JP5338340B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

近年、表示領域を複数のエリアに分割し、各エリアに対応する各光源の発光輝度をそれぞれ個別に制御する液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような液晶表示装置によれば、明るいエリアに対応する光源を高輝度で発光させ、一方、暗いエリアに対応する光源は低輝度で発光させることができるため、画質の向上と消費電力の低減を図ることができる。

こうした液晶表示装置では、各エリアに、そのエリアの直下に配置された光源からの光だけでなく、その周囲の光源から拡散されてくる光が重畳された照明光が照射されることとなる。そのため、各エリアに対応する光源の光量を決定する際には、その光源の周囲に配置されている光源の光量も併せて考慮する必要がある。
また、特許文献２には、画素領域（エリア）毎に、あるバックライト照明領域（光源）の輝度レベルとそれに隣接するバックライト照明領域（光源）の輝度レベルの組み合わせに対応した階調補正テーブルデータに基づいて階調補正を行う表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−３５０１７９号公報 特許第３５２３１７０号

上述したような、各光源の光量を、その周辺の光源の光量を考慮しながら決定していく方法では、光量を決定する順序によって各光源の光量が変わることとなる。したがって、単に配列されている順に各光源の光量を決定していく場合よりも、各エリアに必要な光量に基づいて算出された適切な順序で各光源の光量を決定していけば、より効率の良い光源制御が可能である。しかしながら、特許文献２を始めとする従来の技術は、光源の発光光量を決定する順序について何らかの提案するものではなかった。

本発明の課題は、表示領域が複数のエリアに分割された液晶表示装置において、より効率良く光源を発光させることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数のエリアに分割された液晶パネルと、当該エリアに一対一で対応する複数の光源を備えるバックライトと、を備える液晶表示装置において、
画像信号に基づいて、エリア毎に必要な光量を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出されたエリア毎に必要な前記光量に基づいて、最大光量のエリアからの降順となるように、前記各光源の光量決定順序を決定する第１決定手段と、
前記各光源の発光時における光の分布データを記憶する光分布記憶部と、
前記算出手段により算出されたエリア毎に必要な前記光量に基づいて、各光源の光量と、当該光源の周囲にある光源の光量と、を前記第１決定手段により決定された前記光量決定順序で決定する第２決定手段と、
前記光源の各々を、前記第２決定手段により決定された光量で発光させる制御を行うバックライト制御手段と、
を備え、
前記第２決定手段は、
光量決定順序が１番目のエリアを対象として、そのエリアに必要な光量を照射するための各光源の光量を、前記光分布記憶部に記憶された光の分布データを用いて決定し、
光量決定順序が２番目以降のエリアを順次対象として、そのエリアに必要な光量を照射するための各光源の光量を、前記光分布記憶部に記憶された光の分布データを用いて、既に決定した光量に加算するように決定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載された液晶表示装置であって、
前記バックライトの前面に、当該バックライトの各光源から発せられた光を拡散する拡散部材が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、算出手段により、画像信号に基づいて、エリア毎に必要な光量が算出され、第１決定手段により、算出手段により算出されたエリア毎に必要な光量に基づいて、最大光量のエリアからの降順となるように、光源の光量決定順序が決定され、第２決定手段により、算出手段により算出されたエリア毎に必要な前記光量に基づいて、各光源の光量と、当該光源の周囲にある光源の光量と、が第１決定手段により決定された光量決定順序で決定され、バックライト制御手段により、光源の各々を第２決定手段により決定された光量で発光させる制御が行われる。
すなわち、各エリアに必要な光量に基づいて、最大光量のエリアからの降順となるように光量決定順序が決定され、決定された光量決定順序で各光源の光量が決定されることとなる。したがって、表示領域が複数のエリアに分割された液晶表示装置において、各光源の光量が光量の高いエリアから順に決定されることで、バックライト全体での光量が低減されることとなり、単に配列されている順に各光源の光量を決定していく場合よりも、より効率良く光源を発光させることができる。

