(57)【要約】【課題】高品質の画像を具現するに適した液晶表示装置用のバックライトユニットを提供する。【解決手段】本発明の液晶表示装置用のバックライトユニットは、液晶パネルの下部に配置され上記液晶パネルの後面へ光を照射する直下型バックライトユニットであって、基板上に形成された複数の光源領域を有し、各光源領域別に部分駆動されるＬＥＤ光源部−各光源領域は少なくとも一つのＬＥＤを備える−と、上記基板上に形成され、上記ＬＥＤ光源部の光源領域の間に配置された隔壁と、上記ＬＥＤ光源部を制御して駆動するための回路部とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルの下部に配置され前記液晶パネルの後面へ光を照射する直下型バックライトユニットにおいて、
基板上に形成された複数の光源領域を有し、各光源領域別に部分駆動されるＬＥＤ光源部−各光源領域は少なくとも一つのＬＥＤを備える−と、
前記基板上に形成され、前記ＬＥＤ光源部の光源領域の間に配置された隔壁と、
前記ＬＥＤ光源部を制御して駆動するための回路部とを含むことを特徴とする液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項２】
前記ＬＥＤ光源部の各光源領域は、少なくとも一つの赤色、緑色及び青色ＬＥＤを備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項３】
前記ＬＥＤ光源部の各光源領域は、少なくとも一つの白色ＬＥＤを備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項４】
前記液晶パネルは複数の分割領域を有し、前記ＬＥＤ光源部の各光源領域はこれに対応する分割領域へ光を照射することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項５】
前記ＬＥＤ光源部の輝度は、前記各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じて前記各光源領域単位に調節されることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項６】
前記回路部は制御部とＬＥＤ駆動部を含むが、
前記制御部は各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じてＬＥＤ駆動部の動作を制御し、
前記ＬＥＤ駆動部は、少なくとも一部の光源領域が他光源領域とは相異する輝度を有するよう前記制御部の制御により前記ＬＥＤ光源部を駆動することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項７】
前記ＬＥＤ光源部は上下に配列された複数の光源領域を有し、前記複数の光源領域は前記液晶パネルと時間的に同期化され順次に点灯されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項８】
前記隔壁は、前記基板上において横または縦方向に延長されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項９】
前記隔壁は、前記基板上においてマトリクス形態で配置されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【請求項１０】
前記隔壁の高さは、５乃至２５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用のバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを用いた液晶表示装置用のバックライトユニットに関するものであって、特に、部分駆動時にバックライトユニット上の光分布を効果的に限定して高いコントラストと鮮明な画質具現を可能とする直下型バックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、画像表示装置の薄型化、高性能化傾向により、テレビ、モニターなどに液晶表示装置が多く使われている。液晶パネルは自ら光を出すことが出来ないため、液晶表示装置は別途の光源ユニット、即ちバックライトユニット（以下、ＢＬＵとも称する）を必要とする。ＢＬＵの光源としては安価で組み立て易い冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）が使用されてきた。しかし、ＣＣＦＬを用いたＢＬＵは水銀による環境汚染、遅い応答速度、部分駆動具現が困難であるなどの短所を有している。これを克服すべく、ＣＣＦＬに代えてＬＥＤがＢＬＵ光源として提案された。ＬＥＤを用いたＢＬＵは、従来のＣＣＦＬの短所を補完することができ、特に、ローカルディミング（ｌｏｃａｌ  ｄｉｍｍｉｎｇ）やインパルシブ（ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ）などの部分駆動方式を具現することが出来る。
