照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置
【課題】表示装置の照明において干渉縞を抑制する。
【解決手段】本発明は、与えられた画像データに応じて光を変調する光変調デバイスに光を供給する照明装置を提供する。光変調デバイスは、所定の高さの表示領域を所定数の走査線で表示する複数の光変調素子を有し、Ｎ回（Ｎは正の偶数）の周期の反転駆動によって第１の周波数で線順次走査の光変調を行う。照明装置は、各走査線と垂直な方向に所定のピッチで配列された複数の光源と、第２の周波数で複数の光源を周期的に駆動する光源駆動部と、を備える。第２の周波数は、第１の周波数をＮで除した値と第２の周波数との差であるビート周波数が、所定の高さと第１の周波数の積を、ピッチと走査線数とで除した値よりも小さい値になるように設定されている。
【解決手段】本発明は、与えられた画像データに応じて光を変調する光変調デバイスに光を供給する照明装置を提供する。光変調デバイスは、所定の高さの表示領域を所定数の走査線で表示する複数の光変調素子を有し、Ｎ回（Ｎは正の偶数）の周期の反転駆動によって第１の周波数で線順次走査の光変調を行う。照明装置は、各走査線と垂直な方向に所定のピッチで配列された複数の光源と、第２の周波数で複数の光源を周期的に駆動する光源駆動部と、を備える。第２の周波数は、第１の周波数をＮで除した値と第２の周波数との差であるビート周波数が、所定の高さと第１の周波数の積を、ピッチと走査線数とで除した値よりも小さい値になるように設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置のバックライトの光源として、冷陰極管その他の蛍光管が広く使用されている。蛍光管は、一般にパルス幅変調方式の点滅駆動で調光されている。蛍光管の点滅駆動周期は、液晶表示装置の表示周期と相互干渉による干渉縞の発生を抑制するために、表示周期から十分に離すことが一般に行われている。さらに、複数の蛍光管を使用するバックライトの駆動制御においては、相互に位相が相違する複数のパルス幅変調を不規則に複数の蛍光管に振り分けることで複数の蛍光管の全体としての周期性を抑制して干渉縞の発生を抑制する技術も提案されている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、各光源との干渉については、十分な検討が行われていなかった。
【特許文献１】特開２００８−７１６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、表示装置の照明において、干渉縞を抑制する技術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】
【０００５】
[適用例１]
与えられた画像データに応じて光を変調する光変調デバイスに光を供給する照明装置であって、
前記光変調デバイスは、所定の高さの表示領域を所定数の走査線で表示する複数の光変調素子を有し、Ｎ回（Ｎは正の偶数）の周期の反転駆動によって第１の周波数で線順次走査の光変調を行い、
前記照明装置は、
前記各走査線と垂直な方向に所定のピッチで配列された複数の光源と、
第２の周波数で前記複数の光源を周期的に駆動する光源駆動部と、
を備え、
前記第２の周波数は、前記第１の周波数をＮで除した値と前記第２の周波数との差であるビート周波数が、前記所定の高さと前記第１の周波数の積を、前記ピッチと前記走査線数とで除した値よりも小さい値になるように設定されている照明装置。
【０００６】
適用例１の照明装置では、ビート周波数が、表示領域の所定の高さと線順次走査の駆動周波数（第１の周波数）の積を、複数の光源の配列ピッチと走査線数とで除した値よりも小さい値になるように設定されているので、干渉縞の幅が複数の光源のピッチよりも長くなる。これにより、干渉縞の視認性を抑制することができる。
【０００７】
[適用例２]
適用例１の照明装置であって、
前記反転駆動は、前記垂直方向にＮ画素の周期のライン反転方式である照明装置。
【０００８】
[適用例３]
適用例１または２の照明装置であって、
前記反転駆動は、水平方向にＮ画素の周期のドット反転方式である照明装置。
【０００９】
このように、本発明は、垂直方向にＮ画素の周期で反転駆動するものであれば、ライン反転方式とドット反転方式のいずれにも適用することができる。
【００１０】
[適用例４]
適用例１ないし３のいずれかの照明装置であって、
前記Ｎは、２である照明装置。
【００１１】
適用例４の照明装置は、広く行われている「＋」と「−」の交互駆動によるドット反転方式に対応することができる。このようなドット反転方式には、たとえばライン反転方式やドット反転方式がある。
【００１２】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかの照明装置であって、
前記複数の光源は、冷陰極管である照明装置。
【００１３】
適用例５の照明装置は、電磁干渉に起因して発生する干渉縞を抑制することができるので、たとえばＬＥＤよりも電磁干渉の要因となりやすい冷陰極管を光源に使用する構成において顕著な効果を奏することができる。
【００１４】
[適用例６]
適用例１ないし５のいずれかの照明装置であって、
前記光源駆動部は、前記複数の光源の少なくとも一部を相互に相違する位相で駆動する照明装置。
【００１５】
こうすれば、電磁干渉の周期性を小さくすることができるので、顕著に干渉縞の視認性を低くすることができる。
【００１６】
