JP2012053387A - バックライト装置、該バックライト装置を備えた表示装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライトの輝度ムラや断線に対する駆動制御により適切なバックライトを提供する。
【解決手段】複数の発光素子から発光された光により表示手段（１１）を照明するバックライト装置（１０）において、前記複数の発光素子が直列に接続された発光素子ブロック（１２）と、前記発光素子ブロック（１２）に電流を供給して前記発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段（１３）とを有し、前記複数の発光素子には、断線時にも前記駆動制御手段（１３）からの電流が他の発光素子に供給されるように、前記発光素子毎にバイパス回路（３２〜３６）を設けることにより、上記課題を解決する。
【選択図】図５

Description

本発明は、バックライト装置、該バックライト装置を備えた表示装置及び照明装置に係り、特にバックライトの輝度ムラや断線に対する駆動制御により適切なバックライトを提供するためのバックライト装置、該バックライト装置を備えた表示装置及び照明装置に関する。

従来、画像や映像等を表示する表示装置に多く使用されている液晶パネル等の光変調素子を背面から照明するバックライトとして、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）バックライトが注目されている。

また、ＬＥＤバックライトには、白色ＬＥＤを配列して白色光の照明光を発光する構成のものや、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のＬＥＤを配列し、これらの３色の光を混色して白色光とする構成のものがある。また、上記白色ＬＥＤには、短波長ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて白色を得る方式のものや、青色ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて白色を得る方式、或いは青色ＬＥＤに黄色の蛍光体を組み合わせて白色を得る方式のもの等がある。

また、従来では、ＬＥＤを表示装置の照明やバックライトとして使用する場合、表示サイズ等に対応させて複数のＬＥＤを直列に接続して点灯させることが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

また、従来では、直列に接続された複数のＬＥＤを駆動（Ｄｒｉｖｅ）させるために、ドライバ（駆動）ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等が用いられている。例えば、低圧駆動ＩＣを用いる場合には、複数の駆動ＩＣを使用してそれぞれが限られた数のＬＥＤを個別に制御する。

また、従来では、ドライバＩＣの耐圧の値によって、ＬＥＤを駆動する数が設定される。例えば、ＬＥＤ１個の耐圧は約３Ｖであるため、１０個で約３０Ｖの耐圧ドライバＩＣが必要となり、２０個で約６０Ｖの耐圧ドライバＩＣが必要となる。

また、上述したように、複数のＬＥＤを直列に配置して点灯させる場合においては、直列に接続された複数のＬＥＤのうち、任意の１つでもオープン不良となったときに、全てのＬＥＤに電流が流れず、全て不点灯となってしまう。また、ショート不良の場合には、他のＬＥＤに電流が流れるため、他のＬＥＤは、点灯状態を維持することになる。なお、近年では、上述したような、複数のＬＥＤを用いたバックライトにおいて、輝度ムラや断線等に対する技術が知られている（例えば、特許文献３及び４参照）。

なお、特許文献３に示される技術は、ＬＥＤユニットに電気的な異常が検出された際、電気的な異常が検出されたＬＥＤユニットに隣接して配設された他のＬＥＤユニットの電流制御部を制御して、他のＬＥＤユニットの発光輝度を増大させるものである。また、特許文献４に示される技術は、ＬＥＤ駆動制御部が配列方向で隣接する２つの発光ダイオードに対し、ＰＷＭ調光のオン／オフの位相を互いにずらした状態で、隣接する２つの発光ダイオードを点灯駆動させるものである。

特開２００７−１０９６９１号公報 特開２００６−１２７７９８号公報 特開２００７−６７３１３号公報 特開２００８−１９８４３０号公報

しかしながら、上述した従来手法に示すように、複数のドライバＩＣを使用すると、各ドライバＩＣのばらつきによりＬＥＤに流れる電流ばらつきが発生するため、輝度ムラが起こったり、経年変化や温度ドリフト等の影響でのばらつき要因が拡大し、更なる輝度のばらつきを増大させることになる。

したがって、高耐圧のドライバＩＣを用いてドライバＩＣを数少なく使用し、複数のＬＥＤを一括で直列駆動（Ｄｒｉｖｅ）させることで、常に安定した一定の電流を各ＬＥＤに供給する高耐圧一括型ＬＥＤ制御システムを構築することが望ましい。

また、上述したようにＬＥＤの直列接続における断線対策として、例えばＬＥＤのオープン不良が発生したときには、自動的に並列に接続されたスイッチ回路がオン動作となり、他のＬＥＤの点灯動作を維持することができるＬＥＤバイパス駆動回路を有することが望ましい。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、バックライトの輝度ムラや断線に対する駆動制御により適切なバックライトを提供するためのバックライト装置、該バックライト装置を備えた表示装置及び照明装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

