JP5111652B2 - バックライト装置及びバックライト装置の制御方法 - Google Patents
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Description
。
。直下方式では、ひとつの光源からの光の入射方向が液晶表示パネルに対して略垂直となり、液晶表示パネルに入射する光の拡がり方は、一様に均一な輝度分布を得ることが可能である。一方、エッジライト方式においては、導光板の多重反射を利用した面光源であるため、光の入射方向による光の拡がり方の違いがあり、一様に均一な輝度分布を得ることが難しい。
、映像によっては臨場感が損なわれてしまう点である。例えば、全体的に暗い映像の画面端部に明るい物体が存在する場合、人間の注視点は明るい物体に向かうが、バックライトを画面中央から略同心円状に光源の輝度を制御することで、明るい物体の輝度が下がり、映像が与えるインパクトが減少してしまう。
)は、それぞれ、LED光源(200)と導光板(201)及び反射板(202)を備えている。導光板(201)は、図1(a)に示されるように、上から(バックライト装置からの光の照射方向の対向する側から)見たときに矩形状を為しており、また、そのバックライト装置照射面の縦方向断面は、図2に示されるように、光が入射される端部からそれに対抗する先端部にかけて徐々に厚さが薄くなる楔状を為している。これによって、光入射端部から先端部にかけて出射光の輝度分布が均一になるようにされる。
、上側から下側に向けて、光を導光板(201)出射する。LED光源(200)からの厚さが厚いほうの端部(エッジ部分)に入射され、導光板(201)内で多重反射させ、その上面から液晶表示パネル方向(図中矢印方向)へ光を出射する。また導光板(201
)の下面から導光板(201)外に透過した光は、導光板(201)の下面の下部に配置された反射板(202)により反射されて再び導光板(201)に戻り、導光板(201
)の上面から出射される。これにより、LED等の点光源を面光源に変換している。尚、本実施例では、LED光源(200)として、電極面と平行な方向に光を出射するサイドビュー型のLEDを用いているが、電極面と直交する方向に光を出射するトップビュー型のLEDを用いてもよい。
、画面水平方向(x軸)に6個、垂直方向(y軸)に5個配列してバックライト装置の照射面を30領域に分割している。また、LED光源(200)は、画面上部から下部に向かって光を出射するものとする。各バックライトセル(101)にはLED光源(200
)が2つずつ設けられており、この2個のLED光源(200)を一組とし、この一組のLED光源(200)を制御単位として各バックライトセル(101)から出射される光の強度が制御される。各バックライトセル(101)のLED光源(200)の個数は2個に尾限定されるものではなく、例えば1個でも3個でもよい。各バックライトセル(101)、すなわちバックライト装置照射面の領域の位置は、図3中のx軸及びy軸方向に
羅列した英数字(1〜6及びA〜E)で特定するものとする。
。例えば、領域C3に対応する表示領域の部分における映像信号の最大輝度が127の場合、当該表示装置で表現可能な最大の輝度を255とすると、当該領域の最大輝度は表現可能な最大輝度の1/2なので、領域C3の光強度はLED光源(200)の最大出力の約1/2とされる。また、例えば領域A1に対応する表示領域の部分における映像信号が0場合は、領域A1の光強度は例えば0とされる。これにより、映像信号に応じて、バックライト装置からの光強度を領域毎に(バックライトセル(101)単位で)、局所的に
制御することができる。
)及びy軸方向(b)輝度分布を示している。ここでは、領域C3に隣接する領域は消灯しているものとする。図に示す通り、領域C3の発光は隣接領域(C2、D4等)にも影響を与える。すなわち、ある領域の光はそれに隣接する領域に拡がる(漏れ込む)ようになっている。また、この光の拡がりは、図3に示されるようにx軸方向、y軸方向で異なっている。これは、エッジライト方式では、LED光源(200)からの光が液晶表示パネルに対して略平行に導光板(201)のエッジ部に入射し、導光板(201)内での多重反射を利用してその上面から出射するためである。上述のように導光板(201)は、入射端部から先端部にかけて出射光の輝度分布が均一になるように光入射端部から先端部にかけて漸次厚みが薄くなる楔形形状を為しているが、かかる形状であっても、光入射端部よりも先端部近傍のほうがLED光源(200)の光出射方向の先に位置するため光出射量が多くなる。例えば、図4(b)に示されるように、領域C3の輝度分布は、のLED光源(200)が配置される側(領域B3に近接する側)の方が、LED光源(200
)が配置されていない側(領域D3に近接する側)よりも、相対的に輝度が下がるといった、不均一な輝度分布を示す。一方、導光板形状はy軸を基準に対称性を持っているため