[適用例７]
適用例１ないし６のいずれかの照明装置であって、
前記光源駆動部は、前記第１の周波数の変更に応じて、前記複数の光源の駆動周期を変更可能である照明装置。
【００１７】
適用例７の照明装置は、たとえば携帯テレビ（たとえば携帯電話に装備）において、たとえばＰＡＬ方式やＮＴＳＣ方式といった複数の方式に対応する場合には、走査線の駆動周波数が相違するいずれの方式にも対応することができる。また、テレビ受信装置に照明装置を実装する場合には、第１の周波数の変更に応じて、複数の光源の駆動周期を自動的に変更することが好ましい。
【００１８】
なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、たとえば、上記照明装置を有する画像表示装置や、このような画像表示装置を備えるテレビ受信装置などの形態で実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表示装置の照明において、干渉縞を抑制する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．液晶表示装置の概略構成と駆動内容：
Ｂ．照明装置の駆動周波数の設定内容：
Ｃ．変形例：
【００２１】
Ａ．液晶表示装置の概略構成と駆動内容：
図１は、本発明における実施例の液晶表示装置１０の概略構成を示す概念図である。液晶表示装置１０は、液晶パネル１５０と、データドライバ１２０と、ゲートドライバ１３０と、これらを制御する表示制御回路１１０と、バックライトとしての冷陰極管２３０と、インバータ２２０と、これらを制御する点滅位相制御回路２１０と、を備える。この概念図は、説明を分かりやすくするために、水平方向の画素数を１２個、垂直方向の画素数を９個とし、冷陰極管２３０の数を４個としている。
【００２２】
液晶パネル１５０は、１０８個（＝１２×９個）の画素を有している。各画素（特許請求の範囲の「光変調素子」の一例）は、薄膜トランジスタ（本明細書では、ＴＦＴとも呼ばれる。）１５１と、画素容量１５２とを備えている。各画素は、データドライバ１２０とゲートドライバ１３０とに、それぞれ１２本のソースバスラインＳＬ１〜ＳＬ１２と、９本のゲートバスラインＧＬ１〜ＧＬ９と、を介して接続されている。
【００２３】
液晶パネル１５０の駆動内容は以下の通りである。表示制御回路１１０は、スタートパルスＳＰをデータドライバ１２０に送信する。データドライバ１２０は、スタートパルスＳＰの受信に応じて、シフトレジスタ（図示せず）を起動する。シフトレジスタ（図示せず）は、表示制御回路１１０から供給されたクロックＣＫに同期して映像信号ＡＶの各画素データを入力する。
【００２４】
このようにして、水平方向の１２個の各画素に供給すべき１２個の画素データがシフトレジスタ（図示せず）にラッチされることになる。ラッチされた１２個の画素データは、アナログ電位として１２本のソースバスラインＳＬ１〜ＳＬ１２に出力された状態となる。
【００２５】
一方、表示制御回路１１０は、水平同期信号ＨＳＹと垂直同期信号ＶＳＹとをゲートドライバ１３０に送信する。ゲートドライバ１３０は、水平同期信号ＨＳＹの受信に応じて、９本のゲートバスラインＧＬ１〜ＧＬ９を順次高電位（たとえば２０Ｖ）として１２個のＴＦＴ１５１を一斉にオンとする。これにより、９本の主走査線のいずれかの画素データが更新されることになる。
【００２６】
このような処理を繰り返すことによって、たとえばゲートバスラインＧＬ１に接続される水平方向の１２個の画素で構成される第１の主走査線の画素データが更新され、次に、ゲートバスラインＧＬ２〜ＧＬ９に接続される第２〜９の主走査線の画素データが順次一つずつ更新されることになる。このような更新方法は、順次走査方式あるいはプログレッシブ方式と呼ばれる走査方式に基づくものである。
【００２７】
一方、点滅位相制御回路２１０は、インバータ２２０を使用して４個の冷陰極管２３０を駆動している。インバータ２２０は、パルス幅変調方式によって調光可能に冷陰極管２３０を駆動するためのデバイスである。点滅位相制御回路２１０は、４個の冷陰極管２３０を駆動するパルス幅変調信号の位相を相互に相違させて（シフトさせて）負荷変動を小さくすることができるとともに、干渉縞の要因となる４個の冷陰極管２３０の駆動の周期性を全体として小さくすることもできる。
【００２８】
Ｂ．照明装置の駆動周波数の設定内容：
図２は、液晶パネル１５０ａが順次走査方式で駆動される様子を示す説明図である。本実施例では、説明を分かりやすくするために、３２型（ＷＸＧＡ）のテレビ受像機の倍速表示の例を示して説明する。液晶パネル１５０ａは、垂直方向の高さ（特許請求の範囲の「所定の高さ」の一例）が４００ｍｍの表示領域を、７６８本の走査線（特許請求の範囲の「所定数の走査線」の一例）で表示するように構成されている。この液晶パネル１５０ａは、２５ｍｍ間隔（特許請求の範囲の「所定のピッチ」の一例）で配置された１６本の蛍光灯ランプ（後述）で照射されている。
【００２９】
この液晶パネル１５０ａは、倍速、すなわち１秒間に１２０フレームの画像を表示するように駆動される。このような表示は、９６ｋＨｚの更新レートで各主走査線を書き換えることによって実現される。９６ｋＨｚの更新レートは、８００本の走査線を１秒間に１２０回書き換えることができるレートなので、垂直ブランキング期間を含めて７６８本の走査線を表示することができる。このような更新レートでの順次走査は、描画速度Ｖｐでの垂直方向の描画を実行することになる。
【００３０】
