(57)【要約】【課題】パネルサイズの変更に柔軟に対応できるバックライト駆動回路を構成でき、無駄な駆動チャンネルを発生させることがなく、開発コストを削減することが可能になる技術を提供する。【解決手段】バックライト部は、タイミングコントローラ４０と、同一構成の第１〜第１２のバックライト設定回路５０ａ〜５０ｌとを数珠つなぎに直列に接続している。ノコギリ波信号及びフレーム信号は全バックライト設定回路５０へ直接伝送される。輝度位相パルス信号ＰＬは、第１のバックライト設定回路５０ａへ伝送され、先頭のパルスが分離されて第２のバックライト設定回路５０ｂへ伝送される。第２のバックライト設定回路５０ｂへ伝送された輝度位相パルス信号ＰＬ２は、第１のバックライト設定回路５０ａの動作と同様に、先頭のパルスが分離されて第３のバックライト設定回路５０ｃへ伝送される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルに配置される複数の発光素子に対応して、直列に接続された複数の輝度設定部と、
単調増加波形を連続的に複数有するノコギリ波形信号と、複数のパルスを有するパルス信号を出力する信号生成部と、
を有し、
前記輝度設定部はそれぞれ、
前記パルス信号から先頭のパルスを分離し、分離後のパルス信号を次の前記輝度設定部へ伝送するパルス信号分離部と、
前記分離した前記パルスと前記単調増加波形との位相関係を輝度データに変換する変換部と、
前記輝度データで前記発光素子を駆動させる駆動部と、
を備え、
前記表示パネルの領域を複数に分割した分割エリアの単位で前記発光素子を駆動制御することを特徴とする発光素子駆動装置。
【請求項２】
前記信号生成部が出力する前記ノコギリ波形信号は、１フレーム制御期間あたり前記分割エリアの分割数の前記単調増加波形を含んでおり、
前記信号生成部が出力する前記パルス信号は、１フレーム制御期間あたり前記分割エリアの分割数のパルスを含み、一つの前記単調増加波形に一つの前記パルスが対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光素子駆動装置によって駆動制御されるＬＥＤバックライトを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子駆動装置及び液晶表示装置に係り、複数チャネルに分割された領域に配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を駆動する発光素子駆動装置及び、そのような発光素子駆動装置により駆動するバックライトを有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤは、照明用および液晶テレビ（液晶表示装置）のバックライト用等の様々な機器で広く使用されている。液晶テレビにおける表示画像の高画質化を実現する技術として、ローカルディミングと呼ばれるバックライト駆動技術が用いられている。ローカルディミングとは、液晶テレビの画面を複数の領域（「調光領域」と呼ぶ）に分割し、各調光領域において液晶テレビの表示画像に合わせてバックライトを個別に調光制御する技術である。この技術により、表示画像の明るい領域では明るく調光し、暗い領域では暗く調光することで、高コントラストの画像表示を実現することができる。
【０００３】
図１はローカルディミングが適用される画面例を示しており、図１（ａ）に示す表示状態において、図１（ｂ）に示す４×３の調光領域に分割されているバックライトでは、第１〜５、８調光領域が暗く調光制御され、第６、７、９〜１２調光領域は明るく調光制御される。また、図１（ｃ）に示す５×４の調光領域に分割されているバックライトでは、第１〜６、１０調光領域が暗く調光制御され、第７〜９、１１、１２、１４、１５調光領域が中程度に調光制御され、そして、第１３、１６〜２０調光領域が明るく調光制御される。
【０００４】
このように、ローカルディミングでは、各調光領域で調光制御が必要になるため、ＬＥＤを駆動する複数の駆動チャンネルを内蔵したバックライト駆動装置が用いられることが多い。バックライト駆動装置の各駆動チャンネルは、独立したＰＷＭ駆動により互いに異なるデューティ比を有するデューティパルスでＬＥＤを調光させることが可能になっている。
