JP2010218991A - 照明装置並びにこれを用いた液晶表示装置及び映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光色ばらつきを持ったＬＥＤ光源を使用しながらも、光出射面において所望の色の照明光を得るＬＥＤ照明装置を実現する。
【解決手段】基板と、基板上に配置された複数の赤色ＬＥＤ光源２０１と、複数の緑色ＬＥＤ光源２０２と、複数の青色ＬＥＤ光源２０３と、を有し、複数の赤色のＬＥＤ光源は、赤色に対して任意の基準となる第一の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第一のＬＥＤ光源と、第一の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第二のＬＥＤ光源と、を有し、第一のＬＥＤ光源と第二のＬＥＤ光源とが隣接して配置される照明装置。
【選択図】 図５

Description

本発明は、照明装置並びにこれを用いた液晶表示装置及び映像表示装置に関する。

近年、発光効率の増大に伴い発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）の照明装置への応用が活発になってきた。特に、液晶表示装置の背面に設けられるバックライトへの適用が試みられている。液晶表示装置の表示方式としては、ＴＮ（ツイステッドネマチック）の他に、広視野角を特徴とするＩＰＳ（インプレーンスイッチング），ＭＶＡ（マルチドメインバーチカルアライメント）などが用いられるが、いずれも、表示部の背面に設置された照明装置の照明光の透過率を制御可能な液晶パネルに入射することにより画像を形成するものである。照明装置の光源としては、前述のＬＥＤの他に、冷陰極間（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Light）や熱陰極管（ＨＣＦＬ：Hot Cathode Fluorescent Light），有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）などが用いられる。

ＬＥＤは、電気エネルギーを与えることによって光を出射する発光素子である。ＬＥＤ発光素子は、例えば単結晶のサファイア基板上にｎ型半導体層とｐ型半導体層，発光層及び電極を形成し、多数に細分化して切り出されることにより作成される。発光層の材料や組成及び作成プロセス上の温度などによって、発光色を設計することが可能である。通常ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ光源に一定電流を印加する駆動手段が備えられ、ＬＥＤ光源は与えられた電流値の強弱及び電流パルスのＯＮ／ＯＦＦ期間比に応じた光エネルギーを出射する。ＬＥＤ光源を用いた照明装置を大きく分類すると、赤色ＬＥＤ光源，緑色ＬＥＤ光源、及び青色ＬＥＤ光源の光を混色させることにより白色光を得るＲＧＢタイプと、青色ＬＥＤ光源の周辺に黄色の蛍光体を塗布し白色光を得る青色ＬＥＤ光源＋黄色蛍光体タイプ、同じく青色ＬＥＤ光源の周辺に赤色蛍光体及び緑色蛍光体を塗布することにより白色光を得る青色ＬＥＤ光源＋赤緑蛍光体タイプ、または紫外光を出射するＬＥＤ光源の周辺に赤色蛍光体，緑色蛍光体、及び青色蛍光体を塗布し白色光を得る紫外ＬＥＤ光源＋赤緑青蛍光体タイプなどに分けられる。ＬＥＤ光源は、水銀を使用していないため、環境にやさしいといった特徴を持っている。ＬＥＤ光源を用いた照明装置は、例えば特許文献１にその技術が開示されている。

特開２００４−１８６００４号公報

ＬＥＤ光源は、その発光色にばらつきがある。したがって、赤色ＬＥＤ光源，緑色ＬＥＤ光源、及び青色ＬＥＤ光源を使用する場合、色ムラが発生する。また、青色ＬＥＤ光源または紫外ＬＥＤ光源の周辺に蛍光体を塗布するタイプのＬＥＤ光源は、青色ＬＥＤ光源または紫外ＬＥＤ光源のばらつきに加え、蛍光体の組成ずれや、各色蛍光体の混合比ずれなどのため、色ムラが発生する。

本発明は、色ムラを抑制した照明装置並びにこれを用いた液晶表示装置及び映像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の特徴は、基板と、基板上に配置された複数の第一の発光色を有する光源と、を有し、複数の第一の発光色を有する光源は、第一の発光色に対して任意の基準となる第一の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第一の光源と、第一の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第二の光源と、を有し、第一の光源と第二の光源とが隣接して配置される照明装置である。

また、本発明の特徴は、基板上に配置された複数の第二の発光色を有する光源を有し、複数の第二の発光色を有する光源は、第二の発光色に対して任意の基準となる第二の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第三の光源と、第二の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第四の光源と、を有し、第三の光源と第四の光源とが隣接して配置される照明装置である。

また、本発明の特徴は、基板上に配置された複数の第三の発光色を有する光源を有し、複数の第三の発光色を有する光源は、第三の発光色に対して任意の基準となる第三の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第五の光源と、第三の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第六の光源と、を有し、第五の光源と第六の光源とが隣接して配置される照明装置である。

また、本発明の特徴は、第一の光源と第二の光源とが、複数の第一の発光色を有する光源が配置された基板面の短辺方向に隣接して配置される照明装置である。

また、本発明の特徴は、複数の第一の発光色を有する光源が配置された基板面の長辺方向において、第一の光源，第二の光源，第三の光源，第四の光源，第五の光源、及び第六の順に配置される照明装置である。

