JP2009026765A5

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Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2010-10-21
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Description

バックライトユニット

本発明は、バックライトユニットに関するものであって、より詳しくは、発光ダイオード（ＬＥＤ）モジュールを用いるバックライトユニットにおいて、バックライトユニットをスリム化すると共に、ＬＥＤモジュールの不良によって必要となる光学シートまたは反射シートの再加工工程を容易にすることができるバックライトユニットに関するものである。

最近、急速な発展を繰り返している半導体産業の技術開発に伴って、小型で且つ軽量化であることに加え、より強力な性能を有する製品が生産されてきている。いままで情報ディスプレイ装置に広く使われているＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅｒａｙｔｕｂｅ）は性能や価格的な側面で多くの長所を有しているものの、小型化または持運びの側面で短所を有している。このような短所を克服するための方案の一つとして液晶表示装置が提案されている。液晶表示装置は、小型、軽量、低消費電力などの長所を有しており、ＣＲＴの短所を克服することができる代替手段として益々注目されてきており、現在はディスプレイ装置を必要とするほぼ全ての情報処理機器に取り付けられているのが実情である。

液晶表示装置とは、液晶の特定の分子配列に電圧を与えて他の分子配列に変換させ、該分子配列によって発光する液晶セルの復屈折性、旋光性、２色性及び光散乱特性などの光学的性質の変化を視角変化に変換するもので、液晶セルによる光の変調を用いたディスプレイ装置である。

このような液晶表示装置は、独自に発光できない受光素子であるため、液晶パネルの後面に取り付けられたバックライトを用いて液晶パネルを照明する。液晶パネルの光透過率は、印加された電気信号によって調節され、これに応じて静止画や動画が液晶パネル上に表現される。

前述のように、液晶パネルへ光を供給するバックライトユニットでは、従来から、冷陰極蛍光ランプ（ＣｏｌｄＣａｔｈｏｄｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＬａｍｐ：ＣＣＦＬ）が広く使われているが、最近では、携帯用装置またはフィールドシーケンシャルカラー（Ｆｉｅｌｄｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｃｏｌｏｒ）液晶表示装置のように多様な形態のディスプレイ装置とその改善された駆動方法との登場により、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ：以下、ＬＥＤと称す）を用いたバックライトユニットのニーズが増加している。

以下、図１を参照して、発光ダイオードを用いたバックライトユニットについて詳細に説明する。図１は、従来技術によるバックライトユニットの構造を概略的に示した斜視図である。

図１に示すように、従来のバックライトユニットは、ディスプレイパネル（図示せず）の下部に位置し、光を発生する複数のＬＥＤ１１０と、複数のＬＥＤ１１０を支持駆動する印刷回路基板を有する複数のＬＥＤモジュール１２０と、複数のＬＥＤモジュール１２０の上側に所定の間隙をあけて離設されている光学シート１４０と、ＬＥＤモジュール１２０の背面に設けられた放熱パッド１３０とを含む。

ところが、前述の従来技術によるバックライトユニットでは、複数のＬＥＤモジュール１２０の上側に設けられた光学シート１４０が、複数のＬＥＤモジュール１２０と所定の間隙をあけて離設されており、光学シート１４０は、一枚で複数のＬＥＤモジュール１２０を全て覆うように設けられている。ここで、ＬＥＤモジュール１２０の下面の放熱パッド１３０は、ＬＥＤモジュール１２０の個数分に分離されて個別にＬＥＤモジュール１２０に取り付けられるか、あるいは一つの放熱パッド１３０がＬＥＤモジュール１２０の全体を覆うように製作される。

しかしながら、前述のように、バックライトユニットの光学シートが下測に位置する複数のＬＥＤモジュールと所定の間隙をあけて離間して設けられると、その離間距離のためバックライトユニットを用いるディスプレイ装置の小型化及びスリム化が難しいという不都合がある。

また、光指向性を制御する光学シート一枚で、複数のＬＥＤモジュールの上側を全体として覆って固設すると、いずれかのＬＥＤモジュールが損傷すると、その上側に固設された光学シートを全体として除去しなければならない等、バックライトユニットの再加工（ｒｅｗｏｒｋ）工程が複雑になるという不都合がある。

本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、ＬＥＤモジュールと、該ＬＥＤモジュールの上側に位置する光学シートまたは反射シートと、該ＬＥＤモジュールの下側に位置する放熱パッドとを一体型に設け、バックライトユニットを小型化且つスリム化すると共に、再加工工程のような後続工程を容易にすることができるバックライトユニットを提供することを目的の一つとする。

上記目的を達成するために、光を発生する複数のＬＥＤと、該複数のＬＥＤを支持駆動する印刷回路基板を有する複数のＬＥＤモジュールと、該複数のＬＥＤモジュールの上側に各々取り付けられた光学シートと、前記複数のＬＥＤモジュールの背面に各々取り付けられた放熱パッドと、を含むバックライトユニットが提供される。

