JP6694989B2 - 発光装置、表示装置、およびｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Description

以下の開示は、ＬＥＤを光源とする発光装置、その発光装置をバックライトに用いた表示装置、およびその発光装置からなるＬＥＤ表示装置に関する。

透過型の液晶表示装置においては、画像を表示するために、表示部（液晶パネル）の背面から光を照射するバックライトが必要とされる。バックライトの光源には、従来、ＣＣＦＬと呼ばれる冷陰極管が多く採用されていた。しかしながら、近年、消費電力の低さや輝度制御の容易さなどの観点からＬＥＤ（発光ダイオード）の採用が増加している。

上述のような液晶表示装置に関し、低消費電力化を図るために、画面を論理的に複数のエリアに分割してエリア毎にＬＥＤの輝度（発光強度）を制御する「ローカルディミング」と呼ばれる技術が開発されている。ローカルディミングによれば、各ＬＥＤの輝度は、例えば、対応するエリアに含まれる画素の入力階調値の最大値や平均値などに基づいて決定される。このようにして、各ＬＥＤは、対応するエリア内の入力画像に応じた輝度で発光する。

また、近年、極めて広いダイナミックレンジを実現する「ＨＤＲ」と呼ばれる技術の採用が進んでいる。従来の技術による最大輝度が１００ｎｉｔｓであるのに対し、ＨＤＲの規格では、最大輝度は１０００〜１００００ｎｉｔｓとなっている。このようなＨＤＲに対応する液晶表示装置の仕様（基準）も定められている。具体的には、ＨＤＲに対応する液晶表示装置は、コントラスト比「２００００：１」が実現されるよう、次の基準を満たすことが求められている。
最大輝度：１０００ｎｉｔｓ以上
黒輝度：０．０５ｎｉｔｓ以下
上記基準を満たすために、ＨＤＲに対応する液晶表示装置では、上述したローカルディミングが採用されている。

図１１は、ローカルディミングを行う直下型のバックライトの概略図である。このバックライトは、ＬＥＤドライバ基板９１０とＬＥＤ基板９２０とを含んでいる。ＬＥＤ基板９２０は論理的に複数のエリアに分割されており、各エリアに光源として１個または複数個のＬＥＤ９２２が搭載されている。ＬＥＤドライバ基板９１０およびＬＥＤ基板９２０には、模式的には図１２に示すように、ＬＥＤを駆動するための制御信号配線がエリア毎に配設されている。なお、図１２ではエリア毎に電流量を制御するデバイスとして可変抵抗器９１２および電流をＯＮ／ＯＦＦさせるデバイスとしてスイッチ９１４を図示しているが、採用する調光方式に応じていずれか一方が設けられていれば良い。また、制御を行うデバイスは可変抵抗器９１２やスイッチ９１４に限定されず、それぞれトランジスタに置き換えて制御を行うこともできる。

ここで、ＬＥＤの調光方式について説明する。調光方式には、主に、ＬＥＤに流れる電流の大きさを変化させることによって輝度を制御するアナログ調光方式と、ＬＥＤの点灯時間を変化させることによって輝度を制御するＰＷＭ調光方式とがある。概略的には、アナログ調光方式による調光は図１２に示した可変抵抗器９１２の抵抗値を変化させることに対応し、ＰＷＭ調光方式による調光は図１２に示したスイッチ９１４のオン／オフ状態の時間割合を変化させることに対応する。アナログ調光方式では、図１３に示すように、ＬＥＤの点灯時間は一定とされ、上述したようにＬＥＤに流れる電流の大きさを変化させることによってＬＥＤの輝度が制御される。ＰＷＭ調光方式では、図１４に示すように、ＬＥＤに流れる電流の大きさは一定とされ、上述したようにＬＥＤの点灯時間を変化させることによってＬＥＤの輝度が制御される。

また、液晶表示装置におけるバックライトの調光の手法には、エリア毎かつフレーム毎に入力画像に応じた輝度となるようにＬＥＤを制御するＬＤ調光と、画面全体の目標とする明るさに応じてＬＥＤの輝度を制御する最大表示輝度調光とがある。これら２つの手法のいずれについても、アナログ調光方式と組み合わせて採用されることもあれば、ＰＷＭ調光方式と組み合わせて採用されることもある。しかしながら、アナログ調光方式によれば、ＬＥＤに流れる電流とＬＥＤの輝度との関係が非線形となるため、所望の精度での輝度が得られるような制御を実現することが困難である。また、アナログ調光方式については、電流値により色度変化が発生するという問題点もある。そこで、ＬＤ調光についても最大表示輝度調光についても、電流値が一定であるＰＷＭ調光方式と組み合わせて採用することが近年の主流となっている。

ところで、近年、「ミニＬＥＤ」と呼ばれるＬＥＤや「マイクロＬＥＤ」と呼ばれるＬＥＤなど従来のＬＥＤに比べて極めて微小なサイズのＬＥＤの開発が盛んとなっている。そして、そのような微小なサイズのＬＥＤを用いてローカルディミングを行うバックライトを採用することで表示装置の表示領域を多分割化することが期待されている。これに関し、図１２に示した構成によってＬＥＤをエリア毎に駆動するという手法は、例えば配線数が膨大になるなどの理由により実現が困難である。そこで、列毎にデータ配線をまとめるとともに行毎の駆動を可能にすることが考えられる。すなわち、マトリクス配線を用いることが考えられる。

マトリクス配線を用いた駆動方法の１つとしてパッシブ駆動が知られている。パッシブ駆動は、模式的には図１５に示すようにＬＥＤドライバ基板９３０およびＬＥＤ基板９４０に配線がなされた状態で行われる。なお、図１２と同様、可変抵抗器９３２およびスイッチ９３４のいずれか一方が設けられていれば良い。図１５に示す構成によれば行毎にＬＥＤが駆動されるので、パッシブ駆動においては、１フレーム期間が複数のサブフレーム期間に分割され、各サブフレーム期間にそれに対応する行のＬＥＤが点灯する。図１５に示す例の場合、１フレーム期間は図１６に示すように４つのサブフレーム期間Ｔ９１〜Ｔ９４に分割され、１行ずつＬＥＤが点灯する。なお、ＬＥＤの調光方式については、ＰＷＭ調光方式でもアナログ調光方式でも採用し得るが、輝度および色度のばらつきの発生を抑制するという観点ではＰＷＭ調光方式の方が優れている。また、実際には、１フレーム期間が複数のサブフレーム期間に分割される場合のＬＥＤの駆動単位は、１行毎には限定されない。複数行毎にＬＥＤが駆動される場合や、例えば左右に分割されたエリア単位でＬＥＤが駆動される場合もある。

パッシブ駆動によれば、各フレーム期間において各ＬＥＤは対応するサブフレーム期間にのみ点灯するので、各ＬＥＤの点灯期間は短くなる。例えば１フレーム期間が４つのサブフレーム期間で構成される場合、各ＬＥＤは、各フレーム期間においてその４分の１の長さの期間が点灯期間となる。従って、フレーム期間を通じてＬＥＤが発光する場合に比べて輝度は４分の１となる。そのため、フレーム期間を通じてＬＥＤが発光する場合と同様の輝度を得るためには、サブフレーム期間に４倍の電流をＬＥＤに流す必要がある。また、ＬＥＤの駆動に関わるデータをサブフレーム期間毎に制御しなければならないため、コントローラ等からＬＥＤドライバへのデータ転送の頻度が多くなる。以上のことを考慮すると、極めて微小なサイズのＬＥＤを採用することによって表示領域の多分割化が行われていった場合、１フレーム期間を構成するサブフレーム期間の数が顕著に多くなってＬＥＤの駆動が困難となる。

マトリクス配線を用いたもう１つの駆動方法としてアクティブマトリクス駆動が知られている。アクティブマトリクス駆動は、例えば、有機ＥＬ表示装置で採用されている。図１７は、有機ＥＬ表示装置の画素回路の一例を示す回路図である。この画素回路は、表示部に配設されている複数のデータ線と複数の走査線との各交差点に対応して設けられている。図１７に示すように、この画素回路は、２個のトランジスタ９５０，９５２と、１個のコンデンサ９５４と、１個の有機ＥＬ素子９５６とを備えている。トランジスタ９５０は画素を選択する入力トランジスタとして機能し、トランジスタ９５２は有機ＥＬ素子９５６への電流の供給を制御する電流制御トランジスタとして機能する。なお、実際には、画素回路には、例えばトランジスタ９５２の特性のばらつきを補償するために、図１７に示した構成要素以外の構成要素も設けられる。

図１７に示す画素回路では、走査線の電位が選択期間を示す電位になったときに、トランジスタ９５０がオン状態となり、データ線の電位に応じてコンデンサ９５４が充電される。選択期間が終了して、トランジスタ９５０がオフ状態となり、コンデンサ９５４には電荷が保持されるため、次の選択期間になるまでの間、充電電位は保持される。コンデンサ９５４に保持された電荷に基づいてトランジスタ９５２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが決まり、当該ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに応じた大きさの電流がトランジスタ９５２を流れる。

