JP2013258119A - 発光装置、および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光部から出射された光を効率的に導光板に導光する発光装置を提供することにある。
【解決手段】発光装置１は、ＬＥＤ素子２から出射される光を受けて蛍光を発する蛍光部１０と、蛍光部１０が発する光を導光する導光板３と、を備え、蛍光部１０は、その少なくとも一部が導光板３の内部に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光部から出射された光を効率的に導光板に導光する発光装置、およびその発光装置を用いる表示装置に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子から青色の光または紫外光を発光して、この光で蛍光体を励起して異なる色を発光させる光源が知られており、そのような光源は、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１の線状発光装置は、長方形状の実装基板と、該実装基板上の長手方向に配された複数の発光素子と、該複数の発光素子を線状に覆う蛍光体層と、該蛍光体層を覆う封止樹脂と、を有する。そして、特許文献１の線状発光装置では、上記蛍光体層が発する光を、当該蛍光体層から離間した位置に配置された導光板に導光する。

特開２００８−４７８５１号公報（２００８年２月２８日公開）

しかしながら、特許文献１の技術には次のような問題がある。

特許文献１の線状発光装置では、蛍光体層および当該蛍光体層を封止する封止樹脂と導光板とが離間して配置され、その間に空気層を介在させている。このとき、封止部材および空気層は互いに屈折率が異なることから、蛍光体から出射された光が封止部材と空気層との界面に達すると、屈折率の差に起因する光の屈折や反射などによって導光板に導光されない光の割合が増える。そして、この光の損失が、発光装置の発光効率を低下させる一因となる。また、たとえ蛍光体層および当該蛍光体層を封止する封止樹脂と導光板とを接近させたとしても、蛍光体からの光は等方的に出射されるため、導光板に導光されない光が発生する。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、蛍光部から出射された光を効率的に導光板に導光する発光装置、および表示装置を提供することにある。

本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光源から出射される励起光を受けて蛍光を発する蛍光部と、上記蛍光部が発する蛍光を導光する導光板と、を備え、上記蛍光部は、その少なくとも一部が上記導光板の内部に配置されていることを特徴としている。

一般に、蛍光部は、励起光源から出射される励起光を受けて、蛍光を等方的に発する。そのため、蛍光部から等方的に出射された光を効率的に導光板に導光することができれば、発光装置の発光効率を改善することが可能となる。

この点、本発明に係る発光装置では、蛍光部は、その少なくとも一部が導光板の内部に配置されている。これにより、導光板の内部に配置された蛍光部から発せられる蛍光の多くを導光板の内部にそのまま入射させることができる。これにより、蛍光部から出射された光が導光板に導光される割合が高まり、発光装置の発光効率を改善することができる。

また、本発明に係る発光装置では、上記蛍光部は、その全体が上記導光板の内部に配置されている構成であってもよい。

上記の構成によれば、蛍光部は、その全部が導光板の内部に配置されているため、蛍光部から出射された光が導光板に導光される割合が高まり、発光装置の発光効率をさらに改善することができる。

また、本発明に係る発光装置では、上記蛍光部は、少なくとも第１蛍光部と第２蛍光部とからなり、上記第１蛍光部は、上記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発し、上記第２蛍光部は、上記励起光源から出射された励起光を受けて、上記第１蛍光部とは異なる色の蛍光を発し、上記第１蛍光部および上記第２蛍光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の蛍光部が、他方の蛍光部よりも上記励起光源に近い位置に配置されている構成であってもよい。

一般に、蛍光部は、自蛍光部にて発する蛍光よりも短い波長の光を吸収しやすい特性を有する。本発明に係る発光装置では、第１蛍光部および第２蛍光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の蛍光部が、他方の蛍光部よりも上記励起光源に近い位置に配置されている。これにより、上記励起光源に近い位置に配置されている蛍光部が発した蛍光が他方の蛍光部に吸収される（相互吸収）のを抑制することができる。

それゆえ、本発明に係る発光装置は、第１蛍光部および第２蛍光部で発する蛍光を、相互吸収を抑制しつつ効率的に利用することができるため、発光効率をさらに改善することができる。

また、本発明に係る発光装置では、上記第１蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、赤色の蛍光を発し、上記第２蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、緑色の蛍光を発する構成であってもよい。

上記の構成によれば、上記第１蛍光部は、青色発光素子の光を受けて赤色の蛍光を発し、その光の主波長は６００ｎｍ〜６８０ｎｍである。また、上記第２蛍光部は、青色発光素子の光を受けて緑色の蛍光を発し、その光の主波長は５１０ｎｍ〜５６０ｎｍである。つまり、上記第１蛍光部が発する赤色の蛍光の波長の方が、上記第２蛍光部が発する緑色の蛍光の波長よりも長い。

したがって、上記第１蛍光部が第２蛍光部よりも励起光源に近い位置に配置されることにより、上記第２蛍光部が発した緑色の蛍光が上記第１蛍光部によって吸収されるのを抑制でき、発光装置の発光効率をさらに改善することができる。

