JP3118574U

JP3118574U - 側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置

Info

Publication number: JP3118574U
Application number: JP2005009512U
Authority: JP
Inventors: 李坤錐; 鄭子淇
Original assignee: 優佰利股▲分▼有限公司
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2015-11-14

Abstract

【課題】射出されるバックライト光源の白色光の演色性と均一性を容易に制御でき、演色性と均一性に優れた、側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置の提供。
【解決手段】液晶パネルと、その下方に設置された導光板と、導光板下方に設置された光反射片と、導光板の横に設置された光源モジュールと、蛍光層を含み、光源モジュールは、回路板上にはんだ付けされた青色光の発光光源とする少なくとも１つ以上の青色光チップと、赤色光の発光光源とする１つ以上の赤色光チップを含み、青色光チップと赤色光チップは相隣して設置され、この青色光チップ及び赤色チップ上に蛍光層が設置され、主に青色光でこの蛍光層を励起させ、波長が５００〜５７０nm間の励起光を発生させて、該励起光と青色光及び赤色光を混合した混合光を蛍光層の外に射出し、白色光Ｗの光源を形成して導光板による導光と光反射片の屈折を経て液晶パネルから射出する。
【選択図】図１

Description

本考案は、側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置に関し、特に、液晶パネルの白色光バックライト光源の演色性に優れた、側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置に関する。

液晶パネルとバックライト光源モジュールの組み合わせの典型的な構造には、例えば中華民国実用新案証書番号第Ｍ２４５４４８号「液晶モニタの光源モジュール」があるが、その光源に使用する発光ダイオードは紫外光（ＵＶ）ＬＥＤ及び赤、青、緑（Ｒ、Ｂ、Ｇ）の蛍光物質から構成される。その欠点は、紫外光が現在泛用されているエポキシ樹脂の構造を破壊してしまい、最後の白色光に光減衰の問題が発生し、白色光の輝度が弱くなる点である。また、該案の包覆層は赤、緑、青の三種類の色の蛍光粉を混合して成り、これら三種類の顏料の比値、製造工程は制御が難しい点も欠点の一つである。さらに、該案の請求項５は発光ダイオードが青色ＬＥＤであり、蛍光粉が赤、緑の蛍光物質であると主張しているが、赤色蛍光粉と緑色蛍光粉の混合比値及び製造工程は制御が難しく、混合光（即ち、白色光）の均一性の制御が困難であるため、液晶パネルが表現する白色光の演色性に優れない。
中華民国実用新案証書番号第Ｍ２４５４４８号中華民国実用新案証書番号第Ｍ２５１１４３号中華民国特許公告号第Ｉ２２８８３７号

中華民国実用新案証書番号第Ｍ２５１１４３号の「液晶スクリーンの光源装置」は、その光源に波長が２０２nm〜５００nmの間の青色光またはＵＶ光を使用して単一光源としているが、該光源は赤色光スペクトル部分が欠けるため、その励起蛍光板が混合する白色光（即ち、混合光）の演色性及び均一性が優れず、人の目には白色光の純度が低く見える。

本考案の考案者が発明した中華民国特許公告号第Ｉ２２８８３７号の「発光装置」は、白色光の発光ダイオードであり、青色光及び赤色光の２つの発光チップ（ＬＥＤ）を２つの光源として利用し、青色光チップ及び赤色光チップ上を蛍光層で覆い、蛍光層が青色光光源により緑色の光を励起し、該緑色光と青色光、赤色光の混合で白色光を形成するものである。該案は効果的に前述の案の異なる色の蛍光粉の混合において発生する比値及び製造工程の制御の難しさという問題を克服し、赤色発光ダイオードを利用して従来の赤色蛍光粉を代替し、さらに、蛍光層材料を単一色の材料とした設計で、異なる色の混合比値及び製造工程の制御が難しいという問題を解決し、さらに単一の励起光波長（即ち、緑色光波長）を制御することができ、加えて、該案が赤色光ＬＥＤの発する赤色光と励起光及び青色光の三色の光の混合を利用して得る白色光の演色性は比較的優れている。しかしながら、該案の実施例は白色光発光ダイオードに限られた新設計であり、液晶パネルとバックライト光源モジュールを組み合わせた装置に使用するために拡張した実施ができない。

