JP2013092573A - バックライト装置及びそれを備えた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示パネルを照明するバックライト装置において、画像表示パネル上の映像のぶれ等の発生を抑制し、バックライトを部分的に調光できるようにし、製造コストの低減及び小型化を図る。
【解決手段】バックライト装置は、画像表示パネルの走査線と平行な線を基準としてグループ３１Ａ〜３１Ｄに区分された複数のＬＥＤ３１と、画像表示パネルの垂直走査に同期させて、グループ３１Ａ〜３１ＤのＬＥＤ３１を順次、間欠点灯させるスイッチング制御回路３７と、ＬＥＤ３１への供給電流量をグループ単位で調整するための電流調整回路３８とを備える。電流調整回路３８は、点灯タイミングの重ならないグループのＬＥＤ３１間で共用される。順次点灯により映像の残像効果を抑制できる。また、電流調整回路３８によりＬＥＤ３１をグループ毎に調光でき、バックライト３３を部分的に調光できる。しかも、電流調整回路３８の共用により、回路数を低減できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像表示パネルにその背面側から光を照射するバックライト装置及びそれを備えた画像表示装置に関する。

従来から、液晶パネルと、その液晶パネルにその背面側から光を照射して映像を浮かび上がらせるバックライト装置とを備えたテレビジョン受像機において、バックライト装置の光源としてＬＥＤを用いたものが知られている。この種のバックライト装置には、ＬＥＤの配置に応じて分類された直下型とエッジ型とがある。直下型とエッジ型のいずれにおいても、ＬＥＤは液晶パネルの背面側に配置されているが、直下型では、ＬＥＤが液晶パネルの表示画面の水平方向及び垂直方向に沿うようにマトリクス状に並べられており、エッジ型では、ＬＥＤが、表示画面の背面に設置された導光板の一側方で、表示画面の垂直方向に沿うように列状に並べられている。エッジ型では、ＬＥＤから出射した光が、導光板の一端部に入射し、その入射光により導光板が面発光する。

ところで、直下型とエッジ型のいずれのバックライト装置においても、回路構成は基本的に同じであるが、ここでは、エッジ型を代表として、その回路構成を図７に示す。バックライト装置５０は、複数のＬＥＤ５１で構成されるバックライト５２と、入切り動作により電源５３からＬＥＤ５１への電流供給とその停止とを切り替える複数のスイッチ素子５４と、それらのスイッチ素子５４を入り切りすることによりＬＥＤ５１の点灯の仕方を切り替える制御回路５５とを備える。

ＬＥＤ５１は、液晶パネルの走査線と平行な線を基準として、グループ５１Ａ〜５１Ｆに区分されている。ＬＥＤ５１は、グループ５１Ａ〜５１Ｆの夫々の中で互いに直列に接続され、異なるグループ５１Ａ〜５１Ｆの間で互いに並列に接続されている。

スイッチ素子５４は、グループ５１Ａ〜５１Ｆのそれぞれに１つずつ対応するように設けられ、各スイッチ素子５４は、対応するグループのＬＥＤ５１と直列に接続されており、そのグループ内の全てのＬＥＤ５１への電流供給とその停止とを一括して切り替える。

制御回路５５は、表示画面の垂直走査に同期してスイッチ素子５４を順に入切りするスイッチング制御回路５６を備える。スイッチング制御回路５６は、各スイッチ素子５４を独立して入切り可能な構成とされており、その入切り制御により、各フレームの表示期間中、表示画面の垂直走査に同期してＬＥＤ５１をグループ単位で順に間欠点灯する。この間欠点灯により、走査箇所及びその付近だけが照明される。

また、制御回路５５は、スイッチ素子５４が入状態のときにグループ５１Ａ〜５１ＦのＬＥＤ５１に供給される電流量をグループ毎に調整するための複数の電流調整回路５７を備える。電流調整回路５７は、グループ５１Ａ〜５１Ｆの夫々に１つずつ対応するように設けられ、各電流調整回路５７は、対応するグループのＬＥＤ５１と直列に接続されており、そのグループ内の全てのＬＥＤ５１に供給される電流量を調整する。

