照明装置
【課題】非発光の透過型の表示装置用の照明装置において、照明装置の発光面の輝度と色度の均一化を行うにあたり、コストの増大を抑えるとともに、実装スペースの増大を抑えることができる照明装置を提供する。
【解決手段】ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、発光素子の配置は、前記ベース基材の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部は前記ベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部は前記ベース基材温度が高い領域ほど高密度とした。
【解決手段】ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、発光素子の配置は、前記ベース基材の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部は前記ベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部は前記ベース基材温度が高い領域ほど高密度とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子に発光ダイオード(Light Emitting Diode)を採用した非発光の透過型の表示装置用の照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶ディスプレイのような非発光の透過型の表示装置用の照明装置の光源は、冷陰極管が主流であるが、広色再現、環境配慮(水銀レス)の観点から発光ダイオード(Light Emitting Diode、以下LEDと称す)が冷陰極管に変わる光源として有望視されている。特に液晶ディスプレイでは、赤色LED、緑色LED、青色LEDを照明装置の光源に使用すると、色再現域が拡大することから、その利用が盛んに検討されている。
【0003】
現状のLEDは、一個あたりの発光強度が冷陰極管に比べて小さいため、所望の輝度を得るためには複数のLEDを照明装置内に配置する必要がある。ここで、複数のLEDを照明装置内に配置する際に、各LEDを均一な配置間隔で、且つすべてのLEDを同一接合部温度および、同一駆動条件(駆動電流の波高値、駆動電流のパネル幅が同一)で点灯させることが考えられる。しかし、この配置だと、照明装置の発光面の輝度は、中央部に比べて端部近傍が暗くなる。これは端部に向う程、加法される光量が減少していくからである。
そこで、照明装置の発光面の輝度を、中央部と端部で均一にするために、特許文献1や特許文献2のように照明装置内の中央部から端部に近づくにつれてLEDの配置間隔を狭くしたものが提案されている。このLEDの配置によれば、照明装置の発光面の中央部と端部の輝度と色度とを均一にできることが挙げられている。
【0004】
ところで、LEDは図1に示すように接合部温度に対する発光強度が各色で異なる特性を有している。ここで、接合部温度とは、pn接合部の温度であり、ジャンクション温度ともいう。
一般に赤色LED(符号a)と緑、青色LED(符号b)とで構造が異なるため、接合部温度の上昇に伴う発光強度の低下は、赤色LEDの方が緑、青色LEDに比べて大きい。さらに連続点灯による発光強度の低下は、図2に示すように接合部温度が高い程、加速される。
この図2においては、例えば、LED接合部温度が70℃程度となる照明装置内の上部(符号a)、LED接合部温度が65℃程度となる照明装置内の中央部(符号b)、LED接合部温度が60℃程度となる照明装置内の下部(符号c)について、点灯時間とLED発光強度との関係が示されている。ここで、液晶ディスプレイを略垂直方向に設置した場合における照明装置の上方を上部、下方を下部、上方と下方の間を中央部に相当する。
【0005】
ここで、照明装置内のLEDの接合部温度について考えてみる。通常、液晶ディスプレイは、水平面に対して垂直方向に設置される。このときLEDから発生した熱により暖められた空気は比重が軽くなり上昇する。これにより上部のベース基材の温度(以下、ベース基材温度という)は中央部に比べて高くなり、下部のベース基材温度は中央部に比べて低くなる。このときLEDの接合部温度は、図3に示すように上部のLEDの接合部温度(符号a)が、中央部の接合部温度(符号b)に比べて高くなり、下部のLEDの接合部温度(符号c)が、中央部の接合部温度(符号b)に比べて低くなる。このように、上部、中央部、下部について、点灯時間が経過するにつれてLED接合部温度に差が生じることとなる。
【0006】
このような場合において、LEDの接合部温度は、以下の計算式(1)式で求めることができる。
LED接合部温度 = Rth×Vf×If×D+Tb ・・・(1)
ただし、
Rth: LED接合部とベース基材間の熱抵抗
Vf : LED順方向電圧
If : LED駆動電流の波高値
D : LED駆動電流のパルス幅
Tb: ベース基材温度
【0007】
ここで、図4は、均一な配置間隔でLEDを表示装置に配置した場合における、LEDの接合部温度について説明する図面である。この図4に示すように、点灯開始直後(例えば、図3符号A)においては、端部のLEDの接合部温度が上昇し、時間が経過するについて(例えば、100時間後(図3符号B)、3000時間後(図2符号d))、上部のLEDの接合部温度が、中央部に比べて高くなり、下部のLEDの接合部温度は中央部に比べて低くなる状況で、さらに連続点灯による発光量の低下が、図2に示すように接合部温度が高い程、加速される場合における照明装置の発光面の輝度と色度は、図2、図3に示すように変化する。ここでは、端部のLEDの接合部温度は中央部に比べて常に高く、時間の経過とともに、端部のLEDの接合部温度は上昇する。
【0008】
図5は、照明装置内の中央部から端部に近づくにつれてLEDの配置間隔を狭くした構成における表示装置のLEDの接合部温度について説明する図面である。この図に示すように、点灯開始直後(例えば、図3符号A)においては、接合部温度はほぼ均一であるものの、時間が経過するについて(例えば、100時間後(図3符号B)、3000時間後(図2符号d))、上部のLEDの接合部温度が、中央部のLEDの接合部温度に比べて高くなり、下部のLEDの接合部温度は中央部のLEDの接合部温度に比べて低くなる状況で、さらに連続点灯による発光量の低下が、図2に示すようにLEDの接合部温度が高い程、加速される場合における照明装置の発光面の輝度と色度は、図2、図3に示すように変化する。
【0009】
そこで時間が経過しても照明装置の発光面の輝度と色度を均一にする第一の方法として、LED駆動電流の波高値を、上部は中央部に比べて高くし、下部は中央部に比べて低くする。又は、LED駆動電流のパルス幅を、上部は中央部に比べて広くし、下部は中央部に比べて狭くする、又は、その両方を実施することが考えられる。
例えば、LEDの総発光量を照明装置内の中央部に一致させるために、LED駆動電流のパルス幅を照明装置内の上部は中央部に比べて広くし、下部は中央部に比べて狭くすることが考えられる。
【0010】
【特許文献1】特開2006−120644号公報
【特許文献2】特開2006−189665号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、上述した第一の方法では、各LEDに供給されるエネルギー量の相違により、時間の経過に伴って、LED同士の接合部温度差がさらに拡大することになり、連続点灯による発光強度の低下は、上部は中央部に比べて早くなり、下部は中央部に比べて遅くなる。そのため照明装置の発光面の輝度と色度を均一に維持するためには、LED駆動電流の波高値、又は、LED駆動電流のパルス幅、又は、その両方を、常に調整する回路等を設ける必要があり、部材コストの増大、実装スペースの増大などを招くという問題がある。
【0012】
ここで、第二の方法として、LEDの接合部温度を均一にする放熱手段を設けることが考えられるが、この第二の方法についても、部材コストの増大、実装スペースの増大などを招くという問題がある。
【0013】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、非発光の透過型の表示装置用の照明装置において、照明装置の発光面の輝度と色度の均一化を行うにあたり、コストの増大を抑えるとともに、実装スペースの増大を抑えることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記課題を解決するために、本発明は、ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を直線状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度としたことを特徴とする。
【0015】
また、本発明は、ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置用の照明装置であって、前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度としたことを特徴とする。
【0016】
また、本発明は、上述の照明装置において、前記駆動部は、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流のパルス幅が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流のパルス幅に比べて短い駆動電流を供給することを特徴とする。
また、本発明は、上述の照明装置において、前記駆動部は、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流の波高値が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流の波高値に比べて小さい駆動電流を供給することを特徴とする。
また、本発明は、上述の照明装置において、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子からの発熱量が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子からの発熱量に比べて小さくなっていることを特徴とする。
【0017】
また、本発明は、ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を直線状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記端部の上部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の上部側になるほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記端部の下部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の下部側になるほど高密度としたことを特徴とする。
【0018】
