JP2008158449A - バックライト制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子の劣化バラツキが抑えられたバックライト制御装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るバックライト制御装置においては、ゲイン調整フィルタにより、発光部１０４の発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅに位置する発光素子１１０のみのゲイン出力が上げられているため、液晶のコントラストを最適化する際に駆動時間が長くなる中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の出力を下げることが可能となっている。そのため、発光部１０４に、駆動時間が長い中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０と駆動時間が短い周縁部１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆの発光素子１１０とが混在する場合であっても、発光素子１１０の間の劣化バラツキが効果的に抑えられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックライト制御装置に関するものである。
近年、液晶ＴＶ等の画面に表示する画像にあわせて、液晶バックライトの輝度を変化させることでコントラストの向上や消費電力の低減を図る技術の研究が進められている。また、従来の冷陰極管のような管状の発光体を利用した導光板方式のバックライトとは異なり、ＬＥＤのような点状の発光素子を利用した直下型方式のバックライトの開発が進められている。この点状の発光素子を用いた場合には、区分けされたエリアでの点灯制御が可能になるので、画像が暗い部分と明るい部分で輝度を変えてコントラスト向上を図ることが可能となっている。
特開２００４−１９１４９０号公報
従来より、映画などをレターＢＯＸタイプで表示する場合や、４：３画角の映像を１６：９画角の画面にそのまま表示する場合など、映像の縦横比と画面の縦横比とが異なる場合には画面上に黒い帯状部分が発生する。
このとき、バックライトで輝度調整をおこなった場合には、黒い帯状部分の発光素子は他の部分の発光素子に比べ消灯時間が長くなったり輝度が低い状態で駆動させたりすることになる。そのため、上記帯状部分を画面上に表示することで、黒い帯状部分の対応位置に配置される発光素子とその他の部分の発光素子との間での駆動時間のズレが大きくなる。
このような発光素子は、駆動時間（発光時間）が長くなるに従って次第に劣化することが知られている。そのため、駆動時間の長い黒い帯状部分の光源の輝度が、その他の部分の光源の輝度よりも低くなり、画面の明るさが場所によって異なる事態が生じてしまう。
画面の明るさを均一化するために、輝度が低下した光源の出力を上げた場合には、その光源の劣化が促進されることとなる。一方、輝度が低下していない光源の出力を、輝度が低下した光源の輝度レベルまで低下させた場合には、画面全体としての明るさが不十分となるという問題があった。
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、発光素子の劣化バラツキが抑えられたバックライト制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係るバックライト制御装置は、一方面側に複数の発光素子が配置されており、液晶の背面側から発光素子の光を照射する発光手段を有し、且つ、液晶の映像表示レベルに応じてコントラストが最適化されるように発光手段の各発光素子の出力を調整するバックライト制御装置であって、発光手段の発光素子が配置された発光素子領域において、その周縁部と中央部とで発光素子の密度が異なる。
このバックライト制御装置においては、発光手段の発光素子領域の周縁部と中央部とで、発光素子の密度が異なっているため、液晶のコントラストを最適化する際に駆動時間が長くなる方の発光素子を高密度配置させることで、各発光素子の出力を下げることが可能となっている。そのため、発光手段に、駆動時間の異なる発光素子が混在する場合であっても、発光素子の間の劣化バラツキが効果的に抑えられる。
また、発光手段の発光素子領域において、中央部の発光素子の密度が周縁部の発光素子の密度より高い態様であってもよい。この場合、液晶の画面の周縁部に黒い帯状部分が表示されて、発光素子領域の周縁部の発光素子の駆動時間が中央部の発光素子に比べて短くなっても、発光素子の間の劣化バラツキが効果的に抑えられる。
また、発光素子領域の中央部及び周縁部のうち、密度が高い方の発光素子の出力が密度が低い方の発光素子の出力よりも小さい態様であってもよい。この場合、発光手段から液晶に均一に光が照射されて、液晶の明るさが均一化される。
本発明に係るバックライト制御装置は、一方面側に複数の発光素子が配置されており、液晶の背面側から発光素子の光を照射する発光手段を有し、且つ、液晶の映像表示レベルに応じてコントラストが最適化されるように発光手段の各発光素子の出力を調整するバックライト制御装置であって、発光手段の発光素子が配置された発光素子領域において、その周縁部の発光素子の出射方向が発光素子領域の中央部側に傾いている。
