発光ダイオード光源
【課題】 Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のＬＥＤを含んで構成される発光ドットを用いた、色再現性に優れ、色ムラが少なく、しかも短辺方向の指向性が狭いサイドライト型のバックライト光源として最適な線状のＬＥＤ光源を提供すること。
【解決手段】 本発明のＬＥＤ光源１０は、配線を有する基板上１３に少なくとも赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの各ＬＥＤを１素子以上含んで構成される発光ドット１２が複数配置されており、前記発光ドット１２は透明樹脂、又は拡散材を含む透明樹脂１１によって実質的に半球状に形成され、かつ線状に配置されるとともに長辺方向に沿って配置された内側に傾斜面１７を有する反射枠１６により短辺方向の指向性を狭めた構造とされている。そして、これらの複数の発光ドット１２の発光色はそれぞれ実質的に白色になるように調整されている。この配線基板１３上に駆動用ＩＣ１４も一体化することができる。
【解決手段】 本発明のＬＥＤ光源１０は、配線を有する基板上１３に少なくとも赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの各ＬＥＤを１素子以上含んで構成される発光ドット１２が複数配置されており、前記発光ドット１２は透明樹脂、又は拡散材を含む透明樹脂１１によって実質的に半球状に形成され、かつ線状に配置されるとともに長辺方向に沿って配置された内側に傾斜面１７を有する反射枠１６により短辺方向の指向性を狭めた構造とされている。そして、これらの複数の発光ドット１２の発光色はそれぞれ実質的に白色になるように調整されている。この配線基板１３上に駆動用ＩＣ１４も一体化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを含んで構成される発光ドットを複数個使用した線状光源に関し、特に複数の発光ダイオードとその駆動用のＩＣを一体に備え、少なくともＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含んで構成される発光ドットを用い、短辺方向の指向性が狭く、しかも温度変化によらず多数の発光素子の発光強度及び色度特性を容易にバラツキなく一致させることができる液晶ディスプレイ用のサイドライト型バックライト光源として最適な線状の発光ダイオード光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤとその発光色の補色の光を発する蛍光体との組み合わせによって、疑似的に白色光を発光可能な発光素子が特許文献１に開示されている。この場合、一般的に、ＬＥＤとして青色発光するものを使用し、蛍光体として青色光を吸収して黄色発光するものを組み合わせ、擬似的に人間の目に白色光と感じられるようにするものが多用されている。しかしながら、このような組合せでは特定の色成分が少ないため、すなわち前述のような青色と黄色の混色による場合には赤色成分が少ないことにより、ＬＣＤ用バックライトとして使用する場合には色再現範囲が狭いという問題がある。また、演色性に欠けるという問題もある。
【０００３】
さらに、白色光を発光させる別の方式として、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光を発するＬＥＤを用いた３原色の混色を用いる例も知られている。しかしながら、３原色の混色によって白色発光させる場合は、例えば図１４に示す典型的な各種ＬＥＤの発光強度−順電流特性から明らかなように、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの光を発するＬＥＤの電気−光学特性に大きな差異があることから、各色の発光度合いを調整するための電流調整が非常に面倒になる。また、図１５の発光強度−周囲温度特性を見ると明らかなとおり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光ダイオードは周囲温度の上昇に伴って発光光度（発光強度）が低下する特性を持っており、この特性は発光色毎に異なり、ＧとＢは、ほぼ同等であるものの、Ｒの変化が大きく、従って、混合光は、温度上昇に伴って赤色が減少したものになってしまう。温度上昇の発生原因としては、周囲の環境温度が変化する場合もあるが、発光ダイオードからの発熱による変化が非常に大きい。
【０００４】
また、白色発光以外の場合においても、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色あるいはそれとは異なる色の複数のＬＥＤを用いて所望の色や発光強度分布を得る必要がある場合も、それぞれのＬＥＤの発光強度を調整する必要があるが、そのための電流調整及び温度補償が面倒になる。また、この電流調整及び温度補償は、外付けの回路によって調整することもできるが、その場合は個々の発光素子毎に外付けの回路を設ける必要があり、回路構成が複雑化するとともに、色度などの調整が煩雑になるという問題点が存在している。
【０００５】
従来、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各ＬＥＤを一体化したいわゆるマルチチップ式のフルカラー発光素子は、アノード又はカソードを共通端子とした４端子、或いは、３色のＬＥＤが独立した６端子の発光素子として各種形状（チップ型ＬＥＤ、ランプ、画像表示機器等）にて実用化されている。この場合、各ＬＥＤに供給する電流を外部より制御することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの単色発光ないし混合光（Ｒ＋Ｇ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇ＋Ｂなど）の発光色を制御しているが、それぞれの色毎にそれぞれに定められた電流値を設定する必要があり、外部からの制御が複雑であるという問題点がある。
【０００６】
また、外部から供給する電流を制御した状態であっても、発光素子毎の特性のバラツキによってＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光強度、色度等の特性がばらつきやすく、さらに混合光とした場合に得られる発光強度、色度（特に白色の色度）もばらつくという問題点がある。
【０００７】
また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光を発するＬＥＤを用いた３原色の混色を用いた白色光は、図１６の各種ＬＥＤのスペクトル分布特性図に示すように、ＲとＧの発光スペクトルの間隔はＧとＢの発光スペクトルの間隔に比すると広いので、ＲとＧの間に発光スペクトル分布が不連続な領域が存在する。したがって、より演色性の高い白色光を得るには、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各ＬＥＤだけでなく発光スペクトル分布がＲとＧの間に位置する橙色（Ｏ）及び黄色（Ｙ）のＬＥＤのうちの少なくとも１つがさらに使用されるが、そうするとこれらのＬＥＤをマルチチップ化した発光素子の色度のバラツキを補正することはより困難となる。
【０００８】
加えて、これらの複数のＬＥＤをマルチチップ化した発光素子を多数個組み合わせて平面型ＬＥＤバックライト光源や画像表示装置を形成することは慣用的に行われているが、このような用途に使用される発光素子の数は非常に多いので、上述の色度のバラツキの補正の問題点はより大きく表れる。
【０００９】
本願の発明者は、既に上述のようなマルチチップ方式の発光素子における色制御の複雑さ、回路構成の複雑さを解消し、簡単な駆動方式により多色光、及び白色光の発光制御を可能とし、しかも温度変化によらず多数の発光素子の発光強度及び色度特性を容易にバラツキなく一致させることができるＬＥＤ光源に関する発明を特願２００５−４９９２６（以下、「先願」という。）として特許出願している。
【００１０】
この先願のＬＥＤ光源では、複数のＬＥＤと、これらのＬＥＤを駆動する駆動用ＩＣを一体化しており、駆動用ＩＣは、温度補償回路を備えた電流供給回路を備え、各ＬＥＤのドライバを介して各ＬＥＤに温度補償された駆動電流を供給する。
【００１１】
そのＬＥＤ光源を、図１７及び図１８を用いて簡単に説明する。なお、図１７は３×５ドットの平面型ＬＥＤ光源を示す図であり、図１７Ａは平面図、図１７Ｂは右側面図、図１７Ｃは図１７ＡのXXVIIＣ部分の拡大図、図１７Ｄは図１７ＢのXXVIIＤ部分の拡大図である。また、図１８は図１７に示した平面型ＬＥＤ光源の１ドット分の指向特性を示す図である。
【００１２】
この先願の平面状のＬＥＤ光源５０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤをそれぞれ１個ずつ組み合わせて１ドットとし、封止用樹脂１１により封止した発光ドット１２を複数個（図１７では３×５＝１５個）配線基板１３上に形成し、駆動用ＩＣ１４をＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤと同一面に配置している。Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤは、配線基板１３上の配線に合わせて配置され、ダイボンド、ワイヤボンドを行なった後、透明樹脂ないしは多少の拡散材を含有させた透明な封止用樹脂１１によって半球状に封止されている。ここで、透明な封止用樹脂内に拡散材を含有させると、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光が混ざり易くなり、図１８に示したように、約１６０°もの広い指向性を得ることが可能となるため、光路長をさらに短くでき、しかもより良く混合した白色光を得ることができるようになる。
【００１３】
また、駆動用ＩＣ１４は、同様にダイボンド、ワイヤボンドの後、白色の封止用樹脂１５などの光を反射しやすい樹脂にて封止されている。このような構成を採用すると、各発光ドット１２からの光は、駆動用ＩＣ１４に吸収されることが少なくなるため、効率良くまた均一に液晶パネルに導くことが可能となる。
【特許文献１】特開２００１−２１７４６３号公報
【特許文献２】特開２００２−３６９５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０８９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述の先願発明によれば、広い指向性を有し、しかも各色が良く混合されたた白色光が得られ、しかも、複数のＬＥＤを制御する駆動用ＩＣが複数のＬＥＤとともに一体化されているため、外部で複雑な電流制御を行うことなく、簡便に色度精度が良く、均一な品質のＬＥＤ光源を得ることができ、加えて、駆動用ＩＣが温度補償のための構成をも備えているので、発光強度及び色度特性が安定化した平面状ＬＥＤバックライト光源として最適なＬＥＤ光源が得られるという優れた効果を奏するものである。
【００１５】
しかしながら、先願発明のような平面状ＬＥＤ光源は、近年の携帯電話機や携帯情報端末（Personal Digital Assistant：ＰＤＡ）等で使用されている小型の液晶パネル用のバックライト光源としては直ちには使用し難い。これらの小型の液晶パネルでは、表示部の厚さを薄くする必要性から導光板と組み合わされた線状のサイドライト型バックライト光源が使用されているからである。
【００１６】