また、本発明の特徴は、第一の光源，第二の光源，第三の光源，第四の光源，第五の光源、及び第六の光源を覆う樹脂を有する照明装置である。

また、本発明の特徴は、第一の光源の発光ドミナント波長と第一の発光ドミナント波長との差分と、第二の光源の発光ドミナント波長と第一の発光ドミナント波長との差分と、が略等しい照明装置である。

また、本発明の特徴は、複数の第一の発光色を有する光源は、第一の発光色に対して任意の基準となる第一の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する光源を含む第一の光源群と、第一の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する光源を含む第二の光源群と、を有し、第一の光源は第一の光源群に含まれ、第二の光源は第二の光源群に含まれる照明装置である。

また、本発明の特徴は、基板と、基板上に配置された複数の第一の発光色を有する光源と、基板上に配置された複数の第二の発光色を有する光源と、基板上に配置された複数の第三の発光色を有する光源と、を有し、複数の第一の発光色を有する光源は、第一の発光色に対して任意の基準となる第一の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第一の光源と、第一の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第二の光源と、を有し、複数の第二の発光色を有する光源は、第二の発光色に対して任意の基準となる第二の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第三の光源と、第二の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第四の光源と、を有し、複数の第三の発光色を有する光源は、第三の発光色に対して任意の基準となる第三の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第五の光源と、第三の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第六の光源と、を有し、複数の第一の発光色を有する光源が配置された基板面の長辺方向において、第一の光源，第三の光源，第五の光源，第二の光源，第四の光源、及び第六の順に配置される照明装置である。

また、本発明の特徴は、基板と、第一の光源基板上に配置された複数の白色光源と、を備え、複数の白色光源は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で複数の領域に分類され、複数の領域は、白色に対して任意の基準となる発光色度を基準としてＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で点対称となる第一の領域及び第二領域を有し、第一の領域に属する第一の白色光源と第二の領域に属する第二の白色光源とが隣接して配置される照明装置である。

また、本発明の特徴は、請求項１０に記載の照明装置において、複数の白色光源は、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とからなる照明装置である。

また、本発明の特徴は、複数の白色光源から出射された光を導くための導光板を有し、導光板の側面は凹凸を有する照明装置である。

また、本発明の特徴は、照明装置と、照明装置の上に配置された液晶パネルと、照明装置及び液晶パネルを支持する支持体とを有する映像表示装置である。

本発明によれば、色ムラを抑制した照明装置並びにこれを用いた液晶表示装置及び映像表示装置を提供することができる。

本発明の実施例で用いた構成を表す図。 本発明の構成で用いた回路図。 本発明の実施例で用いたＬＥＤ光源のスペクトルを表すグラフ。 本発明の実施例で用いたＬＥＤ光源の電流と相対光量の関係を表すグラフ。 本発明の実施例で用いた光源モジュールを表す図。 本発明の実施例で用いた光源モジュールを表す図。 本発明の実施例で用いた光源モジュールを表す図。 本発明の実施例で用いた構成を表す平面図。 本発明の実施例で用いた構成を表す断面図。 本発明の実施例で用いた構成を表す平面図。 本発明の実施例で用いた構成を表す断面図。 本発明の実施例で用いた白色ＬＥＤ光源の色度のランク分けを表す図。 本発明の実施例で用いた映像表示装置を表す図。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。

本発明の実施形態１について、図１から図７を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施例の照明装置を示す分解図である。図２は、本実施例の照明装置の駆動回路図である。図３は、本実施例で用いたＬＥＤ光源の発光スペクトルを示すグラフである。図４は、本実施例で用いたＬＥＤ光源の相対光量と電流の関係を表すグラフである。図５は、図１で示した本実施例に用いた光源モジュール１０２をより詳細に示す図である。表１は、本実施例におけるＬＥＤ光源のランク分け方法を示した表である。

本実施例における照明装置は、図１に示すように、フレーム部材１０１とフレーム部材１０１に内包された光源モジュール１０２，反射板１０３，導光板１０４、及びフレーム部材１０１の裏側に配置される図示しない光源駆動回路から構成されている。なお、図中矢印で示したように、本実施例における照明装置の方向を規定する。

フレーム部材１０１は、光源モジュール１０２，反射板１０３、及び導光板１０４を内包して支持すると共に、表面側に開口部を設けて導光板１０４から出射された光を外部に照射しており、フレーム部材１０１の開口部が光出射面となる。フレーム部材１０１は、アルミニウムや鉄などの金属を用いることによって、ＬＥＤ光源から発せられた熱を放熱する役目も担っている。

導光板１０４は、主にアクリルなどの透明な樹脂で作成されており、光源モジュール１０２から出射された光を内部で導光させ、フレーム部材１０１の開口部に対応する表側の領域から光を外部に照射している。導光板１０４において、フレーム部材１０１の開口部に対応した領域の裏面側には、図示していないが白色のインクがドット状に印刷されている。導光板１０４内を導光する光が、ドットに入射すると、散乱反射してその一部が導光板１０４から出射され照明光となる。導光板１０４の光源モジュール１０２側のドット径は小さく、光源モジュール１０２から遠ざかる方向でドット径が大きくなることにより、フレーム部材１０１の開口部に対応した領域から均一な明るさの光を照射することができる。なお、白色インクのドットの代わりに、例えば、円錐形状の溝を導光板１０４の裏側に形成することによって導光板１０４から光を出射するという方法もある。

