JP2010129698A - 発光装置、バックライト、および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の周囲にリフレクタが配置される発光装置であって、発光効率に優れるものを提供すること。
【解決手段】発光素子と、この発光素子の周囲に配置されるリフレクタと、このリフレクタの受光部に配置され、発光素子から放出された光を吸収してこの発光素子の発光色とは異なる波長の光を放出する蛍光体を有する蛍光体層とを具備する発光装置において、発光素子が設置される設置面の法線からのリフレクタの内面の傾きを５°以上４０°以下とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置、バックライト、および液晶表示装置に係り、特に発光素子の周囲にリフレクタが配置されてなる発光装置と、これを用いたバックライト、液晶表示装置に関する。

近年、一般照明、液晶表示装置用バックライト等に用いられてきた水銀ガス励起の蛍光灯管（ＦＬ）、冷陰極線管（ＣＣＦＬ）に対して、コンパクト性、長寿命、低電圧駆動、水銀フリー等の特徴をもつ、白色発光装置の開発が行われるようになってきている。

白色発光装置は、青色光発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および赤色発光ダイオードの３色の発光ダイオードを組合せて白色発光させるタイプ１と、励起源としての長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）または青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）の発光ダイオードと、可視光を発光する単色または複数色の蛍光体を含有する蛍光体層とを組合せることによって白色発光させるタイプ２とがある。タイプ２の白色発光装置によれば、発光ダイオードの個数を低減し、全体の発熱を抑制できることから、近年ではタイプ２の白色発光装置の開発がさかんに行われるようになっている。

タイプ２の白色発光装置のうち、長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）を発光する発光ダイオード（以下、紫外光発光ダイオードと呼ぶ）を用いるものは、蛍光体として、青色、緑色、および赤色の３色の蛍光体を用いることで白色光を得ている。一方、青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）の発光ダイオード（以下、青色光発光ダイオードと呼ぶ）を用いるものは、蛍光体として、緑色と赤色との２色の蛍光体、または黄色の蛍光体を用いることにより白色光を得ている。

このようなタイプ２の白色発光装置は、例えば基板上に発光ダイオードを配置すると共に、この発光ダイオードを囲むように樹脂枠等のリフレクタを配置し、このリフレクタ内に発光ダイオードの種類に合わせた蛍光体を含有する蛍光体層を配置することで得られている。このような構造とすることにより、発光ダイオードから発せられた光が蛍光体層により所定の波長の光に変換され、総計として白色光が外部へと放出される仕組みとなっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−９６１３３号公報

しかしながら、発光ダイオードの周囲に単にリフレクタを設けた場合、すなわち発光ダイオードが搭載される搭載面、例えば基板の表面の法線に対してリフレクタの内面の傾きがほとんどない場合、発光ダイオードから発せられた光がリフレクタの内面で反射され、再び発光ダイオードへと入射するため、必ずしも発光効率に優れない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、発光ダイオードの周囲にリフレクタが配置される発光装置において、発光効率に優れるものを提供することを目的としている。また、本発明は、このような発光効率に優れる発光装置を用いたバックライト、液晶表示装置を提供することを目的としている。

本発明の発光装置は、発光素子と、前記発光素子の周囲に配置されるリフレクタと、前記リフレクタの受光部に配置され、前記発光素子から放出された光を吸収して前記発光素子の発光色とは異なる波長の光を放出する蛍光体を含有する蛍光体層とを具備する発光装置であって、前記発光素子が設置される設置面の法線からの前記リフレクタの内面の傾きが５°以上４０°以下であることを特徴としている。

前記発光素子は、波長が４３０ｎｍより短い紫外光を発光するものであり、前記蛍光体は、前記発光素子の発光を吸収して長波長発光を行なうものであることが好ましい。

また、前記発光素子からの直接光のエネルギーと、前記蛍光体からの蛍光のエネルギーとのエネルギー比は０．１以下であることが好ましい。

さらに、前記リフレクタの前記設置面側の前記受光部の大きさと、前記発光素子の大きさとの差が１．２ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、発光素子と、この発光素子の周囲に配置されるリフレクタと、このリフレクタの受光部に配置され、発光素子から放出された光を吸収して該発光素子の発光色とは異なる波長の光を放出する蛍光体を含有する蛍光体層とを具備する発光装置において、発光素子が設置される設置面の法線からのリフレクタの内面の傾きを５°以上４０°以下とすることで、発光効率に優れる発光装置とすることができる。

