液晶表示装置
【課題】バックライトの明るさを調整することによって、消費電力の低減を図るとともに、色のメリハリを改善し、また黒色の締まりを向上させるようにした液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネル３５の複数画素に対応するようにバックライト４１の光源を構成するＬＥＤ素子５２が配列され、映像信号中の輝度信号であって複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで、上記バックライト４１のＬＥＤ素子５２の光源が発光するようにし、とくに映像の暗い部分におけるＬＥＤ素子５２の発光量を抑える。
【解決手段】液晶表示パネル３５の複数画素に対応するようにバックライト４１の光源を構成するＬＥＤ素子５２が配列され、映像信号中の輝度信号であって複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで、上記バックライト４１のＬＥＤ素子５２の光源が発光するようにし、とくに映像の暗い部分におけるＬＥＤ素子５２の発光量を抑える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に係り、とくに液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、該バックライトからの光で前記液晶表示パネルが映像信号に応じた表示を行なう液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリックス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向電極とを具備し、ＴＦＴ基板と対向電極との間に液晶が挟着される構造を採用している。そして液晶分子による光の透過率を画素のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎に制御することによって、カラー画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置は、薄型かつ軽量にすることができることから、テレビジョン受像機を始めとして各種の分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。テレビジョン受像機等のような比較的大画面の液晶表示装置においては、従来はバックライトとして蛍光管が使用されていた。しかし、液晶表示装置をさらに薄型にしたい、あるいは、色の表示領域を広くしたい等の要請から、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が使用されるようになっている。
【０００４】
バックライトの光源の配置は、液晶表示パネルの直下（背面）に光源を配置する直下型方式と、導光板のサイドに光源を配置するサイドライト型方式とがあるが、比較的大画面の液晶表示装置では、画面の明るさを十分に確保するために直下型の光源が用いられるようになっている。
【０００５】
液晶表示装置におけるカラー画像の形成は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の加算混合によってそれぞれの画素の色相と輝度とが調整された光を発生させるようにし、このような光を各画素についてそれぞれ発光させ、これらの各画素の光の合成によって映像が形成されるようにしている。ここで液晶表示パネルは、上記Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色について、液晶が各画素のＲ、Ｇ、Ｂ毎にシャッタを構成するようになっており、白色光については、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の液晶シャッタを全開し、背面側からの光を全部透過させることによってその加算で白色光を発光させるようにしていた。これに対して黒色光は、背面側の光を全部遮断するように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各液晶シャッタを閉じることによって黒色の光としていた。中間色については、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光の光量を液晶シャッタによってそれぞれ調整することにより、所定の輝度でかつ所定の色相の光を発生させるようにしていた。従って、バックライトについては、画像の全面について均一な光を発生させるようにしていた。
【０００６】
しかるに液晶表示装置のバックライトの消費電力を低減するために、とくに画像の暗い部分と対応する画素については、その部分のバックライトを必ずしも光らせる必要がないことから、不必要な部分のバックライトの光度を下げるようにしたエリアコントロール等の方式が提案されている（特開２０１１−２９０２３号公報、特開２０１０−９１７２９号公報等参照）。
【０００７】
しかるに従来のエリアコントロール方式によっても、必ずしも十分な消費電力の低減が図られることにはならない。また必ずしも不必要な領域のバックライトの輝度を下げるようにはなっておらず、液晶シャッタの部分を通して前面側に放射されるバックライトの光によって、色相あるいは色彩が劣化して色のメリハリが悪化したり、あるいはまた黒色の画像が必ずしも明確に表示されない等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２９０２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９１７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明の課題は、不必要な暗い映像領域のバックライトの明るさを低くし、これによって消費電力が確実に低減されるようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１０】
本願発明の別の課題は、製造が容易であって、製造コストが低減されるようにした直下型バックライト方式の液晶表示装置を提供することである。
【００１１】
本願発明のさらに別の課題は、色相および色彩が改善されて、色のメリハリがつくようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１２】
本願発明のさらに別の課題は、黒色のしまりが良くなり、灰色がかった黒色にならないようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１３】
本願発明のさらに別の課題は、映像の立体感が増大するようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１４】
本願発明のさらに別の課題は、微妙な色彩の映像が要求される医療用の表示装置に用いて好適な液晶表示装置を提供することである。
【００１５】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願の主要な発明は、液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、該バックライトからの光で前記液晶表示パネルが映像信号に応じた表示を行なう液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの複数個の画素に対応するように前記バックライトの光源が配列され、前記バックライトの光源の明るさを制御する制御手段を有し、該制御手段によって前記映像信号中の輝度信号であって前記複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで前記バックライトの光源が発光する液晶表示装置に関するものである。
