JP2020188001A - バックライトモジュールおよびそれを備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ発光ユニットの使用数量を効果的に制御し、その経済性を向上させることができるとともに、表示装置に表示される画面が高い色飽和度およびコントラストを有することを確保したバックライトモジュール及びそれを備えた表示装置を提供する。【解決手段】バックライトモジュール１は、基板１０と、基板１０にその長手方向および幅方向に沿って間隔を隔てて設けられる複数のＬＥＤ発光ユニット２０とを含む。隣接する２つのＬＥＤ発光ユニット２０の中心間距離Ａは、４ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、基板１０は、複数の制御領域１１を含み、各々の制御領域１１内に少なくとも１つのＬＥＤ発光ユニット２０が設けられる。各々の制御領域１１内のＬＥＤ発光ユニット２０は、個別に制御されることにより、各々の制御領域１１の輝度又は色を調整可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤライトによる照明技術の分野に関し、具体的には、バックライトモジュールおよびそれを備えた表示装置に関し、そのうち、主にバックライトモジュールの構造を最適化させた。

従来の表示装置は、そのバックライトモジュールが全体のバックライトを明るく、または暗くすることしか実現できず、部分的な明暗の比較を実現できないため、表示装置の画面の輝度階調が変化すると、その変化を忠実に表現することができなく、画面の歪みを招きやすく、躍動感が弱く、ユーザの視聴体験に影響を与える。

ライト照明の技術分野では、ＬＣＤ業界は、画質をさらに向上させるために、特にＯＬＥＤ業界によく指摘されるコントラストが劣るという問題点に対して、ＨＤＲ機能を達成するようにローカルディミング（Local Dimming）バックライトの技術を幅広く採用し、これによって、ＯＬＥＤと同じレベルになるようにコントラストを大幅に向上させてきた。一方、どのようにしてＬＣＤ画面の色飽和度とコントラストを向上させてユーザの視聴体験を満足した上に、その加工コストを効果的に抑え、ＬＥＤ表示装置に良好な経済性と市場競争力を有させるかは、業界で早急に解決すべき課題となった。

本発明は、主に従来技術におけるＬＥＤ表示装置のＬＣＤ画面の色飽和度およびコントラストが悪く、かつＬＥＤ表示装置の経済性が悪いという問題を解決するための、バックライトモジュールおよびそれを備えた表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の一様態によれば、基板と、基板にその長手方向および幅方向に沿って間隔を隔てて設けられる複数のＬＥＤ発光ユニットと、を含み、隣接する２つのＬＥＤ発光ユニットの中心間距離Ａは、４ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、基板は、複数の制御領域を含み、各々の制御領域内に少なくとも１つのＬＥＤ発光ユニットが設けられ、各々の制御領域内のＬＥＤ発光ユニットは、個別に制御されることにより、各々の制御領域の輝度または色を調整可能となるバックライトモジュールを提供する。

さらに、複数の制御領域の個数は、５００個〜１００万個であり、各々の制御領域内のＬＥＤ発光ユニットの個数は、１個〜１００個であり、各々の制御領域内の全てのＬＥＤ発光ユニットは、直列および/または並列に接続され、ＬＥＤ発光ユニットのオンオフを制御し、またはＬＥＤ発光ユニットの輝度を調整するための駆動構造をさらに含み、各々の制御領域は、駆動構造に並列に接続される。

さらに、ＬＥＤ発光ユニットは、青色ＬＥＤデバイスであり、ＬＥＤ発光ユニットに１０ｍＡの電流を流したときの光束は、０.２ｌｍ以上０.８ｌｍ以下であり、または、ＬＥＤ発光ユニットは、白色ＬＥＤデバイスであり、ＬＥＤ発光ユニットに１０ｍＡの電流を流したときの光束は、２ｌｍ以上６ｌｍ以下である。

