JP4586883B2 - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、冷陰極蛍光灯をバックライト光源として用いる液晶表示装置およびその駆動方法に関する。
近年、液晶表示装置におけるバックライト光源として、加熱の必要がなく寿命の長い冷陰極を用いた冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）が広く利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−１９００４号公報
ところで、冷陰極蛍光灯には、暗黒始動特性による点灯遅延現象が存在する。暗黒始動特性は、冷陰極蛍光灯を長期間暗所に放置した後、低照度環境下で点灯しようとすると、初期電子が少ないために、点灯（放電開始）が電圧印加から遅れてしまう現象である。
したがって、冷陰極蛍光灯をバックライト光源として用いる液晶表示装置においても、長期間暗黒下で冷陰極蛍光灯を放置した後、装置起動時にある一定レベル以上の周囲照度が確保できない場合には、冷陰極蛍光灯の最初の点灯時に暗黒始動特性による点灯遅延が生じてしまうおそれがある。
特に、ノーマリーブラック方式の液晶パネルを用いた液晶表示装置では、電圧無印加時に当該液晶パネルにおける光の透過率が最小となり、しかも最近では表示画像の高コントラスト化の要請から透過率の最小値の極小化が進んでいることから、冷陰極蛍光灯が長期間暗黒下で放置されるといった状況が発生し易い。つまり、冷陰極蛍光灯の最初の点灯時に暗黒始動特性による点灯遅延が生じ易くなってしまう。
そこで、本発明は、長期間暗黒下で放置した後、低照度環境下で起動する場合であっても、冷陰極蛍光灯の暗黒始動特性による点灯遅延が生じることのない液晶表示装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するための案出された液晶表示装置である。すなわち、電圧無印加時に透過率が最小となるノーマリーブラック方式の液晶パネルと、当該液晶パネルのバックライト光源として用いられる冷陰極蛍光灯と、を具備する液晶表示装置において、装置起動から前記冷陰極蛍光灯の最初の点灯までの間に、前記液晶パネルへの電圧印加を行い当該液晶パネルに外光を透過させることで、前記冷陰極蛍光灯に対する光照射を行う光照射手段を備え、前記光照射手段は、前記液晶パネルに到達する外光の光量を検知する検知手段と、装置起動から前記冷陰極蛍光灯の最初の点灯までの間に行う前記液晶パネルへの電圧印加における電圧値および印加時間を、前記検知手段による検知結果に基づいて決定する制御手段と、を有することを特徴とする。
上記構成の液晶表示装置では、例えば冷陰極蛍光灯が長期間暗黒下で放置されるといった状況が発生した場合であっても、装置起動から当該冷陰極蛍光灯の最初の点灯までの間に、光照射手段が当該冷陰極蛍光灯に対する光照射を行うので、当該最初の点灯時までにはある一定レベル以上の照度の光が当該冷陰極蛍光灯に対して照射されることになり、当該冷陰極蛍光灯における初期電子の少なさが解消されることになる。
本発明によれば、長期間暗黒下で放置した後に低照度環境下で起動する場合であっても、冷陰極蛍光灯に対する光照射を通じて周囲照度を上げ当該冷陰極蛍光灯における初期電子の少なさを解消することが可能になるので、当該冷陰極蛍光灯の暗黒始動特性による点灯遅延が生じてしまうのを回避することができる。したがって、冷陰極蛍光灯の暗黒始動特性による点灯遅延が生じてしまう場合に比べて、液晶表示装置の起動時における信頼性を向上させることが可能となる。
以下、図面に基づき本発明に係る液晶表示装置およびその駆動方法について説明する。
〔第１の実施の形態〕
先ず、本発明の第１の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の概略構成例を示す説明図である。
図例の液晶表示装置は、液晶パネル１と、拡散板２と、冷陰極蛍光灯３と、駆動制御回路（ただし不図示）と、を具備して構成されている。
液晶パネル１は、ガラス等で形成された２枚の透明基板を互いに対向配置させ、その間隙に液晶を封入した液晶層を設けて構成されたもので、印加される電圧の大きさによって当該液晶層における光の透過率が可変するようになっている。ただし、液晶パネル１は、ノーマリーブラック方式に対応しており、電圧無印加時に液晶層における光の透過率が最小となって黒い画面となり、電圧を加えると液晶層における配列が変化して透過率が上がり光を通すようになっている。
図２は、液晶パネルの印加電圧と光透過率との対応関係の一具体例を示す説明図である。図例のように、ノーマリーブラック方式の液晶パネル１では、電圧無印加時に透過率が最小となるように構成されている。
また図１において、拡散板２は、液晶パネル１と冷陰極蛍光灯３との間に配設されているもので、当該冷陰極蛍光灯３からの光を散乱・拡散させて、当該液晶パネル１の面全体で均一な明るさにするために使用されるものである。