また、本発明にかかるバックライトユニットにおいて、前記ＬＥＤモジュール、前記光学シート及び前記放熱パッドは同一の大きさに設けられることが望ましい。

また、前記光学シート及び前記放熱パッドの大きさは、前記ＬＥＤモジュールより小さくてもよい。また、前記ＬＥＤモジュールは、長手方向に並んで配列されてもよい。前記ＬＥＤモジュールは、中央の一定領域を取り囲むように配列されてもよい。

また、前記複数のＬＥＤは、三角形または四角形状に連続して配列されてもよい。また、前記複数のＬＥＤのうちの一部が、部分的にオン／オフ可能なように回路的に分離されてもよい。

上記目的を達成するために、別の実施の形態によれば、光を発生する複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤを支持駆動する印刷回路基板を有する、複数のＬＥＤモジュールと、を含み、前記複数のＬＥＤモジュールが、２個以上の行と２個以上の列とのマトリクス状に配列された複数の白色ＬＥＤを含み、互いに最短距離に配設された任意のＬＥＤの組み合わせからなるＬＥＤユニットの中心光量が、各ＬＥＤから出る光量の平均値に対して８０％〜１２０％であるバックライトユニットが提供される。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のＬＥＤが、三角形状を有して連続配列され、同じ列に配置された互いに隣接した第１のＬＥＤ及び第２のＬＥＤの間の距離が、２０〜１４０ｍｍである。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のＬＥＤが、三角形状を有して連続配列され、前記行と前記列のうち互いに隣接したＬＥＤ間の列方向距離または行方向距離が、８．２〜７０ｍｍである。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のＬＥＤが、四角形状を有して連続配列され、互いに隣接したＬＥＤ間の距離が、８．２〜７０ｍｍである。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のＬＥＤが、四角形状を有して連続配列され、前記ＬＥＤの配列された列の方向に対する前記ＬＥＤの配置された位置の角度が、７０〜１１０度である。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記複数のＬＥＤモジュールが多数のブロックに区分可能で、各ブロック別にオン／オフ可能なように、各ブロックは印刷回路パターンによって回路的に分離されている。

また、上記目的を達成するために、白色光を発生する複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤを駆動する印刷回路基板を有する複数のＬＥＤモジュールと、を含み、前記複数のＬＥＤのうち互いに隣接するＬＥＤ間の距離が８．２〜７０ｍｍであり、前記複数のＬＥＤモジュールが、中央の一定領域を取り囲むように配列されているバックライトユニットが提供される。

上記目的を達成するために、本発明によれば、主波長が４２０〜４５６ｎｍのＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップの周囲に配置され、該ＬＥＤチップにより励起されて赤色光を発する赤色蛍光体と、前記ＬＥＤチップ周囲に配置され、該ＬＥＤチップにより励起されて緑色光を発する緑色蛍光体とを備える白色光を発生する複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤを支持駆動する印刷回路基板を有する複数のＬＥＤモジュールとを含み、前記複数のＬＥＤモジュールは、少なくとも４個以上で、中央の一定領域を取り囲むように配列されることを特徴とするバックライトユニットを提供する。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記赤色蛍光体は窒化物系または硫化物系の赤色蛍光体を含むことができる。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記赤色蛍光体は、窒化物系組成のＣａＡｌＳｉＮ _３：Ｅｕ又は硫化物系の組成の（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ赤色蛍光体を含むことができる。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記緑色蛍光体は、シリケート系、硫化物系及び窒化物系のうちのいずれか一つを含むことができる。

また、本発明にかかるバックライトユニットは、前記緑色蛍光体は、Ａ _２ＳｉＯ４又はＡ _３ＳｉＯ _５シリケート系、ＳｒＧａ _２Ｓ _４：Ｅｕ組成の硫化物系及びＢｅｔａ―ＳｉＡｌＯＮ組成の窒化物系のうちのいずれか一つを含み、前記ＡはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇであってもよく、Ｓｒは必須成分で、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇは必要によって選択的に含まれ、０≦Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇの組成の和≦１を満たすことができる。

本発明によれば、ＬＥＤモジュールを挟む上側の光学シートまたは反射シートと下側の放熱パッドとを一体型に設け、バックライトユニットを小型化且つスリム化させることができる。

また、本発明によれば、前記光学シートまたは反射シートが各々のＬＥＤモジュールの上側に個別に取り付けられているため、複数のＬＥＤモジュールのうちのいずれか一つが損傷すると、該損傷したＬＥＤモジュールの上側に取り付けられた光学シートまたは反射シートのみを選択的に除去し、再加工工程のような後続工程を容易にすることができる。

また、色の一様性及び輝度の観点から、バックライトユニットの面積に応じて、ＬＥＤモジュールの個数、モジュール当りブロックの個数及びブロック当りＬＥＤの個数を設定することによって、光学シートまたは反射シートの個数を最小化して設計することができる。

