(57)【要約】【課題】  赤色蛍光体として用いられる窒化物蛍光体やカルコゲナイド系蛍光体には、緑色光も励起波長に含まれているため、赤色蛍光体と緑色蛍光体を混在させた変換体を用いて白色光を得る場合、結果として輝度効率の劣化を及ぼす。また、光源と液晶ディスプレイの間に蛍光フィルムを具備するような構成の場合、視角による色変化や輝度変化の問題がある。【解決手段】  青色や紫外ＬＥＤの光を反射するように、蛍光体を配置する。また、青色や紫外励起で緑色光に変換する蛍光体及び、赤色光に変換する蛍光体を異なるエリアに配置する。更に、蛍光体は、外気中の水分から遮断されるような構造をとっている。そのため、長寿命かつ高輝度な照明装置が提供できる。【選択図】    図１
2008108523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子で発光した光が導光体を用いて面発光される照明装置において、
前記発光素子と前記導光体の出光面との間の光路中に、前記発光素子の発光を反射する反射体を備えるとともに、前記反射体が前記発光素子の発光を波長変換する波長変換機能を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射体は、前記発光素子の発光を第一のピーク波長の光に波長変換する第一の波長変換体と、前記発光素子の発光を前記第一のピーク波長より短い波長の光に波長変換する第二の波長変換体がそれぞれ独立して存在するように構成されており、前記第二の波長変換体の占める領域が前記第一の波長変換体の領域より小さいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第一の波長変換体と前記第二の波長変換体が、前記発光素子から発光する光の主たる出光方向と同じ方向にストライプ状に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第一の波長変換体と前記第二の波長変換体がドットマトリクス状に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記反射体は、透明フィルムに金属を蒸着した反射フィルムと透明フィルムに防湿層を施した防湿フィルムとの間に前記波長変換体が挟まれた構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記反射フィルムと前記防湿フィルムは接着層で貼り付けられており、前記反射体の端面には前記接着層が露出したことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記接着層は前記波長変換体が端面から露出しないように、前記反射フィルムの外周部に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光素子と前記反射体の間の光路中に反射シートを備え、前記反射シートは前記発光素子からの発光を反射し、前記反射体へ導くことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記反射シートは前記導光体の底面に平行に配置されるとともに、前記発光素子からの出光方向と前記反射シートとのなす角度をαとし、前記反射体と前記反射シートとのなす角度をβとしたときに、α＝２βの関係を満たすことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記発光素子の発光の方向が前記導光体からの出光方向と一致するように配置されるとともに、前記反射体は前記発光素子から発光する光の主たる出光方向に対して３０度から６０度の角度をなすように配置されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記照明装置はその照射面側に拡散板を備えるとともに、前記導光体は空気層で構成され、前記発光素子からの発光が前記拡散板に垂直に入射するように前記反射体が設けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載された構成の照明装置と、前記照明装置の照射面側に設けられた非自発光型の表示素子と、を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非自発光型の表示素子を照明する照明装置、及び、電子機器に用いられる表示装置に関する。