説明

バックライトユニットおよび液晶表示装置

【課題】少ない数の光源で部分ごとに輝度を調節することができ、液晶表示装置のバックライトユニットとして用いた場合に表示画面のコントラストをより鮮明にすることが可能。
【解決手段】光を取り出すための開口部101を有する筐体102と、その筐体102の内部に配置された光源103とを有するバックライトユニット100において、光源103は、筐体102の開口部の長手方向においてx(x=4以上の整数)分割され、短手方向においてy(y=2以上の整数)分割され、各分割されたエリア105には少なくとも1つ以上の蛍光ランプ106が配置され、蛍光ランプ106はエリア105ごとに点灯制御される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の液晶表示装置の画面状態において、ある程度の輝度で駆動をしている際に特別の高輝度が要求される画面を表示する時、一時的にバックライトのランプに高電流を流して表示するべき輝度に対応する技術を適用している。
【0003】
また、液晶表示装置自身も画面にディスプレイされる画像に応じてディスプレイ素子が用いる電流の量が変わる。例えば、電圧の印加とともに液晶分子が電界の方向に再配列されて入射した光を遮断するノーマリーホワイト(Normallywhite)モードの場合、一般に画面に明るいピクセルの数が多くなるほどパネルが消耗する電力が小さくなる反面、暗いピクセルの数が多くなるほどパネルが消耗する電力が大きくなる傾向がある。このような傾向を用いて、パネルが消耗する電力に応じてこれと連動しランプの電流値を制御する方法を主に使用している。
【0004】
しかしながら、このような技術を適用する場合には、パネルが消費する電流を検出し、バックライトを駆動する電力変換器の輝度制御信号の可変範囲に合うように調節しなければならないため、追加的に回路を形成しなければならないという問題点がある。
【0005】
これを解決するために、一つの映像フレームを単位としてディスプレイされるべき映像データの階調レベルによってバックライトの輝度を制御するための適応形輝度調整機能を有する液晶表示装置が開示されている(例えば特許文献1等参照)。
【特許文献1】特開2002−202767号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来の液晶表示装置の場合、バックライトユニットの輝度を全体的に一まとまりとして調整するため、例えば、表示画面の一部に、他の部分よりも暗い部分や明るい部分がある場合には、その暗い部分や明るい部分がぼやけて見えることがあった。近年、液晶表示装置の高画質化に伴い、その表示画面のコントラストの鮮明差が従来よりも要求されるようになっている。
【0007】
仮に、バックライトユニットの光源としてLEDを用いれば、部分的な輝度の調節を行いやすいが、LEDの数(光源の数)が多く必要であるためコストが高くなる。
【0008】
そこで、本発明に係るバックライトユニットは、少ない数の光源で部分ごとに輝度を調節することができ、液晶表示装置のバックライトユニットとして用いた場合に表示画面のコントラストをより鮮明にすることができるバックライトユニットを提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明に係る液晶表示装置は、表示画面のコントラストがより鮮明な液晶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】
【0010】
上記の課題を解決するために、本発明に係るバックライトユニットは、光を取り出すための開口部を有する筐体と、その筐体の内部に配置された光源とを有するバックライトユニットにおいて、前記光源は、前記筐体の開口部の長手方向においてx(x=4以上の整数)分割され、短手方向においてy(y=2以上の整数)分割され、各分割されたエリアには少なくとも1[本]以上の蛍光ランプが配置され、前記蛍光ランプは前記エリアごとに点灯制御されることを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係るバックライトユニットは、前記蛍光ランプの管軸の形状は、コの字形状またはU字形状であることが好ましい。
【0012】
また、本発明に係るバックライトユニットは、前記蛍光ランプの管軸の形状は、S字形状であることが好ましい。
【0013】
本発明に係る液晶表示装置は、前記バックライトユニットと液晶画面ユニットとを備えることを特徴とする。
【0014】
また、本発明に係るバックライトユニットは、前記エリアに対応する前記液晶画面ユニットの表示画面の明暗に併せて、前記エリアに配置された蛍光ランプが点灯制御されることが好ましい。
【0015】
また、本発明に係る液晶表示装置は、前記エリアに対応する前記表示画面が最も暗い表示をしているときに、前記エリア内に配置された蛍光ランプが不点灯または、デューティー比を100[%]よりも下げて点灯されていることが好ましい。
【0016】