また、本発明によれば、バックライト、液晶表示装置における発光装置としてこのような発光効率に優れる発光装置を用いることで、特性に優れるバックライト、液晶表示装置とすることができる。

以下、本発明について説明する。
図１は、本発明の発光装置の一例を示す外観図である。また、図２は、図１に示す発光装置の断面図（Ａ−Ａ線矢視断面図）である。

発光装置１は、例えば受光部が楕円形状とされた枠状のリフレクタ２と、このリフレクタ２の一方の主面側に設けられる底部３とが一体に形成された装置本体４を有している。リフレクタ２の枠内に露出する底部３の表面上にはリード電極５、リード電極６が形成され、これらはリフレクタ２を貫通して側面部に設けられる一対の実装電極７、実装電極８に接続されている。

リード電極５上には発光素子９が配置され、この発光素子９の図示しない下部電極がリード電極５に電気的に接続されると共に、図示しない上部電極がボンディングワイヤ１０を介してリード電極６に電気的に接続されている。また、リフレクタ２の受光部には、図示しない蛍光体を含む蛍光体層１１が充填されている。

リフレクタ２と底部３とからなる装置本体４は、例えばアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックス、ガラスセラミックス、ガラスエポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等からなるものである。装置本体４を、例えばアルミナや窒化アルミニウム等のセラミックスからなるものとすることで、熱伝導性に優れるものとすることができ、発光装置１の温度上昇を抑制できるため好ましい。

リード電極５、リード電極６は、例えばＡｇ、Ｐｔ、Ｒｕ、ＰｄおよびＡｌ等の金属材料からなるものである。リード電極５、リード電極６をこのような金属材料からなるものとすることで、光反射性に優れるものとし、発光効率に優れる発光装置１とすることができる。なお、リード電極５、リード電極６は、上記した金属材料の他、例えばＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ等からなるものとすることもできる。また、実装電極７、実装電極８についても、リード電極５、リード電極６と同様の金属材料からなるものとすることができるが、必ずしも光反射性に優れるものである必要がないため、通常はＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ等からなるものとすることができる。

発光素子９は、例えば長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）または青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）を発光するものである。長波長紫外線（３００〜４３０ｎｍ）を発光する発光素子（以下、紫外光発光素子という）を用いる場合、蛍光体層１１中に含有される蛍光体として、青色、緑色、および赤色の３色の蛍光体を用いることで白色光を得ることができる。一方、青色波長（４６０〜４８０ｎｍ）の発光素子（以下、青色光発光素子という）を用いる場合、蛍光体層１１中に含有される蛍光体として、緑色と赤色との２色の蛍光体、または黄色の蛍光体を用いることにより白色光を得ることができる。なお、発光素子９としては、発光ダイオードおよびレーザを用いることができ、本発明ではこれらをまとめて発光素子と称する。

発光素子９として紫外光発光素子を用いる場合、例えば以下に示すような蛍光体を用いることができる。

＜青色蛍光体＞
青色蛍光体としては、具体的にはピーク波長４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光を発光する青色蛍光体が用いられる。青色蛍光体としては、例えば下記式（１）または（２）で表される組成を有する青色蛍光体が用いられる。

（Ｓｒ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｂａ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｘ_２ …（１）
（式中、ｘ、ｙ、およびｚは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満たす値であり、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒから選ばれる少なくとも１種である。）

式（１）中、ｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内にあると、青色蛍光体からの光の波長がバックライト用途に適するために好ましい。また、ｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内で大きくなるほど、青色蛍光体からの光の長波長の発光成分が増加する。一方、ｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内で小さくなるほど、青色蛍光体からの光のスペクトル幅が狭くなり、バックライト用途により適するようになる。さらに、ｚが上記範囲内にあると、青色蛍光体の発光効率が高くなるために好ましい。

（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７ …（２）
（式中、ｘ、ｙ、およびｚは、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４を満たす値である。）