冷陰極蛍光灯３は、液晶パネル１のバックライト光源として用いられるものである。さらに詳しくは、冷陰極蛍光灯３は、両側に電極が形成され、蛍光材料が塗布された管内に希ガスが封入されてなるもので、電極に電流が流されるとフィラメントから熱電子が管内に放出され放電が始まり、熱電子が管内の希ガス原子と衝突して励起され紫外線を放射し、この紫外線が管壁に塗布されている蛍光材料により吸収されて白色光を外部に出射するように構成されている。このような冷陰極蛍光灯３は、液晶パネル１の面全体の大きさに合わせて、複数本を並設することが考えられる。なお、冷陰極蛍光灯３の背面側（液晶パネル１および拡散板２の側と反対側）には、当該冷陰極蛍光灯３からの光を効率的に拡散板２へ導くために、反射板（ただし不図示）を設けることが望ましい。
駆動制御回路は、液晶パネル１への電圧印加や信号供給等の制御を通じて、当該液晶パネル１の駆動を制御するものである。なお、駆動制御回路のハードウエア構成については、公知技術を利用して実現したものであればよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
次に、以上のように構成された液晶表示装置において、駆動制御回路が液晶パネル１の駆動を制御する場合の処理動作例、すなわち本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動方法を説明する。
図３は、本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動方法の一具体例を示すタイミングチャートである。
図例のように、駆動制御回路は、液晶表示装置への電源投入による当該液晶表示装置の起動後に（ステップ１１、以下ステップを「Ｓ」と略す。）、所定の画像信号データまたは上位装置からの画像信号データを液晶パネル１に供給し（Ｓ１２）、さらにその後に画像信号データが液晶パネル１に確実に入力されてから冷陰極蛍光灯３を点灯させ（Ｓ１３）、これらの手順を経ることで当該液晶表示装置に画像表示を開始させる。
ただし、冷陰極蛍光灯３には、暗黒始動特性による点灯遅延化現象が存在する。また、液晶パネル１は、ノーマリーブラック方式のものであることから、電圧無印加時に透過率が最小となる。したがって、長期間暗黒下で冷陰極蛍光灯３を放置した後、液晶表示装置の起動時にある一定レベル以上の周囲照度が確保できない場合には、冷陰極蛍光灯３の最初の点灯時に暗黒始動特性による点灯遅延が生じてしまうおそれがある。
このことから、駆動制御回路は、液晶表示装置の起動後から（Ｓ１１）、液晶パネル１への画像信号データの供給までの間に（Ｓ１２）、所定周期の信号であるゲートスキャンスタートパルスに同期しつつ（Ｓ１４）、バックライト外光照射期間ｔ１と、実映像信号ウエイト期間ｔ２とを、それぞれ順に確保する。
そして、バックライト外光照射期間ｔ１において、駆動制御回路は、液晶パネル１への電圧印加を行い、当該液晶パネル１における光の透過率を最大とし、当該液晶パネル１に外光を透過させることで、冷陰極蛍光灯３に対する光照射を行う（Ｓ１５）。このような液晶パネル１に対する駆動制御によって、液晶表示装置には、装置起動から冷陰極蛍光灯３の最初の点灯までの間に、当該冷陰極蛍光灯３に対する光照射を行う光照射手段としての機能が構築されることになる。なお、バックライト外光照射期間ｔ１にて駆動制御回路が液晶パネル１に印加する電圧は、冷陰極蛍光灯３の暗黒始動特性を解消する外光照度を得るために十分な大きさの電圧値であるものとする。また、液晶パネル１への電圧印加時間についても、冷陰極蛍光灯３の暗黒始動特性を解消する外光照度を得るために十分な時間であるものとする。
バックライト外光照射期間ｔ１における冷陰極蛍光灯３に対する外光照射の後は、画像信号データを待つウエイト期間としての実映像信号ウエイト期間ｔ２になる。すなわち、実映像信号ウエイト期間ｔ２において、駆動制御回路は、バックライト外光照射期間ｔ１よりも小さな電圧値で液晶パネル１への電圧印加を行い、当該液晶パネル１における光の透過率をバックライト外光照射期間ｔ１よりも低く抑えて、その後に行う液晶パネル１への画像信号データの供給にそなえる。
以上のような駆動制御を経ることで、液晶表示装置では、以下に述べるような処理動作を行うことになる。
図４は、本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動方法によって駆動される液晶表示装置の処理動作の概要を示す説明図である。
液晶表示装置の起動前は、図４（ａ）に示すように、液晶パネル１が電圧無印加状態であるため、当該液晶パネル１における光の透過率が最小となっており、当該液晶パネル１にて外光が遮蔽されて冷陰極蛍光灯３には到達しない。
その後、液晶表示装置が起動されると、冷陰極蛍光灯３の点灯前に、バックライト外光照射期間ｔ１において、図４（ｂ）に示すように、液晶パネル１への電圧印加によって当該液晶パネル１における光の透過率が上昇し、当該液晶パネル１の表示面側からの外光が冷陰極蛍光灯３に到達して、これにより当該冷陰極蛍光灯３に対する外光照射が行われることになる。
