JP2006339047A - バックライト装置及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 発光ダイオードから出射した光の空間的な光量分布を変化させることにより、混色状態を改善すること、或いは画像情報に追随した輝度プロファイルを得ることを、可能にするバックライト装置を提供する。
【解決手段】 表示部を背面側から照明するバックライト装置20を、複数個の発光ダイオード21R,21G,21Bが光源として用いられ、各発光ダイオード21R,21G,21Bに対して、機械的に駆動することにより、発光ダイオード21R,21G,21Bから出射した光の空間的な光量分布を変化させる、光量分布調整手段(台座23と回転軸24)が設けられている構成とする。
【選択図】 図3
【解決手段】 表示部を背面側から照明するバックライト装置20を、複数個の発光ダイオード21R,21G,21Bが光源として用いられ、各発光ダイオード21R,21G,21Bに対して、機械的に駆動することにより、発光ダイオード21R,21G,21Bから出射した光の空間的な光量分布を変化させる、光量分布調整手段(台座23と回転軸24)が設けられている構成とする。
【選択図】 図3
Description
本発明は、バックライト装置、及びバックライト装置を備えた液晶表示装置に係わる。
近年、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)やPDP(プラズマディスプレイパネル)に代表されるように、ディスプレイ(画像表示装置)の薄型化が進行している。
特に、カラー液晶表示パネルを用いたカラー液晶表示装置は、低消費電力で駆動することが可能であり、大型のカラー液晶パネルの低価格化等に伴い、今後の更なる発展が期待できる。
特に、カラー液晶表示パネルを用いたカラー液晶表示装置は、低消費電力で駆動することが可能であり、大型のカラー液晶パネルの低価格化等に伴い、今後の更なる発展が期待できる。
カラー液晶表示装置は、透過型のカラー液晶表示パネルを、背面側からバックライト装置で照明することにより、カラー画像を表示させる、いわゆるバックライト方式が主流となっている。
バックライト装置の光源としては、蛍光管を使用して白色光を発光するCCFL(冷陰極蛍光管)が多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。
バックライト装置の光源としては、蛍光管を使用して白色光を発光するCCFL(冷陰極蛍光管)が多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、カメラやスキャナにより取り込んだ色情報を受信し表示する映像機器、即ちディスプレイやプリンタは、受け取った色情報を正確に表示する必要がある。
例えば、カメラが正確に色情報を取得したとしても、ディスプレイが不適切な色情報を表示することにより、システム全体の色再現性は劣化する。
例えば、カメラが正確に色情報を取得したとしても、ディスプレイが不適切な色情報を表示することにより、システム全体の色再現性は劣化する。
しかし、CCFLを光源としたバックライト装置を備えたカラー液晶表示装置は、色再現範囲がカラーテレビジョンの放送方式として採用されているNTSC(National Television System Committee)方式の規格で定められている色再現範囲(図示せず)よりも狭い範囲となっているため、充分に色再現性を得ることができない。
また、CCFLは、蛍光管内に水銀を封入するため、環境への影響が考えられ、今後、バックライト装置の光源として、CCFLに代わる光源が求められる。
また、CCFLは、蛍光管内に水銀を封入するため、環境への影響が考えられ、今後、バックライト装置の光源として、CCFLに代わる光源が求められる。
そこで、CCFLに代わる光源として、発光ダイオード(LED)が有望視されている。
この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることにより、CCFLを光源とした場合と比較して、カラー液晶表示パネルを介した光の色純度が高くなるため、色再現範囲を大幅に広げることができる。
この発光ダイオードをバックライト装置の光源とすることにより、CCFLを光源とした場合と比較して、カラー液晶表示パネルを介した光の色純度が高くなるため、色再現範囲を大幅に広げることができる。
従来の発光ダイオードを用いたバックライト装置は、図10Aに示すように、基板101上にR,G,Bの各色の発光ダイオード(LED)102R,102G,102Bを横に並べた構造である。
そして、発光ダイオード102R,102G,102Bの上方に拡散板103を配置することにより、発光ダイオード102R,102G,102Bからの3色の光を混色して、表示部を照明している。
そして、発光ダイオード102R,102G,102Bの上方に拡散板103を配置することにより、発光ダイオード102R,102G,102Bからの3色の光を混色して、表示部を照明している。
また、従来のバックライト装置は、表示される画像に関係なく、常に一定の高輝度で発光している。
このため、消費電力の無駄が多くなっている。
このため、消費電力の無駄が多くなっている。
そこで、画像の平均輝度に合わせて、バックライト装置全体の輝度を制御する構成が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
また、さらに効率を高くするために、画像の絵柄に合わせて1画面内でのバックライトの輝度を制御することも提案されている。