さらに、基板の長手方向に隣接する２つのＬＥＤ発光ユニットの第１の中心間距離Ａ１は、基板の幅方向に隣接する２つのＬＥＤ発光ユニットの第２の中心間距離Ａ２以上である。

さらに、複数のＬＥＤ発光ユニットは、基板にマトリクス状に配置されている。

さらに、ＬＥＤ発光ユニットを基板に投影した形状は、円形、楕円形、長方形または正方形である。

本発明の他の様態によれば、間隔を隔てて設けられるバックライトモジュールおよび光学モジュールを含み、バックライトモジュールは、上記のバックライトモジュールであり、光学モジュールは、光学部品層と、変換フィルム層と、液晶ガラス層とを含む表示装置を提供する。

さらに、バックライトモジュールと光学モジュールとの間の離間距離は、１ｍｍ以上１２ｍｍ以下である。

さらに、光学部品層は、拡散板と拡散フィルムとプリズムフィルムとを含み、変換フィルム層は、蛍光変換フィルムまたは量子ドット変換フィルムである。

さらに、表示装置の輝度は、２５０ｎｉｔ以上２０００ｎｉｔ以下である。

本発明の技術手段によれば、ＬＥＤ表示装置のバックライトモジュールの各部の構造を最適化することにより、ＬＥＤ表示装置をＯＬＥＤによる画面の表示効果を達成できるようにすることができる。また、ＯＬＥＤと比べて、本発明が提供する表示装置の方が安価であり、優れた経済性を有するという点でより有利である。

具体的には、まず、複数のＬＥＤ発光ユニットを基板にその長手方向および幅方向に沿って間隔を隔てて配置するとともに、隣接する２つのＬＥＤ発光ユニットの中心間距離Ａを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にするようにバックライトモジュールにおける複数のＬＥＤ発光ユニットの配列形態を最適化する。このように、バックライトモジュールに対して重要な１つの寸法パラメータであるピッチ（Ｐｉｔｃｈ）値を具体的に限定することにより、バックライトモジュールが所定の発光性能を達成できることを確保した上に、ＬＥＤ発光ユニットの使用量が大幅に低減され、バックライトモジュールの生産コストが低減され、ひいては表示装置の経済性が向上された。

また、基板を複数の制御領域に分け、各制御領域内に少なくとも１つのＬＥＤ発光ユニットを設けることにより、各制御領域内のＬＥＤ発光ユニットを個別に制御することができ、各制御領域の輝度や色を調整することが可能となる。このように、複数の制御領域のうちの１つまたは複数を独立して制御することにより、表示装置に表示される画面は、コントラストが大きいとともに色飽和度が高いものとなり、表示装置の現像効果が向上され、さらにユーザの視聴体験を向上させる上で有利である。

よって、本発明が提供するバックライトモジュールおよびそれを備えた表示装置は、ＬＥＤ発光ユニットの使用数量を効果的に制御し、その経済性を向上させることができるとともに、表示装置に表示される画面が高い色飽和度およびコントラストを有することを確保し、その実用性を向上させることができる。

本発明の一部を構成する図面は、本発明に対する更なる理解を容易にするためのものであり、本発明において例示した実施例およびその説明は、本発明を解釈するためのものであり、本発明を不当に限定するものではない。図面において、
本発明の実施例１に係るバックライトモジュールの複数のＬＥＤ発光ユニットの分布を示す図である。 本発明の実施例２に係るバックライトモジュールの複数のＬＥＤ発光ユニットの分布を示す図である。 本発明の実施例３に係るバックライトモジュールの複数のＬＥＤ発光ユニットの分布を示す図である。 本発明の１つの好適な実施例に係る表示装置の構造を示す図である。

