JP2013092732A - Backlight device, image display device and method for controlling backlight device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a backlight device which can increase the number of areas capable of individually controlling correspondent light sources without increasing the number of LED packages, and an image display device using the same.SOLUTION: One embodiment of the present invention provides a backlight device used for a display device, which comprises a plurality of LED packages provided corresponding to each of areas in which a display area of the display device is divided into a plurality of areas, a single light guide plate 103 for diffusing emitted light to the divided area corresponding to the LED packages and a backlight control part 601 for controlling lighting of the LED packages, wherein the LED packages 102 include switches for switching LEDs of a plurality of systems connected in parallel and an LED for emitting light, and the backlight control part 601 controls the switches so that the LEDs of the plurality of systems are turned on in each division period obtained by dividing a frame period of the display device.

Description

本発明は、バックライト装置、画像表示装置及びバックライト装置の制御方法に関し、特に、画像表示領域を複数の領域に分割し、個々の領域に対応するバックライトの明るさを個別に制御可能な画像表示装置に関する。   The present invention relates to a backlight device, an image display device, and a control method for the backlight device. In particular, the image display region can be divided into a plurality of regions, and the brightness of the backlight corresponding to each region can be individually controlled. The present invention relates to an image display device.

一般に、表示デバイスとして液晶パネルを用いた液晶表示装置のような非発光型の表示装置では、液晶パネルに画像を形成するためにバックライトにより液晶パネル背面側から光を照射している。液晶表示装置におけるバックライト方式は、直下方式、エッジライト方式の２通りに大別される。直下方式は、液晶パネルの直下に光源となる蛍光管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を配列する方式である。エッジライト方式は、アクリル板等で作成された板状の導光板の端部（エッジ部）に光源となる蛍光管やＬＥＤを配置し、導光板内部での多重反射を利用して面光源とするようにしたものである。   In general, in a non-light-emitting display device such as a liquid crystal display device using a liquid crystal panel as a display device, light is irradiated from the back side of the liquid crystal panel by a backlight in order to form an image on the liquid crystal panel. The backlight method in the liquid crystal display device is roughly classified into two types, a direct method and an edge light method. The direct method is a method in which fluorescent tubes and LEDs (Light Emitting Diodes) serving as light sources are arranged immediately below the liquid crystal panel. In the edge light system, a fluorescent tube or LED serving as a light source is arranged at an end (edge portion) of a plate-shaped light guide plate made of an acrylic plate or the like, and a surface light source is used by using multiple reflections inside the light guide plate. It is what you do.

また最近の液晶表示装置では、コントラスト特性の改善とバックライト電源の省電力のため、表示装置の画像表示面を複数の領域（エリア）に分割し、夫々の分割領域毎に対応する画像信号の特徴量（輝度レベル）に応じて対応する領域のバックライトの明るさを制御する、いわゆるエリア制御（ローカルディミングとも呼ばれる）技術が取り入れられている。エリア制御ではコントラスト向上のため、領域毎の明るさを精度良く制御する必要がある。   Further, in recent liquid crystal display devices, the image display surface of the display device is divided into a plurality of areas (areas) in order to improve the contrast characteristics and save power of the backlight power supply, and the image signal corresponding to each divided area is divided. A so-called area control (also called local dimming) technique for controlling the brightness of a backlight in a corresponding area in accordance with a feature amount (luminance level) is adopted. In area control, it is necessary to accurately control the brightness of each area in order to improve contrast.

また、エリア制御によるコントラスト特性の改善とバックライト電源の省電力効果は、領域数が増えるほど増加する。このため、ＬＥＤパッケージ内の複数のＬＥＤチップの内、必要とされる発光輝度に応じて、発光させるＬＥＤチップの個数を変化させることにより、ＬＥＤパッケージからの光の拡がり方（配光特性）および輝度を制御可能な構造とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。   Further, the improvement of contrast characteristics by area control and the power saving effect of the backlight power source increase as the number of regions increases. For this reason, by changing the number of LED chips that emit light among the plurality of LED chips in the LED package according to the required light emission luminance, the light spreading from the LED package (light distribution characteristics) and A technique has been proposed in which the brightness can be controlled (see, for example, Patent Document 1).

また、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）等の拡散度可変素子を用い、光源から発せられる光の同一面内での輝度を局所的に増減させることで、バックライトの配光特性を変化させる光源装置および光源制御方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。   Also, a light source device that changes the light distribution characteristics of the backlight by locally increasing or decreasing the luminance in the same plane of the light emitted from the light source using a diffusivity variable element such as PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal). And a light source control method has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開２００８−２５０１７４号公報JP 2008-250174 A 特開２００９−１９９８３３号公報JP 2009-199833 A

上述したように、エリア制御による省電力効果を高めるためには、画像表示面の分割数を増やすことが望まれる。ここで、画像表示面の分割に際しては、夫々の分割領域に対応する光源を個別に制御可能であることが前提となる。特許文献１に記載の技術では、表示輝度に応じて発光させるＬＥＤチップを選択することで、配光特性および輝度を変えることが可能となり、斜め視聴時の輝度ムラを防止すると共に、コントラストを向上できる。しかしながら、ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤチップから出る光は、光軸を略中心として分布する配光特性を有している為、該ＬＥＤパッケージが担う領域数を増やすことが出来ない。   As described above, in order to enhance the power saving effect by area control, it is desired to increase the number of divisions of the image display surface. Here, when the image display surface is divided, it is assumed that the light sources corresponding to the respective divided regions can be individually controlled. With the technology described in Patent Document 1, it is possible to change the light distribution characteristics and brightness by selecting an LED chip that emits light according to the display brightness, preventing uneven brightness during oblique viewing and improving contrast. it can. However, since the light emitted from the LED chip in the LED package has a light distribution characteristic distributed about the optical axis, it is not possible to increase the number of regions that the LED package takes.

また、特許文献２に記載の技術では、光源の個数や駆動電流を変えることなく、バックライトの配光特性を変化させることで、光源から出た光を局所的に増加させ、ピーク輝度を得ることが可能である。また、拡散度可変素子を用いることで、擬似的に領域数を増加させることも可能である。しかし、一般的な液晶表示装置に搭載されていない新たな部材である、拡散度可変素子が必要なことから、製品コストが上がる懸念がある。また、疑似的に領域数を増加させるものであり、上述したように、夫々の分割領域に対応する光源を個別に制御可能なものではない。   In the technique described in Patent Document 2, the light distribution characteristic of the backlight is changed without changing the number of light sources and the drive current, thereby locally increasing the light emitted from the light source and obtaining the peak luminance. It is possible. In addition, the number of regions can be increased in a pseudo manner by using a variable diffusivity element. However, there is a concern that the product cost may increase because a diffusion variable element, which is a new member that is not mounted on a general liquid crystal display device, is required. Further, the number of areas is increased in a pseudo manner, and as described above, the light sources corresponding to the respective divided areas cannot be individually controlled.

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ＬＥＤパッケージ数を増やさずに、対応する光源を個別に制御可能な領域数を増加させることが可能なバックライト装置およびそれを用いた画像表示装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a backlight device and an image display device using the backlight device capable of increasing the number of regions in which the corresponding light sources can be individually controlled without increasing the number of LED packages. The purpose is to obtain.

上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、表示装置に用いられるバックライト装置であって、表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して設けられる複数のＬＥＤパッケージと、ＬＥＤパッケージから照射された光を、夫々のＬＥＤパッケージが対応する分割エリアの全体に拡散させる単一導光板１０３及び反射板３００と、ＬＥＤパッケージを点灯制御するバックライト制御部６０１とを含み、ＬＥＤパッケージ１０２は、並列に接続された複数系統のＬＥＤと、複数系統のＬＥＤのうち、発光させるＬＥＤを切り替えるスイッチとを含み、分割エリアは、ＬＥＤの系統の数と同一の数のサブエリアに更に分割され、ＬＥＤの系統のいずれかと対応しており、反射板３００は、複数系統のＬＥＤ夫々から照射された光を、夫々のＬＥＤの系統が対応するサブエリアに導き、バックライト制御部６０１は、表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に複数系統のＬＥＤが点灯されるようにスイッチを制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention is a backlight device used in a display device, and includes a plurality of LEDs provided corresponding to each of divided areas into which the display range of the display device is divided into a plurality. A package, a single light guide plate 103 and a reflecting plate 300 for diffusing light emitted from the LED package to the entire divided area corresponding to each LED package, and a backlight control unit 601 for controlling lighting of the LED package The LED package 102 includes a plurality of LEDs connected in parallel and a switch for switching an LED to emit light among the plurality of LEDs, and the divided area has the same number of subs as the number of the LED systems. It is further divided into areas and corresponds to one of the LED systems, and the reflector 300 is irradiated from each of the plurality of LED systems. The backlight control unit 601 controls the switches so that the LEDs of a plurality of systems are turned on for each divided period obtained by dividing the frame period of the display device. It is characterized by that.

