JP3114805B2 - 面状光源及びそれを用いたディスプレイのバックライト、照光式操作スイッチ - Google Patents

面状光源及びそれを用いたディスプレイのバックライト、照光式操作スイッチ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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LEDを
用いた面状光源等に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶ディスプレイ等の薄型表示装置のバ
ックライト用面光源として、LEDが注目されている。
LEDランプを用いた光源は、導光板の厚さ方向にあた
る端面よりLEDランプの光を導入し、面方向で全反射
させて面状光源とされる。導光板の厚さは通常2〜5ミ
リ程度と薄く、LEDランプはこの薄い導光板の端面に
埋め込まれたり、あるいは支持体等を介して密着させる
ことにより光が導光板に導入される。
【0003】一般に液晶ディスプレイのバックライトの
発光色はほとんどが白色とされている。しかし、LED
ランプを光源に用いて白色発光を得る場合、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、均一な白色光源とすること
は不可能であった。
【0004】このようなことから我々は、特願平5−3
18276号で高輝度青色LEDランプを光源に用い発
光色の色調を変換することにより白色発光可能なLED
面状光源を提案した。この面状光源は、導光板の主面の
いずれか一方に、青色LED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
混合された蛍光散乱層を形成し、前記青色LEDの発光
の一部を前記蛍光散乱層で波長変換することにより、任
意の発光色を得ることができる。
【0005】また我々は、特願平6−134763号で
は青色LEDランプを光源に用いた面状光源において、
導光板の発光観測面に、青色LEDの発光により励起さ
れて蛍光を発する蛍光物質が具備されたフィルムを設け
て、発光を波長変換することを提案した。この面状光源
は蛍光層が着脱可能なフィルム上に形成されているた
め、蛍光層が形成されたフィルムを変えるだけで簡単に
色調を変化させることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の特
願平6−134763号に示した面状光源では、蛍光物
質が具備されたフィルムを導光板の発光観測面全体に設
ける必要があるため、例えば導光板のサイズを大きくし
た場合、導光板に合わせて蛍光層も大きくしなければな
らなかった。また、LEDランプ不点灯時でも発光観測
面に蛍光層の色が出るため、見栄えが悪く、まぎらわし
いという欠点があった。
【0007】上記に示したように青色LEDの発光波長
を変換して任意色の発光が可能な面状光源とすることが
できるが、その他にもLEDを用いて白色を含めた任意
色の発光を可能とする面状光源が望まれている。従っ
て、本発明の目的とするところは、上記欠点を解決し、
LEDを用いた白色発光可能な面状光源を実現すると共
に、均一な白色及び任意色の発光を観測できる面状光源
を提供することにあり、さらには信頼性に優れたLED
の特性を利用し、バックライト、各種操作スイッチ等に
利用することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、青色LEDか
らの発光を、導光板の端面から導光板の内部に導入し
て、この発光を導光板の発光観測面から放出する面状
光源を改良したものである。本発明の請求項1の面状光
源は、導光板の端面に導入される光を、LEDの発光に
より励起されて蛍光を発する蛍光物質を具備してなる波
長変換体で波長変換する。波長変換体で波長変換された
発光及び波長変換体を透過したLEDからの発光を端面
から導光板に導入し、発光観測面側からLEDの発光と
波長変換体により変換された発光とを合成した色調の発
光を放出することを特徴とする。また、本発明の請求項
2に記載の面状光源は、波長変換体がLEDからの発光
を透過する樹脂或いはゴムからなる基材と、該基材中に
混入された蛍光物質である。さらに、本発明の請求項3
に記載の面状光源は、蛍光物質が無機蛍光部材である。
また、本発明の請求項4に記載の面状光源は、波長変換
体が赤色蛍光顔料及び緑色蛍光顔料である。本発明の請
求項5に記載の面状光源は、波長変換体が黄色発光蛍光
体である。本発明の請求項6に記載の面状光源は、基材
