JP4848654B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、バックライトの光源に発光ダイオードを用いた液晶表示装置に関する。
液晶表示装置では、液晶表示パネルの背面全体が面状光源装置からのバックライトで照明される。携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータなどでは、省電力化および薄型化を計るべく、発光ダイドオード(以下、LEDという)を光源とするサイドライト方式の液晶表示装置が用いられる。
図1は、サイドライト方式の液晶表示装置の構成を示す。(a)は液晶表示装置の画面側から見たものであり、(b)は側面から見たものである。液晶表示装置は、液晶表示パネル3と面状光源装置10とから構成される。面状光源装置10は、LED1、リフレクタ2、拡散板4、導光板5、および反射シート6から構成される。LED1からの光は直接またはリフレクタ2で反射して導光板5の側面に入射する。導光板5に入射した光は導光板5の中を反射しながら伝播し、上面または下面から出射する。下面から出射した光は反射シート6で反射して再び導光板5に入射する。そして、導光板5の上面から出射した光が拡散板6で拡散され、この光(バックライト)で液晶表示パネル3の背面全体が照明される。
ところで、製造されたLEDには、型式が同じであっても輝度(あるいは光度)の高いものや低いものがある。多くの場合、ユーザが輝度の揃ったLEDを求めることから、LED製造者はLEDを輝度に応じてランク分けし、ユーザが指定したランクのLEDを出荷するようにしている。しかし、ランクを指定すると、ランクを指定しないときに比べてLEDの購入価格が高くなってしまう。一方、ランクを指定しないで購入したLEDを光源として使用すると、液晶表示パネルの背面で照度むらが生じ、液晶表示パネルの画面に輝度むらが生じる。すなわち、液晶表示装置で所望の輝度プロフィールが得られない。
そこで、LEDの輝度のばらつきを補償するために、LEDごとに直列または並列に可変抵抗器を接続し、可変抵抗器の抵抗値を調整することにより、液晶表示パネルの背面の照度を均一化することが提案されている(例えば特許文献1)。また、同様の目的で、LEDごとに印加電圧を制御したり、オン/オフ時間のデューティ比を制御したりすることにより、照度を均一化することも提案されている(例えば特許文献2)。直下ライト方式に関するものであるが、下記の特許文献3には、テレビ受像機用の液晶表示装置では画面の中央部で輝度を高くし、周縁部で低くすること、およびコンピュータのモニタ用のものでは画面の輝度を平坦化(均一化)することが示されている。
特開2004−029370号公報(要約、図1〜図3) 特開2004−309510号公報(要約、請求項1、2、段落0002〜0005) 特開2004−349251号公報(要約、段落0014)
しかしながら、上記特許文献1,2に示されるものにおいては、可変抵抗器や印加電圧制御回路、デューティ比制御回路などを設ける必要があるため、製造コストが上昇してしまう。また、特許文献1に示されるものにおいては、可変抵抗器の調整に手間がかかるという問題もある。特許文献2に示されるものにおいては、液晶表示パネルの前面に輝度計(あるいは光度計)を配置し、輝度計の計測値から印加電圧などの制御用データを自動生成することも可能であるが、それなりの手間がかかる。
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、発光ダイオードの輝度のばらつきを補償するための回路や部品を設けずに、所望の輝度プロフィールが得られる液晶表示装置を提供することにある。
第1の本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルの背面に導光板を設け、この導光板の面にライン状に配置した複数の発光ダイオードで液晶表示パネルの背面を照明する液晶表示装置において、前記導光板の面の中央部に配置された輝度のランクが相対的に高い発光ダイオードと、端部側に配置された輝度のランクが相対的に低い発光ダイオードとを備え、前記各発光ダイオードには同じ大きさの電流が流され、前記輝度の高い発光ダイオード同士は、前記液晶表示パネルの背面が均一に照明されるように、前記輝度の高い発光ダイオードと前記輝度の低い発光ダイオードとの間隔よりも広い間隔で配置される
このようにすることで、輝度のランクが異なる発光ダイオードを混用し、しかも各発光ダイオードに同じ大きさの電流を流しても、液晶表示パネルの背面の照度が均一になり、液晶表示パネルの画面の輝度も均一になる。これにより、テキスト表示用の液晶表示装置において、所望の輝度プロフィールを得ることができる。また、輝度のランクが異なる発光ダイオードを混用する、すなわち、各ランプの発光ダイオードを有効利用するので、特定のランクを指定して発光ダイオードを購入する必要がなくなり、発光ダイオードの購入コストを下げることができる。さらに、特許文献1,2に示される可変抵抗器や印加電圧制御回路などを設ける必要がないので、製造コストの上昇を抑えることができる。また、印加電圧制御回路などが存在しないので、消費電力の上昇を抑えることができる。
