WO2009110513A1 - 液晶バックライト装置 - Google Patents

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WO2009110513A1
WO2009110513A1 PCT/JP2009/054085 JP2009054085W WO2009110513A1 WO 2009110513 A1 WO2009110513 A1 WO 2009110513A1 JP 2009054085 W JP2009054085 W JP 2009054085W WO 2009110513 A1 WO2009110513 A1 WO 2009110513A1
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WO
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light emitting
emitting diode
liquid crystal
emitting diodes
luminance
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武志 安達
雅彦 長野
Original Assignee
ミツミ電機株式会社
有限会社Atrc
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    • G09G5/363—Graphics controllers

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal backlight device using a light emitting diode as illumination light for a color liquid crystal display panel, and more particularly, to a light emitting diode driving method for realizing faithful color reproducibility and color balance at low cost.
  • a liquid crystal display device is mainly used to display a color image by illuminating a transmissive liquid crystal display panel having a color filter from the back with a backlight device.
  • CCFL Cold Cathode Fluorescent Lamp
  • a light emitting diode LED Light Emitting Diode
  • Patent Document 1 A light emitting diode LED (Light Emitting Diode) is being used as a light source that changes (see, for example, Patent Document 1).
  • the backlight device for liquid crystal panel is roughly classified into two types, a direct type and an edge type, depending on the arrangement of light sources.
  • the direct type is a type in which a light source is arranged directly under the back side of the liquid crystal panel
  • the edge type is a type in which a light guide plate is arranged directly under the back side of the liquid crystal panel and a light source is arranged on the side surface of the light guide plate. It has already been used for relatively small liquid crystal panels mainly for display of mobile phones and notebook computers.
  • a white light emitting diode is used as the light source, and a white light is produced by a color mixture using a color light emitting diode that emits three primary colors of red light, green light, and blue light. There is a method to get.
  • the backlight device using the light emitting diode having such a configuration like the conventional backlight device using the CCFL, the backlight device is always lit at a high luminance when the liquid crystal display device is used, thereby further reducing the consumption. Electricity is required. Therefore, as in Document 2, there has been a proposal for reducing power consumption by dividing the backlight into a plurality of subunits and adjusting the luminance for each subunit.
  • a light-emitting diode is a semiconductor device having large variations in both luminance and chromaticity. Therefore, if it is randomly used, it is necessary to select the light-emitting diodes because the luminance and chromaticity are large and the image quality is impaired.
  • Patent Document 3 has been proposed as a method of using a light-emitting diode having variations without waste.
  • Patent Document 2 when the backlight is divided into a plurality of subunits whose luminance can be adjusted independently and the luminance of the display screen area corresponding to the subunit is adjusted, the light emitting diodes of the divided subunits are used. For example, the size of the subunit cannot be changed, and the area of the display screen on which the brightness can be adjusted independently is also fixed. However, depending on the content of the video signal, the area and location where you want to change the brightness of the display screen will naturally differ, so as described above, if the display screen area that changes the brightness independently is fixed, the optimal video Is difficult to reproduce.
  • the liquid crystal display device has a small dynamic range, in order to obtain the optimum image quality using the liquid crystal display panel, a large number of light emitting diodes are arranged in the backlight, and the light emitting diodes corresponding to the bright part of the screen are bright.
  • the light emitting diode corresponding to the dark screen portion needs to be darkened. In addition, if this is done, the light emitting diode can be brightened only where necessary, so that it is possible to further reduce power consumption.
  • the number of control lines for the light emitting diodes is usually as many as the number of light emitting diodes, which is extremely complicated and causes an increase in cost. It becomes.
  • the present invention has a large number of light emitting diodes of relatively low power (about 0.1 to 0.5 watts) as a backlight, and reduces the brightness of each light emitting diode from the outside.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal backlight device capable of further reducing power consumption and obtaining an optimum image by allowing a large number of light emitting diodes to be controlled independently by the control line.
  • a liquid crystal backlight device is disposed facing the back surface of a liquid crystal display panel, and illuminates the liquid crystal display panel from the back surface with a backlight having a plurality of light emitting diodes as light sources.
  • a liquid crystal backlight device, A 0.1 to 0.5 watt white light emitting diode is used for the plurality of light emitting diodes, It has a control means which controls the brightness
  • the power consumption can be reduced, and the individual brightness control of the white light emitting diodes can contribute to the display of high definition images.
  • a liquid crystal backlight device is a liquid crystal backlight device that is disposed facing the back surface of the liquid crystal display panel and illuminates the liquid crystal display panel from the back surface with a backlight having a plurality of light emitting diodes as light sources.
  • a color light-emitting diode is used for the plurality of light-emitting diodes, and the color light-emitting diode constitutes a unit by a minimum unit N (N is a natural number) that becomes white by color mixing, It has a control means which controls the brightness
  • the unit composed of color light emitting diodes can be controlled in units or individually, thereby reducing power consumption and optimizing not only the luminance but also the chromaticity. It can contribute to the display.
  • a liquid crystal backlight device is a liquid crystal backlight device that is disposed facing the back surface of the liquid crystal display panel and illuminates the liquid crystal display panel from the back surface with a backlight having a plurality of light emitting diodes as light sources.
  • a white light emitting diode and one or more color light emitting diodes are used, and a unit is configured by a set of the white light emitting diode and the color light emitting diode, It has a control means which controls the brightness
  • the luminance and / or chromaticity can be controlled with high accuracy.
  • a fourth invention is the liquid crystal backlight device according to the second invention, A plurality of individual light emitting diodes or the unit, which is the minimum unit of the plurality of light emitting diodes, are combined into a block, A plurality of the blocks are collected to constitute the backlight.
  • a fifth invention is the liquid crystal backlight device according to the second invention
  • the control means is a control circuit provided for each unit of the plurality of light emitting diodes or individually, The control circuit is supplied with information necessary for controlling the brightness of the light-emitting diode from the outside via a control line, The control lines are connected in the column or row direction of a plurality of light emitting diodes arranged.
  • the number of control lines can be reduced to a level substantially equal to the number of rows or columns, and a simple configuration can be achieved. Furthermore, since the brightness of the large number of light emitting diodes constituting the backlight can be controlled independently with few control lines, it becomes possible to correct brightness unevenness and color unevenness due to variations of each light emitting diode, Since it is not necessary to select light emitting diodes, the cost of the backlight can be reduced.
  • a sixth invention is the liquid crystal backlight device according to the fifth invention.
  • the information supplied to the control circuit from the outside by the control line includes at least address information, block information, and information for determining a lighting period in addition to luminance data of each light emitting diode.
  • a seventh invention is the liquid crystal backlight device according to the sixth invention,
  • the control circuit includes data holding means for identifying address information sent from the control line, reading corresponding luminance data, and holding the read luminance data until the luminance data is read next time.
  • the luminance data of each light emitting diode can be reliably stored until the next luminance data is updated, and the luminance control for each clock pulse can be reliably performed before the next luminance control can be entered.
  • the brightness control of each light emitting diode can be reliably executed without skipping data.
  • the luminance of a large number of light emitting diodes can be easily controlled independently with a small number of external control lines, variations in each light emitting diode can be easily corrected.
  • the dynamic range of the liquid crystal display device can be expanded to realize an optimal video at a low price and low power consumption. I can plan. Therefore, the practical effect is particularly great for large liquid crystal televisions and monitors.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example when a backlight device 150 according to the present embodiment is used in a liquid crystal display device 250.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an example when a backlight device 150 according to the present embodiment is used in a liquid crystal display device 250.
  • FIG. 1 shows an example in which a large number of white light emitting diodes 11 are arranged almost uniformly on the entire surface of the backlight.
  • FIG. 2 shows another embodiment of the arrangement of the light emitting diodes 11, but the present invention is not limited to the arrangement of the light emitting diodes 11 shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the backlight including the white light emitting diode 11 of the backlight device according to the present embodiment.
  • the backlight device according to the present embodiment includes a plurality of white light emitting diodes 11 arranged in a grid in 3 rows and 5 columns, a control circuit 20 that individually drives and controls the white light emitting diodes 11, and each control.
  • a decoder 30 that controls driving of the circuit 20 and a control line 33 that electrically connects the decoder 30 and each control circuit 20 are provided.
  • the white light emitting diodes 11 are given reference numerals D11 to D35 corresponding to the respective positions in order to indicate the positions on the backlight.
  • the control circuit 20 also has the light emitting diodes D11.
  • Corresponding reference numerals of control circuits C11 to C35 are assigned to .about.D35.
  • the decoder 30 and the control terminals of the control circuits (C11 to C31) on each column, for example, column 1 are connected by a control line 331, and similarly, the control circuits on the same column from column 2 to column 5 are connected. Control terminals are connected by control lines 332 333 334 335.