また、本発明の他の態様は、画像表示装置であって、上記バックライト装置を含むことを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided an image display device including the backlight device.

また、本発明の更に他の態様は、表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して複数設けられ、並列に接続された複数系統のＬＥＤ及び複数系統のＬＥＤのうち、発光させるＬＥＤを切り替えるスイッチを含む複数のＬＥＤパッケージ１０２と、ＬＥＤパッケージから照射された光を、夫々のＬＥＤパッケージが対応する分割エリアの全体に拡散させる単一導光板１０３及び反射板３００とを含み、分割エリアが、ＬＥＤの系統の数と同一の数のサブエリアに更に分割され、ＬＥＤの系統のいずれかと対応しており、反射板３００が、複数系統のＬＥＤ夫々から照射された光を、夫々のＬＥＤの系統が対応するサブエリアに導くバックライト装置の制御方法であって、表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に複数系統のＬＥＤが点灯されるようにスイッチを制御することを特徴とする。   Further, according to another aspect of the present invention, a plurality of LEDs and a plurality of LEDs connected in parallel are provided corresponding to each of the divided areas in which the display range of the display device is divided into a plurality of areas. A plurality of LED packages 102 including a switch for switching LEDs to emit light, and a single light guide plate 103 and a reflecting plate 300 for diffusing light emitted from the LED packages to the entire divided area corresponding to each LED package. The divided area is further divided into the same number of sub-areas as the number of LED systems, corresponding to any of the LED systems, and the reflector 300 irradiates light emitted from each of the plurality of LED systems. A method of controlling a backlight device that leads to a corresponding sub-area of each LED system, and is provided for each divided period obtained by dividing the frame period of the display device. And controls the switch to integrate the LED is turned on.

本発明により、ＬＥＤパッケージ数を増やさずに、対応する光源を個別に制御可能な領域数を増加させることが可能なバックライト装置およびそれを用いた画像表示装置を得ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain a backlight device and an image display device using the backlight device capable of increasing the number of regions where the corresponding light sources can be individually controlled without increasing the number of LED packages.

本発明の実施形態に係るバックライト装置を示す正面図である。It is a front view which shows the backlight apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージの示す図である。It is a figure which shows the LED package which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る１つのエリアに対応するバックライト装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the backlight apparatus corresponding to one area which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る単一導光板及び反射板による光の反射態様を示す図である。It is a figure which shows the reflection aspect of the light by the single light-guide plate and reflection plate which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る単一導光板及び反射板による光の反射態様を示す図である。It is a figure which shows the reflection aspect of the light by the single light-guide plate and reflection plate which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージの回路構成例を示す図である。It is a figure which shows the circuit structural example of the LED package which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image display apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るヒストグラムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the histogram which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る発光量情報の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the light emission amount information which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る発光制御のタイミングチャートである。It is a timing chart of light emission control concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る黒帯領域を含む画面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the screen containing the black belt area | region which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る発光制御のタイミングチャートである。It is a timing chart of light emission control concerning other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態に係るバックライト装置を示す正面図である。It is a front view which shows the backlight apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る１つのエリアに対応するバックライト装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the backlight apparatus corresponding to one area which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る比較拡散光学部材による光の拡散態様を示す図である。It is a figure which shows the spreading | diffusion aspect of the light by the comparison diffusion optical member which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る画像表示装置に用いるバックライト装置を模式的に示す正面図である。図１においては、バックライト装置が搭載される画像表示装置の表示面から見たバックライト装置の状態を示している。本実施形態に係るバックライト装置１００はエッジライト方式のバックライト装置であり、導光板１０１、ＬＥＤパッケージ１０２、単一導光板１０３を含む。図１に示すように、本実施形態に係るバックライト装置において、表示装置の表示面に対応する面、即ちバックライト光の照射面は、表示面を複数の領域に分割した分割領域に対応するエリアＡに夫々分割されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view schematically showing a backlight device used in the image display apparatus according to the present embodiment. FIG. 1 shows the state of the backlight device as viewed from the display surface of the image display device on which the backlight device is mounted. The backlight device 100 according to this embodiment is an edge light type backlight device, and includes a light guide plate 101, an LED package 102, and a single light guide plate 103. As shown in FIG. 1, in the backlight device according to the present embodiment, the surface corresponding to the display surface of the display device, that is, the backlight light irradiation surface corresponds to a divided region obtained by dividing the display surface into a plurality of regions. Each area is divided into areas A.

導光板１０１はアクリル材などにより構成されており、上述した夫々のエリアＡに対応する単一導光板１０３がマトリクス状に複数配置されて構成されている。本実施形態における単一導光板１０３は、８列４行で３２個配置されている。尚、本実施例において導光板１０１はエリア毎に分割された単一導光板１０３を組み合わせて構成する構造として説明するが、一体構造であっても良い。   The light guide plate 101 is made of an acrylic material or the like, and a plurality of single light guide plates 103 corresponding to the respective areas A described above are arranged in a matrix. In the present embodiment, 32 single light guide plates 103 are arranged in 8 columns and 4 rows. In the present embodiment, the light guide plate 101 is described as a structure configured by combining a single light guide plate 103 divided for each area, but may be an integral structure.

夫々の単一導光板１０３の端部にはＬＥＤパッケージ１０２が配置されている。ＬＥＤパッケージ１０２の照射光は、ＬＥＤパッケージ１０２が配置されている単一導光板１０３の端部から単一導光板内部に向かって照射される。即ち、ＬＥＤパッケージ１０２は、分割エリアであるエリアＡ夫々に対応して複数設けられている。また、図１の場合では、光軸方向は図面下方から図面上方へ向かう方向である。以下、図面水平方向をＸ方向、図面垂直方向をＹ方向とする。   An LED package 102 is disposed at the end of each single light guide plate 103. The irradiation light of the LED package 102 is irradiated from the end portion of the single light guide plate 103 where the LED package 102 is disposed toward the inside of the single light guide plate. That is, a plurality of LED packages 102 are provided corresponding to each of the areas A that are divided areas. In the case of FIG. 1, the optical axis direction is a direction from the lower side of the drawing to the upper side of the drawing. Hereinafter, the horizontal direction in the drawing is defined as the X direction, and the vertical direction in the drawing is defined as the Y direction.

夫々のエリアＡは、図１に示すように、ＬＥＤパッケージ１０２が配置された端から遠い方のサブエリアＡ_１と、ＬＥＤパッケージ１０２が配置された端に近い方のサブエリアＡ_２とに更に分割される。換言すると、サブエリアＡ_１、Ａ_２は、各エリアを光軸方向に対し垂直となる直線で略二等分したエリアである。つまり、一つのエリアＡは二つのサブエリアＡ_１、Ａ_２から構成される。 As shown in FIG. 1, each area A is further divided into a sub-area A ₁ far from the end where the LED package 102 is arranged and a sub-area A ₂ near the end where the LED package 102 is arranged. Divided. In other words, the sub-areas A ₁ and A ₂ are areas obtained by dividing each area into two substantially equal parts by a straight line perpendicular to the optical axis direction. That is, one area A is composed of two sub-areas A ₁ and A ₂ .

