JP2009300839A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成にも拘わらず、面光源としてのバックライトの輝度分布を変更して画質の向上を図るようにできる液晶表示装置の提供。
【解決手段】液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトを備える液晶表示装置であって、
前記バックライトは、前記液晶表示パネルと対向する面内に並設された複数の棒状の光源を備えて構成され、
前記光源は、これら光源毎に、あるいは、近接する光源同士で構成されるグループ毎に、ＰＷＭ方式によって供給される電圧のデューティー比の設定で変調駆動できるように構成した。
【選択図】図４

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトを備える液晶表示装置に関する。

液晶表示パネルは、その各画素において液晶の光透過量を独立に制御するように構成されているため、該液晶表示パネルの背面にバックライトを備えて構成されるのが通常である。

このようなバックライトとしては、たとえば直下型と称されるものが知られている。

直下型のバックライトは、液晶表示パネルと平行な平面内に、たとえば冷陰極蛍光ランプ等の棒状の光源が複数並設され、これら冷陰極蛍光ランプは内面に反射シート等が配置された筐体（フレーム）に支持されて構成されている。

そして、このようなバックライトは、液晶表示パネルに入射される冷陰極蛍光ランプからの光を輝度の均一な面光源として構成するため、これら冷陰極蛍光ランプは等間隔に配置させるのが一般的となっている。
特開平６−７５２１６号公報

しかし、近年の液晶表示装置の大型化の傾向にともない、バックライトの面光源としての輝度の均一化を図るためには、たとえば冷陰極蛍光ランプをただ単に等間隔に配置させるだけでは充分でなくなってきた。

冷陰極蛍光ランプの本数を増加させたり、あるいは液晶表示パネルとバックライトの間に配置させる光学シート等に特別な工夫をすることによって、輝度の均一化を図ることもできるが、高価となってしまうという新たな課題が発生することになる。

また、液晶表示装置を立てて使用する場合において、温度分布の影響によって、いくつかの冷陰極蛍光ランプの輝度が変化し、面光源としての輝度の均一化が損なわれるようにもなる。

このため、たとえば冷陰極蛍光ランプの輝度をある程度の範囲で変更できるようにし、表示の目的に応じた輝度分布を得るようにすることが望まれるに至った。

本発明の目的は、簡単な構成にも拘わらず、面光源としてのバックライトの輝度分布を変更して画質の向上を図るようにできる液晶表示装置を提供することにある。

本発明の構成は、たとえば、以下のようなものとすることができる。

（１）本発明の液晶表示装置は、たとえば、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトを備える液晶表示装置であって、
前記バックライトは、前記液晶表示パネルと対向して並設された複数の棒状の光源を備えて構成され、
前記光源は、これら光源毎に、あるいは、近接する光源同士で構成されるグループ毎に、前記光源に供給する高周波電圧のデューティー比の設定で変調駆動できるように構成したことを特徴とする。

（２）本発明の液晶表示装置は、たとえば、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトを備える液晶表示装置であって、前記バックライトは、前記液晶表示パネルと対向して並設された複数の棒状の光源を備えて構成され、前記光源は、これら光源毎に、あるいは、近接する光源同士で構成されるグループ毎に、前記光源に供給する高周波電圧のデューティー比が異なることを特徴とする
（３）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（１）または（２）において、前記複数の棒状の光源は、それぞれ等しい間隔で配置されていることを特徴とする。

（４）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（１）または（２）において、前記複数の棒状の光源は、隣接する光源同士の間隔が他の隣接する光源同士の間隔と異なって配置されていることを特徴とする。

（５）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（４）において、前記複数の棒状の光源は、配列間隔が、前記液晶表示パネルの表示画面の中央部に対応した部分で、配列間隔を前記表示画面の周辺部に対応した部分よりも広くして設置されていることを特徴とする。

（６）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（１）または（２）において、前記光源に供給する高周波電圧のデューティー比の変更と独立に、電流の変更ができることを特徴とする。

（７）本発明の液晶表示装置は、たとえば、（１）から（６）において、前記光源は、冷陰極蛍光ランプであることを特徴とする。

なお、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。

このような液晶表示装置によれば、簡単な構成にも拘わらず、面光源としてのバックライトの輝度分布を変更して画質の向上を図るようにできる。

本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、各図および各実施例において、同一または類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。