また、本発明に係る発光装置では、上記蛍光部は、上記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体と、その蛍光体を封止する封止材料とを含み、上記封止材料および上記導光板を構成する材料は、屈折率が同じ、または、上記封止材料の方が屈折率が小さい構成であってもよい。

一般に、屈折率の大きい方から小さい方へは光は進みにくく、光のロスが生じやすい。それに対して、屈折率の小さい方から大きい方へは光は進みやすく、光のロスは生じにくい。

そこで、本発明に係る発光装置は、上記の構成を備えることで蛍光部が発した光を導光板へ入射しやすくし、発光効率をさらに高めることができる。

また、本発明に係る発光装置では、上記蛍光部における、上記励起光の入射面および当該入射面と対向する上記蛍光部の出射面の少なくとも一方は、上記励起光源から上記励起光が出射される方向に向けて凸状に形成されている構成であってもよい。

蛍光部が発する蛍光は、光の出射面に対して垂直方向に出射される。したがって、本発明に係る発光装置は、上記の構成を備えることにより、導光板の内部へ導光される光の割合（光の取出効率）を高め、励起光源の方向への戻り光の割合を低減することができ、それにより、発光効率をさらに高めることができる。

また、本発明に係る発光装置では、上記蛍光部は、ナノ粒子蛍光体を含む構成であってもよい。

上記の構成によれば、上記蛍光部は、ナノ粒子蛍光体を含む。ナノ粒子蛍光体は、組成が同一の材料を用いても、その材料の粒子径をナノメータサイズに変更することにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができる。

したがって、従来の蛍光体材料であれば発光する色（波長）が決まっているのに対して、本発明に係る発光装置は、同じ材料で粒径を変化させるだけで発光波長を容易に変えることができ、様々な色味の発光装置を実現することが可能となる。

また、本発明に係る発光装置は、上記励起光源から出射される励起光を受けて、上記第１蛍光部および上記第２蛍光部とは異なる色の蛍光を発する第３蛍光部を備え、上記第１蛍光部、上記第２蛍光部、および上記第３蛍光部は、発する蛍光の波長の長い蛍光部から順に、上記励起光源の近くに配置されている構成であってもよい。

本発明に係る発光装置は、上記の構成により、第１蛍光部、第２蛍光部、および第３蛍光部で発する蛍光を相互吸収を抑制しつつ効率的に利用することができるため、発光効率をさらに高めることができる。

また、本発明に係る発光装置では、上記第１蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、赤色の蛍光を発し、上記第２蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、緑色の蛍光を発し、上記第３蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、黄色の蛍光を発し、上記第１蛍光部、上記第３蛍光部、および上記第２蛍光部は、その順序で、上記励起光源に近い位置に配置されている構成であってもよい。

上記の構成によれば、上記第１発光部は、青色発光素子の光を受けて赤色の蛍光を発し、その光の主波長は６００ｎｍ〜６８０ｎｍである。また、上記第２発光部は、青色発光素子の光を受けて緑色の蛍光を発し、その光の主波長は５１０ｎｍ〜５６０ｎｍである。また、上記第３発光部は、青色発光素子の光を受けて黄色の蛍光を発し、その光の主波長は５６０ｎｍ〜５９０ｎｍである。

つまり、上記第１発光部が発する赤色の蛍光の波長が最も長く、上記第２発光部が発する緑色の波長が最も短い。したがって、本発明に係る発光装置は、上記第１発光部、上記第３発光部、および上記第２発光部が、その順序で、上記励起光源に近い位置に配置されていることにより、光の相互吸収をさらに抑えることができ、発光装置の発光効率をさらに高めることができる。

また、本発明に係る表示装置は、上記何れかの発光装置を備える構成であってもよい。

上記の構成によれば、本発明に係る表示装置では、蛍光部の封止部材および空気層の屈折率に起因する発光効率の低下が抑制され、蛍光部から等方的に出射された光を効率的に導光板に導光することができるため、発光効率の高い表示装置を実現することができる。

本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光源から出射される励起光を受けて蛍光を発する蛍光部と、上記蛍光部が発する蛍光を導光する導光板と、を備え、上記蛍光部は、その少なくとも一部が上記導光板の内部に配置されている構成である。

