JP2013054944A - バックライト装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のバックライト装置は、輝度または色を個別に制御可能な複数のブロックから構成されるバックライト装置であって、各ブロックに、複数の白色LED及び複数の原色LEDを含む複数のLEDが設けられており、各ブロックの前記複数のLEDは、四隅に白色LEDが位置するように、マトリクス状に配列されていることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
液晶表示装置において所望の色温度の表示を行う方法は2つある。1つは、白色光源を用いてバックライト装置を構成し、画像信号処理により色温度を調整する方法である。もう1つは、赤色、緑色、青色など複数の原色光源を用いてバックライト装置を構成し、これらの原色光源を所望の色温度を実現する光度比で点灯して加法混色させる方法である。
そこで、ローカルディミング制御によりバックライト装置の消費電力を低減することが考えられる。具体的には、バックライト装置の光源を、画面の領域を分割することにより得られる複数のブロック(領域)毎に区分し、ブロック毎に個別に駆動することにより消費電力を削減することが考えられる。また、このようなローカルディミング制御を利用すれば、画像のコントラストを向上させることができる(特許文献1)。
また、特許文献2には、複数の光源が等間隔で配列され、配列方向に隣接する光源同士では発光色が異なり、複数の光源から発せられた光を混合して照明光を出射するバックライト装置が開示されている。特許文献2に開示のバックライト装置では、発光色が照明光の発光色である少なくとも1つの光源が、側壁に最も近い光源となるように配置されている。
また、特許技術2に開示の技術は、白色光源を常時点灯させて側壁近辺の色ムラを低減する技術である。そのため、特許文献2に開示の技術では、表示色域を優先させるために側壁付近の白色光源の光度を低下させると輝度ムラが発生してしまうという課題がある。また、ローカルディミング制御可能なバックライト装置は想定されていないため、1つのブロックの光源を単独で点灯させた場合に、非点灯ブロックに意図しない色付きが生じてしまうという課題は想定されていない。
度ムラを抑制することのできるバックライト装置を提供することを目的とする。
輝度または色を個別に制御可能な複数のブロックから構成されるバックライト装置であって、
各ブロックに、複数の白色LED及び複数の原色LEDを含む複数のLEDが設けられており、
各ブロックの前記複数のLEDは、四隅に白色LEDが位置するように、マトリクス状に配列されている
ことを特徴とする。
以下、本発明の実施例1について説明する。
図1は、実施例1に係る画像表示装置100(液晶表示装置)の機能構成の一例を示すブロック図である。本実施例に係る画像表示装置100は、ローカルディミング制御可能な構成を有する。具体的には、画像表示装置100は、画面の領域を複数に分割することにより得られるブロック(領域)毎にバックライト装置の輝度(発光輝度)や色(発光色)の制御、画像処理などを実行する。
統計量取得部111は、伝送された画像信号から、統計量を取得する。具体的には、統計量取得部111は、ブロック毎に、そのブロックに表示する画像信号の統計量(輝度ヒストグラムなど)を取得し、補正値生成部112と輝度ゲイン生成部115へ伝送する。
なお、補正値生成部112は、ブロック毎に、そのブロックの面輝度のみを用いて補正値を算出してもよいし、ブロック毎に、そのブロックとその周囲のブロックの面輝度を用いて補正値を算出してもよい。ブロック毎に、そのブロックとその周囲のブロックの面輝
度を用いて補正値を算出すれば、より高精度な画像処理(他のブロックから漏れた光を考慮した画像処理)を行うことができる。
液晶表示部114は、複数の液晶素子を有する液晶パネルである。液晶表示部114は、画像処理部113で画像処理が施された画像信号に基づいて、各液晶素子の透過率を制御する。即ち、本実施例では、入力された画像信号に基づいて、液晶表示部114の透過率がブロック毎に制御される。
