TWI310993B - - Google Patents

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1310993 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具有發光二極體等發光元件作為光源 之光源裝置’尤其’關於一種較好應用於可使R、G、及B 三色發光二極體均勻擴散發光，獲得白色面光源之照明用 光源裝置者。又，本發明係關於一種具備自背面對顯示部 進行照明之光源裝置的顯示裝置。 【先前技術】

作為發光二極體（LED，Light Emitting Diode)之用途，眾 所周知有白色LED光源，其將多個白色發光二極體（白色 LED)，與尺、〇、及3三色發光二極體或其它色發光二極體 相組合’形成白色光_。 近年來，由於發光二極體之高輸出化得到發展，該白色 led光源之用途不斷擴大。 尤，、業者考慮將其應用於要求高亮度之照明或者用於 投影機光源、以及大型液晶顯示器之背光中。於該等用途 中’由於發光二極體具有如下優點：因不使用水銀而環境 負荷較小、色料雜較好、響隸較好、具有亮度可變 性、以及壽命較長蓉，从& , . τ 寺故而，白色LED光源作為替代先前 之螢光管（熱陰極管及洽昤炻典、+ & Λ , , 汉令陰極官）之白色光源而受到期待。 虽將白色LED光源應用於上述照明用、投影機光源、以 及大型液晶顯示器用之背光時，於目前條件下，為達到要 求党度而製成面光源，必須使 只便用夕個作為點光源之發光二 極體，又，要求將面氺、、β # μ _ — 面先源整體之亮度不均勻及&度不均勾 110846.doc 1310993 控制在特定範圍内。 作為使用有發光二極體之f光構造，端 下方式2種方式較具代表性。 丸方式及直 端面照光方式係使發光二極體自與照明方向直交之方 向，向设置於擴散板下面之導光板的端面發 光源之方式。 而1成面 直下方式係自於擴散板之正下方配置成矩陣狀二 極體’向與擴散板垂直之方向發光之方式。 =端面“、、光方式中’通過擴散板或反射板 :橫向上之光源導向導光板的光，向晝面前面進行方Si 然而’存在有如下傾向’由於該方向轉換過程中之光詈 導致發—，―遠I: 因端面照光方式可用於相對小型之背光中。 背光中。“、為’直下方式可較好用於相對大型之 然而，於背光厚度受到限制之條件下 至擴散板A丨卜夕忠ε 發光一極體直 使來自各發光二極體之光均勾分散於平面内相尉難以 :，直下方式具有易於提高亮度之優點，亦存“ 於產生免度不均勾及色度不均勾之缺點。-存在易 對此，於直下方式中，产 使來自各發光二極體I在於職定之背光厚度範圍内， 趙之先均勾分散於平面内的方法。 110846.doc 1310993 例如眾所周知有如下之古、土 . ^ SZ m ^ , 法_ 鉸馬擴散板之擴散率（2) 配置多個小型發光二極 、月文丰（2 ) 取土 體）於各發光二極體上配置使自久 極體光源所射出之光向橫向擴散之光學構件等。 '而“木用如⑴之提高擴散板擴散率之方法時 板之透射率將會降彳β , 彳廣散 +字會降低’故光之利用效率會變得較差 ，特定亮度所必需之電力增加。又 ： 度不均句之改善效果存在限度。 Μ或色

