(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤから発光された光により被照明体を背面から照明するようにしたＬＥＤバックライト装置において、
該ＬＥＤバックライト装置は、複数のＬＥＤを並列に接続したＬＥＤユニットを複数配設してなるＬＥＤバックライト部と、各前記ＬＥＤユニット毎に設けられ該ＬＥＤユニットに対して定電流を供給する電流制御部とを有し、
前記ＬＥＤバックライト部は、複数のＬＥＤが行方向と列方向でマトリックス状に配列されてなり、前記ＬＥＤユニットは、該ＬＥＤユニットに含まれる複数のＬＥＤの行方向の配列が、列方向に交互に移動しながらＺ字形状に配列されるように構成されていることを特徴とするＬＥＤバックライト装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備え、該液晶パネルにより前記ＬＥＤバックライトによる照明光を変調することにより画像表示を行うことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤバックライト装置及び該装置を備える画像表示装置に関し、より具体的には、液晶パネル等の光変調素子を照明する素子としてＬＥＤを使用したＬＥＤバックライトと、そのＬＥＤバックライトを使用して画像表示を行う画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルなどの光変調素子を背面から照明するバックライトとして、ＬＥＤバックライトが注目されている。ＬＥＤバックライトには、白色ＬＥＤを配列して白色光の照明光を発光する構成のものや、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のＬＥＤを配列し、これらの３色の光を混色して白色光とする構成のものがある。また上記白色ＬＥＤには、短波長ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて白色を得る方式のものや、青色ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて白色を得る方式、あるいは青色ＬＥＤに黄色の蛍光体を組み合わせて白色を得る方式のもの等がある。
【０００３】
このような、ＬＥＤを利用したバックライトは、従来一般的な冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の蛍光管を利用したバックライトに比較して、いくつかの特徴的な利点が得られている。
例えば、従来バックライトとして使用されていた蛍光管は、点灯するときに高い電圧を必要とし、また蛍光管の点灯・消灯を煩雑に繰り返すとその寿命が短くなる、という課題を有していた。また蛍光管は、通常ガラス材によって形成されているため、バックライト光源として形状の自由度に制限がある、という課題もあった。
【０００４】
これに対して、ＬＥＤを使用したバックライトは、蛍光管に比して低電圧で駆動することができ、また消費電力が少なく、寿命が長い等の優位な性能を備えている。
また３色のＬＥＤを使用したバックライトでは、光の３原色に近い波長から白色光を得るため、従来の冷陰極管に比べて色の自由度が高まるという特徴がある。特に色再現性を大幅に拡大することが可能で、ＮＴＳＣ規格比で１００％を超える色再現性を実現したり、白色点（白の色味）を自由に調整したりすることができるようになる。
【０００５】
ＬＥＤバックライトには、例えば、液晶パネルの背面側に導光板を配置し、その導光板の端部に複数のＬＥＤをアレイ状に配列した導光板方式のものがある。この場合、ＬＥＤアレイから発光した照明光は、導光板を介して液晶パネルを照明する。また導光板と液晶パネルとの間には、照明光に配光特性や輝度分布特性を与えるために、拡散板やプリズムシート等の光学シート類が適宜配設される。
【０００６】
上記のような導光板方式に対して、液晶パネルの背面側の直下にＬＥＤを配列する直下型のＬＥＤバックライトが提供されている。直下型のＬＥＤバックライトにおいても、ＬＥＤと液晶パネルの間には上記のような光学シート類が適宜配設される。
