JP2010049993A - バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出射面における輝度むらを低減することができるバックライト装置及び液晶表示装置を得ること。
【解決手段】ＬＥＤバックライト１００は、所定の面上に不均一な配置密度で配置された複数のＬＥＤ１１０と、複数のＬＥＤ１１０から出射された光を入射し、入射した光に拡散作用を与える拡散板１３０とを有し、所定の面と拡散板１３０との距離は、配置密度が低い位置ほど長いという構成を有する。また、ＬＥＤバックライト１００は、拡散板１３０に対応する領域の少なくとも一部において、配置密度と距離の二乗とを掛け合わせた値が一定となるような構成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライト装置及びバックライト装置を用いた液晶表示装置に関し、特に、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）を配列してなるＬＥＤバックライト装置及び液晶表示装置に関する。

近年、いわゆる液晶テレビ等の液晶表示装置は、大型化が進み、更に、壁掛け等の多様な用途に向けて、軽量化、薄型化及び低消費電力化が望まれている。液晶表示装置は、液晶パネルの背面に、面光源装置であるバックライトを配置した構成となっている。バックライトは、１つまたは複数の点光源または線光源と、この光源の光を拡散させて面状光に変換するための拡散板とを配置している。

バックライトの光源には、従来、線光源である冷陰極管が多く用いられていたが、近年、ＬＥＤを用いたバックライトの研究及び開発が盛んに行われている。ＬＥＤは、電力当たりの発光効率が冷陰極管と同等以上であり、更に低消費電力化が進むことが期待されている。したがって、このようなＬＥＤを光源として用いたバックライト（以下「ＬＥＤバックライト」という。）は、将来的に広く普及すると考えられる。

ところが、ＬＥＤバックライトには、三原色のＬＥＤを用いた場合に、出射面の外周部に色むらが発生するという問題がある。また、ＬＥＤバックライトに限らず、バックライトには、その用途目的によっては、あえて不均一な輝度分布を求められる場合がある。例えば、大型液晶テレビにおいて、画面の中央の輝度を特に明るくしたい場合や、暗くてもよい部分の輝度を抑えることで消費電力を低減したい場合である。

色むらの問題を解決するための手段として、また、不均一な輝度分布を実現するための手段として、基板上に不均一な配置密度で複数のＬＥＤを配置する技術が、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。ＬＥＤの配置密度をあえて不均一にしたこのようなＬＥＤバックライトは、今後、様々な用途目的で採用される可能性が高い。
特開２００６−１８９６６５号公報 特開２００７−３１７４２３号公報

しかしながら、光源の配置密度を不均一とした場合、拡散板の出射面のうち、光源の配置密度が低い領域に対応する部分において、輝度むらが発生し易いという問題がある。これは、拡散板の入射面における個々の光源の照射面積は一定であり、光源の配置密度が低い領域に対応する部分では、隣り合う照射領域の間隔が広くなるためである。液晶表示装置において高品位な画像を得るためには、拡散板の出射面における輝度むらをできるだけ抑えることが望ましい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、出射面における輝度むらを低減することができるバックライト装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明のバックライト装置は、所定の面上に不均一な配置密度で配置された複数の光源と、前記複数の光源から出射された光を入射し、入射した光に拡散作用を与える拡散板と、を有し、前記所定の面と前記拡散板との距離は、前記配置密度が低い位置ほど長いという構成を有する。

本発明のバックライト装置は、液晶パネルを表示画面として有する液晶表示装置に用いられるバックライト装置であって、前記液晶パネルの背面側に対向して配置される対向部を有する基板と、前記対向部に不均一な配置密度で配置された複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードから出射された光を入射し、入射した光に拡散作用を与えて液晶パネル側へ出射する拡散板と、前記液晶パネルを照明する光を前記複数の発光ダイオードに発光させる電流を、前記複数の発光ダイオードに供給する電流供給部とを有し、前記電流供給部は、前記対向部の領域内で周囲温度がより高い領域に配置された発光ダイオードに、より低い電流を供給し、より低い電流を供給される発光ダイオードは、より高密度に他の発光ダイオードに隣接して配置され、前記対向部と前記拡散板との距離は、前記配置密度が低い位置ほど長い構成を有する。

本発明のバックライト装置は、液晶パネルを表示画面として有する液晶表示装置に用いられるバックライト装置であって、前記液晶パネルの背面側に対向して配置される対向部を有する基板と、前記対向部に不均一な配置密度で配置された複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードから出射された光を入射し、入射した光に拡散作用を与えて液晶パネル側へ出射する拡散板と、前記液晶パネルを照明する光を前記複数の発光ダイオードに発光させる電流を、前記複数の発光ダイオードに供給する電流供給部とを有し、前記電流供給部は、前記表示画面の垂直方向においてより上方に配置された発光ダイオードに、より低い電流を供給し、より低い電流を供給される発光ダイオードは、より高密度に他の発光ダイオードに隣接して配置され、前記対向部と前記拡散板との距離は、前記配置密度が低い位置ほど長い構成を有する。

本発明の液晶表示装置は、上記バックライト装置と、前記拡散板からの出射光の観察者側への到達状態を制御する液晶表示パネルとを有する。

本発明によれば、配置密度が低い位置ほど、光源から拡散板までの距離が長くなり、拡散板における照射領域が拡大するので、出射面における輝度むらを低減することができる。

以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤバックライト（バックライト装置）の構成を示す図である。図１（ａ）は、ＬＥＤバックライトの概略正面図であり、図１（ｂ）は、ＬＥＤバックライトの概略側面図である。本実施の形態は、例えば、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられ、画面が垂直となるように液晶ディスプレイを設置した状態で、画面上方の輝度を特に高くするようにしたＬＥＤバックライトに関するものである。図１の上下方向は、ＬＥＤバックライトが用いられる液晶表示装置を設置した状態における上下方向、つまり、画面の上下方向に対応している。

