JP2012032448A

JP2012032448A - 液晶表示装置及び液晶表示方法

Info

Publication number: JP2012032448A
Application number: JP2010169641A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tsuchida; 雅基土田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-16

Abstract

【課題】エッジ型のバックライトで分割数を増やすことが出来る液晶表示装置及び液晶表示方法を提供する。
【解決手段】光源を光学系の端部もしくはその周辺に配置したバックライト装置と、前記バックライト装置を光源として映像を表示する映像パネルとを備え、前記光源は前記光学系の端部もしくはその周辺にアレイ状に配置され、前記光源が存在する端部と対面する端部の方向に少なくとも2つ以上のエリアが存在し、前記少なくとも2つ以上のエリアは前記アレイ状に配置された光源にて個別に点灯制御される液晶表示装置。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、エッジ型のバックライトを用いる液晶表示装置及び液晶表示方法に関する。

現在、薄型や消費電力の低減の観点からＬＥＤバックライトを用いた液晶ＴＶの提案が多く出ている。例えば、直下型のＬＥＤバックライトを用いてエリア毎に制御している製品が多く出ている。しかしながら、現状はまだＬＥＤの単価も高く直下型ではコストが問題となる。そこで、各社エッジ型のＬＥＤバックライトを用いてＬＥＤの個数を減らしてコスト低減を図っているが構造上の制約から分割数が直下型に比べ格段に少なくなり、エリアコントロールの利点が失われる問題があった。

対して例えば、特許文献１に記載されているものは、直下型に加え、エッジ型光源を利用したエリア制御を行う液晶表示装置であり、隣接するエリアの輝度ムラを低減するエッジ型バックライトエリアの構造例となる。

しかしながら、エッジ型で分割数を増やすことが出来る方法の提案の要望があるが、かかる要望を実現するための手段は知られていない。

特開２００９−３００８１０号公報(図２、図８)

本発明は、エッジ型のバックライトで分割数を増やすことが出来る液晶表示装置及び液晶表示方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、実施形態によれば液晶表示装置は、光源を光学系の端部もしくはその周辺に配置したバックライト装置と、前記バックライト装置を光源として映像を表示する映像パネルとを備え、前記光源は前記光学系の端部もしくはその周辺にアレイ状に配置され、前記光源が存在する端部と対面する端部の方向に少なくとも2つ以上のエリアが存在し、前記少なくとも2つ以上のエリアは前記アレイ状に配置された光源にて個別に点灯制御される。

本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置の構成を示すブロック図。従来よりの液晶表示装置の機能構成を示すブロック図。この発明の液晶表示装置の第一の構成図。実施形態の液晶表示装置の第二の構成図。実施形態の液晶表示装置の別の構成図。実施形態のバックライト構造の実施例。

以下、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
本発明による第１の実施形態を図１乃至図６を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の一形態にかかる液晶表示装置１の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、液晶表示装置１は、画像データ受信部１０、画像データ処理部２０、画像表示制御部３０、表示部４０、光源としてのバックライト５０を備える。

画像データ受信部１０は例えば、屋外に設置されたアンテナ（図示せず）と接続されており、このアンテナを介して画像データを受信する。例えば、地上アナログ波、地上デジタル波、衛星放送用電波などに乗せられた種々の画像データが受信可能である。また、画像データ受信部１０は、図示はしないが種々の画像再生機器（例えば、ＨＤ−ＤＶＤプレーヤや同レコーダ、ＤＶＤプレーヤや同レコーダなど）とも接続することができる。この場合には、画像データ受信部１０は画像再生機器が再生した画像データを受信する。

画像データ受信部１０は受信した画像データを画像表示制御部３０および画像データ処理部２０に出力する。
画像表示制御部３０は、画像データ受信部１０から出力された画像データを受けて表示部４０に画像を表示させる。
表示部４０は、液晶パネル４３、ゲートドライバ４１、ソースドライバ４２から主に構成されている。
液晶パネル４３は、特別図示をしないが２枚のガラスの間に液晶材料をはさみこのガラス上に走査線とデータ線を格子状に配置して構成される。走査線とデータ線はそれぞれ液晶パネル４３端に配置したゲートドライバ４１およびソースドライバ４２の駆動によって制御される。ゲートドライバ４１は走査線にパルス状の電圧波形を順次出力する機能を有する。