本発明を適用した本実施形態の液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。 図２（ａ）は、本実施形態の液晶パネルの表示領域を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態のバックライトを模式的に示す図である。 光分布記憶部に記憶された光分布の一例である。 光源の発光制御処理の流れを示すフローチャートである。 各エリアに必要な光量の一例である。 図５に例示する各エリアの必要光量に基づいて決定した光量決定順序である。 光量決定順序が１番目のエリアＳ（３、４）の必要光量を示す図である。 エリアＳ（３、４）に光量「８７」の光を照射するための各光源の光量である。 光量決定順序が１番目のエリアＳ（３、４）の必要光量と、光量決定順序が２番目のエリアＳ（５、２）の必要光量とを示す図である。 エリアＳ（３、４）に光量「８７」の光、エリアＳ（５、２）に光量「８４」の光を照射するための各光源の光量である。 図５に示す光量を実現するための各光源の光量である。 各光源Ｌの光量を配列されている順序で算出する従来の方法を用いて算出した、図５に示す光量を実現するための各光源の光量である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１は、本実施形態の液晶表示装置の要部構成を示すブロック図である。なお、図１において、点線は映像データの流れを示し、実線は制御信号の流れを示している。
本実施形態の液晶表示装置１００は、例えば、図１に示すように、信号入力部１、映像処理部２、タイミング制御部３、フレームメモリ４、算出手段としての算出部５、補正部６、液晶パネル７、走査線駆動部８、信号線駆動部９、バックライト１０、バックライト制御部１１、制御部１２等を備える。

信号入力部１は、例えば、テレビジョン放送信号を受信するアンテナ及びチューナや、外部装置からの画像信号を受信する各種映像端子等を備えて構成され、入力される画像信号を受信して、映像処理部２に出力する。

映像処理部２は、Ａ／Ｄ変換回路、ＲＧＢ生成回路、画質調整回路等を備えて構成され、信号入力部１から供給される画像信号に基づいて、ＲＧＢのデジタル画像信号を生成し、液晶パネル７の画素数に応じたスケーリング処理を行って、１フレーム分の画像信号を生成する。さらに、１フレーム分の画像信号に対して、制御部１２から出力される画質調整信号に基づいて、ブライトネス、コントラスト、色の濃さ、色合い、シャープネス等の各種画質調整を行った後に、フレームメモリ４に出力する。

タイミング制御部３は、信号入力部１から供給される画像信号に基づいて、１ライン期間を示すタイミング信号と、１フレーム期間を示すタイミング信号とを生成して、液晶表示装置１００の各部に供給する。

フレームメモリ４は、映像処理部２から入力される画像信号をフレーム単位で蓄積する。

算出部５は、フレームメモリ４から入力される画像信号に基づいて、液晶パネル７を構成する各エリアＳに必要な光量を算出し、算出した各エリアＳの光量を制御部１２に出力する。

補正部６は、制御部１２からの制御にしたがって、液晶パネル７における各画素領域が目標の光量で発光するように、各エリアＳに属する画素の画像信号をそのエリアＳに対応する光源Ｌの光量に応じて補正する。

液晶パネル７は、所定の間隔を隔てて配設された一対の基板の間に液晶が封入されて成る。これら一対の基板は、偏光軸が直交した２枚の偏光板で挟まれ、背面側にはバックライト１０が配設されている。
基板の上面には、ｐ行の走査線Ｘ（Ｘ_１〜Ｘ_ｐ）及びｑ列の信号線Ｙ（Ｙ_１〜Ｙ_ｑ）が互いに直交するように配列されている。この液晶パネル７は、例えば、アクティブマトリクス駆動方式を採用しており、走査線Ｘと信号線Ｙの各交点の画素に、アクティブ素子としての薄膜トランジスタ（TFT: Thin Film Transistor）が配設されている。各画素には画素電極が形成され、画素電極に対向して、対向する基板に対向電極が形成されている。また、画素電極と対向電極との対向面にはそれぞれ配向膜が形成されている。

