WO2009110456A1 - 照明装置およびこれを備えた表示装置 - Google Patents

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light
light emitting
light source
luminance
emitting element
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中澤健
山元学
藤原晃史
奥田真也
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シャープ株式会社
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    • G09G3/3611Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3648Control of matrices with row and column drivers using an active matrix

Definitions

  • the present invention relates to an illumination device in which a plurality of light sources each having a plurality of light emitting elements are arranged on a plane, and a display device using the illumination device as a backlight.
  • the present invention relates to an illuminating device in which color unevenness and luminance unevenness of irradiation light from the light source hardly occur, and a display device including the same.
  • liquid crystal display devices having features such as low power consumption, thinness, and light weight have been widely used as display devices for television receivers and the like.
  • a liquid crystal panel used in a display unit of a liquid crystal display device is a so-called non-light emitting display element that does not emit light. Therefore, in a liquid crystal display device, a surface-emitting illumination device called a backlight is usually provided on the back surface of the liquid crystal panel, and an image is displayed using light emitted from the backlight.
  • ⁇ Backlights are roughly classified into direct type and side light type (also called edge light type) depending on the arrangement of the light source with respect to the liquid crystal panel.
  • the direct type backlight has a light source disposed on the back side of the liquid crystal panel, and an optical member such as a diffusion plate or a prism sheet is disposed between the light source and the liquid crystal panel so that the entire back surface of the liquid crystal panel is uniform.
  • an optical member such as a diffusion plate or a prism sheet
  • it is suitably used in a large-screen liquid crystal display device for a television receiver.
  • CCFT cold cathode fluorescent tube
  • the LED light source is placed on the bottom surface of the chassis constituting the backlight in either the vertical direction or the horizontal direction.
  • backlights used in liquid crystal display devices such as ordinary television receivers are required to emit white light in consideration of the color reproducibility of displayed images, and are red (R) and green (G).
  • Blue (B) three-color LEDs are arranged close to each other or placed in one resin package to obtain a white (W) light source.
  • the brightness and emission color of the backlight can be controlled in parts by adjusting the brightness of the individual LEDs that make up each light source. ing. Then, a technique called active backlight has been proposed in which this fact is actively used to adjust the brightness and color tone of the portion of the backlight according to the display image.
  • the present invention provides irradiation light from a plurality of light sources arranged on a plane even when any one of a plurality of light emitting elements included in the light source has a lighting failure.
  • An object of the present invention is to provide an illumination device that can eliminate both color unevenness and luminance unevenness, and a display device using the illumination device.
  • an illumination device includes a plurality of light sources arranged on a plane, each having a plurality of light emitting elements having different emission colors, and the light emitting elements based on a light source driving signal.
  • a lighting device capable of controlling the color and brightness of irradiation light emitted from the light source by controlling the respective brightness, a lighting failure detection unit for detecting a lighting failure of the light emitting element, and the light source driving
  • a light emission correction determination unit that determines whether or not luminance correction is necessary for a light emitting element other than the light emitting element with poor lighting, based on a luminance level indicated by a signal to the light emitting element with poor lighting, and the light emission And a light emission correction unit that performs luminance correction of the other light emitting elements according to the determination of the correction determination unit.
  • the display device is a display device including a display unit, and the display unit is irradiated with light from the illumination device according to the present invention.
  • the present invention even when the light emitting element of the light source has a lighting failure, it is possible to effectively reduce color unevenness and luminance unevenness of the irradiation light emitted from the light source.
  • the lighting device according to the present invention as a backlight for irradiating the display unit with irradiation light, even when the light emitting element of the light source of the lighting device has a lighting failure, the display image has uneven color and uneven brightness.
  • the lighting device according to the present invention as a backlight for irradiating the display unit with irradiation light, even when the light emitting element of the light source of the lighting device has a lighting failure, the display image has uneven color and uneven brightness.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a backlight light source driving circuit and a light source connected thereto according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view showing an arrangement state of light sources arranged on the bottom surface of the backlight according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the luminance data generation unit of the backlight according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a luminance correction operation in the backlight according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an image diagram for explaining the concept of the luminance correction amount regulation in the backlight according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an image diagram showing the effect of luminance correction in the backlight according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing a wiring state of the LED which is the light emitting element of the backlight according to the embodiment of the present invention.
  • the illumination device has a plurality of light sources arranged on a plane having a plurality of light emitting elements of different emission colors, and controls the luminance of each of the light emitting elements based on a light source driving signal.
  • An illumination device capable of controlling a color and brightness of irradiation light emitted from the light source, wherein a lighting failure detection unit that detects a lighting failure of the light emitting element, and the light source driving signal is a light emitting element having the lighting failure
  • a light emission correction unit that performs luminance correction of the other light emitting elements.
  • the light emitting element other than the light emitting element with poor lighting includes at least a light emitting element other than the light emitting element with defective lighting and the light emitting element with defective lighting.
  • a light emitting element included in another light source adjacent to the light source is included.
  • the light emission correction determination unit may determine whether or not luminance correction is necessary.
  • the light emitting element that has failed to be lit is detected, and the other light emission that has not failed to be lit is determined based on the magnitude of the brightness that the light source drive signal indicates to the light emitting element that has failed to light. Whether or not luminance correction is required for the element can be determined. As a result, even when one of the light emitting elements included in the light source becomes defective in lighting, the light emitting element that has failed in lighting is not corrected for the brightness of the other light emitting elements depending on the required luminance level. For example, it is possible to reduce color unevenness and luminance unevenness generated in irradiated light compared to a case where all light emitting elements included in the light source are uniformly turned off when a light emitting element that has failed to light is detected. .
  • the light emission correction determination unit determines that the luminance correction of the other light emitting elements is unnecessary. However, it is preferable not to perform luminance correction of the other light emitting elements by the light emission correction unit.
  • the light emitting element with poor lighting does not substantially function, that is, the light emitting element emits light. Even if it does not, other light-emitting elements that emit light normally can be used as they are, assuming that there is no substantial effect. For this reason, even when the light emitting element included in the light source becomes poorly lit, it is possible to reduce color unevenness and luminance unevenness generated in the irradiated light without turning off the light source.
  • the light emission correction determination unit needs to correct the luminance of the other light emitting elements.
  • the light emission correction unit determines that the light emitting element other than the light emitting element with poor lighting is not turned on and is located around the light source with the light emitting element with poor lighting. It is preferable to perform luminance correction on a light emitting element included in another light source.
  • the luminance indicated by the light source drive signal to the light emitting element with poor lighting is high, other light emitting elements having the light emitting element in which the lighting defective has occurred are not turned on, and the light source It is possible to prevent color unevenness from occurring in the irradiation light from.
  • the luminance unevenness of the irradiated light caused by turning off the light source having the light emitting element in which the lighting failure has occurred is corrected for the brightness of the light emitting element of another light source located around the light source not turned on. Can be reduced.
  • the luminance correction for the light emitting elements of other light sources located around the light source having the poorly lit light emitting element by the light emitting correction unit should be emitted from the light source having the poorly lit light emitting element. It is preferable to superimpose the luminance components of the light emitting elements of the respective colors at such a ratio that the irradiation light of the same color as that of the light can be irradiated.
  • the luminance correction for the light emitting element of another light source located around the light source having the light emitting element with poor lighting by the light emitting correction unit has the light source with the other light source and the poor lighting light emitting element. As the distance from the light source increases, it is preferable that the amount of superimposition of the luminance component decreases.
  • the irradiation light that should have been emitted from the light source in which all the light emitting elements are not turned on due to having the light emitting elements that are poorly lit is irradiated with the irradiation light from other light sources located around.
  • the change in brightness correction amount of the surrounding light source can be reduced, and the brightness change of the light emitted from the surrounding light source of the non-lighting light source can be smoothed and more effectively irradiated
  • the uneven brightness of the light can be reduced.
  • the predetermined threshold value is zero luminance.
  • the threshold value for determining whether or not to correct other light-emitting elements that are normally lit to brightness 0 when there is a possibility that uneven color and uneven brightness of the irradiation light may occur, it is ensured.
  • the luminance of other light emitting elements can be corrected.
  • the light emitting element included in the light source preferably includes a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element, and the light emitting element is preferably a light emitting diode.
  • At least a part of the light emitting elements of the same light emission color included in the plurality of light sources are connected in series and driven by one current control element.
  • a variety of preferable modes in the lighting device according to the present invention described above can be adopted to obtain a display device that can perform better image display.
  • the display device according to the present invention is exemplified as a liquid crystal display device for a television having a transmissive liquid crystal panel as a display unit, and the illumination device according to the present invention is used as a backlight thereof.
  • the display unit of the display device according to the present invention for example, a transflective liquid crystal display element can be used.
  • the display device according to the present invention is not limited to a liquid crystal display device for television, and can be used for a wide range of applications such as a computer monitor and an information display monitor in public facilities such as stations and museums. .
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • a liquid crystal display device 1 according to this embodiment includes a liquid crystal panel 2 that is a display unit and a back device that is an illuminating device that emits transmitted light necessary to display an image on the liquid crystal panel 2. And a light 7.
  • a light 7 Note that an image display circuit that performs signal processing for image display, a control circuit for adjusting the color and brightness of a portion of the backlight as an active backlight, a drive circuit, and the like are not shown in FIG. is doing.
  • the liquid crystal panel 2 is a transmissive display element that displays an image by controlling the amount of transmitted light that passes through the pixels.
  • the type of the liquid crystal panel 2 is not limited as long as multi-tone image display is possible. It does not matter whether it is an active matrix type using a switching element or a simple matrix type.
  • liquid crystal panels of various display modes such as a vertical alignment type VA mode type, an IPS type, and an OCB type can be used.
  • a conventionally known liquid crystal panel 2 can be used as it is, and therefore a detailed description using the drawings is omitted, but a liquid crystal layer (not shown) and a pair of transparent substrates sandwiching the liquid crystal layer are omitted. 3 and 4 and a pair of polarizing plates 5 and 6 provided on the outer surfaces of the transparent substrates 3 and 4, respectively.
  • the liquid crystal panel 2 is provided with a driver circuit for driving the liquid crystal panel 2, and is connected to a drive circuit as a display device via a flexible printed board or the like.
  • the liquid crystal panel 2 in the present embodiment is an active matrix type liquid crystal panel, and the liquid crystal layer can be driven in units of pixels by supplying scanning signals and data signals to the scanning lines and data lines arranged in a matrix. It is configured. That is, each pixel has a data signal written from the data line to the pixel electrode when a switching element (TFT) provided near each intersection of the scanning line and the data line is turned on by the scanning line signal.
  • TFT switching element
  • gradation display according to the data signal is performed. That is, in the liquid crystal panel 2, the amount of light incident from the backlight 7 through the polarizing plate 6 is modulated by the liquid crystal layer and passes through the polarizing plate 5 and is emitted to the supervisor side. By being controlled, a desired image is displayed.
  • the backlight 7 includes a plurality of light sources 8 having LEDs as light emitting elements arranged on the bottom surface of a bottomed frame-shaped chassis 9 made of metal or resin.
  • each of the light sources 8 has one LED of each of three colors of R (red), G (green), and B (blue). . Irradiation light from the backlight 7 is applied to an irradiation surface that is a surface on the back side of the liquid crystal panel 2.
  • the backlight 7 of the liquid crystal display device 1 of this embodiment controls the color and brightness of the irradiation light irradiated from each light source 8 based on the display image displayed on the liquid crystal panel 2,
  • An active backlight system is employed in which the color and brightness of light emitted from the backlight 7 irradiated on the back side of the liquid crystal panel 2 are changed in part.
  • a large number of light sources 8 are arranged in a vertical direction and a horizontal direction on a plane which is the bottom surface of the chassis 9.
