JP2008226548A - バックライト装置、バックライト制御方法、および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライト輝度の最大輝度比を向上することができるようにする。
【解決手段】バックライトの発光領域は、所定数のブロックBLに分割されている。ブロックBL内には、赤色の光を発するLEDチップが複数配置された赤LEDチップ群４０Ｒ、緑色の光を発するLEDチップが複数配置された緑LEDチップ群４０Ｇ、および、青色の光を発するLEDチップが複数配置された青LEDチップ群４０Ｂが形成されている。演算部６０は、ブロックBLのバックライト輝度に基づいて、ブロックBLの各LEDチップ４１のなかで発光に使用する使用チップ４１とパルス信号のデューティ比を決定し、使用チップ４１に対応する駆動回路６１に対して制御信号を供給する。駆動回路６１は、所定のデューティ比のパルス信号および駆動電流をLEDチップ４１に供給する。本発明は、例えば、液晶表示装置のバックライト装置に適用できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、バックライト装置、バックライト制御方法、および液晶表示装置に関し、特に、バックライト輝度の最大輝度比を向上することができるようにするバックライト装置、バックライト制御方法、および液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（LCD: Liquid crystal display）は、赤、緑、および青の着色がされているカラーフィルタ基板、並びに液晶層などを有する液晶パネルと、その背面側に配置されるバックライトなどにより構成される。

バックライトの光源には、従来、冷陰極蛍光放電管（CCFL）や白色LED (Light Emitting Diode）が使用されていたが、色の再現範囲をより広くするため、赤色、緑色、および青色を発光するLEDを採用し、赤色、緑色、および青色の混色により、白色光を発光させるものがある。

液晶表示装置では、電圧を変化させることにより液晶層の液晶分子のねじれが制御され、液晶分子のねじれに応じて液晶層を透過してきたバックライトの光（白色光）が赤、緑、または青の着色がされているカラーフィルタ基板を通過することにより赤色、緑色、または青色の光となって、画像が表示される。

なお、以下では、電圧を変化させることにより液晶分子のねじれを制御して光の透過率を変更することを、液晶開口率の制御という。また、光源であるバックライトから出射された光の輝度を「発光輝度」と称し、表示される画像を視認する視聴者が感じる光の強度である、液晶パネルの前面から出射された光の輝度を「表示輝度」と称する。

従来、液晶表示装置においては、バックライトが液晶パネルの画面全体を均一かつ最大（ほぼ最大）の明るさで照明し、液晶パネルの各画素の開口率のみを制御することによって、画面の各画素において必要な表示輝度を得るような制御が行われていた。従って、例えば、暗い画像を表示する場合においても、バックライトは最大のバックライト輝度で発光するので、消費電力が大きいという問題があった。

この問題に対して、例えば、画面を複数のブロックに分割し、その分割されたブロック単位でバックライト輝度を入力画像信号に応じて変化させることにより、低消費電力および、表示輝度のダイナミックレンジ拡大を実現する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

光源として赤色、緑色、および青色のLEDを採用したバックライトにおいて、入力画像信号に応じて、分割されたブロック単位でバックライト輝度を変化させる場合の制御方式には、例えば、LEDに供給する電流値を変更するPAM(Pulse Amplitude Modulation)駆動制御、LEDに供給する電流値は一定で、パルス信号のパルス幅（デューティ比）を変更することにより、電流を供給する供給時間を変更するPWM(Pulse Width Modulation)駆動制御などが考えられる。

LEDは、供給される電流値に対してバックライト輝度が線形比例しないという特性を有しているので、PAM駆動制御はあまり望ましくない。またPAM駆動制御は、調整速度も遅い。

