JP4857945B2 - 面状光源装置及び液晶表示装置組立体 - Google Patents
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Description
Y0・Ltmax=Ymax・Lt0
を満足するように制御すればよい。尚、このような制御の概念図を図11の(A)及び(B)に示す。ここで、面状光源ユニットの光源輝度Y0を、液晶表示装置の画像表示におけるフレーム(便宜上、画像表示フレームと呼ぶ)毎に変化させる。
液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、
面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御され、
各面状光源ユニットに備えられた光源は、複数の発光素子ユニットから構成されており、
各発光素子ユニットは、少なくとも1つの赤色を発光する赤色発光素子、少なくとも1つの緑色を発光する緑色発光素子、及び、少なくとも1つの青色を発光する青色発光素子から構成された面状光源装置である。
2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置、及び、
該液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置、
を備え、
この面状光源装置は、本発明の第1の態様〜第3の態様に係る面状光源装置から成る。
各面状光源ユニットにおける複数の赤色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の緑色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の青色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致することを特徴とする。
D=0.2S0 1/2
を満足する。「面状光源ユニットにおける複数の緑色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心が、この面状光源ユニットの重心と略一致する」、あるいは、「面状光源ユニットにおける複数の青色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心が、この面状光源ユニットの重心と略一致する」も、同様の規定とする。尚、輝度プロファイルの所定の位置を原点(0,0)とし、輝度プロファイルにおける点(xi,yj)における輝度がL(xi,yj)で与えられるとき、以下の式(A)、式(B)から、輝度プロファイルの重心の座標(XC,YC)を求めることができる。
各面状光源ユニットにおける複数の赤色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の緑色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の青色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致することを特徴とする。
d≦0.05S0 1/2
面状光源ユニットの平面形状は矩形であり、
各面状光源ユニットにおいて、面状光源ユニットの辺に沿って、少なくとも1つの赤色発光素子、少なくとも1つの緑色発光素子、及び、少なくとも1つの青色発光素子が配置されており、且つ、面状光源ユニットの四辺における赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の並び順は同じであることを特徴とする。
Lt1・・・表示領域ユニットにおける画素あるいは副画素の光透過率(開口率)の、例えば最大値であり、以下、光透過率・第1規定値と呼ぶ場合がある。
Lt2・・・光源輝度が光源輝度・第1規定値Y1であるときに、表示領域ユニットを構成する全ての画素を駆動するために駆動回路に入力される駆動信号の値の内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素あるいは副画素に供給されたと想定したときの画素あるいは副画素の光透過率(開口率)であり、以下、光透過率・第2規定値と呼ぶ場合がある。尚、0≦Lt2≦Lt1
y2・・・・光源輝度が光源輝度・第1規定値Y1であり、画素あるいは副画素の光透過率(開口率)が光透過率・第2規定値Lt2であると仮定したときに得られる表示輝度であり、以下、表示輝度・第2規定値と呼ぶ場合がある。
Y2・・・・表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号が画素あるいは副画素に供給されたと想定し、しかも、このときの画素あるいは副画素の光透過率(開口率)が光透過率・第1規定値Lt1に補正されたと仮定したとき、画素あるいは副画素の輝度を表示輝度・第2規定値(y2)とするための面状光源ユニットの光源輝度。但し、光源輝度Y2には、各面状光源ユニットの光源輝度が他の面状光源ユニットの光源輝度に与える影響を考慮した補正が施される場合がある。
