JP2002358812A - 窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光源 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光源Info
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- JP2002358812A JP2002358812A JP2002077304A JP2002077304A JP2002358812A JP 2002358812 A JP2002358812 A JP 2002358812A JP 2002077304 A JP2002077304 A JP 2002077304A JP 2002077304 A JP2002077304 A JP 2002077304A JP 2002358812 A JP2002358812 A JP 2002358812A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 青色ＬＥＤを用いた白色発光可能な光源を実
現すると共に、均一な白色発光を観測できる光源を提供
する。 【解決手段】 光源は、透明な導光板の端面に窒化ガリ
ウム系化合物半導体よりなる青色発光ダイオードを光学
的に接続している。導光板の主面のいずれか一方に、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、青色発光ダイオー
ドの発光が蛍光散乱層で波長変換され、蛍光散乱層と反
対側の導光板の主面側から観測されるようにしている。
現すると共に、均一な白色発光を観測できる光源を提供
する。 【解決手段】 光源は、透明な導光板の端面に窒化ガリ
ウム系化合物半導体よりなる青色発光ダイオードを光学
的に接続している。導光板の主面のいずれか一方に、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、青色発光ダイオー
ドの発光が蛍光散乱層で波長変換され、蛍光散乱層と反
対側の導光板の主面側から観測されるようにしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として、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光源に関する。
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。
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。
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】
【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光源を実現すると共に、均一な
白色発光を観測できる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
等に利用できる窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光
源を提供することにある。
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光源を実現すると共に、均一な
白色発光を観測できる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
等に利用できる窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光
源を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光源は、窒化ガ
リウム系化合物半導体よりなる青色ＬＥＤと、青色ＬＥ
Ｄと光学的に接続された透明材料と透明材料に設けられ
た蛍光物質とを有する。蛍光物質は、青色ＬＥＤが放出
した青色光の一部を吸収し波長変換して蛍光を発する。
透明材料から、青色ＬＥＤが放出した青色光と蛍光物質
が波長変換して放射した蛍光の合成した光を放出させ
る。
リウム系化合物半導体よりなる青色ＬＥＤと、青色ＬＥ
Ｄと光学的に接続された透明材料と透明材料に設けられ
た蛍光物質とを有する。蛍光物質は、青色ＬＥＤが放出
した青色光の一部を吸収し波長変換して蛍光を発する。
透明材料から、青色ＬＥＤが放出した青色光と蛍光物質
が波長変換して放射した蛍光の合成した光を放出させ
る。
【０００６】図１は、本発明の実施例にかかる光源の導
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ＬＥ
Ｄの発光を導くことによって実現可能である。
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ＬＥ
Ｄの発光を導くことによって実現可能である。
【０００７】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の発光を導光物質で波長
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、青色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、さらには青色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▲黒四角▼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、ＬＥＤ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。
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の発光を導光物質で波長
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、青色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、さらには青色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▲黒四角▼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、ＬＥＤ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。
【０００８】
【作用】図２は本発明の実施例の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。
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。
【０００９】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。
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。
【００１０】
【発明の実施の形態】［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−０
０１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。
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−０
０１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。
【００１１】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。
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。
【００１２】前記導光板２の端面に二箇所に、穴を設
け、その穴に発光波長４８０ｎｍ、発光出力１２００μ
Ｗを有する窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色Ｌ
ＥＤをそれぞれ１個づつ埋め込むことにより、本発明の
実施例の光源を得た。この光源の青色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。
け、その穴に発光波長４８０ｎｍ、発光出力１２００μ
Ｗを有する窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色Ｌ
ＥＤをそれぞれ１個づつ埋め込むことにより、本発明の
実施例の光源を得た。この光源の青色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。
【００１３】［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。
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。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光源は、
青色発光の窒化ガリウム系化合物半導体を用い、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の合成光を提供することができ
る。
青色発光の窒化ガリウム系化合物半導体を用い、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の合成光を提供することができ
る。
【００１５】一方蛍光物質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光源を実現することがで
きる。このように、本願の光源は、バックライト用光源
等だけでなく、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。
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光源を実現することがで
きる。このように、本願の光源は、バックライト用光源
等だけでなく、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１】 本発明の一実施例の面状光源の導光板を蛍光
散乱層側から見た平面図
散乱層側から見た平面図
【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
として実装した場合の模式断面図
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｙ 101:02
Claims (2)
- 【請求項１】 透明な導光板の端面の少なくとも一箇所
に窒化ガリウム系化合物半導体よりなる青色発光ダイオ
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窒化ガリウム
系化合物半導体を用いた光源。 - 【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に記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体を用いた光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002077304A JP2002358812A (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002077304A JP2002358812A (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光源 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9147337A Division JPH1097200A (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 光 源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002358812A true JP2002358812A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=19193290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002077304A Withdrawn JP2002358812A (ja) | 2002-02-12 | 2002-02-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002358812A (ja) |
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| JP2009295501A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Sharp Corp | 光源モジュール及びそれを備えた電子機器 |
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-
2002
- 2002-02-12 JP JP2002077304A patent/JP2002358812A/ja not_active Withdrawn
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