図２（ａ）、（ｂ）は、図１のＬＥＤパッケージ１０２およびＬＥＤ点灯時の配光特性の一例を示す模式図である。ＬＥＤパッケージ１０２内には、複数個のＬＥＤチップが光源素子として実装されており、各ＬＥＤチップは系統毎に直列に接続されている。つまり、図２ではＬＥＤチップ２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂの４つのＬＥＤチップが実装されており、ＬＥＤ系統２０１ではＬＥＤチップ２０１ａと２０１ｂが直列に、ＬＥＤ系統２０２ではＬＥＤチップ２０２ａと２０２ｂが直列に接続されている。尚、図２（ａ）、（ｂ）においては、ＬＥＤパッケージ１０２を光の照射方向、即ち光軸方向から見た状態を示している。また、図２（ａ）、（ｂ）においては、ＬＥＤチップが発光している状態を斜線を付して示している。   FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams illustrating an example of the light distribution characteristics when the LED package 102 of FIG. 1 and the LED are turned on. A plurality of LED chips are mounted as light source elements in the LED package 102, and each LED chip is connected in series for each system. That is, in FIG. 2, four LED chips 201a, 201b, 202a, and 202b are mounted. In the LED system 201, the LED chips 201a and 201b are in series, and in the LED system 202, the LED chips 202a and 202b are in series. It is connected. 2A and 2B show a state in which the LED package 102 is viewed from the light irradiation direction, that is, the optical axis direction. Moreover, in FIG. 2 (a), (b), the state which the LED chip is light-emitting is shown with the oblique line.

ＬＥＤパッケージ１０２は配光制御端子２０３を有している。図２（ａ）に示す様に、配光制御端子２０３をＬｏｗレベル（０電位）とした場合は、ＬＥＤ系統２０２が発光する。また、図２（ｂ）に示す様に、配光制御端子２０３をＨｉｇｈレベル（０電位より大きい任意の電位）とした場合は、ＬＥＤ系統２０１が発光する。このように、本実施形態に係るＬＥＤパッケージ１０２は、配光制御端子２０３への入力に応じてＬＥＤ系統２０１およびＬＥＤ系統２０２のいずれかが発光する。   The LED package 102 has a light distribution control terminal 203. As shown in FIG. 2A, when the light distribution control terminal 203 is set to a low level (0 potential), the LED system 202 emits light. As shown in FIG. 2B, the LED system 201 emits light when the light distribution control terminal 203 is at a high level (an arbitrary potential greater than 0 potential). As described above, in the LED package 102 according to the present embodiment, either the LED system 201 or the LED system 202 emits light according to the input to the light distribution control terminal 203.

そして、図２（ａ）に示すように、配光制御端子２０３をＬｏｗレベルとし、ＬＥＤ系統２０２が発光する場合、エリア下端近傍、即ちＬＥＤパッケージ１０２が配置された側のエリアＡ_２を中心とする配光特性となる。また、図２（ｂ）に示すように、配光制御端子２０３をＨｉｇｈレベルとし、ＬＥＤ系統２０１が発光する場合、エリア上端、即ちＬＥＤパッケージ１０２から遠い側のサブエリアＡ_１を中心とする配光特性となる。即ち、夫々のサブエリアＡ_１、Ａ_２は、ＬＥＤパッケージ１０２に含まれるＬＥＤ系統のいずれかと対応している。 Then, as shown in FIG. 2 (a), the light distribution control terminal 203 to Low level, and the center case, the area near the lower end, i.e. the area _{A 2} of the LED package 102 is arranged side LED system 202 emits light Light distribution characteristics. Further, as shown in FIG. 2 (b), the light distribution control terminal 203 to High level, if the LED system 201 emits light, a central area upper, i.e. the sub-area _{A 1} remote from the LED package 102 distribution Light characteristics. That is, each of the sub areas A ₁ and A ₂ corresponds to one of the LED systems included in the LED package 102.

つまり、ＬＥＤパッケージ１０２は、配光制御端子により配光特性が現れる位置を変化させることが可能である。言い換えると、１つのＬＥＤパッケージ１０２で、エリア内をエリア上端側およびエリア下端側の２つのサブエリアＡ_１、Ａ_２に分割して制御することが可能となる。尚、このような配光特性は、単一導光板１０３とＬＥＤパッケージ１０２の配置との関係により可能となる。即ち、単一導光板１０３は、ＬＥＤパッケージ１０２の夫々のＬＥＤ系統から照射された光を、主に、夫々のＬＥＤ系統が対応しているサブエリアに導く。 That is, the LED package 102 can change the position where the light distribution characteristic appears by the light distribution control terminal. In other words, with one LED package 102, the area can be divided into _two sub-areas A ₁ and A ₂ on the upper end side and the lower end side of the area. Such a light distribution characteristic is made possible by the relationship between the arrangement of the single light guide plate 103 and the LED package 102. That is, the single light guide plate 103 mainly guides light emitted from each LED system of the LED package 102 to a sub-area corresponding to each LED system.

次に、配光特性を変化させる方法について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、本発明のバックライト装置における１つのエリアＡを示す図であり、図２（ａ）、（ｂ）の切断線ＢＢ´における断面図である。図３に示すように、１つのエリアＡは、ＬＥＤパッケージ１０２および単一導光板１０４にて構成され、ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤ系統２０１および２０２は、図３における上下方向、即ち、バックライト装置によるバックライト光の照射方向に離れて配置されている。   Next, a method for changing the light distribution characteristic will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a view showing one area A in the backlight device of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the cutting line BB ′ in FIGS. 2 (a) and 2 (b). As shown in FIG. 3, one area A is configured by the LED package 102 and the single light guide plate 104, and the LED systems 201 and 202 in the LED package are in the vertical direction in FIG. 3, that is, by the backlight device. They are arranged apart from each other in the direction of backlight light irradiation.

図３に示すように、１つのエリアＡにおいては、ＬＥＤパッケージ１０２内の各ＬＥＤ系統２０１および２０２から照射された光が単一導光板１０３のエッジ部分に入射し、導光板内で多重反射されて、図中の単一導光板１０３上部、即ち、画像表示装置の表示面と平行な面に照射される。これにより、バックライト装置は、面状に光を取り出す面光源として用いられる。光の取り出し効率を上げる為、単一導光板１０３下面には反射板３００が設けられている。尚、反射板３００は、白色セラミックのような拡散性を有するものやミラーに代表される鏡面性を有するもので構成される。   As shown in FIG. 3, in one area A, the light emitted from the LED systems 201 and 202 in the LED package 102 enters the edge portion of the single light guide plate 103 and is multiple-reflected in the light guide plate. Then, the light is irradiated on the upper part of the single light guide plate 103 in the drawing, that is, on the surface parallel to the display surface of the image display device. Thereby, a backlight apparatus is used as a surface light source which takes out light planarly. In order to increase the light extraction efficiency, a reflector 300 is provided on the lower surface of the single light guide plate 103. The reflecting plate 300 is made of a diffusive material such as white ceramic or a mirror surface represented by a mirror.

ここで、単一導光板１０３下面及び反射板３００は、ＬＥＤパッケージ１０２内の各ＬＥＤ系統２０１、２０２夫々から、単一導光板１０３へ入射する光を異なる配光特性にする為に、湾曲した形状を有している。図４（ａ）、（ｂ）を用いて、単一導光板１０３下面及び反射板３００の湾曲した形状について説明する。図４（ａ）は、単一導光板１０３内での光の導光状態を示す模式図である。図３と同様に、横軸をＹ方向、縦軸をＺ方向とし、単一導光板１０３のエッジ部分をＹ方向の０、ＬＥＤパッケージの下端部分をＺ方向の０としている。   Here, the lower surface of the single light guide plate 103 and the reflection plate 300 are curved in order to change the light incident on the single light guide plate 103 from the LED systems 201 and 202 in the LED package 102 to have different light distribution characteristics. It has a shape. The curved shape of the lower surface of the single light guide plate 103 and the reflection plate 300 will be described with reference to FIGS. FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a light guide state in the single light guide plate 103. As in FIG. 3, the horizontal axis is the Y direction, the vertical axis is the Z direction, the edge portion of the single light guide plate 103 is 0 in the Y direction, and the lower end portion of the LED package is 0 in the Z direction.

