JP4606530B2 - シート部材およびそれを用いた発光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードパッケージ（以下、単に「ＬＥＤ」と記すことがある）から発せられる発光波長を変化して発光色を変化させる被覆部を有する樹脂シート部材（以下、単に「シート部材」と記すことがある）に関し、より詳細にはＬＥＤを備えた基板に装着するだけでＬＥＤからの発光色を変化させることができるシート部材およびそれを用いた発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のようにＬＥＤチップはＰＮ接合を持つ結晶体で、順電圧を印加すると、Ｎ領域から電子、Ｐ領域から正孔がそれぞれＰＮ接合に移動して、電子と正孔が再結合する際に光を発する。このように自由な電子が結合する際に放出されたエネルギーが光となって放射されるため、ＬＥＤチップには限られた色調のものしか存在しない。つまり、赤色ＬＥＤチップを有するＬＥＤは赤色、緑色ＬＥＤチップを有するＬＥＤは緑色、青色ＬＥＤチップを有するＬＥＤは青色の発光のみであった。
【０００３】
しかしながら、最近においては多目的の用途に応じて、色変化させ得るＬＥＤが強く求められている。このような要望を充足させる色変化の方法としてこれまでから種々の方法が提案されている。例えばＬＥＤの中に赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップを有機的に組み合わせてセットし、それぞれのチップの組み合わせを変えて発光させる方法が提案されている。しかしこのようなＬＥＤでは、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップの異なるアノード端子とカソード端子合わせて４つの端子が必要であるため構造的に複雑な設計となり、加えて１つの発光ダイオード中に３つの異なるチップがセットされるため、その内のいずれか１つのチップでも破損すると色調のバランスが崩れ、目的とする発光色が得られなくなる問題がある。
【０００４】
また別の方法として、蛍光物質を含有させた被覆材または塗料を、ＬＥＤに装着または塗布することによって所望の色に変化させる方法が提案されている。また最近においては、青色発光ダイオードのチップ上にＹＡＧ（アルミン酸イットリウム）系蛍光体の層を設けた白色ＬＥＤランプが開発され、この白色ＬＥＤランプ上に着色剤を含有させた被覆材を装着して、所望の発光色を得る方法も提案されている。これらの方法は、比較的大きい従来のＬＥＤに対しては有効な方法であるが、最近急速に使用が拡大している小型のＬＥＤに対しては前記被覆材や塗料を装着または塗布することは困難であるため生産性が低下する。
【０００５】
一方、実開平２−６２７４８号には、目的とする効果は相違するものの、ＬＥＤを備えたプリント基板に蛍光物質を含有するパネル部材を装着する技術が提案されている。この提案されている技術によれば、小型のＬＥＤに対しても蛍光物質を含有する部材を容易に被覆させることができ、発光色を所望の色に変化させることもできる。しかしこの構造では、パネル部材全体に蛍光物質を含有さているため、高価な蛍光物質が大量に必要となりコスト高となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたものであり、小型のＬＥＤに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量で色調ムラのない発光色を得ることができるシート部材およびこれを用いた発光装置を提供することをその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の発光ダイオードパッケージが実装された基板と該基板を被覆する１枚の樹脂シート部材とを備えた発光装置であって、前記１枚の樹脂シート部材は、前記複数の発光ダイオードパッケージを覆い、各発光ダイオードパッケージのそれぞれと対向する部分のみに蛍光物質を含有する領域を有することを特徴とする発光装置に関する。
【０００８】
このときシート部材は、前記基板に固定するための係合部を有しているのが好ましい。またキースイッチ部をさらに有することによって部品点数を増やすことなくＬＥＤの色調を変化させることができ望ましい。
【０００９】
また前記蛍光物質は、アルミン酸イットリウム系蛍光体又はペリレン系蛍光体であるのが好ましい。
【００１０】
