JP5368465B2 - 画像表示用発光装置の電力制御方法、画像表示用発光装置、表示装置、及びテレビ受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示用発光装置の電力制御方法、画像表示用発光装置、表示装置、及びテレビ受信装置に関し、特に、画像表示用発光装置の電力制限に係る制御方法に関する。

従来、液晶テレビなどの液晶表示装置の照明装置（バックライト）として、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光管）等を用いた場合のバックライトの電力制御（輝度制御）は、ＡＰＬ値（映像平均輝度値）に基づいて行われている。

また、最近、多数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を用いたバックライトが知られている。さらに、ＬＥＤバックライトによる照明光を複数の領域（エリア）に分割して放射する照明手段を備え、分割されたエリア毎の照明光の制御が可能なバックライト（以下、「エリア制御バックライト」という）も知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−２５８４０３公報

（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、エリア制御バックライトの電力制御を行う場合において、エリア輝度の決定態様によってはバックライト電力とＡＰＬ値との間に相関関係がない場合、すなわち、実際のバックライト電力とＡＰＬ値に基づいた電力制御による電力とが一致しない場合が生じ得る。そのため、ＡＰＬ値によっては、エリア制御バックライトの電力制御、特に電力リミット制御を好適に行えないという不都合があった。例えば、表示画像のピーク輝度感を得るために、各エリアの輝度を表示パターン内の最大輝度値に基づいて決定する場合において、表示画像が中央部のみ輝度の高い矩形パターンの繰り返しで形成される場合、バックライト電力はＡＰＬ値による電力制御の場合と比べて、多くなる。したがって、この場合、バックライト電力のリミット制御をＡＰＬ値から判断して行うことはできなかった。

また、通常、省電力化の要求および発熱の抑制等から、バックライトの消費電力には所定の許容値（制限値）が設定される。そして、バックライトを所定の許容範囲内の消費電力において使用する、電力リミット制御が行なわれている。しかしながら、電力リミット制御が行われる場合であっても、ピーク輝度感のある、すなわち、メリハリのある画像表示を可能とする照明を提供できるバックライト（画像表示用発光装置）が所望されている。

本発明は、上記のような事情に基づいてなされたものであって、エリア制御される場合において電力リミット制御を好適に行うことができるとともに、所定の許容電力範囲内においてピーク輝度感のある画像表示を可能とする画像表示用発光装置の電力制御方法及び画像表示用発光装置を提供することを目的とする。また、そのような照明機能を有する表示装置、さらに、そのような表示装置を備えたテレビ受信装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）
上記課題を解決するために、本発明による画像表示用発光装置の電力制御方法は、分割された複数のエリアからの光を照射するようにした画像表示用発光装置であって、各エリアに対応して設けられ、少なくとも１つの発光素子を有する複数の発光ユニットを備えた画像表示用発光装置の電力を制御する方法において、画像表示用の画像データに基づいて、各発光素子の発光輝度データを決定する発光輝度データ決定工程と、前記発光輝度データに基づいて、各発光素子に関する複数の発光制御処理を行う発光素子制御工程とを含み、前記発光素子制御工程は、エリア毎の各発光素子の発光輝度データに基づいて、エリア毎の発光電力を算出し、前記エリア毎の発光電力の総和から発光総電力を算出する電力算出処理工程と、算出された前記発光総電力が所定の許容電力を超える場合、前記発光総電力が前記所定の許容電力以内となるように、前記エリア毎の発光電力を制限する電力制限処理工程とを含み、前記発光素子はＰＷＭ信号によって発光輝度制御され、前記発光素子の消費電力と当該発光素子の発光輝度を制御するための前記ＰＷＭ信号のデューティ比とが比例関係にあり、前記発光輝度データは、前記発光素子の発光輝度を前記ＰＷＭ信号によって制御するためのＰＷＭ生成データを含み、前記電力算出処理工程および前記電力制限処理工程における各発光電力は、それぞれ前記ＰＷＭ生成データに基づいて前記デューティ比として算出され、前記電力制限処理によって制限されたデューティ比を有する前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成工程をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明による画像表示用発光装置は、分割された複数のエリアからの光の照射するようにした画像表示用発光装置であって、各エリアに対応して設けられ、少なくとも１つの発光素子を有する複数の発光ユニットと、画像表示用の画像データに基づいて、各発光素子の発光輝度データを決定するエリア駆動回路と、前記発光輝度データに基づいて、各発光素子に関する複数の発光制御処理を行う発光素子制御回路を備え、前記発光素子制御回路は、エリア毎の各発光素子の発光輝度データに基づいて、エリア毎の発光電力を算出し、前記エリア毎の発光電力の総和から発光総電力を算出する電力算出処理を行う電力算出回路と、算出された前記発光総電力が所定の許容電力を超える場合、前記発光総電力が前記所定の許容電力以内となるように、前記エリア毎の発光電力を制限する電力制限処理を行う電力リミッタ回路とを備え、前記発光素子はＰＷＭ信号によって発光輝度制御され、前記発光素子の消費電力と当該発光素子の発光輝度を制御するための前記ＰＷＭ信号のデューティ比とが比例関係にあり、前記発光輝度データは前記ＰＷＭ信号を生成するためのＰＷＭ生成データを含み、前記電力算出処理および前記電力制限処理は、それぞれ前記ＰＷＭ生成データによる前記デューティ比に基づいて行われ、前記発光素子制御回路は、前記電力制限処理によって制限された前記デューティ比を有するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路をさらに含むことを特徴とする。

