JP2007102136A - Backlight device and display device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば液晶表示パネルのような非自発光型画像表示パネル用の直下型バックライト装置に関するものである。 The present invention relates to a direct backlight device for a non-self-luminous image display panel such as a liquid crystal display panel.
従来、液晶表示装置のバックライトとして、ＬＥＤ（light-emitting diode）を光源とするＬＥＤバックライトが用いられている。ＬＥＤバックライトを用いる上では、輝度や色度の制御が重要な課題となっている。 Conventionally, an LED backlight using an LED (light-emitting diode) as a light source has been used as a backlight of a liquid crystal display device. In using an LED backlight, control of luminance and chromaticity is an important issue.
なぜなら、ＬＥＤの発光特性は素子ごとに異なっており、特に製造単位毎に異なるため、１つのバックライトに異なる製造単位のＬＥＤを用いようとすると、場所による輝度ムラ、色ムラが発生する。さらに、ＬＥＤは半導体素子であるため、温度変化や経時変化でも発光効率、発光ピーク波長といった発光特性の変化を起こし、その変化率も製造単位毎に異なるからである。このため、従来はできるだけ同じ製造単位のＬＥＤを用いるか、特性の揃ったＬＥＤを選別して用いるなどの工夫をしていた。 This is because the light emission characteristics of the LED are different for each element, and particularly for each manufacturing unit. Therefore, when an LED of a different manufacturing unit is used for one backlight, luminance unevenness and color unevenness occur depending on the location. Furthermore, since the LED is a semiconductor element, the light emission characteristics such as the light emission efficiency and the light emission peak wavelength change even when the temperature changes or changes with time, and the rate of change varies depending on the manufacturing unit. For this reason, conventionally, there has been devised such as using LEDs of the same production unit as much as possible, or selecting and using LEDs with uniform characteristics.
そこで、ＬＥＤバックライトにカラーセンサや温度センサを搭載し、これらセンサからの信号をフィードバックすることによりバックライトの輝度や色度を一定化するように制御する技術が開発されている（例えば非特許文献１参照）。 Therefore, a technology has been developed in which a color sensor or a temperature sensor is mounted on the LED backlight, and control is performed so that the luminance and chromaticity of the backlight are made constant by feeding back signals from these sensors (for example, non-patent). Reference 1).
一方、画像表示装置における表示の色を調整する技術としては、表示されている画面の色をセンサによって検出して調整を行う、いわゆるキャリブレーションシステムも知られている（例えば特許文献１及び２参照）。
しかしながら、上記非特許文献１に開示の技術では、画面全体の輝度ムラや色度ムラの発生を十分に抑制することは困難である。 However, with the technique disclosed in Non-Patent Document 1, it is difficult to sufficiently suppress the occurrence of luminance unevenness and chromaticity unevenness on the entire screen.
なぜなら、上記非特許文献１に開示の技術では、上記カラーセンサをＬＥＤバックライトの側面に取り付けており、このようなカラーセンサの配置では、画面全体の輝度や色度を検出できたとしても、画面の各部における輝度や色度を個別に検出する、つまり輝度ムラや色度ムラを検出することはできないからである。 Because, in the technique disclosed in Non-Patent Document 1, the color sensor is attached to the side surface of the LED backlight, and even if the luminance and chromaticity of the entire screen can be detected with such a color sensor arrangement, This is because the brightness and chromaticity in each part of the screen are detected individually, that is, the brightness unevenness and chromaticity unevenness cannot be detected.
また、上記特許文献１及び２に開示の技術は、キャリブレーションのための技術であるため、画像表示装置を普通に使用している状態において輝度ムラや色度ムラを抑制するための制御を行うことは困難である。 In addition, since the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are techniques for calibration, control is performed to suppress luminance unevenness and chromaticity unevenness in a state where the image display apparatus is normally used. It is difficult.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光領域全体としての明るさのムラの低減を図ることができ、より望ましくは色合いのムラの低減をも図ることができるバックライト装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce unevenness in brightness of the entire light emitting region, and more desirably to reduce unevenness in hue. It is to realize a backlight device capable of performing the above.
本発明に係るバックライト装置は、非自発光型画像表示パネル用の直下型バックライト装置であって、上記課題を解決するために、前記画像表示パネルの表示領域に対応する発光領域を有し、前記発光領域は、入射する光の量（輝度や光量）を検出する光検出部と、この光検出部による検出結果に基づいて発光量が制御される発光部とが配置された複数の小領域からなることを特徴としている。 A backlight device according to the present invention is a direct-type backlight device for a non-self-luminous image display panel, and has a light-emitting area corresponding to the display area of the image display panel in order to solve the above-described problem. The light emitting area includes a plurality of small light detectors in which a light detection unit that detects the amount of incident light (luminance and light amount) and a light emission unit whose light emission amount is controlled based on a detection result by the light detection unit. It is characterized by comprising areas.
上記構成では、発光領域を構成する複数の小領域ごとに、光検出部によって当該光検出部に入射する光の量を検出し、その検出結果に基づいて、当該小領域に配置された発光部の発光量を制御する。 In the above configuration, the amount of light incident on the light detection unit is detected by the light detection unit for each of the plurality of small regions constituting the light emission region, and the light emission unit disposed in the small region based on the detection result Control the amount of light emitted.
したがって、上記構成では、発光領域を小領域に分け、この小領域ごとに発光量を調整することができる。 Therefore, in the above configuration, the light emitting region can be divided into small regions, and the light emission amount can be adjusted for each small region.
その結果、発光領域における小領域ごとの明るさのムラを抑制するように調整することが可能となり、発光領域全体としての明るさのムラの低減を図ることができるようになる。 As a result, it is possible to make adjustments so as to suppress the uneven brightness of each small area in the light emitting area, and it is possible to reduce the uneven brightness of the entire light emitting area.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記光検出部は、複数の色成分ごとの光量を検出し、前記発光部は、複数の色成分ごとの発光量が制御されることが望ましい。 In the backlight device according to the present invention, in the above configuration, it is preferable that the light detection unit detects a light amount for each of a plurality of color components, and the light emission unit controls a light emission amount for each of the plurality of color components. .
上記構成では、光検出部によって複数の色成分ごとの光量を検出し、発光部は複数の色成分ごとの発光量が制御される。 In the above configuration, the light detection unit detects the light amount for each of the plurality of color components, and the light emission unit controls the light emission amount for each of the plurality of color components.
したがって、上記構成では、各小領域において、発光量に加えて発光する光の色合いを調整することができる。 Therefore, in the above configuration, in each small region, the hue of the emitted light can be adjusted in addition to the light emission amount.
その結果、明るさのムラの低減に加えて、色合いのムラの低減をも図ることができるようになる。 As a result, in addition to reducing brightness unevenness, it is also possible to reduce color unevenness.
なお、上記構成において、上記制御を行うためには、前記光検出部による検出結果に基づいて、前記発光部の発光量を制御する制御部を備えておけばよい。 In the above configuration, in order to perform the above control, a control unit that controls the light emission amount of the light emitting unit based on the detection result by the light detecting unit may be provided.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記光検出部及び発光部を搭載するとともに、前記複数の小領域に対応するように分割された基板を備えることが望ましい。 In the backlight device according to the present invention, in the above-described configuration, it is preferable that the light detection unit and the light emitting unit are mounted and the substrate is divided so as to correspond to the plurality of small regions.
上記構成では、光検出部と、当該光検出部による検出結果に基づいて制御される発光部とが同一基板に搭載されることになるので、この基板を組み合わせることによって種々の大きさの発光領域を有するバックライト装置を容易に構成することができるようになる。 In the above configuration, since the light detection unit and the light emitting unit controlled based on the detection result by the light detection unit are mounted on the same substrate, light emitting regions of various sizes can be obtained by combining the substrates. The backlight device having the above can be easily configured.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各基板は、前記発光領域の形状と相似形状を有することが望ましい。 In the backlight device according to the present invention, it is preferable that each substrate has a shape similar to the shape of the light emitting region.
画像表示パネルの表示領域の形状は一般に矩形形状を有し、かつ、その縦横比は定まっているので、各基板の形状を上記表示領域の形状と相似形状とすることにより、種々の大きさの表示領域に対応した発光領域を有するバックライト装置を構成しやすくなる。 Since the shape of the display area of the image display panel generally has a rectangular shape and the aspect ratio is fixed, by making the shape of each substrate similar to the shape of the display area, various sizes can be obtained. It becomes easy to construct a backlight device having a light emitting area corresponding to the display area.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各基板は、８１ｍｍ×１４４ｍｍの外形寸法有することが望ましい。 The backlight device according to the present invention is preferably configured such that each of the substrates has an outer dimension of 81 mm × 144 mm.
