JP2007305341A

JP2007305341A - 直下型バックライト装置、及びそれを利用した液晶ディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2007305341A
Application number: JP2006130372A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Tatewaki; 慶真帯刀; Koichi Kaga; 浩一加賀; Norifumi Hattori; 徳文服部
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-05-09
Also published as: JP4702167B2

Abstract

【課題】製造コストが低く、光の利用率の高い直下型バックライト装置を提供することを目的とする。
【解決手段】赤色系ＬＥＤ、緑色系ＬＥＤ、青色系ＬＥＤを含む、少なくとも３種類のＬＥＤが配置された単位セグメントが規則的に配列した第１発光領域と、
１又は２種類のＬＥＤが配置された単位セグメントが規則的に配列した第２発光領域と、
を備える直下型バックライト装置。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶ディスプレイ装置等に使用される直下型バックライト装置の改良に関する。

液晶ディスプレイ装置等において、バックライトの一つとしてＬＥＤを使用した直下型のバックライト装置が使用されている。現在、液晶ディスプレイ装置には高色彩化、高輝度化の要請がある。液晶ディスプレイ装置の高色彩化のために、光の３原色であるＲＧＢの各色成分をバランスよく含む白色光をバックライト装置の光として使用することが行われている。例えば、ＲＧＢ３種類のＬＥＤを用いて生成した白色光を利用したバックライト装置がある。また、液晶ディスプレイ装置の高輝度化のために、ＲＧＢの各ＬＥＤに加えて、白色ＬＥＤを併用することが行われている。（特許文献１を参照）。

特許第３７００５０２号公報

液晶ディスプレイ装置に使用される直下型のバックライト装置では通常、バックライト装置の発光領域全体に同一のランプをマトリクス状に配置することによって液晶パネルに均一な光を照射する。しかし、特許文献１に記載の直下型バックライト装置のように、ＲＧＢの各ＬＥＤに加え白色ＬＥＤを発光領域全体に配置することはコスト高となる。
ところで、液晶ディスプレイの使用形態によっては、液晶ディスプレイの表示領域の一部に、高輝度の表示をしない領域（低輝度表示領域）や単色の表示のみを行う領域（単色表示領域）が存在する場合がある。このような低輝度表示領域や単色表示領域ではバックライトの光として高輝度の光や高色彩の光を要しない。このような場合に従来の構成のバックライト装置を採用すれば、発光領域全体に同一のランプを配置することになり、低輝度表示領域や単色表示領域では光の無駄が生ずる。また、低輝度表示領域や単色表示領域では不要なＬＥＤが存在することにもなる。
そこで本発明では、製造コストが低く、光の利用率の高い直下型バックライト装置を提供することを目的とする。

本発明は以上の目的を達成するために、以下に示す直下型バックライト装置を提供する。即ち、
赤色系ＬＥＤ、緑色系ＬＥＤ、青色系ＬＥＤを含む、少なくとも３種類のＬＥＤが配置された単位セグメントが規則的に配列した第１発光領域と、
１又は２種類のＬＥＤが配置された単位セグメントが規則的に配列した第２発光領域と、
を備える直下型バックライト装置である。

本発明の直下型バックライト装置は、高色彩表示に利用される第１発光領域と、低色彩又は低輝度表示に利用される第２発光領域とを備える。第１発光領域には、赤色系ＬＥＤ、緑色系ＬＥＤ、青色系ＬＥＤを含む、少なくとも３種類のＬＥＤが使用され、これらのＬＥＤの光の混合により白色光が生成する。かかる白色光は光の３原色であるＲＧＢをバランスよく含み、高色彩の表示に適した光となる。一方、第２発光領域には１又は２種類のＬＥＤが使用される。つまり、第２発光領域がのＬＥＤの種類は第１発光領域が備えるＬＥＤの種類よりも少ない。これにより、第２発光領域の光は第１発光領域の光よりも低色彩又は低輝度となり、低色彩又は低輝度の表示に適した光となる。このように目的に応じて発光領域を分けることによって、光の利用率が向上するとともに、無駄にＬＥＤを使用することが無くなり製造コストの低減が図れる。

