JP2011009564A - バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】 映像信号からの点灯制御データに基づき、ＬＥＤの点灯制御を行なうことで、ディスプレイのコントラストを好適にすると共に、ＬＥＤに印加する電圧を好適に調整することで消費電力を低減するバックライトを提供する。
【解決手段】 本発明のバックライト１０は、発光素子２３を含む最小点灯発光素子ブロック２２が複数実装された光源モジュール２０と、最小点灯発光素子ブロック２２を所定数並列に接続して区分けした複数の発光領域と、発光領域毎に外部から入力された映像信号に基づいて最小点灯発光素子ブロック２２を駆動制御する発光素子駆動制御手段３４，３５と、を備え、内部基準電圧Ｖｒｅｆと、最小点灯発光素子ブロック２２毎のカソード電圧Ｖｃを比較して、同一発光領域内で点灯する全ての最小点灯発光素子ブロック２２が点灯可能な最低電圧を可変制御する。
【選択図】図９

Description

本発明は、液晶表示装置などに好適なバックライトに関し、特に、所定の画像表示領域毎に複数の発光ダイオードを光源として配置したバックライトに関する。

一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子は、点光源として扱うことが可能であり、しかも、冷陰極放電ランプ（ＣＣＦＬ）などに比べて、水銀レスで、省電力、且つ長寿命であり、発光効率が優れており、高電圧電源を必要としないため装置を小型化できるという利点を有する。そこで、近年、液晶表示装置などのバックライトにおいては、ＣＣＦＬなどに代えて、ＬＥＤが光源として積極的に採用される傾向にある。

ＬＥＤ光源装置を用いたバックライトとしては、例えば、同一平面上に所定パターンの領域に複数のＬＥＤを発光面部材に対向させて配置した、所謂直下型方式のバックライトが知られている。このようなバックライトでは、例えば、所定のＬＥＤ領域毎に制御することにより、発光面上の輝度や色度などを画像表示領域毎に変化させるローカル調光（ｌｏｃａｌ ｄｉｍｍｉｎｇ）を行うことが可能となる。

例えば、特許文献１には、液晶（ＬＣＤ）パネルのバックライトを複数の領域に分割して照明光を放射するＬＥＤとし、これら複数の領域に対応する画像信号の輝度分布を算出して領域毎の明るさを決定する輝度分布算出手段の決定に基づいて、ＬＥＤの領域毎の照明光を制御すると共に、光変調素子に入力する画像信号の補正制御する画像表示装置のローカル調光技術が開示されている。

なお、例えば、特許文献２には、ドライバＩＣによって、パルス幅変調定電流駆動する直列接続させた複数のＬＥＤのそれぞれにトランジスタを並列に接続して、これら複数のＬＥＤに流れる駆動電流を個別にバイパス可能とすることで、ＬＥＤ個々の明るさのばらつきを検知して補正制御するバックライト光源装置の技術が開示されている。

特開２００５-２５８４０３号公報 特開２００５-３１０９９７号公報

ところで、ＬＥＤは、電流と熱によって点灯に必要な電圧が変化する特性を有している。そのため、印加電圧を固定した状態で、ＬＥＤに流す電流を変化させた場合、ＬＥＤの駆動効率の悪化を招くという問題がある。

しかしながら、特許文献１に開示される技術は、バックライトの輝度を制御し、それに応じた画像補正を行うため、画質劣化を防止しながら表示輝度範囲を拡大することで画像品質を確保するもので、ＬＥＤの駆動効率を向上させて消費電力を低減する具体的な構成について何ら開示も示唆もされていない。

また、特許文献２に開示される技術も、単に、ＬＥＤ個々の明るさのばらつきを制御しているだけで、消費電力を低減させる構成について何ら開示も示唆もなされていない。

そこで、本発明は、映像信号からの点灯制御データに基づき、ＬＥＤの点灯制御を行なうことで、ディスプレイのコントラストを好適にすると共に、ＬＥＤに印加する電圧を好適に調整することで消費電力を低減するバックライトを提供することを目的としている。

本発明のバックライトは、素子基板上に少なくとも１つの発光素子を含む最小点灯発光素子ブロックが複数実装された光源モジュールと、前記光源モジュールを構成する前記最小点灯発光素子ブロックを所定数並列に接続して区分けした複数の発光領域と、前記複数の発光領域毎に外部から入力された映像信号に基づいて前記所定数の最小点灯発光素子ブロックを駆動制御する発光素子駆動制御手段と、を備え、前記発光素子駆動制御手段は、内部基準電圧と、前記発光領域内の前記最小点灯発光素子ブロック毎のカソード電圧とを比較して、同一発光領域内で点灯する全ての前記最小点灯発光素子ブロックが点灯可能な最低電圧を可変制御することを特徴としている。

