JP4990861B2 - 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用照明光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、特により忠実な色再現性と色バランスを安価に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。

従来から、液晶パネルに画像を表示する液晶表示装置が知られている。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、水銀を試料しているＣＣＦＬに代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）。

また、この液晶パネル用バックライト装置には、光源の配置によって直下型とエッジ型との２つに大別される。直下型は、図２（ａ）のように液晶パネルの背面側直下に光源を配置させるタイプであり、エッジ型は、図２（ｂ）のように液晶パネルの背面側直下に図示しない導光板を配し、導光板の側面部に光源を配置させるタイプである、
図２（ｂ）のエッジ型バックライト方式は、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きている。しかし、大型の液晶パネルの場合には、エッジ型バックライトでは充分な輝度が得られないため、図２（ａ）の直下型バックライト装置を用いることになる。

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、図３（ａ）に示すように、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。

上記の３原色である赤色光、緑色光、青色光を発光する発光ダイオードを使用して白色光を発光させる方法として、図３（ｂ）に示すように、輝度に対する視感度が最も高い緑色の発光ダイオードを２個、他の赤色及び青色発光ダイオードをそれぞれ１個とする４個使いの構成を一つのユニットとすることで、白色光への混色性を高め、色ムラ、輝度ムラを抑制すると共に電力消費を抑える方法の提案（例えば、特許文献２参照）等がある。
特開平７−１９１３１１号公報 特開２００６−１３３７２１号公報

しかしながら、従来技術の白色発光ダイオードだけを用いたバックライト装置においては、比較的低価格でバックライト装置を実現することが出来るが、反面バックライト自身の色温度を調整することは出来ない。しかし、テレビジョン装置においては、映像の内容や利用者の好みに応じて、色温度をおおよそ６５００°Ｋから１２，０００°Ｋ（場合によっては１５，０００°Ｋ）まで変更できるようにするのが一般的である。

バックライトとして白色発光ダイオードを用いた液晶テレビ装置の色温度を変更する場合について以下に説明する。図１は横軸に色温度を、縦軸に液晶テレビ装置としての輝度を表しているが、ここで白色発光ダイオードの色温度（図１（ｂ））を例えば１０，０００°Ｋとして、この白色発光ダイオードをバックライトに用いた液晶テレビ装置の色温度を、図１（ｃ）のような範囲（（１）から（２）、例えば６，５００°Ｋから１３，５００°Ｋ）で設定させたいとする。例えば、色温度を６，５００°Ｋに設定する場合を考えると、白色発光ダイオードの色温度は変えることができないので、映像信号Ｒ、Ｇ、ＢのＢ信号（青信号）を小さくすることによって色温度を変えることになるが、Ｂ信号レベルを小さくするため当然輝度が低くなり、色温度と輝度の関係は図１（ａ）の点（１）に示すようになってしまう。反対に、色温度を例えば１３，５００°Ｋと高くする場合は、Ｒ信号（赤信号）を小さくすることになるが、その場合の色温度と輝度の関係は、図１（ａ）の点（２）となってやはり輝度が低下することになる。この輝度低下に白色発光ダイオードのバラツキが加わると、輝度レベルが安定しないという問題が生じる。

また、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たバックライト装置の場合には、バックライトの色温度調整や色ムラの補正は可能であるが、前記発光ダイオードのバラツキによって輝度が安定しないことや低価格化が難しい等の問題がある。