これにより、本発明によれば、バックライトユニットを小型化且つスリム化させると共に、バックライトユニットの製造歩留まりをさらに向上させることができるという効果を奏する。

本発明のさらに他の目的および本発明によって得られる利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態から一層明らかになる。

図面では、幾つかの層及び領域を明確に表すために厚さは拡大して示されている。また、明細書全体に渡って同一部分に対しては同一符号を付して示す。以下、添付図面を参照して、本発明の一実施の形態によるバックライトユニットに対して詳細に説明する。

まず図２を参照して、本発明の一実施の形態によるバックライトユニットを詳しく説明する。図２は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットの構造を概略的に示した斜視図である。

同図のように、本発明によるバックライトユニット１００は、ディスプレイ装置（図示せず）の下部に位置し、光を発生する複数のＬＥＤ１１０と、複数のＬＥＤ１１０を支持駆動する印刷回路基板を有する複数のＬＥＤモジュール１２０と、複数のＬＥＤモジュール１２０の上側に各々取り付けられた光学シート１４０と、複数のＬＥＤモジュール１２０の背面に各々取り付けられた放熱パッド１３０とを含む。

複数のＬＥＤ１１０は、白色光を射出することができる。例えば、複数のＬＥＤ１１０は、青色ＬＥＤチップと、該青色ＬＥＤチップ上に配置された赤色蛍光体及び緑色蛍光体とを含むことができる。または、複数のＬＥＤ１１０は、青色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ及び緑色ＬＥＤチップを含むことができる。ここで、その青色ＬＥＤチップは、２５０〜４２０ｎｍの発光波長を有するＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップ上に配置された青色蛍光体とを含む。これと同様に、前記赤色ＬＥＤチップ及び前記緑色ＬＥＤチップは、２５０〜４２０ｎｍの発光波長を有するＬＥＤチップ上に配置された各々赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含む。

ここで、前記赤色蛍光体として使われる物質の例として、窒化物系組成のＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ、硫化物系組成の（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ等が挙げられる。

前記緑色蛍光体として使われる物質の例として、シリケート系の２，１，４組成付きＡ₂ＳｉＯ₄、シリケート系の３，１，５組成付きＡ₃ＳｉＯ₅、硫化物系組成のＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ、窒化物系組成のＢｅｔａ−ＳｉＡｌＯＮ等が挙げられる。ここで、前記シリケート系２，１，４系組成の蛍光体は（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ，Ｘの蛍光体を使用することができる。この時、該Ｓｒは必須成分であり、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇは必要に応じて選択的に含まれることができる（０≦Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇの組成の和≦１）。該Ｅｕは、活性剤として使われ、＋２価のＥｕ２＋が使われる。該Ｘは、添加物としてＨｏ、Ｅｒ、Ｃｅ、ＹＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐ、Ｓ、ＮまたはＧｄのうちの少なくとも一つ以上を含むことができ、１ＰＰＭ〜５０００００ＰＰＭの範囲から選択的にドープ量を調節して使用することができる。また、前記シリケート系３，１，５組成の蛍光体は（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）₃ＳｉＯ₅：Ｅｕ，Ｘの蛍光体を使用することができる。ここで、該Ｓｒは必須成分であり、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇは必要に応じて選択的に含まれることができる（０≦Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇの組成の和≦１）。該Ｅｕは活性剤として使われ、＋２価のＥｕ２＋を用い、Ｘは添加物としてＨｏ、Ｅｒ、Ｃｅ、ＹＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐ、Ｓ、ＮまたはＧｄのうちの少なくとも一つ以上を含むことができ、１ＰＰＭ〜５０００００ＰＰＭの範囲から選択的にドープ量を調節して使用することができる。

また、前記青色蛍光体として使われる物質として、シリケート系組成物質、硫化物系組成物質、窒化物系組成物質、アルミン酸（Ａｌｕｍｉｎａｔｅ）系組成などが挙げられる。

複数のＬＥＤモジュール１２０は、ｍ行とｎ列とでマトリクス状に配列された複数のＬＥＤ１１０を含む。また、ｍ×ｎ個配列された複数のＬＥＤ１１０は、複数のブロック単位で区分されることができる。ここで、ｍ及びｎは各々２以上の正の整数である。即ち、各ＬＥＤモジュール１２０は、複数のブロックを含む。また、複数のＬＥＤ１１０は、各ブロック単位で独立して駆動することができる。このように、バックライトユニット１００はブロック単位を用いて容易に分割駆動することができる。

また、前記ＬＥＤモジュールの個数、前記ＬＥＤモジュールに含まれるブロックの個数及び前記ブロック当りのＬＥＤチップの個数のうちのいずれか一つを適宜調節することによって、分割駆動ＬＥＤバックライトユニットに必要な光量を適宜提供することができる。

