TWI387814B - Surface light source device and liquid crystal display device - Google Patents

Description

面光源裝置及液晶顯示裝置

本發明係關於將液晶顯示裝置作為從背面照明之背光使用之面光源裝置。及關於使用面光源裝置之液晶顯示裝置。

液晶顯示裝置已知有反射型與穿透型。反射型之液晶顯示裝置於背面具備反射板，藉由反射外光於畫面顯示圖像。另一方面，穿透型之液晶顯示裝置於背面具備背光，藉由穿透其照明光於畫面顯示圖像。

作為背光從先前便利用面光源裝置，該面光源裝置基本上具備具有平面部及端面部之導光板，及與該導光板之端面部對向配置之複數之點光源。導光板將自其端面部入射之複數之點光源的光混合後，作為照明光由平面部射出。

[專利文獻1]日本特開2003-337332

先前之面光源裝置，作為複數之點光源已知使用白色LED。較好的是，由面光源射出之照明光理想之為白色光。然而，實際之面光源裝置之色度存有個體差，其現狀並非完全為白色而係有若干之著色。如此面光源裝置之色度之不均一的主要原因為點光源所使用之白色LED的製造偏差。

白色LED基本上係由放射藍色光之LED晶片、與用以獲得黃色光之螢光體形成。然而，藍色晶片之發光光譜及與其存在補色關係的黃色螢光體的量有不均一。如此不均一之主要原因在量產上無法避免。故供給於市場之白色LED不會成為理想之白色光源，而係供給色度分布於預先允許之規格色度範圍內的白色LED。供給於市場之白色LED，其色度存有不均一，將其直接利用於面光源裝置之點光源時，各液晶顯示裝置之個體其色度不均一，成為欲解決之問題。

鑒於上述之先前技術之問題，本發明之目的在於提供一種改善色度之不均一的面光源裝置。為達成該目的係採取以下之手段。即，本發明之面光源裝置其特徵為具備：具有平面部及端面部之導光板；及與該導光板之端面部對向配置之複數之點光源；上述導光板將自其端面部入射之該複數之點光源的光混合後，作為照明光由平面部射出；且，上述複數之點光源為將預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之點光源組合而成者；上述導光板藉由混合具有彼此不同色度之點光源的光，使該照明光之色度進入窄於該規格色度範圍之目標色度範圍。

較好的是，上述複數之點光源，係將於表示該規格色度範圍之XY色度座標上相互之色度差為Δx>0.01、Δy>0.01之點光源組合而成者。且具備用以向各點光源供給電流以放射光之電流源，上述電流源藉由調整供給於各點光源之電流量，改變由複數之點光源放射之光的混合比率，可調整照明光之色度。且上述點光源為例如根據該電流源供給之電流量而改變發光量之白色LED。

又，本發明之面光源裝置其特徵為具備：具有平面部及端面部之導光板；與該導光板之端面部對向配置之複數之點光源；及用以向各點光源供給電流以放射光之電流源；上述導光板將自其端面部入射之上述複數之點光源的光混合後，作為照明光由平面部射出；且，上述複數之點光源為將預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之點光源組合而成者；上述電流源係藉由調整供給於各點光源之電流量，改變由複數之點光源放射之光的混合比率，而使該照明光之色度進入窄於該規格色度範圍之目標色度範圍。

較好的是，上述電流源一面將供給於複數之點光源之電流量的合計保持一定，且將供給於各點光源之電流量相對地進行增減調整。且上述點光源為例如根據由該電流源供給之電流量而改變發光量之白色LED。

根據本發明之一方面，將於預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之點光源組合後，裝入面光源裝置。導光板藉由混合具有彼此不同色度之點光源的光，可使照明光之色度進入窄於規格色度範圍之目標色度範圍。如此，可獲得具有窄於點光源之規格色度範圍之目標色度範圍的面光源裝置。因此可獲得放射適於液晶顯示裝置之背光之白色照明光的面光源裝置。

