(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色ＬＥＤ素子と、
前記青色ＬＥＤ素子からの光を伝播して照射面から平面状に照射する導光板と、
前記導光板の照射面の上方に配置され、前記照射面から出射する前記青色ＬＥＤ素子からの光によって励起され、赤色光を発する赤色蛍光体フィルムと、
前記導光板の照射面の上方に配置され、前記照射面から出射する前記青色ＬＥＤ素子からの光によって励起され、緑色光を発する緑色蛍光体フィルムと、を備え、
前記赤色蛍光体フィルムは、青色光を赤色光に変換するカルコゲナイド系の赤色蛍光体粒子を含む赤色蛍光体層が第一の透光性フィルム上に設けられるとともに、前記赤色蛍光体層の上のみに高分子非通水性材料層が設けられた構成であり、
前記緑色蛍光体フィルムは、青色光を緑色光に変換するカルコゲナイド系の緑色蛍光体粒子を含む緑色蛍光体層が第二の透光性フィルム上に設けられるとともに、前記緑色蛍光体層の上のみに高分子非通水性材料層が設けられた構成であり、
前記第一の透光性フィルムと前記第二の透光性フィルムは厚さ２５〜５００μｍの透光性高分子材料で形成され、
前記高分子非通水性材料層が２０μｍ以上の厚みで前記赤色蛍光体層及び前記緑色蛍光体層の上に形成されたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記赤色蛍光体フィルムが前記緑色蛍光体フィルムより前記照射面側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された構成の照明装置と、前記照明装置の照射面からの光により照明される液晶表示素子と、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、携帯情報機器や携帯電話などに用いられる表示素子を照明する照明装置、及びこれを用いた表示装置に関する。詳しくは照明装置に用いる蛍光体フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では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用いられている。特に携帯電話では、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の液晶表示装置が用いられている。液晶表示装置に用いられる液晶素子を照明するため、高輝度白色ＬＥＤを用いた照明装置が多用されるようになっている。この白色ＬＥＤは、光源である青色ＬＥＤ素子の発光面に樹脂中に分散させた緑色蛍光体または黄色蛍光体を配して、その結果得られる緑色光または黄色光と元の青色光とを混色させて白色光を得る構造としたものが一般的である。
【０００３】
このような構成の白色ＬＥＤでは、蛍光体に照射される光強度が強いために、蛍光体の光劣化を防ぐために、導光板の裏面に蛍光体を所定の形成密度で塗布形成することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。さらに、より少ない面積の蛍光体で波長変換を行なうために、青色ＬＥＤ素子と導光板の光入射面との間に層状の波長変換体を設けた構成が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開平７−１７６７９４号公報（第２頁、第１図）
【特許文献２】特開平１０−２６９８２２号公報（第３項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１３は青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体粒子を用いた場合の発光色を説明するための色度図である。青色光（図中、色度１０１）で励起された黄色光は色度１０２で示される。従って、青色光の強度を変化させたり、黄色蛍光体粒子濃度を調整したりして黄色光強度との比率を調節することによって、色度１０１と色度１０２とを結ぶ任意の色度の発光色を得ることができる。このとき、厳密には青色光が変換されて得られる光は黄色光以外の成分も含まれるために、色度１０１と色度１０２とを結ぶ幅を持った線上の色度を表現することが可能となる。しかしながら、色度１０１と色度１０２とを結ぶ線の幅は広くないために、青色光と黄色蛍光体だけを用いて再現できる色は図１３のＲＧＢで示される広い色三角形１０３の範囲を全て表現することはできない。
【０００５】
