JP2008108994A - 発光装置及びこれを用いた面状光源 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板に対して適当な配光特性を有する発光装置及びこれを用いた面状光源を提供すること。
【解決手段】発光素子と、発光素子を収納するケースとを備えた発光装置において、ケースは、ケースの長手方向に縦断して設けられた溝状の第１の凹部と、第１の凹部の底面の略中央部に設けられた第２の凹部とを有している。発光素子は第２の凹部の底面に配置され、第２の凹部は透光性材料により封止されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及びこれを用いた面状光源に関し、より詳しくは、液晶ディスプレイのバックライト用途の発光装置及び面状光源に関する。

近年、薄型化が要求される液晶ディスプレイのバックライトユニット（面状光源）においては、冷陰極蛍光ランプユニットに替わり、白色光を発光するＬＥＤランプ（発光装置）とこの発光光を所望の方向へ変換することにより面状光源を得る導光体とを組み合わせたユニットが主流になっている。

例えば、図３に示すように、このようなユニットに用いるＬＥＤランプ１０は、一面に凹部１ａを設けたケース１と、凹部１ａ内に搭載された青色発光ＬＥＤチップ２とを備えており、凹部１ａは、青色光を励起光とする黄色蛍光体を含有した樹脂により封止されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１９３５３７号公報

ところで、ＬＥＤランプ１０では、図４（ａ）において一点鎖線にて示すように、導光板の厚み方向に対しては、導光板に発光光を入射させるために十分な狭い配光特性が要求される。また、導光板の横方向に対しては、図４（ｂ）において一点鎖線にて示すように、導光板の隅々まで発光光を行き渡らせるために十分な広い配光特性が要求される。

しかしながら、ＬＥＤランプ１０では、ＬＥＤチップ２から発光した光が、樹脂と空気との界面において屈折により分散するため、導光板の厚さ方向に対しては、図４（ａ）において破線にて示すように、配光特性が広すぎる。また、導光板の横方向に対しては、ＬＥＤチップ２から発光した光が、凹部１ａの内側面での反射により集光する効果が原因となり、図４（ｂ）において破線にて示すように、配光特性が狭すぎる。このような理由からにより、導光板に対して要求される配光特性を有しているとは言い難い。

本発明は、以上のような問題点を鑑みてなされたものであって、導光板に対して適当な配光特性を有する発光装置及びこれを用いた面状光源を提供することを目的とする。

上記の課題は、発光素子と、発光素子を収納するケースとを備えた発光装置において、前記ケースは、該ケースの長手方向に縦断して設けられた溝状の第１の凹部と、該第１の凹部の底面の中央部に設けられた第２の凹部とを有し、前記発光素子は前記第２の凹部の底面に配置され、該第２の凹部のみが透光性材料により封止されていることを特徴とする発光装置により解決される。

また、上記の課題は、上述の発光装置と、発光装置からの発光光の方向を変換し、所定の一面のみから光を出射する導光板とを有することを特徴とする面状光源により解決される。

本発明の発光装置によれば、発光素子からの発光光が第２の凹部から出射する際に、空気と透光性材料との界面において分散する光を、第１の凹部において、ケースの厚み方向の光については、その内側面で光が集光する方向に反射させることにより配光特性を狭めるが、ケースの長手方向の光については、その方向に内側面がないため、配光特性を狭めず広くなる。これにより、導光板に対して適当な配光特性を有する発光装置を得ることができる。

また、上述のような発光装置と導光板とを組合わせることにより、光の色ムラが生じない面状光源を得ることができる。

以下に、図面に基づいて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の実施の形態の発光装置を示す図であり、図１（ａ）は斜視図，図（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ‘線に沿った断面図，図（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ‘線に沿った断面図である。
本実施の形態のＬＥＤランプ３０は、ケースの長手方向に縦断して設けられた溝状の第１の凹部２１ａと、第１の凹部の中央部に設けられた第２の凹部２１ｂとを有するケース３０と、第２の凹部２１ｂの底面に搭載されたＬＥＤチップとを備え、第２の凹部のみが、透光性の樹脂により封止されている。
ケース２０は、白色染料を混入させたポリアミドや液晶ポリマー等の樹脂により形成されている。

第１の凹部２１ａの内側面には、第１の凹部２１ａの底面に対して５０°〜７０°の範囲の傾斜が設けられている。また、ケース３０の長手方向に平行な第２の凹部２１ｂの内側面は、第２の凹部２１ｂの底面に対して垂直に形成されている。そのため、第２の凹部２１ｂの内側面により集光性を高められた光が、樹脂封止部と空気との界面へ入射し、さらに、この界面で分散した光が第１の凹部２１ａの内側面により配光特性を狭めることができる。

一方、第１の凹部には、ケースの長手方向に内側面が存在しない。そのため、ケースの長手方向の光は、樹脂封止部と空気との界面での分散は抑制されないので、配光特性が広がる。尚、ケース３０の厚み方向に平行な第２の凹部２１ａの内側面には、ケースの長手方向にある程度の集光性を確保するため、第１の凹部２１ａの底面に対して５０°〜７０°の範囲の傾斜が設けられている。

