(57)【要約】【課題】異なる色の蛍光を発する複数の発光部を用いて、簡易な構造で光の相互吸収を抑制することが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１は、ＬＥＤ素子２と、赤色キャピラリ１０と、緑色キャピラリ１１と、を備え、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１は、ナノ粒子蛍光体を含み、かつ、少なくとも何れか一方は、ＬＥＤ素子２に対する相対位置が可変である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出射する励起光源と、
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、透光性材料によって封止された第１発光部と、
上記励起光源から出射された励起光を受けて、上記第１発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第２発光部と、を備え、
上記第１発光部および上記第２発光部の少なくとも一方は、ナノ粒子蛍光体を含み、
上記第１発光部および上記第２発光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の発光部が、他方の発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発光装置。
【請求項２】
上記励起光源は、青色発光素子であり、
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、
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、
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ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記励起光源から出射される励起光を受けて、上記第１発光部および上記第２発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第３発光部を備え、
上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部は、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１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記励起光源は、青色発光素子であり、
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、
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、
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、
上記第１発光部、上記第３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ことを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
上記第１発光部および上記第２発光部は、上記励起光源の光軸に対して垂直な方向に沿って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。
【請求項６】
上記励起光源から出射される励起光を受けて、上記第１発光部および上記第２発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第３発光部を備え、
上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部は、上記励起光源の光軸に対して垂直な方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部は、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６に記載の発光装置。
【請求項８】
上記第１発光部および上記第２発光部の少なくとも何れか一方を複数備えることを特徴とする請求項１、２、５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部の少なくとも何れかを複数備えることを特徴とする請求項３、４、６、７の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
励起光を出射する励起光源と、
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、透光性材料によって封止された第１発光部と、
上記励起光源から出射された励起光を受けて、上記第１発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第２発光部と、を備え、
上記第１発光部および上記第２発光部の少なくとも何れか一方は、ナノ粒子蛍光体を含み、
上記第１発光部および上記第２発光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の発光部を第１発光部、他方を第２発光部としたときに、
上記第１発光部および上記第２発光部は、
上記第２発光部で発した蛍光が上記第１発光部によって吸収される吸収率が、上記第２発光部および上記第１発光部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ときの吸収率よりも低い位置に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項１、２、５、１０の何れか１項に記載の発光装置と、
上記励起光源、上記第１発光部、および上記第２発光部の少なくとも何れかが発する光を外部に向けて導光する導光板と、
を備えることを特徴とするバックライト用光源。
【請求項１２】
請求項３、４、６、７の何れか１項に記載の発光装置と、
上記励起光源、上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部の少なくとも何れかが発する光を外部に向けて導光する導光板と、
を備えることを特徴とするバックライト用光源。
【請求項１３】