根據本發明之另一方面，將於預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之點光源組合後，用於面光源裝置。且搭載於面光源裝置之電流源，藉由調整供給於各點光源之電流量，改變由複數之點光源放射之光的混合比率，使照明光之色度進入窄於該規格色度範圍之目標色度範圍。藉由該構成，可獲得具有窄於點光源色度分布之色度分布的面光源裝置。因此可獲得適宜作為液晶顯示裝置之背光的色差較少的白色面光源裝置。

以下茲佐參考圖式詳細說明本發明之實施形態。圖1係顯示本發明之面光源裝置之構成的模式圖。(A)係面光源裝置之模式平面圖。如圖示，本發明之面光源裝置1具備導光板2與複數之點光源。本實施形態中，複數之點光源使用根據電流源所供給之電流量而改變發光量之一對白色LED(LED1、LED2)。導光板2係由丙烯酸樹脂等構成，具有大致矩形之平面部與包圍該平面部之端面部。一對白色LED1、2係與導光板2之端面部對向配置。本實施形態中，一對LED1、2並列配置於矩形之導光板2的角部。導光板2將由其端面部入射之複數之點光源(即一對LED1、2)之光混合後，作為照明光由平面部射出。

複數之點光源係將於預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之白色LED1、2組合而成者。白色LED基本上具有接近純白之色度，但有製造步驟上之偏差，實際之色度於預先決定之色度範圍內發生不均一。作為本發明之特徵事項，係導光板2藉由將具有彼此不同色度之LED1、LED2之光混合，使照明光之色度進入窄於規格色度範圍之目標色度範圍。圖中，藉由將一對LED1、LED2混色，可將背光中央色度收於非常窄之目標色度範圍。

一對LED1、2係組合於表示規格色度範圍之XY色度座標上相互之色度差為Δx>0.01、Δy>0.01之白色LED。

如圖1(B)所示，其具備用以向各白色LED1、2供給電流以放射光之電流源。該電流源成為於白色LED之負極(cathode)與正極(anode)間供給發光電流之定電流源。各電流源藉由調整供給於各白色LED1、2之電流量，改變由一對白色LED1、2放射之光的混合比率，而可調整照明光之色度。較好的是，該電流源將供給於一對白色LED1、2之電流量的合計保持一定，且將供給於各白色LED1、2之電流量相對地進行增減調整。

圖2係顯示本發明之原理之模式圖，於XY色度座標上顯示白色LED之色度分布及面光源裝置之色度分布。

如上所述，白色LED在其構造上有藍色LED晶片之不均一及黃色螢光體量之不均一，該不均一之主要原因在量產上不能避免，不能大量穩定供給理想的色度區域之LED。因此向市場供給之白色LED之色度範圍比較大。LED製造者由於不能穩定生產及穩定供給小色度範圍之白色LED，故在所製造之製品中劃分色度範圍，例如如圖所示劃分為14個色級A~N。形成向市場供給其中例如8個色級A~H之製品的體制。該情形，白色LED之個體間之色差分布於A~H之範圍。該色級A~H為預先決定之規格色度範圍。作成面光源裝置之情形，從屬於該規格色度範圍A~H之LED適當選擇，並組入面光源裝置。

本發明係從劃分為8個色級A~H之白色LED中選擇具有彼此不同色度之一對白色LED1、2加以組合。圖示之例中，係組合屬於色級A之白色LED1與屬於色級H之白色LED2。將於規格色度範圍內色度分離之一對LED1、2如圖1(A)所示靠近配置於導光板之角部，使光混合。其結果所得之面光源裝置(背光)中央之色度，如圖2所示進入規格色度範圍之大致中央。換言之，以使面光源裝置之色度進入規格色度範圍之正中央之方式，預先選擇色度從中央向相反方向遠離之一對LED1、2並加以組合。