式（２）中、ｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内にあると、青色蛍光体からの光の波長がバックライト用途に適するために好ましい。また、ｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内で大きくなるほど、青色蛍光体からの光の長波長の発光成分がわずかに増加する。さらに、ｚが上記範囲内にあると、青色蛍光体の発光効率が高くなるために好ましい。

＜緑色蛍光体＞
緑色蛍光体としては、具体的にはピーク波長４９０ｎｍ〜５７５ｎｍの緑色光を発光する緑色蛍光体が用いられる。緑色蛍光体としては、例えば下記式（３）で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩からなる緑色蛍光体が用いられる。

（Ｂａ_{１−ｘ−ｙ−ｚ}Ｓｒ_ｘＣａ_ｙＥｕ_ｚ）（Ｍｇ_１−ｕＭｎ_ｕ）Ａｌ_１０Ｏ_１７ …（３）
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．１、０．１５＜ｚ＜０．４、０．２５＜ｕ＜０．６を満たす値である。）

式（３）中、ｚおよびｕがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体の発光効率が高いため好ましい。また、ｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体の寿命と輝度のバランスがよいため好ましい。ｘが０．５以上であると緑色蛍光体の寿命が低下するおそれがある。

＜赤色蛍光体＞
赤色蛍光体としては、具体的にはピーク波長６２０ｎｍ〜７８０ｎｍの赤色光を発光する赤色蛍光体が用いられる。赤色蛍光体としては、例えば下記式（４）で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンが用いられる。

（Ｌａ_{１−ｘ−ｙ}Ｅｕ_ｘＭ_ｙ）_２Ｏ_２Ｓ …（４）
（式中、Ｍは、Ｓｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは、０．０８＜ｘ＜０．１７、０≦ｙ＜０．００３を満たす値である。）

式（４）中、ＭがＳｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であると、赤色蛍光体の発光効率が高いため好ましい。また、ｘ、ｙがそれぞれ上記範囲内にあると、赤色蛍光体からの光の波長がバックライト用途に適するために好ましい。

本発明では、このような発光装置１において、例えば図３に示すように、発光素子９の設置面、すなわち底部３の表面の法線からのリフレクタ２の内面２ａの傾きθを５°以上４０°以下とすることを特徴としている。なお、図３は、図１に示す発光装置１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

リフレクタ２の内面２ａにこのような傾きθを設けることで、従来の傾きがほとんどないものに比べ、発光装置１の発光効率を向上させることができる。また、発光効率が向上するために、発光装置１に加える電力を低減して温度上昇を抑制することもでき、これにより信頼性に優れるものとすることもできる。

すなわち、発光素子９から発せられた光は、その上部であるリフレクタ２の開口部へと向かうが、蛍光体層１１に含有される蛍光体に衝突して進行方向が水平方向へと曲げられ、結果としてリフレクタ２の内面２ａへと入射する。このとき、内面２ａに傾きがほとんどない場合、内面２ａに入射した光はそのまま水平方向へと反射され、再び発光素子９へと入射する。このため、発光素子９から発せられた光が有効に利用されず、必ずしも発光効率に優れないものとなる。

本発明では、リフレクタ２の内面２ａの傾きθを５°以上４０°以下とすることで、発光素子９から発せられた光が再び該発光素子９へと入射することを抑制し、発光効率に優れるものとすることができる。

ここで、傾きθが５°未満の場合、発光素子９への再入射を抑制する効果が低く、発光効率を十分に向上させることができない。一方、傾きθは４０°程度もあれば発光効率を十分に向上させることができ、それを超えて大きくしても、発光効率の向上は期待できず、かえってリフレクタ２の開口部が大きくなるなど、発光装置１の大型化等に繋がるため好ましくない。

傾きθは、５°以上４０°以下であれば発光効率を有効に改善することができるが、好ましくは１０°以上、より好ましくは１５°以上、さらに好ましくは２０°以上である。傾きθをこのようなものとすることで、より一層発光効率に優れるものとすることができる。

