特許 6130412 発光構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6130412

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】発光構造体

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20170508BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20170508BHJP

   F21V 29/76 20150101ALI20170508BHJP

   F21V 5/00 20150101ALI20170508BHJP

   F21V 5/02 20060101ALI20170508BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20170508BHJP

   F21Y 103/10 20160101ALN20170508BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 215

   H01L33/00 L

   F21S2/00 224

   F21V29/76

   F21V5/00 530

   F21V5/02 100

   F21S2/00 481

   F21Y115:10

   F21Y103:10

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-14676(P2015-14676)

(22)【出願日】2015年1月28日

(65)【公開番号】特開2016-139564(P2016-139564A)

(43)【公開日】2016年8月4日

【審査請求日】2015年12月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】515025789

【氏名又は名称】株式会社グローバル機器

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】真部 勝英

【審査官】 當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２５７９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０５６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０８７０１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−００３６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９４４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４１７２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ３／００

Ｆ２１Ｖ ５／００

Ｆ２１Ｖ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に導電部が形成された耐熱性フィルムと、
上記導電部に電気的に接合された複数の発光素子と、
上記耐熱性フィルムに当接された放熱部材と、
上記発光素子の光放射側に設けられるとともに、上記発光素子に対向して該発光素子から放射された光が入射する第１入射面と、該第１入射面と反対側の面であって該第１入射面から入射した光が出射する第１出射面とを有する第１光学シートと、
該第１光学シートから離隔して該第１光学シートに重ねられるとともに、上記第１出射面に対向して上記第１出射面から出射した光が入射する第２入射面と、該第２入射面と反対側の面であって該第２入射面から入射した光が出射する第２出射面とを有する第２光学シートと、
を備え、
上記第１入射面には、第１の方向に延びる複数の溝からなるとともに、上記第１入射面から入射した光を屈折させて上記第１出射面から出射させて上記第１光学シートを透過させる第１プリズムパターンが形成されており、
上記第２入射面には、上記第１の方向と直交する第２の方向に延びる複数の溝からなるとともに、上記第２入射面から入射した光を屈折させて上記第２出射面から出射させて上記第２光学シートを透過させる第２プリズムパターンが形成されていることを特徴とする発光構造体。

【請求項2】

上記第１光学シートは上記第１出射面が上記発光素子と反対側に突出するように湾曲して上記発光素子を上記光放射側から覆うようにアーチ状をなしており、上記第２光学シートは上記第２出射面が上記第１光学シートと反対側に突出するように湾曲して上記第１光学シートを上記第１出射面側から覆うようにアーチ状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の発光構造体。

【請求項3】

上記複数の発光素子は、線状に配列していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光構造体。

【請求項4】

上記発光素子は、フリップチップ型の半導体発光素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、照明器具や表示装置などの発光構造体における光源として、タングステン電球、水銀放電蛍光灯、冷陰極線放電管、Ｎａ電球等が使用されている。近年、これらに替えて発光ダイオード（ＬＥＤ）が使われるようになってきている。ＬＥＤは、従来の光源に比べて、寿命が長い、消費電力が少ない、発熱量が少ない等の理由から、長時間使用される発光構造体の光源に適している。

【0003】

発光構造体には、面発光のような広い発光領域が要求されることがある。点発光であるＬＥＤを、面発光を呈する発光構造体の光源として使用するために、基板に複数のＬＥＤを２次元的に配置して、全体として面発光させることが考えられる。しかし、ＬＥＤの放射光は指向角が小さいため、単にＬＥＤを２次元的に配置しただけでは、発光面において各ＬＥＤの点発光が容易に視認できてしまい、均一な面発光を得ることができない。また、多数のＬＥＤを密に配置して個々のＬＥＤの点発光を視認しづらくして、面発光に近づけることも考えられるが、装置が大型化したり、高コスト化したりするという問題がある。また、ＬＥＤの熱の放熱が十分に行われない場合には、ＬＥＤの熱が発光構造体に備えられた比較的熱に弱い部材を破損させるおそれがある。そのため、発熱量が少ないＬＥＤであっても放熱性を確保する必要があり、ＬＥＤを密に実装すれば放熱性を十分に確保するために装置の大型化が一層顕著となる。