上記サイズの基板であれば、組み合わせによって代表的なサイズ（１３，１５，２０，２６，３２，３７，４０，４２，４５，４６，５２，５７，５８，５９，６５インチ）の表示領域にほぼ対応したサイズの発光領域を有するバックライト装置を構成することができる。 In the case of a substrate of the above size, a display area of a typical size (13, 15, 20, 26, 32, 37, 40, 42, 45, 46, 52, 57, 58, 59, 65 inches) depending on the combination. A backlight device having a light-emitting region with a size corresponding to the size can be configured.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各小領域では、前記発光部が行列状に複数配置されているとともに、前記光検出部の設置位置は、行方向及び列方向における前後の発光部の数が同数又はその差が１となる位置であることが望ましい。 The backlight device according to the present invention has the above-described configuration, and in each of the small regions, a plurality of the light emitting units are arranged in a matrix, and the installation positions of the light detection units are the front and rear in the row direction and the column direction. It is desirable that the number of light emitting units is the same number or a position where the difference is 1.
上記構成では、各小領域において、行列状に配置された複数の発光部のほぼ中央に光検出部が位置することになるので、光検出部により各小領域における平均的な光の量を検出することができるようになり、より適正な調整が可能となる。 In the above configuration, in each small region, the light detection unit is positioned approximately at the center of the plurality of light emitting units arranged in a matrix, so the light detection unit detects the average amount of light in each small region. This makes it possible to make more appropriate adjustments.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各基板における前記発光部の搭載されている面には、反射率向上処理が施されていることが望ましい。なお、反射率向上処理とは、基板表面よりも光の反射率を向上させる処理を意味し、例えば白色樹脂の塗布や高反射率シートの貼り付けによって実現する。 In the backlight device according to the present invention, in the above-described configuration, it is preferable that the surface of each substrate on which the light emitting unit is mounted is subjected to a reflectance improvement process. The reflectance improving process means a process for improving the light reflectance over the substrate surface, and is realized, for example, by applying a white resin or attaching a high reflectance sheet.
上記構成では、基板表面側における光のロスが低減されるので、発光部からの光の利用効率を向上させることができる。 In the above configuration, the light loss on the substrate surface side is reduced, so that the light use efficiency from the light emitting portion can be improved.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記発光部は、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ発する３種類の発光素子によって構成することができる。 In the backlight device according to the present invention, in the above configuration, the light emitting unit may be configured by three types of light emitting elements that emit red, green, and blue light, respectively.
上記構成では、上記３種類の発光素子の出力をそれぞれ制御することによって、明るさ及び／又は色合いを調整することができる。 In the above configuration, brightness and / or hue can be adjusted by controlling the outputs of the three types of light emitting elements.
なお、前記３種類の発光素子のうちの少なくとも１種類は、光源と、当該光源から発せられた光を吸収して当該光よりも長波長の光を発する蛍光体とを備えるものであってもよい。 Note that at least one of the three types of light emitting elements may include a light source and a phosphor that absorbs light emitted from the light source and emits light having a longer wavelength than the light. Good.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記３種類の発光素子のうちの少なくとも１種類は、炭化珪素又は窒化ガリウムからなる半導体基板を用いて形成された半導体発光素子であるとともに、前記半導体基板の屈折率と空気の屈折率との間の屈折率を有する透光性樹脂によって封止されていることが望ましい。 The backlight device according to the present invention has the above-described configuration, wherein at least one of the three types of light-emitting elements is a semiconductor light-emitting element formed using a semiconductor substrate made of silicon carbide or gallium nitride, and It is desirable to be sealed with a translucent resin having a refractive index between the refractive index of the semiconductor substrate and the refractive index of air.
上記構成では、半導体発光素子の発光層から発せられ半導体基板を透過して外部へ出る光の経路に上記透光性樹脂が介在することにより、半導体基板から外部（空気）へ至るまでの屈折率の変化を段階的変化とすることができる。したがって、上記経路においてより多くの光を外部に取り出すことができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。 In the above configuration, the refractive index from the semiconductor substrate to the outside (air) is obtained by interposing the light-transmitting resin in the path of light emitted from the light emitting layer of the semiconductor light emitting element and passing through the semiconductor substrate and exiting to the outside. Can be a gradual change. Therefore, more light can be extracted to the outside through the path, and the light use efficiency can be improved.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記半導体発光素子の搭載面には銀めっきが施されていることが望ましい。 In the backlight device according to the present invention, the mounting surface of the semiconductor light emitting element is preferably silver-plated in the above configuration.
上記構成では、半導体発光素子の発光層から発せられ、当該半導体発光素子の搭載面側へ出る光を銀めっきによって効率的に反射させることができる。したがって、半導体発光素子の搭載面側へ出る光を効率的に外部に取り出すことができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。 In the said structure, the light emitted from the light emitting layer of a semiconductor light-emitting device and emitted to the mounting surface side of the semiconductor light-emitting device can be efficiently reflected by silver plating. Therefore, light emitted to the mounting surface side of the semiconductor light emitting element can be efficiently extracted to the outside, and light utilization efficiency can be improved.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記光検出部は、前記発光部からの光が直接入射することを防ぐ遮光部を備えることが望ましい。 In the backlight device according to the present invention, in the above configuration, it is preferable that the light detection unit includes a light shielding unit that prevents light from the light emitting unit from directly entering.
上記構成では、発光部からの光が間接的に入射する（例えば、画像表示パネルや、画像表示パネルとに設置される拡散板などによって散乱された光が入射する）ことになるので、画像表示パネルを介して観察される光の状態により近い状態での検出が可能となる。 In the above configuration, light from the light emitting unit is indirectly incident (for example, light scattered by an image display panel or a diffusion plate installed on the image display panel is incident). Detection in a state closer to the state of light observed through the panel becomes possible.
本発明に係るバックライト装置は、上記構成において、前記各基板には、当該基板の温度を検出する温度検出部が搭載されており、前記各基板に搭載された発光部は、さらに、同一基板に搭載された温度検出部による検出結果に基づいて発光量が制御されることが望ましい。 In the backlight device according to the present invention, in each of the above-described configurations, each substrate includes a temperature detection unit that detects the temperature of the substrate, and the light emitting unit mounted on each substrate further includes the same substrate. It is desirable that the light emission amount is controlled based on the detection result by the temperature detection unit mounted on the.
上記構成では、基板温度の変化による発光部の発光状態の変化を考慮に入れた発光量の制御を行うことができるようになる。 With the above configuration, it is possible to control the light emission amount taking into account the change in the light emission state of the light emitting unit due to the change in the substrate temperature.
本発明に係る表示装置は、上記何れかのバックライト装置と、前記バックライト装置からの光の透過状態を制御することにより画像を表示する非自発光型画像表示パネルとを備えることを特徴としている。 A display device according to the present invention includes any one of the backlight devices described above and a non-self-luminous image display panel that displays an image by controlling a transmission state of light from the backlight device. Yes.
上記構成では、表示画面において明るさのムラの低減を図ることができる。 With the above configuration, it is possible to reduce unevenness in brightness on the display screen.
本発明に係るバックライト装置は、以上のように、画像表示パネルの表示領域に対応する発光領域を有し、発光領域は、入射する光の量（輝度や光量）を検出する光検出部と、この光検出部による検出結果に基づいて発光量が制御される発光部とが配置された複数の小領域からなる構成である。 As described above, the backlight device according to the present invention has a light emitting area corresponding to the display area of the image display panel, and the light emitting area includes a light detection unit that detects the amount of incident light (luminance and light quantity). In this configuration, the light emitting unit whose light emission amount is controlled based on the detection result by the light detecting unit is arranged.
上記構成では、発光領域を構成する複数の小領域ごとに、光検出部によって当該光検出部に入射する光の量を検出し、その検出結果に基づいて、当該小領域に配置された発光部の発光量を制御する。 In the above configuration, the amount of light incident on the light detection unit is detected by the light detection unit for each of the plurality of small regions constituting the light emission region, and the light emission unit disposed in the small region based on the detection result Control the amount of light emitted.
