JP2010277853A - バックライト - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動回路から各制御領域までの配線距離に大きな差異を発生させることなく効率よく短縮し、領域毎のきめ細やかな輝度制御を精度良く実現するとともに、ノイズ等に対する高い耐性を実現することができるバックライトを提供する。
【解決手段】複数の光源モジュール22に対する駆動制御を行うLED駆動回路モジュール33を、制御対象となる全ての光源モジュール22に対して回路基板34の少なくとも一部が重畳する位置に配置し、各光源モジュール22とLED駆動回路モジュール33とを電気接続する。これにより、各光源モジュール22をLED駆動回路モジュール33に電気的に接続するための各フレキシブルフラットケーブル36の配線距離が過剰に長大化することを的確に抑制でき、各配線距離を効率よく略均等に短縮化することができる。
【選択図】図8
【解決手段】複数の光源モジュール22に対する駆動制御を行うLED駆動回路モジュール33を、制御対象となる全ての光源モジュール22に対して回路基板34の少なくとも一部が重畳する位置に配置し、各光源モジュール22とLED駆動回路モジュール33とを電気接続する。これにより、各光源モジュール22をLED駆動回路モジュール33に電気的に接続するための各フレキシブルフラットケーブル36の配線距離が過剰に長大化することを的確に抑制でき、各配線距離を効率よく略均等に短縮化することができる。
【選択図】図8
Description
本発明は、液晶表示装置等に好適なバックライトに関し、特に、発光面が大面積なバックライトに関する。
一般に、発光ダイオード(LED)等の発光素子は、点光源として扱うことが可能であり、しかも、冷陰極放電ランプ(CCFL)等に比べて省電力且つ長寿命であるという利点を有する。そこで、近年、液晶表示装置等のバックライトにおいては、CCFL等に代えて、LEDが光源として積極的に採用される傾向にある。
LEDを用いたバックライトとしては、例えば、同一平面上に所定パターンで配置した複数のLEDを発光面部材に対向させた、所謂直下型方式のバックライトが知られている。この種のバックライトでは、例えば、各LEDを所定の群毎に制御することにより、発光面上の輝度や色度等を領域毎に変化させるローカル調光(local dimming)を行うことが可能となる。そして、このような直下型方式のバックライトを用いた液晶表示装置において、例えば、ローカル調光を液晶パネルに供給される映像信号と連携させて行うことにより、消費電力の低減や画質向上等の実現が期待できる。
ところで、近年においては、液晶テレビジョン装置等の大画面化に伴い、バックライトの発光面についても大面積化が進む傾向にある。このような場合、発光面部材に対向配置されるLEDの全てをを単一のLED実装基板上に実装することは現実的ではない。
そこで、例えば、特許文献1には、LEDを多数実装した基板(LED実装基板)を分離して分割領域毎にモジュール化する技術が開示されており、さらに、分離形成した光源モジュールの配列の一側に複数のLED駆動部が実装された回路基板を配置し、回路基板上の各LED駆動部から互いに隣接する2つの分割領域(光源モジュール)内に配置された各LEDに駆動電力を供給する技術が開示されている。
しかしながら、上述の特許文献1に開示された技術を用いて、大型な発光面上の輝度を領域毎に制御する場合、領域毎に配置された各LEDまでの配線距離の長短に大きな差異が生じてしまう。
そして、このような配線距離の差異等は、各LEDに供給する制御電圧の降下量等にも影響を与え、領域毎の差異が発生する等して、きめ細やかな輝度制御を行うことが困難となる虞がある。また、領域によっては配線距離が極端に長大化する虞があり、配線距離が長大化すると、ノイズの影響によるLEDの点灯異常等が発生する虞がある。
本発明は、駆動回路から各制御領域までの配線距離に大きな差異を発生させることなく効率よく短縮し、領域毎のきめ細やかな輝度制御を精度良く実現するとともに、ノイズ等に対する高い耐性を実現することができるバックライトを提供することを目的とする。