そこで、本発明は、上述の点に鑑み、白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードを併用することによって、色温度調整や輝度ムラ及び色ムラ補正が低価格で実現できるバックライト装置及びこのバックライト装置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（８０）は、光源（１０）を有し、該光源（１０）により液晶パネル（９０）の背面から照明するバックライト装置（８０）であって、
前記光源（１０）は、白色発光ダイオード（１１）とカラー発光ダイオード（１５）を有し、
前記白色発光ダイオード（１１）は、前記カラー発光ダイオード（１５）よりも高輝度を出力するハイパワー型のダイオードであり、
前記カラー発光ダイオード（１５）は、赤色発光ダイオード（１２）、青色発光ダイオード（１４）及び緑色発光ダイオード（１３）を含み、
前記白色発光ダイオード（１１）と前記カラー発光ダイオード（１５）の発光タイミングをずらして点灯させる発光ダイオード駆動手段を備え、
前記発光ダイオード駆動手段（４０）は、パルス幅変調回路（４１）と、
該パルス幅変調回路（４１）から出力される第１の極性のパルスに基づいて前記白色発光ダイオード（１１）を点灯させる白色発光ダイオード駆動回路（４２）と、
前記パルス変調回路（４１）から出力される前記第１の極性と反対の第２の極性のパルスに基づいて前記カラー発光ダイオード（１５）を点灯させるカラー発光ダイオード駆動回路（４３）と、
前記カラー発光ダイオード（１５）の各色について、シーケンシャルに点灯させるシーケンシャル駆動手段（４４）とを含み、
該シーケンシャル駆動手段（４４）は、前記白色発光ダイドード（１１）が点灯していない期間に、前記赤色発光ダイオード（１２）、青色発光ダイオード（１４）及び緑色発光ダイオード（１３）のいずれか一色の前記カラー発光ダイオード（１５）を点灯させるように順次前記カラー発光ダイオード（１５）の発光を切り換えるスイッチ手段（４５）を有することを特徴とする。

これにより、白色発光ダイオードをカラー発光ダイオードの双方を光源として併用でき、色温度調整、輝度ムラ及び色ムラの補正を、白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードの双方を組み合わせて行うことができるので、輝度レベルを安定させつつ微妙な調整を行うことが可能となる。また、液晶パネルの照明に必要とされる輝度の大部分を白色発光ダイオードでカバーできるとともに、カラー発光ダイオードを用いて微妙な色温度調整、輝度ムラ補正及び色ムラ補正を行うことができ、輝度を安定させつつ微妙な調整を行うことができる。また、カラー発光ダイオードには、色温度の低い赤色光を出力する赤色発光ダイオードと、色温度の高い青色光を出力する青色発光ダイオードとを含む３原色を用いて疑似白色を作り出すことが可能となり、色温度調整、輝度ムラ補正及び色ムラ補正等の微妙な調整を高精度に行うことができる。更に、バックライト装置の消費電力を削減することができる。また、例えば、白色発光ダイオードが点灯しているときはカラー発光ダイオードを点灯させず、逆にカラー発光ダイオードが点灯しているときには白色発光ダイオードを点灯させないことによって、上記発光ダイオードに入力される実効電力を減少させて低消費電力化させると共に発光ダイオードの寿命を延ばして、経済的なバックライト装置を提供することができる。更に、パルス幅変調回路を用いて、白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードの点灯を容易に切り換えることができるとともに、カラー発光ダイオードの各色毎に順次点灯させることにより、消費電力を更に低減化することができる。例えば、上記のカラー発光ダイオードとして赤色光、緑色光、青色光の３つの発光ダイオードを用いる場合、前記赤色光、緑色光、青色光の発光ダイオードを順次に点灯させるシーケンシャル駆動にすれば、カラー発光ダイオードに流す電流は１／３となるので、消費電力をより削減できるだけでなく、輝度ムラ、色ムラを軽減することができる。

第２の発明に係る液晶表示装置は、第１の発明に係るバックライト装置（８０）と、
該バックライト装置（８０）により、背面から光を照射されることにより、表示面に像を映し出す液晶パネル（９０）と、を有することを特徴とする。

これにより、液晶パネルに映し出される画像の色温度調整、輝度ムラ補正及び色ムラ補正が可能であるとともに、低消費電力化を図ることができる液晶表示装置を低コストで実現することができる。

なお、上記括弧内の符号は、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、図示の態様に限定するものではない。

本発明によるバックライト装置及びこのバックライト装置を用いた液晶表示装置によれば、色温度の調整が可能となると共に、色ムラ、輝度ムラの補正が低価格で実現できる。特に、大型液晶テレビ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例について、説明を行う。本実施例においては、以下に直下型バックライト装置を例に挙げ、これについて説明するが、本発明は直下型バックライトに限定されるものではない。

図４は、本発明を適用した実施例に係るバックライト装置８０の全体構成を示した分解斜視図である。図４において、本実施例に係るバックライト装置８０は、光源１０と、光源実装基板２０と、背面ケース３０と、発光ダイオード駆動手段４０と、拡散板５０と、光学シート６０と、前面フレーム７０とを備える。

