JP2013161059A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、ＬＥＤ及び周辺回路の寿命低下及び熱破壊を防止する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、１フレーム分の映像の平均輝度が予め設定した閾値以下であり、輝度分布から一定値以上の高階調信号が映像信号に含まれていると判断され、且つ、検出したＬＥＤのデューティ比が、一定時間、予め設定した閾値を超えたとき、バックライト９に供給している電力を下げるバックライト駆動部８を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライト光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置のバックライト光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた製品が開発、発売されている。

一般に、ＬＥＤはＣＣＦＬ（冷陰極管）と比較して応答速度が高速であるため、点灯や消灯といった光の明滅や明るさ調整が容易であるという利点がある。

一方で、ＬＥＤは熱に弱いことが知られており、適切な放熱対策を実施しないと発光効率や寿命の低下を招く場合がある。

また、ＬＥＤの駆動においてもＦＥＴ（Field Effect Transistor）が高速でＯＮ、ＯＦＦのスイッチングを行なうことによるロス分が熱となってしまう。

このように、熱に弱いＬＥＤをバックライトとして用いる場合には、熱設計が非常に重要となっている。

例えば特許文献１には、ＬＥＤ発光回路とは独立したセンサを備え、センサが検出するＬＥＤ発光構造体の温度に応じてＬＥＤ発光構造体に供給する電流を制御することで温度制御を行うＬＥＤシステムが開示されている。

特開２０１１−１１４２４９号公報（２０１１年６月９日公開）

ところで、最近の液晶表示装置では、画面を複数のエリアに分割して、エリア内の入力画像に基づき、当該エリアに対応したバックライト光源の輝度を制御するエリアアクティブ駆動方式が採用されている。

上記エリアアクティブ駆動方式では、点灯や消灯といった光の明滅や明るさ調整が容易であるＬＥＤがバックライト光源として好適に用いられる。

しかしながら、ＬＥＤを用いてエリアアクティブ駆動を行う場合、入力される映像信号によっては１点に電力が集中してしまいＬＥＤや半導体素子の温度が上昇し、ＬＥＤや半導体素子の寿命低下や破壊を招く恐れがある。

例えば、上述した特許文献１に開示されているように、ＬＥＤ発光回路とは独立したセンサを備え、センサが検出するＬＥＤ発光構造体の温度に応じてＬＥＤ発光構造体に供給する電流を制御することで、ＬＥＤ温度上昇による、ＬＥＤおよび周辺回路の寿命低下および熱破壊を防止することが可能となるが、ＬＥＤ発光回路とは独立したセンサを設ける必要があるので、表示装置全体が複雑化してしまうという問題が生じる。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、ＬＥＤの温度上昇による、ＬＥＤおよび周辺回路の寿命低下および熱破壊を防止することのできる液晶表示装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、
入力された映像信号を表示する液晶パネルと、
上記液晶パネルの表示画面に対応するように二次元配置された複数のＬＥＤからなり、当該液晶パネルを背面から光照射するバックライトと、
上記映像信号から、１フレーム分の画像の平均輝度と輝度分布とを算出する映像処理部と、
上記映像処理部によって算出された１フレーム分の画像の平均輝度と輝度分布とから、上記液晶パネルに供給する表示用データと、上記バックライトに供給するバックライト制御用データとを生成する表示制御部と、
上記バックライト制御用データに基づいて、上記バックライトを構成している各ＬＥＤをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により点灯駆動すると共に、上記バックライトを構成している複数のＬＥＤのうち、予め設定したパターン上に配置されたＬＥＤのデューティ比を検出し、検出したＬＥＤのデューティ比に応じて、上記バックライトに供給される電力を制御するバックライト駆動部とを備え、
上記表示制御部は、
上記平均輝度が予め設定した閾値以下であり、上記輝度分布から一定値以上の高階調信号が映像信号に含まれていると判断した場合、この判断結果を上記バックライト駆動部に出力し、
上記バックライト駆動部は、
上記表示制御部から上記判断結果を受け付けた後、
検出したＬＥＤのデューティ比が、一定時間、予め設定した閾値を超えたとき、上記バックライトに供給している電力を下げるように制御することを特徴としている。

