JP2008103200A - Backlight device and method for driving same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードを用いたバックライト装置に関する。 The present invention relates to a backlight device using a light emitting diode.
液晶ディスプレイに用いられる液晶は、自ら発光しないためバックライトなどの光源が必要となる。バックライトの方式には、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)などの光源を液晶パネルの端に配置し、導光板を備えて光を拡散させる導光板方式と、LEDなどの光源を液晶パネルの背面に配置した直下方式がある。 Since the liquid crystal used for the liquid crystal display does not emit light by itself, a light source such as a backlight is required. In the backlight method, a light source such as an LED (Light Emitting Diode) is arranged at the end of the liquid crystal panel, and a light guide plate method that diffuses light by providing a light guide plate, and a light source such as an LED is used for the liquid crystal panel. There is a direct system located on the back.
導光板方式のバックライト装置は、バックライトを薄型化することが可能であるが、光源を配置するスペースが限られているので、大型化、高輝度化が困難である。 The light guide plate type backlight device can reduce the thickness of the backlight. However, since the space for arranging the light source is limited, it is difficult to increase the size and increase the luminance.
一方、直下方式のバックライト装置は、多数の光源を配置することができるので、大型化、高輝度化が容易である。LEDを用いた直下方式のバックライトとして特許文献1および特許文献2に記載のものが知られている。
しかしながら、LEDを用いた直下方式のバックライト装置は、発光面の輝度を均一化するために、各LEDの発光を混色させる必要があり、発光面とLEDとの距離を離さなければならず、薄型化が困難であった。 However, in order to make the brightness of the light emitting surface uniform, the direct-type backlight device using LEDs needs to mix the light emission of each LED, and the distance between the light emitting surface and the LED must be separated, Thinning was difficult.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、発光面の輝度を均一化するとともに、薄型化が可能なバックライト装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a backlight device that can make the luminance of the light emitting surface uniform and can be made thin.
第1の本発明に係るバックライト装置は、複数のLEDと、LEDから放射される光を入射して拡散する拡散板とを備えたバックライト装置であって、LEDは、隣接する3つのLEDの各々が正三角形の頂点を構成するように配置されていることを特徴とする。 A backlight device according to a first aspect of the present invention is a backlight device including a plurality of LEDs and a diffusion plate that receives and diffuses light emitted from the LEDs, and the LEDs include three adjacent LEDs. Are arranged so as to form vertices of an equilateral triangle.
本発明にあっては、LEDを、隣接する3つのLEDの各々が正三角形の頂点を構成するように配置することで、隣接するLEDの距離が等しくなり、拡散板に照射される光量のばらつきが少なくなるので、バックライト装置の発光面の輝度を均一化することができる。 In the present invention, by disposing the LEDs so that each of the three adjacent LEDs constitutes the apex of an equilateral triangle, the distance between the adjacent LEDs becomes equal, and the amount of light emitted to the diffusion plate varies. Therefore, the luminance of the light emitting surface of the backlight device can be made uniform.
上記バックライト装置において、LEDの指向特性をψ、LEDから拡散板までの距離をh、隣接するLEDの配置間隔をdとすると、隣接するLEDの配置間隔は、d≦2htan(ψ/2)の関係式を満たすことを特徴とする。 In the backlight device, assuming that the directivity characteristic of the LED is ψ, the distance from the LED to the diffusion plate is h, and the arrangement interval of the adjacent LEDs is d, the arrangement interval of the adjacent LEDs is d ≦ 2 h tan (ψ / 2). The above relational expression is satisfied.
本発明にあっては、d≦2htan(ψ/2)という関係式が満たされるようにLEDの指向特性ψ、LEDから拡散板までの距離hおよび隣接するLEDの配置間隔dを設定することにより、拡散板に入射する光量のムラを低減することができるので、発光面の輝度を均一化したバックライト装置を提供することができる。また、d≦2htan(ψ/2)の関係式を満たすように、LEDから拡散板までの距離hを短くすることで、拡散板に入射する光量のムラを低減させたまま、バックライト装置の薄型化を可能とする。 In the present invention, by setting the directivity characteristic ψ of the LED, the distance h from the LED to the diffusion plate, and the arrangement interval d of adjacent LEDs so that the relational expression d ≦ 2 h tan (ψ / 2) is satisfied. Since unevenness in the amount of light incident on the diffusion plate can be reduced, a backlight device in which the luminance of the light emitting surface is made uniform can be provided. In addition, by reducing the distance h from the LED to the diffusion plate so as to satisfy the relational expression of d ≦ 2h tan (ψ / 2), the unevenness of the amount of light incident on the diffusion plate is reduced and the backlight device Thinning is possible.