単一導光板１０３下面、即ち、反射板３００の形状をｚ＝ｆ（ｙ）とし、単一導光板１０３上面の位置をｚ＝Ｓとし、ｚ＝Ｍの位置から入射角θ１で入射した光について考える。入射した光は点Ａ（ｙ＝ｑ_１）において反射され、点Ｐに到達する。ここで、点Ａにおける反射面は、ｆ（ｙ）を微分した値により求まり、Ｙ軸方向に対して、図４（ａ）に示すθ２の角度を有する反射面となる。つまり以下の式（１）の関係が存在する。

The bottom surface of the single light guide plate 103, that is, the shape of the reflector 300 is z = f (y), the top surface of the single light guide plate 103 is z = S, and the light incident at an incident angle θ1 from the position z = M. think about. The incident light is reflected at point A (y = q ₁ ) and reaches point P. Here, the reflection surface at the point A is obtained by a value obtained by differentiating f (y), and becomes a reflection surface having an angle θ2 shown in FIG. 4A with respect to the Y-axis direction. That is, there is a relationship of the following formula (1).

また、点ＰのＹ方向の位置を求めると以下の式（２）となる。

Further, when the position of the point P in the Y direction is obtained, the following equation (2) is obtained.

ここで、ＬＥＤ系統２０２について考える。反射面が直線である場合、即ち、境界条件をｆ（０）＝０、ｆ（Ｌ）＝Ｓとし、ｙの全範囲について傾きが一定である場合について、θ_１＝０としてＰの値を求めると、以下の式（３）のようになる。

Here, the LED system 202 is considered. When the reflecting surface is a straight line, that is, when the boundary conditions are f (0) = 0, f (L) = S, and the slope is constant over the entire range of y, the value of P is set as θ ₁ = 0. If it calculates | requires, it will become like the following formula | equation (3).

上記式（３）より、反射面が直線である場合、点Ｐは、Ｍがどのような値であっても、即ち、ＬＥＤの光源の位置がＺ方向のどの位置にあっても、常にＬ／２より大きな値となり、エリア下端、即ち、ＬＥＤパッケージ１０２側のサブエリアＡ_２を中心とした配光特性を持たせることができない。そこで、単一導光板１０３下面及び反射板３００の形状であるＺ＝ｆ（ｙ）を図３に示すように湾曲した形状とすることにより、ＬＥＤ系統２０２にエリアＡにおけるＬＥＤパッケージ１０２が配置された側の端部近傍であるサブエリアＡ_２を中心とする配光特性を得ることを可能としている。特に図３における領域Ｄ、即ち、Ｙ方向におけるサブエリアＡ_２の中心部分においては、ｆ（ｙ）の微分した値が０から急峻に大きくなった後、徐々に小さくなるようにすることは、本実施形態に係る特徴の１つである。 From the above equation (3), when the reflecting surface is a straight line, the point P is always L regardless of the value of M, that is, regardless of the position of the light source of the LED in the Z direction. / 2 becomes a value larger than, the area lower end, i.e., it is impossible to have a light distribution characteristic around the sub-area a ₂ of the LED package 102 side. Therefore, the LED package 102 in the area A is arranged in the LED system 202 by making Z = f (y), which is the shape of the lower surface of the single light guide plate 103 and the reflecting plate 300, into a curved shape as shown in FIG. it is made possible to obtain a light distribution characteristic centered subarea a ₂ has an end portion near the rear. In particular, in the region D in FIG. 3, that is, in the central portion of the sub-area A ₂ in the Y direction, the differentiated value of f (y) increases sharply from 0 and then gradually decreases. This is one of the features according to the present embodiment.

次に、ＬＥＤ系統２０１からの入射角について図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ｂ）は、異なる２点から入射角の絶対値が等しい光が、同一反射面にて反射される模式図である。点Ｎからある入射角θ_３で入射した光は、点Ｂにおける反射面にて反射され、点Ｐ_１に到達する。一方、点ＮよりもＺ方向において低い位置にある点Ｍから入射角θ_３で入射した光は、同じ点Ｂにおける反射面にて反射され、点Ｐ_２に到達する。ここで、点ＮはＬＥＤ系統２０１の光源位置を示し、点ＭはＬＥＤ系統２０２の光源位置を示す。点Ｎからの入射角及び点Ｍからの入射角であるθ_３は絶対値を示している。この場合、点Ｐ_１と点Ｐ_２の間にはＰ１＜Ｐ２の関係がある。 Next, the incident angle from the LED system 201 will be described with reference to FIG. FIG. 4B is a schematic diagram in which light having the same absolute value of the incident angle is reflected from the same reflecting surface from two different points. Light incident from the point N at an incident angle θ ₃ is reflected by the reflecting surface at the point B and reaches the point P ₁ . Meanwhile, the light incident at an incident angle theta ₃ from point M in the lower position in the Z direction than the point N, is reflected by the reflection surface at the same point B, and reaches point P _2. Here, the point N indicates the light source position of the LED system 201, and the point M indicates the light source position of the LED system 202. The incident angle from the point N and the incident angle from the point M, θ ₃ , indicate absolute values. In this case, a relationship of P1 <P2 between the point _{P 1} and point _{P 2.}

上述したように、本実施形態においては、ＬＥＤ系統２０１はサブエリアＡ_１に対応させ、ＬＥＤ系統２０２はサブエリアＡ_２に対応させる。これに対して、図４（ｂ）に示す状態では、ＬＥＤ系統２０１に対応する点Ｎからの照射光がＬＥＤ系統２０２に対応する点Ｍからの照射光よりも、ＬＥＤパッケージ１０２側に到達しており、好ましくない。 As described above, in the present embodiment, LED system 201 in correspondence with the sub-area _{A 1,} LED line 202 correspond to the sub-area _{A 2.} On the other hand, in the state shown in FIG. 4B, the irradiation light from the point N corresponding to the LED system 201 reaches the LED package 102 side more than the irradiation light from the point M corresponding to the LED system 202. This is not preferable.

つまり、ＬＥＤパッケージ１０２から遠い側のサブエリアＡ_１を中心とする配光特性を得たいＬＥＤ系統２０１（点Ｎからの入射角に相当）からの光と、ＬＥＤパッケージ１０２に近い側のサブエリアＡ_２を中心とする配光特性を得たいＬＥＤ系統２０２（点Ｍからの入射角に相当）からの光とが、同一の反射面に達して反射されることがないように構成することが好ましい。これは、図４（ｂ）における線分ＭＮの二等分線上に反射面が存在しないように構成することを意味する。 That is, the light from the LED system 201 (corresponding to the incident angle from the point N) for which light distribution characteristics centered on the subarea A ₁ far from the LED package 102 and the subarea on the side close to the LED package 102 are obtained. that the light from the LED system 202 is desired to be obtained light distribution characteristic centered at a ₂ (corresponding to the angle of incidence from point M) constitutes so as not to be reflected reaches the same reflective surface preferable. This means that the reflection surface does not exist on the bisector of the line segment MN in FIG.

このような構成は、ＬＥＤ系統２０１から照射される光の照射角を、ＬＥＤ系統２０２から照射される光の照射角よりも狭くし、夫々から照射される光が、同一地点に達しないように反射板３００の形状、即ちｚ＝ｆ（ｙ）の形状を構成することにより可能である。ここで、ＬＥＤ系統２０１とＬＥＤ系統２０２として照射角を異ならせるのは、照射角が狭い方が、両者から照射される光が同一地点に達しないようにする上で有利だからである。他方、ＬＥＤ系統２０２から照射された光をＬＥＤパッケージ１０２に近い側のサブエリアＡ_２の全面に拡散させるためには、ある程度の照射角が必要なため、ＬＥＤ系統２０２の照射角を可能な限り広くする必要があるからである。 Such a configuration makes the irradiation angle of the light emitted from the LED system 201 narrower than the irradiation angle of the light emitted from the LED system 202 so that the light emitted from each does not reach the same point. This is possible by configuring the shape of the reflector 300, that is, the shape of z = f (y). Here, the reason why the irradiation angles are different between the LED system 201 and the LED system 202 is that a narrower irradiation angle is advantageous in preventing light emitted from both from reaching the same point. On the other hand, in order to diffuse the light emitted from the LED system 202 side on the entire surface of the sub-area A ₂ close to the LED package 102, because it requires a certain degree of illumination angle, as far as possible the irradiation angle of the LED system 202 This is because it needs to be wide.

