JP2013101976A - バックライト装置及びその制御方法、画像表示装置 - Google Patents

バックライト装置及びその制御方法、画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】LED劣化補正処理を実行している期間の温度変動を抑制することができるバックライト装置及びその制御方法、画像表示装置を提供する。
【解決手段】複数の光源ブロックのそれぞれの発光を制御する発光制御手段と、光源ブロックの輝度を検出する輝度検出手段と、複数の光源ブロックのうち1つの光源ブロックを発光させて、前記輝度検出手段により検出される輝度値とその目標値との比較に基づき、当該光源ブロックの光源の発光量を補正する補正処理を、複数の光源ブロックについて順次実行する補正手段と、を有し、前記補正手段が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に、次に実行される補正処理で発光する光源ブロックを含む複数の光源ブロックを所定期間、所定輝度で同時に発光させる温度変動抑制処理を実行する。
【選択図】図6

Description

本発明は、バックライト装置及びその制御方法、画像表示装置に関するものである。
画像表示装置として、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。近年、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)を光源として用いたLEDバックライト装置も用いられるようになってきている。
液晶パネルの表示領域に対応するLEDバックライト装置の領域を複数のブロック(LEDブロックという)に分割し、LEDブロック毎にLEDを設け、各LEDブロックのLEDの輝度を独立して制御可能な画像表示装置がある(例えば特許文献1を参照)。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、表示される画像のコントラストが向上する。このような、表示画像の内容(明るさ)に応じてLEDブロック毎に行うLEDの輝度制御をローカルディミング制御と呼ぶ。
特許文献2は、仕切られた複数のLEDブロック毎にLEDが配置された直下型方式のバックライト装置において、各LEDブロックのLEDの光を光ファイバー等で外部の測定装置に導き測定することで、LEDブロック毎の輝度を測定する方法を開示している。
特開2001−142409号公報 特開2008−159550号公報
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ブロック毎の経年劣化のばらつきによる輝度むらが問題となる。LEDブロックを順次時分割点灯し、光センサで輝度検出することで、他のLEDブロックからの光の影響を受けずに、各LEDブロックの輝度を精度良く測定できる。そして、測定結果に基づいてLEDブロック毎にLEDの輝度を補正することで、LEDブロック毎の輝度ばらつきを補正し、輝度むらを抑制できると考えられる。このように、LEDブロック毎のLEDの経年劣化による輝度の変動を補正する処理を、本明細書では「LED劣化補正処理」と呼ぶ。
LEDバックライトの構造として、導光板を用いず、液晶パネルの背面全面にLEDを配置するものを直下型と呼ぶ。直下型LEDバックライト装置のLEDブロック数は数百にも及ぶ。この数百のLEDブロック全てに対し1つずつLED劣化補正処理を実行すると、全てのLEDブロックのLED劣化補正処理が完了するまでに長い時間が必要となる(例えば数分程度)。そこで、ユーザが画像表示装置を使用した後の空き時間に、バックグラウンドで自動的にLED劣化補正処理を実施することが考えられる。
複数のLEDブロックを時分割で1つずつ順次点灯させていくことで全LEDブロックに対しLED劣化補正処理を行う場合、点灯するLEDブロックの数が少ないので、LE
Dの発熱によるバックライト装置の温度への影響が少なくなる。全てのLEDブロックに対するLED劣化補正処理を完了するまでには長い時間を要するため、LED劣化補正処理を実行している期間にバックライト装置の温度が変動(低下)してしまう可能性がある。
LEDの発光効率には温度依存性があるため、LED劣化補正処理の実行期間にバックライト装置の温度が変動すると、LEDブロック毎にLEDの発光特性がばらつく可能性がある。そうすると、全てのLEDブロックに対してLED劣化補正処理を行っても、十分に輝度むらを抑制することができない可能性がある。
そこで、本発明は、LED劣化補正処理を実行している期間の温度変動を抑制することができるバックライト装置及びその制御方法、画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、複数の光源ブロックを有するバックライト装置であって、
前記複数の光源ブロックのそれぞれの発光を制御する発光制御手段と、
光源ブロックの輝度を検出するための輝度検出手段と、
前記複数の光源ブロックのうち1つの光源ブロックを発光させて、前記輝度検出手段により検出される輝度値とその目標値との比較に基づき、当該光源ブロックの発光量を補正する補正処理を、前記複数の光源ブロックについて順次実行する補正手段と、
前記補正手段が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に、次に実行される補正処理で発光する光源ブロックを含む複数の光源ブロックを所定期間、所定輝度で発光させる温度変動抑制処理を実行する温度変動抑制手段と、
を有するバックライト装置である。
本発明は、複数の光源ブロックを有するバックライト装置の制御方法であって、
複数の光源ブロックのぞれぞれの発光を制御する発光制御工程と、
光源ブロックの輝度を検出する輝度検出工程と、
前記複数の光源ブロックのうち1つの光源ブロックを発光させて、前記輝度検出工程により検出される輝度値とその目標値との比較に基づき、当該光源ブロックの発光量を補正する補正処理を、前記複数の光源ブロックについて順次実行する補正工程と、
前記補正工程が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に、次に実行される補正処理で発光する光源ブロックを含む複数の光源ブロックを所定期間、所定輝度で発光させる温度変動抑制処理を実行する温度変動抑制工程と、
