JP2005353507A - Backlight device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話、携帯情報端末、カーナビゲーションシステム、ラップトップ型(ノート型)PC、液晶テレビなどの液晶パネル等に利用されるバックライト装置に関する。 The present invention relates to a backlight device used for liquid crystal panels such as a mobile phone, a portable information terminal, a car navigation system, a laptop (notebook) PC, and a liquid crystal television.
液晶パネルのバックライト用光源として一般に冷陰極管が用いられているが、冷陰極管は消費電力が大きく、また発熱量も大きく、さらには衝撃耐久性に乏しいなど、多くの難点が指摘されている。一方、冷陰極管の使用に伴うこれらの問題点を改善ないし解決できる光源としてLEDが注目を集めている。例えば、特開2000−275636号公報においてLEDを用いたバックライトユニットが開示されている。 Cold cathode tubes are generally used as light sources for backlights of liquid crystal panels, but many problems have been pointed out, such as cold cathode tubes, which consume a lot of power, generate a large amount of heat, and have low impact durability. Yes. On the other hand, LEDs are attracting attention as light sources that can improve or solve these problems associated with the use of cold-cathode tubes. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-275636 discloses a backlight unit using LEDs.
液晶パネルの光源としてLEDを利用する場合、発光ムラが生じやすいという問題がある。即ち、本来点光源であるLEDの光をいかにして均一な面状光へと変換するかが問題となる。この点に関して、LEDの光を面状光に変換するために使用される導光板に反射面や拡散面を設けたり、導光板の光導入面にV字状の溝を設けて導入時に光を拡散させたりするなどして、導光板内での光の拡散及び混合を促進させるといった対策がとられている(例えば、上記特許文献1を参照)。ところで、現在、一層大型の液晶パネルを提供することが求められているが、この発光ムラの問題は液晶パネルの大型化に伴いより顕在化することとなる。
一方、LEDは発熱量が少ないという特徴を有するが、液晶パネルの大型化に伴いLEDの使用量が増加すれば、それに伴い全体の発熱量も増大し、駆動安定性の低下を引き起こす。
また一方で、生活水準の向上や液晶パネルの用途の拡大を背景として液晶パネルのさらなる高輝度化及び高い色再現性の実現が要請されている。
本発明は以上の課題に鑑み、より均一な輝度の面状光を生成することが可能なバックライト装置を提供することを目的の一つとする。また、駆動安定性に優れたバックライト装置を提供することを目的とする。さらには、高輝度の面状光を生成することが可能なバックライト装置を提供することを目的とする。加えて、高い色再現性の液晶パネルを構成することが可能なバックライト装置を提供することをもその目的の一つとする。
When an LED is used as a light source of a liquid crystal panel, there is a problem that uneven light emission tends to occur. That is, the problem is how to convert the light of the LED, which is originally a point light source, into uniform planar light. In this regard, a light guide plate used to convert LED light into planar light is provided with a reflecting surface or a diffusing surface, or a light guide surface of the light guide plate is provided with a V-shaped groove to transmit light during introduction. Measures are taken to promote diffusion and mixing of light within the light guide plate by, for example, diffusing (see, for example, Patent Document 1). Incidentally, at present, there is a demand for providing a larger liquid crystal panel, but the problem of unevenness in light emission becomes more apparent as the liquid crystal panel becomes larger.
On the other hand, the LED has a feature that the amount of heat generated is small. However, if the amount of use of the LED increases with an increase in the size of the liquid crystal panel, the total amount of heat generated increases accordingly, resulting in a decrease in driving stability.
On the other hand, there has been a demand for higher brightness and higher color reproducibility of liquid crystal panels against the background of improving living standards and expanding the applications of liquid crystal panels.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a backlight device capable of generating planar light with more uniform luminance. It is another object of the present invention to provide a backlight device having excellent driving stability. Furthermore, it aims at providing the backlight apparatus which can produce | generate the planar light of high brightness | luminance. In addition, another object is to provide a backlight device capable of forming a liquid crystal panel with high color reproducibility.
本発明は以上の目的の少なくとも一つを達成すべく、以下の構成を提供する。即ち本発明は、
放熱性基板と、
前記放熱性基板上に略線状に配列した複数個のLEDと、
前記LEDの中で、連続して配置される二個以上のLEDを一括して囲繞するリフレクタと、及び
前記LEDの光を導入する光導入面と、及び導入光を放射する発光面とを有する導光板と、
を備えるバックライト装置である。
The present invention provides the following configuration in order to achieve at least one of the above objects. That is, the present invention
A heat dissipation substrate;
A plurality of LEDs arranged substantially linearly on the heat dissipating substrate;
A reflector that collectively surrounds two or more LEDs that are continuously arranged in the LED, a light introduction surface that introduces light of the LED, and a light emission surface that emits the introduction light. A light guide plate;
Is a backlight device.
本発明では、略線状にLEDを配列することによって、各LEDの光が重なり或いは干渉し合い線状光が生成される。各LEDの光はリフレクタによって配光制御されることとなるが、リフレクタをLED毎に設けるのではなく、一群のLEDをまとめて囲繞するようにリフレクタを設けることによって、LED間の距離を短くすることができる。即ち、高密度でLEDを配置することができる。これによって、高輝度化が達成されることはもとより、発光ムラ(輝度ムラ)の低減も可能となる。一方、放熱性基板の採用によって良好な放熱効果が得られ、放熱性にも優れたものとなる。従って、高密度にLEDを配置することに伴い発熱量が増大したとしても高い駆動安定性を維持することが可能となる。
以上のように本発明のバックライト装置は、高輝度かつ低発光ムラの光を生成でき、かつ駆動安定性にも優れたものとなる。
In the present invention, by arranging the LEDs in a substantially linear shape, the lights of the LEDs overlap or interfere with each other to generate linear light. The light distribution of each LED is controlled by the reflector, but the distance between the LEDs is shortened by providing a reflector so as to collectively surround a group of LEDs instead of providing a reflector for each LED. be able to. That is, LEDs can be arranged with high density. As a result, not only high brightness can be achieved, but also light emission unevenness (luminance unevenness) can be reduced. On the other hand, by adopting a heat dissipation substrate, a good heat dissipation effect is obtained, and the heat dissipation is excellent. Therefore, even if the amount of heat generation increases as the LEDs are arranged at a high density, high driving stability can be maintained.
