JP2009163945A - 光源システムおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部分点灯動作を行う場合において、部分点灯部間での特性ばらつきを低減することが可能な光源システムを提供する。
【解決手段】光量バランス制御部１２１によって、各部分点灯部４の発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢと、部分点灯部４ごとの受光光量（光センサのＡ／Ｄ値）との関係を示す発光特性（例えば、ＬＥＤ特性Ｇ１，Ｇ２）における複数の部分点灯部４間での個体ばらつきを考慮して、各部分点灯部４における発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢをそれぞれ調整し、各部分点灯部４の発光強度を制御するようにする。部分点灯部４間で個体ばらつきが生じている場合であっても、各部分点灯部４における発光強度のばらつきが低減される。よって、部分点灯動作を行う場合において、部分点灯部４間での特性ばらつきを低減することが可能となる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、例えば液晶表示装置のバックライト光源として用いられる光源システムに関する。

近年、液晶ＴＶやプラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）に代表されるようにディスプレイの薄型化が流れとしてあり、なかでもモバイル用ディスプレイの多くは液晶系であり、忠実な色の再現性が望まれている。また、液晶パネルのバックライトは蛍光管を使ったＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）タイプが主流であるが、環境的に水銀レスが要求されてきており、ＣＣＦＬに変わる光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等が有望視されている。

このようなＬＥＤを用いたバックライト装置としては、例えば特許文献１，２に示したようなものが提案されている。特許文献１に示されたＬＥＤバックライト装置は、光源部を複数の部分点灯部に分割して構成すると共に、この部分点灯部単位で独立して点灯動作を行うようにしたものである。一方、特許文献２に示されたＬＥＤバックライト装置は、受光素子によって光源部からの照明光を検出すると共に、この検出値に基づいて光源部の発光量を制御するようにしたものである。

特開２００１−１４２４０９号公報 特開２００５−３０２７３７号公報

ここで、上記特許文献１に示されている部分点灯部単位で点灯可能なＬＥＤバックライト装置では、部分点灯部ごとに発光強度および点灯時間が互いに異なるため、発光特性の経時的変化の度合いも、部分点灯部ごとに互いに異なることとなる。したがって、そのままでは時間と共に部分点灯部間の発光量（発光強度）にばらつきが生じ、表示映像において輝度むらや色度むら等が生じてしまうことになる。

したがって、このような部分点灯部単位で点灯可能なＬＥＤバックライト装置においても、上記特許文献２に示されているような受光素子を各部分点灯部に対応して複数個設け、これらの受光素子による照明光の検出値に基づいて各部分点灯部の発光量を制御するということが考えられる。このように構成すれば、発光特性の経時的変化の度合いが部分点灯部間で互いに異なっている場合でも、各部分点灯部の発光量を制御することにより、部分点灯部間での発光量のばらつきを低減することができると考えられるからである。

ところが、互いに異なる部分点灯部間では、それらの中に含まれるＬＥＤの発光特性の個体ばらつきにより、同じ発光電流を流した場合であっても、実際の各部分点灯部の発光量が異なってしまうことがある。したがって、部分点灯部間において発光量のばらつきが増加してしまい、受光素子を用いた発光のフィードバック動作において、収束速度にばらつきが生じてしまうなどの問題があった。

このように従来の技術では、複数の部分点灯部を用いて部分点灯動作を行う場合において、部分点灯部間での発光量のばらつきやフィードバック動作の際の収束特性のばらつき（特性ばらつき）を低減するのは困難であり、改善の余地があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、部分点灯動作を行う場合において、部分点灯部間での特性ばらつきを低減することが可能な光源システムを提供することにある。

本発明の光源システムは、発光ダイオードを含んで構成されると共に互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有する光源部と、部分点灯部単位で点灯する光源部からの光を受光する受光素子と、この受光素子により得られた部分点灯部ごとの受光光量に基づいて各部分点灯部の点灯期間および発光強度のうちの少なくとも一方をそれぞれ変化させることにより、光源部の制御を行う光源制御手段とを含むようにしたものである。ここで、この光源制御手段は、各部分点灯部の点灯時に発光ダイオードに流れる発光電流と受光素子により得られる部分点灯部ごとの受光光量との関係を示す発光特性における複数の部分点灯部間での個体ばらつきを考慮して、各部分点灯部における発光電流をそれぞれ調整することにより各部分点灯部の発光強度を制御するようになっている。

