液晶表示装置
【課題】光源の数を低減しながら、表示画面のコントラストを向上できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】バックライトユニットに設けられた光源領域の長さ方向に対して直交する方向での当該光源領域の幅は、液晶パネルの前記直交する方向（光源領域の幅方向）での幅よりも小さい。複数のＬＥＤモジュール４１は光源領域の長さ方向に沿って並んでいる。ＬＥＤモジュール４１には、光源領域の幅方向に広がる液晶パネル上の領域が割り当てられている。ＬＥＤモジュール４１には、光を領域に向けて広げるためのレンズが配置されている。制御装置は、複数のＬＥＤモジュール４１を別個に又は前記複数のＬＥＤモジュール４１を複数のグループに分けて制御する。
【解決手段】バックライトユニットに設けられた光源領域の長さ方向に対して直交する方向での当該光源領域の幅は、液晶パネルの前記直交する方向（光源領域の幅方向）での幅よりも小さい。複数のＬＥＤモジュール４１は光源領域の長さ方向に沿って並んでいる。ＬＥＤモジュール４１には、光源領域の幅方向に広がる液晶パネル上の領域が割り当てられている。ＬＥＤモジュール４１には、光を領域に向けて広げるためのレンズが配置されている。制御装置は、複数のＬＥＤモジュール４１を別個に又は前記複数のＬＥＤモジュール４１を複数のグループに分けて制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、バックライトユニットの光源の数を低減しながら、表示画面のコントラストを向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１は、直下型バックライトユニットを有する液晶表示装置を開示している。液晶表示装置では、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｒｄ）が、バックライトユニットの光源として利用されている。ＬＥＤはバックライトユニットの全域に格子状に配置されている。また、このバックライトユニットは、表示画面におけるコントラストの向上等を目的として、ＬＥＤのエリア制御を実行している。すなわち、液晶パネルが複数の部分領域に区画されており、部分領域毎にＬＥＤの輝度が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８６６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、バックライトユニットの全域にＬＥＤが配置されているため、多くのＬＥＤが必要となり、コスト面で好ましくない。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、バックライトユニットの光源の数を低減しながら、表示画面のコントラストを向上できる液晶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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面と向き合う光源領域と前記光源領域に配置される複数の光源とを有するバックライトユニットと、前記複数の光源の輝度を制御する制御装置と、を有する。前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向での前記光源領域の幅は、前記液晶パネルの前記直交する方向での幅よりも小さい。前記複数の光源は前記光源領域の前記長さ方向に沿って並んでいる。前記複数の光源のそれぞれには、前記光源領域の前記長さ方向に直交する方向に広がる前記液晶パネル上の領域が割り当てられており、前記複数の光源上には、各光源の光を前記液晶パネル上の前記領域に向けて広げるためのレンズが配置されている。前記制御装置は前記複数の光源を別個に又は前記複数の光源を複数のグループに分けて制御する。
【０００７】
本発明によれば、光源の数を低減しながら、表示画面のコントラストを向上できる。
【０００８】
また、本発明の一態様では、前記レンズは、前記複数の光源の光を、前記光源領域の前記長さ方向に対して直交する方向に重点的に広げるよう形成されてもよい。この態様によれば、各光源に割り当てられた領域に向けられる光量が確保し易くなる。
【０００９】
この態様では、前記レンズは第１のレンズと第２のレンズとを含んでもよい。そして、前記第１のレンズは前記光源領域に対して一方側に前記光源の光を重点的に広げるよう形成され、前記第２のレンズは、前記光源領域に対して他方側に前記光源の光を重点的に広げるよう形成されてもよい。この態様によれば、１つの光源に割り当てられる液晶パネル上の領域を小さくでき、各領域の輝度を向上できる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記光源領域は、前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向における前記液晶パネルの中央部と、正対するよう配置されてもよい。この態様によれば、光源の数をより低減し易くなる。この態様においては、前記光源領域と前記液晶パネル間に、複数枚の光学シートが配置されてもよい。こうすることによって、光源領域に配置された複数の光源の光を液晶パネルの広い範囲に広げ易くなる。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記光源領域の前記液晶パネルの対向する面と反対側の面に反射シートが配置され、前記反射シートは、前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向での断面形状が、湾曲してもよい。この態様によれば、光源の光を液晶パネルに向け易くなる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記光源領域上の前記光源は、一列に配列されてもよい。この態様によれば、確実に光源の数を減らすことができる。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記光源領域上の前記光源は、二列に配列されてもよい。この態様によれば、確実に光源の数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２】上記液晶表示装置が備える液晶パネル及びバックライトユニットの概略断面図である。
【図３】上記液晶表示装置が有するバックライトユニットの正面図である。
【図４】上記液晶表示装置が有するバックライトユニットに設けられた基板（光源領域）の正面図である。
【図５】上記バックライトユニットのＬＥＤモジュール上に配置されたレンズの斜視図である。
【図６】図４に示すＶＩ−ＶＩ線での断面図である。
【図７】図４に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。
【図８】上記液晶表示装置が備える制御装置の機能を示すブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置が備える基板の平面図である。
【図１０】図９に示すＸ−Ｘ線での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態の例である液晶表示装置１の構成を表す図である。図２は液晶表示装置１が備える液晶パネル２及びバックライトユニット４の概略断面図である。図３は液晶表示装置１が有するバックライトユニット４の正面図であり、図４はバックライトユニット４に設けられた基板（光源領域）４２の正面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、液晶表示装置１は、制御装置１０と、液晶パネル２と、液晶パネル駆動回路３とを含んでいる。液晶パネル駆動回路３は走査線駆動回路３１と映像線駆動回路３２とを含んでいる。また、液晶表示装置１は、バックライトユニット４と、バックライト駆動回路５とを有している。
【００１７】
液晶パネル２は矩形であり、当該液晶パネル２の左右方向の幅（図３に示すＸ１−Ｘ２方向）は、上下方向（図３に示すＹ１−Ｙ２方向）の幅よりも大きい。
【００１８】
液晶パネル２は一対の透明基板（具体的にはガラス基板）２１ａ，２１ｂを有している（図２参照）。一方の基板（以下、ＴＦＴ基板という）２１ａには複数の映像信号線Ｘと複数の走査信号線Ｙとが形成されている。映像信号線Ｘと走査信号線Ｙは互いに直交しており、格子状に形成されている。隣接する２つの映像信号線Ｘと隣接する２つの走査信号線Ｙとによって囲まれた領域が１つの画素となっている。また、各画素には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（不図示））が設けられている。ＴＦＴは走査信号線Ｙから入力される走査信号によってオン状態となり、各画素の電極に映像信号線Ｘを介して印加された電圧（各画素の階調値を表す信号）を加える。