上記方法および装置の構成によれば、エリア毎の発光電力が算出され、エリア毎の発光電力の総和から発光総電力が算出される。そして、算出された発光総電力が所定の許容電力を超える場合、発光総電力が所定の許容電力以内となるように、エリア毎の発光電力を制限される。そのため、発光電力がエリア制御される場合においても電力リミット制御を好適に行うことができる。さらに、エリア毎の発光輝度データ、すなわち、エリア毎の発光電力は各エリアに対応した画像データに基づいて決定されるため、所定の許容電力範囲内においてエリア毎の発光電力が設定できる。そのため、所定の許容電力範囲内においてピーク輝度感のある画像表示を可能とする。なお、ここで、用語「画像表示用」は、発光装置自体が画像を表示する場合と、発光装置以外の装置に画像を表示させる場合とを含む。
また、通常、発光素子の発光をＰＷＭ信号によって制御する場合、発光素子の消費電力とＰＷＭ信号のＰＷＭ値（デューティ比）とには相関（ほぼ比例関係）がある。すなわち、ＰＷＭ値（デューティ比）の増減に応じて発光素子の発光時間が増減し、それに応じて発光素子の消費電力も増減する。そのため、この構成によれば、電流等のアナログデータを検出することなく、単にＰＷＭ信号を生成するためのＰＷＭ生成データ（デジタルデータ）を用いて電力制限処理に係る演算を好適に行うことをできる。

また、本発明の画像表示用発光装置の電力制御方法あるいは画像表示用発光装置において、電力制限処理は、前記発光総電力に対する前記所定の許容電力の倍率である制限率を算出し、前記エリア毎の発光電力に前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限する構成とすることができる。
この構成によれば、画像表示用発光装置の発光総電力を所定の許容電力以内に好適にすることができる。

また、本発明の画像表示用発光装置の電力制御方法あるいは画像表示用発光装置において、各発光ユニットは発光色の異なる複数の発光素子を含み、前記電力算出処理は、前記発光総電力を算出する際に、発光色毎の発光色電力量を算出し、前記発光色毎の発光色電力量の総和から前記発光総電力を算出し、前記電力制限処理は、前記各発光色の発光電力量に同一の前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限する構成とすることができる。

この構成によれば、各発光ユニット（各エリア）が発光色の異なる複数の発光素子を含む場合において、各エリアの色調を変化させずに画像表示用発光装置の電力制限を行うことができる。

また、本発明の画像表示用発光装置の電力制御方法あるいは画像表示用発光装置において、前記電力算出処理工程および前記電力制限処理工程は、前記発光素子制御工程による前記複数の発光制御処理のうち、最終段階で行われる構成とすることができる。

この構成によれば、電力制限処理以外に、発光輝度データに基づいて各発光素子に関する複数の発光制御処理、例えば、ホワイトバランス調整および温度補正処理等が行われる場合であっても、それらの制御処理の前に電力制限を行う場合と比べて、電力制限処理に対するそれらの制御処理の影響を低減することができる。すなわち、電力制限処理を発光制御処理の最終段階で行うことによって、電力制限処理の前の処理によって発光輝度データが補正された場合あっても、補正された発光輝度データに基づいて所望の電力制限を行うことができる。

また、本発明の画像表示用発光装置の電力制御方法あるいは画像表示用発光装置において、前記エリアに対応する前記画像表示用の画像データの最大値に基づいて前記各発光素子の発光輝度データを決定する構成とすることができる。

この構成によれば、画像データの最大値に基づいて各発光素子の発光輝度データを決定することによって、実際よりも厳しい条件、すなわち、発光総電力が所定の許容電力を超えやすい条件によって電力制限されることとなる。そのため、画像表示用発光装置の省電力化がより所望される場合において好適となる。

また、本発明の画像表示用発光装置の電力制御方法あるいは画像表示用発光装置において、前記発光輝度データは、前記発光素子の発光をＰＷＭ信号によって制御するためのＰＷＭ生成データを含み、前記電力算出処理および前記電力制限処理における各電力は、それぞれ前記ＰＷＭ生成データに基づいてＰＷＭ値として算出され、前記電力制限処理によって制限されたＰＷＭ値を有する前記ＰＷＭ信号を生成することを含む構成とすることができる。

また、本発明の画像表示用発光装置の電力制御方法あるいは画像表示用発光装置において、前記画像表示用発光装置は、被照明体を背面から照明して画像表示させるバックライトとすることができる。

この構成によれば、エリア制御される場合において電力リミット制御を好適に行うことができるとともに、所定の許容電力範囲内において、ピーク輝度感のある画像表示を被照明体において可能とするバックライトを提供できる。

また、本発明の画像表示用発光装置の電力制御方法あるいは画像表示用発光装置において、前記被照明体は液晶表示装置とすることができる。
この構成によれば、バックライトの所定の許容電力範囲内において、ピーク輝度感のある画像を液晶表示装置に表示させることができる。

また、本発明による表示装置は、所定の許容電力範囲内において照明装置の輝度を制御する機能をする表示装置において、複数の表示素子を含む表示パネルと、分割された複数のエリアからの光の照射によって前記表示パネルを背面から照明するようにした照明装置であって、各エリアに対応して設けられ、少なくとも１つの発光素子を有する複数の発光ユニットを備えた照明装置と、前記表示パネルおよび前記照明装置を制御する表示制御部とを備え、前記表示制御部は、前記表示パネルの画像データに基づいて、各発光素子の発光輝度データを決定するエリア駆動回路と、前記発光輝度データに基づいて、各発光素子に関する複数の発光制御処理を行う発光素子制御回路とを含み、前記発光素子制御回路は、エリア毎の各発光素子の発光輝度データに基づいて、エリア毎の発光電力を算出し、前記エリア毎の発光電力の総和から発光総電力を算出する電力算出処理を行う電力算出回路と、算出された前記発光総電力が前記所定の許容電力を超える場合、前記発光総電力が前記所定の許容電力以内となるように、前記エリア毎の発光電力を制限する電力制限処理を行う電力リミッタ回路とを含み、前記発光素子はＰＷＭ信号によって発光輝度制御され、前記発光素子の消費電力と当該発光素子の発光輝度を制御するための前記ＰＷＭ信号のデューティ比とが比例関係にあり、前記発光輝度データは前記ＰＷＭ信号を生成するためのＰＷＭ生成データを含み、前記電力算出処理および前記電力制限処理は、それぞれ前記ＰＷＭ生成データによる前記デューティ比に基づいて行われ、前記発光素子制御回路は、前記電力制限処理によって制限された前記デューティ比を有するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路をさらに含むことを特徴とする。
この構成によれば、照明装置の所定の許容電力範囲内において、ピーク輝度感のある画像を表示装置に表示させることができる。

