JP2015050142A - 発光装置用部材および発光装置ならびにディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光を集中させたり拡散させたりすることを容易とし、または、製品の寿命が長くなりかつ高い輝度を維持することを可能とすること。【解決手段】発光装置用部材１は、光源３からの光を導入し出射側に出射する。そして、光源３からの光を入射させる入射面８の全部または一部を光源３と対向する側に向かって窪む凹部６として形成し、かつ当該凹部６の断面形状を１つの側面１０と該１つの側面１０と隣接する他の側面１０との間の傾斜角が２０?以上４５?以下の範囲となる多角形状としている。発光装置やディスプレイ装置は、この発光装置用部材１を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置用部材および発光装置ならびにディスプレイ装置に関する。

近年、液晶テレビやスマートフォン、タブレット型端末などの薄型ディスプレイ市場が急激に拡大している。これに伴い、これらのディスプレイのバックライト光源は、蛍光ランプのような従来型の照明光源から、省電力、高効率および長寿命という特徴を持つＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明光源に置き換わってきている（たとえば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、基板上に設置されたＬＥＤを、蛍光体を有する蛍光層によって樹脂部の凹部に封止してなる発光装置が開示されている。この発光装置では、ＬＥＤから放射された光は、蛍光層で発光されて、該発光装置の外側に放射される。

特開２０１３−０４８０９４号公報 特開２００６−１９９７５５号公報（発明の詳細な説明）

しかしながら、特許文献１などに示される従来のバックライト装置は、その光源となるＬＥＤの光を集中化させたり、逆に広範囲にしたりなどの自由度がほとんどないものとなっている。また、特許文献２に開示されている発光装置では、ＬＥＤを蛍光層によって封止するという構成を有するため、ＬＥＤで発生する熱が蛍光層に直接伝わってしまう。また、蛍光層はシリコーン樹脂により構成されるため、該蛍光層は湿気を帯びて高温になりやすい。これらより、発光装置の温度や湿度が上がりやすいものとなり、製品の寿命が短くなるといった問題が生じる。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上述した問題点の１つまたは複数を解決することが可能な発光装置用部材および発光装置ならびにディスプレイ装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明の一側面は、光源からの光を導入し出射側に出射する発光装置用部材において、光源からの光を入射させる入射面の全部または一部を光源と対向する側に向かって窪む凹部として形成し、かつ当該凹部の断面形状を１つの側面と該１つの側面と隣接する他の側面との間の傾斜角が２０°以上４５°以下の範囲となる多角形状とするものである。また、内部が充実した透光性を有する透明体とするとともに、蛍光材を有し、かつ光を通過させる蛍光体を凹部もしくは光源と凹部の間に設置することが好ましい。

また、本発明の他の側面は、光源を備えた発光装置に用いる発光装置用部材において、内部が充実した透光性を有する透明体とするとともに、光源からの光を入射させる入射面の全部または一部を光源と対向する側に向かって窪む凹部として形成し、光を通過させる蛍光体を凹部もしくは光源と凹部の間に設置するものである。

さらに、蛍光体を、凹部に貼付されたフィルムまたは凹部に塗布された粉体とするのが好ましい。

また、発光装置用部材と、光源と、を有する発光装置とすることが好ましい。

また、発光装置用部材または発光装置を有するディスプレイ装置とすることが好ましい。

本発明によると、光源からの光を集中させたり、逆に広範囲化させたりすることが容易となる。また、他の発明では、製品の寿命が長くなりかつ高い輝度を維持することが可能な発光装置用部材および発光装置ならびにディスプレイ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る発光装置用部材を有する発光装置の側断面図である。 図１中の発光装置用部材を裏側から見た図である。 図１中の発光装置を一点鎖線Ａで囲んだ部分の拡大図であり、入射面を中心軸線に対して前後方向に対称に形成した場合の図である。 本発明の第１の実施の形態に係る発光装置用部材および発光装置において光源から放射された光の作用について説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態に係る発光装置用部材を有する発光装置の側断面図である。 図５中の発光装置用部材を裏側から見た図である。 本発明の第３の実施の形態に係る発光装置用部材を有する発光装置の側断面図である。 本発明の変形例を示す図であり、中心軸線方向に沿って断面多角形の略半角柱状に切り欠いて凹部を形成した場合の発光装置用部材の背面図である。 本発明の変形例を示す図であり、凹部の断面形状を中心軸線に対して非対称形状に形成した場合の断面の拡大図である。 本発明の変形例を示す図であり、反射面やつなぎ反射面を１つの円形（円弧）とした場合の発光装置用部材の背面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置用部材１および発光装置２について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、図１〜図１０に示す矢示Ｘ_１方向を「表」、矢示Ｘ_２方向を「裏」、矢示Ｙ_１方向を「前」、矢示Ｙ_２方向を「後ろ」、矢示Ｚ_１方向を「左」および矢示Ｚ_２方向を「右」とそれぞれ規定する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置用部材１を有する発光装置２の側断面図である。図２は、図１中の発光装置部材１を裏側から見た図である。