グループ５１Ａ〜５１Ｆの点灯タイミングを図８に示す。同図に示されるように、各フレームの表示期間Ｔ１中に、ＬＥＤ５１が、グループ５１Ａからグループ５１Ｆまで、この順で間欠点灯する。この間欠点灯においては、点灯順で前後のグループの点灯タイミングが重なる。このような間欠点灯の技術は、例えば特許文献１〜３に示されている。

上記バックライト装置においては、ＬＥＤ５１がグループ毎に順次間欠点灯されるので、液晶パネルの表示画面の各部に画像が浮かび上がる期間が短くなり、残像効果を抑制でき、映像がぶれ及びぼけ等を防ぐことができる。また、電流調整回路５７によりＬＥＤ５１への供給電流量をグループ毎に調整できることから、ＬＥＤ５１をグループ毎に調光でき、バックライト５２の部分的な調光が可能になる。

しかしながら、上記バックライト装置においては、電流調整回路５７がＬＥＤ５１のグループ毎に設けられているので、製造コストが上がり、また、回路規模が大きくなる虞があり、製造コストの削減及び小型化が望まれていた。

ところで、液晶パネルのスキャンドライバの改良技術が特許文献４に示され、また、液晶パネルの駆動装置に関する技術が特許文献５に示されているが、それらの技術では、上記の問題を解決することは困難である。

特開２０１１−０８５９１７号公報 特開２００９−２４４７１７号公報 再表２００８／０３８４３１号公報 特開２００５−０９９８０６号公報 特開２００２−１０８３０３号公報

本発明は、その問題を解決するためになされたものであり、画像表示パネルにその背面から光を照射するバックライト装置において、その光照射により画像表示パネルに浮かび上がる映像のぶれ又はぼけ等の発生を抑制することができ、バックライトを部分的に調光でき、しかも、製造コストの低減及び小型化を図ることができるバックライト装置及びそれを備えた画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のバックライト装置は、画像表示パネルにその背面側から光を照射するバックライトと、前記バックライトを制御する制御手段と、を備え、前記バックライトは、前記画像表示パネルの表示画面の垂直方向に沿うように配置された複数の発光素子を有するバックライト装置において、前記複数の発光素子は、前記画像表示パネルの走査線と平行な線を基準として複数のグループに区分されており、前記制御手段は、前記画像表示パネルの垂直走査に同期させて、前記複数のグループの発光素子を順次、間欠点灯させる点灯タイミング制御手段と、前記発光素子に供給される電流量を前記グループ毎に調整するための電流調整手段と、を有し、前記電流調整手段は、前記複数のグループのうち、点灯タイミングの重ならないグループの発光素子間で共用されることを特徴とする。

この発明において、前記点灯タイミング制御手段は、前記複数のグループの発光素子を、異なるグループに属する発送素子間で点灯タイミングが重ならないように順次点灯させることが望ましい。

この発明において、前記電流調整手段は、前記複数のグループの各々に属する発光素子の点灯期間中に、該グループの発光素子に供給される駆動電流をパルス化し、そのパルスのデューティ比を所定値とすることが可能なデューティ比制御手段を有することが望ましい。