【0004】

また、自動車などのリアコンビネーションランプでは、アクリル成形品にダイアモンドカットを入れたカバーを、１つの電球などの光源の前に配置し、数倍から数十倍の数の光源に見えるように回折効果を狙ったものがある。なお、リアコンビネーションランプとは、自動車などのリアにある、光源であるランプ類（ストップランプ、テールランプ、ウィンカーランプ、車幅灯等）とカバー（レンズ）とが一体となっているものである。しかし、このようなリアコンビネーションランプでは、光源からカバーまで距離及び電球などの光源自体の形状により、装置が大型化するという問題がある。

【0005】

これらの問題に鑑みて、特許文献１に開示の構成では、複数のＬＥＤを耐熱性フィルムに実装して、その光放射側に回折格子フィルムを設けている。これにより、回折光によって光源を大きく見せることができるため、多数のＬＥＤを必要とせず、装置の小型化及び低コスト化が図られる。また、ＬＥＤ及びフィルム基板を採用しているため、上述のリアコンビネーションランプの場合に比べて、小型化できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−３０５６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、回折格子フィルムによってＬＥＤの放射光を回折させて、複数の所定方向に分光しているため、回折格子フィルム上で色ずれが生じる。また、回折光は複数の所定方向に進行するため、回折格子フィルム上の回折光の進行方向に対応する部分の輝度が高くなりやすく、回折格子フィルム上で輝度のバラツキが生じやすい。したがって、均一な面発光を得るには改善の余地がある。

【0008】

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、小型であるとともに、放熱性を確保しつつ、均一な面発光を得ることができる発光構造体を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、表面に導電部が形成された耐熱性フィルムと、
上記導電部に電気的に接合された複数の発光素子と、
上記耐熱性フィルムに当接された放熱部材と、
上記発光素子の光放射側に設けられるとともに、上記発光素子に対向して該発光素子から放射された光が入射する第１入射面と、該第１入射面と反対側の面であって該第１入射面から入射した光が出射する第１出射面とを有する第１光学シートと、
該第１光学シートから離隔して該第１光学シートに重ねられるとともに、上記第１出射面に対向して上記第１出射面から出射した光が入射する第２入射面と、該第２入射面と反対側の面であって該第２入射面から入射した光が出射する第２出射面とを有する第２光学シートと、
を備え、
上記第１入射面には、第１の方向に延びる複数の溝からなるとともに、上記第１入射面から入射した光を屈折させて上記第１出射面から出射させて上記第１光学シートを透過させる第１プリズムパターンが形成されており、
上記第２入射面には、上記第１の方向と直交する第２の方向に延びる複数の溝からなるとともに、上記第２入射面から入射した光を屈折させて上記第２出射面から出射させて上記第２光学シートを透過させる第２プリズムパターンが形成されていることを特徴とする発光構造体にある。

【発明の効果】

【0010】

上記発光構造体においては、発光素子から放射された光は、発光素子の光放射側に設けられた第１光学シートの第１入射面から第１光学シートに入射する。第１入射面には、第１の方向に延びる複数の溝からなるとともに、第１入射面から入射した光を屈折させて第１入射面と反対側の第１出射面から出射させて第１光学シートを透過させる第１プリズムパターンが形成されている。そのため、第１入射面から入射した光は、第１プリズムパターンによって第１の方向と直交する方向に進行して、第１光学シートの第１出射面から出射して第１光学シートを透過する。これにより、発光素子から放射された光は、第１出射面において、第１の方向と直交する方向に延びる線発光として観察される。

【0011】

当該第１出射面から出射した光は、第１光学シートから離隔して第１光学シートに重ねられた第２光学シートの第２入射面から第２光学シートに入射する。第２入射面には、第１の方向に直交する第２の方向に延びる複数の溝からなるとともに、第２入射面から入射した光を屈折させて第２入射面と反対側の第２出射面から出射させて第２光学シートを透過させる第２プリズムパターンが形成されている。そのため、第２入射面から入射した光は、第２プリズムパターンによって第２の方向と直交する方向に進行して、第２光学シートの第２出射面から出射して第２光学シートを透過する。これにより、第１出射面において線発光として観察されていた出射光は、第２出射面においては、第２の方向と直交する方向に延びる面発光として観察されることとなる。