スキャンコンバータ等の周知のディスプレイ回路から送出された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]及びクロック信号CLKは、バックライト制御ユニット70及び液晶表示装置駆動回路90に入力される(図5参照)。尚、駆動信号[R,G,B]は、例えば撮像管への入力光量をy’としたとき、撮像管からの出力信号であり、例えば放送局等から出力され、画素の光透過率Ltを制御するために液晶表示装置駆動回路90にも入力される駆動信号であり、入力光量y’の0.45乗の関数で表すことができる。そして、バックライト制御ユニット70に入力された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBは、バックライト制御ユニット70を構成する記憶装置(メモリ)72に、一旦、記憶される。また、液晶表示装置駆動回路90に入力された1画像表示フレーム分の駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBも、液晶表示装置駆動回路90を構成する記憶装置(図示せず)に、一旦、記憶される。
次いで、バックライト制御ユニット70を構成する演算回路71においては、記憶装置72に記憶された駆動信号[R,G,B]の値を読み出し、第(p,q)番目[但し、先ず、p=1,q=1]の表示領域ユニット12(q,p)において、この第(p,q)番目の表示領域ユニット12(q,p)を構成する全ての画素における副画素[R,G,B](q,p)を駆動するための駆動信号[R,G,B](q,p)の値xR-(q,p),xG-(q,p),xB-(q,p)の内の最大値である表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-max(q,p)を、演算回路71において求める。そして、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-max(q,p)を、記憶装置72に記憶する。このステップを、m=1,2,・・・,M、n=1,2,・・・,Nの全てに対して、即ち、M×N個の画素に対して、実行する。
そして、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-max(q,p)に等しい値を有する駆動信号[R,G,B](q,p)に相当する制御信号[R,G,B](q,p)が副画素[R,G,B](q,p)に供給されたと想定したときの輝度(光透過率・第1規定値Lt1における表示輝度・第2規定値y2-(q,p))が面状光源ユニット42(q,p)によって得られるように、表示領域ユニット12(q,p)に対応する面状光源ユニット42(q,p)の光源輝度Y2-(q,p)を、面状光源ユニット駆動回路80(q,p)の制御下、増減する。具体的には、以下の式(1)を満足するように、1画像表示フレーム毎、1面状光源ユニット毎に光源輝度Y2を制御すればよい。より具体的には、光源輝度制御関数g(xnol-max)である式(2)に基づき発光素子ユニット43の輝度を制御し、且つ、式(1)を満足するように光源輝度Y2を制御すればよい。このような制御の概念図を、図9の(A)及び(B)に示す。但し、後述するように、他の面状光源ユニット42の影響等に基づいた補正を、光源輝度Y2に対して施す必要がある。尚、光源輝度Y2の制御に関するこれらの関係、即ち、表示領域ユニット内・駆動信号最大値xU-max、この最大値xU-maxに等しい値を有する駆動信号に相当する制御信号の値、このような制御信号が画素(副画素)に供給されたと想定したときの表示輝度・第2規定値y2、このときの各副画素の光透過率(開口率)[光透過率・第2規定値Lt2]、各副画素の光透過率(開口率)を光透過率・第1規定値Lt1としたときに表示輝度・第2規定値y2が得られるような面状光源ユニットにおける輝度制御パラメータの関係は、予め求めておき、記憶装置72等に記憶しておけばよい。
g(xnol-max)=a1・(xnol-max)2.2+a0 (2)
xnol-max≡xU-max/xmax
であり、a1,a0は定数であり、
a1+a0=1
0<a0<1,0<a1<1
で表すことができる。例えば、
a1=0.99
a0=0.01
とすればよい。また、駆動信号[R,G,B]の値xR,xG,xBのそれぞれは、28段階の値をとるので、xmaxの値は「255」に相当する値である。
[LPxQ]=[L’PxQ]・[αPxQ] (3−1)
よって、式(3−1)から行列[L’PxQ]を求めればよい。行列[L’PxQ]は、逆行列の演算から求めることができる。即ち、
[L’PxQ]=[LPxQ]・[αPxQ]-1 (3−2)
を計算すればよい。そして、行列[L’PxQ]で表された輝度が得られるように、各面状光源ユニット42(q,p)に備えられた光源(複数の発光素子ユニット43)を制御すればよく、具体的には、係る操作、処理は、記憶装置(メモリ)82に記憶された情報(データテーブル)を用いて行えばよい。尚、複数の発光素子ユニット43の制御にあっては、行列[L’PxQ]の値は負の値を取れないので、演算結果は正の領域にとどめる必要があることは云うまでもない。従って、式(3−2)の解は厳密解ではなく、近似解となる場合がある。
次に、バックライト制御ユニット70を構成する演算回路71において得られたパルス幅変調出力信号の値SR-(q,p),SG-(q,p),SB-(q,p)は、面状光源ユニット42(q,p)に対応して設けられた面状光源ユニット駆動回路80(q,p)の記憶装置82に送出され、記憶装置82において記憶される。また、クロック信号CLKも面状光源ユニット駆動回路80(q,p)に送出される(図6参照)。
そして、パルス幅変調出力信号の値SR-(q,p),SG-(q,p),SB-(q,p)に基づき、面状光源ユニット42(q,p)を構成する赤色発光ダイオード44Rのオン時間tR-ON及びオフ時間tR-OFF、緑色発光ダイオード44Gのオン時間tG-ON及びオフ時間tG-OFF、青色発光ダイオード44Bのオン時間tB-ON及びオフ時間tB-OFFを演算回路81は決定する。尚、
tR-ON+tR-OFF=tG-ON+tG-OFF=tB-ON+tB-OFF=一定値tConst
