(57)【要約】【課題】  広い色再現範囲とする、薄型のバックライト装置を実現する。【解決手段】入射した色光を拡散して、面状発光させる拡散板１４１と、拡散板１４１に入射する色光を発光する複数の発光ダイオード素子２１からなる光源とを備え、発光ダイオード素子２１は、基板３２上の中心近傍に全て配置された、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップ３１と、基板３２上に、上記複数の発光ダイオードチップ３１を覆うように設けられ、複数の発光ダイオードチップ３１からそれぞれ発光された赤色光、緑色光、青色光を拡散板１４１上の一点に集光して白色光とする集光手段３３とを備えることで実現する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の中心近傍に全て配置された、所定の波長の色光を発光する複数の発光ダイオードチップと、
上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された上記色光を一点に集光する集光手段とを備えること
を特徴する発光ダイオード素子。
【請求項２】
上記複数の発光ダイオードチップを、それぞれ１つずつ熱的に孤立させ、各発光ダイオードチップが発生する熱を相互に遮断する断熱手段を備えること
を特徴とする請求項１記載の発光ダイオード素子。
【請求項３】
基板上の中心近傍に全て配置された、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップと、
上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された上記赤色光、上記緑色光、上記青色光を一点に集光する集光手段とを備えること
を特徴する発光ダイオード素子。
【請求項４】
上記複数の発光ダイオードチップを、それぞれ１つずつ熱的に孤立させ、各発光ダイオードチップが発生する熱を相互に遮断する断熱手段を備えること
を特徴とする請求項３記載の発光ダイオード素子。
【請求項５】
透過型の液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置において、
入射した色光を拡散して、面状発光させる拡散板と、
上記拡散板に入射する色光を発光する複数の発光ダイオード素子からなる光源とを備え、
上記発光ダイオード素子は、
基板上の中心近傍に全て配置された、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップと、
上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された上記赤色光、上記緑色光、上記青色光を上記拡散板上の一点に集光して白色光とする集光手段とを有すること
を特徴するバックライト装置。
【請求項６】
上記発光ダイオード素子は、上記複数の発光ダイオードチップを、それぞれ１つずつ熱的に孤立させ、各発光ダイオードチップが発生する熱を相互に遮断する断熱手段を有すること
を特徴とする請求項５記載のバックライト装置。
【請求項７】
透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置とを備える液晶表示装置において、
上記バックライト装置は、入射した色光を拡散して、面状発光させる拡散板と、
上記拡散板に入射する色光を発光する複数の発光ダイオード素子からなる光源とを備え、
上記バックライト装置が備える発光ダイオード素子は、
基板上の中心近傍に全て配置された、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップと、
上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された上記赤色光、上記緑色光、上記青色光を上記拡散板上の一点に集光して白色光とする集光手段とを有すること
を特徴する液晶表示装置。
【請求項８】
上記発光ダイオード素子は、上記複数の発光ダイオードチップを、それぞれ１つずつ熱的に孤立させ、各発光ダイオードチップが発生する熱を相互に遮断する断熱手段を有すること
を特徴とする請求項７記載の液晶表示装置。
【請求項９】
上記発光ダイオード素子は、上記断熱手段を有する複数の発光ダイオードチップを密集して配置してなること
を特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高輝度の発光ダイオード素子、並びに、この発光ダイオード素子を使用したバックライト装置、このバックライト装置を備える液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に関し、詳しくは、色ムラを低減させつつ薄型化したバックライト装置及びこのバックライト装置を備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン放送が開始されてから長年使用されてきたＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（PDP：Plasma Display Panel）といった非常に薄型化されたテレビジョン受像機が考案、実用化されている。特に、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型の液晶表示パネルの低価格化などに伴い、加速的に普及することが考えられ、今後の更なる発展が期待できる表示装置である。