光源１０は、液晶パネルの背面に照射する光を発射する手段であり、本実施例に係るバックライト装置８０においては、複数の発光ダイオードから構成される。複数の発光ダイオードは、白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードの双方を含む。カラー発光ダイオードは、赤色発光ダイオード及び青色発光ダイオードを含み、更に緑色発光ダイオードを含んでもよい。なお、白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードの具体的な配置の詳細については、後述する。

光源実装基板２０は、複数の発光ダイオードを含む光源１０を実装するための基板である。光源実装基板２０は、背面ケース３０の内部底面上に固定されて配置される。本実施例に係るバックライト装置８０においては、光源実装基板２０は、横方向に延在する形状に構成されており、光源１０がその上に所定間隔を空けて配置されている。そして、横方向に延在する複数の光源実装基板２０が、縦方向に所定間隔を有して略平行に配置され、光源１０全体としては、格子状に配置されている。このような、平面全体に光源１０を配置する直下型の構成とすることにより、液晶パネル全体に均一に光を照射することができる。

背面ケース３０は、バックライト装置８０の背面を覆うケースであり、種々の材質のものが適用されてよい。

発光ダイオード駆動手段４０は、光源１０の白色発光ダイオード及びカラー発光ダイオードを点灯させる駆動制御を行う手段である。発光ダイオード駆動手段４０は、白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードの点灯タイミングと点灯時間や、供給する電流値等を制御し、バックライト装置から照明する光の色温度調整、輝度ムラ補正、色ムラ補正等を行う。発光ダイオード駆動手段４０は、所定の電子回路で構成されてもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、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を含んで構成されてもよい。なお、発光ダイオード駆動手段４０が行う駆動制御の詳細については、後述する。

拡散板５０は、光を拡散させる光学拡散効果を有する板である。光源１０から照射した光を拡散させる役割を果たす。

光学シート６０は、拡散シート６１と、レンズシート６２と、拡散シート６３とが積層されて構成される。光学シート６０は、拡散板５０で拡散された光の輝度を効果的に増加させる機能を有する。拡散板５０及び光学シート６０は、バックライト装置８０の発光面を形成する。

前面フレーム７０は、拡散板５０及び光学シート６０の周辺縁部を覆って支持し、背面ケース３０と組み合わさってバックライト装置８０の外形を形成するフレームである。

次に、図５を用いて、本実施例に係るバックライト装置８０の光源１０を構成する発光ダイオードの配置例について説明する。本発明を適用した本実施例において、カラー発光ダイオードとして赤、緑、青色発光ダイオードを用いた場合の発光ダイオードの配列を図５（ａ）Ｗ＋ＲＧＢに、またカラー発光ダイオードとして赤、青色発光ダイオードを用いた場合の配列を図５（ｂ）に示すが、発光ダイオードの配列はこれに限定されるものではない。

図５（ａ）は、光源１０として、白色発光ダイオード１１、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４を各々１個ずつ用いた場合の各発光ダイオード１１、１２、１３、１４の配置例を示した図である。以下、図５（ａ）に示すＷ＋ＲＧＢ、即ち、白色発光ダイオード１１とカラー発光ダイオードとして３原色Ｒ、Ｇ、Ｂ発光ダイオード１２、１３、１４を使用する場合について説明する。なお、以後、カラー発光ダイオードとしてまとめて表現する場合には、カラー発光ダイオード１５として表記するものとする。

図５（ａ）の左側の図において、赤色発光ダイオード１２、白色発光ダイオード１１、青色発光ダイオード１４及び緑色発光ダイオード１３が、左から順に横一列に並んで配置されている。このように、１つの光源１０を、白色発光ダイオード１１、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４を一列に配置するインライン配列として構成してもよい。この場合、例えば、色のチューニング比率については、白色発光ダイオード１１が１に対して、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４をそれぞれ、０．３３ずつとしてもよい。このような色のチューニング比率とすることにより、カラー発光ダイオード１５を全点灯させて白色発光を作り出したときに、白色発光ダイオード１１とバランスするので、種々の調整を行い易くすることができる。