一方、PWM駆動制御には、バックライト輝度がパルス信号のパルス幅（デューティ比）に線形比例するという利点があるため扱いやすい。

図１Ａ乃至図１Ｃは、PWM駆動制御におけるパルス信号を示している。

図１Ａは、デューティ比が５０％に設定された場合のパルス信号を示しており、図１Ｂは、デューティ比が５％に設定された場合のパルス信号を示している。

図１Ａおよび図１Ｂにおいて、パルス信号がON(High)となっている時間、LEDには、一定の電流（ピーク電流値）が供給される。

特開２００５−１７３２４号公報 特開平１１−１０９３１７号公報

しかしながら、厳密には、パルス波形は、図１Ｃに示されるように、ONになるまで緩やかに上昇する上昇時間と、OFF(LOW)になるまで緩やかに下降する下降時間があるため、極端に小さいデューティ比のときにはパルス波形がつぶれてしまい、バックライト輝度の線形性を維持することができない。換言すれば、精度の高いピーク電流値を得るためには、パルス波形のON時間を所定時間以上確保する必要がある。なお、電源の安定性、可聴帯域の問題から、パルス信号の周波数を低くすることは難しい。

上述した理由により、バックライト輝度の線形性を維持することができる最小のデューティ比が４％であるとして、最大のデューティ比を１００％とすると、パルス幅を変更することによって実現されるバックライト輝度の最大輝度比は、４：１００＝１：２５となり、これ以上の輝度比向上は望めない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、バックライト輝度の最大輝度比を向上することができるようにするものである。

本発明の第１の側面のバックライト装置は、所定の領域の発光輝度を可変制御するバックライト装置において、発光面積の異なる複数の発光手段と、前記複数の発光手段を１対１にPWM駆動制御する複数の駆動手段とを備える。

前記バックライト装置の発光領域は、複数の前記所定の領域からなり、複数の前記所定の領域ごとに、前記複数の発光手段と前記複数の駆動手段を有するようにさせることができる。

前記発光手段は、赤色、緑色、または青色の光を発するLEDとさせることができる。

本発明の第１の側面のバックライト制御方法は、所定の領域の発光輝度を可変制御するバックライト装置のバックライト制御方法において、発光面積の異なる複数の発光手段を１対１にPWM駆動制御するステップを含む。

本発明の第２の側面の液晶表示装置は、所定の領域の発光輝度を可変制御するバックライトを有する液晶表示装置において、発光面積の異なる複数の発光手段と、前記複数の発光手段を１対１にPWM駆動制御する複数の駆動手段とを備える。

本発明の第１および第２の側面においては、発光面積の異なる複数の発光手段が１対１にPWM駆動制御される。

本発明の第１および第２の側面によれば、バックライト輝度の最大輝度比を向上することができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の第１の側面のバックライト装置は、所定の領域（例えば、図１のブロックBL）の発光輝度を可変制御するバックライト装置（例えば、図１の液晶表示装置１）において、発光面積の異なる複数の発光手段（例えば、図５の赤LEDチップ４１Ｒ₁、赤LEDチップ４１Ｒ₁’、赤LEDチップ４１Ｒ₂、赤LEDチップ４１Ｒ₄、および赤LEDチップ４１Ｒ₈）と、前記複数の発光手段を１対１にPWM駆動制御する複数の駆動手段（例えば、図５の駆動回路６１Ｒ₁、駆動回路６１Ｒ₁’、駆動回路６１Ｒ₂、駆動回路６１Ｒ₄、および駆動回路６１Ｒ₈）とを備える。

本発明の第１の側面のバックライト制御方法は、所定の領域の発光輝度を可変制御するバックライト装置のバックライト制御方法において、発光面積の異なる複数の発光手段を１対１にPWM駆動制御するステップ（例えば、図６のステップＳ１２乃至Ｓ１４）を含む。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図２は、本発明を適用した液晶表示装置の一実施の形態の構成例を示している。

図２の液晶表示装置１は、赤、緑、および青の着色がされているカラーフィルタ基板、液晶層などを有する液晶パネル１１、その背面側に配置されるバックライト１２、液晶パネル１１およびバックライト１２を制御する制御部１３、並びに、電源供給部１４により構成される。

液晶表示装置１は、画像信号に対応する原画像を所定の表示領域（液晶パネル１１の表示部２１に対応する領域）に表示する。なお、液晶表示装置１に入力される入力画像信号は、例えば、６０Hzのフレームレートの画像（以下、フレーム画像という）に対応する。

液晶パネル１１は、バックライト１２からの白色光を透過させる開口部が複数配列されている表示部２１、並びに、表示部２１の開口部それぞれに設けられている不図示のトランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）に駆動信号を送出するソースドライバ２２およびゲートドライバ２３により構成される。

