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1. (WO2006040937) バックライト用光源ユニット、液晶表示用バックライト装置及び透過型液晶表示装置
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明 細 書

ノ^クライト用光源ユニット、液晶表示用バックライト装置及び透過型液晶 表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、多数個の発光ダイオードから出射した表示光を例えば透過型カラー液 晶表示装置 (LCD : Liquid Crystal Display)等の透過型のカラー液晶表示パネルを 背面側から照明する液晶表示用バックライト装置及びこの液晶表示用バックライト装 置を用、た透過型カラー液晶表示装置に関する。

本出願は、日本国において 2004年 10月 8日に出願された日本特許出願番号 200 4- 297011及び 2005年 2月 17曰に出願された曰本特許出願番号 2005 -04116 7を基礎として優先権を主張するものであり、これらの出願は参照することにより、本 出願に援用される。

背景技術

[0002] 液晶表示装置は、陰極線管(CRT: Cathode-Ray Tube)と比較して大型表示画面 ィ匕、軽量化、薄型化、低電力消費化等が図られることから、例えば自発光型の PDP ( Plasma Display Panel)等とともにテレビジョン受像機や各種のディスプレイ用の表示 装置に用いられている。液晶表示装置は、各種サイズの 2枚の透明基板の間に液晶 を封入し、透明電極間に電圧を印加することにより液晶分子の向きを変えて光透過 率を変化させて所定の画像等を光学的に表示する。

液晶表示装置は、液晶自体が発光体ではないために、例えば液晶パネルの背面 部に光源として機能するノックライトユニットが設けられている。ノックライトユニットは 、例えば一次光源、導光板、反射フィルム、レンズシート或いは拡散プレート等を備 え、液晶パネルに対して全面に亘つて表示光を供給する。ノックライトユニットには、 従来一次光源として水銀やキセノンを蛍光管内に封入した冷陰極蛍光ランプ (CCLF : Cold Cathode Fluorescent Lamp)が用いられている力冷陰極蛍光ランプが有する 発光輝度が低!ヽ、寿命が短!、或いは陰極側に低輝度領域が存在して均斉度等が悪 V、等の問題を解決する必要がある。

ところで、大型サイズの液晶表示装置においては、一般に拡散板の背面に複数本 の長尺な冷陰極蛍光ランプを配置して表示光を液晶パネルに供給するエリアライト 型バックライト(Area Litconfiguration Backlight)装置が設けられている。かかるエリア ライト型バックライト装置においても、上述した冷陰極蛍光ランプに起因する問題を解 決する必要があり、特に 40インチを超えるような大型テレビジョン受像機に適用した 場合には、高輝度化や高均斉度化の問題がより顕著となっている。

一方、エリアライト型バックライト装置においては、上述した冷陰極蛍光ランプに代 えて、拡散フィルムの背面側に多数個の光 3原色の赤色と緑色と青色の発光ダイォ ード(以下、 LED (Light Emitting Diode)という。)を 2次元に配列して白色光を得る L EDエリアライト型のバックライトが注目されている。力かる LEDバックライト装置にお いては、 LEDの低コストィ匕に伴ってコスト低減が図られるとともに低消費電力で大型 の液晶パネルに高輝度の表示が実現可能とされている。

各種のバックライト装置には、光源ユニットと透過型液晶パネルとの間に、光源から 出射された表示光の機能変換を行うとともに均一化する光学機能シートブロックゃ拡 散導光プレート及び光拡散プレートや反射シート等の種々の光学部材が配置される

。ノックライト装置に用いられる光拡散プレートは、一般に光透過性を有するアクリル 榭脂等によって形成され、光源と対向する位置に、入射される表示光の一部を透過 させるとともに一部を反射させる機能を有する調光パターンが形成されている。光拡 散プレートとして、特開平 6— 301034号公報に記載されたものがある。この公報に 記載される光拡散プレートは、蛍光管と対向する領域に、多数の反射ドットによって 構成された帯状調光パターンを設けている。この光拡散プレートは、反射ドットを蛍光 管の軸線力遠ざかるにしたがって面積が小さくなるように形成することにより、蛍光 管から遠ざかるにしたがって光透過率が高くなつて全体として均一化した照明光が放 出されるように機能する。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

ところで、 LEDバックライト装置は、一般に多数個の LEDをマトリクス状に配列して 構成されている力多数個の LEDをアレイ配置したものも提供されている。アレイ型 L

EDバックライト装置は、配線基板上に多数個の LEDを同一軸線上に実装して構成 した複数個の発光ブロック体を互いに等間隔で配列して発光ユニットを構成する。 L EDバックライト装置においては、多数個の LED力発生する熱が内部に籠もって高 熱化することにより、構成各部材に大きな熱変化を生じさせて色むら等を発生させた り電子部品等に影響を及ぼすといった問題が生じる。

そこで、 LEDバックライト装置には、 LED力も発生する熱を効率よく放熱するための 放熱機構が設けられている。

3原色 (R, G, B)それぞれの LEDを使用して、 LCD—TV用バックライトなどの白 色光を発光させるためには、従来は単純に、輝度に対する視感度が一番高い緑色( G)発光の LEDを 2個、他の赤色 (R)発光の LED及び青色(B)発光の LEDをそれ ぞれ 1個を一つのユニットとして構成したものが採用されている。

