WO2013005792A1 - 照明装置 - Google Patents

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light emitting
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伊藤　靖
祥史 上野
啓史 谷
智充 堀
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デクセリアルズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a lighting device used for a display device such as a liquid crystal display.
  • a display device such as a liquid crystal display.
  • a backlight light source that illuminates the liquid crystal panel from the back to the front is used.
  • multiple light-emitting diodes LEDs: Light Emitting Diodes
  • a light emitting device that emits light by surface emission is attracting attention. In such a light emitting device, the following two methods are mainly used to extract white light.
  • the first method LEDs that emit light of three colors of R, G, and B are arranged, and these are simultaneously turned on to synthesize light of three colors to obtain white light.
  • the second method is to surround a blue LED with a phosphor-containing resin, for example, and convert blue light into white light.
  • a structure in which the blue LED is surrounded by a phosphor-containing resin is called a “white LED”.
  • the cost is high.
  • the phosphor is potted with respect to the minute area of the LED, it is difficult to uniformly form the phosphor.
  • a blue LED is used by using a phosphor-containing resin in which a phosphor-containing resin is sandwiched between sheet bases or a phosphor-containing sheet obtained by processing a phosphor-containing resin into a sheet shape. Attention has been drawn to the method of performing color conversion by using (see, for example, Patent Documents 1 and 2). A structure in which a phosphor-containing resin is sandwiched between two glass plates has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).
  • a structure in which the blue LED and the phosphor-containing resin are arranged without contacting each other is called a “remote phosphor structure”.
  • the “remote phosphor structure” can be used not only as a backlight for a liquid crystal display but also as a light source for illumination.
  • the phosphor-containing resin is not only a flat sheet shape as described above, but may also have a three-dimensional shape such as a cup shape.
  • the biggest and permanent problem of a light source is to improve luminous efficiency.
  • a backlight light source or illumination light source using LEDs (1) improving the efficiency of the blue LED element itself (quantum efficiency for converting electrons and holes into light), and (2) luminous efficiency of the phosphor ( (3) To improve the efficiency of extracting the light emitted from the LED and the phosphor to the outside without losing as much as possible at any part inside the light source. Is desirable.
  • FIG. 17 shows measurement data of phosphor temperature quenching in a Y 3 AlO 12 : Ce (YAG) phosphor.
  • This invention is made
  • a lighting device includes a light emitting structure in which a blue light emitting element is included in a convex surface-shaped transparent resin, and a substrate on which the light emitting structure is two-dimensionally arranged. And a phosphor sheet containing a powdered phosphor that is disposed apart from the substrate and obtains white light from the blue light of the blue light-emitting element.
  • the above-described illumination device is arranged on the image display panel.
  • the convex surface shape of the transparent resin can alleviate the light confinement of the blue light due to the total reflection of the transparent resin, and can improve the efficiency of extracting the blue light to the outside. Furthermore, the separation distance between the substrate and the phosphor sheet can be reduced by broadening the light radiation distribution due to the convex surface shape of the transparent resin and the light scattering effect by the phosphor sheet containing the powdered phosphor. In other words, the so-called “remote phosphor structure” can be thinned.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of the light emitting structure.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration example of a single-layer type phosphor sheet phosphor sheet
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a configuration example of a two-layer phosphor sheet phosphor sheet.
  • FIG. 4B is a radiation angle distribution (angle profile) of a blue LED package (r / a
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the illumination device of the example.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the illumination device of the reference example.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a lighting device of a comparative example.
  • FIG. 11 is a graph showing the LED input current-luminance characteristics.
  • FIG. 12A is an image when the distance between the substrate and the diffusion plate is 37 mm in the illumination device of the reference example
  • FIG. 12B is an image when the distance between the substrate and the diffusion plate is 34 mm in the illumination device of the reference example
  • FIG. 12C shows an image when the distance between the substrate and the diffusion plate is 29 mm in the illumination device of the reference example
  • FIG. 12D shows the distance between the substrate and the diffusion plate in the illumination device of the reference example is 24 mm.
  • FIG. 13A is an image when the distance between the substrate and the diffusion plate is 37 mm in the illumination device of the comparative example
  • FIG. 13B is an image when the distance between the substrate and the diffusion plate is 34 mm in the illumination device of the comparative example.
  • FIG. 13A is an image when the distance between the substrate and the diffusion plate is 37 mm in the illumination device of the comparative example
  • FIG. 13B is an image when the distance between the substrate and the diffusion plate is 34 mm in the illumination device of the comparative example.
  • FIG. 13C shows an image when the distance between the substrate and the diffusion plate is 29 mm in the illumination device of the comparative example
  • FIG. 13D shows the distance between the substrate and the diffusion plate is 24 mm in the illumination device of the comparative example. It is an image when.
  • FIG. 14 is a graph showing the relative luminance of the light emitting surface of the lighting device when the phosphor sheet of the lighting device of the reference example is arranged.
  • FIG. 15 is a graph showing the relative luminance of the light emitting surface of the lighting device when the phosphor sheet of the lighting device of the reference example is not arranged.
  • FIG. 16 is a graph showing luminance unevenness (%) of the LED pattern when the phosphor sheet of the illumination device of the reference example is arranged and when the phosphor sheet is not arranged.
  • FIG. 17 is a graph showing measurement data of phosphor temperature quenching in a Y 3 AlO 12 : Ce (YAG) phosphor.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • the lighting device includes a light emitting structure 11 in which a blue light emitting element is covered with a convex surface-shaped transparent resin, a substrate 12 on which the light emitting structure 11 is two-dimensionally arranged, and a blue light emitting element.
  • a diffusing plate 13 for diffusing blue light, a phosphor sheet 14 that is disposed apart from the substrate 12 and contains powdered phosphor that obtains white light from blue light of a blue light emitting element, and an optical film 15 Prepare.
  • the substrate 12 and the phosphor sheet 14 are spaced apart from each other by about 10 to 50 mm, and the lighting device constitutes a so-called “remote phosphor structure”.
  • the gap between the substrate 12 and the phosphor sheet 14 is held by a plurality of support pillars and reflectors, and is provided so that the support pillars and reflectors surround the four sides of the space formed by the substrate 12 and the phosphor sheet 14. .
  • the light emitting structure 11 constitutes a so-called “LED package” having, for example, an InGaN blue LED (Light Emitting Diode) chip as a blue light emitting element.
  • LED package having, for example, an InGaN blue LED (Light Emitting Diode) chip as a blue light emitting element.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the light emitting structure 11.
  • the light emitting structure 11 includes a base material 111, a blue LED chip 112 that is a blue light emitting element, and a transparent resin 113. Side walls are provided at the ends of the base material 111 so that the transparent resin 113 has a convex surface shape.
  • the convex cross section of the transparent resin 111 has a lens shape, and the curved surface has a half value of the width of the blue LED chip 112 mounting surface on the base material 111 (a distance from the center of the base material 111 to the inner wall) a and a curvature radius r.
