JP4956520B2 - バックライト装置及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、カラー液晶表示パネルの背面に発光ダイオードを使用したバックライト装置及びこれを用いた液晶表示装置に関し、特に低消費電力化と高画質の映像を低価格で実現するための発光ダイオードの構成及び駆動方法に関する。

現在、液晶表示装置は、カラーフィルタを備えた透過型の液晶表示パネルを背面側からバックライト装置にて照明することでカラー映像を表示させる方式が主流となっている。また、バックライトには、従来から蛍光管を使ったＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）が多く用いられていたが、環境問題から水銀の使用が制限されてきており、水銀を使用しているＣＣＦＬに変わる光源として発光ダイオードＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使用されつつある（例えば、特許文献１参照）。

この液晶パネル用バックライト装置は、光源の配置によってエッジ型と直下型との２つに大別される。エッジ型は、液晶パネルの背面側の直下に導光板を配し、導光板の側面部に光源を配置させるタイプで、主として携帯電話やノートパソコンの表示用など比較的小型の液晶パネルに用いられている。また、直下型は液晶パネルの背面側の直下に光源を配置させるタイプで、エッジ型より光利用率がよくまた軽量化も可能なため、大型の液晶パネルに用いられつつある。

また、発光ダイオードを光源に用いる直下型バックライト装置においては、その光源として白色発光ダイオードを用いる方式と、３原色の赤色光、緑色光、青色光を発光する発光ダイオードを用いてその混色によって白色光を得る方式がある。このような直下型バックライト装置における発光ダイオードの配列は、図１に示すように液晶パネルの背面にほぼ均等に配列するものと、図２に示すように従来のＣＣＦＬ（蛍光管）のようなライン状に発光ダイオードを配置するものとがあるが、一般的に前者は大型液晶テレビや液晶モニターに使用され、後者は中型の液晶テレビや液晶モニターに使用されている。

しかし、このような構成による発光ダイオードを用いたバックライト装置においては、従前のＣＣＦＬを用いたバックライト装置と同様に液晶表示装置の使用時には常に高輝度で点灯させており、更なる低消費電力化が求められている。そのため特許文献２のようにバックライトを複数のサブユニットに分割して、前記各サブユニット単位で発光ダイオードの明るさを調整することによって低消費電力を図る提案がなされている。
特開平７−１９１３１１号公報 特開２００４−１９１４９０号公報

しかしながら、特許文献２のように、バックライトを複数のサブユニットに分割して、前記サブユニットに対応する表示画面エリアの輝度を調整する方法は、図１のように発光ダイオードを表示装置の直下に均等に配置するようなバックライト装置においては可能であるが、図２のように発光ダイオードを従来のＣＣＦＬのようにライン状に配置したバックライト装置においては、バックライト全体の明るさを制御することや、上記ライン毎にバックライトの明るさを変えることは可能であるが、バックライトを領域に分けて領域毎に明るさを制御するものはない。映像信号の内容によっては、表示画面の輝度を変化させたい領域の大きさや場所は当然異なるため、前記のようにライン単位でしか明るさを変えることが出来ないと、最適な映像を再現することが困難である等の問題がある。

そこで、本発明は、上述の点に鑑み直下型バックライトとして、発光ダイオードを図２に示すように横または図示しない縦にライン状に配置した方式においても、バックライトの明るさを映像信号の内容に応じて、領域毎に制御することができる液晶バックライト装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係るバックライト装置（２００）は、光源として発光ダイオード（１１）を用い、液晶表示パネル（２６０）を背面から照らすバックライト装置（２００）であって、
前記発光ダイオード（１１）は、ライン状に複数個配置して構成した前記発光ダイオード（１１）のラインを、複数本一定の間隔でバックライト基板（１００）上に配置した構成であって、
前記バックライト基板（１００）の全画面を複数の分割領域（３１、３６、４１）に分割し、前記分割領域（３１、３６、４１）の大きさを、映像信号の内容によって変化させて設定する分割領域設定手段（１５０）と、
水平駆動回路を有するＸドライバー（１０１）と、垂直駆動回路を有するＹドライバー（１０２）とを備え、前記分割領域（３１、３６、４１）単位で前記発光ダイオード（１１）の明るさを独立して制御可能な発光ダイオード駆動手段（１７０）と、
前記映像信号の内容に応じて、前記分割領域（３１、３６、４１）の明るさを制御する輝度制御手段（１６０）とを有し、
前記分割領域設定手段（１５０）は、前記発光ダイオード（１１）を前記分割領域（３１、３６、４１）の単位で駆動するように前記水平駆動回路又は前記垂直駆動回路同士を統合する統合手段（１１１〜１１４）と、
該統合手段（１１１〜１１４）への前記水平駆動回路又は前記垂直駆動回路の接続関係を切り替えるスイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ１１）と、
前記分割領域（３１、３６、４１）の設定に応じて前記スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ１１）の接続関係を切替制御する制御手段（１２０）と、を有することを特徴とする。