LEDへの負荷が少なぐジャンクション温度を低く押さえられる時は、 4個使いの構 成が良力た力 LCD— TV用などのノックライトに高輝度の発光を LEDで達成しよ うとすると、投入電力も大きくなり、ジャンクション温度の上昇が避けられない。

LEDはその発光色と LEDチップの材料によって、動作温度によって発光効率が大 きく変化するということが、一般的に知られている力 AlInGaPを組成とする赤色 (R) 発光の LEDでは、ジャンクション温度が 25°Cの時に比べて、実働状態の 90°Cでは、 発光効率が約半分に低下する。

緑色(G)発光の LEDは InGaNを組成とするチップである力同様にジャンクション 温度が 25°Cから 90°Cに変化すると、発光量が 25%減少する。一方で青色 (B)発光 の LEDでは 5%程度の減少にとどまる。

4個の LEDを一組としてユニットィ匕したバックライト装置にぉ、て、高輝度で LEDを 動作させようとすると、ジャンクション温度が上昇し、特に赤色 (R)発光の LEDの輝度 低下が発生するために、その分赤色 (R)発光の LEDへの投入電流を大きくすること により輝度を維持することが必要になる。また、電流を大きくすることによってさらにジ ヤンクシヨン温度が上昇し、輝度を維持することが困難となり、悪循環に陥る。それば かりか、発光効率の悪い状態で動作させるために、無駄な電力を消費することになる また赤色(R)発光の LEDは他の色の LEDに比べて、同じジャンクション温度で動 作させた場合でも、寿命が短いため、長期の信頼性にも問題が発生しやすい。 し力し、 4個の LEDを一組としてユニットィ匕した光源において、高輝度で LEDを動 作させようとすると、ジャンクション温度が上昇するために、上述したような問題がある ので、 LEDの個数を RGB均等にする力、若しくは R2個、 G2個、 B1個とする組み合 わせが考えられる。

消費電力や Gと Bに対する電流負荷の観点からは均等配置が現在の LEDの各色 の発光効率からは最適である力 LEDをバックライト上に配置しょうとした場合に、右 端と左端の色が異なると、左右端での色むらの問題が発生しやすい。したがってその 場合は、 3個単位ではなぐ 6個単位で「GRBBRG」といったような並び方を単位とし て、配列することになる。この場合は、今度は G同士の発光間隔が広がるので、輝度 ムラを生じやすい。

したがって、上述した 4個の LEDを一組とした構成に、赤色 (R)発光の LEDを一つ 付加して、 GRBRGという並びの 5個を一組として一の光源ユニットを構成することが 提案されている。し力し、 GRBRGという並びにした場合、青色(B)発光の LED同士 の発光間隔が広がるので、輝度ムラを生じやすい。さらには、両端に緑色 (G)発光の LEDが配置されるため、隣り合うユニット間で、緑色 (G)発光の LED同士が横並び に配列されてしまう。

このように、同色の LEDが横並びに配列した場合には、例えば、バックライト装置の 薄型化を図るために LEDと、拡散板との距離を短くした場合など、混色性が悪化し 当該色光の輝線が縦スジとなり色ムラを生じさせてしまうことになる。つまり、 GRBRG という並びにした場合には、緑色の輝線が出現する可能性が高くなるといった問題が ある。

また、 GRBRGという並びにした場合、青色 (B)発光の LEDが常に緑色 (G)発光の LED力 離れた位置に配置されてしまうことになる。このように、 3原色を発光する LE Dが局所的に不均一に配置されると、混色性が悪ィヒして色純度の高!ヽ白色光を得る ことができな、と!/、つた問題がある。

本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、白色光への混色性を高め、

色ムラ、輝度ムラを抑制するとともに、無駄な電力消費を抑え、長寿命化を図り、信頼 性の高いバックライト用光源ユニット、液晶表示用バックライト装置及び透過型液晶表 示装置を提供することにある。

本発明は、透過型のカラー液晶表示パネルを背面側力照明する液晶表示用バッ クライト光源装置を構成するバックライト用光源ユニットであって、 3個の緑色 (G)発光 ダイオード、 2個の赤色 (R)発光ダイオード及び 2個の青色 (B)発光ダイオードを備 え、これら 7個の発光ダイオードを 1単位として、 7個の発光ダイオードから発光された 3原色光 (R, G, B)を混合して出射する。

また、本発明は、透過型のカラー液晶表示パネルを背面側から照明する液晶表示 用バックライト光源装置であって、 3個の緑色 (G)発光ダイオード、 2個の赤色 (R)発 光ダイオード及び 2個の青色 (B)発光ダイオードを 1単位としてなり、 7個の発光ダイ オードから発光された 3原色光 (R, G, B)を混合して出射するバックライト用光源ュ-ットを複数個備える。

さらに、本発明は、透過型のカラー液晶表示パネルと、このカラー液晶表示パネル を背面側力照明する液晶表示用バックライト光源装置とからなる透過型カラー液晶 表示装置であって、液晶表示用バックライト光源装置は、 3個の緑色 (G)発光ダイォ ード、 2個の赤色 (R)発光ダイオード及び 2個の青色 (B)発光ダイオードを 1単位とし てなり、 7個の発光ダイオードから発光された 3原色光 (R, G, B)を混合して出射する バックライト用光源ユニットを複数個備える。