本発明のバックライトによれば、映像信号からの点灯制御データに基づき、ＬＥＤの点灯制御を行なうことで、ディスプレイのコントラストを好適にすると共に、ＬＥＤに印加する電圧を好適に調整することで消費電力を低減することができる。

液晶表示装置の要部を示す分解斜視図 光源モジュールの平面図 ＬＥＤ実装基板上の１つのコネクタ部に接続される各ＬＥＤの回路構成図 光源モジュール上のコネクタ部の配置パターンを示す説明図 電圧レギュレータ回路の概略構成図 バックフレーム、及びシールドカバーを一部破砕して示す液晶表示装置の背面図 光源モジュールとＬＥＤドライバＩＣ、及びＤＣ／ＤＣコンバータＩＣの回路構成を示すブロック図 光源モジュール上の１つの発光領域に接続される回路構成を示すブロック図 ＬＥＤドライバＩＣが実行する一制御例を示すフローチャート 変形例のＬＥＤドライバＩＣが実行する制御例を示すフローチャート ＰＷＭデューティＯＮ時間が５０％で電流ピーク値が４０ｍＡの印加電圧波形図 ＰＷＭデューティＯＮ時間が５０％で電流ピーク値が３０ｍＡの印加電圧波形図 変形例の光源モジュールの発行領域を示す平面図

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１に示す液晶表示装置１は、例えば、大画面薄型のテレビジョン装置などに好適な表示装置である。この液晶表示装置１は、フロントカバー２と、液晶パネル３と、バックライト１０と、バックフレーム６と、を備えて要部が構成されている。

液晶パネル３は、所定間隔に離間して互いに対向配置されたアレイ基板、及び対向基板と、これら基板間にシール材によって封止された液晶層と、を有した周知の構成である。

バックライト１０は、フロントフレーム４と、発光面部材５と、同一平面上に配置された複数（例えば、８枚）の後述する光源モジュール２０と、を有して要部が構成されている。フロントフレーム４は、例えば、平面視略矩形形状をなす樹脂成形品の枠体で構成されている。発光面部材５は、光透過拡散板５ａを有し、光透過拡散板５ａ上に、例えば、拡散シート５ｂ、プリズムシート５ｃ、レンズシート５ｄなどの各種光学シートが重畳配置されて要部が構成されている。

このように構成されたバックライト１０は、同一平面上に配置された複数の光源モジュール２０と、これら複数の光源モジュール２０から所定間隔に隔てて対向するように発光面部材５がフロントフレーム４内に前方寄りに保持され収容される。

これにより、発光面部材５は、光源モジュール２０との間に中空導光領域が形成される。そして、発光面部材５は、中空導光領域を経て入射された各光源モジュール２０からの放射光を、光透過拡散板５ａ、及び各光学シート５ｂ〜５ｄで拡散させた後、発光面から出射する。

なお、発光面部材５の撓みなどを抑制し、中空導光領域における光源モジュール２０と発光面部材５とのギャップを適正に維持するため、光源モジュール２０上の要所には、図示しない複数のピン部材が植設され、各ピン部材の先端部が発光面部材５に当接されている。

また、光源モジュール２０による光の吸収を防止して、各光源モジュール２０から放射される光の利用効率を向上するため、ここでは８枚の光源モジュール２０上に、例えば、高い反射率を有する白色系の樹脂材料などからなる反射シートが配設されている。

なお、フロントフレーム４は、液晶パネル３をバックライト１０の発光領域に対応付けて位置決め保持している。そして、フロントフレーム４は、液晶パネル３を前方から外嵌するフロントカバー（ベゼル）２との間に挟持することによって一体に保持する。

バックフレーム６は、バックライト１０の背面に配置され、フロントフレーム４、及びフロントカバー２と嵌合される。このバックフレーム６には、各光源モジュール２０と電気的に接続されるＬＥＤ駆動回路モジュール３０が固定され、このＬＥＤ駆動回路モジュール３０を覆うようにシールドカバー４０が配設される。

次に、図２〜図４に基づいて、光源モジュール２０の構成について以下に詳しく説明する。
各光源モジュール２０は、平面視略矩形形状をなす素子基板としてのＬＥＤ実装基板２１を有し、このＬＥＤ実装基板２１上に、発光素子としての発光ダイオード（ＬＥＤ）２３が複数個実装されて要部が構成されている。

具体的に説明すると、本実施形態において、ＬＥＤ実装基板２１は、例えば、高反射率を有する白色のアルミベース基板で構成されている。このＬＥＤ実装基板２１の表面（実装面）側には、例えば、１６×１２個のＬＥＤ２３が所定ピッチ毎にマトリクス状に配列されている。

