JP4355977B2

JP4355977B2 - 映像表示装置および映像表示装置における照明制御方法

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Application number: JP32330299A
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Inventors: 幸人西村; 義夫高柳
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Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2009-11-04
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光を映像信号に応じて変調することにより映像を表示する映像表示装置およびこの映像表示装置における照明制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光変調素子として液晶表示素子（以下、液晶パネルという。）を用いて映像を表示する映像表示装置がある。映像表示装置に用いられる液晶パネルの種類としては、照射された光を透過する透過型のパネルと照射された光を反射する反射型のパネルとがある。近年では、このような液晶パネルを用いた映像表示装置（以下、「液晶表示装置」という。）が、携帯型パソコン（パーソナルコンピュータ）等の情報機器を始めとして、種々の機器で使用されている。ここで、例えば、透過型の液晶パネルを用いた液晶表示装置では、液晶パネルに照明光が照射されると共に、その照明光が液晶パネルにおいて映像信号に応じて変調されて、選択的に透過することにより映像が表示される。このような液晶表示装置における照明方式としては、液晶パネルの背面から照明光を照射するようにしたバックライト方式が多く採用されている。バックライト方式における光源には、主として蛍光管が使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶表示装置における照明方法では、映像の表示状態に関わらず、例えば画面の一部分にのみ画像を表示するような場合においても、画面全体を照明するようになっているため、照明のための電力消費が必要以上に大きくなるという問題がある。特に、電源としてバッテリを使用することの多い携帯型パソコン等の情報機器においては、照明のために消費する電力の割合が大きいと、機器の使用可能時間に影響するため、照明用の電力消費が少ないことが望ましい。
【０００４】
また、照明用の光源として用いられている蛍光管には、オン／オフを頻繁に繰り返すと寿命が短くなるという欠点や、点灯するために高い電圧が必要とされる欠点およびガラス材によって構成されていることによる形状の自由度が少ないという欠点等がある。
【０００５】
ところで、最近では、白色や青色の発光ダイオード( 以下、「LED(Light Emitting Diode)」という。) が開発、製品化されており、このＬＥＤを蛍光管の代わりに光源として使用することも可能となってきている。ＬＥＤは、蛍光管に比べて低電圧で駆動でき、消費電力が少なく、寿命が長い等の蛍光管よりも優れた性能を持っているため、液晶表示装置における光源として蛍光管に代えてＬＥＤを使用することにより、蛍光管の一部の問題点を解決することが可能である。しかしながら、上述したように、従来の液晶表示装置における照明方法では、映像の表示状態に関わらず、画面全体を照明するようになっているため、光源に低消費電力のＬＥＤを使用したとしても、その消費電力の削減の効果には限界があり、充分とはいえない。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、照明に必要とされる消費電力を低減することができる映像表示装置および映像表示装置における照明制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による映像表示装置は、照射された照明光を映像信号に応じて変調することにより表示画面内に映像信号に応じた映像を形成する光変調素子と、表示画面を分割した複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置されると共に、光変調素子に照射する照明光を発する複数の発光手段と、映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画素領域に照明光が照射されるよう、複数の発光手段を分割領域単位で駆動制御する制御回路とを備えたものである。
そして、制御回路が、照明光が必要とされる画素領域を水平方向および垂直方向に所定領域分拡張した拡張画素領域を設定し、映像信号に応じて、照明光が必要とされる画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段を発光させると共に、拡張画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段が発光されるよう、複数の発光手段を駆動制御するようにしたものである。
【０００８】
