JP2007323857A - バックライト装置及びカラー画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多数個の単位発光モジュールの発光状態を個別に制御し、低消費電力化と小型薄型化を保持しかつ効率的な放熱構造を設けることを可能とする。
【解決手段】 照明光を出射する複数種の単色発光ダイオード１４を所定個数で組み合わせ実装基板１５の主面１５Ａと直交して立設された遮光隔壁体２２によりそれぞれを仕切って多数個の単位発光モジュール２３を構成し、遮光隔壁体２２に各発光ダイオード１４を電気的に接続して駆動する駆動回路３０を搭載するとともに底面１５Ｂ側に放熱構造２９を設けた回路基板２５を収納する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、バックライト装置及びこのバックライト装置を備えるにカラー画像表示装置関する。

例えば、テレビジョン受像機は、テレビジョン放送が開始されてから長年ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）受像機が使用されていたが、近年液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）或いはプラズマディスプレィ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等の薄型受像機が主流となってきている。特に、液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であり、大型液晶パネルの低価格化等に伴って加速的に普及している。

カラー液晶表示装置は、カラーフィルタを有する透過型カラー液晶パネルの背面側に、照明光を供給するバックライト装置を組み合わせて構成されたバックライト方式が主流となっている。バックライト装置は、光源として蛍光管から白色光を出射するＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）等の蛍光ランプが一般に用いられている。バックライト装置においては、ＣＣＦＬが蛍光管内に水銀を封入することで環境に悪影響を及ぼすこともあり、ＣＣＦＬに代わる適宜の光源が検討されてきた。

バックライト装置には、ＣＣＦＬに代わる光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が注目されている。発光ダイオードは、従来から提供されていた赤色系出射光を出射する赤色発光ダイオードと緑色系出射光を出射する緑色発光ダイオードに加えて、光三原色を構成する青色系出射光を出射する青色発光ダイオードの量産化が可能となった。バックライト装置は、赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードから出射される赤色光と緑色光と青色光の混色光として得る色純度の高い白色光をカラー液晶パネルに供給することにより、色再現範囲を従来のＣＣＦＬ光源と比較して大幅に拡げることを可能とする。なお、バックライト装置は、光源用発光ダイオードとして、高出力特性の発光ダイオードチップを有する発光ダイオードを用いることにより輝度特性の大幅な向上が図られる。

ところで、バックライト方式のカラー液晶表示装置においては、バックライト装置から全面に亘って供給される規定の白色光をカラー液晶パネルにおいて選択的に遮光することにより、カラーフィルタを介して画素毎に目的の色成分の透過光を透過させてカラー画像が表示されるようにする。すなわち、カラー液晶表示装置においては、バックライト装置から供給された白色光がカラー液晶パネルにより抽出された色成分のみが表示に利用されることになり、例えば画面全体に赤色画像が表示される場合に赤色フィルタの設けられた画素以外の画素、すなわち緑色フィルタ及び青色フィルタの設けられた画素での白色光が遮光されて有効に利用されないことになる。

バックライト方式のカラー液晶表示装置においては、上述したように有効に利用されない色成分を含む白色光をバックライト装置から供給することから、無駄な電力を消費していた。出願人は、例えば特許文献１により、バックライト装置をそれぞれ独立に駆動される複数の発光領域に分割し、画像信号に基づいて各発光領域の輝度を制御することにより低消費電力化を図った画像表示装置を提供した。

特開２００１−１４２４０９号公報

ところで、分割型バックライト方式のカラー液晶表示装置においては、バックライト装置が上述したように各発光領域毎に画像信号に応じて輝度調整が行われることから、各発光領域毎に光量バランスを調整して表示画像の色ムラ発生を抑制する必要がある。このため、カラー液晶表示装置においては、バックライト装置が各発光領域を互いに光学的に遮光して色漏れによる光量バランスのズレ発生を抑制する必要がある。

分割型バックライト方式のカラー液晶表示装置においては、バックライト装置が、例えば光源として各発光領域内にそれぞれ赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードを配列し、これら各色発光ダイオードから出射された各色出射光を混色して白色混色光を照明光としてカラー液晶パネルに供給する。バックライト装置においては、各発光領域を互いに光学的に遮光された領域として構成するために、各色発光ダイオードから発生する蛍光管よりも大きな熱を効率よく放熱する対応が必要となる。また、バックライト装置においては、各色発光ダイオードに対して電源とともに駆動制御信号を供給しさらに輝度調整を行うためのセンサ配線も必要となるために、輻輳した配線構造となる。

したがって、バックライト装置においては、多数個の各色発光ダイオードを実装する実装基板上に輻輳した配線構造を設けることが困難となるとともに、配線スペースによる発光ダイオード数の制限により発光効率が低下するといった問題の対応が必要となる。バックライト装置においては、例えば上述した配線構造を両面基板からなる実装基板の底面側に形成するとともに、例えば各発光領域に対応して設けたスルーホール構造を介して各色発光ダイオードとの接続を行うことも可能である。しかしながら、バックライト装置においては、金属ベースの実装基板を用いて各色発光ダイオードからの発生熱を放熱する構造を採用する場合に、かかる対応が困難である。バックライト装置においては、リード等の適宜の接続構造を介して接続された回路部を実装基板の背面側に組み合わせて構成した場合には、薄型化が困難となる。

したがって、本発明は、所定個数の単色光源で構成した多数の単位発光モジュールの発光状態を個別に制御し、低消費電力化と小型薄型化を保持して各単色光源からの発生熱を効率的に放熱する放熱構造を設けることを可能として安定かつ充分な照度の照明光を供給するバックライト装置及びこのバックライト装置から照明光をカラー表示パネルに供給してカラー画像を表示するカラー画像表示装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成する本発明にかかるバックライト装置は、同一面上に実装した多数個の光源が、波長を異にする出射光を出射する複数種の単色光源であるとともに所定個数の各単色光源をそれぞれを組み合わせて多数の単位発光モジュールを構成する。バックライト装置は、各単位発光モジュールが、各単色光源から出射される各色出射光を混色した混色光を照明光としてそれぞれ出射するとともに、それぞれの発光制御が独立して行われる。バックライト装置は、各単位発光モジュールが、各単色光源の実装面と直交して立設された遮光隔壁体によりそれぞれ仕切られるとともに、遮光隔壁体に各単位発光モジュール内に配置された各単色光源を電気的に接続して駆動する配線手段が設けられる。

