JP4350138B2 - エッジ型バックライトユニット - Google Patents

Description

本発明は、エッジ型バックライトユニットに関し、より詳細には、複数の赤色、青色、緑色ＬＥＤが多数の行に配列されて光源を供給するエッジ型バックライトユニットに関する。

電子機器産業の発展に伴い、小型でエネルギー消費率の低い各種の表示装置及び、これを用いる映像機器、コンピュータ、移動通信端末機などが開発されている。そのような傾向を反映して登場した液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、モニターと移動通信端末機などの表示装置として脚光を浴びている。

一般に、前記のＬＣＤは、自ら光を発生できないので、液晶パネルの裏面に、光を発生する光源と導光板とで構成されるバックライトユニット（Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）を備える。

既存のＬＣＤのバックライトユニットの光源として使用されている冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ，以下ＣＣＦＬと称する）は、水銀ガスを使用することから環境汚染を誘発する恐れがあり、応答速度が遅くて、色再現性が低いだけでなく、液晶パネルの軽薄短小化に適切しないという短所を有している。それに比べて、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ，以下ＬＥＤと称する）は、環境に優しく、数ナノ秒の応答速度で高速応答が可能なので、ビデオ信号ストリームに効果的であり、インパルシブ（Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）駆動が可能である。そして、色再現性が優れて、赤色、緑色、青色ＬＥＤの光量を調整して、輝度、色温度などを任意に変更することができる。それに、ＬＥＤ光源は、液晶パネルの軽薄短小化に適合している。そのような長所から、最近ＬＥＤは、液晶表示装置などのバックライト用光源として、積極的に採用されている。

一般に、ＬＥＤを採用したバックライトユニットは、光源の位置によって、エッジ型バックライトユニットと直下型バックライトユニットに区分できる。エッジ型バックライトユニットは、横の長いバー状の光源を導光板の側面に配置して、導光板を介して液晶パネルの全面に光を照射する。直下型バックライトユニットは、液晶パネルの下部に配置し、液晶パネルとほぼ同一な面積を有する面光源から、直接液晶パネルの全面に光を照射する。

図１は、ＬＥＤを用いる従来のエッジ型バックライトユニット１００とＬＥＤ光源部１１０を図示した概略図である。図１に示すように、従来のエッジ型バックライトユニット１００は、側面に入光部１２１を備える導光板１２０と、基板１１１に一列に配置されたＬＥＤ１１２で構成されるＬＥＤ光源部１１０とを含んで構成される。

前記ＬＥＤ１１２は、前記基板１１１に複数の赤色、青色、緑色ＬＥＤ１１２が赤色―緑色―青色の順番で一列に配置され、導光板１２０の入光部１２１に光を照射する。一列に配置された赤色、緑色、青色ＬＥＤ１１２から発光された光は、導光板１２０の入光部１２１に入射して、導光板１２０で互いに混色されて、白色光が導光板１２０の上部に位置する液晶パネル（図示せず）に供給されるようにする。

しかしながら、従来のＬＥＤ配列で白色光を形成するためには、高い電力のＬＥＤチップが使用されるが、このようなＬＥＤチップらは、製品のばらつきによって特性分布の偏差が大きくて、ＬＣＤ画面の全体に均一な白色光が形成できなくて、部分的な色むらが発生する。尚、従来のＬＥＤ配列によれば、ＬＥＤに隣接する液晶パネル部分に、不完全な混色による色むらが発生し、液晶表示装置の全体的な画質を低下させるようになる。

また、このような色むらの発生を減少させるためには、導光板の反射膜がより精巧なパターンを有するよう開発しなければならないという問題点がある。

本発明は、前記のような従来の問題点を解消するためのものであって、その目的は、均一な白色光を供給する光源を有し、色むらを減少させるエッジ型バックライトユニットを提供することにある。

前記のような目的を達成すべく、本発明は、側面に光が入力される入光部を備え、前記入光部からの光を上下両面のうち上面に放出されるように誘導する導光板と、
前記導光板の入光部の近くに配置され、複数の赤色、緑色及び青色ＬＥＤを備え、前記入光部に沿って同一な色相のＬＥＤが連続して帯状に配列される赤色、緑色及び青色ＬＥＤ行を、各色相別に少なくとも一つずつ有するＬＥＤ光源部と、を含み、
前記緑色ＬＥＤ行が前記導光板上面の垂直方向の上部に配置されることを特徴とするエッジ型バックライトユニットを提供する。