反射板１０３は、ドットから散乱される光のうち、裏側に散乱される光を反射させて表面に出射させることにより明るさを向上させている。

光源モジュール１０２は、樹脂または金属またはセラミックスなどの材質から成る光源搭載基板１０５の上面に、赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３をそれぞれ１２個ずつ並べた部品である。光源搭載基板１０５は、フレーム部材１０１と熱的に接触しており、全ＬＥＤ光源から発せられた熱を伝導させ、フレーム部材１０１に伝えている。光源搭載基板１０５の上面と導光板１０４の下面は対向しており、各色のＬＥＤ光源から発した光が導光板１０４の下面に入射することにより、導光板１０４内を導光する。

光源搭載基板１０５の上面には、表側と裏側の２列、つまり、光源が配置された基板面の短辺方向にＬＥＤ光源を配置している。表側の列，裏側の列共に、左から第一の発光色を有する赤色ＬＥＤ光源２０１，第二の発光色を有する緑色ＬＥＤ光源２０２，第三の発光色を有する青色ＬＥＤ光源２０３の順に並んでいる。それぞれの色に対する発光色の数字付けは任意である。赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２，青色ＬＥＤ光源２０３は、高さ２００μｍから８５０μｍ、縦幅横幅が０.４mm程度の直方体形状をしている。各ＬＥＤ光源から発せられた光は放射状に広がっており、ある程度離れた場所で赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２，青色ＬＥＤ光源２０３の光が交じり合い、白色の照明光が得られる。このため、各ＬＥＤ光源と光出射面との間には１０mm程度の距離を設けている。

図２は、図１に示す光源モジュール１０２に搭載されたＬＥＤ光源の駆動回路を示す図である。駆動回路は、直流電圧源３０１，コントローラー３０２，赤色ＬＥＤ駆動回路３０３，緑色ＬＥＤ駆動回路３０４，青色ＬＥＤ駆動回路３０５，赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３からなる。駆動手段は、直流電圧源３０１，コントローラー３０２，赤色ＬＥＤ駆動回路３０３，緑色ＬＥＤ駆動回路３０４、及び青色ＬＥＤ駆動回路３０５からなる。直流電源は、赤色ＬＥＤ駆動回路３０３，緑色ＬＥＤ駆動回路３０４、及び青色ＬＥＤ駆動回路３０５に直流電圧を供給している。コントローラー３０２は、赤色ＬＥＤ駆動回路３０３，緑色ＬＥＤ駆動回路３０４、及び青色ＬＥＤ駆動回路３０５の出力電流を調整する信号を供給している。赤色ＬＥＤ駆動回路３０３，緑色ＬＥＤ駆動回路３０４、及び青色ＬＥＤ駆動回路３０５はコントローラー３０２からの信号に応じて、ＬＥＤ光源の駆動電流の大きさを調節する。赤色ＬＥＤ駆動回路３０３には、１２個の赤色ＬＥＤ光源２０１が直列に接続されており、ここに赤色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＲが流れている。緑色ＬＥＤ光源２０２，青色ＬＥＤ光源２０３も同様に、１２個が直列に接続されており、ここにそれぞれの緑色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＧ，青色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＢが流れている。

光出射面から白色の照明光を照射するためには、赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３の各ＬＥＤ光源から出射される光量を適切な比率で加法混色する必要がある。この比率は、各色のＬＥＤ光源の発光スペクトルから決定される。図３は、赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３の発光スペクトルである。発光スペクトルから各色のＬＥＤ光源のドミナント波長を計算すると、赤色ＬＥＤ光源２０１は６２０ｎｍ、緑色ＬＥＤ光源２０２は５２５ｎｍ、青色ＬＥＤ光源２０３は４６０ｎｍである。白色照明光としてＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で（ｘ，ｙ）＝（０.２５８，０.２２）の色度を設計値とした場合の光量比を求める。白色照明光の色度点（ｘ，ｙ）は以下の式で求めることができる。

ｘ＝Ｘ／(Ｘ＋Ｙ＋Ｚ) …（式１）
ｙ＝Ｙ／(Ｘ＋Ｙ＋Ｚ) …（式２）

ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚは三刺激値である。三刺激値は、以下の式で求められる。
Ｘ＝ｋ×∫{(ｒ×Ｒｓ(λ)＋ｇ×Ｇｓ(λ)＋ｂ×Ｂｓ(λ))×ｘ(λ)}ｄλ
…（式３）
Ｙ＝ｋ×∫{(ｒ×Ｒｓ(λ)＋ｇ×Ｇｓ(λ)＋ｂ×Ｂｓ(λ))×ｙ(λ)}ｄλ
…（式４）
Ｚ＝ｋ×∫{(ｒ×Ｒｓ(λ)＋ｇ×Ｇｓ(λ)＋ｂ×Ｂｓ(λ))×ｚ(λ)}ｄλ
…（式５）

ここで、ｋは比例定数を表す。また、ｒ，ｇ、及びｂは、赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３の光量を表す係数である。Ｒｓ（λ），Ｇｓ（λ），Ｂｓ（λ）は、図３に示した赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３の発光スペクトルである。ｘ（λ），ｙ（λ）、及びｚ（λ）は等色関数である。また、λは波長である。なお、（式３）から（式５）における積分範囲は、可視光領域であり、３８０ｎｍから７８０ｎｍとした。