【０００３】
一般的にＢＬＵは、直下型ＢＬＵ（直下方式）とエッジ型ＢＬＵ（サイド方式）に分けられる。エッジ型では、バー（ｂａｒ）形態の光源が液晶パネルの側部に位置し導光板を通じて液晶パネル側へ光を照射するに対して、直下型では、液晶パネルの下に位置した面光源から液晶パネルを直接照光する。
【０００４】
さらに生動感のある画像を表現するため、液晶表示装置の液晶パネルを複数の領域に分割して、各分割領域のグレーレベル値に応じて各分割領域別にＢＬＵ光源の輝度値を調整することが出来る。このようなＢＬＵ駆動方式をローカルディミングという。即ち、画面に明るく表示される部分に対応するＢＬＵ領域のＬＥＤが部分的につき、その他の画面の部分に対応するＬＥＤは低い輝度でついたり、完全にオフ（ｏｆｆ）状態になることが出来る。ローカルディミング駆動方式によると、明るい部分はさらに明るく、暗い部分はさらに暗くしてより立体感のある映像を具現することが出来る。インパルシブ駆動方式は、ＢＬＵを液晶パネルと時間的に同期化させる駆動方式である。インパルシブ方式によると、ＢＬＵ基板上に上下に配列された多数光源領域が順次に点灯することになる。
【０００５】
図１は、従来の直下型ＢＬＵを備えた液晶表示装置の断面図である。図１を参照すると、液晶表示装置５０は液晶パネル１７とＢＬＵ１０及びこれらの間に配置された多数の光学シート１５−例えば拡散板−を含む。ＢＬＵ１０はＢＬＵ基板１１と、その上に配列された多数の赤色、緑色及び青色ＬＥＤ１３を含む。バックライト基板１１にはＬＥＤの駆動と制御のための回路部１２が設けられている。
【０００６】
図２は、このようなＢＬＵ１０がローカルディミングまたはインパルシブなどの部分（領域別）駆動方式で具現される場合、液晶パネルの明暗分布（図２（ａ））と、これに対応するＢＬＵの点灯状態（図２（ｂ））及びＢＬＵ上の輝度分布（図２（ｃ））を示す。図２（ａ）に図示された通り、液晶パネル１７が暗い領域１７ａと明るい領域１７ｂに区分された明暗分布（または画像信号分布）を示した場合、ＢＬＵ基板１１上のＬＥＤは領域別に駆動されることが出来る。例えば、特定領域ＡのＬＥＤ１３ｂのみを点灯させて他の領域のＬＥＤ１３ａはオフさせることが出来る（図２（ｂ）参照）。
【０００７】
しかし、このような領域別ＢＬＵ駆動にも拘らず、ＢＬＵ上の輝度分布は領域別に明確に区分されない。即ち、図２（ｃ）に示した通り、ＢＬＵ上の輝度分布は、暗い領域１７ａに対応する低輝度領域２７ａと明るい領域１７ｂに対応する高輝度領域２７ｂとの間に緩やかに傾斜した輝度の中間領域２７ｃを有することになる。図３に図示された通り、Ａ領域のＬＥＤのみ点灯されていても、ＢＬＵ上に配置された拡散板１５ａでの光量分布は低輝度領域と高輝度領域を明確に区分できず、これらの間で緩やかな勾配を有する。ローカルディミングなどの部分駆動において、ＢＬＵの光量分布が意図したとおり領域別に区分されないと、部分駆動による効果（鮮やかな画質、生動感のある映像、ＢＬＵと液晶パネルとの時間的同期化など）を十分得ることが出来ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の従来技術の問題を解決するためのものであって、その目的は、ローカルディミング、インパルシブなどの部分駆動方式を具現するＢＬＵにおいて、各分割領域別にＢＬＵの輝度分布を明確に区分または限定できる高品質のＢＬＵを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の技術的課題を達成すべく、本発明の液晶表示装置用バックライトユニットは、液晶パネルの下部に配置され上記液晶パネルの後面へ光を照射する直下型バックライトユニットであって、
基板上に形成された複数の光源領域を有し、各光源領域別に部分駆動されるＬＥＤ光源部−各光源領域は少なくとも一つのＬＥＤを備える−と、
上記基板上に形成され、上記ＬＥＤ光源部の光源領域の間に配置された隔壁と、
上記ＬＥＤ光源部を制御して駆動するための回路部とを含む。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、上記ＬＥＤ光源部の各光源領域は、少なくとも一つの赤色、緑色及び青色ＬＥＤを備えることが出来る。本発明の他の実施形態によると、上記ＬＥＤ光源部の各光源領域は少なくとも一つの白色ＬＥＤを備えることが出来る。
【００１１】
本発明の実施形態によると、上記液晶パネルは複数の分割領域を有し、上記ＬＥＤ光源部の各光源領域はこれに対応する分割領域へ光を照射することが出来る。
【００１２】