  • the anode side of the light emitting diodes 11 in each row is connected to a power source, the cathode side of the light emitting diodes 11 is connected to the drive terminal of each control circuit, and the ground terminal of each control circuit is grounded. Note that the terminal connection of the light emitting diode 11 may be connected to the control circuit 20 on the anode side and to the ground GND on the cathode side depending on the circuit configuration.
  • Luminance information 31 for controlling the luminance of each light emitting diode of the backlight device is input to the decoder 30 as a serial signal from a video signal processing circuit (not shown), and the input serial luminance information 31 is input to each column of light emitting diodes. It is a circuit that decodes into units.
  • the luminance information 31 includes luminance data for each light emitting diode, and also includes address information for identifying which light emitting diode of the light emitting diodes arranged in large numbers.
  • the luminance data is simultaneously transmitted from the upper row, that is, the control circuit C11 on the row 1 in FIG. 3 to the control circuit C15, and then the luminance data is similarly transferred to the control circuits of the rows 2 and 3.
  • the luminance data is taken in sequentially.
  • the luminance data fetched into each control circuit in units of each row has data holding means for holding in the control circuit for a period until it is fetched next, for example, the luminance data is transferred from row 1 to row 2 and row 3. Even if the acquisition is switched, the luminance data of row 1 is held until the next acquisition period.
  • the holding period is generally one screen (one field or one frame), but can be arbitrarily set by sending data of the holding time in the luminance information 31.
  • the luminance data 31 is sequentially fetched from the upper row to the lower row as described above.
  • the video signal is supplied to the liquid crystal panel from the top to the bottom, and the response speed of the liquid crystal panel is slow. It is convenient to turn on the light emitting diode 11 of the backlight with a slight delay from the video signal because the moving image characteristics are improved.
  • the transmission rate of the luminance information 31 is sufficiently faster than a time of one frame, for example, 60 Hz (about 16.7 ms), luminance data can be sent from the upper row to the lower row in a short time.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the contents of a serial signal including luminance information 31 sent to the decoder 30 from a video signal processing circuit (not shown).
  • the upper part of FIG. 4 shows an example of the entire structure of the serial signal including the luminance information 31.
  • the lower part of FIG. 4 shows an example of the details of the individual luminance information 31 sent to each control circuit 20.
  • the luminance information 31 to each light emitting diode 11 is sent serially in order, that is, from C11 in the first row and the first column to C35 in the third row and the fifth column.
  • the luminance information 31 of each light emitting diode 11 unit is composed of address information 311, luminance data 312 and attributes 313 as shown in the lower part of FIG. 4.
  • the address information 311 is for identifying which light-emitting diode
  • the luminance data 312 is configured as a digital signal in which the luminance information of the light-emitting diode indicates, for example, 8-bit 256 gradations.
  • And is composed of information such as a lighting start timing of the light emitting diode and a period for holding the lighting.
  • block information can be added to the address information 311.
  • the liquid crystal backlight device according to the present embodiment when used for a large liquid crystal panel, it may be more convenient to divide the backlight into several blocks and control the light emitting diodes. is there. In other words, if a backlight block of an appropriate size is prepared and a plurality of the blocks are arranged in accordance with the screen size, the backlight can be shared. In the case of such a block configuration, it is necessary to have block information for designating a block and address information for identifying a light emitting diode in the block.
  • the decoder 30 is a circuit for rearranging the luminance information in units of rows from the input serial signal of the luminance information 31 using a clock 32 or the like.
  • luminance information 31 is simultaneously supplied to the control circuit 20 of the light emitting diode 11 on the row 1, row 2, and row 3 and connected by the control lines 331, 332, 333, 334, and 335.
  • the luminance information 31 has the address information 311, the luminance information is fetched only by the control circuit 20 at the address, so that the non-corresponding control circuit 20 is not affected.
  • the clock 32 includes information such as a system clock for reading luminance information and a block clock for enabling the block to be identified.
  • FIG. 5 is a block diagram of a control circuit 20 for controlling one light emitting diode 11.
  • address information 311, luminance data 312 and attributes 313 are supplied to the control circuit 20 of the light emitting diode 11 through the control line 32 as shown in FIG.
  • the data 312 is taken into the luminance data acquisition unit 51.
  • the acquired luminance information 312 is written in the memory of the data holding unit 52 and held for a certain period according to the information of the attribute 313.
  • the held luminance data is pulse width modulated by a PWM (PulseulWidth Modulation) 53 and connected to the cathode of the light emitting diode 11, and the light emitting diode 11 is lit at a brightness suitable for the luminance information.
  • the light emitting diode 11 may be driven by a constant current circuit instead of the pulse width modulation circuit, or may be driven by controlling the luminance of the light emitting diode 11 according to the magnitude of the current.
  • FIG. 6 shows an example where a plurality of block configurations are formed as one block. .
  • the backlight 60 has a plurality of block configurations, the backlight 60 operates in units of rows of the entire blocks 61 arranged in the horizontal direction. That is, the three rows of light emitting diodes 11 in the four blocks 61 arranged in the horizontal direction of the top row in FIG.
  • the information 31 is captured.
  • the luminance information 31 is input to the decoder 30, the information of each light emitting diode 11 in the block 61 is acquired collectively for each block 61. In this way, by acquiring the luminance information 31 for each block 61, it is possible to reduce the amount of communication of the luminance information 31 and reduce the number of control lines 33.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the backlight device according to the embodiment when the backlight 60 has a block configuration.
  • the backlight device according to this embodiment includes a plurality of light emitting diodes 11 in the entire backlight 60.
  • the decoder 30 is connected to the light emitting diodes 11 of the respective blocks 61 by row lines L1 to L3 through a control line 33.
  • FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the backlight device according to the embodiment when the backlight 60 has a block configuration.
  • the backlight device according to this embodiment includes a plurality of light emitting diodes 11 in the entire backlight 60.
  • the plurality of light-emitting diodes 11 are
  • connection lines 33 between the blocks B11 to B14 arranged in the top row and the decoder 30 are omitted, but the blocks in the second to fourth rows are actually shown.
  • B21 to B44 are also connected to the decoder 30 by the control line 33.
  • the decoder 30 and the light emitting diode 11 are not directly connected but connected via the control circuit 20.
  • the control circuit 20 is omitted for the sake of space.
  • the decoder 30 may include data conversion means 35 as necessary. Details of the function of the data conversion means 35 will be described later.
  • the same row in each block 61 is connected.
  • the control line 33 requires 15 control lines for one block 61.
  • the luminance of the light emitting diode 11 can be controlled by three control lines 33 per block 61.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a data structure of a serial signal including luminance information 31a for driving the blocked backlight device of FIG.
  • the entire data structure including the luminance information 31a includes block information 314 and luminance information 31a of each row.
  • the block information 314 is information indicating the position of the block 61 in the entire backlight 60.
  • the luminance information 31 a includes data relating to the luminance in each block 61, and includes line information 315, luminance data 312, and attributes 313.
  • the row information 315 is information indicating a row in each block 61. For example, information such as row 1, row 2, and row 3 is given.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a data structure of a serial signal including luminance information 31a for driving the blocked backlight device of FIG.
  • the entire data structure including the luminance information 31a includes block information 314 and luminance information 31a of each row.
  • the block information 314 is information indicating the position of the block 61 in the entire backlight 60
  • the address information 311 of each of the light emitting diodes 11 is provided, and the luminance data 312 and the attribute information 313 are also provided correspondingly.
  • the rows of the block 61 are collectively controlled with the same luminance. As a result, the amount of information can be greatly reduced.
  • the drive circuit 20 that drives and controls the light-emitting diodes 11 in each row only needs to be provided for each row of each block 61, so that it is sufficient to provide three control circuits 20 in each block 61. The number can be greatly reduced, and cost reduction and space saving can be achieved.
  • control circuit 20 and the control line 33 corresponding to the number of blocks 61, and the backlight device can be simplified and the amount of communication information can be reduced.
  • each block 61 can be set arbitrarily, and the degree of freedom in design is large, such as being able to cope with a large screen by increasing the number of blocks. It should be noted that providing one control circuit 20 for controlling the light emitting diode 11 per block 61 is advantageous because block identification can be easily performed.
  • the size of the block 61 takes into consideration the rating (e.g., rated current) of the light emitting diode 11, the integration scale of the control circuit 20 of the light emitting diode 11, heat generation due to its power consumption, and the size convenient for common use. And decide.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a data structure of a serial signal including luminance information.
  • the upper part of FIG. 10 shows serial luminance information 71 sent from the video signal processing circuit.
  • the luminance information 71 in this embodiment has a row identification signal 710 unlike the luminance information 31 in FIG.
  • the luminance information 71 is serially transmitted from the video signal processing circuit as row 1, row 2, and row 3, and is transmitted using the row identification signal 710 by the decoder 70 of FIG.
