JP2019101284A

JP2019101284A - 表示装置

Info

Publication number: JP2019101284A
Application number: JP2017233271A
Authority: JP
Inventors: 治美小林; Harumi Kobayashi; 憲二堀内; Kenji Horiuchi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2019-06-24
Also published as: CN109975912A; US20190172400A1

Abstract

【課題】消費電力をより少なくする。【解決手段】間隔を空けて並ぶ複数のＬＥＤ４１と、複数のＬＥＤ４１からの光が入射される光入射面４９と、光を出射させる光出射面５０と、を有する導光板４３であって、光入射面４９が外周端面を構成すると共に光出射面５０が板面を構成する導光板４３と、光出射面５０と重なる形で配されると共に光出射面５０から出射された光を用いて画像を表示する液晶パネル２０と、複数のＬＥＤ４１を点灯させる第１点灯状態と、複数のＬＥＤ４１のうち一部のＬＥＤ４１Ｂを点灯させると共に一部のＬＥＤ４１Ｂを除く他のＬＥＤ４１Ａを消灯させる第２点灯状態とを切り替えることが可能なＬＥＤ制御部６０と、第２点灯状態において、液晶パネル２０の表示領域Ａ１のうち少なくともＬＥＤ４１側の端部を黒表示にする表示制御部２５と、を備えることに特徴を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来、表示装置として下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の表示装置は照明装置を備え、照明装置は、複数の光源と導光板とを備える。光源から出射された光は、導光板に入射し、導光板内部を伝播する。導光板内部を伝播した光は導光板の出射面から出射され、液晶パネルに向かう構成となっている。

特開２００５−０７１６１０号公報

近年、表示装置においては、画面サイズの大型化や高精細化が求められている。ここで、画面のサイズを大きくする場合には、照明装置の出射範囲をより広くする必要があり、照明装置の消費電力が増加してしまう。また、高精細化を実現すると配線の密度が高くなることから、表示パネルの光透過率が低下する。このため、照明装置により高い輝度が求められることから消費電力が増加してしまう。これらの事情から照明装置の消費電力を低減させることが求められている。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、消費電力をより少なくすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の表示装置は、間隔を空けて並ぶ複数の光源と、前記複数の光源と対向配置されると共に前記複数の光源からの光が入射される光入射面と、光を出射させる光出射面と、を有する導光板であって、前記光入射面が外周端面を構成すると共に前記光出射面が板面を構成する導光板と、前記光出射面と重なる形で配されると共に前記光出射面から出射された光を用いて画像を表示する表示パネルと、前記複数の光源を点灯させる第１点灯状態と、前記複数の光源のうち一部の光源を点灯させると共に前記一部の光源を除く他の光源を消灯させる第２点灯状態とを切り替えることが可能な光源制御部と、前記第２点灯状態において、前記表示パネルの表示領域のうち少なくとも前記光源側の端部を黒表示にする表示制御部と、を備えることに特徴を有する。

点灯する光源の個数が相対的に少ない第２点灯状態においては、第１点灯状態と比べて消費電力をより少なくすることができる。しかしながら、一部の光源のみを点灯させた場合には、導光板の光出射面のうち点灯しない光源に対応する箇所は相対的に暗くなり、輝度ムラとなる。そして、光源からの出射光は放射状に広がることから、このような輝度ムラは、表示領域において光源に近い箇所で生じ易い。そこで、表示制御部は、第２点灯状態においては、表示パネルの表示領域のうち少なくとも光源側の端部を黒表示にする。これにより、消費電力をより少なくすると共に、一部の光源のみを点灯させることで生じる光出射面内の輝度ムラを低減することができる。

本発明によれば、消費電力をより少なくすることができる。

本発明の実施形態１に係る液晶表示装置の分解斜視図液晶表示装置を長辺方向に沿って切断した断面図液晶表示装置の電気的構成を示すブロック図第１点灯状態における液晶表示装置を示す平面図第２点灯状態における液晶表示装置において表示領域Ａ１の輝度分布を示す平面図第２点灯状態における液晶表示装置において表示領域に表示する画像を示す平面図第２点灯状態において液晶表示装置の表示領域に表示する画像の他の例を示す平面図

本発明の一実施形態を図１から図７によって説明する。本実施形態では、表示装置として液晶表示装置１０を例示する。液晶表示装置１０は、図１に示すように、全体としては縦長の方形状をなしている。液晶表示装置１０は、画像を表示可能な表示面２１を有する液晶パネル２０（表示パネル）と、液晶パネル２０に表示のための光を照射するバックライト装置４０（照明装置）と、を備える。本実施形態に係る液晶表示装置１０は、例えば、スマートフォンなどの携帯型情報端末に用いられるものである。このため、液晶表示装置１０を構成する液晶パネル２０の画面サイズは、一般的には小型に分類される大きさ（例えば数インチ程度）とされている。