表示部２１の開口部を通過した白色光は、図示せぬカラーフィルタ基板上に形成されているカラーフィルタによって赤色、緑色、または青色の光に変換される。この赤色、緑色、および青色の光を発する３つの開口部からなる組が表示部２１の１画素に対応する。

バックライト１２は、表示部２１に対応する発光領域において白色光を発する。バックライト１２の発光領域は、複数のブロック（領域）BLに分割されており、分割された複数のブロックBLそれぞれについて個別に点灯が制御される。

各ブロックBLには、赤色、緑色、または青色の光を発する発光素子としてのLED（Light Emitting Diode：発光ダイオード）がそれぞれ１以上配置されている。

なお、ブロックBLは、バックライト１２の発光領域を、仕切り板等を用いて物理的に分割したものではなく、仮想的に分割したものである。従って、ブロックBL内に配置された発光素子から出射された光は、不図示の拡散板によって拡散されて、ブロックBLの前方だけでなく、その周辺ブロックの前方に対しても照射される。

制御部１３は、表示輝度算出部３１、光源制御部３２、および液晶パネル制御部３３により構成される。

表示輝度算出部３１には、各フレーム画像に対応する画像信号が他の装置から供給される。表示輝度算出部３１は、供給された画像信号からフレーム画像の輝度分布を求め、さらにフレーム画像の輝度分布から、ブロックBLごとに、必要な表示輝度を算出する。算出された表示輝度は、光源制御部３２および液晶パネル制御部３３に供給される。

光源制御部３２は、表示輝度算出部３１から供給された各ブロックBLの表示輝度に基づいて、各ブロックBLのバックライト輝度を演算する。そして、光源制御部３２はPWM駆動制御により、演算されたバックライト輝度となるように、バックライト１２の各ブロックBLを可変制御する。

光源制御部３２で演算された各ブロックBLのバックライト輝度は、液晶パネル制御部３３に供給される。

液晶パネル制御部３３は、表示輝度算出部３１から供給されるブロックBLごとの表示輝度と、光源制御部３２から供給されるブロックBLごとのバックライト輝度に基づいて、表示部２１の各画素の液晶開口率を算出する。そして、液晶パネル制御部３３は、算出された液晶開口率となるように、液晶パネル１１のソースドライバ２２およびゲートドライバ２３に駆動信号を供給し、表示部２１の各画素のTFTを駆動制御する。

電源供給部１４は、液晶表示装置１の各部に所定の電源を供給する。

図３は、バックライト１２のブロックBLの詳細構成例を示している（ブロックBLの第１実施の形態）。

ブロックBL内には、赤色の光を発するLEDチップが複数配置された赤LEDチップ群４０Ｒ、緑色の光を発するLEDチップが複数配置された緑LEDチップ群４０Ｇ、および、青色の光を発するLEDチップが複数配置された青LEDチップ群４０Ｂが形成されている。

赤LEDチップ群４０Ｒには、発光面積の異なるLEDチップが存在する。即ち、赤LEDチップ群４０Ｒには、発光面積が最も小さい赤LEDチップ４１Ｒ₁および赤LEDチップ４１Ｒ₁’、赤LEDチップ４１Ｒ₁または４１Ｒ₁’の２倍の発光面積を有する赤LEDチップ４１Ｒ₂、赤LEDチップ４１Ｒ₂の２倍の発光面積を有する赤LEDチップ４１Ｒ₄、並びに、赤LEDチップ４１Ｒ₄の２倍の発光面積を有する赤LEDチップ４１Ｒ₈により構成される。

発光面積の最も小さい赤LEDチップ４１Ｒ₁を基準（ｘ１）とすると、赤LEDチップ４１Ｒ₂の発光面積は２倍（ｘ２）、赤LEDチップ４１Ｒ₄の発光面積は４倍（ｘ４）、赤LEDチップ４１Ｒ₈の発光面積は８倍（ｘ８）である。発光面積は、チップサイズに比例する。従って、赤LEDチップ４１Ｒ₁、赤LEDチップ４１Ｒ₁’、赤LEDチップ４１Ｒ₂、赤LEDチップ４１Ｒ₄、および赤LEDチップ４１Ｒ₈のチップサイズの比は、１：１：２：４：８である。

