(57)【要約】【課題】ＬＥＤパッケージ数を増やさずに、対応する光源を個別に制御可能な領域数を増加させることが可能なバックライト装置およびそれを用いた画像表示装置を得ること。【解決手段】上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、表示装置に用いられるバックライト装置であって、表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して設けられる複数のＬＥＤパッケージと、照射された光を夫々のＬＥＤパッケージが対応する分割エリアに拡散させる単一導光板１０３と、ＬＥＤパッケージを点灯制御するバックライト制御部６０１とを含み、ＬＥＤパッケージ１０２は、並列に接続された複数系統のＬＥＤ及び発光させるＬＥＤを切り替えるスイッチを含み、バックライト制御部６０１は、表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に複数系統のＬＥＤが点灯されるようにスイッチを制御することを特徴とする。【選択図】図５
2013092732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置に用いられるバックライト装置であって、
前記表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して設けられる複数の光源部と、
前記光源部から照射された光を、夫々の光源部が対応する前記分割エリアの全体に拡散させる光学部材と、
前記光源を点灯制御する点灯制御部とを含み、
前記光源部は、
並列に接続された複数系統の光源素子と、
前記複数系統の光源素子のうち、発光させる光源素子を切り替える切り替え部とを含み、
前記分割エリアは、前記光源素子の系統の数と同一の数のサブエリアに更に分割され、前記光源素子の系統のいずれかと対応しており、
前記光学部材は、前記複数系統の光源素子夫々から照射された光を、夫々の光源素子の系統が対応するサブエリアに導き、
前記点灯制御部は、前記表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に前記複数系統の光源素子が点灯されるように前記切り替え部を制御することを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記バックライト装置はエッジライト型のバックライト装置であり、
前記光源部は、前記表示装置の表示面と平行な方向における前記分割エリアの端部に配置され、
前記複数系統の光学素子は、前記表示装置の表示面と垂直な方向に並べて配置され、
前記光学部材は、前記複数系統の光学素子のうち、前記表示装置の表示面に近い側の系統の前記光学素子の照射光を、前記分割エリアにおいて前記光源部の配置位置から遠い側の前記サブエリアに導き、前記表示装置の表示面から遠い側の系統の前記光学素子の照射光を、前記分割エリアにおいて前記光源部の配置位置に近い側の前記サブエリアに導く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】
前記光学部材は、前記光源部から照射された光を反射して前記分割エリアに導く反射部を含み、
前記反射部は、前記表示装置の表示面と平行な方向であって、且つ前記光源部による光の照射面と平行な方向から見た場合に、前記分割エリアの範囲にわたって傾いて配置され、前記光源部の配置位置に近い側の前記サブエリアの中心を含む範囲において急峻な傾きを有し、前記急峻な傾きの部分によって前記表示装置の表示面から遠い側の系統の前記光学素子の照射光を主に反射することを特徴とする請求項２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記表示装置の表示面に近い側の系統の前記光学素子が、前記表示装置の表示面から遠い側の系統の前記光学素子よりも指向性の強い光を照射することを特徴とする請求項２または３に記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記点灯制御部は、前記複数のサブエリアのうち前記光源部の発光が不要な明度のサブエリアがある場合、前記光源部の発光が不要な明度のサブエリアに対応する前記光源素子が発光しないように前記切り替え部を制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載のバックライト装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか１項に記載のバックライト装置を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して複数設けられ、並列に接続された複数系統の光源素子及び前記複数系統の光源素子のうち、発光させる光源素子を切り替える切り替え部を含む複数の光源部と、
前記光源部から照射された光を、夫々の光源部が対応する前記分割エリアの全体に拡散させる光学部材とを含み、