【００１９】
他方の基板２１ｂにはカラーフィルタが形成されている。２つの基板２１ａ，２１ｂの間に液晶（不図示）が封入されている。液晶パネル２の表示面と表示面とは反対側の面である裏面には偏光フィルタ（不図示）が貼り付けられている。
【００２０】
制御装置１０には、不図示のチューナやアンテナで受信した映像データや、映像再生装置など別の装置が生成した映像データが入力される。制御装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｌｙ）などのメモリとを備えている。制御装置１０は入力された映像データに対して色調整などの各種画像処理を行い、各画素の階調値を示す映像信号を生成する。制御装置１０は生成した映像信号を映像線駆動回路３２に出力する。また、制御装置１０は入力された映像データに基づいて、映像線駆動回路３２、走査線駆動回路３１、バックライト駆動回路５が同期を取るためのタイミング信号を生成し、各駆動回路に向けて出力する。
【００２１】
また、後述するようにバックライトユニット４には複数のＬＥＤモジュール（光源）４１が設けられている（図４参照）。制御装置１０は入力される映像データに基づいてＬＥＤモジュール４１の輝度を制御するための信号を生成する。そして、制御装置１０は当該生成した信号をバックライト駆動回路５に向けて出力する。本実施形態では、制御装置１０は、複数のＬＥＤモジュール４１を別個に又は複数のＬＥＤモジュール４１を複数のグループに分けて制御する。制御装置１０によるＬＥＤモジュール４１の制御については後において詳説する。
【００２２】
走査線駆動回路３１はＴＦＴ基板２１ａに形成された走査信号線Ｙに接続されている。走査線駆動回路３１は制御装置１０から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線Ｙを順番に選択し、選択した走査信号線Ｙに電圧を印加する。走査信号線Ｙに電圧が印加されると、当該走査信号線Ｙに接続されたＴＦＴがオン状態となる。
【００２３】
映像線駆動回路３２はＴＦＴ基板２１ａに形成された映像信号線Ｘに接続されている。映像線駆動回路３２は走査線駆動回路３１による走査信号線Ｙの選択に合わせて、当該選択された走査信号線Ｙに設けられるＴＦＴのそれぞれに、各画素の階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。
【００２４】
バックライトユニット４は液晶パネル２の裏面側に配置されている。バックライトユニット４も矩形であり、その大きさは液晶パネル２に相応している。液晶パネル２と同様に、バックライトユニット４の左右方向の幅は、その上下方向の幅よりも大きくなっている。
【００２５】
図２又は図４に示すように、バックライトユニット４は複数のＬＥＤモジュール（光源）４１を有しており、液晶パネル２の裏面にその光を当てる。各ＬＥＤモジュール４１はＬＥＤチップ（発光素子）や、ＬＥＤチップの光を反射するリフレクター、ＬＥＤチップを封入するとともに光透過性を有する封入樹脂などを含んでいる。
【００２６】
図３又は図４に示すように、バックライトユニット４は複数のＬＥＤモジュール４１が実装された細長い基板（光源領域）４２を有している。複数のＬＥＤモジュール４１は基板４２の長さ方向に整列している。ここで説明する例では、複数のＬＥＤモジュール４１は基板４２の長さ方向に一列で並んでいる。基板４２はガラスエポキシや紙フェノール、紙エポキシなど絶縁性の基材によって形成されている。バックライトユニット４は直下型バックライトユニットであり、基板４２は液晶パネル２の裏面と向き合うように配置されている。
【００２７】
基板４２の長さ方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に直交する方向（Ｙ１−Ｙ２方向、以下において基板４２の幅方向とする）での当該基板４２の幅は、基板４２の幅方向における、液晶パネル２やバックライトユニット４の幅よりも小さい。特にこの例では、基板４２は帯状に形成され、基板４２の幅方向でのその幅は、液晶パネル２やバックライトユニット４の当該幅方向での幅の半分よりも小さい。
【００２８】
図３に示すように、基板４２は、その長さ方向が液晶パネル２の縁に沿った方向となるように、配置されている。ここで説明する例では、基板４２は左右方向に細長く、基板４２の長さ方向は液晶パネル２の上下の縁に沿った方向である。また、基板４２はバックライトユニット４の上下方向の概ね中央部に配置されている。換言すると、バックライトユニット４の上下方向の中央部にのみ光源領域が設けられ、それ以外の部分には光源領域は設けられていない。その結果、液晶パネル２は、その上下方向の中央部に、ＬＥＤモジュール４１と正対する領域（ＬＥＤモジュール４１と正対する領域、以下、対向領域）を有している。また、液晶パネル２は、その上部及び下部に、正対するＬＥＤモジュール４１が存在しない領域（以下、非対向領域）を有している。各非対向領域の上下方向の幅Ｗ２は対向領域の幅Ｗ１よりも大きくなっている。
【００２９】
図２に示すように、バックライトユニット４は当該バックライトユニット４の背面を構成する筐体４９を有している。この例の筐体４９はその上下方向の中央が後方に向けて膨らむように湾曲している。基板４２は筐体４９によって支持されている。具体的には、基板４２は取付板４８に取り付けられ、取付板４８が筐体４９の内側に固定されている。
【００３０】
バックライトユニット４はさらに反射シート４３を有している。反射シート４３は、その平面視では、液晶パネル２に相応した大きさの矩形である。また、この例の反射シート４３は、その上下方向の中央が後方に向かって膨らむように、湾曲又は折れ曲げられている。反射シート４３も筐体４９に収容されている。
【００３１】
ＬＥＤモジュール４１は反射シート４３の前面（反射面）側に位置している。そのため、ＬＥＤモジュール４１の光は直接的に液晶パネル２に向けて射出されるだけでなく、反射シート４３の前面で液晶パネル２の裏面に向けて反射される。
【００３２】
図２に示すように、反射シート４３は、ＬＥＤモジュール４１が配置された基板４２の上側及び下側に斜面４３ｃを有している。斜面４３ｃは基板４２から上方又は下方に広がるとともに前方に傾斜している。
【００３３】
基板４２は反射シート４３の裏面に位置している。反射シート４３はＬＥＤモジュール４１の位置を避けるように形成されている。具体的には反射シート４３には複数の孔が形成されている。反射シート４３は基板４２の表面に重ねられ、各ＬＥＤモジュール４１は反射シート４３に形成された孔の内側に位置している。
【００３４】
また、図２に示すように、バックライトユニット４は複数の光学シート４７を有している。光学シート４７はＬＥＤモジュール４１と液晶パネル２との間に位置している。光学シート４７はＬＥＤモジュール４１の光を拡散させる拡散シートや、プリズムシートなどである。
【００３５】
図４に示すように、バックライトユニット４はＬＥＤモジュール４１とは別体のレンズ４５を有している。図５はレンズ４５の斜視図であり、図６は図４に示すＶＩ−ＶＩ線での断面図であり、図７は図４に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。
【００３６】
レンズ４５はＬＥＤモジュール４１上に配置されており、ＬＥＤモジュール４１の光はレンズ４５に入射する。ＬＥＤモジュール４１の光はレンズ４５を透過し、液晶パネル２の裏面に向けて放出される。この例では、ＬＥＤモジュール４１のそれぞれにレンズ４５が配置されている。レンズ４５は、平面視でＬＥＤモジュール４１よりも大きく、ＬＥＤモジュール４１を覆うように配置されている。
【００３７】
ＬＥＤモジュール４１の光の発散角度（射出角度の範囲、例えば図６においてθ１）は、レンズ４５によって広げられる。発散角度は、各ＬＥＤモジュール４１の光の広がりを表す角度である。発散角度は、例えば、ＬＥＤモジュール４１の光軸（図６及び図７において直線Ｌ１、ＬＥＤモジュール４１の中心を通り基板４２に垂直な直線）に対する角度である。
【００３８】
