(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池電源と、該電池電源からの電力を用いて２以上の発光波長を発光する発光素子と、該発光素子と光学的に接続され少なくとも一主面上に反射材が設けられた導光板と、を有する面状発光装置において
前記電池電源の電源残量を検出する検出手段と、前記検知された電源残量を所定値と比較し所定値以下を判断する比較手段と、所定値以下時に前記発光素子への電力供給を発光波長ごとに低減或いは停止すると同時に、前段階の消費電力を越えない限り低減或いは停止させていない残りの発光素子への電力量を増やす制御手段と、を有する、面状発光装置。
【請求項２】
電池電源と、該電池電源からの電力を用いて２以上の発光波長を発光する発光素子と、該発光素子と光学的に接続され少なくとも一主面上に反射材が設けられた導光板と、を有する面状発光装置において
前記２以上の発光波長を発光する発光素子は、発光波長ごとに複数設けられ、少なくとも４５０〜４９０ｎｍの発光波長を有する半導体、４９５〜５３０ｎｍの発光波長を有する半導体および６１０〜７００ｎｍの発光波長を有する半導体をそれぞれ有し、
前記電池電源の電源残量を検出する検出手段と、前記検知された電源残量を所定値と比較し所定値以下を判断する比較手段と、所定値以下時に前記発光素子への電力供給を４５０〜４９０ｎｍの発光波長、４９５〜５３０ｎｍの発光波長および６１０〜７００ｎｍの発光波長の順に低減或いは停止すると同時に、前段階の消費電力を越えない限り低減或いは停止させていない残りの発光素子への電力量を増やす制御手段と、を有する、面状発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電池電源によって発光させる液晶ディスプレイのバックライト、照光式操作スイッチなどに使用される面状発光装置及びその駆動方法に係り、特に電池電源残量によって駆動される面状光源を制御する面状発光装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、電池電源である二次電池等を用いたノート型パソコン、電子手帳、携帯電話等の携帯電子機器が急速に普及している。これに伴って携帯電子機器を長時間駆動させる方法や二次電池等の電源残量を表示する表示装置等に対する社会の要求がますます高まりを見せている。特に、ノート型パソコン等では使用するハード機器の使用状況や二次電池の充電状態によって蓄電残量が大幅に異なる。また、使用するノート型パソコンに搭載されるハード機器が年々増える傾向があるため顕著になっている。電池容量が少ないまま使用すると使用途中のデータが消えてしまう場合があるなどの問題点が生じる。したがって、電源残量である蓄電残量を常に表示し警告する、あるいは電池の残量に応じて警告音を鳴らすなどして使用を制限させるようになっていた。しかしながら、上記警告方法等はのこり少なくなった電源残量時において少ないながらも電池電力を消費している。そのため蓄電残量を加速度的に減らしてしまうという問題を有する。また、蓄電残量が不明になるため警告音を途中で消去することもできないなどの問題がある。
【０００３】
一方、携帯電子機器の表示画面は最も消費電力の多いものの一つであるバックライト用の面状光源により発光させてある。この様なバックライト用光源としサイドライト方式を利用した冷陰極管が挙げられる。冷陰極管を利用したバックライト用光源はカラー液晶等に使用できる比較的明るい面状光源として利用されている。しかしながら使用する冷陰極管である蛍光管の外形が小さいもので４〜８ｍｍと大きく装置構造が大型化する。また、寿命が短く、昇圧回路や安定化回路等を必要とし駆動回路が複雑化、大型化し消費電力が大きいという問題点を有する。また、簡単に均一性良く発光輝度を変更させることが出来ないという問題を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本願発明は上述の問題を解決し電池電源の電源残量が少ない場合において加速度的に電池の電力を消費させることとを抑制すると共に電源残量を表示可能な面状発光装置及びその駆動方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、電池電源と、該電池電源からの電力を用いて２以上の発光波長を発光する発光素子と、該発光素子と光学的に接続され少なくとも一主面上に反射材が設けられた導光板と、を有する面状発光装置において、前記電池電源の電源残量を検出する検出手段と、前記検知された電源残量を所定量と比較し所定以下を判断する比較手段と、所定以下時に前記発光素子への電力供給を発光波長ごとに低減或いは停止する制御手段と、を有する面状発光装置である。