JP2003298120A - 光源装置および蛍光パターンシート、それらの製造方法、ならびにそれを用いた液晶ディスプレイ装置、照明装置、掲示灯、表示灯および押しボタンスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電力で高品質の白色光を得ること。 【解決手段】 青色ＬＥＤに相当する発光素子１ａで発
生した青色の基本光Ｌ0は、蛍光パターン層１１ａに与
えられる。蛍光パターン層１１ａにはＲＧＢ単位ＡＲ、
ＡＧ、ＡＢのひとつずつからなる３原色基本ブロックＫ
が周期的に配列しており、Ｒ単位領域ＡＲには、基本光
Ｌ0を受けてＲ色光を出力するＲ蛍光セルＣＲが形成さ
れ、Ｇ単位領域ＡＧには、基本光Ｌ0を受けてＧ色光を
出力するＲ蛍光セルＣＲが形成されている。Ｂ単位領域
ＡＢには蛍光物質は設けられていない。蛍光パターン層
１１ａからは、ＲＧＢの各成分光の集合としての白色光
が得られるが、これは、３原色基本ブロックＫのサイズ
が発光面Ｑの平面サイズよりも小さいために、高品質の
白色光となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光源装置および
その応用に関するもので、特に、蛍光物質による波長変
換の原理を使用した白色光の生成技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライト
光源などとして、小型かつ消費電力が小さな白色光源の
需要が高まっている。

【０００３】そのような白色光源として、特開平１０−
１５４８３０号には、青色ＬＥＤのチップの周囲を、黄
色の蛍光物質で包囲し、青色ＬＥＤからの青色光と、そ
の青色光を上記蛍光物質によって波長変換して得られる
黄色光との視覚的な混合によって擬似的な白色光を得る
技術が開示されている（第１従来技術）。

【０００４】また、特開平１１−４６０１９号には、Ｒ
ＧＢの波長の蛍光をそれぞれ発生する３種類の蛍光物質
を混合し、その混合蛍光物質の層を、青色ＬＥＤの前面
側に配置することによって白色光などを得ようとしてい
る（第２従来技術）。

【０００５】さらに、第３の従来技術として、ＲＧＢの
光を個別に生成する３種類のカラーＬＥＤを多数配列
し、それら全体として白色光を得る技術も存在する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、第１の従来
技術では、視覚的には白色光であっても、実際には青色
波長の光と黄色波長の光との混合光にすぎず、特に赤色
成分の量が少ない。このため、この混合光をカラーＬＤ
ＣなどのＲＧＢの画素フィルタに通した場合、Ｒフィル
タを通る光の光量が不足し、ＲＧＢフルカラー表示にお
ける輝度が低く、またカラーバランスもとりにくい。

【０００７】第２の従来技術では、ひとつの蛍光物質
（たとえば赤色の蛍光物質）で得られた赤色光は、それ
が外部に出力されるまでに他の種類の蛍光物質の分子に
よる散乱を受けてしまう。他の色成分の光も同様であ
る。このため、ＲＧＢ全体としての光の変換効率が悪
い。

【０００８】第３の従来技術では、ＲＧＢそれぞれにつ
いての個々の単位領域のサイズが、ＬＥＤなどの発光素
子の発光面サイズ程度となってしまう。したがって、Ｒ
ＧＢのそれぞれの単位領域が肉眼で相互に区別して視認
されるほどのサイズになってしまうため、ＲＧＢ光の配
列が空間的に荒い構造を持ってしまい、白色光の品質が
低い。また、白色光を生成するための最小単位としての
ＲＧＢ単位領域の１組につき、ワイヤボンディングが３
チップ分必要となり、駆動回路も３つ必要となって回路
系が複雑になり、装置サイズや製造コストも必然的に大
きなものとなる。特にＲＧＢ単位領域の組を複数設ける
ような場合には、これらのワイヤボンディングや駆動回
路の数の増加が著しい。

【０００９】そして、以上の問題は、ＬＣＤ表示装置の
バックライトなどに限らず、高品質な白色光を効率よく
発生させたい種々の用途において共通に生じる問題であ
る。

【００１０】

【発明の目的】この発明は従来技術における上記の問題
の克服を意図しており、効率よく高品質の白色光を発生
できる光源装置を提供することを第１の目的とする。

【００１１】この発明の第２の目的は、特にそのような
光源装置を小型に構成することである。

【００１２】この発明の第３の目的は、これらの特徴を
持つ光源装置の関連技術を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１の発明は、白色光を生成する光源装置であ
って、一体的な発光面を少なくとも１つ有し、前記発光
面からの発光に基づいて得られる青色光を基本光として
生成する発光手段と、前記基本光を受けて白色光を出力
する蛍光パターン層とを備え、前記蛍光パターン層にお
いては、前記基本光を赤色光に変換するＲ蛍光物質のセ
ルが形成されたＲ単位領域と、前記基本光を緑色光に変
換するＧ蛍光物質のセルが形成されたＧ単位領域と、前
記基本光を青色光状態で透過させるＢ単位領域とを含む
少なくとも１つの３原色単位ブロックが、前記ＲＧＢの
単位領域を前記蛍光パターン層の層面に平行に配列させ
た状態で設けられており、少なくとも前記ＲＧＢの単位
領域の配列方向において、前記３原色単位ブロックのサ
イズが前記発光面のサイズ以下であることを特徴とす
る。

【００１４】請求項２の発明は、白色光を生成する光源
装置であって、一体的な発光面を少なくとも１つ有し、
前記発光面からの発光に基づいて得られる紫外光を基本
光として生成する発光手段と、前記基本光を受けて白色
光を出力する蛍光パターン層とを備え、前記蛍光パター
ン層においては、前記基本光を赤色光に変換するＲ蛍光
物質のセルが形成されたＲ単位領域と、前記基本光を緑
色光に変換するＧ蛍光物質のセルが形成されたＧ単位領
域と、前記基本光を青色光に変換するＢ蛍光物質のセル
が形成されたＢ単位領域とを含む少なくとも１つの３原
色単位ブロックが、前記ＲＧＢの単位領域を前記蛍光パ
ターン層の層面に平行に配列させた状態で設けられてお
り、少なくとも前記ＲＧＢの単位領域の配列方向におい
て、前記３原色単位ブロックのサイズが前記発光面のサ
イズ以下であることを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２記載の光源装置であって、前記３原色単位ブロックが
前記配列方向において繰返して配列されていることを特
徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、請求項３記載の光源装
置であって、前記３原色単位ブロックが前記繰返しの方
向に周期的に配列していることを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、請求項３記載の光源装
置であって、前記３原色単位ブロックが前記層面に平行
な複数の方向において繰返して配列しており、前記複数
の方向において前記３原色単位ブロックのサイズが前記
発光面のサイズ以下であることを特徴とする。

【００１８】請求項６の発明は、請求項５記載の光源装
置であって、前記３原色単位ブロックが前記複数の方向
のそれぞれにおいて周期的に配列していることを特徴と
する。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６のいずれかに記載の光源装置であって、前記３原色単
位ブロックにおける前記ＲＧＢのそれぞれの単位領域の
面積が不同であることを特徴とする。

【００２０】請求項８の発明は、請求項１ないし請求項
７のいずれかに記載の光源装置であって、前記発光手段
が半導体チップを含み、前記蛍光パターン層が前記半導
体チップの主面上に一体的に形成されていることを特徴
とする。

【００２１】請求項９の発明は、請求項１ないし請求項
８のいずれかに記載の光源装置であって、前記発光手段
からの前記基本光が導光板の側面に入射し、前記導光板
の主面上に配置した前記蛍光パターン層から白色の出力
光が得られることを特徴とする。

【００２２】請求項１０の発明は、請求項１ないし請求
項８のいずれかに記載の光源装置であって、前記蛍光パ
ターン層は前記発光面上に配置されており、前記蛍光パ
ターン層からの出力光が導光板の側面に入射して前記導
光板の主面から放出されることを特徴とする。

【００２３】請求項１１の発明は、請求項９または請求
項１０記載の光源装置がバックライトとして使用され、
前記導光板の上に液晶表示層が配置されたことを特徴と
する液晶ディスプレイ装置である。

【００２４】請求項１２の発明は、請求項１ないし請求
項８のいずれかに記載の光源装置における前記発光手段
を複数設けて配列させるとともに、前記光源装置からの
白色光を照明光として出力することを特徴とする照明装
置である。

【００２５】請求項１３の発明は、請求項１２に記載の
照明装置において、前記発光手段の複数個の配列を内部
空間に収容した透光性のカバーをさらに備え、前記蛍光
パターン層が蛍光パターンシートとして前記カバーを覆
っていることを特徴とする。

【００２６】請求項１４の発明は、請求項１ないし請求
項８のいずれかに記載の光源装置における前記発光手段
を複数設けるとともに、前記複数の発光手段を２次元配
列しており、前記光源装置からの白色光を、前記蛍光パ
ターン層の出力面側に着脱自在に掲示される透明画像シ
ートのバックライトとして使用することを特徴とする。

【００２７】請求項１５の発明は、請求項１ないし請求
項８のいずれかに記載の光源装置と、前記光源装置から
の白色光を受けてカラー光に変換するカラーフィルタ
と、を備えることを特徴とする表示灯である。

【００２８】請求項１６の発明は、請求項１５記載の表
示灯であって、前記カラーフィルタが着脱自在とされて
いることを特徴とする。

【００２９】請求項１７の発明は、スイッチング部と、
前記スイッチング部の上に配置されて前記スイッチング
部の操作を行う押しボタンと、前記押しボタンのボタン
面を介して視認可能な発光表示部とを備え、前記発光表
示部が、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光
源装置を用いて構成されていることを特徴とする押しボ
タンスイッチである。

【００３０】請求項１８の発明は、一体的な発光面を少
なくとも１つ有する発光手段と組み合わせて使用可能で
あり、前記発光手段からの青色光を基本光として受けて
白色光を出力するシートであって、前記基本光を赤色光
に変換するＲ蛍光物質のセルが形成されたＲ単位領域
と、前記基本光を緑色光に変換するＧ蛍光物質のセルが
形成されたＧ単位領域と、前記基本光を青色光状態で透
過させるＢ単位領域と、を含む３原色単位ブロックが、
前記蛍光パターン層の層面に平行に繰返して配列されて
おり、かつ前記繰返しの方向において、前記３原色単位
ブロックの１つのサイズが前記発光面のサイズ以下であ
ることを特徴とする。

【００３１】請求項１９発明は、一体的な発光面を少な
くとも１つ有する発光手段と組み合わせて使用可能であ
り、前記発光手段からの紫外光を基本光として受けて白
色光を出力するシートであって、前記基本光を赤色光に
変換するＲ蛍光物質のセルが形成されたＲ単位領域と、
前記基本光を緑色光に変換するＧ蛍光物質のセルが形成
されたＧ単位領域と、前記基本光を青色光に変換するＢ
蛍光物質のセルが形成されたＢ単位領域とを含む３原色
単位ブロックが、前記蛍光パターン層の層面に平行に繰
返して配列されており、かつ前記繰返しの方向におい
て、前記３原色単位ブロックの１つのサイズが前記発光
面のサイズ以下であることを特徴とする。

【００３２】請求項２０の発明は、請求項１８または請
求項１９に記載の蛍光パターンシートであって、可撓性
の基材層上に前記ＲＧＢそれぞれの単位領域が規定され
ていることを特徴とする。

