JP4039551B2

JP4039551B2 - 蛍光体色度補正板

Info

Publication number: JP4039551B2
Application number: JP2002020794A
Authority: JP
Inventors: 大作奥脇
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2022-01-29
Also published as: JP2003222861A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば液晶パネルを背面より照射するバックライト又は液晶パネルを前面より照明するフロントライトに使用される色度補正手段に関し、特に蛍光体色度補正板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ブック型のワードプロセッサやコンピュータ、又は携帯電話機、携帯TVのような小型、薄型の情報機器の表示装置として、薄型でしかも見易い照明機構を有する液晶表示装置が用いられている。このような液晶表示用の照明機構としてバックライトおよびフロントライトが従来より知られている。ここで液晶表示用バックライトとは、液晶パネルを背後から全面にわたり照射する面状の光源であり、液晶表示用フロントライトとは液晶パネルを前面より照明する面状の光源であり、いずれも蛍光ランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）等よりなる発光源と、その発光源の光束を液晶パネルに照射する面状の光束に変換する導光板等の光路変換手段を備えている。この中で、特に近年は、更なる小型、薄型化と長寿命化を目的として発光源としてＬＥＤを用いたものが多く使用されるようになってきている。
【０００３】
かかる面状光源により白色の照明光を出射させ、パネル等に対し白色の照明をしようとするときは、発光源として白色の蛍光ランプを用いるか、ＬＥＤの場合にはＲ，Ｇ，Ｂの３種類のＬＥＤを同時点灯、又は時分割点灯して白色光を合成することが一般的であった。更に最近は、ＬＥＤの場合、単独で白色に近い光を発光する白色用ＬＥＤが開発され、利用できるようになってきた。このような白色用ＬＥＤを用いることにより、小型で簡単な構成で白色照明を目的とする液晶表示用バックライトまたは液晶表示用フロントライトを形成することが可能となった。図１０はこのようなうなＬＥＤの発光源を持ち、カラー液晶パネルの白色照明を目的とした従来の液晶表示用バックライトの主要部を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【０００４】
図１０において、１１０はカラー表示用の液晶パネルの照明を目的としたバックライトであり、導光板１０１と発光源としてＬＥＤ１０２を有している。導光板１０２は無色透明なプラスチック材等の透光部材よりなる板状で略直方体形状をしており、その一方の主面を光出射面１０１ａとし、該光出射面１０１ａと対向する面には、発光源からの光を前記光出射面１０１ａに向けて反射させるための手段として、その表面に複数の微小なシボ又は複数個の半球状ドット等を有する光拡散面１０１ｂが形成されている。ＬＥＤ１０２はＬＥＤ基板１０３に支持されて導光板１０１の入光側面１０１ｃに対向する位置に配設され、図示しない駆動回路より所定の電流が供給されて、後述するような白色を目的とした光を発光、出射する。
【０００５】
図１１（ａ）は白色発光を目的とするＬＥＤ１０２の内部構造を示す図である。図１１ｂ）は発光部はＬＥＤ１０２の発光部の詳細を示す図である。図において、１０２ａは青色を発光する発光ダイオード素子、１０２ｂは発光ダイオード素子１０２ａを保持する端子Ａ、１０２ｃは他方の端子Ｂ、である。発光ダイオード素子１０２ａのｎ電極１０２ａｎおよびｐ電極１０２ａｐはそれぞれボンデイングワイヤー１０２ｄにより、端子Ａ（１０２ｂ）及び端子Ｂ（１０２ｃ）に接続されている。端子Ａ（１０２ｂ）の凹部内には発光ダイオード素子１０２ａを被うようにしてＹＡＧ蛍光体ｙを混入、分散した樹脂層よりなる蛍光体層１０２ｆが充填されている。１０２ｇは透光性を有する封止部材であり、端子Ａ（１０２ｂ）及び端子Ｂ（１０２ｃ）の突出部を除き上記の部材全体を封止し、保護する。このようなＬＥＤ１０２において、発光ダイオード素子１０２ａが青色発光をすると、その青色発光の一部がＹＡＧ蛍光体ｙに吸収されて黄緑色の励起光を発する。これにより、蛍光体層１０２ｆの上面からは、蛍光体層１０２ｆを透過した青色光とＹＡＧ蛍光体ｙで励起された励起光（蛍光）である黄緑色の光が混ざり合って出射し、封止部材１０２ｆを透過してＬＥＤ１０２の外部に出射する。かかるＬＥＤ１０２の発光の色度は、青色と黄緑色の光の強度の比率により変化するが、これらの比率を適切に設定すれば、理論的には真の白色又はその近傍において、所望の色度を得ることができる。（しかし、実際には、不可避な製造条件のバラツキにより、発光ダイオード素子１０２ａの青色発光の強度が変動し、ＹＡＧ蛍光体ｙの濃度（又は成分）のバラツキにより黄緑色の励起光の強度はかなり変動するので、これらの加法混色によるＬＥＤ１０２の発光の色度を所望の範囲に入れることは容易ではない。）