図１に示すように、発光装置２は、発光装置用部材１と、該発光装置部材１に光を照射する光源３と、光源３が実装される基板４とから主に構成される。発光装置用部材１は、透光性を有し、内部が充実とされている透明体５と、該透明体５の裏側に設けられる凹部６に設置される蛍光体７とを有する。発光装置２は、光源３から放射される光を発光装置用部材１で方向転換させて、透明体５の前方（図１における上方）に出射するための装置である。また、発光装置２では青色光を出射する光源３と黄色の外観を有する蛍光体７を組み合わせて、白色光を発光させている。この発光装置２は、たとえば透明体５の前方（図１における上方）に配置される薄型ディスプレイのバックライト光源として用いることが可能である。

図１に示すように、発光装置用部材１は、基板４に実装される光源３の一方の側となる表側に該光源３と離間して配置される。光源３は、基板４の一方の面となる表面上に配設されている。また、基板４における光源３の周辺には該光源３と導通するための不図示の配線パターンが設けられている。本実施の形態では、光源３として、青色光を発光するチップタイプのＬＥＤ（Light Emitting Diode）が採用されている。しかしながら、光源３として、赤色光、緑色光もしくは紫外光等の他の種類の光を発光するＬＥＤや他の形態のＬＥＤを採用しても良いし、有機ＥＬ発光素子等のＬＥＤ以外の発光素子を採用しても良い。

発光装置用部材１を構成する透明体５は、略四角柱形状を呈しており、その裏側に凹部６が形成されている。図１および図２に示すように、凹部６は透明体５の裏側から表側に向かって略ドーム状に窪むように形成されている。凹部６の内側面は、光源３から放射された光を透明体５に入射させるための入射面８となっている。このように、透明体５の裏側に凹部６を設けることにより、入射面８と光源３との間には空気層Ｇが形成される。また、透明体５の前側の平端面は、該透明体５に入射した光が出射する出射面９となっている。

図３は、図１中の発光装置２を一点鎖線Ａで囲んだ部分の拡大図であり、入射面８を中心軸線Ｌに対して前後方向に対称に形成した場合の図である。図４は、発光装置用部材１および発光装置２において光源３から放射された光の作用について説明するための図である。

図１から図３に示すように、凹部６は、図２における中心軸線Ｌを通過して切断した断面形状が略多角形状でありかつ、裏側から平面視して略円形状に形成されている。また、図３に示すように、入射面８の断面形状は複数の側面１０により形成される略多角形状を呈している。本実施の形態では、図２および図３に示すように、入射面８の断面は８個の側面１０から形成される多角形状となっている。また、入射面８の断面多角形を形成する１つの側面１０と該１つの側面１０と隣接する他の側面１０との間の傾斜角θ_１〜θ_６（図３参照）は、２０°以上４５°以下の範囲とされている。なお、傾斜角θの大きさが変化すると、その変化に伴って側面１０の幅寸法や数も変化する。

ここで、傾斜角θが２０°以上の場合には、光源３から放射される光は入射面８を構成する側面１０において全反射しにくくなり、入射面８から透明体５に入射する光の割合が多くなる。また、入射した光は、出射面９やその反対側の反射面１１やその両者をつなぐつなぎ反射面１１ａ，１１ａに向かいやすくなる（図４参照）。一方、従来のように、入射面８の断面を完全な半円形とした透明体では該透明体に入射する光の量が落ちることとなる。また、傾斜角θを４５°以下とした場合には、光源３から放射される光は側面１０にて周方向外方（図１、図３および図４における上下方向）に向かって屈折しやすくなり、光が凹部６近傍において周方向外方に向かって拡散しにくくなる。このため、出射面９から放射される光をまんべんなくかつ適度に拡散させることができる。

なお、斜め後方に屈折した光は、さらに透明体５の後端面となる反射面１１にて全反射して、出射面９側に到達する。このように、入射面８から入射する光は、屈折や全反射を経て、出射面９に到達するまでに反射などを繰り返す。よって、傾斜角θを２０°以上４５°以下の範囲とすることで、入射面８から入射する光を出射面９にまんべんなくかつ適度に拡散させて出射面９から前方に向かって放射させることができる。その結果、効率良く前方に向かって光を拡散放射させることが可能となる。すなわち、透明体５から出射する光は図１、図３および図４において出射面９方向に適度に拡散された状態で前方に向かう率が多くなる。また、傾斜角θを２０°にしたり、２５°にしたり、３０°にしたり、３５°にしたり、また他の値としたりすることで、出射面９から特定方向に集中した光を出射させたり、逆に出射面９から広い範囲に拡散させたりすることができる。

