(57)【要約】【課題】  低コストで、より良好なコントラスト及びより低い電力消費を達成するために、高効率で、良好な色一様性をもち、空間的及び時間的に調節可能な輝度分布を有する、ＬＣＤディスプレイのためのバックライトを提供する。【解決手段】  本発明の一実施形態は、ＬＣＤディスプレイのためのバックライトを提供する。このバックライトは、単一色又は白色ＬＥＤの二次元アレイと、拡散カバー・プレート又は蛍光体で被覆されたカバー・プレートとを用いる。ＬＥＤの種々の電気的接続及び種々の蛍光体色変換技術が説明される。【選択図】          図２
2005115372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射性表面と、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルを背面照射するために光を通して放出する上面開口とを備えるハウジングと、
前記ハウジング内の反射性底面上に支持され、各々が上部及び側部を通して光を放出し、一個の幅と比べて広い間隔で相互に隔てられた、実質的に同一の発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイと、
前記ＬＥＤの上方にあり、拡散された光をＬＣＤパネルに供給するための拡散体と、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
ＬＣＤパネルを前記拡散体の上にさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハウジングが高さを有し、前記ＬＥＤのピッチに対する前記高さの比が約０．３から１．２までの間であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤのピッチが２０ｍｍより大きいことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤの各々の出力光が、赤色、緑色、及び青色の成分を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤが青色ＬＥＤのみからなることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ＬＥＤが紫外線ＬＥＤ又は近紫外線ＬＥＤのみからなることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ＬＥＤによる光出力を少なくとも赤色光及び緑色光に変換するために、蛍光体を該ＬＥＤの上にさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ＬＥＤによる光出力を赤色光、緑色光、及び青色光に変換するために、蛍光体を該ＬＥＤの上にさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
蛍光体層を前記拡散体の下にさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記拡散体上に堆積させた蛍光体層をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＬＥＤによって放出された光を色変換するために、該ＬＥＤの各々の上部及び側部を囲む蛍光体をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記拡散体が蛍光体を含み、該蛍光体が拡散機能を果たすことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
多数のＬＥＤが直列に接続され、該直列に接続されたＬＥＤの両端間の全電圧降下が、公共に供給される標準電圧と概ね等しいことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
多数のＬＥＤが直列に接続され、該直列に接続されたＬＥＤの両端間の全電圧降下が、公共に供給され、直流になるように整流されてフィルタに通された標準交流供給電圧と概ね等しいことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