  • the number of the light sources 8 is determined in terms of how much brightness is required for the backlight 7 and how finely the color and brightness of the irradiation light on the irradiation surface of the liquid crystal panel 2 are controlled as an active backlight. It is appropriately determined from the viewpoint of whether to do it. For example, in the case of a 38-inch class television receiver, the number of light sources 8 may be several hundred to several thousand.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram showing a drive circuit configuration of the liquid crystal display device 1 according to the present embodiment.
  • a description will be given using a block diagram as appropriate in order to explain driving of the backlight.
  • This block diagram is intended to conceptually make the drive circuit and the signal processing circuit easy to understand. Therefore, there is a case where the circuits configured on one circuit board are functionally divided into separate blocks, and there is not necessarily hardware such as a separate circuit configuration corresponding to each block shown in the block diagram. Not to do.
  • the video signal processing circuit 11 generates an image signal and a light source control signal based on the input video signal.
  • the light source control signal is a signal for controlling the color and brightness of the irradiation light emitted from the backlight corresponding to the image signal defining the image displayed on the liquid crystal panel 2.
  • the irradiation light from the light source is controlled corresponding to the display image displayed on the liquid crystal panel 2. For example, darken the light emitted from the light source in a dark image display area, or match the light emitted from the light source with the color of the display image in a single color image display area. Is done. This makes it possible to reduce the power consumption of the backlight and eliminate the so-called black float compared to conventional backlights that always irradiate the maximum amount of light over the entire display area of the liquid crystal panel. Thus, the contrast of the display image can be improved, and an image with high color purity can be displayed.
  • the image signal is a signal that determines what gradation is to be given to each pixel of the liquid crystal panel 2 that is a display unit, that is, a signal that controls the transmittance in each pixel.
  • This image signal is usually given as a video signal that defines a display image to be displayed as the liquid crystal display device 1, and the gradations of the R, G, and B sub-pixels constituting each pixel of the liquid crystal panel 2.
  • Signal with respect to the gradation signal of each pixel on the liquid crystal panel 2 obtained from the video signal, the color of the irradiation light from the backlight 7 irradiated to the display area where the pixel exists by the video signal processing circuit 11.
  • the display image is further increased in gradation by adding corrections according to brightness and brightness, and the power consumption of the backlight 7 is further reduced.
  • the image signal is input to the gradation control circuit 12, and is divided into a horizontal drive signal and a vertical drive signal so that one image can be displayed by scanning in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the horizontal drive signal and the vertical drive signal drive the horizontal drive circuit 14 and the vertical drive circuit 15, respectively.
  • gradation signals for image display are sequentially given to each pixel from the horizontal driving circuit 14 via the data line 18. Thus, a display image is formed.
  • the light source control signal is input to the light source control circuit 13, and the light source control circuit 13 generates a light source drive signal that indicates the color and brightness of the irradiation light to be emitted to each of the plurality of light sources 8.
  • each light source 8 includes R, G, and B three-color LEDs that are light emitting elements, and therefore, the light source drive signal is R, G that each light source 8 has.
  • B are signals indicating the light emission luminances originally required for the LEDs of B.
  • the light source drive signal is converted into luminance data in the light source control circuit 13 by applying luminance correction, which will be described later, as necessary.
  • the luminance data is a signal that determines the actual light emission luminance of each LED that is a light emitting element, and this luminance data is applied to the light source driving circuit 16 that is a driver of the LED. Then, the light source driving circuit 16 individually controls the voltage or current applied to each LED and supplies it to each LED via the connection line 19.
  • FIG. 3 is a block configuration diagram showing the configuration of the light source control circuit 13, the light source driving circuit 16, and the light source 8 in more detail.
  • the light source control circuit 13 includes a luminance data generation unit 21 and a timing controller 22, and the light source driving circuit 16 includes a light emitting element driver 23.
  • the luminance data generation unit 21 generates a light source drive signal that indicates the color and brightness of the irradiation light that each light source should irradiate from the light source control signal generated by the video signal processing circuit 11.
  • light emission data indicating the original luminance to be emitted by each of the R, G, and B three-color LEDs that are light emitting elements included in each light source is generated.
  • luminance correction of a predetermined LED is performed as necessary, and luminance data indicating the luminance of each LED after the luminance correction is generated.
  • the configuration of the luminance data generation unit 21 will be described in detail later.
  • the brightness data corresponds to data of a current value to be passed through each LED.
  • PWM control is performed on the current that flows through the LED.
  • the luminance data includes a ratio of the light emission time of the LED, that is, a so-called duty value.
  • the luminance data for each color is a value that takes into account the characteristics of each LED.
  • one light source does not have R, G, B three-color LEDs one by one, for example, red (R) blue (B) LEDs one by one, green (G) LED
  • the luminance data generation unit 21 sets each LED so that the sum of the irradiation light from these four LEDs becomes the color and brightness of the irradiation light required as a light source. The luminance data given to is generated.
  • the timing controller 22 outputs the luminance data of the LED and the timing control signal for driving each LED while controlling the signal transfer timing to the light source driving circuit 16. Further, the timing for obtaining lighting failure detection data from the light source driving circuit 16 is controlled.
  • the light source driving circuit 16 converts the current value or the duty value of the light emitting element driver using the luminance data to drive the light emitting element driver. Further, the timing of the light emitting element driver is controlled using the timing control signal.
  • the light emitting element driver 23 is a driver circuit for actually driving each LED based on the input current value and duty value.
  • (G) 23G and a light emitting element driver (B) 23B are provided.
  • FIG. 3 only the configuration of the portion corresponding to one light source 8 is shown, but there are as many light emitting element drivers 23 as the number of LEDs 26 that all the light sources 8 have.
  • the light emitting element driver (R) 23R of the red (R) LED 26R has a current source 24R that is a current control element and a detection resistor 25R for monitoring the current flowing through the LED 26R. Then, based on the luminance data (R) and the timing control signal that define the luminance of the red (R) LED 23R, the current source 24R is adjusted to adjust the value of the current flowing to the LED 26R via the connection line 19, The luminance value is controlled by controlling the duty value of the light emission time.
  • the light-emitting element driver (G) 23G of the green (G) LED 26G and the light-emitting element driver (B) 23B of the blue (B) LED 26B also have luminance data (G) (B) and timing control of the respective LEDs 26G and 26B.
  • the current sources 24G and 24B are adjusted, and the duty value is further adjusted to control the light emission luminance of the respective LEDs 26G and 26B.
  • the light emitting element drivers 23R, 23G, and 23B perform brightness adjustment while monitoring the currents flowing through the LEDs 26R, 26G, and 26B that are driven by the detection resistors 25R, 25G, and 25B, respectively. Since the current flowing through the LED is always detected in this way, when the LED is in an open failure and a lighting failure occurs, it can be immediately detected by the detection resistors 25R, 25G, and 25B. Accordingly, the light emitting element drivers 23R, 23G, and 23B also function as a lighting failure detection unit for the LEDs 26R, 26G, and 26B that are driven by the light emitting element drivers 23R, 23G, and 23B, respectively.
  • the LED lighting failure detection data obtained by constantly monitoring each LED is fed back to the luminance data generation unit 21 and positioned around the LED that has caused the lighting failure.
  • luminance correction of other normal LEDs is performed to reduce color unevenness and luminance unevenness of light emitted from the backlight.
  • FIG. 4 shows the light source 8 arranged on the bottom surface of the chassis of the backlight 7 of the present embodiment.
  • FIG. 4 illustrates a total of 25 light sources 8 of 5 arranged in a vertical direction and 5 in a horizontal direction.
  • the light sources 8 are further continuously arranged in the vertical and horizontal directions in FIG.
  • each of these 25 light sources 8 is represented as area (x, y) corresponding to the arrangement position.
  • each light source 8 includes three-color LEDs 26R, 26G, and 26B.
  • FIG. 5 is a block configuration diagram of the backlight luminance data generation unit 21 according to the present embodiment
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of correcting the luminance of the LED in the backlight according to the present embodiment.
  • the luminance data generation unit 21 includes a light source drive signal generation unit 31, a light emission data generation unit 32, a lighting failure element confirmation unit 33, a light emission correction determination unit 34, and a light emission correction unit 35.
  • the light source drive signal generation unit 31 is arranged inside the backlight based on a light source control signal that is a signal that defines the color and brightness of the irradiation light in the partial portion of the backlight with respect to the entire backlight that is the light source.
  • a light source drive signal that indicates the color and brightness of the irradiated light that each of the light sources should irradiate is generated. Specifically, in order to realize the irradiation light distribution obtained for the entire backlight in consideration of the information about the timing at which the image is displayed on the liquid crystal panel and the position where the individual light sources are arranged, Defines the light emitted from the light source.
  • the light emission data generation unit 32 constitutes a light source necessary for obtaining the irradiation light based on the input light source driving signal that defines the color and brightness of the irradiation light to be irradiated by each light source. , G, and B light emission data indicating the light emission luminance of each of the three colors of LEDs are generated.
  • the lighting failure element confirmation unit 33 has a memory function for storing the LED lighting failure detection data detected by the lighting failure detection unit also serving as the light emitting element driver 23, and a lighting failure data generation function. And the lighting failure element confirmation part 33 always grasps
  • the position of the lighting failure LED is, for example, using coordinates indicating the position of each light source as shown in FIG. 4, or a number assigned to each light source and an index character or a number indicating the color of the LED. Can be identified. Then, the defective lighting element confirmation unit 33 outputs defective lighting element data that identifies the LED that is defective in lighting.
  • the light emission correction determination unit 34 the light emission data obtained from the light source drive signal based on the light emission data obtained by the light emission data generation unit 32 and the lighting failure element data generated by the lighting failure element confirmation unit 33 is converted into a lighting failure. It is determined whether or not it is instructed to emit light at a luminance greater than a predetermined threshold. When it is instructed that the LED with poor lighting emits light with a luminance greater than a predetermined threshold, the light emission correction determination unit 34 determines the LED other than the LED with poor lighting. It is determined that the luminance correction is necessary, and the light emission correction unit 35 is instructed to perform the luminance correction.
  • the light emission correction determination unit 34 determines that the light is defective. It is determined that the luminance correction is not necessary for other LEDs that normally emit light other than the LED that is, and no correction instruction for correcting the luminance is issued to the light emission correction unit 35.
  • the predetermined threshold value is the irradiation light emitted from the light source even if a certain LED is instructed to emit light by the light emission data, even if the LED is defective in lighting and does not emit light. It is determined in a range where there is no substantial influence on the color and brightness. If the light emission brightness of the LED whose lighting is instructed by the light emission data is in a range that does not substantially affect the color or brightness of the light emitted from the light source, the LED did not emit light. This is because no problem occurs. Of course, in order to prevent the unevenness of color and brightness of the irradiated light most strictly, this threshold value may be set to 0.
  • the light emission correction unit 35 calculates the luminance correction amount in each LED for the LEDs other than the LED that is poorly lit. Then, the calculated luminance correction amount is superimposed on the light emission data that has been instructed as the original light emission luminance to other LEDs other than the LED that has become poorly lit, and the light emission luminance of the LED after the luminance correction is thus obtained. The luminance data shown is output.
  • the light emission correction unit 35 outputs the light emission data input from the light emission data generation unit 32 as luminance data as it is.
  • the light emission data generation unit 32 generates light emission data for each LED of the light source from the light source drive signal.
  • the light emission data includes R, G, and B included in the light source in order to realize the color and intensity of the irradiation light to be emitted by the light source when there is no lighting failure in the LED as the light emitting element. It is a signal which shows the brightness
  • the light emission data is a signal corresponding to each LED that is a light emitting element, and includes information on the position of the light source having the target LED.
  • the light emission correction determination unit 34 determines whether or not the obtained light emission data instructs the light emission of the poorly lit LED. Then, when the light emission of the poorly lit LED is instructed, that is, when the poorly lit LED is used, the process proceeds to the next step S103. On the other hand, if a poorly lit LED is not used, the process proceeds to step S107.