図３は、液晶パネル１５０ａにおける干渉縞の間隔である干渉縞間隔Ｘを算出するための計算式を示す説明図である。描画速度Ｖｐは、液晶パネル１５０ａの垂直方向の高さＡ（４００ｍｍ）に７６８本の走査線が配列され、９６ｋＨｚの更新レートで上から順に各走査線の描画を実行したときに描画が進む速さなので、式１の計算式で算出することができる。
【００３１】
図４は、液晶パネル１５０ａと冷陰極管２３０の駆動周波数の干渉（ビートノイズ）が発生している様子を示す説明図である。図４には、画素駆動の波形、画素駆動の基本波、およびランプ駆動の基本波を示している。
【００３２】
液晶パネル１５０ａの駆動は、本実施例では、駆動周波数ｆＨ（９６ｋＨｚ）（特許請求の範囲の「第１の周波数」の一例）のライン反転方式で駆動されている。ライン反転方式とは、走査線ごとに電位の極性を逆転させる方式である。具体的には、第１の走査線の画素データは、「＋」の電位（共通電極基準）とし、第２の走査線の画素データは、「−」の電位（共通電極基準）として反転駆動される。このような同一フレームにおける反転駆動は、画素間における隣接する配線間のカップリング容量や電極間の相互影響を抑制されるために行われるものである。
【００３３】
このように、画素駆動は、矩形波の半波（「＋」あるいは「−」）が９６ｋＨｚの周波数で形成される。この画素駆動の基本波は、駆動周波数ｆＨの半分ｆＨ／２（４８ｋＨｚ）の周波数の正弦波となる。基本波の周波数が半分となっているのは、矩形波の「＋」の半波と「−」の半波とで一つの波（最大周期）を構成しているからである。
【００３４】
一方、ランプ駆動の基本波は、本実施例では、駆動周波数ｆＬ（４１ｋＨｚ）（特許請求の範囲の「第２の周波数」の一例）の正弦波となっている。この正弦波は、ランプ駆動の調光にパルス幅変調方式を使用していることによって発生する波である。パルス幅変調方式は、矩形波のパルス周期（固定）でパルス幅（調整対象）を割った値であるデューティ比を調整することによって出力を調整する方式である。このように、ランプ駆動の基本波は、パルス周期を周期とする正弦波となる。
【００３５】
画素駆動の基本波とランプ駆動の基本波は、それぞれ周波数ｆＨ／２（４８ｋＨｚ）の周波数の正弦波と、駆動周波数ｆＬ（４１ｋＨｚ）の周波数の正弦波となる。これらの正弦波は、周波数が近くコヒーレントな関係にあるので、干渉（うなり）を生じさせる可能性があることが発明者によって見出された。
【００３６】
このように、図３の式２に示されるように、干渉（うなり）は、両者の周波数の差であるビート周波数の逆数である７０００分の１秒毎に周期的に位相が一致して、視覚で認識可能な影響が液晶パネル１５０ａ上に現れることが確認されたのである。
【００３７】
このような干渉は、描画速度Ｖｐでの走査線の書き込みの更新に対して、７０００分の１秒毎に影響を与えることになる。この結果、現実に７．１４ｍｍ毎に濃度変化が現れることが発明者によって実験で確認された（式３）。
【００３８】
図５は、液晶パネル１５０ａと冷陰極管２３０の装備配置を示す説明図である。液晶パネル１５０ａは、２５ｍｍのピッチ（特許請求の範囲の「所定のピッチ」の一例）で配置された１６本の冷陰極管２３０で光が供給されている。このような構成においては、冷陰極管２３０の近傍において７ｍｍ程の幅の濃い干渉縞が見られ、冷陰極管２３０間の位置（図では、点線の位置）においては薄くなって殆ど見えないことが発明者によって確認された。
【００３９】
このような現象は、ＰＷＭ制御による光量の周期性と画素駆動の周期性の干渉だけではなく、主として電磁干渉の問題を含むことが発明者によって確認された。干渉縞は、隣接する冷陰極管２３０が同一位相で駆動されているときにも同様に発生するとともに、同一走査線において干渉縞の濃淡が確認されたからである。具体的には、電磁干渉の一つの態様として、ＴＦＴ１５１の駆動がＰＷＭ制御に起因する電磁放射で影響を受ける電磁干渉の態様が発見された。
【００４０】
一方、発明者は、人間の視覚感度の特性にも着目し、特に、コントラスト感度関数(Contrast Sensitivity Function; CSF)の観点からも解析を行った。コントラスト感度関数によれば、人間の視覚系は、一般的に６ｃｐｄ（Cycle per degree）付近で感度が最大になるバンドパス特性を有し、６ｃｐｄから低周波側（あるいは高周波側）に外れると、コントラスト（濃度変化）を検知しにくくなるのである。
【００４１】
空間周波数６ｃｐｄは、垂直方向の高さが４００ｍｍの３２型（ＷＸＧＡ）においては、３.５ｍｍ（＝視聴距離（１２００ｍｍ）×Ｔａｎ（１／６度））となる。視聴距離は、本実施例では、垂直方向の高さが４００ｍｍの３倍を想定している。これに対して、２５ｍｍの幅を超える干渉縞は、０．８３ｃｐｄとなって、バンドパス特性の中心位置から大きく外れるので、検知が困難となることが分かる。
【００４２】
このような観点に基づいて、本願発明者は、近接した範囲に複数本の干渉縞が発生しない構成を創作した。具体的には、干渉縞間隔ＸがランプピッチＢの大きさよりも大きくなるようにＰＷＭ制御のパルス周期を設定する方法である。
【００４３】
図６は、本発明の実施例におけるランプの駆動周期を設定するための計算式を示す説明図である。この計算式は、干渉縞間隔ＸがランプピッチＢよりも大きくなるようにランプの駆動周期を設定するための計算式である。干渉縞間隔Ｘは、式３（図３）により、描画速度Ｖｐと干渉周期Ｔの積によって求めることができる。
【００４４】