上記バックライト装置において、LEDの指向特性ψは、30°≦ψ≦90°であることがLED毎に照射する領域を区分しやすくなるので望ましい。 In the backlight device described above, it is desirable that the directivity characteristic ψ of the LED is 30 ° ≦ ψ ≦ 90 ° because it is easy to distinguish the irradiation region for each LED.
第2の本発明に係るバックライト装置の駆動方法は、上記バックライト装置の駆動方法であって、複数のLEDを、それぞれが複数のLEDを含む複数のLEDグループに分け、当該LEDグループ毎に輝度を制御することを特徴とする。 A driving method of a backlight device according to a second aspect of the present invention is the driving method of the backlight device, wherein a plurality of LEDs are divided into a plurality of LED groups each including a plurality of LEDs, and each of the LED groups is divided. The brightness is controlled.
本発明にあっては、配置したLEDを複数のLEDグループに分けて輝度を制御することにより、LEDの輝度のばらつきをLEDグループ単位で補正することができるので、発光面の輝度を均一化したバックライト装置を提供することができる。また、バックライト装置の温度の変化により生じた輝度ムラもLEDグループ単位で輝度を制御することで解消することができる。 In the present invention, by dividing the arranged LEDs into a plurality of LED groups and controlling the luminance, the variation in the luminance of the LEDs can be corrected in units of LED groups, so the luminance of the light emitting surface is made uniform. A backlight device can be provided. In addition, luminance unevenness caused by a change in the temperature of the backlight device can be eliminated by controlling the luminance in units of LED groups.
本発明によれば、発光面の輝度を均一化するとともに、薄型化が可能なバックライト装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a backlight device in which the luminance of the light emitting surface is made uniform and the thickness can be reduced.
以下、一実施の形態におけるバックライト装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態におけるバックライト装置の構成を示す分解斜視図である。同図に示すバックライト装置は、バックフレーム6と、フロントフレーム7と、バックフレーム6とフロントフレーム7との間に輝度ムラを低減するための拡散板3と、レンズシート4,拡散シート5などの光学シートとを備えた構成をしており、バックフレーム6の内側の面には、LED1(図示せず)を配置するための基板2が配置されている。LED1から放射された光は、拡散板3、レンズシート4,拡散シート5を透過してフロントフレーム7の上面から放射される。
Hereinafter, a backlight device according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a backlight device according to the present embodiment. The backlight device shown in FIG. 1 includes a back frame 6, a front frame 7, a
図2は、上記バックライト装置に備えられたLED1の配置を示す平面図である。LED1は、隣接する3つのLED1の各々が正三角形の頂点を構成するようにバックフレーム6の基板2の全面に敷き詰められている。このように、隣接するLED1の距離が等しくなるように配置することで、バックライト装置の発光面の輝度を均一化することができる。
FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of the
図3は、上記バックライト装置に備えられたLED1の配置を示す断面図である。同図には、基板2と、基板2に配置された隣接するLED1と、拡散板3が示されており、さらに、LED1の法線方向1aと、LED1の法線方向1aの光度を100%としたときにLED1の光度が50%となる光度半値線1bが示されている。同図に示すように、LED1は、隣接するLED1と光度半値線1bが拡散板3上で交差するように配置されている。法線方向1aと拡散板3が交差する点Aに入射する光量と隣接するLED1の光度半値線1bが交差する点Bに入射する光量は略等しく、点Aと点Bにおいて光が拡散板3に入射する角度は異なっているが、拡散板3が入射光を十分散乱するために、拡散板3から放射される光は均一化される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the arrangement of the
LED1の指向特性をψ、LED1の放射面から拡散板3までの距離をh、隣接するLED1の配置間隔をdとすると、LED1の配置間隔dがd=2htan(ψ/2)の関係式を満たす場合に、図3に示したように、光度半値線1bが拡散板3上で交差する。なお、LED1の指向特性とは、LED1の法線方向1aの光度を100%とした場合、光源に対して傾いた方向から見たときに光度が50%となる半値角θ1/2を2倍した値(2θ1/2)である。
Assuming that the directivity characteristic of the
