JP2008299299A - 液晶ディスプレイ装置及びそのバックライトモジュールと発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】色彩飽和度を上げ、且つ、エネルギー損失の問題を低減することができる発光素子、バックライトモジュール及び液晶ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】白色光でない第１色光を発生する複数のランプ素子３２と、第２色光を発生し、前記ランプ素子３２の間に設置される複数の発光ダイオード素子３３を含み、前記第１色光と前記第２色光とが混合されて第３色光を発生させるようにしたことにより、色彩飽和度を上げ、且つ、エネルギー損失の問題を低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光モジュール、バックライトモジュール及び液晶ディスプレイ装置に関するものである。

液晶ディスプレイパネルが自己発光をできない特性であることから、バックライトモジュールは液晶ディスプレイ技術の中で重要な技術の１つである。白色を発する冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）は、低コストで高い発光効率などの利点を有することから、発光モジュールの発光源として一般的に用いられている。冷陰極蛍光管の発光原理は、高圧電極を放電することで紫外線を発生し、紫外線を用いて、蛍光管内の赤、緑及び青色の３色蛍光体を励起し、蛍光体に赤、緑及び青色の３色光をそれぞれ放射させて混合させ、白色光を形成するものである。

図１を参照すると、図１の上方は、白色光の冷陰極蛍光管より発された光線の波長範囲の概略図である。図１の下方は、赤色光、緑色光及び青色光の３つの発光ダイオードより発された光線の波長分布の概略図である。図１の上方は、Ｗ１、Ｗ２及びＷ３は、冷陰極蛍光管の赤色光の波長領域、緑色光の波長領域と及び青色光の波長領域をそれぞれ表している。また、白色光冷陰極蛍光管は、赤、緑及び青色の３色蛍光体を同時に有しており、赤、緑及び青色の３色を同時に発して混合することで白色光を形成する。続いて、図１の下方は、Ｗ４、Ｗ５と及びＷ６は、発光ダイオードより発された赤色光の波長領域、緑色光の波長領域及び青色光の波長領域をそれぞれ表している。よって、図１の上方と下方を比べて分かるように、図１の上方の白色光冷陰極蛍光管の各色光の波長領域Ｗ１、Ｗ２及びＷ３は、必要な色光のピークＰ１〜Ｐ３以外に、その他の不必要な色光のピークＰ４〜Ｐ１１も有する。よって、必要な色光の飽和度の不足を招き、色域を表示する範囲を縮小させる。

また、冷陰極蛍光管より発される紫外線のエネルギーは、約４.８８ｅＶ（電子ボルト）であり、赤色蛍光体が励起光を受けるプロセスの後に発生するエネルギーは、約１.９６ｅＶであり、そのエネルギー損失の比率は、（４.８８−１.９６）／４.８８×１００％＝５９.８％である。

また、緑色及び青色蛍光体が励起光を受けるプロセスの後に発生するエネルギーは、それぞれ２.３３ｅＶと２.７ｅＶとであり、エネルギー損失の比率は、それぞれ約５２.２％と４３.６％である。比較すると、赤色蛍光体のエネルギー損失の比率は、緑色及び青色蛍光体よりも高い。

上述の問題を改善する従来の方式は、冷陰極蛍光管の他に、バックライトモジュールの中に赤色発光ダイオードを増加する方式である。赤色発光ダイオードより発される高飽和度の赤色光によって、バックライトモジュールより発される赤色光の色彩飽和度を上げるものである。

しかし、従来の改善方式は、白色を発する冷陰極蛍光管を主な発光素子としており、よって、赤色蛍光体のエネルギー損失の問題は、解決を得られていない。また、白色を発する冷陰極蛍光管は、もとのまま飽和度の不足した赤色光を発し、赤色発光ダイオードの効力を完全に発揮させることができない。

