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JPH07176794A - 面状光源 - Google Patents

面状光源

Info

Publication number
JPH07176794A
JPH07176794A JP5318276A JP31827693A JPH07176794A JP H07176794 A JPH07176794 A JP H07176794A JP 5318276 A JP5318276 A JP 5318276A JP 31827693 A JP31827693 A JP 31827693A JP H07176794 A JPH07176794 A JP H07176794A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
light
fluorescence
guide plate
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5318276A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Shimizu
義則 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Chemical Industries Ltd filed Critical Nichia Chemical Industries Ltd
Priority to JP5318276A priority Critical patent/JPH07176794A/ja
Publication of JPH07176794A publication Critical patent/JPH07176794A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 青色発光ダイオードを用いた白色可能な面状
光源を実現し、均一な白色発光を観測できる面状光源を
提供する。 【構成】 透明な導光板の端面に発光ダイオードが光学
的に接続されており、さらに前記導光板の主面のいずれ
か一方に、前記青色発光ダイオードの発光により励起さ
れて蛍光を発する蛍光物質と、蛍光を散乱させる白色粉
末とが混合された状態で塗布された蛍光散乱層を有し、
前記青色発光ダイオードの発光が前記蛍光散乱層で波長
変換される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はディスプレイのバックラ
イト、照光式操作スイッチ等に使用される面状の光源に
係り、特に液晶ディスプレイのバックライトとして好適
に用いることができる面状光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にノート型パソコン、ワープロ等に
使用される液晶ディスプレイのバックライト用の面状光
源には、例えばＥＬ、冷陰極管が使用されている。ＥＬ
はそれ自体が面状光源であり、冷陰極管は拡散板を用い
て面状光源とされ、現在それらのバックライトの発光色
はほとんどが白色とされている。
【０００３】一方発光ダイオード（以下ＬＥＤと記
す。）もバックライト用光源として一部利用されてい
る。しかしＬＥＤを用いて白色発光を得る場合、従来で
は青色ＬＥＤの発光出力が数十μＷほどしかないため、
他の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤを用いて白色発光を実現さ
せるには、それら各色発光ＬＥＤの特性を合致させにく
く色変化が大きいという欠点がある。また、三原色のＬ
ＥＤを集合させて、同一平面上に幾何学的に同じ位置に
配置しても、バックライトとしてはそれらのＬＥＤを接
近した位置で視認するため、均一な白色光源にすること
は不可能であった。従って現在白色の液晶バックライト
の面状光源には、大型では冷陰極管、小型〜中型にはＥ
Ｌと使い分けられているのが現状で、ＬＥＤを用いた白
色発光のバックライトはほとんど知られていない。
【０００４】また白色発光、あるいはモノクロの光源と
して、一部では青色ＬＥＤチップの周囲を蛍光物質を含
む樹脂で包囲して色変換する試みもあるが、チップ周辺
は太陽光よりも強い放射強度の光線にさらされるため、
蛍光物質の劣化が問題となり、特に有機蛍光顔料で顕著
である。更にイオン性の有機染料はチップ近傍では直流
電界により電気泳動を起こし、色調が変化する可能性が
ある。また従来の青色ＬＥＤは蛍光物質で色変換するに
は十分な出力を有しておらず、たとえ色変換したとして
も実用できるものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような欠
点を解決するために成されたもので、その目的とすると
