(57)【要約】【課題】素子を追加せずにＬＥＤ駆動用定電流回路に過大な電圧がかかることを抑制する。【解決手段】複数の光源と、前記複数の光源の各々に電流を供給する複数の電流供給手段と、前記複数の光源の電圧降下の最大値に応じて前記複数の光源に接続される電源の出力電圧を制御する電源制御手段と、前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値より小さくなるように、前記電流供給手段が前記各光源へ供給する電流量を制御する電流制御手段と、を備える照明装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記複数の光源の各々に電流を供給する複数の電流供給手段と、
前記複数の光源の電圧降下の最大値に応じて前記複数の光源に接続される電源の出力電圧を制御する電源制御手段と、
前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値より小さくなるように、前記電流供給手段が前記各光源へ供給する電流量を制御する電流制御手段と、
を備える照明装置。
【請求項２】
前記電流制御手段は、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源に供給する電流量を増やす請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記電流制御手段は、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源に供給する電流量を、前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値より小さくなる範囲内で光源の発光効率が最も高くなる電流量とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記各光源の点灯期間と消灯期間を制御する点灯制御手段を更に備え、
前記点灯制御手段は、前記電流制御手段の前記制御により電流量が増える光源の点灯期間を短くする請求項２又は３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記電源制御手段は、前記電流供給手段を動作させるために必要な電圧と前記電圧降下の最大値との和を前記電源の出力電圧とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記各光源の発光量を決定し、発光量に応じて前記各光源に供給する電流量と前記各光源の点灯期間とを決定する決定手段と、
前記光源に供給する電流量と電圧降下の関係に基づき、前記決定手段により決定される電流量に応じた前記各光源の電圧降下を取得する取得手段と、
を更に備え、
前記電流制御手段は、前記取得手段により取得される前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値以上の場合、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源について前記決定手段が決定した電流量を増やす請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記各光源の電圧降下を検出する検出手段を更に備え、
前記取得手段は、前記検出手段により前記各光源の電圧降下を取得する請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記取得手段は、前記各光源に基準の電流を供給したときに前記検出手段により検出された電圧降下と、前記光源に供給する電流量と電圧降下の関係と、前記決定手段により決定される電流量と、に基づき、前記各光源の電圧降下を算出する請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記電源制御手段は、前記電流供給手段を動作させるために必要な電圧と前記検出手段により検出される前記複数の光源の電圧降下の最大値との和を前記電源の出力電圧とする請求項７又は８に記載の照明装置。
【請求項１０】
画像信号を入力する入力手段を更に備え、
前記決定手段は、画像信号に応じて前記各光源の発光量を決定する請求項６〜９のいず
れか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記照明装置は、複数の発光領域から構成され、
前記複数の光源の各々は前記複数の発光領域の各々に対応しており、
前記決定手段は、前記各発光領域に対応する領域の画像の特徴量に基づき前記各発光領域に対応する光源の発光量を決定する請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記電流制御手段は、前記取得手段により取得される前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値以上となる期間において、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源について前記決定手段が決定した電流量を増やす請求項６〜１１のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記決定手段は、入力される画像信号のフレーム期間毎に前記各光源の発光量を決定し、