したがって、上記構成では、発光領域を小領域に分け、この小領域ごとに発光量を調整することができる。 Therefore, in the above configuration, the light emitting region can be divided into small regions, and the light emission amount can be adjusted for each small region.
その結果、発光領域における小領域ごとの明るさのムラを抑制するように調整することが可能となり、発光領域全体としての明るさのムラの低減を図ることができるようになるという効果を奏する。 As a result, it is possible to make adjustments so as to suppress uneven brightness in each small area in the light emitting area, and it is possible to reduce the uneven brightness in the entire light emitting area.
〔実施形態１〕
本発明の第１の実施形態について図１から図１１に基づいて説明すると以下の通りである。
Embodiment 1
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11 as follows.
まず、図１（ａ）及び図１（ｂ）に基づいて、本実施形態における液晶表示装置１の概略構成について説明する。液晶表示装置１は、液晶ユニット２、バックライト３、内部筐体４、バックライト制御部５及び駆動・電源回路６を備えており、これらは液晶表示装置１の正面側から背面側に向かってこの順に配置されている。 First, based on FIG. 1A and FIG. 1B, a schematic configuration of the liquid crystal display device 1 in the present embodiment will be described. The liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal unit 2, a backlight 3, an internal housing 4, a backlight control unit 5, and a drive / power supply circuit 6, which are from the front side to the back side of the liquid crystal display device 1. Arranged in this order.
これら液晶表示装置１の構成要素のうち、液晶ユニット２及び駆動・電源回路６は従来のものが用いられている。 Among these constituent elements of the liquid crystal display device 1, conventional liquid crystal units 2 and driving / power supply circuits 6 are used.
すなわち、液晶ユニット２は、液晶材料を挟持する一対の基板を備えるとともに、これら基板に設けられたカラーフィルタや偏光フィルムなどを備えたものである。また、駆動・電源回路６は、液晶ユニット２やバックライト制御部５に対し、これらを動作させるための電力や、これらを制御するための信号を供給することにより液晶表示装置１全体の駆動及び制御を行うものである。 That is, the liquid crystal unit 2 includes a pair of substrates that sandwich a liquid crystal material, and includes a color filter, a polarizing film, and the like provided on these substrates. Further, the drive / power supply circuit 6 supplies the power for operating the liquid crystal unit 2 and the backlight control unit 5 and signals for controlling them to drive and drive the entire liquid crystal display device 1. Control is performed.
次に、本実施形態におけるバックライト３及びバックライト制御部５について説明する。 Next, the backlight 3 and the backlight control part 5 in this embodiment are demonstrated.
バックライト３は、非自発光型画像表示パネルである液晶ユニット２に対して白色光を供給するためのものであり、基板上に多数の発光素子を搭載した構成を有している。 The backlight 3 is for supplying white light to the liquid crystal unit 2 which is a non-self-luminous image display panel, and has a configuration in which a large number of light emitting elements are mounted on a substrate.
本実施形態のバックライト３は、後述するように発光素子を搭載した複数の基板を組み合わせることによって構成される。そして、各基板に搭載される発光素子は、その輝度及び色合いが所定の値となるようにあらかじめ調整される。 As will be described later, the backlight 3 of the present embodiment is configured by combining a plurality of substrates on which light emitting elements are mounted. And the light emitting element mounted in each board | substrate is adjusted beforehand so that the brightness | luminance and hue may become a predetermined value.
しかしながら、上記基板を組み合わせて各基板の発光素子を同じ設定で点灯すると、液晶ユニット２の表示領域内に輝度分布や色分布が発生する。その理由は、単純にいえば、液晶ユニット２の中央部に配置された基板の領域と、液晶ユニット２の周辺部に配置された基板の領域とでは、周囲から入り込む光の条件や温度条件などが異なるからである。 However, when the above substrates are combined and the light emitting elements of the respective substrates are lit with the same setting, luminance distribution and color distribution are generated in the display area of the liquid crystal unit 2. The reason is that, simply speaking, the conditions of the light entering from the surroundings, the temperature condition, etc., in the area of the substrate arranged in the central part of the liquid crystal unit 2 and the area of the substrate arranged in the peripheral part of the liquid crystal unit 2. This is because they are different.
そこで、本実施形態のバックライト３では、上記基板ごとに輝度及び色度をセンサを用いて計測し、所定の輝度及び色度となるように自動的に調整することにより、液晶ユニット２の表示領域全体での輝度ムラ及び色ムラを抑えて輝度及び色度が均一になるようにする。 Therefore, in the backlight 3 of the present embodiment, the brightness and chromaticity are measured for each of the substrates using a sensor and automatically adjusted so as to have a predetermined brightness and chromaticity, whereby the display of the liquid crystal unit 2 is displayed. Luminance unevenness and color unevenness in the entire area are suppressed so that the brightness and chromaticity are uniform.
また、このバックライト３を使用していくと、液晶ユニット２の表示領域内の温度分布の変化や環境温度の変化、それぞれの発光素子の発光輝度の経時変動、発光素子間での上記経時変動のばらつきなどが生じ、これらによって上記表示領域全体での輝度及び色度の均一性が崩れる。 Further, when the backlight 3 is used, a change in temperature distribution in the display area of the liquid crystal unit 2 and a change in environmental temperature, a change in light emission luminance with time of each light emitting element, and a change with time between the light emitting elements. And the like, and the uniformity of luminance and chromaticity in the entire display area is lost.
そこで、本実施形態のバックライト３では、液晶表示装置１の使用中においても、センサを用いた調整を行うことにより所定の輝度及び色度となるように調整して、輝度ムラや色ムラを抑えるようにする。 Therefore, in the backlight 3 of the present embodiment, even when the liquid crystal display device 1 is in use, adjustment using a sensor is performed so that predetermined luminance and chromaticity are obtained, and luminance unevenness and color unevenness are thereby reduced. Try to suppress.
そのために、本実施形態におけるバックライト３及びバックライト制御部５は、以下に説明する構成を有している。 Therefore, the backlight 3 and the backlight control unit 5 in the present embodiment have a configuration described below.
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態のバックライト３は、単一の基板によって構成されるのではなく、液晶ユニット２の表示領域を行列状に等分割した大きさを有する多数のバックライト基板３１によって構成されている。この多数のバックライト基板３１は、内部筐体４の正面側の面に行列状に固定されている。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the backlight 3 of this embodiment is not configured by a single substrate, but the display area of the liquid crystal unit 2 is equally divided into a matrix. It is constituted by a large number of backlight substrates 31 having a size. The large number of backlight substrates 31 are fixed in a matrix on the front surface of the inner housing 4.
また、バックライト制御部５は、バックライト３の発光素子を制御するものであり、バックライト基板３１に対応するように設けられた多数の制御基板５１と、各制御基板５１に搭載された制御回路によって構成されている。 The backlight control unit 5 controls the light emitting elements of the backlight 3, and includes a large number of control boards 51 provided so as to correspond to the backlight board 31, and controls mounted on the control boards 51. It is constituted by a circuit.
以下の説明では、バックライト基板３１と制御基板５１とは１対１に対応するように構成されているものとして説明する。この場合、互いに対応するバックライト基板３１と制御基板５１とは、内部筐体４に形成されている開口部（図示せず）を介してフレキシブル配線などによって結線することになる。このように構成すると、バックライト基板３１と制御基板５１との対応関係がわかりやすくなるとともに、これらの間を結線する配線長が短くなるのでノイズを受けにくくなり信号のＳ／Ｎ比がよくなるメリットがある。 In the following description, it is assumed that the backlight substrate 31 and the control substrate 51 are configured to have a one-to-one correspondence. In this case, the backlight substrate 31 and the control substrate 51 corresponding to each other are connected by flexible wiring or the like through an opening (not shown) formed in the internal housing 4. With this configuration, the correspondence relationship between the backlight substrate 31 and the control substrate 51 can be easily understood, and the wiring length connecting them can be shortened, so that it is less susceptible to noise and the signal S / N ratio is improved. There is.
ただし、内部筐体４の背面側に他の回路等を配置する必要が生じ、上記構成を実現しがたい場合もある。 However, it may be necessary to arrange another circuit or the like on the back side of the internal housing 4 and it may be difficult to realize the above configuration.
上記制御基板５１の配置は様々な変更が可能であり、そもそも多数の制御基板５１に分割することなくバックライト制御部５を構成してもよい。 The arrangement of the control board 51 can be variously changed, and the backlight control unit 5 may be configured without being divided into a large number of control boards 51 in the first place.