ソースドライバ４２はゲートドライバ４１によるパルス状の電圧波形の出力に対応して液晶に電圧を供給する。液晶パネル４３はこのように、ソースドライバ４２とゲートドライバ４１の駆動によって液晶に電圧を印加されることにより画像を表示する。

画像データ処理部２０は、情報取得部２１と、光源制御部２２と、メモリ２３とから構成されている。情報取得部２１には画像データ受信部１０が出力した画像データが入力される。

メモリ２３は、光源制御部２２が光源ユニット５１の制御を行う際に、光源制御部２２によって参照される。
光源制御部２２は、メモリ２３に記憶されたデータに基づいてバックライト５０の点灯消灯制御を行う。すなわち光源制御部２２は点灯制御部として機能する。
バックライト５０は光源として機能する。
バックライト５０は液晶パネル４３の裏側に設けられる。
バックライト５０と液晶パネル４３の間には図示はしないが拡散板と複数の光学シート（拡散シート，プリズムシートなど）が設けられる。また，導光板と複数の光学シートの構成のものもある。

光源ユニット５１は、主に冷陰極蛍光管やＬＥＤを光源とするが，その他種々の発光素子を使用することができる。この発光素子は例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）、や無機ＥＬ、レーザダイオード(Laser Diode、ＬＤ)などである。

図２は、従来例の光源のプロファイルを考慮したバックライト制御を行う液晶表示装置１の機能構成図である。入力された映像を解析する画像解析手段１１（図１の１０相当）と、ドライバとしてパネルを制御するパネル制御手段１２（図１の３０相当）と、光源のプロファイルを考慮してバックライトを制御するバックライト制御手段１４（図１の２０相当）と、映像を表示する液晶パネル１３（図１の４０相当）と、バックライト１５（図１の５０相当）から構成されている。

次に、図２の構成の動作について述べる。液晶表示装置に外部から入力される映像信号は、画像解析手段１１にて最適な映像信号と最適な光源の輝度になるように夫々の値が補正される。画像解析手段１１にて補正された映像信号は、パネル制御手段１２に入力されて補正信号の通りに液晶パネル１３を制御する。一方、画像解析手段１１にて設定された光源の輝度、スキャン制御するための情報がバックライト制御手段１４に入力され、バックライト１５を制御する。この際、バックライト制御手段１４では、光源のプロファイル、つまり光の広がりを考慮して、黒挿入率に合わせて黒挿入率をしていないときと同程度の輝度に維持し、且つ黒挿入部、つまり光源の消灯領域の輝度を低減させることを可能にするように制御を行う。

バックライト１５は上下に６分割された構造例として挙げてあるが、以下に説明する本実施形態ではバックライトは左右に４分割、８分割された構造例も挙げてある。

さて以下では、本実施形態の液晶表示装置の中心となる構成図と、実施例について説明する。まず本実施形態の液晶表示装置について従来例と対比しながら説明する。

図３に従来例と本実施形態の第一の構成図を示す。図３(a)は、従来例であり、液晶パネル１０１とエッジ型バックライト用の光学系１０２と、パネル下部にアレイ状に配置された光源１０３から構成されている。ここで、光学系１０２は４分割を例に説明することにする。図３(b)は、第一の構成図であり、液晶表示パネル１０１と、分割数を増やすことが可能な光学系１０４と、分割数を増やすことが可能なパネル下部にアレイ状に配置された光源１０３から構成されている。ここで、光学系１０４は従来例と比べて２倍の分割数になったものを例としてあげている。もちろん、この分割数に制限されるものではない。以下の説明で用いている分割数についても同様である。