これにより、分割した領域単位で光源の明るさを制御することができ、映像信号の内容等に応じて適切な制御を行うことが可能となる。また、分割する領域の大きさを変化させることができ、映像信号の内容等、行いたい制御の内容や、画面の輝度や大きさ等に適合した適切な制御を行うことが可能となる。特に、映像信号の内容に応じて、分割する領域の大きさ及び分割後の領域の輝度を制御することができる。

第２の発明は、第１の発明に係るバックライト装置（２００）において、
複数の前記ラインを順次に点灯させる手段を有することを特徴とする。

これにより、複数に分割した領域内において、ラインを順次駆動させ、低消費電力化を図ることができる。

第３の発明は、第２の発明に係るバックライト装置（２００）において、
前記複数の前記ラインを順次に点灯させる手段は、リングカウンタ（９３）であり、
該リングカウンタ（９３）により点灯させる前記ラインが選択されると、前記ライン上の前記発光ダイオード（１１）が前記水平駆動回路又は前記垂直駆動回路に接続されることを特徴とする。
第４の発明は、第１の発明に係るバックライト装置（２００）において、
前記発光ダイオード（１１）は、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び／又は青色発光ダイオードの組み合わせで構成されることを特徴とする。

これにより、種々の発光ダイオードの組み合わせを適用することができ、用途に応じて適切な組み合わせとすることができる。

第５の発明に係る液晶表示装置は、第１〜４のいずれかの発明に係るバックライト装置（２００）を有し、
前記バックライト装置（２００）の前面に配置され、前記バックライト装置（２００）に照らされた状態で画像を表示する液晶表示パネル（２６０）と、
前記液晶表示パネルを駆動するソースドライバ及びゲートドライバと、
前記ソースドライバ（２４０）及び前記ゲートドライバ（２５０）の駆動を制御する液晶パネル制御回路（２３０）と、を有することを特徴とする。

これにより、液晶表示パネルの表示画像に応じて、適切にバックライトの光を領域毎に制御することができる。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、上述のように発光ダイオードをライン状に配置したバックライト方式においても、映像信号の内容に応じて、例えば表示画面の暗いエリアに対応するバックライトの明るさを下げることによって低消費電力化が実現できると共に、映像信号の内容に応じてバックライトの明るさを領域単位で制御できるため高品質の映像表示が可能となる。特に、低価格の中型液晶テレビや液晶モニター等への実用的効果は大きい。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

本発明を実現するための最良の形態の例として、以下にバックライトの光源として白色発光ダイオードを使用する場合について説明する。図２は、本発明におけるバックライト装置におけるバックライト基板１００上の発光ダイオードの配列を図示したもので、基本的には従来のＣＣＦＬによるバックライト装置のＣＣＦＬを発光ダイオードに置き換えたものであり、従来のＣＣＦＬで蓄積された技術が流用出来る利点がある。図２において、発光ダイオード１１を適当な間隔で１本のライン２１上に配置し、前記ライン２１を複数本ほぼ等間隔に並べる。

次に、本発明を適用した実施例によるバックライトの領域分割について説明する。図３は、バックライトとして横にライン状に発光ダイオード配置したものを４本設け、また各ライン２１は水平方向に９個の発光ダイオード１１を配置した場合のバックライト基板１００の例を示す。前記ライン２１は４本あるので、この場合は垂直方向の分割は４分割まで可能となる。また、水平方向は９個の発光ダイオード１１が配置されているが、前記９個の発光ダイオード１１を独立して電流制御が出来るようにすれば、図３の点線の枠で示すように最大で９分割まで可能である。