【００１７】
ここで、前記複数画素の中心またはその近傍に位置する画素の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御されるようにしてよい。また前記複数画素の平均の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように制御手段で制御されるようにしてよい。また前記複数画素の重み付き平均の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御されるようにしてよい。また輝度信号抽出手段を具備し、映像信号から前記輝度信号を抽出するようにしてよい。また前記バックライトの光源が複数のＬＥＤから構成され、すべてのＬＥＤが対応する画素数が互いに等しくなるように配列されてよい。また前記すべてのＬＥＤがそれぞれバイポーラトランジスタに接続され、該バイポーラトランジスタの制御によってすべてのＬＥＤの明るさが互いに独立に制御されてよい。また前記それぞれのバイポーラトランジスタが前記ＬＥＤを実装する基板上に実装されるか形成されてよい。
【発明の効果】
【００１８】
本願の主要な発明は、
液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、該バックライトからの光で前記液晶表示パネルが映像信号に応じた表示を行なう液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの複数個の画素に対応するように前記バックライトの光源が配列され、前記バックライトの光源の明るさを制御する制御手段を有し、該制御手段によって前記映像信号中の輝度信号であって前記複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで前記バックライトの光源が発光する液晶表示装置に関するものである。
【００１９】
従って本願発明によれば、映像信号中の複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで光を発する光源を有するバックライトによって、背面側から液晶表示パネルを照明することが可能になる。このような構成によると、映像中の黒色部分あるいは暗い色の部分については、その位置のバックライトの光源が暗くなるか光らなくなる。すなわちバックライトの光源によって粗い白黒画像が形成されるようにしてバックライトで背面側から照明が行なわれることになる。従って不要な部分の光源の電力消費を抑えることにより、消費電力の低減を図ることが可能になる。また明るくない領域、暗い領域、あるいは黒色の領域については、その部分のバックライトが暗くなるか光らなくなるために、液晶シャッタを通して背面側から漏れる光が低減されるか無くなり、色相あるいは色彩が滲まず、色のメリハリがつくようになる。また暗い領域あるいは黒い画像部分については、背面側からの光が極めて少なくなり、これによって黒のしまりが向上し、真っ黒に見えるような画像になる。このような色彩および黒色部分の画像の改善によって、映像の立体感が増大する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を備える液晶カラーテレビジョン受像機の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】同テレビジョン受像機の液晶表示パネルの分解斜視図である。
【図３】バックライトの駆動部のブロック図である。
【図４】バックライトの駆動部のとくに制御部およびバックライト駆動部を示すブロック図である。
【図５】バックライトと画素との関係を示す液晶表示装置の正面図である。
【図６】バックライトと画素との関係を示す要部拡大正面図である。
【図７】ＬＥＤの駆動回路の回路図である。
【図８】変形例のＬＥＤの駆動回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。まず本実施の形態の液晶表示装置を備えるカラーテレビジョン受像機の全体の構成を図１によって説明する。このテレビジョン受像機は、地上波、ＢＳ波、１１０度ＣＳ波の３つの放送に対応した３波共用のデジタルテレビジョン受像機であって、前段側にＵＨＦアンテナ１１、ＢＳ・ＣＳアンテナ１２が接続されるフロントエンド部１３と、上記フロントエンド部１３の後段側に接続されるバックエンド部１４とから構成される。
【００２２】
地上波デジタル放送やＢＳ・１１０度ＣＳデジタル放送では、それぞれの伝送路に適した変調方式により、所定のチャンネルで映像や音声等のデジタルデータを伝送するようになっている。フロントエンド部１３においては、地上波デジタル用に選局部１７、伝送路復号部１８、ＴＭＣＣ受信部１９が設けられている。選局部１７は希望のチャンネルの変調信号を抽出する。伝送路復号部１８は、選局された信号からデジタルデータを抽出する。ＢＳ・１１０度ＣＳ用についても、選局部２１、伝送路復号部２２、ＴＭＣＣ受信部２３が設けられ、地上波デジタル用のフロントエンド部の動作と同様の動作で希望のチャンネルの信号を抽出するようにしている。そして地上波デジタル用の信号とＢＳ・１１０度ＣＳ用の信号とをスイッチ２４によって切換えてバックエンド部１４に送るようにしている。
【００２３】
次にバックエンド部１４について説明する。バックエンド部１４は、地上波デジタルやＢＳ・１１０度ＣＳデジタルの放送の伝送路復号部１８、２２で出力された信号から、Ｂ−ＣＡＳカード２７および放送波に多重されている鍵情報（ＥＭＭ、ＥＣＭなど）を使ってデスクランブル部２８でスクランブルを解除し、ＭＰＥＧ−２ＴＳ信号を取出している。
【００２４】
ＭＰＥＧ−２多重分離部２９では、このＴＳ信号を高速インターフェースであるｉ．ＬＩＮＸ（ＩＥＥＥ１３９４）端子に出力するとともに、ＴＳヘッダのＰＩＤにより、セクション方式で伝送されるＰＳＩ情報とＳＩ情報を識別分離して基本データデコーダ３０に出力する。基本データデコーダ３０は、ＳＩ情報（ＳＤＴ、ＥＩＴ、ＢＡＴ、ＴＯＴ）を使ってＥＰＧを構成するとともに、フロントエンド部１３の局部発信周波数を制御し、受信するチャンネルを選局するために、ＰＳＩ情報（ＰＡＴ、ＰＭＴ、ＮＩＴ、ＣＡＴ）から取得した当該番組のネットワーク情報をマイコン３１に出力している。また、ＰＳＩ情報から取得したＰＩＤを使って当該番組のＴＳパケットを抽出し、映像・音声復号部３２で映像・音声信号のデータを復号している。
【００２５】
復号された音声信号は、増幅されてスピーカ３３に出力されるとともに、光デジタル音声出力端子に出力される。一方上記映像・音声復号部３２で復号された映像信号は、映像信号処理部３４に入力され、所定のフォーマットで液晶表示パネルから成るディスプレイ３５に出力する。映像信号処理部３４は、Ｄ端子やビデオ端子に出力するとともに、必要に応じてデータ放送や字幕等の信号を合成する。また映像信号処理部３４には輝度信号抽出部４０が接続され、抽出された輝度信号を用いてバックライト４１の明るさの制御が行なわれる。
【００２６】
上記マイコン３１には、チャンネルの選択等の制御動作のための信号が入力されるリモコン受光部３７に接続される。またこのマイコン３１は、モデム／ＬＡＮ Ｉ／Ｆ３６に接続されている。
【００２７】
次に上記バックエンド部１４の映像信号処理部３４からの信号が入力されて画像を形成するディスプレイ３５について図２により説明する。このディスプレイ３５は液晶表示装置から構成されている。図２においてＴＦＴや画素電極がマトリックス状に配置された表示領域、走査線、映像信号線等が形成されたＴＦＴ基板４６とカラーフィルタ等が形成された対向基板４７とが図示しない接着剤を介して接着されている。ＴＦＴ基板４６と対向基板４７との間には図示しない液晶が挟着されている。