そして好ましく、前記複数の赤色、緑色及び青色ＬＥＤがマトリックス構造で配置されることができる。

また好ましく、前記ＬＥＤ光源部は、赤色、緑色、青色ＬＥＤ行を各々一つずつ形成することができ、前記赤色、緑色、青色ＬＥＤ行が前記導光板上面の垂直方向に緑色―赤色―青色及び緑色―青色―赤色のうち何れか一つの順番で垂直配列されることができる。

そして好ましく、前記ＬＥＤ光源部は、一つの赤色ＬＥＤ行、二つの緑色ＬＥＤ行及び一つの青色ＬＥＤ行を含むことができ、前記ＬＥＤ光源部は、前記赤色、緑色、青色ＬＥＤ行が前記導光板上面の垂直方向に、緑色―赤色―緑色―青色、緑色―赤色―青色―緑色、緑色―緑色―赤色―青色、緑色―緑色―青色―赤色、緑色―青色―赤色―緑色および緑色―青色―緑色―赤色のうち何れか一つの順番で垂直配列されることができる。

また好ましく、前記ＬＥＤ光源部は、二つのＬＥＤを含むＬＥＤパッケージにより形成されることができ、前記ＬＥＤパッケージは、二つのＬＥＤが前記導光板上面の垂直方向に垂直配列されることができる。

本発明によると、製品の特性分布の偏差が小さい低電力のＬＥＤを使用することができるので、製品のばらつきによる色むらを減少させることができる。

また、緑色ＬＥＤをＬＥＤ光源部の上部に配置する配列構造により、バックライトユニットに隣接する領域での色むらを減少させることができる。

さらに、前記のように色むらが減少する効果があるので、導光板の反射膜に新しいパターンを開発する必要がなくなって、その開発費用を節減することができる。

以下、本発明の好ましき実施例を添付の図面を参照してより詳しく説明する。しかし、本発明の実施の形態は他の様々な形態に変更可能で、本発明の範囲が後術される実施の形態に限定されるのではない。本発明の実施の形態は、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に、本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面に図示された構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがあり、図面上で実質的に同一な構成と機能を有する構成要素は、同一な参照符号を使用する。

図２は、ＬＥＤを用いる本発明によるエッジ型バックライトユニットとＬＥＤ光源部を図示した概略図である。

図２に示すように、本発明によるエッジ型バックライトユニット２００は、導光板２２０とＬＥＤ光源部２１０とを含んで構成される。

導光板２２０は、平板状で、側面に光源が供給される入光部２２１を備え、前記入光部２２１からの光を前記液晶パネルの方向に誘導する。

ＬＥＤ光源部２１０には、複数の赤色、緑色及び青色ＬＥＤ２１３、２１２、２１４が、基板２１１に多数の列と行を持つマトリックス状で配置される。複数の緑色ＬＥＤ２１２が、基板２１１の最上位部に長さ方向に連続配列されて、緑色ＬＥＤ行を形成する。また、複数の赤色ＬＥＤ２１３が、前記緑色ＬＥＤ行の下の行に連続配列されて、赤色ＬＥＤ行を形成し、複数の青色ＬＥＤ２１４が、前記赤色ＬＥＤ行の下の行に連続配列されて、青色ＬＥＤ行を形成する。図２には、三つのＬＥＤ行が、緑色―赤色―青色の順番で垂直に配列されているが、緑色―青色―赤色の順番で配列されることもできる。

前記基板２１１としては、通常ＬＥＤバックライトに用いられる金属コアＰＣＢ（Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＭＣＰＣＢ）が使用されることができる。前記金属コアＰＣＢは。金属材質、例えばＡｌのコアの上下面に絶縁体プレートを形成したＰＣＢであって、発熱が大きいＬＥＤを多数実装する場合、熱放出が容易であるという特性を有する。

