WO2018105139A1 - バックライト装置及びこれを備えた液晶ディスプレイ装置 - Google Patents

バックライト装置及びこれを備えた液晶ディスプレイ装置 Download PDF

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浩一 山戸田
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株式会社Ｙａｍａｔｏｄａ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction

Definitions

  • the present invention relates to a backlight device, and more particularly to a backlight device that illuminates a liquid crystal display from the back.
  • LCDs liquid crystal displays
  • a blue light cut filter is attached to the display. If a filter is attached to the liquid crystal display, the user can always use the display without worrying about the blue light, and the blue light can be cut at a maximum of 100%. However, since the filter always cuts the blue light, there is a disadvantage that the changed color cannot be restored.
  • the source of blue light is the backlight.
  • pseudo-white obtained by combining a near UV-LED with a yellow fluorescent agent is used for the backlight.
  • the blue light component is contained not only in the blue color of the LCD but also in red and green. Therefore, even if the LCD is controlled and the blue output is suppressed by the third method described above, the blue light component contained in the red and green colors of the LCD cannot be cut.
  • the upper limit is about 50%.
  • This invention makes it a subject to make a blue light cut rate high compared with the past and to be able to adjust the said cut rate.
  • a backlight device that is mounted on the back surface of the liquid crystal panel and illuminates the liquid crystal panel from the back surface includes a plurality of red LEDs, green LEDs, and blue LEDs fixed in the device. Moreover, it has a drive part which electrically connects to the said red LED, green LED, and blue LED, drives the said LED, and irradiates illumination light. Furthermore, the control part which inputs the control signal which is electrically connected to this drive part and adjusts the output of blue LED to the said drive part is provided. And the drive part has taken the structure of adjusting the output of blue LED according to a control signal.
  • the red LED, the green LED, and the blue LED may be incorporated in a one-package white LED product.
  • you may comprise the said "several red LED, green LED, and blue LED fixed in the apparatus” by fixing this white LED product in multiple numbers in the said apparatus.
  • the blue light component of the backlight can be suppressed. Therefore, blue light can be reduced from all the red, green and blue outputs of the LCD.
  • the blue light component contained in the red and green outputs of the LCD could not be cut even if the blue output was suppressed by the LCD.
  • the blue light component can be suppressed in all the outputs of blue.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquid crystal display device including the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing details of the drive unit and the control unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a schedule registered in the schedule storage unit of FIG.
  • the liquid crystal display device 20 includes a liquid crystal panel 4.
  • a backlight device 10 is provided on the back surface of the liquid crystal panel 4. The backlight device 10 illuminates the liquid crystal panel 4 from the back.
  • the backlight device 10 includes a backlight unit 1, a drive unit 2, and a control unit 3.
  • the backlight unit 1 includes a plurality of red LEDs, green LEDs, and blue LEDs arranged at appropriate positions inside, and the liquid crystal panel 4 is backed by irradiation light (white light) of the three primary colors of red LEDs, green LEDs, and blue LEDs. Illuminate from.
  • the drive unit 2 is electrically connected to the red LED, the green LED, and the blue LED, drives each LED, and outputs the irradiation light.
  • the control unit 3 inputs a control signal BC such as PWM that is electrically connected to the drive unit 2 and adjusts the output (strength, luminance) of the blue LED to the drive unit 2.
  • the drive unit 2 adjusts the output of the blue LED according to the control signal BC.
  • the drive unit 2 adjusts the output of the blue LED from 0% to 100% in accordance with the control signal BC.
  • the control unit 3 inputs a control signal BC corresponding to the user's switch operation to the drive unit 2.
  • the control signal BC output from the control unit 3 changes.
  • the drive unit 2 changes the output of the blue LED between 0% and 100%. Adjust with. Therefore, the cut rate of blue light irradiated from the liquid crystal display device 20 can be adjusted from 0% to 100%.