請求項１１または１２のバックライト用光源を備え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、異なる色の蛍光を発する複数の発光部を用いて、光の相互吸収を抑制することが可能な発光装置、バックライト用光源、および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップの光取り出し面上に形成されＬＥＤチップから放射された光の一部をＬＥＤチップよりも長波長の光に変換する波長変換部であるガラス蛍光体層とを備え、所望の混色光を得るようにした発光装置が提案されている。このような発光装置の例として特許文献１、２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６００９４号公報（２００９年３月１９日公開）
【特許文献２】特開２０１１−２３５６０号公報（２０１１年２月  ３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記各特許文献の技術には次のような問題がある。
【０００５】
特許文献１の照明装置は、半導体発光素子と、赤色蛍光体領域と、当該赤色蛍光体領域と仕切り部材により仕切られた非赤色蛍光体領域とを有する蛍光体層を有することで、演色性を改善し、効率の低下を抑制している。
【０００６】
特許文献１の照明装置は、製造時において、上記仕切り部材とＬＥＤ素子との位置合わせが容易ではなく、かつ、その蛍光体層は、スクリーン印刷などで作製されるため、空気や水分などからの保護が不十分である。また、特許文献１の照明装置は、照明装置の稼動時において、仕切り部材そのものがＬＥＤ光にとって遮蔽物となるため、その分だけ光の変換効率が低下する。また、特許文献１の照明装置は、もし仕切り部材を有していなければ、赤色蛍光体が非赤色蛍光体からの発光を吸収するため、光の相互吸収を抑制することは困難である。
【０００７】
特許文献２の発光装置は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップの光取り出し面側に配設されＬＥＤチップから放射される光の一部をＬＥＤチップよりも長波長の光に変換する波長変換部とを備える。その波長変換部は、ＬＥＤチップから放射される光によって励起されてＬＥＤチップよりも長波長の光を放射する希土類元素を添加したガラスである蛍光ガラスを用いた複数の波長変換要素部が組み合わせて配列された構造体により構成されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献２の発光装置は、互いに変換波長の異なる複数種の波長変換要素部を組み合わせはするものの、その構成は、光の相互吸収を抑えることで演色性を高めることを意図したものではない。
【０００９】
さらに、特許文献１の照明装置および特許文献２の発光装置はいずれも、ナノ蛍光体を用いておらず、ナノ蛍光体の特性や長所を利用した装置でもない。
【００１０】
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、異なる色の蛍光を発する複数の発光部を用いて、光の相互吸収を抑制することが可能な発光装置、バックライト用光源、および表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、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、透光性材料によって封止された第１発光部と、上記励起光源から出射された励起光を受けて、上記第１発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第２発光部と、を備え、上記第１発光部および上記第２発光部の少なくとも一方は、ナノ粒子蛍光体を含み、上記第１発光部および上記第２発光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の発光部が、他方の発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している。
【００１２】
上記の構成によれば、第１発光部および第２発光部の少なくとも一方は、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できる。
【００１３】
さらに、一般に、発光部は、自発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ところ、本発明に係る発光装置では、第１発光部および第２発光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の発光部が、他方の発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、第２発光部において発した蛍光が第１発光部に吸収される（相互吸収）のを抑制することができる。したがって、本発明に係る発光装置は、第１発光部および第２発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、発光効率を高めることができる。
【００１４】
また、本発明に係る発光装置では、上記励起光源は、青色発光素子であり、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、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、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よい。
【００１５】
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。つまり、上記第１発光部が発する赤色の蛍光の波長の方が、上記第２発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、上記励起光源から上記励起光の光軸方向に配置されることにより、上記第２発光部が発した緑色の蛍光が上記第１発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高めることができる。
【００１６】
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発光部および上記第２発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第３発光部を備え、上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部は、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よい。