  • the light emission correction determination unit 34 is instructed to emit light with luminance greater than a preset threshold value for the lightly lit LED. Judge whether or not. When the light emission luminance instructed to the LED with poor lighting is larger than a preset threshold value, the light emission correction determination unit 34 determines that the luminance correction is necessary (Yes). In this case, the process proceeds to the next step S104. On the other hand, if the light emission luminance instructed to the poorly lit LED is smaller than the preset threshold value, the light emission correction determination unit 34 determines that the luminance correction is unnecessary (No), and the process proceeds to step S106.
  • the correction necessity determination process by the light emission correction determination unit 34 is performed based on the light emission data obtained by the light emission data generation unit 32 and the lighting failure element data generated by the lighting failure element storage unit 33.
  • This lighting failure element data also includes information on which light source the LED that has failed to light, that is, position information of the light source.
  • the red (R) LED of the light source located in area (3, 3) is poorly lit. This is detected by the light emitting element driver 23 which is a lighting failure detection unit of the red LED, and is transmitted as lighting failure detection data.
  • the light emission correction determination unit 34 determines that luminance correction is necessary, and issues a correction instruction to the light emission correction unit 35.
  • the irradiation light to be emitted from the light source located in area (3, 3) is only light emission of green (G) single color, blue (B) single color, or green (G) and blue (B) LEDs.
  • the light emission data instructs the red (R) LED to be in a non-lighting state (light emission at luminance 0).
  • the light emitted from the light source located in area (3, 3) is white, but the light emission of the red (R) LED is required as in the case where the illumination brightness is extremely low. Although its brightness may be very small.
  • the red LED When such a non-lighting state (luminance 0) or light emission at a very low luminance is instructed to the red (R) LED that is light emitting failure by the light emission data, it becomes a lighting failure. Even if the red LED does not emit light, the influence on the irradiation light emitted from the light source is substantially negligible.
  • the light emission luminance instructed to the LED that is poorly lit is a value that is equal to or less than a threshold value that is determined to be a level that can be ignored even if the LED does not emit light because of a poorly lit LED. In this case, the light emission correction determination unit 34 determines that the luminance correction is unnecessary.
  • step S104 the light emission correction unit 35 has another LED that is included in the light source having the LED with poor lighting, that is, area (3, 3).
  • the green (G) LED and the blue (B) LED non-lighting data is generated in which the green (G) LED and the blue (B) LED are not lighted.
  • step S105 the light emission correction unit 35 increases the brightness of the LEDs of the other light sources located around the light source located in the area (3, 3) having the poorly lit LEDs.
  • the brightness superimposition data to be generated is generated.
  • the luminance superimposition data is determined according to the color and intensity of the irradiation light that should have been emitted by the light source located in the area (3, 3) having the LED with poor lighting.
  • the luminance data for the LED with poor lighting is set as non-lighting data in step S106.
  • a plurality of LEDs are connected in series and can be collectively controlled.
  • step S107 the light emission correction unit 35, based on the non-lighting data obtained in step S104 and the luminance superimposition data obtained in step S105, luminance data indicating the luminance that each LED should actually emit. Is generated. That is, for the other light source LED having the poorly lit LED other than the defectively lit LED, the light emission correction unit 35 has any light emission data indicating the luminance that the LED should originally emit. Even if it is, the brightness
  • step S103 If it is determined in step S103 that the luminance correction is not necessary (No), the light emission correction unit 35 is originally set to each LED for other LEDs located in the vicinity of the poorly lit LED. On the other hand, light emission data for emitting light with the light emission luminance instructed is generated as it is as the luminance data of the LED.
  • other LEDs located in the vicinity of the poorly lit LED it is determined that correction is necessary adjacent to the other LED included in the light source having the poorly lit LED and the light source having the poorly lit LED. In this case, both of the LEDs on which the luminance for correction is superimposed in step S105 are indicated.
  • the luminance data generated by the luminance correction unit 35 is transmitted to the light emitting element drivers 23R, 23G, and 23B via the timing controller 22 in step S108, and each LED is driven to light.
  • the LEDs for luminance correction are adjacent to the light source located in the area (3, 3) having the poorly lit LED, and area (2, 2) (2, 3) (2, 4) (3, 2). Assume that the LEDs are respectively included in eight light sources located at (3, 4) (4, 2) (4, 3) (4, 4).
  • the luminance data is a current value or a duty value of the light emission time determined in consideration of the characteristics of the R, G, and B LEDs as described above. Further, it is assumed that the luminance correction amount for the LEDs of the eight light sources located around the above area (3, 3) is 30%.
  • luminance data for non-lighting is generated by the light emission correction unit 35 for the green (G) LED and the blue (B) LED of the light source located in area (3, 3).
  • the luminance correction is performed from the light emission correction unit 35, and area (2, 2) (2, 3) (2, 4) (3, 2) (3,4) (4, 2) (4, 3)
  • Luminance data with a light emission luminance of 130 (100 + 100 ⁇ 0.3) is given to each of the red (R), green (G), and blue (B) LEDs of the eight light sources located at 4,4).
  • the luminance data defining the luminance of the LED after luminance correction is eight area (2, 2) ( 2,3) (2,4) (3,2) (3,4) (4,2) (4,3) (4,4) Same current value for LEDs of the same color that all light sources have It has become.
  • the peripheral area (2, 2) (2, 3) (2, 4) (3, 2) (3, 4) (4, 2) (4, 3) (4, which performs luminance correction is corrected.
  • the brightness indicated as the light emission data is different for the LEDs of the same color that each of the light sources of 4) has, the brightness in which the correction amount is superimposed on the brightness is brightness data from the brightness correction unit 34 to each LED. Needless to say, the light emission brightness of each LED is different.
  • the correction amount in the light source that performs luminance correction is described as 30%.
  • this numerical value indicates that all the LEDs of the light source having the poorly lit LEDs are not lit and the light source itself is not lit. What is necessary is just to set suitably in the range which can make nonuniformity of the brightness
  • FIG. 7 (a) shows the illuminance distribution on the virtual irradiation surface facing the light source by the irradiation light irradiated from one light source.
  • this virtual irradiation surface actually corresponds to the surface on the back side of the liquid crystal panel facing the backlight.
  • FIG. 7A and 7B let us consider a state in which a total of 25 light sources are arranged, 5 vertically and 5 horizontally, and the coordinates of each light source are displayed in the same manner as in FIG. 4. It shall be.
  • the irradiation surface facing the light source is also indicated by the same coordinates as the light source. 7A and 7B, only four coordinates (1, 1) (1, 5) (5, 1) (5, 5) located at the four corners are displayed. ing.
  • the leakage light of the irradiation light from the central light source Regions (2, 2) (2, 3) (2, 4) (3, 2) (3, 4) (4, 2) facing eight light sources adjacent to the central region (3, 3) of the opposed surface ) (4, 3) (4, 4) is the illuminance corresponding to the case where the light emission luminance of the light source is 30 (100 ⁇ 0.3).
  • the illuminance at which a region facing the light source that is not lit can be considered as the sum of the leakage light of the irradiation light from the light source adjacent to the surrounding area.
  • the light source for performing luminance correction is eight light sources adjacent to the light source having the LED with poor lighting.
  • the present invention is not limited to this, and the surrounding area (1, 1) (1,2) (1,3) (1,4) (1,5) (2,1) (2,5) (3,1) (3,5) (4,1) (4,5)
  • Luminance correction may be performed with 16 light sources located at (5, 1) (5, 2) (5, 3) (5, 4) (5, 5).
  • the luminance correction area is expanded to the range of the light source that surrounds the light source that is not lit twice or more, as the distance from the light source that is not lit increases, the overlap as luminance correction is increased. It is preferable to make it small.
  • the luminance correction area is expanded to the range of the light source that surrounds the light source that is not lit twice or more, as the distance from the light source that is not lit increases. It is preferable to make it small.
  • eight light sources adjacent to the light source located in the area (3, 3) to be turned off are used.
  • FIG. 8 shows that the above-described luminance correction eliminates the variation in the luminance of the irradiation light that occurs when all the LEDs of the light source having the poorly lit LED are turned off and the light source itself is turned off. It is an image figure which shows what can be done.
  • the upper part shows the virtual irradiation surface of the irradiation light emitted from the total of 25 light sources of 5 vertical and 5 horizontal as shown in FIG.
  • the illuminance distribution at 41 is shown.
  • this virtual irradiation surface 41 actually corresponds to the surface on the back side of the liquid crystal panel facing the backlight. To do.
  • the virtual irradiation surface 41 is also defined by position coordinates expressed in the same format as the corresponding light source arrangement region. That is, the fine area of the irradiation surface facing the light source arranged in area (1, 1) in FIG. 4 is the area (1, 1) shown in FIG.
  • FIG. 8 (a) shows a case where all of the 5 ⁇ 5 25 light sources that are the object do not have poorly lit LEDs and are irradiated with white light according to the given light emission data.
  • uniform white light is irradiated to all the fine regions 42 of the irradiation surface 41. That is, the brightness 52 of the irradiation light irradiated to the five fine regions in the AA ′ portion shown in the lower stage is uniform, and the five fine regions (3, 1) to (3, 5) facing this are uniform.
  • the illuminance 51 of) is also constant.
  • FIG. 8B shows a state in which the light source located at the central area (3, 3) has poorly lit LEDs, and all the LEDs of the central light source are not lit, that is, the central light source itself. This is a case where is not lit.
  • the luminance from the light source located in area (3, 3) is 0, as shown in the lower part of FIG.
  • the fine regions (3, 3) facing the non-lighted light source are dark, and from the non-lighted light source
  • eight fine regions (2, 2) (2, 3) (2, 4) (3, 2) (3,4) (4, 2) ( 4, 3) (4, 4) also has a decrease in luminance.
  • the distribution of the illuminance 53 in the fine region indicated by the line BB ′ is greatly reduced in the fine region (3, 3) facing the light source in the center as shown in the lower stage, and the other is normally lit.
  • the difference from the illuminance of the portion facing the light source is large.
  • FIG. 8C shows a state in which the luminance correction is performed by the luminance correction unit of the backlight according to the present embodiment.
  • the illuminance distribution on the irradiation surface in this case is a light source located around a light source that is not lit, although there is a decrease in the central fine region (3, 3). Therefore, the difference in illuminance as a whole area is small.
  • the illuminance difference on the irradiation surface that occurs when one light source is not lit can be leveled overall by increasing the luminance of the light source located around the non-lighted light source. In other words, it is possible to reduce the uneven brightness of the irradiated light caused by the presence of the non-lighting light source.
  • the light emission correction determination unit 34 determines that the lighting failure is based on the light source driving signal. It is determined whether or not the LED being instructed to emit light with a luminance equal to or higher than a predetermined threshold. Then, when the LED that is poorly lit is instructed to emit light with a luminance equal to or lower than a predetermined threshold, no correction instruction is issued from the light emission correction determination unit 34 to the light emission correction unit 35, and the lighting failure
  • the display image is not corrected for brightness of other LEDs located in the vicinity of the LED that is poorly lit, including other LEDs of the light source having the LED and the LEDs of the surrounding light sources.
  • the LED is turned on using the light emission data determined according to the LED brightness data as it is.
  • the irradiation light can be effectively obtained from the backlight, and the color unevenness and luminance unevenness of the irradiation light from the light source can be reduced to a practically acceptable range.
  • the light emission correction determination unit 34 instructs the light emission correction unit 35 to perform correction. Then, the light emission correction unit 35 turns off the other LEDs of the light source having the LED that has become defective in lighting. As a result, it is possible to prevent the occurrence of uneven color of the irradiation light that occurs because the LED that emits the irradiation light of a specific color in one light source is not turned on. Further, in this case, the light emission correction unit 35 emits the irradiation light of the color that the non-lighted light source originally should irradiate to the LEDs of other light sources located around the non-lighted light source.
  • Luminance data that has been subjected to luminance correction that increases luminance at the rate of irradiation is output. By doing so, it is possible to reduce uneven brightness of light emitted from the light source, which is caused by turning off one of the light sources. Therefore, it is possible to effectively reduce or eliminate both uneven color and uneven brightness of the irradiated light, which are caused when the LED constituting the light source becomes poorly lit.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a wiring configuration of LEDs included in the light source in the backlight 7 according to the modification of the present embodiment. 9 are portions corresponding to the light emitting element driver 23 and the LED 26 in FIG.