前記電流制御手段は、前記取得手段により取得される前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値以上となるフレーム期間において、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源について前記決定手段が決定した電流量を増やす請求項６〜１１のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記複数の光源のうち２つ以上の光源でフレーム期間の開始タイミングは異なっており、
前記電流制御手段は、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源のうち、その点灯期間と、前記取得手段により取得される前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値以上となる期間とが、少なくとも一部において重なる光源について、当該点灯期間が含まれるフレーム期間において、前記電流量を増やす制御を行う請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記光源はＬＥＤである請求項１〜１４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記各電流供給手段は、前記各光源に一定の電流を供給する定電流回路である請求項１〜１５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の照明装置をバックライトとして備える画像表示装置。
【請求項１８】
複数の光源と、
前記複数の光源の各々に電流を供給する複数の電流供給手段と、
前記複数の光源に接続される電源と、
を備える照明装置の制御方法であって、
前記複数の光源の電圧降下の最大値に応じて前記電源の出力電圧を制御する電源制御工程と、
前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値より小さくなるように、前記電流供給手段が前記各光源へ供給する電流量を制御する電流制御工程と、
を備える照明装置の制御方法。
【請求項１９】
前記電流制御工程では、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源に供給する電流量を増やす請求項１８に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２０】
前記電流制御工程では、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源に供給する電流量を、前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値より小さくなる範囲
内で光源の発光効率が最も高くなる電流量とする請求項１９に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２１】
前記各光源の点灯期間と消灯期間を制御する点灯制御工程を更に有し、
前記点灯制御工程では、前記電流制御工程での前記制御により電流量が増える光源の点灯期間を短くする請求項１９又は２０に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２２】
前記電源制御工程では、前記電流供給手段を動作させるために必要な電圧と前記電圧降下の最大値との和を前記電源の出力電圧とする請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２３】
前記各光源の発光量を決定し、発光量に応じて前記各光源に供給する電流量と前記各光源の点灯期間とを決定する決定工程と、
前記光源に供給する電流量と電圧降下の関係に基づき、前記決定工程で決定される電流量に応じた前記各光源の電圧降下を取得する取得工程と、
を更に備え、
前記電流制御工程では、前記取得工程で取得される前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値以上の場合、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源について前記決定工程で決定した電流量を増やす請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２４】
前記照明装置は、前記各光源の電圧降下を検出する検出手段を更に備え、
前記取得工程では、前記検出手段により前記各光源の電圧降下を取得する請求項２３に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２５】
前記取得工程では、前記各光源に基準の電流を供給したときに前記検出手段により検出された電圧降下と、前記光源に供給する電流量と電圧降下の関係と、前記決定工程で決定される電流量と、に基づき、前記各光源の電圧降下を算出する請求項２４に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２６】
前記電源制御工程では、前記電流供給手段を動作させるために必要な電圧と前記検出手段により検出される前記複数の光源の電圧降下の最大値との和を前記電源の出力電圧とする請求項２４又は２５に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２７】
画像信号を入力する入力工程を更に有し、
前記決定工程では、画像信号に応じて前記各光源の発光量を決定する請求項２３〜２６のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２８】