以下、具体的に、前記バックライトユニット（ＢＬＵ）のサイズに応じて適切なＬＥＤの個数とそれに応じる各単位別（ＬＥＤモジュール、ブロック、ブロック当りチップ）の調節範囲に対する選択について説明する。

ここでは、代表的なディスプレイ大きさである４０インチ、４６インチ、５２インチ及び５７インチを考える。

まず、各バックライトユニットのサイズに対する総要求光量（単位：ｌｕｍｅｎｓ）は、各々７０００、８０００、９３０００、１３０００に設定されることができる。このような総要求光量を満たすことができるＬＥＤチップの個数は、表１に示すように、単位ＬＥＤの光量によって決定することができる。

一般に使われる４、８、１０、１５ルーメンスのＬＥＤとして必要な個数を、表１のように示すことができる。

表１に示すように、使われるＬＥＤの単位光量によって要求されるＬＥＤの個数は、多少差がある。このような多くの数のＬＥＤは、色の一様性及び輝度を考慮して最適な稠密度を有することができるように適切な配列となる必要がある。

このような配列が、多様な面積及び個数により容易に具現されることができるように、本発明においては、ＬＥＤモジュールの個数、モジュール当りのブロックの個数、ブロック当りのＬＥＤ数を適宜選択し、最適な輝度及び色の一様性の条件を得ることができる方案を提供する。

表１に示される条件を満たすため、各バックライトユニットサイズにおいて、ＬＥＤモジュールの個数、モジュール当りのブロックの個数、ブロック当りのＬＥＤ数は、下記の表２のように選択されることができる。

中型サイズに該当する４０インチ、４６インチの場合には、前記ＬＥＤモジュールの個数とブロック当りのＬＥＤの個数とを同一範囲において選択されることができ、前記ＬＥＤバックライトユニットが４０インチの場合には、前記ＬＥＤモジュールを４〜１４個のブロックで構成し、前記ＬＥＤバックライト装置が４６インチの場合は、前記ＬＥＤモジュールを５〜１５個のブロックで構成することができる。もちろん、必要に応じて、他の調節因子、即ちモジュールの個数及びブロック当りチップの個数を表２に示された範囲において適宜異ならせて選択することができる。

また、比較的大型サイズに該当する５２インチ、５７インチの場合には、前記ＬＥＤモジュールのブロックの個数は６〜２８個の範囲に選択し、前記ＬＥＤモジュールの各ブロックに対するＬＥＤの個数は６〜２４個の範囲に選択することができる。モジュールの個数は望ましくは、前記バックライトユニットが５２インチの場合は６〜１２個であり、前記ＬＥＤバックライトユニットが５７インチの場合は６〜２０個である。

具体的には、ＬＥＤモジュール１２０は２〜２８個であり、前記各モジュール当り１〜２８のブロックで構成され、前記各ブロックには２〜２４０個のＬＥＤが配列されることができる。しかしながら、本発明の実施の形態において、前記ＬＥＤモジュールの個数、ブロックの個数及びＬＥＤの個数は、これに限定される訳ではない。

光学シート１４０は、複数のＬＥＤ１１０と対応する光透過孔１４５を有し、入射光を所定の方向に散乱または反射させ、上部のディスプレイ装置へＬＥＤ１１０から発生した光を機能的拡散または照射させることができる機能を提供する。

本発明による光学シート１４０は、下側に位置する複数のＬＥＤモジュール１２０のうちのいずれか一つと同一の大きさを有して設けられており、各々のＬＥＤモジュール１２０に個別に取り付けられている。

これにより、本発明は、光学シート１４０とＬＥＤモジュール１２０とを一体型に設け、バックライトユニット１００を小型化且つスリム化させることができる。

光学シート１４０及び放熱パッド１３０の大きさは、ＬＥＤモジュールと同じく示されているが、これに限定される訳ではなく、光学シート１４０及び放熱パッド１３０の大きさはＬＥＤモジュール１２０の大きさより小さくてもよい。

また、光学シート１４０が各々のＬＥＤモジュール１２０の上側に個別に取り付けられているため、複数のＬＥＤモジュール１２０のうちのいずれか一つが損傷しても、該損傷したＬＥＤモジュール１２０の上側に取り付けられた光学シート１４０のみを除去し、該損傷したＬＥＤモジュール１２０を交替または修理することができる等、バックライトユニット１００の再加工（ｒｅｗｏｒｋ）工程は容易になる。

放熱パッド１３０は、ＬＥＤモジュール１２０から発生する熱を放出するためのもので、合成樹脂またはガラス素材の放熱板及び熱伝導率の高い金属が含まれた板（ｐｌａｔｅ）などから構成されることができる。ＬＥＤモジュール１２０の下面の放熱パッド１３０は、発熱量の小さな場合、必要に応じて削除されてもよい。