LED駆動回路116は、ブロック毎に、輝度ゲイン生成部115で算出されたそのブロックの発光輝度で、LED光源部117(バックライト装置)を発光させる。即ち、本実施例では、入力された画像信号に基づいて、LED光源部117の輝度(発光輝度)または色(発光色)がブロック毎に制御される。具体的には、明るい画像が表示されるブロックの発光輝度に対し、暗い画像が表示されるブロックの発光輝度が相対的に低くされる。
バックライト装置からの光が液晶パネルを透過することにより、グラフィック、文字、動画などが表示される。
上述したように、本実施例に係るLED光源部117は、ローカルディミング制御可能な構成を有する。即ち、本実施例に係るLED光源部117は、輝度(発光輝度)または色(発光色)を個別に制御可能な複数のブロックから構成される。
図2において、一点鎖線で区切られた領域はブロックを示す。図2の例では、LED光源部117は、8(水平方向)×4(垂直方向)の合計32個のブロックから構成される。但し、ブロック数はこれに限らない。ブロック数は、2×1の合計2個、10×3の合計30個、1×8の合計8個などであってもよい。
各ブロックに、白色LED300、及び、混色により白色光を実現可能な複数の原色LEDを配置することで、各ブロックの発光輝度を、ホワイトバランスを保ちながら変化させることが可能となる。その結果、LED光源部117からの光の色ムラや輝度ムラを抑制することができる。
具体的には、マトリクス状に配列された、1つ以上の白色LED及び複数の原色LEDにより1つのグループが構成されている。そして、各ブロックの複数のLEDは、四隅に白色LEDが位置するようにマトリクス状に配列された複数のグループにより構成されて
いる。
図2の例では、1つのグループは、マトリクス状に配列された、1つの白色LED300、1つの赤色LED301、1つの青色LED302、及び、1つの緑色LED303の4つのLEDにより構成されている。そして、各ブロックの複数のLEDは、四隅に白色LEDが位置するように2×2のマトリクス状に配列された4つのグループにより構成されている。
このように、四隅に白色LEDを配置したことにより、ブロックの周囲に意図せぬ色付きが生じることを抑制することができる。具体的には、上記四隅のLEDからの光は、他のLEDからの光と最も混色し難い。本実施例では、他のLEDからの光と最も混色し難い位置である四隅に白色LEDを配置したことにより、ブロックの周囲に漏れる光の色を白色に近づけることができる。その結果、1つのブロックの複数のLEDを単独で点灯させた場合などにおいて、ブロックの周囲に意図せぬ色付きが生じることを抑制することができる。
なお、本実施例では、各ブロックの複数のLEDが4つのグループにより構成されるものとしたが、この構成に限らない。グループの数は4つより多くても少なくてもよい。各ブロックの複数のLEDは、複数のグループにより構成されていなくてもよい(1つのグループにより構成されてもよい)。
なお、本実施例では、各ブロックの複数の原色LEDが、4つの赤色LED、4つの緑色LED、及び、4つの青色LEDを含む構成としたが、この構成に限らない。各ブロックの赤色LED、緑色LED、及び、青色LEDの数は、それぞれ、4つより多くても少なくてもよい。また、各ブロックの複数の原色LEDは、赤色LED、青色LED、及び、緑色LED以外の原色LED(例えば黄色LED)を含んでいてもよい。
図4(A)は、画像表示装置100に入力された画像信号の一例を示す図である。具体的には、図4(A)は、暗い背景Aに明るい丸状の物体Bがある画像の信号を示す。
図4(B)は、図4(A)の画像信号が入力された場合の各ブロックの発光輝度の一例を示す図である。
図4(A),4(B)の例では、図2と同様に、画面の領域が8×4の合計32個のブロックに分割されている。
以下、図3と図4(A),4(B)を用いて、画像表示装置100の動作を説明する。
次に、統計量取得部111が、入力された画像信号(メモリに書き込まれた画像信号)を、ブロック毎に分割してメモリから読み出す(S151)。そして、統計量取得部111が、読み出した各ブロックの画像信号の統計量をそれぞれ取得する。
S151で取得された画像信号のうち、4つのブロック202の画像信号は、物体Bのみを含む画像信号である。
6つのブロック200の画像信号は、物体Bと背景Aをそれぞれ約1/2含む画像信号である。
4つのブロック201の画像信号は、物体Bを約1/8含み、背景Aを約7/8含む画像信号である。