前記照明装置は、複数の発光領域から構成され、
前記複数の光源の各々は前記複数の発光領域の各々に対応しており、
前記決定工程では、前記各発光領域に対応する領域の画像の特徴量に基づき前記各発光領域に対応する光源の発光量を決定する請求項２７に記載の照明装置の制御方法。
【請求項２９】
前記電流制御工程では、前記取得工程で取得される前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値以上となる期間において、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源について前記決定工程で決定した電流量を増やす請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
【請求項３０】
前記決定工程では、入力される画像信号のフレーム期間毎に前記各光源の発光量を決定し、
前記電流制御工程では、前記取得工程で取得される前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値以上となるフレーム期間において、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源について前記決定工程で決定した電流量を増やす請求項２３〜２８のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
【請求項３１】
前記複数の光源のうち２つ以上の光源でフレーム期間の開始タイミングは異なっており、
前記電流制御工程では、電圧降下が前記最大値に対し閾値以上小さい光源のうち、その点灯期間と、前記取得工程で取得される前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値以上となる期間とが、少なくとも一部において重なる光源について、当該点灯期間が含まれるフレーム期間において、前記電流量を増やす制御を行う請求項３０に記載の照明装置の制御方法。
【請求項３２】
前記光源はＬＥＤである請求項１８〜３１のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
【請求項３３】
前記各電流供給手段は、前記各光源に一定の電流を供給する定電流回路である請求項１８〜３２のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ用のバックライト光源にはＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられてきた。しかし、近年は発光ダイオード（以下ＬＥＤ（Light Emitting Diode））を用いたバックライト光源が増えてきている。ＬＥＤは点光源であるため
、ＬＥＤごとの明るさを変えることでバックライトのエリアごとに明暗を付け、画像のコントラストを拡大する方法があり、この技術は一般的にローカルディミングと呼ばれている。
【０００３】
ローカルディミングを実現するためにバックライトの明るさを部分的に調整する方法として、ＬＥＤに流す電流量やＬＥＤの点灯時間によってＬＥＤの明るさを調整する方法が広く用いられている。
【０００４】
ＬＥＤの明るさ調整を実現するためのＬＥＤ点灯回路は、例えば図１０で示すように構成される。すなわち、ＬＥＤへ一定の電流を流す定電流回路と、電流のＯＮ／ＯＦＦをパルス幅制御する回路、そしてＬＥＤへ電流を流した際に生じる順方向降下電圧（以下ＶＦ）以上の電圧を出力する電源回路で構成される。また、一つの定電流回路には複数のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ列を接続して同じ電流量で点灯させ、電源回路には複数のＬＥＤ列を並列接続するのが一般的な回路構成である。
【０００５】
ここで、電源回路の出力電圧は、電源回路に接続された複数のＬＥＤ列のうち、最もＶＦが高いＬＥＤ列に合わせて調整する手法が広く使われている。つまり、各ＬＥＤ列に直列接続された定電流回路にかかる電圧のうち、最もＶＦが高いＬＥＤ列に接続された定電流回路にかかる電圧が定電流駆動に必要な電圧以上となるように電源電圧を調整することになる。よって、ＬＥＤ列のＶＦ値が変化する場合、例えばローカルディミングによって輝度を高くしたいエリアに対応したＬＥＤ列へ流す電流量（以下ＩＦ）を増やしたことによってＬＥＤ列のＶＦが上がる場合、ＶＦの変化に合わせて電源回路の出力電圧が調整される。ＬＥＤのＶＦ値にはもともとばらつきがあるため、ローカルディミングによる電流量の増減によってＬＥＤ列のＶＦのばらつき幅はさらに増すことになる。
【０００６】
上記のように、全ＬＥＤ列の最大ＶＦ値に対応して電源回路の出力電圧を調整する場合、ＶＦが最大ＶＦ値以下のＬＥＤ列には、電源電圧−ＬＥＤ列ＶＦ値の余剰電圧が生じ、この余剰電圧は定電流回路の電力損失となる。この余剰電圧が定電流回路の定格入力電圧を超えるレベルまでになると定電流回路が破壊してしまう恐れもある。
【０００７】
この余剰電圧によって発生しうる定電流回路の破壊防止や、回路全体の発熱分散を目的として、ＬＥＤ列と定電流回路との間にＦＥＴやトランジスタ等の素子を追加して、回路の破壊を防止する先行技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この先行技術によると、ＬＥＤと電流駆動回路との間に電圧調整回路を含み、Ｎ個のＬＥＤ列間に差電圧があっても、電流駆動回路の両端電圧は、電圧調整回路によって電流駆動回路が動作可能な最低限以上の電圧に、低減されることを特徴としている。
