JP4684073B2

JP4684073B2 - Ｌｅｄバックライト装置及び画像表示装置

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Publication number: JP4684073B2
Application number: JP2005295992A
Authority: JP
Inventors: 由和廣瀬
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: JP2007109692A

Description

本発明は、ＬＥＤバックライト装置及び画像表示装置に関し、より具体的には、液晶パネル等の光変調素子を照明する素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）を使用したＬＥＤバックライト装置と、そのＬＥＤバックライト装置を備え画像表示を行う画像表示装置に関する。

液晶パネルなどの光変調素子を背面から照明するバックライトとして、ＬＥＤバックライトが注目されている。ＬＥＤバックライトには、白色ＬＥＤを配列して白色光の照明光を発光する構成のものや、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のＬＥＤを配列し、これらの３色の光を混色して白色光とする構成のもの等がある。ここで、白色ＬＥＤには、短波長ＬＥＤチップにＲＧＢ蛍光体を組み合わせて白色を得る方式や、青色ＬＥＤチップに黄色の蛍光体を組み合わせて白色を得る方式、或いはＲＧＢの３色のＬＥＤチップの混光として白色を得る方式、補色となる２色のＬＥＤチップの混光として白色を得る方式等が採用できる。

このような、ＬＥＤを利用したバックライトは、従来一般的な冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の蛍光管を利用したバックライトに比較して、いくつかの特徴的な利点が得られている。例えば、従来バックライトとして使用されていた蛍光管は、点灯するときに高い電圧を必要とし、また、蛍光管の点灯・消灯を煩雑に繰り返すとその寿命が短くなる、という課題を有していた。また、蛍光管は、通常ガラス材によって形成されているため、バックライト光源として形状の自由度に制限がある、という課題もあった。

これに対して、ＬＥＤを使用したバックライトは、蛍光管に比して低電圧で駆動することができ、また、消費電力が少なく、寿命が長い等の優位な性能を備えている。また、３色でなるＬＥＤを使用したバックライトでは、光の３原色に近い波長から白色光を得るため、従来の冷陰極管に比べて色の自由度が高まるという特徴がある。特に色再現性を大幅に拡大することが可能で、ＮＴＳＣ規格比で１００％を超える色再現性を実現したり、白色点（白の色味）を自由に調整したりすることができるようになる。

ＬＥＤバックライトには、例えば、液晶パネルの背面側に導光板を配置し、その導光板の端部に複数のＬＥＤをアレイ状に配列した導光板方式のものがある。この場合、ＬＥＤアレイから発光した照明光は、導光板を介して液晶パネルを照明する。また、導光板と液晶パネルとの間には、照明光に配光特性や輝度分特性を与えるために、拡散板やプリズムシート等の光学シート類が適宜配設される。

上述のような導光板方式に対して、液晶パネルの背面側の直下にＬＥＤを配列する直下型のＬＥＤバックライトも提供されている。直下型のＬＥＤバックライトにおいても、ＬＥＤと液晶パネルの間には上述のような光学シート類が適宜配設される。直下型のＬＥＤバックライトは、導光板方式に比して光利用効率が高く、また軽量化が可能であるなどの長所がある。光利用効率に関し、導光板方式のＬＥＤバックライトでは、その光利用効率は例えば約５０％程度であるのに対して、直下型のＬＥＤバックライトでは、光利用効率は例えば約７５％と高くなる。

一般に、液晶パネルを用いた表示装置では高レベルの画面輝度が求められる。例えば、液晶テレビジョン装置では、画面の輝度レベルは少なくとも４５０ｃｄ／ｍ²が要求され、このような要求を満足するためには、基本的には光利用効率の高い直下型のＬＥＤバックライトが有利であるものといえる。

しかしながら、直下型のＬＥＤバックライトにおいては、ＬＥＤを格子状に配置することが一般的であり、そのように構成した場合、最外周部分の光量が不足する、といった課題が生ずる。

このような課題を解決するために、従来のＬＥＤバックライトでは、ＬＥＤと液晶との間に拡散シートを挿入することで最外周部分の光量を補うか、或いはＬＥＤバックライトを適用対象の液晶パネル等の表示パネルより一回り広いものとしている。

図１０は、従来のＬＥＤバックライトの概略上面図で、特許文献１に開示されたＬＥＤバックライトを示す図である。図１０（Ａ），（Ｂ）で示すバックライトユニットは、筐体１０５内部に収容された基板１０１に、所望個数の単色又は複数色のＬＥＤ１０２が所定の均斉度を保つようにマトリクス状に配置される。基板１０１のＬＥＤ１０２からの光は、１枚又は複数枚の拡散板１０４で拡散され、表示面部の背後から照射されて表示面部を所定の均斉度に保つ。さらに、必要に応じて偏光シートを拡散板１０４に設けて表示面部を見る角度方向に対して適切に光を出射している。

