられている。この透明樹脂層１０２は、ドーム状に形成され、発光ダイオード１０１を内包した凸状のレンズ機構を構成する。

透明樹脂層１０３は、発光ダイオード１０１の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂からなっている。この透明樹脂層１０３は、透明樹脂層１０２を覆うように、この透明樹脂層１０２の外側に設けられている。この透明樹脂層１０３は、透明樹脂層１０２と同様に、ドーム状に形成され、発光ダイオード１０１および透明樹脂層１０２を内包した凸状のレンズ機構を構成する。この実施の形態では、擬似的に白色光を得るために、例えば、発光ダイオード１０１は青色発光ダイオードとされ、蛍光体はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体とされる。

上述の透明樹脂層１０２，１０３の回路基板１０４の接触部には、撥水性素材１０６が塗布されている。この撥水性素材１０６は、例えば、フッ素を成分とする。後述するように、発光装置１００において、透明樹脂層１０２，１０３はポッティング法により形成される。撥水性素材１０６は、透明樹脂層１０２，１０３の成形性を確保するために塗布されたものである。

なお、図１に示す発光装置１００において、発光ダイオード１０１、透明樹脂層１０２，１０３の屈折率の関係は、以下のように設定される。すなわち、発光ダイオード１０１の屈折率をＮ１、透明樹脂層１０２の屈折率をＮ２、透明樹脂層１０３の屈折率をＮ３とするとき、Ｎ１≧Ｎ２≧Ｎ３≧１の関係を満足するようにされる。

［発光装置の製造方法］
図１に示す発光装置１００の製造工程を、図２を参照して説明する。まず、図２（ａ）に示すように、発光ダイオード１０１が実装された回路基板１０４が用意される。次に、図２（ｂ）に示すように、回路基板１０４の発光ダイオード１０１が実装された面に、この発光ダイオード１０１を囲むように、撥水性素材１０６が塗布される。この場合、図示は省略するが、撥水性素材１０６の塗布領域は、例えば、発光ダイオード１０１を中心とするドーナツ状領域となる。

次に、図２（ｃ）に示すように、発光ダイオード１０１の外側に、透明樹脂が塗布される。この場合、透明樹脂は、撥水性素材１０６の撥水効果により水玉状となる。この透明樹脂は、例えば熱硬化性樹脂であり、熱が加えられることで凝固する。これにより、発光ダイオード１０１の外側に、凸状のレンズ機構を構成する、ドーム状の透明樹脂層１０２が形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、透明樹脂層１０２の外側に、発光ダイオード１０１の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂が塗布される。この場合、透明樹脂は、撥水性素材１０６の撥水効果により水玉状となる。この透明樹脂は、例えば熱硬化性樹脂であり、熱が加えられることで凝固する。これにより、透明樹脂層１０２の外側に、凸状のレンズ機構を構成する、ドーム状の透明樹脂層１０３が形成され、発光装置１００が完成する。

図１に示す発光装置１００においては、図３に示すように、発光ダイオード１０１を内包した透明樹脂層１０２，１０３の凸部から光が出力される。この場合、発光ダイオード１０１の発光の一部は、透明樹脂層１０２および透明樹脂層１０３を通じて、外部に出力される。また、この発光ダイオード１０１の発光の他の一部は、透明樹脂層１０２を通じて、透明樹脂層１０３に入力され、この透明樹脂層１０３内の蛍光体を励起する。

そして、この透明樹脂層１０３内の蛍光体の発光が、透明樹脂層１０３から外部に出力される。上述したように、発光ダイオード１０１が青色発光ダイオードであり、透明樹脂層１０３内の蛍光体がＹＡＧ系の蛍光体であるため、発光ダイオード１０１の発光と、蛍光体からの発光との組み合わせで、擬似的に白色光が得られる。この場合、発光ダイオード１０１の屈折率Ｎ１、透明樹脂層１０２の屈折率Ｎ２、透明樹脂層１０３の屈折率Ｎ３の関係がＮ１≧Ｎ２≧Ｎ３≧１とされている。そのため、発光ダイオード１０１の発光および透明樹脂層１０３内の蛍光体の発光は、外部に効率よく取り出される。