【０００３】
液晶表示装置は、カラーフィルタを備えた透過型の液晶表示パネルを背面側からバックライト装置にて照明することでカラー画像を表示させるバックライト方式が主流となっている。バックライト装置の光源としては、蛍光管を使った白色光を発光するＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）といった蛍光ランプが多く用いられている。
【０００４】
また、ＣＣＦＬは、蛍光管内に水銀を封入するため、環境への悪影響が考えられるため、ＣＣＦＬに代わるバックライト装置の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子が有望視されている（例えば、特許文献１参照）。なお、以下の説明において、発光ダイオード素子を発光ダイオードとも呼ぶ。
【０００５】
青色発光ダイオードの開発により、光の三原色である赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードが揃ったことになり、これらの発光ダイオードから出射される赤色光、緑色光、青色光を混色することで、色純度の高い白色光を得ることができる。したがって、この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることで、液晶表示パネルを介した色光の色純度が高くなるため、色再現範囲をＣＣＦＬと比較して大幅に広げることができる。
【０００６】
バックライト装置の光源として用いる発光ダイオードとしては、高出力の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを使用した発光ダイオードが有効であり、この発光ダイオードを用いることで、バックライト装置の輝度を大幅に向上させることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１９１３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
液晶表示パネルを照明する照明光を出射するバックライト装置は、光源の配置位置によって、直下型と、エッジライト型との２つに大別される。直下型は、液晶表示パネルの背面側直下に、光源を配置させるタイプのバックライト装置であり、サイドエッジ型は、液晶表示パネルの背面側直下に光を導光する導光板を配し、導光板の側面部に光源を配置させるタイプのバックライト装置である。
【０００９】
直下型のバックライト装置は、エッジライト型のバックライト装置と較べて、導光板を必要としないことから部品点数が少なくなり、製造コストを下げることができる。特に、光源としてＣＣＦＬを用いた場合、ＣＣＦＬは、それ自体が白色光を出射するので、バックライト装置に混色のための厚みを必要としないため、非常に薄型の液晶表示装置を構成することができる。
【００１０】
しかしながら、バックライト装置の光源として光の三原色である赤色光、緑色光、青色光を発光する発光ダイオードを用いた場合、この三原色光を白色光へと混色するためには、発光ダイオードから液晶表示パネルの前段に配置される拡散板までの距離を十分確保する必要がある。
【００１１】
具体的には、三原色光を発光する発光ダイオードは、それぞれがパッケージング化されているため、混色性を高めるために一箇所に集めて配置させたとしても、発光された三原色光が拡散板上で完全に混色することはなく、拡散板との距離が近ければ近いほどそれが顕著となってしまう。三原色光の混色が十分でない、色ムラのある白色光を照明光として液晶表示パネルを照明すると、液晶表示パネルに表示される画像も適切に色表現がなされない画像となってしまう。
【００１２】
したがって、色再現範囲を広げるために、光源として三原色光を発光する発光ダイオードを用い、直下型のバックライト装置を構成すると、バックライト装置を厚くする必要があり、液晶表示装置の薄型化を阻害してしまうことになる。
【００１３】
また、高出力の発光ダイオードチップを用いた発光ダイオードは、発熱量が多いため、発光特性、発光寿命にも多大な影響を与えてしまい、バックライト装置の信頼性を低下させてしまうといった問題もある。
【００１４】
そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、高輝度で信頼性の高い発光ダイオード素子、及びこの発光ダイオード素子を光源として用いることで色再現範囲を広げると共に、液晶表示パネルを照明する白色光の色ムラを低減させ且つ薄型化を実現したバックライト装置及びこのバックライト装置を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオード素子は、基板上の中心近傍に全て配置された、所定の波長の色光を発光する複数の発光ダイオードチップと、上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップがお互いに近い距離で配置され、一定の量混色しており、また、それぞれ発光された上記色光を一点に集光する集光手段とを備えることを特徴する。