を有するバックライト装置の制御方法である。
本発明によれば、LED劣化補正処理を実行している期間の温度変動を抑制することができるバックライト装置及びその制御方法、画像表示装置を提供することができる。
実施例の画像表示装置の構成部品図 直下型LEDバックライトモジュールの一部を拡大視した模式図 直下型LEDバックライトモジュールの構成を示すブロック図 LEDブロック番号N=nのLED劣化補正処理のフローチャート LED温度変動抑制処理が挿入されるLED劣化補正処理のフローチャート LED劣化補正処理の経過時間、ステップ、LED温度の関係の一例 LEDブロック番号の割り当ての一例を示す模式図 LED温度変動抑制処理(N=21)で点灯するLEDブロック LED温度変動抑制処理(N=34)で点灯するLEDブロック LED劣化補正処理の経過時間、ステップ、LED温度の関係の一例
(実施例1)
図1は、本発明を適用できる画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20個、横方向に32個の、合計640個のLEDブロック106(光源ブロック)に分割され、LEDブロック毎に(光源ブロック単位で)それぞれ独立に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。一つのLEDブロックは、直下型LEDバックライトモジュール101の発光面を分割した複数の分割領域の一つを発光させる一又は複数のLED(光源)の集合である。
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が、拡散板102を用いてLEDからの白色光を十分に拡散させることで面発光させ、面光源として機能させる。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ることにより、正面の輝度が向上する。
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の画素毎に透過率変調することでカラー映像を表示する。直下型LEDバックライトモジュール101、拡散板102、集光シート103、反射型偏光フィルム104は、バックライト装置を構成する。
本実施例では直下型LEDバックライトモジュール101を用いたが、フレーム部分に複数のLEDを配置し、導光板でカラー液晶パネル105全体に配光するエッジライト型を用いることも可能である。
図2(A)は直下型LEDバックライトモジュール101の一部を拡大視した模式図である。縦4個、横4個の合計16個のLEDブロック106のグループ毎に、光センサ107が1つ設けられる。1つのLEDブロック106のみを発光させて、拡散板102で反射した白色光を当該LEDブロック106の属するグループに対応する光センサ107で輝度検出することで、当該LEDブロック106の輝度を検出する。このようにして検出されるLEDブロック106毎の輝度値に基づいて、LEDブロック106毎に、LEDの経年劣化による輝度低下を補正することが可能となる。直下型LEDバックライトモジュール101全体では、光センサ107が合計40個設けられる。
図2(B)は、LEDブロック106を拡大視した模式図である。1つのLEDブロック106は、直列接続された合計4個の白色LED108で構成される。直下型LEDバックライトモジュール101を構成する複数の白色LEDは、LEDブロック単位で輝度制御することができる。なお、白色LED108の代わりに、赤色LED、緑色LED、青色LED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。
図2(C)は温度センサ111(温度検出手段)を実装したLEDブロック110の模式図である。温度センサ111を実装したLEDブロック110は、直下型LEDバックライトモジュール101の中央付近にひとつ配置される。温度センサ111にはチップ型のサーミスタを用いる。温度センサ111は、直下型LEDバックライトモジュール10
1の温度を検出する。本実施例では、LEDブロック110の温度センサ111で検出される温度を、LEDブロックのLEDの動作環境温度(周囲温度)を代表する温度とし、後述するLED劣化補正処理において「LED温度」として参照する。ただし、温度センサ111は、所定数のLEDブロックからなるグループ毎に1つずつ設けても良い。その場合、直下型LEDバックライトモジュール101には複数の温度センサが配置される。温度センサが複数設けられる構成とした場合、あるLEDブロックの動作環境温度を、そのLEDブロックが属するグループに対応する温度センサにより検出される温度により代表させることができる。
図3は、直下型LEDバックライトモジュール101の構成を示すブロック図である。LEDブロック202はLEDドライバ201により点灯(発光)させられ、電流量制御およびPWM制御によって、LEDブロック202毎に独立に輝度調整可能である。電流量およびPWMによるデューティ比の変更は、マイコン210(発光制御手段)からの制御信号に基づいて行われる。電流量およびPWMによるデューティ比は、光源制御手段が光源ブロックの光源を発光させる際の指令値(又は発光量)に相当する。
縦4個×横4個のLEDブロック集合211にひとつずつ、当該グループに属するLEDブロックの輝度を検出する光センサ204を設ける。光センサ204にはLEDブロックの発光203のスペクトルをカバーする感度を持つフォトダイオードを用いる。或る1つのLEDブロックのみが発光した場合の当該LEDブロックの輝度は、そのLEDブロックの属するLEDブロック集合に対応する光センサ204による検出値と、当該LEDブロックと光センサ204との位置関係と、に基づき算出できる。光センサ204によって、LEDブロック202毎の輝度を検出することができるため、LEDブロック202毎の経年劣化による輝度低下を補正することが可能になる。
直下型LEDバックライトモジュール101全体では、縦4個×横4個のLEDブロック集合211が全40個設けられ、従って光センサ204も全40個設けられる。全40個の光センサ204からの検出値は、検出値を切り替えるためのマルチプレクサ205へ入力する。マイコン210によりマルチプレクサ205の切り替え制御を行うことで、40個の光センサ204のうちどの光センサ204からの検出値を後段の機能ブロックに出力するか選択することができる。
