JP2011188360A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テレビ受像機を視聴するときに、照明器具を使用せず、省電力でかつ、迫力のあるＴＶ画像を鑑賞できるようにする。
【解決手段】テレビ受像機１に液晶表示装置が組み込まれており、液晶表示パネルがテレビ受像機の表示画面２となっている。液晶表示装置におけるバックライトの１部をテレビ受像機１の外部に導き、テレビ受像機の背景輝度として使用する。背景輝度として使用するバックライトからの光は、テレビ受像機１の後方に放射する。バックライトの光量は一定なので、開閉窓６１の面積を制御することによって、背景輝度を調整する。開閉窓６１の面積は、表示画像の明るさに対応してリニアモーター等によって自動的に調整し、画像に応じた背景輝度を得る。
【選択図】図５

Description

本発明は表示装置に係り、特にテレビ受像機周辺の背景輝度をテレビ受像機から供給することを特徴とする液晶表示装置を有するテレビ受像機に関する。

液晶表示装置は、ディスプレイ装置を薄くできること、重量が大きくならないこと等から、コンピュータ用ディスプレイ、携帯電話用端末等からＴＶ等にいたるまで、需要が拡大している。特に最近では、大画面のＴＶや、ＴＶを視聴できる比較的大型のパソコンモニタ等への用途が広がっている。

一般に、ＴＶ用あるいはパソコンモニタ用の液晶表示装置では、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置して、バックライトからの透過光を画素ごとに制御することによって画像を形成している。バックライトの光源には蛍光管あるいは発光ダイオード等が用いられている。これらは、家庭で使用される照明装置と同じ光源である。

一般の家庭において、夜間はＴＶ装置と照明装置の両方が点灯・表示されている。照明装置の照度はスイッチ等の操作をしない限り常に一定である。ＴＶ装置では、表示される映像の情報によって画面輝度が異なる。

ところで、照明によるＴＶ画面に対する背景の照度は、ＴＶの画面輝度によって最適な照度に制御されることが好ましい。「特許文献１」には、ＴＶ画面の映像によって背景照明の輝度あるいは背景照明の色度を変化させて、ＴＶの画面を最も迫力のある環境で視聴するシステムが記載されている。

一方、「特許文献２」および「特許文献３」には、液晶表示装置のバックライトからの光の一部をＴＶの前面に導き、ロゴマーク等の固定表示のイルミネーションとして使用する構成が記載されている。

特許第４１７６２３３号公報 特開２００５−１２６１６号公報 特開２００８−２９２５２６号公報

従来は、背景照明はＴＶ画像にあった照明とはなっておらず、画像を最適な環境において視聴されていなかった。「特許文献１」に記載の発明は、ＴＶ受像機とは別個に、照明装置、音響装置等を配置し、これらを画像に適するようにコンピュータ制御するものであるが、このためのシステムのコストが嵩む。また、省電力には必ずしも適していない。

「特許文献１」および「特許文献２」に記載の発明は、バックライトの光の一部をＴＶ受像機に表示されるロゴマーク等の固定表示の照明に使用するものである。したがって、ＴＶ受像機が置いてある部屋の照明には供しておらず、部屋の照明には別途照明装置が必要である。したがって、省電力という面では、大きな効果は無い。

本発明の課題は、ＴＶ画像に適した背景輝度の制御を大掛かりな装置を必要とせずに実現することである。また、ＴＶ受像機を動作させているときは、ＴＶ受像機が置いてある部屋の照明器具を使用しなくても済むようにして家庭での使用電力を低減させることである。

本発明は以上のような課題を解決するために、ＴＶに使用されている液晶表示装置のバックライトの光の一部を部屋の照明、すなわち背景照明として使用することである。バックライトからの光をＴＶ受像機の前面ではなく、後方、あるいは、側方に放出する構成とする。また、バックライトからの背景照明の明るさをＴＶ画像に合わせて制御する手段を有する。

