JP4605465B2 - バックライトモジュールと液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライトモジュールと液晶表示装置に関する。特に、色温度を調整可能なバックライトモジュールと、そのバックライトモジュールを採用する液晶表示装置に関する。

コンピュータ性能の大幅な向上や、インターネットやマルチメディア技術の高度な発展に伴い、画像情報の伝送方式はアナログ方式からデジタル方式へと移行している。また、現代のライフスタイルに合わせ、視覚情報機器や画像装置は軽量化、薄型化が進行している。従来のブラウン管を使用した表示装置は、現在でもその利点が存在する。しかしながら、内部に電子ビームの偏向空間を必要とすることから、表示装置全体が大型となってしまい、大きなスペースを占有するという問題が生じる。また、画像表示が電子線照射によって行われることから、利用者の目を疲れさせてしまうという問題もある。そのことから、光電技術と半導体製造技術との結合によって開発された平面型の表示装置、例えば、液晶表示装置や、有機ＥＬ表示装置や、プラズマ表示装置が既に表示装置の主流となりつつある。

液晶表示装置は、その光源の利用方式によって、反射型液晶表示装置（Reflective LCD）と、透過型液晶表示装置（Transmissive LCD）と、半透過型（半反射型）液晶表示装置（Semi- Transmissive LCD）の３種類に大別することができる。透過型液晶表示装置や半透過型（半反射型）液晶表示装置は、主に、液晶パネルとバックライトモジュールから構成される。液晶パネルは、２枚の透明基板と、その２枚の透明基板の間に充填されている液晶層を備えている。一方、バックライトモジュールは、液晶パネルが必要とする面光源として機能する。この構造によって、液晶表示装置は画像表示の機能が実現されている。バックライトモジュールは、直下型とエッジライト型の２種類に大別される。

図１Ａは、従来の直下型バックライトモジュールを示す断面図である。図１Ａに示すように、従来の直下型バックライトモジュール１００ａは、主に筐体１１０と、複数の冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）１２０と、光拡散板１３０と、光学フィルム１４０を備えている。冷陰極蛍光管１２０は、筐体１１０内に配置されている。冷陰極蛍光管１２０から照射された光は、筐体１１０内において初期段階の拡散が行われ、光拡散板１３０および光学フィルム１４０を透過し、光学フィルム１４０の表面から外部へと面状に照射される。

図１Ｂは、従来のエッジライト型バックライトモジュールを示す断面図である。図１Ｂに示すように、従来のエッジライト型のバックライトモジュール１００ｂは、主に、導光板１５０と、冷陰極蛍光管１２０と、ランプカバー１６０と、光学フィルム１４０を備えている。導光板１５０は、光入射面１５２と光出射面１５４を備えている。冷陰極蛍光管１２０は、導光板１５０の光入射面１５２の近傍に配置されており、ランプカバー１６０内に位置している。光学フィルム１４０は、導光板１５０の光出射面１５４上に配置されている。

図１Ｂに示すように、冷陰極蛍光管１２０から照射された光は、直接的にあるいはランプカバー１６０によって反射されて光入射面１５２から導光板１５０へと入射し、導光板１５０の光出射面１５４から照射される。導光板１５０は、冷陰極蛍光管１２０から照射された光を、面状に照射させるためのものである。

上記した２種類のバックライトモジュールにおいて、冷陰極蛍光管は白色光源として機能する。白色光源は、その色温度の相違によって人の目に異なる視覚を与えることになる。例えば白色光源の色温度が高い場合には、表示画面が青色に寄ることになる。逆に、白色光源の色温度が低い場合には、表示画面が黄色に寄ることになる。そのことから、バックライトモジュールの光源の色温度を、ユーザの好み等に応じて調整できる技術が必要とされている。