図１に示す発光装置１００においては、発光ダイオード１０１の外側が２層であることから、従来の３層以上のものに比べて製造プロセスを簡単にでき、コストの低減を図ることができる。また、図１に示す発光装置１００においては、発光ダイオード１０１の外側が２層であることから、従来の３層以上のものに比べて光の減衰を抑制でき、光の取り出し効率を高めることができる。この図１に示す発光装置１００は、上述したように凸部のみからの発光となることから、例えば、液晶表示素子のバックライト用光源などとして利用できる。

図４は、以下の（１）〜（４）の場合における発光強度および発光波長を示している。
（１）回路基板１０４に発光ダイオード１０１のみを実装して発光させた場合（図２（ａ）参照）。
（２）回路基板１０４に発光ダイオード１０１を実装し、さらに、この発光ダイオード１０１の外側に透明樹脂層１０２を形成して発光させた場合（図２（ｃ）参照）。

（３）回路基板１０４に発光ダイオード１０１を実装し、この発光ダイオード１０１の外側に、透明樹脂層１０２を形成し、さらにこの透明樹脂層１０２の外側に蛍光体を含有した透明樹脂層１０３を形成して発光させた場合（図１、図２（ｄ）参照）。
（４）回路基板１０４に発光ダイオード１０１を実装し、さらに、この発光ダイオード１０１の外側に直接蛍光体を含有した透明樹脂層１０３を形成して発光させた場合（図５参照）。

（１）の場合、発光ダイオード１０１からの４５０〜４７０ｎｍ前後の波長の光（青色光）のみが外部に出力される。（２）の場合、（１）の場合と同様に発光ダイオード１０１からの４５０〜４７０ｎｍ前後の波長の光（青色光）のみが外部に出力される。この場合、発光ダイオード１０１が、この発光ダイオード１０１よりも屈折率の低い透明樹脂層１０２で覆われているので、（１）の場合に比べて、光の取り出し効率が高くなり、発光強度が大きくなる。

（４）の場合、発光ダイオード１０１からの４５０〜４７０ｎｍ前後の波長の光（青色光）と、蛍光体からの５７０〜５８０前後の波長の光（赤から緑に渡る光）が外部に出力され、擬似的に白色光が得られる。この場合、発光ダイオード１０１の外側が直接蛍光体を含有した透明樹脂層１０３で覆われている。そのため、発光ダイオード１０１から透明樹脂層１０３に入力される光の強度は弱く（（１）の場合参照）、出力光（白色光）の強度も弱くなる。

（３）の場合、（４）の場合と同様に、発光ダイオード１０１からの４５０〜４７０ｎｍ前後の波長の光（青色光）と、蛍光体からの５７０〜５８０前後の波長の光（赤から緑に渡る光）が外部に出力され、擬似的に白色光が得られる。この場合、発光ダイオード１０１の外側が、まず透明樹脂層１０２で覆われ、その外側が蛍光体を含有した透明樹脂層１０３で覆われている。そのため、発光ダイオード１０１から透明樹脂層１０３に入力される光の強度は（４）の場合に比べて強く（（２）の場合参照）、出力光（白色光）の強度も強くなる。つまり、（３）の場合には、（４）の場合に比べて、白色光の輝度が高くなる。

＜２．第２の実施の形態＞
［発光装置の構成］
図６は、第２の実施の形態としての発光装置１００Ａの構成例を示している。この図６において、図１と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。この発光装置１００Ａは、固体発光素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）１０１と、第１の樹脂層としての透明樹脂層１０２Ａと、第２の樹脂層としての透明樹脂層１０３Ａを有している。

