JP7082272B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本願は発光装置に関する。

液晶表示装置などの表示装置に用いられるバックライトとして、ＬＥＤ等の半導体発光素子が用いられる場合がある。に高精細、高画質、広色域の表示装置が求められており、バックライトもこれらの機能向上に対応することが求められている。

従来の表示装置用バックライトでは、青色の半導体発光素子と黄色の蛍光体とを組み合わせて白色を得ることが一般的であった。しかし、表示装置の色域を拡大するために、特許文献１に開示されるように、赤、緑、青を混色して白色を得たり、特許文献２に開示されるように、赤、緑、青色の色純度を高めるために半導体レーザーを用いたりすることが提案されている。

特開平０６－１１００３３号公報 特開２０１４－３２２８６号公報

表示装置の大型化にともない、上述した広色域化に対応したバックライト等に用いられる大型の発光装置が求められている。本開示は、大面積化が可能であり、色域が拡大した表示装置に用いることができる発光装置を提供する。

本開示の発光装置は、基体と、前記基体の上面に配置された複数の光源と、前記複数の光源に跨り、前記複数の光源の上面側に位置する少なくとも１つの波長変換層と、前記波長変換層の上面側に位置する少なくとも１つのコリメーター層と、前記コリメーター層の上面側に位置するマルチバンドパスフィルターとを備える。

本開示の発光装置によれば、大面積化が可能であり、色域が拡大した表示装置に用いることができる発光装置を提供する。

図１は、第１の実施形態の発光装置における一部の断面を示す模式図である。 図２は、図１に示す発光装置における光源近傍の構造を拡大して示す断面図である。 図３はマルチバンドパスフィルター５４の分光透過特性の一例を示す模式図である。 図４は、第２の実施形態の発光装置における一部の断面を示す模式図である。 図５Ａは、第３の実施形態の発光装置における一部の断面を示す模式図である。 図５Ｂは、図５Ａに示す発光装置から透光積層体を取り除いた構造を示す平面図である。 図６は、第１の実施形態の発光装置の他の形態における一部の断面を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら本開示の発光装置の実施形態を説明する。以下に説明する発光装置は、実施形態の一例であって、以下に説明する発光装置において種々の改変が可能である。以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。各構成要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

（第１の実施形態）
第１の実施の形態に係る発光装置について、図面を用いて説明する。図１は、本開示の発光装置の第１の実施形態の一例である発光装置１０１の一部の断面を示す模式図である。図２は、図１に示す発光装置における光源近傍の構造を拡大して示す断面図である。

第１の実施形態に係る発光装置１０１は、基体１０と、基体１０の上面に配置された複数の光源２０と、複数の光源２０に跨り、複数の光源２０の上面側に位置する少なくとも１つの波長変換層５２と、波長変換層５２の上面側に位置する少なくとも１つのコリメーター層５３と、コリメーター層５３の上面側に位置するマルチバンドパスフィルター５４と、を備える。波長変換層５２、コリメーター層５３、マルチバンドパスフィルター５４を透光積層体５０と説明することがある。以下、各構成要素を詳細に説明する。

（基体１０）
基体１０は、上面を有し、複数の光源２０を支持する。また、基体１０は、複数の光源２０に電力を供給する。基体１０は、例えば、基板１１と、導電層１２とを含む。さらに基体１０は、絶縁層１３を備えていてもよい。

基板１１は、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂、セラミックス等によって構成される。なかでも、低コストと、成型容易性の点から、基板１１として、絶縁性を有する樹脂を選択することが好ましい。あるいは、耐熱性及び耐光性に優れた発光装置を実現するため、セラミックスを基板１１の材料として選択してもよい。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、ガラスセラミックス、窒化物系（例えば、ＡｌＮ）、炭化物系（例えば、ＳｉＣ）等が挙げられる。なかでも、アルミナからなる又はアルミナを主成分とするセラミックスを用いることが好ましい。

また、基板１１を構成する材料に樹脂を用いる場合、ガラス繊維、ＳｉＯ_２ 、ＴｉＯ_２ 、Ａｌ_２ Ｏ_３ 等の無機フィラーを樹脂に混合し、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等を図ることもできる。また、基板１１は、金属板に絶縁層が形成された複合板であってもよい。

導電層１２は、所定の配線パターンを有する。導電層１２は、光源２０の電極と電気的に接続され、外部からの電力を光源２０へ供給する。配線パターンは、光源２０の正極と接続される正極配線と光源２０の負極と接続される負極配線とを含む。導電層１２は、光源２０の載置面となる、基板１１の少なくとも上面に形成される。導電層１２の材料は、導電性材料の中から基板１１の材料、基板１１の製造方法等によって適宜選択することができる。例えば、基板１１の材料としてセラミックスを用いる場合、導電層１２の材料は、セラミックスシートの焼成温度にも耐え得る高融点を有する材料であることが好ましく、例えば、タングステン、モリブデンのような高融点の金属を用いるのが好ましい。導電層１２は、前述の高融点金属からなる配線パターン上にメッキ、スパッタリング、蒸着などにより形成された、ニッケル、金、銀など他の金属材料の層をさらに備えていてもよい。