液晶パネル２０は、ほぼ透明な一対の基板２２，２３が所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられており、両基板２２，２３間に液晶（図示せず）が封入された構成とされる。一対の基板２２，２３のうち、裏側に配されるアレイ基板２３には、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子、そのスイッチング素子に接続された画素電極、配向膜等が設けられている（いずれも図示せず）。また、液晶パネル２０は、画像が表示される表示領域Ａ１と、表示領域Ａ１を取り囲む額縁状（枠状）をなすとともに画像が表示されない非表示領域Ａ２と、を有している。なお、一対の基板２２，２３の外面側には、図２に示すように、表裏一対の偏光板２４がそれぞれ貼り付けられている。また、ＣＦ基板２２には、カラーフィルタ、対向電極、配向膜等（いずれも図示せず）が設けられている。また、アレイ基板２３における長辺方向の一端部は、ＣＦ基板２２よりも外側に突き出しており、その突き出し部分には、例えば、液晶パネル２０を制御するためのＬＣＤコントローラ２７が実装されている。

次に、バックライト装置４０について説明する。バックライト装置４０は、液晶パネル２０の裏側に配され、図１に示すように、ＬＥＤ４１（Light Emitting Diode：発光ダイオード）と、ＬＥＤ４１が実装されたＬＥＤ基板４２と、ＬＥＤ４１からの光を導光する導光板４３と、導光板４３の表側に積層配置される光学シート５１と、導光板４３の裏側に積層配置される光反射シート４６と、ＬＥＤ４１、導光板４３及び光学シート５１を取り囲む枠状のフレーム４７と、を備える。本実施形態に係るバックライト装置４０は、ＬＥＤ４１の光が導光板４３に対して片側からのみ入光される片側入光タイプのエッジライト型とされている。ＬＥＤ４１は、バックライト装置４０の長辺側の一対の端部のうちの片方の端部に配されている。

ＬＥＤ４１（光源）は、ＬＥＤチップを封止材により封止することで構成されている。ＬＥＤ４１は、ＬＥＤチップが例えば青色光を単色発光するものとされ、封止材に蛍光体（黄色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体など）が分散配合されることで全体として白色光を発する。なお、ＬＥＤ４１の構成はこれに限定されず適宜変更可能である。ＬＥＤ基板４２は、絶縁材料製で可撓性を有するフィルム状（シート状）をなし、ＬＥＤ基板４２上には、複数のＬＥＤ４１が間隔を空けて並ぶ形で実装されている。複数のＬＥＤ４１は、例えば等間隔で配列されているが、これに限定されない。

導光板４３は、ほぼ透明な合成樹脂材料（例えばＰＭＭＡなどのアクリル樹脂やポリカーボネートなど）とされ、屈折率が空気よりも十分に高くなっている。導光板４３は、図１に示すように、液晶パネル２０と同様に縦長の方形板状をなしている。図２に示すように、導光板４３における４辺の外周端面のうち１つの面は、ＬＥＤ４１の発光面４８と対向配置される光入射面４９とされる。光入射面４９は、ＬＥＤ４１の並び方向に沿って直線的に延在している（図１参照）。図２に示すように、導光板４３の一対の板面のうち、表側（液晶パネル２０側）を向く板面は光出射面５０とされる。ＬＥＤ４１から出射された光は光入射面４９から導光板４３内部に導入される。導光板４３に導入された光は、内部で伝播された後に光出射面５０から光学シート５１側へ向けて出射される。

光学シート５１は、光に等方性集光作用を付与するマイクロレンズシート５２と、光に異方性集光作用を付与するプリズムシート５３と、光を偏光反射する反射型偏光シート５４によって構成されている。また、裏側からマイクロレンズシート５２、プリズムシート５３、及び反射型偏光シート５４の順で積層されている。なお、光学シート５１を構成する各シートの種類や枚数は適宜変更可能である。光反射シート４６は、光反射性に優れており、導光板４３における光出射面５０とは反対側の板面から漏れた光を表側に向けて反射させる機能を有する。フレーム４７は、表面が白色を呈する合成樹脂製（例えばポリカーボネート製）とされ、複数のＬＥＤ４１及び導光板４３などを一括して取り囲む形で配されている。フレーム４７は、遮光性を有する固定テープ５５を介して液晶パネル２０に対して固定されている。液晶パネル２０は、導光板４３の光出射面５０と重なる形で配され、光出射面５０から出射された光を用いて画像を表示することが可能な構成となっている。