本実施の形態では、図３に示すように、入射面８の断面形状は、中心軸線Ｌに対して前後に対称な多角形状を呈している。具体的には、傾斜角θ_１〜θ_６を、たとえば全て同じ角度である３０°に形成することができる。また、中心軸線Ｌに対して前後で対称な傾斜角となるθ_１とθ_４、θ_２とθ_５およびθ_３とθ_６をそれぞれ同じ角度に形成し、θ_１とθ_２とθ_３を異なる角度とすることができる。この際、凹部６の開口端１２，１２側（図２における周方向外側）の傾斜角θ_１およびθ_４から中心軸線Ｌ側の傾斜角θ_３およびθ_６に向かうにつれて大きな角度、すなわち、θ_１＜θ_２＜θ_３、θ_４＜θ_５＜θ_６としても良いし、逆に傾斜角θ_１およびθ_４から中心軸線Ｌ側の傾斜角θ_３およびθ_６に向かうにつれて小さな角度、すなわち、θ_１＞θ_２＞θ_３、θ_４＞θ_５＞θ_６となるようにしても良い。このうち、中心軸線Ｌ側に向かうにつれて大きな角度とする場合、たとえば、傾斜角θ_１およびθ_４を２０°、傾斜角θ_２およびθ_５を３５°並びに傾斜角θ_３およびθ_６を４５°とすることができる。一方、中心軸線Ｌ側に向かうにつれて小さな角度とする場合、たとえば、傾斜角θ_１およびθ_４を４５°、傾斜角θ_２およびθ_５を３５°並びに傾斜角θ_３およびθ_６を２５°とすることができる。なお、入射面８の断面多角形を形成する側面１０の数は８個に限定されるものではなく、１１個以上としても良いし、９個以下としても良い。

上述したように、透明体５は、内部が空間ではなく充実体とされており、たとえば、アクリル樹脂などの無色で透光性を有する材料によって形成される。本実施の形態では、透明体５は射出成形により形成されており、該射出成形によって形成されることで該透明体５の形状の安定化を図ることが可能である。なお、透明体５を射出成形以外の成形方法で形成するようにしても良い。また、透明体５を、いわゆる導光体とするのではなく、特許文献１に示されるライトパイプに導光するための入射側の接続部材としても良い。

また、図１から図３に示すように、透明体５に設けられる凹部６の開口端１２近傍には、蛍光体７が設置されている。蛍光体７は凹部６の開口部を塞ぐように凹部６の内側に設置されている。これより、入射面８と蛍光体７との間には空気層Ｇが形成されることになる。蛍光体７はその外周部を凹部６の入斜面８と接着することにより、凹部６に対して固定されることができる。本実施の形態では、蛍光体７は円形状の黄色い蛍光板として形成されている。この円形状の大きさは、凹部６の開口端１２内に納まる程度の大きさとされている。本実施の形態では、蛍光体７として、黄色光を発光する黄色発光蛍光体が採用されている。なお、蛍光体７として円形状の黄色い蛍光膜を採用することができる。この場合、蛍光体７の外周部を凹部６の入射面８と接着させて、該蛍光体７を該凹部６に設置するようにしても良いし、蛍光体７を凹部６の入射面８全体に貼りつけて、該凹部６内に設置するようにしても良い。さらには、蛍光膜を入射面８に塗布するようにしても良い。

なお、蛍光体７の形状は凹部６の形状に合わせて、適宜、四角形等の他の形状とすることができる。また、蛍光体７の設置方法は、接着や貼り付けに限定されるものではなく、蛍光塗料を塗布する等の他の方法で設置するようにしても良い。また、蛍光体７を、凹部６の開口部を塞ぐように開口端１２の端面に貼り付けて設置するようにしても良い。さらに、蛍光体７を凹部６の外側となる光源３と透明体５の間に配置するようにしても良い。これらの場合、開口端１２の端面を入射面８の一部に含めるような形態とすることができる。

また、蛍光体７は、発光装置２における白色光の発光方式により適宜好ましいものを採用することができる。たとえば、青色励起方式を採用する場合は、光源３から放射される光や必要とされる演色性に応じて、黄色発光蛍光体ではなく、緑色や赤色等の発光蛍光体を採用するようにしても良いし、黄色発光蛍光体に加えて緑色や赤色等の発光蛍光体を用いるようにしても良い。さらに、３波長方式を採用する場合は、赤、緑および青の３色の光の混合によって白色光を得るために、蛍光体７として、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体の３種類の蛍光体を組み合わせて用いるようにしても良い。

また、蛍光体７は、蛍光材にシリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂を混合したものとすることができる。さらに、蛍光体７の種類は、白色ＬＥＤに適用される各種のものを採用することができる。

次に、発光装置用部材１および発光装置２の作用について説明する。発光装置２に設けられる不図示のスイッチをＯＮにして、電源から基板４の表側に実装される光源３に電気を供給すると、光源３が点灯し、該光源３から発光装置用部材１へ向けて青色光が照射される。光源３から出射した青色光はまず凹部６に配置される蛍光体７に入射する。なお、光源３から放射される青色光の照射範囲αは、たとえば１００°以上１２０°以下の範囲とすることができる（図４参照）。また、光源３と発光装置用部材１との距離を調節することにより、光源３から出射する青色光の凹部６へ入射する量を調節することができる。