【００２８】
ＴＦＴ基板４７の背面側には背面偏光板４８が、対向基板４７の前面には前面偏光板４９が貼付けられている。ＴＦＴ基板４６、対向基板４７、背面偏光板４８、前面偏光板４９が接着された状態のものを液晶表示パネル３５と称する。液晶表示パネル３５の背面側にはバックライト４１が配されている。バックライト４１は光源部と種々の光学部品とから構成されている。
【００２９】
図２において、バックライト４１は、配線基板５１を備え、この配線基板５１上に光源をなすＬＥＤ素子５２が所定の配列で実装されている。ＬＥＤ素子５１はチップ状をなし、その電極部分が、上記配線基板５１に形成された配線の電極部分に接続されている。
【００３０】
上記液晶表示パネル３５とバックライト４１との間には、プリズムシート５４と拡散板５５とが配されている。プリズムシート５４は、例えば６５μｍ程度の厚さを有し、その表面には細かな凹凸が形成されており、これが拡散板５５を通して入射される光を拡散させている。表面の細かい凹凸が一種のプリズムの役割を果たしており、プリズムシート５４に対して斜めに入射した光を液晶表示パネル３５の方向に向ける働きを有している。
【００３１】
バックライト４１は、図３に示すように、配線基板１２上にＬＥＤ素子５１を所定の数、所定の配列で実装したものであって、配線基板５１が液晶表示パネル３５の大きさとほぼ同一の大きさに構成されている。バックライト４１のLＥＤ５２の駆動は、図３に示す映像処理部３４、輝度信号抽出部４０、制御部５８、およびバックライト駆動部５９によって行なわれる。そして上記配線基板５１の側方には、垂直方向インターフェース６０と水平へ方向インターフェース６１とが取付けられており、これらのインターフェース６０、６１を介して駆動されるようになっている。
【００３２】
映像信号処理部３４は、図１に示すテレビジョン受像機のバックエンド部１４に設けられており、ここで映像信号を作成してディスプレイ３５に供給するようにしている。そしてこの映像信号処理部３４から取出された映像信号の中から、輝度信号抽出部４０で輝度信号が取出される。輝度信号は制御部５８に送られ、ここでバックライト４１の各ＬＥＤ素子５２の駆動に必要な制御動作が行なわれ、制御された出力がバックライト駆動部５９に送られる。バックライト駆動部５９は制御部５８から送られる制御信号に応じた電流値で駆動制御を行ない、これによって各ＬＥＤ素子５２を所定の明るさになるように駆動する。
【００３３】
バックライト４１の各ＬＥＤ素子５２は、液晶表示パネル３５の表示部の各画素に対応づけて設けられている。すなわち縦方向および横方向に所定の画素数の領域の中心部にＬＥＤ素子５２が配置されている。ハイビジョン方式のテレビジョンの画素数が水平方向１，９２０×垂直方向１，０８０の画素に対応して、例えば横方向８０×縦方向４５の数のＬＥＤ素子５２が配されている。よって横方向２４×縦方向２４画素の領域の中心部に１個のりＬＥＤ素子５２が配置されることになる。２４×２４画素の領域がバックライト４１の光源を構成する１個のＬＥＤ素子５２の対応領域となる。そして各ＬＥＤ素子５２は、対応する画素画素の輝度に応じた明るさ輝度で光るようになっている。
【００３４】
表１は、各種の寸法の液晶表示画面におけるバックライトを構成するＬＥＤ素子５２の数とその配置の関係を例示的に示している。この表においてθとは、ＬＥＤ素子５２の照射角度であって光の開き具合を示す値である。またＬＥＤ数とは、画面上における縦方向および横方向のＬＥＤ素子５２の数を示している。ＬＥＤ間隔とは、縦方向および横方向の隣接するＬＥＤ素子５２間の間隔を示している。ＬＥＤ総個数とは、１つの画面上におけるＬＥＤ素子５２の総数を示している。また画素数／ＬＥＤは、１つのＬＥＤ素子５２に対応する縦方向および横方向の画素の数を示している。なお表１はあくまで例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３５】
【表１】
【００３６】
いま説明を簡略化するために、液晶表示パネル３５を図５に示すように、横２０画素×縦１０画素のパネルとする。そして横５画素×縦５画素の正方形の領域に対応するように、１個ずつＬＥＤ素子５２が配置されるものとする。この場合において、表示パネル３５の例えば左上の部分の横５画素×縦５画素分の位置におけるＬＥＤ素子５２の配置は図６に示すようになる。ここで横５画素×縦５画素の２５画素の領域の、１番上の列の画素をＧ１〜Ｇ５とし、２列目の画素をＧ６〜Ｇ１０とし、３列目の画素をＧ１１〜Ｇ１５とし、４列目の画素をＧ１６〜Ｇ２０とし、５列目の画素をＧ２１〜Ｇ２５とする。また画素Ｇ１〜Ｇ２５のある瞬間の輝度をＢ１〜Ｂ２５とする。すると横５画素×縦５画素の領域に配されるＬＥＤ素子５２は、その中心が中央の画素Ｇ１３の中心と一致することになる。
【００３７】
図３に示す駆動回路におけるバックライト駆動部５９を制御する制御部５８が図４Ａに示す回路構成の場合には、ＬＥＤ素子５２は、図６における２５画素中の中心画素Ｇ１３、すなわち横方向に３番目であって縦方向に３番目の中心部の画素Ｇ１３の輝度Ｂ１３に応じた明るさで光るようになる。すなわち中心画素輝度信号抽出部４０が、Ｇ１３の画素の輝度Ｂ１３を抽出する。そしてバックライト駆動信号生成部６４が、上記画素Ｇ１３の輝度Ｂ１３に応じた明るさで駆動信号を生成し、これをバックライト駆動部５９に送ってＬＥＤ素子５２の駆動を行なう。従ってこの場合には、ＬＥＤ素子５２は２５画素の中心部の画素Ｇ１３の画素の輝度信号Ｂ１３と対応する明るさで発光する。
【００３８】
なお１つのＬＥＤ素子５２に対応する画素領域の中心部が複数画素の境界に位置する場合には、中心部に最も近い画素を予め設定しておくか、あるいはまた所定の画素を予め設定しておき、その画素の輝度信号を中心画素輝度信号抽出部４０で抽出すればよい。
【００３９】
図４Ｂは、ＬＥＤ素子５２と対応する領域の画素の平均値をとって光らせるようにするものである。ここでは、ＬＥＤ素子５２の対応領域の輝度信号の抽出において、図６に示す横方向５×縦方向５＝２５画素の輝度信号Ｂ１〜Ｂ２５を輝度信号抽出部４０で抽出する。そしてこの後に対応する画素の輝度信号Ｂ１〜Ｂ２５の平均値の演算を演算部６５によって行なう。すなわち、次式１、２に示す算術平均あるいは幾何平均の演算を演算部６５で行ない、これによって求められた値でバックライト駆動信号を信号生成部６４で生成し、これによってバックライト駆動部５９が対応するＬＥＤ素子５２の駆動を行なう。
【００４０】
算術平均 （Ｂ１＋Ｂ２＋・・・・・・＋Ｂ２５）／２５ （１）
幾何平均 （Ｂ１・Ｂ２・・・・・・・・Ｂ２５）１／２５ （２）
【００４１】
図４Ｃに示す構成は、図６における横５×縦５＝２５画素の対応する領域の重み付きの平均演算を行なってその明るさを決定するものである。輝度信号抽出部４０が対応する領域の輝度信号を抽出する。例えば図６に示す構成の場合には、横５×縦５＝２５画素の輝度信号Ｂ１〜Ｂ２５を抽出する。そして演算部６６で上記２５画素の輝度信号Ｂ１〜Ｂ２５の重み付きの平均の演算が行なわれる。ここでは、中心の画素Ｇ１３の周囲の画素Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９、Ｇ１２、Ｇ１４、Ｇ１７、Ｇ１８、Ｇ１９について０．７の重みを乗じ、その外周囲の画素Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ１０、Ｇ１１、Ｇ１５、Ｇ１６、Ｇ２０、Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、Ｇ２４、Ｇ２５について重み０．３を乗ずる。その重み付き演算の一例は次式３で示される。なお重み係数０．７、０．３は適宜変更可能である。