また、本発明の他の手段は、ＴＶを視聴するときは、部屋の照明を使用せず、ＴＶ受像機に予めセットされた発光ダイオード等を使用する。この発光ダイオードからの光はＴＶ受像機の前面には放射せず、ＴＶ受像機の後方、あるいは側方に放射する。また、背景照明として使用する発光ダイオードの輝度を、ＴＶ画像に合わせて調整する手段を有する。

本発明によれば、液晶表示装置のバックライトからの光を部屋の背景照明として使用することが出来るので、実質的なコスト増を伴わずにＴＶ画像に適した背景照明を得ることが出来る。また、バックライトによる背景照明の明るさをＴＶ画像に合わせて制御するので、臨場感があり、かつ、迫力のあるＴＶ画像を得ることが出来る。

また、本発明によれば、液晶表示装置のバックライトからの光をＴＶ受像機の前方ではなく、後方、あるいは側方に放射するので、ＴＶ画像の視認性を損なうことなく、むしろ、演出効果を増加させることが出来る。

さらに、本発明によれば、夜間、ＴＶを視聴するときは、部屋の照明を必要とせず、液晶表示装置のバックライトのみの電力で済むので、省エネルギーの効果がある。

さらに、ＴＶ受像機の背景照明として、液晶表示装置のバックライトではなく、ＴＶ受像機に取り付けられた発光ダイオード等を使用する場合であっても、発光ダイオードの輝度は、ＴＶ画像に合わせて制御するので、発光ダイオードに対して大きな電力を供給し続ける必要が無いので、省エネルギーの効果がある。

発光ダイオードは、別途照明器具として用意するのではなく、ＴＶ受像機に取り付けられているので大幅なコスト増にはならない。また、発光ダイオードはＴＶ受像機に取り付けられているので、発光ダイオードの輝度の制御に対するフィードバックを容易に実施することが出来る。

本発明の概要を示す模式図である。 実施例１で使用される液晶表示装置の断面図である。 画面の表示輝度と最適画面背景輝度の関係を示すグラフである。 画像の平均輝度レベルと最適画面背景輝度の関係を示すグラフである。 実施例１のテレビ受像機の斜視図である。 開閉窓が全開した状態を示す平面図である。 開閉窓が全閉した状態を示す平面図である。 開閉バーの平面図である。 実施例１のテレビ受像機の側面図である。 実施例２のテレビ受像機の斜視図である。 実施例２の光源装置の平面図である。 実施例２のテレビ受像機の側面図である。 実施例２の他の例によるテレビ受像機の側面図である。 実施例２のさらに他の例によるテレビ受像機の側面図である。

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳しく説明する。

図１は本発明の概要を示す模式図である。図１において、ＴＶ受像機の上方からはＴＶ受像機に対する背景照明がＴＶ受像機の上方に向かって放出される。図１のＴＶ受像機が置いてある部屋では照明器具は点灯されていない。部屋の照明は、ＴＶ受像機内における液晶表示装置のバックライトの光が使用されている。ＴＶ受像機の上部から後方に向かって放射されたバックライトからの光は、壁で反射して、部屋の照明を行う。

ＴＶ画像を視るためには、部屋の照明は大きくする必要は無い。後で説明するように、ＴＶ画像の輝度によって最適な部屋の明るさが存在する。図１において、ＴＶ受像機の上部から放出される光の量は、ＴＶ画像によって変化させている。

図２は図１のＴＶ受像機に組み込まれている液晶表示装置の断面模式図である。図２において、液晶表示パネル１０の背面にはバックライトが配置され、液晶表示パネル１０とバックライトとはフレーム３０に収容されている。図２における液晶表示パネル１０において、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）や画素電極がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ等が形成された対向基板との間に液晶が挟持されている。また、ＴＦＴ基板には下偏光板が、対向基板には上偏光板が貼り付けられている。