そして、図４（ｃ）に示すように、液晶パネル１への画像信号データの供給に対応して当該液晶パネル１に所望の電圧が印加され、その後に、図４（ｄ）に示すように、冷陰極蛍光灯３が点灯されて、画像表示が開始されることになる。
このような一連の処理動作によって、液晶表示装置では、例えば冷陰極蛍光灯３が長期間暗黒下で放置されるといった状況が発生していても、装置起動から当該冷陰極蛍光灯３の最初の点灯までの間に、液晶パネル１の光透過を介して当該冷陰極蛍光灯３に対する外光照射が行われるので、当該最初の点灯時までにはある一定レベル以上の照度の光が当該冷陰極蛍光灯３に対して照射されることになる。つまり、液晶パネル１のシャッター効果を利用して冷陰極蛍光灯３に対する外光照射を行うことで、当該冷陰極蛍光灯３における初期電子の少なさが解消されることになり、その結果として当該冷陰極蛍光灯３の暗黒始動特性による点灯遅延を解消しつつ液晶表示装置を起動させることが可能となる。
なお、液晶パネル１にシャッター効果を発揮させるために当該液晶パネル１に印加する電圧値の大きさおよび当該電圧の印加時間は、既に説明したように、冷陰極蛍光灯３の暗黒始動特性を解消する外光照度を得るために十分なものとする。このような電圧値および印加時間は、液晶パネル１の仕様（例えば、印加電圧と光透過率との対応関係）や、光透過実験等から得られる経験則に基づいて、予め設定しておくことが考えられる。すなわち、駆動制御回路は、予め設定されている電圧値および印加時間で、バックライト外光照射期間ｔ１における液晶パネル１への電圧印加を行う。
ただし、外光照度は、液晶表示装置の設置環境によって異なる。したがって、バックライト外光照射期間ｔ１における液晶パネル１への電圧印加を予め設定されている電圧値および印加時間で行うと、煩雑な制御処理や複雑な装置構成等を要することなく当該電圧印加を行うことが可能であるが、液晶表示装置の設置環境によっては当該電圧印加を必要以上の電圧値または印加時間で行うようになることが考えられる。
そこで、バックライト外光照射期間ｔ１における液晶パネル１への電圧印加については、当該液晶パネル１に到達する外光の光量を検知する検知手段と、当該検知手段による検知結果に基づいて液晶パネル１への電圧印加を行う際の電圧値および印加時間を決定する制御手段と、を利用して行うようにしてもよい。
検知手段は、液晶表示装置のパネル前面に設けられた照度センサ等の公知技術を利用して実現することが考えられる。また、制御手段についても、検知手段による検知結果と電圧印加を行う際の電圧値および印加時間との対応関係を予め設定しておき、その設定された対応関係に基づいて電圧値および印加時間を決定するといったように、公知技術を利用して実現すればよい。
このような構成を利用してバックライト外光照射期間ｔ１における液晶パネル１への電圧印加を行えば、当該電圧印加を必要十分な電圧値および印加時間で行い得るようになる。
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
図５は、本発明の第２の実施の形態における液晶表示装置の概略構成例を示す説明図である。
図例の液晶表示装置は、上述した第１の実施形態で説明した液晶パネル１と、拡散板２と、冷陰極蛍光灯３とに加えて、ランプ光源４と、導光板５と、を具備して構成されている。なお、液晶パネル１を駆動する駆動制御回路（ただし不図示）については、第１の実施形態の場合とは異なり、バックライト外光照射期間ｔ１と実映像信号ウエイト期間ｔ２とを確保しないもので構わない。
ランプ光源４は、液晶表示装置の起動により点灯するものであり、具体的にはＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプを用いて構成することが考えられる。なお、ランプ光源４は、専ら冷陰極蛍光灯３に対する光照射を行うために設けられたものであってもよいし、冷陰極蛍光灯３に対する光照射とは別の機能を兼ね備えたものであってもよい。別の機能としては、例えば液晶表示装置への電源投入状態を報知するための機能が挙げられる。
導光板５は、ランプ光源４からの光を冷陰極蛍光灯３に導くものである。この導光板５は、冷陰極蛍光灯３への光導入が可能なものであればよく、その形状や形成材料等が特に限定されるものではない。このような導光板５は、公知技術を利用して構成することが考えられる。
以上のような構成の液晶表示装置では、当該液晶表示装置が電源投入により起動されると、ランプ光源４も点灯することになる。そして、ランプ光源４が点灯すると、そのランプ光源４からの光が、導光板５によって冷陰極蛍光灯３に導かれて、当該冷陰極蛍光灯３に対する光照射を行うことになる。つまり、ランプ光源４および導光板５によって、液晶表示装置には、装置起動から冷陰極蛍光灯３の最初の点灯までの間に、当該冷陰極蛍光灯３に対する光照射を行う光照射手段としての機能が構築されることになる。なお、ランプ光源４の点灯時における光量および導光板５が導く光量（損失分を除いた光量）は、冷陰極蛍光灯３の暗黒始動特性を解消する光照度を得るために十分なものとする。