  • the ratio r / a is preferably 4.0 or less, and more preferably 1.7 or less.
  • the height b of the inner wall at the end of the base material 111 is equal to or greater than the thickness of the blue LED chip 112, and the height d of the transparent resin 113 is larger than the height b of the inner wall.
  • the side wall of the end portion of the base material 111 may not be formed. In that case, when using the most popular potting method as the transparent resin forming method, r / a is set to 1.7 or less. Therefore, a method such as performing transparent resin molding using a mold is required.
  • the substrate 12 constituting the lighting device is composed of a glass cloth base material using a resin such as phenol, epoxy, polyimide, polyester, bismaleimide triazine, allylated polyphenylene oxide.
  • the light emitting structures 11 are two-dimensionally arranged corresponding to the entire surface of the phosphor sheet 14 at equal intervals with a predetermined pitch. Moreover, you may perform a reflection process to the mounting surface of the light emission structure 11 on the board
  • the diffusion plate 13 diffuses the radiated light from the light emitting structure 11 over a wide range so that the shape of the light source becomes invisible.
  • the diffusing plate 13 one having a total light transmittance of 20% or more and 80% or less is used.
  • the phosphor sheet 14 contains a powdered phosphor that obtains white light from the blue light of the blue light emitting element.
  • the phosphor powder having an average particle size of several ⁇ m to several tens of ⁇ m is used. Thereby, the light scattering effect of the phosphor sheet 14 can be improved.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are diagrams showing a configuration example of the phosphor sheet 14.
  • a phosphor layer 141 containing a phosphor is sandwiched between a pair of transparent base materials 142a and 142b made of, for example, PET (polyethylene terephthalate).
  • PET polyethylene terephthalate
  • these are laminated
  • the 3A can be manufactured by forming a phosphor layer 141 on a transparent substrate 142a and laminating another transparent substrate 142b on the phosphor layer 141a.
  • the fluorescent substance sheet 14 can be manufactured by pinching
  • the phosphor layers 141a and 141b may be provided for each phosphor via a transparent separator 144.
  • the phosphor layer 141 is formed by forming a resin composition containing a powdered phosphor.
  • a sulfide-based phosphor, an oxide-based phosphor, or a mixed phosphor thereof is used as the phosphor.
  • a sulfide-based phosphor having a red fluorescence peak with a wavelength of 620 to 660 nm when irradiated with blue excitation light preferably CaS: Eu, SrS: Eu, or a wavelength of 530-
  • a sulfide-based phosphor having a green fluorescence peak of 550 nm, preferably SrGa 2 S 4 : Eu can be mentioned.
  • the parenthesis is shown before “:” and the activator is shown after.
  • an oxide phosphor that emits red fluorescence having a wavelength of 590 to 620 nm when irradiated with blue excitation light, preferably (BaSr) 3 SiO 5 : Eu, (BaSr) 2 SiO 4 : Eu, or the like. Can be mentioned.
  • phosphors other than sulfide phosphors and oxide phosphors can be used in combination with the following resin composition, for example, (YGd) 2 (AlGa) 5 O 12 : Ce, sialon A phosphor etc. can be mentioned.
  • irradiation with blue excitation light causes a wavelength of 620 to 660 nm.
  • a sulfide-based phosphor that emits red fluorescence or an oxide-based phosphor that emits red fluorescence having a wavelength of 590 to 620 nm when irradiated with blue excitation light, and a sulfide that emits green fluorescence having a wavelength of 530 to 550 nm when irradiated with blue excitation light It is preferable to use a phosphor mixed with the phosphor.
  • a particularly preferred combination is a mixed phosphor of CaS: Eu or (BaSr) 3 SiO 5 : Eu that emits red fluorescence and SrGa 2 S 4 : Eu that emits green fluorescence.
  • the sulfide phosphor or blue phosphor emitting red fluorescence having a wavelength of 620 to 660 nm when irradiated with blue excitation light.
  • a phosphor layer containing an oxide phosphor that emits red fluorescence with a wavelength of 590 to 620 nm when irradiated with excitation light, and a sulfide phosphor that emits green fluorescence with a wavelength of 530 to 550 nm when irradiated with blue excitation light It is preferable to use a phosphor layer.
  • a particularly preferred combination is a phosphor layer containing CaS: Eu or (BaSr) 3 SiO 5 : Eu that emits red fluorescence and a phosphor layer containing SrGa 2 S 4 : Eu that emits green fluorescence.
  • the resin composition forming the phosphor layer preferably contains a resin component selected from either a polyolefin copolymer component or a photocurable (meth) acrylic resin component.
  • Examples of the polyolefin copolymer include a styrene copolymer or a hydrogenated product thereof.
  • Preferred examples of such a styrene copolymer or a hydrogenated product thereof include a styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer or a hydrogenated product thereof, and a styrene-ethylene-propylene block copolymer or a hydrogenated product thereof. be able to.
  • a hydrogenated product of styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer can be particularly preferably used from the viewpoint of transparency and gas barrier properties. By including such a polyolefin copolymer component, excellent light resistance and low water absorption can be obtained.
  • Examples of the photocurable acrylate resin component include urethane (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, and the like. Among these, from the viewpoint of heat resistance after photocuring, urethane (meth) ) Acrylate can be preferably used. By including such a photocurable (meth) acrylate resin component, excellent light resistance and low water absorption can be obtained.
  • a polyolefin copolymer component when used as the resin component, it is preferable to contain a maleic anhydride component.
  • the maleic anhydride component is contained, the moisture that has entered the resin composition is captured by the free carboxyl group of the maleic anhydride component, and as a result, the phosphor can be prevented from being altered by moisture.
  • the light-diffusion effect of the fluorescent substance sheet 14 can be improved by containing a polyolefin copolymer component and a maleic anhydride component.
  • the maleic anhydride component (c) may be added (external addition) as a separate independent component to the polyolefin copolymer component, or added (internal addition) so as to be graft-polymerized to the polyolefin copolymer component. Also good.
  • the resin composition for film formation contains a maleic anhydride-modified polyolefin copolymer. Note that the external addition is preferable to the internal addition because the yellowing of the film-forming resin composition can be further suppressed.
  • the resin composition can be blended with other light-transmitting resins, coloring pigments, solvents and the like within a range not impairing the effects of the present invention.
  • the optical film 15 constituting the illumination device is composed of, for example, a reflective polarizing film, a lens film, a diffusion film, etc. for improving the visibility of the liquid crystal display device.
  • the lens film is an optical film in which minute lenses are arrayed on one surface, and is for increasing the directivity of diffused light in the front direction and increasing the luminance.
