JP2012156064A - Backlight device and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の発光ダイオードから生成した白色光を、液晶等の映像表示部の背面側より照射するバックライト装置の構造と、その制御方法に関するものである。 The present invention relates to a structure of a backlight device that irradiates white light generated from a plurality of light emitting diodes from the back side of an image display unit such as a liquid crystal, and a control method thereof.
カラー映像表示装置として、カラーフィルタを有するカラー液晶パネルの背面に、白色光を照射するバックライト装置を組み合わせた構成が一般的となっている。バックライト装置の光源としては、冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）等の蛍光ランプが主流であったが、近年になって消費電力、寿命、色再現性、環境負荷の面で優位な発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたＬＥＤバックライトが用いられるようになってきている。 As a color image display device, a configuration in which a backlight device for irradiating white light is combined with the back surface of a color liquid crystal panel having a color filter is generally used. Fluorescent lamps such as cold cathode fluorescent lamps (CCFLs) have been mainstream as light sources for backlight devices, but in recent years, they are superior in terms of power consumption, life, color reproducibility, and environmental load. LED backlights using light emitting diodes (LEDs) have come to be used.
特許文献１は、光源を複数のＬＥＤブロックに分割して構成すると共に、このＬＥＤブロック毎に独立して輝度制御するようにしたものである。カラー液晶パネルの表示領域のうち、暗い映像を表示する領域に光を照射するＬＥＤブロックの輝度を落とすことで消費電力が低減し、映像のコントラストが向上する。このような、表示映像の内容に応じたＬＥＤブロック毎の輝度制御をローカルディミング制御と呼ぶ。 In Patent Document 1, the light source is divided into a plurality of LED blocks, and the luminance is controlled independently for each LED block. Power consumption is reduced by reducing the luminance of the LED block that irradiates light to a dark image display area in the display area of the color liquid crystal panel, and the contrast of the image is improved. Such luminance control for each LED block according to the content of the display video is called local dimming control.
一方で、ローカルディミング制御によりＬＥＤブロック毎の輝度制御を行うと、ＬＥＤバックライト全体としての輝度むら、色むらが問題となる。これは輝度制御によってＬＥＤブロック間に温度ばらつきが生じ、ＬＥＤの温度特性により輝度および色が変動するからである。輝度むら、色むらが視認されやすい条件としては、長時間同一のコントラストが高い映像を表示してＬＥＤブロック間の温度差が大きくなった後に、全画面一色の映像が表示された場合が考えられる。特許文献２は、ＬＥＤブロック間に温度ばらつきが生じないように、各ＬＥＤブロックに設けた温度センサの検出値に応じて、同じく各ＬＥＤブロックに設けた発熱部品の発熱量を調整するものである。ＬＥＤブロック間の温度ばらつきが生じなくなることで、ＬＥＤバックライト全体としての輝度むら、色むらが抑制される。 On the other hand, when luminance control for each LED block is performed by local dimming control, luminance unevenness and color unevenness as a whole LED backlight become a problem. This is because the brightness control causes temperature variations between the LED blocks, and the brightness and color vary depending on the temperature characteristics of the LEDs. As a condition that uneven brightness and uneven color are easily visible, it is conceivable that an image with the same contrast is displayed for a long time and the temperature difference between the LED blocks is increased, and then a full-color image is displayed. . Patent Document 2 adjusts the amount of heat generated by the heat-generating component provided in each LED block according to the detection value of the temperature sensor provided in each LED block so that temperature variation does not occur between the LED blocks. . By eliminating the temperature variation between the LED blocks, luminance unevenness and color unevenness as a whole LED backlight are suppressed.
ローカルディミング制御時のＬＥＤブロック間の温度ばらつきによる輝度むら、色むらを抑制するために、従来技術では温度センサの検出値に応じた発熱部品の発熱量の調整が必要だった。この為、ＬＥＤブロック毎に温度センサを設ける必要があり、コストアップの要因となっていた。 In order to suppress luminance unevenness and color unevenness due to temperature variation between LED blocks during local dimming control, in the conventional technology, it is necessary to adjust the heat generation amount of the heat generating component according to the detection value of the temperature sensor. For this reason, it is necessary to provide a temperature sensor for each LED block, which causes a cost increase.