このような構成によって、液晶表示装置では、例えば冷陰極蛍光灯３が長期間暗黒下で放置されるといった状況が発生していても、装置起動から当該冷陰極蛍光灯３の最初の点灯までの間に、ランプ光源４の点灯によって当該冷陰極蛍光灯３に対する光照射が行われるので、当該最初の点灯時までにはある一定レベル以上の照度の光が当該冷陰極蛍光灯３に対して照射されることになる。つまり、ランプ光源４の点灯を利用して冷陰極蛍光灯３に対する光照射を行うことで、当該冷陰極蛍光灯３における初期電子の少なさが解消されることになり、その結果として当該冷陰極蛍光灯３の暗黒始動特性による点灯遅延を解消しつつ液晶表示装置を起動させることが可能となる。
なお、ランプ光源４の点灯時における光量および導光板５が導く光量（損失分を除いた光量）は、既に説明したように、冷陰極蛍光灯３の暗黒始動特性を解消する光照度を得るために十分なものとする。このような光量を得ることは、ランプ光源４が専ら冷陰極蛍光灯３に対する光照射を行うために設けられたものであれば、その実現が非常に容易となる。一方、ランプ光源４が冷陰極蛍光灯３に対する光照射とは別の機能のために設けられたものであっても、上述した光量を得ることが可能であれば、当該別の機能と冷陰極蛍光灯３に対する光照射機能とを兼ね備えることができる。そして、ランプ光源４が各機能を兼ね備えることで、冷陰極蛍光灯３に対する光照射のために専用のランプ光源４を設ける場合に比べて、装置構成の簡略化が実現可能となる。
以上に説明した第１〜第２の実施の形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、第１〜第２の実施の形態で説明した液晶表示装置は、テレビジョン装置として用いることが考えられるが、その他にも、デスクトップ型のパーソナルコンピュータのモニタ装置、ノート型パーソナルコンピュータ、液晶表示装置を有するビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置、ＰＤＡ、携帯電話機に用いることができることは無論のこと、液晶表示装置を有する種々の電子機器に広く用いることができる。
本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の概略構成例を示す説明図である。 液晶パネルの印加電圧と光透過率との対応関係の一具体例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動方法の一具体例を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施の形態における液晶表示装置の駆動方法によって駆動される液晶表示装置の処理動作の概要を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態における液晶表示装置の概略構成例を示す説明図である。
符号の説明
１…液晶パネル、２…拡散板、３…冷陰極蛍光灯、４…ランプ光源、５…導光板

Claims (3)

  1. 電圧無印加時に透過率が最小となるノーマリーブラック方式の液晶パネルと、当該液晶パネルのバックライト光源として用いられる冷陰極蛍光灯と、を具備する液晶表示装置において、
    装置起動から前記冷陰極蛍光灯の最初の点灯までの間に、前記液晶パネルへの電圧印加を行い当該液晶パネルに外光を透過させることで、前記冷陰極蛍光灯に対する光照射を行う光照射手段を備え、
    前記光照射手段は、前記液晶パネルに到達する外光の光量を検知する検知手段と、装置起動から前記冷陰極蛍光灯の最初の点灯までの間に行う前記液晶パネルへの電圧印加における電圧値および印加時間を、前記検知手段による検知結果に基づいて決定する制御手段と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記光照射手段は、前記制御手段により決定された印加時間経過後、前記液晶パネルへ画像信号データが供給されるまでの間に、前記制御手段により決定された電圧値より低い電圧値で、前記液晶パネルへ電圧印加することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 電圧無印加時に透過率が最小となるノーマリーブラック方式の液晶パネルと、当該液晶パネルのバックライト光源として用いられる冷陰極蛍光灯と、を具備する液晶表示装置の駆動方法であって、
    装置起動から前記冷陰極蛍光灯の最初の点灯までの間に、前記液晶パネルへの電圧印加を行い当該液晶パネルに外光を透過させることで、前記冷陰極蛍光灯に対する光照射を行い、
    前記光照射は、装置起動から前記冷陰極蛍光灯の最初の点灯までの間に行う前記液晶パネルへの電圧印加における電圧値および印加時間を、前記液晶パネルに到達する外光の光量を検知する検知部による検知結果に基づいて決定することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
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