また、図４には、バックライト基板１００上のバックライトの領域分割の別の実施例を示す。垂直方向の領域分割は、図３の例と同じく最大４分割であるが、水平方向の領域を３分割にした場合の例を示す。この場合は各ライン２１上にある発光ダイオード１１は３個単位で制御できるようにし、水平方向に最大で３つの領域に分割してバックライトの明るさを制御することになる。図３及び図４による説明は、ライン上に９個の発光ダイオードを配置したものを４本並べた場合であるが、１本のライン上の発光ダイオード１１の数及びラインの数はこれに限るものではない。

本発明によれば、ライン状に配置した直下型バックライト装置においても、従来出来なかったバックライトを複数の領域に分割し、分割された領域毎に明るさを制御する手段を設けることによって、映像信号の輝度に応じて前記分割された領域単位でバックライトの明るさ制御が可能となるので、映像信号の輝度レベルが低い領域においては、対応するバックライトを暗くし、反対に映像信号の輝度レベルが高い領域はバックライトを明るくすることによって、高品質の映像が得られると共に、バックライトの消費電力を軽減することが可能となる。

次に、本発明を適用した実施例によるバックライト装置の発光ダイオードの駆動について以下に説明する。図５は、本発明による発光ダイオードの駆動に関する実施例を示す。図５において、Ｘドライバー５１は、バックライトを構成している多数の発光ダイオード１１の水平方向の駆動回路で、Ｙドライバー５２は、同じく垂直方向の駆動回路を示す。図５のように、バックライト基板１００上に設けられた各発光ダイオード１１は、前記Ｘドライバー５１とはそれぞれが独立して接続されるが、前記Ｙドライバー５２にはライン単位で接続されている。例えば、一番上のラインＹ１には前記ラインＹ１上にある発光ダイオード１１は全て１本の線でYドライバー５２と接続されている。垂直方向はＹドライバー５２によって各ラインＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４を独立して制御することができ、水平方向はXドライバー５１によって発光ダイオード１個単位で制御することができる。

しかし、実際には水平方向の領域分割も、垂直方向のそれと同じ程度の分割数でよいとすれば、図４に示すように水平方向に３分割などとしてもよい。この場合には、同図のように水平方向に３個の発光ダイオード１１を１組として制御することになる。なお、上述した駆動方法においては、各発光ダイドード１１は個別に独立してその電流を制御することが可能なので、予め各発光ダイオード１１に流す電流を調整しておくことで前記発光ダイオード１１に輝度バラツキがあっても補正することができる。

発光ダイオード１１を駆動する別の実施例として、ライン順次に点灯する場合について説明する。図６は、発光ダイオード１１をライン順次に点灯させる場合の実施例に係るバックライト装置の平面構成の一例を示した図である。図６において、バックライト基板１００上の発光ダイオード１１の駆動は、垂直方向は図５の場合と同じくＹドライバー６２に各ラインが接続されるが、各ラインは同時ではなく例えば上からＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４のように順次選択する。また、水平方向は、図６に示すように各ライン上の垂直方向に並んだ発光ダイオード１１がＸドライバー６１にそれぞれ接続される。すなわち、前記各ラインＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４の一番左に配置されている発光ダイオード１１は１本の線で、次に２番目に配置されている発光ダイオード１１も１本の線でというようにXドライバー６１と接続されるので、Ｘドライバー６１と各発光ダイオード１１間の配線は水平方向に並んでいる発光ダイオード１１の数だけでよく簡単になるという利点がある。更に、発光ダイオードを同時に点灯させるのではなく、順次に点灯させるので低消費電力化が図れるという利点もある。

次に、図７を用いてライン順次点灯方式の垂直方向の駆動方法について詳述する。図７は、垂直方向Ｙドライバー７２の内部構成の一例を示した図である。図７（ａ）に垂直方向Yドライバー７２の駆動回路のブロック図を、図７（ｂ）に４段のリングカウンタ７３の回路図を、そして図７（ｃ）にその各部の波形とタイミングの関係を示す。前記リングカウンタ７３は、入力されたクロック信号の１周期ごとにＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と順次出力され、その出力はドライブアンプ７４を介してライン上の発光ダイオードを順次に選択することができる。以上は、ライン４本の場合を例に説明してきたが、勿論それには限定されることなくn本ならば前記リングカウンタをn段構成とすればよい。