バックライトに含まれるＬＥＤに関して充分な長さの発光期間を確保するために上述のようなアクティブマトリクス駆動をバックライトの駆動に適用することが考えられる。しかしながら、図１７に示したような構成の回路を用いた場合、ＬＥＤの調光方式はアナログ調光方式となるので、発光輝度による色度変化やトランジスタ特性のばらつきによる画素間の輝度のばらつきなどの問題が生じやすい。

そこで、アクティブマトリクス駆動とＰＷＭ調光方式とを組み合わせた手法でバックライトに含まれるＬＥＤを駆動することが考えられる。同様に、ＬＥＤ表示装置を構成するＬＥＤについてもアクティブマトリクス駆動とＰＷＭ調光方式とを組み合わせた手法で駆動することが考えられる。なお、ＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤを表示素子とする表示装置であって、屋外での広告表示などに使用されることが多い。

有機ＥＬ表示装置の関する発明ではあるが、アクティブマトリクス駆動を採用しつつ有機ＥＬ素子の点灯期間の長さを制御することによって輝度を調整するようにした発明が特開２００２−２９７０９７号公報に開示されている。

特開２００２−２９７０９７号公報に開示された発明によれば、有機ＥＬ素子に流れる電流を制御するためのトランジスタの特性のばらつきの大きさに起因する画質低下を抑制するために、画素回路内に従来の構成要素に加えて電圧比較回路（コンパレータ）が設けられている。その電圧比較回路で、基準電位と選択期間中にコンデンサ（アナログメモリ）に蓄積された電圧（電位）とが比較される。その際、電圧比較回路に入力される基準電位を時間の経過に従って変化させることにより、コンデンサに蓄積された電圧の大きさに応じて有機ＥＬ素子の点灯／非点灯が制御される。このようにして点灯期間の長さを制御することによって輝度の調整が行われるので、輝度がトランジスタの特性の影響を受けることが抑制される。

図１８は、特開２００２−２９７０９７号公報の図１（第１実施例における画素回路の構成を示す図）に相当する図である。図１９は、特開２００２−２９７０９７号公報の図２（第１実施例における駆動波形を示す図）に相当する図である。図１９に示す駆動波形から把握されるように、選択期間に走査電圧が高くなり、当該選択期間中の信号電圧がコンデンサに蓄えられる（図１９のメモリ電圧の波形を参照）。そして、パネル上のすべての画素の選択期間が終了した後に、表示期間となる。各有機ＥＬ素子は、表示期間のうちコンデンサに蓄積されたメモリ電圧に応じた長さの期間に点灯する。ところで、パネル内に走査線が１０８０本存在する場合、各フレーム期間には１０８０回の選択期間が含まれる。このため、表示期間は比較的短い長さの期間となる。

図２０は、特開２００２−２９７０９７号公報の図３（第２実施例における画素回路の構成を示す図）に相当する図である。図２１は、特開２００２−２９７０９７号公報の図４（第２実施例における駆動波形を示す図）に相当する図である。図２０に示す画素回路には、抵抗器とコンデンサとからなる時定数回路が設けられている。これにより、選択期間にコンデンサに蓄積されたメモリ電圧と時定数とに応じて時間変化する電位を電圧比較回路に与えることが可能となり、１フレーム期間のすべてを表示期間とすることが可能となる。

以上のように、特開２００２−２９７０９７号公報に開示された発明によれば、アクティブマトリクス駆動とＰＷＭ調光方式とを組み合わせた手法で有機ＥＬ素子の輝度が制御されるので、トランジスタの特性のばらつきに起因する画質低下が抑制される。なお、光源の点灯期間の長さを制御することによって光源の輝度を調整する手法は、特表２００５−５３０２０３号公報、特表２０１１−５０３６４５号公報、および特開２００５−２８４２５４号公報にも記載されている。

特開２００２−２９７０９７号公報 特表２００５−５３０２０３号公報 特表２０１１−５０３６４５号公報 特開２００５−２８４２５４号公報

ところが、液晶表示装置等のバックライトに含まれるＬＥＤの駆動やＬＥＤ表示装置を構成するＬＥＤの駆動に特開２００２−２９７０９７号公報に記載された手法を適用すると、以下に記すような問題が生じる。

一般に、液晶表示装置においては、画素の透過率は数％程度である。このため、画面上に表示させる輝度に比べて１０〜３０倍の輝度でバックライト内のＬＥＤを発光させる必要がある。しかしながら、特開２００２−２９７０９７号公報に記載された第１実施例の手法によれば、上述したように表示期間は比較的短い長さの期間となるので、充分な輝度が得られない。また、画像のフレーム周波数で全てのＬＥＤが一斉に発光するので、ちらつきが大きい。ＬＥＤ表示装置についても、屋外で使用されるケースが多いことから高輝度が要求されるので、同様の問題が生じる。

特開２００２−２９７０９７号公報に記載された第２実施例の手法によれば、１フレーム期間のすべてを表示期間とすることが可能であるので、高輝度表示は可能となる。しかしながら、図２１から把握されるように、１フレーム期間を１周期としてＰＷＭ調光が行われる。一般に、液晶表示装置においては、バックライトとしての光源を表示周期（画像の書き換えが行われる周期）の１／２〜１／８倍の周期で点灯させなければちらつき（フリッカ）が生じる。従って、バックライトに含まれるＬＥＤの駆動に上記第２実施例の手法を適用した場合には、ちらつきが生じる。また、ＬＥＤ表示装置で高輝度表示を行うためには、ＬＥＤの点灯周期を表示周期の１／２倍よりも短い周期にすることが好ましい。これに関し、ＬＥＤ表示装置を構成するＬＥＤの駆動に上記第２実施例の手法を適用した場合、画像表示の周波数を６０Ｈｚとすると、ＬＥＤの点灯周波数は例えば１２０Ｈｚや２４０Ｈｚとなる。ＬＥＤの点灯周波数を１２０Ｈｚにした場合には１フレーム期間に走査線を２回スキャンする必要があり、ＬＥＤの点灯周波数を２４０Ｈｚにした場合には１フレーム期間に走査線を４回スキャンする必要がある。このように走査線のスキャン回数が増えると、選択期間の長さが短くなるので、所望の電圧をコンデンサに書き込むことが困難となる。すなわち、ＬＥＤを所望の輝度で発光させることは困難である。

そこで、輝度ばらつき等の表示不良やちらつきなどを生ずることなく多数のＬＥＤを独立に制御することのできる発光装置を実現することが望まれている。

第１の発明は、ＬＥＤを光源とする発光装置であって、
それぞれが１または複数のＬＥＤからなるＬＥＤユニットであって、マトリクス状に配置された複数のＬＥＤユニットと、
前記複数のＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤを駆動する、前記複数のＬＥＤユニットと１対１で対応するように設けられた複数のＬＥＤ駆動回路と、
前記複数のＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤが行ごとに駆動されるよう前記複数のＬＥＤ駆動回路の動作を制御する駆動制御回路と
を備え、
各ＬＥＤ駆動回路は、
対応するＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤの目標輝度に応じたデータ電圧を保持するデータ電圧保持部と、
対応するＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤを前記データ電圧保持部に保持されているデータ電圧に応じた長さの期間だけ点灯させる点灯期間制御動作を行う点灯制御部と
を含み、
前記複数のＬＥＤ駆動回路に前記データ電圧を供給するための信号配線は、列ごとに設けられ、
各ＬＥＤ駆動回路に関し、１フレーム期間毎に所定の長さの充電期間が設けられ、かつ、前記充電期間の終了時点から１フレーム期間の長さに相当する期間に複数回の点灯可能期間が設けられ、
各ＬＥＤ駆動回路は、対応するＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤの目標輝度に応じたデータ電圧が前記充電期間に前記データ電圧保持部に書き込まれるよう、かつ、前記点灯制御部による前記点灯期間制御動作が前記複数回の点灯可能期間に行われるよう、前記駆動制御回路によって動作が制御される。

第２の発明は、第１の発明において、
前記点灯制御部は、
点灯制御ノードと、
前記データ電圧保持部に保持されているデータ電圧に応じた電圧の前記点灯制御ノードへの供給を制御するリセット部と、
時間の経過に従って前記点灯制御ノードの電位を低下させる電位低減部と、
前記点灯制御ノードの電位に応じて、対応するＬＥＤユニットへの駆動電流の供給を制御する駆動電流制御部と
を含む。

第３の発明は、第２の発明において、
前記電位低減部は、一端が前記点灯制御ノードに接続された点灯制御コンデンサと、一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が前記点灯制御コンデンサの他端に接続された点灯制御抵抗器とによって構成されたＲＣ回路である。

