(57)【要約】【課題】発光エリアが小さく、高輝度で、集光部材とともに光源装置を構成した場合に光の利用効率を高くすることができる発光ダイオード並びにそれを有する光源装置及び表示装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ１は、実装基板２と、実装基板２上に配置され、ワイヤ６ａ，６ｂによって実装基板２に接続される発光素子３と、発光素子３の外形形状に沿った位置に配置された反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、発光素子３及びワイヤ６ａ，６ｂを被覆する封止部材５と、を有する。反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの高さｈ１は、封止部材５の厚さｔ以上である。【選択図】図１
2010232353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、
前記実装基板上に配置され、ワイヤによって前記実装基板に接続される発光素子と、
前記発光素子の外形形状に沿った位置に配置された反射板と、
前記発光素子及びワイヤを被覆する封止部材と、を有し、
前記反射板の高さは、前記封止部材の厚さ以上である、ことを特徴とする発光ダイオード。
【請求項２】
前記反射板の高さは、前記封止部材の厚さと同一である、前記請求項１に記載の発光ダイオード。
【請求項３】
前記発光素子の上面から見た外形形状は四角形であり、前記反射板は、前記四角形の各辺に沿った略等距離の位置に配置された反射板である、請求項１又は２に記載の発光ダイオード。
【請求項４】
前記ワイヤは、前記四角形の角の上を通過するように配置された、請求項３に記載の発光ダイオード。
【請求項５】
前記反射板は、前記実装基板の表面と９０°未満の角をなす反射面を前記発光素子の側に有する、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項６】
前記反射板によって包囲された前記封止部材の空気界面の形状は、前記発光素子の外形形状と同一である、請求項５に記載の発光ダイオード。
【請求項７】
前記封止部材は、蛍光体を含む、請求項６に記載の発光ダイオード。
【請求項８】
前記反射板は、一体型の反射板であり、前記ワイヤの通過部を有する、請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項９】
前記発光素子は、発光層と、前記発光層の下側に配置された反射層と、を有する、請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の発光ダイオード。
【請求項１０】
前記反射板は、前記発光層の近傍に沿って形成された傾斜面を有する請求項９に記載の発光ダイオード。
【請求項１１】
請求項１から１０のうちのいずれか１項に記載の発光ダイオードと、
前記発光ダイオードから出射された光を集光する集光部材と、を有する、ことを特徴とする光源装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光を変調し、カラー画像を出力する光変調装置と、
前記カラー画像を投影する光学系と、を有する、ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤによって実装基板にボンディングされた発光素子を有する発光ダイオードに関する。また、本発明は、そのような発光ダイオードを有する光源装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の色の光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）として、ワイヤによって実装基板にボンディングされた発光素子を有するＬＥＤが広く用いられている。このようなＬＥＤでは、ワイヤを保護するために、ワイヤの高さより厚い封止部材が実装基板に堆積されている。
【０００３】