故而，較理想的是採用如⑺之方法，配置多個小型 :極體’或者如（3)之方法，於各發光二極體上配置使自各 發先二極體光源所射出之光向橫向擴散之光學構件。 =者’於⑴〜⑺之任一方法中’當以R、g、及Β三色或 -匕色之發光二極體之組合而形成白色光源時，亦必須考 慮各色發光二極體之配置或光學發射特性，以形成各色在 背光之面板整個面上特定視角範圍内無亮度不均句 不均勻之白色面光源。 又 作為採用上述（3)之方法，將使來自發光二極體光源之射 出光向橫向擴散之光學構件，配置於各發光二極體上之構 成，一般而言，眾所周知有使用有透鏡或大致圓錐形反射 面者（例如’參照專利文獻1或專利文獻2)。 尤其，使用有大致圓錐形反射面之構成，將自發光二極 體發出之光，略微向橫向轉換，使光徑長延長，且藉由擴 散板或亮度上升薄膜等而再次將發光方向向背光面板方向 轉換，故而，可較好地使各發光二極體之晶片間的亮产不 均勻或色度不均勻分散。 110846.doc 1310993 進而/亦可藉由發光二極體及大致圓錐形反射面，而構 成發光二極體之封裝（LED封裝）。 繼而’提出將該構成之封裝，應用於使用有R、G、及β 二色之發光二極體之白色光源之LED封裝（例如，參照專利 文獻2)。 然而Η列如於藉由包括R、G、及B三色之發光二極體之 白色光源、而構成背光之情形時，必須以可獲得具有所期 色皿之白色的方式，使各發光色之發光二極體發光。 故而，必須使各發光色二極體，以與由其發光波長所決定 之特定亮度比相一致的亮度進行發光。 然而’由於發光二極體的發光效率因發光色不同而互不 相同，故而，必須配合對所要求之亮度之額定發光亮度比 為最低的發光色之發光二極體，使其它發光色之發光二極 體降低輸出進行發光。 故而4致如下問題等：將使發光效率較好之發光色於 額疋以下進行發光’使耗電效率較差，以及得到所期望之 白色亮度值所必需之發光二極體的數量增加而導致成本上 升。 因此’為使各色有效進行發光，並且實現所期望之白色 色度’業者提出使R、G、及B之各發光色之發光二極體的 晶片面積不同之構成（例如，參照專利文獻”。 又，亦提出如下之構成：使各發光色之發光二極體的配 置於母-組R、G、及B中互不相同，並於數組之群中，使 各色之色度分佈均勾化’藉此改善色度之非對稱性（例如， 110846.doc 1310993 參照專利文獻4)。 [專利文獻1 ]曰本專利實開平7-3 154號公報 [專利文獻2]曰本專利特開2004-140327號公報 [專利文獻3]日本專利特開平u_162233號公報 ♦ [專利文獻4]曰本專利特開平11 -305 1號公報 [發明所欲解決之問題] 例如，如圖14A所示，當將R、G、及B三色發光二極體之 φ 晶片配置為三角形之情形時，或如圖14B所示，當配置為直 線形之情形時，則即使配置多個小型發光二極體，若使各 晶片接近配置，則可易於將三色混色形成白色光，故不易 產生問題。 與此相對，如圖15A〜圖15C所示，當對丨組尺、G、及3三 色發光二極體，配置1個大致圓錐形反射面之情形時，由於 相對於圓錐之中心轴，橫發射方向之特定角度範圍將成為 R、G、及B各色之反射區域，故而，色亂將變得易於突出。 • 即，如圖15A所示，當將表面作為反射面之大致圓錐形構 件51，配置於酉己置成三角形之R、G、及B之晶片巾心位置 上時’則如圖1 5B中所示之剖面圖般，自各晶片之發光二極 體所發射出之光’由反射面反射，以離開中心位置之方式 朝向橫向。 因此’如圖15C中所示之平面圖般，R、G、及B之晶片的 周圍可劃分為3個區域：R主發光區域、G主發光區域、以 及B主發光區域。於該等主發光區域中，各自之發光色變得 尤其強，因此，即使使其通過擴散板，亦難以充分混色形 110846.doc -10- 1310993 成白色光。 文獻3中^大致圓錐形反射面之光學構件與專利 文之構成(使晶片面積互不相同之構成)或專利 力組之各發光色之配置之構成) 开/日守，易於產生色度不均勻。 為解决上述問題，本發明中將提供提供輕色摩 及具備該光源裝置之顯示裝置Γ ~