本考案の主な目的は、射出されるバックライト光源の白色光の演色性と均一性を容易に制御でき、演色性と均一性に優れた、側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置を提供することにある。

本考案の別の目的は、バックライト光源モジュールに使用する蛍光層を励起材料とし、励起光の波長を制御しやすくし、液晶パネルのバックライト光源の白色光の演色性と均一性を制御しやすくした、側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置を提供することにある。

本考案のさらに別の目的は、蛍光層を塗布した光拡散片を簡易に交換することができ、新しいものに簡単に交換することができる、側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置を提供することにある。

図１及び図９に示すように、本考案の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置は、液晶パネル１０と、この液晶パネル１０下方に設置された導光板２０と、この導光板２０下方に設置された光反射片３０と、導光板２０の横に設置された光源モジュール４０と、蛍光層７０を含み、そのうち、光源モジュール４０は、回路板４２上にはんだ付けされた青色光Ｂの発光光源とする少なくとも１つ以上の青色光チップ５５と、赤色光Ｒの発光光源とする１つ以上の赤色光チップ６５を含み、青色光チップ５５と赤色光チップ６５は相隣して設置され、この青色光チップ５５及び赤色チップ６５上に蛍光層７０が設置され、そのうち、主に青色光Ｂでこの蛍光層７０を励起させ、蛍光層７０に波長が５００〜５７０nm間の励起光Ｇを発生させて、該励起光Ｇと青色光Ｂ及び赤色光Ｒを混合した混合光が蛍光層７０の外に射出され、白色光Ｗの光源を形成し、導光板２０による導光と光反射片３０の屈折を経て液晶パネル１０から射出される。

図１、図９に示すように、蛍光層７０は相隣する青色光チップ５５と赤色光色チップ６５上に設置される。

図２、図８に示すように、導光板２０の上方に光拡散片１５を設け、この光拡散片１５の上表面／下表面に蛍光層７０を均一に塗布し、回路板４２上にはんだ付けされた青色光チップ５５及び赤色光チップ６５上を覆って透明樹脂層７５を設けてもよい。

図８に示すように、青色光チップ５５と赤色光チップ６５を光反射カバー６０の凹み槽６１内にそれぞれ独立した状態で設置し、２つの光反射カバー６０の電極ピン６２、６４を回路板４２上にそれぞれはんだ付けし、２つの光反射カバー６０間の距離Ｌを１mm以内に制御すると共に、２つの光反射カバー６０の凹み槽６１及び回路板４２の表面上に透明樹脂層７５を充填する。

図１、図２、図３、図４、図５、図７、図９に示すように、蛍光層７０中の蛍光粉は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系（Yttrium Aluminium Garnet）またはケイ酸塩類（SmOn^4-）或いは硼酸塩類（BxOy^3-）材質から構成される。

図９に示すように、青色光チップ５５及び赤色光チップ６５は同一の反射カバー６０の凹み槽６１内に接続してもよく、凹み槽６１内に蛍光層７０を充填し、その２つの電極ピン６２、６４を回路板４２上にはんだ付けする。

図１、２、３、４、５、７、９に示すように、蛍光層７０中の蛍光粉の材質は、次の組み合わせ物質のうち一種類または二種類、三種類を選択し組み合わせて使用することができる：
蛍光粉がセリウム元素活性イットリウム（Y）・アルミニウム（Al）含有ガーネット系（YAG：Ce³⁺）である；
蛍光粉がユーロピウム元素活性ガーネット系（YAG：EU^2+/3+）である；
蛍光粉がテルビウム元素活性ガーネット系（YAG：Tb³⁺）である。

図６に示すように、液晶パネル１０と光拡散片１５の間に透明の輝度上昇フィルム１２５または輝度上昇に用いるプリズム片を増設してもよい。

図１２、１３に示すように、複数且つ相隣する青色光チップ５５と赤色光チップ６５を少なくとも一列以上、一次元直線配列方式で回路板４２上に配列してはんだ付けすることができる。

