JP2006032902A - 発光ダイオード及び発光ダイオードを有するバックライトモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】発光ダイオード及びバックライトモジュールの色バランスを向上させる。
【解決手段】発光ダイオード５は、活性化されたときに青色を発生するために用いられる青色ダイ５１及び活性化されたときに黄色を発生するために用いられる蛍光材料層５５を有する。発光ダイオードは、発光ダイオードの出力光の赤色成分を増大させるため、活性化されたときに赤色を発生するために用いられる赤色ダイ５７をさらに有する。バックライトモジュールは、液晶表示装置または液晶表示テレビジョンの光源のために用いられた場合に、色バランスのよい発光ダイオードを有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は発光ダイオード及び発光ダイオードを有するバックライトモジュールに関し、特に、色バランスのよい出力光を有する発光ダイオード及びバックライトモジュールに関する。
図１は従来型バックライトモジュールの斜視図を示す。従来型バックライトモジュール１は、複数のランプ１１、拡散板１２、反射板２３及び筐体１４を備える。バックライトモジュール１は（本図には示されていない）液晶表示装置の液晶板の下方に配置される。ランプ１１は光ビームを供給するために用いられる。反射板１３はランプ１１の下方に配置され、ランプ１１が発生した光ビームを拡散板１２に反射するために用いられる。拡散板１２はランプ１１の上方に配置され、均等に分布した光ビームが液晶板に当るように、ランプ１１が発生した光ビーム及び反射板１３により反射された光ビームを拡散させるために用いられる。筐体１４は、ランプ１１、拡散板１２及び反射板１３を収める方形枠である。従来型バックライトモジュール１のランプ１１は可視光スペクトルの緑色領域において強度が不足しているという欠点を有する冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）である。従来型バックライトモジュール１が液晶表示装置に適用されると、液晶表示装置上で緑色が弱く表示され、これは色表現を悪くする。したがって、従来型バックライトモジュール１の光源として選択される場合に、冷陰極蛍光灯は徐々に発光ダイオードに置き換えられている。
図２は従来型発光ダイオードの図である。従来型発光ダイオード２は、青色ダイ２１、反射器カップリードフレーム２２、２本のリード線２３及び２４、蛍光材料層２５及び封入カプセル材２６を有する。青色ダイ２１は窒化ガリウム（ＧａＮ）ダイであり、活性化されたときに青色光を発生するために用いられる。反射器カップリードフレーム２２は青色ダイ２１及び蛍光材料層２５を受けるために用いられる。青色ダイ２１は、青色ダイ２１に電力を供給する外部電源と電気的に接続されるリード線２３及び２４に電気的に結合される。蛍光材料層２５はイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）蛍光体を含み、青色ダイ２１を覆う。蛍光材料層２５は活性化されたときに黄色光を発生するために用いられる。青色ダイ２１及び蛍光材料層２５は、透明エポキシ樹脂である封入カプセル材２６に封入される。従来型発光ダイオード２の出力光は白色光であり、可視光スペクトルの赤色領域において強度が不足しているという欠点を有し、これはバランスの悪い色分布を生じさせる。
図３を参照すれば、青色ダイ２１に直流４００ｍＡが印加されている場合に、従来型発光ダイオード２により発生される白色光のスペクトル分布が示される。従来型発光ダイオード２のスペクトル分布には２つのピーク３１及び３２があり、ピーク３１は主として青色ダイ２１により生じ、ピーク３２は主として蛍光材料層２５により生じる。図に示されるように、従来型発光ダイオード２のスペクトル分布では、可視光スペクトルの赤色領域（６１０〜６８０ｎｍの範囲）が不足している。液晶表示装置のバックライトの光源として用いられた場合、出力光の赤色不足は液晶表示装置の色表現を悪くする。