図１において、ＬＥＤバックライト１００は、複数のＬＥＤ１１０と、複数のＬＥＤ１１０が配置された基板１２０と、ＬＥＤ１１０の光の出射側に配置された拡散板１３０とを主として有する。複数のＬＥＤ１１０は、例えば、白色ＬＥＤである。基板１２０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性を有する材料を用いた、平板状のプリント基板である。拡散板１３０は、平板状のアクリル板であり、複数のＬＥＤ１１０から出射された光を入射する入射面１３１と、入射面１３１に対向配置された出射面１３２とを有する。拡散板１３０は、表面拡散、内部拡散、またはこれらの組み合わせにより、入射面１３１に入射した光を拡散させて、出射面１３２から出射する。

ＬＥＤ１１０は、図中で拡散板１３０の上方に行くほどより密集して配置されている。具体的には、ＬＥＤ１１０は、拡散板１３０の上端からの距離に反比例する配置密度で、基板１２０に取り付けられている。

基板１２０は、図中で下方に行くほど拡散板１３０との間隔が広くなるように、拡散板１３０に対して傾斜した角度で配置されている。これにより、ＬＥＤ１１０から拡散板１３０の入射面１３１までの距離（以下「光源距離」という。）は、図中で下方に行くほど長くなっている。

ここで、配置密度と光源距離の二乗とを掛け合わせた値が一定となるように、光源距離を設定するものとする。これは、ＬＥＤ１１０をピッチｄで正方配列して輝度むらが許容レベルとなる最短光源距離をＴとすると、ピッチｄと最短光源距離Ｔは比例関係となることに基づいている。ここで、ＬＥＤバックライト１００は、ピッチｄと最短光源距離Ｔの比をαとすると以下の式（１）を満たす。

Ｔ／ｄ＝α ・・・・・・（１）

この場合、配置密度Ｄは、Ｄ＝１／ｄ^２となる。したがって、密度Ｄと最短光源距離Ｔとの関係は、α^２＝ｋと置くと、以下の式（２）を満足する。
Ｄ×Ｔ^２＝ｋ ・・・・・・（２）

本実施の形態のＬＥＤバックライト１００は、配置密度が上方から下方に向けて変化するとともに、傾斜配置され各領域範囲で輝度むらが許容レベルとなる最短光源距離となるよう光源距離が変化している。ＬＥＤバックライト１００は、最も上方に位置するＬＥＤ１１０の光源距離をＴｈ、配置密度をＤｈと置き、最も下方に位置するＬＥＤ１１０の光源距離をＴｌ、配置密度をＤｌと置いたとき、以下の式（３）を満たす。

ｋ＝Ｄｈ×Ｔｈ^２＝ Ｄｌ×Ｔｌ^２ ・・・・・・（３）

また、上記式（３）を満たす数値例を、以下に示す。但し、配置密度Ｄｈ、Ｄｌは、基板１２０における一辺５０ｍｍの正方領域を基準とし、距離Ｔｈ、Ｔｌは、正方領域の中心位置から拡散板１３０の入射面１３１までの距離である。

ｋ＝０.６４
Ｄｈ＝０.００６４［個／ｍｍ^２］
Ｄｌ＝０.００１６［個／ｍｍ^２］
Ｔｈ＝１０［ｍｍ］
Ｔｌ＝２０［ｍｍ］

上記式（３）を満たすようにＬＥＤバックライト１００を構成することにより、光源距離を一定とした構成に比べて、また、図中で下方に行くほど光源距離を短くした構成に比べて、出射面１３２の輝度むらが低減される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、配置密度が低い位置ほど、ＬＥＤ１１０から拡散板１３０までの距離が長くなり、光源の出射光はより大きく拡散されて拡散板１３０に入射する。これにより、拡散板１３０の入射面１３１における照射領域が拡大するので、拡散板１３０の出射面１３２における輝度むらを低減することができる。

また、ＬＥＤ１１０の配置密度が拡散板１３０の上端からの距離に反比例しているので、最も上方に位置するＬＥＤ１１０の光源距離と最も下方に位置するＬＥＤ１１０の光源距離の設定という簡単な設定内容により、上記した輝度むらの低減を実現することができる。

また、拡散板１３０の上方でＬＥＤ１１０の配置密度が高い場合において輝度むらを低減することができるので、拡散板１３０の上方で高い輝度を確保する場合において、輝度むらを低減することができる。すなわち、出射面１３２の輝度むらの低減と、出射面１３２の上方部分の輝度向上とを両立したＬＥＤバックライト１００を提供することができる。

また、ＬＥＤバックライト１００装置の外形を上方が薄い楔形状とすることができるので、ＬＥＤバックライト１００を用いた液晶表示装置は、デザイン性及び設置安定性において有利である。

なお、本実施の形態では、ＬＥＤ１１０の配置密度の高低の変化の向きは、上記内容に限定されるものではない。例えば、拡散板１３０の下方で高い輝度を確保する場合にも、配置密度が低い位置ほど光源距離が長くなるように基板１２０を傾けることにより、同様に輝度むらを低減させることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２として、ＬＥＤの配置密度が、拡散板の垂直中央部分からの距離に反比例している場合について説明する。

図２は、本発明の実施の形態２に係るＬＥＤバックライトの構成を示す図であり、実施の形態１の図１に対応するものである。図１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。図２（ａ）は、ＬＥＤバックライトの概略正面図であり、図２（ｂ）は、ＬＥＤバックライトの概略側面図である。

図２に示すように、ＬＥＤバックライト２００において、複数のＬＥＤ１１０は、図中で拡散板１３０の垂直中央部分により近いほどより密集して配置されている。具体的には、ＬＥＤ１１０は、拡散板１３０の垂直方向中心からの距離に反比例する配置密度で、後述の基板２２０に取り付けられている。