〈実施例１〉
（全体構成）
図１は、本発明による液晶表示装置の実施例１を示す概略構成図である。

まず、観察者側から、液晶表示パネルＰＮＬ、光学シート類ＯＳ、およびバックライトＢＬが順次配置されている。

液晶表示パネルＰＮＬは、一対の平行配置されたたとえばガラスからなる基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２を外囲器とし、これら各基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の間に液晶を挟持して構成されている。

前記基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の液晶側の面には、マトリックス状に配置された画素（図示せず）が前記液晶を一構成要素として形成され、これら画素ごとに当該液晶の光透過率を制御できるようになっている。

そして、これら各画素が形成された領域を液晶表示領域ＡＲ（図中一点鎖線で囲まれた領域）とし、後述のバックライトＢＬからの光を該液晶表示領域ＡＲの全域にわたって照射し、各画素を透過する光によって観察者に映像を認識させるようになっている。

観察者に対して基板ＳＵＢ２の後方に配置された基板ＳＵＢ１は、たとえばその図中左側辺および上側辺において基板ＳＵＢ２から露出された部分を有し、これらの部分において、複数の半導体装置ＳＣＤｈ、ＳＣＤｖの一辺部が接続されるようになっている。これら半導体装置ＳＣＤｈ、ＳＣＤｖはいわゆるテープキャリア方式の半導体装置からなり、配線が形成されたフレキシブル基板ＦＢの上面に半導体チップＣＨが搭載されて構成されている。

これら各半導体装置ＳＣＤｈ、ＳＣＤｖは前記各画素を独立に駆動させる回路からなり、たとえば図中ｙ方向に並設される半導体装置ＳＣＤｖは走査信号駆動回路を構成し、図中ｘ方向に並設される半導体装置ＳＣＤｈは映像信号駆動回路を構成するようになっている。

前記映像信号駆動回路からなる複数の半導体装置ＳＣＤｈは、前記基板ＳＵＢ１と接続された辺と対向する他の辺においてプリント基板ＰＣＢが接続され、該プリント基板ＰＣＢを通して外部入力信号が入力されるようになっている。

なお、前記走査信号駆動回路からなる複数の半導体装置ＳＣＤｖは、その外部入力信号が基板ＳＵＢ１の表面に形成された配線（図示せず）を通して入力されるようになっているため、前記プリント基板ＰＣＢに相当する基板は備えられていない構成となっている。

このように構成された液晶表示パネルＰＮＬの背面には、たとえばプリズムシートおよび拡散シート等の積層体からなる光学シート類ＯＳを介してバックライトＢＬが配置されている。光学シート類ＯＳは前記バックライトＢＬからの光を拡散、集光させたりして液晶表示パネルＰＮＬ側へ導くようになっている。

バックライトＢＬは、いわゆる直下型と称され、液晶表示パネルＰＮＬに対向する内面に光反射処理された箱状の枠体（下フレームＤＦＲ）内に、複数のたとえば冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを並設させた構成からなっている。バックライトＢＬの構成をより詳細に説明すると、まず、下フレームＤＦＲの液晶表示パネルＰＮＬと対向する面に反射シートＲＳが載置されることにより、光反射面を構成するようになっている。また、該反射シートＲＳの図中ｘ方向と平行なそれぞれの辺部は、屈曲によって周辺を高くした側壁面ＳＷＦを形成するようになっている。

そして、前記冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬは、前記液晶表示パネルＰＮＬと平行な平面内において、その長手方向を図中ｘ方向に一致させ、図中ｙ方向に複数並設されて配置されている。各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬは、その両端において、前記液晶表示パネルＰＮＬの液晶表示領域ＡＲと対向する領域の外側に配置される電極（図２において符号ＴＭで示す）を有し、これら電極は、前記下フレームＤＦＲの図中ｙ方向と平行なそれぞれの辺部に配置される側壁板ＳＷＢによって被われている。