よって、色彩飽和度を上げ、且つ、エネルギー損失の問題を低減することができる発光素子、バックライトモジュール及び液晶ディスプレイ装置をどのように設計するかが、目下の重要な課題の１つである。

上述の課題に鑑みて、本発明の目的は、色彩飽和度を上げ、且つ、エネルギー損失の問題を低減することができる発光素子、バックライトモジュール及び液晶ディスプレイ装置を提供することにある。

上述またはその他の目的を達成するために、本発明は、複数のランプ素子と複数の発光ダイオード素子とを含む発光モジュールを提供する。ランプ素子は、第１色光を発生し、発光ダイオード素子は、第２色光を発生する。各発光素子は、ランプ素子の間に設置され、第１色光と第２色光とが混合されて第３色光を発生する。

上述の目的を達成するために、本発明は、ケース、複数のランプ素子及び複数の発光ダイオード素子を含むバックライトモジュールを提供する。ケースは、第１表面と第２表面とを有する。複数のランプ素子は、ケース内に設置され、第１表面上に位置される。ランプ素子は、第１色光を発生する。複数の発光ダイオード素子は、ランプ素子の間に設置され、第２色光を発生する。第１色光と第２色光とは、混合されて第３色光を発生し、且つ、第１色光と第２色光とは、互いに補色する。

上述の目的を達成するために、本発明は、液晶ディスプレイパネルとバックライトモジュールとを含む液晶ディスプレイ装置を更に提供する。バックライトモジュールは、液晶ディスプレイパネルの下方に設置され、ケース、複数のランプ素子及び複数の発光ダイオード素子を含む。ケースは、第１表面と第２表面とを有する。複数のランプ素子は、ケース内に設置され、第１表面上に位置される。ランプ素子は、第１色光を発生する。複数の発光ダイオード素子は、ランプ素子の間に設置され、第２色光を発生する。第１色光と第２色光とは、混合されて第３色光を発生し、且つ、第１色光と第２色光とは、互いに補色する。

上述のように、本発明の発光モジュール、バックライトモジュール及び液晶ディスプレイ装置は、発光モジュール、またはバックライトモジュール内に冷陰極蛍光管と発光ダイオードとを同時に設置し、且つ、それぞれから発せられた光線の色は、互いに補色した光となる。

従来技術と比べて、本発明は、冷陰極蛍光管より発せられた光線と発光ダイオードより発せられた光線とを互いに補色した光にすることにより、それらが混合されて白色光源を形成する。よって、発光ダイオードの効力を完全に発揮させることができるだけでなく、冷陰極蛍光管の不必要なエネルギー損失を減少することもでき、発光素子全体の発光効率と液晶ディスプレイ装置の表示時の色彩飽和度及び色域範囲とを上げることができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図２を参照すると、本発明の実施例１の液晶ディスプレイ装置１は、液晶ディスプレイ２とバックライトモジュール３とを含む。バックライトモジュール３は、液晶ディスプレイ２の下方に設置され、ケース３１、ランプ素子２１及び発光ダイオード素子３３を有する。ケース３１は、第１表面３１１と第２表面３１２とを有し、ランプ素子３２は、ケース３１の第１表面３１１に対応して設置され、発光ダイオード素子３３は、ランプ素子３２に隣接して設置される。

また、本実施例では、バックライトモジュール３は、反射素子３４、回路板３５及び拡散板３６を更に含む。反射素子３４は、ケース３１の第１表面３１１とランプ素子３２との間に設置され、且つ、その底面は、凹凸表面３４１を有する。ランプ素子３２は、凹凸表面３４１上の凹部Ｃに設置され、発光ダイオード素子３３は、凹凸表面３４１上の凸部Ｒに設置される。また、図３に示す液晶ディスプレイ装置１Ａを参照すると、反射素子３４Ａの底面は、反射素子３４Ａの製造コストを減少するため平坦表面にすることもできる。