高い色温度の表示（白色）光源が必要になる場合、光源の色温度を高めるためには、例えば冷陰極蛍光管において青色の蛍光粉の比率を増加させなければならない。また、このように冷陰極蛍光管の色温度を高めようとすると、冷陰極蛍光管の発光効率が低下してしまう。
従来のバックライトモジュールでは、冷陰極蛍光管を交換しない限り、色温度を調整することができない。また、冷陰極蛍光管を交換することよって色温度を調整したとしても、バックライトモジュールの輝度が低下することを避けることができない。
本発明は、上記の課題を解決する。本発明は、輝度と色温度の両者の調整を可能とする技術を提供する。

本発明の技術によるバックライトモジュールは、主光源と色温調整光源を備えている。そして、主光源の色温度と色温調整光源の色温度は、互いに異なることを特徴とする。
このバックライトモジュールでは、主に、表示光の輝度が主光源によって確保される。そして、表示光の色温度が色温調整光源によって調整される。
本発明の技術は、直下型のバックライトモジュールにも有効であるし、エッジライト型のバックライトモジュールにも有効である。
本発明の技術によって具現化される直下型バックライトモジュールは、少なくとも一つの開口を有する筐体と、筐体内に配置されている複数の主光源と、筐体内に配置されている複数の色温調整光源と、筐体の開口の近傍に配置されている光拡散板とを備えている。複数の主光源と複数の色温調整光源の両者は、筐体内でその開口の直下に配置されている。そして、主光源の色温度と色温調整光源の色温度は互いに異なることを特徴とする。

主光源は、白色光を発生することが好ましく、冷陰極蛍光ランプを用いることがより好ましい。また、色温調整光源には、発光ダイオードを用いることが好ましい。発光ダイオードには、青色発光ダイオードや赤色発光ダイオードや緑色発光ダイオードを用いることができる。この場合、単色の発光ダイオードのみを用いることもできるし、複数色の発光ダイオードを組み合わせて用いることもできる。
上記のバックライトモジュールでは、複数の主光源を、複数の色温調整光源と光拡散板との間に配置することができる。この場合、各主光源を、各色温調整光源の直上方に配置することができる。あるいは、主光源と色温調整光源を、光拡散板が広がる方向に沿って、交互に配置することもできる。
上記のバックライトモジュールでは、光拡散板に設けられている光学フィルムを付加することが好ましい。
上記のバックライトモジュールでは、筐体の底部に設けられている反射シートを付加することが好ましい。

本発明の技術によって具現化されるエッジライト型バックライトモジュールは、光入射面と光出射面を有する導光板と、前記導光板の光入射面側に配置されている少なくとも一つの主光源と、前記導光板の光入射面側に配置されている少なくとも一つの色温調整光源とを備えている。そして、主光源の色温度と色温調整光源の色温度が互いに異なることを特徴とする。

上記のバックライトモジュールでは、光入射面の近傍に設けられているランプカバーが付加されていることが好ましい。この場合、主光源と色温調整光源がランプカバー内に配置されていることが好ましい。
上記のバックライトモジュールでは、導光板の光出射面側に設けられている光学フィルムが付加されていることが好ましい。

本発明によって具現化される他の一つのバックライトモジュールは、液晶表示パネルに表示光を提供するバックライトモジュールであって、少なくとも一つの主光源と、少なくとも一つの色温調整光源を備えている。そして、主光源の色温度と色温調整光源の色温度が互いに異なることを特徴とする。

本発明によって具現化される他の一つのバックライトモジュールは、少なくとも一つの開口を有する筐体と、筐体内に配置されている少なくとも一つの冷陰極蛍光ランプと、筐体内に配置されている少なくとも一つの発光ダイオードを備えている。

本発明の技術は、新規で有用な液晶表示装置を具現化することができる。この液晶表示装置は、液晶パネルと、上記したバックライトモジュールのいずれかを備えている。

本発明のバックライトモジュールでは、十分の輝度の表示光を提供する主光源と、表示光の色温度を調整する色温調整光源を備えているので、表示光の輝度と色温度の両立を達成することができる。本発明を採用した液晶表示装置では、暗い画面あるいは低い階調の画面を表示する場合にも画面が青色に寄せることがなく、表示品質が向上される。