請求項１に記載された発明は、複数の発光素子から発光された光により表示手段（１１）を照明するバックライト装置（１０）において、前記複数の発光素子が直列に接続された発光素子ブロック（１２）と、前記発光素子ブロック（１２）に電流を供給して前記発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段（１３）とを有し、前記複数の発光素子には、断線時にも前記駆動制御手段（１３）からの電流が他の発光素子に供給されるように、前記発光素子毎にバイパス回路（３２〜３６）を設けることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、バックライトの輝度ムラや断線に対する駆動制御により適切なバックライトを提供することができる。

請求項２に記載された発明は、前記バイパス回路（３２〜３６）は、ＦＥＴ型スイッチング回路、トランジスタ型スイッチング回路、及びツェナーダイオード回路のうち、少なくとも１つを用いることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、前記駆動制御手段（１３）は、直列に接続される前記発光素子の数に応じて決定される電圧値により前記発光素子ブロック（１２）に含まれる全ての発光素子に電流を供給することを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、前記発光素子は、ＬＥＤ（３１）であることを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のバックライト装置（１０）と、前記バックライト装置（１０）により照明される表示手段（４９）とを有し、前記表示手段（４９）に表示される映像に対応させて前記バックライト装置（１０）の輝度を補正することを特徴とする。

請求項６に記載された発明は、前記表示手段（４９）に表示するために入力される映像信号をフレーム毎に所定のブロックに分割し、該ブロック毎の映像情報を取得するブロック情報取得手段（４３）と、前記ブロック情報取得手段（４３）により分割された各ブロック単位にバックライトの輝度を補正するための制御を行うブロック単位制御手段（４４）とを有し、前記バックライト装置（１０）は、前記ブロック単位制御手段（４４）により得られる輝度制御情報に基づいて、前記表示手段（４９）に対してブロック毎のバックライトの駆動制御を行うことを特徴とする。

請求項７に記載された発明は、前記バックライトに対する前記輝度制御情報に基づいて、入力される映像信号に対する補正を行うバックライト輝度補正手段（４７）を有し、前記バックライト輝度補正手段（４７）により得られる映像信号を前記表示手段（４９）により表示することを特徴とする。

請求項８に記載された発明は、複数の発光素子から発光された光により照明する照明装置（５０）において、前記複数の発光素子が直列に接続された発光素子ブロックと、前記発光素子ブロックに電流を供給して前記発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段（５２）とを有し、前記複数の発光素子には、断線時にも前記駆動制御手段からの電流が他の発光素子に供給されるように、前記発光素子毎にバイパス回路（３２〜３６）を設けることを特徴とする。

なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、輝度ムラや断線に対する駆動制御により適切なバックライトを提供することができる。

バックライト装置の概略構成の一例を示す図である。 本実施形態におけるブロック情報の一例を示す図である。 ＬＥＤバックライトの配置例を示す図である。 本実施形態における欠陥ＬＥＤバイパス駆動制御の一例を示す図である。 本実施形態におけるバイパス回路の一例を示す図である。 本実施形態におけるバイパス回路の他の例を示す図である。 本実施形態におけるバックライト装置を備えた表示装置の機能構成の一例を示す図である。 本実施形態におけるバックライト装置を備えた他の適用例を説明するための図である。

＜本発明について＞
本発明では、バックライト等に用いられる複数配列されたＬＥＤのうち、１個のＬＥＤの断線により他のＬＥＤまで消灯してしまうのを防止するため、ＬＥＤ毎に自動スイッチング（ＳＷ）等によるバイパス回路を内蔵し、断線時には、自動的にショートさせて断線状態を回避する。つまり、本発明では、スイッチング回路を内蔵したＬＥＤデバイスや外付けスイッチング回路を提供する。また、本発明では、上述した自動スイッチング動作時の電流制御をＬＥＤドライバＩＣで行う。具体的には、スイッチオン／オフ時のＬＥＤ電流をドライバＩＣで一定に制御する。

以下に、上述した特徴を実現するための本発明におけるバックライト装置、該バックライト装置を備えた表示装置及び照明装置を好適に実施した形態について図面等を用いて説明する。なお、以下に示す実施形態の例では、表示装置の一例として液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いることとし、バックライトとして発光する発光素子の一例としてＬＥＤを用いることとするが、本発明においてはこれに限定されるものではない。また、本発明におけるバックライト装置は、例えば、ＬＥＤを直列に連結されるような機器である照明や電子看板、ディスプレイ等にも提供することができる。