As described above, the backlight device of the present invention can generate light with high luminance and low light emission unevenness, and has excellent driving stability.
(基板)
本発明では、LEDをマウントする基板として放熱性基板が採用される。基板上にはLEDがマウントされるとともに、LEDを囲繞するようにして後述のリフレクタが配置される。
基板の材質は高い放熱性が得られる限り特に限定されない。例えばアルミ、アルミ合金、銅、又は銅合金製の基板を用いることができる。また、セラミック製の基板を用いてもよい。
基板の大きさは特に限定されない。比較的大きな基板を用いることにより、放熱性が向上するとともに配線パターンの設計及び形成が容易となる(特に、十分な大きさの電極パッドの確保が可能となり、その形成についても容易となる)。また、LEDのマウント領域や配線パターンの形成に必要な領域以外の領域を利用して後述のリフレクタと又は後述のヒートシンクと、或いはこれら両者と基板とをネジ等によって強固に連結することが可能となり、衝撃安定性及び信頼性の向上が図られる。また、連結作業も容易となる。さらには、基板とヒートシンクの良好な接触状態の形成による高い放熱効果が得られる。
(substrate)
In the present invention, a heat dissipating substrate is employed as a substrate for mounting the LED. An LED is mounted on the substrate, and a reflector described later is disposed so as to surround the LED.
The material of the substrate is not particularly limited as long as high heat dissipation is obtained. For example, a substrate made of aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy can be used. A ceramic substrate may also be used.
The size of the substrate is not particularly limited. By using a relatively large substrate, the heat dissipation is improved and the design and formation of the wiring pattern is facilitated (particularly, a sufficiently large electrode pad can be secured and the formation thereof is facilitated). In addition, it is possible to firmly connect the reflector described later, the heat sink described later, or both of them and the substrate with screws or the like by using an area other than the LED mounting area or the area necessary for forming the wiring pattern. Thus, the impact stability and the reliability are improved. Also, the connecting work is easy. Furthermore, a high heat dissipation effect can be obtained by forming a good contact state between the substrate and the heat sink.
放熱性基板を採用することによって効率的な放熱作用が奏されるが、さらなる放熱性の向上を目的としてヒートシンクを用いることが好ましい。具体的には例えば、基板の裏面に接触するヒートシンクを使用する。基板とヒートシンクとの接触面積が大きいほど高い放熱効果が得られることから、基板裏面の実質的に全体がヒートシンクに接触していることが好ましい。例えば、基板が嵌入する凹部ないし溝部(段差を含む)をヒートシンクの一部に設けることにすれば、上記のごとき基板裏面とヒートシンクとの良好な接触状態をつくることができる。この場合にはヒートシンク内に基板が埋設された状態となることになるから、薄型化も図られる。
ヒートシンクには熱容量の大きいことが要求され、例えばその材質は銅やアルミなどである。
尚、比較的大型の基板を使用することによって十分な放熱特性が得られるようであればヒートシンクを別途設けなくてもよい。この場合には基板がヒートシンクの機能を併せ持つこととなる。
Although an efficient heat dissipation action is achieved by employing a heat dissipation substrate, it is preferable to use a heat sink for the purpose of further improving heat dissipation. Specifically, for example, a heat sink that contacts the back surface of the substrate is used. Since a higher heat dissipation effect is obtained as the contact area between the substrate and the heat sink increases, it is preferable that substantially the entire back surface of the substrate is in contact with the heat sink. For example, if a concave portion or a groove (including a step) into which the substrate is inserted is provided in a part of the heat sink, a good contact state between the back surface of the substrate and the heat sink as described above can be created. In this case, since the substrate is embedded in the heat sink, the thickness can be reduced.
The heat sink is required to have a large heat capacity. For example, the material is copper or aluminum.
Note that a separate heat sink may not be provided if sufficient heat dissipation characteristics can be obtained by using a relatively large substrate. In this case, the substrate also has a heat sink function.
(LED)
使用するLEDのタイプは特に限定されないが、好ましくは、LEDチップを基板上に直接実装するタイプ(チップオンボード(COB)タイプ)のLEDが用いられる。光源部を基板と一体的にコンパクトに構成できるからである。
本発明では複数個のLEDを使用し、それらを略線状に基板上に配列させる。かかる配列態様を採用することによって線状の光を生成でき、薄型の導光板に対しても入射効率が向上する(導光板とのマッチングが取りやすくなる)。また、導光板内での輝度ムラの発生も抑制することが可能となる。ここで、本発明において「略線状」とは、LEDが一列又は複数列をなして線状に配列されている状態をいう。本発明では、典型的には、全てのLEDを一列で直線的に配列させる。通常はLEDを直線状に配列させるが、例えば使用する導光板の発光面が曲面である場合などにおいては、発光面の形状に合わせて曲線状にLEDを配列させてもよい。
(LED)
The type of LED to be used is not particularly limited, but an LED of a type in which an LED chip is directly mounted on a substrate (chip on board (COB) type) is preferably used. This is because the light source unit can be configured compactly integrally with the substrate.
In the present invention, a plurality of LEDs are used, and they are arranged on the substrate in a substantially linear shape. By adopting such an arrangement mode, linear light can be generated, and the incidence efficiency is improved even for a thin light guide plate (matching with the light guide plate is facilitated). In addition, it is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness in the light guide plate. Here, “substantially linear” in the present invention refers to a state in which LEDs are arranged in a line in one or a plurality of lines. In the present invention, typically, all LEDs are linearly arranged in a row. Usually, the LEDs are arranged in a straight line. However, for example, when the light emitting surface of the light guide plate to be used is a curved surface, the LEDs may be arranged in a curved shape in accordance with the shape of the light emitting surface.
