照明装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能提高将光导出到外部的效率、能进行薄型化的照明装置。具备：用凸型的表面形状的透明树脂包含蓝色发光元件的发光构造体（11）；对发光构造体（11）进行二维配置的基板（12）；扩散蓝色发光元件的蓝色光的扩散板（13）；以及与基板（12）分开配置，含有从蓝色发光元件的蓝色光得到白色光的粉末状的荧光体的荧光体片材（14）。
【专利说明】照明装置【技术领域】
[0001]本发明涉及例如在液晶显示器等显示装置中使用的照明装置。本申请以在日本国于2011年7月5日申请的日本专利申请号特愿2011 — 149291为基础要求优先权，通过参照该申请而引用到本申请。
【背景技术】
[0002]在液晶显示器中，使用从背后遍及到前表面对液晶面板进行照射的背光灯光源。近年来，伴随着液晶显示器的大型化、薄型化、轻量化、长寿命化等，此外，从利用点亮熄灭控制的动画特性改善的观点考虑，在基板上配设有多个发光二极管(LED =Light EmittingDiode)而进行面发光的发光装置受到瞩目。在这样的发光装置中，为了导出白色光，主要使用如下的两种方法。
[0003]第一方法如下，即，配设分别发出R、G、B这3色的光的LED，通过将它们同时点亮，从而使3色的光合成而得到白色光。而且，第二方法如下，即，例如利用含荧光体树脂包围蓝色LED，将蓝色光颜色变换为白色光。利用含荧光体树脂包围该蓝色LED的构造体被称为“白色LED”。
[0004]然而，在第一方法中，因为需要R、G、B这3色的LED，所以成本高。此外，在上述第二方法中，因为对LED的微小面积灌封(potting)荧光体，所以，要无偏差地、均匀地形成荧光体含有是困难的。
[0005]因此，近年来，作为代替第二方法的第三方法，使用由片状基材夹入含荧光体树脂或将含荧光体树脂加工为片状的含荧光体片材，利用蓝色LED进行颜色变换的方法受到瞩目(例如，参照专利文献1、2。)。此外，还提出了用两张玻璃板夹入含荧光体树脂的构造(例如，参照专利文献3。)。
[0006]像这样蓝色LED与含荧光体树脂以不接触方式配置的构造被称为“远程(remote)荧光体构造”。此外，该“远程荧光体构造”不仅能用作液晶显示器用背光灯，还能用作照明用光源。在照明用光源的情况下，含荧光体树脂不仅可以像上述那样是平面的片状，还可以具有杯型形状等立体的形状。
[0007]一般来说，光源的最大且永恒的课题是发光效率的提高。在使用了 LED的背光灯光源、照明用光源的情况下，最好是(I)提高蓝色LED元件本身的效率(将电子、空穴变换为光的量子效率);(2)提高荧光体的发光效率(从LED产生的光的波长变换效率);以及(3)提高将从LED、荧光体放出的光在光源内部的任一个部位中尽可能无损地导出到外部的效率。
[0008]那么，在利用含荧光体树脂包围LED的“白色LED”的情况下，因为LED芯片(chip)与荧光体相互接触或靠近，所以，在LED发光时同时放出的热容易传递到荧光体，荧光体的温度上升。当荧光体温度上升时，荧光体波长变换效率会降低。该现象被称为“温度消光”。在图17示出Y3AlO12:Ce (YAG)荧光体中的荧光体温度消光的测定数据。
[0009]另一方面，在使用上述专利文献1、2等所示的第三方法的“远程荧光体构造”的情况下，因为LED与含荧光体树脂以不接触方式配置，所以，在LED发光时同时放出的热难以传递到荧光体，荧光体的温度难以上升。因此，荧光体波长变换效率的降低比“白色LED”小。这是“远程荧光体构造”的优点之一。因为作为现有技术的专利文献1、2能应用该优点，所以，可以说是非常理想的技术。
[0010]现有技术文献 专利文献
专利文献1:特开2009 - 283438号公报；
专利文献2:特开2010 — 171342号公报；
专利文献3:特开2007 — 23267号公报。
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
然而，在专利文献I?3所记载的所谓“远程荧光体构造”中，上述(3)中的将光导出到外部的效率是不充分的。此外，在“远程荧光体构造”中，因为LED与含荧光体构造体分开，所以，装置的薄型化是困难的。