それゆえ、蛍光部から出射された光を効率的に導光板に導光することができるという効果を奏する。

本実施の形態に係る発光装置の概略図である。 蛍光部の一部が導光板の内部に配置され、残りが導光板の外部に配置された本実施の形態に係る他の発光装置の概略図である。 本実施の形態に係るさらに他の発光装置の概略図である。 本実施の形態に係るさらに他の発光装置の概略図である。 本実施の形態に係るさらに他の発光装置の概略図である。 本実施の形態に係るさらに他の発光装置の概略図である。 本実施の形態に係るさらに他の発光装置の概略図である。 本実施の形態に係る蛍光部の断面形状を説明するための図であり、（ａ）は半円柱状の蛍光部を、（ｂ）はＬＥＤ素子から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている蛍光部を、（ｃ）はＬＥＤ素子から出射した光が入射する入射面が、ＬＥＤ素子から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている蛍光部を、（ｄ）は、ＬＥＤ素子から出射した光が入射する入射面と対向する蛍光の出射面が、ＬＥＤ素子から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている蛍光部を、（ｅ）は、ＬＥＤ素子から出射した光が入射する入射面、および当該入射面と対向する蛍光の出射面が、ＬＥＤ素子から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている蛍光部をそれぞれ示す図である。 本実施の形態に係るさらに他の発光装置の概略図である。 本実施の形態に係る発光装置を液晶型の表示装置のバックライト用光源として用いる場合の概略図である。 ＬＥＤ素子の断面図である。 ＬＥＤ素子の断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本実施の形態に係る発光装置１等について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

〔発光装置１の構成〕
まず、発光装置１を図１により説明する。図１は、発光装置１の概略図である。発光装置１は、複数のＬＥＤ素子（励起光源）２と、導光板３と、全体が導光板３の内部に配置された蛍光部１０とを備える。

複数のＬＥＤ素子２は、励起光源として機能する発光素子である。ＬＥＤ素子２は、１チップに１つの発光点を有するもの、あるいは、１チップに複数の発光点を有するものの何れでもよい。ＬＥＤ素子２の発光波長は、例えば、４５０ｎｍ（青色）であるが、４２０ｎｍ〜４９０ｎｍの青色領域の波長のＬＥＤを選択することができる。あるいは、ＬＥＤ素子２の発光波長は、ナノ粒子蛍光体（後述）の種類に応じて適宜選択されればよく、したがって、青色とは異なる波長としてもよい。なお、ＬＥＤ素子２は、複数でなくてもよく、単数であってもよい。また、ＬＥＤ素子２は、レーザ等の他の励起光源を用いてもよい。

導光板３は、液晶ディスプレイのバックライトに用いられ、蛍光部１０が発した蛍光を均一な面光源にする役割を有する。導光板３は、エッジライト式や直下型などの任意のタイプであってよい。また、導光板３は、蛍光部１０が発した蛍光とともに、ＬＥＤ素子２から出射された光を取り込んでもよい。

蛍光部１０は、レーザやＬＥＤ等の励起光源から出射される励起光を受けて発光するものであり、励起光を受けて発光する蛍光体を含んでいる。具体的に、蛍光部１０には、蛍光体保持物質としてのシリコーン樹脂（封止材料）の内部に蛍光体が分散されている。シリコーン樹脂と蛍光体との割合は、１０：１程度が好ましいが、この比率に限られない。また、蛍光部１０は、蛍光体を押し固めたものであってもよい。蛍光体保持物質は、シリコーン樹脂に限定されず、いわゆる有機無機ハイブリッドガラスや無機ガラスであってもよい。

蛍光部１０は、酸窒化物系のものであり、青色、緑色および赤色の蛍光体がシリコーン樹脂に分散されている。ここで、励起光を出射する励起光源の一例として、半導体発光素子は、４５０ｎｍ（青色）のＬＥＤ（または、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる「青色」近傍のＬＥＤもしくはレーザ）が挙げられる。蛍光部１０に当該ＬＥＤ光が照射されると、蛍光部１０から、例えば白色光が発生する。つまり、蛍光部１０は波長変換材料であるといえる。この場合、蛍光部１０は、黄色の蛍光体、または緑色の蛍光体と赤色の蛍光体との混合物である。なお、黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。緑色の蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。ただし、半導体発光素子から出射する光の波長は、蛍光部１０の種類に応じて適宜選択されればよく、したがって、いわゆる青色近傍の光の波長とは異なる波長としてもよい。

また、励起光を出射する励起光源として、４０５ｎｍ（青紫色）のレーザ光を発振するものでもよく、この場合には、蛍光部１０は、黄色の蛍光体、または緑色の蛍光体と赤色の蛍光体との混合物である。

また、蛍光部１０は、サイアロン蛍光体と通称されるものであってよい。サイアロンとは、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。サイアロン蛍光体は、窒化ケイ素にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。

また、蛍光部１０の別の好適な例としては、III−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を用いてもよい。組成が同一の化合物半導体（例えばインジウムリン：ＩｎＰ）を用いても、その粒子サイズを変更させることにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることが可能であることが半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つである。例えばＩｎＰでは、粒子サイズが３〜４ｎｍ程度のときに赤色に発光する。

半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体ベースであるため蛍光寿命が短く、励起光により吸収した励起エネルギーを素早く蛍光として放射できるためハイパワーの励起光に対して耐性が強いという特徴もある。これは、半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命が１０ナノ秒程度と、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料に比べて５桁も小さいためである。

その結果、強い励起光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱が低減される。よって、蛍光部の熱による劣化（変色や変形）を抑えることができる。これにより、光の出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、発光装置の短寿命化を防止できる。