図１５に示すように、光拡散片１５の下表面に夾角θが９０°より小さいプリズム面１５６を設ける。

図１２に示す液晶パネル１０、光拡散片１５及び光源モジュール４０は、比較的小面積の長方形を呈し、小型の液晶スクリーンへの使用に適している。図１３に示す液晶パネル１０、光拡散片１５及び光源モジュール４０は、比較的大面積の長四角形を呈し、より大きな寸法の液晶スクリーンへの使用に適している。

図１、図９に示すように、蛍光層７０は光源モジュール４０の青色光チップ５５（chip）及び赤色光チップ６５（chip）上を封止し、特に、相隣する各青色光チップ５５及び赤色光チップ６５が一対として光反射カバー６０の凹み槽６１内にはんだ付けされ、電極ピン６２、６４が電極の作用を受けると、青色光チップ５５及び赤色光チップ６５を駆動して青色光Ｂと赤色光Ｒをそれぞれ同時に発させる。そのうち、主に青色光Ｂが蛍光層７０を励起させ、蛍光層７０に励起光Ｇを発させ、該励起光Ｇは波長が５００〜５７０nmの間であり、緑色光と定義することができる。このため、図１に示す青色光Ｂ、赤色光Ｒ及び励起光Ｇが混合された混合光は、白色光Ｗと定義することができ、この白色光ｗが導光板２０による導光と光反射片３０の反射を介して、光拡散片１５及び液晶パネル１０に入射され、白色光Ｗが液晶パネル１０を通って射出されて液晶パネル１０のバックライト光源となる。この実施例は主に蛍光層７０が直接青色光チップ、赤色光チップ６５上を覆うことを定義している。

図２、図１２に示す実施例は主に蛍光層７０は青色光チップ５５、赤色光チップ６５上を封止するだけに限らず、異なる位置に設置できることを示すものである。蛍光層７０を光拡散片１５の上表面上に塗布し、光源モジュール４０上の青色光チップ５５、赤色光チップ６５は蛍光層７０に覆われず、これにより、青色光チップ５５、赤色光チップ６５が回路により駆動されて同時に青色光B、赤色光Ｒを発し、この青色光B、赤色光Ｒは導光板２０による導光と、光反射片３０の反射及び光拡散片１５による均一な拡散を経た後、青色光Ｂが蛍光層７０を励起させて励起光Ｇを発させ、且つ、青色光Ｂ、赤色光Ｒと混合されて白色光Ｗを形成し、液晶パネル１０を通して射出する。

図３に示す実施例は、蛍光層７０を光拡散片１５の下表面に塗布し、同様に光源モジュール４０内部の青色光チップ５５、赤色光チップ６５は蛍光層７０に覆われず、青色光Ｂが蛍光層７０を励起させて蛍光層７０に励起光Ｇを発させ、光拡散片１５から射出して青色光Ｂ、赤色光Ｒ及び励起光Ｇを混合し、白色光Ｗを形成して液晶パネル１０を通して射出する。

図４に示すように、蛍光層７０は同時に光拡散片１５の上表面及び下表面上に塗布することもでき、これもまた本考案の最良の実施例の一つである。

図５に示すように、光拡散片１５の材質中に、均一に蛍光粉を混入し、光拡散片１５に同時に蛍光層７０を形成してもよく、このとき、光源モジュール４０は蛍光層７０で覆わないため、光源が発する青色光Ｂ及び赤色光Ｒは導光板２０、光反射片３０、光拡散片１５を通過し、そのうち、光拡散片１５に形成された蛍光層が青色光Ｂに励起されて励起光Ｇを励起し、青、赤、励起光（Ｂ、Ｒ、Ｇ）の混合である白色光Ｗが液晶パネル１０から外へ射出される。

図６に示すように、光拡散片１５の上表面に輝度上昇フィルム１２５またはプリズム片を増設して輝度上昇の目的を達することもでき、この実施例では、光源モジュール４０内に蛍光層７０を設ける。