また、特許文献１に記載の他のＬＥＤ配置例として、均斉度を向上させるために、図１０（Ｃ）に示すように基板１０１の端部のＬＥＤ１０２の配置個数を多くしている。この配置例では、基板１０１の中央部付近で均一にＬＥＤ１０２を配置し、基板１０１の端部のＬＥＤ１０２の配置個数を多くしている。

さらに、特許文献１には、図１０（Ｄ）で示すように、基板１０１の端部に取り付けるＬＥＤ１０２と筐体１０５の内部側面との距離をＬＥＤ１０２の配置ピッチより狭くすることで、均斉度を向上させるＬＥＤ配置例も記載されている。この配置例では、基板１０１には、横方向にｘ_１、縦方向にｙ_１の配列ピッチでＬＥＤ１０２が均一に配置されている。そして、基板１０１の最端部（筐体１０５の内部側面）と基板１０１の端部に取り付けられるＬＥＤ１０２との配置ピッチ（横方向ｘ_０、縦方向ｙ_０）をＬＥＤ１０２の配置ピッチより狭くして配置する。すなわち、ｘ_０＜ｘ_１、ｙ_０＜ｙ_１となるようにＬＥＤ１０２が配置されている。

また、特許文献１には、基板１０１に均一に配置されたＬＥＤ１０２に対し、基板１０１の端部付近のＬＥＤ１０２には基板中央部のＬＥＤ１０２より、相対的に大きな電流を供給して明るさを増すことで、全体として表示面部を所定の均斉度に保つＬＥＤバックライトユニットも提案されている。
特開２００３−３３１６０４号公報

上述のごとく、従来の直下型のＬＥＤバックライト装置においては、拡散板によるＬＥＤ光の拡散にも限界があり、一定の個数のＬＥＤを配置しないと画面の外周部分の輝度が不足してしまう。特に、大画面液晶パネルになると、ＬＥＤの使用数も必要となるため、コストアップの要因となる。また、表示パネルより一回り大きな範囲にＬＥＤバックライトを設けることにより、画面の外周部分の輝度不足は改善されるが、サイズアップ、コストアップ、及び消費電力アップを伴う。

画面の外周部分の輝度不足は、特許文献１に記載の技術でも改善されるが、図１０（Ｂ）に示す例では、同じ輝度を得るために必要となるＬＥＤの個数が多くなるだけでなく、均一のピッチでＬＥＤを配置しないため製作が困難となる。また、図１０（Ｃ）で示す例では、ＬＥＤの一列の配置個数を基板内部に比べ基板端部で多くする必要があるだけでなく、基板端部のＬＥＤに流す電流を基板内部に流す電流と区別しておらず、消費電力の増大が余分に生じる。さらに、図１０（Ｄ）に示す例では、基板端部のＬＥＤに流す電流を基板内部に流す電流と同等にすることを前提として基板端部のＬＥＤと筐体との距離を狭くしており、外周部分の輝度不足を補うために単位面積当たりのＬＥＤの個数を増やしていることにかわりはない。

そして、特許文献１には、画面の外周部分の輝度不足を補うために基板端部付近のＬＥＤに基板中央部のＬＥＤに比べ小さい電流を流すといった記載や示唆がない。従って、特許文献１に記載の技術では、同じ輝度を得るために必要となるＬＥＤの個数が多いだけでなく、基板端部のＬＥＤには基板中央部と同等か或いはより大きな電流を流すと、結果的に消費電力の余分な増大が必要となる。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、搭載対象となる画像表示装置のサイズやコストを上げることなく、ＬＥＤの設置個数の増加や消費電力の余分な増大を抑えながら、画面の外周部分の輝度不足を解消することが可能なＬＥＤバックライト装置、及びそのＬＥＤバックライト装置を備えた画像表示装置を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、第１の技術手段は、ＬＥＤから発光された光により被照明体を背面から照明するようにしたＬＥＤバックライト装置において、複数のＬＥＤを配列し、さらに、その外周部分に光量を補助するための複数の補助ＬＥＤを一列配置し、該補助ＬＥＤは、前記ＬＥＤより低い電流で駆動され、複数方向の指向性をもって光を出射させるものであることを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記補助ＬＥＤはＬＥＤチップを有し、該ＬＥＤチップは、Ｎ型半導体及びＰ型半導体における接合部分の一部が、絶縁体又は空洞でなる部分で置き換えて形成され、該絶縁体又は空洞でなる部分を挟んだ少なくとも両端部分で発光することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１の技術手段において、前記補助ＬＥＤは、細長い断面形状をもち、長手方向の中央部分を、発せられた光を内側へ反射させる反射部材で遮光したことを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１乃至第３のいずれかの技術手段において、前記複数のＬＥＤを、所定の縦方向間隔及び所定の横方向間隔をもつ格子の格子点上に配列したことを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第４の技術手段において、前記複数の補助ＬＥＤは、前記横方向間隔で横方向に一列に配置され、前記縦方向間隔で縦方向に一列に配置され、前記横方向に配置された補助ＬＥＤの列は、前記縦方向間隔より短い距離だけ前記ＬＥＤの最外横列と離間しており、前記縦方向に配置された補助ＬＥＤの列は、前記横方向間隔より短い距離だけ前記ＬＥＤの最外縦列と離間していることを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第１乃至第５のいずれかの技術手段におけるＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備えたことを特徴とする画像表示装置である。