上記構成によれば、１フレーム分の画像の平均輝度が予め設定した閾値以下であり、当該１フレーム分の画像の輝度分布から、一定値以上の高階調信号が映像信号に含まれていると判断し、且つ、バックライト駆動部から得られたＬＥＤのデューティ比が、一定時間、予め設定した閾値を超えたとき、上記バックライトに供給している電力を下げるようにしていることで、ＬＥＤの温度上昇を適切に抑制することが可能となる。

つまり、１フレーム分の画像の平均輝度が予め設定した閾値以下であり、当該１フレーム分の画像の輝度分布から、一定値以上の高階調信号が映像信号に含まれている場合とは、画面上の所定の領域に電力が集中されることが予想される。このような場合には、電力が集中されると予想される画面上の領域に対応するＬＥＤが高温になる虞がある。

そこで、電力が集中されると予想される画面上の領域に対応するＬＥＤのデューティ比を監視して、ＬＥＤのデューティ比が、一定時間、予め設定した閾値を超えたと判断したとき、バックライトに供給している電力を下げることで、ＬＥＤが必要以上に高温になるのを避けることができる。

しかも、ＬＥＤのデューティ比を監視して、ＬＥＤの温度上昇を検出するようになっているので、温度検出のためのセンサを設ける場合よりも簡易な構成で、ＬＥＤが必要以上に高温になるのを避けるための構成を実現できる。

従って、上記構成の液晶表示装置によれば、バックライトを構成しているＬＥＤの温度上昇を簡易な構成で検出することを可能として、且つ、当該ＬＥＤの温度上昇による、ＬＥＤおよび周辺回路の寿命低下および熱破壊を防止することを可能としている。

上記構成は、特に、所定の領域に対応するＬＥＤへの電力を集中させて、コントラストを向上させる技術に好適に用いられる。

上記バックライトの温度を測定するサーミスタをさらに備え、
上記表示制御部は、
上記サーミスタによる測定値が所定の値以上になったとき、上記バックライト駆動部に対して、上記バックライトに供給している電力を下げるように指示することを特徴としている。

上記の構成によれば、サーミスタによって直接バックライトの温度上昇を監視することができるので、バックライトにおける異常な温度上昇を無くすことができる。特に、外部環境の温度が急に上昇した場合、ＬＥＤのデューティ比を監視するだけでは、直ぐにバックライトに供給される電力を下げるようにすることができないが、サーミスタを用いて直接温度の監視をしていれば、直ぐにバックライトに供給される電力を下げるようにすることができる。

上記表示制御部は、
上記バックライトに供給される電力が所定値以上であれば、上記サーミスタによる測定値が所定の値以上になったとき、上記バックライト駆動部に対して、上記バックライトに供給している電力を下げるサーミスタリード制御と、ＬＥＤのデューティ比が、一定時間、予め設定した閾値を超えたとき、上記バックライトに供給している電力を下げるデューティ制御とを同時に実行し、
上記バックライトに供給される電力が所定値よりも少なければ、上記デューティ制御のみを実行するようにするのが好ましい。

上記の構成によれば、バックライトに電力が集中しそうな場合に、サーミスタリード制御とデューティ制御とを同時に実行することで、より確実にバックライトが高温になるのを避けることができる。

しかも、電力が集中しそうでない場合には、デューティ制御のみを実行するようにしているので、制御で消費する電力を節約することができる。

上記バックライト駆動部は、
上記バックライトのＬＥＤを全点灯したときの駆動電力の総量を上限とし、各領域で点灯するＬＥＤの駆動電力の総量が、上記の全点灯時の駆動電力の総量を超えない範囲でＬＥＤの発光輝度を一定倍率で増加させることが好ましい。

このように、バックライトのＬＥＤを全点灯したときの駆動電力の総量を上限とし、各領域で点灯するＬＥＤの駆動電力の総量が、上記の全点灯時の駆動電力の総量を超えない範囲でＬＥＤの発光輝度を一定倍率で増加させること、すなわちハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）方式を採用した場合、通常であれば、特定の部分のＬＥＤに電力が集中しやすくなり、その部分での温度が上昇しやすくなるが、上記のように、温度制御を行なうことで、電力が集中しそうな場合であっても、バックライトに供給している電力を下げることで、ＬＥＤが必要以上に高温になるのを避けることができる。