即ち、図11Aに示すように、表示する画像情報が、画面の上方が明るく下方が暗い分布を有する場合において、図11Bに示すように、画面上方の行の発光ダイオード102の輝度を大きくして、画面下方の行の発光ダイオード102の輝度を小さくする。これにより、各発光ダイオード102の輝度プロファイル111から、上方が高く下方が低い合成輝度プロファイル112が得られる。
しかしながら、液晶ディスプレイの大きな特徴である薄型化を図るために、バックライト装置を薄くすると、R,G,Bの色が充分に混ざる空間が狭くなり、色分離が発生して、図10Bに示すようなスポット状の色むら110が発生してしまう。
このスポット状の色むら110は、各LED102R,102G,102Bの直上の位置において、対応する色R,G,Bのスポットが発生している。
このスポット状の色むら110は、各LED102R,102G,102Bの直上の位置において、対応する色R,G,Bのスポットが発生している。
このような色むら110の発生を回避するためには、例えば、発光ダイオードの個数を増やして、各発光ダイオード間の距離を狭くすることや、白色発光ダイオードを使用することが考えられる。
しかし、発光ダイオードの個数を増やすと、コストアップにつながってしまう。
そして、発光ダイオードの間隔が狭くなることによって、隣接する発光ダイオードのレンズ自体が影となることから、逆に混色状態の均一性を悪化させてしまう、という弊害もある。
また、白色発光ダイオードは、まだ充分な性能が得られていない。
そして、発光ダイオードの間隔が狭くなることによって、隣接する発光ダイオードのレンズ自体が影となることから、逆に混色状態の均一性を悪化させてしまう、という弊害もある。
また、白色発光ダイオードは、まだ充分な性能が得られていない。
一方、上記特許文献2に記載された構成では、発光ダイオードに供給する電流・電圧を変化させることによって輝度を制御していることから、電源部や他の回路素子の構成によって制約を受けるため、電流・電圧をあまり大きく変化させることができない。
そのため、輝度(光量)を広い範囲で変化させて、輝度プロファイル(光量分布)の振幅を大きくすることが難しくなっており、表示する画像情報の内容によっては、バックライト装置の輝度プロファイルを追随させることができないことがある。
そのため、輝度(光量)を広い範囲で変化させて、輝度プロファイル(光量分布)の振幅を大きくすることが難しくなっており、表示する画像情報の内容によっては、バックライト装置の輝度プロファイルを追随させることができないことがある。
上述した問題の解決のために、本発明においては、発光ダイオードから出射した光の空間的な光量分布を変化させることにより、混色状態を改善すること、或いは画像情報に追随した輝度プロファイルを得ることを、可能にするバックライト装置、及びバックライト装置を備えた液晶表示装置を提供するものである。
本発明のバックライト装置は、表示部を背面側から照明する装置であって、光源として、複数個の発光ダイオードが用いられ、各発光ダイオードに対して、機械的に駆動することにより、発光ダイオードから出射した光の空間的な光量分布を変化させる、光量分布調整手段が設けられているものである。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とから成り、バックライト装置が上記本発明のバックライト装置の構成であるものである。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とから成り、バックライト装置が上記本発明のバックライト装置の構成であるものである。
上述の本発明のバックライト装置によれば、光源として複数個の発光ダイオードが用いられ、各発光ダイオードに対して、機械的に駆動することにより、発光ダイオードから出射した光の空間的な光量分布を変化させる、光量分布調整手段が設けられている。
これにより、光量分布調整手段の駆動によって、発光ダイオードから出射した光の空間的な光量分布を時間変化させることが可能になる。
これにより、光量分布調整手段の駆動によって、発光ダイオードから出射した光の空間的な光量分布を時間変化させることが可能になる。
従って、複数個の発光ダイオード等の構成と、光量分布調整手段の構成とを対応させて、それぞれの構成を選定することにより、例えば、以下に列挙することが可能になる。
例えば、発光ダイオードとして、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを有し、これらの発光ダイオードから発光された赤色光、緑色光、青色光を混色して白色光とする混色手段を備えた構成として、さらに光量分布調整手段を、他の発光色の発光ダイオードとは独立して形成した構成(即ち各発光色毎に独立して形成した構成)とする。
この場合には、光量分布調整手段の駆動によって、各発光色の空間的な光量分布を変化させて、各発光色の混色状態を調整することができる。
この場合には、光量分布調整手段の駆動によって、各発光色の空間的な光量分布を変化させて、各発光色の混色状態を調整することができる。
例えば、表示部において表示される画像情報の内容に対応して、それぞれの光量分布調整手段の駆動が制御される構成とする。
この場合には、それぞれ光量分布調整手段の駆動によって、画像情報の内容に対応した輝度プロファイルが得られる。
光量分布調整手段が機械的に駆動するので、個々の光量分布調整手段において、光量分布を比較的大きく変化させることが可能になる。また、光量分布のピークの位置をシフトさせることも可能になる。
従って、発光ダイオードに供給する電圧・電流の変化により光量を変化させる構成と比較して、光量分布を大きく変化させることが可能になる。
さらに、光量分布のピークの位置をシフトさせることも可能になることから、複数個の発光ダイオードで光量分布のピークの位置を近づけることによって、その位置の光量を大きくすることが可能になる。これにより、個々の発光ダイオードの光量が小さくても、大きい光量を得ることが可能になる。