【００１７】
上記の構成によれば、上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部は、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ため、上記第１発光部ないし上記第３発光部による光の相互吸収をさらに抑えることができる。これにより、本発明に係る発光装置は、発光部を３つ有する場合であっても、上記の構成による発光部の配置によって発光効率をさらに高めることができる。
【００１８】
加えて、本発明に係る発光装置は、発する蛍光の色が互いに異なる発光部を３つ有することで、さらに演色性を高めることができる。
【００１９】
また、本発明に係る発光装置では、上記励起光源は、青色発光素子であり、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、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、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、上記第１発光部、上記第３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よい。
【００２０】
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。
【００２１】
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高く、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、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、上記励起光源から上記励起光の光軸方向に配置されることにより、光の相互吸収をさらに抑えることができる。
【００２２】
また、本発明に係る発光装置では、上記第１発光部および上記第２発光部は、上記励起光源の光軸に対して垂直な方向に沿って配置されている構成であってよい。
【００２３】
上記の構成によれば、上記第１発光部および上記第２発光部が上記励起光源の光軸に対して垂直な方向に沿って配置されている場合においても、上記第１発光部および上記第２発光部は光の相互吸収を抑えることができ、それにより発光装置の発光効率を高めることができる。
【００２４】
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発光部および上記第２発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第３発光部を備え、上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部は、上記励起光源の光軸に対して垂直な方向に沿って配置されている構成であってよい。
【００２５】
上記の構成によれば、上記第１発光部ないし上記第３発光部が上記励起光源の光軸に対して垂直な方向に沿って配置されている場合においても、上記第１発光部ないし上記第３発光部は光の相互吸収を抑えることができ、発光効率を高めることができる。
【００２６】
また、本発明に係る発光装置では、上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部は、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よい。
【００２７】
上記の構成によれば、上記第１発光部ないし上記第３発光部は、発する蛍光の波長の長い蛍光部から順に、上記励起光源の光軸に対して垂直な方向に沿って配置されているため、上記第１発光部ないし上記第３発光部は光の相互吸収をさらに抑えることができる。これにより、本発明に係る発光装置は、発光部を３つ有する場合であっても、上記の構成による発光部の配置によって発光効率をさらに高めることができる。
【００２８】
加えて、本発明に係る発光装置は、発する蛍光の色が互いに異なる発光部を３つ有することで、さらに演色性を高めることができる。
【００２９】
また、本発明に係る発光装置は、上記第１発光部および上記第２発光部の少なくとも何れか一方を複数備える構成であってよい。
【００３０】
また、本発明に係る発光装置は、上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部の少なくとも何れかを複数備える構成であってよい。
【００３１】
上記の構成によれば、本発明に係る発光装置では、例えば、上記第１発光部を５つ、上記第２発光部を３つ、上記第３発光部を２つ、といった数量の調整が可能となる。これにより、本発明に係る発光装置は、用途ごとに相応しい色味、演色性を実現することができる。
【００３２】
本発明に係る発光装置は、上記の課題を解決するために、励起光を出射する励起光源と、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、透光性材料によって封止された第１発光部と、上記励起光源から出射された励起光を受けて、上記第１発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第２発光部と、を備え、上記第１発光部および上記第２発光部の少なくとも何れか一方は、ナノ粒子蛍光体を含み、上記第１発光部および上記第２発光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の発光部を第１発光部、他方を第２発光部としたときに、上記第１発光部および上記第２発光部は、上記第２発光部で発した蛍光が上記第１発光部によって吸収される吸収率が、上記第２発光部および上記第１発光部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ときの吸収率よりも低い位置に配置されていることを特徴としている。
【００３３】
一般に、発光部は、自発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。そのため、上記第２発光部および上記第１発光部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ときには、上記第２発光部で発した蛍光の多くが上記第１発光部で吸収され、その吸収率は高くなる。