【０００９】
また、特許文献２に示す先行技術２では、ＬＥＤ列と電流駆動回路との間に、トランジスタで構成された電圧調整回路を含み、トランジスタには、複数のＬＥＤ列間の電圧の比
較結果に応じて、印加電圧を調整することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１４６１６号公報
【特許文献２】特開２００７−１１００７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記の先行技術は、複数のＬＥＤ列を同一の電源回路で点灯させる場合、ＬＥＤ列ごとの差電圧による定電流回路の発熱を抑制するため、ＬＥＤと定電流回路の間に定電流回路を保護するためのトランジスタ等電圧調整回路を入れることで課題を解決している。
【００１２】
しかし、駆動回路の破壊を抑制するために差分電圧を吸収するトランジスタ等の電圧調整回路を追加する場合、ＬＥＤ列の分だけ素子を追加しなければならず、部品コストの増加や部品実装面積増加等の課題もある。
【００１３】
そこで、本発明は、素子を追加せずにＬＥＤ駆動用定電流回路に過大な電圧がかかることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、複数の光源と、
前記複数の光源の各々に電流を供給する複数の電流供給手段と、
前記複数の光源の電圧降下の最大値に応じて前記複数の光源に接続される電源の出力電圧を制御する電源制御手段と、
前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値より小さくなるように、前記電流供給手段が前記各光源へ供給する電流量を制御する電流制御手段と、
を備える照明装置である。
【００１５】
本発明は、複数の光源と、
前記複数の光源の各々に電流を供給する複数の電流供給手段と、
前記複数の光源に接続される電源と、
を備える照明装置の制御方法であって、
前記複数の光源の電圧降下の最大値に応じて前記電源の出力電圧を制御する電源制御工程と、
前記複数の光源の電圧降下の最小値と最大値との差分が閾値より小さくなるように、前記電流供給手段が前記各光源へ供給する電流量を制御する電流制御工程と、
を備える照明装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、素子を追加せずにＬＥＤ駆動用定電流回路に過大な電圧がかかることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係るバックライト装置の概略構成を示す図
【図２】実施例１に係るバックライト装置の制御内容を示すフローチャート
【図３】実施例１を適用しない場合の各ＬＥＤ列の電圧と電流のタイミングチャート
【図４】実施例１を適用した場合の各ＬＥＤ列の電圧と電流のタイミングチャート
【図５】実施例１に係るＬＥＤの電流と電圧の関係を示す図
【図６】実施例１に係るＬＥＤの電流と単位時間あたりの発光量の関係を示す図
【図７】実施例２を適用した場合の各ＬＥＤ列の電圧と電流のタイミングチャート
【図８】実施例３に係るＬＥＤの電流と発光効率の関係を示す図
【図９】実施例３に係るＬＥＤの電流と発光効率の関係を示す図
【図１０】従来例のバックライト装置の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施例１）
図１は、本発明の実施形態に係る液晶ディスプレイ用のバックライト装置の概略構成を示す図である。以下、図１を参照して、本発明の第一の実施例による液晶ディスプレイ用のバックライト装置の構成を説明する。なお、本発明の画像表示装置は液晶ディスプレイに限られず、照明装置は液晶ディスプレイ用のバックライト装置に限られるものではない。
【００１９】
図１に示す液晶ディスプレイ用のバックライトは、ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０、ＬＥＤ駆動用定電流回路部１１、２１、３１、４１、スイッチング回路部１２、２２、３２、４２を有する。このバックライトは独立に発光を制御可能な複数の発光領域から構成され、各ＬＥＤ列は各発光領域の光源である。また、本実施例のバックライト装置は、画像信号入力部５０、画像信号解析部５１、制御部５２、電流量調整部５３、パルス幅調整部５４、最大ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５５、電源回路部５６、最小ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５７、及び電圧比較部５８を有する。ＬＥＤ列とＬＥＤ駆動用定電流回路部及びスイッチング回路部との接続関係は、ＬＥＤ列１０にＬＥＤ駆動用定電流回路部１１とスイッチング回路部１２が直列接続されている。ＬＥＤ列２０、ＬＥＤ列３０、及びＬＥＤ列４０についても、ＬＥＤ列とＬＥＤ駆動用定電流回路部及びスイッチング回路部との接続関係はＬＥＤ列１０と同様とする。
【００２０】
次に各構成要件の詳細を説明する。
ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０は、複数のＬＥＤが直列に接続されて構成される光源である。１つのＬＥＤ列に接続されるＬＥＤの数量は、液晶ディスプレイに要求される輝度や電源回路が出力できる電圧値、ローカルディミングを行うバックライトではローカルディミングの分解能等から決定されるものとする。
【００２１】
