(57)【要約】【課題】液晶表示装置を薄型とし、かつ、画面の輝度の領域制御を行った場合の輝度むらを小さくする。【解決手段】ＬＥＤを用いたバックライトでは、画面の明るい部分のみにおいて、バックライトを点灯し、画面の暗い部分においては、点灯しない、領域制御が行われている。ＬＥＤは発光効率の温度変化が大きく、一般にはＬＥＤが高温になると発光効率が低下する。領域制御において、点灯されたＬＥＤは高温となっているので、次の全面グレー画面を表示した場合は、直前に点灯されている部分のＬＥＤの発光効率が下がるので、輝度むらが生ずる。本発明は、ＬＥＤの発光効率の温度変化を５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下好ましくは３％以下とすることによって、領域制御方式における画面の輝度むらを解消する。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を面状にして液晶表示パネルに照射するための導光板とを有する光源ブロックを複数配列して構成され、該光源ブロック毎に光の強度を制御可能なバックライトであって、
前記ＬＥＤの発光効率の温度変化が、５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下であることを特徴とするバックライト。
【請求項２】
導光板とＬＥＤを含み領域制御が可能なバックライトであって、
前記導光板は、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を有し、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列し、
前記ＬＥＤは、サイドビュー型ＬＥＤであって、前記凹部に収容され、
前記ＬＥＤの発光効率の温度変化は、５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下であることを特徴とするバックライト。
【請求項３】
前記ＬＥＤの発光効率の温度変化は、５０℃〜９０℃の範囲において、３％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライト。
【請求項４】
前記ＬＥＤは、２個のＬＥＤチップを有し、前記２個ＬＥＤチップは互いに発光効率の温度係数の符号が異なり、前記ＬＥＤの発光効率の温度変化は、前記２個のＬＥＤチップを用いた前記ＬＥＤの発光効率であることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライト。
【請求項５】
導光板とＬＥＤを含み、領域制御が可能なバックライトであって、
前記導光板は、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を有し、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列し、
前記ＬＥＤは、サイドビュー型ＬＥＤであり
前記凹部には複数のＬＥＤが収容され、前記複数のＬＥＤの少なくとも１個は他のＬＥＤとは発光効率の温度係数の符号が異なり、
前記複数のＬＥＤの全体としての発光効率の温度変化は、５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下であることを特徴とするバックライト。
【請求項６】
前記複数のＬＥＤの全体としての発光効率の温度変化は、５０℃〜９０℃の範囲において、３％以下であることを特徴とする請求項５に記載のバックライト。
【請求項７】
前記複数は２個であることを特徴とする請求項５または６に記載のバックライト。
【請求項８】
液晶表示パネルの背面に、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバックライトを有する領域制御が可能な液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に係り、特に、領域制御をおこなっても輝度むらの生じることが少ないバックライトを有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置は、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。テレビ等、比較的大画面の液晶表示装置には、バックライトとして蛍光管が使用されてきた。しかし、蛍光管は内部に水銀の蒸気が封入されているので地球環境への負荷が大きく、特にヨーロッパ等においては、使用が禁止される傾向にある。
【０００４】
そこで、蛍光管に替わってＬＥＤ（発光ダイオード）をバックライトの光源に使用することが行われ、ＬＥＤ光源を用いた液晶表示装置は、ＴＶ等の大型の表示装置においても、年々増加している。液晶表示装置のバックライトは面光源でなければならないが、ＬＥＤは点光源である。