バックライト装置においては、例えばカラー液晶パネルと組み合わされてカラー液晶表示装置を構成し、カラー液晶パネルにより透過光量を変調して所定の画像が表示されるようにする照明光を供給する。バックライト装置においては、各単位発光モジュールの発光制御が独立して行われることによりカラー液晶パネルに供給する照明光の明るさ自体を部分的に変調することで、カラー液晶パネルにおける変調制御を補完して原画像をより精度よく再現する良好な画像が得られるようにする。バックライト装置においては、各単位発光モジュール毎に発光制御を行うために電源とともに発光ダイオード駆動用の制御信号も供給されることで配線が輻輳化し、さらに多数個の発光ダイオードから大量の熱が発生する。

バックライト装置においては、各単位発光モジュールを仕切る遮光隔壁体により、隣り合う単位発光モジュール間の照明光の漏れを低減して良好な階調制御が行われるようにする。バックライト装置においては、光学的に障害とならない遮光隔壁体内に配線手段を設けることにより、輻輳する配線を発光ダイオードの実装基板に対して例えばその底面側に引き回して形成することなく実装面側に設けられる。したがって、バックライト装置においては、実装基板の底面側に高効率の放熱手段を配置して多数個の発光ダイオードから発生する大量の熱を効率よく放熱し、各発光ダイオードや各種の電子部品等が安定した動作が行われるようにする。

バックライト装置は、各単位発光モジュール内に配置される各単色光源が、赤色系出射光を出射する赤色発光ダイオードと、緑色系出射光を出射する緑色発光ダイオードと、青色系出射光を出射する青色発光ダイオードあり、各単位発光モジュールから混色された白色混色光を照明光として出射する。バックライト装置は、例えばカラー液晶パネルに対して白色混色光の照明光を供給する。

バックライト装置は、遮光隔壁体が、各単色光源を駆動する駆動回路若しくは電源を供給する電源回路が設けられ各単色光源を実装する実装基板に直交して実装されて配線手段を構成する回路基板により構成する。バックライト装置においては、例えば回路基板の一方側縁に沿ってコネクタ端子部を形成し、このコネクタ端子部を実装基板の各単位発光モジュールの仕切り領域に沿って実装したコネクタに差し込んで実装することにより、回路基板が実装基板に立体的に実装されて遮光隔壁体を構成する。

バックライト装置は、遮光隔壁体が、回路基板と、この回路基板を被覆する遮光特性を有する遮光シート体とから構成される。バックライト装置においては、遮光シート体が、例えば拡散フィルムとして一般的に用いられるポリエステルシート等を基材として反射樹脂をコーティングした遮光性とともに電気的絶縁性を有し反射特性の向上を図ったシート体が用いられる。バックライト装置においては、かかる遮光シート体により、各単位発光モジュールからの照明光の漏れが確実に防止されるとともに効率的な照明光の供給が行われるようになる。

バックライト装置は、回路基板が、略中央部で山折り線を介して二つ折りが可能とされるとともに山折り線と対向する両側縁部にそれぞれコネクタが設けられ、これら各コネクタを各単色光源を実装する実装基板の隣り合う単位発光モジュールの領域内にそれぞれ隣り合って実装されたコネクタと結合して遮光隔壁体を構成する。バックライト装置においては、かかる回路基板を用いることにより、部品点数の削減と実装基板に取り付ける工数削減が図られるようになる。

バックライト装置は、配線手段が、各単色光源を駆動する駆動回路若しくは電源を供給する電源回路が設けられた回路基板を備え、この回路基板に各単位発光モジュールから出射される混色光の状態を検出するセンサ及びセンサ回路が設けられる。バックライト装置は、回路基板に搭載されたセンサが、回路基板を被覆する遮光シート体に設けたセンサ孔を介して相対する単位発光モジュールの内部に臨ませられる。バックライト装置においては、各単位発光モジュール内に赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードがそれぞれ所定個数を組み合わせて配置する。

バックライト装置においては、各単位発光モジュールの発光状態を個別に制御することから混色照明光のバランスが変化し、また例えば各発光ダイオードの品質のバラツキ等により各単位発光モジュール内で混色された白色照明光の特性にバラツキが生じることで、表示画像の特性を低下させる。また、バックライト装置においては、画像信号に基づいて各単位発光モジュールを選択的に駆動することにより低消費電力化を図る。バックライト装置においては、光学的に障害とならない遮光隔壁体内に各単位発光モジュールに対応して混色照明光の特性を検出するセンサ及びセンサ回路を設けて制御部等に出力して所定の制御を行うことにより、色ムラの発生を抑制してより高精度の再生画像が得られるようにする。

上述した目的を達成する本発明にかかるカラー画像表示装置は、例えばカラー液晶パネル等のカラー表示パネルと、このカラー表示パネルに対して背面側から照明光を供給するバックライト装置とからなる。カラー画像表示装置は、バックライト装置が、同一面上に実装した多数個の光源として波長を異にする出射光を出射する複数種の単色光源を用いるとともに所定個数の各単色光源をそれぞれ組み合わせて多数の単位発光モジュールを構成する。カラー画像表示装置は、バックライト装置が、各単位発光モジュールにおいて、各単色光源から出射される各色出射光を混色した混色光を照明光としてそれぞれ出射するとともに、それぞれの発光制御が独立して行われる。カラー画像表示装置は、バックライト装置の各単位発光モジュールが、各単色光源の実装面と直交して立設された遮光隔壁体によりそれぞれ仕切られるとともに、遮光隔壁体に各単位発光モジュール内に配置された各単色光源を電気的に接続して駆動する配線手段が設けられる。

