JP2009210954A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードの発光効率の劣化等によるバックライトの輝度のばらつきを解消させた液晶表示装置の提供。
【解決手段】水平面に対して立てて用いられる液晶表示装置であって、
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトとを有し、
前記バックライトの発光源は、複数の発光ダイオードで構成され、少なくとも該バックライトの上下方向に並設されるものを有し、
前記バックライトの上方に配置された発光ダイオードの間隔は、前記バックライトの下方に配置された発光ダイオードの間隔よりも狭い。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、水平面に対して立てて用いられる液晶表示装置に関する。

たとえばテレビやモニタ等に組み込まれる液晶表示装置は、水平面に対して立てて用いられるようになっている。

そして、該液晶表示装置は、液晶表示パネルと該液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトを備えて構成されるのが一般的である。液晶表示パネルは自発光しないことから、前記バックライトを必要とする。液晶表示パネルは、その各画素においてバックライトからの光の透過率を変化するように駆動され、これによって画像を表示する。

この場合、前記バックライトは、面状光源として構成され、その発光源の一つとして発光ダイオード（LED: Light Emitting Diode）が用いられるものが知られている。

該発光ダイオードを用いたバックライトは、たとえば、液晶表示パネルの少なくとも表示領域に対向して配置される導光板と、この導光板の側壁面のうち少なくとも一方の側壁面に沿って並設させた複数の発光ダイオードによって構成される。

また、このように構成されたバックライトの他に、たとえば、特許文献１に開示されているように、前記導光板の替わりに特別な凹凸面を形成した反射板を配置させ、この反射板の上下辺部に、それぞれの辺に沿って並設された複数の発光ダイオードを配置させたものがある。
特開２００５−２２８５３５号公報

しかし、このように構成した液晶表示装置のバックライトにおいて、上側に配置した発光ダイオードは下側に配置した発光ダイオードよりも発光効率が悪くなるとともに、寿命が短くなってしまうことが指摘されるに至った。

本発明者等は、この原因を究明した結果、水平面に対して立てて用いられる液晶表示装置は、熱対流等により、上側の温度が高く下側の温度が低くなるため、温度が高い環境下にある上側の発光ダイオードは発光率が悪くなり、寿命も短くなってしまうことが判明した。

これを放置することは、液晶表示パネルの表示領域においてバックライトによる輝度のばらつきが生じることになるため、その解決策が望まれるに至った。

本発明の目的は、発光ダイオードの発光効率の劣化等によるバックライトの輝度のばらつきを解消させた液晶表示装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）本発明による液晶表示装置は、たとえば、水平面に対して立てて用いられる液晶表示装置であって、
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトとを有し、
前記バックライトの発光源は、複数の発光ダイオードで構成され、少なくとも該バックライトの上下方向に並設されるものを有し、
前記バックライトの上方に配置された発光ダイオードの間隔は、前記バックライトの下方に配置された発光ダイオードの間隔よりも狭いことを特徴とする。

（２）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、 前記発光ダイオードの間隔は、上方から下方にかけて段階的に狭くなるように前記発光ダイオードが配置されることを特徴とする。

（３）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、 前記バックライトは、前記液晶表示パネルの少なくとも表示領域に対向して配置される導光板と、この導光板の左右の側壁面のうち少なくとも一方の側壁面に沿って配置された複数の発光ダイオードを有し、前記各発光ダイオードからの光は前記導光板を通して前記液晶表示パネル側へ導かれるように構成したことを特徴とする。

（４）本発明による液晶表示装置は、たとえば、前記バックライトは、前記液晶表示パネルの少なくとも表示領域に対向して配置される反射板と、この反射板の左右の辺側のうち少なくとも一方の辺側に沿って配置された複数の発光ダイオードを有し、前記各発光ダイオードからの光は前記反射板を介して前記液晶表示パネル側へ導かれるように構成したことを特徴とする。

（５）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、 各発光ダイオードにはパルス電圧が印加され、前記バックライトの上方に配置された発光ダイオードに印加されるパルス電圧のデューティ比は、前記バックライトの下方に配置された発光ダイオードに印加されるパルス電圧のデューティ比より小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

（６）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、 前記バックライトの下方側の辺に複数の発光ダイオードが並設して配置されることを特徴とする。

（７）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（６）の構成を前提とし、 前記バックライトの上方側の辺に複数の発光ダイオードが並設して配置されることを特徴とする。

（８）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（７）の構成を前提とし、 前記上方側と下方側の発光ダイオードの間隔は、何れも等間隔であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

（９）本発明による液晶表示装置は、たとえば、前記バックライトの上方側の辺に設けられた発光ダイオードの間隔は、前記バックライトの下方側の辺に設けられた発光ダイオードの間隔よりも狭いことを特徴とする。

なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。

このような構成からなる液晶表示装置は、発光ダイオードの発光効率の劣化等によるバックライトの輝度のばらつきを解消することができる。

本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、各図および各実施例において、同一または類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。

〈実施例１〉
図２は、本発明による液晶表示装置において、モジュール（液晶表示モジュールＬＤＭ）として構成される液晶表示パネルＰＮＬ、光学シートＯＳ、およびバックライトＢＬを示し、これらは観察者側から順次積層して配置される。

なお、液晶表示パネルＰＮＬ、光学シートＯＳ、およびバックライトＢＬは、図示しない複数のフレームによってモジュール化される。

また、このように構成される液晶表示モジュールＬＤＭは、たとえば図３に示すテレビやモニタ等に組み込まれて使用される。したがって、該液晶表示モジュールＬＤＭは水平面に対して立てて用いられ、図３に示すｙ方向において該液晶表示モジュールＬＤＭの上下方向に対応するようになっている。

図２に戻り、液晶表示パネルＰＮＬは、一対の平行配置されたたとえばガラスからなる基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を外囲器とし、これら各基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間に液晶が挟持されて構成される。

基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の液晶側の面には、マトリックス状に配置された画素（図示せず）が該液晶を一構成要素として形成され、これら画素ごとにその光透過率を制御できる。

これら画素が形成された領域を表示領域ＡＲ（図中一点鎖線枠で囲まれた領域）とし、後述のバックライトＢＬからの光を該表示領域ＡＲの全域にわたって照射し、各画素を透過する光を通して観察者に画像を認識させる。

観察者から見て奥側に配置された基板ＳＵＢ１は、たとえば、図中左側辺および上側辺に基板ＳＵＢ２から露出された部分を有し、これらの部分において、複数の半導体装置ＳＣＤの一辺側が接続されるようになっている。

これら半導体装置ＳＣＤは前記各画素を独立に駆動させる回路からなっている。各半導体装置ＳＣＤのうち図中ｘ方向に並設される半導体装置ＳＣＤ（映像信号駆動回路）は、前記基板ＳＵＢ１と接続された一辺側と対向する他の辺側にプリント基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２が接続され、該プリント基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２を介して図示しない回路から外部入力信号が入力される。本実施例の液晶表示装置は、前記プリント基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２はたとえば２個並設されて構成される。

また、前記半導体層ＳＣＤのうち図中ｙ方向に並設される半導体装置ＳＣＤ（走査信号駆動回路）は、例えば、その外部入力信号が基板ＳＵＢ１の表面に形成された配線（図示せず）を介して入力されるようになっているため、前記プリント基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に相当する基板は接続されていない構成となっている。

液晶表示パネルＰＮＬの背面には、たとえば拡散シート、プリズムシート、あるいはこれらの積層体からなる光学シートＯＳを介してバックライトＢＬが配置されている。光学シートＯＳは、バックライトＢＬからの光を拡散、あるいは集光させたりして液晶表示パネルＰＮＬ側に導くようになっている。

前記バックライトＢＬは、導光板ＧＬＢと、たとえば図中ｙ方向の各辺の側壁面に対向して配置される複数の発光ダイオードＬＥＤから構成されている。

前記導光板ＧＬＢは透光性のたとえば樹脂材から構成され、前記液晶表示パネルＰＮＬの少なくとも前記表示領域ＡＲと対向し得る大きさを有する。

該導光板ＧＬＢは、前記複数の各発光ダイオードＬＥＤからの光を前記側壁面から入射させ、前記液晶表示パネルＰＮＬと対向する面の全域から出射させるように構成されている。

図１は、前記バックライトＢＬのみを取り出して示した平面図である。導光板ＧＬＢの図中ｙ方向の辺の側壁面には、複数の発光ダイオードＬＥＤが並設される。導光板ＧＬＢの一方に並設される複数の発光ダイオードＬＥＤは、絶縁基板ＩＢに搭載される。また、他方の辺側に並設される複数の発光ダイオードＬＥＤにおいても同様の構成となっている。

絶縁基板ＩＢ上の各発光ダイオードＬＥＤは、その隣接するもの同士の間隔が、図中上側から下側にかけて順次大きくなるように配置される。

すなわち、図中最上側にある発光ダイオードＬＥＤとその下側にある発光ダイオードＬＥＤとの間隔をｗ１、さらに下側にある発光ダイオードＬＥＤとの間隔をｗ２、さらに下側にある発光ダイオードＬＥＤとの間隔をｗ３、……とした場合、ｗ１＜ｗ２＜ｗ３＜……という関係を有する。換言すれば、水平面に対してたてて使用されるバックライトＢＬにおいて、その下方から上方にかけて各発光ダイオードＬＥＤは粗から密へ至るようにして配置されている。