本発明において、ノックライト用光源ユニットは、例えば、 7個の発光ダイオードを G RBG、 BGRの 2列に配列してなる。

また、本発明において、発光ダイオードは、例えば、光源カゝら発せられた光を側面 カゝら放射させる光学部品が設けられた側面放射発光ダイオードが用いられる。

本発明に係るバックライト用光源ユニット、液晶表示用バックライト装置及び透過型 液晶表示装置は、 2個の赤色 (R)発光ダイオード、 3個の緑色 (G)発光ダイオード、 2 個の青色発光ダイオードを備え、これら 7個の発光ダイオードを 1単位としたバックラ イト用光源ユニットを備えている。

このノックライト用光源ユニットの 7個の発光ダイオードは、それぞれ同色光同士で 隣り合うことなく配列させ、かつ 3原色を発光する 3つの発光ダイオードの組み合わせ を均一に配置させることができるため、色ムラ、輝度ムラがなく良好な白色光を生成 することを可能とする。

さらに、バック用ライト光源ユニットは、緑色 (G)発光ダイオードの数を、他の色光を 発光する発光ダイオードよりも多くしているため、視感度を高くすることができ、消費 電力を抑制することを可能とする。

本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下におい て図面を参照して説明される実施に形態から一層明らかにされるであろう。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、本発明を適用したカラー液晶表示装置の要部構成を示す分解斜視図 である。

[図 2]図 2は、カラー液晶表示装置に備えられた液晶表示用バックライト装置の概略 構成を示す斜視図である。

[図 3]図 3は、液晶表示用バックライト装置に設けられる 7個の発光ダイオードで構成 するバックライト用光源ユニットを示す平面図である。

[図 4]図 4は、 32インチサイズのカラー液晶表示パネルに対応した発光ダイオードュ ニットの配置の一例を示す図である。

[図 5]図 5は、 40インチサイズのカラー液晶表示パネルに対応した発光ダイオードュ ニットの配置の一例を示す図である。

[図 6]図 6は、 46インチサイズのカラー液晶表示パネルに対応した発光ダイオードュ ニットの配置の一例を示す図である。

[図 7]図 7は、 9個の発光ダイオードで構成するバックライト用光源ユニットについて示 す平面図である。

[図 8]図 8は、 5個の発光ダイオードで構成するバックライト用光源ユニットについて示 す平面図である。

[図 9]図 9は、 11個の発光ダイオードで構成するバックライト用光源ユニットを示す平 面図である。

[図 10]図 10は、 11個の発光ダイオードで構成するバックライト用光源ユニットを示す 平面図である。

[図 11]図 11は、図 1の X— X線断面図である。

[図 12]図 12は、カラー液晶表示装置を駆動する駆動回路を示すブロック図である。

[図 13]図 13は、 7個の発光ダイオードで構成するバックライト用光源ユニットの他の示 す平面図である。

[図 14]図 14は、偶数個のバックライト用光源ユニットからなる発光ダイオードユニット を示す平面図である。

[図 15]図 15A及び図 15Bは、 7個の発光ダイオードを一列に配列してなるバックライ ト用光源ユニットを示す平面図である。

[図 16]図 16は、複数の発光ダイオードユニットのバックライト筐体部への第 1の配置 の仕方を示す平面図である。

[図 17]図 17は、複数の発光ダイオードユニットのバックライト筐体部への第 2の配置 の仕方を示す平面図である。

[図 18]図 18は、複数の発光ダイオードユニットのバックライト筐体部への第 3の配置 の仕方を示す平面図である。

[図 19]図 19は、複数の発光ダイオードユニットのバックライト筐体部への第 4の配置 の仕方を示す平面図である。

[図 20]図 20は、複数の発光ダイオードユニットのバックライト筐体部への第 5の配置 の仕方を示す平面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以 下の例に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可 能であることは言うまでもな!/、。

本発明は、例えば図 1に示すように構成される透過型カラー液晶表示装置 100に 適用される。

この透過型カラー液晶表示装置 100は、透過型のカラー液晶表示パネル 110と、こ の液晶表示パネル 110の背面側に設けられた液晶表示用バックライト装置 140とか らなる。この透過型カラー液晶表示装置 100は、図示しないが、地上波や衛星波を

受信するアナログチューナ、デジタルチューナといった受信部、この受信部で受信し た映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音 声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部 などを備えるようにしてもょヽ。

透過型のカラー液晶表示パネル 110は、ガラス等で構成された 2枚の透明な基板 ( TFT基板 111、対向電極基板 112)を互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、 ッイステツドネマチック (TN)液晶を封入した液晶層 113を設けた構成となって、る。 TFT基板 111には、マトリクス状に配置された信号線 114と、走査線 115と、この信 号線 114、走査線 115の交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジス タ 116と、画素電極 117とが形成されている。薄膜トランジスタ 116は、走査線 115に より、順次選択されるとともに、信号線 114から供給される映像信号を、対応する画素 電極 117〖こ書き込む。一方、対向電極基板 112の内表面には、対向電極 118及び カラーフィルタ 119が形成されて!、る。

透過型カラー液晶表示装置 100は、このような構成の透過型のカラー液晶表示パ ネル 110を 2枚の偏光板 131, 132で挟み、液晶表示用バックライト装置 140により 背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによつ て、所望のフルカラー映像を表示させることができる。