【０００７】
上記のような直下型のＬＥＤバックライトは、導光板方式に比して光利用効率が高く、また軽量化が可能であるなどの長所がある。光利用効率に関し、導光板方式のＬＥＤバックライトでは、その光利用効率は例えば約５０％程度であるのに対して、直下型のＬＥＤバックライトでは、光利用効率は例えば約７５％と高くなる。
一般に液晶パネルを用いた表示装置では高レベルの画面輝度が求められる。例えば、液晶テレビジョン装置では、画面の輝度レベルは少なくとも４５０ｃｄ／ｍ2が要求され、このような要求を満足するためには、基本的には光利用効率の高い直下型方式のＬＥＤバックライトが有利であるものといえる。
【０００８】
上記のようなＬＥＤバックライトの構成に関し、例えば、特許文献１では、電圧損失ならびに電流損失を抑制し、電力損失が少なく効率の良いＬＥＤバックライト装置が開示されている。ここではＬＥＤバックライトを構成する各ＬＥＤに並列接続されたスイッチ手段、または各ＬＥＤに直列接続されたスイッチ手段の動作タイミングを制御するタイミング制御手段を有するＬＥＤ駆動手段を備える。このＬＥＤ駆動手段により、ＬＥＤを一定のタイミングで切り換えて点滅させることができ、これによりＬＥＤによる電圧損失と電流損失を最小に抑制するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３７３７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図４は、上記のような直下型のＬＥＤバックライトを構成するときの電源回路とＬＥＤの接続構成例を模式的に示すもので、図中、１１はＬＥＤ、２１は電源回路、２２は電流制御部である。図４に示すように、バックライトを構成するＬＥＤ１１を点灯するために、複数のＬＥＤ１１を一組のユニットとしてこれらを並列に接続し、その各ユニットに対して定電流を付加する電流制御部２２を接続する。各電流制御部２２には、電源回路２１から電源を供給する。
【００１０】
上記のように複数のＬＥＤ１１を一組として、それぞれの電流制御部２２により定電流を供給するように構成した場合、電流制御部２２の特性のばらつき等に起因して、例えば特定の電流制御部２２から供給される電流値が変動してしまったり、複数の電流制御部２２から出力される電流値が互いに異なってしまったりすると、特定の電流制御部２２に接続された一組のＬＥＤ１１の発光輝度が変化することになる。
【００１１】
この場合、上記のように電流制御部２２に対しては、一直線上に並んだ複数のＬＥＤ１１が並列接続されているため、たとえば一つの電流制御部２２の出力電流値が他の電流制御部２２の電流値と異なる場合に、直線状に輝度むらが生じてしまう。そしてＬＥＤバックライトにより照明される液晶パネルの表示画面では、ＬＥＤバックライトの輝度むらが視認されてしまい、画質品位の低下が目立つようになる。特に直線状に輝度むらが生じた場合、人間の目にはそのむらが目立って感じられるという問題がある。
【００１２】
上記特許文献１では、ＬＥＤバックライトによる電力損失を抑えて低消費電力化を図るようにした思想は開示されているが、上記のようにＬＥＤを発光駆動する電流値のばらつきによる画質低下に対処するための思想は開示されていない。
【００１３】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであって、複数のＬＥＤを並列に接続したＬＥＤユニットを複数配設してなるＬＥＤバックライト装置において、各ＬＥＤユニットに電源が供給されるときにＬＥＤを駆動する電流値がばらついた場合に、ＬＥＤバックライトにより照明される液晶パネルの表示画面の輝度むらを目立たないようにすることにより、高画質の画面表示を常に可能とするＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置を有する画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、第１の技術手段は、ＬＥＤから発光された光により被照明体を背面から照明するようにしたＬＥＤバックライト装置において、該ＬＥＤバックライト装置は、複数のＬＥＤを並列に接続したＬＥＤユニットを複数配設してなるＬＥＤバックライト部と、各前記ＬＥＤユニット毎に設けられ該ＬＥＤユニットに対して定電流を供給する電流制御部とを有し、前記ＬＥＤバックライト部は、複数のＬＥＤが行方向と列方向でマトリックス状に配列されてなり、前記ＬＥＤユニットは、該ＬＥＤユニットに含まれる複数のＬＥＤの行方向の配列が、列方向に交互に移動しながらＺ字形状に配列されるように構成されていることを特徴としたものである。