また、本発明の表示装置において、前記電力リミッタ回路は、前記発光総電力に対する前記所定の許容電力の倍率である制限率を算出し、前記エリア毎の発光電力に前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限する構成とすることができる。

また、本発明の表示装置において、各発光ユニットは発光色の異なる複数の発光素子を含み、前記電力算出回路は、前記発光総電力を算出する際に、発光色毎の発光色電力量を算出し、前記発光色毎の発光色電力量の総和から前記発光総電力を算出し、前記電力リミッタ回路は、前記各発光色の発光電力量に同一の前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限する構成とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記電力算出処理および前記電力制限処理は、前記発光素子制御回路による前記複数の発光制御処理のうち、最終段階で行われる構成とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記エリア駆動回路は、前記エリアに対応する前記表示パネルの画像データの最大値に基づいて前記各発光素子の発光輝度データを決定する構成とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記表示パネルは液晶パネルとすることができる。このような表示装置は液晶表示装置として、種々の用途、例えばテレビやパソコンのディスプレイ等に適用でき、特に大型画面用として好適である。

また、本発明のテレビ受信装置は、上記表示装置を備えることを特徴とする。
このようなテレビ受信装置によると、バックライトの所定の許容電力範囲内において、ピーク輝度感のあるテレビ画像を提供することが可能となる。

（発明の効果）
本発明の画像表示用発光装置の電力制御方法及び画像表示用発光装置によると、エリア制御される場合において電力リミット制御を好適に行うことができるとともに、所定の許容電力範囲内においてピーク輝度感のある画像表示が可能となる。また、本発明の表示装置によると、消費電力を増加させることなくピーク輝度感のある表示画像を得ることが可能となる。また、本発明のテレビ受信装置によると、ピーク輝度感のあるテレビ画像を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るテレビ受信装置の概略構成を示す分解斜視図 液晶パネルおよびバックライトの概略構成を示す分解斜視図 液晶表示装置の電気的構成を概略に示すブロック図 ＬＥＤパネルの電気的構成を説明するための回路図 ＬＥＤパネルの所定の許容電力を示す説明図 バックライトの電力制御に係る各処理の概略的な流れを示すフローチャート 電力制限処理前のＬＥＤパネルの各エリアの電力を示す説明図 電力制限処理後のＬＥＤパネルの各エリアの電力を示す説明図 ＬＥＤパネルの別の電気的構成を示す回路図

１０…液晶表示装置（被照明体、表示装置）、１１…液晶パネル（表示パネル）、１２…バックライト（照明装置、画像表示用発光装置）、１２ａ…照射面、１２ｂ…ＬＥＤパネル、１６…ＬＥＤ部、２０…発光ユニット、３１…エリア駆動回路、４０…ＬＥＤコントローラ（発光素子制御回路）、４１…調整回路、４２…電力算出回路、４３…電力リミッタ回路、４４…ＰＷＭ信号生成回路、ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ…発光ダイオード（発光素子）、ＴＶ…テレビ受信装置

以下、本発明の実施形態について図１〜図８を参照しつつ説明する。本実施形態では、液晶表示装置１０を備えたテレビ受信装置ＴＶについて例示する。なお、図面に示したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、各図面で共通な方向となるように描かれている。

１．テレビ受信装置の構成
本実施形態に係るテレビ受信装置ＴＶは、図１に示すように、液晶表示装置１０（「表示装置」の一例）と、当該液晶表示装置１０を挟むようにして収容する表裏両キャビネットＣａ，Ｃｂと、電源Ｐと、チューナーＴとを備えており、その表示面１１ａが鉛直方向（Ｙ軸方向）に沿うようスタンドＳによって支持されている。なお、本発明による表示装置は、カラー表示する液晶表示装置以外にも、白黒表示する液晶表示装置にも適用可能である。また、液晶表示装置に限られず、照明装置を有し、所定の許容電力範囲内において照明装置の輝度を制御するものであればよい。

２．液晶表示装置の構成
液晶表示装置１０は、全体として横長の方形を成し、図２に示すように、液晶パネル（「表示パネル」の一例）１１と、バックライト（「照明装置」及び「画像表示用発光装置」の一例）１２とを備え、これらが枠状をなすベゼルなどにより一体的に保持されている。液晶表示装置１０は、さらに、後述する表示制御部３０（図３参照）を含む。

次に、液晶パネル（ＬＣＤパネル）１１及びバックライト１２について説明する。このうち、液晶パネル１１は、平面視矩形状をなしており、一対のガラス基板が所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられるとともに、両ガラス基板間に液晶が封入された構成とされる。

一方のガラス基板には、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子（例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ））と、そのスイッチング素子に接続された画素電極、さらには配向膜等が設けられ、他方のガラス基板には、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタや共通電極、さらには配向膜等が設けられている。

このような構成によって、液晶パネル１１内には、例えば、ハイビジョン用の、１９２０×１０８０ドットのカラー画素が形成されている。液晶パネル１１内には、さらに、例えば、ＬＣＤドライバおよびＬＣＤコントローラが設けられ、それらによって各画素のスイッチング素子が制御される。

バックライト１２は、図２に示されるように、分割された複数のエリアからの光の照射によって液晶パネル１１を背面から照明するようにしたものである。バックライト１２は、ＬＥＤパネル１２ｂおよび光学部材１５を含む。光学部材１５は、拡散板１５ａ，１５ｂおよび光学シート１５ｃから構成されている。