液晶表示パネル１０の背面に配置されたバックライトにおいて、光源には、蛍光管２１が使用されている。ＴＶ受像機によっては、光源は蛍光管２１の代わりに発光ダイオードが使用されている。図２において、蛍光管２１の背後には、白色ＰＥＴ樹脂（Polyethylene terephthalate）等によって形成された反射板２２が配置され、蛍光管２１からの光を液晶表示パネル１０側に反射する。

蛍光管２１の上側には、拡散板２３が配置されている。拡散板２３は、アクリルあるいはポリカーボネイト等の透明樹脂で形成されている。拡散板２３の役割は、蛍光管２１からの光を均一にして、液晶表示パネル１０の方向に出射することである。拡散板２３の上には、光学シート群２４が配置されている。

光学シート群２４は、通常は複数の拡散シートが使用されている。拡散シートの役割は蛍光管２１からの光をさらに均一化することである。拡散シートが複数使用されているのは、拡散の効果をより大きくするためである。場合によっては、液晶表示パネル１０方向へ光をより多く集めるために、拡散シートに加えてプリズムシートを使用する場合もある。光学シート群２４と液晶表示パネル１０との間には、わずかな隙間が存在している。

図２において、蛍光管２１からの光は、すり鉢状の反射板２２によって大部分は液晶表示パネル１０の方向に向けられている。しかし、本発明は、反射板２２およびフレーム３０の一部に切り欠きを設け、バックライトからの光を外部に放出している。図２において、矢印Ｌはバックライトからの光が外部に放出される様子を示している。図２における光Ｌが出射する方向は図１に示すＴＶ受像機の上部の方向である。後で説明するように、ＴＶ受像機の上方には、窓枠６３と開閉バー６２によって構成される複数の開閉窓６１が形成され、外部に出射する光の量を調整する。

ＴＶ画像の輝度と対応する好ましい背景輝度、すなわち部屋の明るさとの間には所定の関係が存在する。簡単に言えば、画面が明るい画像であれば、対応する部屋の適切な明るさは大きくなり、画面が暗い画像であれば、対応する部屋の適切な明るさは小さくなる。

図３はこの関係を定量的に表示したものである。図３において、横軸は、表示輝度であり、単位はｃｄ/ｍ^２である。図３における表示輝度は、画像の白ピークの値である。縦軸は、画面の背景輝度であり、単位はｃｄ/ｍ^２である。図３における画面の背景輝度は、ＴＶ受像機付近における部屋の明るさである。図３からわかるように、画面の表示輝度が大きくなるにしたがって、適切な背景輝度、すなわち、適切な部屋の明るさは急激に上昇する。

図４は画像の平均輝度レベル（％）と画面背景の輝度（ｃｄ/ｍ^２）の関係を示すグラフである。画像の平均輝度レベルとは、画面を白にしたときの明るさを１００％とし、画面を黒にしたときの明るさを０％としたときに、平均の絵の明るさを何％に設定するかという値である。画面の平均輝度レベルはＴＶ受像機によって設定されている。

例えば、平均輝度レベルを２５％とした場合は、平均の絵の明るさは白画面の２５％であるということである。図４からわかるように、平均輝度レベルを大きくしても、適切な画面背景の輝度、すなわち、適切な部屋の明るさは大きくは変化しない。

図３および図４からわかるように、適切な画面背景の輝度、すなわち、部屋の明るさは、表示輝度によって調節されることが理想である。すなわち、ニュース番組のような比較的表示輝度が大きい画面では、部屋の明るさは大きくし、映画のような表示輝度が小さい画面では部屋の明るさは小さくするのがよい。

従来は、例えば、ＴＶ番組を視る場合、画面の背景輝度は、照明器具によって一定に保たれているので、画面に合わせて背景輝度を変えることは出来ず、最良の条件でＴＶ画像を視るということはできなかった。