これを解決するためには、蛍光体粒子４として青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体粒子と、青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体粒子とを所定の割合で混合したものを結合剤２に混合して用いるのが良い。このような蛍光体粒子としては、希土類元素をドープしたＳ化合物、Ｓｅ化合物、Ｔｅ化合物などのいわゆるカルコゲナイド化合物蛍光体粒子が適している。このときの色度図を図１２に示す。図１２において、色度１８の青色光で励起された緑色蛍光体粒子は色度１９の緑色光を発光し、色度１８の青色光で励起された赤色蛍光体粒子は色度２０の赤色光を発光する。緑色光と赤色光の発光強度は、緑色蛍光体粒子と赤色蛍光体粒子の波長変換効率と混合濃度、励起光である青色光の強度に依存する。従って、緑色蛍光体粒子と赤色蛍光体粒子の混合比率、混合濃度を調節し、青色光強度を変化させることによって、色度１８、色度１９、および色度２０を結ぶ三角形内の全ての色に対応した光を得ることができる。この三角形は、ＲＧＢで示した色三角形１０３の大部分を占め、表色範囲が広くなることが分かる。
【０００６】
しかしながら、上記のカルコゲナイド化合物蛍光体粒子は水分を吸収すると特性が劣化し易くなり、常用するのが困難であった。
【０００７】
このように、従来の蛍光体が塗布されたフィルムを用いて光源からの光を波長変換して加法混色による白色光を得る方法の場合、特に光変換効率の高いＳ化合物、Ｓｅ化合物、Ｔｅ化合物などに希土類元素をドープしたいわゆるカルコゲナイド蛍光体を用いる場合には、環境の湿気により蛍光体が劣化し、長時間に渡って効率の良い混色を行なうことができないという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、カルコゲナイド蛍光体を用いても寿命の長い蛍光体フィルムを実現し、これを用いることによって、導光体の設計に大きな影響を与えず、効率の良い広い色再現範囲を持った液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の蛍光体フィルムは、透光性のフィルム基材上に結合剤に混合された蛍光体粒子を塗布した蛍光体層を形成し、その蛍光体層の表面を第一非通水性材料層によって被覆した構造とした。このような蛍光体フィルムによれば、カルコゲナイド系蛍光体材料を蛍光体粒子として用いても、環境の水分によって影響を受けることなく長期間にわたってその特性を保持することが可能となる。
【００１０】
また、透光性フィルムが薄い場合には、この透光性フィルム自体を非通水性材料とするか、またはこの透光性フィルム上に第二非通水性材料層を形成し、その上に蛍光体層を塗布し、これをさらに第一非通水性材料層で被覆することによって、蛍光体層を環境の水分から隔離することが可能となる。その結果、蛍光体粒子の特性を長期間に渡って保持することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の照明装置は、光源からの光と、前記光源からの光によって蛍光体を励起して得た波長変換光とを伝播して平面状に照射する導光板を有しており、蛍光体として蛍光体粒子を結合剤に混合分散させてなる蛍光体層が第一非通水性材料層または、第一非通水性材料層と第二非通水性材料層で被覆されて透光性フィルムに形成された蛍光体フィルムを用いている。そして、光源として青色光源を用い、青色光を緑色光に変換する緑色蛍光体と、青色光を赤色光に変換する赤色蛍光体とを各々空間的に分離して形成した。さらに、２種類の蛍光体のうち、より波長の短い励起光に変換する蛍光体を、より光源側に配置した。
【００１２】
このような構成によって、導光板の伝播特性を変えることなく、均一な蛍光体分布を用いて効率の良い波長変換を行なうことができる。また、蛍光体層を空間的に分離して形成することによって、より波長変換効率の悪い蛍光体層を光源の近くに配置することが可能となり、結果として各色に対する色変換効率を最大化することが可能となった。さらに、蛍光体粒子が環境の水分に影響を受けないために、照明装置自体の寿命を長くすることが可能となった。
【００１３】
また、光源として紫外線光源と青色光源を用い、蛍光体層として紫外光を緑色光に変換する緑色蛍光体層と、紫外光を赤色光に変換する赤色蛍光体層を用いることとした。これによって、発光効率の高い緑色発光と赤色発光が実現でき、これを青色光と混色することによって色再現範囲の広い液晶表示装置が実現できた。
【００１４】
また、光源として紫外線光源を用いる場合は、蛍光体層を光源と導光板入射面との間に設け、この蛍光体層と導光板の入射面との間に紫外線吸収フィルムを設けた。このような構成によって、導光板などの高分子構成要素が紫外線によって劣化することが防止でき、照明装置の長寿命化が実現できる。
【００１５】