ローカルディミング方式を具現するため、上記ＬＥＤ光源部の輝度は、上記各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じて上記各光源領域単位に調節されることが出来る。この場合、上記回路部は制御部とＬＥＤ駆動部を含むことが出来る。上記制御部は各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じてＬＥＤ駆動部の動作を制御する。また上記ＬＥＤ駆動部は、少なくとも一部の光源領域が他光源領域とは相異する輝度を有するよう上記制御部の制御により上記ＬＥＤ光源部を駆動する。
【００１３】
インパルシブ駆動方式を具現するため、上記ＬＥＤ光源部は上下に配列された複数の光源領域を有し、上記複数の光源領域は上記液晶パネルと時間的に同期化され順次に点灯されることが出来る。
【００１４】
本発明の実施形態によると、上記隔壁は上記基板上において横または縦方向に延長されることが出来る。また、上記隔壁は上記基板上においてマトリクス形態で配置されることも出来る。好ましい一実施形態によると、上記隔壁の高さは５乃至２５ｍｍである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、部分駆動する光源領域の間に隔壁を設けることにより、ＢＬＵ上面の光分布を各光源領域別に明確に限定することが可能となる。これによりＢＬＵを液晶パネルにさらに効果的にマッチングさせることができ、不要な光損失を減らすことが可能となる。また液晶パネルのうち明るくしようとする部分のみ明確に制限して明るくすることにより、コントラスト比を増加させ、さらに鮮やかな画質を具現し、映像の品質をより一層高くすることが出来る。さらに、隔壁の形態や構造により所望の形態の輝度分布を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照に本発明の実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明の実施形態は、様々な形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限られるのではない。本発明の実施形態は、当業界において平均的な知識を有している者に本発明をより完全に説明するため提供される。従って、図面において要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のために誇張されることができ、図面上の同一符号で表示される要素は同一要素である。
【００１７】
図４は、本発明の一実施形態によるバックライトユニット（ＢＬＵ）を備えた液晶表示装置の断面図である。図４を参照すると、液晶表示装置５００は、液晶パネル１０７とＢＬＵ１００及びこれらの間に配置された光学シート１０５とを含む。このＢＬＵ１００は直下型ＢＬＵであって、液晶パネル１０７の下部に配置され液晶パネル１０７の後面へ光を照射する。ＢＬＵ１００は複数のＬＥＤ１０３と、これを駆動及び制御するための回路部１０２を含む。複数のＬＥＤ１０３は基板１０１上に配列されＢＬＵの光源部（基板１０１上に形成された複数のＬＥＤ１０３の配列体を'ＬＥＤ光源部'とする）を成す。
【００１８】
ＬＥＤ光源部は、複数の光源領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に分けられ、各光源領域Ａ１，Ａ２，Ａ３は少なくとも一つのＬＥＤを含む。例えば、各光源領域Ａ１，Ａ２，Ａ３は少なくとも一つの赤色、緑色及び青色ＬＥＤを備えることが出来る。このような赤、緑及び青色ＬＥＤのセットを使用することにより、優れた色再現性を有する白色光を出力することが出来る。他の実施形態として、各光源領域Ａ１，Ａ２，Ａ３は少なくとも一つの白色ＬＥＤを備えることも出来る。白色ＬＥＤは、例えば、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体を使用して得ることが出来る。
【００１９】
また、上記ＬＥＤ光源部は、各光源領域別に部分駆動されることが出来る。例えば、一光源領域Ａ２のＬＥＤのみ点灯され、他光源領域Ａ１，Ａ３のＬＥＤはオフされるかさらに低い輝度で付けられることが出来る。このような部分駆動は、後述する通りローカルディミング駆動方式やインパルシブ駆動方式を具現するにおいて必要である。
【００２０】
図４に図示された通り、基板１０１上には隔壁１０４が形成されている。この隔壁１０４は光源領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の間の境界部に配置されている。この隔壁１０４は各光源領域Ａ１，Ａ２，Ａ３から放出される光が外側に外れることを防ぐ役割をする。特に、各光源領域から放出される側方向の光は、隔壁１０４により反射または吸収されることにより、他の光源領域には出来る限り少なく影響することになる。これにより、ＢＬＵ１００の上面に具現される輝度分布は、各光源領域別でさらに明確に限定される。このような特徴は図５に図示されている。