上述の欠点を克服するため、特許文献１は、出力光の赤色成分を増大させて出力光の赤色不足を補償するために、発光ダイオードの蛍光材料層に補助蛍光体が加えられていることを特徴とする、赤色不足補償蛍光体ＬＥＤを開示している。しかし、そのような方法では発光ダイオードの輝度の損失が生じるであろう。したがって、バックライトモジュールの光源として用いられた場合、表示装置の輝度が低下することになる。
したがって、上述の問題を解決するための新規で改善された発光ダイオード及びバックライトモジュールが必要とされている。
米国特許第６３５１０６９Ｂ１号明細書
本発明の課題は、輝度の低下が生じない、色バランスの優れた発光ダイオード及びバックライトモジュールを提供することにある。
本発明の目的の１つは液晶表示テレビジョン（ＬＣＤＴＶ）または液晶表示装置の彩度を改善することである。
本発明の別の目的は、青色ダイ及び赤色ダイを有する発光ダイオードを、出力光の赤色不足を補償するように提供することである。本発光ダイオードがバックライトモジュールの光源として用いられた場合、本発光ダイオードは彩度を高めることができる。
本発明の別の目的は、冷陰極蛍光灯及び緑色発光ダイオードを有するバックライトモジュールを、出力光の緑色不足を補償するように提供することである。本バックライトモジュールが液晶表示テレビジョンまたは液晶表示装置の光源として用いられた場合、本バックライトモジュールは彩度を高めることができる。
本発明の別の目的は、白色発光ダイオード及び赤色発光ダイオードを有するバックライトモジュールを、出力光の赤色不足を補償するように提供することである。本バックライトモジュールが液晶表示テレビジョンまたは液晶表示装置の光源として用いられた場合、本バックライトモジュールは彩度を高めることができる。
図４は、従来型の発光ダイオードを適合させた、本発明にしたがうバックライトモジュールの斜視図を示す。バックライトモジュール４は、複数のランプ４１、拡散板４２、反射板４３、筐体４４および複数の緑色発光ダイオード４５を備える。
バックライトモジュール４は（本図には示されていない）液晶表示装置の液晶板の下方に配置される。ランプ４１は冷陰極蛍光灯であり、光ビームを供給するために用いられる。反射板４３はランプ４１の下方に配置され、ランプ４１で発生された光ビームを拡散板４２に反射するために用いられる。拡散板４２はランプ４１の上方に配置され、均等に分布した光ビームが液晶板に当るように、ランプ４１及び緑色発光ダイオード４５が発生する光ビーム並びに反射板４３が反射する光ビームを拡散するために用いられる。筐体４４はランプ４１、拡散板４２及び反射板４３を収める方形枠である。緑色発光ダイオード４５は従来型緑色発光ダイオードであり、ランプ４１の出力光における緑色不足を補償するために用いられる。この結果、バックライトモジュール４を液晶表示テレビジョンまたは液晶表示装置の光源として用いると、液晶表示テレビジョンまたは液晶表示装置の彩度を高めることができる。
本実施形態において、緑色発光ダイオード４５のそれぞれは個粒形状にある。あるいは、緑色発光ダイオード４５のそれぞれはストリップまたは別のタイプの形状とすることができる。本実施形態において、緑色発光ダイオード４５とランプ４１は一列ずつ交互に配列されている。あるいは、ランプ４１の全てを緑色発光ダイオード４５で囲むこともできる。
図５は本発明にしたがう発光ダイオードの図である。発光ダイオード５は、青色ダイ５１、反射器カップリードフレーム５２、２本の青色ダイリード線５３及び５４、蛍光材料層５５、封入カプセル材５６、赤色ダイ５７並びに２本の赤色ダイリード線５８及び５９を有する。
青色ダイ５１は窒化ガリウム（ＧａＮ）ダイであり、活性化されたときに青色光を発生するために用いられる。赤色ダイ５７は、活性化されたときに６１５ｎｍと６４０ｎｍの間の波長を有する赤色光を発生するために用いられる。赤色ダイ５７の材料としてはリン化インジウムガリウムアルミニウム（ＩｎＧａＡｌＰ）があるが、これには限定されない。反射器カップリードフレーム５２は、青色ダイ５１、赤色ダイ５７及び蛍光材料層５５を受けるために用いられる。青色ダイ５１は、青色ダイ５１に電力を供給する外部電源に電気的に接続される青色ダイリード線５３及び５４に電気的に結合される。赤色ダイ５７は、赤色ダイ５７に電力を供給する外部電源に電気的に接続される赤色ダイリード線５８及び５９に電気的に結合される。蛍光材料層５５はイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）蛍光体を含み、青色ダイ５１及び赤色ダイ５７を覆う。蛍光材料層５５は活性化されたときに黄色光を発生するために用いられる。青色ダイ５１、赤色ダイ５７及び蛍光材料層５５は、透明エポキシ樹脂である封入カプセル材５６に封入される。