しかし、上述のライン順次駆動の場合は、図７（ｃ）の波形からもわかるように４段の
リングカウンタ７３の出力パルスのデューティサイクルは２５％となる。比較的大型の液
晶テレビ用のように前記ラインの数を多くする必要がある場合は、デューティサイクルが
小さくなり過ぎてバックライトが暗くなる恐れがある。このように多くのライン数が必要
な場合は、垂直方向にいくつかに分割すればよい。

図８は、バックライト基板１００の全体を複数に分割したバックライト装置の一例を示した図である。図８に６本のラインを２つに分けた場合の例を示す。この例の場合は、垂直方向の駆動回路は第１のＹドライバー８２、及び第２のＹドライバー８４の２つとなり、各々独立して駆動させるので、前記第１のＹドライバー８２、及び第２のＹドライバー８４は、３段のリングカウンタでよく駆動パルスのデューティパルスは３３％なので明るさの問題はない。

次に、本発明を適用した実施例によるライン順次方式の場合の一例について、水平駆動回路Ｘドライバーを含めた全体の動作について簡単に説明する。説明を簡単にするため、図９（ａ）のように、ライン数が３本で各ラインに発光ダイオード１１が３個配置されている場合を例とする。垂直方向駆動回路Ｙドライバー９２のラインＹ１は発光ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３のカソードと接続され、同じようにラインＹ２は発光ダイオードＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３のカソードと、ラインＹ３は発光ダイオードＤ３１、Ｄ３２、Ｄ３３のそれぞれカソードと接続されている。また、水平方向駆動回路Ｘドライバー９１内の駆動回路１は、発光ダイオードＤ１１、Ｄ２１、Ｄ３１と接続され、同じようにＤ１２、Ｄ２２、Ｄ３２は駆動回路２と、Ｄ１３、Ｄ２３、Ｄ３３は駆動回路３と接続される。

図９において、リングカウンタ９３によってラインＹ１が選択されると、ドライブアンプ９４のトランジスタＴ１がオンとなって、ラインＹ１上の発光ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３のカソードは全て接地される。一方発光ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３のアノードは、それぞれ駆動回路1、駆動回路2、駆動回路3と接続されており、前記各駆動回路は独立して各発光ダイオードへ供給する電流を制御することが出来るので、ラインＹ１上の発光ダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３の明るさをそれぞれ独立して変えることが出来る。以下、同じようにラインＹ２、Ｙ３を順次選択することによって、垂直方向にはライン間隔で、水平方向には発光ダイオード単位でバックライトの明るさを制御することが可能となる。また、前記駆動回路としては、定電流回路やパルス幅変調回路PWM（Pulse Width Modulation）を用いるのが一般的である。なお、本発明は、上述の回路に限定されるものでない。

これまで光源用発光ダイオード１１として、白色発光ダイオードを用いた場合を例に説明してきたが、カラー発光ダイオードを使用してもよい。図１０（ａ）は、白色発光ダイオードの代わりに赤色（Ｒ）発光ダイオード、緑色（Ｇ）発光ダイオード、青色（Ｂ）発光ダイオード各１個を１組とした場合の例を示し、図１０（ｂ）は発光ダイオード１１に赤色（R）、青色（B）発光ダイオードを各１個、緑色（G）発光ダイオード２個を１組とした場合の例を示す。なお、カラー発光ダイオードの組み合わせは、上述の例に限るものではなく、図示しないが白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードの組み合わせもある。

次に、図１１〜図１４を用いて、映像信号の内容等に応じて、分割する領域の大きさを任意に設定する場合の制御の例について説明する。

図１１は、分割する領域の大きさを任意に設定可能な実施例に係るバックライト装置の駆動構成の一例を示した図である。図１１において、本実施例に係るバックライト装置は、バックライト基板１００上に発光ダイオード１１を有している。発光ダイオード１１は、水平方向に延在するライン２１を形成し、各ライン２１は、所定の間隔を有して垂直方向に平行に配置されている。発光ダイオード１１を駆動する手段として、Ｘドライバー１０１及びＹドライバー１０２が備えられている。Ｙドライバー１０２は、各ライン２１単位で発光ダイオード１１を駆動し、Ｘドライバー１０１は、発光ダイオード１１を個別に駆動できるように構成されている。また、本実施例に係るバックライト装置は、分割領域を設定する分割領域設定手段１５０を有する。分割領域設定手段１５０は、統合手段１１０と、制御手段１２０と、スイッチＳＷとを備えている。