前記分割エリアが、前記光源素子の系統の数と同一の数のサブエリアに更に分割され、前記光源素子の系統のいずれかと対応しており、
前記光学部材が、前記複数系統の光源素子夫々から照射された光を、夫々の光源素子の系統が対応するサブエリアに導くバックライト装置の制御方法であって、
前記表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に前記複数系統の光源素子が点灯されるように前記切り替え部を制御することを特徴とするバックライト装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト装置、画像表示装置及びバックライト装置の制御方法に関し、特に、画像表示領域を複数の領域に分割し、個々の領域に対応するバックライトの明るさを個別に制御可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表示デバイスとして液晶パネルを用いた液晶表示装置のような非発光型の表示装置では、液晶パネルに画像を形成するためにバックライトにより液晶パネル背面側から光を照射している。液晶表示装置におけるバックライト方式は、直下方式、エッジライト方式の２通りに大別される。直下方式は、液晶パネルの直下に光源となる蛍光管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を配列する方式である。エッジライト方式は、アクリル板等で作成された板状の導光板の端部（エッジ部）に光源となる蛍光管やＬＥＤを配置し、導光板内部での多重反射を利用して面光源とするようにしたものである。
【０００３】
また最近の液晶表示装置では、コントラスト特性の改善とバックライト電源の省電力のため、表示装置の画像表示面を複数の領域（エリア）に分割し、夫々の分割領域毎に対応する画像信号の特徴量（輝度レベル）に応じて対応する領域のバックライトの明るさを制御する、いわゆるエリア制御（ローカルディミングとも呼ばれる）技術が取り入れられている。エリア制御ではコントラスト向上のため、領域毎の明るさを精度良く制御する必要がある。
【０００４】
また、エリア制御によるコントラスト特性の改善とバックライト電源の省電力効果は、領域数が増えるほど増加する。このため、ＬＥＤパッケージ内の複数のＬＥＤチップの内、必要とされる発光輝度に応じて、発光させるＬＥＤチップの個数を変化させることにより、ＬＥＤパッケージからの光の拡がり方（配光特性）および輝度を制御可能な構造とする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）等の拡散度可変素子を用い、光源から発せられる光の同一面内での輝度を局所的に増減させることで、バックライトの配光特性を変化させる光源装置および光源制御方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献２】特開２００８−２５０１７４号公報
【特許文献３】特開２００９−１９９８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、エリア制御による省電力効果を高めるためには、画像表示面の分割数を増やすことが望まれる。ここで、画像表示面の分割に際しては、夫々の分割領域に対応する光源を個別に制御可能であることが前提となる。特許文献１に記載の技術では、表示輝度に応じて発光させるＬＥＤチップを選択することで、配光特性および輝度を変えることが可能となり、斜め視聴時の輝度ムラを防止すると共に、コントラストを向上できる。しかしながら、ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤチップから出る光は、光軸を略中心として分布する配光特性を有している為、該ＬＥＤパッケージが担う領域数を増やすことが出来ない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、光源の個数や駆動電流を変えることなく、バックライトの配光特性を変化させることで、光源から出た光を局所的に増加させ、ピーク輝度を得ることが可能である。また、拡散度可変素子を用いることで、擬似的に領域数を増加させることも可能である。しかし、一般的な液晶表示装置に搭載されていない新たな部材である、拡散度可変素子が必要なことから、製品コストが上がる懸念がある。