基板２２０は、図中で垂直中央部分から離れるほど拡散板１３０との間隔が広くなるような、拡散板１３０側に凸面を有する円筒面形状となっている。このような基板２２０の形状により、個々のＬＥＤ１１０の照射範囲の面積は、拡散板１３０の垂直中央部分から離れるほど、つまり、ＬＥＤ１１０の配置密度が低い位置ほど大きくなる。

ここで、実施の形態１と同様に、光源距離と配置密度の二乗とを掛け合わせた値が一定となるように、光源距離を設定するものとする。すなわち、ＬＥＤバックライト２００は拡散板１３０の垂直中央部分に位置するＬＥＤ１１０の光源距離をＴｃ、配置密度をＤｃと置き、最も上方に位置するＬＥＤ１１０及び最も下方に位置するＬＥＤ１１０の光源距離をＴｅ、配置密度をＤｅと置いたとき、以下の式（４）を満たす。

ｋ＝Ｄｃ×Ｔｃ^２＝ Ｄｅ×Ｔｅ^２ ・・・・・・（４）

また、上記式（４）を満たす数値例を、以下に示す。

ｋ＝０.６４
Ｄｃ＝０.００６４［個／ｍｍ^２］
Ｄｅ＝０.００２５［個／ｍｍ^２］
Ｔｃ＝１０［ｍｍ］
Ｔｅ＝１６［ｍｍ］

このように、本実施の形態によれば、配置密度に応じた光源距離としているので、出射面１３２の垂直中央部分の輝度向上と輝度ムラ低減を両立したＬＥＤバックライト２００を提供することができる。

なお、本実施の形態では、ＬＥＤ１１０の配置密度の高低の変化の向きは、上記内容に限定されるものではない。例えば、拡散板１３０の水平中央部分で高い輝度を確保する場合にも、配置密度が低い位置ほど光源距離が長くなるように基板の形状を設定することにより、同様に輝度むらを低減させることができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３として、ＬＥＤの配置密度が、拡散板の垂直中央部分からの距離に比例している場合について説明する。

図３は、本発明の実施の形態３に係るＬＥＤバックライトの構成を示す図であり、実施の形態１の図１及び実施の形態２の図２に対応するものである。図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。図３（ａ）は、ＬＥＤバックライトの概略正面図であり、図３（ｂ）は、ＬＥＤバックライトの概略側面図である。

図３に示すように、ＬＥＤバックライト３００において、複数のＬＥＤ１１０は、図中で拡散板１３０の垂直中央部分からより遠いほどより密集して配置されている。具体的には、ＬＥＤ１１０は、拡散板１３０の垂直方向中心からの距離に比例する配置密度で、後述の基板３２０に取り付けられている。

基板３２０は、図中で垂直中央部分に近いほど拡散板１３０との間隔が広くなるような、拡散板１３０側に凹面を有する円筒面形状となっている。このような基板３２０の形状により、個々のＬＥＤ１１０の照射範囲の面積は、拡散板１３０の垂直中央部分に近いほど、つまり、ＬＥＤ１１０の配置密度が低い位置ほど大きくなる。

ここで、光源距離と配置密度の二乗とを掛け合わせた値が一定となるように、光源距離を設定するものとする。すなわち、ＬＥＤバックライト３００は、拡散板１３０の垂直中央部分に位置するＬＥＤ１１０の光源距離をＴｃ、配置密度をＤｃと置き、最も上方に位置するＬＥＤ１１０及び最も下方に位置するＬＥＤ１１０の光源距離をＴｅ、配置密度をＤｅと置いたとき、以下の式（５）を満たす。

ｋ＝Ｄｃ×Ｔｃ^２＝ Ｄｅ×Ｔｅ^２ ・・・・・・（５）

また、上記式（５）を満たす数値例を、以下に示す。

ｋ＝０.６４
Ｄｃ＝０.００２５［個／ｍｍ^２］
Ｄｅ＝０.００６４［個／ｍｍ^２］
Ｔｃ＝１６［ｍｍ］
Ｔｅ＝１０［ｍｍ］

このように、本実施の形態によれば、拡散板１３０の垂直方向における周辺部分でＬＥＤ１１０の配置密度が高い場合において輝度むらを低減することができるので、拡散板１３０の垂直方向における周辺部分で高い輝度を確保する場合において、輝度むらを低減することができる。すなわち、出射面１３２の輝度むらの低減と、出射面１３２の垂直方向における周辺部分の輝度向上とを両立したＬＥＤバックライト３００を提供することができる。

なお、本実施の形態では、ＬＥＤ１１０の配置密度の高低の変化の向きは、上記内容に限定されるものではない。例えば、拡散板１３０の水平方向における周辺部分で高い輝度を確保する場合にも、配置密度が低い位置ほど光源距離が長くなるように基板の形状を設定することにより、同様に輝度むらを低減させることができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４として、ＬＥＤの発光量を制御するようにしたＬＥＤバックライトについて説明する。

図４は、本発明の実施の形態４に係るＬＥＤバックライトの構成を示す概略構成図である。

図４において、ＬＥＤバックライト４００は、複数のＬＥＤ１１０を、水平方向において均一な配置密度で、かつ、垂直方向において不均一な配置密度で、配置している。すなわち、実施の形態１と同様のＬＥＤ１１０の配置密度分布となっている。また、ＬＥＤバックライト１００は、複数のＬＥＤ１１０の発光量を制御するＬＥＤ駆動部４４０を有する。

ＬＥＤ駆動部４４０は、水平方向に並んだ複数のＬＥＤ１１０を１ブロックとして、入力された制御信号に応じて、ブロックごとに、各ＬＥＤ１１０の発光量を制御する。

このような構成により、ＬＥＤ１１０の配置密度分布に適合させて、ＬＥＤ１１０の発光量制御を行うことができ、所望の輝度分布を効率良く得ることができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５として、実施の形態４に係るＬＥＤバックライトを用いた液晶表示装置について説明する。

