(57)【要約】【課題】従来の蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光装置は赤色光成分が含まれていないため、ＲＧＢの色フイルタを使用した表示装置のバックライトとして使用した場合、良好なカラー表示が出来ない等の問題があり、本発明はこの問題を解決する。【解決手段】青色ＬＥＤと蛍光体を混入したフイルタによって構成された白色系ＬＥＤと、赤色ＬＥＤとにより発光源を構成する。特に１つの基板に青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを実装し、蛍光粒子を混入した透明樹脂で同時に封止すると良い。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを発光源とし、表示装置等の照明を行う発光装置において、前記発光源は青色ＬＥＤに蛍光体を被覆した白色系ＬＥＤと赤色ＬＥＤとにより構成されることを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記青色ＬＥＤに被覆される蛍光体はＹＡＧ系の蛍光体である請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記青色ＬＥＤに被覆される蛍光体は緑色蛍光体である請求項１記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記青色ＬＥＤに被覆される蛍光体はリン酸塩系、ケイ酸塩系、アルミン酸塩系のいずれか１つの蛍光体である請求項３記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとが１つのケース内に収納されている請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとは１つの基板上に実装され、蛍光粒子を含む樹脂にて封止されている請求項５記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
前記白色系ＬＥＤと赤色ＬＥＤとが前記表示装置を照明する導光体の入射部に並べて配置されている請求項１乃至４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明はＲＧＢのカラーフイルタを用いてカラー表示を行う表示装置等の照明に用いられるＬＥＤ発光装置に関するものであり、詳しくは青色ＬＥＤと蛍光体を用いた白色系ＬＥＤの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＲＧＢのカラーフイルタを用いてカラー表示を行う表示装置を照明するＬＥＤ発光装置としては、多色混合型のＬＥＤ発光装置が用いられている。この多色混合型のＬＥＤ発光装置はＲＧＢの３色のＬＥＤを同時に発光させることによって白色光を発光させ、この白色光と表示装置のカラーフイルタによってカラー表示を行うものである。
【０００３】
しかし、この多色混合型のＬＥＤ発光装置はＲＧＢの各ＬＥＤが発光しているため、各色純度が高く演色性にも優れているが、反面、白色光を得るためにＬＥＤの数を多く必要とし、価格が高くなるという問題がある。
【０００４】
この多色混合型のＬＥＤ発光装置の問題を解決する方式として、特許第２９９８６９６号公報や特開平１１−８７７８４号公報に開示されているの蛍光体混色型のＬＥＤ発光装置があり、以下この蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光装置に付いて説明する。
【０００５】
図８は前記従来例に開示されている蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光装置の断面図であり、本発明においても構成の一部として用いられるものである。図８において４０は白色系ＬＥＤ発光装置であり、外部接続用の電極４１，４２を有する基板４３に、青色ＬＥＤ１がフェースダウンボンディングされており、該青色ＬＥＤ１をＹＡＧ系の蛍光粒子３を混入した透明樹脂４でモールドしている。そして後述するごとく前記白色系ＬＥＤ発光装置４０からは白色系光Ｐｈが発光される。
【０００６】