以下、本発明の実施例の技術内容について図面を参照しながら明瞭かつ完全に説明するが、以下に説明する実施例は、本発明の全ての実施例ではなく、その一部の実施例に過ぎないことは言うまでもない。また、以下の少なくとも１つの例示的な実施例についての記載は、実際には説明のためのものに過ぎず、本発明およびその応用または使用に対して何ら制限されるものではない。また、当業者が本発明の実施例に基づいて創造的な労働を付与せずに得られる他の実施例も全て本発明の保護範囲に含まれる。

本発明は、従来技術におけるＬＥＤ表示装置のＬＣＤ画面の色飽和度およびコントラストが悪く、かつＬＥＤ表示装置の経済性が悪いという問題を解決するためにバックライトモジュールおよび表示装置を提供する。表示装置は、図４に示すように、間隔を隔てて設置されたバックライトモジュール１および光学モジュール２を含む。そのうち、バックライトモジュール１は、前述および後述のバックライトモジュールであり、光学モジュール２は、光学部品層２０１と、変換フィルム層２０２と、液晶ガラス層２０３とを含む。
（実施例１）
バックライトモジュールは、図１に示すように、基板１０と、基板１０にその長手方向および幅方向に沿って間隔を隔てて設けられる複数のＬＥＤ発光ユニット２０とを含む。そのうち、隣接する２つのＬＥＤ発光ユニット２０の中心間距離Ａは、４ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。また、基板１０は、複数の制御領域１１を含み、各制御領域１１内に少なくとも１つのＬＥＤ発光ユニット２０が設けられ、各制御領域１１内のＬＥＤ発光ユニット２０は、個別に制御されることにより、各制御領域１１の輝度または色を調整することが可能となる。

ＬＥＤ表示装置のバックライトモジュール１の各部の構造を最適化することにより、ＬＥＤ表示装置をＯＬＥＤの画面の表示効果を達成できるようにすることができる。また、ＯＬＥＤと比べて、本発明が提供する表示装置の方が安価であり、優れた経済性を有するという点でより有利である。

具体的には、まず、複数のＬＥＤ発光ユニット２０を基板１０にその長手方向および幅方向に沿って間隔を隔てて配置するとともに、隣接する２つのＬＥＤ発光ユニット２０の中心間距離Ａを４ｍｍ以上２０ｍｍ以下にするようにバックライトモジュール１における複数のＬＥＤ発光ユニット２０の配列形態を最適化する。このように、バックライトモジュール１に対して重要な１つの寸法パラメータであるピッチ（Ｐｉｔｃｈ）値を具体的に限定することにより、バックライトモジュール１が所定の発光性能を達成できることを確保した上に、ＬＥＤ発光ユニット２０の使用量が大幅に低減され、バックライトモジュール１の生産コストが低減され、ひいては表示装置の経済性が向上された。

また、基板１０を複数の制御領域１１に分け、各制御領域１１内に少なくとも１つのＬＥＤ発光ユニット２０を設けることにより、各制御領域１１内のＬＥＤ発光ユニット２０を個別に制御することができ、各制御領域１１の輝度や色を調整することが可能となる。このように、複数の制御領域１１のうちの１つまたは複数を独立して制御することにより、表示装置に表示される画面は、コントラストが大きいとともに色飽和度が高いものとなり、表示装置の現像効果が向上され、さらにユーザの視聴体験を向上させる上で有利である。

以上のように、本発明が提供するバックライトモジュール１およびそれを備えた表示装置は、ＬＥＤ発光ユニットの使用数量を効果的に制御し、その経済性を向上させることができるとともに、表示装置に表示される画面が高い色飽和度およびコントラストを有することを確保し、その実用性を向上させることができる。

具体的には、本発明が提供する表示装置は、ＨＤＲ機能を実現するようにローカルディミングバックライト技術またはワンポイント制御バックライト技術を用いることにより、ＯＬＥＤテレビによる画面の表示効果と同等な効果を実現することができる一方、そのコストがＯＬＥＤテレビの４０％〜７０％しかない。また、ＯＬＥＤテレビがローカル制御の効果を実現できるのに対して、本発明の表示装置は、ＬＥＤ発光ユニット２０を使用するとともに、複数のＬＥＤ発光ユニット２０同士の直並列回路をデザインし、かつ複数の制御領域１１を駆動構造によって制御することにより、個別に制御可能な複数の制御領域１１を形成し、ＯＬＥＤテレビによる画面の表示効果を達成することができる。