図５は、本発明の実施の形態５に係る液晶表示装置の構成を示す概略構成図である。

図５において、液晶表示装置５００は、実施の形態４に係るＬＥＤバックライト４００と、液晶ユニット５５０とを有する。図４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。

液晶ユニット５５０は、ＬＥＤバックライト４００によって照明され、ＬＥＤバックライト４００からの出射光の観察者側への到達状態を制御する。液晶ユニット５５０は、液晶パネル５５１と、液晶ドライバ５５２とを有する。

液晶パネル５５１は、透過型又は半透過型の液晶パネルである。液晶パネル５５１は、ＬＥＤバックライト４００から発せられた光を透過し、この透過光を、表示画面たる前面から出射する。

液晶ドライバ５５２は、液晶パネル５５１を駆動する駆動電圧を、液晶パネル５５１の表示画面に表示されるべき映像を示すディジタル信号である映像信号に基づいて制御し、これにより液晶パネル５５１の透過率を制御する。この制御の結果として、液晶パネル５５１は映像を表示する。

ＬＥＤバックライト４００は、実施の形態４で説明した通り、ブロックごとにＬＥＤ１１０の発光量を制御する。一方で、液晶パネル５５１は、光の透過率をゼロにすることはできない。したがって、ブロックごとにＬＥＤ１１０の発光量を最小限に抑えることにより、画面の黒表示の部分の輝度である黒輝度を低減することができ、画面のコントラストの向上を図ることができる。

このように、本実施の形態によれば、輝度むらのない所望の輝度分布の映像を高いコントラストで表示することができ、消費電力を低減することができる。また、上述のように上方が薄い楔形状のＬＥＤバックライト４００を採用した場合には、液晶表示装置５００の外形も同様の楔形状とすることができ、デザイン性及び設置安定性において有利である。

なお、以上説明した各実施の形態では、光源がＬＥＤである場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光源が、半導体レーザ、ガスレーザ、固体レーザ、ファイバレーザ及びランプ等の各種点光源や、冷陰極管等の各種線光源を不均一な分布で配置する場合にも、本発明を適用することができる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６として、液晶ドライバの配置及びＬＥＤ駆動部の動作に特徴を有する液晶表示装置について説明する。

図６は、本発明の実施の形態６に係る液晶表示装置の要部の側面図であり、実施の形態１の図１（ｂ）および実施の形態５の図５に対応するものである。図１（ｂ）および図５と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。

液晶表示装置６００は、液晶パネル５５１、液晶ドライバ５５２及びＬＥＤバックライト４００を主として有する。

本実施の形態では、液晶ドライバ５５２は、液晶パネル５５１の上端部の近傍に配置されている。なお、本実施の形態の説明において、「上」とは、表示画面の垂直方向（以下、単に「垂直方向」という。）における上を意味しており、図６においては、図の縦方向における上に相当する。

なお、液晶ドライバ５５２は、上記以外の場所に配置されてもよい。例えば、液晶ドライバ５５２は、液晶パネル５５１の下端部、左側端部又は右側端部の近傍に配置されてもよく、それ以外の場所に配置されてもよい。なお、本実施の形態の説明において、「下」とは、垂直方向における下を意味し、「左」及び「右」とは、表示画面の水平方向（以下、単に「水平方向」という。）における左及び右を意味する。

ＬＥＤバックライト４００において、基板１２０は、実施の形態１と同様に、液晶パネル５５１の背面側に配置された拡散板１３０に対して傾斜して配置されている。基板１２０の表面は、液晶パネル５５１の背面に対向する対向部であり、この表面上には、ＬＥＤ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆが、拡散板１３０の背面側に向けて略平面状に配列されている。拡散板１３０は、入射する光に拡散作用を与えて、液晶パネル５５１の背面に向けて、出射面より光を出射する。すなわち、ＬＥＤバックライト４００は、直下型のバックライト装置である。

なお、一般に直下型のバックライト装置は、塵及び埃が入り難い密閉構造となっているが、ＬＥＤバックライト４００は、密閉構造を採るものであってもよいし、そうでなくてもよい。

ＬＥＤバックライト４００は、ＬＥＤ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆから発せられる光で液晶パネル５５１を照明する。なお、以下の説明において、ＬＥＤ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆを特に区別せずに説明する場合には、単に「ＬＥＤ１１０」と記す。

ＬＥＤバックライト４００は、ＬＥＤ１１０を駆動するＬＥＤ駆動部をさらに有するが、ＬＥＤ駆動部については後述する。

ここで、ＬＥＤ１１０は白色ＬＥＤであり、後述するＬＥＤ駆動部から印加される駆動信号により駆動されて白色光を発光する。例えば、ＬＥＤ１１０が単色（例えば青色）ＬＥＤと蛍光体とを主として有するＬＥＤ装置である場合は、ＬＥＤ１１０は、駆動信号が印加されるときに単色のＬＥＤから発せられる光が蛍光体に透過され蛍光体の作用により白色化されるように、構成される。

なお、ＬＥＤ１１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＬＥＤの組合せ等、他の構成を採るものであってもよい。