図５（ａ）、（ｂ）は、各ＬＥＤ系統が発光した際の模式図である。上述の通り、図５（ａ）は光の放射角度分布が小さいＬＥＤ系統２０１から、図５（ｂ）は光の放射角度分布が大きいＬＥＤ系統２０２から出た光の模式図を示している。図５に示すように、光学部材である単一導光板１０３及び反射板３００により、光源部であるＬＥＤパッケージ１０２から照射された光が、エリアＡ全体に拡散される。また、このような夫々のサブエリアと夫々のＬＥＤ系統とを対応させた配光特性は、図５（ｂ）に示すように、サブエリアＡ２の中心を含む範囲において、反射板３００の傾きが急峻となることによって実現される。   FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams when each LED system emits light. As described above, FIG. 5A is a schematic diagram of light emitted from the LED system 201 having a small light emission angle distribution, and FIG. 5B is a schematic view of light emitted from the LED system 202 having a large light emission angle distribution. As shown in FIG. 5, the light emitted from the LED package 102 as the light source unit is diffused over the entire area A by the single light guide plate 103 and the reflection plate 300 as the optical members. In addition, the light distribution characteristic in which each of the sub-areas and each of the LED systems is associated with each other has an inclination of the reflector 300 in a range including the center of the sub-area A2, as shown in FIG. Realized by being steep.

次に、ＬＥＤパッケージ１０２内のＬＥＤチップ２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂを点灯制御する回路構成について、図６を用いて説明する。図６に示すように、ＬＥＤパッケージ１０２は、ＬＥＤ系統２０１（ＬＥＤチップ２０１ａおよび２０１ｂ）、ＬＥＤ系統２０２（ＬＥＤチップ２０２ａおよび２０２ｂ）、スイッチＳ１、スイッチＳ２、反転回路６０２を備えている。ＬＥＤパッケージ１０２全体におけるアノード側には電源部６００が接続され、カソード側はスイッチＳ３に接続され、配光制御端子２０３はバックライト制御部６０１に接続される。   Next, a circuit configuration for controlling the lighting of the LED chips 201a, 201b, 202a, and 202b in the LED package 102 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the LED package 102 includes an LED system 201 (LED chips 201a and 201b), an LED system 202 (LED chips 202a and 202b), a switch S1, a switch S2, and an inverting circuit 602. The power supply unit 600 is connected to the anode side of the entire LED package 102, the cathode side is connected to the switch S3, and the light distribution control terminal 203 is connected to the backlight control unit 601.

スイッチＳ１およびスイッチＳ２は、反転回路６０２により、配光制御端子２０３の入力に応じて、いずれかがＯＮした場合、片方をＯＦＦする構成である。つまり、スイッチＳ１がＯＮ状態の時、スイッチＳ２はＯＦＦ状態であり、スイッチＳ１がＯＦＦ状態の時は、スイッチＳ２はＯＮ状態である。バックライト制御部６０１は、配光制御端子２０３を制御することにより、発光させるＬＥＤ系統を選択し、スイッチＳ３をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することで発光量を調整する機能を有する点灯制御部である。即ち、本実施形態においては、スイッチＳ１、スイッチＳ２及び反転回路６０２が、発光させる光源素子の系統を切り替える切り替え部として機能する。   The switch S1 and the switch S2 are configured to turn off one of the switches S1 and S2 when one of them is turned on by the inverting circuit 602 according to the input of the light distribution control terminal 203. That is, when the switch S1 is in the ON state, the switch S2 is in the OFF state, and when the switch S1 is in the OFF state, the switch S2 is in the ON state. The backlight control unit 601 selects a LED system to emit light by controlling the light distribution control terminal 203, and controls the switch S3 by PWM (Pulse Width Modulation) to control the light emission amount. It is. That is, in the present embodiment, the switch S1, the switch S2, and the inverting circuit 602 function as a switching unit that switches the system of light source elements that emit light.

尚、スイッチをＭＯＳ−ＦＥＴで記載したが、バイポーラトランジスタ等のスイッチング素子であればいずれでも良い。また、反転回路６０２も、ＣＭＯＳ回路等の入力に応じたインバータ動作をする構成であればいずれでも良い。また、図６では一つのＬＥＤパッケージ１０２を点灯制御する回路構成を示したが、該構成に限定されるものではない。つまり、各エリア１０３に複数のＬＥＤパッケージを直列に接続してもよい。また、複数のＬＥＤパッケージを直列に接続する場合は、少なくともひとつのＬＥＤパッケージに配光制御端子２０３を有すればよいことは、言うまでも無い。   Although the switch is described as a MOS-FET, any switching element such as a bipolar transistor may be used. Further, the inverting circuit 602 may have any configuration as long as it performs an inverter operation corresponding to an input of a CMOS circuit or the like. Further, FIG. 6 shows a circuit configuration for controlling lighting of one LED package 102, but the configuration is not limited thereto. That is, a plurality of LED packages may be connected to each area 103 in series. Needless to say, when a plurality of LED packages are connected in series, the light distribution control terminals 203 need only be provided in at least one LED package.

上記構成によれば、ＬＥＤパッケージ１０２は、配光制御端子により発光するＬＥＤ系統が切り替えられることにより、配光特性が現れる位置をサブエリアＡ_１、サブエリアＡ_２で変化させることが可能である。これにより、同一ＬＥＤパッケージで、エリアＡ内をサブエリアＡ_１、サブエリアＡ_２の２つのサブエリアに分割して制御することが可能となる。 According to the above configuration, the LED package 102 can change the position where the light distribution characteristic appears in the sub-area A ₁ and the sub-area A ₂ by switching the LED system that emits light by the light distribution control terminal. . Thereby, it is possible to control the area A by dividing the area A into _two sub areas A ₁ and A _{2 in} the same LED package.

次に、上記したバックライト装置１００を備える画像表示装置について説明する。図７は、本実施例における画像表示装置のブロック構成図である。画像表示装置は、画像フレーム受信部７００と、ヒストグラム検出部７０１と、バックライト発光量決定部７０２と、バックライト制御部６０１と、バックライト部７０３と、バックライト輝度分布算出部７０４と、画像信号補正部７０５と、液晶制御部７０６と、液晶パネル７０７とを有して構成されている。バックライト部７０３は、前記図１におけるバックライト装置１００が対応し、複数の単一導光板１０３を配置して構成する導光板１０１と、ＬＥＤパッケージ１０２により構成される。   Next, an image display device including the above-described backlight device 100 will be described. FIG. 7 is a block diagram of the image display apparatus in the present embodiment. The image display apparatus includes an image frame reception unit 700, a histogram detection unit 701, a backlight emission amount determination unit 702, a backlight control unit 601, a backlight unit 703, a backlight luminance distribution calculation unit 704, an image The signal correction unit 705, the liquid crystal control unit 706, and the liquid crystal panel 707 are configured. The backlight unit 703 corresponds to the backlight device 100 in FIG. 1 and includes a light guide plate 101 including a plurality of single light guide plates 103 and an LED package 102.

次に、画像表示装置の全体動作を説明する。画像フレーム受信部７００が受信した画像フレーム信号は、ヒストグラム検出部７０１ならびに画像信号を補正するための画像信号補正部７０５へ送出される。ヒストグラム検出部７０１は、入力された画像フレーム信号を画面内のサブエリア毎に分解し、図８に示すように、画素毎の輝度情報を基に各サブエリアにおける輝度分布（すなわち、複数の輝度範囲に分けてそれぞれに含まれる画素がどれだけ存在するか）を示すヒストグラムを検出し、バックライト発光量決定部７０２に送出する。図８に示すように、本実施形態に係るヒストグラム検出部７０１は、所定の範囲毎に分割された輝度範囲と、夫々の輝度範囲に含まれる輝度を有する画素の個数とが関連付けられた情報を生成する。   Next, the overall operation of the image display apparatus will be described. The image frame signal received by the image frame receiving unit 700 is sent to the histogram detection unit 701 and the image signal correction unit 705 for correcting the image signal. The histogram detection unit 701 decomposes the input image frame signal for each sub-area in the screen, and as shown in FIG. 8, the luminance distribution (that is, a plurality of luminances) in each sub-area based on the luminance information for each pixel. A histogram indicating how many pixels are included in each of the ranges is detected and sent to the backlight emission amount determination unit 702. As illustrated in FIG. 8, the histogram detection unit 701 according to the present embodiment displays information in which the luminance range divided for each predetermined range and the number of pixels having luminance included in each luminance range are associated. Generate.