この場合には、それぞれ光量分布調整手段の駆動によって、画像情報の内容に対応した輝度プロファイルが得られる。
光量分布調整手段が機械的に駆動するので、個々の光量分布調整手段において、光量分布を比較的大きく変化させることが可能になる。また、光量分布のピークの位置をシフトさせることも可能になる。
従って、発光ダイオードに供給する電圧・電流の変化により光量を変化させる構成と比較して、光量分布を大きく変化させることが可能になる。
さらに、光量分布のピークの位置をシフトさせることも可能になることから、複数個の発光ダイオードで光量分布のピークの位置を近づけることによって、その位置の光量を大きくすることが可能になる。これにより、個々の発光ダイオードの光量が小さくても、大きい光量を得ることが可能になる。
上述の本発明によれば、光量分布調整手段を機械的に駆動させることにより、発光ダイオードから出射された光の空間的な光量分布を時間変化させることができる。
このため、複数個の発光ダイオード等の構成と、光量分布調整手段の構成とを対応させて、それぞれの構成を選定することにより、例えば、以下に列挙する効果を実現することが可能になる。
このため、複数個の発光ダイオード等の構成と、光量分布調整手段の構成とを対応させて、それぞれの構成を選定することにより、例えば、以下に列挙する効果を実現することが可能になる。
例えば、光量分布調整手段の駆動により各発光色の空間的な光量分布を変化させて、各発光色の混色状態を調整することができるように構成することにより、混色の状態を改善して、色むらの発生を抑制することが可能になる。
これにより、バックライト装置からの照明光を均一な白色光源とすることが可能になり、バックライト装置を薄くして、バックライト装置を備えた液晶表示装置の小型化を図ることが可能になる。
これにより、バックライト装置からの照明光を均一な白色光源とすることが可能になり、バックライト装置を薄くして、バックライト装置を備えた液晶表示装置の小型化を図ることが可能になる。
例えば、画像情報に対応して光量分布調整手段を駆動させて、光量分布を大きく変化させることが可能になるように構成することにより、消費電力を削減することが可能になり、またダイナミックレンジを拡大してコントラストを向上させることが可能になる。
これにより、バックライト装置を備えた液晶表示装置において、消費電力の低減や画質の改善を図ることが可能になる。
これにより、バックライト装置を備えた液晶表示装置において、消費電力の低減や画質の改善を図ることが可能になる。
本発明の一実施の形態として、バックライト方式のカラー液晶表示装置の概略構成図(分解斜視図)を図1に示す。
このカラー液晶表示装置100は、透過型のカラー液晶パネル10と、このカラー液晶表示パネル10の背面側に設けられたバックライトユニット40とから成る。
このカラー液晶表示装置100は、透過型のカラー液晶パネル10と、このカラー液晶表示パネル10の背面側に設けられたバックライトユニット40とから成る。
透過型のカラー液晶表示パネル10は、ガラス等で構成された2枚の透明な基板(TFT基板11、対向電極基板12)を互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマチック(TN)液晶を封入した液晶層13を設けた構成となっている。TFT基板11には、マトリクス状に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)16と、画素電極17とが形成されている。
薄膜トランジスタ16は、走査線15により、順次選択されると共に、信号線14から供給される映像信号を、対応する画素電極17に書き込む。
対向電極基板12は、その内表面に、対向電極18及びカラーフィルター19が形成されている。
薄膜トランジスタ16は、走査線15により、順次選択されると共に、信号線14から供給される映像信号を、対応する画素電極17に書き込む。
対向電極基板12は、その内表面に、対向電極18及びカラーフィルター19が形成されている。
カラーフィルター19は、各画素に対応したセグメントに分割されている。例えば、図2に示すように、3原色である赤色フィルターCFR、緑色フィルターCFG、青色フィルターCFBの3つのセグメントに分割されている。
カラーフィルターの配列パターンには、図2に示すようなストライプ配列の他に、図示しないがデルタ配列、正方配列等がある。
カラーフィルターの配列パターンには、図2に示すようなストライプ配列の他に、図示しないがデルタ配列、正方配列等がある。
このカラー液晶表示装置100では、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル10を2枚の偏光板31,32で挟み、バックライトユニット40により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
バックライトユニット40は、カラー液晶表示パネル10を背面側から照明するものである。図1に示すように、バックライトユニット40は、光源を備え、光源から出射された光を混色した白色光を光照射面20aから面発光するバックライト装置20と、このバックライト装置20の光出射面20a上に積層された拡散板41とから構成されている。
拡散板41は、光出射面20aから出射された白色光を拡散させることにより、面発光における輝度の均一化を行うものである。
拡散板41は、光出射面20aから出射された白色光を拡散させることにより、面発光における輝度の均一化を行うものである。
また、図1のバックライト装置20の概略構成図を図3に示す。