ころは、ＬＥＤを用い、主としてバックライトとして利
用できる白色発光可能な面状光源を実現すると共に、均
一な白色発光を観測できる面状光源を提供することにあ
り、さらには白色以外の任意色の発光が可能な面状光源
を提供し、信頼性に優れたＬＥＤの特性を利用し、各種
操作スイッチ等に利用することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の面状光源は、透
明な導光板の端面の少なくとも一箇所に青色ＬＥＤが光
学的に接続されており、さらに前記導光板の主面のいず
れか一方に、前記青色発光ダイオードの発光により励起
されて蛍光を発する蛍光物質と、光を散乱させる白色粉
末とが混合された状態で塗布された蛍光散乱層（以下、
蛍光散乱層側の主面を第二の主面という。）を有し、前
記青色発光ダイオードの発光の一部が前記蛍光散乱層で
波長変換され、前記蛍光散乱層と反対側の導光板の主面
（以下発光観測側の主面を第一の主面という。）側から
観測されることを特徴とする。
【０００７】図１は本発明の面状光源の導光板２を蛍光
散乱層３側から見た平面図である。導光板２は例えばア
クリル、硝子等の透明な材料よりなり、その導光板２の
端面に青色ＬＥＤ１が埋設されることにより、導光板２
と青色ＬＥＤ１とが光学的に接続されている。なお本発
明において、青色ＬＥＤ１と導光板２の端面とが光学的
に接続されているとは、簡単に言えば、導光板２の端面
から青色ＬＥＤの光を導入することをいい、例えばこの
図に示すように青色ＬＥＤ１を埋設することはもちろん
のこと、青色ＬＥＤを接着したり、また、光ファイバー
等を用いて導光板２の端面に青色ＬＥＤの発光を導くこ
とによって実現可能である。
【０００８】次に、蛍光散乱層３は、所望の色が観測で
きるように、蛍光物質と白色顔料とを調合したインクが
塗布されてなり、青色ＬＥＤ１の発光を蛍光物質で波長
変換すると同時に、白色顔料でその蛍光を導光板２内に
散乱させている。特に図１では前記蛍光散乱層３をドッ
ト状とし、第一の主面側の表面輝度が一定となるよう
に、ＬＥＤ１に接近するにつれて、第二の主面側の単位
面積あたりの蛍光散乱層３の面積を減じるようなパター
ンとし、さらにはＬＥＤ１と最も離れた第二の主面の端
部の面積はやや最大面積に比して若干小さくしている。
ここで、図１中の■は蛍光散乱層３のパターンを表して
いる。図１では青色ＬＥＤを一つの端面に２個配した構
造としているが、導光板が四角形であれば四方の端面全
てにＬＥＤを接続してもよいことはいうまでもなく、Ｌ
ＥＤの個数も限定するものではない。さらに、ＬＥＤの
配置状況により、第一の主面側から観測する発光を面状
均一とするように蛍光散乱層の塗布形状、塗布状態を適
宜変更することができる。
【０００９】
【作用】図２は本発明の面状光源を例えば液晶パネルの
バックライトとして実装した場合の模式断面図である。
これは図１に示す面状光源の第二の主面側に、例えばチ
タン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等より
なる散乱反射層６と、例えばＡｌよりなるベース７とが
積層された反射板を設置し、第一の主面側に表面が凹凸
とされている光拡散板５を設置しており、これらの構成
は光源を冷陰極管とするバックライトと特に変わるもの
ではない。
【００１０】まず図２の矢印で示すように、青色ＬＥＤ
１から出た光は、チップ近傍で一部導光板以外の外部に
放射されるが、大部分の光は導光板２の中を全反射を繰
り返しながら、導光板の端面に達する。端面に達した光
は端面全てに形成された反射膜４に反射されて、全反射
を繰り返す。この時、導光板２の第二の主面側に設けら
れた蛍光散乱層３により一部の光は散乱され、また一部
の光は蛍光物質により吸収され同時に波長変換されて放
射され、導光板２の第一の主面側から観測する発光色は
これらの光を合成した光が観測できる。例えば橙色の蛍
光顔料と白色顔料からなる蛍光散乱層３を設けた面状光
源では、先に述べた作用により、青色ＬＥＤからの発光
色が白色となって観測できる。また色調は蛍光物質の種
類と白色顔料の混合比により任意に調整できる。特に本
発明では一つの青色ＬＥＤの発光波長はその主発光ピー
クが５００ｎｍよりも短く、その発光出力は２００μＷ
以上、更に好ましくは３００μＷ以上の出力が必要であ
る。なぜなら発光波長が５００ｎｍ以上であると全ての
色が実現しにくくなり、またその発光出力が２００μＷ
よりも少ないと、たとえ導光板の端面に光学的に接続す
る青色ＬＥＤの数を増やしても、充分な明るさの均一な
面状発光の光源が得られにくい傾向にあるからである。
【００１１】
【実施例】
［実施例１］厚さ約２ｍｍのアクリル板の片面に、図１
に示すドット状のパターンで、蛍光散乱層３をスクリー