多数のＬＥＤが直列に接続され、該直列に接続されたＬＥＤの両端間の全電圧降下が、公共に供給され、直流になるように整流されてフィルタに通された標準交流供給電圧と概ね等しく、前記アレイのＬＥＤが、前記交流供給電圧の整流を行うように接続されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記ＬＥＤが矩形の格子状に配列されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記ＬＥＤが六角形の格子状に配列されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記ＬＥＤが、直列に接続されたＬＥＤの組で接続されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記ＬＥＤが、個々のＬＥＤ又は前記ＬＥＤアレイの一部分の光出力を独立に制御して、前記ＬＣＤパネルに照射される光の一様性を改善するために前記光出力を調節することができるように接続されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
光の強度を検出するために、複数の光センサを前記ハウジング内にさらに備え、該複数の光センサが、一つのセンサと関連付けられたＬＥＤの明るさを制御するためのコントローラに結合されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
光の強度を検出するために、複数の光センサを前記ハウジング内にさらに備え、該複数の光センサが、前記ＬＣＤパネルのピクセルのグレー・スケール・レベルを制御するためのコントローラに結合されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ＬＥＤの上方にあり、該ＬＥＤによって放出された光を第一の色に変換するための第一の種類の蛍光体と、
前記ハウジング内の前記底面上にあり、該ＬＥＤによって放出された光を第二の色に変換するための第二の種類の蛍光体と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記ＬＥＤによって放出された光と、前記第一の種類の蛍光体と、前記第二の種類の蛍光体との組み合わせが、前記ＬＣＤパネルを背面照射するための実質的な白色光を生成することを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記第一の種類の蛍光体がドット形態であることを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記ドットが前記拡散体上に堆積されることを特徴とする、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第一の種類の蛍光体が、青色光を赤色光又は緑色光の一方に変換し、前記第二の種類の蛍光体が、青色光を赤色光及び緑色光の他方に変換することを特徴とする、請求項２３に記載の装置。
【請求項２８】
前記ＬＣＤパネル上に形成され、前記ＬＥＤからの光を一つ又はそれ以上の他の色に変換するための蛍光体層をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
前記蛍光体層が、前記ＬＣＤパネル内の薄膜トランジスタの透明層上に形成されることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記ハウジング内の前記反射性底面が、該ハウジングを形成する底面からなることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
ディスプレイを構成するための方法であって、
反射性表面と、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルを背面照射するために光を通して放出する上面開口とを備えるハウジングを設け、
前記ハウジング内の反射性底面上に支持され、各々が上部及び側部を通して光を放出し、一個の幅と比べて広い間隔で相互に隔てられた、実質的に同一の発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを設け、
前記ＬＥＤの上方にあり、拡散された光をＬＣＤパネルに供給するための拡散体を設ける、
ことを含む方法。
【請求項３２】