ここで、図１に示すようにリフレクタ２の開口部が楕円形状等の場合、リフレクタ２の内面２ａは大きく分けて２種の面、すなわちリフレクタ２の長手方向において対向する比較的面積の小さい面（図１中、左下および右上の２つの面）と、この長手方向に垂直な方向において対向する比較的面積の大きい面（図１中、左上および右下の２つの面）とに分けられるが、このような場合、少なくとも長手方向に垂直な方向において対向する比較的面積の大きい面の傾きθが上記範囲内とされていればよい。このように比較的面積の大きい面に所定の傾きθが設けられていることで、発光素子９への再入射を有効に抑制し、発光効率に優れるものとすることができる。

また、内面２ａが一様な平面状でない場合、例えば図４に示すように２つの平面２ｂ、２ｃからなる場合、発光素子９の設置面、すなわち底部３の表面から１００μｍの高さまでの各平面２ｂ、２ｃの傾きθ_１、θ_２の平均値を傾きθとする。具体的には、各平面２ｂ、２ｃの傾きθ_１、θ_２を各平面２ｂ、２ｃの長さ（底部３の表面から１００μｍの高さまでの長さ）で重み付けして得られる平均値を傾きθとする。なお、内面２ａが３つ以上の平面からなる場合についても略同様とする。

一方、例えば図５に示すように内面２ａが曲面状の場合、発光素子９の設置面、すなわち底部３の表面から１００μｍの高さまでの微分傾斜の平均値を傾きθとする。具体的には、Δｙ（５μｍ）ごとにΔｘを測定し、ａｒｃｔａｎ（Δｘ／５）の２０個の平均値を傾きθとする。

このような傾きθを設けることによる発光効率の向上は、図３の断面図あるいは図６の平面図に示すように、リフレクタ２の受光部（発光素子９の設置面側）の大きさをＬ_１とし、発光素子９の大きさをＬ_２とした場合、これらの差（Ｌ_１−Ｌ_２）が１．２ｍｍ以下の場合に顕著となる。なお、図１に示すようにリフレクタ２の開口部が楕円形状等の場合、リフレクタ２の受光部の大きさＬ_１、発光素子９の大きさＬ_２は、例えば図６に示すような長手方向に垂直な方向の大きさ（幅）とする。

差（Ｌ_１−Ｌ_２）が１．２ｍｍを超える場合、リフレクタ２の内面２ａと発光素子９の側面とが離れすぎているために、そもそも発光素子９から発せられた光が内面２ａで反射されて再び該発光素子９に入射することが少なく、内面２ａに所定の傾きθを設けても必ずしも発光効率を向上させることができない。差（Ｌ_１−Ｌ_２）が１．２ｍｍ以下である場合、発光素子９から発せられた光が内面２ａで反射されて再び該発光素子９に入射するため、内面２ａに所定の傾きθを設けることで、発光素子９への再入射を抑制し、発光効率を顕著に向上させることができる。

また、所定の傾きθを設けることによる発光効率の向上は、発光素子９として上記した紫外光発光素子を用い、蛍光体層１１に含有される蛍光体として青色、緑色、および赤色の３色の蛍光体を用いる場合に顕著となる。

すなわち、発光素子９として紫外光発光素子を用い、蛍光体層１１に含まれる蛍光体として青色、緑色、および赤色の３色の蛍光体を用いる場合、紫外光発光素子から発せられた紫外光が発光装置１の外部へと放出されることを抑制するために、蛍光体層１１に含有される蛍光体の密度を高くする必要がある。蛍光体の密度を高くした場合、発光素子９から発せられた光が蛍光体層１１に含有される蛍光体に衝突して進行方向が水平方向へと曲げられる確率が高くなり、結果として内面２ａへと入射し、反射されて発光素子９に再入射する確率も高くなる。

従って、発光素子９として紫外光発光素子を用い、蛍光体層１１に含有される蛍光体として青色、緑色、および赤色の３色の蛍光体を用いるものについて、リフレクタ２の内面２ａに所定の傾きθを設けることで、発光素子９への再入射を抑制し、発光効率を顕著に向上させることができる。