【0012】

上述のように、発光素子の放射光は、一旦、第１光学シートによって点発光から線発光に変換された後、さらに第２光学シートによって線発光から面発光に変換されることとなる。その結果、回折フィルムによって、光源を多数に見せる場合に比べて、発光域全体において、輝度のバラつき及び色ずれが生じにくい。したがって、均一な面発光を得ることができる。

【0013】

さらに、発光素子は耐熱性フィルムに設けられた導電部に接合されているとともに、耐熱性フィルムには放熱部材が当接されている。これらにより、発光素子における放熱性が十分確保されることとなる。また、発光素子が実装される基板として耐熱性フィルムを採用しているため薄型となることから、装置全体の小型化が図られる。

【0014】

以上のごとく、本発明によれば、小型であるとともに、放熱性を確保しつつ、均一な面発光を得ることができる発光構造体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例１における、発光構造体の斜視図。

【図2】図１における、II-II線位置における断面図。

【図3】実施例１における、発光素子を実装した状態の耐熱性フィルムの平面図。

【図4】実施例１における、発光素子を含む回路図。

【図5】実施例１における、発光素子を実装した耐熱性フィルムが取り付けられた状態の放熱部材の平面図。

【図6】実施例１における、第１光学シートの取付前の状態の斜視図。

【図7】実施例１における、第１光学シートを透過する光の進行態様を表す模式図。

【図8】実施例１における、第２光学シートの取付前の状態の斜視図。

【図9】実施例１における、第２光学シートを透過する光の進行態様を表す模式図。

【図10】実施例１における、発光構造体の製造方法を示すフロー図。

【図11】変形例における、発光素子を実装した耐熱性フィルムが取り付けられた状態の放熱部材の平面図。

【図12】他の変形例における、発光素子を実装した耐熱性フィルムが取り付けられた状態の放熱部材の平面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の発光構造体は、蛍光灯などの照明装置や、広告などの表示器におけるバックライトなどに使用することができる。

【0017】

上記第１光学シートは上記第１出射面が上記発光素子と反対側に突出するように湾曲して上記発光素子を上記光放射側から覆うようにアーチ状をなしており、上記第２光学シートは上記第２出射面が上記第１光学シートと反対側に突出するように湾曲して上記第１光学シートを上記第１出射面側から覆うようにアーチ状をなしていることが好ましい。この場合には、発光素子から放射される光の略全体が積極的に第１光学シートに入射するとともに、第１光学シートを透過して出射した光の略全体が積極的に第２光学シートの入射することができる。これにより、高輝度な面発光を呈することができる。さらに、第２光学シートの第２出射面が突出するように湾曲していることから、第２出射面から出射した光は広い範囲を照射することができる。そのため、当該発光構造体は、広い範囲を照明する用途に適したものとなる。

【0018】

上記複数の発光素子は、線状に配列するように構成できる。この場合には、当該発光構造体は棒状に形成されるため、従来の蛍光灯の替わりに当該発光構造体を使用することが容易となる。

【0019】

上記発光素子は、フリップチップ型の半導体発光素子であることが好ましい。この場合には、リードフレームを介して接合する砲弾型の半導体発光素子や、ワイヤボンディングを必要とするフェースアップ型の半導体発光素子に比べて、リードフレームやワイヤボンディングが不要となることから薄型となるため、当該発光構造体の小型化に寄与する。

