JP5714517B2 - Backlight, liquid crystal display device including the backlight, and backlight lighting method - Google Patents
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Description
本発明は、MEMSを使用したバックライト、および該バックライトを備えた液晶表示装置、ならびにバックライト点灯方法に関する。 The present invention relates to a backlight using MEMS, a liquid crystal display device including the backlight, and a backlight lighting method.
従来では液晶表示装置用のバックライト光源として、線光源であるCCFL(冷陰極管)が多く用いられていたが、最近ではLEDを使用した液晶表示装置が普及しつつある。また、液晶表示装置におけるボケ現象(モーションアーチファクト)を回避するために、最近ではバックライトをスキャニング点灯するスキャンバックライトが採用されている。スキャニング点灯とは、液晶表示装置の駆動(走査)に合わせて、バックライトのLEDを順次点灯させていく点灯方法である。それ故、スキャンバックライトでは、次の表示画素への前の表示画素の影響を除去することにより、ぼけ現象を回避する。 Conventionally, a CCFL (cold cathode tube), which is a line light source, has been widely used as a backlight light source for a liquid crystal display device, but recently, a liquid crystal display device using LEDs is becoming widespread. Further, in order to avoid a blur phenomenon (motion artifact) in a liquid crystal display device, a scan backlight that scans and turns on a backlight has recently been adopted. The scanning lighting is a lighting method in which the backlight LEDs are sequentially lit in accordance with the driving (scanning) of the liquid crystal display device. Therefore, the scan backlight avoids the blur phenomenon by removing the influence of the previous display pixel on the next display pixel.
スキャンバックライト(走査型バックライト)には、直下型およびサイドエッジ型等、いくつかの方式がある。いくつかの方式のスキャンバックライトを図10に示す。図10(a)は、直下型バックライトを示す平面図である。直下型バックライト11aでは、液晶パネルの直下に複数のLED19を配置している。図10(b)は、分断した導光板14bを用いたサイドエッジ型バックライト11bを示す平面図である。このサイドエッジ型バックライト11bでは、LED19が端部に搭載され、複数に分断された導光板14を液晶パネル下に配置されている。また、図10(c)は、タンデム導光板14cを用いたサイドエッジ型バックライト11cを示す平面図である。このサイドエッジ型バックライト11cでは、端部にLED19が搭載されたタンデム型のタンデム導光板14cを複数液晶パネル下に配置している。また、図10(d)は、導光板を用いず、LED19のみで構成したサイドエッジ型バックライト11dを示す平面図である。このサイドエッジ型バックライト11dでは、端部にLED19を搭載した基板(あるいは反射板)を液晶パネル下に配置している。
There are several types of scan backlights (scanning backlights) such as a direct type and a side edge type. Several types of scan backlights are shown in FIG. FIG. 10A is a plan view showing a direct type backlight. In the
例えば、特許文献1には、図10(b)に示したような方式のバックライトが開示されている。具体的には、液晶パネルの背面に配設され、同パネルの端部側にLEDを配置し、導光板を介して同パネルの全面にわたって透過光を誘導し、上記液晶パネルを透過させるサイドエッジ型バックライトが開示されている。この際、上記の導光板は、液晶パネルの副走査方向に複数枚に分割されており、上記のLEDは、導光板ごとにグループ化されている。そして、LED駆動回路が上記の液晶パネルでの副走査に同期して対応する導光板の上記LEDを発光させる。これにより、従来不可能であったスキャニング点灯を達成することができる。この結果、液晶テレビの動画応答性の向上を図ることが可能となる。
For example,
しかし、特許文献1に開示されているバックライトを始めとして、以上で挙げたバックライトには、それぞれ問題点がある。例えば、直下型バックライトの場合、搭載するLEDの数が多いため、消費電力が大きいという問題がある。また、特許文献1に開示されているような、分断した導光板とを用いたサイドエッジ型バックライトでは、導光板を分断しているため、分断した導光板の境界線見えてしまう。また、そのような境界線を見えなくするために拡散板を配置する必要があり、輝度が大幅に低下してしまう。特に、導光板を分断する数を増やそうとすると、導光板の再設計に加えて、搭載するLEDの数を増やす必要がある。
However, each of the backlights described above, including the backlight disclosed in
また、タンデム導光板とを用いたサイドエッジ型バックライトでは、分断した導光板を用いる場合と同様に、導光板の境界線が見えてしまうため、拡散板を配置する必要がある。さらに、LEDのみで構成したサイドエッジ型バックライトでは、分断した導光板等を用いていないため、LEDの光が左右に漏れ出てしまう(例えば、図10(d)中の領域X)。特に、導光板を利用するバックライトでは、光源の光が導光板を通過する際に減衰するため、光源から近い側と遠い側とでは輝度に差が生じてしまう。このように、上述した方式のバックライトでは、消費電力が大きい、輝度が低下する、および光漏れが大きい等、どれも課題が大きい。 Further, in a side-edge type backlight using a tandem light guide plate, a boundary line of the light guide plate is seen as in the case of using a divided light guide plate, and thus a diffusion plate needs to be disposed. Further, since the side-edge type backlight composed only of LEDs does not use a divided light guide plate or the like, the light from the LEDs leaks to the left and right (for example, region X in FIG. 10D). In particular, in a backlight using a light guide plate, the light from the light source is attenuated when passing through the light guide plate, so that there is a difference in luminance between the side closer to the light source and the side far from the light source. As described above, the backlights of the above-described type have great problems such as high power consumption, low luminance, and large light leakage.