＜バックライト装置の概略構成例＞
まず、本実施形態におけるバックライト装置の概略について図を用いて説明する。図１は、バックライト装置の概略構成の一例を示す図である。なお、図１に示すバックライト装置１０は、一例としてＬＥＤバックライト駆動制御装置を示しており、図１（ａ）は、液晶パネル等の表示手段１１の端部にバックライト部を設けたエッジＲＧＢタイプ（Ｅｄｇｅ ＲＧＢ Ｔｙｐｅ）の従来の低電圧ドライバの構成例を示し、図１（ｂ）は、表示手段１１の端部にバックライト部を設けたエッジＷタイプ（Ｅｄｇｅ Ｗｈｉｔｅ Ｔｙｐｅ）の本実施形態の高電圧ドライバの構成例を示し、図１（ｃ）は、表示手段１１の背面等にバックライト部を設けたトップＲＧＢタイプ（Ｔｏｐ ＲＧＢ Ｔｙｐｅ）の構成例を示している。なお、本発明におけるＬＥＤバックライトについては、上述したＲＧＢタイプやＷｈｉｔｅタイプ等の他であってもよく、ＬＥＤの種類について特に制限されるものではない。

また、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれのバックライト装置１０には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル等の表示手段１１と、複数の発光素子（ＬＥＤ等）が所定の間隔で直列に配列された素子ブロック１２と、ドライバデバイスであるドライバＩＣ（ＬＥＤ駆動制御手段）１３と、表示手段１１等のバックライトの制御を行う主制御手段（メインコントローラ）としてのコントロールＩＣ（ＰＷＭ）１４とを有するよう構成されている。

なお、図１（ａ）の例では、１つのコントロールＩＣ（ＰＷＭ）１４が４つのドライバＩＣ１３−１〜１３−４の駆動制御を行う。また、図１（ｂ）の例では、１つのコントロールＩＣ（ＰＷＭ）１４が１つのドライバＩＣ１３の駆動制御を行う。また、図１（ｃ）の例では、１つのコントロールＩＣ（ＰＷＭ）１４に接続される複数のドライバＩＣ１３が直列接続されたドライバＩＣ群１５−１，１５−２の駆動制御を行う。

上述した構成において、それぞれのＬＥＤバックライト駆動制御装置１０は、各コントロールＩＣ（ＰＷＭ）１４により、生成されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等によるパルス幅変調を行って制御信号を生成し、ドライバＩＣ１３又はドライバＩＣ群１５に対し素子ブロック中のＬＥＤを所定のタイミングで点灯させるための輝度制御信号を出力する。これにより、ドライバＩＣ１３又はドライバＩＣ群１５は、それぞれ担当するＬＥＤを所定のタイミングで点灯させることができる。

なお、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、１つのドライバＩＣ１３又はドライバＩＣ群１５が複数の輝度ブロックの出力を制御する。また、図１（ａ）に示すコントロールＩＣ（ＰＷＭ）１４では、低電圧として最大５〜２４Ｖの電圧を低耐圧のドライバＩＣ１３−１〜１３−４に供給し、図１（ｂ）に示すコントロールＩＣ（ＰＷＭ）１４では、直列に接続されたＬＥＤの数に応じて決定される高電圧を高耐圧のドライバＩＣ１３に供給する。なお、上述した高電圧は、例えば直列に接続されたＬＥＤの数に比例して増加させた電圧とすることができ、１個のＬＥＤのＶｆ電圧を約３Ｖとすると、５０個のＬＥＤを直列接続した場合には約１５０Ｖの電圧となり、１００個のＬＥＤを直列接続した場合には約３００Vの電圧値となる。

これにより、図１（ａ）に示す従来の低耐圧のドライバＩＣ１３−１〜１３−４は、個別にＬＥＤ電流ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４が流れ、その電流値によって輝度が決定される。このとき、電流差が輝度差となり輝度ムラが発生する。

しかしながら、本実施形態である図１（ｂ）に示す高耐圧のドライバＩＣ１３では、ＬＥＤ電流ｉは一つであるため輝度も電流に比例し一定となる。したがって、本実施形態によれば、高耐圧ドライバＩＣにより電流供給ラインが統一され、常に安定した電流供給ができ、ＬＥＤの輝度ムラを抑止することができる。また、図１（ｃ）に示すように表示手段１１の画面の背面全体にＬＥＤを配置するような場合でもドライバＩＣ群１５−１，１５−２のドライバＩＣを高耐圧にすることで、ドライバＩＣ自体の数を削減することもでき、配線構成等を簡略化することができる。

＜バックライトの輝度制御について＞
上述した本実施形態で適用されるバックライトは、例えばＬＣＤパネル等の表示手段１１の背面や側面等に設置されている。また、バックライトは、例えばＲＧＢのそれぞれに対応するＬＥＤ等の発光素子からなり、更に複数の発光素子単位でブロック化し、ブロック化された発光素子毎に対応するドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を用いて輝度制御を行う。

ここで、発光素子のブロック構成の例について説明する。図２は、本実施形態で適用可能な発光素子のブロック構成の一例を示す図である。なお、図２では、ＬＣＤバックライト用のＬＥＤについて示されている。図２（ａ），（ｂ）に示すように、表示手段１１の所定の画面表示領域には、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの素子（エレメント）２１ｒ，２１ｇ，２１ｂが存在している。また、各色の素子２１ｒ，２１ｇ，２１ｂにより組（ｃｅｌｌ）が構成され、また複数の組からなる素子ブロック２２（上述した素子ブロック１２に相当）を構成している。また、これらの素子は、マルチ結線やポイント結線によりドライバＩＣと接続されている。