図３に示すように、液晶パネル２は複数の部分領域Ｅに区画されている。各ＬＥＤモジュール４１には、いずれかの部分領域Ｅが割り当てられている。すなわち、各ＬＥＤモジュール４１には、その光を向けるべき部分領域Ｅが対応付けられている。１つの部分領域Ｅには１つのＬＥＤモジュール４１が対応付けられてもよいし、複数のＬＥＤモジュール４１が対応付けられてもよい。
【００３９】
図３に示すように、部分領域Ｅは基板４２の幅方向に広がった領域である。図３の例では、部分領域Ｅは、基板４２の幅方向（この例では上下方向）に細長い略矩形の領域である。上述したように複数のＬＥＤモジュール４１は基板４２の長さ方向（この例では左右方向）に整列している。複数の部分領域Ｅも、ＬＥＤモジュール４１の配置に合わせて、基板４２の長さ方向に並んでいる。なお、部分領域Ｅの形状は図３に示す形状に限られない。例えば、基板４２から離れるにしたがって部分領域Ｅの幅は徐々に大きくなってもよい。また、部分領域Ｅは隣接する部分領域Ｅと重なる部分を有するように規定されてもよい。
【００４０】
レンズ４５は、ＬＥＤモジュール４１の光を、当該ＬＥＤモジュール４１に割り当てられた部分領域Ｅに向けて重点的に広げる。すなわち、レンズ４５は、図６及び図７に示すように、ＬＥＤモジュール４１の光の発散角度を、その光軸Ｌ１を中心とする全半径方向に均等に広げるのではなく、部分領域Ｅに向いた方向に偏って広げる。ここで説明する例では、部分領域Ｅは上下方向に細長い領域である。そのため、レンズ４５は光の発散角度を上下方向に重点的に広げ、基板４２に対して上側と下側とに向けて光を重点的に射出する。その結果、上下方向での光の発散角度（図６においてθ２）は、他のいずれの方向に広げられる発散角度（例えば、左右方向での発散角度（図７においてθ３））よりも大きくなっている。
【００４１】
レンズ４５から上方又は下方に向けて射出された光は、反射シート４３の斜面４３ｃで反射し、正対するＬＥＤモジュール４１が存在しない液晶パネル２上の領域（例えば部分領域Ｅの端部）に照射される。
【００４２】
図５に示すように、レンズ４５の光射出面（上面）４５ａは凸状に形成された湾曲面である。光射出面４５ａは、レンズ４５の頂部から上方又は下方に広がるとともに徐々に基板４２に近づく斜面を含んでいる。この光射出面４５ａは、左右方向に平行な直線の平行移動によって形成できる面である。また、レンズ４５は互いに反対方向に向いた一対の側面４５ｂを有している（図７参照）。側面４５ｂは光射出面４５ａの左右の縁から基板４２に向かって下がっている。この例では、側面４５ｂは基板４２に対して垂直に形成された平らな面であり、ＬＥＤモジュール４１の光軸と概ね平行となっている。そのため、基板４２の長さ方向への発散角度の拡大が抑えられている。また、レンズ４５は、平面視においては、上下方向に細長い略矩形を呈している。なお、レンズ４５の形状はこれに限られない。例えば、レンズ４５は、上下方向に細長い楕円形に形成されてもよい。
【００４３】
制御装置１０は当該制御装置１０に入力された映像データに基づいてＬＥＤモジュール４１の輝度を制御する。本実施形態では、上述したように、各部分領域Ｅに１つ又は複数のＬＥＤモジュール４１が対応付けられている。制御装置１０は、ＬＥＤモジュール４１毎に或いは部分領域Ｅに対応付けられた複数のＬＥＤモジュール４１毎に輝度を制御する。すなわち、制御装置１０は、各部分領域Ｅに１つのＬＥＤモジュール４１が対応付けられている場合には、複数のＬＥＤモジュール４１を別個に制御する。また、制御装置１０は、各部分領域Ｅに複数のＬＥＤモジュール４１が対応付けられている場合には、各部分領域Ｅに対応付けられた複数のＬＥＤモジュール４１を１つのグループとし、グループ毎に輝度を制御する。
【００４４】
以下、制御装置１０が実行する処理の例について説明する。図８は制御装置１０の機能を示すブロック図である。図８に示すように、制御装置１０は、輝度レベル算出部１０ａと、制御信号生成部１０ｂとを含んでいる。
【００４５】
輝度レベル算出部１０ａは、制御装置１０に入力された映像データに基づいて、各部分領域Ｅに対応付けられている１又は複数のＬＥＤモジュール４１に求められる輝度レベルを算出する。輝度レベル算出部１０ａは、この処理を部分領域Ｅのそれぞれについて実行する。
【００４６】
例えば、輝度レベル算出部１０ａは、制御装置１０に入力された映像データに基づいて、部分領域Ｅを構成する複数の画素の階調値の最大値を算出する。輝度レベル算出部１０ａは、算出した最大値に基づいて、当該部分領域Ｅに対応付けられているＬＥＤモジュール４１に必要な輝度レベルを算出する。輝度レベル算出部１０ａは、例えば最大値が大きくなるほど、ＬＥＤモジュール４１の輝度レベルを高くする。
【００４７】
また、他の例では、輝度レベル算出部１０ａは、制御装置１０に入力された映像データに基づいて、部分領域Ｅにある複数の画素の階調値の平均値を算出する。そして、制御装置１０は、この平均値から、当該部分領域Ｅに対応付けられているＬＥＤモジュール４１に必要な輝度レベルを算出する。輝度レベル算出部１０ａは、例えば平均値が大きくなるほど、ＬＥＤモジュール４１の輝度レベルを高くする。
【００４８】
また、輝度レベル算出部１０ａは、部分領域Ｅを構成する画素の階調値だけでなく、ＬＥＤモジュール４１から各画素までの、部分領域Ｅの長さ方向での距離（換言すると、基板４２の幅方向の中心線から各画素までの距離）に基づいて、ＬＥＤモジュール４１に求められる輝度レベルを算出してもよい。こうすることにより、ＬＥＤモジュール４１から遠い位置にある領域が明るい場合に、その領域にも適切な量の光を照射できる。
【００４９】
例えば、輝度レベル算出部１０ａは、各画素の階調値をＬＥＤモジュール４１から当該画素までの距離で重み付した上で、１つの部分領域Ｅを構成する画素の階調値の平均値（加重平均値）を算出する。すなわち、輝度レベル算出部１０ａは各画素の階調値にＬＥＤモジュール４１から当該画素の距離に応じた係数を乗じ、それにより得られた値の平均値を算出する。この係数は、例えば、ＬＥＤモジュール４１からの距離に応じて大きくなるよう規定される。そして、輝度レベル算出部１０ａは、その加重平均値に基づいて、ＬＥＤモジュール４１に求められている輝度レベルを算出する。輝度レベル算出部１０ａは、例えば加重平均値が大きくなるほど、ＬＥＤモジュール４１の輝度レベルを高くする。
【００５０】
また、他の例では、輝度レベル算出部１０ａは、各部分領域Ｅを構成する画素の階調値をＬＥＤモジュール４１から各画素までの距離で重み付し、それにより得られた値の中で最大値を算出してもよい。そして、輝度レベル算出部１０ａは、その最大値に基づいてＬＥＤモジュール４１に求められている輝度レベルを算出してもよい。輝度レベル算出部１０ａは、例えば最大値が大きくなるほど、ＬＥＤモジュール４１の輝度レベルを高くする。
【００５１】
なお、距離に応じた重み付けは、必ずしも画素毎に行われなくてもよい。例えば、１つの部分領域Ｅは、ＬＥＤモジュール４１からの距離に応じて、さらに複数の小領域に区画されてもよい。そして、小領域を構成する複数の画素からなる画素群毎に階調値の重み付けしてもよい。すなわち、１つの小領域を構成する複数の画素の階調値は、共通の係数で重み付けしてもよい。こうすることで、輝度レベルを算出する際の処理負荷を軽減できる。
【００５２】
各画素の画像データに応じてＬＥＤモジュール４１の輝度を調整する画像処理はローカルディミング或いはエリア制御と呼ばれている。黒映像を表示する際にＬＥＤが点灯していると、液晶パネルからの光漏れが生じるため、表示画面のコントラストが数１０００：１程度に留まる。これに対して、ローカルディミングによれば、黒映像を表示する際に、黒を示す画像データに応じてＬＥＤモジュール４１の輝度を低減するのでコントラストを数万：１以上にできる。さらにＬＥＤモジュール４１の輝度を低減するので、バックライトユニットの消費電力を低減できる。
【００５３】
画像データに応じてＬＥＤモジュール４１毎に輝度を調整する方法は、消費電力の低減とコントラストの向上に効果がある。しかしながら、ＬＥＤモジュール４１毎に輝度を調整した場合、制御回路の数が増えてしまうので、コストの問題が生じる。この問題を解消するために、図４に示す一列で並ぶ複数のＬＥＤモジュール４１を複数のブロック（グループ）に分割し、各ブロックを構成する複数のＬＥＤモジュール４１を纏めて制御してもよい。例えば、各ブロックを構成する複数のＬＥＤモジュール４１に対応付けられた画素の階調値の平均値に基づいて、各ブロックの輝度を制御してもよい。こうすれば制御回路の数を低減できる。ＬＥＤモジュール４１毎に輝度を制御する態様に比べると、ブロック毎に輝度を制御する方法は、表示画面のコントラスト調整の細かさは低下する可能性がある。しかしながら、１つのブロック内のＬＥＤモジュール４１の数をコストを考慮しながら決定することで、コストの増加を招くことなくコントラストの向上と消費電力の低減の双方に十分な効果が得ることができる。なお、ブロック毎に輝度を制御する方法は、ＬＥＤモジュール４１の輝度を個別に調整する制御と基本的に同一である。