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力が小さく、輝度が高く、かつ、光漏れが小さいバックライト、および該バックライトを備えた液晶表示装置、ならびにバックライト点灯方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to provide a backlight with low power consumption, high luminance, and low light leakage, and a liquid crystal display device including the backlight. And providing a backlight lighting method.
本発明の一態様に係るバックライトは、上記の課題を解決するために、基板と、上記基板の端部に設けられ、上記基板の上部に光を照射する複数の光源と、上記基板との間に上記基板の上部を挟み、上記基板に対向して配置されたMEMSシャッタであって、上記基板に対して略平行な第1状態と、自身が有する、上記複数の光源の配列方向に略平行な2つの端部のうち、上記光源から離れている方の端部を回転軸として、上記第1状態から上記基板に向かって回転し、上記光源からの光を上記基板に対して略垂直な方向に、上記基板とは反対側に反射する第2状態との間で切り替え可能なMEMSシャッタとを備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a backlight according to one embodiment of the present invention includes a substrate, a plurality of light sources that are provided at end portions of the substrate and irradiate light on the upper portion of the substrate, and the substrate. A MEMS shutter that is disposed opposite to the substrate with the upper portion of the substrate interposed therebetween, in a first state substantially parallel to the substrate, and substantially in the arrangement direction of the plurality of light sources that the shutter has. Of the two parallel end portions, the end portion far from the light source is used as a rotation axis, and the light rotates from the first state toward the substrate, and the light from the light source is substantially perpendicular to the substrate. And a MEMS shutter that can be switched between a second state that reflects to the opposite side of the substrate.
また、本発明の一態様に係るバックライト点灯方法は、上記の課題を解決するために、基板の端部に設けられた複数の光源が、上記基板の上部に光を照射するステップと、上記基板との間に上記基板の上部を挟み、上記基板に対向して配置されたMEMSシャッタが、上記基板に対して略平行な第1状態と、自身が有する、上記複数の光源の配列方向に略平行な2つの端部のうち、上記光源から離れている方の端部を回転軸として、上記第1状態から上記基板に向かって回転し、上記光源からの光を上記基板に対して略垂直な方向に、上記基板とは反対側に反射する第2状態との間で切り替わるステップとを含んでいることを特徴としている。 In order to solve the above-described problem, a backlight lighting method according to one embodiment of the present invention includes a step in which a plurality of light sources provided at an end of a substrate irradiate light on the upper portion of the substrate; A MEMS shutter disposed between the substrate and facing the substrate, in a first state substantially parallel to the substrate, and in an arrangement direction of the plurality of light sources included in the MEMS shutter Of the two substantially parallel end portions, the end portion away from the light source is used as a rotation axis, and the light rotates from the first state toward the substrate, and the light from the light source is approximately with respect to the substrate. And a step of switching between a second state in which the light is reflected to the opposite side of the substrate in a vertical direction.
上記の構成によれば、本発明の一態様に係るバックライトは、光源およびMEMSシャッタを少なくとも備えているだけでよい。そのため、従来のバックライトのように分断された導光板は必要なく、導光板の境界線を見えなくするための拡散板も不要となるので、導光板および拡散板それぞれに起因した輝度の低下をなくすことができる。また、本発明の一態様に係るバックライトでは導光板を用いていないため、光の減衰はほとんどなく、光源から近い側と遠い側とで輝度の差はほとんどない。特に、光源からの光は、MEMSシャッタによって、基板とは反対側に立ち上げられるので、他の方向に漏れ出る光もほとんどない。さらに、MEMSは消費電力が小さいため、バックライトの消費電力は小さい。以上のように、本発明の一態様に係るバックライトのように、MEMSシャッタを用いれば、消費電力が小さく、輝度が高く、かつ、光漏れが小さいバックライトを実現できる。 According to the above structure, the backlight according to one embodiment of the present invention only needs to include at least the light source and the MEMS shutter. For this reason, a light guide plate that is divided like a conventional backlight is not necessary, and a diffusion plate for making the boundary line of the light guide plate invisible is unnecessary, so that the luminance is reduced due to the light guide plate and the diffusion plate. Can be eliminated. In addition, since the light guide plate is not used in the backlight according to one embodiment of the present invention, there is almost no attenuation of light, and there is almost no difference in luminance between the side closer to and far from the light source. In particular, since the light from the light source is raised on the side opposite to the substrate by the MEMS shutter, there is almost no light leaking in the other direction. Furthermore, since the power consumption of MEMS is small, the power consumption of the backlight is small. As described above, when a MEMS shutter is used as in the backlight according to one embodiment of the present invention, a backlight with low power consumption, high luminance, and low light leakage can be realized.
ところで、従来のバックライトは、例えば、光源、導光板、拡散板、レンズシート、および拡散板の5つの部材を備えた構造である。これに対して本発明の一態様では、拡散板を設けたとしても、光源を搭載した基板、MEMSシャッタ、および拡散板の3つの部材を備えた構造である。このように、MEMSシャッタを用いることで導光板および拡散板が不要となり、バックライトの薄型化に貢献する。 By the way, the conventional backlight is a structure provided with five members, for example, a light source, a light guide plate, a diffusion plate, a lens sheet, and a diffusion plate. On the other hand, in one embodiment of the present invention, even if a diffusion plate is provided, the structure includes three members: a substrate on which a light source is mounted, a MEMS shutter, and a diffusion plate. Thus, the use of the MEMS shutter eliminates the need for the light guide plate and the diffusion plate, and contributes to the reduction in the thickness of the backlight.