第４の発明は、第２または第３の発明において、
前記駆動電流制御部は、
駆動電流制御ノードと、
一端が前記点灯制御ノードに接続されたスイッチ制御抵抗器と、
ベース端子が前記スイッチ制御抵抗器の他端に接続され、コレクタ端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、エミッタ端子が接地されたバイポーラトランジスタであるスイッチ制御トランジスタと、
一端に電源電圧が与えられ、他端が前記駆動電流制御ノードに接続されたプルアップ抵抗器と、
ゲート端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、対応するＬＥＤユニットを介してドレイン端子に前記電源電圧が与えられる電界効果トランジスタである駆動トランジスタと、
一端が前記駆動トランジスタのソース端子に接続され、他端が接地された電圧降下抵抗器と
を含む。

第５の発明は、第２または第３の発明において、
前記駆動電流制御部は、
駆動電流制御ノードと、
ゲート端子が前記点灯制御ノードに接続され、ドレイン端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、ソース端子が接地された薄膜トランジスタであるスイッチ制御トランジスタと、
一端に電源電圧が与えられ、他端が前記駆動電流制御ノードに接続されたプルアップ抵抗器と、
ゲート端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、対応するＬＥＤユニットを介してドレイン端子に前記電源電圧が与えられる薄膜トランジスタである駆動トランジスタと、
一端が前記駆動トランジスタのソース端子に接続され、他端が接地された電圧降下抵抗器と
を含む。

第６の発明は、第１から第５までのいずれかの発明において、
各ＬＥＤ駆動回路は、前記データ電圧保持部に保持されているデータ電圧に応じた電位を前記点灯制御部に与えるバッファ回路を含む。

第７の発明は、第１の発明において、
前記発光装置は、
前記駆動制御回路から出力されるデータ信号を伝達する、各列に対応して設けられたデータ線と、
前記駆動制御回路から出力される走査信号を伝達する、各行に対応して設けられた走査線と、
前記駆動制御回路から出力されるリセット信号を伝達する、各行に対応して設けられたリセット線と
を備え、
前記データ電圧保持部は、
データ電圧保持ノードと、
ゲート端子が前記走査線に接続され、ドレイン端子が前記データ線に接続された電界効果トランジスタである第１の選択制御トランジスタと、ゲート端子が前記走査線に接続され、ドレイン端子が前記データ電圧保持ノードに接続され、ソース端子が前記第１の選択制御トランジスタのソース端子に接続された電界効果トランジスタである第２の選択制御トランジスタとからなる選択制御トランジスタと、
一端が前記データ電圧保持ノードに接続され、他端が接地されたメモリコンデンサと
を含み、
各ＬＥＤ駆動回路は、前記データ電圧保持ノードの電位を前記点灯制御部に与えるボルテージフォロワ回路を含み、
前記点灯制御部は、
点灯制御ノードと、
駆動電流制御ノードと、
ゲート端子が前記リセット線に接続され、ドレイン端子が前記ボルテージフォロワ回路の出力端子に接続された電界効果トランジスタである第１のリセット制御トランジスタと、ゲート端子が前記リセット線に接続され、ドレイン端子が前記点灯制御ノードに接続され、ソース端子が前記第１のリセット制御トランジスタのソース端子に接続された第２のリセット制御トランジスタとからなるリセット制御トランジスタと、
一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が接地された点灯制御コンデンサと、一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が接地された点灯制御抵抗器とによって構成されたＲＣ回路と、
一端が前記点灯制御ノードに接続されたスイッチ制御抵抗器と、
ベース端子が前記スイッチ制御抵抗器の他端に接続され、コレクタ端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、エミッタ端子が接地されたバイポーラトランジスタであるスイッチ制御トランジスタと、
一端に電源電圧が与えられ、他端が前記駆動電流制御ノードに接続されたプルアップ抵抗器と、
ゲート端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、対応するＬＥＤユニットを介してドレイン端子に前記電源電圧が与えられる電界効果トランジスタである駆動トランジスタと、
一端が前記駆動トランジスタのソース端子に接続され、他端が接地された電圧降下抵抗器と
を含む。

第８の発明は、第１の発明において、
前記発光装置は、
前記駆動制御回路から出力されるデータ信号を伝達する、各列に対応して設けられたデータ線と、
前記駆動制御回路から出力される走査信号を伝達する、各行に対応して設けられた走査線と、
前記駆動制御回路から出力されるリセット信号を伝達する、各行に対応して設けられたリセット線と
を備え、
前記データ電圧保持部は、
データ電圧保持ノードと、
ゲート端子が前記走査線に接続され、ドレイン端子が前記データ線に接続され、ソース端子が前記データ電圧保持ノードに接続された薄膜トランジスタである選択制御トランジスタと、
一端が前記データ電圧保持ノードに接続され、他端が接地されたメモリコンデンサと
を含み、
各ＬＥＤ駆動回路は、薄膜トランジスタと抵抗器とからなるソースフォロワ回路であって、前記データ電圧保持ノードの電位から前記薄膜トランジスタの閾値電圧に相当する電圧だけ低い電位を前記点灯制御部に与えるように構成されたソースフォロワ回路を含み、
前記点灯制御部は、
点灯制御ノードと、
駆動電流制御ノードと、
ゲート端子が前記リセット線に接続され、ドレイン端子が前記ソースフォロワ回路の出力端子に接続され、ソース端子が前記点灯制御ノードに接続された薄膜トランジスタであるリセット制御トランジスタと、
一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が接地された点灯制御コンデンサと、一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が接地された点灯制御抵抗器とによって構成されたＲＣ回路と、
ゲート端子が前記点灯制御ノードに接続され、ドレイン端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、ソース端子が接地された薄膜トランジスタであるスイッチ制御トランジスタと、
一端に電源電圧が与えられ、他端が前記駆動電流制御ノードに接続されたプルアップ抵抗器と、
ゲート端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、対応するＬＥＤユニットを介してドレイン端子に前記電源電圧が与えられる薄膜トランジスタである駆動トランジスタと、
一端が前記駆動トランジスタのソース端子に接続され、他端が接地された電圧降下抵抗器と
を含む。

第９の発明は、表示装置であって、
画像を表示する表示部を有する表示パネルと、
前記表示部に光が照射されるよう前記表示パネルの背面に設けられた第１から第８までのいずれかの発明に係る発光装置と
を備える。

第１０の発明は、ＬＥＤ表示装置であって、
第１から第８までのいずれかの発明に係る発光装置からなり、
前記複数のＬＥＤユニットは、発光色によってＫ種類に分類され、
各絵素が前記Ｋ種類のＬＥＤユニットによって構成される。

以上のような構成によれば、各ＬＥＤユニットを構成するＬＥＤがアクティブマトリクス駆動によって駆動される。すなわち、ＬＥＤにデータ電圧を供給するための信号配線は列ごとに設けられ、かつ、行ごとにＬＥＤが駆動される。このため、ＬＥＤを駆動するための配線が膨大となることはない。また、１フレーム期間の全ての期間が表示期間とされる。さらに、ＬＥＤ駆動回路は、データ電圧保持部に保持されたデータ電圧に応じた長さの期間だけＬＥＤを点灯させる。すなわち、ＬＥＤの輝度はＰＷＭ調光によって制御される。このため、輝度ばらつき等の表示不良の発生が抑制される。さらにまた、点灯期間制御動作は、１フレーム期間につき複数回行われる。これにより、ＬＥＤの点灯周期が短くなるので、ちらつきの発生が抑制される。以上より、輝度ばらつき等の表示不良やちらつきなどを生ずることなく多数のＬＥＤを独立に制御することのできる発光装置が実現される。

第１の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の詳細な構成を示す回路図である。 上記第１の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記第１の実施形態において、表示部の構成について説明するための図である。 上記第１の実施形態において、バックライトの概略構成について説明するためのブロック図である。 上記第１の実施形態において、選択制御トランジスタが２つの電界効果トランジスタで構成される理由を説明するための図である。 上記第１の実施形態において、バックライトの動作について説明するための信号波形図である。 上記第１の実施形態において、データ電圧保持ノードの電位とＬＥＤの点灯期間の長さとの関係について説明するための図である。 第２の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の詳細な構成を示す回路図である。 第３の実施形態に係るＬＥＤ表示装置の全体構成を示すブロック図である。 上記第３の実施形態において、表示部の概略構成について説明するためのブロック図である。 従来例に関し、ローカルディミングを行う直下型のバックライトの概略図である。 従来例に関し、ＬＥＤドライバ基板およびＬＥＤ基板の配線状態を模式的に示す図である（ＬＥＤが個別に駆動されるケース）。 従来例に関し、アナログ調光方式について説明するための図である。 従来例に関し、ＰＷＭ調光方式について説明するための図である。 従来例に関し、ＬＥＤドライバ基板およびＬＥＤ基板の配線状態を模式的に示す図である（パッシブ駆動が行われるケース）。 従来例に関し、パッシブ駆動が行われるときの１フレーム期間について説明するための図である。 従来例に関し、有機ＥＬ表示装置の画素回路の一例を示す回路図である。 従来例に関し、特開２００２−２９７０９７号公報の図１に相当する図である。 従来例に関し、特開２００２−２９７０９７号公報の図２に相当する図である。 従来例に関し、特開２００２−２９７０９７号公報の図３に相当する図である。 従来例に関し、特開２００２−２９７０９７号公報の図４に相当する図である。