さらに、各ＬＥＤ２３の静電破壊などを防止するため、ＬＥＤ実装基板２１の表面側の要所には、例えば、複数のツェナーダイオード２７が所定ピッチ毎にマトリクス状に配列されている。

図２、及び図３に示すように、１つのＬＥＤ実装基板２１上において、各ＬＥＤ２３は、例えば、２×２個のＬＥＤ２３を直列接続した最小点灯発光素子ブロックを一群としたＬＥＤストリングス２２が８×６組でマトリクス状に配列されている。また、ＬＥＤ実装基板２１上には、ＬＥＤストリングス２２が８組で横（左右）方向に並設された発光領域Ｒ１〜Ｒ６が縦（上下）方向に６つに区分けされている。

これらＬＥＤストリングス２２は、ＬＥＤ駆動回路モジュール３０に接続するため、ＬＥＤ実装基板２１の裏面側に配設されたコネクタ部２８に設けられた図示しない端子部に順次接続されている。

各組のＬＥＤストリングス２２は、例えば、ＬＥＤ実装基板２１の幅（横）方向に延在する上下６つの帯状の発光領域Ｒ１〜Ｒ６を形成し、駆動回路（電圧レギュレータ回路）３３によって発光領域毎に個別に駆動制御される（図７参照）。

なお、本実施の形態において、上述した各ツェナーダイオード２７は、ここでは２×２個のＬＥＤ２３を直列接続した最小点灯ブロックを一組としたＬＥＤストリングス２２の２組毎に対応して接続されている。

ここで、本実施形態においては、例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ＬＥＤ実装基板２１に対する各コネクタ部２８の配置パターンとして、２種類の配置パターン（第１，第２の配置パターン）が設定されている。そして、例えば、８枚の光源モジュール２０のうち、４枚の光源モジュール２０については、各コネクタ部２８が第１の配置パターンでＬＥＤ実装基板２１に実装され、残り４枚の光源モジュール２０については、各コネクタ部２８が第２の配置パターンでＬＥＤ実装基板２１に実装されている。

図４（ａ）に示すように、第１の配置パターンは、例えば、ＬＥＤ実装基板２１の背面において、右下側の角隅部に偏倚して設定された第１の領域Ａ内にコネクタ部２８を配置するものである。

一方、図４（ｂ）に示すように、第２の配置パターンは、例えば、ＬＥＤ実装基板２１の背面において、領域Ａとは鏡像関係をなす左下側の角隅部に偏倚して設定された第２の領域Ｂ内にコネクタ部２８を配置するものであり、より具体的には、領域Ｂ内において、第１の配置パターンと鏡像関係をなす位置に、コネクタ部２８を配置するものである。

この場合において、第１の領域Ａ、及び第２の領域Ｂは、ＬＥＤ実装基板２１をマトリクス状に４分割した何れかの領域内に設定されていることが望ましい。換言すれば、第１，第２の領域Ａ，Ｂは、マトリクス状に隣接して配置した４枚のＬＥＤ実装基板２１の各中心を結ぶ領域内に設定されていることが望ましい。

なお、以下の説明において、各配置パターンによる光源モジュール２０を区別する必要がある場合には、第１の配置パターンによる光源モジュールを第１の光源モジュール２０Ａと表記し、第２の配置パターンによる光源モジュールを第２の光源モジュール２０Ｂと表記する。

このように構成された各光源モジュール２０は、フロントカバー２の後部に連結するバックフレーム６上に配列されることで同一平面上に保持され、フロントフレーム４内に収容されている。具体的には、各光源モジュール２０は、バックフレーム６上において、例えば、２行４列のマトリクス状に配列されている。

この場合において、例えば、図６に示すように、マトリクスの１行１列目及び１行３列目には、第１の光源モジュール２０Ａが配置され、１行２列目、及び１行４列目には第２の光源モジュール２０Ｂが配置される。

また、マトリクスの２行１列目、及び２行３列目には、上下反転された第２の光源モジュール２０Ｂが配置され、２行２列目、及び２行４列目には上下反転された第１の光源モジュール２０Ａが配置される。

このように配置された光源モジュール２０の集合体により、フロントフレーム４内には、例えば、１枚が６つの発光領域（Ｒ１〜Ｒ６）で構成される光源モジュール２０を８枚、２行４列に配置し、都合１２行３２列のＬＥＤストリングス２２にて１２行×４列の発光領域Ｒ１〜Ｒ６が形成される。

また、上述のような２種類の各光源モジュール２０Ａ，Ｂの配置により、各コネクタ部２８は、全体として左右２箇所の領域に集約される。これら各コネクタ部２８に対応して、バックフレーム６には、複数の開口部６ａが設けられており、これら開口部６ａを介して各コネクタ部２８はバックフレーム６の背面側に露呈される。

