(57)【要約】【課題】Ｒ、Ｂの２原色のＬＥＤと蛍光体を含んで構成される白色発光可能な発光ドットを用いた、簡単な構成で、色再現性に優れ、色ムラが少なく、しかも液晶パネルとの間の間隔を狭くできる液晶パネル用バックライト光源として最適な発光ダイオード光源を提供すること。【解決手段】本発明の発光ダイオード光源１０は、配線を有する配線を有する基板１３上に少なくとも赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）の各ＬＥＤを１素子以上含んで、さらに蛍光体（緑色又は、黄色）を含有する封止樹脂１１によって構成される発光ドット１２を複数配置した発光ダイオード光源であり、前記発光ドット１２は、透明樹脂、又は拡散材を含む透明樹脂と前記蛍光体によって形成されると共に、前記複数の発光ドット１２はそれぞれ実質的に白色になるように調整されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を有する基板上に少なくとも赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）の各発光ダイオードを１素子以上含んで構成される発光ドットを複数備えた発光ダイオード光源であって、前記複数の発光ドットは、それぞれ緑色（Ｇ）又は黄色（Ｙ）蛍光体を含む透明樹脂、又は、緑色又は黄色蛍光体と拡散材を含む透明樹脂によって実質的に半球状に形成されているとともに発光色が白色になるように調整されていることを特徴とする発光ダイオード光源。
【請求項２】
前記配線を有する基板上には、前記複数の発光ドットの各発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣが一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード光源。
【請求項３】
前記駆動用ＩＣは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード毎の電流比率を一定に制御することを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項４】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路を有し、前記複数の発光ダイオード毎の温度変化に対する発光光度及び色度の変化を少なくするようにしたことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項５】
前記温度補償回路は、Ｒ用とＢ用の２種類の温度補償回路からなることを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオード光源。
【請求項６】
前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項７】
前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面と同一面に配置され、かつ、白色系樹脂にて封止されていることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項８】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、補正用メモリを含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源
【請求項９】
前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする請求項８に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１０】
前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、データラッチ、シフトレジスタ、補正用メモリ、バスデコーダ、バスエンコーダを含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１１】
前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード光源。
【請求項１２】
前記配線を有する基板上には、前記複数の発光ドットを囲むように反射枠を形成したことを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した光源に関し、特にＲ、Ｂの発光ダイオードを含んで構成される発光ドットを用いた、簡単な構成で、色再現性に優れ、色ムラが少なく、しかも液晶パネルとの間の間隔を小さくできる液晶ディスプレイ用バックライト光源として最適な発光ダイオード光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば液晶カラーＴＶ（又は液晶カラーモニター）の色再現性（ＮＴＳＣ規格比）を改善するため、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のＬＥＤをバックライト光源に使用するものが開発、生産され、使用されるようになっている。
【０００３】
このようにＲのＬＥＤ、ＧのＬＥＤ及びＢのＬＥＤを用い、３原色を混合して白色を得るバックライト光源としては、下記の非特許文献１に示しものがある。これは、図１７に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの個別ＬＥＤ素子を配線基板１０１上に独立した状態で複数個配置して発光ダイオード光源モジュール１０２を形成し、この発光ダイオード光源モジュール１０２を更に別の配線基板１０３上に複数配置することにより面状の光源１００を構成している。すなわち、面状の光源１００は、パッケージ、ＬＥＤ、樹脂、透明レンズなどにより構成されているＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤ素子を用い、このＲ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤ素子のそれぞれ複数個を配線基板１０１上に配置して互いに半田接続した発光ダイオード光源モジュール１０２を構成し、この発光ダイオード光源モジュール１０２を複数個組み合わせて別の配線基板１０３上に配置することにより構成されている。