【００５４】
制御信号生成部１０ｂは、輝度レベル算出部１０ａで算出された輝度レベルでＬＥＤモジュール４１を発光させるための制御信号（以下、発光制御信号）を生成し、当該発光制御信号をバックライト駆動回路５に出力する。制御信号生成部１０ｂは、部分領域Ｅに対応付けられた１又は複数のＬＥＤモジュール４１毎に発光制御信号を生成する。制御信号生成部１０ｂは、ＬＥＤモジュール４１に求められる輝度レベルが高いほど当該ＬＥＤモジュール４１に供給される電流が大きくなるように、発光制御信号を生成する。
【００５５】
以上説明したように、液晶表示装置１では、基板４２の長さ方向に対して直交する方向（すなわち、基板４２の幅方向）での当該基板４２の幅は、基板４２の幅方向での液晶パネル２の幅よりも小さく、複数のＬＥＤモジュール４１は基板４２の長さ方向に沿って並んでいる。また、各ＬＥＤモジュール４１には、基板４２の幅方向に広がる部分領域Ｅが割り当てられており、ＬＥＤモジュール４１上には、当該ＬＥＤモジュール４１の光を部分領域Ｅに向けて広げるためのレンズ４５が配置されている。そのため、ＬＥＤモジュール４１の数を減らしながら、液晶パネル２の全体に光を向けることができる。また、制御装置１０は、複数のＬＥＤモジュール４１を別個に又は複数のＬＥＤモジュール４１を複数のグループに分けて制御している。これにより、表示画面におけるコントラストを向上できる。
【００５６】
なお、本発明は以上説明した液晶表示装置１に限られず、種々の変更が可能である。
【００５７】
例えば、以上の説明では、各レンズ４５はＬＥＤモジュール４１の光を基板４２の上側と下側の双方に向けていた。しかしながら、液晶表示装置には、ＬＥＤモジュール４１の光を基板４２の上側に重点的に広げるレンズと、ＬＥＤモジュール４１の光を基板４２の下側に重点的に広げるレンズとが設けられてもよい。
【００５８】
図９はこの形態の例である基板１４２の平面図であり、図１０は図９に示すＸ−Ｘ線での断面図である。
【００５９】
図９に示すように、基板（光源領域）１４２は、基板４２と同様に、左右方向に細長い形状である。基板１４２にも複数のＬＥＤモジュール４１が、基板１４２の長さ方向に並んでいる。ここで説明する例では、ＬＥＤモジュール４１は複数の列（この例では２列）で並んでいる。また、一方の列に配置されるＬＥＤモジュール４１と、他方の列に配置されるＬＥＤモジュール４１は、左右方向において交互に並んでいる。
【００６０】
ＬＥＤモジュール４１にはレンズ１４５Ａ，１４５Ｂが配置されている。この例では、レンズ１４５Ａ（以下、上側レンズ）は、ＬＥＤモジュール４１の２つの列のうち上側の列のＬＥＤモジュール４１に配置されている。また、レンズ１４５Ｂ（以下、下側レンズ）は、ＬＥＤモジュール４１の２つの列のうち下側の列のＬＥＤモジュール４１に配置されている。
【００６１】
各ＬＥＤモジュール４１には、基板１４２の幅方向に広がる液晶パネル２上の部分領域が、割り当てられている。ここで説明する例では、上側の列に配置されるＬＥＤモジュール４１には、基板１４２に対向する位置（すなわち液晶パネル２の上下方向における中央部）から上方に広がる領域が割り当てられている。一方、下側の列に配置されるＬＥＤモジュール４１には、基板１４２に対向する位置から下方に広がる領域が割り当てられている。
【００６２】
上側レンズ１４５Ａと下側レンズ１４５Ｂは互いに反対側にＬＥＤモジュール４１の光を広げる。この例では、上側レンズ１４５Ａに対応付けられる部分領域は上方に広がる領域であり、上側レンズ１４５ＡはＬＥＤモジュール４１の光を上方に広げる。換言すると、上側レンズ１４５Ａは光の発散角度（図６のθ１参照）を上方に偏って拡大する。
【００６３】
図１０に示すように、上側レンズ１４５Ａは凸状に膨らんだ光射出面（上面）１４５ａを有している。光射出面１４５ａは緩斜面１４５ｂと急斜面１４５ｃとを含んでいる。緩斜面１４５ｂは上側レンズ１４５Ａの頂部から上方に向かって広がるとともに基板１４２に近づくよう傾斜している。急斜面１４５ｃは頂部から下方に向かって広がるとともに基板１４２に近づくように傾斜している。急斜面１４５ｃの傾斜は、緩斜面１４５ｂの傾斜よりも大きくなっている。このような形状により、上側レンズ１４５Ａは、ＬＥＤモジュール４１の光を下方よりも上方に多く射出する。
【００６４】
また、この例では、図９に示すように、上側レンズ１４５Ａは、上述のレンズ４５と同様に、光射出面１４５ａの左右の縁から基板１４２に向かって下がる一対の側面１４５ｄを有している。この例では、側面１４５ｄは基板１４２に対して立つように形成され、すなわち、ＬＥＤモジュール４１の光軸と概ね平行となるように形成されている。そのため、上側レンズ１４５Ａによる左右方向（基板１４２の長さ方向）への光の発散角度の拡大は抑えられている。
【００６５】
下側レンズ１４５Ｂに対応付けられる部分領域は下方に広がる領域であり、下側レンズ１４５ＢはＬＥＤモジュール４１の光を下方に広げる。換言すると、下側レンズ１４５Ｂは光の発散角度を下方に偏って拡大するレンズである。この例では、下側レンズ１４５Ｂは上側レンズ１４５Ａと同じ形状を有しているものの、基板１４２における向きが上側レンズ１４５Ａとは異なっている。すなわち、下側レンズ１４５Ｂは、基板１４２の幅方向の中心線を挟んで、上側レンズ１４５Ａとは対称となるように配置されている。これにより、下側レンズ１４５Ｂは、ＬＥＤモジュール４１の光を上方よりも下方に多く射出する。
【符号の説明】
【００６６】
１ 液晶表示装置、２ 液晶パネル、３ 液晶パネル駆動回路、４ バックライトユニット、５ バックライト駆動回路、１０ 制御装置、１０ａ 輝度レベル算出部、１０ｂ 制御信号生成部、２１ａ，２１ｂ 基板、３１ 走査線駆動回路、３２ 映像線駆動回路、４１ ＬＥＤモジュール（光源）、４２，１４２ 基板（光源領域）、４３ 反射シート、４５ レンズ、４７ 光学シート、１４５Ａ 上側レンズ、１４５Ｂ 下側レンズ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、バックライトユニットの光源の数を低減しながら、表示画面のコントラストを向上する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１は、直下型バックライトユニットを有する液晶表示装置を開示している。液晶表示装置では、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｒｄ）が、バックライトユニットの光源として利用されている。ＬＥＤはバックライトユニットの全域に格子状に配置されている。また、このバックライトユニットは、表示画面におけるコントラストの向上等を目的として、ＬＥＤのエリア制御を実行している。すなわち、液晶パネルが複数の部分領域に区画されており、部分領域毎にＬＥＤの輝度が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８６６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１では、バックライトユニットの全域にＬＥＤが配置されているため、多くのＬＥＤが必要となり、コスト面で好ましくない。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、バックライトユニットの光源の数を低減しながら、表示画面のコントラストを向上できる液晶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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面と向き合う光源領域と前記光源領域に配置される複数の光源とを有するバックライトユニットと、前記複数の光源の輝度を制御する制御装置と、を有する。前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向での前記光源領域の幅は、前記液晶パネルの前記直交する方向での幅よりも小さい。前記複数の光源は前記光源領域の前記長さ方向に沿って並んでいる。前記複数の光源のそれぞれには、前記光源領域の前記長さ方向に直交する方向に広がる前記液晶パネル上の領域が割り当てられており、前記複数の光源上には、各光源の光を前記液晶パネル上の前記領域に向けて広げるためのレンズが配置されている。前記制御装置は前記複数の光源を別個に又は前記複数の光源を複数のグループに分けて制御する。