図６を参照すれば、青色ダイ５１に直流４００ｍＡが印加され、赤色ダイ５７に直流１００間が印加されている場合に、図５の発光ダイオード５が発生する白色光のスペクトル分布が示されている。発光ダイオード５のスペクトル分布には３つのピーク６１、６２及び６３があり、ピーク６１は主として青色ダイ５１により生じ、ピーク６２は主として蛍光材料層５５により生じる。図３のスペクトル分布と比較すると、違いは、波長６４０ｎｍに対応し、可視スペクトルの赤色領域にある、ピーク６３を図６のスペクトル分布がさらに有することである。したがって、発光ダイオード５が従来型発光ダイオードの出力光における赤色不足を補償することができる。
図７は、図５の発光ダイオード５を適合させた、本発明にしたがうバックライトモジュール７の斜視図である。バックライトモジュール７は、複数の発光ダイオード５、拡散板７２、反射板７３及び筐体７４を備える。バックライトモジュール７は（本図には示されていない）液晶表示装置の液晶板の下方に配置される。発光ダイオード５は図５の発光ダイオード５と同じものであり、光ビームを供給するために用いられる。拡散板７２、反射板７３及び筐体７４は、図１に示されるような従来型バックライトモジュール１の拡散板１２、反射板１３及び筐体１４と同じものである。バックライトモジュール７が液晶表示テレビジョンまたは液晶表示装置に適用されたときに、発光ダイオード５によって出力光の赤色不足を補償することができるから、発光ダイオード５は液晶表示テレビジョンまたは液晶表示装置の彩度を高めることができる。
図８は本発明にしたがう別のタイプのバックライトモジュールの斜視図を示す。バックライトモジュール８は、複数の白色発光ダイオード８１、拡散板８２、反射板８３、筐体８４及び複数の赤色発光ダイオード８５を備える。バックライトモジュール８は（本図には示されていない）液晶表示装置の液晶板の下方に配置される。白色発光ダイオード８１は従来型白色発光ダイオードであり、主光ビームを供給するために用いられる。赤色発光ダイオード８５は従来型赤色発光ダイオードであり、従来型白色発光ダイオード８１の出力白色光における赤色不足を補償するために用いられる。拡散板８２、反射板８３及び筐体８４は、図１に示されるような従来型バックライトモジュール１の拡散板１２、反射板１３及び筐体１４と同じである。本実施形態において、赤色発光ダイオード８５は出力光における赤色不足を補償するために加えられ、したがって、バックライトモジュール８が液晶表示テレビジョンまたは液晶表示装置に適用された場合に、赤色発光ダイオード８５が液晶表示テレビジョンまたは液晶表示装置の彩度を高めることができる。本実施形態において、赤色発光ダイオード８８及び白色発光ダイオード８１は一列ずつ交互に配列されている。しかし、別の用途では、全ての白色発光ダイオード８１が赤色発光ダイオード８５に囲まれるか、あるいは赤色発光ダイオード８８及び白色発光ダイオード８１が１つずつ交互に配列される。
本発明のいくつかの実施形態を図示し、説明したが、当業者により様々な改変及び改善がなされ得る。したがって、本発明の実施形態は限定の意味ではなく、例示の意味で説明される。本発明は例示されたような特定の形態に限定されることはなく、本発明の精神及び範囲を維持する全ての改変は添付される特許請求の範囲に定められる範囲内にあるとされる。
従来型バックライトモジュールの斜視図を示す 従来型発光ダイオードの図である 図２の従来型発光ダイオードが発生する白色光のスペクトル分布を示す 従来型の発光ダイオードを適合させた、本発明にしたがうバックライトモジュールの斜視図を示す 本発明にしたがう発光ダイオードの図である 図５の発光ダイオードが発生する白色光のスペクトル分布を示す 図５の発光ダイオードを適合させた、本発明にしたがうバックライトモジュールの斜視図を示す 本発明にしたがう別のタイプのバックライトモジュールの斜視図を示す