また、バックフレーム６の背面には、集約された各コネクタ群に対応する左右一対のＬＥＤ駆動回路モジュール３０が配置されている。

例えば、図５に示すように、これらＬＥＤ駆動回路モジュール３０は、上下方向に長尺な矩形の回路基板３１を有する。そして、これら回路基板３１は、バックフレーム６の背面側において、制御対象となる（電気的に接続される）全ての光源モジュール２０に対して少なくとも一部が重畳する位置に配置される。より具体的には、例えば、図６に示すように、各回路基板３１は、その左右縁部が、制御対象となる各光源モジュール２０上の各コネクタ部２８に沿って延在するよう配置される。

また、回路基板３１の左右縁辺部には、各光源モジュール２０上の各コネクタ部２８に対応するコネクタ部３２が配設されている。具体的には、回路基板３１の左右縁辺部には、例えば、各２個のコネクタ部３２が、各光源モジュール２０上のコネクタ部２８にそれぞれ近接して配設されている。そして、これら回路基板３１上の各コネクタ部３２と各光源モジュール２０上のコネクタ部２８とは、フレキシブルフラットケーブル３９を介して電気的に接続されている。

また、回路基板３１上には、各コネクタ部３２に対応する複数（例えば、コネクタ部３２毎に夫々６個）の駆動回路（電圧レギュレータ回路）３３が実装されている。これら駆動回路３３は、回路基板３１の上縁辺部（図５においては左側縁辺）に配設されたコネクタ部３８を通じて、駆動信号生成回路部４２、及び映像回路部４１に接続される（図８参照）。これらの各駆動回路３３は、発光素子駆動手段であるＬＥＤドライバＩＣ３４、電圧制御手段であるＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５などを有して構成されている（図７参照）。

なお、映像回路部４１は、周囲の明るさ、映像信号の内容などに基づいて、光源モジュール２０の発光領域Ｒ１〜Ｒ６の中のＬＥＤストリングス２２毎に求める輝度を決定する。そして、映像回路部４１は、決定した輝度に応じた映像信号（調光信号）を駆動信号生成回路部４２、及びＬＥＤドライバＩＣ３４に出力する。

駆動信号生成回路部４２は、映像回路部４１が決定した輝度に基づく映像信号（調光信号）から、各発光領域Ｒ１〜Ｒ６に対応する、例えば、１０ビットのデジタル信号を生成して（表１参照）、各ドライバＩＣ３４に出力する。そして、それぞれのＬＥＤドライバＩＣ３４は、入力された１０ビットデジタル信号に基づいて、ここでは１０２４通りの明るさレベル（輝度）から１つを選択して、各ＬＥＤストリングス２２を点灯駆動するためのＬＥＤ点灯周波数信号であるＰＷＭ信号を生成する。換言すると、各ＬＥＤドライバＩＣ３４は、駆動信号生成回路部４２から入力された発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎の明るさレベルを１０ビットデジタル信号に変換したデジタル信号に基づいて、発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎にＬＥＤストリングス２２の点灯周期内でＬＥＤストリングス２２に電流を流す時間比（ＰＷＭ−Ｏｎ−Ｄｕｔｙ）信号を生成し、発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎の各ＬＥＤストリングス２２に対してＰＷＭ化したＬＥＤ点灯電流を印加する。これにより、発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎の各ＬＥＤストリングス２２は、１０２４通りの明るさレベルに点灯駆動制御される。

また、各ドライバＩＣ３４は、図８に示すように、ＬＥＤ最低電圧検出回路部であるカソード電圧フィードバック機能部３６、及び定電流回路部３７を備えている。

なお、各ドライバＩＣ３４、及び各カソード電圧フィードバック機能部３６には、周知の回路が組まれ、Ｄ／Ａ変換回路、ＦＥＴ、コンパレータ、センス抵抗など（何れも不図示）の電子部品が実装されている。

定電流回路部３７は、映像回路部４１からの映像信号（調光信号）に含まれる電流設定データと外部電流設定抵抗によりＬＥＤ２３のピーク電流を決定している。

また、それぞれのＬＥＤドライバＩＣ３４は、各光源モジュール２０上の８つのＬＥＤストリングス２２毎（発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎）に印加する電圧を求めるための所定の基準電圧（Ｖｒｅｆ）が内部に設定されている。そして、それぞれのＬＥＤドライバＩＣ３４は、映像回路部４１からの映像信号（調光信号）に含まれるＬＥＤ点灯制御データに基づいた出力電圧を決定する電圧設定信号を、対となるＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５の出力設定端子に出力して、各ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５により、ＬＥＤストリングス２２毎（発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎）に印加する出力電圧を調整させて変圧制御する。