【０００６】
図１０に示すように、ＬＥＤ１０２からの出射光は導光板１０１に入り、大部分の光は上面である光出射面１０１ａで全反射、下面である光拡散面１０１ｂでは全反射又は乱反射を１回又は複数回行った後に上面である光出射面１０１ａより照明光１０５として外部に出射する。外部に出射した照明光１０５は（ｂ）に示すように図示しないカラーフィルタを有する透過型もしくは半透過型の液晶パネル（又は液晶表示板）１０７を背後から照明する。なお、前記照明する面内の輝度の均一性を確保するために上記下面１０１ｂ内のシボの粗さを調整したり、半球状ドットの形状、密度を場所により変えたりする。
【０００７】
次に図１２は白色を目的としたＬＥＤの発光源を持ち、カラー表示用液晶パネルの白色照明を目的とした従来の液晶表示用フロントライトの構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図である。図１２において、１２０はフロントライトであり、発光源である白色用ＬＥＤ１０２と光路変換部材であるガイドロッド１１２、ガイドプレート１１３、反射板１１４を有している。１１７は図示しないカラーフィルタを有する反射型液晶パネル（又は反射型液晶表示板）であり、後述するように前記フロントライト１２０の照明の対象であると共に、その反射作用により、光路変換部材としての役割もなすものである。前記のガイドロット１１２は透光性の樹脂等よりなり略四角柱状をなし、長手方向に平行な一方の端面は複数のＶ溝１１２ｖを有する反射面１１２ｂとなっており、この反射面１１２ｂに対向する側面は平滑な出射面１１２ｃとなっている。ガイドロッド１１２の長手方向に直交する端面１１２ｄは白色用ＬＥＤ１０２の発光の入射面となっている。ガイドロッド１１２の前記端面１１２ｄに対向して白色用ＬＥＤ１０２が配置され、反射面１１２ｂに対向して反射板１１４が配置されている。ガイドプレート１１３は全体的には四角の平板状で、その一方の側面が前記ガイドロッド１１２に対向した入射面１１３ａとなっている。ガイドプレート１１３の上面１１３ｂには入射面１１３ａに平行な方向に延びる複数のＶ溝プリズム１１３ｖが設けられている。ガイドプレートの下面１１３ｃは平滑で、後述するように内部に対する反射面と反射型液晶表示板１１７に対する出射面及び入射面の役割を兼用する。
【０００８】
今、白色用ＬＥＤ１０２が発光するとその発光の光線はガイドロッド１１２の前記端面１１２ｄから入射し、ガイドロッド１１２内において、主としてＶ溝１１２ｖにおける反射により出射面１１２ｃから、ガイドプレート１１３に向けて出射光を発する。ここで、反射板１１４はガイドロッド１１２の前記反射面１１２ｂから後方に漏れた光を反射させて、再びガイドロッド内１１２に入射させ、光の利用効率を高める作用をなす。ガイドロッド１１２からの出射光はＶ溝１１２ｖの作用により、ガイドロッドの長手方向全体にわたって略均一に出射し、線状光源として機能する。この出射光はガイドプレート１１３の入射面１１３ａよりガイドプレート内に入り、内部に入った光線の大部分は、図１０２（ｃ）に示すように直接に又は上面１１３ｂのＶ溝プリズム以外の部分による反射又は下面１１３ｃによる反射等を経て上面のＶ溝プリズム１１３ｖの斜面に達しここで全反射されて下面１１３ｃ経て反射型液晶表示板１１７に入射する。反射型液晶表示板１１７に入射した光はその反射膜１１７ｂにおいて反射され、その反射光は画像情報を有する光線として、再びガイドプレート１１３に入射し、これを透過して外部に表示のための光線を出射する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして、図１０に示して説明した小型・薄型のバックライト１１０及び図１２に示して説明した小型・薄型のフロントライト１２０により、共にカラーＬＣＤ用白色照明を目的とした液晶パネルの照明がなされる。しかしながら、上記のバックライト１１０フロントライト１２０等の従来の液晶表示用の照明手段においては、以下に述べるような問題点がある。即ち、上記のような反射型又は透過型もしくは半透過型の液晶パネルは、カラー表示のために、その内部に図示しないカラーフィルタを有しているが、カラーフィルタの特性が各メーカーごとに異なっている。一方、液晶パネルの表示する画像の色度はカラーフィルターの特性（透過率の波長特性）と照明光の色度即ち発光源である白色用ＬＥＤ（１０２）の色度に依存して定まる。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各カラーフィルタの特性のバランスが完全にとれている場合には、白色用ＬＥＤの色度が完全に白色であれば、カラー信号が白色のときは、液晶パネルの表示色は白色となる。
【００１０】