以下、添付図面を参照しつつ、実施形態について説明する。なお、第１の実施形態および第２の実施形態は液晶表示装置を対象とし、第３の実施形態はＬＥＤ表示装置を対象としている。

＜１．第１の実施形態＞
＜１．１ 全体構成＞
図２は、第１の実施形態に係る液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、ローカルディミング処理部１０とパネル駆動回路２０と液晶パネル３０とバックライト（発光装置）４０とによって構成されている。液晶パネル３０は、対向する２枚のガラス基板によって形成されており、画像を表示する表示部を含んでいる。バックライト４０は、液晶パネル３０の背面に設けられている。バックライト４０には、光源駆動回路４２と照明部４４とが含まれている。照明部４４は、基板（ＬＥＤ基板）上に設けられた後述するＬＥＤユニット（１または複数のＬＥＤからなるユニット）やＬＥＤ駆動回路からなる。ローカルディミング処理部１０、パネル駆動回路２０、および光源駆動回路４２は、典型的には、互いに異なる基板上に設けられている。

液晶パネル３０内の表示部３２には、図３に示すように、複数本のゲートバスラインＧＢＬと複数本のソースバスラインＳＢＬとが配設されている。複数本のゲートバスラインＧＢＬと複数本のソースバスラインＳＢＬとの各交差点に対応して画素部３４が設けられている。すなわち、表示部３２には、複数個の画素部３４が含まれている。上記複数個の画素部３４はマトリクス状に配置されて画素マトリクスを構成している。各画素部３４は、画素容量を含んでいる。

図２に示す構成要素の動作について説明する。ローカルディミング処理部１０は、外部から送られる画像データＤＡＴを受け取り、上述したローカルディミング（エリア毎にＬＥＤの輝度を制御する処理）が行われるよう、パネル駆動回路２０の動作を制御するパネル制御信号ＰＣＴＬと光源駆動回路４２の動作を制御するための輝度制御信号ＬＣＴＬとを出力する。なお、パネル制御信号ＰＣＴＬおよび輝度制御信号ＬＣＴＬは複数の制御信号からなる。

パネル駆動回路２０は、ローカルディミング処理部１０から送られるパネル制御信号ＰＣＴＬに基づいて液晶パネル３０を駆動する。詳しくは、パネル駆動回路２０は、ゲートバスラインＧＢＬを駆動するゲートドライバとソースバスラインＳＢＬを駆動するソースドライバとによって構成されている。ゲートドライバがゲートバスラインＧＢＬを駆動し、ソースドライバがソースバスラインＳＢＬを駆動することにより、各画素部３４内の画素容量に目標表示画像に応じた電圧が書き込まれる。

光源駆動回路４２は、ローカルディミング処理部１０から送られる輝度制御信号ＬＣＴＬに基づいて、照明部４４内のＬＥＤが所望の輝度で発光するよう、後述するＬＥＤ駆動回路の動作を制御する。なお、この光源駆動回路４２によって駆動制御回路が実現されている。

照明部４４には上述したようにＬＥＤユニットやＬＥＤ駆動回路が含まれており、ＬＥＤ駆動回路の動作が光源駆動回路４２によって制御されることにより、ＬＥＤユニット内のＬＥＤが所望の輝度で発光する。このようにして、照明部４４は、表示部３２にその背面から光を照射する。

以上のようにして、液晶パネル３０の表示部３２に設けられている各画素部３４内の画素容量に目標表示画像に応じた電圧が書き込まれた状態でバックライト４０内の照明部４４が表示部３２にその背面から光を照射することにより、表示部３２に所望の画像が表示される。

＜１．２ バックライト＞
＜１．２．１ 概略構成＞
図４は、バックライト４０の概略構成について説明するためのブロック図である。上述したように、バックライト４０には、光源駆動回路４２と照明部４４とが含まれている。本実施形態においては、照明部を構成する基板（ＬＥＤ基板）が論理的に１６個（縦４個×横４個）のエリアに分割されているものと仮定する。但し、エリア数は１０００個以上（例えば、１１５２（２４×４８）個）あることが想定されている。なお、ＬＥＤ基板は例えばＰＣＢによって実現される。

照明部４４には、１または複数のＬＥＤからなるＬＥＤユニット４９０と当該ＬＥＤユニット４９０に含まれるＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路４００とが設けられている。ＬＥＤユニット４９０およびＬＥＤ駆動回路４００は１６個（すなわちエリアの数）ずつ設けられている。また、電源線ＰＬと、各行につき１本ずつ設けられた走査線ＳＬと、各行につき１本ずつ設けられたリセット線ＲＬと、各列につき１本ずつ設けられたデータ線ＤＬとがＬＥＤ基板上に配設されている。電源線ＰＬは電源電圧を供給し、走査線ＳＬ（１）〜ＳＬ（４）は光源駆動回路４２から出力される走査信号を伝達し、リセット線ＲＬ（１）〜ＲＬ（４）は光源駆動回路４２から出力されるリセット信号を伝達し、データ線ＤＬ（１）〜ＤＬ（４）は光源駆動回路４２から出力されるデータ信号を伝達する。なお、以下においては、走査信号にも符号ＳＬを付し、リセット信号にも符号ＲＬを付し、データ信号にも符号ＤＬを付す。

ところで、ＬＥＤ基板を構成する面のうち液晶パネル３０側の面にはＬＥＤユニット４９０のみが設けられ、その裏側の面にＬＥＤ駆動回路４００が設けられることが好ましい。何故ならば、ＬＥＤ基板を構成する面のうち液晶パネル３０側の面は、ＬＥＤから発せられた光の反射面となるからである。また、ＬＥＤ基板は多層になっていて、電源線ＰＬ、走査線ＳＬ、リセット線ＲＬ、およびデータ線ＤＬが各層に配設されている。

光源駆動回路４２は、上記１６個のＬＥＤユニット４９０に含まれるＬＥＤが行ごとに駆動されるよう、上記１６個のＬＥＤ駆動回路４００の動作を制御する。なお、図４では、電源線ＰＬに供給される電源電圧を符号Ｖ（ＬＥＤ）で表している。

＜１．２．２ ＬＥＤ駆動回路の構成＞
図１は、本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路４００の詳細な構成を示す回路図である。ＬＥＤ駆動回路４００は、図１に示すように、２つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成される選択制御トランジスタ４０２と、データ電圧（データ信号ＤＬの電圧）を保持するためのコンデンサであるメモリコンデンサ４０４と、ボルテージフォロワ回路４０６と、２つの電界効果トランジスタで構成されるリセット制御トランジスタ４０８と、ＲＣ回路を構成するコンデンサ（以下、「点灯制御コンデンサ」という。）４１０および抵抗器（以下、「点灯制御抵抗器」という。）４１２と、抵抗器（以下、「スイッチ制御抵抗器」という。）４１４と、バイポーラトランジスタであるスイッチ制御トランジスタ４１６と、プルアップ抵抗器４１８と、電界効果トランジスタである駆動トランジスタ４２０と、抵抗器（以下、「電圧降下抵抗器」という。）４２２とによって構成されている。なお、図１から把握されるように、ＬＥＤユニット４９０は電源線ＰＬと駆動トランジスタ４２０のドレイン端子との間に設けられている。

以下、構成要素間の接続関係について説明する。なお、選択制御トランジスタ４０２とメモリコンデンサ４０４とボルテージフォロワ回路４０６とに接続された節点を「データ電圧保持ノード」といい、リセット制御トランジスタ４０８と点灯制御コンデンサ４１０と点灯制御抵抗器４１２とスイッチ制御抵抗器４１４とに接続された節点を「点灯制御ノード」といい、スイッチ制御トランジスタ４１６とプルアップ抵抗器４１８と駆動トランジスタ４２０とに接続された節点を「駆動電流制御ノード」という。データ電圧保持ノードには符号Ｎ１を付し、点灯制御ノードには符号Ｎ２を付し、駆動電流制御ノードには符号Ｎ３を付す。

上述したように、選択制御トランジスタ４０２は、２つの電界効果トランジスタで構成されている。ここでは、当該２つの電界効果トランジスタに関し、一方を「第１選択制御トランジスタ」といい、他方を「第２選択制御トランジスタ」という。第１選択制御トランジスタについては、ゲート端子は走査線ＳＬに接続され、ドレイン端子はデータ線ＤＬに接続され、ソース端子は第２選択制御トランジスタのソース端子に接続されている。第２選択制御トランジスタについては、ゲート端子は走査線ＳＬに接続され、ドレイン端子はデータ電圧保持ノードＮ１に接続され、ソース端子は第１選択制御トランジスタのソース端子に接続されている。

なお、選択制御トランジスタ４０２が２つの電界効果トランジスタで構成される理由は、電界効果トランジスタのソース−ドレイン間には図５に示すように寄生ダイオード４８が存在するため、オフ状態のときにソースからドレインに電流が流れるのを阻止する必要があるからである。リセット制御トランジスタ４０８が２つの電界効果トランジスタで構成される理由も同様である。