  • the number of light sources may be in the order of several thousand, and further, for example, R, G, and B three-color LEDs are used for each light source. Therefore, the number of required LEDs is three times the number of light sources, which is extremely enormous. For this reason, providing the respective light emitting element drivers for all the LEDs unnecessarily increases the cost. Therefore, normally, LEDs of the same color included in a plurality of light sources located in close locations are connected in series and are driven by a single current control element. In general, display images often have the same color and brightness in close regions, so LEDs of the same color that are placed close to each other often emit light at substantially the same level. is there.
  • the LEDs 61a to 61d have bypass lines in parallel via the switching elements 63a to 63d, respectively.
  • the switching element corresponding to the LED having the lighting failure is turned on to bypass the drive current to the bypass line.
  • the switch 63c is turned on, and current flows through the bypass line in this part, so the other three LEDs 61a, 61b, 61d are normally lit. can do.
  • the light source driving circuit 16 when a plurality of LEDs are connected in series, there is also one detection resistor 64 that monitors whether the current source is functioning normally. When it is confirmed by the detection resistor 64 that no current flows through the series-connected LED, the light source driving circuit 16 immediately enters the open failure detection mode, and any of the LEDs 61a to 61d has an open failure. To identify. Therefore, even when a plurality of LEDs are connected in series as described above, lighting failure detection data for specifying an LED that is open and has a lighting failure is transmitted from the light emitting element driver 65, which is a lighting failure detection unit, to the lighting failure element confirmation unit 32. And the brightness correction described above can be performed.
  • each of the three color LEDs of R, G, and B is used as the light emitting element included in the light source. It is not limited.
  • the emission color of the LED included in the light source is appropriately selected depending on the irradiation light that the light source needs to irradiate. Also, in the case where a white light source is realized using LEDs of three colors, R, G, and B, as described above, the number of LEDs of each color included in one light source is not necessarily the same.
  • the irradiation light Color unevenness and luminance unevenness can be reduced. It should be noted that even if there are two or more LEDs of the same color as the LEDs of one light source, and one of the LEDs fails to light up, the brightness of the other LED of the same color is increased. Needless to say, when the necessary luminance for the color is obtained, it is not necessary to turn off the LED of the other color of the light source.
  • the idea of performing luminance correction on the LEDs of the surrounding light sources according to the color and intensity of the irradiation light that should have been emitted by the non-lighting light source shown in the present embodiment is, for example, a lighting failure. Even when light sources having LEDs are adjacent to each other, they can be applied as they are, and color unevenness and luminance unevenness of irradiation light emitted from a light source having poorly lit LEDs can be reduced at the same time.
  • the light source having the lighting failure LED is not turned on. Needless to say, it is possible to obtain the effect of reducing the luminance unevenness.
  • the present invention is not limited to this, and a light emitting element such as an EL light source or other fluorescent lamp is used. be able to.
  • the example used as a backlight of a liquid crystal display device was shown as a light source device
  • the light source device according to the present embodiment can irradiate irradiation light of a uniform color and brightness, and can also emit partial irradiation light Since it is a thin illuminating device that can change color and brightness, it has a wide range of uses as an illuminating device embedded in a ceiling or a wall surface, or an illuminating device used in a showcase or the like.
  • the present invention provides a lighting device that is less likely to cause color unevenness and luminance unevenness in irradiation light emitted from a plurality of light sources even when a light emitting element that constitutes the light source is poorly lit. It can be used industrially as a display device used as a backlight.

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Abstract

 光源が有する複数の発光素子の内の、いずれかが点灯不良となった場合であっても、照射面に照射される光の色むらと輝度むらの両方の発生を低減することができる照明装置と、この照明装置を用いた表示装置を提供すること。異なる発光色の複数の発光素子(26)を有する、平面上に配置された複数の光源(8)を有し、光源駆動信号に基づいて発光素子(26)それぞれの輝度を制御することで、光源(8)から照射される照射光の色と明るさとが制御可能な照明装置であって、発光素子(26)の点灯不良を検出する点灯不良検出部(23)と、光源駆動信号が点灯不良の発光素子(26)に指示している輝度の大きさに基づいて、点灯不良の発光素子(26)以外の他の発光素子(26)の輝度補正の要否を判定する発光補正判定部(34)と、発光補正判定部(34)の判定にしたがって、他の発光素子の輝度補正を行う発光補正部(35)とを備える。

Description

照明装置およびこれを備えた表示装置
 本発明は、複数の発光素子を有した複数の光源が平面上に配置された照明装置と、この照明装置をバックライトとして用いる表示装置に関し、特に、発光素子が点灯不良となっても、光源からの照射光の色むらや輝度むらが生じにくい照明装置と、これを備えた表示装置に関する。
 近年、テレビジョン受像機等の表示装置として、低消費電力、薄型、軽量などの特長を有する液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示装置の表示部に用いられる液晶パネルは、それ自体が発光しないいわゆる非発光型の表示素子である。したがって、液晶表示装置では、通常、液晶パネルの背面にバックライトと呼ばれる面発光型の照明装置が設けられていて、このバックライトから照射される光を用いて画像表示を行っている。
 バックライトは、液晶パネルに対する光源の配置の仕方により、直下型とサイドライト型(エッジライト型とも言う)とに大別される。直下型バックライトは、液晶パネルの背面側に光源が配置されるとともに、光源と液晶パネルとの間に拡散板やプリズムシートなどの光学部材を配置することにより、液晶パネルの背面全体に均一な面状光を入射させるように構成されており、例えばテレビジョン受像機用の大画面の液晶表示装置において好適に用いられている。また近年では、このような直下型バックライトの光源として、従来から用いられていた冷陰極蛍光管(CCFT:Cold Cathode Fluorescent Tube)よりも色再現性が高いことや、駆動回路が簡素化できることに着目されて、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が多く用いられるようになってきている。
 LEDを直下型バックライトの光源として用いる場合には、均一な面状光を実現するために、バックライトを構成するシャーシの底面上に、LED光源を、縦方向および横方向のいずれの方向にも多数個並べて用いられる。また、通常のテレビジョン受像器などの液晶表示装置に用いられるバックライトとしては、表示画像の色再現性を考慮して白色光を照射することが求められ、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の三色のLEDを、近接配置したり、一つの樹脂パッケージに入れたりすることで白色(W)光源としている。