バックライト３及びバックライト制御部５によって本発明に係る直下型バックライト装置７が構成され、この直下型バックライト装置７のうち、上記のように互いに対応する１組のバックライト基板３１及び制御基板５１、並びにこれらに搭載されている回路要素からなる構成をバックライトユニット７１（図３参照）と称することとする。 The backlight 3 and the backlight control unit 5 constitute a direct type backlight device 7 according to the present invention. Among the direct type backlight device 7, a pair of backlight substrates 31 and controls corresponding to each other as described above. A configuration including the substrate 51 and circuit elements mounted thereon is referred to as a backlight unit 71 (see FIG. 3).
なお、直下型バックライト装置とは、液晶ユニット２のような非自発光型画像表示パネルの表示領域裏側直下に複数の光源を並べて配したものを指す。 The direct-type backlight device refers to a device in which a plurality of light sources are arranged side by side immediately below the display area behind a non-self-luminous image display panel such as the liquid crystal unit 2.
図３に基づいて、バックライトユニット７１のより詳細な構成について説明する。なお、図３では、バックライト基板３１と制御基板５１とを平面的に並べて図示しているが、内部筐体４に搭載される際にはこれらは、図４に示すように、バックライト基板３１と制御基板５１とは内部筐体４を挟んで搭載される。 A more detailed configuration of the backlight unit 71 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the backlight substrate 31 and the control substrate 51 are shown side by side in a plan view. However, when the backlight substrate 31 and the control substrate 51 are mounted on the internal housing 4, these are as shown in FIG. 4. 31 and the control board 51 are mounted with the internal housing 4 interposed therebetween.
バックライト基板３１は、発光素子として、赤色、緑色及び青色ＬＥＤをそれぞれ複数個搭載している。なお、図３では、赤色ＬＥＤを「Ｒ」、緑色ＬＥＤを「Ｇ」、青色ＬＥＤを「Ｂ」で示している。赤色、緑色及び青色ＬＥＤは、それぞれ独立して結線されることにより、それぞれ独立して駆動される。つまり、赤色、緑色及び青色ＬＥＤはそれぞれ個別に発光量を調節できるようになっている。 The backlight substrate 31 is mounted with a plurality of red, green and blue LEDs as light emitting elements. In FIG. 3, the red LED is indicated by “R”, the green LED is indicated by “G”, and the blue LED is indicated by “B”. The red, green, and blue LEDs are independently connected to each other to be driven independently. That is, the red, green, and blue LEDs can individually adjust the light emission amount.
また、バックライト基板３１は、当該基板の中央付近にカラーセンサ３１ａを搭載している。カラーセンサ３１ａは、その位置に到達する光の赤色、緑色及び青色成分それぞれの光量を検出し、各光量を示す３チャンネルの信号を出力する。 The backlight substrate 31 has a color sensor 31a mounted near the center of the substrate. The color sensor 31a detects the light amounts of the red, green and blue components of the light reaching the position, and outputs a three-channel signal indicating each light amount.
上記構成により、液晶ユニット２の表示領域における各バックライト基板３１に対応する領域は、各バックライト基板３１に搭載された赤色、緑色及び青色ＬＥＤからの光によって主に照明されるとともに、この領域を照明する平均的な光の赤色、緑色及び青色成分それぞれの光量が各バックライト基板３１に搭載されたカラーセンサ３１ａによって検出される。 With the above configuration, the area corresponding to each backlight substrate 31 in the display area of the liquid crystal unit 2 is mainly illuminated by the light from the red, green, and blue LEDs mounted on each backlight substrate 31, and this area. The light amounts of the red, green and blue components of the average light that illuminates the light are detected by the color sensors 31 a mounted on the backlight substrates 31.
一方、制御基板５１は、対応するバックライト基板３１のカラーセンサ３１ａによって検出された各色成分の光量に基づき、対応するバックライト基板３１の赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光量を制御するものである。 On the other hand, the control board 51 controls the light emission amounts of the red, green and blue LEDs of the corresponding backlight board 31 based on the light amounts of the respective color components detected by the color sensors 31a of the corresponding backlight board 31. .
そのために、制御基板５１は、Ａ／Ｄ変換部５１ａ、光量演算部５１ｂ、制御量演算部５１ｃ、相関データメモリ５１ｄ、基準光量データメモリ５１ｅ及びＬＥＤ駆動部５１ｆを搭載している。これら各部による制御動作について説明すると次のとおりである。 For this purpose, the control board 51 includes an A / D conversion unit 51a, a light amount calculation unit 51b, a control amount calculation unit 51c, a correlation data memory 51d, a reference light amount data memory 51e, and an LED driving unit 51f. The control operations by these units will be described as follows.
カラーセンサ３１ａから出力された３チャンネルのアナログ信号（各色成分の光量を示す信号）は、Ａ／Ｄ変換部５１ａによってデジタル信号に変換され、光量演算部５１ｂに入力される。 A three-channel analog signal (a signal indicating the light amount of each color component) output from the color sensor 31a is converted into a digital signal by the A / D conversion unit 51a and input to the light amount calculation unit 51b.
光量演算部５１ｂは、入力される信号に基づくとともに、相関データメモリ５１ｄに記憶されている相関データを参照することにより、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれについて予測される発光量（予測発光量）を特定し、これらを示す信号を制御量演算部５１ｃに出力する。 The light amount calculation unit 51b refers to the input light and refers to the correlation data stored in the correlation data memory 51d, thereby calculating the predicted light emission amount (predicted light emission amount) for each of the red, green, and blue LEDs. A signal indicating these is output to the control amount calculation unit 51c.
なお、上記相関データメモリ５１ｄに記憶されている相関データは、カラーセンサ３１ａによって検出される各色成分の光量と、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの予測発光量との間の、あらかじめ実験的に求められた相関関係を示すルックアップテーブル形式のデータである。 The correlation data stored in the correlation data memory 51d is experimentally obtained in advance between the light amount of each color component detected by the color sensor 31a and the predicted light emission amount of each of the red, green, and blue LEDs. This is data in a look-up table format indicating the correlation obtained.
制御量演算部５１ｃは、光量演算部５１ｂによって特定された赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの予測発光量と、基準光量データメモリ５１ｅに記憶されている基準光量データとを比較し、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量を基準発光量に一致させるための制御量を演算し、この制御量を示す信号をＬＥＤ駆動部５１ｆに出力する。 The control amount calculation unit 51c compares the predicted light emission amount of each of the red, green, and blue LEDs specified by the light amount calculation unit 51b with the reference light amount data stored in the reference light amount data memory 51e. A control amount for making the light emission amount of each blue LED coincide with the reference light emission amount is calculated, and a signal indicating the control amount is output to the LED driving unit 51f.
なお、上記基準光量データメモリ５１ｅに記憶されている基準光量データは、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量の基準値を示すデータである。 The reference light amount data stored in the reference light amount data memory 51e is data indicating the reference values of the light emission amounts of the red, green, and blue LEDs.
ＬＥＤ駆動部５１ｆは、制御量演算部５１ｃからの信号に基づいて赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれを駆動するための駆動信号を生成し、赤色、緑色及び青色ＬＥＤに供給する。この駆動信号は、電流値によって発光量を変化させる電流信号であってもよく、パルス幅によって発光量を変化させるＰＷＭ信号であってもよい。 The LED drive unit 51f generates drive signals for driving the red, green, and blue LEDs based on the signal from the control amount calculation unit 51c, and supplies the drive signals to the red, green, and blue LEDs. This drive signal may be a current signal that changes the light emission amount according to the current value, or may be a PWM signal that changes the light emission amount depending on the pulse width.
なお、バックライト制御部５は駆動・電源回路６に接続されており、駆動・電源回路６からバックライト制御部５に対して電力が供給されるとともに、バックライト制御部５の全体的な制御（各制御基板５１共通の制御、例えば、画面全体の光量を変更するなど）は駆動・電源回路６によって行われる。 The backlight control unit 5 is connected to the drive / power supply circuit 6 so that power is supplied from the drive / power supply circuit 6 to the backlight control unit 5 and the overall control of the backlight control unit 5 is performed. (Control common to each control board 51, for example, changing the amount of light of the entire screen) is performed by the drive / power supply circuit 6.
以上のようなバックライトユニット７１を図５に示すように行列状に配置することにより、液晶ユニット２の表示領域に対応する発光領域を実現している。 By arranging the backlight units 71 as described above in a matrix as shown in FIG. 5, a light emitting area corresponding to the display area of the liquid crystal unit 2 is realized.