マルチプレクサ205で選択した検出値は、ローパスフィルタ206に入力される。LEDブロック202はPWM制御によって間欠的に点灯するため、光センサ204の検出値も間欠出力となる。これをローパスフィルタ206で積分して、平滑化された検出値として出力する。
ローパスフィルタ206で積分した検出値はA/Dコンバータ207へ入力される。A/Dコンバータ207は、入力される検出値をデジタル変換する。デジタル変換された検出値はマイコン210へ入力される。
マイコン210には不揮発メモリ208が接続される。不揮発メモリ208には、LED劣化補正処理の結果得られた補正パラメータ等が保持される。また、マイコン210には温度センサ209が接続される。温度センサ209は、LEDの温度をLED劣化補正処理期間に検出する。
以上のブロック図で示される構成を有する画像表示装置において、マイコン210は、直下型LEDバックライトモジュール101のLED劣化補正処理を行う。LED劣化補正処理では、マイコン210は、合計640個のLEDブロック202を順次ひとつずつ時分割で点灯する。ここで、LED劣化補正処理において、一のLEDブロック202の
みを発光させ、同時に複数のLEDブロック202を点灯しないのは、以下の理由による。すなわち、複数のLEDブロック202を発光させると、光センサが輝度検出対象のLEDブロック以外のLEDブロックの光を検出してしまい、補正に誤差が生じる可能性があるからである。
LED劣化補正処理では、マイコン210は、LEDドライバ201によりLEDブロック202を順次時分割点灯させ、光センサ204から出力された検出値を点灯させたLEDブロック202に応じてマルチプレクサ205で選択する。これにより、ローパスフィルタ206を通過して積分された検出値がA/Dコンバータ207でデジタル変換され、デジタル変換された検出値がマイコン210に入力される。マイコン210は、入力される検出値と、不揮発メモリ208に保持された目標検出値との比較に基づき、点灯させたLEDブロック202のLEDを発光させる際の指令値(電流値、PWMデューティ比等)を補正する補正パラメータを更新する。LEDを発光させる際の電流値、PWMデューティ比等の指令値が補正されることにより、LEDの発光量が補正される。マイコン210が、このようなLED劣化補正処理を、全てのLEDブロック202に対して順次時分割で実行することで、各LEDブロック202の経年劣化による輝度低下が補正され、画像表示装置の表示画面全体での輝度むらを抑制することができる。
LEDブロック202を順次時分割点灯する期間、温度センサ209はLED温度を検出する。LED劣化補正処理を行っていない通常動作時は、ローカルディミング制御が行われる場合であっても、多数のLEDブロックが点灯するため、LEDの廃熱によってLED温度が高くなる。
一方で、LED劣化補正処理の実行期間は、LEDブロック202を順次ひとつずつ時分割点灯するため、LEDからの廃熱が殆ど無くなり、通常動作時に温まっていたバックライト装置は温度低下していく。LED劣化補正処理期間にLED温度が変動すると、LEDの発光効率が変化してLED劣化補正処理による補正を精度良く行えない可能性がある。そこで、本実施例では、LEDブロック202を1つずつ順次点灯していくLED劣化補正処理期間の途中に、全てのLEDブロック202を一斉点灯する処理を挿入する。これにより、LEDの廃熱を一時的に増加させ、バックライト装置の温度低下を抑制する。本実施例では、このようにLED劣化補正処理の実行期間の途中に挿入する全LEDブロックの一斉点灯処理を、LED温度変動抑制処理と呼ぶ。なお、LED温度変動抑制処理では、必ずしも全てのLEDブロックを一斉点灯する必要はない。バックライト装置の温度低下を抑制し、各LEDブロックのLED劣化補正処理が実行される時のLEDの周囲温度の変動を抑制する効果を奏するのであれば、640個のうちの一部のLEDブロックを点灯するのでも良い。
直下型LEDバックライトモジュール101の合計640個のLEDブロック202には、それぞれLEDブロック番号N=nが割り振られている。nは1から640の整数である。図4は、マイコン210により実施されるLEDブロック番号N=nのLEDブロックのLED劣化補正処理の手順を示すフローチャートである。図4のフローチャートで表される処理が、本発明の補正処理に相当する。図4のフローチャートで表される処理を実行するマイコン210が、本発明における補正手段として機能している。
まず初めに、ステップS101では、マイコン210は、不揮発メモリ208に保持されたLEDブロック番号N=nの補正パラメータA(N=n)を読み出す。
次に、ステップS102では、マイコン210は、補正パラメータA(N=n)と直下型LEDバックライトモジュール101全体で一律に定める基準点灯デューティ比Bとの積から、LEDブロック番号N=nの点灯デューティ比C(N=n)を算出する。例えば
、マイコン210は、補正パラメータA(N=n)=1.031、基準点灯デューティ比B=60.425パーセントの積から、点灯デューティ比C(N=n)=62.298パーセントを算出する。
基準点灯デューティ比Bは、LEDのPWM制御における点灯時間割合の基準値を示し、表示画面全体としての表示輝度を決めるものである。補正パラメータA(N=n)は、LED劣化補正処理を実施することで更新される。LEDブロック202の輝度劣化が大きくなるほど、補正パラメータの値は大きい値に更新される。これにより、LEDブロック202の輝度劣化が大きくなるほど、算出される点灯デューティ比C(N=n)も大きくなるので、結果として、LEDブロック202の輝度が目標値に維持される。
次に、ステップS103では、マイコン210は、不揮発メモリ208に保持されたLEDブロック番号N=nの目標検出値D(N=n)を読み出す。目標検出値D(N=n)は、表示画面全体の輝度むらが抑制されるように全てのLEDブロックの輝度が調整された状態で、LEDブロック番号N=nのLEDブロックのみを点灯させた場合に、光センサ204で検出されるべき検出値である。
