JP2003229604A

JP2003229604A - 発光装置

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Publication number: JP2003229604A
Application number: JP2002026645A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Mori; 和思森; Toyozo Nishida; 豊三西田; Yasuaki Inoue; 泰明井上; Atsushi Tajiri; 敦志田尻; Yasuhiro Ueda; 康博上田; Minoru Sawada; 稔澤田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】装飾的な光または情報を含む光を発生するこ
とができる発光装置を提供する。【解決手段】樹脂モールド５は、ＬＥＤチップ１上面
の発光部をほぼ中心とした球面形状に形成されている。
発光装置１００の平面形状は円形である。樹脂モールド
５の表面上に透過型のホログラムパターン６が施されて
いる。２本のリードフレーム３，４間に電圧を印加する
ことによりＬＥＤチップ１に電流が流れると、ＬＥＤチ
ップ１の上面より光が放射され、ＬＥＤチップ１より放
射された光は、樹脂モールド５の表面のホログラムパタ
ーン６により回折され、外部空間上にホログラムパター
ン６に対応する図形が結像される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子を用いた
発光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤ（発光ダイオード）は、装飾用光
源または表示用光源として利用されている。図８は、Ｌ
ＥＤを用いた従来の発光装置の断面図である。

【０００３】発光装置８００はＬＥＤチップ１および２
本のリードフレーム３，４を備える。リードフレーム３
の先端はＬ字状に形成されている。リードフレーム３の
先端上にＬＥＤチップ１がマウントされ、ＬＥＤチップ
１の上部電極が金などのワイヤ２でリードフレーム４に
電気的に接続されている。２本のリードフレーム３，４
の後端部を除いてＬＥＤチップ１、ワイヤ２およびリー
ドフレーム３，４の先端部が樹脂モールド８０５で覆わ
れている。樹脂モールド８０５の先端は球面状に形成さ
れている。

【０００４】発光装置８００において、２本のリードフ
レーム３，４間に電圧を印加することにより、ＬＥＤチ
ップ１に電流が流れると、ＬＥＤチップ１の上面より発
散光が放射される。

【０００５】樹脂モールド８０５の先端は球面状に形成
されているので、レンズ効果により、ＬＥＤチップ１よ
り放射される発散光が一定の方向に集中して出射され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示すような従来の発光装置においては、出射光を見た場
合に単なる円形の光が見えるだけである。

【０００７】本発明の目的は、装飾的な光または情報を
含む光を発生することができる発光装置を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る発光装置は、光を発生する発光素子と、発光素子
により発生された光を画像として空間上に結像するホロ
グラムパターンとが一体的に構成されたものである。

【０００９】本発明に係る発光装置においては、光が発
光素子により発生され、発光素子により発生された光が
ホログラムパターンにより画像として空間上に結像され
る。

【００１０】この場合、発光素子とホログラムパターン
とが一体的に構成されているため、発光素子より発生さ
れた光により、常に空間上に一定の画像が結像される。
特に、装飾的な画像または情報を含む画像が結像される
ようにホログラムパターンを設計することにより、発光
装置が装飾的な光または情報を含む光を発生することが
できる。

【００１１】発光素子が透光性材料で覆われるととも
に、透光性材料の少なくとも一部の領域にホログラムパ
ターンが設けられてもよい。この場合、透光性材料によ
りホログラムパターンが発光素子と容易に一体化され
る。

【００１２】発光素子は半導体発光素子であり、透光性
材料は樹脂からなるモールド体であってもよい。この場
合、装飾的な光または情報を含む光を発生するコンパク
トな発光装置が実現する。また、発光素子を覆う透光性
材料が樹脂からなるモールド体であるので、作製が容易
である。

【００１３】発光素子は発光ダイオードであってもよ
い。この場合、発光ダイオードは小型でかつ発散光を発
生するので、広い角度範囲に装飾的な光または情報を含
む光を発生するコンパクトな発光装置が実現する。