本発明の一態様では、複数の青色発光LED(以下、「青色LED」ともいう)と、同じく複数の赤色発光LED(以下、「赤色LED」ともいう)とを組み合わせて用いる。そして、青色発光LEDの光によって励起し、黄色ないし黄緑色の蛍光を発する蛍光体(以下、「黄系蛍光体」ともいう)を併せて用いる。かかる態様では、青色LEDの光、蛍光体からの黄色ないし黄緑色の光、及び赤色LEDとの光が混合(混色)することで最終的に白色光が得られる。青色LEDと黄系蛍光体との組み合わせのみによっても白色光を得ることも可能であるが、このようにして得られる白色光では赤色の波長成分が相対的に少なく、例えば液晶パネルのバックライトとして利用した場合に赤色の発色が劣る。即ち、色再現性に乏しい。これに対して上記のように赤色LEDをさらに組み合わせて用いることにすれば赤色成分が付加されることによって、例えば液晶パネルのバックライトとして利用した場合に鮮やかな赤色を発色させることができる(色再現性に優れた表示が可能となる)。尚、後述のように赤色LED、緑色LED、及び青色LEDを組み合わせて白色光を得ることも可能であるが、上記の構成を採用した方が発光効率がよい。 In one embodiment of the present invention, a plurality of blue light-emitting LEDs (hereinafter also referred to as “blue LEDs”) and a plurality of red light-emitting LEDs (hereinafter also referred to as “red LEDs”) are used in combination. Then, a phosphor that is excited by the light of the blue light emitting LED and emits yellow or yellow-green fluorescence (hereinafter also referred to as “yellow phosphor”) is used together. In such an embodiment, the white LED light is finally obtained by mixing (mixing) the blue LED light, the yellow to yellow-green light from the phosphor, and the red LED light. White light can be obtained only by a combination of a blue LED and a yellow phosphor, but the white light obtained in this way has a relatively small red wavelength component, for example, as a backlight of a liquid crystal panel. When used, red color is inferior. That is, color reproducibility is poor. On the other hand, if the red LED is further used in combination as described above, a red component is added, so that, for example, when used as a backlight of a liquid crystal panel, a bright red color can be developed (color). Display with excellent reproducibility is possible). In addition, as described later, it is possible to obtain white light by combining a red LED, a green LED, and a blue LED, but the light emission efficiency is better when the above configuration is adopted.
黄系蛍光体は青色LEDの光が照射する位置に備えられるが、効率的な励起・蛍光作用のためにこれを青色LEDの近傍に配置することが好ましい。例えば青色LED上に黄系蛍光体を含む樹脂を塗布することや、後述のリフレクタによって形成されるカップ状の空間を、黄系蛍光体を含む樹脂で充填すること(即ち、黄系蛍光体を含む樹脂でLEDの封止を行う)などによって黄系蛍光体を青色LEDの近傍に配置することができる。
ここで、赤色LEDの近傍にも蛍光体を配置する(例えば赤色LED上も蛍光体含有樹脂で覆う)ことにすれば蛍光体が拡散剤の働きをするため、赤色、青色、及び黄色の光が良好に混合する。
The yellow phosphor is provided at a position where the light of the blue LED is irradiated, but it is preferably disposed in the vicinity of the blue LED for efficient excitation and fluorescence action. For example, a resin containing a yellow phosphor is applied on a blue LED, or a cup-shaped space formed by a reflector described later is filled with a resin containing a yellow phosphor (that is, the yellow phosphor is The yellow phosphor can be disposed in the vicinity of the blue LED, for example, by sealing the LED with a resin that contains it).
Here, if the phosphor is also arranged in the vicinity of the red LED (for example, the red LED is also covered with the phosphor-containing resin), the phosphor functions as a diffusing agent. Therefore, red, blue, and yellow light Mix well.
黄系蛍光体としては例えば、一般式Y3−xGdxAl5−yGayO12:Ce(0≦x≦3、0≦y≦5)で表されるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を好適に用いることができる。かかる蛍光体は、青色系の光を黄色ないし黄緑色系の光に効率よく変換する。上記一般式において、イットリウム(Y)の一部又は全部をLu又はLaに置換したものを用いることもでき、また、アルミニウム(Al)の一部又は全部をIn又はScに置換したものを用いることもできる。
また、黄系蛍光体としてZnS:Cu,Au,Al、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu、ZnS:Mn、ZnS:Eu、YVO4:Eu、YVO4:Ce、Y2O2S:Eu、及びY2O2S:Ceの中から選ばれる一又は二以上の蛍光体を用いることができる。ここで、ZnS:Cu,Au,Alとは、ZnSを母体としてCu、Au、及びAlで付活したZnS系のフォトルミネセンス蛍光体であり、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu、ZnS:Mn及びZnS:Euとは、同じくZnSを母体としてそれぞれCuとAl、Cu、Mn、及びEuで付活したフォトルミネセンス蛍光体である。同様に、YVO4:Eu及びYVO4:CeはYVO4を母体としてそれぞれEu及びCeで付活した蛍光体であり、Y2O2S:Eu及びY2O2S:CeはY2O2を母体としてそれぞれEu及びCeで付活した蛍光体である。これらの蛍光体は、青色系の光に対して吸収スペクトルを有し、励起波長よりも波長の長い光を発光する。
以上の各蛍光体は固有の発光色を有するものであり、当該発光色を蛍光体の選択において考慮することができる。即ち、それから発せられる蛍光と、青色LED及び赤色LEDの光とが混合することにより所望の白色系の色が得られるように、適切な蛍光色を有する蛍光体を選択することができる。別の見方をすれば、使用する黄系蛍光体を変えることによって異なる色合いの白色光を得ることができる。尚、異なる二種類以上の黄系蛍光体を組み合わせて用いてもよい。
The yellow phosphor for example, the general formula Y 3-x Gd x Al 5 -y Ga y O 12: Ce (0 ≦ x ≦ 3,0 ≦ y ≦ 5) yttrium-aluminum-garnet fluorescent represented by The body can be preferably used. Such a phosphor efficiently converts blue light into yellow or yellow-green light. In the above general formula, part or all of yttrium (Y) may be replaced with Lu or La, and part or all of aluminum (Al) may be replaced with In or Sc. You can also.