もう一度、図２を参照すると、回路板３５は、ケース３１の第２表面３１２上に設置、またはケース３１の第１表面３１１と反射素子３４との間に設置されることができる。本実施例では、回路板３５がケース３１の第２表面３１２上に設置され、且つ、ランプ素子３２と発光ダイオード素子３３とに電気的に接続されているものを例としている。また、回路板３５が反射素子３４とランプ素子３２との間に設置される場合、発光ダイオード素子３３の発光ダイオード３３は、表面実装技術（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、 ＳＭＴ）を用いて回路板３５と電気的に接続することもできる。しかし、発光ダイオード３３と回路板３５との電気的な接続方式は、これを限定するものではなく、異なる設計方式によって異なる電気的な接続方式を有することができる。

拡散板３６は、ランプ素子３２と発光ダイオード素子３３との上に設置され、散乱方式を用いてランプ素子３２及び発光ダイオード素子３３より発された光を更に均一にする。

ランプ素子３２と発光ダイオード素子３３とから発せられた光が混合して形成された白色光の各色光の飽和度を更に上げるために、ランプ素子３２の冷陰極蛍光管３２１と発光ダイオード素子３３の発光ダイオード３３１とを互いに合わせることで達成することができる。

本実施例では、冷陰極蛍光管３２１内に緑色光と青色光の蛍光体のみを有するため、それが発する光は、緑色光と青色光との混合より形成された青色光からなる。また、ランプ素子３２及び発光ダイオード素子３３より発された光を混合した後、白色光となる。発光ダイオード素子３３の発光ダイオード３３１は、波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの間にあり、且つ、黄色光と青色光とを互いに補色した赤色発光ダイオードとなる。

また、本実施例の青色光冷陰極蛍光管３２１を従来技術の白色光冷陰極蛍光管と比較すると、従来技術の白色光冷陰極蛍光管の全エネルギーの損失は、約１／３×５９.８％＋１／３×５２.２％＋１／３×４３.６％＝５１.８７％となる。

また、本実施例の青色光冷陰極蛍光管３２１の全エネルギーの損失は、約１／２×５２.２％＋１／２×４３.６％＝４７.９％となる。

よって、赤色発光体をなくした後、約４％のエネルギー損失を減少したことになる。

また、眼に対する貢献度で言えば、従来技術の白色光冷陰極蛍光管の赤色光、緑色光及び青色光の貢献度の比率は、２ｘ：５ｘ：１ｘである。

ｘは、常数である。本実施例の青色光冷陰極蛍光管３２１は、赤色蛍光体がないため、緑色及び青色蛍光体が受けるエネルギーは、１／２増加する。よって、緑色光と青色光との貢献度の比率も７.５ｘ：１.５ｘとなる。また、赤色光の貢献度は、赤色発光ダイオード３３１を用いて調整することができ、よって、同じ比率を維持するために、赤色光、緑色光及び青色光の貢献度は、３ｘ：７.５ｘ：１.５ｘに上げることができる。

よって、同じ電源の駆動では、緑色光と青色光との貢献度が増加する。言い換えれば、元の貢献度を維持する場合、より低い電源効率で駆動し、節電の効果を得ることができる。

また、冷陰極蛍光管３２１が赤色及び青色蛍光体のみを有する時、冷陰極蛍光管３２１は、赤色光を発し、発光ダイオード３３１は、波長が５００ｎｍ〜５８０ｎｍの間にある緑色ダイオードに変わる。また、冷陰極蛍光管３２１が赤色及び緑色蛍光体のみを有する時、冷陰極蛍光管３２１は、黄色光を発し、発光ダイオード３３１は、波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍの間にある青色ダイオードに変わる。

要約すれば、白色光を構成する赤、緑及び青の３原色は、一部分が冷陰極蛍光管より提供され、もう一部分が発光ダイオードより提供された後、それらが混合されて白色光を形成する。