【發明内容】 明之光源裝置係以如下方式而配置者:使至少2種以 上《光色之發光凡件相互接近，而構成i個發光元件群，並 於各發光元件群中，配置有多個2種以上發光色中至少m 以上發光色之發光元件’且各個發光色之發光元件之中心 位置大致相同。 又’本發明之顯示裝置包括顯示圖像之顯示部、以及自 背面側對該顯示部進行照明之光源裝置，且該光源裝置係 具有上述本發明之光源裝置之結構者。 根據上述本發明之光源装置之構成，於各發光元件群 中°又置有多個2種以上之發光色中至少1種以上之發光色 勺么光元件，且各個發光色之發光元件的中心位置設置大 致相同，藉此，各個發光色之發光元件相對於中心位置大 致對稱。 藉此，於各發光元件群中，可易於將各發光色進行混色， 且可減輕色度不均勻。又，亦可減輕亮度不均勻。 又，根據本發明之顯示裝置之構成，自背面側對顯示部 110846.doc 1310993 進行照明$ 土 β μ 光源裝置係上述本發明之# 此，可減#光、…… 原裝置之構成，因 乂毕工先源裝置之色度不均勻或A 顯示部所酿_ —儿又不句勻，故而， 卩斤顯不的圖像色度或亮度分佈較好。 [餐明之效果] 根據上述本發明之光源裝 亮度不均a m 田於了減輕色度不均勻或 射出先進行混色，實現較好之白色光源。 又’根據本發明之顯示裝置由 _ 像声衣置由於顯不部中所顯示之圖 色度或壳度分佈較好，因此， # „ j將所欲顯不之圖像，以 孕又好晝質加以顯示。 【λ實施方式】 圖1表示光源裝置之主要部分之平面圖，作為本發明之第 1之實施形態。 如圖1所示’i組發光二極體單元括三色發光色之發光 -極體’即紅色發光二極體R、綠色發光二極體G、以及藍 色發光二極體B。 又，發光二極體單元1構成為以2個為單位具有3色發光色 之發光二極體R、G、及B中之紅色發光二極體r與藍^發光 二極體 B(iU、R2及 Bl、B2)。 進而，為發光效率較好地驅動各色之發光二極體，並且 達到所期望之白色色度，而使發光亮度不足之發光色的發 光極體，即綠色發光一極體G之晶片面積大於其它發光色 之發光二極體R及B。 於本實施形態中’尤其於發光二極體單元1中，各發光色 110846.doc -12- 1310993 R、G、及B之發光二極體之中心位置相同，且，各發光色r、 G、及B之發光二極體配置為與中心對稱。 2個紅色發光二極體R1&R2中，2個紅色發光二極體之整 體中心位置自各個中心位置（:以及匸“，到達圖1中（：之位 置。又，2個紅色發光二極體R1&R2配置為與中心c對稱。 2個藍色發光二極體B1&B2中，2個藍色發光二極體之整 體中心位置自各個中心位置CB1&CB2 ’到達圖工中^之位 置。又，2個藍色發光二極體扪及於配置為與中心c對稱。 1個綠色發光二極體G，其中心位置為圖丨中c之位置，且 對稱於中心C。 即，各發光色R、G、及B之發光二極體的中心位置於圖丄 中之點C處一致，且各發光色r、〇、及3之發光二極體配置 為與中心C對稱》 藉此，於發光二極體單元丨内’由於可保持光學對稱性， 故可減輕色度不均勻。 於圖1之發光二極體中，各發光色之發光二極體R、G、 及B之尺寸或配置可設為如下：例如，設綠色發光二極體g 為邊長1 mm之正方形，設紅色發光二極體R及藍色發光二 極體B為邊長0.35 mm之正方形，並設自中心位置c至周圍 之發光二極體Rl、R2、B1、及B2的中心位置CR1、CR2 : CB1、及CB2為止之距離為約〇 35 mm。 各發光色之發光二極體R、G、不限定於該等尺寸， 然而較理想的是，使自中心位置c至周圍之發光二極體 Rl、R2、B1及B2的中心位置CR1、CR2、CB1及CB2為止之 I10846.doc -13- 1310993 距離為2 mm以下。 此處’圖2令表示將圖1所示之發光二極體單元1進行矩障 配置後的光源裝置之一形態的平面圖。 仃矩陣 該光源裝置2構成為將圖】所示之發光二 縱橫向矩陣配置。 干凡丨進仃 抑根據上述本實施形態之光源裝置2之構成，各發 早广具有2個紅色發光二極體R1、R2，以及⑽藍色發^ 一極體Βΐ、β2，且久蘇伞洛4 光 、 各么先色之發光二極體11、G、及Β之中 ::::，…色之發™、一置為: 藉此，於發光二極體單元m，可保持光學對稱性，故可 減輕色度不均勻或亮度不均勻。 又’於如圖2所示般矩陣配置圖"斤示之發光二極 而構成的光源裝置2中’可減輕各單元】間之'色度不均勻 =，：於可減輕色度不均句，故當將光源裝置2之厚度 /夺，亦可獲得較好之色度分佈，因此可將光源裝置 薄使之小型化。 例^於光源裝置2構成為使用上述尺寸•配置之發光二 極體單元1，並使各發光二極體單元】之中心位置c之間隔為 2〇 nrn左右之情形時，可通過厚度2〇 mm左右，並藉由混色 而形成白色光。 此 "進而’根據本實施形態之光源裂置2之構成，藉由擴大發 光凴度不足，且發光效率較低之綠色發光二極體〇的晶片: 積，而使發光二極體單元丨整體之發光效率提高，藉I，於 110846.doc •14· 1310993 光源裝置2中，可減少為獲得所期望之亮度所必需之發光二 極體單凡1的數量，故而，可削減光源裝置2之晶片數量。 圖1及圖2所示之光源裝置2可使用於照明、投影機光源、 以及彩色液晶顯示裝置之背光裝置等用途。 繼而，圖1及圖2所示之構成之光源裝置2,可減輕色度不 均勻，成為較好之白色光源，故可較好使用於如此用途中。 可於背光裝置中適用圖丨及圖2所示之構成之光源裝置 2’構成圖3表示有概略構成圖(分解立體圖)之彩色液晶顯示 裝置。 一圖3所不之彩色液晶顯示裝置1〇〇包括透過型彩色液晶顯 丁面板10以及设置於該彩色液晶顯示面板丨〇背面側之背 光單元40。 透過型彩色液晶顯示面板1〇構成為：使2片由玻璃等構成 之透明基板（TFT基板U、對.向電極基板12)對向配置，且於 其間隙中，設置液晶層13 ’該液晶層13中封入有扭轉向列

型（TN，TwistNematie)液晶。於抓基板^上，形成有作為 配置成矩陣狀之開關元件之薄膜電晶體1 6(TFT，thin-film transistor)，以及像素電極17。 薄膜電晶體16藉由掃描線15而依次得到選擇，並且將由 訊號線14所供給之影像信號寫人對應之像素電極u。 對向電極基板〗2之肉本二,,, 表面上’形成有對向電極1 8及濾色 器19。 圖中表不’但濾色器19分割成與各像素相對應之區 段。例如’將其分割成作為三元色之紅色遽色器、綠色遽 110846. doc 15 1310993 色器、及藍色濾色器之3個區段。 於該彩色液晶顯示裝置100中，以2塊偏光板31及32失持 如上述構成之透過型彩色液晶顯示面板10，且藉由背光單 兀40自背面側照射白色光，於此狀態下，可通過由主動式 矩陣方式進行驅動，而顯示所期望之彩色影像。

