JP2006302582A - Backlight device and color liquid crystal display device - Google Patents

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貴司 奥
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To save power in increasing a size of a screen and luminance of a color liquid crystal display device. <P>SOLUTION: Luminance L-electric current I characteristics of a light emitting diode of the backlight device, which obtains a target color reproduction range by combination of respective red, green, and blue light emitting diodes 12R, 12G, and 12B, sets a maximum conduction current to the light emitting diode requiring high luminance in regards to the light emitting diode having nonlinear characteristics as a sufficiently lower conduction current than the maximum standard conduction current. High luminous can be achieved by compensating targeted light quantity on an emitted light color of the light emitting diode by an increase of the number of the diodes while saving power. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、バックライト装置およびカラー液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a backlight device and a color liquid crystal display device.

カラー液晶表示装置、例えば液晶ＴＶにおいて、バックライト装置として、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの各色の発光ダイオード（ＬＥＤ）の組み合わせによって白色光および色再現範囲の拡大、高輝度化を図ったカラー液晶ＴＶの製品化がなされた（例えば非特許文献１参照）。
このカラー液晶表示装置におけるバックライト装置としては、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの各色の発光ダイオード（ＬＥＤ）の組み合わせを選定することによって、輝度むら、色むら等の特性にすぐれたバックライト装置が構成される。 In a color liquid crystal display device, for example, a liquid crystal TV, as a backlight device, a combination of light emitting diodes (LEDs) of each color of red R, green G, and blue B expands white light and a color reproduction range and increases brightness. A liquid crystal TV has been commercialized (for example, see Non-Patent Document 1).
As a backlight device in this color liquid crystal display device, a backlight device having excellent characteristics such as luminance unevenness and color unevenness by selecting a combination of light emitting diodes (LEDs) of each color of red R, green G, and blue B Is configured.

このバックライト装置としては、例えば視感度の高い緑ＧのＬＥＤ２個と、発熱によって発光効率の低下が起きやすい赤ＲのＬＥＤ２個と、青ＢのＬＥＤ１個の組み合わせによって目的の色再現範囲を得るようにした５シーケンシャルによる組を構成し、この組が多数組配列された構成とされる。   As this backlight device, for example, a combination of two green G LEDs having high visual sensitivity, two red R LEDs that tend to cause a decrease in luminous efficiency due to heat generation, and one blue B LED is used to obtain a target color reproduction range. A set of five sequential groups as described above is formed, and a large number of sets are arranged.

ところで、カラー液晶表示装置、例えばカラー液晶ＴＶにおいて、大画面、高輝度化の要求が高まっており、このために、従来においては、各ＬＥＤにおいて、できるだけ発光輝度を高めるように、通電電流を、各ＬＥＤにおいて許容される最大規格通電電流近傍まで高い電流を通電して輝度を上げるという方法が取られる方向にある。   By the way, in a color liquid crystal display device, for example, a color liquid crystal TV, there is an increasing demand for a large screen and high luminance. For this reason, conventionally, in each LED, an energization current is set so as to increase emission luminance as much as possible. There is a direction in which a method of increasing the luminance by applying a high current to the vicinity of the maximum standard energization current allowed in each LED is taken.

ところが、このように通電電流を大とすることは、それ自体大電力を必要とすることはさることながら、ＬＥＤの発熱が大となることから、これによる寿命の低下、輝度の不安定性を回避するために、より大掛かりなファン等の設置が必要となり、この冷却のための電力消費の増大化が問題となる。
その上、例えば赤のＬＥＤに関しては、例えばＡｌＧａＩｎＰ系のＬＥＤを用いることによって、図１４Ａにその発光輝度Ｌ−電流Ｉ特性の概略図を示すように、直線性を有する特性を示すことから、通電電流の増加にほぼ比例して発光輝度を高めることができるものであるが、青および緑のＬＥＤに関しては、図１４Ｂに摸式的に発光輝度Ｌ−電流Ｉ特性を示すように、その特性は、非線形で、青のＬ−Ｉ特性は、（Ｌ０／Ｌ１）＝（Ｉ０／Ｉ１）α（ここで、α＝０．６５〜０．８５程度）の非線形特性を示し、緑のＬ−Ｉ特性は、（Ｌ０／Ｌ１）＝（Ｉ０／Ｉ１）α（ここで、α＝０．５５〜０．７５程度）の非線形特性を示性を有することから、通電電流が高い領域ではこれに比例した高い輝度を得ることができないことから、輝度を高めるには、上述したように、通電電流を、各ＬＥＤにおいて許容される最大規格通電電流近傍までの大電流を通電して輝度を上げるという方法が取られる。したがって、その電力効率は低く、省電力化を阻害する。
日経エレクトロニクス（日経ＢＰ社）、2004年12月20日号（第 889号）第123〜130頁 However, increasing the energizing current in this way not only requires a large amount of power per se, but also increases the heat generation of the LED, thereby avoiding a decrease in life and instability of luminance due to this. Therefore, it is necessary to install a larger fan or the like, and the increase in power consumption for cooling becomes a problem.
In addition, for example, with respect to a red LED, for example, by using an AlGaInP-based LED, since the light emission luminance L-current I characteristic is schematically shown in FIG. Although the emission luminance can be increased almost in proportion to the increase in current, the characteristics of the blue and green LEDs are as shown in FIG. 14B schematically showing the emission luminance L-current I characteristics. The non-linear, blue LI characteristic indicates a non-linear characteristic of (L 0 / L 1 ) = (I 0 / I 1 ) α (where α = 0.65 to 0.85), and green The L-I characteristic of (L 0 / L 1 ) = (I 0 / I 1 ) α (where α = 0.55 to about 0.75) has a non-linear characteristic. High brightness proportional to this cannot be obtained in areas where current is high Therefore, in order to increase the luminance, as described above, a method of increasing the luminance by applying a large current up to the vicinity of the maximum standard energization current allowed for each LED as the energization current is taken. Therefore, the power efficiency is low, which hinders power saving.
Nikkei Electronics (Nikkei BP), December 20, 2004 (No. 889), pages 123-130