なお、本発明において「最も暗い表示」とは、次のような状態を示す。液晶表示装置の液晶分子に電圧が印加され、液晶分子の配列(向き)を変更することに合わせて、液晶層を伝播する光の光電場の各振動方向における屈折率が変化し、液晶を出射する時点での偏光状態が変化し、明るさ、すなわち、液晶層をはさんでいる偏光フィルタ2枚を含めた全体の透過率が変化する。したがって、「最も暗い表示」とは、この透過率の変化において蛍光ランプの光が可能な限り遮られた状態のことである。
【0017】
また、「デューティー比」とは、調光比率のことであって、周期的パルス波を出した場合における周期とパルス幅との比率である。例えば理想的な方形のパルス波の場合、パルス幅をパルス周期で割ったものがデューティー比である。例えば、図1(a)に示すように、方形のパルス波の場合、パルス幅は振幅が最も大きい部分の幅であり、パルス周期は振幅が0から変化する変化点から振幅が0になった後に再び0から変化する変化点までの間の幅をいう。
【0018】
また、図1(b)に示すように、波形にLeading Time(立ち上がり時間)やTrailing Time(立ち下がり時間)を設ける場合、パルス幅は振幅が0から変化する変化点から振幅の絶対値が最大値より小さくなる変化点までの幅であり、パルス周期は振幅が0から変化する変化点から振幅が0になった後に再び0から変化する変化点までの間の幅をいう。
【0019】
さらに、本発明に係る液晶表示装置は、前記エリアに対応する前記表示画面が最も暗い表示をしているときに、前記エリア内に配置された蛍光ランプがデューティー比40[%]以上75[%]以下の範囲内で点灯されていることが好ましい。
【発明の効果】
【0020】
本発明に係るバックライトユニットは、少ない数の光源で部分ごとに輝度を調節することができ、液晶表示装置のバックライトユニットとして用いた場合に表示画面のコントラストをより鮮明にすることができる。
【0021】
また、本発明に係る液晶表示装置は、表示画面のコントラストをより鮮明にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニット100の分解斜視図を図2に、その正面図(光シート類を除く)を図3(a)にそれぞれ示す。本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニット100は直下方式のバックライトユニットであり、光を取り出すための開口部101を有する筐体102と、その筐体102の内部に配置された光源103とを有する。
【0023】
筐体102は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製であって、その内面に銀などの金属が蒸着されて反射面104が形成されている。なお、筐体102の材料としては、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウムや冷間圧延材(例えばSPCC)等の金属材料により構成してもよい。また、内面の反射面104として金属蒸着膜以外、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂に炭酸カルシウム、二酸化チタン等を添加することにより反射率を高めた反射シートを筐体102に貼付したものを用いてもよい。
【0024】
光源103は、筐体102の開口部101の長手方向〔図3(a)の紙面上において横方向〕においてx(x=4以上の数)分割され、短手方向〔図3(b)の紙面上において縦方向〕においてy(y=2以上の数)分割されている。図2および図3(a)に示すバックライトユニット100は、その一例として、x=4かつy=2のものである。xおよびyは、40[吋]以上の液晶表示装置用のバックライトユニットの場合、4≦xかつ2≦yであることが好ましい。また、100[吋]以上の液晶表示装置用のバックライトユニットの場合、8≦xかつ4≦yであることがより好ましい。液晶表示装置の大型化に伴い、細かいエリア分割が行いやすいからである。なお、光源103は、等分されていてもよいし、異なる大きさに分割されていてもよい。等分に分割されている場合、各エリア105a〜105h(以下、「エリア105」という)の輝度をほぼ等しくすることができ、バックライトユニット100全体としての輝度を調整しやすい。
【0025】
各分割されたエリア105には少なくとも1[本]以上の蛍光ランプ106a〜106h(以下、「蛍光ランプ106」という)が配置されている。具体的には、各エリア105の内部には、蛍光ランプ106が6[本]ずつ配置され、この他に、コネクタ〔図3(a)において図示せず〕およびカバー107a〜107h(以下、「カバー107」という)が配置されている。
【0026】
蛍光ランプ106は、例えば直管形状の冷陰極蛍光ランプである。蛍光ランプ106はエリア105ごとに点灯制御される。なお、蛍光ランプ106は、冷陰極蛍光ランプに限らず、熱陰極蛍光ランプや外部電極蛍光ランプ等であってもよい。
【0027】
蛍光ランプ106は、エリア105ごとに点灯制御されている。具体的には、蛍光ランプ106は、点灯回路〔図3(a)において図示せず〕に接続されており、点灯回路に入力される信号に応じてエリアごとに蛍光ランプを点灯させたり、点灯時の輝度を調節したり、不点灯にしたりする。
【0028】
蛍光ランプ106を点灯制御する点灯回路は、エリア105の内部に配置されていてもよいが、エリア105の内部は、空間が限られているため、エリア105の外部(例えば、筐体の背面等)に配置されていることが好ましい。
