説明

バックライト装置及びそれを備えた画像表示装置

【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。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開2011−085917号公報
【特許文献2】特開2009−244717号公報
【特許文献3】再表2008/038431号公報
【特許文献4】特開2005−099806号公報
【特許文献5】特開2002−108303号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
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。
【課題を解決するための手段】
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【発明の効果】
【0018】
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。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像表示装置の斜視図。
【図2】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。
【図3】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。
【図4】上記バックライト装置の回路図。
【図5】(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。
【図6】上記バックライト装置の一変形例の回路図。
【図7】従来のバックライト装置の回路図。
【図8】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。
【発明を実施するための形態】
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【符号の説明】
【0040】
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)

【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。

【図1】
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【図2】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−92573(P2013−92573A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−233162(P2011−233162)
【出願日】平成23年10月24日(2011.10.24)
【出願人】(000201113)船井電機株式会社 (7,855)
【Fターム(参考)】