図７に示すように、光源モジュール４０の実施例としては、青色光チップ５５を独立した光反射カバー６０の凹み槽６１内に設置し、赤色光チップ６５を別の独立した光反射カバー６０の凹み槽６１内に設置し、このとき両者間の距離Ｌは1〜2mmの間に制御することが望ましく、青色光チップ５５が設置された凹み槽６１に蛍光層７０を充填し、赤色光チップ６５が設置された凹み槽６１に透明樹脂層７５を充填する。このとき、光拡散片１５は図１に示すように、いかなる蛍光層７０も塗布して設けず、このため、光源モジュール４０が発する青、赤、励起光（Ｂ、Ｒ、Ｇ）の混合光（即ち、白色光Ｗ）が液晶パネル１０を通って射出される。

図８に示す光源モジュール４０の実施例は、青色光チップ５５及び赤色光チップ６５をそれぞれ独立した２つの光反射カバー６０の凹み槽６１内に設置し、これら２つの凹み槽６１にそれぞれ透明樹脂層７５を充填する。この実施例では、光源モジュール４０に蛍光層７０を設けない設計で、該蛍光層７０は図２、図３、図４、図５に示すように、光拡散片１５の表面上に設け、これにより、光源モジュール４０が発する青色光Ｂ及び赤色光Ｒのうち、青色光Ｂが図２、図３、図４、図５に示すように、光拡散片１５の表面上に塗布して設けた蛍光層７０を励起させ、励起光Ｇを発させ、白色光Ｗを液晶パネル１０の外に射出させる。

図９に示す光源モジュール４０の実施例は、青色光チップ５５及び赤色光チップ６５を同一の光反射カバー６０の凹み槽６１内に設置し、蛍光層７０をこの凹み槽６１内に充填し、青色光チップ５５及び赤色光チップ６５を覆う。図１に示すように、光拡散片１５には蛍光層７０を塗布せず、このため、光源モジュール４０が発する光は青、赤及び励起光（Ｂ、Ｒ、Ｇ）が混合された白色光Ｗとなり、液晶パネル１０のバックライト光源を形成する。

図１０に示す実施例は、青色光チップ５５、赤色光チップ６５を直接回路板４２上にはんだ付けし、蛍光層７０で直接青色光チップ５５、赤色光チップ６５上を封止するか、透明樹脂層７５を充填して青色光チップ５５、赤色光チップ６５上を封止する。青色光チップ５５、赤色光チップ６５が蛍光層７０に封止される場合は、図１に示すように、光拡散片１５には蛍光層を塗布せず、青色光チップ５５、赤色光チップ６５が透明樹脂層７５に封止される場合は、光拡散片１５に蛍光層７０を設ける（図２、図３、図４、図６参照）。

図１１に示す実施例は、光反射カバー６０の凹み槽６１内に青色光チップ５５、赤色光チップ６５を設け、透明樹脂層７５を凹み槽６１内に充填する。この実施例の光源モジュール４０には蛍光層７０を設けず、蛍光層７０は光拡散片１５の表面上に設ける（図２、図３、図４、図５参照）。

図１０に示すように、光拡散片１５に凹凸状のプリズム面１５６を設け、輝度上昇の目的を達することができる。

本考案の主な特色は、光源モジュール４０に青色光チップ５５、赤色光チップ６５等の発光ダイオードを応用し、蛍光層７０の異なる塗布・設置位置を利用して、青色光Ｂ、赤色光Ｒ及び励起光Ｇの混合の均一性及び演色性を向上することにある。且つ、蛍光層７０は単一色の材料から成り、その他異なる色の蛍光物質と混合する必要がないため、異なる蛍光粉の混合比値の問題を考慮する必要がなく、また、製造工程も容易に制御が可能である。特に、光源のうちの赤色光チップ６５は発光ダイオードであり、その発する赤色光Ｒの波長及び強度は制御がしやすい。

上述のように、本考案は側面光源が作用する液晶パネルの領域において、そのバックライト光源である白色光Ｗの演色性及び均一性を向上することができ、新規性、進歩性及び産業的利用価値を兼ね備えており、実用新案登録の要件を満たしているため、法に基づきここに出願を提出するものである。