上述したように、カラー液晶表示装置、例えばカラー液晶ＴＶにおいて、大画面、高輝度化を図る場合、従来の方法においては、その電力消費が膨大となって、地球環境の問題から、省電力化の要求が高まっている昨今、きわめて大きな問題となるところである。
特に、輝度の向上を図る場合、視感度の高い緑の発光ダイオードにおいて、高い輝度を得るようになされるが、この場合の消費電力の無駄が問題となる。
本発明は、結果的に電力消費を効果的に抑制して、目的とするする上述した大画面、高輝度化を図ることができるようにしたバックライト装置およびカラー液晶表示装置を提供するものである。 As described above, in a color liquid crystal display device, for example, a color liquid crystal TV, when a large screen and high brightness are to be achieved, the conventional method consumes a large amount of power, and the power consumption is reduced due to problems of the global environment. Nowadays, there is a growing problem, and this is a very big problem.
In particular, in the case of improving luminance, high luminance is obtained in a green light emitting diode having high visibility, but waste of power consumption in this case becomes a problem.
As a result, the present invention provides a backlight device and a color liquid crystal display device that can effectively reduce power consumption and achieve the above-described large screen and high brightness. is there.

本発明によるバックライト装置は、多数の発光ダイオード組が配列され、該発光ダイオード組が、赤、緑および青の各色の発光ダイオードの組み合わせによって目的の色再現範囲を得るようになされたバックライト装置であって、上記発光ダイオードの輝度Ｌ−電流Ｉ特性が非線形特性を有し、かつ発光ダイオードの発光色に関する光量の増大化を図る特定発光ダイオードに対する最大通電電流を、該特定発光ダイオードの最大規格通電電流より十分低い低通電電流に設定し、該特定発光ダイオードの発光色の目的とする光量を、上記発光ダイオード組における上記特定発光ダイオードの個数の増加によって補償して成ることを特徴とする。   The backlight device according to the present invention has a plurality of light emitting diode sets arranged therein, and the light emitting diode sets obtain a target color reproduction range by combining red, green and blue light emitting diodes. The luminance L-current I characteristic of the light-emitting diode has a non-linear characteristic, and the maximum energization current for the specific light-emitting diode that increases the amount of light related to the light-emitting color of the light-emitting diode is the maximum standard of the specific light-emitting diode. It is characterized in that it is set to a low energization current sufficiently lower than the energization current, and the target light quantity of the light emission color of the specific light emitting diode is compensated by an increase in the number of the specific light emitting diodes in the light emitting diode set.

また、本発明は、上記バックライト装置にあって、上記特定発光ダイオードが、緑色発光ダイオードまたは／および青色発光ダイオードであることを特徴とする。   In the backlight device, the specific light-emitting diode is a green light-emitting diode and / or a blue light-emitting diode.

本発明によるカラー液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置とを備えて成るカラー液晶表示装置であって、上記バックライト装置が、多数の発光ダイオード組が配列され、該発光ダイオード組が、赤、緑および青の各色の発光ダイオードの組み合わせによって目的の色再現範囲を得るようになされたバックライト装置であって、上記発光ダイオードの輝度Ｌ−電流Ｉ特性が非線形特性を有し、かつ発光ダイオードの発光色に関する光量の増大化を図る特定発光ダイオードに対する最大通電電流を、該特定発光ダイオードの最大規格通電電流より十分低い低通電電流に設定し、該特定発光ダイオードの発光色の目的とする光量を、上記発光ダイオード組における上記特定発光ダイオードの個数の増加によって補償して成ることを特徴とする。   The color liquid crystal display device according to the present invention is a color liquid crystal display device comprising a transmissive liquid crystal display panel, and a backlight device that illuminates the liquid crystal display panel with white light from the back side. Is a backlight device in which a large number of light emitting diode groups are arranged, and the light emitting diode groups are configured to obtain a target color reproduction range by combining light emitting diodes of red, green and blue colors. The luminance L-current I characteristic of the diode has a non-linear characteristic, and the maximum energization current for a specific light-emitting diode that aims to increase the amount of light related to the emission color of the light-emitting diode is sufficiently lower than the maximum standard energization current of the specific light-emitting diode. The energizing current is set, and the target light quantity of the emission color of the specific light emitting diode is set to Characterized by comprising compensated by an increase in the number of light emitting diodes.

上述の本発明構成においては、輝度Ｌ−電流Ｉ特性が非線形特性を示す発光ダイオード、具体的には、緑色発光ダイオードや、青色発光ダイオードに関わる色光についての光量を高める構成とする場合において、通常におけるような、発光ダイオードに対する通電量Ｉを最大規格電流値近傍の発光効率の増加が低い領域にまで上げるという方法によらずに、この最大規格通電電流値より十分低く、発光効率増加が比較的高い特性を示し通電電流を高めることによる輝度を高めることができる領域での電流値の設定を行って、これによる目的とする輝度に満たない光量の不足分を、この色光の発光ダイオードの個数の増加によって補償するものである。   In the above-described configuration of the present invention, a light emitting diode whose luminance L-current I characteristic exhibits non-linear characteristics, specifically, a configuration in which the light quantity of the colored light related to the green light emitting diode or the blue light emitting diode is increased, is usually In this case, the energization amount I for the light emitting diode is not sufficiently increased to a region where the increase in light emission efficiency near the maximum standard current value is low. The current value is set in a region where the luminance can be increased by increasing the energization current with high characteristics, and the shortage of the light amount less than the target luminance due to this is set as the number of light emitting diodes of this color light. It compensates for the increase.