【００３４】
しかしながら、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、上記第２発光部および上記第１発光部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ときの吸収率よりも低い吸収率を実現することができ、それにより発光装置の発光効率を高めることができる。
【００３５】
加えて、上記の構成によれば、第１発光部および第２発光部の少なくとも一方は、ナノ粒子蛍光体を含む。ナノ粒子蛍光体は、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できる。
【００３６】
また、本発明に係るバックライト用光源は、上記の発光装置と、上記励起光源、上記第１発光部、および上記第２発光部の少なくとも何れかが発する光を外部に向けて導光する導光板と、を備える構成であってよい。
【００３７】
また、本発明に係るバックライト用光源は、上記の発光装置と、上記励起光源、上記第１発光部、上記第２発光部、および上記第３発光部の少なくとも何れかが発する光を外部に向けて導光する導光板と、を備える構成であってよい。
【００３８】
上記の構成によれば、本発明に係るバックライト用光源は、異なる色の蛍光を発する複数の発光部を用いて、光の相互吸収を抑制することが可能な発光装置を備えるため、発光効率を高めることができる。
【００３９】
また、本発明に係る表示装置は、上記のバックライト用光源を備える構成であってよい。
【００４０】
上記の構成によれば、本発明に係る表示装置は、異なる色の蛍光を発する複数の発光部を用いて、光の相互吸収を抑制することが可能な発光装置を有するバックライト用光源を備えるため、発光効率を高めることができる。
【００４１】
特に、本発明に係る表示装置は、上記の効果によって、カラーフィルタとのマッチングが容易になり、光の取り出し効率を向上させることも可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光を出射する励起光源と、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、透光性材料によって封止された第１発光部と、上記励起光源から出射された励起光を受けて、上記第１発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第２発光部と、を備え、上記第１発光部および上記第２発光部の少なくとも一方は、ナノ粒子蛍光体を含み、上記第１発光部および上記第２発光部のうち、発する蛍光の波長が長い方の発光部が、他方の発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る。
【００４３】
また、本発明に係る発光装置は、以上のように、励起光を出射する励起光源と、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、透光性材料によって封止された第１発光部と、上記励起光源から出射された励起光を受けて、上記第１発光部とは異なる色の蛍光を発する、透光性材料によって封止された第２発光部と、を備え、上記第１発光部および上記第２発光部の少なくとも何れか一方は、ナノ粒子蛍光体を含み、上記第１発光部および上記第２発光部は、上記励起光源の光軸に対して垂直な方向に沿って配置されている構成である。
【００４４】
それゆえ、本発明に係る発光装置は、異なる色の蛍光を発する複数の発光部を用いて、光の相互吸収を抑制することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施の形態に係る発光装置の概略図である。
【図２】赤色キャピラリおよび緑色キャピラリを固定する固定部を説明するための図である。
【図３】キャピラリを固定する、図２とは異なる方法を説明するための図である。
【図４】他の実施形態に係る発光装置の概略図である。
【図５】さらに他の実施形態に係る発光装置の概略図である。
【図６】さらに他の実施形態に係る発光装置の概略図である。
【図７】さらに他の実施形態に係る発光装置の概略図である。
【図８】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。
【図９】ＬＥＤ素子の他の実施例を説明する断面図である。
【図１０】ＬＥＤ素子のさらに他の実施例を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態に係る発光装置１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。
【００４７】
〔発光装置１の基本構成〕
まず、発光装置１について図１により説明する。図１は、発光装置１の概略図である。
【００４８】
発光装置１は、複数のＬＥＤ素子（励起光源）２と、基板３と、赤色キャピラリ（第１発光部）１０と、緑色キャピラリ（第２発光部）１１とを備える。基板３に複数のＬＥＤ素子２が実装されており、ＬＥＤ素子２から離間した位置に、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１が配置されている。赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１は、ＬＥＤ素子２を実装する基板３の主面と平行に、かつ、励起光の光軸と垂直な方向に互いに並んで配置されている。
【００４９】
なお、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１は、ともに細長い円筒状に成型されており、本実施の形態では、当該形状を有する蛍光体（発光体）を「キャピラリ」と称することもある。以下、各部について説明する。
【００５０】
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に置き換えてもよい。
【００５１】
基板３は、規則的に整列した複数のＬＥＤ素子２を実装する。基板３は、略直方形状をなし、図示しない回路パターンと、この回路パターンに接続された電極とを有する。なお、基板３に実装されるＬＥＤ素子２は、規則的に整列していなくてもよく、その位置は任意に決めてよい。
【００５２】