従来、ワイヤボンディングが行われたＬＥＤにおいて、発光素子取付け用の逆切頭円錐状のチップ孔及びチップ孔の一部につながるワイヤ孔が形成された光反射ケースを有し、発光素子をワイヤボンディングした後にチップ孔及びワイヤ孔に封止部材を充填し、発光素子及びワイヤを封止部材で被覆するＬＥＤが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＬＥＤでは、発光素子から出射した光が封止部材を伝播する間に広がり、ＬＥＤの発光面は、発光素子の外形形状より大きい封止部材の空気界面の全体によって構成される。従来のＬＥＤ及び集光部材（例えば、レンズ）を組み合わせて、所望の照明エリア（例えば、液晶表示素子の表示エリア）を照明する光源装置を構成するとき、ＬＥＤの発光面と照明エリアとの関係で、ＬＥＤの発光面が比較的小さい場合には、ＬＥＤから出射される光は、大部分を集光部材によって集光することができるので、光の利用効率が低下しない。ところが、ＬＥＤの発光面と照明エリアとの関係で、ＬＥＤの発光面が比較的大きい場合には、ＬＥＤから出射される光は、集光部材によって集光できない光が多くなるので、光の利用効率が低下する。それは、ＬＥＤの発光面と照明エリアとの関係には、集光限界が存在するからである。また、上記特許文献１で提案されたＬＥＤでは、発光素子から出射された光が、チップ孔を伝播するだけでなくワイヤ孔にも回り込むので、光反射ケースの開口全体がＬＥＤの発光面になるため、ＬＥＤの発光面は、発光素子の外形形状より著しく大きくなる。その結果、ＬＥＤの輝度は低下し、集光部材とともに光源装置を構成する場合には、光の利用効率が低下する。
【０００６】
また、発光素子が出射する光の色とは異なる色の蛍光体を含む封止部材を有するＬＥＤは、発光素子の発光エリアである外形形状と蛍光体の発光エリアである封止部材の空気界面の全体の形状とが異なる。つまり、ＬＥＤには、発光素子から発光する小さな発光エリアと、蛍光体を含む封止部材全体から発光する大きな発光エリアの二つの発光エリアが存在する。このようなＬＥＤを集光部材で集光すると、集光された後の照明光の中央部には、発光素子及び蛍光体の両方から発光した光線が混在して到達するが、照明光の周辺部には、蛍光体から発光した光線がより多く到達する。例えば、発光素子が青色光を発光し、蛍光体が黄色光を発光する場合、黄色光の発光エリアは、青色光の発光エリアよりも大きく、ＬＥＤを集光部材で集光すると、照明光の中央部は白色になるが、照明光の周辺部は黄色になる（このような現象はハロー効果と呼ばれている。）。上記特許文献１で提案されたＬＥＤにおいて、発光素子の発光色と異なる発光色の蛍光体が封止部材に含まれる場合、発光素子の発光エリアである四角形状と蛍光体の発光エリアである光反射ケースの開口形状とが異なるので、集光部材で集光された照明光にはハロー効果が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、発光エリアが小さく、高輝度の発光ダイオードを提供することである。本発明の目的は、集光部材とともに光源装置を構成した場合に光の利用効率を高くすることができる発光ダイオードを有する光源装置及び表示装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、集光部材とともに光源装置を構成した場合にハロー効果が生じない発光ダイオード並びにそれを有する光源装置及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による発光ダイオードは、実装基板と、実装基板上に配置され、ワイヤによって前記実装基板に接続される発光素子と、前記発光素子の外形形状に沿った位置に配置された反射板と、前記発光素子及びワイヤを被覆する封止部材と、を有し、前記反射板の高さは、前記封止部材の厚さ以上である、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明による光源装置は、本発明による発光ダイオードと、前記発光ダイオードから出射された光を集光する集光部材と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による表示装置は、本発明による光源装置と、前記光源装置から出射された光を変調し、カラー画像を出力する光変調装置と、前記カラー画像を投影する光学系と、を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による発光ダイオードによれば、高輝度の発光ダイオードの提供を可能とする。
【００１３】
本発明による光源装置によれば、光の利用効率を高くすることができ、かつ、ハロー効果が生じなくなる。
【００１４】