【００４２】
重み付き平均 ｛Ｂ１３＋（Ｂ７＋Ｂ８＋Ｂ９＋Ｂ１２＋Ｂ１４＋Ｂ１７＋Ｂ１８＋Ｂ１９）×０．７／８＋（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４＋Ｂ５＋Ｂ６＋Ｂ１０＋Ｂ１１＋Ｂ１５＋Ｂ１６＋Ｂ２０＋Ｂ２１＋Ｂ２２＋Ｂ２３＋Ｂ２４＋Ｂ２５）×０．３／１６｝×１／３ （３）
【００４３】
平均演算を行なった後に、駆動信号生成部６４で信号の生成を行ない、このような信号に基づいてバックライト駆動部５９を駆動してＬＥＤ素子５２の点灯の明るさが制御されるようになっている。
【００４４】
上述のような図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示すような輝度の制御が図２および図３に示すバックライト４１のすべてＬＥＤ素子５２について実行される。従って配線基板５１上のＬＥＤ素子は、あたかも画素の少ない白黒テレビのような状態で発光することになる。
【００４５】
図７は上記のようなバックライト４１のＬＥＤ素子５２の駆動のためのより具体的な構成を示しており、ここでは制御ＩＣから成る制御回路６９の後段に、インターフェース７０を介してＬＥＤ素子５２と同数のバイポーラトランジスタ７１を接続している。そして個々のバイポーラトランジスタ７１が対応するＬＥＤ素子５２を駆動制御するようにしている。ここでバイポーラトランジスタ７１によるＬＥＤ素子５２の制御は、ＬＥＤ素子５２に加えられる電流値を調整してよい。あるいはまたこのバイポーラトランジスタ７１によって、パルス幅制御（ＰＷＭ）でパルス幅を制御するようにしてもよい。何れの場合においても、ＬＥＤ素子５２は、対応する領域の画素の輝度と対応する明るさで光るようになり、このために配線基板５１上でＬＥＤ素子５２が画素が粗い白黒の画像を形成するようになる。
【００４６】
なお上記のバイポーラトランジスタ７１は、ＬＥＤ素子５２を実装する配線基板５１上に、それぞれのＬＥＤ素子５２と対をなすように配列されてよい。図６は、ＬＥＤ素子５２の左側にバイポーラトランジスタ７１を配列した状態を示している。このバイポーラトランジスタ７１は、配線基板５１上に実装されるチップ状のトランジスタである。なお上記のようなチップ状のトランジスタに代えて、バイポーラトランジスタ７１を、配線基板５１上にＴＦＴと同様の成膜によって形成することも可能である。
【００４７】
図８に示す構成は、バックライト４１の複数のＬＥＤ素子５２を、グループ毎に電子スイッチ７２で制御するようにした構成を示している。この場合には、個々のＬＥＤ素子５２をバイポーラトランジスタ７１で制御するのに代えて、グループ分けされたそれぞれの複数のＬＥＤ素子５２が電子スイッチ７２で制御される。なお電子スイッチ７２は、時分割で複数のＬＥＤ素子５２を制御してもよく、あるいはまた多連式の電子スイッチ７２でグループの複数のＬＥＤ素子５２を同時に制御することも可能である。またこの場合におけるＬＥＤ素子５２に対する発光の制御は、電流制御であってよく、あるいはまたパルス幅制御（ＰＷＭ）であってもよい。
【００４８】
このようなバックライト４１を備える液晶表示パネル３５は、映像のとくに暗い部分あるいは黒の部分においては、光らなくなるために、消費電力が大幅に低減され、エリアコントロールよりもりさらに消費電力が低くなる。また実施の形態のバックライトであって図７に示す構成は、配線基板５１上にＬＥＤ素子５２とトランジスタ７１とを配置するだけでよく、製造コストが安価である。とくにバイポーラトランジスタ７１を用いた場合には、安価に製造できるようになる。
【００４９】
また本実施の形態のバックライト４１を用いると、液晶表示パネル３５の形成する画像の内の暗い部分あるいは黒の部分については、背面側から光がほとんど照射されなくなるために、液晶のシャッタの部分を透過して前面側に漏れる光がほとんど無くなり、色相および色彩が安定化し、色のメリハリがつく利点がある。また画像の黒い領域が背面側からの漏れ光によってグレーの傾向になることがなく、その部分が真っ黒になる。またこのような色彩上の効果ととくに黒色の部分の鮮明さによって、映像が立体感を生ずるようになる。このような液晶表示装置は、微妙な色相の画像生成が必要とされる医療用の液晶表示パネルに用いて好適なものである。
【００５０】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態における画素数に対するＬＥＤ素子の配置例については、各種の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本願発明は、液晶カラーテレビジョン受像機の表示パネルや、その他各種の液晶表示装置に利用することができる。とくに本願発明は、大型で大画面の液晶表示装置に用いて好適なものである。
【符号の説明】
【００５２】
１１ ＵＨＦアンテナ
１２ ＢＳ・ＣＳアンテナ
１３ フロントエンド部
１４ バックエンド部
１７ 選局部
１８ 伝送路復号部
１９ ＴＭＣＣ受信部
２１ 選局部
２２ 伝送路復号部
２３ ＴＭＣＣ受信部
２４ スイッチ
２７ Ｂ−ＣＡＳカード
２８ デスクランブル部
２９ ＭＰＥＧ−２多重分離部
３０ 基本データデコーダ
３１ マイコン
３２ 映像・音声復号部
３３ スピーカ
３４ 映像信号処理部
３５ ディスプレイ（液晶表示パネル）
３６ モデム／ＬＡＮ Ｉ／Ｆ
３７ リモコン受光部
４０ 輝度信号抽出部
４１ バックライト
４６ ＴＦＴ基板
４７ 対向基板
４８ 背面偏光板
４９ 前面偏光板
５１ 配線基板
５２ ＬＥＤ素子
５４ プリズムシート
５５ 拡散板
５８ 制御部
５９ バックライト駆動部
６０ 垂直方向インターフェース
６１ 水平方向インターフェース
６４ バックライト駆動信号生成部
６５ 輝度信号の平均値演算部
６６ 輝度信号の重みつき平均値演算部
６９ 制御回路
７０ インターフェース
７１ バイポーラトランジスタ
７２ 電子スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に係り、とくに液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、該バックライトからの光で前記液晶表示パネルが映像信号に応じた表示を行なう液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリックス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向電極とを具備し、ＴＦＴ基板と対向電極との間に液晶が挟着される構造を採用している。そして液晶分子による光の透過率を画素のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎に制御することによって、カラー画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置は、薄型かつ軽量にすることができることから、テレビジョン受像機を始めとして各種の分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。テレビジョン受像機等のような比較的大画面の液晶表示装置においては、従来はバックライトとして蛍光管が使用されていた。しかし、液晶表示装置をさらに薄型にしたい、あるいは、色の表示領域を広くしたい等の要請から、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が使用されるようになっている。
【０００４】
バックライトの光源の配置は、液晶表示パネルの直下（背面）に光源を配置する直下型方式と、導光板のサイドに光源を配置するサイドライト型方式とがあるが、比較的大画面の液晶表示装置では、画面の明るさを十分に確保するために直下型の光源が用いられるようになっている。