【実施例】

【0020】

（実施例１）
実施例に係る発光構造体につき、図１〜図１０を用いて説明する。
本例の発光構造体１は、図２に示すように、耐熱性フィルム２、発光素子３、放熱部材４、第１光学シート５、第２光学シート６を備えている。
耐熱性フィルム２の表面に導電部２０が形成されている。
発光素子３は複数備えられ、導電部２０に電気的に接合されている。
放熱部材４は、耐熱性フィルム２に当接されている。
第１光学シート５は、発光素子３の光放射側に設けられるとともに、発光素子３に対向して該発光素子３から放射された光が入射する第１入射面５１と、第１入射面５１から入射した光が出射する第１出射面５２とを有している。
第２光学シート６は、第１光学シート５から離隔して第１光学シート５に重ねられるとともに、第１出射面５２に対向して第１出射面５２から照射した光が入射する第２入射面６１と、第２入射面６１から入射した光が出射する第２出射面６２とを有している。

【0021】

そして、第１入射面５１には、図６に示すように、第１の方向Ｘに延びる複数の溝５３ａからなる第１プリズムパターン５３が形成されている。また、第２入射面６１には、図８に示すように、第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙに延びる複数の溝６３ａからなる第２プリズムパターン６３が形成されている。

【0022】

以下、本例の発光構造体１について、詳述する。
本例の発光構造体１は、図１に示すように、棒状をなしている。本例では、発光構造体１の長手方向を第１の方向Ｘとし、図２に示すように、第１の方向Ｘに垂直な方向であって、後述する発光素子３の発光面３２に平行な方向（幅方向）を第２の方向Ｙとし、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに垂直な方向（厚さ方向）を第３の方向Ｚとする。図１に示すように、発光構造体１は、その長手方向（第１の方向Ｘ）の両端に、室内天井等に設けられる蛍光灯ソケット（図示せず）に着脱可能な端子部１０が取り付けられる。これにより、発光構造体１は、室内天井等に設けられる蛍光灯ソケットに取り付けられて、照明用の蛍光灯として使用できるようになっている。

【0023】

図２に示すように、発光素子３が実装された耐熱性フィルム２は、粘着シート７を介して放熱部材４に接合されている。耐熱性フィルム２における放熱部材４と反対側の面には、導電性材料である銅箔からなる導電部２０が形成されている。耐熱性フィルム２は、本例では、ＰＩ（ポリイミド）製である。耐熱性フィルム２として、ＰＩ製フィルムに替えて、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）製フィルム、耐熱ウレタン製フィルム、液晶ポリマー製フィルム等の有機フィルムや、ＡｌＮ（アルミナイトライド）製基板、Ａｌ_２Ｏ_３(アルミナ）基板等の無機材料基板を採用することができる。

【0024】

図２に示すように、導電部２０には、発光素子３の端子３１がハンダ３５を介して接合されている。本例では、発光素子３はフリップチップ型の青色発光ダイオードである。発光素子３は、耐熱性フィルム２側（端子３１が設けられる側）と反対側の面が光を放射する発光面３２になっている。

【0025】

図３に示すように、耐熱性フィルム２に形成された導電部２０は、２本の略平行な第１導電部２１と第２導電部２２とを備える。第１導電部２１と第２導電部２２との間隔は、発光素子３の一対の端子３１（図２参照）の間隔に合わせてある。第１導電部２１と第２導電部２２との互いに対向する位置にハンダ３５が載せられている。ハンダ３５の上に３つの発光素子３が載置されている。ハンダ３５を介して耐熱性フィルム２上の導電部２０に固定されている。

【0026】

第１導電部２１における一方の端部には、図示しない電源に接続されるための第１接続用導電部２３が形成されている。第２導電部２２における第１接続用導電部２３と反対側の端部には、電源に接続されるための第２接続用導電部２４が形成されている。第１接続用導電部２３は電源の正の電極に接続され、第２接続用導電部２４は電源の負の電極に接続されている。これにより、図４に示す回路図のように、３つの発光素子３が並列に電気的に接続されて、電源から電力が供給されるように構成されている。発光素子３を並列に接続することにより、一部の発光素子３が破損しても、他の発光素子３に電力が供給されるようになっている。なお、３つの発光素子３を均一に発光させるために、図示しない電気抵抗や定電圧装置を接続することもできる。