描画速度Ｖｐは、液晶パネル１５０ａの垂直方向の高さＡ（４００ｍｍ）と、液晶パネル１５０ａの駆動周波数ｆＨと、走査線数ｔＶ（７６８本）とに基づいて算出することができる（図３の式１）。一方、干渉周期Ｔは、液晶パネル１５０ａの駆動周波数ｆＨと、冷陰極管２３０の駆動周波数ｆＬとに基づいて算出することができる（図３の式２）。式４は、干渉縞間隔ＸがランプピッチＢよりも大きくなるように定義された不等式を変形することによって与えられた計算式である。
【００４５】
式４は、ランプ駆動周波数ｆＬは、液晶パネル１５０ａの垂直方向の高さＡと、画素駆動の駆動周波数ｆＨと、走査線数ｔＶと、ランプピッチＢとに基づいて算出される値よりもビート周波数（ｆＨ／２−ｆＬ）が小さくなるように設定すれば良いことを表している。ビート周波数は、前述のように画素駆動の基本波周波数ｆＨ／２とランプ駆動の基本波周波数ｆＬの差であって、干渉周期の逆数となる値である。
【００４６】
式５は、画素駆動の反転方式に着目して一般化した値である。具体的には、画素駆動の波形が「＋」と「−」の交互駆動である場合には、画素駆動の基本波周波数ｆＨ／２は、画素駆動の周波数ｆＨの半分となるが、たとえば「＋」「＋」「−」「−」のように、４回の駆動で一つの基本波形を形成する場合には、Ｎは、４となる。反転駆動は、画素間における隣接する配線間のカップリング容量や電極間の相互影響を抑制するために偶数の周期で行うことが好ましいので、Ｎは、偶数とすることが好ましい。
【００４７】
このように、本実施例では、液晶パネル１５０ａの構成と駆動内容に応じて、ランプ駆動周波数ｆＬを設定することによって簡易に干渉縞を抑制することができる。
【００４８】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。
【００４９】
上述の実施例において、上述の利点や効果の各々の全てが本願発明の必須の構成要件につながるものではなく、本願発明は、上述の利点や効果の各々を簡易に実現させる設計自由度を与えるものであって、少なくとも一つの利点あるいは効果を実現させるものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明における実施例の液晶表示装置１０の概略構成を示す概念図。
【図２】液晶パネル１５０ａが順次走査方式で駆動される様子を示す説明図。
【図３】液晶パネル１５０ａにおける干渉縞の間隔である干渉縞間隔Ｘを算出するための計算式を示す説明図。
【図４】液晶パネル１５０ａと冷陰極管２３０の駆動周波数の干渉（ビートノイズ）が発生している様子を示す説明図。
【図５】液晶パネル１５０ａと冷陰極管２３０の装備配置を示す説明図。
【図６】本発明の実施例におけるランプの駆動周期を設定するための計算式を示す説明図。
【符号の説明】
【００５１】
１０…液晶表示装置
１１０…表示制御回路
１２０…データドライバ
１３０…ゲートドライバ
１５０、１５０ａ…液晶パネル
１５２…画素容量
２１０…点滅位相制御回路
２２０…インバータ
２３０…冷陰極管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、表示装置、及びテレビ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置のバックライトの光源として、冷陰極管その他の蛍光管が広く使用されている。蛍光管は、一般にパルス幅変調方式の点滅駆動で調光されている。蛍光管の点滅駆動周期は、液晶表示装置の表示周期と相互干渉による干渉縞の発生を抑制するために、表示周期から十分に離すことが一般に行われている。さらに、複数の蛍光管を使用するバックライトの駆動制御においては、相互に位相が相違する複数のパルス幅変調を不規則に複数の蛍光管に振り分けることで複数の蛍光管の全体としての周期性を抑制して干渉縞の発生を抑制する技術も提案されている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、各光源との干渉については、十分な検討が行われていなかった。
【特許文献１】特開２００８−７１６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、表示装置の照明において、干渉縞を抑制する技術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】
【０００５】
[適用例１]
与えられた画像データに応じて光を変調する光変調デバイスに光を供給する照明装置であって、
前記光変調デバイスは、所定の高さの表示領域を所定数の走査線で表示する複数の光変調素子を有し、Ｎ回（Ｎは正の偶数）の周期の反転駆動によって第１の周波数で線順次走査の光変調を行い、
前記照明装置は、
前記各走査線と垂直な方向に所定のピッチで配列された複数の光源と、
第２の周波数で前記複数の光源を周期的に駆動する光源駆動部と、
を備え、
前記第２の周波数は、前記第１の周波数をＮで除した値と前記第２の周波数との差であるビート周波数が、前記所定の高さと前記第１の周波数の積を、前記ピッチと前記走査線数とで除した値よりも小さい値になるように設定されている照明装置。
【０００６】
適用例１の照明装置では、ビート周波数が、表示領域の所定の高さと線順次走査の駆動周波数（第１の周波数）の積を、複数の光源の配列ピッチと走査線数とで除した値よりも小さい値になるように設定されているので、干渉縞の幅が複数の光源のピッチよりも長くなる。これにより、干渉縞の視認性を抑制することができる。
【０００７】