また、前記２以上の発光波長を発光する発光素子は、発光波長ごとに複数設けられ少なくとも４５０〜４９０ｎｍの発光波長を有する半導体、４９５ｎｍ〜５３０ｎｍの発光波長を有する半導体及び６１０ｎｍ〜７００ｎｍの発光波長を有する半導体をそれぞれ有する面状発光装置である。さらに、前記面状発光装置上に液晶装置を有する面状発光装置であり、前記液晶装置上にカラーフィルターを有する面状発光装置でもある。
【０００６】
更に又、本願発明は電池電源からの電力によって２以上の発光波長を有する発光素子により導光板を介して発光させる面状発光装置の駆動方法において、電池電源の電源残量を検出する検出工程と、前記検出工程によって検知された値と予め記憶された所定値とを比較し所定以下の場合に信号を出力する比較工程と、前記信号に基づいて発光素子への電力を発光波長ごとに制御する制御工程と、を有する面状発光装置の駆動方法である。
【０００７】
【効果】
請求項１の構成とすることによって、電源残量が少ない場合においても加速度的に電池電源の電力を消費することなく電池使用状態である電源残量を示すことができる。
請求項２の構成とすることによって、フルカラー表示可能な面状発光装置とすることができる。
請求項３の構成とすることによって、電源残量が少ない場合においても消費電力を抑えた液晶ディスプレイ用として利用できる面状発光装置とすることができる。
請求項４の構成とすることによって、フルカラー表示可能な液晶表示装置を利用した面状発光装置とすることができる。
請求項５の駆動方法とすることによって、電源残量が少ない場合においても加速度的に電池使用を増大させることなく電源残量を示すことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願発明者は電池電源の電源残量をバックライト等に使用されている発光波長が異なる発光素子を利用し表示することによって、少なくなった電池電源の残量を加速度的に消費されることを防止することができることを見いだした。
【０００９】
以下、図面を用いて本願発明を詳述する。図１は本願発明の基本的構成を示すブロック図であり、作動動作を図２に記載したフローチャートで示してある。図１において電池電源１０１の電源残量を電圧及び／または電流値から検出し記憶されている所望の値と比較する。比較された電源残量である電池容量が予め記憶設定された一定値以下（未満）の場合、比較手段１０３から電源残量が少ないとして警告パルスを出力する。出力された警告パルスは制御手段１０４内に導入され警告パルスに応じて、面状光源を発光させるＬＥＤの電力量をＬＥＤの発光波長ごとに制御し減灯或いは消灯させている。したがって、通常使用するディスプレイ１０５である白色面状光源の消費電力を抑制するように制御する。
【００１０】
具体的に説明するとＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の発光波長を個々に発光するＬＥＤ４０２をそれぞれ反射板４０３を有する導光板４０１の端部に設ける。ＲＧＢのＬＥＤをそれぞれ発光させることによって白色発光可能な面状光源をバックライト光源として利用する。バックライト光源は、電子機器の駆動と共にリチウムイオン、ニッケル水素等の電池電源から電力を供給されている。この様な電池電源の残量が十分な場合は、各発光色のＬＥＤをそれぞれ点灯させることによって白色光を発光し導光板を介して面状に発光可能な白色面状光源とさせてある。この面状光源であるバックライト光源上には例えば液晶装置、カラーフィルターなどが設けられバックライト光源から発光された白色光を利用して各種データ等を表示画面上にカラー表示してある。
【００１１】
電子機器を使用中に電池電源１０１の端子間に接続された電流計及び／又は電圧計を利用した検出手段１０２によって電源残量を検出する。検出された電源残量が例えば二次電池フル充電時の十分の一以下となった場合には蓄電残量が少ないと判断し比較手段１０３から警告パルスを出す。警告パルスが入力された制御手段１０４は、ＲＧＢを全て発光させた白色面状光源から青色を発光するＬＥＤを消灯させ、緑、赤色のＬＥＤのみを発光させる。これによって白色面状光源から橙色に発光する面状光源へと変色させることができる。したがって、青色ＬＥＤを消灯させることによって消費電力を減少させると共に面状光源の光源色を白色から橙色に変更させ視認者などに蓄電残量の警告を示すことができる。