上述の実施例では、ランプ素子３２と発光ダイオード素子３３とを、合わせて発光モジュールと言うこともでき、単独で用いることもできる。

図４を参照すると、本発明の実施例２の液晶ディスプレイ装置１Ｂを表している。実施例１との違いは、冷陰極蛍光管３２１Ｂが１色の蛍光体のみを有し、発光ダイオード素子３３Ｂとして２つの異なる色光を発する発光ダイオード３３１Ｂ、３３２Ｂを有するところである
冷陰極蛍光管３２１Ｂ内が赤色蛍光体からなるとした場合、冷陰極蛍光管３２１Ｂは、赤色光を発し、発光ダイオード３３１Ｂ、３３２Ｂは、緑色光と青色光とをそれぞれ発し、よって、３つの色光が混合された後、白色光を形成することができる。

また、冷陰極蛍光管３２１Ｂの中が緑色蛍光体からなるとした場合、冷陰極蛍光管３２１Ｂは、緑色光を発し、発光ダイオード３３１Ｂ、３３２Ｂは、赤色光と青色光とをそれぞれ発し、よって、３つの色光が混合された後、白色光を形成することもできる。

また、冷陰極蛍光管３２１Ｂの中が青色蛍光体からなるとした場合、冷陰極蛍光管３２１Ｂは、青色光を発し、発光ダイオード３３１Ｂ、３３２Ｂは、赤色光と緑色光とをそれぞれ発し、よって、３つの色光が混合された後、白色光を形成することもできる。

上述のように、本発明に基づいた発光モジュール、バックライトモジュール及び液晶ディスプレイ装置は、発光モジュール、またはバックライトモジュール内に冷陰極蛍光管と発光ダイオードとを同時に設置して、冷陰極蛍光管内の蛍光体の色を調整し、異なる色の発光ダイオードが発する光を同時に合わせることで、それぞれから発せられた光線の色が互いに補色した光となる。

従来技術と比べて、本発明は、冷陰極蛍光管に２種類の異なる蛍光体、または１種類の蛍光体を設置することから、冷陰極蛍光管に白色でない光線を発せさせ、１種類、または２種類の発光ダイオードをそれに応じて設置し、冷陰極蛍光管の光線と互いに補色した光線を発することで、混合して白色光源を形成する。よって、発光ダイオードの効力を完全に発揮させることができるだけでなく、冷陰極蛍光管の不必要な蛍光体により生じるエネルギー損失を減少することもでき、発光モジュール全体の発光効率と液晶ディスプレイ装置の表示時の色彩飽和度及び色域範囲とを上げることができる。また、節電と各色光の眼に対する貢献度を上げることができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来の白色光の冷陰極蛍光管より発された光線の波長範囲と、赤色光、緑色光及び青色光の発光ダイオードより発された光線の波長範囲との概略図である。 本発明の実施例１に基づいた液晶ディスプレイ装置の概略図である。 本発明の実施例１に基づいた液晶ディスプレイ装置のもう１つの態様の概略図である。 本発明の実施例２に基づいた液晶ディスプレイ装置の概略図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 液晶ディスプレイ装置
２ 液晶ディスプレイパネル
３ バックライトモジュール
３１ ケース
３１１ 第１表面
３１２ 第２表面
３２、３２Ｂ ランプ素子
３３、３３Ｂ 発光ダイオード素子
３３１、３３１Ｂ、３３２Ｂ 発光ダイオード
３４、３４Ａ 反射素子
３５ 回路板
３６ 拡散板
Ｗ１〜Ｗ６ 波長領域
Ｐ１〜Ｐ１１ ピーク
Ｃ 凹部
Ｒ 凸部

Claims (17)