本発明による表示装置によれば、光の利用効率を高くすることができ、かつ、ハロー効果が生じなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による発光ダイオードの第１の実施の形態の上面図及び断面図である。
【図２】図１の発光ダイオードの製造工程を示す図である。
【図３】シミュレーションによって得られた反射板設置位置に対する到達光の割合を示すグラフである。
【図４】シミュレーションによって得られた反射板の高さに対する到達光の割合を示すグラフである。
【図５】本発明による発光ダイオードの第２の実施の形態の上面図及び断面図である。
【図６】本発明による発光ダイオードの第３の実施の形態の上面図、断面図及び斜視図である。
【図７】本発明による発光ダイオードの第４の実施の形態の上面図及び断面図である。
【図８】本発明による発光ダイオードの第５の実施の形態の上面図及び断面図である。
【図９】本発明による発光ダイオードの第６の実施の形態の上面図及び断面図である。
【図１０】本発明による発光ダイオードの第７の実施の形態の上面図及び断面図である。
【図１１】本発明による光源装置の実施の形態の上面図及び断面図である。
【図１２】本発明による表示装置の実施の形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明による発光ダイオード、光源装置及び表示装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図面中、同一部材には同一符号を付すものとする。
先ず、本発明による第１の実施の形態について説明する。図１Ａは、本発明による発光ダイオードの第１の実施の形態の上面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩ−Ｉ断面図である。図１Ａ及び１Ｂに示す発光ダイオード（ＬＥＤ）１は、実装基板２と、発光素子３と、４枚の反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、封止部材５と、を有する。
【００１７】
実装基板２は、セラミックス、ガラスエポキシ等によって構成され、その基板表面には配線パターンが形成されている。発光素子３は、四角形状の透明基材によって構成され、実装基板２に配置される。発光素子３は、上面及び側面から発光するとともに、内部から下面に向かって発光し、下面に向かった光は、実装基板２で反射した後に上面及び側面から出射される。発光素子３の上面は、金等の導電材料で構成されたワイヤ６ａ，６ｂによって実装基板２にボンディングされる。この場合、ワイヤ６ａ，６ｂは、四角形の発光素子３の角の上を通過するように配置され、配線パターンに接続される。なお、本実施の形態の発光素子３を載置した配線基板２は、上記形態だけでなく、リードフレーム上に発光素子をボンディングした構成も含まれることに留意されたい。
【００１８】
反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄはそれぞれ、銀を蒸着したガラス板や、高反射の樹脂やセラミックの成型品等によって構成され、発光素子３の外形形状である四角形の各辺に沿った略等距離の位置に反射面を発光素子側に向けて配置される。反射板４ａと反射板４ｄとの間及び反射板４ｃと反射板４ｄとの間には、ワイヤ６ａ，６ｂの通過部７ａ，７ｂがそれぞれ形成される。
【００１９】
封止部材５は、シリコン樹脂、低融点ガラス等によって構成され、発光素子３及びワイヤ６ａ，６ｂを被覆する。本実施の形態では、封止部材５は、平坦な空気界面を形成する。本実施の形態では、反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの高さｈ１は、封止部材５の厚さｔと同一である。
【００２０】
本実施の形態によれば、封止部材５の空気界面全体がＬＥＤ１の発光面を構成するのではなく、反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって包囲された封止部材５の空気界面（ミラー開口）がＬＥＤ１の発光面Ａ２を構成するので、発光面Ａ２の形状を発光素子３の外形形状と実質的に同一にすることで、発光エリアが小さく、高輝度な発光ダイオードを実現している。したがって、後に説明するように、レンズのような集光部材とともに光源装置を構成する場合、ＬＥＤ１から出射される光の大部分を集光部材によって集光することができ、ＬＥＤ１から出射される光の利用効率を高くすることができる。