発光ダイオード１１の配置及びＹドライバー１０２の駆動方法については、図５におけるバックライト装置の動作と同様であるので、その説明を省略する。また、Ｘドライバー１０１の内部構成であるが、各垂直列毎に駆動回路１〜９が設けられ、列毎に個別に制御が可能に構成されている。駆動回路１〜９は、例えば、４出力端子を有するドライバーＩＣ（Integrated Circuit、集積回路）を適用すれば、同じ列のＹ１〜Ｙ４行の発光ダイオード１１についても、独立して制御を行うことができる。よって、通常の状態では、図３において説明したように、個別の発光ダイオード１１の単位で明るさの制御を行うことができ、図３の分割領域３１と等しい分割領域に設定される。

図１２は、図３及び図４とは異なる分割領域３６でバックライト基板１００の全体を分割した例を示した図である。図１２において、同一ライン２１上に隣接して配置された２個の発光ダイオード１１を１つの組として、分割領域３６の大きさが設定されている。図３で示したような、個別の分割が不要である場合には、例えば、図１２のように、２個１組の分割領域３６の設定で発光ダイオード１１の点灯を制御するようにしてもよい。

図１１に戻る。図１２に示したような分割領域の設定とする場合には、図１１において、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ７、ＳＷ８、ＳＷ９、ＳＷ１０をオンとするとともに、スイッチＳＷ３、ＳＷ６、ＳＷ１１をオフとし、駆動回路１及び駆動回路２が第１統合手段１１１に接続され、駆動回路３及び駆動回路４が第２統合手段１１２、駆動回路５及び駆動回路６が第３統合手段１１３及び駆動回路７及び駆動回路８が第４統合手段１１４に接続されるようにする。このような接続を行い、各統合手段１１１〜１１４に制御手段１２０から駆動制御信号を出力するようにすれば、各統合手段１１１〜１１４で統合された駆動回路１〜９が、ライン２１上で隣接する２個の発光ダイオード１１を分割領域として制御駆動することができる。つまり、図１２で示した分割領域３６で駆動制御を行うことができる。なお、この場合のスイッチＳＷの切替制御は、制御手段１２０が行うようにしてよい。

次いで、図４において示したような、同一ライン２１上の３個の発光ダイオード１１を分割領域４１の大きさとする場合について考える。この場合には、図１１において、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ６、ＳＷ７、ＳＷ８、ＳＷ９、ＳＷ１０、ＳＷ１１をオンとするとともに、スイッチＳＷ４、ＳＷ５をオフとする。そうすると、駆動回路１〜３は第１統合手段１１１に接続され、駆動回路４〜６は第３統合手段１１３に接続され、駆動回路７〜９は第４統合手段１１４に接続される。この場合には、第２統合手段１１２には、駆動回路１〜９はいずれも接続されないことになる。この接続状態で、制御手段１２０から、第１統合手段１１１、第３統合手段１１３及び第４統合手段１１４に駆動制御信号を各々送るようにすれば、図４で示したように、同一ライン２１上の３個の発光ダイオード１１を分割領域の単位として駆動することができる。なお、この場合も、スイッチＳＷの切替制御は、制御手段１２０が行うようにしてよい。

このように、駆動回路１〜９を分割領域の設定に応じて適宜統合できる構成とすることにより、分割領域の大きさを用途に応じて適宜変更することができる。なお、図１１においては、Ｘドライバー１０１を分割・統合する例を挙げて説明したが、Ｙドライバー１０２を分割又は統合することが可能な構成としてもよい。

次に、図１３及び図１４を用いて、このような駆動回路を有するバックライト装置を、液晶表示装置に適用し、映像信号の内容に応じて分割領域の設定を変化させる構成及び制御について説明する。図１３は、本実施例に係るバックライト装置２００及びこれを用いた液晶表示装置３００の全体構成を示した図である。

図１３において、本実施例に係るバックライト装置２００は、輝度検出手段１４０と、分割領域設定手段１５０と、輝度制御手段１６０と、発光ダイオード駆動手段１７０と、バックライト基板１００とを備える。また、本実施例に係るバックライト装置２００の適用対象である液晶表示装置３００は、映像信号処理回路２１０と、メモリ２２０と、液晶パネル制御回路２３０と、ソースドライバ２４０と、ゲートドライバ２５０と、液晶表示パネル２６０とを備える。