本発明によれば、搭載対象となる画像表示装置のサイズやコストを上げることなく、ＬＥＤの設置個数の増加や消費電力の余分な増大を抑えながら、画面の外周部分の輝度不足を解消することが可能となる。

図１は、本発明に係る直下型のＬＥＤバックライト装置の構成例を説明するための図で、図１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）は平面図である。また、図２は、図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤの配置例を説明するための図である。図１及び図２において、１０はＬＥＤバックライト装置、１１は反射板、１２はＬＥＤ、１３は補助ＬＥＤ、１４は拡散板、１５は他の光学シート、１６はＬＥＤバックライト装置の筐体、１７は液晶パネルである。

図１で例示するＬＥＤバックライト装置１０は、ＬＥＤから発光された光により被照明体を背面から照明するようにした装置であり、図１では液晶パネル１７も併せて図示している。ＬＥＤバックライト装置１０の筐体１６の底面側には、好ましくは反射板１１が配置され、その上面側に複数のＬＥＤ１２が格子状に配設されている。

そして、本発明の主たる特徴として、複数のＬＥＤ１２の外周部分に一列、光量を補助するための補助ＬＥＤ１３が配設されている。補助ＬＥＤ１３は、そのため、最外周ＬＥＤとも言える。そして、これらの補助ＬＥＤ１３は、ＬＥＤ１２より低い電流で駆動されるものとする。このように、本発明では、補助ＬＥＤ１３を低い電流で駆動して、外周部分に光量を補助する。

ここで、外周状に配列した補助ＬＥＤ１３の光量は内側に格子状に配列したＬＥＤ１２の光量より少なくするが、その光量は、実際の画像表示装置の構成により適宜調整決定すればよい。例えば、補助ＬＥＤ１３にはＬＥＤ１２の光量比１／４〜１／２程度で発光するような電流を流すとよい。

複数のＬＥＤ１２は、所定の横方向間隔Ｘ_２及び所定の縦方向間隔Ｙ_２をもつ格子の格子点上に配列している。ここで、横方向間隔Ｘ_２と縦方向間隔Ｙ_２とは同じであってもよい。なお、複数のＬＥＤ１２がこのような格子点上に配設されない形態であっても、低駆動電流で駆動させる補助ＬＥＤ１３をその外周部分に配設するよう構成してもよい。例えば、縦列と横列のＬＥＤ１２が交互にずれて並ぶいわゆる千鳥状の配列で構成され、その外周部分に補助ＬＥＤ１３を一列配置するように構成してもよい。

ＬＥＤ１２及び補助ＬＥＤ１３は基板上に設ければよい。例えば、複数のＬＥＤ１２を基板上にアレイ状に配設しその両端に補助ＬＥＤ１３を同じ基板上に配設してなるユニットを、さらに複数並べ、補助ＬＥＤ１３だけが基板上にアレイ状に配設されたユニットをそれらの両端に一列ずつ並べて構成することができる。

反射板１１は、貫通孔を開けて、その貫通孔に個々のＬＥＤ１２及び補助ＬＥＤ１３を貫通させて配設するようにしてもよい。また、ＬＥＤ１２及び補助ＬＥＤ１３を配設する基板表面に印刷等の手法により反射面を形成し、ＬＥＤ基板に反射板１１の機能を付与するようにしてもよい。

