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技術 シート部材およびそれを用いた発光装置

出願人 株式会社朝日ラバー
発明者 田崎益次
出願日 1999年5月14日 (20年10ヶ月経過) 出願番号 1999-134790
公開日 2000年11月24日 (19年4ヶ月経過) 公開番号 2000-323756
状態 特許登録済
技術分野 発光ダイオード LED素子(パッケージ以外) LED素子のパッケージ
主要キーワード 固定足 ラバーキー ブリリアントカーミン6B パーマネントレッド4R 透光性被覆材 シート形 ポリマー皮膜 スイッチ部分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年11月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

小型のLEDに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量色調ムラのない発光色を得ることができるシート部材およびこれを用いた発光装置を提供すること。

解決手段

発光ダイオードを備えた基板に装着するシート部材であって、発光ダイオードに対向する部分にのみ、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有する透光性被覆部を設ける。またシート部材は、前記基板に固定するための係合部を有しているのが好ましい。キースイッチ部をさらに有することによって部品点数を増やすことなくLEDの色調を変化させることができる。

概要

背景

周知のようにLEDチップPN接合を持つ結晶体で、順電圧印加すると、N領域から電子P領域から正孔がそれぞれPN接合に移動して、電子と正孔が再結合する際に光を発する。このように自由な電子が結合する際に放出されたエネルギーが光となって放射されるため、LEDチップには限られた色調のものしか存在しない。つまり、赤色LEDチップを有するLEDは赤色、緑色LEDチップを有するLEDは緑色、青色LEDチップを有するLEDは青色の発光のみであった。

しかしながら、最近においては多目的の用途に応じて、色変化させ得るLEDが強く求められている。このような要望充足させる色変化の方法としてこれまでから種々の方法が提案されている。例えばLEDの中に赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップを有機的に組み合わせてセットし、それぞれのチップの組み合わせを変えて発光させる方法が提案されている。しかしこのようなLEDでは、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップの異なるアノード端子カソード端子合わせて4つの端子が必要であるため構造的に複雑な設計となり、加えて1つの発光ダイオード中に3つの異なるチップがセットされるため、その内のいずれか1つのチップでも破損すると色調のバランス崩れ、目的とする発光色が得られなくなる問題がある。

また別の方法として、蛍光物質を含有させた被覆材または塗料を、LEDに装着または塗布することによって所望の色に変化させる方法が提案されている。また最近においては、青色発光ダイオードのチップ上にYAG(アルミン酸イットリウム)系蛍光体の層を設けた白色LEDランプが開発され、この白色LEDランプ上に着色剤を含有させた被覆材を装着して、所望の発光色を得る方法も提案されている。これらの方法は、比較的大きい従来のLEDに対しては有効な方法であるが、最近急速に使用が拡大している小型のLEDに対しては前記被覆材や塗料を装着または塗布することは困難であるため生産性が低下する。

一方、実開平2−62748号には、目的とする効果は相違するものの、LEDを備えたプリント基板に蛍光物質を含有するパネル部材を装着する技術が提案されている。この提案されている技術によれば、小型のLEDに対しても蛍光物質を含有する部材を容易に被覆させることができ、発光色を所望の色に変化させることもできる。しかしこの構造では、パネル部材全体に蛍光物質を含有さているため、高価な蛍光物質が大量に必要となりコスト高となる。

概要

小型のLEDに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量色調ムラのない発光色を得ることができるシート部材およびこれを用いた発光装置を提供すること。

発光ダイオードを備えた基板に装着するシート部材であって、発光ダイオードに対向する部分にのみ、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有する透光性被覆部を設ける。またシート部材は、前記基板に固定するための係合部を有しているのが好ましい。キースイッチ部をさらに有することによって部品点数を増やすことなくLEDの色調を変化させることができる。

目的

本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたものであり、小型のLEDに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量で色調ムラのない発光色を得ることができるシート部材およびこれを用いた発光装置を提供することをその目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

発光ダイオードを備えた基板に装着するシート部材であって、装着したときに発光ダイオードに対向する部分にのみ、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有する透光性被覆部を設けたことを特徴とするシート部材。

請求項2

前記基板に固定するための係合部を有する請求項1記載のシート部材。

請求項3

キースイッチ部をさらに有する請求項1または2記載のシート部材。

請求項4

前記蛍光物質がアルミン酸イットリウム系蛍光体又はペリレン系蛍光体である請求項1乃至3のいずれかに記載のシート部材。

請求項5

請求項1乃至4のいずれかに記載のシート部材が発光ダイオードを備えた基板に装着されたことを特徴とする発光装置

技術分野

0001

本発明は、発光ダイオード(以下「LED」と記すことがある)から発せられる発光波長を変化して発光色を変化させる被覆部を有するシート部材に関し、より詳細にはLEDを備えた基板に装着するだけでLEDからの発光色を変化させることができるシート部材およびそれを用いた発光装置に関するものである。