赤色キャピラリ１０は、ＬＥＤ素子２が発した青色光で励起されて赤色の光を発するもので、その光の主波長は例えば６００ｎｍ〜６８０ｎｍである。赤色キャピラリ１０は、励起光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
【００５３】
赤色キャピラリ１０は、透光性材料によって封止され、その封止材の内部にナノ粒子蛍光体が分散されている。あるいは、赤色キャピラリ１０は、透光性材料によって封止されるとともに、ナノ粒子蛍光体を固めて成型されている。
【００５４】
ナノ粒子蛍光体としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ナノ粒子蛍光体（例えば、インジウムリン：ＩｎＰ）を用いることができる。この蛍光体は、ＬＥＤ素子２から発せられた高い出力（および／または光密度）の励起光に対しての熱耐性が高く、照明光源に最適である。
【００５５】
赤色キャピラリ１０を封止する透明性材料としては、透光性を有する樹脂材料、つまり非結晶樹脂によって形成されるため、ポリスチレン、アクリルニトリル／スチレン、アクリルニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニルなどを好適に採用することができる。また、例えば、ガラス材（無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス）を用いることもできる。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。封止材は、透明性の高いものが好ましく、励起光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。特に、ナノ粒子蛍光体は、水分・酸素に対して弱いことから、ナノ粒子蛍光体を封止材料で封止することで、水分・酸素に対する耐性を高めることができる。
【００５６】
ここで、半導体ナノ粒子蛍光体は、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という特徴を有する。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。このように、従来の蛍光体は材料で発光する色（波長）が決まっているのに対して、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る点がナノ粒子蛍光体の大きな特徴である。
【００５７】
また、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、ハイパワーの励起光に対して耐性が強いという特徴も有する。これは、この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。
【００５８】
その結果、半導体ナノ粒子蛍光体は、強い励起光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。このように、ナノ粒子蛍光体を用いることで、赤色キャピラリ１０が熱によって劣化（変色や変形）するのをより抑制することができる。
【００５９】
緑色キャピラリ１１は、ＬＥＤ素子２が発した青色の光で励起されて緑色の光を発するもので、その光の主波長は例えば５１０ｎｍ〜５６０ｎｍである。緑色キャピラリ１１は、励起光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
【００６０】
緑色キャピラリ１１は、透光性材料によって封止され、その封止材の内部にナノ粒子蛍光体が分散されている。あるいは、緑色キャピラリ１１は、透光性材料によって封止されるとともに、ナノ粒子蛍光体を固めて成型されている。なお、透光性材料、ナノ粒子蛍光体については上述したとおりであるため、ここでの説明は省略する。また、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１は、何れもナノ粒子蛍光体を含むものとして説明しているが、少なくとも一方がナノ粒子蛍光体を含む構成であってもよい。このことは後述の黄色キャピラリ（第３発光部）１２についても同様であり、赤色キャピラリ１０、緑色キャピラリ１１、および黄色キャピラリ１２の少なくとも何れかがナノ粒子蛍光体を含む構成であってよい。
【００６１】
ここで、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１を発光装置１に固定する方法の一例を図２により説明する。図２は、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１を固定する固定部７を説明するための図である。
【００６２】
固定部７は、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１を固定するものである。例えば、固定部７は、プラスチック等からなり、直方形状に成型されている。固定部７の一主面には複数の円形の孔８が形成されている。その孔８は、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の一端を緩みなく固定することができよう、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の直径より僅かに大きく形成されている。また、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の他端側にも固定部７を備えることで、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の両端を固定部７に固定することができる。また、孔８を複数設けることで、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の固定位置を適宜変更することができる。
【００６３】
なお、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の固定方法は、固定部７を用いる方法に限られず、他の方法によって固定することもできる。他の固定方法の一例を図３により説明する。図３は、キャピラリを固定する、図２とは異なる方法を説明するための図である。なお、図３では、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１を、単にキャピラリと称している。
【００６４】