次に、液晶パネル２０及びバックライト装置４０の制御に係る構成について説明する。本実施形態の液晶表示装置１０は、図３に示すように、液晶パネル２０を制御することで表示領域Ａ１に画像を表示する表示制御部２５と、ＬＥＤ４１の点灯を制御するＬＥＤ制御部６０（光源制御部）と、を備える。表示制御部２５は、画像データに基づいて画像信号を生成する画像データ処理部２６と、生成された画像信号に基づいて液晶パネル２０のドライバ（図示せず）を制御するＬＣＤコントローラ２７と、を備える。これにより、表示制御部２５は、ドライバの駆動を制御することでアレイ基板２３に設けられたスイッチング素子を駆動させ、液晶パネル２０の液晶の配向状態を画素毎に制御することで、液晶パネル２０の表示領域Ａ１に所望の画像を表示することが可能となっている。なお、画像信号の基になる画像データは、例えば、表示制御部２５と接続された図示しない機器（画像データが記憶されているメモリや画像データを受信可能なチューナーなど）から表示制御部２５に供給される。

ＬＥＤ制御部６０は、ＬＥＤ４１に対して定電流を供給する定電流回路６１，６２を備える。ここで、複数のＬＥＤ４１のうち、ＬＥＤ４１の配列方向の中央部に配される一つのＬＥＤ４１は、カソード側において、定電流回路６１に接続されている。以下の説明では、定電流回路６１に接続されているＬＥＤ４１をＬＥＤ４１Ａ（複数の光源のうち一部の光源）と呼び、他のＬＥＤ４１と区別する。なお、本実施形態では、ＬＥＤ４１の総数が奇数である場合を例示しているが、ＬＥＤ４１の総数は偶数であってもよい。その場合には、例えば偶数個のＬＥＤ４１のうち、中央部に配される２つのＬＥＤ４１をＬＥＤ４１Ａとしてもよい。

また、複数のＬＥＤ４１のうち、ＬＥＤ４１Ａを除く他のＬＥＤ４１は、定電流回路６２と接続されている。以下の説明では、定電流回路６２に接続されているＬＥＤ４１をＬＥＤ４１Ｂ（複数の光源のうち一部の光源の光源を除く他の光源）と呼び、ＬＥＤ４１Ａと区別する。また、複数（本実施形態では６個）のＬＥＤ４１Ｂは、直列接続されている。なお、ＬＥＤ４１Ａ及び複数のＬＥＤ４１Ｂはアノードが共通接続されている。

ＬＥＤ制御部６０は、ＬＥＤ４１の調光を行うことが可能な構成となっている。ＬＥＤ制御部６０によるＬＥＤ４１の調光方式としては、例えば、ＬＥＤ４１に流す電流値を一定とし、電流のＯＮ／ＯＦＦの時間比率（デューティ比）を変化させるＰＷＭ調光や、ＬＥＤ４１に流す電流値を変化させる定電流調光などを例示することができる。また、ＬＥＤ制御部６０は、複数のＬＥＤ４１の全てを点灯させる第１点灯状態と、ＬＥＤ４１Ａを点灯させると共に複数のＬＥＤ４１Ｂを消灯させる第２点灯状態とを切り替えることが可能となっている。具体的には、ＬＥＤ制御部６０は、定電流回路６１，６２をそれぞれオン／オフさせることが可能となっており、定電流回路６１，６２の双方をオン状態とすることで第１点灯状態とし、定電流回路６１をオン状態にすると共に定電流回路６２をオフ状態とすることで第２点灯状態とすることができる。

表示制御部２５の画像データ処理部２６とＬＥＤ制御部６０とは電気的に接続されている。これにより、ＬＥＤ制御部６０は、画像データ処理部２６で生成された画像信号に基づいて、第１点灯状態と第２点灯状態とを切り替えることが可能となっている。つまり、本実施形態では、表示領域Ａ１に表示される画像の種類に基づいて、第１点灯状態と第２点灯状態とを切り替えることができる。ＬＥＤ制御部６０は、第１点灯状態では、複数のＬＥＤ４１の全てを点灯させる。このため、第１点灯状態では、図４に示すように、光出射面５０ひいては表示領域Ａ１の全域において、輝度は、ほぼ均一となる。