  • the lines 1 to 2 and 3 are separated for each line, and the lines 1, 2, and 3 are separated via the control lines 721, 722, and 723 shown in FIG. 9.
  • the luminance information 71 is transmitted to the control circuit 20 (C11 to C35) above. Since the luminance information 71 transmitted to each row has the address 711 of the control circuit 20 on each row, the control circuit 20 corresponding to the address 711 takes in the luminance data 712 and the attribute 713. Can do.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an example of data conversion in the case of driving a backlight device having a drive control configuration including the control circuit 20 for individual control from the serial signal corresponding to the block shown in FIG. is there.
  • the upper part of FIG. 11 shows an example of the entire structure of serial signal data after conversion.
  • the serial signal described in FIG. 8 includes only the luminance information 31a in units of rows L1, L2, and L3 in each block 61. Therefore, processing is performed to create the luminance information 71a for the individual control circuit 20 from the luminance information 31a of each row L1, L2, L3.
  • FIG. 11 as row 1 data, luminance information C11 to C15 of row 1 is required after row identification signal L1. Therefore, for the luminance information C11 to C15, a process of copying the luminance information L1 in the first row in FIG. 8 to the luminance information C11 to C15 in the row 1 in FIG.
  • the lower part of FIG. 11 shows the internal configuration of the luminance information 71a in row 1.
  • address information 711a In the luminance information 71a, address information 711a, luminance data 712a, and attribute 713a are required in addition to the row identification signal 710a. Therefore, the address information 711a is determined based on the block identification information 314 and each light emission corresponding thereto. A conversion operation for sequentially assigning the addresses of the diodes 11 as the address information 711a is performed. Also, the luminance data 712a performs a conversion process for copying the luminance data 312 of FIG. 8 to the luminance data 712a in the same row of all the same blocks 61. Further, the attribute information 713a is appropriately converted as necessary.
  • a serial signal including the luminance information 71a shown in the upper part of FIG. 11 can be created, and individual control circuits provided corresponding to the individual light emitting diodes 11 shown in FIG. 20 can be driven.
  • the substantial control can be performed by controlling the backlight 60 as described with reference to FIGS.
  • the data conversion means 35 may be provided as necessary when it is desired to mount such a function of switching between individual control and blocking control of the light emitting diode 11.
  • FIG. 12A is a diagram showing an example in which one red light emitting diode 12, two green light emitting diodes 13, and one blue light emitting diode 14 are used as one unit 90 as the color light emitting diode 15.
  • FIG. 12B shows a case in which the block 91 having a total of 15 units in which the unit 90 of the color light emitting diode 15 shown in FIG. It is a figure which shows the backlight apparatus which concerns on an example. In the case where the light emitting diodes 11 to 15 are not distinguished, they are expressed as the light emitting diodes 16.
  • a method of individually controlling the red light emitting diode 12, the green light emitting diode 13 and the blue light emitting diode 14 in the unit 90 As a method of adjusting the luminance of the light emitting diode 16 when the color light emitting diode 15 is used as in this embodiment, a method of individually controlling the red light emitting diode 12, the green light emitting diode 13 and the blue light emitting diode 14 in the unit 90.
  • a method of controlling the unit 90 in FIG. 12A as one unit is conceivable.
  • the method of individually controlling the color light emitting diodes 15 is basically the same as the case where the white light emitting diodes 11 described above are used, that is, the red light emitting diodes 12, the green light emitting diodes 13, and the blue light emitting diodes 14 are white. Since it may be considered as one of the light emitting diodes 11, description thereof is omitted.
  • each unit 90 has one white light emitting diode 11 or four color light emitting diodes 15 (one red light emitting diode 12 and one blue light emitting diode 14 each, The basic operation is the same as that when the white light emitting diode 11 is used.
  • each unit 90 is composed of the red light emitting diode 12, the blue light emitting diode 14, and the green light emitting diode 13, respectively.
  • the luminance information 110 to 90 is naturally different from the luminance information 31 when the white light emitting diode 11 is used. That is, when the color light emitting diode 15 is used, as shown in FIG. 14, in principle, four pieces of luminance information 110 (one red light emitting diode 12, one blue light emitting diode 14, and two green light emitting diodes 13) are required. It becomes. However, if the variation of the green light emitting diodes 13 is not so large, the two green light emitting diodes 13 can use common luminance data.
  • the color light emitting diode 15 it is possible to control not only luminance but also chromaticity including hue and saturation. Further, the color temperature and the like can be controlled by the color light emitting diode 15, and such high-definition chromaticity can be controlled by using the color light emitting diode 15. Thereby, high-definition illumination can be performed and it can contribute to displaying a high quality image
  • the luminance information 110 when the color light emitting diode 15 is used will be described with reference to FIG.
  • the brightness data 112R, 112G1, 112G2, and 112B are different from those in FIG. 3 when the white light emitting diode 11 is used. That is, in the case of the color light emitting diodes 15, one red light emitting diode 12, one blue light emitting diode 14, and two green light emitting diodes 13 are used.
  • Four luminance data (112R, 112G1, 112G2, 112B) are required depending on the number.
  • the control is performed in units of columns has been described. However, the control may be performed in units of rows as shown in FIG. 9 of the embodiment of the white light emitting diode 11.
  • the approximate power consumption of only the driving part of the light emitting diode 16 will be calculated to determine how the power consumption of the control circuit 20 (C11 to C35) when the color light emitting diode 15 is used.
  • the power consumption other than the drive unit is small, if the power consumption is about 1 watt as described above, it is sufficiently possible to configure the control circuits C11 to C35 with one IC (semiconductor circuit element).
  • the control circuits C11 to C35 with one IC (semiconductor circuit element).
  • the control circuit IC 20 is mounted on the opposite side of the light emitting diodes 16 and the printed circuit board, the light emitting diodes 16 and the control circuit IC 20 are mounted on the printed circuit board. Can be connected by wiring.
  • a backlight having a necessary screen display size is obtained.
  • a device can be configured.
  • various configurations are conceivable as examples in which the color light emitting diode 15 is used. For example, there is a configuration using a white light emitting diode 11, a red light emitting diode 12, and a blue light emitting diode 14. However, in any configuration, it is possible to individually control a large number of light emitting diodes with a small number of external control lines 33, power supply lines, and ground lines.
  • FIG. 15 is an overall configuration diagram illustrating an example of the case where the backlight device 150 according to the present embodiment is used in the liquid crystal display device 250.
  • the backlight device 150 according to the present embodiment includes a backlight 60, a light emitting diode control means 20a, and a decoder 30a.
  • the liquid crystal display device 250 includes a video signal processing circuit 190, a memory 180, a liquid crystal display panel 200, a source driver 210, a gate driver 220, and a liquid crystal panel control circuit 230. Further, as an interface between the liquid crystal display device 250 and the backlight device 150 according to the present embodiment, a luminance information generation unit 171 and a clock signal generation unit 172 may be provided.
  • the video signal processing circuit 150 is a circuit that performs processing necessary for displaying an input video signal on the liquid crystal display panel 200, and performs various image processing and correction.
  • the memory 180 is a storage means for temporarily storing the video signal processed by the video signal processing circuit 150.
  • the liquid crystal panel control circuit 230 is a circuit that performs control necessary for displaying the video signal stored in the memory 180 on the liquid crystal display panel 200. Specifically, the source driver 210 and the gate driver 220 are controlled and driven at the same timing to control the liquid crystal display panel 200 to display an image.
  • the source driver 210 is a driving IC for supplying a data signal to the source of the thin film transistor provided in the liquid crystal display panel 200
  • the gate driver 220 is a driving IC for supplying an address signal to the gate of the thin film transistor. is there.
  • the liquid crystal display panel 200 is a display panel for displaying an image on a display surface, and is driven by a source driver 210 and a gate driver 220. Since the liquid crystal display panel 200 is not self-luminous, the liquid crystal display panel 200 is disposed on the front surface of the backlight device 150 according to the present embodiment, and displays an image in a state where backlight light is irradiated from the back surface.
  • the luminance information generating means 171 generates luminance information 31, 31a, 71, 71a as serial signals from the video signal processed by the video signal processing circuit 190 and stored in the memory 180 to the backlight device 150 according to the present embodiment. This is an external circuit. As described above, the backlight device 150 is driven and controlled based on the serial signal including the luminance information 31 and 31a provided from the luminance information generation unit 171.
  • the luminance information generation unit 171 corresponds to the luminance distribution of the video signal so that the light emitting diode 16 corresponding to the dark area of the video signal is turned on with low luminance to save power, and the video signal corresponds to the bright area.