第2の本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルの背面に導光板を設け、この導光板の面に設定された光入射面に沿ってライン状に配置した複数の発光ダイオードの発光を前記導光板を介して前記液晶表示パネルの背面全体に照射するサイドライト方式の液晶表示装置において、前記発光ダイオードとして、輝度のランクが互いに異なる複種類のものが設けられているとともに、これら発光ダイオードが、前記光入射面に対して、これの中央部から両側端部に向かうにしたがって輝度のランクが順次低くなる配置で設けられ、且つ互いに隣接する各二つの間隔が、それら二つの輝度のランクが大きくなるのに対応して大きく設定され、全ての前記各発光ダイオードに定電流回路から同一値の電流が供給されることにより、前記液晶表示パネルの背面に対して、これの全体に均一な照度の照明光が前記導光板を通じて照射される
このようにすることで、輝度のランクが異なる発光ダイオードを混用し、しかも各発光ダイオードに同じ大きさの電流を流しても、液晶表示パネルの背面の照度が均一になり、液晶表示パネルの画面の輝度も均一になる。これにより、テキスト表示用の液晶表示装置において、所望の輝度プロフィールを得ることができる。また、輝度のランクが異なる発光ダイオードを混用する、すなわち各ランクの発光ダイオードを有効利用するので、特定のランクを指定して発光ダイオードを購入する必要がなくなり、発光ダイオードの購入コストを下げることができる。さらに、特許文献1、2に示される可変抵抗器や印加電圧制御回路などを設ける必要がないので、製造コストの上昇を抑えることができる。また、印加電圧制御回路などが存在しないので、消費電力の上昇も抑えることができる。
第3の本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルの背面に導光板を設け、この導光板の面に設定された光入射面に沿ってライン状に配置した複数の発光ダイオードの発光を前記導光板を介して前記液晶表示パネルの背面全体に照射するサイドライト方式の液晶表示装置において、前記発光ダイオードとして、輝度のランクが互いに異なる複種類のものが設けられているとともに、これら発光ダイオードが、前記光入射面に対して、これの中央部から両側端部に向かうにしたがって輝度のランクが順次高くなる配置で設けられ、且つ互いに隣接する各二つの間隔が、それら二つの輝度のランクが大きくなるのに対応して大きく設定され、全ての前記各発光ダイオードに定電流回路から同一値の電流が供給れることにより、前記液晶表示パネルの背面に対して、これの全体に均一な照度の照明光が前記導光板を通じて照射される。
このようにすることで、各発光ダイオードを、第2の発明とは異なり、導光板の光入射面に対して、これの中央部から両側端部に向かうにしたがって輝度のランクが順次高くなる配置で設けながらも、第1の発明と同様の効果を得ることができる。
第4の発明に係る液晶表示装置では、液晶表示パネルの背面側に拡散板および取付基板を順次配置し、前記取付基板に行方向および列方向に配列して二次元状の配置で取り付けられた複数の発光ダイオードの発光を前記拡散板で拡散したのちに前記液晶表示パネルの背面全体を照射する直下ライト方式の液晶表示装置において、前記発光ダイオードとして、輝度のランクが互いに異なる複種類のものが設けられるとともに、これら発光ダイオードが、前記取付基板に、これの中央部から周縁部に向かうにしたがって輝度のランクが順次低くなる配置で、且つ互いに隣接する各二つの間隔を、それら二つの輝度のランクが大きくなるのに対応して大きく設定して取り付けられ、全ての前記各発光ダイオードに定電流回路から同一値の電流が供給されることにより、前記液晶表示パネルの背面に対して、これの全体に均一な照度の照明光が前記拡散板を通じて照射される
このようにすることで、輝度のランクが異なる発光ダイオードを混用し、しかも各発光ダイオードに同じ大きさの電流を流しても、液晶表示パネルの背面の照度が均一になり、液晶表示パネルの画面の輝度も均一になる。これにより、直下ライト方式によるテキスト表示用の液晶表示装置において、第1または第2の発明の効果と同様の効果を得ることができる。