次に、図３の構成における動作について説明する。図３(a)に示すように従来は、光源１０３から出射された光は、光学系１０２のエッジ部から反対側のエッジ部に向かって広がり、均一化された光は、光学系内部に形成されたディップなどにより、光の進行方向を変えて液晶パネル１０１に入射される。しかしながら、従来例では光源が配置されたエッジ部から反対側のエッジ部に向かう方向に分割させることが出来ず、エリア制御を行うには分割数が粗いため質が落ちてしまう。一方、図３(b)に示すように本実施形態は、光学系１０４が分割数を増やすことが可能に設計されている。光学系１０４は上部と下部でエリアを区分し、エリア毎に光を液晶パネル１０１に入射できるように設計されている。光源１０３は、アレイ状に配列されており、光学系１０４のエッジ部から入射し、それぞれのエリアの点灯を制御する。以上のように、従来と比べて分割数を増やすことにより、エッジ型ＬＥＤバックライトを用いてもエリア制御の効果を活用することができ、コストも低減することが可能となる。

図４は、本実施形態の第二の構成図を示す。図４(a)は従来例を示す。パネル左端部にアレイ状に配置された光源１１１と、エッジ型バックライト用の光学系１１０から構成されている。ここで、光学系１１０は６分割を例に説明することにする。左エッジ部から入射された光は、光学系１１０の反対側のエッジ部に向かって均一に広がる。一方、図４(b)は、第二の構成図であり、分割数を増やすことが可能な光学系１１２と、分割数を増やすことが可能なパネル左端部にアレイ状に配置された光源１１１から構成されている。ここで、光学系１１２は従来例と比べて２倍の分割数になったものを例としてあげている。動作については、光源の入射するエッジが異なるだけで、図３の動作と同様である。

また、図５(a)は光源が下部だけでなく上部にも配置した場合の構成図であり、光学系１２０は従来例と比べて４倍の分割数になったものである。図５(b)は光源が左端部だけでなく右端部にも配置した構成図であり、光学系１２１は従来例と比べて４倍の分割数になったものである。これにより分割数を更に増やすことが可能となる。他の動作については図３の説明と同様である。

以下では、光源と光学系の分割数を増やす構造の実施例について説明する。
図６において本実施形態の分割数を増やす構造の実施例を説明する。
光源１０３は従来例のアレイ状に配列された光源であり、光学系１３０に分割数を増やす構造が設計されている。光学系１３０内部には、図に示すように光の進行方向を制御するサブエリア１３１が形成されている。アレイ状に配列された光源１０３の出射光は光学系１３０に入射される。ここで、光源１０３と光学系１３０の間に、別の光学系を配置して入射制御を行っても構わない。光源１０３内部の隣接、若しくはそれに類似する状態の光源がそれぞれ、図面上の上部と下部のエリアから光が出る様に光学系内部にディップ１３１などが形成されて制御される。これにより、従来例のアレイ状に配列された光源でも光学系１３０を用いることにより、上下のエリアを個別に制御することができ、分割数を増やすことが出来る。また、１３０と液晶パネル１０１の間に、別の光学系、例えば拡散版などを配置することにより、光を均一化することが可能となり、より精度の高いバックライト装置を提供できる。

以上のように、光源を光学系の端部もしくはその周辺に配置したバックライト装置と、前記バックライト装置を光源として映像を表示する映像表示装置において、直下型のＬＥＤバックライトを用いてエリア毎に制御している製品が多く出ているが、まだＬＥＤの単価も高く直下型ではコストが高くなるという問題がある。そこで、エッジ型のＬＥＤバックライトを用いてＬＥＤの個数を減らしてコスト低減を図ることが出来る。しかしながら、構造上の制約から分割数が直下型に比べ格段に少なくなり、エリア制御の利点が失われる問題があった。

そこで本実施形態では、従来、エッジ型のＬＥＤバックライトを用いた場合でも分割数を増やすことが可能な構造とすることにより、エッジ型ＬＥＤバックライトを用いてもエリア制御の効果を活用することができ、コストも低減することが可能となる。

（１）光源（光源ユニット５１）を光学系（バックライト５０）の端部もしくはその周辺に配置したバックライト装置（１０５）と、前記バックライト装置を光源として映像を表示する映像表示装置において、前記光源は光学系の端部もしくはその周辺にアレイ状に配置され、前記光源が存在する端部と対面する端部の方向に少なくとも2つ以上のエリアが存在し、前記少なくとも2つ以上のエリアは前記アレイ状に配置された光源にて個別に点灯制御が可能となる液晶表示装置。（図３〜図５）