蛍光体７に入射した青色光の一部は、該蛍光体７によって吸収され、黄色光を発光する。そして、光源３から放射され、蛍光体７によって吸収されなかった青色光と、蛍光体７から放射された黄色光の混合光として白色光が生成される。このように青色光と黄色光を混合することで人間の目には白色光として認識される。なお、黄色発光蛍光体からなる蛍光体７を通過する青色光の波長は３５０〜４６０ｎｍの範囲とすることがより好ましい。また、蛍光体７として、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体の３種類の蛍光体を組み合わせたものを用いる場合、光源３から放射される青色光の波長を、たとえば、３６５ｎｍとすることが可能である。さらに、青色光に限らず、光源３から放射される光の波長を、たとえば４２０〜４４０ｎｍもしくは４５０〜４５５ｎｍの範囲としても良いし、４６０ｎｍとしても良い。

蛍光体７を通過して生成された白色光は、空気層Ｇを通過して、入射面８から透明体５の内部へ入射する。図４に示すように、透明体５に入射する光は入射面８により斜め前方（図４における左斜め上方）または斜め後方（図４における左斜め下方）に向けて屈折される。このうち、入射面８にて斜め前方に屈折した光は直接出射面９に導かれ、該出射面９にてさらに前方に向けて屈折される。その結果、入射面８にて斜め前方に屈折した光は、透明体５から前方に向かって放射される。一方、入射面８にて斜め後方に屈折した光は反射面１１にて全反射した後、直接または他の面で反射した後、出射面９に導かれ、該出射面９にて前方に向けて屈折される。その結果、入射面８にて斜め後方に屈折した光は、透明体５から前方に向かって放射される。

具体的には、光源３から放射された光のうち、中心軸線Ｌより前方側の入射面８ａから透明体５に入射した光は、図４中の矢示Ｂ_１，Ｂ_２およびＢ_３に示すように、該入射面８ａにて斜め前方に向けて屈折される。その後、透明体５内にて直接または全反射して出射面９まで導かれ、該出射面９で前方に向けて屈折される。なお、図４中の矢示Ｂ_１，Ｂ_２およびＢ_３に示すように、中心軸線Ｌより前方側の入射面８ａから入射する場合、該入射面８ａにおける入射位置が中心軸線Ｌ側に近づくほど光源３から表方向に離れた位置で出射面９から出射する。一方、中心軸線Ｌより後方側の入射面８ｂから透明体５に入射した光は、図４中の矢示Ｂ_４，Ｂ_５およびＢ_６に示すように、該入射面８ｂにて斜め後方に向けて屈折した後、反射面１１などにて全反射する。そして、透明体５内にて出射面９まで導かれ、該出射面９で前方に向けて屈折される。なお、透明体５の凹部６とは反対側は、反射部材が設置される反射面となっているが、この面にも凹部と光源を設け対称形としても良い。

上述したように、光源３から放射された光は、断面略多角形状の入射面８にて斜め前方または斜め後方に屈折される。このように、光源３からの光が入射面８にて屈折されることで、透明体５に入射する光は適度に拡散された状態で出射面９まで導かれる。なお、入射面８ｂにて斜め後方に屈折される光は反射面１１などで全反射し、出射面９に導かれる。このため、光源３から放射される光は、発光装置用部材１にてまんべんなくかつ、適度に拡散されて出射面９から前方に向かって放射される。

以上のように構成された発光装置２では、光源３は蛍光体７から離間した位置に配置される。また、発光装置用部材１を構成する透明体５の裏側には断面多角形の凹部６が設けられているため、光源３と入射面８との間には空気層Ｇが形成される。したがって、光源３で発生する熱が直接透明体５に伝わるのを防止できる。その結果、発光装置２の製品寿命を伸ばすことが可能となる。

また、発光装置用部材１および発光装置２では、入射面８の断面形状は表側に向かって窪むような多角形状を呈しており、その傾斜角θ_１〜θ_６は、２０°以上４５°以下の範囲とされている。このため、光源３から放射された光は、入射面８で屈折し、さらにそのうちの一部は反射面１１やつなぎ反射面１１ａ，１１ａなどで全反射して出射面９から前方に放射される。したがって、入射面８に入射した光は、凹部６の周方向外方または凹部６の裏方向に漏れることなく、出射面９から出射される。このため、出射面９からむらがなくより高い照度の光を拡散放射させることが可能となる。その結果、発光装置２における輝度が向上し、製品の品質が向上する。