なお、この光源システムは、さらに、映像信号に基づいて画像表示を行う表示部を含むようにしてもよい。また、以上の構成要件の任意の組み合わせ、本発明の表現をシステム、装置、方法などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明の光源システムでは、部分点灯部単位で点灯する光源部からの光が受光素子により受光されると共に、この受光素子により得られた部分点灯部ごとの受光光量に基づき、各部分点灯部の点灯期間および発光強度のうちの少なくとも一方をそれぞれ変化させることにより、光源部の制御がなされる。また、上記発光特性における複数の部分点灯部間での個体ばらつきを考慮して各部分点灯部における発光電流がそれぞれ調整されることにより、各部分点灯部の発光強度が制御される。これにより、部分点灯部間で個体ばらつきが生じている場合であっても、各部分点灯部における発光強度のばらつきが低減される。

本発明の光源システムによれば、各部分点灯部の発光電流と部分点灯部ごとの受光光量との関係を示す発光特性における複数の部分点灯部間での個体ばらつきを考慮して、各部分点灯部における発光電流をそれぞれ調整することにより、各部分点灯部の発光強度を制御するようにしたので、部分点灯部間で個体ばらつきが生じている場合であっても、各部分点灯部における発光強度のばらつきを低減することができる。よって、部分点灯動作を行う場合において、部分点灯部間での特性ばらつきを低減することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像表示システム（液晶表示装置３）の全体構成を表すものである。この液晶表示装置３は、透過光を表示光Ｄoutとして出射するいわゆる透過型の液晶表示装置であり、本発明の一実施の形態に係る光源装置としてのバックライト装置１と、透過型の液晶表示パネル２とを含んで構成されている。なお、本発明の一実施の形態に係る画像表示方法は、本実施の形態に係る画像表示システムによって具現化されるので、以下、併せて説明する。

液晶表示パネル２は、透過型の液晶層２０と、この液晶層２０を挟む一対の基板、すなわちバックライト装置１側の基板であるＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板２１１およびこれに対向する基板である対向電極基板２２１と、これらＴＦＴ基板２１１および対向電極基板２２１における液晶層２０と反対側にそれぞれ積層された偏光板２１０，２２０とから構成されている。

また、ＴＦＴ基板２１１にはマトリクス状の画素が構成され、各画素にはＴＦＴなどの駆動素子を含む画素電極２１２が形成されている。

バックライト装置１は、複数の色光（この場合、赤色光、緑色光および青色光）を混合して特定の色光である照明光Ｌoutを得る混色方式のものである。このバックライト装置１は、互いに異なる色光を発する３種類の光源として、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂをそれぞれ複数個含む光源部（後述する光源部１０）を有している。

図２および図３は、バックライト装置１における各色ＬＥＤの配置構成の一例を表したものである。

図２（Ａ）に示したように、このバックライト装置１では、２組の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂによって発光部の単位セル４１，４２がそれぞれ形成され、これら２つの単位セル４１，４２によって発光部の単位ユニットである部分点灯部４が形成されるようになっている。また、各単位セル内および単位セル４１，４２間では、各色ＬＥＤがそれぞれ直列に接続されている。具体的には、図２（Ｂ）に示したようにして、各色ＬＥＤのアノードとカソードが接続されるようになっている。

このようにして構成された各部分点灯部４は、例えば図３に示したように、光源部１０においてマトリクス状に配置され、後述するように互いに独立して制御可能となっている。また、この光源部１０上には、４つの部分点灯部４（例えば、部分点灯部４Ａ〜４Ｄ）に対して１つの照明光センサ１３が配置されている。この照明光センサ１３は、部分点灯部４からの光（後述する照明光Ｌout）を受光するものであり、４つの部分点灯部４の配置領域に対応する領域（検出領域４０）からの光を受光できるようになっている。

次に、図４を参照して、上述した液晶表示パネル２および光源部１０の駆動および制御部分の構成について詳細に説明する。図４は、液晶表示装置３のブロック構成を表したものである。なお、図４（および後述する図５）において照明光センサ１３は、便宜上、光源部１０の近辺に１つだけ配置されているものとして表している。

図４に示したように、液晶表示パネル２を駆動して映像を表示するための駆動回路は、液晶表示パネル２内の各画素電極２１２へ映像信号に基づく駆動電圧を供給するＸドライバ（データドライバ）５１と、液用表示パネル２内の各画素電極２１２を図示しない走査線に沿って線順次駆動するＹドライバ（ゲートドライバ）５２と、これらＸドライバ５１およびＹドライバ５２を制御するタイミング制御部（タイミング・ジェネレータ）６１と、外部からの映像信号を処理してＲＧＢ信号を生成するＲＧＢプロセス処理部６０（シグナル・ジェネレータ）と、このＲＧＢプロセス処理部６０からのＲＧＢ信号を記憶するフレームメモリである映像メモリ６２とから構成されている。

