JP2016035920A - バックライトユニットおよびディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動画像における色漏れの問題を改善できるバックライトユニットおよびディスプレイ装置を提供する。【解決手段】本発明は、ディスプレイ装置に用いるバックライトユニットであって、所定のデューティサイクルを有するパルス波によって駆動される第１カラー光源および第２カラー光源を含み、パルス波の周波数が少なくとも３６０Ｈｚである、バックライトユニットを提供する。【選択図】 図４

Description

（関連出願）
本願は、２０１４年８月４日に出願された台湾特許出願第１０３１２６５４９号の優先権を主張するものであり、その全体は参照として本明細書に取り入れられる。

本発明は、バックライトユニットおよびディスプレイ装置に関し、特に、バックライトユニットから発せられる各色の光の応答特性が異なる場合に、色漏れが生じることなく、動画像を表示するためのバックライトユニットおよびディスプレイ装置に関する。

低デューティサイクルを有するパルス波が、現在普及しているディスプレイ装置を駆動するために広く利用されている。図１は、１つのパルス波のデューティサイクルを説明するための図である。パルス波のデューティサイクルとは、パルス波の周期（Ｔ）に対する各パルスの持続時間（τ）の割合（τ／Ｔ）のことを指す。

バックライトユニットを駆動するパルス波のデューティサイクルを制御することによって、例えば動的輝度調整、ローカルディミング、省電力、バックライトユニットスキャンなどの機能を実行することができる。これらの機能を用いる目的は、動画像のコントラスト比の向上、省電力化、残影の低減などである。

しかし、いくつかの光源では、採用される各種材料の応答特性がそれぞれ異なることから、異なる応答時間を有する異なる色の光が生じてしまう。低デューティサイクルを有するパルス波を用いてバックライトユニットを駆動するときに、動画像中では、移動するオブジェクトのエッジに色漏れが生じることとなる。

添付の図面を参照して、以下の実施形態において詳細な説明を行う。

上述した問題を解決するため、本発明は、ディスプレイ装置に用いるバックライトユニットであって、所定のデューティサイクルを有するパルス波によって駆動される第１カラー光源および第２カラー光源を含み、パルス波の周波数が少なくとも３６０Ｈｚである、バックライトユニットを提供する。

上記特徴によれば、バックライトユニットを駆動するパルス波のデューティサイクルが固定されるため、本発明は、低デューティサイクルを有するパルス波でバックライトユニットを駆動するという利点を有する。更に、パルス波の周波数は従来技術のパルス波の周波数よりも高いため、たとえバックライトユニットから発せられた各色の光の応答特性に明らかな差異がある場合でも、ディスプレイ装置によって表示される動画像の色漏れは、低減される。

上記バックライトユニットにおいて、パルス波はディスプレイ装置のフレームレートの整数倍である。

上記特徴によれば、パルス波がディスプレイ装置のフレームレートの整数倍である場合、駆動パルス波のパルスが生成されるときの時間は、ディスプレイ装置の各リフレッシュ周期において同じに保たれる。

上記バックライトユニットにおいて、第１カラー光源および第２カラー光源は、１つのパルスで駆動されるとき、それぞれに異なる応答特性を有する。

上記バックライトユニットにおいて、異なる応答特性とは、２つのカラー光源の立ち上がり時間の差または立ち下がり時間の差が、１ｍｓｅｃよりも大きいことをいう。

上記特徴から分かるように、高周波の駆動パルス波を用いてバックライトユニットを駆動するか否かは、異なるカラー光源がそれぞれ異なる応答特性を有するという事実に依存する。応答特性が異なるか否かは、２つのカラー光源の立ち上がり時間の差または立ち下がり時間の差が、１ｍｓｅｃよりも大きいか否かに依存する。

上記バックライトユニットにおいて、所定のデューティサイクルは１％〜９０％の範囲内である。

上記特徴によれば、バックライトユニットは、省電力化のために低デューティサイクルで動作され、該低デューティサイクルは１％〜９０％の範囲内である。

本発明は、ディスプレイパネルと、第１カラー光源および第２カラー光源を含むバックライトユニットと、所定のデューティサイクルを有するパルス波でバックライトユニットを駆動するバックライト駆動回路と、を含み、パルス波の周波数が少なくとも３６０Ｈｚである、ディスプレイ装置も提供する。