なお、ここでは、バックライト基板３１は縦８１ｍｍ×横１４４ｍｍであり、このバックライト基板３１を縦７行×横７列、合計４９枚配置し、縦５７３ｍｍ×横１０１８ｍｍの４６型表示領域に対応する発光領域を実現している。また、各バックライト基板３１には、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組を縦４行×横７列、合計２８組（図４では簡略化のため赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組の数を少なく図示している）、カラーセンサ３１ａを１個搭載している。これら具体的数字は一例であり、種々の変更が可能である。 Here, the backlight substrate 31 is 81 mm long × 144 mm wide, and this backlight substrate 31 is arranged in a total of 49 pieces in 7 rows × 7 rows, corresponding to a 46-inch display area of 573 mm long × 1018 mm wide. A light emitting area is realized. Each backlight substrate 31 has a set of red, green and blue LEDs in 4 rows x 7 columns, a total of 28 sets (in FIG. 4, the number of sets of red, green and blue LEDs is reduced for simplification. One color sensor 31a is mounted. These specific numbers are examples, and various changes are possible.
このように、バックライト３は、液晶ユニット２の表示領域に対応する発光領域（図５では、縦７行×横７列にバックライト基板３１が敷きつめられた領域）を有し、この発光領域は、カラーセンサ３１ａと、このカラーセンサ３１ａによる検出結果に基づいて発光量が制御される赤色、緑色及び青色ＬＥＤとが配置された複数の小領域（図５では、各バックライト基板３１に対応する領域）からなっている。 As described above, the backlight 3 has a light emitting area corresponding to the display area of the liquid crystal unit 2 (in FIG. 5, an area in which the backlight substrate 31 is arranged in 7 rows × 7 columns). Corresponds to each backlight substrate 31 in FIG. 5 in which a color sensor 31a and red, green, and blue LEDs whose light emission amounts are controlled based on the detection result of the color sensor 31a are arranged. Area).
これにより、上記小領域ごとに、カラーセンサ３１ａによって光の量を検出し、その検出結果に基づいて、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光量を制御することができる。 Thereby, the amount of light can be detected by the color sensor 31a for each of the small regions, and the light emission amounts of the red, green, and blue LEDs can be controlled based on the detection result.
この制御は、上述したように、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光量が基準光量データメモリ５１ｅに記憶されている基準光量データに一致するように行われる。したがって、各バックライト基板３１において基準光量データを統一しておけば、上記小領域における明るさを発光領域全体においてほぼ均一にすることができる。つまり、発光領域における小領域ごとの明るさのムラを抑制するように調整することが可能となり、発光領域全体としての明るさのムラの低減を図ることができるようになる。 As described above, this control is performed so that the light emission amounts of the red, green, and blue LEDs coincide with the reference light amount data stored in the reference light amount data memory 51e. Therefore, if the reference light quantity data is unified in each backlight substrate 31, the brightness in the small area can be made substantially uniform in the entire light emitting area. That is, it is possible to make adjustments so as to suppress the uneven brightness in each small area in the light emitting area, and it is possible to reduce the uneven brightness in the entire light emitting area.
また、カラーセンサ３１ａは、その位置に到達する光の赤色、緑色及び青色成分それぞれの光量を検出し、赤色、緑色及び青色ＬＥＤは、それぞれの発光量が基準発光量に一致するように制御されるので、これらの混色による色合いを各色の基準発光量によって定まる色合いに調整することが可能となる。したがって、明るさのムラの低減に加えて、色合いのムラの低減をも図ることができるようになる。 The color sensor 31a detects the light amounts of the red, green, and blue components of the light reaching the position, and the red, green, and blue LEDs are controlled so that the respective light emission amounts match the reference light emission amount. Therefore, it is possible to adjust the hue due to these mixed colors to a hue determined by the reference light emission amount of each color. Therefore, in addition to the reduction in brightness unevenness, it is possible to reduce the unevenness in hue.
なお、単に明るさのムラの低減のみを図るようにしてもよく、その場合には、赤色、緑色及び青色成分それぞれの光量を検出する必要はないので、カラーセンサ３１ａの代わりに可視光全体の光量を検出できるセンサを用いればよい。 Note that it is possible to simply reduce the unevenness of brightness. In this case, since it is not necessary to detect the light amounts of the red, green, and blue components, the entire visible light is replaced instead of the color sensor 31a. A sensor that can detect the amount of light may be used.
また、上記発光領域は、カラーセンサ３１ａと、このカラーセンサ３１ａによる検出結果に基づいて発光量が制御される赤色、緑色及び青色ＬＥＤとが配置された複数の小領域からなっておればよいので、必ずしもこの小領域に対応するように基板が分割されている必要はないが、小領域に対応するように基板を分割することにより、同一構成の基板（バックライト基板３１）を組み合わせることによって、図６に示すように、種々の大きさの発光領域を有するバックライトを容易に構成することができるようになる。 Further, the light emitting area only needs to be composed of a plurality of small areas in which the color sensor 31a and red, green, and blue LEDs whose light emission amounts are controlled based on the detection result by the color sensor 31a. The substrate is not necessarily divided so as to correspond to this small region, but by dividing the substrate so as to correspond to the small region, by combining the substrates having the same configuration (backlight substrate 31), As shown in FIG. 6, it becomes possible to easily construct a backlight having light emitting areas of various sizes.
なお、バックライト基板３１の形状は、発光領域の形状と相似形状とすることが望ましい。発光領域は画像表示パネルの表示領域に対応するものであり、表示領域の形状は一般に矩形形状を有し、かつ、その縦横比は定まっているので、各バックライト基板３１の形状を表示領域の形状と相似形状とすることにより、種々の大きさの表示領域に対応した発光領域を有するバックライトを構成しやすくなる。 The shape of the backlight substrate 31 is desirably similar to the shape of the light emitting region. The light emitting area corresponds to the display area of the image display panel, and the shape of the display area generally has a rectangular shape and the aspect ratio is fixed. By making the shape similar to the shape, it becomes easy to configure a backlight having a light emitting region corresponding to a display region of various sizes.
また、バックライト基板３１のサイズは、縦８１ｍｍ×横１４４ｍｍであることが望ましい。このサイズであれば、図７に示すように、このバックライト基板３１を縦及び横方向に整数枚配置することによって代表的なサイズ（１３，１５，２０，２６，３２，３７，４０，４２，４５，４６，５２，５７，５８，５９，６５インチ）の表示領域にほぼ対応したサイズの発光領域を有するバックライトを構成することができる。 The size of the backlight substrate 31 is desirably 81 mm long × 144 mm wide. In this size, as shown in FIG. 7, a representative size (13, 15, 20, 26, 32, 37, 40, 42) is provided by arranging an integer number of backlight substrates 31 in the vertical and horizontal directions. , 45, 46, 52, 57, 58, 59, 65 inches), a backlight having a light emitting area of a size substantially corresponding to the display area can be configured.
なお、バックライト基板３１のサイズとしては、上記サイズの横を半分にして縦８１ｍｍ×横７２ｍｍとしたり、縦を２倍にして縦１６２ｍｍ×横１４４ｍｍとしたりしてより正方形に近い形状としてもよい。また、縦８１ｍｍ×横４８ｍｍのようなサイズも考えられ、他にも種々のサイズが考えられる。 The size of the backlight substrate 31 may be made closer to a square by halving the size to 81 mm × 72 mm, or doubling the length to 162 mm × 144 mm. . In addition, a size of 81 mm long × 48 mm wide is conceivable, and various other sizes are conceivable.
また、以上の説明では、バックライト基板３１は互いの間を隙間なく配置することを前提として説明したが、必ずしもこのように配置する必要はなく、色むらが生じない程度に隙間を設けて配置してもよいことはいうまでもない。 In the above description, the backlight substrates 31 have been described on the assumption that they are arranged with no gap between them. However, it is not always necessary to arrange the backlight substrates 31 in such a way that gaps are provided so that color unevenness does not occur. Needless to say.