したがって、点光源であるＬＥＤによって面光源を形成する光学系が必要である。
【０００５】
ＬＥＤには、トップビュー型のＬＥＤとサイドビュー型ＬＥＤがある。「特許文献１」には、サイドビュー型のＬＥＤパッケージにおける各材料の熱膨張係数の差に起因するストレスの緩和をする構成が記載されている。また、「特許文献１」には、サイドビュー型ＬＥＤにおいて、リードフレームを使用せず、導電リードに直接ＬＥＤチップを載置する構成が記載されている。
【０００６】
「特許文献２」には相対光度の温度特性がほぼフラットなＬＥＤの一例が記載されている。
【０００７】
また「特許文献３」には、ＬＥＤと、ＬＥＤからの光を面光源とするための導光板とを組み合わせたブロックをマトリクス形式で配列し、各ブロックのＬＥＤを個別に制御するバックライトが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１３０００８号公報
【特許文献２】特開２００８−２８８３９６号公報
【特許文献３】特開２００７−２９３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３のように、ＬＥＤと導光板の組であるブロックを複数個配列してバックライトを構成する場合において、温度変化に対する発光効率の変化が大きいＬＥＤを使用すると、例えば全ブロックのＬＥＤに同じ電圧を印加してもバックライトの空間的な光強度にばらつきが生じる、いわゆる輝度むらが発生する。
【００１０】
かかる輝度むらについて、温度上昇により発光効率が大きく低下するＬＥＤを使用した場合を考える。この場合において、例えば、あるブロックのＬＥＤを最大輝度で光らせ、かつ他のブロックのＬＥＤを消灯させた状態を所定時間継続した後、全ブロックのＬＥＤを最大輝度で光らせると、上記あるブロックからの光が他のブロックからの光に比べ暗くなる、輝度むらが生じる可能性がある。これは、あるブロックのＬＥＤを最大輝度で光らせたために当該ＬＥＤの温度が上昇して発光効率が低下し、他のブロックのＬＥＤは消灯しているためにＬＥＤは温度上昇せず、あるブロックのＬＥＤよりも発光効率の低下が少ないためである。
【００１１】
このように、ＬＥＤと導光板の組を複数用いて構成したバックライトでは、温度変化に対する発光効率の変化が大きいＬＥＤを用いると輝度むらが生じる可能性がある。従って、このような構成のバックライトでは、温度変化に対する発光効率の変化が小さいＬＥＤを用いることが好ましい。
【００１２】
また、ＬＥＤは動作時は高温になるが、一般的にＬＥＤの効率は高温においては低下する。ＬＥＤにはトップビュー型ＬＥＤとサイドビュー型ＬＥＤが存在する。後で説明するが、トップビュー型ＬＥＤは熱放出をしやすい構造とすることが出来るが、直下配置型の薄型バックライトの光源として使用する場合で、特に、高出力のＬＥＤを使用しＬＥＤの数を低減した場合には、表示領域における輝度むらが発生しやすいと言われている。一方、サイドビュー型ＬＥＤを用いた場合には、導光板を用いることから、表示領域における輝度むらが発生しにくい構造とすることが出来るが、サイドビュー型ＬＥＤは、ＬＥＤからの熱放散がしにくい構造となる。
【００１３】
近年、省電力の要請とコントラストの向上の要請等から、領域制御といわれる駆動方法が採用されている。図２４において、例えば、表示領域を横８、縦６の４８個の領域に分割する。各分割領域には、単数あるいは複数のＬＥＤが配置されている。そして、例えば、領域１０１の部分のみに画像が形成され、他の部分は、黒の場合は、表示領域全面においてバックライトを点灯するのではなく、領域１０１に対応するＬＥＤのみを点灯する。そうすると、表示領域全面にバックライトを当てる場合に比較して、ＬＥＤによる消費電力は１/４８となる。
【００１４】
しかし、図２４における領域１０１に対応する部分のＬＥＤには電流が流れているので、他の部分のＬＥＤに比べて温度が高くなっている。ＬＥＤの発光効率は、温度が高くなると、効率が低下する。このような状態において、画面が変わり、図２５に示すような全面グレーのような表示となった場合を想定する。
【００１５】
図２５において、領域１０１を除く部分におけるＬＥＤは、グレー表示前は温度が上昇していない。一方、図２５における領域１０１の部分は、グレー表示の前からＬＥＤには電流が流れていたので、ＬＥＤの温度は上昇している。ＬＥＤは温度が上昇すると発光効率が低下するので、図２２における領域１０１の部分は、他の部分に比較して輝度が小さくなり、画面に輝度むらが生ずる。
【００１６】
このため、発光効率の高いＬＥＤを使用したり、ＬＥＤからＬＥＤ実装基板までの熱抵抗を下げてＬＥＤの温度上昇を抑制する方法などの方策がとられているが、ＬＥＤの数を減らした場合や高出力のＬＥＤを使用した場合などには輝度むらが発生する場合がある。