図７は、ＬＥＤバックライト４００におけるＬＥＤ１１０の配置を示す図である。

ＬＥＤ１１０は、上方に位置する領域４０１ａに配置されたＬＥＤ１１０が最も密に配置され、最も下方に位置する領域４０１ｃに配置されたＬＥＤ１１０が最も疎に配置され、それらの中間に位置する領域４０１ｂに配置されたＬＥＤ１１０が中程度の密度で配置される。より具体的には、垂直方向において、ＬＥＤ１１０ａとＬＥＤ１１０ｂとの間のピッチｄ_ａｂは、ＬＥＤ１１０ｂとＬＥＤ１１０ｃとの間のピッチｄ_ｂｃより小さく、ピッチｄ_ｂｃは、ＬＥＤ１１０ｃとＬＥＤ１１０ｄとの間のピッチｄ_ｃｄより小さく、ピッチｄ_ｃｄは、ＬＥＤ１１０ｄとＬＥＤ１１０ｅとの間のピッチｄ_ｄｅより小さく、ピッチｄ_ｄｅは、ＬＥＤ１１０ｅとＬＥＤ１１０ｆとの間のピッチｄ_ｅｆより小さい。また、水平方向においては、ＬＥＤ１１０ａ同士のピッチは、ＬＥＤ１１０ｂ同士のピッチよりも小さく、ＬＥＤ１１０ｂ同士のピッチは、ＬＥＤ１１０ｃ同士のピッチよりも小さく、ＬＥＤ１１０ｃ同士のピッチは、ＬＥＤ１１０ｄ同士のピッチよりも小さく、ＬＥＤ１１０ｄ同士のピッチは、ＬＥＤ１１０ｅ同士のピッチよりも小さく、ＬＥＤ１１０ｅ同士のピッチは、ＬＥＤ１１０ｆ同士のピッチよりも小さい。

基板１２０は、図中で下方に行くほど拡散板１３０との間隔が広くなるように、拡散板１３０に対して傾斜した角度で配置されている。これにより、ＬＥＤ１１０から拡散板１３０の入射面までの距離（光源距離）は、図中で下方に行くほど長くなっている。

図８は、ＬＥＤバックライト４００におけるＬＥＤ駆動部を説明するための図である。図８（ａ）はその構成の一例を示す回路図であり、図８（ｂ）はＬＥＤ駆動部により生成されＬＥＤ１１０に供給される駆動信号の一例を示す波形図である。

ＬＥＤ駆動部６４０は、ＬＥＤ駆動回路６４１ａ、６４１ｂ、６４１ｃ、６４１ｄ、６４１ｅ、６４１ｆを有する。なお、以下の説明において、ＬＥＤ駆動回路６４１ａ、６４１ｂ、６４１ｃ、６４１ｄ、６４１ｅ、６４１ｆを特に区別せずに説明する場合には、単に「ＬＥＤ駆動回路６４１」と記す。

ＬＥＤ駆動回路６４１ａは電流供給部として、ＬＥＤ１１０ａの１つに、予め設定された電流値Ｉ_ａを有する駆動信号６５１ａを供給する。ＬＥＤ駆動回路６４１ｂは電流供給部として、ＬＥＤ１１０ｂの１つに、電流値Ｉ_ｂを有する駆動信号６５１ｂを供給する。ＬＥＤ駆動回路６４１ｃは電流供給部として、ＬＥＤ１１０ｃの１つに、電流値Ｉ_ｃを有する駆動信号６５１ｃを供給する。ＬＥＤ駆動回路６４１ｄは電流供給部として、ＬＥＤ１１０ｄの１つに、電流値Ｉ_ｄを有する駆動信号６５１ｄを供給する。ＬＥＤ駆動回路６４１ｅは電流供給部として、ＬＥＤ１１０ｅの１つに、電流値Ｉ_ｅを有する駆動信号６５１ｅを供給する。ＬＥＤ駆動回路６４１ｆは電流供給部として、ＬＥＤ１１０ｆの１つに、電流値Ｉ_ｆを有する駆動信号６５１ｆを供給する。

なお、図８（ａ）には示されていないが、ＬＥＤ駆動部６４０はＬＥＤ１１０と同数のＬＥＤ駆動回路６４１を電流供給部として有する。各ＬＥＤ駆動回路６４１はＬＥＤ１１０の１つに駆動信号を供給する。この構成により、各ＬＥＤ１１０ａは電流値Ｉ_ａを有する駆動信号６５１ａを供給され、各ＬＥＤ１１０ｂは電流値Ｉ_ｂを有する駆動信号６５１ｂを供給され、各ＬＥＤ１１０ｃは電流値Ｉ_ｃを有する駆動信号６５１ｃを供給され、各ＬＥＤ１１０ｄは電流値Ｉ_ｄを有する駆動信号６５１ｄを供給され、各ＬＥＤ１１０ｅは電流値Ｉ_ｅを有する駆動信号６５１ｅを供給され、各ＬＥＤ１１０ｆは電流値Ｉ_ｆを有する駆動信号６５１ｆを供給される。

ここで、電流値Ｉ_ａは電流値Ｉ_ｂよりも小さく、電流値Ｉ_ｂは電流値Ｉ_ｃよりも小さく、電流値Ｉ_ｃは電流値Ｉ_ｄよりも小さく、電流値Ｉ_ｄは電流値Ｉ_ｅよりも小さく、電流値Ｉ_ｅは電流値Ｉ_ｆよりも小さい。各駆動信号６５１ａ、６５１ｂ、６５１ｃ、６５１ｄ、６５１ｅ、６５１ｆのデューティ比は同一である。

すなわち、ＬＥＤ１１０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ５５２からより近くに位置するものには、より低い電流が供給される。

各ＬＥＤ１１０の電流値は、ＬＥＤバックライト４００の表面領域４０１における温度分布に基づいて最適に設定される。例えば、比較的上方に位置している、或いは液晶ドライバ５５２から比較的近くに位置している等の理由により、温度分布において高温領域として示される領域（例えば領域４０１ａ）においては、ＬＥＤ１１０の電流値が比較的低く設定される。また、比較的下方に位置している、或いは液晶ドライバ５５２から比較的遠くに位置している等の理由により、温度分布において低温領域として示される領域（４０１ｃ）においては、ＬＥＤ１１０の電流値が比較的高く設定される。ここで、これらの設定は、全てのＬＥＤ１１０におけるジャンクション温度が等しくなるように行われる。