しかし、Ｒ、Ｇ、Ｂの各カラーフィルタの特性のバランスがＲ，Ｇに傾いているときは、白色用ＬＥＤの色度が完全に白色であっても、液晶パネルの表示色は黄緑がかった色となり、所望の白色の表示色は得られない。この場合、所望の白色の表示色を得るには、白色用ＬＥＤの色度を完全な白色とせず、Ｒ、Ｇ、よりもＢが勝った青みがかった白色すなわち、カラーフィルタと補色関係にある色度とすることが必要である。このことは、白色を表示する場合に限らず、カラー信号により指定された種々の色度の色を忠実に表示しようとする場合にも成立つことである。よって、液晶パネルのメーカーはカラーフィルタの特性のバラツキにあわせて、この特性を補償できる色度の白色用ＬＥＤを色度のランクを指定してランク別に要求するようになってきた。
【００１１】
図１４は前記白色用ＬＥＤ１０２の発光の色度を示すＣＩＥ色度図である。ここで、ｘはＲの割合を、ｙはＧの割合を示す。そして、図には示していないが、ｚをＢの割合としたとき、常に
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１・・・・（１）
の関係があるとしている。（Ｃ０はＲ，Ｇ，Ｂの成分比が１：１；１である色度の点を示し、この場合，座標は略ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３３，（ｚ＝０．３３）となっている。）ここで、ｂ１は指定されたランクｂ１の色度の範囲を示し、ｂ２は指定されたランクｂ２の色度の範囲を示す。ところが、かかる指定された領域ｂ１、ｂ２内に色度を入れることを目的にＬＥＤを製造しても実際の製品の色度はすでに説明したような製造上の不可避な理由により、ばらつき、上記ランクｂ１、ｂ２を大きくはみ出でた領域Ｓ内にばらついてしまう。図１４において、ｃ０は白色の色度（Ｒ，Ｇ，Ｂの比率は略０．３３：０．３３：０．３３）、ｃ１２およびｃ１３は上記ランクｂ１、ｂ２から外れた白色用ＬＥＤの色度を示す。
【００１２】
ここで、図１３は前記のｃ１２、ｃ１３、ｃ０の色度に対応する発光のスペクトル示す図である。ここで、Ｈ１２、Ｈ１３、Ｈ０はそれぞれ、前記色度点ｃ１２、ｃ１３、ｃ０に対応するスペクトルを示す。これらの、スペクトル図において、横軸は波長を示し、６２５ｎｍの前後がＲの領域、５６０ｎｍ前後がＧの領域、４５０ｎｍの近傍がＢの領域である。縦軸はスペクトルの相対強度を示す。図１３（ａ）に示すスペクトルＨ１２は、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が０．２８：０．２５：０．４７となり、かなりＢの成分が他の成分よりかなり大となっている。この場合は白色ＬＥＤ１０２を構成する青色発光ダイオード素子の輝度に対してＹＡＧ蛍光体の濃度が少ない場合に対応し領域ｂ１、ｂ２よりも更に青みがかった色度となる。図１３（ｂ）に示すスペクトルＨ１３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの比率が０．３２：０．３８：０．３となりＲ、Ｇの成分がＢの成分より大となっている。この場合は、前記の発光ダイオード素子の輝度とのバランスでＹＡＧ蛍光体の濃度が大きすぎる場合に対応し、領域ｂ１、ｂ２よりも黄緑がかった色度となる。このように、白色ＬＥＤ１０２を製造する際にその構成要素の不可避なバラツキにより、その発光の色度が指定されたランク（ｂ１、ｂ２）に入らない場合を生ずる。
【００１３】
白色ＬＥＤの発光の色度が指定されたランクのいずれにも入らない場合は、その白色ＬＥＤは無駄となってしまう。又、発光の色度が指定されたランク（ｂ１、ｂ２）に入るものについても、ランクｂ１に入る白色ＬＥＤとランクｂ２に入る白色ＬＥＤの個数の比率がマッチングする液晶パネルの個数の比率と一致しない場合は、結果的に無駄を生ずる。例えば、ランクｂ１の白色ＬＥＤを必要とする液晶パネルが５０個、ランクｂ２の白色ＬＥＤを必要とする液晶パネルが５０個あるとき、２００個の白色ＬＥＤの中にランクｂ１に入るものが５０個、ランクｂ２に入るものが１００個、ランクｂ１にも、ランクｂ２にも入らないものが５０個あったとすると、無駄になるのはランク外の５０個だけではなく、ランクｂ２に入るものの内５０個はあまってしまって使われないので、結果的に無駄となる。この場合、実際に使用できる白色ＬＥＤ１００個を得るために白色ＬＥＤを２００個入手する必要があり、結果的に１００個が無駄となる。このように、カラー表示を目的とした液晶パネルの照明手段であるバックライト又はフロントライトの照明光の色度は従来は白色ＬＥＤの色度そのものであるため、液晶パネルのカラーフィルタの特性にマッチするようにユーザーから指定された色度のランクを狙って白色ＬＥＤを生産したとしても、ランクからは外れて、バックライト又はフロントライトに使用できないものが多数生じ、不良品又は在庫が増える結果となる。更に最近はユーザーの指定する色度のランクは細かく要求されるので、指定の色度に入れることがますます困難な状態となってきている。
【００１４】