【００１７】
本発明の目的は、ＬＥＤを光源として用いて領域制御を行う場合に、表示領域における輝度むらを低減する構成を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
（１）  ＬＥＤと、該ＬＥＤからの光を面状にして液晶表示パネルに照射するための導光板とを有する光源ブロックを複数配列して構成され、該光源ブロック毎に光の強度を制御可能なバックライトであって、前記ＬＥＤの発光効率の温度変化が、５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下であることを特徴とするバックライト。
【００１９】
（２）導光板とＬＥＤを含み、領域制御が可能なバックライトであって、前記導光板は、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を有し、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列し、前記ＬＥＤは、サイドビュー型ＬＥＤであって、前記凹部に収容され、前記ＬＥＤの発光効率の温度変化は、５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下であることを特徴とするバックライト。また、より好ましくは３％以下である。
【００２０】
（３）ＬＥＤは、２個のＬＥＤチップを有し、２個ＬＥＤチップは互いに発光効率の温度係数が異なり、前記２個のＬＥＤチップを用いた前記ＬＥＤの発光効率が全体として温度範囲５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下、より好ましくは３％以下であることを特徴とする、（１）に記載のバックライト。
【００２１】
（４）導光板とＬＥＤを含み、領域制御が可能なバックライトであって、前記導光板は、第１の方向に所定のピッチで配列した凹部の列を有し、前記凹部の列は、前記第１の方向と直角な第２の方向に所定の間隔で配列し、前記ＬＥＤは、サイドビュー型ＬＥＤであり前記凹部には複数のＬＥＤが収容され、前記複数のＬＥＤの少なくとも１個は他のＬＥＤとは発光効率の温度係数が異なり、前記複数のＬＥＤの全体としての発光効率の温度変化は、５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下であることを特徴とするバックライト。また、より好ましくは、温度変化は３％以下である。
【００２２】
また、これらのバックライトを用いることによる、輝度むらの無い領域制御が可能な液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ＬＥＤが発光動作を行う温度範囲において、温度変化に対する発光効率の変化が小さいＬＥＤを用いているので、輝度むらが低減された高画質な映像を表示することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、導光板の凹部にサイドビュー型ＬＥＤを収容することによって、バックライトの厚さを小さくすることが出来、かつ、輝度むらの小さいバックライトを得ることが出来る。また、発光効率の温度変化が５０℃〜９０℃の範囲において、５％以下、より好ましくは３％以下のサイドビュー型ＬＥＤを用いることによって前記バックライトを用いた場合における液晶表示装置において、領域制御を行う場合も輝度むらを抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２】本発明による導光板の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】ＬＥＤを配置した配線基板の平面図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】図６のＥ−Ｅ断面図である。
【図９】導光板と、ＬＥＤを配置した配線基板の組立て斜視図である。
【図１０】導光板の凹部に収容されたトップビュー型ＬＥＤの断面図である。
【図１１】導光板の凹部に収容されたサイドビュー型ＬＥＤの断面図である。
【図１２】実施例１におけるサイドビュー型ＬＥＤ正面図と側面図である。
【図１３】図１２のＡ-Ａ断面図である。
【図１４】実施例１におけるリードフレームとＬＥＤチップとワイヤの関係を示す模式図である。
【図１５】実施例１におけるＬＥＤの発光効率の温度特性を示すグラフである。
【図１６】ＬＥＤの光束、電流、端子間電圧と温度の関係を示すグラフである。
【図１７】実施例２のサイドビュー型ＬＥＤの正面図と側面図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ断面図である。
【図１９】実施例２における２個のＬＥＤの発光効率と温度の関係を示すグラフである。