これにより、ＬＥＤ１１０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ５５２からより近くに位置するものは、より低い輝度で発光する。なお、このような駆動制御を行うと個々のＬＥＤ１１０間で輝度に差が生じる場合がある。しかし、全てのＬＥＤ１１０のジャンクション温度が等しいため、個々のＬＥＤ１１０間で経時劣化の進行には差が生じない。したがって、ＬＥＤ１１０間で輝度に差が生じたとしても、その輝度のバランスは長期間にわたって変わらず維持される。

また、ＬＥＤ１１０のうち、より上方に配置され、液晶ドライバ５５２からより近くに位置し、より低い電流を供給されるものは、より高密度に、他のＬＥＤ１１０に隣接して配置される。

また、ＬＥＤバックライト４００は、配置密度が低い位置ほど、ＬＥＤ１１０から拡散板１３０までの距離が長くなり、光源の出射光はより大きく拡散されて拡散板１３０に入射する。これにより、拡散板１３０の入射面における照射領域が拡大するので、拡散板１３０の出射面における輝度むらを低減することができる。

これにより、表示画面全域において輝度の均一化が実現され、且つそれが長期間にわたって変わらず維持される。

なお、電流値Ｉを同一にし、駆動信号６５１ａのデューティ比を駆動信号６５１ｂよりも小さく、駆動信号６５１ｂのデューティ比を駆動信号６５１ｃよりも小さく、駆動信号６５１ｃのデューティ比を駆動信号６５１ｄよりも小さく、駆動信号６５１ｄのデューティ比を駆動信号６５１ｅよりも小さく、駆動信号６５１ｅのデューティ比を駆動信号６５１ｆよりも小さくすることで、同様の効果を得ることが可能である。

次いで、液晶表示装置６００における輝度補正方法について説明する。

図９は、液晶表示装置６００における輝度補正方法を説明するための図である。ここでは、ＬＥＤ１１０の点灯中、より上方に位置する領域の周囲温度がより高くなる場合を例にとって説明する。

ＬＥＤ１１０は、配置位置がより上方であるほど、より高密度に配置される。このようなＬＥＤ配置を採用するだけでも、周囲温度の差に起因するＬＥＤ１１０の輝度低下の差を補正することができ、表示画面全域において輝度を均一化することができる。これは、仮に全てのＬＥＤ１１０に同一電流値の駆動信号を供給したとしても可能である。

しかし、本実施の形態では、仮に全てのＬＥＤ１１０に同一電流値の駆動信号を供給したとすると、表示画面においてより上方の領域における輝度がより高いものとなるように、ＬＥＤ配置が決定される。そして、このようなＬＥＤ配置を採用したうえで、ＬＥＤ１１０は、配置位置がより上方であるほど、より低い電流を供給される。これにより、ＬＥＤ１１０ａの照明領域（つまり全ＬＥＤ１１０ａから発せられた光により照明される表示画面の領域）における輝度と、ＬＥＤ１１０ｂの照明領域における輝度と、ＬＥＤ１１０ｃの照明領域における輝度と、ＬＥＤ１１０ｄの照明領域における輝度と、ＬＥＤ１１０ｅの照明領域における輝度と、ＬＥＤ１１０ｆの照明領域における輝度とが、均一となる。

図９に示された輝度補正方法の効果について、図１０を参照しながらより詳しく説明する。図１０（ａ）は、初期状態のＬＥＤバックライト４００についての周囲温度と相対輝度との関係の一例を示し、図１０（ｂ）は、所定時間（例えば１００００時間）使用後のＬＥＤバックライト４００についての周囲温度と相対輝度との関係の一例を示す。なお、説明を簡略化するために、ＬＥＤ１１０ａ、１１０ｆのみについて対比する。

上方の領域に配置されたＬＥＤ１１０ａの周囲には、下方の領域から暖かい空気が集まり、温度が上昇する。一般に、液晶表示装置６００は立てて使用されるからである。また、動作中に発熱する液晶ドライバ５５２の近くに配置されていることも、ＬＥＤ１１０ａの周囲温度がＬＥＤ１１０ｆに比べて上昇する要因である。よって、ＬＥＤ１１０ａ自体の輝度は、ＬＥＤ１１０ｆに比べて低くなる。

さらに、ＬＥＤ１１０ａはＬＥＤ１１０ｆよりも低い電流（図９の例では、ＬＥＤ１１０ａは８．５ｍＡ、ＬＥＤ１１０ｆは１１ｍＡ）を供給される。これも、ＬＥＤ１１０ａ自体の輝度がＬＥＤ１１０ｆに比べて低くなる要因である。

しかし、ＬＥＤ１１０ａはＬＥＤ１１０ｂと高密度（図９の例では、ＬＥＤ１１０ａ、１１０ｂの垂直間隔（ピッチ）は８ｍｍ）に配置されているのに対し、ＬＥＤ１１０ｆはＬＥＤ１１０ｅと低密度（図９の例では、ＬＥＤ１１０ｅ、１１０ｆの垂直間隔（ピッチ）は１２ｍｍ）に配置されている。

そのため、初期状態の場合では、ＬＥＤ１１０ａの照明領域における輝度は、ＬＥＤ１１０ａの周囲温度が上昇すると相対的に緩やかに低下し（曲線Ｃ_ａ１）、ＬＥＤ１１０ｆの照明領域における輝度は、ＬＥＤ１１０ｆの周囲温度が上昇すると相対的に顕著に低下する（曲線Ｃ_ｆ１）、という特性が得られる。

この場合、ＬＥＤバックライト４００を点灯させると、ＬＥＤ１１０ａの周囲温度は５０℃となり、ＬＥＤ１１０ａの照明領域における相対輝度はＢ_１％となる（点Ｐ_ａ１）。また、ＬＥＤ１１０ｆの周囲温度は４０℃となり、ＬＥＤ１１０ｆの照明領域における相対輝度もＢ_１％となる（点Ｐ_ｆ１）。よって、表示画面全域において輝度が均一となる。