また、本発明の画像表示装置は、前記バックライト装置と、前記バックライト装置により光が照射される画像表示パネルと、を備えたものである。

本発明によれば、画像表示パネル上の各グループの発光素子による光照射対象領域が順に走査されるとき、その走査に追従するように発光素子をグループ毎に順次点灯させることにより、走査中の光照射対象領域にのみ、その走査期間中だけ光を照射することができる。従って、各光照射対象領域に画像が浮かび上がる期間を短くすることができ、その結果として、残像効果を抑制することができ、映像がぶれるか、又はぼけているように見えることを抑制することができる。また、電流調整手段により発光素子への供給電流量を発光素子のグループ毎に調整できることから、発光素子をグループ毎に調光でき、バックライトの部分的な調光が可能になる。しかも、その部分的な調光を可能にする電流調整手段は、点灯タイミングの重ならないグループの発光素子間で、共用されることから、電流調整手段の数を減らすことができる。そのため、製造コストの低減及び小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る画像表示装置の斜視図。 上記画像表示装置に備えられたバックライト装置の正面図。 上記バックライト装置に備えられた導光板の配光分布を説明するための図。 上記バックライト装置の回路図。 （ａ）は上記バックライト装置のＬＥＤの各グループにおけるデューティ比が１であるときの点灯タイミングチャート、（ｂ）はそのデューティ比が１未満であるときの点灯タイミングチャート。 上記バックライト装置の一変形例の回路図。 従来のバックライト装置の回路図。 従来のバックライト装置における各グループのＬＥＤの点灯タイミングチャート。

本発明の一実施形態に係る画像表示装置について図面を参照して説明する。図１は、その画像表示装置の構成を示す。画像表示装置１は、光透過型の画像表示パネル２と、バックライト装置３と、画像表示パネル２及びバックライト装置３を収容する筐体４とを備える。筐体４は、その一面に開口を有し、その開口から画像表示パネル２の表示画面２ａが露出するように画像表示パネル２を保持している。

画像表示装置１は、表示画面２ａに映像を表示する。画像表示装置１は、映像の２次元表示と３次元表示とを、不図示の操作部への操作により切替え可能な構成とされている。操作部には、筐体４に設けられた操作ボタン、又は画像表示装置１と無線通信可能なリモートコントローラ等が含まれる。画像表示装置１は、テレビジョン受像機であってもよいし、テレビジョン受像機能を持たないディスプレイ装置であってもよい。

画像表示パネル２は、液晶パネルから成り、表示画面２ａは、マトリクス状に配置された複数の液晶画素により構成される。それらの液晶画素は、液晶駆動回路により横一列毎に走査され、それらの各列が表示画面２ａの走査線Ｌ１に対応する。

バックライト装置３は、複数のＬＥＤ３１（発光素子）と、それらのＬＥＤ３１からの出射光を導く導光板３２とにより構成されたエッジ型のバックライト３３を備え、バックライト３３は、画像表示パネル２にその背面側から光を照射する。導光板３２は、表示画面２ａ全体を照らすことができる大きさであって、表示画面２ａの背面に設置されている。ＬＥＤ３１は、導光板３２の一側方で、表示画面２ａの垂直方向Ｌ２に沿うように列状に並べられており、導光板３２の一側端部に向けて光を出射する。導光板３２は、それらのＬＥＤ３１から導光板３２の一側端部に入射した光を用いて面発光する。

図２は、バックライト装置３の構成を示す。図中の区分線Ｌ３は、図１に示した走査線Ｌ１と平行な線である。ＬＥＤ３１は、そのような３本の区分線Ｌ３を基準として、４つのグループ３１Ａ〜３１Ｄに区分されている。これらのグループ３１Ａ〜３１Ｄは、走査線Ｌ１に沿って表示画面２ａ（図１参照）を４つの表示領域に等分したときのそれらの表示領域にそれぞれ対応しており、対応する表示領域に導光板３２を介して光を照射する。ＬＥＤ３１のグループ数は、上記に限定されず、複数であればよい。ＬＥＤ３１は、全体の行数がグループ数の整数倍になるように予め設けられ、グループ３１Ａ〜３１Ｄの夫々のＬＥＤ３１の行数が、異なるグループ間で互いに等しいことが望ましい。