このように、蛍光部１０は、特定の種類に限定されるものではなく、適宜選択することができる。なお、蛍光部１０は、導光板３に接着剤等で固定されていればよい。

〔発光装置１による効果〕
一般に、蛍光部は、ＬＥＤ等の励起光源から出射される光を受けて、蛍光を等方的に発する。そのため、蛍光部から等方的に出射された光が導光板に導光される割合を高めることで、発光装置の発光効率を改善することが可能となる。

この点、発光装置１では、蛍光部１０は、その全部が導光板３の内部に配置されている。これにより、導光板３の内部に配置された蛍光部１０から発せられる蛍光は、その多くが導光板３の内部にそのまま入射し、蛍光部１０と導光板３との間での蛍光のロスが低減される。これにより、発光装置１は、蛍光部１０から出射された光が効率的に導光板３に導光されるため、発光効率を改善することができる。

ここで、従来の発光装置、つまり、導光板の外部に蛍光部が配置された発光装置を考える。例えば蛍光部が直方形である場合、蛍光部は、励起光源からの励起光を受けて、蛍光を６面から出射する。このとき、導光板に対向する蛍光部の対向面から出射された蛍光は導光板に入射しやすいと言える。しかしながら、蛍光部の他の５面から出射された蛍光は、蛍光部から蛍光が等方的に出射されることから、導光板へは入射しにくい。そのため、従来の発光装置では、蛍光部から出射された蛍光が導光板に効率的に導光されるとはいい難い。

これに対して、発光装置１では、蛍光部１０は、その全部が導光板３の内部に配置されている。従って、上述したように、発光装置１では、導光板３の内部に配置された蛍光部１０から発せられる蛍光は、その多くが導光板３の内部にそのまま入射し、蛍光部１０と導光板３との間での蛍光のロスが低減される。

このように、発光装置１と従来の発光装置とでは、導光板に導光される蛍光の割合に大きな差が生じる。

さらに、導光板３の内部に蛍光部１０が配置されることにより、蛍光部１０とＬＥＤ素子２との距離をとることができるため、ＬＥＤ素子２の熱を蛍光部１０へ伝わりにくくし、蛍光部１０の劣化を抑制することができる。

ここで、導光板３および蛍光部１０はそれぞれ、図１では矩形で記されているが、特定の形状に限定されない。このことは、後述の発光装置１００等においても同様である。

また、図１では、複数のＬＥＤ素子２は、一定の間隔をおいて、導光板３の一側面３ａと平行に配列している。しかしながら、複数のＬＥＤ素子２は、図１のように規則的に配列される必要はない。このことは、後述の発光装置１００等においても同様である。

また、図１では、蛍光部１０は、その全体が導光板３の内部に配置され、かつ、導光板３の一側面３ａと平行に配置されている。しかしながら、蛍光部１０は、導光板３の一側面３ａと平行に配置される必要はなく、また、蛍光部１０の少なくとも一部が導光板３の内部に配置されていればよい。その一例を図２に示す。図２は、蛍光部１０の一部が導光板３の内部に配置され、残りが導光板３の外部に配置された発光装置５０の概略図である。

図示するように、蛍光部１０は、蛍光部１０の蛍光部１０ａに該当する部分が導光板３の内部に配置しており、蛍光部１０の蛍光部１０ｂに該当する部分が導光板３の外部に配置される。このとき、導光板３の内部に配置された蛍光部１０ａから発せられる蛍光は、その多くが導光板３の内部にそのまま光が入射する。これにより、蛍光部１０すべてが導光板３の外部に位置する場合と比べて、蛍光部１０から等方向に出射された光が導光板３に導光される割合を高めることができ、その結果、発光装置１の発光効率を改善することができる。

なお、図２は、蛍光部１０の少なくとも一部が導光板３の内部に配置された発光装置の一例である。従って、本実施の形態には、蛍光部１０の大部分が導光板３の内部に配置されている構成や蛍光部１０のごく一部が導光板３の内部に配置されている構成なども含まれる。

〔発光装置１００の構成〕
次に、発光装置１００を図３により説明する。図３は、発光装置１００の概略図である。発光装置１００は、複数のＬＥＤ素子２と、導光板３と、蛍光部１０と、蛍光部１１とを備える。

蛍光部１０および蛍光部１１は、全体が導光板３の内部に配置され、かつ、導光板３の一側面３ａと平行に配置されている。さらに、蛍光部１１は、蛍光部１０よりもＬＥＤ素子２に近い位置に配置されている。また、蛍光部１０および蛍光部１１は、互いに接して配置されている。

蛍光部１１は、蛍光部１０と次の点で相違する。具体的に、蛍光部１１は、ＬＥＤ素子２から出射された光を受けて、蛍光部１０とは異なる色の蛍光を発する。そして、蛍光部１０および蛍光部１１のうち、発する蛍光の波長が長い方の蛍光部１１が、蛍光部１０よりもＬＥＤ素子２に近い位置に配置されている。