ＬＥＤ駆動用定電流回路部１１、２１、３１、４１は、各ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０に電流供給を行う。ＬＥＤ駆動用定電流回路部１１、２１、３１、４１は、各ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０に対応した液晶ディスプレイの分割エリアに要求される明るさでＬＥＤを点灯させるために必要な一定の電流を流す回路である。電流量は、後述する電流量調整部５３からの指示によって調整される。
【００２２】
スイッチング回路部１２、２２、３２、４２は、各ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０に流す定電流をスイッチング素子でＯＮ／ＯＦＦすることで明るさを調整する回路である。一般的には、スイッチング回路部は、ＦＥＴやトランジスタ等のスイッチング素子で構成される。
【００２３】
画像信号入力部５０は、撮像装置（図示しない）や画像信号再生装置（図示しない）から出力される画像信号を受信する。
画像信号解析部５１は、画像信号入力部５０が受信した画像信号のデコード及び解析を行う。本発明においては、ローカルディミング等を行う際、液晶ディスプレイを仮想的にマトリクス分割したときの分割エリアごとの明暗を分析し、分析結果を後述する制御部５２へ送信する。また、画像信号解析部５１は、デコードした画像信号を液晶ディスプレイ（図示しない）へ送信する。
【００２４】
制御部５２は、画像信号解析部５１や、後述する電流量調整部５３、パルス幅調整部５４、電圧比較部５８で行う動作を指示するブロックであり、マイコンやＦＰＧＡ等で構成される。具体的には、制御部５２は、画像信号解析部５１から受信した液晶ディスプレイの分割エリアごとの明暗を分析した結果に基づいて、分割エリアに対応したＬＥＤ列１０、２０、３０、４０の明るさを決定する。そして、制御部５２は、決定された明るさを実現するＬＥＤ駆動条件を計算し、その結果を電流量調整部５３及びパルス幅調整部５４へ送信する。また、電圧比較部５８の比較結果を電流量調整部５３の制御やＬＥＤのＶＦ基準値等へ反映させる。ＶＦ基準値については後述する。
【００２５】
電流量調整部５３は、ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０と直列接続されているＬＥＤ駆動用定電流回路部１１、２１、３１、４１が流す定電流を調整する回路である。電流量調整部５３は、ローカルディミング制御を行う場合、各ＬＥＤ列が対応する領域の画像信号の内容（輝度等の特徴量）に応じて各ＬＥＤ駆動用定電流回路部の電流量を調整することで各ＬＥＤ列に供給する電流制御を行う。
【００２６】
パルス幅調整部５４は、スイッチング回路部１２、２２、３２、４２のＯＮ／ＯＦＦ比率を調整するためのパルス駆動波形を出力する回路である。パルス幅調整部５４は、ローカルディミング制御を行う場合、各ＬＥＤ列が対応する分割エリアの画像信号の内容に応じてＯＮ／ＯＦＦ比率を調整する。パルス幅調整部５４は、各ＬＥＤ列の点灯期間と消灯期間を調整することにより、各ＬＥＤ列の点灯制御を行う。
【００２７】
最大ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５５は、ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０の電圧降下量ＶＦ１０、ＶＦ２０、ＶＦ３０、ＶＦ４０のうちの最も大きい値ＶＦＭａｘを検出する。すなわち、最大ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５５は、ＬＥＤ駆動用定電流回路部１１、２１、３１、４１の両端電圧Ｖ１１、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４１のうちの最も小さな値を検出する。そして、最大ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５５は、検出したＶＦＭａｘを電源回路部５６及び電圧比較部５８へ送信する。
【００２８】
電源回路部５６は、ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０を点灯させるために必要な電圧を生成する電源回路である。電源回路部５６は、出力電圧Ｖｏｕｔが、ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０のうち、最もＶＦが高いＬＥＤ列の電圧ＶＦＭａｘにＬＥＤ駆動用定電流回路部１１、２１、３１、４１を動作させるために必要な電圧ＶＣを加えた電圧となるように、電源制御を行う。
【００２９】
最小ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５７は、ＬＥＤ列１０〜４０に電流が流れている期間、スイッチング回路部１２〜４２がＯＮしている期間において、ＬＥＤ列１０〜４０の電圧降下量ＶＦ１０〜ＶＦ４０のうちの最も小さな値ＶＦＭｉｎを検出する。そして、最小ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５７は、ＶＦＭｉｎを電圧比較部５８へ送信する。
【００３０】