本発明は、このような問題点に鑑み、先願発明と同様の外部で複雑な電流制御を行うことなく、簡便に色度精度が良く、均一な品質であり、しかも発光強度及び色度特性が安定化しているという効果を奏しながら、導光板と組み合わせて使用される線状のサイドライト型バックライト光源として最適なＬＥＤ光源を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に記載のＬＥＤ光源の発明は、配線を有する基板上に少なくともＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤを１素子以上含んで構成される発光ドットを複数備えたＬＥＤ光源であって、前記複数の発光ドットは、それぞれ透明樹脂又は拡散材を含む透明樹脂によって実質的に半球状に形成されているとともに発光色が実質的に白色になるように調整されており、かつ、線状に配置されるとともに長辺方向に沿って配置された内側に傾斜を有する反射枠により短辺方向の指向性を狭めた構造とされていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＬＥＤ光源において、前記配線を有する基板上には、前記複数の発光ドットの各ＬＥＤを駆動する駆動用ＩＣが一体化されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、前記複数の発光ドットの各ＬＥＤ毎の電流値もしくは電流比率を一定に制御することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路を有し、温度変化に対する光出力及び色度の変化を少なくするようにしたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載のＬＥＤ光源において、前記温度補償回路は、Ｒ用と、Ｇ及びＢ用の２種類の温度補償回路からなることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項６に係る発明は、請求項４に記載のＬＥＤ光源において、前記温度補償回路は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の３種類の温度補償回路からなることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項７に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項８に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面と同一面に配置され、かつ、白色系樹脂にて封止されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項９に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、補正用メモリを含むことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１０に係る発明は、請求項９に記載のＬＥＤ光源において、前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１１に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、データラッチ、シフトレジスタ、補正用不揮発性メモリ、バスデコーダ、バスエンコーダを含むことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１２に係る発明は、請求項１に記載のＬＥＤ光源において、前記反射枠の傾斜は、各発光ドットの周縁に沿った曲面状となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、上記構成を備えることにより、以下に述べるとおりの優れた効果を奏する。すなわち、請求項１に係る発明によれば、個々の発光ドットは従来のランプタイプのＬＥＤの指向性は約８０°であるのに対して約１６０°もの広い指向性をしており、しかもこの発光ドットが線状に配置されているとともに長辺方向に沿って配置された内側に傾斜を有する反射枠が設けられているため、短辺方向の指向性が非常に狭くて光効率が高く、しかも各色の光がよく混合された白色光を得ることができる線状のＬＥＤ光源が得られる。加えて、このＬＥＤ光源は、温度変化によらず多数の発光ドットの発光強度及び色度特性を容易にバラツキなく一致させることができるため、液晶ディスプレイ用のサイドライト型バックライト光源として最適な線状のＬＥＤ光源が得られる。
【００３０】
また、請求項２に係る発明によれば、複数のＬＥＤだけでなくこれらのＬＥＤを駆動する駆動用ＩＣも一体化されているため、配線が極めて短く簡単な構成の光源とすることができる。
【００３１】
また、請求項３に係る発明によれば、所定の合成された色の光を得るための各ＬＥＤに流れる電流値を制御できるため、各発光ドット毎の発光強度や発光色のバラツキを簡便に精度良く制御できる均一な品質の光源を得ることができるようになり、しかも、カラーセンサ、マイコン等による複雑な制御回路などを使用しなくても実使用可能な精度のバックライト光源として最適な光源が得られる。
【００３２】
また、請求項４に係る発明によれば、各ＬＥＤは、周囲温度、発光色や駆動信号の性質等によって各ＬＥＤの温度が変化するが、駆動用ＩＣが温度補償のための構成を備えているので、外部の温度センサやマイコン等の複雑な制御回路を使用しなくても、ＬＥＤの発光強度及び色度特性が安定化された光源を得ることができる。さらに、同一の配線を有する基板上に駆動用ＩＣと各ＬＥＤが配置され、しかも駆動用ＩＣには温度補償回路が含まれているため、各ＬＥＤと駆動用ＩＣの温度が均一になりやすいので、比較的簡便に温度補償を精度良く行うことができる。
【００３３】
また、請求項５に係る発明によれば、ＲのＬＥＤは温度変化による発光強度の変化が最も大きいが、Ｇ及びＢのＬＥＤの温度変化による発光強度の変化は、Ｒのものよりも小さく、かつ類似した温度特性を備えているため、ＲのＬＥＤに対して温度補償を行うとともにＧ及びＢのＬＥＤに対しては同じ温度補償を行うことで、温度変化による各発光ドット毎の発光強度及び色度特性を安定化させることができるようになる。
【００３４】
また、請求項６の発明よれば、複数のＬＥＤ間には温度変化による発光強度の変化特性が類似するものが存在するにしても、温度変化による発光強度の変化は、必ずしも直線的ではなく、しかもそれぞれのＬＥＤの発光波長（発光色）毎に異なっているが、このような場合についても各ＬＥＤの発光波長（発光色）毎に温度変化による発光強度の変化特性を考慮して正確に温度補償を行うことができるようになる。
【００３５】
また、請求項７に係る発明によれば、駆動用ＩＣは複数のＬＥＤによる複数の発光ドット形成面とは反対の面に配置されているため、各駆動用ＩＣに発光が吸収されることがないため、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００３６】
また、請求項８に係る発明によれば、駆動用ＩＣは、複数のＬＥＤによる複数の発光ドット形成面と同じ面に配置されているが、白色系樹脂にて封止されているため、駆動用ＩＣに発光が吸収されることがないので、均一な品質の光源を得ることができるようになるとともに、光源の厚さを駆動用ＩＣの厚さ分だけ薄くすることができるようになる。
【００３７】
また、請求項９に係る発明によれば、簡単な構成の駆動用ＩＣでそれぞれのＬＥＤへ供給される電流値を制御できるため、簡便に色度精度が良く、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００３８】
また、請求項１０に係る発明によれば、特に補正用メモリとして不揮発性メモリを使用しているので、請求項９の発明の効果に加えて、不揮発性メモリは電源を切断しても記憶したデータが消失しないため、一度補正データを不揮発性メモリに記憶させた後は電源切断後に再度電源を投入した場合でも改めて補正データを記憶させることが不要となる。
【００３９】
また、請求項１１に係る発明によれば、駆動用ＩＣがバスデコーダ及びバスエンコーダを含んでいるので、外部回路との接続性が改善され、しかも簡単な構成の駆動用ＩＣでありながらそれぞれのＬＥＤへ供給される電流値を制御できるため、簡便に色度精度が良く、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００４０】
また、請求項１２に係る発明によれば、反射枠の傾斜が各発光ドットの周縁に沿った曲面状となっているため、短辺方向の指向性を更に狭くして光効率を上昇させることができるとともに、各発光ドット間の指向性の差を調整して長さ方向の輝度ムラを低減させることができる線状のＬＥＤ光源が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのＲ、Ｇ、Ｂの３原色のＬＥＤを含む発光ドットを複数個備えた線状のＬＥＤ光源の例を説明するものである。しかしながら、本発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色以外に例えば橙色（Ｏ）及び黄色（Ｙ）の少なくとも一方を発光し得るＬＥＤと組み合わせた発光ドットを用いた場合にも、あるいはその他の色を発光し得る複数個のＬＥＤを含む発光ドットを備えた線状のＬＥＤ光源の場合にも等しく適用し得るものである。
【００４２】
なお、本願明細書及び図面においては、全てのＬＥＤを個別に区別する必要がある場合は、例えば、１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、・・・Ｎ−Ｂのように、属するドット番号とＲ、Ｇ、Ｂを組み合わせた参照符号を付与することとし、単にＲ、Ｇ、Ｂの何れかの１個のチップを示す場合は、Ｒ、Ｇ又はＢの参照符号で示すこととする。
【実施例１】
【００４３】
実施例１に係る線状のＬＥＤ光源について、図１〜図６を使用して説明する。なお、図１は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図１Ａは平面図、図１Ｂは図１ＡのＩＢ部分の拡大図であり、図１Ｃは図１Ａの右側面断面図であり、図１Ｄは右側面から見た線状のＬＥＤ光源の指向性を示す図である。また、図２は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図であり、図３は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源で使用されている駆動用ＩＣの具体的回路構成を示す図であり、図４は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の点灯動作を説明するための点灯タイミングチャートであり、さらに図５は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の点灯動作を説明するための別の点灯タイミングチャートである。また、図６は実施例１の線状光源を使用したバックライトセットの概略断面図である。
【００４４】
実施例１の線状のＬＥＤ光源１０は、図１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤをそれぞれ１個ずつ組み合わせて１ドットとし、封止用樹脂１１により封止した発光ドット１２を複数個、線状に配線基板１３上に形成し、駆動用ＩＣ１４を配線基板１３の各発光ドット１２の形成面とは反対側の面に配置している。Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤは、配線基板１３上の配線に合わせて配置され、ダイボンド、ワイヤボンドを行なった後、透明樹脂ないしは多少の拡散材を含有させた透明な封止用樹脂１１によって半球状に封止されている。ここで、透明な封止用樹脂内に拡散材を含有させると、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光が混ざり易くなり、図１８に示したように、約１６０°もの広い指向性を得ることが可能となり、しかもより良く混合した白色光を得ることができるようになる。
【００４５】
さらに、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０では、短辺方向に指向性を与えるため、線状に配置された発光ドット１２の長辺方向に沿って内側に傾斜を有する反射枠１６が設けられている。この反射枠１６には、少なくとも発光チップ１２が整列された長さ方向に沿って、発光チップ１２と対向する側に反射部材からなる傾斜面１７が設けられている。なお、図１Ａには、短辺側の光漏れを防止して光効率を向上させるために、短辺側にも発光チップ１２と対向する側に反射部材からなる傾斜面１７を設けたものが示してある。また、駆動用ＩＣ１４は、ダイボンド、ワイヤボンドの後、白色の封止用樹脂などの光を反射しやすい樹脂にて封止されている。
【００４６】
この駆動用ＩＣ１４は、図２の回路ブロック図に示したとおり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの発光制御のために、電流供給回路２１、温度補償回路２２、ドライバ回路２３、（補正）制御回路２４及び補正用メモリ２５を備えている。
【００４７】