一般に、蛍光部は、自身が発する蛍光よりも短い波長の光を吸収しやすい特性を有する。そこで、発光装置１００は、蛍光部１０および蛍光部１１を上記のように配置することで、ＬＥＤ素子２に近い位置に配置されている蛍光部１１が発した蛍光が蛍光部１０に吸収される（相互吸収）のを抑制する。

それゆえ、発光装置１００は、蛍光部１０および蛍光部１１で発する蛍光を、相互吸収を抑制しつつ効率的に利用することができるため、発光効率をさらに改善することができる。

ここで、発光装置１００の一例として、蛍光部１０は、青色光を受けて緑色の蛍光を発し、その光の主波長は５１０ｎｍ〜５６０ｎｍである。また、蛍光部１１は、青色光を受けて赤色の蛍光を発し、その光の主波長は６００ｎｍ〜６８０ｎｍである。つまり、蛍光部１１が発する赤色の蛍光の波長の方が、蛍光部１０が発する緑色の蛍光の波長よりも長い。

したがって、蛍光部１１が蛍光部１０よりもＬＥＤ素子２に近い位置に配置されることにより、蛍光部１１が発した緑色の蛍光が蛍光部１０によって吸収されるのを抑制でき、発光装置の発光効率をさらに改善することができる。

ここで、図３では、蛍光部１０および蛍光部１１は、全体が導光板３の内部に配置され、かつ、導光板３の一側面３ａと平行に配置されている。しかしながら、蛍光部１０および／または蛍光部１１は、導光板３の一側面３ａと平行に配置される必要はなく、その少なくとも一部が導光板３の内部に配置されていればよい。

また、図３では、蛍光部１０および蛍光部１１は、互いに接して配置されている。しかしながら、蛍光部１０および蛍光部１１は、互いに離間して配置されてもよい。

〔発光装置１５０の構成〕
次に、発光装置１５０を図４により説明する。図４は、発光装置１５０の概略図である。発光装置１５０は、複数のＬＥＤ素子２と、導光板３と、蛍光部１０と、蛍光部１１と、蛍光部１２とを備える。

蛍光部１０、蛍光部１１、および蛍光部１２は、全体が導光板３の内部に配置され、かつ、導光板３の一側面３ａと平行に配置されている。さらに、蛍光部１０、蛍光部１１、および蛍光部１２は、発する蛍光の波長の長い蛍光部から順に、ＬＥＤ素子２の近くに配置されている。

蛍光部１２は、蛍光部１０およい蛍光部１１と次の点で相違する。具体的に、蛍光部１２は、ＬＥＤ素子２から出射された光を受けて、蛍光部１０および蛍光部１１とは異なる色の蛍光を発する。

上述したように、蛍光部は、自身が発する蛍光よりも短い波長の光を吸収しやすい特性を有する。そこで、発光装置１５０は、蛍光部１０、蛍光部１１、および蛍光部１２を上記のように配置することで、各々の蛍光部が発する蛍光を相互吸収を抑制しつつ効率的に利用することができるため、発光効率をさらに高めることができる。

ここで、発光装置１５０の一例として、蛍光部１０は、青色光を受けて緑色の蛍光を発し、その光の主波長は５１０ｎｍ〜５６０ｎｍである。蛍光部１１は、青色光を受けて赤色の蛍光を発し、その光の主波長は６００ｎｍ〜６８０ｎｍである。蛍光部１２は、青色光を受けて黄色の蛍光を発し、その光の主波長は５６０ｎｍ〜５９０ｎｍである。

つまり、蛍光部１１が発する赤色の蛍光の波長が最も長く、蛍光部１０が発する緑色の波長が最も短い。したがって、発光装置１５０は、蛍光部１１、蛍光部１２、および蛍光部１０が、その順序で、ＬＥＤ素子２に近い位置に配置されることにより、光の相互吸収を抑えることができ、発光装置１５０の発光効率をさらに高めることができる。

ここで、図４では、蛍光部１０、蛍光部１１、蛍光部１２は、全体が導光板３の内部に配置され、かつ、導光板３の一側面３ａと平行に配置されている。しかしながら、蛍光部１０、蛍光部１１、蛍光部１２は、導光板３の一側面３ａと平行に配置される必要はなく、その少なくとも一部が導光板３の内部に配置されていればよい。

また、図４では、蛍光部１０、蛍光部１１、蛍光部１２は、互いに接して配置されている。しかしながら、蛍光部１０、蛍光部１１、蛍光部１２は、互いに離間して配置されてもよい。

〔発光装置２００の構成〕
次に、発光装置２００を図５により説明する。図５は、発光装置２００の概略図である。発光装置２００は、複数のＬＥＤ素子２と、導光板３と、蛍光部１０とを備える。

発光装置２００は、図１を参照して説明した発光装置１と次の点で異なる。

具体的には、発光装置１では、蛍光部１０は導光板３の内部に配置されているのに対して、発光装置２００では、蛍光部１０は、その一主面が導光板３の一側面３ａに接するように配置されている。

