JP2009224030A - Led backlight unit, and liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示パネル等を背後から照明するLEDバックライトユニットおよびこれを用いた液晶表示装置に関し、特には導光板使用のLEDバックライトユニットの調光に関する。 The present invention relates to an LED backlight unit that illuminates a liquid crystal display panel or the like from behind and a liquid crystal display device using the same, and more particularly to light control of an LED backlight unit using a light guide plate.
液晶表示パネルは自身では発光しないため、より明るい表示を得るために、周囲光とは別に液晶表示パネルの背面からパネルを照明することが行われている。この照明に用いられるのがバックライトユニットであって、第1の方法には、光を一様に拡散する性質を有する導光板の上下、あるいは左右のエッジから、例えばLEDや蛍光灯等の光をこの導光板に導入する構成を有している。導光板の前面には液晶表示パネルを配置し、背面には反射板を配置して、液晶表示パネルが一様に照明されるようにする。
第2の方法では、導光板を使用せず、液晶表示パネルの裏側に多数のLEDをマトリクス状、或いは多数の蛍光灯を配置して液晶表示パネルが一様に照明されるよう配置した直下型がある。
Since the liquid crystal display panel does not emit light by itself, in order to obtain a brighter display, the panel is illuminated from the back of the liquid crystal display panel separately from the ambient light. A backlight unit is used for this illumination. The first method includes light from, for example, an LED or a fluorescent lamp from the upper and lower or left and right edges of a light guide plate having a property of uniformly diffusing light. Is introduced into the light guide plate. A liquid crystal display panel is disposed on the front surface of the light guide plate, and a reflective plate is disposed on the back surface so that the liquid crystal display panel is uniformly illuminated.
In the second method, a direct type without using a light guide plate and arranging a large number of LEDs on the back side of the liquid crystal display panel in a matrix or a large number of fluorescent lamps so that the liquid crystal display panel is uniformly illuminated. There is.
第2の方法は液晶表示パネル背面直下に光源があるため液晶表示パネルの任意の一部のエリアの調光が容易にできるため輝度のダイナミックレンジは広いが、輝度ムラが出やすく、輝度ムラを抑えようとすると、光源の数を多くするか、液晶パネルからの距離を大きくする必要があり、LEDの数が増えることによるコストアップや表示装置全体として厚くなるといった問題があり、高級な大型のテレビ等に用途が限定される。
第1の方法の導光板を使用するLEDバックライトは、LEDの数が少なく低コストであるが、液晶表示パネルの任意の1部のエリアの調光が出来なかった。
In the second method, since there is a light source directly under the back of the liquid crystal display panel, it is possible to easily adjust light in any part of the liquid crystal display panel, so the luminance dynamic range is wide, but uneven luminance is likely to occur. If we try to suppress it, it is necessary to increase the number of light sources or increase the distance from the liquid crystal panel, and there are problems such as an increase in cost due to the increase in the number of LEDs and an increase in the thickness of the entire display device. Applications are limited to television and the like.
The LED backlight using the light guide plate of the first method has a small number of LEDs and is low in cost, but it cannot adjust light in an arbitrary part of the liquid crystal display panel.
図9および10は、液晶表示装置に使用される導光板使用の従来のLEDバックライトユニットの概略構造を示す図であり、特に図9はその正面図、図10は側面図である。これらの図において、2は導光板、8はLED素子である。このLED素子8は、例えばフレキシブルプリント基板7' にマウントされ、導光板2の上下のエッジ部分に固定される。
9 and 10 are diagrams showing a schematic structure of a conventional LED backlight unit using a light guide plate used in a liquid crystal display device. In particular, FIG. 9 is a front view thereof, and FIG. 10 is a side view thereof. In these drawings, 2 is a light guide plate and 8 is an LED element. The
このような構造のLEDバックライトユニットでは、点光源であるそれぞれのLED素子8は、等間隔にかつ導光板2を挟んで上下に対向するように配置されている。図1の点線の矢印は、各LED8から導光板2に入射する光の光軸を示している。導光板内に入射した光は、パネル面全体に渡って均一に拡散され、面状の光源を構成する。このようなLEDバックライトユニットを、透過型の液晶表示パネルの背面に配置することによって、バックライト型の液晶表示装置が構成される。
上記図9および10に示す導光板を使用した従来のLEDバックライトユニットでは、液晶表示パネル全体の調光は可能であるが、液晶表示パネルの任意の一部エリアの調光のためにLEDの一部を調光すると、調光したLEDの光軸全体が調光され、液晶表示パネルに帯状の調光部分ができるため、液晶表示パネルの任意の一部のエリアの調光が出来なかった。この結果、映像信号等の外部信号により液晶表示パネルの任意の一部にエリアでの輝度調整が出来ず、これを液晶表示装置に使用した場合、輝度のダイナミックレンジが狭く、その表示品位を落とすこととなった。 In the conventional LED backlight unit using the light guide plate shown in FIGS. 9 and 10 above, the entire liquid crystal display panel can be dimmed. However, for the dimming of any part of the liquid crystal display panel, the LED When part of the light is dimmed, the entire optical axis of the dimmed LED is dimmed, and a strip-shaped dimming part is formed on the liquid crystal display panel. . As a result, it is not possible to adjust the brightness in an area on an arbitrary part of the liquid crystal display panel by an external signal such as a video signal. It became a thing.