  • the convex surface shape of the transparent resin 113 of the light emitting structure 11 reduces the light confinement of the blue light due to the total reflection of the transparent resin 113, and the efficiency of extracting the blue light to the outside. Can be improved. Furthermore, the distance between the substrate and the phosphor sheet can be reduced by broadening the light radiation distribution by the light emitting structure 11 and the light scattering effect by the phosphor sheet 14, so-called “remote phosphor structure” device. Can be made thinner.
  • the liquid crystal display device can be thinned by arranging the lighting device in this embodiment on, for example, a liquid crystal panel serving as a display screen of the liquid crystal display device.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various updates can be added without departing from the gist of the present invention.
  • the lighting device may be applied to a lighting light source.
  • the optical film 15 is unnecessary, and the phosphor-containing resin may have not only a flat sheet shape but also a three-dimensional shape such as a cup shape.
  • the convex surface shape was evaluated using a blue LED package and a white LED package having the same structure as the light emitting structure shown in FIG. In both packages, the distance a from the center of the substrate 111 to the inner wall was 2.15 mm, and the height b of the inner wall was 0.85 mm.
  • a total radiation amount (unit W) was measured as a light emission intensity using a total luminous flux measuring device using an integrating sphere.
  • Table 1 shows the measurement results of the relative light emission intensity with respect to the resin shape of the blue LED package.
  • Table 2 shows the measurement results of the relative light emission intensity with respect to the resin shape of the white LED package.
  • the resin shape is indicated by the ratio r / a between the half value a of the width of the transparent resin contacting the substrate and the radius of curvature r.
  • the relative light emission intensity was shown as a relative value with respect to the intensity in the state where the LED chip was not included in the transparent resin, that is, the LED chip was exposed.
  • the blue LED package with r / a of ⁇ shown in FIGS. 4A and 4B and the white LED package with r / a of ⁇ shown in FIGS. 7A and 7B are both vertical (0 °) and horizontal (90 °).
  • the light intensity was almost the same (cd: candela), and the radiation angle distribution showed almost the same spread.
  • the blue LED package has a higher luminous intensity in the horizontal direction (90 °) as r / a decreases to ⁇ , 2.78, 1.46, The spread of the radiation angle distribution has increased.
  • the relative intensity of the blue LED package was improved as r / a became smaller (as the transparent resin became convex).
  • a blue LED package with an r / a of 4.0 or less has a higher relative light emission intensity than a flat blue LED package with an r / a of ⁇ .
  • the blue LED package with r / a of 1.7 or less had a relative light emission intensity of 1.2 or more.
  • the relative intensity of the white LED package decreased as r / a became smaller (transparent resin became convex).
  • the surface shape of the transparent resin convex By making the surface shape of the transparent resin convex, the spread of the light emitted from the LED package is increased, and the effect of improving the relative light emission intensity is a phenomenon peculiar to the blue LED package. Since the blue LED package does not reflect the phosphor in the transparent resin, the efficiency of extracting light to the outside can be improved by making the surface shape of the transparent resin convex.
  • the lighting device of the embodiment shown in FIG. 8 includes a light emitting structure 11 in which a blue light emitting element is covered with a convex surface-shaped transparent resin, and a substrate on which the light emitting structure 11 is two-dimensionally arranged, as in FIG. 12, a diffusion plate 13 that diffuses blue light of the blue light emitting element, and a phosphor in powder form that obtains white light from the blue light of the blue light emitting element, and a phosphor sheet 14 that is disposed apart from the substrate 12.
  • a blue LED package included in a convex surface-shaped transparent resin having an r / a of 1.46 was used.
  • Methyl silicone resin was used as the transparent resin.
  • Forty blue LED packages (8 ⁇ 5) were arranged on the substrate 12 at a pitch of 30 mm ⁇ 30 mm.
  • As the diffusing plate 13 a diffusing plate having a thickness of 1.5 mm, an A4 size, and a total light transmittance of 65% was used.
  • the distance between the substrate 12 and the diffusion plate 13 was 12 mm, and a phosphor sheet was disposed on the diffusion plate 13.
  • the phosphor sheet 14 was prepared as follows. First, 100 parts by mass of toluene, 40 parts by mass of a hydrogenated styrene-ethylene-butylene-styrene block (hydrogenated SEBS) copolymer (Septon 9527, Kuraray Co., Ltd.), and 0.5 parts by mass of maleic anhydride A green phosphor sheet-forming resin composition is prepared by uniformly mixing and dispersing 2 parts by mass of SrGa 2 S 4 : Eu (sulfide phosphor) having an average particle diameter of 6 ⁇ m uniformly in the obtained mixture. did.
  • a hydrogenated SEBS hydrogenated styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer
  • maleic anhydride A green phosphor sheet-forming resin composition is prepared by uniformly mixing and dispersing 2 parts by mass of SrGa 2 S 4 : Eu (sulfide phosphor) having an average particle diameter of 6 ⁇ m uniformly in the obtained mixture
  • the same operation as described above was performed except that CaS: Eu (sulfide phosphor) having an average particle size of 9 ⁇ m was used instead of SrGa 2 S 4 : Eu (sulfide phosphor) having an average particle size of 6 ⁇ m.
  • the resin composition for forming a red phosphor sheet was prepared.
  • a green phosphor sheet-forming resin composition was applied to a 25 ⁇ m polyethylene terephthalate film (T11, Toray Industries, Inc.) so that the dry thickness was 27 ⁇ m, and a drying process (100 ° C., 5 minutes) To form a green phosphor resin layer.
  • T11 polyethylene terephthalate film
  • a drying process 100 ° C., 5 minutes
  • a transparent separator polyethylene terephthalate film, A4300, Toyobo Co., Ltd.
  • a red phosphor sheet forming resin composition is dried on the transparent separator.
  • a red phosphor resin layer was formed by applying the film so as to have a thickness of 27 ⁇ m and performing a drying process (100 ° C., 5 minutes).
  • a polyethylene terephthalate film (T11, Toray Industries, Inc.) having a thickness of 25 ⁇ m was laminated and thermocompression bonded (100 ° C., 0.2 MPa) to prepare a phosphor sheet corresponding to FIG. 3B.
  • the illumination device of the reference example shown in FIG. 9 is the illumination of the embodiment shown in FIG. 8 except that the light emitting structure 11 is a blue LED package that is contained in a transparent resin having a flat surface shape with r / a of ⁇ .
  • the configuration was the same as that of the apparatus.
  • the lighting device of the comparative example shown in FIG. 10 uses, as the light emitting structure 11, a white LED package included in a transparent resin having a flat surface shape with r / a of ⁇ , except that the phosphor sheet 14 is not disposed.
  • the configuration of the lighting apparatus of the example shown in FIG. For the white LED package, a transparent resin containing a methyl silicone resin and a YAG phosphor was used.
  • FIG. 11 shows LED input current-luminance characteristics of Examples, Reference Examples, and Comparative Examples.
  • the example When the input current If was 75 mA, the example was able to improve the luminance by 26% over the comparative example.