【図２０】実施例２における２個のＬＥＤの個々の温度特性と合計の温度特性の例である。
【図２１】実施例２におけるＬＥＤの発光効率と温度の関係を示すグラフである。
【図２２】実施例３における配線基板とＬＥＤチップ、および導光板の関係を示す斜視図である。
【図２３】実施例３における配線基板上のＬＥＤの配置を示す平面図である。
【図２４】表示領域において領域制御を行っている例である。
【図２５】表示領域において、領域制御を行ったあと、全面グレーを表示した例である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の内容を、実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は本発明による液晶表示装置の分解斜視図である。図１は液晶表示パネル１０とバックライトに分かれている。図１において、ＴＦＴや画素電極がマトリクス状に配置されたＴＦＴ基板１１とカラーフィルタ等が形成された対向基板１２とが図示しない接着材を介して接着している。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２との間には図示しない液晶が挟持されている。
【００２８】
ＴＦＴ基板１１の下側には下偏光板１４が、対向基板１２の上側には上偏光板１３が貼り付けられている。ＴＦＴ基板１１、対向基板１２、下偏光板１４、上偏光板１３が接着された状態のものを液晶表示パネル１０と称する。液晶表示パネル１０の背面にはバックライトが配置されている。バックライトは光源部と種々の光学部品とから形成されている。
【００２９】
図１において、バックライトは液晶表示パネル１０に近い順に光学シート群１６、導光板２０、ＬＥＤ３０が配置された配線基板４０から構成されている。本実施例における配線基板４０は一体型としているが、複数基板からなる分離型の配線基板でもよい。図１における光学シート群１６は、拡散シート１５が３枚用いられている。光学シート群１６は、いわゆるプリズムシート、レンズシートあるいは反射偏光フィルムを含む場合もある。拡散シート１５は１枚の場合もあるし、２枚の場合もある。また異方性の特性を有する拡散シートや拡散板を用いても良い。
【００３０】
光学シート群１６は、導光板２０の上に載置される。導光板２０は、多数のＬＥＤ３０からの光を均一な面光源として液晶表示パネル１０側に向ける役割を有する。導光板２０の形状は薄い平板状である。導光板２０の下面には、凹部２１が横方向に多数配置し、これが３行にわたって縦方向に配列している。導光板２０の各凹部２１には、配線基板４０に配置されているＬＥＤ３０が挿入される。
【００３１】
導光板２０の下には、配線基板４０が配置され、配線基板４０にはＬＥＤ３０が、導光板２０の凹部２１に対応して、横方向に３行にわたってインライン状に配置されている。本実施例におけるＬＥＤ３０は白色ＬＥＤ３０であることを前提に説明する。しかし、単色ＬＥＤ３０を使用する場合も、３色の色の混合に注意すれば、以下の説明による本発明を適用することが出来る。
【００３２】
導光板２０と配線基板４０を重ね合わせると、インライン状に配置されたＬＥＤ３０が、導光板２０の下面にインライン状に配置された凹部２１にはめ込まれる形になる。この構成によれば液晶表示装置を薄型にすることが出来る。このようなＬＥＤ３０の配置は、従来のサイドライト型のバックライトに比べて、液晶表示装置の表示領域周辺の額縁領域の面積を小さくすることが出来る。また、このような配置とすることによって、画面における明るさの領域制御が可能になる。ここで、領域制御とは、いわゆるエリア制御、またはローカルディミングと呼ばれるものであり、各領域映像に応じてバックライトの各領域（後述する図２において点線で囲まれた領域）に対応するＬＥＤを個別に制御することである。例えば、ある領域に対応する液晶表示パネル１０の映像が暗い場合は当該領域のＬＥＤ３０の光強度を低くし、別の領域に対応する液晶表示パネル１０の映像が明るい場合は当該領域のＬＥＤ３０の光強度を高くするものである。これによって、映像のコントラストを高めるとともに、バックライトの消費電力を低減する。
【００３３】
すなわち、領域とは、上記領域制御によって光強度の制御が行われる最小単位となる。例えば連続或いは隣接する３つのＬＥＤを１つの光源制御の単位として制御するものであれば、その３つのＬＥＤが主に光を照射する部分が一つの領域となる。換言すれば、図２のようにＬＥＤ３０がｘ方向に一列に複数配列されており、そのＬＥＤの列がｙ方向に配列され、かつＬＥＤ列のうち隣接する３つのＬＥＤを１つのＬＥＤグループとすると、ｘ方向についてはＬＥＤグループ間の境界と、ＬＥＤ列間とに囲まれた部分が領域となる。以下、このバックライトの領域を構成する１または複数のＬＥＤと導光板との組合せを、「光源ブロック」と呼ぶ場合もある。