上記ディスプレイ装置において、パルス波の周波数は、ディスプレイパネルのフレームレートの整数倍である。

上記ディスプレイ装置において、第１カラー光源および第２カラー光源は、１つのパルスで駆動されるとき、それぞれに異なる応答特性を有する。

上記ディスプレイ装置において、異なる応答特性とは、２つのカラー光源の立ち上がり時間の差または立ち下がり時間の差が、１ｍｓｅｃよりも大きいことをいう。

上記ディスプレイ装置において、所定のデューティサイクルは１％〜９０％の範囲内である。

上記バックライトユニットおよびディスプレイ装置によれば、たとえ低デューティサイクルを有する駆動パルス波を用いて、異なる応答特性を有する着色光を発するバックライトユニットを駆動しても、ディスプレイ装置によって表示される動画像の色漏れを低減することができる。

添付の図面とともに以下の詳細な説明及び実施例を読むことで、本発明をより完全に理解することができる。
１つのパルス波のデューティサイクルを説明する図である。 低デューティサイクルを有する従来技術のパルス波がディスプレイ装置のバックライトユニットを駆動する場合における異なる発光材料の応答特性の差異を説明する図である。 静止画像における色漏れを説明する図である。 動画像における色漏れを説明する図である。 本発明の一実施形態に従って、低デューティサイクルを有するパルス波がディスプレイ装置のバックライトユニットを駆動する場合における異なる発光材料の応答特性の差異を説明する図である。 信号の立ち上がり時間および立ち下り時間を説明する説明図である。

この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のためのものであり、限定的な意味でとられるべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参考にすることによって最も良く決定される。

図２は、低デューティサイクルを有する従来技術のパルス波がディスプレイ装置のバックライトユニットを駆動する場合における、異なる発光材料の応答特性の差異を説明する図である。 図２中、横軸は時間を表し、縦軸はバックライトユニットの強度を表す。１つのバックライトユニットの駆動パルス波の周期をＴとし、パルスの持続時間をｔ（または駆動期間という）とすると、この駆動パルス波のデューティサイクルは、ｔ／Ｔである。駆動パルス波を用いて、青色ＬＥＤ、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含むバックライトユニットを駆動する場合、図２に示されるように、緑色光Ｇおよび青色光Ｂの応答特性曲線は、駆動パルス波の波形とほぼ一致する。つまり、緑色光Ｇおよび青色光Ｂは、駆動期間ｔ内において最高強度を維持し、残りの期間（または非駆動期間という）においてはほぼ発光されない（完全に暗くなる）。一方、赤色光Ｒの応答特性曲線は、駆動パルス波の波形とは異なる。パルスが入力されると、赤色光Ｒはゆっくりと上昇し、最大値に達した後に、ゆっくりと下降する。次の駆動パルスが入力されるまで、赤色光Ｒは継続的に下降する。よって、駆動期間ｔ内では、バックライトユニットが発する混合色の光は水色に近い色であり、非駆動期間内では、バックライトユニットが発する混合色の光は赤色に近い色である。

バックライトユニットが発する異なる着色光の応答特性に明らかな差異がある場合に、ディスプレイ装置が静止画像を表示するとき、人の目は、時間の経過に伴い緑色光Ｇ、青色光Ｂおよび赤色光Ｒの色を自動的に混合するため、正確な画像を見ることができる。しかし、ディスプレイ装置が動画像を表示するとき、人の目は画面上で移動するオブジェクトを追従するので、オブジェクトのフロントエッジ及びバックエッジに色漏れが見られる（「フロント」及び「バック」は、オブジェクトの移動方向に従って定義される）。

図３Ａ及び図３Ｂは、色漏れを説明する一実施例を示す。図３Ａは静止画像を示しており、静止画像において、黒色の背景中に完全に真っ白な静止した四角形があるのを見ることができる。図３Ｂは動画像を示しており、動画像において、上記の四角形が矢印の示す方向に左から右へ移動するときに、人の目は移動する四角形を追従する。このときに、光源の応答特性の波形（つまり、図２の時間対バックライトユニット曲線の強度）と液晶の応答特性の波形（時間対透過率曲線）との間の整合に応じて、それぞれ異なる色漏れが結果として生じる。例えば、図３Ｂにおいて、低デューティサイクルを有するパルス波が液晶分子の駆動と同期されるときに、光源の応答特性の波形と、暗状態から明状態へと切り替わる液晶分子の透過率の波形との間の整合のため、四角形のフロントエッジ（右側エッジ）から青色が漏れ、かつ、光源の応答特性の波形と、明状態から暗状態へと切り替わる液晶分子の透過率の波形との間の整合のため、四角形のバックエッジ（左側エッジ）から赤色が漏れる。