さらに、それぞれのＬＥＤドライバＩＣ３４は、表１に示した、駆動信号生成回路部４２から入力された明るさレベルに対応した１０ビットデジタル信号に基づいて、発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎のＬＥＤ２３にＰＷＭ化したＬＥＤ点灯電流を印加する。そして、それぞれのＬＥＤドライバＩＣ３４は、各ＬＥＤストリングス２２の点灯時間（Ｏｎ−Ｄｕｔｙ）をＰＷＭ信号化して、ＰＷＭデューティ駆動する。

また、それぞれのＬＥＤドライバＩＣ３４は、各ＬＥＤストリングス２２から帰還するカソード電圧（Ｖｃ）をカソード電圧フィードバック機能部３６が演算して、各ＬＥＤストリングス２２が映像信号（調光信号）に基づいた設定輝度に応じて点灯する最も効率の良い出力電圧を選択設定して、対となっているＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５を駆動制御する。また、各ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５は、電源投入時において、電源電圧（Ｖｉｎ）が入力されて、予め設定された、それぞれのＬＥＤドライバＩＣ３４内に設定されている基準電圧（Ｖｒｅｆ）に変圧した出力電圧（Ｖｏｕｔ）を各ＬＥＤストリングス２２に印加する。

また、ＬＥＤドライバＩＣ３４、及びＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５は、本実施の形態における発光素子駆動制御手段を構成している。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５は、ＬＥＤドライバＩＣ３４内に組み込まれていても良い。

このようにして、本実施形態のバックライト１０は、映像回路部４１の映像信号（調光信号）に基づいて、例えば、上下方向に１６分割、左右（幅）方向に４分割された帯状の発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎に、各ＬＥＤストリングス２２の輝度制御（明るさレベル制御）を行うことが可能となっている。

また、本実施の形態のバックライト１０は、２行４列で配列させた８つの光源モジュール２０において、それぞれの光源モジュール２０上で８組のＬＥＤストリングス２２によって区分けされた６つの発光領域Ｒ１〜Ｒ６が他の光源モジュール２０と上下方向における同一行（同一水平方向）に位置する帯状の領域（発光領域Ｒ１〜Ｒ６）の輝度（明るさレベル）が略同一となるように制御される。

すなわち、本実施の形態のバックライト１０は、図７に示したように、１つの光源モジュール２０の６つの発光領域Ｒ１〜Ｒ６の輝度を個別に制御するＬＥＤドライバＩＣ３４、及びＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５からなる駆動回路３３が組み込まれている。そのため、バックライト１０は、８つの光源モジュール２０を備えており、６つの発光領域Ｒ１〜Ｒ６が４８領域に区分けされ、これに合わせて駆動回路３３が４８個配設されている。

例えば、家庭環境用のテレビジョン装置においては、表示画面の上下方向に対して中央部に位置するバックライト１０の発光領域（Ｒｎ）の輝度を最も高くし、上下方向の画面両端部に向けてバックライト１０の発光領域（Ｒ｛ｎ±α｝）の輝度を段階的に低く制御することで、適切な調光設定とすることができる。そのため、２行４列で配置された８つの光源モジュール２０は、垂直方向に異なる発光輝度が設定され、水平方向が一致する発光領域（Ｒｎ）の発光輝度が同一となるように制御される。

なお、例えば、医療用などの特殊モニタにおいては、表示画面の全体の明るさの均一性が要求され、全て（８つ）の光源モジュール２０における発光領域Ｒ１〜Ｒ６の発光輝度が均一となるように制御を行なうようにしても良い。

次に、以上のように構成されたバックライト１０において、映像回路部４１から映像信号（調光信号）、及び駆動信号生成回路部４２から入力された明るさレベルに対応した１０ビットデジタル信号に基づいて、各光源モジュール２０の発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎に制御するＬＥＤドライバＩＣ３４の制御例について、図９、及び図１０のフローチャートを用いて、以下に詳しく説明する。

先ず、液晶表示装置１の電源が投入されると、発光領域Ｒｎ毎に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５が電源電圧（Ｖｉｎ）をＬＥＤドライバＩＣ３４内部に設定されている基準電圧（Ｖｒｅｆ）に応じた出力電圧（Ｖｏｕｔ）に変圧して、各ＬＥＤストリングス２２に印加する。

そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、例えば、図９に示すように、映像回路部４１から入力される映像信号（調光信号）に含まれるＬＥＤ点灯制御データである画像データ信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１）。なお、ステップＳ１の判定は、画像データ信号が入力されるまで繰り返し実行される。

また、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、画像データ信号が入力されると、入力された画像データ信号に基づき、定電流回路部３７によって各ＬＥＤストリングス２２に流れるピーク電流を設定して、定電流制御する（ステップＳ２）。

そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、駆動信号生成回路部４２から１０ビットデジタル信号が入力されているか否かを判定し（ステップＳ３）、入力された１０ビットデジタル信号に基づいて、ＬＥＤストリングス２２毎にＰＷＭデューティ駆動する（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３の判定は、駆動信号生成回路部４２から１０ビットデジタル信号が入力されるまで繰り返し実行される。

次に、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、カソード電圧フィードバック機能部３６がｎ番目のＬＥＤストリングス２２に帰還するカソード電圧（Ｖｃｎ）を演算する（ステップＳ５）。そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、演算したカソード電圧（Ｖｃｎ）と内部の基準電圧（Ｖｒｅｆ）とを比較する。

この比較制御において、先ず、ＬＥＤドライバＩＣ３４のカソード電圧フィードバック機能部３６は、検出したカソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）未満（Ｖｃｎ＜Ｖｒｅｆ）であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、カソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）以上（Ｖｃｎ≧Ｖｒｅｆ）であった場合、次いでカソード電圧フィードバック機能部３６は、検出したカソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）よりも超過（Ｖｃｎ＞Ｖｒｅｆ）しているか否かを判定する（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ６において、カソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）未満（Ｖｃｎ＜Ｖｒｅｆ）であった場合、カソード電圧フィードバック機能部３６は、カソード電圧（Ｖｃｎ）に基づいて、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を所定に昇圧（ｕｐ）する出力電圧（Ｖｕｐｏｕｔ）を設定する（ステップＳ８）。そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、設定された出力電圧（Ｖｕｐｏｕｔ）の電圧制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５に出力し（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に移行する。

また、ステップＳ６において、カソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）より超過（Ｖｃｎ＞Ｖｒｅｆ）している場合、カソード電圧フィードバック機能部３６は、カソード電圧（Ｖｃｎ）に基づいて、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を所定に降圧（ｄｏｗｎ）する出力電圧（Ｖｄｗｎｏｕｔ）を設定する（ステップＳ９）。そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、設定された出力電圧（Ｖｄｗｎｏｕｔ）の電圧制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５に出力し（ステップＳ１０）、ステップＳ１１に移行する。

これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５は、入力された電圧制御信号に基づいて、入力されている電源電圧（Ｖｉｎ）をＬＥＤドライバＩＣ３４内部の基準電圧（Ｖｒｅｆ）から所定の昇圧、または降圧の出力電圧（Ｖｏｕｔ）に変圧調整して、各ＬＥＤストリングス２２に印加する。

一方、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、ステップＳ６において、カソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）未満（Ｖｃｎ＞Ｖｒｅｆ）であって、且つステップＳ７において、カソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）超過（Ｖｃｎ＞Ｖｒｅｆ）でない、つまり、カソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）と同一（Ｖｃｎ＝Ｖｒｅｆ）であると判定した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５が出力する基準電圧（Ｖｒｅｆ）を維持し、ステップＳ１１に移行する。

なお、ステップＳ１１において、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、カソード電圧フィードバック機能部３６によって、全て、つまり８つのＬＥＤストリングス２２のカソード電圧（Ｖｃ_１〜８）を内部の基準電圧（Ｖｒｅｆ）と比較したか否かを判定する。

このステップＳ１１においてＬＥＤドライバＩＣ３４は、カソード電圧フィードバック機能部３６によって、全てのＬＥＤストリングス２２のカソード電圧（Ｖｃ_１〜８）を基準電圧（Ｖｒｅｆ）と比較するまで、ステップＳ５〜ステップＳ１０のルーチンを繰り返し実行する。

そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、全てのＬＥＤストリングス２２のカソード電圧（Ｖｃ_１〜８）を内部の基準電圧（Ｖｒｅｆ）と比較した後、再度、ステップＳ１に移行する。

以上に説明した、図９のフローチャートに基づいたＬＥＤドライバＩＣ３４が実行する制御例では、８つのＬＥＤストリングス２２のカソード電圧（Ｖｃ）を順次、内部の基準電圧（Ｖｒｅｆ）と比較している。つまり、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５に対して、ＬＥＤストリングス２２毎の印加電圧を、各ＬＥＤストリングス２２のカソード電圧（Ｖｃ）に応じて、降圧、または昇圧した出力電圧（Ｖｏｕｔ）となるよう調整する制御、または内部基準電圧（Ｖｒｅｆ）を維持する制御を実行している。

なお、ＬＥＤドライバＩＣ３４が実行する他の制御例として、例えば、図１０のフローチャートに示すように、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、８つのＬＥＤストリングス２２のカソード電圧（Ｖｃ）を演算して、その中から、最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）を基準にして、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５に対して、降圧、または昇圧の出力電圧（Ｖｏｕｔ）に基準電圧（Ｖｒｅｆ）を変圧する制御、または基準電圧（Ｖｒｅｆ）を維持する制御を実行しても良い。