【００３３】請求項２１の発明は、蛍光パターン層を製
造する方法であって、所定面上に第１蛍光物質を含む第
１の繰返しパターンを形成する第１パターン形成工程
と、前記所定面上に第２蛍光物質を含む第２の繰返しパ
ターンを形成する第２パターン形成工程とを備え、ｎ＝
１，２としたとき、前記第ｎパターン形成工程のそれぞ
れは、(a) 前記所定面上に、第ｎ蛍光物質を含むレジス
ト層を形成する工程と、(b) 前記第ｎレジスト層を選択
的に露光した後に、前記第ｎレジスト層を現像する工程
と、(c) 前記第ｎレジスト層を選択的に除去することに
より、前記第ｎレジストの残留部として前記第ｎの繰返
しパターンを得る工程と、を含み、前記第１と第２の繰
返しパターンを、前記所定面に平行な方向に相互にずら
せて配置させることを特徴とする。

【００３４】請求項２２の発明は、請求項２１記載の製
造方法であって、前記所定面上に第３蛍光物質を含む第
３の繰返しパターンを形成する第３パターン形成工程を
さらに備え、前記工程(a)〜(c)は、ｎ＝３についても実
行され、前記第３の繰返しパターンを、前記第１と第２
の繰返しパターンに対して前記所定面に平行な方向にず
らせて配置させることを特徴とする。

【００３５】請求項２３の発明は、光源装置を製造する
方法であって、青色光を基本光として発生可能な半導体
構造を備えた構造体を形成する工程と、請求項２１の方
法を、前記構造体の主面を前記所定面として適用し、そ
れによって前記半導体構造の上に蛍光パターン層を形成
することを特徴とする。

【００３６】請求項２４の発明は、光源装置を製造する
方法であって、紫外光を基本光として発生可能な半導体
構造を備えた構造体を形成する工程と、請求項２２の方
法を、前記構造体の主面を前記所定面として適用し、そ
れによって前記半導体構造の上に蛍光パターン層を形成
することを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】この発明の実施形態は、２つに大
別される。

【００３８】第１の方式は、青色光（Ｂ色光）を基本光
として使用する。そして、 赤色光（Ｒ光）を発生する蛍光物質（以下「Ｒ蛍光物
質」）を含むセルが形成されたＲ単位領域、 緑色光（Ｇ光）を発生する蛍光物質（以下「Ｇ蛍光物
質」）を含むセルが形成されたＧ単位領域、および Ｂ光を実質的に透過させるＢ単位領域、の組み合わせ
を微視的に繰返し配列した蛍光パターン層に上記の基本
光を照射し、この蛍光パターン層の出力光として白色光
を得る。

【００３９】ここで、「微視的」とは、ＲＧＢの単位領
域から構成されて白色光の発生最小単位として機能する
３原色単位ブロックにつき、「ＲＧＢの単位領域の配列
方向におけるひとつの３原色単位ブロックのサイズが、
発光手段における１個の発光面のサイズ以下である」と
いう条件（以下「ブロックサイズ条件」）で規定され
る。

【００４０】発光手段の発光面が蛍光パターン層に略平
行に対向しているときなどには、発光面の面内方向のそ
れぞれと、蛍光パターン層の層面方向のそれぞれとが相
互に対応するため、「ブロックサイズ条件」はその対応
方向において規定される。

【００４１】これに対して、発光手段の発光面と蛍光パ
ターン層との間にレンズやミラーなどの光路変換部材が
ある場合の「ブロックサイズ条件」は、そのような光路
変換を考慮して規定される。たとえば、発光面からの光
をミラーなどで９０度折り曲げて蛍光パターン層に与え
るような場合においては、３原色単位領域ブロックにお
けるＲＧＢ単位領域の配列方向を第１方向とし、この第
１方向から（上記の折り曲げに対応して）９０度傾いた
方向を第２方向とするとき、３原色単位領域ブロックの
第１方向のブロックサイズと、発光面の第２方向のサイ
ズとの相対的大小関係において「ブロックサイズ条件」
が規定される。

【００４２】また、発光手段の発光面と蛍光パターン層
との間に導光板や拡散板などの光路混合部材があり、そ
の光路混合によって発光面と蛍光パターン層との相対的
な方向関係が光学的に一意的に規定されないような場合
には、発光面の差し渡し長さの最大値をその発光面のサ
イズと定義し、そのサイズと３原色単位ブロックのサイ
ズとの関係において「ブロックサイズ条件」を課す。

【００４３】ただし、このような混合部材があっても、
混合部材と蛍光パターン層との間の距離が小さいときに
は、光路混合後の光が蛍光パターン層に到達するまでに
わずかの距離を走るだけであるから、光路方向の混合は
局所的である。このため、このような場合には、ＲＧＢ
単位領域の配列方向と発光面上の方向との対応関係が全
体として崩れるほどではないため、発光面が蛍光パター
ン層に略平行に対向している場合と同様に「ブロックサ
イズ条件」を規定することができる。

【００４４】一方、この発明の第２の方式では、紫外光
（ＵＶ光）を基本光として使用する。そして、Ｒ単位領
域およびＧ単位領域にＲ蛍光物質およびＧ蛍光物質のセ
ルをそれぞれ形成するだけでなく、Ｂ単位領域にも、青
色光を発生する蛍光物質（以下「Ｂ蛍光物質」）を含む
セルが形成される。「ブロックサイズ条件」については
第１の方式と同様である。

【００４５】以下、それぞれの方式についての実施形態
につき詳述する。

【００４６】＜１．光源装置の構造＞ ＜1.1 第１の方式（青色光方式）による構造例＞ ＜シートタイプ＞図１は、この発明の第１の方式の実施
形態である光源装置１００ａの断面構造を模式的に示す
図である。この光源装置１００ａは、青色ＬＥＤなどの
青色光発光素子１ａを備えている。この発光素子１ａの
半導体チップ２ａは、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との
ｐｎ接合面Ｊを有しており、この接合面Ｊから青色光を
発生する。したがって、この接合面Ｊが、この実施形態
における一体的な発光面Ｑである。また、図１には図示
されていないが、ｐ型半導体層やｎ型半導体層への配線
も設けられている。また、この発光素子１ａの下面側や
側面側には保護膜や光反射層を設けていてもよい。

【００４７】発光面Ｑで得られた青色光は、直接または
光反射面で反射され、基本光Ｌ0として図１の上方に進
む。半導体チップ２ａの上方にはシート状の蛍光パター
ン部１０ａが配置されている。この蛍光パターン部１０
ａにおいては、透明の樹脂基体層１２の上に、３原色単
位ブロックＫを周期的に繰返し配列して２次元配列パタ
ーンＰＴとした蛍光パターン層１１ａが形成され、蛍光
パターンシートＦＳとされている（２次元配列パターン
ＰＴの種々の例は後述）。

【００４８】それぞれの３原色単位ブロックＫは、 Ｒ色光ＬＲを生成させるための第１の単位領域（Ｒ
単位領域）ＡＲ、 Ｇ色光ＬＧを生成させるための第２の単位領域（Ｇ
単位領域）ＡＧ、および Ｂ色光ＬＢを生成させるための第３の単位領域（Ｂ
単位領域）ＡＢ、の３つの単位領域の並列的な配置によ
って構成され、２次元配列パターンＰＴにおける繰返し
単位となっている。ここで「並列」とは、蛍光パターン
層１１ａの層面に略平行な方向（図１の左右方向）に配
列していることを指しており、これは、基本光Ｌ0の入
射方向Ｚに略直交する方向に相当する。また、この例で
は３原色単位ブロックＫは、空間的に連続するＲＧＢの
それぞれの単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのひとつずつを含
んでいるが、後述するように、単位領域ＡＲ、ＡＧ、Ａ
Ｂの組の繰返し単位としては他の態様のものも存在す
る。

【００４９】これらの単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのう
ち、Ｒ単位領域ＡＲには、青色の基本光Ｌ0を吸収して
Ｒ色の蛍光を発するＲ蛍光物質を含んだ蛍光セルＣＲが
形成されており、Ｇ単位領域ＡＧには、青色の基本光Ｌ
0を吸収してＧ色の蛍光を発するＧ蛍光物質を含んだ蛍
光セルＣＧが形成されている。Ｒ単位領域ＡＲと蛍光セ
ルＣＲとのサイズは同一であり、Ｇ単位領域ＡＧと蛍光
セルＣＧとのサイズは同一である。したがって、単位領
域ＡＲ、ＡＧはそれぞれ蛍光セルＣＲ、ＣＧでそれぞれ
覆われている。

【００５０】一方、Ｂ単位領域ＡＢには蛍光物質を含ん
だ層は形成されておらず、青色の基本光Ｌ0を青色状態
のまま実質的に透過させる。

【００５１】したがって、青色光発光素子１ａを駆動し
て青色の基本光Ｌ0を発生すれば、３つの単位領域Ａ
Ｒ、ＡＧ、ＡＢからはそれぞれ、Ｒ色光ＬＲ、Ｇ色光Ｌ
Ｇ、およびＢ色光ＬＢがそれぞれＺ方向に出力されるこ
とになる。

【００５２】このような構造において、半導体チップ２
ａにおける発光面Ｑに平行な方向Ｈ１についてのそれぞ
れの単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのサイズ（幅）ＤＲ、Ｄ
Ｇ、ＤＢは、発光面ＱのサイズＤ0よりも小さいだけで
なく、３原色単位ブロックＫのサイズＤＣが発光面Ｑの
サイズＤ0以下となっている。好ましくは、発光面Ｑに
対応する領域範囲に、複数（さらに好ましくは多数）の
３原色単位ブロックＫが納まるようにする。

【００５３】発光面Ｑの幅Ｄ0がたとえば３００μｍの
とき、単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのサイズＤＲ、ＤＧ、
ＤＢの好ましい範囲は、１０μｍ〜１００μｍである。
また、ブロックサイズＤＣの好ましい範囲は、これらの
約３倍である３０μｍ〜３００μｍとなる。この好まし
い範囲では、方向Ｈ１につき、発光面Ｑを１個〜１０個
の３原色単位ブロックＫで覆うことになる。また、後述
する２次元的な周期配列の場合は、この好ましい範囲に
対応して、発光面Ｑを１個〜１００個の３原色単位ブロ
ックＫで覆うことになる。

【００５４】したがって、発光面Ｑの範囲に少なくとも
１つ（好ましくは複数、さらに好ましくは多数）の３原
色単位ブロックＫが入っていることになり、それぞれの
３原色単位ブロックＫから得られる白色の出力光におい
ては、個々のＲＧＢ色成分光の空間幅を小さくすること
ができる。このため、この光源装置１００ａからは、Ｒ
ＧＢの色成分光が空間的に高密度で密集して出力され、
品質が高い白色光が得られる。

【００５５】また、この光源装置１００ａでは蛍光物質
を使用しているために光の変換効率が高く、複数種類の
蛍光物質を混合していないために、ひとつの蛍光物質の
分子から生じた蛍光が、他の色の蛍光物質の分子の存在
によって散乱されることなどに起因する減衰もない。