また、本発明において、最適な輝度及び色の一様性を有するＬＥＤモジュールの個数、ＬＥＤモジュール当りのブロックの個数、ブロック当りのＬＥＤの個数を適宜選択することができ、これによる光学シート及び放熱パッドの個数を適宜選択することができる。

つまり、本発明は、光学シート１４０、ＬＥＤモジュール１２０及び放熱パッド１３０を一体型に設け、バックライトユニット１００を小型化且つスリム化させると共に、光学シート１４０を各々のＬＥＤモジュール１２０の上側に個別に取り付け、バックライトユニット１００の再加工（ｒｅｗｏｒｋ）工程を容易にすることができる。

本発明の実施の形態において、光学シート１４０が各ブロック単位で分離されることと説明したが、これと同様に反射シートも各ブロック単位で分離されることができる。

複数のＬＥＤモジュール１２０のうちのいずれか一つは図２に示すように、複数のＬＥＤが一列に並設された状態に設けられてもよいが、これに限定される訳ではなく、複数のＬＥＤがバックライトユニットの特性によって様々な状態に設けられてもよい。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態によるバックライトユニットにおいて、ＬＥＤモジュール１２０に配置された複数のＬＥＤの配列形態の多様な例を説明することにする。

図３は、本発明の第１の実施の形態によるバックライトユニットの複数のＬＥＤ配列形態を示す斜視図である。図３に示すように、複数のＬＥＤ１１０を２つの列に並んで配列された状態に設けることができる。つまり、本発明による一つのＬＥＤモジュール１２０では、複数のＬＥＤ１１０がバックライトユニットの特性に応じて一つ以上の列に設けられる。

図４は、本発明の第２の実施の形態によるバックライトユニットの複数のブロック形態を示す平面図である。図５は、本発明の第２の実施の形態によるバックライトユニットの複数のＬＥＤ配列形態を示す平面図である。

図４に示すように、ＬＥＤモジュール１２０上の複数のＬＥＤ１１０が三角形状に連続して配列されることができる。バックライトユニット１００は分割駆動のために、複数のＬＥＤ１１０は複数のブロックＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分されることができる。ここで、各ブロック別にオン／オフ可能なように、各ブロックは印刷回路パターンに回路的に分離されていてもよい。また、ＬＥＤモジュール１２０の下面の放熱パッドは、発熱量の小さな場合、必要に応じて削除されてもよい。

前記ＬＥＤの配列形態を調節して、バックライトユニット１００は最適な一様性（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を有することができる。図５に示すように、ＬＥＤ１１０が白色光を射出する場合、該ＬＥＤ１１０は互いに離間されている。また、バックライトユニット１００は最適な一様性を有するべく、互いに最短距離に配置された任意のＬＥＤの組み合わせによってなされたＬＥＤユニット（Ｕ）の中心光量（Ｃ）は、各ＬＥＤから出る光量の平均値に対して８０％〜１２０％を有するべきである。

ここで、同一の列に配置され、互いに隣接した第１のＬＥＤ１１０ａと第２のＬＥＤ１１０ｂとの間の第１の距離ａは２０〜１４０ｍｍであってもよい。また、行方向に第１のＬＥＤ１１０ａ及び第２のＬＥＤ１１０ｂからそれぞれ隣接した第３のＬＥＤ１１０ｃとの間の第２の距離ｂ及び第３の距離ｅは１５〜９０mmであってもよい。ここで、バックライトユニット１００は、最適な一様性を有するため、第２の距離ｂ及び第３の距離ｅは互いに同一でありえる。また、第１の距離ａは、第２の距離ｂ及び第３の距離ｅに比べて大きくなければならない。

これに加えて、列方向に互いに隣接した第１のＬＥＤ１１０ａと第３のＬＥＤ１１０ｃとの間の距離と行方向に互いに隣接した第２のＬＥＤ１１０ｂ及び第３のＬＥＤ１１０ｃとの間の距離は、各々８．２〜７０ｍｍであってもよい。

図６は、本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニットの複数のブロック形態を示す平面図である。また、図７は、本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニットの複数のＬＥＤ配列形態を示す平面図である。

図６に示すように、ＬＥＤモジュール１２０上の複数のＬＥＤ１１０は、四角形、例えば長方形または正方形で連続して配列されてもよい。バックライトユニットは分割駆動のために、複数のＬＥＤ１１０は多数のブロックＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分されることができる。ここで、各ブロック別にオン／オフ可能なように、各ブロックは印刷回路パターンにおいて回路的に分離されることができる。また、前記ＬＥＤモジュールの下面の放熱パッドは、発熱量の小さな場合、必要に応じて削除されてもよい。

図７に示すように、上述した四角形の配列を有する場合のように、互いに最短距離に配置された任意のＬＥＤの組み合わせによってなされたＬＥＤユニット（Ｕ）の中心光量（Ｃ）は、各ＬＥＤから出る光量の平均値に対して８０％〜１２０％を有するべきである。このため、互いに隣接したＬＥＤ１１０の離間間隔（Ｄ₁、Ｄ₂）は、各々８．２ｍｍ〜７０ｍｍであってもよい。また、ＬＥＤ１１０が配列された列の方向に対する前記ＬＥＤが配置された位置の角度（θ）は、７０〜１１０度であってもよい。