また、蛍光体層を、透光性フィルム上に高分子結合剤に蛍光体粒子を混合させて所定の形状に印刷または塗布して形成することができる。さらにこの蛍光体層の上に非通水性材料層を形成した。そして、蛍光体層は、透光性フィルム上に、高分子結合剤に第一蛍光体粒子を分散させた第一蛍光体層と、高分子結合剤に第二蛍光体粒子を分散させた第二蛍光体層とを、面内に互いに重なり合うことなく配した。このような構成により、一層の蛍光体層で多色への波長変換が可能となる。そして、蛍光体が互いに重なり合わないために、他の蛍光体による光吸収を低減でき、実質的に波長変換効率を向上させることが可能となった。なお、このとき、各蛍光体層が形成されている領域を充分小さく、かつ近接させることによって混色特性を改善し、色むらのない波長変換を可能とした。また、このようにして、第一非通水性材料層または第一かつ第二非通水性材料層で蛍光体層を被覆することによって蛍光体の特性寿命を延ばすことができた。
【００１６】
そして、上記分散させる発光層の面積密度を必要とする励起光強度に比例するようにした。これによって、一様な色混合比を持った液晶表示装置とすることができた。
【００１７】
一方、蛍光体層を用いない方法として、光源からの光を伝播し線状に上記導光板の光入射面に照射する光パイプ中に、第一蛍光体粒子と第二蛍光体粒子とを所定の割合で分散させて、光パイプ内で波長変換と混色を同時に行なった。この光パイプ表面を非通水性材料層で被覆した。
【００１８】
光パイプ内に蛍光体を分散させることによって、均一で強い光強度内での波長変換が可能となり、波長変換効率を向上させることが可能となった。また、光パイプ内では、光源からの光が多重反射を繰り返すために、光の混色性も向上させることが可能となった。そして、光パイプを非通水性材料層で被覆することによって、蛍光体を環境の水分から保護することができ、その寿命を長くすることができた。
【００１９】
さらに、蛍光体フィルムと光パイプを併用する構成とした。これは、光源からの光を伝播し線状に上記導光板の光入射面に照射する光パイプ中に第一蛍光体粒子を分散させ、前記光パイプと前記導光板の光入射面との間に第二蛍光体を配した上記蛍光体フィルムを配した構造である。この場合も、光パイプの表面は非通水性材料層で被覆した。このような構成によって、光パイプ内への蛍光体の混合分散を均一に行なうことが可能となり、より均一な色変換が可能となった。また、蛍光体層に照射される光強度も一様となるために、蛍光体フィルムも蛍光体を一様に塗布することが可能となり、その作製が容易となった。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の蛍光体フィルムは、色変換効率が高く、耐湿性に優れた波長変換フィルムとして用いることが可能であり、多用途での光源光の波長変換に用いることができ、色光源の低消費電力化、小型化、薄型化を促進できるという効果を有する。
【００２１】
また、本発明の液晶表示装置の照明装置は、耐湿性に優れ、長寿命で表色領域が広く光利用効率の高い照明装置とすることができるために、平面を照明するための良好なカラー照明装置とすることができるという効果を有する。
【００２２】
また、本発明の照明装置を液晶表示装置に用いることにより、素子の表色性が向上し、より高精彩なカラー液晶表示装置を実現できるという効果を有する。
【００２３】
さらに、本発明の液晶表示装置の照明装置は環境に含まれる湿度に対して強いために、夏季の車載用などの高温多湿環境下で用いる液晶表示装置に適している。
【００２４】
また、本発明の液晶表示装置の照明装置は、一般の室内などで用いる平面型照明装置とすることによって、低消費電力の壁掛け型照明装置を実現することが可能となり、一般の照明環境を向上させるとともに省資源化が可能であるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の照明装置は、光源と、光源からの光によって励起する蛍光体と、光源からの光と励起光を伝播して平面状に照射する導光板を有し、蛍光体が、透光性フィルムと、透光性フィルム上に設けられ、蛍光体粒子が結合剤に混合された蛍光体層と、蛍光体層の表面に設けられた非通水性材料層とを備えている。
【００２６】
ここで、蛍光体を、光源からの光によって励起され、第一の波長範囲の励起光を発する第一の蛍光体と、第二の波長範囲の励起光を発する第二の蛍光体で構成した。このとき、波長の短い光を励起光として発する蛍光体を光源側に配置した。あるいは、第一の蛍光体と第二の蛍光体を、面内に互いに重なり合わないように配置した。
【００２７】
また、蛍光体を光源と導光体の間に設け、蛍光体粒子の混合密度を光源に近い領域ほど大きくなるように設定した。
【００２８】
あるいは、蛍光体内での位置に応じて蛍光体粒子の混合密度を変えることにより、導光体から出射する光の強度を調整することができる。例えば、蛍光体粒子の混合密度を、光源の輻射強度分布に反比例するように設定する。
【００２９】
また、光源からの光を伝播して導光板に線状に光が入射するように、光源と導光板の間に光パイプを設け、蛍光体層を光パイプ内に形成し、光パイプの全表面を覆うように非通水性材料層を設けた。
