(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色の光を発する発光素子、
前記発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部を有するケース、
前記発光素子から発せられて直線方向に前記開放部に向う前記第１の色の光を反射する反射部材、
前記ケースの内面および前記反射部材の表面に形成され、前記第１の色の光を第２の色の光に変換して放射する蛍光体、ならびに
前記第１の色の光と前記第２の色の光とが合成された第３の色の光を通して前記開放部から出力するための隙間を備える、チップ型発光装置。
【請求項２】
前記発光素子が青色発光素子であり、
前記蛍光体から発せられる第３の色の光が白色光である、請求項１記載のチップ型発光装置。
【請求項３】
前記反射部材は、第１反射部材、および前記第１反射部材よりも前記発光素子から離れた位置に前記第１反射部材と前記隙間を隔てて形成された第２反射部材を含む、請求項１または２記載のチップ型発光装置。
【請求項４】
前記開放部は、前記基板と平行する方向に開放する、請求項１ないし３のいずれかに記載のチップ型発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体を膜として形成した、請求項１ないし４のいずれかに記載のチップ型発光装置。
【請求項６】
第１の色の光を発する発光素子、
前記発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部を有するケース、
前記発光素子から発せられて直線方向に前記開放部に向う前記第１の色の光を反射する反射部材、
前記ケースの内面および前記反射部材の表面に形成され、前記第１の色の光を第２の色の光に変換して放射する蛍光体、および
前記第１の色の光と前記第２の色の光とが合成された第３の色の光を通して前記開放部から出力するための隙間を備える、発光装置。
【請求項７】
前記第１の色の光と前記第２の色の光が補色関係にある、請求項６記載の発光装置。
【請求項８】
前記発光素子が青色発光素子であり、前記蛍光体から発せられる前記第３の色の光が白色光である、請求項６または７記載の発光装置。
【請求項９】
前記反射部材は、第１反射部材、および前記第１反射部材よりも前記発光素子から離れた位置に前記第１反射部材と前記隙間を隔てて形成された第２反射部材を含む、請求項６ないし８のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１０】
前記開放部は、前記ケースの下面を塞ぐ基板と平行する方向に開放する、請求項６ないし９のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１１】
前記開放部は、前記ケースの上面に設けられ前記基板に垂直な上側の方向に前記第３の色の光を出力する、請求項１０記載の発光装置。
【請求項１２】
前記蛍光体を膜として形成した、請求項６ないし１１のいずれかに記載の発光装置。
【請求項１３】
前記反射部材の表面は粗面加工されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、チップ型発光装置に関し、特にたとえば液晶ディスプレイ等の表示装置のバックライト、照光式操作スイッチ等に用いられる、チップ型発光装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のノート型パソコン等に使用される液晶ディスプレイのバックライト用の発光装置の一例が、特開平７−１７６７９４号公報［H０１L３３／００，G０９F９／００］に開示されている。この従来の発光装置１は、図７に示すように、光を透過する板状の導光板２を有し、この導光板２の側面に青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）３が挿入されて取り付けられている。この導光板２の各側面には反射層４が形成され、底面に蛍光散乱層５が形成されている。この蛍光散乱層５は、青色ＬＥＤ３から発せられた青色の光が照射されて励起されると、青色に対して補色の関係にある色の光を放射する蛍光物質が含まれている。また、蛍光散乱層５と間隔を隔ててその下方に散乱反射層６が配置されており、この散乱反射層６はベース７の上面に形成されている。導光板２の上面は露出しており、その上面と間隔を隔ててその上方に光拡散板８が配置されている。
【０００３】
この発光装置１によれば、青色ＬＥＤ３から発せられた光の一部は、蛍光散乱層５に照射されて散乱し、また、一部の光は蛍光散乱層５に含まれている蛍光物質により吸収され、そして波長が変換されて放射される。したがって、図７に示す光拡散板８を介して導光板２の上面を観察すると、表面全体が略白色に発光する導光板２が見える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図７に示す従来の発光装置１では、青色ＬＥＤ３から発せられた青色の光の一部が蛍光散乱層５に達することなく、導光板２の上面から直接に出射したり、導光板２の内部で反射して導光板２の上面から出射することがあるので、導光板２が青みがかってしまうことがある。