また、本発明では、ＬＥＤ１２や補助ＬＥＤ１３の構成や数については基本的に何ら限定されるものではなく、複数のＬＥＤ１２が液晶パネル１７の背面側に配置され、それらのＬＥＤ１２の外周部分に補助ＬＥＤ１３が配置された構成を備えていればよい。なお、補助ＬＥＤ１３の好ましい例については後述する。また、本実施形態のＬＥＤバックライト装置は、ＬＥＤ１２及び補助ＬＥＤ１３として、上述したようなシングルチップ方式やマルチチップ方式の白色ＬＥＤを使用した照明方式であってもよく、また、ＲＧＢの３色のＬＥＤを配設した照明方式であってもよく、特に使用するＬＥＤを限定するものではない。３色のＬＥＤを搭載する場合には、本明細書中で説明するＬＥＤ１２及び補助ＬＥＤ１３の配置の位置に、３色のＬＥＤの位置の中心がくるように配置するなどすればよい。

また、ＬＥＤ１２及び補助ＬＥＤ１３を点灯制御するためのＬＥＤ点灯回路，調光制御部，ＬＥＤ点灯回路等からなる図示しない各種電気回路部品は、通常、ＬＥＤバックライト装置１０の背面にまとめて配置されるが、特にその詳細な位置関係については限定されない。

ＬＥＤ１２及び補助ＬＥＤ１３から発せられた光は、拡散板１４により拡散され、さらに他の光学シート類１５で所定の作用を受けて液晶パネル１７を背面側から照明する。他の光学シート類１５としては、例えば、プリズムシート等の光学シートが適宜用いられる。液晶パネル１７は、入力する映像信号に応じて各画素の液晶の配向が制御され、ＬＥＤ１２及び補助ＬＥＤ１３から発光した照明光を変調する。これにより液晶パネル１７上に映像信号に応じた映像が表示される。

複数の補助ＬＥＤ１３は、図２で例示するように、横方向間隔Ｘ_２で横方向に一列に配置され、縦方向間隔Ｙ_２で縦方向に一列に配置されていることが好ましい。特に、補助ＬＥＤ１３はＬＥＤ１２の間隔と同じピッチだけでなく、図２のように同じ位置関係となることが好ましい。さらに、横方向に配置された補助ＬＥＤ１３の列は、縦方向間隔Ｙ_２より短い距離Ｙ_１だけＬＥＤ１２の最外横列と離間しており、縦方向に配置された補助ＬＥＤ１３の列は、横方向間隔Ｘ_２より短い距離Ｘ_１だけＬＥＤ１２の最外縦列と離間しているよう配置することが好ましい。

補助ＬＥＤ１３の最外周ＬＥＤ１２からの配置間隔（横方向間隔Ｘ_１，縦方向間隔Ｙ_１）は、実際の画像表示装置の構成により適宜調整決定すればよく、例えば内側に格子状に配列した間隔Ｘ_２，Ｙ_２の１／２前後などを採用すればよい。また、補助ＬＥＤ１３の筐体１６の内部側面からの配置間隔（横方向間隔Ｘ_０，縦方向間隔Ｙ_０）も、実際の画像表示装置の構成により適宜調整決定すればよく、例えば横方向間隔Ｘ_１，縦方向間隔Ｙ_１と同程度などを採用すればよい。本発明では、筐体１６の内部側面とＬＥＤ１２との間に、光量補正用（補助光源用）の補助ＬＥＤ１３を追加し、補助ＬＥＤ１３に所定の電流を増減させるなどして電流値を最適化し、その値で補助ＬＥＤ１３を発光させて光量の低下を補正できればよい。

また、ＬＥＤ１２は、光学レンズをＬＥＤチップの上に配置するなどして全方向に均等に光を発するか、或いは上方向に光量を集中させている。一方、本発明で使用する補助ＬＥＤ１３は、低駆動電流でも外周部分の光量不足を上手く補えるように、複数方向の指向性をもって光を出射させるものであることが好ましい。すなわち、この形態における補助ＬＥＤ１３は、光の分散方向が特定方向に光量を集中できる形状をもつものとする。

例えば、図２で図示するように、内部のＬＥＤ１２と周囲の補助ＬＥＤ１３で形状及び光放射の分散方向を異ならせるとよい。特に、図２の例では、ＬＥＤ１２は円形状、補助ＬＥＤ１３は横列で横長状（縦列で縦長状）にすると共に、外周部分の補助ＬＥＤ１３の光放射の分散方向を、例えば周辺部に沿って横列で水平方向（縦列で垂直方向）にする構造をもつような、補助ＬＥＤ１３を用いている。これにより、光放射の分散方向を全周囲方向ではなく、横方向や縦方向に集中させることで、少ない駆動電流でも特定方向の光量を集中させて明るくすることができる。また、補助ＬＥＤ１３のＬＥＤ電流を任意に増減して光量を任意に調整することができる。

