JP4013420B2 - 照明装置及びその駆動方法、液晶装置および電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、消費電力の低減を図った照明装置及びその駆動方法に関する。また、本発明はその照明装置を用いた液晶表示装置に関する。また、本発明はその液晶表示装置を用いた電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
透過型や半透過型の液晶パネルを用いた液晶装置では、視認性をよくするために、液晶パネルの背面に照明装置を設け、この照明装置から供給される光によって表示画面の輝度を高めている。この照明装置の光源としてサイドライト方式の冷陰極管が挙げられ、カラー液晶などに使用できる比較的明るい照明装置として利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この冷陰極管である蛍光管の外形は比較的大きく、装置構造が大型化する。また、従来の冷陰極管を用いた照明装置は、駆動回路に昇圧回路や安定化回路等を必要とするため、駆動回路が複雑化、大型化し消費電力が大きいという問題点を有する。また、簡単に発光輝度を変更することができないため、外部の明るさに合わせて発光輝度を調節することが困難であった。
【0004】
このような問題を解決するために、光源としてLED(発光ダイオード)を用いる照明装置が提案されている。図12に光源としてLEDを用いた従来の照明装置の電気回路例を示す。図に示すように、光源の各LEDは直列接続され、直流電源で駆動されるようになっている。
【0005】
LEDは駆動回路に昇圧回路や安定回路を必要としないため、小型化が比較的安易であり、また、簡単に発光輝度を変更することができるという利点が得られる。
【0006】
しかし、LEDは発光効率が冷陰極管に比べ低いため消費電力が大きいという問題があった。また、消費電力を低減するために、LEDのチップ数を減らすことも提案されているが、チップ数を減らすと、LED間の距離が広がり、光源部近傍の輝度むらが悪化するという問題が発生した。
【0007】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、低消費電力であり、しかも輝度むらを改善することができる照明装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、列状に配置され、第1及び第2のグループを含む複数のグループに電気的に分類された複数の発光素子と、前記各発光素子からの光を受け特定の方向へ放射する導光板と、前記複数の発光素子を前記複数のグループごとに、位相が相違し、かつ、有効時間が一部重複するパルス信号によって駆動する駆動手段と、を具備し、前記駆動手段は、前記第1のグループのパルス信号を立ち上げてから、前記第2のグループのパルス信号を立ち下げ、前記第2のグループのパルス信号を立ち上げてから、前記第1のグループのパルス信号を立ち下げることを特徴とする。
【0009】
このような構成によれば、各発光素子がパルス駆動されるので、各発光素子の消費電力を低減することができる。また、各グループを位相が相違し、かつ、有効時間が一部重複するパルス信号によって駆動するので、パルス駆動による表示のチラツキを最小限とすることができる。
【0010】
また、上記の発明において、前記第1及び第2のグループの前記複数の発光素子は1個おきに列状に配置されていることが好ましい。
【0011】
このように構成することにより、表示のチラツキを最も効果的に減少させることができる。
【0012】
また、上記の発明において、グループ内の各発光素子は並列接続されていることが好ましい。これにより、低電圧のパルス電源によって駆動することができる。
【0013】
また、上記発明において、グループ内の各発光素子は直列接続されていることが好ましい。これにより、低電流のパルス電源によって駆動することができる。
【0014】
また、上記発明において、発光素子は、発光ダイオードであることが好ましい。発光ダイオードは、応答時間が短いためパルス駆動に有効であり、また、素子に流れる電流値により簡単に発光輝度を調節することができるため、外部の明るさによって最適な発光輝度に調節することが可能となる利点が得られる。また、冷陰極管に比べ、素子のサイズは非常に小さいため、小型化が容易となる利点が得られる。
【0015】
また、上記の発明において、発光素子は、前記導光板の1つの側縁に沿って配置されていてもよく、また、対向する2つの側縁に沿って配置されていてもよい。
【0016】