そして、16のブロック250の画像信号は、背景Aのみを含む画像信号である。
画像処理部113では、統計量取得部111で算出された補正値を用いて、ブロック毎に画像信号に画像処理を施し、液晶表示部114へ出力する。
液晶表示部114では、入力された各ブロックの画像信号(画像処理が施された画像信号)に基づいて、各液晶素子の透過率が制御される。
以上の処理により、液晶表示部114の透過率が、バックライト装置からの光の輝度や色が考慮された画像信号に基づく透過率とされる。
そして、LED駆動回路116が、各ブロックの発光輝度がS152で算出された値となるように、LED光源部117を制御する(S153)。それにより、LED光源部117は、ブロック毎に、そのブロックの画像信号に基づく輝度で発光する。
その結果、図4(B)に示すように、明るい物体Bの領域が多いブロックの方が、少ないブロックよりも発光輝度が高くなるように、LED光源部117の各ブロックが発光する。例えば、図4(B)では、物体Bのみを含むブロック202の発光輝度は高くされ、背景Aのみを含むブロック250は非点灯とされる。
S155では、入力部110が、画像表示装置100の電源がOFFされたか否かを判断する。画像表示装置100の電源がOFFされた場合は(S155:YES)、本フローが終了され、OFFされていない場合は(S155:NO)、S150へ処理が戻される。
具体的には、本実施例のバックライト装置はローカルディミング制御可能(ブロック毎に発光輝度や発光色を制御可能)な構成を有する。そして、バックライト装置の各ブロックには、複数の白色LEDと混色により白色光を実現可能な複数の原色LEDが配置されている。それにより、各ブロックの発光輝度を、ホワイトバランスを保ちながら変化させることが可能となる。その結果、バックライト装置からの光の色ムラや輝度ムラを抑制することができる。
また、本実施例では、各ブロックの複数のLEDが、他のLEDからの光と最も混色し難い位置である四隅に白色LEDが位置するように、マトリクス状に配列されている。それにより、ブロックの周囲に漏れる光の色は白色に近づくため、1つのブロックの複数のLEDを単独で点灯させた場合などにおいて、ブロックの周囲に意図せぬ色付きが生じることを抑制することができる。また、上記色付きの発生が抑制されることにより、色ムラや輝度ムラをより抑えることができる。
以下、本発明の実施例2について説明する。
実施例2では、実施例1で述べた効果を得るとともに薄型化が可能なバックライト装置の構成について説明する。なお、画像表示装置(液晶表示装置)の大まかな構成は実施例1と同様のため、その説明は省略する。
本実施例では、図5に示すように、各ブロックの複数の原色LEDは、複数の赤色LED、複数の緑色LED、及び、複数の青色LEDを含む。そして、各ブロックの複数のLEDは、緑色LEDが中央部に集中するように、マトリクス状に配列されている。
具体的には、各グループの緑色LED303がブロックの中心部側に配置されている。
それ以外の構成は、実施例1と同様であるため、その説明は省略する。
このような色むらを抑制し、発光面内で均一な白色光を得るには、複数の原色光源のそれぞれの光度比を調整する必要がある。一般に、R(赤色光の光度):G(緑色光の光度):B(青色光の光度)を3:7:1程度とすれば、それらの光(赤色光、緑色光、青色
光)が効率良く混色することが知られている。そのため、赤色LED、緑色LED、及び、青色LEDをそのような光度比で発光させれば、効率良く混色が行われ、バックライト装置を薄型化した場合であっても発光面内で均一な白色光を得ることが可能となる(上記色ムラを抑制できる)。
緑色LEDの光度=125×7/3=291.6mcd、
青色LEDの光度=125×1/3=41.6mcd
とする必要がある。しかしながら、緑色LED303の光度は弱いため、1つの緑色LED303を上記光度で発光させることはできない。本実施例は、複数の緑色LED303をブロックの中央部に集中させることにより、複数の緑色LED303により上記光度の緑色光を実現することができる。その結果、1つのブロック内で、複数の原色光(赤色光、緑色光、及び、青色光)が効率良く混色され、バックライト装置を薄型化した場合に生じる色ムラを抑制することができる。