発光ダイオード１０１は、実装基板としての回路基板１０４に実装されている。発光ダイオード１０１の電極は、回路基板１０４上の導体に、ワイヤ１０５を用いて接続されている。

透明樹脂層１０２Ａは、透明樹脂からなっている。この透明樹脂層１０２Ａは、発光ダイオード１０１を覆うように、この発光ダイオード１０１の外側に設けられている。この透明樹脂層１０２Ａは、発光ダイオード１０１を内包する凸部１０２Ａａと、この凸部１０２Ａａに連接し、この凸部１０２Ａａの周辺に位置する薄膜部１０２Ａｂとを有する。透明樹脂層１０２Ａの凸部１０２Ａａは、ドーム状に形成されており、凸状のレンズ機構を構成する。

透明樹脂層１０３Ａは、発光ダイオード１０１の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂からなっている。この透明樹脂層１０３Ａは、透明樹脂層１０２Ａを覆うように、この透明樹脂層１０２Ａの外側に設けられている。この透明樹脂層１０３Ａは、発光ダイオード１０１を内包する凸部１０３Ａａと、この凸部１０３Ａａに連接し、この凸部１０３Ａａの周辺に位置する薄膜部１０３Ａｂとを有する。透明樹脂層１０３Ａの凸部１０３Ａａは、ドーム状に形成されており、凸状のレンズ機構を構成する。

この実施の形態では、擬似的に白色光を得るために、例えば、発光ダイオード１０１は青色発光ダイオードとされ、透明樹脂層１０３Ａに含有される蛍光体はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体とされる。

なお、図１に示す発光装置１００Ａにおいて、発光ダイオード１０１、透明樹脂層１０２Ａ，１０３Ａの屈折率の関係は、以下のように設定される。すなわち、発光ダイオード１０１の屈折率をＮ１、透明樹脂層１０２Ａの屈折率をＮ２、透明樹脂層１０３Ａの屈折率をＮ３とするとき、Ｎ１≧Ｎ２≧Ｎ３≧１の関係を満足するようにされる。

［発光装置の製造方法］
図６に示す発光装置１００Ａの製造工程を、図７を参照して説明する。まず、図７（ａ）に示すように、発光ダイオード１０１が実装された回路基板１０４が用意される。次に、図７（ｂ）に示すように、発光ダイオード１０１の外側に、コンプレッション成型法により、凸部１０２Ａａおよび薄膜部１０２Ａｂを有する透明樹脂層１０２Ａが形成される。

この透明樹脂層１０２Ａの製造工程の一例を、図８を参照して説明する。図８（ａ）に示すように、透明樹脂層１０２Ａの凸部１０２Ａａに対応した凹部２１１を有する下金型２１０と、平板状の上金型２２０が使用される。

まず、図８（ａ）に示すように、下金型２１０の上部に剥離シート２１２を介して液状の熱硬化性の透明樹脂２１４が置かれる。なお、下金型２１０の上部には、上述した液状の透明樹脂２１４が外部に漏れ出ることを防止するためのＯリング２１３が配置される。この状態で、剥離シート２１２は、矢印で示すように外周方向に引っ張られており、緊張した状態に置かれる。また、図８（ａ）に示すように、上金型２２０に、発光ダイオード１０１が実装された回路基板１０４が固定される。

次に、図８（ｂ）に示すように、上金型２２０が下金型２１０に近づくように移動されていき、回路基板１０４に実装された発光ダイオード１０１が、下金型２１０の凹部２１１内に位置する状態とされる。この場合、上金型２２０の移動速度を抑制することで、ワイヤ１０５にダメージが発生することを回避できる。この状態では、発光ダイオード１０１は液状の透明樹脂２１４内に埋没した状態にあると共に、剥離シート２１２は凹部２１１の底に張り付いた状態にある。そして、この状態で熱が加えられて、透明樹脂２１４が凝固するようにされる。