また、発光装置用部材１および発光装置２では、入射面８は傾斜角θ_１〜θ_６とする複数の側面１０からなる断面多角形状を呈している。このため、傾斜角θ_１〜θ_６の角度ならびに側面１０の長さを変えることにより、出射面９から放射される光の照度や照射範囲を調節することが可能となる。また、傾斜角θや側面１０の数を変えることにより、出射面９から放射される光の照度や照射範囲を調節することも可能となる。したがって、出射面９から放射される光の照度や照射範囲を調節することが容易となる。

また、発光装置用部材１および発光装置２では、入射面８は中心軸線Ｌに対して前後で対称に形成されている。このため、入射面８に入射した光をむらなく拡散させることが可能となる。したがって、出射面９から出射する光量のばらつきを抑えることができ、製品の品質や安定性が向上する。

また、発光装置用部材１および発光装置２では、凹部６に蛍光体７が設置されている。このため、蛍光体７に含まれる蛍光材や光源３から放射される光の種類を変えることにより、出射面９から出射する光の色や種類を容易に変えることが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る発光装置用部材２０および発光装置２１について説明する。なお、説明に当たって第１の実施の形態に係る発光装置用部材１および発光装置２と共通する部分については、同一の符号を付して説明する。第２の実施の形態に係る発光装置用部材２０および発光装置２１は、透明体の凹部の形状が第１の実施の形態に係る発光装置用部材１および発光装置２と相違する。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る発光装置用部材２０を有する発光装置２１の側断面図である。図６は、図５中の発光装置用部材２０を裏側から見た図である。

図５に示すように、発光装置２１は、発光装置用部材２０と、青色光を放射する光源３と、基板４とから主に構成される。発光装置用部材２０は、透光性を有し、内部が充実とされている透明体２２と、該透明体２２の裏側に設けられる凹部２３に設置され、黄色光を発光する蛍光体７とを有する。発光装置２１は、光源３から放射される光を発光装置用部材２０で方向転換させて、透明体２２の前方（図５における上方）に出射するための装置である。また、発光装置２１では、第１の実施の形態の場合と同様、青色光を放射する光源３と黄色光を発光する蛍光体７を組み合わせて、白色光を出射させている。

図５に示すように、発光装置用部材２０は、基板４に実装された光源３の一方の側となる表側に該光源３と離間して配置される。透明体２２は、略四角柱形状を呈しており、その裏側に凹部２３が形成されている。図５に示すように、凹部２３は透明体２２の裏側から表側に向かって略半球状に窪むように形成されている。すなわち、凹部２３は、その内側面が曲面状に形成されたドーム形状を呈している。凹部２３の内側面は光源３から放射された光を透明体２２に入射させるための入射面２４となっている。透明体２２の裏側に凹部２３を設けることにより、入射面２４と光源３との間には空気層Ｈが形成される。また、透明体２２の前側の平端面は、該透明体２２に入射した光が出射する出射面２５となっている。なお、透明体２２の凹部２３が設けられている部分とは逆側の面が、反射面となっているのは透明体５と同様であるが、この部分に凹部と光源を設置し対称形としても良い。

図５に示すように、凹部２３は、図６における中心軸線Ｍを通過して切断した断面形状が略半円形状でありかつ、裏側から平面視して略円形状に形成されている。このため、図５に示すように、入射面２４の断面形状は略半円状の曲線形状を呈している。本実施の形態では、入射面２４の断面形状は、中心軸線Ｍに対して前後で対称となるように形成されている。なお、該曲線形状の曲率は、光源３から放射される光が入射面２４にて全反射せず、かつ凹部２３の周方向外方（図５における上下方向）に向かって屈折しないように発光装置２１の仕様に応じて適宜変更することが可能である。

上述したように、凹部２３を略ドーム状に形成することで、光源３から放射された光は、入射面２４にて斜め前方（図５における左斜め上方）および斜め後方（図５における左斜め下方）に向かって屈折される。ここで、第１の実施の形態の場合と同様、中心軸線Ｍより前方側の入射面２４ａから透明体２２に入射する光は該入射面２４ａにて斜め前方に向けて屈折される。さらに、該斜め前方に屈折した光は直接または間接的に出射面２５に導かれ、該出射面２５にて前方に向かって屈折される。一方、中心軸線Ｍより後方側の入射面２４ｂから透明体２２に入射する光は該入射面２４ｂにて斜め後方に向けて屈折される。さらに、該斜め後方に屈折した光は、透明体２２の反射面２６やつなぎ反射面２６ａ，２６ａなどにて全反射した後、直接または間接的に出射面２５に導かれ、該出射面２５にて前方に向かって屈折される。そして、出射面２５にて屈折した光は、透明体２２から前方に向かって放射される。このため、光源３から放射された光は、入射面２４にてまんべんなくかつ適度に拡散されて出射面２５から前方に向かって出射される。なお、蛍光体７は凹部２３の開口部を塞ぐように該凹部２３の内側に設置されている。

以上のように構成された発光装置２１では、光源３は蛍光体７から離間した位置に配置される。また、発光装置用部材２０を構成する透明体２２の裏側には凹部２３が設けられているため、光源３と入射面２４との間には空気層Ｈが形成される。したがって、光源３で発生する熱が直接透明体２２に伝わるのを防止できる。その結果、発光装置２１の製品寿命を伸ばすことが可能となる。