1つの側縁に沿って配置する場合は、構成が簡単になる利点があり、また、2つの側縁に沿って配置する場合は、輝度むらを少なくすることができる利点が得られる。
【0018】
また、この発明は、請求項1乃至請求項8のいずれかの項に記載の照明装置と、該照明装置の前面に取り付けられた液晶表示パネルとからなる液晶装置である。
【0019】
この液晶装置によれば、消費電力が少なく、しかも、輝度むらのない表示を行うことができる。
【0020】
また、この発明は、列状に配置された複数の発光素子と、前記各発光素子からの光を受け特定の方向へ放射する導光板とを有する照明装置において、前記複数の発光素子を第1及び第2の発光素子グループを含む複数の発光素子グループに電気的に分類し、前記複数の発光素子を駆動するパルス信号が、前記複数の発光素子グループごとに、位相が相違し、かつ、有効時間が一部重複するように、前記第1の発光素子グループのパルス信号を立ち上げてから、前記第2の発光素子グループのパルス信号を立ち下げ、前記第2の発光素子グループのパルス信号を立ち上げてから、前記第1の発光素子グループのパルス信号を立ち下げることを特徴とする照明装置の駆動方法である。
【0021】
このような駆動方法によれば、各発光素子がパルス駆動されるので、各発光素子の消費電力を低減することができる。また、各グループを位相が相違し、かつ、有効時間が一部重複するパルス信号によって駆動するので、パルス駆動による表示のチラツキを最小限とすることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
【0023】
図2は、本発明の一実施形態による照明装置の構成を示す平面図である。この図に示すように、本発明の照明装置は、光源としてのLED21a〜21dが、アクリル等の透明部材からなる導光板22の側面に配置されている。また、23はLED21a〜21dが設置されている取付板である。
【0024】
図3は、図2のA−A'線断面図である。図に示すように、LED21a〜21dから出射される照明光を全て導光板22に入射させるために、導光板22の下方には反射シート27が設けられている。反射シート27の表面には、照明光を効率よく反射させるために、銀メッキ等の鏡面処理が施されている。また、導光板22には、LED21a〜21dから導光板22の内部に入射した照明光を散乱させるための光散乱パターン(図示略)が設けられている。また、導光板の上方には、導光板22から出射された照明光を更に散乱させるための拡散シート25が配設されている。更に、拡散シート25の表面には、複数の微小プリズムが片面の全面に形成されたプリズムシート26が敷設されている。このプリズムシート26は導光板22の表面から出射されて拡散シート25を透過した照明光を集光する特性を有している。また、符号24は金属フレームであり、取付板23がこの金属フレームに取り付けられている。
【0025】
次に、上述した構成からなる照明装置の駆動方法について図1及び図2を参照して説明する。図1は、上述した第1の実施形態による照明装置の電気回路を示す図である。
【0026】
本実施形態では、光源である複数のLEDは図1に示すように、2つの光源グループに分割されている。1つは、LED21a、21cにより構成される光源グループであり、もう一方はLED21b、21dにより構成される光源グループである。
【0027】
各々の光源グループにおいて、LEDは直列に接続されている。LED21a、21cにより構成される光源グループは、パルス電圧V1により駆動され、LED21aのアノードには、電流制限抵抗R1が接続されている。この抵抗R1はLED21a、21cに流れる電流を抑制するためのものである。また、同様にLED21b、21dにより構成される光源グループは、パルス電圧V2により駆動され、LED21bのアノードには抵抗R2が接続されている。この抵抗R2も抵抗R1と同様に、LED21b、21dに流れる電流を抑制するためのものである。
【0028】
図4に、パルス電圧V1、V2のパルス波形を示す。このように、パルス電圧V1、V2の位相は異なっており、更に、パルス電圧V1が立ち上がった後パルス電圧V2が立ち下がり、パルス電圧V2が立ち上がった後パルス電圧V1が立ち下がるようになっている。すなわち、全てのLEDがオフ状態になることがなく、2グループが重複してオン状態になるようになっている。
【0029】
このように、両光源グループが同時にオン状態である期間を設けることにより、パルス駆動によるちらつきを防止することができる。また、パルス電圧V1、V2の電圧値は、それぞれの回路に接続されているLEDに流れる電流が等しくなるように、電流抑制抵抗、LEDの数及び特性によって決定される。
【0030】