【００１４】ホログラムパターンの少なくとも一部は透
過型ホログラムパターンを含んでもよい。この場合、発
光素子により発生された光は、透過型ホログラムパター
ンを透過することにより空間上に画像として結像され
る。

【００１５】発光素子は可視光を発生してもよい。この
場合、人間の目により装飾的な光または情報を含む光を
視認することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１〜図７に基づいて説明する。

【００１７】（第１の実施の形態）図１（ａ），（ｂ）
は第１の実施の形態における発光装置の構造を示すそれ
ぞれ平面図および断面図である。

【００１８】発光装置１００は、ＬＥＤ（発光ダイオー
ド）チップ１および２本のリードフレーム３，４を備え
る。ＬＥＤチップ１は可視光を発生する。リードフレー
ム３，４は銅合金等の金属からなる。リードフレーム３
の先端部はＬ字状に形成されている。リードフレーム３
の先端上にＬＥＤチップ１がマウントされ、ＬＥＤチッ
プ１の上部電極がワイヤ２でリードフレーム４に電気的
に接続されている。２本のリードフレーム３，４の後端
部を除いてＬＥＤチップ１、ワイヤ２およびリードフレ
ーム３，４の先端部が樹脂モールド５で覆われている。
樹脂モールド５は、可視光を透過する樹脂により形成さ
れる。

【００１９】樹脂モールド５は、図１（ｂ）に示すよう
にＬＥＤチップ１上面の発光部をほぼ中心とした球面形
状に形成されている。発光装置１００の平面形状は、図
１（ａ）に示すように円形である。

【００２０】樹脂モールド５の表面上に透過型のホログ
ラムパターン６が施されている。このホログラムパター
ン６は、例えば樹脂モールド５を成形するための金型の
表面に凹凸を設けることにより、樹脂モールド成形時に
形成することができる。なお、ホログラムパターン６の
形成方法および回折機能の詳細については後述する。

【００２１】発光装置１００において、２本のリードフ
レーム３，４間に電圧を印加することによりＬＥＤチッ
プ１に電流が流れると、ＬＥＤチップ１の上面より光が
放射される。ＬＥＤチップ１より放射された光は、樹脂
モールド５の表面のホログラムパターン６により回折さ
れ、外部空間上にホログラムパターン６に対応する図形
（図示せず）が結像される。

【００２２】本実施の形態の発光装置１００において
は、樹脂モールド５がＬＥＤチップ１上面の発光部をほ
ぼ中心とした球面形状となっているため、広い範囲の角
度から発光を視認できる。

【００２３】（第２の実施の形態）図２（ａ），（ｂ）
は第２の実施の形態における発光装置の構造を示すそれ
ぞれ平面図および断面図である。

【００２４】本実施の形態における発光装置２００の構
造は、次の点を除き第１の実施の形態の発光装置１００
と同様である。

【００２５】発光装置２００の樹脂モールド１５は、図
２（ｂ）に示すようにＬＥＤチップ１の発光部をほぼ中
心とした円柱形状に形成されている。樹脂モールド１５
の平面形状は図２（ａ）に示すように円形である。

【００２６】樹脂モールド１５の上面には透過型のホロ
グラムパターン１６が施されている。このホログラムパ
ターン１６は、例えば樹脂モールド１５を成形するため
の金型の表面に凹凸を設けることにより、樹脂モールド
成形時に形成することができる。なお、ホログラムパタ
ーン１６の形成方法および回折機能の詳細については後
述する。

【００２７】発光装置２００において、２本のリードフ
レーム３，４間に電圧を印加することによりＬＥＤチッ
プ１に電流が流れると、ＬＥＤチップ１の上面より光が
放射される。ＬＥＤチップ１より放射された光は、樹脂
モールド１５の上面のホログラムパターン１６により回
折され、外部空間上にホログラムパターン１６に対応す
る図形（図示せず）が結像される。