そこで本発明は、カラー表示用の液晶パネルに用いられる照明手段であるバックライト又はフロントライトにおいて、所望の色度ランク入らない白色ＬＥＤの色度を補正して照明光の色度を所望の色度ランクに入れるように改善することを目的とする。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規の特徴は本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、ＹＡＧ蛍光体を有する蛍光体色度補正板であって、白色用ＬＥＤを発光源とするバックライトユニットの面状照明装置の発光源以外の部分に配置され、白色用ＬＥＤから面状照明装置に入射した光線の色度を補正する作用をなす蛍光体色度補正板において、前記の蛍光体色度補正板はＰＣ（ポリカーボネード）、ＰＭＭＡ（アクリル）等よりなる透明板又は透明シートの上下面もしくはいずれか片側にＹＡＧ蛍光体をシリコン樹脂等の樹脂に配合したものを塗布して形成された蛍光体色度補正板であって、バックライトユニットの導光板と前記導光板の出射面側に配置された拡散板の間、前記拡散板とプリズムシートの間の少なくとも１つの隙間に挿入して配置されることを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、ＹＡＧ蛍光体を有する蛍光体色度補正板であって、白色用ＬＥＤを発光源とするバックライトユニットの面状照明装置の発光源以外の部分に配置され、白色用ＬＥＤから面状照明装置に入射した光線の色度を補正する作用をなす蛍光体色度補正板において、前記の蛍光体色度補正板はＰＣ（ポリカーボネード）、ＰＭＭＡ（アクリル）等よりなる透明板又は透明シートの内にＹＡＧ蛍光体を混入して形成された蛍光体色度補正板であって、バックライトユニットの導光板と前記導光板の出射面側に配置された拡散板の間、前記拡散板とプリズムシートの間の少なくとも１つの隙間に挿入して配置されることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の第１実施形態につき図面を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る蛍光体色度補正板を用いたバックライト１０の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。（ｃ）は（ｂ）に示すＣ部の拡大図である。図１において、１は白色用発光ダイオード（又は白色用ＬＥＤ）、２は導光板、３は拡散板、８は拡散板３の下面に形成された蛍光体色度補正板である。前記色補正板８は、図１（ｃ）に示すようにＹＡＧ蛍光体ｙをシリコン樹脂等の樹脂ｊに配合したものを塗布することにより形成される。４はＰｙプリズムシート、５はＰｘプリズムシート、６は反射板、７はカラー表示用の透過型もしくは半透過型の液晶表示板であり、図示しないカラーフィルタを有している。白色用発光ダイオード１は導光板２の側面２ｃに対向する位置に配置され、導光板１の上方には拡散板３、Ｐｙプリズムシート４、Ｐｘプリズムシート５が順次重ねて配置される。反射シート６は導光板２の下面２ｂに対向、近接して配置される。白色用発光ダイオード１の発光は導光板２の側面２ｃから入射し、導光板２の上面２ａと下面２ｂの間で反射を繰り返しながらその内部を伝播し、その間に平滑な上面２ａから（上方に）出射する。下面２ｂは細かな凹凸を有する乱反射面となっており、光を種々の方向に拡散できるようになっている。反射板６は乱反射面である下面２ｂから外部に出ようとする光を反射させて内部に戻し、光の利用効率を上げる作用をなす。
【００２４】
導光板２の上面２ａからの出射光は蛍光体色度補正板８を経て拡散板３に達し、ここで光の方向が中程度の範囲に絞りこまれる。更に、Ｐｙプリズムシート４によりｙ方向の角度が絞りこまれ、Ｐｘプリズムシート５によりｘ方向の角度が絞りこまれ、最終的には出射光を略ｚ方向に揃える。このｚ方向に揃った光線が液晶表示板７に入射することにより液晶を透過する光の状態を理想的なものとし、鮮明でＳＮの高い表示を可能とする。
【００２５】
本第１実施の形態の特徴とするところは、すでに述べたように、拡散板３の下面に形成された色補正板８の内部にYAG蛍光体ｙが混入されていることである。ここで、白色用発光ダイオード１の発光のスペクトルを図２（ａ）のスペクトルＨ１２に示す。又このスペクトルＨ１２に対応する色度を図３の色度図の色度点ｃ１２に示す。（これらは従来例の説明において図１３（ａ）および図１４にそれぞれ示したスペクトルＨ１２及び色度点ｃ１２と同一である。なお、本実施形態においては、白色用発光ダイオード１を２個用いているが、スペクトルＨ１２は２個の平均的なスペクトルである。）このスペクトルＨ１２に対応する図３の色度点ｃ１２は、指定された色度のランクｂ１、ｂ２よりも左下方に外れており、スペクトルＨ１２のＲ、Ｇ、Ｂの比率は略０．２８：０．２５：０．４７となっており、図２（ａ）に示すように４６０ｎｍをピークとする青色光の強度が、５５０ｎｍをピークとする黄緑色の光の強度に比してかなり大となっている。このため白色用発光ダイオード１の発光色は、かなり青みがかった白色となっている。
【００２６】