そこで、本発明は、温度センサを用いることなく、また温度センサの検出値に応じた発熱部品の発熱量の調整を行うこともなく、ローカルディミング制御時のＬＥＤブロック間の温度ばらつきによる輝度むら、色むらを抑制できるようにしたバックライト装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention does not use the temperature sensor, and does not adjust the heat generation amount of the heat generating component according to the detection value of the temperature sensor, and uneven brightness due to temperature variation between the LED blocks during local dimming control, An object of the present invention is to provide a backlight device capable of suppressing color unevenness.
上述した課題を解決するために、本発明は、各ＬＥＤブロックにおいてＬＥＤに近接した位置にＬＥＤと同等の発熱量で発熱する発熱部品を配置し、ＰＷＭ制御信号でＬＥＤと発熱部品のいずれか一方が、共通の定電流源により常時通電されるように構成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention arranges a heat-generating component that generates heat with the same amount of heat as the LED in a position close to the LED in each LED block, and either one of the LED or the heat-generating component by a PWM control signal. However, it is characterized in that it is configured to be always energized by a common constant current source.
本発明によれば、温度センサを用いることなく、また温度センサの検出値に応じた発熱部品の発熱量の調整を行うこともなく、ローカルディミング制御時のＬＥＤブロック間の温度ばらつきによる輝度むら、色むらが抑制される。 According to the present invention, luminance unevenness due to temperature variations between LED blocks during local dimming control, without using a temperature sensor and without adjusting the amount of heat generated by the heat generating component according to the detection value of the temperature sensor, Color unevenness is suppressed.
［実施例１］
図１は、本発明を適用できるカラー映像表示装置の構成部品図である。カラー液晶パネル１０５の背面に白色光を照射するバックライトとして、直下型ＬＥＤバックライトモジュール１０１を用いる。直下型ＬＥＤバックライトモジュール１０１は、縦方向にｎ個、横方向にｍ個の、合計ｎ×ｍ個のＬＥＤブロック１０６に分割され、それぞれ独立して輝度制御可能とする。ＬＥＤブロック１０６の分割数が多いほど、ローカルディミング制御における表示領域の分割精度が向上する。
[Example 1]
FIG. 1 is a component diagram of a color video display apparatus to which the present invention can be applied. A direct type LED backlight module 101 is used as a backlight for irradiating the back surface of the color liquid crystal panel 105 with white light. The direct type LED backlight module 101 is divided into a total of n × m LED blocks 106, n pieces in the vertical direction and m pieces in the horizontal direction, so that the brightness can be controlled independently. As the number of divisions of the LED block 106 increases, the division accuracy of the display area in the local dimming control is improved.
直下型ＬＥＤバックライトモジュール１０１は点光源であるＬＥＤを多数集めたものである為、拡散板１０２を用いて白色光を十分に拡散して面光源として出力する。拡散板１０２で拡散され、様々な入射角度で入射した白色光は集光シート１０３で正面方向に集光され、正面輝度が向上する。反射型偏光フィルム１０４は、入射した白色光を効率的に偏光することで、カラー液晶パネル１０５で表示される輝度を向上させる。カラー液晶パネル１０５は、照射された白色光をＲＧＢの画素毎に輝度制御することでカラー映像を表示する。 Since the direct type LED backlight module 101 is a collection of many LEDs as point light sources, the diffuser plate 102 is used to sufficiently diffuse white light and output it as a surface light source. White light diffused by the diffuser plate 102 and incident at various incident angles is condensed in the front direction by the condensing sheet 103, and the front luminance is improved. The reflective polarizing film 104 improves the brightness displayed on the color liquid crystal panel 105 by efficiently polarizing incident white light. The color liquid crystal panel 105 displays a color image by controlling the luminance of the irradiated white light for each RGB pixel.
ローカルディミング制御においては、カラー液晶パネル１０５の表示領域のうち、暗い映像を表示する領域に光を照射するＬＥＤブロック１０６の輝度を落とすことで消費電力が低減し、映像のコントラストが向上する。 In the local dimming control, the power consumption is reduced by reducing the luminance of the LED block 106 that irradiates light to the dark image display area in the display area of the color liquid crystal panel 105, and the contrast of the image is improved.
図２はＬＥＤブロック１０６を拡大視した模式図である。合計４個の白色ＬＥＤ１１０が直列接続で実装され、ＬＥＤブロック１０６毎に輝度調整が可能となっている。白色ＬＥＤ１１０の代わりに、赤色、緑色、青色など多色のＬＥＤを組み合わせて白色光を得る構成にすることも可能である。白色ＬＥＤ１１０の近傍には、ローカルディミング制御時にＬＥＤブロック１０６間の温度ばらつきを抑制するための発熱部品として直列接続された複数の整流ダイオード１１１を実装する。 FIG. 2 is an enlarged schematic view of the LED block 106. A total of four white LEDs 110 are mounted in series, and brightness adjustment is possible for each LED block 106. Instead of the white LED 110, it is also possible to combine white LEDs with multicolor LEDs such as red, green, and blue. In the vicinity of the white LED 110, a plurality of rectifier diodes 111 connected in series are mounted as heat-generating components for suppressing temperature variations between the LED blocks 106 during local dimming control.