そしてまた本発明によれば、発光ダイオードパッケージを備えた基板に前記シート部材を装着したことを特徴とする発光装置が提供される。以下、本発明のシート部材について詳述する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、小型のＬＥＤに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量で色調ムラのない発光色を得ることができる被覆部材について鋭意検討を重ねた結果、ＬＥＤ自体ではなくＬＥＤが装着された基板を覆うように被覆部材をシート状とし、且つ該シートを基板に装着した時にＬＥＤの対向部分にのみ、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有する透光性被覆部を設けることにより上記効果を奏することを見出し本発明をなすに至った。すなわち本発明では、ＬＥＤが装着された基板を覆うように被覆部材をシート状としたので装着が容易となり、さらにシート装着時にＬＥＤの対向部分にのみ、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有する透光性被覆部を設けるので、蛍光物質、着色剤の使用量を従来に比べ減らすことができる。
【００１２】
（透光性被覆部）
前記透光性被覆部は、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有させた透光性被覆部材を別途作製し、これをシート基材の該当部分に溶着または接着する、あるいは所定形状に加工した透光性被覆部材を金型に配置しておいてシート部材を成形加工する際にシート基材と加硫接着することにより形成することができる。
【００１３】
前記透光性被覆部材は、例えばシート形状にする場合には蛍光物質と結着樹脂とを溶融混練し、インフレーション法、Ｔ形ダイス法、溶液流延法、カレンダー法などにより成形すればよい。またプラスチックフィルム等からなる基材シート上に蛍光物質および／または着色剤をコーティングしてシート形状としてもよい。かかるコーティング法としては、蛍光物質および／または着色剤を有機溶剤に溶解したものを塗布し熱風で乾燥することによりコーティングする方法や、合成樹脂エマルジョンを塗布し、乾燥して基材シート上にポリマー皮膜を形成する方法等を使用することができる。
【００１４】
前記蛍光物質としては、特に限定はなく蛍光体、蛍光顔料、蛍光染料など公知の蛍光物質を使用することができる。例えば有機蛍光体としては、アリルスルホアミド・メラミンホルムアルデヒド共縮合染色物やペリレン系蛍光体等を挙げることができ、無機蛍光体としては、アルミン酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩等を挙げることができる。この中でも長期間使用可能な点から、ペリレン系蛍光体、アルミン酸イットリウムが特に好ましい。蛍光体に添加する付活剤としては、例えばセリウム、ユウロピウム、マンガン、ガドリニウム、サマリウム、テルビウム、スズ、クロム等の元素を挙げることができる。この中でもセリウムが好ましい。付活剤の添加量は、蛍光体に対して０．１〜１０ｍｏｌ％の範囲が好ましい。蛍光体と付活剤との組み合わせとしては、アルミン酸イットリウムとセリウムとの組み合わせが好ましい。
【００１５】
前記被覆部材中の蛍光物質の含有量としては、結着樹脂１００重量部当たり有機蛍光体の場合は０．０００１〜１０重量部、無機蛍光体の場合は０．５〜７０重量部の範囲が好ましい。
【００１６】
透光性被覆部を通って発せられる発光色を任意の色に調整するために、着色剤を蛍光物質と共に含有させてもよい。またＬＥＤ発光色が白色の場合には、着色剤のみの使用でも透光性被覆部から発せられる光を所望の発光色とすることができる。本発明で使用できる着色剤としては、例えば、黄色顔料として、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマンネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ；橙色顔料として、赤口黄鉛、モリブテンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ；赤色顔料として、縮合アゾ顔料、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀カドミウム、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウオッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ；紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ；青色顔料として、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダスレンブルーＢＣ；緑色顔料として、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンＧ；白色顔料として、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛；白色顔料として、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等を使用できる。
【００１７】
