CN101433129B - 照明装置和包括该照明装置的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种照明装置和包括该照明装置的液晶显示装置。在导光板(36)的侧面配置有具备白色LED(40)的光源部(33)。白色LED(40)由射出的光的色度不同的第一白色LED(40a)和第二白色LED(40b)构成。在色度图中白色区域由通过目标色度的分割线划分为两个区域，第一白色LED(40a)射出的光属于第一副区域，第二白色LED(40b)射出的光属于第二副区域。通过独立控制第一白色LED(40a)和第二白色LED(40b)的发光，能够从导光板(36)发出所希望的白色光。

Description

照明装置和包括该照明装置的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及在液晶显示装置中作为背光源使用的照明装置和包括该照明装置的液晶显示装置。
背景技术
近年来，作为显示装置，比CRT(Cathode Ray Tube；阴极射线管)更薄的使用液晶面板的装置被广泛应用。液晶面板由于其本身不发光，所以通过外部光线或者从照明装置照射的光而显示图像。
作为在液晶显示装置中使用的照明装置的光源，现有技术中使用冷阴极管，但是近来也开始使用LED(Light Emitting Diode；发光二极管)灯。在将LED灯作为光源的照明装置中，使用白色LED灯。
但是，由于各个白色LED灯的发光颜色的差异较大，在使用将LED灯作为光源的照明装置的液晶显示装置中，存在显示中例如带红色、或者带蓝色等色彩再现性差的问题。在专利文献1中提出有一种具备导光板，在配置在导光板的侧面的光源中使用白色LED灯，根据白色LED灯的发光颜色对导光板或者配置在导光板的背面的反射板的至少一个实施着色反射处理对颜色加以修正的背光源。
专利文献1：日本特开2002-231032号公报(第3页、图1)
发明内容
但是，在专利文献1中提出的背光源需要针对每个白色LED灯的颜色对着色反射处理进行变更、调整。此外，所使用的白色LED灯只是同色的灯，不能够混合多种颜色的灯。并且，仅能够适用于在导光板的侧面配置有LED灯的边光型背光源，不能够适用于能够获得更多光量的正下方型背光源。
因此，本发明的目的是提供不需要调整每个白色LED灯的颜色，能够混合多种颜色的白色LED灯，并能够适用于边光型和正下方型的背光源的照明装置。
为了达成上述目的，本发明的照明装置，其包括多个白色LED和控制上述白色LED的发光的控制装置，其特征在于：在色度图中将白色的区域划分为多个副区域，其具备发出属于上述各副区域的任一个的光的白色LED，通过上述控制装置，独立控制所属的上述副区域不同的各个上述白色LED的发光。
此外，本发明的液晶显示装置的特在在于，包括液晶面板和配置在上述液晶面板的背面的上述结构的照明装置。
依据本发明，即使不使用以所希望的色度发光的白色LED，也能够通过使用所属的副区域不同的白色LED，作为照明装置整体射出所希望的色度的光。因此，在不能获得以所希望的色度发光的白色LED的情况下，也能够使用低价的以其他色度发光的白色LED，而且，由于没有必要仅指定购买以所希望的色度发光的白色LED，所以能够低价地制作射出所希望的色度的光的照明装置。
此外依据本发明，通过使邻接的白色LED属于不同的副区域，能够均匀地混合各个白色LED射出的光，能够使照明装置射出的光的颜色不均较少。
此外依据本发明，能够将照明装置做成具备导光板的边光型或者平面状配置有白色LED的正下方型的照明装置。
此外依据本发明，通过基于色测定装置的输出而控制射出的光的颜色，能够将照明装置射出的光的色度随时调整并维持为所希望的色度。
此外依据本发明，通过基于温度测定装置的输出而控制白色LED的发光，虽然白色LED由于温度而色度发生变化，但是从照明装置刚点亮后到点亮后经过长时间时即使白色LED的温度发生变化也能够将照明装置射出的光的色度维持在所希望的色度。
此外依据本发明，通过将照明装置射出的光调整为适合于显示的色度，能够获得显示品质高的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示第一实施方式的液晶显示装置的大致结构图。