【００１６】
発光ダイオードチップが十分混色できるほど近い範囲で配置される場合は、集光手段を備えていなくても良い。
【００１７】
また、上述の目的を達成するために、本発明に係る発光ダイオード素子は、基板上の中心近傍に全て配置された、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップと、上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された上記赤色光、上記緑色光、上記青色光を一点に集光する集光手段とを備えることを特徴する。
【００１８】
また、上述の目的を達成するために、本発明に係るバックライト装置は、透過型の液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置において、入射した色光を拡散して、面状発光させる拡散板と、上記拡散板に入射する色光を発光する複数の発光ダイオード素子からなる光源とを備え、上記発光ダイオード素子は、基板上の中心近傍に全て配置された、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップと、上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された上記赤色光、上記緑色光、上記青色光を上記拡散板上の一点に集光して白色光とする集光手段とを有することを特徴する。
【００１９】
さらに、上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置とを備える液晶表示装置において、上記バックライト装置は、入射した色光を拡散して、面状発光させる拡散板と、上記拡散板に入射する色光を発光する複数の発光ダイオード素子からなる光源とを備え、上記バックライト装置が備える発光ダイオード素子は、基板上の中心近傍に全て配置された、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップと、上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された上記赤色光、上記緑色光、上記青色光を上記拡散板上の一点に集光して白色光とする集光手段とを有することを特徴する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、基板上の中心近傍に全て配置された、所定の波長の色光を発光する複数の発光ダイオードチップと、上記基板上に、上記複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、上記複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された上記色光を一点に集光する集光手段とを備える。
【００２１】
これにより、非常に高輝度な色光を発光する発光ダイオード素子を形成することができる。
【００２２】
また、本発明は、液晶表示パネルを照明するバックライト装置の光源として、入射した色光を拡散して、面状発光させる拡散板に入射する色光を発光する複数の発光ダイオード素子からなる光源を備え、この発光ダイオード素子が、基板上の中心近傍に全て配置された、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップと、基板上に、複数の発光ダイオードチップを覆うように設けられ、複数の発光ダイオードチップからそれぞれ発光された赤色光、緑色光、青色光を拡散板上の一点に集光して白色光とする集光手段とを有している。
【００２３】
したがって、このようなバックライト装置から出射された照明光で液晶表示パネルを照明すると、液晶表示パネルには、色再現性のよい画像を表示させることを可能とする。また、バックライト装置は、白色光へ混色する際に必要なスペースが不要であるため、従来の直下型のバックライト装置よりも非常に薄型化できる。したがって、薄型で、色再現性の高い液晶表示装置を実現することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明をする。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることはいうまでもない。
【００２５】
本発明は、例えば図１に示すような構成の透過型のカラー液晶表示装置１００に適用される。
【００２６】
この透過型のカラー液晶表示装置１００は、透過型のカラー液晶表示パネル１１０と、このカラー液晶表示パネル１１０の背面側に設けられたバックライト装置１４０とからなる。また、図示しないが、この透過型のカラー液晶表示装置１００は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。