一方、バックライト装置１の光源部１０が点灯動作を行うための駆動および制御を行う部分は、バックライト駆動部１１と、バックライト制御部１２と、照明光センサ１３と、Ｉ／Ｖ変換部１４と、Ａ／Ｄ変換部１５とから構成されている。

照明光センサ１３は、光源部１０（具体的には、上記のように各検出領域４０内の部分点灯部４）からの照明光Ｌoutを受光して受光信号を得るものであり、複数の色光（この場合、赤色光、緑色光および青色光）を混合してなる混色光の中から赤色光を抽出して選択的に受光する赤色光センサ１３Ｒと、緑色光を抽出して選択的に受光する緑色光センサ１３Ｇと、青色光を抽出して選択的に受光する青色光センサ１３Ｂとから構成されている。

Ｉ／Ｖ変換部１４は、照明光センサ１３で得られた各色ごとの受光信号に対してＩ／Ｖ（電流／電圧）変換を施し、アナログの電圧信号である受光データを各色ごとに出力するものである。

Ａ／Ｄ変換部１５は、Ｉ／Ｖ変換部１４から出力される各色ごとの受光データを所定のタイミングでサンプリングすると共にＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換を施し、ディジタルの電圧信号である受光データＤ１を各色ごとにバックライト制御部１２へ出力するものである。

バックライト制御部１２は、Ａ／Ｄ変換部１５から供給される各色ごとの受光データＤ１、およびタイミング制御部６１から供給される制御信号（制御データ）Ｄ０に基づいて、後述する制御信号Ｄ３，Ｄ４を生成・出力し、バックライト駆動部１１の駆動動作を制御するものである。なお、このバックライト制御部１２の詳細構成についても、後述（図５）する。

バックライト駆動部１１は、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ３，Ｄ４、およびタイミング制御部６１から供給される制御信号Ｄ０に基づいて、部分点灯部４単位で点灯動作を行うように光源部１０を時分割で駆動するものである。なお、このバックライト駆動部１１の詳細構成についても、後述（図５）する。

次に、図５を参照して、上述したバックライト駆動部１１およびバックライト制御部１２の詳細構成について説明する。図５は、バックライト駆動部１１およびバックライト制御部１２の詳細構成、ならびに光源部１０、照明光センサ１３、Ｉ／Ｖ変換部１４およびＡ／Ｄ変換部１５の構成についてブロック図で表したものである。なお、受光データＤ１は、赤色受光データＤ１Ｒと、緑色受光データＤ１Ｇと、青色受光データＤ１Ｂとから構成され、制御信号Ｄ３は、赤色用制御信号Ｄ３Ｒと、緑色用制御信号Ｄ３Ｇと、青色用制御信号Ｄ３Ｂとから構成され、制御信号Ｄ４は、赤色用制御信号Ｄ４Ｒと、緑色用制御信号Ｄ４Ｇと、青色用制御信号Ｄ４Ｂとから構成されているものとする。また、ここでは便宜上、光源部１０内において赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂが、全て互いに直列接続されたものとして表している。

バックライト駆動部１１は、電源部１１０と、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ３（赤色用制御信号Ｄ３Ｒ、緑色用制御信号Ｄ３Ｇおよび青色用制御信号Ｄ３Ｂ）に従って電源部１１０からの電源供給により光源部１０内の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂのアノード側へそれぞれ電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢを供給する定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂの各々のカソード側と接地（グランド）との間に接続されたスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと、バックライト制御部１２から供給される制御信号Ｄ４およびタイミング制御部６１から供給される制御信号Ｄ０に基づいてスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂに対する制御信号Ｄ５（パルス信号）を生成・出力し、これらスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２ＢをそれぞれＰＷＭ制御するＰＷＭドライバ１１３とを有している。なお、スイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂは、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Emission Transistor）等のトランジスタなどにより構成される。

また、バックライト制御部１２は、光量バランス制御部１２１と、光量制御部１２２とを有している。

光量バランス制御部１２１は、Ａ／Ｄ変換部１５から供給される受光データＤ１（赤色受光データＤ１Ｒ、緑色受光データＤ１Ｇおよび青色受光データＤ１Ｂ）、およびタイミング制御部から供給される制御信号Ｄ０に基づいて、定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに対する制御信号Ｄ３（赤色用制御信号Ｄ３Ｒ、緑色用制御信号Ｄ３Ｇおよび青色用制御信号Ｄ３Ｂ）をそれぞれ生成・出力することにより、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂに流れる電流（発光電流）ＩＲ，ＩＧ，ＩＢを色温度ごとにそれぞれ変化させてそれらの発光強度を変化させ、これにより設定値に応じて光源部１０からの照明光Ｌoutの色バランス（色温度）を制御するものである。