また、疑似的に領域数を増加させるものであり、上述したように、夫々の分割領域に対応する光源を個別に制御可能なものではない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ＬＥＤパッケージ数を増やさずに、対応する光源を個別に制御可能な領域数を増加させることが可能なバックライト装置およびそれを用いた画像表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、表示装置に用いられるバックライト装置であって、表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して設けられる複数のＬＥＤパッケージと、ＬＥＤパッケージから照射された光を、夫々のＬＥＤパッケージが対応する分割エリアの全体に拡散させる単一導光板１０３及び反射板３００と、ＬＥＤパッケージを点灯制御するバックライト制御部６０１とを含み、ＬＥＤパッケージ１０２は、並列に接続された複数系統のＬＥＤと、複数系統のＬＥＤのうち、発光させるＬＥＤを切り替えるスイッチとを含み、分割エリアは、ＬＥＤの系統の数と同一の数のサブエリアに更に分割され、ＬＥＤの系統のいずれかと対応しており、反射板３００は、複数系統のＬＥＤ夫々から照射された光を、夫々のＬＥＤの系統が対応するサブエリアに導き、バックライト制御部６０１は、表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に複数系統のＬＥＤが点灯されるようにスイッチを制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、画像表示装置であって、上記バックライト装置を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の更に他の態様は、表示装置の表示範囲が複数に分割された分割エリア夫々に対応して複数設けられ、並列に接続された複数系統のＬＥＤ及び複数系統のＬＥＤのうち、発光させるＬＥＤを切り替えるスイッチを含む複数のＬＥＤパッケージ１０２と、ＬＥＤパッケージから照射された光を、夫々のＬＥＤパッケージが対応する分割エリアの全体に拡散させる単一導光板１０３及び反射板３００とを含み、分割エリアが、ＬＥＤの系統の数と同一の数のサブエリアに更に分割され、ＬＥＤの系統のいずれかと対応しており、反射板３００が、複数系統のＬＥＤ夫々から照射された光を、夫々のＬＥＤの系統が対応するサブエリアに導くバックライト装置の制御方法であって、表示装置のフレーム周期を分割した分割期間毎に複数系統のＬＥＤが点灯されるようにスイッチを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、ＬＥＤパッケージ数を増やさずに、対応する光源を個別に制御可能な領域数を増加させることが可能なバックライト装置およびそれを用いた画像表示装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るバックライト装置を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージの示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る１つのエリアに対応するバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る単一導光板及び反射板による光の反射態様を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る単一導光板及び反射板による光の反射態様を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るＬＥＤパッケージの回路構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る画像表示装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るヒストグラムの例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る発光量情報の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る発光制御のタイミングチャートである。
【図１１】本発明の実施形態に係る黒帯領域を含む画面の例を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る発光制御のタイミングチャートである。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るバックライト装置を示す正面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る１つのエリアに対応するバックライト装置の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る比較拡散光学部材による光の拡散態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る画像表示装置に用いるバックライト装置を模式的に示す正面図である。図１においては、バックライト装置が搭載される画像表示装置の表示面から見たバックライト装置の状態を示している。本実施形態に係るバックライト装置１００はエッジライト方式のバックライト装置であり、導光板１０１、ＬＥＤパッケージ１０２、単一導光板１０３を含む。図１に示すように、本実施形態に係るバックライト装置において、表示装置の表示面に対応する面、即ちバックライト光の照射面は、表示面を複数の領域に分割した分割領域に対応するエリアＡに夫々分割されている。