本発明は、複数の発光素子が素子基板上に実装された複数の光源モジュールと、前記光源モジュールを駆動制御する駆動回路が回路基板上に実装された駆動回路モジュールと、を備え、前記複数の光源モジュールが発光面部材に対向する同一面上に配置されたバックライトであって、前記複数の光源モジュールを、前記素子基板の背面上において一の角隅部に偏倚した第1の領域内にコネクタ部が配置された第1の光源モジュールと、前記素子基板の背面上において前記第1の領域とは鏡像関係をなす角隅部に偏倚した第2の領域内にコネクタ部が配置された第2の光源モジュールと、で混成し、前記第1の領域と前記第2の領域とが対をなして隣接するよう前記第1の光源モジュールと前記第2の光源モジュールとを配置するとともに、前記第1の領域と前記第2の領域とが隣接する少なくとも一対以上の前記第1の光源モジュールと前記第2の光源モジュールとを前記各コネクタ部を介して同一の前記駆動回路モジュールに電気接続したことを特徴とする。
本発明のバックライトによれば、駆動回路から各制御領域までの配線距離に大きな差異を発生させることなく効率よく短縮し、領域毎のきめ細やかな輝度制御を精度良く実現するとともに、ノイズ等に対する高い耐性を実現することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1に示す液晶表示装置1は、例えば、大画面薄型のテレビジョン装置等に好適な液晶表示装置であり、この液晶表示装置1は、液晶パネル10と、バックライト20とを備えて要部が構成されている。
図2,3に示すように、液晶パネル10は、所定間隔離間して互いに対向配置されたアレイ基板11及び対向基板12と、これら基板11,12間にシール材13によって封止された液晶層14とを有する。
アレイ基板11は、平面視略矩形形状をなすガラス基板11a上に、互いに交差する複数のゲート線及び信号線(何れも図示せず)と、ゲート線と信号線との各交差部に薄膜トランジスタ(図示せず)を介して接続された複数の画素電極11bと、これらの上層に積層された配向膜11cと、を有して要部が構成されている。
また、対向基板12は、平面視略矩形形状をなすガラス基板12a上に、カラーフィルタ12bと、ITO等からなる透明な対向電極12cと、配向膜12dと、が積層されて要部が構成されている。
なお、図2,3においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各基板11,12上の各層や各部材が適宜異なる縮尺で記載されている。
ここで、アレイ基板11を構成するガラス基板11aは、例えば、図1,2に示すように、対向基板12を構成するガラス基板12aよりも、上部側が相対的に突出されている。このガラス基板11aの突出部には、各ゲート線や信号線等と電気的に接続する複数(例えば、8個)のコネクタ部15が実装されている。本実施形態において、これらコネクタ部15は、例えば、4個を1組として左右対称に配置されている。そして、左右各組のコネクタ部15には、ガラス基板11aの上縁に沿って延在する細長な矩形形状のソース基板17が、フレキシブルフラットケーブル16を介してそれぞれ接続されている。これら各ソース基板17から供給される駆動信号に応じてアレイ基板11上のトランジスタはON/OFF制御され、トランジスタがONされると、対応する画素電極11bと対向電極12cとの間の電圧が液晶層14に印加される。
バックライト20は、同一平面上に配置された複数(例えば、8枚)の光源モジュール22と、これら光源モジュール22に所定間隔隔てて対向する発光面部材23とがフロントフレーム21内に収容されて要部が構成されている。
図1,2に示すように、フロントフレーム21は、例えば、平面視略矩形形状をなす樹脂成形品の枠体で構成されている。このフロントフレーム21の内周には、バックライト20の前部に矩形の発光領域を規定するための内向フランジ部21aが周設されている。
また、フロントフレーム21の前面には、液晶パネル10をバックライト20の発光領域に対応付けて位置決めするための段部21bが凹設されている。そして、フロントフレーム21は、段部21bに配設された液晶パネル10を、当該フロントフレーム21に対して前方から外嵌するフロントカバー(ベゼル)5との間に挟持することにより、バックライト20と一体に保持する。