特に、携帯情報機器や携帯電話やテレビなどに用いられる液晶表示装置、及び表示素子を照明するフロントライトやバックライト等の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話やモバイルコンピュータなどに用いられる表示装置には、高精彩カラー画像が少ない消費電力で得られる液晶表示装置が多く用いられている。液晶表示装置に用いられる液晶素子は非自発光型であるため、高輝度の白色ＬＥＤを光源とする照明装置を用いて液晶素子を照明している。
【０００３】
特に携帯電話においては、開口が大きく明るい反射型液晶表示装置や、表裏両面から画像情報を表示することが可能な両面可視型液晶表示装置が用いられている。これらの表示素子の照明に用いられている白色ＬＥＤは、ＩｎＧａＮ系やＧａＮ系等の青色ＬＥＤの発光面の直前に黄色蛍光体を分散した樹脂が設けられた構成である。この構成によれば、黄色光と元の青色光とを混色させて白色光を得ることができる。青色光を黄色光に変換する蛍光体としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）に希土類元素をドープしたＹＡＧ蛍光体が良く知られている。また、ＹＡＧ蛍光体の代わりに赤色と緑色発光蛍光体を調合し、青と赤と緑の加法混色により白色光を作る手法も知られている。青色光を緑色光や赤色光に比較的高効率に変換する蛍光体としては希土をドープしたカルコゲナイド系蛍光体や窒化物蛍光体が良く知られている。また、回路を形成した任意の形状および面積のプリント基板上に青色光の波長以下の波長の光を発光する複数の発光素子を配置し、各発光素子を波長変換材料が含有された透光性樹脂で被覆したＬＥＤ表示用デバイスが開示されている。
【０００４】
また、波長変換材料を青色ＬＥＤ上にポッティングするのではなく、バックライトの導光板とＬＣＤパネルの間に波長変換材料を具備した透明フィルムを配置し、白色光を合成する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４１７３８４号公報（１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
青色や紫外光励起で緑色光や赤色光や黄色光等それぞれに変換する蛍光体を二種類以上組み合わせて加法混色を行うことにより、高い色再現性を有するＬＣＤモジュールの実現が可能となる。しかしながら、従来技術で開示されているように、赤色蛍光体と、緑色蛍光体を混合して透明フィルム上に塗布するような構成の場合、緑色蛍光体からの発光が赤色蛍光体の励起に使用されたり、面内の粒子密度が上昇しすぎたりするため、高輝度化が困難という課題がある。
【０００６】
また、青色光で励起する緑色、赤色蛍光体として広く知られている硫化物系蛍光体は水分に非常に弱く、ＬＥＤパッケージに硫化物蛍光体を混合したシリコンもしくはエポキシ樹脂をポッティングするような構成の場合、樹脂の防湿性能では不十分であり、例えば高温高湿条件化において１００時間も放置すると、輝度が半減してしまうレベルの信頼性しか確保できない。輝度低下の原因は、蛍光体そのものの劣化とＬＥＤパッケージの内部の例えば銀やアルミの反射層の化学反応による反射率低下にある。
【０００７】
また、従来技術の構成のように、バックライトの導光板と液晶ディスプレイの間に蛍光物質を具備するフィルムを設置して白色の合成をなすような構成の場合、導光板から出光する青色光の方向と、蛍光物質によって色変換された光の割合が、見る角度により異なるため、視角による色変化という問題が発生すると共に、高い輝度効率は得られていなかった。図６を用いて従来の照明装置を説明する。発光ダイオードパッケージ１から発光した光は、導光体３、蛍光フィルム１２を通って出光する。その際、蛍光体１３にあたらない光はそのまま導光体３からの角度で出光するが、蛍光体１３にあたった光は反射して、あたらなかった光とは逆の方向に出光する。図６においては、導光体３から出光して、蛍光体１３にあたらなかった成分を実線の矢印、蛍光体１３にあたって方向が変化した成分を点線の矢印で表記している。例えば、光源として青色光を用いて、黄色の蛍光体で白色化をしようとする場合、導光体３からの出光方向は非常に青色かかって見えて、反対方向は黄色かかって見えるような現象が発生する。そのため、混色をするために拡散シートを配置したり、蛍光フィルム１２に拡散機能を付加したりするが、拡散性を強くしすぎると輝度低下の要因となる。