このようなＬＥＤ配列において、色再現性及び輝度向上のために、ＬＥＤは次のような条件を満たさなければならない。

前記ＬＥＤチップは、白色光を射出できるように、主波長（ｄｏｍｉｎａｎｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）が４２０〜４５６ｎｍの青色ＬＥＤチップと、該青色ＬＥＤチップの周囲に配置され、該青色ＬＥＤチップによって励起されて赤色光を発する赤色蛍光体と、該青色ＬＥＤチップの周囲に配置され、前記青色ＬＥＤチップによって励起されて緑色光を発する緑色蛍光体とを含むことができる。この時、前記赤色蛍光体が発する赤色光の色座標は、ＣＩＥ１９３１色座標系を基準として４つの頂点（０．６４４８，０．４５４４）、（０．８０７９，０．２９２０）、（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．４７９４，０．４６３３）により囲まれた領域内にあり、前記緑色蛍光体が発する緑色光の色座標は、ＣＩＥ１９３１色座標系を基準として４つの頂点（０．１２７０，０．８０３７）、（０．４１１７，０．５８６１）、（０．４１９７，０．５３１６）及び（０．２５５５，０．５０３０）により囲まれた領域内にあるべきである。

望ましくは、前記青色ＬＥＤチップの発光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）は１０〜３０ｎｍであり、緑色蛍光体１０５の半値幅は３０〜１００ｎｍであり、赤色蛍光体の半値幅は５０〜２００ｎｍであることができる。これにより、より良い色一様さ及び色品質の白色光を得るようになる。特に、前記青色ＬＥＤチップの主波長及び半値幅を各々４２０〜４５６ｎｍ及び１０〜３０ｎｍに限定することによって、ＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ赤色蛍光体の効率と（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ、Ｘ（０≦Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇの組成の和≦１）緑色蛍光体効率を大きく向上させることができる。

ここで、前述のように、前記赤色蛍光体として使われる物質の例として、窒化物系組成のＣａＡｌＳｉＮ _３：Ｅｕ、硫化物系組成の（Ｃａ、Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ等が挙げられる。

前記緑色蛍光体として使われる物質の例として、シリケート系の２，１，４組成を有するＡ _２ＳｉＯ _４、シリケート系の３，１，５組成を有するＡ _３ＳｉＯ _５、硫化物系組成のＳｒＧａ _２Ｏ _４：Ｅｕ、窒化物系組成のＢｅｔａ―ＳｉＡｌＯＮ等が挙げられる。ここで、シリケート系２，１，４組成の蛍光体の例としては、（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ） _２ＳｉＯ _４：Ｅｕ、Ｘの蛍光体を用いることができる。ここで、Ｓｒは必須成分であり、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇは必要に応じて選択的に含まれる（０≦Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇの組成の和≦１）。また、Ｅｕは活性剤として使われ、＋２価のＥｕ ^２＋が使われる。Ｘは添加物として、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｅ、ＹＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐ、Ｓ、Ｎ又はＧｄのうちのいずれか一つ以上を含むことができ、１ｐｐｍ〜５０００００ｐｐｍの範囲でドーピング量を調節して選択的に使用することができる。また、シリケート系３，１，５組成の蛍光体の例としては、（Ｓｒ,Ｂａ,Ｃａ、Ｍｇ） _３ＳｉＯ _５：Ｅｕ、Ｘの蛍光体を用いることができる。ここで、Ｓｒは必須成分であり、Ｓａ、Ｃａ、Ｍｇは必要に応じて選択的に含まれる（０≦Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇの組成の和≦１）。Ｅｕは活性剤として使われ、＋２価のＥｕ ^２＋が用いられる。Ｘは添加物として、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｅ、ＹＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｐ、Ｓ、Ｎ、Ｇｄのうちのいずれか一つ以上を含むことができ、１ｐｐｍ〜５０００００ｐｐｍの範囲でドーピング量を調節して選択的に用いることができる。

また、前記青色蛍光体として使われる物質の例として、シリケート系組成物質、硫化物系組成物質、窒化物系組成物質、アルミン酸塩系組成などが挙げられる。

図８は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットの輝度を示す写真である。同図のように、互いに最短距離に配置された任意のＬＥＤの組み合わせによってなされたＬＥＤユニット（Ｕ）の中心光量（Ｃ）は、各ＬＥＤから出る光量の平均値に対して８０％〜１２０％を有するように複数のＬＥＤを配列する場合、最適な一様さを有することが認められる。

