JP2008286854A - Light source device and liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
【課題】光量検出を行う前にセンサ部の受光素子が飽和状態となることを防止し、光量検出時の検出精度を向上させることができるようにする。
【解決手段】光量検出時(検出用点灯期間)には受光素子である照明光センサ13をセンサ回路(I/V変換部14)に接続すると共に、非検出時(通常点灯期間)には光量検出時に発生する照明光センサ13の両端の電位差とは逆方向の電位差が発生する状態となるように照明光センサ13の接続経路を切り替える。これにより、例えば通常点灯状態において検出領域付近のすべての部分点灯部4が点灯した後、検出用点灯状態となった場合であっても、光量検出を行う前に照明光センサ13が飽和状態になることが防止される。通常点灯状態の後、すぐに検出対象となる部分点灯部4のみを点灯させて検出動作を行ったとしても、精度が高く、かつ応答速度の速い検出動作が可能となる。
【選択図】図6
A light receiving element of a sensor unit is prevented from being saturated before light amount detection, and detection accuracy at the time of light amount detection can be improved.
An illumination light sensor 13 serving as a light receiving element is connected to a sensor circuit (I / V conversion unit 14) at the time of light amount detection (detection lighting period) and at the time of non-detection (normal lighting period). The connection path of the illumination light sensor 13 is switched so that a potential difference in the opposite direction to the potential difference between both ends of the illumination light sensor 13 generated at the time of detection is generated. As a result, for example, even when all the partial lighting parts 4 near the detection region are turned on in the normal lighting state and then in the detection lighting state, the illumination light sensor 13 is saturated before the light amount is detected. Is prevented. Even if only the partial lighting unit 4 to be detected is turned on immediately after the normal lighting state, the detection operation can be performed with high accuracy and high response speed.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有する光源装置、およびそのような光源装置を用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a light source device having a plurality of partial lighting units that can be controlled independently from each other, and a liquid crystal display device using such a light source device.
近年、液晶TV(テレビジョン)やプラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)に代表されるようにディスプレイの薄型化が流れとしてあり、なかでもモバイル用ディスプレイの多くは液晶系であり、忠実な色の再現性が望まれている。また、液晶表示パネルのバックライトは蛍光管を使ったCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)タイプが主流であるが、環境的に水銀レスが要求されてきており、CCFLに変わる光源として発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等が有望視されている。 In recent years, there has been a trend toward thinner displays as represented by liquid crystal TVs (televisions) and plasma displays (PDPs), and in particular, many mobile displays are liquid crystal systems with faithful colors. Reproducibility is desired. The backlight of the liquid crystal display panel is the CCFL (Cold Cathode Fluorescent Lamp) type using a fluorescent tube, but mercury-less has been required environmentally, and a light emitting diode (LED: LED: Light Emitting Diode) etc. are considered promising.
このようなLEDを用いたバックライト装置としては、例えば特許文献1,2に示したようなものが提案されている。ここで、特許文献1に示されたLEDバックライト装置は、外光を検出することにより、周囲の環境の明るさに応じてバックライト装置全体の輝度レベルを変化させるようにしたものである。一方、特許文献2には、液晶表示パネルの動画応答性を高めるため、光源部を複数の部分点灯部(個別発光部)に分割し、これら複数の部分点灯部を順次点灯動作させるようにしたLEDバックライト装置が開示されている。
ところで、このようなLEDバックライト装置では、照明光を検出すると共にこの検出値に基づいてLEDの発光量をフィードバック制御することにより、照明光の輝度変動を抑えることができるようになっている。なお、赤色LED、緑色LEDおよび青色LED等の複数種類のLEDを用い、複数の色光を混合して特定の色光を得る加法混色方式のバックライト装置の場合には、照明光の輝度に加え、照明光の色度についても、同様のフィードバックシステムによって変動が抑えられるようになっている。 By the way, in such an LED backlight device, the luminance variation of the illumination light can be suppressed by detecting the illumination light and feedback-controlling the light emission amount of the LED based on the detected value. In addition, in the case of an additive color mixing type backlight device that uses a plurality of types of LEDs such as a red LED, a green LED, and a blue LED and mixes a plurality of color lights to obtain specific color light, in addition to the luminance of illumination light, The variation of the chromaticity of the illumination light can be suppressed by a similar feedback system.
ここで、複数の部分点灯部を用いて点灯動作を行うバックライト装置において、発光量のフィードバック制御を行う方法としては、以下のような方法が考えられる。ここではバックライト装置を透過型の液晶表示装置に適用し、映像信号に応じて部分的な点灯動作が可能なものについて考える。このようなバックライト装置の場合、理想的には、複数の部分点灯部のそれぞれの光量を個別に検出し、それぞれの部分点灯部の発光量をフィードバック制御することが好ましい。しかしながら、すべての部分点灯部に受光素子を設けることは困難であるから、所定数(例えば4つ)の部分点灯部が含まれるように複数の検出領域を設定し、各検出領域ごとに受光素子を設け、各検出領域ごとに一部の部分点灯部の光量を検出しその発光量をフィードバック制御することが考えられる。この場合、各部分点灯部の正確な光量を検出するためには、他の部分点灯部からの光が入らないよう、検出対象となる部分点灯部のみを点灯させ、それ以外は消灯しておくことが好ましい。 Here, in a backlight device that performs a lighting operation using a plurality of partial lighting units, the following method can be considered as a method for performing feedback control of the light emission amount. Here, a case where a backlight device is applied to a transmissive liquid crystal display device and a partial lighting operation can be performed according to a video signal is considered. In the case of such a backlight device, ideally, it is preferable to individually detect the amount of light of each of the plurality of partial lighting units and feedback control the light emission amount of each partial lighting unit. However, since it is difficult to provide light receiving elements in all the partial lighting sections, a plurality of detection areas are set so that a predetermined number (for example, four) of partial lighting sections are included, and the light receiving elements are provided for each detection area. It is conceivable to detect the amount of light of a part of the partial lighting section for each detection region and to feedback control the light emission amount. In this case, in order to detect the accurate light quantity of each partial lighting part, only the partial lighting part to be detected is turned on so that light from other partial lighting parts does not enter, and the other parts are turned off. It is preferable.
このようなフィードバック制御のための光量検出は、以下のような手法により、通常の映像表示を行っている状態でも実行可能である。例えば、1フレームの表示期間のうちの先頭の期間に、ある1つの検出領域について光量検出を行うための短い点灯期間(検出用点灯期間)を設け、この期間は検出対象となる部分点灯部のみを点灯させる。1フレームの表示期間のうち検出用点灯期間以外は、映像信号に基づいて通常の映像表示を行う期間(通常点灯期間)となる。通常点灯期間では、表示しようとする映像に応じて任意の部分点灯部が点灯し、例えば映像表示として白表示を行う場合には複数の部分点灯部がすべて点灯する。このような検出用点灯状態と通常点灯状態とを繰り返し、通常点灯期間を挟んで検出用点灯期間に各検出領域内の部分点灯部を順次点灯させて行くことで、すべての検出領域について光量検出を行うことができる。すなわち、通常の映像表示を行いつつ、すべての検出領域について光量検出を行うことが可能である。なお、このような点灯を行ったとしても、検出用点灯期間を非常に短い期間に設定すれば、映像鑑賞に与える影響は皆無である。 Such light amount detection for feedback control can be performed even in a state where normal video display is performed by the following method. For example, a short lighting period (detection lighting period) for performing light amount detection for a certain detection region is provided in the first period in the display period of one frame, and this period is only for the partial lighting part to be detected. Lights up. The period other than the detection lighting period in the display period of one frame is a period for performing normal video display based on the video signal (normal lighting period). In the normal lighting period, an arbitrary partial lighting portion is turned on according to a video to be displayed. For example, when white display is performed as a video display, a plurality of partial lighting portions are all turned on. By repeating the detection lighting state and the normal lighting state, the partial lighting parts in each detection area are sequentially lit during the detection lighting period with the normal lighting period in between, so that the light amount is detected for all the detection areas. It can be performed. That is, it is possible to detect the amount of light for all the detection areas while performing normal video display. Even when such lighting is performed, if the detection lighting period is set to a very short period, there is no influence on the video viewing.