【００１６】
導光板１０１はアクリル材などにより構成されており、上述した夫々のエリアＡに対応する単一導光板１０３がマトリクス状に複数配置されて構成されている。本実施形態における単一導光板１０３は、８列４行で３２個配置されている。尚、本実施例において導光板１０１はエリア毎に分割された単一導光板１０３を組み合わせて構成する構造として説明するが、一体構造であっても良い。
【００１７】
夫々の単一導光板１０３の端部にはＬＥＤパッケージ１０２が配置されている。ＬＥＤパッケージ１０２の照射光は、ＬＥＤパッケージ１０２が配置されている単一導光板１０３の端部から単一導光板内部に向かって照射される。即ち、ＬＥＤパッケージ１０２は、分割エリアであるエリアＡ夫々に対応して複数設けられている。また、図１の場合では、光軸方向は図面下方から図面上方へ向かう方向である。以下、図面水平方向をＸ方向、図面垂直方向をＹ方向とする。
【００１８】
夫々のエリアＡは、図１に示すように、ＬＥＤパッケージ１０２が配置された端から遠い方のサブエリアＡ１と、ＬＥＤパッケージ１０２が配置された端に近い方のサブエリアＡ２とに更に分割される。換言すると、サブエリアＡ１、Ａ２は、各エリアを光軸方向に対し垂直となる直線で略二等分したエリアである。つまり、一つのエリアＡは二つのサブエリアＡ１、Ａ２から構成される。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）は、図１のＬＥＤパッケージ１０２およびＬＥＤ点灯時の配光特性の一例を示す模式図である。ＬＥＤパッケージ１０２内には、複数個のＬＥＤチップが光源素子として実装されており、各ＬＥＤチップは系統毎に直列に接続されている。つまり、図２ではＬＥＤチップ２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂの４つのＬＥＤチップが実装されており、ＬＥＤ系統２０１ではＬＥＤチップ２０１ａと２０１ｂが直列に、ＬＥＤ系統２０２ではＬＥＤチップ２０２ａと２０２ｂが直列に接続されている。尚、図２（ａ）、（ｂ）においては、ＬＥＤパッケージ１０２を光の照射方向、即ち光軸方向から見た状態を示している。また、図２（ａ）、（ｂ）においては、ＬＥＤチップが発光している状態を斜線を付して示している。
【００２０】
ＬＥＤパッケージ１０２は配光制御端子２０３を有している。図２（ａ）に示す様に、配光制御端子２０３をＬｏｗレベル（０電位）とした場合は、ＬＥＤ系統２０２が発光する。また、図２（ｂ）に示す様に、配光制御端子２０３をＨｉｇｈレベル（０電位より大きい任意の電位）とした場合は、ＬＥＤ系統２０１が発光する。このように、本実施形態に係るＬＥＤパッケージ１０２は、配光制御端子２０３への入力に応じてＬＥＤ系統２０１およびＬＥＤ系統２０２のいずれかが発光する。
【００２１】
そして、図２（ａ）に示すように、配光制御端子２０３をＬｏｗレベルとし、ＬＥＤ系統２０２が発光する場合、エリア下端近傍、即ちＬＥＤパッケージ１０２が配置された側のエリアＡ２を中心とする配光特性となる。また、図２（ｂ）に示すように、配光制御端子２０３をＨｉｇｈレベルとし、ＬＥＤ系統２０１が発光する場合、エリア上端、即ちＬＥＤパッケージ１０２から遠い側のサブエリアＡ１を中心とする配光特性となる。即ち、夫々のサブエリアＡ１、Ａ２は、ＬＥＤパッケージ１０２に含まれるＬＥＤ系統のいずれかと対応している。
【００２２】
つまり、ＬＥＤパッケージ１０２は、配光制御端子により配光特性が現れる位置を変化させることが可能である。言い換えると、１つのＬＥＤパッケージ１０２で、エリア内をエリア上端側およびエリア下端側の２つのサブエリアＡ１、Ａ２に分割して制御することが可能となる。尚、このような配光特性は、単一導光板１０３とＬＥＤパッケージ１０２の配置との関係により可能となる。即ち、単一導光板１０３は、ＬＥＤパッケージ１０２の夫々のＬＥＤ系統から照射された光を、主に、夫々のＬＥＤ系統が対応しているサブエリアに導く。
【００２３】
次に、配光特性を変化させる方法について、図３〜図６を用いて説明する。図３は、本発明のバックライト装置における１つのエリアＡを示す図であり、図２（ａ）、（ｂ）の切断線ＢＢ´における断面図である。図３に示すように、１つのエリアＡは、ＬＥＤパッケージ１０２および単一導光板１０４にて構成され、ＬＥＤパッケージ内のＬＥＤ系統２０１および２０２は、図３における上下方向、即ち、バックライト装置によるバックライト光の照射方向に離れて配置されている。
【００２４】