【0029】
コネクタの説明のため、エリア105aの拡大正面図(光学シート類およびカバーを除く)を図3(b)に示す。なお、他のエリア105も実質的に同じ構成を有するものである。
【0030】
コネクタ108aは、蛍光ランプ106aの配置に対応してエリア105における筐体102の短手方向〔図3(b)の紙面上において縦方向〕に各々所定間隔を空けて設けられている。
【0031】
コネクタ108aは、例えば蛍光ランプ106aのリード線(図示せず)と接続して電力を供給するための給電リード線(図示せず)と、リード線と給電リード線との接続を安定化する半田(図示せず)と、リード線と給電リード線との接続部および半田を覆い、他の部材との絶縁性を確保するゴムブッシュ(図示せず)とで構成されている。
【0032】
なお、コネクタ108aの別の例としては、給電リード線の先にリード線を挟み込むソケットが装着され、そのソケットにリード線を挟み込む簡易的なものであってもよい。さらに、蛍光ランプ106が口金(図示せず)を備える場合においては、給電リード線の先端に口金を挟み込むソケットを備えるものであってもよい。この場合、リード線と給電リード線との接続に半田付けの工程が不要となり、バックライトユニット100の組立工程を簡易化することができる。また、蛍光ランプ106が口金を備える場合、蛍光ランプ106の電極付近で発生する熱が口金を通じて放熱しやすくなり、エリア105内に多数の蛍光ランプ106が配置されていても、蛍光ランプ106の温度を好適な温度に保つことができる。また、蛍光ランプ106の放熱量を調節するには、口金の材料や大きさを変えることで対応することができる。
【0033】
カバー107は、コネクタとエリア105の内側の空間とを仕切るものであり、例えばポリカーボネート(PC)樹脂で構成し、コネクタ108の周辺を保温するとともに、少なくともエリア105側の表面を高反射性とすることにより、蛍光ランプ106の端部の輝度低下を軽減することができる。
【0034】
図2に戻り、筐体102の開口部101は、透光性の光学シート類109で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込まないように密閉されている。光学シート類109は、拡散板110、拡散シート111およびレンズシート112を積層してなる。
【0035】
拡散板110は、例えばポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂製の板状体であって、筐体102の開口部101を塞ぐように配置されている。拡散シート111は、例えばポリエステル樹脂製である。レンズシート112は、例えばアクリル系樹脂とポリエステル樹脂の貼り合せである。これらの光学シート類109は、それぞれ拡散板110に順次重ね合わせるようにして配置されている。
【0036】
上記のとおり、本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニット100の構成によれば、少ない数の光源103で部分ごとに輝度を調節することができ、液晶表示装置のバックライトユニットとして用いた場合に表示画面のコントラストをより鮮明にすることができる。
【0037】
なお、各エリア105に配置される蛍光ランプ106は、直管形状でなくてもよい。例えば図4(a)に示すように、管軸の形状がコ字形状の蛍光ランプ113であってもよい。図4(a)の場合、蛍光ランプ113が3つ並んで配置されている。この場合、直管形状の蛍光ランプ106に比べて蛍光ランプの数を半分に削減できるため、バックライトユニット100全体での消費電力を少なくすることができる。また、蛍光ランプ113の管軸の形状は、U字形状に限らず、コの字形状であってもよい。
【0038】
さらに、図4(b)に示すように、管軸の形状がS字形状の蛍光ランプ114であってもよい。図4(b)の場合、蛍光ランプ114が2並んで配置されている。この場合、蛍光ランプの数をさらに削減することができるため、さらにバックライトユニット100全体での消費電力を少なくすることができる。また、複数の蛍光ランプ106同士を直列に接続することで、点灯回路の数を少なくすることができる。
【0039】
また、図5に示すように、長手方向に隣り合うエリア(例えば、エリア105aおよびエリア105b)において、蛍光ランプ106aと蛍光ランプ106bとを筐体102の短手方向にずらし、コネクタ108aと108bとを筐体102の短手方向に隣り合うように配置することで、カバー107の幅を短くすることができ、バックライトユニット100全体における非発光部の割合を少なくすることができる。
【0040】
また、図6に示すように、エリアによって、蛍光ランプの配置の方向を変えてもよい。具体的には、図6に示す変形例では、図6の紙面上において、上側のエリア105a〜105dの蛍光ランプ106a〜106dをバックライトユニット100の長手方向に平行に配置し、下側のエリア105e〜105hの蛍光ランプ106e〜106hをバックライトユニット100の短手方向に平行に配置している。
【0041】
