(57)【要約】【課題】ＬＥＤを使用するバックライトにわたるカラー均一性を改善するための新規な技術を提供する。【解決手段】ＬＣＤを後方照明するためのバックライトにわたりカラー均一性を改善する種々の技術について説明する。一実施形態では、バックライトは、赤、緑及び青のＬＥＤの行を混合チャンバーにおいて使用する。ＬＥＤは、ＧＲＢＧ又はＧＢＲＧのようなクラスターに配列され、各クラスターは、関連白色点を有する。バックライトの左右の縁に沿ってカラー均一性を達成するために、これらの縁クラスターにおけるＬＥＤは、クラスターの次元に対する白色点のカラーアンバランスを補償するように特別に選択される。【選択図】図２
2008021649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトのための発光ダイオード（ＬＥＤ）の配列体を備え、バックライトは、少なくとも第１バックライト縁、及びそれとは逆の第２バックライト縁を有し、ＬＥＤは、クラスターのアレーにグループ分けされ、各クラスターは、複数のカラーのＬＥＤで形成され、その合成された光が白色点を有するものであり、各クラスターは、同じ数のＬＥＤを有し、前記配列体は、
前記第１バックライト縁に隣接するように構成されて、第１白色点を有する第１クラスターと、
前記第１バックライト縁又は前記第２バックライト縁のいずれにも隣接しないよう構成されて、前記第１白色点とは異なる平均白色点を有する複数の第２クラスターと、
を備え、前記第１クラスターにおける第１カラーの少なくとも１つのＬＥＤは、その光出力特性が、前記複数の第２クラスターにおける第１カラーのＬＥＤの光出力特性とは異なり、前記第１クラスターの第１白色点が、前記第２クラスターの平均白色点に対し、前記バックライトの縁に沿った前記第１クラスターの作用を少なくとも部分的に相殺するようにカラーシフトされる、光放射装置。
【請求項２】
バックライトボックスを更に備え、このバックライトボックスは、側壁及び底面を有する光混合空洞を含み、側壁は、前記第１バックライト縁及び第２バックライト縁を含み、前記第１クラスター及び前記複数の第２クラスターは、この混合空洞に配列される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アレーには２つの形式のクラスターしかない、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記クラスターは、行及び列に配列される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１クラスターは、行の端に位置され、そして前記複数の第２クラスターは、行の端以外に位置される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記複数のカラーのＬＥＤは、赤、青及び緑を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記アレーには少なくとも第１クラスター形式及び第２クラスター形式があり、その第１クラスター形式は、第１シーケンスのＬＥＤカラーを有し、そしてその第２クラスター形式は、第２シーケンスのＬＥＤカラーを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１クラスター形式のクラスターのみが第１セットの行を形成し、そして前記第２クラスター形式のクラスターのみが第２セットの行を形成する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２セットの行における行が、前記第１セットの行における行と行との間にインターリーブされる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
奇数の行があり、前記第１クラスター形式のみが前記アレーの四隅の各々にある、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１クラスター形式のクラスター及び前記第２クラスター形式のクラスターが１つの行内で交互になる、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１クラスター形式のクラスター及び前記第２クラスター形式のクラスターが１つの列内で交互になり、前記アレーの１つの行又は列において同じ形式のクラスターが互いに隣接しないようにする、請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数のカラーは、第１カラー、第２カラー及び第３カラーを含み、前記第１クラスターは、第１カラーの第１ＬＥＤが、第２カラーの第２ＬＥＤより前記第１バックライト縁の近くにあり、前記第１クラスターの第１ＬＥＤは、そのフラックスが、前記複数の第２クラスターにおける前記第１カラーのＬＥＤの平均フラックスより小さく、且つ前記第１クラスターの第２ＬＥＤは、そのフラックスが、前記複数の第２クラスターにおける前記第２カラーのＬＥＤの平均フラックスより大きく、前記第１クラスターの第１白色点が、前記バックライトの縁に沿った前記第１クラスターの作用を少なくとも部分的に相殺するようにした、