【０００４】
また、このような発光ダイオード光源モジュール１０２を組み込んだ液晶表示装置１１０の断面図の一例を図１８に示す。この液晶表示装置１１０は、液晶パネル１１１、各種光学シート１１２、拡散板１１３、透明樹脂基板１１４、発光ダイオード光源モジュール１１５、反射シート１１６、冷却手段１１７、ピン１１８を備えている。このうち、透明樹脂基板１１４は、ＬＥＤが配置されている室内に洩れてくる不要な光を吸収あるいは反射させるためのパターンを作り込んだものであり、拡散板１１３と透明樹脂基板１１４の距離は、ピン１１８を嵌め込むことにより維持されている。また、冷却手段１１７は、各ＬＥＤ自体の発熱による輝度や色度の変化を抑えるために設けられているものであり、ヒートパイプとヒートシンクとからなり、発光ダイオード光源モジュール１１５の裏側に設けられている。
【０００５】
また、この液晶表示装置１１０の駆動回路１２０としては、図１９に示したように、発光ダイオード光源モジュール１２１、ドライバ回路１２２、マイクロコントローラ部１２３、温度センサ部１２４、カラーセンサ部１２５、モニター用マイコン１２６とを備えている。この駆動回路１２０は、発光ダイオード光源モジュール１２１からなるバックライトシステムが発する白色の色温度を一定に保つため、温度センサ部１２４やカラーセンサ部１２５を組み合わせて使用しており、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類のＬＥＤの特徴に合わせながら、各色別々に駆動制御するようになっている。各ＬＥＤの制御にはパルス幅変調（ＰＷＭ）制御が使用されている。なお、図１９においてはＧの駆動回路の制御回路が示されているが、Ｂ及びＲについても同様の構成を備えている。
【０００６】
なお、ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤの温度変化に関連した特性及び指向特性について図２０〜図２３を用いて説明する。なお、図２０はＲ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの分光分布を示す図であり、図２１はＲ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの相対光強度と順電流の例を示す図であり、図２２は周囲温度変化に伴う発光光度（発光強度）の変化を示す図であり、また、図２３は一般的なランプタイプのＬＥＤ素子の指向特性を示す図である。
【０００７】
図２２の発光強度−周囲温度特性を見ると明らかなとおり、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤは周囲温度の上昇に伴って発光光度（発光強度）が低下する特性を持っており、この特性は発光色毎に異なり、ＧとＢは、ほぼ同等であるものの、Ｒの変化が大きく、従って、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のＬＥＤを用いた場合の混合光は、温度上昇に伴って赤色が減少したものになってしまう。温度上昇の発生原因としては、周囲の環境温度が変化する場合もあるが、ＬＥＤからの発熱による変化が非常に大きい。
【０００８】
また、一般的なランプタイプのＬＥＤ素子の指向特性は、図２３に示すとおり、約８０°程度と狭いため、ランプタイプのＲ、Ｇ、Ｂの３原色のＬＥＤ素子を用いて面状光源を形成する場合には、各ＬＥＤ素子からの発光を十分に混合させて色ムラを少なくするためにはある程度の長さの光路が必要とされる。
【０００９】
一方、下記特許文献１には、ＬＥＤとその発光色の補色の光を発する蛍光体との組み合わせによって、疑似的に白色光を発光可能な発光素子が開示されている。この場合、一般的に、ＬＥＤとして青色発光するものを使用し、蛍光体として青色光を吸収して黄色発光するものを組み合わせ、擬似的に人間の目に白色光と感じられるようにするものが多用されている。
【特許文献１】特開２００１−２１７４６３号公報
【特許文献２】特開２００２−３６９５０６号公報
【特許文献３】特開平１０−５０８９８４号公報
【非特許文献１】「日経エレクトロニクス」２００４年１２月２０日号、第６１頁、第１２８〜１２９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そのため、上述した非特許文献1に示す従来技術は、下記のような問題点があった。
【００１１】
（１）発光ダイオード光源モジュールの構成が複雑であり、高価になりやすい。
【００１２】
（２）Ｒ、Ｇ、Ｂの各単色ＬＥＤ素子を配置しているため、液晶パネルまでの光路を長くする必要が有り、得られる液晶表示装置の厚さが約５０ｍｍ以上と厚くなってしまう。
【００１３】
（３）（１）及び（２）の理由などから、得られる液晶表示装置が大きく、重くなる。
【００１４】
（４）マイコン経由で温度センサ、カラーセンサの情報をフィードバックするため、色度、輝度の制御が極めて複雑になる。
【００１５】
（５）同様に、温度変化に対する補償制御が複雑になる。
【００１６】
（６）大型ＴＶなどではよいが、パソコン用、カーナビ用、携帯電話機用、携帯端末用などの中型又は小型の液晶表示装置への適用を考えると最適な構成とは言えない。
【００１７】
また、上記特許文献１に開示されているようなＬＥＤとして青色発光するものを使用し、蛍光体として青色光を吸収して黄色発光するものを組み合わせた擬似的な白色光源では、下記のような問題点があった。
（７）特定の色成分、すなわち赤色成分が少ないことにより、液晶パネル用のバックライト光源として使用する場合には色再現範囲が狭い。
（８）演色性に欠ける。
【００１８】
本願の発明者は、従来のバックライト光源として発光ダイオード光源を使用した場合の上記（１）〜（８）に示した課題を解決すべく種々検討を重ねた結果、Ｒ、Ｂの２原色のＬＥＤを含んで構成される発光ドットを使用すること及びＲ、Ｂの各ＬＥＤの温度特性の差異を考慮した温度補償を行うことにより上述の問題点を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１９】