図９は前記白色系ＬＥＤ発光装置４０の拡大部分断面図であり、図９により、前記白色系ＬＥＤ発光装置４０の動作を説明する。図９において電極４１，４２に駆動電圧を印加すると青色ＬＥＤ１が青色光Ｐｂを発光する。そしてこの青色光Ｐｂが透明樹脂４に混入された蛍光粒子３に衝突すると蛍光粒子３が励起されて波長変換が行われ、蛍光粒子３から図示のごとく黄色光Ｐｅが発光される。この結果前記白色系ＬＥＤ発光装置４０からは、前記青色ＬＥＤ１から発光されて蛍光粒子３に衝突せずに出力される青色光Ｐｂと、蛍光粒子３に衝突して波長変換された黄色光Ｐｅとが混合されて前記図８に示すごとく白色系光Ｐｈとして発光される。
【０００７】
図１０はＹＡＧ系の蛍光粒子３を使用した前記白色系ＬＥＤ発光装置４０の発光波長特性図であり、発光波長曲線Ｈ１は青色光Ｐｂ成分である４５０μｍ付近に大きなピークＫｂがあり、緑色成分を含む黄色光Ｐｅ成分である５５０μｍ付近にもピークＫｅがあるが、赤色光Ｐｒ成分である６５０μｍ付近には殆んど出力光が存在しないことが解る。
【０００８】
すなわち、従来より用いられている青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光体による白色系ＬＥＤ発光装置は白色系の発光出力ではあるが、波長成分を見ると赤色成分を殆んど含まないため青色がかった冷たい白色発光となっている。そしてこの白色発光の色調も前記透明樹脂に混入されるＹＡＧ蛍光粒子の量や分散を異ならせることで、青味の強い白色発光から黄色味の強い白色発光まで色調の調整が可能である。
【０００９】
図１１は前記図１０に示す発光波長曲線Ｈ１と一般的なバックライト方式のカラー表示装置に使用されるＲＧＢ色フイルタの波長特性を重ねた発光波長特性図であり、発光波長曲線Ｈ１に対して青色フイルタ曲線Ｃｂ、緑色フイルタ曲線Ｃｇ、赤色フイルタ曲線Ｃｒ、のような波長特性を有する。
【００１０】
図１１に示すごとく各色フイルタ曲線は広帯域な通過領域を有しているため、このような各色フイルタを備えた表示装置に発光波長曲線Ｈ１のバックライトを適用した場合、青や緑が選択された時は各々フイルタの通過領域に青色光Ｐｂと緑色光Ｐｇの成分が存在しているため各色表現が可能だが、赤が選択された時は赤色フイルタＣｒの通過領域（発光波長曲線Ｈ１を太線で示した部分）には赤色光Ｐｒは殆んど存在せず、むしろ黄色光Ｐｅの成分の方が大きく成るため、赤を選択した部分が赤黄色に見えるという不自然なカラー表示となってしまう結果となる
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごとく従来の白色系ＬＥＤ発光装置では、赤の発光成分が殆んど存在しないため、カラー表示装置のバックライトとして使用した場合には赤色選択部分を赤黄色く表示してしまうような演色性の悪い表示しか出来ないという問題があり、又蛍光灯に代わる照明光として使用した場合には、青味がかった冷たい白色発光となり、蛍光灯のような温かみのある照明光として代替することが出来ないという問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題を解決しようとするものであり、多色混合型のＬＥＤ発光装置ほど価格を高くすることなく、蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光装置の欠点を解決した白色系ＬＥＤ発光装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明においては、ＬＥＤを発光源とし、表示装置等の照明を行う発光装置において、前記発光源を青色ＬＥＤに蛍光体を被覆した白色系ＬＥＤと赤色ＬＥＤとにより構成している。
【００１４】
前記青色ＬＥＤに被覆される蛍光体としてＹＡＧ系の蛍光体や緑色蛍光体を用いている。
【００１５】
前記青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとは１つの基板上に実装され、蛍光粒子を含む樹脂にて封止されている。
【００１６】