、図4(a)に示されるように、x軸方向の光の分布形状も略対称性を持っている。
では領域A1〜A6に対応するバックライトセル(101)への制御信号を、最大輝度となる制御信号(例えば8bitで255)とし、一方、相対的に輝度がくなる画面下部のバックライトセルに対しては、例えば段階的に、上記画面上部のバックライトセル(101)への制御信号よりも制御信号を下げている。例えば、2列目及び3列目のバックライトセル(101)においては、A〜C行目(すなわち領域A2〜3A2、B2〜B3、C2〜C3)のバックライトセル(101)よりもD行目のバックライトセル(101)への制御信号が低く、更にE行目の画面最下部の領域(D2〜D3)は、D行目よりも更に低くなっている。また、x軸方向については、x軸中央から左右端部に向かうにつれて段階的に制御信号を下げており、画面左右端の領域(1列目及び6列目の領域)で最も制御信号が低くされている。すなわち、本実施例においては、バックライトセル(101)x軸方向及びy軸方向の位置により制御信号の値を変えており、相対的に輝度が高く、かつ画面中央部よりも輝度を下げたい左右下端部の領域E1及びE6の制御信号が、全バックライトセル(101)の中で最も低くされている。左右上端部の領域A1及びA6は相対的に輝度が低いため、左右下端部の領域E1及びE6よりも制御信号のレベルは低くされている。
するための処理を「シェーディング処理」と呼ぶこととする。
成してもよい。
、液晶制御部(506)からの表示制御信号に基づいて表示信号が生成され、液晶表示パネル(209)へ送出される。V−ドライバでは水平及び垂直同期信号に同期した走査信号が生成され液晶表示パネル(509)へ印加される。液晶表示パネル(509)では、H−ドライバ及びV−ドライバからの信号により各走査電極と各データ電極とが駆動されることで、対応する画素領域に表示信号に対応した階調電圧が印加され、当該画素領域における液晶の応答が制御される。
、光の進行方向の下流側端部に位置するバックライトセルの光強度よりも相対的に高くしている。換言すれば、バックライト装置の照射面の第1端部(本実施例では上側の端部)に隣接するLED光源を持つバックライトセルの光強度をこの第1端部と対向する第2端部(本実施例では下側の端部)に隣接するバックライトセルの制御信号の値を大きくしている。これにより、エッジライト方式が有する輝度分布を考慮した制御信号によりシェーディング処理を行われ、輝度分布を補正しつつ画面周辺部の輝度を画面中央部に比べ相対的に低い輝度分布を得ることででき、良好な画質を得ながらも消費電力を低減することができる。
、平均輝度レベル(APL)を用いて同様な制御を行ってもよい。さらにまた、各バックライトセルの導光板は、図2に示される形状以外のものも用いることができる。
、本実施例は、例えば図7に示されるように、領域L1〜L5にそれぞれ対応する前記シェーディング信号を下記の関係を満たすような値に設定し、図5に示されたシェーディング信号生成部(500)において生成するように構成している。
このように、エッジライト方式における光の入射方向に応じてシェーディング信号を変更することで、実施例1と同様な効果を得ることができる。このように本実施例では、エッジ方式のバックライト装置において、LED光源からの光の進行方向を考慮してバックライトセルの光強度を制御している。すなわち複数のバックライトセルのうち、光の進行方向の上流側端部に位置するバックライトセルの光強度を、光の進行方向の下流側端部に位置するバックライトセルの光強度よりも相対的に高くしている。換言すれば、バックライト装置の照射面の第1端部(本実施例では左側の端部)に隣接するLED光源を持つバックライトセルの光強度をこの第1端部と対向する第2端部(本実施例では右側の端部)に隣接するバックライトセルの制御信号の値を大きくしている。これにより、輝度分布を補正しつつ画面周辺部の輝度を画面中央部に比べ相対的に低い輝度分布を得ることででき
、良好な画質を得ながらも消費電力を低減することができる。
,C各位置における温度は、LED光源等によって発生した熱が対流により液晶表示装置の上方に伝わるために、画面下部から上部にかけて温度が上昇する。また、A,B,Cのいずれも画面左右端で熱が中央部に対し相対的に低くなるが、これは、画面端部においいて空気層による放熱効果が得られる為である。
シェーディング信号生成部(500)において、予め電源オンから時間経過による温度上昇に伴うLED光源の発光輝度の低下を補正するシェーディング信号のデータを予めROM等に格納しておき、電源オン時からの経過時間に応じてLUTを参照し、前記シェーディング信号を切り替えてもよい。
画面周辺部の輝度を80%〜65%とするための指令をシェーディング信号生成部(500)に送信する。