【００２１】
図２は、図１の発光ダイオードの製造工程を示す図である。図２において、ＬＥＤ１の製造中に得られるパーツの断面を示す。先ず、図示しないマウンターを用いて、実装基板２の上に発光素子３を配置する（図２Ａ）。次に、ワイヤ６ａ，６ｂを、実装基板２にボンディングする。この場合、ワイヤ６ａ，６ｂが発光素子３の四角形の角の上を通過するようにする（図２Ｂ）。次に、図示しないマウンターを用いて、反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄをそれぞれ、発光素子３の四角形の各辺に沿った略等距離の位置に配置する（図２Ｃ）。次に、発光素子３、反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及びワイヤ６ａ，６ｂを封止部材５によって被覆する（図２Ｄ）。最後に、封止部材５の厚さが反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの高さと同一となるように封止部材５の表面をラップ研磨し、ＬＥＤ１を形成する（図２Ｅ）。
【００２２】
図３は、シミュレーションによって得られた反射板設置位置に対する到達光の割合を示すグラフである。図３に示すグラフは、図１のＬＥＤと同一の基本構成のＬＥＤについてシミュレーションを行うことによって得られた。図３において、縦軸は発光面のうち発光素子外形直上のエリアとなる発光エリアＡ１に到達する光の割合を示し、横軸は発光素子と反射板との間隔を示す。
シミュレーション条件
・発光素子発光分布：ランバーシアン
・発光素子発光面：１ｍｍ□
・発光素子と反射板との間隔：０〜２．０ｍｍ
・発光素子の高さ：０．１ｍｍ
・反射板の高さ：０．５ｍｍ
・封止部材の厚さ：０．５ｍｍ
【００２３】
図３に示すように、発光素子３と反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとの間隔が零付近であるとき、すなわち、図１に示す本発明によるＬＥＤ１のように反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがそれぞれ四角形の発光素子３の各辺に沿った略等距離の位置に近接して配置されるときには、発光素子３から出射された光のほとんど全てが発光エリアＡ１に到達し、光の利用効率を高くするのに有利である。一方、従来のＬＥＤのように発光素子３と反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとの間に間隔が生じると、発光素子３から出射された後に発光面Ａ２に到達する光は、発光素子３から出射された光より減少し、光の利用効率を高くするのに不利である。
【００２４】
図４は、シミュレーションによって得られた反射板の高さに対する到達光の割合を示すグラフである。図４に示すグラフは、図１のＬＥＤと同一の基本構成のＬＥＤについてシミュレーションを行うことによって得られた。図４において、縦軸は発光面のうち発光素子外形直上のエリアとなる発光エリアＡ１に到達する光の割合を示し、横軸は封止部材５の空気界面と反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの空気界面側の端部との間の距離を示す。
シミュレーション条件
・発光素子発光分布：ランバーシアン
・発光素子発光面：１ｍｍ□
・発光素子と反射板との間隔：０ｍｍ
・発光素子の高さ：０．１ｍｍ
・反射板の高さ：０〜０．５ｍｍ
・封止部材の厚さ：０．５ｍｍ
【００２５】
図４に示すように、反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの高さが封止部材５の厚さと同一である場合、発光素子３から出射された光のほとんど全てが発光面Ａ２に到達し、光の利用効率を高くするのに有利である。一方、反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの高さが封止部材５の厚さより低くなると、光が反射板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと封止部材５の空気界面との間を通過し、封止部材５中に広がる。その結果、ＬＥＤ１の発光面が発光エリアＡ１の外側まで広がってしまう。