ＬＥＤブロック１０６において、白色ＬＥＤ１１０と整流ダイオード１１１間の熱抵抗は小さいほうが好ましく、図３のように白色ＬＥＤのパッケージ１２０に、白色ＬＥＤチップ１２１と整流ダイオードチップ１２２をまとめて封止したものを用いてもよい。 In the LED block 106, it is preferable that the thermal resistance between the white LED 110 and the rectifier diode 111 is small, and a white LED package 120 in which the white LED chip 121 and the rectifier diode chip 122 are collectively sealed as shown in FIG. 3 is used. May be.
図４は、直下型ＬＥＤバックライトモジュール１０１の構成と接続を示すブロック図である。ＬＥＤバックライトモジュール１０１はｎ×ｍ個のＬＥＤブロック１０６に分割され、マイコン３０１から出力される定電流源出力電流量制御信号３０２とＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３によってＬＥＤブロック１０６毎に独立して輝度制御される。定電流源出力電流量制御信号３０２は、ＬＥＤブロック１０６毎の輝度の微調整と、ユーザコントロールによる表示輝度の調整に用いる。ユーザに表示輝度を上げるよう設定された場合は定電流源出力電流量制御信号３０２を用いて全ＬＥＤブロック１０６の輝度を一律に上昇させ、表示輝度を下げるよう設定された場合は全ＬＥＤブロック１０６の輝度を一律に低下させる。一方、ＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３はローカルディミング制御によるＬＥＤブロック１０６毎の個別の輝度調整に用いる。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration and connection of the direct type LED backlight module 101. The LED backlight module 101 is divided into n × m LED blocks 106, and brightness control is independently performed for each LED block 106 by a constant current source output current amount control signal 302 and an LED PWM control signal 303 output from the microcomputer 301. Is done. The constant current source output current amount control signal 302 is used for fine adjustment of luminance for each LED block 106 and adjustment of display luminance by user control. When the user is set to increase display brightness, the constant current source output current amount control signal 302 is used to uniformly increase the brightness of all LED blocks 106, and when set to decrease display brightness, all LED blocks 106 are set. The brightness of the camera is reduced uniformly. On the other hand, the LED PWM control signal 303 is used for individual brightness adjustment for each LED block 106 by local dimming control.
１番目のＬＥＤブロック１０６（１）では、マイコン３０１から出力される定電流源出力電流量制御信号３０２（１）によって定電流源３０４（１）の出力電流量が決定され、ＬＥＤブロック１０６（１）の輝度が電流量で制御される。定電流源３０４（１）の出力には、直列接続された合計４個の白色ＬＥＤからなる直列発光ダイオード群３０５（１）のアノード側と、同じく直列接続された合計２０個程度の整流ダイオードからなる直列整流ダイオード群３０６（１）のアノード側が、アノードコモンで接続される。直列発光ダイオード群３０５（１）と直列整流ダイオード群３０６（１）は近接して実装され、直列整流ダイオード群３０６（１）はローカルディミング制御時にＬＥＤブロック１０６間の温度ばらつきを抑制するための発熱部品となる。 In the first LED block 106 (1), the output current amount of the constant current source 304 (1) is determined by the constant current source output current amount control signal 302 (1) output from the microcomputer 301, and the LED block 106 (1). ) Is controlled by the amount of current. The output of the constant current source 304 (1) includes the anode side of a series light emitting diode group 305 (1) composed of a total of four white LEDs connected in series, and a total of about 20 rectifier diodes connected in series. The anode side of the series rectifier diode group 306 (1) is connected by the anode common. The series light emitting diode group 305 (1) and the series rectifier diode group 306 (1) are mounted close to each other, and the series rectifier diode group 306 (1) generates heat for suppressing temperature variation between the LED blocks 106 during local dimming control. It becomes a part.