また、本発明は、ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置用の照明装置であって、前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記端部の上部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の上部側になるほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記端部の下部側が前記中央部に比べて前記端部の下部側になるほど高密度としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明における非発光の透過型の表示装置用の照明装置は、ベース基材の表面に実装した発光素子の配置を、ベース基材の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ端部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ中央部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とすることによって、照明装置の発光面の輝度と色度の均一化と、連続点灯による発光強度の低下を、上部、中央部、下部、で均一にできる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の一実施形態による照明装置を適用した液晶表示装置を図面を参照して説明する。
図6は、第1の実施形態による非発光の透過型の表示装置用の照明装置を適用した液晶表示装置の概略の断面図である。ここで発光素子として用いられる発光ダイオード(Light Emitting Diode)は、赤色LED、緑色LED、青色LEDが同一パッケージ内に実装されたものを適用している。以下、この赤色LED、緑色LED、青色LEDが同一パッケージ内に実装されたLEDをLED部として説明する。
ベース基材10上には、LED部20が二次元状に複数配列されるとともに、ベース基材10の縁周部に、LED部20から照射される光を反射する反射材30が設けられ、ベース基材10と平行面上にこの反射材30を介して拡散板40が設けられている。このベース基材10は熱伝導率が全面にわたって均一とされているとともに、LED部20を発光させるための駆動電流を出力する駆動部から供給される駆動電流をLED部20に供給する配線が設けられている。
反射材30は、ベース基材10から拡散板40に向かって漸次拡大するようになっている。このベース基材10、反射材30、拡散板40に囲まれた空間に空気層50が形成されている。ここでは、LED部20が設けられたベース基材10と反射材30と拡散板40とによって照明装置が構成される。
【0021】
拡散板40上には光学フィルム60が設けられ、この光学フィルム60上に液晶パネルが配置される。この構成により、液晶パネルに画像を表示するとともに、液晶パネルの背面からLED部20によって照明を行うことによって、照明装置がバックライトとしての機能を実現する。
【0022】
なお、図示されていないが、この液晶表示装置には、アレイ状に配置されたLED部20の発光強度を制御する発光強度制御部と、LED部20を発光させるための駆動電流を出力する駆動部とを有しており、この駆動部は、発光強度制御部からの制御信号により照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするように、各LED部20に供給する駆動電流の波高値を制御する。また、この駆動部は発光強度制御部からの制御信号により照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするように、各LED部20に供給する駆動電流のパルス幅を制御する機能も有する。また、照明装置はLED部20を少なくとも一つ以上備え、LED部20は少なくとも一つ以上の発光素子を直列または並列接続されていればよい。
【0023】
図7は、ベース基材10の表面にLED部20を二次元状に配置した平面図である。
この図において、LED部20は、ベース基材10の表面に複数配置されている。ここで、LED部20が配置されたベース基材10は、表示装置内に組み込まれ、表示装置として垂直方向に設置されるものである。
ここでは、水平方向をx方向、垂直方向をy方向とし、ベース基材10の中央を点Oとした場合、LED部20は、隣接するLED部20との配置間隔が、y方向において位置Oから離れるにつれて(端部に近づくにつれて)狭くなるように配置されている。この配置間隔について、位置Oを基準として上方側(y軸方向における上方)と下方側(y軸方向における下方)とを比較した場合に、隣接するLED部20との配置間隔は、上方側の方が狭くなるようになっている。
【0024】
さらに説明すると、端部において、位置Oからの距離が同じであっても、y方向の下端側の端部の領域(符号I)内の配置間隔bよりy方向の上端側の端部の領域(符号H)内の配置間隔aの方が小さくなるようにLED部20が設けられている。ここで端部の領域(符号H)内のベース基材温度をTb−1、端部の領域(符号I)内のベース基材温度をTb−4とすると、下端側より上端側の方が温度が上昇するので、Tb−1>Tb−4であるので、端部であっても、上端側の端部の領域(符号H)内のLED部20の配置間隔が上端側の端部の領域(符号I)内の配置間隔よりも短く、配置密度も高い。
また、中央領域(符号G)内において、位置Oからの距離が同じであっても、LED部20は、y方向におけるその配置間隔が、y方向の下端側の配置間隔dよりy方向の上端側の配置間隔cの方が小さくなるようにLED部20が設けられている。
ここで中央領域(符号G)内の上方のベース基材温度をTb−2、下方のベース基材温度をTb−3とすると、下端側より上端側の方が温度が上昇するので、Tb−2>Tb−3であり、従って、同じ中央領域(符号G)内であっても、LED部20は、上方の方が配置間隔が短く、配置密度も高い。このように、配置間隔は、a<bであって、c<dとなり、特に、図7の構成においては、a<b<c<dとなっている。
【0025】
なお、ここで、LED部20は、X軸方向についても、位置Oから離れるにつれて、隣接するLED部20までの配置間隔が狭くなるように設けられている。
このように、LED部20の配置密度は、ベース基材10の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ端部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ中央部はベース基材温度が高い領域ほど高密度となっている。
【0026】
なお、ここでは、表示装置100のx方向の幅Xは、y方向の幅Yに比べて大きくなっており、一例として、中央領域は、表示置100の中心位置を円の中心としたおよそ半径Y/4から半径Y/3の円内であり、この中央領域以外を端部領域としてもよい。
【0027】
図8は、照明装置内のLEDの発熱によるLEDの接合部温度の変化状況を示す図である。
ここでは、照明装置内の上部のLED接合部温度(符号a)、照明装置内の中央部のLED接合部温度(符号b)、照明装置内の下部のLED接合部温度(符号c)について、点灯時間とLED接合部温度との関係が示されている。この図に示すように、LED部20の配置を例えば上述したような図7のような配置にすることにより、照明装置内の上部、中央部、下部のそれぞれにおけるLED接合部温度のバラツキを低減することができ、また、点灯時間が経過するにつれて、そのLED接合部温度の差を低減することができる。
図9は、LED部20を図7に示す配置にした場合における照明装置の点灯時間とLEDの発光強度との関係を示す図である。この図に示すように、照明装置内の上部、中央部、下部のそれぞれについて、接合部温度が65℃程度となり、各部において均一にすることができる。
【0028】
ここで、第1の実施形態における接合部温度についてさらに説明する。
上述したように、連続点灯においても照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするには、照明装置内の上部、中央部、下部でLEDの接合部温度を均一にする必要がある。すなわち、照明装置の発光面全体の輝度は、連続点灯に伴い、低下する。つまり接合部温度を均一にするとは、照明装置の発光面の輝度ムラと色度ムラの発生を抑制するものである。
通常、液晶ディスプレイは、水平面に対して垂直方向に設置されるので、LEDから発生した熱により暖められた空気は比重が軽くなり上昇し、これにより上部のベース基材温度は中央部に比べて高くなり、下部のベース基材温度は中央部に比べて低くなる。これは、上述した通りである。そのため、従来技術においては、LED駆動電流のパルス幅を、上部は中央部に比べて狭くし、下部は中央部に比べて広くすることが考えられている。この場合、LEDの配置数を、照明装置内の上部、中央部、下部で同じ数量にしたままでは、照明装置内の上部、中央部、下部で発光面の輝度差が発生してしまう。
【0029】
例えば、照明装置を上部、中央部、下部に分割し、赤色LEDに着目して考えてみる。ここでは、照明装置内の上部、中央部、下部において、LEDの接合部温度は、上述の計算式(1)より求めることができる。
ここでは、
点灯してから120分後のベース基材温度を
照明装置内の上部 :40 ℃
照明装置内の中央部 :35 ℃
照明装置内の下部 :30 ℃
とし、
赤色LED単体順電圧 :2.0 V
赤色LED駆動電流の波高値 :0.05 A
赤色LED駆動電流のパルス幅 :50 %
赤色LEDの熱抵抗(LED接合部とベース基材間):600 ℃/W
として計算すると、
赤色LEDの接合部温度 (照明装置内の上部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 600 ℃/W + 40 ℃ = 70 ℃
赤色LEDの接合部温度 (照明装置内の中央部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 600 ℃/W + 35 ℃ = 65 ℃
赤色LEDの接合部温度 (照明装置内の下部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 600 ℃/W + 30 ℃ = 60 ℃
として算出することができる。
【0030】
ここで、LEDは、LED接合部温度の上昇に伴い発光強度が低下するため、ある時間が経過した後における照明装置内の上部、中央部、下部での赤色LEDの総発光強度は、次のように計算できる。
ここでは、上記のように、照明装置内の上部、中央部、下部について計算したLED接合部温度がそれぞれ、70℃、65℃、60℃であるので、LED接合部温度が25℃のときを100%とすると、赤色LEDの相対発光強度は、図1を参照すると、
赤色LEDの接合部温度 70℃ :68.5%
赤色LEDの接合部温度 65℃ :71.5%
赤色LEDの接合部温度 60℃ :74.5%
であり、照明装置内の上部のLED配置数を100pcs、中央部のLED配置数を100pcs、下部のLED配置数を100pcsである場合、
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の上部) = 100pcs × 68.5% = 68.5
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の中央部) = 100pcs × 71.5% = 71.5
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の下部) = 100pcs × 74.5% = 74.5
であり、照明装置内の中央部の赤色LEDの総発光強度を仮に基準と考えると、上部の赤色LEDの総発光強度が小になり、下部の赤色LEDの総発光強度が大になることが算出結果から把握できる。
【0031】