また、本発明の一態様に係るバックライトにおいては、上記MEMSシャッタが、複数のシャッタで構成されており、上記シャッタの各々は、自身が有する、上記複数の光源の配列方向に略平行な2つの端部のうち、上記光源から離れている方の端部を回転軸として、上記第1状態から上記基板に向かって回転し、上記光源からの光を上記基板に対して略垂直な方向に、上記基板とは反対側に反射する第2状態との間で切り替え可能であることを特徴としている。 In the backlight according to one aspect of the present invention, the MEMS shutter includes a plurality of shutters, and each of the shutters is substantially parallel to the arrangement direction of the plurality of light sources. Of the two ends, the end away from the light source is used as a rotation axis, and the light is rotated from the first state toward the substrate, and the light from the light source is directed in a direction substantially perpendicular to the substrate. It is possible to switch between the second state of reflection on the opposite side of the substrate.
上記の構成によれば、MEMSシャッタを複数のシャッタで構成することによって、本発明の一態様に係るバックライトが照射する領域をより細かく制御することができる。 According to the above configuration, by configuring the MEMS shutter with a plurality of shutters, the region irradiated by the backlight according to one embodiment of the present invention can be more finely controlled.
また、本発明の一態様に係るバックライトにおいては、上記MEMSシャッタは、長方形状の上記複数のシャッタを、各々の上記シャッタの長手方向の端部が互いに隣り合うように配列し、かつ、各々の上記シャッタの長手方向の端部が、上記複数の光源の配列方向に略平行になるように配列して構成されていることを特徴としている。 In the backlight according to one aspect of the present invention, the MEMS shutter includes the plurality of rectangular shutters arranged such that end portions in the longitudinal direction of the shutters are adjacent to each other, and The end portions in the longitudinal direction of the shutter are arranged so as to be substantially parallel to the arrangement direction of the plurality of light sources.
上記の構成によれば、本発明の一態様に係るバックライトを液晶表示装置に用いた場合、液晶表示装置の駆動(走査)に同期して、表示画面の上から順にシャッタを第2状態にしていけば、スキャニング点灯を行うことができる。これによって、液晶表示装置におけるボケ現象(モーションアーチファクト)を回避することができる。 According to the above configuration, when the backlight according to one embodiment of the present invention is used in a liquid crystal display device, the shutter is set to the second state sequentially from the top of the display screen in synchronization with driving (scanning) of the liquid crystal display device. If it does, scanning lighting can be performed. As a result, it is possible to avoid a blur phenomenon (motion artifact) in the liquid crystal display device.
また、本発明の一態様に係るバックライトにおいては、上記基板は、透光性基板であり、上記基板には、上記複数の光源が設けられている端部とは反対側の端部に他の複数の光源が設けられていることを特徴としている。 In the backlight according to one embodiment of the present invention, the substrate is a light-transmitting substrate, and the substrate has another end on the side opposite to the end on which the plurality of light sources are provided. A plurality of light sources are provided.
上記の構成によれば、本発明の一態様に係るバックライトは両面に光を照射することができる。例えば、バックライトのそれぞれの面に液晶パネルを搭載すれば、いずれの液晶パネルにも光源から出射された光を照射することができる。このバックライトを液晶表示装置に利用すれば、両面で画像を表示することができる液晶表示装置が実現される。 According to the above structure, the backlight according to one embodiment of the present invention can irradiate light on both sides. For example, if a liquid crystal panel is mounted on each surface of the backlight, any liquid crystal panel can be irradiated with light emitted from the light source. If this backlight is used in a liquid crystal display device, a liquid crystal display device capable of displaying images on both sides is realized.
また、本発明の一態様に係る液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、上述したいずれかのバックライトを備えていることを特徴としている。 In addition, a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention includes any one of the above-described backlights in order to solve the above problems.
上記の構成によれば、消費電力が小さく、輝度が高く、かつ、光漏れが小さい液晶表示装置を実現できる。 According to the above configuration, a liquid crystal display device with low power consumption, high luminance, and low light leakage can be realized.
本発明の一態様に係るバックライトは、光源が搭載された基板およびMEMSシャッタを少なくとも備えているだけでよい。そのため、従来のバックライトのように分断された導光板は必要なく、導光板の境界線を見えなくするための拡散板も不要となるので、導光板および拡散板それぞれに起因した輝度の低下をなくすことができる。特に、光源からの光は、MEMSシャッタによって、基板とは反対側に立ち上げられるので、他の方向に漏れ出る光もほとんどない。さらに、MEMSは消費電力が小さいため、バックライトの消費電力は小さい。以上のように、本発明の一態様に係るバックライトのように、MEMSシャッタを用いれば、消費電力が小さく、輝度が高く、かつ、光漏れが小さいバックライトを実現できる。 The backlight according to one embodiment of the present invention only needs to include at least a substrate on which a light source is mounted and a MEMS shutter. For this reason, a light guide plate that is divided like a conventional backlight is not necessary, and a diffusion plate for making the boundary line of the light guide plate invisible is unnecessary, so that the luminance is reduced due to the light guide plate and the diffusion plate. Can be eliminated. In particular, since the light from the light source is raised on the side opposite to the substrate by the MEMS shutter, there is almost no light leaking in the other direction. Furthermore, since the power consumption of MEMS is small, the power consumption of the backlight is small. As described above, when a MEMS shutter is used as in the backlight according to one embodiment of the present invention, a backlight with low power consumption, high luminance, and low light leakage can be realized.
