JPH09172201A

JPH09172201A - 面状発光装置及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH09172201A
Application number: JP33181095A
Authority: JP
Inventors: Toshio Moriguchi; 敏生森口
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-06-30
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: JP3680395B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本願発明の課題は、電池電源の電源残量が少な
い場合において使用機器の実質的使用時間を増やすと共
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。【解決手段】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。【効果】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。

Description

【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、Ｒ
Ｇ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１０
１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３
０１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３
０１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、Ｇａ
Ｐ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、Ｇａ
Ｎ、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、０．０１ｃａ
ｌ／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 tr
ansistor）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）、Ｉ
ｎＧａＮ（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Ｐ
Ｎ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３５０
μ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・・・・・ＬＥＤ４０３・・・・・反射材４０４・・・・・液晶装置４０５・・・・・カラーフィルター４０６・・・・・駆動装置

Claims

【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制御手段と、を有する
ことを特徴とする面状発光装置。
【請求項２】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４５０〜４
９０ｎｍの発光波長を有する半導体、４９５ｎｍ〜５３
０ｎｍの発光波長を有する半導体及び６１０ｎｍ〜７０
０ｎｍの発光波長を有する半導体をそれぞれ有する請求
項１記載の面状発光装置。
【請求項３】前記面状発光装置上に液晶装置を有する請
求項１記載の面状発光装置。
【請求項４】前記液晶装置上にカラーフィルターを有す
る請求項３記載の面状発光装置。
【請求項５】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該所定値以下の場
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、
を有することを特徴とする面状発光装置の駆動方法。