【0027】

図５に示すように、複数の耐熱性フィルム２は、実装された３つの発光素子３の列が一列に並んだ状態で、粘着シート７を介して、放熱部材４に固定されている。放熱部材４はＡｌ製の略平板状部材であって、図２に示すように、一方の主面は粘着シート７を介して耐熱性フィルム２に当接しており、他方の主面には放熱用のフィン４１が複数設けられている。放熱部材４における第２の方向Ｙ（幅方向）の一対の縁部には後述の第１光学シート５の縁部５４及び第２光学シート６の縁部６４が差し込まれるように構成された光学シート取付部４２が設けられている。本例では、放熱部材４は薄型となっている。

【0028】

図２に示すように、発光素子３の光放射側には、第１光学シート５が設けられている。第１光学シート５と発光素子３との距離は１５ｍｍ以下とすることが好ましい。第１光学シート５における発光素子３側の面は、発光素子３の放射光が入射する第１入射面５１となっている。第１光学シート５における第１入射面５１と反対側の面は、第１入射面５１から入射した光が出射する第１光出射面５２となっている。そして、第１光学シート５は第１出射面５２が突出するように湾曲して発光素子３を光放射側から覆うようにアーチ状をなしている。

【0029】

第１光学シート５は、図６に示すように、ＰＥＴフィルムからなる基材５ａと、第１入射面５１に複数の溝５３ａを形成するＰＭＭＡ製の第１プリズムパターン５３とからなる。第１プリズムパターン５３は、第１の方向Ｘに垂直な断面の形状が三角形となる凸部５３ｂが第２の方向Ｙに複数連続する形状を有している。これにより、隣接する凸部５３ｂの間に第１の方向Ｘに延びるＶ字状の溝５３ａが形成されることとなっている。なお、Ｖ字状の溝５３ａの最深部は丸みを帯びた形状であってもよい。なお、ＬＣＤにおいて正面輝度を高める目的で使用されるプリズムシートでは、通常、プリズムパターンは入射面ではなく、出射面に形成されている。すなわち、第１光学シート５は、通常ＬＣＤにおいて用いられるプリズムシートとは表裏が逆向きに設けられている。

【0030】

本例では、図７に示すように、凸部５３ｂは頂角αが３０°〜１２０°の二等辺三角形となっている。ＬＣＤにおいて正面輝度を高める目的で使用されるプリズムシートでは、そのプリズムパターンにおける凸部の頂角は９０°であることが多いが、本例の場合には、これに限らず、３０°、４５°、６０°としてもよい。凸部５３ｂの高さ（厚さ方向の大きさ）は、例えば、７０μｍ以上とすることができる。凸部５３ｂの頂点の間隔は１４０μｍ以上とすることができる。本例では、各凸部５３ｂは均一な形状になっている。図６に示すように、第１光学シート５における第１の方向Ｘの両端部である縁部５４は、放熱部材４の光学シート取付部４２（図２参照）に差し込まれるように構成されている。また、第１出射面５２は平面となっている。

【0031】

図２に示すように、第１光学シート５の第１出射面５２側には、第２光学シート６が設けられている。第１光学シート５と第２光学シート６との距離は１４ｍｍ以下とすることが好ましい。第２光学シート６における第１出射面５２側の面は、第１出射面５２から出射した光が入射する第２入射面６１となっている。第２光学シート６における第２入射面６１と反対側の面は、第２入射面６１から入射した光が出射する第２出射面６２となっている。そして、第２光学シート６は第２出射面６２が突出するように湾曲して第１光学シート５の第１出射面５２を覆うようにアーチ状をなしている。

【0032】

第２光学シート６は、図８に示すように、第１光学シート５と同様に、ＰＥＴフィルムからなる基材６ａと、第２入射面６１に複数の溝６３ａを形成するＰＭＭＡ製の第２プリズムパターン６３とからなる。第２プリズムパターン６３は、第１プリズムパターン５３とは異なり、第２の方向Ｙに垂直な断面の形状が三角形となる凸部６３ｂが第２の方向Ｙに複数連続する形状を有している。そして、隣接する凸部６３ｂの間に第２の方向Ｙに延びる溝６３ａが形成されることとなっている。本例では凸部６２ｂは、凸部５２ｂと同様の形状を有している。第２光学シート６における第１の方向Ｘの両端部である縁部６４は、放熱部材４の光学シート取付部４２（図２参照）に差し込まれるように構成されている。また、第２光出射面６２は平面となっている。第１光学シート５と同様に、第２光学シート６は、通常ＬＣＤにおいて用いられるプリズムシートとは表裏が逆向きに設けられている。