 このことは、多数個のLEDが必要となることを示す一方、それぞれの光源を構成する個々のLEDの明るさを調整することで、バックライトの明るさや発光色を部分部分でコントロールできることを示している。そして、このことを積極的に利用して、表示画像に応じて、バックライトの部分部分の明るさや色合いを調整する、いわゆるアクティブバックライトと呼ばれる技術が提案されている。
 ここで、上記したように、LEDを用いたバックライトでは、白色光源を得るために、通常、R、G、B三色のLEDを用いて一つの白色光源としている。このため、いずれか1色のLEDがオープン状態となり点灯不良となると、その光源の発光色バランスが崩れて白色光源ではなくなってしまい、バックライトとしての色むらが生じる。このような状態を避けるために、故障して点灯不良となったLEDを検出し、点灯不良となったLEDを有する光源が有している他のLED、すなわち、点灯不良となったLEDとともに白色光源を形成するLEDを非点灯にする技術が提案されている(特許文献1)。
特開2007-108519号公報
 しかし、上記従来のバックライト制御方法では、バックライトに生じる色むらは回避できるものの、1つの光源の全てのLEDを消灯してしまうために、その部分でバックライトからの照射光が弱くなり、バックライトの輝度むらが生じるという課題が生じる。均一な面状光源としての性能が要求されるバックライトにおいて、色むらの発生を解消すべきであることは当然であるが、明るさのバラツキである輝度むらが生じてよいはずはなく、色むらと輝度むらとの両方を解消できる技術が必要であることは言うまでもない。
 本発明は、このような従来技術の問題に鑑み、光源が有する複数の発光素子の内のいずれかが点灯不良となった場合であっても、平面上に多数配置された光源からの照射光の色むらと輝度むらの両方の発生を解消することができる照明装置と、この照明装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するために、本発明にかかる照明装置は、異なる発光色の複数の発光素子を有する、平面上に配置された複数の光源を有し、光源駆動信号に基づいて前記発光素子それぞれの輝度を制御することで、前記光源から照射される照射光の色と明るさとが制御可能な照明装置であって、前記発光素子の点灯不良を検出する点灯不良検出部と、前記光源駆動信号が前記点灯不良の発光素子に指示している輝度の大きさに基づいて、前記点灯不良の発光素子以外の他の発光素子の輝度補正の要否を判定する発光補正判定部と、前記発光補正判定部の判定にしたがって、前記他の発光素子の輝度補正を行う発光補正部とを備えたことを特徴とする。
 また、本発明にかかる表示装置は、表示部を備えた表示装置であって、前記表示部には本発明にかかる照明装置からの光が照射されることを特徴とする。
 本発明によれば、光源が有する発光素子が点灯不良となった場合でも、光源から照射される照射光の色むらと輝度むらを効果的に低減することができる。
 また、本発明にかかる照明装置を、表示部に照射光を照射するバックライトとして用いることで、照明装置の光源が有する発光素子が点灯不良となった場合でも、表示画像の色むらや輝度むらを効果的に低減させた、正確な輝度制御による高品位な画像表示ができる表示装置を実現することができる。
図1は、本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の分解斜視図である。 図2は、本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。 図3は、本発明の実施形態にかかるバックライトの光源駆動回路とこれに接続された光源との概略構成を示すブロック図である。 図4は、本発明の実施形態にかかるバックライトの底面に配置された光源の配置状況を示す部分拡大図である。 図5は、本発明の実施形態にかかるバックライトの輝度データ生成部の概略構成を示すブロック図である。 図6は、本発明の実施形態にかかるバックライトにおける輝度補正の動作を示すフローチャートである。 図7は、本発明の実施形態にかかるバックライトにおける輝度補正量規定の考え方を説明するイメージ図である。 図8は、本発明の実施形態にかかるバックライトにおける輝度補正の効果を示すイメージ図である。 図9は、本発明の実施形態にかかるバックライトの発光素子であるLEDの配線状況を示す回路構成図である。
 本発明にかかる照明装置は、異なる発光色の複数の発光素子を有する、平面上に配置された複数の光源を有し、光源駆動信号に基づいて前記発光素子それぞれの輝度を制御することで、前記光源から照射される照射光の色と明るさとが制御可能な照明装置であって、 前記発光素子の点灯不良を検出する点灯不良検出部と、前記光源駆動信号が、前記点灯不良の発光素子に指示している輝度の大きさに基づいて、前記点灯不良の発光素子以外の他の発光素子の輝度補正の要否を判定する発光補正判定部と、前記発光補正判定部の判定にしたがって、前記他の発光素子の輝度補正を行う発光補正部とを備えている。
 なお、点灯不良の発光素子以外の他の発光素子として、少なくとも、点灯不良となった発光素子を有する光源の点灯不良となった発光素子以外の発光素子と、点灯不良となった発光素子を有する光源と隣接する他の光源が有する発光素子を含む。また、点灯不良となった発光素子を有する光源と隣接する他の光源にさらに隣接する、別の光源が有する発光素子を含む場合もあり、さらにその外側に隣接する光源が有する発光素子までをも、発光補正判定部における輝度補正の要否判定の対象とする場合もある。
 この構成によれば、点灯不良となった発光素子を検出し、光源駆動信号が点灯不良となった発光素子に対して指示する輝度の大きさに基づいて、点灯不良となっていない他の発光素子に対する輝度補正の要否を判定できる。これにより、光源が有するいずれかの発光素子が点灯不良となった場合でも、点灯不良となった発光素子が求められている輝度の大きさによって他の発光素子の輝度補正を行わないようにすれば、点灯不良となった発光素子が検出されたときにその光源が有する全ての発光素子を一律に非点灯とする場合と比べて、照射光に生じる色むらや輝度むらを低減することができる。
 また、前記光源駆動信号が前記点灯不良の発光素子に指示している輝度の大きさが所定の閾値以下の場合には、前記発光補正判定部が前記他の発光素子の輝度補正が不要と判定し、前記発光補正部による前記他の発光素子の輝度補正を行わないことが好ましい。
 このようにすることで、光源駆動信号が点灯不良の発光素子に指示している輝度が低い場合には、点灯不良の発光素子が実質的に機能するものではない、すなわち、その発光素子が発光しなくても実質的な影響が生じないとして、正常に発光する他の発光素子をそのまま用いることができる。このため、光源が有する発光素子が点灯不良となった場合でも、その光源を非点灯とすることなく、照射光に生じる色むらと輝度むらとを低減させることができる。
 また、前記光源駆動信号が前記点灯不良の発光素子に指示している輝度の大きさが所定の閾値よりも大きい場合には、前記発光補正判定部が前記他の発光素子の輝度補正が必要と判定し、前記発光補正部が、前記点灯不良の発光素子を有する光源の、前記点灯不良の発光素子以外の発光素子を非点灯とし、かつ、前記点灯不良の発光素子を有する光源の周囲に位置する他の光源が有する発光素子に対し輝度補正を行うことが好ましい。
 このようにすることで、光源駆動信号が点灯不良の発光素子に指示している輝度が高い場合には、点灯不良が生じた発光素子を有する光源の他の発光素子を非点灯として、その光源からの照射光に色むらが生じることを防止することができる。合わせて、点灯不良が生じた発光素子を有する光源を非点灯とすることによって生じる照射光の輝度むらを、非点灯とした光源の周囲に位置する他の光源が有する発光素子の輝度を補正することにより低減することができる。
 さらに、前記発光補正部による、前記点灯不良の発光素子を有する光源の周囲に位置する他の光源が有する発光素子に対する輝度補正が、前記点灯不良の発光素子を有する光源から照射されるべき照射光の色と同じ色の照射光を照射できる割合で、各色の発光素子の輝度成分を重畳するものであることが好ましい。
 このようにすることで、点灯不良の発光素子を有するために全ての発光素子を非点灯とした光源から照射されるはずであった照射光を、その周囲に位置する他の光源で補うことができ、照射光の色むらと輝度むらの発生を効果的に低減することができる。
 さらにまた、前記発光補正部による、前記点灯不良の発光素子を有する前記光源の周囲に位置する他の光源が有する発光素子に対する輝度補正が、前記他の光源と前記点灯不良の発光素子を有する前記光源との距離が大きくなるにしたがって、前記輝度成分の重畳量が小さくなることが好ましい。
 このようにすることで、点灯不良の発光素子を有するために全ての発光素子を非点灯とした光源から照射されるはずであった照射光を、周囲に位置する他の光源からの照射光で補正する際に、周囲の光源の輝度補正量の変化を小さくして行うことができ、非点灯の光源の周囲の光源からの照射光の明るさの変化を滑らかにして、より効果的に照射光の輝度むらを低減することができる。
 なお、前記所定の閾値が、輝度0であるとすることが好ましい。このように、正常に点灯する他の発光素子に対する補正を行うか否かの閾値を、輝度0とすることで、照射光の色むらと輝度むらが発生する可能性がある場合には、確実に他の発光素子の輝度補正を行うことができる。
 また、前記光源が有する前記発光素子が、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子を含んでいることが好ましく、さらに、前記発光素子が発光ダイオードであることが好ましい。
 さらにまた、複数の前記光源が有する同じ発光色の前記発光素子の少なくとも一部が、複数個直列に接続されて一つの電流制御素子により駆動されることが好ましい。
 このようにすることで、照明装置として多数の発光素子を有する場合でも、発光素子を駆動する電流制御素子の数が少なくてすむ実用的な回路を得ることができる。
 また、表示部に光を照射する照明装置として、上記本発明にかかる照明装置における好ましい各種の形態を採用することで、より良好な画像表示を行うことができる表示装置を得ることができる。
 以下、本発明の照明装置およびこれを備えた表示装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、本発明にかかる表示装置を、透過型液晶パネルを表示部として備えたテレビジョン用の液晶表示装置として、本発明にかかる照明装置をそのバックライトとして使用したものを例示して説明するが、この説明は本発明の適用対象を限定するものではない。本発明にかかる表示装置の表示部としては、例えば半透過型液晶表示素子を用いることができる。また、本発明にかかる表示装置の用途は、テレビジョン用の液晶表示装置に限定されず、コンピュータモニタや、駅や美術館等の公共施設での情報ディスプレイモニタなど広範な用途に使用することができる。
 [実施の形態]
 図1は、本発明の実施形態にかかる表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。図1に示すように、本実施形態にかかる液晶表示装置1は、表示部である液晶パネル2と、この液晶パネル2で画像表示を行うために必要な透過光を照射する照明装置であるバックライト7とを備えている。なお、画像表示を行うための信号処理を行う映像表示回路や、アクティブバックライトとしてバックライトの部分部分の色合いや明るさを調整するための制御回路、駆動回路などは、図1では図示を省略している。
 液晶パネル2は、画素を透過する透過光量を制御することで画像を表示する透過型の表示素子であり、多階調での画像表示が可能であればそのタイプに制限はなく、TFTなどのスイッチング素子を用いたアクティブマトリックス型か、単純マトリックス型であるかは問わない。また、液晶表示のモードとしても、垂直配向型のいわゆるVAモードタイプや、IPSタイプ、OCBタイプなどの各種の表示モードの液晶パネルを使用することができる。
 なお、本発明において液晶パネル2は、従来周知のものをそのまま用いることができるので、図面を用いた詳細な説明は省略するが、図示しない液晶層と、液晶層を狭持する一対の透明基板3,4と、透明基板3,4の各外側表面上にそれぞれ設けられた一対の偏光板5,6とを備えている。また、液晶パネル2には、液晶パネル2を駆動するためのドライバ回路が設けられ、フレキシブルプリント基板などを介して、表示装置としての駆動回路と接続されている。
 例えば本実施形態における液晶パネル2は、アクティブマトリクス型の液晶パネルであり、マトリクス状に配置された走査線およびデータ線へ走査信号およびデータ信号を供給することにより、液晶層を画素単位に駆動可能に構成されている。つまり、各画素は、走査線およびデータ線の各交点近傍に設けられたスイッチング素子(TFT)が走査線の信号にてオン状態とされたときに、データ線から画素電極へ書き込まれるデータ信号の電位レベルに応じて液晶分子の配列状態が変化することにより、データ信号に応じた階調表示を行う。すなわち、液晶パネル2では、バックライト7から偏光板6を介して入射された光の偏光状態が液晶層によって変調され、かつ、偏光板5を通過して監視者側に出射していく光量が制御されることにより、所望の画像が表示される。
 バックライト7は、複数の発光素子であるLEDを有する光源8が、金属や樹脂からなる有底枠状のシャーシ9の底面に多数配置されたものである。本実施形態にかかる液晶表示装置1のバックライト7は、一つの光源8それぞれが、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)の三色のLEDをそれぞれ一つずつ有している。バックライト7からの照射光は、液晶パネル2の背面側の面である照射面に照射される。また、本実施形態の液晶表示装置1のバックライト7は、液晶パネル2で表示される表示画像に基づいて、それぞれの光源8から照射される照射光の色や明るさを制御することで、液晶パネル2の背面側に照射されるバックライト7からの照射光の色と輝度とを部分部分で変化させるアクティブバックライト方式を採用している。
 図1で概略を示すように、光源8はシャーシ9の底面である平面上に、縦方向および横方向に多数個が配列されている。この光源8の個数は、バックライト7としてどの程度の明るさが必要かという観点や、アクティブバックライトとして、液晶パネル2の照射面における照射光の色合いや輝度のコントロールをどの程度の細かさで行うかという観点などから適宜定められるものである。なお、例えば38インチクラスのテレビジョン受像機の場合の光源8の数は、数百個のものから数千個用いられるものなどもある。