背光單元40係自背面側照明彩色液晶顯示面板_。如 圖3所示’背光單元懈有t光裝置2()，其包括光源，且自 光照射面20禮混色有自光源射出之光之白色光進行面發 光;及擴散板41’其層疊於該背光裝置20之光射出面20a上。 擴散板係藉由使自光射出面、射出之白色光擴散，而 使面發光之亮度均勻者。 一、、而肖光裝置20構成為：如圖2所示，矩陣配置有包括 色R G、及B之發光二極體的發光二極體單元工。 藉此’於各發光二極體單无]φ r瓶早7L1中可減輕色度不均勻或亮度 不均勻’故而，可抑制背夯驻 I利牙尤裝置20之壳度不均勻或色度不 均勻’對顯示於彩色液晶顯干4 ”、，貝不面板1 〇上之圖像的影響，使 圖像之免度或色度較好分佈。 故而’可以較好之晝質顯示職顯示之圓像。 再者，紅色發光二極體，因發光時之温度上升而引起之 波長變化較大，故必須控制其接通電流。 兩此’考慮擴大發 ----% 叉凡凴展〇 开繼而，可對,及圖2所示之發光二極體單^之構成加以 :形，進而製成如下構成’使紅色發光二極體R之晶片面積 色發光二極體B，發光面積亦大於藍色發光二極體 J I0846.doc 1310993 B。 發光二極體單元之各發光色的晶片面積之關係，除圖丄 及圖2所示之G>(R、B)以外，亦可為其它各種關係。 如上所述，作為紅色發光二極體尺之晶月面積大於藍色發 光二極體6之構成’可考慮例如（G、R)>B、G>r>b，及r>g>b 等。

其次，圖4表*光源裝置之概略構成圖（主要部分之立體 圖）’作為本發明之第2實施形態。 本實施形態構成為··使用圓錐形反射面，將自發光二極 體R、G、及B射出之光轉換為大致水平方向。 如圖4所示，發光二極體單元3以如下方式構成：三色發 '色之發光二極體R、G、及配置為與圖卜斤示之發光二極 體單元1相同，進而於發光二極體R、G、及b之中心位置c 上方，配置有頂點朝下且具有圓錐形反射面之光學構件2卜 繼而，將多個圖4所示之發光二極體單元3,配置成例如 矩陣狀’藉此構成光源裝置。 如圖4所示，以箭頭所表示之9〇度之各咖混色區域中， 分別佔有綠色發光二極體〇之1/4 '红色發光二極體尺之 "2、及藍色發光二極體ki/2面積。故而，各發光色R、G、 及B得到均衡混合’而不會如圖叹所示之主發光區域般， 較強產生特定發光色（色亂）。 及B之亮度均衡’且可降 故而’可確保各發光色r、G、 低色度不均勻。 根據上述本實施之構成，與如圖】所示之發光二極體單元 I10846.doc 1310993 相同配置有三色發光色之發光二極體。即，各發光色之 發光二極體R、G、及B之中心位置一致，且各發光色之發 光二極體尺、G、及B配置為與中心c對稱。 藉此，於發光二極體單元3内，可保持光學對稱性，故可 減輕色度不均勻。 、/又，於矩陣配置如圖4所示之發光二極體單元3而構成之 光源裝置中，可降低各單元3間之色度不均勻。 繼而，由於使發光效率較低之綠色發光二極體G之晶片面 積，大於其它發光色之發光二極體R&B，故而，可提高發 光二極體單元3整體之發光效率。藉此，於光源裝置中，可 ^少獲得所期望之亮度所必需之發光二極體單元3的數 量’故可削減光源裝置中之晶片數量。 進而，於各發光色之發光二極體R、G、及B之中心位置c 上方，配置有具備圓錐形反射面之光學構件21，藉此，各 發光色R、G、及B得到均衡混合，故可確保各發光色r、σ、 及B之亮度平衡，由此，亦可降低色度不均勻。 又，由於可降低色度不均句’故而，當使光源裝置變薄 時亦可獲得較好之色度分佈，因而可使光源裝置變薄且使 之小型化。 進而，可藉由光學構件2丨之圓錐形反射面，而將與基板 大致垂直之方向的射出光，轉換為與基板大致平行之大致 水平方向並使之射ώ，由&，亦可使光源裝置變薄且使之 小型化。 於如圊4所示之實施形態中，發光二極體單元3以如下方 110846.doc 18 1310993 式構成··使綠色發光二極體0之晶片面積大於其它發光色之 發光二極體R及B之晶片面積，且所配置之其它發光色之發 :二極體R及B之個數各為2個’然而，亦可於其它構成中 採用構成發光二極體單元之晶片面積及晶片個數。 繼而’對於發光效率較低之發光色或所必需之亮度較高 之發光色，較理想的是，使其晶片面積較大於盆它發光色 或者使其晶片數量多於其它發光色。藉此，可提高發光」 極體單元整體之發光效率，故而，可減少光源裝置中所必 ，之發光二極體單元之數量，因此可削減整個光源裝置之 晶片數量，使光源裝置之成本下降。 藉由將多個圖4所示之發光二極體單元3，配置為例如矩 陣狀而構成之本實施形態之光源裝置，可使用於照明， 景》機光源、及彩色液晶顯示裝置之背光裝置等用途中。又 繼而，由於光源裳置可降低色度不均句，形成較好之白 色光源，故而，可使用於如此用途中。 ❿ 本實施形態之光源裝置，可應用於如圖3所示之彩色液晶 顯不裝置100之背光裝置20。 :本實施形態之光源裝置中’可藉由使用有具備圓 反射面之光學構件21，而使光源裝置變薄，故 於圖3所示之彩由、、右曰肚_讲职 知用 色液日日顯不裝置1〇〇之情形時，可使直 背光裝置20變薄。 t 藉此可貫現彩色液晶顯示裝置1 00之小型化。 其-人’圖5中表示光源裝置之概略構成 面圖），作為本發明之第3實施形態。 刀之十 110846.doc -19- 1310993 如圖5所示，2個紅色發光二極體r、2個綠色發光二極體 G'及1個藍色發光二極體B配置為，各發光色R、及0 之中心位置一致’且對稱於該中心位置。 又，圖中未有表示，但與圖4所示之實施形態相同，發光 二極體單元4構成為：於發光二極體R、G、及B之中心位置 上方’配置具有圓錐形反射面之光學構件。 於本實施形態中，增大紅色發光二極體尺及綠色發光二極