この光量バランス制御部１２１はまた、各部分点灯部４の点灯時にＬＥＤ（赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂ）に流れる電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ（発光電流）と、照明光センサ１３により得られる部分点灯部４ごとの受光光量（受光データＤ１、光センサのＡ／Ｄ値）との関係を示す発光特性（後述するＬＥＤ特性Ｇ１，Ｇ２等）における部分点灯部４間での個体ばらつきを考慮して、各部分点灯部４における発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢをそれぞれ調整することにより、各部分点灯部４の発光強度を制御するようになっている。具体的には、光量バランス制御部１２１は、各部分点灯部４における発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢをそれぞれ調整することにより、各部分点灯部４の発光強度が略一致するように制御するようになっている。なお、このような発光電流の制御方法の詳細については、後述する。

光量制御部１２２は、Ａ／Ｄ変換部１５から供給される受光データＤ１のうちの緑色受光データＤ１Ｇ、およびタイミング制御部から供給される制御信号Ｄ０に基づいて、ＰＷＭドライバ１１３に対する制御信号Ｄ４を生成・出力することにより、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂの発光期間（点灯期間）をそれぞれ変化させ、これにより光源部１０からの照明光Ｌoutの発光量（発光輝度）を制御するものである。なお、ここでは制御信号Ｄ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１ＢのうちのＤ１Ｇのみを入力しているが、これは人間の視感度が緑色光に対して最も高いためであり、他の制御信号Ｄ１Ｒ，Ｄ１Ｂを入力するようにしてもよい。

ここで、バックライト制御部１２が、本発明における「光源制御装置」の一具体例に対応する。また、液晶表示パネル２が、本発明における「表示部」の一具体例に対応する。また、光量バランス制御部１２１および光量制御部１２２が、本発明における「光源制御手段」の一具体例に対応する。

次に、このような構成からなる本実施の形態のバックライト装置１および液晶表示装置３の動作について、詳細に説明する。

まず、図１〜図８を参照して、本実施の形態のバックライト装置１および液晶表示装置３の基本動作について説明する。図６は、バックライト装置１の光源部１０における点灯動作をタイミング波形図で表したものであり、（Ａ）は赤色ＬＥＤ１Ｒに流れる電流（発光電流）ＩＲを、（Ｂ）は緑色ＬＥＤ１Ｇに流れる電流ＩＧを、（Ｃ）は青色ＬＥＤ１Ｂに流れる電流ＩＢを、それぞれ表している。また、図７は、液晶表示装置３全体の動作の概略をタイミング波形図で表したものであり、（Ａ）はＸドライバ５１から液晶表示パネル２内のある画素電極２１２へ印加される電圧（画素印加電圧、駆動電圧）を、（Ｂ）は液晶分子の応答性（画素電極２１２における実際の電位状態）を、（Ｃ）はＹドライバ５２から液晶表示パネル２内のＴＦＴ素子のゲートへ印加される電圧（画素ゲートパルス）を、それぞれ表している。

このバックライト装置１では、バックライト駆動部１１においてスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂがそれぞれオン状態となると、電源部１１０かによる電力供給により、定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂからそれぞれ電流（発光電流）ＩＲ，ＩＧ，ＩＢが光源部１０内の赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂへ流れ、これによりそれぞれ赤色発光、緑色発光および青色発光がなされ、混色光である照明光Ｌoutが発せられる。

この際、タイミング制御部６１からバックライト駆動部１１へ制御信号Ｄ０が供給され、バックライト駆動部１１内のＰＷＭドライバ１１３からスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂへはこの制御信号Ｄ０に基づく制御信号Ｄ５がそれぞれ供給されるため、これによりスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂは、この制御信号Ｄ０に従ったタイミングでオン状態となり、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂの点灯期間もこれに同期したものとなる。言い換えると、パルス信号である制御信号Ｄ５を用いた時分割駆動により、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１ＢがＰＷＭ駆動される。

また、このとき照明光センサ１３は、光源部１０からの照射光Ｌout（および後述するバックグランド光Ｌbg）を受光する。具体的には、照明光センサ１３内の赤色光センサ１３Ｒ、緑色光センサ１３Ｇおよび青色光センサ１３Ｂにおいて、各色用のフォトダイオードによって、光源部１０からの照射光Ｌoutのうちの各色光がそれぞれ抽出されて各色光の光量に応じた電流が発生し、これにより電流値の受光データがＩ／Ｖ変換部１４へ供給される。また、各色ごとの電流値の受光データは、それぞれＩ／Ｖ変換部１４によってアナログ電圧値の受光データに変換される。そしてこれら各色ごとのアナログ電圧値の受光データは、Ａ／Ｄ変換部１５において所定のタイミングでサンプリングされると共に、ディジタル電圧値の受光データ（後述する光センサのＡ／Ｄ値）Ｄ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１Ｂに変換される。