本発明によれば、発光ダイオードの輝度のばらつきを補償するための回路や部品を設けなくても、画像表示用の液晶表示装置またはテキスト表示用の液晶表示装置において、所望の輝度プロフィールを得ることができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。本発明に係るサイドライト方式の液晶表示装置は、図1に示すように、液晶表示パネル3と面状光源装置10とから構成され、上述のように液晶表示パネル3の背面全体がバックライトで照明される。液晶表示装置には、テレビジョン受像機やデジタルカメラのモニタなどのように主に画像を表示するもの(以下、画像表示用の液晶表示装置という)と、パーソナルコンピュータのモニタや電子辞書の表示部のように主にテキストを表示するもの(以下、テキスト表示用の液晶表示装置という)とがある。画像表示用の液晶表示装置では、画面の中央部の画像が重視されるので、中央部の輝度が高く、周縁部の輝度が低くなるようにする。それに対し、テキスト表示用の液晶表示装置では、画面全体で輝度が均一(輝度の分布特性が平坦)になるようにする。画面の輝度を上述のようにするためには、画面の輝度に合わせて液晶表示パネル3の背面全体を照明するする必要がある。
図2は、画像表示用の液晶表示装置の発光ダイオード(以下、LEDという)の配置を示す図であり、液晶表示装置の画面側から見たものである。但し、リフレクタ2(図1)の図示は省略している。この液晶表示パネル3は小型のものであり、6つの白色のLED1が液晶表示パネル3の辺(実際には導光板5の側面(図1(b))であり、後述の図4、図5でも同様である)に沿ってライン状に略等間隔D(例えば1cm間隔)で配置されている。LED1のうち、LED1c,1dは上述の輝度のランクが「高」のものであり、LED1b,1eは「中」のものであり、LED1a,1fは「低」のものである。図2および以降の図面では、白抜きの矩形で高輝度(輝度のランクが「高」)のLEDを表し、ハッチング付きの矩形で中輝度のLEDを表し、黒塗りの矩形で低輝度のLEDを表している。尚、LED1の輝度の高低は相対的なものであるので、中輝度のLED1b,1eは、高輝度のLED1c,1dを基準とすると低輝度であり、低輝度のLED1a,1fを基準とすると高輝度であるといえる。
図3は、上記のLED1の駆動回路の構成例を示す。定電流回路11は、不図示の制御部からの制御信号に応じて、オン/オフする。定電流回路11がオンすると、直列に接続されたLED1a〜1fおよび抵抗12に一定の電流が電源から供給され、LED1a〜1fが点灯する。また、定電流回路11は、フィードバックされる抵抗12の電圧を監視することにより、LED1a〜1fに流れる電流が所定の値になるように制御している。ここでは6つのLED1a〜1fを直列に接続しているが、LEDの個数が多い場合などには、LEDを複数の系列に分けて点灯させるようにする。また、定電流回路11を構成する部品の値を変えることにより、LED1の輝度を全体的に高く、または低くすることもできる。
上記のように、液晶表示パネル3の辺の中央部に高輝度のLED1c,1dを、中間部に中輝度のLED1b,1eを、そして端部側に低輝度のLED1a,1fを略等間隔Dで配置し、しかもLED1a〜1fに同じ大きさの電流が流れるようにしているので、輝度ランクが異なるLED1を混用しても、液晶表示パネル3の背面の照度は、中央部では高くなり、周縁部に向かうにしたがって低下していく。この結果、液晶表示パネル3の画面の輝度も、中央部では高くなり、周縁部に向かうにしたがって低下していく。すなわち、画像表示用の液晶表示装置において、所望の輝度プロフィールが得られる。さらに、特許文献1、2に示される可変抵抗器や印加電圧制御回路などが不要であるので、製造コストの上昇が抑えられる。また、印加電圧制御回路などが存在しないので、消費電力の上昇も抑えられる。
図4はテキスト表示用の液晶表示装置のLEDの配置を示す。6つの白色のLED1が液晶表示パネル3の辺に沿ってライン状に配置されている。LED1のうち、LED1i,1jは上述の輝度のランクが「高」のものであり、LED1h,1kは「中」のものであり、LED1g,1mは「低」のものである。また、D1は高輝度のLED1i,1jの間隔、D2は高輝度のLED1i(または1j)と中輝度のLED1h(または1k)との間隔、D3は中輝度のLED1h(または1k)と低輝度のLED1g(または1m)との間隔であり、D1>D2>D3である。つまり、液晶表示パネル3の背面全体での照度が均一になるように、導光板5(図1(b))の光の伝播特性なども考慮し、各LED1の輝度に合わせて間隔D1〜D3および各LED1の配置が決められている。例えば、間隔D1〜D3の両端の2つのLED1の輝度が小さくなるにしたがって、間隔D1〜D3が小さくなるようになる。尚、図2と図4ではLED1の配置が異なるので、液晶表示パネル3の背面でバックアップの照度ムラが生じないように、それぞれの配置に適した導光板5が使用される。
