JP2975494B2 - バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型液晶表示装置等
の表示装置に用いられるバックライト装置に関し、特に
無段階の調光が要求される車載用透過型液晶表示装置に
使用して好適なバックライト装置及び液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のバックライト装置、例えば表示装
置として透過型液晶表示装置に用いられるバックライト
装置は、図１４に示すように、光源部である蛍光ランプ
１を駆動させるための駆動用交流電圧を発生するインバ
ータトランス２を有するインバータ回路部３と、該イン
バータ回路部３に供給する電源電圧のオン，オフのデュ
ーティ比を可変するためのパルスを発生する可変信号発
生部であるパルス発生回路４及び該パルス発生回路４の
出力パルスによって動作され，該インバータ回路部３へ
の定電圧電源＋Ｂの導通をスイッチング制御するスイッ
チングトランジスタ５を有する調光コントロール回路部
６とからなるデューティ調光手段を備えてなるものであ
る。

【０００３】尚、上記構成において、パルス発生回路４
の一入力端子７は、該パルス発生回路４の出力パルスの
デューティ比を可変するための可変抵抗８を介して接地
されている。

【０００４】また、インバータトランス２は、数１０ｋ
Ｈｚの発振信号を発振するコイル９及びコンデンサ１０
等からなる発振回路１１を備えている。

【０００５】上記のように構成したバックライト装置の
デューティ調光手段は、調光コントロール回路部６のパ
ルス発生回路４の出力パルスによってスイッチングトラ
ンジスタ５が動作され、該スイッチングトランジスタ５
のオン動作により定電圧電源＋Ｂがインバータ回路部３
と導通して蛍光ランプ１の駆動電圧を供給するものであ
る。インバータ回路部３のインバータトランス２では、
発振回路１１にて発振された発振信号を蛍光ランプ１が
始動する電圧まで昇圧して、該蛍光ランプ１を点灯させ
るものである。

【０００６】ここで、図１５及び図１６に示すように、
可変抵抗８にてパルス発生回路４の出力パルスのデュー
ティ比を変えることにより、インバータ回路部３に接続
される電源電圧スイッチングトランジスタ５の動作を制
御し、インバータ回路部３に供給される電源電圧をオ
ン，オフさせて、蛍光ランプ１に流れる電流をコントロ
ールしてバックライト装置の調光を行うものである。

【０００７】次に、他の従来例として、調光用液晶パネ
ルを用いた直下方式のバックライト装置について、図１
７とともに以下に説明する。

【０００８】図１７に示されるバックライト装置は、リ
フレクター１１内に配置された蛍光ランプ１２を点灯す
る点灯回路１３と、該リフレクター１１の開口部に上記
蛍光ランプ１２より発せられた光を拡散する拡散板１４
と、該拡散板１４にて拡散された光の液晶表示パネル１
５への入射光量を制御する調光用液晶パネル１６と、入
力映像信号に応じて上記液晶表示パネル１５を駆動する
駆動回路１７と、透過率変更回路１８の出力によって上
記調光用液晶パネル１６を駆動して光の透過率を可変す
る駆動回路１９とを備えている。

【０００９】ここで、調光用液晶パネル１６は、透過率
変更回路１８に入力される輝度を変更する変更信号に応
じて、駆動回路１９によって駆動されて光の透過率が変
化し、液晶表示パネル１５に入射する光量を制御して調
光を行うことができるものである。

【００１０】上記のように構成した図１７に示されるバ
ックライト装置において、点灯回路１３により点灯され
る蛍光ランプ１２より発せられた光は、直接光或いはリ
フレクターにて反射された反射光として拡散板１４に入
射し、該拡散板１４にて拡散された後、調光用液晶パネ
ル１６の透過率に応じて透過或いは遮断される。そし
て、該調光用液晶パネル１６を透過した光が駆動回路１
７にて駆動される液晶表示パネル１５に入射して該駆動
回路１７に入力される映像信号に応じた表示を行うもの
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の図１４に示されるバックライト装置の場合、デ
ューティ調光手段による調光範囲が光源の駆動特性によ
って限定されるため、光源として例えば冷陰極管を用い
たもので最大輝度の４０％程度までしか輝度を落とすこ
とができず、従って、据え置き用途或いはアウトドア用
途の液晶表示装置等に用いた場合においては格段の不都
合は生じないものの、特に車載用透過型液晶表示装置に
用いた場合などは道路交通法に定められた安全性を確保
するうえで、最低輝度から最大輝度までの調光範囲を大
きくする必要があるにもかかわらず、該デューティ調光
手段による調光では十分に対応できないという問題があ
る。