これにより、発光装置２００では、導光板３の内部に配置された蛍光部１０から発せられる蛍光の多くを導光板３の内部にそのまま入射させることができる。したがって、発光装置２００は、蛍光部１０から出射された光を効率的に導光板３に導光することができ、発光効率を改善することが可能となる。

また、発光装置２００では、蛍光部１０は、その一主面が導光板３の一側面３ａに接するように配置されているため、発光装置２００の製造時における蛍光部１０および蛍光部１１の導光板３内への位置決めが極めて容易となる。

〔発光装置３００の構成〕
次に、発光装置３００を図６により説明する。図６は、発光装置３００の概略図である。発光装置３００は、複数のＬＥＤ素子２と、導光板３と、蛍光部１０と、蛍光部１１とを備える。

発光装置３００は、図３を参照して説明した発光装置１００と次の点で異なる。

具体的には、発光装置１００では、蛍光部１０および蛍光部１１は導光板３の内部に配置されているのに対して、発光装置３００では、蛍光部１１は、その一主面が導光板３の一側面３ａに接するように配置されている。

これにより、発光装置３００では、導光板３の内部に配置された蛍光部１０および蛍光部１１から発せられる蛍光の多くを導光板３の内部にそのまま入射させることができる。したがって、発光装置３００は、蛍光部１０から出射された光を効率的に導光板３に導光することができ、発光効率を改善することができる。

また、蛍光部１０および蛍光部１１のうち、発する蛍光の波長が長い方の蛍光部１１が、蛍光部１０よりもＬＥＤ素子２に近い位置に配置されている。これにより、発光装置３００は、ＬＥＤ素子２に近い位置に配置されている蛍光部１１が発した蛍光が蛍光部１０に吸収される（相互吸収）のを抑制し、さらに発光効率を高めることができる。

さらに、発光装置３００では、蛍光部１１は、その一主面が導光板３の一側面３ａに接するように配置されているため、発光装置３００の製造時における蛍光部１０および蛍光部１１の導光板３内への位置決めが極めて容易となる。

なお、図４を参照して説明した発光装置１５０においても、発光装置３００と同様に、蛍光部１１の一主面が導光板３の一側面３ａに接するように配置されてもよい。

〔発光装置４００の構成〕
次に、発光装置４００を図７により説明する。図７は、発光装置４００の概略図である。発光装置４００は、複数のＬＥＤ素子２と、導光板３と、蛍光部１５とを備える。

蛍光部１５は、半円柱状に形成されており、曲面側が導光板３の内部側に向けて配設され、かつ、矩形面が導光板３の一側面３ａに接するように配置されている。つまり、蛍光部１５は、ＬＥＤ素子２から出射した光が入射する面と対向する蛍光の出射面が、ＬＥＤ素子２から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている。

一般に、蛍光部が発する光は、光の出射面に対して垂直方向に出射される。したがって、発光装置４００は、半円柱形の蛍光部１５を用いることにより、導光板３の内部へ導光される光の割合（光の取出効率）を高め、ＬＥＤ素子２の方向への戻り光の割合を低減することができ、それにより、発光効率をさらに高めることができる。

なお、図７では、蛍光部１５は、矩形面が導光板３の一側面３ａに接するように配置されているが、蛍光部１５のすべてが導光板３の内部に配置されてもよい。

ここで、半円柱形の蛍光部１５の代わりに、他の形状の蛍光部を用いることもできる。そのことを図８により説明する。図８は、蛍光部の断面形状を説明するための図である。なお、図８の断面は、ＬＥＤ素子２から出射した光の進行方向において蛍光部を切断した断面を示す。また、図８では、ＬＥＤ素子２は、カップ状に形成された透明性樹脂に封止されており、ここでは、全体をＬＥＤ素子２と称している。

まず、図８（ａ）の蛍光部１５は、図７の半円柱状の蛍光部１５であり、ＬＥＤ素子２から出射した光が入射する入射面１５ａと対向する蛍光の出射面１５ｂが、ＬＥＤ素子２から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている。

図８（ｂ）の蛍光部１６は、ＬＥＤ素子２から出射した光が入射する入射面１６ａ、および入射面１６ａと対向する蛍光の出射面１６ｂが、ＬＥＤ素子２から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている。入射面１６ａおよび出射面１６ｂを湾曲にすることで、導光板３の内部へ導光される光の割合（光の取出効率）を高め、ＬＥＤ素子２の方向への戻り光の割合を低減することができる。

図８（ｃ）の蛍光部１７は、ＬＥＤ素子２から出射した光が入射する入射面１７ａが、ＬＥＤ素子２から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている。ＬＥＤ素子２側の入射面１７ａを湾曲構造にすることで、ＬＥＤ素子２の方向への戻り光の割合を低減することができる。