がシリコン、アクリルフォーム或いは、PETである。
本発明の請求項7は、請求項1ないし6に記載の面状光
源を用いたバックライトである。さらに、本発明の請求
項8は、請求項1ないし6に記載の面状光源を用いた照
光式操作スイッチである。
【0009】蛍光物質が具備された波長変換体4には、
例えばフィルムの表面に蛍光物質が塗布されてなる波長
変換シートがあり、この波長変換シートを光源と導光板
との接合面の大きさに合わせて切断し、これを介して光
源と導光板とを接合させる。また光源からの発光の波長
を変換するための蛍光物質としては、蛍光体、蛍光顔
料、蛍光染料等がある。これらの蛍光物質は、無機、有
機のどちらでも良いが、有機蛍光物質は直流電界により
電気泳動を起こし、色調が変化する可能性があるためあ
まり好ましくない。
【0010】導光板としては、アクリル樹脂、ポリカー
ボネート等を用いることができる。また支持体として
は、白色のポリカーボネート、PBC、ABS等反射効
率の良いものであればよい。
【0011】更に本発明の面状光源は、支持体にLED
ランプが装着されてなる光源と、導光板とが弾性体を介
して接合されてなる面状光源であって、前記弾性体には
前記LEDランプの発光により励起されて蛍光を発する
蛍光物質が具備されていることを特徴とする。
【0012】我々は特願平7−182543号で、弾性
体を介して光源と導光板とを接合する方法を示した。本
発明では更に、この弾性体にLEDランプの発光により
励起されて蛍光を発する蛍光物質が具備されているた
め、弾性体を用いて光源からの発光を効率よく導光板に
導入でき、しかも弾性体に含有された蛍光物質により光
源からの発光を効率的に波長変換することができる。
【0013】弾性体としては特に限定するものではない
が、LEDランプの発光を透過する樹脂やゴムが用いら
れ、好ましくはシリコン樹脂、シリコンゴム、アクリル
フォーム、あるいは弾性のある基材の両面に接着剤が塗
布された両面テープや、接着後も弾性を有する透明な接
着剤が用いられる。これらの弾性体に波長を変換するた
めの蛍光物質を具備させるには、例えばシリコン、アク
リルフォーム、PET等の基材に練り込んだり、接着剤
の中に混入させる等の方法がある。
【0014】
【作用】光源のLEDランプから出た光は、光源と導光
板との接合部から導光板内に導入され、面方向で全反射
されて主面側から発光が観測される。本発明の面状光源
は図1に示すように、光源と導光板1とが波長変換体4
を介して接合されているため、光源のLEDランプ2か
ら出た光の一部は、波長変換体4の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た後、導光板1に導
入される。従って、発光観測面側からは、LEDランプ
2の発光と波長変換体4により変換された発光とを合成
した色調の発光を観測できる。あるいは、LEDランプ
2からの光を全て波長変換体4により変換すれば、その
変換された発光のみの色調を観測することも可能であ
る。更にLEDとして高輝度青色LEDを用いれば、そ
の発光を蛍光体、蛍光顔料、蛍光染料等の蛍光物質によ
り任意の色調に変換することが可能である。
【0015】また従来の面状光源では、蛍光物質が具備
された蛍光層を導光板の発光観測面全体に設ける必要が
あったが、本発明の面状光源では光源と導光板の接合面
のみに設けるため、波長変換材料である蛍光物質の量を
従来よりもかなり少なくできるのでコストが下がるとい
う利点がある。
【0016】更に、従来の面状光源は、LEDランプ消
灯時でも発光観測面に蛍光物質の色が出ていたが、本発
明の面状光源ではこの問題が解消され、消灯時の見栄え
が良くなる。
【0017】また本発明の面状光源は、蛍光物質が具備
された弾性体を介して光源と導光板とが接合されている
ため、弾性体の作用により光源の発光を効率よく導光板
に導入することができる。光源と導光板とを接合するに
は、突き合わせや接着剤による充填接着等の方法がある
が、光源や導光板の接合面が平滑鏡面でなく凹凸がある
場合、接合面に隙間が生じ、光源と導光板との間に空気
の層が出来てしまい、光の導入効率が悪くなっていた。
しかしながら、弾性体を介して接合すると、弾性体がク
ッションの作用をすることにより、光源と導光板1との
間にできた隙間を埋めてしまうため空気の層が出来ない
ので、光源からの発光が効率よく導光板に導入される。
また、接着剤による充填接着で接合していた時に問題と
なっていた接着剤の流れ出し等の接着ミスは起こらず、
気泡が混入する恐れもない。
【0018】
【実施例】本発明の面状光源を実施例に基づき説明す