圖3係顯示面光源裝置之驅動方法之模式圖。若將圖2所示之一對LED1、2分別以15mA之驅動電流均等地點亮時，可獲得剛好將LED1之色度A與LED2之色度H混色之面光源。此時向一對LED1、LED2供給之驅動電流合計為30mA。面光源之色度座標為將LED1、2分別單側點亮時之座標用直線連接之約中間值。圖3顯示將一對LED1、2混色後所得之面光源的實測色度座標。

圖4係比較顯示混色前白色LED之色度不均一範圍與混色後之面光源裝置之色度不均一範圍之圖。如上所述，XY色度座標上，白色LED之規格色度範圍為被劃分為A~H之8個色級的區域。與此相對，面光源之目標色度範圍係收於C~F之4個色級。如此，本發明係將於預先決定之規格色度範圍A~H具有彼此不同色度之點光源加以組合者，導光板藉由將源於具有彼此不同色度之點光源的光混合，可使照明光之色度進入窄於規格色度範圍A~H之目標色度範圍C~F。換言之，供給於市場之白色LED以劃分為A~H之8個色級之狀態分布色度。如此，藉由由分布於規格色度範圍之白色LED組合相互色度分離之一對白色LED後組入面光源，可將面光源之色度範圍窄量化至C~F之4區域。如此，即使白色LED(點光源)之色度不均一較大，亦可實現將色度不均一窄量化之面光源。另，圖示之例中，劃分為A~H之8色級之各區域，其大小約為ΔX=0.01，ΔY=0.01左右。本發明將從不同區域選擇之LED加以組合後，用於面光源。因此，從由規格色度範圍選擇之複數之點光源，組合相互色度差為ΔX>0.01、ΔY>0.01之點光源。

圖5係顯示白色LED之組合之例的模式圖。(A)例中，藉由組合屬於色級C之白色LED1與屬於色級H之白色LED2，可獲得屬於色級F之面光源裝置。且(B)例中，藉由組合屬於色級B之LED1與屬於色級E之LED2，可獲得進入色級C或D之面光源。如此根據本實施形態，藉由組合屬於A~H之色度範圍之LED，可將面光源裝置之色度範圍窄量化至C~F。

圖6係顯示藉由電流控制之色度調節之例的模式圖。若使供給於白色LED1與白色LED2之合計電流30mA保持不變，改變電流比率，可於LED1與LED2之色度間自由調節面光源之色度。例如如圖示般，若以電流20mA驅動LED1，以電流10mA驅動LED2，則面光源之色度座標以a：b=1：2之比例靠近LED1側，可更進一步將目標色度範圍窄量化。

圖示之例中，組合屬於色級C之LED1與屬於色級H之LED2，可獲得白色面光源。若對LED1與LED2均等供給驅動電流15mA，則混色後之面光源之色度將如圖示進入色級F。該情形若LED1與LED2皆位於向色級C及色級H之右側偏移而非中央之區域，則混色後之色度亦成於色級F向右側偏移之部分。

相對於此，若採用電流控制混色於LED1側供給20mA於LED2側供給10mA，則混色後之面光源之色度靠近色級F的中央。如此藉由進行電流控制混色而非電流均等混色，可更加縮小目標色度範圍。比較圖5所示之電流均等混色之目標色度範圍、與圖6所示之電流控制混色之目標色度範圍，可知與前者比較，後者之目標色度範圍被窄量化至約一半。

圖7係顯示用以實現圖6所示之電流控制混色之電路構成的方塊圖。如圖所示，一對點光源之白色LED-A、LED-B係組合在預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之白色LED者。各白色LED之正極(anode)側連接有電流源。且負極(cathode)側連接有定電流控制電路3。各電流源係藉由調整供給於各LED-A、LED-B之電流量IA、IB，改變由一對白色LED放射之光的混合比率，而使自面光源放射之照明光的色度進入窄於規格色度範圍之目標色度範圍。此時，定電流控制電路3將供給於一對白色LED之電流量IA、IB的合計保持一定，且將供給於各白色LED之電流量相對地進行增減調整。藉此，可將面光源裝置之消耗電力保持一定，可自由調整其色度。