前記白色系ＬＥＤと赤色ＬＥＤとが前記表示装置を照明する導光体の入射部に並べて配置されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面により、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示すＬＥＤ発光装置の断面図であり、図８と同一要素に付いては同一番号を付し説明を省略する。図１において１０は色補正されたＬＥＤ発光装置であり、電極１１，１２，１３等を有する一枚の基板１４上に前記青色ＬＥＤ１と色補正用の赤色ＬＥＤ２とが並べて実装されており、青色ＬＥＤ１は蛍光粒子３を混入した透明樹脂４で被覆されて白色系ＬＥＤ部１０ａを構成し、前記赤色ＬＥＤ２は透明樹脂４で被覆されて赤色ＬＥＤ部１０ｂを構成している。
さらに、本実施の形態においては前記基板１４と透明樹脂４とにより、前記ＬＥＤ発光装置１０を電子装置に組み込むためのケースを構成しているが、実際のケースとしては反射面を有するカップ状の容器を備えることが望ましい。
【００１８】
上記構成を有するＬＥＤ発光装置１０は前記白色系ＬＥＤ部１０ａが前記白色系ＬＥＤ発光装置４０と同じ動作によって白色系光Ｐｈを発光し、前記赤色ＬＥＤ部１０ｂが赤色光Ｐｒを発光する。この結果前記ＬＥＤ発光装置１０は白色系光Ｐｈと赤色光Ｐｒとが混色されて赤色成分が加えられことにより、蛍光灯のような温かみのある白色光Ｐｈｒを発光する。
【００１９】
図２はＹＡＧ系の蛍光粒子３を使用した前記ＬＥＤ発光装置１０の発光波長特性図であり、発光波長曲線Ｈ２は青色光Ｐｂ成分である４５０μｍ付近に大きなピークＫｂがあり、緑色成分を含む黄色光Ｐｅ成分である５５０μｍ付近にもピークＫｅがあり、さらに赤色光Ｐｒ成分である６５０μｍ付近には前記赤色ＬＥＤ２の赤色光ＰｒによってピークＫｒが存在していることが解る。
【００２０】
すなわち、本発明の青色ＬＥＤとＹＡＧ系蛍光粒子による白色系ＬＥＤ発光装置を赤色ＬＥＤで色補正した白色系のＬＥＤ発光装置においては、赤色成分を含んだ白色発光となっている。そしてこの白色発光の色調も前記透明樹脂に混入されるＹＡＧ蛍光粒子の量や分散を異ならせることで調整が可能である。
【００２１】
図３は前記図２に示す発光波長曲線Ｈ２と一般的なバックライト方式のカラー表示装置に使用されるＲＧＢ色フイルタの波長特性を重ねた発光波長特性図であり、発光波長曲線Ｈ２に対して青色フイルタ曲線Ｃｂ、緑色フイルタ曲線Ｃｇ、赤色フイルタ曲線Ｃｒ、のような波長特性を有する。
【００２２】
図３に示すごとく各色フイルタ曲線は広帯域な通過領域を有しているが、このような各色フイルタを備えた表示装置に発光波長曲線Ｈ２のバックライトを適用した場合、青や緑や赤が選択された時に各々フイルタの通過領域に青色光Ｐｂと緑色光Ｐｇと赤色光Ｐｒの成分が存在しているため各色表現が可能となり自然なカラー表示を行うことが出来る。
【００２３】
図４は本発明の第２の実施の形態を示すＬＥＤ発光装置の断面図であり、図１と同一要素に付いては同一番号を付し説明を省略する。図４において２０は色補正されたＬＥＤ発光装置であり、前記ＬＥＤ発光装置２０が前記ＬＥＤ発光装置１０と異なるところは、青色ＬＥＤ１と赤色ＬＥＤ２とを被覆している樹脂が分離されておらず、同一の蛍光粒子３を混入した透明樹脂４によって共通に被覆されていることである。
【００２４】
図４の構成が可能な理由は、被覆材である透明樹脂中に混入された蛍光粒子３に青色ＬＥＤ１から発光される波長の短い青色光Ｐｂが衝突した場合蛍光粒子３は励起されて黄色光Ｐｅを発光するが、蛍光粒子３に赤色ＬＥＤ２から発光される波長の長い赤色光Ｐｒが衝突した場合蛍光粒子３は励起されず、従って黄色光Ｐｅが発光されない。
【００２５】
この結果前記ＬＥＤ発光装置２０の発光は、青色ＬＥＤ１からの発光領域においては蛍光粒子３の励起が行われることで白色系光Ｐｈが発光され、また赤色ＬＥＤ２の発光領域では蛍光粒子３の励起が行われないことで赤色光Ｐｒが発光される。そして前記ＬＥＤ発光装置２０の発光としてはこの白色系光Ｐｈと赤色光Ｐｒとが混色されて赤色成分が加えられことにより、蛍光灯のような温かみのある白色光Ｐｈｒを発光する。
【００２６】
前記ＬＥＤ発光装置１０とＬＥＤ発光装置２０とを比較すると、ＬＥＤ発光装置１０は被覆材が分離されているため赤色光Ｐｒの減衰が無く発光効率が優れているが、反面、被覆材を分離して設けるため、価格的に不利な面があり、また前記ＬＥＤ発光装置２０は赤色光Ｐｒが蛍光粒子３に衝突することによる減衰で発光効率が少し劣るが、反面、被覆材を分離して設ける必要が無いため、価格的に有利な面があり、その使用目的によって使い分けると良い。