【０００８】
また、従来技術の構成の場合、液晶表示装置のサイズが大きくなると、同等の大きさの蛍光フィルムが必要となる。発光ダイオードパッケージに蛍光体を具備するような構造と比較すると、必要蛍光体量が増加し、フィルム面積も拡大するため、特に大型製品の場合は、コストの面で不利である。
【０００９】
また、青色ＬＥＤとＹＡＧ蛍光体の二色の加法混色（擬似白色ＬＥＤ）では、６００ｎｍ以上の波長領域の光成分は少ない。そのため、高い色再現性を有するＬＣＤモジュール実現の妨げとなっている。一般的に、現在のカラーフィルター技術では、擬似白色ＬＥＤを光源とする場合、ＮＴＳＣ比率１００％を超えることは非常に困難とされている。
【００１０】
また、従来の白色ＬＥＤを使用するバックライトはＬＣＤパネルと組み合わせて使用するわけであるが、ＬＣＤパネルはその光学仕様によって最適な色バランスのバックライトが異なる。色の調整をＬＣＤパネルごとにＬＥＤにポッティングする蛍光体の添加量で制御することは、困難であり、現状は量産のばらつきの中である塊の色度をランク化し、対応しているため、必ずしも最適な色度の光源が提供できていない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明の照明装置は、青色発光素子で発光した光が導光体を用いて面発光する照明装置であって、青色発光素子と該照明装置の発光面との間の光路中に設けられた赤色発光蛍光体と、赤色発光蛍光体と該照明装置の発光面との間の光路中に設けられた緑色発光蛍光体を備えている。ここで、赤色発光蛍光体は青色励起で赤色光に変換する蛍光体であり、緑色発光蛍光体は青色励起で緑色光に変換する蛍光体である。
【００１２】
緑色発光蛍光体と赤色発光蛍光体は、分離して配置されており、緑色蛍光体からの発光を赤色蛍光体の励起光として使うことがなく、照明装置としての発光効率が上昇する。また、青色発光素子と緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体が完全に分離されている。
【００１３】
緑色発光蛍光体もしくは赤色発光蛍光体のいずれか、もしくは両方が、非通水性材料により外気の水分から遮断されるような構造とした。
【００１４】
このとき、緑色発光蛍光体及び、赤色発光蛍光体は導光板と液晶ディスプレイの間に配置するのではなく、光源からの光を任意の方向に反射するように配置している。
【００１５】
また、本発明の表示装置は、上述したいずれかの構成の照明装置と、照明装置の照射面側に設けられた非自発光型の表示素子と、を備えている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の照明装置は、多色の加法混色による白色光を得ることができる。このとき、複数の蛍光体を分離して配置することにより、緑色蛍光体からの発光を赤色蛍光体の励起光として使うことがない。また、赤色蛍光体や緑色蛍光体が非通水性材料によって外気の水分と遮断されているため、超寿命かつ発光効が高い照明装置が実現できる。また、光源からの光を反射するような位置に蛍光体を配置することで、バックライトとしての視角による色変化を防ぎかつ、輝度上昇を図っている。
【００１７】
本発明の照明装置をＬＣＤパネルと組み合わせることで、色再現性が高く、高輝度で長寿命の液晶表示装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の照明装置は、発光素子で発光した光が導光体を用いて面発光される照明装置に関し、発光素子と導光体の出光面との間の光路中に、発光素子の発光を反射する反射体を備え、反射体が発光素子の発光を波長変換する波長変換機能を備えている。すなわち、発光素子の発光を反射する位置に、互いに異なるピーク波長の光に波長変換する複数の波長変換体が混合することなく異なるエリアに配置されている。