本発明は、LED素子を用いた導光板使用の従来のバックライトユニットの上記のような欠点を解決する目的で成されたものであり、LEDバックライトユニットの任意の一部のエリアの輝度を映像信号等外部信号により調整することが可能なLEDバックライトユニットを得ることを目的として成されたものである。 The present invention has been made for the purpose of solving the above-mentioned drawbacks of a conventional backlight unit using a light guide plate using LED elements, and the luminance of an arbitrary partial area of the LED backlight unit is reduced. The object of the present invention is to obtain an LED backlight unit that can be adjusted by an external signal such as a video signal.
上記課題を解決するために、本発明のLEDバックライトユニットは、エッジに設けた光入射面から入射した光を均一化して放出する導光板と、前記導光板の前記光入射面に光を入射する第1、第2の光源とを備え、前記第1の光源は、少なくとも1組の直交する2個のエッジの一方の長手方向に沿って配置された複数個のLED素子を有し、前記第2の光源は前記直交する2個のエッジの他方の長手方向に沿ってかつ前記導光板内での光軸が前記第1の光源から入射する光の光軸と直交するように複数のLED素子を配置する構成としている。 In order to solve the above problems, an LED backlight unit according to the present invention includes a light guide plate that uniformly emits light incident from a light incident surface provided at an edge, and light incident on the light incident surface of the light guide plate. The first light source has a plurality of LED elements arranged along one longitudinal direction of at least one set of two orthogonal edges, and The second light source has a plurality of LEDs along the other longitudinal direction of the two orthogonal edges and so that an optical axis in the light guide plate is orthogonal to an optical axis of light incident from the first light source. The element is arranged.
LEDの調光は、映像信号に基づいて光軸の直交する光源の其々のLEDを点灯/消灯させることで、光軸が交差するエリアの輝度を調整することにより、LEDバックライトユニットの任意の一部分のエリアの輝度を調整できる。 The dimming of the LED is performed by adjusting the brightness of the area where the optical axes intersect by turning on / off each LED of the light source whose optical axes are orthogonal based on the video signal. The brightness of a part of the area can be adjusted.
LEDの調光は、映像信号に基づいて光軸の直交する光源の其々のLEDに流れる電流を増減することで、光軸が交差するエリアの輝度を調整することにより、LEDバックライトユニットの任意の一部分のエリアの輝度を調整できる。
従って、このようなLEDバックライトユニットを設けた液晶表示装置では、輝度のダイナミックレンジが広がり、表示品質の高い表示を行う事ができる。
The dimming of the LED adjusts the brightness of the area where the optical axes intersect by adjusting the luminance of the area where the optical axes intersect by increasing or decreasing the current flowing through each LED of the light source whose optical axis is orthogonal based on the video signal. The brightness of an arbitrary partial area can be adjusted.
Therefore, in a liquid crystal display device provided with such an LED backlight unit, the luminance dynamic range is widened, and display with high display quality can be performed.