表示画面全体の輝度むらが抑制されるように全てのLEDブロックの輝度が調整された状態とは、LEDブロック間の輝度のばらつきが許容レベル以下になるように各LEDブロックの輝度がそれぞれ調整された状態である。標検出値D(N=n)は、本発明における、輝度検出手段により検出される光源ブロックの輝度値の目標値に相当する。目標検出値D(N=n)は工場の出荷調整時に決定され、光センサ204の受光感度のばらつきや、LEDブロック202と光センサ204の位置関係に応じた値となる。本実施例では光センサ204は複数(16個)のLEDブロックのグループ毎に設けられるので、目標検出値D(N=n)は、LEDブロック番号N=nのLEDブロックが属するグループに対応する光センサと当該LEDブロックとの位置関係に応じて定められる。
ステップS104では、目標検出値D(N=n)と、LEDブロック番号N=nのLEDブロックを点灯デューティ比C(N=n)で点灯させた際の光センサ204による検出値D’(N=n)と、の比に基づき、新しい補正パラメータA’(N=n)が算出される。例えば、目標検出値D(N=n)=1328、検出値D’(N=n)=1242の場合、マイコン210は、新しい補正パラメータA’(N=n)=1.069を算出する。経年劣化によりブロック番号N=nのLEDブロックのLEDの輝度が低下しているほど、実際の検出値D’(N=n)は目標検出値D(N=n)より小さくなるので、新しい補正パラメータA’(N=n)は大きい値が算出される。
次に、ステップS105で、マイコン210は、算出した新しい補正パラメータA’(N=n)により、不揮発メモリ208に保持する補正パラメータA(N=n)を更新する。以上でLEDブロック番号N=nのLEDブロックのLED劣化補正処理のフローが終了する。このLED劣化補正処理をLEDブロック番号1〜640のLEDブロックについて順次実行していくことになるが、本実施例のバックライト装置では、一又は複数のLED劣化補正処理を実行する毎に、LED温度変動抑制処理が挿入される。
図5は、直下型LEDバックライトモジュール101の合計640個のLEDブロック202に対するLED劣化補正処理を、LED温度変動抑制処理を挿入しながら順次実行する処理のフローチャートである。図5のフローチャートで表される処理が、本発明における温度変動抑制処理に相当する。図5のフローチャートで表される処理を実行するマイコン210が、本発明における温度変動抑制手段として機能している。
まず、ステップS201で、マイコン210は、温度センサ209により、LED劣化
補正処理開始時のLED温度T(最初にLED劣化補正処理が実行された後のLED温度。初期温度)を検出する。マイコン210は、ユーザが画像表示装置を使用した後の空き時間にバックグラウンドでLED劣化補正処理を行う。ユーザが画像表示装置を使用した後は、バックライト装置が十分に温度エージングされ温まっているので、バックライト装置の温度が安定した状況下でLED劣化補正処理を実行することができ、精度良く補正を行うことができる。
ステップS202では、マイコン210は、図4のフローチャートで示した通りに、LEDブロック番号N=nのLEDブロックのLED劣化補正処理を実施する。次に、マイコン210は、ステップS203でLEDブロック番号N=nのLEDブロックのLED劣化補正処理を実施した後のLED温度T(N=n)を検出する。LEDブロック番号N=nのLED劣化補正処理期間はLEDブロック番号N=nのLEDブロックのみが点灯しているため、廃熱が少なくなりLED温度は低下する。なお、複数のLEDブロックのグループ毎に温度センサを設けている場合、LED温度T(N=n)は、LEDブロック番号N=nのLEDブロックの属するグループに対応する温度センサによる検出値としてもよい。すなわち、直前に補正処理が実行されたLEDブロックの属するグループに対応する温度センサにより、LED温度を検出する。
ステップS204では、マイコン210は、LED温度T(N=n)がLED劣化補正処理開始時のLED温度Tよりも閾値a以上低くなっている(T(N=n)<T−a)か否かを判断する。閾値aは、全てのLEDブロックについてLED劣化補正処理を実施した直後における直下型LEDバックライトモジュールの輝度むらが所定の許容レベル以下になるようなLED劣化補正処理期間のLED温度変動幅に基づき定められる。
LED温度T(N=n)がLED劣化補正処理開始時のLED温度Tよりも閾値a以上低くなっていた場合、マイコン210は、ステップS205でLED温度変動抑制処理の点灯期間tを、点灯期間調整幅bだけ長くする。点灯期間調整幅bは、LED温度T(N=n)とLED劣化補正処理開始時のLED温度Tの差の大きさに応じて適宜変更するようにしても良い。点灯期間tは、本発明の温度変動抑制処理において温度変動抑制手段が複数の光源ブロックを発光させる際の所定期間に相当する。
ステップS206では、マイコン210は、LED温度T(N=n)がLED劣化補正処理開始時のLED温度Tよりも閾値a以上高くなっている(T(N=n)>T+a)か否かを判断する。LEDブロック番号N=n−1におけるLED温度変動抑制処理の点灯期間tが長いと、LED温度が必要以上に上昇する場合がある。また、環境温度の上昇によりLED温度がLED温度変動抑制処理により予期される温度よりも高い温度まで上昇する場合も考えられる。
LED温度T(N=n)がLED劣化補正処理開始時のLED温度Tよりも閾値以上高い場合は、マイコン210は、ステップS207でLED温度変動抑制処理の点灯期間tを、点灯期間調整幅bだけ短くする。なお、ここでは閾値を、上述した点灯期間調整幅bだけ長くする場合と同じ閾値aとする。点灯期間tを長くするか否かの判定と短くするか否かの判定とで、閾値を異ならせても良い。
ステップS208では、マイコン210は、LED温度変動抑制処理を、点灯期間t実行する。LED温度変動抑制処理における電流量を、通常点灯時の電流量よりも大きくすることで、短い点灯期間tでLED温度の変動(低下)を抑制できる。このように定められる電流量で点灯する場合のLEDブロックの輝度は、本発明の温度変動抑制処理において温度変動抑制手段が複数の光源ブロックを発光させる際の所定輝度に相当する。LED温度変動抑制処理において光源ブロックを発光させる際の所定輝度及び所定輝度を適当に
調整することで、LED温度の低下抑制効果を調節することができる。