図3に示すように、バックライト装置20は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード21R、緑色光を発光する緑色発光ダイオード21G、青色光を発光する青色発光ダイオード21Bを光源として用いている。
なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード21R、緑色発光ダイオード21G、青色発光ダイオード21Bを総称する場合には、単に発光ダイオード21と呼ぶ。
図3に示すように、バックライト装置20は、赤色光を発光する赤色発光ダイオード21R、緑色光を発光する緑色発光ダイオード21G、青色光を発光する青色発光ダイオード21Bを光源として用いている。
なお、以下の説明において、赤色発光ダイオード21R、緑色発光ダイオード21G、青色発光ダイオード21Bを総称する場合には、単に発光ダイオード21と呼ぶ。
図3に示すように、各発光ダイオード21(21R,21G,21B)は、基板22上に、3色の発光ダイオードを、図中縦方向では、同色の発光ダイオードを並べて配置し、図中横方向では、左から赤色発光ダイオード21R、緑色発光ダイオード21G、青色発光ダイオード21Bの順に配置している。
各発光ダイオード21R,21G,21Bの間隔は、縦方向では広い間隔になっているが、横方向では狭い間隔になっている。
これは、横方向に並んだ発光ダイオードの間隔を狭めることにより、3色の発光ダイオード21R,21G,21Bの混色を行うためである。
これは、横方向に並んだ発光ダイオードの間隔を狭めることにより、3色の発光ダイオード21R,21G,21Bの混色を行うためである。
なお、各発光ダイオードの横方向の順番は、図3に示した以外の順番、例えば、緑色発光ダイオードを等間隔で配置して、各緑色発光ダイオードの間に、赤色発光ダイオードと青色発光ダイオードとを交互に配置した順番(緑、赤、緑、青、緑、赤、緑、青、緑)としてもよい。
バックライト装置20内に配置された、赤色発光ダイオード21R、緑色発光ダイオード21G、青色発光ダイオード21Bの各発光ダイオードから発光された光は、当該バックライト装置20で混色されて白色光とされる。
また、各発光ダイオード21には、レンズやプリズム、反射鏡等が設けられて、各発光ダイオード21から出射した赤色光、緑色光、青色光が、一様に混色されて広指向性の出射光が得られるように構成される。
本実施の形態においては、特に、各発光ダイオード21R,21G,21Bを、台座23の上に配置して、この台座23を回転軸24の回りに回動させることが可能な構成としている。
台座23は、発光ダイオード21R,21G,21Bの発光色が同じ縦方向(混色を得る方向に垂直な方向)の列毎に分割されており、同じ列にある同発光色の発光ダイオードを、同時に傾斜させることができる。
台座23は、発光ダイオード21R,21G,21Bの発光色が同じ縦方向(混色を得る方向に垂直な方向)の列毎に分割されており、同じ列にある同発光色の発光ダイオードを、同時に傾斜させることができる。
図3のうち、横方向の一組の赤色発光ダイオード21R、緑色発光ダイオード21G、青色発光ダイオード21Bの断面図を図4Aに示す。
それぞれの発光ダイオード21R,21G,21Bは、発光層25R,25G,25Bとレンズ26とにより構成されている。
それぞれの発光ダイオード21R,21G,21Bは、発光層25R,25G,25Bとレンズ26とにより構成されている。
図3及び図4Aに示すように、発光ダイオード21R,21G,21Bの間隔の狭い横方向、即ち混色を得る方向において、発光ダイオード21R,21G,21Bを傾斜させることが可能であると共に、機械的な駆動によって回転軸24の回りに台座23を回動させることにより、発光ダイオード21R,21G,21Bの傾斜角度を変化させることができる。
台座23を回動させるための機械的な駆動の方法としては、例えば、回転軸24をモーター等に接続すればよい。
また、本実施の形態では、図3に示すように、各列の回転軸24が連結されているため、同一制御により各列の台座23を連動して駆動させることができる。
また、本実施の形態では、図3に示すように、各列の回転軸24が連結されているため、同一制御により各列の台座23を連動して駆動させることができる。
そして、機械的な駆動によって、台座23を回転軸24の周囲に回動させることにより、発光ダイオード21R,21G,21Bの傾斜角度を時間変化させることができる。
これにより、発光ダイオード21R,21G,21Bの出射光の輝度分布が、見かけ上は時間積分された分布となる。
このため、図10Bのような色むら110を生じることがなくなり、またレンズ26自体の影が薄くなることから、図4Bに示す色むらのない均一な分布が得られる。そして、水平面上のどの位置をとっても、あたかも白色LEDのように視認できる。
これにより、発光ダイオード21R,21G,21Bの出射光の輝度分布が、見かけ上は時間積分された分布となる。
このため、図10Bのような色むら110を生じることがなくなり、またレンズ26自体の影が薄くなることから、図4Bに示す色むらのない均一な分布が得られる。そして、水平面上のどの位置をとっても、あたかも白色LEDのように視認できる。
傾斜角度の変化は、水平な状態から、右下がりのみの範囲、左下がりのみの範囲、右下がり及び左下がりにわたる範囲、のいずれの範囲とすることも可能である。
発光ダイオード21R,21G,21Bの輝度分布特性や、隣接する発光ダイオード21R,21G,21Bの間隔に対応して、傾斜角度の変化の範囲や振幅を適宜決定する。
発光ダイオード21R,21G,21Bの輝度分布特性や、隣接する発光ダイオード21R,21G,21Bの間隔に対応して、傾斜角度の変化の範囲や振幅を適宜決定する。