【０００５】
なお、光が青みがからないようにする方法として、青色ＬＥＤチップの表面に蛍光物質を含む樹脂を密着させて覆い、青色の光をこの樹脂膜に透過させることにより白色光を出力させることができる。しかし、青色ＬＥＤチップから発せられる青色光は、太陽光よりも放射強度が強いので、この青色光によってチップ周辺の蛍光物質が劣化して色ずれを起こす可能性がある。特に有機蛍光顔料で顕著である。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、色ずれが少なく所望の色の光を長期間安定して出力できる、チップ型発光装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、第１の色の光を発する発光素子、発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部を有するケース、発光素子から発せられて直線方向に開放部に向う第１の色の光を反射する反射部材、ケースの内面および反射部材の表面に形成され、第１の色の光を第２の色の光に変換して放射する蛍光体、ならびに反射部材によって形成され、第１の色の光と第２の色の光とが合成された第３の色の光を通して開放部から出力するための隙間を備える、チップ型発光装置である。
この発明の別の局面は、第１の色の光を発する発光素子、発光素子を間隔を隔てて囲むように配置され開放部を有するケース、発光素子から発せられて直線方向に開放部に向う第１の色の光を反射する反射部材、ケースの内面および反射部材の表面に形成され、第１の色の光を第２の色の光に変換して放射する蛍光体、および第１の色の光と第２の色の光とが合成された第３の色の光を通して開放部から出力するための隙間を備える、発光装置である。
【０００８】
【作用】
この発明によると、発光素子から直線方向に開放部に向う第１の色の光は、反射部材で反射されるので開放部から直接に出力されないようにすることができる。そして、発光素子から発せられた第１の色の光の一部は、ケースの内面および反射部材の表面に形成された蛍光体で反射され、また、他の一部の光は蛍光体に吸収され、そして第２の色の光に波長変換されて放射される。そして、これら第１の色の光と第２の色の光とが合成されて第３の色の光となり、この第３の色の光が反射部材によって形成された隙間を通って開放部から出力される。
【０００９】
そして、発光素子を青色発光素子とし、第２の色の光を、青色である第１の色の光に対して補色の関係にある色の光とすることにより、蛍光体から発せられる第３の色の光が白色光となり、この白色光を隙間から出力することができる。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、ケースの開放部から出力される光は、蛍光体から発せられた第３の色の光であり、第１の色の光が直接に開放部から出力されていないので、第１の色の光および第２の色の光を所望の色の光として決定することにより、所望の第３の色の光を開放部から出力させることができる。
【００１１】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１２】
【実施例】
図１に示すこの実施例のチップ型発光装置（以下、単に「発光装置」と言う。）１０は、基板１２上に設けられている発光素子（青色発光チップ）１４から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１をケース１６の内面および反射散乱部材１８の表面に形成された蛍光体膜２０に照射するようになっている。蛍光体膜２０に照射された第１の色の光Ｈ１の一部は、この蛍光体膜２０によって黄緑色（第２の色）の光に波長変換されて放射され、ケース１６の内面等に形成された蛍光体膜２０で反射して反射散乱部材１８の隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を通ってケース１６の開放部２２から出力される。そして、青色（第１の色）の光Ｈ１のうちの他の一部の光は蛍光体膜２０で反射して、このような反射を繰り返して反射散乱部材１８の隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５を通ってケース１６の開放部２２から出力される。したがって、ケース１６の開放部２２からは、青色（第１の色）の光Ｈ１と黄緑色（第２の色）の光とを合成した白色（第３の色）の光Ｈ３が出力される。なお、黄緑色（第２の色）の光は、青色（第１の色）の光Ｈ１に対して補色の関係にある色の光である。
【００１３】