この白色用発光ダイオード１の発光光線が上記のように導光板２を経て拡散板３の下面に形成された蛍光体色度補正板８に入射し、図１（ｃ）に示すように、蛍光体色度補正板８の内部において入射光のうち青色成分（４６０ｎｍをピーク）の一部がＹＡＧ蛍光体ｙに吸収され、５５０ｎｍをピークとした黄緑色の励起スペクトルを発生する。これにより，ＹＡＧ蛍光体ｙの混入量を適切に設定しておけば、図２（ａ）に示すように白色用発光ダイオード１の発光のスペクトルＨ１２の青色成分を減少させ、黄緑色の成分を増加させ、図に示すスペクトルＨ２（Ｒ、G、Bの比率は略０．３：０．３：０．４）の光線となって蛍光体色度補正板８を透過して拡散板３に入射させることができる。この拡散板３に入射するスペクトルＨ２の光線の色度は図３の点ｃ２となっており、ランクｂ２の領域に入っている。ここでＹＡＧ蛍光体ｙの励起スペクトル自体の色度は図３のｃ３となっており、蛍光体色度補正板８から拡散板３に入射する光線の色度は、ＹＡＧ蛍光体ｙの混入量が増加するに従って点ｃ１２と点ｃ３を結ぶ点線上をたどってｃ３に向かって移動する。上記の例においては、蛍光体ｙの混入量を、色度が領域ｂ２内にある点ｃ２となるように設定したが、蛍光体ｙ混入量を更に若干増やすことにより、図２（ｂ）に示すように前記発光スペクトルＨ１２の青色成分を更に減少させ、黄緑色の成分を更に増加させてスペクトルＨ１（Ｒ、G、Bの比率は略０．３２：０．３４：０．３４）に補正することができる。ここでスペクトルＨ１に対応する色度は図３の点ｃ１となり、光線の色度をランクｂ１内に入れることができる。蛍光体ｙの混入料は蛍光体色度補正板８の厚さに比例するので、本実施の形態の場合は蛍光体色度補正板８の厚さを適切に設定することにより光線の色度をｂ１のランクでも、ｂ２のランクでも所望のランクに入れることができる。
【００２７】
なお、ＹＡＧ蛍光体の成分の調製によりその発光スペクトルの色度は図３に示すｃ３を含む円弧状の曲線Ｓｒの上を移動する。このような性質を利用すれば、白色用発光ダイオード１の色度ｃ１２を、ＹＡＧ蛍光体ｙの含有量及び成分を適切に設定することにより、破線で囲まれた領域ＤＳ内で補正することができる。従って、用途によって、完全な白色が必要とされる場合でも、白色の色度点ｃ１（Ｒ、G、Bの比率は略０．３３：０．３３：０．３３）は図３に示すように前記領域ＤＳ内にあるので、白色用発光ダイオード１の色度ｃ１２を完全な白色に補正することもできる。このようにして、一般に青色成分が過大なために、所望のランクから外れている白色用発光ダイオードの色度を所望のランクに入れるように補正することができる。ただし、本発明においては、発光ダイオードのスペクトルの青色成分を減少させて、黄緑色成分を増加させる補正はできるが、その逆に青色成分を増加させて、黄緑色成分を減少させる補正はできない。例えば、すでに図１３（ｂ）に示したスペクトルＨ１３の場合（その色度点はｃ１３）は、青色成分に比して黄緑色成分が過大となっているが、このような場合に上記蛍光体色度補正板を用いても所望の色度ランクｂ１又はｂ２に入るように色度を補正することはできない。（その意味において、所望の色度の補正光を得ようよすれば、白色発光ダイオード（１）として当初より、ある程度青みがかった白色用発光ダイオードを狙って作り込んでおくことが望ましい。）
【００２８】
このようにして、色度が所望の色度に補正されて蛍光体色度補正板８から出た光は、すでに説明した原理により、拡散板３、ｙ方向プリズムシート４、ｘ方向プリズムシート５を順次経てｚ方向に揃った所望の色度のランクに入る照明光として透過型の液晶表示板７に入射する。このようにして、透過型の液晶表示板７のカラーフィルタ特性にマッチした照明がなされ、色度の再現性に優れたカラー画像の表示をすることができる。なお本実施の形態のバックライトは、白黒表示用の透過型の液晶表示板等の照明手段として用いる場合には、青みがかった色度の白色用を用い、すでに説明した原理を用いて色度補正をすることにより、純粋の白色またはこれに極近い照明光を出射することができる。なお、図示は省略するが、拡散板３の上下両面、又上面に上記と同様の蛍光体色度補正板を形成した場合も本第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００２９】
次に、図４は図１に示した第１実施形態の変形例であるバックライト２０の構成を示す図である。図２に示すようにバックライト２０においては、拡散板３の下面に形成した前記色補正板８（図１）の代わりに、同様の材料により、Ｐｙプリズムシート４の下面およびＰｘプリズムシート５の下面にそれぞれ蛍光体色度補正板８が塗布等により形成されている。その他の構成については図１に示したバックライト１０と同様である。このような構成において、白色用発光ダイオード１の発光はすでに説明した光路を経て前記蛍光体色度補正板８ｙに入射する。そして、ここで色度補正がなされた光がＰｙプリズムシート４を経て前記蛍光体色度補正板８ｘに入射し、ここで更なる色度補正がなされた後、Ｐｘプリズムシート５を経て、照明光として透過型液晶表示板７に入射する。このように白色用発光ダイオード１の発光は２回わたって色度補正されるが、色度補正の原理そのものは、すでに説明したものと同様であり、照明光の色度は最終的に所望の色度のランクｂ１又はｂ２に入るように補正される。なお、蛍光体色度補正板は８ｘ及び８ｙのどちらかでもよい。