图2是表示第一实施方式的背光源的平面图。
图3是表示第一实施方式的背光源的正面图。
图4是表示白色区域的划分的色度图。
图5是表示第一实施方式的其他形式的背光源的平面图。
图6是表示第一实施方式的其他形式的背光源的平面图。
图7是表示第二实施方式的背光源的平面图。
图8是表示第二实施方式的其他形式的背光源的平面图。
图9是表示白色区域的其他划分的色度图。
图10是表示第三实施方式的白色LED的大致结构图。
符号说明：
10 液晶显示装置
20 液晶面板
30 背光源
32 基板
33 光源部
34 反射器
36 导光板
36a 出射面
37 反射板
39 色测定装置
40 白色LED
40a 第一白色LED
40b 第二白色LED
41LED 芯片
41a 第一LED芯片
41b 第二LED芯片
42 框体
43 引线框
44 端子
45 配线
50 控制装置
60 白色区域
60a 第一副区域
60b 第二副区域
65 目标色度
具体实施方式
<第一实施方式>
利用附图对本发明的第一实施方式进行说明。图1是本发明的第一实施方式的液晶显示装置的大致结构图，图2是本发明的第一实施方式的背光源的平面图，图3是本发明的第一实施方式的背光源的正面图。
如图1所示，液晶显示装置10包括液晶面板20、作为照明装置的背光源30和控制装置50。液晶面板20包括TFT基板和相对基板和封入它们之间的液晶，基于来自控制装置50的信号对两基板施加电压而控制液晶的取向，显示图像。背光源30配置在液晶面板20的背面，通过从出射面射出的白色光照射液晶面板20上所显示的图像。此外，控制装置50不仅控制液晶面板20也控制背光源30中流通的电流。
本实施方式的背光源30，如图2和图3所示，是具备光源部33、导光板36和反射板37的边光型背光源。光源部33包括反射器34和配置在其内侧的白色LED40，以从白色LED40射出的光入射到导光板36的侧面的方式配置。此外，反射板37以与导光板36的与液晶面板20相对的面的相反一侧的面相对的方式设置。
从光源部33的白色LED40射出的光，从白色LED40直接或者由反射器34的内面反射从反射器34的开口部入射到导光板36的侧面，在导光板36的内部传播，从作为与液晶面板20相对的面的出射面36a作为白色光射出。从导光板36向反射板37一侧射出的光也通过反射板37被反射而再次入射导光板36，在其内部传播。
在此，使用图4的色度图对白色光进行说明。在图4中，中央部的椭圆是白色区域60。在白色区域60的内部也依据场所不同而白色的色调不同，在白色区域60的右上方的色度中为带黄色的白色，在左上方为带绿色的白色，在左下方为带蓝色的白色，在右下方为带红色的白色。作为照射液晶面板20的光，优选白色区域60的中央附近的色度。在本实施方式中将该色度作为目标色度65。
在本实施方式中，将白色区域60如图4所示划分为右上方的第一副区域60a和左下方的第二副区域60b两个副区域，使白色LED40由发出的光属于第一副区域60a的第一白色LED40a和属于第二副区域60b的第二白色LED40b构成。此外，为了能够通过第一白色LED40a发出的光和第二白色LED40b发出的光，将从导光板36的出射面36a发出的光调整为目标色度65，需要设置为第一副区域60a和第二副区域60b的边界通过目标色度65。
而且，第一白色LED40a和第二白色LED40b独立地由控制装置50控制通电，调整亮度。这能够通过将第一白色LED40a与第二白色LED40b电独立地与控制装置50连接而实现。作为连接方法，例如将仅串联连接第一白色LED40a的第一白色LED组和仅串联连接第二白色LED40b的第二白色LED组分别独立地与控制装置50连接即可。此外，将第一白色LED40a全部串联连接仅作为一个第一白色LED组也可以，将第一白色LED40a分为多个设置多个第一白色LED组，使其分别独立与控制装置50连接也可以。这对于第二白色LED40b和第二白色LED组也同样如此。
为了将第一白色LED40a和第二白色LED40b各自的发光均匀地混合，优选尽可能地分散配置。如图2所示，最优选的是第一白色LED40a和第二白色LED40b交替地配置，在该情况下，如果第一白色LED40a和第二白色LED40b为相同个数，当使第一白色LED40a和第二白色LED40b中流通的电流相同时，发出光的色度为第一白色LED40a的色度的平均和第二白色LED40b的色度的平均的中间。