なお、図6に示す変形例においても、バックライトユニット100の短手方向に平行に配置される蛍光ランプは、U字形状またはコの字形状であって、その両端が図6の紙面上において下側に位置するように配置することが好ましい。この場合、蛍光ランプの電極部で発生した熱が蛍光ランプの屈曲部側に上昇することで、蛍光ランプの温度分布を均一化することができ、電極部付近の水銀が減少するのを防止することで、蛍光ランプの輝度を均一化することができる。
【0042】
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るバックライトユニットの正面図を図7(a)に、そのA−A´断面図を図7(b)にそれぞれ示す。本発明の第2の実施形態に係るバックライトユニット200(以下、「バックライトユニット200」という)は、エッジライト方式のバックライトユニットで、本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニット100とはエリア201a〜201h(以下、「エリア201」という)および光学シート類202a〜202h(以下、「光学シート類202」という)と、それに伴う構成がそれぞれ異なる。
【0043】
各エリア201は、反射板203a〜203h(以下、「反射板203」という)、蛍光ランプ204a〜204d、・・・(以下、「蛍光ランプ204」という)、コネクタ〔図7(a)、(b)において図示せず〕および光学シート類202から構成されている。
【0044】
反射板203は、液晶パネル側〔図7(a)紙面上、手前側〕を除く光学シート類202の周囲を囲むように配置されており、底面を覆う底面部203ai〜203di、・・・(以下、「底面部203i」という)と、蛍光ランプ204の周囲を覆う曲面状のランプ側面部203aii〜203hii(以下、「側面部203ii」という)とで構成されており、蛍光ランプから照射される光を光学シート類202から液晶パネル(図示せず)側に反射させる。また、反射板203は、例えばフィルム状のPETに銀を蒸着したものやアルミ等の金属箔を積層したもの等からなる。
【0045】
なお、バックライトユニット200の場合、反射板を筐体としてもよいし、反射板を外部より光学シート類の設けられた部分を除いて覆ったものを筐体としてもよい。
【0046】
蛍光ランプ204は、本発明の第1の実施形態に記載の蛍光ランプ106と実質的に同じ構成を有する蛍光ランプであって、管軸がL字形状である点において異なるものである。なお、蛍光ランプ204の発光管205の外面には、必要に応じて略円環形状のOリング(図示せず)が嵌められていてもよい。この場合、蛍光ランプ204と、光学シート類202や反射板203との距離を等間隔に保つことができるとともにガラスバルブ205に伝わる外部からの衝撃を和らげることができる。Oリングの材料は、例えば シリコーンゴムである。
【0047】
なお、本実施形態の場合には、蛍光ランプ204の周方向における一部分(バックライトユニット200に挿入した場合における導光板側)を除き、発光管205の外面に反射シート(図示せず)を設けたアパーチャ型の蛍光ランプであってもよい。
【0048】
コネクタの説明のため、エリア201aの拡大正面図(光学シート類およびカバーを除く)を図8に示す。なお、他のエリア201も実質的に同じ構成を有するものである。
【0049】
コネクタ107は、本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニット100に用いられるコネクタ107と実質的に同じ構成を有している。
【0050】
コネクタ209aは、一つのコネクタで2つの蛍光ランプ204aを接続していることを除いては、本発明の第1の実施形態において説明したコネクタ107aと実質的に同一の構成を有する。
【0051】
コネクタ209aは、例えば、2つの蛍光ランプ204aの各リード線(図示せず)と接続して電力を供給するための2つ[本]の給電リード線(図示せず)と、各リード線と給電リード線との接続を安定化する半田(図示せず)と、各リード線と給電リード線との接続部および半田を覆い、他の部材との絶縁性を確保するゴムブッシュとで構成されている。
【0052】
図7に戻り、光学シート類202は、導光板206a〜206d、・・・(以下、「導光板206」という)、拡散シート207a〜207d、・・・(以下、「拡散シート207」という)およびプリズムシート拡散シート208a〜208d、・・・(以下、「拡散シート208」という)から構成されている。
【0053】
導光板206は、反射板203により反射された光を液晶パネル側に導くためのものであって、例えば透光性プラスチックからなり、バックライトユニット200の底面に設けられた反射板203iの上に積層されている。なお、材料としては、ポリカーボネート(PC)樹脂やシクロオレフィン系樹脂(COP)を適用することができる。
【0054】
拡散シート207は、視野拡大のためのものであって、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂製の拡散透過機能を有するフィルムからなり、導光板206の上に積層されている。
【0055】