ＬＣＤパネルを前記拡散体の上にさらに備えることを特徴とする、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルを背面照射することに関し、特に発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いてＬＣＤパネルを背面照射することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤ  ＴＶ及びモニターは、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）のアレイで構成されるバックライトを用いて、ＬＣＤ上に可視画像を生成する。大きなディスプレイでは、図１Ａに示されるように、ランプがＬＣＤの真後ろに配置される直下型バックライトを用いる。図１Ａは、ＣＣＦＬ１０、拡散プレート１２、及びＬＣＤパネル１４を示す。ＣＣＦＬを用いることの欠点は、それらが水銀を必要とし、色域が狭く、明るさが制限されることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＬＥＤを用いる代替解決法が提案されており、その解決法では、導光路及び端部照明か、又は側面放出型ＬＥＤを用いる直下型バックライトのいずれかを用いる（すなわち、Ｌｕｍｉｌｅｄｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｕ．Ｓ．ＬＬＣに譲渡された米国特許出願連続番号第１０／４４２，３４６号）。両手法においては、長い混合長を作り出して、ＬＥＤに固有の光束及び色のばらつきに対処する。直下型バックライト手法においては、ＬＥＤの各々はＬＣＤの広い範囲を照射し、すなわち、換言すれば、ＬＣＤのピクセルの各々は、ＬＥＤの各々の出力のばらつきがＬＣＤ画像に現れないように、多数のＬＥＤによって照射される。端部光源型並びに側面放出直下型バックライト手法においては、光束及び色の混合特性が効率の不利益に繋がる。
【０００４】
（Ｊｏｈｎ  Ｐｏｐｏｖｉｃｈらに付与され、Ｔｅｌｅｄｙｎｅ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓに譲渡された）米国特許第６，５８２，１０３Ｂ１号では、反射壁を含む空洞と、出力開口部と、ＬＥＤのような少なくとも一つの点光源とで構成される薄型のＬＥＤ照射装置が提案されている。この特許においては、拡散体が出力開口部を覆い、ＬＥＤの各々は側面放出レンズを含む。本出願に示される解決法は、このような側面放出レンズを必要としない。その他にも際立った特徴が存在する。
【０００５】
全く別の照射手法が、カナダのブリティッシュコロンビア大学のＷｈｉｔｅｈｅａｄらによって紹介されており（ＷＯ０２／０６９０３０Ａ２；ＳＩＤ０３  Ｄｉｇｅｓｔ、Ｈｅｌｇｅ  Ｓｅｅｔｚｅｎ、Ｌｏｒｎｅ  Ａ．Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ、Ａ  Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌｏｗ  ａｎｄ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、１４５０〜１４５４頁）、彼らは、図１Ｂに示されるように、ＬＣＤ１８の真後ろのＬＥＤ１６のアレイを提案し、実証した。数個のピクセル２０のみが、一つのＬＥＤによって照射される。この手法の利益は、ＬＥＤの強度を変調して画像中に低空間周波数を表現することができると同時に、ＬＣＤは高周波数を変調することである。このことの大きな利点は、ディスプレイのダイナミックレンジ及びコントラストが、大幅に向上することである（８ビット・ディスプレイに対する１６ビット・ディスプレイ）。これは、専門的な（例えば医学）用途において極めて有利であるが、ＬＣＤディスプレイについても同様に、より良好な画質を作り出すであろう。この手法の大きな課題の一つは、ＬＥＤの色及び光束のばらつきである。これは、赤色、緑色及び青色ＬＥＤを用いて白色を生成する場合に特にあてはまるが、白色ＬＥＤについても同様である。十分なＬＥＤ密度がないと、Ｗｈｉｔｅｈｅａｄによって提案されるような構成を用いて適切な明るさの一様性を得るのは極めて困難であろう。この手法の別の欠点は、システムのコストである。ＳＩＤ０３文献においては、５ｍｍのピッチでＬＥＤを配置することが提案されている。対角３７”のＬＣＤ−ＴＶでは、１６，０００個のＬＥＤが必要とされるであろう。コストの他に、ドライバ及び接続信頼性の問題にも対処しなければならない。
【０００６】