メモリコンデンサ４０４については、一端はデータ電圧保持ノードＮ１に接続され、他端は接地されている。ボルテージフォロワ回路４０６を構成するオペアンプについては、非反転入力端子はデータ電圧保持ノードＮ１に接続され、反転入力端子は出力端子と後述する第１リセット制御トランジスタのドレイン端子とに接続され、出力端子は反転入力端子と後述する第１リセット制御トランジスタのドレイン端子とに接続されている。

上述したように、リセット制御トランジスタ４０８は、２つの電界効果トランジスタで構成されている。ここでは、当該２つの電界効果トランジスタに関し、一方を「第１リセット制御トランジスタ」といい、他方を「第２リセット制御トランジスタ」という。第１リセット制御トランジスタについては、ゲート端子はリセット線ＲＬに接続され、ドレイン端子はボルテージフォロワ回路４０６を構成するオペアンプの出力端子に接続され、ソース端子は第２リセット制御トランジスタのソース端子に接続されている。第２リセット制御トランジスタについては、ゲート端子はリセット線ＲＬに接続され、ドレイン端子は点灯制御ノードＮ２に接続され、ソース端子は第１リセット制御トランジスタのソース端子に接続されている。点灯制御コンデンサ４１０については、一端は点灯制御ノードＮ２に接続され、他端は接地されている。点灯制御抵抗器４１２については、一端は点灯制御ノードＮ２に接続され、他端は接地されている。

スイッチ制御抵抗器４１４については、一端は点灯制御ノードＮ２に接続され、他端はスイッチ制御トランジスタ４１６のベース端子に接続されている。スイッチ制御トランジスタ４１６については、ベース端子はスイッチ制御抵抗器４１４の他端に接続され、コレクタ端子は駆動電流制御ノードＮ３に接続され、エミッタ端子は接地されている。プルアップ抵抗器４１８については、一端は電源線ＰＬに接続され、他端は駆動電流制御ノードＮ３に接続されている。駆動トランジスタ４２０については、ゲート端子は駆動電流制御ノードＮ３に接続され、ドレイン端子はＬＥＤユニット４９０に接続され、ソース端子は電圧降下抵抗器４２２の一端に接続されている。電圧降下抵抗器４２２については、一端は駆動トランジスタ４２０のソース端子に接続され、他端は接地されている。

なお、本実施形態においては選択制御トランジスタ４０２やリセット制御トランジスタ４０８を構成する電界効果トランジスタはｎチャネル型であるが、ｐチャネル型の電界効果トランジスタを用いることもできる。この場合、選択制御トランジスタ４０２については走査信号ＳＬの電位がローレベルの時にオン状態となり、リセット制御トランジスタ４０８についてはリセット信号ＲＬの電位がローレベルの時にオン状態となる。また、ボルテージフォロワ回路４０６に代えてバイポーラトランジスタを用いたエミッタフォロワ回路を設けるようにしても良い。但し、この場合、ベース−エミッタ間の閾値電圧分の電圧降下が生じることを考慮してデータ線ＤＬにデータ信号ＤＬを与える必要がある。さらに、スイッチ制御トランジスタ４１６については、バイポーラトランジスタに代えて電界効果トランジスタを採用することもできる。

本実施形態においては、選択制御トランジスタ４０２とデータ電圧保持ノードＮ１とメモリコンデンサ４０４とによってデータ電圧保持部が実現され、リセット制御トランジスタ４０８と点灯制御ノードＮ２と点灯制御コンデンサ４１０と点灯制御抵抗器４１２とスイッチ制御抵抗器４１４とスイッチ制御トランジスタ４１６と駆動電流制御ノードＮ３とプルアップ抵抗器４１８と駆動トランジスタ４２０と電圧降下抵抗器４２２とによって点灯制御部が実現され、リセット制御トランジスタ４０８によってリセット部が実現され、点灯制御コンデンサ４１０と点灯制御抵抗器４１２とからなるＲＣ回路によって電位低減部が実現され、スイッチ制御抵抗器４１４とスイッチ制御トランジスタ４１６と駆動電流制御ノードＮ３とプルアップ抵抗器４１８と駆動トランジスタ４２０と電圧降下抵抗器４２２とによって駆動電流制御部が実現されている。

＜１．２．３ 動作＞
次に、図６を参照しつつ、バックライト４０の動作について説明する。なお、ここでは或る１つのエリアに着目する。図６から把握されるように、各ＬＥＤ駆動回路４００に関し、１フレーム期間毎に所定の長さの充電期間ＴＳが設けられる。そして、充電期間ＴＳの終了時点から１フレーム期間の長さに相当する期間に３回の点灯可能期間ＴＬ１〜ＴＬ３が設けられる。すなわち、１フレーム期間の長さに相当する表示期間Ｔｄｉｓｐが設けられている。なお、充電期間ＴＳ後に設けられる点灯可能期間の回数は３回には限定されない。

充電期間ＴＳには、走査信号ＳＬの電位がハイレベルとなる。これにより、選択制御トランジスタ４０２がオン状態となる。その結果、データ電圧（データ信号ＤＬの電圧）がメモリコンデンサ４０４に書き込まれ、当該データ電圧の大きさに応じてデータ電圧保持ノードＮ１の電位Ｖ１が変化する。なお、データ電圧の値は、対応するＬＥＤユニット４９０に含まれるＬＥＤの目標輝度に応じた値となっている。

充電期間ＴＳが終了すると、走査信号ＳＬの電位がローレベルとなる。これにより、選択制御トランジスタ４０２がオフ状態となり、データ線ＤＬとデータ電圧保持ノードＮ１とが電気的に切り離された状態となる。従って、データ電圧保持ノードＮ１の電位Ｖ１は次の充電期間ＴＳが開始されるまで維持される。

各点灯可能期間ＴＬ１〜ＴＬ３の開始直後には、リセット信号ＲＬがハイレベルとなる。これにより、リセット制御トランジスタ４０８がオン状態となる。データ電圧保持ノードＮ１−リセット制御トランジスタ４０８間には図１に示すようにボルテージフォロワ回路４０６が設けられているので、データ電圧保持ノードＮ１の電位Ｖ１がそのまま点灯制御ノードＮ２に与えられる。このように、ボルテージフォロワ回路４０６はバッファ回路として機能する。その結果、点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２がデータ電圧保持ノードＮ１の電位Ｖ１と等しくなる。なお、データ電圧保持ノードＮ１−点灯制御ノードＮ２間にボルテージフォロワ回路４０６とリセット制御トランジスタ４０８とを設ける構成が採用されているので、メモリコンデンサ４０４へのデータ電圧の書き込みは１フレーム期間に１回だけ行われれば良い。

その後、リセット信号ＲＬがローレベルになると、リセット制御トランジスタ４０８がオフ状態となって、データ電圧保持ノードＮ１から点灯制御ノードＮ２への電荷の供給が停止する。これにより、点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２は、点灯制御コンデンサ４１０と点灯制御抵抗器４１２とで構成されるＲＣ回路の時定数に応じて低下する。なお、このように時間の経過に従って点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２が低下するのであれば、ＲＣ回路に代えて他の回路を用いるようにしても良い。

点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２がスイッチ制御トランジスタ４１６の閾値電圧Ｖｔｈ（典型的には約０．６Ｖ）に相当する電位以上である時には、コレクタ電流が流れるので、駆動電流制御ノードＮ３の電位Ｖ３は比較的低い電位となる。この時、駆動トランジスタ４２０はオフ状態で維持され、ＬＥＤユニット４９０を構成するＬＥＤに電流（駆動電流）は流れない。従って、ＬＥＤは非点灯状態で維持される。なお、図６では、ＬＥＤユニット４９０を構成するＬＥＤの発光強度を符号Ｌで表している。

点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２がスイッチ制御トランジスタ４１６の閾値電圧Ｖｔｈに相当する電位未満である時には、コレクタ電流が流れないので、駆動電流制御ノードＮ３の電位Ｖ３は比較的高い電位となる。この時、駆動トランジスタ４２０はオン状態となり、ＬＥＤユニット４９０を構成するＬＥＤに電流（駆動電流）が流れる。従って、ＬＥＤは点灯状態となる。

ところで、点灯可能期間の開始後に点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２が極めて高いレベルにまで上昇した場合には、当該点灯可能期間中、点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２は上記閾値電圧Ｖｔｈに相当する電位以上で維持される。このため、当該点灯可能期間中、ＬＥＤは非点灯状態で維持される。

一方、点灯可能期間の開始後に点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２が或るレベル以下にまでしか上昇しない場合には、当該点灯可能期間の或る時点に点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２は上記閾値電圧Ｖｔｈに相当する電位未満にまで低下する。これにより、点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２が上記閾値電圧Ｖｔｈに相当する電位未満に到達した時点から当該点灯可能期間の終了時点までの期間（図６において符号ＴＬａ，ＴＬｂ，およびＴＬｃを付した期間）、ＬＥＤは点灯状態となる。