本発明による映像表示装置における照明制御方法は、照射された照明光を光変調素子によって、映像信号に応じて変調することにより表示画面内に映像信号に応じた映像を形成するようにした映像表示装置における照明制御方法であって、光変調素子に照射する照明光を発する発光手段を、表示画面を分割した複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置し、映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画面領域に照明光が照射されるよう、発光手段を制御回路によって分割領域単位で駆動制御するようにしたものである。
そしてさらに、制御回路が、照明光が必要とされる画素領域を水平方向および垂直方向に所定領域分拡張した拡張画素領域を設定し、映像信号に応じて、照明光が必要とされる画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段を発光させると共に、拡張画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段が発光されるよう、複数の発光手段を駆動制御するようにしたものである。
【０００９】
本発明による映像表示装置および映像表示装置における照明制御方法では、光変調素子に照射する照明光を発する発光手段が、表示画面を分割した複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置されると共に、映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画面領域に照明光が照射されるよう、発光手段が分割領域単位で駆動制御される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る映像表示装置としての液晶表示装置の要部構造を示す断面図である。同図に示したように、本実施の形態に係る液晶表示装置は、照明光を映像信号に応じて光学的に変調させることにより表示面５に映像信号に応じた映像を形成する液晶パネル１と、この液晶パネル１に対向配置されると共に、液晶パネル１の背面から照明光を照射するためのバックライトパネル２とを備えている。なお、同図（Ｂ）に示したように、本実施の形態に係る液晶表示装置において、更に、液晶パネル１とバックライトパネル２との間に、バックライトパネル２からの照明光を均一化するための光拡散板６を設けるようにしても良い。ここで、液晶パネル１は、本発明における「光変調素子」の一具体例に対応する。
【００１２】
液晶パネル１は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）型等のアクティブマトリクス方式によって駆動されるものであり、図示しないが、液晶層と、この液晶層に電圧を印加するための電極基板とを有している。ここで、ＴＦＴ型の液晶パネルは、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタを、行方向に配列された行電極と列方向に配列された列電極との交点にマトリクス状に配置した構成となっている。ＴＦＴ型の液晶パネルでは、マトリクス状に配置された薄膜トランジスタを制御して、液晶層に画素毎に独立して選択的に電圧を印加することにより、入射した光を光学的に変調させ、映像表示が行われる。また、液晶パネル１として、例えば、ＳＴＮ(super twisted nematic；超ねじれネマティック) 型等の単純マトリクス方式によって駆動されるものを使用しても良い。ＳＴＮ型の液晶パネルは、表面にマトリクス状に行電極と列電極とが配置された２つの電極基板を、液晶層を挟んで対向配置した構成となっている。ＳＴＮ型の液晶パネルでは、行電極と列電極との間に印加される駆動電圧の実効電圧値に応答して、入射した光を光学的に変調させ、映像表示が行われる。
【００１３】
バックライトパネル２は、液晶パネル１と対向する側に、照明光を発する光源となる複数のＬＥＤ３が配置された基板４を有している。ＬＥＤ３は、液晶パネル１の背面から白色光を発するようになっており、単独で白色光を発する白色ＬＥＤまたは色毎に独立駆動可能な赤（Red ＝Ｒ），緑（Green ＝Ｇ），青（Blue＝Ｂ）の３色のＬＥＤを組み合わせたもので構成されている。ＬＥＤ３は、例えば所定の分割領域単位でスイッチング素子に接続され、後述するように、所定の分割領域単位で駆動制御がなされるようになっている。なお、複数のＬＥＤ３から発せられる個々の光にムラが生じて問題となる場合には、同図（Ｂ）に示したように、液晶パネル１とバックライトパネル２との間に光拡散板６を配置して光量の均一化を図ることが望ましい。ここで、ＬＥＤ３は、本発明における「発光手段」の一具体例に対応する。また、ＬＥＤ３を独立駆動可能なＲ，Ｇ，Ｂの各色のＬＥＤで構成した場合における各色のＬＥＤのそれぞれが、本発明における「発光素子」の一具体例に対応する。
【００１４】
図３は、液晶パネル１における各画素とＬＥＤ３との関係についてを示す説明図である。同図において、（Ａ）は、液晶パネル１における各画素の配置を示し、（Ｂ）は、バックライトパネル２におけるＬＥＤ３の配置を示している。なお、（Ａ）において、１つの矩形領域Ｐが１画素に相当する。
【００１５】