このように、本発明においては、非線形特性が故に、輝度を高めても輝度の増加が十分得られず、電力の利用効率が低く、著しい発熱を引き起こす領域での通電量での使用を回避し、発光効率が高く、通電が大きな発熱を引き起こす状態での使用を回避するものである。したがって、目的の光量の増加を、発光ダイオードの個数の増加によって補償するにもかかわらず、個々の発光ダイオードに関しての通電電流が低く抑えられていることからバックライト装置としての発熱を抑制できるものである。   As described above, in the present invention, because of the non-linear characteristic, even if the luminance is increased, the luminance cannot be sufficiently increased, the power use efficiency is low, and the use with the energization amount in the region causing the significant heat generation is avoided. The use in a state where the luminous efficiency is high and energization causes a large heat generation is avoided. Therefore, although the increase in the target amount of light is compensated by the increase in the number of light emitting diodes, the energization current for each light emitting diode is kept low, so that heat generation as a backlight device can be suppressed. is there.

したがって、高輝度のバックライト装置を構成する場合において、発光ダイオードに発光効率の悪い高い電流領域の通電における著しい発熱を回避できることから、発光ダイオードの総数を増加させても、高輝度のバックライト装置全体としての発熱の低減を実現できる。これにより、冷却ファンなどの冷却手段のパワーの低減化、つまり放熱効果を高める大掛かりな冷却装置の設置が回避され、バックライト装置の駆動電力の省電力化を効果的に図ることができた。
さらに、後述するところから明らかなように、発光ダイオードの駆動電圧は、電流の減少に伴って低下することが究明されたことから、より省電力化が図られる。 Therefore, in the case of configuring a high-brightness backlight device, it is possible to avoid significant heat generation in the current region where the light-emitting diode has a high light-emission efficiency, so even if the total number of light-emitting diodes is increased, the high-brightness backlight device Reduction of heat generation as a whole can be realized. As a result, the power of the cooling means such as the cooling fan is reduced, that is, the installation of a large-scale cooling device that enhances the heat radiation effect is avoided, and the driving power of the backlight device can be effectively saved.
Further, as will be apparent from the following description, it has been determined that the drive voltage of the light emitting diode decreases with a decrease in current, so that further power saving can be achieved.

本発明によるバックライト装置と、これを用いて成る本発明によるカラー液晶表示装置の実施の形態例を例示する。しかしながら、本発明は、この実施の形態例に限定されるものではなことはいうまでもない。
本発明は、例えば図１に分解斜視図をもって示す構成の透過型のカラー液晶表示装置１００に適用することができる。この透過型カラー液晶表示装置１００は、透過型のカラー液晶表示パネル１１０と、このカラー液晶表示パネル１１０の背面側に設けられたバックライト装置１４０とからなる。
また、図示しないが、この透過型カラー液晶表示装置１００は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナー等による受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力する例えばスピーカによる音声信号出力部などを具備する構成とすることができる。 Embodiments of a backlight device according to the present invention and a color liquid crystal display device according to the present invention using the backlight device are illustrated. However, it goes without saying that the present invention is not limited to this embodiment.
The present invention can be applied to, for example, a transmissive color liquid crystal display device 100 configured as shown in an exploded perspective view in FIG. The transmissive color liquid crystal display device 100 includes a transmissive color liquid crystal display panel 110 and a backlight device 140 provided on the back side of the color liquid crystal display panel 110.
Although not shown, the transmissive color liquid crystal display device 100 includes a receiving unit such as an analog tuner or a digital tuner that receives terrestrial or satellite waves, and a video signal that processes a video signal and an audio signal received by the receiving unit. The signal processing unit, the audio signal processing unit, and the audio signal output unit using a speaker, for example, that outputs the audio signal processed by the audio signal processing unit can be provided.

透過型のカラー液晶表示パネル１１０は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（ＴＦＴ基板１１１、対向電極基板１１２）を互いに対向配列させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１１３を設けた構成となっている。ＴＦＴ基板１１１には、マトリックス状に配列された信号線１１４と、走査線１１５と、この信号線１１４、走査線１１５の交点に配列されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１１６と、画素電極１１７とが形成されている。薄膜トランジスタ１１６は、走査線１１５により、順次選択されると共に、信号線１１４から供給される映像信号を、対応する画素電極１１７に書き込む。一方、対向電極基板１１２の内表面には、対向電極１１８およびカラーフィルタ１１９が形成されている。   In the transmissive color liquid crystal display panel 110, two transparent substrates (TFT substrate 111 and counter electrode substrate 112) made of glass or the like are arranged to face each other, and, for example, twisted nematic (TN) liquid crystal is provided in the gap. The liquid crystal layer 113 encapsulating the liquid crystal layer 113 is provided. On the TFT substrate 111, signal lines 114 arranged in a matrix, scanning lines 115, thin film transistors 116 serving as switching elements arranged at intersections of the signal lines 114 and the scanning lines 115, and pixel electrodes 117 are formed. Has been. The thin film transistor 116 is sequentially selected by the scanning line 115 and writes the video signal supplied from the signal line 114 to the corresponding pixel electrode 117. On the other hand, a counter electrode 118 and a color filter 119 are formed on the inner surface of the counter electrode substrate 112.

カラーフィルタ１１９は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図２に示すように、３原色である赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの３つのセグメントに分割されている。カラーフィルタ１１９の配列パターンは、図２に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。   The color filter 119 is divided into a plurality of segments corresponding to each pixel. For example, as shown in FIG. 2, it is divided into three segments of a red filter CFR, a green filter CFG, and a blue filter CFB which are three primary colors. The arrangement pattern of the color filter 119 includes a delta arrangement and a square arrangement, although not shown, in addition to the stripe arrangement shown in FIG.

透過型カラー液晶表示装置１００は、図１に示すように、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１１０を２枚の偏光板１３１，１３２で挟み、バックライト装置１４０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリックス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
バックライト装置１４０は、カラー液晶表示パネル１１０を背面側から白色光を照射する構成とされている。 As shown in FIG. 1, the transmissive color liquid crystal display device 100 includes a transmissive color liquid crystal display panel 110 having such a configuration sandwiched between two polarizing plates 131 and 132, and white light from the back side by a backlight device 140. A desired full-color image can be displayed by driving with an active matrix system in a state where light is irradiated.
The backlight device 140 is configured to irradiate the color liquid crystal display panel 110 with white light from the back side.