ここで、例えば、LEDの総発光強度を照明装置内の中央部の総発光強度に一致させるために、LED駆動電流のパルス幅について、照明装置内の上部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅に比べて広くし、下部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅に比べて狭くする場合を考えると、照明装置内の上部、中央部、下部についてのLEDの接合部温度は、次のように求めることができる。
ここでは、
照明装置内の上部 :40 ℃
照明装置内の中央部 :35 ℃
照明装置内の下部 :30 ℃
赤色LED単体順電圧 :2.0 V
赤色LED駆動電流の波高値 :0.05 A
赤色LEDの熱抵抗(LED接合部とベース基材間):600 ℃/W
赤色LED駆動電流のパルス幅 :50 %
とし、
パルス幅については、一例として、上記で得られた相対発光強度
赤色LEDの接合部温度 :68.5%
赤色LEDの接合部温度 :71.5%
赤色LEDの接合部温度 :74.5%
のうち、中央部を基準とし、この相対発光強度に応じてパルス幅を補正して計算すると、
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の上部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 71.5%/68.5% × 600 ℃/W + 40 ℃ = 71.3 ℃
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の中央部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 71.5%/71.5% × 600 ℃/W + 35 ℃ = 65.0 ℃
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の下部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 71.5%/74.5% × 600 ℃/W + 30 ℃ = 58.8 ℃
として計算することができる。この計算結果によれば、照明装置内の上部の赤色LEDの接合部温度は上昇し、照明装置内の下部の赤色LEDの接合部温度は下降する。これにより、照明装置内の上部と下部とについては、接合部温度の温度差がさらに拡大することになる。そうすると、照明装置内の上部の連続点灯による発光強度が、その照明装置内の中央部の連続点灯による発光強度に比べて早くなり、一方、照明装置内の下部の連続点灯による発光強度が、その照明装置内の中央部の連続点灯による発光強度に比べて遅くなる。
そのため照明装置の発光面の輝度と色度を均一に維持するためには、LED駆動電流の波高値、又は、LED駆動電流のパルス幅、又は、その両方を、常に調整する手段を設ける必要があり、部材コストの増大、実装スペースの増大などを招くことになってしまう。
【0032】
このとき、第二の方法として、LEDの接合部温度を均一にする放熱手段を設けることが考えられる。しかし、この方法も部材コストの増大、実装スペースの増大などを招くことになる。
【0033】
そこで、本発明を適用する。すなわち、連続点灯においても照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするには、照明装置内の上部、中央部、下部でLEDの接合部温度を均一にする必要がある。ここで、照明装置の発光面全体の輝度は、連続点灯に伴い、低下する。つまり均一にするとは、照明装置の発光面の輝度ムラと色度ムラの発生を抑制することが必要となる。
上述したように、通常、液晶表示装置は、水平面に対して垂直方向に設置されるので、LEDから発生した熱により暖められた空気は比重が軽くなり上昇する。これにより照明装置内の上部のベース基材温度は中央部のベース基材温度に比べて高くなり、下部のベース基材温度は、中央部のベース基材温度に比べて低くなる。そのためLED駆動電流のパルス幅について、上部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅よりも狭くし、下部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅について、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅よりも広くする必要がある。
しかし、LEDの配置数を、照明装置内の上部、中央部、下部で同じ数量にしたままでは、上述したように、照明装置内の上部、中央部、下部で発光面の輝度差が発生してしまう。そこで、本発明のように、照明装置内の上部、中央部、下部でLEDの配置数を変更する。
【0034】
そこで、上述した第1の実施形態に示すように、本発明においては、照明装置内の上部、中央部、下部でLEDの配置数を変更する。ここで、配置数を変更した場合における各LEDの接合部温度がほぼ同じになれば、照明装置内の上部、中央部、下部において温度差が生じにくくなり、発光面の輝度差を低減することが可能となる。ここでは、照明装置内の上部のLEDの個数を122pcs、中央部のLEDの個数を100pcs、下部のLEDの個数を86pcsとして構成する場合を一例として説明する。
【0035】
ここでは、
また、点灯してから120分後のベース基材温度を
照明装置内の上部 :40 ℃
照明装置内の中央部 :35 ℃
照明装置内の下部 :30 ℃
とし、
赤色LED駆動電流のパルス幅(照明装置内の上部) :41 %
赤色LED駆動電流のパルス幅(照明装置内の中央部) :50 %
赤色LED駆動電流のパルス幅(照明装置内の下部) :58 %
赤色LED単体順電圧 :2.0 V
赤色LED駆動電流の波高値 :0.05 A
赤色LEDの熱抵抗(LED接合部とベース基材間):600 ℃/W
として計算すると、
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の上部)=
約65 ℃ = 2.0 V × 0.05 A × 0.41 × 600 ℃/W + 40 ℃
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の中央部)
約65 ℃ = 2.0 V × 0.05 A × 0.50 × 600 ℃/W + 35 ℃
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の下部)
約65 ℃ = 2.0 V × 0.05 A × 0.58 × 600 ℃/W + 30 ℃
として計算結果が得られる。ここでは、赤色LEDの駆動電流のパルス幅については、照明装置内の中央部の赤色LEDの接合部温度とほぼ同じ(約65℃)になるようなLEDの駆動電流のパルス幅が、照明装置内の上部、下部のLEDの駆動電流のパルス幅として予め設定されている。
【0036】
そして、照明装置内の上部、中央部、下部について計算した赤色LED接合部温度がそれぞれ65℃であるので、LED接合部温度が25℃のときを100%とすると、この場合における赤色LEDの相対発光強度は、図1を参照すると、
赤色LED接合部温度 65℃ :71.5%
である。
ここで、照明装置内のLEDの個数について、照明装置内の上部、中央部、下部のそれぞれ異なるように配置した場合は、赤色LEDの総発光量について、以下のように計算することができる。
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の上部)
= 122pcs × 71.5% × 0.41/0.5 = 約71.5
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の中央部)
= 100pcs × 71.5% × 0.5/0.5 = 約71.5
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の下部)
= 86pcs × 71.5% × 0.58/0.5 = 約74.5
【0037】
このように、第1の実施形態に示す構成を適用し、ベース基材温度が高い領域ほどLEDの配置間隔が短くなるように照明装置内の上部、中央部、下部のLEDの配置数を変更することにより、LEDの接合部温度について、上部、中央部、下部において、ほぼ均一にすることができ、これにより、照明装置内の上部、中央部、下部のそれぞれにおける総発光量をほぼ同じにすることが可能となる。したがって、照明装置内の発光面の輝度ムラと色度ムラの発生を抑制することが必要となる。
【0038】
また、ここでは、LEDの配置個数を変更するだけでなく、さらに下記(1)から(3)の構成を適用することも可能である。
(1)照明装置内の上部、中央部、下部の各領域において、ベース基材の温度が高い領域ほどLED駆動電流のパルス幅が短くなるように設定する。例えば、照明装置内の上部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅よりも短くなるように設定し、照明装置内の下部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅よりも長くなるように設定するようにしてもよい。
ここでは、後述の(2)の構成である波高値については、一定とし、パルス幅を調整するようにしてもよいし、パルス幅と波高値の両方を調整するようにしてもよい。
(2)照明装置内の上部、中央部、下部の各領域において、ベース基材の温度が高い領域ほどLED駆動電流の波高値が小さくなるように設定する。例えば、照明装置内の上部のLEDに供給する駆動電流の波高値を、中央部のLEDに供給する駆動電流の波高値よりも小さくなるように設定し、照明装置内の下部のLEDに供給する駆動電流の波高値を、中央部のLEDに供給する駆動電流の波高値よりも大きくなるように設定するようにしてもよい。
ここでは、上述の(1)の構成であるパルス幅については一定とし、波高値を調整するようにしてもよいし、パルス幅と波高値の両方を調整するようにしてもよい。
(3)照明装置内の上部、中央部、下部の各領域において、ベース基材の温度が高い領域ほど、個々のLEDの発熱量が小さくなるように設定する。例えば、照明装置内の上部のLEDの発熱量を、中央部のLEDの発熱量よりも小さくなるように設定し、照明装置内の下部のLEDの発熱量を、中央部のLEDの発熱量よりも大きくなるように設定するようにしてもよい。この発熱量は、例えば、LEDに供給する電力量を変えることによって調整可能である。例えば、上述のようにLEDの駆動電流のパルス幅を設定したり、波高値を設定することによって可能である。
このような(1)から(3)についていずれか1つ、あるいは複数を組み合わせることが可能である。
【0039】
図10は、第2の実施形態による非発光の透過型の表示装置用の照明装置を適用した液晶表示装置の一例である表示装置200の概略の断面図である。
この表示装置200は、反射材230、導光板240、光学フィルム250、液晶パネル260がこの順に積層され、ベース基材210に設けられたLED部220から光を照射することによって、液晶パネル260を照明する。
ベース基材210上には、LED部20が直線状に複数配列される。このベース基材210は熱伝導率が全面にわたって均一とされているとともに、LED部220を発光させるための駆動電流を出力する駆動部から供給される駆動電流をLED部220に供給する配線が設けられている。
LED部220は、液晶パネル260の側方側から光を照射する。このLED部220から照射された光は、導光板240によって均一な面状の光に変換されて光学フィルムに導かれ液晶パネル260を照明する。
反射材230は、導光板240の図示下面側に貼り付けられており、LED部220から照射された光を光学フィルム250に反射する。
