JP2007109553A - 照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品規模の拡大を抑制することができ、光源付近の環境の情報を検出することができる照明装置及び照明装置を備えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バックライトユニット１は、導光板１１と、導光板の側縁に対向配置された基板１２と、導光板の側縁に対向して基板上に配設されているとともに導光板の側縁に沿って並んで設けられた複数の第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄを含む光源１３と、基板上に配設され、光源付近の環境情報を検出するサーミスタ１４とを備えている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複数の発光素子を備えた照明装置及び照明装置を備えた液晶表示装置に関する。

近年、カーナビゲーションシステム等に用いられる液晶表示装置は、高輝度の表示特性が求められている。液晶表示装置は、液晶表示パネルと、照明装置とを備えている。液晶表示パネルは、アレイ基板と、このアレイ基板に隙間をおいて対向配置された対向基板と、これら両基板間に狭持された液晶層とを有している。アレイ基板及び対向基板は、これら基板の周縁部に設けられたシール材によって貼り合わされている。

照明装置は、液晶表示パネルの表示面の裏側、すなわち、アレイ基板の外側に設けられた導光板と、導光板の側縁に設けられた光源と、この光源を駆動する駆動回路とを有している。光源には、冷陰極管が使用されているが、近年では、光源に複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）を用いた照明装置が開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２００４−７０３４９号公報 特開２００４−３４２４５４号公報

液晶表示装置の置かれる環境の温度は一定ではないため、ＬＥＤは置かれた環境の温度に応じて輝度レベルが大きく変化することになる。例えば、車載用のカーナビゲーションシステムに用いられる液晶表示装置は高輝度が求められ、また高温の環境下に置かれる場合が多い。このため、ＬＥＤ付近は高温になってしまう。高温の環境下において、ＬＥＤの輝度レベルは下がってしまい、ＬＥＤの製品寿命は短くなってしまう。また、照明装置を設けた場合でも液晶表示装置全体での軽量および薄型といった特徴を損なうことの無いように照明装置を構成するＬＥＤの周辺機器を集積化する技術が要求されている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、製品規模の拡大を抑制することができ、光源付近の環境の情報を検出することができる照明装置及び照明装置を備えた液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る照明装置は、
導光板と、
前記導光板の側縁に対向配置された基板と、
前記導光板の側縁に対向して前記基板上に配設されているとともに前記導光板の側縁に沿って並んで設けられた複数の発光素子を含む光源と、
前記基板上に配設され、前記光源付近の環境情報を検出するセンサとを備えていることを特徴としている。

また、本発明の他の態様に係る照明装置は、
導光板と、
前記導光板の側縁に対向配置された基板と、
前記導光板の側縁に対向して前記基板上に配設されているとともに前記導光板の側縁に沿って並んで設けられた複数の発光素子を含む光源と、
前記基板上に配設され、前記光源付近の環境情報を検出するセンサと、
前記光源及びセンサに接続され、かつ、前記センサが検出した情報に基づいて前記光源に与える電流を制御する駆動回路とを備えていることを特徴としている。

また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、
導光板と、前記導光板の側縁に対向配置された基板と、前記導光板の側縁に対向して前記基板上に配設されているとともに前記導光板の側縁に沿って並んで設けられた複数の発光素子を含む光源と、前記基板上に配設され、前記光源付近の環境情報を検出するセンサとを有した照明装置と、
前記導光板の光放出面に対向して設けられたアレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板及び対向基板間に狭持された液晶層とを有した液晶表示パネルとを備えていることを特徴としている。

この発明によれば、製品規模の拡大を抑制することができ、光源付近の環境の情報を検出することができる照明装置及び照明装置を備えた液晶表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、液晶表示装置は、照明装置としてのバックライトユニット１と、液晶表示パネル２とを備えている。

バックライトユニット１は、光放出面Ｓを含む導光板１１、基板１２、光源１３、サーミスタ１４及び駆動回路１６を備えている。なお、バックライトユニット１は、導光板１１の光放出面Ｓ上に図示しないプリズムシート及び拡散フィルム等の光学系を設けて形成されても良い。

図１に示すように、液晶表示パネル２は、光放出面Ｓに対向して設けられたアレイ基板２０と、対向基板３０と、液晶層４０と、第１偏光板５０と、第２偏光板６０とを有している。