図4の断面図に示すように、LED1の配置間隔が狭く、LED1の配置間隔d'がd'<2htan(ψ/2)の関係にある場合には、隣接するLED1から等距離にある拡散板3上の点Cに入射する光量は、点Cが光度半値線1bの内側に存在することから、LED1の法線方向1a上にある点Aに入射する光量と比較して小さくなることはなく、点Aにおいても、隣接するLED1からの光1cが入射するので、点Aと点Cに入射する光量の差はほとんどなくなり、発光面の輝度を均一化することができる。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 4, when the arrangement interval of the
しかしながら、図5の断面図に示すように、LED1の配置間隔が広く、LED1の配置間隔d''がd''>2htan(ψ/2)の関係にある場合には、隣接するLED1から等距離にある拡散板上の点Dに入射する光量が、LED1の法線方向1a上にある点Aに入射する光量より小さくなるため、発光面上で輝度ムラとして視認されてしまう。
However, as shown in the cross-sectional view of FIG. 5, when the arrangement interval of the
したがって、d≦2htan(ψ/2)という関係式が満たされるようにLED1の指向特性ψ、LED1から拡散板までの距離hおよび隣接するLED1の配置間隔dを設定することで、発光面の輝度を均一化したバックライト装置を提供することができる。
Accordingly, by setting the directivity characteristic ψ of the
また、d≦2htan(ψ/2)の関係式を満たすように、LED1と拡散板3との距離hを短くすることで、拡散板3に入射する光量のムラを低減させたまま、バックライト装置の薄型化を可能とする。
Further, by reducing the distance h between the
図6は、d≦2htan(ψ/2)の関係式を満たすように各定数を設定した32インチのバックライト装置のLED1の配置例を示す平面図である。LED1の指向特性をψ=60°、LED1から拡散板までの距離をh=25mm、LED1の配置間隔をd=26mmとしてLED1を配置した。同図に示す例では、バックライト装置の長手方向と平行に間隔dでLED1を等間隔に配置し、隣接する列同士は、各LED1が正三角形の頂点を構成するように、他方の列に配置されたLED1の中間点に対応して配置されている。また、LED1の配置間隔dは、光度半値線1bが拡散板3と交わる軌跡1eが3つの隣接するLED1で形成される正三角形の略中心で交わるように設定されている。このように、LED1が正三角形の頂点を構成するとともに、光度半値線1bが拡散板3と交わる軌跡1eが交差するように配置することにより、バックライト装置の発光面11の輝度ムラをなくし、輝度を均一化することができる。
FIG. 6 is a plan view showing an arrangement example of the
図7は、d≦2htan(ψ/2)の関係式を満たすように各定数を設定した32インチのバックライト装置のLED1の別の配置例を示す平面図である。図6に示した例と同様に、LED1の指向特性をψ=60°、LED1から拡散板までの距離をh=25mm、LED1の配置間隔をd=26mmとしてLED1を配置した。図7に示す例では、バックライト装置の長手方向に垂直にLED1を等間隔dで配置した例を示している。図6に示した例では504個のLED1を配置しているのに対して、図7に示した例では512個のLED1を配置している。
FIG. 7 is a plan view showing another arrangement example of the
なお、一般的な表面実装タイプのLEDの指向特性は120°程度であるが、指向特性を狭くすると、LED毎に照射する領域を区分しやすくなるので、LEDの指向特性ψは、30°≦ψ≦90°程度が望ましい。指向特性ψが狭すぎると、LED1の配置間隔dを狭くする必要が生じたり、LED1の法線方向1aの光が強すぎて発光面に輝度ムラを生じさせる可能性がある。
The directivity characteristics of a general surface-mount type LED are about 120 °. However, if the directivity characteristics are narrowed, it becomes easy to distinguish the irradiation area for each LED. Therefore, the directivity characteristics ψ of the LED is 30 ° ≦ It is desirable that ψ ≦ 90 °. If the directivity characteristic ψ is too narrow, it may be necessary to reduce the arrangement interval d of the
次に、バックフレーム6に配置したLED1をグループ毎に分割して制御する例について説明する。図8は、図6に示した配置のLED1を縦3エリア、横4エリアの12のグループに分割した様子を示す平面図である。指向特性ψが狭いLEDを用いて、12個に分割された各グループをそれぞれ独立した回路で制御することにより、グループ単位で輝度を変化させることが可能となる。輝度が異なるLEDをグループ毎に分けて配置した場合でも、グループ毎に駆動する電流を調節することにより、バックライト装置の発光面の輝度を均一化することができる。
Next, an example in which the
また、バックライト装置を使用しているときは、バックライト装置の上部および中央部の温度が高くなり、LEDの輝度が変化するので、バックライト装置に温度センサー等を設けてグループ毎にフィードバック制御することにより、バックライト装置の発光面の輝度を均一化することができる。 In addition, when using a backlight device, the temperature at the top and center of the backlight device increases and the brightness of the LED changes. Therefore, a temperature sensor is provided in the backlight device and feedback control is performed for each group. By doing so, the luminance of the light emitting surface of the backlight device can be made uniform.