さらに、所定の傾きθを設けることによる発光効率の向上は、発光素子９からの直接光のエネルギーと、蛍光体層１１に含まれる蛍光体からの蛍光のエネルギーとのエネルギー比（直接光のエネルギー／蛍光のエネルギー）が０．１以下のものにおいて顕著となる。なお、各光のエネルギーは、発光装置全光束を積分球および分光器によりスペクトルとして測定し、直接光のエネルギーは発光素子固有のスペクトルに相当する波長成分のエネルギー、蛍光のエネルギーは使用する蛍光体の発光スペクトルに相当する波長成分のエネルギーとして測定されるものである。

すなわち、エネルギー比は、発光素子９の出力や、蛍光体層１１に含まれる蛍光体の質量密度により変化するが、エネルギー比が０．１以下といったように発光素子９からの直接光のエネルギーが少ない場合に所定の傾きθを設けることで、発光素子９からのエネルギーの少ない直接光を有効利用することができ、発光効率を顕著に向上させることができる。

次に、本発明の発光装置の他の例について説明する。図７は、本発明の発光装置の他の例を示す外観図である。また、図８は、図７に示す発光装置の断面図である。なお、以下では、図１、２に示す発光装置１と同様の機能を有する部分については、同様の符号を付して説明している。

発光装置１は、基板１２の一方の主面に発光素子９が配置され、この発光素子９の周囲を取り囲むように長方形状の受光部を有する枠状のリフレクタ２が設けられている。そして、このリフレクタ２の受光部に、図示しない蛍光体を含有する蛍光体層１１が充填されている。

基板１２は、絶縁体からなる板状のものであり、その発光素子９が配置される主面側にリード電極５、リード電極６が形成されている。発光素子９はリード電極５上に配置され、その図示しない下部電極がリード電極５に電気的に接続されると共に、図示しない上部電極がボンディングワイヤ１０を介してリード電極６に電気的に接続されている。

また、基板１２の発光素子９が配置される主面とは反対側の主面には、実装電極７、実装電極８が形成され、これらはそれぞれ給電ビア１３、給電ビア１４によりリード電極５およびリード電極６と電気的に接続されている。

このように基板１２上にリフレクタ２が配置される構造の発光装置１についても、図１、２に示す発光装置１と同様、リフレクタ２の内面２ａに所定の傾きθを設けることで、従来の傾きがほとんどないものに比べ、発光装置１の発光効率を向上させることができる。また、発光効率が向上するために、発光装置１に加える電力を低減して温度上昇を抑制することもでき、これにより信頼性に優れるものとすることもできる。

次に、本発明の発光装置１の製造方法について説明する。本発明の発光装置１は、リフレクタ２の内面２ａに所定の傾きθを設けることを除き、公知の発光装置の製造方法を適用することができる。

例えば、図７、８に示すような発光装置１を製造する場合、まず基板１２として、リード電極５、リード電極６が形成されると共に、このリード電極５、リード電極６のそれぞれに給電ビア１３、給電ビア１４を介して実装電極７、実装電極８が形成されたものを製造する。

その後、この基板１２のリード電極５上に発光素子９として例えば紫外光発光素子を接合し、発光素子９の図示しない下部電極とリード電極５とを電気的に接続すると共に、図示しない上部電極とリード電極６とをボンディングワイヤ１０により電気的に接続する。

一方、リフレクタ２として、長方形状等の枠体を製造する。この際、基板１２に接合したときに、発光素子９の設置面となる基板１２の表面の法線からの内面２ａの傾きθが所定の範囲内となるように、内面２ａの傾きθを調整する。その後、先に発光素子９が接合された基板１２上に、この発光素子９を取り囲むようにして内面２ａの傾きθが調整されたリフレクタ２を接合する。

また、別途、シリコーン樹脂等の透明樹脂中に青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を混合して蛍光体スラリーを調製し、この蛍光体スラリーを基板１２上に接合されたリフレクタ２の受光部に流し込み、加熱処理により硬化させて蛍光体層１１とし、発光装置１を完成させる。

以上、本発明の発光装置１について説明したが、本発明の発光装置１は必ずしも上記したものに限られるものではない。例えば発光素子９は、一対の電極が上部に形成されたものであってもよく、このような一対の電極のそれぞれがボンディングワイヤ１０によりリード電極５、リード電極６に電気的に接続されていても構わない。