Further, as the yellow phosphor, ZnS: Cu, Au, Al, ZnS: Cu, Al, ZnS: Cu, ZnS: Mn, ZnS: Eu, YVO 4 : Eu, YVO 4 : Ce, Y 2 O 2 S: Eu And one or more phosphors selected from Y 2 O 2 S: Ce can be used. Here, ZnS: Cu, Au, Al is a ZnS-based photoluminescent phosphor activated with Cu, Au, and Al using ZnS as a base material. ZnS: Cu, Al, ZnS: Cu, ZnS: Mn and ZnS: Eu are photoluminescent phosphors activated by Cu, Al, Cu, Mn, and Eu, respectively, using ZnS as a base material. Similarly, YVO 4 : Eu and YVO 4 : Ce are phosphors activated with Eu and Ce, respectively, using YVO 4 as a base, and Y 2 O 2 S: Eu and Y 2 O 2 S: Ce are Y 2 O. 2 is a phosphor activated with Eu and Ce, respectively. These phosphors have an absorption spectrum for blue light, and emit light having a wavelength longer than the excitation wavelength.
Each of the above phosphors has a unique emission color, and the emission color can be taken into consideration in the selection of the phosphor. That is, a phosphor having an appropriate fluorescent color can be selected so that a desired white color can be obtained by mixing the fluorescence emitted therefrom and the light of the blue LED and the red LED. From another viewpoint, white light having a different color can be obtained by changing the yellow phosphor used. Two or more different yellow phosphors may be used in combination.
青色LEDの使用数と赤色LEDの使用数はいずれも限定されないが、赤色LEDの使用数を相対的に少なくすることが好ましい。既述のように、赤色LEDの光は、青色LEDと黄系蛍光体のみでは不足する赤色成分を補う目的で使用されるものだからである。
尚、青色LED及び赤色LEDに加えて、緑色LEDなど異なる発光色のLEDを一種類又は複数種類使用してもよい。
The number of blue LEDs used and the number of red LEDs used are not limited, but it is preferable to relatively reduce the number of red LEDs used. This is because the light of the red LED is used for the purpose of compensating for the red component that is insufficient with only the blue LED and the yellow phosphor as described above.
In addition to the blue LED and the red LED, one type or a plurality of types of LEDs having different emission colors such as a green LED may be used.
本発明の他の態様では、複数の紫外発光LED(以下、「紫外LED」ともいう)を用いる。そして、紫外光によって励起して赤色の蛍光を発する蛍光体(以下、「赤系蛍光体」ともいう)、同様に緑色の蛍光を発する蛍光体(以下、「緑系蛍光体」ともいう)、及び同様に青色の蛍光を発する蛍光体(以下、「青系蛍光体」ともいう)を併せて用いる。かかる態様では、各蛍光体からの蛍光、即ち赤系、緑系、青系の各蛍光が混合(混色)することで最終的に白色光が得られる。紫外LEDを使用した場合には色変化を低減することができるという利点がある。即ち、この場合には、経時的に色バランスが変化することが少なくなり、また電流依存性の面においても色バランスに優れることとなる。
以上の各蛍光体に加えて、紫外光又は青系蛍光体の光によって励起し、黄色ないし黄緑色の蛍光を発する蛍光体(以下、「黄系蛍光体」ともいう)を用いてもよい。この場合には赤系、緑系、青系、及び黄系の各光が生じ、それらが混合(混色)することで色再現性に一層優れた白色光が得られる。尚、緑系蛍光体を使用せずに赤系蛍光体、青系蛍光体、及び黄系蛍光体を組み合わせて使用することにしてもよい。黄系蛍光体の蛍光は一般にブロードな波長を有することから、当該蛍光によって黄系〜緑系の色をカバーできるからである。
尚、紫外LEDに加えて赤色LED、緑色LED、又は青色LEDなど異なる発光色のLEDを一種類又は複数種類使用してもよい。
In another embodiment of the present invention, a plurality of ultraviolet light emitting LEDs (hereinafter also referred to as “ultraviolet LEDs”) are used. A phosphor that emits red fluorescence when excited by ultraviolet light (hereinafter also referred to as “red phosphor”), a phosphor that similarly emits green fluorescence (hereinafter also referred to as “green phosphor”), Similarly, a phosphor that emits blue fluorescence (hereinafter also referred to as “blue phosphor”) is also used. In such an embodiment, the white light is finally obtained by mixing (mixing) the fluorescence from each phosphor, that is, the red, green, and blue fluorescence. When an ultraviolet LED is used, there is an advantage that the color change can be reduced. That is, in this case, the color balance is less likely to change over time, and the color balance is excellent in terms of current dependency.
In addition to the above phosphors, a phosphor that emits yellow or yellow-green fluorescence when excited by light of ultraviolet light or blue phosphor (hereinafter also referred to as “yellow phosphor”) may be used. In this case, red light, green light, blue light, and yellow light are generated, and by mixing (mixing) the light, white light that is more excellent in color reproducibility can be obtained. Note that a red phosphor, a blue phosphor, and a yellow phosphor may be used in combination without using the green phosphor. This is because the fluorescence of the yellow phosphor generally has a broad wavelength, so that the yellow to green color can be covered by the fluorescence.
In addition to the ultraviolet LED, one type or a plurality of types of LEDs having different emission colors such as a red LED, a green LED, or a blue LED may be used.
