液晶表示装置

【課題】簡易な回路構成でランプ点灯のための電力損失が少なく、制御が容易で、動画像と静止画像の境界において輝度むらの少ない液晶表示装置を提供する。
【解決手段】複数のランプ１３と、前記ランプ１３を点灯するインバータ１４と、前記複数のランプ１３を保持する筐体１２と、前記複数のランプ１３により照明される液晶パネル１０とで構成され、映像信号Ｓに応じて液晶パネル１０上に映像を表示する直下型の液晶表示装置において、前記ランプ１３間に水平または垂直方向に境界線Ａ，Ｂを設定し、前記境界線Ａ，Ｂで区切られた各々の領域に動画像または静止画像が割り当てられるように、各々の領域に予め映像信号Ｓを設定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバックライトを有する液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１（特許第３５２７１９３号公報）には、入力される画像データに応じた画像を表示する液晶表示装置であって、液晶パネルに表示される画像が動画像である場合に、バックライトの輝度が高くなるよう制御し、液晶パネルに表示される画像が静止画像である場合に、バックライトの輝度が低くなるよう制御することにより液晶パネルの表示輝度を可変制御する輝度制御手段を設けることが提案されている。
【０００３】
具体的には、画像判別回路としてフレームメモリと比較判定回路とを備え、フレームメモリには、コンピュータから出力される画像データを１フレーム分記憶する。コンピュータから出力される画像データと、フレームメモリに記憶されている１フレーム前の画像データとを比較判定回路により比較し、画像が動画像であるか否かを判定する。
【０００４】
特許文献１の技術によれば、表示する画像が動画像であるか又は静止画像であるかに基づいて、バックライトの輝度を制御する輝度制御手段を設けているので、動画像を表示させる場合に輝度低下を招くことがないという効果が得られる。
【特許文献１】特許第３５２７１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、動画像と静止画像を判別する画像判別回路が必要なため、そのための映像信号を処理する回路部分が複雑になる。また、動画像、静止画像の境界線がランプ上にあるときの輝度制御が困難であり、同一ランプ上に液晶パネルの動画像、静止画像の両方が存在する場合にはランプ輝度は高い方の出力に合わせることになるため、ランプ点灯のための電力損失が大きくなる。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡易な回路構成でランプ点灯のための電力損失が少なく、制御が容易で、動画像と静止画像の境界において輝度むらの少ない液晶表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、複数のランプ１３と、前記ランプ１３を点灯するインバータ１４と、前記複数のランプ１３を保持する筐体１２と、前記複数のランプ１３により照明される液晶パネル１０とで構成され、映像信号Ｓに応じて液晶パネル１０上に映像を表示する直下型の液晶表示装置において、前記ランプ１３間に水平または垂直方向に境界線Ａ，Ｂを設定し、前記境界線Ａ，Ｂで区切られた各々の領域に動画像または静止画像が割り当てられるように、各々の領域に予め映像信号Ｓを設定することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、境界線Ａ，Ｂの位置を示す情報がインバータ１４へ入力され、前記境界線Ａ，Ｂの位置を示す情報に応じて動画像、静止画像に応じたインバータ制御を行うことを特徴とする（図３）。
【０００９】
請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、図４に示すように、境界線Ｂ１，Ｂ２の位置を示す情報およびそれに応じた映像信号が時間と共に変化することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明によれば、請求項２の発明において、図１２に示すように、境界線の位置を示す情報およびそれに応じた映像信号が別途設けられたセンサ１８の出力に応じて変化することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明によれば、請求項１〜４の発明において、図３、図１１に示すように、動画像が割当てられた領域において、複数のランプ１３を順次点灯することを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明によれば、請求項１〜５の発明において、動画像が割当てられた領域と、静止画像が割当てられた領域の輝度が略等しくなるように、静止画像領域での輝度を調整することを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明によれば、請求項１〜５の発明において、前記境界線は、最も近い箇所に位置する２本のランプからの距離が略等しいことを特徴とする（図５、図７）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、予め定めた所定の境界線で区切られた領域に、動画像、静止画像を割り当てて表示させるため、動画像と静止画像を判別する画像判別回路を用いずに、各々の画像に適した点灯制御を行うことができる。