基板１１の材料として樹脂を用いる場合、導電層１２の材料は、加工し易い材料であることが好ましい。また、基板１１の材料として射出成形された樹脂を用いる場合には、導電層１２の材料は、打ち抜き加工、エッチング加工、屈曲加工等の加工が容易であり、かつ、比較的大きい機械的強度を有する材料であることが好ましい。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属、または、鉄－ニッケル合金、りん青銅、鉄入り銅、モリブデン等の金属層やリードフレーム等によって導電層１２が形成されていることが好ましい。また、導電層１２は、これらの金属による配線パターンの表面上に他の金属材料の層をさらに備えていてもよい。他の金属材料の層として、例えば、銀のみ、あるいは、銀と、銅、金、アルミニウム、ロジウム等との合金からなる層、または、これら、銀や各合金を用いた多層を用いることができる。他の金属材料による層は、メッキ、スパッタリング、蒸着などにより形成することができる。

（絶縁層１３）
基体１０は、絶縁層１３を備えていてもよい。絶縁層１３は、基体１０において、導電層１２のうち、光源２０等が接続される部分を覆って基板１１上に設けられている。つまり、絶縁層１３は電気絶縁性を有し、導電層１２の少なくとも一部を覆う。好ましくは、絶縁層１３は光反射性を有している。絶縁層１３が光反射性を有することによって、光源２０から基体１０側へ出射する光を反射し、光の取り出し効率を向上させることができる。また、絶縁層１３が光反射性を有することによって、光源から出射して透光積層体５０に当たる光のうち、反射した光も反射し、光の取り出し効率を向上させることができる。これらの基体で反射した光も透光積層体５０を透過することで、より輝度ムラを抑制することができる。

絶縁層１３の材料は、光源２０から出射する光の吸収が少なく、絶縁性を有する材料であれば、特に制限はない。絶縁層１３の材料として、例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネート、ポリイミド等の樹脂材料を用いることができる。絶縁層１３に光反射性を付与する場合には、絶縁層１３は、上述した樹脂材料に、光反射性物質を含有してもよい。光反射性物質として、後述するアンダーフィル材料に添加する白色系のフィラーを含有させることができる。白色系のフィラーは以下において詳述する。

（光源２０）
本開示において、「光源」とは光を発する部分のことをいう。発光素子、発光素子を内蔵するパッケージ品、例えばＳＭＤの発光装置、パッケージ型ＬＥＤと呼ばれる素子等が挙げられ、形状や構造に特に制限はない。

本実施形態では、光源２０は、発光素子２１および被覆部材２２を含み、発光素子２１は被覆部材２２により被覆されている。複数の光源２０は、基体１０上において１次元または２次元に配置されている。

発光素子２１は、本実施形態では、発光ダイオードである。発光素子２１は、第１の波長帯域の光を出射する。第１の波長帯域は任意に選択できる。例えば、第１の波長帯域は青色波長帯域または緑色波長帯域である。青色、緑色の発光素子としては、窒化物系半導体（Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＺｎＳｅおよびＧａＰ等の半導体を用いた発光素子を用いることができる。また、第１の波長帯域は赤色波長帯域であってもよい。赤色の発光素子としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ等の半導体を用いた発光素子を用いることができる。また、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。発光素子２１は、同一面側に正極および負極を有していてもよいし、異なる面に正極および負極を有していてもよい。

一般に波長変換によって得られる光は、吸収する光よりも長い波長を有するため、第１の波長帯域が青色以外の波長帯域である場合には、光源２０は、青色発光素子を別途備えていることが好ましい。

発光素子２１は、例えば、成長用基板と、成長用基板の上に積層された半導体層を有する。半導体層はｎ型半導体層とｐ型半導体層とこれらに挟まれた活性層を含む。ｎ型半導体層およびｐ型半導体層にそれぞれｎ側電極およびｐ側電極が電気的に接続されている。成長用基板には、例えば、透光性のサファイア基板等を用いることができる。

発光素子２１のｎ側電極およびｐ側電極は、接続部材２３を介して基体１０にフリップチップ実装されている。発光素子２１は、主として、発光素子２１のｎ側電極およびｐ側電極が形成された面と反対側の面、すなわち透光性のサファイア基板の主面である上面２１ａから光を出射する。発光素子２１のｎ側電極およびｐ側電極は接続部材２３によって基体１０の導電層１２に含まれる正極配線および負極配線と接続されている。