すなわち、本発明は、Ｒ、Ｂの２原色のＬＥＤを含んで構成される発光ドットを用いた、簡単な構成で、色再現性に優れ、色ムラが少なく、しかも液晶パネルとの間の間隔を狭くできる液晶パネルのバックライト光源として最適な発光ダイオード光源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】
【００２０】
本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に係る発光ダイオード光源の発明は、配線を有する基板上に少なくとも赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）の各発光ダイオードを１素子以上含んで構成される発光ドットを複数備えた発光ダイオード光源であって、前記複数の発光ドットは、それぞれ緑色（Ｇ）又は黄色（Ｙ）蛍光体を含む透明樹脂、又は、緑色又は黄色蛍光体と拡散材を含む透明樹脂によって実質的に半球状に形成されているとともに発光色が白色になるように調整されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発光ダイオード光源において、前記配線を有する基板上には、前記複数の発光ドットの各発光ダイオードを駆動する駆動用ＩＣが一体化されていることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の発光ダイオード光源において、前記駆動用ＩＣは、前記複数の発光ダイオード毎の電流値もしくは前記複数の発光ダイオード毎の電流比率を一定に制御することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項４に係る発明は、請求項２に記載の発光ダイオード光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路を有し、前記複数の発光ダイオード毎の温度変化に対する発光光度及び色度の変化を少なくするようにしたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発光ダイオード光源において、前記温度補償回路は、Ｒ用とＢ用の２種類の温度補償回路からなることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項６に係る発明は、請求項２に記載の発光ダイオード光源において、前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする。
【００２６】
また、請求項７に係る発明は、請求項２に記載の発光ダイオード光源において、前記駆動用ＩＣは、前記配線を有する基板上の前記複数の発光ドット形成面と同一面に配置され、かつ、白色系樹脂にて封止されていることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項８に係る発明は、請求項２に記載の発光ダイオード光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、補正用メモリを含むことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項９に係る発明は、請求項２に記載の発光ダイオード光源において、前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする。
【００２９】
また、請求項１０に係る発明は、請求項２に記載の発光ダイオード光源において、前記駆動用ＩＣは、温度補償回路、電流供給回路、複数ビットドライバ、補正制御回路、データラッチ、シフトレジスタ、補正用メモリ、バスデコーダ、バスエンコーダを含むことを特徴とする。
【００３０】
また、請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の発光ダイオード光源において、前記補正用メモリは、不揮発性メモリよりなることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項１２に係る発明は、請求項１に記載の発光ダイオード光源において、前記配線を有する基板上には、前記複数の発光ドットを囲むように反射枠を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、上記構成を備えることにより、以下に述べるとおりの優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、各発光ドット単位で、Ｒ、Ｂの発光と補色関係の蛍光体を含んでいるから、ＬＥＤを２種類用意するだけで実質的に３原色成分を含む白色光が得られ、しかも極めて簡単な構成の白色光を発することができる発光ダイオード光源が得られる。
【００３３】
また、発光ダイオード光源が半球形状の樹脂封止としたため、特に拡散材を含む場合においては、従来のランプタイプのＬＥＤの指向性は約８０°であるのに対し約１６０°もの広い指向性を得ることが可能となるため、３原色が良好に混合した白色光が得られ、しかも液晶パネルのバックライト光源として使用する際の光路長をさらに短くできるから、光源の薄型化、軽量化、低価格化が可能となり、大型のみならず、中型、小型の液晶パネルのバックライト光源用の発光ダイオード光源として最適となる。
【００３４】
また、請求項２の発明によれば、複数のＬＥＤだけでなくこれらのＬＥＤを駆動する駆動用ＩＣも一体化されているため、配線が極めて短く簡単な構成の発光ダイオード光源とすることができる。
【００３５】
また、請求項３の発明によれば、所定の合成された白色の光を得るための各ＬＥＤに流れる電流値を制御できるため、各発光ドット毎の発光強度や発光色のバラツキを簡便に精度良く制御できる均一な品質の発光ダイオード光源を得ることができるようになり、しかも、カラーセンサ、マイコンによる複雑な制御などを使用しなくても実使用可能な精度のバックライト光源として最適な光源が得られる。