本発明の目的、特徴、利点をさらに明瞭にするために、本発明を実施する好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図２Ａは、本発明の第１実施形態であるバックライトモジュール２００を示す断面図である。図２に示すように、バックライトモジュール２００は、直下型バックライトモジュールであって、筐体２１０と、主光源組２２０と、色温調整光源組２３０と、光拡散板２４０を備えている。筐体２１０は、開口２１２を有している。光拡散板２４０は、筐体２１０の開口２１２の近傍に配置されている。主光源組２２０と色温調整光源組２３０は、ともに筐体２１０内に配置されている。

バックライトモジュール２００において、主光源組２２０は、白色光を照射するための光源体である。主光源組２２０は、例えば、少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプ２２２を備えている。図２には、複数の冷陰極蛍光ランプ２２２を備える形態が例示されている。なお、主光源組２２０のそれぞれの光源（冷陰極蛍光ランプ）２２２は、白色光を提供できる他の発光体に変更することもできる。
色温調整用の光源組２３０は、例えば、少なくとも１つの発光ダイオード２３２を備えている。図２には、複数の発光ダイオード２３２を備える形態が例示されている。発光ダイオード２３２には、例えば青色発光ダイオードや赤色発光ダイオードや緑色発光ダイオードを用いることができる。このとき、同一色の発光ダイオードのみを用いてもよいし、異なる色の発光ダイオードを組み合わせて用いてもよい。以下の説明では、発光ダイオード２３２に青色発光ダイオードを用いるものとする。

バックライトモジュール２００において、主光源組２２０は白色光を発生する白色光源であり、色温調整光源組２３０は青色光を発生する青色光源である。この２種類の光源組２２０、２３０は、バックライトモジュール２００の光源を構成する。２種類の光源組２２０、２３０から照射された光は、筐体２１０内において混合され、光拡散板２３０を透過する際に拡散されて、外部へと均一に照射される。それにより、バックライトモジュールは、液晶パネル等を均一に照明するための面光源に採用することができる。

バックライトモジュール２００では、光拡散板２４０上に少なくとも１つの光学フィルムを配置することができる。それにより、バックライトモジュール２００が照射する光の均一性をさらに向上することができる。
バックライトモジュール２００では、筐体２１０内の底部に、主光源組２２０や色温調整光源組２３０が照射した光を反射する反射シート２６０を配置することができる。それにより、主光源組２２０や色温調整光源組２３０が照射した光を、効率よく光拡散板２４０に入射させることができる。それにより、バックライトモジュール２００の発光効率を一層向上することができる。

図２Ａに示すように、主光源組２２０は、例えば色温調整光源組２３０と光拡散板２４０の間に配置することができる。このとき、主光源組２２０のそれぞれの光源（冷陰極蛍光ランプ）２２２を、例えば色温調整光源組２３０のそれぞれの光源（発光ダイオード）２３２の直上方に配置することができる。あるいは、図２Ｂに示すように、主光源組２２０のそれぞれの光源２２２と、色温調整光源組２３０のそれぞれの光源２３２とが、交互に並ぶように配置することもできる。図２Ａに示す前者の配置によると、バックライトモジュール２００の発光の均一性を高めることができる。一方、図２Ｂに示す後者の配置によると、バックライトモジュール２００の発光効率を高めることができる。

バックライトモジュール２００では、色温調整光源組２３０の光源２３２が照射する単色光の色温度と、主光源組２２０が照射する白色光の色温度とが異なるために、バックライトモジュール２００が照射する光の色温度が補償されることとなる。バックライトモジュール２００が照射する光の色温度を調整する必要がある場合は、色温調整光源組２３０の光源２３２が照射する単色光の強度を調節すればよい。冷陰極蛍光ランプ２２２を交換する必要がないことから、バックライトモジュール２００全体の発光効率に影響を与えることがない。バックライトモジュール２００では、高い発光効率を持つ冷陰極蛍光ランプ２２２を利用するとともに、青色の光源によって色温度を補償することができるので、高輝度かつ適度な色温度の光を照射することができる。