青色発光チップ１４は、青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）２４を構成するものであり、図１に示すように、平面形状が矩形の基板１２上に設けられている。この青色ＬＥＤ２４は、たとえばＧａＮ系、ＳｉＣ系およびＺｎＳｅ系等の化合物半導体である。この青色発光チップ１４は、ワイヤ２６を介して基板１２に形成されているそれぞれの端子２８に電気的に接続されている。なお、基板１２は、ＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン・レジン）等の不透光性の絶縁材料で形成されている。
【００１４】
ケース１６は、液晶ポリマ等の不透光性の材料で形成されており、図１に示すように基板１２上に設けられている。ケース１６は、外形が直方体の箱状体であり、正面および下面が開放しており、この下面が基板１２により塞がれている。したがって、ケース１６の正面が開放部２２として形成されており、この開放部２２は基板１２と平行する方向に開放している。そして、図１（Ｂ）の横断面図に示すように、ケース１６の開放部２２の内側であって、開放部２２を形成する基板１２の縁部に沿って合計５枚の反射散乱部材１８がケース１６の上側壁１６ａに形成されている。
【００１５】
この５枚の反射散乱部材１８は、ケース１６と一体に同じ材質で形成されており、互いに平行して２列に配置されている。青色発光チップ１４に近い位置に配置されている３枚の反射散乱部材が第１反射散乱部材１８ａである。そして、この第１反射散乱部材１８ａよりも青色発光チップ１４から離れた位置であって、第１反射散乱部材１８ａと所定の隙間（間隔）Ｓ１を隔てて配置されている２枚の反射散乱部材が第２反射散乱部材１８ｂである。各反射散乱部材１８は、正面形状が矩形の板状体であり、ケース１６の上側壁１６ａから延びて基板１２の上面に当接する長さに形成されている。そして、表面全体に粗面加工を施してあり、照射された光を反射散乱させるようにしてある。
【００１６】
青色発光チップ１４は、このように形成されたケース１６，第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂ，ならびに基板１２に囲まれた状態で配置されている。そして、青色発光チップ１４は、ケース１６の内面，ならびに第１反射散乱部材１８ａおよび第２反射散乱部材１８ｂの表面と所定の間隔を隔てて配置されている。また、第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂは、青色発光チップ１４から発せられて直線方向に開放部２２に向う青色（第１の色）の光Ｈ１を反射する位置に配置されており、青色発光チップ１４から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１が直接に開放部２２から出力されないようにしている。
【００１７】
また、図１（Ｂ）に示すように、３枚の第１反射散乱部材１８ａのうち左右両端の第１反射散乱部材１８ａはケース１６の左右の各側壁１６ａに結合しており、中央の第１反射散乱部材１８ａは左側および右側の各第１反射散乱部材１８ａと所定の隙間Ｓ２，Ｓ３を隔てて配置されている。そして、２枚の第２反射散乱部材１８ｂのうち左側の第２反射散乱部材１８ｂは、ケース１６の左側壁１６ａと隙間Ｓ４を隔てて配置されている。そして、右側の第２反射散乱部材１８ｂは、左側の第２反射散乱部材１８ｂおよび右側壁１６ａとそれぞれ隙間Ｓ５，Ｓ６を隔てて配置されている。
【００１８】
蛍光体膜２０は、透明の樹脂にたとえば黄緑色の蛍光物質｛ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光物質｝を均一に練り混んだものであり、図１〜図３に示すように、ケース１６の内面の全体、ならびに第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂの表面の全体に所定の厚みに形成されている。なお、図２は、図１（Ｂ）に示す発光装置１０をＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図、図３は発光装置１０の正面図である。
【００１９】
この蛍光体膜２０は、青色発光チップ１４から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１の一部を吸収して、この青色の光を波長変換して青色に対して補色の関係にある黄緑色（蛍光色の第２の色）の光を放射するし、青色発光チップ１４から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１の他の一部を反射するものである。そして、この反射した青色（第１の色）の光および放射された黄緑色（第２の色）の光は、合成されて白色（第３の色）の光Ｈ３となる。
【００２０】
また、図１（Ｂ）に示すケース１６と基板１２とにより形成された箱状体の内部の全体には、透明の合成樹脂、たとえばエポキシ樹脂が充填されて導光部３０が形成されている。この導光部３０は、青色発光チップ１４，端子２８，ワイヤ２６ならびに第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂを被覆している。
【００２１】