【００２６】
したがって、発光素子の外形形状に沿った位置に配置された反射板を有し、反射板の高さは、封止部材の厚さ以上とすることで、発光ダイオードの発光面を比較的小さく、例えば、発光素子の外形形状と実質的に同一にすることを可能とする。これにより、発光エリアが小さく、高輝度な発光ダイオードとすることができる。また、発光ダイオードから出射される光の大部分を集光部材によって集光することができ、発光ダイオードから出射される光の利用効率を高くすることができる。
【００２７】
また、反射板の高さが封止部材の厚さと同一とすれば、発光ダイオードから出射される光の利用効率を高くするのに好適である。発光素子の外形形状は四角形であり、反射板を、四角形の各辺に沿った略等距離の位置に近接して配置すれば、発光ダイオードから出射される光の利用効率を高くすることができる。この場合、前述したように、ワイヤが四角形の角の上を通過するように配置されるのが好適である。なお、図３から、従来の構成のように、発光素子と反射板との間隔が広くなると、光の利用効率が低下し、図４から、反射板の上部端と封止部材の空気界面の関係を考慮しないと、同様にして光の利用効率が低下してしまうことが理解できよう。
【００２８】
次に、本発明による第２の実施の形態について説明する。図５Ａは、本発明による発光ダイオードの第２の実施の形態の上面図であり、図５Ｂは、図５ＡのII−II断面図である。図５Ａ及び５Ｂに示すＬＥＤ１１は、実装基板２と、発光素子３と、４枚の反射板１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、封止部材５と、を有する。
【００２９】
本実施の形態では、封止部材５の空気界面を包囲することによってＬＥＤ１１の発光面を形成する反射板１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの高さｈ２は、封止部材５の厚さｔより大きい。このようなＬＥＤ１１は、封止部材５の厚さが反射板１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの高さより小さくなるよう発光素子３及びワイヤ６ａ，６ｂを被覆することによって形成される。したがって、ＬＥＤ１１の製造の際にラップ研磨工程を省略することができるので、反射板の高さが封止部材の厚さと同一であるに比べて生産工程が減少し、ＬＥＤ１１の生産性を向上することができる。
【００３０】
次に、本発明による第３の実施の形態について説明する。図６Ａは、本発明による発光ダイオードの第３の実施の形態の上面図であり、図６Ｂは、図６ＡのIII−III断面図である。図６Ａ及び６Ｂに示すＬＥＤ２１は、実装基板２と、発光素子３と、２枚の反射板２４ａ，２４ｂと、封止部材５と、を有する。この反射板２４ａ，２４ｂには、高反射の樹脂やセラミックの成型品を用いる。
【００３１】
本実施の形態では、封止部材５の空気界面を包囲することによってＬＥＤ２１の発光面を形成する反射板２４ａと反射板２４ｂとの間には、四角形の発光素子３の角の上を通過するワイヤ１６の通過部１７が形成される。本実施の形態によれば、略Ｌ字形状の反射板２４ａ，２４ｂによって一体型の反射板を構成することができるので、反射板の枚数が４枚の場合に比べて生産工程が減少し、ＬＥＤ３１の生産性を向上することができる。
【００３２】
次に、本発明による第４の実施の形態について説明する。図７Ａは、本発明による発光ダイオードの第４の実施の形態の上面図であり、図７Ｂは、図７ＡのIV−IV断面図であり、図７Ｃは、本発明による発光ダイオードの第４の実施の形態の斜視図である。図７Ａ、７Ｂ及び図７Ｃに示すＬＥＤ３１は、実装基板２と、発光素子３と、２枚の反射板３４ａ，３４ｂと、封止部材１５と、を有する。
【００３３】
本実施の形態では、封止部材１５の厚さと同一の高さを有する高反射の樹脂やセラミックの成型品からなる一体型の反射板３４を構成し、反射板３４は、発光素子３の側に実装基板２の表面に対して９０°未満の角を成す反射面を有し、発光素子３の外形形状と同一形状の発光面Ｂを形成する。また、封止部材１５は、黄色の蛍光体（例えば、ＹＡＧ蛍光体）を含む。したがって、ＬＥＤ３１は、発光素子３が出射する青色の光と蛍光体が発光する黄色の光とが混色されることによって白色光を生成する。
【００３４】