體G之晶片面積，而使中央之藍色發光二極體B之晶片面積 相對較小。 於此情形時，可藉由具有圓錐形反射面之光學構件之反 射面，而於圖5所示之90度之RGB混色區域中，將三色混 合，故而，可確保各發光色R、G、及B之亮度平衡，降低 色度不均勻。 繼而，由於紅色發光二極數之晶片面積亦為較大，故而 以較少電流亦可獲得充分亮度’因而可控制對紅色發光二 極體R之接通電流’減小由發光時溫度上升而㈣之‘長變 精由將多個圖5所示之發光 1 — 11 歹 ij 如 p 击 狀而構成之本實施形態之光源裝置，可使用於照 巧 機光源、以及彩色液晶顯示裝置之背光裝置等用途。又衫 白色光原裝置可減輕色度不均勻，而成為較好之 白色先源，故而，可較好使用於如此用途中。 之 本實施形態之光源裝置’可應用於圖3所示 示裝置100之背光裝置2〇。 /色液晶顯 110846.doc -20- 1310993 圖6及圖7 ”別表不將圖5所示之實施形態變形後之形 態。 於圖6所示之形態中，於 心九一極體早兀5以如下方式構 成：僅將綠色發光二極體0之晶片面積增大，而紅色發光二 ‘極體R之面積則與藍色發光二極體B相同。於此情形時，可 認為由於僅將綠色發光二極體G之晶片面積增大，故而可獲 得與圖4所示之實施形態相同之作用。 φ 丄於圖7所不之形態中’發光二極體單元6構成為：將面積 車乂大之綠色發光二極體G及紅色發光二極體r，相對於中心 位置之藍色發光二極_而傾斜配置。於此情形時，與圖5 所示之構成相比較，僅四個RGB混色區域之界線變為傾斜 方向，而作用效果相同。 再者，亦可使用圖5〜圖7所示之各形態之三色發光二極體 及B之配置，而與圖丨所示相同，構成未設有圓錐形 反射材之發光二極體單元。 φ ⑥此情形時’晶片面積較大之發光色，分別可獲得由晶 片面積較大而產生之作用效果。 其次，圖8中表示光源裝置之概略構成圖（主要部分之平 面圖）’作為本發明之第4之實施形態。於本實施形態中， 為叙光效率良好地驅動各發光色之發光二極體，並且獲得 斤’月望之白色色度’故不改變各發光色之發光二極體的晶 片面積，而使晶片數量增加，以此確保RQB混色區域中之 各發光色之亮度平衡，降低色度不均勻。 如圖8所示，2個紅色發光二極體R、4個綠色發光二極體 110846,doc -21 * 1310993

G、以及2個藍色發光二極體B

短ΰ配置為，各發光色R、G、及B 之中心位置C-致，且對稱於該中心位置。 又’圖中未表示，但與圖4所示之實施形態相同，發光二 "早几7構成為於發光二極體R、g、及β之中心位置上 方，配置有具有圓錐形反射面之光學構件。 於本實施形態中，各發光二極體r、g、及B之晶片面積 相同。 人，··求巴發光二極體G之個數為其它發光色之發光二極體 。之2么繼而，於g8中箭頭所申之％度的各混色 區域中’分別佔有綠色發光二極體…倍、紅色發光二極 體R之1/2、及藍色發光二極體3之1/2的面積，綠色發光二 極體G之面積為其它發光色之發光二極體R、B的2倍。故 而’各發光色R、G、及B得到均衡混合，可確保各發光色r、 G、及B之亮度平衡，降低色度不均勻。 進而’於本實施形態中，使各發光色之發光二極體R、G、 及B之中心位置c一致，然而，於中心位置c處並未設置有 發光二極體。 如此般，由於配有圓錐形反射面之中心軸之中心位置c 處不存在發光二極體，故與配有圓錐形反射面之中心軸的 位置處存在發光二極體之配置相比較，各發光色之發光二 極體R、G、及b與圓錐形反射面的才目對位置之差異變小， 並且可使來自各發光色之發光二極體R、G、及B之射出光， 藉由圓錐形反射面反射後之發射角大致一致。 藉此，可更有效地降低色度不均勻。 110846.doc -22- 1310993 將夕個圖8所示之發光二極體單元7，配置為例如矩陣狀 而構成的本實施形態之光源裝置，可使用於照明、投影機 光源以及彩色液晶顯示裝置之背光裝置等用途中。 繼而’由於光源裝置可降低色度不均句，形成較好之白 色光源，故可較好使用於如此用途中。 本實施形態之光源裝置，可應用於圖3所示之彩色液晶顯 示裝置100之背光裝置2〇。