本発明の液晶表示装置は、入力された映像信号を表示する液晶パネルと、上記液晶パネルの表示画面に対応するように二次元配置された複数のＬＥＤからなり、当該液晶パネルを背面から光照射するバックライトと、上記映像信号から、１フレーム分の画像の平均輝度と輝度分布とを算出する映像処理部と、上記映像処理部によって算出された１フレーム分の画像の平均輝度と輝度分布とから、上記液晶パネルに供給する表示用データと、上記バックライトに供給するバックライト制御用データとを生成する表示制御部と、上記バックライト制御用データに基づいて、上記バックライトを構成している各ＬＥＤをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により点灯駆動すると共に、上記バックライトを構成している複数のＬＥＤのうち、予め設定したパターン上に配置されたＬＥＤのデューティ比を検出し、検出したＬＥＤのデューティ比に応じて、上記バックライトに供給される電力を制御するバックライト駆動部とを備え、上記表示制御部は、上記平均輝度が予め設定した閾値以下であり、上記輝度分布から一定値以上の高階調信号が映像信号に含まれていると判断した場合、この判断結果を上記バックライト駆動部に出力し、上記バックライト駆動部は、上記表示制御部から上記判断結果を受け付けた後、検出したＬＥＤのデューティ比が、一定時間、予め設定した閾値を超えたとき、上記バックライトに供給している電力を下げるように制御することで、バックライトを構成しているＬＥＤの温度上昇を簡易な構成で検出することを可能として、且つ、当該ＬＥＤの温度上昇による、ＬＥＤおよび周辺回路の寿命低下および熱破壊を防止することが可能な液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成ブロック図である。 図１に示す液晶表示装置に備えられたバックライト駆動部およびバックライトの概略構成ブロック図である。 図１に示す液晶表示装置における入力映像の一例を示す図である。 図１に示す液晶表示装置におけるバックライトのＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み取りエリアの一例を示す図である。 輝度とＡＰＬとの関係を示すグラフである。 輝度分布を示す図である。 図１に示す液晶表示装置におけるＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成ブロック図である。 図８に示す液晶表示装置におけるバックライトのＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み取りエリアとサーミスタ配置の一例を示す図である。 図８に示す液晶表示装置におけるサーミスタリード制御の処理の流れを示すフローチャートである。 ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御とサーミスタリード制御とを同時に行なった場合の温度制御処理の流れを示すフローチャートである。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。

＜液晶表示装置＞
本実施の形態では、入力される映像信号に基づきバックライトの輝度を制御する液晶表示装置、特に画面を複数のエリアに分割し、エリア内の入力信号によりバックライトの輝度を制御し駆動する液晶表示装置に、本発明を適用した例について説明する。

図１は、本実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成ブロック図である。

上記液晶表示装置は、図１に示すように、アンテナ１、チューナー２、映像処理部３、表示制御部４、エリアアクティブ制御部５、液晶駆動部６、液晶パネル７、バックライト駆動部８、バックライト９を備えている。

上記液晶パネル７は、（ｍ×ｎ）個の画素が二次元配置されている。画素には、赤色光を透過するＲ表示素子、緑色光を透過するＧ表示素子、および、青色光を透過するＢ表示素子が含まれる。Ｒ表示素子、Ｇ表示素子およびＢ表示素子は、行方向に並べて配置され、３個で１個の画素を形成する。なお、上記液晶パネル７は３色の例として挙げたが、４色あるいはそれ以上の色数であってもよい。

また、液晶パネル７の表示画面は、複数個、例えば（ｉ×ｊ）個のエリアに分割されている。

上記液晶駆動部６は、液晶パネル７の駆動回路である。液晶駆動部６は、エリアアクティブ制御部５から出力された液晶パネル７の駆動に用いる表示用データ（以下、液晶データと称する）に基づき、液晶パネル７に対して表示素子の光透過率を制御する信号（電圧信号）を出力する。液晶駆動部６から出力された電圧は表示素子内の画素電極（図示せず）に書き込まれ、表示素子の光透過率は画素電極に書き込まれた電圧に応じて変化する。

上記バックライト９は、液晶パネル７の背面側に設けられ、液晶パネル７の背面にバックライト光を照射する。ここで、バックライト９は、光源として、二次元状に配置されたＬＥＤを用いており、各ＬＥＤは、複数に分割された画面に対応するように、所定数個で一組になってＬＥＤユニットを形成している。