[0012]本发明是鉴于这样的实情而完成的，其目的在于，提供一种能使将光导出到外部的效率提高、能薄型化的照明装置。
[0013]用于解决课题的方案
为了解决前述的课题，本发明的照明装置具备:用凸型的表面形状的透明树脂包含蓝色发光元件的发光构造体；对所述发光构造体进行二维配置的基板；以及与所述基板分开配置，含有从所述蓝色发光元件的蓝色光得到白色光的粉末状的荧光体的荧光体片材。
[0014]此外，在本发明的显示装置中，前述的照明装置配置在图像显示面板。
[0015]发明效果
本发明通过透明树脂的凸型的表面形状衰减由透明树脂的全反射造成的对蓝色光的光束缚，能提高将蓝色光导出到外部的效率。进而，通过由透明树脂的凸型的表面形状造成的光辐射分布的广泛化以及由含有粉末状的荧光体的荧光体片材造成的光散射效果，能减小基板与荧光体片材的分开距离，能对所谓“远程荧光体构造”的装置进行薄型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是示出本发明的一个实施方式的照明装置的概略截面图。
[0017]图2是示出发光构造体的构成例的概略截面图。
[0018]图3A是示出单层型的发光体片材荧光体片材的构成例的图，图3B是示出双层型的发光体片材荧光体片材的构成例的图。
[0019]图4A是示出蓝色LED封装(package) (r/a = °°)的福射角度分布(XY轮廓(profile))的曲线图，以及图4B是示出蓝色LED封装(r/a =°°)的福射角度分布(角度轮廓)的曲线图。
[0020]图5A是示出蓝色LED封装(r/a = 2.78)的辐射角度分布(XY轮廓)的曲线图，以及图5B是示出蓝色LED封装(r/a = 2.78)的辐射角度分布(角度轮廓)的曲线图。
[0021]图6A是示出蓝色LED封装(r/a = 1.46)的辐射角度分布(XY轮廓)的曲线图，以及图6B是示出蓝色LED封装(r/a = 1.46)的辐射角度分布(角度轮廓)的曲线图。[0022]图7A是示出白色LED封装(r/a =°o)的辐射角度分布(XY轮廓)的曲线图，以及图7B是示出白色LED封装(r/a =°o)的辐射角度分布(角度轮廓)的曲线图。
[0023]图8是示出实施例的照明装置的结构的概略截面图。
[0024]图9是示出参照例的照明装置的结构的概略截面图。
[0025]图10是示出比较例的照明装置的结构的概略截面图。
[0026]图11是示出LED投入电流一亮度特性的曲线图。
[0027]图12A是在参照例的照明装置中使基板与扩散板的距离为37mm时的图像，图12B是在参照例的照明装置中使基板与扩散板的距离为34mm时的图像，图12C是在参照例的照明装置中使基板与扩散板的距离为29mm时的图像，以及图12D是在参照例的照明装置中使基板与扩散板的距离为24mm时的图像。
[0028]图13A是在比较例的照明装置中使基板与扩散板的距离为37mm时的图像，图13B是在比较例的照明装置中使基板与扩散板的距离为34mm时的图像，图13C是在比较例的照明装置中使基板与扩散板的距离为29mm时的图像，以及图13D是在比较例的照明装置中使基板与扩散板的距离为24mm时的图像。
[0029]图14是示出参照例的照明装置的配置有荧光体片材的情况下的照明装置的发光面的相对亮度的曲线图。
[0030]图15是示出参照例的照明装置的未配置荧光体片材的情况下的照明装置的发光面的相对亮度的曲线图。
[0031]图16是示出参照例的照明装置的配置有荧光体片材的情况和未配置荧光体片材的情况下的LED图案的亮度偏差(％)的曲线图。
[0032]图17是示出Y3AlO12:Ce (YAG)荧光体中的荧光体温度消光的测定数据的曲线图。【具体实施方式】
[0033]以下，一边参照附图一边按下述顺序对本发明的实施方式详细地进行说明。
[0034]1.照明装置的构成例
2.实施例
〈1.照明装置的构成例〉
图1是示出本发明的一个实施方式的照明装置的概略截面图。如图1所示，照明装置具备:用凸型的表面形状的透明树脂包含蓝色发光元件的发光构造体11 ;对发光构造体11进行二维配置的基板12 ;扩散蓝色发光元件的蓝色光的扩散板13 ;与基板12分开配置，含有从蓝色发光元件的蓝色光得到白色光的粉末状的荧光体的荧光体片材14 ;以及光学膜15。