 次に、図2を用いて、本実施形態の液晶表示装置1での画像表示における信号処理について説明する。図2は、本実施形態にかかる液晶表示装置1の駆動回路構成を示す概略ブロック図である。なお、本実施形態において、バックライトの駆動を説明するために適宜ブロック図を用いて説明するが、このブロック図は駆動回路や信号処理回路を概念上わかりやすくするためのものである。したがって、一つの回路基板上に構成された回路を機能的に分けて別々のブロックとする場合もあり、ブロック図で示した個々のブロックに対応する、別個の回路構成などのハードウェアが必ずしも存在するわけではない。
 図2に示すように、入力された映像信号に基づいて、映像信号処理回路11で画像信号と光源制御信号とが生成される。
 光源制御信号は、液晶パネル2で表示される画像を規定する画像信号に対応して、バックライトから照射される照射光の色と明るさとを制御するための信号である。本実施形態で採用されるアクティブバックライト方式では、液晶パネル2に表示される表示画像に対応して、光源からの照射光が制御される。例えば、暗い画像が表示されている部分で、光源からの照射光を暗くしたり、また、単色の画像が表示されている部分で、光源からの照射光を表示画像の色と合わせたりすることが行われる。このようにすることで、液晶パネルの表示領域全面に対して常に最大値となる光量を照射し続ける従来のバックライトと比較して、バックライトの消費電力を低減できるほか、いわゆる黒浮きを無くして表示画像のコントラストを向上したり、色純度の高い画像を表示したりすることができる。
 画像信号は、表示部である液晶パネル2の各画素にどのような階調を与えるかを定める信号、すなわち各画素における透過率を制御する信号である。この画像信号は、通常、液晶表示装置1として表示すべき表示画像を規定する映像信号として与えられた、液晶パネル2の各画素を構成するR、G、B三色のサブ画素それぞれの階調信号である。なお、映像信号から得られた液晶パネル2での各画素の階調信号に対して、映像信号処理回路11によって、その画素が存在する表示領域に照射されるバックライト7からの照射光の色と輝度とに応じた補正を加えて、表示画像のさらなる高階調化を図ったり、バックライト7の消費電力のさらなる低減を図ったりすることが行われる場合もある。
 画像信号は階調制御回路12に入力されて、垂直方向と水平方向との走査によって1つの画像を表示することができるように、水平駆動信号と垂直駆動信号とに分割される。水平駆動信号と垂直駆動信号は、それぞれ水平駆動回路14と垂直駆動回路15を駆動させる。そして、液晶パネル2において、垂直駆動回路15により順次選択された走査線17に対応して、水平駆動回路14からデータ線18を介して画像表示のための階調信号が順次各画素に与えられることで表示画像が形成される。
 光源制御信号は、光源制御回路13に入力され、光源制御回路13で、複数の光源8それぞれに対してその照射すべき照射光の色と明るさとを指示する光源駆動信号が生成される。本実施形態では、上記したように、それぞれの光源8は、発光素子であるR、G、B三色のLEDを有しているため、光源駆動信号は、それぞれの光源8が有するR、G、BのLEDそれぞれの、本来求められる発光輝度を指示する信号である。
 光源駆動信号は、光源制御回路13内で、後述する輝度補正が必要に応じて加えられて、輝度データに変換される。輝度データは、発光素子であるLEDそれぞれの実際の発光輝度を決定する信号であり、この輝度データが、LEDのドライバである光源駆動回路16に印加される。そして、光源駆動回路16が、それぞれのLEDに印加される電圧または電流を個別に制御して、接続線19を介してそれぞれのLEDに供給する。
 図3は、光源制御回路13および光源駆動回路16と、光源8との構成をより詳細に示したブロック構成図である。図3に示すように、光源制御回路13は、輝度データ生成部21とタイミングコントローラ22とを有し、また、光源駆動回路16は、発光素子ドライバ23を有している。
 輝度データ生成部21は、映像信号処理回路11で生成された光源制御信号から、それぞれの光源が照射すべき照射光の色と明るさを指示する光源駆動信号を生成し、この光源駆動信号の指示に従って、各光源が有する発光素子であるR、G、B三色の各LEDが発光すべき本来の輝度を示す発光データを生成する。そしてさらに、LEDの点灯不良を検出した際には、必要に応じて所定のLEDの輝度補正を行い、この輝度補正後の各LEDの輝度を示す輝度データを生成する。なお、輝度データ生成部21の構成については、後に詳述する。
 LEDの輝度は、基本的には駆動電流によって制御されるため、輝度データは、それぞれのLEDに流されるべき電流値のデータに相当する。また、近年では、LEDに流される駆動電流が変化することで生じる、LED発光色の微妙な変化を避けるために、LEDに流される電流をPWM制御することが行われている。この場合、輝度データには、LEDの発光時間の割合、いわゆるDutyの値も含むことになる。
 また、R、G、B三色の各LEDにおける電流輝度特性はそれぞれ異なるため、各色毎の輝度データは、それぞれのLEDの特性を考慮した値となっている。さらに、一つの光源がR、G、B三色のLEDを一つずつ有しているのではなく、例えば赤色(R)青色(B)のLEDを一つずつと、緑色(G)のLEDを2個有している場合などでは、これら4つのLEDからの照射光を合わせたものが、光源として求められる照射光の色と明るさとなるように、輝度データ生成部21が、それぞれのLEDに与えられる輝度データを生成する。
 タイミングコントローラ22は、光源駆動回路16に対して、信号転送のタイミングを制御しながら、LEDの輝度データと各LEDを駆動するタイミング制御信号を出力する。さらに、光源駆動回路16から点灯不良検出データを得るタイミングを制御する。
 光源駆動回路16は、輝度データを用いて発光素子ドライバの電流値または、Duty値に変換して発光素子ドライバを駆動する。さらにタイミング制御信号を用いて発光素子ドライバのタイミングを制御する。
 発光素子ドライバ23は、入力された電流値およびDuty値に基づいて、各LEDを実際に駆動するためのドライバ回路である。本実施形態では、光源8が有する発光素子である赤色(R)LED26R、緑色(G)LED26G、青色(B)LED26Bそれぞれに対して、一つずつの発光素子ドライバ(R)23R、発光素子ドライバ(G)23G、発光素子ドライバ(B)23Bが設けられている。なお、図3では、一つの光源8に対応する部分の構成のみを示しているが、発光素子ドライバ23は、全ての光源8が有するLED26の数だけ存在している。
 例えば赤色(R)LED26Rの発光素子ドライバ(R)23Rは、電流制御素子である電流源24Rと、LED26Rに流れる電流を監視するための検出抵抗25Rとを有している。そして、赤色(R)LED23Rの輝度を規定する、輝度データ(R)とタイミング制御信号に基づいて、電流源24Rを調整して接続線19を介してLED26Rに流れる電流値を調整し、また、発光時間のDuty値をコントロールしてその輝度を制御する。
 緑色(G)LED26Gの発光素子ドライバ(G)23G、および、青色(B)LED26Bの発光素子ドライバ(B)23Bも同様に、それぞれのLED26G,26Bの輝度データ(G)(B)とタイミング制御信号に対応して、電流源24G、24Bを調整して、さらにDuty値を調整して、それぞれのLED26G、26Bの発光輝度を制御する。
 なお、上記したように、発光素子ドライバ23R、23G、23Bは、それぞれが駆動させるLED26R、26G、26Bに流れる電流を検出抵抗25R、25G、25Bで監視しながら輝度調整を行っている。このように常にLEDを流れる電流を検出しているため、LEDがオープン不良となって点灯不良が生じたときには、検出抵抗25R、25G、25Bによって直ちに検出することができる。したがって、発光素子ドライバ23R、23G、23Bは、それぞれが駆動するLED26R、26G、26Bの点灯不良検出部としての機能も果たすことになる。
 そして、本実施形態のバックライト7では、それぞれのLEDを常に監視することで得られたLEDの点灯不良検出データを輝度データ生成部21にフィードバックして、点灯不良となったLEDの周囲に位置する他の正常なLEDの輝度補正を行って、バックライトからの照射光の色むらと輝度むらとを低減するものである。
 次に、図4から図6を用いて、本実施形態にかかるバックライト7において、発光素子であるLEDに点灯不良が生じたときの輝度補正動作について説明する。
 図4は、本実施形態のバックライト7のシャーシ底面上に配置された、光源8を示している。図4では、多数個配置されている光源8の中から、縦5個横5個の合計25個を図示している。もちろん、光源8は、図4に示した25個以外にも、図4における上下左右の方向にさらに連続して配置されている。また、図4では、これら25個の光源8各々を、その配置位置に対応させて、area(x,y)として表すこととする。それぞれの光源8が、3色のLED26R、26G、26Bを有しているのは既に説明したとおりである。
 ここで、図4に示した25個の光源の内、中央のarea(3,3)に位置する光源が有する赤色(R)LEDが点灯不良となったとして、本実施形態のバックライトにおける、一つのLEDが点灯不良となった場合の輝度補正について、図5および図6を用いて説明する。なお、図5は、本実施形態にかかるバックライトの輝度データ生成部21のブロック構成図であり、図6は、本実施形態にかかるバックライトにおけるLEDの輝度補正の動作を示すフローチャートである。
 図5に示すように、輝度データ生成部21は、光源駆動信号生成部31,発光データ生成部32、点灯不良素子確認部33,発光補正判定部34、発光補正部35を有している。
 光源駆動信号生成部31は、光源であるバックライト全体に対して、バックライトの部分部分での照射光の色と明るさを規定する信号である光源制御信号に基づいて、バックライト内部に配置された、光源それぞれが照射すべき照射光の色と明るさを指示する光源駆動信号を生成する。具体的には、液晶パネルで画像が表示されるタイミングと、個々の光源が配置されている位置に関する情報を勘案して、バックライト全体として求められた照射光分布を実現するために、それぞれの光源からの照射光を規定する。
 発光データ生成部32は、入力された、それぞれの光源が照射すべき照射光の色と明るさとを規定する光源駆動信号に基づいて、その照射光を得るために必要な、光源を構成するR、G、B三色のLEDそれぞれの発光輝度を示す発光データを生成する。
 点灯不良素子確認部33は、発光素子ドライバ23が兼ねる点灯不良検出部で検出された、LEDの点灯不良検出データを記憶するメモリ機能と、点灯不良データの生成機能とを有している。そして、点灯不良素子確認部33では、現時点でどのLEDが点灯不良となっているかを常に把握している。点灯不良LEDの位置は、例えば図4に示したようなそれぞれの光源の位置を示す座標、もしくは、それぞれの光源に付された番号と、そのLEDの色を表す指標文字や番号などを用いて特定することができる。そして、点灯不良素子確認部33から、点灯不良となっているLEDを特定する点灯不良素子データが出力される。
 発光補正判定部34では、発光データ生成部32で得られた発光データと、点灯不良素子確認部33で生成された点灯不良素子データに基づき、光源駆動信号から得られた発光データが、点灯不良となっているLEDに対して所定の閾値より大きな輝度で発光するよう指示しているか否かを判定する。そして、点灯不良となっているLEDが所定の閾値より大きな輝度で発光することが指示されている場合には、発光補正判定部34は、点灯不良となっているLED以外の、他のLEDの輝度補正が必要であると判定して、発光補正部35に輝度補正を行うよう補正指示をする。
 また、点灯不良になっているLEDに対し、光源駆動信号から得られた発光データが、所定の閾値以下の輝度での発光を指示している場合には、発光補正判定部34は、点灯不良となっているLED以外の、他の正常に発光するLEDでの輝度補正が不要であると判断して、発光補正部35に輝度補正を行う補正指示を出さない。
 ここで、所定の閾値は、ある一つのLEDに対して発光データにより発光が指示されている場合に、仮にそのLEDが点灯不良となっていて発光しなくても、光源から照射される照射光の色や輝度に実質的な影響が出ない範囲で定められる。発光データにより発光を指示された点灯不良となったLEDの発光輝度が、実質上光源からの照射光の色や輝度に影響を与えない範囲のものであれば、そのLEDが発光しなかったとしても、問題が生じないからである。当然ながら、最も厳密に照射光の色むらと輝度むらを防ぐためには、この閾値を輝度0と設定すればよい。
 発光補正部35は、発光補正判定部34から輝度補正の指示があった場合には、点灯不良となっているLED以外の他のLEDに対して、それぞれのLEDにおける輝度補正量を算出する。そして、点灯不良となっているLED以外の他のLEDに対して、本来の発光輝度として指示されていた発光データに算出された輝度補正量を重畳して、輝度補正後のLEDの発光輝度を示す輝度データを出力する。
 一方、発光補正部35は、発光補正判定部34から輝度補正の指示が無かった場合には、発光データ生成部32から入力された発光データをそのまま輝度データとして出力する。
 以上の輝度データ生成部21での輝度データの生成処理の内容について、図6のフローチャートを用いて説明する。
 図6に示すように、最初のステップS101で、発光データ生成部32が、光源駆動信号から光源が有するそれぞれのLEDでの発光データを生成する。上記したように、発光データは、発光素子であるLEDに点灯不良が生じていない場合に、光源が照射すべき照射光の色と強さを実現するために、光源が有するR、G、B三色のLEDに求められる輝度を示す信号である。また、発光データは、発光素子であるLEDそれぞれに対応した信号であり、対象とするLEDを有する光源の位置の情報を含んでいる。