である。また、発光ダイオードのパルス幅変調に基づく駆動におけるデューティ比は、
tON/(tON+tOFF)=tON/tConst
で表すことができる。
一方、液晶表示装置駆動回路90に入力された駆動信号[R,G,B](q,p)の値xR-(q,p),xG-(q,p),xB-(q,p)はタイミングコントローラ91へ送られ、タイミングコントローラ91にあっては、入力された駆動信号[R,G,B](q,p)に相当する制御信号[R,G,B](q,p)を、副画素[R,G,B](q,p)に供給(出力)する。液晶表示装置駆動回路90のタイミングコントローラ91において生成され、液晶表示装置駆動回路90から副画素[R,G,B](q,p)に供給される制御信号[R,G,B](q,p)の値XR-(q,p),XG-(q,p),XB-(q,p)と、駆動信号[R,G,B](q,p)の値xR-(q,p),xG-(q,p),xB-(q,p)とは、以下の式(4−1)、式(4−2)、式(4−3)の関係にある。但し、b1_R,b0_R,b1_G,b0_G,b1_B,b0_Bは定数である。また、面状光源ユニット42(q,p)の光源輝度Y2-(q,p)を画像表示フレーム毎に変化させるので、制御信号[R,G,B](q,p)は、基本的に、駆動信号[R,G,B](q,p)の値を2.2乗した値に対して、光源輝度Y2-(q,p)の変化に基づく補正(補償)を行った値を有する。即ち、実施例1にあっては、1画像表示フレーム毎に光源輝度Y2-(q,p)が変化するので、光源輝度Y2-(q,p)(≦Y1)において表示輝度・第2規定値y2-(q,p)が得られるように制御信号[R,G,B](q,p)の値XR-(q,p),XG-(q,p),XB-(q,p)を決定、補正(補償)して、画素あるいは副画素の光透過率(開口率)Ltを制御している。ここで、式(4−1)、式(4−2)、式(4−3)の関数fR,fG,fBは、係る補正(補償)を行うための予め求められた関数である。
XG-(q,p)=fG(b1_G・xG-(q,p) 2.2+b0_G) (4−2)
XB-(q,p)=fB(b1_B・xB-(q,p) 2.2+b0_B) (4−3)
(1)本発明の第1の態様に係る面状光源装置の構成要件のみを満足してもよいし、
(2)本発明の第2の態様に係る面状光源装置の構成要件のみを満足してもよいし、
(3)本発明の第3の態様に係る面状光源装置の構成要件のみを満足してもよいし、
(4)本発明の第1の態様に係る面状光源装置の構成要件及び本発明の第2の態様に係る面状光源装置の構成要件を満足してもよいし、
(5)本発明の第2の態様に係る面状光源装置の構成要件及び本発明の第3の態様に係る面状光源装置の構成要件を満足してもよいし、
(6)本発明の第3の態様に係る面状光源装置の構成要件及び本発明の第1の態様に係る面状光源装置の構成要件を満足してもよい。
Claims (9)
- 2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、
面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御され、
各面状光源ユニットに備えられた光源は、複数の発光素子ユニットから構成されており、
各発光素子ユニットは、少なくとも1つの赤色を発光する赤色発光素子、少なくとも1つの緑色を発光する緑色発光素子、及び、少なくとも1つの青色を発光する青色発光素子から構成されており、
各面状光源ユニットにおける複数の赤色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の緑色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の青色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致することを特徴とする面状光源装置。 - 2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、
面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御され、
各面状光源ユニットに備えられた光源は、複数の発光素子ユニットから構成されており、
各発光素子ユニットは、少なくとも1つの赤色を発光する赤色発光素子、少なくとも1つの緑色を発光する緑色発光素子、及び、少なくとも1つの青色を発光する青色発光素子から構成されており、
各面状光源ユニットにおける複数の赤色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の緑色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の青色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致することを特徴とする面状光源装置。 - 1つの面状光源ユニットは、4つの発光素子ユニットから構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の面状光源装置。
- 1つの面状光源ユニットにおいて、4つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの赤色発光素子は4回回転対称に配置されており、4つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの緑色発光素子は4回回転対称に配置されており、4つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの青色発光素子は4回回転対称に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の面状光源装置。