プリズムシート208は、輝度を向上させるためのものであって、例えばアクリル系樹脂とポリエステル樹脂とを貼り合せたシートからなり、拡散シート207の上に積層されている。なお、プリズムシート208の上にさらに拡散板(図示せず)が積層されていてもよい。
【0056】
上記のとおり、本発明の第2の実施形態に係るバックライトユニット200の構成によれば、少ない数の光源で部分ごとに輝度を調節することができ、液晶表示装置のバックライトユニットとして用いた場合に表示画面のコントラストをより鮮明にすることができる。
【0057】
本発明の第2の実施形態に係るバックライトユニットの変形例の正面図を図9(a)に、そのB−B´断面図を図9(b)にそれぞれ示す。
【0058】
図9(b)に示すように、バックライトユニット200の反射板203の側面部は、バックライトユニット200の外縁部を除いて、光学シート類の面に対して略垂直な方向が開放されている。具体的には、バックライトユニット200の外縁部以外の側面部203aiii、203biii、203ciii、203diii、・・・(以下、「側面部203iii」という)は、底面部203iの端部から蛍光ランプ204の一部を囲むように、断面形状が略L字状に形成されている。そして、光学シート類202のうち、拡散シート207とプリズムシート208とは、反射板の側面部203iiiまで延出している。なお、側面部203iiiの断面形状は、蛍光ランプ204の一部を囲むように形成されていればよく、円弧状等であってもよい。
【0059】
この場合、バックライトユニット200の外縁部以外に位置している蛍光ランプ204の光が導光板206を通さずに直接バックライトユニット200から照射することができるため、バックライトユニット200の光の取出し効率を向上させることができる。
【0060】
本発明のバックライトユニットのその他の変形例の正面図を図10(a)に、そのC−C´断面図を図10(b)にそれぞれ示す。
【0061】
図10(b)に示すように、蛍光ランプ204は、直管形状であって、各エリアに1つずつ配置されている。具体的には、図10(b)の紙面上において、バックライトユニット200の上端と下端に配置されている。
【0062】
また、各エリア201において、蛍光ランプ204が配置されている側を除く、反射板の側面部・・・、203civ、・・・203giv、・・・(以下、「側面部203iv」という)は、板状である。
【0063】
この場合、蛍光ランプ204の数を削減できるため、バックライトユニット200全体でのコストを削減することができる。
【0064】
なお、図10(a)および図10(b)において、各エリア間に位置する反射板の側面部203ivは、各エリアごとに個別に設けているが、隣合うエリアで一つの板材を共有化してもよい。
【0065】
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る液晶表示装置の概要を図11に、そのブロック図を図12にそれぞれ示す。図11および図12に示すように、液晶表示装置300は、例えば32[吋]の液晶テレビであり、アンテナが受信したテレビジョン放送より所定の映像信号と音声信号を抽出するチューナ部301と、チューナ部301が受信した映像信号に所定の信号処理を施す映像回路302(映像信号処理手段)と、映像回路302からの映像信号を基に映像を表示する液晶画面ユニット303と、液晶表示装置300全体を制御する制御ユニット304と、本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニット100とを備える。
【0066】
チューナ部301は、アンテナにて受信したテレビジョン放送から所定の放送に対応する映像信号および音声信号を抽出する。
【0067】
映像回路302はチューナ部301が抽出した映像信号を基に、一画面を構成する映像データを生成する。映像回路302により信号処理が行われた映像データは液晶画面ユニット303に出力される。
【0068】
液晶画面ユニット303は、マトリクス状に配列したRGBの各カラーフィルターを有する画素から構成される液晶パネル部303aと、映像回路302から入力した映像データをアナログ信号に変換し、液晶パネル部303aの各画素に印加する駆動回路303bとを備える。映像回路302から出力された映像データは駆動回路303bにより所定の電圧値を有するアナログ信号に変換された後、液晶パネル部303aのマトリクス状の配列する各画素に伝送され、画素に充填される液晶物質の分子配列を変化させて映像を表示する。
【0069】
一方、液晶画面ユニット303の表示面の背面にはバックライトユニット100が配置されており、バックライトユニット100からの光を液晶パネル部303aに照射する。このとき、バックライトユニット100の光を受ける液晶パネル部303aの各画素は駆動回路303bからの印加電圧により画素間の光の透過率を変化させている。これにより画素間の階調が変化し液晶画面ユニット303の一画面での映像を表示する。
【0070】
