JP4332565B2 - 三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置 - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）に関し、かつ特に液晶ディスプレイにおけるバックライトモジュールに応用される発光ダイオードマトリクスに関する。

バックライトモジュールの動作原理は、バックライト光源の光を導光板を介して平面光源に導光して、輝度の均一性を保っている。バックライトモジュールに常用されるバックライト光源は、例えば冷陰極蛍光ランプおよび発光ダイオードなどである。確かに現在は冷陰極蛍光ランプが主流となっているが、発光ダイオードへの需要は日増しに増えてきている。冷陰極蛍光ランプに比べて、発光ダイオードは小型で、寿命が長く、駆動電圧が低く、消費電力が少なく、耐振性に優れているなどの長所を備えている。

一般的には、ＬＥＤバックライト光源では、白色ＬＥＤまたは赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）の三原色のＬＥＤで光を混合して出射する白色光を直接使用している。白色ＬＥＤは色飽和度が低いため、テレビジョン受像機に多く用いられているＬＥＤバックライトモジュールではＲＧＢ三原色のＬＥＤで光を混合して白色光を出射させている。従来のＲＧＢ三原色を配列したマトリクスの概略図を示す図１を参照されたい。図１において、ＲＧＢのマトリクスは２×２のマトリクスから構成され、かつこのマトリクスを繰り返しの最小マトリクスセルとしている。図１に示すように、緑色ＬＥＤの個数はそれぞれ赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの個数の二倍となっており、かつ１列目の２行目および２列目の１行目中に配列されている。赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤはそれぞれ１列目の１行目および２列目の２行目中に配列されている。

従来のＬＥＤバックライト光源は上記のＲＧＢマトリクスを繰り返し最小マトリクスセルとして、次にバックライト光源のサイズのニーズに応じて、マトリクスの繰り返しの最小マトリクスセルの数を調整して、ＬＥＤバックライト光源を構成している。バックライトモジュールにおいて、一般的にはＬＥＤバックライト光源から約２〜５cm離れた位置に、例えば拡散板、集光板などといった異なる機能を持つ光学フィルムを複数枚付加して、バックライトモジュールの明るさを向上させている。しかしながらＬＥＤバックライト光源から光学フィルムまでの光混合距離の制限により、従来はＲＧＢマトリクスをＬＥＤバックライト光源としてもＬＥＤパネルの中心領域に均一な白色光が発生するのみで、周辺箇所で均一な白色光を発生させることはできない。仮に光混合距離をより延長しようとするならば、ＬＥＤパネル周辺箇所に色ずれ現象が発生するだけでなく、バックライトモジュールが大型化してしまう。もし光混合距離を縮めると、横縞模様の色ずれの不具合が起きやすくなり、しかもＬＥＤパネル周辺の色ずれ現象はよりひどくなってしまう。したがって、いかにＲＧＢマトリクスを効果的に使用して白色光を混合して出射しつつ、かつバックライト光源から光学フィルムまでの最小距離内で、均一でかつ全面的な白色光を効果的に発生させるか、ということは現在最も考慮される項目の一つである。

よって、新たなＲＧＢマトリクスを提供して、上記の問題を解決する必要がある。

したがって本発明の目的は、バックライト光源から光学フィルムまでの最小距離内で白色光を混合して出射できるだけでなく、全面的で均一な白色光を発生させることのできる三原色ＬＥＤがマトリクス配置された装置を提供するところにある。

本発明の上記目的に基づいて、三原色ＬＥＤがマトリクス配置された装置を開示する。三原色ＬＥＤがマトリクス配置された装置は液晶ディスプレイのバックライト光源中に応用され、第１のＬＥＤと、第２のＬＥＤと、第３のＬＥＤとを備える。このうち、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤは４×４のマトリクスセルとして配列され、かつこの４×４のマトリクスセルを繰り返しの最小マトリクスセルとしている。第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤの個数比は２：１：１となっている。最小マトリクスセルにおける各列および各行中には二つの第１のＬＥＤを有し、かつ第１のＬＥＤの各々は隣接しておらず、つまり上下左右で離れて最小マトリクスセル中に配列されている。最小マトリクスセルの各列各行はそれぞれ一つの第２のＬＥＤおよび一つの第３のＬＥＤを有している。

本発明の一好ましい実施例によれば、前記第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤが発する光はそれぞれ赤色、緑色、青色の三原色のうちの一つである。本発明の一好ましい実施例において、第１のＬＥＤは緑色ＬＥＤであることが好ましい。

第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤをそれぞれα、βおよびγで表示すると、その最小マトリクスセルの好ましい配列は以下のとおりとなる。

または、前記第１のＬＥＤαの配列位置に変更がない状態で、第２のＬＥＤβおよび第３のＬＥＤγの配列位置を互いに置換することができる。

本発明の他の好ましい実施例において、前記第１のＬＥＤαの配列位置を調整することができるが、その好ましい配列は以下のとおりである。

本発明の更に他の好ましい実施例において、前記第１のＬＥＤαの配列位置に変更がない状態で、第２のＬＥＤβおよび第３のＬＥＤγの配列位置を互いに置換することもできる。