【０００７】
本発明によれば、光源の数を低減しながら、表示画面のコントラストを向上できる。
【０００８】
また、本発明の一態様では、前記レンズは、前記複数の光源の光を、前記光源領域の前記長さ方向に対して直交する方向に重点的に広げるよう形成されてもよい。この態様によれば、各光源に割り当てられた領域に向けられる光量が確保し易くなる。
【０００９】
この態様では、前記レンズは第１のレンズと第２のレンズとを含んでもよい。そして、前記第１のレンズは前記光源領域に対して一方側に前記光源の光を重点的に広げるよう形成され、前記第２のレンズは、前記光源領域に対して他方側に前記光源の光を重点的に広げるよう形成されてもよい。この態様によれば、１つの光源に割り当てられる液晶パネル上の領域を小さくでき、各領域の輝度を向上できる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記光源領域は、前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向における前記液晶パネルの中央部と、正対するよう配置されてもよい。この態様によれば、光源の数をより低減し易くなる。この態様においては、前記光源領域と前記液晶パネル間に、複数枚の光学シートが配置されてもよい。こうすることによって、光源領域に配置された複数の光源の光を液晶パネルの広い範囲に広げ易くなる。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記光源領域の前記液晶パネルの対向する面と反対側の面に反射シートが配置され、前記反射シートは、前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向での断面形状が、湾曲してもよい。この態様によれば、光源の光を液晶パネルに向け易くなる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記光源領域上の前記光源は、一列に配列されてもよい。この態様によれば、確実に光源の数を減らすことができる。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記光源領域上の前記光源は、二列に配列されてもよい。この態様によれば、確実に光源の数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。
【図２】上記液晶表示装置が備える液晶パネル及びバックライトユニットの概略断面図である。
【図３】上記液晶表示装置が有するバックライトユニットの正面図である。
【図４】上記液晶表示装置が有するバックライトユニットに設けられた基板（光源領域）の正面図である。
【図５】上記バックライトユニットのＬＥＤモジュール上に配置されたレンズの斜視図である。
【図６】図４に示すＶＩ−ＶＩ線での断面図である。
【図７】図４に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。
【図８】上記液晶表示装置が備える制御装置の機能を示すブロック図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置が備える基板の平面図である。
【図１０】図９に示すＸ−Ｘ線での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態の例である液晶表示装置１の構成を表す図である。図２は液晶表示装置１が備える液晶パネル２及びバックライトユニット４の概略断面図である。図３は液晶表示装置１が有するバックライトユニット４の正面図であり、図４はバックライトユニット４に設けられた基板（光源領域）４２の正面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、液晶表示装置１は、制御装置１０と、液晶パネル２と、液晶パネル駆動回路３とを含んでいる。液晶パネル駆動回路３は走査線駆動回路３１と映像線駆動回路３２とを含んでいる。また、液晶表示装置１は、バックライトユニット４と、バックライト駆動回路５とを有している。
【００１７】
液晶パネル２は矩形であり、当該液晶パネル２の左右方向の幅（図３に示すＸ１−Ｘ２方向）は、上下方向（図３に示すＹ１−Ｙ２方向）の幅よりも大きい。
【００１８】
液晶パネル２は一対の透明基板（具体的にはガラス基板）２１ａ，２１ｂを有している（図２参照）。一方の基板（以下、ＴＦＴ基板という）２１ａには複数の映像信号線Ｘと複数の走査信号線Ｙとが形成されている。映像信号線Ｘと走査信号線Ｙは互いに直交しており、格子状に形成されている。隣接する２つの映像信号線Ｘと隣接する２つの走査信号線Ｙとによって囲まれた領域が１つの画素となっている。また、各画素には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（不図示））が設けられている。ＴＦＴは走査信号線Ｙから入力される走査信号によってオン状態となり、各画素の電極に映像信号線Ｘを介して印加された電圧（各画素の階調値を表す信号）を加える。
【００１９】
他方の基板２１ｂにはカラーフィルタが形成されている。２つの基板２１ａ，２１ｂの間に液晶（不図示）が封入されている。液晶パネル２の表示面と表示面とは反対側の面である裏面には偏光フィルタ（不図示）が貼り付けられている。
【００２０】
制御装置１０には、不図示のチューナやアンテナで受信した映像データや、映像再生装置など別の装置が生成した映像データが入力される。制御装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｌｙ）などのメモリとを備えている。制御装置１０は入力された映像データに対して色調整などの各種画像処理を行い、各画素の階調値を示す映像信号を生成する。制御装置１０は生成した映像信号を映像線駆動回路３２に出力する。また、制御装置１０は入力された映像データに基づいて、映像線駆動回路３２、走査線駆動回路３１、バックライト駆動回路５が同期を取るためのタイミング信号を生成し、各駆動回路に向けて出力する。
【００２１】
また、後述するようにバックライトユニット４には複数のＬＥＤモジュール（光源）４１が設けられている（図４参照）。制御装置１０は入力される映像データに基づいてＬＥＤモジュール４１の輝度を制御するための信号を生成する。そして、制御装置１０は当該生成した信号をバックライト駆動回路５に向けて出力する。本実施形態では、制御装置１０は、複数のＬＥＤモジュール４１を別個に又は複数のＬＥＤモジュール４１を複数のグループに分けて制御する。制御装置１０によるＬＥＤモジュール４１の制御については後において詳説する。
【００２２】
走査線駆動回路３１はＴＦＴ基板２１ａに形成された走査信号線Ｙに接続されている。走査線駆動回路３１は制御装置１０から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線Ｙを順番に選択し、選択した走査信号線Ｙに電圧を印加する。走査信号線Ｙに電圧が印加されると、当該走査信号線Ｙに接続されたＴＦＴがオン状態となる。
【００２３】
映像線駆動回路３２はＴＦＴ基板２１ａに形成された映像信号線Ｘに接続されている。映像線駆動回路３２は走査線駆動回路３１による走査信号線Ｙの選択に合わせて、当該選択された走査信号線Ｙに設けられるＴＦＴのそれぞれに、各画素の階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。
【００２４】
バックライトユニット４は液晶パネル２の裏面側に配置されている。バックライトユニット４も矩形であり、その大きさは液晶パネル２に相応している。液晶パネル２と同様に、バックライトユニット４の左右方向の幅は、その上下方向の幅よりも大きくなっている。
【００２５】
図２又は図４に示すように、バックライトユニット４は複数のＬＥＤモジュール（光源）４１を有しており、液晶パネル２の裏面にその光を当てる。各ＬＥＤモジュール４１はＬＥＤチップ（発光素子）や、ＬＥＤチップの光を反射するリフレクター、ＬＥＤチップを封入するとともに光透過性を有する封入樹脂などを含んでいる。
【００２６】
図３又は図４に示すように、バックライトユニット４は複数のＬＥＤモジュール４１が実装された細長い基板（光源領域）４２を有している。複数のＬＥＤモジュール４１は基板４２の長さ方向に整列している。ここで説明する例では、複数のＬＥＤモジュール４１は基板４２の長さ方向に一列で並んでいる。基板４２はガラスエポキシや紙フェノール、紙エポキシなど絶縁性の基材によって形成されている。バックライトユニット４は直下型バックライトユニットであり、基板４２は液晶パネル２の裏面と向き合うように配置されている。