本発明を以下の実施の形態により詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。 The present invention will be described in detail by the following embodiments. In the following description, members having the same function and action are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
〔第1の実施形態〕
(液晶表示装置10の構成)
本実施形態に係る液晶表示装置の構成について、図1および図2を参照して説明する。図1は、液晶表示装置10の要部構成を示すブロック図である。図2の(a)および(b)は、それぞれスキャンバックライト1の上面および断面を示す概略図である。
[First Embodiment]
(Configuration of the liquid crystal display device 10)
The configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the liquid
図1に示すように、液晶表示装置10は、スキャンバックライト1、液晶パネル2、MEMS制御回路6(電圧印加部)、バックライト制御回路7、およびタイミングコントローラ8(制御部)を有している。スキャンバックライト1は、基板3と、複数のシャッタで構成され、任意のシャッタを開閉可能なMEMSシャッタ4と、基板3の端部に搭載され、基板3の上部に光を照射する複数のLED9(光源)とによって少なくとも構成されている。この際、MEMSシャッタ4は、基板3との間に上記の基板3の上部を挟んで、基板3と対向して配置されている。スキャンバックライト1は、光を拡散する拡散板5を必要に応じて備えていてもよい。
As shown in FIG. 1, the liquid
MEMS制御回路6はMEMSシャッタ4によるシャッタの開閉を制御するための回路であり、バックライト制御回路7はスキャンバックライト1のLED9を制御するための回路である。タイミングコントローラ8は、液晶パネル2に対して制御信号を送ると共に、MEMSシャッタ4のシャッタを開閉させるための信号をMEMS制御回路6に送る部材である。なお、MEMSとは、Micro Electro Mechanical Systemsを意味する。
The
詳細は後述するが、スキャンバックライト1は、液晶パネル2のぼけ現象を低減させるために、スキャニング点灯を行う。具体的には、MEMS制御回路6では、図2(a)に示すように、タイミングコントローラ8からの信号に応じた領域のMEMSシャッタ4のシャッタ40を開閉する。例えば、液晶パネル2の走査に同期して、その走査方向に従ってMEMSシャッタ4のシャッタ40を開閉する。この際、LED9は、常時駆動でもよいし、PWM信号による間欠駆動でもよい。
Although the details will be described later, the
MEMSシャッタ4は、MEMSを利用して複数のシャッタ40を開閉する。後述するように、シャッタ40の形状に特に限定はなく、そのシャッタ40の形状に応じて基板3の適当な端部にLED9を配置すればよい。本図では、一例として各シャッタ40が複数の水平ライン(すなわち、複数の画素列)を含むように構成されているスキャンバックライト1を示している。また、本図では、複数のLED9は、基板3の4つの端部のうち、液晶パネル2の水平ラインと平行な端部に搭載されている。
The
MEMSシャッタ4は、各々のシャッタ40を回転(開閉)するために、平行平板型静電アクチュエータを利用している。本図の場合は、各々のシャッタ40は液晶パネル2の水平ラインに平行な軸を中心にして回転(開閉)する。
The
具体的には、各々のシャッタ40はシャッタ電極(図示せず)を有しており、MEMSシャッタ4および基板3はそれぞれ各シャッタ電極に対応した電極を有している。MEMS制御回路6は、MEMSシャッタ4の各電極、基板3の各電極、および各シャッタ40のシャッタ電極に電圧を印加することによって生じるクーロン力を利用して各々のシャッタ40を回転させることができる。例えば、MEMS制御回路6が特定のシャッタ40のシャッタ電極と、その特定のシャッタ40に対応するMEMSシャッタ4の電極との間に大きな電位差を生じさせると、クーロン力によってシャッタ40は基板3(あるいは液晶パネル2)と略平行な状態、すなわちシャッタ40が閉まっている閉状態(第1状態)になる。一方、MEMS制御回路6が特定のシャッタ40のシャッタ電極と、その特定のシャッタ40に対応する基板3の電極との間に大きな電位差を生じさせると、クーロン力によって上記の特定のシャッタ40は基板3側に向かって予め設定された角度だけ回転した状態、すなわちシャッタ40が開いている開状態(第2状態)になる。
Specifically, each
ここで、上記の予め設定された角度とは、シャッタ40がLED9から照射された光を液晶パネル2へ向かって反射することができるような角度である。すなわち、シャッタ40が開状態になると、シャッタ40は基板3側に向かって回転し、LED9からの光を基板3に対して略垂直な方向に、基板3とは反対側(液晶パネル2側)に反射することができる角度まで回転する。また、シャッタ40の回転は、シャッタ40が有する、LED9の配列方向に略平行な2つの端部のうち、LED9から離れている方の端部を回転軸とする。なお、各々のシャッタ40を、通常では閉状態になるようなバネ構造とすることによって、MEMSシャッタ4に設ける電極を省略することもできる。
Here, the preset angle is an angle at which the
また、MEMSシャッタ4は、各々のシャッタ40を回転(開閉)するために、インダクタを利用してもよい。具体的には、各々のシャッタ40に対応したインダクタ(図示せず)を設け、各々のシャッタ40には、表裏に磁極(図示せず)を設ける。これによって、各々のシャッタ40は、対応するインダクタの周囲に形成される磁界の向きに応じて予め設定された角度だけ回転する。より詳細には、MEMS制御回路6が、極性の向きが異なる第1電圧と第2電圧とを交互にインダクタの各々に印加することによって、各インダクタに流れる電流の向きを交互に反転させることができる。このため、各インダクタの周囲に形成される磁界の向きを反転させ、各々のシャッタ40を回転させることができる。例えば、インダクタに第1電圧が印加されていると、シャッタ40は閉状態(第1状態)になる。一方、インダクタに第2電圧が印加されると、シャッタ40は開状態になる。
Further, the