【００１２】
同様に、検知された電源残量が例えばフル充電時の二十分の一以下となった場合には蓄電残量が極めて少ないと判断し比較手段１０３から更に警告パルスを出す。警告パルスが入力された制御手段１０４は、ＲＧを発光させ橙色に発光している面状光源から緑色を発光するＬＥＤを消灯させる。その結果、赤色のＬＥＤのみが発光することになり橙色面状光源から赤色に発光する面状光源へと変色させることができる。したがって、極めて電源残量が少ない場合においても視認者などに警告を発しつつ電池電源の消費電力を低下させ電子機器の使用を延長させることができる。
【００１３】
以下本願の構成部材について詳述する。
（電池電源１０１）
本願発明に用いられる電池電源１０１とは、電子機器の駆動及び表示用バックライトとして使用されるディスプレイ１０５等の電源として使用される。電池電源１０１としては一次電池や二次電池で種種のものが用いられるが携帯用電子機器を利用する場合は繰り返し使用できる二次電池を用いることが好ましい。この様な二次電池としては、リチウムイオン電池、リチウム電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等が挙げられる。
【００１４】
なお、本願に用いられる電池電源１０１の電源残量とは、一次電池の場合は電池が電子機器等に使用可能な電力量の電池残量をいい、二次電池の場合は充電され電子機器等に使用可能な電力量の蓄電残量を言う。
【００１５】
（検出手段１０２）
本願発明に用いられる検出手段１０２は、比較手段１０３で使用する基礎データとするために電池電源１０１の電源残量を検出するものである。電池電源１０１の電源残量は常時検出しても良いし、一定時間ごとに検出しても良い。このような電池電源１０１の電源残量は電流計及び／又は電圧計等を用いて検出することができる。
【００１６】
（比較手段１０３）
本願発明に用いられる比較手段１０３としては、検出手段１０２によって検出された電源残量値と予め記憶させている所定値と、を比較し所定値以下であれば面状光源の電力を制御する制御手段１０４に信号を発するものである。所定値は、使用機器、電池や電池使用状態などによって所望に決めることができる。警告音をスピーカやブザー等によって発し電源残量が少ない場合において新たに電力を消費する従来のもののみとは異なるため所定値を比較的低くすることができる。具体的には使用機器、使用電池電源等によって決められるが好ましくはフル充電時の１０％を所定値とすることができ、より好ましくは５％とすることができる。また、本願発明に用いられる所定値は、段階的に複数設定することができる。具体的には、面状発光装置を構成する発光波長の異なるＬＥＤが２種類の場合は所定値を１つとし所定値以下になると１種類の発光波長を有するＬＥＤを消灯させる。面状発光装置を構成する発光波長の異なるＬＥＤが３種類の場合は所定値を２つとし、第１の所定値以下になると１種類のＬＥＤの発光を停止させる。さらに、電池電源が消費され第２の所定値以下になるともう１種類のＬＥＤの発光を停止させる。なお、発光素子の数が少ない或いは発光素子の発光出力が低い場合は、発光波長ごとにＬＥＤの発光を停止させると表示輝度が大幅に低下する。従って、発光波長ごとに発光素子への電力を完全に停止するのではなく、発光波長ごとに発光素子への電力を減少させ表示色を変化させることも可能である。さらに、前段階の消費電力を越えない限り発光波長ごとに供給電力を停止すると同時に消灯させていない残った発光素子への電力量を増やし大幅な輝度低下を緩和させても良い。また、減灯或いは消灯はＲＧＢの三色が発光可能な発光素子を利用した場合、Ｂ（青色），Ｇ（緑色），Ｒ（赤色）の順に消灯或いは減灯させることが好ましい。これは人間の視覚の関係上ＲＧ即ち赤色、緑色よりもＢである青色を先に消灯或いは減灯させた方が輝度の低下がわかりにくい。また同様にＲよりもＢを先に消灯或いは減灯させた方が輝度の低下がわかりにくいためである。特に、Ｂ，Ｇ，Ｒの順に消灯すると共に前段階の全消費電力以下で発光輝度を向上させると視覚的に警告感が高まるためより好ましい。
【００１７】
また、比較手段は電子機器を商用電力などの外部電源に電子機器を接続させた場合、検知手段からの信号が記憶された所望値と比較して電源残量が少ないことを示していても消費電力を十分満たす電力があるとして白色発光させるよう制御手段を用いて面状光源を制御させことができる。