  • the output of the blue LED can be independently adjusted from 0% to 100%. It is also possible to completely cut the light component. Therefore, it is also possible to completely cut blue light from all the red, green and blue outputs of the LCD. According to this embodiment, a higher blue light cut rate than the conventional one can be realized and the cut rate can be reduced. Can be adjusted.
  • FIG. 2 shows the detailed configuration of the drive unit 2 and the control unit 3.
  • the drive unit 2 includes an R driver 21 (red LED driver), a G driver 22 (green LED driver), and a B driver 23 (blue LED driver).
  • the R driver 21 is an electric circuit that applies a driving voltage to the plurality of red LEDs 11.
  • the G driver 22 is an electric circuit that applies a driving voltage to the plurality of green LEDs 12.
  • the B driver 23 is an electric circuit that applies a driving voltage to the plurality of blue LEDs 13. *
  • the control unit 3 includes a B control unit 31 (blue light control unit), a timer 32, a user operation unit 33, and a B schedule storage unit 34 (blue light schedule storage unit).
  • the B control unit 31 includes a processor including an arithmetic device, and realizes various functions by executing predetermined processes.
  • the timer 32 gives the current time to the B control unit 31.
  • the user operation unit 33 is an input device that inputs a signal corresponding to a user operation to the B control unit 31.
  • the B schedule storage unit 34 is a storage device such as a memory that stores one or more changes (schedules) of the intensity of blue light over time.
  • the power supply 5 supplies power to the R driver 21, the G driver 22, and the B control unit 31.
  • the B control unit 31 is set to the normal mode by default or by the operation of the user operation unit 33.
  • the B control unit 31 receives an operation for increasing the intensity of the blue light or an operation for decreasing the intensity from the user operation unit 33.
  • the B control unit 31 inputs a control signal corresponding to the accepted operation to the B driver 23 every time the operation is performed.
  • the B driver 23 changes the drive signal input to the plurality of blue LEDs 13 so as to increase or decrease the intensity of the blue light by one step in response to the input control signal.
  • the backlight apparatus 10 can set the intensity
  • the B control unit 31 is set to the schedule mode by the operation of the user operation unit 33.
  • the B control unit 31 refers to the blue light intensity schedule stored in the B schedule storage unit 34 and determines the blue light intensity over time according to the current time acquired from the timer 32.
  • the B control unit 31 inputs an appropriate control signal to the B driver 23 in a timely manner so that the intensity of the blue light changes with time according to the schedule.
  • the B driver 23 changes the intensity of the blue light output from the plurality of blue LEDs 13 over time according to the schedule in accordance with the input control signal.
  • Blue light is said to have a negative effect on the eyes, but it is also known to upset the body clock. In overseas business trips, the jet lag can be healed in the morning sun. Blue light has the property of awakening the brain. Therefore, in this application, it is proposed to use not only the blue light cut but also the awakening action by controlling the blue light of the backlight.
  • a blue light intensity schedule is set.
  • P0 indicates the intensity of the standard blue light.
  • P1 indicates the intensity of blue light stronger than the reference.
  • P2 indicates the intensity of blue light that is weaker than the reference.
  • P0 indicates the intensity of the standard blue light.
  • P1 indicates the intensity of blue light stronger than the reference.
  • P2 indicates the intensity of blue light that is weaker than the reference.
  • the blue light is gradually cut off from the standard, and sleep is introduced toward the night to improve the physical condition.
  • the blue light can be actively used by automatically changing the intensity of the blue light according to the schedule.
  • the B control unit 31 may set a schedule according to the operation received by the user operation unit 33 and register it in the B schedule storage unit 34. Further, the B control unit 31 may select one schedule to be applied from a plurality of schedules registered in the B schedule storage unit 34 according to the operation received by the user operation unit 33.
  • the backlight device 10 controls the blue output as in the above embodiment, but may have a function of controlling the red or green output in addition to this.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