【０００５】
液晶表示装置におけるカラー画像の形成は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の加算混合によってそれぞれの画素の色相と輝度とが調整された光を発生させるようにし、このような光を各画素についてそれぞれ発光させ、これらの各画素の光の合成によって映像が形成されるようにしている。ここで液晶表示パネルは、上記Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色について、液晶が各画素のＲ、Ｇ、Ｂ毎にシャッタを構成するようになっており、白色光については、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の液晶シャッタを全開し、背面側からの光を全部透過させることによってその加算で白色光を発光させるようにしていた。これに対して黒色光は、背面側の光を全部遮断するように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各液晶シャッタを閉じることによって黒色の光としていた。中間色については、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の光の光量を液晶シャッタによってそれぞれ調整することにより、所定の輝度でかつ所定の色相の光を発生させるようにしていた。従って、バックライトについては、画像の全面について均一な光を発生させるようにしていた。
【０００６】
しかるに液晶表示装置のバックライトの消費電力を低減するために、とくに画像の暗い部分と対応する画素については、その部分のバックライトを必ずしも光らせる必要がないことから、不必要な部分のバックライトの光度を下げるようにしたエリアコントロール等の方式が提案されている（特開２０１１−２９０２３号公報、特開２０１０−９１７２９号公報等参照）。
【０００７】
しかるに従来のエリアコントロール方式によっても、必ずしも十分な消費電力の低減が図られることにはならない。また必ずしも不必要な領域のバックライトの輝度を下げるようにはなっておらず、液晶シャッタの部分を通して前面側に放射されるバックライトの光によって、色相あるいは色彩が劣化して色のメリハリが悪化したり、あるいはまた黒色の画像が必ずしも明確に表示されない等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２９０２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９１７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明の課題は、不必要な暗い映像領域のバックライトの明るさを低くし、これによって消費電力が確実に低減されるようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１０】
本願発明の別の課題は、製造が容易であって、製造コストが低減されるようにした直下型バックライト方式の液晶表示装置を提供することである。
【００１１】
本願発明のさらに別の課題は、色相および色彩が改善されて、色のメリハリがつくようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１２】
本願発明のさらに別の課題は、黒色のしまりが良くなり、灰色がかった黒色にならないようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１３】
本願発明のさらに別の課題は、映像の立体感が増大するようにした液晶表示装置を提供することである。
【００１４】
本願発明のさらに別の課題は、微妙な色彩の映像が要求される医療用の表示装置に用いて好適な液晶表示装置を提供することである。
【００１５】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本願の主要な発明は、液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、該バックライトからの光で前記液晶表示パネルが映像信号に応じた表示を行なう液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの複数個の画素に対応するように前記バックライトの光源が配列され、前記バックライトの光源の明るさを制御する制御手段を有し、該制御手段によって前記映像信号中の輝度信号であって前記複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで前記バックライトの光源が発光する液晶表示装置に関するものである。
【００１７】
ここで、前記複数画素の中心またはその近傍に位置する画素の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御されるようにしてよい。また前記複数画素の平均の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように制御手段で制御されるようにしてよい。また前記複数画素の重み付き平均の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御されるようにしてよい。また輝度信号抽出手段を具備し、映像信号から前記輝度信号を抽出するようにしてよい。また前記バックライトの光源が複数のＬＥＤから構成され、すべてのＬＥＤが対応する画素数が互いに等しくなるように配列されてよい。また前記すべてのＬＥＤがそれぞれバイポーラトランジスタに接続され、該バイポーラトランジスタの制御によってすべてのＬＥＤの明るさが互いに独立に制御されてよい。また前記それぞれのバイポーラトランジスタが前記ＬＥＤを実装する基板上に実装されるか形成されてよい。
【発明の効果】
【００１８】
本願の主要な発明は、
液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、該バックライトからの光で前記液晶表示パネルが映像信号に応じた表示を行なう液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの複数個の画素に対応するように前記バックライトの光源が配列され、前記バックライトの光源の明るさを制御する制御手段を有し、該制御手段によって前記映像信号中の輝度信号であって前記複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで前記バックライトの光源が発光する液晶表示装置に関するものである。
【００１９】
従って本願発明によれば、映像信号中の複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで光を発する光源を有するバックライトによって、背面側から液晶表示パネルを照明することが可能になる。このような構成によると、映像中の黒色部分あるいは暗い色の部分については、その位置のバックライトの光源が暗くなるか光らなくなる。すなわちバックライトの光源によって粗い白黒画像が形成されるようにしてバックライトで背面側から照明が行なわれることになる。従って不要な部分の光源の電力消費を抑えることにより、消費電力の低減を図ることが可能になる。また明るくない領域、暗い領域、あるいは黒色の領域については、その部分のバックライトが暗くなるか光らなくなるために、液晶シャッタを通して背面側から漏れる光が低減されるか無くなり、色相あるいは色彩が滲まず、色のメリハリがつくようになる。また暗い領域あるいは黒い画像部分については、背面側からの光が極めて少なくなり、これによって黒のしまりが向上し、真っ黒に見えるような画像になる。このような色彩および黒色部分の画像の改善によって、映像の立体感が増大する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置を備える液晶カラーテレビジョン受像機の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】同テレビジョン受像機の液晶表示パネルの分解斜視図である。