図17は、このような光量検出を行うためのセンサ部の構成例を示している。このセンサ部は、光の量に応じた電流を発生する受光素子としてのフォトダイオード213と、フォトダイオード213で発生した電流に応じたセンサ出力信号を生成するセンサ回路214とで構成されている。センサ回路214は負帰還型の回路となっており、出力端子80と、帰還容量81と、帰還抵抗82と、オペアンプ83とを有している。帰還容量81と帰還抵抗82は、オペアンプ83の反転入力端子と出力端子とに並列的に接続されている。フォトダイオード213のアノードAは、帰還容量81および帰還抵抗82の一端とオペアンプ83の反転入力端子(−)に接続されている。フォトダイオード213のカソードKはオペアンプ83の非反転入力端子(+)に接続されている。オペアンプ83の非反転入力端子には、オフセット電圧V1が印加されている。
FIG. 17 shows a configuration example of a sensor unit for performing such light quantity detection. This sensor unit includes a
フォトダイオード213は、PN接合された半導体デバイスであり、P層側にはアノード電極が設けられ、N層側にはカソード電極が設けられている。フォトダイオード213に光が照射されるとその光エネルギーによってPN接合部において電子−正孔対が発生し、外部回路(センサ回路214)を接続した状態では光量に応じた逆電流がカソードからアノードに向かって流れる。また、センサ回路214は、I/V変換回路としての機能を有し、センサ出力信号として光量に応じた出力電圧Voutを出力する。図18は、このセンサ回路214による出力電圧Voutの特性例を示している。センサ回路214において、帰還抵抗82の抵抗値をRfとし、また、フォトダイオード213で発生し帰還抵抗82に流れる電流の値をIsとすれば、オフセット電圧V1を基準にして「−(Is×Rf)」となる出力電圧Voutが得られる。
The
ここで、上述のように検出用点灯状態と通常点灯状態とを交互に繰り返して光量検出を行う手法の場合、検出用点灯状態では検出対象となる部分点灯部のみを点灯させ、その部分点灯部からの光のみを検出するためにフォトダイオード213の受光面積を大きくして感度を高くしておく必要がある。その一方で、例えば通常点灯状態において検出領域付近のすべての部分点灯部が点灯した後、検出用点灯状態となった場合には、光量検出を行う前に、フォトダイオード213に光量検出時に比べて大きな光量の光が入射することとなる。このため、PN接合型の半導体デバイスの特性上、光量検出を行う前にフォトダイオード213が飽和状態になってしまい、その後すぐに検出対象となる部分点灯部のみを点灯させて検出動作を行ったとしても、フォトダイオード213が飽和状態から復帰するのにしばらく時間がかかるため、検出用点灯期間において十分な感度が得られず検出動作不良になり、検出精度が低下してしまう。特に、上述したように特定の部分点灯部からの光のみを検出するために受光面積を大きくして感度を上げた場合には、この傾向は顕著である。
Here, as described above, in the method of detecting the light amount by alternately repeating the detection lighting state and the normal lighting state, in the detection lighting state, only the partial lighting part to be detected is lit, and the partial lighting part In order to detect only the light from the light, it is necessary to increase the light receiving area of the
なお、これを解決するために、例えば図19に示したような回路構成として、通常点灯時と光量検出時とでセンサ回路214のゲイン切り替えを行うことが考えられる。図19の回路は、図17の回路構成に対して帰還抵抗82を、互いに抵抗値の異なる第1の帰還抵抗82A(抵抗値Rf1)と第2の帰還抵抗82B(抵抗値Rf2)とで構成し、センサ回路214内の経路を切替部SW10で切り替えることでゲイン切り替えを行うようにしたものである。しかしながら、このようなゲイン切り替えで対応しようと思っても、そもそも光量検出を行う前にフォトダイオード213自体が飽和しているため、検出動作不良の問題を解決することはできない。
In order to solve this problem, for example, with the circuit configuration as shown in FIG. 19, it is conceivable to switch the gain of the
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、光量検出を行う前にセンサ部の受光素子が飽和状態となることを防止し、光量検出時の検出精度を向上させることができるようにした光源装置および液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to prevent the light receiving element of the sensor unit from being saturated before performing light amount detection, and to improve detection accuracy during light amount detection. An object of the present invention is to provide a light source device and a liquid crystal display device which can be used.
本発明の光源装置は、互いに独立して発光制御が可能な複数の部分点灯部を有する光源部と、2以上の部分点灯部を含むように設定された複数の検出領域のそれぞれに対して設けられ、検出領域内の一部の部分点灯部が点灯したときの光量を検出するセンサ部と、入力信号に応じて複数の部分点灯部を点灯させる通常点灯期間と、センサ部による光量検出の対象となる部分点灯部のみを点灯させる検出用点灯期間とが時間軸に沿って混在するように光源部を駆動し、通常点灯期間を挟んで検出用点灯期間に各検出領域内の部分点灯部を順次点灯させる光源駆動手段と、センサ部の検出結果に基づいて部分点灯部の発光量の調整を行う光源制御手段とを備えている。特に、センサ部が、検出領域内の光量検出の対象となる部分点灯部からの光の量に応じた電流を発生する受光素子と、受光素子で発生した電流に応じたセンサ出力信号を発生するセンサ回路と、検出用点灯期間には受光素子をセンサ回路に接続すると共に、通常点灯期間には光量検出時に発生する受光素子の両端の電位差とは逆方向の電位差が発生する状態となるように受光素子の接続経路を切り替える経路切替部とを有することを特徴とするものである。 The light source device of the present invention is provided for each of a light source unit having a plurality of partial lighting units capable of controlling light emission independently of each other and a plurality of detection regions set to include two or more partial lighting units. A sensor unit that detects the amount of light when a part of the partial lighting unit in the detection area is lit, a normal lighting period in which a plurality of partial lighting units are lit according to an input signal, and a target of the light amount detection by the sensor unit The light source unit is driven so that the detection lighting period for lighting only the partial lighting part becomes mixed along the time axis, and the partial lighting part in each detection region is set in the detection lighting period across the normal lighting period. Light source driving means for sequentially lighting and light source control means for adjusting the light emission amount of the partial lighting portion based on the detection result of the sensor portion. In particular, the sensor unit generates a light-receiving element that generates a current corresponding to the amount of light from the partial lighting unit that is a target of light amount detection in the detection region, and a sensor output signal that corresponds to the current generated by the light-receiving element. The sensor circuit and the light receiving element are connected to the sensor circuit during the detection lighting period, and in the normal lighting period, a potential difference in the opposite direction to the potential difference between both ends of the light receiving element that occurs when detecting the amount of light is generated. And a path switching unit that switches a connection path of the light receiving elements.
本発明の液晶表示装置は、光を発する光源装置と光源装置から発せられた光を映像信号に基づいて変調する液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置であって、光源装置が、上記本発明の光源装置によって構成されているものどある。 The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device including a light source device that emits light and a liquid crystal display panel that modulates light emitted from the light source device based on a video signal. There are some which are constituted by the light source device.
本発明の光源装置または液晶表示装置では、入力信号に応じて少なくとも1つの部分点灯部を点灯させる通常点灯期間と、センサ部による光量検出の対象となる部分点灯部のみを点灯させる検出用点灯期間とが時間軸に沿って混在するように光源部が駆動され、通常点灯期間を挟んで検出用点灯期間に各検出領域内の部分点灯部が順次点灯する。センサ部では、経路切替部によって、光量検出時(検出用点灯期間)には受光素子がセンサ回路に接続されると共に、非検出時(通常点灯期間)には光量検出時に発生する受光素子の両端の電位差とは逆方向の電位差が発生する状態となるように受光素子の接続経路が切り替えられる。これにより、例えば通常点灯状態において検出領域付近のすべての部分点灯部が点灯した後、検出用点灯状態となった場合であっても、光量検出を行う前に受光素子が飽和状態になることが防止される。通常点灯状態の後、すぐに検出対象となる部分点灯部のみを点灯させて検出動作を行ったとしても、精度が高く、かつ応答速度の速い検出動作が可能となる。 In the light source device or the liquid crystal display device of the present invention, a normal lighting period in which at least one partial lighting unit is turned on according to an input signal, and a detection lighting period in which only the partial lighting unit that is a target of light amount detection by the sensor unit is turned on. Are driven along the time axis, and the partial lighting portions in each detection region are sequentially lit during the detection lighting period with the normal lighting period interposed therebetween. In the sensor unit, the light path is connected to the sensor circuit when the light amount is detected (detection lighting period), and both ends of the light receiving element are generated when the light amount is detected when not detected (normal lighting period). The connection path of the light receiving elements is switched so that a potential difference in the opposite direction to the potential difference is generated. As a result, for example, even if the partial lighting part near the detection region is lit in the normal lighting state and then enters the detection lighting state, the light receiving element may be saturated before the light amount is detected. Is prevented. Even if the detection operation is performed by turning on only the partial lighting unit to be detected immediately after the normal lighting state, the detection operation with high accuracy and high response speed is possible.