【００３４】
図２は図１で使用される導光板２０の平面図である。図２において、ｘ方向にインライン状に配置された凹部２１がｙ方向に３行にわたって配列されている。各凹部２１にＬＥＤ３０がはめ込まれる。ＬＥＤ３０は３個を単位として制御されるので、画面は図２の点線で示すような領域が１つの光源ブロック１１０となり、に便宜上分割することが出来る。しかし、導光板２０には、点線に対応するような区切りは存在していないものとする。本実施例ではＬＥＤ３０は３個単位として制御しているが、これに限定するものではない。制御領域内の輝度むらを抑制できる範囲であれば１個とすることも可能であるし、３個以上とすることもできる。また、図２の点線と対応する部分に、領域を（光学的に）区分するための溝や切込を設けてもよい。
【００３５】
このような構成により、光源ブロック１１０をマトリクス状に配列したバックライトを構成でき、上述したエリア制御により光源ブロックを行うことができる。尚、図２では、上述のように光源ブロックは便宜上区分して示しているが、導光板２０を物理的に分割するとも意味ではなく、この例では、各光源ブロック１１０の導光板は互いに結合されて一体化されている。勿論、光源ブロック１１０の導光板を互いに物理的に分割するように構成してもよい。
【００３６】
図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図３において、導光板２０には凹部２１が横方向に所定のピッチで配置し、凹部２１と凹部２１の間は、リブ２２となっている。このリブ２２は導光板の強度を増すことが主目的であるが、リブを通しても他の領域に光が漏れることが出来る。図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。図４において、導光板２０にはＬＥＤ３０を収容する凹部２１が形成されている。図５は図２のＣ−Ｃ断面図である。図３−図５において、導光板２０の下面には反射シート２３が貼り付けられている。ＬＥＤ３０からの光を効率的に液晶表示パネル１０方向に向けるためである。
【００３７】
図２に戻り、導光板２０の凹部２１と凹部２１の間に存在するリブ２２は、導光板の強度を増すとともに、点線で示す領域間において、光をｙ方向に侵入させるための役割を有する。すなわち、作業性を考慮すると、導光板２０内にＬＥＤ３０を収容する場合、個々のＬＥＤ３０毎に凹部２１を形成するよりは、凹部２１をｘ方向に連続にして、溝を形成したほうがよい。しかし、連続した溝を形成すると、導光板の強度が小さくなるとともに、ｙ方向の干渉が生じにくくなるので、個々のＬＥＤ３０毎に導光板２０に凹部２１を形成し、リブ２２を形成できるようにしている。
【００３８】
したがって、リブ２２の幅は所定の値、確保しておく必要がある。図２において、凹部２１のｘ方向のピッチはｐ、凹部２１のｘ方向の幅はｗ１、リブ２２の幅はｗ２であり、ｐ＝ｗ１＋ｗ２である。リブ２２の幅は画面単位１００当たりのＬＥＤ３０の配置数あるいはＬＥＤ３０のピッチにもよるが、設計上可能であれば、ｗ２／ｐは、１／３以上であることが望ましい。ただし、導光板２０の強度が確保できれば、リブ２２はかならずしも必要ではなく、連続した溝であってもよい。
【００３９】
図６はＬＥＤ３０が搭載された配線基板４０の平面図であり、図７は図６のＤ−Ｄ断面図、図８は図６のＥ−Ｅ断面図である。図６において、インライン状に配置されたＬＥＤ３０が３行にわたって配列されている。各ＬＥＤ３０は導光板２０の凹部２１に挿入される。図６において、ＬＥＤ３０は３個を単位として制御される。図６の点線は、３個のＬＥＤ３０によって制御される領域を示すものである。
【００４０】
図９は、図２に示す導光板２０と図６に示す配線基板４０を組み合わせた状態を示す斜視図である。図９において、配線基板４０上のＬＥＤ３０が導光板２０の凹部２１に挿入されている。図９に示すように、配線基板４０上のＬＥＤ３０の配置精度、導光板２０の凹部２１の位置制度、配線基板４０と導光板２０の組立て精度を考慮して、凹部２１の大きさはＬＥＤ３０の大きさよりも大きく形成されている。
【００４１】
ＬＥＤ３０にはトップビュー型ＬＥＤとサイドビュー型ＬＥＤがある。図１０は、図９における凹部２１にトップビュー型ＬＥＤ３０を配置した例であり、図１１は、サイドビュー型ＬＥＤ３０を配置した例である。図１０において、配線基板４０の一部も凹部２１に挿入され、配線基板４０に形成された接続端子４２の上に、リードフレーム３４を有するＬＥＤ３０が配置されている。ＬＥＤ３０の樹脂３２内にＬＥＤチップ３１が配置され、ＬＥＤチップ３１の上には、波長変換材料３３（例えば、蛍光体と透明樹脂を混合したもの）が充填されている。図１０に示すトップビュー型ＬＥＤの構造は、ＬＥＤチップ３１から配線基板４０における接続端子４２までの距離が短いので、熱を放散しやすいという利点がある。しかしながら、次のような問題点を有している。