そして、このような光源１０を有するバックライト装置８０において、白色発光ダイオード１１のパワーを大きくすることによって、バックライト全体の輝度の大半を受け持つようにする。例えば、投入電力当たりの明るさが、１００〔ｌｍ／Ｗ〕を超える高輝度を出力するハイパワー型の白色発光ダイオードを適用してもよい。他方、カラー（ＲＧＢ）発光ダイオード１２、１３、１４のパワーは、色温度をある範囲（例えば±１０００°Ｋ）で可変出来る程度に小さなものとする。

図６は、光源１０の色温度の調整方法を説明するための図である。図６において、白色発光ダイオード１１に、最大輝度ＭＬの、例えば９７％以上を担わせるようにし、図６の横軸に示す色温度の調整を、±１０００°Ｋの２０００°Ｋ幅の狭い範囲で行うようにすれば、輝度を大きく変動させることなく、色温度の調整を行うことができる。

また、白色発光ダイオード１１は、カラー発光ダイオード１５に比較して比較的安価であるため、白色発光ダイオード１１に、高輝度で光を出力できるハイパワー型の発光ダイオードを適用し、カラー発光ダイオード１５にこれよりもパワーが小さく、ある程度の輝度で光を出力できる発光ダイオードを適用することにより、全体として光源１０の低価格化が図れる。

図５に戻る。図５（ａ）の右図は、赤色発光ダイオード１２、白色発光ダイオード１１、青色発光ダイオード１４及び緑色発光ダイオード１３が反時計廻りに正方形状に集約されて配置されている。光源１０の配置は、このようなスクエア配列による配置であってもよい。また、このスクエア配列の場合においても、色のチューニング比率は、インライン配列と同様に、白色発光ダイオード１１が１に対して、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４をぞれぞれ０．３３とするようにしてもよい。その他、例えば、白色発光ダイオード１１、赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１３及び緑色発光ダイオード１４を、縦一列の配置としてもよいし、種々の配列パターンで光源１０を構成することができる。

光源１０は、白色発光ダイオード１１、赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１３及び緑色発光ダイオード１４が集約的に配置されていればよく、各々１個ずつが集約的に配列されている限り、種々の配列パターンをとり得る。また、図５（ａ）においては、光源１０に白色発光ダイオード１１、赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１３及び緑色発光ダイオード１４が各々１個ずつ含まれている例を挙げて説明したが、要求されるバックライト装置８０の特性に応じて、いずれかの発光ダイオード１１、１２、１３、１４の個数を増やすようにしてもよい。例えば、より大きな輝度が必要とされる場合には、光源１０が、白色発光ダイオード１１を２個含み、他のカラー発光ダイオード１２、１３、１４を１個ずつ含むような構成としてもよい。

このように、本発明を適用した図５（ａ）に係る実施例によれば、バックライト装置８０の輝度の大半を比較的安価な白色発光ダイオードで賄うため、カラー発光ダイオード１５のパワーは小さくすること、即ち低価格化ができるので、バックライト装置８０の価格を安く抑えることができる。また、赤色及び／又は青色発光ダイオード１２、１４に流す電流を制御することによって、バックライトの色温度を一定の範囲内で制御することが出来る。例えば、輝度重視で制御を行い、色味を変化させる制御は少しで良い場合には、白色発光ダイオード１〔Ｗ〕に対し、カラー発光ダイオード１５を各々０．１〔Ｗ〕又は０．２〔Ｗ〕程度の発光ダイオードを適用して構成するようにしてもよい。輝度を高くして輝度を優先的に制御する場合には、白色発光ダイオード１１で制御することも、カラー発光ダイオード１５で制御することも可能であるが、カラー発光ダイオード１５で輝度を高くして制御する場合には、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４の総ての輝度を上げる必要があり、カラー発光ダイオード１５に要する費用が高くなってしまう。また、カラー発光ダイオード１５の各色の輝度を上げると、各色の発光ダイオード１２、１３、１４で輝度特性が異なるため、バラツキが大きく生じてしまう。この点、白色ダイオード１１の輝度を高くする場合には、１個の白色ダイオード１１のみの輝度を高くしてハイパワー型の発光ダイオードを用いればよいので、このようなバラツキは生じない。例えば、白色発光ダイオードを９０００°Ｋの色温度とし、カラー発光ダイオードで±２０００°Ｋ〜３０００°Ｋの色温度調整を行えば良い場合には、白色発光ダイオード１１を１〔Ｗ〕とするのに対し、カラー発光ダイオード１５は各々０．１〔Ｗ〕程度のパワーとすることができ、低価格で輝度重視を実現できる構成とすることができる。