液晶パネル１においては、同図（Ａ）に示したように、画素がｍ行ｎ列（ｍ，ｎは２以上の整数）のマトリクス状に配置されている。一方、ＬＥＤ３は、液晶パネル１によって形成される表示画面を分割した複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置されている。同図（Ｂ）の例では、ＬＥＤ３の配置面を水平方向（同図Ｘ方向）および垂直方向（同図Ｙ方向）にそれぞれ２つに分割して合計４つの領域２０Ａ〜２０Ｄに分割すると共に、各分割領域内にＬＥＤ３を６つずつ等間隔に配置した例について示している。また、本実施の形態においては、ＬＥＤ３は、映像信号に応じて、各分割領域単位で駆動制御され、液晶パネル１を各分割領域単位で部分的に照明することが可能となっている。
【００１６】
なお、分割領域の分割数と各分割領域内に配置するＬＥＤ３の数は、表示画面全体の大きさや総画素数等を考慮して任意の数に設定可能であり、図示したものに限定されるものではない。例えば、表示画面全体の大きさが小さい場合には、表示画面が大きい場合に比べて、各分割領域内に配置するＬＥＤ３の数を少ない数に設定することが可能である。また、図では各分割領域を矩形状に設定すると共に、各分割領域の大きさを全て同一にした例について示したが、各分割領域の形状および大きさは、図示したものに限定されず、部分的に大きさが異なるように各分割領域の大きさを設定したり、各分割領域の形状を矩形以外の多角形等の他の形状に設定することも可能である。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る液晶表示装置の制御系の回路構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る液晶表示装置は、その制御回路として、データ線１３を介して液晶パネル１に映像信号に応じた信号電圧を印加する信号駆動回路１１と、データ線１４を介して液晶パネル１に循環的に走査電圧を印加する走査駆動回路１２と、データ線２３を介してバックライトパネル２のＬＥＤ３を制御するための制御信号を印加する水平駆動回路２１と、データ線２４を介してバックライトパネル２のＬＥＤ３を制御するための制御信号を印加する垂直駆動回路２２とを備えている。
【００１８】
本実施の形態に係る液晶表示装置は、更に、入力された映像信号Ｖｓが液晶パネル１の駆動に適した信号となるように信号処理を施す映像信号処理回路３１と、映像信号処理回路３１において信号処理された所定単位（例えば１フレームまたは１ライン）の映像信号を一時的に記憶する映像メモリ３２と、映像メモリ３２に記憶された映像信号に基づいて信号駆動回路１１および走査駆動回路１２を介して液晶パネル１を駆動制御する液晶パネル制御回路３３と、水平駆動回路２１および垂直駆動回路２２を介してバックライトパネル２を駆動制御するＬＥＤ制御回路３４と、映像信号処理回路３１、液晶パネル制御回路３３およびＬＥＤ制御回路３４を含む液晶表示装置の各部の構成要素の制御を行うコントローラ３５とを備えている。
【００１９】
ここで、水平駆動回路２１、垂直駆動回路２２、ＬＥＤ制御回路３４およびコントローラ３５が、本発明における「制御回路」の一具体例に対応する。
【００２０】
データ線１３およびデータ線１４は、それぞれ液晶パネル１の液晶層に電圧を印加するための電極に接続されている。データ線１３は、液晶パネル１における水平方向（同図Ｘ方向）の画素数に対応して複数設けられており、１つのデータ線１３で液晶パネル１における同一列方向（同図Ｙ方向）にある画素に対して信号駆動回路１１からの信号電圧を印加することが可能となっている。データ線１４は、液晶パネル１における垂直方向（同図Ｙ方向）の画素数に対応して複数設けられており、１つのデータ線１４で液晶パネル１における同一行方向（同図Ｘ方向）にある画素に対して走査駆動回路１２からの走査電圧を印加することが可能となっている。液晶パネル１においては、信号電圧が印加されたデータ線１３と走査電圧が印加されたデータ線１４との交点に位置する画素が駆動されるようになっている。これにより、液晶パネル１を、映像信号に応じて１画素単位で駆動することが可能となっている。
【００２１】
液晶パネル制御回路３３は、走査駆動回路１２から複数のデータ線１４に一定の走査周期で順次走査電圧が印加されるよう、走査駆動回路１２を制御するようになっている。また、液晶パネル制御回路３３は、映像メモリ３２に記憶された映像信号を所定の周期で読み出し、読み出した映像信号に基づいて、信号駆動回路１１から複数のデータ線１３に映像信号に基づいた信号電圧が選択的に印加されるよう、信号駆動回路１１を制御するようになっている。
【００２２】
データ線２３およびデータ線２４は、それぞれバックライトパネル２のＬＥＤ３に電圧を印加するための電極に接続されている。データ線２３は、バックライトパネル２の駆動単位として設定された分割領域の水平方向（同図Ｘ方向）の分割数（図３の例では２つ）に対応して複数設けられている。データ線２４は、バックライトパネル２の駆動単位として設定された分割領域の垂直方向（同図Ｙ方向）の分割数（図３の例では２つ）に対応して複数設けられている。バックライトパネル２においては、水平駆動回路２１からの制御信号が印加されたデータ線２３と垂直駆動回路２２からの制御信号が印加されたデータ線１４との交点に位置する分割領域内のＬＥＤ３が駆動される。これにより、バックライトパネル２において、ＬＥＤ３を分割領域単位で駆動することが可能となっている。