上記着色剤は、結着樹脂１００重量部当り０．００１〜０．１重量部、特に０．０１〜０．０５重量部の範囲で使用するのがよい。
【００１８】
前記結着樹脂としては、特に限定はなく例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコーン系エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフイン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどの樹脂を使用することができ、この中でもシリコーン系エラストマー等が好適に使用される。
【００１９】
（シート部材）
一方、本発明のシート部材の基材となる樹脂としては、前記の透光性被覆材に用いる結着樹脂として例示したものがここでも同様に用いることができる。これら樹脂を射出成形や押出成形によって所定のシート形状に成形加工する。なおシート部材の形状は、装着する基板の形状やＬＥＤの配設位置などを考慮し基板の全面または一部を覆うように適宜決定すればよい。
【００２０】
基板に配設されるＬＥＤは公知のいずれのＬＥＤであってもよく、例えばＧａ：ＺｎＯ赤色ＬＥＤ、ＧａＰ：Ｎ緑色ＬＥＤ、ＧａＡｓＰ系赤色ＬＥＤ、ＧａＡｓＰ系橙色・黄色ＬＥＤ、ＧａＡｌＡｓ系ＬＥＤ、ＩｎＧａＡｌＰ系橙・黄色ＬＥＤ、ＧａＮ系青色ＬＥＤ、ＳｉＣ青色ＬＥＤ、II−VI族青色ＬＥＤ、青色ＬＥＤのチップ上に蛍光体層を設けた白色ＬＥＤ等が挙げられる。なお透光性被覆部によって発光色を変化させるには、エネルギーの高い青色ＬＥＤおよび白色ＬＥＤが好ましく、これに続く緑色のＬＥＤあるいはその他のエネルギーの高いＬＥＤが好ましい。またＬＥＤの形態はいずれの形態であってもよく、例えばＬＥＤランプやチップタイプＬＥＤ、セグメントタイプＬＥＤ等が好適に使用できる。
もちろん１辺が１ｍｍ以下の小型ＬＥＤであってもよい。
【００２１】
実施例
以下本発明のシート部材について詳述する。本発明のシート部材の一実施形態を図１に示す。シート部材１は、蛍光物質１３と着色剤１４とを含有する透光性被覆部１２および基材１１を有し、透光性被覆部１２は、基板２に装着されているＬＥＤ３に対向する部分にのみ設けられている。透光性被覆部１２を部分的に設けるには、例えばＬＥＤ形状に合わせて、蛍光物質および着色剤を含有させたシート状などの透光性被覆部材を別途作製し、これをシート基材１１の該当部分に溶着や接着する、あるいは所定形状の透光性被覆部材を金型に配置しておいてシート部材１を成形加工する際にシート基材１１と加硫接着すればよい。シート部材１の厚さは特に限定はないが、ＬＥＤ３と透光性被覆部１２との距離が不均一であると発光色に色調ムラが生じるので、透光性被覆部１２の内側面がＬＥＤ３の上面に接するようにシート部材１の高さを調整するのが望ましい。図１で示される実施形態の場合、基材１１の厚さをＬＥＤ３の高さとして、別途作成した透光性被覆部材からＬＥＤ形状に合わせて透光性被覆部１２を切り出し、基材１１に接着して透光性被覆部を形成したものである。
【００２２】
本発明のシート部材の他の実施形態を図２に示す。このシート部材には、固定足４が備えられていて、他方基板２側にはこれと対向する位置に孔５が設けられていて、固定足４と孔５とが嵌合することによってシート部材１は基板２に正確に位置決めされて装着できる。もちろんシート部材と基板の係合手段は嵌合以外のこれまで公知の手段を用いることができる。
【００２３】
本発明のシート部材のさらに他の実施形態を図３に示す。このシート部材１には、透光性被覆部１２の他にキースイッチ部６を有する。キースイッチ部６は、シート部材１上に突出形成されたスイッチ７とその内面頂部に形成された導通部８を有し、スイッチ７を押圧するとスイッチ７が全体として下方へ弾性変形して、キースイッチ部の基板側対向位置に配設された分割電極９、９’に導通部８が接触しスイッチが入った状態となる。このようにパネル部材やラバーキーボードとして従来から用いられている部材に透光性被覆部を形成することにより、部材を増やすことなく本発明の効果を得ることができる。
【００２４】
さらにキースイッチ部を備えた他の実施形態を図４および図５に示す。図４の実施態様では、内面頂部に導通部８を有し分割電極９，９’を覆うように形成されたドーム状の弾性部１５とＬＥＤ３とが基板２に備えられ、スイッチ７を押圧するとスイッチ７がその下側に位置する弾性部１５を下方へ弾性変形させて、弾性部１５の内面頂部の導通部８が基板側対向位置に配設された分割電極９、９’に接触しスイッチが入った状態となる。
【００２５】
