JP2008159550A - バックライト制御装置及びバックライト制御方法 - Google Patents

バックライト制御装置及びバックライト制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 直下型方式であっても、高い精度で発光制御をおこなうことができるバックライト制御装置及びバックライト制御方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るバックライト制御装置１１４の発光部１０１は直下型方式のものである。そのため、従来のように一部に光センサを配置しても、発光部１０１全体の発光強度を測定することができない。ところが、バックライト制御装置１１４においては、光センサ１１３が各光源１０８の検出をおこない、測定装置１１２がその発光強度を測定し、且つ、バックライト制御部１１０が測定装置１１２の測定結果に基づいて、各光源１０８の発光強度の制御をおこなうにようなっているため、発光部１０１全体の発光強度を測定した上で、エリア間のバラつきが抑えられた高精度の発光制御が実現されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、バックライト制御装置及びバックライト制御方法に関するものである。
現在、液晶ＴＶ等に用いられるバックライト制御装置としては、光センサを用いて光源の発光強度を測定し、その測定結果を用いて白色点や輝度特性の制御を行っているものがある。これら従来のバックライト制御装置は導光板方式による全面点灯型であり、導光板の一部に光センサを配置することで発光強度の測定が可能となっており、複数の光源を使用した場合であっても発光強度の測定ができるようになっている。
特開２００５−３０２７３７号公報
近年、導光板方式に代わりとして、導光板を用いない直下型方式のバックライト制御装置の開発が進められている。この直下型方式のバックライト制御装置では、発光部の光源は、隔壁で囲まれたエリア毎に光源が配置される。そのため、そのエリア毎に光源の発光強度を測定する必要があり、センサを発光部の一部にだけに取り付けても、発光部の発光面全域の発光強度を正確に測定することはできず、高い精度での発光制御を実現することができなかった。
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、直下型方式であっても、高い精度で発光制御をおこなうことができるバックライト制御装置及びバックライト制御方法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、仕切られた複数のエリア毎に光源が配置された発光手段と、発光手段の光源の光を検出して、光源の発光強度を測定する測定手段と、測定手段の測定結果に基づいて、発光手段の光源の発光強度を制御する制御手段とを備える。
このバックライト制御装置は、仕切られた複数のエリア毎に光源が配置された発光手段を備えた、直下型方式のものである。そのため、従来のように一部に光センサを配置しても、発光手段全体の発光強度を測定することができない。ところが、本発明に係るバックライト制御装置は、測定手段が、各光源の光を検出してその発光強度を測定すると共に、この測定手段の測定結果に基づいて、制御手段が各光源の発光強度の制御をおこなうため、発光手段全体の発光強度を測定した上での高精度の発光制御を実現することができる。
また、測定手段は、エリア毎に順次発光する複数の光源それぞれの発光強度を時分割で測定する態様であってもよい。この場合、発光手段の複数の光源を、少ない測定手段で効率よく測定することができる。
また、光源が、ＲＧＢ三原色からなる複数のＬＥＤ、ＥＬ及びＬＤのいずれかの光学素子によって構成されている態様であってもよい。この場合、白色光源を実現することができる上、必要に応じてＲＧＢ三原色を単色で発光させることが可能である。
また、測定手段は、順次点灯する複数の光学素子それぞれの発光強度を時分割で測定する態様であってもよい。この場合、光学素子それぞれの発光強度を効率よく測定することができる。
また、測定手段が、光源が配置されたエリアから光源の光を導出する光導波路と、光導波路によって導出された光を測定する測定装置とを有する態様であってもよい。この場合、光導波路によって光源の光を、電気信号等ではなく光のまま導出することでき、導出した後に電気信号等に変換することができる。
また、光導波路のエリア側の端部に取り付けられる集光素子をさらに備える態様であってもよい。この場合、光導波路を伝播する光の強度が向上し、測定手段による測定精度の向上が図られる。