ここに赤系蛍光体としては例えば、6MgO・As2O5:Mn4+、Y(PV)O4:Eu、CaLa0.1Eu0.9Ga3O7、BaY0.9Sm0.1Ga3O7、Ca(Y0.5Eu0.5)(Ga0.5In0.5)3O7、Y3O3:Eu、YVO4:Eu、Y2O2:Eu、3.5MgO・0.5MgF2GeO2:Mn4+、及び(Y・Cd)BO2:Eu等を採用することができる。一方、緑系蛍光体としては例えば、Y2SiO5:Ce3+,Tb3+、Sr2Si3O8・2SrCl2:Eu、BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+、ZnSiO4:Mn、Zn2SiO4:Mn、LaPO4:Tb、SrAl2O4:Eu、SrLa0.2Tb0.8Ga3O7、CaY0.9Pr0.1Ga3O7、ZnGd0.8Ho0.2Ga3O7、SrLa0.6Tb0.4Al3O7、ZnS:Cu,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al、Zn2SiO4:Mn、ZnSiO4:Mn、ZnS:Ag,Cu、(Zn・Cd)S:Cu、ZnS:Cu、GdOS:Tb、LaOS:Tb、YSiO4:Ce・Tb、ZnGeO4:Mn、GeMgAlO:Tb、SrGaS:Eu2+、ZnS:Cu・Co、MgO・nB2O3:Ge,Tb、LaOBr:Tb,Tm、及びLa2O2S:Tb等を採用することができる。同様に青系蛍光体としては例えば、(Ba,Ca,Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+、(Ba,Mg)2Al16O27:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2+ 、(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2・nB2O3:Eu2+、Sr10(PO4)6Cl2:Eu2+、(Sr,Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2P2O7:Eu、Sr5(PO4)3Cl:Eu、(Sr,Ca,Ba)3(PO4)6Cl:Eu、SrO・P2O5・B2O5:Eu、(BaCa)5(PO4)3Cl:Eu、SrLa0.95Tm0.05Ga3O7、ZnS:Ag、GaWO4、Y2SiO6:Ce、ZnS:Ag,Ga,Cl、Ca2B4OCl:Eu2+、BaMgAl4O3:Eu2+、及び一般式(M1,Eu)10(PO4)6Cl2(M1は、Mg,Ca,Sr,及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素)で表される蛍光体や、有機系の蛍光体として知られる、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン(Bis−MSB)、トランス−4,4’−ジフェニルスチルベン(DPS)等のスチルベン系色素、及び7−ヒドロキシ−4−メチルクマリン(クマリン4)等のクマリン系色素等を採用することができる。
Here, as the red phosphor, for example, 6MgO · As 2 O 5 : Mn 4+ , Y (PV) O 4 : Eu, CaLa 0.1 Eu 0.9 Ga 3 O 7 , BaY 0.9 Sm 0.1 Ga 3 O 7, Ca (Y 0.5 Eu 0.5) (Ga 0.5 In 0.5) 3 O 7, Y 3 O 3: Eu, YVO 4: Eu, Y 2 O 2: Eu, 3 .5MgO.0.5MgF 2 GeO 2 : Mn 4+ , (Y · Cd) BO 2 : Eu, and the like can be used. On the other hand, examples of green phosphors include Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ , Sr 2 Si 3 O 8 .2SrCl 2 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu 2+ , Mn 2+ , ZnSiO 4 : Mn. , Zn 2 SiO 4: Mn, LaPO 4: Tb, SrAl 2 O 4: Eu, SrLa 0.2 Tb 0.8 Ga 3 O 7, CaY 0.9 Pr 0.1 Ga 3 O 7, ZnGd 0.8 Ho 0.2 Ga 3 O 7 , SrLa 0.6 Tb 0.4 Al 3 O 7 , ZnS: Cu, Al, (Zn, Cd) S: Cu, Al, ZnS: Cu, Au, Al, Zn 2 SiO 4: Mn, ZnSiO 4: Mn , ZnS: Ag, Cu, (Zn · Cd) S: Cu, ZnS: Cu, GdOS: Tb, LaOS: Tb, YSiO 4: Ce · Tb, ZnGe 4: Mn, GeMgAlO: Tb, SrGaS:
(リフレクタ)
本発明では、連続して配置される一群(二個以上)のLEDを一括して囲繞するリフレクタを使用する。即ち、LED毎にリフレクタを用意するのではなく、複数個のLEDに対して一つのリフレクタを使用する。具体的には例えば、LEDが8個線状に配列している場合に、全てのLEDをまとめて囲繞するように一つのリフレクタを使用することができる。或いはLEDを左右4個ずつに分けて各LED群に対して一つのリフレクタを使用するなど、複数のリフレクタを使用してもよい。
リフレクタの材質は特に限定されない。例えば白色樹脂やアルミなどをリフレクタの形成材料として採用することができる。リフレクタはLEDに対向する面(受光面)が光反射性であればよい。従って例えば、適当な材料を成形した後、受光面となる領域に白色塗料の塗布やメッキ処理を施す等して光反射性を付与したものをリフレクタとしてもよい。
(Reflector)
In the present invention, a reflector that collectively encloses a group (two or more) of LEDs arranged in succession is used. That is, a reflector is not prepared for each LED, but one reflector is used for a plurality of LEDs. Specifically, for example, when eight LEDs are arranged in a line, one reflector can be used so as to surround all the LEDs together. Alternatively, a plurality of reflectors may be used, such as dividing the LEDs into left and right four parts and using one reflector for each LED group.
The material of the reflector is not particularly limited. For example, white resin, aluminum, or the like can be used as a reflector forming material. The reflector may have a surface (light receiving surface) facing the LED that is light reflective. Therefore, for example, a reflector that is provided with light reflectivity by forming a suitable material and then applying a white paint or plating to the region to be the light receiving surface may be used as the reflector.