[適用例２]
適用例１の照明装置であって、
前記反転駆動は、前記垂直方向にＮ画素の周期のライン反転方式である照明装置。
【０００８】
[適用例３]
適用例１または２の照明装置であって、
前記反転駆動は、水平方向にＮ画素の周期のドット反転方式である照明装置。
【０００９】
このように、本発明は、垂直方向にＮ画素の周期で反転駆動するものであれば、ライン反転方式とドット反転方式のいずれにも適用することができる。
【００１０】
[適用例４]
適用例１ないし３のいずれかの照明装置であって、
前記Ｎは、２である照明装置。
【００１１】
適用例４の照明装置は、広く行われている「＋」と「−」の交互駆動によるドット反転方式に対応することができる。このようなドット反転方式には、たとえばライン反転方式やドット反転方式がある。
【００１２】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかの照明装置であって、
前記複数の光源は、冷陰極管である照明装置。
【００１３】
適用例５の照明装置は、電磁干渉に起因して発生する干渉縞を抑制することができるので、たとえばＬＥＤよりも電磁干渉の要因となりやすい冷陰極管を光源に使用する構成において顕著な効果を奏することができる。
【００１４】
[適用例６]
適用例１ないし５のいずれかの照明装置であって、
前記光源駆動部は、前記複数の光源の少なくとも一部を相互に相違する位相で駆動する照明装置。
【００１５】
こうすれば、電磁干渉の周期性を小さくすることができるので、顕著に干渉縞の視認性を低くすることができる。
【００１６】
[適用例７]
適用例１ないし６のいずれかの照明装置であって、
前記光源駆動部は、前記第１の周波数の変更に応じて、前記複数の光源の駆動周期を変更可能である照明装置。
【００１７】
適用例７の照明装置は、たとえば携帯テレビ（たとえば携帯電話に装備）において、たとえばＰＡＬ方式やＮＴＳＣ方式といった複数の方式に対応する場合には、走査線の駆動周波数が相違するいずれの方式にも対応することができる。また、テレビ受信装置に照明装置を実装する場合には、第１の周波数の変更に応じて、複数の光源の駆動周期を自動的に変更することが好ましい。
【００１８】
なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、たとえば、上記照明装置を有する画像表示装置や、このような画像表示装置を備えるテレビ受信装置などの形態で実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表示装置の照明において、干渉縞を抑制する技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．液晶表示装置の概略構成と駆動内容：
Ｂ．照明装置の駆動周波数の設定内容：
Ｃ．変形例：
【００２１】
Ａ．液晶表示装置の概略構成と駆動内容：
図１は、本発明における実施例の液晶表示装置１０の概略構成を示す概念図である。液晶表示装置１０は、液晶パネル１５０と、データドライバ１２０と、ゲートドライバ１３０と、これらを制御する表示制御回路１１０と、バックライトとしての冷陰極管２３０と、インバータ２２０と、これらを制御する点滅位相制御回路２１０と、を備える。この概念図は、説明を分かりやすくするために、水平方向の画素数を１２個、垂直方向の画素数を９個とし、冷陰極管２３０の数を４個としている。
【００２２】
液晶パネル１５０は、１０８個（＝１２×９個）の画素を有している。各画素（特許請求の範囲の「光変調素子」の一例）は、薄膜トランジスタ（本明細書では、ＴＦＴとも呼ばれる。）１５１と、画素容量１５２とを備えている。各画素は、データドライバ１２０とゲートドライバ１３０とに、それぞれ１２本のソースバスラインＳＬ１〜ＳＬ１２と、９本のゲートバスラインＧＬ１〜ＧＬ９と、を介して接続されている。
【００２３】
液晶パネル１５０の駆動内容は以下の通りである。表示制御回路１１０は、スタートパルスＳＰをデータドライバ１２０に送信する。データドライバ１２０は、スタートパルスＳＰの受信に応じて、シフトレジスタ（図示せず）を起動する。シフトレジスタ（図示せず）は、表示制御回路１１０から供給されたクロックＣＫに同期して映像信号ＡＶの各画素データを入力する。
【００２４】
このようにして、水平方向の１２個の各画素に供給すべき１２個の画素データがシフトレジスタ（図示せず）にラッチされることになる。ラッチされた１２個の画素データは、アナログ電位として１２本のソースバスラインＳＬ１〜ＳＬ１２に出力された状態となる。
【００２５】
一方、表示制御回路１１０は、水平同期信号ＨＳＹと垂直同期信号ＶＳＹとをゲートドライバ１３０に送信する。ゲートドライバ１３０は、水平同期信号ＨＳＹの受信に応じて、９本のゲートバスラインＧＬ１〜ＧＬ９を順次高電位（たとえば２０Ｖ）として１２個のＴＦＴ１５１を一斉にオンとする。これにより、９本の主走査線のいずれかの画素データが更新されることになる。
【００２６】
このような処理を繰り返すことによって、たとえばゲートバスラインＧＬ１に接続される水平方向の１２個の画素で構成される第１の主走査線の画素データが更新され、次に、ゲートバスラインＧＬ２〜ＧＬ９に接続される第２〜９の主走査線の画素データが順次一つずつ更新されることになる。このような更新方法は、順次走査方式あるいはプログレッシブ方式と呼ばれる走査方式に基づくものである。
【００２７】