また、例えば図７、８に示す発光装置１について、給電ビア１３、給電ビア１４を用いずに、リード電極５、リード電極６のそれぞれを基板１２の端部表面を這わせるようにして配置して実装電極７、実装電極８と接続してもよい。また、このような各電極は、板状のものであってもよいし、また膜状のものであってもよい。

さらに、本発明の発光装置１は、この発光装置１が実装される実装基板の表面に対して垂直な方向に発光するいわゆるトップビュー型であってもよく、また実装基板の表面に対して平行な方向に発光するいわゆるサイドビュー型であってもよい。

このような本発明の発光装置１は、その複数個を線状あるいは面状に配置してバックライトの光源として好適に用いることができる。また、このようなバックライトは、携帯電話、カーナビ、モバイル通信機器の小型画面、パソコンやテレビの中型・大型画面など様々な液晶表示装置の光源として好適に用いることができる。

図９は、本発明の発光装置１を用いたバックライト２０と、このバックライト２０を用いた液晶表示装置３０とを模式的に示した断面図である。このバックライト２０は直下型のものであり、例えば基板２１と、この基板２１上に平面方向に配列された複数の発光装置１とから構成されている。また、液晶表示装置３０は、例えばこのようなバックライト２０の発光面側を覆うように設けられる光学シート部３１と、この光学シート部３１の外側を覆うように設けられる液晶パネル３２とを有している。

光学シート部３１は、例えば一対の拡散シート３１ａ、３１ｂと、この一対の拡散シート３１ａ、３１ｂに挟持されるプリズムシート３１ｃとから構成されており、樹脂や金属等によって構成される内側フレーム部３３によってバックライト２０に固定されている。

また、液晶パネル３２は、例えば２枚の偏光板の間にそれぞれ透明電極が形成されたガラス板であるアレイ基板とカラーフィルタ基板とが対向して配置され、これらアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に液晶が注入されて液晶層が構成されたものであり、カラーフィルタ基板には各画素に対応して青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）のカラーフィルタが形成されている。このような液晶パネル３２は、光学シート部３１を覆うようにして、樹脂や金属等によって構成される外側フレーム部３４によってバックライト２０に固定されている。

以上、本発明のバックライト、液晶表示装置について説明したが、本発明のバックライトについては、本発明の発光装置が適用されるものであればその形態は制限されるものではなく、図９に示すような直下型のバックライトであってもよいし、図示しないサイドライト型のバックライトであってもよい。また、本発明の液晶表示装置についても、本発明のバックライトが適用されるものであればその形態は制限されるものではなく、図９に示すような直下型のバックライトを適用したものであってもよいし、図示しないサイドライト型のバックライトを適用したものであってもよい。

次に、本発明の発光装置１について、実施例を参照してさらに詳細に説明する。

（実施例１）
発光装置１として、図１、２に示す構造のものを製造し、リフレクタ２の長手方向に垂直な方向において対向する内面２ａの傾きθを変化させて発光効率を測定した。

ここで、発光装置１の全体の大きさは、長さ３ｍｍ、幅２ｍｍ、高さ１．２ｍｍとした。また、発光素子９は、長さ４００μｍ、幅（Ｌ_２）４００μｍ、高さ１５０μｍで、発光ピーク波長４６０μｍ、半値幅１０ｎｍの青色光発光ダイオードとした。さらに、蛍光体層１１に含有される蛍光体は粒径２５μｍのＹＡＧ蛍光体とし、蛍光体層１１に含有される蛍光体の質量密度は５５％とした。

また、リフレクタ２は、受光部の形状を楕円形状、具体的には長方形の各角部を丸くしたような形状とし、該受光部（発光素子９の設置面側）の長さを２０００μｍ、幅（Ｌ_１）を１３００μｍ、４つの角部の曲率半径を６５０μｍとし、高さ（深さ）を６５０μｍとした。なお、リフレクタ２の受光部の幅Ｌ_１と、発光素子９の幅Ｌ_２との差（Ｌ_１−Ｌ_２）は０．９ｍｍである。なお、発光効率は、ラブスフェア社製全光束測定装置ＳＬＭＳ−１０２１を用い、投入電力との比較により単位電力当りの光束として測定した。