ここでバックライト制御部１２では、Ａ／Ｄ変換部１５から供給された各色ごとの受光データＤ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１Ｂに基づいて、光量バランス制御部１２１から定電流ドライバ１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂへ制御信号Ｄ３Ｒ，Ｄ３Ｇ，Ｄ３Ｂがそれぞれ供給され、これにより照射光Ｌoutの色度（色温度、色バランス）が一定に保たれるように、電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの大きさΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢ、すなわちＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの発光強度が調整される（図６（Ａ）〜（Ｃ）参照）。

また、光量制御部１２２では、Ａ／Ｄ変換部１５から供給された各色ごとの受光データＤ１Ｒ，Ｄ１Ｇ，Ｄ１Ｂのうちの受光データＤ１Ｇに基づいて制御信号Ｄ４が生成されると共にＰＷＭドライバ１１３へ供給され、これによりスイッチング素子１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂのオン期間、すなわち各色ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの点灯期間ΔＴが調整される（図６（Ａ）〜（Ｃ）参照）。

このようにして光源部１０からの照明光Ｌoutに基づいて、電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの大きさΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢ（ＬＥＤ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの発光強度）および点灯期間が制御され、これにより照明光Ｌoutの発光量（発光輝度）が部分点灯部４単位で制御される。

一方、本実施の形態の液晶表示装置３全体では、映像信号に基づいてＸドライバ５１およびＹドライバ５２から出力される画素電極２１２への駆動電圧（画素印加電圧）によって、バックライト装置１の光源部１０からの照明光Ｌoutが液晶層２０で変調され、表示光Ｄoutとして液晶表示パネル２から出力される。このようにしてバックライト装置１が液晶表示装置３のバックライト（液晶用光源装置）として機能し、これにより表示光Ｄoutによる映像表示がなされる。

具体的には、例えば図７（Ｃ）に示したように、Ｙドライバ５２から液晶表示パネル２内の１水平ライン分のＴＦＴ素子のゲートへ画素ゲートパルスが印加され、それと共に図７（Ａ）に示したように、Ｘドライバ５１からその１水平ライン分の画素電極２１２へ、映像信号に基づく画素印加電圧が印加される。このとき、図７（Ｂ）に示したように、画素印加電圧に対して画素電極２１２の実際の電位の応答（液晶の応答）は遅れるため（画素印加電圧がタイミングｔ２１で立ち上がったのに対し、実際の電位はタイミングｔ１２で立ち上がっている）、バックライト装置１では、実際の電位が画素印加電圧と等しくなっているタイミングｔ２２〜ｔ２３の期間内に点灯状態となり（図７（Ｄ））、これにより液晶表示装置３において映像信号に基づく映像表示がなされる。なお、図７においてタイミングｔ２１〜ｔ２３の期間が１水平期間（１フレーム期間）に対応し、その後のタイミングｔ２３〜ｔ２５の１水平期間においても、液晶の焼き付き防止等のために画素印加電圧が共通（コモン）電位Ｖcomに対して反転しているのを除き、タイミングｔ２１〜ｔ２３の１水平期間と同様の動作となる。

また、この液晶表示装置３では、ＲＧＢプロセス処理部６０から供給される信号（映像信号に基づく信号）を利用して、タイミング制御部６１からバックライト駆動部１１内のＰＷＭドライバ１１３へ制御信号Ｄ０が供給されるため、例えば図８に示したように、光源部１０では、液晶表示パネル２における映像表示領域のうちの所定の輝度以上の映像表示領域（表示映像Ｐａが表示されている領域）に対応する領域の部分点灯部４のみが点灯して部分点灯領域Ｐｂが形成されるような動作が可能となっている。

次に、図１〜図８に加えて図９および図１０を参照して、本発明の特徴的部分の制御動作について詳細に説明する。

まず、例えば図９に示したように、点灯時にＬＥＤに流れる電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ（発光電流）と照明光センサ１３により得られる部分点灯部４ごとの受光光量（受光データＤ１、光センサのＡ／Ｄ値）との関係を示す発光特性は、図中に示したＬＥＤ特性Ｇ１，Ｇ２等のように、通常、部分点灯部４間で異なっており、個体ばらつきが生じている。したがって、各部分点灯部４に同じ発光電流（例えば、図中の発光電流Ｉ０）を流した場合であっても、図中のＡ／Ｄ値Ｄｃ１，Ｄｃ２のように、実際の各部分点灯部４の発光量（すなわち、光センサのＡ／Ｄ値）が互いに異なってしまうことになる。そのような場合、部分点灯部４間において発光量のばらつきが増加してしまい、照明光センサ１３を用いた発光のフィードバック動作において、収束速度にばらつきが生じてしまうなどの問題が生じてしまう。