バックライトユニット100は、本発明の第1の実施形態において説明したとおり、光を取り出すための開口部101を有する筐体102と、その筐体102の内部に位置する光源103とを有し、光源103は、筐体102の開口部101の長手方向においてx(x=4以上の数)分割され、短手方向においてy(y=2以上の数)分割され、各分割されたエリア105a、105b、・・・(以下、「エリア105」という)には少なくとも1[本]以上の蛍光ランプ106a、106b、・・・(以下、「蛍光ランプ106」という)が配置され、蛍光ランプ106はエリア105ごとに点灯制御される。具体的には、各エリア105には、蛍光ランプ106と、エリア105内の蛍光ランプ106を点灯させる点灯回路306a、306b、・・・(以下、「点灯回路306」という)とが配置されている。蛍光ランプ106は、各エリア105の液晶画面ユニット303側に配置されているが、点灯回路306は、各エリア105の液晶画面ユニット303と反対側に配置されている。なお、各エリアごとに点灯回路306が配置されている必要はなく、複数のエリアを一括して点灯制御する点灯回路(図示せず)を用いてもよい。 蛍光ランプ106は、点灯回路に入力される信号に応じてエリアごとに点灯したり、点灯時の輝度を調節されたり、不点灯になったりする。
【0071】
なお、蛍光ランプ106は、例えば点灯周波数40[kHz]〜100[kHz]、ランプ電流3.0[mA]〜25[mA]で動作される。
【0072】
液晶表示装置300の輝度調整のフローチャートを図13に示す。
【0073】
まず、リモコン装置等により電源が入力され、液晶表示装置400に電源が供給されると、制御ユニット304は、液晶画面ユニット303より各エリアに対応する表示画面の明るさのデータ(以下、「画面明るさデータ」という)を受け入れる(ステップS1)。画面明るさデータは例えば、各エリア105に対応する表示画面に表示される画像について平均化した色を、あらかじめ各色から算出した好ましい輝度のデータに換算したものである。
【0074】
次に、制御ユニット304は、液晶画面ユニット303から受け入れたデータと、現在のデューティー比から算出される明るさのデータ(以下、「エリア明るさデータ」という)とを比較することで、各エリアの明るさの調節が必要であるかどうかを判定する(ステップS2)。なお、エリア明るさデータは、例えばデューティー比から算出される各エリアの輝度のデータであり、制御ユニット304にプリセットされている。
【0075】
各エリア105の明るさの調節が必要であると判定した場合、バックライトユニット100に対して、点灯回路306を制御することで、各エリア105の明るさを調節する(ステップS3)。各エリア105の明るさの調節は、例えば各エリア105の蛍光ランプ106について、エリア明るさデータと画面明るさデータとが同程度となるまでデューティー比を調節して点灯することにより行う。
【0076】
なお、各エリア105の明るさを調節する必要がないと判定した場合には、ステップ3は行わない。
【0077】
また、表示画面の明るさが変化した場合には、再度ステップS1に戻って各エリア105の明るさを再度調節することが可能である。なお、明るさの調整は、再びステップ2において明るさの調査が必要と判断されたエリアのみでよい。
【0078】
上記のとおり、本発明の第3の実施形態に係る液晶表示装置300の構成によれば、表示画面のコントラストをより鮮明にすることができる。
【0079】
(実験1)
発明者らは、バックライトユニットを不点灯またはデューティー比を調節させて点灯させた場合、液晶表示装置の表示画面が最も黒い画面である場合の表示画面の明るさを測定する実験を行った。
【0080】
実験は、室内で、「照度<0.00」の条件のもと行った。実験には、シャープ株式会社製の液晶表示装置(AQUOS−LG−32GH3)を用いた。表示画面の照度の測定は、ミノルタ製のデジタル照度計(FA4529)を用い、表示画面の中央部から液晶画面に垂直な方向に50[mm]離れた位置であって、表示画面に平行に照度計の測定部を設置して行った。その実験結果を表1に示す。
【0081】
【表1】

【0082】
表1に示すようにデューティー比を100[%]から下げるに従い、液晶表示装置の表示画面の照度が低くなることがわかる。
【0083】
すなわち、蛍光ランプが不点灯(デューティー比0[%])またはデューティー比を100[%]よりも下げて点灯されていることで、デューティー比100[%]で点灯されている場合に比べて、液晶表示装置の表示画面の最も暗い表示の部分をより暗く表示することができる。
【0084】
なお、より好ましくは、蛍光ランプが不点灯またはデューティー比75[%]以下で点灯されていることが好ましい。この場合、液晶表示装置の表示画面の最も暗い表示部分をさらにより暗く表示することができるからである。
【0085】
(実験2)
次に、発明者らは、あらかじめ点灯させているデューティー比から100[%]のデューティー比に変化させて点灯させる場合、100[%]のデューティー比で点灯させる際の輝度に達するまでの時間を測定した。
【0086】
実験は、室内で、照度<0.00の条件のもと行った。実験には、実験1と同様に、シャープ株式会社製の液晶表示装置(AQUOS−LG−32GH3)を用いた。実験結果を図14に示す。
【0087】
図14に示すように、デューティー比が大きくなるに従って、100[%]のデューティー比で点灯させる際の輝度に達するまでの時間が短くなっていることがわかる。
【0088】