ところで、本実施例は、背景輝度の光源として液晶表示装置のバックライトを使用するものであるが。バックライトの輝度も一般には、一定に保たれている。すなわち、画面の明るさは液晶によって制御され、バックライトの輝度は一定である。したがって、単純にバックライトを背景輝度の光源として使用する場合も、画面の明るさに応じて背景輝度を変えることは出来ない。

これに対して、本発明は、背景輝度の光源としてバックライトを使用するとともに、図５〜図１０に示すような、液晶表示装置のバックライトからＴＶ受像機の外部に放出される光の量を制御する手段を有する。図５は、このような手段を有する、本発明によるＴＶ受像機の模式図である。

図５において、ＴＶ受像機の上部には複数の開閉窓６１が形成されている。この開閉窓６１の大きさを変化させることによって、バックライトの光が外部に放射される量を調整する。図２に示すバックライトに対する切り欠き部は図５における複数の開閉窓６１に対応して形成されている。

図６は、図５に示すＴＶ受像機を上から見た平面図であり、開閉窓６１の構成の平面図を示している。図６において、ＴＶ受像機のフレーム３０の上に窓枠６３が形成されている、窓枠６３には多数の枠開口６３１が形成されている。窓枠６３の内側には長尺の開閉バー６２が挿入されている。開閉バー６２には図８に示すように、多数の開口６２１が形成されている。 図６は、窓枠６３に形成された多数の枠開口６３１と開閉バー６２に形成された多数の開口６２１とが一致している場合であり、開閉窓６１の大きさが最大となっている。図７は、開閉バー６２を矢印の方向に引いた上体を示している。図７の状態では、窓枠６３に形成された枠開口６３１と、開閉バー６２に形成された開口６２１とが完全にずれた状態であり、開閉窓６１は完全に閉じた状態となっている。すなわち、図７の状態では、バックライトからの光は外部には漏れず、背景輝度はゼロの状態となる。実際には、図６と図７の間の状態となり、開閉バー６２を動かす量によって、背景輝度を調整している。

図８は開閉バー６２の平面図である。図８において、開閉バー６２には、長方形の開口６２１が所定のピッチで多数、インライン状に形成されている。窓枠６３に形成された枠開口６３１は、図７に図示されており、開閉バー６２の場合と同様にして、枠開口６３１が所定のピッチで多数インライン状に形成されている。但し、図７においては、枠開口６３１は開閉バー６２によって閉じられている。

図９は、本発明におけるＴＶ受像機の上部の側面図である。図９において、ＴＶ受像機のフレーム３０の上に窓枠６３が形成され、窓枠６３の内部に開閉バー６２が挿入されている。窓枠６３に形成された枠開口６３１と開閉バー６２に形成された開口６２１の位置関係によって開閉窓６１の大きさが決定される。なお、図９において、右側に表示画面２が形成されている。

本発明においては、光センサによって画面の表示輝度または背景輝度をモニターする。そして、光センサの出力に応じて開閉バー６２をリニアモーター等によって移動させる。これによって画面の表示輝度に応じてバックライトの光による背景輝度、すなわち、テレビ受像機１付近の部屋の明るさを調整することが出来る。

なお、開閉窓６１を閉じるとバックライトから液晶表示パネル１０に向かう光が多くなる。そうすると、画面の表示輝度が大きくなる。その結果、適切な背景輝度も大きくなる。すなわち、画面輝度と適切な背景輝度を求めるには、単純に１度の計算では済まず、複数の計算をおこなって所定の開閉窓６１の大きさを設定する。ただし、このような計算は、予め計算式を搭載しておくことによって高速に演算することが出来る。

あるいは、予め、画面輝度と背景輝度を適切な値に設定するためのルックアップテーブルを組み込んでおく。すなわち、所定の画面輝度と開閉窓６１の大きさの関係を予め計算しておき、これをメモリに格納し、光センサの出力に応じて、開閉窓６１の大きさを設定しておいてもよい。