また、発光装置用部材２０および発光装置２１では、入射面２４の断面形状は表側に向かって窪むような略半円形状を呈しているため、光源３から放射された光は、入射面２４で屈折し、さらにこのうちの一部は反射面２６などで全反射して出射面２５から前方に放射される。このため、入射面２４に入射した光は、凹部２３の周方向外方または凹部２３の裏方向に漏れることなく、出射面２５から出射される。したがって、出射面２５からむらがなくより高い照度の光を拡散放射させることが可能となる。その結果、発光装置２１における輝度が向上し、製品の品質が向上する。

また、発光装置用部材２０および発光装置２１では、入射面２４は中心軸線Ｍに対して前後で対称に形成されている。このため、入射面２４に入射した光をむらなくかつ適度に拡散させることが可能となる。したがって、出射面２５から出射する光量のばらつきを抑えることができ、製品の品質および安定性が向上する。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態に係る発光装置用部材３０および発光装置３１について説明する。なお、説明に当たって第１の実施の形態に係る発光装置用部材１および発光装置２と共通する部分については、同一の符号を付して説明する。第３の実施の形態に係る発光装置用部材３０および発光装置３１は、蛍光体を設置しない点と反射面１１が表に向かう程前側に傾斜している点が第１の実施の形態に係る発光装置用部材１および発光装置２と相違する。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係る発光装置用部材３０を有する発光装置３１の側断面図である。図７に示すように、発光装置３１は、発光装置用部材３０と、白色光を放射する光源３２と、基板４とから主に構成される。発光装置用部材３０は、透光性を有し、内部が充実とされている透明体５から形成される。発光装置３１は、光源３２から放射される光を発光装置用部材３０で方向転換させて、透明体５の前方（図７における上方）に出射するための装置である。本実施の形態では、透明体５に蛍光体を設置しない構成としているため、光源３２として白色光を発光するＬＥＤが採用されている。

図７に示すように、発光装置用部材３０は、基板４に実装された光源３２の一方の側となる表側に該光源３２と離間して配置される。透明体５は、表側に向かう程細くなる略四角柱形状を呈しており、その裏側に凹部６が形成されている。図７に示すように、凹部６は透明体２２の裏側から表側に向かって断面多角形の略ドーム状に窪むように形成されている。該凹部６の内側面は光源３２から放射された光を透明体５に入射させるための入射面８となっている。透明体５の裏側に凹部６を設けることにより、入射面８と光源３２との間には空気層Ｇが形成される。

第１の実施の形態の場合と同様、入射面８の断面は８個の側面１０から形成される多角形状となっている。また、入射面８の断面多角形を形成する１つの側面１０と該１つの側面１０と隣接する他の側面１０との間の傾斜角θは、２０°以上４５°以下の範囲とされている。また、入射面８の断面形状は、中心軸線Ｎに対して前後に対称な多角形状を呈している。このため、中心軸線Ｎより前方の入射面８ａから入射し、斜め前方（図７における左斜め上方）に屈折した光は直接または間接的に出射面９に導かれ、該出射面９にて前方に向かって屈折される。一方、中心軸線Ｎより後方の入射面８ｂから入射し、斜め後方（図７における左斜め下方）に屈折した光は、透明体５の傾斜する反射面１１やつなぎ反射面などにて全反射した後、出射面９に導かれ、該出射面９にて前方に向かって屈折される。そして、出射面９にて屈折した光は、透明体５から前方に向かって放射される。このため、光源３２から放射される光は、まんべんなくかつ適度に拡散されて出射面９から前方に向かって出射されることになる。

以上のように構成された発光装置３１では、透明体５の裏側には凹部６が設けられているため、光源３２と入射面８との間には空気層Ｇが形成される。したがって、光源３２で発生する熱が直接透明体５に伝わるのを防止できる。その結果、発光装置２の製品寿命を伸ばすことが可能となる。

また、発光装置用部材３０および発光装置３１では、入射面８の断面形状は表側に向かって窪むような多角形状を呈しており、その傾斜角θは、２０°以上４５°以下の範囲とされている。このため、光源３から放射された光は、入射面８で屈折し、さらにそのうちの一部は反射面１１などで全反射して出射面９から前方に放射される。したがって、入射面８に入射した光は、凹部６の周方向外方または凹部６の裏方向に漏れることなく、出射面９から出射される。このため、出射面９からむらがなくより高い照度の光を拡散放射させることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の各形態に限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。