以上の方法により、シャッタ40が開状態となると、LED9から照射された光は、表示面(すなわち、液晶パネル2側)に面する反射面でLED9から照射された光を液晶パネル2へ向かって反射する。このようにして、LED9から出射された光を所定の領域内(図中の照射領域Y)へ照射することができる。この際、基板3は反射板であることが好ましい。これによって、LED9から照射された光の利用効率を高めることができる。
When the
仮にMEMSシャッタ4のすべてのシャッタ40が閉状態にあるときは、図2(b)に示すように、スキャンバックライト1の表面(すなわち、液晶パネル2側の面)はすべて反射面となる。そのため、MEMSシャッタ4のすべてのシャッタ40が閉じているときは、液晶パネル2の表示面から入ってきた外光を反射させることができる。すなわち、液晶表示装置10は、反射型液晶表示装置としても機能することができる。この際、MEMSシャッタ4のすべてのシャッタ40が液晶パネル2と略平行な状態であるため、LED9から照射された光は液晶パネル2側へは反射されない。
If all the
なお、図2では、複数のLED9を基板3の4つの端部のうち、液晶パネル2の水平ラインと平行な端部に搭載していると述べたが、実際には基板3の紙面下側の端部に搭載する必要がある。これは、回転して開いたシャッタ40の反射面によって、各LED9の照射光を液晶パネル2へ向かって反射するためである。このように、スキャンバックライト1では、複数のLED9は、基板3の端部のうち、シャッタ40の回転軸となる端部とは反対側の端部に近い端部に配置する必要がある。
In FIG. 2, it is described that the plurality of
(スキャンバックライト1のスキャニング点灯)
以下では、スキャンバックライト1によるスキャニング点灯について、図3〜図5を参照して説明する。図3は、スキャンバックライト1によるスキャニング点灯の継時的変化を示す図であり、(a)〜(d)はそれぞれスキャンバックライト1の上面および断面を示す概略図である。図4の(a)は、従来のスキャンバックライト11の上面を示す概略図であり、(b)は、本実施形態に係るスキャンバックライト1の上面および断面を示す概略図である。図5の(a)は、従来のスキャンバックライト11の各種部材の配置図を示しており、(b)は、本実施形態に係るスキャンバックライト1の各種部材の配置図を示している。これらの図では、図2と同様に、一例として各シャッタ40が複数の水平ライン(すなわち、複数の画素列)を含むように構成されているスキャンバックライト1を示している。また、これらの図では、複数のLED9は、基板3の4つの端部のうち、液晶パネル2の水平ラインと平行な端部に搭載されている。
(Scanning lighting of scan backlight 1)
Below, the scanning lighting by the
液晶表示装置10では、通常表示画面の上から下へと走査していくため、スキャンバックライト1も液晶表示装置10の走査に同期して、表示画面の上から下へとスキャニング点灯する。したがって、各々のシャッタ40の開閉に平行平板型静電アクチュエータを利用する場合は、MEMS制御回路6は、表示画面の上端(紙面上端)に位置するMEMSシャッタ4のシャッタ40から順に、そのシャッタ電極と、そのシャッタ40に対応する基板3の電極との間に大きな電位差を生じさせていく。あるいは、各々のシャッタ40の開閉にインダクタを利用する場合は、MEMS制御回路6は、表示画面の上端(紙面上端)に位置するMEMSシャッタ4のシャッタ40に対応するインダクタから順に、該シャッタ40を開状態にする第2電圧を印加していく。この際、MEMS制御回路6は、タイミングコントローラ8からの信号に基づいて、電圧の印加先(シャッタ電極、基板3の電極、インダクタ)ならびにそのタイミングを決定している。
Since the liquid
図3(a)に示すように、まずMEMSシャッタ4の上端(紙面上端)のシャッタ40を開く。これによって、開いた箇所のシャッタ40に対応する領域(図中の照射領域Y)を照射することができる。
As shown in FIG. 3A, first, the
液晶表示装置10の走査範囲が表示画面の下へと移動すると、それに同期してスキャンバックライト1の照射領域Yも表示画面の下へと移動させる。具体的には、図3(b)に示すように、図3(a)で開いたシャッタ40を閉じ、その次のシャッタ40を開く。これによって、照射領域Yは表示画面の下(紙面下側)へ移動する。同様にして、図3(c)および(d)に示すように、表示画面の下(紙面下側)へと向かう順にシャッタ40を開いていくことによって、スキャニング点灯を行う。
When the scanning range of the liquid
このように、液晶表示装置10の走査と同期して、MEMSシャッタ4のシャッタ40を順に開くことによって、スキャニング点灯が実現される。この際、従来ではスキャン点灯を行うために、例えば、図4(a)に示すようなLED19が一端部に搭載され、複数に分断された導光板14を用いたスキャンバックライト11を用いていた。このようなスキャンバックライト11では、導光板14を分断しているため、分断した境界線を見えなくするために拡散板15を配置する必要があり、輝度が大幅に低下してしまう。
In this way, scanning lighting is realized by sequentially opening the
これに対して本実施形態では、図4(b)に示すように、スキャンバックライト1は、基板3、MEMSシャッタ4、および複数のLED9を少なくとも備えているだけでよい。そのため、導光板14は必要なく、導光板14の境界線を見えなくするための拡散板15も不要となるので、導光板14および拡散板15それぞれに起因した輝度の低下をなくすことができる。また、スキャンバックライト1では導光板14を用いていないため、光の減衰はほとんどなく、LED9から近い側と遠い側とで輝度の差はほとんどない。特に、LED9からの光は、シャッタ40によって液晶パネル2側に立ち上げられるので、他の方向に漏れ出る光もほとんどない。さらに、MEMSは消費電力が小さいため、スキャンバックライト1の消費電力は小さい。すなわち、液晶表示装置10全体の消費電力を抑えることができる。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 4B, the
以上のように、本実施形態に係るスキャンバックライト1のように、MEMSシャッタ4を用いれば、消費電力が小さく、輝度が高く、かつ、光漏れが小さいバックライトを実現できる。
As described above, when the