其-人，圖9A〜圖9C分別表示，將圖8所示之實施形態變 形，使綠色發光二極體G之晶片面積大於其它發光色之：光 一極體R及B之形態。於任一情形時，與圖8之相同點 各發光色之發光二極體R、G、及B之中心位置。處，未設有 發光二極體。 又，圖中未表示，但於該等圖9A〜圖9C所示之各形態中， 與圖4所示之實施形態相同，發光二極體單元構成為於“發光 二極體R、G、及B之中心位置上方，亦配置具有圓錐形反 射面之光學構件。 於圖9A中，使紅色發光二極體&為4個，使綠色發光二極 體G為2個，且將其等之位置由圖8位置加以改換，並使綠色 發光二極體G之晶片面積較大。於整個發光二極體單元及 度之RGB混色區域中，晶片面積之關係為g>r>b。 於圖9B中使紅色發光一極體R及藍色發光二極體b各為 4個’並使綠色發光二極體。為2個，將其等之位置由圖9a 之位置稍作改變，且使綠色發光二極體G之晶片面積較大。 於此情形時，紅色發光二極體R及藍色發光二極體b之數量 110846.doc -23- 1310993 及晶片面積相同，且於整個發光二極體單元及90度之RGB 作匕色區域中，晶片面積之關係為G>(R、B)。 於圖9C中，使各發光色之發光二極體R、g、及b之個數 與圖8相肖，將各發光二極體R、G、及6之位置關係由圖8 稍作改變’且使綠色發光二極體G之晶片面積較大。於％ 度之R G B混色區域中，綠色發光二極體G與其它發光色之發 光二極體R及B之晶片面積之差異大於圖8。 其次，於圖10表示，將圖8所示之實施形態變形，將各發 光二極體R、G、及B配置為自中心位置c距離相等之形態。 於該圖1〇所示之構成中，各發光色之發光二極體r、g、 及B配置為自中心位置c距離相等。 又，與圖4所示之實施形態相同，發光二極體r、g、及b 之中心位置C上方，配置有具備圓錐形反射面之光學構件 21 ° 各發光色之發光二極體R、G、及3配置為自中心位置c 距離相等，藉此’各發光色之發光二極體R、g、及B與光 學構件之圓錐形反射面的相對位置變為相同，故可更有效 降低色度不均句。 圖11A表示圖1(HS_S之剖面圖，圖UB表示圖1〇中τ_τ之 剖面圖’圖uc表示圖10中㈣之剖面圖。如圖uA〜圖uc 所示，可知悉來自各發光色之發光二極體R、G、及B之射 出光，藉由光學構件21之圓錐形反射面，而得到大致相同 之反射。 又’於圖12表示，㈣9A所示之形態進—步加以變形， 110846.doc -24- 1310993 將各發光二極體R、G、及B配置為自中心位置C距離相等之 :態。於此情形時，圖中未表示，亦與圖4所示之實施形態 :同’於發光二極體R、G、及B之中心位置之上方，配置 有具備圓錐形反射面之光學構件。

於此情料’㈣9績^形態㈣，可獲得增大綠色 發先二極體G面積之作用效果’並且，藉由各發光色之發光 :極體R、G、及B配置為與中心位置C距離相等，而使各發 光色之發光二極體R、G、AB與圓錐形反射面之相對位置 相同，故而，可更有效降低色度不均勻。 其次表示’作為比較例對於本發明之構成，#各發光色 之發光二極體之配置未與圓錐形反射面相组合時並不存在 問題’但與圓錐形反射面相組合之情形時則較不理想。 ，於圖16所示之構成中，設置有紅色發光二極體汉及藍色發 光二極體B各1個，、綠色發光二極體以個，且整體中心位置 處未設有發光二極體。 綠色發光二極體G之中心位置與整體中心位置一致。另一 方面’紅色發光二極體尺配置於中心位置上側，藍色發光二 極體B配置於中心位置下側，故各色之中心位置與整體中心 位置並不一致。 當配置為如該圖16所示時，於未與圓錐形反射面相組合 :情形時可進行混色，$而，於與圓錐形反射面相組合之 h形日守，則無法充分進行混色，故較不理想。 即’來自藍色發光二極體B之射出光，將受到圓錐形反射 面遮擋’難以發射至圖中上側。同樣，來自紅色發光二極 il0846.doc -25- 1310993 ^之射出光’將受到圓錐形反射面遮擋，而難以發射至圖 :側。由此，存在如下缺點’受到圓錐形反射面遮擋之 备先色將變弱，導致混色之平衡程度變得較差，故易於產 生色度不均勻。 於圖17所不之構成中，使三色發光二極體R、G、及Β均 為2個，且晶片面積相同。又，以如下方式配置各發光二極 G及Β，使各發光二極體R、G、及β自整體中心位 置距離相等，且角度間隔相等。 於此構成中，如圖中箭頭所示，RGB混色區域變為12〇度。 當設為該圖17所示之構成時，未與圓錐形反射面相組合 亦可進^混色，而當與圓錐形反射面相組合時，則無法充 分進行混色，故較不理想。 即由於二色發光二極體R、G、及B配置完全相同，故 而120度之RGB混色區域中之各發光色r、g、及⑽晶片面 積比於三個RGB混色區域中互不相同。右上方之rgb混色 區域中l^B、左上方之RGB混色區域中綠色G、下方之 此色區域中紅色R的面積比，分別大於其它發光色。 故而，於2個各發光色之發光二極體R、G、及B中，當使 驅動電流相等時，則將導致每一 RGB混色區域之亮度平衡 互不相同，面積比較大之發光色顏色將變得較強，故難以 進行混色。 於圖17所示之構成中’存在如下缺點，為使RGB混色區 域中之各發光色R、G、及B的亮度平衡相同，而必須使發 光色相同之2個發光__極體之驅動電流不同，導致驅動電路 110846.doc -26- 1310993 變得較複雜。 圖I 3中表示解決上述圖丨7之構成問題的光源裝置的主要 部分之平面圖’作為本發明之第5實施形態。