カラー画像表示装置においては、バックライト装置から供給された照明光がカラー表示パネルにより透過光量を変調して所定の画像が表示されるようにする。カラー画像表示装置においては、バックライト装置において各単位発光モジュールの発光制御が独立して行われることにより、カラー表示パネルに供給する照明光の明るさ自体の部分的な変調が行われてカラー表示パネルにおける変調制御を補完して原画像をより精度よく再現する良好な画像表示が行われる。

カラー画像表示装置においては、バックライト装置の各単位発光モジュール毎に発光制御を行うために電源とともに発光ダイオード駆動用の制御信号も供給されることで、配線が輻輳化するとともに、さらに多数個の発光ダイオードから大きな熱が発生する。カラー画像表示装置においては、バックライト装置が、各単位発光モジュールを仕切る遮光隔壁体により、隣り合う単位発光モジュール間の照明光の漏れを低減されることで良好な階調制御が行われるようになる。カラー画像表示装置においては、バックライト装置が、光学的に障害とならない遮光隔壁体内に配線手段を設けることにより、輻輳する配線を発光ダイオードの実装基板に対して例えばその底面側に引き回して形成することなく実装面側に設けられる。したがって、カラー画像表示装置においては、バックライト装置において実装基板の底面側に高効率の放熱手段を配置して多数個の発光ダイオードから発生する大量の熱を効率よく放熱し、各ＬＥＤや各種の電子部品等が安定した動作が行われるようになる。

本発明によれば、出射光を出射する複数種の単色光源を所定個数で組み合わせ各単色光源の実装面と直交して立設された遮光隔壁体によりそれぞれ仕切って多数個の単位発光モジュールを構成し、遮光隔壁体に各単色光源を電気的に接続して駆動する配線手段を設けて各単位発光モジュールから混色された照明光を出射するように構成する。本発明によれば、遮光隔壁体により各単位発光モジュール間の照明光の漏れを低減して良好な階調制御が行われるようにするとともに各単色光源の実装面側に輻輳する配線を設ける。したがって、本発明によれば、各単位発光モジュールから高特性の照明光が出射されるとともに、実装基板の底面側に高効率の放熱手段を配置して単色光源から発生する大量の熱を小型薄型化を保持して効率よく放熱することで、安定かつ充分な照度の照明光を熱の影響を低減して供給して安定動作が行われるようになる。

以下、本発明の実施の形態として示す分割型バックライト方式のカラー画像表示装置１について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、このカラー画像表示装置１に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能であることは勿論である。カラー画像表示装置１は、図１に示すように、透過型のカラー液晶表示装置であり、透過型のカラー液晶表示パネル２と、このカラー液晶表示パネル２の背面側に設けられたバックライト装置３とを備える。また、カラー画像表示装置１には、図示しないが地上波や衛星波を受信するアナログチューナーやデジタルチューナー等の受信部や、この受信部で受信した映像信号や音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部及び音声信号処理部或いは音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部等も備えられる。

カラー液晶表示パネル２は、詳細を省略するがガラス板等からなる２枚の透明な基板、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板４と対向電極基板５を互いに対向配置させ、これら基板４、５の対向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６を設け、さらにＴＦＴ基板４と対向電極基板５を２枚の偏光板７Ａ、７Ｂによって挟んで構成される。ＴＦＴ基板４には、マトリックス状に配列された信号線８と、走査線９と、これら信号線８と走査線９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１０と画素電極１１とがそれぞれ設けられている。薄膜トランジスタ１０は、走査線９により順次選択されるとともに、信号線８から供給される映像信号を対応する画素電極１１に書き込みする。対向電極基板５には、その内表面に対向電極１２及びカラーフィルタ１３が形成されている。

カラーフィルタ１３は、各画素に対応した複数のセグメントに分割され、例えば図２に示すように、光三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ストライプ配列されている。なお、カラーフィルタ１３は、このストライプ配列に限定されず、図示しないがデルタ配列、正方配列等であってもよい。

カラー液晶表示パネル２においては、マトリクス状に配置された薄膜トランジスタ１０を制御して液晶層６に画素毎に独立して選択的に電圧を印加することにより、入射した光を光学的に変調させてカラー映像の表示が行われる。

カラー画像表示装置１においては、上述したカラー液晶表示パネル２に対してその背面側から詳細を後述する分割型バックライト方式のバックライト装置３から白色光が供給され、この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り所望のフルカラー映像を表示する。バックライト装置３は、光源として多数個の発光ダイオード１４を用いたエリアライト型のバックライト装置であり、詳細を後述するように発光ダイオード１４が実装基板１５上に所定の状態に配列されて実装されて発光部１６を構成する。

バックライト装置３は、図１に示すように発光部１６に対して、光拡散板１７と、拡散シート１８と、プリズムシート１９と、偏光変換シート２０等の光学シート群２１が積層状態に組み合わされて構成され、全体を図示しない遮光筐体内に収納する。バックライト装置３は、発光部１６から出射された照明光が光学シート群２１を通過することにより所定の光学特性を有してより均一な状態とされてカラー液晶表示パネル２に供給する。光学シート群２１は、光拡散板１７が発光部１６から出射された照明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。光学シート群２１は、光拡散板１７から出射された照明光をこの拡散板１７の法線方向に立ち上げることで、面発光における輝度を上昇させる働きをする。

ここで、バックライト装置３の発光部１６の基本的な構成について、図３を参照して説明する。発光部１６は、実装基板１５の主面１５Ａを詳細を後述する遮光隔壁部（体）２２により４×４のマトリクス状に配列され互いに光学的に遮光された領域に分割して、単位発光モジュール２３Ａ〜２３Ｐ（以下、個別に説明する場合を除いて単位発光モジュール２３と総称する。）を構成する。発光部１６は、各単位発光モジュール２３内に、光源としてそれぞれ複数個の赤色光を発光する赤色発光ダイオード１４Ｒと、緑色光を発光する緑色発光ダイオード１４Ｇと、青色光を発光する青色発光ダイオード１４Ｂが実装基板１５に互いに直列に接続されて実装される。発光部１６は、各単位発光モジュール２３内においてそれぞれ赤色発光ダイオード１４Ｒと緑色発光ダイオード１４Ｇと青色発光ダイオード１４Ｂが１：２：１の割合、実施の形態においてはそれぞれ４個、８個、４個が備えられる。