さらに、白色発光ダイオード１１の輝度ムラがある場合には、白色発光ダイオード１１へ流す電流を調整するか、或いはカラー発光ダイオード１５に流す電流を制御することによって補正することが可能である。たとえば、カラー発光ダイオード１５で調整する場合、ある領域の輝度が低いとするとその近傍のカラー発光ダイオード１５による輝度を大きくすることで輝度補正が出来る。また、上述の説明とは逆に、輝度よりも色味の変化させる制御を重視したい場合には、例えば、白色発光ダイオード１〔Ｗ〕に対し、カラー発光ダイオード１５を各々１〔Ｗ〕と同程度の発光輝度を有する発光ダイオードを用いるようにすれば、色温度を重視した制御を行うことができる。このように、本実施例に係るバックライト装置においては、行いたい制御の内容により、用途に応じて柔軟に白色発光ダイオード１１とカラー発光輝度１５を組み合わせて構成することができる。

また、白色発光ダイオード１１に色ムラがある場合、例えばある領域の白色発光ダイオード１１の色温度が低い場合、その近傍の赤色発光ダイオード１２の電流を少なくし、青色発光ダイオード１４の電流を増やすことによってカラー発光ダイオード１５による色温度を上げて、バックライト全体の色温度を補正することが可能となる。つまり、色温度が低い時は暗いオレンジ色であり、温度が高くなるにつれて黄色みを帯びた白になり、更に温度が高くなると青みがかった白に近くなるので、赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４の電流量を制御することにより、色温度を調整・制御することができる。

次に、図５（ｂ）を用いて、カラー発光ダイオード１５として赤色及び青色の２種類の発光ダイオード１２、１４を用いた場合の例について説明する。上述のように、赤色発光ダイオード１２及ぶ青色発光ダイオード１４に流す電流量により、色温度を調整することができるので、白色発光ダイオード１１に輝度の大部分を担わせ、赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４の２色のみでカラー発光ダイオード１５を構成するようにしてもよい。

図５（ｂ）は、光源１０が、白色発光ダイオード１１、赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４から構成される場合の発光ダイオード１１、１２、１４の配置例を示した図である。図５（ｂ）の左側の図において、赤色発光ダイオード１２、白色発光ダイオード１３、青色発光ダイオード１４及び白色発光ダイオード１１が、左側から順に横一列に配列されている。このように、白色発光ダイオード１１、赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１３をインライン配列として一列に配置してもよい。この場合、例えば、色のチューニング比率については、２個の白色発光ダイオード１１がそれぞれ０．５ずつに対して、赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４がそれぞれ０．５ずつとなるように設定してもよい。

また、図５（ｂ）の右側の図においては、赤色発光ダイオード１２、白色発光ダイオード１３、青色発光ダイオード１４及び白色発光ダイオード１１が、反時計廻りに正方形形状に集約して配置されている。このように、３種類の発光ダイオード１１、１２、１４を、スクエア配列としてもよい。このスクエア配列の場合においても、色のチューニング比率については、インライン配列と同様に、例えば、２個の発光ダイオード１１が各々０．５ずつであるのに対し、赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４は、各々０．５ずつとしてもよい。なお、図５（ｂ）において、白色発光ダイオード１１が２個、赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４が各々１個の組み合わせとなっている。白色発光ダイオード１１の輝度を充分にするために、このような個数の組み合わせとしてもよいし、白色発光ダイオード１１の輝度の出力が充分であれば、１個ずつの組み合わせとしてもよい。

また、図５（ａ）においても説明したように、白色発光ダイオード１１、赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４の配置は、各々が集約的に配置されて１つの光源１０を構成できれば、種々の配列パターンとすることができる。

図５（ｂ）に係る実施例の場合には、輝度ムラは白色発光ダイオード１１に流す電流を調整することによって補正することができ、また色ムラは赤色発光ダイオード１２又は／及び青色発光ダイオード１４に流れる電流を調整することによって補正することができる。カラー発光ダイオード１５として赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１４だけを用いたバックライト装置８０は、価格も安くできるので、特に低価格の大型液晶テレビ装置には最適である。