そこで、本実施の形態のバックライト装置１では、バックライト制御部１２内の光量バランス制御部１２１によって、例えば図１０に示したような発光電流の調整を行うようになっている。すなわち、光量バランス制御部１２１によって、部分点灯部４間での個体ばらつきを考慮して各部分点灯部４における発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢがそれぞれ調整され、各部分点灯部４の発光強度が制御されるようになっている。具体的には、各部分点灯部４における発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢをそれぞれ調整することにより、各部分点灯部４の発光強度が略一致するように制御がなされる。

より具体的には、光量バランス制御部１２１は、まず、例えば図９に示したＡ／Ｄ値（受光データ）Ｄｃ１，Ｄｃ２のように、各部分点灯部４における現在のＡ／Ｄ値Ｄｃを取得する（図１０のステップＳ１１）。次に、光量バランス制御部１２１は、各部分点灯部４の現在のＡ／Ｄ値（例えば、図９中のＡ／Ｄ値Ｄｃ１，Ｄｃ２）と、目標（ターゲット）のＡ／Ｄ値（例えば、図９中の目標のＡ／Ｄ値Ｄｔ）との差分値（Ｄｃ−Ｄｔ）をそれぞれ算出すると共に、この差分値（Ｄｃ−Ｄｔ）が０以上の値であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。

そして、差分値（Ｄｃ−Ｄｔ）が０以上の値である部分点灯部４（ステップＳ１２：Ｙ、例えば図９中の（Ｄｃ１−Ｄｔ）の場合）については、次に光量バランス制御部１２１は、以下の（１）式および（２）式に示したように、その部分点灯部４における差分値の絶対値（例えば、｜Ｄｃ１−Ｄｔ｜）と、その部分点灯部４における発光特性（例えば、ＬＥＤ特性Ｇ１）と、所定の係数とにより、発光電流幅ΔＩ（例えば、図９中の発光電流幅ΔＩ１）を算出する（ステップＳ１３）と共に、この発光電流幅ΔＩの分だけ、その部分点灯部４における発光電流を減少させる（例えば、発光電流Ｉ０から発光電流Ｉ１に減少させる）（ステップＳ１４）。なお、（１）式における係数は、（２）式中の初期電流値および初期Ａ／Ｄ値、ならびに（１）式中のＡ／Ｄ値Ｄｃ，Ｄｔにおける測定ばらつきや、図９中のＬＥＤ特性Ｇ１，Ｇ２等が非線形である場合等を考慮した補正係数である。
ΔＩ＝（ＬＥＤ特性値）×｜Ｄｃ−Ｄｔ｜×係数（０〜１の範囲の値） …（１）
ＬＥＤ特性値＝（初期電流値）／（初期Ａ／Ｄ値） …（２）

一方、差分値（Ｄｃ−Ｄｔ）が０未満の値である部分点灯部４（ステップＳ１２：Ｎ、例えば図９中の（Ｄｃ２−Ｄｔ）の場合）については、次に光量バランス制御部１２１は、同様に上記（１）式を用いて、その部分点灯部４における差分値の絶対値（例えば、｜Ｄｃ２−Ｄｔ｜）と、その部分点灯部４における発光特性（例えば、ＬＥＤ特性Ｇ２）とにより、発光電流幅ΔＩ（例えば、図９中の発光電流幅ΔＩ２）を算出する（ステップＳ１５）と共に、この発光電流幅ΔＩの分だけ、その部分点灯部４における発光電流を減少させる（例えば、発光電流Ｉ０から発光電流Ｉ２に増加させる）（ステップＳ１６）。

これらにより、発光特性が互いに異なる部分点灯部４（例えば、図９中のＬＥＤ特性Ｇ１，Ｇ２により示される部分点灯部）間においても、例えば図９に示したように、光センサのＡ／Ｄ値が互いに一致することとなる（目標のＡ／Ｄ値Ｄｔとなる）。したがって、部分点灯部４間で個体ばらつきが生じている場合であっても、各部分点灯部４における発光強度のばらつきが低減される。