また、動画像、静止画像の境界線をランプ間に水平方向または垂直方向に設けることで、動画像、静止画像間の境界線付近での輝度が著しく変化することがなく、それを補償する特別な回路、制御等が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図１の液晶表示装置は、液晶パネル１０、光学シート類１１、筐体１２から構成され、前記筐体１２内には縦方向に６本、横方向に２本の合計１２本のランプ１３が保持されている。前記ランプ１３を点灯させるためのインバータ１４が筐体１２の背面側にあり、各々のランプ１３は独立に制御される。また、映像信号Ｓに応じた映像を液晶パネル１０に表示するための液晶ドライバ１５が接続されている。液晶パネル１０に映像を出力し、背面のランプ１３を点灯させることで映像を表示する、いわゆる直下型の液晶表示装置の構成である。光学シート類１１は拡散板、拡散シートを含む。
【００１６】
本液晶表示装置の筐体１２内において、一点鎖線で示すように、境界線Ａおよび境界線Ｂを設定し、それが表示装置の液晶パネル１０の面上においては、各々境界線Ａ’、境界線Ｂ’に相当する。境界線Ａは２列に並んだランプ１３のちょうど中間（図７参照）であり、境界線Ｂは上から２本目と３本目のランプ１３間の中間（図５参照）に設定されている。これらの境界線Ａ，Ｂにより、液晶パネル１０の面上は（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）で示す４領域に分割されることになる。
【００１７】
これらの領域に収まるように、例えば図２に示すような映像信号Ｓを予め準備することにより、領域（ａ）、（ｂ）と領域（ｃ）、（ｄ）の組合せでの映像表示となる。ここで、（ａ）、（ｂ）の組合せ領域には図２に示すような文字テロップの動画像映像を、（ｃ）、（ｄ）の組合せ領域には風景画像の静止画像映像を割当てる。
【００１８】
図３は、図２の映像を表示するときのインバータ１４の具体的な制御波形例である。波形（ｔ）は映像の同期信号である。波形（１）〜（６）の６種類の波形はランプ１３の１番上から順にオン／オフ状態を示している。図２の（ａ）、（ｂ）の領域は動画像映像であるため、図３の波形（１）、（２）に示すように順次点灯をする。これにより、動画像表示される領域では、順次点灯により動画ぼけが改善されると共に、消灯期間が設けられることで、消費電力を低減できる効果がある。また、図２の（ｃ）、（ｄ）の領域は静止画像であるため、図３の波形（３）〜（６）に示すように、映像の輝度信号に合わせたバースト調光点灯を行っている。映像の暗い領域では点灯時間が短いので、消費電力を節約できる。
【００１９】
このように、境界線を予め設定した上で動画像、静止画像の映像信号を作成することで、各々の映像に適したランプ点灯制御が可能であり、従来例で用いていた動画像、静止画像を判定するような複雑な回路を必要としないため、簡単な回路構成で実現でき、安価である。また、画像の境界線を最も光の干渉が少ないランプ間に設定しているため、動画像、静止画像間の各々の境界線付近での輝度が著しく異なることがなく、観測者に違和感を与えない効果がある。
【００２０】
（実施形態２）
図４は本発明の実施形態２の液晶表示装置における筐体１２の部分のみを示している。上述の実施形態１では上から２本目と３本目のランプ間である図４の境界線Ｂ１で示す一点鎖線で動画像、静止画像を切替えて表示していたが、その境界線は時間によって変更させても良い。例えば、図４の境界線Ｂ２で示す一点鎖線に配置を変化させることで、各々の表示領域の大きさを変化させることができ、それに応じた映像信号を設定しさえすれば良い。
【００２１】
図５は、図４の筐体１２におけるランプ１３の位置を筐体１２の側面から見た場合の概要を示す説明図である。設定する水平方向の境界線は、図５に示すようにランプ間の距離が等しい点線Ｂの位置が最適である。なぜなら、動画像領域におけるランプの光（静止画像にとっての漏れ光）が静止画像領域に与える影響と、逆に静止画像領域におけるランプの光（動画像にとっての漏れ光）が動画像領域に与える影響が最も少なくバランスするためである。なお、ランプの光を他の領域に漏らさないという意味では、例えば図６に示すようにランプ１３間に仕切り板１６を設けて、完全に漏れ光を遮断する方法もあり、設計者が適宜選択可能である。また、画面の垂直方向にも仕切り板を設けても良い。
【００２２】
また、垂直方向の境界線に関しても、例えば図７に示すように、ランプ間のちょうど中間に動画像領域と静止画像領域の境界線が来るように、図中の点線Ａ上に設定すれば良い。
【００２３】
（実施形態３）
本実施形態では、動画像、静止画像の境界線の情報を伝達するための信号の具体例について図８、図９を用いて説明する。図８は、ランプ１３としてＵ字型のランプを用いた場合の筐体１２の概要を示しており、境界線の設定の仕方により、（１）〜（６）に示すような６分割された領域に分けることができる。インバータにこれらの境界線の情報を伝達するために、例えば図９（Ａ）、（Ｂ）に示すような６ビットのデジタル信号を用いて送信することが可能である。ここでは、デジタル信号の左から順に各ビットが図８のランプ番号（１）〜（６）に相当するように設定し、動画像の場合は「１」、静止画像の場合は「０」となるように信号を伝達し、それに応じてインバータを制御すれば良い。
【００２４】
図９（Ａ）の例であれば、図８の（１）、（２）、（４）、（５）の領域は動画像表示、図８の（３）、（６）の領域が静止画像表示となり、画面の上３分の２が動画像で、残りの下３分の１が静止画像となるため、これに応じて、実施形態１で示したように、動画像領域では順次点灯、静止画像領域ではバースト調光点灯などを行えば良い。