図３（ａ）に示すように、固定部７ａには１つの孔が形成されている。そして、複数のキャピラリが１つの束に纏められており、その束を、固定部７ａの上記１つの孔に嵌入させる。これにより、複数のキャピラリを固定部７ａに固定することができる。
【００６５】
図３（ｂ）の実施例では、図３（ａ）と同様に、固定部７ｂには１つの孔が形成されている。そして、３本のキャピラリが１つの束に纏められており、その束を、固定部７ｂの上記１つの孔に嵌入させる。これにより、３本のキャピラリを固定部７ｂに固定することができる。
【００６６】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、固定方法の他の一例であって、キャピラリの本数、および複数のキャピラリの互いの配置、位置関係などにかかわらず、当該複数のキャピラリを発光装置に固定することができる。このように、キャピラリの固定方法は、種々の方法で実現することができる。
【００６７】
赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１は発光装置１の出荷時や使用時など、どのようなタイミングでも固定することができる。
【００６８】
また、固定部７または同様の機能を有する固定部は、後述する発光装置２０等においても用いられる。
【００６９】
上述したように、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１は、ＬＥＤ素子２を実装する基板３の主面と平行に、かつ、励起光の光軸と垂直な方向に互いに並んで配置されている。このとき、発する蛍光の波長が長い赤色キャピラリ１０が、緑色キャピラリ１１よりもＬＥＤ素子２に近い位置に配置されていることが好ましい。ただし、発する蛍光の波長が長い赤色キャピラリ１０が、緑色キャピラリ１１よりもＬＥＤ素子２に遠い位置に配置されている場合もあってよい。
【００７０】
〔発光装置１の発光動作について〕
次に、発光装置１での発光動作を説明する。発光装置１では、ＬＥＤ素子２から青色の励起光が出射され、その励起光が赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１に入射する。これにより、赤色キャピラリ１０は、ＬＥＤ素子２が発した青色の光によって励起されて赤色の光を発し、緑色キャピラリ１１は、ＬＥＤ素子２が発した青色の光で励起されて緑色の光を発する。
【００７１】
ここで、赤色キャピラリ１０は、緑色キャピラリ１１から出射された、赤色よりも波長の短い緑色の光を吸収しやすいという性質を有する。そのため、緑色キャピラリ１１から出射された緑色の光の一部が赤色キャピラリ１０に吸収され、その吸収された分だけ発光装置の発光効率は低下することになる。
【００７２】
しかしながら、発光装置１では、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１は、ＬＥＤ素子２を実装する基板３の主面と平行に、かつ、励起光の光軸と垂直な方向に互いに並んで配置している。
【００７３】
したがって、ＬＥＤ素子２、緑色キャピラリ１１、および赤色キャピラリ１０がその順序で励起光の光軸に沿って位置決めされている場合と比べて、発光装置１は、赤色キャピラリ１０が緑色の光を吸収する割合を低減することができ、それにより発光効率を改善することができる。
【００７４】
また、発光装置１では、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１と固定部７との固定方法は自在に変更できる。したがって、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の少なくとも何れか一方は、励起素子２に対する相対位置を可変にできる。それゆえ、キャピラリ間での光の相互吸収が抑制される各キャピラリの位置を適宜調整することもできる。
【００７５】
なお、光の相互吸収とは、ある発光部が発した蛍光が他の発光に吸収されることを言う。光の相互吸収により装置外部に放射される光量が減り、装置の発光効率が低下する。したがって、光の相互吸収を抑制することで、装置の発光効率を高めることができる。
【００７６】
〔発光装置２０〕
次に、他の実施形態である発光装置２０を図４により説明する。図４は、発光装置２０の概略図である。
【００７７】
図示するように、発光装置２０では、ＬＥＤ素子２、赤色キャピラリ１０、緑色キャピラリ１１が、その順序で、励起光の光軸に沿って位置決めされている。換言すれば、１つのＬＥＤ素子２から照射される励起光の照射範囲において、発する蛍光の波長が長い方の赤色キャピラリ１０が、緑色キャピラリ１１よりもＬＥＤ素子２に近い位置に配置されている。この構成によれば、ＬＥＤ素子２から出射された青色の励起光は、まず赤色キャピラリ１０に入射する。そして、赤色キャピラリ１０を透過した青色の励起光は、緑色キャピラリ１１に入射する。また、赤色キャピラリ１０が発した赤色の光も、緑色キャピラリ１１に入射する。つまり、発光装置２０では、緑色よりも長波長の赤色の光が緑色キャピラリ１１に入射するため、赤色キャピラリ１０による緑色の光の吸収を抑制できる。したがって、発光装置２０は、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の位置が反対である場合と比べて、さらに発光効率を高めることができる。
【００７８】
〔発光装置３０〕
次に、さらに他の実施形態である発光装置３０を図５により説明する。図５は、発光装置３０の概略図である。
【００７９】
図示するように、発光装置３０は、ＬＥＤ素子２、赤色キャピラリ１０ａ、赤色キャピラリ１０ｂ、緑色キャピラリ１１ａ、緑色キャピラリ１１ｂを備える。そして、発光装置３０では、ＬＥＤ素子２、赤色キャピラリ１０ａ、緑色キャピラリ１１ａが、および、ＬＥＤ素子２、赤色キャピラリ１０ｂ、緑色キャピラリ１１ｂが、それぞれ、その順序で、励起光の光軸に沿って位置決めされている。
【００８０】
このように、発光装置３０は、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１を上記の位置にそれぞれ複数本備えることで、発光点を増やし色ムラを抑制している。
【００８１】
なお、図示していないが、赤色キャピラリ１０をｍ本、緑色キャピラリ１１をｎ本（ｍ＞ｎ）有することで赤色を強くし、電球色の発光装置を実現することができる。また、赤色キャピラリ１０をｍ本、緑色キャピラリ１１をｎ本（ｍ＜ｎ）有することで緑色を強くし、昼白色の発光装置を実現することができる。さらに、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の配置を変えることでも、色を大きく変化させたり、微妙に変化させることもできる。