(導光板)
導光板は少なくとも光導入面と発光面とを備える。光導入面は原則としてLEDの光出射側に対向する面であって、そこを介して導光体内に光が導入される。光導入面は、導光板の端面又は裏面(発光面の反対側に位置する面)の一部又は全体に形成される。具体的には例えば導光体の一つの端面を光導入面とする。または、導光板の一つの端部の裏面を光導入面とする。この場合、当該端部位置の導光板端面が、導入光を反対側端面の方向に反射する傾斜を有する面であることが好ましい。当該導光板端面による反射作用によって導入光を良好に導光させるためである。尚、当該導光板端面は平面であっても曲面(一部が曲面の場合を含む)であってもよい。
(Light guide plate)
The light guide plate includes at least a light introducing surface and a light emitting surface. In principle, the light introduction surface is a surface facing the light emission side of the LED, and light is introduced into the light guide through the light introduction surface. The light introduction surface is formed on a part or the whole of the end surface or the back surface of the light guide plate (the surface located on the opposite side of the light emitting surface). Specifically, for example, one end surface of the light guide is used as a light introduction surface. Alternatively, the back surface of one end portion of the light guide plate is a light introduction surface. In this case, it is preferable that the end surface of the light guide plate at the end position is a surface having an inclination that reflects the introduced light in the direction of the opposite end surface. This is because the introduced light is favorably guided by the reflection action by the end face of the light guide plate. The end face of the light guide plate may be a flat surface or a curved surface (including a case where a part is a curved surface).
光導入面が形成される領域から遠ざかるにつれて発光面側にテーパーする面を導光板の裏面に形成することができる。このような構成として、例えばLED光をその光軸が導光板の発光面に平行となるように入射させれば、光導入面から遠ざかるにつれて導光板の裏面に到達する光は本来少なくなるところ、テーパー面部分では光導入面から遠ざかるにつれて光軸方向に傾斜することで光軸により近い光、即ち輝度の高い光を受けることができる。これにより、テーパー面部分では受光する光の量(光度)が全体に亘って均一化される。その結果、テーパー面部分に反射された光が放射する導光板の発光面における発光ムラが軽減される。好ましくは、導光板の裏面の実質的に全体をこのようなテーパー面で形成する。導光板の発光面全体に亘って発光ムラを軽減し、発光輝度の均一化を図るためである。 A surface that tapers toward the light emitting surface as the distance from the region where the light introduction surface is formed can be formed on the back surface of the light guide plate. As such a configuration, for example, if LED light is incident so that its optical axis is parallel to the light emitting surface of the light guide plate, the light that reaches the back surface of the light guide plate is inherently less as it gets farther from the light introduction surface. The tapered surface portion can receive light that is closer to the optical axis, that is, light with high luminance, by being inclined in the optical axis direction as the distance from the light introduction surface increases. As a result, the amount (light intensity) of light received at the tapered surface portion is made uniform throughout. As a result, light emission unevenness on the light emitting surface of the light guide plate where the light reflected by the tapered surface portion radiates is reduced. Preferably, substantially the entire back surface of the light guide plate is formed with such a tapered surface. This is because light emission unevenness is reduced over the entire light emitting surface of the light guide plate, and the light emission luminance is made uniform.
導光板の材質は光透過性であれば特に限定されない。好ましくは透明(無色透明、有色透明を含む)な材料により導光板を構成する。また、加工が容易で耐久性に優れた材料により導光板を構成することが好ましい。導光板の材料としては、例えばアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ガラス等を用いることができる。
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
The material of the light guide plate is not particularly limited as long as it is light transmissive. The light guide plate is preferably made of a transparent material (including colorless and transparent, and colored and transparent). Moreover, it is preferable to comprise a light-guide plate with the material which is easy to process and was excellent in durability. As a material of the light guide plate, for example, acrylic resin, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate resin, epoxy resin, glass, or the like can be used.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
図1は本発明の一実施例である液晶表示装置1の分解斜視図である。図2は液晶表示装置1の光源部10(バックライト光源)を構成する光源ユニット15の平面図である。また、図3は光源部10の断面図である。
液晶表示装置1は大別して光源部10(バックライト光源)と、液晶パネル20と、及び意匠カバー30とから構成される。光源部10は導光板11、光源ユニット15、及びヒートシンク18を含む。導光板11はアクリル樹脂製であり、略平板形状を有する。導光板11はその上面が発光面12となり、この上に液晶パネル20が載置されることとなる。一方、導光板11の一端面13は所定の傾斜を有する。この例では当該端面13と発光面12がなす角度は約135°となっている。尚、当該端面13の傾斜角度は、後述の光源ユニット15からの光を当該端面13が効率的且つ良好な配光特性で反射できるように設計することができる。また、本実施例では当該端面13を平面状としたが、所定の曲率(全体に亘って曲率は一定でなくともよい)で湾曲する曲面としてもよい。或いは、平面と曲面とを組み合わせた形状としてもよい。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the
