JP3048369U - 発光ダイオード面光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 輝度が高く、均一の白い光の面光源を生じさ
せる発光ダイオード面光源を提供する。 【解決手段】 この発光ダイオード面光源は、拡散片２
０、光案内板１０、波長可変の材料の蛍光粉層５０、反
光層３０および発光結晶粒子４０を備える。発光結晶粒
子４０の生じた青い色の光あるいは紫外光を光案内板１
０の側面から入射させ、光案内板１０の面の光均一処理
および反光層３０の光反射を経由し、平面光源を生じさ
せるとともに蛍光粉層５０を刺激し、入射光および刺激
された蛍光粉を混合させて白い色の光あるいは特定の波
長の面光源を形成できるとともに、拡散片２０により面
光源をより均一にさせることができ、この発光ダイオー
ド面光源は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバック光源に
利用できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、面光源に関し、特に光案内板の底部の発光点ストライプ設計を利用 し、蛍光粉層を光案内板の下方に置き、光学の反射原理を利用し、青い色の光あ るいは紫外光に呼応して蛍光表面を刺激し、輝度が高くかつ均一な白い色の光の 面光源を生じさせる発光ダイオード（以下「発光ダイオード」をＬＥＤという） 面光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】

面光源は一種の平面発光源であり、主に液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤとい う）のバック光源に使用され、その形態により下記の３種類に分けられる。 (1) 小型蛍光灯管（ＣＣＦＬ）：直径が約２ｍｍであり、光案内板および反射 層に呼応し、光を均一に分散発光させ、寿命は約１万時間であり、その欠点は高 圧および高周波で駆動すべき点である。

【０００３】 (2) エレクトロルミネセンス（ＥＬ）：欠点は、寿命がわずか約３千時間で、 高圧で駆動すべき点であり、非常に薄いのがその長所である。 (3) 発光ダイオード（ＬＥＤ）：寿命が５万時間以上で、高圧で駆動するのを 要しないのがその長所であり、欠点は、発光源が弱く、多くのＬＥＤを組合わせ て使用しなければならず、通常はただ面積の小さい単色の光源を白黒のＬＣＤの バック光源として使用する。

【０００４】 特公平８−７６１４号公報に開示されるように、近来、日本の日亜化学会社が さらにＬＥＤの白い光の面光源を発表しており、その主な特徴は、青い色の光の ＬＥＤを面光源の側面に置き、光案内板の技術を利用し、光を側面から進入させ た後に表面から出させ、光案内板の上に黄色蛍光粉（イットリウムアルミニウム ガーネット：ＹＡＧ）を塗付けた一層の面板を取付け、青い色の光で黄色の蛍光 粉を刺激して黄色の光を出させるとともに、青い色の光および黄色の光を混合し て二つの波長を干渉させることにより白い色の光を得る。

【０００５】 日亜化学会社製造の白い光の面光源の構造は、一般のＬＥＤ面光源と別に異な る点が無く、図１および図２に示すように、その主な構造は上層が拡散片で、中 間層が光案内板で、下層が反射層とベースであり、その主な特徴は青い色の光の ＬＥＤを光源に採用し、上層の拡散片の内側表面に一層の黄色蛍光粉体を塗付け 、青い色の光および黄色の光を中和させることにより白い色の光を生じる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、日亜化学会社の上述の面光源は下記の欠点がある。面光源の上 の蛍光粉層が光の輝度を阻害し、かつ蛍光粉層の均一性が制御し難く光の色が不 均一になり、蛍光粉体について言えば、蛍光粉体の裏面から光源を刺激して蛍光 を正面から出させるが、この種の発光は効率が最良でなく、例えば現在のテレビ 、蛍光灯等は全てこの方式を採用している。

【０００７】 したがって、本考案の主な目的は、輝度が高く、均一な白い光の面光源を生じ させるＬＥＤ面光源を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案のＬＥＤ面光源によれば、蛍光粉体の正面から光源を刺激して蛍光を正 面から出させる方式であり、この方式によると発光の効率が高く、かつ光の色が 均一で、蛍光粉層の厚さにより面光源に不均一をきたすことが無く、光源を刺激 したために刺激された蛍光粉層で作用を発生し、光は内層に浸透できない。した がって、この種の方式を採用すると、輝度が均一で、比較的明るく、光が蛍光粉 に遮られることが無い。

【０００９】 現在、輝度の高い青い色の光の輝度は、全て１ｃｄ／ｍ² 以上であるので、側 面に光を導く光源として使用でき、ただ数個のＬＥＤ結晶粒子で光案内板の側面 を利用して光を導くとともに、光案内板の底表面の適当な位置に光発射の方向と 互いに垂直なウェーブライクストライプあるいは凹溝を設けて発光点にし、かつ 光案内板の周りおよび底面に反射処理を施し、光が底面から反射して返ってくる ようにする。本考案で使用する光案内板は、全て上述の処理を施すべきであり、 スクリーンプリンティング式のインキで反光点を形成すべきでなく、この点は日 亜化学会社のＬＥＤ面光源と異なる。

【００１０】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例） 図３は本考案の第１実施例を示し、図に示す本実施例のＬＥＤ面光源は、主に 拡散片２０、光案内板１０、波長可変の蛍光粉層５０および反光層３０からなる 。

【００１１】 光案内板１０は光を通す材質で製作され、その底表面１２に多くの小さい凹状 あるいは凸状のストライプを刻んで発光点とし、光が光案内板１０の側面から入 って頂面から出るとともに均一な面の光を得られるようにする。 拡散片２０は光案内板１０の上に積重ね、光を均一にする作用を有する。 反光層３０は光案内板１０の周りおよび底表面１２に覆い被せ、光案内板１０ を透過する光を反射して返らせる。