さらに、映像信号に同期させてグループ毎にバックライト装置の輝度を調節することで、液晶の白抜けを防止することができ、ハイコントラストな液晶表示システムを提供することが可能となる。例えば、バックライト装置の光源として青色LEDに黄色の蛍光体を組み合わせた白色LEDパッケージを用いた場合には、エリア毎に輝度を制御することが可能となり、赤、緑、青のLEDを組み合わせたLEDパッケージを用いた場合には、輝度及び色度を制御することが可能となる。なお、赤、緑、青のLEDを組み合わせる場合には、各色を十分混色させる必要があるため、各LED素子が1つのパッケージに入っているか、あるいは、拡散板に光が到達するまでに十分混色し白色になるように、各LED素子の距離を近くする必要がある。 Further, by adjusting the brightness of the backlight device for each group in synchronization with the video signal, white spots of the liquid crystal can be prevented and a high-contrast liquid crystal display system can be provided. For example, when a white LED package in which a yellow LED is combined with a blue LED is used as the light source of the backlight device, the brightness can be controlled for each area, and red, green, and blue LEDs are combined. When the LED package is used, the luminance and chromaticity can be controlled. When red, green and blue LEDs are combined, it is necessary to mix each color sufficiently, so that each LED element is contained in one package or mixed sufficiently until light reaches the diffusion plate. However, it is necessary to reduce the distance between the LED elements so as to be white.
なお、LEDをグループ毎に分割する分割方法は、図8に示した例に限らず、例えば、横または縦に帯状にグループを分割して制御するものであってもよい。 In addition, the division | segmentation method which divides | segments LED for every group is not restricted to the example shown in FIG. 8, For example, you may divide | segment and control a group into a strip shape horizontally or vertically.
以上説明したように、本実施の形態によれば、隣接する3つのLED1の各々が正三角形の頂点を構成するようにバックフレーム6の基板2に配置することにより、バックライト装置の発光面の輝度を均一化することができる。
As described above, according to the present embodiment, the adjacent three
本実施の形態によれば、LED1の指向特性をψ、LED1から拡散板3までの距離をh、隣接するLED1の配置間隔をdとした場合に、d≦2htan(ψ/2)の関係式を満たすように各定数を設定することにより、拡散板3に入射する光量のムラが低減するので、発光面の輝度を均一化することができる。また、上記関係式を満たすようにLED1から拡散板3までの距離hを短くすることで、バックライト装置の薄型化を可能とする。
According to the present embodiment, when the directivity characteristic of the
本実施の形態によれば、バックフレーム6の基板2に配置した複数のLED1をグループ毎に分けて制御することにより、グループ毎に輝度を調節することができるので、各グループ間の輝度のばらつきを低減させ、発光面の輝度を均一化することができる。
According to the present embodiment, the luminance can be adjusted for each group by controlling the plurality of
1…LED
2…基板
3…拡散板
4…レンズシート
5…拡散シート
6…バックフレーム
7…フロントフレーム
1 ... LED
2 ...
Claims (4)
前記LEDは、隣接する3つの前記LEDの各々が正三角形の頂点を構成するように配置されていることを特徴とするバックライト装置。 A backlight device comprising a plurality of LEDs and a diffuser plate for diffusing light emitted from the LEDs,
The LED is arranged so that each of the three adjacent LEDs constitutes the apex of an equilateral triangle.
前記複数のLEDを、それぞれが複数のLEDを含む複数のLEDグループに分け、当該LEDグループ毎に輝度を制御することを特徴とするバックライト装置の駆動方法。 A driving method of the backlight device according to any one of claims 1 to 3,
A method for driving a backlight device, wherein the plurality of LEDs are divided into a plurality of LED groups each including a plurality of LEDs, and the luminance is controlled for each of the LED groups.
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