次に、図８（ｃ）に示すように、上金型２２０が下金型２１０から遠ざかるように移動されていく。上述したように透明樹脂２１４が凝固することで、発光ダイオード１０１の外側に、ドーム状の透明樹脂層１０２Ａが形成される。この場合、下金型２１０と透明樹脂層１０２Ａとの間に剥離シート２１２が配されているので、下金型２１０からの透明樹脂層１０２Ａの剥離はスムーズに行われる。

図７に戻って、図７（ｂ）に示すように、発光ダイオード１０１の外側に透明樹脂層１０２Ａが形成される。そして、その後に、図７（ｃ）に示すように、透明樹脂層１０２Ａの外側に、コンプレッション成型法により、凸部１０３Ａａおよび薄膜部１０３Ａｂを有する透明樹脂層１０３Ａが形成され、発光装置１００Ａが完成する。

この透明樹脂層１０３Ａの製造工程の一例を、図９を参照して説明する。図９（ａ）に示すように、透明樹脂層１０３Ａの凸部１０３Ａａに対応した凹部３１１を有する下金型３１０と、平板状の上金型３２０が使用される。

まず、図９（ａ）に示すように、下金型３１０の上部に剥離シート３１２を介して液状の熱硬化性の透明樹脂（蛍光体含有）３１４が置かれる。なお、下金型３１０の上部には、上述した液状の透明樹脂３１４が外部に漏れ出ることを防止するためのＯリング３１３が配置される。この状態で、剥離シート３１２は、矢印で示すように外周方向に引っ張られており、緊張した状態に置かれる。また、図９（ａ）に示すように、上金型３２０に、発光ダイオード１０１が実装された回路基板１０４が固定される。なお、発光ダイオード１０１の外側に透明樹脂層１０２Ａが形成されている。

次に、図９（ｂ）に示すように、上金型３２０が下金型３１０に近づくように移動されていき、回路基板１０４に実装された、外側に透明樹脂層１０２Ａで覆われた発光ダイオード１０１が、下金型３１０の凹部２１１内に位置する状態とされる。この状態では、透明樹脂層１０２Ａで覆われた発光ダイオード１０１は液状の透明樹脂３１４内に埋没した状態にあると共に、剥離シート３１２は凹部３１１の底に張り付いた状態にある。そして、この状態で熱が加えられて、透明樹脂３１４が凝固するようにされる。

次に、図９（ｃ）に示すように、上金型３２０が下金型３１０から遠ざかるように移動されていく。上述したように透明樹脂３１４が凝固することで、透明樹脂層１０２Ａの外側に、透明樹脂層１０３Ａが形成される。この場合、下金型３１０と透明樹脂層１０３Ａとの間に剥離シート３１２が配されているので、下金型３１０からの透明樹脂層１０３Ａの剥離はスムーズに行われる。

図６に示す発光装置１００Ａにおいては、図１０に示すように、発光ダイオード１０１を内包した透明樹脂層１０２Ａ，１０３Ａの凸部および薄膜部から光が出力される。この場合、発光ダイオード１０１の発光の一部は、透明樹脂層１０２Ａおよび透明樹脂層１０３Ａを通じて、外部に出力される。また、この発光ダイオード１０１の発光の他の一部は、透明樹脂層１０２Ａを通じて、透明樹脂層１０３Ａに入力され、この透明樹脂層１０３Ａ内の蛍光体を励起する。

そして、この透明樹脂層１０３Ａ内の蛍光体の発光が、透明樹脂層１０３Ａから外部に出力される。上述したように、発光ダイオード１０１が青色発光ダイオードであり、透明樹脂層１０３Ａ内の蛍光体がＹＡＧ系の蛍光体であるため、発光ダイオード１０１の発光と、蛍光体からの発光との組み合わせで、擬似的に白色光が得られる。この場合、発光ダイオード１０１の屈折率Ｎ１、透明樹脂層１０２Ａの屈折率Ｎ２、透明樹脂層１０３Ａの屈折率Ｎ３の関係がＮ１≧Ｎ２≧Ｎ３≧１とされている。そのため、発光ダイオード１０１の発光および透明樹脂層１０３Ａ内の蛍光体の発光は、外部に効率よく取り出される。