この側壁板ＳＷＢは、液晶表示領域ＡＲに対して外方の辺が高くなるように傾斜して配置され、液晶表示パネルＰＮＬ側の面において光反射処理がなされている。この側壁板ＳＷＢは、前記反射シートＲＳの側壁面ＳＷＦとともに、バックライトＢＬの実質的な側壁部を構成するようになっている。

このような液晶表示パネルＰＮＬ、光学シート類ＯＳ、およびバックライトＢＬは、前記下フレームＤＦＲと係合される図示しない上フレーム、および中間フレームによって、モジュール化されるようになっている。

（冷陰極蛍光ランプ）
図２（ａ）は、バックライトＢＬに配置される各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを抜き出して示した平面図である。図２（ａ）から明らかとなるように、この実施例では、各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬは等間隔（ｗの幅で）に図中ｙ方向へ並設されるようになっている。各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを共通に含む平面において面光源領域ＬＴＲを構成し、この面光源領域ＬＴＲは液晶表示パネルＰＮＬの少なくとも液晶表示領域ＡＲに対向する領域となっている。面光源領域ＬＴＲからの光が光学シート類ＯＳを通して液晶表示パネルＰＮＬの液晶表示領域ＡＲの全域に照射できるようにするためである。

なお、図２（ａ）では、冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの両端には電極ＴＭが形成されていることを示している。図１においては、冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの電極ＴＭは側壁板ＳＷＢによって目視が妨げられるようになっている。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す面光源領域ＬＴＲにおいて、各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬが、近接するもの同士でグループ分けされ、これらグループ毎に冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬが駆動制御されることを示している。

すなわち、面光源領域ＬＴＲは図中ｙ方向にたとえば４つのグループＧＲＰ１、ＧＲＰ２、ＧＲＰ３、ＧＲＰ４に分割され、これらのグループＧＲＰ１、ＧＲＰ２、ＧＲＰ３、ＧＲＰ４には複数の各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ（図示せず）が配置されるようになっている。各グループＧＲＰ１、ＧＲＰ２、ＧＲＰ３、ＧＲＰ４における冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの数は同じであっても、異なっていてもよい。

（冷陰極蛍光ランプの駆動）
そして、前記グループごとのそれぞれの冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの駆動制御は、高周波電圧のデューティー比の設定で駆動されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式を採用している。

ＰＷＭ方式は、たとえば、パルス波のデューティー比を変化させて変調する変調方式をいい、デューティー比とは周期的なパルス波を出したときの周期とパルス幅の比をいう。冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬは高周波駆動によって点灯されることから、図３に示すように、時間経過にともなって断続的に高周波電圧が印加される場合、その周期Ｔと高周波電圧が印加されている期間τとの比：τ／Ｔが高周波電圧のデューティー比となる。冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬはこのデューティー比を変えて高周波電圧を印加することによって、該デューティー比に応じた輝度で点灯できるようになる。

図４は、上述した構成において、グループ毎の冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの駆動の一態様を示す説明図である。

図４（ａ）は、グループごとの冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに供給する高周波電圧を示し、図４（ｂ）に示す面光源領域ＬＴＲの各グループＧＲＰ１、ＧＲＰ２、ＧＲＰ３、ＧＲＰ４に対応させて示している。

まず、図４（ａ）に示すように、グループＧＲＰ１に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、デューティー比を１に設定して高周波電圧を印加している。デューティー比が１の高周波電圧が印加される冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬは、その電流値が同じである場合、最も輝度が高くなって点灯するようになる。

なお、各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに印加する電圧は高周波であるが、簡単化のため、高周波を包絡させたパルスとして描いている。後に示す他の実施態様においても同様である。また、前記パルスは実線で描いたものの他に、点線で描いたものを示しているが、これらは電流値が異なっていることを示している。後に示す他の実施態様においても同様である。

また、グループＧＲＰ２に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、デューティー比を１より小さな値に設定して高周波電圧を印加している。この場合、グループＧＲＰ２に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの輝度はグループＧＲＰ１に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの輝度よりも小さく点灯されるようになる。

同様に、グループＧＲＰ３に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、デューティー比を１より小さな値に設定して高周波電圧を印加している。たとえばグループＧＲＰ３に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬのデューティー比がグループＧＲＰ２に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬのデューティー比とほぼ同様である場合、グループＧＲＰ３に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの輝度は、グループＧＲＰ２に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの輝度とほぼ同様となる。