  • the example when the input current If was 150 mA, the example was able to improve the luminance by 33% over the comparative example.
  • the Example was able to improve brightness
  • the reason why the luminance improvement ratio is larger when the input current If is 150 mA than when the input current If is 75 mA is that the luminous efficiency loss due to the heat generation of the white LED package accompanying the increase of the input current If of the comparative example is This is because the phosphor sheet is larger than the “remote phosphor structure” of the embodiment in which the phosphor sheet is disposed apart from the phosphor sheet.
  • FIGS. 13A to 13D are images when the distance between the substrate 12 and the diffusion plate 13 is 37 mm, 34 mm, 29 mm, and 24 mm in the illumination devices of the reference example and the comparative example, respectively.
  • the luminance unevenness is small, but when the distance between the substrate 12 and the diffusion plate 13 shown in FIG. 13C is 29 mm, the luminance unevenness is large. That is, it was found that the illumination device using the blue LED package and the phosphor sheet can be made thinner than the illumination device using the white LED package containing the phosphor.
  • FIG. 14 and 15 are graphs showing the relative luminance of the light emitting surface of the lighting device when the phosphor sheet 14 of the lighting device of the reference example is arranged and when the phosphor sheet 14 is not arranged, respectively.
  • FIG. 16 is a graph showing the luminance unevenness (%) of the LED pattern when the phosphor sheet 14 of the illumination device of the reference example is arranged and when the phosphor sheet 14 is not arranged.
  • the relative luminance is a value when the brightest portion is 1.
  • the luminance unevenness (%) of the LED pattern was calculated from the maximum intensity (Top intensity) and the minimum intensity (Bottom intensity) as in the following equation.
  • Brightness unevenness (%) (Top intensity ⁇ Bottom intensity) / Average intensity
  • the distance (optical thickness) between the substrate 12 and the diffusion plate 13 is set to 34 mm or more. Although it must be set, in the lighting device in which the phosphor sheet 14 is arranged, the distance (optical thickness) between the substrate 12 and the diffusion plate 13 may be set to 24 mm. It was found that the light scattering effect was great.
  • 11 light emitting structure 12 substrate, 13 diffuser plate, 14 phosphor sheet, 15 optical film, 111 substrate, 112 LED chip, 113 transparent resin, 141 phosphor layer, 142 transparent substrate, 143 sealing film

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Abstract

　光を外部に取り出す効率を向上させ、薄型化することができる照明装置を提供する。青色発光素子が凸型の表面形状の透明樹脂で包含された発光構造体（１１）と、発光構造体（１１）が二次元配置された基板（１２）と、青色発光素子の青色光を拡散する拡散板（１３）と、基板（１２）と離間して配置され、青色発光素子の青色光から白色光を得る粉末状の蛍光体を含有する蛍光体シート（１４）とを備える。

Description

照明装置
　本発明は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置に用いられる照明装置に関する。本出願は、日本国において２０１１年７月５日に出願された日本特許出願番号特願２０１１－１４９２９１を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。
　液晶ディスプレイでは、液晶パネルを背後から前面にわたり照射するバックライト光源が用いられる。近年では、液晶ディスプレイの大型化、薄型化、軽量化、長寿命化等に伴い、また、点滅制御による動画特性改善の観点から、基板上に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を配設して面発光を行う発光装置が注目されている。このような発光装置では、白色光を取り出すために、主に次のような２つの手法が用いられている。
　第１の手法は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光をそれぞれ発するＬＥＤを配設して、これらを同時点灯することにより、３色の光を合成させて白色光を得るものである。そして、第２の手法は、例えば青色ＬＥＤを蛍光体含有樹脂により包囲し、青色光を白色光に色変換するというものである。この青色ＬＥＤを蛍光体含有樹脂により包囲した構造体は、“白色ＬＥＤ”と呼ばれている。