以上のように本実施の形態では、光量バランス制御部１２１によって、各部分点灯部４の発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢと部分点灯部４ごとの受光光量（光センサのＡ／Ｄ値）との関係を示す発光特性（例えば、ＬＥＤ特性Ｇ１，Ｇ２）における複数の部分点灯部４間での個体ばらつきを考慮して、各部分点灯部４における発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢをそれぞれ調整することにより、各部分点灯部４の発光強度を制御するようにしたので、部分点灯部４間で個体ばらつきが生じている場合であっても、各部分点灯部４における発光強度のばらつきを低減することができる。よって、部分点灯動作を行う場合において、部分点灯部４間での特性ばらつき低減することが可能となる。

具体的には、各部分点灯部４における発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢをそれぞれ調整することによって、各部分点灯部４の発光強度が略一致するようにしたので、上記のような効果を得ることが可能となる。

また、このようなバックライト装置１を液晶表示装置３のバックライト（液晶用光源装置）として用いるようにしたので、液晶表示装置３全体としても輝度むらや色むら等を抑えることが可能となる。

なお、本実施の形態において、例えば図９中の矢印Ｐ１，Ｐ２で示したように、各部分点灯部４におけるＬＥＤ特性Ｇ１，Ｇ２の経時的変化をも考慮して、発光電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢをそれぞれ調整することにより、各部分点灯部４の発光強度を制御するようにしてもよい。具体的には、例えば上記（１）式の右辺において、さらに、経時的変化を表す所定の補正係数を乗ずることにより、発光電流幅ΔＩを算出するようにしてもよい。このように構成した場合、本実施の形態と比べ、より部分点灯部４間での特性ばらつき低減することが可能となる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、１つの検出領域４０内に４つの部分点灯部４が設けられている場合について説明したが、部分点灯部４の数についてはこれに限られない。また、上記実施の形態では、全体点灯期間Δｔ４において４つの部分点灯部４が全て点灯すると共に部分点灯期間Δｔ１において１つの部分点灯部１のみが点灯する場合について説明したが、全体点灯期間において点灯する部分点灯部４の数が部分点灯期間において点灯する部分点灯部４の数よりも多ければよく、この場合には限られない。

また、上記実施の形態では、各ＬＥＤの点灯期間および発光強度のうちの少なくとも一方をそれぞれ変化させることにより、光源部の輝度および色温度を制御する場合について説明したが、例えば、各ＬＥＤの点灯期間および発光強度のうちの少なくとも一方をそれぞれ変化させることにより、光源部の輝度および色温度のうちの少なくとも一方を制御するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂが、それぞれ別個のパッケージ内に収容されている場合について説明したが、例えば、１つのパッケージ内にこれら複数色のＬＥＤが収容されているようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、照明光センサ１３が、赤色光センサ１３Ｒ、緑色光センサ１３Ｇおよび青色光センサ１３Ｂの３色の光センサにより構成されている場合について説明したが、例えば、照明光センサ１３を１つの光センサにより構成すると共に、光源部１０が赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂをそれぞれ時系列的に純二点灯させることにより、照明光Ｌoutを受光するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、光源部１０が赤色ＬＥＤ１Ｒ、緑色ＬＥＤ１Ｇおよび青色ＬＥＤ１Ｂから構成されている場合で説明したが、これらに加えて（またはこれらに代えて）、他の色光を発するＬＥＤを含んで構成するようにしてもよい。４色以上の色光によって構成した場合、色再現範囲を拡大し、より多彩な色を表現することが可能となる。

また、上記実施の形態では、光源部１０がＬＥＤを含んで構成されている場合について説明したが、例えば他の自発光素子（ＥＬ素子やレーザ素子など）を含んで構成されているようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、液晶表示装置３がバックライト装置１を含む透過型の液晶表示装置である場合について説明したが、本発明の光源装置によってフロントライト装置を構成し、反射型の液晶表示装置としてもよい。

また、上記実施の形態では、表示部の一例として液晶表示パネルを挙げて説明したが、表示部として、液晶表示パネル以外の他のものを用いるようにしてもよい。

さらに、本発明の光源装置は液晶表示装置用の光源装置だけでなく、例えば照明機器等、他の光源装置にも適用することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る画像表示システム（液晶表示装置）の全体構成を表す斜視図である。 図１に示したバックライト装置内の光源部の単位ユニット（部分点灯部）の構成例を表す平面模式図である。 図２における光源部内の部分点灯部と照明光センサとの配置構成例を表す平面模式図である。 図１に示した液晶表示装置の全体構成を表すブロック図である。 図４に示した光源部の駆動および制御部分の構成を詳細に表したブロック図である。 光源部の駆動パルス信号について説明するためのタイミング波形図である。 図１に示した液晶表示パネルおよびバックライト装置の駆動方法の一例について説明するためのタイミング波形図である。 映像表示領域と部分点灯領域との配置関係の一例について説明するための斜視図である。 本実施の形態に係る発光電流の制御方法について説明するための特性図である。 本実施の形態に係る発光電流の制御方法を表す流れ図である。