この温度補償回路２２は、駆動用ＩＣ１４の温度変化に伴い発生する基準電圧の値をある一定の比率で変化させてＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの作動温度に対応した補償電流を供給するように電流供給回路２１を制御する回路であり、温度補償用基準電圧発生回路と言い換えてもよく、例えば上記特許文献２ないし３に例示されているように、周知のものである。また、電流供給回路２１は、温度補償回路２２から供給される基準電圧に従って基準となる電流をドライバ回路側に供給する回路であり、この電流値は温度変化に伴って変化することになる。このような構成とすることによって、温度が変化（上昇）した結果、ＬＥＤの発光効率が変化（低下）することを補償する。温度が上昇して、ＬＥＤの発光効率が低下した状態では、ＬＥＤに供給される電流が増加するため、結果的に発光光度の変化を抑制することができる。
【００４８】
Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの相対光強度−順電流曲線は、図１５に示した相対光強度−順電流曲線から明らかなように、明確に異なっている。したがって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤに対して正確な温度補償を行うためには、全て別々に温度補償を行うことが好ましい。
【００４９】
この場合、ＲのＬＥＤに対して約２．４％／℃の割合で温度補償を行い、ＧのＬＥＤに対して、順電流１０ｍＡ程度で使用する場合は約０．４％／℃よりも強めの約０．５％／℃の温度補償を行い、また、順電流４０ｍＡ程度で使用する場合はさらに強い温度補償、例えば約１％／℃の温度補償を行い、さらに、ＢのＬＥＤに対しては約０．５％の強めの温度補償を行う構成となせばよい。
【００５０】
しかしながら、Ｇ、ＢのＬＥＤの温度変化による発光強度の変化は、図１５に示したとおり、ＲのＬＥＤのものよりも小さく、約０．４％／℃であり、しかも、互いに類似した特性を有しているから、ＧのＬＥＤ及びＢのＬＥＤの両者には同じ温度補償を行うことができる。この場合、電流供給回路２１及び温度補償回路２２は一つずつ２組用いて、一方の電流供給回路と温度補償回路とによりＲのＬＥＤに対して温度補償を行うようになすとともに、他方の電流供給回路と温度補償回路とによりＧ、ＢのＬＥＤに対して同時に温度補償を行う構成となせばよい。
【００５１】
この実施例１で使用した駆動用ＩＣ１４の具体的回路構成は図３に示したとおりになる。すなわち、この駆動用ＩＣ１４は、各ＬＥＤに対応して電流供給回路２１及び温度補償回路２２をそれぞれ一つずつ３組備えており、Ｒ用の電流供給回路の出力がＲのＬＥＤ１−Ｒ〜Ｎ−Ｒ用のドライバ回路に接続され、Ｇ用の電流供給回路の出力がＧのＬＥＤ１−Ｇ〜Ｎ−Ｇ用のドライバ回路に接続され、Ｂ用の電流供給回路の出力がＢのＬＥＤ１−Ｂ〜Ｎ−Ｂ用のドライバ回路に接続され、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂに対してそれぞれ温度補償された電流が供給されるようになっている。
【００５２】
また、補正用メモリ２５は、例えば不揮発性メモリによって、全てのＬＥＤ毎に３ビット分、すなわち８段階の補正レベルを記憶するようになっており、選択された補正レベルに対応する出力を制御回路２４を経てドライバ回路２３に送出し、全てのＬＥＤに対して所定の補正された電流を供給するようになっている。なお、ここでは３ビット分の補正レベルを記憶するようにしたが、ＬＥＤの特性により２ビット分ないしは４ビット分以上の複数ビット分の補正レベルを記憶するようにしてもよい。
【００５３】
制御回路２４は全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂのそれぞれに対応する出力を備えており、またドライバ回路２３も全てのＬＥＤのそれぞれに対応する出力を備えている。
【００５４】
ここで、ＧのＬＥＤ１−Ｇ駆動用の制御回路２４Ｇ及びドライバ回路２３Ｇを例にとって、制御回路２４及びドライバ回路２３の具体的構成及び動作原理について説明する。制御回路２４Ｇは、２つの反転回路を直列接続した波形成形回路２４Ｇ１と、補正用メモリ２５からの出力と外部入力端子ＣＧからの駆動信号とのアンド出力をとる３つのアンド回路２４Ｇ２〜２４Ｇ４からなり、それぞれの出力はドライバ回路２３Ｇの対応するドライバ回路２３Ｇ１〜２３Ｇ４に入力され、それぞれのドライバ回路２３Ｇ１〜２３Ｇ４の出力は並列に接続されて対応するＧのＬＥＤ１−Ｇに発光電流として供給されるようになっている。
【００５５】
このＧのＬＥＤ１−Ｇの発光色の調整は次のとおりの方法により行われる。まず、１ドットを構成するＲ、Ｇ、Ｂの複数のＬＥＤのそれぞれの発光強度−順電流特性から白色光を得るための平均的な電流値ＴＹＰを求め、この値を中心とし、各ＬＥＤの製品毎のバラツキを考慮して所定の電流間隔、例えば、５％分ごとに、＋２０％、＋１５％、＋１０％、＋５％、ＴＹＰ、−５％、−１０％、−１５％の８レベルの電流値を定める。
【００５６】
そして、ドライバ回路２３Ｇは、外部からの駆動信号ＣＧによってのみ駆動されるドライバ回路２３Ｇ１の出力電流として前記−１５％に対応する電流値を供給するようにし、他の３つのドライバ回路２３Ｇ２〜２３Ｇ４はそれぞれ前記の所定の電流間隔に対応する＋５％分、＋１０％分及び＋２０％分の電流を供給するようにする。
【００５７】
そうすると、ＧのＬＥＤ１−Ｇには、外部から入力信号ＣＧが入力されると、常にドライバ回路２３Ｇ１から前記の−１５％に対応する電流が供給されるとともに、補正用メモリ２５に記憶されたデータに基づく出力に応じて他の３つのドライバ回路２３Ｇ２〜２３Ｇ４からの出力電流が同時に供給されるため、緑のＬＥＤ１−Ｇに供給される電流値は−１５％を最低値として、−１０％、−５％、ＴＹＰ、＋５％、＋１０％、＋１５％、＋２０％の８レベルに変えることができる。
【００５８】
なお、他のＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ、２−Ｂ、・・・Ｎ−Ｂ用の制御回路及びドライバ回路も緑のＬＥＤ１−Ｇ用の制御回路２４Ｇ及びドライバ回路２３Ｇと同様の構成を備えているが、その詳細な説明及び一部の図示は省略する。
【００５９】
このような構成を採用することにより、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の組立時ないしは完成させた段階で、各発光ドットの輝度、色度を測定し、これを所定の値に均一化するため、補正データを計算作成し、このデータを駆動用ＩＣ１４の補正用メモリ２５に書込むことにより、各発光ドット点灯時に各発光ドットの輝度と色度を各ＬＥＤに流す電流値、又は、電流比率の制御を行って調整することが可能となるため、輝度、色度が制御され、均一な輝度、色度で発光させることが可能となる。なお、補正メモリ２５は、揮発性メモリでも使用可能であるが、電源を切った後でもデータを保持する不揮発性メモリの方がより好適である。また、これらの補正用データは、線状のＬＥＤ光源１０の完成時点で書込む外に、液晶ディスプレイなどの製品の電源入力毎に毎回書換えても良く、使用状況などにより、適時書換えを行なってもよい。
【００６０】
そして、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂは、外部からそれぞれ入力される駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢにより発光制御が行われる。
【００６１】
この実施例１の線状のＬＥＤ光源１０においては、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂに供給される電流値は温度補償されており、しかも、駆動用ＩＣ１４と全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂは配線基板１３（図１参照）上に一体化されているために両者の温度は実質的に等しくなるから、別途外部に温度検出器を設けることなく駆動用ＩＣ１４を利用して温度を検出できるため、精度良く温度補償を行うことができる。
【００６２】
なお、図３に示した駆動用ＩＣ１４は、温度補償回路を３個用いて同色のＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ毎に個別に温度補償を行う構成のものであるが、既に上述したように、温度補償回路を２個用いて、ＧのＬＥＤとＢのＬＥＤに対しては同じ温度補償するとともに、ＲのＬＥＤに対して温度補償を行う構成としてもよい。
【００６３】
この実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の駆動用ＩＣ１４の動作の一例を、図４のタイミングチャートに示す。すなわち、図４の点灯タイミングチャートでは、左側半分の領域では全点灯の白色発光状態を示しており、ＣＲ、ＣＧ、ＣＢの各端子を全てＨ状態（ＯＮ）にすることにより、バックライト用の白色発光させることができる。また、右側の領域では、ＣＲ、ＣＧ、ＣＢ端子をそれぞれパルス幅制御し、それぞれのパルス幅を微調整して、Ｏｎ、Ｏｆｆを繰返すことにより、発光色度と発光輝度の微調整を行なうことが可能である。
【００６４】
すなわち、駆動用ＩＣ１４に、電源電圧が供給され、外部から駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢが供給されると、ＲのＬＥＤ用駆動信号ＣＲに基づきＲのＬＥＤに対して発光用出力電流（Ｒ）が供給され、同様に、ＧのＬＥＤ用駆動信号ＣＧに基づきＧのＬＥＤに対して発光用出力電流（Ｇ）が供給され、同じくＢのＬＥＤ用駆動信号ＣＢに基づきＢのＬＥＤに対して発光用出力電流（Ｂ）が供給される。したがって、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂの駆動回路は独立しているから、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢの任意の複数の信号が同時に入力された場合には、合成光は予定される色度及び光度の光となり、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢの全てが同時に駆動用ＩＣ１４に入力された場合には、全ての発光成分が合成された所望の白色光を得ることができる。
【００６５】
この場合、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢをパルス幅制御してそれぞれのパルス幅ＰＷＲ、ＰＷＧ、ＰＷＢを微調整することにより所望の発光色度の白色光Ｗを得ることができる。例えば、図４には、波線丸印で囲んだ部分にＣＲ信号の幅を他の信号よりも広くした例を誇張して示してあるが、この場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤが同時に発光して白色光Ｗが得られている前後に短時間ＲのＬＥＤが発色しているため、人の目には赤みがかった白色光として感じられる。
【００６６】
この実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の駆動用ＩＣ１４の動作の他の例を、図５の点灯タイミングチャートに示す。この図５に示した点灯タイミングチャートでは、左側半分は、上記の場合と同様に全点灯の白色発光状態を示しているが、右側半分では、Ｒ、Ｇ、Ｂの順番で点滅を繰返すことによりカラーフィルタを使用しないフィールドシーケンシャル方式の液晶パネル対応のバックライトとして使用した場合の点滅タイミングを示している。
【００６７】
なお、図２及び図３におけるＳＥＴ端子は、通常の点灯モードと補正データの格納モードの切り換え用として設けられているものであり、一旦補正用データを補正用メモリ２５の不揮発性メモリに格納した後は補正用データを変更できないようにするために削除することもできる。
【００６８】
この実施例１の線状のＬＥＤ光源を使用したバックライトセット２０を概略断面図である図６を用いて説明する。このバックライトセット２０は、導光板１８の一側端部に実施例１の線状のＬＥＤ光源１０を接触させ、導光板１８の裏側に反射板１９を配置した構成を備えている。このバックライトセット２０は、図示しない光学フィルム及び液晶表示パネルと組み合わされて透過型ないしは半透過型の液晶表示装置とされる。
【実施例２】
【００６９】