　しかしながら、第１の手法は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤが必要になるためコストが高い。また、上記第２の手法では、ＬＥＤの微小面積に対して蛍光体をポッティングするため、蛍光体含有をむらなく均一に形成するのが困難である。
　このため近年、第２の手法に代わる第３の手法として、蛍光体含有樹脂をシート基材で挟み込んだものや、蛍光体含有樹脂をシート形状に加工した蛍光体含有シートを用いて、青色ＬＥＤにより色変換する手法が注目を集めている（例えば、特許文献１、２参照。）。また、蛍光体含有樹脂を２枚のガラス板で挟み込むといった構造も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
　このように青色ＬＥＤと蛍光体含有樹脂とが接触せずに配置された構造は“リモート蛍光体構造”と呼ばれる。また、この“リモート蛍光体構造”は、液晶ディスプレイ用バックライトとしてだけではなく、照明用光源として用いることも可能である。照明用光源の場合、蛍光体含有樹脂は、上記の通り平面のシート形状であるだけでなく、カップ型形状等の立体的な形状を持っていてもよい。
　一般に、光源の最大かつ恒久的な課題は、発光効率の向上である。ＬＥＤを用いたバックライト光源や照明用光源の場合、（１）青色ＬＥＤ素子自体の効率（電子や正孔を光に変換する量子効率）を向上させること、（２）蛍光体の発光効率（ＬＥＤから発生した光の波長変換効率）を向上させること、（３）ＬＥＤや蛍光体から放出される光を光源内部のいずれかの部位において、できるだけ損失させずに外部に取り出す効率を向上させることが望ましい。
　さて、ＬＥＤを蛍光体含有樹脂により包囲した“白色ＬＥＤ”の場合、ＬＥＤチップと蛍光体が互いに接触あるいは近接しているために、ＬＥＤ発光時に同時に放出される熱が蛍光体に伝わりやすく、蛍光体の温度が上昇する。蛍光体温度が上昇すると、蛍光体波長変換効率は低下する。この現象は、“温度消光”と呼ばれる。図１７に、Ｙ３ＡｌＯ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）蛍光体における蛍光体温度消光の測定データを示す。
　一方、上記特許文献１、２等に示す第３の手法を用いた“リモート蛍光体構造”の場合、ＬＥＤと蛍光体含有樹脂が接触せずに配置されているため、ＬＥＤ発光時に同時に放出される熱が蛍光体に伝わりにくく、蛍光体が温度上昇しにくい。このため、蛍光体波長変換効率の低下は、“白色ＬＥＤ”よりも小さい。これは、“リモート蛍光体構造”の利点一つである。先行技術である特許文献１、２は、この利点を適用することが可能なため、非常に望ましい技術といえる。
特開２００９－２８３４３８号公報 特開２０１０－１７１３４２号公報 特開２００７－２３２６７号公報
　しかしながら、特許文献１～３に記載された所謂“リモート蛍光体構造”は、上述（３）における光を外部に取り出す効率が不十分であった。また、“リモート蛍光体構造”は、ＬＥＤと蛍光体含有構造体とが離間しているため、装置の薄型化が困難であった。
　本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、光を外部に取り出す効率を向上させ、薄型化することができる照明装置を提供することを目的とする。
　前述した課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、青色発光素子が凸型の表面形状の透明樹脂で包含された発光構造体と、前記発光構造体が二次元配置された基板と、前記基板と離間して配置され、前記青色発光素子の青色光から白色光を得る粉末状の蛍光体を含有する蛍光体シートとを備える。
　また、本発明に係る表示装置は、前述の照明装置が、画像表示パネルに配置されている。
　本発明は、透明樹脂の凸型の表面形状により、透明樹脂の全反射による青色光の光閉じ込めを緩和し、青色光を外部に取り出す効率を向上させることができる。さらに、透明樹脂の凸型の表面形状による光放射分布のブロード化、及び粉末状の蛍光体を含有する蛍光体シートによる光散乱効果により、基板と蛍光体シートとの離間距離を小さくすることができ、所謂“リモート蛍光体構造”の装置を薄型化することができる。
図１は、本発明の一実施の形態に係る照明装置を示す概略断面図である。 図２は、発光構造体の構成例を示す概略断面図である。 図３Ａは、単層型の発光体シート蛍光体シートの構成例を示す図であり、図３Ｂは、２層型の発光体シート蛍光体シートの構成例を示す図である。 図４Ａは、青色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝∞）の放射角度分布（ＸＹプロファイル）を示すグラフ、及び、図４Ｂは、青色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝∞）の放射角度分布（角度プロファイル）を示すグラフである。 図５Ａは、青色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝２．７８）の放射角度分布（ＸＹプロファイル）を示すグラフ、及び図５Ｂは、青色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝２．７８）の放射角度分布（角度プロファイル）を示すグラフである。 図６Ａは、青色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝１．４６）の放射角度分布（ＸＹプロファイル）を示すグラフ、及び図６Ｂは、青色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝１．４６）の放射角度分布（角度プロファイル）を示すグラフである。 図７Ａは、白色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝∞）の放射角度分布（ＸＹプロファイル）を示すグラフ、及び図７Ｂは、白色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝∞）の放射角度分布（角度プロファイル）を示すグラフである。 図８は、実施例の照明装置の構成を示す概略断面図である。 図９は、参照例の照明装置の構成を示す概略断面図である 図１０は、比較例の照明装置の構成を示す概略断面図である 図１１は、ＬＥＤ投入電流－輝度特性を示すグラフである。 図１２Ａは、参照例の照明装置において、基板と拡散板との距離を３７ｍｍとしたときの画像、図１２Ｂは、参照例の照明装置において、基板と拡散板との距離を３４ｍｍとしたときの画像、図１２Ｃは、参照例の照明装置において、基板と拡散板との距離を２９ｍｍとしたときの画像、及び、図１２Ｄは、参照例の照明装置において、基板と拡散板との距離を２４ｍｍとしたときの画像である。 図１３Ａは、比較例の照明装置において、基板と拡散板との距離を３７ｍｍとしたときの画像、図１３Ｂは、比較例の照明装置において、基板と拡散板との距離を３４ｍｍとしたときの画像、図１３Ｃは、比較例の照明装置において、基板と拡散板との距離を２９ｍｍとしたときの画像、及び、図１３Ｄは、比較例の照明装置において、基板と拡散板との距離を２４ｍｍとしたときの画像である。 図１４は、参照例の照明装置の蛍光体シートを配置した場合における照明装置の発光面の相対輝度を示すグラフである。 図１５は、参照例の照明装置の蛍光体シートを配置しなかった場合における照明装置の発光面の相対輝度を示すグラフである。 図１６は、参照例の照明装置の蛍光体シートを配置した場合及び蛍光体シートを配置しなかった場合におけるＬＥＤパターンの輝度むら（％）を示すグラフである。 図１７は、Ｙ３ＡｌＯ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ）蛍光体における蛍光体温度消光の測定データを示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．照明装置の構成例