従来技術において、バックライトユニットの駆動パルス波の周期は、表示された画像のリフレッシュ周期と同じである。つまり、フレームレートが６０Ｈｚであるとき、バックライトユニットの駆動パルス波の周波数も６０Ｈｚである。このようなバックライトユニットの駆動パルス波は、動画像の移動するオブジェクトのエッジから色が漏れるという上述した問題を引き起こす。

よって、異なる応答特性を有する異なる色の光を発するバックライトユニットが、低デューティサイクルを有する駆動パルス波によって駆動されるとき、動画像の色漏れを改善することは急務である。図４は、低デューティサイクルを有するパルス波が、本発明の一実施形態に従ったディスプレイ装置のバックライトユニットを駆動する場合における異なる発光材料の応答特性の差異を説明する図である。人の目は高周波の光源の輝度の変化に敏感ではないため、図４に示す駆動パルス波の周波数（つまり、１秒あたりのパルス数）は、図２に示すものよりも４倍高く増加する。駆動パルス波のデューティサイクルは依然変わらないため、各パルスの持続時間（駆動期間）およびパルス波の周期は、いずれも図２に示すものの長さの１／４に減少する。すなわち、各パルスの持続時間が（１／４）×ｔになり、パルス波の周期が（１／４）×Ｔになる。パルス波がこの周波数を用いてバックライトユニットを駆動すると、緑色光Ｇおよび青色光Ｂの応答特性の曲線は、依然として駆動パルス波の波形と一致する。つまり、緑色光Ｇおよび青色光Ｂが切り替わる周期は、元の長さの１／４に短縮される。赤色光Ｒでは、パルスとパルスとの間隔が短縮されるため、赤色光がピークから下降することができる期間も短縮する。図２と比較して、本実施形態では、赤色光Ｒが強度を低下させる十分な時間がない。駆動パルスが通ると、次の駆動パルスは即座にやってくる。このため、高周波の駆動の下、人の目で輝度または色の変化を感知することは難しい。これは、動画像中の色漏れを低減させることに役立つ。

上述の実施形態では、駆動パルス波の周波数が従来技術よりも４倍高い場合を例とした。しかしながら、実際、駆動パルス波の周波数は、バックライトユニットの応答特性および液晶分子の応答特性によって決定される。ただし、総じて、駆動パルス波の周波数が少なくとも３６０Ｈｚに達したときに、人の目が色漏れを発見することは難しいということが実験から分かっている。この関連で、本発明は、駆動パルス波の周波数を少なくとも３６０Ｈｚに設定する。

ディスプレイ装置の各フレームのための駆動パルス波のパルスの時間を同じに保つため、駆動パルス波の周波数をフレームレートの整数倍に設定することが好ましい。駆動パルス波の周波数を少なくとも３６０Ｈｚに設定するという上述の限定に加えて、フレームレートが６０Ｈｚのディスプレイ装置の場合では、駆動パルス波の周波数はフレームレートよりも少なくとも６倍高く設定されることが好ましい。フレームレートが１２０Ｈｚのディスプレイ装置の場合では、駆動パルス波の周波数がフレームレートよりも少なくとも３倍高く設定されることが好ましい。