また、光導波路が光ファイバである態様であってもよい。この場合、入手が容易な光ファイバで光導波路を構成することができる。
また、制御手段は、測定手段の測定結果から光源の発光強度が所定レベルに達しているか否かを判定する判定手段と、判定手段によって発光強度が所定レベルに達していないと判定された光源の発光強度を上げる光出力調整手段とを有する態様であってもよい。この場合、実際に発光強度が所定レベルに達していない光源についてのみ、発光強度の調整がおこなわれるため、効率のよい発光制御をおこなうことができる。
また、判定手段は、光源の発光強度の基準値を格納する格納部と、光源の発光強度が所定レベルに達しているか否かの判定を、格納部に格納された基準値と測定手段の測定結果との比較によっておこなう比較手段とを有する態様であってもよい。この場合、基準値との単なる比較により、簡単に光源の発光強度の判定をおこなうことができる。
本発明に係るバックライト制御方法は、測定手段が、仕切られた複数のエリア毎に光源が配置された発光手段から、発光手段の光源の光を検出して、光源の発光強度を測定するステップと、制御手段が、測定手段の測定結果に基づいて、発光手段の光源の発光強度を制御するステップとを含む。
このバックライト制御方法が適用される発光手段は、仕切られた複数のエリア毎に光源が配置された、直下型方式のものである。そのため、従来のように一部に光センサを配置しても、発光手段全体の発光強度を測定することができない。ところが、本発明に係るバックライト制御方法は、測定手段が、各光源の光を検出してその発光強度を測定すると共に、この測定手段の測定結果に基づいて、制御手段が各光源の発光強度の制御をおこなうため、発光手段全体の発光強度を測定した上での高精度の発光制御を実現することができる。
本発明によれば、直下型方式であっても、高い精度で発光制御をおこなうことができるバックライト制御装置及びバックライト制御方法が提供される。
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、例えば液晶テレビ等に用いられ、図１に示すように、発光部１０１と、発光部１０１の前面に配置されたプリズムシート１０３を挟む一対の拡散板１０２，１０４と、前側の拡散板１０４の前面に配置された液晶１０６を挟む一対の偏光板１０５，１０７とを有している。
なお、一般的には、発光部１０１と、プリズムシート１０３と、一対の拡散板１０２，１０４とを合わせてバックライトユニットと呼ぶ。また、このバックライトユニットの前面に配置された、液晶１０６と、一対の偏光板１０５，１０７とを合わせて液晶パネル部と呼ぶ。一般的な液晶テレビは、このようにバックライトユニットと液晶パネル部とによって構成されている。
この液晶パネルユニット１００の発光部（発光手段）１０１は、パネル形状を有しており、マトリクス配置（例えば、５×７）された複数の光源ユニット１２０によって構成されている。それぞれの光源ユニット１２０は、拡散板１０２等との重なり方向に延びる隔壁１２４によって四方を囲まれている。それにより、発光部１０１は、隔壁１２４によって複数のエリアに仕切られている。
発光部１０１の複数のエリアそれぞれには、図２に示すように、ＲＧＢ三原色の３個のＬＥＤ１２１，１２２，１２３からなる光源１０８が配置されている。つまり、光源１０８は、赤色ＬＥＤ１２１、緑色ＬＥＤ１２２及び青色のＬＥＤ１２３によって構成されており、これらを混色させながら前面から光が出射されるようになっている。そして、以上のような複数の光源１０８によって発光部１０１が全面発光して、上記液晶パネル部の背面から発光部１０１が光を照射する、直下型方式のバックライトユニットとなっている。
また、発光部１０１の各エリアそれぞれには、図３に示すように光センサ１１３（例えば、フォトダイオード）が、光源１０８の発光を検出できる位置に配置されている。この光センサ１１３は、図４に示すように測定装置１１２に接続されている。なお、光センサ１１３と測定装置１１２との間の配線は、発光部１０１の背面において這い回すことが好ましい。
この測定装置１１２は、光センサ１１３の出力を受けて、各エリアの光源１０８の発光強度を測定する部分である。この測定装置１１２と光センサ１１３とにより、本発明における測定手段が構成されている。
そして、測定装置１１２において測定された光源１０８の発光強度は、バックライト制御部（制御装置）１１０に送られる。このバックライト制御部１１０は、発光部１０１の光源１０８の発光強度の測定の際、それぞれの光源１０８を端から順次点灯させる部分である。また、バックライト制御部１１０は、上記測定手段によって測定された測定結果に基づいて、発光部１０１の光源１０８の発光強度を制御する部分である。