そして、グループＧＲＰ４に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、デューティー比を１に設定して高周波電圧を印加している。この場合、グループＧＲＰ４に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの輝度は、グループＧＲＰ１に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの輝度と同様となる。

図４（ｃ）は、各グループの冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを上述のように駆動させた場合、図４（ｂ）のＣ−Ｃ線における輝度分布を示した図である。図４（ｃ）中、横軸に輝度（Ｂ）をとり、縦軸は図４（ｂ）のｙ軸に一致させている。なお、図４（ｃ）の輝度分布は、図４（ｂ）のＣ−Ｃ線を図中ｘ軸方向に移動させたとしても、同様のものとなる。

図４（ｃ）に示す輝度分布は、図中ｙ軸方向の僅かの両端部を除いた中央部において、輝度が高くなり、しかもその輝度は真ん中に及んでもほぼ等しくなっていることが特徴的となる。

ここで、図４（ｃ）の輝度分布において、実線で示すものの他に、点線で示したものも描いている。この点線の輝度分布は、図４（ａ）において点線で示した高周波電圧に対応するものである。図４（ｃ）から明らかとなるように、冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに流す電流を小さくすることによって、輝度を全体的に小さくすることができる。したがって、高周波電圧のデューティー比の設定によって変更させる輝度分布を、さらに電流の値を独立に変えることによって、輝度の微調整を行うことができるようになる。このことは、後に示す他の実施態様においても同様である。

比較のために、図５に、各グループの冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、それぞれデューティー比が１の高周波電圧を印加した場合を示す。図５は、図４と対応して描いた図となっており、図５（ｃ）に輝度分布を示している。冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬのそれぞれを同一の輝度として点灯させるようにしたものである。この場合の輝度分布は、図中ｙ軸方向の僅かの両端部を除いた中央部において輝度が高くなり、さらに真ん中において最も輝度の高い部分が存在することが特徴的となる。

図６は、さらに、グループ毎の冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの駆動の他の態様を示す説明図であり、図４と対応した図となっている。図６（ａ）に示すように、グループＧＲＰ１に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、デューティー比を１より小さな値に設定して高周波電圧を印加している。また、グループＧＲＰ２に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、デューティー比を１に設定して高周波電圧を印加している。同様に、グループＧＲＰ３に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、デューティー比を１に設定して高周波電圧を印加している。そして、グループＧＲＰ４に属する各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに、デューティー比を１より小さな値に設定して高周波電圧を印加している。

この場合の輝度分布は、図６（ｃ）に示すように、図中ｙ軸方向の僅かの両端部を除いた中央部において輝度が高くなり、その周辺から真ん中にかけて緩やかな輝度変化を有し、該真ん中において最も輝度の高い部分が存在することが特徴的となっている。

このように、バックライトＢＬの各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを、近接する冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ同士でグループ化し、グループ毎の冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを高周波電圧のデューティー比の設定で変調駆動できるように構成しているので、該バックライトＢＬにおいて任意の輝度分布を得ることができるようになる。

そして、各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬに流す電流も独立に変更させることによって、輝度分布の微調整をも行うことができる。

このことから、本発明の液晶表示装置によれば、簡単な構成にも拘わらず、面光源としてのバックライトの輝度分布を変更して画質の向上を図ることができるようになる。

また、液晶表示装置を所定の輝度分布に設定するために、バックライトＢＬの冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ毎に、或いは近接する冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ同士のグループ毎に、異なるデューティー比の高周波電圧を、予め設定して供給してもよい。この場合、高周波電圧のデューティー比を変更可能な構成にしても、予め設定したデューティー比で固定される構成にしてもよい。

〈実施例２〉
図７は、前記バックライトＢＬの他の実施例を示す説明図で、各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの配置を示した図となっている。図７において、冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬは、図中ｙ方向に、たとえば１０個配列されている。このうち、面光源領域ＬＴＲの中央に隣接して配置される２個の冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬは、その間の間隔をａとして配置されている。そして、これら各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの図中上下方向にそれぞれ、間隔ｂ、ｃ、ｄ、ｅを隔てて他の冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬが配置され、前記間隔は、たとえば、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅの関係があるようになっている。