る。ただし、以下に示す実施例は、本発明の一実施例を
示すものであって、本発明を下記のものに特定するもの
ではない。 [実施例1] 図1は本発明の面状光源を示す斜視図である。アクリル
板の裏面に拡散パターンをスクリーン印刷した導光板を
作製する。続いて、白色ポリカーボネート支持体3に複
数個の高輝度青色LEDランプ2を等間隔で固定して光
源を作製する。
【0019】次に、フィルム表面に蛍光層を形成して波
長変換体4を得る。蛍光層は、赤色蛍光顔料(シンロイ
ヒ化学製 FA−001)と緑色蛍光顔料(シンロイヒ
化学製 FA−005)とを等量に混合した蛍光顔料を
アクリル系バインダー中に分散したものを塗布して形成
した。
【0020】前記導光板1と光源の支持体とを、図1に
示すように波長変換体4を介して接合させて面状光源を
得た。この面状光源の青色LEDランプ2を点灯したと
ころ、導光板1の発光観測面からは白色の面状発光が得
られた。
【0021】[実施例2] 実施例1と同様にして、導光板1と光源とを作製する。
続いて、接着後も弾性を有する接着剤に黄色発光蛍光体
(日亜製 NP−204)を混入させた。次に、実施例
1の波長変換体4の代わりに、前記蛍光体が含有された
弾性接着剤を用いて導光板1と光源とを接合させて面状
光源を得た。この面状光源の青色LEDランプ2を点灯
したところ、導光板1の発光観測面からは黄緑色の面状
発光が得られた。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の面状光源
は光源と導光板とが光源の発光の波長を変換するための
蛍光物質を介して接合されているので、LEDからの発
光が蛍光物質により効率的に波長変換される。従って、
蛍光物質の種類により白色を含め任意色の発光が可能と
なる。また、本発明の面状光源では光源と導光板との接
合面のみに波長変換体を設けるため、波長変換材料であ
る蛍光物質の量が節約できコストが下がる。
【0023】更に本発明の面状光源は、蛍光物質が具備
された弾性体を介して光源と導光板とが接合されるた
め、光源からの発光を任意の色に変換できるだけでな
く、弾性体の作用により各々の接合面に多少の凹凸があ
っても光源からの発光を効率よく導光板に導入すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の面状光源を示す斜視図。
【符号の説明】 1・・・・導光板 2・・・・LEDランプ 3・・・・支持体 4・・・・波長変換体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F21V 8/00 601 G02F 1/13357

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 青色LEDからの発光を、導光板の端面
    から導光板の内部に導入し、この発光を導光板の発光観
    測面から放出するように構成されてなる面状光源におい
    て、前記導光板と青色LEDとが波長変換体を介しており、
    該波長変換体は青色 LEDの発光により励起されて蛍光
    を発する蛍光物質を具備してなると共に前記波長変換体
    波長変換された発光及び前記波長変換体を透過したL
    EDからの発光を端面から導光板に導入し、発光観測面
    側からLEDの発光と波長変換体により変換された発光
    とを合成した色調の発光を放出するように構成してなる
    ことを特徴とする面状光源。
  2. 【請求項2】 前記波長変換体がLEDからの発光を透
    過する樹脂或いはゴムからなる基材と、該基材中に混入
    された蛍光物質である請求項1に記載の面状光源。
  3. 【請求項3】 前記蛍光物質が無機蛍光物質である請求
    項1又は請求項2に記載の面状光源。
  4. 【請求項4】 前記波長変換体は赤色蛍光顔料及び緑色
    蛍光顔料を有する請求項1に記載の面状光源。
  5. 【請求項5】 前記波長変換体は黄色発光蛍光体を有す
    る請求項1に記載の面状光源。
  6. 【請求項6】 前記基材がシリコン、アクリルフォーム
    或いは、PETである請求項2に記載の面状光源。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6に記載の面状光源を用
    いたバックライト。
  8. 【請求項8】 請求項1ないし6に記載の面状光源を用
    いた照光式操作スイッチ。
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