（式１）から（式５）を用いることにより、（ｘ，ｙ）＝（０.２５８，０.２２）の白色照明光を得るための赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３の光量比は、ｒ：ｇ：ｂ＝２５.１：６４.５：１０.４であった。各ＬＥＤ光源に流れる赤色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＲ，緑色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＧ、及び青色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＢは、上記光量比となるように設定される。図４は、赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３の相対光量と電流値の関係を示したグラフである。図４のグラフから、白色照明光を得るための各ＬＥＤ光源の赤色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＲ，緑色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＧ、及び青色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＢが求められる。

以上のように、赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３の発光スペクトルから所望の白色照明光を得るための加法混色条件を見積もり、それに応じた電流値を設定することにより、照明装置の光出射面から所望の白色照明光が得られる。

しかしながら、ＬＥＤ光源は発光色に固体ばらつきを持っており、上記の設計手法において所望の白色照明光が得られない場合がある。つまり、同一電流を流した際にも、ＬＥＤ光源から出射される発光色が固体によりある幅を持って分布している。例えば、赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３は、それぞれの任意の基準となる発光ドミナント波長に対して、−５ｎｍ〜＋５ｎｍ程度の範囲で分布を持っている。これは、ＬＥＤ発光素子を作成する際の、発光層の組成ずれや温度の不均一性などが原因と考えられる。赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３の任意の基準となる発光ドミナント波長を上記のように、それぞれ赤色ＬＥＤ光源２０１は６２０ｎｍ、緑色ＬＥＤ光源２０２は５２５ｎｍ、青色ＬＥＤ光源２０３は４６０ｎｍとして赤色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＲ，緑色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＧ、及び青色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＢを定めた場合を考える。例えば、ＬＥＤ光源のドミナント波長が任意の基準となる発光ドミナント波長から５ｎｍ高く、それぞれ赤色ＬＥＤ光源２０１は６２５ｎｍ、緑色ＬＥＤ光源２０２は５３０ｎｍ、青色ＬＥＤ光源２０３は４６５ｎｍのＬＥＤ光源を使用した場合、上記の赤色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＲ，緑色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＧ、及び青色ＬＥＤ光源駆動電流ＩＢを各ＬＥＤ光源に流して得られる照明光の色度点は（ｘ，ｙ）＝（０.２５２，０.２４２）となる。これにより、所望の色度点（ｘ，ｙ）＝（０.２５８，０.２２）から色度差Δｘｙ＝０.０２２異なった色の照明光となる。なお、Δｘｙは色度図上の距離である。

このように、ＬＥＤ光源のドミナント波長が任意の基準となる発光ドミナント波長から大きく異なる場合、色ムラが発生する。従来の照明装置では、白色照明光の色度点が許容範囲を越えてずれるのを防止するため、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して、波長のばらつき範囲を適宜狭い範囲に限定していた。つまり、一般的にＬＥＤ光源はその発光色により数種類にランク分けされており、従来のＬＥＤ照明装置には、特定ランクのＬＥＤ光源が搭載されていた。この場合、白色照明光の色度点ずれの許容範囲として、例えばΔｘｙ≦０.０１とするためには、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して少なくとも５ｎｍのドミナント波長ずれのあるＬＥＤ光源は使用できないということになってしまう。このため、ＬＥＤ素子を作成するウェハから、照明装置に搭載できる光源として取り出せるチップ数が減少し、ＬＥＤ光源一個当たりのコストが上昇するという問題があった。

そこで、本実施例では、図５に示すように、同色のＬＥＤ光源を２個、光源基板の表側と裏側に隣接して配置した。この二つのＬＥＤ光源は、一つの発光色に対して任意の基準となる発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する光源及び任意の基準となる発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する光源である。なお、本発明において、二つのＬＥＤ光源が隣接するとは、二つのＬＥＤ光源の間に他のＬＥＤ光源が配置されていないことをいう。

このように、互いに任意の基準となる発光ドミナント波長から逆方向にばらつきを持ったＬＥＤ光源を組み合わせて隣接配置することによって、２つのＬＥＤ光源から出射された光が足し合わされ、足し合わされた光のドミナント波長は任意の基準となる発光ドミナント波長に近づく。このため、波長が大きくばらついたＬＥＤ光源を使用しても、色ムラが抑制された光を光出射面から出射することが可能である。また、図５のように表裏方向に隣接配置することで、バラツキをもったＬＥＤ光源が効率よく足し合わされる。