図５に示すように、直列整流ダイオード群全体としての順方向電圧−順方向電流特性１３０が直列発光ダイオード群全体としての順方向電圧−順方向電流特性１３１とほぼ同等になるように、整流ダイオードの選定と直列接続数の調整を行う。例えば、順方向電流が５０ｍＡ流れた際の順方向電圧が３．５Ｖとなる発光ダイオード４個で直列発光ダイオード群３０５（１）が構成されていた場合、順方向電流５０ｍＡにおける順方向電圧が０．７Ｖとなる整流ダイオード２０個で直列整流ダイオード群３０６（１）を構成する。 As shown in FIG. 5, the rectifier diode is set so that the forward voltage-forward current characteristic 130 of the entire series rectifier diode group is substantially equal to the forward voltage-forward current characteristic 131 of the entire series light emitting diode group. Select and adjust the number of series connections. For example, when the series light emitting diode group 305 (1) is configured by four light emitting diodes having a forward voltage of 3.5 V when a forward current of 50 mA flows, the forward voltage at a forward current of 50 mA is 0. A series rectifier diode group 306 (1) is composed of 20 rectifier diodes of .7V.
以上のように構成することで、図６に示すように直列整流ダイオード群全体としての順方向電流に対する単位時間当たりの発熱量１４０と、直列発光ダイオード群全体としての順方向電流に対する単位時間当たりの発熱量１４１がほぼ同等になる。ここでは簡易的に発熱量は順方向電流と順方向電圧の積であるとして扱っているが、熱損失の低い発光ダイオードを用いた場合は、例えば整流ダイオードの直列数を減らすことで双方の発熱量が同等となるように調整すればよい。 By configuring as described above, as shown in FIG. 6, the amount of heat generation 140 per unit time with respect to the forward current as the entire series rectifier diode group and the amount of heat generation per unit time with respect to the forward current as the entire series light emitting diode group. The calorific values 141 are almost equal. Here, the amount of heat generated is treated simply as the product of the forward current and the forward voltage. However, when a light emitting diode with low heat loss is used, for example, by reducing the series number of rectifier diodes, What is necessary is just to adjust so that quantity may become equivalent.
本実施例では、ＬＥＤブロック１０６間の温度ばらつきを抑制するための発熱部品として直列接続された複数の整流ダイオード１１１を用いているが、代わりに抵抗部品を用いたり、発光しないように加工したＬＥＤを用いて構成してもよい。 In this embodiment, a plurality of rectifier diodes 111 connected in series are used as heat-generating components for suppressing temperature variations between the LED blocks 106, but instead of using resistance components or LEDs processed so as not to emit light. You may comprise using.
図４のブロック図に戻ると、直列発光ダイオード群３０５（１）のカソード側には通電（発光）のＯＮ・ＯＦＦを行うトランジスタが接続され、ＯＮ・ＯＦＦのタイミングはマイコン３０１からのＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）によって制御される。ＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）は一定サイクルでＯＮ・ＯＦＦを行うパルス信号で、サイクル時間におけるＯＮ時間の比率（デューティ比）によって直列発光ダイオード群３０５（１）の点灯輝度を制御する。直列整流ダイオード群３０６（１）のカソード側にも通電のＯＮ・ＯＦＦを行うトランジスタが接続され、ＯＮ・ＯＦＦのタイミングはマイコン３０１からのＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）が信号反転部３０７（１）で反転されたものによって制御される。以上の構成により、ＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）によって、直列発光ダイオード群３０５（１）と直列整流ダイオード群３０６（１）のいずれか一方が、共通の定電流源３０４（１）により常時通電されることがわかる。 Returning to the block diagram of FIG. 4, a transistor for turning ON / OFF the current (light emission) is connected to the cathode side of the series light emitting diode group 305 (1), and the ON / OFF timing is controlled by the LED PWM control from the microcomputer 301. Controlled by signal 303 (1). The LED PWM control signal 303 (1) is a pulse signal that is turned on and off at a constant cycle, and controls the lighting brightness of the series light emitting diode group 305 (1) according to the ratio (duty ratio) of the ON time in the cycle time. A transistor for turning ON / OFF the energization is also connected to the cathode side of the series rectifier diode group 306 (1), and the LED PWM control signal 303 (1) from the microcomputer 301 is connected to the signal inversion unit 307 (1). ) Is controlled by the inverted one. With the above configuration, either the series light-emitting diode group 305 (1) or the series rectifier diode group 306 (1) is always energized by the common constant current source 304 (1) by the LED PWM control signal 303 (1). You can see that
図４では１番目のＬＥＤブロック１０６（１）とｎ×ｍ番目のＬＥＤブロック１０６（ｎ×ｍ）以外は割愛しているが、合計ｎ×ｍ個のＬＥＤブロック１０６全てが１番目のＬＥＤブロック１０６（１）と同様に構成され、また同様にマイコン３０１から出力される定電流源出力電流量制御信号３０２とＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３によってＬＥＤブロック１０６毎に独立して輝度制御される。 In FIG. 4, except for the first LED block 106 (1) and the n × m-th LED block 106 (n × m), the total of the n × m LED blocks 106 is the first LED block. 106 (1), and the luminance is independently controlled for each LED block 106 by a constant current source output current amount control signal 302 and an LED PWM control signal 303 similarly output from the microcomputer 301.