【００１２】また、一般に透過型液晶表示装置に用いら
れる蛍光ランプは、低温動作時に点灯特性が劣化するた
め、低温時においては通常デューティ調光手段として最
大電流で調光を行っているが、仮にデューティ調光手段
として最大電流で調光を行わなければ、上記蛍光ランプ
の劣化を招くことになる。しかし、車載用透過型液晶表
示装置のように、たとえ低温時であっても安全上輝度を
大幅に落とさなければならないものにおいては、最大電
流での調光が不可能となり上記蛍光ランプの劣化が避け
られず、最大電流での調光を行った場合には、所定のレ
ベルまで輝度を低下させることができず安全性の上で問
題が生じてしまう。

【００１３】そしてまた、従来の図１７に示されるバッ
クライト装置の場合、液晶の透過率特性上、光量の損失
が大きいため、所望の調光特性を得るためには光源自体
に非常に輝度の大きなものを用いる必要があり、該光源
の取付けスペースや発熱等の問題がある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるバックラ
イト装置は、透過型液晶表示装置等の表示装置に用いら
れ、蛍光ランプ等の光源部と、上記光源部より発せられ
た光を液晶表示パネル等の表示部へ導く導光部とを備え
たバックライト装置において、上記光源部と上記導光部
との間に上記光源部より発せられた光の上記導光部への
入射光量を調整する輝度調整手段を備えてなるものであ
る。

【００１５】

【作用】本発明にかかるバックライト装置は、光源部と
導光部との間に備えた輝度調整手段にて光学的に上記導
光部への入射光量を可変して、調光特性を任意に変化さ
せることができるため、光源部の点灯特性にかかわらず
幅の広い調光を行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明のバックライト装置の第１の実
施例を、表示装置としてサイドライト方式或いはエッジ
ライト方式と呼ばれる透過型液晶表示装置に用いられる
バックライト装置について、図１及び図２とともに説明
する。

【００１７】本発明のバックライト装置は、光源部であ
る蛍光ランプ２１と、上記蛍光ランプ２１より発せられ
た光を表示部である液晶表示パネル２２へ導く導光部で
ある導光板２３との間に輝度調整手段である輝度可変パ
ターン２４が印刷された透光量可変シート２５を介在さ
せるとともに、該透光量可変シート２５を巻取って上記
蛍光ランプ２１と上記導光板２３との対向面に平行方向
に移動させる移動駆動部である巻取りモーター（図示せ
ず）により回転駆動される巻取り軸２６を備えてなるも
のである。

【００１８】尚、上記構成において、透光量可変シート
２５は、光学的に透明な材質からなり、輝度可変パター
ン２４が不透明な遮光部分として移動方向（巻取り方
向、矢印Ａ方向）に幅が異なる鋸歯状に印刷して形成さ
れている。

【００１９】上記のように構成したバックライト装置
は、巻取りモーター（図示せず）にて巻取り軸２６を回
転駆動して透光量可変シート２５を移動させて、蛍光ラ
ンプ２１と導光板２３との間に位置する該透光量可変シ
ート２５の輝度可変パターン２４を変更することによっ
て、該透光量可変シート２５を透過する光量すなわち上
記導光板２３へ入射する光量を可変するものである。

【００２０】従って、透光量可変シート２５の全透明な
部分が蛍光ランプ２１と導光板２３との間に位置する場
合は、上記蛍光ランプ２１の発光する光束がほぼ完全に
上記導光板２３に入射し、一方、該透光量可変シート２
５の全てが輝度可変パターン２４で形成された部分が蛍
光ランプ２１と導光板２３との間に位置する場合は、上
記蛍光ランプ２１の発光する光束がほぼ完全に遮断さ
れ、上記導光板２３に入射する光量はほとんど存在せ
ず、このように上記蛍光ランプ２１と上記導光板２３と
の間に位置する該透光量可変シート２５の輝度可変パタ
ーン２４に応じた調光を行うことができるものである。