前記のように、基板２１１にマトリックス状で配置されたＬＥＤ２１２、２１３、２１４からなるＬＥＤ光源部２１０は、導光板２２０の側面に位置する入光部２２１によって配置されるが、前記緑色ＬＥＤ行が導光板２２０の上面に位置するように配置される。

導光板２２０は平板状で、透明アクリルで形成されることができる。前記導光板２２０の一側面に、直線状のエッジからなる入光部２２１が、ＬＥＤ光源部２１０に隣接するように配置される。前記導光板２２０は、前記ＬＥＤ光源部２１０のＬＥＤ２１２、２１３、２１４から発生する光を収容して、その上面全体に前記光を分散する。導光板２２０の下面には、反射膜（図示せず）が固定されて、、前記光が導光板２２０の上面のみに誘導されるようにする。

前記のような導光板２２０の上部側に、多数の拡散板とプリズム板が配置されて、前記導光板で誘導された光を均一に分布させ、液晶パネルの画像形成領域内に誘導する。

導光板２２０の入光部２２１を介して導光板に入射される光のうち、導光板２２０の下面に入射する光は、導光板２２０の下面に形成された反射膜により導光板２２０の上面に位置する液晶パネル（図示せず）に誘導され、導光板２２０の上面に入射する光は、導光板２２０の上面で反射されて下面に誘導され、同じく下面の反射膜により液晶パネルに誘導される。

ところで、導光板２２０の上面に入射する光のうち、導光板２２０の上面で入光部２２１に近い部分では、光が反射されず屈折して透過する現象が起こることがある。反射されずそのまま透過した光は、液晶パネルを照射する際、反射されてから誘導された光より、もっと高い輝度を有するようになり、これによって色むらが発生し、ＬＣＤの画質を低下させる要因となる。

このような色むらは、相対的に入射経路の短い導光板２２０の上面に近いＬＥＤによって、より多く発生するので、ＬＥＤ光源部２１０の最上位に位置する緑ＬＥＤ２１２により導光板２２０の上面を透過する光を減らすことで、色むらを減少させることができる。

赤色光、緑色光、青色光のうち、赤色光の波長が最も長く、青色光の波長が最も短い。全反射が起こる臨界角は、波長が長いほど大きくなり、波長が短いほど小さくなる。したがって、赤色光の臨界角が最も大きく、青色光の臨界角が最も小さい。

したがって、青色光を発光する青色ＬＥＤ２１４がＬＥＤ光源部２１０の最上位に配置される場合は、緑色ＬＥＤ２１２または赤色ＬＥＤ２１３により発生する緑色光、赤色光より多い光が導光板２２０の上面を透過してしまうので、好ましくない。

また、赤色ＬＥＤ２１３により発生する赤色光のうち、導光板２２０の上面を透過する光は、緑色ＬＥＤ２１２または青色ＬＥＤ２１４により発生する緑色光、青色光よりもっと少ない。しかし、赤色光は、緑色光及び青色光より視感度が高くて、微量の光でも色むらを感じられる。したがって、赤色ＬＥＤ２１３をＬＥＤ光源部２１０の最上位に配置することも好ましくない。

したがって、ＬＥＤ光源部２１０の最上位には緑色ＬＥＤ２１２を配置することが好ましく、このようなＬＥＤ配置をによリ、色むらが非常に減少して、良質の画質を持つ画面が視聴できる。そして、色むらが減少するので、導光板の反射膜に対してより精巧なパターンを開発する必要がなく、従来のＣＣＦＬ用反射膜パターンを使用できるので、追加的な開発費用が発生しない。

また、本発明によるエッジ型バックライトユニット２００には従来技術よりＬＥＤの数は多い反面、サイズが小さい低電力のＬＥＤが使用される。低電力のＬＥＤは、従来技術による高電力のＬＥＤより安全的な特性を有して、製品の特性分布の偏差が相対的に小さいので、色均一度を確保することができ、ＬＥＤのサイズが減少してＬＥＤ光源部２１０の厚さが減少して、全体的な製品のサイズを小さくすることができる効果がある。