 次のステップS102で、発光補正判定部34が、得られた発光データが点灯不良のLEDの発光を指示しているか否かを判断する。そして、点灯不良のLEDの発光を指示している場合、すなわち点灯不良のLEDが使用される場合には、次のステップS103に進む。一方、点灯不良のLEDが使用されない場合には、ステップS107に進む。
 点灯不良のLEDを使用する場合、すなわちステップS102でYesの場合には、発光補正判定部34が、発光データが、点灯不良のLEDに対してあらかじめ設定された閾値より大きな輝度の発光を指示されているか否かを判断する。そして、点灯不良のLEDに指示されている発光輝度が、あらかじめ設定された閾値より大きい場合は、発光補正判定部34は輝度補正が必要(Yes)と判断する。この場合は、次のステップS104に進む。一方、点灯不良のLEDに指示されている発光輝度が、あらかじめ設定された閾値より小さい場合には、発光補正判定部34は輝度補正が不要(No)と判断し、ステップS106に進む。
 この発光補正判定部34による補正の要否判断処理は、発光データ生成部32で得られた発光データと、点灯不良素子記憶部33で生成された点灯不良素子データに基づいて行われる。この点灯不良素子データも、点灯不良となっているLEDがどの光源が有するLEDであるかの情報、すなわち光源の位置情報を含んでいる。
 発光補正判定部34での発光補正判定の具体例を、図4を用いて説明する。図4の例では、area(3,3)に位置する光源の赤色(R)LEDが点灯不良となっている。このことは、この赤色LEDの点灯不良検出部である発光素子ドライバ23で検出され、点灯不良検出データとして伝わる。
 例えば、area(3,3)の光源から照射されるべき照射光が最大輝度の白色である場合は、area(3,3)の光源が有するR、G、B三色のLED全てに対して、三色のLEDからの照射光の総和が最大輝度の白色となるような発光データによって、発光が指示される。この場合には、点灯不良である赤色(R)LEDに対して、発光データによりあらかじめ設定された閾値よりも大きな値の発光輝度で発光することが指示されることとなる。したがって、この場合には、発光補正判定部34は輝度補正が必要であると判断し、発光補正部35に対し補正指示が出される。
 一方、area(3,3)に位置する光源から照射されるべき照射光が、緑色(G)単色、青色(B)単色、または、緑色(G)と青色(B)のLEDの発光のみで表現できるシアン系の色である場合は、発光データは、赤色(R)LEDに対して不点灯状態(輝度0での発光)を指示する。また、area(3,3)に位置する光源から照射光されるべき照射光が、白色ではあるがその照射輝度が極めて低い場合などのように、赤色(R)LEDの発光を必要とはするもののその輝度が非常に小さい場合がある。このような、不点灯状態(輝度0)、または、ごくわずかな輝度での発光が、発光データにより発光不良となっている赤色(R)LEDに指示された場合には、点灯不良となっている赤色LEDが発光しなかったとしても、光源から照射される照射光に対して与える影響は実質的に無視できるレベルである。このように、点灯不良となっているLEDに指示される発光輝度が、そのLEDが点灯不良となっていたために発光しなかったとしても無視できるレベルであるとして定められた閾値以下の値である場合には、発光補正判定部34は、輝度補正が不要であると判断する。
 ステップS103で輝度補正が必要(Yes)とされた場合には、次のステップS104において、発光補正部35が、点灯不良のLEDを有する光源が有する他のLED、つまり、area(3,3)の緑色(G)LEDと青色(B)LEDに対して、これを非点灯、すなわち輝度0とする非点灯データを生成する。
 次に、ステップS105で、発光補正部35が、点灯不良のLEDを有するarea(3,3)に位置する光源の周囲に位置する他の光源が有するLEDに対して、そのLEDの輝度を高くする輝度重畳データを生成する。この輝度重畳データは、点灯不良のLEDを有するarea(3,3)に位置する光源が照射すべきであった照射光の色と強さに応じられて定められるものである。
 点灯不良のLEDを使用している場合には、ステップS106で、点灯不良のLEDに対する輝度データを非点灯のデータとする。このようにすることで、例えば複数のLEDを直列に接続し、一括して制御する場合にも対応できることになる。
 ステップS107では、発光補正部35が、上記のステップS104で得られた非点灯データと、ステップS105で得られた輝度重畳データに基づいて、それぞれのLEDが実際に発光すべき輝度を示す輝度データを生成する。すなわち、点灯不良のLEDを有する光源の、点灯不良となったLED以外の他のLEDに対しては、発光補正部35が、本来そのLEDが発光すべき輝度を示す発光データがどのようなものであったとしても、非点灯とする輝度データを生成する。一方、点灯不良のLEDを有する光源の周囲に位置する光源が有するLEDについては、発光補正部35が、本来それぞれのLEDが必要とされる輝度を示す発光データに、輝度重畳データ分を重畳した輝度が得られる輝度データを生成する。
 また、ステップS103で、輝度補正が不要である(No)と判断された場合には、点灯不良のLEDの近傍に位置する他のLEDに対して、発光補正部35が、本来それぞれのLEDに対して指示された発光輝度で発光するための発光データを、そのままそのLEDの輝度データとして生成する。ここで、点灯不良のLEDの近傍に位置する他のLEDとしては、点灯不良のLEDを有する光源が有する他のLEDと、点灯不良のLEDを有する光源に隣接し、補正が必要と判断された場合に、ステップS105で補正分の輝度が重畳されたLEDの両方をさす。
 輝度補正部35で生成された輝度データは、ステップS108で、タイミングコントローラ22を介して発光素子ドライバ23R、23G、23Bに伝えられ、それぞれのLEDが点灯駆動される。
 次に、図6で示した輝度補正の内容を、再び図4を用いて具体的に説明する。
 今、輝度補正を行うLEDを、点灯不良のLEDを有するarea(3,3)に位置する光源と隣り合う、area(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)に位置する8つの光源がそれぞれ有するLEDであるとする。そして、それぞれの光源において白色光を照射する場合に三色のLEDそれぞれの輝度データを、赤(R)=100、緑(G)=100、青(B)=100であるとする。なお、この輝度データは、上記したようにR、G、B各色のLEDの特性を考慮して定められた電流値または発光時間のDutyの値である。また、上記したarea(3,3)の周囲に位置する、8つの光源の有するLEDに対する輝度補正量が30%であったとする。
 この場合には、まず、area(3,3)に位置する光源の緑色(G)LEDと、青色(B)LEDに対しては、発光補正部35により、非点灯とする輝度データが生成される。また、発光補正部35から、輝度補正を行う、area(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)に位置する8つの光源の赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各LEDに対して、発光輝度を130(100+100×0.3)とする輝度データを与える。
 上記の例では、それぞれの光源からの照射光が全て同じ輝度の白色光であることを前提としたため、輝度補正後のLEDの輝度を規定する輝度データは、8つのarea(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)全ての光源が有する同じ色のLEDに対して、同じ電流値となっている。しかし、輝度補正を行う、周辺の8つのarea(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)の光源がそれぞれ有する同じ色のLEDに対し、発光データとして指示される輝度が異なる場合は、その輝度に補正分が重畳された輝度が、輝度補正部34から各LEDへの輝度データとして与えられるため、それぞれのLEDの発光輝度が異なることは言うまでもない。
 さらに、上記例では、輝度補正を行う光源での補正量を30%として説明したが、この数値は、点灯不良のLEDを有する光源の全てのLEDを非点灯とし、光源自体を非点灯としたことによって生じる照射光の輝度むらを目立たなくすることができる範囲で適宜設定すればよい。
 ここで、図7を用いて、輝度補正量の決め方について説明する。
 図7(a)は、一つの光源から照射される照射光による、光源に対向する仮想の照射面における照度の分布を示している。本実施形態では、本発明にかかる照明装置をバックライトとして使用しているから、この仮想の照射面は、実際にはバックライトに対向する液晶パネルの背面側の面に相当する。なお、図7においても、図4と同様に光源が縦に5個、横に5個の計25個配置された状態を考えるものとし、それぞれの光源の座標は、図4と同じように表示するものとする。また、光源に対向する照射面も光源と同じ座標で示すこととする。なお、図面が煩雑にならないよう、図7(a)(b)では四隅に位置する(1,1)(1,5)(5,1)(5,5)の4つの座標のみを表示している。
 図7(a)に示すように、中央に位置するarea(3,3)に位置する光源が発光輝度100で点灯した場合には、これに対向する照射面の中央の領域(3,3)で100の輝度に相当する照度が得られるとする。このとき、一つの光源から、隣り合う光源が対向する領域に漏れる照射光の割合を30%とすると、他の光源が消灯していたとしても、中央の光源からの照射光の漏れ光により、対向面の中央の領域(3,3)に隣接する8つの光源に対向する領域(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)には、光源の発光輝度が30(100×0.3)であった場合に相当する照度となる。また、仮想の対向面において、さらにその周囲に隣接する16の光源に対向する領域(1,1)(1,2)(1,3)(1,4)(1,5)(2,1)(2,5)(3,1)(3,5)(4,1)(4,5)(5,1)(5,2)(5,3)(5,4)(5,5)には、光源の輝度が9(100×0.3×0.3)であった場合に相当する照度となる。
 したがって、中央のarea(3,3)に位置する光源が点灯不良で照射光が得られない場合でも、図7(b)に示すように、中央の光源に隣接する8つの光源が照射する対向面の領域(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)での照射光の照度を30%の補正分を重畳した照度130となるようにすることにより、中央の光源に対向する領域(3,3)では、補正分として、72(30×0.3×8)の照度が得られることになる。
 このようにして、点灯していない光源に対向する領域が得られる照度は、その周囲に隣接する光源からの照射光の漏れ光の和として考えることができるから、対向面における非点灯の光源に対向する領域で必要な照度を定めることで、非点灯の光源に隣接する光源の輝度重畳量を定めることができる。
 また、上記の例では、輝度補正を行う光源を、点灯不良のLEDを有する光源と隣り合う8つの光源としたが、これに限られるものではなく、さらにその周囲の、area(1,1)(1,2)(1,3)(1,4)(1,5)(2,1)(2,5)(3,1)(3,5)(4,1)(4,5)(5,1)(5,2)(5,3)(5,4)(5,5)に位置する16個の光源でも輝度補正を行うようにしても良い。
 特に、非点灯とする光源を2重以上に取り囲む光源の範囲にまで輝度補正を行う領域を広げる場合には、非点灯とした光源との距離が大きくなるにしたがって、輝度補正としての重畳分を小さくすることが好ましい。例えば、図4において、図示されたarea(3,3)を取り囲む24個の光源全てで輝度補正をする場合は、非点灯とするarea(3,3)に位置する光源と隣り合う、8つのarea(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)の光源での補正割合を30%とし、その外側のarea(1,1)(1,2)(1,3)(1,4)(1,5)(2,1)(2,5)(3,1)(3,5)(4,1)(4,5)(5,1)(5,2)(5,3)(5,4)(5,5)に位置する16個の光源での補正割合を9%とすることができる。このようにすることで、輝度補正を行う光源からの照射光の輝度と、輝度補正を行わない、より外側に位置する光源からの照射光の輝度との差を低減できるので、輝度分布の差が滑らかになり、さらに均一な照射光の分布を得ることができる。
 次に、このような輝度補正を行った場合の効果について、図8を用いて説明する。
 図8は、本実施形態のバックライトにおける、点灯不良のLEDを有する光源の全てのLEDを非点灯とし、光源自体を消灯した場合に生じる照射光の輝度のバラツキを、上記した輝度補正で解消できることを示すイメージ図である。
 図8(a)(b)(c)それぞれにおいて上段は、図7と同様に図4に示した縦5個横5個の合計25個の光源から照射される照射光の、仮想の照射面41における照度の分布を示している。上記したように、本実施形態では本発明にかかる照明装置をバックライトとして使用しているから、この仮想の照射面41は、実際にはバックライトに対向する液晶パネルの背面側の面に相当する。また、この仮想の照射面41も、それぞれ対応する光源の配置領域と同じ形式で表現される位置座標で規定されるとする。すなわち、図4におけるarea(1,1)に配置された光源に対向する照射面の微細領域が、図8(a)に示す領域(1,1)である。
 また、図8(a)(b)(c)それぞれの下段は、上段に示した25個の照射面の微細領域の内、それぞれA-A’線、B-B’線、C-C’線で示した、中央に位置する領域(3,1)から領域(3,5)における、照射面での照度51,53,55と、これらに対向する光源の照射光の輝度52,54,56とを示している。それぞれの光源からの輝度52、54、56は棒グラフで表し、照射面での照度51,53,55は線グラフで表している。なお、輝度についても照度についても、図8の下段の各図中において、上側ほどその数値が高い、すなわち明るいものとする。ただし、その大きさは相対的なものであり、絶対値としての大小を示すものではない。また、図4を用いて説明したのと同じく、それぞれの光源からは、同じ輝度での白色光が照射される場合を想定することとする。