The liquid crystal display device 1 is roughly divided into a light source unit 10 (backlight light source), a
導光板11の裏面14は、端面13側から反対側端面に向かって次第に上面(発光面12)に近づくテーパー面となっている(図1及び図3を参照)。
上記端面13が形成される側の導光板下方に光源ユニット15が配置される。本実施例では合計3個の光源ユニット15が一列に整列した状態で配置される。各光源ユニット15は基板21と、その上にマウントされる複数個のLEDと、及びリフレクタ24から構成される。一つの光源ユニット15に対して8個の青色LED16と3個の赤色LED17が使用される。これら複数のLEDは、二個おきに赤色LED17となるように、基板21上に直線状に配列している。
The
A
基板21は銅の表面にニッケルメッキを施したものであって、高い熱伝導性を有する。また、図1に示されるように基板21の表面積はLEDのマウント領域22のそれに比較して格段に大きい。このような構成の基板21を採用することによって配線パターンの形成の面で有利となる(例えば、大きな電極パッドを形成でき、電気的接続が容易となる)。また、基板21とヒートシンク18との接触面積が大きくなり、基板21からヒートシンク18への熱の伝導効率が高まる。これによって一層放熱効果に優れた光源部10(バックライト光源)となり、長期に亘る高い駆動安定性及び長寿命化を達成できる。尚、この実施例では青色LED16及び赤色LED17ともにCOBタイプ(チップオンボードタイプ)である。
The
図2及び図3に示されるように、直線上に配列した青色LED16及び赤色LED17を一括して囲繞するようにリフレクタ24が配置される。リフレクタ24は白色樹脂製であって、その断面が台形で且つ横長の開口部25を有する。そして当該開口部25内に青色LED16及び赤色LED17が収まるようにリフレクタ24は基板21上に載置される。その後、リフレクタ24の開口部25内には、黄系蛍光体を分散させたエポキシ樹脂27が充填される。一方、リフレクタ24と導光板11との間は、屈折率が導光板に揃った乃至は類似の透明な光学ジェルで充たされる(図示せず)。
リフレクタ24は一方で、その開口部25が形成される側と反対側に伸びる取付部26を備える。当該取付部26を利用してリフレクタ24は基板21にネジ止めされている。本実施例では当該ネジ止めによってリフレクタ24、基板21、及び後述のヒートシンク18が連結される構成とした。かかる構成によればこれらの部材を簡易な方法で且つ強固に一体化することができる。従って、組み立て作業が容易となり、また外部衝撃に対する強度が高まるなど品質の向上も期待できる。
ヒートシンク18には基板21、及びリフレクタ24がちょうど収まるように段差19が設けられている。尚、本実施例ではヒートシンク18の材質をアルミ銅としたが、これに限られるものではない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
On the other hand, the
The
以上の導光板11、光源ユニット15、及びヒートシンク18によって構成された光源部10(バックライト光源)では以下の発光態様が得られる(図3を参照)。尚、導光板11の発光面12上には液晶パネル20が載置され、その後意匠カバー30が被せられる。
まず各LEDが点灯することによって、青色LED16からの青色光と、赤色LED17からの赤色光が放出される。青色光の一部は、各LEDを被覆して存在する樹脂27内の黄蛍光体の励起に利用される。これによって黄色光が生成する。ここで、上記のように青色LED16及び赤色LED17を直線状に配列したことによって各光源ユニット15からは線状光が放射される。従って、薄型の導光板に対しても高い入射効率で光を入射させることが可能となる。また、導光板内での輝度ムラの発生も抑制することが可能となる。
In the light source unit 10 (backlight light source) configured by the
First, when each LED is turned on, blue light from the
ところで、以上の各光(青色光、赤色光及び黄色光)は直接又はリフレクタ24による反射を経た後、導光板裏面14を介して導光板11内に導入される。この過程において或いは導光板11内を進行する過程において各光が混合し、最終的に導光板11の発光面12から白色光が放射される。ここで、リフレクタ24と導光板11との間を、屈折率が導光板に揃った乃至は類似の透明な光学ジェルで充たしたことによって光のロスを最小限に抑えることができ、導光板11内への効率的な光の導入が行われる。一方、各LEDの上方に位置する導光板11の端面13が上記のように所定の傾斜を有することから、導入光を効率的にそこで反射し、反対側の端面方向の光へと変換することができる。これによって良好な導光作用が得られ、発光面12から放射される光の輝度が均一化される。即ち、発光ムラが軽減する。一方、導光板裏面14を上記のようにテーパー面としたことによって、導光板裏面14において発光面12側への積極的な光の反射が生じ、高い発光効率が得られる。また、光の入射領域から遠い領域ほど導光板裏面14と発光面12との距離が近づき、これに応じて光の取り出し効率が向上する。これによって、光の入射領域からの距離に起因する光量不足が解消され、もって発光ムラの軽減が図られる。
一方、青色LED16に加えて赤色LED17を使用することによって赤色の波長成分が補われる。これによって、光源部10から放射される光は光の三原色に対応する波長成分をバランスよく含むものとなる。その結果、青色LEDと黄系蛍光体の組合せのみでは実現できない、鮮やかな赤色を発色させることが可能となり、色再現性に優れた液晶表示装置が構成される。
By the way, each light (blue light, red light, and yellow light) described above is directly or after being reflected by the
On the other hand, the red wavelength component is compensated by using the
以上の構成において上記端面13の表面に光反射処理を施し、当該端面13による反射作用を高めることもできる。
また、本実施例では各光源ユニット15にそれぞれ11個のLEDを使用することにしたが、LEDの使用数はこれに限定されるものではない。例えば、光源ユニット15や導光板11の大きさ、必要とされる輝度等を考慮して、より多くの数又はより少ない数のLEDを使用することにしてもよい。また、青色LED16と赤色LED17の使用比率も特に限定されない。これらLEDの使用比率を変えることによって、最終的に得られる白色光の色合いを調整することもできる。他の発光色のLED(例えば緑色LEDや青緑色LED)を併用して同様の調整を行うことも可能である。
一方、黄系蛍光体に加えて、他の色の蛍光を発する蛍光体を併用してもよい。また、蛍光体の配置態様ないし含有態様も特に限定されず、例えば蛍光体を含む樹脂を青色LED16上のみに塗布することで上記の如き蛍光作用を得ることもできる。
In the above configuration, the surface of the
In this embodiment, eleven LEDs are used for each
On the other hand, in addition to the yellow phosphor, a phosphor emitting fluorescence of other colors may be used in combination. Moreover, the arrangement | positioning aspect thru | or inclusion aspect of fluorescent substance are not specifically limited, For example, the above fluorescence effects can also be acquired by apply | coating resin containing fluorescent substance only on blue LED16.
この実施例では、光源として紫外発光LEDが使用される。一方、蛍光体として赤系蛍光体、緑系蛍光体、及び青系蛍光体が使用される。その他の構成は上記実施例と同様である(即ち、図1〜図3に示した構成と同様)。
以上の構成では、LEDの光が三種類の蛍光体の励起に利用される。即ち、LEDから放出された紫外領域の光が赤系蛍光体、緑系蛍光体、及び青系蛍光体に照射して赤色光、緑色光、及び青色光が生成する。このようにして得られた三原色の光は混合(混色)しつつ導光板に入射する。その結果、導光板の発光面からはこれらの光が混合(混色)して得られる白色光が放射することとなる。
尚、本実施例においても、導光板裏面14をテーパー面としたことによる発光効率の向上及び発光ムラの軽減、放熱性基板とヒートシンクの使用による高い駆動安定性及び長寿命化など、上記実施例と同様の効果が奏される。
In this embodiment, an ultraviolet light emitting LED is used as a light source. On the other hand, a red phosphor, a green phosphor, and a blue phosphor are used as the phosphor. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment (that is, the same as the configuration shown in FIGS. 1 to 3).