【００１８】
上述の所定値は電子機器や電池電源に応じて所望に選定しＲＯＭ，ＲＡＭ等に記憶させておけば良い。また、検出値と所定値との比較判断は、ＣＰＵを用いた回路やコンパレータＩＣを使用した回路によって構成することができる。また、液晶装置など電子機器を構成させる他の駆動回路と比較手段を構成する回路と、を駆動装置４０６として１つの基板上に構成し簡略化できる。
【００１９】
（制御手段１０４）
本願発明に使用される制御手段１０４としては、比較手段１０３からの信号に基づいて電池電源１０１から面状光源に供給される電力を発光波長ごとに停止或いは減少させるためのものである。発光素子４０２への電力供給が一定電力により供給されている場合は、発光素子への電流及び／電圧を低下或いは停止することによって制御する。また、発光素子への電力供給をパルスによって行っている場合はパルス間隔を大きくする或いは停止することによって制御できる。具体的にはトランジスターやリレー等を用いて構成することができる。
【００２０】
（外部電源３０１）
本願発明の外部電源３０１は、電池電源と組み合わせて面状光源等を駆動させる。この様な本願発明の他の一例を図３に示す。外部電源３０１としては、太陽電池や商用電力をインバータを介して利用したものなどが挙げられる。電子機器使用中、商用電力などの外部電源に電子機器を接続させた場合は電源残量が少なくとも白色面状光源とすることができるよう制御手段を用いて制御させることが望ましい。即ち、これらの外部電源３０１が接続された場合、外部電源だけで消費電力を十分満たしている限り外部電源３０１で全ての発光素子４０１を発光させた状態で面状光源を使用する。一方、外部電源または外部電源と電池電源を用いても消費電力を十分充たしていない場合は本願発明が有効に働くこととなる。したがって、電池電源と外部電源とを並列接続させた後に検出手段によって検出するよう構成させてもよい。
【００２１】
（導光板４０１）
本願発明に用いられる導光板４０１としては、発光素子４０２からの光を効率よく導き面状にさせるものであり透過率、耐熱性に優れ均一に形成できることが求められる。また、導光板４０１の形状は所望に応じて長方形や多角形等種種の形状とすることができる。具体的な構成材料としては、アクリル樹脂、硝子、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。導光板４０１の厚みは、板厚が厚いほど光の利用効率が高くなるが発光素子４０２の配置や種類等から１０ｍｍ以下が好ましい。導光板４０１の端面に発光素子４０２が埋設されることにより、導光板４０１と発光素子４０２とが光学的に接続されている。また、導光板が四角形であれば四方の端面全てに発光素子を接続してもよいことはいうまでもなく、発光素子であるＬＥＤの個数も限定するものではない。また、導光板上に拡散膜を設けることによって導光板からの光を均一にさせることができる。さらに、ＲＧＢの３色を発光する発光素子を利用した場合は、拡散膜中に白色顔料を含有させて白色表示可能な多色面状発光装置とする。なお、白色顔料を発光素子からの距離に反比例させて含有させ濃淡をつけた拡散膜を用いた場合、さらに均一性が向上した白色表示可能な多色面状発光装置とすることもできる。また、発光素子が設けられた導光板端部には反射材と導光板を介して部分的に反射層を設けても良い。反射層は多色発光可能な発光素子からの発光や反射材を介して反射された光を再び反射材側に反射させて個々の発光色を混合せしめ混色性を高めるものである。発光素子から放出される発光に対して９５％以上の反射率を有するものが好ましく、より好ましくは９８％以上のものである。また、導光板上に設けられることからその上に設けられる液晶装置などとの配置を考慮して好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下の膜厚が好ましい。
【００２２】
反射層は混色性を向上させる一方、面状光源の発光面側に設けられるものであることから大きくさせすぎると面発光光源の面積率が低下する。したがって、発光素子や導光板等によって種種異なるが好ましくは導光板端部から１５ｍｍ以下が好ましい。
【００２３】