高効率ＬＣＤディスプレイを得る別の照射手法が、Ｌｕｍｉｌｅｄｓ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｕ．Ｓ．，ＬＬＣに譲渡された米国特許出願公開第２００２／０１４５６８５Ａ１号において、Ｍｕｅｌｌｅｒ−Ｍａｃｈらによって開示されている。この照射スキームにおいては、青色バックライトが赤色及び緑色の蛍光体ドットで構成する蛍光体ドット・パターンと組み合わせて用いられ、この蛍光体ドット・パターンは、それぞれ赤色及び緑色の画像ピクセルを表すＬＣＤピクセルと位置合わせされるが、青色ピクセルは空所のままにしておくか、又は非蛍光体散乱材料が適用される。関連する手法がＧａｌｌｅｎら（ＷＯ０２／０７５４４０）によって提案され、その手法では、紫外線又は近紫外線放出ＬＥＤアレイが用いられ、赤色、緑色、及び青色の蛍光体がＬＣＤ上に適用（スクリーン印刷）された。ＬＣＤピクセルと蛍光体ドットとの間のクロストークを制限するために、コリメート手段が用いられる。両アプリケーションは、色一様性が蛍光体及び蛍光体印刷処理によって決定されるという利点と、吸収カラー・フィルタをもはや必要としないのでシステム効率を極めて高くすることができるという利点とを有する。しかしながら、この領域での取り組みは、この技術を市場に導入するまでには至っていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態は、低コストで、より良好なコントラスト及びより低い電力消費を達成するために、高効率で、良好な色一様性を持ち、空間的及び時間的に調節可能な輝度分布を有する、ＬＣＤディスプレイのためのバックライトを提供する。バックライトは、単一色又は白色ＬＥＤのアレイと、拡散カバー・プレート又は蛍光体で被覆されたカバー・プレートとを用いる。高効率を達成するために、ＬＥＤとカバー・プレートとの間には付加的な光学系を用いない。本発明においては、ＬＥＤの色及び光束の混合特性と、輝度分布全体の制御との間に良好な妥協点が見出された。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図２はＬＣＤディスプレイ２２の側面図である。ＬＥＤ２４のアレイは、バックライト２６の背面パネルに配置される。バックライト２６は、拡散カバー・プレート（拡散体２８）で被覆される。拡散体２８は、光を拡散させるために粗くした表面をもつ、例えばアクリル又はガラスで作られる。あるいは、拡散体２８は、アクリル又はガラスシートと共に光散乱粒子を有することができる。多くの種類の拡散体が知られており、バックライト２６に用いることができる。バックライト２６の光出力が拡散体なしで十分に拡散する場合は、拡散体２８の代わりに透明プレートを用いてもよい。ＬＣＤの直前の拡散体表面上に、例えば３Ｍによって製造されるような、例えばＢｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ及びＤｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍなどの、明るさ又は効率を向上させるための追加のフィルム（図示せず）を用いてもよい。
【０００９】
バックライト２６の後面３０及び側壁３２は、高反射性材料で被覆される。後面に白色拡散反射フィルム（例えば、日本の東レによって製造されるＥ６０Ｌ）を用い、側壁に鏡面反射材料（例えば、ドイツのＡｌａｎｏｄによって製造されるＭｉｒｏ材料）を用いて良好な結果が得られたが、他の構成でも同様に機能する。用いられる材料は、反射係数が大きいものにすべきであり、好ましくは＞９０％にすべきである。これらの高反射性材料を用いることによって、高い再利用効率が達成される。このことは、上述のようなＢｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍが用いられる場合に特に重要であるが、それはこれらのフィルムは、第一の通過では用いることができず、第二又は第三の通過の際にＬＣＤの出力に寄与するために再利用されることが必要な光を反射するためである。
【００１０】
ＬＣＤパネル１４は、バックライト２６の前に配置される。ＬＣＤパネル１４は、第一の偏光フィルタと、液晶層の選択された領域を横切る電場を作り出すための薄膜トラジスタ・アレイと、液晶層と、ＲＧＢカラー・フィルタ・アレイと、第二の偏光フィルタとを有する従来型のＬＣＤとすることができる。カラー・フィルタ・アレイは、赤色、緑色及び青色のサブピクセルを有する。ＬＣＤパネル１４とバックライト２６との間に、輝度向上フィルム（ＢＦＥ）又は偏光回復フィルム（ＤＢＥＦ）などの追加のフィルムを用いることができる。
【００１１】