【００５６】図２は、紫外光Ｌuvを発生する半導体チッ
プ２ｂを使用した他の実施形態としての光源装置１００
ｂを示す。この場合には、樹脂基体層１２と蛍光パター
ン部１０ａとの間に蛍光層３を介在させて、複合型の蛍
光パターン部１０ｕを構成している。蛍光層３は、紫外
光Ｌuvを吸収して青色光を発生する蛍光物質をその全面
に均等に含んでおり、半導体チップ２ｂの発光面Ｑを実
質的に覆う広がりを持つとともに、半導体チップ２ｂの
発光面Ｑからの紫外光Ｌuvを青色の基本光（図示せず）
へと変換する。この青色の基本光は、図１のものと同様
の蛍光パターン層１１ａに与えられる。このため、蛍光
パターン部１０ｕからはＲＧＢ光の集合としての白色光
が出力される。

【００５７】＜オンチップタイプ＞図３は、図１におけ
るシート状の蛍光パターン部１０ａのかわりに、半導体
チップ２ａの主面上に一体的に積層形成された蛍光パタ
ーン部１０ｂを使用したオンチップタイプの光源装置１
００ｃを示している。この蛍光パターン部１０ｂは、半
導体チップ２ａ上に形成された光学的に透明なバッファ
層１３と、このバッファ層１３上に積層形成された蛍光
パターン層１１ａとを備えており、このうち蛍光パター
ン層１１ａの構成と機能とは図１のものと同様である。
バッファ層１３は省略してもよい。

【００５８】この実施形態の光源装置１００ｃは、一体
化された白色ＬＥＤデバイスとして取り扱うことができ
る。

【００５９】図４は、図２におけるバッファ層１３を半
導体チップ２ｂの主面上に蛍光層３を介して一体的に積
層形成し、このバッファ層１３の主面上に蛍光パターン
部１０ｂを一体的に積層形成した光源装置１００ｄを示
している。蛍光パターン部１０ｂの内部構成と機能とは
図２のものと同様である。したがって、この光源装置１
００ｄは、光源装置１００ｂの波長変換構造をオンチッ
プタイプとしたものに相当する。図３の場合と同様に、
バッファ層１３は省略してもよい。

【００６０】この実施形態の光源装置１００ｄもまた、
一体化された白色ＬＥＤデバイスとして取り扱うことが
できる。

【００６１】＜単位領域の繰返し配列の諸態様＞上記の
図１〜図４の各実施形態における単位領域ＡＲ、ＡＧ、
ＡＢおよび３原色単位ブロックＫの繰返し配列の例が図
５〜図７にそれぞれ平面図として示されており、それぞ
れにおけるＩ−Ｉ断面が図１〜図４のどの構造になって
いてもよい（図示のスケールは図１〜図４とは異な
る）。

【００６２】図５の配列パターンＰＴ１では、ＲＧＢの
単位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢのそれぞれが帯状ないしはス
トライプ形状とされ、それらが周期的に水平方向Ｈ１に
繰返して配列している。したがって、３原色単位ブロッ
クＫもまたストライプ状である。ただし、これらにおけ
る「水平面」は、図１〜図４のそれぞれの半導体チップ
における発光面Ｑと略平行な面に相当する。この図５な
どには水平面内で水平Ｈ１方向と直交する他の方向Ｈ２
が示されており、また、図５〜図７のそれぞれの配列の
相互比較のために、これらの図に共通の水平ＸＹ軸が定
義されている。

【００６３】図示例では、単位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢの
それぞれの方向Ｈ１についての幅が、図１〜図４におけ
る幅ＤＲ、ＤＧ、ＤＢに相当する。この図５の構造の場
合は、水平方向Ｈ２については単位領域ＡＲ，ＡＧ，Ａ
Ｂのそれぞれが等幅で延伸しているだけである。したが
って、図５の周期的配列パターンＰＴ１は、１つの水平
方向Ｈ１のみを繰返し方向とする１方向周期配列であ
る。

【００６４】図６の周期的な繰返し配列パターンＰＴ２
は、それぞれの単位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢが６角形とさ
れたハニカム型の２次元周期的配列である。一般に、単
位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢを相互に同一の形状および同一
のサイズとし、かつそれらを隙間なく周期的に配列する
ためには、単位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢを、３角形、４角
形（矩形）または６角形とすればよいが、この図６の例
はこの中の６角形の場合に相当する。しかしながら、後
述する図７に示すように、この発明においては、単位領
域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢが、相互に非同一な形状または非同
一なサイズを持つような配列も許容する。したがって、
単位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢが３角形、４角形、または６
角形でなくてもよい。図６の例では、水平方向Ｈ１だけ
ではなく、それと直交する他の水平方向Ｈ２においても
単位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢが周期的に繰り返して配列し
ており、これらの複数の周期的配列方向のいずれにおい
ても、単位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢのサイズは図１〜図４
の発光面ＱのサイズＤ0よりも小さい。また、単位領域
ＡＲ，ＡＧ，ＡＢのひとつずつからなる３原色単位ブロ
ックＫ（図６にハッチングを付した３つの単位領域の集
合）の方向Ｈ１のサイズも、発光面ＱのサイズＤ0以下
となっている。３原色単位ブロックＫのとりかたには任
意性があるが、空間的に連続することを条件とすれば、
ハッチングを付した３原色単位ブロックＫ以外（たとえ
ばＹ方向に連続する単位領域ＡＲ，ＡＧ，ＡＢのひとつ
ずつ）を３原色単位ブロックとして採用しても、そのサ
イズは発光面ＱのサイズＤ0以下となる。

【００６５】なお、この実施形態では、発光面Ｑが、Ｘ
Ｙ面内のそれぞれの方向Ｘ、Ｙにおいてサイズ（辺長）
Ｄ0を持っている正方形となっている場合を例としてい
る。この場合、たとえば発光面Ｑの対角長の正確な値
は、基準サイズＤ0に対してSqrtＤ0（Sqrtは平方根を示
す）となるが、ここでは単位領域ないしは３原色単位ブ
ロックの配列方向での発光面Ｑの差し渡し長を一般的に
「サイズＤ0」として書くことにする。したがって、サ
イズＤ0の具体的な値は、単位領域や３原色単位ブロッ
クの配列方向によって異なる値を持っていてもよい。

【００６６】図７の例は、その部分拡大図である図８を
も参照して説明する。この例では、単位領域ＡＲ、ＡＧ
は略円形であり、それらのマトリクス配列の隙間部分が
単位領域ＡＢとなっている。この単位領域ＡＢは円弧の
組合せで形成された十字星型である。３原色単位ブロッ
クＫとして、結晶学などで知られているようなユニット
セル（繰返し単位としての単位胞）の概念を導入するこ
とが可能であり、図６の例では、ユニットセルとしての
３原色単位ブロックＫは正方形とされ、 ・正方形の中心部にある一つの単位領域ＡＢ、 ・中心角が９０度の扇形の２個分すなわち単位領域ＡＲ
の（１／２）個分、および ・中心角が９０度の扇形の他の２個分すなわち単位領域
ＡＧの（１／２）個分、によって構成されている。

【００６７】したがって、単位領域ＡＲ、ＡＧが相互に
接している場合、３原色単位ブロックＫにおける単位領
域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのそれぞれの面積比は、３原色単位
ブロックＫを規定する正方形の１辺の長さをｄとして、 ＡＲ：ＡＧ：ＡＢ ＝（πｄ×ｄ／２）：（πｄ×ｄ／２）：（２ｄ×２ｄ−πｄ×ｄ） ＝π：π：（８−２π） となり、これは概算値として３：３：２となるために、
大小関係として、 ＡＲ＝ＡＧ＞ＡＢ が成立している。

【００６８】この配列パターンＰＴ３の場合は、他の水
平方向Ｈ２においても単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢの周期
的な繰返し配列となっている。また、それぞれの単位領
域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのサイズの最大値すなわち水平面内
の任意の方向についての単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢの差
し渡し長さの最大値ＤＲm、ＤＧm、ＤＢmは、図１ない
し図４に示したサイズＤＲ、ＤＧ、ＤＢよりも大きい。
つまり、図８に示すように、断面線Ｉ−Ｉは単位領域Ａ
Ｒ、ＡＧを構成するそれぞれの円の直径を通らない断面
線であり、その断面線上で定義された図１ないし図４の
サイズＤＲ、ＤＧ、ＤＢと比較して、単位領域ＡＲ、Ａ
Ｇ、ＡＢの差し渡し長さの最大値ＤＲm、ＤＧm、ＤＢm
は大きくなっている。しかしながら、断面線Ｉ−Ｉの上
でのサイズＤＲ、ＤＧ、ＤＢだけでなく、これらの差し
渡し長さの最大値ＤＲm、ＤＧm、ＤＢmもまた半導体チ
ップ１個の発光面Ｑの対応方向についてのサイズ（以下
「対応発光面サイズ」）よりも小さくなっており、ま
た、３原色単位ブロックＫについても、どのように隣接
する単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢを組み合わせて３原色単
位ブロックＫを定めるかにかかわらず、対応発光面サイ
ズ以下となっている。

【００６９】図９の配列パターンＰＴ３ａは、単位領域
ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのうち略円形の単位領域ＡＲ、ＡＧの
それぞれが接触せず、単位領域ＡＢの連鎖が網状に縦横
に連続した例を示している。この場合における「ひとつ
の単位領域ＡＢ」の範囲は、ユニットセルの条件を満足
するように３原色単位ブロックＫを定義したとき、単位
領域ＡＢの連鎖のうちひとつの３原色単位ブロックＫの
中に含まれている部分として定義される。断面線Ｉ−Ｉ
に沿った単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのそれぞれのサイズ
ＤＲ、ＤＧ、ＤＢだけでなく、差し渡し長さの最大値Ｄ
Ｒm、ＤＧm、ＤＢmもまた対応発光面サイズ以下である
ことのほか、３原色単位ブロックＫのサイズが対応発光
面サイズ以下であることや、単位領域配列に２次元的周
期性があることについても、図８の場合と同様である。
ただし、図９の例では単位領域ＡＢの面積が他の２色の
単位領域ＡＲ、ＡＧのそれぞれの面積よりもさらに広く
なっている。

【００７０】このように単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのそ
れぞれの形状、サイズ（幅）、および／または面積を非
同一にすることにより、出力光の白色度を調整すること
が可能である。すなわち、発光素子からの青色光の単位
面積あたりの光量と比較して、単位面積あたりのＲ蛍光
およびＧ蛍光のそれぞれの光量が小さいときには図８の
例のように単位領域ＡＲ、ＡＧのそれぞれの面積を単位
領域ＡＢよりも多くすることにより、出力光におけるＲ
色光成分やＧ色光成分の不足を防止し、より正確な白色
光を得ることができる。

【００７１】また、図１ないし図４の例ではＢ色光の単
位領域ＡＢは単なる窓としており、その窓の中に透明の
保護層などを形成するだけであるが、この窓の中の保護
層による光吸収が比較的大きい場合には、図９のように
Ｂ色光の単位領域ＡＢの面積を他の単位領域ＡＲ、ＡＧ
よりも大きくして白色光のホワイトバランスを調整する
ことができる。

【００７２】Ｒ色光およびＧ色光の相対的関係において
も、たとえばＲ色光の蛍光が比較的弱いときには、Ｒ色
光の単位領域ＡＲの面積を他の単位領域ＡＧ、ＡＢの単
位面積よりも大きくするということも可能である。