[0035]基板12与荧光体片材14大约分开10?50mm左右配置，照明装置构成所谓“远程荧光体构造”。基板12与荧光体片材14的间隙由多个支承柱、反射板保持，以支承柱、反射板在四方包围基板12与荧光体片材14所成的空间的方式设置。
[0036]发光构造体11构成作为蓝色发光元件例如具有InGaN类的蓝色LED (LightEmitting Diode)芯片的、所谓“LED封装”。
[0037]图2是示出发光构造体11的构成例的概略截面图。该发光构造体11具备基材111、作为蓝色发光元件的蓝色LED芯片112以及透明树脂113。在基材111的端部以使透明树脂113成为凸型的表面形状的方式设置有侧壁。[0038]透明树脂111的凸型截面是透镜形状，关于该曲面，优选基材111上的蓝色LED芯片112搭载面的宽度的半值(从基材111的中心到内壁的距离)a与曲率半径r的比r/a为
4.0以下，更优选为1.7以下。通过r/a为4.0以下，从而能衰减由透明树脂113的全反射造成的蓝色光的光束缚，能提高将蓝色光导出到外部的效率。此外，因为可得到广泛的光辐射分布，所以，能对所谓“远程荧光体构造”进行薄型化。
[0039]此外，基材111端部的内壁的高度b是蓝色LED芯片112的厚度以上，透明树脂113的高度d比内壁的高度b大。另外，虽然也可以不形成基材111端部的侧壁，但是，在该情况下，在作为透明树脂形成方法而使用最为普及的灌封法的情况下，使r/a为1.7以下变得困难，需要进行使用了铸模的透明树脂成型等方法。
[0040]构成照明装置的基板12由利用了苯酹(phenol )、环氧(epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、聚酯(polyester)、双马来酰亚胺三嗪(bismaleimide-triazine)、烯丙基(allyI)化聚苯醚(PolyphenyIeneoxide)等树脂的玻璃布(glass cloth)基材构成。在基板12上以规定间距等间隔地、与荧光体片材14的整个面对应地以二维方式配置有发光构造体11。此外，根据需要，也可以在基板12上的发光构造体11的搭载面实施反射处理。
[0041]扩散板13将来自发光构造体11的辐射光宽范围地扩散为看不到光源的形状的程度。作为扩散板13，使用全光线透射率为20%以上80%以下的扩散板。
[0042]荧光体片材14含有从蓝色发光元件的蓝色光得到白色光的粉末状的荧光体。荧光体的粉末使用平均粒径为几μ m?几十μ m的粉末。由此，能提高荧光体片材14的光散射效果。
[0043]图3A和图3B是示出荧光体片材14的构成例的图。在图3A所示的荧光体片材14中，含有突光体的突光体层141被例如由PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate))等构成的一对透明基材142a、142b所夹持。此外，它们被从其两面用密封膜143a、143b进行层压。由此，能进一步防止水分侵入到荧光体层141。
[0044]图3A所示的单层型的发光体片材14能通过以下方式制造，S卩，在透明基材142a上形成荧光体层141，在其上层叠其它透明基材142b。而且，通过用密封膜143a、143b夹着荧光体片材14对整体进行热压接，从而能制造荧光体片材14。
[0045]此外，如图3B所示，也可以做成为经由透明隔离物(separator) 144按每个荧光体设置荧光体层141a、141b的结构。由此，在使用多个荧光体的情况下，能抑制不必要的反应，能延长荧光体片材的寿命。
[0046]突光体层141是对含有粉末状的突光体的树脂合成物进行成膜的突光体层。作为荧光体，使用硫化物类荧光体、氧化物类荧光体或它们的混合类荧光体。
[0047]作为硫化物类突光体，能举出通过照射蓝色激励光而具有波长为620?660nm的红色荧光峰值的硫化物类荧光体，优选是CaS:Eu、SrS:Eu，或通过照射蓝色激励光而具有波长为530?550nm的绿色荧光峰值的硫化物类荧光体，优选是SrGa2S4 =Eu0另外，在荧光体材料的记载中，“:”之前表示母体，之后表示活化剂。