更に、複数の素子ブロック２２が所定の位置に所定数配置されて、輝度補正等の制御を行う輝度制御ブロック２３が構成される。なお、本実施形態において、輝度制御ブロック２３の数や配置例を図２（ａ），（ｂ）に示しているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、表示手段１１の画面サイズ等に応じて適宜設定される。

また、図２（ａ），（ｂ）に示すバックライトは、ＬＣＤパネルの背面に設置されるいわゆるトップタイプ（Ｔｏｐ Ｔｙｐｅ）の構成であるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば表示手段１１の画面の下側やサイドの一方（右側、左側）又は両サイドに配置されるいわゆるエッジタイプ（Ｅｄｇｅ Ｔｙｐｅ）の構成であってもよい。

ここで、図３は、ＬＥＤバックライトの配置例を示す図である。図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、例えばＬＣＤパネル等である表示手段１１には、上述した複数のＬＥＤが所定の位置に配置された素子ブロック１２が所定の位置に設けられている。

具体的には、表示手段１１に対して上側に素子ブロック１２を配置してもよく（図３（ａ））、また表示手段１１に対して上下に素子ブロック１２−１，１２−２を配置してもよい（図３（ｂ））。更に、他の実施例としては、表示手段１１に配置された左サイドや右サイドの一方のサイドに素子ブロック１２を配置してもよく（図３（ｃ）では左サイド）、また左右両サイドに素子ブロック１２−１，１２−２を配置してもよく（図３（ｄ））、更には、上述したように表示手段１１の背面に素子ブロック１２を所定数並べて配置してもよい（図３（ｅ））。

なお、本発明においては、上述したバックライト配置例に限定されるものではなく、例えば、上下左右等に配置したり、上述の例のうち複数を組み合わせた配置例にしてもよい。また、上述した素子ブロック１２は、例えば入力された映像信号から得られるＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ：平均輝度レベル）検出、輝度ヒストグラム検出、色ヒストグラム検出、周波数ヒストグラム検出の少なくとも１つの検出結果に応じて所定の大きさのブロック単位に分割することができる。なお、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば予め設定されたブロック単位に分割してもよい。

また、本実施形態では、上述した素子ブロック１２に直列接続された複数のＬＥＤのうち、少なくとも１つのＬＥＤが使用による寿命等により、点灯しない等の欠陥が生じた場合、他のＬＥＤに対して影響がでないようにするため、欠陥ＬＥＤがある場合には、バイパス駆動制御を行う。以下に、上記の内容について具体的に説明する。

＜欠陥ＬＥＤバイパス駆動制御について＞
図４は、本実施形態における欠陥ＬＥＤバイパス駆動制御の一例を示す図である。また、図５は、本実施形態におけるバイパス回路の一例を示す図である。なお、図５では、バイパス駆動制御におけるスイッチング回路の一例を示している。

上述したように、照明やＬＣＤパネルのバックライトに使用されるＬＥＤ３１を複数配置して使用する場合には、例えば複数のＬＥＤ３１を直列に配置して点灯する（図４（ａ））。この場合、従来では直列に接続された複数のＬＥＤ３１のうち、１つでもＯｐｅｎ不良となると、全てのＬＥＤ３１に電流が流れずに全て不点灯となる(図４（ｂ））。

そこで、本実施形態では、例えば図５に示すように、ＬＥＤ３１のＯｐｅｎ不良が発生した場合に、自動的に並列に接続されたバイパス回路であるスイッチ回路（ＳＷ）３２が正常時のオフ（Ｏｆｆ）状態からオン（Ｏｎ）状態となり、他のＬＥＤ３１の点灯動作を維持するＬＥＤバイパス駆動（Ｂｙｐａｓｓ Ｄｒｉｖｉｎｇ）回路を提供する（図４（ｃ）、図５（ａ））。

また、本実施形態におけるバイパス回路として、例えば図５（ｂ）に示すように抵抗３３と、ＦＥＴ型スイッチング（ＦＥＴ−ＳＷ）素子３４とを有するＦＥＴ−ＳＷ回路を用いてもよい。その場合、例えば図４（ｂ）に示すように直列に接続された複数のＬＥＤ３１のうち、ＬＥＤｎ５がＯｐｅｎ不良となると、図５（ｂ）に示す抵抗３３に電流が流れ、ＦＥＴ−ＳＷ素子３４がオン（Ｏｎ）動作となりＬＥＤｎ５の両端がＳｈｏｒｔ状態となる。これにより、他のＬＥＤに電流が流れるため他のＬＥＤの点灯状態を維持することができる。