図８（ｄ）の蛍光部１８は、ＬＥＤ素子２から出射した光が入射する入射面１８ａと対向する図中の参照番号１８ｂ、１８ｃ、および１８ｄで構成される蛍光の出射面が、ＬＥＤ素子２から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている。

図８（ｅ）の蛍光部１９は、ＬＥＤ素子２から出射した光が入射する入射面１９ａ、および入射面１９ａと対向する蛍光の出射面１９ｂが、ＬＥＤ素子２から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている。

つまり、図８の各蛍光部は、蛍光部における、ＬＥＤ素子２の入射面および当該入射面と対向する出射面の少なくとも一方が、ＬＥＤ素子２から光が出射される方向に向けて凸状に形成されている。蛍光部を図８に示すような形状とすることにより、導光板３の内部へ導光される光の割合（光の取出効率）を高め、ＬＥＤ素子２の方向への戻り光の割合を低減することができ、それにより、発光装置の発光効率をさらに高めることができる。

なお、図８に示す蛍光部の形状は一例であって、これらの形状に限定されるものではない。また、図８に示す蛍光部は、その少なくとも一部が導光板３の内部に配置されていればよい。

〔発光装置５００の構成〕
次に、本実施の形態の一変形例である発光装置５００を図９により説明する。図９は、発光装置５００の概略図である。発光装置５００は、複数のＬＥＤ素子２と、導光板３と、蛍光部２０とを備える。

蛍光部２０は、導光板３の一側面３ａおよび側面３ｂと一体に形成されている。例えば、蛍光部２０は、側面３ａおよび側面３ｂに塗布され、あるいは、蛍光部２０が側面３ａおよび側面３ｂの一部そのものをなすことにより、蛍光部２０の少なくとも一部が導光板３の内部に配置されている状態が形成される。

これにより、発光装置５００では、蛍光部２０から発せられた蛍光の多くが導光板３の内部にそのまま光が入射する。これにより、発光装置５００は、蛍光部２０から出射された光を効率的に導光板３に導光することができ、それにより発光効率を改善することができる。

以上、本実施の形態に係る種々の発光装置１等を説明した。ここで、発光装置１等では、対応する図１等において、導光板３の一側面３ａに沿って、側面３ａと平行に配置された蛍光部１０等が用いられている。しかしながら、蛍光部は、ＬＥＤ素子２に対向する位置ごとに、複数のＬＥＤ素子２それぞれに対応するように設けられてもよい。これにより、蛍光部の使用量を削減することができ、発光装置の低コスト化に寄与することができる。

また、本実施の形態に係る蛍光部１０等は、ＬＥＤ素子２の光を受けて蛍光を発する蛍光体と、その蛍光体を封止する封止材料とを含み、封止材料および導光板３を構成する材料は、屈折率が同じ、または、封止材料の屈折率の方が小さい構成とすることもできる。また、同じ屈折率とするには、同じ材料を用いてもよい。

一般に、屈折率の大きい方から小さい方へは光は進みにくく、光のロスが生じやすい。それに対して、屈折率の小さい方から大きい方へは光は進みやすく、光のロスは生じにくい。そこで、発光装置１等は、上記のように屈折率を設定することにより、蛍光部１０等が発した光を導光板３へ入射しやすくし、発光効率をさらに高めることができる。
〔その他の適用例〕
発光装置１等は、液晶表示装置のバックライト用光源としても用いることができ、そのことを図１０により説明する。図１０は、発光装置１等を液晶型の表示装置４０のバックライト用光源として用いる場合の概略図である。なお、ここでは、発光装置１を用いて説明するが、発光装置１の代わりに、上述した発光装置１００等を用いてもよい。

図示するように、表示装置４０は、発光装置１を含む。発光装置１は、ＬＥＤ素子２、導光板３、回路基板４、基板５、および蛍光部１０を備える。

基板５は、その表面に複数のＬＥＤ素子２を実装する。基板５は、その表面に回路基板４と、この回路基板４に接続された電極(不図示）を有する。

表示装置４０では、発光装置１がバックライトユニット用の光源として使用される。導光板３内に入射した蛍光部１０が発した蛍光は、導光板３の内部で全反射、散乱等により導光板３の出射面に送られる。表示装置４０では、均一な特性を有する光を導光板３の側面部に到達させるために、導光板３のサイズが適宜調整される。

また、ＬＥＤ素子２から蛍光部１０および導光板３への光の入射は、表示装置４０の両側、四方など、あらゆる方向から行われてよく、図１０に記載の構成に限られない。

ここで、表示装置４０に用いられる蛍光部は、ナノ粒子蛍光体を含んでもよい。上述したように、ナノ粒子蛍光体は、組成が同一の材料を用いても、その材料の粒子径をナノメータサイズに変更することにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができる。

