JP2008210815A - バックライト装置、そのバックライト装置の点滅位相制御装置、その点滅位相制御装置を備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカに起因する液晶表示装置の表示品質の低下を招くことなく、表示画面の輝度のダイナミックレンジを広くできる液晶表示装置のバックライト装置を提供する。
【解決手段】２つの蛍光管３ａ，３ｂを表示パネル７の互いに対向する平行な辺に沿って備え、２つの蛍光管３ａ，３ｂを一定の周期で点滅制御し、表示パネル７の輝度を調整するための指令信号に基づいて点滅制御のためのパルス信号のデューティー比を変更することで、表示パネル７の輝度を調整可能なバックライト装置であって、２つの蛍光管３ａ，３ｂをの点滅位相を相互に異ならせる点滅位相制御部５を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライト装置、そのバックライト装置の点滅位相制御装置、その点滅位相制御装置を備えた表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置のバックライトは、蛍光管が用いられている。そしてその蛍光管は、液晶パネルの背面側の位置にて、液晶パネルの長辺に沿ってそれぞれ設けられている。

上記蛍光管は、インバータ回路を動作させるパルス信号をＰＷＭ制御することにより、一定周期で点滅制御されており、点灯期間中は、インバータ回路より所定周期の交流電圧が印加される。

そして、従来の液晶表示装置のバックライト装置は、全ての蛍光管を同一の位相で点滅制御していた。すなわち、バックライト用の全ての蛍光管を、同時にオンさせ、かつ同時にオフさせていた。

しかし、上記従来の液晶表示装置のバックライト装置では、液晶表示装置の表示品質を損なうことなく、表示画面の輝度を十分に低くすることができない。すなわち、上記従来の液晶表示装置のバックライト装置では、全ての蛍光管を同一の位相で点滅制御するので、全ての蛍光管が同時に消灯している期間が長いことから、特に低輝度領域においてフリッカが発生し易い。このフリッカによる表示品質の低下を防ぐために、点滅周期における消灯期間の割合が所定値以下にならないように制御しているので、表示画面の輝度を十分に低くすることができないのである。

この問題は、液晶表示装置の高輝度化が進むほど深刻になる。すなわち、表示画面の最高輝度を高めるためには、蛍光管の発光強度を大きくする必要があり、その蛍光管を点滅制御して表示画面の輝度を調整するためには、低輝度領域において点滅周期における消灯期間の割合を極力小さくせざるを得ない。

このように、上記従来の液晶表示装置のバックライト装置では、液晶表示装置の表示品質を損なうことなく、表示画面の輝度のダイナミックレンジを広くするということができないという課題があった。

なお、蛍光管の点滅周期を短くすることで、フリッカの発生を無くすことが考えられる。ところが、インバータ回路から蛍光管に出力されている交流電圧は、インバータ回路に入力されているＰＷＭ制御されたパルス信号がオフした後も、ある程度の時間は流れ続けることから、蛍光管の点滅周期を短くすると、点滅周期における点灯期間の最大値を小さく設定しなければ、高輝度領域において蛍光管に交流電圧が供給され続け、輝度の制御ができないことになる。したがって、蛍光管の点滅周期を短くするにも自ずから限界がある。

特開平１０‐１４８８０８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、フリッカに起因する液晶表示装置の表示品質の低下を招くことなく、表示画面の輝度のダイナミックレンジを広くできる液晶表示装置のバックライト装置を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によれば、任意数の発光体からなる発光ユニットを表示画面の互いに対向する平行な辺に沿って備え、複数の発光ユニットを一定の周期で点滅制御し、表示画面の輝度を調整するための指令信号に基づいて点滅制御のためのパルス信号のデューティー比を変更することで、表示画面の輝度を調整可能なバックライト装置であって、複数の発光ユニットの点滅位相を相互に異ならせる点滅位相制御部を設けたことを特徴とする、バックライト装置が提供される。

好ましい実施の形態によれば、点滅位相制御部は、複数の発光ユニットの点滅位相を、相互に等しい角度ずつ異ならせる。

他の好ましい実施の形態によれば、表示画面は、ほぼ矩形であり、発光ユニットは、表示画面の互いに対向する１対の平行な辺に沿ってそれぞれ１個設けられており、点滅位相制御部は、２個の発光ユニットの点滅位相を互いに１８０度異ならせる。