【課題】従来に比べ高いブルーライトカット率を実現すると共に、当該カット率の調節を可能にすること。 【解決手段】液晶パネル（４）の背面に装備され当該液晶パネル（４）を背面から照明するバックライト装置（１０）において、装置内に固定された複数の赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを備える。また、当該赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに電気的に接続し当該各ＬＥＤを駆動して照明光を照射させる駆動部（２）を有する。さらに、この駆動部（２）に電気的に接続し青色ＬＥＤの出力を調節する制御信号ＢＣを当該駆動部（２）に入力する制御部（３）を備える。そして、駆動部（２）は、制御信号ＢＣに応じて青色ＬＥＤの出力を調節する。

Description

バックライト装置及びこれを備えた液晶ディスプレイ装置
　本発明は、バックライト装置に係り、特に、液晶ディスプレイを背面から照明するバックライト装置に関する。
　昨今、コンピュータのディスプレイを一日中見続ける仕事が増えている。その仕事は、プログラマーやデザイナーだけでなく電子データを扱う経理担当者などにも広がっている。これらの仕事に用いられるディスプレイのほとんどは液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）であり、その画面も大型になり、利用者が浴びるブルーライトが時間・量ともに増えている。
　ブルーライトによる人体への影響の問題が顕著化しつつある今、この問題の解決方法として行われているのは、第１に、利用者がブルーライトカット眼鏡等を掛けることである。この方法は非常に手軽であり、ブルーライトを６０％ほどカットできる。しかし、眼鏡に慣れていない人が一日中掛けているのは辛いことである。
　第２に、ブルーライトカットフィルタをディスプレイに貼る方法である。液晶ディスプレイにフィルタが貼られていれば、利用者は常にブルーライトを気にすることなくディスプレイを利用することができ、ブルーライトを最大で１００％カットすることも可能である。しかし、フィルタが常にブルーライトをカットするため、それによって変更された色味を元に戻すことができない、という不都合がある。
　第３に、ＬＣＤを制御することにより電子的にディスプレイの青色の出力を弱める方法がある。この場合も青色のＬＣＤの出力を変更するため、色味が変わってしまうが、スイッチの操作によりカット率を０％～５０％ぐらいの間で調整することが可能である。
　ここで、ブルーライトの発生源は、バックライトである。現在バックライトには、近ＵＶ－ＬＥＤに黄色の蛍光剤を組合わせて得られる擬似白色が用いられている。このため、ブルーライト成分は、ＬＣＤの青色だけでなく、赤色及び緑色にも含まれている。よって、上述した第３の方法により、ＬＣＤを制御して青色の出力を抑えたとしても、ＬＣＤの赤色及び緑色に含まれているブルーライト成分はカットできないため、上記のようにブルーライトのカット率は精々５０％ぐらいが上限となる。
　なお、バックライトには、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤをそれぞれ適所に配置して発光させることにより白色光を得るタイプもある（例えば、特許文献１）。また、小さいパッケージに赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを個別に内蔵したワンパッケージの白色ＬＥＤが製品化されている。
特開２００８－２１６４９号公報
　本発明は、従来に比べ高いブルーライトカット率を実現すると共に、当該カット率を調節可能とすることを課題とする。
　この課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採る。即ち、液晶パネルの背面に装備され当該液晶パネルを背面から照明するバックライト装置において、装置内に固定された複数の赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを備える。また、当該赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに電気的に接続し当該各ＬＥＤを駆動して照明光を照射させる駆動部を有する。さらに、この駆動部に電気的に接続し青色ＬＥＤの出力を調節する制御信号を当該駆動部に入力する制御部を備える。そして、駆動部は、制御信号に応じて青色ＬＥＤの出力を調節する、という構成を採っている。
　ここで、赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤは、ワンパッケージの白色ＬＥＤ製品に内蔵されていてもよい。また、この白色ＬＥＤ製品を上記装置内に複数固定することによって、上記「装置内に固定された複数の赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤ」を構成してもよい。
　これによると、バックライトを照射する赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤのうち、青色ＬＥＤの出力を独立して調節することができるので、バックライトのブルーライト成分を抑えることができる。よって、ＬＣＤの赤色、緑色及び青色のすべての出力からブルーライトを低減することができる。従来技術の第３の方法では、ＬＣＤで青色の出力を抑えても、ＬＣＤの赤色及び緑色の出力に含まれるブルーライト成分をカットできなかったが、本発明によれば、ＬＣＤの赤色、緑色及び青色のすべての出力でブルーライト成分を抑えることができる。
　よって、本発明によれば、従来に比べ高いブルーライトカット率を実現すると共に、当該カット率を調節することが可能となる。
図１は、本発明を含む液晶ディスプレイ装置の概略構成図である。 図２は、図１に示す駆動部および制御部の詳細を示す構成図である。 図３は、図２のスケジュール記憶部に登録されるスケジュールの一例を示す説明図である。
　以下、本発明の実施形態を図１を参照して説明する。図１において、液晶ディスプレイ装置２０は、液晶パネル４を備えている。液晶パネル４の背面には、バックライト装置１０が装備されている。バックライト装置１０は、液晶パネル４を背面から照明する。