液晶表示用バックライト装置 140は、カラー液晶表示パネル 110を背面側から照明 する。図 1に示すように、液晶表示用バックライト装置 140は、ここでは図示していな い光源や、光源力出射された光を白色光へと混色する機能などが組み込まれたバ ックライト筐体部 120内に、拡散板 141や、拡散板 141上に重ねて配置される拡散シ ート 142、プリズムシート 143、偏光変換シート 144といった光学シート群 145などを 備えた構成となっている。拡散板 141は、光源力も出射された光を、内部拡散させる ことで、面発光における輝度の均一化を行う。また、光学シート群 145は、拡散板 14 1から出射された白色光を、拡散板 141の法線方向に立ち上げることで、面発光にお ける輝度を上昇させる働きをする。

図 2にバックライト筐体部 120内の概略構成を示す。この図 2に示すように、ノックラ イト筐体部 120は、赤色 (R)光を発光する赤色 (R)発光ダイオード 121R、緑色光を 発光する緑色 (G)発光ダイオード 121G、青色光を発光する青色 (B)発光ダイオード 121Bを光源として用いている。なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード 12 1R、緑色発光ダイオード 121G、青色発光ダイオード 121Bを総称する場合は、単に 発光ダイオード 121という。

図 2に示すように、各発光ダイオード 121は、基板 122上に、所望の順番で一列に 配列され、発光ダイオードユニット 121η (nは、自然数。)を形成する。このとき、図 3 に示すように、基板 122上に配列された各発光ダイオード 21は、反射板 31にて台形 形状をなすように、 7個の発光ダイオード 21毎に囲まれることで、ノックライト用光源 ユニット 30A, 30Bを形成する。バックライト用光源ユニット 30A、 30Bは、それぞれ 2 個の赤色 (R)発光ダイオード 21R、 3個の緑色(G)発光ダイオード 21G、 2個の青色 (B)発光ダイオード 21B力なる。

図 3に示すように、バックライト用光源ユニット 30Aは、上段列に 4個、下段列に 3個 の発光ダイオード 21を備えている。ノックライト用光源ユニット 30Aの上段列は、左 側から緑色 (G)発光ダイオード 21G、赤色 (R)発光ダイオード 21R、青色 (B)発光ダ ィオード 21B、緑色(G)発光ダイオード 21Gという順番、すなわち、 GRBGの順で配 列され、下段列は、青色 (B)発光ダイオード 21B、緑色 (G)発光ダイオード 21G、赤 色 (R)発光ダイオード 21Rと!、う順番、つまり BGRの順で配列されて!、る。

また、図 3に示すように、バックライト用光源ユニット 30Bは、上段列に 3個、下段列 に 4個の発光ダイオード 21を備えている。ノックライト用光源ユニット 30Bの上段列は 、左側から青色 (B)発光ダイオード 21B、緑色 (G)発光ダイオード 21G、赤色 (R)発 光ダイオード 21Rという順番、つまり BGRという順で配列され、下段列は、緑色 (G) 発光ダイオード 21G、赤色 (R)発光ダイオード 21R、青色 (B)発光ダイオード 21B、 緑色(G)発光ダイオード 21Gと!、う順番、つまり GRBGと!、う順で配列されて、る。 上述したように、各発光ダイオード 21は、基板 122上に所望の順番で、互いに配列 周期が半ピッチだけずれた 2つの列として配列される力言い換えれば、基板 122上 に、ノックライト用光源ユニット 30A、ノックライト用光源ユニット 30Bを交互に形成す るように配列されて、るとも、える。

ノックライト用光源ユニット 30A, 30Bは、それぞれ 7個の発光ダイオード 21から発 光された 3原色光 (R, G, B)を局所的に混合して白色光を生成する。 7個の発光ダイ オード 21を囲むことでバックライト用光源ユニット 30A, 30Bを形成する反射板 31は 、その枠形状が目立つことのないように、例えば半透明の光学多層膜等にて形成さ れる。

発光ダイオードユニット 21ηは、液晶表示用バックライト装置 140が照明するカラー 液晶表示パネル 110のサイズに応じて、ノックライト筐体部 120内に、複数列、配置 されることになる。ノックライト筐体部 120内への発光ダイオードユニット 21ηの配置の 仕方は、図 2に示すように、発光ダイオードユニット 21ηの長手方向力水平方向とな るように配置してもよいし、図示しないが、発光ダイオードユニット 21ηの長手方向が 垂直方向となるように配置してもよ、し、両者を組み合わせてもよ、。

なお、発光ダイオードユニット 21ηの長手方向を、水平方向或いは垂直方向とする ように配置する手法は、ノックライト装置の光源として利用されることの多力つた蛍光 管の配置の仕方と同じになるため、蓄積された設計ノウハウを利用することができ、コ ストの削減や、製造までに要する時間を短縮することができる。

このような、ノックライト用光源ユニット 30Α, 30Βによって構成される光ダイオード ユニット 21ηは、 32インチサイズ、 40インチサイズ、 46インチサイズのカラー液晶表 示パネル 110に対して、例えば、図 4、図 5、図 6に示すように配置される。

ノックライト筐体部 120内に発光ダイオードユニット 21ηとして配された赤色 (R)発 光ダイオード 21R、緑色 (G)発光ダイオード 21G、青色 (B)発光ダイオード 21Bから 発光された光は、当該バックライト筐体部 120内で混色されて白色光とされる。このと き、各発光ダイオード 21から出射した赤色 (R)光、緑色 (G)光、青色 (B)光が、バッ クライト筐体部 120内にて一様に混色されるように、各発光ダイオード 21には、レンズ やプリズム、反射鏡などを配置させて、広指向性の出射光が得られるようにする。 各発光ダイオード 21は、詳細を省略するがそれぞれ発光ノレブを榭脂ホルダによ つて保持するとともに、榭脂ホルダ力も一対の端子が突出されてなる。図 11に示すよ うに、各発光ダイオード 21には、光源力も発せられた光を側面力も放射させる光学部 品 21aが設けられた側面放射発光ダイオード、すなわち、出射光の主成分を発光バ ルブの外周方向に出射する指向性を有するいわゆるサイドエミッション型の LEDが