【００１９】
さらに、この反射体は、発光素子の発光を第一のピーク波長の光に波長変換する第一の波長変換体と、発光素子の発光を前記第一のピーク波長より短い波長の光に波長変換する第二の波長変換体がそれぞれ独立して存在するように構成されており、第二の波長変換体の占める領域が第一の波長変換体の領域より小さくなっている。すなわち、第一の波長変換体と第二の波長変換体は混合することなく異なるエリアに配置され、また、第二の波長変換体から発光した光が第一の波長変換体にあたりづらくなっている。
【００２０】
発光素子として、ピーク波長が４５０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色発光素子を用い、第一の波長変換体として青色光を励起して赤色光に変換する赤色蛍光体を、第二の波長変換体として青色光を励起して緑色光に変換する緑色蛍光体を用いることができる。あるいは、発光素子としてピーク波長が３６０ｎｍ〜４４０ｎｍの紫外発光素子を用い、第一の波長変換体として紫外光を励起して赤色光に変換する赤色蛍光体を、第二の波長変換体として紫外光を励起して緑色光に変換する緑色蛍光体を用いることができる。
【００２１】
青色励起で緑色光に変換する緑色発光蛍光体としては、II族金属チオガレートと希土類ドーパントとからなるものや、酸化物と希土類ドーパントとからなるもの、Ｓｒ−ＳＩＯＮと希土類ドーパントからなるもの等の、ＹＡＧ蛍光体以上の輝度効率を有するものが適している。青色励起で赤色光に変換する赤色発光蛍光体としては、窒化物と希土類ドーパントとからなるものや、硫化物と希土類ドーパントとからなるものが適している。
【００２２】
さらに、第二の波長変換体より発光面側に、アクリルやシリカの透明ビーズが分散された樹脂層を設けてもよい。透明ビーズにより散乱機能が付加できる。この透明ビーズは波長変換体と混合して用いてもよい。
【００２３】
特に、硫化物系蛍光体粒子は水分と反応し、色変換効率を落とす性質を持っている。そこで、シリコンやフッ素系の通水性の低い透明樹脂等で覆うことが考えられるが、高分子系の透明材料で高い非通水性を有する材料は稀有であり、あったとしても非常に高価で、工業用途への使用は困難である。そこで、金属の薄膜を蒸着した防湿ＰＥＴ等の非通水性フィルムで蛍光体をサンドイッチすることによって、外気中の水分から蛍光体を隔離することができる。本発明においては、両面に同じ防湿ＰＥＴを使用するのではなく、片面はアルミや銀の反射膜を具備した反射フィルムを用いることによって反射体を構成した。このような構成の反射体を蛍光反射フィルムと称する。一枚の蛍光反射フィルムとすることで、光路中の空気層を削減しており、光の利用効率を上げている。また、透明防湿フィルムの金属膜の厚みは数Åであるが、反射フィルムに使用している金属膜の厚みは１００ｎｍ程度と透明防湿フィルムと比較して非常に厚く、伴って防湿効果も非常に高くなっている。
【００２４】
また、硫化物系蛍光体粒子を非通水性の透明材料でコーティングする、もしくは窒化物蛍光体を使用することで、パッケージの信頼性が向上する。非通水性の透明材料として、ＳｉＯ2、シリコン樹脂、シクロオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、または、エポキシ系樹脂を用いることができる。窒化物系蛍光体を使用する場合にはコーティングはしなくてもよい。
【００２５】
さらに、本発明の表示装置は、前述のいずれかの構成の照明装置と、照明装置の発光面側に設けられた非自発光型の表示素子を備えている。すなわち、発光素子の発光を用いて非自発光型の表示素子を照明する表示装置であって、発光素子の発光を反射する位置に、互いに異なるピーク波長の光に波長変換する複数の波長変換体が混合することなく異なるエリアに配置されている。このような構成の表示装置は長寿命かつ高輝度で色再現性が高く、優れた表示品質が得られる。
【実施例１】
【００２６】