表１は、本実施例における赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３のランク分け方法について示している。赤色ＬＥＤ光源２０１については、基準となる発光ドミナント波長を６２０ｎｍとし、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して−１.５ｎｍから＋１.５ｎｍの範囲でばらついているＬＥＤ光源をランクＣとした。また、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して−３.５ｎｍから−１.５ｎｍの範囲でばらついているＬＥＤ光源をランクＢとした。また、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して−５ｎｍから−３.５ｎｍの範囲でばらついているＬＥＤ光源をランクＡとした。また、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して＋１.５ｎｍから＋３.５ｎｍの範囲でばらついているＬＥＤ光源をランクＤとした。また、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して＋３.５ｎｍから＋５ｎｍの範囲でばらついているＬＥＤ光源をランクＥとした。つまり、この場合、赤色ＬＥＤ光源２０１は五つのＬＥＤ光源群を有することになる。緑色ＬＥＤ光源２０２の基準となる発光ドミナント波長は５２５ｎｍ、青色ＬＥＤ光源２０３の基準となる発光ドミナント波長は４６０ｎｍとして、赤色ＬＥＤ光源２０１と同様のランク分けを行った。つまり、緑色ＬＥＤ光源２０２及び青色ＬＥＤ光源２０３についても五つのＬＥＤ光源群を有することになる。なお、任意の基準となる発光ドミナント波長が存在するＬＥＤ光源群以外のＬＥＤ光源群については、一つのＬＥＤ光源群に存在するＬＥＤ光源の数は二個以上であることが望ましい。

このようなランク分けを行った上で、図５に示すようにランクＡとランクＥ，ランクＢとランクＤ，ランクＣとランクＣのＬＥＤ光源をペアとして隣接配置した。

ランクＣは、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して最もばらつき範囲の小さなランクであるが、従来は所望とする白色照明光を得るのに、このようなランクしか使用できなかった。ランクＡとランクＥの組み合わせや、ランクＢとランクＤの組み合わせを隣接して配置することにより、それらの足し合わされた光は、ランクＣのＬＥＤ光源に相当するドミナント波長を示す。つまり、ある２つのＬＥＤ光源により足し合わされた光のドミナント波長は、近似的に２つのＬＥＤ光源それぞれの発光ドミナント波長の相加平均となる。よって、ランクＡとランクＥの組み合わせのように、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して、略同量に低波長側（ランクＡは任意の基準となる発光ドミナント波長に対して３.５〜５.０ｎｍ低波長）及び長波長側（ランクＥは任意の基準となる発光ドミナント波長に対して３.５〜５.０ｎｍ長波長）にずれた発光ドミナント波長を有するＬＥＤ光源を組み合わせることによって、任意の基準となる発光ドミナント波長に近づけることが可能になる。例えば緑色ＬＥＤ光源２０２のランクＡ（緑Ａ）と緑色ＬＥＤ光源２０２のランクＥ（緑Ｅ）からの光を足し合わせた場合、その足し合わされた光のドミナント波長は５２６.２５ｎｍとなり、基準となる発光ドミナント波長（５２５ｎｍ）に近づく。よって、ばらつきの大きなＬＥＤ光源を使用しても色ムラを抑制できる。

本実施例のランク分け方法及び、各ランクの組み合わせによる隣接配置の結果、光出射面における白色照明光の色度差は、Δｘｙ≦０.０１を満足することができた。

本実施例に用いたランク分け方法は、一つの例であってこれに限定されたものではない。例えば、白色照明光の色度差の許容範囲をさらに小さくしたい場合は、各ランクの波長範囲をさらに狭くして、多数のランクを設け、任意の基準となる発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する光源と任意の基準となる発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する光源について、好ましくは等量の波長ずれを持って隣接配置すればよい。つまり、任意の基準となる発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する光源の発光ドミナント波長と任意の基準となる発光ドミナント波長との差分と、任意の基準となる発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する光源の発光ドミナント波長と任意の基準となる発光ドミナント波長との差分とが等しければよい。また、色度差の許容範囲が大きくてもよい場合は、各ランクの波長範囲を広げてもよい。

また、ＬＥＤ光源の配置構成についても、図５に限定したものではなく、任意の基準となる発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する光源及び任意の基準となる発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する光源を隣接して配置すればよい。例えば、図６のようにＬＥＤ光源を一列に並べ、同色のＬＥＤ光源で互いに隣接するＬＥＤ光源が、任意の基準となる発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する光源と任意の基準となる発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する光源であれば、同様の効果を奏する。さらに、図６のように、ＬＥＤ光源を左右方向に一列に、Ａランクの赤色ＬＥＤ光源，Ｅランクの赤色ＬＥＤ光源，Ａランクの緑色ＬＥＤ光源，Ｅランクの緑色ＬＥＤ光源，Ａランクの青色ＬＥＤ光源、及びＥランクの青色ＬＥＤ光源の順で並べることで、照明装置の薄型化を図ることができる。なお、ランクＣのように、任意の基準となる発光ドミナント波長からのずれが小さなランクについては、ペアをなさずに単独で配置してもよい。

また、図７のように、左右方向に対して、Ａランクの赤色ＬＥＤ光源，Ａランクの緑色ＬＥＤ光源，Ａランクの青色ＬＥＤ光源，Ｅランクの赤色ＬＥＤ光源，Ｅランクの緑色ＬＥＤ光源、及びＥランクの青色ＬＥＤ光源の順に配置した場合でも、同様の効果が得られる。なお、本実施例においては、ＬＥＤ光源を用いたが、発光色にばらつきがある光源であれば、本実施例の構成により色ムラを抑制することができる。

本発明の実施形態２について、図８及び図９を用いて詳細に説明する。

図８は、本実施例のＬＥＤ光源を用いた直下型バックライトを備えた液晶表示装置の上面分解図を示した図である。また図９は、図８のＡ−Ａ′断面を示す図である。

本実施例の液晶表示装置は、液晶パネル１０６，光学シート１０７，拡散板１０８，ＬＥＤパッケージ４０１及びフレーム部材１０１から構成されている。なお、この他、液晶パネル１０６や、ＬＥＤパッケージ４０１を駆動する電源や回路が必要であるが省略する。