於圖13所示之構成中，為使相同發光色之2個發光二極體 的驅動電流相等’而使相同發光色之2個發光二極體之晶片 面積不相同，以使3個RGB混色區域中各發光色R、G、及B 的晶片面積比大致相等。具體而言，使相同發光色之2個發 光一極體之晶片面積比約為2:1。 又’圖中未表示，但與圖4所示之實施形態相同，於發光 一極體R、G、及B之中心位置上方，配置有具備圓錐形反 射面之光學構件。 根據上述本實施形態之構成，使相同發光色之2個發光二 極體之晶片面積互不相同，以使3個RGB混色區域中各發光 色R、G、及B的晶片面積比大致相冑，藉此，當使各發光 :極體之驅動電流相同時，亦可*RGB混色區域中之各發 光色R、G、及B之亮度平衡相等。 亦可易於 均勻之白 由此，當使各發光二極體之驅動電流相同時， 將各發光色R、G、進行混色，獲得無色度不 色光’故無需複雜之驅動電路。 藉由將多個如圖13所示之發光二極體單元配置為 陣狀而構成之本實施形態之光源裝置，可使用於照明

影機光源、以及彩色液晶顯示裝置之背光裝置等用途中X 繼而’光源裝置由於可成為良好之白色光源， 使用於如此用途中。 Λ子 110846.doc -27- 1310993 本貫施形態之光源裝番 示裝置⑽之背光裝置斗、用於圖3所示之彩色液晶顯 示：將上述各實施形態之光源裝置，應用於液晶顯 、之背光裝置等之情料，轉換為大致水平方向消基 】大致：灯之方向)之光，進而藉由擴散板或亮度提昇薄膜 ’再次向與具備顯示面板之基板大致垂直之方向轉換。 於上述各實施形態中，藉由三色發光色之發光二極體尺、 、及B而構成光源裝置，然而，於本發明中，構成 源之顏色數量並不限定於三色，亦可由至少兩色以上構成。 其令，於使用於彩色液晶顯示裝置之背光装置之 時，必須具備至少R、G、及3三色以上。 又，於本發明中，亦可使用例如除紅R、綠G、及藍B以 外之發光色的發光二極體。亦可將其它發光色之發光二極 體與R、G、及B三色發光二極體加以組合。 進而，各發光色之發光二極體的晶片數量或晶片面積之 大小’可對應於各發光色之發光二極體的發光特性、或所 必需之照明亮度及白色色度，進行各種變形。 進而，作為自與基板大致垂直之方向轉換來自發光二極 體之射出光的光學零件’並不限定於具備大致圓錐形反射 面之光學構件21。 反射面之形狀並不限定於大致圓錐形，例如， 仆可為球 面或橢圓球面、圓柱面、凹面等。 又，亦可使用使來自發光元件之射出光折射，使其自與 基板大致垂直之方向轉換為大致水平方向的光學变件代 110846.doc -28- 131 〇993 及夫 替具備反射面之構件。例如，可將凹透鏡、凸透鏡 端奈透鏡等各種形狀之光學零件應用於本發明。兄 又’本發明為用作直下型背光裝置或照明裝置， 眼定於矩陣排列發光二極體單元而構成光源裳置之情幵 λ 亦可以包括配置有各發光色之發光二極體之發光二極體單 元的白色LED封裝單體，構成光源裝置。 早 於上述各實施形態中’使用發光二極體(咖)作為發光元 件，然而於本發明中，亦可彳冑帛1 $ $ $ _ & *〜 使用其匕發“件構成光源裝 置。例如，可使用半導體雷射等作為發光元件。 :而’可使用多個發光色之發光元件，構成相當於上述 各實施形態之發光二極體單元之發光元件群。 又’作為本發明之顯示裝置，並不限定於如圖3所示之私 色液晶顯示裝置，當構成為具備顯示圖像（包括僅有文字之/ 圖像）之顯示部、及昔朵拉，a 才先時顯不部亦可為液晶顯示面板以 外之構成。 乂 除如液晶顯示裝置般，透射來自背光光源之光之構成 :卜’即使顯不部可主動發光之構成，例如於將背光光源作 為用以提南亮度之輔助光源而使用之情形時，亦可 發明。 本發明並不限定於上i水眚絲报能 、上这a轭φ嘘，於不脫離本發明精 之範圍内可採用其它各種構成。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之光源裝置之第1之實施形態的主要部分之 平面圖。 Π 0846.doc -29- 1310993 圖2係將圖W示之矩陣狀配置有發光二極體單元之光源 裝置的平面圖。 圖3係具有光源裝置作為背光光源之彩色液晶顯示裝置 的一形態之概略構成圖（分解立體圖）。 圖4係本發明之光源裝置的第2實施形態之主要部分的立 體圖。 圖5係本發明之光源裝置的第3實施形態之主要部分的平 面圖。 圖6係將圖5之光源裝置之形態變形後的一形態之主要部 分的平面圖。 圖7係將圖5之光源裝置之形態變形後之其它形態的主要 部分之平面圖。 面圖 圖8係本發明之光源裝置的第4實施形態之主要部分的平 之形態變形後之形態的 圖9A〜圖9C係將圖8之光源裝置 主要部分之平面圖。 部 圖1〇係將圖8之光源裝置之形態變形後之形態的主要 分之平面圖。 圖11A係圖1〇中s-s之剖面圖，圖nB係圖1〇中丁_丁 圖，圖11C係圖1〇中ΐυ之剖面圖。 ° 圖12係將圖从之光源裝置之形態進-步變形後之形離的 主要部分之平面圖。 % 圖13係本發明之光源裝置的第5實施形態的主 平面圖。 < 110846.doc •30- 1310993 圖14A係將三色發光二極體之晶片排列成三角形之情形 時的平面圖，囷14B係將三色發光二極體之晶片排列成直線 形之情形時的平面圖。 圖15 A係對1組三色發光二極體，配置有丨個大致圓錐形反 射面之情形時的立體圖，圖15B係自圖15入之八所觀察到之 '^面圖’圖15C係自圖15A之B所觀察到之平面圖。 圖16係各色之中心位置與整體之中心位置不一致之比較 例中光源裝置之主要部分的平面圖。 圖17係以2個為單位使三色發光二極體為晶片面積相同 之比較例的光源裝置之主要部分的平面圖。 【主要元件符號說明】