ＬＥＤバックライト４００の累積使用時間が所定時間に達した場合には、ＬＥＤ１１０ａの照明領域における輝度は、ＬＥＤ１１０ａの周囲温度が上昇すると相対的に緩やかに低下し（曲線Ｃ_ａ２）、ＬＥＤ１１０ｆの照明領域における輝度は、ＬＥＤ１１０ｆの周囲温度が上昇すると相対的に顕著に低下する（曲線Ｃ_ｆ２）、という特性が得られる。ここで、図１０（ａ）における曲線Ｃ_ａ１、曲線Ｃ_ｆ１と図１０（ｂ）における曲線Ｃ_ａ２、曲線Ｃ_ｆ２とを比較すると、ＬＥＤ１１０ａ、１１０ｆはいずれも輝度に経時劣化を生じていることが分かる。

この場合、ＬＥＤバックライト４００を点灯させると、ＬＥＤ１１０ａの周囲温度は５０℃となり、ＬＥＤ１１０ａの配置領域における相対輝度はＢ_２％となる（点Ｐ_ａ２）。また、ＬＥＤ１１０ｆの周囲温度は４０℃となり、ＬＥＤ１１０ｆの配置領域における相対輝度もＢ_２％となる（点Ｐ_ｆ２）。つまり、いずれの領域も輝度の経時劣化を生じているものの、その進行度合いが等しいため、表示画面全域において輝度の均一性が維持される。これは、周囲温度が相対的に高いことにより経時劣化が相対的に早くなるはずのＬＥＤ１１０（この例ではＬＥＤ１１０ａ）に対して、相対的に低い電流を供給することにより、そのＬＥＤ１１０の経時劣化の進行を遅らせたからである。

以上のように、本実施の形態によれば、ＬＥＤバックライト４００の基板１２０の表面領域４０１内で周囲温度がより高い領域に配置されたＬＥＤ１１０に、より低い電流を供給する。これにより、ＬＥＤバックライト４００に設けられた全てのＬＥＤ１１０の経時劣化の進行を一致させる。したがって、表示画面全域において輝度のバランスを長期間にわたって保つことができる。また、本実施の形態によれば、ＬＥＤ１１０のうち、周囲温度が相対的に高いことにより経時劣化が相対的に早くなるはずのものに対して、経時劣化を遅らせる制御（つまり相対的に低い電流を供給）を行う。したがって、ＬＥＤバックライト４００を長寿命化することができる。

また、本実施の形態によれば、配置密度が低い位置ほど、ＬＥＤ１１０から拡散板１３０までの距離が長くなっている。これにより、上述のように配置密度を変えてＬＥＤバックライト４００の長寿命化を図る構成を採ったとしても、拡散板１３０の出射面での輝度むらを低減することができる。

なお、本実施の形態では、より上方の領域の周囲温度がより高くなる場合を例にとり、より上方の領域に配置されたＬＥＤ１１０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する、という構成について説明した。ただし、他の構成も可能である。

例えば、液晶ドライバ５５２が液晶パネル５５１の下端部の近傍に配置され、これにより、下方の領域の周囲温度がその上方の領域よりも高くなる場合には、その下方の領域に配置されたＬＥＤ１１０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。本構成においては、上方の領域ほどＬＥＤ１１０から拡散板１３０までの距離が長くなるようにすればよい。

また、液晶ドライバ５５２が液晶パネル５５１の左側端部の近傍に配置され、これにより、左側の領域の周囲温度がその右側の領域よりも高くなる場合には、左側の領域に配置されたＬＥＤ１１０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。本構成においては、右側の領域ほどＬＥＤ１１０から拡散板１３０までの距離が長くなるようにすればよい。

また、液晶ドライバ５５２が液晶パネル５５１の右側端部の近傍に配置され、これにより、右側の領域の周囲温度がその左側の領域よりも高くなる場合には、右側の領域に配置されたＬＥＤ１１０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。本構成においては、左側の領域ほどＬＥＤ１１０から拡散板１３０までの距離が長くなるようにすればよい。

要するに、液晶ドライバ５５２から近くの領域の周囲温度がそこよりも遠くの領域の周囲温度に比べて高くなる場合には、前者の領域に配置されたＬＥＤ１１０を、より高密度に配置し、より低い電流で駆動する構成を採ることができる。

また、液晶ドライバ５５２と全く同様のことが、電源部、つまり液晶ドライバ５５２及びＬＥＤ駆動回路６４１等に電源を供給する電源回路にも、他の発熱部材にも、当てはまる。電源部等も熱を発するからである。よって、電源部等の配置位置に応じて、ＬＥＤ１１０の配置、駆動電流値及び光源距離を決定することができる。

また、液晶表示装置６００の内部構造上、より上方の領域の周囲温度がより高くならないような温度分布が存在する場合であっても、その温度分布に基づいて、ＬＥＤ１１０の配置、駆動電流値及び光源距離を決定することができる。

また、本実施の形態では、ＬＥＤ１１０は白色ＬＥＤであるが、ＬＥＤ１１０がＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のＬＥＤの組合せである場合にも、上記と同様の作用効果を実現することができる。この場合、高温領域においては、温度に起因する輝度低下が大きい赤色のＬＥＤを緑色のＬＥＤ及び青色のＬＥＤよりも多く配置する構成を採る。これにより、色温度のバランスをも長期間にわたって保つことができる。

また、ＬＥＤバックライト４００の点灯を液晶パネル５５１の画像表示の走査と連動し液晶動画性能向上を図るバックライトスキャンを行う場合、ＬＥＤの垂直方向におけるピッチが異なることを考慮し、スキャンと連動してＬＥＤバックライト４００の点灯開始時間を制御する必要がある。