なお、各台座23の間は、傾斜した際に隙間が空かないような工夫を施すことで、放射角度が狭くなる側(図4Aに示す状態では、各発光ダイオード21R,21G,21Bの右側)でも光の漏れを防ぐことが好ましい。
上述の本実施の形態の構成によれば、3原色の発光ダイオード21R,21G,21Bによりバックライト装置20の光源を構成し、各発光ダイオード21R,21G,21Bに対して、回転軸24の周囲に回動する台座23が設けられ、この台座23が機械的な駆動によって回動する構成となっている。
そして、台座23は、縦方向の同一列の発光ダイオードにおいて、即ち同一発光色の発光ダイオードにおいて、共通に形成され、他の発光色の発光ダイオードとは独立して形成されている。
このため、台座23を回動させて、発光ダイオード21R,21G,21Bの横方向(混色を得る方向と同一方向)の傾斜角度を時間変化させることができるため、発光ダイオード21R,21G,21Bから出射した光の空間的な光量分布を時間変化させることができる。
これにより、3色の発光ダイオード21R,21G,21Bの出射光の輝度分布を、見かけ上時間積分された分布として、各発光色の混色状態を調整することができるため、色むらのない均一な分布とすることが可能になる。
そして、台座23は、縦方向の同一列の発光ダイオードにおいて、即ち同一発光色の発光ダイオードにおいて、共通に形成され、他の発光色の発光ダイオードとは独立して形成されている。
このため、台座23を回動させて、発光ダイオード21R,21G,21Bの横方向(混色を得る方向と同一方向)の傾斜角度を時間変化させることができるため、発光ダイオード21R,21G,21Bから出射した光の空間的な光量分布を時間変化させることができる。
これにより、3色の発光ダイオード21R,21G,21Bの出射光の輝度分布を、見かけ上時間積分された分布として、各発光色の混色状態を調整することができるため、色むらのない均一な分布とすることが可能になる。
従って、本実施の形態の構成によれば、バックライト装置20からの照明光を均一な白色光源とすることが可能になるため、バックライト装置20を薄くすることができる。
そして、バックライト装置20を備えたカラー液晶表示装置100の小型化を図ることができる。
そして、バックライト装置20を備えたカラー液晶表示装置100の小型化を図ることができる。
なお、図3に示した本実施の形態の構成に対して、各列の回転軸24を連結しないで、それぞれ独立に駆動させる構成とすることも可能である。
この構成において、さらに、傾斜角度の振幅や時間変化を、各列で異ならせることも可能である。
この構成において、さらに、傾斜角度の振幅や時間変化を、各列で異ならせることも可能である。
次に、本発明の他の実施の形態として、カラー液晶表示装置のバックライト装置の概略構成図(平面図)を図5に示す。
本実施の形態のバックライト装置50では、特に、各発光ダイオード21R,21G,21Bを、回転軸24の回りに回動させることが可能な台座23の上に配置すると共に、この台座23を、発光ダイオード21R,21G,21Bの横方向に分割しており、同じ行にある発光ダイオードを、同時に傾斜させることができる構成としている。
また、各行の回転軸24を互いに独立させており、台座23の回動を各行毎に独立して行うことが可能な構成としている。
また、各行の回転軸24を互いに独立させており、台座23の回動を各行毎に独立して行うことが可能な構成としている。
その他の構成は、図3に示したバックライト装置20と同様であるので、重複説明を省略する。
また、図3に示したバックライト装置20と同様に、本実施の形態のバックライト装置50を用いて、カラー液晶表示装置を構成することができる。
本実施の形態では、台座23を横方向(混色を得る方向と同じ方向)に分割していることから、台座23の回動によって、発光ダイオード21R,21G,21Bの縦方向の傾斜角度が変化する。
これにより、縦方向の光量分布を時間変化させることができる。
これにより、縦方向の光量分布を時間変化させることができる。
本実施の形態の構成においては、さらに液晶表示パネルに表示する画像情報に対応させて、画面内の輝度を制御することも可能になる。
このことを、図6A及び図6Bを参照して説明する。
図6Aに示すように、表示する画像情報が、画面の上方が明るく下方が暗い分布を有する場合を考える。
この場合には、図6Bに示すように、画面上方の行の発光ダイオード21は傾斜角度を小さくして、画面下方の行の発光ダイオード21は傾斜角度を大きくして上方へ傾斜させる。これにより、画面下方の行の発光ダイオード21の輝度プロファイルのピークが画面上方にシフトする。
このとき、各行の発光ダイオード21の輝度プロファイル51から得られる合成輝度プロファイル52は、輝度の変化量が大きくなっており、ダイナミックレンジを拡大することができる。
また、図11Bに示した構成と比較して、より急峻で大きい分布を得ることが可能になる。
このことを、図6A及び図6Bを参照して説明する。
図6Aに示すように、表示する画像情報が、画面の上方が明るく下方が暗い分布を有する場合を考える。
この場合には、図6Bに示すように、画面上方の行の発光ダイオード21は傾斜角度を小さくして、画面下方の行の発光ダイオード21は傾斜角度を大きくして上方へ傾斜させる。これにより、画面下方の行の発光ダイオード21の輝度プロファイルのピークが画面上方にシフトする。
このとき、各行の発光ダイオード21の輝度プロファイル51から得られる合成輝度プロファイル52は、輝度の変化量が大きくなっており、ダイナミックレンジを拡大することができる。
また、図11Bに示した構成と比較して、より急峻で大きい分布を得ることが可能になる。