上述の第１および第３の実施の形態では、凹部６は、裏側から平面視して略円形状となる略ドーム形状に形成されているが、凹部６の形状は略ドーム形状に限定されるものではなく、たとえば図８に示すように、凹部６を左右方向となる中心軸線Ｐ方向に沿って断面多角形の略半角柱状に切り欠いた形状としても良い。この場合、図８に示すＹ_１−Ｙ_２方向に沿って切断した断面が図１等に示す多角形状となり、その側面１０は図８に示す左右方向に沿って伸びる形態に形成される。このため、光源３，３２から放射されるより多くの光を入射面８で前後方向に屈折させて出射面９に導くことが可能となる。したがって、出射面９から放射される光の照度が上がり、発光装置２，３１の輝度が向上する。また、上述の第２の実施の形態においても、略ドーム状に切り欠かれている凹部２３を左右方向となる中心軸線Ｐ方向に沿って略半円柱状に切り欠くように形成しても良い。この場合も、光源３から放射されるより多くの光を入射面２４で前後方向に屈折させて出射面２５に導くことが可能となる。

また、上述の各実施の形態では、凹部６，２３の断面形状を中心軸線Ｌ，Ｍ，Ｎに対して点対称形状に形成し、また、中心軸線Ｐに対して鏡対称形状に形成しているが、該断面形状を中心軸線Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｐに対して非対称形状に形成するようにしても良い。特に、上述の第１および第３の実施の形態に、凹部６を略半角柱状に切り欠いて形成する上述の変形例を適用したうえで、凹部６の断面形状を、たとえば、図９に示すように、前端側の傾斜角θ_１から後端側の傾斜角θ_７に向かうにつれて大きな角度に形成することができる。この場合、たとえば、前端側の傾斜角θ_１を２０°とし、後端側の傾斜角θ_７を４５°とすることができる。逆に、凹部６の断面形状を、後端側の傾斜角θ_７から前端側の傾斜角θ_１に向かうにつれて大きな角度に形成することができる。この場合、たとえば、後端側の傾斜角θ_７を２０°および前端側の傾斜角θ_１を４５°とすることができる。

また、上述の第２の実施の形態についても、凹部２３の断面形状において、その曲率を前端側から後端側に向かうにつれて大きくなるように形成しても良い。逆に、凹部２３の断面形状において、後端側から前端側に向かうにつれて大きな曲率となるように形成しても良い。また、上述の第１および第３の実施の形態において、ドーム状の凹部６における断面形状を中心軸線Ｌ，Ｎに対して非対称形状に形成するようにしても良い。この場合、図３に示す傾斜角θを、図２における周方向に沿って前端側から後端側（図２における矢示Ｃ_１およびＣ_２方向）に向かうにつれて大きくなるように形成しても良い。また、傾斜角θを、図２における周方向に沿って後端側から前端側（図２における矢示Ｃ_３およびＣ_４方向）に向かうにつれて大きくなるように形成しても良い。

同じように、上述の第２の実施の形態において、ドーム状の凹部２３における断面形状を中心軸線Ｍに対して非対称形状に形成する場合、図５における断面形状の曲率を、図６における周方向に沿って前端側から後端側（図６における矢示Ｄ_１およびＤ_２方向）に向かうにつれて大きくなるように形成しても良い。また、該断面形状の曲率を図６における周方向に沿って後端側から前端側（図６における矢示Ｄ_３およびＤ_４方向）に向かうにつれて大きくなるように形成しても良い。

また、上述の各実施の形態では、透明体５，２２として、無色で透光性を有する充実体が採用されているが、有色で透光性を有する充実体を採用するようにしても良い。また、透明体５，２２の材料として、透明度の観点からアクリル樹脂が用いられているが、たとえば、耐熱性等を考慮してポリカーボネートを用いても良いし、他の樹脂材やガラス材などを用いても良い。また、透明体５，２２の裏表の長さを小さくし、その透明体５，２２に別の透明体や別の導光体を接続するようにしても良い。

また、上述の各実施の形態では、透明体５，２２の外形形状は略四角柱形状とされているが、透明体５，２２の外形形状は略四角柱形状に限定されるものではなく、略五角柱形状等の他の形状に形成するようにしても良い。また、図１０に示すように、反射面１１やつなぎ反射面１１ａ，１１ａを直線状とせず１つの円形（円弧）としても良い。また、反射面１１を図７に示すように傾斜面とする構成を他の実施の形態に適用しても良い。

また、上述の第３の実施の形態では、光源３２は発光装置用部材３０から離間した位置に配置されているが、たとえば、基板４を透明体５の開口端１２の端面に当接させて、光源３２を発光装置用部材３０から離間させずに透明体５の凹部６の内部に配置させるようにしても良い。また、上述の第１および第２の実施の形態において、蛍光体７を塗布形式等の方法で凹部６，２３の開口部に差し掛からないように設置する場合、光源３を発光装置用部材１，２０から離間させずに凹部６，２３の内部に配置するようにしても良い。

また、上述の各実施の形態では、基板４は回路付きの基板となっているが、単なる板としたり、時には基板４をなくしても良い。また、出射面９に拡散フィルムを貼付し、さらにその拡散フィルムにプリズムシートを貼付するようにしても良い。このような構成とすると、より照度が高い発光装置とすることができる。なお、拡散フィルムとプリズムシートのいずれか一方を省略しても良い。