上記反射率を満たす反射層の材料としてポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂等の樹脂中に反射材としてチタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、燐酸カルシウム等を含有させて形成させたフィルム状部材が挙げられる。また、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属膜を導光板上にメッキ、スパッタリングにより形成させても良い。また、反射層の表面は更なる混色性向上のために凹凸を設けて多色発光可能な発光素子からの発光を散乱させる構成としても良く、反射性と散乱性向上のために多層構成とすることも可能である。具体的には散乱性向上のためのガラス不織布上に金属コートしたものなどが挙げられる。これら反射層はシリコン樹脂やエポキシ樹脂等によって導光板に装着される。
【００２４】
なお本発明において、発光素子と導光板とが光学的に接続されているとは、導光板の端部から発光素子が発光する光を導入することをいう。具体的には発光素子を導光板に埋設することはもちろんのこと、発光素子を光透過性樹脂などにより接着したり、光ファイバー等を用いて導光板の端面に発光素子の発光を導くことである。
【００２５】
（発光素子４０２）
本願発明に用いられる発光素子４０２は、二以上の発光波長の異なる半導体を利用して面状光源を発光させるものである。この様な発光素子としては、液相成長法やＭＯＣＶＤ法等により基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させた物が用いられる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合やＰＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を紫外光から赤外光まで種種選択することができる。
【００２６】
発光素子は、異なる複数の発光層を一つの半導体上に形成させ複数の発光波長を発光可能な発光素子とすることができる。また、発光波長の異なる複数のＬＥＤチップをそれぞれ共通支持体上に配置させることによって２以上の発光波長を有する発光素子とすることもできる。具体的にはＲＧＢを発光するＬＥＤチップを共通基体上に配して複数の発光波長が発光可能な発光素子とすることができる。
【００２７】
ＬＥＤの発光波長の発光出力は、面状発光体の面積や材料等にもよるが２００μＷ以上、更に好ましくは３００μＷ以上の出力が好ましい。ＬＥＤ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。
【００２８】
面状光源の輝度を向上させるための具体的な材料として緑色及び青色を発光する半導体は窒化ガリウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤色ではガリウム，アルミニウム，砒素系の半導体やアルミニウム，インジュウム，ガリウム，燐系の半導体を用いることが好ましい。また、波長の異なるＬＥＤチップは、所望によって複数用いることができ、波長ごとに同数とする必要はない。例えば青色を２個、緑色及び赤色をそれぞれ１個ずつとすることが出来る。また、発光波長は必ずしも青色、緑色、赤色に限られる物ではなく、所望に応じて黄色などが発光できるように半導体のバンドギャプを調節すれば良い。具体的な例としては、青緑色ＬＥＤチップに挟まれた黄色ＬＥＤチップを用いて白色光を発光させることが出来る。なお、多色発光可能な面状発光装置の発光素子として利用するためにはＲ（赤色）の発光波長が６１０ｎｍから７００ｎｍ、Ｇ（緑色）が４９５ｎｍから５６０ｎｍ、Ｂ（青色）の発光波長が４５０ｎｍから４９０ｎｍであることが好ましい。
【００２９】
発光素子は導光板端部に直接樹脂などで接着させても良いし、支持体を用いて導光板と接続させることもできる。支持体は導光板端面と隙間なく配すことができ発光素子の各ＬＥＤチップを嵌入しうる溝が形成されるものが好ましい。具体的には加熱溶着で形成できる材料であるとして、ポリカーボネート、ポリエチレン、アクリル、ウレタン、塩化ビニル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。さらに、支持体は導光板の端面支持体に向かう光を効率よく反射して、導光板に入射させるために白色に着色していることが好ましい。また、多色発光可能な発光素子ではＬＥＤからの発熱量が多くなるため熱伝導部材を介して共通支持体上に発光素子を配しても良い。熱伝導部材としては熱伝導度がよいことが求められる。具体的には、０．０１ｃａｌ／ｃｍ2／ｃｍ／℃以上が好ましくより好ましくは ０．５ｃａｌ／ｃｍ2／ｃｍ／℃以上である。これらの条件を満たす材料としては、鉄、銅、アルミニウム、鉄入り銅、錫入り銅、メタライズパターン付きセラミック等が挙げられる。