走査線駆動部８は、液晶パネル７における走査線Ｘ（Ｘ_１〜Ｘ_ｐ）の各々に対応して設けられており、タイミング制御部３からのタイミング信号に従って、各走査線Ｘを順に選択して、同一の走査線Ｘ上に連なるＴＦＴをオン／オフさせる。
信号線駆動部９は、液晶パネル７における信号線Ｙ（Ｙ_１〜Ｙ_ｑ）の各々に対応して設けられており、走査線駆動部８による各走査線Ｘの走査に同期して、映像処理部２から入力される画像信号に応じた電圧を信号線Ｙに対して印加する。
走査線駆動部８及び信号線駆動部９により走査線Ｘと信号線Ｙとが駆動されると、それらの交点にある画素のＴＦＴがオンとなって画素電極に電荷が蓄積され、その画素電極と対向電極との間に挟持されている液晶の配列方向が変化して、配向膜と偏光板とともに、液晶パネル７の背面側に設けられたバックライト１０から照射される光を画素単位で通過或いは遮断させる。

バックライト１０は、液晶パネル７の背面側に設けられた直下型のＬＥＤバックライトであり、一面が開口した筐体（図示省略）の内部にＬＥＤ（図示省略）を収納し、筐体の開口部に拡散部材１０ａを貼り付けたものである。拡散部材１０ａは、ＬＥＤから出射される光を導光して分散する。

本実施形態において、液晶パネル７は複数のエリアＳに分割されている。
また、液晶パネル７の背面側に配置されているバックライト１０が、液晶パネル７を構成する複数のエリアＳに一対一で対応する複数の光源Ｌから構成されている。

ここで、図２（ａ）は、本実施形態の液晶パネル７の表示領域を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態のバックライト１０を模式的に示す図である。
図２（ａ）に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００は、液晶パネル７の表示領域が、縦ｎ個×横ｍ個のエリアＳ・・・にマトリクス状に等分割されている。また、図２（ｂ）に示すように、バックライト１０が、液晶パネル７を構成するエリアＳに一対一で対応する縦ｎ個×横ｍ個の光源Ｌ・・・から構成されている。

なお、以下では、ｎ＝８、ｍ＝８とし、液晶パネル７が縦８個×横８個の計６４個のエリアＳに分割され、バックライト１０が縦８個×横８個の計６４個の光源Ｌに分割されている場合について説明することとする。
そして、６４個のエリアＳのうち、左上端部に位置するエリアにＳ（１、１）、右上端部に位置するエリアにＳ（８、１）、左下端部に位置するエリアにＳ（１、８）、右下端部に位置するエリアにＳ（８、８）の符号を付し、その他のエリアＳについても同様の方法で符号を割り当てることとする。
また、６４個の光源Ｌのうち、エリアＳ（１、１）に対応する左上端部に位置する光源にＬ（１、１）、エリアＳ（８、１）に対応する右上端部に位置する光源にＬ（８、１）、エリアＳ（１、８）に対応する左下端部に位置する光源にＬ（１、８）、エリアＳ（８、８）に対応する右下端部に位置する光源にＬ（８、８）の符号を付し、その他の光源Ｌについても、同様の方法で符号を割り当てることとする。
上述の各エリアＳと各光源Ｌとの対応関係は、所定の記憶領域において予め記憶されている。

バックライト制御部１１は、制御部１２からの指示にしたがって、バックライト１０の各光源Ｌに備わるＬＥＤを駆動させ、各光源Ｌを発光させる制御を行う。

制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２２、光分布記憶部１２３、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２４等を備えて構成される。

ＣＰＵ１２１は、液晶表示装置１００の各部から入力される入力信号に応じて、ＲＯＭ１２４に格納された各種プログラムを実行するとともに、実行にかかるプログラムに基づいて各部に出力信号を出力することにより、液晶表示装置１００の動作全般を統括制御する。

