JP2013125605A - 表示装置用照明装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色再現範囲を充分に優れたものとしながら、ＬＥＤの蛍光体種類を削減することができ、モジュールのコストダウンが可能である表示装置用照明装置、及び、それを備える表示装置を提供する。
【解決手段】光源及び反射部材を有する表示装置用照明装置であって、上記光源は、青色の光を発光する青色発光ダイオード、及び、赤色の光を発光する赤色蛍光体を必須として構成されるものであり、上記反射部材は、緑色の波長領域に反射率のピークを有する表示装置用照明装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置用照明装置及び表示装置に関する。より詳しくは、エッジライト型の表示装置用照明装置及び表示装置に関するものである。

表示装置用照明装置は、光による表示手段を有する装置を照明するためのものであり、例えば、液晶表示装置におけるバックライト部等において広く用いられている。すなわち、液晶表示装置においては、液晶パネル自体が発光しないことから、通常では透過型又は半透過型の液晶表示装置において、光を液晶パネルに入光させるバックライト部として表示装置用照明装置が備え付けられている。このような液晶表示装置は、情報や映像の表示手段に欠かすことができないものとなっており、近年では、例えば、スマートフォンやタブレット等の情報携帯端末の表示パネル、車載用の表示パネル、パーソナルコンピュータ、テレビ等において、低消費電力、軽量、薄型という液晶表示の特徴を充分に生かした高品位の製品が注目され、その応用分野が広がりつつある。

液晶表示装置に用いられるバックライトとしては、現在２大方式としてエッジライト型（サイドライト型）及び直下型（ダイレクト型）がある。
エッジライト型の場合には、構造的特徴として、導光板と呼ばれる透明な板の側面に、一般的には冷陰極管等の棒状光源が配置されている。この場合、光源から導光板に入光させ、それを導光板内から、シボ加工、印刷、プリズム処理等により液晶パネル側に出光させている。これにより、直下型と比較して、薄型化が可能である。また、光源の本数が少なく、部品点数が少なくなり、光源の駆動回路も簡便なものとなる。更に、消費電力も小さく、発熱の総量も小さくすることが可能である。なお、２０型以下の中小型の表示パネルに用いられる照明装置が、重量を軽減するうえで特に好ましい。

ところで、ＬＥＤで白色を発光させる方法としては、一般的には、赤色、緑色、青色の各ＬＥＤチップを用いたり、青色（青紫色）発光ダイオードとそれによって励起される赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体を用いたり、青色発光ダイオードとそれによって励起される黄色蛍光体を用いたりする方法がある。

従来の表示装置用照明装置としては、液晶パネルに光を照射するためのバックライト装置において、光源と、該光源からの光を反射して前記液晶パネルの方向に導く反射シートとを備え、前記反射シートは、３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視光波長のうち、波長４００ｎｍから５００ｎｍの間に反射率のピークを有し、波長５００ｎｍ以上の反射率と上記反射率ピーク値との差が５％以上とされた反射率特性を有することを特徴とするバックライト装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−１３４６２０号公報

ＬＥＤ(Light Emitting Diode)の白色光は、例えば、青色発光ダイオードに、赤色の蛍光体（以下、Ｒ蛍光体とも言う。）及び緑色の蛍光体（以下、Ｇ蛍光体とも言う。）を用いることで、色再現性の良い白色光を実現している。このＬＥＤから蛍光体の種類を削減した場合、例えば、Ｇ蛍光体を削減すると赤色がかったＬＥＤ光となったり、Ｒ蛍光体を削減すると緑色がかったＬＥＤ光となったりし、バックライトモジュールとしての色度に不具合が生じる。通常は反射シートが白色であるため、このように、ＬＥＤ光の色度がバックライトモジュールとしての色度に大きく影響を与える。