上記バックライト駆動部８は、バックライト９を構成している各ＬＥＤをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により点灯駆動する駆動回路である。バックライト駆動部８は、エリアアクティブ制御部５から出力されたバックライト９の駆動に用いるバックライト制御用データ（以下、ＬＥＤデータと称する）に基づき、バックライト９に対して各ＬＥＤの輝度を制御する信号（ＳＰＩ(シリアル・ペリフェラル・インターフェイス)信号）を出力する。

また、上記バックライト駆動部８は、ＰＷＭ制御により駆動している各ＬＥＤのうち、予め設定した任意のパターンに配置されているＬＥＤのデューティ比（以下、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹと称する）を検出し、検出したＬＥＤ＿ＤＵＴＹに応じて、バックライト９に供給する電力を制御している。このバックライト９の電力制御についての詳細は後述する。

ここで、上述したように、液晶表示装置の画面は、複数個、例えば（ｉ×ｊ）個のエリアに分割され、１個のエリアには１個のＬＥＤユニットが対応づけられる。

上記エリアアクティブ制御部５は、（ｉ×ｊ）個のエリアのそれぞれについて、エリア内の画像に基づき、当該エリアに対応したＬＥＤの輝度を求める。エリアアクティブ制御部５は、バックライト９に含まれるすべてのＬＥＤの輝度を求め、求めたＬＥＤ輝度を表すＬＥＤデータを上記バックライト駆動部８に対して出力する。

また、上記エリアアクティブ制御部５は、表示制御部４によって生成された入力画像に基づき、液晶パネル７に含まれるすべての表示素子の光透過率を求め、求めた光透過率を表す液晶データを液晶駆動部６に対して出力する。

上記エリアアクティブ制御部５に入力される入力画像は、表示制御部４で生成される。

上記表示制御部４は、前段の映像処理部３によって算出された映像信号の１フレーム分の画像の平均輝度（ＡＰＬ）および輝度分布とから上記入力画像を生成する。

上記映像処理部３は、上記アンテナ１で受信された電波から上記チューナー２によって抽出された映像信号を１フレーム分の画像の平均輝度（ＡＰＬ）と輝度分布を算出する。

＜バックライト駆動部＞
上記構成の液晶表示装置におけるバックライト駆動部８について詳細に説明する。

図２は、バックライト駆動部８の概略構成ブロック図である。

バックライト駆動部８は、図２に示すように、マイコン８１とドライバＩＣ８２とを含み、上記マイコン８１により、エリアアクティブ制御部５から得られたＬＥＤデータを基にして点灯させるバックライト９のＬＥＤエリア部と接続しているドライバＩＣ８２をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により駆動する。

つまり、バックライト駆動部８は、バックライト９を構成している各ＬＥＤのデューティ比（ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ）を入力映像信号に応じて制御している。

ここで、図３は、液晶パネル７において、画面中央部７１が他の領域よりも明るい映像信号を表示している例を示している。

図４は、バックライト９におけるＬＥＤユニット９２内に設定されたＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み込みエリア９３の一例を示す図である。このＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み込みエリア９３は、ＬＥＤユニット９２において予め設定された位置に配置されたＬＥＤで構成されている。

図３に示すように、液晶パネル７の画面中央部７１が他の部分よりも明るい映像信号が入力されている場合、上記映像処理部３によって求めたＡＰＬや輝度分布から画面上の画面中央部７１に対応するＬＥＤに電力が集中するように、バックライト９が駆動制御される。この場合、図４に示すバックライト９の中央部９１に配置されるＬＥＤに電力が集中するようにバックライト９が駆動制御される。

上記バックライト駆動部８の動作の詳細について以下に説明する。

＜バックライト駆動部の動作＞
以下に、バックライト駆動部８の動作例を説明する。

バックライト駆動部８は、エリアアクティブ制御部５から供給されるバックライト用データに対して電力リミッタ制御を行い、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹを決定する。

つまり、バックライト駆動部８は、図５に示すように、ＡＰＬと電力リミッタ制御により電力が一定になるよう制御するためＡＰＬが大きくなるほど１箇所に集中できる電力が小さくなる。

上記のような制御では、例えば図３に示す画像（例えば８ｂｉｔ階調で２５５、ＡＰＬで２５％）が入力された場合、画面中央部７１のみ電力が集中し、図４に示すバックライト９にける画面中央部９１のＬＥＤや駆動回路部の温度が上昇してしまう。