【００８２】
このように、発光装置３０は、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１の本数および／または配置を調整することで、バリエーション豊かな発光装置を実現できる。
【００８３】
〔発光装置４０〕
ここで、さらに他の実施形態である発光装置４０を図６により説明する。図６は、発光装置４０の概略図である。
【００８４】
図示するように、発光装置４０は、ＬＥＤ素子２、赤色キャピラリ１０、緑色キャピラリ１１、黄色キャピラリ１２を備える。
【００８５】
黄色キャピラリ１２は、ＬＥＤ素子２が発した青色の光で励起されて黄色の光を発するもので、その光の主波長は例えば５６０ｎｍ〜５９０ｎｍである。黄色キャピラリ１２は、励起光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
【００８６】
黄色キャピラリ１２は、透光性材料によって封止され、その封止材の内部にナノ粒子蛍光体が分散されている。あるいは、黄色キャピラリ１２は、透光性材料によって封止されるとともに、ナノ粒子蛍光体を固めて成型されている。なお、透光性材料、ナノ粒子蛍光体については上述したとおりであるため、ここでの説明は省略する。
【００８７】
発光装置４０では、ＬＥＤ素子２から出射される励起光の光軸に対して垂直な方向に、赤色キャピラリ１０、黄色キャピラリ１２、および緑色キャピラリ１１がその順序で配置される。赤色キャピラリ１０は、赤色よりも波長の短い緑色および黄色の光を吸収しやすく、黄色キャピラリ１２は、黄色よりも波長の短い緑色の光を吸収しやすいという性質を有する。したがって、たとえばＬＥＤ素子２、緑色キャピラリ１１、黄色キャピラリ１２、および赤色キャピラリ１０がその順序で励起光の光軸に沿って位置決めされている場合と比べて、発光装置４０は、赤色キャピラリ１０が緑色および黄色の光を吸収する割合を低減できるため、発光効率を改善することができる。
【００８８】
〔発光装置５０〕
ここで、さらに他の実施形態である発光装置５０を図７により説明する。図７は、発光装置５０の概略図である。発光装置５０は、赤色キャピラリ１０、緑色キャピラリ１１、黄色キャピラリ１２が、その順序で、励起光の光軸に沿って位置決めされているという点で発光装置４０と異なる。換言すれば、赤色キャピラリ１０、緑色キャピラリ１１、および黄色キャピラリ１２のうち、発する蛍光の波長が長い方から順に、ＬＥＤ素子２に近い位置に配置されている。上述したように、赤色キャピラリ１０は、赤色よりも波長の短い緑色および黄色の光を吸収しやすく、黄色キャピラリ１２は、黄色よりも波長の短い緑色の光を吸収しやすい。したがって、上記の順序で各キャピラリを配置することで、光の相互抑制を最大限に実現することができる。
【００８９】
〔発光装置１等による効果〕
上記の構成によれば、発光装置１等では、異なる色を発する複数のキャピラリのうち少なくとも何れかは、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、発光装置１等は、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できる。
【００９０】
さらに、一般に、発光部は、自発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ところ、発光装置１等では、異なる色を発する複数のキャピラリのうち発する蛍光の波長が長い方が、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１等は、各キャピラリは、光の相互吸収を抑えることができ、発光効率を高めることができる。
【００９１】
なお、図１等では、異なる色を発する複数のキャピラリの位置を、ＬＥＤ素子２の光軸に沿って、または、ＬＥＤ素子２の光軸に対して垂直な方向に配置する例を示している。しかしながら、発光装置１等は、異なる色を発する複数のキャピラリのうち、発する蛍光の波長が長い方をＬＥＤ素子２に近い位置に配置すればよく、上記の配置に限られない。
【００９２】
また、上記の説明では、ＬＥＤ素子２は、青色の光であるものとして説明し、キャピラリとして赤、緑、黄キャピラリを用いて説明した。しかしながら、発光装置１等では、励起光およびキャピラリの色は、上記の色に限られず、種々の色で実現することが可能である。
【００９３】
さらに、発光装置１等による効果を説明する。
【００９４】
従来の発光装置は、製造時において、仕切り部材とＬＥＤ素子との位置合わせが容易ではなく、かつ、その蛍光体層は、スクリーン印刷（蒸着）などで作製されるため、空気や水分などからの保護が不十分であった。したがって、一部の蛍光体層に不具合が生じると、装置ごと交換する必要があった。
【００９５】
これに対して、発光装置１等では、各キャピラリは透光性材料によって封止されているため、蛍光体の外気や水分などへの露出を防止でき、蛍光体の劣化を抑えることができる。したがって、発光装置１等では、あるキャピラリに不具合が生じたときには、そのキャピラリのみ交換すればよく、発光装置そのものを交換する必要はない。これにより、発光装置１等は、従来の装置よりも寿命を長くすることができる。
【００９６】
また、従来の発光装置では、発光部が蒸着等によって作製されているため、装置の製造コストが高くなっていた。これに対して、発光装置１等では、発光部はキャピラリで作製されるため、装置の製造コストを低く抑えることができる。
【００９７】
また、従来の発光装置では蛍光体層を層状に蒸着させて作製していたため、発光部は、一旦作製されると、その位置、色の組み合わせなどを調整することが困難であった。そのため、発光装置の用途に応じて、別々の発光装置を準備する必要があった。これに対して、発光装置１等は、各キャピラリを個別かつ自在に取り付けることができる。したがって、発光装置１等は、製品の出荷時や使用中などの任意のタイミングでキャピラリの位置、色の組み合わせなどを適宜調整することができ、バリエーション豊かな色味を１台で実現することができる。
【００９８】