このように、本発明によれば、液晶画面等の画面の最外周付近の光量の低下を、消費電力の少ない補助ＬＥＤの配置により補い、画面全体を均一な光量に保つことが可能となる。本発明では、拡散板１４を使用しないで、或いは適宜拡散板１４と併用して、表示装置外周部の輝度低下を抑制することができる。

図３は、図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤの他の配置例を説明するための図である。図３で例示する配置例では、図２の配置例において、さらにＬＥＤ基板の四隅に補助ＬＥＤ１３ｃを設けることで、四隅の光量を補っている。ここで、補助ＬＥＤ１３ｃとしては、例えばＬＥＤ１２と同じものを用いて、ＬＥＤ１２より低電流で駆動するようにすればよい。

図４は、本発明のＬＥＤバックライト装置に適用可能な補助ＬＥＤの一構成例を示す長手方向断面図で、図５は、図４の補助ＬＥＤに設けられるＬＥＤチップの原理を説明するための図、図６は、図５のＬＥＤチップの一構成例を説明するための斜視図である。図４乃至図６において、２０は補助ＬＥＤ１３のＬＥＤチップ、２１はＰ型半導体、２１ａはＰ電極（＋）、２２はＮ型半導体、２２ａはＮ電極（−）、２３は発光阻止部分、３０は補助ＬＥＤ、３１はＬＥＤチップ基板、３２はチップ基台、３３は蛍光体、３４は透明樹脂である。

図１乃至図３で説明した補助ＬＥＤ１３は、図４で図示する補助ＬＥＤ３０で構成すればよい。補助ＬＥＤ３０は、例えば、ＬＥＤチップ２０がサファイア基板等のＬＥＤチップ基板３１に載置され、それがチップ基台３２に載置されると共に、蛍光体３３で覆われ、さらにそれらが例えばエポキシ系の樹脂やシリコーンなどの透明樹脂３４で覆われてなる。補助ＬＥＤ３０は、図２や図４で例示するように、細長い断面形状をもつようにすることが好ましい。

ＬＥＤチップ２０は、図５及び図６で図示するように、Ｐ型半導体２１とＮ型半導体２２との接合部分の一部（両端を残すような中央部分）が、通常のＬＥＤチップに対して、絶縁体又は空洞でなる発光阻止部分２３で置き換えて形成され、その発光阻止部分２３を挟んだ少なくとも両端部分（両側部分）で発光する。図６の例では、図６（Ｂ）でＰ型半導体及びその発光阻止部分２３、図６（Ｃ）でＮ型半導体及びその発光阻止部分２３で示したように、それぞれＰ電極２１ａ、Ｎ電極２２ａを中央付近にもったコの字型の断面形状をもつ。このような構造で少なくとも２つの方向性をもった補助ＬＥＤを形成することができる。また、この形態にあっても、図７で後述するように反射部材をＬＥＤの外枠となる透明樹脂の所定箇所に配置するようにしてもよい。

なお、ここでは説明を簡単にするためにホモ接合の二重構造で説明したが、他の構造であっても、発光阻止部材２３として、ダブルヘテロ構造における活性層の一部や量子井戸構造の量子井戸層の一部を絶縁体などで構成するようにして、その機能を果たすようにしてもよい。

ＬＥＤチップ２０と蛍光体３３との組み合わせは、ＬＥＤチップ２０から発せられた光が蛍光体３３を通過することによって、白色光が発光されるようなものとなっている。例えば、ＬＥＤチップ２０が青色ＬＥＤチップの場合には、蛍光体３３には黄色蛍光体が用いられ、ＬＥＤチップ２０が紫色ＬＥＤチップの場合には、蛍光体３３にはＲＧＢ蛍光体が用いられる。また、例えばＬＥＤチップ２０がＲＧＢの３色のＬＥＤチップを備える場合や補色となる２色のＬＥＤチップを備える場合には、蛍光体３３の代わりに透明樹脂が用いられる。なお、蛍光体３３は、ＬＥＤチップ２０を全て覆うように設けなくてもよく、蛍光板として透明樹脂や空間などを介してチップ基台３２に設置されていてもよい。

図７は、本発明のＬＥＤバックライト装置に適用可能な補助ＬＥＤの他の構成例を示す長手方向断面図で、図中、２１はＰ型半導体、２１ａはＰ電極（＋）、２２はＮ型半導体、２２ａはＮ電極（−）、４０は補助ＬＥＤ、４１はＬＥＤチップ基板、４２はチップ基台、４３は蛍光体、４４は透明樹脂、４５は遮蔽部材、４６は頭頂の反射部材、４７は底面の反射部材である。