上記特許文献１には、反射率が波長に依存する反射シート、具体的には、波長４００〜５００ｎｍの青色光を主として反射する反射シートを用いた液晶表示装置が開示されている。しかしながら、この技術は、Ｒ蛍光体及びＧ蛍光体の２種類の蛍光体から、蛍光体の種類を削減したＬＥＤ光に適用して、白色光を実現できるものではなかった。また、特許文献１に記載の液晶表示装置は、黄色蛍光体を用いた疑似白色ＬＥＤを備えるものであるところ、赤色の波長領域のスペクトル強度が弱く、特に赤色の色再現が低いため、画質を向上するための工夫の余地があった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、色再現範囲を充分に優れたものとしながら、ＬＥＤの蛍光体種類を削減することができ、モジュールのコストダウンが可能である表示装置用照明装置、及び、それを備える表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者は、液晶表示装置のバックライト等に好適に適用することができ、色再現範囲を充分に優れたものとしながら、モジュールのコストダウンが可能である表示装置用照明装置、及び、それを備える表示装置について種々検討するうち、光源光の各波長の強度と、反射部材の分光反射率とを掛け合わせたものが反射光（反射光の各波長の強度）となることに着目した。そして、これまでＲ蛍光体及びＧ蛍光体を用いて白色光を実現していたＬＥＤに対して、Ｇ蛍光体を削減し、Ｒ蛍光体のみを用いて、より赤色がかったＬＥＤ光を発するＬＥＤを用いると、モジュールのコストを飛躍的に減少させることができることに着目した。更に、このようなＬＥＤを用いるとともに、反射シートの反射率を波長に依存するものとすることに着目し、反射シートを着色し、緑色の反射シートとすることで、上記のＬＥＤを用いつつ、バックライトモジュールとして白色光源を実現することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。なお、本発明の表示装置用照明装置は、例えば、エッジライト型バックライトに好適であり、特に中小型の液晶表示装置において適用した際に有利なものとなる。また、本発明と、特許文献１に記載の発明との相違点は、特許文献１に記載の発明では波長４００〜５００ｎｍの青色光を反射する反射シートを用いるのに対して、本発明では緑色光を反射する反射シートを用いる点にある。本発明により、ＬＥＤの蛍光体種類を削減することができるため、モジュールをコストダウンできるとともに、色再現範囲を充分に優れたものとすることができる。

すなわち、本発明は、光源及び反射部材を有する表示装置用照明装置であって、上記光源は、青色の光を発光する青色発光ダイオード、及び、赤色の光を発光する赤色蛍光体を必須として構成されるものであり、上記反射部材は、緑色の波長領域に反射率のピークを有する表示装置用照明装置である。なお、本明細書中、反射部材がある波長領域に反射率のピークを有するとは、波長に対する反射部材の反射率を示すグラフにおいて、ある波長領域に反射率のピークがあることを言う。本明細書中、緑色の波長領域とは、例えば、４９５〜５７０ｎｍである。

上記赤色の光を発光する赤色蛍光体は、通常、赤色の光（赤色の波長領域の光）を他の色の光（赤色以外の色の波長領域の光）よりも強く発光する特性をもつものである。言い換えれば、通常、赤色の光を選択的に発光するものである。また、上記赤色蛍光体が発光する光は、波長領域６２０〜７００ｎｍにピーク波長を有することが好ましい。

上記緑色の波長領域に反射率のピークを有する反射部材は、通常、緑色の光（緑色の波長領域の光）を他の色の光（緑色以外の色の波長領域の光）よりも強く反射する特性をもつものである。言い換えれば、通常、緑色の光を選択的に反射するものである。
上記反射部材は、波長領域４４０〜４６０ｎｍ、及び、波長領域５４０〜５６０ｎｍのそれぞれに反射率のピークを有することが好ましい。より好ましくは、波長４５０ｎｍ及び５５０ｎｍ付近に反射率のピークを有することである。また、上記反射部材は、波長５００ｎｍ付近に極小値を有することが好ましい。更に、上記波長領域４４０〜４６０ｎｍ（好ましくは、波長４５０ｎｍ）の反射率のピークの半値幅は６０ｎｍ±５ｎｍ程度、波長領域５４０〜５６０ｎｍ（好ましくは、波長５５０ｎｍ）の反射率のピークの半値幅は７０ｎｍ±５ｎｍ程度であることが特に好ましい。

上記反射部材は、緑色の顔料を備えることが好ましい。中でも、上記緑色の顔料は、フタロシアニン、アゾメチン及びペリレンからなる群より選択される少なくとも１種を含むことがより好ましい。

上記青色発光ダイオードが発光する光は、青色の光（青色の波長領域の光）を他の色の光（青色以外の色の波長領域の光）よりも強く発光する特性をもつものであればよいが、実質的に青色の光だけを発光するものであることが好ましい。また、上記青色発光ダイオードが発光する光は、波長領域４５０〜４８０ｎｍにピーク波長を有することが好ましい。

上記反射部材は、例えば、反射シートであることが好ましい。また、上記反射部材は、その表面にビーズコートを備えることが本発明の好ましい形態の１つである。

本発明の表示装置用照明装置は、上記反射部材上に導光板を有し、上記光源は、該導光板の縁部に設けられていることが好ましい。
本発明の表示装置用照明装置は、エッジライト型であることが好ましく、例えば、透明な樹脂製導光板の１又は２以上の側面に光源支持部を介して光源が配置された形態等が挙げられる。より好ましくは、上記光源が、導光板を平面視したときに、導光板の対向する２辺のそれぞれ、又は、１辺に設けられていることである。