なお、図５〜図９に示すように、開閉窓６１がＴＶ受像機の上部に形成されていると、ごみやほこりが開閉窓６１を通してバックライトの内部に侵入する恐れがある。バックライトの内部にごみやほこりが侵入すると、画像欠陥を生ずる。これを防止するために、フレーム３０等の切り欠き部分に透明樹脂によるカバーを設置するのがよい。

また、図５〜図９において、開閉窓６１はＴＶ受像機の上部に形成され、バックライトからの光はＴＶ受像機の上方に放射される。この場合、上方に放射される光は、ＴＶ受像機の表示画面２側ではなく、ＴＶ受像機の背面側に放射されるのがよい。ＴＶ受像機の背面側に放射された光は、壁等において反射し、ＴＶ画像に対して良好な演出効果を生ずる場合がある。

さらに、図５〜図９において、開閉窓６１はＴＶ受像機の上部に形成されているが、開閉窓６１は、ＴＶ受像機の側部に形成されていてもよい。この場合も、バックライトからの光は、ＴＶ受像機の表示画面２側ではなく、ＴＶ受像機の背面側に放射されるのがよい。また、この場合も、フレーム３０の切り欠き部に透明板、あるいは、透明フィルムを設置すれば、バックライトにごみやほこりが侵入することを防ぐことが出来る。

以上は開閉窓６１の大きさを画面表示輝度に合わせて自動的に調整するとしたが、自動的に調整する代わりに、テレビの視聴者がリモコンによって開閉させるようにしても良い。この場合は、テレビの視聴者の好みによって背景輝度の明るさを調整することが出来る。また、番組によって容易に適切な背景輝度に設定することが出来る。

なお上部への光の放出は、液晶画面の表示において、表示画面の上部が暗くなってしまう。その対策として、画面下部をバックライトにて暗くするか、表示する映像情報を暗くすることで、上下均一化を図る手段がある。

実施例１は、ＴＶ受像機に組み込まれている液晶表示装置のバックライトを利用して背景輝度、すなわち必要な部屋の明かりを得る構成である。本実施例は、液晶表示装置のバックライトを用いずに、ＴＶ受像機に必要な背景輝度を得るための光源を配置する。本実施例は、適切な背景輝度を得るための制御が容易である。また、光源はＴＶ受像機に設置され、ＴＶ画像に応じて光の強度を変化させるので、従来のように、照明器具によって一定の光を供給する場合に比べて省エネルギーの構成とすることが出来る。

図１０は本実施例によるＴＶ受像機の模式図である。図１０において、ＴＶ受像機の上部に光源装置７０が面状に配置されている。光源装置７０は面状であるので、特定部分のみが光って、ＴＶ画像の視認を害することは無い。また、面光源からの光の強度をＴＶ画像に合わせて変化させることによって演出効果を増すことが出来る。

図１１は図１０を上部から見た平面図である。図１１において、光源装置７０として発光ダイオード５０が２×１０個配列している。ダイオードを用いることによって光源からの光の強度を容易に調整することが出来る。図１１における発光ダイオード５０は白色の発光ダイオードである。発光ダイオードは白色に限らず、赤、緑、青等の発光ダイオードを組み合わせて用いることが出来る。この場合、ＴＶ画像、あるいはビデオ画像等に合わせて光源装置７０からの光の色度を変化させることが可能である。

図１２は、本実施例におけるＴＶ受像機の上部の側面図である。図１２において、ＴＶ受像機の上部には光源装置７０が取り付けられている。図１２において、光源である発光ダイオード５０からの光は、上方に向かうので、ＴＶ画像を見る場合の妨げになることは無い。

