説明

液晶ディスプレイのバックライト用光源、液晶ディスプレイのバックライト及び液晶ディスプレイ

【課題】青、緑及び赤の色再現性を損なうことなく液晶ディスプレイの輝度を向上させることのできるバックライト用光源、液晶ディスプレイのバックライト及び液晶ディスプレイを提供する。
【解決手段】液晶ディスプレイのバックライト用光源3において、青色光を発する第1LED素子41と、青色光により励起される黄色蛍光体43と、を有し、第1白色光を発する第1LED装置4と、第1LED素子41と同じ構成で第1LED素子41と同じピーク波長の青色光を発する第2LED素子51と、青色光により励起される緑色蛍光体53と、青色光により励起される赤色蛍光体54と、を有し、第1白色光よりも輝度が小さく演色性が高い第2白色光を発する第2LED装置5と、第1LED素子41及び第2LED素子51へ電力を供給する電力供給部と、を備えた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト用光源、液晶ディスプレイのバックライト及び液晶ディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶ディスプレイのバックライト用光源としては、青色光を発する半導体発光素子と、青色光を励起光として緑色光を発する緑色蛍光体と、青色光を励起光として赤色光を発する赤色蛍光体と、を備えた発光装置を用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開特開2008−303331号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載のバックライト用光源では、半導体発光素子から放射される青色光により2つの蛍光体を励起して緑色光及び赤色光に変換しているため、光の損失が大きく、白色光の輝度が低くなるという問題点がある。
【0005】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、青、緑及び赤の色再現性を損なうことなく液晶ディスプレイの輝度を向上させることのできるバックライト用光源、液晶ディスプレイのバックライト及び液晶ディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明によれば、青色光を発する第1LED素子と、前記青色光により励起される黄色蛍光体と、を有し、第1白色光を発する第1LED装置と、前記第1LED素子と同じ構成で前記第1LED素子と同じ波長域の青色光を発する第2LED素子と、前記青色光により励起される緑色蛍光体と、前記青色光により励起される赤色蛍光体と、を有し、前記第1白色光よりも輝度が小さく演色性が高い第2白色光を発する第2LED装置と、前記第1LED素子及び前記第2LED素子へ電力を供給する電力供給部と、を備えた液晶ディスプレイのバックライト用光源が提供される。
【0007】
この液晶ディスプレイのバックライト用光源によれば、第1LED装置から輝度の高い第1白色光が発せられ、第2LED装置から演色性の高い第2白色光が発せられることから、これらの2つの白色光が供給されるバックライトは、輝度及び演色性が良好な白色で発光する。また、第1LED装置及び第2LED装置で第1LED素子と第2LED素子を共用とすることにより、製造コストを低減できるし、電力供給部による各LED素子の電力制御も簡単容易とすることができる。
【0008】
上記液晶ディスプレイのバックライト用光源において、前記電力供給部は、前記第1LED素子と前記第2LED素子を独立して制御する構成としてもよい。
【0009】
この液晶ディスプレイのバックライト用光源によれば、バックライトの白色発光を、第1LED素子の発光量を大きくすることにより輝度重視の発光状態とすることができるし、第2LED素子の発光量を大きくすることにより演色性重視の発光状態とすることができ、バックライトの白色光の輝度、発光スペクトル等の発光状態を調整することができる。
【0010】
上記液晶ディスプレイのバックライト用光源において、前記第1LED装置及び前記第2LED装置の温度に関する情報を取得する温度情報取得部を備え、前記電力供給部は、前記温度情報取得部により検出された温度に応じて、前記第1LED素子に供給する電力と、前記第2LED素子に供給する電力を制御する構成としてもよい。
【0011】
この液晶ディスプレイのバックライト用光源によれば、第1LED装置及び第2LED装置の温度に応じて、各LED素子の発光量を調整することにより、温度上昇によるバックライトの白色光の発光状態の変化を抑制することができる。すなわち、第1LED装置の第1LED素子及び黄色蛍光体と、第2LED装置の第2LED素子、緑色蛍光体及び赤色蛍光体は、温度上昇によって発光特性が互いに独立して変化するところ、各LED素子及び各蛍光体の発光特性の変化に応じて各LED素子の発光量を変化させることができる。