本発明の光源装置または液晶表示装置によれば、光量検出時(検出用点灯期間)には受光素子をセンサ回路に接続すると共に、非検出時(通常点灯期間)には光量検出時に発生する受光素子の両端の電位差とは逆方向の電位差が発生する状態となるように受光素子の接続経路を切り替えるようにしたので、光量検出を行う前にセンサ部の受光素子が飽和状態となることを防止し、光量検出時の検出精度を向上させることができる。また、本発明は、センサ部以外の部分に、受光素子の飽和対策用の複雑な制御回路を設けたり複雑な制御アルゴリズムを用意する必要はなく、容易に実施できる。 According to the light source device or the liquid crystal display device of the present invention, the light receiving element is connected to the sensor circuit at the time of light amount detection (detection lighting period), and light reception that occurs at the time of light amount detection at the time of non-detection (normal lighting period). Since the connection path of the light receiving element is switched so that a potential difference in the opposite direction to the potential difference between the two ends of the element is generated, the light receiving element of the sensor unit is prevented from being saturated before the light amount is detected. In addition, the detection accuracy at the time of detecting the light amount can be improved. Further, the present invention can be easily implemented without the need for providing a complicated control circuit for countermeasures against saturation of the light receiving element or preparing a complicated control algorithm in a portion other than the sensor unit.
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。
[第1の実施の形態]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る液晶表示装置の全体構成を表すものである。この液晶表示装置3は、透過光を表示光Doutとして出射するいわゆる透過型の液晶表示装置であり、本発明の第1の実施の形態に係る光源装置としてのバックライト装置1と、透過型の液晶表示パネル2とを含んで構成されている。
FIG. 1 shows the overall configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 3 is a so-called transmissive liquid crystal display device that emits transmitted light as display light Dout. The backlight device 1 as a light source device according to the first embodiment of the present invention, and a transmissive liquid crystal display device. The liquid
液晶表示パネル2は、透過型の液晶層20と、この液晶層20を挟む一対の基板、すなわちバックライト装置1側の基板であるTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)基板211およびこれに対向する基板である対向電極基板221と、これらTFT基板211および対向電極基板221における液晶層20と反対側にそれぞれ積層された偏光板210,220とを含んで構成されている。TFT基板211にはマトリクス状の画素が構成され、各画素にはTFTなどの駆動素子を含む画素電極212が形成されている。
The liquid
バックライト装置1は、複数の色光(この場合、赤色光、緑色光および青色光)を混合して特定の色光(この場合、白色光)である照明光Loutを得る加法混色方式のものであり、複数の赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bを含む光源部(後述する光源部10)を有している。
The backlight device 1 is of an additive color mixing method that mixes a plurality of color lights (in this case, red light, green light, and blue light) to obtain illumination light Lout that is specific color light (in this case, white light). And a light source unit (a
図2(A),(B)および図3は、バックライト装置1における各色LEDの配置構成の一例を表したものである。図2(A)に示したように、このバックライト装置1では、2組の赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bによって発光部の単位セル41,42がそれぞれ形成され、これら2つの単位セル41,42によって発光部の単位ユニットである部分点灯部4が形成されるようになっている。また、各単位セル内および単位セル41,42間では、各色LEDがそれぞれ直列に接続されている。具体的には、図2(B)に示したようにして、各色LEDのアノードとカソードが接続されるようになっている。
2A, 2 </ b> B, and 3 illustrate an example of an arrangement configuration of each color LED in the backlight device 1. As shown in FIG. 2A, in this backlight device 1,
このようにして構成された各部分点灯部4は、例えば図3に示したように、光源部10においてマトリクス状に配置され、後述するように互いに独立して制御可能であり、その発光輝度(発光量)は、パルス信号を用いてPWM(Pulse Width Modulation;パルス幅変調)制御されるようになっている。また、この光源部10上には、4つの部分点灯部4(例えば、部分点灯部4A〜4D)に対して1つの照明光センサ13が配置されている。この照明光センサ13は、部分点灯部4からの光(後述する照明光Lout)を受光するものであり、4つの部分点灯部4の配置領域に対応する領域(検出領域40)からの光を受光できるようになっている。
As shown in FIG. 3, for example, each
照明光センサ13は後述するセンサ部7(図4〜図7参照)の一部を構成している。検出領域40は複数設けられ、各検出領域40ごとに照明光センサ13を含む1つのセンサ部7が設けられている。なお、1つの検出領域40内に配置する部分点灯部4の数は4つに限らず、これよりも少ない数(例えば2つ)または多い数(例えば6つ)に設定するようにしても良い。なお、照明光センサ13の詳細については後述する。
The
なお、本実施の形態における光量検出は、通常の映像表示を行っている状態でも実行可能なものである。より具体的な制御タイミングは後述するが、例えば、1フレームの表示期間のうちの先頭の期間に、ある1つの検出領域40について光量検出を行うための短い点灯期間(検出用点灯期間)を設けこの期間は検出対象となる部分点灯部4のみを点灯させるような制御を行う。また、1フレームの表示期間のうち検出用点灯期間以外は、映像信号に基づいて通常の映像表示を行う期間(通常点灯期間)とする。このような検出用点灯状態と通常点灯状態とを繰り返し、通常点灯期間を挟んで検出用点灯期間に各検出領域40内の部分点灯部4を順次点灯させて行くことで、すべての検出領域40について光量検出を行うことができる。すなわち、通常の映像表示を行いつつ、すべての検出領域40について光量検出を行うことが可能である。
It should be noted that the light amount detection in the present embodiment can be performed even in a state where normal video display is being performed. More specific control timing will be described later. For example, a short lighting period (detection lighting period) for detecting the amount of light for a
次に、図4を参照して、上述した液晶表示パネル2および光源部10の駆動および制御部分の構成について詳細に説明する。図4は、液晶表示装置3のブロック構成を表したものである。なお、図4(および後述する図5)において照明光センサ13は、便宜上、光源部10の近辺に1つだけ配置されているものとして表している。
Next, with reference to FIG. 4, the structure of the drive and control part of the liquid
図4に示したように、液晶表示パネル2を駆動して映像を表示するための駆動回路は、液晶表示パネル2内の各画素電極212へ映像信号に基づく駆動電圧を供給するXドライバ(データドライバ)51と、液用表示パネル2内の各画素電極212を図示しない走査線に沿って線順次駆動するYドライバ(ゲートドライバ)52と、これらXドライバ51およびYドライバ52を制御するタイミング制御部(タイミング・ジェネレータ)61と、外部からの映像信号を処理してRGB信号を生成するRGBプロセス処理部60(シグナル・ジェネレータ)と、このRGBプロセス処理部60からのRGB信号を記憶するフレームメモリである映像メモリ62とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 4, the driving circuit for driving the liquid
一方、バックライト装置1の光源部10が点灯動作を行うための駆動および制御を行う部分は、バックライト駆動部11と、バックライト制御部12と、照明光センサ13と、経路切替部SWと、I/V変換部14と、A/D変換部15とを含んで構成されている。
On the other hand, the part which performs the drive and control for the