【００２８】本実施の形態の発光装置においては、樹脂
モールド１５にホログラムパターン１６を形成する場合
にホログラムパターン１６を平面上に形成できるので、
ホログラムパターン１６を有した樹脂モールド１５を成
形するための凹凸を有する金型の作製が容易である。

【００２９】（他の実施の形態）以上に示す第１および
第２の実施の形態において、樹脂モールドの形状は球面
形状および円柱形状に限るものではなく、球状、楕円の
面を有する円柱形状、３角形の面を有する５面体など任
意の形状であってもよい。

【００３０】また、第１および第２の実施の形態におい
ては、ホログラムパターンは樹脂モールドの表面上に施
されているが、ホログラムパターンを樹脂モールドとは
別に作製し、別に作製したホログラムパターンを樹脂モ
ールドと接着剤等を用いて一体化してもよい。

【００３１】また、第１および第２の実施の形態では、
発光素子として可視光を発生するＬＥＤチップを用いて
いるが、可視光に限らず、他の波長領域の光を発生する
発光素子を用いてもよい。その場合には、樹脂モールド
としてその波長領域の光を透過する樹脂を用いる。

【００３２】さらに、第１および第２の実施の形態で
は、発光素子としてＬＥＤチップを用いているが、発光
素子として有機エレクトロルミネッセンス素子等の他の
発光素子を用いてもよい。

【００３３】さらに、第１および第２の実施の形態で
は、発光装置は樹脂モールドの内部に１つのＬＥＤチッ
プを備えているが、発光装置の樹脂モールドに含まれる
ＬＥＤチップは１つに限るものではない。例えば、樹脂
モールド内にＲＧＢ（Red,Green,Blue）３原色の光を発
生する３つの発光素子を設けてもよい。また、ＬＥＤチ
ップとともに反射板を挿入してもよい。なお、前述のよ
うに樹脂モールド内に発光色の異なる複数の発光素子を
設けた場合には、例えば、発光素子を時間的に切換えて
発光させることにより発光色に変化が得られるので、装
飾性の高い発光装置が実現する。

【００３４】第１および第２の実施の形態では、発光装
置の樹脂モールドの表面に透過型のホログラムパターン
を形成しているが、樹脂モールドの一部に反射型のホロ
グラムパターンを形成してもよい。

【００３５】ホログラムパターンにより結像される画像
は平面的な画像に限らず、立体的な画像であってもよ
い。

【００３６】（ホログラムパターンの決定方法）図３
は、ホログラムパターンの決定方法を説明するための模
式図である。

【００３７】ここで、図３（ｂ）に示す特定の図形２６
を図３（ａ）に示す結像面２５に結像させるためのホロ
グラムパターンの決定方法を説明する。

【００３８】ホログラムパターンの決定は、発光点２１
の位置、発光点２１より放射される光２２の波長、ホロ
グラムパターンを施す面（以下、ホログラムパターン形
成面と呼ぶ）２３の形状、ホログラムパターン形成面２
３から結像面２５までの距離および結像させるべき特定
の図形２６に基づき行われる。

【００３９】初めに、発光点２１の位置およびホログラ
ムパターン形成面２３の形状を決定する。ここで、前述
の実施の形態においては、発光点２１の位置はＬＥＤチ
ップ１の発光部であり、ホログラムパターン形成面２３
の形状は樹脂モールド５，１５の表面の形状である。

【００４０】次に、発光点２１からの発散光と結像面２
５に結像させるべき特定の図形２６上の無数の点からの
発散光との干渉パターンをホログラムパターン形成面２
３上の位置で計算により求める。

【００４１】ここで、干渉パターンは、干渉光の振幅情
報（光の明るさに関する情報）および干渉光の位相情報
（光の方向性に関する情報）を含む。この干渉パターン
をホログラムパターン形成面２３に形成することにより
ホログラムパターンが形成される。

【００４２】上記の実施の形態では、以上の計算により
求められた干渉パターンを樹脂モールド５，１５の表面
に形成することにより、ホログラムパターン６，１６を
形成することができる。