（接続部材２３）
接続部材２３は導電性の材料によって形成され、光源２０と基体１０の導電層１２とを電気的接続する。具体的には接続部材２３の材料は、Ａｕ含有合金、Ａｇ含有合金、Ｐｄ含有合金、Ｉｎ含有合金、Ｐｂ－Ｐｄ含有合金、Ａｕ－Ｇａ含有合金、Ａｕ－Ｓｎ含有合金、Ｓｎ含有合金、Ｓｎ－Ｃｕ含有合金、Ｓｎ－Ｃｕ－Ａｇ含有合金、Ａｕ－Ｇｅ含有合金、Ａｕ－Ｓｉ含有合金、Ａｌ含有合金、Ｃｕ－Ｉｎ含有合金、金属とフラックスの混合物等である。

接続部材２３としては、液状、ペースト状、固体状（シート状、ブロック状、粉末状、ワイヤー状）のものを用いることができ、組成や支持体の形状等に応じて、適宜選択することができる。また、これらの接続部材２３は、単一部材で形成してもよく、あるいは、数種のものを組み合わせて用いてもよい。

（アンダーフィル部材２４）
発光素子２１と基体１０との間にアンダーフィル部材２４が配置されていることが好ましい。アンダーフィル部材２４は、発光素子２１からの光を効率よく反射できるようにすること、熱膨張率を発光素子２１に近づけること等を目的として、アンダーフィル部材２４はフィラーを含有している。アンダーフィル部材２４は、発光素子２１の側面も覆っていてもよいし、側面は覆っていなくてもよい。

アンダーフィル部材２４は、母材として発光素子からの光の吸収が少ない材料を含む。アンダーフィル部材２４の母材として、例えば、エポキシ、シリコーン、変性シリコーン、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂、アクリル、ポリカーボネート、ポリイミド等を用いることができる。

アンダーフィル部材２４のフィラーとして、白色系のフィラーを用いることによって、発光素子２１からの光がアンダーフィル部材２４でより反射され易くなり、発光装置における光の取り出し効率の向上を図ることができる。フィラーとしては、無機化合物を用いることが好ましい。フィラーは、不透明で白色を呈していてもよいし、透明であり、フィラーの周りの材料との屈折率差による散乱によって白色を呈していてもよい。

フィラーの反射率は、発光素子２１の発光波長の光に対して７０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。これにより、発光装置１０１の光の取り出し効率を向上させることができる。また、フィラーの粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましい。フィラーの粒径をこの範囲にすることで、アンダーフィル材料としての樹脂流動性が良くなり、狭い隙間でも良好にアンダーフィル部材２４となる材料を充填することができる。なお、フィラーの粒径は、好ましくは、１００ｎｍ以上５μｍ以下、さらに好ましくは２００ｎｍ以上２μｍ以下である。また、フィラーの形状は、球形でも鱗片形状でもよい。

フィラー材料としては、具体的には、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ（ＯＨ）_３、ＭｇＣＯ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）_２、ＳｒＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＴａＯ_２、ＨｆＯ、ＳｅＯ、Ｙ_２Ｏ_３などの酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮなどの窒化物、ＭｇＦ_２のようなフッ化物などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。

（被覆部材２２）
被覆部材２２は、発光素子２１を外部環境から保護するとともに、発光素子２１から出射される光の配光特性を光学的に制御する。つまり、主として被覆部材２２の外面における光の屈折によって光の出射方向を調節する。被覆部材２２は、発光素子２１を覆って基体１０上に配置される。

被覆部材２２の材料としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂あるいはそれらを混合させた樹脂などの透光性樹脂や、ガラスなどを用いることができる。これらのうち、耐光性および成形のしやすさの観点では、シリコーン樹脂を選択することが好ましい。

被覆部材２２は、波長変換材料および光源２０からの光を拡散させるための拡散剤を含んでいてもよい。また、被覆部材２２は、発光素子の発光色に対応した着色剤を含んでいてもよい。これら波長変換材料、拡散材料、着色剤等は、被覆部材２２の外形によって、配光が制御できる程度の量で被覆部材２２に含まれていることが好ましい。

（透光積層体５０）
透光積層体５０は、複数の光源２０に跨り、複数の光源２０の上面側に位置している。発光装置１０１が表示装置のバックライトとして用いられる場合には、透光積層体５０は、表示装置の表示パネルと同程度の面積を有している。複数の光源２０から出射する光は透光積層体５０を透過し、発光装置１０１の外部へ出射される。透光積層体５０は、少なくとも１つの波長変換層５２と、少なくとも１つのコリメーター層５３と、マルチバンドパスフィルター５４とを含み、少なくとも１つの波長変換層５２、少なくとも１つのコリメーター層５３およびマルチバンドパスフィルター５４は、接着剤などを介さずに積層されている。あるいは、少なくとも１つの波長変換層５２、少なくとも１つのコリメーター層５３およびマルチバンドパスフィルター５４は、接着剤を介して積層され、透光積層体５０を構成していてもよい。透光積層体５０において、コリメーター層５３は、波長変換層５２の上面側に、マルチバンドパスフィルター５４は、コリメーター層５３の上面側に位置している。