バックライト発光量決定部７０２は、ヒストグラム検出結果とサブエリア１０５に対応するＬＥＤ系統の発光量との関係を示す情報（以降、発光量情報とする）を参照し、上述したヒストグラム検出結果に基づいて各サブエリアに対応するＬＥＤ系統の発光量を一次決定する。ここで、上記発光量情報は、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め保存されている。   The backlight emission amount determination unit 702 refers to information indicating the relationship between the histogram detection result and the emission amount of the LED system corresponding to the subarea 105 (hereinafter referred to as emission amount information), and is based on the above-described histogram detection result. Thus, the light emission amount of the LED system corresponding to each sub-area is primarily determined. The light emission amount information is stored in advance in a ROM (Read Only Memory) or the like (not shown).

このように一次決定された各サブエリア１０５の発光量は、二次元的なフィルタ処理が施され、バックライト制御部６０１にならびにバックライト輝度分布算出部７０４に送出される。ここで、二次元的なフィルタ処理とは、サブエリア１０５間の輝度差が任意の一定の比率以下にならないよう制御することである。   The light emission amount of each sub-area 105 that is primarily determined in this way is subjected to a two-dimensional filter process, and is sent to the backlight control unit 601 and the backlight luminance distribution calculation unit 704. Here, the two-dimensional filtering process is to perform control so that the luminance difference between the sub-areas 105 does not become an arbitrary fixed ratio or less.

ここで、画素毎の輝度情報とは、画像フレーム信号の各画素における最大階調値もしくは階調値から求める液晶パネル上の輝度値である。ヒストグラム検出結果とは、サブエリア内において輝度情報値の頻度を検出し、輝度情報値の頻度上位５％から最大値（最大輝度情報値）までの任意の値を指す。すなわち、各サブエリアにおいて実質的に最大階調（輝度）となる最大階調情報を検出する。   Here, the luminance information for each pixel is a luminance value on the liquid crystal panel obtained from the maximum gradation value or gradation value in each pixel of the image frame signal. The histogram detection result indicates an arbitrary value from the top 5% of the luminance information value frequency to the maximum value (maximum luminance information value) by detecting the frequency of the luminance information value in the sub-area. That is, the maximum gradation information that is substantially the maximum gradation (luminance) in each sub-area is detected.

また、ヒストグラム検出結果とこれに対応するＬＥＤ系統の発光量との関係を表す発光量情報のテーブルでは、図９に示すように、最大階調（輝度）が小さいサブエリア１０５では対応するＬＥＤ系統の発光量を小さく設定する。ここで、本実施形態においては、図９に示すように、発光期間のＤｕｔy比によって発光量を制御する。テーブルは予め数種類用意しておき、ユーザが設定する映像モード、入力される映像の映像ジャンル情報、周囲照度、周囲温度、人の有無、人の視聴位置等で切り替えて使用してもよい。   Further, in the light emission amount information table showing the relationship between the histogram detection result and the light emission amount of the LED system corresponding to the histogram detection result, as shown in FIG. 9, the LED system corresponding to the sub-area 105 having a small maximum gradation (luminance). Set the amount of light emitted from the to small. Here, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the light emission amount is controlled by the duty ratio of the light emission period. Several types of tables may be prepared in advance, and may be switched and used depending on the video mode set by the user, video genre information of the input video, ambient illuminance, ambient temperature, presence / absence of a person, viewing position of a person, and the like.

バックライト制御部６０１は、バックライト発光量決定部７０２で決定された発光量を受け、バックライト部７０３内のＬＥＤパッケージ１０２を点灯制御する。つまり、前述の通り、配光制御端子２０３とＬＥＤ系統（２０１および２０２）を駆動するスイッチＳ３をＰＷＭ制御することで発光量を調整する機能を有する。   The backlight control unit 601 receives the light emission amount determined by the backlight light emission amount determination unit 702 and controls the lighting of the LED package 102 in the backlight unit 703. That is, as described above, the light distribution control terminal 203 and the switch S3 that drives the LED system (201 and 202) are PWM-controlled to adjust the light emission amount.

バックライト制御部６０１によるタイミングチャートを図１０に示す。図１０における“Ｓｉｇ．１”は配光制御端子２０３に入力する信号（図６中のスイッチＳ１に入力する信号に相当）であり、“Ｓｉｇ．３”は図６中のスイッチＳ３を制御する信号である。尚、“ＬＥＤ２０１”、“ＬＥＤ２０２”は、図６中のＬＥＤ系統２０１、ＬＥＤ系統２０２に夫々対応する。また、図１０においては、画像表示装置のフレーム周波数をＴとする。   A timing chart by the backlight control unit 601 is shown in FIG. “Sig. 1” in FIG. 10 is a signal input to the light distribution control terminal 203 (corresponding to a signal input to the switch S1 in FIG. 6), and “Sig. 3” controls the switch S3 in FIG. Signal. “LED 201” and “LED 202” correspond to the LED system 201 and the LED system 202 in FIG. 6, respectively. In FIG. 10, the frame frequency of the image display device is T.

“Ｓｉｇ．１”は画像表示装置のフレーム周波数Ｔを二等分する矩形波であり、Ｈｉｇｈレベルの場合にＬＥＤ系統２０１が選択状態（スイッチＳ１がＯＮ状態）となる。この時、スイッチＳ３をＰＷＭ制御することで、ＬＥＤ系統２０１が発光する。同様にして、“Ｓｉｇ．１”がＬｏｗレベルの場合に、スイッチＳ３をＰＷＭ制御することで、ＬＥＤ系統２０２が発光する。このように、本実施形態においては、１つのＬＥＤパッケージ１０２内に並列に接続された２系統のＬＥＤチップを択一的に制御するが、１フレームの周期を分割して制御することにより、画面の表示に影響を与えることなく省電力効果を高めることができる。   “Sig.1” is a rectangular wave that bisects the frame frequency T of the image display device, and the LED system 201 is in a selected state (the switch S1 is in an ON state) when it is at a high level. At this time, the LED system 201 emits light by PWM-controlling the switch S3. Similarly, when “Sig. 1” is at the low level, the LED system 202 emits light by PWM-controlling the switch S3. As described above, in this embodiment, two LED chips connected in parallel in one LED package 102 are selectively controlled, but the screen is obtained by dividing and controlling the cycle of one frame. The power saving effect can be enhanced without affecting the display of.

上記では、“Ｓｉｇ．１”は画像表示装置のフレーム周波数Ｔを二等分する矩形波としたが、この限りではない。例えば、図１１に示すような上下に黒帯が存在する入力画像を受信した場合、図中の破線で囲んだエリアＤの画面下側のサブエリアは、入力信号が黒であるため発光する必要が無い。この場合は、図１２に示す様に、Ｓｉｇ．１を常時Ｈレベルとしておき、発光が不要な明度のサブエリアに対応するＬＥＤ系統が発光しないように制御することで、図６中のスイッチＳ１およびＳ２を切替える電力を削減することが可能となる。尚、図１１においては、光源の発光が不要である黒帯の領域を斜線領域で示している。このような態様は、バックライト発光量決定部７０２が、ヒストグラム検出部７０１による検出結果に基づき、対象となるサブエリアが黒帯領域であることを判断して、バックライト制御部６０１に、図１２に示すような“Ｓｉｇ．１”の信号を通知することにより可能となる。   In the above description, “Sig. 1” is a rectangular wave that bisects the frame frequency T of the image display device, but is not limited thereto. For example, when an input image having black bands above and below as shown in FIG. 11 is received, the sub-area at the bottom of the screen of area D surrounded by a broken line in the figure needs to emit light because the input signal is black. There is no. In this case, as shown in FIG. It is possible to reduce the power for switching the switches S1 and S2 in FIG. 6 by controlling 1 so that the LED system corresponding to the sub-area of lightness that does not require light emission does not emit light by always setting 1 to the H level. . In FIG. 11, a black belt region where light emission from the light source is unnecessary is indicated by a hatched region. In such an aspect, the backlight emission amount determination unit 702 determines that the target sub-area is a black belt region based on the detection result by the histogram detection unit 701, and causes the backlight control unit 601 to display the figure. This is possible by notifying the “Sig.1” signal as shown in FIG.