図３に示すように、１つのエリアＡにおいては、ＬＥＤパッケージ１０２内の各ＬＥＤ系統２０１および２０２から照射された光が単一導光板１０３のエッジ部分に入射し、導光板内で多重反射されて、図中の単一導光板１０３上部、即ち、画像表示装置の表示面と平行な面に照射される。これにより、バックライト装置は、面状に光を取り出す面光源として用いられる。光の取り出し効率を上げる為、単一導光板１０３下面には反射板３００が設けられている。尚、反射板３００は、白色セラミックのような拡散性を有するものやミラーに代表される鏡面性を有するもので構成される。
【００２５】
ここで、単一導光板１０３下面及び反射板３００は、ＬＥＤパッケージ１０２内の各ＬＥＤ系統２０１、２０２夫々から、単一導光板１０３へ入射する光を異なる配光特性にする為に、湾曲した形状を有している。図４（ａ）、（ｂ）を用いて、単一導光板１０３下面及び反射板３００の湾曲した形状について説明する。図４（ａ）は、単一導光板１０３内での光の導光状態を示す模式図である。図３と同様に、横軸をＹ方向、縦軸をＺ方向とし、単一導光板１０３のエッジ部分をＹ方向の０、ＬＥＤパッケージの下端部分をＺ方向の０としている。
【００２６】
単一導光板１０３下面、即ち、反射板３００の形状をｚ＝ｆ（ｙ）とし、単一導光板１０３上面の位置をｚ＝Ｓとし、ｚ＝Ｍの位置から入射角θ１で入射した光について考える。入射した光は点Ａ（ｙ＝ｑ１）において反射され、点Ｐに到達する。ここで、点Ａにおける反射面は、ｆ（ｙ）を微分した値により求まり、Ｙ軸方向に対して、図４（ａ）に示すθ２の角度を有する反射面となる。つまり以下の式（１）の関係が存在する。
2013092732.tif 000003
【００２７】
また、点ＰのＹ方向の位置を求めると以下の式（２）となる。
2013092732.tif 000004
【００２８】
ここで、ＬＥＤ系統２０２について考える。反射面が直線である場合、即ち、境界条件をｆ（０）＝０、ｆ（Ｌ）＝Ｓとし、ｙの全範囲について傾きが一定である場合について、θ１＝０としてＰの値を求めると、以下の式（３）のようになる。
2013092732.tif 000005
【００２９】
上記式（３）より、反射面が直線である場合、点Ｐは、Ｍがどのような値であっても、即ち、ＬＥＤの光源の位置がＺ方向のどの位置にあっても、常にＬ／２より大きな値となり、エリア下端、即ち、ＬＥＤパッケージ１０２側のサブエリアＡ２を中心とした配光特性を持たせることができない。そこで、単一導光板１０３下面及び反射板３００の形状であるＺ＝ｆ（ｙ）を図３に示すように湾曲した形状とすることにより、ＬＥＤ系統２０２にエリアＡにおけるＬＥＤパッケージ１０２が配置された側の端部近傍であるサブエリアＡ２を中心とする配光特性を得ることを可能としている。特に図３における領域Ｄ、即ち、Ｙ方向におけるサブエリアＡ２の中心部分においては、ｆ（ｙ）の微分した値が０から急峻に大きくなった後、徐々に小さくなるようにすることは、本実施形態に係る特徴の１つである。
【００３０】
次に、ＬＥＤ系統２０１からの入射角について図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ｂ）は、異なる２点から入射角の絶対値が等しい光が、同一反射面にて反射される模式図である。点Ｎからある入射角θ３で入射した光は、点Ｂにおける反射面にて反射され、点Ｐ１に到達する。一方、点ＮよりもＺ方向において低い位置にある点Ｍから入射角θ３で入射した光は、同じ点Ｂにおける反射面にて反射され、点Ｐ２に到達する。ここで、点ＮはＬＥＤ系統２０１の光源位置を示し、点ＭはＬＥＤ系統２０２の光源位置を示す。点Ｎからの入射角及び点Ｍからの入射角であるθ３は絶対値を示している。この場合、点Ｐ１と点Ｐ２の間にはＰ１＜Ｐ２の関係がある。
【００３１】
上述したように、本実施形態においては、ＬＥＤ系統２０１はサブエリアＡ１に対応させ、ＬＥＤ系統２０２はサブエリアＡ２に対応させる。これに対して、図４（ｂ）に示す状態では、ＬＥＤ系統２０１に対応する点Ｎからの照射光がＬＥＤ系統２０２に対応する点Ｍからの照射光よりも、ＬＥＤパッケージ１０２側に到達しており、好ましくない。
【００３２】
つまり、ＬＥＤパッケージ１０２から遠い側のサブエリアＡ１を中心とする配光特性を得たいＬＥＤ系統２０１（点Ｎからの入射角に相当）からの光と、ＬＥＤパッケージ１０２に近い側のサブエリアＡ２を中心とする配光特性を得たいＬＥＤ系統２０２（点Ｍからの入射角に相当）からの光とが、同一の反射面に達して反射されることがないように構成することが好ましい。これは、図４（ｂ）における線分ＭＮの二等分線上に反射面が存在しないように構成することを意味する。
【００３３】
このような構成は、ＬＥＤ系統２０１から照射される光の照射角を、ＬＥＤ系統２０２から照射される光の照射角よりも狭くし、夫々から照射される光が、同一地点に達しないように反射板３００の形状、即ちｚ＝ｆ（ｙ）の形状を構成することにより可能である。ここで、ＬＥＤ系統２０１とＬＥＤ系統２０２として照射角を異ならせるのは、照射角が狭い方が、両者から照射される光が同一地点に達しないようにする上で有利だからである。他方、ＬＥＤ系統２０２から照射された光をＬＥＤパッケージ１０２に近い側のサブエリアＡ２の全面に拡散させるためには、ある程度の照射角が必要なため、ＬＥＤ系統２０２の照射角を可能な限り広くする必要があるからである。