図４に示す発光部１０１と、光センサ１１３を有する測定装置１１２と、バックライト制御部１１０とによって、本発明におけるバックライト制御装置１１４が構成されている。
次に、図５を参照しつつ、バックライト制御部１１０についてより詳しく説明する。
図５に示すように、バックライト制御部１１０は、点灯エリア制御部１３０と、格納部１３１と、比較部１３２と、光出力調整部１３３とを含んで構成されている。
格納部１３１には、発光部１０１の光源１０８それぞれの発光強度の基準値（例えば、出荷時における発光強度の初期値）が格納されている。そして、比較部（比較手段）１３２は、上記測定装置１１２から受け付けた各光源１０８の測定結果と、格納部１３１に格納されている当該光源１０８の発光強度の基準値とを比較して、その光源１０８の測定時における発光強度が所定レベルに達しているか否か（十分であるか否か）を判定する部分である。この比較部１３２と格納部１３１とにより、本発明における判定手段（判定部）が構成されている。
点灯エリア制御部１３０は、比較部１３２が測定装置１１２から受け付ける測定結果が、どのエリアの光源１０８の測定結果なのかを、比較部１３２に通知する部分である。例えば、点灯エリア制御部１３０が指定したエリアの（指定した色の）光源１０８を点灯させている際に、点灯エリア制御部１３０は、比較部１３２に対してそのエリアの識別情報を通知する。
光出力調整部（光出力調整手段）１３３は、比較部１３２の判定結果に基づき、比較部１３２によって発光強度が上記所定レベルに達していない（不十分である）と判定されたエリアの光源１０８の発光強度を上げる。より具体的には、光出力調整部１３３は、当該光源１０８のパルス幅を調整することにより発光強度（輝度）を上げる。
以上で説明したとおり、点灯エリア制御部１３０により発光部１０１の各光源１０８が順次（つまり、時分割で）点灯されるため、その発光強度が、測定装置１１２によりやはり時分割で測定される。
次に、上述したバックライト制御装置１１４における発光制御の手順について、図６のフローチャートを参照しつつ説明する。
発光部１０１の発光を制御する際には、まず、バックライト制御部１１０の点灯エリア制御部１３０により所定エリアの光源１０８を点灯させ、その光源１０８の発光を当該エリアの光センサ１１３で検出すると共に、その発光の発光強度を測定装置１１２によって測定する（ステップ１）。
続いて、測定装置１１２によって測定された光源１０８の発光強度をバックライト制御部１１０の比較部１３２が受け付け、且つ、比較部１３２は格納部１３１から対応する基準値を抽出し、それらの比較をおこなう（ステップ２）。
そして、光出力調整部１３３が、比較部１３２から比較結果（すなわち、当該光源１０８の発光強度が所定レベルに達しているか否か、及び、その差分）を受け付け、発光強度が所定レベルに達していない場合には差分だけ光源１０８の強度を上げて（ステップ３）、制御フローが終了する。
以上で詳細に説明したとおり、バックライト制御装置１１４の発光部１０１は直下型方式のものである。そのため、従来のように一部に光センサを配置しても、発光部１０１全体の発光強度を測定することができない。ところが、バックライト制御装置１１４においては、光センサ１１３が各光源１０８の検出をおこない、測定装置１１２がその発光強度を測定し、且つ、バックライト制御部１１０が測定装置１１２の測定結果に基づいて、各光源１０８の発光強度の制御をおこなうようになっているため、発光部１０１全体の発光強度を測定した上で、エリア間のバラつきが抑えられた高精度の発光制御が実現されている。
また、測定手段が、エリア毎に順次発光する複数の光源１０８それぞれの発光強度を時分割で測定する態様であるため、発光部１０１の複数の光源１０８を、１つの測定手段で効率よく測定することができる。さらに、光源１０８が、ＲＧＢ三原色からなる３個のＬＥＤ１２１，１２２，１２３によって構成されている態様であるため、白色光源を実現することができる上、必要に応じてＲＧＢ三原色を単色で発光させることが可能である。
なお、測定手段は、各光源１０８を時分割で測定する際に、３個のＬＥＤ１２１，１２２，１２３の赤色、緑色、青色を順次点灯して時分割で測定するようにしてもよい。この場合、各色のＬＥＤの波長の純粋な発光強度を効率よく測定することができる。また、３色全てを一つの光センサ１１３で測定できるためコストの削減が図られる。
また、バックライト制御部１１０が、格納部１３１と比較部１３２とを含む判定手段と、判定手段によって発光強度が所定レベルに達していないと判定された光源１０８の発光強度を上げる光出力調整部１３３とを有する態様であるため、実際に発光強度が所定レベルに達していない光源１０８についてのみ、発光強度の調整がおこなわれるため、効率のよい発光制御をおこなうことができる上、基準値との単なる比較により、簡単に光源１０８の発光強度の判定をおこなうことができる。