２．実施例
　＜１．照明装置の構成例＞
　図１は、本発明の一実施の形態に係る照明装置を示す概略断面図である。図１に示すように、照明装置は、青色発光素子が凸型の表面形状の透明樹脂で包含された発光構造体１１と、発光構造体１１が二次元配置された基板１２と、青色発光素子の青色光を拡散する拡散板１３と、基板１２と離間して配置され、青色発光素子の青色光から白色光を得る粉末状の蛍光体を含有する蛍光体シート１４と、光学フィルム１５とを備える。
　基板１２と蛍光体シート１４とは約１０～５０ｍｍ程度離間して配置され、照明装置は、所謂“リモート蛍光体構造”を構成する。基板１２と蛍光体シート１４との間隙は、複数の支持柱や反射板によって保持され、基板１２と蛍光体シート１４とがなす空間を支持柱や反射板が四方で囲むように設けられている。
　発光構造体１１は、青色発光素子として例えばＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップを有する、所謂“ＬＥＤパッケージ”を構成する。
　図２は、発光構造体１１の構成例を示す概略断面図である。この発光構造体１１は、基材１１１と、青色発光素子である青色ＬＥＤチップ１１２と、透明樹脂１１３とを備える。基材１１１の端部には、透明樹脂１１３が凸型の表面形状となるように側壁が設けられている。
　透明樹脂１１１の凸型断面はレンズ形状であり、その曲面は、基材１１１上の青色ＬＥＤチップ１１２搭載面の幅の半値（基材１１１の中心から内壁までの距離）ａと、曲率半径ｒとの比ｒ／ａが４．０以下であることが好ましく、より好ましくは、１．７以下である。ｒ／ａが４．０以下であることにより、透明樹脂１１３の全反射による青色光の光閉じ込めを緩和し、青色光を外部に取り出す効率を向上させることができる。また、ブロードな光放射分布が得られるため、所謂“リモート蛍光体構造”を薄型化することができる。
　また、基材１１１端部の内壁の高さｂは、青色ＬＥＤチップ１１２の厚み以上であり、透明樹脂１１３の高さｄは、内壁の高さｂより大きい。なお、基材１１１端部の側壁は形成されていなくても構わないが、その場合、透明樹脂形成方法として最も普及しているポッティング法を用いる場合は、ｒ／ａを１．７以下とすることが困難となり、金型を用いた透明樹脂成型を行う等の方法が必要となる。
　照明装置を構成する基板１２は、フェノール、エポキシ、ポリイミド、ポリエステル、ビスマレイミドトリアジン、アリル化ポリフェニレンオキサイドなどの樹脂を利用したガラス布基材から構成される。基板１２上には、所定ピッチで等間隔に発光構造体１１が、蛍光体シート１４の全面に対応して二次元に配置される。また、必要に応じて、基板１２上の発光構造体１１の搭載面に反射処理を施してもよい。
　拡散板１３は、発光構造体１１からの放射光を光源の形状が見えなくなる程度に広範囲に拡散するものである。拡散板１３としては、全光線透過率が２０％以上８０％以下のものが用いられる。
　蛍光体シート１４は、青色発光素子の青色光から白色光を得る粉末状の蛍光体を含有する。蛍光体の粉末は、平均粒径が数μｍ～数十μｍのものを用いる。これにより蛍光体シート１４の光散乱効果を向上させることができる。
　図３Ａ及び図３Ｂは、蛍光体シート１４の構成例を示す図である。図３Ａに示す蛍光体シート１４は、蛍光体を含有する蛍光体層１４１が、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などからなる一対の透明基材１４２ａ，１４２ｂに挟持されている。また、これらは、その両面から封止フィルム１４３ａ、１４３ｂでラミネートされている。これにより蛍光体層１４１への水分の侵入をより防止することができる。
　図３Ａに示す単層型の発光体シート１４は、透明基材１４２ａ上に蛍光体層１４１を形成し、その上に別の透明基材１４２ｂを積層することにより製造することができる。そして、蛍光体シート１４を封止フィルム１４３ａ、１４３ｂで挟み、全体を熱圧着することにより、蛍光体シート１４を製造することができる。
　また、図３Ｂに示すように、透明セパレータ１４４を介して蛍光体毎に蛍光体層１４１ａ、１４１ｂを設ける構成としてもよい。これにより、複数の蛍光体を用いる場合、意図しない反応を抑制することができ、蛍光体シートの寿命を長くすることができる。
　蛍光体層１４１は、粉末状の蛍光体を含有する樹脂組成物を成膜したものである。蛍光体としては、硫化物系蛍光体、酸化物系蛍光体又はそれらの混合系蛍光体が用いられる。
　硫化物系蛍光体としては、青色励起光の照射により波長６２０～６６０ｎｍの赤色蛍光ピークを有する硫化物系蛍光体、好ましくはＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕや、青色励起光の照射により波長５３０～５５０ｎｍの緑色蛍光ピークを有する硫化物系蛍光体、好ましくはＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕを挙げることができる。なお、蛍光体材料の記載において、「：」の前は母体を示し、後は付活剤を示す。
　酸化物系蛍光体としては、青色励起光の照射により波長５９０～６２０ｎｍの赤色蛍光を発する酸化物系蛍光体、好ましくは（ＢａＳｒ）３ＳｉＯ５：Ｅｕ、（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ等を挙げることができる。
　なお、硫化物系蛍光体及び酸化物蛍光体以外の蛍光体以外も、下記の樹脂組成物との組み合わせにおいては使用可能であり、例えば、（ＹＧｄ）２（ＡｌＧａ）５Ｏ１２：Ｃｅ、サイアロン蛍光体等を挙げることができる。
　図３Ａに示す単層型の発光体シート１４において、蛍光体として上記の蛍光体の混合物を使用する場合、蛍光体シートを白色で発光させるために、青色励起光の照射により波長６２０～６６０ｎｍの赤色蛍光を発する硫化物系蛍光体または青色励起光の照射により波長５９０～６２０ｎｍの赤色蛍光を発する酸化物系蛍光体と、青色励起光の照射により波長５３０～５５０ｎｍの緑色蛍光を発する硫化物系蛍光体との混合蛍光体を使用することが好ましい。特に好ましい組み合わせは、赤色蛍光を発するＣａＳ：Ｅｕ又は（ＢａＳｒ）３ＳｉＯ５：Ｅｕと、緑色蛍光を発するＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕとの混合蛍光体である。
　また、図３Ｂに示す２層型の発光体シート１４において、蛍光体として上記の蛍光体を使用する場合、青色励起光の照射により波長６２０～６６０ｎｍの赤色蛍光を発する硫化物系蛍光体または青色励起光の照射により波長５９０～６２０ｎｍの赤色蛍光を発する酸化物系蛍光体を含有する蛍光体層と、青色励起光の照射により波長５３０～５５０ｎｍの緑色蛍光を発する硫化物系蛍光体を含有する蛍光体層とを用いることが好ましい。特に好ましい組み合わせは、赤色蛍光を発するＣａＳ：Ｅｕ又は（ＢａＳｒ）３ＳｉＯ５：Ｅｕを含有する蛍光体層と、緑色蛍光を発するＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕを含有する蛍光体層である。
　蛍光体層を形成する樹脂組成物には、ポリオレフィン共重合体成分及び光硬化性（メタ）アクリル樹脂成分のいずれかから選択された樹脂成分を含むことが好ましい。