なお、図５に示すようなバイパス回路は、上述した素子ブロック１２を構成する直列に接続された複数のＬＥＤ３１毎に設ける。また、図５に示すバイパス回路としては、例えば上述した図５（ａ），（ｂ）に示す構成を用いることができるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えばトランジスタ型スイッチング（Ｔｒ−ＳＷ）回路やツェナーダイオード回路等を用いることができる。

ここで、上述したＴｒ−ＳＷ回路及びツェナーダイオード回路を用いたバイパス回路構成について図を用いて説明する。図６は、本実施形態におけるバイパス回路の他の例を示す図である。なお、図６（ａ）は、Ｔｒ−ＳＷ回路の一例を示し、図６（ｂ）は、ツェナーダイオード回路の一例を示している。なお、図６（ａ），（ｂ）は、上述したように直列接続された複数のＬＥＤのうち、ある１つのＬＥＤ３１を対象とした例を示している。

図６（ａ）に示すＴｒ−ＳＷ回路は、抵抗３３と、Ｔｒ−ＳＷ素子３５とを有している。ここで、ＬＥＤ３１が正常に動作している場合、Ｔｒ−ＳＷ素子３５はオフ状態となる。また、ＬＥＤ３１にＯｐｅｎ不良が発生した場合、図６（ａ）に示す抵抗３３に電流が流れ、Ｔｒ−ＳＷ素子３５はオン状態となり、ＬＥＤ３１の両端がＳｈｏｒｔ状態となる。これにより、他のＬＥＤに電流が流れるため他のＬＥＤの点灯状態を維持することができる。

また、図６（ｂ）に示すツェナーダイオード回路は、抵抗３３と、ツェナーダイオード素子３６とを有している。なお、ツェナーダイオード素子３６の降伏電圧は、ＬＥＤ３１のＶｆ電圧以上とする。

ここで、ＬＥＤ３１が正常に動作している場合、ツェナーダイオード素子３６はオフ状態となる。また、ＬＥＤ３１にＯｐｅｎ不良が発生した場合、図６（ｂ）に示す抵抗３３に電流が流れ、ツェナーダイオード素子３６はオン状態となり、ＬＥＤ３１の両端がＳｈｏｒｔ状態となる。これにより、他のＬＥＤに電流が流れるため他のＬＥＤの点灯状態を維持することができる。

つまり、上述した実施形態により、ある１つ又は複数のＬＥＤにＯｐｅｎ不良が発生しても、上述したバイパス回路をＬＥＤ毎に設けておくことで、輝度低下を抑止して気にならない輝度レベルでの使用継続が可能となる。これにより、ＭＴＢＦ（Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆａｉｌｕｒｅ；平均故障間隔）の大幅な改善と不良対策費用の大幅な低減が可能となる。

また、本実施形態では、自動スイッチング動作状態での電圧効果を元のＬＥＤの点灯時と同等の値にするために、上述したように抵抗やダイオード等を配置することで、より安定的に駆動制御を行うことができる。

なお、本実施形態では、上述したように直列接続された複数のＬＥＤの各ＬＥＤに対して、上述した図５又は図６に示すバイパス回路のうち、少なくとも１つを用いるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば上述した構成のうち複数を組み合わせてもよい。したがって、例えば、ＬＥＤの色の違いや配置位置、点灯の頻度等に応じてバイパス回路を使い分けることもできる。

また、本実施形態では、上述した自動スイッチング動作時の電流制御をＬＥＤドライバＩＣで行うこともできる。具体的には、スイッチオン／オフ時のＬＥＤ電流をドライバＩＣで一定に制御する。これにより、安定したバックライト駆動制御を行うことができる。

＜バックライト装置を備えた表示装置について＞
次に、上述したバックライト装置を備えた表示装置の構成例にについて、図を用いて説明する。

図７は、本実施形態におけるバックライト装置を備えた表示装置の機能構成の一例を示す図である。図７に示す表示装置４０は、映像処理手段４１と、映像情報分析手段４２と、ブロック情報取得手段４３と、ブロック単位制御手段４４と、バックライト駆動制御手段４５と、バックライト手段４６と、バックライト輝度補正手段４７と、タイミング制御手段４８と、表示手段４９とを有するよう構成されている。なお、本実施形態では、例えばバックライト駆動制御手段４５やバックライト手段４６が上述したバックライト装置に相当するものである。

映像処理手段４１は、入力される映像信号が圧縮符号化されている場合には、その信号の復号化を行ったり、限定受信放送等によりスクランブル化等の暗号化処理されている場合には、予め設定された鍵情報等を用いて復号化（デスクランブル化）を行う。つまり、映像処理手段４１は、後段の各構成で映像信号に対する処理が可能となり、表示手段４９から映像が表示できるように、入力された映像信号を適宜変換する。また、映像処理手段４１は、入力された信号を映像情報分析手段４２、及びバックライト輝度補正手段４７に出力する。