電圧比較部５８は、最大ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５５が検出したＶＦＭａｘと、最小ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５７が検出したＶＦＭｉｎとを比較する。ＶＦＭａｘとＶＦＭｉｎの差分と、ＬＥＤ駆動用定電流回路部１１、２１、３１、４１を駆動するために必要な電圧値とを足し合わせた電圧値が、ＶＦＭｉｎのＬＥＤ列に対応するＬＥＤ駆動用定電流回路部にかかる電圧である。この電圧値がＬＥＤ駆動用定電流回路部の許容値を超えないように定電流回路が流す電流値を調整することが本発明の特徴である。
【００３１】
次に、制御部５２が行う一連の操作について図２を用いて説明する。
まず、制御部５２は、ユーザーからの電源ＯＮ操作を受けて、本発明の制御を開始する。
次に、制御部５２は、ステップＳ１００において、今回の指示による電源ＯＮが本機体
において初回の電源ＯＮか否かを判断する。初回電源ＯＮの場合、制御部５２は、バックライト装置の全ＬＥＤ列に同一の基準電流値Ｉを流して、このときの各ＬＥＤ列のＶＦ値ＶＦ１０、ＶＦ２０、ＶＦ３０、ＶＦ４０を測定し、各ＬＥＤ列のＶＦ基準値としてメモリに保存する（Ｓ１０１）。本実施例では、このＶＦ基準値に基づいて、各ＬＥＤ列のＶＦ値が標準的な値（ＴＹＰ値）に対してどの程度ばらついているかを推測し、各ＬＥＤ列の電流値ＩＦを変動させたときのＶＦの変動を予想するために使用する。初回電源ＯＮでない場合、制御部５２は、ステップＳ１０２へ進む。
【００３２】
次に、ステップＳ１０２において、制御部５２は画像信号解析部５１に画像信号入力部５０から受信した画像信号の解析を行うよう指示する。画像信号解析部５１は、画像信号をデコードしたのち、画像信号の各画素の輝度値を解析する。制御部５２は、画像信号解析部５１が解析した画像信号の輝度値をもとに液晶ディスプレイを仮想的にマトリクス分割した時の分割エリアごとに必要な明るさを計算する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０３において、制御部５２は、Ｓ１０３で計算した分割エリアごとに必要な明るさをもとに、分割エリアと各ＬＥＤ列の対応関係に基づいてＬＥＤ列１０、２０、３０、４０が発光しなければならない発光量を計算する。
【００３４】
次に、ステップＳ１０４において、制御部５２は、Ｓ１０３で計算した各ＬＥＤ列に必要な発光量に基づいて、電流量調整部５３とパルス幅調整部５４の調整値を決定する。ここで、ある発光量を実現するときに電流量とパルス幅をどのように決定するかを説明する。一般的に青色系及び緑色系のＬＥＤは電流量の変動によって主波長が変化するため、電流量での調整は最小限にとどめたいことが多い。そのため、明るさを調整する際はまず電流値を規定電流値にした状態でパルス幅調整部５４にて調整を行う。そして、パルス幅調整部５４の調整値の上限値に調整（つまり直流駆動状態）してもＬＥＤ列が必要輝度を実現できない場合に電流量調整部５３にて電流量を増加させることとする。
【００３５】
次に、ステップＳ１０５において、制御部５２は、各ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０のＶＦ値ＶＦ１０、ＶＦ２０、ＶＦ３０、ＶＦ４０の理論値を取得する。理論値の取得は次のようにして行う。すなわち、使用しているＬＥＤのＶＦとＩＦの関係を示すカーブの情報をあらかじめ記憶装置（不図示）に保存しておき、このカーブとステップＳ１０１で保存したＶＦ基準値及び各ＬＥＤ列の電流量ＩＦから算出する。ここで計算した各ＬＥＤ列の理論ＶＦ値のうち、最大値をＶＦＭａｘ、最小値をＶＦＭｉｎとする。
【００３６】
次に、ステップＳ１０６において、制御部５２は、Ｓ１０５で算出した各ＬＥＤ列の理論ＶＦ値の最大値ＶＦＭａｘと最小値ＶＦＭｉｎの差分を算出し、この差分があらかじめ定められている規定値ＶＬｉｍｉｔより小さいか否かを判定する。本実施例において、既定値ＶＬｉｍｉｔは、ＬＥＤ駆動用定電流回路部が許容できる電圧値に基づいて定める閾値である。
【００３７】
ステップＳ１０６において、理論ＶＦ値の最大値ＶＦＭａｘと最小値ＶＦＭｉｎの差分が規定値ＶＬｉｍｉｔ以上となる場合、制御部５２は、ＬＥＤ駆動用定電流回路部を保護するために最小ＶＦ値となるＬＥＤ列の電流量を調整する。（Ｓ１０７）
【００３８】
ここで、ステップＳ１０７、Ｓ１０８で行う電流量調整の例について図３、図４、図５、及び図６を用いて説明する。
図３及び図４は、ｎフレーム目、ｎ＋１フレーム目、ｎ＋２フレーム目で入力される画像信号の内容に応じて、バックライトを構成する各ＬＥＤ列の電流量とパルス幅を調整している様子を示している。図３が実施例１適用前のＬＥＤ点灯チャート、図４が実施例１適用後のＬＥＤ点灯チャートである。また、図５は、実施例１で使用するＬＥＤの電流量
ＩＦの変化に対する電圧降下量ＶＦの変化を示す図である。また、図６は、実施例１で使用するＬＥＤの電流量ＩＦの変化に対する発光量の変化を示す図である。
【００３９】
図３によると、実施例１適用前はｎフレーム目で全ＬＥＤ列が基準電流Ｉで点灯しており、このとき全ＬＥＤ列のＶＦ値はともにＶ１の値を示している。電源回路部５６の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖ１にＬＥＤ駆動用定電流回路部が駆動するために必要な電圧ＶＣを加え、Ｖｏｕｔ＝Ｖ１＋ＶＣとなる。ここで、ｎ＋１フレーム目の画像信号を解析した結果、ＬＥＤ列１０に対応するエリアの輝度を上げる必要があるため、電流量ＩＦ１０を２Ｉへ増やすこととなった。この結果、ＬＥＤ列１０のＶＦ値であるＶＦ１０は図５の関係からＶ２へ増える見込みとなる。このとき、電源回路部５６はＬＥＤ列１０のＶＦ値がＶ２へ変化することに伴ってＶｏｕｔ＝Ｖ２＋ＶＣの電圧を出力するため、ＬＥＤ列１０とＬＥＤ列２０のＶＦ値の差分はＶ２−Ｖ１となりＶＬｉｍｉｔ以上となってしまう。