【００３６】
また、請求項４の発明によれば、各ＬＥＤは、周囲温度、発光色や駆動信号の性質等によって各ＬＥＤの温度が変化するが、駆動用ＩＣが温度補償のための構成を備えているので、外部の温度センサやマイコン等の複雑な制御を使用しなくても、ＬＥＤの発光強度及び色度特性が安定化された光源を得ることができる。さらに、同一配線を有する基板上に駆動用ＩＣと各ＬＥＤが配置され、しかも駆動用ＩＣには温度補償回路が含まれているため、各ＬＥＤと駆動用ＩＣの温度が均一になりやすいので、比較的簡便に温度補償を精度良く行うことができる。
【００３７】
また、請求項５の発明よれば、複数のＬＥＤ間の温度変化による発光強度の変化は、必ずしも直線的ではなく、しかもそれぞれのＬＥＤの発光波長（発光色）毎に異なっているが、このような場合についても各ＬＥＤの発光波長（発光色）毎に温度変化による発光強度の変化特性を考慮して正確に温度補償を行うことができるようになる。
【００３８】
また、請求項６の発明によれば、各駆動用ＩＣが複数のＬＥＤによる複数の発光ドット形成面とは反対の面に配置されているため、各駆動用ＩＣに発光が吸収されることがないため、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００３９】
また、請求項７の発明によれば、各駆動用ＩＣが複数のＬＥＤによる複数の発光ドット形成面と同じ面に配置されているが、白色系樹脂にて封止されているため、各駆動用ＩＣに発光が吸収されることがないので、均一な品質の光源を得ることができるようになるとともに、光源の厚さを駆動用ＩＣの厚さ分だけ薄くすることができるようになる。
【００４０】
また、請求項８の発明によれば、簡単な構成の駆動用ＩＣでそれぞれのＬＥＤへ供給される電流値を制御できるため、簡便に色度精度が良く、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００４１】
また、請求項９の発明によれば、特に補正用メモリとして不揮発性メモリを使用しているので、請求項８の発明の効果に加えて、不揮発性メモリは電源を切断しても記憶したデータが消失しないため、一度補正データを不揮発性メモリに記憶させた後は電源切断後に再度電源を投入した場合でも改めて補正データを記憶させることが不要となる。
【００４２】
また、請求項１０の発明によれば、駆動用ＩＣがバスデコーダ及びバスエンコーダを含んでいるので、外部回路との接続性が改善され、しかも簡単な構成の駆動用ＩＣでありながらそれぞれのＬＥＤへ供給される電流値を制御できるため、簡便に色度精度が良く、均一な品質の光源を得ることができるようになる。
【００４３】
また、請求項１１の発明によれば、特に補正用メモリとして不揮発性メモリを使用しているので、請求項１０の発明の効果に加えて、不揮発性メモリは電源を切断しても記憶したデータが消失しないため、一度補正データを不揮発性メモリに記憶させた後は電源切断後に再度電源を投入した場合でも改めて補正データを記憶させることが不要となる。
【００４４】
また、請求項１２の発明によれば、前記複数の発光ドットを囲んだ反射枠によって特定の方向の指向性を狭くすることができるから、特に導光板と組み合わせて使用するサイドライト型のバックライト光源として最適な発光ダイオード光源が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのＲ、Ｂの２原色のＬＥＤを備える発光ダイオード光源の例を説明するものであって、本発明をこれに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、本願明細書及び図面においては、全てのダイオードチップを個別に区別する必要がある場合は、例えば、１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ、・・・Ｎ−Ｂのように、属するドット番号とＲ、Ｂを組み合わせた参照符号を付与することとし、単にＲ、Ｂの何れかの１個のチップを示す場合は、Ｒ又はＢの参照符号で示すこととする。
【実施例１】
【００４６】
実施例１の発光ダイオード光源１０について、図１〜図６を使用して説明する。なお、図１は３×５ドットの直下型バックライト光源として有用な平面型発光ダイオード光源を示す図であり、図１Ａは平面図、図１Ｂは右側面図、図１Ｃは図１ＡのＩＣ部分の拡大図、図１Ｄは図１ＢのＩＤ部分の拡大図である。図２は実施例１の発光ダイオード光源における発光ドットの指向特性を示す図である。また、図３は実施例１の発光ダイオード光源の回路ブロック図、図４は実施例１の発光ダイオード光源で使用されている駆動用ＩＣの具体的回路構成を示す図である。また、図５は実施例１の発光ダイオード光源の分光分布を示す図である。さらに、図６は実施例１の発光ダイオード光源の点灯動作を説明するための点灯タイミングチャートであり、また、図７は実施例１の発光ダイオード光源の点灯動作を説明するための別の点灯タイミングチャートである。
【００４７】
実施例１の発光ダイオード光源１０は、図１に示すように、Ｒ、Ｂの各ＬＥＤをそれぞれ１個ずつ組み合わせて１ドットとし、封止用樹脂１１により封止した発光ドット１２を複数個（図１では３×５＝１５個）配線を有する基板１３上に形成し、駆動用ＩＣ１４をＲ、Ｂの各ＬＥＤと同一面に配置している。Ｒ、Ｂの各ＬＥＤは、配線を有する基板１３上の配線に合わせて配置され、ダイボンド、ワイヤボンドを行なった後、透明樹脂ないしは多少の拡散材を含有させた透明な封止用樹脂１１によって半球状に封止されている。
【００４８】
実施例１の発光ダイオード光源１０においては、特に封止用樹脂１１に蛍光体が含有されている。この蛍光体はＢの光を吸収してＧ又はＹの蛍光を発する材料からなっている。これらの蛍光体材料は周知のものを適宜選択して使用し得る。
【００４９】
ここで、透明な封止用樹脂内に拡散材を含有させると、それぞれの発光が混ざり易くなり、図２に示したように、それぞれの発光ドット毎に約１６０°もの広い指向性を得ることが可能となる。そのため、白色を得るための光路長を短くでき、しかもより良く混合した白色光を得ることができるようになる。
【００５０】