【０００５】
そして、ローカルディミングに関しては様々な技術が提案されている。例えば、ローカルディミング技術を利用する場合などでバックライト領域を分割した状態で、液晶表示などの画面表示の走査に追従して調光を行う場合に、通電タイミングの異なる複数のバックライト水平ライングループを駆動できる発光素子駆動装置がある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、複数のフレームタイミング信号を各駆動チャンネルに分配して、駆動タイミングの異なるパルス信号生成し、電流駆動回路を駆動させることで、ＬＥＤ駆動する電流源を少なくとも２つのグループに分けることが可能で、かつ、各グループの通電開始を任意のタイミングで駆動させるが可能となる。これにより、通電タイミングの異なる複数のバックライト水平ライングループを駆動できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１０７２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ローカルディミングバックライトにおいて、１つの調光領域のサイズでバックライト単位を構成したときに、パネルサイズによって、使用されるバックライトのブロック数が、それぞれ違う数のブロック数を用意する必要がある。例えば、５５ｍｍ正方形サイズをバックライトのブロックサイズ（１調光領域サイズ）としたときでは、液晶パネルサイズが４０インチで１６×９＝１４４ブロック数、４６インチで１８×１０＝１８０ブロック数、５２インチで２１×１２＝２５２ブロック数、６０インチで２４×１３＝３１２ブロック数必要となる。このように総ブロック数（総調光領域数）が大きく違うと、複数の駆動チャンネルを内蔵したバックライト駆動装置を複数採用するとしても無駄になる駆動チャンネルが発生したりして、ＬＥＤ駆動回路の個別設計が必要とされていた。８チャンネル内蔵した駆動装置では、上記の１４４ブロック数（４０インチ）に適用した場合、１４４／８＝１８と無駄がないが、上記１８０ブロック数（４６インチ）に適用した場合、１８０／８＝２２．５となり、４チャンネル分が無駄になるという課題があった。
【０００８】
図１０を参照して、より具体的に上記課題を説明する。なお、ここでは説明を簡単にするために、ブロック数（調光領域数）を一般的に想定される２００〜５００領域ではなく、１２調光領域及び２０調光領域として説明する。図１０（ａ）に示すように、例えば、４×３＝１２の調光領域に分かれたローカルディミングのバックライトシステムがあった場合、液晶テレビのパネルサイズが大きくなったとき、バックライトの領域を１つのサイズのバックライト単位で展開しようとしたとき、その領域数が多くなる。図１０（ｂ）では、５×４＝２０調光領域となっている。そして図２（ａ）では、タイミングコントローラ（Ｔ−ＣＯＮ）１４０がバックライト調光データ（ＤＹ１、ＤＹ２、…ＤＹ１２）を出力し、ＤＹ信号分離回路１７０がバックライト調光データを第１〜第３ＬＥＤ駆動回路１５１〜１５３に振り分けていたい。また、図２（ｂ）のように、ＤＹ信号分離回路１７０は、調光領域数が変更になると、分配ルールが変わってしまうので、再設計が必要であった。
【０００９】
本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光素子駆動装置は、表示パネルに配置される複数の発光素子に対応して、直列に接続された複数の輝度設定部と、単調増加波形を連続的に複数有するノコギリ波形信号と、複数のパルスを有するパルス信号を出力する信号生成部と、を有し、前記輝度設定部はそれぞれ、前記パルス信号から先頭のパルスを分離し、分離後のパルス信号を次の前記輝度設定部へ伝送するパルス信号分離部と、前記分離した前記パルスと前記単調増加波形との位相関係を輝度データに変換する変換部と、前記輝度データで前記発光素子を駆動させる駆動部と、を備え、前記表示パネルの領域を複数に分割した分割エリアの単位で前記発光素子を駆動制御する。