具体的には、図１０に示すように、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、ステップＳ１〜ステップＳ５まで、図９を用いて説明した同一のルーチンを実行した後、全て、ここでは８つのＬＥＤストリングス２２のカソード電圧（Ｖｃ_１〜８）を演算したか否かの判定をする（ステップＳ２１）。なお、ステップＳ２１の判定は、８つのＬＥＤストリングス２２のカソード電圧（Ｖｃ_１〜８）を演算するまで繰り返し実行される。

そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、８つのＬＥＤストリングス２２中の最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）と内部の基準電圧（Ｖｒｅｆ）とを比較する。

この比較制御において、先ず、ＬＥＤドライバＩＣ３４のカソード電圧フィードバック機能部３６は、検出した最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）未満（Ｖｃｍｉｎ＜Ｖｒｅｆ）であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。ここで、カソード電圧フィードバック機能部３６は、最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）以上（Ｖｃｍｉｎ≧Ｖｒｅｆ）であった場合、次に最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）超過（Ｖｃｍｉｎ＞Ｖｒｅｆ）であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。

また、ステップＳ２２において、最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）未満（Ｖｃｍｉｎ＜Ｖｒｅｆ）であった場合、カソード電圧フィードバック機能部３６は、最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）に基づいて、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を所定に昇圧（ｕｐ）する出力電圧（Ｖｕｐｏｕｔ）を設定する（ステップＳ２５）。そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、設定された出力電圧（Ｖｕｐｏｕｔ）の電圧制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５に出力し（ステップＳ２６）、ステップＳ１に再度移行する。

また、ステップＳ２３において、最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）よりも超過（Ｖｃｍｉｎ＞Ｖｒｅｆ）している場合、カソード電圧フィードバック機能部３６は、最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）に基づいて、基準電圧（Ｖｒｅｆ）を所定に降圧（ｄｏｗｎ）する出力電圧（Ｖｄｗｎｏｕｔ）を設定する（ステップＳ２４）。そして、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、設定された出力電圧（Ｖｄｗｎｏｕｔ）の電圧制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５に出力し（ステップＳ２６）、ステップＳ１に再度移行する。

これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５は、入力された電圧制御信号に基づいて、入力されている電源電圧（Ｖｉｎ）をＬＥＤドライバＩＣ３４内部の基準電圧（Ｖｒｅｆ）から所定の昇圧、または降圧の出力電圧（Ｖｏｕｔ）に変圧調整して、各ＬＥＤストリングス２２に印加する。

一方、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、ステップＳ２２において、カソード電圧（Ｖｃｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）未満（Ｖｃｎ＞Ｖｒｅｆ）であって、且つステップＳ２３において、最低カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）超過（Ｖｃｍｉｎ＞Ｖｒｅｆ）していない、すなわち、カソード電圧（Ｖｃｍｉｎ）が基準電圧（Ｖｒｅｆ）と同一（Ｖｃｍｉｎ＝Ｖｒｅｆ）と判定した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５が出力する基準電圧（Ｖｒｅｆ）を維持し、再度ステップＳ１に移行する。

ここで、図１１、及び図１２に示す波形に基づいて、ＬＥＤストリングス２２に流れる電流ピーク値（Ａ）、及びＰＷＭデューティＯＮ時間{ｏｎ（ｔ）}とＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５から印加される印加電圧（Ｖｏｕｔ）の関係について、以下に説明する。

例えば、図１１に示すように、ＬＥＤストリングス２２は、画像データ信号から要求された輝度に基づいて、必要なＰＷＭデューティＯＮ時間が５０％で電流ピーク値が４０ｍＡのときに、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５から印加される必要な電圧が３７Ｖとする。

また、例えば、図１２に示すように、ＬＥＤストリングス２２は、画像データ信号から要求された輝度に基づいて、必要なＰＷＭデューティＯＮが５０％で電流ピーク値が３０ｍＡのときに、ＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５から印加される必要な電圧が３３Ｖとする。

このように、各ＬＥＤストリングス２２は、画像データ信号から要求された輝度に基づいて、同一のＰＷＭデューティＯＮ{ｏｎ（ｔ）}で電流ピーク値（Ａ）が異なると、夫々の電流ピーク値（Ａ）に応じて印加される必要な電圧（Ｖ）も異なる。換言すると、ＬＥＤストリングス２２は、同一のＰＷＭデューティＯＮ{ｏｎ（ｔ）}において、必要な電流ピーク値（Ａ）が小さいほど、必要な電圧（Ｖ）も小さくなる。