ステップS209では、マイコン210は、n<640であれば全LEDブロックのLED劣化補正処理が済んでいない為、ステップS210でn=n+1と置き換えて次のLEDブロック202のLED劣化補正処理へ進む。n=640であれば、マイコン210は、全LEDブロックのLED劣化補正処理が終了する。
図6(A)は、図5のフローチャートに示すLED劣化補正処理を実施した場合の、経過時間と処理ステップ及びLED温度との関係の一例を示す図である。LEDブロック番号N=1のステップS202でLED劣化補正処理が行われた後のLED温度T(N=1
は、LED劣化補正処理開始時のLED温度Tから低下している。
ここで、LED温度T(N=1)は、LED劣化補正処理開始時のLED温度Tよりも閾値a以上低くなっていないので、ステップS208でLED温度変動抑制処理が点灯期間tの期間行われる。LEDブロック番号N=2のステップS202でLED劣化補正処理が行われた後のLED温度T(N=2)もLED劣化補正処理開始時のLED温度T
より閾値a以上低くなっていないのでステップS208でLED温度変動抑制処理が点灯期間tの期間行われる。
LEDブロック番号N=3のステップS202でLED劣化補正処理が行われた後のLED温度T(N=3)は、LED劣化補正処理開始時のLED温度Tより閾値a以上低
くなっている。従って、ステップS205でLED温度変動抑制処理がt+bに長くされ、ステップS208でLED温度変動抑制処理が点灯期間t+bの期間行われる。このLED温度変動抑制処理の結果、図6(A)に示すように、LED劣化補正処理期間のLED温度の変動が、初期温度Tから閾値a以内に収まるように調節されることになる。従って、LEDの発光効率の温度依存性に起因するLED劣化補正処理の精度低下を抑えることが可能になる。
なお、点灯期間調整幅bの大きさは任意に設定可能であり、例えば、初期値tの半分(t/2)、初期値tと等しい値などとしてもよい。
図5に示す処理では、1つのLEDブロックについてLED劣化補正処理を実行するたびにLED温度変動抑制処理が挿入されるが、複数のLEDブロックについてLED劣化補正処理を実行するたびにLED温度変動抑制処理を挿入しても良い。
すなわち、図5に示す処理ではLEDブロック番号N=nが1増えるたびにステップS208のLED温度変動抑制処理が実行されるが、LEDブロック番号N=nが所定数増えるたびにステップS208のLED温度変動抑制処理が実行されるようにしても良い。
図6(B)は、2個のLEDブロックについてLED劣化補正処理を実行するたびにLED温度変動抑制処理を挿入するようにした場合の、経過時間と処理ステップ及びLED温度との関係の一例を示す図である。図6(B)に示すように、1つのLEDブロックについてのLED劣化補正処理期間におけるLED温度の低下量が小さければ、2個或いはそれ以上のLEDブロックについてのLED劣化補正処理を連続して実行することもできる。
また、図5のフローチャートのステップS205では、点灯期間tを長くしているが、代わりに、或いは合わせて、LED温度変動抑制処理において発光させるLEDブロックの発光輝度を高くするようにしても良い。これによっても、LED温度を高くすることができる。また、ステップS207では、点灯時間tを短くしているが、代わりに、或いは
合わせて、LED温度変動抑制処理において発光させるLEDブロックの発光輝度を低くするようにしても良い。これによっても、LED温度を低くすることができる。
(実施例2)
実施例1では、LED劣化補正処理期間に挿入するLED温度変動抑制処理において、全てのLEDブロック202を一斉に点灯させる例を説明した。実施例2では、LED温度変動抑制処理による電力消費を低減するために、LED温度変動抑制処理において不要なLEDブロックの点灯を抑制する例を説明する。
以下、LED劣化補正処理を行うLEDブロック106の順序の一例と、各LEDブロック106のLED劣化補正処理後に実行されるLED温度変動抑制処理で点灯させる必要のないLEDブロック106の一例を示す。なお、特に言及しない点については、実施例1と同様である。
図7は、直下型LEDバックライトモジュール101を、縦方向に5個、横方向に7個の、合計35個のLEDブロック106に分割した場合のLEDブロック番号N=nの割り当てを示す模式図である。図7に示すように、直下型LEDバックライトモジュール101の最も外周側にあるLEDブロックから、より内周側(中央側)に位置するLEDブロック向かって、LEDブロック番号N=nを割り当てる。そして、実施例1と同様、マイコン210は、LED劣化補正処理を、このLEDブロック番号N=nの順に行う。温度センサを実装したLEDブロック110にはLEDブロック番号N=35を割り当て、LED劣化補正処理を最後に行う。
本実施例では、LED劣化補正処理が未実行のLEDブロックのいずれにも隣接しないLEDブロックの温度は、当該LED劣化補正処理が未実行のLEDブロックの温度変動に影響しないと考える。そこで、LED劣化補正処理が未実行のLEDブロックのいずれにも隣接しないLEDブロックの温度が初期温度Tから閾値a以上低下することを許容する。従って、或る時点でLED劣化補正処理が未実行のLEDブロックのいずれにも隣接しないLEDブロックは、その時点以降に行われるLED温度変動抑制処理において点灯させない。言い換えると、或る時点で、LED劣化補正処理が未実行のLEDブロック、およびLED劣化補正処理が未実行のLEDブロックに隣接するLEDブロックだけを、その時点以降に行われるLED温度変動抑制処理において点灯させる。このようにしても、その時点以降に行われるLED劣化補正処理の対象となるLEDブロックのLED温度の変動は、初期温度Tから閾値以内に抑えることができるので、LED劣化補正処理による補正の精度低下を十分に抑制できる。
なお、ここでは、あるLEDブロックと辺又は頂点を共有するLEDブロックを、そのLEDブロックに隣接するLEDブロックとする。LEDブロック番号N=1のLEDブロック106に隣接するLEDブロックは、LEDブロック番号N=2,20,21のLEDブロック106である。LEDブロック番号N=22のLEDブロック106に隣接するLEDブロックは、LEDブロック番号N=2,3,4,23,35,33,32,21のLEDブロック106である。