【図３】バックライトの駆動部のブロック図である。
【図４】バックライトの駆動部のとくに制御部およびバックライト駆動部を示すブロック図である。
【図５】バックライトと画素との関係を示す液晶表示装置の正面図である。
【図６】バックライトと画素との関係を示す要部拡大正面図である。
【図７】ＬＥＤの駆動回路の回路図である。
【図８】変形例のＬＥＤの駆動回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。まず本実施の形態の液晶表示装置を備えるカラーテレビジョン受像機の全体の構成を図１によって説明する。このテレビジョン受像機は、地上波、ＢＳ波、１１０度ＣＳ波の３つの放送に対応した３波共用のデジタルテレビジョン受像機であって、前段側にＵＨＦアンテナ１１、ＢＳ・ＣＳアンテナ１２が接続されるフロントエンド部１３と、上記フロントエンド部１３の後段側に接続されるバックエンド部１４とから構成される。
【００２２】
地上波デジタル放送やＢＳ・１１０度ＣＳデジタル放送では、それぞれの伝送路に適した変調方式により、所定のチャンネルで映像や音声等のデジタルデータを伝送するようになっている。フロントエンド部１３においては、地上波デジタル用に選局部１７、伝送路復号部１８、ＴＭＣＣ受信部１９が設けられている。選局部１７は希望のチャンネルの変調信号を抽出する。伝送路復号部１８は、選局された信号からデジタルデータを抽出する。ＢＳ・１１０度ＣＳ用についても、選局部２１、伝送路復号部２２、ＴＭＣＣ受信部２３が設けられ、地上波デジタル用のフロントエンド部の動作と同様の動作で希望のチャンネルの信号を抽出するようにしている。そして地上波デジタル用の信号とＢＳ・１１０度ＣＳ用の信号とをスイッチ２４によって切換えてバックエンド部１４に送るようにしている。
【００２３】
次にバックエンド部１４について説明する。バックエンド部１４は、地上波デジタルやＢＳ・１１０度ＣＳデジタルの放送の伝送路復号部１８、２２で出力された信号から、Ｂ−ＣＡＳカード２７および放送波に多重されている鍵情報（ＥＭＭ、ＥＣＭなど）を使ってデスクランブル部２８でスクランブルを解除し、ＭＰＥＧ−２ＴＳ信号を取出している。
【００２４】
ＭＰＥＧ−２多重分離部２９では、このＴＳ信号を高速インターフェースであるｉ．ＬＩＮＸ（ＩＥＥＥ１３９４）端子に出力するとともに、ＴＳヘッダのＰＩＤにより、セクション方式で伝送されるＰＳＩ情報とＳＩ情報を識別分離して基本データデコーダ３０に出力する。基本データデコーダ３０は、ＳＩ情報（ＳＤＴ、ＥＩＴ、ＢＡＴ、ＴＯＴ）を使ってＥＰＧを構成するとともに、フロントエンド部１３の局部発信周波数を制御し、受信するチャンネルを選局するために、ＰＳＩ情報（ＰＡＴ、ＰＭＴ、ＮＩＴ、ＣＡＴ）から取得した当該番組のネットワーク情報をマイコン３１に出力している。また、ＰＳＩ情報から取得したＰＩＤを使って当該番組のＴＳパケットを抽出し、映像・音声復号部３２で映像・音声信号のデータを復号している。
【００２５】
復号された音声信号は、増幅されてスピーカ３３に出力されるとともに、光デジタル音声出力端子に出力される。一方上記映像・音声復号部３２で復号された映像信号は、映像信号処理部３４に入力され、所定のフォーマットで液晶表示パネルから成るディスプレイ３５に出力する。映像信号処理部３４は、Ｄ端子やビデオ端子に出力するとともに、必要に応じてデータ放送や字幕等の信号を合成する。また映像信号処理部３４には輝度信号抽出部４０が接続され、抽出された輝度信号を用いてバックライト４１の明るさの制御が行なわれる。
【００２６】
上記マイコン３１には、チャンネルの選択等の制御動作のための信号が入力されるリモコン受光部３７に接続される。またこのマイコン３１は、モデム／ＬＡＮ Ｉ／Ｆ３６に接続されている。
【００２７】
次に上記バックエンド部１４の映像信号処理部３４からの信号が入力されて画像を形成するディスプレイ３５について図２により説明する。このディスプレイ３５は液晶表示装置から構成されている。図２においてＴＦＴや画素電極がマトリックス状に配置された表示領域、走査線、映像信号線等が形成されたＴＦＴ基板４６とカラーフィルタ等が形成された対向基板４７とが図示しない接着剤を介して接着されている。ＴＦＴ基板４６と対向基板４７との間には図示しない液晶が挟着されている。
【００２８】
ＴＦＴ基板４７の背面側には背面偏光板４８が、対向基板４７の前面には前面偏光板４９が貼付けられている。ＴＦＴ基板４６、対向基板４７、背面偏光板４８、前面偏光板４９が接着された状態のものを液晶表示パネル３５と称する。液晶表示パネル３５の背面側にはバックライト４１が配されている。バックライト４１は光源部と種々の光学部品とから構成されている。
【００２９】
図２において、バックライト４１は、配線基板５１を備え、この配線基板５１上に光源をなすＬＥＤ素子５２が所定の配列で実装されている。ＬＥＤ素子５１はチップ状をなし、その電極部分が、上記配線基板５１に形成された配線の電極部分に接続されている。
【００３０】
上記液晶表示パネル３５とバックライト４１との間には、プリズムシート５４と拡散板５５とが配されている。プリズムシート５４は、例えば６５μｍ程度の厚さを有し、その表面には細かな凹凸が形成されており、これが拡散板５５を通して入射される光を拡散させている。表面の細かい凹凸が一種のプリズムの役割を果たしており、プリズムシート５４に対して斜めに入射した光を液晶表示パネル３５の方向に向ける働きを有している。
【００３１】
バックライト４１は、図３に示すように、配線基板１２上にＬＥＤ素子５１を所定の数、所定の配列で実装したものであって、配線基板５１が液晶表示パネル３５の大きさとほぼ同一の大きさに構成されている。バックライト４１のLＥＤ５２の駆動は、図３に示す映像処理部３４、輝度信号抽出部４０、制御部５８、およびバックライト駆動部５９によって行なわれる。そして上記配線基板５１の側方には、垂直方向インターフェース６０と水平へ方向インターフェース６１とが取付けられており、これらのインターフェース６０、６１を介して駆動されるようになっている。
【００３２】
映像信号処理部３４は、図１に示すテレビジョン受像機のバックエンド部１４に設けられており、ここで映像信号を作成してディスプレイ３５に供給するようにしている。そしてこの映像信号処理部３４から取出された映像信号の中から、輝度信号抽出部４０で輝度信号が取出される。輝度信号は制御部５８に送られ、ここでバックライト４１の各ＬＥＤ素子５２の駆動に必要な制御動作が行なわれ、制御された出力がバックライト駆動部５９に送られる。バックライト駆動部５９は制御部５８から送られる制御信号に応じた電流値で駆動制御を行ない、これによって各ＬＥＤ素子５２を所定の明るさになるように駆動する。
【００３３】
バックライト４１の各ＬＥＤ素子５２は、液晶表示パネル３５の表示部の各画素に対応づけて設けられている。すなわち縦方向および横方向に所定の画素数の領域の中心部にＬＥＤ素子５２が配置されている。ハイビジョン方式のテレビジョンの画素数が水平方向１，９２０×垂直方向１，０８０の画素に対応して、例えば横方向８０×縦方向４５の数のＬＥＤ素子５２が配されている。よって横方向２４×縦方向２４画素の領域の中心部に１個のりＬＥＤ素子５２が配置されることになる。２４×２４画素の領域がバックライト４１の光源を構成する１個のＬＥＤ素子５２の対応領域となる。そして各ＬＥＤ素子５２は、対応する画素画素の輝度に応じた明るさ輝度で光るようになっている。