　バックライト装置１０は、バックライトユニット１と、駆動部２と、制御部３とを備えている。バックライトユニット１は、内部の適所に配置された複数の赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを備え、赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤの３原色による照射光（白色光）により液晶パネル４を背面から照明する。駆動部２は、赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに電気的に接続し当該各ＬＥＤを駆動して上記の照射光を出力させる。制御部３は、この駆動部２に電気的に接続し青色ＬＥＤの出力（強さ、輝度）を調節するＰＷＭ等の制御信号ＢＣを当該駆動部２に入力する。駆動部２は、制御信号ＢＣに応じて青色ＬＥＤの出力を調節する。
　これを更に詳述すると、本実施形態において、駆動部２は、制御信号ＢＣに応じて青色ＬＥＤの出力を０％から１００％まで調節する。制御部３は、ユーザのスイッチ操作に応じた制御信号ＢＣを駆動部２に入力する。
　そして、ユーザがスイッチを操作すると、制御部３から出力される制御信号ＢＣが変化し、この制御信号ＢＣの変化に応じて、駆動部２は、青色ＬＥＤの出力を０％～１００％の間で調節する。よって、液晶ディスプレイ装置２０から照射されるブルーライトのカット率を０％から１００％まで調節することができる。
　以上説明した実施形態によれば、バックライトを照射する赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤのうち、青色ＬＥＤの出力を独立して０％から１００％まで調節することができるので、バックライトのブルーライト成分を完全にカットすることも可能である。よって、ＬＣＤの赤色、緑色及び青色のすべての出力からブルーライトを完全にカットすることも可能であり、本実施形態によれば、従来に比べ高いブルーライトカット率を実現すると共に、当該カット率を調節することが可能となる。
　図２は、駆動部２及び制御部３の詳細な構成を示す。駆動部２は、Ｒドライバ２１（赤色ＬＥＤドライバ）、Ｇドライバ２２（緑色ＬＥＤドライバ）及びＢドライバ２３（青色ＬＥＤドライバ）を備えている。Ｒドライバ２１は、複数の赤色ＬＥＤ１１に駆動電圧を印加する電気回路である。同様に、Ｇドライバ２２は、複数の緑色ＬＥＤ１２に駆動電圧を印加する電気回路である。Ｂドライバ２３は、複数の青色ＬＥＤ１３に駆動電圧を印加する電気回路である。　
　また、制御部３は、Ｂ制御部３１（ブルーライト制御部）、タイマ３２、ユーザ操作部３３及びＢスケジュール記憶部３４（ブルーライトスケジュール記憶部）を備えている。Ｂ制御部３１は、演算装置を含むプロセッサを備え、決められたプロセスの実行により各種の機能を実現する。タイマ３２は、現在の時刻をＢ制御部３１に与える。ユーザ操作部３３は、ユーザの操作に応じた信号をＢ制御部３１に入力する入力装置である。Ｂスケジュール記憶部３４は、ブルーライトの強さの経時的な変化（スケジュール）を１ないし複数記憶するメモリ等の記憶装置である。電源５は、Ｒドライバ２１、Ｇドライバ２２及びＢ制御部３１に電力を供給する。
　Ｂ制御部３１は、デフォルトで又はユーザ操作部３３の操作により、通常モードに設定される。通常モードにおいて、Ｂ制御部３１は、ユーザ操作部３３からブルーライトの強さを強める操作又は強さを弱める操作を受け付ける。Ｂ制御部３１は、受け付けた操作に応じた制御信号を、操作の都度、Ｂドライバ２３に入力する。Ｂドライバ２３は、入力された制御信号に応じて、操作の都度、ブルーライトの強さを一段階強める又は一段階弱めるように、複数の青色ＬＥＤ１３に入力する駆動信号を変化させる。これにより、バックライト装置１０は、ブルーライトの強さをユーザの操作に応じて、ユーザの希望する強さに設定することができる。
　また、Ｂ制御部３１は、ユーザ操作部３３の操作により、スケジュールモードに設定される。スケジュールモードにおいて、Ｂ制御部３１は、Ｂスケジュール記憶部３４に記憶されたブルーライトの強さのスケジュールを参照し、タイマ３２から取得する現在の時刻に応じて、ブルーライトの強さを経時的に変化させる。Ｂ制御部３１は、スケジュールに応じてブルーライトの強さが経時的に変化するように、適時に適切な制御信号をＢドライバ２３に入力する。Ｂドライバ２３は、入力される制御信号に応じて複数の青色ＬＥＤ１３が出力するブルーライトの強さをスケジュール通りに経時的に変化させる。
　ブルーライトは、目に悪い影響を与えると言われるが、それだけでなく、体内時計を狂わせることが知られている。海外出張などで、時差ボケを朝日を浴びて治すことがあるが、それを利用したものである。ブルーライトには、脳を覚醒する性質がある。そこで、本願では、バックライトのブルーライトを制御することにより、ブルーライトのカットだけでなく、覚醒作用を利用することを提案する。
　例えば、図３に示すように、ブルーライトの強さのスケジュールを設定する。Ｐ０は基準のブルーライトの強さを示す。Ｐ１は基準よりも強いブルーライトの強さを示す。Ｐ２は基準よりも弱いブルーライトの強さを示す。午前中は、脳を覚醒させるために、基準よりも強めのブルーライトを浴びせる。夕方（帰宅時間近く）になると、基準から徐々にブルーライトをカットし、夜に向けて睡眠導入を図り、体調を整える。
　この例のように、本実施形態によれば、ブルーライトの強さをスケジュールに応じて自動的に変化させることにより、ブルーライトを積極的に利用することが可能となる。
　Ｂ制御部３１は、ユーザ操作部３３が受け付けた操作に応じて、スケジュールを設定し、Ｂスケジュール記憶部３４に登録してもよい。また、Ｂ制御部３１は、ユーザ操作部３３が受け付けた操作に応じて、Ｂスケジュール記憶部３４に登録されている複数のスケジュールから適用する１のスケジュールを選択してもよい。
　ここで、本発明の範囲は、請求の範囲に記載した範囲であり、上記の実施形態に限られるものではない。例えば、バックライト装置１０は、上記実施形態のように青色の出力を制御するが、これに加え、赤色や緑色の出力を制御する機能を備えていてもよい。
１　バックライトユニット
２　駆動部
３　制御部
４　液晶パネル
５　電源
１０　バックライト装置
１１　複数の赤色ＬＥＤ
１２　複数の緑色ＬＥＤ
１３　複数の青色ＬＥＤ
２０　液晶ディスプレイ装置
２１　Ｒドライバ
２２　Ｇドライバ
２３　Ｂドライバ
３１　Ｂ制御部
３２　タイマ
３３　ユーザ操作部
３４　Ｂスケジュール記憶部