【００２１】
図５には、上記ＢＬＵ１００上の光量分布曲線が概略的に図示されている。ＢＬＵ１００上に配置された拡散板１０５ａでの光量分布は、高輝度領域（図５において中心部）と低輝度領域（図５において左右側部）を比較的に明確に区分している（図３と比較）。即ち、光源領域間の境界部に隔壁１０４を設けることにより、ＢＬＵの上面（または拡散板）はより明確な光分布を有することになる。これにより、液晶パネルの後面全体において明るくしようとする部分のみ明確に制限して明るくすることが出来る。
【００２２】
図６は、種々の実施形態による隔壁の配置方式を示した平面図である。図６（ａ）に図示された通り、多数の隔壁１０４が基板１０１上において横方向（Ｙ方向）に延長され相互並んで上下に配列されることが出来る。このような隔壁の配置方式は、特にインパルシブ駆動方式でＬＥＤを駆動する時に有用に使用することが出来る。これとは異なって、多数の隔壁が基板１０１上において縦方向（Ｘ方向）に延長され相互並行して左右に配列されることも出来る（未図示）。
【００２３】
他の実施形態として、図６（ｂ）に図示された通り、隔壁１０４は基板１０１上においてマトリクス形態で配置されることも出来る。この場合、隔壁１０４により区分される（即ち、隔壁１０４により囲われた）基板１０１上の各領域は部分駆動される各光源領域（図４の図面符号Ａ１，Ａ２，Ａ３）に該当することが出来る。このような隔壁の配置方式は、特にローカルディミング方式でＬＥＤを駆動する時に有用に使用することが出来る。隔壁は、図６に図示されたこと以外にも様々に配置されることが出来る。隔壁は、正六角形のセルを形成するよう蜂の巣状に配置されることも出来る（未図示）。
【００２４】
ＢＬＵ上面の光分布は、隔壁の高さｈ及びＢＬＵの高さ（Ｈ：基板１０１から拡散板１０５ａまでの距離）により異なることが出来る。隔壁の高さｈが高くＢＬＵの高さＨが低いほど、拡散板１０５ａでの光分布は領域別にさらに明確に表れることになる。隔壁が低すぎると隔壁による光分布の領域別の区分効果が減少し、隔壁が高すぎると光分布の区分効果は良くなるものの、隔壁による光吸収が高くなり液晶表示装置全体の厚さが大きくなることが出来る。
【００２５】
図７は、隔壁の高さによるＢＬＵ上面での光強度分布の変化を示した図面である。図７に図示された通り、隔壁が高くなるほど光強度分布は領域別に明確に区分される。即ち隔壁が高くなるほど、点灯された光源領域Ａ２に対応するＢＬＵ上面領域（図７において中心部）の光強度は高くなり消灯された（または低い輝度の）光源領域Ａ１，Ａ３に対応するＢＬＵ上面領域（図７において左右側部）の光強度は低くなる。光分布の区分効果及び隔壁による光吸収などを考慮して、好ましくは上記隔壁１０４の高さは５乃至２５ｍｍである。しかし、ＢＬＵ全体の厚さが異なる場合には、隔壁１０４の高さは異なるよう調整されることが出来る。
【００２６】
図８は、ＢＬＵ１００上の輝度分布を概略的に示した図面である。図８に図示された通り、光源領域Ａ１，Ａ２，Ａ３のうち点灯された光源領域Ａ２に対応するＢＬＵ１００上の領域は、高輝度領域１２７ｂを形成し、消灯された光源領域Ａ１，Ａ３に対応するＢＬＵ１００上の領域は、低輝度領域１２７ａを形成する。高輝度領域１２７ｂと低輝度領域１２７ａは明確に区分され、これらの間には中間輝度領域が殆ど表れない（図２（ｃ）と比較）。
【００２７】
図５及び図８に図示された通り、ＢＬＵ１００上における光分布（拡散板１０５ａにおける光分布）は領域別に明確に限定されたプロファイルを示す。領域別に明確に限定された光分布は、部分駆動方式をより効果的に具現できるようにし、このような部分駆動方式が意図した効果（鮮やかな画質、生動感のある映像、ＢＬＵと液晶パネルとの時間的同期化など）をより確実に奏するようにする。
【００２８】
本発明のＢＬＵは、特にローカルディミング方式やインパルシブ方式の駆動に適している。このような方式では、液晶パネルは複数の分割領域を有しており、ＬＥＤ光源部は液晶パネルの分割領域別に光を照射する。例えば、図４を参照して説明すると、ＬＥＤ光源部の各光源領域Ａ１，Ａ２，Ａ３は、これに対応する液晶パネルの分割領域へ光を照射することが出来る。ローカルディミング方式では、各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じて各光源領域の輝度が制御されることが出来る。また、インパルシブ方式では、図６（ａ）のように隔壁１０４により分割された複数の光源領域が、液晶パネルの分割領域と時間的に同期化され順次に点灯されることが出来る。