また、導光板の上下左右に配されたLEDのうちの、それぞれの一部を点灯/消灯或いは電流制御する構成のLEDバックライトユニットにおいては、上下左右から光源が入力されるため輝度が高くなり、映像信号に基づいて、液晶裏面に内設された光が交差するエリアの画面輝度を調光することでより広い輝度調整が出来るため、このようなLEDバックライトユニットを設けた液晶表示装置では、より人間の視覚に適合した品質の高い表示を行う事ができる。更に、上下、或いは、左右のLEDの取り付け間隔の半分だけずらせて配置したときは、全点灯時の輝度ムラを少なくし、更にLEDバックライトユニットのより細かい任意の一部分のエリアの輝度をより細かく調整できる。 In addition, in the LED backlight unit configured to turn on / off or current control a part of the LEDs arranged on the top, bottom, left, and right of the light guide plate, the luminance increases because the light source is input from the top, bottom, left, and right. In a liquid crystal display device provided with such an LED backlight unit, the brightness of the screen can be adjusted by adjusting the screen brightness in the area where the light inside the liquid crystal intersects based on the video signal. High quality display suitable for human vision can be performed. In addition, when the LED is placed at a position that is shifted by half of the mounting interval of the upper and lower LEDs or the left and right LEDs, the luminance unevenness at the time of full lighting is reduced, and the luminance of an arbitrary partial area of the LED backlight unit is further reduced. Can be adjusted.
本発明のLEDバックライトユニットでは、直交する導光板のエッジに設けた光入射面から入射した光を均一化して放出する導光板と、前記導光板の前記光入射面に光を入射する第1、第2の光源とを備え、前記第1の光源は、少なくとも1組の直交する2個のエッジの一方の長手方向に沿って配置された複数個のLED素子を有し、前記第2の光源は前記直交する2個のエッジの他方の長手方向に沿ってかつ前記導光板内での光軸が前記第1の光源から入射する光の光軸と直交するように複数のLED素子を配置する構成としている。
ユニットの直交する2個のエッジに設けたLED素子を調光することにより、LED素子からの光軸が導光板内で交差するエリアの輝度を調光することができる。従って、このようなLEDバックライトユニットを設けた液晶表示装置では、輝度のダイナミックレンジが広くなるため、より品質の高い表示を行う事ができる。
In the LED backlight unit of the present invention, the light guide plate that uniformly emits the light incident from the light incident surface provided at the edge of the orthogonal light guide plate, and the first light that enters the light incident surface of the light guide plate. A second light source, wherein the first light source has a plurality of LED elements arranged along one longitudinal direction of at least one set of two orthogonal edges, and the second light source The light source has a plurality of LED elements arranged along the other longitudinal direction of the two orthogonal edges and so that the optical axis in the light guide plate is orthogonal to the optical axis of the light incident from the first light source. It is configured to do.
By dimming the LED elements provided at two orthogonal edges of the unit, the luminance of the area where the optical axes from the LED elements intersect in the light guide plate can be dimmed. Therefore, in a liquid crystal display device provided with such an LED backlight unit, the luminance dynamic range is widened, so that higher quality display can be performed.
以下に、本発明をその実施形態を示して説明する。なお、以下の図において図9、10と同一の参照符号は同一または類似の構成要素を示し、従ってその重複した説明は行わない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments thereof. In the following drawings, the same reference numerals as those in FIGS. 9 and 10 indicate the same or similar components, and therefore, the redundant description thereof will not be given.
図1は、本発明の第1の実施形態に係るLEDバックライトユニットを使用した液晶表示装置の構造を示す構造図、図2は本発明の動作説明用の図で、全LED点灯時の光の分布を示す図、図3は図2のLEDバックライトユニットを使用した液晶表示装置の液晶画面を示す説明図である。本実施形態では、図示するように、導光板の左のエッジと、下のエッジにプリント基板等で構成される基板6、基板7上に等間隔にLEDチップ8を搭載し、其々のLEDの光軸が互いに直交するよう配置している。
全LEDが均等に発光しているため液晶画面上のどの部分にも調光部分がない。
図4は、本発明の第1の実施形態に係るLEDバックライトユニットを使用した液晶表示装置の調光時の光の分布を示す図であって、調光しているLEDの光軸を破線で表している。図5は図4のLEDバックライトユニットを使用した液晶表示装置の液晶画面を示す説明図である。
FIG. 1 is a structural diagram showing the structure of a liquid crystal display device using an LED backlight unit according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the present invention. FIG. 3 is an explanatory view showing a liquid crystal screen of a liquid crystal display device using the LED backlight unit of FIG. In the present embodiment, as shown in the figure,
Since all the LEDs emit light uniformly, there is no dimming part in any part on the liquid crystal screen.