液晶パネル１０６は、バックライトからの光の透過率を画素毎に制御することにより映像を表示する。光学シート１０７は、光を拡散させて均一性を向上させたり、光の指向性を制御して液晶パネル１０６の鉛直方向の輝度を高めたりといった機能を持っており、通常複数枚配置される。

拡散板１０８は、ＬＥＤパッケージ４０１から出射された光を拡散させて光を均一化する機能を有しており、通常ＬＥＤパッケージ４０１から１０〜２０mm程度の間隔を開けて配置される。

ＬＥＤパッケージ４０１は、白色の樹脂などから成形されたモールド部材にＬＥＤ光源を配置し、さらにＬＥＤ光源を透明なシリコーン樹脂で覆った構成となっている。一つのＬＥＤパッケージ４０１には赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２、及び青色ＬＥＤ光源２０３がそれぞれ２つ配置されている。ＬＥＤ光源をモールド樹脂で覆うことにより、効率よく混色させることができる。

本実施例で用いたＬＥＤ光源も、実施例１で示したランク分けと同様のランク分けを行った。同一パッケージに配置される各色２つのＬＥＤ光源は、任意の基準となる発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する光源及び任意の基準となる発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する光源である。

同一パッケージに配置される各色２つのＬＥＤ光源は、拡散板１０８との距離に比べて非常に近い距離で互いに配置されているため、この２つのＬＥＤ光源からの光は、拡散板１０８にほぼ等量の光強度で入射する。よって、同一パッケージに配置される各色２つのＬＥＤ光源の光は、拡散板１０８に入射する際に均等に足し合わされており、足し合わされた光は任意の基準となる発光ドミナント波長に近づくため、均一な白色照明光を液晶パネル１０６に表示することができる。

また、ドミナント波長が任意の基準となる発光ドミナント波長に対して逆方向にばらついたＬＥＤ光源を同一パッケージ内に配置することによって、その２つのＬＥＤ光源の光がＬＥＤパッケージ４０１内で混ざり合うため、より均等に光が足し合わされる。

以上のように本実施例に示す液晶表示装置では、ドミナント波長が、任意の基準となる発光ドミナント波長に対して逆方向にばらついたＬＥＤ光源を同一パッケージに配置することにより色ムラを抑制することができた。

本実施例においては、同一ＬＥＤパッケージ４０１内に赤色ＬＥＤ光源２０１，緑色ＬＥＤ光源２０２，青色ＬＥＤ光源２０３を２つずつ配置したが、これに限定するものではない。同一パッケージ内でドミナント波長が任意の基準となる発光ドミナント波長に対して逆方向にばらついたＬＥＤ光源をペアとして配置していれば同様の効果を奏するので、必ずしもＬＥＤ光源の数が２つでなくてもよく例えばペアが２つあって合計４つのＬＥＤ光源を用いてもよいし、任意の基準となる発光ドミナント波長に対してばらつき範囲の狭いＬＥＤ光源を単独で配置してもよいからＬＥＤ光源の数を３以上の奇数とすることも可能である。

また、同一ＬＥＤパッケージ４０１内に赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤの３色を配置しなくてもよく、例えば赤色ＬＥＤ光源２０１のみが２つ配置された赤色ＬＥＤパッケージ，緑色ＬＥＤ光源２０２のみが２つ配置された緑色ＬＥＤパッケージ，青色ＬＥＤ光源２０３のみが２つ配置された青色ＬＥＤパッケージをそれぞれ作成してもよい。

本発明の実施形態３について、図１０から図１３を用いて詳細に説明する。

図１０は、本実施形態の液晶表示装置の平面分解図である。また、図１１は、図１０のＡ−Ａ′の一点鎖線で示した箇所の断面図である。

図１３は、図１０に示した液晶表示装置５０１を備えた映像表示装置である。映像表示装置は、液晶表示装置５０１，電源５０２，回路基板５０３，スピーカー５０４及びこれらを支持する支持体５０５からなる。

本実施形態の液晶表示装置は、フレーム部材１０１，白色ＬＥＤ光源２０４，導光板１０４，拡散板１０８，光学シート１０７からなる照明装置の上に液晶パネル１０６を搭載した構成となっている。なお、この他、液晶パネル１０６や、白色ＬＥＤ光源２０４を駆動する電源や回路が必要であるが説明を省略する。

フレーム部材１０１は、白色ＬＥＤ光源２０４と導光板１０４を内包して支持すると共に、開口部を設けて、この開口部から導光板１０４から出射される光を拡散板１０８側に通す。