次に、図７を用いて、本発明を適用した実施例によるバックライト装置８０の発光ダイオードの駆動について説明する。図７は、各発光ダイオードの点灯タイミングを示したタイミングチャートである。図７において、図７（ａ）は白色発光ダイオード１１に流す電流のタイミングを示し、図７（ｂ）はカラー発光ダイオード１５に流す電流のタイミングを示すが、この図のように白色発光ダイオード１１とカラー発光ダイオード１５へは同時に電流を流すことがないため、実効電力を抑えることができる。

上記バックライト装置８０における発光ダイオード１２、１３、１４の駆動方法の一例を図８に示す。図８は、発光ダイオード駆動手段４０の内部構成の一例について示した図である。図８において、発光ダイオード駆動手段４０は、ＰＷＭ回路４１と、白色発光ダイオード駆動回路（以下、「Ｗ駆動回路」という。）４２と、カラー発光駆動回路（以下、「ＲＧＢ駆動回路」という。）４３とを備える。図８のパルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）４１で発光ダイオード１１、１２、１３、１４のオン・オフ期間を設定し、そのＰＷＭ出力を、例えばその正極性出力は白色発光ダイオード１１点灯用に、負極性出力はカラー発光ダイオード１５点灯用に使用する。Ｗ駆動回路４２は、白色発光ダイオード１１を点灯駆動させる回路であり、ＰＷＭ回路４１の正極性出力パルスに基づいて、パルス出力タイミングに合わせて白色発光ダイオード１１を駆動する。また、ＲＧＢ駆動回路４３は、カラー発光ダイオード１５を点灯駆動させる回路であり、ＰＷＭ回路４１の負極性出力パルスに基づいて、パルス出力タイミングに合わせて、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４を駆動する。このＰＷＭ回路４１のパルス幅を変えることによって、白色発光ダイオード１１に流れる電流を制御し、所望の輝度になるように調整する。他方、ＰＷＭ回路４１からの負極性出力は、ＲＧＢ駆動回路４３において所望の色温度となるように、３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの各々のレベルを調整する。なお、ＰＷＭ回路４１の正極性出力と負極性出力は逆であってもよく、例えば、Ｗ駆動回路４２に負極性のパルスが出力され、ＲＧＢ駆動回路４３に正極性のパルスが出力されるように構成してもよい。この場合、負極性出力パルスに基づいて、Ｗ駆動回路４２が白色発光ダイオード１１を点灯駆動し、正極性出力パルスに基づいて、ＲＧＢ駆動回路４３がカラー発光ダイオード１５を点灯駆動するように構成すればよい。

なお、上記のような駆動方法の場合に、発光ダイオード１１、１２、１３、１４に流れる電流はＰＷＭ出力のデューティサイクルによって決まるため、白色発光ダイオード１１へ流す電流を調整すると、デューティサイクルが変わるためカラー発光ダイオード１５へ流れる電流に影響を与える。即ち、白色発光ダイオード１１へ流す電流を多くすれば、カラー発光ダイオード１５へ流す電流は小さくなる。しかし、あらかじめ白色発光ダイオード１１のバラツキを考慮してＰＷＭのパルス幅を設定しておけば、ＲＧＢ駆動回路４３においてＲ、Ｇ、Ｂ発光ダイオード１２、１３、１４へ流れる電流を調整することが可能である。

上記の駆動方法は、ＰＷＭ回路の正極性出力を白色発光ダイオード１１へ負極性出出力をカラー発光ダイオード１５駆動に使用したが、図９のように、白色発光ダイオード１１とカラー発光ダイオード１５の点灯タイミングを一部重複させてもよい。このようにすれば、白色発光ダイオード１１へ流す電流とカラー発光ダイオード１５へ流す電流を独立して制御できる。このような制御は、例えば、図８において、制御回路やマイクロコンピュータ等を設けて、Ｗ駆動回路４２とＲＧＢ駆動回路４３を独立に制御するようにしてもよいし、ＰＷＭ回路４１からの出力信号を受けて、ＲＧＢ駆動回路４３でそのような波形を出力する駆動制御を行ってもよい。