これを回避するため、電力リミッタのリミット値を示す閾値（任意に設定可能：本実施の形態では、閾値を３５％とする）以下のＡＰＬ（例えば３０％）で且つ図６に示す入力階調の輝度分布から一定値以上の高階調信号が入力されていると認められた場合（例えば１０ｂｉｔ階調で８００以上）に、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの監視を始める条件とする。もし上記の閾値以上のＡＰＬを持つ映像信号が入力された場合、電力を一定にする制御が働き、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹは制限されるため監視を行う必要はない。

上記のある閾値（任意に設定可能）以下のＡＰＬ（例えば３０％）で且つ図６に示す入力階調の輝度分布から高階調信号が入力されていることを判断するのは、表示制御部４であり、判断した結果をバックライト駆動部８に出力するようになっている。つまり、表示制御部４は、表示映像において、電力が集中する可能性があると判断した場合に、その判断結果をバックライト駆動部８に出力するようになっている。

そして、上記バックライト駆動部８は、上記表示制御部４から上記判断結果を受け付けた後、検出したＬＥＤのデューティ比（監視しているＬＥＤ＿ＤＵＴＹ）が、一定時間、予め設定した閾値を超えたとき、上記バックライト９に供給している電力を下げるように制御している。

＜ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの監視＞
上記バックライト駆動部８におけるＬＥＤ＿ＤＵＴＹの監視について説明する。

バックライト駆動部８は、電力が集中する可能性があると判断された画像に対してＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み込みエリア９３内のドライバＩＣ８２のＬＥＤ＿ＤＵＴＹをマイコン８１により監視する。上記ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み込みエリア９３は、画面の分割されたエリアに対して３０％（上記で決定したＡＰＬ）以上の面積を確保すれば任意の映像に対して対応可能である。そして、ある一定期間（任意に設定可能）ＬＥＤのＯＮ_ＤＵＴＹが閾値（任意に設定可能）を越えていた場合に電力を下げるようドライバＩＣ８２を制御する。

これにより、常時温度を監視する場合と比較して負荷が少なく効率的に制御を行うことが可能であり、且つ温度センサが不要であることから安価にシステムを構成することが可能である。

＜ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御（ＬＥＤデューティ制御）＞
次に、上記構成の液晶表示装置におけるＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御について、図７に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。なお、図７に示すフローチャートに記載の各パラメータについては、表１に示す。

表１において、areaidは、ＬＥＤエリアブロックアドレスを示す。すなわち、液晶パネル７の各エリアに対応するバックライト９におけるＬＥＤエリアのアドレス（配置位置）を示す。

rdutyは、上記areaidで指定したエリアのＬＥＤ＿ＤＵＴＹを読み込んだ値を示す。

sduty[i]は、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの温度閾値を示す。

areast[i]は、ＬＥＤエリアのsdutyを越えた累積数を示し、iは、読み込むエリア番号を示す。

ust[i]は、areast[i]の上限値を示す。iは、読み込むエリア番号を示す。

lst[i]は、areast[i]の下限値を示す。iは、読み込むエリア番号を示す。

GSPointは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの上限値を示す。

mindutyは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの下限値を示す。

cdutyは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの変化量を示す。

ctimeは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹのリード間隔（秒）を示す。

まず、図７に示すように、areaidの書込みが行なわれる（ステップＳ１１）。ここでは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み込みエリア９３のアドレスから、バックライト９のＬＥＤエリアブロックアドレスがマイコン８１に書き込まれる。

続いて、rdutyの読込みが行なわれる（ステップＳ１２）。ここでは、ステップＳ１１において書き込まれたareaidで指定したエリアのＬＥＤ＿ＤＵＴＹの読込みが行なわれる。

次いで、rdutyがsduty[i]を越えたか否かを判断する（ステップＳ１３）。ここでは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み込みエリア９３のＤＵＴＹ値（rduty）がエリア毎に設定された閾値（sduty：任意に設定可能）を越えているか判断する。

ステップＳ１３において、rdutyが１箇所でもsduty値を超えていた場合、累積回数（areast）をインクリメントする（ステップＳ１４）。一方、rdutyがsdutyを下回った場合にはareastをデクリメントする（ステップＳ１５）。

その後、全エリア（area）の読込みが完了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。ここで、全エリア（area）の読込みが完了したと判断されるまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１５までの処理が繰り返され、全エリア（area）の読込みが完了したと判断されれば、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７では、areastには各エリアに対して上限値（ust：任意に設定可能）と下限値（lst：任意に設定可能）が設定され、areastがust以上であるか否かを判断する。