以下、本発明の実施例3について説明する。
本実施例では、1ブロックに含まれるグループの数が実施例1と異なるバックライト装置の構成について説明する。なお、画像表示装置(液晶表示装置)の大まかな構成は実施例1と同様のため、その説明は省略する。
図6(A),6(B)は、1つのブロックに、図1のグループが6つ設けられている場
合の例である。具体的には、図6(A)は、各ブロックの複数のLEDが、3×2のマトリクス状に配列された6つのグループからなる場合の例である。図6(B)は、各ブロックの複数のLEDが、2×3のマトリクス状に配列された6つのグループからなる場合の例である。
図6(A),6(B)の例でも、実施例1と同様に、各ブロックの複数のLEDは、四隅に白色LED300が位置するように、マトリクス状に配列されている。
また、マトリクス状に配列された複数のグループのうち、四隅に位置しないグループの複数のLEDは、白色LED300が外側に位置するように配列されている。具体的には、図6(A)の位置(2(水平方向),1(垂直方向)),(2,2)のグループの複数のLEDは、白色LED300が外側に位置するように配列されている。図6(B)の位置(1(水平方向),2(垂直方向)),(2,2)のグループの複数のLEDは、白色LED300が外側に位置するように配列されている。このように、白色LED300を外側に配置することにより、ブロックから漏れる光のより多くを白色光とすることができ、ブロックの周囲の意図せぬ色付きが生じることをより抑制し、且つ、色ムラや輝度ムラをより抑制することができる。
図7(A)は、各ブロックの位置(2,2)のグループが図6(A)と異なる。図7(B)は、各ブロックの位置(2,2)のグループが図6(B)と異なる。具体的には、図6(A),6(B)では、各ブロックの位置(2,2)のグループの白色LED300が他のブロックの白色LED300と隣接するように配置されている。一方、図7(A),7(B)の例では、白色LED300が他の白色LED300と隣接しないように配置されている。
このような配置とすることにより、白色LED300が他の白色LED300と隣接するように配置される場合に比べ、白色LED300からの光の偏りを低減することができ、色ムラや輝度ムラをより低減することができる。
200,201,202,250 ブロック
300 白色LED
301 赤色LED
302 青色LED
303 緑色LED
Claims (7)
- 輝度または色を個別に制御可能な複数のブロックから構成されるバックライト装置であって、
各ブロックに、複数の白色LED及び複数の原色LEDを含む複数のLEDが設けられており、
各ブロックの前記複数のLEDは、四隅に白色LEDが位置するように、マトリクス状に配列されている
ことを特徴とするバックライト装置。 - 前記複数の原色LEDは、複数の赤色LED、複数の緑色LED、及び、複数の青色LEDを含み、
各ブロックの前記複数のLEDは、緑色LEDが中央部に集中するように、マトリクス状に配列されている
ことを特徴とする請求項1に記載のバックライト装置。 - 各ブロックの前記複数のLEDは、マトリクス状に配列された複数のグループからなり、
前記グループは、マトリクス状に配列された、1つ以上の白色LED及び複数の原色LEDからなる
ことを特徴とする請求項1または2に記載のバックライト装置。 - 前記グループは、マトリクス状に配列された、1つの白色LED、1つの赤色LED、1つの緑色LED、及び、1つの青色LEDの4つのLEDからなる
ことを特徴とする請求項3に記載のバックライト装置。 - 各ブロックの前記複数のLEDは、2×2のマトリクス状に配列された4つのグループからなる
ことを特徴とする請求項3または4に記載のバックライト装置。 - 液晶パネルと、請求項1〜5のいずれか1項に記載のバックライト装置と、を有する液晶表示装置。
- 請求項6に記載の液晶表示装置の制御方法であって、
入力された画像信号に基づいて、前記バックライト装置の輝度または色をブロック毎に制御するステップと、
前記画像信号に基づいて、前記液晶パネルの透過率をブロック毎に制御するステップと、
を有することを特徴とする液晶表示装置の制御方法。
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