結果を図１０に示す。なお、結果は、傾きθを０°にしたときの発光装置１の発光効率を基準とした相対値で示した。

図１０に示すように、傾きθを大きくすることで発光効率が上昇することがわかる。特に、傾きθを５°以上とすることで発光効率が大幅に上昇することがわかる。また、傾きθは、好ましくは１０°以上、より好ましくは１５°以上、さらに好ましくは２０°以上であることがわかる。

（実施例２）
発光素子９として、発光ピーク波長４１０μｍ、半値幅１０ｎｍの紫外光発光ダイオードを用い、蛍光体層１１に含まれる蛍光体を青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体の３色の蛍光体とし、青色蛍光体としてＳｒ_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_１２：Ｅｕ、緑色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ、赤色蛍光体としてＬａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕを用い、蛍光体の平均粒径を３５μｍ、蛍光体層１１に含有される蛍光体の質量密度を６０％とした以外は、実施例１と同様にして発光装置１を製造し、リフレクタ２の内面２ａの傾きθを変化させて発光効率を測定した。結果を図１１に示す。

図１１に示すように、傾きθを大きくすることで発光効率が上昇することがわかる。特に、傾きθを５°以上とすることで、発光効率が大幅に上昇することがわかる。

（実施例３）
発光装置１として、図７、８に示す構造のものを製造し、リフレクタ２の長手方向に垂直な方向において対向する内面２ａの傾きθを変化させて発光効率を測定した。

ここで、発光装置１の全体の大きさは、長さ２．８ｍｍ、幅０．８ｍｍ、高さ１．２ｍｍとした。また、発光素子９は、長さ４６０μｍ、幅（Ｌ_２）２６０μｍ、高さ１５０μｍで、発光ピーク波長４６０μｍ、半値幅１０ｎｍの青色光発光ダイオードとした。さらに、蛍光体層１１に含有される蛍光体は粒径２５μｍのＹＡＧ蛍光体とし、蛍光体層１１に含有される蛍光体の質量密度は６０％とした。

また、リフレクタ２は、図７に示すように受光部の形状を長方形状とし、該受光部（発光素子９の設置面側）の長さを２０００μｍ、幅（Ｌ_１）を６００μｍとし、高さ（深さ）を６５０μｍとした。なお、発光素子９の設置面側におけるリフレクタ２の受光部の幅Ｌ_１と、発光素子９の幅Ｌ_２との差（Ｌ_１−Ｌ_２）は１．７ｍｍである。

結果を図１２に示す。なお、結果は、傾きθを０°にしたときの発光装置１の発光効率を基準とした相対値で示した。

図１２に示すように、リフレクタ２の内面２ａの傾きθを大きくすることで、発光効率が上昇することがわかる。特に、傾きθを５°以上とすることで発光効率が大幅に上昇することがわかる。

（実施例４）
発光素子９として、発光ピーク波長４１０μｍ、半値幅１０ｎｍの紫外光発光ダイオードを用い、蛍光体層１１に含まれる蛍光体を青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体の３色の蛍光体とし、青色蛍光体としてＳｒ_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_１２：Ｅｕ、緑色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ，Ｍｎ、赤色蛍光体としてＬａ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕを用い、蛍光体の平均粒径を３５μｍ、蛍光体層１１に含有される蛍光体の質量密度を６０％とした以外は、実施例３と同様にして発光装置１を製造し、リフレクタ２の内面２ａの傾きθを変化させて発光効率を測定した。結果を図１３に示す。

図１３に示すように、リフレクタ２の内面２ａの傾きθを大きくすることで、発光効率が上昇することがわかる。特に、傾きθを５°以上とすることで、発光効率が大幅に上昇することがわかる。

（実施例５）
図１、２に示す構造の発光装置１について、リフレクタ２の内面２ａの傾きθを２０°にしたものと、０°にしたものとを製造し、リフレクタ２の受光部（発光素子９の設置面側）の幅（Ｌ_１）と、発光素子９の幅（Ｌ_２）との差（Ｌ_１−Ｌ_２）を変化させて発光効率を測定した。