図１２では、光源装置７０からの光は、ＴＶ受像機の上方に向かうが、より好ましくは光源装置７０からの光は、やや後方に向かうのがよい。このためには、図１３に示すように、光源装置７０の面をやや後方に傾け、光がＴＶ受像機後方の壁１００に向かうような構成とすればよい。この場合、光源装置７０からの光は後方の壁１００を照射し、壁１００からの反射光によって背景輝度が形成されているので、演出効果がより優れる、
図１４は、光源装置７０をＴＶ受像機の背面の上部に取り付けることによって、光源装置７０からの光が壁１００から反射する光によって背景輝度を形成する構成である。図１４に示す矢印は光が壁１００で反射する例を示すが、実際には、光源装置７０からの光は指向性は無いので、テレビ受像機１の周辺全体に背景輝度を形成することが出来る。図１４のような構成であれば、光源装置７０として発光ダイオード５０の代わりに蛍光管２１を使用することも出来る。

以上は、光源装置７０をテレビ受像機１の上部あるいは、背面上部に設置するとして説明したが、光源装置７０はテレビ受像機１の側部に配置してもよいし、側部と上部に設置しても良い。いずれにせよ、光源装置７０からの光は、テレビ受像機１の前方ではなく、側方あるいは後方に向けて出射するのが良い。

以上の説明では、光源装置７０は、画面表示輝度に応じて自動的に設定されるとしたが、テレビ視聴者がリモコンによってマニュアルで設定するようにしても良いことは実施例１と同様である。また、該光源装置７０は、テレビ受像機１周辺のみを照明すれば良いので、別途照明器具によって部屋全体を明るくするよりも省電力とすることが出来る。

１…テレビ受像機、 １０…液晶表示パネル、 ２１…蛍光管、 ２２…反射板、 ２３…拡散板、 ２４…光学シート群、 ３０…フレーム、 ３５…切り欠き、 ５０…発光ダイオード、 ６１…開閉窓、 ６２…開閉バー、 ６３…窓枠、 ７０…光源装置、 １００…壁、 ６２１…開口、 ６３１…枠開口。

Claims (7)

1. 上面、側面、下面を有するフレーム内に、液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置が収容され、表示画面を有する表示装置であって、
   前記フレームの上面または側面には、前記バックライトからの光を前記表示装置の側面および背面に放出することが出来る開口が形成され、
   前記開口の面積は、前記表示画面に形成される画像の明るさとの関係で変化させることが出来る機構を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記開口の面積は、画面の表示輝度または背景輝度をモニタし、前記モニタの信号をフィードバックすることによって、自動的に設定されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記開口の面積は、マニュアルによって設定されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 上面、側面、下面を有するフレーム内に、液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置が収容され、表示画面を有する表示装置であって、
   前記バックライトは光源、切り欠きを有する反射板、光学シート群を有し、
   前記フレームの上面または側面には、前記反射板の前記切り欠きに対応する部分に切り欠きを有し、
   前記フレームの前記切り欠き部分に対応して、開口を有する照明制御手段が形成され、
   前記照明制御手段の前記開口は、前記表示画面に形成される画像の明るさとの関係で変化させることが出来ることを特徴とする表示装置。
5. 前記開口の面積は、画面の表示輝度または背景輝度をモニタし、前記モニタの信号をフィードバックすることによって、自動的に設定されることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 上面、側面、下面を有するフレーム内に、液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置が収容され、表示画面を有する表示装置であって、
   前記フレームの上面または側面には、前記表示装置の側面および背面に光を放出することが出来る照明手段が形成され、
   前記照明手段からの光の量は、前記表示画面に形成される画像の明るさとの関係で変化させることが出来る機構を有することを特徴とする表示装置。
7. 上面、側面、下面および背面を有するフレーム内に、液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置が収容され、表示画面を有する表示装置であって、
   前記フレームの背面には、前記表示装置の背面に光を放出することが出来る照明手段が形成され、
   前記照明手段からの光の量は、前記表示画面に形成される画像の明るさとの関係で変化させることが出来る機構を有することを特徴とする表示装置。

Images