一方、点滅位相制御回路２１０は、インバータ２２０を使用して４個の冷陰極管２３０を駆動している。インバータ２２０は、パルス幅変調方式によって調光可能に冷陰極管２３０を駆動するためのデバイスである。点滅位相制御回路２１０は、４個の冷陰極管２３０を駆動するパルス幅変調信号の位相を相互に相違させて（シフトさせて）負荷変動を小さくすることができるとともに、干渉縞の要因となる４個の冷陰極管２３０の駆動の周期性を全体として小さくすることもできる。
【００２８】
Ｂ．照明装置の駆動周波数の設定内容：
図２は、液晶パネル１５０ａが順次走査方式で駆動される様子を示す説明図である。本実施例では、説明を分かりやすくするために、３２型（ＷＸＧＡ）のテレビ受像機の倍速表示の例を示して説明する。液晶パネル１５０ａは、垂直方向の高さ（特許請求の範囲の「所定の高さ」の一例）が４００ｍｍの表示領域を、７６８本の走査線（特許請求の範囲の「所定数の走査線」の一例）で表示するように構成されている。この液晶パネル１５０ａは、２５ｍｍ間隔（特許請求の範囲の「所定のピッチ」の一例）で配置された１６本の蛍光灯ランプ（後述）で照射されている。
【００２９】
この液晶パネル１５０ａは、倍速、すなわち１秒間に１２０フレームの画像を表示するように駆動される。このような表示は、９６ｋＨｚの更新レートで各主走査線を書き換えることによって実現される。９６ｋＨｚの更新レートは、８００本の走査線を１秒間に１２０回書き換えることができるレートなので、垂直ブランキング期間を含めて７６８本の走査線を表示することができる。このような更新レートでの順次走査は、描画速度Ｖｐでの垂直方向の描画を実行することになる。
【００３０】
図３は、液晶パネル１５０ａにおける干渉縞の間隔である干渉縞間隔Ｘを算出するための計算式を示す説明図である。描画速度Ｖｐは、液晶パネル１５０ａの垂直方向の高さＡ（４００ｍｍ）に７６８本の走査線が配列され、９６ｋＨｚの更新レートで上から順に各走査線の描画を実行したときに描画が進む速さなので、式１の計算式で算出することができる。
【００３１】
図４は、液晶パネル１５０ａと冷陰極管２３０の駆動周波数の干渉（ビートノイズ）が発生している様子を示す説明図である。図４には、画素駆動の波形、画素駆動の基本波、およびランプ駆動の基本波を示している。
【００３２】
液晶パネル１５０ａの駆動は、本実施例では、駆動周波数ｆＨ（９６ｋＨｚ）（特許請求の範囲の「第１の周波数」の一例）のライン反転方式で駆動されている。ライン反転方式とは、走査線ごとに電位の極性を逆転させる方式である。具体的には、第１の走査線の画素データは、「＋」の電位（共通電極基準）とし、第２の走査線の画素データは、「−」の電位（共通電極基準）として反転駆動される。このような同一フレームにおける反転駆動は、画素間における隣接する配線間のカップリング容量や電極間の相互影響を抑制されるために行われるものである。
【００３３】
このように、画素駆動は、矩形波の半波（「＋」あるいは「−」）が９６ｋＨｚの周波数で形成される。この画素駆動の基本波は、駆動周波数ｆＨの半分ｆＨ／２（４８ｋＨｚ）の周波数の正弦波となる。基本波の周波数が半分となっているのは、矩形波の「＋」の半波と「−」の半波とで一つの波（最大周期）を構成しているからである。
【００３４】
一方、ランプ駆動の基本波は、本実施例では、駆動周波数ｆＬ（４１ｋＨｚ）（特許請求の範囲の「第２の周波数」の一例）の正弦波となっている。この正弦波は、ランプ駆動の調光にパルス幅変調方式を使用していることによって発生する波である。パルス幅変調方式は、矩形波のパルス周期（固定）でパルス幅（調整対象）を割った値であるデューティ比を調整することによって出力を調整する方式である。このように、ランプ駆動の基本波は、パルス周期を周期とする正弦波となる。
【００３５】
画素駆動の基本波とランプ駆動の基本波は、それぞれ周波数ｆＨ／２（４８ｋＨｚ）の周波数の正弦波と、駆動周波数ｆＬ（４１ｋＨｚ）の周波数の正弦波となる。これらの正弦波は、周波数が近くコヒーレントな関係にあるので、干渉（うなり）を生じさせる可能性があることが発明者によって見出された。
【００３６】
このように、図３の式２に示されるように、干渉（うなり）は、両者の周波数の差であるビート周波数の逆数である７０００分の１秒毎に周期的に位相が一致して、視覚で認識可能な影響が液晶パネル１５０ａ上に現れることが確認されたのである。
【００３７】
このような干渉は、描画速度Ｖｐでの走査線の書き込みの更新に対して、７０００分の１秒毎に影響を与えることになる。この結果、現実に７．１４ｍｍ毎に濃度変化が現れることが発明者によって実験で確認された（式３）。
【００３８】
図５は、液晶パネル１５０ａと冷陰極管２３０の装備配置を示す説明図である。液晶パネル１５０ａは、２５ｍｍのピッチ（特許請求の範囲の「所定のピッチ」の一例）で配置された１６本の冷陰極管２３０で光が供給されている。このような構成においては、冷陰極管２３０の近傍において７ｍｍ程の幅の濃い干渉縞が見られ、冷陰極管２３０間の位置（図では、点線の位置）においては薄くなって殆ど見えないことが発明者によって確認された。
【００３９】
このような現象は、ＰＷＭ制御による光量の周期性と画素駆動の周期性の干渉だけではなく、主として電磁干渉の問題を含むことが発明者によって確認された。干渉縞は、隣接する冷陰極管２３０が同一位相で駆動されているときにも同様に発生するとともに、同一走査線において干渉縞の濃淡が確認されたからである。具体的には、電磁干渉の一つの態様として、ＴＦＴ１５１の駆動がＰＷＭ制御に起因する電磁放射で影響を受ける電磁干渉の態様が発見された。