【００２１】また、上記第１の実施例にかかるバックラ
イト装置における遮光部分としての輝度可変パターンを
遮光スリットとしたものについて、本発明の第２の実施
例として、図３乃至図５とともに以下に説明するが、上
記第１の実施例と同一部分には同一符号を使用してその
詳細な説明を省略する。

【００２２】第２の実施例にかかるバックライト装置
は、蛍光ランプ２１と導光板２３との間に輝度調整手段
である遮光スリット２７が取付けられた透光量可変板で
ある調光用導光板２８を介在させるとともに、該調光用
導光板２８を上記蛍光ランプ２１と上記導光板２３との
対向面に対して回転駆動させる回転駆動部である駆動モ
ーター２９を備えてなるものである。

【００２３】尚、上記構成において、遮光スリット２７
は、調光用導光板２８の回転状態に伴って、蛍光ランプ
２１から導光板２３への光の進行方向に対する対向面積
すなわち遮光部分の大きさが可変するものである。

【００２４】上記のように構成したバックライト装置に
おいては、駆動モーター２９にて調光用導光板２８を回
転駆動すると、蛍光ランプ２１と導光板２３との間に位
置する該調光用導光板２８の遮光スリット２７の上記蛍
光ランプ２１に対する対向状態を変更されることとな
り、該調光用導光板２８を透過する光量すなわち上記導
光板２３への入射光量が調整されることになる。

【００２５】尚、上記第２の実施例にかかるバックライ
ト装置は、上記第１の実施例にかかるバックライト装置
に比べて調光範囲は小さくなるが、調光用導光板を回転
駆動するだけでよいので、調光速度を向上させることが
容易であるという利点を有している。

【００２６】次に、上記第１の実施例又は第２の実施例
にかかるバックライト装置における光学的な輝度調整手
段を応用して、最大調光輝度から最低調光輝度までをリ
ニアに得ることを目的としたバックライト装置につい
て、本発明の第３の実施例として、図６とともに以下に
説明するが、上記従来例と同一部分には同一符号を使用
してその詳細な説明を省略する。

【００２７】第３の実施例にかかるバックライト装置
は、上述した従来のバックライト装置に用いられる蛍光
ランプ１，インバータ回路部３，パルス発生回路４等か
らなるデューティ調光手段に加えて、該デューティ調光
手段のパルス発生回路４の一入力端子７に該パルス発生
回路４の一入力端子７における電圧と基準電圧とを比較
する比較部である電圧比較回路３１を接続し、該電圧比
較回路３１の比較結果によって上記一実施例又は第２の
実施例における輝度調整手段（図示せず）を駆動制御す
る制御部である制御回路３２を接続してなるものであ
る。

【００２８】上記のように構成したバックライト装置に
おいては、電圧比較回路３１にてパルス発生回路４の一
入力端子７における電圧と基準電圧とを比較して、該電
圧比較回路３１の比較結果によって制御回路３２にて輝
度調整手段を駆動制御するものであるが、上記パルス発
生回路４の一入力端子７における電圧は可変抵抗８によ
り可変され、ここで、基準電圧値を適当に選択すること
により、上記パルス発生回路４が最低調光輝度とするデ
ューティ比のパルスを出力するときの電圧値が該電圧比
較回路３１に入力されると、基準電圧値との差によって
上記制御回路３２にて輝度調整手段（図示せず）を低輝
度方向へ駆動制御して、デューティ調光手段の調光限界
を下回った範囲であっても所望の低輝度特性を自動且つ
リニアに得ることができるものである。

【００２９】また、低温時においてデューティ調光手段
として最大電流で調光を行って蛍光ランプの劣化を防止
するとともに、輝度を落とすことを可能とするバックラ
イト装置について、本発明の第４の実施例として、図７
乃至図１０とともに以下に説明するが、上記第１の実施
例と同一部分には同一符号を使用してその詳細な説明を
省略する。