圖8係總結白色LED-A之電流IA、電壓VA、白色LED-B之電流IB、電壓VB、總功率及功率比之圖表，表示圖7所示之定電流控制電路3之控制內容。例如於白色LED-A供給10mA電流，於白色LED-B供給20mA電流時，總功率為93.5mW。另一方面，於白色LED-A及白色LED-B分別供給15mA電流時，總功率為92.4mW。以此為基準之情形之功率比，在於白色LED-A供給10mA於白色LED-B供給20mA時為1.012。反之於白色LED-A供給20mA於白色LED-B供給10mA時之功率比為1.012。如此圖7之定電流控制電路3可將供給於一對白色LED之電流相對地進行增減調整，且將總功率實質上保持一定。

圖9係顯示本發明之液晶顯示裝置之構成例的模式分解立體圖。如(A)所示，本發明之液晶顯示裝置具備：穿透型液晶(LCD)面板4，係接受來自背面之照明光並顯示圖像；及面光源，係配置於液晶面板4之背面且供給照明光。該面光源具備：導光板2，係具有平面部及端面部；及複數之點光源，係與導光板2之端面部對向配置。本例中，該複數之點光源係由一對白色LED構成。該白色LED以搭載於軟性電路基板(FPC)之狀態，相互靠近配置於矩形導光板2的角部。導光板2將自其端面部入射之一對白色LED之光混合後，作為照明光由平面部射出，從背後照明LCD面板4。另，雖未圖示，但白色LED經由FPC連接於電源。如上所述，一對白色LED係組合在預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之白色LED者。導光板2藉由將源於具有彼此不同色度之白色LED之光混合，使照明光之色度進入窄於規格色度範圍之目標色度範圍。

另，LCD面板4與導光板2之間介有擴散片5及透鏡片6。擴散片5係將自導光板2射出之照明光擴散，進一步提高照明光之均一性。於透鏡片6形成有無數微透鏡，具有將擴散光集光於LCD面板側，提高光利用效率之功能。

導光板2係組入樹脂框7。樹脂框7之底配置有反射片8。反射片8係將自導光板2洩露出之光反射於LCD面板4側，謀求光源光之有效活用。

(B)係顯示本發明之液晶顯示裝置之另一例之模式分解立體圖。其基本上與(A)所示之液晶顯示裝置相同，為易於理解，於對應部分賦與對應之參照符號。不同點為作為複數之點光源使用有3個白色LED。該3個白色LED被搭載於FPC，且組入樹脂框7。該3個白色LED以等間隔與導光板2之短邊側的端面對向配置。且該3個白色LED經由FPC連接於分別對應之電源。該3個白色LED係組合在預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之白色LED者。電流源係藉由調整供給於各白色LED之電流量而改變由複數之白色LED放射之光的混合比率，而使照明光之色度進入窄於規格色度範圍之目標色度範圍。

1．．．面光源裝置

2．．．導光板

3．．．定電流控制電路

4．．．液晶面板

LED1．．．點光源

LED2．．．點光源

圖1(A)、1(B)係顯示本發明之面光源裝置之模式圖。

圖2係顯示本發明之原理的圖。

圖3係相同顯示本發明之原理的圖。

圖4係顯示規格色度範圍與目標色度範圍之關係的圖。

圖5(A)、5(B)係顯示本發明之面光源裝置之實施例的模式圖。

圖6係顯示本發明之面光源裝置之電流控制混色方式的模式圖。

圖7係顯示本發明之面光源裝置之電流控制方式之方塊圖。

圖8係圖7所示之定電流控制電路之動作說明的圖表。

圖9(A)、9(B)係顯示本發明之液晶顯示裝置之實施形態的分解立體圖。

1．．．面光源裝置

2．．．導光板

LED1．．．點光源

LED2．．．點光源

Claims (9)