  • the light emitting diode 16 is lit with high luminance and generates luminance information 31, 31a, 71, 71a so that an image can be displayed with high definition. Based on this luminance information, the backlight device according to this embodiment can perform drive control of the light emitting diode 16 so as to realize a high-definition image while reducing power consumption.
  • the clock signal etc. generating means 172 is a means for generating a clock signal for synchronizing necessary for the driving operation, and the generated clock signal etc. is supplied to the decoder 30a.
  • the memory 180, the luminance information control unit 171 and the clock signal generation unit 172 may be built in the video signal processing circuit 190 and integrally configured as the video signal processing circuit 190.
  • the decoder 30a receives the luminance information 71 and the clock signal 72 supplied from the luminance information generation unit 171 and the clock signal generation unit 172 which are external circuits via the control line 33.
  • This is software means for inputting as a serial signal, restoring it and supplying it as luminance data to the light emitting diode control means 20.
  • the light emitting diode control means 20a is a control means for driving the light emitting diodes 16 individually or in units to control the luminance of the light emitting diodes 16. As described in the embodiments so far, the control circuit 20 fulfills its function. Further, the light emitting diode control means 20a may control and drive the luminance of the light emitting diode 15 in units of blocks 61. 6 to 8, the case where the light-emitting diode 16 is the white light-emitting diode 11 has been described as an example. However, the color light-emitting diode 15 or the combination of the white light-emitting diode 11 and the color light-emitting diode 15 is also a block. Drive control may be performed.
  • the backlight 60 is a light source body that supports the light emitting diode 16 and irradiates the liquid crystal display panel 200 with backlight light from the back surface.
  • a substrate, a housing or the like provided with the light emitting diode 16 may be applied.
  • the backlight device 150 enables high-definition video display by irradiating light with high-precision brightness control from the back surface of the liquid crystal display panel 200 based on the brightness of the video signal. In addition, control with low power consumption can be performed.
  • the present invention is applicable to a backlight device that illuminates various displays such as a liquid crystal display.

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Abstract

　液晶表示パネルの背面に対向して配置され、複数の発光ダイオードを光源とするバックライトにより前記液晶表示パネルを背面から照らす液晶バックライト装置であって、前記複数の発光ダイオードに０．１～０．５ワットの白色発光ダイオードを用い、前記白色発光ダイオードの輝度を個別に独立して制御する制御手段を有することを特徴とする。

Description

液晶バックライト装置
　本発明は、カラー液晶表示パネルの照明光に発光ダイオードを使用した液晶バックライト装置に関し、特に忠実な色再現性と色バランスを安価に実現するための発光ダイオードの駆動方法に関する。
　現在、液晶表示装置は、カラーフィルタを備えた透過型の液晶表示パネルを背面からバックライト装置にて照明することでカラー映像を表示させる方式が主流となっている。また、バックライトには、従来から蛍光管を使ったＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）が多く用いられてきたが、環境問題から水銀の使用が制限されてきており、水銀を使用しているＣＣＦＬに変わる光源として発光ダイオードＬＥＤ（Light Emitting Diode）が使用されつつある（例えば、特許文献１参照）。
　この液晶パネル用バックライト装置は、光源の配置によって直下型とエッジ型との２つに大別される。直下型は、液晶パネルの背面側の直下に光源を配置させるタイプであり、エッジ型は、液晶パネルの背面側の直下に導光板を配し、導光板の側面部に光源を配置させるタイプで、主として携帯電話やノートパソコンの表示用など比較的小型の液晶パネルに既に用いられている。
　さらに、発光ダイオードを光源に用いるバックライト装置においては、その光源として白色発光ダイオードを用いる方式と、３原色の赤色光、緑色光、青色光を発光するカラー発光ダイオードを用いてその混色によって白色光を得る方式などがある。
　しかし、このような構成による発光ダイオードを用いたバックライト装置においては、従前のＣＣＦＬを用いたバックライト装置と同様に、液晶表示装置の使用時には常に高輝度で点灯させており、更なる低消費電力化が求められている。そのため文献２のように、バックライトを複数のサブユニットに分割して、サブユニットごとに輝度を調整することによって低消費電力化を図る提案がなされている。
　また、一般に発光ダイオードは、輝度、色度ともにバラツキが大きな半導体デバイスであるため、無作為に使用しては、輝度ムラ、色度ムラが大きく画質を損ねるために発光ダイオードの選別が必要となる。バラツキのある発光ダイオードを無駄なく利用する方法として、例えば特許文献３が提案されている。
特開平７－１９１３１１号公報 特開２００４－１９１４９０号公報 特開２００６－１３３７０８号公報
　しかしながら、特許文献２のように、バックライトを独自に輝度調整できる複数のサブユニットに分割して、前記サブユニットに対応する表示画面エリアの輝度を調整する場合、分割されたサブユニットの発光ダイオードの数が例えばｍ×ｎ（ｍ、ｎは自然数）と固定のため、サブユニットの大きさを変えることは出来ず、独立して輝度調整できる表示画面のエリアも固定されてしまう。しかし、映像信号の内容によっては、表示画面の輝度を変化させたいエリアや場所は当然異なるため、上述のように、独立して輝度を変える表示画面のエリアが固定されていると、最適な映像を再現することが難しい。
　また、液晶表示装置はダイナミックレンジが小さいため、液晶表示パネルを使用して最適な画質を得るためには、バックライトに多数の発光ダイオードを配置し、画面の明るい部分に対応する発光ダイオードは明るく、暗い画面の部分に対応する発光ダイオードは暗くする必要がある。また、このようにすれば、必要なところだけ発光ダイオードを明るくすることができるため、消費電力を更に抑えることも可能となる。しかしながら、発光ダイオードの数を増やし、各発光ダイオードを独立して制御出来るようにするためには、通常発光ダイオードの数だけ発光ダイオードの制御線が必要となって極めて複雑になり、コストアップの要因となる。