また、上述の各実施の形態では、傾斜角θを２０°以上４５°以下の範囲としたが、仕様などに合わせ、一部の傾斜角θを２０°を下回るようにしたり、４５°を上回るようにしたりしてもよい。また、蛍光体７を蛍光板として形成するのではなく、凹部に貼付されたフィルムまたは凹部に塗布された粉体としてもよい。また、表に向かう程前側に傾斜している反射面１１を有するものは、第３の実施の形態に係る発光装置用部材３０の他に、他の発光装置用部材１、２０などにも採用することができる。

また、半球状の凹部６、２３において、中心軸に対称な形状でない場合、すなわち、傾斜角θが表側から裏側に向かうに従い、小さくなる場合やその逆の場合、ある位置での傾斜角θは徐々に増加または減少するようにするのが好ましい。たとえば、最も表側の傾斜角θが２５°で、最も裏側の傾斜角θが４０°である場合、両者は、中心軸に関しては対称位置に存在する。このような場合、表側から裏側に至る間で徐々に角度を２５°から４０°に上げていくこととなる。このような形態の他に、中心軸を囲む表側の１８０度分の傾斜角θを２５°とし、中心軸を囲む裏側の１８０度分の傾斜角θを４０°とするように、所定角度だけ一定角度にしてもよい。

また、上述の各実施の形態では、発光装置用部材１，２０，３０および発光装置２，２１，３１は、長尺状の部材となっているが、全体形状がリング状となる部材としてもよい。その場合、凹部は、断面が図１に示すような略半球状で、その半球が、その形状に合わせ、リング状または円弧状につながるものとなる。また、発光装置用部材１，２０，３０および発光装置２，２１，３１は、薄型ディスプレイのバックライト光源として用いられているが、各種ディスプレイや看板などを照らす目的で用いたり、案内灯、表示灯、非常灯もしくは各種検査用照明として用いてもよく、発光装置１，２１，３１を構成要素の一部として含む各種機器・装置全般に適用可能である。

１，２０，３０…発光装置用部材
２，２１，３１…発光装置
３，３２…光源
４…基板
５，２２…透明体
６，２３…凹部
７…蛍光体
８，２４…入射面
９…出射面
１０…側面
θ…傾斜角

上記課題を解決するために、本発明の一側面は、光源からの光を導入し出射側に出射する発光装置用部材において、光源からの光を入射させる入射面の全部または一部を光源と対向する側に向かって窪む凹部として形成し、かつ当該凹部の断面形状を１つの側面と該１つの側面と隣接する他の側面との間の傾斜角が２０°以上４５°以下の範囲となる多角形状とし、かつ傾斜角を外周から中心に向かうに従い、または一端側から他端側に向かうに従い、順次大きくもしくは小さくし、光を通過させる蛍光体を凹部もしくは光源と凹部の間に設置したものである。

また、本発明の他の側面は、光源を備えた発光装置に用いる発光装置用部材において、内部が充実した透光性を有する透明体とするとともに、光源からの光を入射させる入射面の全部または一部を光源と対向する側に向かって窪む凹部として形成し、凹部の内側面を曲面状に形成されたドーム形状とし、その内面の曲率を光の出射面となる前端側から、前端側とは反対側となる後端側に向かうにつれて大きくなるように、または小さくなるように形成し、光を通過させる蛍光体を凹部もしくは光源と凹部の間に設置したものである。

Claims (6)

1. 光源からの光を導入し出射側に出射する発光装置用部材において、
   前記光源からの光を入射させる入射面の全部または一部を前記光源と対向する側に向かって窪む凹部として形成し、かつ当該凹部の断面形状を１つの側面と該１つの側面と隣接する他の側面との間の傾斜角が２０°以上４５°以下の範囲となる多角形状とすることを特徴とする発光装置用部材。
2. 請求項１記載の発光装置部材において、
   内部が充実した透光性を有する透明体とするとともに、蛍光材を有し、かつ光を通過させる蛍光体を前記凹部もしくは前記光源と前記凹部の間に設置したことを特徴とする発光装置用部材。
3. 光源を備えた発光装置に用いる発光装置用部材において、
   内部が充実した透光性を有する透明体とするとともに、前記光源からの光を入射させる入射面の全部または一部を前記光源と対向する側に向かって窪む凹部として形成し、光を通過させる蛍光体を前記凹部もしくは前記光源と前記凹部の間に設置したことを特徴とする発光装置用部材。
4. 請求項２または３に記載の発光装置用部材において、
   前記蛍光体を前記凹部に貼付されたフィルムまたは前記凹部に塗布された粉体としたことを特徴とする発光装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置用部材と、光源と、を有することを特徴とする発光装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置用部材または請求項５に記載の発光装置を有することを特徴とするディスプレイ装置。
   

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