 図8(a)は、対象とする5×5の25個の光源全てが、点灯不良のLEDを有さず、与えられた発光データのとおりに白色光を照射している場合を示す。上段に示すとおり、照射面41の全ての微細領域42に均一な白色光が照射されている。すなわち、下段に示す、A-A’の部分の5個の微細領域に照射される照射光の輝度52が均一であり、これに対向する5つの微細領域(3,1)~(3,5)の照度51も一定である。
 図8(b)は、中央のarea(3,3)に位置する光源が点灯不良のLEDを有しており、中央の光源が有するLEDを全て非点灯にした状態、すなわち、中央の光源自体を非点灯とした場合である。図7(b)の下段に光源からの輝度54の分布を示すように、area(3,3)に位置する光源からの輝度は0となっている。このとき、図8(b)の上段に示すように、照射面41では、非点灯とした光源に対向する微細領域(3,3)が暗くなっており、また、この非点灯とした光源からの照射光が減少している分、その周囲を取り巻く8個の微細領域(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)でも輝度低下が生じている。この場合のB-B’線に示す微細領域での照度53の分布は、下段に示すように、中央部の光源に対向する微細領域(3,3)で大きく落ち込み、他の、正常に点灯している光源に対向している部分の照度との差が大きくなっている。
 図8(c)は、本実施形態にかかるバックライトの輝度補正部での輝度補正が行われた状態である。中央部のarea(3,3)に位置する点灯不良のLEDを有する光源の周囲に位置する、8つのarea(2,2)(2,3)(2,4)(3,2)(3,4)(4,2)(4,3)(4,4)に位置する光源において、その輝度を向上させる輝度補正を行っている状態を示す。図8(c)の上段に示すように、この場合の照射面の照度の分布は、中央の微細領域(3,3)での低下はあるものの、非点灯とした光源の周囲に位置する光源の輝度が高くなっているために、領域全体としての照度差が小さくなっている。このことは、下段の光源ごとの輝度56の分布状況からも明らかであり、中央の非点灯となっているarea(3,3)に位置する光源の輝度は0であるものの、これと隣り合うarea(3,2)および(3,4)に位置する2つの光源の輝度が、そのさらに外側に隣り合う通常の輝度の照射光を照射しているarea(3,1)および(3,5)に位置する光源の輝度よりも高くなっている。この輝度補正の結果、照射面でのC-C’線に相当する部分の照度55の分布から分かるように、中央の非点灯の光源に対向する微細領域(3,3)部分の照度の低下が、図8(b)の場合に比べて小さくなっている。
 このように、一つの光源を非点灯とした場合に生じる照射面での照度差を、非点灯とした光源の周囲に位置する光源の輝度を高くすることで全体的に均すことができるので、非点灯の光源が存在することにより生じる照射光の輝度むらを低減することができるのである。
 以上説明したように、本実施形態にかかるバックライト7では、光源が有する発光素子であるLEDが点灯不良である場合に、発光補正判定部34が、光源駆動信号に基づいて、その点灯不良となっているLEDが所定の閾値以上の輝度での発光が指示されている否かを判定する。そして、点灯不良となっているLEDが所定の閾値以下の輝度での発光を指示されている場合には、発光補正判定部34から発光補正部35に対して補正指示は出されず、点灯不良となっているLEDを有する光源の他のLEDや、その周囲の光源が有するLEDを含め、点灯不良となっているLEDの近傍に位置する他のLEDについての輝度の補正を行わず、表示画像に応じて定められた発光データそのままをLEDの輝度データとしてLEDを点灯させる。
 このようにすることによって、従来のバックライトのように、点灯不良のLEDを有する光源の他のLEDを常に非点灯とする場合と比較して、点灯不良ではないLEDの発光を利用することができ、バックライトから有効に照射光を得ることができるとともに、光源からの照射光の色むらと輝度むらを実用上問題のない範囲に低減することができる。
 また、光源駆動信号が点灯不良となったLEDに対して、所定の閾値よりも大きな輝度での発光を指示する場合には、発光補正判定部34が発光補正部35に補正指示を行うことで、発光補正部35が、点灯不良となったLEDを有する光源の他のLEDを非点灯とする。その結果、一つの光源において特定の色の照射光を照射するLEDが非点灯となるために生じる照射光の色むらの発生を防止することができる。さらに、この場合には、発光補正部35は、非点灯とした光源の周囲に位置する他の光源が有するLEDに対し、非点灯とした光源が本来照射すべきであった色の照射光を照射する割合で輝度を増加する輝度補正を行った輝度データを出力する。このようにすることで、光源の一つを非点灯とすることによって生じる、光源からの照射光の輝度むらを低減することができる。したがって、光源を構成するLEDが点灯不良になることによって生じる、照射光の色むらと輝度むらの両方を有効に低減、もしくは、解消することができる。
 次に、本実施形態にかかるバックライト7の変形例について、図9を用いて説明する。図9は、本実施形態の変形例にかかるバックライト7における、光源が有するLEDの配線構成を示す図である。図9に示す部分は、図3における発光素子ドライバ23とLED26に相当する部分である。
 上記したように、本実施形態にかかるバックライト7では、光源の数が数千個のオーダーに上る場合があり、さらに、それぞれの光源に例えばR、G、B三色のLEDを用いた場合には、必要となるLEDの個数は光源の数の三倍となり極めて膨大なものとなる。このため、全てのLEDに対してそれぞれの発光素子ドライバを設けることは、いたずらにコスト増を招くことになる。そこで、通常は、近い場所に位置する複数の光源が有する同色のLEDを直列に接続して、これを一つの電流制御素子で駆動することが行われている。一般的に、表示画像は、近接した領域では同じような色と明るさを有する場合が多いため、近接して配置される同じ色のLEDが、ほぼ同じレベルでの発光する場合が多いからである。
 図9に示す例では、異なる光源が有する同じ発光色の4つのLED、LED61a~LED61dが直列に接続され、これら4つのLED61a~61dに対して、一つの電流源62が接続されている。なお、電流源62と検出抵抗64とが、発光素子ドライバ65を構成している。このように、複数のLEDを直列に接続し、これを1つの電流制御素子である電流源で制御することで、発光素子であるLEDを駆動する為の電流制御素子の数を減らすことができるため、バックライト7の駆動回路として実用上好ましい。
 ただし、複数のLEDを直列に接続した場合、そのうち一つのLEDがオープンとなって点灯不良となると電流が流れなくなることから、接続されている全てのLEDが点灯できなくなってしまう。このため、図8に示すように、LED61a~61dは、それぞれ並列にスイッチング素子63a~63dを介してバイパス線を有している。そして、いずれかのLEDが点灯不良となった場合には、点灯不良となったLEDに対応するスイッチング素子がオンとなって、駆動電流をこのバイパス線にバイパスさせる構成を取っている。図8の場合は、LED6cが点灯不良であるとした場合であり、スイッチ63cがオンとなって、この部分ではバイパス線を電流が流れるため、他の3つのLED61a、61b、61dは正常に点灯することができる。
 なお、図9に示したように、複数のLEDを直列に接続する場合には、電流源が正常に機能していることを監視する検出抵抗64も1つである。この検出抵抗64により、LEDの直列接合体に電流が流れなくなったことが確認された場合、光源駆動回路16が直ちにオープン不良検出モードとなって、それぞれのLED61a~61dのいずれがオープン不良となっているかを特定する。したがって、このように複数のLEDを直列接続した場合でも、オープンとなり点灯不良となっているLEDを特定する点灯不良検出データが、点灯不良検出部である発光素子ドライバ65から点灯不良素子確認部32に出力され、上記した輝度補正を行うことができる。
 以上、本発明の実施形態として示したバックライト7では、光源が有する発光素子として、R、G、Bの三色のLEDがそれぞれ一つずつ用いられる場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。光源が有するLEDの発光色は、光源が照射する必要のある照射光によって適宜選択されるものである。また、R、G、B三色のLEDを用いて白色光源を実現する場合についても、上記したとおり、一つの光源が有する各色のLEDの個数は必ずしも全て同じである必要はない。一つの光源に、同じ色のLEDが2つある場合であり、その内の一つが点灯不良になった場合でも、上記説明してきた本実施形態における輝度補正の考え方を適用することで、照射光の色むらや輝度むらを低減することができる。なお、一つの光源が有するLEDとして、同じ色のLEDが2つ以上有る場合であって、その内の一つのLEDが点灯不良になった場合でも、同じ色のもう一つのLEDの輝度を上げることでその色についての必要な輝度が得られる場合には、その光源の他色のLEDを非点灯とする必要がないことは言うまでもない。
 また、上記本実施形態では、一つの光源が有するLEDの内の一つのみが点灯不良となった場合について説明したが、一つの光源が有する2つ以上のLEDが点灯不良となった場合でも、本実施形態における輝度補正の考え方をそのまま適用することで、バックライト7からの照射光の色むらと輝度むらを低減することができる。
 また、本実施形態で示した、非点灯の光源が照射すべきであった照射光の色と強さに応じて周囲の光源のLEDに対して輝度補正をするという考え方は、例えば点灯不良のLEDを有する光源が隣り合っている場合でもそのまま適用でき、点灯不良のLEDを有する光源から照射される照射光の色むらと輝度むらとを同時に低減することができる。
 なお、本実施形態で示したように、照明装置をアクティブバックライトとして用いることなく、照射光の色や強さを一定のまま使用した場合でも、点灯不良のLEDを有する光源が非点灯となった場合の輝度むらを低減できるという効果を得ることができることも言うまでもない。
 さらに、上記本実施形態においては、光源装置に用いられる発光素子としてLEDを用いる場合を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、EL光源やその他の蛍光ランプなどの発光素子を用いることができる。
 また、光源装置として液晶表示装置のバックライトとして用いる例を示したが、本実施形態にかかる光源装置は、均一な色と輝度の照射光を照射することができ、しかも部分部分の照射光の色や輝度を変化させることができる薄型の照明装置であるため、天井や壁面に埋め込まれる照明装置や、ショーケースなどに用いられる照明装置として、幅広い用途を有するものである。
 本発明は、光源を構成する発光素子が点灯不良となった場合でも、複数の光源から照射される照射光に色むらや輝度むらが生じにくい照明装置として、また、この照明装置を表示部のバックライトとして用いた表示装置として産業上利用可能である。

Claims (10)

  1.  異なる発光色の複数の発光素子を有する、平面上に配置された複数の光源を有し、
     光源駆動信号に基づいて前記発光素子それぞれの輝度を制御することで、前記光源から照射される照射光の色と明るさとが制御可能な照明装置であって、
     前記発光素子の点灯不良を検出する点灯不良検出部と、
     前記光源駆動信号が前記点灯不良の発光素子に指示している輝度の大きさに基づいて、前記点灯不良の発光素子以外の他の発光素子の輝度補正の要否を判定する発光補正判定部と、
     前記発光補正判定部の判定にしたがって、前記他の発光素子の輝度補正を行う発光補正部とを備えたことを特徴とする照明装置。
  2.  前記光源駆動信号が前記点灯不良の発光素子に指示している輝度の大きさが所定の閾値以下の場合には、
     前記発光補正判定部が前記他の発光素子の輝度補正が不要と判定し、
     前記発光補正部による前記他の発光素子の輝度補正を行わない請求項1に記載の照明装置。
  3.  前記光源駆動信号が前記点灯不良の発光素子に指示している輝度の大きさが所定の閾値よりも大きい場合には、
     前記発光補正判定部が前記他の発光素子の輝度補正が必要と判定し、
     前記発光補正部が、前記点灯不良の発光素子を有する光源の、前記点灯不良の発光素子以外の発光素子を非点灯とし、かつ、前記点灯不良の発光素子を有する光源の周囲に位置する他の光源が有する発光素子に対し輝度補正を行う請求項1に記載の照明装置。
  4.  前記発光補正部による、前記点灯不良の発光素子を有する光源の周囲に位置する他の光源が有する発光素子に対する輝度補正が、前記点灯不良の発光素子を有する光源から照射されるべき照射光の色と同じ色の照射光を照射できる割合で、各色の発光素子の輝度成分を重畳するものである請求項3に記載の照明装置。
  5.  前記発光補正部による、前記点灯不良の発光素子を有する光源の周囲に位置する他の光源が有する発光素子に対する輝度補正が、前記他の光源と前記点灯不良の発光素子を有する光源との距離が大きくなるにしたがって、前記輝度成分の重畳量が小さくなる請求項4に記載の照明装置。
  6.  前記所定の閾値が、輝度0である請求項2~5のいずれか1項に記載の照明装置。
  7.  前記光源が有する前記発光素子が、赤色発光素子、緑色発光素子、および、青色発光素子を含んでいる請求項1~6のいずれか1項に記載の照明装置。
  8.  前記発光素子が発光ダイオードである請求項1~7のいずれか1項に記載の照明装置。
  9.  複数の前記光源が有する同じ発光色の前記発光素子の少なくとも一部が、複数個直列に接続されて一つの電流制御素子により駆動される請求項1~8のいずれか1項に記載の照明装置。
  10.  表示部を備えた表示装置であって、
     前記表示部には請求項1~8のいずれか1項に記載の照明装置からの光が照射されることを特徴とする表示装置。
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