【００３０】
あるいは、光源からの光を伝播して導光板に線状に光が入射するように、光源と導光板の間に光パイプを設け、第一の蛍光体の蛍光体粒子を光パイプの中に設け、光パイプの全表面を覆うように非通水性材料層を設け、光パイプと導光板の光入射面との間に第二の蛍光体を設ける構成とした。
【実施例１】
【００３１】
図１に本実施例の蛍光体フィルムの断面構成を模式的に示す。図１に示すように、蛍光体フィルムは、蛍光体粒子４が混合された結合剤２が透光性フィルム１の上に塗布された構成である。この蛍光体粒子４が混合された結合剤２からなる層を以下蛍光体層と呼ぶことにする。そして、結合剤２に蛍光体粒子４が混合された蛍光体層上に、環境からの水分を遮断するために第一非通水性材料層３が形成されている。この第一非通水性材料層３を形成する材料としては、シリコン樹脂、シクロオレフィン系樹脂、フッ化物系樹脂などを用いることができる。また、ガラスゾルや二酸化ケイ素ゾルなどの無機非通水性材料も用いることができる。この非通水性材料層３の層厚は厚ければ厚いほど良いが、５μｍ程度以上で効果が現れる。特に、高分子非通水性材料層を用いる場合は、２０μｍ程度以上望むらくは５０μｍ以上あれば良い。
【００３２】
透光性フィルム１は、２５〜５００μｍ程度の厚みを有する透光性高分子材料から形成されている。この透光性高分子材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、アクリル樹脂、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などの通常の樹脂を用いることができる。結合剤２としてはアクリル系接着剤やエポキシ系接着剤などを用いることができる。これらの接着剤は、熱硬化型接着剤でも紫外線硬化型接着剤でも自然硬化型接着剤でも良い。また、透光性フィルム１として用いる通常の樹脂は通水性が高いために、特に透光性フィルム１の厚みが２５〜１００μｍと薄い場合は、非通水性高分子材料層としてシリコン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、またはフッ化物系樹脂を用いるのが好ましい。
【００３３】
また、蛍光体粒子４の材料としては、用いる励起光波長と目的とする蛍光波長とによって適宜選択して用いる。例えば、励起光として青色光を用い、蛍光体粒子４として青色光を黄色光に変換する黄色蛍光体を用いて励起光である青色光の強度を調整すれば、励起光と波長変換された光との加法混色によって所望の色度を持った光が得られる。
（具体例１）
透光性フィルムとして厚み２００μｍのＰＥＴフィルムを用い、その上にエポキシ樹脂にＳ系緑色蛍光体粒子とＳ系赤色蛍光体粒子とを１：１の割合でエポキシ樹脂に対する全重量濃度が４０％となるように混合したものを塗布した。この蛍光体層上を厚み１００μのシリコン樹脂で被覆した。９０％６０℃環境下で、この試料に青色ＬＥＤからの青色光を照射して得られたフィルム透過光の色度を測定しながらその変化を調べたところ、非通水性材料層が形成されない同様の試料は２４時間で劣化したのに対し、本試料は１０００時間でも特性の劣化は見られなかった。
（具体例２）
透光性フィルムとして、厚み２００μｍのシクロオレフィン系樹脂（ゼオノア：日本ゼオン商品名）を用い、具体例１と同様の蛍光体層を形成した。この蛍光体層を厚み１００μｍのＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）エナメルで被覆した。これを、具体例１と同様に試験したところ、１０００時間でも劣化は見られなかった。
【実施例２】
【００３４】
図２に本実施例の蛍光体フィルムの断面構成を模式的に示す。本実施例が実施例１と異なる点は、透光性フィルム１の上に、第二非通水性材料層５が形成されている点である。第二非通水性材料層５としては、第一非通水性材料層３と同様の材料を用いることができる。このように第二非通水性材料層５を形成することによって、透光性フィルム１にＰＣなどの通常の透光性フィルム材料を用いても良好な防水効果を得ることが可能となる。
（具体例３）
厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム上に、二酸化ケイ素ゾルを５μｍ形成し、その上に具体例１と同様の蛍光体層を１００μｍ形成した。その上に、フッ素含有エポキシ接着剤を塗布し硬化させて、厚み１２０μｍの非通水性材料層３を形成した。具体例１および具体例２と同様にしてその発光色の変化を調べたところ、１０００時間以上に渡って劣化が見られなかった。
（具体例４）
厚さ１００μｍのＰＦＡ（四フッ化エチレンパーフルオロビニルエーテル共重合体）フィルム上に、具体例３と同様に二酸化ケイ素ゾルを２μｍ形成し、その上に蛍光体層とフッ素含有シリコン樹脂を２００μｍ形成して発光色の色度評価をしたところ、１０００時間以上に渡って劣化が見られなかった。