つまり、ＬＥＤドライバＩＣ３４内に設定された基準電圧（Ｖｒｅｆ）を、例えば、３７Ｖに固定した場合、ＰＷＭデューティＯＮ時間が５０％で電流ピーク値が４０ｍＡのときは、最適な電圧がＬＥＤストリングス２２に印加されている状態であるが、電流ピーク値が３０ｍＡのときでは４Ｖ（＝３７Ｖ−３３Ｖ）の電圧が無駄となってしまう。

そのため、上述した図９、及び図１０のフローチャートに基づいたルーチンにより、ＬＥＤドライバＩＣ３４は、画像データ信号から要求された輝度に基づいて、所定のＰＷＭデューティＯＮ{ｏｎ（ｔ）}、及び所定の電流ピーク値（Ａ）で夫々点灯制御する８つのＬＥＤストリングス２２のうちの最低のカソード電圧（Ｖｃ）に合わせて、最低限必要な出力電圧（Ｖｏｕｔ）をＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５が８つのＬＥＤストリングス２２に印加するように制御を実行する。

なお、１つの光源モジュール２０に配設される６つのＬＥＤドライバＩＣ３４は、夫々が対応する発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎に制御している。

例えば、家庭環境用のテレビジョン装置においては、上述したように、バックライト１０の８つの光源モジュール２０の垂直方向に異なる発光輝度が設定され、水平方向が一致する発光領域（Ｒｎ）の発光輝度が同一となるように制御される。これにより、本実施の形態のバックライト１０は、ディスプレイのコントラストを好適にすることができる。

また、本実施の形態のバックライト１０は、ＬＥＤドライバＩＣ３４によって発光領域Ｒ１〜Ｒ６毎に配設された８つのＬＥＤストリングス２２のＯＮ／ＯＦＦ点灯時間となるＰＷＭデューティＯＮ{ｏｎ（ｔ）}、及び電流ピーク値（Ａ）に応じて、各ＬＥＤストリングス２２が最低限必要なＤＣ／ＤＣコンバータＩＣ３５からの出力電圧（Ｖｏｕｔ）を制御することで、無駄なく電圧を好適に調整することで消費電力を低減することができる。

なお、以上に説明した光源モジュール２０は、ＬＥＤストリングス２２が左右（横）方向に８つ配設され、上下（縦）方向に６つの発光領域Ｒ１〜Ｒ６を備えた構成を説明したが、これに限定されることなく、例えば、図１３に示すように、発光領域Ｒ１〜Ｒ６を横２列縦３行（２×３組）のマトリックス状とした配列としても良い。この構成とした場合、１つの発光領域Ｒｎには、例えば、横４列縦２行（４×２組）のマトリックス状の配列とした計８つのＬＥＤストリングス２２を配列させている。

また、以上に記載した本実施の形態の発明は、上述した構成に限定することなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、光源モジュール２０、ＬＥＤストリングス２２、ＬＥＤ２３、発光領域Ｒｎなどの配列、及び数について種々の変更が可能である。

１…液晶表示装置、１０…バックライト、２０、２０Ａ、２０Ｂ…光源モジュール、２１…実装基板、２２…ＬＥＤストリングス、３０…駆動回路モジュール、３３…駆動回路、３４…ＬＥＤドライバＩＣ、３６…カソード電圧フィードバック機能部、３７…定電流回路部、４１…映像回路部、４２…駆動信号生成回路部、Ｒ１〜Ｒ６…発光領域

Claims (4)

1. 素子基板上に少なくとも１つの発光素子を含む最小点灯発光素子ブロックが複数実装された光源モジュールと、
   前記光源モジュールを構成する前記最小点灯発光素子ブロックを所定数並列に接続して区分けした複数の発光領域と、
   前記複数の発光領域毎に外部から入力された映像信号に基づいて前記所定数の最小点灯発光素子ブロックを駆動制御する発光素子駆動制御手段と、
   を備え、
   前記発光素子駆動制御手段は、内部基準電圧と、前記発光領域内の前記最小点灯発光素子ブロック毎のカソード電圧とを比較して、同一発光領域内で点灯する全ての前記最小点灯発光素子ブロックが点灯可能な最低電圧を可変制御することを特徴とするバックライト。
2. 前記発光素子駆動制御手段は、１つの前記発光領域を駆動制御する発光素子駆動手段、及び電源電圧を変圧する電圧制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバックライト。
3. 前記発光素子駆動手段は、前記最小点灯発光素子ブロック毎に電流ピーク値、及び点灯時間を調整して、前記同一発光領域の輝度が略同一になるように調光制御することを特徴とする請求項２に記載のバックライト。
4. 前記電圧制御手段は、前記発光素子駆動手段から入力された電圧設定信号に基づき、前記所定数の最小点灯発光素子ブロックに印加する電圧を可変することを特徴とする請求項２、または請求項３に記載のバックライト。

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