ＬＥＤパネル１２ｂは、各エリアに対応した複数の発光ユニット２０を有し、各発光ユニット２０は、ＬＥＤ部１６を含む。各ＬＥＤ部１６は、ここでは、Ｒ（赤色）発光ダイオードＤＲ、Ｇ（緑色）発光ダイオードＤＧ、およびＢ（青色）発光ダイオードＤＢをそれぞれ一個づつ含む（図４参照）。各発光ユニット２０によってバックライト１２の照射面１２ａが複数のエリアに分割されている。すなわち、本実施形態においては、複数の発光ユニット２０が、バックライト１２の分割された複数のエリアを構成する。図２には、例えば、照射面１２ａが２０×４０（８００）個のエリアに分割された例が示される。なお、各発光ユニット２０の個数、すなわち、照射面１２ａの分割エリアの個数は任意である。

液晶表示装置１０は、さらに、図３に示されるように、表示制御部３０を有する。表示制御部３０はエリア駆動回路３１およびＬＥＤコントローラ（「発光素子制御回路」の一例）４０を含む。

エリア駆動回路３１は、映像信号（画像データ）を、例えばチューナーＴから受け取り、映像信号に基づいて、各発光ダイオードの発光輝度データ（以下、「ＬＥＤデータ」という）を決定し、例えば１２ビットのデジタル信号としてＬＥＤデータをＬＥＤコントローラ４０に供給する。なお、本実施形態においては、各発光ダイオードはＰＷＭ（パルス幅変調）信号によって発光制御されるため、ＬＥＤデータは、ＰＷＭ信号のＰＷＭ値（デューティ比）に関するデータを含む。すなわち、ＬＥＤデータはＰＷＭ信号を生成するためのＰＷＭ生成データ（例えば、１２ビットのデジタルデータ）を含む。さらに、エリア駆動回路３１は、映像信号に基づいて、ＬＣＤパネル１１の各画素の光透過率データであるＬＣＤデータを生成して、ＬＣＤデータをＬＣＤパネル１１に供給する。

ＬＥＤコントローラ４０は、調整回路４１、電力算出回路４２、電力リミッタ回路４３、およびＰＷＭ信号生成回路４４等を含む。調整回路４１は、エリア駆動回路３１からＬＥＤデータを受け取り、ＬＥＤデータに対して、ホワイトバランス、温度補正等の様々な調整を行う。

電力算出回路４２は、調整されたＬＥＤデータに基づいてエリア毎の発光電力を算出し、エリア毎の発光電力の総和から発光総電力を算出する電力算出処理を行う。

電力リミッタ回路４３は、電力算出回路４２によって算出された発光総電力が所定の許容電力を超える場合、発光総電力が所定の許容電力以内となるように、エリア毎の電力を制限する電力制限処理を行う。

上記したように、各発光ダイオードは、ＬＥＤコントローラ４０からのＰＷＭ信号によって制御され、各発光ダイオードの消費電力とＰＷＭ信号のＰＷＭ値（デューティ比）との間には、ほぼ比例関係がある。そのため、本実施形態においては、電力算出処理および電力制限処理における各電力は、それぞれＰＷＭ生成データに基づいてＰＷＭ値（％）として算出される。

ＰＷＭ信号生成回路４４は、電力制限処理によって制限されたＰＷＭ値を有するＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号をＬＥＤパネル１２ｂのＬＥＤドライバ２１に供給する。

その他、ＬＥＤコントローラ４０は、ＬＥＤパネル１２ｂに設けられたＬＥＤドライバ２１を制御するためのドライバ制御信号ＣＮＴを生成し、ドライバ制御信号ＣＮＴをＬＥＤドライバ２１に供給する。

ＬＥＤドライバ２１は、本実施形態では、例えば、図４に示されるように、各発光ユニット２０に対して設けられる。そして、図４に示されるように、各ＬＥＤドライバ２１は、発光ユニット２０の各発光ダイオードに対応して、ＬＥＤコントローラ４０からのＰＷＭ信号によって制御されるスイッチ素子ＳＷと、ＬＥＤコントローラ４０からのＣＮＴ信号によって制御される電流制御用トランジスタＴｒとを有する。なお、電流制御用トランジスタＴｒはバイポーラトランジスタに限られず、例えば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であってもよい。

また、図４には、発光ユニット２０は、発光ダイオードとして、上記したように、赤色発光ダイオードＤＲ１、緑色発光ダイオードＤＧ１、および青色発光ダイオードＤＢ１をそれぞれ一個づつ含む構成が示される。このような構成によって、発光ユニット２０内のＲＧＢの各発光ダイオードは、個別のＰＷＭ信号によって、個別にその消費電力が制御される。

なお、発光ユニット（分割エリア）２０に含まれる発光ダイオードの構成は、図４に示されたものに限定されない。例えば、白色発光ダイオードのみを含む構成であってもよいし、ＲＧＢの各２個の計６個の発光ダイオードを構成であってもよい。要は、発光ユニット２０内の各発光ダイオードが、個別のＰＷＭ信号によって、個別にその消費電力が制御される構成であればよい。

３．バックライトの電力リミット制御
次に、バックライト１２の電力リミット制御方法について、図５〜図８を参照して説明する。図５は、所定の制限電力（許容電力）の例を示す照射面１２ａの説明図である。図６は、電力リミット制御に係る各処理の概略的な流れを示すフローチャートである。各処理は、本実施形態においては、表示制御部３０のエリア駆動回路３１およびＬＥＤコントローラ４０によって行われる。図７は、本実施形態による電力リミット制御前の例を示す照射面１２ａの説明図であり、図８は、本実施形態による電力リミット制御後の例を示す照射面１２ａの説明図である。

なお、図５、図７および図８においては、説明の便宜上、バックライト１２の照射面１２ａが、エリアＡ１からエリアＡ２４までの２４個のエリアに分割された場合を示す。また、照射面１２ａを分割する態様、例えば、分割エリアの平面形状は、図５、図７および図８に示されるものに限られない。例えば、分割された各エリアの面積および形状は異なるものであってもよい。要は、分割された各エリア内の各発光素子の電力が個別に制御されるものであればよい。