ＲＡＭ１２２は、ＣＰＵ１２１により実行される各種プログラムを展開するプログラム格納領域や、入力データやこれらの処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等を格納するデータ格納領域を備え、ＣＰＵ１２１のワークエリアとして用いられる。

光分布記憶部１２３は、例えば、不揮発性メモリにより構成され、バックライト１０を構成する各光源Ｌの発光時における光の分布状況を記憶している。具体的には、一つの光源Ｌを発光させた場合における光が照射されるエリアＳ及びその光量が、それぞれの光源Ｌについて記憶されている。
例えば、図３は、エリアＳ（４、４）に対応する光源Ｌ（４、４）を１００％の光量で発光させた場合における光の分布例である。図３に示すように、光源Ｌ（４、４）からの光はバックライト１０の拡散部材１０ａによって分散され、対応するエリアＳ（４、４）には４０％の光量が照射される。また、対応するエリアＳ（４、４）の周囲のエリアＳ（３、３）、Ｓ（４、３）、Ｓ（５、３）、Ｓ（３、４）、Ｓ（５、４）、Ｓ（３、５）、Ｓ（４、５）、Ｓ（５、５）には、５％の光量が照射される。さらに、その周囲のエリアＳ（４、２）、Ｓ（２、４）、Ｓ（６、４）、Ｓ（４、６）には、２％の光量が照射され、エリアＳ（２、２）、Ｓ（３、２）、Ｓ（５、２）、Ｓ（６、２）、Ｓ（２、３）、Ｓ（６、３）、Ｓ（２、５）、Ｓ（６、５）、Ｓ（２、６）、Ｓ（３、６）、Ｓ（５、６）、Ｓ（６、６）には、１％の光量が照射される。
このように、光源Ｌからの光は、対応するエリアＳだけでなく、その周囲のエリアＳに分散して照射されることとなる。そのため、あるエリアＳの光量を実現するためには、光分布記憶部１２３に基づいてバックライト１０を構成するそれぞれの光源Ｌからの光の光量を算出し、算出された光量で各光源Ｌを発光させる必要がある。

ＲＯＭ１２４は、処理プログラムやデータ等を予め記憶しており、例えば、算出手段としての算出プログラム１２４ａ、第１決定手段としての第１決定プログラム１２４ｂ、第２決定手段としての第２決定プログラム１２４ｃ、バックライト制御手段としてのバックライト制御プログラム１２４ｄが格納されている。

算出プログラム１２４ａは、ＣＰＵ１２１に、画像信号に基づいて、エリア毎に必要な光量を算出する機能を実現させるためのプログラムである。ＣＰＵ１２１は、かかる算出プログラム１２４ａを実行することにより、算出部５とともに算出手段を構成する。

第１決定プログラム１２４ｂは、ＣＰＵ１２１に、算出プログラム１２４ａの実行において算出されたエリア毎に必要な光量に基づいて、最大光量のエリアＳからの降順となるように、光源Ｌの光量決定順序を決定する機能を実現させるためのプログラムである。ＣＰＵ１２１は、かかる第１決定プログラム１２４ｂを実行することにより、第１決定手段を構成する。

第２決定プログラム１２４ｃは、ＣＰＵ１２１に、算出プログラム１２４ａの実行において算出されたエリア毎に必要な光量に基づいて、各光源Ｌの光量と、当該光源Ｌの周囲にある光源Ｌの光量と、を第１決定プログラム１２４ｂにより決定された光量決定順序で決定する機能を実現させるためのプログラムである。ＣＰＵ１２１は、かかる第２決定プログラム１２４ｃを実行することにより、第２決定手段を構成する。

バックライト制御プログラム１２４ｄは、ＣＰＵ１２１に、光源Ｌの各々を、第２決定プログラム１２４ｃの実行において決定された光量で発光させる制御を行う機能を実現させるためのプログラムである。ＣＰＵ１２１は、かかるバックライト制御プログラム１２４ｄを実行することにより、バックライト制御部１１とともにバックライト制御手段を構成する。