【００４０】
ここで、ＬＥＤ列２０に対して本実施例を適用する。図３のタイミングチャートに対して実施例１を適用したときのタイミングチャートを図４に示す。図３においてＬＥＤ列１０とＬＥＤ列２０のＶＦ値の差分をＶＬｉｍｉｔより小さくするためにはＬＥＤ列２０のＶＦ値であるＶＦ２０をＶ３にすればよいこととする。図５からＬＥＤ列２０のＶＦ値ＶＦ２０をＶ３とするための電流量を求めると、電流量Ｉに対応する電圧降下量Ｖ１、電流量２Ｉに対応する電圧降下量Ｖ２に対し、電圧降下量をＶ３とするためには電流量を１．５Ｉにすればよいことがわかる。よって、制御部５２は電流量調整部５３に対してＬＥＤ駆動用定電流回路部２１が流す電流量を１．５Ｉとするよう指示する。（Ｓ１０７）
【００４１】
次に、制御部５２は、ステップＳ１０８においてＬＥＤ列２０へ流す電流量を１．５Ｉとしたときの単位時間あたりの発光量からパルス幅調整部５４のＯＮ／ＯＦＦ比率を決定する。ＬＥＤに流す単位時間あたりの発光量と電流量の関係は図６に示す。図６から、電流量Ｉ時の単位時間あたりの発光量Ｉｖに対し、電流量が１．５Ｉとなったときの単位時間あたりの発光量は１．４５Ｉｖとなっていることがわかる。
【００４２】
ここで図３へ戻り、ＬＥＤ列２０の点灯状態を確認すると、ＬＥＤ列１０の電流量が２Ｉとなっている区間ＡにおいてＬＥＤ列２０が点灯している時間はｔ２、ｔ３、区間Ａの直前の点灯時間はｔ１、区間Ａの直後の点灯時間はｔ４である。図３のｎフレーム目におけるＬＥＤ列２０の発光量を計算すると
【数１】
2014220200.tif 000003
また、ｎ＋１フレーム目の発光量は
【数２】
2014220200.tif 000004
となる。
【００４３】
ここで、実施例１適用後の図４におけるＬＥＤ列２０の発光量を、上記のように計算された図３に基づく値と同一にすることを考える。ＬＥＤ列２０は後詰めで点灯しているた
めｔ２とｔ４の時間は変更できない（１周期の点灯パターンにおいて点灯終了タイミングは調整できない）。よって、ｎフレーム目の発光量は、電流量Ｉで点灯している時間をＴｎとすれば、
【数３】
2014220200.tif 000005
の式で表される。よって、
【数４】
2014220200.tif 000006
の関係から、
【数５】
2014220200.tif 000007
となる。
同様にｎ＋１フレーム目についても計算すると、電流量１．５Ｉで点灯する時間をＴｎ＋１とすれば、
【数６】
2014220200.tif 000008
となる。
同様にＬＥＤ列３０、４０についても電流量を１．５ＩとしてＬＥＤ列３０，４０のＶＦをＶ３とし、ＬＥＤ列の発光時間を調整することで、ＶＦＭａｘ−ＶＦＭｉｎをＶＬｉｍｉｔより小さくすることができる。
【００４４】
次に、制御部５２は、ステップＳ１０９において、全ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０を発光させるため、電流量調整部５３及びパルス幅調整部５４を制御する。電流量調整部５３及びパルス幅調整部５４は、制御部５２からの指示に従い、ＬＥＤ駆動用定電流回路部１１、２１、３１、４１、及びスイッチング回路部１２、２２、３２、４２は、制御部５２で計算した状態でＬＥＤ列が点灯するように動作する。
【００４５】
次に、制御部５２は、ステップＳ１１０において、電圧比較部５８に対してＶＦＭａｘとＶＦＭｉｎの比較を行うよう指示する。ここで、実際に点灯したときのＶＦ値を観測し
、ＶＦ値の差分がＶＬｉｍｉｔより小さくなっているか否かを確認する。ここで、ＶＦ値の差分がＶＬｉｍｉｔ以上となっている場合、制御部５２は、ステップＳ１１１へ進み、ＶＦ基準値を更新する。
【００４６】
全ＬＥＤ列が点灯したのち、ステップＳ１１２では、最大ＬＥＤ列降下電圧検出回路部５５が最大ＬＥＤ列降下電圧の検出結果を電源回路部５６へフィードバックする。
電源回路部５６は、ステップＳ１１３において、最大ＬＥＤ列降下電圧の検出結果に基づいて出力電圧Ｖｏｕｔを調整する（図４の例ではＶ２＋ＶＣに調整する）。
制御部５２は、上記一連の操作をユーザーからの電源ＯＦＦ指示があるまで繰り返す。（Ｓ１１４）
【００４７】
以上が、実施例１の電流量制御である。本実施例によると、ローカルディミングを行うバックライトにおいて、電圧調整素子を追加せずにＬＥＤ駆動用定電流回路部を保護することができる。
なお、上記の例では、ＶＦＭｉｎとなるＬＥＤ列の電流量を調整することを説明したが、本発明では、ＶＦ値がＶＦＭａｘに対し閾値以上小さいＬＥＤ列に供給する電流を増やす制御を行う。従って、ＶＦ民となるＬＥＤ列以外のＬＥＤ列のうちにＶＦ値とＶＦＭａｘとの差分がＶＬｉｍｉｔ以上となるものがある場合は、そのＬＥＤ列についても電流量を調整する。
【００４８】
（実施例２）
実施例２は、ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０の発光量調整をフレーム期間毎に実行する実施例である。
【００４９】
実施例１では、電流量や点灯期間の調整を行う時間的単位がフレーム期間に制限されなかったため、ＬＥＤ列１０の電流量が増えるタイミングと他のＬＥＤ列の電流量を増やすタイミングとを同期させることができた。しかし、制御部５２の仕様によっては電流量調整部５３及びパルス幅調整部５４への制御がフレーム単位となっている場合もある。実施例２はこのような場合であっても電流量制御によって、電圧調整素子を追加せずにＬＥＤ駆動用定電流回路部を保護できることを説明する。