　そこで、本発明は、上述の点に鑑み、バックライトとして、比較的小電力（０．１～０．５ワット程度）の発光ダイオードを多数配置し、前記各発光ダイオードの明るさを少ない外部からの制御線で多数の発光ダイオードを独立して制御できるようにすることによって、更なる低消費電力化が図れると共に、最適な映像が得られる液晶バックライト装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、第１の発明に係る液晶バックライト装置は、液晶表示パネルの背面に対向して配置され、複数の発光ダイオードを光源とするバックライトにより前記液晶表示パネルを背面から照らす液晶バックライト装置であって、
　前記複数の発光ダイオードに０．１～０．５ワットの白色発光ダイオードを用い、
　前記白色発光ダイオードの輝度を個別に独立して制御する制御手段を有することを特徴とする。
　これにより、比較的小電力の白色発光ダイオードを多数用いることにより、低消費電力化が図れるとともに、白色発光ダイオードの輝度の個別制御により、高精細な映像の表示に寄与することができる。
　第２の発明に係る液晶バックライト装置は、液晶表示パネルの背面に対向して配置され、複数の発光ダイオードを光源とするバックライトにより前記液晶表示パネルを背面から照らす液晶バックライト装置であって、
　前記複数の発光ダイオードにカラー発光ダイオードを使用するとともに、前記カラー発光ダイオードは混色によって白色となる最小単位Ｎ個（Ｎは自然数）でユニットを構成し、
　前記ユニット単位で又は個別に前記カラー発光ダイオードの輝度及び／又は色度を独立して制御する制御手段を有することを特徴とする。
　これにより、カラー発光ダイオードで構成されたユニットを、ユニット単位又は個別に制御することにより、低消費電力化を図るとともに、輝度のみならず色度を最適化することができ、高品位の映像の表示に寄与できる。
　第３の発明に係る液晶バックライト装置は、液晶表示パネルの背面に対向して配置され、複数の発光ダイオードを光源とするバックライトにより前記液晶表示パネルを背面から照らす液晶バックライト装置であって、
　前記複数の発光ダイオードには、白色発光ダイオードと１個以上のカラー発光ダイオードを使用するとともに、前記白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードの一組でユニットを構成し、
　前記ユニット単位で又は個別に、前記白色発光ダイオードと前記カラー発光ダイオードの輝度及び／又は色度を独立して制御する制御手段を有することを特徴とする。
　これにより、白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードでユニットを構成することにより、輝度及び／又は色度の制御を高精度に行うことができる。
　第４の発明は、第２の発明に係る液晶バックライト装置において、
　前記複数の発光ダイオードの最小単位である個別の発光ダイオード又は前記ユニットを複数個まとめてブロックとし、
　前記ブロックを複数個まとめて前記バックライトを構成することを特徴とする。
　これにより、ブロックに分割してバックライトを構成することができ、簡素な制御を行うことができる。
　第５の発明は、第２の発明に係る液晶バックライト装置において、
　前記制御手段は、前記複数の発光ダイオードのユニットごとに又は個別に備えられた制御回路であって、
　前記制御回路は、外部から制御線を介して前記発光ダイオードの輝度を制御するために必要な情報が供給され、
　前記制御線は、多数配列されている発光ダイオードの列又は行方向に接続されていることを特徴とする。
　これにより、制御線の数を、行又は列の数と略等しい程度まで減少させることができ、簡素な構成とすることができる。さらに、バックライトを構成する前記多数の発光ダイオードの輝度を少ない制御線で独立して制御することができるため、各発光ダイオードのバラツキによる輝度ムラや色ムラを補正することができるようになり、発光ダイオードの選別等は必要がないのでバックライトのコスト削減を図ることができる。
　第６の発明は、第５の発明に係る液晶バックライト装置において、
　前記制御線によって外部から前記制御回路に供給される情報は、各発光ダイオードの輝度データ以外に少なくともアドレス情報、ブロック情報及び点灯期間を決める情報を含むことを特徴とする。
　これにより、少ない制御線によっても、各発光ダイオードの制御に必要とされる詳細な情報を制御回路に提供することができ、高精度な制御を行うことができる。
　第７の発明は、第６の発明に係る液晶バックライト装置において、
　前記制御回路は、前記制御線から送られてきたアドレス情報を識別し、該当する輝度データを読みとり、読み取った前記輝度データを次に輝度データが読み取られるまで保持するデータ保持手段を有することを特徴とする。
　これにより、各発光ダイオードの輝度データは、次の輝度データに更新されるまでは確実に記憶することができ、クロックパルス毎の輝度制御を確実に行ってから次の輝度制御に入ることができ、各発光ダイオードの輝度制御を、データスキップすること無く確実に実行することができる。
　本発明によれば、少ない外部からの制御線で簡単に多数の発光ダイオードの輝度を独立して制御することができるため、各発光ダイオードのバラツキが容易に補正できる。それと共に、映像信号の内容に応じてバックライトの輝度をきめ細かく制御することによって、液晶表示装置のダイナミックレンジを拡大し最適な映像を低価格で実現することができ、かつ、低消費電力化が図れる。よって、特に大型液晶テレビやモニター等への実用的効果は大きい。
直下型バックライト装置における発光ダイオードの配列を示す図である。 直下型バックライト装置における発光ダイオードの配列の別の実施例を示す図である。 本発明によるバックライト装置の動作を説明するための図である。 本発明による輝度情報の構成を説明するための図である。 本発明による発光ダイオードの制御を説明するためのブロック図である。 本発明によるブロック構成を説明するための図である。 バックライト６０をブロック構成とした場合の実施例に係るバックライト装置の概略構成図である。 ブロック化したバックライト装置を駆動するための輝度情報３１ａを含むシリアル信号のデータ構造の一例を示した図である。 本発明によるバックライト装置の別の実施例を示す図である。 本発明による輝度情報の別の実施例を説明するための図である。 ブロック化対応のシリアル信号から、個別制御用のバックライト装置を駆動させる場合のデータ変換の例を説明するための図である。 本発明によるカラー発光ダイオードをユニットとして用いた例を説明するための図である。 カラー発光ダイオード１５のユニット９０を１ユニットとして、ブロック９１を構成する場合の実施例に係るバックライト装置を示す図である。 本発明によるカラー発光ダイオードを用いた場合のバックライト装置の動作を説明するための図である。 本発明によるカラー発光ダイオードを用いた場合の輝度情報の構成を説明するための図である。 本実施例に係るバックライト装置１５０を、液晶表示装置２５０に用いた場合の一例を示す全体構成図である。
符号の説明
１１　　白色発光ダイオード
１２　　赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）
１３　　緑色ＬＥＤ（発光ダイオード）
１４　　青色ＬＥＤ（発光ダイオード）
１５　　カラー発光ダイオード
１６　　発光ダイオード
２０、２０ａ　　制御回路
３０、３０ａ、７０、１０１　　デコーダ
３１、７１、１１０　　輝度情報
３１１、７１１、１１１　　アドレス情報
３１２、７１２、１１２R、１１２G1、１１２G2、１１２B　　輝度データ
３１３、７１３、１１３　　属性
３２、７２　　クロック等
３３、３３１、３３２、３３３、３３４、３３５、７２１、７２２、７２３　　制御線
５１　　輝度データ取得部
５２　　データ保持部
５３　　ＰＷＭ（パルス幅変調回路）
６０　　バックライト全体
６１、９１　　５×３ユニットの場合のブロック
９０　　カラー発光ダイオードの場合のユニット
１５０　　バックライト装置
１７１　　輝度情報生成手段
１７２　　クロック信号等生成手段
１８０　　メモリ
１９０　　映像信号処理回路
２００　　液晶表示パネル
２１０　　ソースドライバ
２２０　　ゲートドライバ
２３０　　液晶パネル制御回路
２５０　　液晶表示装置
　以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
　まず、本発明を実現するための最良の形態の例として、以下にバックライトの光源として白色発光ダイオードを使用する場合について説明する。図１は多数の白色発光ダイオード１１をバックライトの全面にほぼ均等に多数配置した例を示す。また、図２は、発光ダイオード１１の配列の別の実施例を示すが、本発明は図１及び図２に示す発光ダイオード１１の配列に限るものではない。
　次に、多数の白色発光ダイオード１１の接続と制御について、説明を簡単にするため図３のように５×３個の発光ダイオード１１の場合を例に説明する。図３は、本実施例に係るバックライト装置の白色発光ダイオード１１を含むバックライトの構成の一例を示した図である。図３において、本実施例に係るバックライト装置は、３行５列に格子状に配列された複数の白色発光ダイオード１１と、白色発光ダイオード１１を個別に駆動制御する制御回路２０と、各制御回路２０の駆動を制御するデコーダ３０と、デコード３０と各制御回路２０とを電気的に接続する制御線３３とを備える。なお、白色発光ダイオード１１は、バックライト上の位置を示すために、各位置に対応してＤ１１～Ｄ３５の参照符号を付し、これに対応して、制御回路２０についても、各発光ダイオードＤ１１～Ｄ３５に対応して制御回路Ｃ１１～Ｃ３５の参照符号を付している。図３において、デコーダ３０と各列例えば列１上にある制御回路（Ｃ１１からＣ３１）の制御端子とは制御線３３１で接続され、同様に列２から列５まで同じ列上にある制御回路の制御端子が制御線３３２、３３３、３３４、３３５で接続されている。また、各行にある発光ダイオード１１のアノード側は電源に接続され、前記発光ダイオード１１のカソード側は各々制御回路の駆動端子に接続され、前記各制御回路の接地端子は接地されている。なお、発光ダイオード１１の端子接続は、回路構成によって、アノード側を制御回路２０に接続し、カソード側を接地ＧＮＤに接続する場合もある。