透光積層体５０は、波長変換層５２、コリメーター層５３およびマルチバンドパスフィルター５４以外に、拡散層、反射層などの他の層を含んでいてもよい。例えば、図６に示すように、透光積層体５０は、マルチバンドパスフィルター５４の上面５４ａ上に反射型偏光シート５５を含んでいてもよい。５５は、輝度上昇フィルムとも呼ばれる。反射型偏光シート５５は、光源２０から出射する光のうち、例えば、Ｐ波を透過し、Ｓ波を光源２０側へ反射する。反射型偏光シート５５で反射したＳ波は、波長変換層５２、コリメーター層５３および基体１０の上面で反射し、Ｐ波に変換される。変換されたＰ波は、反射型偏光シート５５を透過し、外部へ出射する。このようにして、発光装置１０１’から出射する光におけるＰ波の成分の割合を高めることができる。

反射型偏光シート５５を備えた発光装置１０１’が液晶表示装置のバックライトに用いられる場合、Ｐ波が液晶表示装置を透過するように、液晶表示装置の偏光板に対して発光装置１０１を配置する。この配置によって、発光装置１０１’から出射する光が液晶表示装置の偏光板に吸収される割合を低下させ、光の利用効率を高めることができ、より高い輝度で液晶表示装置を表示されることができる。また、反射型偏光シート５５を用いない場合と同じ輝度で液晶表示装置を表示させる場合には、光の利用効率が高められているため、光源２０の発光強度を低下させ、発光装置１０１’の消費電力を低減させることができる。

光源２０から出射する光は、波長変換層５２、コリメーター層５３およびマルチバンドパスフィルター５４を透過することが好ましいので、波長変換層５２、コリメーター層５３およびマルチバンドパスフィルター５４は、平面視において、略同一の大きさを有している。例えば、略同一とは、波長変換層５２、コリメーター層５３およびマルチバンドパスフィルター５４のいずれかの構成要素の平面視における大きさを１とした場合、他の構成要素の平面視における大きさが０．９～１．１倍であることをいう。

（波長変換層５２）
波長変換層５２は、光源２０からの光が透過する際、光源２０からの光の少なくとも一部を異なる波長帯域の光に変換する。具体的には、波長変換層５２は、光源２０の第１の波長帯域の光の一部を、第１の波長帯域とは異なる第２および第３の波長帯域の光に変換する。第３の波長帯域は、第１および第２の波長帯域と異なっている。このために、波長変換層５２は、波長変換物質を含む。例えば、第１の波長変換物質と第２の波長変換物質とを含む。第１の波長変換物質は、第１の波長帯域の光を第２の波長帯域の光に変換し、第２の波長変換物質は、第１の波長帯域の光を第３の波長帯域の光に変換する。第２の波長変換物質は、さらに第１の波長変換物質から出射した第２の波長帯域の光を第３の波長帯域の光に変換してもよい。第１の波長帯域の光のピーク波長は、第２の波長帯域の光のピーク波長よりも短く、第２の波長帯域の光のピーク波長は、第３の波長帯域の光のピーク波長よりも短い。

波長変換物質は、例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）系蛍光体、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２）系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）系蛍光体、βサイアロン系蛍光体、ＣＡＳＮ系又はＳＣＡＳＮ系蛍光体等の窒化物系蛍光体、Ｋ_２ ＳｉＦ_６ ：Ｍｎで表されるＫＳＦ系蛍光体、硫化物系蛍光体などを含む。これらの蛍光体以外の蛍光体であって、同様の性能、作用、効果を有する蛍光体も使用することができる。

また、波長変換層５２は、例えば、いわゆるナノクリスタル、量子ドットと称される発光物質を含んでいてもよい。この発光物質の材料としては、半導体材料を用いることができ、例えばＩＩ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族、ＩＶ－ＶＩ族半導体、具体的には、ＣｄＳｅ、コアシェル型のＣｄＳ_ｘＳｅ_１－ｘ／ＺｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＰ等のナノサイズの高分散粒子が挙げられる。

波長変換層５２は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂をさらに含み、上述した波長変換物質は、透光性樹脂に分散している。平面視において波長変換層５２の端部、つまり、矩形形状の周縁部では、光源２０からの光が不足する場合がある。この場合には、波長変換層５２の平面視における端部の波長変換物質の濃度が、中央部よりも高くなるように波長変換物質を分散させることが好ましい。