【００７３】一方、図１０の配列パターンＰＴ４は、単
位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢの繰返し配列ではあるが完全な
周期的配列ではなく、それぞれの単位領域ＡＲ、ＡＧ、
ＡＢの方向Ｈ２（方向Ｙ）について平面サイズにランダ
ム性を持たせた例である。すなわち、方向Ｈ１での単位
領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢの列の配列ピッチＤＰはすべての
列について共通であるが、他方の方向Ｈ２における単位
領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのサイズ（長さ）ＤＲ、ＤＧ、Ｄ
Ｂは場所によって異なっている。しかしながら、どの単
位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢにおいてもそれぞれの幅ＤＲ、
ＤＧ、ＤＢは対応発光面サイズよりも小さく、また、連
続する３つの単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのサイズの和
（３原色単位ブロックＫの方向Ｈ２のサイズ）も、それ
ぞれの組み合わせにおいて対応発光面サイズ以下であ
る。このようなランダム配列の場合の断面図も、各単位
領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのサイズが異なる点を除いては、
図１〜図４と同様である。

【００７４】以上のいずれの配列の場合でも、単位領域
ＡＲ、ＡＧ、ＡＢおよび３原色単位ブロックＫの平面サ
イズが対応発光面サイズ以下であるために、発光面Ｑの
中に１以上の（好ましくは複数の、さらに好ましくは多
数の）３原色単位ブロックＫが存在する。このため、ひ
とつの半導体チップの発光面に対応する範囲が微視的な
ＲＧＢ発光点の集合として出力され、視覚的に滑らかな
白色光として認識される。ひとつの蛍光セルで得られた
蛍光が他の色の蛍光物質の中を通って出力されるもので
はないため、出力光の光量も大きい。

【００７５】なお、以下では、Ｒ蛍光セルＣＲおよびＧ
蛍光セルＣＧの２色の蛍光セルが設けられている図１〜
図４の蛍光パターン層１１ａを「ＲＧ蛍光パターン層」
と総称し、このうちで特に、蛍光パターン部１０ａのよ
うに発光素子１ａ、１ｂとは別体のシート状とされたも
のを「ＲＧ蛍光パターンシート」と呼ぶ。

【００７６】＜1.2 第２の方式（紫外光方式）による
構造例＞この発明の第２の方式に対応する実施形態で
は、発光素子から紫外光を発生し、その紫外光をそれぞ
れＲＧＢの蛍光に変換して白色光を得るようになってい
る。

【００７７】＜シートタイプ＞図１１は、このような第
２の方式の実施形態である光源装置１１０ａの断面構造
の原理図である。この光源装置１１０ａは、発光素子１
ｂから紫外光を発生させ、それを基本光Ｌ0としてシー
ト状の蛍光パターン部２０ａに面状に照射する。

【００７８】蛍光パターン部２０ａにおいては、透明の
樹脂基体層１２の上に、３原色単位ブロックＫを周期的
に繰返し配列した２次元配列パターンＰＵから構成され
る蛍光パターン層１１ｂが形成されている。それぞれの
３原色単位ブロックＫは、第１の方式の実施形態と同様
に、 Ｒ色光ＬＲを生成させるための第１単位領域（Ｒ単
位領域）ＡＲ、 Ｇ色光ＬＧを生成させるための第２単位領域（Ｇ単
位領域）ＡＧ、および Ｂ色光ＬＢを生成させるための第３単位領域（Ｂ単
位領域）ＡＢ、の３つの単位領域の並列的な配置によっ
て構成されている。

【００７９】これらの単位領域のうち、Ｒ単位領域ＡＲ
には、紫外の基本光Ｌ0を吸収してＲ色光の蛍光を発す
るＲ蛍光物質を含んだ蛍光セルＣＲが形成されており、
Ｇ単位領域ＡＧには、紫外領域の波長を持つの基本光Ｌ
0を吸収してＧ色光の蛍光を発するＧ蛍光物質を含んだ
蛍光セルＣＧが形成されている。これらの点は第１の方
式の実施形態と同様であるが、この第２の方式の実施形
態では、Ｂ単位領域ＡＢに、紫外の基本光Ｌ0を吸収し
てＢ色光の蛍光を発するＢ蛍光物質を含んだ蛍光セルＣ
Ｂが形成されている。Ｂ単位領域ＡＢと蛍光セルＣＢと
のサイズは同一であり、Ｂ単位領域ＡＢが蛍光セルＣＢ
で覆われている。

【００８０】したがって、発光素子１ｂを駆動して紫外
の基本光Ｌ0を発生すれば、３つの単位領域ＡＲ、Ａ
Ｇ、ＡＢからはそれぞれ、Ｒ色光ＬＲ、Ｇ色光ＬＧ、お
よびＢ色光ＬＢがそれぞれＺ方向に出力されることにな
る。

【００８１】この実施形態においても、方向Ｈ１（半導
体チップ２ｂにおける発光面Ｑに平行な方向）について
のそれぞれの単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのサイズ（幅）
ＤＲ、ＤＧ、ＤＢは、発光面ＱのサイズＤ0よりも小さ
い。

【００８２】３原色単位ブロックＫのサイズＤＣについ
ても、発光面ＱのサイズＤ0以下となっており、好まし
くは、発光面Ｑのサイズの中に複数の（さらに好ましく
は多数の）３原色基本ブロックＫが納まるようにする。

【００８３】発光面Ｑの幅Ｄ0、単位領域ＡＲ、ＡＧ、
ＡＢのサイズＤＲ、ＤＧ、ＤＢや３原色単位ブロックＫ
のサイズＤＣの好ましい範囲は、第１の方式の実施形態
と同様である。

【００８４】したがって、発光面Ｑの範囲に１以上（好
ましくは複数、さらに好ましくは多数）の３原色単位ブ
ロックＫが入っていることになり、それぞれの単位領域
から得られる各成分光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの集合としての
白色の出力光においては、個々の色成分光の幅が、目視
で判別しにくい程度の小さなサイズになる。このため、
この装置によって得られる白色光は白色品質が高い。

【００８５】また、蛍光物質を使用しているために光の
変換効率が高く、複数種類の蛍光物質を混合して構成す
るタイプではないために、ひとつの蛍光物質の分子から
生じた蛍光が、他の色の蛍光物質の分子の存在によって
散乱されることなどに起因する減衰もない。

【００８６】＜オンチップタイプ＞図１２は、図１１に
おけるシート状の蛍光パターン部２０ａのかわりに、半
導体チップ２ｂの主面上に一体的に積層形成された蛍光
パターン部２０ｂを使用したオンチップタイプの光源装
置１１０ｂを示している。この蛍光パターン部２０ｂ
は、半導体チップ２ｂ上に形成された光学的に透明なバ
ッファ層１３と、このバッファ層１３上に積層形成され
た蛍光パターン層１１ｂとを備えており、蛍光パターン
層１１ｂの構成は図１１のものと同様である。バッファ
層１３は省略してもよい。

【００８７】なお、以下では、Ｒ蛍光セルＣＲ、Ｇ蛍光
セルＣＧ、Ｂ蛍光セルＣＢの３色の蛍光セルが設けられ
ている図１１、図１２の蛍光パターン層１１ｂを「ＲＧ
Ｂ蛍光パターン層」と総称し、このうちで特に、蛍光パ
ターン部２０ａなどのように発光素子１ｂとは別体のシ
ート状とされたものを「ＲＧＢ蛍光パターンシート」と
呼ぶ。

【００８８】また、第１の方式に関して既述した「ＲＧ
蛍光パターン層」とこの第２の方式における「ＲＧＢ蛍
光パターン層」とを「蛍光パターン層」と総称し、「Ｒ
Ｇ蛍光パターンシート」と「ＲＧＢ蛍光パターンシー
ト」とを「蛍光パターンシートＦＳ」と総称する。

【００８９】＜1.3 単位領域の繰返し配列の諸態様＞
図１３のパターンＰＵ１および図１４のパターンＰＵ２
は、図１１および図１２の実施形態に対応する平面図で
ある（図１３および図１４のＸＩ−ＸＩ断面が図１１お
よび図１２に相当する）。これらにおける単位領域Ａ
Ｒ、ＡＧ、ＡＢの配列は、それぞれ図５のパターンＰＴ
１および図６のパターンＰＴ２と同一であり、相互に異
なるのは、図１３および図１４では、単位領域ＡＢにつ
いても、その上に蛍光セルＣＢが配置されていることを
示すために、色記号「Ｂ」が付されている点だけであ
る。

【００９０】単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢのそれぞれのサ
イズＣＲ、ＣＧ、ＣＢや、３原色単位ブロックＫのサイ
ズＤＣ、それに繰返し配列における繰返し周期について
の状況は、図５および図６のものと同様である。

【００９１】より具体的なデバイス構成が図１５および
図１６に示されている。図１５は絶縁体としてのサファ
イヤを基材（ベース基板）として構成する場合の例であ
り、半導体チップ２ｂを３００μｍ角のサファイヤベー
ス基板２１上に形成する（図１５(a)）。半導体チップ
２ｂの主面２３またはその上に形成したバッファ層１３
の２隅に相当する部分には、第１電極Ｅ１および第２電
極Ｅ２のそれぞれのパッドが形成されている。図１５
(b)に示されるように、電極Ｅ１、Ｅ２を避けて、図１
３のパターンＰＵ１を主面２３（またはバッファ層１
３）の上に形成することによって白色発光デバイスが得
られる。

【００９２】図１６は、導電体としてのＳｉＣなどの導
電体を基材として構成する場合の例であり、半導体チッ
プ２ｂを３００μｍ角のＳｉＣ基板２２上に形成する
（図１６(a)）。半導体チップ２ｂの主面２３またはそ
の上に形成したバッファ層１３のひとつの隅に相当する
部分には、第１電極Ｅ１のパッドが形成されている。基
材（ベース基板）が導電体であるために主面上に第２電
極を設ける必要はなく、ベース基板２２の裏面から第２
電極をとる。そして、図１６(b)に示されるように、極
Ｅ１を避けて、図１４のパターンＰＵ２を主面２３（ま
たはバッファ層１３）の上に形成することによって白色
発光デバイスが得られる。

【００９３】なお、上記ではサファイヤ基材やＳｉＣ基
材を使用する場合について説明したが、これ以外の材料
の基材ないしはベース基板を用いてこの発明の発光デバ
イスを構成することも可能である。

【００９４】＜２．製造方法＞この発明の蛍光パターン
層は、たとえば、フォトリソグラフィ、オフセット印
刷、またはインクジェットプリントによって蛍光物質の
パターン（蛍光セル配列）を所定面上に作成することに
よって得ることができる。ここでは、蛍光パターン層を
含んだ白色発光デバイスを製造するために案出された新
たな手法を、紫外発光素子を用いた図１２のオンチップ
型の白色発光デバイスを例として説明する。

【００９５】まず、図１７(a)に示すように、絶縁体ま
たは導電体のベース基板（図示せず）の上に、紫外光を
発生可能な半導体ｐｎ接合を有する半導体積層構造３０
をウエハ状態で形成する。図示例では図１２のバッファ
層１３は設けていないが、半導体積層構造３０の主面に
光学的に透明のバッファ層１３が形成されていてもよ
い。したがって、一般的には、紫外光を発生可能な半導
体構造を備えた構造体がこの段階で得られている。