背景技術

0002

周知のようにLEDチップPN接合を持つ結晶体で、順電圧印加すると、N領域から電子P領域から正孔がそれぞれPN接合に移動して、電子と正孔が再結合する際に光を発する。このように自由な電子が結合する際に放出されたエネルギーが光となって放射されるため、LEDチップには限られた色調のものしか存在しない。つまり、赤色LEDチップを有するLEDは赤色、緑色LEDチップを有するLEDは緑色、青色LEDチップを有するLEDは青色の発光のみであった。

0003

しかしながら、最近においては多目的の用途に応じて、色変化させ得るLEDが強く求められている。このような要望充足させる色変化の方法としてこれまでから種々の方法が提案されている。例えばLEDの中に赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップを有機的に組み合わせてセットし、それぞれのチップの組み合わせを変えて発光させる方法が提案されている。しかしこのようなLEDでは、赤色LEDチップ、緑色LEDチップ、青色LEDチップの異なるアノード端子カソード端子合わせて4つの端子が必要であるため構造的に複雑な設計となり、加えて1つの発光ダイオード中に3つの異なるチップがセットされるため、その内のいずれか1つのチップでも破損すると色調のバランス崩れ、目的とする発光色が得られなくなる問題がある。

0004

また別の方法として、蛍光物質を含有させた被覆材または塗料を、LEDに装着または塗布することによって所望の色に変化させる方法が提案されている。また最近においては、青色発光ダイオードのチップ上にYAG(アルミン酸イットリウム)系蛍光体の層を設けた白色LEDランプが開発され、この白色LEDランプ上に着色剤を含有させた被覆材を装着して、所望の発光色を得る方法も提案されている。これらの方法は、比較的大きい従来のLEDに対しては有効な方法であるが、最近急速に使用が拡大している小型のLEDに対しては前記被覆材や塗料を装着または塗布することは困難であるため生産性が低下する。

0005

一方、実開平2−62748号には、目的とする効果は相違するものの、LEDを備えたプリント基板に蛍光物質を含有するパネル部材を装着する技術が提案されている。この提案されている技術によれば、小型のLEDに対しても蛍光物質を含有する部材を容易に被覆させることができ、発光色を所望の色に変化させることもできる。しかしこの構造では、パネル部材全体に蛍光物質を含有さているため、高価な蛍光物質が大量に必要となりコスト高となる。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたものであり、小型のLEDに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量色調ムラのない発光色を得ることができるシート部材およびこれを用いた発光装置を提供することをその目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明によれば、発光ダイオードを備えた基板に装着するシート部材であって、装着したときに発光ダイオードに対向する部分にのみ、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有する透光性被覆部を設けたことを特徴とするシート部材が提供される。

0008

このときシート部材は、前記基板に固定するための係合部を有しているのが好ましい。またキースイッチ部をさらに有することによって部品点数を増やすことなくLEDの色調を変化させることができ望ましい。

0009

また前記蛍光物質は、アルミン酸イットリウム系蛍光体又はペリレン系蛍光体であるのが好ましい。

0010

そしてまた本発明によれば、発光ダイオードを備えた基板に前記シート部材を装着したことを特徴とする発光装置が提供される。以下、本発明のシート部材について詳述する。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明者等は、小型のLEDに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量で色調ムラのない発光色を得ることができる被覆部材について鋭意検討を重ねた結果、LED自体ではなくLEDが装着された基板を覆うように被覆部材をシート状とし、且つ該シートを基板に装着した時にLEDの対向部分にのみ、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有する透光性被覆部を設けることにより上記効果を奏することを見出し本発明をなすに至った。すなわち本発明では、LEDが装着された基板を覆うように被覆部材をシート状としたので装着が容易となり、さらにシート装着時にLEDの対向部分にのみ、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有する透光性被覆部を設けるので、蛍光物質、着色剤の使用量を従来に比べ減らすことができる。

0012

(透光性被覆部)前記透光性被覆部は、蛍光物質および着色剤の少なくとも一方を含有させた透光性被覆部材別途作製し、これをシート基材の該当部分に溶着または接着する、あるいは所定形状に加工した透光性被覆部材を金型に配置しておいてシート部材を成形加工する際にシート基材と加硫接着することにより形成することができる。