【００２７】
透過型のカラー液晶表示パネル１１０は、ガラス等で構成された２枚の透明な基板（ＴＦＴ基板１１１、対向電極基板１１２）を互いに対向配列させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１１３を設け、さらに、ＴＦＴ基板１１１、対向電極基板１１２を、２枚の偏光板１３１、１３２によって挟むことで構成されている。ＴＦＴ基板１１１には、マトリックス状に配列された信号線１１４と、走査線１１５と、この信号線１１４、走査線１１５の交点に配列されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１１６と、画素電極１１７とが形成されている。薄膜トランジスタ１１６は、走査線１１５により、順次選択されると共に、信号線１１４から供給される映像信号を、対応する画素電極１１７に書き込む。一方、対向電極基板１１２の内表面には、対向電極１１８及びカラーフィルタ１１９が形成されている。
【００２８】
カラーフィルタ１１９は、各画素に対応した複数のセグメントに分割されている。例えば、図２に示すように、３原色である赤色フィルタＣＦＲ、緑色フィルタＣＦＧ、青色フィルタＣＦＢの３つのセグメントに分割されている。カラーフィルタ１１９の配列パターンは、図２に示すようなストライプ配列の他に、図示しないが、デルタ配列、正方配列などがある。
【００２９】
再び、図１を用いて、透過型のカラー液晶表示装置１００の構成について説明をする。透過型のカラー液晶表示装置１００は、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１１０を、バックライト装置１４０により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリックス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
【００３０】
バックライト装置１４０は、上記カラー液晶表示パネル１１０を背面側から照明する。図１に示すように、バックライト装置１４０は、ここでは図示していない光源や、光源から出射された光を白色光へと混色する機能などが組み込まれたバックライト筐体部１２０内に、拡散板１４１や、拡散板１４１上に重ねて配列される拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４といった光学シート群１４５などを備えた構成となっている。拡散板１４１は、光源から出射された光を、内部拡散させることで、面発光における輝度の均一化を行う。
【００３１】
一般に、光学機能シート群は、例えば、入射光を直交する偏光成分に分解する機能、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能、入射光を拡散させる機能、輝度向上を図る機能などを備えたシートで構成されており、バックライト装置１４０から面発光された光をカラー液晶表示パネル１１０の照明に最適な光学特性を有する照明光に変換するために設けられている。したがって、光学機能シート群１４５の構成は、上述した拡散シート１４２、プリズムシート１４３、偏光変換シート１４４に限定されるものではなく、様々な光学機能シートを用いることができる。
【００３２】
図３にバックライト筐体部１２０内の概略構成図を示す。この図３に示すように、バックライト筐体部１２０は、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を、それぞれ発光する複数の発光ダイオードチップを備える発光ダイオード素子２１を光源として用いている。発光ダイオード素子２１から出射される色光は、発光ダイオードチップを覆うレンズ機能を備えたカバー部材を介して、拡散板１４１に集光されることで白色光となる。なお、発光ダイオード素子２１の構成については、後で詳細に説明をする。
【００３３】
この発光ダイオード素子２１を、図３に示すように、基板２２上に列状に複数配列させることで、一つの発光ダイオードユニット２１ｎ（ｎは、自然数。）が形成される。この発光ダイオードユニット２１ｎが、バックライト装置１４０において、光源である発光ダイオード素子２１を配列する際の最小単位となる。なお、以下の説明においては、発光ダイオードユニット２１ｎも光源と呼称する。
【００３４】
発光ダイオードユニット２１ｎは、バックライト装置１４０が照明するカラー液晶表示パネル１１０のパネルサイズに応じた数だけ、バックライト筐体部１２０内に配列されることになる。バックライト筐体部１２０内への発光ダイオードユニット２１ｎの配列の仕方は、図３に示すように、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が、水平方向となるように配列してもよいし、図示しないが、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向が垂直方向となるように配列してもよいし、両者を組み合わせても良い。