映像信号３１０は映像信号解析部３１１に入力され、ローカルディミング制御における表示映像の解析が行われる。解析結果は映像信号解析部３１１からマイコン３０１に出力される。表示映像の解析結果に応じたローカルディミング制御により、ＬＥＤブロック１０６毎の輝度はマイコン３０１からのＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３によって制御される。 The video signal 310 is input to the video signal analysis unit 311 to analyze the display video in the local dimming control. The analysis result is output from the video signal analysis unit 311 to the microcomputer 301. The luminance for each LED block 106 is controlled by the LED PWM control signal 303 from the microcomputer 301 by local dimming control according to the analysis result of the display image.
図７および図８は、本実施例におけるＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３と、整流ダイオードＰＷＭ制御信号と、発熱量の時間推移を示すタイミング図である。例えば、カラー液晶パネル１０５の表示領域のうち、明るい映像を表示する領域に光を照射するＬＥＤブロック１０６のＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３を図７（ａ）に示す。サイクル時間１５０におけるＬＥＤのＯＮ期間１５１の比率（デューティ比）が大きく、ＬＥＤブロック１０６の点灯輝度が高くなる。この時の整流ダイオードＰＷＭ制御信号を図７（ｂ）に示す。ＬＥＤがＯＦＦしている期間に整流ダイオードがＯＮし、サイクル時間１５０における整流ダイオードのＯＮ期間１５２の比率が小さい。図７（ｃ）にこの時の発熱量の時間推移を示す。ＬＥＤのＯＮ期間における発熱量１５３の時間推移（単位時間当たりの発熱量）と、整流ダイオードのＯＮ期間における発熱量１５４の時間推移は、図６で説明したようにほぼ同等である。従って、ＬＥＤと整流ダイオードのいずれか一方が常時ＯＮしている為、ＬＥＤブロック１０６の発熱量は一定のまま時間推移する。 7 and 8 are timing charts showing the time transition of the LED PWM control signal 303, the rectifier diode PWM control signal, and the heat generation amount in this embodiment. For example, FIG. 7A shows an LED PWM control signal 303 of the LED block 106 that irradiates light to an area displaying a bright image in the display area of the color liquid crystal panel 105. The ratio (duty ratio) of the LED ON period 151 in the cycle time 150 is large, and the lighting brightness of the LED block 106 is increased. FIG. 7B shows the rectifier diode PWM control signal at this time. The rectifier diode is turned ON while the LED is OFF, and the ratio of the ON period 152 of the rectifier diode in the cycle time 150 is small. FIG. 7C shows a temporal transition of the heat generation amount at this time. The time transition of the heat generation amount 153 during the LED ON period (heat generation amount per unit time) and the time transition of the heat generation amount 154 during the ON period of the rectifier diode are substantially the same as described with reference to FIG. Accordingly, since one of the LED and the rectifier diode is always ON, the amount of heat generated by the LED block 106 changes with time.