以上より、図７に示すように、データ電圧保持ノードＮ１の電位Ｖ１（メモリコンデンサ４０４に保持されたデータ電圧）が高いほど、点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２が上記閾値電圧Ｖｔｈに相当する電位以上で維持される期間が長くなるのでＬＥＤの点灯期間は短くなり、データ電圧保持ノードＮ１の電位Ｖ１が低いほど、点灯制御ノードＮ２の電位Ｖ２が早いタイミングで上記閾値電圧Ｖｔｈに相当する電位未満となるのでＬＥＤの点灯期間は長くなる。このように、ＬＥＤの点灯期間の長さを制御することによってＬＥＤの輝度が制御される。なお、メモリコンデンサ４０４に保持されたデータ電圧に応じた長さの期間だけＬＥＤを点灯させるこのような動作が点灯期間制御動作に相当する。

メモリコンデンサ４０４には、１フレーム期間に１回、データ電圧が書き込まれる。また、データ電圧保持ノードＮ１−リセット制御トランジスタ４０８間にはボルテージフォロワ回路４０６が設けられている。従って、データ電圧保持ノードＮ１の電位Ｖ１は、ほぼ１フレーム期間の長さに相当する期間、維持される。このため、リセット制御トランジスタ４０８をオン状態にすることによってデータ電圧保持ノードＮ１から点灯制御ノードＮ２に電荷を供給する動作を１フレーム期間中に複数回、繰り返すことができる。本実施形態においては、このような動作が１フレーム期間中に３回、繰り返される。すなわち、上述したように、充電期間ＴＳの終了時点から１フレーム期間の長さに相当する期間に３回の点灯可能期間ＴＬ１〜ＴＬ３が設けられている（図６参照）。

このように１フレーム期間に複数回の点灯可能期間が設けられることにより、ＬＥＤの点灯周期が表示周期の１／２倍よりも短い周期となる。これにより、ちらつきの発生が防止される。

ところで、ＬＥＤ駆動回路４００の動作は光源駆動回路４２によって制御される。すなわち、各ＬＥＤ駆動回路４００は、対応するＬＥＤユニット４９０に含まれるＬＥＤの目標輝度に応じたデータ電圧が充電期間ＴＳにメモリコンデンサ４０４に書き込まれるよう、かつ、上述した点灯期間制御動作が１フレーム期間につき複数回行われるよう、光源駆動回路４２によって動作が制御される。

なお、データ電圧の値は電源電圧の値よりも低い値に設定され、走査信号ＳＬおよびリセット信号ＲＬのハイレベル側の電位は電源電圧の電位よりも数ボルト以上高い電位に設定され、走査信号ＳＬおよびリセット信号ＲＬのローレベル側の電位はグラウンド電位ＧＮＤ未満の電位に設定される。走査信号ＳＬおよびリセット信号ＲＬのハイレベル側の電位を高くするほど、充電期間ＴＳを短くすることができる。

＜１．３ 効果＞
本実施形態によれば、バックライト４０内の各ＬＥＤユニット４９０を構成するＬＥＤがアクティブマトリクス駆動によって駆動される。すなわち、ＬＥＤにデータ電圧を供給するためのデータ線ＤＬは列ごとに設けられ、行ごとの駆動が行われるよう走査線ＳＬは行ごとに設けられている。このため、ＬＥＤを駆動するための配線が膨大となることはない。また、１フレーム期間の全ての期間が表示期間となっている。さらに、ＬＥＤ駆動回路４００は、メモリコンデンサ４０４に保持されたデータ電圧に応じた長さの期間だけＬＥＤを点灯させる。すなわち、ＬＥＤの輝度はＰＷＭ調光によって制御される。このため、輝度ばらつき等の表示不良の発生が抑制される。さらにまた、ＬＥＤ駆動回路４００によるＬＥＤを点灯させる動作は、１フレーム期間に複数回（上記の例では３回）行われる。これにより、ＬＥＤの点灯周期が短くなるので、ちらつきの発生が抑制される。以上のように、本実施形態によれば、輝度ばらつき等の表示不良やちらつきなどを生ずることなく多数のＬＥＤを独立に制御することのできるバックライト（発光装置）４０を備えた液晶表示装置が実現される。

＜２．第２の実施形態＞
＜２．１ 概要＞
バックライトの光源にミニＬＥＤやマイクロＬＥＤなどの極めて微小なサイズのＬＥＤを採用する場合、ローカルディミングの駆動単位であるエリアのサイズが極めて小さくなる。この場合、ＬＥＤ基板に関し、上述したＬＥＤ駆動回路４００を構成する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などの部品を搭載する領域の確保が困難となるケースが生じる。そこで、ＬＥＤ基板上にＬＥＤ駆動回路４００および走査線ＳＬ等の各種配線を積層して構成する例を第２の実施形態として説明する。

ＬＥＤ基板の材質にはガラスやプラスチックなどが採用され、当該ＬＥＤ基板上にＬＥＤ駆動回路４００および走査線ＳＬ等の各種配線が積層される。そのようなＬＥＤ基板を構成する面のうち液晶パネル３０に面した側に、チップボンディングによってＬＥＤが搭載される。

なお、全体構成およびバックライトの概略構成については、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する（図２〜図４を参照）。但し、微小なサイズのエリアが多数存在するものと仮定する。

＜２．２ ＬＥＤ駆動回路の構成および動作＞
図８は、本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路４００の詳細な構成を示す回路図である。ＬＥＤ駆動回路４００は、図８に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である選択制御トランジスタ４３２と、データ電圧（データ信号ＤＬの電圧）を保持するためのコンデンサであるメモリコンデンサ４３４と、ソースフォロワ回路を構成する薄膜トランジスタ（以下、「バッファ構成トランジスタ」という）４３６および抵抗器（以下、「バッファ構成抵抗器」という。）４３８と、薄膜トランジスタであるリセット制御トランジスタ４４０と、ＲＣ回路を構成する点灯制御コンデンサ４４２および点灯制御抵抗器４４４と、薄膜トランジスタであるスイッチ制御トランジスタ４４６と、プルアップ抵抗器４４８と、薄膜トランジスタである駆動トランジスタ４５０と、電圧降下抵抗器４５２とによって構成されている。なお、図８から把握されるように、ＬＥＤユニット４９０は電源線ＰＬと駆動トランジスタ４５０のドレイン端子との間に設けられている。

本実施形態において電界効果トランジスタが用いられず薄膜トランジスタが用いられている理由は、各層を積層させる処理に高温処理を採用することができないからである。従って、典型的にはアモルファスシリコンＴＦＴ、低温ポリシリコンＴＦＴ、ＩＧＺＯなどの酸化物半導体ＴＦＴが用いられる。

以下、構成要素間の接続関係について説明する。なお、本実施形態においては、選択制御トランジスタ４３２とメモリコンデンサ４３４とバッファ構成トランジスタ４３６とに接続された節点を「データ電圧保持ノード」といい、リセット制御トランジスタ４４０と点灯制御コンデンサ４４２と点灯制御抵抗器４４４とスイッチ制御トランジスタ４４６とに接続された節点を「点灯制御ノード」といい、スイッチ制御トランジスタ４４６とプルアップ抵抗器４４８と駆動トランジスタ４５０とに接続された節点を「駆動電流制御ノード」という。データ電圧保持ノードには符号Ｎ１１を付し、点灯制御ノードには符号Ｎ１２を付し、駆動電流制御ノードには符号Ｎ１３を付す。

選択制御トランジスタ４３２については、ゲート端子は走査線ＳＬに接続され、ドレイン端子はデータ線ＤＬに接続され、ソース端子はデータ電圧保持ノードＮ１１に接続されている。メモリコンデンサ４３４については、一端はデータ電圧保持ノードＮ１１に接続され、他端は接地されている。バッファ構成トランジスタ４３６については、ゲート端子はデータ電圧保持ノードＮ１１に接続され、ドレイン端子は電源線ＰＬに接続され、ソース端子はバッファ構成抵抗器４３８の一端とリセット制御トランジスタ４４０のドレイン端子とに接続されている。バッファ構成抵抗器４３８については、一端はバッファ構成トランジスタ４３６のソース端子とリセット制御トランジスタ４４０のドレイン端子とに接続され、他端は接地されている。

リセット制御トランジスタ４４０については、ゲート端子はリセット線ＲＬに接続され、ドレイン端子はバッファ構成トランジスタ４３６のソース端子とバッファ構成抵抗器４３８の一端とに接続され、ソース端子は点灯制御ノードＮ１２に接続されている。点灯制御コンデンサ４４２については、一端は点灯制御ノードＮ１２に接続され、他端は接地されている。点灯制御抵抗器４４４については、一端は点灯制御ノードＮ１２に接続され、他端は接地されている。

スイッチ制御トランジスタ４４６については、ゲート端子は点灯制御ノードＮ１２に接続され、ドレイン端子は駆動電流制御ノードＮ１３に接続され、ソース端子は接地されている。プルアップ抵抗器４４８については、一端は電源線ＰＬに接続され、他端は駆動電流制御ノードＮ１３に接続されている。駆動トランジスタ４５０については、ゲート端子は駆動電流制御ノードＮ１３に接続され、ドレイン端子はＬＥＤユニット４９０に接続され、ソース端子は電圧降下抵抗器４５２の一端に接続されている。電圧降下抵抗器４５２については、一端は駆動トランジスタ４５０のソース端子に接続され、他端は接地されている。