バックライト装置１４０は、図３に、概略構成図を示すように、筐体部１２０内に、それぞれ赤、緑および青の色光を発光する発光ダイオードを有して成る各発光ダイオード２１Ｒ、２１Ｇ、および２１Ｂが、所要の組み合わせおよび配列によって構成した、複数組の発光ダイオード群が配列されて成る。
そして図１に示すように、バックライト装置１４０は、上述した各色の発光ダイオードから出射された光を白色光として混色する拡散板１４１と、この拡散板１４１上に順次重ねて配置された、例えば拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４等による光学機能シート群１４５が配置された構成とされる。 As shown in the schematic configuration diagram of FIG. 3, the backlight device 140 includes light-emitting diodes 21 </ b> R, 21 </ b> G each having light-emitting diodes that emit red, green, and blue light in the housing unit 120. And 21B are configured by arranging a plurality of sets of light emitting diodes, which are configured by a required combination and arrangement.
As shown in FIG. 1, the backlight device 140 is arranged in such a manner that the light emitted from the light emitting diodes of the above-described colors is mixed as white light and the diffusion plate 141 is sequentially stacked on the diffusion plate 141. An optical function sheet group 145 including a diffusion sheet 142, a prism sheet 143, a polarization conversion sheet 144, and the like is arranged.

拡散板１４１は、バックライト筐体部１２０から出射された発光ダイオード群からの光を内部拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。
一般に、光学機能シート群は、例えば、入射光を直交する偏光成分に分解する機能、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能、入射光を拡散させる機能、輝度向上を図る機能などを備えたシートで構成されており、バックライト装置１４０から面発光された光をカラー液晶表示パネル１１０の照明に最適な光学特性を有する照明光に変換するために設けられている。したがって、光学機能シート群１４５の構成は、上述した拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４に限定されるものではなく、様々な光学機能シートを用いることができる。 The diffusing plate 141 makes the luminance in the surface emission uniform by internally diffusing the light from the light emitting diode group emitted from the backlight casing 120.
In general, the optical function sheet group has, for example, a function of decomposing incident light into orthogonal polarization components, a function of compensating for a phase difference of light waves to achieve a wide-angle viewing angle and preventing coloring, a function of diffusing incident light, and a brightness improvement And is provided to convert the light emitted from the backlight device 140 into illumination light having optical characteristics optimal for illumination of the color liquid crystal display panel 110. . Therefore, the configuration of the optical function sheet group 145 is not limited to the diffusion sheet 142, the prism sheet 143, and the polarization conversion sheet 144 described above, and various optical function sheets can be used.

赤、緑および青の各発光ダイオードは、それぞれその発生ピーク波長が、６４０ｎｍ、５３０ｎｍ、および４５０ｎｍ程度を有する発光半導体ダイオードを用いることができる。
赤色発光ダイオード２１Ｒは、例えばＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光ダイオードによって構成し、緑および青の発光ダイオード２１Ｇおよび２１Ｂは、それぞれ例えばＩｎＧａＮ系の半導体発光ダイオードによって構成することができる。
発光ダイオード２１（発光ダイオードＲ，ＧおよびＢ）は、例えば半導体発光ダイオードチップの面方向に光を放射するレンズ機能を具備するサイドエミッティングタイプによる構成とすることができる。 As the red, green, and blue light emitting diodes, light emitting semiconductor diodes having generated peak wavelengths of about 640 nm, 530 nm, and 450 nm can be used, respectively.
The red light emitting diode 21R can be configured by, for example, an AlGaInP semiconductor light emitting diode, and the green and blue light emitting diodes 21G and 21B can be configured by, for example, an InGaN semiconductor light emitting diode.
The light emitting diodes 21 (light emitting diodes R, G, and B) can be configured, for example, as a side emitting type having a lens function that emits light in the surface direction of the semiconductor light emitting diode chip.

バックライト筐体部１２０の内壁面１２０ａは、発光ダイオード２１から発光された光の利用効率を高めるために反射加工がなされた反射面とされている。   The inner wall surface 120a of the backlight housing 120 is a reflective surface that is subjected to reflection processing in order to increase the utilization efficiency of the light emitted from the light emitting diode 21.

図４は、透過型カラー液晶表示装置１００の組み立て状態における、図１のＸ−Ｘ線上の要部の断面図で、液晶表示装置１００を構成するカラー液晶表示パネル１１０は、透過型カラー液晶表示装置１００の外部筐体となる外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２とによって、スペーサ１０３ａ，１０３ｂを介して挟み込むように保持される。また、外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２との間には、ガイド部材１０４が設けられており、外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２によって挟まれたカラー液晶表示パネル１１０が長手方向へのずれを抑制する構成とされている。   4 is a cross-sectional view of the main part on the XX line of FIG. 1 in the assembled state of the transmissive color liquid crystal display device 100. The color liquid crystal display panel 110 constituting the liquid crystal display device 100 is a transmissive color liquid crystal display. The external frame 101 serving as the external housing of the apparatus 100 and the internal frame 102 are held so as to be sandwiched between the spacers 103a and 103b. Further, a guide member 104 is provided between the outer frame 101 and the inner frame 102, and the color liquid crystal display panel 110 sandwiched between the outer frame 101 and the inner frame 102 suppresses displacement in the longitudinal direction. It is supposed to be configured.