次に、カラー液晶パネル１０５の表示領域のうち、暗い映像を表示する領域に光を照射するＬＥＤブロック１０６のＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３を図８（ａ）に示す。サイクル時間１６０におけるＬＥＤのＯＮ期間１６１の比率（デューティ比）が小さく、ＬＥＤブロック１０６の点灯輝度が低くなる。この時の整流ダイオードＰＷＭ制御信号を図８（ｂ）に示す。ＬＥＤがＯＦＦしている期間に整流ダイオードがＯＮし、サイクル時間１６０における整流ダイオードのＯＮ期間１６２の比率が大きい。図８（ｃ）にこの時の発熱量の時間推移を示す。ＬＥＤのＯＮ期間における発熱量１６３の時間推移（単位時間当たりの発熱量）と、整流ダイオードのＯＮ期間における発熱量１６４の時間推移は、図６で説明したようにほぼ同等である。従って、ＬＥＤと整流ダイオードのいずれか一方が常時ＯＮしている為、ＬＥＤブロック１０６の発熱量は一定のまま時間推移する。また、先に説明した図７（ｃ）の発熱量の時間推移と、図８（ｃ）の発熱量の時間推移から、ローカルディミング制御によるＬＥＤブロック１０６毎の輝度制御の如何によらず、ＬＥＤブロック１０６毎の発熱量の時間推移が一定であり、つまりはＬＥＤブロック１０６間の温度ばらつきが抑制されることが分かる。 Next, FIG. 8A shows an LED PWM control signal 303 of the LED block 106 that irradiates light to a dark image display area in the display area of the color liquid crystal panel 105. The ratio (duty ratio) of the LED ON period 161 in the cycle time 160 is small, and the lighting brightness of the LED block 106 is low. FIG. 8B shows the rectifier diode PWM control signal at this time. The rectifier diode is turned on while the LED is OFF, and the ratio of the ON period 162 of the rectifier diode in the cycle time 160 is large. FIG. 8C shows a time transition of the heat generation amount at this time. The time transition of the heat generation amount 163 during the LED ON period (heat generation amount per unit time) and the time transition of the heat generation amount 164 during the ON period of the rectifier diode are substantially the same as described with reference to FIG. Accordingly, since one of the LED and the rectifier diode is always ON, the amount of heat generated by the LED block 106 changes with time. Further, from the time transition of the calorific value in FIG. 7C and the temporal transition of the calorific value in FIG. 8C described above, the LED control is performed regardless of the brightness control for each LED block 106 by the local dimming control. It can be seen that the temporal transition of the heat generation amount for each block 106 is constant, that is, the temperature variation between the LED blocks 106 is suppressed.
以上により、本発明を適用することで、温度センサの検出値に応じた発熱部品の発熱量の調整を行うことなく、ローカルディミング制御時のＬＥＤブロック間の温度ばらつきによる輝度むら、色むらが抑制されることが分かる。 As described above, by applying the present invention, luminance unevenness and color unevenness due to temperature variation between LED blocks during local dimming control can be suppressed without adjusting the amount of heat generated by the heat generating component according to the detection value of the temperature sensor. You can see that
［実施例２］
実施例１では、ＬＥＤブロック１０６において直列発光ダイオード群３０５と直列整流ダイオード群３０６のいずれか一方が常時通電していたが、ここでは双方が通電していない期間を設けることで、消費電力を低減した上で課題を解決できる実施例を説明する。本実施例で特に説明していない点については、実施例１と同一であるとして説明を省略する。
[Example 2]
In the first embodiment, either one of the series light emitting diode group 305 and the series rectifier diode group 306 is always energized in the LED block 106, but here, a period in which both are not energized is provided to reduce power consumption. Then, an embodiment that can solve the problem will be described. Points that are not particularly described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment, and a description thereof is omitted.
図９は、本実施例を適用できるカラー映像表示装置の直下型ＬＥＤバックライトモジュール１０１の構成と接続を示すブロック図である。ＬＥＤバックライトモジュール１０１はｎ×ｍ個のＬＥＤブロック１０６に分割され、マイコン３０１から出力される定電流源出力電流量制御信号３０２とＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３によってＬＥＤブロック１０６毎に独立して輝度制御される。
１番目のＬＥＤブロック１０６（１）では、マイコン３０１から出力される定電流源出力電流量制御信号３０２（１）によって定電流源３０４（１）の出力電流量が決定され、ＬＥＤブロック１０６（１）の輝度が電流量で制御される。定電流源３０４（１）の出力には、直列接続された合計４個の白色ＬＥＤからなる直列発光ダイオード群３０５（１）のアノード側と、同じく直列接続された合計２０個程度の整流ダイオードからなる直列整流ダイオード群３０６（１）のアノード側が、アノードコモンで接続される。直列発光ダイオード群３０５（１）と直列整流ダイオード群３０６（１）は近接して実装され、直列整流ダイオード群３０６（１）はローカルディミング制御時にＬＥＤブロック１０６間の温度ばらつきを抑制するための発熱部品となる。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration and connection of the direct type LED backlight module 101 of the color video display apparatus to which this embodiment can be applied. The LED backlight module 101 is divided into n × m LED blocks 106, and brightness control is independently performed for each LED block 106 by a constant current source output current amount control signal 302 and an LED PWM control signal 303 output from the microcomputer 301. Is done.