まず、液晶表示装置３００の説明を行う。映像信号処理回路２１０は、映像信号の入力があったときに、映像信号を画像表示するために必要な処理を行う回路である。メモリ２２０は、処理が施された映像信号を一時記憶するための記憶手段である。液晶パネル制御回路２３０は、液晶表示パネル２６０の画像表示を制御するための回路であり、直接的には、ソースドライバ２４０とゲートドライバ２５０の駆動を制御し、例えば、水平同期と垂直同期のタイミングを制御したりする動作を行う。ソースドライバ２４０は、液晶表示パネル２６０の画素を構成する薄膜トランジスタのソースを駆動するための駆動用ＩＣであり、ソースにデータ信号を供給する。また、ゲートドライバ２５０は、上述の薄膜トランジスタのゲートを駆動するための駆動用ＩＣであり、ゲートにアドレス信号（順次走査信号）を供給する。液晶表示パネル２６０は、入力された映像を表示用画面に画像表示する手段であり、バックライト装置２００の前面に対向して配置され、ソースドライバ２４０及びゲートドライバ２５０に駆動されるとともに、背面からバックライト装置２００に照らされることにより、画像表示を行う。

次に、図１３において、本実施例に係るバックライト装置２００の説明を行う。映像信号処理回路２１０に入力された映像信号は、メモリ２２０を経て輝度検出手段１４０に入力される。輝度検出手段１４０は、映像信号の輝度を検出し、解析して把握するための手段である。輝度検出手段１４０は、例えば、輝度ヒストグラムや、平均輝度を利用することにより、映像信号における輝度分布等を検出する。

図１４は、輝度検出手段１４０で検出される輝度ヒストグラム及び平均輝度の一例を示した図である。図１４において、横軸は輝度〔ｃｄ／ｍ２〕、縦軸は頻度が示されている。また、平均輝度ＡＰＬが同様に示されている。例えば、明るい映像であれば、輝度の高い領域の頻度が高い特性を示すし、暗い映像であれば、輝度の低い左側の領域の頻度が高くなる特性を示す。これを、例えば所定のユニット毎に算出するようにすれば、ユニットの輝度分布や輝度平均ＡＰＬを把握することができる。輝度検出手段１４０は、例えば、このような手法により映像信号の輝度検出を行う。なお、輝度検出の手法は、映像信号中の輝度を把握できる手法であれば、種々の手法が適用されてよい。

図１３に戻る。分割領域設定手段１５０は、輝度検出手段１４０で検出された輝度情報に基づいて、分割領域の大きさを定めるとともに、分割領域変更の切り替え制御を行う。ブロック設定手段１５０は、例えば、輝度検出手段１４０で検出された輝度情報から、ある領域の映像の輝度が周囲と比較して低い場合に、その輝度の低い領域に含まれる発光ダイオード１１の領域をまとめて分割する演算処理を行う。例えば、分割領域毎又は各画素に対応する映像信号の輝度が検出されたら、隣接する分割領域同士又は各画素同士で輝度差分を算出し、輝度差分が所定値以下の分割領域同士又は画素同士をまとめるような演算処理を行うようにしてもよい。分割領域設定手段１５０は、このような演算処理が可能な所定の電子回路や、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、プログラムにより動作するマイクロコンピュータとして構成されてもよい。

また、分割領域設定手段１５０は、映像信号内の大面積部の占める割合や、高周波数成分の多少に基づいて、分割領域の設定を行うようにしてもよい。例えば、映像信号内において、被表示対象が大きく、大面積部を構成し、その割合が高い場合には、大面積部を含むように、領域を大きくまとめた分割を行い、分割領域の輝度が、被表示対象物の輝度に応じた適切な制御が可能となるような分割領域の設定を行ってよい。また、映像信号内で、高周波成分が多く含まれる領域が存在する場合には、その領域は、眩しい状態で表示されたり、ノイズが多くなったりすることが考えられるので、高周波成分が多く含まれる領域をまとめた分割領域の設定を行い、輝度を絞る対応が可能となるような領域設定を行うようにしてもよい。更に、これらの映像信号内の大面積部の占める割合と、高周波成分の多少に基づく判定は、両者を組み合わせて行うようにしてもよい。