FIG. 4 is a diagram showing a light distribution during dimming of the liquid crystal display device using the LED backlight unit according to the first embodiment of the present invention, and the optical axis of the dimming LED is indicated by a broken line. It is represented by FIG. 5 is an explanatory diagram showing a liquid crystal screen of a liquid crystal display device using the LED backlight unit of FIG.
図4、図5に示す様に、本実施形態では、導光板の左のエッジと、下のエッジの其々調光されている光軸の交差するエリアが調光部分であり、図5の液晶画面では、網で表現してある部分が調光される。
導光板の左エッジ又は下のエッジに配置されているLEDのうちのどちらかのLEDが調光されている場合は、液晶画面の輝度は左エッジ又は下のエッジの明るい側の輝度で決定されるため、調光しているLEDによる帯状の調光部分は発生せず、左エッジと下のエッジの調光しているLEDの光軸が交差している部分のみ調光される。
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, in this embodiment, the area where the left light edge of the light guide plate and the light axis where light is dimmed at the lower edge is the light control portion. On the liquid crystal screen, the portion expressed by the net is dimmed.
When one of the LEDs arranged on the left or lower edge of the light guide plate is dimmed, the brightness of the LCD screen is determined by the brightness on the bright side of the left or lower edge. For this reason, a strip-shaped dimming portion due to the dimming LED does not occur, and only the portion where the optical axes of the dimming LEDs of the left edge and the lower edge intersect is dimmed.
図6、図7、図8は、本発明の第2の実施形態に係るLEDバックライトユニットの構造図である。第2の実施形態では、導光板の四つのエッジに其々プリント基板等で構成される基板6、7上に、等間隔にLEDチップを搭載し、導光板の上下のエッジのLEDと左右のエッジのLEDとは光軸が互いに直交するよう配置される。
6, 7 and 8 are structural diagrams of an LED backlight unit according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, LED chips are mounted at equal intervals on the
図6、図7、図8による第2の実施形態では、第1の実施形態が導光板の左エッジと下エッジから光を照射していたのに対し、上下左右から光を照射するため、倍の輝度になり、導光板の欠点であった輝度不足を、昨今のLEDの輝度の上昇と合わせ大幅に改善ができる。調光は、互いに対向するLEDを同時に調光する。これにより第1と第2の光源の調光しているLEDの光軸が交差する部分の輝度を調整できる。 In the second embodiment according to FIGS. 6, 7, and 8, since the first embodiment irradiates light from the left edge and the lower edge of the light guide plate, the light is irradiated from the top, bottom, left, and right. The brightness is doubled, and the shortage of brightness, which is a drawback of the light guide plate, can be significantly improved in combination with the recent increase in brightness of LEDs. In the dimming, the LEDs facing each other are dimmed simultaneously. Thereby, the brightness | luminance of the part which the optical axis of LED which light-controls the 1st and 2nd light source cross | intersects can be adjusted.
更に、第2の実施形態の左右の光源のLEDの配置をLEDの間隔の1/2ピッチオフセットし、同様に、上下の光源のLEDの配置をLEDの間隔の1/2ピッチオフセットすることにより輝度むらを低減することができると共に、調光エリアの分割が多くなるため、調光していない周辺との輝度が滑らかに変化するようになる。 Further, the LED arrangement of the left and right light sources in the second embodiment is offset by ½ pitch of the LED interval, and similarly, the LED arrangement of the upper and lower light sources is offset by ½ pitch of the LED interval. The luminance unevenness can be reduced and the dimming area is increased, so that the luminance with the surrounding area where light is not dimmed changes smoothly.
これら第1の実施形態、第2の実施形態共に、構成しようとする表示パネルの構造に応じて適宜選択されるものである。 Both the first embodiment and the second embodiment are appropriately selected according to the structure of the display panel to be configured.
1・・・筐体
2・・・導光板
3・・・拡散フィルム
4・・・光学フィルム
5・・・液晶
6、6’、7、7’・・・プリント基板
8・・・LED素子
51・・・輝度の低い部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
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