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数のカラーは、第１カラー、第２カラー及び第３カラーを含み、前記第１クラスターは、第１カラーの第１ＬＥＤが、第２カラーの第２ＬＥＤより前記第１バックライト縁の近くにあり、前記第１クラスターの第１ＬＥＤは、その波長が、前記複数の第２クラスターにおける前記第１カラーのＬＥＤの平均波長より短く、前記第１クラスターの第１白色点が、前記バックライトの縁に沿った前記第１クラスターの作用を少なくとも部分的に相殺するようにした、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数のカラーは、第１カラー、第２カラー及び第３カラーを含み、前記第１クラスターは、第１カラーの第１ＬＥＤが、第２カラーの第２ＬＥＤより前記第１バックライト縁の近くにあり、前記第１クラスターの第１ＬＥＤは、その波長が、前記複数の第２クラスターにおける前記第１カラーのＬＥＤの平均波長より長く、前記第１クラスターの第１白色点が、前記バックライトの縁に沿った前記第１クラスターの作用を少なくとも部分的に相殺するようにした、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記クラスターは、行及び列に配列され、１つのクラスターのＬＥＤは、単一の行に沿って配列され、前記第１バックライト縁に沿った第１クラスターにおける少なくとも１つのＬＥＤは、その光特性が、前記複数の第２クラスターにおける対応カラーのＬＥＤの平均光特性とは異なり、前記第１クラスターの第１白色点を前記複数の第２クラスターの平均白色点に対してカラーシフトさせて、前記バックライトの縁に沿った前記第１クラスターの作用を少なくとも部分的に相殺するようにした、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数のカラーは、第１カラー、第２カラー及び第３カラーを含み、前記第１クラスターは、第１カラーの第１ＬＥＤが、第２カラーの第２ＬＥＤより前記第１バックライト縁の近くにあり、前記装置は、更に、
前記第２バックライト縁に隣接するように構成された第３クラスターを備え、この第３クラスターは、前記第２カラーの第３ＬＥＤが、前記第１カラーの第４ＬＥＤより前記第２バックライト縁の近くにあり、更に、この第３クラスターは、第３の白色点を有し、前記複数の第２クラスターは、この第３の白色点とは異なる平均白色点を有し、
前記第３クラスターの第３ＬＥＤは、前記複数の第２クラスターにおける第２カラーのＬＥＤの平均光特性とは異なる光特性を有するように選択され、前記第３クラスターの第４ＬＥＤは、前記複数の第２クラスターにおける第１カラーのＬＥＤの平均光特性とは異なる光特性を有するように選択されて、前記バックライトの縁に沿った第３クラスターの作用を少なくとも部分的に相殺するようにされた、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第３白色点は、前記第１白色点とは異なる、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１クラスター、前記複数の第２クラスター、及び前記第３クラスターは、前記クラスターのアレーにおいて同じ行にある、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１クラスター、及び前記複数の第２クラスターは、バックライトに取り付けられる前に少なくとも１つのストリップに取り付けられ、複数の同一のストリップが、バックライトを形成するように配列される、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
各ストリップは、２つの端部クラスターを有し、各端部クラスターは、前記バックライトの平均白色点とは異なるカラーシフトされた白色点を有する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
単一ストリップにある前記端部クラスターは、逆のカラー方向にカラーシフトされる、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
２つのストリップが端−端配置されて、バックライトにクラスターの単一行を形成し、隣接するカラーシフトされたクラスターは、それらの白色点を互いに実質的に相殺し、隣接するカラーシフトされたクラスターの平均白色点がバックライトのほぼ平均白色点となるようにする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
クラスターにおけるＬＥＤのシーケンスは、非対称的である、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記第１クラスター及び前記複数の第２クラスターは、ＧＲＢＧ、ＧＢＲＧ、ＲＢＧＲ、ＲＧＢＲ、ＢＧＲＢ、及びＢＲＧＢより成るグループから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