ところで、従来のスキャンバックライト11は、例えば図5(a)に示すように、LED19、導光板14、拡散板15、レンズシート16、および拡散板15の5つの部材を備えた構造である。これに対して本実施形態では、拡散板5を設けたとしても、LED9を搭載した基板3、MEMSシャッタ4、および拡散板5の3つの部材を備えた構造である。このように、MEMSシャッタ4を用いることで導光板14および拡散板15が不要となり、スキャンバックライト1の薄型化に貢献する。
Incidentally, the
(MEMSシャッタ4のシャッタ40)
MEMSシャッタ4のシャッタ40は、設計次第でどのような形状でも実現可能であり、本実施形態に係るスキャンバックライト1ではシャッタ40の形状に特に限定はない。そこで、MEMSシャッタ4のシャッタ40のいくつかの形状例を図6に示す。
(
The
図6(a)に示すように、MEMSシャッタ4を1つのシャッタ40のみで構成し、全画面スキャンを行うスキャンバックライト1としてもよい。この場合は、必ずしも基板3のLED9を液晶パネル2の水平ラインと平行な端部に搭載していなくてもよい。
As shown in FIG. 6A, the
また、図6(b)に示すように、MEMSシャッタ4を複数のシャッタ40で構成し、各シャッタ40が複数の水平ライン(すなわち、複数の画素列)を含むようなライン状(すなわち、長方形状)に形成にし、それぞれを長手方向の端部が互いに隣り合うように配列してもよい。これによって、複数の水平ラインを含む領域ごとにスキャンを行うスキャンバックライト1が実現される。あるいは、図6(c)に示すように、MEMSシャッタ4を水平ラインと同じ数だけのライン状のシャッタ40で構成し、1水平ラインごとにスキャンを行うスキャンバックライト1としてもよい。これらの場合、基板3のLED9を液晶パネル2の水平ラインと平行な端部に搭載する必要がある。
Further, as shown in FIG. 6B, the
また、MEMSシャッタ4のシャッタ40はライン状に形成しなくてもよく、図6(d)に示すように、MEMSシャッタ4を複数の小さいブロック状のシャッタ40で構成し、各シャッタ40が1画素に対応するようにしてもよい。これによって、1画素ごとにスキャンを行うスキャンバックライト1が実現される。この場合は、必ずしも基板3のLED9を液晶パネル2の水平ラインと平行な端部に搭載していなくてもよい。
Further, the
また、MEMSシャッタ4の各シャッタ40を、図6(d)に示すように、1画素を構成する副画素の1つに対応するようにしてもよいし、図6(e)に示すように、1副画素を複数の区画に分割したうちの1区画に対応するようにしてもよい。これによって、1副画素ごとにスキャンを行うスキャンバックライト1や1副画素を構成する区画ごとにスキャンを行うスキャンバックライト1が実現される。これらの場合、必ずしも基板3のLED9を液晶パネル2の水平ラインと平行な端部に搭載していなくてもよい。
Each
従来のスキャンバックライトでは、図4(a)に示したように、分断した各々の導光板の幅(走査方向の幅)よりも小さい幅を持つブロックに分割することができなかった。しかし、本実施形態によれば、MEMSシャッタ4のシャッタ40は任意の形状にすることができるので、より小さなブロックに分割することができる。とりわけ図6(e)に示したように、1副画素よりも小さいシャッタ40を有するMEMSシャッタ4を作ることによって、例えば、ランダムまたは規則的に半分のシャッタ40を開状態とすることですべてのシャッタ40を閉状態にした場合の半分の輝度にすることができる。これを利用すれば、自在な輝度の調整が可能となる。
As shown in FIG. 4A, the conventional scan backlight cannot be divided into blocks having a width smaller than the width of each divided light guide plate (width in the scanning direction). However, according to the present embodiment, the
なお、MEMSシャッタ4を構成するシャッタ40の数には特に限定はないが、液晶表示装置10に求められる輝度に応じて、シャッタ40の分割数を決定することが好ましい。例えば、一般的にテレビジョン受像機で使用されるバックライトの輝度は10000cd/m2程度であり、モジュール輝度として400cd/m2が必要であるとすると、MEMSシャッタ4のシャッタ40は25個(=10000cd/m2÷400cd/m2)以内にすることが望ましい。
The number of
〔第2の実施形態〕
(液晶表示装置10'の構成)
本実施形態に係る液晶表示装置の構成について、図8を参照して説明する。図7は、液晶表示装置10'の要部構成を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
(Configuration of the liquid crystal display device 10 ')
The configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a main configuration of the liquid
図7に示すように、液晶表示装置10'は、スキャンバックライト1'、液晶パネル2、MEMS制御回路6、バックライト制御回路7、およびタイミングコントローラ8を有している。スキャンバックライト1'は、照度センサ20を備えた基板3'と、複数のシャッタで構成され、任意のシャッタを開閉可能なMEMSシャッタ4と、基板3'の端部に搭載された複数のLED9とによって少なくとも構成されている。スキャンバックライト1は、光を拡散する拡散板5を必要に応じて備えていてもよい。なお、本図では照度センサ20を基板3'に搭載しているが、必ずしもこれに限定されるわけではない。
As shown in FIG. 7, the liquid
液晶表示装置10'が照度センサ20を備えている点以外の構成は、第1の実施形態に係る液晶表示装置10と同様であるため、ここではその説明は省略する。以下では、液晶表示装置10'が備えている照度センサについて説明する。
Since the configuration other than the point that the liquid
照度センサ20は、周囲の照度を検知するセンサであり、スキャンバックライト1'(すなわち、液晶表示装置10')の周囲の照度を検知している。照度センサ20が検知した周囲の照度が予め定められた値以上であった場合には、MEMSシャッタ4のすべてのシャッタ40を閉状態にしてスキャンバックライト1'を消灯する。上述したように、液晶表示装置10'において、仮にMEMSシャッタ4のすべてのシャッタ40が閉状態にあるときは、スキャンバックライト1'の表面(すなわち、液晶パネル2側の面)はすべて反射面となる。そのため、MEMSシャッタ4のすべてのシャッタ40が閉じているときは、液晶パネル2の表示面から入ってきた外光を反射させる反射型液晶表示装置としても機能することができる。