また、フロントフレーム21の上面には、前面側から背面側にかけて内方(下方)に傾斜する傾斜面21cが形成されている。この傾斜面21cは、基板保持面として構成され、液晶パネル10に接続された各ソース基板17が傾斜面21cに沿って配置される。これにより、各ソース基板17は、フロントフレーム21の厚さ方向に対し、所定角度傾斜した状態で保持される。これにより、本実施形態のフロントフレーム21の上部には、当該フロントフレーム21の厚さよりも幅広なソース基板17を配置することが可能となっている。換言すれば、本実施形態のフロントフレーム21は、ソース基板17を傾斜配置することにより、当該ソース基板17の幅に拘束されることなく、厚さ方向のサイズを所定のサイズまで縮小することが可能となっている。
図4に示すように、各光源モジュール22は、平面視略矩形形状をなす素子基板としてのLED実装基板25を有し、このLED実装基板25上に、発光素子としての発光ダイオード(LED)26が複数個実装されて要部が構成されている。
具体的に説明すると、本実施形態において、LED実装基板25は、例えば、高反射率を有する白色のアルミベース基板で構成されている。このLED実装基板25の表面(実装面)側には、例えば、16×12個のLED26が所定ピッチ毎にマトリクス状に配列されている。さらに、各LED26の静電破壊等を防止するため、LED実装基板25の表面側の要所には、例えば、複数のツェナーダイオード27が所定ピッチ毎にマトリクス状に配列されている。
ここで、本実施形態において、各LED26は、例えば、青色発光する発光部に黄色の蛍光体(例えば、YAG蛍光体)を塗布することで白色光を得る面実装型の白色LEDで構成されている。また、反射効率を向上させることを目的として、各ツェナーダイオード27の表面には、白色PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムや白色塗料が積層されている。
一方、各LED26を後述するLED駆動回路モジュール33に接続するため、LED実装基板25の裏面側には、コネクタ部28が実装されている。
図4,5に示すように、LED実装基板25上において、各LED26は、例えば、2×2個のLED26を1ブロックとする8×6組のLEDブロック30に区分けされ、これらLEDブロック30毎にそれぞれ直列接続されている。さらに、各LEDブロック30は、例えば、横方向(同一の行上)に配列されたLEDブロック30毎に上下6つのLEDブロック群40に区分けされている。これら各LEDブロック30は、コネクタ部28に設けられた図示しない端子部に対し、各LEDブロック群40に属するLEDブロック30毎に順次接続されている。これにより、各LEDブロック群40のLEDブロック30は、例えば、LED実装基板25の幅方向に延在する上下6つの帯状の発光領域を形成し、LED駆動回路モジュール33によって発光領域毎に個別に駆動制御される。
ここで、本実施形態においては、例えば、図6(a),(b)に示すように、LED実装基板25に対する各コネクタ部28の配置パターンとして、2種類の配置パターン(第1,第2の配置パターン)が設定されている。そして、例えば、8枚の光源モジュール22のうち、4枚の光源モジュール22については、各コネクタ部28が第1の配置パターンでLED実装基板25に実装され、残り4枚の光源モジュール22については、各コネクタ部28が第2の配置パターンでLED実装基板25に実装されている。
図6(a)に示すように、第1の配置パターンは、例えば、LED実装基板25の背面において、右下側の角隅部に偏倚して設定された第1の領域A内にコネクタ部28を配置するものである。
一方、図6(b)に示すように、第2の配置パターンは、例えば、LED実装基板25の背面において、領域Aとは鏡像関係をなす左下側の角隅部に偏倚して設定された第2の領域B内にコネクタ部28を配置するものであり、より具体的には、領域B内において、第1の配置パターンと鏡像関係をなす位置に、コネクタ部28を配置するものである。
この場合において、第1の領域A及び第2の領域Bは、LED実装基板25をマトリクス状に4等分した何れかの領域内に設定されていることが望ましい。換言すれば、第1,第2の領域A,Bは、4枚のLED実装基板25を隣接させて2行2列のマトリクス状に配置した場合に、各LED実装基板25の各中心を結ぶ領域内に設定されていることが望ましい。