【0040】
導光板240は、その形状が例えば板状であり、側面の4辺のうち、対向する2辺の位置にLED部220が配置されたベース基材210が配置される。この導光板240は、LED部220から照射された光を光学フィルム250に反射する。
光学フィルム250は、導光板240の図示上面側に積層される。液晶パネル260は、光学フィルム250の図示上面側に配置される。ここでは、LED部220が設けられたベース基材210と反射材230と導光板240とによって照明装置が構成される。この構成により、液晶パネルに画像を表示するとともに、液晶パネル260の背面側方からLED部220によって光を照射することによって、照明装置がバックライトとしての機能を実現する。
【0041】
なお、図示されていないが、この表示装置には、直線状に配置されたLED部220の発光強度を制御する発光強度制御部が設けられる他に、第1の実施形態と同様に、LED部220を発光させるための駆動電流を出力する駆動部を有しており、この駆動部は、発光強度制御部からの制御信号により照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするように、各LED部220に供給する駆動電流の波高値を制御する。また、この駆動部は発光強度制御部からの制御信号により照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするように、各LED部220に供給する駆動電流のパルス幅を制御する機能も有する。また、照明装置はLED部220を少なくとも一つ以上備え、LED部220は少なくとも一つ以上の発光素子を直列または並列接続されていればよい。
【0042】
図11は、ベース基材210上にLED部220を配置した平面図である。
この図において、LED部220は、ベース基材210の表面に複数配置されている。
ここでは、水平方向をx方向、垂直方向をy方向としたとき、このLED部220の配置は、第1の実施形態においては平面状に二次元に配置したが、この実施形態においては、y方向に直線上に配置される。このLED部220の配置間隔および配置密度についても、第1の実施形態と同様に、ベース基材210のy方向における中央を点Oとした場合、LED部220は、隣接するLED部220との配置間隔が、y方向において位置Oから離れるにつれて(端部に近づくにつれて)狭くなるように配置されている。この配置間隔について、位置Oを基準として上方側と下方側とを比較した場合に、隣接するLED部220との配置間隔は、上方側の方が狭くなるようになっている。
【0043】
さらに説明すると、端部において、位置Oからの距離が同じであっても、y方向の下端側の端部の領域(符号K)内の配置間隔bよりy方向の上端側の端部の領域(符号J)内の配置間隔aの方が小さくなるようにLED部220が設けられている。ここで上端側の端部の領域(符号J)内のベース基材温度をTb−1、下端側の端部の領域(符号K)内のベース基材温度をTb−4とすると、下端側より上端側の方が温度が上昇するので、Tb−1>Tb−4であり、端部であっても、上端側の端部の領域(符号J)内のLED部220の配置間隔が下端側の端部の領域(符号K)内の配置間隔よりも短く、配置密度も高い。
また、中央領域(符号L)内において、位置Oからの距離が同じであっても、LED部220は、y方向におけるその配置間隔が、y方向の下端側の配置間隔dよりy方向の上端側の配置間隔cの方が小さくなるようにLED部220が設けられている。
ここで中央領域(符号L)内の上方のベース基材温度をTb−2、下方のベース基材温度をTb−3とすると、下端側より上端側の方が温度が上昇するので、Tb−2>Tb−3であり、従って、同じ中央領域(符号L)内であっても、LED部220は、上方の方が下方よりも配置間隔が短く、配置密度も高い。このように、配置間隔は、a<bであって、c<dとなる。特に、図11の構成においては、a<b<c<dとなっている。
【0044】
このように、LED部220の配置密度は、ベース基材210の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ端部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ中央部はベース基材温度が高い領域ほど高密度となっている。
なお、ここでは、表示装置100のx方向の幅Xは、y方向の幅Yに比べて大きくなっており、一例として、中央領域は、ベース基材210のy方向における中央を点Oとした場合、点Oからおよそ±Y/4あるいは±Y/3の範囲内であり、この中央領域以外が端部領域である。
【0045】
図12は、第2の実施形態における表示装置の変形例の構成を説明する図である。図10に示す第2の実施形態においては、対向する位置にベース基材210をそれぞれ1つずつ設ける場合について説明したが、この図12においては、いずれか一方のベース基材210を設けるようにし、その対向する位置には、反射材270を設け、この反射材270によって、LED部220から照射された光が表示面の輝度向上に有効利用されるようにした。
【0046】
以上説明した実施形態によれば、ベース基材の表面に実装したLEDの配置を、ベース基材の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ端部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ中央部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とした。これにより照明装置の発光面の輝度と色度の均一化と、図9に示すように連続点灯による発光強度の低下を、上部、中央部、下部、で均一にできる効果がある。この場合、放熱手段が不要である。また、このパルス幅の調整については、既存のパルス発振と同様の回路を用い、そのパルス幅と接合部温度の変化に応じて、各LED部20の配置間隔を決定し、配置するようにしてもよい。なお、この場合においても、接合部温度は、上述の(1)式にて算出可能である。
また、LED部に供給する電源については、それぞれのLED部について均一になっていることが発光強度のバラツキをおさえることができる点において望ましいが、以上説明した実施形態によれば、LED部の配置距離、配置密度をLED部が設けられる位置に応じて変更するようにしたので、各LED部に供給する電源を均一にすることができ、全体として均一な発光強度にすることが可能となる。
【0047】
以上述べたように本発明の非発光の透過型の表示装置用の照明装置は、照明装置の発光面の輝度と色度の均一化を安価で、省スペースで、提供できる。
また、LEDの接合部温度を均一にする放熱手段を設ける必要がなくなり、部材コストの増大、実装スペースの増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】LEDの接合部温度による発光強度の変化の一例を示す図面である。
【図2】連続点灯によるLEDの発光強度の変化の一例を示す図面である。
【図3】照明装置内のLEDの発熱によるLEDの接合部温度の変化の一例を示す図面である。
【図4】均一な配置間隔でLEDを表示装置に配置した場合における、LEDの接合部温度について説明する図面である。
【図5】照明装置内の中央部から端部に近づくにつれてLEDの配置間隔を狭くした構成における表示装置のLEDの接合部温度について説明する図面である。
【図6】本実施形態における非発光の透過型の表示装置用の照明装置の断面図である。
【図7】ベース基材の表面にLEDを二次元状に配置した平面図である。
【図8】照明装置内のLEDの発熱によるLEDの接合部温度の変化の一例を示す図である。
【図9】連続点灯によるLEDの発光強度の変化の一例を示す図である。
【図10】第2の実施形態による非発光の透過型の表示装置用の照明装置を適用した液晶表示装置の概略の断面図である。
【図11】ベース基材210上にLED部220を配置した平面図である。
【図12】第2の実施形態における表示装置の変形例の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【0049】
10 ベース基材 20 LED部
30 反射材 40 拡散板
50 空気層 60 光学フィルム
70 液晶パネル 100 表示装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子に発光ダイオード(Light Emitting Diode)を採用した非発光の透過型の表示装置用の照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶ディスプレイのような非発光の透過型の表示装置用の照明装置の光源は、冷陰極管が主流であるが、広色再現、環境配慮(水銀レス)の観点から発光ダイオード(Light Emitting Diode、以下LEDと称す)が冷陰極管に変わる光源として有望視されている。特に液晶ディスプレイでは、赤色LED、緑色LED、青色LEDを照明装置の光源に使用すると、色再現域が拡大することから、その利用が盛んに検討されている。
【0003】
現状のLEDは、一個あたりの発光強度が冷陰極管に比べて小さいため、所望の輝度を得るためには複数のLEDを照明装置内に配置する必要がある。ここで、複数のLEDを照明装置内に配置する際に、各LEDを均一な配置間隔で、且つすべてのLEDを同一接合部温度および、同一駆動条件(駆動電流の波高値、駆動電流のパネル幅が同一)で点灯させることが考えられる。しかし、この配置だと、照明装置の発光面の輝度は、中央部に比べて端部近傍が暗くなる。これは端部に向う程、加法される光量が減少していくからである。
そこで、照明装置の発光面の輝度を、中央部と端部で均一にするために、特許文献1や特許文献2のように照明装置内の中央部から端部に近づくにつれてLEDの配置間隔を狭くしたものが提案されている。このLEDの配置によれば、照明装置の発光面の中央部と端部の輝度と色度とを均一にできることが挙げられている。
【0004】
ところで、LEDは図1に示すように接合部温度に対する発光強度が各色で異なる特性を有している。ここで、接合部温度とは、pn接合部の温度であり、ジャンクション温度ともいう。
一般に赤色LED(符号a)と緑、青色LED(符号b)とで構造が異なるため、接合部温度の上昇に伴う発光強度の低下は、赤色LEDの方が緑、青色LEDに比べて大きい。さらに連続点灯による発光強度の低下は、図2に示すように接合部温度が高い程、加速される。
この図2においては、例えば、LED接合部温度が70℃程度となる照明装置内の上部(符号a)、LED接合部温度が65℃程度となる照明装置内の中央部(符号b)、LED接合部温度が60℃程度となる照明装置内の下部(符号c)について、点灯時間とLED発光強度との関係が示されている。ここで、液晶ディスプレイを略垂直方向に設置した場合における照明装置の上方を上部、下方を下部、上方と下方の間を中央部に相当する。
【0005】
ここで、照明装置内のLEDの接合部温度について考えてみる。通常、液晶ディスプレイは、水平面に対して垂直方向に設置される。このときLEDから発生した熱により暖められた空気は比重が軽くなり上昇する。これにより上部のベース基材の温度(以下、ベース基材温度という)は中央部に比べて高くなり、下部のベース基材温度は中央部に比べて低くなる。このときLEDの接合部温度は、図3に示すように上部のLEDの接合部温度(符号a)が、中央部の接合部温度(符号b)に比べて高くなり、下部のLEDの接合部温度(符号c)が、中央部の接合部温度(符号b)に比べて低くなる。このように、上部、中央部、下部について、点灯時間が経過するにつれてLED接合部温度に差が生じることとなる。