図３は、導光板３２の配光分布を示す。図示の分布は、ＬＥＤ３１（図２参照）を、そのグループに関係なく、一部だけ、光量を定格よりも抑えて点灯させたときのものである。導光板３２は、ＬＥＤ３１により出射され側端部から入射した光を、主に横方向に拡がるように配光し、縦方向には拡がらないように配光する。導光板３２がこのような配光分布を有することから、グループ３１Ａ〜３１Ｄのうち、いずれかのグループのＬＥＤ３１だけが点灯し、そのグループのＬＥＤ３１の光が導光板３２の側端部の一部から入射しても、その入射光が導光板３２の全体に拡がることはなく、導光板３２全体が均一に面発光することはない。入射光は、その入射位置から横方向に主に配光される。そのため、グループ３１Ａ〜３１ＤのＬＥＤ３１は、それぞれ、導光板３２を介して、対応する表示領域だけに光を照射することが可能である。

なお、導光板３２は片側入光用であっても構わないし、両側入光用であっても構わない。導光板３２が片側入光用の場合には、ＬＥＤ３１は導光板３２の片側端部の側方にのみに配置され、導光板３２が両側入光用の場合には、ＬＥＤ３２は導光板３２の両側端部の側方に配置される。

図４は、バックライト装置３の回路構成を示す。バックライト装置３は、入切り動作により電源３４からＬＥＤ３１への駆動電流供給とその停止とを切り替える複数のスイッチ素子３５と、ＬＥＤ３１を制御する制御回路３６（制御手段）とを備える。

ＬＥＤ３１は、グループ３１Ａ〜３１Ｄの夫々の中で互いに直列に接続され、異なるグループ３１Ａ〜３１Ｄの間で互いに並列に接続されている。電源３４は、ＬＥＤ５１のアノード側に接続されている。スイッチ素子３５は、グループ３１Ａ〜３１Ｄのそれぞれに１つずつ対応するように設けられている。各スイッチ素子３５は、グループ３１Ａ〜３１Ｄのうち、対応するグループのＬＥＤ３１のカソード側と直列に接続されており、そのグループ内の全てのＬＥＤ３１への駆動電流供給とその停止とを一括して切り替える。各スイッチ素子３５は、トランジスタ等により構成される。

制御回路３６は、各スイッチ素子３５を独立して入切り可能なスイッチング制御回路３７（点灯タイミング制御手段）と、各スイッチ素子３５が入状態のときにＬＥＤ３１に供給される駆動電流量をＬＥＤ３１のグループ単位で調整するための電流調整回路３８（電流調整手段）とを備える。

スイッチング制御回路３７は、各スイッチ素子３５の入切り制御により、表示画面２ａ（図１参照）による映像の各フレームの表示期間中、表示画面２ａの垂直走査に同期して、ＬＥＤ３１をグループ３１Ａからグループ３１Ｄまでグループ単位でこの順に間欠点灯する。この間欠点灯制御において、スイッチング制御回路３７は、異なるグループ３１Ａ〜３１Ｄに属するＬＥＤ３１間で点灯タイミングが重ならないようにする。この間欠点灯により、いわゆるバックライトキャンが行われ、グループ３１Ａ〜３１ＤのＬＥＤ３１は、対応する表示画面２ａの表示領域が走査される順に、その表示領域を、その表示領域が走査される期間中だけ照明する。上述した垂直走査への同期は、映像再生回路等からスイッチング制御回路３７に入力される映像信号を基になされ、また、上述した間欠点灯は、表示画面２ａの映像が２次元表示される場合と３次元表示される場合のいずれにおいても行われる。また、スイッチング制御回路３７は、グループ３１Ａ〜３１Ｄの各々の点灯タイミングを通知する通知信号を電流調整回路３８に送出する。