なお、以下において、赤LEDチップ群４０Ｒの赤LEDチップ４１Ｒ₁、赤LEDチップ４１Ｒ₁’、赤LEDチップ４１Ｒ₂、赤LEDチップ４１Ｒ₄、および赤LEDチップ４１Ｒ₈それぞれを特に区別しない場合には、単に赤LEDチップ４１と称する。

赤LEDチップ群４０Ｒの赤LEDチップ４１それぞれは、PWM駆動制御により独立に制御される。また、赤LEDチップ群４０Ｒの赤LEDチップ４１それぞれには、電流密度が等しくなるように電流が供給されるので、赤LEDチップ４１Ｒ₁、赤LEDチップ４１Ｒ₁’、赤LEDチップ４１Ｒ₂、赤LEDチップ４１Ｒ₄、および赤LEDチップ４１Ｒ₈の発光輝度（バックライト輝度）の比も、１：１：２：４：８となる。

緑LEDチップ群４０Ｇおよび青LEDチップ群４０Ｂも、赤LEDチップ群４０Ｒと同様に構成されている。

即ち、ブロックBL内には、緑LEDチップ群４０Ｇとして、チップサイズと発光輝度の比が１：１：２：４：８である、緑LEDチップ４１Ｇ₁、緑LEDチップ４１Ｇ₁’、緑LEDチップ４１Ｇ₂、緑LEDチップ４１Ｇ₄、および緑LEDチップ４１Ｇ₈が配置されている。

緑LEDチップ群４０Ｇの緑LEDチップ４１Ｇ₁、緑LEDチップ４１Ｇ₁’、緑LEDチップ４１Ｇ₂、緑LEDチップ４１Ｇ₄、および緑LEDチップ４１Ｇ₈それぞれを特に区別しない場合には、単に緑LEDチップ４１と称する。

緑LEDチップ群４０Ｇの緑LEDチップ４１それぞれは、PWM駆動制御により独立に制御される。

また、ブロックBL内には、青LEDチップ群４０Ｂとして、チップサイズと発光輝度の比が１：１：２：４：８である、青LEDチップ４１Ｂ₁、青LEDチップ４１Ｂ₁’、青LEDチップ４１Ｂ₂、青LEDチップ４１Ｂ₄、および青LEDチップ４１Ｂ₈が配置されている。

青LEDチップ群４０Ｂの青LEDチップ４１Ｂ₁、青LEDチップ４１Ｂ₁’、青LEDチップ４１Ｂ₂、青LEDチップ４１Ｂ₄、および青LEDチップ４１Ｂ₈それぞれを特に区別しない場合には、単に青LEDチップ４１と称する。

青LEDチップ群４０Ｂの青LEDチップ４１それぞれは、PWM駆動制御により独立に制御される。

以下において、赤LEDチップ４１、緑LEDチップ４１、および青LEDチップ４１も特に区別しない場合には、単にLEDチップ４１と称する。また、赤LEDチップ群４０Ｒ、緑LEDチップ群４０Ｇ、および青LEDチップ群４０Ｂを特に区別しない場合には、単にLEDチップ群４０と称する。

従来のバックライトにおいては、図４に示されるように、１つのブロックBL内に赤LEDチップ５１Ｒ、緑LEDチップ５１Ｇ、および青LEDチップ５１Ｂが１つずつ配置されていた。

即ち、図４は、１ブロックBLの最大バックライト輝度を、図２のバックライト１２と同一にした従来のバックライトの１ブロックBL内の構成を示している。

従って、図４に示す赤LEDチップ５１Ｒ、緑LEDチップ５１Ｇ、および青LEDチップ５１Ｂのチップサイズは、図３の赤LEDチップ４１Ｒ₁、緑LEDチップ４１Ｇ₁、または青LEDチップ４１Ｂ₁の１６倍（ｘ１６）となっている。ここで、赤LEDチップ５１Ｒ、緑LEDチップ５１Ｇ、および青LEDチップ５１Ｂについても同様に、それらを区別する必要がない場合には、以下では、単にLEDチップ５１と称する。