【0006】
このような場合において、LEDの接合部温度は、以下の計算式(1)式で求めることができる。
LED接合部温度 = Rth×Vf×If×D+Tb ・・・(1)
ただし、
Rth: LED接合部とベース基材間の熱抵抗
Vf : LED順方向電圧
If : LED駆動電流の波高値
D : LED駆動電流のパルス幅
Tb: ベース基材温度
【0007】
ここで、図4は、均一な配置間隔でLEDを表示装置に配置した場合における、LEDの接合部温度について説明する図面である。この図4に示すように、点灯開始直後(例えば、図3符号A)においては、端部のLEDの接合部温度が上昇し、時間が経過するについて(例えば、100時間後(図3符号B)、3000時間後(図2符号d))、上部のLEDの接合部温度が、中央部に比べて高くなり、下部のLEDの接合部温度は中央部に比べて低くなる状況で、さらに連続点灯による発光量の低下が、図2に示すように接合部温度が高い程、加速される場合における照明装置の発光面の輝度と色度は、図2、図3に示すように変化する。ここでは、端部のLEDの接合部温度は中央部に比べて常に高く、時間の経過とともに、端部のLEDの接合部温度は上昇する。
【0008】
図5は、照明装置内の中央部から端部に近づくにつれてLEDの配置間隔を狭くした構成における表示装置のLEDの接合部温度について説明する図面である。この図に示すように、点灯開始直後(例えば、図3符号A)においては、接合部温度はほぼ均一であるものの、時間が経過するについて(例えば、100時間後(図3符号B)、3000時間後(図2符号d))、上部のLEDの接合部温度が、中央部のLEDの接合部温度に比べて高くなり、下部のLEDの接合部温度は中央部のLEDの接合部温度に比べて低くなる状況で、さらに連続点灯による発光量の低下が、図2に示すようにLEDの接合部温度が高い程、加速される場合における照明装置の発光面の輝度と色度は、図2、図3に示すように変化する。
【0009】
そこで時間が経過しても照明装置の発光面の輝度と色度を均一にする第一の方法として、LED駆動電流の波高値を、上部は中央部に比べて高くし、下部は中央部に比べて低くする。又は、LED駆動電流のパルス幅を、上部は中央部に比べて広くし、下部は中央部に比べて狭くする、又は、その両方を実施することが考えられる。
例えば、LEDの総発光量を照明装置内の中央部に一致させるために、LED駆動電流のパルス幅を照明装置内の上部は中央部に比べて広くし、下部は中央部に比べて狭くすることが考えられる。
【0010】
【特許文献1】特開2006−120644号公報
【特許文献2】特開2006−189665号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかしながら、上述した第一の方法では、各LEDに供給されるエネルギー量の相違により、時間の経過に伴って、LED同士の接合部温度差がさらに拡大することになり、連続点灯による発光強度の低下は、上部は中央部に比べて早くなり、下部は中央部に比べて遅くなる。そのため照明装置の発光面の輝度と色度を均一に維持するためには、LED駆動電流の波高値、又は、LED駆動電流のパルス幅、又は、その両方を、常に調整する回路等を設ける必要があり、部材コストの増大、実装スペースの増大などを招くという問題がある。
【0012】
ここで、第二の方法として、LEDの接合部温度を均一にする放熱手段を設けることが考えられるが、この第二の方法についても、部材コストの増大、実装スペースの増大などを招くという問題がある。
【0013】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、非発光の透過型の表示装置用の照明装置において、照明装置の発光面の輝度と色度の均一化を行うにあたり、コストの増大を抑えるとともに、実装スペースの増大を抑えることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記課題を解決するために、本発明は、ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を直線状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度としたことを特徴とする。
【0015】
また、本発明は、ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置用の照明装置であって、前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度としたことを特徴とする。
【0016】
また、本発明は、上述の照明装置において、前記駆動部は、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流のパルス幅が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流のパルス幅に比べて短い駆動電流を供給することを特徴とする。
また、本発明は、上述の照明装置において、前記駆動部は、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流の波高値が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流の波高値に比べて小さい駆動電流を供給することを特徴とする。
また、本発明は、上述の照明装置において、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子からの発熱量が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子からの発熱量に比べて小さくなっていることを特徴とする。
【0017】
また、本発明は、ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を直線状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記端部の上部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の上部側になるほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記端部の下部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の下部側になるほど高密度としたことを特徴とする。
【0018】
また、本発明は、ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置用の照明装置であって、前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記端部の上部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の上部側になるほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記端部の下部側が前記中央部に比べて前記端部の下部側になるほど高密度としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明における非発光の透過型の表示装置用の照明装置は、ベース基材の表面に実装した発光素子の配置を、ベース基材の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ端部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ中央部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とすることによって、照明装置の発光面の輝度と色度の均一化と、連続点灯による発光強度の低下を、上部、中央部、下部、で均一にできる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の一実施形態による照明装置を適用した液晶表示装置を図面を参照して説明する。
図6は、第1の実施形態による非発光の透過型の表示装置用の照明装置を適用した液晶表示装置の概略の断面図である。ここで発光素子として用いられる発光ダイオード(Light Emitting Diode)は、赤色LED、緑色LED、青色LEDが同一パッケージ内に実装されたものを適用している。以下、この赤色LED、緑色LED、青色LEDが同一パッケージ内に実装されたLEDをLED部として説明する。
ベース基材10上には、LED部20が二次元状に複数配列されるとともに、ベース基材10の縁周部に、LED部20から照射される光を反射する反射材30が設けられ、ベース基材10と平行面上にこの反射材30を介して拡散板40が設けられている。このベース基材10は熱伝導率が全面にわたって均一とされているとともに、LED部20を発光させるための駆動電流を出力する駆動部から供給される駆動電流をLED部20に供給する配線が設けられている。
反射材30は、ベース基材10から拡散板40に向かって漸次拡大するようになっている。このベース基材10、反射材30、拡散板40に囲まれた空間に空気層50が形成されている。ここでは、LED部20が設けられたベース基材10と反射材30と拡散板40とによって照明装置が構成される。
【0021】
拡散板40上には光学フィルム60が設けられ、この光学フィルム60上に液晶パネルが配置される。この構成により、液晶パネルに画像を表示するとともに、液晶パネルの背面からLED部20によって照明を行うことによって、照明装置がバックライトとしての機能を実現する。
【0022】
なお、図示されていないが、この液晶表示装置には、アレイ状に配置されたLED部20の発光強度を制御する発光強度制御部と、LED部20を発光させるための駆動電流を出力する駆動部とを有しており、この駆動部は、発光強度制御部からの制御信号により照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするように、各LED部20に供給する駆動電流の波高値を制御する。また、この駆動部は発光強度制御部からの制御信号により照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするように、各LED部20に供給する駆動電流のパルス幅を制御する機能も有する。また、照明装置はLED部20を少なくとも一つ以上備え、LED部20は少なくとも一つ以上の発光素子を直列または並列接続されていればよい。
【0023】
図7は、ベース基材10の表面にLED部20を二次元状に配置した平面図である。
この図において、LED部20は、ベース基材10の表面に複数配置されている。ここで、LED部20が配置されたベース基材10は、表示装置内に組み込まれ、表示装置として垂直方向に設置されるものである。
ここでは、水平方向をx方向、垂直方向をy方向とし、ベース基材10の中央を点Oとした場合、LED部20は、隣接するLED部20との配置間隔が、y方向において位置Oから離れるにつれて(端部に近づくにつれて)狭くなるように配置されている。この配置間隔について、位置Oを基準として上方側(y軸方向における上方)と下方側(y軸方向における下方)とを比較した場合に、隣接するLED部20との配置間隔は、上方側の方が狭くなるようになっている。
【0024】