用いられている。

なお、側面放射発光ダイオードについては、例えば特開 2003— 8068号公報ゃ特 開 2004— 133391号公報などに開示されている。

このように、反射板 31で囲んだ際に、 2個の赤色 (R)発光ダイオード 21R、 3個の緑 色 (G)発光ダイオード 21G、 2個の青色 (B)発光ダイオード 21Bが、それぞれ同色同 士で隣り合うことなぐかつ 3原色を発光する 3つの発光ダイオード 21の組み合わせ を均一に配置させたバックライト用光源ユニット 30A, 30Bが形成されるように、基板 122上に発光ダイオード 21を配列することで、白色光の混色性を高めることができる 。したがって、液晶表示用バックライト装置 140を薄型化させた場合でも、色ムラ、輝 度ムラがなく良好な白色光を生成することができる。

また、ノックライト用光源ユニット 30A, 30Bは、緑色(G)発光ダイオード 21Gの数 を、他の色光を発光する発光ダイオード 21よりも多くするため、視感度を高くすること ができ、消費電力を抑制することができる。

複数の発光ダイオード 21を基板 122上に所望の順番で、互いに配列周期が半ピッ チだけずれた 2つの列として配列することで、発光ダイオードユニット 21η (nは、自然 数。)を形成し、さらに、基板 122上に配列された各発光ダイオード 21を、複数の反 射板 31にて、台形形状をなすように、複数個の発光ダイオード 21毎に囲むことで、 2 種類のノックライト用光源ユニットを形成した際のいくつかの態様を図 7、図 8、図 9、 図 10に示す。

図 7は、 3個の赤色 (R)発光ダイオード 21R、 4個の緑色(G)発光ダイオード 21G、 2個の青色(B)発光ダイオード 21Bを備えるバックライト用光源ユニット 40A、 40B力 S 交互に繰り返されるように、発光ダイオード 21が配列された発光ダイオードユニット 1 21ηを示している。これは、同一列上における青色(Β)発光ダイオード 21B同士の間 隔が最も大きくなつてしまい、さらには、同じく同一列上において、緑色 (G)発光ダイ オード 21G同士が隣り合う箇所が出現するため白色光の混色性を悪ィ匕させてしまう。 図 8は、 2個の赤色 (R)発光ダイオード 21R、 2個の緑色(G)発光ダイオード 21G、 1個の青色(B)発光ダイオード 21Bを備えるバックライト用光源ユニット 50A、 50Bが 、交互に繰り返されるように、発光ダイオード 21が配列された発光ダイオードユニット 121nを示している。これは、同一列上において、緑色(G)発光ダイオード 21G同士 、赤色 (R)発光ダイオード 21R同士が隣り合う箇所がそれぞれ頻繁に出現するため 白色光の混色性を悪ィヒさせてしまう。

図 9は、 4個の赤色 (R)発光ダイオード 21R、 4個の緑色(G)発光ダイオード 21G、 3個の青色(B)発光ダイオード 21Bを備えるバックライト用光源ユニット 60A、 60B力 S 、交互に繰り返されるように、発光ダイオード 21が配列された発光ダイオードユニット 121ηを示している。これは、同一列上において、赤色 (R)発光ダイオード 21R同士 が隣り合う箇所が出現するが、やや良好な混色性を示す。しかし、緑色 (G)発光ダイ オード 21Gの数が少ないため、視感度を上げるために消費電力を高くする必要があ ると!/、つた問題を有して!/、る。

図 10は、 3個の赤色 (R)発光ダイオード 21R、 5個の緑色(G)発光ダイオード 21G 、 3個の青色(B)発光ダイオード 21Bを備えるバックライト用光源ユニット 70A、 70B が交互に繰り返されるように、発光ダイオード 21が配列された発光ダイオードユニット 121ηを示している。これは、緑色 (G)発光ダイオード 21Gの数が多いため、消費電 力を抑制させることが可能であり、同一色光を発光する発光ダイオード 21同士が隣り 合うことがないため良好な混色性を示す。

このように、基板 122に対して、発光色の異なる発光ダイオード 21の構成を変えて バックライト用光源ユニットを形成するように発光ダイオード 21を配列させる手法は、 様々あるが、消費電力、電流値バランス、白色光の混色性、輝度ムラや色ムラの抑制 などを考慮すると、図 3に示す、ノックライト用光源ユニット 30Α、ノックライト用光源 ユニット 30Βを形成するような発光ダイオード 21の配列が最も優れている。

また、図 2に示すように、ノックライト筐体部 120内には、各発光ダイオード 21から 出射された赤色 (R)光、緑色 (G)光、青色 (Β)光を混色させるための拡散導光板 (ダ ィバータブレート) 125が、光源である発光ダイオードユニット 21ηを覆うようにして設 けられている。

拡散導光板 125は、光源として 3原色 (R, G, Β)を発光する発光ダイオード 21を用 いているため混色機能を有し、発光ダイオード 21から出射された光、後述する反射 シートで反射された光を拡散させる。