本発明の表示装置用照明装置は、通常照明装置に用いられる部材、例えば、拡散板や、拡散シート、集光レンズシート、光偏光選択性反射透過シート、保護・拡散シート、電磁遮蔽シート（導電シート、ＩＴＯシート）等の各種光学シート等が適宜配置することができる。

本発明はまた、本発明の表示装置用照明装置を備える表示装置でもある。本発明の表示装置が備える表示装置用照明装置の好適な形態は、上述した本発明の表示装置用照明装置の好適な形態と同様である。本発明の表示装置は、スマートフォンやタブレット等の情報携帯端末の表示パネル、車載用の表示パネル等の中小型の液晶表示パネルであることが特に好ましい。

本発明の表示装置用照明装置及び表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではなく、表示装置用照明装置及び表示装置に通常用いられるその他の構成を適宜適用することができる。

本発明の表示装置用照明装置は、上述のような構成であるので、色再現範囲を充分に優れたものとしながら、ＬＥＤの蛍光体種類を削減することができ、モジュールのコストダウンが可能である。

実施形態１の表示装置用照明装置を示す断面模式図である。 実施形態１に係る赤色蛍光体を用いた青色発光ダイオードから発光する光の波長（ｎｍ）に対する強度を示すグラフである。 実施形態１に係る緑色反射シートの波長（ｎｍ）に対する分光反射率を示すグラフである。 実施形態１の表示装置用照明装置から発光される光の波長（ｎｍ）に対する強度を示すグラフである。 実施形態１の表示装置用照明装置の色度を示すＸＹＺ表色系色度図である。 実施形態２の表示装置用照明装置を示す断面模式図である。 実施形態３の表示装置用照明装置を示す断面模式図である。 実施形態３に係る反射シートを示す断面模式図である。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施形態１
図１は、実施形態１の表示装置用照明装置を示す断面模式図である。
本発明が好適に適用される構成は、図１に示されるように、エッジライト方式のＬＥＤ基板、導光板、及び、反射シートを備えた構成である。

実施形態１の概要は、ＬＥＤを備えるＬＥＤ基板１１の光源１３は、ＬＥＤとしては青色発光ダイオードを用い、蛍光体としては赤色の蛍光体（Ｒ蛍光体）のみを用いたものであり、赤色がかったＬＥＤ光を発光する。また、基板１０上に貼り付けされた反射シート１５は、従来の白色反射シートではなく、緑色顔料で着色した反射シートであり、このような光源１３及び反射シート１５を用いることで、表示装置用照明装置５０（バックライト）として白色の発光を実現することができる。

（効果）
光源１３の蛍光体の種類を従来のＲ蛍光体とＧ蛍光体の２種類からＲ蛍光体１種類のみとすることで、ＬＥＤ基板のコスト削減を行うことができる。また、ＬＥＤとしては青色発光ダイオードを用い、蛍光体としては赤色の蛍光体（Ｒ蛍光体）のみを用い、反射シート１５は緑色の光を選択的に反射することから、実施形態１の表示装置用照明装置５０は構成上ＲＧＢの３原色に対応しており、赤色の色再現も優れたものとすることができ、色再現範囲を充分に優れたものとすることができる。

図２は、実施形態１に係る赤色蛍光体を用いた青色発光ダイオードから発光する光の波長（ｎｍ）に対する強度を示すグラフである。なお、本明細書中、赤色蛍光体を用いた青色発光ダイオードを赤色ＬＥＤとも言う。図３は、実施形態１に係る緑色反射シートの波長（ｎｍ）に対する分光反射率を示すグラフである。図４は、実施形態１の表示装置用照明装置から発光される光の波長（ｎｍ）に対する強度を示すグラフである。

実施形態１において、青色発光ダイオードが発光する光は、波長領域４５０〜４８０ｎｍにピーク波長を有する。
また赤色蛍光体が発光する光は、波長領域６２０〜７００ｎｍにピーク波長を有する。

反射シートは、波長領域４４０〜４６０ｎｍ、及び、波長領域５４０〜５６０ｎｍのそれぞれに反射率のピークを有する。また、波長４５０ｎｍ及び５５０ｎｍ付近に反射率のピークを有し、波長５００ｎｍ付近に極小値を有するものが好ましい。更に、波長４５０ｎｍピークの半値幅は６０ｎｍ程度、波長５５０ｎｍピークの半値幅は７０ｎｍ程度であることが好ましい。

このような形態とするスペクトル範囲に特定することにより、より白に近い白色光を作り出すことができ、本発明の効果を顕著に発揮することができる。なお、実施形態１に係る反射光のスペクトルは、波長領域４５０〜４８０ｎｍ、波長領域５４０〜５６０ｎｍ、波長領域６２０〜７００ｎｍにそれぞれピーク波長を有する。