ここで、areastがust以上となった場合、ステップＳ１８に移行し、GSPoint（ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの上限値）を減少させる。具体的には、GSPointから予め設定した変換量（cduty）分引いた値を、新しいGSPointとして、ステップＳ２１に移行する。

一方、ステップＳ１８において、areastがustに一致していないと判断されれば、ステップＳ１９に移行し、areastがlstよりも小さいか否かを判断する。

ここで、areastが全箇所でlstを下回った場合、ステップＳ２０に移行し、GSPoint（ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの上限値）を増加させる。具体的には、GSPointから予め設定した変換量（cduty）分加えた値を、新しいGSPointとして、ステップＳ２１に移行する。

一方、ステップＳ１９において、areastが１箇所でもlstを下回らなければ、ステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２１では、ドライバＩＣ８２による次のＬＥＤ＿ＤＵＴＹ読み取りまでの間待って、再びステップＳ１１〜ステップＳ２０までの処理を行う。このようにして、上記の処理を繰り返す。

上記の処理は、バックライト駆動部８において行われる。

＜電力低減処理＞
ここで、バックライト駆動部８は、図７に示す処理のステップＳ１８から出力されるＬＥＤ＿ＤＵＴＹ、すなわち上限値が減算されたＬＥＤ＿ＤＵＴＹがドライバＩＣ８２に入力されると、バックライト９に供給する電力を低減するように制御する。

これにより、常時温度を監視する場合と比較して負荷が少なく効率的に制御を行うことが可能である。このように、ＬＥＤの温度上昇を動的に制御することにより、ＬＥＤの発光効率や寿命の低下を抑えることができる。

また、ＬＥＤ駆動回路（バックライト駆動部８）における半導体デバイス（ドライバＩＣ８２等）の温度上昇も低減させることが可能となる。

しかも、温度センサが必要ないので、液晶表示装置を安価に構築することが可能となる。

本実施の形態１では、上述のように、温度センサの替わりに、バックライト９のＬＥＤ＿ＤＵＴＹを読み取ることで、ＬＥＤの温度上昇を検出していたが、下記の実施の形態２では、実施の形態１の構成に加えて、温度センサとしてサーミスタをバックライト９に配置して温度を監視する液晶表示装置について説明する。

〔実施の形態２〕
＜液晶表示装置＞
図８は、本実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成ブロック図である。

図８に示す液晶表示装置は、前記実施の形態１の図１に示す液晶表示装置に、サーミスタ１０を追加した構成となっている。従って、サーミスタ１０およびサーミスタ１０に関連する部材を除く他の部材についての詳細な説明は省略する。

なお、上記サーミスタ１０による検出値は、表示制御部４に送られる。つまり、本実施の形態２に係る液晶表示装置では、表示制御部４がサーミスタ１０の温度データを用いてバックライト９の電力制御を行なうようになっている。

＜サーミスタ搭載例＞
図９は、サーミスタ１０の配置例を示す図である。

図９では、上記サーミスタ１０がバックライト９の中央部付近の４隅に配置されている例を示している。なお、サーミスタ１０の配置位置については特に限定されるものではない。

＜サーミスタリード制御＞
上記構成の液晶表示装置におけるサーミスタリード制御について、図１０に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。なお、図１０に示すフローチャートに記載の各パラメータについては、上述した表１と、下記の表２に示す。

表２において、temp[i]は、マイコンのサーミスタ読み値を示す。ここでは、Ａ／Ｄ変換後の任意の数の温度データを示す。

ulimitは、温度上限値を示す。

llimitは、温度下限値を示す。

GSPointは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの上限値を示す。

mindutyは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの下限値を示す。

cdutyは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの変化量を示す。

ctimeは、サーミスタ値リード間隔（秒）を示す。

まず、全temp読み込みが行なわれる（ステップＳ３１）。ここでは、図９に示すように、表示制御部４は、バックライト９上の４箇所に配置されたサーミスタ１０からＡ/Ｄ変換後のデータを読み込む。

次に、temp[i]がulimitを超えているか否かを判断する（ステップＳ３２）。ここでは、上記サーミスタ読み値（すなわち、Ａ/Ｄ変換後の４箇所のサーミスタ１０の温度データ：測定値）を示すtemp[i]が、一つでも、温度上昇値を示すulimitを超えているか否かを判断する。