【００１７】
第２の技術手段は、第１の技術手段におけるＬＥＤバックライト装置と、ＬＥＤバックライト装置により照明される液晶パネルとを備え、液晶パネルによりＬＥＤバックライトによる照明光を変調することにより画像表示を行うことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数のＬＥＤを並列に接続したＬＥＤユニットを複数配設してなるＬＥＤバックライト装置において、各ＬＥＤユニットに電源が供給されるときにＬＥＤを駆動する電流値がばらついた場合に、ＬＥＤバックライトにより照明される液晶パネルの表示画面の輝度むらを目立たないようにすることにより、高画質の画面表示を常に可能とするＬＥＤバックライト装置と、該ＬＥＤバックライト装置を有する画像表示装置を提供することができる。
【００１９】
特に本発明のＬＥＤバックライト装置は、並列接続されるＬＥＤを結ぶ直線が少なくとも屈折する部分を有するように配置する。例えば並列接続されるＬＥＤがＺ字形状になるようにいわゆる千鳥状の配線構造を構成することにより、そのＬＥＤを駆動する電流値のばらつき等が発生した場合にも輝度むらが屈折した形状で生じ、人間の目に目立ちにくくすることができる。そしてこれにより、ＬＥＤバックライトにより照明される液晶パネルの表示画面は、ＬＥＤバックライトの電流制御部の電流値変動が生じても、輝度むらが目立つことなく表示画像の画質を維持することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、直下型のＬＥＤバックライトの構成例を説明するための図で、図中、１０はＬＥＤバックライト装置、１１はＬＥＤ、１２は拡散板、１３は他の光学シート、１４は反射板、１５はＬＥＤバックライト装置の筐体、１６は液晶パネルである。
図１に示す例では、バックライトユニットの筐体１５の底面側に反射板１４が配置され、その上面側に複数のＬＥＤ１１がマトリックス状に配設されている。マトリックス状のＬＥＤ１１は、複数のＬＥＤ１１を基板上にアレイ状に配設したユニットを、さらに複数並べて構成することができる。また、反射板１４に貫通孔を開けて、その貫通孔に個々のＬＥＤ１１を配設するようにしてもよい。あるいは、ＬＥＤ１１を配設する基板表面に印刷等の手法により反射面を形成し、ＬＥＤ基板に反射板１４の機能を付与するようにしてもよい。
【００２１】
本発明では、これらＬＥＤ１１の構成については何ら限定されるものではなく、複数のＬＥＤ１１が液晶パネル１６の背面側に配置された構成を備えていればよい。また本実施形態のＬＥＤバックライト装置は、上記のような白色ＬＥＤを使用した照明方式であってもよく、またＲＧＢの３色のＬＥＤを配設した照明方式であってもよく、特に使用するＬＥＤを限定するものではない。
またＬＥＤを点灯制御するためのＬＥＤ点灯回路，調光制御部，ＬＥＤ点灯回路等からなる図示しない各種電気回路部品は、バックライトユニットの背面にまとめて配置されるが、特にその詳細な位置関係については限定されない。
【００２２】
ＬＥＤ１１から発光した光は、拡散板１２により拡散され、さらに他の光学シート類１３で所定の作用を受けて液晶パネル１６を背面側から照明する。上記他の光学シート類１３は、例えば、プリズムシート等の光学シートが適宜用いられる。
液晶パネル１６は、入力する映像信号に応じて各画素の液晶の配向が制御され、ＬＥＤ１１から発光した照明光を変調する。これにより液晶パネル１６上に映像信号に応じた映像が表示される。
【００２３】