図３と図４に示した各LEDチップにおいては、PWM駆動制御を行ってパルス幅を変化させたときに発光輝度の線形性を維持することができるデューティ比が４％乃至１００％であるとする。

この場合、図４に示した従来のバックライトでは、バックライト輝度の最大輝度比は、４：１００＝１：２５である。

一方、液晶表示装置１のバックライト１２において、バックライト輝度最大で点灯させる場合には、ブロックBL内の全てのLEDチップ４１をデューティ比１００％で点灯させれば、発光面積が図４における場合と同一となるので、図４に示した従来のバックライトでデューティ比を１００％としたときと同一のバックライト輝度とすることができる。

反対に、液晶表示装置１のバックライト１２において、バックライト輝度最小で点灯させる場合には、チップサイズの最も小さい赤LEDチップ４１Ｒ₁、緑LEDチップ４１Ｇ₁、および青LEDチップ４１Ｂ₁のみ（または、赤LEDチップ４１Ｒ₁’、緑LEDチップ４１Ｇ₁’、および青LEDチップ４１Ｂ₁’のみ）をデューティ比４％で点灯させれば、発光面積が図４における場合の１／１６となるので、図４に示した従来のバックライトにおいてデューティ比を４％×１／１６＝０．２５％としたときのバックライト輝度とすることができる。

即ち、図２の液晶表示装置１のバックライト１２では、バックライト輝度の最大輝度比を０．２５：１００＝１：４００に改善する。換言すれば、図２の液晶表示装置１のバックライト１２では、図４に示した従来のバックライトよりも最大輝度比が１６倍に向上する。

図５は、バックライト１２のブロックBLと、それに対応する光源制御部３２の機能ブロック図である。

光源制御部３２は、表示輝度算出部３１から供給されたブロックBLの表示輝度に基づいて、ブロックBLのバックライト輝度を演算する演算部６０を有する。

また、光源制御部３２は、演算されたバックライト輝度でLEDチップ４１を発光させるためのパルス信号および駆動電流を供給する駆動回路を、バックライト１２のブロックBL内のLEDチップ４１に対して１対１に有する。

即ち、光源制御部３２は、赤LEDチップ群４０Ｒの赤LEDチップ４１Ｒ₁、赤LEDチップ４１Ｒ₁’、赤LEDチップ４１Ｒ₂、赤LEDチップ４１Ｒ₄、および赤LEDチップ４１Ｒ₈に対して、それぞれ、駆動回路６１Ｒ₁、駆動回路６１Ｒ₁’、駆動回路６１Ｒ₂、駆動回路６１Ｒ₄、および駆動回路６１Ｒ₈を有し、緑LEDチップ群４０Ｇの緑LEDチップ４１Ｇ₁、緑LEDチップ４１Ｇ₁’、緑LEDチップ４１Ｇ₂、緑LEDチップ４１Ｇ₄、および緑LEDチップ４１Ｇ₈に対して、それぞれ、駆動回路６１Ｇ₁、駆動回路６１Ｇ₁’、駆動回路６１Ｇ₂、駆動回路６１Ｇ₄、および駆動回路６１Ｇ₈を有し、青LEDチップ群４０Ｂの青LEDチップ４１Ｂ₁、青LEDチップ４１Ｂ₁’、青LEDチップ４１Ｂ₂、青LEDチップ４１Ｂ₄、および青LEDチップ４１Ｂ₈に対して、それぞれ、駆動回路６１Ｂ₁、駆動回路６１Ｂ₁’、駆動回路６１Ｂ₂、駆動回路６１Ｂ₄、および駆動回路６１Ｂ₈を有する。

以下において、光源制御部３２の各駆動回路を特に区別しない場合には、単に駆動回路６１と称する。

演算部６０は、演算されたブロックBLのバックライト輝度に基づいて、ブロックBLの各LEDチップ４１のなかで発光に使用するLEDチップ４１（以下、適宜、使用チップ４１と称する）と、そのデューティ比（パルス信号のパルス幅）を決定する。そして、演算部６０は、使用チップ４１に対応する駆動回路６１に対して、デューティ比を表す制御信号を供給する。