上述したように、第１の波長帯域が青色の帯域である場合、波長変換層５２は、第２および第３の波長帯域の光として緑色および赤色の帯域の光を出射してもよい。具体的には、波長変換層５２は、波長変換物質として青色の光を吸収し、緑色および赤色の光に変換する緑色蛍光体および赤色蛍光体を含んでいてもよい。

また、透光積層体５０は、第１の波長帯域の光を吸収し、第２の波長帯域の光に変換する波長変換層５２と、第１の波長帯域の光を吸収し、第３の波長帯域の光に変換する波長変換層５２’とを含んでいてもよい。この場合、波長変換層５２および波長変換層５２’は、透光積層体５０内において重ねて配置される。

波長変換層５２は、第１の波長帯域の光の一部を、第１、第２および第３の波長帯域とは異なる第４の波長帯域の光にさらに変換してもよい。例えば、第４の波長帯域は、黄色またはシアン色の帯域である。波長変換層５２が第１の波長帯域の光の一部を、第１、第２、第３および第４の波長帯域の光に変換する場合、発光装置１０１は、赤、青、緑、黄の４原色、または、赤、青、緑、シアンの４原色のサブピクセルを備えた液晶表示装置のバックライトとして好適に用いることができる。

（コリメーター層５３）
コリメーター層５３は、上面５３ａおよび下面５３ｂを有し、下面５３ｂから入射する光の出射方向を変換し、下面５３ｂに入射する光よりも、上面５３ａから出射する光の垂直成分を増大させる。コリメーター層５３は、例えば、透光性のプリズムシート、レンチキュラーレンズシート、マイクロレンズアレイシートからなる群から選ばれる少なくとも１つである。コリメーター層５３には、バックライト、照明用等の光学部品として市販されているこれらのシートを好適に使用することができる。

透光積層体５０は、２以上のコリメーター層５３を有していてもよい。複数のコリメーター層５３を用いることによって、コリメーター層５３から出射し、マルチバンドパスフィルター５４に入射する光における垂直成分をより増大させることが可能である。この場合、形状の異なる複数のコリメーター層５３を用いてもよいし、例えば、同じ形状の２つのプリズムシートを、プリズムの伸びる方向が交差するように配置してもよい。

（マルチバンドパスフィルター５４）
マルチバンドパスフィルター５４は、複数の透過帯域を有し、透過帯域の波長の光を選択的に透過させる。マルチバンドパスフィルター５４において、透過帯域の波長の光の透過率が高く、透過帯域以外の波長の光の透過率は低い。例えば、透過帯域における透過率は、９０％以上であり、透過帯域以外の波長における透過率は５％以下である。マルチバンドパスフィルター５４は、透過帯域以外の波長の光を実質的に反射させる。マルチバンドパスフィルター５４の透過帯域は、マルチバンドパスフィルター５４に対して垂直に入射する光に対して設定される。

図３はマルチバンドパスフィルター５４の分光透過特性の一例を示す模式図である。図３には、光源２０から出射する光および波長変換層５２から出射する光の発光特性も併せて示している。マルチバンドパスフィルター５４は、好ましくは、第１、第２および第３の波長帯域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の光のピーク波長Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をそれぞれ含む第１、第２および第３の通過帯域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を有する。第１、第２および第３の波長帯域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の光が、青、緑および赤色の帯域である場合、第１、第２および第３の通過帯域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、青、緑および赤色の帯域である。また、上述したように、波長変換層５２が第１の波長帯域の光の一部を第４の波長帯域の光にさらに変換する場合には、マルチバンドパスフィルター５４は、第４の波長帯域の光のピーク波長を含む第４の通過帯域を有する。第４の通過帯域は、黄色またはシアン色の帯域である。

マルチバンドパスフィルター５４は誘電体多層膜を含むことが好ましい。例えば、マルチバンドパスフィルター５４は、透光性の基材と、基材上に支持されており、屈折率の異なる誘電体膜が積層された誘電体多層膜とを含む。誘電体膜の具体的な材料としては、金属酸化膜、金属窒化膜、金属フッ化膜や有機材料など、光源２０から放射される波長域において光吸収が少ない材料であることが好ましい。

誘電体多層膜を用いることで、マルチバンドパスフィルター５４は透過波長帯域以外の波長において、光の吸収を少なくし、反射させることができる。また、誘電体膜の設計により透過帯域の波長および透過帯域幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を任意に調整することができる。したがって、光源２０あるいは発光装置１０１が用いられる表示装置のカラーフィルタ等に応じてマルチバンドパスフィルター５４の光学特性を調整することが可能である。