なお、発光装置１は、発光素子９の幅（Ｌ_２）を２６０μｍとし、リフレクタ２の受光部（発光素子９の設置面側）の幅（Ｌ_１）を６００μｍ〜１８６０μｍの範囲で変化させて差（Ｌ_１−Ｌ_２）を変化させた以外は、基本的に実施例２の発光装置１と同様の構成とした。

結果を図１４に示す。なお、結果は、傾きθを０°にした発光装置１の発光効率に対する傾きθを２０°にした発光装置１の発光効率の比（発光効率（傾きθ＝２０°）／発光効率（傾きθ＝０°））で示した。

図１４から明らかなように、差（Ｌ_１−Ｌ_２）が１２００μｍ以下である場合に、リフレクタ２の内面２ａに所定の傾きθを設けることで発光効率を大幅に改善できることがわかる。

（実施例６）
図７、８に示す構造の発光装置１について、リフレクタ２の内面２ａの傾きθを２０°にしたものと、０°にしたものとを製造し、発光素子９からの直接光のエネルギーと蛍光体層１１における蛍光体からの蛍光のエネルギーとのエネルギー比（直接光のエネルギー／蛍光のエネルギー）を変化させて発光効率を測定した。

なお、エネルギー比は、蛍光体層１１に含有される蛍光体の質量密度を変化させることにより調整した。また、発光装置１は、発光素子９として発光ピーク波長４０５μｍ、半値幅１０ｎｍの紫外光発光ダイオードを用い、蛍光体層１１における蛍光体の質量密度を変化させた以外は、基本的に実施例４の発光装置１と同様の構成とした。

結果を図１５に示す。なお、結果は、傾きθを０°にした発光装置１の発光効率に対する傾きθを２０°にした発光装置１の発光効率の比（発光効率（傾きθ＝２０°）／発光効率（傾きθ＝０°））で示した。

図１５から明らかなように、エネルギー比が０．１以下である場合に、リフレクタ２の内面２ａに所定の傾きθを設けることで発光効率を大幅に改善できることがわかる。

本発明の発光装置の一例を示す外観図。 図１に示す発光装置の断面図。 リフレクタの内面の傾きθを説明する説明図。 リフレクタの内面が２つの平面からなるときの傾きθの求め方を説明する説明図。 リフレクタの内面が曲面状のときの傾きθの求め方を説明する説明図。 リフレクタの受光部の大きさ（幅）と発光素子の大きさ（幅）とを説明する説明図。 本発明の発光装置の他の例を示す外観図。 図７に示す発光装置の断面図。 本発明のバックライト、液晶表示装置の一例を示す断面図。 実施例１の結果を示す図。 実施例２の結果を示す図。 実施例３の結果を示す図。 実施例４の結果を示す図。 実施例５の結果を示す図。 実施例６の結果を示す図。

符号の説明

１…発光装置、２…リフレクタ、２ａ，２ｂ，２ｃ…リフレクタの内面、９…発光素子、１１…蛍光体層、２０…バックライト、３０…液晶表示装置、Ｌ_１…リフレクタの受光部（発光素子の設置面側）の大きさ（幅）、Ｌ_２…発光素子の大きさ（幅）、θ…リフレクタの内面の傾き

Claims (6)

1. 発光素子と、前記発光素子の周囲に配置されるリフレクタと、前記リフレクタの受光部に配置され、前記発光素子から放出された光を吸収して前記発光素子の発光色とは異なる波長の光を放出する蛍光体を含有する蛍光体層とを具備する発光装置であって、
   前記発光素子が設置される設置面の法線からの前記リフレクタの内面の傾きが５°以上４０°以下であることを特徴とする発光装置。
2. 前記発光素子は、波長が４３０ｎｍより短い紫外光を発光するものであり、前記蛍光体は、前記発光素子の発光を吸収して長波長発光を行なうものであることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記発光素子からの直接光のエネルギーと、前記蛍光体からの蛍光のエネルギーとのエネルギー比が０．１以下であることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
4. 前記リフレクタの前記設置面側の前記受光部の大きさと、前記発光素子の大きさとの差が１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の発光装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の発光装置を用いてなることを特徴とするバックライト。
6. 請求項５記載のバックライトを用いてなることを特徴とする液晶表示装置。

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