次に、実施例２に係る線状のＬＥＤ光源１０Ａについて回路ブロック図である図７を使用して説明するが、実施例１のＬＥＤ光源１０と同一の構成部分には同じ参照符号を付与してその詳細な説明は省略する（以下、他の図面においても同じ）。図７に示した実施例２の線状のＬＥＤ光源１０Ａは、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の駆動方法を変更したものであり、補正用メモリ（ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ）２５と制御回路２４と外部回路との接続性を改善したものである。外部回路との接続は、データバスのバスデコーダ２６とバスエンコーダ２７を使用するとともに、補正用メモリ２５からのデータは、バスエンコーダ２７、シフトレジスタ２８、データラッチ２９を経由して、制御回路２４を経てドライバ回路２３を制御する構成としている。このようにそれぞれの機能を分担させる構成とすることにより、補正用メモリ２５へのデータの書込み、読取りなどデータのやり取りに自由度が増す。
【実施例３】
【００７０】
実施例３に係る線状のＬＥＤ光源１０Ｂについて図８を用いて説明する。なお、図８Ａは実施例３の線状のＬＥＤ光源１０Ｂの平面図、図８Ｂは図８Ａの右側面断面図であり、図８Ｃは右側面から見た線状のＬＥＤ光源の指向性を示す図である。この実施例３の線状のＬＥＤ光源１０Ｂは、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０で採用されている反射枠１６の傾斜面１７が平板状でありかつ線状に配置された各発光ドット１２に対して長辺方向に沿って配置されているのに対し、反射枠１６の傾斜面１７を各発光ドット１２の周縁に沿った曲面状としたものである。そのため、各発光ドット１２間では対向する曲面状の傾斜面１７が近接して配置されているため、実施例３の線状のＬＥＤ光源１０Ｂは、図８Ｃに示したように、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０よりも短辺方向の指向性が更に狭くなり、光効率が上昇するとともに、各発光ドット１２間の指向性の差を調整することにより長さ方向の輝度ムラが低減された線状のＬＥＤ光源が得られる。
【実施例４】
【００７１】
次に、実施例４の線状のＬＥＤ光源を図９及び図１０を使用して説明する。なお、図９は実施例４に係る駆動用ＩＣを基板表面に配置した線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図９Ａは平面図、図９Ｂは右側面図、図９Ｃは図９のIXＣ部分の拡大図、図９Ｄは図９ＢのIXＤ部分の拡大図である。また、図１０は図９の線状のＬＥＤ光源１０Ｃの回路ブロック図である。この実施例４の線状のＬＥＤ光源１０Ｃは、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０において発光ドット１２の配置を高密度にするとともに、駆動用ＩＣ１４を配線基板１３の表面に配置したものである。この駆動用ＩＣ１４の表面は光を吸収しないようにするために白色の樹脂１５により封止されている。このような構成を採用すると、駆動用ＩＣに光が吸収されないために均一な明るさの光源が得られるとともに、光源の厚さを駆動用ＩＣの厚さ分だけ薄くすることができるようになる。
【００７２】
また、実施例４の線状のＬＥＤ光源１０Ｃは、図２に示した実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の駆動方法とは変更されており、それぞれ５個の発光ドット分ずつ各ＬＥＤをＲ、Ｇ、Ｂの発光色毎に直列接続したものである。このような構成とすると、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０よりも各発光ドット毎の白色の色度制御精度は低下するが、駆動用ＩＣ１４の数を減らすことができるため、低価格化及び低消費電力化を達成することができる。なお、図１０に示した回路ブロック図の動作原理は、実質的に図２に示した実施例１の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【実施例５】
【００７３】
次に、実施例５のＬＥＤ光源１０Ｄを図１１及び図１２を使用して説明する。なお、図１１は駆動用ＩＣを基板裏面に配置した線状のＬＥＤ光源１０Ｄを示す図であり、図１１Ａは平面図、図１１Ｂは右側面図、図１１Ｃは図１１ＡのXIＣ部分の拡大図、図１１Ｄは図１１ＢのXIＤ部分の拡大図である。また、図１２は図１１の線状のＬＥＤ光源１０Ｄの回路ブロック図である。この実施例５の線状のＬＥＤ光源１０Ｄは、実施例１のＬＥＤ光源１０において発光ドット１２の配置密度を高密度に配置するとともに、各ドットのＬＥＤは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの発光効率の比率を考慮の上で、Ｒ；２チップ、Ｇ；２チップ、Ｂ；１チップにて構成してある。このＬＥＤ光源１０Ｃの回路ブロック図は、図１２に示したとおり、１ドット分の５個のＬＥＤがそれぞれ個別に温度補償されて駆動されるようになっている。これらの各ドットのＬＥＤは、ＲＧＢの発光効率の比率などにより各種の構成に変えることが可能である。この図１２に示した回路ブロック図の動作原理は、実質的に図２に示した実施例１の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【実施例６】
【００７４】
実施例６の線状のＬＥＤ光源１０Ｅを回路部ロック図である図１３を使用して説明する。実施例６の線状のＬＥＤ光源１０Ｅは、実施例５に示した線状のＬＥＤ光源１０Ｄの駆動方法とは変更されており、発光ドット１２を高密度に多数配置し、それぞれ５個の発光ドット分ずつ各ＬＥＤをＲ、Ｒ、Ｇ、Ｇ、Ｂの５個の発光色毎に直列接続したものである。このような構成とすると、実施例５の線状のＬＥＤ光源１０Ｄよりも各発光ドット毎の白色の色度制御精度は低下するが、駆動用ＩＣ１４の数を減らすことができるため、低価格化及び低消費電力化を達成することができる。なお、図１０Ｅに示した回路ブロック図の動作原理は、実質的に図２に示した実施例１の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図１Ａは平面図、図１Ｂは図１ＡのＩＢ部分の拡大図であり、図１Ｃは図１Ａの右側面断面図であり、図１Ｄは右側面から見た線状のＬＥＤ光源の指向性を示す図である。
【図２】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図３】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源で使用されている駆動用ＩＣの具体的回路構成を示す図である。
【図４】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の点灯動作を説明するための点灯タイミングチャートである。
【図５】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の点灯動作を説明するための別の点灯タイミングチャートである。
【図６】実施例１の線状のＬＥＤ光源を使用したバックライトセットの概略断面図である。
【図７】実施例２に係る線状のＬＥＤ光源の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図８】実施例３に係る線状のＬＥＤ光源を示し、図８Ａは平面図、図８Ｂは図８Ａの右側面断面図であり、図８Ｃは右側面から見た線状のＬＥＤ光源の指向性を示す図である。
【図９】実施例４に係る線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図９Ａは平面図、図９Ｂは右側面図、図９Ｃは図９のIXＣ部分の拡大図、図９Ｄは図９ＢのIXＤ部分の拡大図である。
【図１０】図９の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図１１】実施例５の線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図１１Ａは平面図、図１１Ｂは右側面図、図１１Ｃは図１１ＡのXIＣ部分の拡大図、図１１Ｄは図１１ＢのXIＤ部分の拡大図である。
【図１２】実施例５の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図１３】実施例６の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図１４】Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの相対光強度と順電流の例を示す図である。
【図１５】Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの周囲温度変化に伴う相対光強度の変化を示す図である。
【図１６】Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの分光分布を示す図である。
【図１７】従来の３×５ドットの平面型ＬＥＤ光源を示す図であり、図１７Ａは平面図、図１７Ｂは右側面図、図１７Ｃは図１７ＡのXXVIIＣ部分の拡大図、図１７Ｄは図１７ＢのXXVIIＤ部分の拡大図である。
【図１８】図１７に示した平面型ＬＥＤ光源の１ドット分の指向特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０、１０Ａ〜１０Ｅ 線状のＬＥＤ光源
１１ 封止用樹脂
１２ 発光ドット
１３ 配線を有する基板
１４ 駆動用ＩＣ
１５ 白色の封止用樹脂
１６ 反射枠
１７ 傾斜面
１８ 導光板
１９ 反射シート
２０ バックライトセット
２１ 電流供給回路
２２ 温度補償回路
２３ ドライバ
２４ 制御回路
２５ 補正用メモリ
２６ バスデコーダ
２７ バスエンコーダ
２８ シフトレジスタ
２９ データラッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを含んで構成される発光ドットを複数個使用した線状光源に関し、特に複数の発光ダイオードとその駆動用のＩＣを一体に備え、少なくともＲ、Ｇ、Ｂの３原色を含んで構成される発光ドットを用い、短辺方向の指向性が狭く、しかも温度変化によらず多数の発光素子の発光強度及び色度特性を容易にバラツキなく一致させることができる液晶ディスプレイ用のサイドライト型バックライト光源として最適な線状の発光ダイオード光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤとその発光色の補色の光を発する蛍光体との組み合わせによって、疑似的に白色光を発光可能な発光素子が特許文献１に開示されている。この場合、一般的に、ＬＥＤとして青色発光するものを使用し、蛍光体として青色光を吸収して黄色発光するものを組み合わせ、擬似的に人間の目に白色光と感じられるようにするものが多用されている。しかしながら、このような組合せでは特定の色成分が少ないため、すなわち前述のような青色と黄色の混色による場合には赤色成分が少ないことにより、ＬＣＤ用バックライトとして使用する場合には色再現範囲が狭いという問題がある。また、演色性に欠けるという問題もある。
【０００３】
さらに、白色光を発光させる別の方式として、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光を発するＬＥＤを用いた３原色の混色を用いる例も知られている。しかしながら、３原色の混色によって白色発光させる場合は、例えば図１４に示す典型的な各種ＬＥＤの発光強度−順電流特性から明らかなように、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの光を発するＬＥＤの電気−光学特性に大きな差異があることから、各色の発光度合いを調整するための電流調整が非常に面倒になる。また、図１５の発光強度−周囲温度特性を見ると明らかなとおり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光ダイオードは周囲温度の上昇に伴って発光光度（発光強度）が低下する特性を持っており、この特性は発光色毎に異なり、ＧとＢは、ほぼ同等であるものの、Ｒの変化が大きく、従って、混合光は、温度上昇に伴って赤色が減少したものになってしまう。温度上昇の発生原因としては、周囲の環境温度が変化する場合もあるが、発光ダイオードからの発熱による変化が非常に大きい。