【００２３】
ＬＥＤ制御回路３４は、液晶パネル１の駆動に応じて、照明光が必要とされる画素領域に対応する分割領域にあるＬＥＤ３が駆動されるよう、水平駆動回路２１および垂直駆動回路２２を制御するようになっている。
【００２４】
コントローラ３５は、バックライトパネル２のＬＥＤ３が液晶パネル１の駆動周期に同期して駆動されるよう、液晶パネル制御回路３３とＬＥＤ制御回路３４とを同期制御するようになっている。
【００２５】
次に、以上のような構成の液晶表示装置の動作について説明する。なお、以下の説明は、本実施の形態における照明制御方法の説明を兼ねている。
【００２６】
映像信号処理回路３１に入力された映像信号Ｖｓは、映像信号処理回路３１によって、液晶パネル１の駆動に適した信号となるように信号処理が施され、映像メモリ３２に出力される。映像メモリ３２は、映像信号処理回路３１において信号処理された所定単位（例えば１フレームまたは１ライン）の映像信号を一時的に記憶する。液晶パネル制御回路３３は、映像メモリ３２に記憶された映像信号を所定の周期で読み出し、読み出した映像信号に基づいて、信号駆動回路１１および走査駆動回路１２を介して液晶パネル１を駆動制御する。
【００２７】
走査駆動回路１２は、液晶パネル制御回路３３の制御に基づいて、複数のデータ線１４に一定の走査周期で順次走査電圧を印加する。信号駆動回路１１は、液晶パネル制御回路３３の制御に基づいて、複数のデータ線１３に映像信号に応じた信号電圧を選択的に印加する。液晶パネル１では、信号電圧が印加されたデータ線１３と走査電圧が印加されたデータ線１４との交点に位置する画素が駆動され、液晶層に入射した照明光に対して映像信号に応じた光学的な変調が行われる。
【００２８】
ＬＥＤ制御回路３４は、映像信号に応じて、液晶パネル１において少なくとも照明光が必要とされる画素領域に照明光が照射されるよう、水平駆動回路２１および垂直駆動回路２２を介してバックライトパネル２におけるＬＥＤ３を、設定された分割領域単位で駆動制御する。バックライトパネル２では、水平駆動回路２１からの制御信号が印加されたデータ線２３と、垂直駆動回路２２からの制御信号が印加されたデータ線１４との交点に位置する分割領域内のＬＥＤ３が駆動され、駆動されたＬＥＤ３から液晶パネル１の背面に向けて、設定された分割領域単位で照明光が照射される。コントローラ３５は、バックライトパネル２のＬＥＤ３が液晶パネル１における画素の駆動周期に同期して駆動されるよう、液晶パネル制御回路３３とＬＥＤ制御回路３４とを同期制御する。
【００２９】
次に、図４を参照して、本実施の形態に係る液晶表示装置の特徴部分である液晶パネル１における画素の駆動制御とバックライトパネル２におけるＬＥＤ３の駆動制御との制御関係について、より詳細に説明する。同図（Ａ）は、液晶パネル１の表示面５（図２）に表示される表示画面５０の一例を示している。また、同図（Ｂ），（Ｃ）は、それぞれ図３（Ａ），（Ｂ）に対応している。同図（Ｃ）において、黒く塗りつぶされた領域２０Ｂ〜２０ＤはＬＥＤ３が点灯していないことを示し、黒く塗りつぶされていない領域２０ＡはＬＥＤ３が点灯していることを示す。なお、以下では、液晶表示装置１が、いわゆるノーマリ・ブラックモードでの白黒画像表示を行う場合について説明する。なお、ノーマリ・ブラックモードで動作する液晶パネル１は、液晶層に電圧を印加しない通常状態で画面が黒レベルの表示となり、液晶層に電圧を印加すると、液晶層を光が透過して画面が白レベルの表示となるように動作する。
【００３０】
ここでは、同図（Ａ）に示したように、アドレス（α，β）に位置する画素部分のみが白レベル表示（明表示）で、それ以外の画素部分が黒レベル表示（暗表示）となるような１フレームの表示画面５０を、液晶パネル１の表示面５（図２）に表示する場合について説明する。同図（Ａ）に示したような表示画面５０を表示する場合、液晶パネル制御回路３３（図１）は、液晶パネル１において、同図（Ｂ）に示したように、アドレス（α，β）に位置する画素電極部分のみが駆動され、アドレス（α，β）に対応する液晶層に入射した照明光のみが透過するよう、信号駆動回路１１および走査駆動回路１２の制御を行う。
【００３１】
このとき、バックライトパネル２では、アドレス（α，β）に対応する分割領域内にある全てのＬＥＤ３が駆動される。例えば、同図（Ｃ）に示したように、バックライトパネル２におけるＬＥＤ３の駆動単位を、４つの分割領域２０Ａ〜２０Ｄに等分割した場合には、ＬＥＤ制御回路３４によって、アドレス（α，β）に対応する分割領域２０Ａ内にあるＬＥＤ３のみが駆動されて発光するよう、水平駆動回路２１および垂直駆動回路２２の制御が行われる。なお、液晶パネル１においては、アドレス（α，β）以外の画素は駆動されていないので、アドレス（α，β）以外の液晶層に入射した照明光は液晶層を透過せず、最終的に同図（Ａ）に示したような表示画面５０が表示される。このようにして、同図（Ａ）に示したような１フレームの表示画面５０を表示する場合には、１フレーム単位では、４つの分割領域２０Ａ〜２０Ｄのうち、アドレス（α，β）に対応する分割領域２０Ａ内にあるＬＥＤ３のみが駆動される。