以下、本発明の第１の局面である直下型バックライト装置の構成要素について詳細に説明する。なお、本明細書において特に限定しない限り、『ＬＥＤ』は、ＬＥＤ素子、ＬＥＤチップ、ＬＥＤ装置及びＬＥＤランプを含む用語として使用する。
本発明の直下型バックライト装置は第１発光領域と第２発光領域を備える。第１発光領域は単位セグメントに区画化される。第１発光領域を構成する単位セグメントは赤色系ＬＥＤ、緑色系ＬＥＤ、青色系ＬＥＤを含む、少なくとも３種類のＬＥＤを備える。これにより、第１発光領域の光は、赤色系ＬＥＤに由来する赤色系の光と、緑色系ＬＥＤに由来する緑色系の光と、青色系ＬＥＤに由来する青色系の光とが混合して生成される白色光となる。単位セグメントが備えるＬＥＤの数は特に限定されない。しかし、現状の各ＬＥＤの輝度を考慮すると、赤色系ＬＥＤを１個と、緑色系ＬＥＤを２個と、青色系ＬＥＤを１個備えることが好ましい。単位セグメントが生成する白色光の色バランスが良好となるからである。
第１発光領域において単位セグメントは規則的に配置される。例えば、単位セグメントは格子状ないしドットマトリクス状に配置される。単位セグメント内におけるＬＥＤの配置は特に限定されないが、使用するＬＥＤの数、種類などを考慮して決定することができる。例えば、単位セグメントが４個のＬＥＤを備える場合は、各ＬＥＤの中心を結ぶ線が正方形を形成するように配置することができる。

第１発光領域を構成する単位セグメントが、さらに白色系ＬＥＤを含むことが好ましい。この白色系ＬＥＤは主として、当該単位セグメントから放出される光の輝度を向上させる目的で使用される。ここで使用する白色系ＬＥＤとしては、青色系ＬＥＤと、青色系ＬＥＤの光によって黄色系の光を発する蛍光体とを組み合わせたものを例示できる。第１発光領域を構成する各単位セグメントが白色系ＬＥＤを含む場合、白色系ＬＥＤの点灯制御と白色系ＬＥＤ以外のＬＥＤの点灯制御を独立して行うことが好ましい。例えば、高輝度の白色光が必要なときは、白色ＬＥＤを含め単位セグメント内の全てのＬＥＤを点灯させる。一方、低輝度の白色光が必要なときは白色ＬＥＤ以外のＬＥＤを点灯させる。このような点灯制御によれば点灯モードに応じて必要十分な光を生成することができる。これにより消費電力の低減化が図れる。

第２発光領域は、第１発光領域と同様に単位セグメントに区画化される。第２発光領域の単位セグメントは、第１発光領域と同様に規則的に配置される。単位セグメントは１又は２種類のＬＥＤを備える。単位セグメント内におけるＬＥＤの配置は特に限定されず、使用するＬＥＤの数、種類などを考慮して決定することができる。例えば、赤色系ＬＥＤ、緑色系ＬＥＤ、青色系ＬＥＤ、黄色系ＬＥＤ、アンバー系ＬＥＤ、白色系ＬＥＤなど、任意のＬＥＤを使用できる。中でも、第１発光領域に使用されるＬＥＤの種類から選択することが好ましい。部品の共通化による製造コストの低減化が図れるからである。

第１発光領域又は第２発光領域においてＬＥＤランプを使用する場合、ＬＥＤランプのタイプは表面実装型（ＳＭＤ）であることが好ましい。表面実装型ＬＥＤランプによれば高密度実装が容易である。これにより、第１発光領域又は第２発光領域における発光ムラが低減される。

第１発光領域及び第２発光領域の形状は使用目的に合わせて、矩形、円形、楕円形など適宜選択することができる。
本発明の直下型バックライト装置が第１及び第２発光領域のほかに、第３発光領域を備えていても良い。例えば、第３発光領域の構成は、第１発光領域又は第２発光領域と同様の構成とすることができる。

本発明の第２の局面は、上記のバックライト装置を用いた液晶ディスプレイ装置である。液晶ディスプレイ装置は直下型バックライト装置の第１及び第２発光領域の光放出側に液晶パネルを備える。液晶パネルの種類は特に限定されず、公知のものを使用することができる。液晶パネルと直下型バックライト装置との距離は小さいことが好ましい。直下型バックライト装置の第１発光領域と第２発光領域とが隣接する部位において、両領域の光が液晶パネルに到達するまでに混合されることが低減されるからである。例えば、液晶パネルと直下型バックライト装置との距離は0.1〜5.0ｍｍ、好ましくは0.1〜2.0ｍｍ、より好ましくは0.1〜1.0ｍｍである。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。