【０００４】
また、白色発光以外の場合においても、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色あるいはそれとは異なる色の複数のＬＥＤを用いて所望の色や発光強度分布を得る必要がある場合も、それぞれのＬＥＤの発光強度を調整する必要があるが、そのための電流調整及び温度補償が面倒になる。また、この電流調整及び温度補償は、外付けの回路によって調整することもできるが、その場合は個々の発光素子毎に外付けの回路を設ける必要があり、回路構成が複雑化するとともに、色度などの調整が煩雑になるという問題点が存在している。
【０００５】
従来、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各ＬＥＤを一体化したいわゆるマルチチップ式のフルカラー発光素子は、アノード又はカソードを共通端子とした４端子、或いは、３色のＬＥＤが独立した６端子の発光素子として各種形状（チップ型ＬＥＤ、ランプ、画像表示機器等）にて実用化されている。この場合、各ＬＥＤに供給する電流を外部より制御することにより、Ｒ、Ｇ、Ｂの単色発光ないし混合光（Ｒ＋Ｇ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇ＋Ｂなど）の発光色を制御しているが、それぞれの色毎にそれぞれに定められた電流値を設定する必要があり、外部からの制御が複雑であるという問題点がある。
【０００６】
また、外部から供給する電流を制御した状態であっても、発光素子毎の特性のバラツキによってＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光強度、色度等の特性がばらつきやすく、さらに混合光とした場合に得られる発光強度、色度（特に白色の色度）もばらつくという問題点がある。
【０００７】
また、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光を発するＬＥＤを用いた３原色の混色を用いた白色光は、図１６の各種ＬＥＤのスペクトル分布特性図に示すように、ＲとＧの発光スペクトルの間隔はＧとＢの発光スペクトルの間隔に比すると広いので、ＲとＧの間に発光スペクトル分布が不連続な領域が存在する。したがって、より演色性の高い白色光を得るには、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各ＬＥＤだけでなく発光スペクトル分布がＲとＧの間に位置する橙色（Ｏ）及び黄色（Ｙ）のＬＥＤのうちの少なくとも１つがさらに使用されるが、そうするとこれらのＬＥＤをマルチチップ化した発光素子の色度のバラツキを補正することはより困難となる。
【０００８】
加えて、これらの複数のＬＥＤをマルチチップ化した発光素子を多数個組み合わせて平面型ＬＥＤバックライト光源や画像表示装置を形成することは慣用的に行われているが、このような用途に使用される発光素子の数は非常に多いので、上述の色度のバラツキの補正の問題点はより大きく表れる。
【０００９】
本願の発明者は、既に上述のようなマルチチップ方式の発光素子における色制御の複雑さ、回路構成の複雑さを解消し、簡単な駆動方式により多色光、及び白色光の発光制御を可能とし、しかも温度変化によらず多数の発光素子の発光強度及び色度特性を容易にバラツキなく一致させることができるＬＥＤ光源に関する発明を特願２００５−４９９２６（以下、「先願」という。）として特許出願している。
【００１０】
この先願のＬＥＤ光源では、複数のＬＥＤと、これらのＬＥＤを駆動する駆動用ＩＣを一体化しており、駆動用ＩＣは、温度補償回路を備えた電流供給回路を備え、各ＬＥＤのドライバを介して各ＬＥＤに温度補償された駆動電流を供給する。
【００１１】
そのＬＥＤ光源を、図１７及び図１８を用いて簡単に説明する。なお、図１７は３×５ドットの平面型ＬＥＤ光源を示す図であり、図１７Ａは平面図、図１７Ｂは右側面図、図１７Ｃは図１７ＡのXXVIIＣ部分の拡大図、図１７Ｄは図１７ＢのXXVIIＤ部分の拡大図である。また、図１８は図１７に示した平面型ＬＥＤ光源の１ドット分の指向特性を示す図である。
【００１２】
この先願の平面状のＬＥＤ光源５０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤをそれぞれ１個ずつ組み合わせて１ドットとし、封止用樹脂１１により封止した発光ドット１２を複数個（図１７では３×５＝１５個）配線基板１３上に形成し、駆動用ＩＣ１４をＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤと同一面に配置している。Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤは、配線基板１３上の配線に合わせて配置され、ダイボンド、ワイヤボンドを行なった後、透明樹脂ないしは多少の拡散材を含有させた透明な封止用樹脂１１によって半球状に封止されている。ここで、透明な封止用樹脂内に拡散材を含有させると、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光が混ざり易くなり、図１８に示したように、約１６０°もの広い指向性を得ることが可能となるため、光路長をさらに短くでき、しかもより良く混合した白色光を得ることができるようになる。
【００１３】
また、駆動用ＩＣ１４は、同様にダイボンド、ワイヤボンドの後、白色の封止用樹脂１５などの光を反射しやすい樹脂にて封止されている。このような構成を採用すると、各発光ドット１２からの光は、駆動用ＩＣ１４に吸収されることが少なくなるため、効率良くまた均一に液晶パネルに導くことが可能となる。
【特許文献１】特開２００１−２１７４６３号公報
【特許文献２】特開２００２−３６９５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０８９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述の先願発明によれば、広い指向性を有し、しかも各色が良く混合されたた白色光が得られ、しかも、複数のＬＥＤを制御する駆動用ＩＣが複数のＬＥＤとともに一体化されているため、外部で複雑な電流制御を行うことなく、簡便に色度精度が良く、均一な品質のＬＥＤ光源を得ることができ、加えて、駆動用ＩＣが温度補償のための構成をも備えているので、発光強度及び色度特性が安定化した平面状ＬＥＤバックライト光源として最適なＬＥＤ光源が得られるという優れた効果を奏するものである。
【００１５】
しかしながら、先願発明のような平面状ＬＥＤ光源は、近年の携帯電話機や携帯情報端末（Personal Digital Assistant：ＰＤＡ）等で使用されている小型の液晶パネル用のバックライト光源としては直ちには使用し難い。これらの小型の液晶パネルでは、表示部の厚さを薄くする必要性から導光板と組み合わされた線状のサイドライト型バックライト光源が使用されているからである。
【００１６】
本発明は、このような問題点に鑑み、先願発明と同様の外部で複雑な電流制御を行うことなく、簡便に色度精度が良く、均一な品質であり、しかも発光強度及び色度特性が安定化しているという効果を奏しながら、導光板と組み合わせて使用される線状のサイドライト型バックライト光源として最適なＬＥＤ光源を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に記載のＬＥＤ光源の発明は、配線を有する基板上に少なくともＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤを１素子以上含んで構成される発光ドットを複数備えたＬＥＤ光源であって、前記複数の発光ドットは、それぞれ透明樹脂又は拡散材を含む透明樹脂によって実質的に半球状に形成されているとともに発光色が実質的に白色になるように調整されており、かつ、線状に配置されるとともに長辺方向に沿って配置された内側に傾斜を有する反射枠により短辺方向の指向性を狭めた構造とされていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のＬＥＤ光源において、前記配線を有する基板上には、前記複数の発光ドットの各ＬＥＤを駆動する駆動用ＩＣが一体化されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、前記複数の発光ドットの各ＬＥＤ毎の電流値もしくは電流比率を一定に制御することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路を有し、温度変化に対する光出力及び色度の変化を少なくするようにしたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載のＬＥＤ光源において、前記温度補償回路は、Ｒ用と、Ｇ及びＢ用の２種類の温度補償回路からなることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項６に係る発明は、請求項４に記載のＬＥＤ光源において、前記温度補償回路は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の３種類の温度補償回路からなることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項７に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項８に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面と同一面に配置され、かつ、白色系樹脂にて封止されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項９に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、補正用メモリを含むことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１０に係る発明は、請求項９に記載のＬＥＤ光源において、前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１１に係る発明は、請求項２に記載のＬＥＤ光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、データラッチ、シフトレジスタ、補正用不揮発性メモリ、バスデコーダ、バスエンコーダを含むことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１２に係る発明は、請求項１に記載のＬＥＤ光源において、前記反射枠の傾斜は、各発光ドットの周縁に沿った曲面状となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、上記構成を備えることにより、以下に述べるとおりの優れた効果を奏する。すなわち、請求項１に係る発明によれば、個々の発光ドットは従来のランプタイプのＬＥＤの指向性は約８０°であるのに対して約１６０°もの広い指向性をしており、しかもこの発光ドットが線状に配置されているとともに長辺方向に沿って配置された内側に傾斜を有する反射枠が設けられているため、短辺方向の指向性が非常に狭くて光効率が高く、しかも各色の光がよく混合された白色光を得ることができる線状のＬＥＤ光源が得られる。加えて、このＬＥＤ光源は、温度変化によらず多数の発光ドットの発光強度及び色度特性を容易にバラツキなく一致させることができるため、液晶ディスプレイ用のサイドライト型バックライト光源として最適な線状のＬＥＤ光源が得られる。
【００３０】
また、請求項２に係る発明によれば、複数のＬＥＤだけでなくこれらのＬＥＤを駆動する駆動用ＩＣも一体化されているため、配線が極めて短く簡単な構成の光源とすることができる。
【００３１】
また、請求項３に係る発明によれば、所定の合成された色の光を得るための各ＬＥＤに流れる電流値を制御できるため、各発光ドット毎の発光強度や発光色のバラツキを簡便に精度良く制御できる均一な品質の光源を得ることができるようになり、しかも、カラーセンサ、マイコン等による複雑な制御回路などを使用しなくても実使用可能な精度のバックライト光源として最適な光源が得られる。
【００３２】