上述したような電圧パルスがそれぞれの光源グループに印加され、光源の点滅が制御されることにより、ちらつきを防止でき、輝度むらを改善した低電力消費の照明装置を得ることができる。
【0031】
次に、第2の実施形態による照明装置の駆動回路を図5に示す。本実施形態においては、各々の光源グループは、各LEDが並列に接続されて構成されている。LED21a、21cからなる光源グループは、パルス電圧V1により駆動されており、各LED21a、21cの各アノードには、それぞれ電流制限抵抗Ra、Rcが接続されている。この電流制限抵抗Ra、Rcは、LED21a、21cに流れる電流を抑制するためのものであり、電源電圧値及び、LED21a、21cの特性により決定される。
【0032】
また、同様にLED21b、21dは、パルス電圧V2により駆動され、LED21b、21dの各アノードにはそれぞれ電流制限抵抗Rb、Rdが接続されている。この電流制限抵抗Ra、Rcも同様に、LED21b、21dに流れる電流を抑制するためのものであり、電源電圧値及び、LED21b、21dの特性により決定される。また、LED21a〜21dのカソードは接地されている。
【0033】
このように、LEDを並列に接続することにより、全てのLEDにパルス電圧の電圧値と等しい電圧が印加されるので、電源電圧の電圧値を低く設定することが可能となる。
【0034】
次に、第3の実施形態について説明する。図6に本実施形態における照明装置の平面図を示す。図6において、導光板22の右サイドには光源であるLED21a〜21eが配列されている。この5つのLED21a〜21eを一つおきに接続し、3つのLEDから構成される光源グループと、2つのLEDから構成される光源グループとに分割する。このように本実施形態においては各光源グループを構成するLEDの数が異なる。図7に同実施形態における電気回路図を示す。LED21a、21c、21eが並列に接続されており、LED21a、21c、21eの各アノードにはそれぞれ電流制限抵抗Ra、Rb、Reが接続されている。そして、LED21a、21c、21eによって構成される光源グループをパルス電圧V3で駆動する。
【0035】
一方、LED21b、21dが並列接続されて構成される光源グループはパルス電圧V4で駆動される。なお、LED21b、21dの各アノードにはそれぞれ電流制限抵抗Rb、Rdが接続されている。
【0036】
図8に、上述した光源グループに印加されるパルス電圧V3、V4のパルス波形を示す。この図において、第1、第2の実施形態と同様、各光源グループに印加されるパルス電圧の位相は異なっており、更に、パルス電圧V3が立ち上がった後パルス電圧V4が立ち下がり、パルス電圧V4が立ち上がった後パルス電圧V3が立ち下がるようになっている。すなわち、全てのLEDがオフ状態になることがなく、2グループが重複してオン状態になるようになっている。これにより、パルス駆動によるちらつきを防止することができる。
【0037】
また、双方の光源グループにおいて消費電力が等しくなるようなパルス電圧が印加される。即ち、各光源グループによって照射される照射面の発光輝度が同等になるようにパルス電圧値が設定されている。従って、本実施形態においては、図8に示すようにLED21b、21dによって構成される光源グループに印加されるパルス電圧V4のパルス電圧が、LED21a、21c、21eによって構成される光源グループに印加されるパルス電圧V3のパルス電圧より高く設定されている。
【0038】
上述したような電圧パルスがそれぞれの光源グループに印加され、光源の点滅が制御されることにより、ちらつきを防止でき、また、光源近傍の輝度むらを改善した低電力消費の照明装置を得ることができる。
【0039】
なお、上記実施形態において、LEDの接続を並列接続に代えて直列接続としてもよい。この場合、各光源グループで消費される消費電力が等しくなるように、電流制限抵抗の抵抗値や、印加される電圧パルスの電圧値が設定される。また、パルスの周波数はチラツキを抑制するのに好適な周波数とし、各光源グループはこれらのパルス周波数で交互に駆動されることとする。
【0040】
また、各光源グループを構成するLEDの数は増減してもよい。この場合、各光源グループに印加されるパルス電圧値は、各光源グループにおける消費電力がそれぞれ等しくなるように設定する必要がある。また、パルスの立ち上がり、立ち下がり時において、少なくとも2つ以上の光源グループが同時に点灯する期間を設けることとする。また、各光源グループを駆動する駆動回路も、光源グループの増減に伴い増減する。
【0041】