500)に送出する。シェーディング信号生成部(500)は、この映像特徴量信号(1200)に基づきシェーディング信号を制御する。シェーディング信号生成部(500)に送出される映像特徴量信号(1200)は、例えば一画面全体の映像信号の平均輝度(
APL)と、所定輝度以上の明るい物体が存在する位置(バックライトセル)の情報を含んでいる。
。これにより、どのバックライトセル(101)に明るい物体が存在するかを知ることができる。更に画像信号処理部(502)は、画面全体の画像の明るさを知るために一画像フレーム全体の平均輝度(APL)を検出する。これらの検出結果から、全体的に暗い映像の画面端部に明るい物体が存在する映像が入力されたことを検知することができる。
、このAPC制御部(1300)により各バックライトセル(101)への制御信号を変更する点が、実施例1〜5と異なっている。
シェーディング処理のための重み付けされた制御信号)に対し一律に1以下のゲインを乗算し、最大消費電力を制限する機能を有する。例えば、前記閾値を最大消費電力の90%と設定し、APC制御部(1300)で最大消費電力の95%の消費電力値が算出もられた場合、全てのバックライトセルへの制御信号に対し一律に90/95(≒0.947)倍し、最大消費電力を制限する。このようにして得られた各バックライトセルへの制御信号は、バックライト駆動部(505)へ送出され、バックライト駆動部(505)は各バックライトセル(101)を点灯制御する。
)の後段に配置することにより、シェーディング処理の有無、強度に影響を受けることなく、最大消費電力を制限することが可能となる。
なお、上記実施例には、少なくとも次の内容が開示されている。
(1)
表示パネルと、該表示パネルに光を照射するためのバックライトを有する画像表示装置において、
前記バックライトからの光の強度を制御するバックライト制御部を有し、
前記バックライトは、光源と、該光源からの光が入射され、前記表示パネルに向けて出射する導光板とを有するエッジライト方式のバックライトセルを複数個マトリクス状に配列して構成され、
前記バックライト制御部は、前記バックライトセル毎に個別に光源を制御するものであって、画面周辺部に位置するバックライトセルからの光の強度を、画面略中央部に位置するバックライトセルからの光の強度よりも低くするように制御することを特徴とする画像表示装置。
(2)
上記「(1)」記載の画像表示装置において、
前記バックライト制御部は、更に、前記複数のバックライトセルのうち、前記バックライトの照射面の第1端部に隣接する光源を持つ前記バックライトセルの光強度を、該第1端部と対向する第2端部に隣接するバックライトセルの光強度よりも高くするように制御することを特徴とする画像表示装置。
(3)
上記「(1)」記載の画像表示装置において、
前記バックライト制御部は、前記画像表示装置の画面上部に位置する前記バックライトセルの光強度を、画面下部に位置する前記バックライトセルの光強度よりも相対的に高くなるように制御することを特徴とする画像表示装置。
(4)
上記「(1)」〜「(3)」のいずれかに記載の画像表示装置において、
ユーザの設定する映像表示モードに応じて、制御信号を送出するマイコンを有し、
前記マイコンの制御信号に応じて、前記バックライトセルの光強度を個別に制御することを特徴とする画像表示装置。
(5)
上記「(1)」〜「(4)」のいずれかに記載の画像表示装置において、
更に入力画像の特徴量を検出する画像信号処理部を有し、
前記バックライト制御部は、前記画像信号処理部で検出された前記入力画像の特徴量に応じて、前記画面周辺部の輝度低下度合いを制御することを特徴とする画像表示装置。
(6)
上記「(5)」記載の画像表示装置において、前記画像信号処理部で検出された前記入力画像の特徴量が、入力画像のAPLであることを特徴とする画像表示装置。
(7)
上記「(1)」〜「(5)」記載の画像表示装置において、
最大消費電力を制限するAPC制御部を有し、
前記APC制御部は、前記バックライト制御部にて決定された各バックライトセルへの制御信号に応じて消費電力を算出し、該算出された消費電力が所定値以上の場合に前記バックライトセルへの制御信号を変更すことを特徴とする画像表示装置。
(8)
表示パネルに光を照射するためのバックライト装置において、
光源と、該光源からの光が入射され、前記表示パネルに向けて出射する導光板とを有するエッジライト方式の複数のバックライトセルと、
前記バックライトセル毎に個別に光源を制御するためバックライト制御部とを備え、
前記バックライト制御部は、画面周辺部に位置するバックライトセルからの光の強度を、画面略中央部に位置するバックライトセルからの光の強度よりも低くするように制御することを特徴とするバックライト装置。
(9)
上記「(8)」記載のバックライト装置において、