本実施例の照明装置を図１〜図５及び図７を用いて説明する、図１は、本実施例の照明装置の概要を示す模式図である。本実施例では、発光ダイオードパッケージ１は青色ＬＥＤ素子に樹脂がポッティングされた青色発光するパッケージである。図１に示すように、回路基板４上の端子部に半田により発光ダイオードパッケージ１が形成されている。発光ダイオードパッケージ１は３６０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の波長をピークとするスペクトルを有する青色光もしくは紫外光を出光する。発光ダイオードパッケージ１から出る光は導光体３に入り、蛍光反射フィルム５で反射する際に色変換されて、導光体３の出光面から出光し、拡散フィルム２を通って均一発光する。ここで、回路基板４にはフレキシブルプリント基板やガラスエポキシ基板が、導光体３の材料にはポリカーボネートやアクリル等の透明樹脂が用いられている。拡散フィルム２は必ずしも必要ではなく、導光体そのもので均一性を制御できればなくてもよい。一般的にＶ溝方式と呼ばれる導光体の場合、拡散フィルムの上に住友３Ｍ製のＢＥＦと呼ばれるレンズシートを設置することが多い。もしくは、三菱レーヨン製の逆プリズムシートを使用することもある。いずれの場合も導光体の出光面方向の光成分をできるだけ多くとろうとして光学設計されている。
【００２７】
図２は蛍光反射フィルム５の構成を示す模式図であり、反射フィルム８の上に蛍光層７を選択的に印刷し、粘着剤やホットメルト剤を用いて透明防湿層６をラミネートした構成とした。反射フィルム８として、２５μｍのＰＥＴ等の透明フィルムに１００ｎｍ程度のアルミニウム層を蒸着したフィルムと２５μｍのＰＥＴ等の透明フィルムに１００ｎｍ程度の銀層を蒸着したフィルムをドライラミネートしたものを用いた。一般的に銀反射フィルムとしては多種多様な構成が存在し、例えばアルミニウムを蒸着したフィルムの代わりに白ＰＥＴを用いたものや銀層のみの構成のものなどがある。本実施例においては、なるべく厚い金属層が存在することが必須条件となる。厚いと、必然的に欠陥（穴）が少なくなるためである。そういう意味では多層膜が理想的である。例えば、住友３Ｍ製のＥＳＲを用いると、多層構造である上に反射特性が高いため、防湿性、光学特性の面において理想的な材料である。ただし、高価であり、大面積化ができない等の不利点もある。ＥＳＲとはＥｎｈａｎｃｅｄ−Ｓｐｅｃｕｌａｒ−Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒの略であり、ポリエステル系樹脂を用いた多層膜構造により可視光範囲において高い反射率を有するフィルムである。バックライトの導光板下反射シート用に開発された製品で、反射時の損失が小さく、光源を有効活用し画面輝度の大幅な向上が図られる。
【００２８】
前述の反射フィルム８の上にメジューム等の透明樹脂に蛍光体（波長変換材料）を分散したもの（蛍光層７）を、選択的に印刷した。印刷の手法としてはスクリーン印刷等のマスキングによる手法が考えられる。透明樹脂には、透過率を重視してアクリル系のＵＶ硬化型の接着剤を使用した。ただし、信頼性を重視する場合はウレタンやフッ素系もしくはシリコン系の樹脂を選択しても良い。また、プロセスの関係等で、熱硬化型や二液混合型の硬化モードを使用しても機能上問題はない。蛍光体としては、緑色蛍光体粒子、黄色蛍光体粒子、赤色蛍光体粒子、青色蛍光体粒子が考えられる。緑色や青色蛍光体粒子としては、希土類を付活したストロンチウム・チオガレートや酸化物及び窒化物蛍光体が広く知られており、適している。また、紫外光に近い光源の場合には、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、Ｍｎ、ＺｎＳが適している。黄色蛍光体粒子としては白色ＬＥＤに広く用いられているＹＡＧ蛍光体が有名である。赤色蛍光体粒子としては、カルコゲナイド化合物蛍光体微粒子を用いることができる。特に、ＣａＳやＳｒＳ等の硫化物と希土類ドーパントとからなる蛍光材料や、窒化物蛍光体と希土類ドーパントとからなる蛍光材料は光変換効率が高い。ただし、硫化物蛍光体の場合、水分と反応して硫化水素を発生することがある。その場合には、ＬＥＤ内部の反射膜が化学反応を起こして、輝度特性が著しく落ちることになる。そのため、硫化物蛍光体を使用する際は、蛍光体そのものをＳｉＯ2等の透明非通水材料で被覆すると良い。また、そのほかに有機系の蛍光材料も多色そろっており、ＴＰＯに応じて使い分けると良い。ただし、有機系の場合寿命の点で無機系に劣る場合が多いため注意が必要である。