LEDブロック番号N=1から20までのLEDブロック106のそれぞれのLED劣化補正処理の実行後に行われるLED温度変動抑制処理においては、全てのLEDブロック106を点灯する。LEDブロック番号N=n(n=1〜20)のLEDブロックについては、そのLEDブロックのLED劣化補正処理の実行後の時点でLED劣化補正処理が未実行のLEDブロック(LEDブロック番号N=n+1〜35)のいずれかに隣接するからである。
図8は、LEDブロック番号N=21のLEDブロック106のLED劣化補正処理後に実行するLED温度変動抑制処理において、点灯させるLEDブロック106及び点灯させないLEDブロック106を示す図である。図8に示すように、LEDブロック番号N=21のLEDブロック106のLED劣化補正処理の実行後に行われるLED温度変動抑制処理では、LEDブロック番号N=1のLEDブロック106は点灯させない。
LEDブロック番号N=1のLEDブロックは、LEDブロック番号N=21のLEDブロック106のLED劣化補正処理が実行されて以降にLED劣化補正処理の対象となるLEDブロック(LEDブロック番号N=22以降のLEDブロック)には隣接しない。LEDブロック番号N=21のLEDブロック106のLED劣化補正処理の実行後は、LEDブロック番号N=1のLEDブロック106が隣接するLEDブロック106のLED劣化補正処理は行われない。よって、LEDブロック番号N=1のLEDブロック106が大きく温度変動したとしても、LEDブロック番号N=22以降のLEDブロックのLED劣化補正処理による補正の精度が低下することを抑制できる。LEDブロック番号N=1のLEDブロックを点灯させないことで、LED温度変動抑制処理を行うために必要な消費電力の削減が期待出来る。
同様に、それ以降LED劣化補正処理を行うLEDブロック106に隣接しないLEDブロック106は、LED温度変動抑制処理において点灯させない。言い換えると、未だLED劣化補正処理が実行されていないLEDブロック及びそれに隣接するLEDブロックを、LED温度変動抑制処理において点灯させる。
例えば、LEDブロック番号N=22のLEDブロック106のLED劣化補正処理後に実行するLED温度変動抑制処理においては、LEDブロック番号N=1,2を除いたLEDブロック106を点灯する。LEDブロック番号N=1,2のLEDブロック106は、LED劣化補正処理が未実行のLEDブロック(LEDブロック番号N=23〜35)のいずれにも隣接しないからである。同様に、LEDブロック番号N=23のLEDブロック106のLED劣化補正処理後に実行するLED温度変動抑制処理においては、LEDブロック番号N=1〜3を除いたLEDブロック106を点灯する。
図9は、LEDブロック番号N=34のLEDブロック106のLED劣化補正処理後に実行するLED温度変動抑制処理において点灯するLEDブロック106を示す模式図である。この場合、LED劣化補正処理が未実行のLEDブロックはLEDブロック番号N=35のLEDブロックのみであり、これに隣接しないLEDブロック106を除いた合計9個のLEDブロック106が点灯する。
本実施例によれば、LED温度変動抑制処理に関わる電力消費を抑制しつつ、LED劣化補正処理期間のLED温度の変動を抑制することができ、LEDの発光効率の温度依存性に起因するLED劣化補正処理の精度低下を抑制できる。
なお、本実施例では、或る時点でLED劣化補正処理が未実行のLEDブロックのいずれにも隣接しないLEDブロックは、その時点以降に行われるLED温度変動抑制処理において点灯させない例を挙げたが、これに限定されない。或る時点でLED劣化補正処理が実行済みのLEDブロックは、その時点以降に行われるLED温度変動抑制処理において点灯させないようにしてもよい。言い換えると、或る時点でLED劣化補正処理が未実行のLEDブロックだけを、その時点以降に行われるLED温度変動抑制処理において点灯させるようにしてもよい。この場合、例えばLEDブロック番号N=21のLEDブロック106のLED劣化補正処理後に実行するLED温度変動抑制処理において、つぎのように点灯制御が行われる。すなわち、LEDブロック番号N=1〜21のLEDブロック106は点灯させず、LEDブロック番号N=22〜35のLEDブロック106を点灯させるように制御が行われる。また、LEDブロック番号N=34のLEDブロック1
06のLED劣化補正処理後に実行するLED温度変動抑制処理において、次のように点灯制御が行われる。すなわち、LEDブロック番号N=1〜34のLEDブロック106は点灯させず、LEDブロック番号N=35のLEDブロック106だけを点灯させるように制御が行われる。
(実施例3)
実施例1では、一又は複数のLEDブロックのLED劣化補正処理を行うたびにLED温度変動抑制処理を実行する例を説明した。つまり、所定数のLEDブロックのLED劣化補正処理を行うたびにLED温度変動抑制処理を挿入した。
一方、本実施例では、一又は複数のLEDブロックのLED劣化補正処理を行うたびに、LED温度がLED劣化補正処理の開始時のLED温度から閾値以上低くなったか否かを判定し、判定結果に応じてLED温度変動抑制処理の実行要否を判定する。つまり、LED温度がLED劣化補正処理の開始時のLED温度より閾値以上低くならなければ、LED温度変動抑制処理は実行されないため、LED温度変動抑制処理の実行間隔は一定ではない。
図10は、本実施例のLED劣化補正処理を実行した場合の経過時間とLED温度及び処理ステップとの関係を示す図である。図10に示すように、LEDブロック番号N=1のLED劣化補正処理の実行後のLED温度T(N=1)はLED劣化補正処理の開始時のLED温度Tよりも閾値a以上低くなっていない。従って、マイコン210は、LED温度変動抑制処理を実行せずに、次のLEDブロック番号N=2のLEDブロックのLED劣化補正処理に進む(ステップS208の処理をスキップしてステップS210及びステップS202に進む)。
LEDブロック番号N=2のLED劣化補正処理の実行後のLED温度T(N=2)は、LED劣化補正処理の開始時のLED温度Tよりも閾値a以上低くなっている。従って、マイコン210は、LED温度変動抑制処理を実行した後に次のLEDブロック番号N=3のLED劣化補正処理に進む。また、LEDブロック番号N=3のLED劣化補正処理の実行後のLED温度T(N=3)は、LED劣化補正処理の開始時のLED温度Tよりも閾値a以上低くなっている。従って、マイコン210は、LED温度変動抑制処理を実行した後に次のLEDブロック番号N=4のLED劣化補正処理に進む。