【００３２】
なお、従来の液晶表示装置では、画像の表示状態に関わらず、常に画面全体に照明光を照射するようにしていたので、同図（Ａ）に示したように部分的にしか画像を表示しない場合においても、常に画面全体に照明光が照射される。これに対し、本実施の形態の液晶表示装置では、上述のように、表示しようとする画像に応じて、バックライトパネル２におけるＬＥＤ３を選択的に駆動制御して、少なくとも照明光が必要とされる画素領域にのみ部分的に照明光を照射するので、照明に必要とされる消費電力が低減される。図４に示した例では、画面全体に照明光を照射した場合に比べて、１／４の領域にしか照明光を照射しないので、従来よりも３／４＝７５％の電力が削減されている。
【００３３】
次に、図５および図６を参照して、ＬＥＤ３の駆動単位となる分割領域の数とＬＥＤ３の消費電力との関係について、より詳細に説明する。なお、図５および図６では、図面の簡略化のため、バックライトパネル２に設定された分割領域内にあるＬＥＤ３の図示を省略している。
【００３４】
図４に示した例では、１フレームの画面で、照明光が必要とされる画素領域が１画素分しかない場合について説明したが、一般的な画像表示の用途では、画面全体に分散して画像を表示する場合が多いと考えられる。このとき、分割領域の数が少ないと、消費電力削減の効果が得られない場合がある。
【００３５】
例えば、図５（Ａ）に示したように、ＬＥＤ３の駆動単位である４つの分割領域２０Ａ〜２０Ｄの全てにまたがるような表示画像５１を表示する場合には、同図（Ｂ）に示したように、４つの分割領域２０Ａ〜２０Ｄ内の全てのＬＥＤ３を点灯することになり、消費電力削減の効果が得られない。しかしながら、画面全体に画像が分散して表示されるような場合であっても、分割領域をより細分化することにより、消費電力削減の効果を得ることが可能である。
【００３６】
図６は、バックライトパネル２におけるＬＥＤ３の駆動単位となる分割領域を、表示画面に対して水平方向（同図Ｘ方向）に８つ、および、垂直方向（同図Ｙ方向）に６つに等分割して、合計４８個に設定した例について示している。なお、図中、符号２０で示した矩形領域が１つの分割領域である。このように分割領域を設定して、同図（Ａ）に示したような表示画像５１を表示する場合、駆動する必要のあるＬＥＤ３は、同図（Ｂ）に示したように、表示画像５１に対応する画面中央の領域20-1にある合計２２個の分割領域内のＬＥＤ３だけであり、他の領域20-2，20-3にある合計２６個の分割領域内のＬＥＤ３については駆動する必要はない。従って、この場合には、画面全体に照明光を照射した場合に比べて、２６／４８＝６０．９％の電力が削減される。
【００３７】
このように、分割領域を細分化することにより、画面全体に画像が分散するような複雑な画像表示を行う場合であっても、省電力の効果を高めることが可能となる。なお、分割領域を１画素に対して１つに設定することで、事実上、消費電力削減の効果が最も大きくなる。しかしながら、携帯型パソコン等に使用される液晶パネル１における１画素の大きさは、現状のＬＥＤ３の大きさに比べてかなり小さいため、通常では、１つのＬＥＤ３で複数画素に対して照明を行うことになり、分割領域を１画素に対して１つに設定することは難しい。但し、１画素の大きさが大きい場合や、デバイス技術の向上によっては、分割領域を１画素に対して１つに設定することも可能であることは勿論である。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態に係る液晶表示装置によれば、液晶パネル１に照射する照明光を発する光源となるＬＥＤ３を、複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置すると共に、映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画面領域にのみ照明光が照射されるよう、ＬＥＤ３を分割領域単位で駆動制御するようにしたので、照明する必要のない画面領域に対しては照明光を照射しないようにすることが可能となり、照明に必要とされる消費電力を低減することができる。これにより、特に、電源としてバッテリを使用することの多い携帯型パソコン等の情報機器に対しては、バッテリの使用可能時間を延ばすことが可能となるという優れた効果を得ることができる。
【００３９】
また、本実施の形態に係る液晶表示装置によれば、通常、黒レベル表示を行う画素部分には照明光が照射されなくなるので、本来照明光が必要とされない画素部分にまで光が漏れてくるようないわゆる漏れ光を低減することが可能となり、黒レベルの輝度を下げることができる。これにより、画像表示におけるコントラストの向上を図ることができ、良好な画像表示を行うことが可能となる。
【００４０】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上記第１の実施の形態における構成要素と同一の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