発光部１６は、１枚の実装基板１５を各単位発光モジュール２３に分割するようにしたが、かかる構成に限定されるものでは無い。発光部１６は、実装基板１５が各単位発光モジュール２３に対応した１６枚の基板によって構成してもよく、また縦列或いは横列の単位発光モジュール２３に対応した４枚の基板によって構成してもよい。

発光部１６は、図示を省略するが実装基板１５の主面１５Ａに各単位発光モジュール２３に対応して各発光ダイオード１４を実装して電気的に接続する配線パターンが形成される。実装基板１５は、各配線パターンを各単位発光モジュール２３を仕切る遮光隔壁部２２の形成領域へと延長し、この領域においてそれぞれコネクタ２４Ａ〜２４Ｐ（以下、個別に説明する場合を除いてコネクタ２４と総称する。）を搭載する。実装基板１５は、後述するようにこれらコネクタ２４を介して各配線パターンが遮光隔壁部２２内に設けられる回路基板２５と電気的に接続される。

発光部１６は、図３に示すように遮光隔壁部２２が、詳細を後述するが実装基板１５に対してその主面１５Ａ上に直交状態で組み付けられる回路基板２５と、この回路基板２５を被覆する遮光シート体２６とにより構成する。発光部１６は、回路基板２５に、各単位発光モジュール２３の各発光ダイオード１４に駆動電源を供給する電源パターンや、各単位発光モジュール２３に対応して各発光ダイオード１４の駆動回路素子或いは各駆動回路素子に対して駆動制御信号を供給する信号パターンが形成される。発光部１６は、回路基板２５に、各単位発光モジュール２３に対応して、それぞれから出射される照明光を検出する光量センサ２７が搭載される。発光部１６は、具体的には赤色出射光成分の光量を検出する赤色光センサ２７Ｒと、緑色出射光成分の光量を検出する緑色光センサ２７Ｇと、青色出射光成分の光量を検出する青色光センサ２７Ｂとを搭載する。

発光部１６は、図３に示すように遮光シート体２６の側面に各単位発光モジュール２３に開口するセンサ孔２８が設けられており、このセンサ孔２８を介してセンサ２７のセンサ部が相対する単位発光モジュール２３に臨ませられる。なお、発光部１６は、各単位発光モジュール２３に対して１個のセンサ２７を設ける必要は無く、適当な間隔を以って単位発光モジュール２３照明光を検出するようにしてもよい。発光部１６は、この場合にセンサ孔２８が検出対象の単位発光モジュール２３に対応して遮光シート体２６に設けられる。

遮光シート体２６は、単位発光モジュール２３から出射される照明光の漏れを防止すればよく、例えば拡散フィルムとして一般的に用いられるポリエステルシート等を基材として反射樹脂をコーティングした遮光性とともに電気的絶縁性を有し反射特性の向上を図ったシート体が好適に用いられる。遮光シート体２６については、回路基板２５により充分な遮光作用が奏される場合には不要としてもよい。

発光部１６は、実装基板１５に蛍光管よりも発熱量の大きな多数個の発光ダイオード１４を搭載する。発光部１６は、各発光ダイオード１４から発生した熱が遮光筐体内に籠もることにより高温となって各発光ダイオード１４の発光特性を低下させたり回路素子等の動作を不安定とさせる虞を防止するために、実装基板１５の底面１５Ｂ側に詳細を後述する放熱構造２９が設けられて効率的な放熱が行われるように構成される。

以上のように構成されるカラー画像表示装置１は、例えば図４に示す駆動回路３０により駆動される。駆動回路３０は、カラー液晶表示パネル２やバックライト装置３に駆動電源を供給する電源部３１と、外部から供給される映像信号や当該カラー画像表示装置１が備える図示しない受信部で受信された映像信号が入力端子３２を介して供給されるビデオデコーダ３３を備える。駆動回路３０は、ビデオデコーダ３３に接続された制御信号作成部３４と、この制御信号作成部３４に接続され各単位発光モジュール２３毎に設けられるバックライト駆動制御部３５及びビデオエンコーダ３６と、このビデオエンコーダ３６の出力に応じてカラー液晶表示パネル２を駆動するＸドライバ回路３７及びＹドライバ回路３８等を備える。

駆動回路３０においては、入力端子３２を介して入力された映像信号が、ビデオデコーダ３３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２の駆動に適したそれぞれｍビット（ｍは８〜１２を想定）のＲＧＢデータに変換されて、水平同期信号Ｈ及び垂直同期信号Ｖとともに制御信号作成部３４に供給される。駆動回路３０においては、制御信号作成部３４においてビデオデコーダ３３から供給されるＲＧＢデータに基づいて映像信号データを作成し、水平同期信号Ｈ及び垂直同期信号Ｖとともにビデオエンコーダ３６に供給する。

また、駆動回路３０においては、映像信号データに基づいて制御信号作成部３４からバックライト駆動制御部３５に対して、バックライト装置３の各単位発光モジュール２３の発光ダイオード１４を映像信号の明るさに応じて個別に駆動制御する光量制御信号を供給する。駆動回路３０においては、バックライト駆動制御部３５に、各単位発光モジュール２３に対応して設けた光量センサ２７から照明光の光量を個別に順次検出した光量検出信号が供給されている。

バックライト駆動制御部３５は、制御信号作成部３４から供給される映像信号の明るさに応じた光量制御信号に基づいて各単位発光モジュール２３の発光量を個別に制御することにより、各単位発光モジュール２３の明るさを個別に制御するとともに光量センサ２７により検出される光量検出信号に基づいて、各発光ダイオード１４に流す駆動電流の大きさを制御する。駆動回路３０においては、これにより各単位発光モジュール２３における各色発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの明るさが制御され、各単位発光モジュール２３から出射される照明光の各色の光量バランスを個別に制御する。