前記バックライト制御部は、更に、前記複数のバックライトセルのうち、前記バックライトの照射面の第1端部に隣接する光源を持つ前記バックライトセルの光強度を、該第1端部と対向する第2端部に隣接するバックライトセルの光強度よりも高くするように制御することを特徴とするバックライト装置。
101 独立に制御可能なバックライト領域
200 LED光源
201 導光板
202 反射板
500 シェーディング信号生成部
501 画像フレーム受信部
502 画像信号処理部
503 バックライト制御部
504 画像信号補正部
505 バックライト駆動部
506 液晶制御部
507 H-ドライバ
508 V-ドライバ
509 液晶パネル
510 バックライト部
1100 マイコン
1200 映像特徴量信号
1300 APC制御部
Claims (7)
- 表示パネルに光を照射するためのバックライト装置において、
第1の方向に光を出射するエッジライト方式の複数の光源と、該光源からの光が入射され、前記表示パネルに向けて出射する導光板とを有する複数のバックライトセルと、
前記バックライトセル毎に個別に光源を制御するバックライト制御部と、を備え、
前記バックライト制御部は、
前記表示パネルの周辺部に位置するバックライトセルからの光の強度を、前記表示パネルの略中央部に位置するバックライトセルからの光の強度よりも低くするように制御し、
前記第1の方向の上流にある前記表示パネルの第1端部に隣接するバックライトセルの光の強度を、前記第1端部と対向する第2端部に隣接するバックライトセルの光の強度よりも高くするように制御する、
ことを特徴とするバックライト装置。 - 請求項1に記載のバックライト装置において、
ユーザの設定に応じて、制御信号を送出するマイコンを有し、前記マイコンの制御信号に応じて、前記バックライトセルの光強度についての前記画面略中央部と前記画面周辺部の差を変化させるよう制御することを特徴とするバックライト装置。 - 請求項1または2のいずれかに記載のバックライト装置において、
更に入力画像の特徴量を検出する画像信号処理部を有し、
前記バックライト制御部は、前記画像信号処理部で検出された前記入力画像の特徴量に応じて、前記画面周辺部の輝度低下度合いを制御することを特徴とするバックライト装置。 - 請求項1または2のいずれかに記載のバックライト装置において、
前記表示パネルの一部における映像信号が所定の光強度以上の明るさを持つ場合、前記バックライト制御部は、前記表示パネルの前記一部に位置する前記バックライトセルの光強度の前記低下を弱めるよう制御することを特徴とするバックライト装置。 - 第1の方向に光を出射するエッジライト方式の複数の光源と該光源からの光が入射され表示パネルに向けて出射する導光板とを有する複数のバックライトセルを有し、前記バックライトセル毎に個別に前記光源を制御して前記表示パネルに光を照射するためのバックライト装置の制御方法において、
前記表示パネルの周辺部に位置するバックライトセルからの光の強度を、前記表示パネルの略中央部に位置するバックライトセルからの光の強度よりも低くするように制御し、
前記表示パネルの前記第1の方向の上流にある第1端部に隣接する光源を持つ前記バックライトセルの光強度を、前記第1端部と対向する第2端部に隣接するバックライトセルの光強度よりも高くするように制御する、
ことを特徴とするバックライト装置の制御方法。 - バックライト装置において、
前記バックライト装置に配置された複数の領域ごとに所定数配置された複数のエッジライト方式の複数の光源と、
前記領域ごとに個別に光源を制御するバックライト制御部と、を備え、
前記バックライト制御部は、
前記バックライト装置の周辺部に位置する前記領域からの光の強度を、前記バックライト装置の略中央部に位置する前記領域からの光の強度よりも低くするように制御し、
前記光源が光を出射する方向の上流にある前記バックライト装置の第1端部に隣接する前記領域の光の強度を、前記第1端部と対向する第2端部に隣接する前記領域の光の強度よりも高くするように制御する、
ことを特徴とするバックライト装置。 - 表示パネルに光を照射するためのバックライト装置において、
前記表示パネルの上辺から下辺の方向に光を出射するエッジライト方式の複数の光源と、該光源からの光が入射され、前記表示パネルに向けて出射する導光板とを有する複数のバックライトセルと、
前記バックライトセル毎に個別に光源を制御するバックライト制御部と、を備え、
前記バックライト制御部は、
前記表示パネル周辺部に位置するバックライトセルからの光の強度を、前記表示パネルの略中央部に位置するバックライトセルからの光の強度よりも低くするように制御し、
前記表示パネルの上辺に隣接するバックライトセルの光の強度を、前記表示パネルの下辺に隣接するバックライトセルの光の強度よりも高くするように制御する、
ことを特徴とするバックライト装置。
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