この実施例の場合、発光ダイオードＬＥＤは、導光板ＧＬＢの図中ｙ方向の両辺に並設されており、これら各辺において並設される発光ダイオードＬＥＤにおいて、上述した配置関係となっている。

バックライトＢＬは、それを立てて使用した場合、熱対流等により、上方において高温となり下方において低温となる。このため、上方部に配置される各発光ダイオードＬＥＤは、周囲が高温になることにより、発光効率が悪くなる傾向にある。しかしながら、個々の発光ダイオードＬＥＤの発光効率が低くなったとしても、隣接する発光ダイオード同士の群として見た場合には、上方部における発光ダイオードＬＥＤ配置密度が高く配置されているため、上方部における発光効率の低下を回避できる。

また、バックライトＢＬにおける上述した温度勾配は、バックライトＢＬの下方から上方にかけて順次高くなる傾向にあることから、本実施例においては図１に示されるように、発光ダイオードＬＥＤの間隔を順次狭くしている。これにより、光源全体の発光効率としては、上下のばらつき無く均一化させることができる。したがって、バックライトＢＬの面光源としての輝度の均一化を図る効果を奏する。

〈実施例２〉
図４は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す説明図で、図１と対応した図となっている。

図１に示す場合と異なる構成は、バックライトＢＬの発光ダイオードＬＥＤが、導光板ＧＬＢの図中ｙ方向の一方の辺側にのみ並設され、他方の辺側には並設されていない点にある。発光ダイオードＬＥＤの間隔を下方から上方にかけて順次狭くしている点は同じである。

このような構成でも、前記発光ダイオードＬＥＤはバックライトＢＬの上下方向に並設された構成となっていることから、実施例１と同様の効果を達成することが出来る。

〈実施例３〉
図５は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す説明図で、図１と対応した図となっている。

図１に示す場合と異なる構成は、バックライトＢＬの発光ダイオードＬＥＤが、導光板ＧＬＢの図中ｘ方向の各辺のうち、下側の辺にも並設されている点にある。下辺側の発光ダイオードＬＥＤ群は、バックライトＢＬの全体的な輝度を向上させるために設けられる。下辺側の発光ダイオードＬＥＤ群における発光ダイオードＬＥＤ間の間隔は、等間隔である。上辺側は、温度分布の影響によって発光効率が悪くなるため、発光ダイオードＬＥＤは設けていない。上辺側に発光ダイオードＬＥＤを設けないことで、排気用の開口を上辺側に設けることが出来、輝度を高めつつ効率良く熱を逃がすことが可能となる。

また、図示していないが、さらに、導光板ＧＬＢの図中ｘ方向の各辺のうち、上側の辺にも発光ダイオードＬＥＤを並設させるようにしてもよい。上辺側の発光ダイオードＬＥＤ群における発光ダイオードＬＥＤ間の間隔も、等間隔である。

そして、上下辺両方に発光ダイオードＬＥＤを設けた場合、図中ｘ方向の各辺のうち上側の辺に並設させた各発光ダイオードＬＥＤの間隔を下側の辺に並設させた各発光ダイオードＬＥＤの間隔よりも小さくする。これは、上下方向の温度分布による発光効率の差異を考慮したものであり、このような構成により、上下の発光ダイオードＬＥＤ群同士の発光効率を均一化することができる。

〈実施例４〉
図６は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す説明図である。図６（ａ）には図１に示したバックライトＢＬを示し、その各発光ダイオードＬＥＤに印加する電圧を図６（ｂ）に示している。

図６（ａ）に示したバックライトＢＬにおいて、その上方から下方にかけて並設される各発光ダイオードＬＥＤを、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、……、ＬＥＤｉ、……、ＬＥＤｎと表した場合、それらに印加する電圧波形を図６（ｂ）のＬＥＤ１、ＬＥＤ２、……、ＬＥＤｉ、……、ＬＥＤｎに示している。

図６において、各発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２、……、ＬＥＤｉ、……、ＬＥＤｎに印加する電圧はパルス電圧とし、それらの周期はたとえば同じとなっている。

そして、発光ダイオードＬＥＤ１に印加されるパルス電圧のデューティ比は、発光ダイオードＬＥＤ２に印加されるパルス電圧のデューティ比よりも小さく、発光ダイオードＬＥＤ２に印加されるパルス電圧のデューティ比は発光ダイオードＬＥＤ３に印加されるパルス電圧のデューティ比よりも小さく、……、発光ダイオードＬＥＤ（ｎ−１）に印加されるパルス電圧のデューティ比は発光ダイオードＬＥＤｎに印加されるパルス電圧のデューティ比よりも小さいという関係となっている。