また、駆動用ＩＣ１４は、同様にダイボンド、ワイヤボンドの後、白色の封止用樹脂１５などの光を反射しやすい樹脂にて封止されている。このような構成を採用すると、各発光ドット１２からの光は、駆動用ＩＣ１４に吸収されることが少なくなるため、効率良くまた均一に液晶パネルに導くことが可能となる。
【００５１】
この駆動用ＩＣ１４は、図３の回路ブロック図に示したとおり、Ｒ、Ｂの各ＬＥＤの発光制御のために、電流供給回路２１、温度補償回路２２、ドライバ回路２３、（補正）制御回路２４及び補正用メモリ２５を備えている。
【００５２】
この温度補償回路２２は、駆動用ＩＣ１４の温度変化に伴い発生する基準電圧の値をある一定の比率で変化させてＲ、Ｂの各ＬＥＤの作動温度に対応した補償電流を供給するように電流供給回路２１を制御する回路であり、温度補償用基準電圧発生回路と言い換えてもよく、例えば上記特許文献２ないし３に例示されているように、周知のものである。また、電流供給回路２１は、温度補償回路２２から供給される基準電圧に従って基準となる電流をドライバ回路側に供給する回路であり、この電流値は温度変化に伴って変化することになる。このような構成とすることによって、温度が変化（上昇）した結果、ＬＥＤの発光効率が変化（低下）することを補償する。温度が上昇して、ＬＥＤの発光効率が低下した状態では、ＬＥＤに供給される電流が増加するため、結果的に発光光度の変化を抑制することができる。
【００５３】
Ｒ、Ｂの各ＬＥＤの相対光強度−順電流曲線は、図２０に示した相対光強度−順電流曲線から明らかなように、明確に異なっている。したがって、Ｒ、Ｂの各ＬＥＤに対して正確な温度補償を行うためには、全て別々に温度補償を行うことが好ましい。この場合、ＲのＬＥＤに対して約２．４％／℃の割合で温度補償を行い、ＢのＬＥＤに対しては約０．５％の強めの温度補償を行う構成となせばよい。
【００５４】
しかしながら、ＬＥＤの温度変化による発光強度の変化は、図２１の記載から明らかなようにＲのＬＥＤが最も大きく、約２．４％／℃の変化率で変化しているから、少なくともＲのＬＥＤに対してのみ約２．４％／℃の変化率で供給する電流値を変化させれば、各ＬＥＤの発光強度変化は少なくなる。この場合、電流供給回路２１及び温度補償回路２２は一つずつ１組用いればよい。
【００５５】
この実施例１で使用した駆動用ＩＣ１４の具体的回路構成は図４に示したとおりになる。すなわち、この駆動用ＩＣ１４は、各ＬＥＤに対応して電流供給回路２１及び温度補償回路２２をそれぞれ一つずつ２組備えており、Ｒ用の電流供給回路の出力がＲのＬＥＤ１−Ｒ〜Ｎ−Ｒ用のドライバ回路に接続され、Ｂ用の電流供給回路の出力がＢのＬＥＤ１−Ｂ〜Ｎ−Ｂ用のドライバ回路に接続されて、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ・・・Ｎ−Ｂに対してそれぞれ温度補償された電流が供給されるようになっている。
【００５６】
また、補正用メモリ２５は、例えば不揮発性メモリによって、全てのＬＥＤ毎に３ビット分、すなわち８段階の補正レベルを記憶するようになっており、選択された補正レベルに対応する出力を制御回路２４を経てドライバ回路２３に送出し、全てのＬＥＤに対して所定の補正された電流を供給するようになっている。なお、ここでは３ビット分の補正レベルを記憶するようにしたが、ＬＥＤの特性により２ビット分ないしは４ビット分以上の複数ビット分の補正レベルを記憶するようにしてもよい。
【００５７】
制御回路２４は全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ・・・Ｎ−Ｂのそれぞれに対応する出力を備えており、またドライバ回路２３も全てのＬＥＤのそれぞれに対応する出力を備えている。
【００５８】
ここで、ＲのＬＥＤ１−Ｒ駆動用の制御回路２４Ｒ及びドライバ回路２３Ｒを例にとって、制御回路２４及びドライバ回路２３の具体的構成及び動作原理について説明する。制御回路２４Ｒは、２つの反転回路を直列接続した波形成形回路２４Ｒ１と、補正用メモリ２５からの出力と外部入力端子ＣＲからの駆動信号とのアンド出力をとる３つのアンド回路２４Ｒ２〜２４Ｒ４からなり、それぞれの出力はドライバ回路２３Ｒの対応するドライバ回路２３Ｒ１〜２３Ｒ４に入力され、それぞれのドライバ回路２３Ｒ１〜２３Ｒ４の出力は並列に接続されて対応する緑のＬＥＤ１−Ｒに発光電流として供給されるようになっている。
【００５９】
このＲのＬＥＤ１−Ｒの発光色の調整は次のとおりの方法により行われる。まず、蛍光体と組み合わされて１ドットを構成するＲ、Ｂの複数のＬＥＤのそれぞれの発光強度−順電流特性から白色光を得るための平均的な電流値ＴＹＰを求め、この値を中心とし、各ＬＥＤの製品毎のバラツキを考慮して所定の電流間隔、例えば、５％分ごとに、＋２０％、＋１５％、＋１０％、＋５％、ＴＹＰ、−５％、−１０％、−１５％の８レベルの電流値を定める。
【００６０】
そして、ドライバ回路２３Ｒは、外部からの駆動信号ＣＲによってのみ駆動されるドライバ回路２３Ｒ１の出力電流として前記−１５％に対応する電流値を供給するようにし、他の３つのドライバ回路２３Ｒ２〜２３Ｒ４はそれぞれ前記の所定の電流間隔に対応する＋５％分、＋１０％分及び＋２０％分の電流を供給するようにする。
【００６１】
そうすると、ＬＥＤ１−Ｒには、外部から入力信号ＣＲが入力されると、常にドライバ回路２３Ｒ１から前記の−１５％に対応する電流が供給されるとともに、補正用メモリ２５に記憶されたデータに基づく出力に応じて他の３つのドライバ回路２３Ｒ２〜２３Ｒ４からの出力電流が同時に供給されるため、ＲのＬＥＤ１−Ｒに供給される電流値は−１５％を最低値として、−１０％、−５％、ＴＹＰ、＋５％、＋１０％、＋１５％、＋２０％の８レベルに変えることができる。
【００６２】
なお、他のＬＥＤ１−Ｂ・・・Ｎ−Ｂ用の制御回路及びドライバ回路もＲのＬＥＤ１−Ｒ用の制御回路２４Ｒ及びドライバ回路２３Ｒと同様の構成を備えているが、その詳細な説明及び一部の図示は省略する。
【００６３】