照明光センサ13は、光源部10(具体的には、上記のように各検出領域40内の部分点灯部4)からの照明光Loutを受光して受光信号を得るものであり、複数の色光(この場合、赤色光、緑色光および青色光)を混合してなる混色光(この場合、白色光)の中から赤色光を抽出して選択的に受光する赤色光センサ13Rと、緑色光を抽出して選択的に受光する緑色光センサ13Gと、青色光を抽出して選択的に受光する青色光センサ13Bとから構成されている。
The
I/V変換部14は、照明光センサ13で得られた各色ごとの受光信号に対してI/V(電流/電圧)変換を施し、アナログの電圧信号である受光データを各色ごとに出力するものである。
The I /
経路切替部SWは、光量検出時(センサ部7による光量検出の対象となる部分点灯部4のみを点灯させる検出用点灯期間)と非検出時(映像信号に応じて複数の部分点灯部4を点灯させる通常点灯期間)とで、I/V変換部14と照明光センサ13との経路を切り替えるものである。なお、図4および図5では簡略化して図示しているが、実際には、I/V変換部14および経路切替部SWは、各色光センサ13R,13G,13Bごとに設けられている。各色光ごとに、照明光センサ13とI/V変換部14と経路切替部SWとが全体として1つのセンサ部7を構成している。なお、経路切替部SWによる経路切り替えの具体例およびセンサ部7の具体的な構成は、図6を用いて後述する。
The path switching unit SW is configured to detect a plurality of
A/D変換部15は、I/V変換部14から出力される各色ごとの受光データを、タイミング制御部61から供給されるサンプリングゲート信号SGに従って所定のタイミングでサンプリングすると共にA/D(アナログ/ディジタル)変換を施し、ディジタルの電圧信号である受光データD1を各色ごとにバックライト制御部12へ出力するものである。
The A /
バックライト制御部12は、A/D変換部15から供給される各色ごとの受光データD1、およびタイミング制御部61から供給される制御信号D0に基づいて後述する制御信号D3,D4を生成・出力し、バックライト駆動部11の駆動動作を制御するものである。なお、このバックライト制御部12の詳細な構成については、後述(図5)する。
The
次に、図5を参照して、上述したバックライト駆動部11およびバックライト制御部12の詳細構成について説明する。図5は、バックライト駆動部11およびバックライト制御部12の詳細構成、ならびに光源部10、照明光センサ13、I/V変換部14およびA/D変換部15の構成についてブロック図で表したものである。なお、受光データD1は、赤色受光データD1Rと、緑色受光データD1Gと、青色受光データD1Bとから構成され、制御信号D3は、赤色用制御信号D3Rと、緑色用制御信号D3Gと、青色用制御信号D3Bとから構成されているものとする。また、ここでは便宜上、光源部10内において赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bが、全て互いに直列接続されたものとして表している。
Next, with reference to FIG. 5, the detailed configuration of the
バックライト駆動部11は、電源部110と、バックライト制御部12から供給される制御信号D3(赤色用制御信号D3R、緑色用制御信号D3Gおよび青色用制御信号D3B)に従って電源部110からの電源供給により光源部10内の赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bのアノード側へそれぞれ電流IR,IG,IBを供給する定電流ドライバ111R,111G,111Bと、赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bの各々のカソードと接地との間にそれぞれ接続されたスイッチング素子112R,112G,112Bと、バックライト制御部12から供給される制御信号D4およびタイミング制御部61から供給される制御信号D0に基づいてスイッチング素子112R,112G,112Bに対する制御信号D5(パルス信号)を生成・出力し、これらスイッチング素子112R,112G,112BをそれぞれPWM制御するPWMドライバ113とを有している。
The
バックライト制御部12は、光量バランス制御部121と、光量制御部122とを有している。光量バランス制御部121は、A/D変換部15から供給される受光データD1(赤色受光データD1R、緑色受光データD1Gおよび青色受光データD1B)に基づいて定電流ドライバ111R,111G,111Bに対する制御信号D3(赤色用制御信号D3R、緑色用制御信号D3Gおよび青色用制御信号D3B)をそれぞれ生成・出力することにより、光源部10からの照明光Loutの色バランス(白色光のホワイトバランス)が一定に保たれつつ照明光Loutの発光量が変化するように制御するものである。また、光量制御部122は、A/D変換部15から供給される受光データD1のうちの緑色受光データD1G、およびタイミング制御部から供給される制御信号D0に基づいて、PWMドライバ113に対する制御信号D4を生成・出力することにより、光源部10からの照明光Loutの発光量が変化するように調整、制御するものである。
The
ここで、主としてバックライト駆動部11が本発明における「光源駆動手段」の一具体例に対応し、主としてバックライト制御部12が本発明における「光源制御手段」の一具体例に対応する。また、センサ部7が本発明における「センサ部」の一具体例に対応し、照明光センサ13が本発明における「受光素子」の一具体例に対応し、I/V変換部14が本発明における「センサ回路」の一具体例に対応し、経路切替部SWが本発明における「経路切替部」の一具体例に対応する。
Here, the
図6は、センサ部7の一構成例を示している。センサ部7は、本実施の形態のバックライト装置1において最も特徴的な部分となっている。なお、上述したようにセンサ部7は、各検出領域40ごとに設けられている。また、センサ部7は、各色ごとに設けられているが、各検出領域40および各色について実質的な構成は同じであるから、ここではまとめて説明する。
FIG. 6 shows a configuration example of the
センサ部7は、照明光センサ13と、I/V変換部14と、経路切替部SWとで構成されている。照明光センサ13およびI/V変換部14自体の構成は、従来のセンサ部の構成(図17)と実質的に同じである。すなわち、照明光センサ13は、例えばPN接合構造を有するフォトダイオードで構成されている。I/V変換部14は、照明光センサ13で発生した電流に応じたセンサ出力信号(出力電圧Vout)を発生する負帰還型のセンサ回路を構成しており、出力端子80と、帰還容量81と、帰還抵抗82と、オペアンプ83とを有している。帰還容量81と帰還抵抗82は、オペアンプ83の反転入力端子(−)と出力端子とに並列的に接続されている。照明光センサ13のカソードKはオペアンプ83の非反転入力端子(+)に接続されている。オペアンプ83の非反転入力端子には、オフセット電圧V1が印加されている。照明光センサ13のアノードAは、経路切替部SWによって光量検出時(検出用点灯期間)と非検出時(通常点灯期間)とで接続先が切り替えられるようになっている。
The
経路切替部SWは、切替端子71A,71Bと共通端子71Cとを有する切り替えスイッチで構成されている。経路切替部SWの切り替えタイミングの制御は、例えばタイミング制御部61(図4,図5)から供給される制御信号D0に基づいて行われるようになっている。経路切替部SWの共通端子71Cは、照明光センサ13のアノードAに接続されている。経路切替部SWの一方の切替端子71Aは、接地されている。経路切替部SWの他方の切替端子71Bは、I/V変換部14に接続されている。より具体的には、他方の切替端子71Bは、帰還容量81および帰還抵抗82の一端とオペアンプ83の反転入力端子(−)とに接続されている。
The path switching unit SW includes a changeover switch having
経路切替部SWは、光量検出時には照明光センサ13のアノードAの接続先をセンサ回路(I/V変換部14)側に切り替えると共に、非検出時には接地側に切り替えるようになっている。ここで、図7(A),(B)を参照して、照明光センサ13としてのフォトダイオードに発生する電位差について説明する。フォトダイオードに光が照射されると、その光エネルギーによってPN接合部において電子−正孔対が発生し、外部回路(I/V変換部14)を接続した状態では光量に応じた逆電流がカソードKからアノードAに向かって流れる。図7(A)のように両端が開放された状態を考えたとき、照射された光に応じて、相対的にフォトダイオードのカソードKに対してアノードAの電圧が高くなるような電位差Voが発生する。一方、図7(B)のようにアノードAを接地した場合には、図7(A)とは逆に、照射された光に応じて、相対的にアノードAに対してカソードKの電圧が高くなるような電位差Vo’が発生する。
The path switching unit SW switches the connection destination of the anode A of the
すなわち、図6の回路において、経路切替部SWは、非検出時(通常点灯期間)には、光量検出時に発生する照明光センサ13の両端の電位差Voとは逆方向の電位差Vo’が発生する状態となるように、照明光センサ13の接続経路を切り替えるようになっている。照明光センサ13としてのフォトダイオードを飽和状態からすみやかに復帰させるためには、照明光センサ13を低容量化した状態にして、すみやかに電荷が照明光センサ13から抜けるようにする必要がある。図6の回路では、経路切替部SWによって、光量検出前の期間では照明光センサ13に検出時とは逆方向の電位差Vo’を生じさせて低容量化を行い、かつアノード側を接地状態にして、すみやかに電荷を接地側にに逃がしている。これにより、例えば通常点灯状態において検出領域40付近のすべての部分点灯部4が点灯した後すぐに検出用点灯状態に移行し、特定の部分点灯部4のみを点灯させて光量検出を行うような場合であっても、光量検出前に照明光センサ13が飽和するような事態が防止される。なお、接地側に切り替えた状態では、照明光センサ13からの電流はI/V変換部14に流れないので、そのときのI/V変換部14からの出力電圧Voutは、オフセット電圧V1となる。また、I/V変換部14側に接続経路が切り替えられた光量検出時には、図6の回路は通常のセンサ回路(図17)と同様の動作をする。すなわち、光量検出時には、I/V変換部14において、帰還抵抗82の抵抗値をRfとし、また、照明光センサ13で発生し帰還抵抗82に流れる電流の値をIsとすれば、図18に示したように、オフセット電圧V1を基準にして「−(Is×Rf)」となる出力電圧Voutが得られる。
That is, in the circuit of FIG. 6, the path switching unit SW generates a potential difference Vo ′ in the opposite direction to the potential difference Vo at both ends of the
次に、このような構成からなる本実施の形態のバックライト装置1および液晶表示装置3の動作について、詳細に説明する。 Next, operations of the backlight device 1 and the liquid crystal display device 3 of the present embodiment having the above-described configuration will be described in detail.