クラスターのアレーが取り付けられる光混合空洞と、この空洞の上に横たわり、ディスプレイスクリーンの赤、緑及び青ピクセルを選択的に制御するための液晶層とを更に備え、前記装置は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記ＬＣＤはテレビである、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
ディスプレイを後方照明する方法において、
バックライトの混合空洞に発光ダイオード（ＬＥＤ）の配列体を用意するステップであって、バックライトは、少なくとも第１バックライト縁、及びそれとは逆の第２バックライト縁を有し、ＬＥＤは、クラスターのアレーにグループ分けされ、各クラスターは、複数のカラーのＬＥＤで形成され、その合成された光が白色点を有するものであり、複数のカラーは、第１カラー、第２カラー及び第３カラーを含み、各クラスターは、同じ数のＬＥＤを有するようなステップと、
前記第１バックライト縁に隣接する第１クラスターを付勢して、その第１クラスターが第１白色点を有するようにするステップと、
前記第１バックライト縁又は前記第２バックライト縁のいずれにも隣接しない複数の第２クラスターを付勢して、前記複数の第２クラスターが前記第１白色点とは異なる平均白色点を有するようにし、前記第１白色点が、前記平均白色点に対してカラーシフトされて、前記バックライトの縁に沿った前記第１クラスターの作用を少なくとも部分的に相殺するようにするステップと、
全てのクラスターから放射された光を前記混合空洞において混合するステップと、
前記混合空洞の上に少なくとも１つの液晶層を設けるステップと、
赤、緑及び青の表示ピクセルの輝度を制御するように前記少なくとも１つの液晶層を制御するステップと、
を備えた方法。
【請求項２９】
前記第２バックライト縁に隣接する第３クラスターを付勢するステップであって、この第３クラスターは、第３白色点を有し、この第３白色点は、平均白色点に対してカラーシフトされて、前記バックライトの縁に沿った第３クラスターの作用を少なくとも部分的に相殺するようなステップを更に備えた、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第３白色点は、前記平均白色点に対して第１カラー方向にシフトされ、そして前記第１白色点は、その逆のカラー方向にシフトされる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１クラスター及び前記複数の第２クラスターは、ＧＲＢＧ、ＧＢＲＧ、ＲＢＧＲ、ＲＧＢＲ、ＢＧＲＢ、及びＢＲＧＢより成るグループから選択される、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多色発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用するバックライトに係り、より詳細には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の後方照明に使用するバックライトにわたって良好なカラー均一性を得るための技術に係る。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、ラップトップコンピュータやデスクトップモニタやテレビの用途に一般に使用されている。本発明の一実施形態は、バックライトを必要とし、バックライトが、赤、緑及び青のＬＥＤを含むカラー透過型ＬＣＤを取り扱う。
【０００３】
図１は、バックライト１２を含むカラー透過型ＬＣＤ１０の断面図である。バックライトは、赤、緑及び青ＬＥＤ１４のアレーを含み、それらの光を合成すると、白色光になる。
【０００４】
バックライト１２は、ディスプレイの背面に均質の光を与えるのが理想的である。物理的に離間されたＬＥＤを使用して均質な白い光を与えることは、浅いバックライトボックスでは非常に困難である。バックライトボックスは、赤、緑及び青の光を混合するために拡散反射性底壁及び側壁を有している。ディフューサシートのような混合光学系１６は、カラー混合を改善する。ディフューサシートは、単に、プラスチックの粗面化シートでよい。又、ほとんどの光を狭い視野内に向けるために、輝度向上シートを使用してもよい。
【０００５】
混合光学系１６の上には、通常、偏光器、ＲＧＢフィルタ、液晶層、薄膜トランジスタアレー層、及びグランドプレーン層より成る従来のＬＣＤ層１８がある。各ピクセル位置で薄膜トランジスタを選択的に付勢することにより各ピクセル位置に生成された電界は、液晶層が各ピクセル位置における白色光の偏光を変化するようにさせる。ＲＧＢフィルタは、白色光の赤、緑又は青成分だけを、対応するＲＧＢピクセル位置において放射するのを許す。ＬＣＤは、良く知られており、これ以上説明しない。
【０００６】
ＬＥＤ技術の進歩につれて、電力ＬＥＤの光出力及び効率が高まり、ＬＣＤに必要な光出力を与えるのに、少数のＬＥＤしか必要とされなくなった。少数のＬＥＤしか使用しないことは、通常、バックライトのコストを下げる。異なるカラーＬＥＤのピッチを増加すると、特に、比較的浅いバックライトボックスに関して、ＬＣＤスクリーンにわたって充分なカラー均一性を与えることが困難になる。４０インチテレビのバックライトでは、各ＬＥＤを１０−２５ｍｍの間隔とすることができる。
【０００７】