（２）光源を光学系の端部もしくはその周辺に配置したバックライト装置と、前記バックライト装置を光源として映像を表示する映像表示装置において、光学系の端部もしくはその周辺に配置した光源はアレイ状に配置され、前記アレイ状に配置した光源は個別に点灯制御することが可能であり、前記アレイ状に配置した光源からの出射光を液晶表示部に導光するための光学系は、アレイ状に配置された隣接もしくはそれに類似した状態の光源ごとに、別のエリアを点灯制御できるような構造を持ち、前記光源ごとにそれぞれ配置された構成であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。（図６）

（３）前記アレイ状に配置した光源と、前記アレイ状に配置した光源からの出射光を液晶表示部に導光するための光学系において、前記光源からの出力光が前記光学系に効率よく入射出来るように近接、もしくはその間に別の光学系を配置している事を特徴とするバックライト装置。

（４）前記アレイ状に配置した光源からの出射光を液晶表示部に導光するための光学系において、少なくとも２つ以上存在するエリアは、物理的に分割されている、もしくは、光学系の微細加工により導光版からの出力光が分割されていることを特徴とするバックライト装置。

（５）前記アレイ状に配置された光源は、ＬＥＤ、ＥＬ、ＬＤ、もしくは導光板などの光学系を具備したものを光源であるとする事を特徴とするバックライト装置。
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係わる構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

１…液晶表示装置、１０…画像データ受信部、２０…画像データ処理部、２１…情報取得部、２２…光源制御部、２３…メモリ、３０…画像表示制御部、４０…表示部、４１…ゲートドライバ、４２…ソースドライバ、４３…液晶パネル、４３１…第１の表示領域、４３２…第２の表示領域、５０…バックライト、５１…光源ユニット。

Claims

発光素子を光学系の端部もしくはその周辺に配置したバックライトと、
前記バックライトからの光を光源として映像を表示する映像パネルとを備え、
前記発光素子は前記光学系の端部もしくはその周辺にアレイ状に配置され、前記発光素子が存在する端部と対面する端部の方向に少なくとも２つ以上のエリアが存在し、前記少なくとも２つ以上のエリアは前記アレイ状に配置された発光素子にて個別に点灯制御される液晶表示装置。
発光素子を光学系の端部もしくはその周辺に配置したバックライトと、
前記バックライトからの光を光源として映像を表示する映像パネルとを備え、
前記光学系の端部もしくはその周辺に配置した前記発光素子はアレイ状に配置され、前記アレイ状に配置された発光素子は個別に点灯制御され、前記アレイ状に配置した発光素子からの出射光を液晶表示部に導光するための光学系は、アレイ状に配置された隣接もしくはそれに類似した状態の発光素子ごとに、別のエリアを点灯制御できるような構造を持ち、前記発光素子ごとにそれぞれ配置された構成であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記バックライトは、前記アレイ状に配置した発光素子と、前記アレイ状に配置した発光素子からの出射光を液晶表示部に導光するための光学系において、前記発光素子からの出力光が前記光学系に効率よく入射出来るように近接、もしくはその間に別の光学系を配置している請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
前記バックライトは、前記アレイ状に配置した発光素子からの出射光を液晶表示部に導光するための光学系において、少なくとも２つ以上存在するエリアは、物理的に分割されている、もしくは、光学系の微細加工により導光版からの出力光が分割されている請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
発光素子を光学系の端部もしくはその周辺に配置したバックライトと、前記バックライトからの光を光源として映像を表示する映像パネルとを備えた、液晶表示装置における液晶表示方法であって、
前記発光素子は前記光学系の端部もしくはその周辺にアレイ状に配置され、前記発光素子が存在する端部と対面する端部の方向に少なくとも2つ以上のエリアが存在し、前記少なくとも2つ以上のエリアは前記アレイ状に配置された発光素子にて個別に点灯制御される液晶表示方法。