このバックライト制御装置においては、発光手段の発光素子領域の周縁部の発光素子の出射方向が、中央部側に傾いているため、液晶のコントラストを最適化する際に駆動時間が長くなる中央部の発光素子の出力を下げることが可能となっている。そのため、発光手段に、駆動時間が長い中央部の発光素子と駆動時間が短い周縁部の発光素子とが混在する場合であっても、発光素子の間の劣化バラツキが効果的に抑えられる。
本発明に係るバックライト制御装置は、一方面側に複数の発光素子が配置されており、液晶の背面側から発光素子の光を照射する発光手段を有し、且つ、液晶の映像表示レベルに応じてコントラストが最適化されるように発光手段の各発光素子の出力を調整するバックライト制御装置であって、発光手段の前面に配置され、発光手段の発光素子が配置された発光素子領域の中央部に位置する発光素子のみのゲイン出力を上げるゲイン調整フィルタを有し、且つ、発光素子領域の中央部に位置する発光素子の出力が、発光素子領域の周縁部に位置する発光素子の出力よりも小さい。
このバックライト制御装置においては、ゲイン調整フィルタにより、発光手段の発光素子領域の中央部に位置する発光素子のみのゲイン出力が上げられているため、液晶のコントラストを最適化する際に駆動時間が長くなる中央部の発光素子の出力を下げることが可能となっている。そのため、発光手段に、駆動時間が長い中央部の発光素子と駆動時間が短い周縁部の発光素子とが混在する場合であっても、発光素子の間の劣化バラツキが効果的に抑えられる。
本発明によれば、発光素子の劣化バラツキが抑えられたバックライト制御装置が提供される。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る液晶パネルユニット１００は、図１に示すように、光を出射するバックライトユニット１０１と、バックライトユニット１０１からの光１０２が照射される液晶パネル１０３とを備えている。
バックライトユニット１０１は、発光部（発光手段）１０４と、その発光部１０４の光を均等化する拡散・プリズムシート１０５とを含んでおり、拡散・プリズムシート１０５を透過した光１０２が液晶パネル１０３へ照射される。
液晶パネル１０３は、一対の偏光板１０６，１０９と、その間に介在する液晶１０７及びカラーフィルタ１０８とを含んでいる。この液晶パネル１０３に入射された光１０２は、偏光板１０６により偏光された後、液晶１０７に入射され、さらにカラーフィルタ１０８、偏光板１０９を順次透過して液晶パネル上に光を出す。つまり、液晶１０７の各画素に相当する部分で偏光を制御し、偏光板１０９において光の透過量を調整して、さらにカラーフィルタ１０８で光に色を付けて、映像を出力することとなる。
そして、発光部１０４には、図２に示すように、その一方面側に複数の発光素子（例えば、ＬＥＤ）１１０が配置されている。複数の発光素子１１０は、発光素子１１０が配置された領域（発光素子領域）に、縦方向及び横方向ともに等間隔でマトリクス状に配置されている。すなわち、発光部１０４は、液晶１０７の背面側から液晶１０７に対して発光素子１１０の光を照射する。
そして、発光部１０４の各発光素子１１０は、発光部１０４に接続された出力制御部１１１によってその出力が調整されている。この出力制御部１１１は、より具体的には、液晶１０７における映像の表示レベルに応じて、コントラストが最適化されるように、発光部１０４の各発光素子１１０の出力を調整する。そのため、発光部１０４は、図３に示すように液晶の周縁部（左右端部や上下端部）に黒い帯状部分が表示されると、出力制御部１１１により、その黒い帯状部分に対応する領域に配置された発光素子１１０が消灯（若しくは輝度が著しく低下）される。このように液晶１０７の映像に応じて、発光部１０４の一部の発光素子１１０の発光を抑えることで、コントラストや消費電力の面での利点がある。なお、黒い帯状部分は、映画のように画面サイズより横長の映像ソースや、１６：９パネルで４：３の映像を表示するとき等に発生する。
ここで、図４に示すように、発光素子１１０は発光時間（駆動時間）とともに明るさ（輝度）が低下することや、発光素子１１０は発光量が大きいほどその低下量も大きいことが知られている。なお、発光素子１１０の劣化は駆動電流や動作温度でも変化する。
つまり、上述したように黒い帯状部分が長時間表示されたり、何度も繰り返し表示されると、この帯状部分に対応する発光素子１１０に対するその他の部分の発光素子１１０の相対的な輝度が次第に低下していく。具体的には、図３（ａ）に示すように黒い帯状部分が液晶１０７の左右端部に表示される場合には、発光素子１１０が配置された発光素子領域１１２のうちの中央部１１２ｂに位置する発光素子１１０の発光頻度が高くなり、その輝度が、その左右端部（周縁部）１１２ａ，１１２ｃに位置する発光素子１１０の輝度に比べて次第に低下していく（図２（ａ）参照）。若しくは、図３（ｂ）に示すように黒い帯状部分が液晶１０７の上下端部に表示される場合には、発光素子１１０が配置された発光素子領域１１２のうちの中央部１１２ｅに位置する発光素子１１０の発光頻度が高くなり、その輝度が、その上下端部（周縁部）１１２ｄ，１１２ｆに位置する発光素子１１０の輝度に比べて次第に低下していく（図２（ｂ）参照）。
その結果、発光部１０４の発光素子１１０の間において、徐々に劣化バラツキが大きくなり、液晶の明るさのむらや輝度むら等として画面に現れることとなる。