上記のように、液晶表示パネル3の辺の中央部に高輝度のLED1i,1jを配置し、中間部に中輝度のLED1h,1kを配置し、端部側に低輝度のLED1g,1mを配置し、間隔D1〜D3を上記のように決め、しかもLED1g〜1mに同じ大きさの電流が流れるようにしているので、輝度のランクが異なるLED1を混用しても、液晶表示パネル3の背面の照度が均一になり、画面全体の輝度を略均一にすることができる。すなわち、テキスト表示用の液晶表示装置において、所望の輝度プロフィールが得られる。さらに、特許文献1、2に示される可変抵抗器や印加電圧制御回路などが不要であるので、製造コストの上昇が抑えられる。また、印加電圧制御回路などが存在しないので、消費電力の上昇も抑えられる。
図4では中央部に高輝度のLED1i,1jを配置したが、図5に示すように、中央部に低輝度のLED1q,1rを配置し、中間部に中輝度のLED1p,1sを配置し、端部側に高輝度のLED1n,1tを配置するようにしてもよい。図において、D4は低輝度のLED1q,1rの間隔、D5は低輝度のLED1q(または1r)と中輝度のLED1p(または1s)との間隔、D6は中輝度のLED1p(または1s)と高輝度のLED1n(または1t)との間隔であり、D4<D5<D6である。図示は省略するが、中央部に中輝度のLEDを配置し、中間部に高輝度のLEDを配置し、端部側に低輝度のLEDを配置するようにしてもよい。この場合も、液晶表示パネル3の背面全体での照度が均一になるように、隣り合うLEDの間隔が決められる。
以上述べた実施形態においては、3つの輝度のランクに属するLED1を用い、しかも各ランクに属するLED1が2つずつである場合について説明したが、2つあるいは4つ以上の輝度のランクに属するLEDを用いても本発明を実施することができる。また、各ランクに属するLEDが1つまたは3つでも本発明を実施することができる。例えば、図4の2つの中間部にそれぞれ2つの中輝度のLEDを配置した場合には、当該LEDは、間隔D2よりも狭く、且つ間隔D3よりも広い間隔で配置される。
また、上記実施形態では、LED1は白色のLEDとしたが、R,G,B各色のLEDを用いる場合でも、上述の方法で各色のLEDを配置することにより本発明を実施することができる。この場合、特許文献2に示されるように各色のLEDを時分割的に点灯させれば、液晶表示パネル3の前面にカラーフィルタ(不図示)を貼り付ける必要がなくなる。さらに、上記実施形態では、液晶表示パネル3が小型である場合について説明したが、テレビジョン受像機やパーソナルコンピュータのモニタ用の大型の液晶表示装置においても本発明を実施することができる。
さらに、上記実施形態では、サイドライト方式の液晶表示装置について説明したが、本発明は直下ライト方式の液晶表示装置にも適用することができる。以下では、本発明を直下ライト方式の液晶表示装置に適用した例について説明する。図6は直下ライト方式の液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、液晶表示パネル3と、液晶表示パネル3の背面側に配置された面状光源装置10aとから構成される。面状光源装置10aは、拡散板4aと、拡散板4aの背面側に配置されたLED1を実装したプリント基板7とから構成される。LED1からの光は拡散板4aで拡散され、この光(バックライト)で液晶表示パネル3の背面全体が照明される。
図7は、上述の画像表示用の液晶表示装置のLED1の配置を示すものであり、図6のプリント基板7を上面から見たものである。プリント基板7上には、多数の高輝度(輝度のランクの高い)のLED1xと低輝度(輝度のランクの低い)のLED1yとが二次元状に配置されており、中央部に高輝度のLED1xが取り付けられ、周縁部に低輝度のLED1yが取り付けられている。また、高輝度のLED1x同士の間隔、高輝度のLED1xと低輝度のLED1yとの間隔、および低輝度のLED1y同士の間隔は互いに略等しくなっており、しかも各LED1x,1yには同じ大きさの電流が流れるようにしているので、液晶表示パネル3の画面の中央部では輝度が高く、周縁部に向かうにしたがって輝度が低下していく。すなわち、画像表示用の液晶表示装置において、所望の輝度プロフィールが得られる。
図8は、上述のテキスト表示用の液晶表示装置のLED1の配置を示す。プリント基板7上には、多数の高輝度のLED1xと低輝度のLED1yとが二次元状に配置されており、中央部に高輝度のLED1xが取り付けられ、周縁部に低輝度のLED1yが取り付けられている。ここで、高輝度のLED1x同士の間隔は高輝度のLED1xと低輝度のLED1yとの間隔よりも大きく、高輝度のLED1xと低輝度のLED1yとの間隔は低輝度のLED1y同士の間隔よりも大きい。このように、上述の図4と同様の考え方で各LED1x,1yが配置されており、しかも各LED1x,1yには同じ大きさの電流が流れるようにしているので、液晶表示パネル3の画面全体で輝度が略均一になる。すなわち、テキスト表示用の液晶表示装置において、所望の輝度プロフィールが得られる。図示は省略するが、図5と同様の考え方でLEDを二次元状に配置しても、液晶表示パネル3の画面全体で輝度を略均一にすることができる。