許容電力（制限電力）の例として、ここでは、図５に示されるように、ＬＣＤパネル１１が全面白表示のときに、バックライト１２の電力が供給可能電力の５０％に制限される場合を仮定する。この場合、各エリアの電力、すなわち各発光ダイオードの電力は最大電力の５０％に制限される、言い換えれば、各発光ダイオードのＰＷＭ値（デューティ比）が５０％に制限される。なお、以下において、説明の便宜上、各発光ダイオードは同一のＰＷＭ値（％）に制御されているものとする。

電力リミット制御に係る処理において、まず、図６のステップＳ１０において、液晶表示装置１０に表示させる画像のデータが表示制御部３０のエリア駆動回路３１に入力される。すると、ステップＳ２０において、エリア駆動回路３１は、画像データに基づいて、各エリア（Ａ１〜Ａ２４）のＬＥＤデータ（発光輝度データ）であるＰＷＭ値（％）を決定する。決定された各エリア（Ａ１〜Ａ２４）のＰＷＭ値の例を図７に示す。図７には、決定されたのＰＷＭ値が、「０」％、５０（％）および１００（％）の３種類である場合が例示されている。

本実施形態においては、各エリアのＰＷＭ値を各エリアに対応する画像データの最大値に基づいて決定する。通常、各エリアに対応するＬＣＤパネル１１の範囲内には複数の画素が存在する。そのため、本実施形態においては、複数の画素データ（輝度データ）の内、その最大値に基づいて各エリアのＰＷＭ値を決定する。

なお、各エリアのＰＷＭ値を決定方法はこれに限られず、例えば、各エリアに対応する複数の画素データの所定数毎の平均値を算出し、その平均値の最大値に基づいて決定されてもよいし、あるいは各エリアに対応する全画素データの平均値に基づいて決定されてもよい。また、各エリアのＰＷＭ値の決定は、本実施形態においては、画像のフレーム周期毎に行われるものとする。なお、ＰＷＭ値の決定周期は、フレーム周期に限定されない。例えば、５フレーム毎であってもよいし、３０フレーム毎であってよいし、表示画像が静止画である場合には、画面が変わるときにのみＰＷＭ値を決定するようにしてもよい。

次いで、図６のステップＳ３０において、ＬＥＤコントローラ４０の調整回路４１は、エリア駆動回路３１からＬＥＤデータ（ＰＷＭ生成データ）を受け取り、ＬＥＤデータに対して、ホワイトバランス、温度補正等の調整を行う。

次いで、図６のステップＳ４０において、ＬＥＤコントローラ４０の電力算出回路４２は、調整されたＬＥＤデータ（ＰＷＭ生成データ）に基づいてエリア毎の発光電力を算出し、エリア毎の発光電力の総和から発光総電力、すなわち、バックライト１２の電力を算出する電力算出処理を行う。ここでは、上記したように、ＰＷＭ値（デューティ比）と電力とにおいて比例関係があるため、電力算出処理はＰＷＭ値（％）を用いて行われる。そのため、例えば、図７に示される場合の発光総電力は１６００（％）（エリア平均値は６６．７％）となる。また、図５に示される場合の許容電力は１２００（％）（エリア平均値は５０％）となり、図７に示される場合は、許容電力を超えることとなる。

そのため、図６のステップＳ５０において、ＬＥＤコントローラ４０の電力リミッタ回路４３は、電力算出回路４２によって算出された発光総電力が所定の許容電力を超える場合、発光総電力が所定の許容電力以内となるように、エリア毎の電力を制限する電力制限処理を行う。

その際、本実施形態において、電力リミッタ回路４３は、発光総電力に対する所定の許容電力の倍率である制限率αを算出する。この場合、制限率αは、１２００／１６００（５０／６６．７）＝０．７５となる。そして、エリア毎の電力に制限率αを乗算することによってエリア毎の電力を制限する。このようにして制限された各エリアの電力値（ＰＷＭ値）が図８に示される。図８に示される場合の発光総電力は、ほぼ１２００（％）となって、所定の許容電力と等しくなる。

その際、図８に示されるように、電力制限処理によって、図７に示された５０（％）のＰＷＭ値が３７．５（％）に、１００（％）のＰＷＭ値が７５．０（％）にそれぞれ制限されるものの、エリア毎のＰＷＭ値の相違は維持される。そのため、本実施形態においては、発光総電力を所定の許容電力範囲（１２００（％））内とすることができるとともに、その際、エリア毎の画像データに対応してエリア毎に電力を制限できるため、所定の許容電力範囲内においてピーク輝度感のある画像表示が、液晶表示装置１０において可能となる。

なお、この場合、各エリア（発光ユニット）の各ＲＧＢ発光ダイオードは同一の電力と仮定したため、上記のエリア毎の電力に基づく計算方法で説明したが、本実施形態における電力算出方法をＲＧＢに係る式で示すと下記のようになる。
Ｒ電力量（％）＝各エリアに供給される赤色発光ダイオードＰＷＭ値の総和 （式１）
Ｇ電力量（％）＝各エリアに供給される緑色発光ダイオードＰＷＭ値の総和 （式２）
Ｂ電力量（％）＝各エリアに供給される青色発光ダイオードＰＷＭ値の総和 （式３）
バックライトの電力値（発光総電力）＝Ｒ電力量＋Ｇ電力量＋Ｂ電力量 （式４）
制限率α＝許容電力／発光総電力 （式５）
制限発光総電力＝（Ｒ電力量＋Ｇ電力量＋Ｂ電力量）×α＝許容電力 （式６）

すなわち、本実施形態において、電力算出回路４２は、発光総電力を算出する際に、各エリアの発光色毎の発光電力の総和から各発光色の電力量を算出し（式１〜式３）、各発光色の電力量の総和から発光総電力を算出する（式４）。そして、電力リミッタ回路４３は、発光色毎の発光電力に同一の制限率α（式５参照）を乗算することによってエリア毎の電力を制限する。なお、式６には、制限発光総電力を算出する場合、発光総電力に制限率αを乗算する例が示されるが、各発光ダイオードの制限率αが同一である場合の制限発光総電力の算出式は、式６と等しくなる。また、発光色毎の発光電力に同一の制限率αを乗算することに必ずしも限定されるものではなく、必要に応じて発光色毎の発光電力に異なる制限率αを設定するようにしてもよい。