これらの凹部２１ａ，２１ｂの内側面には、光反射性の観点からＡｇ又はＡｌを蒸着することが望ましい。

ＬＥＤチップ１１は、サファイア，炭化珪素，又は窒化ガリウム等の単結晶基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体（Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１））層を複数積層させたものであり、青色光を発光する。
封止部１５は、エポキシ樹脂，シリコン樹脂，又はフッ素樹脂等から形成されている。これに黄色変換蛍光体を含有させて、ＬＥＤチップからの青色の発光光と蛍光体からの黄色の波長変換光との混合光により、白色光を得るようになっている。

上記の構成を有する本実施の形態のＬＥＤランプによれば、ケースの厚み方向の配光特性を狭めつつ、ケースの長手方向の配光特性を広げることができる。これにより、導光板に対して適当な配光特性を有するＬＥＤランプを得ることができる。

図２は、本発明の実施の形態のバックライトユニットを示す斜視図である。

本実施の形態のバックライトユニットは、ＬＥＤランプ３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、ＬＥＤランプの光取り出し面側に配置され、ＬＥＤランプ３０ａ，３０ｂ，３０ｃからの発光光の方向を変換し、所定の一面のみから光Ｌを出射する導光板４０とを備えている。

このようなバックライトユニットによれば、ＬＥＤランプ３０ａ，３０ｂ，３０ｃが導光板に対して適当な配光特性を有するため、ＬＥＤランプを広い間隔で配置しても、光の色ムラが生じない。

上記の実施の形態では、ケースを白色樹脂により形成したが、これをセラミックスにより形成してもよい。また、上記の実施の形態では、青色発光ＬＥＤチップと黄色変換蛍光体の組合わせについて説明したが、本発明はこれに限らず、青色発光ＬＥＤと緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体の組合わせや、紫外発光ＬＥＤと青色発光蛍光体，緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体の組合わせ等、その他の組合わせのＬＥＤランプについても適用できる。
（実施例）
白色染料を含有させたポリフタルアミドを原料とし、長手方向が４．２ｍｍとし、厚み方向が２．２ｍｍとし、奥行き方向１ｍｍとする寸法のケースを作成した。ここで、第１の凹部は、深みを０．３ｍｍとし、内側面には底面に対して５０°の傾斜が設けた。一方、第２の凹部は深みを０．５ｍｍとし、ケースの長手方向の内側面には底面に対して５８°の傾斜を設けた。

次に、第２の凹部の中央部にＬＥＤチップを搭載し、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を含有させたエポキシ樹脂を第２の凹部のみを覆うように充填及び硬化させて、封止部を作成した。以上の工程を経て、図１に示すようなＬＥＤランプを作成した。

このＬＥＤランプに関し、配光特性を測定したところ、図３に示すような従来のＬＥＤランプと比較し、ケースの厚み方向の光については、配光特性を狭まり、ケースの長手方向の光については、配光特性が広っており、導光板に対して適当な配光特性を有することが確認された。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の実施の形態のＬＥＤランプを示す図であり、図１（ａ）は斜視図，図（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ‘線に沿った断面図，図（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ‘線に沿った断面図である。 図２は、本発明の実施の形態のバックライトユニットを示す斜視図である。 図３は、従来のＬＥＤランプを示す断面図である。 図４（ａ），（ｂ）は、従来のバックライトユニットを示す図であり、図１（ａ）は部分側面図，図（ｂ）は部分上面図である。

符号の説明

２１ ケース
２１ａ 第１の凹部
２１ｂ 第２の凹部
３２ ＬＥＤチップ
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 発光装置
４０ 導光板
Ｌ 光

Claims (7)

1. 発光素子と、発光素子を収納するケースと
   を備えた発光装置において、
   前記ケースは、該ケースの長手方向に縦断して設けられた溝状の第１の凹部と、該第１の凹部の底面の略中央部に設けられた第２の凹部とを有し、
   前記発光素子は前記第２の凹部の底面に配置され、該第２の凹部のみが透光性材料により封止されている
   ことを特徴とする発光装置。
2. 前記透光性材料は、蛍光体を含有していることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記発光素子からの発光光と、前記蛍光体からの波長変換光の混合光により白色光を得ることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第１の凹部の内側面は、該第１の凹部の底面に対して、５０°〜７０°の角度の傾斜を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記第２の凹部のケースの長手方向に平行な内側面は、該第２の凹部の底面に対して、垂直に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記第２の凹部のケースの厚み方向に平行な内側面は、該第２の凹部の底面に対して、５０°〜７０°の角度の傾斜を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発光装置と、
   発光装置からの発光光の方向を変換し、所定の一面のみから光を出射する導光板とを有することを特徴とする面状光源。

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