まず、バックライト装置1および液晶表示装置3の基本動作について説明する。図8(A)〜(C)および図9(A)〜(C)は、バックライト装置1の光源部10における点灯動作をタイミング波形図で表したものであり、図8(A),図9(A)は赤色LED1Rに流れる電流IRを、図8(B),図9(B)は緑色LED1Gに流れる電流IGを、図8(C),図9(C)は青色LED1Bに流れる電流IBを、それぞれ表している。また、図10(A)〜(D)は、液晶表示装置3全体の動作の概略をタイミング波形図で表したものであり、図10(A)はXドライバ51から液晶表示パネル2内のある画素電極212へ印加される電圧(画素印加電圧、駆動電圧)を、図10(B)は液晶分子の応答性(画素電極212における実際の電位状態)を、図10(C)はYドライバ52から液晶表示パネル2内のTFT素子のゲートへ印加される電圧(画素ゲートパルス)を、それぞれ表している。また、図10(D)は、バックライト装置1の点灯状態を表している。
First, basic operations of the backlight device 1 and the liquid crystal display device 3 will be described. FIGS. 8A to 8C and FIGS. 9A to 9C are timing waveform diagrams showing the lighting operation in the
このバックライト装置1では、バックライト駆動部11においてスイッチング素子112R,112G,112Bがそれぞれオン状態となると、定電流ドライバ111R,111G,111Bからそれぞれ電流IR,IG,IBが光源部10内の赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bへ流れ、これによりそれぞれ赤色発光、緑色発光および青色発光がなされ、混色光である照明光Loutが発せられる。
In the backlight device 1, when the switching
この際、タイミング制御部61からバックライト駆動部11へ制御信号D0が供給され、バックライト駆動部11内のPWMドライバ113からスイッチング素子112R,112G,112Bへはこの制御信号D0に基づく制御信号D5がそれぞれ供給されるため、これによりスイッチング素子112R,112G,112Bは、この制御信号D0に従ったタイミングでオン状態となり、赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bの点灯期間もこれに同期したものとなる。言い換えると、パルス信号である制御信号D5を用いた時分割駆動により、赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1BがPWM駆動される。
At this time, the control signal D0 is supplied from the
また、このとき照明光センサ13は、光源部10からの照射光Loutを受光する。具体的には、照明光センサ13内の赤色光センサ13R、緑色光センサ13Gおよび青色光センサ13Bにおいて、各色用のフォトダイオードによって、光源部10からの照射光Loutのうちの各色光がそれぞれ抽出されて各色光の光量に応じた電流が発生し、これにより電流値の受光データがI/V変換部14へ供給される。また、各色ごとの電流値の受光データは、それぞれI/V変換部14によってアナログ電圧値の受光データに変換される。そしてこれら各色ごとのアナログ電圧値の受光データは、A/D変換部15において、タイミング制御部61から供給されるサンプリングゲート信号SGに従った所定のタイミングでサンプリングされると共に、ディジタル電圧値の受光データD1R,D1G,D1Bに変換される。
At this time, the
ここでバックライト制御部12では、A/D変換部15から供給された各色ごとの受光データD1R,D1G,D1Bに基づいて、光量バランス制御部121から定電流ドライバ111R,111G,111Bへ制御信号D3R,D3G,D3Bがそれぞれ供給され、これにより照射光Loutの輝度および色度(色バランス)が一定に保たれるように、電流IR,IG,IBの大きさΔIR,ΔIG,ΔIB、すなわちLED1R,1G,1Bの発光輝度が調整される(図8(A)〜(C)参照)。また、光量制御部122では、A/D変換部15から供給された各色ごとの受光データD1R,D1G,D1Bのうちの受光データD1Gに基づいて制御信号D4が生成されると共にPWMドライバ113へ供給され、これによりスイッチング素子112R,112G,112Bのオン期間、すなわち各色LED1R,1G,1Bの点灯期間ΔTが調整される(図8(A)〜(C)参照)。このようにして光源部10からの照明光Loutに基づいて、電流IR,IG,IBの大きさΔIR,ΔIG,ΔIB(LED1R,1G,1Bの発光輝度)および点灯期間が制御され、これにより照明光Loutの発光量が部分点灯部4単位で調整、制御される。
Here, in the
なお、ここでは光量制御部122は、制御信号D1R,D1G,D1BのうちのD1Gのみを入力しているが、これは人間の視感度が緑色光に対して最も高いためであり、他の制御信号D1R,D1Bを入力するようにしてもよい。また、図8(A)〜(C)では、1フレーム期間当りに1つのパルス信号(点灯期間:ΔT)のみが存在するようになっているが、実際には図9(A)〜(C)に示したように、1つのフレーム期間(単位表示駆動期間)当りに複数のパルス信号(点灯期間:ΔT0、例えば、タイミングt11〜t12間のパルス信号、タイミングt13〜t14間のパルス信号、…)が存在するようになっている。
Here, the light
一方、本実施の形態の液晶表示装置3全体では、映像信号に基づいてXドライバ51およびYドライバ52から出力される画素電極212への駆動電圧(画素印加電圧)によって、バックライト装置1の光源部10からの照明光Loutが液晶層20で変調され、表示光Doutとして液晶表示パネル2から出力される。このようにしてバックライト装置1が液晶表示装置3のバックライト(液晶用照明装置)として機能し、これにより表示光Doutによる映像表示がなされる。
On the other hand, in the entire liquid crystal display device 3 of the present embodiment, the light source of the backlight device 1 is driven by the drive voltage (pixel applied voltage) to the
具体的には、例えば図10(C)に示したように、Yドライバ52から液晶表示パネル2内の1水平ライン分のTFT素子のゲートへ画素ゲートパルスが印加され、それと共に図10(A)に示したように、Xドライバ51からその1水平ライン分の画素電極212へ、映像信号に基づく画素印加電圧が印加される。このとき、図10(B)に示したように、画素印加電圧に対して画素電極212の実際の電位の応答(液晶の応答)は遅れるため(画素印加電圧がタイミングt21で立ち上がったのに対し、実際の電位はタイミングt12で立ち上がっている)、バックライト装置1では、実際の電位が画素印加電圧と等しくなっているタイミングt22〜t23の期間内に点灯状態となり、これにより液晶表示装置3において映像信号に基づく映像表示がなされる。なお、図10(A)〜(D)においてタイミングt21〜t23の期間が1水平期間(1フレーム期間)に対応し、その後のタイミングt23〜t25の1水平期間においても、液晶の焼き付き防止等のために画素印加電圧が共通(コモン)電位Vcomに対して反転しているのを除き、タイミングt21〜t23の1水平期間と同様の動作となる。
Specifically, for example, as shown in FIG. 10C, a pixel gate pulse is applied from the
また、この液晶表示装置3では、RGBプロセス処理部60から供給される信号(映像信号に基づく信号)を利用して、タイミング制御部61からバックライト駆動部11内のPWMドライバ113へ制御信号D0が供給されるため、例えば図11に示したように、光源部10では、液晶表示パネル2における映像表示領域のうちの所定の輝度以上の映像表示領域(表示映像Paが表示されている領域)に対応する領域の部分点灯部4のみが点灯して部分点灯領域Pbが形成されるような動作が可能となっている。
In the liquid crystal display device 3, the
次に、図12(A)〜(D)を参照してバックライト装置1の点灯動作をより詳しく説明する。図12(A)は、サンプリングゲート信号SGのタイミング波形を示している。図12(B)〜(D)はそれぞれ、図9(A)〜(C)と同様、赤色LED1Rに流れる電流IR、緑色LED1Gに流れる電流IG、および青色LED1Bに流れる電流IBを表している。ただし、図12(B)〜(D)では、光量検出対象となる任意の部分点灯部4についてのタイミング波形を示している。検出対象以外の部分点灯部4については検出用点灯期間Δt1では消灯している(電流値ΔIR0,ΔIG0,ΔIB0がゼロ)。
Next, the lighting operation of the backlight device 1 will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 12A shows the timing waveform of the sampling gate signal SG. FIGS. 12B to 12D show the current IR that flows through the