【００３０】
（反射材４０３）
本願発明に用いられる反射材４０３は、導光板４０１下側と側面等に配置し導光板内部を反射しながら進んできた光を無駄なく発光面方向に反射させる働きをする。従って、発光素子４０２からの光を導光板内に散乱させるものであればよく形状や大きさは特定されず、導光板を保持するケース状部材と兼用することや導光板の面上に加工することもできる。また、面状光源を均一に発光させるためには反射材をストライプ状とし、表面輝度が一定となるように、発光素子に接近するにつれて、単位面積あたりの反射材の面積を減じるようなパターンとすることができる。さらに、発光素子の配置により、発光を面状均一とするように反射材の形状を適宜変更することができる。
【００３１】
この様な反射材として白色顔料が含有された発砲ポリエステル等をフィルム状に加工したものが挙げられる。これら反射材はシリコン樹脂やエポキシ樹脂等によって導光板に装着することができる。
【００３２】
（液晶装置４０４）
本願発明に用いられる液晶装置４０４とは、発光素子からの光をバックライト光源としてできるものであれば良く、様々な液晶分子を透明電極が形成された透光性のガラス基板やフィルム等の間に封入され電気的に接続されたものが用いられる。本願発明は電源残量に応じてバックライト光源の消費電力を低下させるものであるため透過効率の良い液晶装置４０４が好ましい。具体的にはＴＦＴ（thin  film  transistor）を利用した液晶装置４０４が好ましい。なお、面状発光装置の液晶装置と面状光源を合わせてディスプレイ１０５が表示できる。
【００３３】
（カラーフィルター４０５）
本願発明に用いられるカラーフィルター４０５としては、ＲＧＢの発光色をフィルターを通してそれぞれ表示するものであり液晶装置４０４上に設けることによってカラー表示装置とすることができる。具体的にはＲＧＢに応じて顔料を塗布することによって形成することができる。
以下、本願発明の具体的実施例を説明するが本願発明はこれら実施例のみに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００３４】
【実施例】
［実施例１］
白色反射部材であるチタン酸バリウムをアクリル系バインダー中に分散したものを厚さ２ｍｍのアクリル板の片面にスクリーン印刷し硬化させることによって裏面反射材を形成した。次に、裏面反射材が形成されたアクリル板を１０×３ｃｍの長方形に切断し、アクリル板の端面（切断面）を全て研磨した後、発光素子が光学的に接続される端面を除いて研磨面にＡｌの側面反射材を形成することにより、反射材が形成された導光板を得た。
【００３５】
一方、面状光源に用いられる発光素子の各ＬＥＤチップは、緑色、青色及び赤色の発光層の半導体としてそれぞれＩｎＧａＮ（発光波長５２５ｎｍ）、ＩｎＧａＮ（発光波長４７０ｎｍ）、ＧａＡｌＡｓ（発光波長６６０ｎｍ）を使用して構成させた。
【００３６】
具体的には、赤色を発光するＬＥＤチップ用の半導体ウエハーは、温度差液晶成長法で連続的にＰ型ガリウム砒素基板上にＰ型ＧａＡｌＡｓを成長し、その上にＮ型ＧａＡｌＡｓを成長し、発光領域であるＰ型ＧａＡｌＡｓを形成させる。青色及び緑色を発光する半導体ウエハーは、厚さ４００μｍのサファイヤ基板上にＮ型及びＰ型窒化ガリウム化合物半導体をＭＯＣＶＤ成長法でそれぞれ５μｍ、１μｍ堆積させヘテロ構造のＰＮ接合を形成したものである。なお、Ｐ型窒化ガリウム半導体は、Ｐ型ドーパントであるＭｇをドープした後アニールして形成させる。
【００３７】
こうしてできたウエハーをそれぞれ３５０μ角にしＲＧＢのＬＥＤチップを１画素の発光素子として共通の支持体上にＡｇペーストを用いて固定させた後、電気的接続を行った。支持体は、導光板の端面の大きさに合わせて直方体に形成され一画素の発光素子がそれぞれ配置できるよう３箇所穴が設けられてある。導光板と支持体とを透光性樹脂を用いて光学的に接続させた後、発光素子が設けられた導光板端面上に発光面を一部覆う形で反射層を配置した。反射層はポリカーボネート樹脂１００ｇ中にチタン酸バリウム６０ｇ含有させることによって反射率９９％を得た。導光板上には電池電源で駆動するＴＦＴ液晶装置とカラーフィルターが配置するよう構成されている。