　前記デコーダ３０には、図示しない映像信号処理回路からバックライト装置の各発光ダイオードの輝度を制御するための輝度情報３１がシリアル信号として入力され、入力されたシリアル輝度情報３１を発光ダイオードの各列単位にデコードする回路である。前記輝度情報３１は、各発光ダイオード単位で輝度データを有すると共に、多数配列されている発光ダイオード中、どの発光ダイオードの輝度データであるかを識別するためのアドレス情報を有している。
　前記輝度データは、上の行から、すなわち図３において行１上にある制御回路Ｃ１１から制御回路Ｃ１５に同時に前記輝度データが伝送されて取り込まれ、以下同様に行２、行３の制御回路へ順次輝度データが取り込まれる。また、各行単位で各制御回路に取り込まれた輝度データは、次に取り込まれるまでの期間制御回路内に保持するデータ保持手段を有するので、例えば行１から行２、行３へと輝度データの取込が切り替えられても、行１の輝度データは次の取込期間まで保持される。前記保持する期間は、一般的には１画面（１フィールド又は１フレーム）であるが、前記輝度情報３１に保持する時間のデータを送ることで任意に設定することが可能である。
　なお、前記輝度データ３１は、上述のように上の行から下の行へ順次取り込むが、液晶パネルへの映像信号の供給はやはり上から下へ行われ、かつ液晶パネルの応答速度が遅いので、映像信号より少し遅れてバックライトの発光ダイオード１１を点灯した方が、動画像特性が良くなるため都合がよい。また、前記輝度情報３１の伝送速度を１フレーム例えば６０Hzの時間（約１６．７ｍｓ）と比較して充分早ければ、短い時間で輝度データを上の行からから下の行へ送ることができる。
　次に、図４を用いて、図示しない映像信号処理回路からデコーダ３０に送られてくる輝度情報３１の具体的な内容について説明する。図４は、図示しない映像信号処理回路からデコーダ３０に送られてくる輝度情報３１を含むシリアル信号の内容の一例を示した模式図である。図４の上方は、輝度情報３１を含むシリアル信号の全体構造の一例を示している。また、図４の下方は、各制御回路２０に送られる個別の輝度情報３１の詳細の一例を示している。
　図４の上方に示すように、各発光ダイオード１１への輝度情報３１は順番に即ち、１行１列のＣ１１から順に３行５列のＣ３５までシリアルに送られてくる。また、各発光ダイオード１１単位の輝度情報３１は、図４の下方に示すようにアドレス情報３１１、輝度データ３１２及び属性３１３から構成されている。アドレス情報３１１は、どの発光ダイオードかを識別するためのもので、輝度データ３１２は、当該発光ダイオードの輝度情報が例えば８ビットの２５６階調を示すデジタル信号として構成されており、また属性３１３は、発光ダイオードの点灯開始タイミングや点灯を保持する期間などの情報から構成される。
　なお、前記アドレス情報３１１には、図示しないブロック情報を付加することができる。例えば、大型の液晶パネルに本実施例に係る液晶バックライト装置を用いる場合には、バックライトをいくつかのブロックに分割して、発光ダイオードを制御するようにした方が、都合がよい場合がある。即ち適当なサイズのバックライトブロックを用意して、画面サイズに応じて前記ブロックを複数並べて対応するようにすれば、バックライトの共通化が可能になる。このようなブロック構成の場合には、ブロックを指定するブロック情報とそのブロック内の発光ダイオードを識別するアドレス情報を有することが必要になる。
　また、デコーダ３０は、入力された前記輝度情報３１のシリアル信号からクロック等３２を用いて、行単位に輝度情報を並べ替えるための回路である。このような回路構成にすると、行１，行２、行３上にあって制御線３３１、３３２、３３３、３３４、３３５で接続されている発光ダイオード１１の制御回路２０へ同時に輝度情報３１が供給されるが、前記輝度情報３１にはアドレス情報３１１を有しているので、当該アドレスの制御回路２０だけ輝度情報を取り込むので、該当しない制御回路２０は影響を受けることがない。なお、クロック等３２は、輝度情報を読み出すためのシステムクロックと、前記ブロックを識別できるようにするためのブロッククロックのような情報を含む。
　次に、図５を用いて発光ダイオード１１の輝度を制御する制御回路２０について説明する。図５は、１個の発光ダイオード１１を制御するための制御回路２０のブロック図である。図５において、アドレス情報３１１、輝度データ３１２及び属性３１３は、図３に示すように制御線３２を介して発光ダイオード１１の制御回路２０に供給され、各制御回路２０内でアドレス情報３１１から輝度データ３１２を輝度データ取得部５１に取り込む。取り込んだ輝度情報３１２は、データ保持部５２のメモリに書き込まれ、属性３１３の情報に従って一定期間保持される。前記保持された輝度データは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation、パルス幅変調回路）５３でパルス幅変調されて発光ダイオード１１のカソードに接続され、発光ダイオード１１は輝度情報に合った明るさで点灯される。なお、発光ダイオード１１の駆動は、パルス幅変調回路の代わりに定電流回路でもよく、電流の大きさにより発光ダイオード１１の輝度を制御して駆動してもよい。
　これまで図３に示した白色発光ダイオード１１を３×５＝１５個用いた場合を例に説明してきたが、これを一つのブロックとして複数個のブロック構成にする場合の例を図６に示す。図６は、１つのブロック６１が５×３（＝１５）個の発光ダイオード１１からなり、このブロックが４×４＝１６個並べてバックライト６０とした場合の例を示した図である。バックライト６０を複数のブロック構成とした場合には、横方向に並んでいるブロック６１全体の行を単位として動作するようにする。即ち、図６の一番上の行の横方向に配置された４個のブロック６１内にある３行の発光ダイオード１１を１番上の行から順に２番目の行、３番目の行と輝度情報３１を取り込むようにする。つまり、デコーダ３０に輝度情報３１が入力される際に、ブロック６１の各々の発光ダイオード１１の情報を、ブロック６１毎にまとめて取得するようにする。このように、輝度情報３１をブロック６１毎に取得することにより、輝度情報３１の通信量を減少させたり、制御線３３の数を減少させたりすることが可能となる。
　図７は、バックライト６０をブロック構成とした場合の実施例に係るバックライト装置の概略構成を示した図である。図７において、本実施例に係るバックライト装置は、バックライト６０全体に、複数の発光ダイオード１１を備えている。複数の発光ダイオード１１は、４×４＝１６個のブロック６１に分割され、各ブロック６１は、その位置に応じてブロックＢ１１～Ｂ４４の参照符号が付されている。各ブロック６１は、３行×５列＝１５個の発光ダイオード１１を各々備えている。また、デコーダ３０は、制御線３３により、各ブロック６１の発光ダイオード１１と、行単位Ｌ１～Ｌ３で接続されている。なお、図７においては、一番上の行に配置されたブロックＢ１１～Ｂ１４とデコーダ３０との接続線３３のみが省略して示されているが、実際には、２～４行目のブロックＢ２１～Ｂ４４についても、制御線３３によりデコーダ３０と接続される。また、デコーダ３０と発光ダイオード１１は、直接接続されるのではなく、制御回路２０を介して接続される。図７においては、紙面の都合上、制御回路２０は省略されている。また、図７において、個々の構成要素については、今まで説明した内容と同様であるので、今までの説明と同様の参照符号を付し、その説明を省略する。なお、デコーダ３０は、必要に応じて、データ変換手段３５を備えていてもよい。データ変換手段３５の機能の詳細については、後述する。
　図７に示すように、個別に発光ダイオード１１とデコーダ３０を接続するのではなく、各ブロック６１の行単位で発光ダイオード１１とデコーダ３０を接続する構成とすれば、各ブロック６１内の同一行については、同じ輝度で一括して制御を行うことが可能となり、制御線３３の数を１／５にまで減少させることができる。つまり、個別に発光ダイオード１１を駆動制御すると、制御線３３は、１個のブロック６１につき１５本の制御線が必要であるが、ブロック化して構成した図７に係るバックライト装置の構成によれば、１個のブロック６１につき３本の制御線３３で発光ダイオード１１の輝度を制御することが可能となる。
　図８は、図７のブロック化したバックライト装置を駆動するための輝度情報３１ａを含むシリアル信号のデータ構造の一例を示した図である。図８において、輝度情報３１ａを含むデータ構造全体は、ブロック情報３１４と、各行の輝度情報３１ａとを含む。ブロック情報３１４は、バックライト６０全体におけるブロック６１の位置を示す情報である。一方、輝度情報３１ａは、各ブロック６１内の輝度に関するデータを有し、行情報３１５と、輝度データ３１２と、属性３１３とを含んでいる。行情報３１５は、各ブロック６１内の行を示す情報であり、例えば、行１、行２、行３といった情報が与えられる。図４においては、発光ダイオード１１の各々のアドレス情報３１１が提供され、それに対応して輝度データ３１２及び属性情報３１３も提供されていたが、ブロック６１の行を一括して同じ輝度で制御することにより、情報量を大幅に削減することができる。また、各行の発光ダイオード１１を駆動制御する駆動回路２０についても、各ブロック６１の行毎に設けるだけでよいので、各ブロック６１で３個の制御回路２０を設ければよく、制御回路２０の数も大幅に減少させることができ、低コスト化と省スペース化を図ることができる。また、各ブロック６１の行単位の制御ではなく、ブロック６１単位の制御を行うようにすれば、ブロック６１の数に対応して制御回路２０及び制御線３３を設ければ足り、更にバックライト装置の簡素化及び通信情報量の低減化を図ることができる。