1. 一種面光源裝置，其具備：導光板，係具有平面部及端面部；及複數之點光源，係與上述導光板之上述端面部對向配置；且所有的上述複數之點光源皆發出同顏色的光；上述導光板將自其端面部入射之上述複數之點光源的光混合後之混合光作為照明光由平面部射出；上述複數之點光源為將預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之複數之點光源組合而成者；上述導光板藉由混合具有彼此不同色度之上述複數之點光源而來的光，而使該照明光之色度進入窄於該規格色度範圍之目標色度範圍。
2. 如請求項1之面光源裝置，其中上述複數之點光源係將於表示上述規格色度範圍之XY色度座標上相互之色度差為△x>0.01、△y>0.01之點光源組合而成者。
3. 如請求項1之面光源裝置，其係具備用以個別向上述複數之點光源供給電流以放射光之複數之電流源；且上述複數之電流源係藉由調整供給於上述複數之點光源之電流量，改變由上述複數之點光源放射之光的混合比率，而可調整照明光之色度。
4. 如請求項3之面光源裝置，其中上述複數之點光源為根據上述複數之電流源供給之電流量而改變發光量之白色LED。
5. 一種面光源裝置，其具備：導光板，係具有平面部及端面部；複數之點光源，係與該導光板之該端面部對向配置；及複數之電流源，係用以個別向上述複數之點光源供給電流以放射光；且所有的上述複數之點光源皆發出同顏色的光；上述導光板將自其端面部入射之上述複數之點光源而來的光混合後之混合光作為照明光由平面部射出；且上述複數之點光源為將預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之複數之點光源組合而成者；上述複數之電流源係藉由調整供給於上述複數之點光源之電流量，改變由上述複數之點光源放射之光的混合比率，而使該照明光之色度進入窄於該規格色度範圍之目標色度範圍。
6. 如請求項5之面光源裝置，其中上述複數之電流源係將供給於上述複數之點光源之電流量的合計保持一定，且將供給於上述複數之點光源之電流量彼此相對地進行增減調整。
7. 如請求項5之面光源裝置，其中上述複數之點光源為根據上述複數之電流源供給之電流量而改變發光量之白色LED。
8. 一種液晶顯示裝置，其具備：穿透型液晶面板，係接受來自背面之照明光並顯示圖 像；及面光源，係配置於上述液晶面板之背面，供給照明光；且上述面光源具備：導光板，係具有平面部及端面部；及複數之點光源，係與上述導光板之上述端面部對向配置；且所有的上述複數之點光源皆發出同顏色的光；上述導光板將自其端面部入射之上述複數之點光源而來的光混合後之混合光作為照明光由平面部射出；上述複數之點光源為將預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之複數之點光源組合而成者；上述導光板藉由混合具有彼此不同色度之上述複數之點光源的光，而使該照明光之色度進入窄於該規格色度範圍之目標色度範圍。
9. 一種液晶顯示裝置，其具備：穿透型液晶面板，係接受來自背面之照明光並顯示圖像；及面光源，係配置於上述液晶面板之背面，供給照明光；且上述面光源具備：導光板，係具有平面部及端面部；複數之點光源，係與上述導光板之上述端面部對向配置；及複數之電流源，係用以個別向上述複數之點光源供給電流以放射光；且所有的上述複數之點光源皆發出同顏色的光； 上述導光板將自其端面部入射之上述複數之點光源而來的光混合後之混合光作為照明光由平面部射出；上述複數之點光源為將預先決定之規格色度範圍內具有彼此不同色度之複數之點光源組合而成者；上述複數之電流源係藉由調整供給於上述複數之點光源之電流量，改變由上述複數之點光源放射之光的混合比率，而使該照明光之色度進入窄於該規格色度範圍之目標色度範圍。