図６に示す発光装置１００Ａにおいては、発光ダイオード１０１の外側が２層であることから、従来の３層以上のものに比べて製造プロセスを簡単にでき、コストの低減を図ることができる。また、図６に示す発光装置１００Ａにおいては、発光ダイオード１０１の外側が２層であることから、従来の３層以上のものに比べて光の減衰を抑制でき、光の取り出し効率を高めることができる。

さらに、図６に示す発光装置１００Ａにおいては、発光ダイオード１０１からの発光および透明樹脂層１０３Ａ内の蛍光体からの発光は、凸部から外部に出力される他に、薄膜部からも外部に出力される。そのため、全面から発光できると共に、輝度の向上を図ることができる。この図６に示す発光装置１００Ａは、このように全面発光となることから、例えば、照明用光源等として利用できる。

＜３．第３の実施の形態＞
［発光装置の構成］
図１１は、第３の実施の形態としての発光装置１００Ｂの構成例を示している。この図１１において、図１と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。この発光装置１００Ｂは、固体発光素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）１０１と、第１の樹脂層としての透明樹脂層１０２Ｂと、第２の樹脂層としての透明樹脂層１０３Ｂを有している。

発光ダイオード１０１は、実装基板としての回路基板１０４に実装されている。発光ダイオード１０１の電極は、回路基板１０４上の導体に、ワイヤ１０５を用いて接続されている。透明樹脂層１０２Ｂは、透明樹脂からなっている。この透明樹脂層１０２Ｂは、発光ダイオード１０１を覆うように、この発光ダイオード１０１の外側に設けられている。この透明樹脂層１０２Ｂは、ドーム状に形成され、発光ダイオード１０１を内包した凸状のレンズ機構を構成する。

透明樹脂層１０３Ｂは、発光ダイオード１０１の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂からなっている。この透明樹脂層１０３Ｂは、透明樹脂層１０２Ｂを覆うように、この透明樹脂層１０２Ｂの外側に設けられている。この透明樹脂層１０３Ｂは、透明樹脂層１０２Ｂと同様に、ドーム状に形成され、発光ダイオード１０１および透明樹脂層１０２Ｂを内包した凸状のレンズ機構を構成する。この実施の形態では、擬似的に白色光を得るために、例えば、発光ダイオード１０１は青色発光ダイオードとされ、蛍光体はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体とされる。

この図１１に示す発光装置１００Ｂにおいては、上述の図１に示す発光装置１００とは異なり、透明樹脂層１０２Ｂ，１０３Ｂの回路基板１０４の接触部には、撥水性素材は塗布されていない。その理由は、この発光装置１００Ｂにおいて、透明樹脂層１０２Ｂ，１０３Ｂは、上述の図６の発光装置１００Ａの透明樹脂層１０２Ａ，１０３Ａと同様に、金型を用いたコンプレッション成型法により形成されるからである。

なお、図１１に示す発光装置１００Ｂにおいて、発光ダイオード１０１、透明樹脂層１０２Ｂ，１０３Ｂの屈折率の関係は、以下のように設定される。すなわち、発光ダイオード１０１の屈折率をＮ１、透明樹脂層１０２Ｂの屈折率をＮ２、透明樹脂層１０３Ｂの屈折率をＮ３とするとき、Ｎ１≧Ｎ２≧Ｎ３≧１の関係を満足するようにされる。