図12に示したように、このバックライト装置1では、例えば1フレームの表示期間のうちの先頭の期間(図12に示したタイミングt31〜t32およびタイミングt33〜t34の期間)に、ある1つの検出領域40について光量検出を行うための短い点灯期間(検出用点灯期間Δt1)が設けられ、この期間は検出対象となる部分点灯部4のみを点灯させる。1フレームの表示期間のうち検出用点灯期間Δt1以外(図12に示したタイミングt31までの期間、タイミングt32〜t33の期間およびタイミングt34以降の期間)は、映像信号に基づいて通常の映像表示を行う期間(通常点灯期間Δt4)となる。通常点灯期間Δt4では、表示しようとする映像に応じて任意の部分点灯部4が点灯し、例えば映像表示として白表示を行う場合には複数の部分点灯部4がすべて点灯する。このようにして、このバックライト装置1では、通常点灯期間Δt4と検出用点灯期間Δt1とが時間軸に沿って混在するように光源部10がパルス信号により時分割で駆動される。
As shown in FIG. 12, in the backlight device 1, for example, there is a certain one period in a display period of one frame (periods t 31 to t 32 and timings t 33 to t 34 shown in FIG. 12). A short lighting period (detection lighting period Δt1) for detecting the light amount is provided for the
図6に示したセンサ部7の回路では、上記のような検出用点灯期間Δt1では、経路切替部SWによって、照明光センサ13のアノードAの接続先がセンサ回路(I/V変換部14)側に切り替えられる。また、上記のような通常点灯期間Δt4では、接地側に切り替えられる。
In the circuit of the
以上説明したように、本実施の形態のバックライト装置1によれば、光量検出時(検出用点灯期間)には受光素子である照明光センサ13をセンサ回路(I/V変換部14)に接続すると共に、非検出時(通常点灯期間)には光量検出時に発生する照明光センサ13の両端の電位差とは逆方向の電位差が発生する状態となるように照明光センサ13の接続経路を切り替えるようにしたので、例えば通常点灯状態において検出領域付近のすべての部分点灯部4が点灯した後、検出用点灯状態となった場合であっても、光量検出を行う前に照明光センサ13が飽和状態になることが防止される。通常点灯状態の後、すぐに検出対象となる部分点灯部4のみを点灯させて検出動作を行ったとしても、精度が高く、かつ応答速度の速い検出動作が可能となる。また、センサ部7以外の部分に、照明光センサ13の飽和対策用の複雑な制御回路を設けたり複雑な制御アルゴリズムを用意する必要はなく、容易に実施できる。
As described above, according to the backlight device 1 of the present embodiment, the
さらに、このようなバックライト装置1を液晶表示装置3のバックライト(液晶用照明装置)として用いるようにしたので、輝度や色度の変動を抑えることができ、表示映像の画質を向上させることが可能となる。
[第2の実施の形態]
Further, since such a backlight device 1 is used as a backlight (liquid crystal illumination device) of the liquid crystal display device 3, fluctuations in luminance and chromaticity can be suppressed and the image quality of the display image can be improved. Is possible.
[Second Embodiment]
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、上記第1の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.
図13は、本発明の第2の実施の形態におけるセンサ部7Aの構成例を示している。
本実施の形態は、上記第1の実施の形態におけるセンサ部7(図6)に代えて図13のセンサ部7Aを備えたものであり、その他の構成は上記第1の実施の形態と同様である。
FIG. 13 shows a configuration example of the
In the present embodiment, the
本実施の形態におけるセンサ部7Aは、図6のセンサ部7の回路構成に対して、照明光センサ13の接続関係を逆にしたものである。すなわち、図6のセンサ部7では、光量検出時に、照明光センサ13のカソードK側をオペアンプ83の非反転入力端子(+)に接続し、アノードA側を反転入力端子(−)に接続するようにしたが、本実施の形態におけるセンサ部7Aでは、光量検出時に、カソードK側をオペアンプ83の反転入力端子(−)に接続し、アノードA側を非反転入力端子(+)に接続するようにしたものである。また、図6のセンサ部7では、1つの経路切替部SWのみを備え、照明光センサ13のアノードAの接続経路のみを切り替えるようにしたが、本実施の形態におけるセンサ部7Aでは、2つの経路切替部SW1,SW2を備え、照明光センサ13の両端の接続経路を切り替えるようになっている。
本実施の形態において、第1の経路切替部SW1および第2の経路切替部SW2が本発明における「経路切替部」の一具体例に対応する。
The
In the present embodiment, the first route switching unit SW1 and the second route switching unit SW2 correspond to a specific example of “route switching unit” in the present invention.
第1の経路切替部SW1は、図6の経路切替部SWと同様、切替端子71A,71Bと共通端子71Cとを有する切り替えスイッチで構成されている。第1の経路切替部SW1の共通端子71Cは、照明光センサ13のアノードAに接続されている。第1の経路切替部SW1の一方の切替端子71Aは、接地されている。第1の経路切替部SW1の他方の切替端子71Bは、I/V変換部14に接続されている。より具体的には、他方の切替端子71Bは、オペアンプ83の非反転入力端子(+)に接続されている。
The first path switching unit SW1 is configured by a switching switch having
第2の経路切替部SW2も同様に、切替端子72A,72Bと共通端子72Cとを有する切り替えスイッチで構成されている。第2の経路切替部SW2の共通端子72Cは、照明光センサ13のカソードKに接続されている。第2の経路切替部SW2の一方の切替端子72Aは、開放端となっている。第2の経路切替部SW2の他方の切替端子72Bは、I/V変換部14に接続されている。より具体的には、他方の切替端子72Bは、帰還容量81および帰還抵抗82の一端とオペアンプ83の反転入力端子(−)とに接続されている。
Similarly, the second path switching unit SW2 includes a changeover switch having
第1の経路切替部SW1は、光量検出時には照明光センサ13のアノードAの接続先をセンサ回路(I/V変換部14)側に切り替えると共に、非検出時には接地側に切り替えるようになっている。また、第2の経路切替部SW2は、光量検出時には照明光センサ13のカソードKの接続先をセンサ回路(I/V変換部14)側に切り替えると共に、非検出時にはセンサ回路から切り離し、開放端側に切り替えるようになっている。なお、経路切替部SW1,SW2による切り替えのタイミングは、図6の経路切替部SWの場合と同様である。これにより、図6のセンサ部7と同様の原理で、光量検出前に照明光センサ13が飽和するような事態が防止される。また、I/V変換部14側に接続経路が切り替えられた光量検出時には、図6のセンサ部7による出力特性(図18)とは、極性が反転するような出力が得られる。図14は、図13の回路においてI/V変換部14の出力端子80から出力される出力電圧Voutの特性例を示している。図13の回路において、帰還抵抗82の抵抗値をRfとし、また、照明光センサ13(フォトダイオード)で発生し帰還抵抗82に流れる電流の値をIsとすれば、オフセット電圧V1を基準にして「Is×Rf」となる出力電圧Voutが得られる。なお、アノードAを接地側に切り替えた状態では、照明光センサ13からの電流はI/V変換部14に流れないので、そのときのI/V変換部14からの出力電圧Voutは、オフセット電圧V1となる。
[第3の実施の形態]
The first path switching unit SW1 switches the connection destination of the anode A of the
[Third Embodiment]
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。なお、上記第1の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.