【0033】

次に、本例の発光構造体１の製造方法について説明する。初めに、耐熱性フィルム２に導電部２０を形成する（図１０に示すステップＳ１）。具体的には、まず、導電性の銅箔を耐熱性フィルム２（図２参照）に接合する。接合方法は、接着剤又は熱融着による接着、あるいはスパッタリングによる銅の薄膜の形成により行う。銅箔の厚さは、好ましくは０．１μｍ乃至２０μｍである。接着剤として、ＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）、ポリエステル、ウレタン等の熱可塑性接着剤が使用される。貼り合わせた複合フィルムの銅箔側にマスキング法により図３に示す配線パターンを形成する導電部２０をエッチングにより形成する。これにより、耐熱性フィルム２に導電部２０が形成される（図１０に示すステップＳ１）。

【0034】

次に、導電部２０に発光素子３を接合する（図１０に示すステップＳ２）。具体的には、まず、導電部２０上の発光素子３を配置する位置（図３参照）に、ハンダ３５を付着させる。ハンダ３５には、好ましくは鉛を含まないものが使用される。付着させたハンダ３５の上に、発光素子３を載置する。発光素子３は、フリップチップ型のＬＥＤであることが好ましい。フリップチップ型のＬＥＤを使用することにより、砲弾型のＬＥＤやフェースアップ型のＬＥＤを使用する場合に比べて薄型にすることができる。必要に応じて、電気抵抗等の素子も同様に配置することもできる。配置する発光素子３の数や位置は、使用目的等に応じて自由に選択することができる。本例では、発光素子３は第１の方向Ｘに平行に配列している。なお、ハンダ３５の濡れ性を高めて、ハンダの付きを良くするために、発光素子３等の素子の端子にフラックスを付けてもよい。

【0035】

その後、発光素子３を載置した耐熱性フィルム２をリフロー炉に入れる。ハンダ３５が溶融することにより、導電部２０と発光素子３の端子とが電気的に接続される。ＰＩからなる耐熱性フィルム２を使用していることにより、リフロー炉の中で、耐熱性フィルム２が変形することはない。リフロー炉から発光素子３を載置した耐熱性フィルム２を取り出して、冷却する。これにより、導電部２０に発光素子３が接合される（図１０に示すステップＳ２）。

【0036】

さらに、本例では、発光素子３の上に、封止部材３４としてのシリコン系保護樹脂をディスペンサーによってポッティングするとともに、蛍光体印刷フィルム３６（図２参照）を載置する。蛍光体印刷フィルム３６における発光素子３の光放射側の面には、蛍光体が印刷により付着されて蛍光体層３７が形成されている。蛍光体印刷フィルム３６は、発光素子３の平面視形状よりもやや大きくなっており、発光素子３の光放射側を覆うように設ける。封止部材３４の固化により蛍光体印刷フィルム３６が発光素子３の光放射側に固定される。蛍光体印刷フィルム３６に印刷された蛍光体は、発光素子３が放射する青色光によって励起されて黄色の蛍光を発する。そして、発光素子３が放射する青色光が当該蛍光体印刷フィルム３６を透過することにより、当該青色光と当該蛍光とが混合されて白色光が放射されることとなる。

【0037】

次に、耐熱性フィルム２に放熱部材４を接合する（図１０に示すステップＳ３）。耐熱性フィルム２と放熱部材４との間には、高い放熱性を有する粘着シート７が介在している（図２参照）。そして、図示しない電源と導電部２０とを電気的に接続する。