本実施形態のバックライトモジュール２００によると、液晶表示装置によって階調の低い画面や暗い画面を表示する場合には、発光ダイオード２３２によって色温度を調整することにより、画面が青色に寄ることを避けることができる。また、画面中の一部において階調の低い画面や暗い画面を表示する場合には、その範囲に対応する発光ダイオード２３２のみの発光強度を調整することもできる。液晶表示装置の光源にバックライトモジュール２００を用いることによって、低い階調の画面を正しく表示することが可能となる。

バックライトモジュールでは、色温調整光源組２３０の光源２３２に、上記のような青色発光ダイオードに代えて、他の色の発光ダイオードを用いることができる。例えば、色温調整光源組２３０を、少なくとも１つの赤色発光ダイオードを用いて構成することができる。あるいは、少なくとも１つの緑色発光ダイオードを用いて構成することができる。あるいは、青色発光ダイオードと赤色発光ダイオードを任意に組合せて構成することができる。あるいは、青色発光ダイオードと緑色発光ダイオードを任意に組合せて構成することができる。あるいは、緑色発光ダイオードと青色発光ダイオードを任意に組合せて構成することができる。あるいは、青色発光ダイオードと緑色発光ダイオードと赤色発光ダイオードを任意に組合せて構成することもできる。

図３は、バックライトモジュール２００に対する光調整信号を示すグラフである。図３中のＬ１は、主光源組２２０の各光源（冷陰極蛍光ランプ）２２２に対する光調整信号を示している。図３中のＬ２は、色温調整光源組２３０の各光源（発光ダイオード）２３２に対する光調整信号を示している。図３に示すように、バックライトモジュール２００を動作させる際には、主光源組２２０の各光源２２２や色温調整光源組２３０の各光源２３２に対して、パルス幅変調による発光強度の調整が行われる。バックライトモジュール２００では、図中Ｌ２のパルス幅ｄによって色温調整光源組２３０の各光源２３２の発光強度を調整することができ、それにより色温を調整することが可能となる。このとき、起動時における瞬間的な色温度のムラを解消するためには、例えば起動時に光調整信号Ｌ１、Ｌ２を同期させることが好ましい。それにより、安定した照明光を提供することができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態のバックライトモジュールを示す断面図である。図４に示すように、第２実施形態のバックライトモジュール３００は、シングルエッジライト型のバックライトモジュールであって、主に、導光板３１０と、主光源組３２０と、色温調整光源組３３０を備えている。導光板３１０は、光入射面３１２と光出射面３１４を有している。主光源組３２０と色温調整光源組３３０は、導光板３１０の側方に位置しており、光入射面３１２の近傍に配置されている。

第２実施形態のバックライトモジュール３００において、主光源組３２０は、例えば少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプを用いて構成することができる。色温調整光源組３３０は、例えば少なくとも１つの発光ダイオード３３２を用いて構成することができる。発光ダイオードには、例えば青色発光ダイオードや赤色発光ダイオードや緑色発光ダイオードを用いることができる。複数の発光ダイオードを用いる場合には、同一色の発光ダイオードを用いてもよいし、異なる色の発光ダイオードを組み合わせて用いてもよい。以下では、以下の説明では、発光ダイオード３３２に、青色発光ダイオードを用いるものとする。