バックライトのＬＥＤは、通常、行に配列され、１つの行は、直線配列のＬＥＤのクラスターを繰り返すことで形成される（例えば、ＧＲＢＧ  ＧＲＢＧ・・・）。従来技術では、各クラスターは、同じターゲット白色点を有するように設計され、これは、全カラー混合を仮定するクラスターから得られる合成光である。白色点は、通常、ケルビン単位の相関色温度（ＣＣＴ）により識別される。白色点を識別する他のパラメータを使用することもでき、良く知られている。ＧＲＢＧの４ＬＥＤクラスターでは、赤のＬＥＤがクラスターの中心の左側であり、従って、中心の左への光は、赤みがかった色合いとなる（赤の重心は、クラスターの中心の左側となる）。同様に、青のＬＥＤが中心の右側であるから、中心の右への光は青みがかった色合いとなる（青の重心は、クラスターの中心の右側となる）。しかしながら、水平行に配列されたクラスターについては、ＧＲＢＧクラスターが他のＧＲＢＧクラスターにより取り囲まれたときに（これは、バックライトの中間付近で生じる）、単一クラスターの白色点の空間的非均一性が、隣接クラスターの白色点の逆の空間的非均一性により相殺される。従って、バックライトの中間付近では、空洞によるカラー混合及び頂部ディフューサによる拡散の後に良好なカラー均一性が得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クラスターの空間的非均一性の相殺は、バックライトの左右の縁のクラスターについては生じないことを本出願人は決定した。従って、バックライトの左右の縁は、人間の目で気付くような最悪のカラー均一性をもつことになる。図３Ａ及び３Ｂは、以下に述べるように、この従来のカラー均一性の問題の一例を示している。
【０００９】
厚いバックライトボックスは、これらの縁作用を改善するための付加的なカラー混合を与えるが、厚いバックライトは、望ましくない。
【００１０】
それ故、ＬＥＤを使用するバックライトにわたるカラー均一性を改善するための新規な技術が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ＬＣＤを後方照明するための改良されたバックライトを形成する種々の技術について説明する。一実施形態では、バックライトは、赤、緑及び青のＬＥＤのアレーを混合チャンバーにおいて使用する。混合チャンバーは、反射性の壁、反射性の底面、及び混合チャンバーの上に横たわるＬＣＤ層を照明するための光放射上部エリアを有する。
【００１２】
バックライト内のＬＥＤは、クラスターに配列される。一例において、各クラスターは、ＧＲＢＧ又はＧＢＲＧのシーケンスにおける４つの直線配列のＬＥＤで形成され、これらのクラスターは、４０インチテレビジョンスクリーンの場合に、クラスター（２５２個のＬＥＤ）の９列ｘ７行（９ｘ７）アレーを形成する。クラスターにおけるＲＧＢ  ＬＥＤの種々の他のシーケンスを使用することもでき、又、他のサイズのクラスター及びアレーを使用することもできる。
【００１３】
一実施形態において、２つの形式のクラスター（例えば、ＧＲＢＧ及びＧＢＲＧ）がバックライトに使用され、各クラスターは、同じ数のＲＧＢ  ＬＥＤを有する。一実施形態において、同じ行の全てのクラスターは同じである。カラー均一性を改善するために、行は、交互に第１形式のクラスターと第２形式のクラスターとになる。別の実施形態では、各行においてクラスターが交互になると共に、各列においてクラスターが交互になって、優れたカラー均一性のためのチェッカーボードパターンを形成する。
【００１４】
バックライトの左右の縁に沿ってカラー均一性を達成するために、これらの縁クラスターにおけるＬＥＤは、クラスターの白色点の空間的非均一性を補償するように特別に選択される。例えば、左の縁に沿ったＧＲＢＧの非補償クラスターは、赤の重心がクラスターの中心の左側にあるので、左縁に沿って赤みがかった色合いを生じる。左縁に沿ったこの赤みがかった色合いを相殺するために、クラスターの全白色点が青−シアンシフトされる。その結果、バックライトの左縁は、バックライトの中間付近と同じ白色点を有し、ここで、単一クラスターの白色点の空間的非均一性が、その周囲のクラスターの白色点の空間的非均一性により相殺される。同様に、左縁に沿ったＧＢＲＧクラスターは、その白色点を赤−黄色シフトする。右縁に沿ったＧＲＢＧクラスターは、その白色点を赤−黄色シフトし、そして右縁に沿ったＧＢＲＧクラスターは、その白色点を青−シアンシフトする。
【００１５】
白色点のカラーシフトは、中間のＧＲＢＧ又はＧＢＲＧクラスターにおける赤及び青ＬＥＤの平均フラックスとは異なるフラックスをもつように縁のＧＲＢＧ又はＧＢＲＧクラスターにおける赤及び青ＬＥＤを選択することにより達成することができる。別の実施形態では、カラーシフトは、中間クラスターの対応ＬＥＤの平均波長とは異なる（カラーシフトの方向に基づいてそれより長い又は短い）波長をもつように縁クラスターのＬＥＤを選択することにより達成される。
【００１６】
バックライトの四隅は、両側に相殺クラスターがないので最悪のカラー均一性を有する。これらの隅クラスターは、他の縁クラスター以上にカラーシフトされるように特注補償することができる。
【００１７】