カラーセンサ３１ａは、上記小領域における平均的な光の状態を検出することが望ましい。そのためには、各バックライト基板３１に搭載されている赤色、緑色及び青色ＬＥＤのほぼ中央にカラーセンサ３１ａが配置されることが望ましい。具体的には、図８に示すように、バックライト基板３１のほぼ中央（図８中「＋」印の位置）に設けられることが望ましい。そのためには、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組（図８中破線で囲ったもの）を行列状に配置し、この行方向及び列方向におけるカラーセンサ３１ａの前後に、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組が同数存在するようにすればよい。なお、行数又は列数が奇数である場合には、カラーセンサ３１ａの前後に存在する赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組がの差が１となってもよい。 The color sensor 31a desirably detects an average light state in the small area. For this purpose, it is desirable that the color sensor 31a be disposed at the approximate center of the red, green and blue LEDs mounted on each backlight substrate 31. Specifically, as shown in FIG. 8, it is desirable that the backlight substrate 31 is provided at substantially the center (position of “+” in FIG. 8). For this purpose, a group of red, green and blue LEDs (enclosed by broken lines in FIG. 8) is arranged in a matrix, and the red, green and blue LEDs are arranged before and after the color sensor 31a in the row direction and the column direction. It suffices that the same number of pairs exist. When the number of rows or columns is an odd number, the difference between the set of red, green and blue LEDs existing before and after the color sensor 31a may be 1.
次に、図９に基づいて、バックライト基板３１やその上に搭載されている回路要素の詳細について説明する。なお、図９は、液晶ユニット２、バックライト３、内部筐体４及びバックライト制御部５の断面を示している。また、以下において、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光色を特に区別しない場合には、「ＬＥＤ３１ｂ」と称することとする。 Next, details of the backlight substrate 31 and circuit elements mounted thereon will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a cross section of the liquid crystal unit 2, the backlight 3, the internal housing 4, and the backlight control unit 5. In the following, when the emission colors of the red, green, and blue LEDs are not particularly distinguished, they are referred to as “LED 31b”.
図９に示した構成では、ＬＥＤ３１ｂの温度上昇をできるだけ抑えるために、ＬＥＤ３１ｂにおいて発生した熱を効率的に拡散させる構成としている。具体的には、アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料からなる基材３１ｃを用い、その表面に樹脂などからなる薄い（例えば６０〜８０μｍ）絶縁層３１ｄを介して、銅などの熱伝導率及び電気伝導率の高い材料からなる配線パターン３１ｅを形成することによりバックライト基板３１を構成する。そして、上記配線パターン３１ｅ上に１ワイヤ型のＬＥＤ３１ｂを搭載する。さらに、基材３１ｃの背面を、アルミニウムやステンレスなどの熱伝導率の高い材料からなる内部筐体４に接するようにして取り付ける。 The configuration shown in FIG. 9 is configured to efficiently diffuse the heat generated in the LED 31b in order to suppress the temperature rise of the LED 31b as much as possible. Specifically, a base material 31c made of a material having high thermal conductivity such as aluminum is used, and a thermal conductivity of copper or the like is passed through a thin insulating layer 31d made of resin or the like on the surface thereof (for example, 60 to 80 μm). The backlight substrate 31 is configured by forming a wiring pattern 31e made of a material having high electrical conductivity. Then, a 1-wire LED 31b is mounted on the wiring pattern 31e. Furthermore, the back surface of the base material 31c is attached so as to be in contact with the internal housing 4 made of a material having high thermal conductivity such as aluminum or stainless steel.
なお、１ワイヤ型のＬＥＤ３１ｂは、ＬＥＤを構成する半導体基板の底面が一方の電極となるため、この底面を直接配線パターン３１ｅに接触させることによって電気的接続をとることができ、半導体基板の底面と対向する面に形成された他方の電極のみをワイヤ３１ｆによって配線パターン３１ｅと接続すればよいものである。 In the 1-wire type LED 31b, since the bottom surface of the semiconductor substrate constituting the LED serves as one electrode, the bottom surface of the semiconductor substrate can be electrically connected by directly contacting the bottom surface with the wiring pattern 31e. Only the other electrode formed on the surface opposed to the wiring pattern 31e may be connected to the wiring pattern 31e by the wire 31f.
上記構成では、ＬＥＤ３１ｂによって発生した熱を、熱伝導率の高い配線パターン３１ｅ、薄い絶縁層３１ｄ、熱伝導率の高い基材３１ｃを介して、熱容量の大きい内部筐体４へ効率的に拡散させることができる。 In the above configuration, the heat generated by the LED 31b is efficiently diffused to the internal housing 4 having a large heat capacity via the wiring pattern 31e having a high thermal conductivity, the thin insulating layer 31d, and the base material 31c having a high thermal conductivity. be able to.
また、図９に示した構成では、ＬＥＤ３１ｂを構成する半導体発光素子の半導体基板として、炭化珪素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等からなる半導体基板を用いて構成されているとともに、透光性の樹脂によって封止されている。半導体基板がＳｉＣ又はＧａＮの場合は屈折率が、測定条件によってばらつきはあるが、ＧａＮで２．４８、ＳｉＣで３．０９と高いので空気との屈折率差が大きく、半導体基板を透過して外部に放射される光が少なくなる。そのため半導体基板がＳｉＣ又はＧａＮ基板の場合は半導体基板の屈折率と空気の屈折率との間の屈折率を有する透光性樹脂３１ｇ（光が通れば色がついていてもよい。ほとんどの透光性樹脂がこれに該当する。）によって封止されていることが望ましい。 In the configuration shown in FIG. 9, a semiconductor substrate made of silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), or the like is used as the semiconductor substrate of the semiconductor light emitting element that constitutes the LED 31b. It is sealed with resin. When the semiconductor substrate is SiC or GaN, the refractive index varies depending on the measurement conditions, but the refractive index difference with air is large because it is 2.48 for GaN and 3.09 for SiC. Less light is emitted to the outside. Therefore, in the case where the semiconductor substrate is a SiC or GaN substrate, a translucent resin 31g having a refractive index between the refractive index of the semiconductor substrate and the refractive index of air (it may be colored if light passes through it). It is desirable that the sealing resin corresponds to this.
この構成では、半導体発光素子の発光層から発せられ半導体基板を透過して外部へ出る光の経路に透光性樹脂３１ｇが介在することにより、半導体基板から外部（空気）へ至るまでの屈折率の変化を段階的変化とすることができる。このため、上記経路においてより多くの光を外部に取り出すことができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。 In this configuration, the refractive index from the semiconductor substrate to the outside (air) is obtained by interposing the light-transmitting resin 31g in the path of light emitted from the light emitting layer of the semiconductor light emitting element and transmitted through the semiconductor substrate to the outside. Can be a gradual change. For this reason, it becomes possible to extract more light to the outside through the path, and the light utilization efficiency can be improved.
また、半導体基板の屈折率に関わらず、透光性樹脂３１ｇによる封止により、組立作業や検査作業中のＬＥＤ３１ｂへの不慮の機械的接触などを防止することもできる。 Regardless of the refractive index of the semiconductor substrate, it is possible to prevent unintentional mechanical contact with the LED 31b during assembly work or inspection work by sealing with the translucent resin 31g.
なお、ＬＥＤ３１ｂは透光性樹脂３１ｇによって１個ずつ封止されていてもよいが、図１０に示すように、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの１組あるいは２以上の組をまとめて封止されていてもよい。ただし、あまり大きい単位をまとめて封止すると、バックライト基板３１が広い範囲にわたって透光性樹脂３１ｇに覆われることになり、バックライト基板３１と透光性樹脂３１ｇとの膨張率の差によって透光性樹脂３１ｇがバックライト基板３１から剥離するおそれがあるので、赤色、緑色及び青色ＬＥＤの１組程度をまとめて封止することが望ましい。 The LEDs 31b may be sealed one by one with the translucent resin 31g. However, as shown in FIG. 10, one set or two or more sets of red, green, and blue LEDs are sealed together. May be. However, if too large units are sealed together, the backlight substrate 31 is covered with the translucent resin 31g over a wide range, and the transparent substrate 31 and the translucent resin 31g are transparent due to a difference in expansion coefficient. Since the photosensitive resin 31g may be peeled off from the backlight substrate 31, it is desirable to seal about one set of red, green, and blue LEDs together.
また、図９に示した構成では、ＬＥＤ３１ｂの搭載面に銀めっき３１ｈが施されている。 Moreover, in the structure shown in FIG. 9, silver plating 31h is given to the mounting surface of LED31b.