図 1に示す拡散板 141は、拡散導光板 125で混色された光を拡散し、均一な輝度 の白色光として光学シート群 145に出射する。光学シート群 145は、この白色光を拡 散板 141の法線方向に立ち上げ、輝度を上昇させる。

図 11に、液晶表示装置 100を組み上げた際に、図 1に示す液晶表示装置 100に 付した X— X線で切断した際の断面図を示す。図 11に示すように、液晶表示装置 10 0を構成するカラー液晶表示パネル 110は、液晶表示装置 100の外部筐体となる外 部フレーム 101と、内部フレーム 102とによって、スぺーサ 103a, 103bを介して挟み 込むように保持される。また、外部フレーム 101と、内部フレーム 102との間には、ガ イド部材 104が設けられており、外部フレーム 101と、内部フレーム 102によって挟ま れたカラー液晶表示パネル 110が長手方向へずれてしまうことを抑制している。 一方、液晶表示装置 100を構成する液晶表示用バックライト装置 140は、上述した ように光学シート群 145が積層された拡散板 141と、拡散導光板 125とを備えている 。また、拡散導光板 125と、バックライト筐体部 120との間には、反射シート 126が配 されている。反射シート 126は、その反射面が、拡散導光板 125の光入射面 125aと 対向するように、かつ発光ダイオード 21の発光方向よりもバックライト筐体部 120側と なるように配されている。

反射シート 126は、例えば、シート基材上に銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を 順に積層することで形成された銀増反射膜などである。この反射シート 126は、主に 発光ダイオード 121から発光され、拡散導光板 125で反射されて入射した光を反射 する。

液晶表示用バックライト装置 140が備える拡散板 141、拡散導光板 125、反射シー ト 126は、図 11に示すように、それぞれが互いに対向するように配置されており、バッ クライト筐体部 120に複数設けられた光学スタツト 105によって、互いの対向間隔を 保ちながら当該液晶表示用バックライト装置 140のノックライト筐体部 120内に保持 されている。このとき、拡散板 141は、バックライト筐体部 120に設けられたブラケット 部材 108でも保持されることになる。

このような構成のカラー液晶表示装置 100は、例えば、図 12に示すような駆動回路 200により駆動される。駆動回路 200は、カラー液晶表示パネル 110や、液晶表示

用バックライト装置 140の駆動電源を供給する電源部 210、カラー液晶表示パネル 1 10を駆動する Xドライバ回路 220及び Yドライバ回路 230、外部から供給される映像 信号や、当該カラー液晶表示装置 100が備える図示しない受信部で受信され、映像 信号処理部で処理された映像信号が、入力端子 240を介して供給される RGBプロ セス処理部 250、この RGBプロセス処理部 250に接続された画像メモリ 260及び制 御部 270、液晶表示用バックライト装置 140を駆動制御するバックライト駆動制御部 2 80などを備えている。

この駆動回路 200において、入力端子 240を介して入力された映像信号は、 RGB プロセス処理部 250により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット 信号力もカラー液晶表示パネル 110の駆動に適した RGBセパレート信号に変換され て、制御部 270に供給されるとともに、画像メモリ 260を介して Xドライバ回路 220に 供給される。

また、制御部 270は、上記 RGBセパレート信号に応じた所定のタイミングで、 Xドラ ィバ回路 220及び Yドライバ回路 230を制御して、上記画像メモリ 260を介して Xドラ ィバ回路 220に供給される RGBセパレート信号で、カラー液晶表示パネル 110を駆 動することにより、上記 RGBセパレート信号に応じた映像を表示する。

ノックライト駆動制御部 280は、電源部 210から供給される電圧から、パルス幅変 調 (PWM)信号を生成し、液晶表示用バックライト装置 140の光源である各発光ダイ オード 21を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するとい う特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる(色温度を一 定とする)には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード 21を駆動し、色の変化を 抑える必要がある。

ユーザインタフェース 300は、上述した図示しな、受信部で受信するチャンネルを 選択したり、同じく図示しない音声出力部で出力させる音声出力量を調整したり、力 ラー液晶表示パネル 110を照明する液晶表示用バックライト装置 140からの白色光 の輝度調節、ホワイトバランス調節などを実行するためのインタフェースである。

例えば、ユーザインタフェース 300から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動 回路 200の制御部 270を介してバックライト駆動制御部 280に輝度制御信号が伝わ る。バックライト駆動制御部 280は、この輝度制御信号に応じて、パルス幅変調信号 のデューティ比を、赤色 (R)発光ダイオード 21R、緑色 (G)発光ダイオード 21G、青 色 (B)発光ダイオード 21B毎に変えて、赤色 (R)発光ダイオード 21R、緑色 (G)発光 ダイオード 21G、青色 (B)発光ダイオード 21Bを駆動制御することになる。

ところで、図 3に示したように、発光ダイオード 21を配列させバックライト用光源ュ-ット 30A、 30Bを形成した場合、赤色 (R)発光ダイオード 21R同士、青色 (B)発光ダ ィオード 21B同士が、それぞれ同一列上において、最長で 4個の発光ダイオード 21 を隔てた距離に配置されてしまう場合がある。