バックライト駆動制御部３５は、具体的には例えば図５に示す構成により各単位発光モジュール２３に設けられた各色発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを制御する。バックライト駆動制御部３５は、単位発光モジュール２３に対応して設けた各色光量センサ２７Ｒ、２７Ｇ、２７Ｂから各色の光量検出信号が供給される光量バランス制御部３９と、緑色光センサ２７Ｇから緑色の光量検出信号が供給される光量制御部４０を備える。バックライト駆動制御部３５は、光量バランス制御部３９と各色発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに相対して接続される定電流ドライバ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂと、光量制御部４０に接続されたＰＷＭドライバ４２と、このＰＷＭドライバ４２により制御されるＰＷＭスイッチ回路４３等を備える。

バックライト駆動制御部３５は、ＰＷＭスイッチ回路４３が、各単位発光モジュール２３内でそれぞれ直列に接続されて設けられた各発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４ＢをそれぞれＰＷＭ駆動するためのＰＷＭスイッチ４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂからなる。バックライト駆動制御部３５は、定電流ドライバ４１Ｒと、単位発光モジュール２３内で直列接続された４個の赤色発光ダイオード１４Ｒと、ＰＷＭスイッチ４４Ｒとが直列に接続される。バックライト駆動制御部３５は、定電流ドライバ４１Ｇと、単位発光モジュール２３内で直列接続された８個の緑色発光ダイオード１４Ｇと、ＰＷＭスイッチ４４Ｇとが直列に接続される。バックライト駆動制御部３５は、定電流ドライバ４１Ｂと、単位発光モジュール２３内で直列接続された４個の青色発光ダイオード１４Ｂと、ＰＷＭスイッチ４４Ｂとが直列に接続される。

バックライト駆動制御部３５においては、光量バランス制御部３７が、赤色光量センサ２７Ｒ、緑色光量センサ２７Ｇ及び青色光量センサ２７Ｂにより検出した各色の光量検出信号に基づいて、例えば緑色の光量と赤色及び青色の光量を一致させる光量バランス制御信号を生成する。バックライト駆動制御部３５においては、この光量バランス制御信号により各定電流ドライバ４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂをそれぞれ制御することにより、各色の発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに供給する駆動電流を制御する。バックライト駆動制御部３５は、これにより各単位発光モジュール２３から出射される照明光の光量バランスを制御する。

また、バックライト駆動制御部３５においては、光量制御部４０が、緑色光量センサ２７Ｇによる緑色成分の光量検出信号に基づいて各単位発光モジュール２３から出射される照明光の全体の発光量を示す光量制御信号を生成し、ＰＷＭドライバ４２に供給する。バックライト駆動制御部３５においては、ＰＷＭドライバ４２に制御信号作成部３４により作成された光量制御信号が供給されており、光量制御部４０から供給される光量制御信号と制御信号作成部３４から供給される光量制御信号に基づいてＰＷＭドライバ４２からの駆動制御信号によりカラー液晶表示パネル２を駆動する。ＰＷＭドライバ４２は、表示される映像に対応する単位発光モジュール２３に必要とされる明るさを確保するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成し、このＰＷＭ制御信号によりＰＷＭスイッチ回路４３の各ＰＷＭスイッチ４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂがそれぞれ制御されるようにする。バックライト駆動制御部３５においては、これによりカラー液晶表示パネル２を駆動して表示される映像に対応して単位発光モジュール２３から出射される照明光が所定の明るさに確保されるように、各発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４ＢがＰＷＭ制御されるようにする。

バックライト駆動制御部３５は、各単位発光モジュール２３毎にそれぞれ対応して設けられるが、上述した構成各部が詳細を後述する各単位発光モジュール２３を構成する遮光隔壁部２２に収納される回路基板２５に搭載される。バックライト駆動制御部３５は、例えば図５において鎖線で囲んだ光量バランス制御部３９と、光量制御部４０と、定電流ドライバ４１と、ＰＷＭドライバ４２及びＰＷＭスイッチ回路４３が駆動制御素子４５として１チップ化されて各単位発光モジュール２３に対応して回路基板２５に搭載される。バックライト駆動制御部３５は、上述したように光量センサ２７が、駆動制御素子４５とともに回路基板２５に搭載される。

カラー画像表示装置１は、上述したようにカラー液晶表示パネル２と、このカラー液晶表示パネル２に対して背面側から照明光を供給するバックライト装置３とを備える透過型のカラー液晶表示装置であり、バックライト装置３がそれぞれ所定個数の発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを有して互いに光学的に仕切られた多数の単位発光モジュール２３を構成するとともに、各単位発光モジュール２３がそれぞれ独立して発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの発光制御が行われる分割型バックライト方式を採用する。カラー画像表示装置１は、各単位発光モジュール２３に設けた光量センサ２７により出射する照明光の各色成分の光量を検出して各発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの発光制御を行う。したがって、カラー画像表示装置１は、バックライト装置３からの照明光が映像信号に基づいて部分的に変調して供給され、光量バランスのずれによる表示画像の色むらの発生を防止してカラー液晶表示パネル２における変調制御を補完して原画像をより精度よく再現する良好な画像が得られるようになる。

なお、バックライト装置３においては、各単位発光モジュール２３に対応して光量センサ２７を配置して出射する照明光の各色成分の光量検出を行うようにしたが、かかる構成に限定されるものでは無い。バックライト装置３は、例えば各発光ダイオード１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが一定の領域においてほぼ同等の発光特性を有するものが選択されて配置されることにより光量バランスが比較的安定している場合等において、所定の単位発光モジュール２３を対象として光量センサ２７を設けて複数の単位発光モジュール２３について一括して光量バランスの制御を行うようにしてもよい。