本実施の形態によれば、反射板３４によって包囲された封止部材１５の空気界面（ミラー開口）によって構成されたＬＥＤ３１の発光面Ｂの形状を発光素子３の外形形状と同一にすることができる。したがって、ＬＥＤ３１の発光面Ｂを比較的小さくすることができ、後に説明するように、レンズのような集光部材とともに光源装置を構成する場合、ＬＥＤ３１から出射される光の大部分を集光部材によって集光することができ、ＬＥＤ３１から出射される光の利用効率を高くすることができる。
【００３５】
また、発光面Ｂは、発光素子３が出射する青色の光と、蛍光体が発光する黄色の光の両方で共通の発光エリアとなっている。発光部Ｂからの出射光を集光部材で集光した場合、青色光と黄色光の発光エリアの大きさが同一になっているため、ハロー効果が生じない。
【００３６】
また、発光素子３を励起光源とし、蛍光体からの発光を利用する発光ダイオードにおいては、発光エリアが小さく、高輝度な発光ダイオードを実現できる。例えば、青色の発光素子の代わりに、近紫外波長を出射する発光素子を用いて緑や赤等所望の発光色の蛍光体を用いれば、発光エリアが小さく、高輝度な単一色の発光ダイオードを実現できる。
【００３７】
さらに、ミラー開口を発光素子３の外側形状よりも若干小さくすれば、反射板３４の位置がずれても、同じ発光エリアとなり、しかも、反射板３４と発光素子３とが接触するおそれが少なくなり、組立精度が低くても安定した品質の製品を製造できる。
【００３８】
次に、本発明による第５の実施の形態について説明する。図８Ａは、本発明による発光ダイオードの第５の実施の形態の上面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＶ−Ｖ断面図である。図８Ａ及び８Ｂに示すＬＥＤ４１は、実装基板２と、発光素子３と、４枚の反射板４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄと、封止部材１５と、を有する。
【００３９】
本実施の形態では、反射板４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄはそれぞれ、発光素子３の側に実装基板２の表面に対して９０°未満の角を成す反射面を有し、発光素子３の外形形状と同一形状の発光面Ｃを形成する。
【００４０】
本実施の形態によれば、反射板４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄによって包囲された封止部材１５の空気界面（ミラー開口）によって構成されたＬＥＤ３１の発光面Ｃの形状を発光素子３の外形形状と同一にすることができるので、後に説明するように、レンズのような集光部材とともに光源装置を構成する場合、ＬＥＤ４１から出射される光の利用効率を高くすることができるとともに、ハロー効果が生じなくなる。
【００４１】
次に、本発明による第６の実施の形態について説明する。図９Ａは、本発明による発光ダイオードの第６の実施の形態の上面図であり、図９Ｂは、図９ＡのVI−VI断面図である。図９Ａ及び９Ｂに示すＬＥＤ５１は、実装基板２と、発光素子１３と、４枚の反射板５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄと、封止部材５と、を有する。
【００４２】
本実施の形態によれば、反射板５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが封止部材５の空気界面を包囲することによってＬＥＤ５１の発光面を形成し、発光素子１３は、発光層１８と、発光層１８の下側に配置された反射層１９と、を有する。このような反射層１９を有する発光素子１３を用いることによって、発光素子１３から出射した光は、発光素子１３の外形形状に沿って配置された四面の反射板と、底面の発光素子１３の反射層によって、五面が反射面に囲まれた封止部材５を伝播し、唯一反射面のない上面のミラー開口面から出射される。その結果、ＬＥＤ５１からの光の取り出し効率を高くすることができる。
【００４３】
次に、本発明による第７の実施の形態について説明する。図１０Ａは、本発明による発光ダイオードの第７の実施の形態の上面図であり、図１０Ｂは、図１０ＡのVII−VII断面図である。図１０Ａ及び１０Ｂに示すＬＥＤ６１は、実装基板２と、発光素子１３と、４枚の反射板６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄと、封止部材５と、を有する。