【００３５】
なお、発光ダイオードユニット２１ｎの長手方向を、水平方向或いは垂直方向とするように配列する手法は、従来までのバックライト装置の光源として利用していたＣＣＦＬの配列の仕方と同じになるため、蓄積された設計ノウハウを利用することができ、コストの削減や、製造までに要する時間を短縮することができる。
【００３６】
バックライト筐体部１２０の内壁面１２０ａは、発光ダイオード素子２１から発光された光の利用効率を高めるために反射加工がなされた反射面となっている。
【００３７】
このようなバックライト装置１４０は、光源である発光ダイオード素子２１から出射された色光を、それぞれが拡散板１４１の所定の一点に集光することで白色光に混色させ、拡散板１４１、光学機能シート群１４５を介してバックライト装置１４０から面状発光させ、カラー液晶表示パネル１１０を背面側から照明する。
【００３８】
図４に、透過型のカラー液晶表示装置１００を組み上げた際に、図１に示す透過型のカラー液晶表示装置１００に付したＸＸ線で切断した際の断面図を一部示す。図４に示すように、液晶表示装置１００を構成するカラー液晶表示パネル１１０は、透過型のカラー液晶表示装置１００の外部筐体となる外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２とによって、スペーサ１０３ａ，１０３ｂを介して挟み込むように保持される。また、外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２との間には、ガイド部材１０４が設けられており、外部フレーム１０１と、内部フレーム１０２によって挟まれたカラー液晶表示パネル１１０が長手方向へずれてしまうことを抑制している。
【００３９】
一方、透過型のカラー液晶表示装置１００を構成するバックライト装置１４０は、上述したように光学シート群１４５が積層された拡散板１４１を備えている。また、拡散板１４１と、バックライト筐体部１２０との間には、反射シート１２６が配されている。
【００４０】
反射シート１２６は、その反射面が、拡散板１４１の光入射面１４１ａと対向するように、且つ発光ダイオード素子２１の発光方向よりもバックライト筐体部１２０側となるように配されている。反射シート１２６は、例えば、シート基材上に銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層することで形成された銀増反射膜などである。この反射シート１２６は、主に発光ダイオード素子２１から発光され、拡散板１４１で反射されて入射した光や、バックライト筐体部１２０の反射加工を施され反射面とされた内壁面１２０ａにて反射された光などを反射する。
【００４１】
バックライト装置１４０が備える拡散板１４１、反射シート１２６は、図４に示すように、それぞれが互いに対向するように配列されており、バックライト筐体部１２０に複数設けられた光学スタット１０５によって、互いの対向間隔を保ちながら当該バックライト装置１４０のバックライト筐体部１２０内に保持されている。このとき、拡散板１４１は、バックライト筐体部１２０に設けられたブラケット部材１０８でも保持されることになる。
【００４２】
このような構成の透過型のカラー液晶表示装置１００は、例えば、図５に示すような駆動回路２００により駆動される。駆動回路２００は、カラー液晶表示パネル１１０や、バックライト装置１４０の駆動電源を供給する電源部２１０、カラー液晶表示パネル１１０を駆動するＸドライバ回路２２０及びＹドライバ回路２３０、外部から供給される映像信号や、当該透過型のカラー液晶表示装置１００が備える図示しない受信部で受信され、映像信号処理部で処理された映像信号が、入力端子２４０を介して供給されるＲＧＢプロセス処理部２５０、このＲＧＢプロセス処理部２５０に接続された画像メモリ２６０及び制御部２７０、バックライト装置１４０を駆動制御するバックライト駆動制御部２８０などを備えている。
【００４３】
この駆動回路２００において、入力端子２４０を介して入力された映像信号は、ＲＧＢプロセス処理部２５０により、クロマ処理などの信号処理がなされ、さらに、コンポジット信号からカラー液晶表示パネル１１０の駆動に適したＲＧＢセパレート信号に変換されて、制御部２７０に供給されるとともに、画像メモリ２６０を介してＸドライバ２２０に供給される。
【００４４】
また、制御部２７０は、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた所定のタイミングで、Ｘドライバ回路２２０及びＹドライバ回路２３０を制御して、上記画像メモリ２６０を介してＸドライバ回路２２０に供給されるＲＧＢセパレート信号で、カラー液晶表示パネル１１０を駆動することにより、上記ＲＧＢセパレート信号に応じた映像を表示する。
【００４５】
バックライト駆動制御部２８０は、電源２１０から供給される電圧から、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成し、バックライト装置１４０の光源である各発光ダイオード素子２１を駆動する。一般に発光ダイオードの色温度は、動作電流に依存するという特性がある。したがって、所望の輝度を得ながら、忠実に色再現させる（色温度を一定とする）には、パルス幅変調信号を使って発光ダイオード素子２１を駆動し、色の変化を抑える必要がある。