この構成では、半導体発光素子の発光層から発せられ半導体基板を透過して当該半導体発光素子の搭載面側へ出る光を銀めっき３１ｈによって効率的に反射させることができる。したがって、半導体発光素子の搭載面側へ出る光を効率的に外部に取り出すことができるようになり、光の利用効率を向上させることができる。 In this configuration, the light emitted from the light emitting layer of the semiconductor light emitting element and transmitted through the semiconductor substrate to the mounting surface side of the semiconductor light emitting element can be efficiently reflected by the silver plating 31h. Therefore, light emitted to the mounting surface side of the semiconductor light emitting element can be efficiently extracted to the outside, and light utilization efficiency can be improved.
なお、半導体発光素子の基板がサファイアなどからなる結晶基板である場合にも、当該半導体発光素子の搭載面に銀めっき３１ｈが施されていると、半導体発光素子の発光層から発せられ上記結晶基板を透過して当該半導体発光素子の搭載面側へ出る光を銀めっき３１ｈによって効率的に反射させることができる。したがって、半導体発光素子の基板がサファイアなどからなる結晶基板である場合にも銀めっき３１ｈを設けることは有効である。 Even when the substrate of the semiconductor light emitting device is a crystal substrate made of sapphire or the like, if the silver plating 31h is applied to the mounting surface of the semiconductor light emitting device, the crystal substrate is emitted from the light emitting layer of the semiconductor light emitting device. The light that passes through the light and exits to the mounting surface side of the semiconductor light emitting element can be efficiently reflected by the silver plating 31h. Therefore, it is effective to provide the silver plating 31h even when the substrate of the semiconductor light emitting element is a crystal substrate made of sapphire or the like.
また、銀めっき３１ｈも透光性樹脂３１ｇによって覆われていることが望ましい。これにより銀めっき３１ｈの酸化を防止して高い反射率を長期にわたって保持することができる。なお、酸化を防ぐために、銀単体からなる銀めっき３１ｈの代わりに、銀合金を用いてもよい。 Moreover, it is desirable that the silver plating 31h is also covered with the translucent resin 31g. Thereby, the oxidation of the silver plating 31h can be prevented and a high reflectance can be maintained over a long period of time. In order to prevent oxidation, a silver alloy may be used instead of the silver plating 31h made of silver alone.
さらに、バックライト基板３１の表面には、反射率向上処理が施されていることが望ましい。反射率向上処理とは、バックライト基板３１の表面よりも光の反射率を向上させる処理を意味し、例えば白色樹脂の塗布や高反射率シートの貼り付けによって実現する。なお、ＬＥＤ３１ｂやカラーセンサ３１ａとバックライト基板３１上の配線パターン３１ｅとの電気的接続を阻害しないように、白色樹脂の塗布や高反射率シートの貼り付けはＬＥＤ３１ｂやカラーセンサ３１ａの搭載位置を除く。なお、バックライト基板３１は温度が高くなるので、白色樹脂の塗布を行う場合は耐熱性の白色樹脂を用いることが望ましい。 Furthermore, it is desirable that the surface of the backlight substrate 31 is subjected to a reflectance improvement process. The reflectance improving process means a process for improving the light reflectance over the surface of the backlight substrate 31, and is realized by, for example, applying a white resin or attaching a high reflectance sheet. In order to prevent the electrical connection between the LED 31b or the color sensor 31a and the wiring pattern 31e on the backlight substrate 31, the application position of the white resin or the application of the high reflectance sheet should be set to the mounting position of the LED 31b or the color sensor 31a. except. Since the temperature of the backlight substrate 31 becomes high, it is desirable to use a heat-resistant white resin when applying the white resin.
この構成では、バックライト基板３１側における光のロスが低減されるので、ＬＥＤ３１ｂからの光の利用効率を向上させることができる。 In this configuration, since the light loss on the backlight substrate 31 side is reduced, the utilization efficiency of the light from the LED 31b can be improved.
また、図９に示した構成では、カラーセンサ３１ａは、ＬＥＤ３１ｂからの光が直接入射することを防ぐ遮光部３１ｉを備えている。 In the configuration shown in FIG. 9, the color sensor 31a includes a light shielding portion 31i that prevents light from the LED 31b from directly entering.
この構成では、ＬＥＤ３１ｂからの光が間接的に入射する（例えば、液晶ユニット２、特に液晶ユニット２に設置される拡散板２ａなどによって散乱された光が入射する）ことになるので、液晶ユニット２を介して観察される光の状態により近い状態での検出が可能となる。 In this configuration, light from the LED 31b is incident indirectly (for example, light scattered by the liquid crystal unit 2, particularly the diffusion plate 2a installed in the liquid crystal unit 2), so that the liquid crystal unit 2 It is possible to detect in a state closer to the state of light observed through the.
なお、本実施形態では、バックライト基板３１に搭載される発光素子として、赤色、緑色及び青色ＬＥＤを用いたが、これらの一部又は全部を、ＬＥＤなどの光源と、この光源から発せられた光を吸収して当該光よりも長波長の光を発する蛍光体との組合せによって所定の色の光を発する発光素子に置き換えてもよい。 In the present embodiment, red, green, and blue LEDs are used as the light emitting elements mounted on the backlight substrate 31, but some or all of them are emitted from a light source such as an LED and the light source. A light emitting element that emits light of a predetermined color may be used in combination with a phosphor that absorbs light and emits light having a longer wavelength than the light.
また、バックライト基板３１に搭載される発光素子の具体例を示すと次のとおりである。緑色及び青色発光素子としては、サファイア基板上のＧａＮ系発光素子、ＳｉＣ基板上のＧａＮ系発光素子、ＳｉＣ基板上に成長したＧａＮ系発光層をＳｉＣ基板から剥離して他の部材（たとえばＳｉなど）に貼り付けた素子などが考えられる。赤色発光素子としては、ＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＩｎＰ系発光素子、ＧａＡｓ基板上に成長したＡｌＧａＩｎＰ系発光層をＧａＡｓ基板から剥離して他の部材（たとえばＳｉなど）に貼り付けた素子などが考えられる。 A specific example of the light emitting element mounted on the backlight substrate 31 is as follows. As green and blue light emitting elements, GaN-based light-emitting elements on sapphire substrates, GaN-based light-emitting elements on SiC substrates, GaN-based light-emitting layers grown on SiC substrates are peeled off from SiC substrates and other members (for example, Si, etc.) An element pasted on) is conceivable. As a red light emitting element, an AlGaInP light emitting element on a GaAs substrate, an element in which an AlGaInP light emitting layer grown on a GaAs substrate is peeled off from the GaAs substrate and attached to another member (for example, Si), and the like can be considered.
また、バックライト基板３１における赤色、緑色及び青色ＬＥＤの配置としては、図３に示した赤色、緑色及び青色ＬＥＤの組を集合して配置する以外に、例えば、図１１に示すように赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれをストライプ状に配置するなど、様々な配置が考えられる。 Moreover, as arrangement | positioning of red, green, and blue LED in the backlight board | substrate 31, in addition to arranging the group of red, green, and blue LED shown in FIG. Various arrangements are conceivable, such as arranging the green and blue LEDs in stripes.
〔実施形態２〕
本発明の第２の実施形態について図１２に基づいて説明すると以下の通りである。
[Embodiment 2]
The following describes the second embodiment of the present invention with reference to FIG.
上述した実施形態１に対する本実施形態の主な相違点は、バックライト基板３１に温度センサ３１ｊを追加し、制御基板５１に温度特性データメモリ５１ｇを追加するとともに、制御基板５１上の各機能ブロックにおいて、カラーセンサ３１ａの検出結果に加えて温度センサ３１ｊの検出結果にも基づく制御を行う点である。 The main difference of the present embodiment from the first embodiment described above is that a temperature sensor 31j is added to the backlight substrate 31, a temperature characteristic data memory 51g is added to the control substrate 51, and each functional block on the control substrate 51 is added. The control is based on the detection result of the temperature sensor 31j in addition to the detection result of the color sensor 31a.
したがって、以下では、上記相違点を中心に説明する。なお、実施形態１における構成要素と対応する機能を有する構成要素には、同一符号を用いることとする。 Therefore, the following description will focus on the above differences. In addition, the same code | symbol shall be used for the component which has a function corresponding to the component in Embodiment 1. FIG.
バックライト基板３１は、温度センサ３１ｊを搭載している。温度センサ３１ｊは、その位置におけるバックライト基板３１の温度を検出し、検出した温度を示す信号を出力する。 The backlight substrate 31 is equipped with a temperature sensor 31j. The temperature sensor 31j detects the temperature of the backlight substrate 31 at that position, and outputs a signal indicating the detected temperature.