【0038】

その後、第１光学シート５及び第２光学シート６を発光素子３の光放射側に設置する（図１０に示すステップＳ４）。まず、第１光学シート５の第１入射面５１が発光素子３に対向するように、第１光学シート５における両縁部５４を放熱部材４に設けられた光学シート取付部４２にそれぞれ差し込む（図２参照）。さらに、第２光学シート６を、第１光学シート５の第１出射面５２に第２入射面６１が対向して第１光学シート５を覆うように、第２光学シート６における両縁部６４を光学シート取付部４２にそれぞれ差し込む。これにより、第１プリズムパターン５３と第２プリズムパターン６３とが直交することとなる。このようにして、本例の発光構造体１が形成される。

【0039】

本例の発光構造体１における発光態様について、以下に説明する。
図７に示すように、発光素子３から放射された光は、まず、第１光学シート５の第１入射面５１に形成された第１プリズムパターン５３によって、第１プリズムパターン５３の形成方向（第１の方向Ｘ）に直交する第２の方向Ｙ側にスネルの法則に基づく下記の式１の関係を満たすように屈折する。なお、式１において、θ１は第１入射面５１への入射角であり、θ２は第１入射面５１から入射した光の屈折角であり、ｎは第１プリズムパターン５３を形成する材料の屈折率である。
ｓｉｎθ１＝ｎ・ｓｉｎθ２ （式１）
式１に基づいて、発光素子３から放射された光は、第１出射面５２において、第１の方向Ｘと直交する第２の方向Ｙ側に幅広く進行して、延びる線発光として観察されることとなる。

【0040】

そして、図９に示すように、第１出射面５２から出射した光は第２光学シート６の第２入射面５２から第２光学シート６に入射して、第２プリズムパターン６３の形成方向（第２の方向Ｙ）に直交する第１の方向Ｘ側にスネルの法則にしたがって屈折する。これにより、第１出射面５２において線発光として観察されていた出射光は、第２の方向Ｙと直交する第１の方向Ｘに幅広く延びて、第２出射面６２において面発光として観察されることとなる。

【0041】

上述のように、本例の発光構造体１における発光態様は、第１光学シート５によって発光素子３による点発光から、一旦線発光に変換された後、第２光学シート６によって線発光から面発光に変換されることとなる。その結果、回折フィルムによって、光源を多数に見せる場合に比べて、発光域全体において輝度のバラつき及び色ずれが生じにくいことから、均一な面発光を得ることができる。

【0042】

さらに、発光素子３において、発光素子３は耐熱性フィルム２に設けられた導電部２０に接合されているとともに、耐熱性フィルム２には放熱部材４が当接されている。これらにより、発光素子３の放熱性が十分確保されることとなる。また、発光素子３が実装される基板として耐熱性フィルム２を採用しているため薄型になることから、発光構造体１の小型化が図られる。そして、本例では、発光構造体１は構成部材として耐熱性フィルム２、第１光学シート５、第２光学シート６などのフィルム状の部材を多く備えるため、従来に比べて軽量化されているとともに、放熱性に優れる。そのため、発光構造体１の内部に発光素子３の熱がこもりにくいことから、電源に接続された比較的熱に弱いコンデンサー等の熱による破損を防止でき、信頼性の向上が図られる。

【0043】

本例では、第１光学シート５は第１出射面５２が発光素子３と反対側に突出するように湾曲して発光素子３を光放射側から覆うようにアーチ状をなしている。さらに、第２光学シート６は第２出射面６２が第１光学シート５と反対側に突出するように湾曲して第１光学シート５を第１出射面５２側から覆うようにアーチ状をなしている。これにより、発光素子３から放射された光の略全体が積極的に第１光学シート５に入射するとともに、第１光学シート５から出射した光の略全体が積極的に第２光学シート６に入射することができるため、発光素子３の放射光の損失が低減されて、より高輝度な面発光を呈することができる。さらに、第２光学シート６の第２出射面６２が突出するように湾曲していることから、第２出射面６２から出射した光は広い範囲を照射することができる。そのため、本例の発光構造体１は、広い範囲を照明する用途に適したものとなる。