また図２に示すように、ＬＥＤ光源部２１０には緑色ＬＥＤ２１２で形成された緑色ＬＥＤ行、赤色ＬＥＤ２１３で形成された赤色ＬＥＤ行及び青色ＬＥＤ２１４で形成された青色ＬＥＤ行が、各々一つずつ配置されて、三つのＬＥＤ行からなるマトリックス構造で配置されているる。しかし、本発明は三つのＬＥＤ行に限定されるのではなく、各色相別に少なくとも一つのＬＥＤ行を含んで、四つ以上のＬＥＤ行を含むことができる。尚、赤色、緑色、青色ＬＥＤ行が同一な配置構造を有しながら、前記赤色、緑色、青色ＬＥＤ２１３、２１２、２１４がマトリックス構造で配置されるのに限定されず、赤色、緑色、青色ＬＥＤ行が相違する配置を有することができる。

図３は、本発明の一実施の形態による四つのＬＥＤ行からなるバックライトユニット３００とＬＥＤ光源部３１０を図示した概略図である。

図３に示すように、バックライトユニット３００は、入光部３２１を備える導光板３２０と、基板３１１に複数の赤色、緑色、青色ＬＥＤ３１２、３１３、３１４、３１５が配置されたＬＥＤ光源部３１０とを含んで構成される。

ＬＥＤ光源部３１０は、緑色ＬＥＤ３１２、３１４が導光板３２０の入光部３２１に沿って配列された緑色ＬＥＤ行を二つ備え、赤色ＬＥＤ３１３が導光板３２０の入光部３２１に沿って配列された赤色ＬＥＤ行及び青色ＬＥＤ３１５が導光板３２０の入光部３２１に沿って配列された青色ＬＥＤ行を各々一つ備える。前記緑色ＬＥＤ行、赤色ＬＥＤ行及び青色ＬＥＤ行は、緑色―赤色―緑色―青色の順番で、導光板３２０上面の垂直方向に配列される。

赤色、青色及び緑色ＬＥＤを用いるバックライトでは、赤色ＬＥＤから発光される赤色光と、青色ＬＥＤから発光される青色光及び緑色ＬＥＤから発光される緑色光が混合されて、白色光が液晶パネルに照射される。ここで、良質の白色光は、赤色光と青色光より、緑色光をもっと多く必要とする。したがって、好ましくは、緑色ＬＥＤ行が、赤色ＬＥＤ行と青色ＬＥＤ行より、もっと多く配置されることができる。

また図３に示すように、ＬＥＤ光源部３１０では、赤色、緑色、青色ＬＥＤ行が前記導光板３２０上面の垂直方向に、緑色―赤色―緑色―青色の順番で垂直配列されているが、本発明はこれに限定されず、赤色、緑色、青色ＬＥＤ行は、緑色―赤色―青色―緑色、緑色―緑色―赤色―青色、緑色―緑色―青色―赤色、緑色―青色―赤色―緑色および緑色―青色―緑色―赤色のうち何れか一つの順番で垂直配列されることができる。

図４は、本発明の一実施の形態によるＬＥＤパッケージからなるバックライトユニット４００とＬＥＤ光源部４１０を図示した概略図である。

図４に示すように、ＬＥＤ光源部４１０は、各々二つのＬＥＤ４１２ａ、４１２ｂ、４１３ａ、４１３ｂを含むＬＥＤパッケージ４１２、４１３により形成される。導光板４２０の入光部４２１に沿って四つのＬＥＤ４１２ａ、４１２ｂ、４１３ａ、４１３ｂが垂直配列され、垂直配列されたＬＥＤがまた水平配列されるマトリックス構造で、第１列と第２列に配置されるＬＥＤ４１２ａ，４１２ｂを含むＬＥＤパッケージ４１２と第３列と第４列に配置されるＬＥＤ４１３ａ、４１３ｂを含むＬＥＤパッケージ４１３が基板４１１上に配置されて、ＬＥＤ光源部４１０を形成する。