【００４３】（ホログラムパターンの作製方法）図４
（ａ）〜（ｄ）は、ホログラムパターンの作製方法の例
を示す模式的断面図である。

【００４４】図４（ａ）の例においては、干渉光の振幅
情報を正および負に２値化し、干渉光の振幅情報が樹脂
モールド３０の表面において正となる領域（または負と
なる領域）に金属等からなる遮光膜３１ａを施す。遮光
膜３１ａが施された領域と遮光膜３１ａが施されない領
域３１ｂとにより、ホログラムパターン３１が形成され
る。

【００４５】このホログラムパターン３１は、樹脂モー
ルドの成形時に同時に形成することができない。そこ
で、樹脂モールドの成形後、ホログラムパターンを形成
する樹脂モールド３０の表面上に遮光膜を蒸着し、遮光
膜上にフォトレジストを塗布する。そして、フォトレジ
ストを電子ビームで露光することによりパターニング
し、遮光膜をエッチングすることによりホログラムパタ
ーン３１を樹脂モールド３０上に形成する。

【００４６】なお、フォトレジストを用いることなく、
ＦＩＢ（フォーカスドイオンビーム）により直接遮光膜
をエッチングしてもよい。

【００４７】また、樹脂モールド３０の表面上にフォト
レジストを形成し、フォトレジストをパターンニングし
た後、樹脂モールド３０の表面上およびパターンニング
されたフォトレジスト上に遮光膜を蒸着し、リフトオフ
法によりフォトレジストをその上の遮光膜とともに除去
し、ホログラムパターンを形成してもよい。

【００４８】図４（ｂ）の例においては、干渉光の位相
情報を２値化し、樹脂モールド３０の表面上に位相情報
の２値化に対応した凹凸を施す。凸部３２ａおよび凹部
３２ｂの領域により、ホログラムパターン３２が形成さ
れる。

【００４９】本例によれば、樹脂モールド３０を透過す
る光には、凹凸に基づき位相差が与えられる。つまり、
ホログラムパターン３２に光が入射した場合、凸部３２
ａを通過する光と凹部３２ｂを通過する光との間に位相
差が生じて干渉光が再生される。

【００５０】このホログラムパターン３２は、樹脂モー
ルドの成形時に同時に形成することができる。本例で
は、樹脂モールドの成形時に使用する金型の表面にフォ
トレジストを形成し、フォトレジストをパターンニング
した後、金型の表面を所定の深さにエッチングすること
により、金型の表面にホログラムパターン３２に対応す
るパターンを形成する。その後、金型を用いて樹脂モー
ルド３０を形成することにより、樹脂モールド３０の表
面にホログラムパターン３２を一体的に形成することが
できる。

【００５１】図４（ｃ）の例においては、図４（ｂ）に
おけるホログラムパターン３２の位相情報をより詳しく
反映させたパターン（キノフォーム）を形成するため
に、干渉光の位相情報を３値以上に細分化する。この場
合、樹脂モールド３０の表面上に、干渉光の位相情報の
細分化に応じた所定数の階層を有する凹凸を施す。この
凹凸によりホログラムパターン３３が形成される。

【００５２】本例によれば、前述のホログラムパターン
３２と同様に、樹脂モールド３０を透過する透過光に
は、凹凸に基づき位相差が与えられる。ホログラムパタ
ーン３３においては、位相情報がより詳細に含まれてい
るためホログラムパターン３２と比較してより詳細な図
形の結像が可能となる。

【００５３】なお、ホログラムパターン３３は、前述の
ホログラムパターン３２と同様に、樹脂モールドの成形
時に同時に形成することができる。本例では、樹脂モー
ルド３０の成形時に使用する金型の表面にフォトレジス
トを形成し、フォトレジストをパターンニングした後、
金型の表面を所定の深さにエッチングし、この工程を位
相情報の細分化数に応じて繰り返し行うこと（多段階エ
ッチング）により、金型の表面にホログラムパターン３
３に対応するパターンを形成する。その後、金型を用い
て樹脂モールド３０を形成することにより、樹脂モール
ド３０の表面にホログラムパターン３３を一体的に形成
することができる。