なお、本実施形態においては、選択制御トランジスタ４３２とデータ電圧保持ノードＮ１１とメモリコンデンサ４３４とによってデータ電圧保持部が実現され、リセット制御トランジスタ４４０と点灯制御ノードＮ１２と点灯制御コンデンサ４４２と点灯制御抵抗器４４４とスイッチ制御トランジスタ４４６と駆動電流制御ノードＮ１３とプルアップ抵抗器４４８と駆動トランジスタ４５０と電圧降下抵抗器４５２とによって点灯制御部が実現され、リセット制御トランジスタ４４０によってリセット部が実現され、点灯制御コンデンサ４４２と点灯制御抵抗器４４４とからなるＲＣ回路によって電位低減部が実現され、スイッチ制御トランジスタ４４６と駆動電流制御ノードＮ１３とプルアップ抵抗器４４８と駆動トランジスタ４５０と電圧降下抵抗器４５２とによって駆動電流制御部が実現されている。

以上のような構成において、上記第１の実施形態と同様の動作が行われる。但し、上記第１の実施形態ではデータ電圧保持ノードＮ１の電位がそのまま点灯制御ノードＮ２に与えられたのに対し、本実施形態ではバッファ回路としてソースフォロワ回路が用いられているので点灯制御ノードＮ１２にはデータ電圧保持ノードＮ１１の電位よりもバッファ構成トランジスタ４３６の閾値電圧分だけ低い電位が与えられる。このため、データ電圧保持ノードＮ１１−点灯制御ノードＮ１２間での電圧降下を考慮してデータ線ＤＬにデータ信号ＤＬを与える必要がある。

＜２．３ 効果＞
本実施形態によれば、ＬＥＤ基板が極めて多数のエリアに論理的に分割されている場合においても、輝度ばらつき等の表示不良やちらつきなどを生ずることなく各ＬＥＤを独立に制御することが可能となる。

＜３．第３の実施形態＞
＜３．１ 全体構成＞
図９は、第３の実施形態に係るＬＥＤ表示装置の全体構成を示すブロック図である。ＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤを画素として用いた表示装置である。図９に示すように、このＬＥＤ表示装置は、映像信号処理部６０と光源駆動回路６２と表示部６４とによって構成されている。なお、本実施形態における表示部６４は上記第１の実施形態における照明部４４（図２参照）に相当する。すなわち、表示部６４は、基板（ＬＥＤ基板）上に設けられたＬＥＤユニットやＬＥＤ駆動回路からなる。映像信号処理部６０と光源駆動回路６２とは、典型的には、互いに異なる基板上に設けられている。

映像信号処理部６０は、外部から送られる画像データＤＡＴを受け取り、光源駆動回路６２の動作を制御するための輝度制御信号ＬＣＴＬを出力する。なお、輝度制御信号ＬＣＴＬは複数の制御信号からなる。光源駆動回路６２は、映像信号処理部６０から送られる輝度制御信号ＬＣＴＬに基づいて、表示部６４内のＬＥＤが所望の輝度で発光するよう、ＬＥＤ駆動回路の動作を制御する。表示部６４には上述したようにＬＥＤユニットやＬＥＤ駆動回路が含まれており、ＬＥＤ駆動回路の動作が光源駆動回路６２によって制御されることにより、ＬＥＤユニット内のＬＥＤが所望の輝度で発光する。

ところで、本実施形態においては、表示部６４に設けられている複数のＬＥＤユニットは、３種類に分類される。より詳しくは、複数のＬＥＤユニットは、赤色の光を発する赤色ＬＥＤを含む赤色ＬＥＤユニットと、緑色の光を発する緑色ＬＥＤを含む緑色ＬＥＤユニットと、青色の光を発する青色ＬＥＤを含む青色ＬＥＤユニットとに分類される。また、赤色ＬＥＤユニットと緑色ＬＥＤユニットと青色ＬＥＤユニットとで１つの絵素が構成されるように上記複数のＬＥＤユニットが配置されている。従って、上記複数のＬＥＤユニット内のＬＥＤが所望の輝度で発光することによって、この表示部６４に画像が表示されることになる。

なお、ここでは３種類の色のＬＥＤユニットによって１つの絵素が構成される例を挙げて説明するが、４種類以上の色のＬＥＤユニットによって１つの絵素を構成することもできる。

＜３．２ 表示部の構成＞
図１０は、表示部６４の概略構成について説明するためのブロック図である。表示部６４には、１または複数のＬＥＤからなるＬＥＤユニットと当該ＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路とが設けられている。なお、赤色ＬＥＤユニットには符号４９０Ｒを付し、緑色ＬＥＤユニットには符号４９０Ｇを付し、青色ＬＥＤユニットには符号４９０Ｂを付している。また、赤色ＬＥＤユニット４９０Ｒに対応するＬＥＤ駆動回路には符号４００Ｒを付し、緑色ＬＥＤユニット４９０Ｇに対応するＬＥＤ駆動回路には符号４００Ｇを付し、青色ＬＥＤユニット４９０Ｂに対応するＬＥＤ駆動回路には符号４００Ｂを付している。１組の「赤色ＬＥＤユニット４９０Ｒと緑色ＬＥＤユニット４９０Ｇと青色ＬＥＤユニット４９０Ｂ」によって１つの絵素が構成され、そのような絵素が表示部６４にマトリクス状に配置されている。

電源線については、赤色ＬＥＤを駆動するための赤色用電源電圧Ｖ（Ｒ）を赤色ＬＥＤユニット４９０Ｒに供給するための赤色用電源線ＰＬ（Ｒ）と、緑色ＬＥＤを駆動するための緑色用電源電圧Ｖ（Ｇ）を緑色ＬＥＤユニット４９０Ｇに供給するための緑色用電源線ＰＬ（Ｇ）と、青色ＬＥＤを駆動するための青色用電源電圧Ｖ（Ｂ）を青色ＬＥＤユニット４９０Ｂに供給するための青色用電源線ＰＬ（Ｂ）とがＬＥＤ基板上に配設されている。このように色毎に電源線が設けられる理由は、ＬＥＤの順方向電圧降下Ｖｆが色毎に異なるからである。また、上記第１の実施形態と同様、各行につき１本ずつ設けられた走査線ＳＬと、各行につき１本ずつ設けられたリセット線ＲＬと、各列につき１本ずつ設けられたデータ線ＤＬとがＬＥＤ基板上に配設されている。なお、図１０に示す例では、走査線およびリセット線の本数はｉ本である。

＜３．３ ＬＥＤ駆動回路の構成および動作＞
ＬＥＤ駆動回路４００Ｒ，４００Ｇ，および４００Ｂの構成については、上記第１の実施形態または上記第２の実施形態におけるＬＥＤ駆動回路４００と同様の構成が採用される。ＬＥＤ駆動回路４００Ｒ，４００Ｇ，および４００Ｂの動作についても同様である。但し、本実施形態においては、赤色ＬＥＤユニット４９０Ｒは赤色の画素として機能し、緑色ＬＥＤユニット４９０Ｇは緑色の画素として機能し、青色ＬＥＤユニット４９０Ｂは青色の画素として機能するので、データ線ＤＬ（Ｒ）には赤色の画素の画素値に対応するデータ電圧が与えられ、データ線ＤＬ（Ｇ）には緑色の画素の画素値に対応するデータ電圧が与えられ、データ線ＤＬ（Ｂ）には青色の画素の画素値に対応するデータ電圧が与えられる。これにより、各色のＬＥＤがそれぞれ所望の輝度で発光することによって、表示部６４に画像が表示される。

＜３．３ 効果＞
本実施形態によれば、輝度ばらつき等の表示不良やちらつきなどを生ずることなく多数のＬＥＤ（画素として機能するＬＥＤ）を独立に制御することのできるＬＥＤ表示装置が実現される。

＜４．その他＞
以上において本発明を詳細に説明したが、以上の説明は全ての面で例示的なものであって制限的なものではない。多数の他の変更や変形が本発明の範囲を逸脱することなく案出可能であると了解される。

１０…ローカルディミング処理部
２０…パネル駆動回路
３０…液晶パネル
３２，６４…表示部
４０…バックライト
４２，６２…光源駆動回路
４４…照明部
６０…映像信号処理部
６２…光源駆動回路
４００…ＬＥＤ駆動回路
４０２，４３２…選択制御トランジスタ
４０４，４３４…メモリコンデンサ
４０６…ボルテージフォロワ回路
４０８，４４０…リセット制御トランジスタ
４１０，４４２…点灯制御コンデンサ
４１２，４４４…点灯制御抵抗器
４１４…スイッチ制御抵抗器
４１６，４４６…スイッチ制御トランジスタ
４１８，４４８…プルアップ抵抗器
４２０，４５０…駆動トランジスタ
４２２，４５２…電圧降下抵抗器
４３６…バッファ構成トランジスタ
４３８…バッファ構成抵抗器
４９０…ＬＥＤユニット