電流調整回路３８は、グループ３１Ａ〜３１Ｄのうち、点灯タイミングの重ならないグループのＬＥＤ３１間で共用される。本実施形態では、グループ３１Ａ〜３１Ｄのうち、全てのグループの点灯タイミングが互いに重ならないことから、電流調整回路３８は、全てのグループのＬＥＤ３１に共用される。電流調整回路３８は、グループ３１Ａ〜３１Ｄの各々に属するＬＥＤ３１への供給電流量の調整に共用されるスイッチ素子３８ａと、スイッチ素子３８ａを入切りするデューティ比制御回路３８ｂ（デューティ比制御手段）とを有する。スイッチ素子３８ａは、電流が流れる方向におけるＬＥＤ３１及びスイッチ素子３５よりも下流側に設けられ、ＬＥＤ３１とスイッチ素子３５との直列回路を並列に接続したものとグランドとの間に直列に配置されており、一端がスイッチ素子３５と接続され、他端が抵抗Ｒ１を介して接地されている。このようにして、スイッチ素子３８ａは、グループ３１Ａ〜３１ＤのＬＥＤ３１への駆動電流供給に共用される経路中に挿入されている。スイッチ素子３８ａは、スイッチ素子３５よりも高速なスイッチングが可能なものが望ましく、例えばＮチャネルのＭＯＳＦＥＴにより構成される。ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴの場合、ソースは接地され、ドレインはスイッチ素子３５と接続され、ゲートにはデューティ比制御回路３８ｂからの入切り制御信号が入力される。

デューティ比制御回路３８ｂは、スイッチング制御回路３７から送出された通知信号に基づき、グループ３１Ａ〜３１Ｄの点灯タイミングを把握する。そして、デューティ比制御回路３８ｂは、グループ３１Ａ〜３１Ｄの各々に属するＬＥＤ３１の点灯期間中に、スイッチ素子３８ａの入切りを繰り返すことにより、そのグループのＬＥＤ３１に供給される駆動電流をパルス化し、そのパルスのデューティ比を所定値とする。この所定値は、不図示の操作部により変更可能とする。

図５（ａ）（ｂ）は、ＬＥＤ３１に供給される駆動電流のデューティ比が１であるときと、そのデューティ比が１未満の値であるときのグループ３１Ａ〜３１Ｄの点灯タイミングをそれぞれ示す。両図に示されるように、グループ３１Ａ〜３１Ｄの各々に属するＬＥＤ３１は、映像の各フレームの表示期間Ｔ１に、デューティ比の値に関係なく、異なるグループ３１Ａ〜３１Ｄに属するＬＥＤ３１間で点灯タイミングが重ならないように順次点灯する。そして、図５（ｂ）に示されるように、グループ３１Ａ〜３１Ｄの各々に属するＬＥＤ３１は、点灯すべき期間内において、デューティ比制御回路３８ｂにより設定されるデューティ比でもってパルス点灯を繰り返す。繰り返しの回数は図示に限定されない。

本実施形態のバックライト装置３においては、画像表示パネル２上でＬＥＤ３１の各グループ３１Ａ〜３１Ｄによって光照射される表示領域が順に走査されるとき、その走査に追従するようにＬＥＤ３１がグループ毎に順次点灯し、その結果、走査中の表示領域にのみ、その走査期間中だけ光が照射される。従って、各表示領域に画像が浮かび上がる期間を短くすることができ、そのため、残像効果を抑制することができ、映像がぶれるか、又はぼけているように見えることを抑制することができる。また、電流調整回路３８によりＬＥＤ３１への供給電流量をＬＥＤ３１のグループ毎に調整できることから、ＬＥＤ３１をグループ毎に調光でき、バックライト３３の部分的な調光が可能になる。しかも、その部分的な調光を可能にする電流調整回路３８は、点灯タイミングが互いに重ならないグループ３１Ａ〜３１Ｄ間で、共用されることから、電流調整回路３８が１つで済む。そのため、製造コストの低減及び小型化を図ることができる。

また、グループ３１Ａ〜３１Ｄの各々に属するＬＥＤ３１の点灯時に、電流調整回路３８により、ＬＥＤ３１の駆動電流がパルス化され、そのデューティ比が制御されることから、ＬＥＤ３１がパルス状に点灯して、その点灯期間のデューティ比が制御される。そのため、グループ３１Ａ〜３１Ｄの各々に属するＬＥＤ３１の光量をグループ毎に独立して調整することができる。

次に、上記実施形態の一変形例に係るバックライト装置について図６を参照して説明する。図６は、本変形例のバックライト装置の回路構成を示す。同図においては、図４と同一の構成要素に同一の符号を付し、上記実施形態と同一の構成については、説明を省略する。