そのため、液晶パネルユニット１００では、発光部１０４の前面（すなわち、発光部１０４と拡散・プリズムシート１０５との間）に、図５に示すようなゲイン調整フィルタ１１３が配置されている。このゲイン調整フィルタ１１３は、発光部１０４からの発光に対し、上述した黒い帯状部分に対応する周縁部の領域のゲイン出力を小さくし、その周縁部以外の領域（すなわち、中央部の領域）のゲイン出力を大きくする機能を有する。
図６は、ゲイン調整フィルタ１１３の概略構成を示した図である。この図に示すとおり、ゲイン調整フィルタ１１３は、第１のフィルタ１１４と第２のフィルタ１１５とにより構成されている。第１のフィルタ１１４は、発光部１０４の周縁部の発光素子１１０の出射光を、中央部側に向けるように屈曲させる機能を有している。第２のフィルタ１１５は、第１のフィルタ１１４を透過した光を平行光にする機能を有している。そのため、この２枚のフィルタ１１４，１１５によって構成されるゲイン調整フィルタ１１３によれば、発光部１０４の発光素子領域１１２の中央部に位置する発光素子１１０のみのゲイン出力を上げることができる。
従って、発光部１０４においては、出力制御部１１１により図７に示すように各発光素子１１０の発光量（発光輝度）を調整して、液晶１０７の画面明るさを均等化（液晶１０７のコントラストを最適化）する。つまり、上述した黒い帯状部分に対応する発光素子領域１１２の周縁部１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆの発光素子１１０の発光量を大きくし、発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の発光量を小さくする。具体的には、発光素子１１０の発光パルス幅を、発光量を小さくする方は短く、発光量を大きくする方は長くする。
その結果、発光量が小さくなるように調整された、発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の経時劣化が効果的に抑制される。
従って、以上で説明した発光部１０４とゲイン調整フィルタ１１３と出力制御部１１１とで構成されるバックライト制御装置１２０においては、上述した黒い帯状部分が画面に長時間表示されたり、何度も繰り返し表示される場合等により、発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の駆動時間が、周縁部１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆの発光素子１１０駆動時間に比べて長くなっても（すなわち、駆動時間が長い中央部の発光素子と駆動時間が短い周縁部の発光素子とが混在する場合であっても）、以上のようにして中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の経時劣化が有意に抑制されているため、バックライト制御装置１２０では発光素子１１０の間の劣化バラツキが効果的に抑えられている。
（第２実施形態）
次に、上述した実施形態とは異なる態様のバックライト制御装置１２０Ａについて、図８を参照しつつ説明する。本実施形態では、上記発光部１０４の代わりに発光素子１１０が傾斜された発光部１０４Ａを用いることで、上記第１のフィルタ１１４を省いている。
本実施形態における発光部１０４Ａは、発光素子領域１１２の周縁部１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆにおける発光素子１１０を中央部１１２ｂ，１１２ｅ側に傾斜させており、周縁部１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆの発光素子１１０の出射方向が中央部１１２ｂ，１１２ｅ側に傾いている。そのため、この発光部１０４Ａにおいも、第１実施形態に係る発光部１０４同様、出力制御部１１１により図７に示すように各発光素子１１０の発光量（発光輝度）を調整して、液晶１０７の画面明るさを均等化する。
つまり、発光素子領域１１２の周縁部１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆの発光素子１１０の発光量を大きくし、発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の発光量を小さくすることで、発光素子領域１１２全体として均等な光が出射される。
その結果、第１実施形態同様、発光量が小さくなるように調整された、発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の経時劣化が効果的に抑制され、それにより、第２実施形態に係るバックライト制御装置１２０Ａでも発光素子１１０の間の劣化バラツキが効果的に抑えられる。
（第３実施形態）
続いて、上述した実施形態とは異なる態様のバックライト制御装置１２０Ｂについて説明する。本実施形態では、上記発光部１０４，１０４Ａの代わりに発光部１０４Ｂを用い、フィルタ１１４，１１５は用いない。