表示装置を異なる仕様のテレビスクリーンの製造に応用することができるために、すなわち、表示装置に表示される画面の色飽和度および明暗のコントラスト差を精確に制御して、表示装置の実用性を高めるために、複数の制御領域１１の個数は５００個〜〜１００万個であり、各制御領域１１内のＬＥＤ発光ユニット２０の個数は１個〜１００個であり、各制御領域１１内の全てのＬＥＤ発光ユニット２０は直列および/または並列的に接続され、バックライトモジュールはＬＥＤ発光ユニット２０のオンオフを制御し、またはＬＥＤ発光ユニット２０の輝度を調整する駆動構造をさらに有し、そして、各制御領域１１は駆動構造に並列に接続されることが好ましい。

本発明の好適な実施例では、ＬＥＤ発光ユニット２０は、青色ＬＥＤデバイスであり、ＬＥＤ発光ユニット２０に１０ｍＡの電流を流したとき、その光束が０.２ｌｍ以上０.８ｌｍ以下である。青色ＬＥＤデバイスに１０ｍＡの電流を流したときの光束がこの範囲にあるＬＥＤ発光ユニット２０が最適な発光効果を有するので、表示装置は、省エネルギー性を満足するとともに、表示される画面が良好な色飽和度を有することができる。

もちろん、本発明の１つの図示しない好適な実施例では、ＬＥＤ発光ユニット２０は、白色ＬＥＤデバイスであり、ＬＥＤ発光ユニット２０に１０ｍＡの電流を流したときの光束が２ｌｍ以上６ｌｍ以下であるようにしてもよい。同様に、白色ＬＥＤデバイスに１０ｍＡの電流を流したときの光束がこの範囲にあるＬＥＤ発光ユニット２０は、最適な発光効果を有するので、表示装置は、省エネルギー性を満足するとともに、表示される画面が良好な色飽和度を有することができる。

もちろん、本発明の１つの図示しない好適な実施例では、ＬＥＤ発光ユニット２０はＬＥＤチップであり、ＬＥＤチップにＬＥＤチップを保護するために封止用コロイドが被覆されているようにしてもよい。

図１に示すように、基板１０の長手方向に隣接する２つのＬＥＤ発光ユニット２０の第１の中心間距離Ａ１は、基板１０の幅方向に隣接する２つのＬＥＤ発光ユニット２０の第２の中心間距離Ａ２以上である。このようにＬＥＤ発光ユニット２０を配列することにより、バックライトモジュール１の発光効果を向上させて、表示装置の現像性能を向上させる点でより有利である。

本実施例では、複数のＬＥＤ発光ユニット２０は、基板１０にマトリクス状に配置されている。このように複数のＬＥＤ発光ユニット２０を配列することにより、バックライトモジュール１をロット化加工・生産・製造し、バックライトモジュール１の製造効率を向上させる点でより有利である。