ここで、図４のフローチャートを参照しながら、上述の算出プログラム１２４ａ、第１決定プログラム１２４ｂ、第２決定プログラム１２４ｃ、バックライト制御プログラム１２４ｄの実行により、本実施形態の液晶表示装置１００において行われる光源Ｌの発光制御処理について説明する。

まず、ステップＳ１において、ＣＰＵ１２１は、算出部５において、各エリアＳに必要な光量を、画像信号に基づいて算出する。

図５に、画像信号に基づいて算出された各エリアＳの必要光量の一例を示す。図５において、例えば、エリアＳ（１、１）の必要光量は「６５」、エリアＳ（５、２）の必要光量は「８４」、エリアＳ（３、３）の必要光量は「７８」とされている。また、エリアＳ（３、４）は、必要光量が最大「８７」のエリアＳであり、エリアＳ（７、６）は、必要光量が最小「２７」のエリアＳである。

次に、ステップＳ２において、ＣＰＵ１２１は、光源Ｌの光量を決定するための光量決定順序を、対応するエリアＳの光量が最大のエリアＳからの降順となるように決定する。最大光量のエリアＳからの降順となる光量決定順序とは、すなわち、必要光量が最大のエリアＳに対応する光源Ｌを１番目とし、必要光量が最小のエリアＳに対応する光源Ｌを最後とする順序であり、この順序で各光源Ｌの光量を決定することにより、光源Ｌの光量を必要光量の大きなエリアＳから順に決定することができる。

図６は、図５に例示する各エリアＳの必要光量に基づいて決定した光量決定順序である。図６において、例えば、必要光量が最大のエリアＳ（３、４）に対応する光源Ｌ（３、４）の光量決定順序は１番目とされている。また、必要光量が最小のエリアＳ（７、６）に対応する光源Ｌ（７、６）の光量決定順序は６４番目とされている。

次に、ステップＳ３において、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ２において決定した光量決定順序で、各光源Ｌの光量を決定する。

具体的には、ＣＰＵ１２１は、先ず始めに、光量決定順序が１番目のエリアＳ（３、４）を対象として（図７参照）、そのエリアＳ（３、４）に必要な光量「８７」を照射するための各光源Ｌの光量を決定する。図８に、エリアＳ（３、４）に光量「８７」の光を照射するための各光源Ｌの光量を示す。
次いで、ＣＰＵ１２１は、光量決定順序が２番目のエリアＳ（５、２）を対象として（図９参照）、そのエリアＳ（５、２）に必要な光量「８４」を照射するための各光源Ｌの光量を、既に決定した光量に加算するように決定する。図１０に、エリアＳ（３、４）に光量「８７」の光を照射し、且つ、エリアＳ（５、２）に「８４」を照射するための各光源Ｌの光量を示す。
さらに、ＣＰＵ１２１は、光量決定順序３番目〜６４番目の各エリアＳを対象として、上述の処理を行うことで、全エリアＳに必要な光量を照射するための光源Ｌの光量を決定する。

ここで、図１１は、図５の光量を実現するための各光源Ｌの光量である。また、図１２は、各光源Ｌの光量を光源Ｌが配列されている順（例えば、Ｌ（１、１）、Ｌ（１、２）・・・Ｌ（２、１）・・・Ｌ（８、８））に算出する従来の方法を用いて算出した、図５の光量を実現するための各光源Ｌの光量である。
本発明のように、光源Ｌの光量を、対応するエリアＳの必要光量が大きい順に決定していく方法では、必要光量が小さいエリアＳの光量決定時には、周囲のエリアＳの影響で必要光量を抑えることができる。そのため、従来方法を用いた図１２の従来例と比較して、バックライト１０全体で５．４％の光量を低減することができる。