バックライト輝度分布算出部７０４では、バックライト発光量決定部７０２で決定された発光量を受け、液晶パネル７０７の直下における輝度分布を算出し、適切なゲイン量を画像信号補正部７０５に送出する。画像信号補正部７０５では、得られたゲイン量に基づき画像補正を行う。例えば、光源の発光量を最大輝度の１／２に低下させるものであれば画像信号の振幅を２倍にし、発光輝度を低下させることによる画像の輝度低下を相殺するように画像補正を行う。この補正された画像信号を液晶制御部７０６へ送出し、液晶パネル７０７を駆動する。液晶パネル７０７では、その画素毎にバックライト部７０３から出射された光を変調し、画像を形成表示する。   The backlight luminance distribution calculation unit 704 receives the light emission amount determined by the backlight light emission amount determination unit 702, calculates the luminance distribution immediately below the liquid crystal panel 707, and sends an appropriate gain amount to the image signal correction unit 705. . The image signal correction unit 705 performs image correction based on the obtained gain amount. For example, if the light emission amount of the light source is reduced to ½ of the maximum luminance, the amplitude of the image signal is doubled, and the image correction is performed so as to cancel the luminance reduction of the image due to the reduction of the light emission luminance. The corrected image signal is sent to the liquid crystal control unit 706, and the liquid crystal panel 707 is driven. The liquid crystal panel 707 modulates the light emitted from the backlight unit 703 for each pixel to form and display an image.

以上のように本実施例によれば、ＬＥＤパッケージ数を増やさずに、対応する光源を個別に制御可能な領域数を増加させることが可能なバックライト装置およびそれを用いた画像表示装置を得ることが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a backlight device and an image display device using the backlight device capable of increasing the number of regions in which the corresponding light sources can be individually controlled without increasing the number of LED packages. It becomes possible.

尚、本実施例におけるバックライト装置１００におけるＬＥＤパッケージの光軸は、図１中、画面下部から画面上部へ向かう方向として説明したが、画面右部から画面左部へ向かう方向およびその逆方向であってもよい。   In addition, although the optical axis of the LED package in the backlight device 100 in the present embodiment has been described as the direction from the lower part of the screen to the upper part of the screen in FIG. 1, the direction is from the right part of the screen to the left part of the screen and vice versa. There may be.

また、上記実施形態においては、１つのＬＥＤパッケージ内において２系統のＬＥＤチップが並列に接続されて択一的に点灯制御される場合を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、３系統以上のＬＥＤチップが並列に接続されて択一的に点灯制御される場合も同様に適用可能である。この場合であっても、１フレーム周期を分割して全系統のＬＥＤチップが１フレーム内で点灯されるように制御することにより、上記と同様の効果を得ることが可能である。このような場合、ＬＥＤチップの系統の増加に応じて、配光接続端子２０３の信号線の数、即ち、図１０に示す“Ｓｉｇ．１”の信号線の数を増やすことにより対応可能である。   Moreover, in the said embodiment, the case where two systems of LED chips were connected in parallel within one LED package and lighting control was carried out alternatively was demonstrated as an example. However, this is only an example, and the same applies to a case where three or more LED chips are connected in parallel and are selectively controlled to be lit. Even in this case, it is possible to obtain the same effect as described above by controlling the LED chips of all systems to be lit within one frame by dividing one frame period. Such a case can be dealt with by increasing the number of signal lines of the light distribution connection terminals 203, that is, the number of signal lines of “Sig. 1” shown in FIG. .

実施の形態２．
前実施形態においては、エッジライト方式のバックライト装置を例として説明した。しかしながら、本願発明の趣旨は、１つのＬＥＤパッケージ１０２内において並列に接続されて択一的な点灯制御が可能な複数形等のＬＥＤチップが設けられ、全系統のＬＥＤチップが１フレーム内において点灯されるように１フレーム周期を分割して各系統のＬＥＤチップを点灯制御することにある。従って、エッジライト方式のバックライト装置に限らず、直下型のバックライト装置であっても適用可能である。本実施形態においては、直下型の場合の例について説明する。尚、実施の形態１と同一の符号を付す構成については、同一若しくは相当部を示すものとし、詳細な説明を省略する。 Embodiment 2. FIG.
In the previous embodiment, the edge light type backlight device has been described as an example. However, the gist of the present invention is that plural LED chips that are connected in parallel in one LED package 102 and can be controlled alternatively are provided, and the LED chips of all systems are lit in one frame. As described above, the LED chip of each system is controlled to be turned on by dividing one frame period. Therefore, the present invention is not limited to the edge light type backlight device, and can be applied to a direct type backlight device. In this embodiment, an example of a direct type will be described. In addition, about the structure which attaches | subjects the same code | symbol as Embodiment 1, it shall show the same or an equivalent part, and abbreviate | omits detailed description.

図１３は、本実施形態に係る直下型のバックライト装置を模式的に示す正面図であり、実施の形態１の図１に相当する図である。図１３に示すように、本実施形態においても、エリアＡがサブエリアＡ_１及びサブＡ_２に分割されている。そして、本実施形態においては、サブエリアＡ_１とサブエリアＡ_２との境界地点にＬＥＤパッケージ１０２が設置されている。１つのエリアＡに対応して単一導光板１０３が設けられ、複数の単一導光板１０３によって導光版１０１が構成されることは、実施の形態１と同様である。 FIG. 13 is a front view schematically showing the direct type backlight device according to the present embodiment, and is a view corresponding to FIG. 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 13, also in this embodiment, area A is divided into sub-area A ₁ and sub-A ₂ . Then, in the present embodiment, LED package 102 is provided at the boundary point between the sub-areas A ₁ and subarea A _2. The single light guide plate 103 is provided corresponding to one area A, and the light guide plate 101 is configured by the plurality of single light guide plates 103 as in the first embodiment.

図１４は、本実施形態に係るバックライト装置における１つのエリアＡを示す図であり、図１３の切断線ＣＣ´における断面図である。図１４に示すように、１つのエリアＡは、単一導光板１０３及びＬＥＤパッケージ１０２に加えて、光拡散光学部材３０１を含む。光拡散光学部材３０１は、図１５に示すように、エリアＡにおいてサブエリアＡ_１、サブエリアＡ_２の境界部分に配置されたＬＥＤパッケージ１０２のＬＥＤ系統２０１、２０２の照射光を、夫々サブエリアＡ_１、Ａ_２の全体に拡散させるための光学部材であり、実施の形態１における反射板３００に対応する機能を担う。 FIG. 14 is a diagram showing one area A in the backlight device according to the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along a cutting line CC ′ in FIG. 13. As shown in FIG. 14, one area A includes a light diffusing optical member 301 in addition to the single light guide plate 103 and the LED package 102. As shown in FIG. 15, the light diffusing optical member 301 irradiates the irradiation light of the LED systems 201 and 202 of the LED package 102 arranged at the boundary between the subarea A ₁ and the subarea A _{2 in} the area A, respectively. It is an optical member for diffusing the whole of A ₁ and A ₂ , and bears a function corresponding to the reflector 300 in the first embodiment.

尚、光拡散光学部材３０１は、単一導光板１０３とは別個の部品として設ける場合の他、アクリル板等で構成される単一導光板の屈折率を局部的に変化させることによって、サブエリアＡ_１、Ａ_２の境界部分に配置されたＬＥＤパッケージ１０２から照射された光を、夫々サブエリアＡ_１、Ａ_２の前面に拡散させるような光拡散機能を持たせることも可能である。 The light diffusing optical member 301 may be provided as a separate component from the single light guide plate 103, or by locally changing the refractive index of a single light guide plate made of an acrylic plate or the like, thereby subarea the light emitted from the LED package 102 disposed at the boundary a _1, a _2, it is possible to provide a light diffusing function to diffuse the front of each sub-area a _1, a _2.