さらに説明すると、端部において、位置Oからの距離が同じであっても、y方向の下端側の端部の領域(符号I)内の配置間隔bよりy方向の上端側の端部の領域(符号H)内の配置間隔aの方が小さくなるようにLED部20が設けられている。ここで端部の領域(符号H)内のベース基材温度をTb−1、端部の領域(符号I)内のベース基材温度をTb−4とすると、下端側より上端側の方が温度が上昇するので、Tb−1>Tb−4であるので、端部であっても、上端側の端部の領域(符号H)内のLED部20の配置間隔が上端側の端部の領域(符号I)内の配置間隔よりも短く、配置密度も高い。
また、中央領域(符号G)内において、位置Oからの距離が同じであっても、LED部20は、y方向におけるその配置間隔が、y方向の下端側の配置間隔dよりy方向の上端側の配置間隔cの方が小さくなるようにLED部20が設けられている。
ここで中央領域(符号G)内の上方のベース基材温度をTb−2、下方のベース基材温度をTb−3とすると、下端側より上端側の方が温度が上昇するので、Tb−2>Tb−3であり、従って、同じ中央領域(符号G)内であっても、LED部20は、上方の方が配置間隔が短く、配置密度も高い。このように、配置間隔は、a<bであって、c<dとなり、特に、図7の構成においては、a<b<c<dとなっている。
【0025】
なお、ここで、LED部20は、X軸方向についても、位置Oから離れるにつれて、隣接するLED部20までの配置間隔が狭くなるように設けられている。
このように、LED部20の配置密度は、ベース基材10の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ端部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ中央部はベース基材温度が高い領域ほど高密度となっている。
【0026】
なお、ここでは、表示装置100のx方向の幅Xは、y方向の幅Yに比べて大きくなっており、一例として、中央領域は、表示置100の中心位置を円の中心としたおよそ半径Y/4から半径Y/3の円内であり、この中央領域以外を端部領域としてもよい。
【0027】
図8は、照明装置内のLEDの発熱によるLEDの接合部温度の変化状況を示す図である。
ここでは、照明装置内の上部のLED接合部温度(符号a)、照明装置内の中央部のLED接合部温度(符号b)、照明装置内の下部のLED接合部温度(符号c)について、点灯時間とLED接合部温度との関係が示されている。この図に示すように、LED部20の配置を例えば上述したような図7のような配置にすることにより、照明装置内の上部、中央部、下部のそれぞれにおけるLED接合部温度のバラツキを低減することができ、また、点灯時間が経過するにつれて、そのLED接合部温度の差を低減することができる。
図9は、LED部20を図7に示す配置にした場合における照明装置の点灯時間とLEDの発光強度との関係を示す図である。この図に示すように、照明装置内の上部、中央部、下部のそれぞれについて、接合部温度が65℃程度となり、各部において均一にすることができる。
【0028】
ここで、第1の実施形態における接合部温度についてさらに説明する。
上述したように、連続点灯においても照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするには、照明装置内の上部、中央部、下部でLEDの接合部温度を均一にする必要がある。すなわち、照明装置の発光面全体の輝度は、連続点灯に伴い、低下する。つまり接合部温度を均一にするとは、照明装置の発光面の輝度ムラと色度ムラの発生を抑制するものである。
通常、液晶ディスプレイは、水平面に対して垂直方向に設置されるので、LEDから発生した熱により暖められた空気は比重が軽くなり上昇し、これにより上部のベース基材温度は中央部に比べて高くなり、下部のベース基材温度は中央部に比べて低くなる。これは、上述した通りである。そのため、従来技術においては、LED駆動電流のパルス幅を、上部は中央部に比べて狭くし、下部は中央部に比べて広くすることが考えられている。この場合、LEDの配置数を、照明装置内の上部、中央部、下部で同じ数量にしたままでは、照明装置内の上部、中央部、下部で発光面の輝度差が発生してしまう。
【0029】
例えば、照明装置を上部、中央部、下部に分割し、赤色LEDに着目して考えてみる。ここでは、照明装置内の上部、中央部、下部において、LEDの接合部温度は、上述の計算式(1)より求めることができる。
ここでは、
点灯してから120分後のベース基材温度を
照明装置内の上部 :40 ℃
照明装置内の中央部 :35 ℃
照明装置内の下部 :30 ℃
とし、
赤色LED単体順電圧 :2.0 V
赤色LED駆動電流の波高値 :0.05 A
赤色LED駆動電流のパルス幅 :50 %
赤色LEDの熱抵抗(LED接合部とベース基材間):600 ℃/W
として計算すると、
赤色LEDの接合部温度 (照明装置内の上部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 600 ℃/W + 40 ℃ = 70 ℃
赤色LEDの接合部温度 (照明装置内の中央部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 600 ℃/W + 35 ℃ = 65 ℃
赤色LEDの接合部温度 (照明装置内の下部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 600 ℃/W + 30 ℃ = 60 ℃
として算出することができる。
【0030】
ここで、LEDは、LED接合部温度の上昇に伴い発光強度が低下するため、ある時間が経過した後における照明装置内の上部、中央部、下部での赤色LEDの総発光強度は、次のように計算できる。
ここでは、上記のように、照明装置内の上部、中央部、下部について計算したLED接合部温度がそれぞれ、70℃、65℃、60℃であるので、LED接合部温度が25℃のときを100%とすると、赤色LEDの相対発光強度は、図1を参照すると、
赤色LEDの接合部温度 70℃ :68.5%
赤色LEDの接合部温度 65℃ :71.5%
赤色LEDの接合部温度 60℃ :74.5%
であり、照明装置内の上部のLED配置数を100pcs、中央部のLED配置数を100pcs、下部のLED配置数を100pcsである場合、
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の上部) = 100pcs × 68.5% = 68.5
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の中央部) = 100pcs × 71.5% = 71.5
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の下部) = 100pcs × 74.5% = 74.5
であり、照明装置内の中央部の赤色LEDの総発光強度を仮に基準と考えると、上部の赤色LEDの総発光強度が小になり、下部の赤色LEDの総発光強度が大になることが算出結果から把握できる。
【0031】
ここで、例えば、LEDの総発光強度を照明装置内の中央部の総発光強度に一致させるために、LED駆動電流のパルス幅について、照明装置内の上部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅に比べて広くし、下部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅に比べて狭くする場合を考えると、照明装置内の上部、中央部、下部についてのLEDの接合部温度は、次のように求めることができる。
ここでは、
照明装置内の上部 :40 ℃
照明装置内の中央部 :35 ℃
照明装置内の下部 :30 ℃
赤色LED単体順電圧 :2.0 V
赤色LED駆動電流の波高値 :0.05 A
赤色LEDの熱抵抗(LED接合部とベース基材間):600 ℃/W
赤色LED駆動電流のパルス幅 :50 %
とし、
パルス幅については、一例として、上記で得られた相対発光強度
赤色LEDの接合部温度 :68.5%
赤色LEDの接合部温度 :71.5%
赤色LEDの接合部温度 :74.5%
のうち、中央部を基準とし、この相対発光強度に応じてパルス幅を補正して計算すると、
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の上部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 71.5%/68.5% × 600 ℃/W + 40 ℃ = 71.3 ℃
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の中央部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 71.5%/71.5% × 600 ℃/W + 35 ℃ = 65.0 ℃
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の下部)
= 2.0 V × 0.05 A × 0.5 × 71.5%/74.5% × 600 ℃/W + 30 ℃ = 58.8 ℃
として計算することができる。この計算結果によれば、照明装置内の上部の赤色LEDの接合部温度は上昇し、照明装置内の下部の赤色LEDの接合部温度は下降する。これにより、照明装置内の上部と下部とについては、接合部温度の温度差がさらに拡大することになる。そうすると、照明装置内の上部の連続点灯による発光強度が、その照明装置内の中央部の連続点灯による発光強度に比べて早くなり、一方、照明装置内の下部の連続点灯による発光強度が、その照明装置内の中央部の連続点灯による発光強度に比べて遅くなる。
そのため照明装置の発光面の輝度と色度を均一に維持するためには、LED駆動電流の波高値、又は、LED駆動電流のパルス幅、又は、その両方を、常に調整する手段を設ける必要があり、部材コストの増大、実装スペースの増大などを招くことになってしまう。
【0032】
このとき、第二の方法として、LEDの接合部温度を均一にする放熱手段を設けることが考えられる。しかし、この方法も部材コストの増大、実装スペースの増大などを招くことになる。
【0033】
そこで、本発明を適用する。すなわち、連続点灯においても照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするには、照明装置内の上部、中央部、下部でLEDの接合部温度を均一にする必要がある。ここで、照明装置の発光面全体の輝度は、連続点灯に伴い、低下する。つまり均一にするとは、照明装置の発光面の輝度ムラと色度ムラの発生を抑制することが必要となる。
上述したように、通常、液晶表示装置は、水平面に対して垂直方向に設置されるので、LEDから発生した熱により暖められた空気は比重が軽くなり上昇する。これにより照明装置内の上部のベース基材温度は中央部のベース基材温度に比べて高くなり、下部のベース基材温度は、中央部のベース基材温度に比べて低くなる。そのためLED駆動電流のパルス幅について、上部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅よりも狭くし、下部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅について、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅よりも広くする必要がある。
しかし、LEDの配置数を、照明装置内の上部、中央部、下部で同じ数量にしたままでは、上述したように、照明装置内の上部、中央部、下部で発光面の輝度差が発生してしまう。そこで、本発明のように、照明装置内の上部、中央部、下部でLEDの配置数を変更する。