他の好ましい実施の形態によれば、表示画面は、ほぼ長方形であり、表示画面の互いに対向する１対の平行な辺は、長辺である。

他の好ましい実施の形態によれば、発光ユニットの発光体は、冷陰極線管である。他の好ましい実施の形態によれば、点滅制御は、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御を用いる。本発明の第２の側面によれば、任意数の発光体からなる発光ユニットを表示画面の互いに対向する平行な辺に沿って備え、前記複数の発光体ユニットを一定の周期で点滅制御し、表示画面の輝度を調整するための指令信号に基づいて点滅制御のためのパルス信号のデューティー比を変更することで、表示画面の輝度を調整可能なバックライト装置の点滅位相制御装置であって、複数の発光体ユニットの点滅位相を相互に異ならせることを特徴とする点滅位相制御装置が提供される。本発明の第３の側面によれば、請求項８に記載の点滅位相制御装置を備えた表示装置が提供される。

本発明によれば、点滅位相制御部が、複数の発光ユニットの点滅位相を相互に異ならせるので、低輝度領域において全ての発光ユニットが同時に消灯している期間を短くできることから、フリッカに起因する液晶表示装置の表示品質の低下を招くことなく、表示画面の輝度のダイナミックレンジを広くできる。

本発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る液晶表示装置のバックライト装置の概略ブロック図である。このバックライト装置は、制御装置１、インバータ回路２ａ，２ｂ、および蛍光管３ａ，３ｂを備えている。

制御装置１は、ＭＰＵ(microprocessor unit) を備えており、バックライト装置を含む液晶表示装置全体を制御する。制御装置１のＭＰＵは、蛍光管３ａ，３ｂの点滅位相を相互に異ならせる点滅位相制御部５を実現している。制御装置１は、点滅位相制御部５によって制御されて、インバータ回路２ａ，２ｂにＰＷＭ制御されたパルス信号を供給するパルス信号生成部６を備えている。

インバータ回路２ａ，２ｂは、制御装置１からのパルス信号に基づいて、蛍光管３ａ，３ｂに所定周波数の交流電圧を供給し、蛍光管３ａ，３ｂを一定周期で点滅させる。

蛍光管３ａ，３ｂは、液晶パネル７の背面側に、液晶パネル７の長辺に沿って配置されている。蛍光管３ａ，３ｂは、インバータ回路２ａ，２ｂからの交流電圧によって駆動され、液晶パネル７のバックライトとして機能する。

図２は、液晶パネル７の分解斜視図である。液晶パネル７は、保護板８、液晶ユニット９、および導光板１０を備えている。導光板１０の短辺方向両端部には、長辺に沿って蛍光管３ａ，３ｂが配置されている。

保護板８は、透明なガラス板あるいは樹脂板からなり、液晶ユニット９を保護している。

液晶ユニット９は、液晶やカラーフィルタを挟み込んだガラス基板、および偏光板などを備えており、ガラス基板には透明電極やトランジスタなどが形成されている。

導光板１０は、蛍光管３ａ，３ｂからの光を液晶ユニット９の全面に極力均等に導く。

図３は、インバータ回路２ａの回路図である。インバータ回路２ａは、入力端子１１ａ，１１ｂ、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２、高圧トランスＴ１、直流リアクタＲＡ１、キャパシタＣ１，Ｃ２、および抵抗器Ｒ１，Ｒ２を備えている。高圧トランスＴ１は、巻線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を備えている。なお、インバータ回路２ｂもインバータ回路２ａと同様の構成である。

次に動作を説明する。使用者による輝度調整操作に基づく信号、あるいは液晶表示装置の周囲の明るさを検出するセンサ（図示せず）からの信号など、液晶表示装置の表示画面の輝度を調整するための指令信号が制御装置１に入力されると、制御装置１は、その指令信号に応じて、インバータ回路２ａ，２ｂに出力しているパルス信号Ａ，Ｂのデューティー比を可変させる。

パルス信号Ａ，Ｂは、図４に示すように、周期がＴであって、位相が互いに１８０度異なっている。周期がＴは、たとえば１／２００秒である。いま、図４に実線で示すように、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比が５０パーセントであるものとする。ここで、制御装置１に輝度を下げる旨の指令信号が入力されたとすると、制御装置１は、図４に一点鎖線で示すようにパルス信号Ａ，Ｂのデューティー比をたとえば４０パーセントにする。もちろん、この４０パーセントという値は仮定であって、実際の値は指令信号に応じて決定される。逆に、制御装置１に輝度を上げる旨の指令信号が入力されたとすると、制御装置１は、図４に破線で示すようにパルス信号Ａ，Ｂのデューティー比をたとえば６０パーセントにする。もちろん、この６０パーセントという値は仮定であって、実際の値は指令信号に応じて決定される。