【００９６】その後、図１７(b)のように、あらかじめ
Ｒ蛍光物質を均一に混入したネガ型レジスト液を半導体
積層構造３０の主面上（一般には半導体積層構造３０を
備えた構造体の主面。以下、同様）にスピンナなどを用
いて塗布し、レジスト層３１を形成する。単位領域ＡＲ
の配列だけを焼き付けたマスク３２（図１７(c)）を使
用して、Ｇ蛍光物質含有のレジスト層３１につき、単位
領域ＡＧの配列だけを選択的にパターン露光する。Ｒ蛍
光物質を混入する前の原レジスト液としては、露光して
現像した後に光学的に透明またはそれに近い材料を使用
する。

【００９７】現像処理を行った後、露光された部分だけ
を残してレジスト層３１を選択的に除去することによっ
て、Ｇ蛍光セルＣＧの配列に対応する部分配列層３２を
得る（図１７(d)）。

【００９８】次に、図１８(a)のように、あらかじめＧ
蛍光物質を均一に混入したネガ型レジスト液を部分配列
層３２と半導体積層構造３０の主面上とに塗布してレジ
スト層３３とし、単位領域ＡＧの配列だけを焼き付けた
マスク３４（図１８(b)）を使用して、Ｒ蛍光物質含有
のレジスト層３３につき、単位領域ＡＲの配列だけを選
択的に露光する。これについても、ＧＲ蛍光物質を混入
する前の原レジスト液としては、露光して現像した後に
光学的に透明またはそれに近い材料を使用する。

【００９９】現像処理を行った後、露光された部分だけ
を残してレジスト層３３を選択的に除去することによっ
て、Ｒ蛍光セルＣＲの配列に対応する部分配列層３５を
得る（図１８(c)）。

【０１００】さらに、図１９(a)のように、あらかじめ
Ｂ蛍光物質を均一に混入したネガ型レジスト液を、部分
配列層３２、３５と半導体積層構造３０の主面上とに塗
布してレジスト層３８とし、単位領域ＡＢ配列だけを焼
き付けたマスク３７（図１９(b)）を使用して、Ｂ蛍光
物質含有のレジスト層３８につき、単位領域ＡＢの配列
だけを選択的に露光する。これについても、Ｂ蛍光物質
を混入する前の原レジスト液としては、露光して現像し
た後に光学的に透明またはそれに近い材料を使用する。

【０１０１】現像処理を行った後、露光された部分だけ
を残してレジスト層３８を選択的に除去することによっ
て、Ｂ蛍光セルＢの配列に対応する部分配列層３９を得
る（図１９(c)）。

【０１０２】このようにして、単位領域ＡＲ、ＡＧ、Ａ
Ｂ上のＲＧＢ蛍光セルＣＲ、ＣＧ、ＣＢの繰返し配列パ
ターンＰＵが得られるが、このウエハ状態の中間構造を
ダイシングラインＤＬに沿って一辺３００μｍ程度の矩
形チップに切り分け、ボンディングやパッケージングな
どを行って一体型の白色発光デバイスが得られる。な
お、電極などは通常のＬＥＤの製造と同様に作成するこ
とができる。

【０１０３】なお、レジスト液はネガ型、ポジ型のいず
れでもよい。後者の場合には単位領域ＡＲ、ＡＧ、ＡＢ
のそれぞれの相補的パターンをそれぞれのマスクに形成
しておく。また、蛍光セルＣＲ、ＣＧ、ＣＢの形成順序
は任意である。

【０１０４】このようなパターニングプロセスを用いた
製造方法によれば、通常のフォトリソグラフィ技術を利
用した製造方法、すなわち蛍光物質層の上にレジスト層
を設け、レジスト層を選択的にエッチングした後に、レ
ジスト層パターンをマスクとして蛍光物質層をパターニ
ングする技術と比較して、レジスト層の選択的エッチン
グ工程そのものが蛍光物質層のパターニング工程となる
ため、工程数が減少し、アラインメント工程も少なくて
済むために、精細な蛍光パターン層やそれを含む光源装
置を、安価かつ高品質で得ることができる。

【０１０５】上記の例では紫外発光を行う半導体チップ
２ｂを使用したが、そのかわりに、青色発光を行う半導
体チップ２ａを用いる場合には、Ｂ色光の蛍光セルＣＢ
は不要であるため、図１９の工程は不要であり、図１８
(c)の状態が得られた段階でダイシングを行い、複数の
チップに分割する。単位領域ＡＢに相当する窓を含む上
面全面に光学的に透明な保護層を形成してから、複数の
チップに分割してもよい。

【０１０６】＜３．本発明の光源装置の応用＞ ＜白色ＬＥＤ球＞図２０は、この発明の光源装置を白色
ＬＥＤ球２１０として構成した例を示す。この白色ＬＥ
Ｄ球２１０では、既述した半導体チップ２ａ、２ｂなど
と同様の構成を持ち、青色光または紫外光を発生する半
導体チップＴＰを、蛍光パターンシートＦＳとともに封
入して豆電球と同様の外形にした光源である。

【０１０７】半導体チップＴＰは第１リードフレーム２
１２の凹部の底面上に配置され、リード線２１５によっ
てこの第１リードフレーム２１２と第２リードフレーム
２１４とに接続されている。第２リードフレーム２１４
との接続は、第１リードフレーム２１２の柱部の間に設
けた空隙２１３を介して行われている。

【０１０８】蛍光パターンシートＦＳは、第１リードフ
レーム２１２の柱上に配置され、半導体チップＴＰから
発生した基本光を受ける。リードフレーム２１２の凹部
はテーパ状の鏡面とされ、半導体チップＴＰの発光面か
ら横方向に出射した基本光を反射して蛍光パターンシー
トＦＳに導く反射面としての機能を有する。

【０１０９】これらの各構造は透明樹脂２１１ａ内に封
入されている。透明樹脂２１１ａは図２１(a)のように
半球と円筒とを一体化したものであるが、図２１(b)の
ように、単純筒２１１ｂ（円筒、角筒）を使用すること
もできる。

【０１１０】図２２は、他の白色ＬＥＤ球２２０の構造
を示す図である。図２２に示すように、この白色ＬＥＤ
球２２０と図２０の白色ＬＥＤ球２１０との主たる相異
は、半導体チップＴＰ、リードフレーム２１７，２１８
およびリード線２１５が透明樹脂ブロック２１６内にモ
ールドされており、蛍光パターンシートＦＳはこの透明
樹脂ブロック２１６の頂面に貼り付けられている点であ
る。図２０と比較するとわかるように、図２２の白色Ｌ
ＥＤ球２２０では、第１リードフレーム２１７に、蛍光
パターンシートＦＳを支持するための柱部がない。すな
わち、蛍光パターンシートＦＳを支持するための柱部を
設けると、この柱部が基本光が光路の障害となりやすい
ため、図２２のようにこれを省略することによって基本
光の利用効率が高まる。また、蛍光パターンシートＦＳ
は透明樹脂ブロック２１６の上に貼り付ければよいか
ら、図２０の場合のような点支持タイプと比較してその
剛性も比較的低くてよい。

【０１１１】図２２の白色ＬＥＤ球２２０を製造するに
あたっては、図２３に示すように、モールド枠２１８の
平坦な底部に蛍光パターンシートＦＳを載置する。次に
モールド枠２１８内に熔解した透明樹脂２１６ａを入
れ、その中に、半導体チップＴＰ、リードフレーム２１
７，１１８およびリード線２１５を組み立てたモジュー
ル２１８の頭部を吊り下げた状態で逆さまにして入れて
透明樹脂２１６ａに入れた後、透明樹脂２１６ａを硬化
させる。

【０１１２】透明樹脂２１６ａが硬化した後に、この透
明樹脂２１６ａに貼り付いた蛍光パターンシートＦＳと
モジュール２１８を一体的に取り出して上下を逆転させ
る。硬化した透明樹脂２１６ａは図２２の透明樹脂ブロ
ック２１６に相当する。

【０１１３】その後、これらを透明樹脂２１１ａ内に封
入することによって白色ＬＥＤ球２２０が得られる。

【０１１４】なお、この白色ＬＥＤ球の他の例について
は後記の「変形例」の欄で説明する。

【０１１５】＜白色ＬＥＤユニット＞図２４は、フラッ
トタイプの白色ＬＥＤユニット２３０を示す。内部に光
反射テーパ面を形成した容器（函体）２３１の底面を貫
通するように一対の電極２３３ａ、２３３ｂが設けられ
ており、そのうちの一方の電極２３３ａは容器２３１の
内部底面に沿って伸びた状態にインサートされている。
容器２３１の底部において、絶縁基材上に形成された半
導体チップＴＰが電極２３３ａの上に貼付けられてお
り、電極２３３ａ、２３３ｂと半導体チップＴＰの各半
導体層とがそれぞれリード線２３２によって接続されて
いる。ただし、半導体チップＴＰにおいて絶縁基材のか
わりに導電性基材を使用するときには、半導体チップＴ
Ｐの下側の半導体層と電極２３３ａとを接続するリード
線は不要である。また、容器２３１の内部は透明樹脂層
２３４によってモールドされ、蛍光パターンシートＦＳ
を透明樹脂２３４の平坦な頂面に貼り付ける。これによ
って、フラットな光出射面を持つ白色ＬＥＤユニット２
３０が得られる。

【０１１６】蛍光パターンシートＦＳを貼り付けるかわ
りに、図１７〜図１９で説明したように、蛍光物質をレ
ジストに混合したものを用いて、蛍光パターン層を透明
樹脂２３４層の平坦な頂面に直接に形成してもよい。ま
た、透明な保護膜を蛍光パターン層の上に設けてもよ
い。さらに、透明樹脂層２３４を２層に成し、その２つ
の層の間に蛍光パターン層を設けることも可能である。

【０１１７】＜白色照明灯（白色ボール球）＞図２５
は、複数のＬＥＤを使用した白色照明灯（白色照明装
置）の一例としての白色ボール球２４０を示す。この白
色ボール球２４０においては、ＬＥＤ駆動電源回路を内
蔵した電極部２４１の端部には図２６(a)に示すような
三角錐形状の支持体２４２が固定されている。この支持
体２２の各側面（この場合は３つの側面）上には、複数
の半導体チップＴＰがそれぞれ配列されて固定されてい
る。また、これらの構造体は、中空のボールカバーユニ
ット２４３内に収容されており、電極部２４１のうちボ
ールカバーユニット２４３の外部に突出している部分
を、交流電源の電灯ソケットや直流電源のソケットに装
着して使用される。

【０１１８】半導体チップＴＰが青色光または紫外光を
生じさせるＬＥＤ発光素子の場合には、ボールカバーユ
ニット２４３は、ガラスなどの透明材料で構成されたボ
ールカバー本体２４４の表面に、蛍光パターンシートＦ
Ｓを貼付けることによって形成されている。この場合に
は青色または紫外の基本光が蛍光パターンシートＦＳに
おいて白色光に変換され、それが白色照明光として利用
される。蛍光パターンシートＦＳを貼り付けるかわり
に、ボールカバー本体２４４の表面に蛍光パターン層を
一体的に形成してもよい。また、蛍光パターン層（シー
ト）の表面を透明保護膜で覆ってもよい。