従って、本発明の実施の形態でのように、複数のＬＥＤを各々含む複数のＬＥＤモジュールを備えるバックライトユニットにおいて、ＬＥＤの形態及びＬＥＤの配列を調節することによって、バックライトユニットの一様性、色再現率及び輝度を向上させることができる。

以下、図９及び図１０を参照して、本発明の実施の形態によるバックライトユニットをより具体的に説明する。図９は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットを示す平面図である。図１０は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットの分割駆動のための回路図である。

図９を参照すると、本発明の実施の形態によるバックライトユニット１００は、分割駆動バックライトユニットであってもよい。例えば、バックライトユニット１００は、４つのＬＥＤモジュール１２０を含む。ＬＥＤモジュール１２０は、配線基板１１５と、配線基板１１５上に搭載された複数のＬＥＤ１１０とを含む。例えば、各ＬＥＤモジュール１２０において、ＬＥＤチップ１１０は、４つの行と９つの列から成るマトリクス状に配列されることができる。

ＬＥＤモジュール１２０は、６つのブロック（Ｂ１〜Ｂ６）に区分されることができる。本発明において、ＬＥＤモジュール１２０を構成するブロック（Ｂ１〜Ｂ６）は個別に駆動可能な単位を意味する。

本実施形態のように、各ブロック（Ｂ１〜Ｂ６）内のＬＥＤチップ１２０は直列に接続されることができる。ここで、ブロック単位別にＬＥＤチップ１１０の分割駆動が可能なように、各ブロック（Ｂ１〜Ｂ６）の回路の少なくとも一端は個別のコネクタに接続される。

このような分割駆動のための接続のために、ＬＥＤモジュール１２０の配線基板１１０は各々２つの第１のコネクタ１３０と６つの第２のコネクタ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃとを含んだ形態で例示されている。第１のコネクタ１３０及び第２のコネクタ１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、異なる極性に接続され、外部電圧をＬＥＤ１１０に与える役割をする。

各々のＬＥＤモジュール１２０の上側に個別に各々光学シート（図示せず）が取り付けられる。これにより、複数のＬＥＤモジュール１２０のうちのいずれか一つが損傷すると、該損傷したＬＥＤモジュール１２０の上側に付着された光学シートのみを除去し、該損傷したＬＥＤモジュール１２０を交替または修理することができる等、バックライトユニット１００の再加工（ｒｅｗｏｒｋ）工程を容易に行うことができる。

図１０を参照すると、第１番目の行及び第２番目の行から３つの列単位で各々６個ずつのＬＥＤチップ１５によって、第１〜第３のブロック（Ｂ１〜Ｂ３）が形成され、これと同様に、第３番目の行及び第４番目の行から３つの列単位で各々６つのＬＥＤチップ１５によって、第４〜第６のブロック（Ｂ４〜Ｂ６）が形成される。

各ブロックのＬＥＤは、互いに直列に接続された構造を有する。第１〜第３のブロック（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の直列回路において、プラス端子は第１のコネクタ（Ｐ１）に共通接続され、マイナス端子はブロック単位で区分され、３つの個別の第２のコネクタ（Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３）に各々接続される。これと同様に、第４〜第６のブロック（Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６）の直列回路において、プラス端子は第１のコネクタに共通接続され、マイナス端子はブロック単位で区分され、３つの個別の第２のコネクタに各々接続される。ここで、図１０のＰ１及びＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３は各々、図９に示された第１のコネクタ及び第２のコネクタに対応する要素として理解することができる。

このように、本発明による分割駆動ＬＥＤバックライトユニットは、ブロック単位を用いて分割駆動に必要な構造を具現すると共に、大きく３つの単位で必要なＬＥＤの個数を調節することができる。

より具体的には、前記分割駆動バックライトユニットは、全体として一様な調光のために複数の列と行とによってなされたマトリクス構造にＬＥＤを配列し、ＬＥＤモジュールの個数と、該ＬＥＤモジュール内で分割駆動構造により提供されるブロックの個数と、各ブロックのＬＥＤチップの個数を適宜調節して、面積に必要な適正なＬＥＤチップの個数を容易に提供することができる。これにより、必要な個数で適切な稠密度を有するように容易に配列可能で、結果として中大型ディスプレイにおいて局所的な輝度制御（ｌｏｃａｌｄｉｍｍｉｎｇ）効果と全体的な色の一様性を効果的に改善することができる。

また、各々のＬＥＤモジュール１２０の上側に、個別に各々光学シート（図示せず）が取り付けられる。これにより、複数のＬＥＤモジュール１２０のうちのいずれか一つが損傷しても、該損傷したＬＥＤモジュール１２０の上側に付着された光学シートのみを除去し、該損傷したＬＥＤモジュール１２０を交替または修理することができる等、バックライトユニット１００の再加工（ｒｅｗｏｒｋ）工程を容易にすることができる。