【００２９】
蛍光層７の上にホットメルト系の樹脂を全面印刷して接着層１１を作成し、防湿フィルム６をホットラミネートする。防湿フィルムはＰＥＴ等の透明フィルムに酸化ケイ素等を蒸着したものが広く知られている。その他では、更に信頼性を高めるために多層膜にしたフィルムや、ゼオノア等の材料が存在する。また、ホットメルト樹脂付きの防湿フィルム６をラミネートしてもかまわないし、ホットメルトではなく、粘着剤でもウエット系のプロセスでも、防湿フィルム６と蛍光層７が接着すればかまわない。ただし、上面から見ると防湿フィルム６と反射フィルム８の間に蛍光層７が存在し、あたかも外気から蛍光層７が遮断されているように見えるが、断面でみると蛍光層７はむき出しとなってしまう。図２の場合、右方向から見た断面は、接着層１１により蛍光層７が覆われているが、左から見た断面は蛍光層７がむき出しになっている。そこで、蛍光層７はフィルムの抜き外形よりも内側で印刷しておく。そうすると、全面図２の右面のように蛍光層７と外気の間に接着層１１が存在することとなり、蛍光層７は外気から遮断される構造となる。この際、上面から見たときの接着層１１の幅を大きく取ればとるほど蛍光体層７は外気から遠ざかることとなり、信頼性は増す。
【００３０】
図３及び図４は蛍光層７として緑色蛍光層９と赤色蛍光層１０をストライプ状に印刷した場合の正面図である。いずれも四辺を接着層１１で覆い、蛍光層を外気から遮断する構造をとっている。緑色蛍光層９の蛍光体粒子としては、ストロンチウム・チオガレートを用い、赤色蛍光層１０の蛍光体粒子としてはカルシウム・サルファイドを用いた。図３は発光ダイオードパッケージ１に対して垂直のストライプの場合、図４は発光ダイオードパッケージ１に対して平行の横長ストライプの場合である。発光ダイオードパッケージ１からの光は導光体に入光した後、徐々に横方向にも拡散しながら、基本的には入光方向に導波していく。その場合、緑色蛍光層９にあたった光は緑色に発光するわけであるが、せっかく発光した緑色の光が赤色層１０にあたると更に赤色光に変換されてしまい、二重変換が生じて色変換効率低下の原因となる。そこで、図３のように光源のある辺から垂直にストライプ状に配置することによって、一度緑色に変換された光が再度赤色蛍光層１０にあたる可能性が低下し、輝度上昇効果がある。逆に図４のように光源に対して平行なストライプ状に配置してしまうと、発光した緑色光の一部がもう一度跳ね返ってきた際に、赤色蛍光層１０にあたる可能性が高まり、輝度低下を生じる。同じ理由で、赤色蛍光層１０の占める面積は、緑色蛍光層９の占める面積よりもできるだけ小さいほうがよい。本実施例においては、緑色蛍光層の幅を５０μｍ、赤色蛍光層の幅を２０μｍとしてストライプ状に配置した。混色性を考慮すると、蛍光層の幅は細かいほうが好ましい。しかし、例えばスクリーン印刷の場合、幅あるいはピッチとも２０μｍ程度が限界である。幅２０μｍであれば十分混色すると考える。
【００３１】
図５は緑色蛍光層９と赤色蛍光層１０をドットマトリックス状に印刷した場合の正面図である。ストライプ状の場合と比較して、混色しやすいというメリットがある。この形状のほかにもデルタ配列やハチの巣状に配置する方法等も考えられる。また、交互に緑色蛍光層９と赤色蛍光層１０が並んでいる必要はなく、ランダムでも良い。また、例えば中央部分のみは緑色面積を大きくすれば、中央部分のみ緑色っぽい配色にすることが可能であり、自在に意図するように色の濃淡を選択的につけることが可能である。
【００３２】
また、蛍光反射フィルム５を複数色の蛍光層で形成する必要はなく、単色でもよい。例えば、赤色蛍光体を発光ダイオードパッケージ１の内部に含ませて、蛍光反射フィルム５は緑色蛍光層のみとしても、高輝度な白色の照明装置が実現できる。