なお、以下の説明において、各配置パターンによる光源モジュール22を区別する必要がある場合には、第1の配置パターンによる光源モジュールを第1の光源モジュール22Aと表記し、第2の配置パターンによる光源モジュールを第2の光源モジュール22Bと表記する。
このように構成された各光源モジュール22は、フロントカバー5の基部に連結するバックフレーム6上に配列されることで同一平面上に保持され、フロントフレーム21内に収容されている。具体的には、各光源モジュール22は、バックフレーム6上において、例えば、2行4列のマトリクス状に配列されている。この場合において、例えば、図8に示すように、マトリクスの1行1列目及び1行3列目には第1の光源モジュール22Aが配置され、1行2列目及び1行4列目には第2の光源モジュール22Bが配置される。また、マトリクスの2行1列目及び2行3列目には上下反転された第2の光源モジュール22Bが配置され、2行2列目及び2行4列目には上下反転された第1の光源モジュール22Aが配置される。
そして、このように配置された光源モジュール22の集合体により、フロントフレーム21内には、例えば、都合12行32列のLEブロック30が配列され、12行×4列の発光領域が形成される。
また、上述のような2種類の各光源モジュール22A,Bの配置により、各コネクタ部28は、全体として左右2箇所の領域に集約される。これら各コネクタ部28に対応して、バックフレーム6には複数の開口部6aが設けられており、これら開口部6aを介して各コネクタ部28はバックフレーム6の背面側に露呈されている。
また、バックフレーム6の背面には、集約された各コネクタ群に対応する左右一対のLED駆動回路モジュール33が配置されている。そして、本実施形態において、左右の各LED駆動回路モジュール33は、コネクタ部28が同一の領域に集約された2行2列の各光源モジュール22を夫々の制御対象とし、これらに駆動信号(電力)を供給する。
例えば、図7に示すように、各LED駆動回路モジュール33は、上下方向に長尺な矩形の回路基板34を有する。そして、これら回路基板34は、バックフレーム6の背面側において、制御対象となる(電気的に接続される)全ての光源モジュール22に対して少なくとも一部が重畳する位置に配置される。より具体的には、例えば、図8に示すように、各回路基板34は、対をなして隣接する第1,第2の光源モジュール22A,22Bに対して均等配置され、その左右縁部が、制御対象となる各光源モジュール22上の各コネクタ部28に沿って延在するよう配置される。
また、回路基板34の左右縁辺部には、各光源モジュール22上のコネクタ部28に夫々対応するコネクタ部35が配設されている。具体的には、回路基板34の左右縁辺部には、例えば、各2個のコネクタ部35が、各光源モジュール22上のコネクタ部28にそれぞれ近接して配設されている。そして、これら回路基板34上の各コネクタ部35と各光源モジュール22上のコネクタ部28とは、配線としてのフレキシブルフラットケーブル36を介して電気的に接続されている。
また、回路基板34上には、各コネクタ部35に対応する複数の駆動回路(例えば、コネクタ部35毎に夫々6個の電圧レギュレータ回路)37が実装され、これら駆動回路37は、例えば、回路基板34の上側縁辺部に配設されたコネクタ部38を通じて、図示しない駆動信号生成回路に接続されている。これら各駆動回路37は、コントローラIC37aとDC/DCコンバータ37bとを有して構成され、駆動信号生成回路からの信号に基づいて、各光源モジュール22上のLEDブロック30に供給する電源電圧(駆動信号)を、LEDブロック群40毎に個別に制御する。これにより、本実施形態のバックライト20は、例えば、上下方向に16分割、幅方向に4分割された帯状の発光領域毎に、各LED26の輝度制御を行うことが可能となっている。
なお、例えば、各LED26を上下方向の発光領域毎にのみ異ならせて制御する場合には、各駆動回路モジュール33において、左右各対のコネクタ部35毎に駆動回路37を共通化して、回路基板34上の回路構成等を簡素化することも可能である。
なお、図1,3,8において符号41は、LED駆動回路モジュール33に対するシールドカバーを示す。
図1乃至図3に示すように、発光面部材23は、光透過拡散板23aを有し、光透過拡散板23a上に、例えば、拡散シート23b、プリズムシート23c、レンズシート23d等の各種光学シートが重畳配置されて要部が構成されている。