特に、あらかじめデューティー比40[%]以上で点灯させている場合には、10[s]以内で100[%]デューティー比で点灯させる際の輝度に達することができる。この場合、エリアの表示画面の明暗に合わせて蛍光ランプを点灯制御した場合、最も暗い画面から最も明るい画面に切り替わるときに、蛍光ランプの輝度の立ち上がりが遅れることを防止することができ、液晶表示装置の表示画面のコントラストをより鮮明にすることができる。
【0089】
さらに、あらかじめデューティー比50[%]以上で点灯させている場合には、7.5[s]以内で100[%]デューティー比で点灯させる際の輝度に達することができる。
【0090】
すなわち、実験1および2の結果より、エリアに対応する前記表示画面が最も暗い表示をしているときに、エリア内に配置された蛍光ランプがデューティー比40[%]以上75[%]以下の範囲内で点灯されていることが好ましい。この場合、液晶表示装置の表示画面の暗い部分をより暗く表示することができ、かつ最も暗い画面から最も明るい画面に切り替わるときに、蛍光ランプの輝度の立ち上がりが遅れることを防止することができ、液晶表示装置の表示画面のコントラストをより鮮明にすることができる。
【0091】
さらに、エリアに対応する前記表示画面が最も暗い表示をしているときに、エリア内に配置された蛍光ランプがデューティー比50[%]以上75[%]以下の範囲内で点灯されていることがより好ましい。この場合、液晶表示装置の表示画面の暗い部分をさらに暗く表示することができ、かつ最も暗い画面から最も明るい画面に切り替わるときに、蛍光ランプの輝度の立ち上がりをより早くすることができ、液晶表示装置の表示画面のコントラストをさらに鮮明にすることができる。
【0092】
なお、液晶表示装置は、50[吋]以上であることが好ましい。この場合、LEDを光源として用いた場合には、莫大な数の光源が必要となるため、蛍光ランプによりエリアごとに輝度を調節したほうが消費電力およびコストを下げることができる。
【0093】
また、図11では、液晶表示装置300のバックライトユニットとして本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニット100を用いた場合について説明したが、これに限らず、本発明の第2の実施形態に係るバックライトユニット200を適用することもできる。
【0094】
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置のブロック図を図15に示す。本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置(以下、「液晶表示装置400」という)は、本発明の第3の実施形態に係る液晶表示装置300に加えて、液晶表示装置400の周囲の明るさに対応してバックライトユニット100の輝度を調節する機能を有する。具体的には、液晶表示装置400は、液晶表示装置400の周囲の明るさを検出する光センサ401が備えられている点を除いて、本発明の第3の実施形態に係る液晶表示装置と実質的に同じ構成を有する。よって、以下、光センサ401とその動作について詳細に説明する。
【0095】
光センサ401は、液晶表示装置400の周囲の照度を検出し、そのデータを制御ユニットに送信する。
【0096】
液晶表示装置400の輝度調整のフローチャートを図16に示す。
【0097】
まず、リモコン装置等により電源が入力され、液晶表示装置400に電源が供給されると、制御ユニット304は、光センサ401より液晶表示装置の周囲の明るさのデータ(以下、「周囲明るさデータ」という)を受け入れる(ステップS1)。周囲明るさデータとは、例えば、液晶表示装置の前面の照度のデータから、各照度の場合に好ましいバックライトユニットの輝度のデータを換算したものである。
【0098】
次に、制御ユニット304は、周囲明るさデータと、プリセットしてある明るさのデータ(以下、「全体エリア明るさデータ」)とを比較することで、バックライトユニット100全体の明るさの調節が必要であるかどうかを判断する(ステップS2)。なお、全体明るさデータは、例えばデューティー比から算出されるバックライトユニット全体の輝度のデータであり、制御ユニット304にプリセットされている。
【0099】
バックライトユニット100全体の明るさの調節が必要であると判断した場合、バックライトユニット100に対して、点灯回路305を制御することで、全体の明るさを調節する(ステップS3)。全体の明るさの調節は、例えば全エリアの蛍光ランプ106について、全体明るさデータと周囲明るさデータとが同程度となるまでデューティー比を調節して点灯することにより行う。
【0100】
各エリアの明るさの調節に関するステップ4〜ステップ6は、本発明の第3の実施形態において説明したステップ1〜3と実質的に同じステップである。
【0101】
なお、明るさを調節する必要がないと判断した場合には、ステップ3およびステップ6のいずれか一方または両方を行わない。
【0102】
また、液晶表示装置の周囲の明るさや各エリアの明るさが変化した場合には、再度ステップS1に戻って全体の明るさや各エリアの明るさを再調節することが可能である。
【0103】