（第２実施形態）
次に、上述したバックライト制御装置１１４とは異なる態様のバックライト制御装置１１４Ａについて説明する。
本実施形態における光源ユニット１２０においては、その隔壁１２４に光導波路として光ファイバ１２６が取り付けられており、この光ファイバ１２６は、光源ユニット１２０のエリア内から、光源１０８の光を外部に導出する。なお、光ファイバ１２６の光源ユニット１２０側の端部には、球レンズ（集光素子）１２５が取り付けられており、この球レンズ１２５によって光源１０８の光が光ファイバ１２６内に効率よく集光される。
そして、各光源ユニット１２０に取り付けられた複数の光ファイバ１２６（例えば、符号１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄ）は、図８に示すように、光センサ１１３に接続されており、この光センサ１１３によって各光ファイバ１２６から導出された光が対応する電気信号に変換される。
光センサ１１３からの出力は、第１実施形態と同様の測定装置１１２により、各光源１０８の発光強度として測定される。そして、その測定結果が第１実施形態と同様のバックライト制御部１１０に送られ、バックライト制御部１１０により発光部１０１の発光制御がおこなわれる。
本実施形態におけるバックライト制御装置１１４Ａにおいても、第１実施形態に発光制御と同様の制御フロー（図６参照）により、測定手段として機能する光ファイバ１２６、光センサ１１３及び測定装置１１２が、各光源１０８の発光強度を測定し、且つ、バックライト制御部１１０が測定装置１１２の測定結果に基づいて、各光源１０８の発光強度の制御をおこなうにようなっているため、発光部１０１全体の発光強度を測定した上で、エリア間のバラつきが抑えられた高精度の発光制御が実現されている。
また、第２実施形態に係るバックライト制御装置１１４では、測定手段が、光ファイバ１２６と光センサ１１３と測定装置１１２とを含む構成であるため、光源の光を電気信号ではなく光のまま導出することでき、導出した光を一つの光センサによって効率よく電気信号に変換することができる。そのため、第１実施形態よりも少ない光センサ１１３での発光制御が可能となっており、部品点数やコストを大幅に削減することができる。なお、適宜、複数の光センサ１１３を利用する態様に変更することもできる。
さらに、光ファイバ１２６の端部に球レンズ１２５が取り付けられているため、光ファイバ１２６を伝播する光の強度が向上しており、測定手段による測定精度の向上が図られている。なお、利用する光導波路は、光ファイバに限定されないが、入手が容易な点、省スペースである点、柔軟性を有する点等で光ファイバが好ましい。
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、上述した実施形態では、光源ユニット１２０の光源１０８は、赤色ＬＥＤ１２１、緑色ＬＥＤ１２２及び青色のＬＥＤ１２３によって構成され、これらにより混色させながら出射させるようにしているが、必要に応じて、光源ユニット１２０内で微細な光学系を使ってＲＧＢを均一に混色させる態様にしてもよい。また、各ＬＥＤ１２１，１２２，１２３の位置から拡散板１０２までの距離をある一定距離だけ確保し、これらにより白色になるように混色をしてもよい。さらに、以上の方法を併用して混色をおこなってもよい。なお、３個のＬＥＤの代わりに、赤色、緑色及び青色を有する白色ＬＥＤパッケージの光源を、各エリアに配置してもよい。
このように光源としてＬＥＤを使用した場合には、三原色の光源をそれぞれ駆動できるため、発光強度を測定する際は、各色が単独で発光している状態で測定が可能となり、他の色による影響を取り除く事ができる。すなわち、測定が必要な場合は、各色を順次点灯させて測定する事が可能とである。
また、隣り合う光源ユニット１２０同士の距離は、光源ユニット１２０が密接に配置される距離に限らず、液晶パネルに到達する際に両隣の光に切れ目が無い様に表示される距離を保てる範囲で適宜選択可能である。
さらに、測定タイミングは、液晶パネルユニット１００の電源ＯＮ／ＯＦＦ時、あるいは、カラーシーケンシャルにて通常のＴＶ表示しているとき、若しくは、ユーザが直接調整できるような調整機能をユーザが使用した時などが好適である。