なお本発明においては、複数のＬＥＤ１１の配列は、上記のように縦横にマトリックス状に並んだ構成のみならず、例えば、縦列と横列のＬＥＤの配列ピッチが交互にずれて並ぶ配列で構成されていてもよく、その配列形態を限定するものではない。
【００２４】
図２は、ＬＥＤバックライト装置の配線パターンの構成例を説明するための図である。本例のＬＥＤバックライト装置は、複数のＬＥＤ１１がマトリックス状に配置されて光源部を形成している。そして、マトリックス状に配置されたＬＥＤ１１は、複数のＬＥＤ１１を一組として並列に接続したユニット（ＬＥＤユニット）により構成されている。
【００２５】
上記各ＬＥＤユニットには、それぞれ電流制御部２２が接続され、電源回路２１から供給された電力により、自身が接続するＬＥＤユニットに対して電流を供給して、各ＬＥＤ１１を点灯させる。
【００２６】
図２に示す実施形態のＬＥＤバックライト装置では、電流制御部２２の一つに並列接続される１ユニットのＬＥＤ１１の配列パターンがジグザグのＺ字形状を有するように構成されている。すなわち、ＬＥＤバックライトの光源部は、複数のＬＥＤ１１が行方向と列方向でマトリックス状に配列されてなり、上記のＬＥＤユニットは、そのＬＥＤユニットに含まれる複数のＬＥＤ１１の行方向の配列が、列方向に交互に移動しながらＺ字形状に配列されるように構成されている。
【００２７】
このような構成により、複数配設された電流制御部の電流値がばらついたり変動が生じたとき、電流変動に応じた発光輝度の変化は、直線状ではなく鋸歯状の形状で発生する。
上述のように、並列接続されるＬＥＤが直線上に配置されている場合には、その電流値のばらつき等によりＬＥＤの発光輝度が変化したときに、直線状に輝度むらが生じてしまい、人間の目に目立つようになってしまう。
【００２８】
これに対して、本実施形態のＬＥＤバックライトは、上記のように並列接続されるＬＥＤがジグザグのＺ字形状を有して千鳥に配設されているため、電流値のばらつき等が発生した場合にも、その輝度むらがＺ字形状に生じ、人間の目に目立ちにくくすることができる。これにより、ＬＥＤバックライトにより照明される液晶パネルの表示画面は、ＬＥＤバックライトの電流制御部の電流値変動が生じても、輝度むらが目立つことなく表示画像の画質を維持することができるようになる。
【００２９】
すなわち上記のような効果を得るためには、ＬＥＤバックライト装置におけるＬＥＤの配線パターンは、図２の例に限定されないのは明らかである。
本発明によれば、ＬＥＤバックライト装置は、上記ＬＥＤユニットを構成するＬＥＤ１１が並列接続されているとき、ＬＥＤユニットを構成するＬＥＤ１１を結ぶ直線が、少なくとも屈折する部分を有して配置されるように構成する。これにより、ＬＥＤユニットを構成するＬＥＤ１１が直線状になることをできるだけ回避して輝度むらを目立たなくさせるようにすることができる。
【００３０】
またこのときに、複数のＬＥＤ１１が図１に示すように縦横にマトリックス状に配置されている場合、少なくとも縦横いずれかに隣接するＬＥＤ１１同士は、一つＬＥＤユニット内で並列に接続されないようにする。縦横のいずれかに互いに隣接するＬＥＤ１１同士が一つのＬＥＤユニット内で並列に接続されると、その部分にＬＥＤ１１の直線状の配列が形成されるため、その部分で輝度むらが目立つようになる。
【００３１】
またこのときに、一つのＬＥＤユニットに並列接続されたＬＥＤができるだけ広範囲にばらつくことが好ましい。このように広範囲のＬＥＤ１１を使用してＬＥＤユニットを形成することにより、電流制御部による電流値が異なる場合は、電流値が変動した場合でも画面上の輝度むらを目立ちにくくすることができるようになる。
【００３２】
なお上記のように広範囲のＬＥＤを用いて並列接続の配線パターンを形成する場合、配線の引き回し等により製造工程が煩雑になったり、信頼性等が低下する等の問題が生じる場合には、それらの許容範囲内で配線パターンを決定する。
【００３３】
図３は、本発明のＬＥＤバックライト装置を備えた画像表示装置の構成例を説明するためのブロック図で、画像表示装置として構成された液晶テレビジョン装置の例を示すものである。本例では、液晶テレビジョン装置が備える液晶パネル（ＬＣＤ）の照明用として、上記実施形態で説明したごとくのＬＥＤバックライト装置を適用したものとする。