【００４６】
ユーザインターフェース３００は、上述した図示しない受信部で受信するチャンネルを選択したり、同じく図示しない音声出力部で出力させる音声出力量を調整したり、カラー液晶表示パネル１１０を照明するバックライト装置１４０からの白色光の輝度調節、ホワイトバランス調節などを実行するためのインターフェースである。
【００４７】
例えば、ユーザインターフェース３００から、ユーザが輝度調節をした場合には、駆動回路２００の制御部２７０を介してバックライト駆動制御部２８０に輝度制御信号が伝わる。
【００４８】
続いて、図６、図７を用いて、発光ダイオード素子２１について説明をする。図６は、発光ダイオード素子２１の正面図である。図６に示すように、発光ダイオード素子２１は、図６中には、２つしか示されていないが、少なくとも赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する複数の発光ダイオードチップ３１を備えており、基板３２上の中心部近傍にまとめてマウントさせている。発光ダイオードチップ３１は、いわゆる高出力発光ダイオードチップであり、通常の発光ダイオードチップより若干大きめのサイズであり、高い輝度の色光を発光することができる。
【００４９】
例えば、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する発光ダイオードチップ３１を、赤色発光ダイオードチップ３１Ｒ、緑色発光ダイオードチップ３１Ｇ、青色発光ダイオードチップ３１Ｂとすると、図７に示す平面図のように配置されることになる。図７において、緑色発光ダイオードチップ３１Ｇを２つ配置させているのは、緑色光の波長帯域である、およそ５５０ｎｍ〜５５５ｎｍにおいて、視感度がもっとも高くなることを考慮しているためである。
【００５０】
図６に示すように、発光ダイオード素子２１は、基板３２にマウントされた発光ダイオードチップ３１を覆うように、カバー部材３３が設けられている。カバー部材３３は、発光ダイオードチップ３１から発光された各色光を拡散板１４１上に集光させるレンズ機能を備えている。カバー部材３３は、例えば、ガラスや、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどで形成される。各発光ダイオードチップ３１は、端子部３４を介して電流が供給されることで各色光を発光する。
【００５１】
上述したように、発光ダイオードチップ３１としては、高出力発光ダイオードチップが用いられるため、それぞれが非常に高い熱を発生することになる。したがって、図７に示すように、基板３２上の一箇所に各発光ダイオードチップ３１をまとめて配置させた場合、互いに発生する熱で、出力の低下、寿命の低下、長時間の使用ができないなどといった問題が発生しやすい状態となっている。
【００５２】
そこで、発光ダイオード素子２１は、図６、図７に示すように、それぞれ近傍に配置された発光ダイオードチップ３１に対して熱による悪影響が及ばないように、断熱効果のある物質、例えば、耐熱性エポキシ樹脂、耐熱性ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などからなる耐熱部材３５を、各発光ダイオードチップ３１が隣り合う領域に設けるようにする。
【００５３】
このような耐熱部材３５を設けるには、図７に示すように、発光ダイオード２１を、赤色発光ダイオードチップ３１Ｒを有する発光ダイオード２１Ｐ１、緑色発光ダイオードチップ３１Ｇを有する発光ダイオード２１Ｐ２、２１Ｐ３、青色発光ダイオードチップ２１Ｂを有する発光ダイオード２１Ｐ４を組み合わせて形成するようにし、組み合わせる際に、耐熱部材３５を挟み込めばよい。また、耐熱部材３５を用いない場合には、耐熱部材３５を挟み込む領域に空気層を設けることで代替するようにしてもよい。
【００５４】
なお、基板３２は、発光ダイオードチップ３１で発生した熱を放熱するヒートシンクを兼ねていてもよい。
【００５５】
このような、発光ダイオード素子２１から発光される赤色光、緑色光、青色光は、基板３２の中心近傍に全て配置されているため、発光波長毎にパッケージ化されている発光ダイオード素子と比較して、混色性がよくなる。さらに、カバー部材３３のレンズ機能により、拡散板１４１上の一点にそれぞれ集光されるため、十分に混色された色ムラのない白色光となる。また、色ムラのない白色光が実現されることで、輝度ムラへの対処も容易となる。
【００５６】
したがって、このようなバックライト装置１４０から出射された照明光で液晶表示パネル１１０を照明すると、液晶表示パネル１１０には、色再現性のよい画像を表示させることができる。また、バックライト装置１４０は、白色光へ混色する際に必要なスペースが不要であるため、従来の直下型のバックライト装置よりも非常に薄型化でき、薄型で、色再現性の高いカラー液晶表示装置を実現することができる。