　ポリオレフィン共重合体としては、スチレン系共重合体又はその水添物を挙げることができる。このようなスチレン系共重合体又はその水添物としては、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレンブロック共重合体又はその水添物、スチレン－エチレン－プロピレンブロック共重合体又はその水添物を好ましく挙げることができる。これらの中でも透明性やガスバリア性の点から、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレンブロック共重合体の水添物を特に好ましく使用することができる。このようなポリオレフィン共重合体成分を含有させることにより、優れた耐光性と低い吸水性を得ることができる。
　光硬化型アクリレート樹脂成分としては、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレートなどを挙げることができ、これらの中でも、光硬化後の耐熱性の観点から、ウレタン（メタ）アクリレートを好ましく使用することができる。このような光硬化型（メタ）アクリレート樹脂成分を含有させることにより優れた耐光性と低い吸水性を得ることができる。
　また、樹脂成分として、ポリオレフィン共重合体成分を用いる場合、無水マレイン酸成分を含有させることが好ましい。無水マレイン酸成分を含有させると、樹脂組成物中に侵入した水分を無水マレイン酸成分の遊離したカルボキシル基により捕捉させ、その結果、水分による蛍光体の変質を防止することが可能になる。また、ポリオレフィン共重合体成分と無水マレイン酸成分とを含有することにより、蛍光体シート１４の光拡散効果を向上させることができる。
　この（ｃ）無水マレイン酸成分は、ポリオレフィン共重合体成分に別個の独立した成分として添加（外添）してもよく、ポリオレフィン共重合体成分にグラフト重合させるように添加（内添）してもよい。内添した場合、成膜用樹脂組成物は、無水マレイン酸変性ポリオレフィン共重合体を含有することになる。なお、内添に比べ、外添の方が、成膜用樹脂組成物の黄変をより抑制することができる点から、好ましい。
　また、樹脂組成物には、必要に応じ、本発明の効果を損なわない範囲で、他の光透過性樹脂、着色顔料、溶媒等を配合することができる。
　照明装置を構成する光学フィルム１５は、例えば液晶表示装置の視認性を向上させるための反射型偏光フィルム、レンズフィルム、拡散フィルムなどで構成される。ここで、レンズフィルムは、一方の面に微小なレンズが配列形成された光学フィルムであり、拡散光の正面方向の指向性を高めて輝度を高めるためのものである。
　このような構成の照明装置によれば、発光構造体１１の透明樹脂１１３の凸型の表面形状により、透明樹脂１１３の全反射による青色光の光閉じ込めを緩和し、青色光を外部に取り出す効率を向上させることができる。さらに、発光構造体１１による光放射分布のブロード化、及び蛍光体シート１４による光散乱効果により、基板と蛍光体シートとの離間距離を小さくすることができ、所謂“リモート蛍光体構造”の装置を薄型化することができる。また、本実施の形態における照明装置を、例えば液晶表示装置の表示画面となる液晶パネルに配置することにより、液晶表示装置を薄型化することができる。
　なお、本発明は、前述の実施の形態にのみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々更新を加え得ることは勿論である。例えば、前述の実施の形態では、照明装置を表示装置用のバックライト光源に適用した例を示したが、照明用光源に適用してもよい。照明用光源に適用する場合、光学フィルム１５は不要であり、また、蛍光体含有樹脂は、平面のシート形状であるだけでなく、カップ型形状等の立体的な形状を持っていてもよい。
　＜２．実施例＞
　以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
　＜ＬＥＤパッケージの凸型表面形状の評価＞
　図２に示す発光構造体と同じ構造の青色ＬＥＤパッケージ及び白色ＬＥＤパッケージを用いて凸型表面形状を評価した。両パッケージとも基材１１１の中心から内壁までの距離ａは２．１５ｍｍ、内壁の高さｂは０．８５ｍｍであった。透明樹脂１１３としてメチルシリコーン樹脂を用い、白色ＬＥＤパッケージにはメチルシリコーン樹脂にＹＡＧ蛍光体を含有させた。ＹＡＧ蛍光体の含有量は、各白色ＬＥＤパッケージの色度が概ね（ｘ，ｙ）＝（０．３３８，０．４００）となるように調整した。各ＬＥＤパッケージの凸型表面形状の評価は、積分球による全光束量測定器を用い、発光強度として全放射量（単位Ｗ）を測定した。
　表１に青色ＬＥＤパッケージの樹脂形状に対する相対発光強度の測定結果を示す。また、表２に白色ＬＥＤパッケージの樹脂形状に対する相対発光強度の測定結果を示す。樹脂形状は、基材上に接触する透明樹脂の幅の半値ａと曲率半径ｒとの比ｒ／ａで示した。相対発光強度は、ＬＥＤチップを透明樹脂で包含していない状態、すなわちＬＥＤチップ剥き出しの状態の強度に対する相対値として示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　また、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂに、それぞれ青色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝∞、２．７８、１．４６）のＸＹプロファイル及び角度プロファイルの放射角度分布を示す。また、図７Ａ及び図７Ｂに、白色ＬＥＤパッケージ（ｒ／ａ＝∞）のＸＹプロファイル及び角度プロファイルの放射角度分布を示す。図４Ａ、図４Ｂに示すｒ／ａが∞の青色ＬＥＤパッケージ、及び図７Ａ、図７Ｂに示すｒ／ａが∞の白色ＬＥＤパッケージは、垂直方向（０°）及び水平方向（９０°）共にほぼ同じ光度（cd：カンデラ）であり、放射角度分布もほぼ同様な広がりを示した。
　また、図４Ｂ、図５Ｂ及び図６Ｂに示すように、青色ＬＥＤパッケージは、ｒ／ａが∞、２．７８、１．４６と小さくなるにつれて、水平方向（９０°）の光度が大きくなり、放射角度分布の広がりが大きくなった。
　また、表１に示すように、青色ＬＥＤパッケージは、ｒ／ａが小さくなるほど（透明樹脂が凸になるほど）、相対発光強度が向上した。例えば、ｒ／ａが４．０以下の青色ＬＥＤパッケージは、ｒ／ａが∞のフラット（平坦）な青色ＬＥＤパッケージよりも相対発光強度が高かった。また、ｒ／ａが１．７以下の青色ＬＥＤパッケージは、相対発光強度が１．２以上であった。一方、表２に示すように、白色ＬＥＤパッケージは、ｒ／ａが小さくなるほど（透明樹脂が凸になるほど）、相対発光強度が減少した。
　このように、透明樹脂の表面形状を凸型にすることにより、ＬＥＤパッケージから放射される光の広がりが大きくし、相対発光強度を向上させる効果は、青色ＬＥＤパッケージ特有の現象といえる。青色ＬＥＤパッケージは、透明樹脂内の蛍光体の反射がないため、透明樹脂の表面形状を凸型にすることにより、光を外部に取り出す効率を向上させることができる。
　＜ＬＥＤパッケージの構造による評価＞
　図８～図１０に示す実施例、参照例、及び比較例の照明装置をそれぞれ作製し、照明装置の明るさを評価した。なお、図１に示す照明装置と同様な構成には同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。
　［実施例の照明装置の構成］
　図８に示す実施例の照明装置は、図１と同様に、青色発光素子が凸型の表面形状の透明樹脂で包含された発光構造体１１と、発光構造体１１が二次元配置された基板１２と、青色発光素子の青色光を拡散する拡散板１３と、青色発光素子の青色光から白色光を得る粉末状の蛍光体を含有し、基板１２と離間して配置された蛍光体シート１４とを備える。
　発光構造体１１として、ｒ／ａが１．４６の凸型の表面形状の透明樹脂で包含された青色ＬＥＤパッケージを用いた。透明樹脂としてメチルシリコーン樹脂を用いた。この青色ＬＥＤパッケージを基板１２上に４０個（８×５）、３０ｍｍ×３０ｍｍのピッチで配置した。拡散板１３としては、１．５ｍｍ厚、Ａ４サイズ、全光線透過率が６５％のものを用いた。基板１２と拡散板１３との距離を１２ｍｍとし、拡散板１３上に蛍光体シートを配置した。