バックライトモジュール３００において、主光源組３２０は白色光を照射する白色光源であり、色温調整光源組３３０は単色光（ここでは青色光）を照射する単色光源である。この２種類の光源組３２０、３３０は、バックライトモジュール３００の光源を構成している。２種類の光源組３２０、３３０から照射された光は、導光板３１０の光入射面３１２から導光板３１０内へと入射し、導光板３１０内において混合され、光出射面３１４から均一に照射される。それにより、バックライトモジュール３００は、液晶パネルを均一に照明するための面光源として採用することができる。
バックライトモジュール３００では、主光源組３２０と色温調整光源組３３０の外方を囲むように、光を反射するランプカバー３４０を配置することが好ましい。それにより、主光源組３２０や色温調整光源組３３０が照射した光を、導光板３１０へ効率よく入射させることができる。バックライトモジュール３００の発光効率を向上することができる。
バックライトモジュール３００では、導光板３１０の光出射面３１４の近傍に、例えば少なくとも１つの光学フィルム３５０を配置することができる。それにより、バックライトモジュール３００が照射する光の均一性をさらに向上することができる。

図５は、本実施形態の変形例であるダブルエッジライト型のバックライトモジュール３００ａを示している。図５に示すように、ダブルエッジライト型のバックライトモジュール３００ａでは、導光板３１０ａは、例えば互いに対向する２つの光入射面３１２を有しており、主光源組３２０と色温調整光源組３３０が、この２つの光入射面３１２の近傍に配置されている。このようなダブルエッジライト型のバックライトモジュールは、シングルエッジライト型のバックライトモジュールよりも、高い輝度の表示光源を提供することができる。

バックライトモジュール３００、３００ａは、主光源組３２０によって十分の輝度を持つ表示光源を提供するとともに、色温調整光源組３３０によって表示光源の色温度を調整する。それにより、表示光源の輝度と色温度の両立を実現することができる。バックライトモジュール３００、３００ａの駆動、光調整方法、表示光源にかかる輝度および色温度の調整については、第１実施形態と同様であることから、その詳しい説明を省略する。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。図６に示すように、本実施形態の液晶表示装置４００は、液晶パネル４１０とバックライトモジュール４２０を備えている。バックライトモジュール４２０は、液晶パネル４１０の一方側に配置されており、液晶パネル４１０が必要とする表示光源４２２を提供する。液晶パネル４１０は、例えば上基板４１２と、下基板４１４と、液晶層４１６を備えている。バックライトモジュール４２０には、第１実施形態や第２実施形態で説明したバックライトモジュールが用いられている。即ち、バックライトモジュール４２０は、表示光の色温度が調整可能となっている。

本実施形態の液晶表示装置４００に採用されているバックライトモジュール４２０は、表示光源４２２の色温度を調整可能なバックライトモジュールであるために、暗い画面や低い階調の画面を表示する場合には、画面が青色に寄る現象が起こりにくい。それにより、本実施形態の液晶表示装置４００は高い表示品質を実現することができる。

以上述べたように、本発明を実施したバックライトモジュールは、主光源組と色温調整光源組の両者を備えている。主光源組は、主に、必要な輝度の表示光を提供する。一方、色温調整光源組は、表示光の色温度を調整する。本発明を実施したバックライトモジュールによると、十分な輝度と色温度が適切に調節された表示光を提供することができる。

また、本発明を実施した液晶表示装置は、十分な輝度と色温度の調整が両立できるバックライトモジュールを採用していることから、暗い画面や低い階調の画面を表示する場合にも、画面が青色に寄る現象が起こりにくい。それにより、本発明を実施した液晶表示装置は、高い表示品質を実現することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

従来の直下型バックライトモジュールを示す断面図。 従来のエッジライト型バックライトモジュールを示す断面図。 第１実施形態のバックライトモジュールを示す断面図。 第１実施形態のバックライトモジュールの変形例を示す断面図。 冷陰極蛍光管と発光ダイオードにかかる光調整信号を示すグラフ。 第２実施形態のバックライトモジュールを示す断面図。 第２実施形態のバックライトモジュールの変形例を示す断面図。 第３実施形態の液晶表示装置を示す断面図。