また、図１４及び図１５では、単一導光板１０３及び光拡散光学部材３０１を用いた例を説明したが、この構成以外であっても本願発明の趣旨に合うものであれば良いことは、言うまでもない。例えば、直下型の場合においては単一導光板１０３を除き、空気層を光が伝播した後、光拡散光学部材３０１に入射する構成でも良い。   14 and 15, the example using the single light guide plate 103 and the light diffusing optical member 301 has been described. However, other configurations than those described above may be used as long as they meet the gist of the present invention. Needless to say. For example, in the case of the direct type, the configuration may be such that light is propagated through the air layer and then incident on the light diffusing optical member 301 except for the single light guide plate 103.

このような構成において、実施の形態１と同様の制御を行うことにより、直下型のバックライト装置においても実施の形態１と同様の効果を得ることが可能となる。   In such a configuration, by performing the same control as in the first embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment even in a direct type backlight device.

１０１ 導光板
１０２ ＬＥＤパッケージ
１０３ 単一導光板
２０１、２０２ ＬＥＤ系統
２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ ＬＥＤチップ
３００ 反射板
３０１ 光拡散光学部材
６００ 電源部
６０１ バックライト制御部
６０２ 反転回路
７００ 画像フレーム受信部
７０１ ヒストグラム検出部
７０２ バックライト発光量決定部
７０３ バックライト部
７０４ バックライト輝度分布算出部
７０５ 画像信号補正部
７０６ 液晶制御部
７０７ 液晶パネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light guide plate 102 LED package 103 Single light guide plate 201, 202 LED system 201a, 201b, 202a, 202b LED chip 300 Reflecting plate 301 Light diffusion optical member 600 Power supply unit 601 Backlight control unit 602 Inversion circuit 700 Image frame receiving unit 701 Histogram detection unit 702 Backlight emission amount determination unit 703 Backlight unit 704 Backlight luminance distribution calculation unit 705 Image signal correction unit 706 Liquid crystal control unit 707 Liquid crystal panel

Claims (7)

表示装置に用いられるバックライト装置であって、
前記表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して設けられる複数の光源部と、
前記光源部から照射された光を、夫々の光源部が対応する前記分割エリアの全体に拡散させる光学部材と、
前記光源を点灯制御する点灯制御部とを含み、
前記光源部は、
並列に接続された複数系統の光源素子と、
前記複数系統の光源素子のうち、発光させる光源素子を切り替える切り替え部とを含み、
前記分割エリアは、前記光源素子の系統の数と同一の数のサブエリアに更に分割され、前記光源素子の系統のいずれかと対応しており、
前記光学部材は、前記複数系統の光源素子夫々から照射された光を、夫々の光源素子の系統が対応するサブエリアに導き、
前記点灯制御部は、前記表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に前記複数系統の光源素子が点灯されるように前記切り替え部を制御することを特徴とするバックライト装置。 A backlight device used in a display device,
A plurality of light source units provided corresponding to each of the divided areas in which the display range of the display device is divided into a plurality of areas;
An optical member for diffusing the light emitted from the light source unit to the entire divided area corresponding to each light source unit;
A lighting control unit that controls lighting of the light source,
The light source unit is
A plurality of light source elements connected in parallel;
Among the plurality of light source elements, including a switching unit that switches light source elements to emit light,
The divided area is further divided into the same number of sub-areas as the number of light source element systems, and corresponds to one of the light source element systems,
The optical member guides light emitted from each of the plurality of light source elements to a subarea corresponding to each light source element system,
The backlight control device, wherein the lighting control unit controls the switching unit so that the plurality of light source elements are turned on for each divided period obtained by dividing the frame period of the display device. 前記バックライト装置はエッジライト型のバックライト装置であり、
前記光源部は、前記表示装置の表示面と平行な方向における前記分割エリアの端部に配置され、
前記複数系統の光学素子は、前記表示装置の表示面と垂直な方向に並べて配置され、
前記光学部材は、前記複数系統の光学素子のうち、前記表示装置の表示面に近い側の系統の前記光学素子の照射光を、前記分割エリアにおいて前記光源部の配置位置から遠い側の前記サブエリアに導き、前記表示装置の表示面から遠い側の系統の前記光学素子の照射光を、前記分割エリアにおいて前記光源部の配置位置に近い側の前記サブエリアに導くことを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。 The backlight device is an edge light type backlight device,
The light source unit is disposed at an end of the divided area in a direction parallel to the display surface of the display device,
The plurality of optical elements are arranged side by side in a direction perpendicular to the display surface of the display device,
The optical member emits irradiation light of the optical element of the system on the side close to the display surface of the display device among the optical elements of the plurality of systems in the sub area on the side far from the arrangement position of the light source unit in the divided area. The irradiation light of the optical element of the system on the side far from the display surface of the display device is guided to an area, and is guided to the sub-area on the side close to the arrangement position of the light source unit in the divided area. The backlight device according to 1. 前記光学部材は、前記光源部から照射された光を反射して前記分割エリアに導く反射部を含み、
前記反射部は、前記表示装置の表示面と平行な方向であって、且つ前記光源部による光の照射面と平行な方向から見た場合に、前記分割エリアの範囲にわたって傾いて配置され、前記光源部の配置位置に近い側の前記サブエリアの中心を含む範囲において急峻な傾きを有し、前記急峻な傾きの部分によって前記表示装置の表示面から遠い側の系統の前記光学素子の照射光を主に反射することを特徴とする請求項２に記載のバックライト装置。 The optical member includes a reflection part that reflects the light emitted from the light source part and guides the light to the divided area,
The reflective portion is disposed in an inclined manner over the range of the divided area when viewed from a direction parallel to the display surface of the display device and from a direction parallel to the light irradiation surface of the light source unit, Irradiation light of the optical element of the system on the side far from the display surface of the display device having a steep inclination in a range including the center of the sub-area on the side close to the arrangement position of the light source unit. The backlight device according to claim 2, wherein the backlight device is mainly reflected. 前記表示装置の表示面に近い側の系統の前記光学素子が、前記表示装置の表示面から遠い側の系統の前記光学素子よりも指向性の強い光を照射することを特徴とする請求項２または３に記載のバックライト装置。   3. The optical element in the system on the side close to the display surface of the display device emits light having a higher directivity than the optical element in the system on the side far from the display surface of the display device. Or the backlight device according to 3; 前記点灯制御部は、前記複数のサブエリアのうち前記光源部の発光が不要な明度のサブエリアがある場合、前記光源部の発光が不要な明度のサブエリアに対応する前記光源素子が発光しないように前記切り替え部を制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載のバックライト装置。   When there is a brightness sub-area that does not require light emission of the light source unit among the plurality of sub-areas, the light source element that does not emit light of the light source unit does not emit light. The backlight device according to any one of claims 1 to 4, wherein the switching unit is controlled as described above. 請求項１乃至５いずれか１項に記載のバックライト装置を含むことを特徴とする画像表示装置。   An image display device comprising the backlight device according to claim 1. 表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して複数設けられ、並列に接続された複数系統の光源素子及び前記複数系統の光源素子のうち、発光させる光源素子を切り替える切り替え部を含む複数の光源部と、
前記光源部から照射された光を、夫々の光源部が対応する前記分割エリアの全体に拡散させる光学部材とを含み、
前記分割エリアが、前記光源素子の系統の数と同一の数のサブエリアに更に分割され、前記光源素子の系統のいずれかと対応しており、
前記光学部材が、前記複数系統の光源素子夫々から照射された光を、夫々の光源素子の系統が対応するサブエリアに導くバックライト装置の制御方法であって、
前記表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に前記複数系統の光源素子が点灯されるように前記切り替え部を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。 A plurality of light source elements provided in parallel corresponding to each of the divided areas into which the display range of the display device is divided, and a switching unit that switches light source elements that emit light among the plurality of light source elements connected in parallel. A plurality of light source units including
An optical member that diffuses the light emitted from the light source unit to the entire divided area corresponding to each light source unit,
The divided area is further divided into the same number of sub-areas as the number of light source element systems, and corresponds to one of the light source element systems,
The optical member is a control method of a backlight device that guides light emitted from each of the plurality of light source elements to a sub-area corresponding to each light source element system,
A control method for a backlight device, wherein the switching unit is controlled so that the plurality of light source elements are turned on for each divided period obtained by dividing the frame period of the display device.

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