したがって、本発明のＲＧＢ三原色マトリクスで構成されたバックライト光源を用いることで、約１５ｍｍから２５ｍｍまでの間であるバックライト光源から光学フィルムまでの最小距離内で、白色光を混合して出射して、周辺領域での色ずれの不具合を低減することができる。さらに、本発明を応用することで、白色光を均一にかつ全面的に発光させることができる。

本発明は、白色光を混合して出射するＲＧＢ三原色ＬＥＤのマトリクスを提供するものである。ＲＧＢ三原色ＬＥＤのマトリクスは第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤからなり、かつ４×４のマトリクスを最小のマトリクスセルとして定義している。このうち、第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤの個数比は２：１：１である。前記第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤが出射する光はそれぞれ赤色、緑色、青色の三原色のうちの一つである。本発明の好ましい実施例において、第１のＬＥＤは緑色ＬＥＤであることが好ましいが、これは決して本発明の範囲を限定するものではない。

前記最小マトリクスセルにおける各列および各行中には二つの第１のＬＥＤを有し、かつ第１のＬＥＤの各々は上下左右で離れて最小マトリクスセル中に配列されている。第１のＬＥＤをαで表示している。本発明の一好ましい実施例による第１のＬＥＤのマトリクスの概略図を示す図２ないし図３を参照されたい。図２に示すように、第１のＬＥＤαは［１，１］、［１，３］、［２，２］、［２，４］、［３，１］、［３，３］、［４，２］および［４，４］の位置上に配列されている。つまり、各列および各行はそれぞれ二つの第１のＬＥＤαを有し、かつこの最小マトリクスセルにおける第１のＬＥＤαの各々は互いに隣接することはなく、すなわち上下左右に離れて配列されている。

または、更にニーズに応じて第１のＬＥＤαを図３に示すようなマトリクスとして配列してもよい。図３に示すように、第１のＬＥＤαは［１，２］、［１，４］、［２，１］、［２，３］、［３，２］、［３，４］、［４，１］および［４，３］の位置上に配列されている

以下では、それぞれ本発明の好ましい実施例に対して詳細な説明を行うものであり、かつ好ましい実施例は四種類の異なるマトリクスであるが、決して本発明の範囲を限定するためのものではない。第１のＬＥＤ、第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤはそれぞれα、β、γで表示する。

本発明の一好ましい実施例において、図２に示すマトリクスをもって第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤを配列する。本発明の一好ましい実施例によるＲＧＢ三原色のマトリクスの概略図を示す図４を参照されたい。そして図２および図４を同時に参照されたい。第２のＬＥＤβは［１，２］、［２，３］、［３，４］および［４，１］の位置上に配列されている。つまり、各列各行は一つの第２のＬＥＤβを有し、かつ第２のＬＥＤβは１列目と４列目の左から右の１つ目のマス（つまり［１，２］と［４，１］の位置上）、２列目と３列目の左から右の２つ目のマス（つまり［２，３］と［３，４］の位置上）に配列されている。

図４に示すように、第３のＬＥＤγは［１，４］、［２，１］、［３，２］および［４，３］の位置上に配列されている。つまり、各列各行は一つの第３のＬＥＤγを有し、かつ第３のＬＥＤγは１列目と４列目の左から右の２つ目の位置（つまり［１，４］と［４，３］の位置上）、２列目と３列目の左から右の１つ目の位置（つまり［２，１］と［３，２］の位置上）に配列されている。

本発明の他の実施例において、第１のＬＥＤαの配列位置に変更がない状態で、第２のＬＥＤβおよび第３のＬＥＤγの配列位置を互いに置換することができる。図２および図５を同時に参照されたい。第２のＬＥＤβは［１，４］、［２，１］、［３，２］および［４，３］の位置上に配列されている。つまり、第２のＬＥＤβは１列目と４列目の左から右の２つ目のマス（つまり［１，４］と［４，３］の位置上）、２列目と３列目の左から右の１つ目のマス（つまり［２，１］と［３，２］の位置上）に配列されている。そして第３のＬＥＤγは［１，２］、［２，３］、［３，４］および［４，１］の位置上に配列されており、つまり、図２および図５に示すように、第３のＬＥＤγは１列目と４列目の左から右の１つ目のマス（つまり［１，２］と［４，１］の位置上）、２列目と３列目の左から右の２つ目のマス（つまり［２，３］と［３，４］の位置上）に配列されている。

本発明の他の好ましい実施例において、図３に示すマトリクスをもって第２のＬＥＤおよび第３のＬＥＤを配列する。本発明の他の好ましい実施例によるＲＧＢ三原色のマトリクスの概略図を示す図６を参照されたい。そして図３および図６を参照されたい。第２のＬＥＤβは［１，１］、［２，４］、［３，３］および［４，２］の位置上に配列されている。つまり、各列各行は一つの第２のＬＥＤβを有し、かつ第２のＬＥＤβは１列目と４列目の左から右の１つ目のマス（つまり［１，１］と［４，２］の位置上）、２列目と３列目の左から右の２つ目のマス（つまり［２，４］と［３，３］の位置上）に配列されている。