【００４２】
図１０において、導光板の凹部２１の側面にトップビュー型ＬＥＤ３０からの光が入射する。凹部２１における配線基板４０の上方Ｔ部では、光が到達しにくいので、この部分は暗部となる。また、配線基板４０は、光を反射しにくいので、特に凹部２１における配線基板４０の後方Ｂにおいては、輝度が低い部分になりやすい。このように、トップビュー型ＬＥＤ３０は、熱放散をしやすく、ＬＥＤ３０の温度変化による効率低下を防止しやすいが、バックライトの輝度むらを生じやすいという問題がある。なお、図１０において、凹部に挿入された配線基板４０は、固定部材４５により、配線基板４０と直角をなす方向に固定する配線基板４３を配置するとともに、配線基板４０の配線４１と配線基板４３の配線４４とを電気的に接続し、ＬＥＤチップとバックライトの電源などに接続する。
【００４３】
図１１は、凹部２１にサイドビュー型ＬＥＤ３０を挿入した例である。ＬＥＤ３０に電源を供給する配線基板４０の接続端子４２の上にサイドビュー型ＬＥＤ３０が配置されている。図１１において、Ｌ字型リードフレーム３４に接してＬＥＤチップ３１が配置されている。ＬＥＤチップ３１全体は樹脂３２によって封止され、ＬＥＤチップ３１の上には、波長変換材料３３が充填されている。図１１において、配線４１は、配線基板４０の接続端子４２が形成された面と同じ面に形成されている。
【００４４】
図１１では、凹部２１内に配線基板４０は存在しないので、図１０で説明したような輝度むらは抑制することが出来る。しかし、図１１の構成では、ＬＥＤチップ３１から配線基板４０の接続端子４２までの距離が大きいために、ＬＥＤ３０に発生した熱が放散されにくく、ＬＥＤ３０の温度が上昇しやすく、これに伴う、ＬＥＤ３０の発光効率の低下が問題となる。なお、図１１におけるリードフレーム３４と接続端子４２を接続する部分の温度をＴｓとし、ＬＥＤチップ３１のＰＮジャンクションの部分の温度をＴｊと呼ぶ。
【００４５】
図１２は、サイドビュー型ＬＥＤ３０の例を示す正面図である。１２（ａ）において、樹脂３２の内部にリードフレーム３４が配置され、リードフレーム３４は、樹脂３２の内部を通過して外側に延在する。図１２（ｂ）に示すように、樹脂３２の側面を覆って、樹脂３２の下部に延在し、図示しない配線基板４０の接続端子４２と接続する。樹脂３２の内側において、ＬＥＤチップ３１は、一方のリードフレーム３４の上に載置され、ＬＥＤチップ３１の端子は、ワイヤ３５によって２個のリードフレーム３４と接続している。
【００４６】
図１３は、図１２のＡ−Ａ断面図である。図１３において、樹脂３２はバスタブ状の窪みを有し、内部にリードフレーム３４とＬＥＤチップ３１が配置されている。ＬＥＤチップ３１とリードフレーム３４とはワイヤ３５によって接続している。樹脂３２のバスタブ状部には、波長変換材料３３が充填されている。
【００４７】
図１４は、図１２および図１３で説明したＬＥＤ３０において、リードフレーム３４の形状とＬＥＤチップ３１およびワイヤ３５のみを記載した斜視図である。ＬＥＤチップ３１で発生した熱は、リードフレーム３４を通して、図示しない配線基板４０に伝導する。図１４において、リードフレーム３４の側部３４１の高さＨが側部の幅Ｗよりも大きいと、熱がリードフレーム３４の底部３４２に伝わりにくくなる。しかし、サイドビュー型ＬＥＤ３０では、リードフレーム３４はこのような構成になりやすい。本発明は、このような、ＬＥＤチップから接続端子４２に熱が伝わりにくい構造のサイドビュー型ＬＥＤを用いる場合に特に有効である。
【００４８】
図１５は、従来のバックライトに用いられていたサイドビュー型ＬＥＤと、本発明の実施例１で用いられているサイドビュー型ＬＥＤにおける発光効率と温度の関係である。ＬＥＤ３０の温度を示す指標として、ＬＥＤ３０のＰＮジャンクション部の温度Ｔｊと配線基板４０の接続端子４２におけるリードフレーム３４の温度Ｔｓがあるが、ＴｊのほうがＴｓよりも温度が高い。ＴｊとＴｓの関係は、
Ｔｊ＝Ｒｔｈ（ｊ−ｓ）Ｗ＋Ｔｓ
である。ここで、Ｒｔｈ（ｊ−ｓ）はリードフレーム３４のＬＥＤ３０接続部から接続端子４２までの熱抵抗、Ｗは投入電力である。
【００４９】
図１５の横軸は、Ｔｓである。従来例で用いられていたＬＥＤ３０の発光効率の温度変化は大きく、ＬＥＤ３０の使用温度をＴｓで、５０℃〜９０℃とした場合、温度５０℃での効率７６ルーメン／Ｗを基準とすると、（７６−６５）/７６＝１４．４％となる。一方、本発明において、用いられるＬＥＤ３０の発光効率の温度変化は小さく、温度５０℃での効率７４．５ルーメン／Ｗを基準とすると、（７４．５−７３．５）/７３．５＝１．３％となる。
【００５０】