映像情報分析手段４２は、映像処理手段４１により入力された映像信号に対してＡＰＬ検出、輝度ヒストグラム検出、色ヒストグラム検出（色相、色飽和度）、及び、周波数ヒストグラム検出のうち、少なくとも１つの情報を検出し、検出した情報から映像情報の分析を行う。つまり、映像情報分析手段４２により、映像（画像）に対するヒストグラム情報やプロファイル情報等を取得することができるため、これらの情報に基づいて映像等に対応させたバックライトの輝度制御を最適に行う。また、映像情報分析手段４２は、分析された結果をブロック情報取得手段４３に出力する。

ブロック情報取得手段４３は、映像情報分析手段４２により得られる分析結果と、予め設定される映像信号に対する制御信号に基づいて、ブロック単位あたりの大きさ（画素数、インチ等）等を設定する。このように、ブロック単位の大きさを映像情報等から設定することにより、映像情報に対応させてブロック単位のバックライト制御を行うことができる。

なお、ブロック情報取得手段４３における処理実行のタイミングは、例えば、外部からの制御信号の入力のタイミングで実行してもよく、また予め設定された制御情報に基づいて映像情報分析手段４２により分析結果の情報が入力されたタイミングで実行してもよい。また、ブロック情報取得手段４３は、取得したブロック情報をブロック単位制御手段４４に出力する。

ブロック単位制御手段４４は、ブロック情報取得手段４３により得られるブロック情報に基づいて、映像信号に対応するブロック毎にバックライトの輝度を制御するため、例えば、各ブロック単位でオフセット（Ｏｆｆ−ｓｅｔ）制御や非線形補正等を行う。また、ブロック単位制御手段４４は、入力された映像信号に対する各ブロック単位の輝度制御情報に対応させてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等によるパルス変調処理を行って制御信号を生成する。なお、上述したコントロールＩＣ１４は、ブロック単位制御手段４４に含まれる。

ブロック単位制御手段４４は、上述したドライバＩＣ１３に対して、所定のタイミングで所定のＬＥＤに対する輝度を制御する輝度制御信号をバックライト駆動制御手段４５に出力する。また、ブロック単位制御手段４４は、上述した輝度制御情報をバックライト輝度補正手段４７に出力する。更に、ブロック単位制御手段４４は、上述した各ブロック単位のオフセット制御情報や非線形補正情報をバックライト駆動制御手段４５及びバックライト輝度補正手段４７に出力する。

バックライト駆動制御手段４５は、ブロック単位制御手段４４により得られるブロック毎の輝度制御信号やオフセット制御情報、非線形補正情報等に対応させて、各ブロック位置に対応するバックライトの駆動制御を行い、所定のタイミングでバックライト手段４６のＬＥＤを点灯させる。なお、上述したドライバＩＣ１３及びドライバＩＣ群１５は、バックライト駆動制御手段４５に含まれる。

また、本実施形態におけるバックライト駆動制御手段４５は、タイミング制御手段４８により表示手段４９から出力される映像信号と同期させてバックライトを駆動させるように、タイミング制御手段４８からのクロック信号に基づいて、タイミング制御によりＬＥＤを駆動するための制御信号をバックライト手段４６に出力することができる。

ここで、バックライトは、通常、ＬＣＤに設けられているＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つの色のＬＥＤ素子等に対応させて、それぞれ対に設けられている。そのため、画素毎の調整は、ＬＥＤ素子毎に行うことが望ましいが、その場合にはコストや処理時間がかかってしまう。そこで、本実施形態では、所定のブロック単位で処理を行う。これにより、コストの削減と効率化を実現することができる。

バックライト駆動制御手段４５は、各ブロックに対応するそれぞれの制御信号をバックライト手段４６に出力する。バックライト手段４６は、設定された各ブロックに対応するそれぞれの駆動制御信号に基づいて、各ブロックの所定の位置にあるＬＥＤをそれぞれに設定された所定の輝度制御により所定の輝度レベルで点灯させ、その光をバックライトとして表示手段４９の画面に照射させる。

バックライト輝度補正手段４７は、ブロック単位制御手段４４により得られる輝度制御情報、オフセット制御情報、非線形補正情報に基づいて、映像処理手段４１により得られる映像信号に対して、バックライトに対する駆動制御情報を用いた輝度補正を行う。つまり、バックライト輝度補正手段４７は、ブロック単位のディミング制御情報を逆補正してトリミングし、映像信号側にフィードバックさせる。

ここで、バックライトは、例えば表示手段４９の背面等に位置し、輝度制御用のブロック単位で動作している。また、バックライトの動作は、映像信号の解像度に及ばない低解像度の輝度動作である。そのため、本実施形態によれば、映像信号の輝度解像度との差が生じるといったブロック輝度干渉妨害を防止することができ、ユーザに見易くて最適な映像をディスプレイ画面に表示することができる。