此外，在背光源30和液晶面板20之间，具备测定白色LED40射出并从导光板36的出射面36a射出的光的色度的色测定装置39。色测定装置39例如由光敏二极管构成。
在本实施方式中，液晶显示装置10在电源通入时通过控制装置50的控制，首先仅点亮第一白色LED40a，通过色测定装置39测定光的色度，将其输出由控制装置50接收。接着熄灭第一白色LED40a，仅点亮第二白色LED40b，通过色测定装置39同样地测定光的色度，将其输出由控制装置50接收。其中，该顺序进行替换也没有问题。接下来，基于这些测定结果，通过控制装置50决定第一白色LED40a中流通的电流和第二白色LED40b中流通的电流，使得从导光板36的出射面36a射出的光的色度接近目标色度65。
通过如上所述构成，即使在购入的白色LED的色度存在差异的情况下，也能够使从导光板36的出射面36a射出的光的色度接近目标色度65。此外，在一个背光源30中仅挑选出某色度的白色LED使用，也不需要在导光板等针对其每个色度进行不同的着色反射处理。
此外，在本实施方式中，光源部33可以如图3所示仅配置在导光板36的侧面的一方，也可以如图5所示配置在相对的两方的侧面。配置光源部33的侧面并不局限于导光板36的短边的侧面，也能够是如图6所示的长边的侧面，而且也可以是短边和长边的两方。通过设置多个光源部33，能够提高从导光板36的出射面36a射出的光的亮度。此外，通过配置在长边，与配置在短边的情况相比能够配置更多的白色LED40，同样地能够提高从导光板36的出射面36a射出的光的亮度。这样，通过使从导光板36的出射面36a射出的光的亮度提高，能够使液晶显示装置10的显示品质提高。
<第二实施方式>
参照附图对本发明的第二实施方式进行说明。图7是表示第二实施方式的背光源的平面图。第二实施方式除了背光源的结构不同以外其余都与第一实施方式相同，对于实质上相同的部分标注相同的符号。
第二实施方式的背光源30，如图7所示，是具备安装有白色LED40的基板32的正下方型背光源，如图1所示配置在液晶面板20的背面，基板32与液晶面板20大致相同大小。白色LED40在基板32上纵横地平面状配置。
在本实施方式中也与第一实施方式同样，白色LED40由发出的光属于图4所示的色度图的白色区域60的第一副区域60a的第一白色LED40a、和属于第二副区域60b的第二白色LED40b构成，第一白色LED40a和第二白色LED40b独立地由控制装置50控制通电，调整亮度。
为了使第一白色LED40a和第二白色LED40b各自发出的光均匀地混合，优选尽可能分散地配置。如图7所示，最优选以属于不同的副区域的白色LED40邻接的方式配置，在该情况下如果第一白色LED40a和第二白色LED40b的数目相同，当使第一白色LED40a和第二白色LED40b中流通的电流相同时，发出的光的色度为第一白色LED40a的色度的平均和第二白色LED40b的色度的平均的中间。
在背光源30与液晶面板20之间，具备测定白色LED40射出的光的色度的色测定装置39。
而且，与第一实施方式同样地，液晶显示装置10在电源通入时通过控制装置50的控制，首先仅点亮第一白色LED40a，由色测定装置39测定背光源30射出的光的色度，将其输出由控制装置50接收。接下来，熄灭第一白色LED40a，仅点亮第二白色LED40b，通过色测定装置39同样地测定光的色度，将其输出由控制装置50接收。并且，该顺序调换也没有问题。接下来，基于这些测定结果，通过控制装置50决定第一白色LED40a中流通的电流和第二白色LED40b中流通的电流，使得从导光板36的出射面36a射出的光的色度接近作为目标的白色区域60的中央附近的色度。
通过这样构成，与第一实施方式同样地，即使购入的白色LED的色度存在差异，也能够使从导光板36的出射面36a射出的光的色度接近目标色度。并且，与第一实施方式的边光方式相比能够配置更多的白色LED40，所以能够提高背光源30的亮度，能够使液晶显示装置10的显示品质提高。