【００３４】
液晶テレビジョン装置３０において、チューナ３２は、アンテナ３１によって受信されたテレビジョン放送信号からチャンネルを選局する。またビデオ入力端子３３は、テレビジョン装置３０に内蔵もしくは外部接続されたＡＶ機器からのビデオ信号を入力する。そして切換部３４において、チューナ３２で選局されたテレビジョン放送信号とビデオ入力端子３３を介して入力したビデオ信号とを切換出力する。
【００３５】
切換部３４から出力された映像信号は映像処理部３５で映像処理され、ＬＣＤ制御部３６に出力される。映像処理部３５は、入力したビデオ信号から映像信号の生成処理や各種の画質調整処理等を行う。映像処理部３５は、コンポジット信号のＹＣ分離処理、ＹＣ信号からＲＧＢ信号を生成するＲＧＢ信号デコード処理、ＡＤ変換処理、色空間変換処理、ＩＰ変換処理、スケーリング処理、ＦＲＣ処理、色補正処理、同期検出処理、γ補整処理、ＯＳＤ表示処理等の映像信号処理を適宜実行する。
【００３６】
ＬＣＤ制御部３６は、映像処理部３５から出力されたＲＧＢの画像表示信号に従ってＬＣＤ３７のソースドライバに出力する階調データ及び信号線制御信号を生成するとともに、ゲートドライバに出力する走査線制御信号を生成し、ＬＣＤ３７における画像表示制御を行う。またＬＣＤ制御部３６は、光源駆動部３８へ出力するバックライト制御信号を生成し、ＬＥＤバックライト３９の発光駆動制御を行う。
【００３７】
光源駆動部３８は、図２に示した電流制御部２２、異常検出部２３ａ、及び制御部２５を含むもので、図示しない液晶テレビジョン装置に電源回路から供給される電力を使用して、ＬＥＤバックライト３９の点灯駆動制御を実行する。
【００３８】
またテレビジョン装置３０において、切換部３４から出力された音声信号は、音声処理部４０で処理されてスピーカ４１から音声出力される。
またリモコン受光部４２は、リモコン装置５０から送信された赤外線によるリモコン操作信号を受光し、制御部４３へ送る。制御部４３は、リモコン受光部４２で受光したリモコン操作信号を検出・解析し、チューナ３２、切換部３４、映像処理部３５、ＬＣＤ制御部３６、音声処理部４０等に対してそれらの動作を制御する制御信号を出力する。ここではメモリ４４に記憶されたプログラムやデータが使用される。また液晶テレビジョン装置に対するユーザによる操作入力は、上記リモコン装置５０だけでなく、テレビジョン装置３０の本体操作部に設けられた操作キーやスイッチを用いて実行することもできる。
【００３９】
なお、本発明に関わる画像表示装置は、上記の液晶テレビジョンに限定されることはなく、液晶パネルを背面から照明して、表示画像を生成する構成を有する種々の画像表示装置に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】直下型のＬＥＤバックライトの構成例を説明するための図である。
【図２】ＬＥＤバックライト装置の電源部の構成例を説明するための図である。
【図３】本発明のＬＥＤバックライトを備えた画像表示装置の構成例を説明するためのブロック図である。
【図４】従来の直下型ＬＥＤバックライトを構成するときの電源回路とＬＥＤの接続構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４１】
１１…ＬＥＤ、１２…拡散板、１３…光学シート類、１４…反射板、１５…筐体、１６…液晶パネル、２１…電源回路、２２…電流制御部、２３ａ…異常検出部、２５…制御部、３０…テレビジョン装置、３１…アンテナ、３２…チューナ、３３…ビデオ入力端子、３４…切換部、３５…映像処理部、３６…ＬＣＤ制御部、３７…ＬＣＤ、３８…光源駆動部、３９…ＬＥＤバックライト、４０…音声処理部、４１…スピーカ、４２…リモコン受光部、４３…制御部、４４…メモリ、５０…リモコン装置。
【図１】
0004684072.tif 000002
【図２】
0004684072.tif 000003
【図３】
0004684072.tif 000004
【図４】
0004684072.tif 000005