本発明の実施例である直下型バックライト装置１の斜視図を図１に示す。直下型バックライト装置１の一部拡大図を図２Ａ及びＢに示す。
図１に示すように、直下型バックライト装置１では支持体２の上にＬＥＤランプがドットマトリクス状に実装されている。直下型バックライト装置１は第１発光領域３と第２発光領域４の２つの領域に分けられる。第１発光領域３は単位セグメント３１（図１において破線で示す）に区画化される。図２Ａに示すように、単位セグメント３１には一個の赤色ＬＥＤランプ１１、二個の緑色ＬＥＤランプ１２、一個の青色ＬＥＤランプ１３が設置される。単位セグメント３１において各ＬＥＤランプ１１〜１３は、各ＬＥＤランプ１１〜１３の各中心を結ぶ線が正方形を形成するように配置される。このうち二個の緑色ＬＥＤランプ１２は対角の位置に配置され、赤色ＬＥＤランプ１１と青色ＬＥＤランプ１３は残りの対角の位置に配置される。
第２発光領域４も第１発光領域３と同様に、単位セグメント４１に区画化される。図２Ｂに示す通り、各単位セグメント４１には４個の青色ＬＥＤランプ１３が設置される。単位セグメント４１内において４個の青色ＬＥＤランプ１３は、各ＬＥＤランプ１３の各中心を結ぶ線が正方形を形成するように配置される。
ＬＥＤランプ１１〜１３はいずれも表面実装型のＬＥＤランプである。また、支持体２の材質はＦＲ−４であるが、これに限定されない。支持体２の材質の例としてＡｌなどの金属ベースの基板、ＦＰＣ等を挙げることができる。

以下に、以上の構成の直下型バックライト装置１を用いた液晶ディスプレイ装置１０の側面図を図３に示す。図３に示すように、液晶ディスプレイ装置１０では直下型バックライト装置１の発光面側に液晶パネル５が配置される。液晶パネル５と直下型バックライト装置１との距離ｄ（図３を参照）は約１ｍｍである。液晶パネル５は第１発光領域３を覆う高色彩領域３０と、第２発光領域を覆う単色表示領域４０の２つの領域に分けられる。

次に液晶ディスプレイ装置１０の表示態様を説明する。まず直下型バックライト装置１の第１発光領域３から白色光が放出される。この白色光はＲＧＢの光を混合して生成された光であり、ＲＧＢの各光がバランスよく含まれているため、高色彩の表示を行うのに好適な光となる。この光を利用して液晶パネル５の高色彩領域３０では高色彩の表示が行われる。一方、直下型バックライト装置１の第２発光領域４からは青色光が放出される。この青色光を利用して液晶パネル５の単色表示領域４０では液晶パネル５により青色光による単色の表示が行われる。このように目的に応じて発光領域を分けることによって、光の利用率が向上するとともに、無駄にＬＥＤを使用することがなくなり製造コストの低減が図れる。また、第２発光領域４には、第１発光領域３に使用した青色ＬＥＤランプ１３と同タイプのＬＥＤランプを使用した。これにより、部材の共通化による製造コストの低減が図れる。

一方、図３に示すように、液晶パネル５と直下型バックライト装置１との距離が約１ｍｍと短いため、液晶パネル５に到達するまでの間に、第１発光領域３の光と第２発光領域４の光が混合することが防止される。その結果、高色彩領域３０と単色表示領域４０との境界における混色が低減する。このような液晶ディスプレイ装置１０は、例えば、高色彩領域３０で動画などの高色彩が求められる映像を表示し、単色表示領域４０でセグメント表示などの単色表示をする際に有効である。なお、液晶パネル５と直下型バックライト装置１との距離を短くすることは、液晶ディスプレイ装置１０の薄型化にも貢献する。

なお、第２発光領域４のＬＥＤの種類は表示目的に応じて任意に決定できる。例えば、第２発光領域４に赤色ＬＥＤランプ１１を配置して単色表示領域４を赤色光により表示してもよい。また、第２発光領域４に白色ＬＥＤランプを配置してもよい。白色ＬＥＤランプの例として、青色ＬＥＤと、その青色光によって黄色光を発する蛍光材とを組み合わせたＬＥＤランプである。かかる白色ＬＥＤランプは高輝度な白色光を放出する。これにより、単色表示領域４を高輝度な白色光により表示することができる。
各単位セグメント３１、４１内のＬＥＤの配置態様も上記のものに限られない。例えば、単位セグメント内に３つのＬＥＤランプを配置する場合には、各ＬＥＤランプの中心を結ぶ線が正三角形を形成するように配置すればよい。