【００４４】
本実施の形態によれば、反射板６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄが封止部材５の空気界面を包囲することによってＬＥＤ６１の発光面を形成し、反射板６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄの反射面は、発光層１８の側面に沿って形成された傾斜面６４ａ−１，６４ｂ−１，６４ｃ−１，６４ｄ−１を有することによって、発光層１８の側面から出射した光も上方へ反射することができるので、封止部材５を伝播する光の反射効率を更に向上することができ、その結果、発光層１８の側面からの出射強度が強い発光素子を用いた場合でも、ＬＥＤ５１からの光の取り出し効率を高くすることができる。なお、傾斜面６４ａ−１，６４ｂ−１，６４ｃ−１，６４ｄ−１を設けたとしても、発光層１８の厚さが発光素子１３の厚さに比べて著しく小さいので、ＬＥＤ６１の発光面はほとんど大きくならない。
【００４５】
次に、本発明による光源装置の実施の形態について説明する。図１１Ａは、本発明による光源装置の実施の形態の上面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのVIII−VIII断面図である。図１１Ａ及び１１Ｂに示す光源装置７１は、例えば、自動車のヘッドランプに用いられ、図７に示すＬＥＤ３１と、光学部材としての集光レンズ７２と、集光レンズ７２を支持する支持部７３と、を有する。
【００４６】
本実施の形態によれば、既に説明したように、反射板３４ａ，３４ｂによって包囲された封止部材１５の空気界面（ミラー開口）によって構成されたＬＥＤ３１の発光面Ｂの形状を発光素子３の外形形状と同一にして、発光エリアが小さく、高輝度の発光ダイオードとすることができる。これにより、ＬＥＤ３１から出射される光は、大部分を集光レンズ７２によって集光され、ＬＥＤ３１から出射される光の利用効率を高くすることができる。
【００４７】
また、発光面Ｂが、発光素子３が出射する青色の光と、蛍光体が発光する黄色の光の両方で共通の発光エリアとなっている。発光部Ｂからの出射光を集光レンズ７２で集光した場合、青色光と黄色光の発光エリアの大きさが同一になっているため、ハロー効果が生じない。本実施の形態における光源装置７１は、第４の実施の形態のＬＥＤ３１を適用した構成例を示したが、他の実施の形態のＬＥＤを本構成に適用しても、同じ効果を得ることができる。
【００４８】
次に、本発明による表示装置の実施の形態について説明する。図１２は、本発明による表示装置の実施の形態の概略図である。図１２に示す表示装置８１は、投射型表示装置であり、赤色光を出力する光源装置８２Ｒと、緑色光を出力する光源装置８２Ｇと、青色光を出力する光源装置８２Ｂと、第１の光学系としてのダイクロイックミラー８３ａ，８３ｂと、光変調装置としての透過型のＬＣＤ８４と、第２の光学系としての投影レンズ８５と、制御回路８６と、駆動回路８７と、同期回路８８と、を有する。
【００４９】
光源装置８２Ｒは、発光素子が赤色光を出射するとともに封止部材が黄色の蛍光体を含まない点を除いて図１１の光源装置７１と同一構成である。光源装置８２Ｇは、発光素子が緑色光を出射するとともに封止部材が黄色の蛍光体を含まない点を除いて図１１の光源装置７１と同一構成である。光源装置８２Ｂは、封止部材が黄色の蛍光体を含まない点を除いて図１１の光源装置７１と同一構成である。
【００５０】
ダイクロイックミラー８３ａは、赤色光を反射させるとともに緑色光及び青色光を通過させる反射面が形成されており、ダイクロイックミラー８３ｂは、青色光を反射させるとともに緑色光及び赤色光を通過させる反射面が形成されている。したがって、ダイクロイックミラー８３ａ，８３ｂに入射された赤色光、緑色光及び青色光は、ＬＣＤ８４に向かう。
【００５１】
ＬＣＤ８４は、赤色光、緑色光及び青色光が入射され、駆動回路８７により色順次駆動方式によって駆動されることによって、カラー画像を表示する。投影レンズ８５は、ＬＣＤ８４によって表示されたカラー画像を、図示しないスクリーンに拡大撮影する。制御回路８６は、光源装置８２Ｒ，８２Ｇ、８２ＢのＬＥＤから赤色光、青色光及び緑色光を出射するタイミングを制御する。駆動回路８７は、光源装置８２Ｒ，８２Ｇ、８２ＢのＬＥＤから出射される赤色光、青色光及び緑色光に対応させてＬＣＤ８４を駆動する。同期回路８８は、光源装置８２Ｒ，８２Ｇ、８２ＢのＬＥＤから赤色光、青色光及び緑色光を出射するタイミングとＬＣＤ８４を駆動するタイミングとの同期をとる同期信号を生成し、生成した同期信号を制御回路８６及び駆動回路８７にそれぞれ出力する。