【0012】
上記液晶ディスプレイのバックライト用光源において、前記電力供給部は、前記第1LED素子と前記第2LED素子に同様に電力を供給する構成としてもよい。
【0013】
この液晶ディスプレイのバックライト用光源によれば、第1LED素子と第2LED素子に同様に電力を供給すればよいので、電力供給部による各LED素子の電力制御がさらに簡単となる。
【0014】
また、本発明によれば、上記液晶ディスプレイのバックライト用光源と、前記第1白色光及び前記第2白色光が入射する導光板と、を備えた液晶ディスプレイのバックライトが提供される。
【0015】
さらに、本発明によれば、上記液晶ディスプレイのバックライトと、前記バックライトの白色光のうち青色光を透過するフィルタと、前記バックライトの白色光のうち緑色光を透過するフィルタと、前記バックライトの白色光のうち赤色光を透過するフィルタと、を備える液晶ディスプレイが提供される。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、青、緑及び赤の色再現性を損なうことなく液晶ディスプレイの輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】図1は、本発明の一実施形態を示す液晶ディスプレイのバックライトの模式説明図である。
【図2】図2は、バックライト用光源の模式説明図である。
【図3】図3は、第1白色光のスペクトルデータである。
【図4】図4は、第2白色光のスペクトルデータである。
【図5】図5は、バックライト用光源のブロック図である。
【図6】図6は、第1LED素子と第2LED素子に供給される電力が同じ場合におけるバックライトの発光スペクトルデータである。
【図7】図7は、変形例を示すバックライト用光源のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図1は本発明の一実施形態を示す液晶ディスプレイのバックライトの模式説明図である。
図1に示すように、液晶ディスプレイのバックライト1は、平板状の透明な導光板2と、導光板2を白色で発光させるバックライト用の光源3と、を備えている。そして、液晶ディスプレイは、このバックライト1と、バックライト1の白色光のうち青色光を透過するフィルタと、バックライト1の白色光のうち緑色光を透過するフィルタと、バックライト1の白色光のうち赤色光を透過するフィルタと、を備えている。
【0019】
光源3は、線状に形成され、複数の第1LED装置4と、複数の第2LED装置5と、各第1LED装置4及び第2LED装置5が搭載される基板6と、を備えている。各第1LED装置4と各第2LED装置5は、基板6上に交互に並べられ、各第1LED装置4及び各第2LED装置5から出射した光が、導光板2の端面に入射するようになっている。
【0020】
図2はバックライト用光源の模式説明図である。
図2に示すように、第1LED装置4は、凹状に形成された枠体40と、枠体40の内部に配置され青色光を発する第1LED素子41と、枠体40に充填され第1LED素子41を封止する封止材42と、封止材42中に含有され青色光により励起される黄色蛍光体43と、を有している。第1LED装置4は、基板6と電気的に接続されており、基板6から電力が供給されると、第1LED素子41の青色光と、黄色蛍光体43の黄色光と、の混合による第1白色光を発する。
【0021】
枠体40は、例えば樹脂、セラミック等により形成され、表面を白色として反射率を高くすることが望ましい。第1LED素子41は、例えばInAlGa1−x−yN(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1)の式で表されるGaN系半導体を含んでおり、例えばピーク波長が450nmの青色光を発する。封止材42は、例えば樹脂、ガラス等の透明材料からなる。黄色蛍光体43は、例えばYAG(yttrium aluminum garnet)系蛍光体、BOS(barium ortho-silicate)系蛍光体等からなり、第1LED素子41から発せられる青色光により効率良く励起されるようになっている。
【0022】
図2に示すように、第2LED装置5は、凹状に形成された枠体50と、枠体50の内部に配置され青色光を発する第2LED素子51と、枠体50に充填され第2LED素子51を封止する封止材52と、封止材52中に含有され青色光により励起される緑色蛍光体53及び赤色蛍光体54と、を有している。第2LED装置5は、基板6と電気的に接続されており、基板6から電力が供給されると、第2LED素子51の青色光と、緑色蛍光体53及び赤色蛍光体54の緑色光及び赤色光と、の組合せによる第2白色光を発する。