　蛍光体シート１４は、次のように作成した。まず、トルエン１００質量部と、水添スチレン－エチレン－ブチレン－スチレンブロック（水添ＳＥＢＳ）共重合体（セプトン９５２７、クラレ（株））４０質量部と、無水マレイン酸０．５質量部とを均一に混合し、得られた混合物に、平均粒径６μｍのＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（硫化物蛍光体）２質量部を均一に分散させることにより、緑色蛍光体シート形成用樹脂組成物を調整した。
　上記の平均粒径６μｍのＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ（硫化物蛍光体）に代えて、平均粒径９μｍのＣａＳ：Ｅｕ（硫化物蛍光体）を使用する以外は、上記と同様の操作を行い、赤色蛍光体シート形成用樹脂組成物を調整した。
　次に、２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（Ｔ１１、東レ（株））に、緑色蛍光体シート形成用樹脂組成物を乾燥厚さが２７μｍとなるように塗布し、及び乾燥処理（１００℃、５分）を行って、緑色蛍光体樹脂層を形成した。
　次に、緑色蛍光体樹脂層上に、厚さ３８μｍの透明セパレータ（ポリエチレンテレフタレートフィルム、Ａ４３００、東洋紡（株））を積層し、該透明セパレータ上に、赤色蛍光体シート形成用樹脂組成物を乾燥厚さが２７μｍとなるように塗布し、及び乾燥処理（１００℃、５分）を行って、赤色蛍光体樹脂層を形成した。
　次に、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（Ｔ１１、東レ（株））を積層し、熱圧着（１００℃、０．２ＭＰａ）し、図３Ｂに相当する蛍光体シートを作成した。
　［参照例の照明装置の構成］
　図９に示す参照例の照明装置は、発光構造体１１として、ｒ／ａが∞のフラットな表面形状の透明樹脂で包含された青色ＬＥＤパッケージを用いた以外、図８に示す実施例の照明装置の構成と同様とした。
　［比較例の照明装置の構成］
　図１０に示す比較例の照明装置は、発光構造体１１として、ｒ／ａが∞のフラットな表面形状の透明樹脂で包含された白色ＬＥＤパッケージを用い、蛍光体シート１４を配置しなかった以外、図８に示す実施例の照明装置の構成と同様とした。白色ＬＥＤパッケージには、メチルシリコーン樹脂にＹＡＧ蛍光体を含有させた透明樹脂を用いた。
　［装置構成による輝度評価］
　図１１に、実施例、参照例、及び比較例のＬＥＤ投入電流－輝度特性を示す。投入電流Ｉｆが７５ｍＡのとき、実施例は比較例に対して輝度を２６％向上させることができた。また、投入電流Ｉｆが１５０ｍＡのとき、実施例は比較例に対して輝度を３３％向上させることができた。また、実施例は、フラットな表面形状の透明樹脂で包含された青色ＬＥＤパッケージを用いた参照例に対しても輝度を向上させることができた。投入電流Ｉｆが７５ｍＡのときよりも１５０ｍＡのときの方が輝度向上の比率が大きい原因は、比較例の投入電流Ｉｆの増大に伴う白色ＬＥＤパッケージの発熱による発光体効率損失が、青色ＬＥＤパッケージと蛍光体シートとが離間して配置された実施例の“リモート蛍光体構造”よりも大きいからである。
　＜照明装置の薄型化の評価＞
　次に、図９に示す参照例の照明装置、及び図１０に示す比較例の照明装置を用い、基板１２と拡散板１３との距離に対する輝度むらについて評価した。ＬＥＤは、基板１２上に３２ｍｍ×３２ｍｍのピッチで配置した。
　図１２Ａ～図１２Ｄ及び図１３Ａ～図１３Ｄは、それぞれ参照例及び比較例の照明装置において、基板１２と拡散板１３との距離を３７ｍｍ、３４ｍｍ、２９ｍｍ、２４ｍｍとしたときの画像である。
　図１２Ｃに示す基板１２と拡散板１３との距離が２９ｍｍの場合、輝度むらは小さいが、図１３Ｃに示す基板１２と拡散板１３との距離が２９ｍｍの場合、輝度むらが大きかった。すなわち、青色ＬＥＤパッケージと蛍光体シートとを用いた照明装置は、蛍光体を含有した白色ＬＥＤパッケージを用いた照明装置よりも、薄型化できることが分かった。
　また、図１４及び図１５は、それぞれ参照例の照明装置の蛍光体シート１４を配置した場合、及び蛍光体シート１４を配置しなかった場合における照明装置の発光面の相対輝度を示すグラフである。また、図１６は、参照例の照明装置の蛍光体シート１４を配置した場合及び蛍光体シート１４を配置しなかった場合におけるＬＥＤパターンの輝度むら（％）を示すグラフである。なお、相対輝度は、輝度が一番明るい部分を１としたときの値である。また、ＬＥＤパターンの輝度むら（％）は、次式のように最大強度（Ｔｏｐ強度）と最低強度（Ｂｏｔｔｏｍ強度）から計算した。
　輝度むら（％）＝（Ｔｏｐ強度－Ｂｏｔｔｏｍ強度）／平均強度
　図１４～図１６より、発光面の輝度むらと２％以下とする場合、蛍光体シート１４が配置されていない照明装置では、基板１２と拡散板１３との距離（光学厚）を３４ｍｍ以上に設定しなければならないが、蛍光体シート１４が配置されている照明装置では、基板１２と拡散板１３との距離（光学厚）を２４ｍｍに設定してもよく、本実施例における蛍光体シートの光散乱効果が大きいことが分かった。
　以上の結果より、透明樹脂の凸型の表面形状により、青色光を外部に取り出す効率を向上させることができることが分かった。また、透明樹脂の凸型の表面形状による光放射分布のブロード化、及び粉末状の蛍光体を含有する蛍光体シートによる光散乱効果により、基板と蛍光体シートとの離間距離を小さくすることができ、所謂“リモート蛍光体構造”の装置を薄型化できることが分かった。
　１１　発光構造体、　１２　基板、　１３　拡散板、　１４　蛍光体シート、　１５　光学フィルム、　１１１　基材、　１１２　ＬＥＤチップ、　１１３　透明樹脂、　１４１　蛍光体層、　１４２　透明基材、　１４３　封止フィルム

Claims (8)

  1. 　青色発光素子が凸型の表面形状の透明樹脂で包含された発光構造体と、
    　前記発光構造体が二次元配置された基板と、
    　前記基板と離間して配置され、前記青色発光素子の青色光から白色光を得る粉末状の蛍光体を含有する蛍光体シートと
    　を備える照明装置。
  2. 　前記発光構造体は、前記青色発光素子が基材上に搭載されており、
    　前記基材上に接触する透明樹脂の幅の半値ａと曲率半径ｒとの比ｒ／ａが、４．０以下である請求項１記載の照明装置。
  3. 　前記発光構造体は、前記青色発光素子が基材上に搭載されており、
    　前記基材上に接触する透明樹脂の幅の半値ａと曲率半径ｒとの比ｒ／ａが、１．７以下である請求項１記載の照明装置。
  4. 　前記蛍光体シートは、硫化物系蛍光体、酸化物系蛍光体又はそれらの混合系蛍光体からなる群から選択された少なくとも蛍光体の１種と、ポリオレフィン共重合体成分及び光硬化性（メタ）アクリル樹脂成分のいずれかから選択された樹脂成分を含む樹脂組成物が成膜された蛍光体層を有する請求項１乃至３に記載のいずれか１項記載の照明装置。
  5. 　前記樹脂成分として、ポリオレフィン共重合体成分を選択するとともに、更に無水マレイン酸成分とを含有した樹脂組成物が成膜された蛍光体層を有する請求項４に記載の照明装置。
  6. 　前記蛍光体シートは、前記蛍光体層が一対の透明基材に挟持され、両面から封止フィルムでラミネートされてなる請求項４に記載の照明装置。
  7. 　前記基板と前記蛍光体シートとの間に拡散板を備える請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明装置。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明装置が、画像表示パネルに配置された表示装置。
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