符号の説明
１、４、７、８ バックライトモジュール
２、５ 発光ダイオード
１１、４１ 冷陰極蛍光灯
１２、４２、７２、８２ 拡散板
１３、４３、７３、８３ 反射板
１４、４４、７４、８４ 筐体
２１、５１ 青色ダイ
２２、５２ 反射器カップリードフレーム
２３、２４、５３、５４、５８、５９ リード線
２５、５５ 蛍光材料層
２６、５６ 封入カプセル材
４５ 緑色発光ダイオード
５７ 赤色ダイ
８１ 白色発光ダイオード
８５ 赤色発光ダイオード

Claims (16)

  1. 蛍光材料層に覆われた青色ダイを有し、前記青色ダイは活性化されたときに青色を発生するために用いられ、前記蛍光材料層は活性化されたときに黄色を発生するために用いられるものである発光ダイオードにおいて、前記発光ダイオードが、前記発光ダイオードの出力光の赤色成分を増大させるための、活性化されたときに赤色を発生するために用いられる赤色ダイをさらに有することを特徴とする発光ダイオード。
  2. 請求項１に記載の発光ダイオードを備えることを特徴とするバックライトモジュール。
  3. 請求項２に記載のバックライトモジュールを備えることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項２に記載のバックライトモジュールを備えることを特徴とする液晶表示テレビジョン。
  5. バックライトモジュールであって、
    筐体、
    前記筐体内に配置された光源、
    前記光源の下方に配置され、前記光源により発生された光ビームを反射するために用いられる反射板、及び
    前記光源の上方に配置され、前記光源により発生された前記光ビーム及び前記反射板により反射された前記光ビームを拡散するために用いられる拡散板
    を備えるバックライトモジュールにおいて、
    前記光源が複数のランプ及び複数の緑色発光ダイオードを備えることを特徴とするバックライトモジュール。
  6. 前記ランプが冷陰極蛍光灯であることを特徴とする請求項５に記載のバックライトモジュール。
  7. 前記ランプ及び前記緑色発光ダイオードが交互に配列されていることを特徴とする請求項５に記載のバックライトモジュール。
  8. 前記緑色発光ダイオードのそれぞれがストリップ形状にあることを特徴とする請求項５に記載のバックライトモジュール。
  9. 前記ランプの全てが前記緑色発光ダイオードに囲まれていることを特徴とする請求項５に記載のバックライトモジュール。
  10. 請求項５に記載のバックライトモジュールを備えることを特徴とする液晶表示装置。
  11. 請求項５に記載のバックライトモジュールを備えることを特徴とする液晶表示テレビジョン。
  12. バックライトモジュールであって、
    筐体、
    前記筐体内に配置された光源、
    前記光源の下方に配置され、前記光源により発生された光ビームを反射するために用いられる反射板、及び
    前記光源の上方に配置され、前記光源により発生された前記光ビーム及び前記反射板により反射された前記光ビームを拡散するために用いられる拡散板
    を備えるバックライトモジュールにおいて、
    前記光源が複数の白色発光ダイオード及び複数の赤色発光ダイオードを備えることを特徴とするバックライトモジュール。
  13. 前記白色発光ダイオード及び前記赤色発光ダイオードが交互に配列されていることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトモジュール。
  14. 前記白色発光ダイオードの全てが前記赤色発光ダイオードに囲まれていることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトモジュール。
  15. 請求項１２に記載のバックライトモジュールを備えることを特徴とする液晶表示装置。
  16. 請求項１２に記載のバックライトモジュールを備えることを特徴とする液晶表示テレビジョン。
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