また、分割領域設定手段１５０は、そのような分割領域設定の演算処理を行った後、発光ダイオード駆動手段１７０が所定の分割領域単位で動作するように、接続切り替えのためのスイッチＳＷ切替制御を行う。スイッチＳＷ切替制御は、例えば、図１１において説明したように、制御手段１２０、統合手段１１０等を用いて、発光ダイオード駆動手段１７０の一部であるＸドライバー１０１又はＹドライバー１０２の駆動領域を切替設定するようにしてよい。なお、その制御動作説明は、図１１の説明において行ったので、ここでは詳細な説明は省略する。

輝度制御手段１６０は、分割領域設定手段１５０によって定められた各分割領域について、独立して輝度制御を行う手段である。輝度制御手段１６０は、輝度検出手段１４０で検出した輝度分布を含む輝度情報及び分割領域設定手段１５０が設定した分割領域設定の情報に基づいて、各分割領域を各々適切な輝度で駆動するように制御を行う。つまり、映像信号の輝度が低い分割領域は、低い輝度で発光ダイオード１１を駆動するように制御して省電力化を図り、映像信号の輝度が高い分割領域は、高い輝度で発光ダイオード１１を駆動し、高品質の画像が得られるように制御する。発光ダイオード１１の輝度の調整は、例えば、発光ダイオード駆動手段１７０に含まれる駆動回路が定電流回路である場合には、供給する電流で輝度を調整するようにし、駆動回路がパルス幅変調（ＰＷＭ）回路の場合には、デューティ比を調整することにより、輝度の調整を行うようにすればよい。

また、輝度制御手段１６０は、上述のように、映像信号内の大面積部の占める割合に基づいて分割領域の設定を行った場合には、分割領域の被表示対象物の映像信号の輝度に基づいて、これが適切に表示されるような輝度制御を行ってよい。また、高周波成分が多いか少ないかに基づいて分割領域の設定が行われた場合には、例えば、高周波成分の多い場合には、輝度を下げて絞り気味に制御し、眩しさやノイズを防ぐように制御してもよい。逆に、高周波成分が少ない場合には、例えば、通常の映像の輝度に応じた発光ダイオード１１の輝度制御を行うようにしてもよい。これらの制御は、組み合わせることができ、例えば、大面積を占める被表示対象物が高輝度であれば、基本的にはそれに応じて発光ダイオード１１も高輝度に制御を行うが、同時に高周波成分が多く検出されている場合には、そのままの輝度では視聴者が眩しさを感じる可能性が高いので、若干輝度を下げるような補正制御を行うことも可能となる。このように、輝度制御手段１６０は、分割設定された領域について、映像信号の内容に応じた適切かつ多様な制御を行うことができる。

発光ダイオード駆動手段１７０は、バックライト基板１００に配置された発光ダイオード１１を駆動して発光させるための手段であり、今まで説明したＸドライバー５１、６１、８１、８３、９１、１０１やＹドライバー５２、６２、７２、８２、８４、９２、１０２等が含まれる。発光ダイオード駆動手段１７０は、発光ダイオード１１の最小単位の分割領域を駆動するための駆動回路を備え、かつ、それらが周囲の分割領域と連結されることにより、大きな分割領域を構成できるような構成となっている。この点は、図１１で説明した通りであるので、その説明を省略する。

バックライト基板１００は、発光ダイオード１１が面上に複数備えられ、発光ダイオード１１により光を液晶表示パネル２６０の裏面に照射するための手段である。よって、バックライト基板１００は、発光ダイオード１１支持するとともに、これらの配置を定める役割を有している。

このような構成を有するバックライト装置２００及びこれを用いた液晶表示装置３００において、映像信号の内容、特に映像信号の輝度に合わせて分割領域を設定し、分割領域単位で輝度制御を行うことにより、映像信号の内容に応じた適切な輝度制御を行うことが可能となる。これにより、暗い映像信号のブロックは輝度を下げて低消費電力化を図るとともに、明るい輝度のブロックは輝度を上げて高品質の画像を表示させることができる。

その際、分割領域の具体的設定は、図１１で説明したように、最小の分割領域を統合するようにして設定すれば、様々に変化する映像信号に対し、柔軟かつ簡素な切替制御により、適切な発光ダイオード１１の点灯制御を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