駆動パルス波の周波数逓倍は、各色の光の応答特性に明らかな差異がある場合に利用される。バックライトユニットの各色の光の応答特性が互いに近い場合には、動画像の色漏れの問題はない。この場合、バックライトユニットの駆動パルス波の周波数を逓倍する必要はない。具体的に言うと、本発明においては、バックライトユニットによって発せられた任意の２つの色の光の立ち上がり時間の差または立ち下がり時間の差が、１ｍｓｅｃよりも大きい場合、異なる色の光の応答特性に明らかな差異があると認められ、かつ、バックライトユニットの駆動パルス波に対する周波数逓倍が行われるべきである。一方、バックライトユニットによって発せられた任意の２つの色の光の立ち上がり時間の差または立ち下がり時間の差が、１ｍｓｅｃよりも小さい場合、異なる色の光の応答特性が互いに近いと認められ、かつ、バックライトユニットの駆動パルス波に対して周波数逓倍は行われない。ここで、立ち上がり時間とは、信号によって、振幅の１０％から９０％まで変化する時間である。立ち下がり時間とは、信号によって、振幅の９０％から１０％まで変化する時間である。よって、図５に示されるように、この定義によると、１つの色の光の立ち上がり時間はＴｒ１で、立ち下がり時間はＴｆ１であり、もう１つの色の光の立ち上がり時間はＴｒ２で、立ち下がり時間はＴｆ２であると推定される。２つの色の光の立ち上がり時間の差│Ｔｒ１−Ｔｒ２│または２つの色の光の立ち下がり時間の差│Ｔｆ１−Ｔｆ２│が、１ｍｓｅｃよりも大きい場合に、駆動パルス波に対する周波数逓倍は、バックライトユニットを駆動するために必要である。一方、１ｍｓｅｃよりも大きくないときは、駆動パルス波に対する周波数逓倍は必要ない。

上述の実施形態によれば、本発明に係るバックライトユニットおよびこのバックライトユニットを用いるディスプレイ装置を利用することによって、たとえバックライトユニットから発せられる各色の光の応答特性に明らかな差異があるとしても、ディスプレイ装置によって表示される動画像の色漏れは、低減される。

本発明は、実施例として、かつ、好ましい実施形態の観点から説明されてきたが、理解すべきことは、本発明は開示された実施形態に限定されるものではないということである。 逆に、（当業者には明らかであるように）種々の変更及び同様の配置を含むことが意図される。従って、添付の特許請求の範囲は、全てのこのような変更及び同様の配置を包含するように、最も広義な解釈与えられなければならない。

ｔ パルスの持続時間（または駆動期間）
τ パルスの持続時間
Ｔ パルス波の周期
Ｒ 赤色光
Ｇ 緑色光
Ｂ 青色光
Ｔｒ１、Ｔｒ２ 立ち上がり時間
Ｔｆ１、Ｔｆ２ 立ち下がり時間

Claims (10)

1. ディスプレイ装置に用いるバックライトユニットであって、
   所定のデューティサイクルを有するパルス波によって駆動される第１カラー光源および第２カラー光源を含み、
   前記パルス波の周波数が少なくとも３６０Ｈｚである、
   バックライトユニット。
2. 前記パルス波の前記周波数は、前記ディスプレイ装置のフレームレートの整数倍である、請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記第１カラー光源および前記第２カラー光源は、１つのパルスによって駆動されるとき、それぞれ異なる応答特性を有する、請求項１に記載のバックライトユニット。
4. 前記異なる応答特性とは、前記の２つのカラー光源の立ち上がり時間の差または立ち下がり時間の差が、１ｍｓｅｃよりも大きいことをいう、請求項３に記載のバックライトユニット。
5. 前記所定のデューティサイクルは、１％〜９０％の範囲内である、請求項１に記載のバックライトユニット。
6. ディスプレイ装置であって、
   ディスプレイパネルと、
   第１カラー光源および第２カラー光源を含むバックライトユニットと、
   所定のデューティサイクルを有するパルス波で前記バックライトユニットを駆動するバックライト駆動回路と、
   を含み、
   前記パルス波の周波数が少なくとも３６０Ｈｚである、
   ディスプレイ装置。
7. 前記パルス波の前記周波数は、前記ディスプレイパネルのフレームレートの整数倍である、請求項６に記載のディスプレイ装置。
8. 前記第１カラー光源および前記第２カラー光源は、１つのパルスによって駆動されるとき、それぞれ異なる応答特性を有する、請求項６に記載のディスプレイ装置。
9. 前記異なる応答特性とは、前記の２つのカラー光源の立ち上がり時間の差または立ち下がり時間の差が、１ｍｓｅｃよりも大きいことをいう、請求項８に記載のディスプレイ装置。
10. 前記所定のデューティサイクルは、１％〜９０％の範囲内である、請求項６に記載のディスプレイ装置。

Images