【実施例３】
【００３５】
図３は本実施例の照明装置の構成を模式的に示す断面図である。図３に示すように、光源６と導光板７の間に第一蛍光体フィルム９が、反射板８と導光板７の間に第二蛍光体フィルム１０が設けられている。
【００３６】
また、導光板７は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂やシクロオレフィン系樹脂などの透明高分子で形成されており、光源６からの光を光入射面から取り込んで内部に伝播する。一般に、導光板７の光出射面または裏面には微細なプリズム群や散乱構造体が形成されており、光出射面から面上の均一な光を照射する。光源６は青色ＬＥＤであり、導光板の光入射面に通常２つ以上配されている。図３に示す実施例では、導光板７の裏面には微細なプリズム群が形成されており、内部を伝播する光を所定の割合で裏面に取り出し、この裏面から照射された光は反射板８で反射されて再び導光板７を透過して、導光板７の光出射面から照射される。反射板８としては、ＰＥＴなどの高分子基材上にＡｌやＡｇまたはＡｇとＰｄとの合金などを蒸着した反射層を形成したものや、内部に反射率の高い白色顔料を混合した透明高分子基材などを用いることができる。
【００３７】
第一蛍光体フィルム９と第二蛍光体フィルム１０は各々異なった蛍光体粒子を用いた蛍光体層が塗布され、その上を非通水性材料層で被覆した構成であり、実施例１と実施例２に示した蛍光体フィルムである。具体的に本実施例では、第一蛍光体フィルム９は青色光を赤色光に波長変換する赤色蛍光体層が第二非通水性材料層を塗布した透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に透明なシリコン樹脂バインダーやエポキシ樹脂バインダーを結合剤として塗布されている。そして、この赤色蛍光体層の表面には第一非通水性材料層が塗布されている。また、第二蛍光体フィルム１０は青色光を緑色光に波長変換する緑色蛍光体層を第二非通水性材料層が塗布された透明なＰＥＴフィルム上に透明なシリコン樹脂バインダーを母材として塗布されている。そして、この緑色蛍光体層の表面には第一非通水性材料層が塗布されている。
【００３８】
第二蛍光体フィルム１０に照射される光は均一な強度を持っているために、それに塗布する蛍光体層の膜厚は一様に塗布することができる。また、第一蛍光体フィルム９に塗布されている蛍光体層は少なくとも光源６からの光が照射される領域に塗布されておれば良い。
【００３９】
一方、一般により短波長の光を波長変換する場合、波長変換して得られる光の波長が長くなるほど波長変換効率は低下する。従って、同じ光強度の変換光を得ようとすると、変換波長が長くなるほど照射光強度を大きくする必要がある。従って、赤色蛍光体を光源６の近傍に配することにより、青色光を赤色光に効率良く変換することができる。また、導光板７を形成する透明高分子材料の赤色光に対する吸収係数は、緑色光や青色光に比較して良いため、変換後の光路が長くなっても照射されるまでの損失を少なくすることができる。
【００４０】
一方、青色光から緑色光に波長変換する緑色蛍光体は赤色蛍光体に比べて波長変換効率が良いため、第二蛍光体フィルム１０に配して均一な波長変換を行なう。
【００４１】
このような構成により、表色範囲が広く耐湿性に優れた照明装置が実現できた。
【実施例４】
【００４２】
図４に本実施例の照明装置の構成を模式的に示す。本実施例では、第一蛍光体フィルム９を導光板７の裏面に、第二蛍光体フィルム１０を導光板７の表面に配した。光源には発光波長４６０ｎｍの青色ＬＥＤを用いた。そして、第一蛍光体フィルム９には赤色蛍光体を用い、第二蛍光体フィルム１０には緑色蛍光体を用いた。このような構成によって、耐湿性に優れ、表色範囲の広い照明装置とすることが可能となった。
【００４３】
また、第一蛍光体フィルム９を通過する青色光は導光板７側からの照射光と反射板８側からの反射光で２回利用されるために、１回だけ青色光を波長変換する場合に比べて第一蛍光体フィルム９に含有させる蛍光体濃度を半分にすることができる。
【００４４】
また、この実施例では導光板７の内部を伝播する光は実質的に青色光だけとなるため、光出射面から照射するための導光板の構造設計を容易にすることができ、照明効率を向上させることができると共に設計納期を短縮することができた。さらにこのことにより、導光板２内部を伝播する光を外部に取り出して照射する手段として、導光板７の光出射面または裏面に微細プリズム群や微細散乱構造体を用いる以外に、ホログラムを効率良く用いることが可能となった。このホログラムとしては、二光束干渉縞によって得たパターンをリソグラフィーによって転写したり、リップマン型ホログラムなどの計算機ホログラムをリソグラフィーによって形成したりすることによって容易に作製することができる。