上述の本実施の形態によれば、各発光ダイオード21R,21G,21Bに対して、回転軸24の周囲に回動する台座23が設けられ、この台座23が横方向の同一行の発光ダイオード21において、共通に形成され、他の行の発光ダイオード21とは独立して形成されている。
また、図6Bに示したように、表示部で表示する画像情報の内容に対応して、各行の発光ダイオード21(21R,21G,21B)の傾斜角度が変化するように、台座23の駆動を制御する。
これにより、各行の台座23の駆動によって、画面全体で画像情報の内容に対応した輝度プロファイル52が得られる。
そして、台座23が機械的に駆動するので、個々の台座23において、光量分布を比較的大きく変化させることが可能になる。また、光量分布のピークの位置をシフトさせることも可能になる。
従って、発光ダイオードに供給する電圧・電流の変化により光量を変化させる構成と比較して、光量分布を大きく変化させることが可能になる。
さらに、光量分布のピークの位置をシフトさせることも可能になることから、複数個の発光ダイオード21で光量分布のピークの位置を近づけることによって、その位置の光量を大きくすることが可能になる。これにより、個々の発光ダイオード21の光量が小さくても、大きい光量を得ることが可能になることから、個々の発光ダイオード21に供給する電圧・電流を低減しても、画像情報に対応した輝度プロファイルを得ることが可能である。
また、図6Bに示したように、表示部で表示する画像情報の内容に対応して、各行の発光ダイオード21(21R,21G,21B)の傾斜角度が変化するように、台座23の駆動を制御する。
これにより、各行の台座23の駆動によって、画面全体で画像情報の内容に対応した輝度プロファイル52が得られる。
そして、台座23が機械的に駆動するので、個々の台座23において、光量分布を比較的大きく変化させることが可能になる。また、光量分布のピークの位置をシフトさせることも可能になる。
従って、発光ダイオードに供給する電圧・電流の変化により光量を変化させる構成と比較して、光量分布を大きく変化させることが可能になる。
さらに、光量分布のピークの位置をシフトさせることも可能になることから、複数個の発光ダイオード21で光量分布のピークの位置を近づけることによって、その位置の光量を大きくすることが可能になる。これにより、個々の発光ダイオード21の光量が小さくても、大きい光量を得ることが可能になることから、個々の発光ダイオード21に供給する電圧・電流を低減しても、画像情報に対応した輝度プロファイルを得ることが可能である。
従って、本実施の形態の構成によれば、個々の発光ダイオード21に供給する電圧・電流を低減することにより、バックライト装置50の消費電力を削減することが可能になる。また、ダイナミックレンジを拡大してコントラストを向上させることが可能になる。
これにより、バックライト装置50を備えた液晶表示装置において、消費電力の低減や画質の改善を図ることが可能になる。
これにより、バックライト装置50を備えた液晶表示装置において、消費電力の低減や画質の改善を図ることが可能になる。
なお、回動する台座23を共通に形成する範囲としては、上述した各実施の形態のような、発光ダイオード21の列単位や行単位に限定されるものではない。
例えば、図7に示すように、3色1組の発光ダイオード21R,21G,21Bに対して共通に台座23を形成して、この1組毎に独立して傾斜角度を変化させる構成が考えられる。この場合は、行の一部を単位としているが、列の一部や複数行や複数列を単位とすることも可能である。
また例えば、図8に示すように、1個の発光ダイオード21(21R,21G,21B)毎に台座23を形成して、各発光ダイオード毎に独立して傾斜角度を変化させる構成も考えられる。
例えば、図7に示すように、3色1組の発光ダイオード21R,21G,21Bに対して共通に台座23を形成して、この1組毎に独立して傾斜角度を変化させる構成が考えられる。この場合は、行の一部を単位としているが、列の一部や複数行や複数列を単位とすることも可能である。
また例えば、図8に示すように、1個の発光ダイオード21(21R,21G,21B)毎に台座23を形成して、各発光ダイオード毎に独立して傾斜角度を変化させる構成も考えられる。
台座23を回動させることにより、傾斜角度を変化させる発光ダイオード21の単位としては、1個の発光ダイオードから、画面全体を複数(2つ以上)に分割した領域まで、様々な範囲が考えられる。
この単位に合わせて、台座23を形成し、それぞれ角度を制御することができるように構成する。
この単位に合わせて、台座23を形成し、それぞれ角度を制御することができるように構成する。
個々の台座23が独立して駆動する構成とすれば、図6Bに示したと同様に、画像情報に合わせて、台座23の傾斜角度を変化させることも可能である。
図8のように、1個の発光ダイオード21毎に台座23を形成した場合には、画像情報と対応させるためのプログラムが複雑にはなるが、バックライト装置からの照明光の輝度分布を、画像情報の輝度分布にさらに近づけることが可能である。
図8のように、1個の発光ダイオード21毎に台座23を形成した場合には、画像情報と対応させるためのプログラムが複雑にはなるが、バックライト装置からの照明光の輝度分布を、画像情報の輝度分布にさらに近づけることが可能である。
また、図8のように、1個の発光ダイオード21毎に台座23を形成した場合には、各発光色(R,G,B)の発光ダイオード21R,21G,21Bに対してそれぞれ独立に台座23が形成されているため、例えば、台座23を横方向に傾斜させる構成とすれば、混色状態を改善して色むらのない均一な白色光源とすることも可能である。