図１に示すように、ＬＥＤ発光ユニット２０を基板１０に投影した形状は、円形である。ＬＥＤ発光ユニット２０を基板１０に投影した形状が円形であることは、ＬＥＤ発光ユニット２０の構造形状に依存する。全体として円柱状となる場合、製造が容易となり、単一のＬＥＤ発光ユニット２０の発光性能が良好となるので、表示装置の現像性能の向上に有利である。
（実施例２）
図２に示すように、当該実施例は、実施例１と比べて、ＬＥＤ発光ユニット２０を基板１０に投影した形状が正方形であるという点で異なっている。そして、ＬＥＤ発光ユニット２０を基板１０に投影した形状が正方形であることもＬＥＤ発光ユニット２０の構造形状に依存する。そして、全体として断面正方形の柱体である場合、製造が容易となり、発光性能が良好となるとともに、バックライトモジュール１の見栄えがよく、バックライトモジュール１の発光効果の調整に有利である。
（実施例３）
図３に示すように、当該実施例では、実施例１と比べて、ＬＥＤ発光ユニット２０を基板１０に投影した形状が長方形であるという点で異なっている。そして、ＬＥＤ発光ユニット２０を基板１０に投影した形状が長方形であることも、ＬＥＤ発光ユニット２０の構造形状に依存する。そして、全体として断面長方形の柱体である場合、製造が容易となり、発光性能が良好となるとともに、バックライトモジュール１の見栄えがよく、バックライトモジュール１の発光効果の調整に有利である。

もちろん、本発明の１つの図示しない実施例では、ＬＥＤ発光ユニット２０を基板１０に投影した形状は、楕円形をなしていてもよい。

また、本発明が提供する表示装置では、バックライトモジュール１と光学モジュール２との離間距離が１ｍｍ以上１２ｍｍ以下である。表示装置のＯＤ値、すなわち、光混合距離を最適化させることにより、バックライトモジュール１の発光性能を向上させ、表示装置の現像性能を向上させる上で有利である。

また、図４に示すように、光学部品層２０１は、拡散板と、拡散フィルムと、プリズムフィルムとを含み、変換フィルム層２０２は、蛍光変換フィルムまたは量子ドット変換フィルムである。また、蛍光変換フィルムは、黄色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体のうちの少なくとも一種を含む蛍光体フィルムであることが好ましい。

なお、本発明が提供する技術手段によって加工製造された表示装置の輝度が２５０ｎｉｔ以上２０００ｎｉｔ以下である。この表示装置を使用して製造されたテレビは、高解像度の４Ｋ、８Ｋおよび１６Ｋのテレビ画面を表示することができる。

なお、ここで用いた用語は、本発明を実施するための形態を説明するためのものであり、本発明に係る例示的な実施例に限定される意図ではない。ここで使用されたように、本明細書において明示しない限り、単数の形態には複数の形態も含まれる。また、本明細書において「包含」および/または「含む」の用語を使用する場合、特徴、ステップ、動作、デバイス、コンポーネントおよび/またはそれらの組み合わせを明示するものであると理解すべきである。

また、特に断りのない限り、これらの実施例において説明した部材およびステップの相対的配置、数式および数値は、本発明の範囲を限定するものではない。なお、説明の便宜上、各図に示される各部の寸法は、実際の比例関係に従って描かれているものではないことは言うまでもない。また、当業者にとっては既知の技術、方法および機器については、詳細に説明していないが、適切な場合には、前記技術、方法および機器は登録公告される明細書の一部であると見なされるべきである。ここで記載および説明した全ての例示において、任意の具体的な値は、あくまでも例示であって制限的なものではないと解釈されるべきである。よって、例示的な実施例以外の例示では、異なる値を有していてもよい。なお、類似する符号およびアルファベットは、以下の図面において類似するものを示すので、いずれか１つがある図面で定義されると、その後の図面においてそれ以上の説明が不要となる。

説明の便宜上、例えば「・・・の上にある」、「・・・の上方にある」、「・・・の上面にある」、「上面の」などの空間相対的な用語を用いて、図中に示す１つのデバイスまたは特徴と他のデバイスまたは特徴との空間的位置関係を説明することができる。空間相対的な用語とは、デバイスが使用または動作中に図示した方位以外の異なる方位にあることを包含することを意図している。例えば、図中においてデバイスが反転されると、「他のデバイスや構造の上方にある」や「他のデバイスや構造の上にある」と記載されるデバイスは、その後で「他のデバイスや構造の下方にある」や「他のデバイスや構造の下にある」と位置決められる。したがって、例示的な用語の「・・・の上方にある」には、「・・・の上方にある」および「・・・の下方にある」の２つの方位が含まれる。当該デバイスは、他の異なる方式（９０度回転し、または他の方位にある）で位置決めされ、かつ、ここで使用された空間相対的な記載に対応して説明するようにしてもよい。