【００３０】この実施例においては、蛍光ランプ２１の
導光板２３側近傍にバイメタル（Ｂｉｍｅｔａｌ）や形
状記憶合金等の形状温度特性を有する材料にて形成さ
れ，周辺温度によって形状が変化して開閉状態が変化す
る開閉部であるシャッター部４１を備え、更に、該シャ
ッター部４１の表面に遮光部分として輝度可変パターン
４２が互いに所定間隔を空けて印刷された透光量可変シ
ート４３を水平方向（矢印Ｂ方向）に移動可能に取付け
てなるものである。

【００３１】尚、上記シャッター部４１は、蛍光ランプ
２１近傍の周辺温度を向上させるための断熱特性及び遮
光特性に優れた材質を選択してなり、また、上記蛍光ラ
ンプ２１に対して平面短冊状に形成されるものである。

【００３２】上記のように構成したバックライト装置
は、低温度時においては、シャッター部４１の形状が温
度特性により閉成状態であり、周辺温度の向上に伴って
該シャッター部４１の形状が開成状態となるため、低温
度時におけるデューティ調光手段の調光状態にかかわら
ず、輝度を一定の低輝度に抑えるとともに、蛍光ランプ
２１の点灯特性に対応した所定の温度まで該蛍光ランプ
２１自体の発熱により高めて、該蛍光ランプ２１が所定
の温度に到達した段階で不要な熱を放熱し、従って、調
光特性の向上を図りつつ、車載用途に用いたとしても安
全性を維持することができるものである。

【００３３】また、輝度可変パターン４２が印刷された
透光量可変シート４３をシャッター部４１に対して水平
方向（矢印Ｂ方向）に移動することで、導光板２３へ入
射する光量を可変することができるため、使用者は任意
に低温度時における調光特性を得ることができるもので
ある。

【００３４】尚、上記第４の実施例において、開閉部と
して断熱特性を有する開閉扉を蛍光ランプに対して開閉
自在に取付けるとともに、温度特性を有する材料にて形
成され，温度によって変化する付勢力にて上記開閉扉を
付勢する付勢バネを備え、低温度時には上記開閉扉を閉
成状態とするものでもよく、本発明は上記第４の実施例
に限定されるものではない。

【００３５】更にまた、上記実施例においては、輝度調
整手段として光学的且つ機械的な動作を行わせるものに
ついて述べたが、電気光学変換素子を用いたものについ
て、第５の実施例として図１１乃至図１３とともに以下
に説明が、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を
使用してその詳細な説明を省略する。

【００３６】第５の実施例にかかるバックライト装置
は、蛍光ランプ２１と導光板２３との間にチタン酸バリ
ウム（ＢａＴｉＯ₃）等の結晶からなる印加する電圧に
応じて屈折率が変化し，屈折率の変化により上記導光板
２３への入射光量が可変する可変部である電気光学変換
素子５１と、該電気光学変換素子５１に駆動電圧を供給
する駆動部５２とを備えてなるものである。

【００３７】上記のように構成したバックライト装置
は、駆動部５２より電気光学変換素子５１に印加される
電圧値の大きさに応じて該電気光学変換素子５１の屈折
率が変化するため、蛍光ランプ２１より発せられた光束
の導光板２３への入射光量を可変することができるもの
である。

【００３８】従って、駆動部５２より電気光学変換素子
５１に印加される電圧値が増大する場合は、該電気光学
変換素子５１の屈折率が小さくなるため、蛍光ランプ２
１の発光する光束がほぼ完全に導光板２３に入射し、一
方、上記駆動部５２より電気光学変換素子５１に印加さ
れる電圧値が減少する場合は、該電気光学変換素子５１
の屈折率が大きくなるため、上記導光板２３に入射する
光量が減少し、このように、該電気光学変換素子５１に
印加する電気値に応じた調光を行うことができるもので
ある。

【００３９】尚、本発明は、液晶表示装置に限らず、バ
ックライト装置を用いる他の表示装置に用いることがで
きることは明らかである。

【００４０】

【発明の効果】本発明にかかるバックライト装置は、上
述した構成であるので、輝度調整手段にて光学的に調光
特性を任意に変化させることができるため、光源部の点
灯特性にかかわらず幅の広い調光を行うことができる。
また、低温度時であっても任意に輝度調整を行うことが
可能であり、従って、光源部の寿命を劣化させることな
く優れた調光特性を実現することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバックライト装置の一実施例を示す斜
視概略説明図である。