一方、透過型カラー液晶表示装置１００を構成するバックライト装置１４０は、上述した光学機能シート群１４５が積層された拡散板１４１を備えている。
また、拡散板１４１と、バックライト筐体部１２０との間には、反射シート１２６が配されている。
反射シート１２６は、その反射面が、拡散板１４１の光入射面１４１ａと対向するように、且つ発光ダイオード２１の発光方向よりもバックライト筐体部１２０側となるように配されている。反射シート１２６は、例えば、シート基材上に銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層することで形成された反射膜によって構成することができる。
また、反射シート１２６は、主に発光ダイオード２１から発光され、その放射角度分布によって下向きに放射された光や、バックライト筐体部１２０の反射加工を施され反射面とされた内壁面１２０ａにて反射された光などを反射する。
拡散板１４１は、バックライト筐体部１２０に設けられたブラケット部材１０８で保持される。 On the other hand, the backlight device 140 constituting the transmissive color liquid crystal display device 100 includes a diffusion plate 141 on which the optical function sheet group 145 described above is laminated.
In addition, a reflection sheet 126 is disposed between the diffusion plate 141 and the backlight casing 120.
The reflection sheet 126 is disposed so that the reflection surface thereof faces the light incident surface 141 a of the diffusion plate 141 and is closer to the backlight housing 120 than the light emitting direction of the light emitting diode 21. The reflection sheet 126 can be constituted by, for example, a reflection film formed by sequentially laminating a silver reflection film, a low refractive index film, and a high refractive index film on a sheet base material.
In addition, the reflection sheet 126 is mainly emitted from the light emitting diodes 21 and radiated downward due to the radiation angle distribution thereof, or on the inner wall surface 120a which has been subjected to the reflection processing of the backlight casing 120 to be a reflection surface. The reflected light is reflected.
The diffusion plate 141 is held by a bracket member 108 provided in the backlight housing 120.

このような構成の透過型カラー液晶表示装置１００は、例えば、図５に示すような駆動回路２００により駆動される。
駆動回路２００は、カラー液晶表示パネル１１０や、バックライト装置１４０の駆動電源を供給する電源２１０、カラー液晶表示パネル１１０を駆動するＸドライバ回路２２０およびＹドライバ回路２３０、外部から供給される映像信号や、この透過型カラー液晶表示装置１００が具備する受信部（図示せず）で受信され、映像信号処理部で処理された映像信号が、入力端子２４０を介して供給されるＲＧＢプロセス処理部２５０、このＲＧＢプロセス処理部２５０に接続された画像メモリ２６０および制御部２７０、バックライト装置１４０を駆動制御するバックライト駆動制御部２８０などを有して成る。 The transmissive color liquid crystal display device 100 having such a configuration is driven by a drive circuit 200 as shown in FIG. 5, for example.
The driving circuit 200 includes a color liquid crystal display panel 110, a power source 210 that supplies driving power for the backlight device 140, an X driver circuit 220 and a Y driver circuit 230 that drive the color liquid crystal display panel 110, and video signals supplied from the outside. Or an RGB process processing unit 250 to which a video signal received by a receiving unit (not shown) included in the transmissive color liquid crystal display device 100 and processed by the video signal processing unit is supplied via an input terminal 240. The RGB process processing unit 250 includes an image memory 260, a control unit 270, a backlight drive control unit 280 for driving and controlling the backlight device 140, and the like.

この駆動回路２００において、入力端子２４０を介して入力された映像信号は、ＲＧＢプロセス処理部２５０により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル１１０の駆動に適したＲＧＢセパレート信号に変換されて、制御部２７０に供給されるとともに、画像メモリ２６０を介してＸドライバ２２０に供給される。
また、制御部２７０は、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた所定のタイミングで、Ｘドライバ回路２２０およびＹドライバ回路２３０を制御して、上記画像メモリ２６０からの映像信号とともにＸドライバ回路２２０に供給されるＲＧＢセパレート信号で、カラー液晶表示パネル１１０を駆動することにより、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。 In the drive circuit 200, the video signal input through the input terminal 240 is subjected to signal processing such as chroma processing by the RGB process processing unit 250, and is further suitable for driving the color liquid crystal display panel 110 from the composite signal. It is converted into an RGB separate signal and supplied to the control unit 270 and also supplied to the X driver 220 via the image memory 260.
Further, the control unit 270 controls the X driver circuit 220 and the Y driver circuit 230 at a predetermined timing according to the RGB separate signal, and supplies the X driver circuit 220 together with the video signal from the image memory 260. By driving the color liquid crystal display panel 110 with the RGB separate signal, an image corresponding to the RGB separate signal is displayed.

バックライト駆動制御部２８０は、電源２１０から供給される電圧から、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、バックライト装置１４０の光源である各発光ダイオード２１を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するという特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる（色温度を一定とする）には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード２１を駆動し、色の変化を抑える必要がある。
ユーザインターフェース３００は、上述した図示しない受信部で受信するチャンネルを選択したり、同じく図示しない音声出力部で出力させる音声出力量を調整したり、カラー液晶表示パネル１１０を照明するバックライト装置１４０からの白色光の輝度調節、ホワイトバランス調節などを実行するためのインターフェースである。
例えば、ユーザインターフェース３００から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動回路２００の制御部２７０を介してバックライト駆動制御部２８０に輝度制御信号が伝わる。バックライト駆動制御部２８０は、この輝度制御信号に応じて、パルス幅変調信号のデューティ比を、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂ毎に変えて、赤色発光ダイオード２１Ｒ、緑色発光ダイオード２１Ｇ、青色発光ダイオード２１Ｂを駆動制御することになる。 The backlight drive control unit 280 generates a pulse width modulation (PWM) signal from the voltage supplied from the power supply 210 and drives each light emitting diode 21 that is a light source of the backlight device 140. In general, the color temperature of a light emitting diode has a characteristic that it depends on an operating current. Therefore, in order to reproduce the color faithfully (with a constant color temperature) while obtaining a desired luminance, it is necessary to drive the light emitting diode 21 using a pulse width modulation signal to suppress the color change.
The user interface 300 selects a channel to be received by the above-described receiving unit (not shown), adjusts an audio output amount to be output by an audio output unit (not shown), or from the backlight device 140 that illuminates the color liquid crystal display panel 110. This is an interface for executing white light brightness adjustment, white balance adjustment, and the like.
For example, when the user adjusts the brightness from the user interface 300, the brightness control signal is transmitted to the backlight drive control unit 280 via the control unit 270 of the drive circuit 200. In response to the luminance control signal, the backlight drive control unit 280 changes the duty ratio of the pulse width modulation signal for each of the red light emitting diode 21R, the green light emitting diode 21G, and the blue light emitting diode 21B to change the red light emitting diode 21R, green The light emitting diode 21G and the blue light emitting diode 21B are driven and controlled.