図６に示すように、第３のＬＥＤγは［１，３］、［２，２］、［３，１］および［４，４］の位置上に配列されている。つまり、各列各行は一つの第３のＬＥＤγを有し、かつ第３のＬＥＤγの配列方式は１列目と４列目の左から右の２つ目のマス（つまり［１，３］と［４，４］の位置上）、２列目と３列目の左から右の１つ目のマス（つまり［２，２］と［３，１］の位置上）となっている。

本発明の更に他の実施例において、第１のＬＥＤαの配列位置に変更がない状態で、第２のＬＥＤβおよび第３のＬＥＤγの配列位置を互いに置換することができる。図７に示すように、第２のＬＥＤβは［１，３］、［２，２］、［３，１］および［４，４］の位置上に配列されている。そして第３のＬＥＤγは［１，１］、［２，４］、［３，３］および［４，２］の位置上に配列されている。

したがって、本発明のＲＧＢ三原色マトリクスを用いることにより、約１５ｍｍから２５ｍｍまでの間であるバックライト光源から光学フィルムまでの最小距離内で、白色光を混合して出射して、周辺領域での色ずれの不具合を低減することができる。さらに、本発明を応用することで、白色光を均一にかつ全面的に発光させることができる。

確かに本発明では好ましい一実施例を上記のように開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、各種の変更および修正を行うことができるので、本発明の保護範囲は別紙の特許請求の範囲による限定を基準と見なす。

本発明の上記およびその他目的、特徴、長所および実施例をより明確に理解できるよう、添付の図面の詳細な説明を下記のとおり行う。
従来のＲＧＢ三原色ＬＥＤのマトリクスを示す概略図である。 本発明の一好ましい実施例による第１のＬＥＤのマトリクスを示す概略図。 本発明の一好ましい実施例による第１のＬＥＤのマトリクスを示す概略図。 本発明の一好ましい実施例によるＲＧＢ三原色のマトリクスを示す概略図。 本発明の一好ましい実施例によるＲＧＢ三原色のマトリクスを示す概略図。 本発明の一好ましい実施例によるＲＧＢ三原色のマトリクスを示す概略図。 本発明の一好ましい実施例によるＲＧＢ三原色のマトリクスを示す概略図。

符号の説明

Ｒ 赤色ＬＥＤ
Ｇ 緑色ＬＥＤ
Ｂ 青色ＬＥＤ
α 第１のＬＥＤ
β 第２のＬＥＤ
γ 第３のＬＥＤ

Claims (6)

1. 液晶ディスプレイのバックライト光源中に応用される、三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置であって、
   少なくとも一つの第１のＬＥＤと、
   少なくとも一つの第２のＬＥＤと、
   少なくとも一つの第３のＬＥＤと、を備えた三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置において、
   前記第１のＬＥＤ、前記第２のＬＥＤおよび前記第３のＬＥＤは４×４の少なくとも一つの最小マトリクスセルとして配列されており、前記第１のＬＥＤ、前記第２のＬＥＤおよび前記第３のＬＥＤの個数比は２：１：１となっており、かつ前記複数のマトリクスセルにおける各列および各行は二つの前記複数の第１のＬＥＤを有し、かつ隣接しておらず、前記複数のマトリクスセルの各々における各列の各行はそれぞれ一つの第２のＬＥＤおよび一つの前記第３のＬＥＤを有している、ことを特徴とする三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置。
2. 前記第１のＬＥＤ、前記第２のＬＥＤおよび前記第３のＬＥＤがそれぞれ赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤからなる群から選ばれる、ことを特徴とする請求項１に記載の三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置。
3. 前記第１のＬＥＤ、前記第２のＬＥＤおよび前記第３のＬＥＤがそれぞれα、βおよびγで表示され、前記最小マトリクスセルが下記のとおり配列されている、ことを特徴とする請求項１に記載の三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置。
   

   
4. 前記第１のＬＥＤ、前記第２のＬＥＤおよび前記第３のＬＥＤがそれぞれα、βおよびγで表示され、前記最小マトリクスセルが下記のとおり配列されている、ことを特徴とする請求項１に記載の三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置。
   

   
5. 前記第１のＬＥＤ、前記第２のＬＥＤおよび前記第３のＬＥＤがそれぞれα、βおよびγで表示され、前記最小マトリクスセルが下記のとおり配列されている、ことを特徴とする請求項１に記載の三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置。
   

   
6. 前記第１のＬＥＤ、前記第２のＬＥＤおよび前記第３のＬＥＤがそれぞれα、βおよびγで表示され、前記最小マトリクスセルが下記のとおり配列されている、ことを特徴とする請求項１に記載の三原色発光ダイオードがマトリクス配置された装置。
   

   

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