【００１２】 蛍光粉層５０は光案内板１０と反光層３０との間に置かれ、発光結晶粒子４０ が生じる光源で蛍光粉層５０を刺激し、蛍光粉に別の一種の波長の光源を生じさ せる。発光結晶粒子４０は光案内板１０の一側に置かれ、これは一個でも数個を 結合してもよく、その発する光は蛍光粉層５０の蛍光粉を刺激し、蛍光粉層５０ を発光させることができる。図４に示すように、ＬＥＤ面光源を構成する部材を 拡散片２０、光案内板１０、蛍光粉層５０、反光層３０の順序に上から下に各層 を積重ね、このような構造の設計は青い色の光のＬＥＤを発光結晶粒子４０とし て採用することができ、その発する光が光案内板１０の底表面１２にある凸状あ るいは凹状のストライプを経由して均一な発光点を生じた後、さらに黄色の蛍光 粉を有する蛍光粉層に照射し、その青い色の光で黄色の蛍光粉を刺激して黄色の 光を生じさせ、さらにその黄色の光と混合して白い色の光が得られる。また、表 面の一層の半透明の拡散片２０の均一作用を経て、均一な白い色の面光源が得ら れる。

【００１３】 （第２実施例） 本考案の第２実施例を図５および図６に示す。この第２実施例では、構成する 部材が拡散片２０、濾過層６０、光案内板１０、蛍光粉層５０、反光層３０およ び発光結晶粒子４０の順序に上から下に積重ねられ、発光結晶粒子４０は光案内 板１０の側面から入射して光を均一に表面から出させ、その原理は第１実施例と 同様である。しかし、第２実施例において、発光結晶粒子４０は紫外光結晶粒子 を使用しているので、構造の面で第１実施例と少し異なり、すなわち光案内板１ ０の上に一層の濾過層６０が加えられ、その主な目的は紫外光を濾過除去して可 視光を通過させることにある。

【００１４】 第１実施例で、発光結晶粒子４０は青い色の光の結晶粒子を使用しており、蛍 光粉は例えばＹ３Ａ１５０２：Ｃｅシリーズ蛍光粉のような黄色の蛍光粉を使用 しているが、第２実施例では、発光結晶粒子４０は窒化ガリウム（ＧａＮ）材料 で製作でき、３６０〜３８０ｎｍの波長が得られる紫外光結晶粒子を使用してお り、蛍光粉は赤、緑、青（ＲＧＢ）三色の蛍光粉を混合すれば三つの波長の白い 色の光が得られ、あるいは個別の色の蛍光粉層を選用でき、別に、例えば三つの 波長の白い色の光面の光源は、彩色ＬＣＤの面光源に使用でき、未来その応用の 範囲は比較的広い。また、蛍光粉層は酸化物蛍光粉体を採用しており、一般環境 の下で使用すれば、寿命は５万時間に達する。

【００１５】 したがって、本考案は次の特徴を有する。 (1) 蛍光粉を光案内板の下方に置くので、光の輝度が比較的明るくかつ均一で ある。 (2) 光案内板の製作の方式は、射出型を採用したり、直接光案内板の表面にレ ーザーおよび化学蝕刻で凹状ストライプ発光点を加工したりする方式である。

【００１６】 (3) 発光源は青い光あるいは紫外光結晶粒子を使用しており、紫外光結晶粒子 の場合、光案内板の上方に一層の濾過層を加えて紫外光を濾過除去できる。 以上のように、本考案は、光案内板底部の発光点ストライプ設計を利用し、蛍 光粉層を光案内板の下方に置き、光学反射原理を利用し、青い色の光あるいは紫 外光に呼応して蛍光体表面を刺激し、輝度高くかつ均一な白い色の面光源を生じ させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の面光源の分解斜視図である。

【図２】従来の面光源の断面図である。

【図３】本考案の第１実施例によるＬＥＤ面光源の分解
斜視図である。

【図４】本考案の第１実施例によるＬＥＤ面光源の断面
図である。

【図５】本考案の第２実施例によるＬＥＤ面光源の分解
斜視図である。

【図６】本考案の第２実施例によるＬＥＤ面光源の断面
図である。

【符号の説明】

１０ 光案内板 １２ 底表面 ２０ 拡散片 ３０ 反光層 ４０ 発光結晶粒子 ５０ 蛍光粉層 ６０ 濾過層

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散片と、光案内板と、蛍光粉層と、反
   光層と、前記光案内板の側面に置かれる発光結晶粒子と
   を備え、前記拡散片、前記光案内板、前記蛍光粉層およ
   び前記反光層の順に上から下に向けて積重ねられ、光が
   側面から入射し、前記光案内板の面の凹凸点あるいはウ
   ェーブライクストライプを経由して前記反光層で反射
   し、前記蛍光粉層を刺激して発光させ、入射光および刺
   激された蛍光が混合されることにより白い色の光あるい
   は特定の色の光が発生し、さらに表面の前記拡散片の作
   用により均一の平面光源が得られることを特徴とする発
   光ダイオード面光源。
2. 【請求項２】 前記発光結晶粒子は青い色の光あるいは
   紫外光の結晶粒子であり、紫外光の結晶粒子が採用され
   た場合、前記光案内板の上に濾過層が加えられて紫外光
   は濾過除去され、可視光は通過することを特徴とする請
   求項１記載の発光ダイオード面光源。