- 2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置であって、
液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、
面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御され、
各面状光源ユニットに備えられた光源は、複数の発光素子ユニットから構成されており、
各発光素子ユニットは、少なくとも1つの赤色を発光する赤色発光素子、少なくとも1つの緑色を発光する緑色発光素子、及び、少なくとも1つの青色を発光する青色発光素子から構成されており、
面状光源ユニットの平面形状は矩形であり、
各面状光源ユニットにおいて、面状光源ユニットの辺に沿って、少なくとも1つの赤色発光素子、少なくとも1つの緑色発光素子、及び、少なくとも1つの青色発光素子が配置されており、且つ、面状光源ユニットの四辺における赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子の並び順は同じであり、
1つの面状光源ユニットは、4つの発光素子ユニットから構成されており、
1つの面状光源ユニットにおいて、4つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの赤色発光素子は4回回転対称に配置されており、4つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの緑色発光素子は4回回転対称に配置されており、4つの発光素子ユニットを構成するそれぞれの青色発光素子は4回回転対称に配置されていることを特徴とする面状光源装置。 - 各発光素子ユニットは、1つの赤色発光素子、2つの緑色発光素子、及び、1つの青色発光素子から構成されており、
該4つの発光素子は、仮想の矩形の四隅に配置されており、
面状光源ユニットの平面形状を矩形とし、面状光源ユニットの重心を原点とした座標系を想定したとき、仮想の矩形の四隅の内の最も原点に近い隅、及び、仮想の矩形の四隅の内の最も原点に遠い隅に、緑色発光素子が配置されており、残りの二隅のそれぞれに、赤色発光素子及び青色発光素子が配置されていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の面状光源装置。 - 各発光素子ユニットは、1つの赤色発光素子、1つの緑色発光素子、及び、1つの青色発光素子から構成されており、
該3つの発光素子のそれぞれは、仮想の「L」の字の縦棒の先端部分、横棒の先端部分、及び、縦棒と横棒の交わる部分に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の面状光源装置。 - 2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置、及び、
該液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
該面状光源装置は、
液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、
面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御され、
各面状光源ユニットに備えられた光源は、複数の発光素子ユニットから構成されており、
各発光素子ユニットは、少なくとも1つの赤色を発光する赤色発光素子、少なくとも1つの緑色を発光する緑色発光素子、及び、少なくとも1つの青色を発光する青色発光素子から構成されており、
各面状光源ユニットにおける複数の赤色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の緑色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の青色発光素子に基づく輝度プロファイルの重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致する液晶表示装置組立体。 - 2次元マトリクス状に配列された画素から構成された表示領域を有する透過型の液晶表示装置、及び、
該液晶表示装置を背面から照明する面状光源装置、
を備えた液晶表示装置組立体であって、
該面状光源装置は、
液晶表示装置の表示領域をP×Q個の仮想の表示領域ユニットに分割したと想定したときの該P×Q個の表示領域ユニットに対応したP×Q個の面状光源ユニットから成り、
面状光源ユニットに備えられた光源は、個別に制御され、
各面状光源ユニットに備えられた光源は、複数の発光素子ユニットから構成されており、
各発光素子ユニットは、少なくとも1つの赤色を発光する赤色発光素子、少なくとも1つの緑色を発光する緑色発光素子、及び、少なくとも1つの青色を発光する青色発光素子から構成されており、
各面状光源ユニットにおける複数の赤色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の緑色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致し、
各面状光源ユニットにおける複数の青色発光素子の位置の重心は、該面状光源ユニットの重心と略一致する液晶表示装置組立体。
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