インバータ回路２ａの入力端子１１ａ，１１ｂ間に制御装置１からのパルス信号Ａが印加されると、パルス信号Ａのハイレベルの期間において、抵抗器Ｒ１，Ｒ２を流れる電流によりトランジスタＴＲ１，ＴＲ２が能動状態になる。高圧トランスＴ１の巻線Ｌ２は、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のベースに対して正帰還ループの一部を構成しているので、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のうちのいずれか一方が、急激にオン状態に移行する。いま、トランジスタＴＲ１がオン状態に移行したとすると、トランジスタＴＲ２はオフ状態になる。この状態はインバータ回路２ａの発振周期の半分だけ継続する。残りの半分の期間は、トランジスタＴＲ１がオフ状態、トランジスタＴＲ２がオン状態になる。このような状態が繰り返され、高圧トランスＴ１の巻線Ｌ１に正弦波が印加される。この正弦波は、高圧トランスＴ１のインダクタンスとキャパシタＣ１，Ｃ２のキャパシタンスとの共振による発振波形に相当する。高圧トランスＴ１の巻線Ｌ１に印加された正弦波は、昇圧されて高圧トランスＴ１の巻線Ｌ３の両端間に出力される。この正弦波の周波数は、たとえば５０ｋＨｚである。

蛍光管３ａの点灯直前には、蛍光管３ａのインピーダンスはほぼ無限大であるので、高圧トランスＴ１の巻線Ｌ３の両端間の電圧が、そのまま蛍光管３ａに印加される。この電圧は、蛍光管３ａを始動させるのに十分な高電圧である。蛍光管３ａが点灯すると、蛍光管３ａのインピーダンスが急激に低下するので、高圧トランスＴ１の巻線Ｌ３の両端間の電圧を、キャパシタＣ２のインピーダンスと蛍光管３ａのインピーダンスとで分圧した電圧が蛍光管３ａに印加される。すなわち、蛍光管３ａは、制御装置１からインバータ回路２ａに供給されるパルス信号Ａがハイレベルである期間に、インバータ回路２ａから供給される交流電圧により点灯する。もちろん、蛍光管３ｂは、制御装置１からインバータ回路２ｂに供給されるパルス信号Ｂがハイレベルである期間に、インバータ回路２ｂから供給される交流電圧により点灯する。

ここで、パルス信号Ａとパルス信号Ｂとは、位相が互いに１８０度異なっているので、蛍光管３ａと蛍光管３ｂとは交互に点滅する。さらに詳細に述べると、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比が５０パーセント未満のときには、蛍光管３ａが点灯して消灯した後、蛍光管３ｂが点灯して消灯するという動作が繰り返される。パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比が５０パーセントのときには、蛍光管３ａが点灯して消灯すると同時に蛍光管３ｂが点灯し、蛍光管３ｂが消灯すると同時に蛍光管３ａが点灯するという動作が繰り返される。パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比が５０パーセントよりも大きいときには、蛍光管３ａが点灯した後に蛍光管３ｂが点灯し、その後蛍光管３ａが消灯した後に蛍光管３ｂが消灯するという動作が繰り返される。

液晶表示装置の表示画面の輝度は、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比によって決定される。すなわち、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比に応じて蛍光管３ａ，３ｂの単位時間当たりの点灯時間が決定されるので、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比が大きくなれば液晶表示装置の表示画面の輝度は高くなり、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比が小さくなれば液晶表示装置の表示画面の輝度は低くなる。

このように、蛍光管３ａと蛍光管３ｂとを交互に点灯させるので、低輝度領域において蛍光管３ａと蛍光管３ｂとが同時に消灯している期間を短くできることから、フリッカに起因する液晶表示装置の表示品質の低下を招くことなく、表示画面の輝度のダイナミックレンジを広くできる。たとえば、従来の液晶表示装置のバックライト装置では、フリッカによる表示品質の低下を避けるために、パルス信号のデューティー比を５０〜９０パーセントの範囲に制限していたが、本実施形態におけるバックライト装置では、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比を３５パーセントに低下させてもフリッカによる表示品質の低下を生じないので、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比を３５〜９０パーセントの範囲で可変制御できる。

また、蛍光管３ａと蛍光管３ｂとを交互に点灯させるので、制御装置１のパルス信号生成部６に電力を供給するための電源回路の定格容量を低減できるとともに、ノイズの発生を良好に軽減できる。すなわち、蛍光管３ａと蛍光管３ｂとが同時に点灯したり同時に消灯したりすることがないため、電源回路のピーク電流が小さいことから、電源回路の定格容量を低減でき、しかもノイズの発生を良好に軽減できる。さらに詳細に述べると、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比が５０パーセントを越えると、蛍光管３ａと蛍光管３ｂとの双方が点灯している期間が存在するが、これらの点灯開始時の時刻は互いに異なっており、蛍光管３ａが点灯した後に蛍光管３ｂが点灯し、蛍光管３ａが消灯した後に蛍光管３ｂが消灯する。したがって、蛍光管３ａ，３ｂの点灯時や消灯時における電源回路の電流変化が小さいことから、瞬間的なピーク電流の増大を抑制でき、その結果、電源回路の定格容量を低減でき、しかもノイズの発生を良好に軽減できるのである。