本変形例のバックライト装置３において、ＬＥＤ３１は、上記実施形態と同じ区分の仕方で、６つのグループ３１Ａ〜３１Ｆにグループ分けされている。スイッチング制御回路３７は、図８のグループ５１Ａ〜５１Ｆをそれぞれグループ３１Ａ〜３１Ｆに置き換えた点灯タイミングで、グループ３１Ａ〜３１ＦのＬＥＤ３１を間欠点灯する。この間欠点灯においては、グループ３１Ａ〜３１Ｆのうち、点灯順が前後であるグループの点灯タイミングが重なる。電流調整回路３８は、グループ３１Ａ〜３１Ｆのうち、点灯タイミングの重ならないグループ同士で共用されており、互いに点灯タイミングが重ならないグループ３１Ａ、３１Ｃ、３１Ｅ用に１つ設けられ、また、互いに点灯タイミングが重ならないグループ３１Ｂ、３１Ｄ、３１Ｆ用に１つ設けられている。

本変形例においても、上記実施形態と同様に、画像表示パネル上の映像のぶれ及びぼけ等を抑制でき、バックライト３３を部分的に調光でき、しかも、製造コストの低減及び小型化を図ることができる。また、上記実施形態と比べて、ＬＥＤ３１が、多くのグループに区分されていることから、各グループ毎のＬＥＤ３１の点灯期間が短くなり、ＬＥＤ３１の長寿命化を図ることができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、バックライト３３は、ＬＥＤ３１が導光板３２の両側方にそれぞれ列状に設けられた両側エッジ型であっても構わず、その場合、両側のＬＥＤ３１は、共通の区分線Ｌ３でグループ分けされる。また、バックライト３３は、ＬＥＤ３１の配置形式が直下型であってもよい。また、電流調整回路３８は、ＬＥＤ３１に供給される電流の波高値を制御し、それにより、ＬＥＤ３１への供給電流量を調整しても構わない。

１ 画像表示装置
２ 画像表示パネル
２ａ 表示画面
３ バックライト装置
３１ ＬＥＤ（発光素子）
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆ グループ
３３ バックライト
３６ 制御回路（制御手段）
３７ スイッチング制御回路（点灯タイミング制御手段）
３８ 電流調整回路（電流調整手段）
３８ａ スイッチ素子
３８ｂ デューティ比制御回路（デューティ比制御手段）
Ｌ１ 走査線
Ｌ２ 表示画面の垂直方向
Ｌ３ 区分線（走査線と平行な線）

Claims (4)

1. 画像表示パネルにその背面側から光を照射するバックライトと、
   前記バックライトを制御する制御手段と、を備え、
   前記バックライトは、前記画像表示パネルの表示画面の垂直方向に沿うように配置された複数の発光素子を有するバックライト装置において、
   前記複数の発光素子は、前記画像表示パネルの走査線と平行な線を基準として複数のグループに区分されており、
   前記制御手段は、前記画像表示パネルの垂直走査に同期させて、前記複数のグループの発光素子を順次、間欠点灯させる点灯タイミング制御手段と、前記発光素子に供給される電流量を前記グループ毎に調整するための電流調整手段と、を有し、
   前記電流調整手段は、前記複数のグループのうち、点灯タイミングの重ならないグループの発光素子間で共用されることを特徴とするバックライト装置。
2. 前記点灯タイミング制御手段は、前記複数のグループの発光素子を、異なるグループに属する発送素子間で点灯タイミングが重ならないように順次点灯させることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記電流調整手段は、前記複数のグループの各々に属する発光素子の点灯期間中に、該グループの発光素子に供給される駆動電流をパルス化し、そのパルスのデューティ比を所定値とするデューティ比制御手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバックライト装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のバックライト装置と、
   前記バックライト装置により光が照射される画像表示パネルと、を備えたことを特徴とする画像表示装置。