［発光装置の製造方法］
図１１に示す発光装置１００Ｂの製造工程を、図１２を参照して説明する。まず、図１２（ａ）に示すように、発光ダイオード１０１が実装された回路基板１０４が用意される。次に、図１２（ｂ）に示すように、発光ダイオード１０１の外側に、コンプレッション成型法により、ドーム状の透明樹脂層１０２Ｂが形成される。この透明樹脂層１０２Ｂの製造は、詳細説明は省略するが、例えば、上述の図６に示す発光装置１００Ａにおける透明樹脂層１０２Ａの製造と同様の工程で行われる（図８参照）。

次に、図１２（（ｃ）に示すように、透明樹脂層１０２Ｂの外側に、コンプレッション成型法により、ドーム状の透明樹脂層１０３Ｂが形成され、発光装置１００Ｂが完成する。この透明樹脂層１０３Ｂの製造は、詳細説明は省略するが、例えば、上述の図６に示す発光装置１００Ａにおける透明樹脂層１０３Ａの製造と同様の工程で行われる（図９参照）。

図１１に示す発光装置１００Ｂにおいては、図１３に示すように、発光ダイオード１０１を内包した透明樹脂層１０２Ｂ，１０３Ｂの凸部から光が出力される。この場合、発光ダイオード１０１の発光の一部は、透明樹脂層１０２Ｂおよび透明樹脂層１０３Ｂを通じて、外部に出力される。また、この発光ダイオード１０１の発光の他の一部は、透明樹脂層１０２Ｂを通じて、透明樹脂層１０３Ｂに入力され、この透明樹脂層１０３Ｂ内の蛍光体を励起する。

そして、この透明樹脂層１０３Ｂ内の蛍光体の発光が、透明樹脂層１０３Ｂから外部に出力される。上述したように、発光ダイオード１０１が青色発光ダイオードであり、透明樹脂層１０３Ｂ内の蛍光体がＹＡＧ系の蛍光体であるため、発光ダイオード１０１の発光と、蛍光体からの発光との組み合わせで、擬似的に白色光が得られる。この場合、発光ダイオード１０１の屈折率Ｎ１、透明樹脂層１０２Ｂの屈折率Ｎ２、透明樹脂層１０３Ｂの屈折率Ｎ３の関係がＮ１≧Ｎ２≧Ｎ３≧１とされている。そのため、発光ダイオード１０１の発光および透明樹脂層１０３Ｂ内の蛍光体の発光は、外部に効率よく取り出される。

図１１に示す発光装置１００Ｂにおいては、発光ダイオード１０１の外側が２層であることから、従来の３層以上のものに比べて製造プロセスを簡単にでき、コストの低減を図ることができる。また、図１１に示す発光装置１００Ｂにおいては、発光ダイオード１０１の外側が２層であることから、従来の３層以上のものに比べて光の減衰を抑制でき、光の取り出し効率を高めることができる。この図１１に示す発光装置１００Ｂは、上述したように凸部のみからの発光となることから、例えば、液晶表示素子のバックライト用光源などとして利用できる。

＜４．第４の実施の形態＞
［発光装置の構成］
図１４は、第４の実施の形態としての発光装置１００Ｃの構成例を示している。この図１４において、図１と対応する部分には同一符号を付し、適宜、その詳細説明は省略する。この発光装置１００Ｃは、固体発光素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）１０１と、第１の樹脂層としての透明樹脂層１０２Ｃと、第２の樹脂層としての透明樹脂層１０３Ｃと、薄膜部としての透明樹脂薄膜部１０７を有している。

発光ダイオード１０１は、実装基板としての回路基板１０４に実装されている。発光ダイオード１０１の電極は、回路基板１０４上の導体に、ワイヤ１０５を用いて接続されている。透明樹脂層１０２Ｃは、透明樹脂からなっている。この透明樹脂層１０２Ｃは、発光ダイオード１０１を覆うように、この発光ダイオード１０１の外側に設けられている。この透明樹脂層１０２Ｃは、ドーム状に形成され、発光ダイオード１０１を内包した凸状のレンズ機構を構成する。