【００３０】
以下に、図面に基づいて本発明の第２実施形態につき図面を用いて説明する。図５は本発明の第２実施形態に係る蛍光体色度補正板を用いたバックライト３０の構成を示す断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）、（ｃ）は蛍光体色度補正板の拡大図である。本第２実施形態に係るバックライト３０の蛍光体色度補正板を除いた基本的な構成は、図１に示すバックライト１０の基本的構成と同様ある。図５において９は別体として製作された蛍光体色度補正板であり、（ｂ）に示すようにＰＣ（ポリカーボネイト）やＰＭＭＡ（アクリル）よりなる透明板（又は透明シート）９ａの上下面の両側もしくはどちらか片側にＹＡＧ蛍光体ｙを樹脂（シリコン樹脂等）ｊに配合したものを塗布して硬化することにより形成する。この形状は板状又はシート状である。蛍光体色度補正板９は（ｃ）に示すように前記の透明板（又は透明シート）９ａ内にＹＡＧ蛍光体ｙが混入されたものを使用してもよい。このような蛍光体色度補正板９が、導光板２と反射板６の間、導光板２と拡散板３の間、拡散板３とＰｙプリズムシート４の間、およびＰｙプリズムシート４とＰｘプリズムシート５の間にそれぞれ１枚ずつ挿入されている。
【００３１】
この挿入は密着状態で挿入してもよいし、ホルダー等を用い、若干の隙間をおいて挿入、保持するようにしてもよい。本第２実施形態においても、光が蛍光体色度補正板９を通過する度に、すでに説明した原理により光線の色度補正が行われ、最終的には所望のランクに入る色度の照明光となって、透過型液晶表示板７に入射する。本第２実施形態においては、予めＹＡＧ蛍光体の含有量を種々に変えた蛍光体色度補正板９を何種類か準備しておき、もともとの白色用発光ダイオード１の発光の色度に対応し、所望の色度ランクに入れるために必要な補正の程度に応じて、適切なＹＡＧ蛍光体の含有量の蛍光体色度補正板９を選択して使用することにより、きめ細かく目的に応じた色度補正ができる。なお本実施の形態はこれに限らず、蛍光体色度補正板９が挿入された上記の場所のいずれか１又は１以上の場所に、蛍光体色度補正板９が挿入された場合も効果を有する。又、前記のように導光板２と反射板６の間に蛍光体色度補正板９を挿入する代わりに、図示は省略するが、反射シートの上面にＹＡＧ蛍光体を樹脂（シリコン樹脂等）に配合したものを塗布して効果させたものを用いても同様の色度補正の効果を有する。
【００３２】
次に、図６は図５に示した第２実施形態の変形例であるバックライト４０の構成を示す図である。図６に示すようにバックライト４０においては、図５のバックライト３０に使用したのと同様の、別体として製作された蛍光体色度補正板９が白色用発光ダイオード１と導光板２の入光側面２ｃの間に挿入されて配置されている。白色用発光ダイオード１の発光は蛍光体色度補正板９を通過する際に所望の色度に補正され、色度が補正された光が側面２ｃより導光板２内に入り、以後、すでに説明したような光路を経て、所望の色度に補正された照明光として透過型の液晶表示板７に入射する。この場合も、上記と同様の原理により、きめ細かく目的に応じた色度補正ができる。
【００３３】
以下に、図面に基づいて本発明の第３実施形態につき図面を用いて説明する。図７は本発明に係る蛍光体色度補正板を用いたフロントライト５０の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）、（ｄ）は断面図である。図において、１は白色用発光ダイオード、９は蛍光体色度補正板であり、１２はガイドロッド、１３はガイドプレート、１４は反射板、１７は反射型液晶表示板である。ガイドロット１２は透光性の樹脂等よりなり略四角柱状をなし、長手方向に平行な一方の端面は複数のV溝１２ｖを有する反射面１２ｂとなっており、この反射面１２ｂに対向する側面は平滑な出射面１２ｃとなっている。ガイドロッド１２の長手方向に直交する端面１２ｄは白色用発光ダイオード１の発光の入射面となっている。ガイドロッド１２の前記端面１２ｄに対向して白色用発光ダイオード１が配置され、反射面１２ｂに対向して反射板１４が配置されている。ガイドプレート１３は全体的には四角の平板状で、その一方の側面が前記ガイドロッド１２に対向した入射面１３ａとなっている。ガイドプレート１３の上面１３ｂには入射面１３ａに平行な方向に延びる複数のＶ溝プリズム１３ｖが設けられている。ガイドプレートの下面１３ｃは平滑で、後述するように内部に対する反射面と反射型液晶表示板１７に対する出射面及び入射面の役割を兼用する。
【００３４】