通常、液晶パネル１における１画素の大きさは、１つのＬＥＤ３の大きさに比べてかなり小さい。従って、液晶パネル１における１画素の大きさは、通常、ＬＥＤ３の駆動単位となる各分割領域に対して充分小さい。画素の大きさと分割領域の大きさとにこのような関係がある場合、上記第１の実施の形態では、照明光が必要とされる画素領域に対応する分割領域のみを駆動対象に設定しているため、表示される画像にわずかな変化があっただけでも、駆動対象となる分割領域が移動する。従って、画像の変化が頻繁になると、駆動対象となる分割領域も頻繁に切り替わり、照明光が照射される領域が頻繁に切り替わることになる。しかしながら、照明光が照射される領域が頻繁に切り替わると、人間の目には不要なちらつきとなって、不快を与えるような状態としまう虞がある。
【００４２】
まず、図７を参照して、上述した画像の変化によって生ずるちらつきについて説明する。なお、以下の説明では、液晶表示装置１が、上記第１の実施の形態と同様にノーマリ・ブラックモードでの白黒画像表示を行う場合について説明する。同図では、（Ｂ）に示したように、液晶パネル１における画素の水平方向（同図Ｘ方向）のアドレスを、画面左端から順に、０ｈ，１ｈ，２ｈ，３ｈ，４ｈ，…とし、画素の垂直方向（同図Ｙ方向）のアドレスを、画面上端から順に、０ｖ，１ｖ，２ｖ，３ｖ，４ｖ，…としている。また、同図では、（Ｃ）に示したように、ＬＥＤ３の駆動単位となる１つの分割領域の大きさを、「水平方向３画素」×「垂直方向３画素」＝合計９画素の大きさに設定している。なお、同図では、画面の左上の部分的な領域のみを図示している。
【００４３】
ここでは、例えば、１フレーム目に同図（Ａ）に示したような表示画面５０Ｃを表示し、２フレーム目に同図（Ｄ）に示したような表示画面５０Ｄを表示する場合を例に説明する。同図（Ａ）に示した表示画面５０Ｃは、アドレス（２ｈ，２ｖ）にある画素部分のみが白レベル表示となっている。同図（Ｄ）に示した表示画面５０Ｄは、アドレス（２ｈ，２ｖ）に対して水平方向で１画素隣のアドレス（３ｈ，２ｖ）にある画素部分のみが白レベル表示となっている。
【００４４】
このような表示画面５０Ｃ，５０Ｄを連続的に表示すると、表示画素が水平方向に１画素のみ移動したように見えるわけであるが、このとき、表示されるアドレス（２ｈ，２ｖ）およびアドレス（３ｈ，２ｖ）の画素は、それぞれアドレス（１，１）の分割領域とアドレス（２，１）の分割領域の端部に位置しているので、表示画素がわずか１画素移動しただけで、同図（Ｃ），（Ｆ）に示したように、駆動対象となる分割領域が切り替わることになる。このように、表示対象の画素が隣り合う分割領域の端部から端部に移動するような状態が頻繁にあると、照明光が照射される領域が頻繁に切り替わり、ちらつきが生ずることになって好ましくない。本実施の形態では、このような問題を解決するための液晶表示装置について説明する。
【００４５】
図８は、本実施の形態に係る液晶表示装置における照明光の制御動作について説明するための説明図である。おお、同図における液晶パネル１の画素のアドレスの配置および分割領域のアドレスの配置並びに各分割領域の大きさ等は、図７と同様である。
【００４６】
上記第１の実施の形態では、実際に白レベル表示とすべき画素に対応する分割領域のみを駆動対象としたが、本実施の形態では、実際に白レベル表示とすべき画素を所定領域分拡張した画素領域を設定し、実際に白レベル表示とすべき画素に対応する分割領域と共に、拡張された画素領域に対応する分割領域をも駆動対象となるようにしている。例えば、図８の例では、実際に白レベル表示とすべき画素のアドレスに対して、水平方向および垂直方向に±１だけ拡張されたアドレス範囲を、拡張画素領域６０として設定している。同図（Ｂ）の例では、実際に白レベル表示とすべき画素のアドレスが（２ｈ，２ｖ）であり、その周囲の（１ｈ，１ｖ），（２ｈ，１ｖ），（３ｈ，１ｖ），（１ｈ，２ｖ），（３ｈ，２ｖ），（１ｈ，３ｖ），（２ｈ，３ｖ），（３ｈ，３ｖ）の８つのアドレスの画素が拡張画素領域として設定された画素である。一方、実際に白レベル表示とすべき画素のアドレスを（２ｈ，２ｖ）から（３ｈ，２ｖ）に移動した同図（Ｅ）の例では、アドレス（３ｈ，２ｖ）の周囲の（２ｈ，１ｖ），（３ｈ，１ｖ），（４ｈ，１ｖ），（２ｈ，２ｖ），（４ｈ，２ｖ），（２ｈ，３ｖ），（３ｈ，３ｖ），（４ｈ，３ｖ）のアドレスの画素が拡張された画素として設定される。
【００４７】
このように、拡張画素領域６０を設定すると、駆動対象となる分割領域は、同図（Ｂ）の例では、同図（Ｃ）に示したように、実際に白レベル表示とすべきアドレス（２ｈ，２ｖ）の画素に対応するアドレス（１，１）の分割領域が駆動対象となると共に、更にその周囲のアドレス（２，１），（１，２）（２，１）の分割領域が駆動対象となる。すなわち、合計で４つの分割領域が駆動対象として設定される。この駆動対象となる分割領域は、同図（Ｅ）の例のように、実際に白レベル表示とすべき画素のアドレスが（２ｈ，２ｖ）から（３ｈ，２ｖ）に移動したとしても、拡張画素領域６０を設定しているため同一となる。従って、拡張画素領域６０を設定することにより、図７の例のように、表示画素がわずか１画素移動しただけで、駆動対象となる分割領域が切り替わるような事態が防止される。これにより、表示対象の画素が隣り合う分割領域の端部から端部に移動するような状態が頻繁にあったとしても、照明光が照射される領域が頻繁に切り替わることが抑制され、ちらつきを低減できる。