Claims (10)

1. ＬＥＤを光源とする発光装置であって、
   それぞれが１または複数のＬＥＤからなるＬＥＤユニットであって、マトリクス状に配置された複数のＬＥＤユニットと、
   前記複数のＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤを駆動する、前記複数のＬＥＤユニットと１対１で対応するように設けられた複数のＬＥＤ駆動回路と、
   前記複数のＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤが行ごとに駆動されるよう前記複数のＬＥＤ駆動回路の動作を制御する駆動制御回路と
   を備え、
   各ＬＥＤ駆動回路は、
   対応するＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤの目標輝度に応じたデータ電圧を保持するデータ電圧保持部と、
   対応するＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤを前記データ電圧保持部に保持されているデータ電圧に応じた長さの期間だけ点灯させる点灯期間制御動作を行う点灯制御部と
   を含み、
   前記複数のＬＥＤ駆動回路に前記データ電圧を供給するための信号配線は、列ごとに設けられ、
   各ＬＥＤ駆動回路に関し、１フレーム期間毎に所定の長さの充電期間が設けられ、かつ、前記充電期間の終了時点から１フレーム期間の長さに相当する期間に複数回の点灯可能期間が設けられ、
   各ＬＥＤ駆動回路は、対応するＬＥＤユニットに含まれるＬＥＤの目標輝度に応じたデータ電圧が前記充電期間に前記データ電圧保持部に書き込まれるよう、かつ、前記点灯制御部による前記点灯期間制御動作が前記複数回の点灯可能期間に行われるよう、前記駆動制御回路によって動作が制御される、発光装置。
2. 前記点灯制御部は、
   点灯制御ノードと、
   前記データ電圧保持部に保持されているデータ電圧に応じた電圧の前記点灯制御ノードへの供給を制御するリセット部と、
   時間の経過に従って前記点灯制御ノードの電位を低下させる電位低減部と、
   前記点灯制御ノードの電位に応じて、対応するＬＥＤユニットへの駆動電流の供給を制御する駆動電流制御部と
   を含む、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記電位低減部は、一端が前記点灯制御ノードに接続された点灯制御コンデンサと、一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が前記点灯制御コンデンサの他端に接続された点灯制御抵抗器とによって構成されたＲＣ回路である、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記駆動電流制御部は、
   駆動電流制御ノードと、
   一端が前記点灯制御ノードに接続されたスイッチ制御抵抗器と、
   ベース端子が前記スイッチ制御抵抗器の他端に接続され、コレクタ端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、エミッタ端子が接地されたバイポーラトランジスタであるスイッチ制御トランジスタと、
   一端に電源電圧が与えられ、他端が前記駆動電流制御ノードに接続されたプルアップ抵抗器と、
   ゲート端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、対応するＬＥＤユニットを介してドレイン端子に前記電源電圧が与えられる電界効果トランジスタである駆動トランジスタと、
   一端が前記駆動トランジスタのソース端子に接続され、他端が接地された電圧降下抵抗器と
   を含む、請求項２または３に記載の発光装置。
5. 前記駆動電流制御部は、
   駆動電流制御ノードと、
   ゲート端子が前記点灯制御ノードに接続され、ドレイン端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、ソース端子が接地された薄膜トランジスタであるスイッチ制御トランジスタと、
   一端に電源電圧が与えられ、他端が前記駆動電流制御ノードに接続されたプルアップ抵抗器と、
   ゲート端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、対応するＬＥＤユニットを介してドレイン端子に前記電源電圧が与えられる薄膜トランジスタである駆動トランジスタと、
   一端が前記駆動トランジスタのソース端子に接続され、他端が接地された電圧降下抵抗器と
   を含む、請求項２または３に記載の発光装置。
6. 各ＬＥＤ駆動回路は、前記データ電圧保持部に保持されているデータ電圧に応じた電位を前記点灯制御部に与えるバッファ回路を含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載の発光装置。
7. 前記駆動制御回路から出力されるデータ信号を伝達する、各列に対応して設けられたデータ線と、
   前記駆動制御回路から出力される走査信号を伝達する、各行に対応して設けられた走査線と、
   前記駆動制御回路から出力されるリセット信号を伝達する、各行に対応して設けられたリセット線と
   を備え、
   前記データ電圧保持部は、
   データ電圧保持ノードと、
   ゲート端子が前記走査線に接続され、ドレイン端子が前記データ線に接続された電界効果トランジスタである第１の選択制御トランジスタと、ゲート端子が前記走査線に接続され、ドレイン端子が前記データ電圧保持ノードに接続され、ソース端子が前記第１の選択制御トランジスタのソース端子に接続された電界効果トランジスタである第２の選択制御トランジスタとからなる選択制御トランジスタと、
   一端が前記データ電圧保持ノードに接続され、他端が接地されたメモリコンデンサと
   を含み、
   各ＬＥＤ駆動回路は、前記データ電圧保持ノードの電位を前記点灯制御部に与えるボルテージフォロワ回路を含み、
   前記点灯制御部は、
   点灯制御ノードと、
   駆動電流制御ノードと、
   ゲート端子が前記リセット線に接続され、ドレイン端子が前記ボルテージフォロワ回路の出力端子に接続された電界効果トランジスタである第１のリセット制御トランジスタと、ゲート端子が前記リセット線に接続され、ドレイン端子が前記点灯制御ノードに接続され、ソース端子が前記第１のリセット制御トランジスタのソース端子に接続された第２のリセット制御トランジスタとからなるリセット制御トランジスタと、
   一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が接地された点灯制御コンデンサと、一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が接地された点灯制御抵抗器とによって構成されたＲＣ回路と、
   一端が前記点灯制御ノードに接続されたスイッチ制御抵抗器と、
   ベース端子が前記スイッチ制御抵抗器の他端に接続され、コレクタ端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、エミッタ端子が接地されたバイポーラトランジスタであるスイッチ制御トランジスタと、
   一端に電源電圧が与えられ、他端が前記駆動電流制御ノードに接続されたプルアップ抵抗器と、
   ゲート端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、対応するＬＥＤユニットを介してドレイン端子に前記電源電圧が与えられる電界効果トランジスタである駆動トランジスタと、
   一端が前記駆動トランジスタのソース端子に接続され、他端が接地された電圧降下抵抗器と
   を含む、請求項１に記載の発光装置。
8. 前記駆動制御回路から出力されるデータ信号を伝達する、各列に対応して設けられたデータ線と、
   前記駆動制御回路から出力される走査信号を伝達する、各行に対応して設けられた走査線と、
   前記駆動制御回路から出力されるリセット信号を伝達する、各行に対応して設けられたリセット線と
   を備え、
   前記データ電圧保持部は、
   データ電圧保持ノードと、
   ゲート端子が前記走査線に接続され、ドレイン端子が前記データ線に接続され、ソース端子が前記データ電圧保持ノードに接続された薄膜トランジスタである選択制御トランジスタと、
   一端が前記データ電圧保持ノードに接続され、他端が接地されたメモリコンデンサと
   を含み、
   各ＬＥＤ駆動回路は、薄膜トランジスタと抵抗器とからなるソースフォロワ回路であって、前記データ電圧保持ノードの電位から前記薄膜トランジスタの閾値電圧に相当する電圧だけ低い電位を前記点灯制御部に与えるように構成されたソースフォロワ回路を含み、
   前記点灯制御部は、
   点灯制御ノードと、
   駆動電流制御ノードと、
   ゲート端子が前記リセット線に接続され、ドレイン端子が前記ソースフォロワ回路の出力端子に接続され、ソース端子が前記点灯制御ノードに接続された薄膜トランジスタであるリセット制御トランジスタと、
   一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が接地された点灯制御コンデンサと、一端が前記点灯制御ノードに接続され、他端が接地された点灯制御抵抗器とによって構成されたＲＣ回路と、
   ゲート端子が前記点灯制御ノードに接続され、ドレイン端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、ソース端子が接地された薄膜トランジスタであるスイッチ制御トランジスタと、
   一端に電源電圧が与えられ、他端が前記駆動電流制御ノードに接続されたプルアップ抵抗器と、
   ゲート端子が前記駆動電流制御ノードに接続され、対応するＬＥＤユニットを介してドレイン端子に前記電源電圧が与えられる薄膜トランジスタである駆動トランジスタと、
   一端が前記駆動トランジスタのソース端子に接続され、他端が接地された電圧降下抵抗器と
   を含む、請求項１に記載の発光装置。
9. 画像を表示する表示部を有する表示パネルと、
   前記表示部に光が照射されるよう前記表示パネルの背面に設けられた請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光装置と
   を備える、表示装置。
10. 請求項１から８までのいずれか１項に記載の発光装置からなり、
    前記複数のＬＥＤユニットは、発光色によってＫ種類に分類され、
    各絵素が前記Ｋ種類のＬＥＤユニットによって構成される、ＬＥＤ表示装置。

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