アレイ基板２０は、ガラス基板２１と、このガラス基板上に形成された複数の画素電極２２と、各画素電極を含み、ガラス基板上に成膜された配向膜２３とを有している。また、アレイ基板２０は、ガラス基板２１上に形成された図示しない各種配線やスイッチング素子としての薄膜トランジスタ等を有している。

対向基板３０は、ガラス基板３１と、このガラス基板上に形成された共通電極３２と、この共通電極上に形成された配向膜３３とを有している。画素電極２２及び共通電極３２は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電材料により形成されている。配向膜２３及び配向膜３３には配向処理（ラビング）が施されている。

アレイ基板２０及び対向基板３０は、複数のスペーサ４１により所定の隙間を置いて対向配置されている。アレイ基板２０及び対向基板３０は、両基板の周縁部に配置されたシール材４２により互いに接合されている。液晶層４０は、アレイ基板２０、対向基板３０及びシール材４２間に狭持されている。このため、液晶層４０は、少なくとも複数の画素電極２２及び共通電極３２の重なった画素部に形成されている。第１偏光板５０はアレイ基板２０の外面に配置され、第２偏光板６０は対向基板３０の外面に配置されている。

次に、バックライトユニット１について詳細に説明する。
図１乃至図３に示すように、導光板１１は、液晶表示パネル２の画素部と重なった有効表示領域Ｒ１を有している。基板１２は導光板１１の側縁に対向配置されている。基板１２は、導光板１１の有効表示領域Ｒ１と対向した有効領域Ｒ２及びこの有効領域外側の非有効領域Ｒ３を有している。

光源１３は、複数の発光素子群１３ａを有している。各発光素子群１３ａは、複数の発光素子として、第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄを１つずつ含んでいる。複数の第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄは、導光板１１の側縁に対向して基板１２上に配設されているとともに導光板の側縁に沿って並んで設けられている。ここで、複数の第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄは、基板１２の有効領域Ｒ２に配設されている。

より詳しくは、発光素子群１３ａは、第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄを同一の順番に並べてそれぞれ形成されている。このため、第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄは、導光板１１の側縁に沿って交互に設けられている。

センサとしての温度検出用のサーミスタ１４は、基板１２上に配設され、光源１３付近の環境情報（この場合は、温度）を検出する機能を有している。ここで、サーミスタ１４は基板１２の非有効領域Ｒ３に配設されている。

駆動回路１６は、第１電源部１６ａ、第２電源部１６ｂ及び第３電源部１６ｃを有している。駆動回路１６は、光源１３及びサーミスタ１４にそれぞれ独立して接続されている。なお、第１電源部１６ａ及び全ての第１ＬＥＤ１３ｂは直列に接続され、第１電源部によってこれら第１ＬＥＤが駆動されている。第２電源部１６ｂ及び全ての第２ＬＥＤ１３ｃは直列に接続され、第２電源部によってこれら第２ＬＥＤが駆動されている。第３電源部１６ｃ及び全ての第３ＬＥＤ１３ｄは直列に接続され、第３電源部によってこれら第３ＬＥＤが駆動されている。

駆動回路１６は、サーミスタ１４が検出した情報である温度を取得するとともに、この取得した温度（情報）に基づいて光源１３に与える電流を制御する機能を有している。駆動回路１６での制御例を挙げると、駆動回路は、サーミスタ１４が検出した温度が高温のときに光源１３に与える電流値を低くするよう制御する。

上記したように構成された液晶表示装置によれば、基板１２上には光源１３とともにサーミスタ１４が配設されている。このため、バックライトユニット１にサーミスタ１４を設けた場合であっても、液晶表示装置全体での軽量および薄型といった特徴を損なうことの無いようにバックライトユニットの規模の拡大を抑制することができる。光源１３及びサーミスタ１４は同一の基板１２上に形成されているため、容易に製造することができる。サーミスタ１４を基板１２の非有効領域Ｒ３に配設することにより、液晶表示装置の表示画面に輝度ムラを生じさせることなく、有効に光源１３周辺の温度を検出することができる。

バックライトユニット１は、サーミスタ１４及び駆動回路１６を有している。サーミスタ１４は光源１３付近の温度を検出することができ、これにより駆動回路１６は光源に与える電流を制御することができる。液晶表示装置に高輝度が求められることにより使用時間とともに光源１３付近が高温になった場合や、液晶表示装置が高温の環境下に置かれる場合等に、駆動回路１６は光源１３に与える電流値を低くするよう制御できるため、光源付近の温度の上昇を抑制することができる。