0013

前記透光性被覆部材は、例えばシート形状にする場合には蛍光物質と結着樹脂とを溶融混練し、インフレーション法、T形ダイス法、溶液流延法カレンダー法などにより成形すればよい。またプラスチックフィルム等からなる基材シート上に蛍光物質および/または着色剤をコーティングしてシート形状としてもよい。かかるコーティング法としては、蛍光物質および/または着色剤を有機溶剤に溶解したものを塗布し熱風で乾燥することによりコーティングする方法や、合成樹脂エマルジョンを塗布し、乾燥して基材シート上にポリマー皮膜を形成する方法等を使用することができる。

0014

前記蛍光物質としては、特に限定はなく蛍光体、蛍光顔料蛍光染料など公知の蛍光物質を使用することができる。例えば有機蛍光体としては、アリスルホアミドメラミンホルムアルデヒド共縮合染色物やペリレン系蛍光体等を挙げることができ、無機蛍光体としては、アルミン酸塩リン酸塩ケイ酸塩等を挙げることができる。この中でも長期間使用可能な点から、ペリレン系蛍光体、アルミン酸イットリウムが特に好ましい。蛍光体に添加する付活剤としては、例えばセリウムユウロピウムマンガンガドリニウムサマリウムテルビウム、スズ、クロム等の元素を挙げることができる。この中でもセリウムが好ましい。付活剤の添加量は、蛍光体に対して0.1〜10mol%の範囲が好ましい。蛍光体と付活剤との組み合わせとしては、アルミン酸イットリウムとセリウムとの組み合わせが好ましい。

0015

前記被覆部材中の蛍光物質の含有量としては、結着樹脂100重量部当たり有機蛍光体の場合は0.0001〜10重量部、無機蛍光体の場合は0.5〜70重量部の範囲が好ましい。

0016

透光性被覆部を通って発せられる発光色を任意の色に調整するために、着色剤を蛍光物質と共に含有させてもよい。またLED発光色が白色の場合には、着色剤のみの使用でも透光性被覆部から発せられる光を所望の発光色とすることができる。本発明で使用できる着色剤としては、例えば、黄色顔料として、黄鉛亜鉛黄カドミウムイエロー黄色酸化鉄ミネラルファストイエローニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキパーマンネントイエロNCG、タートラジンレーキ;橙色顔料として、赤口黄鉛モリブテンレンジパーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジバルカンオレンジインスレブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダスレンブリリアントオレンジGK;赤色顔料として、縮合アゾ顔料ベンガラカドミウムレッド鉛丹硫化水銀カドミウムパーマネントレッド4Rリソールレッドピラゾロンレッドウオッチングレッドカルシウム塩レーキレッドDブリリアントカーミン6Bエオシンレーキ、ローダミンレーキBアリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B紫色顔料として、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ;青色顔料として、紺青コバルトブルーアルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物ファーストスカイブルー、インダスレンブルーBC;緑色顔料として、クロムグリーン酸化クロムピグメントグリーンBマラカイトグリーンレーキ、ファナルイエローグリーンG;白色顔料として、亜鉛華酸化チタンアンチモン白、硫化亜鉛;白色顔料として、バライト粉炭酸バリウムクレーシリカホワイトカーボンタルクアルミナホワイト等を使用できる。

0017

上記着色剤は、結着樹脂100重量部当り0.001〜0.1重量部、特に0.01〜0.05重量部の範囲で使用するのがよい。

0019

(シート部材)一方、本発明のシート部材の基材となる樹脂としては、前記の透光性被覆材に用いる結着樹脂として例示したものがここでも同様に用いることができる。これら樹脂を射出成形押出成形によって所定のシート形状に成形加工する。なおシート部材の形状は、装着する基板の形状やLEDの配設位置などを考慮し基板の全面または一部を覆うように適宜決定すればよい。

0020

基板に配設されるLEDは公知のいずれのLEDであってもよく、例えばGa:ZnO赤色LED、GaP:N緑色LED、GaAsP系赤色LED、GaAsP系橙色・黄色LED、GaAlAs系LED、InGaAlP系橙・黄色LED、GaN系青色LED、SiC青色LED、II−VI族青色LED、青色LEDのチップ上に蛍光体層を設けた白色LED等が挙げられる。なお透光性被覆部によって発光色を変化させるには、エネルギーの高い青色LEDおよび白色LEDが好ましく、これに続く緑色のLEDあるいはその他のエネルギーの高いLEDが好ましい。またLEDの形態はいずれの形態であってもよく、例えばLEDランプチップタイプLED、セグメントタイプLED等が好適に使用できる。もちろん1辺が1mm以下の小型LEDであってもよい。