また、請求項４に係る発明によれば、各ＬＥＤは、周囲温度、発光色や駆動信号の性質等によって各ＬＥＤの温度が変化するが、駆動用ＩＣが温度補償のための構成を備えているので、外部の温度センサやマイコン等の複雑な制御回路を使用しなくても、ＬＥＤの発光強度及び色度特性が安定化された光源を得ることができる。さらに、同一の配線を有する基板上に駆動用ＩＣと各ＬＥＤが配置され、しかも駆動用ＩＣには温度補償回路が含まれているため、各ＬＥＤと駆動用ＩＣの温度が均一になりやすいので、比較的簡便に温度補償を精度良く行うことができる。
【００３３】
また、請求項５に係る発明によれば、ＲのＬＥＤは温度変化による発光強度の変化が最も大きいが、Ｇ及びＢのＬＥＤの温度変化による発光強度の変化は、Ｒのものよりも小さく、かつ類似した温度特性を備えているため、ＲのＬＥＤに対して温度補償を行うとともにＧ及びＢのＬＥＤに対しては同じ温度補償を行うことで、温度変化による各発光ドット毎の発光強度及び色度特性を安定化させることができるようになる。
【００３４】
また、請求項６の発明よれば、複数のＬＥＤ間には温度変化による発光強度の変化特性が類似するものが存在するにしても、温度変化による発光強度の変化は、必ずしも直線的ではなく、しかもそれぞれのＬＥＤの発光波長（発光色）毎に異なっているが、このような場合についても各ＬＥＤの発光波長（発光色）毎に温度変化による発光強度の変化特性を考慮して正確に温度補償を行うことができるようになる。
【００３５】
また、請求項７に係る発明によれば、駆動用ＩＣは複数のＬＥＤによる複数の発光ドット形成面とは反対の面に配置されているため、各駆動用ＩＣに発光が吸収されることがないため、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００３６】
また、請求項８に係る発明によれば、駆動用ＩＣは、複数のＬＥＤによる複数の発光ドット形成面と同じ面に配置されているが、白色系樹脂にて封止されているため、駆動用ＩＣに発光が吸収されることがないので、均一な品質の光源を得ることができるようになるとともに、光源の厚さを駆動用ＩＣの厚さ分だけ薄くすることができるようになる。
【００３７】
また、請求項９に係る発明によれば、簡単な構成の駆動用ＩＣでそれぞれのＬＥＤへ供給される電流値を制御できるため、簡便に色度精度が良く、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００３８】
また、請求項１０に係る発明によれば、特に補正用メモリとして不揮発性メモリを使用しているので、請求項９の発明の効果に加えて、不揮発性メモリは電源を切断しても記憶したデータが消失しないため、一度補正データを不揮発性メモリに記憶させた後は電源切断後に再度電源を投入した場合でも改めて補正データを記憶させることが不要となる。
【００３９】
また、請求項１１に係る発明によれば、駆動用ＩＣがバスデコーダ及びバスエンコーダを含んでいるので、外部回路との接続性が改善され、しかも簡単な構成の駆動用ＩＣでありながらそれぞれのＬＥＤへ供給される電流値を制御できるため、簡便に色度精度が良く、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００４０】
また、請求項１２に係る発明によれば、反射枠の傾斜が各発光ドットの周縁に沿った曲面状となっているため、短辺方向の指向性を更に狭くして光効率を上昇させることができるとともに、各発光ドット間の指向性の差を調整して長さ方向の輝度ムラを低減させることができる線状のＬＥＤ光源が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのＲ、Ｇ、Ｂの３原色のＬＥＤを含む発光ドットを複数個備えた線状のＬＥＤ光源の例を説明するものである。しかしながら、本発明は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色以外に例えば橙色（Ｏ）及び黄色（Ｙ）の少なくとも一方を発光し得るＬＥＤと組み合わせた発光ドットを用いた場合にも、あるいはその他の色を発光し得る複数個のＬＥＤを含む発光ドットを備えた線状のＬＥＤ光源の場合にも等しく適用し得るものである。
【００４２】
なお、本願明細書及び図面においては、全てのＬＥＤを個別に区別する必要がある場合は、例えば、１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、・・・Ｎ−Ｂのように、属するドット番号とＲ、Ｇ、Ｂを組み合わせた参照符号を付与することとし、単にＲ、Ｇ、Ｂの何れかの１個のチップを示す場合は、Ｒ、Ｇ又はＢの参照符号で示すこととする。
【実施例１】
【００４３】
実施例１に係る線状のＬＥＤ光源について、図１〜図６を使用して説明する。なお、図１は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図１Ａは平面図、図１Ｂは図１ＡのＩＢ部分の拡大図であり、図１Ｃは図１Ａの右側面断面図であり、図１Ｄは右側面から見た線状のＬＥＤ光源の指向性を示す図である。また、図２は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図であり、図３は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源で使用されている駆動用ＩＣの具体的回路構成を示す図であり、図４は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の点灯動作を説明するための点灯タイミングチャートであり、さらに図５は実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の点灯動作を説明するための別の点灯タイミングチャートである。また、図６は実施例１の線状光源を使用したバックライトセットの概略断面図である。
【００４４】
実施例１の線状のＬＥＤ光源１０は、図１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤをそれぞれ１個ずつ組み合わせて１ドットとし、封止用樹脂１１により封止した発光ドット１２を複数個、線状に配線基板１３上に形成し、駆動用ＩＣ１４を配線基板１３の各発光ドット１２の形成面とは反対側の面に配置している。Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤは、配線基板１３上の配線に合わせて配置され、ダイボンド、ワイヤボンドを行なった後、透明樹脂ないしは多少の拡散材を含有させた透明な封止用樹脂１１によって半球状に封止されている。ここで、透明な封止用樹脂内に拡散材を含有させると、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光が混ざり易くなり、図１８に示したように、約１６０°もの広い指向性を得ることが可能となり、しかもより良く混合した白色光を得ることができるようになる。
【００４５】
さらに、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０では、短辺方向に指向性を与えるため、線状に配置された発光ドット１２の長辺方向に沿って内側に傾斜を有する反射枠１６が設けられている。この反射枠１６には、少なくとも発光チップ１２が整列された長さ方向に沿って、発光チップ１２と対向する側に反射部材からなる傾斜面１７が設けられている。なお、図１Ａには、短辺側の光漏れを防止して光効率を向上させるために、短辺側にも発光チップ１２と対向する側に反射部材からなる傾斜面１７を設けたものが示してある。また、駆動用ＩＣ１４は、ダイボンド、ワイヤボンドの後、白色の封止用樹脂などの光を反射しやすい樹脂にて封止されている。
【００４６】
この駆動用ＩＣ１４は、図２の回路ブロック図に示したとおり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの発光制御のために、電流供給回路２１、温度補償回路２２、ドライバ回路２３、（補正）制御回路２４及び補正用メモリ２５を備えている。
【００４７】
この温度補償回路２２は、駆動用ＩＣ１４の温度変化に伴い発生する基準電圧の値をある一定の比率で変化させてＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの作動温度に対応した補償電流を供給するように電流供給回路２１を制御する回路であり、温度補償用基準電圧発生回路と言い換えてもよく、例えば上記特許文献２ないし３に例示されているように、周知のものである。また、電流供給回路２１は、温度補償回路２２から供給される基準電圧に従って基準となる電流をドライバ回路側に供給する回路であり、この電流値は温度変化に伴って変化することになる。このような構成とすることによって、温度が変化（上昇）した結果、ＬＥＤの発光効率が変化（低下）することを補償する。温度が上昇して、ＬＥＤの発光効率が低下した状態では、ＬＥＤに供給される電流が増加するため、結果的に発光光度の変化を抑制することができる。
【００４８】
Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの相対光強度−順電流曲線は、図１５に示した相対光強度−順電流曲線から明らかなように、明確に異なっている。したがって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤに対して正確な温度補償を行うためには、全て別々に温度補償を行うことが好ましい。
【００４９】
この場合、ＲのＬＥＤに対して約２．４％／℃の割合で温度補償を行い、ＧのＬＥＤに対して、順電流１０ｍＡ程度で使用する場合は約０．４％／℃よりも強めの約０．５％／℃の温度補償を行い、また、順電流４０ｍＡ程度で使用する場合はさらに強い温度補償、例えば約１％／℃の温度補償を行い、さらに、ＢのＬＥＤに対しては約０．５％の強めの温度補償を行う構成となせばよい。
【００５０】
しかしながら、Ｇ、ＢのＬＥＤの温度変化による発光強度の変化は、図１５に示したとおり、ＲのＬＥＤのものよりも小さく、約０．４％／℃であり、しかも、互いに類似した特性を有しているから、ＧのＬＥＤ及びＢのＬＥＤの両者には同じ温度補償を行うことができる。この場合、電流供給回路２１及び温度補償回路２２は一つずつ２組用いて、一方の電流供給回路と温度補償回路とによりＲのＬＥＤに対して温度補償を行うようになすとともに、他方の電流供給回路と温度補償回路とによりＧ、ＢのＬＥＤに対して同時に温度補償を行う構成となせばよい。
【００５１】
この実施例１で使用した駆動用ＩＣ１４の具体的回路構成は図３に示したとおりになる。すなわち、この駆動用ＩＣ１４は、各ＬＥＤに対応して電流供給回路２１及び温度補償回路２２をそれぞれ一つずつ３組備えており、Ｒ用の電流供給回路の出力がＲのＬＥＤ１−Ｒ〜Ｎ−Ｒ用のドライバ回路に接続され、Ｇ用の電流供給回路の出力がＧのＬＥＤ１−Ｇ〜Ｎ−Ｇ用のドライバ回路に接続され、Ｂ用の電流供給回路の出力がＢのＬＥＤ１−Ｂ〜Ｎ−Ｂ用のドライバ回路に接続され、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂに対してそれぞれ温度補償された電流が供給されるようになっている。
【００５２】
また、補正用メモリ２５は、例えば不揮発性メモリによって、全てのＬＥＤ毎に３ビット分、すなわち８段階の補正レベルを記憶するようになっており、選択された補正レベルに対応する出力を制御回路２４を経てドライバ回路２３に送出し、全てのＬＥＤに対して所定の補正された電流を供給するようになっている。なお、ここでは３ビット分の補正レベルを記憶するようにしたが、ＬＥＤの特性により２ビット分ないしは４ビット分以上の複数ビット分の補正レベルを記憶するようにしてもよい。
【００５３】
制御回路２４は全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂのそれぞれに対応する出力を備えており、またドライバ回路２３も全てのＬＥＤのそれぞれに対応する出力を備えている。
【００５４】
ここで、ＧのＬＥＤ１−Ｇ駆動用の制御回路２４Ｇ及びドライバ回路２３Ｇを例にとって、制御回路２４及びドライバ回路２３の具体的構成及び動作原理について説明する。制御回路２４Ｇは、２つの反転回路を直列接続した波形成形回路２４Ｇ１と、補正用メモリ２５からの出力と外部入力端子ＣＧからの駆動信号とのアンド出力をとる３つのアンド回路２４Ｇ２〜２４Ｇ４からなり、それぞれの出力はドライバ回路２３Ｇの対応するドライバ回路２３Ｇ１〜２３Ｇ４に入力され、それぞれのドライバ回路２３Ｇ１〜２３Ｇ４の出力は並列に接続されて対応するＧのＬＥＤ１−Ｇに発光電流として供給されるようになっている。