【0023】
枠体50は、例えば樹脂、セラミック等により形成され、表面を白色として反射率を高くすることが望ましい。第2LED素子51は、第1LED素子41と同じ構成で同じ波長域の青色光を発する。ここで、同じ波長域とは、ピーク波長が同じ色域であることをいう。例えば、青色で同じ波長域とは400−480nmの波長域を指し、緑色で同じ波長域とは485−560nmの波長域を指し、赤色で同じ波長域とは590−750nmを指す。尚、本実施形態においては、第1LED素子41と第2LED素子51とは、同じ構成であることから、製造時の誤差等によりばらつくものの、ほぼ同じピーク波長となる。封止材52は、例えば樹脂、ガラス等の透明材料からなる。緑色蛍光体53は、例えばBOS(barium ortho-silicate)系蛍光体、サイアロン(SiAlON)系蛍光体等からなり、第2LED素子52から発せられる青色光により効率良く励起されるようになっている。赤色蛍光体54は、例えばZnS系蛍光体、CaS系蛍光体等からなり、第2LED素子52から発せられる青色光により効率良く励起されるようになっている。
【0024】
図3は、第1白色光のスペクトルデータである。
図3に示すように、第1LED装置4から発せられる第1白色光は、青色領域に第1LED素子41に起因する比較的鋭いスペクトルピークと、黄色領域に黄色蛍光体43に起因する比較的緩やかなスペクトルピークと、を有する。
【0025】
図4は、第2白色光のスペクトルデータである。
図4に示すように、第2LED装置5から発せられる第2白色光は、青色領域に第2LED素子51に起因する比較的鋭いスペクトルピークと、緑色領域に緑色蛍光体53に起因する比較的緩やかなスペクトルピークと、赤色領域に赤色蛍光体54に起因する比較的緩やかなスペクトルピークと、を有する。
【0026】
第1白色光と第2白色光は、第1LED素子41及び第2LED素子51に供給される電力が等しく、各LED素子41,51から発せられる光量が等しければ、第1白色光の方が輝度が高くなる。これは、第1LED装置4に含まれる蛍光体が1種類で、第2LED装置5に含まれる蛍光体が2種類であり、第2LED装置5の方が光の損失が大きいことによる。これに対し、各LED素子41,51から発せられる光量が等しければ、第2白色光の方が演色性が高くなる。これは、第2LED装置5ではスペクトルピークの数が大きいことによる。
【0027】
図5は、バックライト用光源のブロック図である。
図5に示すように、光源3は、第1LED装置4及び第2LED装置5の発光状態を制御するための制御部30を有している。制御部30は、第1LED素子41及び第2LED素子51へ電力を供給する電力供給部7と、第1LED装置4及び第2LED装置5の温度に関する情報を取得する温度検出部8と、バックライトの白色光の発光状態を調整する発光調整部9と、各種データ、プログラム等が記憶されている記憶部10と、を備えている。
【0028】
電力供給部7は、第1LED素子41へ供給される電力を調整する第1電力調整部71と、第2LED素子51へ供給される電力を調整する第2電力調整部72と、を有し、第1LED素子41と第2LED素子51へ供給される電力を独立して調整することが可能となっている。本実施形態においては、基板6に形成される回路は、第1LED装置4に接続される第1電気回路61と、第2LED装置5に接続される第2電気回路62と、を有しており、第1電気回路61と第2電気回路62とは互いに電気的に独立している。本実施形態においては、第1電力調整部71が第1電気回路61を介して第1LED素子41へ電力を供給し、第2電力調整部72が第2電気回路62を介して第2LED素子51へ電力を供給する。
【0029】
また、本実施形態においては、温度情報取得部8は、第1LED装置4及び第2LED装置5の近傍の雰囲気温度を検知する温度センサ81を有している。尚、温度情報取得部8は、第1LED装置4及び第2LED装置5の少なくとも一方の温度を直接的に検出する温度センサを有していてもよい。さらに、温度情報取得部8は、例えば、第1LED装置4及び第2LED装置5の駆動時間から温度を算出したり、第1LED装置4及び第2LED装置の少なくとも一方の光量から温度を算出するものであってもよい。
【0030】