このように、本実施形態においては、ステップＳ４０の電力算出処理およびステップＳ５０の電力制限処理は、ＬＥＤコントローラ４０による複数の発光制御処理のうち、最終段階において行われる。そのため、電力制限処理以外に、発光輝度データに基づいて各発光素子に関する複数の発光制御処理、例えば、ホワイトバランス調整および温度補正処理等が行われる場合であっても、それらの制御処理の前に電力制限を行う場合と比べて、電力制限処理に対するそれらの制御処理の影響を低減することができる。すなわち、電力制限処理を発光制御処理の最終段階で行うことによって、電力制限処理の前の処理によってＰＷＭ生成データが補正された場合あっても、補正されたＰＷＭ生成データに基づいて所望の電力制限を行うことができる。また、電力制限されたＰＷＭ値が何ら補正されることなくＰＷＭ信号を生成することができる。

次いで、ステップＳ６０において、ＰＷＭ信号生成回路４４は、図８に示される電力制限処理によって制限されたＰＷＭ値（デューティ比）を有するＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号を、図４に示すＬＥＤドライバ（２１−（１）〜２１−（４））に供給する。各ＬＥＤドライバ２１は、各色に対応するＰＷＭ信号（ＰＷＭＲ〜ＰＷＭＢ）にしたがって各スイッチ素子（ＳＷＲ〜ＳＷＢ）をＰＷＭ駆動し、各色の発光ダイオード（ＤＲ〜ＤＢ）を発光させる。なお、図４に示される構成においては、各スイッチ素子がオフの状態において、ＤＣ電源Ｖｃｃが各スイッチ素子に供給されて各発光ダイオードが発光する。そのため、図４に示す構成においては、ＰＷＭ信号生成回路４４は、実際のＰＷＭ信号を生成する際には、図８に示されるＰＷＭ値（デューティ比）とは逆のＰＷＭ値、例えば図８に示されるＰＷＭ値が３７．４８％の場合、６２．５２％のＰＷＭ値を有するＰＷＭ信号を生成する。あるいは、ＰＷＭ値を逆にせずに、スイッチ素子として、ＰＷＭ信号が論理ハイレベルのときにオフするスイッチ素子を使用すればよい。

４．実施形態の効果
本実施形態においては、エリア毎に算出された発光総電力が所定の許容電力を超える場合、発光総電力が所定の許容電力以内となるように、エリア毎の電力が制限される。そのため、発光電力がエリア制御される場合においても、どのような表示画像に対しても電力リミット制御を好適に行うことができる。また、エリア毎の発光輝度データ、すなわち、エリア毎の電力は各エリアに対応した画像データに基づいて決定されるため、所定の許容電力範囲内においてエリア毎の電力が設定および制限できる。そのため、所定の許容電力範囲内においてピーク輝度感のある画像表示を可能とする。

また、ＬＥＤコントローラ４４において電力制限処理が最終段階において行われるため、電力制限処理以前の処理によってＰＷＭ生成データが補正された場合であっても、補正されたＰＷＭ生成データに基づいて所望の電力制限を行うことができる。

また、各エリアに対応した画像データの最大値に基づいてエリア毎（あるいは各発光素子）の発光輝度データを決定することによって、実際よりも厳しい条件、すなわち、発光総電力が所定の許容電力を超えやすい条件によって電力制限されることとなる。そのため、照明装置の省電力化がより所望される場合において好適となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、ＬＥＤドライバ２１と発光ダイオード（発光ユニット２０）との対応は図４に示したものに限られない。例えば、図９に示すように、１個のＬＥＤドライバ２１によって、縦列接続された複数個の発光ダイオードを駆動するようにしてもよい。図９には、４個縦列接続された赤色発光ダイオード（ＤＲ１〜ＤＲ４）が、１個のＬＥＤドライバ２１（Ｒ１）によって駆動され、４個縦列接続された緑色発光ダイオード（ＤＧ１〜ＤＧ４）が、１個のＬＥＤドライバ２１（Ｇ１）によって駆動され、４個縦列接続された青色発光ダイオード（ＤＢ１〜ＤＢ４）が、１個のＬＥＤドライバ２１（Ｂ１）によって駆動される例が示される。このような場合、ＬＥＤドライバ２１の使用個数を低減することができる。なお、この場合の、電力算出の際の各発光ダイオードのＰＷＭ値は、例えば、縦列接続された発光ダイオードのうちの最大ＰＷＭ値に決定される。例えば、画像データに基づく赤色発光ダイオード（ＤＲ１〜ＤＲ４）ＤＲ１のＰＷＭ値が、２０％、５０％、６０％、１０％である場合、電力算出の際の各赤色発光ダイオード（ＤＲ１〜ＤＲ４）のＰＷＭ値は、６０％とするようにする。

（２）上記実施形態では、バックライト（照明装置、画像表示用発光装置）１２は、エリア駆動回路３１およびＬＥＤコントローラ４０を含まず、液晶表示装置１０の表示制御部３０がそれらを含む構成を示したが、これに限られない。バックライト単体として、バックライトがエリア駆動回路３１およびＬＥＤコントローラ４０を含む構成としてもよい。あるいは、液晶表示装置１０において、バックライト１２がＬＥＤコントローラ４０を含む構成としてもよい。

（３）上記実施形態では、発光総電力を算出する際に、各色の発光ダイオードの総電力（電力量）を算出する例を示した（式１〜式４参照）が、これに限定されない。例えば、エリア毎の電力の総和から発光総電力を算出するようにしてもよい。要は、発光総電力は、エリア毎の各発光素子の発光輝度データ（ＰＷＭ生成データ）に基づいて算出されればよい。