【００３３】
図７は本実施例の照明装置の模式的断面図である。発光ダイオードパッケージ１から導光体３に入光した光のうち、一部の光は反射蛍光フィルム５によって色変換されながら導光体３内部を発光ダイオードパッケージ側とは逆方向に導波していき、拡散フィルム２のある面に出光していく。前述の通り、本発明が解決しようとする課題である輝度低下と視角による色変化の発生原因の一つに、特許文献１のように導光体３から出光する光をその光路中で色変換すると、光源の光の進行方向と蛍光体による発光光の進行方向に違いが生じるためであることが挙げられる。本実施例の場合、反射蛍光フィルム５の蛍光体粒子から発光する光の方向と、導光体３から出光する光の方向が基本的に一致しているため、従来技術と比較して輝度を確保できるとともに、視角による色変化の問題も解消している。また、フレーム１５に白ペットや金属等の反射率の高い材質を使用すると、漏れ光の利用も効率的にできる。
【００３４】
上述した照明装置を用いた液晶表示装置の構成を図１１に模式的に示す。図示するように、液晶パネル１７が照明装置の発光面上に配置されている。液晶パネル１７は、照明装置が発光する光源スペクトルにあわせて色のチューニングを施したカラーフィルターを有している。あるいは、光源パッケージの発光色と液晶パネルのカラーフィルターにあわせて複数の波長変換体を設定している。これにより、非常に高輝度で色再現性の高い液晶表示装置が容易に実現できる。
【実施例２】
【００３５】
本実施例を図８〜１０を用いて説明する。実施例１と同様に発光ダイオードパッケージ１は青色ＬＥＤ素子に樹脂がポッティングされた青色発光するパッケージである。実施例１と異なる点は、反射蛍光フィルム５が発光ダイオードパッケージ１の光を早い段階で色変換する点である。そうする事によって、導光体３内を導波する青色光の減衰を防止することができ、輝度が上昇する。また、反射蛍光フィルム５の面積を大幅に削減することができるため、コストダウンの効果も高い。
【００３６】
図８は発光ダイオードパッケージ１を斜めに配置した場合の断面図である。光源はその発光面が導光体の底面に対して斜めになるように配置されており、導光体３の底面と平行に反射シート１４が設置されている。そして、反射蛍光フィルム５は反射シート１４の反射面と対向するように設置されている。光源からの光は反射シート１４で反射されて反射蛍光フィルム５に向かうように構成されている。このような構成によれば、発光ダイオードパッケージ１からの光を反射シート１４で反射し、更に反射蛍光フィルム５で色変換をしつつ導光体３の底面と平行方向に反射することとなる。導光体３の底面にはプリズムパターンや拡散パターンが配置されており、反射シート１４の設置されている面と対向面から光は出光する。発光ダイオードパッケージ１からの出光方向と反射シート１４（導光体３の底面）とのなす角度をαとし、反射蛍光フィルム５と反射シート１４（導光体３の底面）とのなす角度をβとすると、α＝２βの関係を満たすように構成すると、光源からの光を効率よく変換するとともに照明光として利用することが可能になる。本実施例においては、反射蛍光フィルム５は一枚のみ使用したが、反射シート１４のかわりに反射蛍光フィルムを使用すれば、色変換濃度を高めることが可能である。例えば、近紫外ＬＥＤを使用する場合に、この反射蛍光フィルムを使用することにより可視光化することが可能になる。
【００３７】
図示するように、導光体３は、発光ダイオードパッケージ１の発光面と対向する入光部では、この発光面と入光部が平行になるように形成され、かつ、蛍光反射フィルム５と対向する部分はこの蛍光反射フィルムと平行になるように構成することが望ましい。結果的に導光体は２段階に角度が変化する形状となる。蛍光反射フィルム５及び反射シート１４を導光体３に粘着剤等で貼ることで、界面反射を削減することができる。このとき、導光体に入光部を設けずに、発光ダイオードパッケージ１からの光が導光体３に入射されずに直接に反射シート１４で反射されるように構成してもよい。もしくは、発光ダイオードパッケージ１から反射シート１４で反射し、更に蛍光反射フィルム５で反射する光路上に導光体を設置せず、空気中で蛍光反射フィルム５による色変換までを終わらせてから、導光体に入光するように構成してもよい。