第１発光領域３及び第２発光領域４の形状及び数は任意に決定することができる。例えば図４に示す例では、バックライト装置１ａは第１領域として略円形の領域３ａを備え、第２領域として長方形の領域４ａを２個備える。領域３ａは第１発光領域３と同様に、単位セグメント３１に区画化されており、ＬＥＤランプ１１〜１３が設置される。また、領域４ａは第２発光領域４と同様に、単位セグメント４１に区画化されており、ＬＥＤランプ１３が設置される。直下型バックライト装置１ａによっても直下型バックライト装置１と同等の効果を奏する。

本発明の他の実施例である直下型バックライト装置６の斜視図を図５Ａに示す。なお、直下型バックライト装置１、液晶ディスプレイ装置１０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。
図５Ａに示すように、直下型バックライト装置６では支持体２の上にＬＥＤランプがドットマトリクス状に実装されている。直下型バックライト装置６は第１発光領域３５と第２発光領域４の２つの領域に分けられる。第１発光領域３５は単位セグメント３１０に区画化される。各単位セグメント３１０は赤色ＬＥＤランプ１１、緑色ＬＥＤランプ１２、青色ＬＥＤランプ１３及び白色ＬＥＤランプ１４をそれぞれ一個ずつ備える。図５Ｂに示すように、単位セグメント３１０内においてＬＥＤランプ１１〜１４は、各ＬＥＤランプ１１の中心を結ぶ線が正方形を形成するように配置される。白色ＬＥＤランプ１４は、青色ＬＥＤと、その青色光によって黄色光を発する蛍光材とを組み合わせたＬＥＤランプである。ＬＥＤランプ１１〜１４はすべてバックライト点灯制御部（図示せず）に電気的に接続されている。バックライト点灯制御部は、ＬＥＤランプ１１〜１４のオンオフを制御する。

直下型バックライト装置６は第１発光領域３５に白色ＬＥＤランプ１４を備える。これにより、第１発光領域３５から放出される白色光の輝度が増す。さらに、第１発光領域３５のＬＥＤランプ１１〜１４のオンオフはバックライト点灯制御部により制御される。これにより第１発光領域３５は、高輝度の光が必要なときにのみ、白色ＬＥＤランプ１４を含む全てのＬＥＤランプ１１〜１４を点灯させて高輝度かつ高色彩な光を放出させることができる。高輝度の光が不要なときには白色ＬＥＤランプ１４を消灯させて比較的低輝度の光を放出させることができる。このようにすれば、常時白色ＬＥＤランプ１４を点灯させる場合に比べて、光の利用率が向上し、消費電力が低減する。

この発明は上記発明の実施の態様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。

本発明の直下型バックライト装置は、液晶ディスプレイ装置のバックライトの他、様々なバックライトにその利用が図られる。

本発明の実施例である直下型バックライト装置１の斜視図である。図２Ａは第１発光領域３の一部拡大図である。図２Ｂは第２発光領域４の一部拡大図である。液晶ディスプレイ装置１０の側面図である。図４は本発明の他の実施例である直下型バックライト装置１ａの斜視図である。図５Ａは本発明の他の実施例である直下型バックライト装置６の斜視図である。図５Ｂは第１発光領域３５の一部拡大図である。

符号の説明

１１ａ６直下型バックライト装置
１１赤色ＬＥＤランプ
１２緑色ＬＥＤランプ
１３青色ＬＥＤランプ
１４白色ＬＥＤランプ
２支持体
３３ａ３５第１発光領域
３０高色彩領域
４４ａ４５第２発光領域
４０単色表示領域
５液晶パネル

Claims

赤色系ＬＥＤ、緑色系ＬＥＤ、青色系ＬＥＤを含む、少なくとも３種類のＬＥＤが配置された単位セグメントが規則的に配列した第１発光領域と、
１又は２種類のＬＥＤが配置された単位セグメントが規則的に配列した第２発光領域と、
を備える直下型バックライト装置。
前記第１発光領域を構成する前記単位セグメントが白色系ＬＥＤを更に含む、請求項１に記載の直下型バックライト装置。
前記単位セグメントが赤色系ＬＥＤを一個、緑色系ＬＥＤを二個、青色系ＬＥＤを一個含む、請求項１に記載の直下型バックライト装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の直下型バックライト装置と、
前記直下型バックライト装置の光放出側に配置される液晶パネルと、
を備える液晶ディスプレイ装置。
前記直下型バックライト装置と前記液晶パネルとの距離が０.１〜５.０ｍｍである、請求項４に記載の液晶ディスプレイ装置。