【００５４】図４（ｄ）の例においては、図４（ｂ）の
例と同様に干渉光の位相情報を２値化し、位相情報の２
値化に対応して樹脂モールド３０の表面に透過光の屈折
率を変化させる領域３４ａを設ける。それにより、透過
光の屈折率を部分的に変化させる領域３４ａと残りの領
域３４ｂとによりホログラムパターン３４が形成され
る。

【００５５】本例によれば、樹脂モールド３０を透過す
る光には、領域３４ａおよび領域３４ｂに基づき位相差
が与えられる。つまり、ホログラムパターン３４に光が
入射した場合、領域３４ａを透過する光と領域３４ｂを
透過する光との間に位相差が生じて干渉光が再生され
る。

【００５６】このホログラムパターン３４は、図４
（ａ）の例におけるホログラムパターン３１と同様、樹
脂モールドの成形時に同時に形成することができない。
そこで、樹脂モールドの作製後、図４（ａ）の例と同様
の方法により樹脂モールド３０の表面上に遮光膜のパタ
ーンを形成し、遮光膜のパターンをマスクとして樹脂モ
ールド３０にイオン拡散またはイオン注入することによ
り領域３４ｂを形成する。その後、遮光膜のパターンを
除去することにより、樹脂モールド３０上にホログラム
パターン３４を一体的に形成することができる。

【００５７】上記において、４つのホログラムパターン
作製方法を示しているが、上記に示す作製方法に限ら
ず、樹脂モールド上にホログラムパターンを形成できる
方法であれば、他の方法を用いてもよい。

【００５８】図５は、図４（ａ）に示した作製方法によ
り作製されるホログラムパターンの一例を示した図であ
る。図５のホログラムパターン５０は星マークを結像す
るホログラムパターンの５００μｍ角部分を示してい
る。

【００５９】（適用方法）以下に、上記実施の形態の発
光装置の具体的な使用状態を図６および図７に基づき説
明する。

【００６０】図６は、発光装置により結像されている複
数の図形を人が観測している様子を示す図である。

【００６１】ここでは、発光装置６０により空間上に複
数の図形６１が結像されている。この場合、ある角度よ
り発光装置６０を見た場合に、発光装置６０により結像
される複数の図形６１のうち点線の矢印で挟まれた角度
範囲６３内の図形６１を視認することができる。つま
り、発光装置６０を見た場合に、発光装置６０のホログ
ラムパターンが施された面を視認することが可能な角度
範囲内に限り、図形６１を視認することができる。

【００６２】したがって、より多くの図形６１を視認で
きるようにするためには、発光装置６０のホログラムパ
ターンを施す表面の面積をできるだけ大きくすることが
好ましい。

【００６３】図７は、発光装置により結像されている複
数の図形を人が両眼視している様子を示す図である。図
７に示すように、発光装置６０を右眼６２ａおよび左眼
６２ｂにより観測している。

【００６４】ここでは、発光装置６０により空間上に複
数の図形６１が結像されている。発光装置６０により結
像される複数の図形６１は、図形６４，６４ａ，６４
ｂ，６４ｃを含む。

【００６５】図７においては、右眼６２ａにより発光装
置６０を見た場合に、発光装置６０により結像される複
数の図形６１のうち実線の矢印で挟まれた角度範囲６５
ａ内の図形６４，６４ａを視認することができる。つま
り、右眼６２ａにより発光装置６０を見た場合に、発光
装置６０のホログラムパターンが施された面を視認する
ことが可能な角度範囲内に限り、図形６１を視認するこ
とができる。

【００６６】また、左眼６２ｂにより発光装置６０を見
た場合には、一点鎖線の矢印で挟まれた角度範囲６５ｂ
内の図形６４，６４ｂを視認することができる。つま
り、左眼６２ｂにより発光装置６０を見た場合に、発光
装置６０のホログラムパターンが施された面を視認する
ことが可能な角度範囲内に限り、図形６１を視認するこ
とができる。