【００４０】
一方、発明者は、人間の視覚感度の特性にも着目し、特に、コントラスト感度関数(Contrast Sensitivity Function; CSF)の観点からも解析を行った。コントラスト感度関数によれば、人間の視覚系は、一般的に６ｃｐｄ（Cycle per degree）付近で感度が最大になるバンドパス特性を有し、６ｃｐｄから低周波側（あるいは高周波側）に外れると、コントラスト（濃度変化）を検知しにくくなるのである。
【００４１】
空間周波数６ｃｐｄは、垂直方向の高さが４００ｍｍの３２型（ＷＸＧＡ）においては、３.５ｍｍ（＝視聴距離（１２００ｍｍ）×Ｔａｎ（１／６度））となる。視聴距離は、本実施例では、垂直方向の高さが４００ｍｍの３倍を想定している。これに対して、２５ｍｍの幅を超える干渉縞は、０．８３ｃｐｄとなって、バンドパス特性の中心位置から大きく外れるので、検知が困難となることが分かる。
【００４２】
このような観点に基づいて、本願発明者は、近接した範囲に複数本の干渉縞が発生しない構成を創作した。具体的には、干渉縞間隔ＸがランプピッチＢの大きさよりも大きくなるようにＰＷＭ制御のパルス周期を設定する方法である。
【００４３】
図６は、本発明の実施例におけるランプの駆動周期を設定するための計算式を示す説明図である。この計算式は、干渉縞間隔ＸがランプピッチＢよりも大きくなるようにランプの駆動周期を設定するための計算式である。干渉縞間隔Ｘは、式３（図３）により、描画速度Ｖｐと干渉周期Ｔの積によって求めることができる。
【００４４】
描画速度Ｖｐは、液晶パネル１５０ａの垂直方向の高さＡ（４００ｍｍ）と、液晶パネル１５０ａの駆動周波数ｆＨと、走査線数ｔＶ（７６８本）とに基づいて算出することができる（図３の式１）。一方、干渉周期Ｔは、液晶パネル１５０ａの駆動周波数ｆＨと、冷陰極管２３０の駆動周波数ｆＬとに基づいて算出することができる（図３の式２）。式４は、干渉縞間隔ＸがランプピッチＢよりも大きくなるように定義された不等式を変形することによって与えられた計算式である。
【００４５】
式４は、ランプ駆動周波数ｆＬは、液晶パネル１５０ａの垂直方向の高さＡと、画素駆動の駆動周波数ｆＨと、走査線数ｔＶと、ランプピッチＢとに基づいて算出される値よりもビート周波数（ｆＨ／２−ｆＬ）が小さくなるように設定すれば良いことを表している。ビート周波数は、前述のように画素駆動の基本波周波数ｆＨ／２とランプ駆動の基本波周波数ｆＬの差であって、干渉周期の逆数となる値である。
【００４６】
式５は、画素駆動の反転方式に着目して一般化した値である。具体的には、画素駆動の波形が「＋」と「−」の交互駆動である場合には、画素駆動の基本波周波数ｆＨ／２は、画素駆動の周波数ｆＨの半分となるが、たとえば「＋」「＋」「−」「−」のように、４回の駆動で一つの基本波形を形成する場合には、Ｎは、４となる。反転駆動は、画素間における隣接する配線間のカップリング容量や電極間の相互影響を抑制するために偶数の周期で行うことが好ましいので、Ｎは、偶数とすることが好ましい。
【００４７】
このように、本実施例では、液晶パネル１５０ａの構成と駆動内容に応じて、ランプ駆動周波数ｆＬを設定することによって簡易に干渉縞を抑制することができる。
【００４８】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。
【００４９】
上述の実施例において、上述の利点や効果の各々の全てが本願発明の必須の構成要件につながるものではなく、本願発明は、上述の利点や効果の各々を簡易に実現させる設計自由度を与えるものであって、少なくとも一つの利点あるいは効果を実現させるものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明における実施例の液晶表示装置１０の概略構成を示す概念図。
【図２】液晶パネル１５０ａが順次走査方式で駆動される様子を示す説明図。
【図３】液晶パネル１５０ａにおける干渉縞の間隔である干渉縞間隔Ｘを算出するための計算式を示す説明図。
【図４】液晶パネル１５０ａと冷陰極管２３０の駆動周波数の干渉（ビートノイズ）が発生している様子を示す説明図。
【図５】液晶パネル１５０ａと冷陰極管２３０の装備配置を示す説明図。
【図６】本発明の実施例におけるランプの駆動周期を設定するための計算式を示す説明図。
【符号の説明】
【００５１】
１０…液晶表示装置
１１０…表示制御回路
１２０…データドライバ
１３０…ゲートドライバ
１５０、１５０ａ…液晶パネル
１５２…画素容量
２１０…点滅位相制御回路
２２０…インバータ
２３０…冷陰極管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられた画像データに応じて光を変調する光変調デバイスに光を供給する照明装置であって、
前記光変調デバイスは、所定の高さの表示領域を所定数の走査線で表示する複数の光変調素子を有し、Ｎ回（Ｎは正の偶数）の周期の反転駆動によって第１の周波数で線順次走査の光変調を行い、
前記照明装置は、
前記各走査線と垂直な方向に所定のピッチで配列された複数の光源と、
第２の周波数で前記複数の光源を周期的に駆動する光源駆動部と、
を備え、
前記第２の周波数は、前記第１の周波数をＮで除した値と前記第２の周波数との差であるビート周波数が、前記所定の高さと前記第１の周波数の積を、前記ピッチと前記走査線数とで除した値よりも小さい値になるように設定されている照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置であって、