上述したように、バックライトＢＬの上側に配置される発光ダイオードＬＥＤほど温度影響によって寿命が短くなるという傾向に鑑み、上側に配置される発光ダイオードＬＥＤには、配置位置に応じてパルス電圧のデューティ比を小さくする。これにより、該発光ダイオードＬＥＤの寿命を確保し、全体の発光ダイオードＬＥＤにおける寿命の均一化を図ることが可能となる。

〈実施例５〉
図７において、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。

実施例１ないし実施例４に示したバックライトＢＬは、それぞれ導光板ＧＬＢを備えたものとして構成されたものである。しかし、これに限定されることはなく、たとえば図７に示すように、前記導光板ＧＬＢの配置箇所に該導光板ＧＬＢに替えて反射板ＲＦを備えた構成であっても良い。

バックライトＢＬは、まず、前記液晶表示パネルＰＮＬの表示領域ＡＲに対向する部分において、開口ＯＰを有する筐体ＦＭを有する。該筐体ＦＭの底面にはその全域にわたって反射板ＲＦが配置され、該反射板ＲＦの図中左右の辺側には発光ダイオードＬＥＤが配置されている。

各発光ダイオードＬＥＤからの光は、プリズムＰＳＭを介して反射板ＲＦ側に指向され、該反射板ＲＦによって前記液晶表示パネルＰＮＬ側に反射されるようになっている。

このような構成の場合にあっても、図７（ａ）に示すように、反射板ＲＦの左右の辺側において、図中ｙ方向に並設される複数の発光ダイオードＬＥＤの間隔が、実施例１と同様に、図中上側から下側にかけて順次大きくなるように配置される。

〈実施例６〉
実施例１ないし実施例５では、並設される各発光ダイオードＬＥＤの隣接するもの同士の距離をバックライトＢＬの上方から下方にかけて順次大きくなるように配置したものである。

しかし、バックライトＢＬの上方から下方にかけて複数の領域に区分けし、それぞれの領域内に配置される発光ダイオードＬＥＤの間隔は等しくし、上方から下方への各領域間の発光ダイオードＬＥＤの間隔を順次大きくするようにしてもよい。このようにしても実施例１等と同様の効果を得ることができる。

以上、実施例を用いて本発明を説明してきたが、これまでの各実施例で説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。また、それぞれの実施例で説明した構成は、互いに矛盾しない限り、組み合わせて用いてもよい。

本発明による液晶表示装置に具備されるバックライトの一実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例を示す概略構成図である。 本発明による液晶表示装置の使用態様を示した斜視図である。 本発明による液晶表示装置に具備されるバックライトの他の実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置に具備されるバックライトの他の実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置に具備されるバックライトの他の実施例を示す説明図である。 本発明による液晶表示装置に具備されるバックライトの他の実施例を示す構成図である。

符号の説明

ＰＮＬ……液晶表示パネル、ＡＲ……表示領域、ＯＳ……光学シート、ＢＬ……バックライト、ＧＬＢ……導光板、ＬＥＤ……発光ダイオード、ＩＢ……絶縁基板、ＲＦ……反射板、ＦＮ……筐体、ＰＳＭ……プリズム。

Claims (9)

1. 水平面に対して立てて用いられる液晶表示装置であって、
   液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトとを有し、
   前記バックライトの発光源は、複数の発光ダイオードで構成され、少なくとも該バックライトの上下方向に並設されるものを有し、
   前記バックライトの上方に配置された発光ダイオードの間隔は、前記バックライトの下方に配置された発光ダイオードの間隔よりも狭いことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記発光ダイオードの間隔は、上方から下方にかけて段階的に狭くなるように前記発光ダイオードが配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記バックライトは、前記液晶表示パネルの少なくとも表示領域に対向して配置される導光板と、この導光板の左右の側壁面のうち少なくとも一方の側壁面に沿って配置された複数の発光ダイオードを有し、前記各発光ダイオードからの光は前記導光板を通して前記液晶表示パネル側へ導かれるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記バックライトは、前記液晶表示パネルの少なくとも表示領域に対向して配置される反射板と、この反射板の左右の辺側のうち少なくとも一方の辺側に沿って配置された複数の発光ダイオードを有し、前記各発光ダイオードからの光は前記反射板を介して前記液晶表示パネル側へ導かれるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 各発光ダイオードにはパルス電圧が印加され、前記バックライトの上方に配置された発光ダイオードに印加されるパルス電圧のデューティ比は、前記バックライトの下方に配置された発光ダイオードに印加されるパルス電圧のデューティ比より小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記バックライトの下方側の辺に複数の発光ダイオードが並設して配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記バックライトの上方側の辺に複数の発光ダイオードが並設して配置されることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記上方側と下方側の発光ダイオードの間隔は、何れも等間隔であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記バックライトの上方側の辺に設けられた発光ダイオードの間隔は、前記バックライトの下方側の辺に設けられた発光ダイオードの間隔よりも狭いことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

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