また図５の実施態様では、基材２とシート部材１とスイッチ部材１７と保護カバー１８がこの順で積層された構造のキーボードである。基板２にはドーム状の弾性部１６とＬＥＤ３が備えられている点では図４の実施態様と同じであるが、この弾性部１６は金属等の導電性部材で形成されており、分割電極９，９’に弾性部１６が接触することによりスイッチが入った状態となるので導通部は設けられていない。シート部材１には、基材２に装着されたＬＥＤ３に対向する位置に透光性被覆部１２がシート基材１１と段差なく設けられている。スイッチ部材１７には、弾性部１６の上方位置に突出形成されたスイッチ７が設けられており、スイッチ部材１７を覆う保護カバー１８はスイッチ７の部分だけ切り抜かれているので、スイッチ７は外側に突出するようになる。このようなキーボードにおいて、スイッチ７が押圧されるとスイッチ７がシート部材１を介してその下側に位置する弾性部１５を下方へ弾性変形させて、弾性部１５の一部が基板側対向位置に配設された分割電極９、９’に接触しスイッチが入った状態となる。またＬＥＤ３から発せられた光は、上方の透光性部１２を通り、このとき蛍光物質や着色剤で所望の色に変換されて、スイッチ部材１７へと進行し、図上破線で示すようなシート部材１と保護カバー１８とで反射を繰り返しスイッチ部材１７内を図上左右方向に進行し、保護カバー１８が切り抜かれている部分すなわちスイッチ７の部分から外界へ放散する。これにより、スイッチ部分がより明るく点灯するようになる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のシート部材によれば、小型のＬＥＤに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量で色調ムラのない発光色を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施例の発光装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ’での断面図である。
【図２】請求項２に係る発明の実施形態を示す断面図である。
【図３】請求項３に係る発明の実施形態を示す断面図である。
【図４】請求項３に係る発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】請求項３に係る発明のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ シート部材
２ 基板
３ ＬＥＤ
４ 固定足
５ 孔
６ キースイッチ部
７ スイッチ
８ 導通部
９、９’ 分割電極
１１ シート基材
１２ 透光性被覆部
１３ 蛍光物質
１４ 着色剤
１５、１６ 弾性部
１７ スイッチ部材
１８ 保護カバー

Claims (8)

1. ランプ型発光ダイオードパッケージ，チップタイプ発光ダイオードパッケージ，及びセグメントタイプ発光ダイオードパッケージから選ばれる複数個の発光ダイオードパッケージが配設された基板と該基板を被覆する１枚の樹脂シート部材とを備えた発光装置であって、
   前記１枚の樹脂シート部材は、前記複数個の発光ダイオードパッケージを覆い、各発光ダイオードパッケージのそれぞれと対向する部分のみに蛍光物質を含有する領域を有することを特徴とする発光装置。
2. 前記樹脂シート部材は、基板側に設けられた前記複数個の発光ダイオードパッケージのそれぞれを収容するための貫通孔を有する樹脂シート基材と、前記貫通孔の反基板側の開口を被覆するように被着された蛍光物質を含有する透光性樹脂部材とからなる請求項１に記載の発光装置。
3. 前記蛍光物質を含有する透光性樹脂部材は前記樹脂シート基材に溶着または接着されている請求項２に記載の発光装置。
4. 前記樹脂シート基材及び前記透光性樹脂部材を構成する樹脂成分がともに加硫可能なエラストマーから形成されており、
   前記樹脂シート部材は、金型内の所定の部分に前記透光性樹脂部材を配置して前記樹脂シート基材を成形するインサート成形の後、前記樹脂シート基材と前記透光性樹脂部材とを加硫接着して得られたものである請求項２に記載の発光装置。
5. 前記樹脂シート部材は、前記基板に固定するための係合部を有する請求項１〜４の何れか１項に記載の発光装置。
6. 前記樹脂シート部材には、外表面から押圧することにより前記基板表面に形成された分割電極を導通させてスイッチ操作を可能にするための、弾性を有するキースイッチ部がさらに設けられている請求項１〜５の何れか１項に記載の発光装置。
7. 前記樹脂シート部材の外表面が、外側に突出するように凸状に設けられたスイッチ部を有する透光性シートからなるスイッチ部材で被覆されており、且つ、前記スイッチ部材のスイッチ部を除いた部分が非透光性の保護カバーにより被覆されており、
   前記スイッチ部を外表面から押圧することにより、前記シート部材が間接的に押圧されて前記スイッチ部の直下に配置された前記基板表面に形成された分割電極が導通され、スイッチのオンオフ操作が行われる請求項１〜５の何れか１項に記載の発光装置。
8. 前記蛍光物質がアルミン酸イットリウム系蛍光体、ペリレン系蛍光体からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜７の何れか１項に記載の発光装置。

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