【０１１９】さらに、半導体チップＴＰのかわりに、既
述したオンチップタイプの光源装置１００ｃ、１００
ｄ、１１０ｂを使用することもできる。これらの総称と
して「白色ＬＥＤチップＷＴＰ」の名称を使用すること
とすれば、白色ボール球２４０における半導体チップＴ
Ｐのかわりに白色ＬＥＤチップＷＴＰを複数配列する。
この場合には白色ＬＥＤチップＷＴＰのものが白色光を
生成するから、ボールカバーユニット２４３には蛍光パ
ターンシートを貼り付ける必要はなく、輝度分布を均一
化するための光拡散加工を施した通常のガラスまたは樹
脂のボールをボールカバーユニット２４３として使用で
きる。

【０１２０】なお、三角錐の支持体２４２のかわりに、
図２６(b)のような直方体の支持体２４２ａを使用し、
その４側面および頂面（図２６(b)の方向関係では底面
側の外部」）の合計５面に、それぞれ複数の半導体チッ
プＴＰまたは複数の白色ＬＥＤチップＷＴＰを配列す
る。その他、必要とされるそれぞれの立体角方向の輝度
分布に応じて、支持体の形状およびチップＴＰ、ＷＴＰ
の配置分布を種々変更することができる。

【０１２１】この白色ボール球２４０は、放電管タイプ
の蛍光灯を内蔵した従来の蛍光ボール球と比較して消費
電力も少なく、寿命も長い。また従来の蛍光ボール球の
ように、放電が安定するまでに時間がかかって、その間
は輝度が低く白色が安定しないという問題もない。放電
管と異なって、半導体チップの配列は自由度が高いた
め、ボール以外の形状への変形も容易である。

【０１２２】＜白色照明灯（白色蛍光直管等）＞図２７
は、複数のＬＥＤを使用した白色照明灯（白色照明装
置）の他の例としての白色蛍光直管２５０を示す。この
白色蛍光直管２５０においては、ＬＥＤ駆動電源回路を
内蔵した長尺の三角柱支持体２５２の３側面に、複数の
半導体チップＴＰがそれぞれ配列されて固定されてい
る。また、この構造体は、中空の透明円管２５１内に収
容されており、三角柱支持体２５２の内部にはＬＥＤ駆
動回路が内蔵されている。

【０１２３】中空の透明円管２５１の周囲には蛍光パタ
ーンシートＦＳが巻回されている。この蛍光パターンシ
ートＦＳは、樹脂などの可撓性の基材層の上に、既述し
たＲＧ（またはＲＧＢ）の蛍光パターン配列ＰＴまたは
ＰＵを形成して構成されている。

【０１２４】これによって、複数の半導体チップＴＰで
発生した青色光または紫外光が、蛍光パターンシートＦ
Ｓを通ることによって白色の照明光となる。

【０１２５】特に、この蛍光パターンシートＦＳは可撓
性であることから、図２７のような円筒形状に限らず、
種々の光源の外形に応じて変形させることが可能であ
る。

【０１２６】図２８は、天井取付タイプの白色照明光源
２６０の例を示す。支持板２６１の下面にＬＥＤ駆動回
路内蔵の基板２６２が設けられ、この基板２６３の主面
上に複数の半導体チップＴＰが配列されて固定されてい
る。また、この構造体は、部分円筒形（カマボコ型）の
透明カバー２６３内に収容されており、透明カバー２６
３の周囲には蛍光パターンシートＦＳが巻回されてい
る。

【０１２７】この構造によっても、複数の半導体チップ
ＴＰで発生した青色光または紫外光が、蛍光パターンシ
ートＦＳを通ることによって白色の照明光となる。

【０１２８】これらを放電管タイプの従来の蛍光灯とを
比較した場合の利点については、蛍光ボール球の場合と
同様である。

【０１２９】＜ＬＣＤバックライト＞図２９は、この発
明の光源装置を液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライト
に利用した例を示す。図２９(a)のＬＣＤ２７０ａにお
いては、オンチップタイプの光源装置、すなわち蛍光パ
ターン層が半導体チップ上に一体形成された既述した光
源装置１００ｃ、１００ｄ、１１０ｂとして構成された
白色ＬＥＤ素子２７１から導光板２７２の一側面に白色
光を導入し、導光板２７２の底面および他側面に形成し
た反射面（図示せず）で反射した白色光をカラー液晶パ
ネル本体２７３のバックライトとして使用している。カ
ラー液晶パネル本体２７３は公知の構造を有しており、
１対の透明電極層と、偏光方向が９０度異なる一対の偏
光板とによって液晶層を挟み、画素ごとにＲＧＢに着色
されたカラーフィルタで画面を覆っている。

【０１３０】このＬＣＤ２７０ａにおいては白色ＬＥＤ
素子２７１によって白色のバックライト光が得られ、鮮
明な色のカラー可変画像表示が可能である。蛍光パター
ン層によって得られるＲＧＢのそれぞれの各成分の光は
導光板２７２によって混合されるため、これによっても
画素ごとに白色光を生成する作用があるが、好ましく
は、３原色単位ブロックのそれぞれのサイズを、カラー
液晶パネル本体２７３における各画素のサイズ以下とす
る。これによって、バックライトとしての画素単位の白
色の均一性が特に高くなる。

【０１３１】図２９(b)のＬＣＤ２７０ｂでは、発光素
子としては蛍光パターン層を設けていない青色光または
紫外光のＬＥＤ素子２７４を使用し、その投光面に別体
の蛍光パターンシートＦＳを配置して導光板２７２の側
面に配置している。

【０１３２】また、図２９(c)のＬＣＤ２７０ｃでは、
同じく発光素子そのものは蛍光パターン層を備えていな
い青色光または紫外光のＬＥＤ素子２７４を使用し、青
色光または紫外光を導光板２７２に与える。導光板２７
２の主面上には、蛍光パターンシートＦＳを介してカラ
ー液晶パネル本体２７３に与える。この図２９(c)の場
合にはＬＥＤ素子２７４の発光面と蛍光パターンシート
ＦＳとが直接に対応しないため、「ブロックサイズ条
件」としては、ＬＥＤ素子２７４の発光面の差し渡し長
さの最大値をこの発光面のサイズと定義し、そのサイズ
と３原色単位ブロックのサイズとの関係において「ブロ
ックサイズ条件」を満足させる。

【０１３３】これらのいずれの構造においても、図２９
(a)と同様の作用効果が得られるが、特に図２９(b)(c)
の構成は、発光素子そのものとしては単色ＬＥＤを利用
できるという利点もある。

【０１３４】３原色単位ブロックのサイズを、カラー液
晶パネル本体２７３における各画素のサイズ以下とする
ことが好ましいのは、これら図２９(b)(c)の装置におい
ても同様であり、特に図２９(c)の構成では、蛍光パタ
ーンシートＦＳからの出力光は導光板を通らないため、
３原色単位ブロックのサイズが比較的大きいとそれによ
る影響が出やすい。このため、図２９(c)の構成では、
カラー液晶パネル本体２７３における各画素の中に、３
原色単位ブロックが複数個入るように、単位領域ＡＲ、
ＡＧ、ＡＢのサイズを定めることが好ましい。

【０１３５】なお、図２９(a)〜(c)のいずれにおいて
も、カラー液晶パネル本体２７３のかわりにモノクロカ
ラー液晶パネル本体を使用してもよく、この場合にも一
様な白色のバックライト光によって鮮明な画像が得られ
る。

【０１３６】＜掲示灯＞図３０(a)は、この発明の光源
装置を利用した掲示灯２８０の外観図であり、図３０
(b)はその断面図である。この掲示灯２８０は、正面が
開口した函体２８１の背奥部に、青色光または紫外光を
発生する多数の白色ＬＥＤをマトリクス状に２次元配列
した光源部２８２を設ける。函体２８１の前面開口部に
は、比較的厚い透明ガラス板（または透明樹脂板）２８
３がはめ込まれて固定されており、光拡散シート２８４
と蛍光パターンシートＦＳとが、透明ガラス板２８３の
内側面に積層されて透明ガラス板２８３を覆っている。
そして透明ガラス板２８３の外面には、透明の粘着テー
プなどにより、カラー透過画像が印刷されたフィルムな
ど、広告用その他の掲示用に準備された画像シート２８
５が着脱自在に貼付けられ、蛍光パターンシートＦＳか
ら出力される白色光をバックライトとしてその透過画像
を外部から視認させる。

【０１３７】このような掲示灯２８０を用いることによ
り、画像シート２８５の画像が、明るくかつ自然なカラ
ーで表示される。特に、このような用途では全体サイズ
が大きいために消費電力が大きくなりがちであるが、Ｌ
ＥＤなどの半導体発光素子と蛍光パターン層とを組み合
わせた白色光源を利用することにより、消費電力の軽減
量が大きくなる。

【０１３８】なお、上記の「画像シート」における「画
像」とは、写真や絵柄、イラストだけでなく、文字フォ
ントや手書き文字なども含む視覚的な像一般を指す概念
である。

【０１３９】＜表示灯＞図３１は、この発明を集合表示
灯３１０に適用した例を示す斜視図である。この集合表
示灯３１０を実際に設置して使用する際には、図３１の
上側を表示の観察者側に向けて設置するが、ここでは便
宜上、表示面側を上にして図示している。

【０１４０】この集合表示灯３１０は、ハウジング３１
２の中に複数の単位表示灯３１１ａ〜３１１ｉを組み付
けて構成されている。これらの単位表示灯３１１ａ〜３
１１ｉはそれらのサイズおよび表示色は異なるが、基本
的構成は同一であり、以下ではこのうちの単位表示灯３
１１ａについてその構成を説明する。

【０１４１】図３２(a)は、単位表示灯３１１ａの分解
斜視図である。この単位表示灯３１１ａにおいては、ウ
インドウ３１３Ｗを有する樹脂製のケース３１３の内部
に複数の青色光または紫外光を生成する複数のＬＥＤ発
光素子３１４がマトリクス状に配列されている。発光素
子３１４はプリント基板の主面上に実装されてこのケー
ス３１３中に収容されており、その発光部がケース３１
３の上面側に向けて露出している。

【０１４２】一方、上記ウインドウ３１３Ｗの全体を覆
うように蛍光パターンシートＦＳがケース３１３の上枠
部に接着によってあらかじめ固定されている。このよう
な固定によって一体の白色発光ユニットＷＵとされた状
態が図３２(b)に示されている。単位表示灯３１１ａの
組立には、一体化された白色発光ユニットＷＵを使用す
る。

【０１４３】また、図３２(a)に示すように、ウインド
ウ３１３Ｗの上面周囲にはフレーム３１５が配置され
る。このフレーム３１５はケース３１３を介して図３１
のハウジング３１２の中に嵌合するようになっており、
このフレーム３１３に、 光拡散板３１６， カラーフィルタ３１７， 記銘板３１８， 透明樹脂性のカバープレート３１９， が順次に重ねてある。記名板３１８には、表示すべき文
字や記号が記入されている。

【０１４４】ＬＥＤ発光素子３１４が青色光を生成する
場合には、蛍光パターンシートＦＳとしてＲＧ蛍光パタ
ーンシートを使用する。また、ＬＥＤ発光素子３１４が
紫外光を生成する場合には、蛍光パターンシートＦＳと
してＲＧＢ蛍光パターンシートを使用する。