【００３８】
こうしてできた面状光源と電池電源であるリチウムイオン電池間にトランジスターを用いて赤色、緑色、青色を発光するＬＥＤの発光を発光色ごとに制御する制御手段が電気的に接続されている。一方、リチウムイオン電池の出力端子には電流計及び電圧計が接続されそのデータが比較手段に流れるよう構成してある。比較手段にはＣＰＵとしてＺ８０を使用しメモリＩＣにリチウムイオン電池がフル充電の時の１０％の電力値が第１の所定値として記憶され、リチウムイオン電池のフル充電の時の５％の電力値が第２の所定値として記憶されている。ＣＰＵは、リチウムイオン電池の蓄電残量が第１の所定値以下となった時に青色ＬＥＤに流れる電力を停止するよう制御手段と電気的に接続させている。また、リチウムイオン電池の電池残量が第２の所定値以下となったときにはさらに緑色ＬＥＤも消灯するようしてある。
【００３９】
この様にして形成された面状発光装置を十分充電させた電池電源で発光させたところ完全に面状均一な白色発光が得られた。輝度は約８１ｃｄ／ｍ2であった。この状態で３時間経過後、面状光源が自動的に白色から黄色に変色した。この時の電池電源の蓄電残量を電池電源に接続させた電流計及び電圧計から測定した。電池電源の蓄電残量はフル充電時の約１０％であり消費電力が約２０％低下していた。輝度は約７０ｃｄ／ｍ2であった。さらに１３分経過後、面状発光装置が自動的に黄色から赤色に変色した。同様に蓄電残量を測定した結果約５％であり輝度は３１ｃｄ／ｍ2であった。２３分後に輝度が大幅に低下したため使用不能になった。
【００４０】
［比較例１］
制御手段によって面状発光装置のＬＥＤを消灯させない以外は実施例１と全く同様にして面状発光装置を駆動させた。実施例１と同様の輝度あった。この状態で３時間経過後の電池電源の蓄電残量を電池電源に接続させた電流計及び電圧計から測定した。電池電源の蓄電残量は実施例１と同様約１０％であった。輝度は約８２ｃｄ／ｍ2であった。１６分経過後に輝度が大幅に低下したため使用不能になった。
【００４１】
［実施例２］
赤、緑、青色の３色を発光する発光素子から黄、青色の２色を発光する発光素子に変更する以外は実施例１と同様の面状発光装置の構成とする。但し、検出手段により電池電力の蓄電残量が１０％以下に低下したことを検出後、比較手段によって青色の発光素子を消灯させる一方、黄色の発光素子は５０％輝度が向上するよう比較手段を構成してある。さらに、外部電源としてインバータを介して商用電力と電池電源とが電気的に接続された場合は、電池電源の蓄電残量に係わらず外部電源で駆動するよう構成してある。この構成によって輝度低下、消費電力の増加を防ぎつつ蓄電残量を表示することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の面状発光装置は、電源残量が少ない場合においても加速度的に電池電力を消費することなく電池使用状態である電源残量を示すことができる。また、フルカラー表示可能な面状発光装置とすることができる。電源残量が少ない場合においても消費電力を抑えた液晶表示装置用として利用できる面状発光装置とすることができる。さらに、フルカラー表示可能な液晶表示装置を利用した面状発光装置とすることができる。
本発明の面状発光装置は、バックライト用光源としてだけでなく、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】  本願発明の面状発光装置の一例を示したブロック図である。
【図２】  本願発明の面状発光装置の駆動を示したフローチャート図である。
【図３】  本願発明の他の面状発光装置の一例を示したブロック図である。
【図４】  本願発明の面状発光装置の模式的断面図である。
【符号の説明】
１０１・・・・・電池電源
１０２・・・・・検出手段
１０３・・・・・比較手段
１０４・・・・・制御手段
１０５・・・・・ディスプレイ
３０１・・・・・外部電源
４０１・・・・・導光板
４０２・・・・・ＬＥＤ
４０３・・・・・反射材
４０４・・・・・液晶装置
４０５・・・・・カラーフィルター
４０６・・・・・駆動装置
【図１】
0003680395.tif 000002
【図２】
0003680395.tif 000003
【図３】
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【図４】
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