【００５５】
このＧのＬＥＤ１−Ｇの発光色の調整は次のとおりの方法により行われる。まず、１ドットを構成するＲ、Ｇ、Ｂの複数のＬＥＤのそれぞれの発光強度−順電流特性から白色光を得るための平均的な電流値ＴＹＰを求め、この値を中心とし、各ＬＥＤの製品毎のバラツキを考慮して所定の電流間隔、例えば、５％分ごとに、＋２０％、＋１５％、＋１０％、＋５％、ＴＹＰ、−５％、−１０％、−１５％の８レベルの電流値を定める。
【００５６】
そして、ドライバ回路２３Ｇは、外部からの駆動信号ＣＧによってのみ駆動されるドライバ回路２３Ｇ１の出力電流として前記−１５％に対応する電流値を供給するようにし、他の３つのドライバ回路２３Ｇ２〜２３Ｇ４はそれぞれ前記の所定の電流間隔に対応する＋５％分、＋１０％分及び＋２０％分の電流を供給するようにする。
【００５７】
そうすると、ＧのＬＥＤ１−Ｇには、外部から入力信号ＣＧが入力されると、常にドライバ回路２３Ｇ１から前記の−１５％に対応する電流が供給されるとともに、補正用メモリ２５に記憶されたデータに基づく出力に応じて他の３つのドライバ回路２３Ｇ２〜２３Ｇ４からの出力電流が同時に供給されるため、緑のＬＥＤ１−Ｇに供給される電流値は−１５％を最低値として、−１０％、−５％、ＴＹＰ、＋５％、＋１０％、＋１５％、＋２０％の８レベルに変えることができる。
【００５８】
なお、他のＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ、２−Ｂ、・・・Ｎ−Ｂ用の制御回路及びドライバ回路も緑のＬＥＤ１−Ｇ用の制御回路２４Ｇ及びドライバ回路２３Ｇと同様の構成を備えているが、その詳細な説明及び一部の図示は省略する。
【００５９】
このような構成を採用することにより、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の組立時ないしは完成させた段階で、各発光ドットの輝度、色度を測定し、これを所定の値に均一化するため、補正データを計算作成し、このデータを駆動用ＩＣ１４の補正用メモリ２５に書込むことにより、各発光ドット点灯時に各発光ドットの輝度と色度を各ＬＥＤに流す電流値、又は、電流比率の制御を行って調整することが可能となるため、輝度、色度が制御され、均一な輝度、色度で発光させることが可能となる。なお、補正メモリ２５は、揮発性メモリでも使用可能であるが、電源を切った後でもデータを保持する不揮発性メモリの方がより好適である。また、これらの補正用データは、線状のＬＥＤ光源１０の完成時点で書込む外に、液晶ディスプレイなどの製品の電源入力毎に毎回書換えても良く、使用状況などにより、適時書換えを行なってもよい。
【００６０】
そして、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂは、外部からそれぞれ入力される駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢにより発光制御が行われる。
【００６１】
この実施例１の線状のＬＥＤ光源１０においては、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂに供給される電流値は温度補償されており、しかも、駆動用ＩＣ１４と全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂは配線基板１３（図１参照）上に一体化されているために両者の温度は実質的に等しくなるから、別途外部に温度検出器を設けることなく駆動用ＩＣ１４を利用して温度を検出できるため、精度良く温度補償を行うことができる。
【００６２】
なお、図３に示した駆動用ＩＣ１４は、温度補償回路を３個用いて同色のＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ毎に個別に温度補償を行う構成のものであるが、既に上述したように、温度補償回路を２個用いて、ＧのＬＥＤとＢのＬＥＤに対しては同じ温度補償するとともに、ＲのＬＥＤに対して温度補償を行う構成としてもよい。
【００６３】
この実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の駆動用ＩＣ１４の動作の一例を、図４のタイミングチャートに示す。すなわち、図４の点灯タイミングチャートでは、左側半分の領域では全点灯の白色発光状態を示しており、ＣＲ、ＣＧ、ＣＢの各端子を全てＨ状態（ＯＮ）にすることにより、バックライト用の白色発光させることができる。また、右側の領域では、ＣＲ、ＣＧ、ＣＢ端子をそれぞれパルス幅制御し、それぞれのパルス幅を微調整して、Ｏｎ、Ｏｆｆを繰返すことにより、発光色度と発光輝度の微調整を行なうことが可能である。
【００６４】
すなわち、駆動用ＩＣ１４に、電源電圧が供給され、外部から駆動信号ＣＲ、ＣＧ、ＣＢが供給されると、ＲのＬＥＤ用駆動信号ＣＲに基づきＲのＬＥＤに対して発光用出力電流（Ｒ）が供給され、同様に、ＧのＬＥＤ用駆動信号ＣＧに基づきＧのＬＥＤに対して発光用出力電流（Ｇ）が供給され、同じくＢのＬＥＤ用駆動信号ＣＢに基づきＢのＬＥＤに対して発光用出力電流（Ｂ）が供給される。したがって、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｇ、１−Ｂ、２−Ｒ、２−Ｇ・・・Ｎ−Ｂの駆動回路は独立しているから、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢの任意の複数の信号が同時に入力された場合には、合成光は予定される色度及び光度の光となり、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢの全てが同時に駆動用ＩＣ１４に入力された場合には、全ての発光成分が合成された所望の白色光を得ることができる。
【００６５】
この場合、駆動信号ＣＲ、ＣＧ及びＣＢをパルス幅制御してそれぞれのパルス幅ＰＷＲ、ＰＷＧ、ＰＷＢを微調整することにより所望の発光色度の白色光Ｗを得ることができる。例えば、図４には、波線丸印で囲んだ部分にＣＲ信号の幅を他の信号よりも広くした例を誇張して示してあるが、この場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤが同時に発光して白色光Ｗが得られている前後に短時間ＲのＬＥＤが発色しているため、人の目には赤みがかった白色光として感じられる。
【００６６】
この実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の駆動用ＩＣ１４の動作の他の例を、図５の点灯タイミングチャートに示す。この図５に示した点灯タイミングチャートでは、左側半分は、上記の場合と同様に全点灯の白色発光状態を示しているが、右側半分では、Ｒ、Ｇ、Ｂの順番で点滅を繰返すことによりカラーフィルタを使用しないフィールドシーケンシャル方式の液晶パネル対応のバックライトとして使用した場合の点滅タイミングを示している。
【００６７】
なお、図２及び図３におけるＳＥＴ端子は、通常の点灯モードと補正データの格納モードの切り換え用として設けられているものであり、一旦補正用データを補正用メモリ２５の不揮発性メモリに格納した後は補正用データを変更できないようにするために削除することもできる。
【００６８】
この実施例１の線状のＬＥＤ光源を使用したバックライトセット２０を概略断面図である図６を用いて説明する。このバックライトセット２０は、導光板１８の一側端部に実施例１の線状のＬＥＤ光源１０を接触させ、導光板１８の裏側に反射板１９を配置した構成を備えている。このバックライトセット２０は、図示しない光学フィルム及び液晶表示パネルと組み合わされて透過型ないしは半透過型の液晶表示装置とされる。
【実施例２】
【００６９】
次に、実施例２に係る線状のＬＥＤ光源１０Ａについて回路ブロック図である図７を使用して説明するが、実施例１のＬＥＤ光源１０と同一の構成部分には同じ参照符号を付与してその詳細な説明は省略する（以下、他の図面においても同じ）。図７に示した実施例２の線状のＬＥＤ光源１０Ａは、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の駆動方法を変更したものであり、補正用メモリ（ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ）２５と制御回路２４と外部回路との接続性を改善したものである。外部回路との接続は、データバスのバスデコーダ２６とバスエンコーダ２７を使用するとともに、補正用メモリ２５からのデータは、バスエンコーダ２７、シフトレジスタ２８、データラッチ２９を経由して、制御回路２４を経てドライバ回路２３を制御する構成としている。このようにそれぞれの機能を分担させる構成とすることにより、補正用メモリ２５へのデータの書込み、読取りなどデータのやり取りに自由度が増す。
【実施例３】
【００７０】
実施例３に係る線状のＬＥＤ光源１０Ｂについて図８を用いて説明する。なお、図８Ａは実施例３の線状のＬＥＤ光源１０Ｂの平面図、図８Ｂは図８Ａの右側面断面図であり、図８Ｃは右側面から見た線状のＬＥＤ光源の指向性を示す図である。この実施例３の線状のＬＥＤ光源１０Ｂは、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０で採用されている反射枠１６の傾斜面１７が平板状でありかつ線状に配置された各発光ドット１２に対して長辺方向に沿って配置されているのに対し、反射枠１６の傾斜面１７を各発光ドット１２の周縁に沿った曲面状としたものである。そのため、各発光ドット１２間では対向する曲面状の傾斜面１７が近接して配置されているため、実施例３の線状のＬＥＤ光源１０Ｂは、図８Ｃに示したように、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０よりも短辺方向の指向性が更に狭くなり、光効率が上昇するとともに、各発光ドット１２間の指向性の差を調整することにより長さ方向の輝度ムラが低減された線状のＬＥＤ光源が得られる。
【実施例４】
【００７１】
次に、実施例４の線状のＬＥＤ光源を図９及び図１０を使用して説明する。なお、図９は実施例４に係る駆動用ＩＣを基板表面に配置した線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図９Ａは平面図、図９Ｂは右側面図、図９Ｃは図９のIXＣ部分の拡大図、図９Ｄは図９ＢのIXＤ部分の拡大図である。また、図１０は図９の線状のＬＥＤ光源１０Ｃの回路ブロック図である。この実施例４の線状のＬＥＤ光源１０Ｃは、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０において発光ドット１２の配置を高密度にするとともに、駆動用ＩＣ１４を配線基板１３の表面に配置したものである。この駆動用ＩＣ１４の表面は光を吸収しないようにするために白色の樹脂１５により封止されている。このような構成を採用すると、駆動用ＩＣに光が吸収されないために均一な明るさの光源が得られるとともに、光源の厚さを駆動用ＩＣの厚さ分だけ薄くすることができるようになる。
【００７２】
また、実施例４の線状のＬＥＤ光源１０Ｃは、図２に示した実施例１の線状のＬＥＤ光源１０の駆動方法とは変更されており、それぞれ５個の発光ドット分ずつ各ＬＥＤをＲ、Ｇ、Ｂの発光色毎に直列接続したものである。このような構成とすると、実施例１の線状のＬＥＤ光源１０よりも各発光ドット毎の白色の色度制御精度は低下するが、駆動用ＩＣ１４の数を減らすことができるため、低価格化及び低消費電力化を達成することができる。なお、図１０に示した回路ブロック図の動作原理は、実質的に図２に示した実施例１の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【実施例５】
【００７３】
次に、実施例５のＬＥＤ光源１０Ｄを図１１及び図１２を使用して説明する。なお、図１１は駆動用ＩＣを基板裏面に配置した線状のＬＥＤ光源１０Ｄを示す図であり、図１１Ａは平面図、図１１Ｂは右側面図、図１１Ｃは図１１ＡのXIＣ部分の拡大図、図１１Ｄは図１１ＢのXIＤ部分の拡大図である。また、図１２は図１１の線状のＬＥＤ光源１０Ｄの回路ブロック図である。この実施例５の線状のＬＥＤ光源１０Ｄは、実施例１のＬＥＤ光源１０において発光ドット１２の配置密度を高密度に配置するとともに、各ドットのＬＥＤは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの発光効率の比率を考慮の上で、Ｒ；２チップ、Ｇ；２チップ、Ｂ；１チップにて構成してある。このＬＥＤ光源１０Ｃの回路ブロック図は、図１２に示したとおり、１ドット分の５個のＬＥＤがそれぞれ個別に温度補償されて駆動されるようになっている。これらの各ドットのＬＥＤは、ＲＧＢの発光効率の比率などにより各種の構成に変えることが可能である。この図１２に示した回路ブロック図の動作原理は、実質的に図２に示した実施例１の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【実施例６】