上述したカラー画像表示装置１に備えられるバックライト装置３の発光部１６の構成について、図６及び図７を参照してさらに詳細に説明する。発光部１６は、上述したように領域内に所定個数の赤色発光ダイオード１４Ｒと緑色発光ダイオード１４Ｇと青色発光ダイオード１４Ｂを配列するように実装基板１５の主面１５Ａを遮光隔壁部２２により光学的遮光領域に分割して単位発光モジュール２３を構成する。発光部１６は、遮光隔壁部２２内に各単位発光モジュール２３に対応して回路基板２５が収納され、この回路基板２５に単位発光モジュール２３の各発光ダイオード１４を駆動する駆動回路３０を１チップ化した駆動制御素子４５が搭載される。回路基板２５には、駆動制御素子４５とともに光量センサ２７も搭載される。

発光部１６は、回路基板２５が、各単位発光モジュール２３を構成するように実装基板１５の主面１５Ａ上に直交状態で搭載されればよく、図６に様々な態様で図示している。すなわち、第１態様の回路基板２５は、各単位発光モジュール２３の長手方向の境界線上に沿って実装基板１５に並べられて実装されたコネクタ２４にそれぞれ差し込まれて組み付けられる１６枚の回路基板４６Ａ〜４６Ｐによって構成する。各回路基板４６には、相対する単位発光モジュール２３に対応してそれぞれ駆動制御素子４５と光量センサ２７が搭載される。回路基板４６は、例えば実装基板１５の一方側にそれぞれ実装される４枚の回路基板４６Ａ（４６Ｅ、４６Ｉ、４６Ｍ）が入出力基板を構成し、それぞれ側方へと延長されて入出力コネクタ４７が設けられる。

また、第２態様の回路基板２５は、例えば横方向に並ぶ各単位発光モジュール２３に共通して長手方向の境界線上に沿って実装基板１５上に組み付けられる４枚の共通回路基板４８Ａ〜４８Ｄによって構成する。各共通回路基板４８は、上述したように各単位発光モジュール２３に対応して個別の駆動制御素子４５を搭載してもよいが、図に示すように横方向に並んだ各単位発光モジュール２３を個別に制御することが可能な１チップ化された大型の駆動制御素子４９を搭載するようにしてもよい。また、各共通回路基板４８は、光量検出を共通化する場合に、所定の単位発光モジュール２３に対応して光量センサ２７を搭載する。回路基板２５にも、実装基板１５の一方側において側方へと延長された端部に入出力コネクタ４７が設けられる。各共通回路基板４８も、各単位発光モジュール２３の長手方向の境界線上に沿って実装基板１５に並べられて実装されたコネクタ２４にそれぞれ差し込まれて組み付けられる。

発光部１６は、図６に示すように、例えば実装基板１５をアルミプレート等の熱伝導率が良好な金属プレートからなる支持基板５０上に組み付けるとともに支持基板５０の底面側に複数のヒートパイプ５１を敷設し、これら支持基板５０とヒートパイプ５１とにより実装基板１５の底面１５Ｂ側に放熱構造２９を構成する。発光部１６は、上述したように発光ダイオード１４を駆動するための電源ラインや信号ライン或いはバックライト駆動制御部３５を全て実装基板１５の主面１５Ａ側に設けることから、大型の放熱構造２９を実装基板１５の底面１５Ｂ側に直接設けることが可能である。

発光部１６においては、例えば実装基板１５に図示しない多数個の放熱用スルーホールが形成され、これら放熱用スルーホールを介して実装基板１５と支持基板４９との間で熱伝導が行われるように構成する。発光部１６は、支持基板５０の延長端や各ヒートパイプ５１を図示しないヒートシンク等の放熱部材と接続して効率的な放熱が行われるようにする。したがって、発光部１６は、各発光ダイオード１４からの発生熱が実装基板１５から放熱用スルーホールを介して支持基板４９側へと伝導され、支持基板４９と各ヒートパイプ５１とによる効率的な放熱が行われる。発光部１６は、これにより各発光ダイオード１４から発生する大量の熱が効率よく放熱されるようになり、各発光ダイオード１４や各種の電子部品等が安定した動作が行われる。なお、発光部１６は、かかる放熱構造２９に限定されるものでは無いことは勿論であり、従来の電子機器等に採用されている放熱構造を設けることが可能である。

発光部１６は、上述したように各単位発光モジュール２３を仕切るようにして実装基板１５の主面１５Ａ上に回路基板２５が直交状態で搭載される。発光部１６においては、各回路基板２５を被覆しかつ回路基板２５が存在しない各単位発光モジュール２３の縦方向の境界線に沿った遮光隔壁部２２を遮光シート体２６によって構成する。遮光シート体２６は、上述したようにポリエステルシート等を基材として反射樹脂をコーティングした遮光性とともに電気的絶縁性を有し反射特性の向上を図ったシート体により形成される。

遮光シート体２６は、例えば図６に示すように５個の横枠壁５２Ａ〜５２Ｅと縦枠壁５３Ａ〜５３Ｅを枠組みして内部に各単位発光モジュール２３を仕切るマトリックス状に配列された空間部５４Ａ〜５４Ｐを構成した一体型部材として形成される。遮光シート体２６は、図７に示すように少なくとも各横枠壁５２が内部に下方部を開放されるとともに回路基板２５を収納することが可能な間隙を有するチャンネル状に形成される。遮光シート体２６には、外周部位を構成する横枠壁５２Ａ、５２Ｅと縦枠壁５３Ａ、５３Ｅの外側面に、実装基板１５に取り付けるための舌片状の取付片５５が一体に形成されている。

以上のように構成された遮光シート体２６は、図６に矢印で示すように、多数個の発光ダイオード１４を実装するとともに回路基板２５を組み付けた実装基板１５に対して組み合わされる。遮光シート体２６は、各横枠壁５２の内部にそれぞれ回路基板２５を収納するようにして組み合わされた後に各取付片５５を介して実装基板１５の主面１５Ａ上に固定される。遮光シート体２６は、これにより図３に示すように各空間部５４内にそれぞれ所定個数の赤色発光ダイオード１４Ｒと緑色発光ダイオード１４Ｇと青色発光ダイオード１４Ｂとを配列し、それぞれが横枠壁５２と縦枠壁５３とにより光学的に分離された単位発光モジュール２３を仕切る遮光隔壁部２２を実装基板１５上に構成する。