The
一般的に、屋内および屋外を問わず表示品位を保つ方法として、半透過表示を行う半透過型液晶表示装置等が存在するが、半透過表示時の表示品位が、透過表示時の表示品位に劣るという課題がある。その原因は、図8(a)に示すように、半透過型液晶表示装置30では、透過領域と反射領域とが存在するため、屋外で用いる反射表示を重視するほど、透過領域が小さくなってしまうためである。
Generally, there are transflective liquid crystal display devices that perform transflective display as a method to maintain display quality regardless of whether indoors or outdoors. However, the display quality during transflective display is the same as the display quality during translucent display. There is a problem of being inferior. As shown in FIG. 8A, the transflective liquid
これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置10'においては、屋内のように周囲の照度が低い場合(照度センサ20が予め定めた値未満の照度を検知した場合)には、スキャンバックライト1'はスキャニング点灯を行い、スキャンバックライト1'の光を利用した透過表示で画像表示を行う。一方、屋外のように周囲の照度が高い場合(照度センサ20が予め定めた値以上の照度を検知した場合)には、MEMSシャッタ4のすべてのシャッタ40を閉状態にしてスキャンバックライト1'を消灯し、外光を利用した反射表示で画像表示を行う。
On the other hand, in the liquid
このように、本実施形態に係る液晶表示装置10'においては、MEMSシャッタ4のすべてのシャッタ40を閉状態にしていれば全画面が反射領域となるし、スキャンバックライト1'がシャッタ40を開閉してスキャニング点灯を行えば全画面が透過領域となる。したがって、図8(b)に示すように、スキャンバックライト1'がスキャニング点灯を行う領域(すなわち、透過領域)を周囲の照度に応じて0%〜100%の間で適宜選択すればよい。これによって、屋内のように周囲の照度が低く、液晶表示装置10の表示品位が低くなる虞がある場合は、透過領域をより大きくすることで表示品位の低下を抑えることができる。また、周囲の照度が十分に高い場合には反射表示を行い、スキャンバックライト1'を消灯しているため、消費電力の削減にも貢献する。
Thus, in the liquid
〔第3の実施形態〕
(液晶表示装置10''の構成)
本実施形態に係る液晶表示装置の構成について、図9を参照して説明する。図9は、液晶表示装置10''の断面を示す概略図である。
[Third Embodiment]
(Configuration of the liquid
The configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic view showing a cross section of the liquid
図9に示すように、液晶表示装置10''は、スキャンバックライト1''、第1液晶パネル2a、および第2液晶パネル2bを有している。スキャンバックライト1''は、透光性の基板3''と、複数のシャッタで構成され、任意のシャッタを開閉可能なMEMSシャッタ4と、基板3''の端部に搭載された複数のLED9とによって少なくとも構成されている。スキャンバックライト1''は、光を拡散する拡散板5を必要に応じて備えていてもよい。ここで、以上の第1および第2の実施形態係る基板3,3'では、一端部に複数のLED9を搭載しているが、本実施形態に係る基板3''は、対向する2つの端部に複数のLED9を搭載している。ここで、対向する2つの端部とは、基板3''の4つの端部のうち、第1液晶パネル2aおよび第2液晶パネル2bの水平ラインと平行な2つの端部である。
As shown in FIG. 9, the liquid
液晶表示装置10''が第1液晶パネル2aおよび第2液晶パネル2bを備えている点以外の構成は、第1の実施形態に係る液晶表示装置10と同様であるため、ここではその説明は省略する。以下では、液晶表示装置10''が備えている第1液晶パネル2aおよび第2液晶パネル2bについて説明する。
The configuration other than that the liquid
本実施形態に係る基板''は、両サイドにLED9が搭載されているため、図9に示すように、一部のシャッタ40を開くと、開いた箇所のシャッタ40は、両サイドのLED9の一方(紙面左側)から照射された光を第1液晶パネル2aへ向かって反射し、他方(紙面右側)から照射された光を第2液晶パネル2bへ向かって反射する。このようにして、第1液晶パネル2aにも第2液晶パネル2bにもLED9から出射された光を照射することができる。これを利用すれば、両面で画像を表示することができる液晶表示装置10''が実現される。
Since the substrate ″ according to the present embodiment is equipped with the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明に係るスキャンバックライトは、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末、携帯音楽再生機、およびデジタルカメラ等の電子機器に用いる液晶表示装置に好適に用いることができる。 The scan backlight according to the present invention can be suitably used for, for example, a liquid crystal display device used in electronic devices such as a personal computer, a mobile phone, a portable information terminal, a portable music player, and a digital camera.