【００３４】
表１は、各種の寸法の液晶表示画面におけるバックライトを構成するＬＥＤ素子５２の数とその配置の関係を例示的に示している。この表においてθとは、ＬＥＤ素子５２の照射角度であって光の開き具合を示す値である。またＬＥＤ数とは、画面上における縦方向および横方向のＬＥＤ素子５２の数を示している。ＬＥＤ間隔とは、縦方向および横方向の隣接するＬＥＤ素子５２間の間隔を示している。ＬＥＤ総個数とは、１つの画面上におけるＬＥＤ素子５２の総数を示している。また画素数／ＬＥＤは、１つのＬＥＤ素子５２に対応する縦方向および横方向の画素の数を示している。なお表１はあくまで例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３５】
【表１】
【００３６】
いま説明を簡略化するために、液晶表示パネル３５を図５に示すように、横２０画素×縦１０画素のパネルとする。そして横５画素×縦５画素の正方形の領域に対応するように、１個ずつＬＥＤ素子５２が配置されるものとする。この場合において、表示パネル３５の例えば左上の部分の横５画素×縦５画素分の位置におけるＬＥＤ素子５２の配置は図６に示すようになる。ここで横５画素×縦５画素の２５画素の領域の、１番上の列の画素をＧ１〜Ｇ５とし、２列目の画素をＧ６〜Ｇ１０とし、３列目の画素をＧ１１〜Ｇ１５とし、４列目の画素をＧ１６〜Ｇ２０とし、５列目の画素をＧ２１〜Ｇ２５とする。また画素Ｇ１〜Ｇ２５のある瞬間の輝度をＢ１〜Ｂ２５とする。すると横５画素×縦５画素の領域に配されるＬＥＤ素子５２は、その中心が中央の画素Ｇ１３の中心と一致することになる。
【００３７】
図３に示す駆動回路におけるバックライト駆動部５９を制御する制御部５８が図４Ａに示す回路構成の場合には、ＬＥＤ素子５２は、図６における２５画素中の中心画素Ｇ１３、すなわち横方向に３番目であって縦方向に３番目の中心部の画素Ｇ１３の輝度Ｂ１３に応じた明るさで光るようになる。すなわち中心画素輝度信号抽出部４０が、Ｇ１３の画素の輝度Ｂ１３を抽出する。そしてバックライト駆動信号生成部６４が、上記画素Ｇ１３の輝度Ｂ１３に応じた明るさで駆動信号を生成し、これをバックライト駆動部５９に送ってＬＥＤ素子５２の駆動を行なう。従ってこの場合には、ＬＥＤ素子５２は２５画素の中心部の画素Ｇ１３の画素の輝度信号Ｂ１３と対応する明るさで発光する。
【００３８】
なお１つのＬＥＤ素子５２に対応する画素領域の中心部が複数画素の境界に位置する場合には、中心部に最も近い画素を予め設定しておくか、あるいはまた所定の画素を予め設定しておき、その画素の輝度信号を中心画素輝度信号抽出部４０で抽出すればよい。
【００３９】
図４Ｂは、ＬＥＤ素子５２と対応する領域の画素の平均値をとって光らせるようにするものである。ここでは、ＬＥＤ素子５２の対応領域の輝度信号の抽出において、図６に示す横方向５×縦方向５＝２５画素の輝度信号Ｂ１〜Ｂ２５を輝度信号抽出部４０で抽出する。そしてこの後に対応する画素の輝度信号Ｂ１〜Ｂ２５の平均値の演算を演算部６５によって行なう。すなわち、次式１、２に示す算術平均あるいは幾何平均の演算を演算部６５で行ない、これによって求められた値でバックライト駆動信号を信号生成部６４で生成し、これによってバックライト駆動部５９が対応するＬＥＤ素子５２の駆動を行なう。
【００４０】
算術平均 （Ｂ１＋Ｂ２＋・・・・・・＋Ｂ２５）／２５ （１）
幾何平均 （Ｂ１・Ｂ２・・・・・・・・Ｂ２５）１／２５ （２）
【００４１】
図４Ｃに示す構成は、図６における横５×縦５＝２５画素の対応する領域の重み付きの平均演算を行なってその明るさを決定するものである。輝度信号抽出部４０が対応する領域の輝度信号を抽出する。例えば図６に示す構成の場合には、横５×縦５＝２５画素の輝度信号Ｂ１〜Ｂ２５を抽出する。そして演算部６６で上記２５画素の輝度信号Ｂ１〜Ｂ２５の重み付きの平均の演算が行なわれる。ここでは、中心の画素Ｇ１３の周囲の画素Ｇ７、Ｇ８、Ｇ９、Ｇ１２、Ｇ１４、Ｇ１７、Ｇ１８、Ｇ１９について０．７の重みを乗じ、その外周囲の画素Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ１０、Ｇ１１、Ｇ１５、Ｇ１６、Ｇ２０、Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、Ｇ２４、Ｇ２５について重み０．３を乗ずる。その重み付き演算の一例は次式３で示される。なお重み係数０．７、０．３は適宜変更可能である。
【００４２】
重み付き平均 ｛Ｂ１３＋（Ｂ７＋Ｂ８＋Ｂ９＋Ｂ１２＋Ｂ１４＋Ｂ１７＋Ｂ１８＋Ｂ１９）×０．７／８＋（Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３＋Ｂ４＋Ｂ５＋Ｂ６＋Ｂ１０＋Ｂ１１＋Ｂ１５＋Ｂ１６＋Ｂ２０＋Ｂ２１＋Ｂ２２＋Ｂ２３＋Ｂ２４＋Ｂ２５）×０．３／１６｝×１／３ （３）
【００４３】
平均演算を行なった後に、駆動信号生成部６４で信号の生成を行ない、このような信号に基づいてバックライト駆動部５９を駆動してＬＥＤ素子５２の点灯の明るさが制御されるようになっている。
【００４４】
上述のような図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示すような輝度の制御が図２および図３に示すバックライト４１のすべてＬＥＤ素子５２について実行される。従って配線基板５１上のＬＥＤ素子は、あたかも画素の少ない白黒テレビのような状態で発光することになる。
【００４５】
図７は上記のようなバックライト４１のＬＥＤ素子５２の駆動のためのより具体的な構成を示しており、ここでは制御ＩＣから成る制御回路６９の後段に、インターフェース７０を介してＬＥＤ素子５２と同数のバイポーラトランジスタ７１を接続している。そして個々のバイポーラトランジスタ７１が対応するＬＥＤ素子５２を駆動制御するようにしている。ここでバイポーラトランジスタ７１によるＬＥＤ素子５２の制御は、ＬＥＤ素子５２に加えられる電流値を調整してよい。あるいはまたこのバイポーラトランジスタ７１によって、パルス幅制御（ＰＷＭ）でパルス幅を制御するようにしてもよい。何れの場合においても、ＬＥＤ素子５２は、対応する領域の画素の輝度と対応する明るさで光るようになり、このために配線基板５１上でＬＥＤ素子５２が画素が粗い白黒の画像を形成するようになる。
【００４６】
なお上記のバイポーラトランジスタ７１は、ＬＥＤ素子５２を実装する配線基板５１上に、それぞれのＬＥＤ素子５２と対をなすように配列されてよい。図６は、ＬＥＤ素子５２の左側にバイポーラトランジスタ７１を配列した状態を示している。このバイポーラトランジスタ７１は、配線基板５１上に実装されるチップ状のトランジスタである。なお上記のようなチップ状のトランジスタに代えて、バイポーラトランジスタ７１を、配線基板５１上にＴＦＴと同様の成膜によって形成することも可能である。
【００４７】
図８に示す構成は、バックライト４１の複数のＬＥＤ素子５２を、グループ毎に電子スイッチ７２で制御するようにした構成を示している。この場合には、個々のＬＥＤ素子５２をバイポーラトランジスタ７１で制御するのに代えて、グループ分けされたそれぞれの複数のＬＥＤ素子５２が電子スイッチ７２で制御される。なお電子スイッチ７２は、時分割で複数のＬＥＤ素子５２を制御してもよく、あるいはまた多連式の電子スイッチ７２でグループの複数のＬＥＤ素子５２を同時に制御することも可能である。またこの場合におけるＬＥＤ素子５２に対する発光の制御は、電流制御であってよく、あるいはまたパルス幅制御（ＰＷＭ）であってもよい。
【００４８】