光の混合と輝度の制御との間で良好なバランスを取るための、ＬＥＤ２４の各々の好ましい強度分布を、図３Ａ及び３Ｂに示す。図３Ａはバットウイング型の強度パターンの例を示し、図３Ｂはいわゆるランバーティアン放射分布を示す。これらの種類のＬＥＤは、Ｌｕｍｉｌｅｄｓによって製造される（バットウイング型の白色及び青色についてはＬＸＨＬ−ＢＷ０１及びＬＸＨＬ−ＢＲ０２、並びにランバーティアン型の白色及び青色については、ＬＸＨＬ−ＰＷ０１及びＬＸＨＬ−ＰＲ０３）。
【００１２】
図４は、バックライト２６及び拡散体２８の全体の厚さ（Ｈ）と、ＬＥＤ２４のピッチ（Ｐ）との間の好ましい関係を示す。本発明者らは、厚さがＬＥＤのピッチの０．３倍〜１．２倍までの間である場合に、一様性及び輝度分布制御に関して最良の結果が得られることを見出した。例えば、良好な結果が、厚さが４０ｍｍで、ＬＥＤピッチが５０ｍｍの１６”（対角）バックライトを用いて達成された。この場合、Ｌｕｍｉｌｅｄｓの３１個のＬｕｘｅｏｎ（商標）ランバーティアン・エミッタを用いた。これらのエミッタの出力は１から３Ｗまでの間である。３２”ディスプレイでは、同じピッチ及び厚さを用いて、約１２４個のＬＥＤが必要とされるであろう。例えば０．１５Ｗの平均出力をもつＮｉｃｈｉａの表面実装素子のような、より低出力のＬＥＤを用いる場合、同一の性能を達成するためには約６倍から２０倍のＬＥＤを必要とするが、ＬＥＤのピッチは当然により小さくなり、そのため厚みも同様により薄くなるであろう。別の例では、本バックライトに用いられるＬＥＤのピッチは、２０ｍｍか又はそれより大きい。
【００１３】
図５は、バックライト２６におけるＬＥＤ２４のレイアウトの一例を示す。この場合、ＬＥＤ２４は、３６個のＬＥＤを用いて四角形パターンに配置される。必要とされるＬＥＤの実際の数は、ディスプレイの大きさと、ＬＥＤの各々の光束と、所要の明るさによって決まる。ＬＥＤは、光出力及び効率が製造誤差によって変化し、費用対効果の解決のためには、ＬＥＤの全てが用いられる必要があり（高歩留まり）、一般にディスプレイの中央部ではディスプレイの縁部と比べて明るさ（輝度）が高いので、最も効率が良く、最も出力の大きいＬＥＤをバックライトの中央部に置き、より効率が低く、より暗い部品をバックライトの縁部付近に置くのが好ましい。
【００１４】
３１個のＬＥＤを用いるレイアウトを示し、ＬＥＤを六角形構造に配置する、ＬＥＤレイアウトの代替的な構成が図６に示される。この配置は、ＬＥＤの各々が等間隔の６つの隣接ＬＥＤをもち、個々のＬＥＤの明るさが、その隣接ＬＥＤ全体で平均化されるという利点を有する。
【００１５】
ＬＥＤは時間の経過とともに劣化し、ＬＥＤがそれぞれに劣化する場合に、非一様性が発生するようになる可能性がある。この劣化は、バックライトにセンサを含めることによって測定することができ、ＬＥＤの駆動電流を調節するか又はＬＣＤの透過率を調節するかのいずれかにより、ピクセルのグレー値を変化させて補完することができる。図７Ａは、ＬＥＤ２４の間に光センサ３４を配置して、バックライト２６全体の輝度（明るさ）の一様性を測定する仕組みを示す。言うまでもなく、センサ３４をＬＥＤと比べて大きな間隔で配置すると、センサの数をより少なくすることができる。好ましい構成は、センサの間隔がＬＥＤ間隔の１倍から３倍までの間となる場合である。
【００１６】
図７Ｂは、センサ３４の信号を検出し、ＬＥＤ又はＬＣＤパネルを制御してＬＥＤの明るさの劣化を補完する回路の一種を示す。検出器３６は、多重化によるなどのいずれかの適当な技術を用いて、センサ３４の各々の出力をサンプリングする。低下した光出力を測定するセンサ３４は、ＬＣＤパネル１４のピクセルのアレイすなわち集合における一つ又はそれ以上の特定のＬＥＤ２４と関連付けられる。次いで、ＬＥＤ又はＬＣＤコントローラのための電流供給装置のような制御ユニット３８が、影響を受けたＬＥＤへの電流を調節するか、又は、影響を受けたＬＣＤピクセルのグレー・スケール・レベルを制御して明るさの劣化を補完する。他の適当な技術を用いてもよい。
【００１７】
図８Ａは、バックライト２６のための電子駆動スキームを示す。この例においては、３１個のＬＥＤ２４が直列で接続される。こうした構成は、ＬＥＤあたりの順電圧が約３．５Ｖであり、直列の３１個のＬＥＤの全電圧が、米国及び日本における標準供給電圧である１１０Ｖに近いので、電子駆動装置又はインバータのコストを下げるのに特に適する。このような場合、駆動装置を単純な整流器と平滑コンデンサとで構成して、このＬＥＤの列を駆動させることができる。ある程度のＬＥＤが、ＬＥＤの各々の間の電圧降下又は電源電圧に応じて直列で接続される。