また、バックライト輝度補正手段４７は、オフセット制御情報及び非線形補正情報により映像信号の補正を行うことで、バックライトのインパルス制御機能等と共に輝度、コントラスト、色等の制御を行うことができる。

なお、本実施形態において、バックライト輝度補正手段４７は、輝度制御ブロックの構成により映像信号側にフィードバックさせる情報が変化し、更に表示手段４９の輝度透過率等によっても補正量を適切に調整する必要がある。その場合には、例えば予め設定された輝度透過率検出用カメラ等を用いて検出された結果を用いてフィードバックさせる情報を自動的に調整することができる。バックライト輝度補正手段４７は、上述した処理等により補正された映像信号をタイミング制御手段４８に出力する。

タイミング制御手段４８は、バックライト輝度補正手段４７により得られる映像信号を表示手段４９の画面の水平方向、垂直方向に合わせて表示する時間の制御を行い、表示手段４９の一面に表示される画像情報を生成し、生成された画像を表示手段４９に出力する。

更に、タイミング制御手段４８は、画面に表示する映像と同期してバックライト手段４６によるバックライトを点灯させるために、バックライト駆動制御手段４５に対し、映像信号を表示手段５９に出力したタイミングに対応させて、その映像信号に対応するバックライトを点灯させるタイミング制御信号をバックライト駆動制御手段４５に出力する。

これにより、表示手段４９による映像出力と、バックライト手段４６による当該映像に対応したバックライト出力とを同期させることができる。

表示手段４９は、タイミング制御手段４８にて生成された映像情報を画面に表示する。なお、表示手段４９としては、例えばＬＣＤパネル等を用いることができるが本発明においてはこれに限定されるものではない。

上述した構成により、本実施形態では、ＬＣＤパネル等の表示手段４９のバックライトを、映像コンテンツに連動させて動的（Ｄｙｎａｍｉｃ）に動作させることができ、よりハイコントラストな映像を提供することができる。つまり、本実施形態によれば、映像コンテンツに応じた最適なバックライト制御を行うことができる。したがって、ＬＣＤバックライトでの様々なディミング動作を行うときに発生する映像信号への輝度干渉妨害を改善することができ、ディミング動作をより最適な動作にすることができる。また、上述したバックライト装置を適用することで、輝度ムラや断線に対する駆動制御により適切なバックライトを提供することができる。

また、本実施形態では、従来のＡＰＬ検出によって処理される基準輝度制御の他に、輝度ヒストグラム検出等により最適輝度制御が実現でき、例えば、色ヒストグラム検出を行うことで、最適なホワイトバランス（Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ）制御等によるＲＧＢに対するＬＥＤバックライト制御を行うことができる。

つまり、本実施形態では、各種ヒストグラムの検出結果のみを用いてバックライト輝度制御を行ってもよく、またＡＰＬの検出結果と各種ヒストグラムの検出結果とを組み合わせてバックライト輝度制御を行ってもよい。

＜バックライト装置の他の適用例＞
なお、上述した本実施形態におけるバックライト装置は、上述したＴＶ等の表示装置として用いられるだけでなく、例えば照明や電子看板、その他の各種ディスプレイ等にも広く適用することができる。つまり、本実施形態におけるバックライト装置は、例えばＬＥＤ等の発光素子を直列に連結されるような機器全般に適用することができる。そこで、以下にバックライト装置の他の適用例について図を用いて説明する。

図８は、本実施形態におけるバックライト装置を備えた他の適用例を説明するための図である。なお、図８（ａ）は、本実施形態におけるバックライト装置を照明装置に適用した例を示し、図８（ｂ）は、本実施形態におけるバックライト装置を電子看板システムに適用した例を示している。

図８（ａ）に示す照明装置５０は、一例としてＬＥＤランプを示している。具体的に説明すると、照明装置５０は、ランプ本体５１内に複数のＬＥＤ５２が直列に接続され、各ＬＥＤは照明方向に適した所定位置に配置されている。なお、各ＬＥＤ５２は、上述した発光素子ブロックとして構成されていてもよい。

また、直列に接続された複数のＬＥＤ５２は、図８（ａ）に示すように上述したドライバＩＣ（ＬＥＤ駆動制御手段）５３と接続されており、ドライバＩＣ５３によりＬＥＤ毎の駆動が制御される。このような構成により、複数のＬＥＤから発光された光により照明することができる。

更に、本実施形態では、図８（ａ）に示す各ＬＥＤ５２に対して、上述したようにバイパス回路を設けている。したがって、照明装置５０は、断線時にもドライバＩＣ５３からの電流を他のＬＥＤに供給させることができる。