符号の説明

１…バックライト装置、１Ｒ…赤色ＬＥＤ、１Ｇ…緑色ＬＥＤ、１Ｂ…青色ＬＥＤ、１０…光源部、１１…バックライト駆動部、１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ…定電流ドライバ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ…スイッチング素子、１１３…ＰＷＭドライバ、１２…バックライト制御部、１２１…光量制御部、１２２…光量バランス制御部、１３…照明光センサ、１３Ｒ…赤色光センサ、１３Ｇ…緑色光センサ、１３Ｂ…青色光センサ、１３０Ｒ…光センサ、１４…Ｉ／Ｖ変換部、１５…Ａ／Ｄ変換部、２…液晶表示パネル、２０…液晶層、２１０，２２０…偏光板、２１１…ＴＦＴ基板、２１２…画素電極、２２１…対向電極基板、３…液晶表示装置、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ…単位ユニット（部分点灯部）、４０…検出領域、４１，４２…単位セル、５１…Ｘドライバ、５２…Ｙドライバ、６０…ＲＧＢプロセス処理部、６１…タイミング制御部、６２…映像メモリ、Ｌout…照明光、Ｄout…表示光、ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢ…カラーフィルタ、Ｄ０，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５…制御データ（制御信号）、Ｄ１…受光データ（光センサのＡ／Ｄ値）、Ｄｃ，Ｄｃ１，Ｄｃ２…現在の光センサのＡ／Ｄ値、Ｄｔ…目標のＡ／Ｄ値、ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ，Ｉ０〜Ｉ２…電流（ＬＥＤに流れる電流）、ΔＩ，ΔＩ１，ΔＩ２…電流差、Ｖcom…共通（コモン）電位、Ｇ１，Ｇ２…ＬＥＤ特性（ＬＥＤの発光特性）、ｔ１〜ｔ３，ｔ２１〜ｔ２５…タイミング、Ｐａ…表示映像、Ｐｂ…部分点灯領域、ΔＴ…パルス幅、ΔＩＲ，ΔＩＧ，ΔＩＢ…電流値（パルスの高さ）。

Claims (7)

1. 発光ダイオードを含んで構成されると共に互いに独立して制御可能な複数の部分点灯部を有する光源部と、
   前記部分点灯部単位で点灯する前記光源部からの光を受光する受光素子と、
   前記受光素子により得られた部分点灯部ごとの受光光量に基づいて、各部分点灯部の点灯期間および発光強度のうちの少なくとも一方をそれぞれ変化させることにより、前記光源部の制御を行う光源制御手段と
   を含み、
   前記光源制御手段は、各部分点灯部の点灯時に発光ダイオードに流れる発光電流と前記受光素子により得られる部分点灯部ごとの受光光量との関係を示す発光特性における複数の部分点灯部間での個体ばらつきを考慮して、各部分点灯部における発光電流をそれぞれ調整することにより、各部分点灯部の発光強度を制御する
   ことを特徴とする光源システム。
2. 前記光源制御手段は、各部分点灯部における発光電流をそれぞれ調整することにより、各部分点灯部の発光強度が略一致するように制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源システム。
3. 前記光源制御手段は、
   前記受光素子により得られた現在の受光光量値が所定の目標値よりも大きい部分点灯部については、その部分点灯部における発光電流を減少させると共に、
   前記受光素子により得られた現在の受光光量値が前記目標値よりも小さい部分点灯部については、その部分点灯部における発光電流を増加させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の光源システム。
4. 前記光源制御手段は、
   前記受光素子により得られた現在の受光光量値が所定の目標値よりも大きい部分点灯部については、その現在の受光光量値と前記目標値との差分値、およびその部分点灯部における前記発光特性により算出される発光電流幅の分だけ、その部分点灯部における発光電流を減少させると共に、
   前記受光素子により得られた現在の受光光量値が前記目標値よりも小さい部分点灯部については、その現在の受光光量値と前記目標値との差分値、およびその部分点灯部における前記発光特性により算出される発光電流幅の分だけ、その部分点灯部における発光電流を増加させる
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源システム。
5. 前記光源制御手段は、各部分点灯部における前記発光特性の経時的変化をも考慮して発光電流をそれぞれ調整することにより、各部分点灯部の発光強度を制御する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光源システム。
6. 前記光源制御手段は、各部分点灯部の点灯期間および発光強度のうちの少なくとも一方をそれぞれ変化させることにより、各部分点灯部の輝度および色温度のうちの少なくとも一方を制御する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光源システム。
7. 前記光源システムから発せられた光を映像信号に基づいて変調する表示部をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光源システム。

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