（４）上記実施形態では、発光総電力が所定の許容電力以内となるように、エリア毎の電力を制限する場合、エリア毎の電力に同一の制限率α（式５参照）を乗算することによって行う例を示したが、これに限定されない。例えば、エリア毎に制限率αを異なるようにしてもよい。さらに、エリア毎の電力を制限する場合、制限率αによって制限することにも限られない。要は、発光総電力が所定の許容電力以内となるように、エリア毎の電力が制限されればよい。例えば、エリア毎の画像データに基づいてエリア毎に異なる電力制限をするようにしてもよい。

（５）上記実施形態では、バックライト１２の電力の所定許容値は一定である例を示したが、これに限定されず、所定許容値を可変としてもよい。例えば、所定許容値をＲＢＧ電力量（式１〜式３参照）の中のワースト値に関連づけるようにしてもよい。

具体例としては、上記制限率αを求める際に、まず、下に示す（式５−１〜３）によってＲＢＧ毎の制限率（Ｒα，Ｇα，Ｂα）を求める。
制限率Ｒα＝Ｒ所定許容値／Ｒ電力量 （式５−１）
制限率Ｇα＝Ｇ所定許容値／Ｇ電力量 （式５−２）
制限率Ｂα＝Ｂ所定許容値／Ｂ電力量 （式５−３）
次いで、全体にかける制限率α（式６参照）として、Ｒα，Ｇα，Ｂαの中の最低値（ワースト値）を選択する。その際、Ｒ所定許容値＝Ｇ所定許容値＝Ｂ所定許容値としてもよいし、ＲＢＧ毎に所定許容値を変えて設定し、最終的にＲα，Ｇα，Ｂαの中の最低値（ワースト値）を選択するようにしてもよい。
このように、全体にかける制限率αとして、Ｒα，Ｇα，Ｂαの中の最低値（ワースト値）を選択することによって、ＲＢＧ毎の電力量が異なる場合であっても確実に各色に対して所定許容値以下に制限をかけることができるとともに、制限発光総電力を許容電力以下に制限することができる。

また、バックライト１２の照射面１２ａへの電力供給が複数の電源によって行われる場合には、電源毎に所定許容値を異なるようにして、電源毎に電力制限するようにしてもよい。

また、使用するＬＥＤドライバ２１の構成に応じて所定許容値を変更するようにしてもよい。この場合、ＬＥＤドライバ２１のＬＥＤ駆動形態によっては、他の実施形態（１）に記載したように、電力算出の際の、発光ダイオードのＰＷＭ値の決定形態を変更する場合があり、そのような場合にも対応できる。

（６）上記実施形態では、本発明の画像表示用発光装置であるバックライトをＬＥＤバックライトに適用する例を示したが、これに限られない。すなわち、発光素子は発光ダイオードに限られず、他の発光素子、例えば、ＥＬ素子等であってもよい。

（７）上記実施形態では、本発明の画像表示用発光装置を液晶表示装置１０のバックライト１２に適用する例を示したが、これに限られない。例えば、本発明の画像表示用発光装置は、ＬＥＤ方式のオーロラビジョン（登録商標）に適用できる。

Claims (21)