直下型バックライト装置における発光ダイオードの配列を示す図である。 本発明によるバックライト装置における発光ダイオードの配列を示す図である。 本発明によるバックライト装置の領域分割を説明するための図である。 本発明によるバックライト装置の領域分割の別の例を説明するための図である。 本発明によるバックライト装置の発光ダイオードの駆動を説明するための図である。 本発明によるバックライト装置の発光ダイオードの別の駆動を説明するための図である。 本発明によるバックライト装置において、垂直方向駆動回路（Yドライバー）を説明するための図である。 本発明によるバックライト装置において、バックライトを垂直方向に複数に分けた場合を示す図である。 本発明によるバックライト装置における発光ダイオードの駆動動作を説明する図である。 本発明によるバックライト装置において、カラー発光ダイオードを用いる場合の例を示す図である。 分割する領域の大きさを任意に設定可能な実施例に係るバックライト装置の駆動構成の一例を示した図である。 図３とは異なる分割領域の大きさでバックライト基板１００を分割した例を示した図である。 本実施例に係るバックライト装置２００及びこれを用いた液晶表示装置３００の全体構成図である。 輝度検出手段１４０で検出される輝度ヒストグラム及び平均輝度の一例を示した図である。

符号の説明

１１ 発光ダイオード
２１ ライン状に並べた発光ダイオード
３１、３６、４１ 分割された領域
５１、６１、８１、８３、９１、１０１ Xドライバー（水平方向駆動）
５２、６２、７２、８２、８４、９２、１０２ Yドライバー（垂直方向駆動）
７３、９３ リングカウンタ
７４、９４ ドライブアンプ
１００ バックライト基板
１１０、１１１、１１２、１１３、１１４ 統合手段
１２０ 制御手段
１４０ 輝度検出手段
１５０ 分割領域設定手段
１６０ 輝度制御手段
１７０ 発光ダイオード駆動手段
２００ バックライト装置
２１０ 映像信号処理回路
２２０ メモリ
２３０ 液晶パネル制御回路
２４０ ソースドライバ
２５０ ゲートドライバ
２６０ 液晶表示パネル
３００ 液晶表示装置

Claims (5)

1. 光源として発光ダイオードを用い、液晶表示パネルを背面から照らすバックライト装置であって、
   前記発光ダイオードは、ライン状に複数個配置して構成した前記発光ダイオードのラインを、複数本一定の間隔でバックライト基板上に配置した構成であって、
   前記バックライト基板の全画面を複数の分割領域に分割し、前記分割領域の大きさを、映像信号の内容によって変化させて設定する分割領域設定手段と、
   水平駆動回路を有するＸドライバーと、垂直駆動回路を有するＹドライバーとを備え、前記分割領域単位で前記発光ダイオードの明るさを独立して制御可能な発光ダイオード駆動手段と、
   前記映像信号の内容に応じて、前記分割領域の明るさを制御する輝度制御手段とを有し、
   前記分割領域設定手段は、前記発光ダイオードを前記分割領域の単位で駆動するように前記水平駆動回路又は前記垂直駆動回路同士を統合する統合手段と、
   該統合手段への前記水平駆動回路又は前記垂直駆動回路の接続関係を切り替えるスイッチと、
   前記分割領域の設定に応じて前記スイッチの接続関係を切替制御する制御手段と、を有することを特徴とするバックライト装置。
2. 複数の前記ラインを順次に点灯させる手段を有す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. 前記複数の前記ラインを順次に点灯させる手段は、リングカウンタであり、
   該リングカウンタにより点灯させる前記ラインが選択されると、前記ライン上の前記発光ダイオードが前記水平駆動回路又は前記垂直駆動回路に接続されることを特徴とする請求項２に記載のバックライト装置。
4. 前記発光ダイオードは、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び／又は青色発光ダイオードの組み合わせで構成され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。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のバックライト装置を有し、
   前記バックライト装置の前面に配置され、前記バックライト装置に照らされた状態で画像を表示する液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルを駆動するソースドライバ及びゲートドライバと、
   前記ソースドライバ及び前記ゲートドライバの駆動を制御する液晶パネル制御回路と、を有することを特徴とする液晶表示装置。

Images