このように、LEDブロックのLED劣化補正処理を実行するたびにLED温度変動抑制処理の実行要否を判定することにより、不要なLED温度変動抑制処理が実行されることを抑制でき、LED温度変動抑制処理の実行に起因する電力消費を抑制できる。
201 LEDドライバ、202 LEDブロック、204 光センサ、210 マイコン
そこで、本発明は、光源ブロックの輝度検出を実行している期間の温度変動を抑制することができるバックライト装置及びその制御方法、画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、複数の光源ブロックを有する光源装置であって、
記複数の光源ブロックを1つずつ発光させて、各光源ブロックの輝度値を検出する輝度検出手段と、
前記複数の光源ブロックのうちのある光源ブロックの輝度値を検出した後、次の検出対象の光源ブロックの輝度値を検出する前に、当該次の検出対象の光源ブロックを含む少なくとも1つ以上の光源ブロックを所定期間発光させる点灯処理を実行する制御手段と、
を有する光源装置である。
本発明は、複数の光源ブロックを有する光源装置の制御方法であって、
記複数の光源ブロックを1つずつ発光させて、各光源ブロックの輝度値を検出する輝度検出工程と、
前記複数の光源ブロックのうちのある光源ブロックの輝度値を検出した後、次の検出対象の光源ブロックの輝度値を検出する前に、当該次の検出対象の光源ブロックを含む少なくとも1つ以上の光源ブロックを所定期間発光させる点灯処理を実行する制御工程と、
を有する光源装置の制御方法である。
本発明によれば、光源ブロックの輝度検出を実行している期間の温度変動を抑制することができるバックライト装置及びその制御方法、画像表示装置を提供することができる。
縦4個×横4個のLEDブロック集合211にひとつずつ、当該グループに属するLEDブロックの輝度を検出する光センサ204を設ける。光センサ204にはLEDブロック203の発光スペクトルをカバーする感度を持つフォトダイオードを用いる。或る1つのLEDブロックのみが発光した場合の当該LEDブロックの輝度は、そのLEDブロックの属するLEDブロック集合に対応する光センサ204による検出値と、当該LEDブロックと光センサ204との位置関係と、に基づき算出できる。光センサ204によって、LEDブロック202毎の輝度を検出することができるため、LEDブロック202毎の経年劣化による輝度低下を補正することが可能になる。
マイコン210には不揮発メモリ208が接続される。不揮発メモリ208には、LED劣化補正処理の結果得られた補正パラメータ(補正値)等が保持される。また、マイコン210には温度センサ209が接続される。温度センサ209は、LEDの温度をLED劣化補正処理期間に検出する。
直下型LEDバックライトモジュール101の合計640個のLEDブロック202には、それぞれLEDブロック番号N=nが割り振られている。nは1から640の整数である。図4は、マイコン210により実施されるLEDブロック番号N=nのLEDブロックのLED劣化補正処理の手順を示すフローチャートである。図4のフローチャートで表される処理が、本発明の補正処理に相当する
表示画面全体の輝度むらが抑制されるように全てのLEDブロックの輝度が調整された状態とは、LEDブロック間の輝度のばらつきが許容レベル以下になるように各LEDブロックの輝度がそれぞれ調整された状態である。標検出値D(N=n)は、本発明における、輝度検出手段により検出される光源ブロックの輝度値の目標値に相当する。目標検出値D(N=n)は工場の出荷調整時に決定され、光センサ204の受光感度のばらつきや、LEDブロック202と光センサ204の位置関係に応じた値となる。本実施例では光センサ204は複数(16個)のLEDブロックのグループ毎に設けられるので、目標検出値D(N=n)は、LEDブロック番号N=nのLEDブロックが属するグループに対応する光センサと当該LEDブロックとの位置関係に応じて定められる。
図5は、直下型LEDバックライトモジュール101の合計640個のLEDブロック202に対するLED劣化補正処理を、LED温度変動抑制処理を挿入しながら順次実行する処理のフローチャートである。図5のフローチャートで表される処理が、本発明における点灯処理に相当する
まず、ステップS201で、マイコン210は、温度センサ209により、LED劣化補正処理開始時のLED温度T(最初にLED劣化補正処理が実行された後のLED温度。初期温度。本実施例では、初期温度を、温度変動抑制処理に係る所定期間を長くするか否かを判断する基準温度とする。)を検出する。マイコン210は、ユーザが画像表示装置を使用した後の空き時間にバックグラウンドでLED劣化補正処理を行う。ユーザが画像表示装置を使用した後は、バックライト装置が十分に温度エージングされ温まってい
るので、バックライト装置の温度が安定した状況下でLED劣化補正処理を実行することができ、精度良く補正を行うことができる。
LED温度T(N=n)がLED劣化補正処理開始時のLED温度Tよりも閾値a以上低くなっていた場合、マイコン210は、ステップS205でLED温度変動抑制処理の点灯期間tを、点灯期間調整幅bだけ長くする。点灯期間調整幅bは、LED温度T(N=n)とLED劣化補正処理開始時のLED温度Tの差の大きさに応じて適宜変更するようにしても良い。点灯期間tは、本発明の点灯処理において制御手段が複数の光源ブロックを発光させる際の所定期間に相当する。
ステップS208では、マイコン210は、LED温度変動抑制処理を、点灯期間t実行する。LED温度変動抑制処理における電流量を、通常点灯時の電流量よりも大きくすることで、短い点灯期間tでLED温度の変動(低下)を抑制できる。LED温度変動抑制処理において光源ブロックを発光させる際の所定輝度及び所定期間を適当に調整することで、LED温度の低下抑制効果を調節することができる。
また、図5のフローチャートのステップS205では、点灯期間tを長くしているが、代わりに、或いは合わせて、LED温度変動抑制処理において発光させるLEDブロックの発光輝度を高くするようにしても良い。これによっても、LED温度を高くすることができる。また、ステップS207では、点灯期間tを短くしているが、代わりに、或いは合わせて、LED温度変動抑制処理において発光させるLEDブロックの発光輝度を低くするようにしても良い。これによっても、LED温度を低くすることができる。