図１乃至図３で説明した補助ＬＥＤ１３は、図７で図示する補助ＬＥＤ４０で構成するようにしてもよい。補助ＬＥＤ４０は、細長い断面形状をもち、長手方向の中央部分を、発せられた光を内側へ反射させる反射部材（反射板等）で遮光したものである。

図７の例では、補助ＬＥＤ４０は、例えば、Ｐ型半導体２１及びＮ型半導体２２やそれらの電極等でなるＬＥＤチップが、サファイア基板等のＬＥＤチップ基板４１に載置され、それがチップ基台４２に載置されると共に、蛍光体４３で覆われ、さらにそれらが例えばエポキシ系の樹脂やシリコーンなどの透明樹脂４４で覆われてなる。なお、ＬＥＤチップと蛍光体４３との組み合わせは、図４で説明した通りである。

そして、この例では、蛍光体４３のＬＥＤチップの中央に位置する場所に遮蔽部材４５（反射部材であってもよい）が設けられ、ＬＥＤチップからの発光が両側に進行するよう構成されている。さらに、その光が、透明樹脂４４の頭頂部から透過しないように、その頭頂部には反射部材４６が設けられ、さらに反射部材４６で反射した光が効率良く両側に進行するように、透明樹脂４４の底面部にも反射部材４７が設けられている。

図８は、本発明に適用可能なバックライト装置を備えた液晶表示装置の構成例を説明するためのブロック図である。本例では、液晶表示装置が備える液晶パネル（ＬＣＤ）の照明用として、上述のごときＬＥＤバックライト装置を適用したものとする。

映像処理部５１は、液晶表示装置５０に入力した映像信号、或いは液晶表示装置５０が内蔵する記録再生装置の記録媒体から読み出された映像信号を処理し、必要に応じて各種の画質調整処理を行って液晶パネル１７の駆動に適したＲＧＢ等の画像表示信号を生成して出力する。

ＬＣＤ制御部５２は、映像処理部５１から出力されたＲＧＢの画像表示信号に従って、ソースドライバ５３に出力する階調データ及び信号線制御信号を生成すると共に、ゲートドライバ５４に出力する走査線制御信号を生成し、液晶パネル１７における画像表示制御を行う。また、ＬＣＤ制御部５２は、光源駆動部５５へ出力するバックライト制御信号を生成する。

光源駆動部５５は、ＬＣＤ制御部５２から得たバックライト制御信号に基づき、水平駆動回路（Ｘライン駆動回路）５６及び垂直駆動回路（Ｙライン駆動回路）５７に対して制御信号を送る。水平駆動回路５６及び垂直駆動回路５７は、ＬＥＤバックライト５８を駆動し、ＬＥＤバックライト５８のＬＥＤ及び補助ＬＥＤを発光させる。ここで、水平駆動回路５６は、水平方向（Ｘ方向）の１行分のＬＥＤ及び補助ＬＥＤを直列に接続するデータ線をＬＥＤ及び補助ＬＥＤの行数分備えている。同様に、垂直駆動回路５７は、垂直方向（Ｙ方向）の一列分のＬＥＤ及び補助ＬＥＤを直列に接続するデータ線をＬＥＤ及び補助ＬＥＤの列数分備えている。

そして、光源駆動部５５からの制御信号により、水平駆動回路５６の点灯制御信号が印加されたデータ線と、垂直駆動回路５７の点灯制御信号が印加されたデータ線の交点にあるＬＥＤが発光点灯される。例えば、ＬＣＤ制御部５２で点灯すべきＬＥＤ及び補助ＬＥＤのＸＹアドレスデータを生成し、光源駆動部５５でそのアドレスデータに従って、ＬＥＤ及び補助ＬＥＤの発光制御を行うようにすることができる。

このように、本発明では、ＬＥＤ及び補助ＬＥＤをマトリクス状に配列し、ＸＹアドレスで各ＬＥＤを個別に点灯駆動するＬＥＤバックライトシステムを採用してもよい。なお、直下式に配置された複数のＬＥＤ及び補助ＬＥＤを個々に発光制御するための構成は、ここで説明するものに限定されることなく、ＬＥＤ及び補助ＬＥＤを個々に発光制御できる回路であれば適宜採用することができる。