在本实施方式中，在图7中表示的是将白色LED40配置为长方格子状的情况，但是白色LED40的配置方法并不局限于长方格子状，也可以是正方格子状，也可以如图8所示为三角格子状。在配置为三角格子状的情况下，由于一个白色LED40与六个白色LED40邻接，所以在将白色区域60划分为2个副区域的情况下，不能够避免属于相同区域的白色LED40邻接的情况。在该情况下，优选例如图8的水平方向等，至少在一个方向上使邻接的白色LED40属于不同的区域。
此外，在第一和第二实施方式中，也可以在液晶显示装置10的通电过程中或者工作过程中，随时由色测定装置39测定从导光板36的出射面36a射出的光的色度，基于其输出由控制装置50调整第一白色LED40a中流通的电流和第二白色LED40b中流通的电流。在该情况下，如果从导光板36的出射面36a射出的光的色度偏蓝色，则增大第一白色LED40a的电流或者减少第二白色LED40b的电流即可，如果偏黄色，则增大第二白色LED40b的电流或者减少第一白色LED40a的电流即可。
此外，白色区域60的划分并不局限于图4所示，只要各副区域的边界设置在目标色度65附近，则如图9所示也可以划分为左上方的第一副区域60a、右下方的第二副区域60b，也可以划分为3个以上的副区域。在划分为3个以上的副区域的情况下，为了获得目标色度65，必须使各副区域的边界的任一个通过目标色度，并且背光源30包括属于各个副区域的白色LED40。
<第三实施方式>
参照附图对本发明的第三实施方式进行说明。图10是表示第三实施方式的白色LED的大致结构的图。第三实施方式除了白色LED的结构不同以外其它都与第一实施方式或者第二实施方式相同。
本实施方式的白色LED40，如图10所示，包括由白色树脂构成的框体42(框体42中填充有透明树脂)、两组引线框43、与各个引线框43连接的端子44、和2个LED芯片41。在框体42的内部，各个LED芯片41通过配线45与图中左右配置的引线框43连接。LED芯片41发白色光，例如将通电时发蓝色光的LED元件用混入有当照射光时发出作为蓝色的补色的黄色光的荧光体的树脂密封。配线45为焊线，例如能够使用由金属构成的配线。此外，设置在框体42的外部的端子44，在与控制装置50或邻接的白色LED40连接时使用。图10中表示框体42的截面图。此外，本实施方式的背光源30可以是边光型，也可以是正下方型。
在本实施方式中，1个白色LED40所具备的LED芯片41，由发出的光属于如图4所示的色度图的白色区域60的第一副区域60a的第一LED芯片41a、和属于第二副区域60b的第二LED芯片41b构成。第一LED芯片41a和第二LED芯片41b独立地由控制装置50控制通电，调整亮度。这能够通过将第一LED芯片41a和第二LED芯片41b电独立地与控制装置50连接而实现。由于第一LED芯片41a和第二LED芯片41b与不同的端子44连接，所以例如能够设置仅串联连接第一LED芯片41a的第一LED芯片组和仅串联连接第二LED芯片41b的第二LED芯片组，通过将各LED芯片组直接与控制装置50连接而实现。各LED芯片组也能够设置多个。
在背光源30和液晶面板20之间，在不妨碍液晶面板20的显示的位置，例如周边部，具备测定白色LED40射出的光的色度的色测定装置39。
在本实施方式中，液晶显示装置10在电源通入时通过控制装置50的控制，首先仅点亮白色LED40的第一LED芯片41a，通过在背光源30和液晶面板20之间设置的色测定装置39，测定背光源30射出的光的色度，将其输出由控制装置50接收。接下来熄灭第一LED芯片41a，仅点亮第二LED芯片41b，通过色测定装置39同样地测定光的色度，将其输出由控制装置50接收。此外，该顺序调换也没有问题。接下来，基于这些测定的结果，由控制装置50决定第一LED芯片41a中流通的电流和第二LED芯片41b中流通的电流，使得从导光板36的出射面36a射出的光的色度接近目标色度65。
通过这样构成，即使购入的白色LED芯片的色度存在差异的情况下，也能够使背光源30射出的光的色度接近目标色度65。并且，能够使从各个白色LED40射出的光的色度均匀，能够大幅减低颜色不均，使液晶显示装置10的显示品质提高。