図８に示した発光部６０は、各単位発光モジュール２３が独立の実装基板６１Ａ〜６１Ｐを備えるとともに、横枠壁を構成するチャンネル状の横枠遮光シート体６２Ａ〜６２Ｅ（６２Ｃ、６２Ｅは図示せず）と、両側の縦枠壁を構成する縦枠遮光シート体６３Ａ、６３Ｂと、各横枠遮光シート体６２間において仕切壁を構成する仕切遮光シート体６４Ａ〜６４Ｌ（一部のみ図示）とを備えた構成に特徴がある。発光部６０は、その他の基本的な構成を上述した発光部１６と同様とすることから、対応する部位に同一符号を付すことにより説明を省略する。

発光部６０は、各実装基板６１が支持基板５０上に位置決めされて取り付けられ、これ実装基板６１に対してそれぞれ回路基板４６が組み付けられる。発光部６０は、この状態で各横方向に並んだ回路基板４６を一括して被覆するようにして横枠遮光シート体６２が組み合わされる。発光部６０は、各横枠遮光シート体６２の両端部を閉塞するようにして縦枠遮光シート体６３Ａ、６３Ｂが組み合わされるとともに、各単位発光モジュール２３の境界線上において各仕切遮光シート体６４が両端を各横枠遮光シート体６２の側面に固定されて組み合わされることにより、遮光隔壁部２２が実装基板１５上に構成される。

発光部１６には、例えば図９に示した多数個の独立型実装基板７０を用いるようにしてもよい。実装基板７０は、上述した所定個数の発光ダイオード１４を実装する実装基板１５に対応する発光ダイオード実装部７１と、バックライト駆動制御部３５を搭載した回路基板２５に対応する駆動回路実装部７２とが連結部７３を介して一体に形成された構造に特徴を有している。実装基板７０は、連結部７３に発光ダイオード実装部７１側に設けた回路パターンと駆動回路実装部７２側に設けた回路パターンとを接続する電源パターンや信号パターンが形成される。実装基板７０は、連結部７３が、例えば薄肉とされて発光ダイオード実装部７１に対して駆動回路実装部７２を折曲自在とする。なお、実装基板７０は、例えば発光ダイオード実装部７１と駆動回路実装部７２をいわゆるリジット基板により形成するとともに可撓性を有するフレキシブル基板からなる連結部７３によって連結した複合基板により構成してもよい。

以上のように構成された実装基板７０は、発光ダイオード実装部７１を支持基板５０に取り付けた状態で、図９（Ｂ）に示すように連結部７３を介して駆動回路実装部７２が直交状態に折り曲げられる。実装基板７０は、この状態で駆動回路実装部７２を被覆して遮光シート体２６が組み合わされることにより、遮光隔壁部２２が構成されるようになる。なお、実装基板７０は、同図（Ａ）に示すように連結部７３が発光ダイオード実装部７１と駆動回路実装部７２に対して幅狭とされるが、例えば駆動回路実装部７２と同幅として折曲することにより直接単位発光モジュール２３の隔壁を構成するようにしてもよい。単位発光モジュール２３は、この構成により実装基板７０の駆動回路実装部７２と連結部７３とにより光漏れを防止する隔壁が構成される。

図１０に示した発光部８０は、端部が突き合わされて支持基板５０上に取り付けられることにより隣り合う単位発光モジュール８１Ａ、８１Ｂを構成する実装基板８２Ａ、８２Ｂ間に共通の接続回路基板８３を組み付けることにより、遮光隔壁部を構成した構成に特徴を有している。接続回路基板８３は、第１の実装基板８２Ａ側に実装したコネクタ２４Ａに結合される第１回路基板部８４Ａと、第２の実装基板８２Ｂ側に実装したコネクタ２４Ｂに結合される第２回路基板部８４Ｂが中間部８５に対してそれぞれ第１ヒンジ部８６Ａと第２ヒンジ部８６Ｂとを介して連結されることにより一体に形成される。

接続回路基板８３には、第１回路基板部８４Ａ側に単位発光モジュール８１Ａを駆動する駆動制御素子４５Ａを搭載するとともに、詳細を省略する第１の実装基板８２Ａと接続する電源パターンや信号パターンが形成される。接続回路基板８３には、第２回路基板部８４Ｂ側に単位発光モジュール８１Ｂを駆動する駆動制御素子４５Ｂを搭載するとともに、詳細を省略する第２の実装基板８２Ｂと接続する電源パターンや信号パターンが形成される。なお、接続回路基板８３は、中間部８５に第１の実装基板８２Ａと第２回路基板部８４Ｂとに共通する駆動制御素子４５を搭載するようにしてもよいことは勿論である。接続回路基板８３は、これにより単位発光モジュール８１Ａや単位発光モジュール８１Ｂに臨む側面を平坦面として照明光が良好な状態で出射されるようにする。

発光部８０においては、接続回路基板８３が、第１ヒンジ部８６Ａと第２ヒンジ部８６Ｂとをそれぞれ山折りすることにより図１０に示すように全体をチャンネル状とした状態で、第１回路基板部８４Ａの先端側に形成したコネクタ部をコネクタ２４Ａに差し込んで結合するとともに、第２回路基板部８４Ｂの先端側に形成したコネクタ部をコネクタ２４Ｂにに差し込んで結合する。発光部８０においては、接続回路基板８３が、第１の実装基板８２Ａと第２の実装基板８２Ｂとの間に高さ方向に介在し、隣り合う単位発光モジュール８１Ａ、８１Ｂ間を光学的に分離する。

なお、本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものでは無いことは勿論である。各実施の形態においては、実装基板１５に対して横方向に並ぶ各単位発光モジュール２３に沿って回路基板２５を配置した構造を示したが、回路基板２５が各単位発光モジュール２３の縦方向に沿って配置されるようにしてもよい。また、回路基板２５は、例えば信号系と電源系のパターンを区分するために、横方向と縦方向に分けて実装基板１５に対して配置するようにしてもよい。さらに、遮光隔壁部２２については、各単位発光モジュール２３の回路基板２５が配置されない部位において、例えば絶縁材を印刷法等によりある程度の高さに盛り上げて隔壁を構成するようにしてもよい。