なお、緑色顔料の種類は、フタロシアニン、アゾメチン、ペリレン等が好ましい。

図５は、実施形態１の表示装置用照明装置の色度を示すＸＹＺ表色系色度図である。
色度は色度図上、丸で囲んだ箇所（ｘ：０．２７６５、ｙ：０．２５０６）であり、図５の色度図から、やや青みがかった白となることが分かる。ただこの例は、反射シートとＬＥＤの組合せで、どんな色でも作ることが示されており、更に白に近い白を作り出すことも可能である。

なお、実施形態１の表示装置用照明装置を備える液晶表示装置は、通常の液晶表示装置が備える部材（例えば、液晶パネル、偏光板等）を適宜備えることができる。後述する実施形態においても同様である。液晶表示装置としては、タブレット、スマートフォン等の携帯電話やゲーム機、カーナビゲーション等の車載用の機器等の中小型の液晶表示装置に適用されることが特に好ましい。

実施形態２
図６は、実施形態２の表示装置用照明装置を示す断面模式図である。
実施形態１では、バックライトの方式として、ＬＥＤ基板が導光板１７の下１辺だけに配置されている形態を示したが、導光板の上下２辺、左右２辺、下１辺のいずれの配置でもよい。図６では、ＬＥＤ基板を導光板１１７の上下２辺のそれぞれに配置したものを示す。
光源とバックライトモジュール中心との距離が、一般的に下１辺＞左右２辺＞上下２辺となっており、中心との距離が遠い程、導光板中の伝播に寄ってＬＥＤ光源からの色度のずれが生じるおそれがあり、反射シートの顔料配合を変える必要が生じる可能性がある。実施形態２のその他の構成は、実施形態１に示した構成と同様である。

実施形態３
図７は、実施形態３の表示装置用照明装置を示す断面模式図である。図８は、実施形態３に係る反射シートを示す断面模式図である。
実施形態３は、図７及び図８に示したように、導光板との密着を防ぐために、反射シートの表面にビーズコートを設ける。なお、３層白反射フィルムは、ＬＥＤエッジ用標準品であるが、本実施形態では、更に２層目に緑色顔料を内包した空隙２４１を設け、３層白反射フィルムに緑色顔料を内包した空隙を設けたフィルム２３５とした。緑色顔料は、上述したものと同様のものを用いることができる。なお、３層白反射フィルムにおける層２３７、２３９、２４３のそれぞれの材質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であり、ビーズを備える層２３３の材質もＰＥＴである。実施形態３のその他の構成は、実施形態１に示した構成と同様である。

１０、１１０、２１０：基板
１１、１１１、１２１、２１１：ＬＥＤ基板
１３、１１３、１２３、２１３：光源
１５、１１５、２１５：反射シート
１７、１１７、２１７：導光板
５０、１５０、２５０：表示装置用照明装置
２３１：ビーズ
２３３：ビーズを備える層
２３５：３層白反射フィルムに緑色顔料を内包した空隙を設けたフィルム
２３７、２３９、２４３：３層白反射フィルムにおける層
２４１：緑色顔料を内包した空隙

Claims (11)

1. 光源及び反射部材を有する表示装置用照明装置であって、
   該光源は、青色の光を発光する青色発光ダイオード、及び、赤色の光を発光する赤色蛍光体を必須として構成されるものであり、
   該反射部材は、緑色の波長領域に反射率のピークを有する
   ことを特徴とする表示装置用照明装置。
2. 前記反射部材は、波長領域４４０〜４６０ｎｍ、及び、波長領域５４０〜５６０ｎｍのそれぞれに反射率のピークを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置用照明装置。
3. 前記反射部材は、緑色の顔料を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置用照明装置。
4. 前記緑色の顔料は、フタロシアニン、アゾメチン及びペリレンからなる群より選択される少なくとも１種を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置用照明装置。
5. 前記青色発光ダイオードが発光する光は、波長領域４５０〜４８０ｎｍにピーク波長を有する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
6. 前記赤色蛍光体が発光する光は、波長領域６２０〜７００ｎｍにピーク波長を有する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
7. 前記表示装置用照明装置は、前記反射部材上に導光板を有し、
   前記光源は、該導光板の縁部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
8. 前記光源は、導光板を平面視したときに、導光板の対向する２辺のそれぞれ、又は、１辺に設けられている
   ことを特徴とする請求項７に記載の表示装置用照明装置。
9. 前記反射部材は、その表面にビーズコートを備える
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
10. 前記反射部材は、反射シートである
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の表示装置用照明装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の表示装置用照明装置を備えることを特徴とする表示装置。