サイドライト方式の液晶表示装置の構成を示す図である。 画像表示用の液晶表示装置のLEDの配置を示す図である。 LEDの駆動回路の構成例を示す図である。 テキスト表示用の液晶表示装置のLEDの配置を示す図である。 テキスト表示用の液晶表示装置のLEDの他の配置を示す図である。 直下ライト方式の液晶表示装置の構成を示す図である。 画像表示用の液晶表示装置のLEDの配置を示す図である。 テキスト表示用の液晶表示装置のLEDの配置を示す図である。
符号の説明
1,1a〜1t,1x,1y 発光ダイオード(LED)
3 液晶表示パネル
4,4a 拡散板
5 導光板
6 反射シート
7 プリント基板
10,10a 面状光源装置

Claims (4)

  1. 液晶表示パネルの背面に導光板を設け、この導光板の面にライン状に配置した複数の発光ダイオードで液晶表示パネルの背面を照明する液晶表示装置において、
    前記導光板の面の中央部に配置された輝度のランクが相対的に高い発光ダイオードと、端部側に配置された輝度のランクが相対的に低い発光ダイオードとを備え、
    前記各発光ダイオードには同じ大きさの電流が流され
    前記輝度の高い発光ダイオード同士は、前記液晶表示パネルの背面が均一に照明されるように、前記輝度の高い発光ダイオードと前記輝度の低い発光ダイオードとの間隔よりも広い間隔で配置されることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 液晶表示パネルの背面に導光板を設け、この導光板の面に設定された光入射面に沿ってライン状に配置した複数の発光ダイオードの発光を前記導光板を介して前記液晶表示パネルの背面全体に照射するサイドライト方式の液晶表示装置において、
    前記発光ダイオードとして、輝度のランクが互いに異なる複種類のものが設けられているとともに、これら発光ダイオードが、前記光入射面に対して、これの中央部から両側端部に向かうにしたがって輝度のランクが順次低くなる配置で設けられ、且つ互いに隣接する各二つの間隔が、それら二つの輝度のランクが大きくなるのに対応して大きく設定され、
    全ての前記各発光ダイオードに定電流回路から同一値の電流が供給されることにより、前記液晶表示パネルの背面に対して、これの全体に均一な照度の照明光が前記導光板を通じて照射されることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 液晶表示パネルの背面に導光板を設け、この導光板の面に設定された光入射面に沿ってライン状に配置した複数の発光ダイオードの発光を前記導光板を介して前記液晶表示パネルの背面全体に照射するサイドライト方式の液晶表示装置において、
    前記発光ダイオードとして、輝度のランクが互いに異なる複種類のものが設けられているとともに、これら発光ダイオードが、前記光入射面に対して、これの中央部から両側端部に向かうにしたがって輝度のランクが順次高くなる配置で設けられ、且つ互いに隣接する各二つの間隔が、それら二つの輝度のランクが大きくなるのに対応して大きく設定され、
    全ての前記各発光ダイオードに定電流回路から同一値の電流が供給れることにより、前記液晶表示パネルの背面に対して、これの全体に均一な照度の照明光が前記導光板を通じて照射されることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 液晶表示パネルの背面側に拡散板および取付基板を順次配置し、前記取付基板に行方向および列方向に配列して二次元状の配置で取り付けられた複数の発光ダイオードの発光を前記拡散板で拡散したのちに前記液晶表示パネルの背面全体を照射する直下ライト方式の液晶表示装置において、
    前記発光ダイオードとして、輝度のランクが互いに異なる複種類のものが設けられるとともに、これら発光ダイオードが、前記取付基板に、これの中央部から周縁部に向かうにしたがって輝度のランクが順次低くなる配置で、且つ互いに隣接する各二つの間隔を、それら二つの輝度のランクが大きくなるのに対応して大きく設定して取り付けられ、
    全ての前記各発光ダイオードに定電流回路から同一値の電流が供給されることにより、前記液晶表示パネルの背面に対し、これの全体に均一な照度の照明光が前記拡散板を通じて照射されることを特徴とする液晶表示装置。
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