【００３４】
図５（ａ）、（ｂ）は、各ＬＥＤ系統が発光した際の模式図である。上述の通り、図５（ａ）は光の放射角度分布が小さいＬＥＤ系統２０１から、図５（ｂ）は光の放射角度分布が大きいＬＥＤ系統２０２から出た光の模式図を示している。図５に示すように、光学部材である単一導光板１０３及び反射板３００により、光源部であるＬＥＤパッケージ１０２から照射された光が、エリアＡ全体に拡散される。また、このような夫々のサブエリアと夫々のＬＥＤ系統とを対応させた配光特性は、図５（ｂ）に示すように、サブエリアＡ２の中心を含む範囲において、反射板３００の傾きが急峻となることによって実現される。
【００３５】
次に、ＬＥＤパッケージ１０２内のＬＥＤチップ２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂを点灯制御する回路構成について、図６を用いて説明する。図６に示すように、ＬＥＤパッケージ１０２は、ＬＥＤ系統２０１（ＬＥＤチップ２０１ａおよび２０１ｂ）、ＬＥＤ系統２０２（ＬＥＤチップ２０２ａおよび２０２ｂ）、スイッチＳ１、スイッチＳ２、反転回路６０２を備えている。ＬＥＤパッケージ１０２全体におけるアノード側には電源部６００が接続され、カソード側はスイッチＳ３に接続され、配光制御端子２０３はバックライト制御部６０１に接続される。
【００３６】
スイッチＳ１およびスイッチＳ２は、反転回路６０２により、配光制御端子２０３の入力に応じて、いずれかがＯＮした場合、片方をＯＦＦする構成である。つまり、スイッチＳ１がＯＮ状態の時、スイッチＳ２はＯＦＦ状態であり、スイッチＳ１がＯＦＦ状態の時は、スイッチＳ２はＯＮ状態である。バックライト制御部６０１は、配光制御端子２０３を制御することにより、発光させるＬＥＤ系統を選択し、スイッチＳ３をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することで発光量を調整する機能を有する点灯制御部である。即ち、本実施形態においては、スイッチＳ１、スイッチＳ２及び反転回路６０２が、発光させる光源素子の系統を切り替える切り替え部として機能する。
【００３７】
尚、スイッチをＭＯＳ−ＦＥＴで記載したが、バイポーラトランジスタ等のスイッチング素子であればいずれでも良い。また、反転回路６０２も、ＣＭＯＳ回路等の入力に応じたインバータ動作をする構成であればいずれでも良い。また、図６では一つのＬＥＤパッケージ１０２を点灯制御する回路構成を示したが、該構成に限定されるものではない。つまり、各エリア１０３に複数のＬＥＤパッケージを直列に接続してもよい。また、複数のＬＥＤパッケージを直列に接続する場合は、少なくともひとつのＬＥＤパッケージに配光制御端子２０３を有すればよいことは、言うまでも無い。
【００３８】
上記構成によれば、ＬＥＤパッケージ１０２は、配光制御端子により発光するＬＥＤ系統が切り替えられることにより、配光特性が現れる位置をサブエリアＡ１、サブエリアＡ２で変化させることが可能である。これにより、同一ＬＥＤパッケージで、エリアＡ内をサブエリアＡ１、サブエリアＡ２の２つのサブエリアに分割して制御することが可能となる。
【００３９】
次に、上記したバックライト装置１００を備える画像表示装置について説明する。図７は、本実施例における画像表示装置のブロック構成図である。画像表示装置は、画像フレーム受信部７００と、ヒストグラム検出部７０１と、バックライト発光量決定部７０２と、バックライト制御部６０１と、バックライト部７０３と、バックライト輝度分布算出部７０４と、画像信号補正部７０５と、液晶制御部７０６と、液晶パネル７０７とを有して構成されている。バックライト部７０３は、前記図１におけるバックライト装置１００が対応し、複数の単一導光板１０３を配置して構成する導光板１０１と、ＬＥＤパッケージ１０２により構成される。
【００４０】
次に、画像表示装置の全体動作を説明する。画像フレーム受信部７００が受信した画像フレーム信号は、ヒストグラム検出部７０１ならびに画像信号を補正するための画像信号補正部７０５へ送出される。ヒストグラム検出部７０１は、入力された画像フレーム信号を画面内のサブエリア毎に分解し、図８に示すように、画素毎の輝度情報を基に各サブエリアにおける輝度分布（すなわち、複数の輝度範囲に分けてそれぞれに含まれる画素がどれだけ存在するか）を示すヒストグラムを検出し、バックライト発光量決定部７０２に送出する。図８に示すように、本実施形態に係るヒストグラム検出部７０１は、所定の範囲毎に分割された輝度範囲と、夫々の輝度範囲に含まれる輝度を有する画素の個数とが関連付けられた情報を生成する。
【００４１】