[0048]作为氧化物类荧光体，能举出通过照射蓝色激励光而发出波长为590?620nm的红色荧光的氧化物类荧光体，优选是(BaSr) 3Si05:Eu、(BaSr) 2Si04:Eu等。
[0049]另外，除了硫化物类荧光体和氧化物荧光体以外的荧光体以外，还能使用与下述的树脂合成物的组合，例如，能举出(YGd) 2 (AlGa) 5012:Ce、硅铝氧氮聚合材料(sialon)荧光体等。
[0050]在图3A所示的单层型的发光体片材14中，在作为荧光体而使用上述的荧光体的混合物的情况下，为了使荧光体片材以白色进行发光，优选使用通过照射蓝色激励光而发出波长为620?660nm的红色荧光的硫化物类荧光体或通过照射蓝色激励光而发出波长为590?620nm的红色荧光的氧化物类荧光体和通过照射蓝色激励光而发出波长为530?550nm的绿色荧光的硫化物类荧光体的混合荧光体。特别优选的组合是，发出红色荧光的CaS:Eu或(BaSr) 3Si05:Eu与发出绿色荧光的SrGa2S4 =Eu的混合荧光体。
[0051]此外，在图3B所示的双层型的发光体片材14中，在作为荧光体而使用上述的荧光体的情况下，优选使用含有通过照射蓝色激励光而发出波长为620?660nm的红色突光的硫化物类荧光体或通过照射蓝色激励光而发出波长为590?620nm的红色荧光的氧化物类荧光体的荧光体层和含有通过照射蓝色激励光而发出波长为530?550nm的绿色荧光的硫化物类荧光体的荧光体层。特别优选的组合是，含有发出红色荧光的CaS:Eu或(BaSr)3Si05:Eu的荧光体层和含有发出绿色荧光的SrGa2S4 =Eu的荧光体层。
[0052]优选在形成突光体层的树脂合成物中包含从聚烯烃(polyolefin)共聚合体成分和光固化性(甲基)丙烯酸树脂成分的任一种选择的树脂成分。
[0053]作为聚烯烃共聚合体，能举出苯乙烯(styrene)类共聚合体或其氢化物。作为这样的苯乙烯类共聚合体或其氢化物，能优选举出苯乙烯-乙烯(ethylene)-丁烯(butylenes) -苯乙烯嵌段共聚合体或其氢化物、苯乙烯一乙烯一丙烯(propylene)嵌段共聚合体或其氢化物。在它们之中，从透明性、气阻(gas barrier)性方面考虑，能特别优选地使用苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚合体的氢化物。通过含有这样的聚烯烃共聚合体成分，从而能得到优良的耐光性和低的吸水性。
[0054]作为光固化型丙烯酸酯(acrylate)树脂成分,能举出聚氨酯(urethane)(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯等，在它们之中，从光固化后的耐热性的观点考虑，能特别优选地使用聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。通过含有这样的光固化型(甲基)丙烯酸酯树脂成分，从而能得到优良的耐光性和低的吸水性。
[0055]此外，在使用聚烯烃共聚合体成分作为树脂成分的情况下，优选含有无水马来酸(maleic acid)成分。当含有无水马来酸成分时,通过无水马来酸成分的游离的羧基(carboxyl)来捕获侵入到树脂合成物中的水分，其结果是，能防止由水分造成的荧光体的变质。此外，通过含有聚烯烃共聚合体成分和无水马来酸成分，从而能提高荧光体片材14的光扩散效果。
[0056]该(C)无水马来酸成分可以作为单独的独立的成分而添加(外添)到聚烯烃共聚合体成分，也可以以进行接枝(graft)聚合的方式添加(内添)到聚烯烃共聚合体成分。在内添的情况下，成膜用树脂合成物变得含有无水马来酸改性聚烯烃共聚合体。另外，与内添相t匕，从能进一步抑制成膜用树脂合成物的发霉方面考虑，外添更优选。
[0057]此外，能根据需要，在不损害本发明的效果的范围，在树脂合成物中混合其它光透射性树脂、着色颜料、溶剂等。
[0058]构成照明装置的光学膜15例如由用于提高液晶显示装置的视觉识别性的反射型偏振膜、透镜膜、扩散膜等构成。在此，透镜膜是在一方的面排列形成有微小的透镜的光学膜，用于提高扩散光的正面方向的指向性而提高亮度。[0059]根据这样的结构的照明装置，能通过发光构造体11的透明树脂113的凸型的表面形状衰减由透明树脂113的全反射造成的蓝色光的光束缚，提高将蓝色光导出到外部的效率。进而，通过由发光构造体11造成的光辐射分布的广泛化以及由荧光体片材14造成的光散射效果，能减小基板与荧光体片材的分开距离，能对所谓“远程荧光体构造”的装置进行薄型化。此外，通过将本实施方式中的照明装置配置在例如成为液晶显示装置的显示画面的液晶面板，从而能对液晶显示装置进行薄型化。