【図２】本発明のバックライト装置の一実施例における
透光量可変シートを示す斜視概略説明図である。

【図３】本発明のバックライト装置の第２の実施例を示
す斜視概略説明図である。

【図４】本発明のバックライト装置の第２の実施例にお
ける透明板を示す斜視概略説明図である。

【図５】本発明のバックライト装置の第２の実施例にお
ける遮光状態を示す側面概略説明図である。

【図６】本発明のバックライト装置の第３の実施例を示
すブロック回路図である。

【図７】本発明のバックライト装置の第４の実施例を示
す斜視概略説明図である。

【図８】本発明のバックライト装置の第４の実施例にお
けるシャッター部の閉成状態を示す側面説明図である。

【図９】本発明のバックライト装置の第４の実施例にお
けるシャッター部の開成状態を示す側面説明図である。

【図１０】本発明のバックライト装置の第４の実施例に
おける透過量可変シートを示す正面説明図である。

【図１１】本発明のバックライト装置の第５の実施例を
示す斜視概略説明図である。

【図１２】本発明のバックライト装置の第５の実施例に
おける電気光学変換素子の屈折率が小さい状態を示す側
面概略説明図である。

【図１３】本発明のバックライト装置の第５の実施例に
おける電気光学変換素子の屈折率が大きい状態を示す側
面概略説明図である。

【図１４】従来のバックライト装置を示す回路図であ
る。

【図１５】従来のバックライト装置の調光小時における
パルス出力回路の出力パルスを示す波形図である。

【図１６】従来のバックライト装置の調光大時における
パルス出力回路の出力パルスを示す波形図である。

【図１７】バックライト装置の他の従来例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

４ パルス発生回路 ２１ 蛍光ランプ ２２ 液晶パネル ２３ 導光板 ２４ 輝度可変パターン ２５ 透過量可変シート ２７ 遮光スリット ２８ 調光用導光板 ２９ 駆動モータ ３１ 電圧比較部 ３２ 制御回路 ４１ シャッター部 ５１ 電気光学変換素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335 530 G02F 1/133 535

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源部と、 上記光源部より発せられた光を表示部へ導く導光部と、 上記光源部と上記導光部との間に、上記光源部より発せ
   られた光の上記導光部への入射光量を調整する輝度調整
   手段と を備えたバックライト装置において、上記輝度調整手段は、全透明な部分に対する不透明な遮
   光部分の割合が連続的に変化するように印刷された透光
   量可変シートと、 該透光量可変シートにおける不透明な遮光部分の上記光
   源部に対する相対位置を移動駆動させる移動駆動部と を
   備えたことを特徴とするバックライト装置。
2. 【請求項２】 上記請求項１に記載のバックライト装置
   において、 上記光源部を駆動する駆動電圧のデューティ比を可変す
   る可変信号発生部を有するデューティ調光手段と、 上記可変信号発生部が最低調光輝度とするデューティ比
   のパルスを出力するとき、さらに上記移動駆動部を低輝
   度方向へ駆動制御する制御部と を備えたことを特徴とす
   るバックライト装置。
3. 【請求項３】 光源部と、 上記光源部より発せられた光を表示部へ導く導光部と、 上記光源部と上記導光部との間に、上記光源部より発せ
   られた光の上記導光部への入射光量を調整する輝度調整
   手段とを備えた バックライト装置において、 上記輝度調整手段は、周辺温度によって上記光源部に対
   する開閉状態が変化する開閉部を備え、低温度時には上
   記開閉部を閉成状態として、上記導光部への入射光量を
   減少させることを特徴とするバックライト装置。
4. 【請求項４】 光源部と、 上記光源部より発せられた光を表示部へ導く導光部と、 上記光源部と上記導光部との間に、上記光源部より発せ
   られた光の上記導光部への入射光量を調整する輝度調整
   手段とを備えた バックライト装置において、 上記輝度調整手段は、印加電圧に応じて屈折率が変化
   し、該屈折率の変化により透過光の配光特性を可変する
   可変部を備えたことを特徴とするバックライト装置。
5. 【請求項５】 上記請求項１乃至４に記載のバックライ
   ト装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置。