上述の各実施の形態では、発光ダイオード21から出射した光の空間的な光量分布を変化させる、光量分布調整手段として、発光ダイオード21が設置された台座23を回転軸24の回りに回動させて、発光ダイオード21の傾斜角度を変化させる構成を採用していた。
本発明においては、光量分布調整手段として、その他の構成を採用することも可能である。
本発明においては、光量分布調整手段として、その他の構成を採用することも可能である。
例えば、台座23を回動させて発光ダイオード21を傾斜させる代わりに、発光ダイオード21を直接傾斜させる構成も考えられる。この場合、台座23の代わりに、発光ダイオード21のパッケージを保持して回転軸と接続する部材を設ければよい。
また例えば、回転軸24を用いる代わりに、発光ダイオード21のパッケージ又は台座23の下に、電気的に伸縮する部材(例えば、電磁石や電歪素子、MEMS素子等が考えられる)を設けて、この部材の伸縮により、傾斜角度を変化させる構成も考えられる。
この構成では、発光ダイオード21の傾斜角度を変化させる範囲に応じて、部材の種類、位置や伸縮量を選定すればよい。
さらに、伸縮する部材の位置を選定することにより、発光ダイオード21を傾斜させる方向も変化させることが可能である。例えば、発光ダイオード21のパッケージ又は台座23の下の四隅に伸縮する部材を設けることにより、右或いは左の2つの部材を伸縮させれば横方向に傾斜させることができ、手前或いは奥の2つの部材を伸縮させれば縦方向に傾斜させることができる。
この構成では、発光ダイオード21の傾斜角度を変化させる範囲に応じて、部材の種類、位置や伸縮量を選定すればよい。
さらに、伸縮する部材の位置を選定することにより、発光ダイオード21を傾斜させる方向も変化させることが可能である。例えば、発光ダイオード21のパッケージ又は台座23の下の四隅に伸縮する部材を設けることにより、右或いは左の2つの部材を伸縮させれば横方向に傾斜させることができ、手前或いは奥の2つの部材を伸縮させれば縦方向に傾斜させることができる。
一方、発光ダイオードの傾斜角度を変化させなくても、光量分布の調整を行うことが可能である。
例えば、光量分布調整手段として、発光ダイオードの周囲に反射板を設けることにより、この反射板を機械的に駆動させて、光量分布を時間変化させることが可能である。
例えば、光量分布調整手段として、発光ダイオードの周囲に反射板を設けることにより、この反射板を機械的に駆動させて、光量分布を時間変化させることが可能である。
このように反射板を設けた構成では、反射板を共通に形成する発光ダイオードの範囲を選定することにより、台座23を共通に形成する発光ダイオードの範囲を選定した場合と同様の作用効果を実現することが可能である。
即ち、縦方向の同一発光色の発光ダイオードに共通して反射板を形成し、反射板を発光色(R,G,B)毎に独立して形成することにより、混色の状態を調整して色むらを発生しないようにすることが可能である。
また、横方向の発光ダイオードに共通して反射板を形成することにより、輝度プロファイルの変化を大きくして、ダイナミックレンジを拡大することが可能である。
即ち、縦方向の同一発光色の発光ダイオードに共通して反射板を形成し、反射板を発光色(R,G,B)毎に独立して形成することにより、混色の状態を調整して色むらを発生しないようにすることが可能である。
また、横方向の発光ダイオードに共通して反射板を形成することにより、輝度プロファイルの変化を大きくして、ダイナミックレンジを拡大することが可能である。
このうち、横方向の発光ダイオードに共通して反射板を形成した場合を、次に示す。
本発明のさらに他の実施の形態として、バックライト装置60の縦方向の断面図を図9に示す。
本発明のさらに他の実施の形態として、バックライト装置60の縦方向の断面図を図9に示す。
このバックライト装置60では、発光ダイオード21が基板22上に固定されており、それぞれの発光ダイオード21の図中下側に可動式の反射板61が設けられている。
反射板61は、機械的に駆動することにより、基板22に対する縦方向の傾斜角度が変化する構成となっている。
基板22に対する反射板61の傾斜角度を変化させることにより、発光ダイオード21から出射した光の空間的光量分布を変化させることができる。
反射板61は、機械的に駆動することにより、基板22に対する縦方向の傾斜角度が変化する構成となっている。
基板22に対する反射板61の傾斜角度を変化させることにより、発光ダイオード21から出射した光の空間的光量分布を変化させることができる。
そして、図6Aに示したように、表示する画像情報が、画面の上方が明るく下方が暗い分布を有する場合には、図9に示すように、画面上方の行の発光ダイオード21の反射板61は基板22にほぼ垂直として、画面下方の行の発光ダイオード21の反射板61は(基板22の垂線から)上側に大きい角度で傾斜させる。これにより、画面下方の行の発光ダイオード21の輝度プロファイルのピークが画面上方にシフトする。
このとき、各行の発光ダイオード21の輝度プロファイル62から得られる合成輝度プロファイル63は、輝度の変化量が大きくなっており、ダイナミックレンジを拡大することができる。
即ち、図5及び図6Bに示したバックライト装置50と同様の作用効果を得ることができる。
このとき、各行の発光ダイオード21の輝度プロファイル62から得られる合成輝度プロファイル63は、輝度の変化量が大きくなっており、ダイナミックレンジを拡大することができる。
即ち、図5及び図6Bに示したバックライト装置50と同様の作用効果を得ることができる。
なお、可動式の反射板61は、発光ダイオード21の片側のみに設けても、両側に設けても、どちらでも構わない。
反射板61を発光ダイオード21の両側に設けることにより、片側のみに設けた場合と比較して、光量分布をより広い範囲で変化させることが可能になる。