前記反転駆動は、前記垂直方向にＮ画素の周期のライン反転方式である照明装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明装置であって、
前記反転駆動は、水平方向にＮ画素の周期のドット反転方式である照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記Ｎは、２である照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の照明装置であって、
前記複数の光源は、冷陰極管である照明装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光源駆動部は、前記複数の光源の少なくとも一部を相互に相違する位相で駆動する照明装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光源駆動部は、前記第１の周波数の変更に応じて、前記複数の光源の駆動周期を変更可能である照明装置。
【請求項８】
与えられた画像データに応じて画像を表示する画像表示装置であって、
所定の高さの表示領域を所定数の走査線で表示する複数の光変調素子を有し、Ｎ回（Ｎは正の偶数）の周期の反転駆動によって第１の周波数で線順次走査の光変調を行う光変調デバイスと、
請求項１ないし７のいずれかに記載の照明装置と、
を備える画像表示装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像表示装置であって、
前記光変調デバイスは、液晶パネルである画像表示装置。
【請求項１０】
テレビ受信装置であって、
請求項８または９に記載の画像表示装置を備えるテレビ受信装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のテレビ受信装置であって、
前記光源駆動部は、前記第１の周波数の変更に応じて、前記複数の光源の駆動周期を自動的に変更するテレビ受信装置。
【請求項１】
与えられた画像データに応じて光を変調する光変調デバイスに光を供給する照明装置であって、
前記光変調デバイスは、所定の高さの表示領域を所定数の走査線で表示する複数の光変調素子を有し、Ｎ回（Ｎは正の偶数）の周期の反転駆動によって第１の周波数で線順次走査の光変調を行い、
前記照明装置は、
前記各走査線と垂直な方向に所定のピッチで配列された複数の光源と、
第２の周波数で前記複数の光源を周期的に駆動する光源駆動部と、
を備え、
前記第２の周波数は、前記第１の周波数をＮで除した値と前記第２の周波数との差であるビート周波数が、前記所定の高さと前記第１の周波数の積を、前記ピッチと前記走査線数とで除した値よりも小さい値になるように設定されている照明装置。
【請求項２】
請求項１記載の照明装置であって、
前記反転駆動は、前記垂直方向にＮ画素の周期のライン反転方式である照明装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の照明装置であって、
前記反転駆動は、水平方向にＮ画素の周期のドット反転方式である照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記Ｎは、２である照明装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の照明装置であって、
前記複数の光源は、冷陰極管である照明装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光源駆動部は、前記複数の光源の少なくとも一部を相互に相違する位相で駆動する照明装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光源駆動部は、前記第１の周波数の変更に応じて、前記複数の光源の駆動周期を変更可能である照明装置。
【請求項８】
与えられた画像データに応じて画像を表示する画像表示装置であって、
所定の高さの表示領域を所定数の走査線で表示する複数の光変調素子を有し、Ｎ回（Ｎは正の偶数）の周期の反転駆動によって第１の周波数で線順次走査の光変調を行う光変調デバイスと、
請求項１ないし７のいずれかに記載の照明装置と、
を備える画像表示装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像表示装置であって、
前記光変調デバイスは、液晶パネルである画像表示装置。
【請求項１０】
テレビ受信装置であって、
請求項８または９に記載の画像表示装置を備えるテレビ受信装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のテレビ受信装置であって、
前記光源駆動部は、前記第１の周波数の変更に応じて、前記複数の光源の駆動周期を自動的に変更するテレビ受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１０８７７３（Ｐ２０１０−１０８７７３Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８００４０（Ｐ２００８−２８００４０）
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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