【００２７】
基板４２の長さ方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に直交する方向（Ｙ１−Ｙ２方向、以下において基板４２の幅方向とする）での当該基板４２の幅は、基板４２の幅方向における、液晶パネル２やバックライトユニット４の幅よりも小さい。特にこの例では、基板４２は帯状に形成され、基板４２の幅方向でのその幅は、液晶パネル２やバックライトユニット４の当該幅方向での幅の半分よりも小さい。
【００２８】
図３に示すように、基板４２は、その長さ方向が液晶パネル２の縁に沿った方向となるように、配置されている。ここで説明する例では、基板４２は左右方向に細長く、基板４２の長さ方向は液晶パネル２の上下の縁に沿った方向である。また、基板４２はバックライトユニット４の上下方向の概ね中央部に配置されている。換言すると、バックライトユニット４の上下方向の中央部にのみ光源領域が設けられ、それ以外の部分には光源領域は設けられていない。その結果、液晶パネル２は、その上下方向の中央部に、ＬＥＤモジュール４１と正対する領域（ＬＥＤモジュール４１と正対する領域、以下、対向領域）を有している。また、液晶パネル２は、その上部及び下部に、正対するＬＥＤモジュール４１が存在しない領域（以下、非対向領域）を有している。各非対向領域の上下方向の幅Ｗ２は対向領域の幅Ｗ１よりも大きくなっている。
【００２９】
図２に示すように、バックライトユニット４は当該バックライトユニット４の背面を構成する筐体４９を有している。この例の筐体４９はその上下方向の中央が後方に向けて膨らむように湾曲している。基板４２は筐体４９によって支持されている。具体的には、基板４２は取付板４８に取り付けられ、取付板４８が筐体４９の内側に固定されている。
【００３０】
バックライトユニット４はさらに反射シート４３を有している。反射シート４３は、その平面視では、液晶パネル２に相応した大きさの矩形である。また、この例の反射シート４３は、その上下方向の中央が後方に向かって膨らむように、湾曲又は折れ曲げられている。反射シート４３も筐体４９に収容されている。
【００３１】
ＬＥＤモジュール４１は反射シート４３の前面（反射面）側に位置している。そのため、ＬＥＤモジュール４１の光は直接的に液晶パネル２に向けて射出されるだけでなく、反射シート４３の前面で液晶パネル２の裏面に向けて反射される。
【００３２】
図２に示すように、反射シート４３は、ＬＥＤモジュール４１が配置された基板４２の上側及び下側に斜面４３ｃを有している。斜面４３ｃは基板４２から上方又は下方に広がるとともに前方に傾斜している。
【００３３】
基板４２は反射シート４３の裏面に位置している。反射シート４３はＬＥＤモジュール４１の位置を避けるように形成されている。具体的には反射シート４３には複数の孔が形成されている。反射シート４３は基板４２の表面に重ねられ、各ＬＥＤモジュール４１は反射シート４３に形成された孔の内側に位置している。
【００３４】
また、図２に示すように、バックライトユニット４は複数の光学シート４７を有している。光学シート４７はＬＥＤモジュール４１と液晶パネル２との間に位置している。光学シート４７はＬＥＤモジュール４１の光を拡散させる拡散シートや、プリズムシートなどである。
【００３５】
図４に示すように、バックライトユニット４はＬＥＤモジュール４１とは別体のレンズ４５を有している。図５はレンズ４５の斜視図であり、図６は図４に示すＶＩ−ＶＩ線での断面図であり、図７は図４に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面図である。
【００３６】
レンズ４５はＬＥＤモジュール４１上に配置されており、ＬＥＤモジュール４１の光はレンズ４５に入射する。ＬＥＤモジュール４１の光はレンズ４５を透過し、液晶パネル２の裏面に向けて放出される。この例では、ＬＥＤモジュール４１のそれぞれにレンズ４５が配置されている。レンズ４５は、平面視でＬＥＤモジュール４１よりも大きく、ＬＥＤモジュール４１を覆うように配置されている。
【００３７】
ＬＥＤモジュール４１の光の発散角度（射出角度の範囲、例えば図６においてθ１）は、レンズ４５によって広げられる。発散角度は、各ＬＥＤモジュール４１の光の広がりを表す角度である。発散角度は、例えば、ＬＥＤモジュール４１の光軸（図６及び図７において直線Ｌ１、ＬＥＤモジュール４１の中心を通り基板４２に垂直な直線）に対する角度である。
【００３８】
図３に示すように、液晶パネル２は複数の部分領域Ｅに区画されている。各ＬＥＤモジュール４１には、いずれかの部分領域Ｅが割り当てられている。すなわち、各ＬＥＤモジュール４１には、その光を向けるべき部分領域Ｅが対応付けられている。１つの部分領域Ｅには１つのＬＥＤモジュール４１が対応付けられてもよいし、複数のＬＥＤモジュール４１が対応付けられてもよい。
【００３９】
図３に示すように、部分領域Ｅは基板４２の幅方向に広がった領域である。図３の例では、部分領域Ｅは、基板４２の幅方向（この例では上下方向）に細長い略矩形の領域である。上述したように複数のＬＥＤモジュール４１は基板４２の長さ方向（この例では左右方向）に整列している。複数の部分領域Ｅも、ＬＥＤモジュール４１の配置に合わせて、基板４２の長さ方向に並んでいる。なお、部分領域Ｅの形状は図３に示す形状に限られない。例えば、基板４２から離れるにしたがって部分領域Ｅの幅は徐々に大きくなってもよい。また、部分領域Ｅは隣接する部分領域Ｅと重なる部分を有するように規定されてもよい。
【００４０】
レンズ４５は、ＬＥＤモジュール４１の光を、当該ＬＥＤモジュール４１に割り当てられた部分領域Ｅに向けて重点的に広げる。すなわち、レンズ４５は、図６及び図７に示すように、ＬＥＤモジュール４１の光の発散角度を、その光軸Ｌ１を中心とする全半径方向に均等に広げるのではなく、部分領域Ｅに向いた方向に偏って広げる。ここで説明する例では、部分領域Ｅは上下方向に細長い領域である。そのため、レンズ４５は光の発散角度を上下方向に重点的に広げ、基板４２に対して上側と下側とに向けて光を重点的に射出する。その結果、上下方向での光の発散角度（図６においてθ２）は、他のいずれの方向に広げられる発散角度（例えば、左右方向での発散角度（図７においてθ３））よりも大きくなっている。
【００４１】
レンズ４５から上方又は下方に向けて射出された光は、反射シート４３の斜面４３ｃで反射し、正対するＬＥＤモジュール４１が存在しない液晶パネル２上の領域（例えば部分領域Ｅの端部）に照射される。
【００４２】
図５に示すように、レンズ４５の光射出面（上面）４５ａは凸状に形成された湾曲面である。光射出面４５ａは、レンズ４５の頂部から上方又は下方に広がるとともに徐々に基板４２に近づく斜面を含んでいる。この光射出面４５ａは、左右方向に平行な直線の平行移動によって形成できる面である。また、レンズ４５は互いに反対方向に向いた一対の側面４５ｂを有している（図７参照）。側面４５ｂは光射出面４５ａの左右の縁から基板４２に向かって下がっている。この例では、側面４５ｂは基板４２に対して垂直に形成された平らな面であり、ＬＥＤモジュール４１の光軸と概ね平行となっている。そのため、基板４２の長さ方向への発散角度の拡大が抑えられている。また、レンズ４５は、平面視においては、上下方向に細長い略矩形を呈している。なお、レンズ４５の形状はこれに限られない。例えば、レンズ４５は、上下方向に細長い楕円形に形成されてもよい。
【００４３】
制御装置１０は当該制御装置１０に入力された映像データに基づいてＬＥＤモジュール４１の輝度を制御する。本実施形態では、上述したように、各部分領域Ｅに１つ又は複数のＬＥＤモジュール４１が対応付けられている。制御装置１０は、ＬＥＤモジュール４１毎に或いは部分領域Ｅに対応付けられた複数のＬＥＤモジュール４１毎に輝度を制御する。すなわち、制御装置１０は、各部分領域Ｅに１つのＬＥＤモジュール４１が対応付けられている場合には、複数のＬＥＤモジュール４１を別個に制御する。また、制御装置１０は、各部分領域Ｅに複数のＬＥＤモジュール４１が対応付けられている場合には、各部分領域Ｅに対応付けられた複数のＬＥＤモジュール４１を１つのグループとし、グループ毎に輝度を制御する。
【００４４】
以下、制御装置１０が実行する処理の例について説明する。図８は制御装置１０の機能を示すブロック図である。図８に示すように、制御装置１０は、輝度レベル算出部１０ａと、制御信号生成部１０ｂとを含んでいる。