光源１３に与える電流値を低くした場合、液晶表示装置の輝度レベルは低下する。しかしながら、第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄはこれらＬＥＤ付近の温度が低い程輝度レベルが高く、また温度が高い程輝度レベルが低くなる特性を有していることから、光源１３付近の温度の上昇を抑制することにより、液晶表示装置の輝度レベルの低下を抑制することができる。また、光源１３付近の温度の上昇を抑制することにより、第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄの製品寿命の低下を抑制することができる。

次に、この発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図４に示すように、バックライトユニット１は、上述したサーミスタ１４の換わりにセンサとしての光検出用の光センサ１５を有している。光センサ１５は、基板１２上に配設され、光源１３付近の環境情報（この場合は、輝度レベル）を検出する機能を有している。ここで、光センサ１５は基板１２の非有効領域Ｒ３に配設されている。

駆動回路１６は、光源１３及び光センサ１５にそれぞれ独立して接続されている。駆動回路１６は、光センサ１５が検出した情報である輝度レベルを取得するとともに、この取得した輝度レベル（情報）に基づいて光源１３に与える電流を制御する機能を有している。駆動回路１６での制御例を挙げると、駆動回路は、光センサ１５が検出した輝度レベルが低下したときに光源１３に与える電流値を高くするよう制御する。

上記したように構成された液晶表示装置によれば、基板１２上には光源１３とともに光センサ１５が配設されている。このため、バックライトユニット１に光センサ１５を設けた場合であっても、バックライトユニットの規模の拡大を抑制することができる。光源１３及び光センサ１５は同一の基板１２上に形成されているため、容易に製造することができる。光センサ１５を基板１２の非有効領域Ｒ３に配設することにより、液晶表示装置の表示画面に輝度ムラを生じさせることなく、有効に光源１３周辺の輝度レベルを検出することができる。

バックライトユニット１は、光センサ１５及び駆動回路１６を有している。光センサ１５は光源１３付近の輝度レベルを検出することができ、これにより駆動回路１６は光源に与える電流を制御することができる。このため、液晶表示装置に高輝度が求められることにより使用時間とともに光源１３付近が高温になった場合や、液晶表示装置が高温の環境下に置かれる場合等に液晶表示装置の輝度レベルが低下しても、駆動回路１６は光源１３に与える電流値を高くするよう制御できるため、光源の輝度レベルの低下を抑制することができ、液晶表示装置の高輝度を維持することができる。

次に、この発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５及び図６に示すように、バックライトユニット１は複数のサーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを有している。サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは発光素子群１３ａ間に設けられている。そして、サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは基板１２の有効領域Ｒ２に第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄとともに並んで設けられている。

発光素子群１３ａ及びサーミスタ１７ａは直列に接続されている。発光素子群１３ａ及びサーミスタ１７ｂは直列に接続されている。発光素子群１３ａ及びサーミスタ１７ｃは直列に接続されている。

駆動回路１６は第１電源部１６ａを有している。第１電源部１６ａは、発光素子群１３ａ及びサーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃに接続され、第１電源部１６ａによって第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄが駆動されている。

サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、それぞれサーミスタ付近の温度に対応して電気抵抗が変化する特性を有している。この実施の形態において、サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃとしては、その抵抗値が、それぞれサーミスタ付近の温度が上昇するにつれて上昇し、また、それぞれサーミスタ付近の温度が低下するにつれて低下するタイプのものを用いる。このため、サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、サーミスタが検出した温度に基づいて光源１３（第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄ）に与える電流を制御する機能を有している。

上記したように構成された液晶表示装置によれば、基板１２上に光源１３とともにサーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが配設されている。このため、バックライトユニット１にサーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃを設けた場合であっても、バックライトユニットの規模の拡大を抑制することができる。光源１３及びサーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは同一の基板１２上に形成されているため、容易に製造することができる。

サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは上記した実施例に限らず、基板１２の非有効領域Ｒ３に配設しても良い。これにより、液晶表示装置の表示画面に輝度ムラを生じさせることなく、有効に光源１３周辺の温度を検出することができる。

サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは光源１３付近の温度を検出するとともに温度に応じて電気抵抗を変化させることができ。これにより、サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは光源１３に与える電流を制御することができる。このため、液晶表示装置に高輝度が求められることにより使用時間とともに光源１３付近が高温になった場合や、液晶表示装置が高温の環境下に置かれる場合等に、サーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは光源１３に与える電流値を低くするため、光源付近の温度の上昇を抑制することができる。