【００４５】
また、この実施例において、図９に示すように、蛍光体層１２を反射板８の反射面に直接形成することもできる。
【実施例５】
【００４６】
図５は本実施例の照明装置の構成を示した模式的断面図である。本実施例が実施例４と異なる点は、第一蛍光体フィルム９と第二蛍光体フィルム１０が両方とも導光板７の光出射面側に配されていることである。導光板７の光出射光は光強度分布が７０％以上の均一性を有しているために、このような配置によって第一蛍光体フィルム９および第二蛍光体フィルム１０による波長変換によって得られた励起光強度を均一にし、混色性を向上させることができた。さらに、第一蛍光体フィルム９に赤色蛍光体を、第二蛍光体フィルム１０に緑色蛍光体を用いることによって、波長変換効率を向上させることができた。
【００４７】
そして、非通水性材料層で被覆しない通常の蛍光体フィルムを用いた場合に比べて、第一実施例または第二実施例で示した本発明の蛍光体フィルムを用いることによって耐湿性に優れた照明装置とすることができた。
【実施例６】
【００４８】
図６に本実施例の照明装置の模式的な断面構成を示す。本実施例では、第一蛍光体フィルム９と第二蛍光体フィルム１０を光源６と導光板７の光入射面との間に設ける構成とした。この場合も、第一蛍光体フィルム９に赤色蛍光体を、第二蛍光体フィルム１０に緑色蛍光体を用いることによって、波長変換効率を向上させることができた。
【００４９】
本実施例では、第一蛍光体フィルム９と第二蛍光体フィルム１０とは光源６に近いために、これら蛍光体層に照射される光強度分布が大きくなる。そのため、これら蛍光体層で波長変換されて発光する光強度は、励起光の強度が大きな部分が強くなるために導光板内部で混色されるときに色むらが発生してしまう。そこで、励起光の光照射強度が大きな部分は蛍光体層に塗布する蛍光体厚みを薄く、励起光の光照射強度が小さな部分は蛍光体層に塗布する蛍光体厚みを厚くして、励起光と波長変換で得られた発光光との比がほぼ一定になるようにした。
【００５０】
そして、光源６として近紫外光を発光する紫外線ＬＥＤと青色光を発光する青色ＬＥＤを近接して配した光源を用いることができる。紫外線ＬＥＤは例えば発光波長３６５ｎｍであり、蛍光体に対する励起エネルギーが高いために高効率の波長変換を行なうことができる。しかしながら、紫外線は導光板７を構成する高分子材料などの照明装置の構成部材によって大きな吸収を受けるために、紫外線を導光板内に伝播させて広い領域で均一に蛍光体を励起することは困難である。従って、図６に示すように紫外線ＬＥＤと導光板７の間隙に蛍光体層を配置して、導光板内では変換後の可視光を伝播させて用いれば効率が良くなる。
【００５１】
図１０は光源を３つ並列に並べて配置した場合の、第一蛍光体フィルム９および第二蛍光体フィルム１０に塗布する蛍光体の濃度分布を模式的に示した平面図である。図１０において、領域１４、１５、１６の順に蛍光体粒子の濃度が高くなっている。領域１４は光源の輝度中心に対応しており照射光強度が最も強く、この輝度中心から離れるに従って照射光強度が弱くなる。蛍光体は一般に照射光強度が強いほど波長変換効率が高くなり変換光成分が多くなる。従って、このように光源の輝度中心から遠ざかるにつれて蛍光体の濃度を大きくすることによって一様な色分布の照明光を得ることが可能となる。図では各光源に対応して領域を領域１４、１５、１６の３領域に分割したが、より多くの領域に分割した方が色分布を良くすることができる。
【００５２】
このような領域の作製は、スクリーン印刷やオフセット印刷などで各領域に対応した印刷版を用いて蛍光体濃度の異なる蛍光体層を順次印刷することによって容易に得ることができる。蛍光体フィルム９は、このように蛍光体層を形成した上に非通水性材料層を形成して環境の水分が蛍光体粒子に影響を与えないようにしてある。
【００５３】
このようにして、図６における第一蛍光体フィルム９と第二蛍光体フィルム１０に形成する蛍光体濃度に分布を設けることによって、耐湿性に優れ、表色性が良く混色も良好な照明装置を得ることができた。
（具体例５）
図６において、紫外線ＬＥＤと青色ＬＥＤとを近接させて１つのパッケージに封入した光源６を３つ並列に配置した。紫外線ＬＥＤの発光波長は３６５ｎｍであり、青色ＬＥＤの発光波長は４７０ｎｍとした。透光性フィルム上に図１０で示すような分布を持たせて結合剤に混合した赤色蛍光体粒子を５段階の濃度でスクリーン印刷して硬化させ、さらにその上にフッ素含有エポキシ樹脂を塗布して硬化して第一蛍光体フィルムとした。第二蛍光体フィルム１０としては緑色蛍光体を第一蛍光体フィルム９と同様に印刷硬化させ、フッ素含有エポキシ樹脂で被覆したものを用いた。
【００５４】