【００５７】
図８に示す発光ダイオード素子４１は、図６、７に示した発光ダイオード素子２１をさらに高輝度化させた発光ダイオード素子である。図８に示すように、発光ダイオード素子４１は、高出力発光ダイオードチップである発光ダイオードチップ３１を、基板４２の中心近傍に８つマウントさせており、熱対策として断熱部材４５も備えた構成となっている。
【００５８】
この発光ダイオード素子４１のように熱対策として断熱部材４５も備えた構成とすることによって、断熱効果により発光ダイオードチップ３１を密集して配置させて、発光させることが可能になる。
【００５９】
上述した発光ダイオード素子２１、４１は、液晶表示装置１００を照明するバックライト装置１４０の光源として使用されるため、発光ダイオードチップ３１として、少なくとも赤色光、緑色光、青色光を発光する赤色発光ダイオードチップ３１Ｒ、緑色発光ダイオード３１Ｇ、青色発光ダイオード３１Ｂを必要としていた。
【００６０】
このような構成の発光ダイオード素子２１、４１は、複数の発光ダイオードチップ３１を備えているため、バックライト装置の光源としてばかりではなく、例えば、車両のヘッドライトや、懐中電灯、街灯といった高輝度の光が要求される装置の光源などにも適用することができる。
【００６１】
この場合、例えば、発光ダイオードチップ３１として白色光を発光する発光ダイオードチップなど、同一の色光を発光する複数の発光ダイオードチップ３１のみを基板上にマウントするようにしてもよい。
【００６２】
図９に示す発光ダイオード素子５１は、発光させる色光の色合いに変化を持たせた応用例である。基板５２に発光ダイオードチップ３１がマウントされ、熱対策として、断熱部材５５を設けているのは、上述した発光ダイオード素子２１、４１と変わらないが、この発光ダイオード素子５１では、断熱部材５５を透明な材料で形成し、さらに、この断熱部材の表面に色の付いた、例えば赤色の反射膜を形成することで、発光ダイオードチップ３１から発光された色光の色合いを変化させることができる。
【００６３】
断熱部材３５に形成する反射膜は、例えば、ＳｉＯ２、酸化ニオブ、フッ化マグネシウムといった材料で形成される。
【００６４】
図１０に示す発光ダイオード素子６１は、発光面全体を高輝度にする際の応用例である。基板６２の中心近傍に発光ダイオードチップ３１が、マウントされ、熱対策として、断熱部材６５を設けているのは、上述した発光ダイオード素子２１、４１と変わらないが、この発光ダイオード素子６１では、さらに高輝度化を図り、面全体で発光させるために、８個の発光ダイオードチップ３１の他に、新たに発光ダイオードチップ６３を２×８＝１６個、設けた構成となっている。すなわち、この発光ダイオード素子６１では、熱対策として断熱部材６５も備えた構成とすることによって、断熱効果により発光ダイオードチップ３１，６３を密集して配置させて発光させるようにしている。
【００６５】
図１０に示すように、発光ダイオードチップ６３は、断熱部材６５で囲まれた領域内に発光ダイオードチップ３１による熱干渉を受けないように、離して配置されている。また、この領域内において、２個配置された発光ダイオードチップ６３同士も互いに熱干渉を受けないように、離して配置されている。
【００６６】
この発光ダイオード素子６１は、バックライト装置１４０の光源には、適していないが、非常に高輝度で、広い範囲を照明することができることから、航空管制用、サーチライト、車両のヘッドライトなどに最適となっている。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明を実施するための最良の形態として示すカラー液晶表示装置の構成について説明するための図である。
【図２】同カラー液晶表示装置が備えるカラー液晶表示パネルのカラーフィルタについて説明するための図である。
【図３】同カラー液晶表示装置が備えるバックライト装置の概略構成を説明するための図である。
【図４】同カラー液晶表示装置において、図１に示すＸＸ線で切断した際の断面図である。
【図５】同カラー液晶表示装置を駆動する駆動回路について説明するためのブロック図である。
【図６】バックライト装置の光源として使用する発光ダイオード素子の構成について説明するための正面図である。
【図７】バックライト装置の光源として使用する発光ダイオード素子の構成について説明するための平面図である。
【図８】バックライト装置の光源として使用する高輝度化させた発光ダイオード素子の構成について説明するための平面図である。
【図９】発光ダイオード素子の別な構成例を示した平面図である。
【図１０】発光ダイオード素子のさらに別な構成例を示した平面図である。
【符号の説明】
【００６８】
２１  発光ダイオード素子、３１  発光ダイオードチップ、３３  カバー部材、３５  断熱部材、１００  カラー液晶表示装置、１１０  カラー液晶表示パネル、１４０  バックライト装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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