バックライト発光量決定部７０２は、ヒストグラム検出結果とサブエリア１０５に対応するＬＥＤ系統の発光量との関係を示す情報（以降、発光量情報とする）を参照し、上述したヒストグラム検出結果に基づいて各サブエリアに対応するＬＥＤ系統の発光量を一次決定する。ここで、上記発光量情報は、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め保存されている。
【００４２】
このように一次決定された各サブエリア１０５の発光量は、二次元的なフィルタ処理が施され、バックライト制御部６０１にならびにバックライト輝度分布算出部７０４に送出される。ここで、二次元的なフィルタ処理とは、サブエリア１０５間の輝度差が任意の一定の比率以下にならないよう制御することである。
【００４３】
ここで、画素毎の輝度情報とは、画像フレーム信号の各画素における最大階調値もしくは階調値から求める液晶パネル上の輝度値である。ヒストグラム検出結果とは、サブエリア内において輝度情報値の頻度を検出し、輝度情報値の頻度上位５％から最大値（最大輝度情報値）までの任意の値を指す。すなわち、各サブエリアにおいて実質的に最大階調（輝度）となる最大階調情報を検出する。
【００４４】
また、ヒストグラム検出結果とこれに対応するＬＥＤ系統の発光量との関係を表す発光量情報のテーブルでは、図９に示すように、最大階調（輝度）が小さいサブエリア１０５では対応するＬＥＤ系統の発光量を小さく設定する。ここで、本実施形態においては、図９に示すように、発光期間のＤｕｔy比によって発光量を制御する。テーブルは予め数種類用意しておき、ユーザが設定する映像モード、入力される映像の映像ジャンル情報、周囲照度、周囲温度、人の有無、人の視聴位置等で切り替えて使用してもよい。
【００４５】
バックライト制御部６０１は、バックライト発光量決定部７０２で決定された発光量を受け、バックライト部７０３内のＬＥＤパッケージ１０２を点灯制御する。つまり、前述の通り、配光制御端子２０３とＬＥＤ系統（２０１および２０２）を駆動するスイッチＳ３をＰＷＭ制御することで発光量を調整する機能を有する。
【００４６】
バックライト制御部６０１によるタイミングチャートを図１０に示す。図１０における“Ｓｉｇ．１”は配光制御端子２０３に入力する信号（図６中のスイッチＳ１に入力する信号に相当）であり、“Ｓｉｇ．３”は図６中のスイッチＳ３を制御する信号である。尚、“ＬＥＤ２０１”、“ＬＥＤ２０２”は、図６中のＬＥＤ系統２０１、ＬＥＤ系統２０２に夫々対応する。また、図１０においては、画像表示装置のフレーム周波数をＴとする。
【００４７】
“Ｓｉｇ．１”は画像表示装置のフレーム周波数Ｔを二等分する矩形波であり、Ｈｉｇｈレベルの場合にＬＥＤ系統２０１が選択状態（スイッチＳ１がＯＮ状態）となる。この時、スイッチＳ３をＰＷＭ制御することで、ＬＥＤ系統２０１が発光する。同様にして、“Ｓｉｇ．１”がＬｏｗレベルの場合に、スイッチＳ３をＰＷＭ制御することで、ＬＥＤ系統２０２が発光する。このように、本実施形態においては、１つのＬＥＤパッケージ１０２内に並列に接続された２系統のＬＥＤチップを択一的に制御するが、１フレームの周期を分割して制御することにより、画面の表示に影響を与えることなく省電力効果を高めることができる。
【００４８】
上記では、“Ｓｉｇ．１”は画像表示装置のフレーム周波数Ｔを二等分する矩形波としたが、この限りではない。例えば、図１１に示すような上下に黒帯が存在する入力画像を受信した場合、図中の破線で囲んだエリアＤの画面下側のサブエリアは、入力信号が黒であるため発光する必要が無い。この場合は、図１２に示す様に、Ｓｉｇ．１を常時Ｈレベルとしておき、発光が不要な明度のサブエリアに対応するＬＥＤ系統が発光しないように制御することで、図６中のスイッチＳ１およびＳ２を切替える電力を削減することが可能となる。尚、図１１においては、光源の発光が不要である黒帯の領域を斜線領域で示している。このような態様は、バックライト発光量決定部７０２が、ヒストグラム検出部７０１による検出結果に基づき、対象となるサブエリアが黒帯領域であることを判断して、バックライト制御部６０１に、図１２に示すような“Ｓｉｇ．１”の信号を通知することにより可能となる。
【００４９】
バックライト輝度分布算出部７０４では、バックライト発光量決定部７０２で決定された発光量を受け、液晶パネル７０７の直下における輝度分布を算出し、適切なゲイン量を画像信号補正部７０５に送出する。画像信号補正部７０５では、得られたゲイン量に基づき画像補正を行う。例えば、光源の発光量を最大輝度の１／２に低下させるものであれば画像信号の振幅を２倍にし、発光輝度を低下させることによる画像の輝度低下を相殺するように画像補正を行う。この補正された画像信号を液晶制御部７０６へ送出し、液晶パネル７０７を駆動する。液晶パネル７０７では、その画素毎にバックライト部７０３から出射された光を変調し、画像を形成表示する。
【００５０】
以上のように本実施例によれば、ＬＥＤパッケージ数を増やさずに、対応する光源を個別に制御可能な領域数を増加させることが可能なバックライト装置およびそれを用いた画像表示装置を得ることが可能となる。