In the first LED block 106 (1), the output current amount of the constant current source 304 (1) is determined by the constant current source output current amount control signal 302 (1) output from the microcomputer 301, and the LED block 106 (1). ) Is controlled by the amount of current. The output of the constant current source 304 (1) includes the anode side of a series light emitting diode group 305 (1) composed of a total of four white LEDs connected in series, and a total of about 20 rectifier diodes connected in series. The anode side of the series rectifier diode group 306 (1) is connected by the anode common. The series light emitting diode group 305 (1) and the series rectifier diode group 306 (1) are mounted close to each other, and the series rectifier diode group 306 (1) generates heat for suppressing temperature variation between the LED blocks 106 during local dimming control. It becomes a part.
直列発光ダイオード群３０５（１）のカソード側には通電（発光）のＯＮ・ＯＦＦを行うトランジスタが接続され、ＯＮ・ＯＦＦのタイミングはマイコン３０１からのＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）によって制御される。直列整流ダイオード群３０６（１）のカソード側にも通電のＯＮ・ＯＦＦを行うトランジスタが接続され、ＯＮ・ＯＦＦのタイミングはマイコン３０１からのＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）が信号反転部３０７（１）で反転されたものによって制御される。 A transistor for turning on / off current (light emission) is connected to the cathode side of the series light emitting diode group 305 (1), and the ON / OFF timing is controlled by an LED PWM control signal 303 (1) from the microcomputer 301. . A transistor for turning ON / OFF the energization is also connected to the cathode side of the series rectifier diode group 306 (1), and the LED PWM control signal 303 (1) from the microcomputer 301 is connected to the signal inversion unit 307 (1). ) Is controlled by the inverted one.
直列発光ダイオード群３０５（１）と直列整流ダイオード群３０６（１）のＯＮ・ＯＦＦを行う双方のトランジスタのエミッタには、さらに通電のＯＮ・ＯＦＦを行う共通のトランジスタが接続される。ＯＮ・ＯＦＦのタイミングはマイコン３０１からの通電期間ＰＷＭ制御信号３０８によって制御される。通電期間ＰＷＭ制御信号３０８は全てのＬＥＤブロック１０６に共通の制御信号で、直列発光ダイオード群３０５と直列整流ダイオード群３０６のいずれかがＯＮするタイミングを制御する。 A common transistor for turning on / off current is further connected to the emitters of both transistors for turning on / off the series light emitting diode group 305 (1) and the series rectifier diode group 306 (1). The ON / OFF timing is controlled by an energization period PWM control signal 308 from the microcomputer 301. The energization period PWM control signal 308 is a control signal common to all the LED blocks 106, and controls the timing at which one of the series light emitting diode group 305 and the series rectifier diode group 306 is turned on.
ＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）のＯＮ・ＯＦＦと、通電期間ＰＷＭ制御信号３０８のＯＮ／ＯＦＦによる、直列発光ダイオード群３０５（１）と直列整流ダイオード群３０６（１）のＯＮ・ＯＦＦの関係を図１０に示す。通電期間ＰＷＭ制御信号３０８がＯＮしている間にＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）がＯＮした場合は直列発光ダイオード群３０５（１）がＯＮ（発光）し、通電期間ＰＷＭ制御信号３０８がＯＮしている間にＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）がＯＦＦした場合は直列整流ダイオード群３０６（１）がＯＮ（通電）する。通電期間ＰＷＭ制御信号３０８がＯＦＦした場合はＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）の如何によらず直列発光ダイオード群３０５（１）と直列整流ダイオード群３０６（１）の双方がＯＦＦする。 The relationship between ON / OFF of the series light emitting diode group 305 (1) and the series rectifier diode group 306 (1) depending on ON / OFF of the LED PWM control signal 303 (1) and ON / OFF of the energization period PWM control signal 308 is shown. As shown in FIG. When the LED PWM control signal 303 (1) is turned on while the energization period PWM control signal 308 is ON, the series light emitting diode group 305 (1) is turned ON (light emission), and the energization period PWM control signal 308 is turned ON. When the LED PWM control signal 303 (1) is turned off during this time, the series rectifier diode group 306 (1) is turned on (energized). When the energization period PWM control signal 308 is turned off, both the series light emitting diode group 305 (1) and the series rectifier diode group 306 (1) are turned off regardless of the LED PWM control signal 303 (1).