本考案の実施例１の断面図である。本考案の実施例２の断面図である。本考案の実施例３の断面図である。本考案の実施例４の断面図である。本考案の実施例５の断面図である。本考案の実施例６の断面図である。本考案の光源モジュールの部分断面図である。本考案の光源モジュールの別の実施例の部分断面図である。本考案の光源モジュールのさらに別の実施例の部分断面図である。本考案の光源モジュールのさらに別の実施例の部分断面図である。本考案の光源モジュールの別の実施例の部分断面図である。本考案の光源モジュールを示す立体図である。本考案の別の光源モジュールを示す立体図である。本考案光源モジュールのさらに別の実施例の部分断面図である。本考案の光拡散片の別の実施例の断面図である。

符号の説明

１０液晶パネル
１５光拡散片
１５６プリズム面
１２５輝度上昇フィルム
２０導光板
３０光反射片
４０光源モジュール
４２回路板
５５青色光チップ
６０光反射カバー
６１、８２凹み槽
６２、６４、８３、８４電極ピン
６５赤色光チップ
７０蛍光層
７５透明樹脂層
８０主リードフレーム
Ｂ青色光
Ｒ赤色光
Ｇ励起光
Ｗ白色光
Ｌ距離
θ 夾角

Claims

液晶パネルと、前記液晶パネル下方に設けた導光板と、前記導光板下方に設けた光反射片と、前記導光板の横に設けた光源モジュールと、蛍光層を含み、前記光源モジュールが回路板上にはんだ付けされた青色光の発光光源とする少なくとも１つ以上の青色光チップと、赤色光の発光光源とする１つ以上の赤色光チップを含み、前記青色光チップと赤色光チップは相隣して設けられ、前記蛍光層が前記青色光チップ及び赤色チップ上に設けられ、そのうち主に青色光で前記蛍光層が励起され、前記蛍光層は波長が５００〜５７０nm間の励起光を発し、前記励起光と青色光及び赤色光を混合した混合光を蛍光層外部に射出し、白色光の光源を形成し、前記白色色の光源が導光板を介して導光され、光反射片の屈折を経て液晶パネルから射出される、側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
前記蛍光層が相隣する前記青色光チップと赤色チップ上を封止して設けられた、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
前記導光板の上方に光拡散片を設け、前記光拡散片の上表面または下表面のいずれかに蛍光層を均一に塗布し、回路板上にはんだ付けされた青色光チップ及び赤色光チップ上を透明樹脂層で覆った、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
前記青色光チップと赤色光チップ分別各自獨立装置於光反射カバーの凹み槽内にそれぞれ独立した状態で設置し、２つの光反射カバーの電極ピンをそれぞれ回路板上にはんだ付けし、２つの光反射カバー間の距離を１mm以内に制御すると共に、透明樹脂層を２つの光反射カバーの凹み槽及び回路板の表面上に充填しても受けた、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
前記蛍光層中の蛍光粉が、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系（Yttrium Aluminium Garnet）またはケイ酸塩類（SmOn^4-）または硼酸塩類（BxOy^3-）の材質から構成される、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
前記青色光チップ及び赤色光チップを同一の反射カバーの凹み槽内に接続し、凹み槽内に蛍光層を充填し、２つの電極ピンを回路板上にはんだ付けした、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
前記蛍光層中の蛍光粉の材質が、セリウム元素活性イットリウム（Y）・アルミニウム（Al）含有ガーネット系（YAG：Ce³⁺）；ユーロピウム元素活性ガーネット系（YAG：EU^2+/3+）；テルビウム元素活性ガーネット系（YAG：Tb³⁺）、以上の混合物のうち一種類または二種類、或いは三種類を組み合わせて用いることができる、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
前記液晶パネルと光拡散片の間に透明の輝度上昇フィルムまたは輝度上昇に用いるプリズム片を設けた、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
複数且つ相隣する前記青色光チップと赤色光チップを少なくとも一列以上、一次元直線配列方式で回路板上に配列してはんだ付けした、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。
前記光拡散片の下表面に夾角が９０°より小さいプリズム面を設けた、請求項１に記載の側面光源モジュールを備えた液晶パネル装置。