ＬＥＤは、その製造時に、それらのフラックス及びカラーに基づいてテストされビン処理される。縁クラスターに対する白色点のカラーシフトは、適切なビンからＬＥＤを選択することにより達成される。このような選択は、特定のバックライトボックスにおけるカラー混合の複雑さ及び他のファクタにより実験テストに基づいて行うことができる。
【００１８】
この同じ技術を、任意のサイズのバックライトにおけるクラスターの任意の配列に適用して、クラスターにわたり空間的にアンバランスである単一クラスターの白色点を補償することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態は、ディスプレイ用途のＬＥＤバックライトの縁までずっと改良されたカラー均一性を与える。本発明の実施形態の用途は、一般的な照明も含む。
【００２０】
図２は、ＬＥＤ２１のアレーを含むバックライト２０の一部分のトップダウン図である。図２のバックライト、及びここに述べる他のバックライトは、図１のバックライト１２に置き換わることができる。
【００２１】
図２のＬＥＤは、関連白色点を各々有するクラスターに配列される。クラスターとクラスターとの間にスペースが示されているが、単一の行における全てのＬＥＤは、クラスターとクラスターとの間に付加的なスペースをもたずに、等しい間隔にされてもよい。一実施形態では、行に沿ったＬＥＤのピッチは、個々のＬＥＤの光出力、バックライトのサイズ、及び用途の要件に基づいて、１０−２５ｍｍである。ＬＥＤは、プリント回路板のストリップに取り付けることができ、ストリップは、バックライト空洞の底面に固定される。
【００２２】
バックライトは、アルミニウムシートで形成することができ、その内壁２４及びベース２５は、ホワイトペイントのような拡散性反射材料で被覆される。種々の形式の反射材料が商業的に入手でき、良く知られている。別の実施形態では、側壁が鏡面フィルムで覆われる。一実施形態では、バックライトの深さは、２５−４０ｍｍである。
【００２３】
第１クラスター形式２４は、一連の４つのＬＥＤ：ＧＲＢＧで形成される。本発明では、他のクラスタシーケンス及びサイズも使用できる。同じクラスター形式２４（ＧＲＢＧ）が第１の行に沿って繰り返される。一例において、４０インチのＴＶスクリーン（約１０００ｍｍ）では、１行に９個のクラスター２４がある。第２の行において、異なる１組のクラスター２６が端から端へと配列され、各クラスター２６は、クラスター２４の逆であるシーケンスＧＢＲＧを有する。行は、クラスター形式を交互にする。両クラスター２４及び２６には、同じ数の赤、緑及び青ＬＥＤがあり、従って、以下に述べること以外、クラスター２４からクラスター２６へ全白色点が変化しない。列において同じ色のＬＥＤが直接整列されないので、各行に同じクラスターが使用されるレイアウトとは対照的に、カラーの混合が良くなる。
【００２４】
４０インチＴＶスクリーンの例では、９列及び７行のクラスターがある（全部で２５２個のＬＥＤ）。行の数は、使用する特定のＬＥＤ、バックライトのサイズ、及びバックライトの光出力仕様に依存する。バックライトの四隅に同じクラスター形式を配置して、各隅の色を同じにしてもよい。これは、行の数を奇数にすることにより達成される。
【００２５】
図２のバックライトに使用できる他のクラスター形式の幾つかの例は、交互の行にクラスター形式としてＲＢＧＲ及びＲＧＢＲを、或いは交互の行にクラスター形式としてＢＧＲＢ及びＢＲＧＢを含む。５つ以上のＬＥＤのクラスターを使用してもよく、又、ＣをシアンＬＥＤとすれば、ＧＲＣＢＲＧのような付加的な色をもつクラスターを使用してもよい。
【００２６】
これらの例は、行及び列に配列されたＬＥＤを示すが、他のパターンを使用することもできる。このようなパターンは、ジグザグ、波、円形及び多角形パターンを含む。又、各クラスターは、線以外の形状、例えば、円、多角形、等でもよい。
【００２７】
別の実施例では、チェッカーボードパターンのように１つの行及び１つの列内でクラスター形式が交互になり、カラー混合を改善する。
【００２８】
ＬＥＤの交互のクラスターでバックライトを形成することは、本発明の譲受人に譲渡され、参考としてここに援用する米国特許出願公告第２００５／０００１５３７  Ａ１号に説明されており、ここでは、１行全体を形成するＬＥＤのストリップが交互の行に対して逆転される。この技術は、全ての行にＬＥＤの同じクラスターを使用しながらＬＥＤのシーケンスを逆転する。
【００２９】
バックライトにおける同じ色の全ＬＥＤが同じ電流を受け取ると仮定すれば、カラー均一性のためには、バックライトの左右の縁以外を構成するクラスター内の同じ色のＬＥＤがほぼ同じフラックス及びカラーを放射することが重要である。このように、縁クラスター以外の各クラスターは、バックライトにわたる平均ターゲット白色点とほぼ同じ白色点をもつことになる。
【００３０】
上述したように、クラスターにおけるＬＥＤの分離により、特定カラー（例えば、赤又は青）の重心（即ち、ピーク強度）は、別のカラーの重心と同じではない。例えば、ＧＲＢＧクラスターにおける赤の重心は、クラスターの中心の左側にあり、そして青の重心は、クラスターの中心の右側にある。バックライトの左右の縁に沿ったものではないクラスターについては、カラーのこのアンバランスが、その周囲のクラスターのカラーの逆のアンバランスにより打消される。