ン印刷により形成した。蛍光散乱層３は、赤色蛍光顔料
であるシンロイヒ化学製ＦＡ−００１と緑色蛍光顔料で
ある同社製ＦＡ−００５とを等量に混合した蛍光顔料
と、白色粉末としてチタン酸バリウムとを重量比で１：
５の割合で混合し、それをアクリル系バインダー中に分
散したものを印刷して形成した。
【００１２】次に上記のようにして蛍光散乱層が形成さ
れたアクリル板を、所望のパターンに従って切断し、ア
クリル板の端面（切断面）を全て研磨した後、研磨面に
Ａｌよりなる反射層４を形成することにより、蛍光散乱
層３が形成された導光板２を得た。
【００１３】前記導光板２の端面に二箇所、穴を設け、
その穴に発光波長４８０ｎｍ。発光出力１２００μＷを
有する窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色ＬＥＤ
をそれぞれ１個づつ埋め込むことにより、本発明の面状
光源を得た。この面状光源の青色ＬＥＤを同時に点灯さ
せたところ、導光板２の発光観測面側からはやや黄色み
を帯びた白色のほぼ均一な面状発光が得られた。さら
に、発光観測面側に予めマット加工が施された光拡散板
５と、蛍光散乱層３側にＡｌベース７上にチタン酸バリ
ウム層６が塗布された反射板を設置して、バックライト
用光源としたところ、光拡散板５側から完全に面状均一
な白色発光が得られた。輝度は５５ｃｄ／ｍ2であっ
た。
【００１４】［実施例２］蛍光散乱層３を、黄色蛍光染
料としてＢＡＳＦ社のＬｕｍｏｇｅｎＦ Ｙｅｌｌｏｗ
−０８３と橙色蛍光染料として同社製Ｏｒｅｎｇｅ−２
４０とをほぼ等量混合し、それらをブチルカルビトール
アセテートに溶解した蛍光染料と、白色物質としてチタ
ン酸バリウムとを重量比で１（染料）：２００の割合で
混合したものを用いて形成する他は、実施例１と同様に
して本発明の面状光源を得たところ、ほぼ均一な面状発
光が観測された。さらに同様にしてバックライト用光源
としたところ、完全に均一な面状発光が観測された。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の面状光源
は、青色ＬＥＤを用い、しかも導光板の片方の面に青色
ＬＥＤにより波長変換できる蛍光物質と白色粉末とを含
有した蛍光散乱層を有していることにより、信頼性に優
れたＬＥＤによる面状光源を実現することが可能となっ
た。しかも蛍光散乱層の白色粉末は、蛍光物質により波
長変換された光を反射、拡散させる作用があるため、使
用する蛍光物質の使用量が少なくて済む。更に好都合な
ことには、ＬＥＤチップと蛍光物質とが直接接すること
がないので、蛍光物質の劣化が少なく、長期間に渡って
面状光源の色調変化を起こすことがない。さらに、色調
に関しては、蛍光物質、白色粉末の種類、混合量等を変
更することにより、白色を含め任意の色調を提供するこ
とができる。
【００１６】一方蛍光散乱層を励起する側として、最も
好ましくは使用する青色ＬＥＤの発光出力が２００μＷ
以上のものとすることにより、蛍光物質により効率的に
波長変換して大きな面積の明るい面状光源を実現するこ
とができる。このように、本願の面状光源は、バックラ
イト用光源とだけでなく、蛍光物質を利用した照光式操
作スイッチ等に利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の面状光源の導光板２を蛍
光散乱層３側から見た平面図。
【図２】 本発明の一実施例の面状光源をバックライト
として実装した場合の模式断面図。
【符号の説明】
１・・・・・青色ＬＥＤ ２・・・・・導光板 ３・・・・・蛍光散乱層 ４・・・・・反射層 ５・・・・・光拡散板 ６・・・・・散乱反射層 ７・・・・・Ａｌベース

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明な導光板の端面の少なくとも一箇所
    に青色発光ダイオードが光学的に接続されており、さら
    に前記導光板の主面のいずれか一方に、前記青色発光ダ
    イオードの発光により励起されて蛍光を発する蛍光物質
    と、蛍光を散乱させる白色粉末とが混合された状態で塗
    布された蛍光散乱層を有し、前記青色発光ダイオードの
    発光が前記蛍光散乱層で波長変換され、前記蛍光散乱層
    と反対側の導光板の主面側から観測されることを特徴と
    する面状光源。
  2. 【請求項２】 前記青色発光ダイオードは、その主発光
    波長が５００ｎｍよりも短く、発光出力が５００μＷ以
    上であることを特徴とする請求項１に記載の面状光源。
JP5318276A 1993-12-17 1993-12-17 面状光源 Pending JPH07176794A (ja)

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