在本实施方式中，白色区域60的划分与第一实施方式同样地只要各副区域的边界设置在目标色度附近即可自由设置。在划分为3个以上的副区域的情况下，为了获得目标色度需要具备发出的光属于各个副区域的LED芯片41。在该情况下，既可以在一个白色LED40中设置属于各副区域的全部LED芯片41，也可以例如在一个白色LED40中设置任两个LED芯片41，作为背光源30整体，设置全部属于各副区域的LED芯片41。
此外，在第一～第三实施方式中，也可以在白色LED40的附近设置与控制装置50连接的温度测定装置。温度测定装置，例如在背光源30为边光型的情况下能够设置在反射器34的内侧，为正下方型的情况下能够设置在基板32上。
白色LED40是通过其温度的变化而发出的光的色度发生变化的器件，当温度上升时，色度在色度图中例如从右上方向左下方移动，即从带黄色的颜色向带蓝色的颜色变化。预先测定第一白色LED40a和第二白色LED40b的色度的温度依存特性，基于该测定结果和该温度测定装置测定的温度通过控制装置50控制第一白色LED40a和第二白色LED40b的发光，由此即使白色LED40的温度变化而发出的光的色度发生变化，也能够使背光源30射出的光的色度维持在目标色度65的附近。
例如，当从背光源30的点亮初期开始随着时间经过而白色LED40的温度上升，发出的光的色度从带黄色的颜色向带蓝色的颜色变化。通过控制装置50，基于预先测定的温度依存特性和温度测定装置测定的温度，在发出的光的颜色原本带黄色的第一白色LED40a中使电流比初期状态增加，在发出的光的颜色原本带蓝色的第二白色LED40b中使电流减少等，通过使相对于第一白色LED40a的电流的第二白色LED40b的电流的比率减少，消除由温度变化引起的白色LED40发出的光的色度的变化，能够使背光源30射出的光维持在目标色度65的附近。
通过将温度测定装置与色测定装置39并设，能够提高使背光源30射出的光接近目标色度65的控制的精度，但在不设置色测定装置39仅设置温度测定装置的情况下也能够同样进行控制。在该情况下，在背光源30的制造时使背光源30的温度变化，关于第一白色LED40a和第二白色LED40b测定出各温度下能够获得目标色度65的电流值，将该电流值的温度依存性存储在控制装置50中即可。
此外，在第一～第三实施方式中，目标色度65并不局限于白色区域60的中央，也可以是除此以外的所希望的色度。但是，在这种情况下各副区域的边界的任一个也必须通过该色度。

Claims (6)

1.一种照明装置，其包括多个白色LED和控制所述白色LED的发光的控制装置，其特征在于：
在色度图中将白色的区域划分为多个副区域，其具备发出属于所述各副区域的任一个的光的白色LED，通过所述控制装置，独立控制所属的所述副区域不同的各个所述白色LED的发光，
所述多个副区域包括第一副区域和第二副区域，当电源接通时，仅点亮发出属于第一副区域的光的白色LED，通过色测定装置测定光的色度，然后，仅点亮发出属于第二副区域的光的白色LED，通过色测定装置测定光的色度，所述控制装置基于测定结果并以使其接近目标色度的方式，决定在发出属于所述第一副区域的光的白色LED中流通的电流和在发出属于所述第二副区域的光的白色LED中流通的电流。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：
邻接的所述白色LED属于不同的所述副区域。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：
其包括使从侧面入射的光从出射面射出的导光板，所述白色LED列状配置在所述导光板的侧面。
4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：
所述白色LED平面状配置。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：
在所述白色LED的附近具备温度测定装置，所述控制装置基于所述温度测定装置的输出对所述白色LED的发光进行控制。
6.一种液晶显示装置，其特征在于：
其包括液晶面板和配置在所述液晶面板的背面的如权利要求1～5中任一项所述的照明装置。
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