また、複数のＬＥＤ及び補助ＬＥＤを個々に発光制御する構成の他、複数の隣接するＬＥＤや補助ＬＥＤをユニット化して、そのユニット化したＬＥＤや補助ＬＥＤごとに発光制御するようにしてもよい。この場合、発光制御するための回路構成を簡略化することができるメリットが生じる。

このようなＬＥＤ及び補助ＬＥＤ毎の発光制御は、異常の検出結果によって消灯したＬＥＤの発光輝度分を隣接したＬＥＤにより補償して液晶パネル１７全体を照明する光量が一定となるように制御するときなどに有用である。ここで、例えば、破損や断線などによる発光の異常を検知する異常検出部を、ＬＥＤ及び補助ＬＥＤ毎に設けておけばよい。

また、個々のＬＥＤ及び補助ＬＥＤの発光輝度を調整（調光）するための輝度調整回路を、光源駆動部５５、又は水平駆動回路５６若しくは垂直駆動回路５７に含ませてもよい。この場合、ＬＣＤ制御部５２から出力されるバックライト制御信号に、調光制御を指示する信号が含まれるようにし、光源駆動部５５による制御信号に従って各輝度調整回路でＬＥＤ及び補助ＬＥＤの発光輝度を調光する。

このような輝度調整回路におけるＬＥＤの調光制御手段としては、電圧（電流）調光方式や、明るさが時分割されるデューティー調光方式などを適用することができる。電圧（電流）調光方式を適用する場合は、図示しない電源回路からの入力電圧または入力電流をＤＣ−ＤＣコンバータ等で変化させて、その駆動電圧（電流）の大きさで直接ＬＥＤや補助ＬＥＤの電流を変化させて調光することができる。一方、デューティー調光方式を適用する場合、輝度調整回路では、ＬＥＤや補助ＬＥＤを駆動するための調光パルス（ＰＷＭ信号）を生成し、そのＰＷＭ比設定データに応じたデューティー比となるようにパルス幅を可変することで、ＬＥＤや補助ＬＥＤの明るさを調光することができる。

本発明では、図１乃至図７で説明したように、少なくとも全点灯時に、ＬＥＤと補助ＬＥＤとの駆動電流が異なるように発光制御される。少なくともＬＥＤと補助ＬＥＤとで駆動電流を異ならしめるために、例えば、上述のごときユニット化を、ＬＥＤと補助ＬＥＤとで別々に行うようにしてもよい。また、上述のごとき輝度調整回路により、ＬＥＤとその外周部分の補助ＬＥＤとの輝度とを、ＬＥＤと補助ＬＥＤとの指向性を含む性能を鑑みて調整してもよい。

図９は、本発明の画像表示装置として構成された液晶テレビジョン装置の構成例を示すブロック図である。液晶テレビジョン装置７０において、チューナ６５は、アンテナ６４によって受信されたテレビジョン放送信号からチャンネルを選局する。また、ビデオ入力端子６６は、液晶テレビジョン装置７０に内蔵若しくは外部接続されたＡＶ機器からのビデオ信号を入力する。そして切換部６７において、チューナ６５で選局されたテレビジョン放送信号とビデオ入力端子６６を介して入力したビデオ信号とを切換出力する。

切換部６７から出力された映像信号は映像処理部５１で映像処理され、ＬＣＤ制御部５２に出力される。映像処理部５１は、入力したビデオ信号から映像信号の生成処理や各種の画質調整処理等を行う。映像処理部５１は、コンポジット信号のＹＣ分離処理、ＹＣ信号からＲＧＢ信号を生成するＲＧＢ信号デコード処理、ＡＤ変換処理、色空間変換処理、ＩＰ変換処理、スケーリング処理、ＦＲＣ処理、色補正処理、同期検出処理、γ補整処理、ＯＳＤ表示処理等の映像信号処理を適宜実行する。

ＬＣＤ制御部５２は、映像処理部５１から出力された画像表示信号に従って液晶パネル（ＬＣＤ）１７のソースドライバに出力する階調データ及び信号線制御信号を生成するとともに、ゲートドライバに出力する走査線制御信号を生成し、液晶パネル１７における画像表示制御を行う。また、ＬＣＤ制御部５２は、光源駆動部５５へ出力するバックライト制御信号を生成し、ＬＥＤバックライト５８の発光駆動制御を行う。これら液晶パネル１７の駆動制御と、ＬＥＤバックライト５８の発光輝度制御は、図８を参照して説明した方式を適用することができる。