本発明の実施の形態として示すカラー画像表示装置の構成を示す分解斜視図である。 上記カラー画像表示装置に備えられるカラー液晶表示パネルに設けられるカラーフィルタの構成を示す要部平面図である。 上記カラー画像表示装置に備えられるバックライト装置の発光部の概略構成を示す要部斜視図である。 上記カラー液晶表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。 上記駆動回路におけるバックライト駆動制御部の構成を示すブロック図である。 上記バックライト装置の発光部の概略構成を説明する分解斜視図である。 上記バックライト装置の発光部の概略構成を説明する一部切り欠き側面図である。 他の発光部の概略構成を説明する分解斜視図である。 同図（Ａ）は他の実装基板の平面図、同図（Ｂ）はこの実装基板を用いた発光部の要部側面図である。 他の発光部の概略構成を説明する分解斜視図である。

符号の説明

１ カラー画像表示装置、２ 透過型カラー液晶表示パネル、３ バックライト装置、１４ 発光ダイオード、１４Ｒ 発光ダイオード、１４Ｇ 緑色発光ダイオード、１４Ｂ 青色発光ダイオード、１５ 実装基板、１６ 発光部、２１ 光学シート群、２２ 遮光隔壁部、２３ 単位発光モジュール、２４ コネクタ、２５ 回路基板、２６ 遮光シート体、２７ 光量センサ、２８ センサ孔、２９ 放熱構造、３０ 駆動回路、３１ 電源部、３４ 制御信号作成部、３５ バックライト駆動制御部、３９ 光量バランス制御部、４０ 光量制御部、４１ 定電流ドライバ、４２ ＰＷＭスイッチ回路、４５ 駆動制御素子、４６ 回路基板、４７ 入出力コネクタ、４８ 共通回路基板、４９ 駆動制御素子、５０ 支持基板、５１ ヒートパイプ、５２ 横枠壁、５３ 縦枠壁、５４ 空間部、５５ 取付片、６０ 発光部、６１ 実装基板、６２ 横枠遮光シート体、６３ 縦枠遮光シート体、６４ 仕切遮光シート体、７０ 実装基板、７１ 発光ダイオード実装部、７２ 駆動回路実装部、７２ 連結部、８０ 発光部、８１ 単位発光モジュール、８２ 実装基板、８３ 接続基板

Claims (8)

1. 同一面上に実装した多数個の光源が、波長を異にする出射光を出射する複数種の単色光源であるとともに所定個数の各単色光源を組み合わせて単位発光モジュールを構成し、これら単位発光モジュールがそれぞれの上記各単色光源からの各出射光を混色した混色光を照明光として出射するとともに上記各単位発光モジュール毎に発光制御が独立して行われるバックライト装置であり、
   上記各単位発光モジュールが、上記各単色光源の実装面と直交して立設された遮光隔壁体によりそれぞれ仕切られるとともに、上記遮光隔壁体に上記各単色光源を配置した上記各単位発光モジュール間を電気的に接続する配線手段が設けられることを特徴とするバックライト装置。
2. 上記各単位発光モジュール内に配置される上記各単色光源が、赤色系出射光を出射する赤色発光ダイオードと、緑色系出射光を出射する緑色発光ダイオードと、青色系出射光を出射する青色発光ダイオードであり、これら発光ダイオードから出射された各色出射光が混色された白色混色光を照明光として各上記各単位発光モジュールから出射することを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
3. 上記遮光隔壁体が、上記各単色光源を駆動する駆動回路若しくは電源を供給する電源回路が設けられ上記各単色光源を実装する実装基板に直交して実装されて上記配線手段を構成する回路基板により構成されることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
4. 上記遮光隔壁体が、上記回路基板と、この回路基板を被覆して設けられた遮光特性を有する遮光シート体とから構成されることを特徴とする請求項３記載のバックライト装置。
5. 上記回路基板が、略中央部で山折り線を介して二つ折りが可能とされるとともに上記山折り線と対向する両側縁部にそれぞれコネクタが設けられ、これら各コネクタを上記各単色光源を実装する実装基板の隣り合う上記単位発光モジュールの領域内にそれぞれ隣り合って実装されたコネクタと結合して上記遮光隔壁体を構成することを特徴とする請求項３記載のバックライト装置。
6. 上記配線手段が、上記各単位発光モジュール内に配置された上記各単色光源を駆動する駆動回路若しくは電源を供給する電源回路が設けられた回路基板を備え、この回路基板に上記各単位発光モジュールから出射される混色光の状態を検出するセンサ及びセンサ回路が設けられることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
7. 上記遮光隔壁体が、上記各単位発光モジュール内に配置された上記各単色光源を駆動する駆動回路若しくは電源を供給する電源回路と上記各単位発光モジュールから出射される混色光の状態を検出するセンサ及びセンサ回路とが設けられて上記配線手段を構成する回路基板と、この回路基板を被覆して設けられた遮光特性を有する遮光シート体とから構成され、
   上記遮光シート体に、上記センサを相対する上記単位発光モジュールの内部に臨ませるセンサ孔が設けられることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
8. カラー表示パネルと、このカラー表示パネルの背面側から照明光を供給するバックライト装置とからなるカラー画像表示装置において、
   上記バックライト装置が、同一面上に実装した多数個の光源が、波長を異にする出射光を出射する複数種の単色光源であるとともに所定個数の各単色光源を組み合わせて単位発光モジュールを構成し、これら単位発光モジュールがそれぞれの上記各単色光源からの出射光を混色した混色光を照明光として上記カラー表示パネルに供給するとともに上記各単位発光モジュール毎に発光制御が独立して行われ、
   上記各単位発光モジュールが、上記各単色光源の実装面と直交して立設された遮光隔壁体によりそれぞれ仕切られるとともに、上記遮光隔壁体に上記各単色光源を配置した上記各単位発光モジュール間を電気的に接続する配線手段が設けられることを特徴とするカラー画像表示装置。

Images