発光調整部9は、温度情報取得部8から温度に関する信号を受信すると、記憶部10に格納されている第1LED装置4の温度と発光状態に関する第1テーブル11及び第2LED装置5の温度と発光状態に関する第2テーブル12に基づき、当該温度において最適な電力値を算出する。第1テーブル11は、例えば、基準電流値における第1LED装置4の温度と、輝度及び演色性のテーブルであり、第2テーブル12は、例えば、基準電流値における第2LED装置5の温度と、輝度及び演色性のテーブルである。尚、記憶部10に格納されるデータは、他のデータ等であってもよく、例えば、第1LED素子41と第2LED素子51へ供給される電流の比と、バックライト1全体として得られる白色光の輝度及び演色性のデータであってもよく、第1LED素子41と第2LED素子51の通電に関する情報と、バックライト1の白色光に関する情報とが対応づけられたものであればよい。そして、発光調整部9は、算出された電力値に関する信号を第1電力調整部71及び第2電力調整部72へ送信し、第1電力調整部71及び第2電力調整部72が第1LED素子41及び第2LED素子51の光量を調整する。
【0031】
本実施形態においては、発光調整部9は、輝度入力部91及び演色性入力部92に接続されている。輝度入力部91は、液晶ディスプレイのユーザからの導光板2の輝度設定の入力を操作部93を介して受け付ける。操作部93は、例えば、液晶ディスプレイの筐体に設置されたスイッチ、ボタン等であり、ユーザが液晶ディスプレイの明るさを手動で調整するときに用いられる。また、演色性入力部92は、液晶ディスプレイのユーザからの導光板2の演色性設定の入力を操作部93を介して受け付ける。演色性入力部92は、ユーザが液晶ディスプレイの鮮やかさを手動で調整するときに用いられる。尚、輝度入力部91及び演色性入力部92は、液晶ディスプレイの制御部が所定のプログラムに基づいて判断した輝度設定及び演色性設定を受け付けるものであってもよい。
【0032】
発光調整部9は、輝度入力部91又は演色性入力部92にて輝度設定又は演色性設定を受け付けると、記憶部10に格納されている第1テーブル11及び第2テーブル12に基づき、設定された輝度又は演色性に対して最適な電力値を算出し、電力供給部7へ信号を送信する。
【0033】
以上のように構成された液晶ディスプレイのバックライト用光源3によれば、第1LED装置4から輝度の高い第1白色光が発せられ、第2LED装置5から演色性の高い第2白色光が発せられることから、これらの2つの白色光が供給される導光板2は、輝度及び演色性が良好な白色で発光する。これにより、青、緑及び赤の色再現性を損なうことなく液晶ディスプレイの輝度を向上させることができる。
【0034】
また、人間の目は、プルキニェ現象により、赤色については、明るいとより鮮やかであると感じ、暗いと黒っぽく感じる。すなわち、第1白色光により明るさが向上していることから、青色領域、緑色領域及び赤色領域にピークを有する第2白色光の赤色について、人間に対して知覚を向上させることができる。これにより、人間に対して、感覚的に色再現性が向上している印象を与えることができる。
【0035】
図6は、第1LED素子と第2LED素子に供給される電力が同じ場合におけるバックライトの発光スペクトルデータである。
図6に示すように、導光板2の内部では、第1白色光と第2白色光が混合されることにより、緑色領域から赤色領域にかけて連続的に比較的高い強度で発光している。
【0036】
また、第1LED装置4及び第2LED装置5で第1LED素子41と第2LED素子51を共用とすることにより、製造コストを低減できる。さらに、第1LED素子41と第2LED素子51の通電電流と発光量の特性が同じであることから、第1LED素子41と第2LED素子51の電力制御を簡単要因に行うことができる。尚、第1LED素子41と第2LED素子51のピーク波長は、多少ばらついてもよいが、液晶ディスプレイのフィルタに青色光を透過させることを考慮すれば、第1LED素子41と第2LED素子51のピーク波長の差を10nm未満とすることが好ましい。
【0037】
また、第1LED素子41と第2LED素子51を独立して制御するようにしたので、導光板2の白色発光を、第1LED素子41の発光量を大きくすることにより輝度重視の発光状態とすることができるし、第2LED素子51の発光量を大きくすることにより演色性重視の発光状態とすることができ、導光板2の白色光の輝度、発光スペクトル等の発光状態を調整することができる。
【0038】
また、温度情報取得部8を設けたことにより、第1LED装置4及び第2LED装置5の温度に応じて、各LED素子41,51の発光量を調整することにより、温度上昇による導光板2の白色光の発光状態の変化を抑制することができる。すなわち、第1LED装置4の第1LED素子41及び黄色蛍光体43と、第2LED装置5の第2LED素子51、緑色蛍光体53及び赤色蛍光体54は、温度上昇によって発光特性が互いに独立して変化するところ、各LED素子41,51及び各蛍光体43,53,54の発光特性の変化に応じて各LED素子41,51の発光量を変化させることができる。
【0039】