0021

実施例
以下本発明のシート部材について詳述する。本発明のシート部材の一実施形態を図1に示す。シート部材1は、蛍光物質13と着色剤14とを含有する透光性被覆部12および基材11を有し、透光性被覆部12は、基板2に装着されているLED3に対向する部分にのみ設けられている。透光性被覆部12を部分的に設けるには、例えばLED形状に合わせて、蛍光物質および着色剤を含有させたシート状などの透光性被覆部材を別途作製し、これをシート基材11の該当部分に溶着や接着する、あるいは所定形状の透光性被覆部材を金型に配置しておいてシート部材1を成形加工する際にシート基材11と加硫接着すればよい。シート部材1の厚さは特に限定はないが、LED3と透光性被覆部12との距離が不均一であると発光色に色調ムラが生じるので、透光性被覆部12の内側面がLED3の上面に接するようにシート部材1の高さを調整するのが望ましい。図1で示される実施形態の場合、基材11の厚さをLED3の高さとして、別途作成した透光性被覆部材からLED形状に合わせて透光性被覆部12を切り出し、基材11に接着して透光性被覆部を形成したものである。

0022

本発明のシート部材の他の実施形態を図2に示す。このシート部材には、固定足4が備えられていて、他方基板2側にはこれと対向する位置に孔5が設けられていて、固定足4と孔5とが嵌合することによってシート部材1は基板2に正確に位置決めされて装着できる。もちろんシート部材と基板の係合手段は嵌合以外のこれまで公知の手段を用いることができる。

0023

本発明のシート部材のさらに他の実施形態を図3に示す。このシート部材1には、透光性被覆部12の他にキースイッチ部6を有する。キースイッチ部6は、シート部材1上に突出形成されたスイッチ7とその内面頂部に形成された導通部8を有し、スイッチ7を押圧するとスイッチ7が全体として下方へ弾性変形して、キースイッチ部の基板側対向位置に配設された分割電極9、9’に導通部8が接触しスイッチが入った状態となる。このようにパネル部材やラバーキーボードとして従来から用いられている部材に透光性被覆部を形成することにより、部材を増やすことなく本発明の効果を得ることができる。

0024

さらにキースイッチ部を備えた他の実施形態を図4および図5に示す。図4の実施態様では、内面頂部に導通部8を有し分割電極9,9’を覆うように形成されたドーム状の弾性部15とLED3とが基板2に備えられ、スイッチ7を押圧するとスイッチ7がその下側に位置する弾性部15を下方へ弾性変形させて、弾性部15の内面頂部の導通部8が基板側対向位置に配設された分割電極9、9’に接触しスイッチが入った状態となる。

0025

また図5の実施態様では、基材2とシート部材1とスイッチ部材17と保護カバー18がこの順で積層された構造のキーボードである。基板2にはドーム状の弾性部16とLED3が備えられている点では図4の実施態様と同じであるが、この弾性部16は金属等の導電性部材で形成されており、分割電極9,9’に弾性部16が接触することによりスイッチが入った状態となるので導通部は設けられていない。シート部材1には、基材2に装着されたLED3に対向する位置に透光性被覆部12がシート基材11と段差なく設けられている。スイッチ部材17には、弾性部16の上方位置に突出形成されたスイッチ7が設けられており、スイッチ部材17を覆う保護カバー18はスイッチ7の部分だけ切り抜かれているので、スイッチ7は外側に突出するようになる。このようなキーボードにおいて、スイッチ7が押圧されるとスイッチ7がシート部材1を介してその下側に位置する弾性部15を下方へ弾性変形させて、弾性部15の一部が基板側対向位置に配設された分割電極9、9’に接触しスイッチが入った状態となる。またLED3から発せられた光は、上方の透光性部12を通り、このとき蛍光物質や着色剤で所望の色に変換されて、スイッチ部材17へと進行し、図上破線で示すようなシート部材1と保護カバー18とで反射を繰り返しスイッチ部材17内を図上左右方向に進行し、保護カバー18が切り抜かれている部分すなわちスイッチ7の部分から外界放散する。これにより、スイッチ部分がより明るく点灯するようになる。

発明の効果

0026

本発明のシート部材によれば、小型のLEDに対しても容易に装着することができ、かつ少ない蛍光物質量、着色剤量で色調ムラのない発光色を得ることができる。

図面の簡単な説明

0027

図1(a)は本発明の実施例の発光装置の平面図であり、(b)は(a)におけるイ−イ’での断面図である。
図2請求項2に係る発明の実施形態を示す断面図である。
図3請求項3に係る発明の実施形態を示す断面図である。
図4請求項3に係る発明の他の実施形態を示す断面図である。
図5請求項3に係る発明のさらに他の実施形態を示す断面図である。

--

0028

1シート部材
2基板
3LED
4固定足
5 孔
6キースイッチ部
7 スイッチ
8導通部
9、9’分割電極
11シート基材
12透光性被覆部
13蛍光物質
14着色剤
15、16弾性部
17スイッチ部材
18 保護カバー

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