In the above configuration, the light from the LED is used to excite three types of phosphors. That is, light in the ultraviolet region emitted from the LED is irradiated onto the red phosphor, the green phosphor, and the blue phosphor to generate red light, green light, and blue light. The light of the three primary colors thus obtained enters the light guide plate while being mixed (color mixing). As a result, white light obtained by mixing (mixing) these lights is emitted from the light emitting surface of the light guide plate.
Also in this embodiment, the light guide plate back
図4及び図5に他の実施例である液晶表示装置2を示す。図4は液晶表示装置2の分解斜視図、図5液晶表示装置2に使用される光源ユニット40の拡大斜視図である。尚、先行する実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
以下に説明するように、液晶表示装置2ではリフレクタの機能を兼ね備えた基板41が使用される。基板41は略直方体の形状を有し、その一面側にはU字状の断面を有する溝42が基板41の長手軸に沿って形成されている。一方、基板41の表面にはニッケル(Ni)によるメッキ処理が施されており、高い反射性を有する。これによって基板41は本来の機能ないし役割(LEDのマウント、配線など)に加えて、上記溝42の壁面において光を反射(及び配光)するというリフレクタとしての機能を併せ持つこととなる。しかも、本実施例の基板41はその材質が銅であって熱伝導率が大きく、ヒートシンクとしての機能をも備える。
基板41の溝42内にLEDがマウントされる。本実施例では12個の青色LED16と3個の赤色LED17が使用される。図5に示されるように、これら複数のLEDは、四個おきに赤色LED17となるように、基板41の溝42内に直線状に配列している。溝42内には、黄系蛍光体を分散させたエポキシ樹脂が充填される。各LEDの電極はリード線43によって配線パターン44に接続される。
4 and 5 show a liquid
As will be described below, the liquid
An LED is mounted in the
本実施例に使用される導光板50では、発光面12に対して端面13(光入射面)が垂直である。そして、導光板50の端面13に対してLEDのマウント面側が対向するようにして基板41と導光板50が連結される。尚、導光板裏面14は、上記実施例の場合と同様に、テーパー面となっている。また、基板41と導光板端面13との間には光学ジェル層が形成される。
In the
以上の構成によれば、各LEDに起因する青色光及び赤色光、並びに蛍光体に起因する黄色光が直接又は基板41の溝42の壁面による反射を経た後、導光板端面13(光導入面)を介して導光板50内に取り込まれる。この過程において或いは導光板50内を進行する過程において各光が混合(混色)し、最終的に導光板50の発光面12から白色光が放射される。
本実施例ではリフレクタとヒートシンクとを兼ねた基板41を使用することによって、光源ユニット40は小型でありながら良好な配光特性を有し且つ放熱性にも優れることとなる。また、全体の部品点数が少なくなり、組立作業性の向上や製造コストの低減などの効果が奏される。
尚、本実施例においても、導光板裏面14をテーパー面としたことによる発光効率の向上及び発光ムラの軽減、青色LED16に加えて赤色LED17を使用したことによる色再現性の向上など、上記実施例と同様の効果が奏される。
According to the above configuration, after the blue light and red light caused by each LED and the yellow light caused by the phosphor are reflected directly or by the wall surface of the
In this embodiment, the
In the present embodiment as well, the light emitting plate back
本発明のバックライト装置は、携帯電話、カーナビゲーションシステム、ラップトップ型(ノート型)PC、液晶テレビなどの液晶パネルや、屋外又は屋内で使用される指示板及び広告(板)等の情報伝達媒体に使用される光源として利用され得る。 The backlight device of the present invention transmits information such as a liquid crystal panel such as a mobile phone, a car navigation system, a laptop (notebook) PC, and a liquid crystal television, an instruction board and an advertisement (board) used outdoors or indoors. It can be used as a light source used for a medium.
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。 The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.
1、2 液晶表示装置
10 光源部(バックライト光源)
11 50 導光板
12 導光板発光面
13 導光板端面(反射面)
14 導光板裏面
15 40 光源ユニット
16 青色LED
17 赤色LED
18 ヒートシンク
20 液晶パネル
21 41 基板
24 リフレクタ
30 意匠カバー
1, 2 Liquid
11 50
14 Back surface of
17 Red LED
18
Claims (4)
前記放熱性基板上に略線状に配列した複数個のLEDと、
前記LEDの中で、連続して配置される二個以上のLEDを一括して囲繞するリフレクタと、及び
前記LEDの光を導入する光導入面と、及び導入光を放射する発光面とを有する導光板と、
を備えるバックライト装置。 A heat dissipation substrate;
A plurality of LEDs arranged substantially linearly on the heat dissipating substrate;
A reflector that collectively surrounds two or more LEDs that are continuously arranged in the LED, a light introduction surface that introduces light of the LED, and a light emission surface that emits the introduction light. A light guide plate;
A backlight device comprising:
前記青色発光LEDの光が照射する位置に黄系ないし黄緑系蛍光体をさらに備える、請求項1に記載のバックライト装置。 The plurality of LEDs includes a plurality of blue light emitting LEDs and a plurality of red light emitting LEDs,
The backlight device according to claim 1, further comprising a yellow or yellow-green phosphor at a position irradiated with light of the blue light emitting LED.
前記紫外発光LEDの光が照射する位置に赤系蛍光体、緑系蛍光体、及び青系蛍光体をさらに備える、請求項1に記載のバックライト装置。 The plurality of LEDs include a plurality of ultraviolet light emitting LEDs,
The backlight device according to claim 1, further comprising a red phosphor, a green phosphor, and a blue phosphor at a position irradiated with light from the ultraviolet light emitting LED.
該端部位置の導光板端面が、導入光を反対側端面方向に反射する傾斜を有する、
請求項1〜3のいずれかに記載のバックライト装置。 The light introduction surface is formed on the back surface of at least one end of the light guide plate;
The end face of the light guide plate at the end position has a slope that reflects the introduced light toward the opposite end face.
The backlight apparatus in any one of Claims 1-3.
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