白色ＬＥＤ光源２０４は、白色のモールド部材の中に青色ＬＥＤと黄色蛍光体が塗布されており、白色の光を導光板１０４側に放射状に出射する。

導光板１０４は、白色ＬＥＤ光源２０４の光を導光させて拡散板１０８側に光を出射する。なお、本実施形態の場合、４枚の導光板１０４が並べられており、その上下端に２つの白色ＬＥＤ光源２０４が一組となって隣接配置された構成となっている。また、導光板１０４は上下方向で中央部に向かって厚さが小さくなっており、一組の白色ＬＥＤ光源２０４から出射された光の殆どは、導光板１０４の上下半分領域から出射される光となる。よって、本実施形態の液晶表示装置に用いられる照明装置は、左右方向４分割，上下方向２分割の合計８分割領域毎に明るさの変調が可能である。なお、白色ＬＥＤ光源２０４が配置されている付近の導光板１０４の側面は凹凸を有し、これにより白色ＬＥＤ光源２０４から出射された光が、導光板１０４の中に広く広がるため、光が均一化しやすくなる。

拡散板１０８は、光を拡散し均一性を高める機能を有しており、特に導光板１０４と導光板１０４の境界領域が暗くなるのを防止している。光学シート１０７は、さらに白色光の均一性を高める役割を担っている。液晶パネル１０６は、画素毎の透過率を制御することにより画像を表示する。

本実施形態の液晶表示装置のように、照明装置が分割エリア毎に明るさの変調ができることによって、液晶表示装置の消費電力を下げることが可能である。例えば、画面の上半分が明るい画像であり、下半分が暗い画像である場合は、上半分にある白色ＬＥＤ光源２０４を明るく点灯し、下半分にある白色ＬＥＤを暗く点灯することによって、下半分の白色ＬＥＤ光源２０４の消費電力を減らすことができるからである。

しかしながら、白色ＬＥＤ光源２０４の出射光の色度にばらつきがあると、領域毎に色が異なり、色ムラとなってしまう。

そこで、本実施形態では、所望の色度を示す白色ＬＥＤ光源２０４を２つ一組で隣接配置すると共に、所望の色度を示す白色ＬＥＤ光源２０４の色度に対し、所望の色度から許容を越えて色度が異なる白色ＬＥＤ光源２０４については、色度図上でほぼ点対称となる白色ＬＥＤ光源２０４を２つ組み合わせて隣接配置した。図１２は、本実施例に用いた白色ＬＥＤ光源２０４の色度のランク分けをＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上に表したグラフである。白色ＬＥＤ光源２０４の色度をＡ１〜Ａ５，Ｂ１〜Ｂ５，Ｃ１〜Ｃ５のランクに分類した。ランクＢ３は所望の色度に対し、許容範囲内の色ずれを示す白色ＬＥＤ光源２０４のランクである。その他のランクの白色ＬＥＤ光源２０４は、ランクＢ３を基準として色度図上でほぼ点対称のランクの白色ＬＥＤ光源２０４を２つ組み合わせて隣接配置した。つまり、隣接される２つの光源の組み合わせはＡ１とＣ５、またはＡ２とＣ４、またはＡ３とＣ３または、Ａ４とＣ２、またはＡ５とＣ１、またはＢ１とＢ５、またはＢ２とＢ４、またはＢ３とＢ３である。このように、複数の白色ＬＥＤ光源はＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で複数の領域に分類され、複数の領域は、白色に対して任意の基準となる発光色度を基準としてＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で点対称となる第一の領域及び第二領域を有し、第一の領域に属する第一の白色光源と第二の領域に属する第二の白色光源とが隣接して配置される。

上記のようなランクの白色ＬＥＤ光源２０４を２つ組み合わせて隣接配置し、それらの光を導光板１０４に入れることによって、導光板１０４の中で光が混ざり合い、所望の白色色度に近づけることが可能であるから、導光板１０４同士の色が異なるという不具合を解消でき、色ムラを抑制できる。

実施例３では、青色ＬＥＤ＋黄色蛍光体タイプの白色ＬＥＤ光源２０４を用いたが、これに限定されるものではなく、青色ＬＥＤ光源＋赤緑蛍光体タイプや紫外ＬＥＤ光源＋赤緑青蛍光体タイプなどの白色ＬＥＤ光源２０４を用いても同様の効果が得られる。また、実施例１や実施例２のようにＬＥＤ光源などを配置した場合でも、同様の効果が得られる。

１０１ フレーム部材
１０２ 光源モジュール
１０３ 反射板
１０４ 導光板
１０５ 光源搭載基板
１０６ 液晶パネル
１０７ 光学シート
１０８ 拡散板
２０１ 赤色ＬＥＤ光源
２０２ 緑色ＬＥＤ光源
２０３ 青色ＬＥＤ光源
２０４ 白色ＬＥＤ光源
３０１ 直流電圧源
３０２ コントローラー
３０３ 赤色ＬＥＤ駆動回路
３０４ 緑色ＬＥＤ駆動回路
３０５ 青色ＬＥＤ駆動回路
４０１ ＬＥＤパッケージ
５０１ 液晶表示装置
５０２ 電源
５０３ 回路基板
５０４ スピーカー
５０５ 支持体

Claims (14)