この実施例の発光装置１０によると、図１（Ｂ）に示すように、青色発光チップ１４から直線方向に開放部２２に向う青色（第１の色）の光Ｈ１は、第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂで反射されるので開放部２２から直接に出力されないようにすることができる。そして、青色発光チップ１４から発せられた青色の光Ｈ１の一部は、蛍光体膜２０で反射されて散乱し、また、他の一部の青色の光Ｈ１は蛍光体膜２０に吸収され、そして黄緑色（第２の色）の光に波長変換されて放射される。そして、これら青色（第１の色）の光Ｈ１と黄緑色（第２の色）の光とが合成されて白色（第３の色）の光Ｈ３となる。そして、この白色光Ｈ３が第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂによって散乱させられてこの反射散乱部材１８により形成された隙間Ｓ１〜Ｓ５を通って開放部２２から出力される。
【００２２】
このように、ケース１６の開放部２２から出力される光Ｈ３は、蛍光体膜２０から発せられた白色光であり、青色（第１の色）の光Ｈ１が直接に開放部２２から出力されていないので、第１の色の光および第２の色の光を、青色の光Ｈ１および黄緑色の光として決定することにより、極めて色ずれの少ない所望の白色（第３の色）の光Ｈ３を開放部２２から出力させることができる。
【００２３】
そして、図１（Ｂ）に示すように、蛍光体膜２０をケース１６の内面ならびに第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂの表面に形成してあり、このように蛍光体膜２０を青色発光チップ１４の表面と所定の間隔を隔てて配置してあるので、青色発光チップ１４から発せられた放射強度の強い青色の光によって、蛍光体膜２０に含まれている蛍光物質の劣化を低減させることができる。これにより、長期間安定して予め定めた白色光を出力することができる。
【００２４】
次に、図４および図５を参照して図１に示す発光装置１０の製造方法を説明する。まず、図４に示すように、それぞれが同一の寸法（横幅，奥行き）の複数の基板１２，…が横方向および奥行き方向に連結したものに相当する形状の基板母材３２において、各基板１２が形成されるそれぞれの箇所に電極（端子２８）パターン（図示せず），…を形成する。そして、それぞれの箇所に形成された対をなす電極パターンに対して青色発光チップ１４，…をダイボンディングする。ボンディングワイヤ２６（図示せず）もワイヤボンディングする。なお、青色発光チップ１４は、図４に示すように、基板母材３２の左右の横方向に所定の間隔ごとにボンディングされているし、図には示さないが、奥行き方向にも所定の間隔ごとにボンディングされている。
【００２５】
次に、図４に示すように、複数のケース１６，…が横方向および奥行き方向に連結したものに相当する形状のケース母材３４を製造する。このケース母材３４の各ケース１６に相当する部分には、図１に示すように、それぞれ第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂが形成されている。そして、各ケース１６に相当する部分の内面および第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂの表面には蛍光体膜２０が形成されている。そして、ケース母材３４の各凹部が下に向くようにした状態で、ケース母材３４を基板母材３２の上面に載置して両者を接着する。この状態において、各青色発光チップ１４は、ケース母材３４のそれぞれのケース１６に相当する部分に囲まれた状態となっている。なお、図４に示す左側の２列の青色発光チップ１４を覆うケース母材３４の左側部分と右側の２列の青色発光チップ１４を覆うケース母材３４の右側部分とは、枠体３６を介して互いに連結されている。
【００２６】
次に、図５に示すように、ケース母材３４に形成されているそれぞれのケース１６に相当する部分の開放部２２から各ケース１６の内側に透明の合成樹脂を充填し、しかる後に熱硬化させて導光部３０を形成する。
【００２７】
そして、図５に一点鎖線で示す各位置でケース母材３４および基板母材３２を切断する。そして、図には示さないが、ケース母材３４の各ケース１６の奥行きに相当する間隔ごとの位置で、図５に示すケース母材３４の横方向と平行する方向にケース母材３４および基板母材３２を切断する。このようにして、図１に示す発光装置１０を多数製造することができる。
【００２８】