駆動回路６１は、制御信号に対応する所定のデューティ比のパルス信号および駆動電流をLEDチップ４１に供給する。

次に、図６のフローチャートを参照して、液晶表示装置１の光源制御部３２によるバックライト制御処理を説明する。

バックライト制御処理では、初めに、ステップＳ１１において、演算部６０は、表示輝度算出部３１から供給されたブロックBLの表示輝度を取得し、ブロックBLのバックライト輝度を演算する。

ステップＳ１２において、演算部６０は、ブロックBLの各LEDチップ４１のなかで発光に使用する使用チップ４１とパルス信号のデューティ比を決定する。

ステップＳ１３において、演算部６０は、使用チップ４１に対応する駆動回路６１に対して、デューティ比を表す制御信号を供給する。

ステップＳ１４において、制御信号が供給された駆動回路６１は、その制御信号に対応する所定のデューティ比のパルス信号および駆動電流をLEDチップ４１に供給する。

ステップＳ１４の処理後、処理はステップＳ１１に戻る。そして、次のフレーム画像のブロックBLの表示輝度に対応する上述したステップＳ１１乃至Ｓ１４の処理が繰り返し実行される。

以上のように、図２の液晶表示装置１によれば、バックライト１２を構成する各ブロックBLにおいて、赤色、緑色、または青色の光を発するLEDチップ４１であって、発光面積の異なるLEDチップ４１を複数配置させ、演算されたブロックBLのバックライト輝度に基づいて、使用チップ４１とデューティ比を決定することにより、バックライト輝度の最大輝度比を向上することができる。

なお、上述した例では、赤色、緑色、および青色の色ごとに配置する５個のLEDチップ４１のチップサイズの比を１：１：２：４：８に設定した。これにより、デジタルビットとの親和性が良く、かつ、５個のLEDチップ４１の組み合わせ次第で、図４に示した従来のLEDチップ５１の最大輝度比１：２５の１倍から１６倍までのすべての倍率に対応することが可能となるが、LEDチップ群４０を構成する複数のLEDチップ４１のチップサイズの比は、これに限定されるものではない。また、LEDチップ群４０を構成するLEDチップ４１の個数も上述した５個以外に、２乃至４個としてもよいし、６個以上としてもよい。

LEDチップ群４０を構成するLEDチップ４１の個数とそのチップサイズの比を適宜設定することにより、バックライト１２の最大輝度比を、図４に示した従来のバックライトの最大輝度比１：２５の１６倍以外の、２倍、３倍、・・・、３２倍、６４倍、・・等に自由に設定することが可能である。

さらに、１つのブロックBLには、赤LEDチップ群４０Ｒ、緑LEDチップ群４０Ｇ、および青LEDチップ群４０Ｂのセットを複数配置させることも可能である。

図７は、バックライト１２のブロックBLのその他の詳細構成例を示している（ブロックBLの第２実施の形態）。

図７のブロックBL内には、図４に示した従来のLEDチップ５１と同サイズの、赤LEDチップ１０１Ｒ、緑LEDチップ１０１Ｇ、および青LEDチップ１０１Ｂが１つずつ配置されている。

赤LEDチップ１０１Ｒ、緑LEDチップ１０１Ｇ、および青LEDチップ１０１Ｂのそれぞれは、発する光の色が異なる以外は同様に構成されているので、以下では、赤LEDチップ１０１Ｒについてのみ説明し、緑LEDチップ１０１Ｇおよび青LEDチップ１０１Ｂの説明は省略する。

図８および図９は、赤LEDチップ１０１Ｒの詳細な構成例を示す図である。

赤LEDチップ１０１Ｒでは、その領域が、図８に示されるように、領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６に１６等分されている。領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６のそれぞれには、１個の駆動回路（不図示）を接続して、独立にPWM駆動制御を行わせることが可能である。また、領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６それぞれは、２以上の領域どうしを接続し、その接続された２以上の領域に対して１個の駆動回路を接続して、PWM駆動制御を行わせることも可能である。

そこで、図７の赤LEDチップ１０１Ｒでは、その領域（発光面積）の比が１：１：２：４：８となるように、１６個の領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６のうちのいくつかが相互に接続されている。