図15は、本発明の第3の実施の形態におけるセンサ部7Bの構成例を示している。
本実施の形態は、上記第1の実施の形態におけるセンサ部7(図6)に代えて図15のセンサ部7Bを備えたものであり、その他の構成は上記第1の実施の形態と同様である。
FIG. 15 shows a configuration example of the sensor unit 7B according to the third embodiment of the present invention.
The present embodiment includes a sensor unit 7B of FIG. 15 instead of the sensor unit 7 (FIG. 6) in the first embodiment, and other configurations are the same as those of the first embodiment. It is.
本実施の形態におけるセンサ部7Bは、図6のセンサ部7の回路構成に対して、I/V変換部14の構成が異なっている。図6のセンサ部7では、I/V変換部14をオペアンプ83を用いた回路で構成したが、本実施の形態では、I/V変換部14を負荷抵抗84で構成している。また、負荷抵抗84の一端に出力端子80が接続されている。また、図6のセンサ部7では、1つの経路切替部SWのみを備え、照明光センサ13のアノードAの接続経路のみを切り替えるようにしたが、本実施の形態におけるセンサ部7Bでは、2つの経路切替部SW1,SW2を備え、照明光センサ13の両端の接続経路を切り替えるようになっている。
本実施の形態において、第1の経路切替部SW1および第2の経路切替部SW2が本発明における「経路切替部」の一具体例に対応する。
The sensor unit 7B in the present embodiment is different in the configuration of the I /
In the present embodiment, the first route switching unit SW1 and the second route switching unit SW2 correspond to a specific example of “route switching unit” in the present invention.
第1の経路切替部SW1は、図6の経路切替部SWと同様、切替端子71A,71Bと共通端子71Cとを有する切り替えスイッチで構成されている。第1の経路切替部SW1の共通端子71Cは、照明光センサ13のアノードAに接続されている。第1の経路切替部SW1の一方の切替端子71Aは、接地されている。第1の経路切替部SW1の他方の切替端子71Bは、I/V変換部14に接続されている。より具体的には、他方の切替端子71Bは、負荷抵抗84の一端に接続されている。
The first path switching unit SW1 is configured by a switching switch having
第2の経路切替部SW2も同様に、切替端子72A,72Bと共通端子72Cとを有する切り替えスイッチで構成されている。第2の経路切替部SW2の共通端子72Cは、照明光センサ13のカソードKに接続されている。第2の経路切替部SW2の一方の切替端子72Aは、開放端となっている。第2の経路切替部SW2の他方の切替端子72Bは、I/V変換部14に接続されている。より具体的には、他方の切替端子72Bは、負荷抵抗84の他端に接続されている。
Similarly, the second path switching unit SW2 includes a changeover switch having
第1の経路切替部SW1は、光量検出時には照明光センサ13のアノードAの接続先をセンサ回路(I/V変換部14)側に切り替えると共に、非検出時には接地側に切り替えるようになっている。また、第2の経路切替部SW2は、光量検出時には照明光センサ13のカソードKの接続先をセンサ回路(I/V変換部14)側に切り替えると共に、非検出時にはセンサ回路から切り離し、開放端側に切り替えるようになっている。なお、経路切替部SW1,SW2による切り替えのタイミングは、図6の経路切替部SWの場合と同様である。これにより、図6のセンサ部7と同様の原理で、光量検出前に照明光センサ13が飽和するような事態が防止される。また、I/V変換部14側に接続経路が切り替えられた光量検出時には、出力端子80から、図16に示したような特性の出力電圧Voutが得られる。図15の回路において、負荷抵抗84の抵抗値をRLとし、また、照明光センサ13(フォトダイオード)で発生し負荷抵抗84に流れる電流の値をIoとすれば、「Io×RL」となる出力電圧Voutが得られる。なお、アノードAを接地側に切り替えた状態では、照明光センサ13からの電流はI/V変換部14に流れないので、そのときのI/V変換部14からの出力電圧Voutはゼロとなる。
The first path switching unit SW1 switches the connection destination of the anode A of the
なお、本発明は、上記各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、上記各実施の形態では、サンプリングされた検出用点灯期間Δt1での受光信号を基に検出領域40内の各部分点灯部40の発光量が一定に保たれるように制御する場合について説明したが、サンプリングされた検出用点灯期間Δt1での受光信号を基に、その検出用点灯期間Δt1に点灯している部分点灯部のみの発光量が一定に保たれるように制御すると共に、そのように検出用点灯期間Δt1に点灯している部分点灯部が例えば検出領域40内で循環するようにしてもよい。このように構成した場合も、サンプリングするタイミングによらず値がほぼ一定に保たれた検出用点灯期間Δt1での受光信号に基づいて検出用点灯期間Δt1に点灯している部分点灯部の発光量がそれぞれ制御されるため、発光量を一定に保つ精度を向上させることができる。また、このように発光量の制御対象である部分点灯部が検出領域40内等で循環するため、全ての部分点灯部4が自己の照明光に基づき発光量の制御がなされることとなり、各部分点灯部4に対するきめ細やかな発光量制御が可能となり、光源部10全体として発光量を一定に保つ精度をより向上させることが可能となる。
In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible.
For example, in each of the above embodiments, a description is given of a case where control is performed so that the light emission amount of each
また、上記各実施の形態では、1フレーム期間内に1回だけ検出用点灯期間Δt1が設けられている場合について説明したが、1フレーム期間内に複数回の検出用点灯期間Δt1が設けられているようにしてもよく、逆に複数フレーム期間内に1回の検出用点灯期間Δt1が設けられているようにしてもよい。また、1フレーム期間内における検出用点灯期間Δt1の位置についても、1フレーム期間内の先頭には限られない。 In each of the above embodiments, the case where the detection lighting period Δt1 is provided only once in one frame period has been described. However, a plurality of detection lighting periods Δt1 are provided in one frame period. Conversely, one detection lighting period Δt1 may be provided in a plurality of frame periods. Further, the position of the detection lighting period Δt1 within one frame period is not limited to the head within one frame period.
また、上記各実施の形態では、光源部10が赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bから構成されている場合で説明したが、これらに加えて(またはこれらに代えて)、他の色光を発するLEDを含んで構成するようにしてもよい。4色以上の色光によって構成した場合、色再現範囲を拡大し、より多彩な色を表現することが可能となる。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態では、光源部10が複数の赤色LED1R、緑色LED1Gおよび青色LED1Bを含むようにし、複数の色光(赤色光、緑色光および青色光)を混合して特定の色光(白色光)である照明光Loutを得る加法混色方式のバックライト装置1について説明したが、1種類のLEDによって光源部を構成し、単色の照明光を発するバックライト装置としてもよい。このように構成した場合でも、照明光の輝度の変動について、簡易な構成でより低減することが可能である。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態では、液晶表示装置3がバックライト装置1を含む透過型の液晶表示装置である場合について説明したが、本発明の光源装置によってフロントライト装置を構成し、反射型の液晶表示装置としてもよい。 In each of the above embodiments, the case where the liquid crystal display device 3 is a transmissive liquid crystal display device including the backlight device 1 has been described. However, the front light device is configured by the light source device of the present invention, and the reflection type liquid crystal display device is formed. A liquid crystal display device may be used.
さらに、本発明の光源装置は液晶表示装置用の照明装置だけでなく、例えば照明機器等、他の光源装置にも適用することが可能である。 Furthermore, the light source device of the present invention can be applied not only to a lighting device for a liquid crystal display device but also to other light source devices such as lighting equipment.