このようにして、紫外線ＬＥＤで赤色光と緑色光とを励起して、青色ＬＥＤからの青色光と混色することによって、色再現範囲が広く、混色性も良好な照明装置とすることができた。特に、励起光として用いる紫外光は色再現に与える影響はなく、励起された赤色光と緑色光、および青色光源からの青色光の混色のみを考えれば良いために、色調整の容易な照明装置とすることができた。
【００５５】
なお、紫外光は照明装置の構成部材である導光板などの高分子材料の劣化を促進し、また液晶装置に紫外線の混入した光を照射すると液晶が劣化してしまう。さらには、観測者の目にも悪影響を与える。そのため、図６には明示していないが、本具体例では第二蛍光体フィルム１０と導光板７の光入射面との間に、紫外線吸収フィルムを挿入した。
【実施例７】
【００５６】
図７は、本実施例の照明装置の構成を模式的に示す斜視図である。本実施例では、二つの青色光源６ａと６ｂが光パイプ１１の両側端に配置されている。これらの青色光源から出射した光は光パイプ１１の内部を伝播して均一化されて、光パイプ１１の導光板７との対向面またはその逆面に形成されたプリズムによって偏向され、導光板７の光入射面に一様に照射されて導光板７の内部に導かれる。本実施例の照明装置では、光パイプ６の中に赤色蛍光体を混合した構成とした。これにより、光パイプ６内部で青色光が赤色光に波長変換することとなり、均一な波長変換と混色が実現できる。また、光パイプ６の中では青色光は繰り返し反射する上に、光強度が強いために効率の良い波長変換が可能となった。なお、光パイプ１１の全表面には図示しない非通水性材料層が形成され、光パイプ１１内の赤色蛍光体粒子が環境の水分によって劣化しないようにしてある。
【００５７】
一方、導光板７の裏面には実施例１または実施例２で示した第二蛍光体フィルム１０が配されており、その表面に緑色蛍光体層が一様に形成されており、さらにその緑色蛍光体層の表面を非通水性材料層で被覆してある。このような構成によって、耐湿性に優れ、表色性と混色性が良好な照明装置が実現できた。
【実施例８】
【００５８】
図８は、本実施例の照明装置の構成を模式的に示す斜視図である。本実施例が実施例７と異なる点は、第二蛍光体フィルム１０が光パイプ１１と導光板７の光入射面との間に挿入されている点である。実施例７で説明したように、光パイプ１１の内部に混合された赤色蛍光体は、光パイプ１１内部の均一で強度の強い青色光によって効率良く青色光を赤色光に波長変換する。また、光パイプ内部で青色光と赤色光とは、充分均一に混色することができる。さらに、光パイプ１１から導光板７の光入射面側に出射される光は均一であるために、第二蛍光体フィルム１０に塗布する蛍光体層は均一であれば良い。また、実施例７に比べて、第二蛍光体フィルム１０に照射される光強度が強いために、青色光を緑色光に変換する効率を高くすることができるという特長を持っている。そして、第二蛍光体フィルム１０の面積を実施例７に比較して小さくすることができるために、使用する蛍光体の量を減らすことができ、照明装置の製造コストを削減することができる。
【００５９】
このようにして、本実施例においても、より少ない蛍光体を用いて、耐湿性に優れ、表色性と混色性が良好な照明装置を実現することができた。
【実施例９】
【００６０】
図８に示した実施例８では、第二蛍光体フィルム１０の表面に塗布する蛍光体は均一で一様にすれば良い。このとき例えば、青色光を赤色蛍光体で波長変換して赤色光を得る場合は波長変換に必要なエネルギーを吸収して強度が落ちる。その強度が落ちた青色光を緑色蛍光体に照射して青色光を緑色光に波長変換するのは効率的ではない。そこで、本実施例では、第二蛍光体フィルム１０に赤色蛍光体と緑色蛍光体をフィルム面上で領域分割して互いに重なり合わないように選択的に印刷した。これにより励起光を有効に用いることができる。具体的には、図１１に示すように透光性フィルム１３上に、赤色蛍光体塗布領域１６と緑色蛍光体塗布領域１７とを互いに離間させたパターンを用いて、各々の領域に赤色蛍光体と緑色蛍光体とを結合剤中に混合分散させてスクリーン印刷した。そして、さらにその上を非通水性材料層で被覆した。このような構成によって、光パイプ６の内部に蛍光体を混合分散させることなく、１枚の蛍光体フィルムを用いることによって１光源から２波長の波長変換を効率良く行なうことが可能となった。また、各蛍光体は互いに励起光を吸収して弱め合うことなく良好な強度の励起光で波長変換することができるようになる。
【００６１】
図１１において、分割する領域の形状は必ずしも矩形である必要は無く、ドット形状や多角形形状をしていても良い。波長変換される光の強度は分割領域の面積密度を調節することによって容易に調整することができる。また、印刷する蛍光体層の厚みや、結合剤に分散させる蛍光体粒子濃度を変えても良い。
【００６２】