【００６７】この場合、右眼６２ａで発光装置６０を視
認可能な角度範囲６５ａと左眼６２ｂで発光装置６０を
視認可能な角度範囲６５ｂとの重複する領域に存在する
図形６４は、右眼６２ａおよび左眼６２ｂにより立体画
像として視認でき、浮いているように見える。

【００６８】右眼６２ａで発光装置６０を視認可能な角
度範囲６５ａのみに存在する図形６４ａは、左眼６２ｂ
で発光装置６０を視認可能な角度範囲６５ｂに存在しな
いので、平面画像として視認できるが、浮いているよう
に見えない。左眼６２ｂで発光装置６０を視認可能な角
度範囲６５ｂのみに存在する図形６４ｂは、右眼６２ａ
で発光装置６０を視認可能な６５ａに存在しないので、
平面画像として視認できるが、浮いているように見えな
い。

【００６９】一方、右眼６２ａで発光装置６０を視認可
能な角度範囲６５ａおよび左眼６２ｂで発光装置６０を
視認可能な角度範囲６５ｂのいずれにも存在しない図形
６４ｃは、視認することができない。

【００７０】以上のような場合、発光装置６０を見る方
向が変わると視認可能な図形が入れ替わり、視覚的にチ
カチカして美しいという効果が得られる。

【００７１】上記の説明では、発光装置６０が図形から
なる画像を空間上に結像する例を説明したが、発光装置
６０が文字、記号等の情報を含む画像を空間上に結像す
るようにホログラムパターンを設計してもよい。それに
より、情報を含む光を視認することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における発光装置の構造を示
すそれぞれ平面図および断面図である。

【図２】第２の実施の形態における発光装置の構造を示
すそれぞれ平面図および断面図である。

【図３】ホログラムパターンの決定方法を説明するため
の模式図である。

【図４】ホログラムパターンの作製方法の例を示す模式
的断面図である。

【図５】ホログラムパターンの一例を示した図である。

【図６】発光装置により結像されている複数の図形を人
が観測している様子を示す図である。

【図７】発光装置により結像されている複数の図形を人
が両眼視している様子を示す図である。

【図８】ＬＥＤを用いた従来の発光装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ＬＥＤチップ２ワイヤ３，４リードフレーム５，１５，３０樹脂モールド６，１６，３１，３２，３３，３４，５０ホログラム
パターン２１発光点２２光２３ホログラムパターン形成面２４回折光２５結像面２６特定の図形６０，１００，２００発光装置６１，６４，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ図形３４ａ，３４ｂ領域６２ａ右眼６２ｂ左眼６３，６５ａ，６５ｂ角度範囲３１ａ遮光膜３１ｂ遮光膜が施されない領域３２ａ凸部３２ｂ凹部Ａ見る方向Ｐo，Ｐ₁ 点

フロントページの続き (72)発明者井上泰明大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者田尻敦志大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者上田康博大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者澤田稔大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5F041 DA12 DA18 DA43 DA55 FF12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を発生する発光素子と、前記発光素子
により発生された光を画像として空間上に結像するホロ
グラムパターンとが一体的に構成されたことを特徴とす
る発光装置。
【請求項２】前記発光素子が透光性材料で覆われると
ともに、前記透光性材料の少なくとも一部の領域に前記
ホログラムパターンが設けられたことを特徴とする請求
項１記載の発光装置。
【請求項３】前記発光素子は半導体発光素子であり、
前記透光性材料は樹脂からなるモールド体であることを
特徴とする請求項２記載の発光装置。
【請求項４】前記発光素子は発光ダイオードであるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光装
置。
【請求項５】前記ホログラムパターンの少なくとも一
部は透過型ホログラムパターンを含むことを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の発光装置。
【請求項６】前記発光素子は可視光を発生することを
特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。