2 10 19 20 21 100 R G B C 發光二極體單元 光源裝置 彩色液晶顯示面板 遽色器 背光裝置 具備圓錐形反射面之構件 彩色液晶顯不裝置 紅色發光二極體 綠色發光二極體 藍色發光二極體 中心位置 110846.doc 31 -

Claims (1)

1310多9萝123540號專利申請案 中文申凊專利範圍替換本(97年1〇月) 換頁 十、申請專利範圍： 1· 一種光源裝置，其包含： -發光元件群’其係由多個發光元件所構成，該等發 光元件係用以發出至少3種顏色的光；其中 對於該至少3種顏色中的每一顏色，用以發出該顏色的 光的該等發光元件形成一發光元件顏色組，且其中該等 發光元件係配置成相互接近且對中㈣成對稱，以使得 對於每-發光元件顏色組’形成該發光元件顏色組之該 等發光元件之中心位置係與該中心點重合。 2.如請求項！之光源裝置，其係配置多個上述發光元件群而 成者。 3. 如請求項1之光源裝置，其中各上述發光元件群中，於上 述中心位置處，具有使來自發光元件之射出光反射或折 射而變換其發射方向之構件。 4. 如請求項3之光源裝置，其中各上述發光元件群中，於上 述中心位置處並未配置有上述發光元件。 5. 如請求項3之光源裝置，其中各上述發光元件群中，各上 述發光元件配置為與上述中心位置距離相等。 6·如請求項1之光源裝置，其中上述發光元件係發光二極 體。 7. 如請求項丨之光源裝置，其中各上述發光元件群至少具有 紅色發光色之發光元件、綠色發光色之發光元件、以及 藍色發光色之發光元件。 8. 如請求項7之光源裝置，其中各上述發光元件群中，設置 110846-971 〇 13 .do< 1310993 ，"月）日修正替換頁 有多個綠色發光色之發光元件。 9. 如請求項7之光源裝置，其中各上述發光元件群中，分別 設置有多個紅色發光色之發光元件及綠色發光色之發光 元件。 10. 如請求項1之光源裝置，其中各上述發光元件群中，上述 2種以上發光色中一部分發光色之發光元件的面積，大於 其它發光色之發光元件。 11. 如請求項7之光源裝置，其中各上述發光元件群中，綠色 發光色之發光元件面積，大於其它發光色之發光元件。 12. 如請求項7之光源裝置，其中各上述發光元件群中，綠色 發光色之發光元件及紅色之發光色之發光元件的面積， 大於藍色發光色之發光元件。 13. —種顯示裝置，其包含： 顯示圖像之顯示部、及 自者面側對上述顯示部進行照明之光源裝置； 上述光源裝置包含： 一發光元件群’其係由多個發光元件所構成，該等 發光元件係用以發出至少3種顏色的光；其中 對於該至少3種顏色中的每—顏色，用以發出該顏色 的光的該等發光元件形成一發光元件顏色組，且其中 該等發光元件係配置成相互接近且對中心、點成對稱， 以使得對於每一發光元件顏色組 形成該發光元件顏 色組之該等發光元件之 如請求項13之顯示裝置， 14. 中心位置係與該中心點重合。 其中上述顯示部係彩色液晶顯 110846-971013.doc 1310993 示面板。

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