（光拡散板５１）
透光積層体５０は、さらに、光拡散板５１を有していてもよい。この場合、光拡散板５１は波長変換層５２と基体１０との間に配置される。光拡散板５１は、入射する光を拡散させて透過する。光拡散板５１は、たとえば、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂等、可視光に対して光吸収の少ない材料によって構成されている。光を拡散させる構造は、光拡散板５１の表面に凹凸を設けたり、光拡散板５１中に屈折率の異なる材料を分散させたりすることによって、光拡散板５１に設けられている。光拡散板は、光拡散シート、ディフューザーフィルム等の名称で市販されているものを利用してもよい。

（発光装置１０１の効果）
発光装置１０１において、光源２０から出射した光の一部は、波長変換層５２で変換され、光源２０から出射し、波長変換されなかった光と波長変換層５２で変換された光とが、マルチバンドパスフィルター５４を透過して外部へ出射する。マルチバンドパスフィルター５４は所望の波長帯域の光を出射させることができるため、波長帯域を狭くすることによって、色純度の高い光を出射することができる。例えば、光源２０が青色の光を出射し、波長変換層５２が緑色蛍光体および赤色蛍光体を含む場合、青色の光と、波長変換層５２で青色の光から変換された赤色および緑色の光とがマルチバンドパスフィルター５４に入射する。マルチバンドパスフィルター５４の透過帯域を狭く設定しておくことにより、色純度の高い青色光、緑色光および赤色光がマルチバンドパスフィルター５４から出射し、発光装置１０１は、これらの光の混色によって白色光を出射する。

また、マルチバンドパスフィルター５４にはコリメーター層５３を介して光を入射させるため、マルチバンドパスフィルター５４に斜めから入射した光がマルチバンドパスフィルター５４を透過することが抑制され、マルチバンドパスフィルター５４を透過する光の波長帯域がずれることが抑制される。したがって、色度図において、より外側に位置する光を発光装置１０１から出射させることが可能となり、表示装置に発光装置１０１を用いた場合、色域を拡大することが可能となる。さらに、発光装置１０１を青、緑および赤以外の光も出射するように構成すれば、赤、青、緑、黄の４色、赤、青、緑、シアンの４色等のサブピクセルを備えた液晶表示装置のバックライトとして発光装置１０１を用いることにより、さらに広色域の表示が可能な液晶表示装置を実現することも可能である。

また、マルチバンドパスフィルター５４の通過帯域以外の波長の光は、マルチバンドパスフィルター５４で反射し波長変換層５２へ戻り、再度、波長変換させることができる。よって、発光装置１０１の出射効率を高めることが可能である。

また、複数の光源２０に跨って、波長変換層５２、コリメーター層５３およびマルチバンドパスフィルター５４が設けられており、光源２０の配列ピッチを小さくし、光源２０の面密度を高めることによって、発光装置１０１の輝度を高めたり、透光積層体５０の面積を大きくしたりすることによって、大画面の表示装置にも好適に用いることが可能である。

（第２の実施形態）
第２の実施の形態に係る発光装置について、図面を用いて説明する。図４は、本開示の発光装置の第２の実施形態の一例である発光装置１０２の一部の断面を示す模式図である。

第２の実施の形態に係る発光装置１０２は、主面および端面を有する導光体６０と、導光体６０の端面に配置された複数の光源２０と、導光体６０の主面側に配置された少なくとも１つの波長変換層５２と、波長変換層５２の上面側に位置する少なくとも１つのコリメーター層５３と、コリメーター層５３の上面側に位置するマルチバンドパスフィルター５４と、を備える。発光装置１０２は、第１の実施形態に対して導光体６０をさらに備えおり、光源２０が発光装置１０２の端部に配置される点で第１の実施形態の発光装置１０１と異なる。

導光体６０は、主面６０ａおよび裏面６０ｂと、端面６０ｃとを備えており、主面６０ａ上に透光積層体５０が配置されている。光源２０から出射する光が端面６０ｃに入射するように、発光素子２１の上面２１ａが端面６０ｃに対向している。光源２０の構造、透光積層体５０の構造および光学的特性は、第１の実施形態の発光装置１０１と同じである。発光装置１０２によれば、光源２０を発光装置１０２の端部に配置できるため、より薄型で広色域化が可能な発光装置を実現することが可能である。

（第３の実施形態）
第３の実施の形態に係る発光装置について、図面を用いて説明する。図５Ａは、本開示の発光装置の第３の実施形態の一例である発光装置１０３の一部の断面を示す模式図である。図５Ｂは、透光積層体５０を取り除いた構造を部分的に示す平面図である。

発光装置１０３は、第１の実施形態に対して基体１０上に設けられた複数の光反射部材１５をさらに備える点で第１の実施形態の発光装置１０１と異なる。

複数の光源２０は、基体１０の上面１１ａにおいて、１次元または２次元に配列されている。本実施形態では、複数の光源２０は直交する２方向、つまり、ｘ方向およびｙ方向に沿って２次元に配列されており、ｘ方向の配列ピッチｐｘとｙ方向の配列ピッチｐｙは等しい。しかし、配列方向はこれに限られない。ｘ方向とｙ方向のピッチは異なっていてもよいし、配列の２方向は直交していなくてもよい。また、配列ピッチも等間隔に限られず、不等間隔であってもよい。例えば、基体１０の中央から周辺に向かって間隔が広くなるように発光素子２１が配列されていてもよい。