このような冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの配置を有するバックライトＢＬにおいても本発明を適用することができる。

すなわち、図中上側から、たとえば２本ずつの冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを、順次、グループＧＲＰ１、ＧＲＰ２、ＧＲＰ３、ＧＲＰ４に属するようにし、これらグループ毎に、各冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを実施例１に示したと同様に駆動制御することができる。

このように構成することによって、冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬの配置状態に基づく輝度分布に加え、高周波電圧のデューティー比の設定、さらには電流値の設定によって変化のある輝度分布を得ることができる。したがって、液晶表示パネルＰＮＬの画像に合った輝度分布を形成でき、画質の向上が図れるようになる。

なお、実施例２では、図７に示すように冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬを配設したものを例に挙げたが、その個数に限定はされない。また、隣接する冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬとの間隔も任意のものであってもよい。すなわち、隣接する冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ同士の間隔が他の隣接する冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ同士の間隔と異なって配置されているものにあって適用することができる。

上述した各実施例においては、冷陰極蛍光ランプをグループ毎に駆動制御したものである。しかし、個々の冷陰極蛍光ランプ毎に駆動制御するようにしてもよい。冷陰極蛍光ランプの数が比較的少ない場合には個々の冷陰極蛍光ランプ毎に駆動制御するようにしても制御が煩雑にならないからである。

上述した各実施例においてはバックライトの光源として冷陰極蛍光ランプを用いたものである。

本発明の液晶表示装置の一実施例を示す全体構成図である。 図１に示す冷陰極蛍光ランプの配置状態と該冷陰極蛍光ランプのグループ化を示した説明図である。 図１に示す冷陰極蛍光ランプに供給する高周波電圧とそのデューティー比を説明する説明図である。 冷陰極蛍光ランプのグループ化ごとの駆動制御とバックライトの輝度分布の一実施形態を示す図である。 冷陰極蛍光ランプのグループ化ごとの駆動制御とバックライトの輝度分布の他の実施形態を示す図である。 冷陰極蛍光ランプのグループ化ごとの駆動制御とバックライトの輝度分布の他の実施形態を示す図である。 他の実施例である冷陰極蛍光ランプの配置状態を示す図である。

符号の説明

ＰＮＬ……液晶表示パネル、ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……基板、ＡＲ……液晶表示領域、ＳＣＤｈ……映像信号駆動回路、ＳＣＤｖ……走査信号駆動回路、ＦＢ……フレキシブル基板、ＣＨ……半導体チップ、ＯＳ……光学シート類、ＢＬ……バックライト、ＤＦＲ……下フレーム、ＲＳ……反射シート、ＳＷＦ……側壁面（反射シートＲＳの）、ＣＣＦＬ……冷陰極蛍光ランプ、ＴＭ……電極、ＬＴＲ……面光源領域。

Claims (7)

1. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトを備える液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、前記液晶表示パネルと対向して並設された複数の棒状の光源を備えて構成され、
   前記光源は、これら光源毎に、あるいは、近接する光源同士で構成されるグループ毎に、前記光源に供給する高周波電圧のデューティー比の設定で変調駆動できるように構成したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置されるバックライトを備える液晶表示装置であって、
   前記バックライトは、前記液晶表示パネルと対向して並設された複数の棒状の光源を備えて構成され、
   前記光源は、これら光源毎に、あるいは、近接する光源同士で構成されるグループ毎に、前記光源に供給する高周波電圧のデューティー比が異なることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記複数の棒状の光源は、それぞれ等しい間隔で配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の棒状の光源は、隣接する光源同士の間隔が他の隣接する光源同士の間隔と異なって配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記複数の棒状の光源は、配列間隔が、前記液晶表示パネルの表示画面の中央部に対応した部分で、配列間隔を前記表示画面の周辺部に対応した部分よりも広くして設置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記光源に供給する高周波電圧のデューティー比の変更と独立に、前記光源に流れる電流の変更ができることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
7. 前記光源は、冷陰極蛍光ランプであることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の液晶表示装置。

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