ステップＳ３２において、temp[i]が１箇所でも温度上限値（ulimit：任意に設定可能）を超えていた場合、ステップＳ３３に移行して、GSPoint（ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの上限値）を減少させる。具体的には、GSPointから予め設定した変換量（cduty）分引いた値を、新しいGSPointとして、ステップＳ３６に移行する。

一方、ステップＳ３２において、temp[i]が全ての箇所で温度上限値（ulimit：任意に設定可能）よりも低ければ、ステップＳ３４に移行して、temp[i]が温度下限値（llimit：任意に設定可能）を全箇所で下回ったか否かを判断する。

ここで、temp[i]が全箇所でllimitを下回った場合、ステップＳ３５に移行し、GSPoint（ＬＥＤ＿ＤＵＴＹの上限値）を増加させる。具体的には、GSPointから予め設定した変換量（cduty）分加えた値を、新しいGSPointとして、ステップＳ３６に移行する。

一方、ステップＳ３４において、temp[i]が１箇所でもllimitを下回らなければ、ステップＳ３６に移行する。

ステップＳ３６では、表示制御部４による次のサーミスタ１０の値の読み取りまでの間待って、再びステップＳ３１〜ステップＳ３５までの処理を行う。このようにして、上記の処理を繰り返す。

なお、本実施の形態では、表示制御部４は、上記のサーミスタ１０の値に応じて、バックライト９の電力を制御するようになっている。

＜電力低減処理＞
ここで、表示制御部４は、図９に示す処理のステップＳ３３から出力されるＬＥＤ＿ＤＵＴＹ、すなわち上限値が減算されたＬＥＤ＿ＤＵＴＹが入力されると、バックライト９に供給する電力を低減するように制御する。

尚、サーミスタリードによる温度制御は基本的に外部の環境が高温且つバックライトの輝度が高い場合に動作する。つまり、サーミスタリード制御は、外部環境の温度が所定の温度以上で且つバックライトの輝度が所定の値以上である場合に実行される。

従って、本実施の形態に係る液晶表示装置において、外部環境の温度と、バックライトの輝度とをモニタリングすることにより、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御とサーミスタリード制御との何れかを実行するようにしてもよい。

〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態に係る液晶表示装置の構成は、前記実施の形態２の図８に示す液晶表示装置と同じ構成とする。従って、説明の便宜上、前記実施の形態２にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、基本となる液晶表示装置は、前記実施の形態１の図１に示す液晶表示装置と同じであるので、これらの部材の詳細な説明も省略する。

＜同時制御＞・・・・図１１
本実施の形態では、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御とサーミスタリード制御とを同時に行なう場合の例について説明する。ここでは、基本的にバックライトの電力が集中しそうなときにサーミスタリード制御とＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御を同時に開始するものとする。なお、バックライトの電力が集中しそうなときとは、平均輝度値（ＡＰＬ）の値が低いときである。これは、ＡＰＬの値が低ければ、バックライトの電力が１箇所に集中する可能性が高くなるためである。

ここでは、バックライト駆動部８に供給される電力が所定値以上になる場合を、電力が集中しそうなときと考える。

図１１は、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御とサーミスタリード制御とを同時に行なう場合の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、電力が所定値（ＡＰＬ）以上であるか否かを判断する（ステップＳ５１）。ここでは、上述のように、バックライト駆動部８に供給される電力が所定値以上であるか否かを判断する。そして、電力が所定値以上であれば、電力が集中していると判断し、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御とサーミスタリード制御とを同時に行なう（ステップＳ５２）。

その後、ＧＳＰｏｉｎｔ変更を行なう（ステップＳ５４）。ここでは、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御とサーミスタリード制御のうちＧＳＰｏｉｎｔを減少させる制御を優先させる。そして、ステップＳ５５に移行して、表示制御部４による次のサーミスタ１０の値の読み取りまでの間待って、再びステップＳ５１に移行する。

一方、ステップＳ５１において、電力が所定値を超えていないと判断されれば、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御のみを実行し（ステップＳ５３）、ステップＳ５５に移行する。

以上の処理では、電力が集中しそうなときには、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御とサーミスタリード制御との両制御を同時に行い、電力が集中しそうにないときには、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御のみの制御を行なうことになる。