発光装置１０３は、光源２０間に位置する複数の光反射部材１５を備えている。光反射部材１５は、壁部１５ａｘ、１５ａｙおよび底部１５ｂを含む。ｘ方向に隣接する２つの光源２０の間にｙ方向に延びる壁部１５ａｙが配置され、ｙ方向に隣接する２つの光源２０の間にｘ方向に延びる壁部１５ａｘが配置されている。このため、各光源２０は、ｘ方向に延びる２つの壁部１５ａｘと、ｙ方向に延びる２つの壁部１５ａｙとによって囲まれている。２つの壁部１５ａｘおよび２つの壁部１５ａｙによって囲まれた領域１５ｒに底部１５ｂが位置している。本実施形態では、光源２０のｘ方向およびｙ方向の配列ピッチが等しいため、底部１５ｂの外形は正方形である。

底部１５ｂの中央には貫通孔１５ｅが設けられ、貫通孔１５ｅ内に、光源２０が位置するように、底部１５ｂが絶縁層１３上に位置している。貫通孔１５ｅの形状及び大きさに特に制限はなく、光源２０が内部に位置し得る形状および大きさであればよい。光源２０からの光を底部１５ｂでも反射可能なように、貫通孔１５ｅの外縁が、発光素子２１の近傍に位置していること、つまり、上面視において、貫通孔１５ｅと発光素子２１との間に生じる間隙は狭いほうが好ましい。

図５Ａに示すように、ｙｚ断面では、壁部１５ａｘは、ｘ方向に延びる一対の傾斜面１５ｓを含む。一対の傾斜面１５ｓのそれぞれは、ｘ方向に延びる２つの辺の一方で互いに接続しており、頂部１５ｃを構成している。他方は、隣接する２つの領域１５ｒに位置する底部１５ｂとそれぞれ接続されている。同様に、ｙ方向に延びる壁部１５ａｙはｙ方向に延びる一対の傾斜面１５ｔを含む。一対の傾斜面１５ｔのそれぞれは、ｙ方向に延びる２つの辺の一方で互いに接続しており、頂部１５ｃを構成している。他方は、隣接する２つの領域１５ｒに位置する底部１５ｂとそれぞれ接続されている。

底部１５ｂ、２つの壁部１５ａｘおよび２つの壁部１５ａｙによって開口を有する発光空間１７が形成される。図５Ｂでは、３行３列に配列された発光空間１７が示されている。一対の傾斜面１５ｓおよび一対の傾斜面１５ｔは、発光空間１７の開口に面している。

光反射部材１５は光反射性を有しており、光源２０から出射する光を壁部１５ａｘ、１５ａｙの傾斜面１５ｓ、１５ｔによって、発光空間１７の開口に向けて反射させる。また、底部１５ｂに入射する光も発光空間１７の開口側へ反射させる。これにより、光源２０から出射される光を効率よく透光積層体５０へ入射させることができる。

光反射部材１５によって区画される発光空間１７は、複数の光源２０をそれぞれ独立して駆動させた場合における、発光空間の最小単位となる。また、面発光源として発光装置１０３を透光積層体５０の上面を見た場合における、ローカルディミングの最小単位領域となる。複数の光源２０を独立して駆動する場合、最も小さな発光空間単位でローカルディミングによる駆動が可能な発光装置が実現する。隣接する複数の光源２０を同時に駆動し、ＯＮ／ＯＦＦのタイミングを同期させるように駆動すれば、より大きな単位でローカルディミングによる駆動が可能となる。

光反射部材１５は、例えば、発砲ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、発泡ポリカーボネート（ＰＣ）など、気泡を含んだ発泡体によって形成することができる。また、光反射部材１５は、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等の金属酸化物粒子からなる反射材を含有する樹脂を用いて成形してもよいし、反射材を含有しない樹脂を用いて成形した後、表面に反射材を設けてもよい。光反射部材１５の発光素子２１からの出射光に対する反射率は、例えば、７０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。

光反射部材１５は、金型を用いた成形や光造形によって形成することができる。金型を用いた成形方法としては、射出成形、押出成形、圧縮成形、真空成形、圧空成形、プレス成形、マッチモールド成形等の成形方法を用いることができる。例えば、ＰＥＴ等で形成された反射シートを用いて真空成形することで、底部１５ｂと壁部１５ａｘ、１５ａｙが一体的に形成された光反射部材１５を得ることができる。反射シートの厚さは、例えば１００μｍ～５００μｍである。