このように、発光効率の温度変化の小さなＬＥＤ３０を使用することによって、領域制御をおこなった場合に、前の画像の影響を受けて輝度むらが劣化するということは無い。領域制御において、このような輝度むらを発生させない範囲は、実験によれば、Ｔｓによる温度範囲５０℃から９０℃において、５％以下、好ましくは３％以下である。このようなＬＥＤ３０は、例えば、昭和電工製ＧＭ２ＱＴ４５０Ｇ、等として商品化されている。また、相対光度のみの記載ではあるが、温度安定性に優れた青色ＬＥＤ特性として、特許文献２に記載されている。
【００５１】
図１５は、ＬＥＤ３０の発光効率の温度系係数が正の場合であるが、値が小さければ、ＬＥＤ３０の発光効率の温度系係数が負の場合であっても、領域制御を行った場合における、前の画像の影響によって、輝度むらが発生することを防止することが出来る。この場合も、発光効率の温度変化は、Ｔｓによる温度範囲５０℃から９０℃において、５％以下、好ましくは３％以下である。この場合の５％あるいは３％は、絶対値での値である。
【００５２】
なお、ＬＥＤ３０は高温で使用されることが多いので、ＬＥＤ３０の発光効率の温度係数は正であると有利である。すなわち、ＬＥＤ３０の発光効率の変化の係数が正であるか、負であるかは、領域制御には大きな影響を持たないが、画面全体の輝度向上には有利であるということである。
【００５３】
発光効率Ｅは、ＬＥＤ３０からの光束をφとし、投入電力をＷとすると、Ｅ＝φ／Ｗで表すことが出来る。また、ＷはＬＥＤ３０の電流をＩｆ、ＬＥＤ３０端子間の電圧をＶｆとするとＷ＝Ｉｆ×Ｖｆで表すことが出来る。ＬＥＤは電流駆動であることからＩｆ＝一定とする。図１６は温度係数が正の場合の、ＬＥＤ３０の電流Ｉｆ、端子間電圧Ｖｆ、ＬＥＤ３０からの光束φの温度Ｔｓとの関係を記載したものである。電流Ｉｆ一定とした時、光束の温度係数も負となるが、発光効率の温度係数が正であるということは、ＬＥＤ３０の端子間電圧Ｖｆの温度係数の絶対値が、光束の温度係数の絶対値よりも大きくなることである。
【実施例２】
【００５４】
図１７（ａ）は、本発明の実施例２で使用されるＬＥＤ３０の正面図、図１７（ｂ）は側面図である。本実施例においては、ＬＥＤ３０が直列に２個接続されている。図１７（ａ）において、片方のリードフレーム３４の上にＬＥＤチップ３１が２個配置され、各々のＬＥＤ３０は、ワイヤ３５によって直列に接続している。その他の構造は、実施例１における図１２（ａ）と同様である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の側面図であるが、実施例１の図１２（ｂ）と同様であるので、説明を省略する。
【００５５】
図１８は、図１７（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図１８において、一方のリードフレーム３４の上に、ＬＥＤチップ３１が２個直列にワイヤ３５によって接続している。その他の構造は、実施例１における図１３と同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
本実施例においては、第１のＬＥＤチップ３１と第２のＬＥＤチップ３１の発光効率の温度係数の符号が異なっている。例えば、第１のＬＥＤチップ３１の発光効率の温度係数は正であり、第２のＬＥＤチップ３１の温度係数は負である。そして、２つのＬＥＤチップ３１によって、発光効率の温度特性を相殺することによって、ＬＥＤ３０全体において、発光効率の温度変化をほぼゼロに近づけている。
【００５７】
図１９は、本実施例における、２つのＬＥＤチップ３１の電流Ｉｆと光束φの関係を示す。図１９に示すように、２つのＬＥＤチップ３１の電流Ｉｆと光束φの関係は一致することが望ましい。但し、完全に一致する必要はなく、領域制御を行う上での輝度むらを生じさせない範囲でよい。
【００５８】
図２０は、本実施例における温度Ｔｓと光束φの関係を示すグラフである。図２０において、ＬＥＤチップ（ＬＥＤ１）は、正の発光効率の温度特性を持つので、温度が上昇するとともに、光束φも上昇する。一方、ＬＥＤチップ（ＬＥＤ２）は、負の発光効率の温度特性を持つので、温度が上昇するとともに、光束φは小さくなる。その結果ＬＥＤチップ（ＬＥＤ１）とＬＥＤチップ（ＬＥＤ２）の合計の発光効率の温度変化をほぼゼロにすることが出来る。
【００５９】
図２１は、ＬＥＤ３０の発光効率の温度依存性を従来例で使用されていたＬＥＤ３０、実施例１で使用されたＬＥＤ３０、および、実施例２で使用されたＬＥＤ３０について示したグラフである。図２１の横軸はＴｓであり、縦軸は発光効率である。図２１における点線Ａは、従来例であり、実線Ｂは、実施例１の例であり、実線Ｃは本実施例における場合である。図２１でわかるように本実施例における発行効率の温度特性は実施例１よりもさらに改善されている。
【００６０】