【００７４】
実施例６の線状のＬＥＤ光源１０Ｅを回路部ロック図である図１３を使用して説明する。実施例６の線状のＬＥＤ光源１０Ｅは、実施例５に示した線状のＬＥＤ光源１０Ｄの駆動方法とは変更されており、発光ドット１２を高密度に多数配置し、それぞれ５個の発光ドット分ずつ各ＬＥＤをＲ、Ｒ、Ｇ、Ｇ、Ｂの５個の発光色毎に直列接続したものである。このような構成とすると、実施例５の線状のＬＥＤ光源１０Ｄよりも各発光ドット毎の白色の色度制御精度は低下するが、駆動用ＩＣ１４の数を減らすことができるため、低価格化及び低消費電力化を達成することができる。なお、図１０Ｅに示した回路ブロック図の動作原理は、実質的に図２に示した実施例１の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図１Ａは平面図、図１Ｂは図１ＡのＩＢ部分の拡大図であり、図１Ｃは図１Ａの右側面断面図であり、図１Ｄは右側面から見た線状のＬＥＤ光源の指向性を示す図である。
【図２】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図３】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源で使用されている駆動用ＩＣの具体的回路構成を示す図である。
【図４】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の点灯動作を説明するための点灯タイミングチャートである。
【図５】実施例１に係る線状のＬＥＤ光源の点灯動作を説明するための別の点灯タイミングチャートである。
【図６】実施例１の線状のＬＥＤ光源を使用したバックライトセットの概略断面図である。
【図７】実施例２に係る線状のＬＥＤ光源の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図８】実施例３に係る線状のＬＥＤ光源を示し、図８Ａは平面図、図８Ｂは図８Ａの右側面断面図であり、図８Ｃは右側面から見た線状のＬＥＤ光源の指向性を示す図である。
【図９】実施例４に係る線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図９Ａは平面図、図９Ｂは右側面図、図９Ｃは図９のIXＣ部分の拡大図、図９Ｄは図９ＢのIXＤ部分の拡大図である。
【図１０】図９の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図１１】実施例５の線状のＬＥＤ光源を示す図であり、図１１Ａは平面図、図１１Ｂは右側面図、図１１Ｃは図１１ＡのXIＣ部分の拡大図、図１１Ｄは図１１ＢのXIＤ部分の拡大図である。
【図１２】実施例５の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図１３】実施例６の線状のＬＥＤ光源の回路ブロック図である。
【図１４】Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの相対光強度と順電流の例を示す図である。
【図１５】Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの周囲温度変化に伴う相対光強度の変化を示す図である。
【図１６】Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの分光分布を示す図である。
【図１７】従来の３×５ドットの平面型ＬＥＤ光源を示す図であり、図１７Ａは平面図、図１７Ｂは右側面図、図１７Ｃは図１７ＡのXXVIIＣ部分の拡大図、図１７Ｄは図１７ＢのXXVIIＤ部分の拡大図である。
【図１８】図１７に示した平面型ＬＥＤ光源の１ドット分の指向特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０、１０Ａ〜１０Ｅ 線状のＬＥＤ光源
１１ 封止用樹脂
１２ 発光ドット
１３ 配線を有する基板
１４ 駆動用ＩＣ
１５ 白色の封止用樹脂
１６ 反射枠
１７ 傾斜面
１８ 導光板
１９ 反射シート
２０ バックライトセット
２１ 電流供給回路
２２ 温度補償回路
２３ ドライバ
２４ 制御回路
２５ 補正用メモリ
２６ バスデコーダ
２７ バスエンコーダ
２８ シフトレジスタ
２９ データラッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を有する基板上に少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各発光ダイオードを１素子以上含んで構成される発光ドットを複数備えた発光ダイオード光源であって、前記複数の発光ドットは、それぞれ透明樹脂又は拡散材を含む透明樹脂によって実質的に半球状に形成されているとともに発光色が実質的に白色になるように調整されており、かつ、線状に配置されるとともに長辺方向に沿って配置された内側に傾斜を有する反射枠により短辺方向の指向性を狭めた構造とされていることを特徴とする発光ダイオード光源。
【請求項２】
前記配線を有する基板上には、前記複数の発光ドットの各発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣが一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード光源。
【請求項３】
前記駆動用ＩＣは、前記複数の発光ドットの各発光ダイオード毎の電流値もしくは電流比率を一定に制御することを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項４】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路を有し、温度変化に対する光出力及び色度の変化を少なくするようにしたことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項５】
前記温度補償回路は、Ｒ用と、Ｇ及びＢ用の２種類の温度補償回路からなることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード光源。
【請求項６】
前記温度補償回路は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の３種類の温度補償回路からなることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード光源。
【請求項７】
前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項８】
前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面と同一面に配置され、かつ、白色系樹脂にて封止されていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項９】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、補正用メモリを含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１０】
前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１１】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、データラッチ、シフトレジスタ、補正用不揮発性メモリ、バスデコーダ、バスエンコーダを含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１２】
前記反射枠の傾斜は、各発光ドットの周縁に沿った曲面状となっていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１】
配線を有する基板上に少なくとも赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各発光ダイオードを１素子以上含んで構成される発光ドットを複数備えた発光ダイオード光源であって、前記複数の発光ドットは、それぞれ透明樹脂又は拡散材を含む透明樹脂によって実質的に半球状に形成されているとともに発光色が実質的に白色になるように調整されており、かつ、線状に配置されるとともに長辺方向に沿って配置された内側に傾斜を有する反射枠により短辺方向の指向性を狭めた構造とされていることを特徴とする発光ダイオード光源。
【請求項２】
前記配線を有する基板上には、前記複数の発光ドットの各発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣが一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード光源。
【請求項３】
前記駆動用ＩＣは、前記複数の発光ドットの各発光ダイオード毎の電流値もしくは電流比率を一定に制御することを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項４】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路を有し、温度変化に対する光出力及び色度の変化を少なくするようにしたことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項５】
前記温度補償回路は、Ｒ用と、Ｇ及びＢ用の２種類の温度補償回路からなることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード光源。
【請求項６】
前記温度補償回路は、Ｒ用、Ｇ用、Ｂ用の３種類の温度補償回路からなることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード光源。
【請求項７】
前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項８】
前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面と同一面に配置され、かつ、白色系樹脂にて封止されていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項９】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、補正用メモリを含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１０】
前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１１】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、データラッチ、シフトレジスタ、補正用不揮発性メモリ、バスデコーダ、バスエンコーダを含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１２】
前記反射枠の傾斜は、各発光ドットの周縁に沿った曲面状となっていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード光源。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−２０７８３４（Ｐ２００７−２０７８３４Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２２５９（Ｐ２００６−２２２５９）
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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