次に、ステップＳ４において、ＣＰＵ１２１は、バックライト制御部１１により、ステップＳ３において決定した各光源Ｌの光量で、各光源Ｌを発光させ、本処理を終了する。

以上説明した本実施形態の液晶表示装置１００によれば、ＣＰＵ１２１による算出プログラム１２４ａの実行により、画像信号に基づいて、エリア毎に必要な光量が算出され、第１決定プログラム１２４ｂの実行により、算出プログラム１２４ａの実行により算出されたエリア毎に必要な光量に基づいて、最大光量のエリアＳからの降順となるように、光源Ｌの光量決定順序が決定され、第２決定プログラム１２４ｃの実行により、算出プログラム１２４ａの実行により算出されたエリア毎に必要な光量に基づいて、各光源Ｌの光量と、当該光源Ｌの周囲にある光源Ｌの光量と、が第１決定手段により決定された光量決定順序で決定され、バックライト制御プログラム１２４ｄの実行により、光源Ｌの各々を、第２決定手段により決定された光量で発光させる制御が行われる。
すなわち、各エリアＳに必要な光量に基づいて、最大光量のエリアＳからの降順となるように光量決定順序が決定され、決定された光量決定順序で各光源Ｌの光量が決定されることとなる。したがって、表示領域が複数のエリアＳに分割された液晶表示装置１００において、各光源Ｌの光量が光量の高いエリアＳから順に決定されることで、バックライト全体での光量が低減されることとなり、単に配列されている順に各光源Ｌの光量を決定していく場合よりも、光源Ｌの発光制御をより効率良く行うことができる。

また、バックライト１０の前面に、当該バックライト１０の各光源Ｌから発せられた光を拡散する拡散部材１０ａが配置されているため、液晶パネル７における表示ムラを防止して、輝度向上を図ることができる。

なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、液晶パネル７におけるエリアＳの分割態様は任意であり、例えば、等分割でなくとも良い。
また、各光源Ｌの光量を最大光量のエリアＳからの降順となる順序で決定する手段の他に、各光源Ｌの光量を光源Ｌの配列順に決定する手段を備え、画像によって２つの手段を切り換えるように構成してもよい。

本発明は、液晶表示装置の製造業等に利用可能である。

１００ 液晶表示装置
５ 算出部（算出手段）
７ 液晶パネル
１０ バックライト
１１ バックライト制御部（バックライト制御手段）
１２１ ＣＰＵ（算出手段、第１決定手段、第２決定手段、バックライト制御手段）
１２４ａ 算出プログラム（算出手段）
１２４ｂ 第１決定プログラム（第１決定手段）
１２４ｃ 第２決定プログラム（第２決定手段）
１２４ｄ バックライト制御プログラム（バックライト制御手段）

Claims (2)

1. 複数のエリアに分割された液晶パネルと、当該エリアに一対一で対応する複数の光源を備えるバックライトと、を備える液晶表示装置において、
   画像信号に基づいて、エリア毎に必要な光量を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出されたエリア毎に必要な前記光量に基づいて、最大光量のエリアからの降順となるように、前記各光源の光量決定順序を決定する第１決定手段と、
   前記各光源の発光時における光の分布データを記憶する光分布記憶部と、
   前記算出手段により算出されたエリア毎に必要な前記光量に基づいて、各光源の光量と、当該光源の周囲にある光源の光量と、を前記第１決定手段により決定された前記光量決定順序で決定する第２決定手段と、
   前記光源の各々を、前記第２決定手段により決定された光量で発光させる制御を行うバックライト制御手段と、を備え、
   前記第２決定手段は、
   光量決定順序が１番目のエリアを対象として、そのエリアに必要な光量を照射するための各光源の光量を、前記光分布記憶部に記憶された光の分布データを用いて決定し、
   光量決定順序が２番目以降のエリアを順次対象として、そのエリアに必要な光量を照射するための各光源の光量を、前記光分布記憶部に記憶された光の分布データを用いて、既に決定した光量に加算するように決定することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記バックライトの前面に、当該バックライトの各光源から発せられた光を拡散する拡散部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載された液晶表示装置。

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