【0034】
そこで、上述した第1の実施形態に示すように、本発明においては、照明装置内の上部、中央部、下部でLEDの配置数を変更する。ここで、配置数を変更した場合における各LEDの接合部温度がほぼ同じになれば、照明装置内の上部、中央部、下部において温度差が生じにくくなり、発光面の輝度差を低減することが可能となる。ここでは、照明装置内の上部のLEDの個数を122pcs、中央部のLEDの個数を100pcs、下部のLEDの個数を86pcsとして構成する場合を一例として説明する。
【0035】
ここでは、
また、点灯してから120分後のベース基材温度を
照明装置内の上部 :40 ℃
照明装置内の中央部 :35 ℃
照明装置内の下部 :30 ℃
とし、
赤色LED駆動電流のパルス幅(照明装置内の上部) :41 %
赤色LED駆動電流のパルス幅(照明装置内の中央部) :50 %
赤色LED駆動電流のパルス幅(照明装置内の下部) :58 %
赤色LED単体順電圧 :2.0 V
赤色LED駆動電流の波高値 :0.05 A
赤色LEDの熱抵抗(LED接合部とベース基材間):600 ℃/W
として計算すると、
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の上部)=
約65 ℃ = 2.0 V × 0.05 A × 0.41 × 600 ℃/W + 40 ℃
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の中央部)
約65 ℃ = 2.0 V × 0.05 A × 0.50 × 600 ℃/W + 35 ℃
赤色LEDの接合部温度(照明装置内の下部)
約65 ℃ = 2.0 V × 0.05 A × 0.58 × 600 ℃/W + 30 ℃
として計算結果が得られる。ここでは、赤色LEDの駆動電流のパルス幅については、照明装置内の中央部の赤色LEDの接合部温度とほぼ同じ(約65℃)になるようなLEDの駆動電流のパルス幅が、照明装置内の上部、下部のLEDの駆動電流のパルス幅として予め設定されている。
【0036】
そして、照明装置内の上部、中央部、下部について計算した赤色LED接合部温度がそれぞれ65℃であるので、LED接合部温度が25℃のときを100%とすると、この場合における赤色LEDの相対発光強度は、図1を参照すると、
赤色LED接合部温度 65℃ :71.5%
である。
ここで、照明装置内のLEDの個数について、照明装置内の上部、中央部、下部のそれぞれ異なるように配置した場合は、赤色LEDの総発光量について、以下のように計算することができる。
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の上部)
= 122pcs × 71.5% × 0.41/0.5 = 約71.5
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の中央部)
= 100pcs × 71.5% × 0.5/0.5 = 約71.5
赤色LEDの総発光強度 (照明装置内の下部)
= 86pcs × 71.5% × 0.58/0.5 = 約74.5
【0037】
このように、第1の実施形態に示す構成を適用し、ベース基材温度が高い領域ほどLEDの配置間隔が短くなるように照明装置内の上部、中央部、下部のLEDの配置数を変更することにより、LEDの接合部温度について、上部、中央部、下部において、ほぼ均一にすることができ、これにより、照明装置内の上部、中央部、下部のそれぞれにおける総発光量をほぼ同じにすることが可能となる。したがって、照明装置内の発光面の輝度ムラと色度ムラの発生を抑制することが必要となる。
【0038】
また、ここでは、LEDの配置個数を変更するだけでなく、さらに下記(1)から(3)の構成を適用することも可能である。
(1)照明装置内の上部、中央部、下部の各領域において、ベース基材の温度が高い領域ほどLED駆動電流のパルス幅が短くなるように設定する。例えば、照明装置内の上部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅よりも短くなるように設定し、照明装置内の下部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅を、中央部のLEDに供給する駆動電流のパルス幅よりも長くなるように設定するようにしてもよい。
ここでは、後述の(2)の構成である波高値については、一定とし、パルス幅を調整するようにしてもよいし、パルス幅と波高値の両方を調整するようにしてもよい。
(2)照明装置内の上部、中央部、下部の各領域において、ベース基材の温度が高い領域ほどLED駆動電流の波高値が小さくなるように設定する。例えば、照明装置内の上部のLEDに供給する駆動電流の波高値を、中央部のLEDに供給する駆動電流の波高値よりも小さくなるように設定し、照明装置内の下部のLEDに供給する駆動電流の波高値を、中央部のLEDに供給する駆動電流の波高値よりも大きくなるように設定するようにしてもよい。
ここでは、上述の(1)の構成であるパルス幅については一定とし、波高値を調整するようにしてもよいし、パルス幅と波高値の両方を調整するようにしてもよい。
(3)照明装置内の上部、中央部、下部の各領域において、ベース基材の温度が高い領域ほど、個々のLEDの発熱量が小さくなるように設定する。例えば、照明装置内の上部のLEDの発熱量を、中央部のLEDの発熱量よりも小さくなるように設定し、照明装置内の下部のLEDの発熱量を、中央部のLEDの発熱量よりも大きくなるように設定するようにしてもよい。この発熱量は、例えば、LEDに供給する電力量を変えることによって調整可能である。例えば、上述のようにLEDの駆動電流のパルス幅を設定したり、波高値を設定することによって可能である。
このような(1)から(3)についていずれか1つ、あるいは複数を組み合わせることが可能である。
【0039】
図10は、第2の実施形態による非発光の透過型の表示装置用の照明装置を適用した液晶表示装置の一例である表示装置200の概略の断面図である。
この表示装置200は、反射材230、導光板240、光学フィルム250、液晶パネル260がこの順に積層され、ベース基材210に設けられたLED部220から光を照射することによって、液晶パネル260を照明する。
ベース基材210上には、LED部20が直線状に複数配列される。このベース基材210は熱伝導率が全面にわたって均一とされているとともに、LED部220を発光させるための駆動電流を出力する駆動部から供給される駆動電流をLED部220に供給する配線が設けられている。
LED部220は、液晶パネル260の側方側から光を照射する。このLED部220から照射された光は、導光板240によって均一な面状の光に変換されて光学フィルムに導かれ液晶パネル260を照明する。
反射材230は、導光板240の図示下面側に貼り付けられており、LED部220から照射された光を光学フィルム250に反射する。
【0040】
導光板240は、その形状が例えば板状であり、側面の4辺のうち、対向する2辺の位置にLED部220が配置されたベース基材210が配置される。この導光板240は、LED部220から照射された光を光学フィルム250に反射する。
光学フィルム250は、導光板240の図示上面側に積層される。液晶パネル260は、光学フィルム250の図示上面側に配置される。ここでは、LED部220が設けられたベース基材210と反射材230と導光板240とによって照明装置が構成される。この構成により、液晶パネルに画像を表示するとともに、液晶パネル260の背面側方からLED部220によって光を照射することによって、照明装置がバックライトとしての機能を実現する。
【0041】
なお、図示されていないが、この表示装置には、直線状に配置されたLED部220の発光強度を制御する発光強度制御部が設けられる他に、第1の実施形態と同様に、LED部220を発光させるための駆動電流を出力する駆動部を有しており、この駆動部は、発光強度制御部からの制御信号により照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするように、各LED部220に供給する駆動電流の波高値を制御する。また、この駆動部は発光強度制御部からの制御信号により照明装置の発光面の輝度と色度を均一にするように、各LED部220に供給する駆動電流のパルス幅を制御する機能も有する。また、照明装置はLED部220を少なくとも一つ以上備え、LED部220は少なくとも一つ以上の発光素子を直列または並列接続されていればよい。
【0042】
図11は、ベース基材210上にLED部220を配置した平面図である。
この図において、LED部220は、ベース基材210の表面に複数配置されている。
ここでは、水平方向をx方向、垂直方向をy方向としたとき、このLED部220の配置は、第1の実施形態においては平面状に二次元に配置したが、この実施形態においては、y方向に直線上に配置される。このLED部220の配置間隔および配置密度についても、第1の実施形態と同様に、ベース基材210のy方向における中央を点Oとした場合、LED部220は、隣接するLED部220との配置間隔が、y方向において位置Oから離れるにつれて(端部に近づくにつれて)狭くなるように配置されている。この配置間隔について、位置Oを基準として上方側と下方側とを比較した場合に、隣接するLED部220との配置間隔は、上方側の方が狭くなるようになっている。
【0043】
さらに説明すると、端部において、位置Oからの距離が同じであっても、y方向の下端側の端部の領域(符号K)内の配置間隔bよりy方向の上端側の端部の領域(符号J)内の配置間隔aの方が小さくなるようにLED部220が設けられている。ここで上端側の端部の領域(符号J)内のベース基材温度をTb−1、下端側の端部の領域(符号K)内のベース基材温度をTb−4とすると、下端側より上端側の方が温度が上昇するので、Tb−1>Tb−4であり、端部であっても、上端側の端部の領域(符号J)内のLED部220の配置間隔が下端側の端部の領域(符号K)内の配置間隔よりも短く、配置密度も高い。
また、中央領域(符号L)内において、位置Oからの距離が同じであっても、LED部220は、y方向におけるその配置間隔が、y方向の下端側の配置間隔dよりy方向の上端側の配置間隔cの方が小さくなるようにLED部220が設けられている。
ここで中央領域(符号L)内の上方のベース基材温度をTb−2、下方のベース基材温度をTb−3とすると、下端側より上端側の方が温度が上昇するので、Tb−2>Tb−3であり、従って、同じ中央領域(符号L)内であっても、LED部220は、上方の方が下方よりも配置間隔が短く、配置密度も高い。このように、配置間隔は、a<bであって、c<dとなる。特に、図11の構成においては、a<b<c<dとなっている。
【0044】
このように、LED部220の配置密度は、ベース基材210の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ端部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ中央部はベース基材温度が高い領域ほど高密度となっている。
なお、ここでは、表示装置100のx方向の幅Xは、y方向の幅Yに比べて大きくなっており、一例として、中央領域は、ベース基材210のy方向における中央を点Oとした場合、点Oからおよそ±Y/4あるいは±Y/3の範囲内であり、この中央領域以外が端部領域である。
【0045】