1. 基板と、
   前記基板上に配置された複数の第一の発光色を有するＬＥＤ光源と、を有し、
   前記複数の第一の発光色を有するＬＥＤ光源は、前記第一の発光色に対して任意の基準となる第一の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第一のＬＥＤ光源と、前記第一の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第二のＬＥＤ光源と、を有し、
   前記第一のＬＥＤ光源と前記第二のＬＥＤ光源とが隣接して配置される照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記基板上に配置された複数の第二の発光色を有するＬＥＤ光源を有し、
   前記複数の第二の発光色を有するＬＥＤ光源は、前記第二の発光色に対して任意の基準となる第二の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第三のＬＥＤ光源と、前記第二の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第四のＬＥＤ光源と、を有し、
   前記第三のＬＥＤ光源と前記第四のＬＥＤ光源とが隣接して配置される照明装置。
3. 請求項２に記載の照明装置において、
   前記基板上に配置された複数の第三の発光色を有するＬＥＤ光源を有し、
   前記複数の第三の発光色を有するＬＥＤ光源は、前記第三の発光色に対して任意の基準となる第三の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第五のＬＥＤ光源と、前記第三の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第六のＬＥＤ光源と、を有し、
   前記第五のＬＥＤ光源と前記第六のＬＥＤ光源とが隣接して配置される照明装置。
4. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記第一のＬＥＤ光源と前記第二のＬＥＤ光源とが、前記複数の第一の発光色を有するＬＥＤ光源が配置された前記基板面の短辺方向に隣接して配置される照明装置。
5. 請求項３に記載の照明装置において、
   前記複数の第一の発光色を有するＬＥＤ光源が配置された前記基板面の長辺方向において、
   前記第一のＬＥＤ光源，前記第二のＬＥＤ光源，前記第三のＬＥＤ光源，前記第四のＬＥＤ光源，前記第五のＬＥＤ光源、及び前記第六の順に配置される照明装置。
6. 請求項３に記載の照明装置において、
   前記第一のＬＥＤ光源，前記第二のＬＥＤ光源，前記第三のＬＥＤ光源，前記第四のＬＥＤ光源，前記第五のＬＥＤ光源、及び前記第六のＬＥＤ光源を覆う樹脂を有する照明装置。
7. 請求項１に記載の照明装置において、
   第一のＬＥＤ光源の発光ドミナント波長と前記第一の発光ドミナント波長との差分と第二のＬＥＤ光源の発光ドミナント波長と前記第一の発光ドミナント波長との差分とが略等しい照明装置。
8. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記複数の第一の発光色を有するＬＥＤ光源は、前記第一の発光色に対して任意の基準となる第一の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有するＬＥＤ光源を含む第一のＬＥＤ光源群と、前記第一の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有するＬＥＤ光源を含む第二のＬＥＤ光源群と、を有し、
   前記第一のＬＥＤ光源は前記第一のＬＥＤ光源群に含まれ、
   前記第二のＬＥＤ光源は前記第二のＬＥＤ光源群に含まれる照明装置。
9. 基板と、
   前記基板上に配置された複数の第一の発光色を有するＬＥＤ光源と、
   前記基板上に配置された複数の第二の発光色を有するＬＥＤ光源と、
   前記基板上に配置された複数の第三の発光色を有するＬＥＤ光源と、を有し、
   前記複数の第一の発光色を有するＬＥＤ光源は、前記第一の発光色に対して任意の基準となる第一の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第一のＬＥＤ光源と、前記第一の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第二のＬＥＤ光源と、を有し、
   前記複数の第二の発光色を有するＬＥＤ光源は、前記第二の発光色に対して任意の基準となる第二の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第三のＬＥＤ光源と、前記第二の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第四のＬＥＤ光源と、を有し、
   前記複数の第三の発光色を有するＬＥＤ光源は、前記第三の発光色に対して任意の基準となる第三の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第五のＬＥＤ光源と、前記第三の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第六のＬＥＤ光源と、を有し、
   前記複数の第一の発光色を有するＬＥＤ光源が配置された前記基板面の長辺方向において、
   前記第一のＬＥＤ光源，前記第三のＬＥＤ光源，前記第五のＬＥＤ光源，前記第二のＬＥＤ光源，前記第四のＬＥＤ光源、及び前記第六の順に配置される照明装置。
10. 基板と、
    第一の光源前記基板上に配置された複数の白色ＬＥＤ光源と、を備え、
    前記複数の白色ＬＥＤ光源は、ＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で複数の領域に分類され、
    前記複数の領域は、白色に対して任意の基準となる発光色度を基準としてＣＩＥ１９３１ｘｙ色度図上で点対称となる第一の領域及び第二領域を有し、
    前記第一の領域に属する第一の白色ＬＥＤ光源と前記第二の領域に属する第二の白色ＬＥＤ光源とが隣接して配置される照明装置。
11. 請求項１０に記載の照明装置において、
    前記複数の白色ＬＥＤ光源は、青色ＬＥＤと蛍光体とからなる照明装置。
12. 請求項１０に記載の照明装置において、
    前記複数の白色ＬＥＤ光源から出射された光を導くための導光板を有し、
    前記導光板の側面は凹凸を有する照明装置。
13. 請求項１に記載の照明装置と、
    前記照明装置の上に配置された液晶パネルと、
    前記照明装置及び前記液晶パネルを支持する支持体５０５とを有する映像表示装置。
14. 基板と、
    前記基板上に配置された複数の第一の発光色を有する光源と、を有し、
    前記複数の第一の発光色を有する光源は、前記第一の発光色に対して任意の基準となる第一の発光ドミナント波長より小さい発光ドミナント波長を有する第一の光源と、
    前記第一の発光ドミナント波長より大きい発光ドミナント波長を有する第二の光源と、を有し、
    前記第一の光源と前記第二の光源とが隣接して配置される照明装置。

Images