【０１４５】したがって、いずれの場合にも蛍光パター
ンシートＦＳを透過した光は白色光であり、これがカラ
ーフィルタ３１７を通ることによって、カラーフィルタ
３１７に固有の色の光が得られ、それが表示光として外
部から視認される。カラーフィルタ３１７は、各単位表
示３１１ａ〜３１１ｉ灯に対して着脱自在であって、そ
れぞれの単位表示灯３１１ａ〜３１１ｉのそれぞれに所
要の色のカラーフィルタ３１７を装着することにより、
それぞれにおいて任意のカラー表示が可能であって、純
度が高い白色光を基礎としてそれぞれのカラー表示光を
得ることができる。

【０１４６】また、このように蛍光パターンシートを使
用するかわりに、図３、図４および図１２の構造に従っ
て、ＬＥＤ発光素子３１４そのものに蛍光パターン層を
オンチップで形成した発光デバイスを使用してもよい。

【０１４７】＜押しボタンスイッチ＞図３３は照光式押
しボタンスイッチにこの発明を適用した例を示す分解斜
視図であり、図３４は図３３の部分斜視分解図である。
このうち、この照光式押しボタンスイッチ３５０はセパ
レートタイプであって、その構成要素は、この照光式押
しボタンスイッチ３５０の取付対象となる制御パネル３
６０の裏側から取り付け孔３６１に挿入される接点ユニ
ット３７０と、パネル３６０の表側（操作側）から挿入
される操作部ユニット３８０とに大別される。このうち
接点ユニット３７０はスイッチ接点を内蔵する本体３７
３を有しており、この本体３７３にはＬＥＤユニット光
源３７１が着脱自在に装着される。

【０１４８】このＬＥＤユニット光源３７１は略円筒状
であってその頂部には白色光を発生する複数のＬＥＤ発
光素子３７２が配列されている。ＬＥＤ発光素子３７２
のそれぞれは、青色光または紫外光を発生するＬＥＤ発
光素子本体（半導体ｐｎ接合）の上に蛍光パターン層を
オンチップで形成した図３、図４または図１２のタイプ
の構造を持っている。

【０１４９】また、操作部ユニット３８０をこの接点ユ
ニット３７０に連結する際に使用されるリング３７４が
設けられる。

【０１５０】一方、操作部ユニット３８０は、操作部本
体３８１とプッシュ部（押しボタン）３９０とからな
る。操作部本体６１の上部には矩形の受け口３８２が形
成されており、この受け口３８２にプッシュ部３９０が
収容される。このプッシュ部３９０の詳細は後述する
が、組立て後にこのプッシュ部３９０を手動で押下する
ことによってプッシュ部３９０が接点ユニット３７０内
の接点を開閉する。ＬＥＤユニット光源３７１はこの接
点の開閉に応答して点灯または消灯するようにされてい
ることもあり、また、この照光式押しボタンスイッチ３
５０が接続されている外部機器（コントローラなど）か
らの信号に応答して点灯または消灯するようにされてい
ることもある。プッシュ部３９０の操作面３９０Ｓは透
光性であり、ＬＥＤユニット光源３７１からの光によっ
てこの操作面３９０Ｓの内部に表示されている文字など
が照光され、外部から認識される。

【０１５１】プッシュ部３９０の分解状態である図３４
において、プッシュ部３９０は、中空の基体３９１の上
に、 アクリルなどの樹脂で形成された無色透明の補強板３
９２、 カラーフィルタ３９３、 アクリルなどの樹脂で形成された無色透明の記銘板３
９４、 がこの順序で積層されている。そして図３３の操作面３
９０Ｓを規定する部材として、たとえばアクリルで生成
された無色透明のフロントプレート３９５が設けられ
る。

【０１５２】この照光式押しボタンスイッチにおいて
は、ＬＥＤ発光素子３７２が高品質の白色光を発生する
ため、着脱自在のカラーフィルタ３９３として所望の色
のフィルタを使用することにより、純度が高いカラー表
示光を得ることができる。青色光または紫外光を発生す
るＬＥＤ素子を使用し、補強板３９２の上または下に蛍
光パターンシートを設けてもよい。

【０１５３】また、ＬＥＤ発光素子３７２のかわりに、
図３５に示すような、青色光または紫外光を発生するＬ
ＥＤ素子本体４０１の配列の出力側に蛍光パターンシー
トＦＳを貼り付けて一体化した白色発光素子４１０を使
用してもよい。

【０１５４】＜４．変形例＞ ◎図３６(a)は、図２０で説明した白色ＬＥＤ球の変形
例における内部構成を示す図であり、図３６(b)はその
平面図である。この変形例では、第１リードフレーム２
１２Ｌの柱部２１２ｂを図２０に示すものよりも低く構
成し、柱部２１２ｂの上端部２１２ｃの内側に段差を設
けている。そして、この段差に蛍光パターンシートＦＳ
をはめこんだ状態となっている。

【０１５５】第１リードフレームの上端部２１２ｃには
一対の切欠き２１２ｄを形成している。また、これらの
切欠き２１２ｄに対応して蛍光パターンシートＦＳにも
一対の切欠きＦＳＣが形成されて、切欠き２１２ｄ、Ｆ
ＳＣが位置的に整合している。

【０１５６】この切欠き２１２ｄ、ＦＳＣを利用して、
第１リードフレーム２１２Ｌとリード線２１５との電気
的接続や、第２リードフレーム２１４と他方のリード線
２１５との電気的接続が行われている。特に第２リード
フレーム２１４とリード線２１５と電気的接続は、切欠
き２１２ｄ、ＦＳＣが形成する空隙をリード線２１５が
通ることによって実現されている。

【０１５７】この変形例によれば、第１リードフレーム
２１２Ｌが低く構成されるために、蛍光パターンシート
ＦＳを半導体チップＴＰの発光面に比較的近い位置に配
置させることができる。したがって、半導体チップＴＰ
から発生した青色光または紫外光のうち蛍光パターンシ
ートＦＳに届かずに散逸する割合を特に少なくすること
ができ、光の利用効率が高い。また、白色ＬＥＤ球全体
としての高さを低くすることも可能となる。

【０１５８】なお、第１リードフレームの上端部２１２
ｃは、平面視において図３６(b)のように円環状ではな
く、矩形環状などの他の形状でもよい。

【０１５９】◎蛍光パターン層を構成するそれぞれの蛍
光セルに拡散材を混入させてもよい。

【０１６０】◎既述したオンチップタイプの構成の場
合、蛍光セルは既述したようにウエハ状態の半導体構造
上に形成してもよく、半導体ウエハをダイシングした後
のベアチップ上に個別に蛍光パターン層を形成してもよ
い。

【０１６１】◎蛍光パターンシートＦＳは可撓性にする
ことによって種々の形状に適合できるが、剛性を有する
基体層上に蛍光パターン層を設けたものでもよい。

【０１６２】◎蛍光パターンシートＦＳにおける樹脂基
体層１２（図１、図２、図１１）は、透明のガラス板で
あってもよく、いずれの場合もその片面（好ましくは半
導体チップ２ａ、２ｂに対向する面）が梨地加工されて
いてもよい。

【０１６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
１０の発明によれば、青色光または紫外光を基本光と
し、蛍光パターン層を用いてこの基本光から白色光を得
るとともに、蛍光パターン層におけるＲＧＢの３原色単
位ブロックのサイズを発光手段の一体的な発光面のサイ
ズ以下としているため、ＲＧＢのそれぞれの色成分が空
間的に高密度で出力され、それらの全体として高品質の
白色光が得られる。

【０１６４】また、この白色光はＲＧＢのそれぞれの成
分を十分に含む白色光であって、ＲＧＢの各色成分の光
を、他の色の蛍光物質を通すことなく出力させることが
できるため、散乱などによる減衰も少ない。

【０１６５】さらに、単位領域の総数と同数の発光素子
を設ける必要がないため、装置が小型となる。

【０１６６】特に、請求項８の発明によれば、蛍光パタ
ーン層を半導体チップ上にオンチップで形成しているた
め、別体の蛍光パターンシートを準備する必要がなく、
部品点数が少なくて済む。

【０１６７】また、請求項１１〜請求項１７の発明によ
れば、上記の特徴を有する白色光を利用するため、照明
光や、バックライト、それに表示光などとしての品質が
高まる。

【０１６８】また、請求項１８〜請求項２０の発明によ
れば、蛍光パターン層を蛍光パターンシートとして構成
しており、種々の青色または紫外の発光手段と組み合わ
せて利用できるために汎用性が高い。

【０１６９】特に、請求項２０の発明では、シートを可
撓性としているために、種々の形状に適合できる。

【０１７０】さらに、請求項２１〜請求項２４の発明に
よれば、レジストに蛍光物質を混入させてそのレジスト
層の選択的エッチングによって蛍光パターン層を得るよ
うにしているため、蛍光物質層の上に別途にレジスト層
を設けてレジストの選択的エッチングの後にそれをマス
クとして蛍光物質層をパターニングする場合と比較し
て、少ない工程数で正確に蛍光パターン層を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】青色ＬＥＤからの得られる基本光を蛍光パター
ンシートに与えて白色光を得るように構成した実施形態
の光源装置の要部断面図である。