【００３８】
蛍光反射フィルム５の構成に関しては、実施例１と同様である。緑色蛍光層９と赤色蛍光層１０がストライプ状でもマトリックス状でも良い。信頼性確保のための接着層も存在しており、接着層のエリアは反射エリアとして使用することができる。接着層を長めにとっておいて、発光ダイオードパッケージ１等を覆ったりすれば、漏れ光を効率的に再利用することができる。フレーム１５も実施例１と同様であり、白ペットや金属等の反射率の高い材質を使用するとよい。
【００３９】
図９は発光ダイオードパッケージ１の発光面が上（導光体の出射方向）を向くように配置した場合の断面図である。ここでは、発光ダイオードパッケージ１の出光面と４５°になるように反射蛍光フィルム５が設置されている。反射蛍光フィルムの角度としては、４５度が理想的であるが、３０度〜６０度程度であっても色変換機能は果たせる。反射蛍光フィルム５で反射及び波長変換された光は導光体３の内部を導波し、導光体３の底面に設置されている拡散パターンやプリズムパターンによって導光体の３照射面から出光する。
【００４０】
図１０は、主に大型ディスプレイに用いられる、いわゆる直下型照明装置用に本発明を適応した適応した構成を示す部分断面図である。発光ダイオードパッケージ１の出光方向と４５°になるように反射蛍光フィルム５が設置されている。反射蛍光フィルム５で反射された光と垂直に拡散板１６を配置する。拡散板１６は一般的に流通しているもので、アクリルやポリカーボネート等の透明樹脂に高い屈折率透明ビーズを分散させたような仕様である。拡散板１６を正面方向から見ると、複数個の発光ダイオード１及び反射蛍光フィルム５が配置されており、拡散板１６によって拡散、散乱して面発光の照明装置となる。その上に液晶パネルを設置すれば大画面かつ高画質な表示装置となる。また、他の場合と同様にフレーム１５覆うようになっており、漏れ光を再利用している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による照明装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の照明装置の蛍光反射フィルムの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】実施例で用いた蛍光反射フィルムの構成を模式的に示す正面図である。
【図４】実施例で用いた蛍光反射フィルムの構成を模式的に示す正面図である。
【図５】実施例で用いた蛍光反射フィルムの構成を模式的に示す正面図である。
【図６】従来技術による照明装置を模式的に示す断面図である。
【図７】実施例による照明装置を模式的に示す断面図である。
【図８】実施例による照明装置を模式的に示す断面図である。
【図９】実施例による照明装置を模式的に示す断面図である。
【図１０】実施例による照明装置を模式的に示す断面図である。
【図１１】本発明による表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  発光ダイオードパッケージ
２、１６  拡散フィルム
３  導光体
４  回路基板
５  蛍光反射フィルム
６  透明防湿フィルム
７  蛍光層
８  反射フィルム
９  緑色蛍光層
１０  赤色蛍光層
１１  接着層
１２  蛍光フィルム
１３  蛍光体
１４  反射シート
１５  フレーム
１６  拡散板
１７  液晶パネル
【図１】
2008108523.tif 000003
【図２】
2008108523.tif 000004
【図３】
2008108523.tif 000005
【図４】
2008108523.tif 000006
【図５】
2008108523.tif 000007
【図６】
2008108523.tif 000008
【図７】
2008108523.tif 000009
【図８】
2008108523.tif 000010
【図９】
2008108523.tif 000011
【図１０】
2008108523.tif 000012
【図１１】
2008108523.tif 000013