図７に示すように、フロントライト５０においては、蛍光体色度補正板９がガイドロッド１２の端面１２ｄと白色用発光ダイオード１の隙間に挿入されている。この点が本第３実施形態の特徴とするところであり、その他の構成については図１２に示した従来のフロントライト１２０と同様である。なお本実施の形態で使用する蛍光体色度補正板９は別体として製作されたものであり、図５（ｂ）に示す色補正板９と同様に、透明板（又は透明シート）の上下面の両側もしくはどちらか片側にＹＡＧ蛍光体を樹脂に配合したものを塗布して硬化することにより形成されたものか、又は図５（ｃ）に示すものと同様に前記の透明板（又は透明シート）内にＹＡＧ蛍光体ｙが混入されて形成されたものである。蛍光体色度補正板９の挿入は隙間なく密着されて挿入される場合と、適切なホルダーに保持されて、又はガイドロッド１２の端面１２ｄ等に透明な接着剤により接着されて、若干の隙間をもって挿入される場合がある。
【００３５】
今、白色用発光ダイオード１が発光するとその発光の光線は前記蛍光体色度補正板９を透過してガイドロッド１２内にの前記端面１２ｄから入る。光線が前記蛍光体色度補正板９を透過する際に、光線の色度は白色用発光ダイオード１の本来の色度から所望のランクに入る色度に補正される。この補正された色度の光線が端面１２ｄから入射し、ガイドロッド１２内において、主としてＶ溝１２ｖにおける反射により出射面１２ｃから、ガイドプレート１３に向けて出射光となる。ここで、反射板１４はガイドロッド１２の前記反射面１２ｂから後方に漏れた光を反射させて、再びガイドロッド内１２に入射させ、光の利用効率を高める作用をなす。ガイドロッド１２からの出射光はＶ溝１２ｖの作用により、ガイドロッドの長手方向全体にわたって略均一に出射し、線状光源として機能する。この出射光はガイドプレート１３の入射面１３ａよりガイドプレート内に入り、内部に入った光線の大部分は、図７（ｃ）に示すように直接に又は下面１３ｃによる反射等を経て上面のＶ溝プリズム１３ｖの斜面に達しここで全反射されて下面１３ｃを経て反射型液晶表示板１７に色度補償された照明光として入射する。反射型液晶表示板１７に入射した光はその反射膜１７ｂにおいて反射され、その反射光は画像情報を有する光線として、再びガイドプレート１３に入射し、これを透過して外部に表示のための光線を出射する。ここで、反射型液晶表示板１７はカラー化のために図示しないカラーフィルタを有している。このように、本実施の形態においては、蛍光体色度補正板９の効果により、カラー表示用の反射型液晶表示板１７に所望の色度ランクに入るように色度補正された照明光を入射することができ、これにより表示画像の色度の再現性を向上し、画質を向上させることができる。
【００３６】
図７（ｄ）に示すガイドプレート２３は図７（ｃ）に示したガイドプレート１３の変形例であり、入射面は２３ａであり、その上面２３ｂには階段状の階段プリズム２３ｐが設けられている。階段プリズム２３ｐの一方の斜面の傾斜はガイドプレート１３の前記Ｖ溝プリズム１３ｖの斜面の傾斜よりもかなりゆるやかになっている。ガイドププレート２３は、階段プリズム２３ｐの反射作用により、基本的には前記ガイドプレート１３と同様の原理により、平滑な下面２３ｃから反射型液晶表示板１７に対し照明光を出射し、その反射光を下面２３ｃから再入射させ、上面２３ｂから表示光として出射させる。ガイドプレート１３に比較すると、プリズム面からの反射光の傾きが大となり、斜め漏れの光が増え、光の利用効率は低下するが、ガイドプレートを製造するための成形型の磨耗が少なくなり、結果的に製造コストを低減する利点を有する。図７（ｃ）に示すガイドプレート１３のの代わりに図７（ｄ）に示すガイドプレートを使用した場合もカラー表示用の反射型液晶表示板１７に所望の色度ランクに入るように色度補正された照明光を入射することができ、上記と同様の色度補正の効果を得ることができる。
【００３７】
以下に、図面に基づいて本発明の第４施形態につき図面を用いて説明する。図８は本第４施形態に係る蛍光体色度補正板９を用いたフロントライト６０の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）、（ｃ）は断面図である。図８（ａ）に示すように本第４実施形態においては、ガイドロッド１２の出射面となる側面１２ｃとガイドプレート１３の入射面１３ａとの隙間に蛍光体色度補正板９が挿入されている、本第４施形態のフロントライト６０に使用する蛍光体色度補正板９は図７に示す第３施形態のフロントライト５０に使用する蛍光体色度補正板９に比較して細長い形状となっているが、材料的にはＹＡＧ蛍光体を含み、同様の構成たなっている。フロントライト６０のその他の構成は前記フロントライト５０と同様である。白色発光ダイオード１が発光するとその発光は図７に示した第３実施形態のフロントライト２０と基本的には同様の経路を経て外部に出射する。この間、ガイドロッド１２の側面１２ｃとガイドプレート１３の入射面１３ａとの隙間に挿入された蛍光体色度補正板９内を光線が通過するが、この際、すでに述べたのと同様の原理により、光線の色度が所望のランクに色度補正されてガイドプレート１３に入射する。この結果、ガイドプレート１３の出射光として所望のランクに色度補正された照明光が反射型液晶表示板１７に入射し、以下第３実施形態のフロントライト５０の場合と同様にして、色度の再現性に優れた画像表示をすることができる。
【００３８】