1,1',1'',11 スキャンバックライト
2,12 液晶パネル
3,3',3'',13 基板
4 MEMSシャッタ
5,15 拡散板
6 MEMS制御回路
7 バックライト制御回路
8 タイミングコントローラ
9,19 LED
10,10',10'' 液晶表示装置
14 導光板
20 照度センサ
40 シャッタ
1, 1 ′, 1 ″, 11
10, 10 ′, 10 ″ Liquid
Claims (6)
上記基板の端部に設けられ、上記基板の上部に光を照射する複数の光源と、
上記基板との間に上記基板の上部を挟み、上記基板に対向して配置されたMEMSシャッタであって、上記基板に対して略平行な第1状態と、上記MEMSシャッタが有する、上記複数の光源の配列方向に略平行な2つの端部のうち、上記光源から離れている方の端部を回転軸として、上記第1状態から上記基板に向かって回転し、上記光源からの光を上記基板に対して略垂直な方向に、上記基板とは反対側に反射する第2状態との間で切り替え可能な上記MEMSシャッタとを備えていることを特徴とするバックライト。 A substrate,
A plurality of light sources provided at an end of the substrate and irradiating light on the upper portion of the substrate;
A MEMS shutter disposed between the substrate and the upper part of the substrate so as to face the substrate, wherein the MEMS shutter has a first state substantially parallel to the substrate, and the MEMS shutter has Of the two end portions substantially parallel to the arrangement direction of the light sources, the end portion away from the light source is used as a rotation axis, and the light is rotated from the first state toward the substrate, and the light from the light source is substantially perpendicular to the direction, the backlight, characterized in that it comprises a switchable the MEMS shutter between the second state which reflects on the side opposite to the substrate relative to the substrate.
上記MEMSシャッタの各々は、当該MEMSシャッタが有する、上記複数の光源の配列方向に略平行な2つの端部のうち、上記光源から離れている方の端部を回転軸として、上記第1状態から上記基板に向かって回転し、上記光源からの光を上記基板に対して略垂直な方向に、上記基板とは反対側に反射する第2状態との間で切り替え可能であることを特徴とする請求項1に記載のバックライト。 Comprising a plurality of the MEMS shutter,
Each of the MEMS shutter, the MEMS shutter has one of the two ends substantially parallel to the array direction of the plurality of light sources, as a rotation axis to the end which is remote from the light source, the first state It is possible to switch between a second state in which the light from the light source is rotated toward the substrate and reflected from the light source in a direction substantially perpendicular to the substrate to the opposite side of the substrate. The backlight according to claim 1.
上記基板には、上記複数の光源が設けられている端部とは反対側の端部に他の複数の光源が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のバックライト。 The substrate is a translucent substrate,
The said board | substrate is provided with the other some light source in the edge part on the opposite side to the edge part in which the said several light source is provided, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The backlight described.
上記基板との間に上記基板の上部を挟み、上記基板に対向して配置されたMEMSシャッタが、上記基板に対して略平行な第1状態と、上記MEMSシャッタが有する、上記複数の光源の配列方向に略平行な2つの端部のうち、上記光源から離れている方の端部を回転軸として、上記第1状態から上記基板に向かって回転し、上記光源からの光を上記基板に対して略垂直な方向に、上記基板とは反対側に反射する第2状態との間で切り替わるステップとを含んでいることを特徴とするバックライト点灯方法。 A plurality of light sources provided at an end of the substrate irradiate light on the upper portion of the substrate;
The MEMS shutter disposed opposite to the substrate with the upper portion of the substrate sandwiched between the substrate and a first state substantially parallel to the substrate and the plurality of light sources of the MEMS shutter Of the two end portions that are substantially parallel to the arrangement direction, the end portion far from the light source is used as a rotation axis, and the light rotates from the first state toward the substrate, and the light from the light source is applied to the substrate. And a step of switching between a second state of reflection on the opposite side of the substrate in a direction substantially perpendicular to the substrate.
A liquid crystal display device comprising the backlight according to claim 1.
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