上述した各色の発光ダイオード（ＬＥＤ）の配列は、基本構成としては、それぞれ１個の赤、緑および青のＬＥＤを１組とする３シーケンシャルと呼称する方式をとることも、あるいは、１個の赤色ＬＥＤ２１Ｒと、２個の緑色ＬＥＤ２１Ｇと、１個の青色のＬＥＤ２１Ｂを組とする４シーケンシャルと呼称する方式をとることも、更にあるいは、冒頭に述べたように、この４シーケンシャルに１個の赤色ＬＥＤ光を加えて１組とした５シーケンシャル方式によることができる。
赤色のＬＥＤ２１Ｒは、例えばＡｌＧａＩｎＰ系の半導体ＬＥＤを用いることができ、緑および青のＬＥＤ２１Ｇおよび２１Ｂは、ＩｎＧａＮ系の半導体ＬＥＤによって構成することができる。 The arrangement of the light emitting diodes (LEDs) of the respective colors described above may be based on a three-sequential system in which one red, green, and blue LED is set as a basic configuration, or one The red LED 21R, two green LEDs 21G, and one blue LED 21B may be referred to as a four-sequential system, or alternatively, as described at the beginning, one red color is used for each four-sequential. It is possible to use a 5-sequential system in which LED light is added to form one set.
For example, an AlGaInP-based semiconductor LED can be used as the red LED 21R, and the green and blue LEDs 21G and 21B can be configured by InGaN-based semiconductor LEDs.

ところで、冒頭でも述べたように、緑の視感度は最も高く、例えば青の視感度の７倍程度であることから、輝度を高める上で、緑の輝度を上げることが有効である。
しかし、Ｌ−Ｉ特性が非線形特性を示す緑、青のＬＥＤにおいて、例えば最大規格電流値が７００ｍＡのＬＥＤにおいて、この最大規格電流の６５％を越える電流では、その非線形特性によって発光効率が低下し、発熱など電力消費、また冷却ファンなどの大型化など電力消費の低減上、実用上好ましくなく、最大規格電流の６５％以下にとどめることが実用上望まれる。 By the way, as described at the beginning, the green visibility is the highest, for example, about 7 times the visibility of blue. Therefore, it is effective to increase the brightness of the green in order to increase the brightness.
However, in green and blue LEDs whose non-linear characteristics are LI characteristics, for example, in an LED with a maximum standard current value of 700 mA, if the current exceeds 65% of the maximum standard current, the light emission efficiency decreases due to the non-linear characteristics. In terms of power consumption, such as heat generation, and reduction of power consumption, such as an increase in the size of a cooling fan, it is not practically desirable, and it is practically desirable to keep it at 65% or less of the maximum standard current.

。
図６は、チップサイズが１ｍｍ平方（１ｍｍタイプ）の緑のＬＥＤの輝度Ｌ−電流Ｉ特性の実測値で、図６によれば、発光効率は、電流が高くなるにつれて低下する。この場合においても最大規格通電電流の６５％以下の通電電流、望ましくは、２００ｍＡから３５０ｍＡ程度で使用する。 .
FIG. 6 is an actual measurement value of luminance L-current I characteristics of a green LED having a chip size of 1 mm square (1 mm type). According to FIG. 6, the luminous efficiency decreases as the current increases. Even in this case, it is used at an energization current of 65% or less of the maximum standard energization current, preferably about 200 mA to 350 mA.

そして、図７は、この緑のＬＥＤにおいて、電圧Ｖ−電流Ｉ特性の実測値で、これによれば、電流が大となるにつれ、電圧が増加していることがわかる。したがって、図６および図７によれば、電流を大とするとき、電圧も高まることによって、両者の積による消費電力Ｐは、図８で示すように、著しく高くなる。
つまり、緑のＬＥＤにおいて、その電流値Ｉを小にとどめることは、電圧も低くなることによって効果的に省電力化が図られるものである。したがって、輝度の向上のために、視感度の高い緑の光量の増大化を図る場合、そのＬＥＤにおける通電電流を、例えば３００ｍＡにとどめて発光効率が比較的高い領域で駆動させて、この緑のＬＥＤの個数を増加させる。
例えば３シーケンシャル方式においては、例えば図３に示すように、緑のＬＥＤを２個とし、４シーケンシャル方式もしくは５シーケンシャル方式においては、例えば緑のＬＥＤを３個とすることによって、効率よい発光と、省電力化を図ることができ、また、大電流通電における発熱を回避できることから、バックライト装置全体としての温度上昇を回避できて、冷却ファン等の小型化を図ることができ、全体としての省電力化がなされる。 FIG. 7 shows the measured value of the voltage V-current I characteristic in this green LED. According to this, it can be seen that the voltage increases as the current increases. Therefore, according to FIGS. 6 and 7, when the current is increased, the voltage is also increased, so that the power consumption P due to the product of both is significantly increased as shown in FIG.
In other words, in the green LED, keeping the current value I small can effectively save power by lowering the voltage. Therefore, in order to increase the amount of green light with high visibility in order to improve the luminance, the energization current in the LED is limited to, for example, 300 mA and is driven in a region where the light emission efficiency is relatively high. Increase the number of LEDs.
For example, in the 3-sequential system, as shown in FIG. 3, for example, two green LEDs are used, and in the 4-sequential system or 5-sequential system, for example, three green LEDs are used. Power savings can be achieved, and heat generation due to energization of a large current can be avoided, so that the temperature rise of the backlight device as a whole can be avoided, and the cooling fan and the like can be reduced in size. Electricity is made.