透明樹脂層１０３Ｃは、発光ダイオード１０１の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂からなっている。この透明樹脂層１０３Ｃは、透明樹脂層１０２Ｃを覆うように、この透明樹脂層１０２Ｃの外側に設けられている。この透明樹脂層１０３Ｃは、透明樹脂層１０２Ｃと同様に、ドーム状に形成され、発光ダイオード１０１および透明樹脂層１０２Ｃを内包した凸状のレンズ機構を構成する。この実施の形態では、擬似的に白色光を得るために、例えば、発光ダイオード１０１は青色発光ダイオードとされ、蛍光体はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の蛍光体とされる。

上述の透明樹脂層１０３Ｃの回路基板１０４の接触部には、撥水性素材１０６が塗布されている。この撥水性素材１０６は、例えば、フッ素を成分とする。後述するように、発光装置１００Ｃにおいて、透明樹脂層１０３Ｃはポッティング法により形成される。撥水性素材１０６は、透明樹脂層１０３Ｃの成形性を確保するために塗布されたものである。

また、回路基板１０４と透明樹脂層１０２Ｃとの間の一部または全部（第４の実施の形態では一部）に対応して、透明樹脂薄膜部１０７が設けられている。この透明樹脂薄膜部１０７は、上述の透明樹脂層１０３Ｃと同様に、発光ダイオード１０１の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂からなっている。後述するように、この透明樹脂薄膜部１０７は、例えば、印刷法により形成される。

なお、図１４に示す発光装置１００Ｃにおいて、発光ダイオード１０１、透明樹脂層１０２Ｃ，１０３Ｃの屈折率の関係は、以下のように設定される。すなわち、発光ダイオード１０１の屈折率をＮ１、透明樹脂層１０２Ｃの屈折率をＮ２、透明樹脂層１０３Ｃの屈折率をＮ３とするとき、Ｎ１≧Ｎ２≧Ｎ３≧１の関係を満足するようにされる。

［発光装置の製造方法］
図１４に示す発光装置１００Ｃの製造工程を、図１５を参照して説明する。まず、図１５（ａ）に示すように、発光ダイオード１０１が実装された回路基板１０４が用意される。次に、図１５（ｂ）に示すように、回路基板１０４の発光ダイオード１０１が実装された面に、この発光ダイオード１０１を囲むように、撥水性素材１０６が例えば印刷法により塗布される。この場合、図示は省略するが、撥水性素材１０６の塗布領域は、例えば、発光ダイオード１０１を中心とするドーナツ状領域となる。

次に、図１５（ｃ）に示すように、回路基板１０４の発光ダイオード１０１が実装された面に、この発光ダイオード１０１を囲むように、透明樹脂が、例えば印刷法により塗布される。この場合、図示は省略するが、透明樹脂の塗布領域は、撥水性素材１０６の塗布領域の内側で、例えば、発光ダイオード１０１を中心とするドーナツ状領域とされる。これにより、回路基板１０４上に透明樹脂薄膜部１０７が形成される。

次に、図１５（ｄ）に示すように、発光ダイオード１０１の外側に、透明樹脂が塗布される。この場合、透明樹脂は、撥水性素材１０６の撥水効果により水玉状となる。この透明樹脂は、例えば熱硬化性樹脂であり、熱が加えられることで凝固する。これにより、発光ダイオード１０１の外側に、凸状のレンズ機構を構成する、ドーム状の透明樹脂層１０２Ｃが形成される。

次に、図１５（ｅ）に示すように、透明樹脂層１０２Ｃの外側に、発光ダイオード１０１の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂が塗布される。この場合、透明樹脂は、撥水性素材１０６の撥水効果により水玉状となる。この透明樹脂は、例えば熱硬化性樹脂であり、熱が加えられることで凝固する。これにより、透明樹脂層１０２Ｃの外側に、凸状のレンズ機構を構成する、ドーム状の透明樹脂層１０３Ｃが形成され、発光装置１００Ｃが完成する。