図12は、第2の実施形態における表示装置の変形例の構成を説明する図である。図10に示す第2の実施形態においては、対向する位置にベース基材210をそれぞれ1つずつ設ける場合について説明したが、この図12においては、いずれか一方のベース基材210を設けるようにし、その対向する位置には、反射材270を設け、この反射材270によって、LED部220から照射された光が表示面の輝度向上に有効利用されるようにした。
【0046】
以上説明した実施形態によれば、ベース基材の表面に実装したLEDの配置を、ベース基材の端部を中央部に比べて高密度とし、且つ端部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とし、且つ中央部はベース基材温度が高い領域ほど高密度とした。これにより照明装置の発光面の輝度と色度の均一化と、図9に示すように連続点灯による発光強度の低下を、上部、中央部、下部、で均一にできる効果がある。この場合、放熱手段が不要である。また、このパルス幅の調整については、既存のパルス発振と同様の回路を用い、そのパルス幅と接合部温度の変化に応じて、各LED部20の配置間隔を決定し、配置するようにしてもよい。なお、この場合においても、接合部温度は、上述の(1)式にて算出可能である。
また、LED部に供給する電源については、それぞれのLED部について均一になっていることが発光強度のバラツキをおさえることができる点において望ましいが、以上説明した実施形態によれば、LED部の配置距離、配置密度をLED部が設けられる位置に応じて変更するようにしたので、各LED部に供給する電源を均一にすることができ、全体として均一な発光強度にすることが可能となる。
【0047】
以上述べたように本発明の非発光の透過型の表示装置用の照明装置は、照明装置の発光面の輝度と色度の均一化を安価で、省スペースで、提供できる。
また、LEDの接合部温度を均一にする放熱手段を設ける必要がなくなり、部材コストの増大、実装スペースの増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】LEDの接合部温度による発光強度の変化の一例を示す図面である。
【図2】連続点灯によるLEDの発光強度の変化の一例を示す図面である。
【図3】照明装置内のLEDの発熱によるLEDの接合部温度の変化の一例を示す図面である。
【図4】均一な配置間隔でLEDを表示装置に配置した場合における、LEDの接合部温度について説明する図面である。
【図5】照明装置内の中央部から端部に近づくにつれてLEDの配置間隔を狭くした構成における表示装置のLEDの接合部温度について説明する図面である。
【図6】本実施形態における非発光の透過型の表示装置用の照明装置の断面図である。
【図7】ベース基材の表面にLEDを二次元状に配置した平面図である。
【図8】照明装置内のLEDの発熱によるLEDの接合部温度の変化の一例を示す図である。
【図9】連続点灯によるLEDの発光強度の変化の一例を示す図である。
【図10】第2の実施形態による非発光の透過型の表示装置用の照明装置を適用した液晶表示装置の概略の断面図である。
【図11】ベース基材210上にLED部220を配置した平面図である。
【図12】第2の実施形態における表示装置の変形例の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【0049】
10 ベース基材 20 LED部
30 反射材 40 拡散板
50 空気層 60 光学フィルム
70 液晶パネル 100 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を直線状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、
前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度としたことを特徴とする照明装置。
【請求項2】
ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置用の照明装置であって、
前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度としたことを特徴とする照明装置。
【請求項3】
前記駆動部は、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流のパルス幅が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流のパルス幅に比べて短い駆動電流を供給することを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明装置。
【請求項4】
前記駆動部は、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流の波高値が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流の波高値に比べて小さい駆動電流を供給することを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の照明装置。
【請求項5】
前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子からの発熱量が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子からの発熱量に比べて小さくなっていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の照明装置。
【請求項6】
ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を直線状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、
前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記端部の上部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の上部側になるほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記端部の下部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の下部側になるほど高密度としたことを特徴とする照明装置。
【請求項7】
ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置用の照明装置であって、
前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記端部の上部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の上部側になるほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記端部の下部側が前記中央部に比べて前記端部の下部側になるほど高密度としたことを特徴とする照明装置。
【請求項1】
ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を直線状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、
前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度としたことを特徴とする照明装置。
【請求項2】
ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置用の照明装置であって、
前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の温度の高い領域が前記ベース基材の温度の低い領域に比べて前記ベース基材の温度の高い領域ほど高密度としたことを特徴とする照明装置。
【請求項3】
前記駆動部は、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流のパルス幅が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流のパルス幅に比べて短い駆動電流を供給することを特徴とする請求項1または請求項2記載の照明装置。
【請求項4】
前記駆動部は、前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流の波高値が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子に供給する駆動電流の波高値に比べて小さい駆動電流を供給することを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の照明装置。
【請求項5】
前記ベース基材の温度の高い領域に配置された発光素子からの発熱量が、前記ベース基材の温度の低い領域に配置された発光素子からの発熱量に比べて小さくなっていることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の照明装置。
【請求項6】
ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を直線状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置に用いられる照明装置であって、
前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記端部の上部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の上部側になるほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記端部の下部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の下部側になるほど高密度としたことを特徴とする照明装置。
【請求項7】
ベース基材と、前記ベース基材の表面に発光素子を二次元状に配置し、前記発光素子を駆動する駆動部と、前記発光素子の発光強度を制御する発光強度制御部を備えた、非発光の透過型の表示装置用の照明装置であって、
前記発光素子を配置する密度は、前記ベース基材の端部が中央部に比べて高密度とし、且つ前記端部における発光素子を配置する密度は、前記端部の上部側が前記端部の中央部に比べて前記端部の上部側になるほど高密度とし、且つ前記中央部における発光素子を配置する密度は、前記端部の下部側が前記中央部に比べて前記端部の下部側になるほど高密度としたことを特徴とする照明装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2009−21196(P2009−21196A)
【公開日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−184981(P2007−184981)
【出願日】平成19年7月13日(2007.7.13)
【出願人】(300016765)NECディスプレイソリューションズ株式会社 (289)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年7月13日(2007.7.13)
【出願人】(300016765)NECディスプレイソリューションズ株式会社 (289)
【Fターム(参考)】
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