発光部１０４Ｂは、図９に示すように、発光素子領域１１２における発光素子１１０の密度を変化させている。具体的には、発光素子領域１１２の周縁部１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆにおける発光素子１１０の密度（密集度）を低くして、発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の密度を高くしている。
つまり、発光素子領域１１２の周縁部１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆの発光素子１１０の発光量を大きくし、発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の発光量を小さくすることで、発光素子領域１１２全体として均等な光が出射される。従って、以上のような発光部１０４Ｂにおいても、出力制御部１１１により図７に示すように各発光素子１１０の発光量を調整して、液晶１０７の画面明るさが均等化される。
その結果、第１実施形態同様、発光量が小さくなるように調整された、発光素子領域１１２の中央部１１２ｂ，１１２ｅの発光素子１１０の経時劣化が効果的に抑制され、それにより、第３実施形態に係るバックライト制御装置１２０Ｂでも発光素子１１０の間の劣化バラツキが効果的に抑えられる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、発光素子は、その発光量をパルス幅で制御するものに限らず、電流値や電圧値で制御するものであってもよい。また、発光素子はＬＥＤ素子に限らず、レーザダイオード素子やＥＬ素子等であってもよい。
図１は、本発明の実施形態に係る液晶パネルユニットの構成を示したブロック図である。 図２は、図１に示した発光部の構成を示した図であり、（ａ）は左右端部の発光素子の発光量が抑えられている態様を示し、（ｂ）は上下端部の発光素子の発光量が抑えられている態様を示している。 図３は、図１に示した液晶の画面を示した図であり、（ａ）は左右端部に黒い帯状部分が表示されている態様を示し、（ｂ）は上下端部に黒い帯状部分が表示されている態様を示している。 図４は、発光部の発光素子における明るさと時間との関係を示したグラフである。 図５は、本発明の実施形態に係るゲイン調整フィルタを機能的に示した図である。 図６は、図５のゲイン調整フィルタの概略構成を示した側面図である。 図７は、発光部の各領域における発光素子１個あたりの発光量を示した図である。 図８は、異なる態様のバックライト制御装置を示した図である。 図９は、異なる態様のバックライト制御装置を示した図である。
符号の説明
１００…液晶パネルユニット、１０１…バックライトユニット、１０３…液晶パネル、１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ…発光部、１０７…液晶、１１０…発光素子、１１１…出力制御部、１１２…発光素子領域、１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｆ…周縁部、１１２ｂ，１１２ｅ…中央部、１１３…ゲイン調整フィルタ、１１４，１１５…フィルタ、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ…バックライト制御装置。

Claims (5)

  1. 一方面側に複数の発光素子が配置されており、液晶の背面側から前記発光素子の光を照射する発光手段を有し、且つ、前記液晶の映像表示レベルに応じてコントラストが最適化されるように前記発光手段の前記各発光素子の出力を調整するバックライト制御装置であって、
    前記発光手段の前記発光素子が配置された発光素子領域において、その周縁部と中央部とで前記発光素子の密度が異なる、バックライト制御装置。
  2. 前記発光手段の前記発光素子領域において、前記中央部の前記発光素子の密度が前記周縁部の前記発光素子の密度より高い、請求項１に記載のバックライト制御装置。
  3. 前記発光素子領域の前記中央部及び前記周縁部のうち、密度が高い方の前記発光素子の出力が密度が低い方の前記発光素子の出力よりも小さい、請求項１又は２に記載のバックライト制御装置。
  4. 一方面側に複数の発光素子が配置されており、液晶の背面側から前記発光素子の光を照射する発光手段を有し、且つ、前記液晶の映像表示レベルに応じてコントラストが最適化されるように前記発光手段の前記各発光素子の出力を調整するバックライト制御装置であって、
    前記発光手段の前記発光素子が配置された発光素子領域において、その周縁部の前記発光素子の出射方向が前記発光素子領域の中央部側に傾いている、バックライト制御装置。
  5. 一方面側に複数の発光素子が配置されており、液晶の背面側から前記発光素子の光を照射する発光手段を有し、且つ、前記液晶の映像表示レベルに応じてコントラストが最適化されるように前記発光手段の前記各発光素子の出力を調整するバックライト制御装置であって、
    前記発光手段の前面に配置され、前記発光手段の前記発光素子が配置された発光素子領域の中央部に位置する前記発光素子のみのゲイン出力を上げるゲイン調整フィルタを有し、且つ、前記発光素子領域の前記中央部に位置する前記発光素子の出力が、前記発光素子領域の周縁部に位置する前記発光素子の出力よりも小さい、バックライト制御装置。
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