【００２５】
また、図９（Ｂ）の例であれば、図８の（３）、（４）、（５）の領域は動画像表示、図８の（１）、（２）、（６）の領域が静止画像表示となり、例えば、図１０のようなイメージの映像となる。図１０では、図９（Ｂ）の信号に対応して（ａ）、（ｄ）領域が静止画像、（ｂ）、（ｃ）領域が動画像を表示している。
【００２６】
本実施形態によれば、境界線を決定する情報が、数ビット程度の簡単なコードで伝達でき、画像が切替わる場合にのみ境界線の変更の情報を送信すれば良く、制御が簡単になる。例えば、時間に応じて、図９（Ａ）又は（Ｂ）のデジタル信号を選択することにより、動画像、静止画像の各々の領域を変化させることができる。
【００２７】
（実施形態４）
本実施形態では、動画像の表示領域と静止画像の表示領域におけるインバータの制御について説明する。図１１は、図１０の表示例におけるインバータの具体的な制御波形の例である。波形（ｔ）は映像の同期信号である。波形（１）〜（６）の６種類の波形は、図１０の画面の右側の映像に関して、ランプの１番上から順にオン／オフの状態を示している。なお、図１１では、図１に示すように、縦方向に６本、横方向に２本の合計１２本のランプ１３が図１０の画面の裏側に保持されている場合を前提として説明する。
【００２８】
図１０の（ｂ）の領域は動画像表示であるため、図１１の波形（１）〜（４）に示すように、各ランプを順次点灯することにより、動画ぼけを改善すると共に、点滅により消費電力を抑制する。また、図１０の（ｄ）の領域は静止画像であるため、図１１の波形（５）、（６）に示すように、映像の輝度信号に合わせた調光点灯を行っている。なお、実施形態１と異なるのは、静止画像の点灯方法に関し、バースト点灯ではなく、連続的に点灯している点であり、例えば振幅調光などを適用すれば良い。このとき、動画像領域での輝度と同程度になるように、静止画像領域での輝度を調整することで、例えば静止画像の輝度が高過ぎて、輝度差により動画像が見えにくくなる、というようなことが防止できる。つまり、動画像、静止画像間での輝度差を無くすことで、画面全体が見えやすくなる。また、必要に応じて、ランプ間に仕切り板を施すことで、動画像、静止画像の領域の区別がより鮮明になり、漏れ光に起因する不要な光による干渉が無くなる。
【００２９】
図１０の左側の領域の点灯制御に関しては、例えば図１０の（ａ）領域では図１１の波形（５）で良く、図１０の（ｃ）領域では、図１１の波形（１）と（３）のタイミングの波形を用いれば良い。輝度については、オン時間の幅で適宜調整可能である。
【００３０】
ところで、上述の特許文献１においては、液晶パネルに表示される画像が動画像である場合に、その動画像の一部又は全体を所定時間は液晶パネルの制御により黒色表示とし、液晶パネルに表示される画像が静止画像である場合には、所定時間の黒色表示を行わない表示制御手段を設けることが提案されている。これにより、動画像のぼけを改善した表示を行うことができると共に、静止画像を表示する場合には、フリッカ等の画質劣化を招かないという効果が得られるとされている。しかしながら、特許文献１の場合、動画像のぼけの改善を液晶パネルの制御による黒色表示の挿入で行うため、依然としてバックライトは点灯し続けており、電力低減にならず、大型の装置になるほど消費電力量が大きくなる。特に情報表示用、あるいは広告看板として屋外で使用する場合には、輝度の高いランプが必要なため、バックライトのランプ点灯のための電力は屋内用に比べると、更に大きくなる。
【００３１】
これに対して、本実施形態では、動画像を表示する領域では、バックライトそのものが点滅しているので、電力消費を削減しつつ、動画像のぼけを防止した表示を行うことができる。また、静止画像を表示する領域では、バックライトが連続点灯しているので、オン・オフを繰り返すバースト調光に比べると、ランプの電極が始動時のダメージを受けにくいため、ランプの長寿命化に繋がる。また、静止画像のちらつきが少なくなる。
【００３２】
（実施形態５）
図１２は、本発明の実施形態５の液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図１と異なる点は、センサ１８が配置され、センサ１８の出力で、映像信号Ｓ１、Ｓ２の切替とインバータ１４の動作を切り替えるようにした点である。センサ１８は、例えば赤外線センサなどを液晶パネル１０の外部に向けて設置すれば良い。観測者が液晶パネル１０付近に近づくと、前記センサ１８で検知し、液晶ドライバ１５への入力映像を映像信号Ｓ１から映像信号Ｓ２に切り替える。同時に、前記映像信号の切り替えに合致するようにインバータ１４の動画像、静止画像の制御も変更する。
【００３３】
このように設定することにより、観測者がこの液晶表示装置に近づいたことを検知して、別の情報を提供することができる。例えば、遠目には構図の大きい風景写真などを表示しておき、観測者が液晶表示装置の近傍に近付けいたことをセンサ１８で検知した後、更に詳細な情報を流すなど様々な利用法が適用可能である。
【００３４】
本実施形態によれば、センサの出力で映像を切替えることで、近づいて来た観測者の興味を引くことが可能となる。
【００３５】
（実施形態６）