これに対して、ＬＥＤ制御部６０は、第２点灯状態では、ＬＥＤ４１Ａのみを点灯させる。導光板４３は、全て（本実施形態では７個）のＬＥＤ４１を点灯した際に、光出射面５０の全域において輝度が均一となるように設計されている。このため、第２点灯状態では、図５に示すように、光出射面５０においてＬＥＤ４１Ｂに対応する箇所は、相対的に輝度が低下し、輝度ムラとなる。そして、ＬＥＤ４１Ａからの出射光は、放射状に広がることから、ＬＥＤ４１Ａから遠い箇所では輝度ムラになり難く、ＬＥＤ４１Ａに近い箇所において、輝度ムラがより生じ易い。なお、図４及び図５では、表示領域Ａ１を白表示にした場合の輝度分布（光出射面５０の輝度分布に相当）を図示している。

そこで、本実施形態では、第１点灯状態においては、表示領域Ａ１の全域を使用して画像を表示し、第２点灯状態においては、表示領域Ａ１の一部のみに画像を表示する。図６では、第２点灯状態で表示する画像の一例として、スマートフォンなどの待ち受け画面で表示される「時刻表示」の画像６４を例示している。このような画像６４は、表示領域Ａ１において、例えば、Ｙ軸方向及びＸ軸方向の双方において中央となる箇所に表示される。言い換えると、表示制御部２５は、第２点灯状態において、画像６４の周辺領域を黒表示にするものとされ、特に表示領域Ａ１のうちＬＥＤ４１側の端部（第２点灯状態で輝度ムラが懸念される箇所）を黒表示にする。また、画像６４は、表示領域Ａ１のうちＬＥＤ４１Ａの光軸Ｌ１と平面視において重なる箇所に配されている。なお、ここで言う黒表示とは、例えば最小階調の表示のことであるが、最小階調に限定されず、実質的に黒表示と見なせる低い階調の表示であってもよい。なお、ＬＥＤ４１Ａは、例えば、その光軸Ｌ１がＸ軸方向において表示領域Ａ１の中心と重なる形で配されている。

次に本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、第２点灯状態においてＬＥＤ４１Ａのみを点灯させることから、第１点灯状態と比べて消費電力をより少なくすることができる。しかしながら、ＬＥＤ４１Ａのみを点灯させた場合には、導光板４３の光出射面５０のうち点灯しないＬＥＤ４１Ｂに対応する箇所は相対的に暗くなり、輝度ムラとなる。そして、ＬＥＤ４１Ａからの出射光は放射状に広がることから、このような輝度ムラは、表示領域Ａ１においてＬＥＤ４１に近い箇所で生じ易い。そこで、表示制御部２５は、第２点灯状態においては、液晶パネル２０の表示領域Ａ１のうち少なくともＬＥＤ４１側の端部を黒表示にする。これにより、消費電力をより少なくすると共に、ＬＥＤ４１Ａのみを点灯させることで生じる光出射面５０内の輝度ムラを低減することができる。

また、表示制御部２５は、第２点灯状態において、表示領域Ａ１のうちＬＥＤ４１Ａの光軸Ｌ１と平面視において重なる箇所に少なくとも画像６４を表示する。表示領域Ａ１においてＬＥＤ４１Ｂの光軸Ｌ１と重なる箇所に画像６４を表示することで、ＬＥＤ４１Ａの出光範囲外となる箇所に画像６４が表示される事態を抑制でき、画像６４の輝度ムラをより確実に抑制することができる。

また、第２点灯状態で点灯されるＬＥＤ４１Ａは、複数のＬＥＤ４１のうち複数のＬＥＤ４１の配列方向の中央部に配されている。ＬＥＤ４１からの出射光は放射状に広がることから、複数のＬＥＤ４１のうち中央部に配されるＬＥＤ４１Ａを用いて導光板４３の光出射面５０から光を出射させることで、端部側に配されるＬＥＤ４１を用いる場合と比べて、光出射面５０のより広い範囲から光を出射させることができる。光出射面５０のより広い範囲から光を出射させることができるから、第２点灯状態において、表示領域Ａ１のより広い範囲に画像を表示することが可能となる。