また、上述した実施形態においては、LEDは導光板の一側縁にしか設置されていないが、より均等に照射面を照射するためにLEDを導光板の両側縁に設置して両サイドから照射することもできる。以下、両サイドにLEDを配列した照明装置において説明する。
【0042】
図9に第4の実施形態による照明装置の構成を示す平面図を示す。図9において、21a〜21d及び、22a〜22dはLEDである。LED21a〜21dは導光板22の右サイドに、またLED22a〜22dは導光板22の左サイドに設置されている。
【0043】
図10に、同実施形態における照明装置の電気回路を示す。この図において、右サイドに配列されたLEDにおいて、LED21a、21cは直列接続されており、LED21aのアノードには、電流制限抵抗R10が接続されている。また、同様に左サイドでは、LED22b、22dが直列接続されており、22bのアノードには、電流制限抵抗R11が接続されている。そして、R10、LED21a、21cからなる1グループと、R11、LED22b、22dからなる1グループは、並列に接続され、パルス電圧V2によって駆動される。
【0044】
同様に、右サイドに配列されたLED21b、21dは直列接続されており、LED21bのアノードには、電流制限抵抗R12が接続されている。また、同様に左サイドでは、LED22a、22cが直列接続されており、22aのアノードには、電流制限抵抗R13が接続されている。そして、R11、LED21b、21dからなる1グループと、R12、LED22a、22cからなる1グループは、並列に接続され、パルス電圧V1によって駆動される。
【0045】
そして、各々の光源グループを駆動するパルス電圧V1、V2は例えば図4に示したパルス波形となる。この図4において、パルス電圧V1、V2の電圧値は直列接続されるLEDの数によって決定される。
【0046】
なお、上記実施形態において、LEDの接続を直列接続に代えて並列接続としてもよい。即ち、直列接続されている21a、21cを並列接続し、それぞれのLEDのアノードに電流抑制抵抗を設けても良い。これにより、直列にLEDを接続して構成された光源グループに比べ、パルス電圧の電圧値を低く設定することができる。
【0047】
このように、第4の実施形態においては、光源を導光板22の両サイドに設けることにより、照射面全面を均等な輝度で明るく照射することができる照明装置を実現することができる。
【0048】
なお、上記実施形態において、LEDを各サイド毎に接続し、交互に駆動してもよい。即ち、LED21a〜21dによって構成される光源グループと、LED22a〜22dによって構成される光源グループとを作成し、これらの光源グループをそれぞれパルス電圧V1、V2によって駆動する。
【0049】
これにより、右サイド、左サイドの光源が交互に点灯することとなる。
【0050】
なお、上述した各光源グループにおいて、LED21a、22aのアノードには、電流を抑制するための電流抑制抵抗が設けられる。
【0051】
次に、上述した照明装置を使用した電気光学装置について説明する。上述した照明装置を使用した電気光学装置として、上述した照明装置をバックライトとして使用した液晶装置が挙げられる。
【0052】
この液晶装置において、本発明による照明装置の拡散シート25の上方には、例えば液晶パネルが設置される。また、照明装置と液晶パネルとの間には必要に応じて、プリズムシート、ウェーブシートなどの光学シートが配置される。これにより、ノート型パソコンに使用されているような照明装置が備えられた液晶装置が構成される。
【0053】
これにより、液晶パネルのちらつき抑えることができ、且つ、液晶パネルを均一に照射することができる照明装置を備えた液晶装置を構成することができる。
【0054】
なお、上述の説明では本実施形態の照明装置が用いられるディスプレイ装置として、液晶装置を例に挙げて説明した。しかし、本実施形態の照明装置が用いられるディスプレイ装置は液晶装置に限られず、透過型表示素子が備えられた透過型ディスプレイ装置あるいは半透過型ディスプレイ装置に広く用いることができる。
【0055】
図11は、それぞれ上記実施形態の照明装置を備えた液晶装置が用いられた電子機器の例を示す外観図である。
【0056】
図11(a)は携帯電話を示す斜視図である。1000は携帯電話本体を示し、そのうちの1001は本発明の照明装置を備えた液晶装置を用いた液晶表示部である。
【0057】
図11(b)は、腕時計型電子機器を示す図である。1100は時計本体を示す斜視図である。1101は本発明の照明装置を備えた液晶装置を用いた液晶表示部である。この液晶パネルは、従来の時計表示部に比べて高精細の画素を有するので、テレビ画像表示も可能とすることができ、腕時計型テレビを実現できる。