図１３は、これまで述べてきた液晶表示装置をユニット単位で複数台用いる例であり、ユニット化された筐体１２ａ，１２ｂ，１２ｃを３台用いてバックライトを構成する場合の一例である。各筐体１２ａ，１２ｂ，１２ｃに設けられた複数のランプ１３は、それぞれインバータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより点灯制御される。このように、複数台を連結して用いるような場合でも、図１３の一点鎖線Ａ，Ｂで示す境界線のように分割して任意の領域に動画像、静止画像を割り当てることができる。
【００３６】
また、これまでは全てランプ１３は横置き状態での例であったが、例えば図１４に示すようにランプ１３は縦置きであっても構わないことは言うまでもない。この場合も、ランプ１３間に設定する境界線（一点鎖線Ａ）で、動画像、静止画像を切り替えることにより、動画ぼけや静止画像でのちらつきの少ない最適な点灯方法でランプを制御することが可能である。
【００３７】
実施形態２で述べた時間に応じて境界線が切替わる制御や、実施形態４で述べたセンサ１８によって切替わる映像を組み合わせて使用するなどしても良い。
【００３８】
なお、バックライトに用いるランプは直管、Ｕ字管の形状を例示して説明したが、これに限ったものではなく、例えばＬＥＤなどの点光源が筐体内に整列配置されるような構成でも良い。光源数が増えるほど分割可能な領域の数も増やすことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１の液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１の第１の映像信号の例を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態１の第１の映像信号におけるインバータの制御波形を示す波形図である。
【図４】本発明の実施形態２の液晶表示装置の筐体部の構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態２の筐体を側面から見たときの境界線の設定領域を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態２の筐体を側面から見たときの仕切り板の設置の例を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態２のランプ間の境界線の設定領域を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態３のＵ字型ランプを用いた場合の設定領域の例を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態３の動画像・静止画像の伝達信号の例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態３の第２の映像信号の例を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態４のインバータの制御波形を示す波形図である。
【図１２】本発明の実施形態５の赤外線センサを用いた場合の装置構成を示す分解斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態６の液晶表示装置を複数用いた場合の設置例を示す分解斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態６のランプ縦置きの液晶表示装置の筐体部の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０液晶パネル
１２筐体
１３ランプ
１４インバータ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のランプと、前記ランプを点灯するインバータと、前記複数のランプを保持する筐体と、前記複数のランプにより照明される液晶パネルとで構成され、映像信号に応じて液晶パネル上に映像を表示する直下型の液晶表示装置において、前記ランプ間に水平または垂直方向に境界線を設定し、前記境界線で区切られた各々の領域に動画像または静止画像が割り当てられるように、各々の領域に予め映像信号を設定することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
境界線の位置を示す情報がインバータへ入力され、前記境界線の位置を示す情報に応じて動画像、静止画像に応じたインバータ制御を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
境界線の位置を示す情報およびそれに応じた映像信号が時間と共に変化することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
境界線の位置を示す情報およびそれに応じた映像信号が別途設けられたセンサの出力に応じて変化することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項５】
動画像が割当てられた領域において、複数のランプを順次点灯することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
動画像が割当てられた領域と、静止画像が割当てられた領域の輝度が略等しくなるように、静止画像領域での輝度を調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記境界線は、最も近い箇所に位置する２本のランプからの距離が略等しいことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。

【図１】