また、複数のＬＥＤ４１のうち、ＬＥＤ４１Ｂは複数個設けられ、複数のＬＥＤ４１Ｂは、直列接続されている。仮に複数のＬＥＤ４１Ｂの各々を並列接続とした場合、各ＬＥＤ４１Ｂの個体差によって各ＬＥＤ４１Ｂに流れる電流に差が生じ、輝度ムラになり易い。複数のＬＥＤ４１Ｂを直列接続することで、各ＬＥＤ４１Ｂにおいて輝度ムラが生じる事態を抑制できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）第２点灯状態において表示領域Ａ１に表示される画像は上記実施形態で例示したものに限定されず、適宜変更可能である。例えば、図７に示すように、第２点灯状態において、時刻を示す時計の画像１６４を表示してもよい。また、第２点灯状態で表示する画像として、液晶表示装置１０の使用者にメッセージを通知する画像などを例示することができる。また、第２点灯状態では、表示領域Ａ１において少なくともＬＥＤ４１側の端部が黒表示となっていればよく、表示される画像の位置や表示範囲は、適宜変更可能である。例えば、第２点灯状態で、表示領域Ａ１においてＬＥＤ４１から遠い側に画像が偏在されていてもよい。
（２）ＬＥＤ４１の個数は上記実施形態で例示したものに限定されず、適宜変更可能である。また、ＬＥＤ４１Ａ及びＬＥＤ４１Ｂの各個数も適宜変更可能である。例えば、第２点灯状態において点灯されるＬＥＤ４１Ａの個数が複数であってもよい。なお、ＬＥＤ４１Ａの個数をＬＥＤ４１Ｂの個数よりも少なくすると第２点灯状態における消費電力をより少なくすることができ、好適である。
（３）上記実施形態では、Ｘ軸方向においてＬＥＤ４１Ａが表示領域Ａ１の中心と一致する箇所に配される構成を例示したが、これに限定されない。
（４）上記実施形態では、表示パネルとして、液晶パネルを例示したが、これに限定されない。他の種類の表示パネル（ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）表示パネルなど）にも本発明は適用可能である。
（５）上記実施形態では、第２点灯状態で表示する画像がＬＥＤ４１Ａの光軸Ｌ１と重なる箇所に配されているものを例示したが、これに限定されない。
（６）第２点灯状態で点灯させるＬＥＤ４１のＸ軸方向における位置は、上記実施形態で例示したものに限定されず、表示する画像の位置に応じて適宜変更可能である。例えば、表示領域Ａ１のＸ軸方向における一端部に画像を表示させる場合には、第２点灯状態において、表示領域Ａ１のＸ軸方向における一端部に配されるＬＥＤ４１を点灯させればよい。
（７）液晶表示装置１０の電気的構成については、図３のブロック図で示すものに限定されず適宜変更可能である。ＬＥＤ４１が第２点灯状態である場合に、表示領域Ａ１のうち少なくともＬＥＤ４１側の端部を黒表示にすることが可能な電気的構成であればよい。
（８）上記実施形態では、画像データ処理部２６で生成された画像信号に基づいて、ＬＥＤ制御部６０が第１点灯状態と第２点灯状態とを切り替える構成を例示したが、これに限定されない。例えば、第２点灯状態に切り替わったことを通知する信号をＬＥＤ制御部６０から表示制御部２５に送信し、その信号に基づいて表示制御部２５が表示領域Ａ１におけるＬＥＤ４１側の端部を黒表示にしてもよい。

１０…液晶表示装置（表示装置）、２０…液晶パネル（表示パネル）、２５…表示制御部、４１…ＬＥＤ（光源）、４１Ａ…ＬＥＤ（一部の光源）、４１Ｂ…ＬＥＤ（一部の光源を除く他の光源）、４３…導光板、４９…光入射面、５０…光出射面、６０…ＬＥＤ制御部（光源制御部）、６４…画像、Ａ１…表示領域（表示パネルの表示領域）、Ｌ１…光軸（一部の光源の光軸）

Claims

間隔を空けて並ぶ複数の光源と、
前記複数の光源と対向配置されると共に前記複数の光源からの光が入射される光入射面と、光を出射させる光出射面と、を有する導光板であって、前記光入射面が外周端面を構成すると共に前記光出射面が板面を構成する導光板と、
前記光出射面と重なる形で配されると共に前記光出射面から出射された光を用いて画像を表示する表示パネルと、
前記複数の光源を点灯させる第１点灯状態と、前記複数の光源のうち一部の光源を点灯させると共に前記一部の光源を除く他の光源を消灯させる第２点灯状態とを切り替えることが可能な光源制御部と、
前記第２点灯状態において、前記表示パネルの表示領域のうち少なくとも前記光源側の端部を黒表示にする表示制御部と、を備える表示装置。
前記表示制御部は、前記第２点灯状態において、前記表示領域のうち前記一部の光源の光軸と平面視において重なる箇所に少なくとも画像を表示する請求項１に記載の表示装置。
前記一部の光源は、前記複数の光源のうち前記複数の光源の配列方向の中央部に配される光源である請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
前記複数の光源のうち、前記他の光源は複数個設けられ、
複数の前記他の光源は、直列接続されている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表示装置。