　また、本発明によれば、各ブロック６１の大きさは任意にすることができ、かつブロック数を大きくすることによって大画面にも対応できるなど設計の自由度が大きい。なお、発光ダイオード１１を制御する制御回路２０は、前記ブロック６１当たりに１個設けるとブロック識別が容易にできるので都合がよい。また、前記ブロック６１の大きさは、発光ダイオード１１の定格（定格電流など）や発光ダイオード１１の制御回路２０の集積規模とその消費電力による発熱、及び共通化にとって都合の良い大きさなどを考慮して決めればよい。
　次に、本発明の別の実施例について説明する。図９は、既に説明した図３と同じく、発光ダイオード１１として５×３（＝１５）個の白色発光ダイオード１１から構成されるが、該白色発光ダイオード１１の輝度制御は、列単位ではなく行単位で行う場合の例を説明するための図である。本実施例においては、まず上の行１から順次行２、行３と下の行に輝度情報を伝送するが、図１０を用いて、この場合の各行における輝度情報の取込を説明する。図１０は、輝度情報を含むシリアル信号のデータ構造の一例を示した図である。図１０の上方は、映像信号処理回路から送られてくるシリアル輝度情報７１を示している。同図に示すように本実施例の場合の輝度情報７１は、図４の場合の輝度情報３１と異なり行の識別信号７１０を有していることである。
　図１０の上方に示すように、輝度情報７１は映像信号処理回路から行１、行２、行３とシリアルに伝送されてくるが、それを図９のデコーダ７０で前記行識別信号７１０を用いて、図１０の下方に示すように、行１から行２、行３と行毎に分離され、図９に示す制御線７２１、７２２、及び７２３を介して行１、行２、及び行３上にある制御回路２０（Ｃ１１からＣ３５）へ輝度情報７１を伝送する。この各行に伝送されてきた輝度情報７１は、各行の上にある制御回路２０のアドレス７１１を有しているので、前記アドレス７１１に対応した制御回路２０がその輝度データ７１２と属性７１３を取り込むことができる。本実施例は、行の識別信号を必要とするが、これまで説明してきた５×３（＝１５）個のように行の数が列の数より少ない場合、ブロック内におけるデコーダ７０との接続線（制御線）が少なくてすむというメリットがある。
　また、例えば、図９に示すような、発光ダイオード１１を個別に駆動制御する制御回路２０を有しているバックライト装置において、図６乃至図８において説明したブロック化制御を行うことも可能である。例えば、図９に示す駆動制御構成において、図８で説明したブロック化の輝度情報３１ａを含むシリアル信号がデコーダ３０に入力された場合を考える。
　図１１は、図８に示すブロック化対応のシリアル信号から、個別制御用の制御回路２０を備えた駆動制御構成を有するバックライト装置を駆動させる場合のデータ変換の例を説明するための図である。図１１の上方は、変換後のシリアル信号のデータの全体構造の一例を示している。図８で説明したシリアル信号には、各ブロック６１を識別するブロック情報３１４の他は、各ブロック６１内の行Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３単位での輝度情報３１ａしか存在しない。そこで、各行Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の輝度情報３１ａから、個別の制御回路２０用の輝度情報７１ａを作成するような処理を行う。図１１に示されるように、行１のデータとして、行識別信号Ｌ１の後は、行１の輝度情報Ｃ１１～Ｃ１５が必要である。そこで、輝度情報Ｃ１１～Ｃ１５については、図８における１行目の輝度情報Ｌ１を、図１１の行１の輝度情報Ｃ１１～Ｃ１５にコピーする処理を行う。
　図１１の下方は、行１の輝度情報７１ａの内部構成を示している。輝度情報７１ａにおいて、行識別信号７１０ａ以外には、アドレス情報７１１ａと、輝度データ７１２ａと、属性７１３ａが必要であるので、アドレス情報７１１ａには、ブロック識別情報３１４から判断して、対応する各発光ダイオード１１のアドレスを、アドレス情報７１１ａとして順次割り当てる変換作業を行う。また、輝度データ７１２ａは、図８の輝度データ３１２を、総ての同一ブロック６１の同一行の輝度データ７１２ａにコピーする変換処理を行う。また、属性情報７１３ａは、必要に応じて適宜変換処理を行う。
　このような変換処理を行うことにより、図１１の上方に示す輝度情報７１ａを含むシリアル信号を作成することができ、図９に示す個別の発光ダイオード１１に対応して設けられた個別の制御回路２０を駆動させることができる。そして、実質的な制御の内容は、図６乃至図８において説明したような、バックライト６０をブロック化した制御を行うことができる。
　なお、このような変換処理は、図７において示した、データ変換手段３５において行うようにしてよい。データ変換手段３５は、このような、発光ダイオード１１の個別制御とブロック化制御の切替を行う機能を搭載したい場合に、必要に応じて設けるようにしてよい。
　これまで、白色発光ダイオード１１を用いた場合を例に説明してきたが、カラー発光ダイオード１５を使用してもよい。図１２Ａは、カラー発光ダイオード１５として１個の赤色発光ダイオード１２、２個の緑色発光ダイオード１３及び１個の青色発光ダイオード１４を１ユニット９０として用いた場合の例を示した図である。また、図１２Ｂは、前記図１２Ａに示したカラー発光ダイオード１５のユニット９０を１ユニットとして、横方向に５ユニット、縦方向に３ユニット配置した合計１５ユニットを有するブロック９１を構成する場合の実施例に係るバックライト装置を示す図である。なお、発光ダイオード１１～１５の区別をしない場合には、発光ダイオード１６と表記するものとする。
　本実施例のようにカラー発光ダイオード１５を用いた場合の発光ダイオード１６の輝度を調整する方法として、ユニット９０内の赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４を個別に制御する方法と、図１２Ａのユニット９０を１単位として制御する方法が考えられる。前記カラー発光ダイオード１５を個別に制御する方法は、既に説明した白色発光ダイオード１１を用いた場合と基本的には同じ、即ち、赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４を各々白色発光ダイオード１１の一つと考えればよいので説明は省略する。また、上述のように赤色発光ダイオード１２、緑色発光ダイオード１３及び青色発光ダイオード１４を個別に制御する場合は、制御線３３が４本となり複雑となる。
　図１２Ａのようなユニット９０を１つの単位として輝度制御する例を図１３で説明する。図１３は白色ダイオード１１を用いた図３と比較して、各ユニット９０が白色発光ダイオード１１が１個か、カラー発光ダイオード１５が４個（赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１４各１個、緑色発光ダイオード１３が２個）かの違いだけであるので、基本的な動作は白色発光ダイオード１１を用いた場合と同じである。
　しかし、上述のようにカラー発光ダイオード１５を用いた場合は、各ユニット９０が赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１４が各１個、緑色発光ダイオード１３が２個で構成されているため、各ユニット９０への輝度情報１１０は、白色発光ダイオード１１を用いた場合の輝度情報３１とは当然ながら異なる。即ち、前記カラー発光ダイオード１５を用いた場合は、図１４に示すように輝度情報１１０として原則４個（赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１４各１個、緑色発光ダイオード１３が２個）が必要となる。ただし、２個の緑色発光ダイオード１３は、緑色発光ダイオード１３のバラツキがあまり大きくない場合には、共通の輝度データを使用することも可能である。
　また、カラー発光ダイオード１５を用いることにより、輝度のみならず、色相、彩度を含む色度の制御を行うことが可能となる。更に、色温度等もカラー発光ダイオード１５によって制御することが可能となり、このような高精細の色度の制御が、カラー発光ダイオード１５を用いることにより可能となる。これにより、高精細な照明を行うことができ、液晶表示パネルに高品位な映像を表示させることに寄与できる。
　また、図１４を用いて前記カラー発光ダイオード１５を用いた場合の輝度情報１１０について説明する。白色発光ダイオード１１を用いた場合の図３と比較して、輝度データ１１２Ｒ、１１２Ｇ１、１１２Ｇ２、１１２Ｂが異なる。即ち、前記カラー発光ダイオード１５の場合は、赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１４を各１個、緑色発光ダイオード１３を２個使用しているので、輝度情報としては原則として各カラー発光ダイオード１５の数に応じて４つの輝度データ（１１２Ｒ、１１２Ｇ１、１１２Ｇ２、１１２Ｂ）が必要となる。本実施例では、列単位で制御する場合について説明したが、白色発光ダイオード１１の実施例の図９に示すように行単位で制御することもできる。
　次に、前記カラー発光ダイオード１５を用いた場合の制御回路２０（Ｃ１１からＣ３５）の消費電力がどのようになるか発光ダイオード１６の駆動部だけの概算消費電力を計算してみる。説明を簡単にするため、赤色発光ダイオード１２、青色発光ダイオード１４、緑色発光ダイオード１３の定格電流は各々３０ｍAとし、前記発光ダイオード１６はＰＷＭ（パルス幅変調）で駆動するものとする。また、前記ＰＷＭがオン時のスイッチング半導体素子の電圧降下を仮に０．５Vとすると、消費電力は電流と電圧の積であるから１個の発光ダイオード１６当たり３０×０．５＝１５ｍWとなり、１ユニット９０ではその４倍の６０ｍWとなる。