図１１は本実施例におけるＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３と、整流ダイオードＰＷＭ制御信号と、通電期間ＰＷＭ制御信号３０８と、発熱量の時間推移を示すタイミング図である。図１１（ａ）に示すように、サイクル時間１８０のうち、表示映像の解析結果に応じたローカルディミング制御によるデューティ比でＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）がＯＮする。すると図１１（ｂ）に示すようにサイクル時間１８０のうちＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）がＯＦＦしている期間に整流ダイオードＰＷＭ制御信号がＯＮする。図１１（ｃ）に示すように通電期間ＰＷＭ制御信号３０８はＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３（１）以上のデューティ比でＯＮする。通電期間ＰＷＭ制御信号３０８のデューティ比は、直下型ＬＥＤバックライトモジュール１０１の全ＬＥＤブロック１０６の中で最大となるＬＥＤ ＰＷＭ制御信号３０３のデューティ比と同等に設定する。これにより、サイクル時間１８０のうち、全ＬＥＤブロック１０６のＬＥＤが発光しておらず、全ＬＥＤブロックで整流ダイオードに通電され、不要な電力を消費してしまう期間が無くなる。図１１（ｄ）に発熱量の時間推移を示す。ＬＥＤのＯＮ期間における発熱量１８３の時間推移（単位時間当たりの発熱量）と、整流ダイオードのＯＮ期間における発熱量１８４の時間推移は図６で説明したようにほぼ同等である。従って、ローカルディミング制御によるＬＥＤブロック１０６毎の輝度制御の如何によらず、またＬＥＤと整流ダイオードの双方が通電していない期間を設けることで消費電力を低減した上で、ＬＥＤブロック１０６毎の発熱量の時間推移が一定であり、つまりはＬＥＤブロック１０６間の温度ばらつきが抑制されることが分かる。 FIG. 11 is a timing chart showing the time transition of the LED PWM control signal 303, the rectifier diode PWM control signal, the energization period PWM control signal 308, and the heat generation amount in this embodiment. As shown in FIG. 11A, the LED PWM control signal 303 (1) is turned on at a duty ratio by local dimming control in accordance with the analysis result of the display image in the cycle time 180. Then, as shown in FIG. 11B, the rectifier diode PWM control signal is turned on during the period when the LED PWM control signal 303 (1) is turned off in the cycle time 180. As shown in FIG. 11C, the energization period PWM control signal 308 is turned ON with a duty ratio equal to or greater than the LED PWM control signal 303 (1). The duty ratio of the energization period PWM control signal 308 is set to be equal to the duty ratio of the LED PWM control signal 303 that is the maximum among all the LED blocks 106 of the direct type LED backlight module 101. Thereby, in the cycle time 180, the LEDs of all the LED blocks 106 are not emitting light, and there is no period in which unnecessary power is consumed by energizing the rectifier diodes in all the LED blocks. FIG. 11 (d) shows a temporal transition of the calorific value. The time transition of the heat generation amount 183 during the LED ON period (heat generation amount per unit time) and the time transition of the heat generation amount 184 during the ON period of the rectifier diode are substantially the same as described with reference to FIG. Therefore, regardless of the luminance control for each LED block 106 by local dimming control, and by reducing the power consumption by providing a period in which both the LED and the rectifier diode are not energized, the heat generation for each LED block 106 It can be seen that the time transition of the amount is constant, that is, the temperature variation between the LED blocks 106 is suppressed.
以上により、本発明を適用することで、温度センサの検出値に応じた発熱部品の発熱量の調整を行うことなく、ローカルディミング制御時のＬＥＤブロック間の温度ばらつきによる輝度むら、色むらが抑制されることが分かる。 As described above, by applying the present invention, luminance unevenness and color unevenness due to temperature variation between LED blocks during local dimming control can be suppressed without adjusting the amount of heat generated by the heat generating component according to the detection value of the temperature sensor. You can see that
１０１ 直下型ＬＥＤバックライトモジュール
１０２ 拡散板
１０３ 集光シート
１０４ 反射型偏光フィルム
１０５ カラー液晶パネル
１０６ ＬＥＤブロック
１１０ 白色ＬＥＤ
１１１ 整流ダイオード
１２０ 白色ＬＥＤのパッケージ
１２１ 白色ＬＥＤチップ
１２２ 整流ダイオードチップ
101 Direct-type LED backlight module 102 Diffuser plate 103 Condensing sheet 104 Reflective polarizing film 105 Color liquid crystal panel 106 LED block 110 White LED
111 Rectifier Diode 120 White LED Package 121 White LED Chip 122 Rectifier Diode Chip
Claims (5)
3. The back according to claim 1, wherein the local dimming control according to the display image of the color image display panel is performed by adjusting a lighting period for each light emitting unit divided into a plurality of blocks. Light equipment.
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