【００２７】
図５は従来より用いられている赤色ＬＥＤ発光装置であり、本発明の一部として用いるものである。図５において５０は赤色ＬＥＤ発光装置であり、外部接続用の電極５１，５２を有する基板５３に、赤色ＬＥＤ２がフェースダウンボンディングされており、該赤色ＬＥＤ２を透明樹脂４でモールドしている。そして前記赤色ＬＥＤ発光装置５０からは赤色光Ｐｒが発光される
【００２８】
図６、及び図７は本発明の他の実施の形態を示すものであり、表示装置のバックライトとして用いた構成を示す斜視図である。図６はカラーフイルタを有する液晶等の表示装置６０の下面に配設された導光体７０の入射部７０ａに、前記色補正されたＬＥＤ発光装置１０または２０を並べて配置したものであり、また図７は前記導光体７０の入射部７０ａに前記白色系ＬＥＤ発光装置４０と前記赤色ＬＥＤ発光装置５０を並べて配置したものである。すなわち図７に示すバックライトにおいては、前記白色系ＬＥＤ発光装置４０と前記赤色ＬＥＤ発光装置５０とを別々に用いるが、前記導光体７０の内部において色補正を行い、表示装置６０に対して好適な白色発光を供給するものである。
【００２９】
尚、本実施の形態においては青色ＬＥＤの被覆材としてＹＡＧ系蛍光粒子を混入した被覆材を示したが、これに限定されるものではなく、
白色光化するための蛍光粒子であればなんでも良く、例えば緑色系蛍光粒子としてリン酸塩系、ケイ酸塩系、アルミン酸塩系等の蛍光体を使用する事が出来る。
【００３０】
【発明の効果】
上記のごとく本発明では蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光装置に赤色ＬＥＤによる色補正を加えることによって、バックライトとしても照明光としても演色性の良好な発光装置を得ることが出来る。
そして、価格的にも従来の多色混合型ＬＥＤ発光装置に比べて有利であり、特に青色ＬＥＤと赤色ＬＥＤとを１つの基板上に実装し、蛍光粒子を含む樹脂にて同時に封止する事ができるため、従来の蛍光体混色型の白色系ＬＥＤ発光装置に比べても製造工数の増加は僅かである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図２】本発明のＬＥＤ発光装置の発光波長特性図である。
【図３】本発明のＬＥＤ発光装置の発光波長特性図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示すＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図５】従来の赤色ＬＳＤ発光装置の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態を示す表示装置の斜視図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す表示装置の斜視図である。
【図８】従来の白色系ＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図９】図８の白色系ＬＥＤ発光装置の部分拡大断面図である。
【図１０】従来の白色系ＬＥＤ発光装置の発光波長特性図である。
【図１１】従来の白色系ＬＥＤ発光装置の発光波長特性図である。
【符号の説明】
１　　　　　青色ＬＥＤ
２　　　　　赤色ＬＥＤ
３　　　　　蛍光粒子
１０，２０　ＬＥＤ発光装置
４０　　　　白色系ＬＥＤ発光装置
５０　　　　赤色ＬＥＤ発光装置
６０　　　　表示装置
７０　　　　導光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004055772.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004055772.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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