　上述したように、ユニット数を５×３＝１５とした場合の総消費電力は６０×１５＝９００ｍＷとなる。また、駆動部以外における消費電力は小さいので、前記のように１ワット程度の消費電力ならば１個のＩＣ（半導体回路素子）で制御回路Ｃ１１からＣ３５までを構成することが充分可能である。前記５×３＝１５ユニットを一つのブロックとして考えると、１ブロック９０内に６０個の発光ダイオード１６があるが、前記１ブロックに対して外部からの接続線は制御線３３が５本、電源、接地（グランド）各１本と極めて少ない接続線でよいので、コスト低減を図ることができる。なお、各発光ダイオード１６と制御回路ＩＣ２０を同一基板上に例えば制御回路ＩＣ２０は各発光ダイオード１６とプリント基板の反対側に装着するなどとすれば、各発光ダイオード１６と制御回路ＩＣ２０はプリント基板上の配線で接続できる。
　上述のように、仮に５×３＝１５ユニットを１ブロック６１として、前記ブロック６１を複数、例えば２×２＝４や４×４＝１６等使用することで、必要な画面表示サイズのバックライト装置を構成することができる。なお、これまでブロック構成を５×３＝１５を例に説明してきたが、もちろんブロック構成はこれに限るものでない。また、カラー発光ダイオード１５を使用する例としても、これ以外に色々な構成が考えられる。例えば、白色発光ダイオード１１と赤色発光ダイオード１２及び青色発光ダイオード１４を使用する構成などもある。しかし、いずれの構成に於いても外部からの少ない制御線３３と電源線及び接地線で多数の発光ダイオードを個別に制御することが可能である。
　図１５は、本実施例に係るバックライト装置１５０を、液晶表示装置２５０に用いた場合の一例を示す全体構成図である。図１５において、本実施例に係るバックライト装置１５０は、バックライト６０と、発光ダイオード制御手段２０ａと、デコーダ３０ａとを備える。また、液晶表示装置２５０は、映像信号処理回路１９０と、メモリ１８０と、液晶表示パネル２００と、ソースドライバ２１０と、ゲートドライバ２２０と、液晶パネル制御回路２３０とを備える。また、液晶表示装置２５０と、本実施例に係るバックライト装置１５０とのインタフェースとして、輝度情報生成手段１７１と、クロック信号等生成手段１７２とが備えられてもよい。
　映像信号処理回路１５０は、入力された映像信号を液晶表示パネル２００に画像表示するために必要な処理を行う回路であり、種々の画像処理や補正等が行われる。
　メモリ１８０は、映像信号処理回路１５０により処理された映像信号を、一時記憶するための記憶手段である。
　液晶パネル制御回路２３０は、メモリ１８０に記憶された映像信号を、液晶表示パネル２００に表示するために必要な制御を行う回路である。具体的には、ソースドライバ２１０及びゲートドライバ２２０を、タイミングを合わせて制御駆動して、液晶表示パネル２００に映像表示させる制御を行う。
　ソースドライバ２１０は、液晶表示パネル２００に設けられた薄膜トランジスタのソースにデータ信号を供給するための駆動ＩＣであり、ゲートドライバ２２０は、上述の薄膜トランジスタのゲートにアドレス信号を供給するための駆動ＩＣである。
　液晶表示パネル２００は、表示面に映像を表示するための表示パネルであり、ソースドライバ２１０及びゲートドライバ２２０により駆動される。液晶表示パネル２００は、自発光ではないので、本実施例に係るバックライト装置１５０の前面に配置され、背面からバックライト光を照射されている状態で映像を表示する。
　輝度情報生成手段１７１は、映像信号処理回路１９０で処理され、メモリ１８０に記憶された映像信号から、本実施例に係るバックライト装置１５０に輝度情報３１、３１ａ、７１、７１ａをシリアル信号として生成するための外部回路である。今まで説明したように、輝度情報生成手段１７１から提供される輝度情報３１、３１ａを含むシリアル信号に基づいて、バックライト装置１５０は駆動制御される。輝度情報生成手段１７１は、例えば、映像信号の輝度分布に合わせて、映像信号が暗い領域に対応する発光ダイオード１６は低輝度で点灯させて省電力化を図り、映像信号が明るい領域に対応する発光ダイオード１６は高輝度で点灯させて映像を高精細に表示できるように輝度情報３１、３１ａ、７１、７１ａを生成する。この輝度情報により、本実施例に係るバックライト装置は、消費電力の低減化を図りつつも高精細な映像を実現するような発光ダイオード１６の駆動制御を行うことができる。
　クロック信号等生成手段１７２は、駆動動作に必要な同期をとるためのクロック信号等を生成する手段であり、生成したクロック信号等は、デコーダ３０ａに供給される。
　なお、メモリ１８０、輝度情報制御手段１７１及びクロック信号等生成手段１７２は、映像信号処理回路１９０に内蔵され、映像信号処理回路１９０として一体的に構成されてもよい。
　デコーダ３０ａは、今までの実施例で説明したように、制御線３３を介して、外部回路である輝度情報生成手段１７１及びクロック信号等生成手段１７２から供給される輝度情報７１及びクロック信号７２がシリアル信号として入力され、これを復元して発光ダイオード制御手段２０に輝度データとして供給するためのソフトウェア手段である。
　発光ダイオード制御手段２０ａは、発光ダイオード１６を個別又はユニット単位で駆動し、発光ダイオード１６の輝度を制御するための制御手段である。今までの実施例で説明したように、制御回路２０がその機能を果たす。また、発光ダイオード制御手段２０ａは、ブロック６１単位で発光ダイオード１５の輝度を制御駆動してもよい。図６乃至図８においては、発光ダイオード１６が白色発光ダイオード１１である場合を例に挙げて説明したが、カラー発光ダイオード１５又は白色発光ダイオード１１とカラー発光ダイオード１５の組み合わせの場合にも、ブロック駆動制御を行うようにしてもよい。
　バックライト６０は、発光ダイオード１６を支持し、液晶表示パネル２００に背面からバックライト光を照射するための光源体である。発光ダイオード１６が備えられる基板、筐体等が適用されてよい。
　本実施例に係るバックライト装置１５０は、このように、映像信号の輝度に基づいて、液晶表示パネル２００の背面から、高精度に輝度制御された光を照射して高品位の映像表示を可能にするとともに、低消費電力による制御を行うことができる。
　以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
　本発明は、液晶ディスプレイを始めとする種々のディスプレイを照らすバックライト装置に適用可能である。
　本国際出願は、２００８年３月７日に出願された日本国特許出願２００８－５７２２４号及び２００９年１月１４日に出願された日本国特許出願２００９－６１５９に基づく優先権を主張するものであり、２００８－５７２２４号及び２００９－６１５９号の全内容をここに本国際出願に援用する。

Claims (7)

  1. 　液晶表示パネルの背面に対向して配置され、複数の発光ダイオードを光源とするバックライトにより前記液晶表示パネルを背面から照らす液晶バックライト装置であって、
    　前記複数の発光ダイオードに０．１～０．５ワットの白色発光ダイオードを用い、
    　前記白色発光ダイオードの輝度を個別に独立して制御する制御手段を有することを特徴とする液晶バックライト装置。
  2. 　液晶表示パネルの背面に対向して配置され、複数の発光ダイオードを光源とするバックライトにより前記液晶表示パネルを背面から照らす液晶バックライト装置であって、
    　前記複数の発光ダイオードにカラー発光ダイオードを使用するとともに、前記カラー発光ダイオードは混色によって白色となる最小単位Ｎ個（Ｎは自然数）でユニットを構成し、
    　前記ユニット単位で又は個別に前記カラー発光ダイオードの輝度及び／又は色度を独立して制御する制御手段を有することを特徴とする液晶バックライト装置。
  3. 　液晶表示パネルの背面に対向して配置され、複数の発光ダイオードを光源とするバックライトにより前記液晶表示パネルを背面から照らす液晶バックライト装置であって、
    　前記複数の発光ダイオードには、白色発光ダイオードと１個以上のカラー発光ダイオードを使用するとともに、前記白色発光ダイオードとカラー発光ダイオードの一組でユニットを構成し、
    　前記ユニット単位で又は個別に、前記白色発光ダイオードと前記カラー発光ダイオードの輝度及び／又は色度を独立して制御する制御手段を有することを特徴とする液晶バックライト装置。
  4. 　前記複数の発光ダイオードの最小単位である個別の発光ダイオード又は前記ユニットを複数個まとめてブロックとし、
    　前記ブロックを複数個まとめて前記バックライトを構成することを特徴とする請求項２に記載の液晶バックライト装置。
  5. 　前記制御手段は、前記複数の発光ダイオードのユニットごとに又は個別に備えられた制御回路であって、
    　前記制御回路は、外部から制御線を介して前記発光ダイオードの輝度を制御するために必要な情報が供給され、
    　前記制御線は、多数配列されている発光ダイオードの列又は行方向に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶バックライト装置。
  6. 　前記制御線によって外部から前記制御回路に供給される情報は、各発光ダイオードの輝度データ以外に少なくともアドレス情報、ブロック情報及び点灯期間を決める情報を含むことを特徴とする請求項５に記載の液晶バックライト装置。
  7. 　前記制御回路は、前記制御線から送られてきたアドレス情報を識別し、該当する輝度データを読みとり、読み取った前記輝度データを次に輝度データが読み取られるまで保持するデータ保持手段を有することを特徴とする請求項６に記載の液晶バックライト装置。
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