【００３１】
縁に沿ったクラスターがカラー補償されない場合には、図３Ａ及び３Ｂに示すような結果となる。図３Ａでは、各ＧＲＢＧクラスターが同じ白色点を有する。赤色及び青色の重心が異なるので、左側の縁に沿ったＧＲＢＧクラスターは、左側の縁に沿って赤みがかった色合いを生じさせる。同様に、右側の縁に沿ったＧＲＢＧクラスターは、右側の縁に沿って青みがかった色合いを生じさせる。クラスターの行が交互にＧＲＢＧ及びＧＢＲＧクラスターであっても、縁クラスターは、依然、縁に沿って交互に赤みがかった色合い及び青みがかった色合いを生じさせる。隅の赤みがかった色合いは、隅のクラスターの２つの側部に相殺クラスターがないので、非常に目立つ。
【００３２】
本発明では、縁クラスターの白色点がクラスターにおけるカラーの重心に基づいてカラーシフトされる。これが図４Ａ及び４Ｂに示されている。
【００３３】
図４Ａには、図２のバックライトが示されているが、簡単化のために隅のクラスターしか示されていない。バックライトの左右の縁に沿ってカラー均一性を達成するために、これら縁クラスターのＬＥＤ（破線の輪郭内）は、クラスターにより放射されるカラーのアンバランスを補償するために特別に選択される。ＧＲＢＧクラスターからの左縁に沿った赤みがかった色合いを相殺するために、クラスターの全白色点が青−シアンシフトされる。同様に、左縁に沿ったＧＢＲＧクラスターは、その白色点を赤−黄色シフトさせる。右縁に沿ったＧＲＢＧクラスターは、その白色点を赤−黄色シフトさせると共に、右縁に沿ったＧＢＲＧクラスターは、その白色点を青−シアンシフトさせる。その結果、バックライト放射の左右の縁は、たとえ個々の縁クラスターの白色点が個々の中間クラスターのターゲット白色点とは異なるものであっても、バックライトの中間付近と同じ白色点を有する。縁に沿ったものではない単一クラスターの白色点の空間的非均一性は、その周囲のクラスターの白色点の逆の空間的非均一性により相殺される。
【００３４】
青−シアンシフトについては、左縁のＧＲＢＧクラスターについて選択された赤のＬＥＤは、そのフラックスが、バックライトの中間付近のクラスターにおける赤のＬＥＤの平均フラックスより小さく、そして青のＬＥＤは、そのフラックスが、バックライトの中間付近のクラスターにおける青のＬＥＤの平均フラックスより大きい。青のＬＥＤのフラックスの増加（青のシフト）は、ＧＲＢＧクラスターにおける青の重心がクラスターの中心の右側であることを補償するものであり、そして赤のＬＥＤのフラックスの減少（シアンシフト＝白色点−赤）は、赤の重心がクラスターの中心の左側であることを補償するものである。その逆のことが、例えば、右縁に沿ったＧＲＢＧクラスターの赤−黄色シフトについて行なわれ、ここでは、赤のＬＥＤのフラックスは、中間クラスターにおける赤のＬＥＤの平均フラックスより大きくされ（赤のシフト）、そして青のＬＥＤのフラックスは、中間クラスターにおける青のＬＥＤの平均フラックスより小さくされる（黄色のシフト＝白色点−青）。
【００３５】
特定のフラックスをもつＬＥＤを選択することによりクラスターの白色点をシフトするのに代わるものとして、特定カラーのＬＥＤをビン処理し（グループ分けし）、そしてあるビンから特定カラーのＬＥＤを選択することでクラスターのカラー点をシフトすることにより、シフトを行うこともできる。特定の公称カラー（例えば、赤、青、又は緑）のＬＥＤは、通常、小さな範囲の波長を有し、そして各ＬＥＤがその特定波長に基づいてテストされビン処理される。グループ分けの精度に基づき各公称カラーに対していかなる数のビンがあってもよい（例えば、２−８）。クラスターの青シフトについては、クラスターにおける少なくとも赤のＬＥＤの波長が、赤のＬＥＤの平均波長より短くなるように選択される。クラスターの赤シフトについては、クラスターにおける少なくとも青のＬＥＤの波長が、青のＬＥＤの平均波長より長くなるように選択される。
【００３６】
別の実施形態では、フラックス及び波長の選択の組み合せにより白色点シフトが達成される。
【００３７】
バックライトの四隅は、２つの側部に相殺クラスターがないために最悪のカラー均一性をとなる。これら隅のクラスターは、他の縁クラスターより大きくカラーシフトされるように特注補償することができる。
【００３８】
ＬＥＤが製造されるときには、それらのフラックス及びカラーに基づいてテストされビン処理される。希望のカラー均一性裕度に基づいて、ＬＥＤの各基本カラーに対していかなる数のビンがあってもよく、例えば、５−１０のフラックスビン及び２−８の波長ビンがあってもよい。縁クラスターに対する白色点のカラーシフトは、適切なビンからＬＥＤを選択することにより達成される。このような選択は、特定のバックライトボックスにおけるカラー混合の複雑さ及び他のファクタにより実験テストに基づいて行うことができる。
【００３９】
この同じ技術を、任意のサイズのバックライトにおけるクラスターの任意の配列に適用して、クラスターにわたりアンバランスである単一クラスターの白色点を補償することもできる。
【００４０】
図４Ｂは、縁クラスターをカラーシフトし、そして任意であるが、隅クラスターを更にカラーシフトすると、カラーがバックライト空洞内で混合されそして上部ディフューサにより拡散された後にバックライトにわたって均一なカラーが得られることを示している。