【図２】紫外光を波長変換して得られる青色の基本光を
蛍光パターンシートに与えて白色光を得るように構成し
た実施形態にかかる光源装置の要部断面図である。

【図３】図１の構造をオンチップタイプとして構成した
実施形態にかかる光源装置の要部断面図である。

【図４】図２の構造をオンチップタイプとして構成した
実施形態にかかる光源装置の要部断面図である。

【図５】ＲＧ蛍光パターン層における単位領域の配列例
を示す平面図である。

【図６】ＲＧ蛍光パターン層における単位領域の配列例
を示す平面図である。

【図７】ＲＧ蛍光パターン層における単位領域の配列例
を示す平面図である。

【図８】図７の配列例の部分拡大図である。

【図９】図８の配列の変形例を示す部分拡大図である。

【図１０】蛍光パターン層における単位領域のサイズを
ランダムとした配列例を示す平面図である。

【図１１】紫外ＬＥＤからの得られる基本光を蛍光パタ
ーンシートに与えて白色光を得るように構成した実施形
態の光源装置の要部断面図である。

【図１２】図１１の構造をオンチップタイプとして構成
した実施形態にかかる光源装置の要部断面図である。

【図１３】ＲＧＢ蛍光パターン層における単位領域の配
列例を示す平面図である。

【図１４】ＲＧＢ蛍光パターン層における単位領域の他
の配列例を示す平面図である。

【図１５】ＲＧＢ蛍光パターン層における単位領域の配
列例をチップサイズで表現した平面図である。

【図１６】ＲＧＢ蛍光パターン層における単位領域の他
の配列例をチップサイズで表現した平面図である。

【図１７】オンチップタイプの蛍光パターン層の製造工
程図である。

【図１８】オンチップタイプの蛍光パターン層の製造工
程図である。

【図１９】オンチップタイプの蛍光パターン層の製造工
程図である。

【図２０】この発明の光源装置を利用した白色ＬＥＤ球
を示す図である。

【図２１】図２０の白色ＬＥＤ球における透明カバーの
バリエーションを示す図である。

【図２２】他の白色ＬＥＤ球の構造を示す図である。

【図２３】図２２の白色ＬＥＤ球の製造方法を示す図で
ある。

【図２４】フラットタイプの白色ＬＥＤユニット２３０
を示す図である。

【図２５】複数のＬＥＤを使用した白色ボール球を示す
図である。

【図２６】図２５の白色ボール球における支持体のバリ
エーションを示す図である。

【図２７】複数のＬＥＤを使用した白色蛍光直管を示す
図である。

【図２８】複数のＬＥＤを使用した白色照明光源の例を
示す図である。

【図２９】この発明の光源装置を液晶表示装置（ＬＣ
Ｄ）のバックライトに利用した例を示す図である。

【図３０】この発明の光源装置を利用した掲示灯を示す
図である。

【図３１】この発明を集合表示灯に適用した例を示す斜
視図である。

【図３２】図３１の集合表示灯の部分分解図である。

【図３３】照光式押しボタンスイッチにこの発明を適用
した例を示す分解斜視図である。

【図３４】図３３の構造の部分斜視分解図である。

【図３５】押しボタンスイッチに使用可能な白色発光素
子の他の例を示す図である。

【図３６】この発明の光源装置を利用した白色ＬＥＤ球
の変形例の要部を示す図である。

【符号の説明】

１ａ 青色ＬＥＤ素子 １ｂ 紫外ＬＥＤ素子 ２ａ、２ｂ 半導体チップ ３ 青色蛍光物質層 １０ａ、１０ｂ，１０ｕ、２０ａ，２０ｂ 蛍光パター
ン部 １１ａ ＲＧ蛍光パターン層 １１ｂ ＲＧＢ蛍光パターン層 １３ バッファ層 ２１ 透明の樹脂シート １００ａ〜１００ｄ 青色光方式の光源装置 １１０ａ、１００ｂ 紫外光方式の光源装置 Ｋ ３原色単位ブロック Ｊ ｐｎ接合面 Ｑ 発光面 Ｌ0 基本光（青色光または紫外光） ＦＳ 蛍光パターンシート ＰＴ、ＰＴ１〜ＰＴ４ ＲＧ蛍光セルの配列パターン ＰＵ、ＰＵ１，ＰＵ２ ＲＧＢ蛍光セルの配列パターン ＡＲ Ｒ単位領域 ＡＧ Ｇ単位領域 ＡＢ Ｂ単位領域 ＣＲ Ｒ蛍光セル ＣＧ Ｇ蛍光セル ＣＢ Ｂ蛍光セル Ｄ0 発光面のサイズ ＤＣ ３原色単位ブロックのサイズ ＤＲ Ｒ単位領域のサイズ ＤＧ Ｇ単位領域のサイズ ＤＢ Ｂ単位領域のサイズ

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Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 白色光を生成する光源装置であって、 一体的な発光面を少なくとも１つ有し、前記発光面から
   の発光に基づいて得られる青色光を基本光として生成す
   る発光手段と、 前記基本光を受けて白色光を出力する蛍光パターン層
   と、を備え、 前記蛍光パターン層においては、 前記基本光を赤色光に変換するＲ蛍光物質のセルが形成
   されたＲ単位領域と、 前記基本光を緑色光に変換するＧ蛍光物質のセルが形成
   されたＧ単位領域と、 前記基本光を青色光状態で透過させるＢ単位領域と、を
   含む少なくとも１つの３原色単位ブロックが、前記ＲＧ
   Ｂの単位領域を前記蛍光パターン層の層面に平行に配列
   させた状態で設けられており、 少なくとも前記ＲＧＢの単位領域の配列方向において、
   前記３原色単位ブロックのサイズが前記発光面のサイズ
   以下であることを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】 白色光を生成する光源装置であって、 一体的な発光面を少なくとも１つ有し、前記発光面から
   の発光に基づいて得られる紫外光を基本光として生成す
   る発光手段と、 前記基本光を受けて白色光を出力する蛍光パターン層
   と、を備え、 前記蛍光パターン層においては、 前記基本光を赤色光に変換するＲ蛍光物質のセルが形成
   されたＲ単位領域と、 前記基本光を緑色光に変換するＧ蛍光物質のセルが形成
   されたＧ単位領域と、 前記基本光を青色光に変換するＢ蛍光物質のセルが形成
   されたＢ単位領域と、を含む少なくとも１つの３原色単
   位ブロックが、前記ＲＧＢの単位領域を前記蛍光パター
   ン層の層面に平行に配列させた状態で設けられており、 少なくとも前記ＲＧＢの単位領域の配列方向において、
   前記３原色単位ブロックのサイズが前記発光面のサイズ
   以下であることを特徴とする光源装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の光源装置
   であって、 前記３原色単位ブロックが前記配列方向において繰返し
   て配列されていることを特徴とする光源装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光源装置であって、 前記３原色単位ブロックが前記繰返しの方向に周期的に
   配列していることを特徴とする光源装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の光源装置であって、 前記３原色単位ブロックが前記層面に平行な複数の方向
   において繰返して配列しており、 前記複数の方向において前記３原色単位ブロックのサイ
   ズが前記発光面のサイズ以下であることを特徴とする光
   源装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の光源装置であって、 前記３原色単位ブロックが前記複数の方向のそれぞれに
   おいて周期的に配列していることを特徴とする光源装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の光源装置であって、 前記３原色単位ブロックにおける前記ＲＧＢのそれぞれ
   の単位領域の面積が不同であることを特徴とする光源装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれかに記
   載の光源装置であって、 前記発光手段が半導体チップを含み、 前記蛍光パターン層が前記半導体チップの主面上に一体
   的に形成されていることを特徴とする光源装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれかに記
   載の光源装置であって、 前記発光手段からの前記基本光が導光板の側面に入射
   し、前記導光板の主面上に配置した前記蛍光パターン層
   から白色の出力光が得られることを特徴とする光源装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれかに
    記載の光源装置であって、 前記蛍光パターン層は前記発光面上に配置されており、 前記蛍光パターン層からの出力光が導光板の側面に入射
    して前記導光板の主面から放出されることを特徴とする
    光源装置。
11. 【請求項１１】 請求項９または請求項１０記載の光源
    装置がバックライトとして使用され、前記導光板の上に
    液晶表示層が配置されたことを特徴とする液晶ディスプ
    レイ装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項８のいずれかに
    記載の光源装置における前記発光手段を複数設けて配列
    させるとともに、 前記光源装置からの白色光を照明光として出力すること
    を特徴とする照明装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の照明装置におい
    て、 前記発光手段の複数個の配列を内部空間に収容した透光
    性のカバー、をさらに備え、 前記蛍光パターン層が、蛍光パターンシートとして前記
    カバーを覆っていることを特徴とする照明装置。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし請求項８のいずれかに
    記載の光源装置における前記発光手段を複数設けるとと
    もに、前記複数の発光手段を２次元配列しており、 前記光源装置からの白色光を、前記蛍光パターン層の出
    力面側に着脱自在に掲示される透明画像シートのバック
    ライトとして使用することを特徴とする掲示灯。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし請求項８のいずれかに
    記載の光源装置と、 前記光源装置からの白色光を受けてカラー光に変換する
    カラーフィルタと、を備えることを特徴とする表示灯。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の表示灯であって、 前記カラーフィルタが着脱自在とされていることを特徴
    とする表示灯。
17. 【請求項１７】 スイッチング部と、 前記スイッチング部の上に配置されて前記スイッチング
    部の操作を行う押しボタンと、 前記押しボタンのボタン面を介して視認可能な発光表示
    部と、を備え、 前記発光表示部が、請求項１ないし請求項８のいずれか
    に記載の光源装置を用いて構成されていることを特徴と
    する押しボタンスイッチ。
18. 【請求項１８】 一体的な発光面を少なくとも１つ有す
    る発光手段と組み合わせて使用可能であり、前記発光手
    段からの青色光を基本光として受けて白色光を出力する
    シートであって、 前記基本光を赤色光に変換するＲ蛍光物質のセルが形成
    されたＲ単位領域と、 前記基本光を緑色光に変換するＧ蛍光物質のセルが形成
    されたＧ単位領域と、 前記基本光を青色光状態で透過させるＢ単位領域と、を
    含む３原色単位ブロックが、前記蛍光パターン層の層面
    に平行に繰返して配列されており、かつ前記繰返しの方
    向において、前記３原色単位ブロックの１つのサイズが
    前記発光面のサイズ以下であることを特徴とする蛍光パ
    ターンシート。
19. 【請求項１９】 一体的な発光面を少なくとも１つ有す
    る発光手段と組み合わせて使用可能であり、前記発光手
    段からの紫外光を基本光として受けて白色光を出力する
    シートであって、 前記基本光を赤色光に変換するＲ蛍光物質のセルが形成
    されたＲ単位領域と、 前記基本光を緑色光に変換するＧ蛍光物質のセルが形成
    されたＧ単位領域と、 前記基本光を青色光に変換するＢ蛍光物質のセルが形成
    されたＢ単位領域と、を含む３原色単位ブロックが、前
    記蛍光パターン層の層面に平行に繰返して配列されてお
    り、かつ前記繰返しの方向において、前記３原色単位ブ
    ロックの１つのサイズが前記発光面のサイズ以下である
    ことを特徴とする蛍光パターンシート。
20. 【請求項２０】 請求項１８または請求項１９に記載の
    蛍光パターンシートであって、 可撓性の基材層上に前記ＲＧＢそれぞれの単位領域が規
    定されていることを特徴とする蛍光パターンシート。
21. 【請求項２１】 蛍光パターン層を製造する方法であっ
    て、 所定面上に第１蛍光物質を含む第１の繰返しパターンを
    形成する第１パターン形成工程と、 前記所定面上に第２蛍光物質を含む第２の繰返しパター
    ンを形成する第２パターン形成工程と、を備え、 ｎ＝１，２としたとき、前記第ｎパターン形成工程のそ
    れぞれは、 (a) 前記所定面上に、第ｎ蛍光物質を含むレジスト層を
    形成する工程と、 (b) 前記第ｎレジスト層を選択的に露光した後に、前記
    第ｎレジスト層を現像する工程と、 (c) 前記第ｎレジスト層を選択的に除去することによ
    り、前記第ｎレジストの残留部として前記第ｎの繰返し
    パターンを得る工程と、を含み、 前記第１と第２の繰返しパターンを、前記所定面に平行
    な方向に相互にずらせて配置させることを特徴とする蛍
    光パターン層の製造方法。
22. 【請求項２２】 請求項２１記載の製造方法であって、 前記所定面上に第３蛍光物質を含む第３の繰返しパター
    ンを形成する第３パターン形成工程、をさらに備え、 前記工程(a)〜(c)は、ｎ＝３についても実行され、 前記第３の繰返しパターンを、前記第１と第２の繰返し
    パターンに対して前記所定面に平行な方向にずらせて配
    置させることを特徴とする蛍光パターン層の製造方法。
23. 【請求項２３】 光源装置を製造する方法であって、 青色光を基本光として発生可能な半導体構造を備えた構
    造体を形成する工程と、 請求項２１の方法を、前記構造体の主面を前記所定面と
    して適用し、それによって前記半導体構造の上に蛍光パ
    ターン層を形成することを特徴とする光源装置の製造方
    法。
24. 【請求項２４】 光源装置を製造する方法であって、 紫外光を基本光として発生可能な半導体構造を備えた構
    造体を形成する工程と、 請求項２２の方法を、前記構造体の主面を前記所定面と
    して適用し、それによって前記半導体構造の上に蛍光パ
    ターン層を形成することを特徴とする光源装置の製造方
    法。