なお、上記実施形態においては、発光体として蛍光管３ａ，３ｂを用いたが、発光体は蛍光管以外の冷陰極管であってもよく、さらには冷陰極管でなくてもよい。

また、上記実施形態においては、長方形の液晶パネル７を用い、その長辺に沿って蛍光管３ａ，３ｂを配置したが、蛍光管３ａ，３ｂを液晶パネル７の短辺に沿って配置してもよい。さらには、液晶パネル７は必ずしも矩形でなくてもよく、その場合、蛍光管３ａ，３ｂの配置位置は各種設計条件に応じて適宜決定すればよい。

また、上記実施形態においては、発光体としての蛍光管３ａ，３ｂをそれぞれ発光ユニットとして用いることにより、１個の発光体により１個の発光ユニットを構成したが、複数の発光体により１個の発光ユニットを構成してもよい。

また、上記実施形態においては、発光ユニットを２個設けたが、発光ユニットを３個以上設けてもよい。その場合、発光ユニットの点滅位相を相互に等しい角度だけ異ならせるのが好ましい。たとえば、３個の発光ユニットを設ける場合、それらの点滅位相を１２０度ずつ異ならせるのである。このようにすれば、低輝度時において３個の発光ユニットが全て同時に消灯している期間を極力短くできる。

また、上記実施形態においては、パルス信号Ａ，Ｂの立上がりの位相差を常に固定しておき、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比が５０パーセントのときに、パルス信号Ａの立下がりと同時にパルス信号Ｂが立上がるように構成したが、パルス信号Ａとパルス信号Ｂとは周期およびデューティー比が互いに等しいという条件を維持しつつ、パルス信号Ａ，Ｂの立上がりの位相差を固定せずに、パルス信号Ａの立下がりと同時に常にパルス信号Ｂが立上がるように構成してもよい。この場合、パルス信号Ａ，Ｂのデューティー比に応じてパルス信号Ａ，Ｂの立上がりの位相差が変化することになる。

本発明に係る液晶表示装置のバックライト装置の概略ブロック図である。 図１に示す液晶パネルの分解斜視図である。 図１に示すインバータ回路の回路図である。 図１に示すパルス信号生成部の出力波形図である。

符号の説明

１ 制御装置
２ａ，２ｂ インバータ回路
３ａ，３ｂ 蛍光管
５ 点滅位相制御部
６ パルス信号生成部
７ 液晶パネル
８ 保護板
９ 液晶ユニット
１０ 導光板

Claims (8)

1. 任意数の発光体からなる発光ユニットを表示画面の互いに対向する平行な辺に沿って備え、前記複数の発光体ユニットを一定の周期で点滅制御し、前記表示画面の輝度を調整するための指令信号に基づいて前記点滅制御のためのパルス信号のデューティー比を変更することで、前記表示画面の輝度を調整可能なバックライト装置であって、
   前記複数の発光体ユニットの点滅位相を相互に異ならせる点滅位相制御部を設けたことを特徴とする、バックライト装置。
2. 前記点滅位相制御部は、前記複数の発光ユニットの点滅位相を、相互に等しい角度ずつ異ならせる、請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記表示画面は、ほぼ矩形であり、
   前記発光ユニットは、前記表示画面の互いに対向する１対の平行な辺に沿ってそれぞれ１個設けられており、
   前記点滅位相制御部は、前記２個の発光ユニットの点滅位相を互いに１８０度異ならせる、請求項１または２に記載のバックライト装置。
4. 前記表示画面は、ほぼ長方形であり、
   前記表示画面の互いに対向する１対の平行な辺は、長辺である、請求項３に記載のバックライト装置。
5. 前記発光体ユニットの発光体は、冷陰極線管である、請求項１ないし４のいずれかに記載のバックライト装置。
6. 前記点滅制御は、ＰＷＭ（pulse width modulation）制御を用いる、請求項１に記載のバックライト装置。
7. 任意数の発光体からなる発光ユニットを表示画面の互いに対向する平行な辺に沿って備え、前記複数の発光体ユニットを一定の周期で点滅制御し、前記表示画面の輝度を調整するための指令信号に基づいて前記点滅制御のためのパルス信号のデューティー比を変更することで、前記表示画面の輝度を調整可能なバックライト装置の点滅位相制御装置であって、
   前記複数の発光体ユニットの点滅位相を相互に異ならせることを特徴とする点滅位相制御装置。
8. 請求項７に記載の点滅位相制御装置を備えた表示装置。

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