図８（ｃ）はガイドプレート１３の代わりに階段プリズム２３ｐを有する階段プリズム型のガイドプレート２３を用い、ガイドロッド１２の出射面１２ｃとガイドプレート２３の入射面２３ａの間に蛍光体色度補正板９を挿入た場合を示す。この場合も、図７（ｂ）に示すガイドプレート１３を用いたのとほぼ同様の原理により、同様の色度補正の効果を得ることができる。
【００３９】
以下に、図面に基づいて本発明の第５施形態につき図面を用いて説明する。図９は本発明の第５施形態に係るバックライト７０の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）、は断面図、（ｃ）は拡散板の拡大断面図である。図９において、３３は拡散板であるが、（ｃ）に示すようにその内部にＹＡＧ蛍光体ｙが拡散されており、蛍光体色度補正板としての役割も兼用している。蛍光体色度補正板を除いた基本的な構成については、前記バックライト７０の構成は図１に示すバックライト１０同様である。光線が拡散板３３を通過する際に、すでに説明した原理により色度補正が行われる。本第５実施形態に係るバックライト７０は第１実施形態に係るバックライト１０と、基本的には同一の原理により、同様の色度補正の効果を有する。なお、この他に、本第５実施形態の変形例として、図示は省略するが、Ｐｙプリズムシート４又はＰｘプリズムシート５その内部にＹＡＧ蛍光体が拡散された状態で形成し、蛍光体色度補正板としての役割も兼用させることもできる。この場合も同様の色度の補正効果を有する。
【００４０】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の蛍光体色度補正板を白色用発光ダイオードを有するカラー液晶表示用のバックライト又はフロントライトに使用することにより、白色用発光ダイオード自体の発光の色度のバラツキを補正して、液晶パネルのカラーフィルタ特性にマッチした所望の色度の照明光を出射することができる。又、用途に応じ、完全な白色又はこれに近い照明光を出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蛍光体色度補正板を使用したバックライトの１実施形態を示す図である。
【図２】図１に示すバックライトに使用する白色用発光ダイオードの発光のスペクトルおよび色度補正後のスペクトルを示す図である。
【図３】図１に示すバックライトの白色用発光ダイオードおよび照明光の色度を示す色度図である。
【図４】図１に示すバックライトの変形例を示す図である。
【図５】本発明の蛍光体色度補正板を使用したバックライトの他の実施形態を示す図である。
【図６】図５に示すバックライトの変形例を示す図である。
【図７】本発明の蛍光体色度補正板を使用したフロントライトの１実施形態を示す図である。
【図８】本発明の蛍光体色度補正板を使用したフロントライトの他の１つの実施形態を示す図である。
【図９】本発明の蛍光体色度補正板を使用したバックライトの更なる１つの実施形態を示す図である。
【図１０】従来のバックライトを示す図である。
【図１１】白色用発光ダイオードの構成を示す図である。
【図１２】従来のフロントライトを示す図である。
【図１３】白色用発光ダイオードの発光の波長スペクトルを示す図である。
【図１４】白色用発光ダイオードの発光の色度を示す図である。
【符号の説明】
１白色用発光ダイオード
２導光板
３拡散板
４ｙ方向プリズムシート
５ｘ方向プリズムシート
６反射板
７透過型液晶表示板
８、９蛍光体色度補正板
１０、２０、３０、４０、７０バックライト
１２ガイドロッド
１３、２３ガイドプレート
１４反射板
１７反射型液晶表示板
５０、６０フロントライト
ｙＹＡＧ蛍光体
ｊ樹脂

Claims

ＹＡＧ蛍光体を有する蛍光体色度補正板であって、白色用ＬＥＤを発光源とするバックライトユニットの面状照明装置の発光源以外の部分に配置され、白色用ＬＥＤから面状照明装置に入射した光線の色度を補正する作用をなす蛍光体色度補正板において、前記の蛍光体色度補正板はＰＣ（ポリカーボネード）、ＰＭＭＡ（アクリル）等よりなる透明板又は透明シートの上下面もしくはいずれか片側にＹＡＧ蛍光体をシリコン樹脂等の樹脂に配合したものを塗布して形成された蛍光体色度補正板であって、バックライトユニットの導光板と前記導光板の出射面側に配置された拡散板の間、前記拡散板とプリズムシートの間の少なくとも１つの隙間に挿入して配置されることを特徴とする蛍光体色度補正板。
ＹＡＧ蛍光体を有する蛍光体色度補正板であって、白色用ＬＥＤを発光源とするバックライトユニットの面状照明装置の発光源以外の部分に配置され、白色用ＬＥＤから面状照明装置に入射した光線の色度を補正する作用をなす蛍光体色度補正板において、前記の蛍光体色度補正板はＰＣ（ポリカーボネード）、ＰＭＭＡ（アクリル）等よりなる透明板又は透明シートの内にＹＡＧ蛍光体を混入して形成された蛍光体色度補正板であって、バックライトユニットの導光板と前記導光板の出射面側に配置された拡散板の間、前記拡散板とプリズムシートの間の少なくとも１つの隙間に挿入して配置されることを特徴とする蛍光体色度補正板。