そこで、図 13に示すように、ノックライト用光源ユニット 30Bに配置された同一列上 の赤色 (R)発光ダイオード 21Rと、青色 (B)発光ダイオード 21Bとを入れ替えて、バ ックライト用光源ユニット 30B,を形成する。このように、ノックライト用光源ユニット 30 Bをバックライト用光源ユニット 30B'に入れ替えると、同一列上における赤色 (R)発 光ダイオード 21R同士、青色 (B)発光ダイオード 21B同士は、最長で 3個の発光ダイ オード 21を隔てた距離に配置されることになる。

したがって、図 13に示すように、ノックライト用光源ユニット 30Aと、ノックライト用光 源ユニット 30B'とを交互に組み合わせて発光ダイオードユニット 21ηを構成すると、 3原色を発光する 3つの発光ダイオード 21をより均一に配置させることができるため、 バックライト用装置 140をさらに薄型化させた場合でも、色ムラ、輝度ムラがなく良好 な白色光を生成することができる。

なお、バックライト用光源ユニットを 7個の発光ダイオード 21で構成する際の各発光 ダイオード 21の配置パターンは、上述したバックライト用光源ユニット 30Α, 30Β, 30 B'で示したような配置パターンに限定されるものではなぐ 3原色を発光する 3つの発 光ダイオード 21をより均一に配置させることができればどのような配置であってもよい

また、図 3、図 13を用いて説明したバックライト用光源ユニット 30Α、 30Β、そしてバ ックライト用光源ユニット 30B'では、 7個の発光ダイオード 21毎に反射板 31を設けて いるが、この反射板 31を取り除いた構成とした場合でも、 2個の赤色 (R)発光ダイォ ード 21R、 3個の緑色(G)発光ダイオード 21G、 2個の青色(B)発光ダイオード 21B iS それぞれ同色同士で隣り合うことなぐかつ 3原色を発光する 3つの発光ダイォー ド 21の組み合わせが均一となるように、基板 122上に配列されているため、白色光の 混色性を高めることができる。したがって、液晶表示用バックライト装置 140を薄型化 させた場合でも、色ムラ、輝度ムラがなく良好な白色光を生成することができる。 反射板 31を設けると、ノックライト用光源ユニット 30A、 30B又は 30Bを、 7個単位 の発光ダイオード 21で、明確に分離することができるが、反射板 31を設けたことによ るコストの増大、取り付け作業の煩雑さ、振動試験などの要請など量産化する際の弊 害が大きくなつてしまうという問題がある。

図 3、図 13で示したバックライト用光源ユニット 30A、 30B、 30Bは、 3原色光を発 光する各発光ダイオード 21が適切に配置されて、るため、反射板 31を特に設けなく とも、混色性が非常によい白色光を生成することができる。

ところで、図 2に示すように、発光ダイオードユニット 21ηの長手方向の左右端部は 、ノックライト筐体部 120の内壁面近傍に配置されることになる。バックライト筐体部 1 20の内壁面は、発光ダイオード 21から発光された光の利用効率を高めるために反 射加工がなされている。

したがって、ノックライト筐体部 120の内壁面近傍では、この反射加工された内壁 面近傍に配置された発光ダイオード 21から発光される色光による影響が強く出てし まう場合がある。例えば、発光ダイオードユニット 21ηの左右端部に配列される発光 ダイオード 21が、それぞれ異なった色光を発光する発光ダイオード 21であった場合 、左端部と、右端部とでは、色ムラが発生してしまうことになる。

そこで、図 14に示すように、ノックライト用光源ユニット 30A、 30B'を複数交互に配 置した組み合わせパターン力もなる発光ダイオードユニット 21ηにお、て、左端部 LE に配列された発光ダイオード 21と、右端部 REに配列された発光ダイオード 21とが同 色光を発光する発光ダイオード 21となるように、ノックライト用光源ユニット 30Α、 30 Βを偶数組み配置させるようにする。

図 14に示すように、発光ダイオードユニット 21ηにバックライト用光源ユニット 30Α、 30Βを偶数組み配置させると、その左端部 LEには、ノックライト用光源ユニット 30Α の緑色 (G)発光ダイオード 21G、青色 (B)発光ダイオード 21Bが配列され、右端部 R Eには、ノックライト用光源ユニット SOBiの青色 (B)発光ダイオード 21B、緑色 (G)発 光ダイオード 21Gが配列され、ノックライト筐体部 120の内壁面近傍における色ムラ を解消することができる。

また、発光ダイオードユニット 21ηは、図 3、図 13、図 14で示したように、 7個の発光 ダイオード 21が 2列に配列されたバックライト用光源ユニット 30Α、 30Β、 30Βを組 み合わせて形成していたが、図 15Α、図 15Bに示すように 7個の発光ダイオード 21 を一列に配列させたバックライト用光源ユニット 31A又は 31Bを複数用いて形成する ようにしてもよい。

図 15Aに示すバックライト用光源ユニット 31 Αは、 3個の緑色(G)発光ダイオード 2 1Gを、中央及び両端に配列させ、その間を埋めるように赤色 (R)発光ダイオード 21 R、青色 (B)発光ダイオード 21Bを、中央に配列させた緑色 (G)発光ダイオード 21G を中心に対称に配列される。図 15Bに示すバックライト用光源ユニット 31Bは、図 15 Aに示したバックライト用光源ユニット 31Aの赤色 (R)発光ダイオード 21Rと、青色 (B )発光ダイオード 21Bとを入れ替えた配列である。

このように 7個の発光ダイオード 21を一列に配列したバックライト用光源ユニット 31 A、 31Bは、従来の技術で説明した 5個単位や、 6個単位で配列させる手法と比較し て、各色光を発光する発光ダイオード 21が、同色光同士が局所的に固まって配列さ れることなく、ほぼ均一な間隔で配列される。