充分な混色を行なうためには、印刷領域は可能な限り小さい方が良い。スクリーン印刷やオフセット印刷またはインクジェットによる印刷法を用いることによって、印刷領域の大きさは５０〜２００μｍまでの任意の大きさに調節することができ、充分な混色が可能である。印刷領域の大きさを変化させて各領域の蛍光体粒子濃度を変化させることによって、図１０に示すような蛍光体濃度分布を実質的に持った蛍光体層を形成することも容易に実現することが可能となる。
【００６３】
また、このように蛍光体形成領域を分散させて形成することは、蛍光体層を光源と導光板の光入射面との間隙に配する以外の場合でも適用できることは言うまでもない。
【００６４】
以上のように、本発明による照明装置は、耐湿性に優れ、表色性と混色性が良好な照明装置とすることができ、高精彩な液晶表示装置に用いることによってその表色性、耐湿性を向上させるのみならず、高輝度化をはかることができる。
【００６５】
もちろん、本発明の蛍光体フィルムと照明装置は、液晶表示装置の照明装置としてのみならず、一般の平面型光源や照明装置として用いることができることは言うまでもない。
【実施例１０】
【００６６】
図１４に、本発明による表示装置の構成を模式的に示す。前述の実施例で説明した構成の照明装置が液晶表示素子を照明するために設けられている。すなわち、導光板７の上部に拡散板２４を配し、その上に液晶表示素子２３が設けられている。導光板７の下部には反射シート８が設けられている。これらの構成要素は筐体２５によって保護、保持されている。導光板７の一方の端面には配線基板２１に実装された光源６が配してあり、導光板７と位置ずれすることなく対向している。図１４には図示していないが、上述した実施例と同様に蛍光体フィルムが導光板７の周辺のいずれかの箇所に配されていることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の蛍光体フィルムの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の蛍光体フィルムの構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明による照明装置の構成を示す模式図である。
【図４】本発明による照明装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明による照明装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明による照明装置の構成を示す模式図である。
【図７】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８】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９】本発明の照明装置に用いた蛍光体層の構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の照明装置に用いた蛍光体層の構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の照明装置に用いた蛍光体層の構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の照明装置の表色性を示す色度図である。
【図１３】従来の照明装置の表色性を示す色度図である。
【図１４】本発明の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  透光性フィルム
２  結合剤
３  第一非通水性材料層
４  蛍光体粒子
５  第二非通水性材料層
６  光源
７  導光板
８  反射板
９  第一蛍光体フィルム
１０  第二蛍光体フィルム
１１  光パイプ
１２  蛍光体層
１３  透光性フィルム
１６  赤色蛍光体塗布領域
１７  緑色蛍光体塗布領域
２１  配線基板
２３  液晶表示素子
２４  拡散板
２５  筐体
【図１】
0004579065.tif 000002
【図２】
0004579065.tif 000003
【図３】
0004579065.tif 000004
【図４】
0004579065.tif 000005
【図５】
0004579065.tif 000006
【図６】
0004579065.tif 000007
【図７】
0004579065.tif 000008
【図８】
0004579065.tif 000009
【図９】
0004579065.tif 000010
【図１０】
0004579065.tif 000011
【図１１】
0004579065.tif 000012
【図１２】
0004579065.tif 000013
【図１３】
0004579065.tif 000014
【図１４】
0004579065.tif 000015