また、前記信号生成部が出力する前記ノコギリ波形信号は、１フレーム制御期間あたり前記分割エリアの分割数の前記単調増加波形を含んでおり、前記信号生成部が出力する前記パルス信号は、１フレーム制御期間あたり前記分割エリアの分割数のパルスを含み、一つの前記単調増加波形に一つの前記パルスが対応してもよい。
本発明の液晶表示装置は、上記の発光素子駆動装置によって駆動制御されるＬＥＤバックライトを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バックライトの調光駆動回路を数珠繋ぎに接続して、ＬＥＤ駆動回路を構成できるので、パネルサイズの変更に柔軟に対応できるバックライト駆動回路を構成でき、無駄な駆動チャンネルを発生させることがなく、開発コストを削減することが可能になる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態及び従来技術に係る、ローカルディミングが適用される画面例示す図である。
【図２】実施形態に係る、液晶テレビの機能ブロック図である。
【図３】実施形態に係る、バックライト部の機能ブロック図である。
【図４】実施形態に係る、バックライト設定回路の機能ブロック図である。
【図５】実施形態に係る、ノコギリ波信号、フレーム信号、輝度位相パルス信号を示すチャート図である。
【図６】実施形態に係る、ノコギリ波信号、フレーム信号、輝度位相パルス信号及びラインデータを示すチャート図である。
【図７】実施形態に係る、バックライト部の輝度データが映像信号がどの時点で切り変わるかを示す図である。
【図８】実施形態に係る、パルス分離回路及びパルス位相−輝度変換回路の回路図である。
【図９】実施形態に係る、輝度信号値の設定手順を示すチャート図である。
【図１０】従来技術に係る、ローカルディミングのバックライトシステムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る液晶テレビ１０の構成を示す機能ブロック図である。なお、以下では、本実施形態に特徴的な機能であるバックライト輝度制御に着目して説明し、それ以外の機能等については説明及び図示を適宜省略する。
【００１５】
図示のように、液晶テレビ１０は、主制御部２０と、映像処理部２２と、チューナ部２４と、表示部３０とを備える。表示部３０は、バックライト部３２と液晶部３４とを備える。液晶テレビ１０は、ローカルディミング機能を有し、バックライト部３２を複数の調光領域に分割して、調光領域ごとに輝度制御が可能である。なお、本実施形態では、調光領域の数として、４×３＝１２ブロック数と、５×４＝２０ブロック数の２種類について説明する。
【００１６】
図３（ａ）は１２ブロック数の調光領域（Ａ１〜Ａ１２）に適用したバックライト部３２の構成を示すブロック図であり、図３（ｂ）は２０ブロック数の調光領域（Ａ１〜Ａ２０）に適用したバックライト部３２の構成を示すブロック図である。さらに、図４は、バックライト設定回路５０の構成を示す機能ブロック図である。
【００１７】
図３に示すように、バックライト部３２は、タイミングコントローラ（Ｔ−ＣＯＮ）４０と、第１〜第１２のバックライト設定回路５０ａ〜５０ｌとを備える。なお、第１〜第１２のバックライト設定回路５０ａ〜５０ｌは同じ構成となっており、特に区別しない場合は、単に「バックライト設定回路５０」と称する。第１〜第１２のバックライト設定回路５０ａ〜５０ｌは、それぞれ第１〜第１２の調光領域Ａ１〜Ａ１２に備わるバックライトＬＥＤ５４を駆動する。
【００１８】
また、第１〜第１２のバックライト設定回路５０ａ〜５０ｌは、数珠つなぎに直列に接続されている。
【００１９】
なお、図３（ｂ）に示す２０ブロック数の調光領域Ａ１〜Ａ２０に適用したバックライト部３２では、８回路増えて、第１〜第２０のバックライト設定回路５０ａ〜５０ｔが直列に接続されて、それぞれ第１〜第２０の調光領域Ａ１〜Ａ２０に備わるＬＥＤ群であるバックライトＬＥＤ５４を駆動する。
【００２０】
タイミングコントローラ４０は、映像信号を取得して、その映像信号に同期してバックライト輝度設定を行うための各種信号を生成し出力する。より具体的には、タイミングコントローラ４０からは、ノコギリ波信号ＳＡＷ、フレーム信号ＦＬ及び輝度位相パルス信号ＰＬが出力される。
【００２１】