温度センサ３１ｊから出力されたアナログ信号（検出した温度を示す信号）は、Ａ／Ｄ変換部５１ａによってデジタル信号に変換され、制御量演算部５１ｃに入力される。 An analog signal (a signal indicating the detected temperature) output from the temperature sensor 31j is converted into a digital signal by the A / D converter 51a and input to the control amount calculator 51c.
制御量演算部５１ｃは、まず、温度センサ３１ｊによって検出された温度と、温度特性データメモリ５１ｇに記憶されている赤色、緑色及び青色ＬＥＤの温度特性データとに基づき、検出された温度に応じた制御量を演算し、この制御量を示す信号をＬＥＤ駆動部５１ｆに出力する。 The control amount calculation unit 51c first responds to the detected temperature based on the temperature detected by the temperature sensor 31j and the temperature characteristic data of the red, green, and blue LEDs stored in the temperature characteristic data memory 51g. The control amount is calculated, and a signal indicating the control amount is output to the LED driving unit 51f.
なお、上記温度特性データメモリ５１ｇに記憶されている温度特性データは、種々の検出温度に対応付けられた制御量を示すデータである。赤色、緑色及び青色ＬＥＤは、その温度に応じて発光特性が変化するとともに、赤色、緑色及び青色ＬＥＤごとに変化の度合いも異なる。そこで、種々の温度について、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの基準となる制御量（電流信号による駆動の場合は電流値、ＰＷＭ信号による駆動の場合はパルス幅）をあらかじめ求めておき、これを温度特性データとして温度特性データメモリ５１ｇに記憶させておく。この温度特性データを用いて上記のように制御することにより、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量をおおよそ所望とする状態に設定することができる。 The temperature characteristic data stored in the temperature characteristic data memory 51g is data indicating control amounts associated with various detected temperatures. The red, green, and blue LEDs change their light emission characteristics according to their temperatures, and the degree of change differs for each red, green, and blue LED. Therefore, for various temperatures, control amounts (current value in the case of driving by current signal, pulse width in the case of driving by PWM signal) for each of the red, green and blue LEDs are obtained in advance, and this is calculated as the temperature. It is stored in the temperature characteristic data memory 51g as characteristic data. By controlling as described above using the temperature characteristic data, it is possible to set the light emission amounts of the red, green and blue LEDs to approximately desired states.
その後、実施形態１の場合と同じく、光量演算部５１ｂによって特定された赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの予測発光量と、基準光量データメモリ５１ｅに記憶されている基準光量データとを比較し、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量を基準発光量に一致させるための制御量を演算し、この制御量を示す信号をＬＥＤ駆動部５１ｆに出力する。これにより、赤色、緑色及び青色ＬＥＤそれぞれの発光量をより精密に制御することができる。 Thereafter, as in the case of the first embodiment, the predicted light emission amounts of the red, green, and blue LEDs specified by the light amount calculation unit 51b are compared with the reference light amount data stored in the reference light amount data memory 51e. The control amount for making the light emission amounts of the green and blue LEDs coincide with the reference light emission amount is calculated, and a signal indicating the control amount is output to the LED driving unit 51f. Thereby, the light emission amounts of the red, green and blue LEDs can be controlled more precisely.
このように、本実施形態では、各バックライト基板３１に、当該基板の温度を検出する温度センサ３１ｊが搭載されており、各バックライト基板３１に搭載された赤色、緑色及び青色ＬＥＤは、さらに、同一基板に搭載された温度センサ３１ｊによる検出結果に基づいて発光量が制御される。 Thus, in this embodiment, each backlight substrate 31 is equipped with a temperature sensor 31j that detects the temperature of the substrate, and the red, green, and blue LEDs mounted on each backlight substrate 31 are further The light emission amount is controlled based on the detection result by the temperature sensor 31j mounted on the same substrate.
この構成では、バックライト基板３１の温度の変化による赤色、緑色及び青色ＬＥＤの発光状態の変化を考慮に入れた発光量の制御を行うことができるようになる。 With this configuration, it is possible to control the light emission amount taking into account the change in the light emission state of the red, green, and blue LEDs due to the change in the temperature of the backlight substrate 31.
なお、各バックライト基板３１に、当該基板搭載された赤色、緑色及び青色ＬＥＤの特性を記録した不揮発性メモリ（ＲＯＭなど）を搭載しておいてもよい。赤色、緑色及び青色ＬＥＤは温度上昇にともなって発光量の低下と発光色の変化（発光波長の変化）を生じ、この変化は個体ごとに相違する（メーカ間ばらつき、ロット間ばらつき、ロット内ばらつきなどに起因する）。そこで、このような特性の相違に関する情報を事前の検査によって取得し、上記不揮発性メモリに記録しておき、上述した制御を行う際に参照するようにすることにより、より適確な制御を行うことが可能となる。 Each backlight substrate 31 may be mounted with a nonvolatile memory (ROM or the like) that records the characteristics of the red, green, and blue LEDs mounted on the substrate. Red, green, and blue LEDs cause a decrease in the amount of light emission and a change in light emission color (change in light emission wavelength) as the temperature rises, and this change varies from individual to individual (variation among manufacturers, variation among lots, variation within lots). Etc.) Therefore, more accurate control is performed by acquiring information related to such a characteristic difference by a preliminary inspection, recording it in the nonvolatile memory, and referring to it when performing the above-described control. It becomes possible.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、例えば液晶表示パネルのような非自発光型画像表示パネル用の直下型バックライト装置に適用できる。 The present invention can be applied to a direct backlight device for a non-self-luminous image display panel such as a liquid crystal display panel.
１ 液晶表示装置（表示装置）
２ 液晶ユニット（非自発光型画像表示パネル）
３ バックライトユニット
４ 内部筐体
５ バックライト制御部（制御部）
６ 駆動・電源回路
７ 直下型バックライト装置
３１ バックライト基板（基板）
３１ａ カラーセンサ（光検出部）
３１ｂ ＬＥＤ（発光部、発光素子、半導体発光素子）
３１ｃ 基材
３１ｄ 絶縁層
３１ｅ 配線パターン
３１ｆ ワイヤ
３１ｇ 透光性樹脂
３１ｈ 銀めっき
３１ｉ 遮光部
３１ｊ 温度センサ
５１ 制御基板
７１ バックライトユニット
1 Liquid crystal display device (display device)
2 Liquid crystal unit (non-self-luminous image display panel)
3 Backlight unit 4 Internal housing 5 Backlight control unit (control unit)
6 Driving / Power supply circuit 7 Direct type backlight device 31 Backlight substrate (substrate)
31a Color sensor (light detector)
31b LED (light emitting part, light emitting element, semiconductor light emitting element)
31c Base material 31d Insulating layer 31e Wiring pattern 31f Wire 31g Translucent resin 31h Silver plating 31i Light-shielding part 31j Temperature sensor 51 Control board 71 Backlight unit
Claims (15)
前記画像表示パネルの表示領域に対応する発光領域を有し、
前記発光領域は、入射する光の量を検出する光検出部と、この光検出部による検出結果に基づいて発光量が制御される発光部とが配置された複数の小領域からなることを特徴とするバックライト装置。 In a direct backlight device for a non-self-luminous image display panel,
A light emitting area corresponding to the display area of the image display panel;
The light emitting region is composed of a plurality of small regions in which a light detecting unit for detecting the amount of incident light and a light emitting unit whose light emission amount is controlled based on a detection result by the light detecting unit are arranged. The backlight device.
前記発光部は、複数の色成分ごとの発光量が制御されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。 The light detection unit detects a light amount for each of a plurality of color components,
The backlight device according to claim 1, wherein the light emitting unit controls a light emission amount for each of a plurality of color components.
前記各基板に搭載された発光部は、さらに、同一基板に搭載された温度検出部による検出結果に基づいて発光量が制御されることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載のバックライト装置。 Each substrate is equipped with a temperature detection unit that detects the temperature of the substrate,
14. The light emitting unit mounted on each of the substrates is further controlled in light emission amount based on a detection result by a temperature detecting unit mounted on the same substrate. The backlight device described.
前記バックライト装置からの光の透過状態を制御することにより画像を表示する非自発光型画像表示パネルとを備えることを特徴とする表示装置。 The backlight device according to any one of claims 1 to 14,
A display device comprising: a non-self-luminous image display panel that displays an image by controlling a transmission state of light from the backlight device.
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