上記のとおり、本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置400の構成によれば、表示画面のコントラストをより鮮明にすることができる。また、街頭広告や競技場の掲示板等屋外で使用される場合、時刻や天候等により表示画面が見にくくなるのを防止することができる。
【0104】
(その他)
以上、本発明を上記した各実施形態に示した具体例に基づいて説明したが、本発明の内容が各実施形態に示した具体例に限定されないことは勿論であり、種々の変形例を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【0105】
本発明は、バックライトユニットおよび液晶表示装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0106】
【図1】(a)理想的な波形の場合のデューティー比を説明するための図、(b)波形にノイズが入る場合のデューティー比を説明するための図
【図2】本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニットの分解斜視図
【図3】(a)同じくバックライトユニットの正面図、(b)同じくバックライトユニットのエリアの拡大正面図
【図4】(a)同じくバックライトユニットのエリアの変形例1の拡大正面図、(b)同じくバックライトユニットのエリアの変形例2の拡大正面図
【図5】同じくバックライトユニットのエリアの変形例3の拡大正面図
【図6】本発明の第1の実施形態に係るバックライトユニットの変形例の正面図
【図7】(a)本発明の第2の実施形態に係るバックライトユニットの正面図、(b)図7(a)のA−A´線における断面図
【図8】同じくバックライトユニットのエリアの拡大正面図
【図9】(a)同じくバックライトユニットの変形例の正面図、(b)図9(a)のB−B´線における断面図
【図10】(a)同じくバックライトユニットのその他の変形例の正面図、(b)図10(a)のC−C´線における断面図
【図11】本発明の第3の実施形態に係る液晶表示装置の斜視図
【図12】同じく液晶表示装置のブロック図
【図13】同じく液晶表示装置のフローチャート
【図14】点灯時間と輝度との関係を示す図
【図15】本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置のブロック図
【図16】同じく液晶表示装置のフローチャート
【符号の説明】
【0107】
100、200 バックライトユニット
101 開口部
102 筐体
103 光源
105、201 エリア
106、204 蛍光ランプ
300、400 液晶表示装置
303 液晶画面ユニット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を取り出すための開口部を有する筐体と、その筐体の内部に配置された光源とを有するバックライトユニットにおいて、前記光源は、前記筐体の開口部の長手方向においてx(x=4以上の整数)分割され、短手方向においてy(y=2以上の整数)分割され、各分割されたエリアには少なくとも1つ以上の蛍光ランプが配置され、前記蛍光ランプは前記エリアごとに点灯制御されることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項2】
前記蛍光ランプの管軸の形状は、コの字形状またはU字形状であることを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
【請求項3】
前記蛍光ランプの管軸の形状は、S字形状であることを特徴とする請求項1に記載のバックライトユニット。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の光源装置と液晶画面ユニットとを備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項5】
前記エリアに対応する前記液晶画面ユニットの表示画面の明暗に併せて、前記エリアに配置された蛍光ランプが点灯制御されることを特徴とする請求項4に記載のバックライトユニット。
【請求項6】
前記エリアに対応する前記表示画面が最も暗い表示をしているときに、前記エリア内に配置された蛍光ランプが不点灯または、デューティー比を100[%]よりも下げて点灯されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
前記エリアに対応する前記表示画面が最も暗い表示をしているときに、前記エリア内に配置された蛍光ランプがデューティー比40[%]以上75[%]以下の範囲内で点灯されていることを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公開番号】特開2010−204227(P2010−204227A)
【公開日】平成22年9月16日(2010.9.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−47502(P2009−47502)
【出願日】平成21年3月2日(2009.3.2)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】