ただし、上記実施例では、図１（Ｂ）に示すように、青色発光チップ１４から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１を黄緑色（第２の色）の光に波長変換する蛍光体膜２０を、ケース１６の内面ならびに第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂの表面に形成した構成としたが、蛍光体膜２０以外の構成としてもよい。たとえば、図には示さないが、透明の樹脂に上記実施例と同等の黄緑色蛍光物質を均一に練り混んだものをケース１６と基板１２とにより形成される箱状体の内側空間の全体に充填して蛍光体部を形成してもよい。この蛍光体部は、上記実施例と同様に、青色発光チップ１４から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１の一部を黄緑色（第２の色）の光に波長変換して放射するし、青色の光Ｈ１の他の一部を反射することができる。そして、これら青色の光および黄緑色の光は、上記実施例と同様に合成されて白色（第３の色）の光Ｈ３となり、この白色光Ｈ３が第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂによって散乱させられて隙間Ｓ１〜Ｓ５を通って開放部２２から出力される。
【００２９】
そしてこのように形成された蛍光体部のうち、ケース１６の内面，第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂの表面，ならびにそれに近い箇所に形成された部分は、青色発光チップ１４の表面と所定の間隔を隔てて配置されている。したがって、放射強度の強い青色発光チップ１４から発せられた青色の光によって、その部分に含まれている蛍光物質が劣化することが少なく、よって、予め定めた白色光を長期間安定して出力することができる。
【００３０】
また、上記実施例では、図１（Ｂ）に示すように、蛍光体膜２０をケース１６の内面の全体ならびに第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂの表面の全体に形成したが、これら内面の全体および表面の全体に形成しなくてもよい。たとえば３枚の第１反射散乱部材１８ａの青色発光チップ１４に向う側の側面に形成されている蛍光体膜２０を省略してもよい。要するに、青色発光チップ１４から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１が直接に開放部２２から出力されることがなく、この青色光が蛍光体膜２０で反射したり、黄緑色（第２の色）の光に波長変換されて放射され、しかる後に、隙間Ｓ１〜Ｓ５を通って出力されるように所定の範囲内に蛍光体膜２０を形成すればよい。
【００３１】
さらに、上記実施例では、青色発光チップ１４と黄緑色の蛍光物質を含む蛍光体膜２０とによって白色光を出力する構成としたが、これに代えて、白色以外の色の光を出力する構成としてもよい。たとえば、青色発光チップ１４と黄緑色以外の色の蛍光物質を含む蛍光体膜とによって白色以外の色の光を出力する構成としてもよいし、青色以外の色の光を発する発光チップと黄緑色以外の色の蛍光物質を含む蛍光体膜とによって白色以外の色の光を出力する構成としてもよい。
【００３２】
そして、上記実施例では、図１に示すように、開放部２２をケース１６の側面に設けて白色光Ｈ３を基板１２と平行する側面方向に出力するようにしたが、これに代えて、図６に示すように、開放部２２をケース３８の上面に設けて白色光Ｈ３を基板１２に対して垂直な上側方向に出力するようにしてもよい。なお、第１および第２反射散乱部材１８ａ，１８ｂは、上記実施例と同様に開放部２２に形成されており、青色発光チップ１４から発せられて直線方向に開放部２２に向う青色（第１の色）の光Ｈ１を反射する位置に配置されている。これによって、青色発光チップ１４から発せられた青色（第１の色）の光Ｈ１が直接に開放部２２から出力されないようにしている。これ以外は、上記実施例と同等であるので詳細な説明を省略する。
【００３３】
また、上記実施例では発光ダイオード２４を使用したが、これ以外のたとえば半導体レーザ等の発光装置を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す斜視図、（Ｂ）は図１（Ａ）実施例に示す発光装置の横断面図である。
【図２】図１実施例に示す発光装置の図１（Ｂ）におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１実施例に示す発光装置の正面図である。
【図４】図１実施例に示す発光装置の製造方法を説明するための縦断面図である。
【図５】図１実施例に示す発光装置の製造方法を説明するための縦断面図である。
【図６】この発明の他の実施例を示す縦断面図である。
【図７】従来の発光装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０  …発光装置
１２  …基板
１４  …青色発光チップ
１６，３８  …ケース
１８  …反射散乱部材
１８ａ  …第１反射散乱部材
１８ｂ  …第２反射散乱部材
２０  …蛍光体膜
２２  …開放部
２４  …青色ＬＥＤ
３０  …導光部
【図１】
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【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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