なお、ＰＷＭ回路４１からの出力信号を受けて、白色発光ダイオード１１とカラー発光ダイオード１５との点灯タイミングを一部重複させる場合、図１０のような駆動方法を行ってもよい。図１０は、図９とは異なる一部重複の点灯タイミングを示した図である。図９においては、白色発光ダイオード１１とカラー発光ダイオード１５の点灯タイミングの重複期間は、白色発光ダイオード１１の点灯が終了するタイミングとなっている。一方、図１０においては、白色発光ダイオード１１とカラー発光ダイオード１５の重複点灯期間は、白色発光ダイオード１１の点灯開始時のタイミングとなっている。図１０のような点灯パターンであれば、例えば、図８のＰＷＭ回路４１から負極性のパルスが出力され、そのパルスを受けてＲＧＢ駆動回路４３でカラー発光ダイオード１５を点灯させる際に、点灯時間を長くする設定としておけば、容易に一部重複の駆動パターン波形を生成することができる。

次に、駆動方法の別の実施例として、カラー発光ダイオード１５に赤色光、緑色光、青色光の発光ダイオード１２、１３、１４を用いて、これらカラー発光ダイオード１５をシーケンシャル点灯する場合について説明する。図８のＲＧＢ駆動回路４３は、赤色光、緑色光、青色光の発光ダイオード１２、１３、１４をシーケンシャルに点灯させるために、駆動信号として図１１に示すようなタイミングの信号を発生させて各カラー発光ダイオード１５を駆動する。図１１のようなタイミングでカラー発光ダイオード１５を駆動させれば、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４の点灯回数は、同周期で比較して１／３となるので、カラー発光ダイオード１５の消費電力を１／３程度に低減することができる。

図１２は、シーケンシャル駆動手段４４を備えた発光ダイオード駆動手段４０ａの構成の一例を示した図である。図１２において、シーケンシャル駆動手段４４が、ＲＧＢ駆動回路４３に備えられている。なお、他の構成要素は、図８に示した発光ダイオード駆動手段４０と同様の構成要素であるので、その説明を省略する。シーケンシャル駆動手段４４は、ＰＷＭ回路４１から出力された負極性のパルスを受けて、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４の順に順次切り換えて、これらをシーケンシャルに点灯させる手段である。

図１３は、シーケンシャル駆動手段４４の構成の一例を示した図である。図１３に示すように、シーケンシャル駆動手段４４は、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４の接続を順次切り換えるスイッチ手段４５を含んで構成されてよい。また、スイッチ手段４５には、リレーや半導体素子等、種々のスイッチング手段が適用されてよい。また、シーケンシャル駆動手段４４は、プログラマブルロジックコントローラ等のソフトウェアを利用した手段により実現されてもよく、カラー発光ダイオード１５のシーケンシャル駆動が可能な手段であれば、種々の手段を適用できる。

なお、この例では、白色発光ダイオードが点灯していない期間にカラー発光ダイオード１５をシーケンシャル点灯させているが、前述の図９、１０に示すように、白色発光ダイオード１１とカラー発光ダイオード１５の点灯期間が一部オーバーラップしてもよい。

次に、図１４を用いて、本実施例に係るバックライト装置８０を用いた液晶表示装置について説明する。図１４は、本実施例に係る液晶表示装置１５０の全体構成の一例を示した図である。

図１４において、本実施例に係る液晶表示装置１５０は、バックライト装置８０と、液晶パネル９０と、ソースドライバ１００と、ゲートドライバ１１０と、液晶パネル制御手段１２０と、映像信号検出回路１３０とを備える。

液晶パネル９０は、表示面に画像を表示する画像表示手段であり、ソースドライバ１００及びゲートドライバ１１０は、液晶パネル９０を駆動する駆動用ＩＣ（Integrated Circuit、集積回路）である。また、液晶パネル制御手段１２０は、ソースドライバ１００及びゲートドライバ１１０の駆動を制御する手段である。

映像信号検出回路１３０は、入力された映像信号を検出する回路であり、検出した映像信号に基づいて、液晶パネル制御回路１００と発光ダイオード駆動手段４０が各々駆動制御を行う。液晶パネル制御回路１００は、映像信号に応じて、駆動タイミングに合わせてソースドライバ１００及びゲートドライバ１１０を駆動させ、液晶パネル９０に映像を映し出す制御を行う。一方、発光ダイオード駆動手段４０は、今まで説明したように、バックライト装置８０の発光ダイオード１１、１２、１３、１４を点灯駆動させる。なお、発光ダイオード駆動手段４０の詳細な内容は、今まで述べた内容と同様であるので、その説明を省略する。バックライト装置８０は、液晶パネル９０の背面に設置され、光を照射することにより、液晶パネル９０の表示面に映像が映し出される。その際、上述のように、色温度の調整、色ムラ、輝度ムラの補正が容易に可能となる。なお、発光ダイオード駆動手段４０は、図１２において説明した発光ダイオード駆動手段４０ａを適用してもよい。