符号の説明

１００ａ、１００ｂ、１００ｃ・・バックライトモジュール
２００、３００、３００ａ・・バックライトモジュール
１１０、２１０・・筐体
１２０、２２２・・冷陰極蛍光管
１３０、２４０・・光拡散板
１４０、２５０、３５０・・光学フィルム
１５０、３１０、３１０ａ・・導光板
１５２、３１２・・光入射面
１５４、３１４・・光出射面
１６０、３４０・・ランプカバー
１７０、２３２、３３２・・発光ダイオード
２１２・・開口
２２０、３２０・・主光源組
２３０、３３０・・色温調整光源組
２６０・・反射シート
４００・・液晶表示装置
４１０・・液晶パネル
４１２・・上基板
４１４・・下基板
４１６・・液晶層
４２０・・バックライトモジュール
４２２・・表示光源
Ｌ１、Ｌ２・・光調整信号

Claims (8)

1. 少なくとも一つの開口を有する筐体と、
   前記筐体内に配置されており、白色光を発生する主光源組と、
   前記筐体内に配置されており、有色光を発生する色温調整光源組と、
   前記筐体の開口の近傍に配置されている光拡散板を備え、
   前記主光源組は、複数の冷陰極蛍光ランプを備えており、
   前記色温調整光源組は、複数の発光ダイオードを備えており、
   前記複数の冷陰極蛍光ランプと前記複数の発光ダイオードの両者が、前記筐体内で前記開口の直下に配置されている直下型のバックライトモジュール。
2. 前記発光ダイオードは、青色発光ダイオードと赤色発光ダイオードと緑色発光ダイオードのいずれかであること特徴とする請求項１のバックライトモジュール。
3. 前記主光源組は、前記色温調整光源組と前記光拡散板との間に位置していることを特徴とする請求項１又は２のバックライトモジュール。
4. 前記主光源組の冷陰極蛍光ランプは、前記色温調整光源組の発光ダイオードの直上方に位置していることを特徴とする請求項３のバックライトモジュール。
5. 前記主光源組の冷陰極蛍光ランプと前記色温調整光源組の発光ダイオードは、前記開口が広がる方向に沿って、交互に位置していることを特徴とする請求項１から３のいずれかのバックライトモジュール。
6. 少なくとも一つの開口を有する筐体と、
   前記筐体内に配置されており、白色光を発生する複数の冷陰極蛍光ランプと、
   前記筐体内に配置されており、全体として有色光を発生する複数の発光ダイオードを備え、
   前記複数の冷陰極蛍光ランプと前記複数の発光ダイオードの両者が、前記筐体内で前記開口の直下に配置されている直下型のバックライトモジュール。
7. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルの一方側に配置されているバックライトモジュールを備え、
   前記バックライトモジュールが、少なくとも一つの開口を有する筐体と、前記筐体内に配置されているとともに白色光を発生する複数の冷陰極蛍光ランプと、前記筐体内に配置されているとともに全体として有色光を発生する複数の発光ダイオードを備え、前記複数の冷陰極蛍光ランプと前記複数の発光ダイオードの両者が、前記筐体内で前記開口の直下に配置されている直下型のバックライトモジュールであることを特徴とする液晶表示装置。
8. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルの一方側に配置されているバックライトモジュールを備え、
   前記バックライトモジュールが、少なくとも一つの開口を有する筐体と、前記筐体内に配置されているとともに白色光を発生する主光源組と、前記筐体内に配置されているとともに有色光を発生する色温調整光源組と、前記筐体の開口の近傍に配置されている光拡散板を備え、前記主光源組が複数の冷陰極蛍光ランプを備えるとともに前記色温調整光源組が複数の発光ダイオードを備えており、前記冷陰極蛍光ランプと前記発光ダイオードの両者が、前記筐体内で前記開口の直下に配置されている直下型のバックライトモジュールであることを特徴とする液晶表示装置。

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