【００４５】
輝度レベル算出部１０ａは、制御装置１０に入力された映像データに基づいて、各部分領域Ｅに対応付けられている１又は複数のＬＥＤモジュール４１に求められる輝度レベルを算出する。輝度レベル算出部１０ａは、この処理を部分領域Ｅのそれぞれについて実行する。
【００４６】
例えば、輝度レベル算出部１０ａは、制御装置１０に入力された映像データに基づいて、部分領域Ｅを構成する複数の画素の階調値の最大値を算出する。輝度レベル算出部１０ａは、算出した最大値に基づいて、当該部分領域Ｅに対応付けられているＬＥＤモジュール４１に必要な輝度レベルを算出する。輝度レベル算出部１０ａは、例えば最大値が大きくなるほど、ＬＥＤモジュール４１の輝度レベルを高くする。
【００４７】
また、他の例では、輝度レベル算出部１０ａは、制御装置１０に入力された映像データに基づいて、部分領域Ｅにある複数の画素の階調値の平均値を算出する。そして、制御装置１０は、この平均値から、当該部分領域Ｅに対応付けられているＬＥＤモジュール４１に必要な輝度レベルを算出する。輝度レベル算出部１０ａは、例えば平均値が大きくなるほど、ＬＥＤモジュール４１の輝度レベルを高くする。
【００４８】
また、輝度レベル算出部１０ａは、部分領域Ｅを構成する画素の階調値だけでなく、ＬＥＤモジュール４１から各画素までの、部分領域Ｅの長さ方向での距離（換言すると、基板４２の幅方向の中心線から各画素までの距離）に基づいて、ＬＥＤモジュール４１に求められる輝度レベルを算出してもよい。こうすることにより、ＬＥＤモジュール４１から遠い位置にある領域が明るい場合に、その領域にも適切な量の光を照射できる。
【００４９】
例えば、輝度レベル算出部１０ａは、各画素の階調値をＬＥＤモジュール４１から当該画素までの距離で重み付した上で、１つの部分領域Ｅを構成する画素の階調値の平均値（加重平均値）を算出する。すなわち、輝度レベル算出部１０ａは各画素の階調値にＬＥＤモジュール４１から当該画素の距離に応じた係数を乗じ、それにより得られた値の平均値を算出する。この係数は、例えば、ＬＥＤモジュール４１からの距離に応じて大きくなるよう規定される。そして、輝度レベル算出部１０ａは、その加重平均値に基づいて、ＬＥＤモジュール４１に求められている輝度レベルを算出する。輝度レベル算出部１０ａは、例えば加重平均値が大きくなるほど、ＬＥＤモジュール４１の輝度レベルを高くする。
【００５０】
また、他の例では、輝度レベル算出部１０ａは、各部分領域Ｅを構成する画素の階調値をＬＥＤモジュール４１から各画素までの距離で重み付し、それにより得られた値の中で最大値を算出してもよい。そして、輝度レベル算出部１０ａは、その最大値に基づいてＬＥＤモジュール４１に求められている輝度レベルを算出してもよい。輝度レベル算出部１０ａは、例えば最大値が大きくなるほど、ＬＥＤモジュール４１の輝度レベルを高くする。
【００５１】
なお、距離に応じた重み付けは、必ずしも画素毎に行われなくてもよい。例えば、１つの部分領域Ｅは、ＬＥＤモジュール４１からの距離に応じて、さらに複数の小領域に区画されてもよい。そして、小領域を構成する複数の画素からなる画素群毎に階調値の重み付けしてもよい。すなわち、１つの小領域を構成する複数の画素の階調値は、共通の係数で重み付けしてもよい。こうすることで、輝度レベルを算出する際の処理負荷を軽減できる。
【００５２】
各画素の画像データに応じてＬＥＤモジュール４１の輝度を調整する画像処理はローカルディミング或いはエリア制御と呼ばれている。黒映像を表示する際にＬＥＤが点灯していると、液晶パネルからの光漏れが生じるため、表示画面のコントラストが数１０００：１程度に留まる。これに対して、ローカルディミングによれば、黒映像を表示する際に、黒を示す画像データに応じてＬＥＤモジュール４１の輝度を低減するのでコントラストを数万：１以上にできる。さらにＬＥＤモジュール４１の輝度を低減するので、バックライトユニットの消費電力を低減できる。
【００５３】
画像データに応じてＬＥＤモジュール４１毎に輝度を調整する方法は、消費電力の低減とコントラストの向上に効果がある。しかしながら、ＬＥＤモジュール４１毎に輝度を調整した場合、制御回路の数が増えてしまうので、コストの問題が生じる。この問題を解消するために、図４に示す一列で並ぶ複数のＬＥＤモジュール４１を複数のブロック（グループ）に分割し、各ブロックを構成する複数のＬＥＤモジュール４１を纏めて制御してもよい。例えば、各ブロックを構成する複数のＬＥＤモジュール４１に対応付けられた画素の階調値の平均値に基づいて、各ブロックの輝度を制御してもよい。こうすれば制御回路の数を低減できる。ＬＥＤモジュール４１毎に輝度を制御する態様に比べると、ブロック毎に輝度を制御する方法は、表示画面のコントラスト調整の細かさは低下する可能性がある。しかしながら、１つのブロック内のＬＥＤモジュール４１の数をコストを考慮しながら決定することで、コストの増加を招くことなくコントラストの向上と消費電力の低減の双方に十分な効果が得ることができる。なお、ブロック毎に輝度を制御する方法は、ＬＥＤモジュール４１の輝度を個別に調整する制御と基本的に同一である。
【００５４】
制御信号生成部１０ｂは、輝度レベル算出部１０ａで算出された輝度レベルでＬＥＤモジュール４１を発光させるための制御信号（以下、発光制御信号）を生成し、当該発光制御信号をバックライト駆動回路５に出力する。制御信号生成部１０ｂは、部分領域Ｅに対応付けられた１又は複数のＬＥＤモジュール４１毎に発光制御信号を生成する。制御信号生成部１０ｂは、ＬＥＤモジュール４１に求められる輝度レベルが高いほど当該ＬＥＤモジュール４１に供給される電流が大きくなるように、発光制御信号を生成する。
【００５５】
以上説明したように、液晶表示装置１では、基板４２の長さ方向に対して直交する方向（すなわち、基板４２の幅方向）での当該基板４２の幅は、基板４２の幅方向での液晶パネル２の幅よりも小さく、複数のＬＥＤモジュール４１は基板４２の長さ方向に沿って並んでいる。また、各ＬＥＤモジュール４１には、基板４２の幅方向に広がる部分領域Ｅが割り当てられており、ＬＥＤモジュール４１上には、当該ＬＥＤモジュール４１の光を部分領域Ｅに向けて広げるためのレンズ４５が配置されている。そのため、ＬＥＤモジュール４１の数を減らしながら、液晶パネル２の全体に光を向けることができる。また、制御装置１０は、複数のＬＥＤモジュール４１を別個に又は複数のＬＥＤモジュール４１を複数のグループに分けて制御している。これにより、表示画面におけるコントラストを向上できる。
【００５６】
なお、本発明は以上説明した液晶表示装置１に限られず、種々の変更が可能である。
【００５７】
例えば、以上の説明では、各レンズ４５はＬＥＤモジュール４１の光を基板４２の上側と下側の双方に向けていた。しかしながら、液晶表示装置には、ＬＥＤモジュール４１の光を基板４２の上側に重点的に広げるレンズと、ＬＥＤモジュール４１の光を基板４２の下側に重点的に広げるレンズとが設けられてもよい。
【００５８】
図９はこの形態の例である基板１４２の平面図であり、図１０は図９に示すＸ−Ｘ線での断面図である。
【００５９】
図９に示すように、基板（光源領域）１４２は、基板４２と同様に、左右方向に細長い形状である。基板１４２にも複数のＬＥＤモジュール４１が、基板１４２の長さ方向に並んでいる。ここで説明する例では、ＬＥＤモジュール４１は複数の列（この例では２列）で並んでいる。また、一方の列に配置されるＬＥＤモジュール４１と、他方の列に配置されるＬＥＤモジュール４１は、左右方向において交互に並んでいる。
【００６０】
ＬＥＤモジュール４１にはレンズ１４５Ａ，１４５Ｂが配置されている。この例では、レンズ１４５Ａ（以下、上側レンズ）は、ＬＥＤモジュール４１の２つの列のうち上側の列のＬＥＤモジュール４１に配置されている。また、レンズ１４５Ｂ（以下、下側レンズ）は、ＬＥＤモジュール４１の２つの列のうち下側の列のＬＥＤモジュール４１に配置されている。
【００６１】
各ＬＥＤモジュール４１には、基板１４２の幅方向に広がる液晶パネル２上の部分領域が、割り当てられている。ここで説明する例では、上側の列に配置されるＬＥＤモジュール４１には、基板１４２に対向する位置（すなわち液晶パネル２の上下方向における中央部）から上方に広がる領域が割り当てられている。一方、下側の列に配置されるＬＥＤモジュール４１には、基板１４２に対向する位置から下方に広がる領域が割り当てられている。
【００６２】