また、図８（ｂ）に示す電子看板システム６０は、一例として１台のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）６１と複数の電子看板６２（図８（ｂ）の例では、電子看板６２−１，６２−２）とを有するよう構成されている。また、ＰＣ６１と複数の電子看板とは、インターネット等に代表される通信ネットワーク６３を介してデータの送受信が可能な状態で接続されている。

図８（ｂ）に示す電子看板システム６０では、管理者等によりＰＣ６１を用いて作成、編集がされた商品説明や企業名等を紹介するためのコンテンツ等を、通信ネットワーク６３を介して異なる場所に設置された複数の電子看板６２上に、同時に表示や更新をすることができる。ここで、上述した電子看板６２は、例えば大型の液晶ディスプレイ等を用いており、このような大型の液晶ディスプレイ等においても上述したバックライト装置を適用することができる。

例えば、図８（ｂ）に示す電子看板６２において、上述したように、直列に接続された複数のＬＥＤ（発光素子ブロック）とドライバＩＣとを用いた場合に、各ＬＥＤに対して上述したバイパス回路を設けておく。これにより、電子看板６２は、断線時にもドライバＩＣからの電流を他のＬＥＤに供給させることができる。したがって、図８（ａ），（ｂ）に示すような他の適用例においても輝度ムラを防止すると共に、断線時も強く、長時間の駆動が可能な照明及びバックライトを提供することができる。更に、上述したバックライト装置は、ＰＣ６１の液晶ディスプレイにも同様に適用することができる。

上述したように、本発明によれば、バックライトの輝度ムラや断線に対する駆動制御により適切なバックライトを提供するためのバックライト装置、該バックライト装置を備えた表示装置及び照明装置を提供することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０ ＬＥＤバックライト駆動制御装置（バックライト装置）
１１ 表示手段
１２，２２ 素子ブロック
１３，５３ ドライバＩＣ（ＬＥＤ駆動制御手段）
１４ コントロールＩＣ（ＰＷＭ）
１５ ドライバＩＣ群
２１ 素子（エレメント）
２３ 輝度ブロック
３１，５２ ＬＥＤ
３２ スイッチ回路（ＳＷ）
３３ 抵抗
３４ ＦＥＴ型スイッチング（ＦＥＴ−ＳＷ）素子
３５ トランジスタ型スイッチング（Ｔｒ−ＳＷ）素子
３６ ツェナーダイオード素子
４０ 表示装置
４１ 映像処理手段
４２ 映像情報分析手段
４３ ブロック情報取得手段
４４ ブロック単位制御手段
４５ バックライト駆動制御手段
４６ バックライト手段
４７ バックライト輝度補正手段
４８ タイミング制御手段
４９ 表示手段
５０ 照明装置
５１ ランプ本体
６０ 電子看板システム
６１ ＰＣ
６２ 電子看板
６３ 通信ネットワーク

Claims (8)

1. 複数の発光素子から発光された光により表示手段を照明するバックライト装置において、
   前記複数の発光素子が直列に接続された発光素子ブロックと、
   前記発光素子ブロックに電流を供給して前記発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段とを有し、
   前記複数の発光素子には、断線時にも前記駆動制御手段からの電流が他の発光素子に供給されるように、前記発光素子毎にバイパス回路を設けることを特徴とするバックライト装置。
2. 前記バイパス回路は、
   ＦＥＴ型スイッチング回路、トランジスタ型スイッチング回路、及びツェナーダイオード回路のうち、少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記駆動制御手段は、
   直列に接続される前記発光素子の数に応じて決定される電圧値により前記発光素子ブロックに含まれる全ての発光素子に電流を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト装置。
4. 前記発光素子は、
   ＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のバックライト装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のバックライト装置と、前記バックライト装置により照明される表示手段とを有し、前記表示手段に表示される映像に対応させて前記バックライト装置の輝度を補正することを特徴とする表示装置。
6. 前記表示手段に表示するために入力される映像信号をフレーム毎に所定のブロックに分割し、該ブロック毎の映像情報を取得するブロック情報取得手段と、
   前記ブロック情報取得手段により分割された各ブロック単位にバックライトの輝度を補正するための制御を行うブロック単位制御手段とを有し、
   前記バックライト装置は、前記ブロック単位制御手段により得られる輝度制御情報に基づいて、前記表示手段に対してブロック毎のバックライトの駆動制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記バックライトに対する前記輝度制御情報に基づいて、入力される映像信号に対する補正を行うバックライト輝度補正手段を有し、
   前記バックライト輝度補正手段により得られる映像信号を前記表示手段により表示することを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 複数の発光素子から発光された光により照明する照明装置において、
   前記複数の発光素子が直列に接続された発光素子ブロックと、
   前記発光素子ブロックに電流を供給して前記発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段とを有し、
   前記複数の発光素子には、断線時にも前記駆動制御手段からの電流が他の発光素子に供給されるように、前記発光素子毎にバイパス回路を設けることを特徴とする照明装置。