より具体的には、図９に示すように、赤LEDチップ１０１Ｒは、領域１０２Ｒ₁、領域１０２Ｒ₁’、領域１０２Ｒ₂、領域１０２Ｒ₄、および領域１０２Ｒ₈となるように、領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６の一部が接続される。

領域１０２Ｒ₁は、図中、白地で示される領域１０１Ｒ−６単独の領域、領域１０２Ｒ₁’は、図中、白地で示される領域１０１Ｒ−１１単独の領域、領域１０２Ｒ₂は、図中、斜線部で示される領域１０１Ｒ−７と１０１Ｒ−１０を接続してなる領域、領域１０２Ｒ₄は、図中、淡ドット模様で示される領域１０１Ｒ−２、１０１Ｒ−８、１０１Ｒ−９、および１０１Ｒ−１５を接続してなる領域、領域１０２Ｒ₈は、濃ドット模様で示される領域１０１Ｒ−１、１０１Ｒ−３乃至１０１Ｒ−５、１０１Ｒ−１２乃至１０１Ｒ−１４、および１０１Ｒ−１６を接続してなる領域により構成される。

従って、領域１０２Ｒ₁、領域１０２Ｒ₁’、領域１０２Ｒ₂、領域１０２Ｒ₄、および領域１０２Ｒ₈の領域の比は、１：１：２：４：８である。この領域１０２Ｒ₁、領域１０２Ｒ₁’、領域１０２Ｒ₂、領域１０２Ｒ₄、および領域１０２Ｒ₈のそれぞれに対して、図５に示した光源制御部３２の駆動回路６１Ｒ₁、駆動回路６１Ｒ₁’、駆動回路６１Ｒ₂、駆動回路６１Ｒ₄、および駆動回路６１Ｒ₈が、１対１に接続される。

第２実施の形態におけるバックライト制御処理は、ステップＳ１２において使用チップ４１に代えて使用する領域１０２Ｒ₁乃至１０２Ｒ₈を決定する以外は、図６を参照して説明したバックライト制御処理と同様であるので、その説明は省略する。

領域１０２Ｒ₁、領域１０２Ｒ₁’、領域１０２Ｒ₂、領域１０２Ｒ₄、および領域１０２Ｒ₈のそれぞれにおいて、発光輝度の線形性を維持することができるデューティ比は、第１実施の形態と同様に４％乃至１００％であるとする。

図１０Ａに示すように、領域１０２Ｒ₁だけを使用してPWM駆動制御を行った場合、バックライト輝度は、図４に示した従来のバックライトよりも１／１６となり、図１０Ｂに示すように、領域１０２Ｒ₁と領域１０２Ｒ₁’を使用してPWM駆動制御を行った場合、バックライト輝度は、図４に示した従来のバックライトよりも１／８となる。

同様に、図１０Ｃに示すように、領域１０２Ｒ₁、領域１０２Ｒ₁’、および領域１０２Ｒ₂を使用してPWM駆動制御を行った場合、バックライト輝度は、図４に示した従来のバックライトよりも１／４となり、図１０Ｄに示すように、領域１０２Ｒ₁、領域１０２Ｒ₁’、領域１０２Ｒ₂、および領域１０２Ｒ₄を使用してPWM駆動制御を行った場合、バックライト輝度は、図４に示した従来のバックライトよりも１／２となり、図１０Ｅに示すように、領域１０２Ｒ₁、領域１０２Ｒ₁’、領域１０２Ｒ₂、領域１０２Ｒ₄、および領域１０２Ｒ₈のすべてを使用してPWM駆動制御を行った場合、バックライト輝度は、図４に示した従来のバックライトと同一となる。

赤LEDチップ１０１Ｒでは、最小の発光面積が図４における場合の１／１６となるので、最小のバックライト輝度を、図４に示した従来のバックライトでデューティ比を０．２５％としたときに相当するバックライト輝度とすることができる。

即ち、図２の液晶表示装置１のバックライト１２では、バックライト輝度の最大輝度比を０．２５：１００＝１：４００に改善する。換言すれば、図２の液晶表示装置１のバックライト１２では、図４に示した従来のバックライトよりも最大輝度比が１６倍に向上する。