Claims (7)

  1. 　液晶パネルの背面に装備され当該液晶パネルを背面から照明するバックライト装置であって、
    　装置内に固定された複数の赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤと、当該赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤに電気的に接続し当該各ＬＥＤを駆動して照明光を照射させる駆動部と、この駆動部に電気的に接続し前記青色ＬＥＤの出力を調節する制御信号を当該駆動部に入力する制御部とを備え、
    　前記駆動部は、前記制御信号に応じて前記青色ＬＥＤの出力を調節する、バックライト装置。
  2. 　前記駆動部は、前記制御信号に応じて前記青色ＬＥＤの出力を０％から１００％まで調節可能とした、請求項１に記載のバックライト装置。
  3. 　前記制御部は、スイッチの操作に応じた前記制御信号を前記駆動部に入力する、請求項１又は２に記載のバックライト装置。
  4. 　請求項１又は２に記載のバックライト装置において、前記青色ＬＥＤの出力を経時的に調整するスケジュールを記憶するスケジュール記憶部を備え、
    　前記制御部は、前記スケジュール記憶部に記憶された前記スケジュールに応じて前記青色ＬＥＤの出力を経時的に調整する、バックライト装置。
  5. 　前記スケジュールは、午前中の青色ＬＥＤの出力を基準よりも強くする、請求項４に記載のバックライト装置。
  6. 　前記スケジュールは、夕方から夜にかけて青色ＬＥＤの出力を漸減させる、請求項４に記載のバックライト装置。
  7. 　液晶パネルの背面に請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバックライト装置を装備した液晶ディスプレイ装置。
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