[0060]另外，显然，本发明不只限定于前述的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内，能添加各种更新。例如，虽然在前述的实施方式中示出了将照明装置应用于显示装置用的背光灯光源的例子，但是，也可以应用于照明用光源。在应用于照明用光源的情况下，不需要光学膜15，此外，含荧光体树脂不仅可以是平面的片状，还可以具有杯型形状等立体的形状。
实施例
[0061]〈2.实施例〉
以下，举出实施例对本发明具体地进行说明。另外，本发明不限定于这些实施例。
[0062]〈LED封装的凸型表面形状的评价>
使用与图2所示的发光构造体相同的构造的蓝色LED封装和白色LED封装评价了凸型表面形状。在两个封装中，从基材111的中心到内壁的距离a都是2.15_，内壁的高度b都是0.85mm。作为透明树脂113使用聚甲基娃酮树脂(methyl silicone resin),在白色LED封装中，使聚甲基硅酮树脂含有YAG荧光体。关于YAG荧光体的含有量，调整为使各白色LED封装的色度为大概(X，y) =(0.338，0.400)。关于各LED封装的凸型表面形状的评价，使用利用积分球的全光通量测定器，作为发光强度测定了全辐射量(单位W)。
[0063]在表I示出对蓝色LED封装的树脂形状的相对发光强度的测定结果。此外，在表2示出对白色LED封装的树脂形状的相对发光强度的测定结果。树脂形状用接触在基材上的透明树脂的宽度的半值a与曲率半径r的比r/a表示。相对发光强度表示为对如下的状态的强度的相对值，该状态是未用透明树脂包含LED芯片的状态，即，LED芯片露出的状态。
[0064][表 I]
【权利要求】
1.一种照明装置，具备: 发光构造体，用凸型的表面形状的透明树脂包含蓝色发光元件； 基板，对所述发光构造体进行二维配置；以及 荧光体片材，与所述基板分开配置，含有从所述蓝色发光元件的蓝色光得到白色光的粉末状的荧光体。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中， 在所述发光构造体中，所述蓝色发光元件搭载在基材上， 接触在所述基材上的透明树脂的宽度的半值a与曲率半径r的比r/a为4.0以下。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中， 在所述发光构造体中，所述蓝色发光元件搭载在基材上， 接触在所述基材上的透明树脂的宽度的半值a与曲率半径r的比r/a为1.7以下。
4.根据权利要求1至3所述的任一项所述的照明装置，其中， 所述荧光体片材具有荧光体层，成膜有树脂合成物，所述树脂合成物包括从由硫化物类荧光体、氧化物类荧光体或它们的混合类荧光体构成的组选择的至少一种荧光体和从聚烯烃共聚合体成分以及光固化性甲基丙烯酸树脂成分的任一种选择的树脂成分。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其中， 具有荧光体层，成膜有树脂合成物，所述树脂合成物选择聚烯烃共聚合体成分作为所述树脂成分，并且还含有无水马来酸成分。
6.根据权利要求4所述的照明装置，其中， 一对透明基材夹持所述荧光体层，从两面用密封膜进行层压，从而构成所述荧光体片材。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的照明装置，其中， 在所述基板与所述荧光体片材之间具备扩散板。
8.一种显示装置，其中， 在图像显示面板配置有权利要求1至7的任一项所述的照明装置。
【文档编号】F21S2/00GK103650184SQ201280033218
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2011年7月5日
【发明者】伊藤靖, 上野祥史, 谷启史, 堀智充 申请人:迪睿合电子材料有限公司