1…バックライト装置、1R…赤色LED、1G…緑色LED、1B…青色LED、2…液晶表示パネル、3…液晶表示装置、4,4A,4B,4C,4D…単位ユニット(部分点灯部)、7,7A,7B…センサ部、10…光源部、11…バックライト駆動部、12…バックライト制御部、13…照明光センサ、13R…赤色光センサ、13G…緑色光センサ、13B…青色光センサ、14…I/V変換部、15…A/D変換部、20…液晶層、40…検出領域、41,42…単位セル、51…Xドライバ、52…Yドライバ、60…RGBプロセス処理部、61…タイミング制御部、62…映像メモリ、81…帰還容量、82…帰還抵抗、83…オペアンプ,84…負荷抵抗、110…電源部、111R,111G,111B…定電流ドライバ、112R,112G,112B…スイッチング素子、113…PWMドライバ、121…光量制御部、122…光量バランス制御部、210,220…偏光板、211…TFT基板、212…画素電極、221…対向電極基板、CFR,CFG,CFB…カラーフィルタ、D0,D3,D4,D5…制御データ、D1…受光データ、Dout…表示光、IR,IG,IB…電流、Lout…照明光、Pa…表示映像、Pb…部分点灯領域、SG…サンプリングゲート信号、SW,SW1,SW2,…経路切替部、ΔT,ΔT0…パルス幅、Δt1…検出用点灯期間、Δt4…通常点灯期間、ΔIR,ΔIR0,ΔIG,ΔIG0,ΔIB,ΔIB0…電流値(パルスの高さ)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Backlight apparatus, 1R ... Red LED, 1G ... Green LED, 1B ... Blue LED, 2 ... Liquid crystal display panel, 3 ... Liquid crystal display device, 4, 4A, 4B, 4C, 4D ... Unit unit (partial lighting part) 7, 7A, 7B ... sensor unit, 10 ... light source unit, 11 ... backlight drive unit, 12 ... backlight control unit, 13 ... illumination light sensor, 13R ... red light sensor, 13G ... green light sensor, 13B ... blue Optical sensor, 14 ... I / V converter, 15 ... A / D converter, 20 ... liquid crystal layer, 40 ... detection region, 41,42 ... unit cell, 51 ... X driver, 52 ... Y driver, 60 ... RGB
Claims (5)
2以上の部分点灯部を含むように設定された複数の検出領域のそれぞれに対して設けられ、前記検出領域内の一部の部分点灯部が点灯したときの光量を検出するセンサ部と、
入力信号に応じて前記複数の部分点灯部を点灯させる通常点灯期間と、前記センサ部による光量検出の対象となる部分点灯部のみを点灯させる検出用点灯期間とが時間軸に沿って混在するように前記光源部を駆動し、前記通常点灯期間を挟んで前記検出用点灯期間に前記各検出領域内の部分点灯部を順次点灯させる光源駆動手段と、
前記センサ部の検出結果に基づいて前記部分点灯部の発光量の調整を行う光源制御手段と
を備え、
前記センサ部は、
前記検出領域内の光量検出の対象となる部分点灯部からの光の量に応じた電流を発生する受光素子と、
前記受光素子で発生した電流に応じたセンサ出力信号を発生するセンサ回路と、
前記検出用点灯期間には前記受光素子を前記センサ回路に接続すると共に、前記通常点灯期間には光量検出時に発生する前記受光素子の両端の電位差とは逆方向の電位差が発生する状態となるように前記受光素子の接続経路を切り替える経路切替部と
を有する
ことを特徴とする光源装置。 A light source unit having a plurality of partial lighting units capable of controlling light emission independently of each other;
A sensor unit that is provided for each of a plurality of detection regions set to include two or more partial lighting units, and detects a light amount when a partial partial lighting unit in the detection region is lit;
A normal lighting period in which the plurality of partial lighting parts are turned on in accordance with an input signal and a detection lighting period in which only the partial lighting part that is the target of light amount detection by the sensor part is mixed along the time axis. A light source driving means for driving the light source unit and sequentially lighting the partial lighting unit in each detection region during the detection lighting period across the normal lighting period;
Light source control means for adjusting the light emission amount of the partial lighting unit based on the detection result of the sensor unit,
The sensor unit is
A light receiving element that generates a current corresponding to the amount of light from the partial lighting unit that is a target of light amount detection in the detection region;
A sensor circuit for generating a sensor output signal corresponding to the current generated in the light receiving element;
The light receiving element is connected to the sensor circuit during the detection lighting period, and a potential difference in a direction opposite to the potential difference between both ends of the light receiving element that occurs during light amount detection occurs during the normal lighting period. And a path switching unit that switches a connection path of the light receiving element.
前記経路切替部は、前記フォトダイオードのアノードの電圧に対してカソードの電圧が高くなる電位差が発生する状態となるように経路を切り替える
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 The light receiving element is a photodiode;
The light source device according to claim 1, wherein the path switching unit switches the path so that a potential difference in which a cathode voltage is higher than a voltage of an anode of the photodiode is generated.
ことを特徴とする請求項2に記載の光源装置。 The light source device according to claim 2, wherein the path switching unit switches the path so that an anode of the photodiode is grounded during the normal lighting period.
前記各部分点灯部からの光をそれぞれ前記入射光として前記液晶表示パネルへ発する液晶用照明装置として構成され、
前記光源駆動手段は、前記通常点灯期間において前記映像信号に応じて前記複数の部分点灯部を点灯させる
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。 A light source device applied to a liquid crystal display panel that modulates incident light based on a video signal,
It is configured as a liquid crystal illumination device that emits light from each of the partial lighting sections to the liquid crystal display panel as the incident light,
The light source device according to claim 1, wherein the light source driving unit lights the plurality of partial lighting units according to the video signal in the normal lighting period.
前記光源装置は、
互いに独立して発光制御が可能な複数の部分点灯部を有する光源部と、
2以上の部分点灯部を含むように設定された複数の検出領域のそれぞれに対して設けられ、前記検出領域内の一部の部分点灯部が点灯したときの光量を検出するセンサ部と、
入力された映像信号に応じて前記複数の部分点灯部を点灯させる通常点灯期間と、前記センサ部による光量検出の対象となる部分点灯部のみを点灯させる検出用点灯期間とが時間軸に沿って混在するように前記光源部を駆動し、前記通常点灯期間を挟んで前記検出用点灯期間に前記各検出領域内の部分点灯部を順次点灯させる光源駆動手段と、
前記センサ部の検出結果に基づいて前記部分点灯部の発光量の調整を行う光源制御手段と
を備え、
前記センサ部は、
前記検出領域内の光量検出の対象となる部分点灯部からの光の量に応じた電流を発生する受光素子と、
前記受光素子で発生した電流に応じたセンサ出力信号を発生するセンサ回路と、
前記検出用点灯期間には前記受光素子を前記センサ回路に接続すると共に、前記通常点灯期間には光量検出時に発生する前記受光素子の両端の電位差とは逆方向の電位差が発生する状態となるように前記受光素子の接続経路を切り替える経路切替部と
を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device comprising: a light source device that emits light; and a liquid crystal display panel that modulates light emitted from the light source device based on a video signal,
The light source device is
A light source unit having a plurality of partial lighting units capable of controlling light emission independently of each other;
A sensor unit that is provided for each of a plurality of detection regions set to include two or more partial lighting units, and detects a light amount when a partial partial lighting unit in the detection region is lit;
A normal lighting period in which the plurality of partial lighting parts are turned on according to an input video signal and a detection lighting period in which only the partial lighting part that is a target of light amount detection by the sensor part is turned on along the time axis. Driving the light source units so as to be mixed, light source driving means for sequentially lighting the partial lighting units in each detection region in the detection lighting period across the normal lighting period;
Light source control means for adjusting the light emission amount of the partial lighting unit based on the detection result of the sensor unit,
The sensor unit is
A light receiving element that generates a current corresponding to the amount of light from the partial lighting unit that is a target of light amount detection in the detection region;
A sensor circuit for generating a sensor output signal corresponding to the current generated in the light receiving element;
The light receiving element is connected to the sensor circuit during the detection lighting period, and a potential difference in a direction opposite to the potential difference between both ends of the light receiving element that occurs during light amount detection occurs during the normal lighting period. And a path switching unit that switches a connection path of the light receiving element.
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