【００４８】
なお、本実施の形態において、拡張画素領域６０を用いた駆動制御は、バックライトパネル１におけるＬＥＤ３に対して行われるものであり、液晶パネル１における画素の駆動制御自体は、第１の実施の形態と同様である。また、以上のような拡張画素領域６０の設定と、この拡張画素領域６０に基づくＬＥＤ３の制御は、ＬＥＤ制御回路３４（図１）によって行われる。
【００４９】
なお、図８では、拡張する範囲を駆動画素のアドレスに対して水平方向および垂直方向に±１のアドレス範囲にある画素に設定した場合について説明したが、拡張する範囲はこの設定値に限定されるものではない。このとき、拡張する範囲は、画素と各分割領域の大きさの相対的な関係や、ちらつきの発生する頻度および省電力効果等を総合的に考慮して決定することが望ましい。例えば、省電力の効果を優先させたい場合には、拡張する範囲を小さめに設定する。逆に、画素の拡張する範囲を大きく設定すると、省電力の効果は落ちるが、ちらつきの頻度を減少させることができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態に係る液晶表示装置によれば、ＬＥＤ制御回路３４において、照明光が必要とされる画素領域を所定領域分拡張した拡張画素領域を設定し、映像信号に応じて、照明光が必要とされる画素領域に対応する分割領域内に配置されたＬＥＤ３を発光させると共に、拡張画素領域に対応する分割領域内に配置されたＬＥＤ３が発光されるよう、ＬＥＤ３を駆動制御するようにしたので、駆動対象となる分割領域の切り替え頻度が減少し、画像表示に伴う不要なちらつきを改善することが可能となる。
【００５１】
なお、本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、液晶パネル１に照射する照明光を発するＬＥＤ３を、それぞれ独立駆動可能なＲ，Ｇ，Ｂの各色のＬＥＤを組み合わせて構成し、ＬＥＤを各色毎に独立に制御するようにしても良い。これにより、液晶パネル１に照射する照明光を使用者の好みの色となるように制御することが可能となる。例えば、各色のＬＥＤによる合成光を、色温度の低い赤っぽい白色、色温度の高い青っぽい白色または緑がかった白色等の好みの照明色に制御することができる。外部照明が蛍光灯のような青い照明である場合や、外部照明がナトリウム灯のような極端に赤い照明である場合等、異なる外部照明下で液晶パネル１に同一色の照明光を照射すると、外部照明の種類によっては画面が見にくくなるが、外部照明の種類に応じて液晶パネル１に照射する照明光の色を変えると、表示画面の視認性を改善することが可能となる。このように、ＬＥＤを各色毎に独立に制御することてにより、外部の照明環境に応じて表示画面の色温度を調節することができ、視認性の良い表示状態を提供することが可能となる。
【００５３】
また、このとき、液晶パネル１の表示面５の付近に、外光を検知する光センサを設け、この光センサの検知結果に基づいて、各色のＬＥＤの光量を自動的に調整するような制御を行うようにしても良い。これにより、外部環境に応じて自動的に視認性が最適となるような表示状態を提供できる。
【００５４】
更に、上記各実施の形態では、液晶パネル１の表示方式が通常状態で黒レベルの表示を行うノーマリ・ブラックモードによる白黒画像表示を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、通常状態で白レベルの表示を行うようないわゆるノーマリ・ホワイトモードでの表示方式においても適用することが可能である。液晶パネル１がノーマリ・ホワイトモードで動作するものに本発明を適用する場合には、上記各実施の形態で説明したノーマリ・ブラックモードでの液晶パネル１の画素の駆動とＬＥＤ３の駆動との関係が逆転した形となる。例えば、ノーマリ・ホワイトモードでは、駆動された画素に対応するＬＥＤ３は駆動されず、駆動された画素以外の画素に対応するＬＥＤ３が発光するように駆動制御される。また、上記各実施の形態では、説明を簡略化するために、白黒画像表示を行う場合について説明したが、本発明はカラー画像表示を行う場合にも適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置または請求項４記載の液晶表示装置における照明制御方法によれば、光変調素子に照射する照明光を発する発光手段を、表示画面を分割した複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置する共に、映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画面領域に照明光が照射されるよう、発光手段を分割領域単位で駆動制御するようにしたので、照明する必要のない画面領域に対しては照明光を照射しないようにすることが可能となり、照明に必要とされる消費電力を低減することができるという効果を奏する。
【００５６】