また、従来の発光装置は、装置の稼動時において、仕切り部材そのものがＬＥＤ光にとって遮蔽物となるため、その分だけ光の変換効率が低下していた。また、従来の発光装置は、仕切り部材を有していなければ、例えば赤色蛍光体が非赤色蛍光体からの発光を吸収するため、光の相互吸収を抑制することは困難であった。これに対して、発光装置１等は、発光部による光の相互吸収の抑制効果によって、装置の発光効率を向上させることができる。また、キャピラリ状の発光部を用いることで、極めてシンプルな構造で上記効果を実現することができる。
【００９９】
さらに、発光装置の１変形例として、次のような発光装置も含まれる。当該発光装置では、１つのＬＥＤ素子２から照射される励起光の照射範囲において、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１は、緑色キャピラリ１１で発した蛍光が赤色キャピラリ１０によって吸収される吸収率が、緑色キャピラリ１１および赤色キャピラリ１０の順序でＬＥＤ素子２から励起光の光軸方向に配置されるときの吸収率よりも低い位置に配置される。これにより、当該発光装置は、緑色キャピラリ１１および赤色キャピラリ１０の順序でＬＥＤ素子２から励起光の光軸方向に配置されるときの吸収率よりも低い吸収率を実現することができ、それにより発光装置の発光効率を高めることができる。
【０１００】
〔その他の適用例〕
本実施の形態に係る発光装置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８により説明する。図８は、発光装置１を液晶型の表示装置１００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により説明するが、上記の発光装置２０等を用いてもよい。
【０１０１】
図示するように、表示装置１００は、基板回路４、基板３、導光板５、ＬＥＤチップ９、赤色キャピラリ１０、および緑色キャピラリ１１を備える。
【０１０２】
基板３は、その表面に規則的に整列した複数のＬＥＤチップ９を実装する。基板３は、直方形状であり、その表面に基板回路４と、この基板回路４に接続された電極(不図示）とを有する。
【０１０３】
表示装置１００では、基板３上に一定の間隔を置いて複数のＬＥＤチップ９が配置され、かつＬＥＤチップ９に対向する位置に、赤色キャピラリ１０および緑色キャピラリ１１を備えたＬＥＤモジュールをバックライトユニット用の光源として使用する。このバックライトユニット用の光源から導光板５に入射された光は、導光板５の内部で全反射、散乱等により導光板５の上に送られる。表示装置１００では、均一な特性を有する光が導光板５の側面部に到達するために、ＬＥＤモジュールは導光板５から所定間隔で離れて配置される。
【０１０４】
このように、本実施の形態に係る発光装置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る。
【０１０５】
また、発光装置１等から導光板５への光の入射は、表示装置１００の両側、四方など、あらゆる方向から行われてよく、図８に記載の構成に限られない。
〔ＬＥＤの他の実施例〕
次に、上記の本実施の形態において用いることができるＬＥＤ素子の他の実施例を図９、図１０により説明する。
【０１０６】
図９は、ＬＥＤ素子２の他の実施例を説明する断面図である。図示するように、複数のＬＥＤ素子２が、カップ状に形成された透明性樹脂にそれぞれ封止されている。このとき、赤色キャピラリ１０等が、透明性樹脂に封止された複数のＬＥＤ素子２を実装する基板３の主面と平行に、かつ、励起光の光軸と垂直な方向に互いに並んで配置されている。そして、複数のＬＥＤ素子２がそれぞれ、赤色キャピラリ１０等に向かって励起光を出射する。
【０１０７】
図１０は、ＬＥＤ素子２のさらに他の実施例を説明する断面図である。図示するように、複数のＬＥＤ素子２が、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。このとき、赤色キャピラリ１０等が、透明性樹脂に封止された複数のＬＥＤ素子２を実装する基板３の主面と平行に、かつ、励起光の光軸と垂直な方向に互いに並んで配置されている。そして、複数のＬＥＤ素子２がそれぞれ、赤色キャピラリ１０等に向かって励起光を出射する。
【０１０８】
このように、本実施の形態に係る発光装置は、種々のタイプのＬＥＤ素子と共に用いることができる。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。
〔その他〕
本実施形態に係る発光装置は、青色発光素子と、透光性を有する筒状の封止部材と、前記透光性を有する筒状の封止部材の内に、青色発光素子の光によって励起されて青色以外の光を発光する蛍光体を分散した蛍光体層を設けた蛍光体キャピラリと、を備える構成であってよい。
【０１０９】
また、本実施形態に係る発光装置は、前記蛍光体キャピラリが複数あってよい。
【０１１０】
また、本実施形態に係る発光装置は、前記蛍光体キャピラリが、青色発光素子により励起されて赤色発光するものと緑色発光するものであってよい。
【０１１１】
また、本実施形態に係る発光装置は、前記蛍光体キャピラリが青色発光素子により励起されて赤色発光するものと緑色発光するものと黄色発光するものであってよい。
【０１１２】
また、本実施形態に係る発光装置は、青色発光素子と、透光性を有する筒状の封止部材と、前記透光性を有する筒状の封止部材の内に、青色発光素子の光によって励起されて青色以外の光を発光する蛍光体を分散した蛍光体層を設けた蛍光体キャピラリと、前記青色発光素子および前記蛍光体キャピラリから発する光を導光する導光板と、を備える液晶ディスプレイのバックライト用光源であってよい。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、異なる色の蛍光を発する複数の発光部を用いて、光の相互吸収を抑制することが可能な発光装置に関し、特にバックライト用光源、および表示装置に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１、２０、３０、４０、５０  発光装置
２    ＬＥＤ素子（励起光源）
３    基板
４    基板回路
５    導光板
７    固定部
９    ＬＥＤチップ（励起光源）
１０  赤色キャピラリ（第１発光部）
１１  緑色キャピラリ（第２発光部）
１２  黄色キャピラリ（第３発光部）
１００  表示装置
【図１】
2013214666.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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