図８Ｂは、同様の構成を示すが、より大きいバックライトのためのものであり、約３１個のＬＥＤの四つの列を用いるものである。この場合には、四列のＬＥＤは、駆動装置のコストをさらに下げながら、電源の全波整流器におけるダイオードとして用いることさえ可能である。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態は、ＬＥＤを組で駆動させるものであり、ＬＥＤが直列で接続されるものであり、組の各々の順電圧が電力網の供給電圧と一致するものである。この電圧が約１１０Ｖである米国及び日本では、どの組も２８個から３７個までの直列のＬＥＤを含むであろう。欧州及び他の国では、この供給電圧は２２０から２４０Ｖまでの間であり、一組あたり約６０個から８０個までのＬＥＤとなる。
【００１９】
最小限のコストが第１の関心事ではなく、より低い電力消費及び高コントラストが重要な必要条件であるハイエンドＬＣＤ−ＴＶのような用途の場合は、他の駆動スキームがより好ましい。この類型の極端な例が図９に示されており、この例ではＬＥＤのすべてを独立に駆動させることができる。この構成においては、ＬＥＤはマトリックス状に接続され、該ＬＥＤは、行を同時に又は列を同時に駆動させることができ、行又は列のＬＥＤのすべてを異なる電力で駆動させることができる。画像を陰極線管（ＣＲＴ）で生成する方法に類似しており、動きのアーチファクトが大幅に低減されるので、特に行同時駆動の選択肢が都合がよい。
【００２０】
ＬＥＤ２４を３個から７個までの間のＬＥＤの組で駆動させる異なる駆動スキームが、図１０に示される。この例においては、六角形の構成が、各々を独立に駆動させることができる１４の組について用いられる。
【００２１】
図１１Ａは、ＬＥＤ２４が行ごとに直列に接続され、行の各々を独立に作動させることができる単純な幾何学的配置を示す。この例は、行あたり６個のＬＥＤを示すが、言うまでもなく、ＬＥＤの実際の数はディスプレイの大きさ、厚さ及び明るさによって決まる。この構成においては、より明るいＬＥＤはディスプレイの中央部に配置され、一方でより暗い部品はバックライトの側部方向に配置されることになる。
ディスプレイの左半分を該ディスプレイの右半分とは独立に駆動させることができる、より大きなディスプレイについてのこうした幾何学的配置の例が、図１１Ｂに示される。言うまでもなく、この構成を拡張して、バックライトを３つのセグメントで作動させることもでき、これは幅の広い形式のスクリーンについて好ましい。
【００２２】
図１２Ａは、青色、紫外線、又は近紫外線ＬＥＤのみを用いる場合で、色変換蛍光体層３９がカバー・プレート４０上にあるバックライト構成を示す。カバー・プレート４０は、蛍光体によって行われる拡散の量に応じて、拡散体としてもよく、しなくてもよい。蛍光体層３９は、一つ又はそれ以上の異なる種類の蛍光体で構成される一様な層である。好ましくは、緑色及び赤色蛍光体を用いるが、黄色（ＹＡＧ）蛍光体も同様に用いることができる。この層３９は、例えば、吹付け塗装、スクリーン印刷、若しくは電気泳動堆積法によって適用することができ、又は、一様な粒子密度をもつフィルム若しくはフィルム全体に分布させた発光染料としてもよい。この構成は、蛍光体がＬＥＤダイ上になく、蛍光体からバックライト２６の後部へ放出された光は、該バックライト２６に用いられたフィルムの高反射性により、ＬＥＤチップの中へ放出された光と比べて高い再利用効率を有するため、好都合である。再利用効率に加えて、蛍光体は、より低温で作動することができ、ＬＥＤダイとの化学的適合性の問題もなく、効率及び寿命を顕著に改善する。青色バックライトは、異なる種類のカラー・フィルタを用いて広い範囲の異なるディスプレイについて用いることが可能で、蛍光体層の厚み及び蛍光体の濃度のみを特定のＬＣＤに合うように最適化すればよいので、物流の観点からもこの解決法は好都合である。
【００２３】
ＬＣＤの所望の青色ピクセル色と一致する青色ＬＥＤ２４を用いる場合は、赤色、緑色、及び青色の光成分が該ＬＣＤに透過されるように、緑色−赤色蛍光体層の或る程度の青色光透過率が望ましい。
【００２４】
別の実施形態においては、一種類の蛍光体、好ましくは緑色又はアンバーの蛍光体がカバー・プレート４０に適用されると同時に、別の蛍光体、好ましくは赤色蛍光体がバックライト構成の背面パネル４８に適用される。背面パネルは拡散体として機能する。この蛍光体は、一様なコーティングとして適用されるのではなく、ドット・パターンとして塗布される。ＬＥＤからの青色光と蛍光体層からの赤色及び緑色光との組み合わせが、ＬＣＤパネルのための実質的に白色のバックライトを生成する。こうした構成において蛍光体を分離することによって、より高い変換効率が達成され、同時に、蛍光体ドットの大きさ及び間隔を最適化することによって、必要な色バランス及び色域を達成することができる。