また、液晶テレビジョン装置７０において、切換部６７から出力された音声信号は、音声処理部６８で処理されてスピーカ６９から音声出力される。また、リモコン受光部６１は、リモコン装置６０から送信された赤外線によるリモコン操作信号を受光し、制御部６２へ送る。制御部６２は、リモコン受光部６１で受光したリモコン操作信号を検出・解析し、チューナ６５、切換部６７、映像処理部５１、ＬＣＤ制御部５２、音声処理部６８等に対してそれらの動作を制御する制御信号を出力する。制御部６２では、メモリ６３に記憶されたプログラムやデータが使用される。また、液晶テレビジョン装置７０に対するユーザによる操作入力は、リモコン装置６０だけでなく、液晶テレビジョン装置７０の本体操作部に設けられた操作キーやスイッチを用いて実行することができる。

なお、本発明に係わる画像表示装置としては、上述した液晶テレビジョン装置に限定されることはなく、液晶パネル等の表示パネルを背面から照明して、表示画像を生成する構成を有する種々の画像表示装置に適用することができる。

本発明に係る直下型のＬＥＤバックライト装置の構成例を説明するための図である。図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤの配置例を説明するための図である。図１のＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤの他の配置例を説明するための図である。本発明のＬＥＤバックライト装置に適用可能な補助ＬＥＤの一構成例を示す長手方向断面図である。図４の補助ＬＥＤに設けられるＬＥＤチップの原理を説明するための図である。図５のＬＥＤチップの一構成例を説明するための斜視図である。本発明のＬＥＤバックライト装置に適用可能な補助ＬＥＤの他の構成例を示す長手方向断面図である。本発明に適用可能なバックライト装置を備えた液晶表示装置の構成例を説明するためのブロック図である。本発明の画像表示装置として構成された液晶テレビジョン装置の構成例を示すブロック図である。従来のＬＥＤバックライトの概略上面図である。

符号の説明

１０…ＬＥＤバックライト装置、１１…反射板、１２…ＬＥＤ、１３，３０，４０…補助ＬＥＤ、１３ｃ…四隅の補助ＬＥＤ、１４…拡散板、１５…光学シート類、１６…筐体、１７…液晶パネル（ＬＣＤ）、２０…ＬＥＤチップ、２１…Ｐ型半導体、２１ａ…Ｐ電極（＋）、２２…Ｎ型半導体、２２ａ…Ｎ電極（−）、２３…発光阻止部分、３１，４１…ＬＥＤチップ基板、３２，４２…チップ基台、３３，４３…蛍光体、３４，４４…透明樹脂、４５…遮蔽部材、４６…頭頂の反射部材、４７…底面の反射部材、５０…液晶表示装置、５１…映像処理部、５２…ＬＣＤ制御部、５３…ソースドライバ、５４…ゲートドライバ、５５…光源駆動部、５６…水平駆動回路、５７…垂直駆動回路、５８…ＬＥＤバックライト、６０…リモコン装置、６１…リモコン受光部、６２…制御部、６３…メモリ、６４…アンテナ、６５…チューナ、６６…ビデオ入力端子、６７…切換部、６８…音声処理部、６９…スピーカ、７０…液晶テレビジョン装置。

Claims

ＬＥＤから発光された光により被照明体を背面から照明するようにしたＬＥＤバックライト装置において、複数のＬＥＤを配列し、さらに、その外周部分に光量を補助するための複数の補助ＬＥＤを一列配置し、該補助ＬＥＤは、前記ＬＥＤより低い電流で駆動され、複数方向の指向性をもって光を出射させるものであることを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置において、前記補助ＬＥＤはＬＥＤチップを有し、該ＬＥＤチップは、Ｎ型半導体及びＰ型半導体における接合部分の一部が、絶縁体又は空洞でなる部分で置き換えて形成され、該絶縁体又は空洞でなる部分を挟んだ少なくとも両端部分で発光することを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置において、前記補助ＬＥＤは、細長い断面形状をもち、長手方向の中央部分を、発せられた光を内側へ反射させる反射部材で遮光したことを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤバックライト装置において、前記複数のＬＥＤを、所定の縦方向間隔及び所定の横方向間隔をもつ格子の格子点上に配列したことを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
請求項４に記載のＬＥＤバックライト装置において、前記複数の補助ＬＥＤは、前記横方向間隔で横方向に一列に配置され、前記縦方向間隔で縦方向に一列に配置され、前記横方向に配置された補助ＬＥＤの列は、前記縦方向間隔より短い距離だけ前記ＬＥＤの最外横列と離間しており、前記縦方向に配置された補助ＬＥＤの列は、前記横方向間隔より短い距離だけ前記ＬＥＤの最外縦列と離間していることを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備えたことを特徴とする画像表示装置。