【００４１】
図５は、縁クラスターの白色点カラーシフトの一例を示すＣＩＥ色度ｘ−ｙ図である。公称の緑、青及び赤色のチャート上の位置は、三角形の頂点に省略形Ｇ、Ｂ及びＲで示されている。三角形は、公称の緑、赤及び青成分の強度を変更することで形成できる全ての考えられるカラー（カラー範囲）を表わしている。バックライトの左右の縁以外のＧＲＢＧのような緑、赤及び青のＬＥＤのクラスターについては、全てのクラスターが、バックライトのターゲット平均白色点に等しいほぼ同じターゲット白色点（図中の白丸）をもつように、ＬＥＤがビンから選択される。ターゲット白色点は、通常、ディスプレイ（例えば、テレビ）の製造者により、三角形の中間付近の点であるように選択される。
【００４２】
青−シアンシフトされるべきＧＲＢＧ又はＧＢＲＧ縁クラスターについては、これらクラスターを形成するビン処理されたＬＥＤが、上述したように、白色点を図において下方へ且つ左側へシフトさせるように選択され、これが、図中、黒丸で示されている。
【００４３】
赤−黄色シフトされるべきＧＲＢＧ又はＧＢＲＧ縁クラスターについては、これらクラスターを形成するビン処理されたＬＥＤが、上述したように、白色点を図において上方へ且つ右側へシフトさせるように選択され、これが、図中、斜線入りの丸で示されている。
【００４４】
又、クラスターの白色点は、ビンからＬＥＤを選択するのではなく、種々のクラスターのＬＥＤに異なる電流を通流することにより調整されてもよいが、この解決策は、複雑で、且つ費用がかかる。
【００４５】
縁クラスターをカラーシフトする技術は、いかなる数のＬＥＤを使用するいかなる形式のクラスターにも適用できるが、１つ以上のカラーにおいて非対称的であるクラスターについて特に有効である。
【００４６】
図６は、バックライトにわたりカラー均一性を改善するための上述した技術を要約するフローチャートである。ステップ４０において、ＬＥＤは、電流源及び光学的検出装置を使用してテストされ、ＬＥＤをそれらのカラー及びフラックスに基づいてグループ分けする（ビン処理する）。例えば、赤のＬＥＤ用の特定のビンは、フラックスが互いに１％以内で且つピーク波長が互いに３ｎｍ以内の赤のＬＥＤを含むことができる。
【００４７】
ステップ４２において、バックライトの縁以外のクラスターは、ビン処理ＬＥＤから形成される。各クラスターは、バックライトのターゲット平均白色点に等しいほぼ同じターゲット白色点を有するように形成される。これを行なう１つの方法は、全ての赤いＬＥＤを同じビンから選択し、全ての緑のＬＥＤを同じビンから選択し、そして全ての青いＬＥＤを同じビンから選択することであり、ここで、ビンは、クラスター白色点がターゲット白色点にマッチするように選択される。ビンの選択は、実験で決定されてもよいし、又はコンピュータシミュレーションにより決定されてもよい。
【００４８】
ステップ４４において、縁クラスターが形成される。縁作用を相殺するように縁クラスターの白色点をカラーシフトするために、ＬＥＤがビンから選択される。クラスター形式が縁に沿って交互になる場合には、隅クラスターの縁作用が、縁に沿って非隅クラスターが経験する縁作用より若干悪化する。というのは、隅クラスターは、垂直方向に隣接する１つのクラスターしかもたないからである。それ故、バックライト全体にわたるカラー均一性を更に改善するために、隅クラスターは、他の縁クラスターよりも若干大きくカラーシフトすることができる。完全にアッセンブルされたときにバックライト全体にわたり実質的に同じターゲット白色点が認知されるように、適切なビンを実験で選択することができる。
【００４９】
ステップ４６において、バックライトがＬＣＤに使用されると仮定すれば、液晶層がバックライト上に取り付けられ、ＬＥＤクラスターが電流ソースにより付勢されて、バックライトにわたり実質的に均一の白色点を形成し、そして液晶層を制御して、ディスプレイスクリーン上の赤、緑及び青ピクセルを選択的に照明し、映像を表示する。
【００５０】
図７−９は、ＬＥＤの同じストリップを製造しそしてそれらストリップをバックライトボックスのベースに配列することにより本発明をいかに実施できるかを示す。ＬＥＤの異なる形式のストリップを使用して単一のバックライトが形成されるが、バックライト全体に対して１つの形式のストリップしか使用しない場合には製造及び供給が著しく簡単である。
【００５１】
図７は、図２と同じであるが、３クラスターストリップ６０及び単一行ストリップ６２を破線の輪郭で示している。いずれのストリップも光源として使用されて、バックライト全体を形成することができる。１つの形式のストリップだけを使用してバックライトを製造する限り、いかなる数のクラスターがストリップにあってもよい。ストリップは、種々のＬＥＤのための電気的接続を伴うプリント回路板で構成される。ＬＥＤは、直列、並列、又は直列及び並列の組み合せとなるようにストリップ上のメタルパターンで相互接続することができる。ストリップ上の電極は、電源に接続される。
【００５２】
３クラスターストリップ６０は、３つの直線的なＧＲＢＧクラスターを有するものとして図８の上部に示されている。図８の下部では、同じストリップ６０が、３つの直線的なＧＢＲＧクラスターをもつように、１８０度回転されている。カラーの均一性を改善するために、クラスターの形式は、図７に示すように、行から行へと交互のものになる。