このようなバックライト４１を備える液晶表示パネル３５は、映像のとくに暗い部分あるいは黒の部分においては、光らなくなるために、消費電力が大幅に低減され、エリアコントロールよりもりさらに消費電力が低くなる。また実施の形態のバックライトであって図７に示す構成は、配線基板５１上にＬＥＤ素子５２とトランジスタ７１とを配置するだけでよく、製造コストが安価である。とくにバイポーラトランジスタ７１を用いた場合には、安価に製造できるようになる。
【００４９】
また本実施の形態のバックライト４１を用いると、液晶表示パネル３５の形成する画像の内の暗い部分あるいは黒の部分については、背面側から光がほとんど照射されなくなるために、液晶のシャッタの部分を透過して前面側に漏れる光がほとんど無くなり、色相および色彩が安定化し、色のメリハリがつく利点がある。また画像の黒い領域が背面側からの漏れ光によってグレーの傾向になることがなく、その部分が真っ黒になる。またこのような色彩上の効果ととくに黒色の部分の鮮明さによって、映像が立体感を生ずるようになる。このような液晶表示装置は、微妙な色相の画像生成が必要とされる医療用の液晶表示パネルに用いて好適なものである。
【００５０】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば上記実施の形態における画素数に対するＬＥＤ素子の配置例については、各種の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本願発明は、液晶カラーテレビジョン受像機の表示パネルや、その他各種の液晶表示装置に利用することができる。とくに本願発明は、大型で大画面の液晶表示装置に用いて好適なものである。
【符号の説明】
【００５２】
１１ ＵＨＦアンテナ
１２ ＢＳ・ＣＳアンテナ
１３ フロントエンド部
１４ バックエンド部
１７ 選局部
１８ 伝送路復号部
１９ ＴＭＣＣ受信部
２１ 選局部
２２ 伝送路復号部
２３ ＴＭＣＣ受信部
２４ スイッチ
２７ Ｂ−ＣＡＳカード
２８ デスクランブル部
２９ ＭＰＥＧ−２多重分離部
３０ 基本データデコーダ
３１ マイコン
３２ 映像・音声復号部
３３ スピーカ
３４ 映像信号処理部
３５ ディスプレイ（液晶表示パネル）
３６ モデム／ＬＡＮ Ｉ／Ｆ
３７ リモコン受光部
４０ 輝度信号抽出部
４１ バックライト
４６ ＴＦＴ基板
４７ 対向基板
４８ 背面偏光板
４９ 前面偏光板
５１ 配線基板
５２ ＬＥＤ素子
５４ プリズムシート
５５ 拡散板
５８ 制御部
５９ バックライト駆動部
６０ 垂直方向インターフェース
６１ 水平方向インターフェース
６４ バックライト駆動信号生成部
６５ 輝度信号の平均値演算部
６６ 輝度信号の重みつき平均値演算部
６９ 制御回路
７０ インターフェース
７１ バイポーラトランジスタ
７２ 電子スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、該バックライトからの光で前記液晶表示パネルが映像信号に応じた表示を行なう液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの複数個の画素に対応するように前記バックライトの光源が配列され、前記バックライトの光源の明るさを制御する制御手段を有し、該制御手段によって前記映像信号中の輝度信号であって前記複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで前記バックライトの光源が発光する液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数画素の中心またはその近傍に位置する画素の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数画素の平均の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数画素の重み付き平均の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
輝度信号抽出手段を具備し、映像信号から前記輝度信号を抽出する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記バックライトの光源が複数のＬＥＤから構成され、すべてのＬＥＤが対応する画素数が互いに等しくなるように配列される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記すべてのＬＥＤがそれぞれバイポーラトランジスタに接続され、該バイポーラトランジスタの制御によってすべてのＬＥＤの明るさが互いに独立に制御される請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記それぞれのバイポーラトランジスタが前記ＬＥＤを実装する基板上に実装されるか形成される請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、該バックライトからの光で前記液晶表示パネルが映像信号に応じた表示を行なう液晶表示装置において、
前記液晶表示パネルの複数個の画素に対応するように前記バックライトの光源が配列され、前記バックライトの光源の明るさを制御する制御手段を有し、該制御手段によって前記映像信号中の輝度信号であって前記複数画素の内の一部または全部と関連づけられた輝度レベルと対応する明るさで前記バックライトの光源が発光する液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数画素の中心またはその近傍に位置する画素の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数画素の平均の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数画素の重み付き平均の輝度と対応する明るさで前記バックライトの光源が発光するように前記制御手段で制御される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
輝度信号抽出手段を具備し、映像信号から前記輝度信号を抽出する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記バックライトの光源が複数のＬＥＤから構成され、すべてのＬＥＤが対応する画素数が互いに等しくなるように配列される請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記すべてのＬＥＤがそれぞれバイポーラトランジスタに接続され、該バイポーラトランジスタの制御によってすべてのＬＥＤの明るさが互いに独立に制御される請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記それぞれのバイポーラトランジスタが前記ＬＥＤを実装する基板上に実装されるか形成される請求項７に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０９２４２（Ｐ２０１３−１０９２４２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５５４９（Ｐ２０１１−２５５５４９）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（５１１２６２５７７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（５１１２６２５７７）
【Ｆターム（参考）】
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