【００５２】
液晶表示素子（ＬＣＤ）やデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）のような受光素子のEtendue（光の取り込み角と受光素子の受光部面積の積）がＬＥＤのEtendue（光の出射角とＬＥＤの発光面面積の積）以上である場合、ＬＥＤから出射した光の全てを受光素子が取り込むことができるが、受光素子のEtendueがＬＥＤのEtendue未満である場合、受光素子が取り込めない光が生じる（集光の限界）。受光素子のEtendueがＬＥＤのEtendue未満であり、かつ、これらのEtendueの差が大きくなるに従って、受光素子が取り込めない光が多くなる。
【００５３】
本実施の形態によれば、光源装置８２Ｒ，８２Ｇ、８２ＢのＬＥＤの発光面を比較的小さくすることができるので、光源装置８２Ｒ，８２Ｇ、８２ＢのＬＥＤの発光面から出射した光によって比較的小さい受光素子のエリアを照明する場合でも、受光素子のEtendueをＬＥＤのEtendue以上にすることができる。したがって、光源装置８２Ｒ，８２Ｇ、８２ＢのＬＥＤから出射された光の大部分をＬＣＤ８４の照明のために利用することができるので、光源装置８２Ｒ，８２Ｇ、８２ＢのＬＥＤの発光面から出射した光の利用効率が向上する。
【００５４】
本発明による表示装置を投影型表示装置に用いる場合について説明したが、本発明による表示装置を、投影型表示装置以外の表示装置に用いることもできる。本発明による表示装置の実施の形態において、ＬＥＤが赤色、緑色及び青色の光を出射する場合について説明したが、青色の発光素子と黄色の蛍光体で構成されたＬＥＤを光源とし、カラーフィルタによってカラー画像を表示する表示装置としてもよい。
【００５５】
本発明による発光ダイオードの実施の形態では、封止部材が平坦な空気界面を形成する場合について説明したが、封止部材の空気界面は、凸状、凹状、粗面等の任意の形状にすることもできる。また、反射板によって包囲された封止部材の空気界面にフレネルレンズを設けて、発光ダイオードからの出射時に集光を行ってもよい。また、反射板によって包囲された封止部材の空気界面にレンズを貼り付けて集光を行ってもよい、また、封止部材には、蛍光体に限らず、散乱材を含む形態としても構わない。
【００５６】
本発明による光源装置を自動車のヘッドランプに用いる場合について説明したが、本発明による光源装置を、自動車のヘッドランプ以外の光源装置に用いることもできる。本発明による照明装置の実施の形態において、集光レンズを使用する場合について説明したが、反射鏡のような他の光学部材を集光のために用いることもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１，１１，２１，３１，４１，５１    発光ダイオード（ＬＥＤ）
２    実装基板
３，１３    発光素子
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ    反射板
５，１５    封止部材
６ａ，６ｂ，１６    ワイヤ
７ａ，７ｂ，１７    通過部
１８    発光層
１９    反射層
６４ａ−１，６４ｂ−１，６４ｃ−１，６４ｄ−１    傾斜面
７１，８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂ    光源装置
７２    集光レンズ
７３    支持部
８１    表示装置
８３ａ，８３ｂ    ダイクロイックミラー
８４    液晶表示素子（ＬＣＤ）
８５    投影レンズ
８６    制御回路
８７    駆動回路
８８    同期回路
Ａ１    発光エリア
Ａ２，Ｂ，Ｃ    発光面
【図１】
2010232353.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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