これにより、ＬＥＤ＿ＤＵＴＹ制御とサーミスタリード制御とを常に同時に行なう場合に比べて、消費電力を少なくすることができる。

以上の実施の形態１〜３に開示された技術は、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）方式による液晶表示装置に好適である。ここで、ＨＤＲ方式とは、バックライト駆動部が、バックライトのＬＥＤを全点灯したときの駆動電力の総量を上限とし、各領域で点灯するＬＥＤの駆動電力の総量が、上記の全点灯時の駆動電力の総量を超えない範囲でＬＥＤの発光輝度を一定倍率で増加させる制御をいう。

このように、バックライトのＬＥＤを全点灯したときの駆動電力の総量を上限とし、各領域で点灯するＬＥＤの駆動電力の総量が、上記の全点灯時の駆動電力の総量を超えない範囲でＬＥＤの発光輝度を一定倍率で増加させること、すなわちハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）方式を採用した場合、通常であれば、特定の部分のＬＥＤに電力が集中しやすくなり、その部分での温度が上昇しやすくなるが、上記のように、温度制御を行なうことで、電力が集中しそうな場合であっても、バックライトに供給している電力を下げることで、ＬＥＤが必要以上に高温になるのを避けることができるという効果を奏する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、バックライト光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた液晶表示装置およびこの液晶表示装置を備えた各種電子機器に利用することができる。

１ アンテナ
２ チューナー
３ 映像処理部
４ 表示制御部
５ エリアアクティブ制御部
６ 液晶駆動部
７ 液晶パネル
８ バックライト駆動部
９ バックライト
１０ サーミスタ
７１ 画面中央部
８１ マイコン
８２ ドライバＩＣ
９１ 画面中央部
９２ ＬＥＤユニット
９３ ＤＵＴＹ読み込みエリア

Claims (4)

1. 入力された映像信号を表示する液晶パネルと、
   上記液晶パネルの表示画面に対応するように二次元配置された複数のＬＥＤからなり、当該液晶パネルを背面から光照射するバックライトと、
   上記映像信号から、１フレーム分の画像の平均輝度と輝度分布とを算出する映像処理部と、
   上記映像処理部によって算出された１フレーム分の画像の平均輝度と輝度分布とから、上記液晶パネルに供給する表示用データと、上記バックライトに供給するバックライト制御用データとを生成する表示制御部と、
   上記バックライト制御用データに基づいて、上記バックライトを構成している各ＬＥＤをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により点灯駆動すると共に、上記バックライトを構成している複数のＬＥＤのうち、予め設定したパターン上に配置されたＬＥＤのデューティ比を検出し、検出したＬＥＤのデューティ比に応じて、上記バックライトに供給される電力を制御するバックライト駆動部とを備え、
   上記表示制御部は、
   上記平均輝度が予め設定した閾値以下であり、上記輝度分布から一定値以上の高階調信号が映像信号に含まれていると判断した場合、この判断結果を上記バックライト駆動部に出力し、
   上記バックライト駆動部は、
   上記表示制御部から上記判断結果を受け付けた後、
   検出したＬＥＤのデューティ比が、一定時間、予め設定した閾値を超えたとき、上記バックライトに供給している電力を下げるように制御することを特徴とする液晶表示装置。
2. 上記バックライトの温度を測定するサーミスタをさらに備え、
   上記表示制御部は、
   上記サーミスタによる測定値が所定の値以上になったとき、上記バックライト駆動部に対して、上記バックライトに供給している電力を下げるように指示することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 上記表示制御部は、
   上記バックライトに供給される電力が所定値以上であれば、上記サーミスタによる測定値が所定の値以上になったとき、上記バックライト駆動部に対して、上記バックライトに供給している電力を下げるサーミスタリード制御と、ＬＥＤのデューティ比が、一定時間、予め設定した閾値を超えたとき、上記バックライトに供給している電力を下げるデューティ制御とを同時に実行し、
   上記バックライトに供給される電力が所定値よりも少なければ、上記デューティ制御のみを実行することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 上記バックライト駆動部は、
   上記バックライトのＬＥＤを全点灯したときの駆動電力の総量を上限とし、各領域で点灯するＬＥＤの駆動電力の総量が、上記の全点灯時の駆動電力の総量を超えない範囲でＬＥＤの発光輝度を一定倍率で増加させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
   

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