この発光面部材23は、縁辺部が内向フランジ部21aに当接された状態で、フロントフレーム21内の前部寄りに保持されている。これにより、発光面部材23は、光源モジュール22との間に中空導光領域45を形成するとともに、内向フランジ部21aの内側の領域に発光面46を形成する。そして、発光面部材23は、中空導光領域45を経て入射された各LED26からの放射光を、光透過拡散板23a及び各光学シート23b〜23dで拡散させた後、発光面46から出射する。
ここで、発光面部材23の撓み等を抑制し、中空導光領域45における光源モジュール22と発光面部材23とのギャップを適正に維持するため、LED実装基板25上の要所には複数のピン部材47が植設され、各ピン部材47の先端部が発光面部材23に当接されている。
また、LED実装基板25による光の吸収を防止し、各LED26から放射される光の利用効率を向上するため、LED実装基板25の表面側には、例えば、高い反射率を有する白色系の樹脂材料等からなる反射シート48が配設されている。
このような実施形態によれば、複数の光源モジュール22に対する駆動制御を行うLED駆動回路モジュール33を、制御対象となる全ての光源モジュール22に対して回路基板34の少なくとも一部が重畳する位置に配置し、各光源モジュール22とLED駆動回路モジュール33とを電気接続することにより、各光源モジュール22をLED駆動回路モジュール33に電気的に接続するための各フレキシブルフラットケーブル36の配線距離が過剰に長大化することを的確に抑制でき、各配線距離を効率よく略均等に短縮化することができる。従って、各LED26に対する領域毎のきめ細やかな輝度制御を精度良く実現すると共に、ノイズ等に対する高い耐性を実現することができる。
この場合において、フロントフレーム21内で同一面状に配列される各光源モジュール22を、LED実装基板25の背面上において一の角隅部に偏倚した第1の領域A内にコネクタ部28が配置された第1の光源モジュール22Aと、LED実装基板25の背面上において第1の領域Aとは鏡像関係をなす角隅部に偏倚した第2の領域B内にコネクタ部28が配置された第2の光源モジュール22Bとで混成し、第1の領域Aと第2の領域Bとが対をなして隣接するよう第1,第2の光源モジュール22A,22Bを配置することにより、各光源モジュール22のコネクタ部28を所定の領域内に効率よく集約することができる。この場合、特に、第1の領域A内に配置されるコネクタ部28と、第2の領域B内に配置されるコネクタ部28との位置関係を鏡像関係とすることにより、集約された各コネクタ部28をLED駆動回路モジュール33に対して対象位置に配置することができる。
ここで、同一のLED駆動回路モジュール33に対する光源モジュール22の接続は、上述のような4枚の光源モジュール22(2対の光源モジュール22A,22B)を接続する構成に限定されるものではなく、例えば、同一のLED駆動回路モジュール33に対して2枚の光源モジュール22(1対の光源モジュール22A,22B)を接続する構成を採用することも可能である。さらに、例えば、図9に示すように、同一のLED駆動回路モジュール33に対して6枚以上の光源モジュール22(3対以上の光源モジュール22A,22Bを接続する構成を採用することも可能である。
また、例えば、同一のLED駆動回路モジュール33に対して4枚の光源モジュール22を接続する場合においては、例えば、LED実装基板25上の第1の領域Aに配置されるコネクタ部28と、LED実装基板25上の第2の領域Bに配置されるコネクタ部28の関係を、例えば、図10に示すように、90度の回転対象位置に設定することも可能である。このように構成することにより、例えば、図11に示すように、LED駆動回路モジュール33(回路基板34)の4辺に沿って各コネクタ部28を配置することができ、LED駆動回路モジュール33に要求されるレイアウト等によっては、各光源モジュール22との電気接続をより効率的に実現することが可能となる。
さらに、例えば、図12,13に示すように、LED駆動回路モジュール33の回路基板34を、各光源モジュール22(LED実装基板25)の背面側に実装された各コネクタ部28と重畳する位置まで拡張し、各コネクタ部28に夫々嵌合するコネクタ部50を、回路基板34のLED実装基板25と対向する面側に実装することにより、フレキシブルフラットケーブル等を介在させることなく、直接的に、各光源モジュール22をLED駆動回路モジュール33に電気接続することも可能である。