したがって、ノックライト用光源ユニット 31 A又はバックライト用光源ユニット 31Bが 複数形成されるように、基板 122上に発光ダイオード 21を配列させることで、白色光 の混色性を高めることができる。したがって、液晶表示用バックライト装置 140を薄型 化させた場合でも、色ムラ、輝度ムラがなく良好な白色光を生成することができる。 ノックライト用光源ユニット 31 A又はバックライト用光源ユニット 31Bが形成された発 光ダイオードユニット 21ηをバックライト筐体部 120内に配置させる場合、図 16〜図 1 9に示すようになる。

例えば、複数のバックライト用光源ユニット 31 Α又は複数のバックライト用光源ュ-ット 31B力なる発光ダイオードユニット 21ηを、バックライト筐体部 120内に 6本配列 させる場合を考える。

複数のバックライト用光源ユニット 31A力もなる発光ダイオードユニット 21nのみを 用いる場合、図 16に示すように、隣り合う発光ダイオードユニット 21ηの各発光ダイォ ード 21同士が半ピッチずれるように配置させる。これは、発光ダイオードユニット 21が 、全てバックライト用光源ユニット 31Aにて構成されているため、同一ピッチとなるよう に並べてしまうと、隣り合う発光ダイオードユニット 21ηによる縦列において、同一色 光を発光する発光ダイオード 21が並んでしまい色が固まってしまい色ムラを生じてし まう。したがって、図 16に示すように、同じ色光を発光する発光ダイオード 21が縦列 に並んでしまうことなぐピッチがずれるように、発光ダイオードユニット 21ηを配置さ せる。

これは、図 15Bに示したバックライト用光源ユニット 31B力もなる発光ダイオードュ-ット 21ηのみを光源として用いた場合も、同じ理由から同様に縦列の発光ダイオード 21のピッチがずれるように配置させることが好まし!/、。

図 16に示すように、発光ダイオードユニット 21ηを、縦列の発光ダイオード 21のピッ チが半ピッチずれるように配列させずに、図 17に示すような同一ピッチとする場合に は、複数のノックライト用光源ユニット 31Aからなる発光ダイオードユニット 21ηと、複 数のバックライト用光源ユニット 31Bからなる発光ダイオードユニット 21ηとを交互に配 置させ、縦列の発光ダイオード 21がなるベく同一色光を発光する発光ダイオード 21 で固まってしまわな、ようにする。

また、ノックライト筐体部 120内への発光ダイオードユニット 21ηの配置の仕方は、 図 16、 17に示したように、発光ダイオード 21ηを縦方向に同一間隔で 6本配列させる ばかりではなぐ図 18、 19に示すように、 2本ずつ組みにして発光ダイオードユニット 21ηを配置させるようにしてもよい。

図 3、図 13、図 14、図 15Α、図 15Bに示すような、一つの発光ダイオードユニット 2 Inに形成するバックライト用光源ユニット 30Α、 30Β、 30Β、 31 A, 31Bの数は、例 えば、 4個〜 8個程度、つまり発光ダイオード 21が 28 (7 X 4)個〜 56 (7 X 8)個程度 、配列されるようにする。

一般に、発光ダイオードから発光される色光の色度は、例え、同一の色光であった としても非常にばらつきが大きくなつている。したがって、一つの発光ダイオードュ-

ット 21nに用いる同一色光の発光ダイオード 21であっても、色度にばらつきのある発 光ダイオード 21を積極的に用いないと、製造したのにもかかわらず不要となってしま う発光ダイオード 21が増えてしまいコストが増大してしまうことになる。

そこで、一つの発光ダイオードユニット 21ηにおいて、目標となる色度の白色光が 得られるように色度にばらつきのある各色光を発光する発光ダイオード 21を積極的 に選択し、調整をする必要がある。上述した一つの発光ダイオードユニット 21ηにバ ックライト用光源ユニット 30Α、 30Β、 30Β、 31A、 31Bを 4個〜 8個程度とするのは、 この調整のしゃすさ力も求めた経験値である。つまり、一つの発光ダイオードユニット 21ηに用いる発光ダイオード 21の数が少なすぎても、多すぎても所望の白色光の色 度となるようにバランスをとるのが困難になってしまう。

ただし、例えば、図 20に示すように、発光ダイオードユニット 21ηの長手方向を、発 光ダイオードユニット 21 1〜213のように、ノックライト筐体部 120の横方向に配列する 場合は、ノックライト用光源ユニットの数を 4個〜 8個のように規定する力発光ダイォ ードユニット 21ηの長手方向を、発光ダイオードユニット 21 4〜217のように、バックライ ト筐体部 120の縦方向に合わせて配置する場合には、構成するバックライト用光源ュ ニットの数を 4個よりも少なくする必要がある。

なお、本発明は、使用する LEDの種別に限定されるものではなぐ発光ダイオード 21として、上述したようにサイドエミッション型の LEDを使用してもよぐごく一般的に 用いられて、る、わゆる砲弾型の LEDを使用してもょ、。発光ダイオード 21として用 いる LEDの発光特性に応じて、基板 122への配列ピッチを調節したり、所望の発光 特性が得られるように調整するレンズを設けたりすることで、柔軟に本発明を適用す ることがでさる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく

、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなぐ様々な変更、置換又はその 同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。