このような構成を採用することにより、実施例１の発光ダイオード光源１０の組立時ないしは完成させた段階で、各発光ドットの輝度、色度を測定し、これを所定の値に均一化するため、補正データを計算作成し、このデータを駆動用ＩＣ１４の補正用メモリ２５に書込むことにより、各発光ドット点灯時に各発光ドットの輝度と色度を各ＬＥＤに流す電流値、又は、電流比率の制御を行って調整することが可能となるため、輝度、色度が制御され、均一な輝度、色度で発光させることが可能となる。なお、補正メモリ２５は、揮発性メモリでも使用可能であるが、電源を切った後でもデータを保持する不揮発性メモリの方がより好適である。また、これらの補正用データは、光源１０完成時点で書込む外に、液晶ディスプレイなどの製品の電源入力毎に毎回書換えても良く、使用状況などにより、適時書換えを行なってもよい。
【００６４】
そして、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ・・・Ｎ−Ｂは、外部からそれぞれ入力される駆動信号ＣＲ、ＣＢにより発光制御が行われる。制御されたＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ・・・Ｎ−Ｂの発光色は、蛍光体を含有した封止用樹脂１１を通過することにより白色光となる。
【００６５】
発光ドットからの発光される光の分光分布は、図５に示すとおりとなる。なお、図５Ａは蛍光体として緑色のものを用いたものであり、図５Ｂは蛍光体として黄色のものを用いたものである。
【００６６】
この実施例１の発光ダイオード光源１０においては、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ・・・Ｎ−Ｂに供給される電流値は温度補償されており、しかも、駆動用ＩＣ１４と全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ・・・Ｎ−Ｂとは配線を有する基板１３（図１参照）上に一体化されているために両者の温度は実質的に等しくなるから、別途外部に温度検出器を設けることなく駆動用ＩＣ１４を利用して温度を検出できるため、精度良く温度補償を行うことができる。
【００６７】
なお、図４に示した駆動用１４は、温度補償回路を２個用いてＲ、ＢのＬＥＤに個別に温度補償を行う構成のものであるが、既に上述したように、温度補償回路を１個のみ用いてＲのＬＥＤについてのみ温度補償を行う構成としてもよい。
【００６８】
この実施例１の直発光ダイオード光源１０の駆動用ＩＣ１４の動作の一例を、図６のタイミングチャートに示す。すなわち、図６の点灯タイミングチャートでは、左側半分の領域では全点灯の白色発光状態を示しており、ＣＲ、ＣＢの各端子を全てＨ状態（ＯＮ）にすることにより、バックライト用の白色発光させることができる。また、右側の領域では、ＣＲ、ＣＢ端子をそれぞれパルス幅制御し、それぞれのパルス幅を微調整して、Ｏｎ、Ｏｆｆを繰返すことにより、発光色度と発光輝度の微調整を行なうことが可能である。
【００６９】
すなわち、駆動用ＩＣ１４に、電源電圧が供給され、外部から駆動信号ＣＲ、ＣＢが供給されると、ＲのＬＥＤ用駆動信号ＣＲに基づきＲのＬＥＤに対して発光用出力電流（Ｒ）が供給され、同様に、ＢのＬＥＤ用駆動信号ＣＢに基づきＢのＬＥＤに対して発光用出力電流（Ｂ）が供給される。したがって、全てのＬＥＤ１−Ｒ、１−Ｂ、２−Ｒ・・・Ｎ−Ｂの駆動回路は独立しているから、駆動信号ＣＲ、ＣＢの任意の複数の信号が同時に入力された場合には、合成光は予定される色度及び光度の光となり、駆動信号ＣＲ、ＣＢの両方が同時に駆動用ＩＣ１４に入力された場合には、全ての発光成分が合成された所望の白色光を得ることができる。
【００７０】
この場合、駆動信号ＣＲ、ＣＢをパルス幅制御してそれぞれのパルス幅ＰＷＲ、ＰＷＢを微調整することにより所望の発光色度の白色光Ｗを得ることができる。例えば、図６には、波線丸印で囲んだ部分にＣＲ信号の幅を他の信号よりも広くした例を誇張して示してあるが、この場合は、Ｒ、Ｂの各ＬＥＤが同時に発光して白色光Ｗが得られている前後に短時間ＲのＬＥＤが発色しているため、人の目には赤みがかった白色光として感じられる。
【００７１】
この実施例１の発光ダイオード光源１０の駆動用ＩＣ１４の動作の他の例を、図７の点灯タイミングチャートに示す。この図７に示した点灯タイミングチャートでは、左側半分は、上記の場合と同様に全点灯の白色発光状態を示し、白色光が得られているが、右側半分では、Ｒ、Ｂ＋Ｇの順番で点滅を繰返す発光ダイオード光源１０となる。
【００７２】
なお、図３及び図４におけるＳＥＴ端子は、通常の点灯モードと補正データの格納モードの切り換え用として設けられているものであり、一旦補正用データを補正用メモリ２５の不揮発性メモリに格納した後は補正用データを変更できないようにするために削除することもできる。
【実施例２】
【００７３】
次に、実施例２の発光ダイオード光源を図８を使用して説明するが、実施例１と同一の構成部分には同じ参照符号を付与してその詳細な説明は省略する（以下、他の図面においても同じ）。なお、図８は、実施例２に係る駆動用ＩＣを配線を有する基板の裏側に配置した直下型バックライト光源として有用な平面状発光ダイオード光源を示す図であり、図８Ａは５×９ドットの平面状発光ダイオード光源１０Ａの平面図、図８Ｂは図８Ａ右側面図であり、また、図８Ｃは同じく５×４ドットの直下型バックライト光源として有用な平面状発光ダイオード光源１０Ｂの平面図、図８Ｄは図８Ｃ右側面図である。この平面状発光ダイオード光源１０Ａ及び１０Ｂは、実施例１の平面状発光ダイオード光源１０よりも多数の発光ドット１２を配線を有する基板１３上に配置した例であり、液晶パネルの輝度を上げたい場合に有効である。また、この実施例２の平面状発光ダイオード光源１０Ａでは、駆動用ＩＣ１４を配線を有する基板１３のＬＥＤ実装面と反対の面に配置しており、このような構成とすることで、駆動用ＩＣ１４とその封止材料による光反射などによる輝度ムラを防止することが可能となる。
【実施例３】
【００７４】