なお、本発明の明細書および特許請求の範囲、並びに上記の図面における「第１」、「第２」等の用語は、類似する対象を区別するためのものであり、必ずしも特定の順序や優先順位を意味するものではない。なお、このように使用するデータは、ここで説明した本発明の実施例をここで図示や説明した以外の順序で実施できるように、適宜に交換してもよいと理解すべきである。

以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明に種々の変更や変化を加えることが可能である。本発明の精神と原則内で行われるいかなる修正、均等置換、改善などは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

１…バックライトモジュール、１０…基板、１１…制御領域、２０…ＬＥＤ発光ユニット、２…光学モジュール、２０１…光学部品層、２０２…変換フィルム層、２０３…液晶ガラス層。

Claims (10)

1. 基板（１０）と、
   前記基板（１０）に、前記基板（１０）の長手方向および幅方向に沿って間隔を隔てて設けられる複数のＬＥＤ発光ユニット（２０）と、を含み、
   隣接する２つの前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）の中心間距離Ａは、４ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、
   前記基板（１０）は、複数の制御領域（１１）を含み、
   各々の前記制御領域（１１）内に少なくとも１つの前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）が設けられ、
   各々の前記制御領域（１１）内の前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）は、個別に制御されることにより、各々の前記制御領域（１１）の輝度または色を調整可能となる、
   ことを特徴とするバックライトモジュール。
2. 前記複数の制御領域（１１）の個数は、５００個〜１００万個であり、
   各々の前記制御領域（１１）内の前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）の個数は、１個〜１００個であり、
   各々の前記制御領域（１１）内の全ての前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）は、直列および/または並列に接続され、
   前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）のオンオフを制御し、または前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）の輝度を調整するための駆動構造をさらに含み、
   各々の前記制御領域（１１）は、前記駆動構造に並列に接続される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
3. 前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）は、青色ＬＥＤデバイスであり、前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）に１０ｍＡの電流を流したときの光束は、０.２ｌｍ以上０.８ｌｍ以下であり、
   または、前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）は、白色ＬＥＤデバイスであり、前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）に１０ｍＡの電流を流したときの光束は、２ｌｍ以上６ｌｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
4. 前記基板（１０）の長手方向に隣接する２つの前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）の第１の中心間距離Ａ１は、前記基板（１０）の幅方向に隣接する２つの前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）の第２の中心間距離Ａ２以上である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
5. 前記複数のＬＥＤ発光ユニット（２０）は、前記基板（１０）にマトリクス状に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
6. 前記ＬＥＤ発光ユニット（２０）を前記基板（１０）に投影した形状は、円形、楕円形、長方形または正方形である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
7. 間隔を隔てて設けられるバックライトモジュール（１）および光学モジュール（２）を含み、
   前記バックライトモジュール（１）は、請求項１から６のいずれか１項に記載のバックライトモジュールであり、
   前記光学モジュール（２）は、光学部品層（２０１）と、変換フィルム層（２０２）と、液晶ガラス層（２０３）とを含む、
   ことを特徴とする表示装置。
8. 前記バックライトモジュール（１）と前記光学モジュール（２）との間の離間距離は、１ｍｍ以上１２ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記光学部品層（２０１）は、拡散板と拡散フィルムとプリズムフィルムとを含み、
   前記変換フィルム層（２０２）は、蛍光変換フィルムまたは量子ドット変換フィルムである、
   ことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
10. 輝度は、２５０ｎｉｔ以上２０００ｎｉｔ以下である、
    ことを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
    

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