【００２９】
図９は、本発明の一実施形態によるＢＬＵを備えた液晶表示装置の構成図である。この実施形態では、ＢＬＵがローカルディミング方式で駆動される。図９を参照すると、基板１０１上に配列された多数のＬＥＤ１０３が液晶パネル１０７の後面を照射する（便宜上光学シートは図示省略）。多数のＬＥＤ１０３の配列体、即ちＬＥＤ光源部は部分駆動する複数の光源領域に分けられ、この複数の光源領域間の境界部にはマトリクスタイプの隔壁１０４が配置される。
【００３０】
液晶パネル１０７は、複数の領域に分割され（点線で各分割領域を表示している）、各分割領域別に画像を具現することが出来る。ＬＥＤ光源部は液晶パネル１０７の各分割領域別に光を照射する。この際、（ＬＥＤ光源部の）各光源領域の輝度は、（液晶パネルの）各分割領域のグレーレベルのピーク値に応じて調節される。即ち、相対的に高い輝度を有すべき分割領域に対応する光源領域は、他の光源領域に比べて高い電流デューティ比で点灯される。または他の分割領域に対応する光源領域のデューティ比を減少させることも出来る。
【００３１】
図９を参照してローカルディミングによるＢＬＵ動作を説明すると、次のとおりである。
【００３２】
ビデオ信号が信号処理部１３０に入力されると、信号処理部１３０は液晶パネルの各画素を駆動するための画像信号を液晶パネルに供給する。また、信号処理部１３０は上記ビデオ信号を処理して液晶パネル１０７の各分割領域のグレーレベル信号を生成する。このグレーレベル信号は回路部１０２内の制御部１２２へ供給される。グレーレベル信号は各分割領域のグレーレベルのピーク値になることが出来る。
【００３３】
制御部１２２は、上記グレーレベル信号により回路部１０２内のＬＥＤ駆動部１１２の動作を制御する。ＬＥＤ駆動部１１２は、少なくとも一部光源領域が他光源領域とは相異する輝度を有するよう、上記制御部１２２の制御により上記ＬＥＤ光源部を駆動する。ＬＥＤ光源部の各光源領域は、各グレーレベルのピーク値に対応する輝度を示すよう動作することになる。このような方式で液晶パネルの各分割領域のグレーレベルピーク値に応じて各光源領域の輝度を調節することが出来る。
【００３４】
このようなローカルディミング駆動方式を用いることにより、画面のコントラスト比を増大させ立体感のある映像を具現することが出来る。特に、各光源領域の境界部に隔壁が設けられているため、ＢＬＵ上の輝度分布は各領域別にさらに明確に区分されている。従って、ローカルディミング方式による効果をさらに極大化させ、不要な光損失を低減させることが出来る。
【００３５】
本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求範囲により限定される。従って、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更が出来るということは当技術分野の通常の知識を有している者には自明であり、これもまた添付の請求範囲に記載された技術的思想に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来技術のバックライトユニットを備えた液晶表示装置の断面図である。
【図２】従来技術のバックライトユニットにおいて、液晶パネルの明暗分布（図２（ａ））とこれに対応するバックライトユニットの点灯状態（図２（ｂ））とバックライトユニット上の輝度分布（図２（ｃ））を概略的に示した図面である。
【図３】従来技術のバックライトユニットの光量分布曲線を示した図面である。
【図４】本発明の一実施形態のバックライトユニットを備えた液晶表示装置の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態のバックライトユニットの光量分布曲線を示した図面である。
【図６】本発明の実施形態の隔壁配置方式を示した平面図である。
【図７】隔壁の高さに伴う光強度分布の変化を示した図面である。
【図８】本発明によるバックライトユニット上の輝度分布を概略的に示した図面である。
【図９】本発明の一実施形態によるバックライトユニットを備えた液晶表示装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  バックライトユニット
１０１  バックライト基板
１０２  回路部
１０３  ＬＥＤ
１０４  隔壁
１０５  光学シート
１０５ａ  拡散板
１０７  液晶パネル
１１２  ＬＥＤ駆動部
１２２  制御部
【図１】
2007286627.tif 000003
【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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