【００５０】
実施例２の電流量制御について図７を用いて説明する。図７は、図３のタイミングチャートに対して、実施例２を適用したときの全ＬＥＤ列のタイミングチャートである。
実施例２では、制御部５２は、画像信号解析部５１に対し、ｎフレーム目とｎ＋１フレーム目の両方の画像信号の解析を指示する。
画像信号解析部５１は、ｎフレーム目とｎ＋１フレーム目の画像信号を解析し、２フレーム分の分割エリアごとの明暗分析結果を制御部５２へ送信する。
【００５１】
制御部５２は、画像信号解析部５１から受信した２フレーム分の分析結果をもとに各ＬＥＤ列１０、２０、３０、４０が発光しなければならない発光量を計算する。そして、制御部５２は、計算した各ＬＥＤ列に必要な発光量に基づいて、電流量調整部５３とパルス幅調整部５４の調整値を決定する。
【００５２】
計算の結果を図７に示す。図７によると、ｎ＋１フレーム目においてＬＥＤ列１０の電流量を２Ｉに増やすことになったとする。よって、ＬＥＤ列１０の電流量が増えている期間において、ＶＦＭａｘとＶＦＭｉｎの差分がＶＬｉｍｉｔを超える可能性があるため、ＬＥＤ列２０、３０、４０の電流量を調整する。
【００５３】
ここで、実施例２では、ＬＥＤ列１０の電流量が２Ｉとなっている区間Ａにおいて、ＬＥＤ列２０、３０、４０が点灯しているか否かを判断する。すなわち、発光量が増加する
ＬＥＤ列１０の区間Ａと、ＬＥＤ列２０、３０、４０の点灯期間とが、少なくとも一部において重なるか判断する。そして、そのような点灯期間が含まれるＬＥＤ列２０、３０、４０のフレーム期間において、ＬＥＤ列２０、３０、４０の電流量を増やす制御を行う。図７によると、区間Ａと同時に点灯しているのは、ＬＥＤ列２０のｎフレーム目及びｎ＋１フレーム目、ＬＥＤ列３０のｎフレーム目、及びＬＥＤ列４０のｎフレーム目であることがわかる。なお、実施例２では、光源毎に、１フレーム期間の開始タイミングが異なっている場合の例である。光源毎に１フレーム期間の開始タイミングが異なっていなくても良い。
【００５４】
よって、制御部５２は、ＬＥＤ列２０のｎフレーム目及びｎ＋１フレーム目、ＬＥＤ列３０のｎフレーム目、及びＬＥＤ列４０のｎフレーム目に対して電流量調整を行う。ここで、ＬＥＤ列２０、３０，４０のＶＦ値Ｖ３は、電流量Ｉ時のＶＦ値Ｖ１と電流量２Ｉ時のＶＦ値Ｖ２の間の値となるように決定し、かつ、Ｖ１との差分及びＶ２との差分がともにＶＬｉｍｉｔ以下となるように決定する。計算を簡略化する場合は、
【数７】
2014220200.tif 000009
としてもよい。ＶＦ値がＶ３となる電流量は、図５から１．５Ｉとなる。電流量が１．５Ｉのときの単位時間あたり発光量は図６から１．４５Ｉｖである。上記の関係から、ＬＥＤ列２０のｎフレーム目における発光時間Ｔｎを計算すると、
【数８】
2014220200.tif 000010
同様にｎ＋１フレーム目の発光時間Ｔｎ＋１は、
【数９】
2014220200.tif 000011
となる。
【００５５】
以上が、実施例２の電流量制御処理である。本実施例によると、各ＬＥＤ列の電流量をフレーム単位で調整する場合であっても電流量制御処理によって、電圧調整素子を追加せずにＬＥＤ駆動用定電流回路部を保護できる。
【００５６】
（実施例３）
実施例３は、前述の実施例１、実施例２に対し、各ＬＥＤ列の電流調整量に制約を持たせる点が異なっている。
図８及び図９は、実施例３で使用するＬＥＤの電流量と発光効率の関係を示したものである。図８によると、実施例３で使用するＬＥＤの発光効率は、電流量がＩ３のときに最も高くなっていることがわかる。また、図８によると、輝度を増加させたＬＥＤ列のＶＦ値（Ｖ２）と、その他のＬＥＤ列のＶＦ値との差分がＶＬｉｍｉｔ以下となる範囲は図８の黒枠内である。このようなＬＥＤ特性の場合、輝度を増加させたＬＥＤ列以外の電流値を、最も発光効率が高いＩ３とするのが実施例３の特徴である。
【００５７】
また、図９のように電流と発光効率が反比例の特性となるＬＥＤの場合は、電流量の増加を最小限とし、発光効率の低下を抑えるため、輝度を増加させたＬＥＤ列以外の電流値を、Ｖ２との差分がＶＬｉｍｉｔより小さい範囲内で最小の電流値であるＩ４とする。
【００５８】
以上が、実施例３の電流量制御である。本実施例によると、輝度を増加させたＬＥＤ列以外のＬＥＤ列の電流量を決定する際、輝度を増加させたＬＥＤ列のＶＦ値とその他のＬＥＤ列とのＶＦ値の差分がＶＬｉｍｉｔに収まる範囲内で最も発光効率が高い電流量が採用される。従って、で発光効率の低減を最小限にとどめてＬＥＤ駆動用定電流回路部を保護することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  ＬＥＤ列、１１  ＬＥＤ列１０用定電流回路、２０  ＬＥＤ列、２１  ＬＥＤ列２０用定電流回路、３０  ＬＥＤ列、３１  ＬＥＤ列３０用定電流回路、４０  ＬＥＤ列、４１  ＬＥＤ列４０用定電流回路、５２  制御部、５３  電流量調整部、５６  電源回路部
【図１】
2014220200.tif 000012
【図２】
2014220200.tif 000013
【図３】
2014220200.tif 000014
【図４】
2014220200.tif 000015
【図５】
2014220200.tif 000016
【図６】
2014220200.tif 000017
【図７】
2014220200.tif 000018
【図８】
2014220200.tif 000019
【図９】
2014220200.tif 000020
【図１０】
2014220200.tif 000021