ＬＥＤ光源部４２０を個別的な赤色、緑色、青色ＬＥＤを用いて製作する場合は、ＬＥＤを基板に個別的に装着しなければならないので、生産費用が上昇する。そして、多数のＬＥＤを含むＬＥＤパッケージを使用する場合は、ＬＥＤパッケージを構成するＬＥＤのうち何れか一つに不良が発生したら、ＬＥＤパッケージを交替しなければならないので好ましくない。したがって、二つのＬＥＤを含むＬＥＤパッケージでＬＥＤ光源部を構成することがより好ましい。

また図４に示すように、垂直方向に隣接する各々二つのＬＥＤ４１２ａ、４１２ｂ、４１３ａ、４１３ｂがＬＥＤパッケージ４１２、４１３を形成しているが、本発明はこれに限定されず、ＬＥＤパッケージは、水平方向に隣接する二つのＬＥＤで形成されることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

ＬＥＤを用いる従来のエッジ型バックライトユニットとＬＥＤ光源部を図示した概略図である。 ＬＥＤを用いる本発明によるエッジ型バックライトユニットとＬＥＤ光源部を図示した概略図である。 本発明の一実施の形態による四つのＬＥＤ行からなるバックライトユニットとＬＥＤ光源部を図示した概略図である。 本発明の一実施の形態によるＬＥＤパッケージからなるバックライトユニットとＬＥＤ光源部を図示した概略図である。

符号の説明

１００、２００、３００、４００：バックライトユニット
１１０、２１０、３１０、４１０：ＬＥＤ光源部
１１１、２１１、３１１、４１１：基板
１１２、２１２、２１３、２１４、３１２、３１３、３１４、３１５：ＬＥＤ
４１２、４１３：ＬＥＤパッケージ
１２０、２２０、３２０、４２０：導光板
１２１、２２１、３２１、４２１：入光部

Claims (8)

1. 側面に光が入力される入光部を備え、前記入光部からの光を上下両面のうち上面に放出されるように誘導する導光板と、
   前記導光板の入光部の近くに配置され、複数の赤色、緑色及び青色ＬＥＤを備え、前記入光部に沿って同一な色相のＬＥＤが連続して帯状に配列される赤色、緑色及び青色ＬＥＤ行を、各色相別に少なくとも一つずつ有するＬＥＤ光源部と、を含み、
   前記緑色ＬＥＤ行が前記導光板上面の垂直方向の上部に配置されることを特徴とするエッジ型バックライトユニット。
2. 前記ＬＥＤ光源部は、前記複数の赤色、緑色及び青色ＬＥＤがマトリックス構造で配置されることを特徴とする請求項１に記載のエッジ型バックライトユニット。
3. 前記ＬＥＤ光源部は、赤色、緑色、青色ＬＥＤ行を各々一つずつ形成することを特徴とする請求項１に記載のエッジ型バックライトユニット。
4. 前記ＬＥＤ光源部は、前記赤色、緑色、青色ＬＥＤ行が前記導光板上面の垂直方向に緑色―赤色―青色及び緑色―青色―赤色のうち何れか一つの順番で垂直配列されたことを特徴とする請求項３に記載のエッジ型バックライトユニット。
5. 前記ＬＥＤ光源部は、一つの赤色ＬＥＤ行、二つの緑色ＬＥＤ行及び一つの青色ＬＥＤ行を含むことを特徴とする請求項１に記載のエッジ型バックライトユニット。
6. 前記ＬＥＤ光源部は、前記赤色、緑色、青色ＬＥＤ行が前記導光板上面の垂直方向に、緑色―赤色―緑色―青色、緑色―赤色―青色―緑色、緑色―緑色―赤色―青色、緑色―緑色―青色―赤色、緑色―青色―赤色―緑色および緑色―青色―緑色―赤色のうち何れか一つの順番で垂直配列されたことを特徴とする請求項５に記載のエッジ型バックライトユニット。
7. 前記ＬＥＤ光源部は、前記赤色、緑色、及び青色ＬＥＤのうち、それぞれ二つのＬＥＤを含む複数のＬＥＤパッケージで構成されることを特徴とする請求項１に記載のエッジ型バックライトユニット。
8. 前記ＬＥＤパッケージは、前記二つのＬＥＤが前記導光板上面の垂直方向に垂直配列されることを特徴とする請求項７に記載のエッジ型バックライトユニット。

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