尚、前記実施形態においては、第1LED装置4と第2LED装置5が一列に並べられた光源3を示したが、各LED装置4,5が複数列に並べられたものであってもよい。さらには、基板6を縦及び横へ延びる平板状とし、各LED装置4,5を縦横に配列したものであってもよい。この場合、前記実施形態のように導光板2の端面から光を入射させるのではなく、発光面の真下に配置される直下型のバックライト用光源3として使用される。さらに、各LED装置4,5の形状等は任意に変更することができる。
【0040】
また、前記実施形態においては、電力供給部7が第1LED素子41と第2LED素子51を独立して制御するものを示したが、例えば図7に示すように、電力供給部7が第1LED素子41と第2LED素子51に同様に電力を供給する構成としてもよい。この液晶ディスプレイのバックライト用光源によれば、共用電気回路63を介して第1LED素子41と第2LED素子51に同様に電力を供給すればよいので、電力供給部による各LED素子の電力制御がさらに簡単となる。
【0041】
また、前記実施形態においては、温度情報取得部8を設けたものを示したが、温度情報取得部8を設けない構成としてもよい。さらに、前記実施形態においては、発光調整部9を設けたものを示したが、発光調整部9を設けない構成としてもよいことは勿論である。
【0042】
以上、本発明の代表的と思われる実施形態について説明したが、本発明は必ずしもこれらの実施例構造のみに限定されるものではなく、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【0043】
1 液晶ディスプレイのバックライト
2 導光板
3 バックライト用光源
4 第1LED装置
5 第2LED装置
6 基板
7 電力供給部
8 温度情報取得部
9 発光調整部
10 記憶部
11 第1テーブル
12 第2テーブル
30 制御部
41 第1LED素子
42 封止材
43 黄色蛍光体
51 第2LED素子
52 封止材
53 緑色蛍光体
54 赤色蛍光体
61 第1電気回路
62 第2電気回路
63 共用電気回路
71 第1電力調整部
72 第2電力調整部
81 温度センサ
91 輝度入力部
92 演色性入力部
93 操作部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
青色光を発する第1LED素子と、前記青色光により励起される黄色蛍光体と、を有し、第1白色光を発する第1LED装置と、
前記第1LED素子と同じ構成で前記第1LED素子と同じ波長域の青色光を発する第2LED素子と、前記青色光により励起される緑色蛍光体と、前記青色光により励起される赤色蛍光体と、を有し、前記第1白色光よりも輝度が小さく演色性が高い第2白色光を発する第2LED装置と、
前記第1LED素子及び前記第2LED素子へ電力を供給する電力供給部と、を備えた液晶ディスプレイのバックライト用光源。
【請求項2】
前記電力供給部は、前記第1LED素子と前記第2LED素子を独立して制御する請求項1に記載の液晶ディスプレイのバックライト用光源。
【請求項3】
前記第1LED装置及び前記第2LED装置の温度に関する情報を取得する温度情報取得部を備え、
前記電力供給部は、前記温度情報取得部により検出された温度に応じて、前記第1LED素子に供給する電力と、前記第2LED素子に供給する電力を制御する請求項2に記載の液晶ディスプレイのバックライト用光源。
【請求項4】
前記電力供給部は、前記第1LED素子と前記第2LED素子に同様に電力を供給する請求項1に記載の液晶ディスプレイのバックライト用光源。
【請求項5】
前記第1LED装置及び前記第2LED装置の温度に関する情報を取得する温度情報取得部を備え、
前記電力供給部は、前記温度情報取得部により検出された温度に応じて、前記第1LED素子及び前記第2LED素子に供給する電力を制御する請求項4に記載の液晶ディスプレイのバックライト用光源。
【請求項6】
請求項1から5のいずれか1項に記載の液晶ディスプレイのバックライト用光源と、
前記第1白色光及び前記第2白色光が入射する導光板と、を備えた液晶ディスプレイのバックライト。
【請求項7】
請求項6に記載の液晶ディスプレイのバックライトと、
前記バックライトの白色光のうち青色光を透過するフィルタと、
前記バックライトの白色光のうち緑色光を透過するフィルタと、
前記バックライトの白色光のうち赤色光を透過するフィルタと、を備える液晶ディスプレイ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−225842(P2010−225842A)
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−71417(P2009−71417)
【出願日】平成21年3月24日(2009.3.24)
【出願人】(000241463)豊田合成株式会社 (3,467)
【Fターム(参考)】