本発明に係るバックライト装置及び液晶表示装置は、出射面における輝度むらを低減することができるバックライト装置及び液晶表示装置として有用である。例えば、本発明に係るバックライト装置及び液晶表示装置は、薄型かつ低消費電力型の大画面液晶テレビジョンに好適である。

（ａ）本発明の実施の形態１に係るＬＥＤバックライトの概略正面図、（ｂ）本発明の実施の形態１に係るＬＥＤバックライトの概略側面図 （ａ）本発明の実施の形態２に係るＬＥＤバックライトの概略正面図、（ｂ）本発明の実施の形態２に係るＬＥＤバックライトの概略側面図 （ａ）本発明の実施の形態３に係るＬＥＤバックライトの概略正面図、（ｂ）本発明の実施の形態３に係るＬＥＤバックライトの概略側面図 本発明の実施の形態４に係るＬＥＤバックライトの構成を示す図 本発明の実施の形態５に係る液晶表示装置の構成を示す図 本発明の実施の形態６に係る液晶表示装置の要部の側面図 本発明の実施の形態６に係るＬＥＤバックライトのＬＥＤ配列を示す図 （ａ）本発明の実施の形態６に係るＬＥＤ駆動部の構成を示す回路図、（ｂ）本発明の実施の形態６に係る駆動信号を示す波形図 本発明の実施の形態６に係る輝度補正方法を示す図 （ａ）本発明の実施の形態６に係る初期状態のＬＥＤバックライトについての周囲温度と相対輝度との関係を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態６に係る所定時間経過後のＬＥＤバックライトについての周囲温度と相対輝度との関係を示す図

符号の説明

１００、２００、３００、４００ ＬＥＤバックライト
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ ＬＥＤ
１２０、２２０、３２０ 基板
１３０ 拡散板
４４０、６４０ ＬＥＤ駆動部
５００、６００ 液晶表示装置
５５０ 液晶ユニット
５５１ 液晶パネル
５５２ 液晶ドライバ
６４１、６４１ａ、６４１ｂ、６４１ｃ、６４１ｄ、６４１ｅ、６４１ｆ ＬＥＤ駆動回路

Claims (13)

1. 所定の面上に不均一な配置密度で配置された複数の光源と、
   前記複数の光源から出射された光を入射し、入射した光に拡散作用を与える拡散板と、を有し、
   前記所定の面と前記拡散板との距離は、前記配置密度が低い位置ほど長い、
   バックライト装置。
2. 前記拡散板に対応する領域の少なくとも一部において、前記配置密度と前記距離の二乗とを掛け合わせた値が一定である、
   請求項１記載のバックライト装置。
3. 前記配置密度は、前記所定の面における一辺５０ｍｍの正方領域を基準とし、前記距離は、前記正方領域の中心位置から前記拡散板の光の入射面までの距離である、
   請求項２記載のバックライト装置。
4. 前記所定の面は、平面であり、前記配置密度は、所定の方向において一定の傾きで変化し、前記所定の面は、前記拡散板に対して前記所定の方向を傾けた向きで配置される、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載のバックライト装置。
5. 前記配置密度は、連続的に変化し、前記所定の面は、曲面である、
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載のバックライト装置。
6. 前記拡散板の中央部分に対応する領域の前記配置密度は、他の領域の前記配置密度よりも高い、
   請求項５記載のバックライト装置。
7. 前記拡散板の周辺部分に対応する領域の前記配置密度は、他の領域の前記配置密度よりも高い、
   請求項５記載のバックライト装置。
8. 前記光源は、発光ダイオードである、
   請求項１〜請求項７のいずれかに記載のバックライト装置。
9. 前記複数の光源の発光を、１つまたは複数のブロックに区分して制御する光源駆動装置、を更に有する、
   請求項１〜請求項８のいずれかに記載のバックライト装置。
10. 前記複数の光源は、同一のブロック内において、前記配置密度が一定である、
    請求項９記載のバックライト装置。
11. 液晶パネルを表示画面として有する液晶表示装置に用いられるバックライト装置であって、
    前記液晶パネルの背面側に対向して配置される対向部を有する基板と、
    前記対向部に不均一な配置密度で配置された複数の発光ダイオードと、
    前記複数の発光ダイオードから出射された光を入射し、入射した光に拡散作用を与えて液晶パネル側へ出射する拡散板と、
    前記液晶パネルを照明する光を前記複数の発光ダイオードに発光させる電流を、前記複数の発光ダイオードに供給する電流供給部と、を有し、
    前記電流供給部は、前記対向部の領域内で周囲温度がより高い領域に配置された発光ダイオードに、より低い電流を供給し、
    より低い電流を供給される発光ダイオードは、より高密度に他の発光ダイオードに隣接して配置され、
    前記対向部と前記拡散板との距離は、前記配置密度が低い位置ほど長い、
    バックライト装置。
12. 液晶パネルを表示画面として有する液晶表示装置に用いられるバックライト装置であって、
    前記液晶パネルの背面側に対向して配置される対向部を有する基板と、
    前記対向部に不均一な配置密度で配置された複数の発光ダイオードと、
    前記複数の発光ダイオードから出射された光を入射し、入射した光に拡散作用を与えて液晶パネル側へ出射する拡散板と、
    前記液晶パネルを照明する光を前記複数の発光ダイオードに発光させる電流を、前記複数の発光ダイオードに供給する電流供給部と、を有し、
    前記電流供給部は、前記表示画面の垂直方向においてより上方に配置された発光ダイオードに、より低い電流を供給し、
    より低い電流を供給される発光ダイオードは、より高密度に他の発光ダイオードに隣接して配置され、
    前記対向部と前記拡散板との距離は、前記配置密度が低い位置ほど長い、
    バックライト装置。
13. 請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のバックライト装置と、
    前記拡散板からの出射光の観察者側への到達状態を制御する液晶パネルと、
    を有する液晶表示装置。
    

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