また、可動式の反射板61を、各発光ダイオード21の四方(上下左右)にそれぞれ設けた構成も可能である。
反射板61を発光ダイオード21の両側に設けることにより、片側のみに設けた場合と比較して、光量分布をより広い範囲で変化させることが可能になる。
また、可動式の反射板61を、各発光ダイオード21の四方(上下左右)にそれぞれ設けた構成も可能である。
本発明のバックライト装置及びカラー液晶表示装置において、台座23や反射板61等の、光量分布調整手段の駆動周波数は、60Hz以上とすることが望ましい。
このように駆動周波数を大きくすることにより、色むらを低減できる効果に加えて、色むらが若干あったとしても、色むらの位置が高速で移動して同じ位置にとどまる時間が非常に短くなるために、色むらが視認されにくくなる効果がある。
このように駆動周波数を大きくすることにより、色むらを低減できる効果に加えて、色むらが若干あったとしても、色むらの位置が高速で移動して同じ位置にとどまる時間が非常に短くなるために、色むらが視認されにくくなる効果がある。
なお、本発明では、機械的に駆動する光量分布調整手段により、発光ダイオードの輝度プロファイルを調整する構成であるが、この構成において、さらに従来提案されているように、発光ダイオードに供給する電流や電圧を変化させて光量分布を調整する構成を組み合わせることも可能である。このように構成することにより、さらにダイナミックレンジを拡大することができ、場所によって輝度の差が大きい画像に対しても、バックライト装置の輝度プロファイルを追随させることが可能になる。
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
10 カラー液晶表示パネル、19 カラーフィルター、20,50,60 バックライト装置、21 発光ダイオード、21R 赤色発光ダイオード、21G 緑色発光ダイオード、21B 青色発光ダイオード、23 台座、24 回転軸、61 反射板、100 カラー液晶表示装置
Claims (10)
- 表示部を背面側から照明するバックライト装置であって、
光源として、複数個の発光ダイオードが用いられ、
各前記発光ダイオードに対して、機械的に駆動することにより、前記発光ダイオードから出射した光の空間的な光量分布を変化させる、光量分布調整手段が設けられている
ことを特徴とするバックライト装置。 - 前記発光ダイオードとして、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを有し、前記光源から発光された赤色光、緑色光、青色光を混色して白色光とする混色手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。
- 前記赤色発光ダイオード、前記緑色発光ダイオード、並びに前記青色発光ダイオードは、それぞれ発光ダイオードに対する前記光量分布調整手段が、他の発光色の発光ダイオードとは独立して形成されていることを特徴とする請求項2に記載のバックライト装置。
- 前記表示部において表示される画像情報の内容に対応して、各前記光量分布調整手段の駆動が制御されることを特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。
- 前記光量分布調整手段は、直接に、又は他の部材を介して間接に、前記発光ダイオードの傾斜角度を変化させる構成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装置。
- 前記光量分布調整手段は、前記発光ダイオードが取り付けられた台座と、前記台座を回動させる回転軸とから構成されていることを特徴とする請求項5に記載のバックライト装置。
- 前記光量分布調整手段は、前記発光ダイオードの周囲に配置され、前記発光ダイオードから出射した光を反射させる構成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装置。
- 前記光量分布調整手段の駆動が、60Hz以上の周波数で行われることを特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。
- 液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト装置とから成り、
前記バックライト装置は、光源として、複数個の発光ダイオードが用いられ、
各発光ダイオードに対して、機械的に駆動することにより、前記発光ダイオードから出射した光の空間的な光量分布を変化させる、光量分布調整手段が設けられている
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記液晶表示パネルがカラーフィルターを備えた構成であり、前記バックライト装置は、前記発光ダイオードとして、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを有し、前記光源から発光された赤色光、緑色光、青色光を混色して白色光とする混色手段を備えた構成であることを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。
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-
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- 2005-06-02 JP JP2005163052A patent/JP2006339047A/ja active Pending
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