なお、第２実施の形態においても、ブロックBL内の１６個の領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６を、領域の比が１：１：２：４：８となるように相互に接続したが、これ以外の比となるように接続してもよい。例えば、１６個の領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６を、領域の比が４：４：４：４となるように接続してもよい。

また、接続せずに、１６個の領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６を別個独立にPWM駆動制御するが、領域１０１Ｒ−１乃至１０１Ｒ−１６が、上述した領域１０２Ｒ₁、領域１０２Ｒ₁’、領域１０２Ｒ₂、領域１０２Ｒ₄、および領域１０２Ｒ₈の単位と実質的になるように連動してPWM駆動制御するのでもよい。

また、ブロックBLは、１６以外の個数の領域に分割してもよい。

以上のように、バックライト１２の各ブロックBL内のLEDチップを、上述した第１または第２実施の形態に示したように構成することにより、線形性を確保したままで、バックライト輝度の調整幅を拡大し、バックライト輝度の明るいときと暗いときの比、即ち最大輝度比を向上させることができる。これにより、液晶表示装置１のコントラスト比を大きく改善させることが可能となる。

必要となるバックライト輝度によって、第１実施の形態においては、使用するLEDチップ４１、第２実施の形態においては、使用する領域１０２を決定するが、どのLEDチップ４１または領域１０２を使用するかによってブロックBL内の点灯位置および点灯範囲が異なるため、どのLEDチップ４１または領域１０２を使用するかによってLED光源の放射角度分布を変えることができる。

また、ブロックBL内のLEDチップ４１または領域１０２ごとに、LED光源の前方に配置されているレンズなどの光学系を工夫するようにすれば、LED光源の放射角度分布をさらに変化させることも可能である。

本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

PWM駆動制御について説明する図である。 本発明を適用した液晶表示装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 図２のバックライトのブロックBLの詳細構成例を示す図である。 従来のバックライトのブロックBLの詳細構成例を示す図である。 ブロックBLと光源制御部の機能ブロック図である。 光源制御部によるバックライト制御処理を説明するフローチャートである。 図２のバックライトのブロックBLのその他の詳細構成例を示す図である。 赤LEDチップの詳細構成例を示す図である。 赤LEDチップの詳細構成例を示す図である。 図７のブロックBLにおける点灯例を説明する図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置， １２ バックライト， BL ブロック， １３ 制御部， ３２ 光源制御部， ４０Ｒ 赤LEDチップ群， ４０Ｇ 緑LEDチップ群， ４０Ｂ 青LEDチップ群， ４１Ｒ₁乃至４１Ｒ₈ 赤LEDチップ， ４１Ｇ₁乃至４１Ｇ₈ 緑LEDチップ， ４１Ｂ₁乃至４１Ｂ₈ 青LEDチップ， ６１Ｒ₁乃至６１Ｒ₈，６１Ｇ₁乃至６１Ｇ₈， ６１Ｂ₁乃至６１Ｂ₈ 駆動回路

Claims (5)

1. 所定の領域の発光輝度を可変制御するバックライト装置において、
   発光面積の異なる複数の発光手段と、
   前記複数の発光手段を１対１にPWM駆動制御する複数の駆動手段と
   を備えるバックライト装置。
2. 前記バックライト装置の発光領域は、複数の前記所定の領域からなり、
   複数の前記所定の領域ごとに、前記複数の発光手段と前記複数の駆動手段を有する
   請求項１に記載のバックライト装置。
3. 前記発光手段は、赤色、緑色、または青色の光を発するLEDである
   請求項１に記載のバックライト装置。
4. 所定の領域の発光輝度を可変制御するバックライト装置のバックライト制御方法において、
   発光面積の異なる複数の発光手段を１対１にPWM駆動制御する
   ステップを含むバックライト制御方法。
5. 所定の領域の発光輝度を可変制御するバックライトを有する液晶表示装置において、
   発光面積の異なる複数の発光手段と、
   前記複数の発光手段を１対１にPWM駆動制御する複数の駆動手段と
   を備える液晶表示装置。

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