【0044】

本例では、発光素子３の光放射側に第１光学シート５を配置し、第１光学シート５の第１出射面５２側に第２光学シート６を配置したが、これに替えて、発光素子３の光放射側に第２光学シート６を配置し、第２光学シート６の第２出射面６２側に第１光学シート５を配置してもよい。この場合にも、本例の場合と同等の作用効果を奏する。

【0045】

本例では、複数の発光素子３は、線状に配列している。これにより、発光構造体１が棒状に形成されることとなるため、従来の蛍光灯の替わりに本例の発光構造体１を使用することが容易となる。なお、本発明の発光構造体１は、上述の蛍光灯の他に、自動車等のヘッドライト、リアコンビネーションランプ、ルームランプ、フットランプ、メータパネル等に利用することができる。また、広告等の表示装置に備えられるバックライトとして利用することもできる。

【0046】

なお、本例では、複数の発光素子３が第１の方向Ｘに配列しており、複数の発光素子３の配列方向と、第１光学シート５の第１プリズムパターン５３における複数の溝５３ａの延びる方向とが一致しているが、複数の発光素子３の配列方向と異なる方向に、第１プリズムパターン５３における複数の溝５３ａが延びていてもよい。この場合にも、第１光学シート５の第１プリズムパターン５３における複数の溝５３ａの延びる方向と第２光学シート６の第２プリズムパターン６３における複数の溝６３ａの延びる方向とは、直交するものとする。これにより、本例の場合と同等の作用効果を奏する。

【0047】

本例では、発光素子３は、フリップチップ型の半導体発光素子である。これにより、リードフレームを介して接合する砲弾型の半導体発光素子や、ワイヤボンディングを必要とするフェースアップ型の半導体発光素子に比べて、リードフレームやワイヤボンディングが不要となることから薄型となるため、当該発光構造体１の小型化に寄与する。

【0048】

本例の発光構造体１は、発光素子３が実装される基板として耐熱性フィルム２を使用しているため、薄型となっているとともに、３次元方向に変形しやすくなっている。これにより、発光構造体１の薄型化が図られるとともに、３次元的な発光態様を呈するようにすることができる。さらに、本例では、放熱部材４も薄型となっているため、発光構造体１の薄型化が図られている。

【0049】

また、発光素子３がＬＥＤであることから、低消費電力、長寿命の発光構造体１を提供することができる。また、発光素子３がＬＥＤであることから、電球等に比べて発熱量を低減できるため、電源に設けられた比較的熱に弱いコンデンサー等の破損を防止でき、信頼性の向上を図ることができる。

【0050】

また、本例では、耐熱性フィルム２として比較的高価なＰＩ製フィルムを採用しているが、発光素子３を実装するのに必要な部分にのみ耐熱性フィルム２を使用することにより、コストの低減を図っている。また、これにより、一層の軽量化も図られることとなる。

【0051】

本例では、図５に示すように、複数の耐熱性フィルム２は、実装された３つの発光素子３からなる列が一列となるように配置されることとしたが、図１１に示すように、複数の耐熱性フィルム２は、実装された３つの発光素子３からなる列がそれぞれ略平行になるように並んだ状態とすることもできる。このように配列した場合であっても、各発光素子３は並列に接続されている。この場合にも本例と同等の作用効果を奏する。

【0052】

発光素子３は、図３に示すように、一つの耐熱性フィルム２上に一列に配設することに替えて、図１２に示すように、一つの耐熱性フィルム２上に３つの発光素子３からなる列がそれぞれ略平行になるように複数列に配設することとしてもよい。このように配列した場合であっても、各発光素子３は並列に接続されている。この場合にも本例と同等の作用効果を奏する。

【0053】

以上のごとく、本例によれば、小型であるとともに、放熱性を確保しつつ、均一な面発光を得ることができる発光構造体１を提供することができる。

【符号の説明】

【0054】

１ 発光構造体
１００ 蛍光灯
２ 耐熱性フィルム
３ 発光素子
４ 放熱部材
５ 第１光学シート
５１ 第１入射面
５２ 第１出射面
５３ 第１プリズムパターン
６ 第２光学シート
６１ 第２入射面
６２ 第２出射面
６３ 第２プリズムパターン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】