次に、実施例３の発光ダイオード光源を図９を使用して説明する。なお、図９は、実施例３に係る５×４ドットの直下型バックライト光源として有用な平面状発光ダイオード光源１０Ｃを示す図であり、図９Ａは平面図、図９Ｂは右側面図、図９Ｃは図９ＡのIXＣ部分の拡大図、図９Ｄは図９ＢのIXＤ部分の拡大図である。また、図１０は図９の発光ダイオード光源１０Ｃの回路ブロック図である。この平面状発光ダイオード光源１０Ｃは、実施例１の平面状発光ダイオード光源１０から発光ドット１２の配置と数量を変更し、駆動用ＩＣ１４を配線を有する基板１３の裏面に実装したものであり、各ドットのＬＥＤは、Ｒ、Ｂの各ＬＥＤの発光効率の比率を考慮の上で、Ｒ；２チップ、Ｂ；１チップにて構成してある。Ｒ、ＢのＬＥＤは蛍光体を含有した封止用樹脂１１によって封止している。この発光ダイオード光源１０Ｃの回路ブロック図は、図１０に示したとおりとなり、１ドット分の３個のＬＥＤがそれぞれ個別に温度補償されて駆動されるようになっている。これらの各ドットのＬＥＤは、Ｒ、Ｂの発光効率の比率などにより各種の構成に変えることが可能である。
【実施例４】
【００７５】
実施例４の発光ダイオード光源を図１１を使用して説明する。なお、図１１Ａは２×９ドットの発光ダイオード光源の平面図、図１１Ｂは図１１Ａの右側面図、図１１Ｃは１×１４ドットの発光ダイオード光源の平面図、図１１Ｄは図１１Ｃの右側面図であり、図１１Ｅは図１１Ｃの発光ダイオード光源に反射枠を設けた例の平面図であり、図１１Ｆは駆動用ＩＣ部分の断面図であり、さらに、図１１Ｇは図１１Ｅの発光ダイオード光源を使用したサイドライト型バックライトセットの模式図である。
【００７６】
実施例４の発光ダイオード光源１０Ｄ及び１０Ｅは、実施例１〜３の面状の発光ダイオード光源１０、１０Ａ〜１０Ｃとは異なり、発光ドット１２を配線を有する基板１３の表面に２列×９ドット（発光ダイオード光源１０Ｄ）又は１列×１４ドット（発光ダイオード光源１０Ｅ）に配置して線状光源とし、配線を有する基板１３の中央裏面に駆動用ＩＣ１４を配置させたものである。
【００７７】
この発光ダイオード光源１０Ｄないし１０Ｅを平面状光源として使用するには、これらの発光ダイオード光源１０Ｄないしは１０Ｅをそれぞれ複数個並べて配置して使用する。
【００７８】
また、このような線状発光ダイオード光源１０Ｄないしは１０Ｅは導光板と組み合わせてサイドライト型バックライト光源として使用することも可能である。この場合、図１１Ｅ、図１１Ｆに示したように、例えば線状発光ダイオード光源１０Ｅの配線を有する基板１３上に発光ドット１２の列全体を囲む反射枠１６を設けるとよい。この反射枠１６には傾斜した反射面１７を形成し、線状発光ダイオード光源１０Ｅの短辺方向の指向性を狭くすると、発光ドット１２からの白光色が反射面１７で反射して前方に向かうので、光効率のよいサイドライト型バックライト光源となる。この反射枠１６を設けた線状発光ダイオード光源１０Ｅを使用したサイドライト型バックライトセット２０の模式断面図を図１１Ｇに示す。このサイドライト型バックライトセット２０は、導光板１８の一側端部に反射枠１６を設けた線状発光ダイオード光源１０Ｅを接触させ、導光板１８の裏側に反射板１９を配置した構成を備えている。このバックライトセット２０は、図示しない光学フィルム及び液晶表示パネルと組み合わされて透過型ないしは半透過型の液晶表示装置とされる。
【実施例５】
【００７９】
実施例５の発光ダイオード光源を図１２及び図１３を使用して説明する。なお、図１２は実施例５の発光ダイオード光源１０Ｆを示す図であり、図１２Ａは１×２７ドットの発光ダイオード光源の平面図、図１２Ｂは図１２Ａの右側面図、図１２Ｃは図１２ＡのXIIＣ部分の拡大図、図１２Ｄは図１２ＢのXIIＤ部分の拡大図であり、図１２Ｅは図１２Ａの発光ダイオード光源の周囲に反射枠を設けた例の平面図であり、また図１２Ｆは図１２Ｅの駆動用ＩＣ部分の断面図である。
【００８０】
また、図１３は実施例５の別の発光ダイオード光源１０Ｇを示す図であり、図１３Ａは１×２７ドットの発光ダイオード光源の平面図、図１３Ｂは図１３Ａの右側面図、図１３Ｃは図１３ＡのXXIIＣ部分の拡大図、図１３Ｄは図１３ＢのXXIIＤ部分の拡大図であり、図１３Ｅは図１２Ａの発光ダイオード光源の周囲に反射枠を設けた例の平面図であり、また図１３Ｆは図１３Ｅの駆動用ＩＣ部分の断面図である。
【００８１】
実施例５の発光ダイオード光源１０Ｆ及び１０Ｇは、実施例４の一列線状の発光ダイオード光源１０Ｅの場合よりも実装密度を上げて、発光ドット１２を配線を有する基板１３の表面に１列×２７個とするとともに、駆動用ＩＣ１４を配線を有する基板１３の表面に配置したもの（発光ダイオード光源１０Ｆ）又は裏面（発光ダイオード光源１０Ｇ）に配置したものである。なお、発光ドット１２としては、発光ダイオード光源１０ＦのようにＲ、Ｂのそれぞれを１チップずつ用いたものでも、発光ダイオード光源１０ＧのようにＲ；２チップ、Ｂ；１チップにて構成したものでも適宜選択して使用し得る。この実施例５の発光ダイオード光源１０Ｆ及び１０Ｇの駆動回路としては、それぞれ図３及び図１０の回路ブロック図に示したものを使用し得る。
【００８２】
この発光ダイオード光源１０Ｆ及び１０Ｇも、平面状光源として使用するには複数個並べて配置して使用される。この発光ダイオード光源１０Ｆ及び１０Ｇをサイドライト型バックライト光源として使用するには、発光ダイオード光源１０Ｆの場合は図１２Ｅ、図１２Ｆで示すように、また発光ダイオード光源１０Ｇの場合は図１３Ｅ、図１３Ｆに示すように、それぞれ配線を有する基板１３上に発光ドット１２の列全体を囲む反射枠１６を設けるとよい。この反射枠１６には傾斜した反射面１７を形成し、線状発光ダイオード光源１０Ｆないし１０Ｇの短辺方向の指向性を狭くすると、発光ドット１２からの白光色が反射面１７で反射して前方に向かうので、光効率のよいサイドライト型バックライト光源となる。この反射枠１６を設けた線状発光ダイオード光源１０Ｆないし１０Ｇを使用したサイドライト型バックライトセットの構成は実施例４に係る図１１Ｇに示したものと同様となるが、実施例４に係るものよりも明るいサイドライト型バックライトセットが得られる。
【実施例６】
【００８３】