さらに、半導体レーザにおいて、そのチップサイズが、発光効率に大きな相違をもたらしていることがわかった。
図９は、緑のＬＥＤにおけるチップサイズ１．０ｍｍ平方のＬＥＤ（１ｍｍタイプ）の発光効率−電流特性の測定結果（◆印でプロット）と、チップサイズ１．２４ｍｍ平方（１．２４ｍｍタイプ）のＬＥＤの発光効率−電流特性の測定結果（■印でプロット）とを示した図である。これによれば、いずれのチップサイズにおいても電流が大になるにつれ、発光効率は低下するものの、チップサイズが大きい方の１．２４ｍｍ平方サイズのＬＥＤは、１．０ｍｍ平方のＬＥＤに比して高い発光効率を有することがわかる。
また、図１０は、緑のＬＥＤにおけるチップサイズ１．０ｍｍ平方のＬＥＤの発光効率−電力特性の測定結果（◆印でプロット）と、チップサイズ１．２４ｍｍ平方のＬＥＤの発光効率−電力特性の測定結果（■印でプロット）とを示した図である。これによれば、いずれのチップサイズにおいても電流が大になるにつれ、発光効率は低下するが、同一電力では、チップサイズが大きい方の１．２４ｍｍ平方サイズのＬＥＤの方が高い発光効率を有することがわかる。 Further, it has been found that the chip size of the semiconductor laser makes a great difference in the light emission efficiency.
FIG. 9 shows the results of measurement of the luminous efficiency-current characteristics (plotted with ◆ marks) of the LED (1 mm type) having a chip size of 1.0 mm square in the green LED and the chip size of 1.24 mm square (1.24 mm type). It is the figure which showed the measurement result (plotted by ■ mark) of the luminous efficiency-current characteristic of LED. According to this, although the luminous efficiency decreases as the current increases in any chip size, the 1.24 mm square LED with the larger chip size is smaller than the 1.0 mm square LED. It turns out that it has high luminous efficiency.
Further, FIG. 10 shows the measurement result (plotted with ♦) of the LED having a chip size of 1.0 mm square in the green LED and the light emission efficiency-power characteristic of the LED having a chip size of 1.24 mm square. It is the figure which showed the measurement result (plotted by ■ mark). According to this, as the current increases in any chip size, the light emission efficiency decreases, but at the same power, the LED with a larger chip size of 1.24 mm square size has higher light emission efficiency. I understand that.

更に、図１１は、これら緑のＬＥＤにおけるチップサイズ１．０ｍｍ平方のＬＥＤの輝度（Ｌ１．０）−電力特性と、チップサイズ１．２４ｍｍ平方のＬＥＤの（Ｌ１．２４）効率−電力特性とを対比図示したものである。これによれば、１Ｗの電力において、両ＬＥＤの輝度差（Ｌ１．２４）−（Ｌ１．０）は、９０２．１［ｃｄ／ｍ２］となり、チップサイズの大きいＬＥＤが輝度向上において有利であることがわかる。 Further, FIG. 11 shows the luminance (L 1.0 ) -power characteristics of a LED with a chip size of 1.0 mm square in these green LEDs and the (L 1.24 ) efficiency-power characteristics of the LED with a chip size of 1.24 mm square. The characteristic is contrasted. According to this, at a power of 1 W, the luminance difference (L 1.24 ) − (L 1.0 ) between the two LEDs is 902.1 [cd / m 2 ], and an LED with a large chip size is improved in luminance. It turns out to be advantageous.

そして、図１２、および図１３は、それぞれ同様の緑のＬＥＤにおけるチップサイズ１．０ｍｍ平方のＬＥＤの輝度とチップサイズ１．２４ｍｍ平方のＬＥＤの輝度比（Ｌ１．２４／Ｌ１．０）−電流特性、および輝度比（Ｌ１．２４／Ｌ１．０）−電力特性の測定結果を示す図である。
これら図１２および図１３によって、ＬＥＤのチップサイズが大きい方が有利であることがわかる。 FIG. 12 and FIG. 13 show the luminance ratio (L 1.24 / L 1.0 ) of the LED having a chip size of 1.0 mm square and the LED having a chip size of 1.24 mm square in the same green LED, respectively. -It is a figure which shows the measurement result of a current characteristic and a luminance ratio ( L1.24 / L1.0 ) -electric power characteristic.
These FIG. 12 and FIG. 13 show that it is advantageous that the LED chip size is larger.

なお、上述したところは、主として緑の輝度を上げる場合について説明したものであるが、青のＬＥＤは、発光特性に劣り、電力消費が高いことから、これについても、所要の光量を得るのに、通電電流を抑えて青のＬＥＤの使用数をもって所要の光量を得るようにすることができる。   In addition, although the place mentioned above mainly demonstrated the case where the brightness | luminance of green is raised, since blue LED is inferior in the light emission characteristic and power consumption is high, also in this, in order to obtain a required light quantity The required light quantity can be obtained by suppressing the energization current and using the number of blue LEDs.

本発明によるカラー液晶表示装置の一実施形態例の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of an embodiment of a color liquid crystal display device according to the present invention. 本発明によるカラー液晶表示装置の一実施形態例におけるカラーフィルタの配列パターンを示す図である。It is a figure which shows the arrangement pattern of the color filter in one Example of the color liquid crystal display device by this invention. 本発明によるカラー液晶表示装置の一実施形態例におけるバックライト装置の配置状態を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning state of the backlight apparatus in one Example of the color liquid crystal display device by this invention. 透過型カラー液晶表示装置の組み立て状態における、図１のＸ−Ｘ線上の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part on the XX line of FIG. 1 in the assembly state of a transmissive | pervious color liquid crystal display device. 透過型カラー液晶表示装置の一実施形態例における駆動回路である。2 is a drive circuit in an embodiment of a transmissive color liquid crystal display device. 緑のＬＥＤの輝度Ｌ−電流Ｉ特性曲線図である。It is a brightness | luminance L-current I characteristic curve figure of green LED. 緑のＬＥＤの電圧Ｖ−電流Ｉ特性曲線図である。It is a voltage V-current I characteristic curve figure of green LED. 緑のＬＥＤの電力Ｗ−電流Ｉ特性曲線図である。It is the electric power W-current I characteristic curve figure of green LED. 異なるサイズの緑のＬＥＤの発光効率−電流特性曲線図である。It is a luminous efficiency-current characteristic curve figure of green LED of a different size. 異なるサイズの緑のＬＥＤの発光効率−電力特性曲線図である。It is a luminous efficiency-power characteristic curve figure of green LED of a different size. 異なるサイズの緑のＬＥＤの輝度−電力特性曲線図である。It is a luminance-power characteristic curve figure of green LED of a different size. 異なるサイズの緑のＬＥＤの輝度比−電流特性曲線図である。It is a luminance ratio-current characteristic curve figure of green LED of a different size. 異なるサイズの緑のＬＥＤの輝度比−電力特性曲線図である。It is a luminance ratio-power characteristic curve figure of green LED of a different size. ＡおよびＢは、赤、および青と緑のＬＥＤの輝度−電流特性の模式図である。A and B are schematic diagrams of luminance-current characteristics of red and blue and green LEDs.