1. 分割された複数のエリアからの光を照射するようにした画像表示用発光装置であって、各エリアに対応して設けられ、少なくとも１つの発光素子を有する複数の発光ユニットを備える画像表示用発光装置の電力を制御する方法において、
   画像表示用の画像データに基づいて、各発光素子の発光輝度データを決定する発光輝度データ決定工程と、
   前記発光輝度データに基づいて、各発光素子に関する複数の発光制御処理を行う発光素子制御工程とを含み、
   前記発光素子制御工程は、
   エリア毎の各発光素子の発光輝度データに基づいて、エリア毎の発光電力を算出し、前記エリア毎の発光電力の総和から発光総電力を算出する電力算出処理工程と、
   算出された前記発光総電力が所定の許容電力を超える場合、前記発光総電力が前記所定の許容電力以内となるように、前記エリア毎の発光電力を制限する電力制限処理工程とを含み、
   前記発光素子はＰＷＭ信号によって発光輝度制御され、
   前記発光素子の消費電力と、当該発光素子の発光輝度を制御するための前記ＰＷＭ信号のデューティ比とが比例関係にあり、
   前記発光輝度データは、前記発光素子の発光輝度をＰＷＭ信号によって制御するためのＰＷＭ生成データを含み、
   前記電力算出処理工程および前記電力制限処理工程における各発光電力は、それぞれ前記ＰＷＭ生成データに基づいて前記デューティ比として算出され、
   前記電力制限処理によって制限されたデューティ比を有する前記ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成工程をさらに含むことを特徴とする画像表示用発光装置の電力制御方法。
2. 前記電力制限処理工程は、前記発光総電力に対する前記許容電力の倍率である制限率を算出し、前記エリア毎の発光電力に前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限することを特徴とする、請求項１に記載の画像表示用発光装置の電力制御方法。
3. 各発光ユニットは発光色の異なる複数の発光素子を含み、
   前記電力算出処理工程は、前記発光総電力を算出する際に、発光色毎の発光色電力値を算出し、前記発光色毎の発光色電力値の総和から前記発光総電力を算出し、
   前記電力制限処理工程は、前記各発光色毎の発光色電力値に同一の前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限することを特徴とする、請求項２に記載の画像表示用発光装置の電力制御方法。
4. 前記電力算出処理工程および前記電力制限処理工程は、前記発光素子制御工程による前記複数の発光制御処理のうち、最終段階で行われることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像表示用発光装置の電力制御方法。
5. 前記発光輝度データ決定工程は、前記エリアに対応する前記画像表示用の画像データの最大値に基づいて前記各発光素子の発光輝度データを決定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像表示用発光装置の電力制御方法。
6. 前記画像表示用発光装置は、被照明体を背面から照明して画像表示させるバックライトであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像表示用発光装置の電力制御方法。
7. 前記被照明体は液晶表示装置であることを特徴とする請求項６に記載の画像表示用発光装置の電力制御方法。
8. 分割された複数のエリアからの光を照射するようにした画像表示用発光装置であって、
   各エリアに対応して設けられ、少なくとも１つの発光素子を有する複数の発光ユニットと、
   画像表示用の画像データに基づいて、各発光素子の発光輝度データを決定するエリア駆動回路と、
   前記発光輝度データに基づいて、各発光素子に関する複数の発光制御処理を行う発光素子制御回路とを備え、
   前記発光素子制御回路は、
   エリア毎の各発光素子の発光輝度データに基づいて、エリア毎の発光電力を算出し、前記エリア毎の発光電力の総和から発光総電力を算出する電力算出処理を行う電力算出回路と、
   算出された前記発光総電力が所定の許容電力を超える場合、前記発光総電力が前記所定の許容電力以内となるように、前記エリア毎の発光電力を制限する電力制限処理を行う電力リミッタ回路とを備え、
   前記発光素子はＰＷＭ信号によって発光輝度制御され、
   前記発光素子の消費電力と、当該発光素子の発光輝度を制御するための前記ＰＷＭ信号のデューティ比とが比例関係にあり、
   前記発光輝度データは前記ＰＷＭ信号を生成するためのＰＷＭ生成データを含み、
   前記電力算出処理および前記電力制限処理は、それぞれ前記ＰＷＭ生成データによる前記デューティ比に基づいて行われ、
   前記発光素子制御回路は、
   前記電力制限処理によって制限された前記デューティ比を有するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路をさらに含むことを特徴とする画像表示用発光装置。
9. 前記電力リミッタ回路は、前記発光総電力に対する前記所定の許容電力の倍率である制限率を算出し、前記エリア毎の発光電力に前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限することを特徴とする、請求項８に記載の画像表示用発光装置。
10. 各発光ユニットは発光色の異なる複数の発光素子を含み、
    前記電力算出回路は、前記発光総電力を算出する際に、発光色毎の発光色電力値を算出し、前記発光色毎の発光色電力値の総和から前記発光総電力を算出し、
    前記電力リミッタ回路は、前記各発光色毎の発光色電力値に同一の前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限することを特徴とする、請求項９に記載の画像表示用発光装置。
11. 前記電力算出処理および前記電力制限処理は、前記発光素子制御回路による前記複数の発光制御処理のうち、最終段階で行われることを特徴とする、請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の画像表示用発光装置。
12. 前記エリア駆動回路は、前記エリアに対応する前記画像表示用の画像データの最大値に基づいて前記各発光素子の発光輝度データを決定することを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の画像表示用発光装置。
13. 前記画像表示用発光装置は、被照明体を背面から照明して画像表示させるバックライトであることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載の画像表示用発光装置。
14. 前記被照明体は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１３に記載の画像表示用発光装置。
15. 所定の許容電力範囲内において照明装置の輝度を制御する機能をする表示装置において、
    複数の表示素子を含む表示パネルと、
    分割された複数のエリアからの光の照射によって前記表示パネルを背面から照明するようにした照明装置であって、各エリアに対応して設けられ、少なくとも１つの発光素子を有する複数の発光ユニットを備えた照明装置と、
    前記表示パネルおよび前記照明装置を制御する表示制御部とを備え、
    前記表示制御部は、前記表示パネルの画像データに基づいて、各発光素子の発光輝度データを決定するエリア駆動回路と、前記発光輝度データに基づいて、各発光素子に関する複数の発光制御処理を行う発光素子制御回路とを含み、
    前記発光素子制御回路は、
    エリア毎の各発光素子の発光輝度データに基づいて、エリア毎の発光電力を算出し、前記エリア毎の発光電力の総和から発光総電力を算出する電力算出処理を行う電力算出回路と、
    算出された前記発光総電力が前記所定の許容電力を超える場合、前記発光総電力が前記所定の許容電力以内となるように、前記エリア毎の発光電力を制限する電力制限処理を行う電力リミッタ回路とを含み、
    前記発光素子はＰＷＭ信号によって発光輝度制御され、
    前記発光素子の消費電力と、当該発光素子の発光輝度を制御するための前記ＰＷＭ信号のデューティ比とが比例関係にあり、
    前記発光輝度データは前記ＰＷＭ信号を生成するためのＰＷＭ生成データを含み、
    前記電力算出処理および前記電力制限処理は、それぞれ前記ＰＷＭ生成データによる前記デューティ比に基づいて行われ、
    前記発光素子制御回路は、
    前記電力制限処理によって制限された前記デューティ比を有するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成回路をさらに含むことを特徴とする、表示装置。
16. 前記電力リミッタ回路は、前記発光総電力に対する前記所定の許容電力の倍率である制限率を算出し、前記エリア毎の発光電力に前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限することを特徴とする、請求項１５に記載の表示装置。
17. 各発光ユニットは発光色の異なる複数の発光素子を含み、
    前記電力算出回路は、前記発光総電力を算出する際に、発光色毎の発光色電力値を算出し、前記発光色毎の発光色電力値の総和から前記発光総電力を算出し、
    前記電力リミッタ回路は、前記各発光色毎の発光色電力値に同一の前記制限率を乗算することによって前記エリア毎の発光電力を制限することを特徴とする、請求項１６に記載の表示装置。
18. 前記電力算出処理および前記電力制限処理は、前記発光素子制御回路による前記複数の発光制御処理のうち、最終段階で行われることを特徴とする、請求項１５から請求項１７のいずれか一項に記載の表示装置。
19. 前記エリア駆動回路は、前記エリアに対応する前記表示パネルの画像データの最大値に基づいて前記各発光素子の発光輝度データを決定することを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか一項に記載の表示装置。
20. 前記表示パネルは液晶パネルであることを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれか一項に記載の表示装置。
21. 請求項１５から請求項２０のいずれか一項に記載の表示装置を備えることを特徴とするテレビ受信装置。

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