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。

特に、実施例の図６以降においては、カラー発光ダイオード１５が赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４の３色で構成されている場合を例に挙げて説明したが、カラー発光ダイオード１５が赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４の２色のみで構成されている場合にも、同様に適用できることは言うまでもない。

液晶テレビ装置における色温度と輝度の関係を説明する図である。 液晶パネルにおけるバックライト装置の種類を説明する図である。 従来の発光ダイオードの配列を説明する図である。 本実施例に係るバックライト装置８０の全体構成を示した分解斜視図である。 本発明による実施例の発光ダイオード配列を説明する図である。 光源１０の色温度の調整方法を説明するための図である。 本発明による実施例の発光ダイオードの点灯タイミングを説明する図である。 本発明による実施例の駆動回路構成を説明する図である。 本発明の別の実施例の発光ダイオードの点灯タイミングを説明する図である。 図９とは異なる一部重複の点灯タイミングを示した図である。 本発明の更に別の実施例の発光ダイオードの点灯タイミングを説明する図である。 シーケンシャル駆動手段４４を備えた発光ダイオード駆動手段４０ａの構成の一例を示した図である。 シーケンシャル駆動手段４４の構成の一例を示した図である。 本実施例に係る液晶表示装置１５０の全体構成の一例を示した図である。

符号の説明

１０ 光源
１１ 白色発光ダイオード
１２ 赤色発光ダイオード
１３ 緑色発光ダイオード
１４ 青色発光ダイオード
１５ カラー発光ダイオード
２０ 光源実装基板
３０ 背面ケース
４０、４０ａ 発光ダイオード駆動手段
４１ パルス幅変調（ＰＷＭ）回路
４２ 白色発光ダイオード駆動回路（Ｗ駆動回路）
４３ ３原色カラー発光ダイオード駆動回路（ＲＧＢ駆動回路）
４４ シーケンシャル駆動手段
５０ 拡散板
６０ 光学シート
６１、６３ 拡散シート
６２ レンズシート
７０ 前面フレーム
８０ バックライト装置
９０ 液晶パネル
１００ ソースドライバ
１１０ ゲートドライバ
１２０ 液晶パネル制御手段
１３０ 映像信号検出回路
１５０ 液晶表示装置

Claims (2)

1. 光源を有し、該光源により液晶パネルの背面から照明するバックライト装置であって、
   前記光源は、白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードを有し、
   前記白色発光ダイオードは、前記カラー発光ダイオードよりも高輝度を出力するハイパワー型のダイオードであり、
   前記カラー発光ダイオードは、赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードを含み、
   前記白色発光ダイオードと前記カラー発光ダイオードの発光タイミングをずらして点灯させる発光ダイオード駆動手段を備え、
   前記発光ダイオード駆動手段は、パルス幅変調回路と、
   該パルス幅変調回路から出力される第１の極性のパルスに基づいて前記白色発光ダイオードを点灯させる白色発光ダイオード駆動回路と、
   前記パルス変調回路から出力される前記第１の極性と反対の第２の極性のパルスに基づいて前記カラー発光ダイオードを点灯させるカラー発光ダイオード駆動回路と、
   前記カラー発光ダイオードの各色について、シーケンシャルに点灯させるシーケンシャル駆動手段とを含み、
   該シーケンシャル駆動手段は、前記白色発光ダイドードが点灯していない期間に、前記赤色発光ダイオード、青色発光ダイオード及び緑色発光ダイオードのいずれか一色の前記カラー発光ダイオードを点灯させるように順次前記カラー発光ダイオードの発光を切り換えるスイッチ手段を有することを特徴とするバックライト装置。
2. 請求項１に記載のバックライト装置と、
   該バックライト装置により、背面から光を照射されることにより、表示面に像を映し出す液晶パネルと、を有することを特徴とする液晶表示装置。

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