【００５３】
ストリップ６０の端部の２つのクラスターがカラーシフトされ、中間クラスターは、カラーシフトされない。中間クラスターの白色点は、バックライトの平均ターゲット白色点に等しい。図８の上部の左側クラスターはＧＲＢＧであり、バックライトの左縁となるので、その白色点は、青−シアンシフトされる。図８の上部の右側クラスターはＧＲＢＧであり、バックライトの右縁となるので、その白色点は、赤−黄色シフトされる。同じ形式のストリップを次の行に対して１８０度回転したときには、縁クラスターＧＢＲＧが適切にカラーシフトされる。クラスターの９ｘ７アレーの実施形態では、２１個の同一の３ストリップクラスターがある。
【００５４】
図９は、２つ以上の同じストリップ６０が１つの行を形成するときに、バックライトの縁ではなく、ストリップの縁にあるカラーシフトされたクラスターが、そのカラーシフトを別のストリップの隣接クラスターによりどのように相殺するか示している。図９において、左側ストリップにおける赤−黄色シフトされたクラスターは、右側ストリップにおける青−シアンシフトされたクラスターに隣接している。２つのクラスターの平均白色点は、バックライトのターゲット平均白色点に等しい。バックライトボックス及び上部ディフューサは、２つの隣接クラスターからの光を混合し平均化するので、これら２つのクラスターのカラーシフトは気付かれない。
【００５５】
短い同一のストリップを形成することは、同じストリップを使用して多数の異なるサイズのバックライトを形成できるので、効果的である。
【００５６】
１行全体に単一のストリップが使用される場合には、縁クラスターだけがカラーシフトされ、ストリップは、行から行へ１８０度回転される。
【００５７】
前記例では、バックライトの左右の縁に沿ったクラスターがシフトされたが、ＬＥＤクラスターが垂直に配列される場合のように、ＬＥＤの配列が頂部及び底部の縁作用を生じる場合には、頂部及び底部の縁に沿ったクラスターがカラーシフトされてもよい。
【００５８】
又、赤、緑及び青以外のカラーのＬＥＤをバックライトに使用して、白色点を形成することもできる。図１のディスプレイのバックライト１２は、上述したバックライトのいずれでもよく、そしてディスプレイは、テレビ、モニタ、又は他の形式のディスプレイでもよい。
【００５９】
以上、本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、ここに述べた本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明は、図示して説明した特定の実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】白色光バックライトを使用する従来のカラー透過型ＬＣＤの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＬＥＤの配列を示すＬＣＤ用のバックライトのトップダウン図である。
【図３Ａ】全てのクラスターが同じターゲット白色点をもつように設計されたＬＣＤ用の従来のバックライトのトップダウン図である。
【図３Ｂ】図３Ａと同じバックライトを示すもので、左右の縁の方が、中間エリアより、大きなターゲット白色点からの白色点ずれを示すと共に、最も大きな白色点ずれが四隅にあることを示す図である。
【図４Ａ】図３Ａと同様であるが、本発明の一実施形態により、縁作用を補償するために縁クラスターの白色点がカラーシフトされたバックライトのトップダウン図である。
【図４Ｂ】図４Ａと同じバックライトを示すもので、縁クラスターがカラーシフトされた後に全バックライトにわたりカラー均一性があることを示す図である。
【図５】中間クラスターのターゲット白色点に対する縁クラスターのカラーシフトを示すＣＩＥ色度図である。
【図６】バックライトにわたりカラー均一性を達成するのに使用される基本的なステップを示すフローチャートである。
【図７】図２のバックライトを示す図で、カラー補償された縁クラスターをもつＬＥＤアレーを、ＬＥＤの同じストリップを使用してどのように形成するか示すと共に、ストリップの２つの例、即ち３クラスターストリップ及び全行ストリップを示す図である。
【図８】カラー補償された縁クラスターをもつ３クラスターストリップをどのように使用して、図７のアレーを形成するか示す図である。
【図９】バックライトの中間付近のカラー均一性に悪影響を及ぼさずに、３クラスターストリップをどのように使用して、縁に沿ったカラー補償を達成するかを示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０：ＬＣＤ
１２：バックライト
１４：ＬＥＤ
１６：混合光学系
１８：ＬＣＤ層
２０：バックライト
２１：ＬＥＤ
２４：第１クラスター形式
２６：異なる１組のクラスター
６０：３クラスターストリップ
６２：単一行ストリップ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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