図１４に示す発光装置１００Ｃにおいては、図１に示す発光装置１００と同様の構造とされていることから、製造プロセスを簡単にしてコストの低減を図ることができ、また、光の取り出し効率を高めることが可能となる。さらに、この図１４に示す発光装置１００Ｃにおいては、透明樹脂薄膜部１０７が設けられていることから、輝度の向上を図ることができる。

すなわち、発光ダイオード１０１の発光のうち回路基板１０４に向かう光は、透明樹脂層１０２Ｃを通じて透明樹脂薄膜部１０７に入力され、この透明樹脂薄膜部１０７内の蛍光体が励起される。そして、この蛍光体の発光の一部は、透明樹脂層１０２Ｃおよび透明樹脂層１０３Ｃを通じて外部に出力される。そのため、図１に示す発光装置１００よりも輝度が向上したものとなる。

＜５．変形例＞
なお、上述実施の形態においては、擬似的に白色光を得るために、発光ダイオード１０１は青色発光ダイオードとされ、透明樹脂層１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ内の蛍光体はＹＡＧ系の蛍光体とされている。しかし、この発明は、これに限定されるものではない。すなわち、発光ダイオード１０１は青色発光ダイオードに限定されない。また、発光ダイオード１０１の発光波長で励起される蛍光体はＹＡＧ系の蛍光体に限定されない。例えば、シリケート系の蛍光体等の他の蛍光体を使用してもよい。

また、上述実施の形態においては、固体発光素子が発光ダイオードであるものを示したが、この発明は、固体発光素子として発光ダイオード以外のものを使用するものにも同様に適用できることは勿論である。

この発明は、例えば、液晶表示素子のバックライト用光源、あるいは照明用光源などとして利用し得る発光装置に適用できる。

１００，・・・発光装置
１０１・・・発光ダイオード
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ・・・透明樹脂層
１０２Ａａ・・・凸部
１０２Ａｂ・・・薄膜部
１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ・・・透明樹脂層（蛍光体含有）
１０３Ａａ・・・凸部
１０３Ａｂ・・・薄膜部
１０４・・・回路基板
１０５・・・ワイヤ
１０６・・・撥水性素材
１０７・・・透明樹脂薄膜部（蛍光体含有）
２１０，３１０・・・下金型
２１１，３１１・・・凹部
２１２，３１２・・・剥離シート
２１３，３１３・・・Ｏリング
２１４・・・液状の透明樹脂
２２０，３２０・・・上金型
３１４・・・液状の透明樹脂（蛍光体含有）

Claims (4)

1. 固体発光素子が実装された実装基板の該固体発光素子が実装された面に、上記固体発光素子を囲むドーナツ状の、上記固体発光素子の発光波長で励起される蛍光体を含有した透明樹脂からなる第１の薄膜部が配置されると共に、該第１の薄膜部の外側に連続してドーナツ状の、撥水性素材からなる第２の薄膜部が上記第１の薄膜部と面一の状態で配置され、
   上記固体発光素子の外側に、外径が上記第１の薄膜部と上記第２の薄膜部の境界に一致したドーム状の第１の透明樹脂層が設けられ、
   上記第１の透明樹脂層の外側に上記固体発光素子の発光波長で励起される蛍光体を含有したドーム状の第２の透明樹脂層が設けられ、
   上記第２の薄膜部の外径は上記第２の透明樹脂層の外径以上とされた
   発光装置。
2. 上記固体発光素子は、発光ダイオードである
   請求項１に記載の発光装置。
3. 上記発光ダイオードは青色発光ダイオードであり、上記蛍光体は該青色発光ダイオードの発光波長で励起される蛍光体であって、該発光ダイオードの発光と該蛍光体の発光の組み合わせで疑似的に白色光を得る
   請求項２に記載の発光装置。
4. 上記撥水性素材は、フッ素を成分とする
   請求項１に記載の発光装置。
   

Images