次に、回路構成を変えた実施例６の発光ダイオード光源１０Ｈ〜１０Ｋを図１４〜図１６を使用して説明する。このうち、図１４の回路ブロック図に示した発光ダイオード光源１０Ｈは図３に示した実施例１の発光ダイオード光源１０の駆動方法を変更したものであり、また、図１５の回路ブロック図に示した発光ダイオード光源１０Ｊは図１０に示した実施例３の発光ダイオード光源１０Ｃの駆動方法を変更したものであり、それぞれ５個の発光ドット分ずつＲ、Ｂの各ＬＥＤを発光色毎に直列接続したものである。このような構成とすると、実施例１、実施例３の発光ダイオード光源１０、１０Ｃよりも各発光ドット毎の白色の色度制御精度は低下するが、駆動用ＩＣ１４の数を減らすことができるため、低価格化及び低消費電力化を達成することができる。
【００８４】
また、図１６に示した発光ダイオード光源１０Ｋは、図３に示した実施例１の発光ダイオード光源１０の駆動方法を変更したものであり、補正用メモリ（ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ）２５と制御回路２４と外部回路との接続性を改善したものである。外部回路との接続は、データバスのバスデコーダ２６とバスエンコーダ２７を使用するとともに、補正用メモリ２５からのデータは、バスエンコーダ２７、シフトレジスタ２８、データラッチ２９を経由して、制御回路２４を経てドライバ回路２３を制御する構成としている。このようにそれぞれの機能を分担させる構成とすることにより、補正用メモリ２５へのデータの書込み、読取りなどデータのやり取りに自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施例１の発光ダイオード光源を示す図であり、図１Ａは平面図、図１Ｂは右側面図、図１Ｃは図１ＡのＩＣ部分の拡大図、図１Ｄは図１ＢのＩＤ部分の拡大図である。
【図２】実施例１の発光ダイオード光源の指向特性を示す図である。
【図３】実施例１の発光ダイオード光源の回路ブロック図である。
【図４】実施例１の発光ダイオード光源で使用されている駆動用ＩＣの具体的回路構成を示す図である。
【図５】実施例１の発光ダイオード光源の分光分布を示す図である。
【図６】実施例１の発光ダイオード光源の点灯動作を説明するための点灯タイミングチャートである。
【図７】実施例１の発光ダイオード光源の点灯動作を説明するための別の点灯タイミングチャートである。
【図８】実施例２に係る発光ダイオード光源を示す図であり、図８Ａは５×９ドットの発光ダイオード光源の平面図、図８Ｂは図８Ａの右側面図であり、また、図８Ｃは５×４ドットの発光ダイオード光源の平面図、図８Ｄは図８Ｃの右側面図である。
【図９】実施例３に係る発光ダイオード光源を示す図であり、図９Ａは平面図、図９Ｂは図９Ａの右側面図、図９Ｃは図９ＡのＡ部分の拡大図、図９Ｄは図９ＢのＢ部分の拡大図である。
【図１０】実施例３の発光ダイオード光源の回路ブロック図である。
【図１１】実施例４の発光ダイオード光源を示す図であり、図１１Ａは２×９ドットの発光ダイオード光源の平面図、図１１Ｂは図１１Ａの右側面図、図１１Ｃは１×１４ドットの発光ダイオード光源の平面図、図１１Ｄは図１１Ｃの右側面図であり、図１１Ｅは図１１Ｃの発光ダイオード光源に反射枠を設けた例の平面図であり、図１１Ｆは駆動用ＩＣ部分の断面図であり、さらに、図１１Ｇは図１１Ｅの発光ダイオード光源を使用したサイドライト型バックライトセットの模式図である。
【図１２】実施例５の発光ダイオード光源を示す図であり、図１２Ａは１×２７ドットの発光ダイオード光源の平面図、図１２Ｂは図１２Ａの右側面図、図１２Ｃは図１２ＡのXIIＣ部分の拡大図、図１２Ｄは図１２ＢのXIIＤ部分の拡大図であり、図１２Ｅは図１２Ａの発光ダイオード光源の周囲に反射枠を設けた例の平面図であり、また図１２Ｆは図１２Ｅの駆動用ＩＣ部分の断面図である。
【図１３】実施例５の別の発光ダイオード光源を示す図であり、図１３Ａは１×２７ドットの発光ダイオード光源の平面図、図１３Ｂは図１３Ａの右側面図、図１３Ｃは図１３ＡのXXIIＣ部分の拡大図、図１３Ｄは図１３ＢのXXIIＤ部分の拡大図であり、図１３Ｅは図１２Ａの発光ダイオード光源の周囲に反射枠を設けた例の平面図であり、また図１２Ｆは図１３Ｅの駆動用ＩＣ部分の断面図である。
【図１４】実施例６の発光ダイオード光源の回路ブロック図である。
【図１５】実施例６の別の発光ダイオード光源の回路ブロック図である。
【図１６】実施例６のさらに別の発光ダイオード光源の回路ブロック図である。
【図１７】従来の発光ダイオード光源モジュールを組み合わせた面状光源を示す図である。
【図１８】従来の発光ダイオード光源モジュールを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。
【図１９】従来の発光ダイオード光源モジュールの駆動回路を示す回路ブロック図である。
【図２０】Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの分光分布を示す図である。
【図２１】Ｒ、Ｇ、ＢそれぞれのＬＥＤの相対光強度と順電流の例を示す図である。
【図２２】周囲温度変化に伴う発光光度（発光強度）の変化を示す図である。
【図２３】一般的なランプタイプのＬＥＤ素子の指向特性を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０、１０Ａ〜１０Ｋ    発光ダイオード光源
１１    封止用樹脂
１２    発光ドット
１３    配線を有する基板
１４    駆動用ＩＣ
１５    白色の封止用樹脂
１６    反射枠
１７    反射面
２０    バックライトセット
２１    電流供給回路
２２    温度補償回路
２３    ドライバ
２４    制御回路
２５    補正用メモリ
２６    バスデコーダ
２７    バスエンコーダ
２８    シフトレジスタ
２９    データラッチ
【図１】
2007207832.tif 000003
【図２】
2007207832.tif 000004
【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】
2007207832.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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