【0058】
図11(c)は、ワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置を示す図である。1200は情報処理装置を示し、1202はキーボード等の入力部、1206は本発明の照明装置を備えた液晶装置を用いた表示部、1204は情報処理装置本体を示す。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各発光素子がパルス駆動されるので、各発光素子の消費電力を低減することができる。また、各グループを位相が相違し、かつ、有効時間が一部重複するパルス信号によって駆動するので、パルス駆動による表示のチラツキを最小限とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態による照明装置の電気回路図である。
【図2】 本発明の第1及び第2の実施形態による照明装置の構成を示す平面図である。
【図3】 同照明装置のA−A'線断面図である。
【図4】 この発明の第1、第2及び第4の実施形態によるパルス電圧のタイミングチャートである。
【図5】 この発明の第2の実施形態による照明装置の電気回路図である。
【図6】 この発明の第3の実施形態による照明装置の構成を示す平面図である。
【図7】 この発明の第3の実施形態による照明装置の電気回路図である。
【図8】 この発明の第3の実施形態によるパルス電圧のタイミングチャートである。
【図9】 この発明の第4の実施形態による照明装置の構成を示す平面図である。
【図10】 この発明の第4の実施形態による照明装置の電気回路図である。
【図11】 本発明の照明装置を備えた液晶装置の応用例を示す概略構成図である。
【図12】 従来の照明装置の電気回路図である。
【符号の説明】
21a〜21e LED(発光素子)
R1、R2 電流制御抵抗
Claims (10)
- 列状に配置され、第1及び第2のグループを含む複数のグループに電気的に分類された複数の発光素子と、
前記各発光素子からの光を受け特定の方向へ放射する導光板と、
前記複数の発光素子を前記複数のグループごとに、位相が相違し、かつ、有効時間が一部重複するパルス信号によって駆動する駆動手段と、を具備し、
前記駆動手段は、前記第1のグループのパルス信号を立ち上げてから、前記第2のグループのパルス信号を立ち下げ、前記第2のグループのパルス信号を立ち上げてから、前記第1のグループのパルス信号を立ち下げることを特徴とする照明装置。 - 前記第1及び第2のグループの前記複数の発光素子は1個おきに列状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記グループ内の各発光素子は並列接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。
- 前記グループ内の各発光素子は直列接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。
- 前記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかの項に記載の照明装置。
- 前記発光素子は、前記導光板の1つの側縁に沿って配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかの項に記載の照明装置。
- 前記発光素子は、前記導光板の対向する2つの側縁に沿って配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかの項に記載の照明装置。
- 請求項1乃至請求項7のいずれかの項に記載の照明装置と、該照明装置の前面に取り付けられた液晶表示パネルとからなる液晶装置。
- 列状に配置された複数の発光素子と、前記各発光素子からの光を受け特定の方向へ放射する導光板とを有する照明装置において、
前記複数の発光素子を第1及び第2の発光素子グループを含む複数の発光素子グループに電気的に分類し、
前記複数の発光素子を駆動するパルス信号が、前記複数の発光素子グループごとに、位相が相違し、かつ、有効時間が一部重複するように、前記第1の発光素子グループのパルス信号を立ち上げてから、前記第2の発光素子グループのパルス信号を立ち下げ、前記第2の発光素子グループのパルス信号を立ち上げてから、前記第1の発光素子グループのパルス信号を立ち下げることを特徴とする照明装置の駆動方法。 - 請求項8記載の液晶装置を有することを特徴とする電子機器。
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