【００２５】
図１２Ｂは、蛍光体をカバー・プレート４２と一体化させた代替的な構成を示す。カバー・プレート４２は、蛍光体によって行われる拡散に応じて、付加的な拡散を提供してもよく、しなくてもよい。
図１２Ｃは、一様な蛍光体コーティング３９が、ＬＣＤ１４上に、より具体的にはＴＦＴアレイ・ガラス上に直接適用される別の実施形態を示す。蛍光体をガラスに適用することは、十分に発展した安価な処理である。さらに、蛍光体をＬＣＤに一体化することによって、部品数が減少する。
【００２６】
図１３Ａ及び１３Ｂは、蛍光体バルブ４４又は４６を青色ＬＥＤ２４の周囲に形成して、効率的に白色ランプを作り出す構成を示す。この手法では、混合は２段階で行われ、第一にバルブ内で、第二に該バルブと拡散体２８との間で行われる。ＬＥＤの間隔を大きくとるため、この構成は、用いられる蛍光体の量が、蛍光体を被覆したカバー・プレートを有する構成と比べて少ないという利益を有する。別の実施形態においては、蛍光体をＬＥＤチップ上に直接堆積させる。
ピッチが十分に小さい場合は、赤色、緑色、及び青色ＬＥＤをアレイに用いることができるが、バックライト出力においてより良好な色一様性を得るためには、すべてが単一の色のＬＥＤか又は（例えば、蛍光体バルブを用いる）白色光ＬＥＤのいずれかを用いることが好ましい。
詳細に本発明を説明したが、当業者は、本開示を考慮して、本明細書に記載される発明概念の趣旨を逸脱することなく、本発明に対して変更を行うことができることが認識されるであろう。したがって、本発明の範囲は、例示され、説明された特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】ＣＣＦＬを用いる先行技術のＬＣＤバックライト手法を示す。
【図１Ｂ】密集させて収容したＬＥＤアレイを用いる先行技術のＬＣＤバックライトの断面図及び部分正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に基づくバックライトを用いるＬＣＤの側面図である。
【図３Ａ】図２のバックライトに用いることができる２種類のＬＥＤについての、光強度対角変位のグラフである。
【図３Ｂ】図２のバックライトに用いることができる２種類のＬＥＤについての、光強度対角変位のグラフである。
【図４】バックライトの高さ（厚さ）とＬＥＤのピッチとの好ましい比を示す。
【図５】バックライトにおけるＬＥＤの可能な配置を示す。
【図６】バックライトにおけるＬＥＤの可能な配置を示す。
【図７Ａ】ＬＥＤ又はＬＣＤ出力の明るさを調節して、ＬＥＤの光出力の劣化を補完するための、バックライトにおける光センサの使用を示す。
【図７Ｂ】センサの信号を受信し、ＬＥＤ又はＬＣＤ出力の明るさを調節するための一技術のブロック線図である。
【図８Ａ】バックライトのＬＥＤのための配線構成を示す。
【図８Ｂ】バックライトのＬＥＤのための配線構成を示す。
【図９】バックライトのＬＥＤのための配線構成を示す。
【図１０】バックライトのＬＥＤのための配線構成を示す。
【図１１Ａ】バックライトのＬＥＤのための配線構成を示す。
【図１１Ｂ】バックライトのＬＥＤのための配線構成を示す。
【図１２Ａ】ＬＥＤの光出力を蛍光体変換するための技術を示す。
【図１２Ｂ】ＬＥＤの光出力を蛍光体変換するための技術を示す。
【図１２Ｃ】ＬＥＤの光出力を蛍光体変換するための技術を示す。
【図１３Ａ】ＬＥＤの光出力を蛍光体変換するための技術を示す。
【図１３Ｂ】ＬＥＤの光出力を蛍光体変換するための技術を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１０：ＣＣＦＬ
１２：拡散板
１４：ＬＣＤパネル
１６：ＬＥＤ
１８：ＬＣＤ
２０：ピクセル
２２：ＬＣＤディスプレイ
２４：ＬＥＤ
２６：バックライト
２８：拡散体
３０：後面
３２：側壁
３４：センサ
３６：検出器
３８：制御ユニット
３９：蛍光体層
４０：カバー・プレート
４２：カバー・プレート
４４：蛍光体バルブ
４６：蛍光体バルブ
４８：背面パネル
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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