1. 白色光でない第１色光を発生する複数のランプ素子と、
   第２色光を発生し、前記ランプ素子の間に設置される複数の発光ダイオード素子とを含み、前記第１色光と前記第２色光とが混合されて第３色光を発生することを特徴とする発光モジュール。
2. 前記第１色光と前記第２色光とは、互いに補色することを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記ランプ素子は、第１蛍光体を含み、前記第１色光を発生することを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
4. 前記第１色光が赤色光からなる時、前記第２色光は、緑色光と青色光とが混合された色光からなり、前記第１色光が緑色光からなる時、前記第２色光は、赤色光と青色光とが混合された色光からなり、前記第１色光が青色光からなる時、前記第２色光は、赤色光と緑色光とが混合された色光からなることを特徴とする請求項３に記載の発光モジュール。
5. 前記ランプ素子は、第２蛍光体を更に含み、前記ランプ素子は、前記第１蛍光体と前記第２蛍光体とによって発生された前記第１色光であることを特徴とする請求項３に記載の発光モジュール。
6. 前記第１色光は、青色光、赤色光、または黄色光からなることを特徴とする請求項５に記載の発光モジュール。
7. 前記第１色光が前記青色光からなる時、前記第２色光の波長は、６００ｎｍ〜７００ｎｍの間にあり、前記第１色光が前記赤色光からなる時、前記第２色光の波長は、５００ｎｍ〜５８０ｎｍの間にあり、前記第１色光が前記黄色光からなる時、前記第２色光の波長は、４００ｎｍ〜５００ｎｍの間にあることを特徴とする請求項６に記載の発光モジュール。
8. 前記発光ダイオード素子は、少なくとも第１発光ダイオードと第２発光ダイオードとを有し、前記第１発光ダイオードと前記第２発光ダイオードとは、混合されて前記第２色光を発生することを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
9. 前記ランプ素子は、冷陰極蛍光管を含み、前記第３色光は白色光からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の発光モジュール。
10. 第１表面と第２表面とを有し、前記第１表面は、前記第２表面と対応して設置されるケースと、
    前記ケース内に設置され、前記第１表面上に位置され、白色でない第１色光を発生する複数のランプ素子と、
    前記ランプ素子の間に設置され、第２色光を発生する複数の発光ダイオード素子とを含み、前記第１色光と前記第２色光とが混合されて第３色光を発生することを特徴とするバックライトモジュール。
11. 前記各ランプ素子は、少なくとも１つの蛍光体を含み、前記蛍光体は、前記第１色光を発生することを特徴とする請求項１０に記載のバックライトモジュール。
12. 前記発光ダイオード素子は、前記第２色光を発生する、少なくとも１つの発光ダイオードを有することを特徴とする請求項１０に記載のバックライトモジュール。
13. 前記ケースの第１表面と前記ランプ素子との間に設置された反射素子と、
    前記ケースの第１表面と前記反射素子との間に設置されるか、または前記ケースの第２表面上に設置される、前記ランプ素子と前記発光ダイオード素子とにそれぞれ電気的に接続された回路板と、
    前記ランプ素子と前記発光ダイオード素子との上方に設置された拡散板を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のバックライトモジュール。
14. 前記発光ダイオードは、表面実装の方式を用いて前記回路板に電気的に接続されることを特徴とする請求項１３に記載のバックライトモジュール。
15. 前記反射素子は、互いに接続された凹部と凸部とを有する底面を有するか、または前記反射素子の底面は、平坦表面からなることを特徴とする請求項１３に記載のバックライトモジュール。
16. 前記ランプ素子は、冷陰極蛍光管を含み、前記第３色光は白色光からなることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１つに記載のバックライトモジュール。
17. 液晶ディスプレイパネルと、
    前記液晶ディスプレイパネルの１つの側に設置されたバックライトモジュールとを含み、
    第１表面と第２表面とを有するケースと、
    前記ケース内に設置され、前記第１表面上に位置され、白色でない第１色光を発生する複数のランプ素子と、
    前記ランプ素子の間に設置され、第２色光を発生する複数の発光ダイオード素子とを含み、前記第１色光と前記第２色光が混合されて第３色光を発生することを特徴とする液晶ディスプレイ装置。

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