【００５１】
尚、本実施例におけるバックライト装置１００におけるＬＥＤパッケージの光軸は、図１中、画面下部から画面上部へ向かう方向として説明したが、画面右部から画面左部へ向かう方向およびその逆方向であってもよい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、１つのＬＥＤパッケージ内において２系統のＬＥＤチップが並列に接続されて択一的に点灯制御される場合を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、３系統以上のＬＥＤチップが並列に接続されて択一的に点灯制御される場合も同様に適用可能である。この場合であっても、１フレーム周期を分割して全系統のＬＥＤチップが１フレーム内で点灯されるように制御することにより、上記と同様の効果を得ることが可能である。このような場合、ＬＥＤチップの系統の増加に応じて、配光接続端子２０３の信号線の数、即ち、図１０に示す“Ｓｉｇ．１”の信号線の数を増やすことにより対応可能である。
【００５３】
実施の形態２．
前実施形態においては、エッジライト方式のバックライト装置を例として説明した。しかしながら、本願発明の趣旨は、１つのＬＥＤパッケージ１０２内において並列に接続されて択一的な点灯制御が可能な複数形等のＬＥＤチップが設けられ、全系統のＬＥＤチップが１フレーム内において点灯されるように１フレーム周期を分割して各系統のＬＥＤチップを点灯制御することにある。従って、エッジライト方式のバックライト装置に限らず、直下型のバックライト装置であっても適用可能である。本実施形態においては、直下型の場合の例について説明する。尚、実施の形態１と同一の符号を付す構成については、同一若しくは相当部を示すものとし、詳細な説明を省略する。
【００５４】
図１３は、本実施形態に係る直下型のバックライト装置を模式的に示す正面図であり、実施の形態１の図１に相当する図である。図１３に示すように、本実施形態においても、エリアＡがサブエリアＡ１及びサブＡ２に分割されている。そして、本実施形態においては、サブエリアＡ１とサブエリアＡ２との境界地点にＬＥＤパッケージ１０２が設置されている。１つのエリアＡに対応して単一導光板１０３が設けられ、複数の単一導光板１０３によって導光版１０１が構成されることは、実施の形態１と同様である。
【００５５】
図１４は、本実施形態に係るバックライト装置における１つのエリアＡを示す図であり、図１３の切断線ＣＣ´における断面図である。図１４に示すように、１つのエリアＡは、単一導光板１０３及びＬＥＤパッケージ１０２に加えて、光拡散光学部材３０１を含む。光拡散光学部材３０１は、図１５に示すように、エリアＡにおいてサブエリアＡ１、サブエリアＡ２の境界部分に配置されたＬＥＤパッケージ１０２のＬＥＤ系統２０１、２０２の照射光を、夫々サブエリアＡ１、Ａ２の全体に拡散させるための光学部材であり、実施の形態１における反射板３００に対応する機能を担う。
【００５６】
尚、光拡散光学部材３０１は、単一導光板１０３とは別個の部品として設ける場合の他、アクリル板等で構成される単一導光板の屈折率を局部的に変化させることによって、サブエリアＡ１、Ａ２の境界部分に配置されたＬＥＤパッケージ１０２から照射された光を、夫々サブエリアＡ１、Ａ２の前面に拡散させるような光拡散機能を持たせることも可能である。
【００５７】
また、図１４及び図１５では、単一導光板１０３及び光拡散光学部材３０１を用いた例を説明したが、この構成以外であっても本願発明の趣旨に合うものであれば良いことは、言うまでもない。例えば、直下型の場合においては単一導光板１０３を除き、空気層を光が伝播した後、光拡散光学部材３０１に入射する構成でも良い。
【００５８】
このような構成において、実施の形態１と同様の制御を行うことにより、直下型のバックライト装置においても実施の形態１と同様の効果を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００５９】
１０１  導光板
１０２  ＬＥＤパッケージ
１０３  単一導光板
２０１、２０２  ＬＥＤ系統
２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ  ＬＥＤチップ
３００  反射板
３０１  光拡散光学部材
６００  電源部
６０１  バックライト制御部
６０２  反転回路
７００  画像フレーム受信部
７０１  ヒストグラム検出部
７０２  バックライト発光量決定部
７０３  バックライト部
７０４  バックライト輝度分布算出部
７０５  画像信号補正部
７０６  液晶制御部
７０７  液晶パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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