光反射部材１５の底部１５ｂの下面と絶縁層１３の上面とは、接着部材等で固定される。貫通孔１５ｅから露出される絶縁層１３は、光反射性を有していることが好ましい。発光素子２１からの出射光が、絶縁層１３と光反射部材１５との間に入射しないように、貫通孔１５ｅの周囲に接着部材を配置することが好ましい。例えば、貫通孔１５ｅの外縁に沿ってリング状に接着部材を配置することが好ましい。接着部材は両面テープであってもよいし、ホットメルト型の接着シートであってもよいし、熱硬化樹脂や熱可塑樹脂の接着液であってもよい。これらの接着部材は、高い難燃性を有することが好ましい。また、接着部材ではなく、ネジ、ピン等他の結合部材で固定されていてもよい。

本実施形態の発光装置１０３によれば、第１の実施形態で説明した効果に加え、上述したように、ローカルディミングで駆動が可能な発光装置が実現する。したがって、発光装置１０３を表示装置のバックライトに用いた場合、色領域の拡大に加え、表示領域の分割された領域を独立して点灯させることが可能となり、画像内における明暗のコントラストをより高めることが可能となる。このため、表示装置が表示する画像の画質をよりいっそう高めることが可能となる。

本開示の発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具などに好適に利用することができる。

１０ 基体
１１ 基板
１１ａ 上面
１２ 導電層
１３ 絶縁層
１５ 光反射部材
１５ａｘ、１５ａｙ 壁部
１５ｂ 底部
１５ｃ 頂部
１５ｅ 貫通孔
１５ｒ 領域
１５ｓ、１５ｔ 傾斜面
１７ 発光空間
２０ 光源
２１ 発光素子
２１ａ 上面
２２ 被覆部材
２３ 接続部材
２４ アンダーフィル部材
５０ 透光積層体
５１ 光拡散板
５２、５２’ 波長変換層
５３ コリメーター層
５３ａ 上面
５３ｂ 下面
５４ マルチバンドパスフィルター
６０ 導光体
６０ａ 主面
６０ｂ 裏面
６０ｃ 端面
１０１、１０２、１０３ 発光装置

Claims (10)

1. 基体と、
   前記基体の上面に配置された複数の光源であって、第１の波長帯域の光を出射する複数の光源と、
   前記複数の光源に跨り、前記複数の光源の上面側に位置する少なくとも１つの波長変換層と、
   前記波長変換層の上面側に位置する少なくとも１つのコリメーター層と、
   前記コリメーター層の上面側に位置するマルチバンドパスフィルターと、
   複数の光反射部材と、
   を備え、
   前記少なくとも１つの波長変換層は、前記第１の波長帯域の光の一部を、前記第１の波長帯域とは異なる第２および第３の波長帯域の光に変換し、
   前記マルチバンドパスフィルターは、前記第１、第２および第３の波長帯域の光のピーク波長をそれぞれ含む第１、第２および第３の通過帯域を有し、
   前記複数の光反射部材のそれぞれは、前記基体上に位置し、貫通孔を有する底部と、前記底部を囲む壁部とを有し、
   前記複数の光反射部材の前記底部の貫通孔内に前記複数の光源がそれぞれ配置されており、
   前記マルチバンドパスフィルターを通過した、前記第１、第２および第３の波長帯域の光の混合により、白色光を出射する、発光装置。
2. 前記少なくとも１つの波長変換層は、前記第１の波長帯域の光の他の一部を、前記第１の波長帯域とは異なる第４の波長帯域の光に変換し、
   前記マルチバンドパスフィルターは、前記第４の波長帯域の光のピーク波長を含む第４の通過帯域をさらに有する、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１、第２、第３および第４の波長帯域は、それぞれ、青、緑、赤、および黄色の帯域である、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第１、第２、第３および第４の波長帯域は、それぞれ、青、緑、赤、およびシアン色の帯域である、請求項２に記載の発光装置。
5. 前記第１、第２および第３の波長帯域は、それぞれ、青、緑および赤色の帯域である、請求項１または２に記載の発光装置。
6. 前記コリメーター層は、プリズムシート、レンチキュラーレンズシートおよびマイクロレンズアレイシートからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置。
7. 前記少なくとも１つの波長変換層と、前記基体との間に拡散板をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置。
8. 前記マルチバンドパスフィルターは、誘電体多層膜を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の発光装置。
9. 平面視において、前記波長変換層、前記コリメーター層および前記マルチバンドパスフィルターの大きさは、略同一である、請求項１から８のいずれか一項に記載の発光装置。
10. 前記波長変換層は、波長変換物質を含有しており、
    平面視において、前記波長変換層の端部における前記波長変換物質の濃度は、前記波長変換層の中央部と比較して高い、請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置。

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