上記したことから、駆動回路１６が電流を制御する機能を有していない場合であってもサーミスタ１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより光源１３に与える電流を制御することができる。また、光源１３付近の温度の上昇を抑制することにより、第１ＬＥＤ１３ｂ、第２ＬＥＤ１３ｃ及び第３ＬＥＤ１３ｄの製品寿命の低下を抑制することができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、液晶表示装置の輝度レベルを高めたい場合は、ＬＥＤを導光板１１の複数の側縁に対向して設けても良い。この場合、導光板１１の複数の側縁と対向するような基板１２を用いたり、複数の基板を用いたりすれば良い。サーミスタ１４および光センサ１５はそれぞれ２つ以上設けてバックライトユニット１を構成しても良い。

光源１３に与える電流を制御する際は電流値の制御に限らず、以下に示す場合であっても良い。
（１）駆動回路１６はＬＥＤを選択的に駆動しても良い。上述した第１及び第２の実施の形態において、駆動回路１６は、例えば、全ての第１ＬＥＤ１３ｂ及び全ての第２ＬＥＤ１３ｃにのみ電流を与えて全ての第３ＬＥＤ１３ｄに電流を与えないように制御しても良い。

（２）駆動回路１６は、直流ではなくパルスとして光源１３に電流を与えても良い。この場合、ＯＮ時のパルス幅とＯＦＦ時のパルス幅とを制御すれば良い。

本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。 図１に示したバックライトユニットの概略平面図。 図１及び図２に示したバックライトユニットの電気的な接続状態を示す概略図。 本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置のバックライトユニットの概略平面図。 本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置のバックライトユニットの概略平面図。 図５に示したバックライトユニットの電気的な接続状態を示す概略図。

符号の説明

１…バックライトユニット、２…液晶表示パネル、１１…導光板、１２…基板、１３…光源、１３ｂ…第１ＬＥＤ、１３ｃ…第２ＬＥＤ、１３ｄ…第３ＬＥＤ、１４…サーミスタ、１５…光センサ、１６…駆動回路、１６ａ…第１電源部、１６ｂ…第２電源部、１６ｃ…第３電源部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…サーミスタ、２０…アレイ基板、３０…対向基板、４０…液晶層、Ｓ…光放出面、Ｒ１…有効表示領域、Ｒ２…有効領域、Ｒ３…非有効領域。

Claims (10)

1. 導光板と、
   前記導光板の側縁に対向配置された基板と、
   前記導光板の側縁に対向して前記基板上に配設されているとともに前記導光板の側縁に沿って並んで設けられた複数の発光素子を含む光源と、
   前記基板上に配設され、前記光源付近の環境情報を検出するセンサとを備えていることを特徴とする照明装置。
2. 前記センサは、前記光源付近の輝度レベルを検出することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記センサは、前記光源付近の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 前記導光板は有効表示領域を備え、
   前記基板は前記導光板の有効表示領域と対向した有効領域及びこの有効領域外側の非有効領域を有し、
   前記光源は前記基板の有効領域に配設され、前記センサは前記基板の非有効領域に配設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。
5. 導光板と、
   前記導光板の側縁に対向配置された基板と、
   前記導光板の側縁に対向して前記基板上に配設されているとともに前記導光板の側縁に沿って並んで設けられた複数の発光素子を含む光源と、
   前記基板上に配設され、前記光源付近の環境情報を検出するセンサと、
   前記光源及びセンサに接続され、かつ、前記センサが検出した情報に基づいて前記光源に与える電流を制御する駆動回路とを備えていることを特徴とする照明装置。
6. 前記センサは、前記光源付近の輝度レベルを検出し、
   前記駆動回路は、前記センサが検出した輝度レベルに基づいて前記光源に与える電流を制御することを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
7. 前記センサは、前記光源付近の温度を検出し、
   前記駆動回路は、前記センサが検出した温度に基づいて前記光源に与える電流を制御することを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
8. 前記導光板は有効表示領域を備え、
   前記基板は前記導光板の有効表示領域と対向した有効領域及びこの有効領域外側の非有効領域を有し、
   前記光源は前記基板の有効領域に配設され、前記センサは前記基板の非有効領域に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
9. 前記光源及び前記センサはそれぞれ独立して前記駆動回路に接続されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の照明装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の照明装置と、
    前記導光板の光放出面に対向して設けられたアレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板及び対向基板間に狭持された液晶層とを有した液晶表示パネルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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