特に、制御回路が、照明光が必要とされる画素領域を水平方向および垂直方向に所定領域分拡張した拡張画素領域を設定し、映像信号に応じて、照明光が必要とされる画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段を発光させると共に、拡張画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段が発光されるよう、複数の発光手段を駆動制御するようにしたので、駆動対象となる分割領域の切り替え頻度が減少し、画像表示に伴う不要なちらつきを改善することが可能となる。
【００５７】
また特に、請求項２記載の液晶表示装置によれば、請求項１記載の液晶表示装置において、複数の発光手段を、それぞれ異なる色の光を発する複数の発光素子で構成すると共に、制御回路が、発光手段を発光素子毎に制御可能にしたので、例えば、外部の照明環境に応じて表示画面の色温度を調節することができ、視認性の良い表示状態を提供することが可能となるという効果を奏する。
【００５８】
更に、請求項３記載の表示装置によれば、請求項１記載の液晶表示装置において、光変調素子と複数の発光手段との間に、発光手段からの照明光を均一化するための光拡散板を設けるようにしたので、例えば複数の発光手段から発せられる個々の照明光にムラがある場合にも、その照明光のムラを改善することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る映像表示装置としての液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した映像表示装置の要部構造を示す断面図である。
【図３】図１に示した映像表示装置におけるＬＥＤの配置と画素との関係について示す説明図である。
【図４】図１に示した映像表示装置における照明光の制御動作を説明するための説明図である。
【図５】図１に示した映像表示装置において表示する画像とＬＥＤの駆動範囲との関係について説明するための説明図である。
【図６】図１に示した映像表示装置において表示する画像とＬＥＤの駆動範囲との関係について説明するための他の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置における照明光の制御動作に対する比較例を示す説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置における照明光の制御動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…液晶パネル、２…バックライトパネル、３…ＬＥＤ、５…表示面、６…光拡散板、１１…信号駆動回路、１２…走査駆動回路、２１…水平駆動回路、２２…垂直駆動回路、３１…映像信号処理回路、３２…映像メモリ、３３…液晶パネル制御回路、３４…ＬＥＤ制御回路、３５…コントローラ、６０…拡張画素領域。

Claims

照射された照明光を映像信号に応じて変調することにより表示画面内に映像信号に応じた映像を形成する光変調素子と、
前記表示画面を分割した複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置されると共に、前記光変調素子に照射する照明光を発する複数の発光手段と、
前記映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画素領域に前記照明光が照射されるよう、前記複数の発光手段を前記分割領域単位で駆動制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路が、前記照明光が必要とされる画素領域を水平方向および垂直方向に所定領域分拡張した拡張画素領域を設定し、前記映像信号に応じて、照明光が必要とされる画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段を発光させると共に、前記拡張画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段が発光されるよう、前記複数の発光手段を駆動制御する
ようになされている映像表示装置。
前記複数の発光手段は、それぞれ異なる色の光を発する複数の発光素子で構成され、
前記制御回路は、前記発光手段を前記発光素子毎に制御可能である請求項１記載の映像表示装置。
更に、前記光変調素子と前記複数の発光手段との間に設けられ、前記発光手段からの照明光を均一化するための光拡散板を備えた請求項１記載の映像表示装置。
照射された照明光を光変調素子によって、映像信号に応じて変調することにより表示画面内に映像信号に応じた映像を形成するようにした映像表示装置における照明制御方法であって、
前記光変調素子に照射する照明光を発する発光手段を、前記表示画面を分割した複数の分割領域に対して少なくとも１つずつ配置し、
前記映像信号に応じて、少なくとも照明光が必要とされる画面領域に前記照明光が照射されるよう、前記発光手段を制御回路によって前記分割領域単位で駆動制御し、
さらに、前記制御回路が、前記照明光が必要とされる画素領域を水平方向および垂直方向に所定領域分拡張した拡張画素領域を設定し、前記映像信号に応じて、照明光が必要とされる画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段を発光させると共に、前記拡張画素領域に対応する分割領域に配置された発光手段が発光されるよう、前記複数の発光手段を駆動制御する
ようにした映像表示装置における照明制御方法。