図２１における２個のＬＥＤ３０を合計した場合の発光効率の温度特性は、ほぼ、ゼロであるが、かならずしもゼロである必要はなく、Ｔｓで５０℃から９０℃までの範囲において、発光効率の温度依存性は、５％以下、好ましくは３％以下であることが望ましい。なお、５％以下あるいは３％以下という場合は、絶対値を言う。また、実施例１で述べたように、２個の合計のＬＥＤ３０の発光効率の温度特性が５％以下、好ましくは３％以下の正の値であると、ＬＥＤ３０は高温で使用されるので、輝度特性に対して有利である。
【実施例３】
【００６１】
図２２は、実施例３における導光板と配線基板４０と導光板の凹部２１に挿入されたＬＥＤ３０を示す斜視図である。図２２において、導光板の凹部２１には、２個のＬＥＤ３０が配置されている。２個のＬＥＤ３０がペアになって所定の領域の照明を行っている。２個のＬＥＤ３０の発光効率の温度特性の符号は互いに逆である。例えば、第１のＬＥＤ３０の発光効率の温度特性が図２０に示すＬＥＤ（ＬＥＤ１）と同様であり、第２のＬＥＤ３０の発光効率の温度特性が図２０に示すＬＥＤ（ＬＥＤ２）と同様である。ＬＥＤ３０をこのような組み合わせとすることによって、発光効率の温度特性を相互に相殺し、発光効率の温度変化をほぼゼロにすることが出来る。
【００６２】
図２３は、配線基板４０上にＬＥＤ３０を２個ペアで配置した状態を示す平面図である。各２個のペアのＬＥＤ３０に対して導光板の凹部２１が対応する。図２２および図２３は、ＬＥＤ３０を２個のペアで配置したが、凹部２１長さを大きくして各凹部２１に３個あるいは、４個以上のＬＥＤ３０を配置することによっても発光効率の温度特性を小さく抑えることが出来る。ＬＥＤ３０が３個の場合は、例えば、正の発光効率を１個のＬＥＤ３０に対して、他の２個のＬＥＤの発光効率の係数が負の発光効率をもち、他の１個のＬＥＤ３０の半分であるような構成とすることによって全体として発光効率の温度変化を小さくすることが出来る。
【００６３】
本実施例における複数のＬＥＤ３０を組で使用することによって、発光効率の温度特性を小さくする場合の発光効率の温度特性は、実施例１あるいは実施例２と同様に５０℃〜９０℃の範囲において絶対値で５％以下、好ましくは３％以下である。また、この場合のＬＥＤ３０の組としての温度特性が正であると、ＬＥＤ３０は高温において使用されるので、輝度特性に有利である。
【００６４】
本実施例においては、1つの凹部に特性の異なるＬＥＤを組として配置したが、異なる凹部の同一の制御領域内に異なる特性のＬＥＤを配置しても良いし、凹部が連続した溝の場合には、同一の制御領域内の溝に異なる特性のＬＥＤを配置しても良い。
【００６５】
以上のように、本実施形態を使用することによって、領域制御をおこなった場合でも、輝度むらが発生することを防止することが出来る。
【００６６】
上述した実施形態では、導光板に凹部を設けその凹部にＬＥＤを配置した構成を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば特許文献３のように、導光板の端部側面にＬＥＤを配列したものでも同様に本実施形態を適用できることは言うまでも無い。また上述した実施形態では、サイドビュー型ＬＥＤを例にして説明したが、温度変化に対する発光効率の変化が小さいものであればトップビュー型のＬＥＤを用いてもよい。更にまた、導光板を用いずに、トップビュー型のＬＥＤを液晶表示パネルに背面にマトリクス状に配列し、各ビュー型のＬＥＤもしくは複数個のＬＥＤ群を個別に制御して領域制御を行う、いわゆる直下型のＬＥＤにも適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…液晶表示パネル、  １１…ＴＦＴ基板、  １２…対向基板、  １３…上偏光板、  １４…下偏光板、  １５…拡散シート、  １６…光学シート群、  ２０…導光板、  ２１…凹部、  ２２…リブ、  ２３…反射シート、  ２５…カップリング樹脂、  ３０…ＬＥＤ、  ３１…ＬＥＤチップ、  ３２…樹脂、  ３３…波長変換材料、  ３４…リードフレーム、  ３５…ワイヤ、  ４０…配線基板、  ４１…配線、  １０１…領域、  ３４１…リードフレーム側部、  ３４２…リードフレーム底部。
【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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【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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【図２４】
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【図２５】
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