Claims (15)

  1. 複数の光源ブロックを有するバックライト装置であって、
    前記複数の光源ブロックのそれぞれの発光を制御する発光制御手段と、
    光源ブロックの輝度を検出するための輝度検出手段と、
    前記複数の光源ブロックのうち1つの光源ブロックを発光させて、前記輝度検出手段により検出される輝度値とその目標値との比較に基づき、当該光源ブロックの発光量を補正する補正処理を、前記複数の光源ブロックについて順次実行する補正手段と、
    前記補正手段が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に、次に実行される補正処理で発光する光源ブロックを含む複数の光源ブロックを所定期間、所定輝度で発光させる温度変動抑制処理を実行する温度変動抑制手段と、
    を有するバックライト装置。
  2. 前記目標値は、複数の光源ブロックの間の輝度のばらつきが許容レベル以下になるように、光源ブロックごとに定められる請求項1に記載のバックライト装置。
  3. 前記温度変動抑制手段は、前記温度変動抑制処理において、全ての光源ブロックを発光させる請求項1又は2に記載のバックライト装置。
  4. 前記温度変動抑制手段は、前記温度変動抑制処理において、前記補正手段が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に、前記補正処理が未実行の光源ブロックおよびそれに隣接するLEDブロックを所定期間、所定輝度で発光させる請求項1又は2に記載のバックライト装置。
  5. 光源ブロックの温度を検出する温度検出手段を有し、
    前記温度変動抑制手段は、前記補正手段が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に前記温度検出手段により光源ブロックの温度を検出し、当該検出した温度が、前記補正手段が最初の光源ブロックについて前記補正処理を実行した後に前記温度検出手段により検出される初期温度に対し閾値以上低い場合、前記所定期間を長くする請求項1から4のいずれか1項に記載のバックライト装置。
  6. 前記温度変動抑制手段は、前記補正手段が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に前記温度検出手段により光源ブロックの温度を検出し、当該検出した温度が、前記初期温度に対し閾値以上高い場合、前記所定期間を短くする請求項5に記載のバックライト装置。
  7. 光源ブロックの温度を検出する温度検出手段を有し、
    前記温度変動抑制手段は、前記補正手段が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に前記温度検出手段により光源ブロックの温度を検出し、当該検出した温度が、前記補正手段が最初の光源ブロックについて前記補正処理を実行した後に前記温度検出手段により検出される初期温度に対し閾値以上低い場合、前記所定輝度を高くする請求項1から4のいずれか1項に記載のバックライト装置。
  8. 前記温度変動抑制手段は、前記補正手段が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に前記温度検出手段により光源ブロックの温度を検出し、当該検出した温度が、前記初期温度に対し閾値以上高い場合、前記所定輝度を低くする請求項7に記載のバックライト装置。
  9. 光源ブロックの温度を検出する温度検出手段を有し、
    前記温度変動抑制手段は、前記補正手段が一の光源ブロックについて前記補正処理を実
    行する毎に前記温度検出手段により光源ブロックの温度を検出し、当該検出した温度が、前記補正手段が最初の光源ブロックについて前記補正処理を実行した後に前記温度検出手段により検出される初期温度に対し閾値以上低い場合、前記温度変動抑制処理を実行する請求項1から4のいずれか1項に記載のバックライト装置。
  10. 前記温度検出手段は、発光面の中央に位置する光源ブロックの温度を検出する請求項5から9のいずれか1項に記載のバックライト装置。
  11. 前記温度検出手段は、複数の光源ブロックのグループ毎に設けられる温度センサを含み、
    前記温度変動抑制手段は、直前に補正処理が実行された光源ブロックの属するグループに対応する温度センサにより、光源ブロックの温度の検出を行う請求項5から9のいずれか1項に記載のバックライト装置。
  12. 前記輝度検出手段は、複数の光源ブロックのグループ毎に設けられる光センサを含み、
    前記補正手段が用いる、前記輝度検出手段により検出される光源ブロックの輝度値の目標値は、当該光源ブロックと当該光源ブロックが属するグループに対応する光センサとの位置関係に応じて定められる請求項1から11のいずれか1項に記載のバックライト装置。
  13. 前記温度変動抑制手段は、発光面の最も外周側に位置する光源ブロックから補正処理の実行を開始し、より内周側に位置する光源ブロックに対し、順次、補正処理を実行する請求項1から12のいずれか1項に記載のバックライト装置。
  14. 請求項1から請求項13のいずれか1項に記載のバックライト装置と、液晶パネルと、を有する画像表示装置。
  15. 複数の光源ブロックを有するバックライト装置の制御方法であって、
    複数の光源ブロックのぞれぞれの発光を制御する発光制御工程と、
    光源ブロックの輝度を検出する輝度検出工程と、
    前記複数の光源ブロックのうち1つの光源ブロックを発光させて、前記輝度検出工程により検出される輝度値とその目標値との比較に基づき、当該光源ブロックの発光量を補正する補正処理を、前記複数の光源ブロックについて順次実行する補正工程と、
    前記補正工程が一又は複数の光源ブロックについて前記補正処理を実行する毎に、次に実行される補正処理で発光する光源ブロックを含む複数の光源ブロックを所定期間、所定輝度で発光させる温度変動抑制処理を実行する温度変動抑制工程と、
    を有するバックライト装置の制御方法。
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