本発明の実施の形態において、ＬＥＤモジュールは長手方向に配列されることと限定して説明したが、これに限定される訳ではない。

図１１は、本発明の実施の形態によるバックライトユニットの他の配列形態のＬＥＤモジュールを示す斜視図である。

同図のように、ＬＥＤモジュール１２０は、中央の一定領域を取り囲むように配列されることができる。図１０では、４つのＬＥＤモジュールとして示したが、実際４個以上のＬＥＤモジュールが中央の一定領域を取り囲むことができる。ＬＥＤモジュールの下面の放熱パッドは、発熱量が小さい場合、必要に応じて削除されてもよい。

上記のように開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

従来技術によるバックライトユニットの構造を概略的に示した斜視図である。本発明の実施の形態によるバックライトユニットの構造を概略的に示した斜視図である。本発明の第１の実施の形態によるバックライトユニットの複数の配列形態を示す斜視図である。本発明の第２の実施の形態によるバックライトユニットの複数のブロック形態を示す平面図である。本発明の第２の実施の形態によるバックライトユニットの複数のＬＥＤ表れる配列形態を示す平面図である。本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニットの複数のブロック形態を示す平面図である。本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニットの複数のＬＥＤ表れる配列形態を示す平面図である。本発明の実施の形態によるバックライトユニットの輝度を示す写真である。本発明の実施の形態によるバックライトユニットを示す平面図である。本発明の実施の形態によるバックライトユニットの分割駆動のための回路図である。本発明の実施の形態によるバックライトユニットの他の配列形態を有するＬＥＤモジュールを示す斜視図である。

１００バックライトユニット
１１０ＬＥＤ
１２０ＬＥＤモジュール
１３０放熱パッド
１４０光学シート

Claims

光を発生する複数のＬＥＤと、
前記複数のＬＥＤが複数のブロックに区分され、各ブロック別にオン／オフ可能なように、前記複数のＬＥＤを支持駆動する印刷回路基板を有するＬＥＤモジュールと、
前記ＬＥＤモジュールの上側に一体に取り付けられた光学シートと
を備え、
前記光学シートは、前記複数のＬＥＤと対応する光透過孔を有する
ことを特徴とするバックライトユニット。
前記ＬＥＤモジュールが一定領域の対向する二辺に配置され、かつ、互いの方向に光を照射する
ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
前記ＬＥＤモジュールが、一定領域を取り囲むように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライトユニット。
前記ＬＥＤモジュールは、長手方向に並列に配列され、ＬＥＤモジュールの各々の上側に前記光学シートが一体に取付けられる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
前記ＬＥＤモジュールの背面に一体に取り付けられた放熱パッドをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
前記ＬＥＤモジュール、前記光学シート及び前記放熱パッドが、同一の大きさに設けられたことを特徴とする請求項５に記載のバックライトユニット。
前記光学シート及び前記放熱パッドの大きさが、前記ＬＥＤモジュールより小さいことを特徴とする請求項５に記載のバックライトユニット。
前記複数のＬＥＤは、
主波長が４２０〜４５６ｎｍのＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップの周囲に配置され、前記ＬＥＤチップにより励起されて赤色光を発する赤色蛍光体と、
前記ＬＥＤチップの周囲に配置され、前記ＬＥＤチップにより励起されて緑色光を発する緑色蛍光体と
を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
前記赤色蛍光体が、窒化物系または硫化物系の赤色蛍光体を含むことを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
前記赤色蛍光体が、窒化物系組成のＣａＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ又は硫化物系の組成の（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ赤色蛍光体を含むことを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
前記緑色蛍光体が、シリケート系、硫化物系及び窒化物系のうちのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
前記緑色蛍光体が、Ａ_２ＳｉＯ_４又はＡ_３ＳｉＯ_５シリケート系、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ組成の硫化物系及びＢｅｔａ―ＳｉＡｌＯＮ組成の窒化物系のうちのいずれか一つを含み、前記ＡはＳｒであることを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
前記緑色蛍光体が、Ａ_２ＳｉＯ_４又はＡ_３ＳｉＯ_５シリケート系、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ組成の硫化物系及びＢｅｔａ―ＳｉＡｌＯＮ組成の窒化物系のうちのいずれか一つを含み、前記ＡはＳｒと、Ｂａ、Ｃａ及びＭｇから選択される一種以上の原子とを含み、ここで、０＜Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇの組成の和≦１であることを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
前記複数のＬＥＤは、連続して配列される三角形状の各頂点に配置される、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
同じ列に配置され、かつ、互いに隣接するＬＥＤどうしの距離が、２０〜１４０ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載のバックライトユニット。
前記三角形状の各頂点に配置されたＬＥＤ間の距離が、８．２〜７０ｍｍであることを特徴とする請求項１４または１５に記載のバックライトユニット。
前記複数のＬＥＤは、連続して配列される四角形の各頂点に配置される、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
行方向または列方向において互いに隣接したＬＥＤ間の距離が、８．２〜７０ｍｍであることを特徴とする請求項１７に記載のバックライトユニット。