上側レンズ１４５Ａと下側レンズ１４５Ｂは互いに反対側にＬＥＤモジュール４１の光を広げる。この例では、上側レンズ１４５Ａに対応付けられる部分領域は上方に広がる領域であり、上側レンズ１４５ＡはＬＥＤモジュール４１の光を上方に広げる。換言すると、上側レンズ１４５Ａは光の発散角度（図６のθ１参照）を上方に偏って拡大する。
【００６３】
図１０に示すように、上側レンズ１４５Ａは凸状に膨らんだ光射出面（上面）１４５ａを有している。光射出面１４５ａは緩斜面１４５ｂと急斜面１４５ｃとを含んでいる。緩斜面１４５ｂは上側レンズ１４５Ａの頂部から上方に向かって広がるとともに基板１４２に近づくよう傾斜している。急斜面１４５ｃは頂部から下方に向かって広がるとともに基板１４２に近づくように傾斜している。急斜面１４５ｃの傾斜は、緩斜面１４５ｂの傾斜よりも大きくなっている。このような形状により、上側レンズ１４５Ａは、ＬＥＤモジュール４１の光を下方よりも上方に多く射出する。
【００６４】
また、この例では、図９に示すように、上側レンズ１４５Ａは、上述のレンズ４５と同様に、光射出面１４５ａの左右の縁から基板１４２に向かって下がる一対の側面１４５ｄを有している。この例では、側面１４５ｄは基板１４２に対して立つように形成され、すなわち、ＬＥＤモジュール４１の光軸と概ね平行となるように形成されている。そのため、上側レンズ１４５Ａによる左右方向（基板１４２の長さ方向）への光の発散角度の拡大は抑えられている。
【００６５】
下側レンズ１４５Ｂに対応付けられる部分領域は下方に広がる領域であり、下側レンズ１４５ＢはＬＥＤモジュール４１の光を下方に広げる。換言すると、下側レンズ１４５Ｂは光の発散角度を下方に偏って拡大するレンズである。この例では、下側レンズ１４５Ｂは上側レンズ１４５Ａと同じ形状を有しているものの、基板１４２における向きが上側レンズ１４５Ａとは異なっている。すなわち、下側レンズ１４５Ｂは、基板１４２の幅方向の中心線を挟んで、上側レンズ１４５Ａとは対称となるように配置されている。これにより、下側レンズ１４５Ｂは、ＬＥＤモジュール４１の光を上方よりも下方に多く射出する。
【符号の説明】
【００６６】
１ 液晶表示装置、２ 液晶パネル、３ 液晶パネル駆動回路、４ バックライトユニット、５ バックライト駆動回路、１０ 制御装置、１０ａ 輝度レベル算出部、１０ｂ 制御信号生成部、２１ａ，２１ｂ 基板、３１ 走査線駆動回路、３２ 映像線駆動回路、４１ ＬＥＤモジュール（光源）、４２，１４２ 基板（光源領域）、４３ 反射シート、４５ レンズ、４７ 光学シート、１４５Ａ 上側レンズ、１４５Ｂ 下側レンズ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、
前記液晶パネルの裏面と向き合う光源領域と、前記光源領域に配置される複数の光源とを有するバックライトユニットと、
前記複数の光源の輝度を制御する制御装置と、を有する液晶表示装置であって、
前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向での前記光源領域の幅は、前記液晶パネルの前記直交する方向での幅よりも小さく、
前記複数の光源は前記光源領域の前記長さ方向に沿って並び、
前記複数の光源のそれぞれには、前記光源領域の前記長さ方向に直交する前記方向に広がる前記液晶パネル上の領域が割り当てられており、
前記複数の光源上には、各光源の光を前記液晶パネル上の前記領域に向けて広げるためのレンズが配置され、
前記制御装置は前記複数の光源を別個に又は前記複数の光源を複数のグループに分けて制御する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記レンズは、前記複数の光源の光を、前記光源領域の前記長さ方向に対して直交する方向に重点的に広げるよう形成されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記レンズは第１のレンズと第２のレンズとを含み、
前記第１のレンズは前記光源領域に対して一方側に前記光源の光を重点的に広げるよう形成され、
前記第２のレンズは、前記光源領域に対して他方側に前記光源の光を重点的に広げるよう形成されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域は、前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向における前記液晶パネルの中央部と、正対するよう配置されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域と前記液晶パネル間に、複数枚の光学シートが配置されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域の前記液晶パネルの対向する面と反対側の面に反射シートが配置され、
前記反射シートは、前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向での断面形状が、湾曲している、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域上の前記光源は、一列に配列されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域上の前記光源は、二列に配列されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
液晶パネルと、
前記液晶パネルの裏面と向き合う光源領域と、前記光源領域に配置される複数の光源とを有するバックライトユニットと、
前記複数の光源の輝度を制御する制御装置と、を有する液晶表示装置であって、
前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向での前記光源領域の幅は、前記液晶パネルの前記直交する方向での幅よりも小さく、
前記複数の光源は前記光源領域の前記長さ方向に沿って並び、
前記複数の光源のそれぞれには、前記光源領域の前記長さ方向に直交する前記方向に広がる前記液晶パネル上の領域が割り当てられており、
前記複数の光源上には、各光源の光を前記液晶パネル上の前記領域に向けて広げるためのレンズが配置され、
前記制御装置は前記複数の光源を別個に又は前記複数の光源を複数のグループに分けて制御する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記レンズは、前記複数の光源の光を、前記光源領域の前記長さ方向に対して直交する方向に重点的に広げるよう形成されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶表示装置において、
前記レンズは第１のレンズと第２のレンズとを含み、
前記第１のレンズは前記光源領域に対して一方側に前記光源の光を重点的に広げるよう形成され、
前記第２のレンズは、前記光源領域に対して他方側に前記光源の光を重点的に広げるよう形成されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域は、前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向における前記液晶パネルの中央部と、正対するよう配置されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域と前記液晶パネル間に、複数枚の光学シートが配置されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域の前記液晶パネルの対向する面と反対側の面に反射シートが配置され、
前記反射シートは、前記光源領域の長さ方向に対して直交する方向での断面形状が、湾曲している、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域上の前記光源は、一列に配列されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記光源領域上の前記光源は、二列に配列されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１０３４２０（Ｐ２０１２−１０３４２０Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０９８５（Ｐ２０１０−２５０９８５）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
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