したがって、ナノ粒子蛍光体を用いることで導光部３から出射される光の波長コントロールが容易になり、カラーフィルタの透過率の特性とマッチングさせやすくなる。従って、ナノ粒子蛍光体を用いることで、表示装置４０での表示を明るくでき、また色の変更が可能なため、色再現性も高めることができるという効果も期待できる。
〔ＬＥＤの他の実施例〕
次に、ＬＥＤ素子２の種々のタイプを図１１、図１２により説明する。

図１１は、ＬＥＤ素子２ａの断面図である。複数のＬＥＤ素子２ａは、カップ状に形成された透明性樹脂にそれぞれ封止され、基板５に実装されている。

図１２は、ＬＥＤ素子２ｂの断面図である。複数のＬＥＤ素子２ｂは、透明性樹脂にまとめて封止され、かつ、間隔をあけて配列している。そして、複数のＬＥＤ素子２ｂは、基板５に実装されている。

このように、本実施の形態に係る発光装置１等では、種々のタイプのＬＥＤ素子が用いられうる。このことは、励起光源がレーザ等であっても同様であり、種々のタイプの励起光源を用いることができる。
〔本実施形態の別表現〕
本実施形態に係る発光装置は、以下のように表現することもできる。

本実施の形態に係る発光装置は、励起光を出射する励起光源と、主面及び側面を有し、前記側面から入射した光を前記主面を介して放出する導光板と、上記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発する発光部と、を備え、上記発光部が上記導光板の内部に設けられている構成であってもよい。

また、本実施の形態に係る発光装置は、前記発光部の一部が前記導光板の側面に配置されている構成であってもよい。

また、本実施の形態に係る発光装置は、前記発光部は、励起光源からの光を受けて、赤色の蛍光を発する第１発光部と、励起光源からの光を受けて、緑色の蛍光を発する第２発光部からなり、上記第１発光部および上記第２発光部は、その順序で、上記励起光源から上記励起光の光軸方向に配置される構成であってもよい。

また、本実施の形態に係る発光装置は、前記発光部が半円柱状になっている構成であってもよい。

また、本実施の形態に係る発光装置は、前記発光部が、ナノ粒子蛍光体を含む構成であってもよい。

また、本実施の形態に係る発光装置は、前記発光部と前記導光板とを構成する材料が、同一材料である構成であってもよい。

また、本実施の形態に係る表示装置は、上記何れかの発光装置を備える構成であってもよい。

以上、本実施の形態に係る発光装置の種々の形態を説明した。これらの形態は、本実施の形態の一例を示すものであって、ここで説明した形態を組み合わせることも当然に可能である。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、蛍光部から出射された光を効率的に導光板に導光する発光装置を用いる表示装置に好適に適用することができる。

１、５０、１００、１５０、２００、３００、４００、５００ 発光装置
２ ＬＥＤ素子（励起光源）
３ 導光板
４ 回路基板
５ 基板
１０〜１２、１５〜２０ 蛍光部
４０ 表示装置

Claims (10)

1. 励起光源から出射される励起光を受けて蛍光を発する蛍光部と、
   上記蛍光部が発する蛍光を導光する導光板と、を備え、
   上記蛍光部は、その少なくとも一部が上記導光板の内部に配置されていることを特徴とする発光装置。
2. 上記蛍光部は、その全体が上記導光板の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 上記蛍光部は、少なくとも第１蛍光部と第２蛍光部とからなり、
   上記第１蛍光部は、上記励起光源から出射された励起光を受けて蛍光を発し、
   上記第２蛍光部は、上記励起光源から出射された励起光を受けて、上記第１蛍光部とは異なる色の蛍光を発し、
   上記第１蛍光部および上記第２蛍光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の蛍光部が、他方の蛍光部よりも上記励起光源に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 上記第１蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、赤色の蛍光を発し、
   上記第２蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、緑色の蛍光を発することを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 上記蛍光部は、上記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体と、その蛍光体を封止する封止材料とを含み、
   上記封止材料および上記導光板を構成する材料は、屈折率が同じ、または、上記封止材料の方が屈折率が小さいことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の発光装置。
6. 上記蛍光部における、上記励起光の入射面および当該入射面と対向する上記蛍光部の出射面の少なくとも一方は、上記励起光源から上記励起光が出射される方向に向けて凸状に形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の発光装置。
7. 上記蛍光部は、ナノ粒子蛍光体を含むことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の発光装置。
8. 上記励起光源から出射される励起光を受けて、上記第１蛍光部および上記第２蛍光部とは異なる色の蛍光を発する第３蛍光部を備え、
   上記第１蛍光部、上記第２蛍光部、および上記第３蛍光部は、発する蛍光の波長の長い蛍光部から順に、上記励起光源の近くに配置されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
9. 上記第１蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、赤色の蛍光を発し、
   上記第２蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、緑色の蛍光を発し、
   上記第３蛍光部は、青色発光素子の光を受けて、黄色の蛍光を発し、
   上記第１蛍光部、上記第３蛍光部、および上記第２蛍光部は、その順序で、上記励起光源に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
10. 請求項１から９の何れか１項に記載の発光装置を備えることを特徴とする表示装置。

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