1…液晶表示装置、5…フロントカバー、6…バックフレーム、6a…開口部、10…液晶パネル、11…アレイ基板、11a…ガラス基板、11b…画素電極、11c…配向膜、12…対向基板、12a…ガラス基板、12b…カラーフィルタ、12c…対向電極、12d…配向膜、13…シール材、14…液晶層、15…コネクタ部、16…フレキシブルフラットケーブル、17…ソース基板、20…バックライト、21…フロントフレーム、21a…内向フランジ部、21b…段部、21c…傾斜面、22…光源モジュール(22A…第1の光源モジュール、22B…第2の光源モジュール)、23…発光面部材、23a…光透過拡散板、23b…拡散シート、23c…プリズムシート、23d…レンズシート、25…LED実装基板(素子基板)、A…第1の領域、B…第2の領域、26…発光ダイオード(発光素子)、27…ツェナーダイオード、28…コネクタ部、30…LEDブロック、33…LED駆動回路モジュール(駆動回路モジュール)、34…回路基板、35…コネクタ部、36…フレキシブルフラットケーブル(配線)、37…駆動回路、37a…コントローラIC、37b…DC/DCコンバータ、38…コネクタ部、40…LEDブロック群、41…シールドカバー、45…中空導光領域、46…発光面、47…ピン部材、48…反射シート、50…コネクタ部
Claims (7)
- 複数の発光素子が素子基板上に実装された光源モジュールと、
前記光源モジュールを駆動制御する駆動回路が回路基板上に実装された駆動回路モジュールと、を備え、
複数の前記光源モジュールが発光面部材に対向する同一面上に配列されたバックライトであって、
前記駆動回路モジュールは、複数の前記光源モジュールを駆動制御するものであって、制御対象となる全ての前記光源モジュールに対して前記回路基板が前記素子基板の裏面側で重畳する位置に配置されていることを特徴とするバックライト。 - 前記配列を構成する複数の前記光源モジュールを、前記素子基板の背面上において一の角隅部に偏倚した第1の領域内にコネクタ部が配置された第1の光源モジュールと、前記素子基板の背面上において前記第1の領域とは鏡像関係をなす角隅部に偏倚した第2の領域内にコネクタ部が配置された第2の光源モジュールと、で混成し、
前記第1の領域と前記第2の領域とが対をなして隣接するよう前記第1の光源モジュールと前記第2の光源モジュールとを配置するとともに、
前記第1の領域と前記第2の領域とを隣接させた少なくとも一対以上の前記第1の光源モジュールと前記第2の光源モジュールとを前記各コネクタ部を介して同一の前記駆動回路モジュールに電気接続したことを特徴とする請求項1記載のバックライト。 - 前記第1の領域或いは前記第2の領域は、マトリクス状に隣接して配置された前記各素子基板の中央を結ぶ領域内に設定されていることを特徴とする請求項2記載のバックライト。
- 前記第1の光源モジュールの前記素子基板に対する前記コネクタ部の配置と、前記第2の光源モジュールの前記素子基板に対する前記コネクタ部の配置とは、鏡像関係を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のバックライト。
- 前記第1の光源モジュールの前記素子基板に対する前記コネクタ部の配置と、前記第2の光源モジュールの前記素子基板に対する前記コネクタ部の配置とは、回転対称関係を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のバックライト。
- 制御対象となる複数の前記光源モジュールに対して前記駆動回路モジュールを電気的に接続するための各配線の長さを略等しく設定したことを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のバックライト。
- 同一の前記駆動回路モジュールで駆動制御される複数の前記光源モジュールの組み合わせを、前記発光面部材に対向する同一面上に複数組み配置したことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載のバックライト。
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