上述した実施形態では、ＲＧＢ三原色からなる３個のＬＥＤを光源としたが、複数の光学素子を用いるのであれば、その数は適宜増減することができる。この光学素子や光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード素子）の他に、ＬＤ（レーザダイオード素子）やＥＬ（エレクトロルミネセンス素子）等を採用することができる。ただし、２色あるいは、多色化された白色を再現する白色ＬＥＤや、有機ＥＬ、無機ＥＬのように各色を単独で再現できない白色光源を使用する場合は、カラーシーケンシャルのように色を順次点灯して測定できないものの、各エリアの発光強度、特に輝度調整を行うことは可能である。
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶パネルユニットを示した分解斜視図である。 図２は、図１に示した液晶パネルユニットの光源ユニットの概略構成を示した斜視図である。 図３は、図２に示した光源ユニットの平面図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係るバックライト制御装置の概略構成を示したブロック図である。 図５は、図４に示したバックライト制御装置のバックライト制御部１１０の内部構成を示したブロック図である。 図６は、図５のバックライト制御装置における発光制御の手順を示したフローチャートである。 図７は、本発明の第２実施形態に係る光源ユニットを示した平面図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係るバックライト制御装置の概略構成を示したブロック図である。
符号の説明
１００…液晶パネルユニット、１０１…発光部、１０８…光源、１１０…バックライト制御部、１１２…測定装置、１１３…光センサ、１１４，１１４Ａ…バックライト制御装置、１２０…光源ユニット、１２１，１２２，１２３…ＬＥＤ、１２４…隔壁、１２６，１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄ…光ファイバ、１３０…点灯エリア制御部、１３１…格納部、１３２…比較部、１３３…光出力調整部。

Claims (10)

  1. 仕切られた複数のエリア毎に光源が配置された発光手段と、
    前記発光手段の前記光源の光を検出して、前記光源の発光強度を測定する測定手段と、
    前記測定手段の測定結果に基づいて、前記発光手段の前記光源の発光強度を制御する制御手段とを備える、バックライト制御装置。
  2. 前記測定手段は、前記エリア毎に順次発光する前記複数の光源それぞれの発光強度を時分割で測定する、請求項１に記載のバックライト制御装置。
  3. 前記光源が、ＲＧＢ三原色からなる複数のＬＥＤ、ＥＬ及びＬＤのいずれかの光学素子によって構成されている、請求項１又は２に記載のバックライト制御装置。
  4. 前記測定手段は、順次点灯する前記複数の光学素子それぞれの発光強度を時分割で測定する、請求項３に記載のバックライト制御装置。
  5. 前記測定手段が、前記光源が配置された前記エリアから前記光源の光を導出する光導波路と、前記光導波路によって導出された光を測定する測定装置とを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバックライト制御装置。
  6. 前記光導波路の前記エリア側の端部に取り付けられる集光素子をさらに備える、請求項５に記載のバックライト制御装置。
  7. 前記光導波路が光ファイバである、請求項５又は６に記載のバックライト制御装置。
  8. 前記制御手段は、前記測定手段の測定結果から前記光源の発光強度が所定レベルに達しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって発光強度が所定レベルに達していないと判定された前記光源の発光強度を上げる光出力調整手段とを有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバックライト制御装置。
  9. 前記判定手段は、前記光源の発光強度の基準値を格納する格納部と、
    前記光源の発光強度が所定レベルに達しているか否かの判定を、前記格納部に格納された前記基準値と前記測定手段の測定結果との比較によっておこなう比較手段とを有する、請求項８に記載のバックライト制御装置。
  10. 測定手段が、仕切られた複数のエリア毎に光源が配置された発光手段から、前記発光手段の前記光源の光を検出して、前記光源の発光強度を測定するステップと、
    制御手段が、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記発光手段の前記光源の発光強度を制御するステップと
    を含む、バックライト制御方法。
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