符号の説明Explanation of symbols

２１Ｒ、２１Ｇ、および２１Ｂ……赤、緑および青の発光ダイオード、１００……透過型カラー液晶表示装置、１１０……カラー液晶表示パネル、１１１……ＴＦＴ基板、１１２……対向電極基板、１１３……液晶層、１１４……信号線、１１５……走査線、１１６……薄膜トランジスタ、１１７……画素電極、１１８……対向電極、１１９……カラーフィルタ、１２０……筐体部、１４０……バックライト装置、１４１……拡散板、１４２……拡散シート、１４３……プリズムシート、１４４……偏光変換シート、１４５……光学機能シート群   21R, 21G, and 21B: red, green, and blue light emitting diodes, 100: transmissive color liquid crystal display device, 110: color liquid crystal display panel, 111: TFT substrate, 112: counter electrode substrate, 113 ... ... Liquid crystal layer, 114 ... Signal line, 115 ... Scanning line, 116 ... Thin film transistor, 117 ... Pixel electrode, 118 ... Counter electrode, 119 ... Color filter, 120 ... Housing, 140 ... Back Light device, 141 ....... diffusion plate, 142... Diffusion sheet, 143... Prism sheet, 144... Polarization conversion sheet, 145.

Claims (6)

多数の発光ダイオード組が配列され、該発光ダイオード組が、赤、緑および青の各色の発光ダイオードの組み合わせによって目的の色再現範囲を得るようになされたバックライト装置であって、
上記発光ダイオードの輝度Ｌ−電流Ｉ特性が非線形特性を有し、かつ発光ダイオードの発光色に関する光量の増大化を図る特定発光ダイオードに対する最大通電電流を、該特定発光ダイオードの最大規格通電電流より十分低い低通電電流に設定し、
該特定発光ダイオードの発光色の目的とする光量を、上記発光ダイオード組における上記特定発光ダイオードの個数の増加によって補償して成ることを特徴とするバックライト装置。 A backlight device in which a plurality of light emitting diode sets are arranged, and the light emitting diode sets are configured to obtain a target color reproduction range by combining light emitting diodes of red, green, and blue colors,
The luminance L-current I characteristic of the light-emitting diode has a non-linear characteristic, and the maximum energization current for the specific light-emitting diode to increase the amount of light related to the emission color of the light-emitting diode is sufficiently larger than the maximum standard energization current of the specific light-emitting diode Set to low low current,
A backlight device, wherein the target light quantity of the light emission color of the specific light emitting diode is compensated by increasing the number of the specific light emitting diodes in the light emitting diode group. 上記特定発光ダイオードが、緑色発光ダイオードまたは／および青色発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のバックライド装置。   The backlight device according to claim 1, wherein the specific light emitting diode is a green light emitting diode and / or a blue light emitting diode. 上記特定発光ダイオードの低通電電流が、上記最大規格通電電流の６５％以下に選定されて成ることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。   2. The backlight device according to claim 1, wherein a low energization current of the specific light emitting diode is selected to be 65% or less of the maximum standard energization current. 上記特定発光ダイオードとして、その発光面積が、より大なる発光ダイオードを用いることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。   2. The backlight device according to claim 1, wherein a light emitting diode having a larger light emitting area is used as the specific light emitting diode. 上記特定発光ダイオードが、発光面積が１．２４ｍｍ平方以上の発光ダイオードによって構成されたことを特徴とする請求項４に記載のバックライト装置。   The backlight device according to claim 4, wherein the specific light emitting diode is formed of a light emitting diode having a light emitting area of 1.24 mm square or more. 透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置とを備えて成るカラー液晶表示装置であって、
上記バックライト装置が、多数の発光ダイオード組が配列され、該発光ダイオード組が、赤、緑および青の各色の発光ダイオードの組み合わせによって目的の色再現範囲を得るようになされたバックライト装置であって、
上記発光ダイオードの輝度Ｌ−電流Ｉ特性が非線形特性を有し、かつ発光ダイオードの発光色に関する光量の増大化を図る特定発光ダイオードに対する最大通電電流を、該特定発光ダイオードの最大規格通電電流より十分低い低通電電流に設定し、
該特定発光ダイオードの発光色の目的とする光量を、上記発光ダイオード組における上記特定発光ダイオードの個数の増加によって補償して成ることを特徴とするカラー液晶表示装置。
A color liquid crystal display device comprising a transmissive liquid crystal display panel and a backlight device that illuminates the liquid crystal display panel with white light from the back side,
The backlight device is a backlight device in which a number of light emitting diode groups are arranged, and the light emitting diode groups are configured to obtain a target color reproduction range by combining light emitting diodes of red, green, and blue colors. And
The luminance L-current I characteristic of the light-emitting diode has a non-linear characteristic, and the maximum energization current for the specific light-emitting diode to increase the amount of light related to the emission color of the light-emitting diode is sufficiently larger than the maximum standard energization current of the specific light-emitting diode Set to low low current,
A color liquid crystal display device, wherein the target light quantity of the light emission color of the specific light emitting diode is compensated by increasing the number of the specific light emitting diodes in the light emitting diode group.
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