さらに図５のチャート図を参照して、各種信号について説明する。フレーム信号ＦＬは、映像信号の１フレームに１パルス出力される信号である。フレーム信号ＦＬのパルスタイミングがフレーム開始タイミングの時刻ｔ０である。ノコギリ波信号ＳＡＷは、一つの波形が単調増加のノコギリ波形を呈しており、そのノコギリ波形を連続し１フレーム当り所望のブロック数以上繰り返す。時刻ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２、・・・と続く各期間は同一時間長である。なお、ノコギリ波形は図示の形状に限定するものではなく、各期間内（時刻ｔ０〜ｔ１、ｔ１〜ｔ２、・・・）において、単調に増加する波形であればよい。
【００２２】
輝度位相パルス信号ＰＬは、ノコギリ波信号ＳＡＷと組み合わせて用いられる信号である。輝度位相パルス信号ＰＬのタイミングでノコギリ波信号ＳＡＷの値がバックライトの輝度データを表すように位相位置が調整されたパルス信号である。輝度位相パルス信号ＰＬに含まれるパルスの数は、バックライト部３２のローカルディミング数（調光領域の数）以上存在する。つまり、タイミングコントローラ４０から出力される時点では、図３（ａ）の回路では１２パルス以上、図３（ｂ）の回路では２０パルス以上存在する。なお、特に輝度位相パルス信号ＰＬを他の用途に利用しない場合は、バックライト部３２のローカルディミング数だけ存在すればよい。
【００２３】
ノコギリ波信号ＳＡＷ及びフレーム信号ＦＬは全てのバックライト設定回路５０へ直接伝送される。一方、輝度位相パルス信号ＰＬは、第１のバックライト設定回路５０ａへ伝送され、先頭のパルスが分離されて第２のバックライト設定回路５０ｂへ伝送される。第２のバックライト設定回路５０ｂへ伝送された輝度位相パルス信号ＰＬ２は、第１のバックライト設定回路５０ａの動作と同様に、先頭のパルスが分離されて第３のバックライト設定回路５０ｃへ伝送される。以降、第４のバックライト設定回路５０ｄ〜第１２のバックライト設定回路５０ｌにおいて同様の処理がなされる。
【００２４】
ここで、映像信号を７２０ピクセル×４８０ライン、６０Ｈｚとして説明する。バックライト領域数は、４×３＝１２領域とする。まず、各種数字の算出・前提条件について図６及び図７を参照して説明する。
【００２５】
１フレームの映像信号は、４８０ラインであるので、１つの調光領域に含まれる液晶部３４中のライン数は、４８０÷３＝１６０ラインである。
【００２６】
また、ノコギリ波信号ＳＡＷの波形は、１フレーム当たり１２波形（調光領域数）であるので、１つのノコギリ波信号ＳＡＷの波形の時間に含まれるライン数は、４８０÷１２＝４０ラインになる。
【００２７】
これらをタイミングチャートに表すと図６となる。ここで、映像信号のラインデータをＹＬｎ（ｎ：１〜４８０までの整数）として示す。
【００２８】
また、図７は、バックライト部３２の輝度データが映像信号がどの時点で切り変わるかを示す。横方向は、調光領域が４つ並んだもの（４×３のシステムの１行分のみ）、縦方向は、時間軸で映像ライン数を表す。
【００２９】
第１の調光領域Ａ１では、ライン番号１〜４０の間（時刻ｔ０〜ｔ１の間）のいずれかのタイミング（第１の調光領域Ａ１に設定すべき明るさによって変動する）で、同様に第２の調光領域Ａ２ではライン番号４１〜８０の間（時刻ｔ１〜ｔ２の間）で、第３の調光領域Ａ３ではライン番号８１〜１２０の間（時刻ｔ２〜ｔ３の間）で、第４の調光領域ではライン番号１２１〜１６０の間（時刻ｔ３〜ｔ４の間）で、バックライト部３２の明るさが前フレームから現フレームの値に切り替わる。
【００３０】
バックライト部３２の明るさは、そこに含まれる全ての映像データ（この例では、ＹＬ１〜ＹＬ１６０でその領域に含まれる映像データ）を元にその明るさを計算するので、ほぼ適正な切り替えタイミングになっている。上述の例では、４×３領域と少ない調光領域数だったが、この数を実際に想定される２００〜３００とした場合、切り替えタイミングのずれ量が大きく減少する。本実施形態では、特に、タイミング調整機能を持たなくても、領域数を増やすことでズレ量が減らせるという特徴も有する。
【００３１】
図４を参照して、バックライト設定回路５０のより具体的な構成について説明する。ここでは代表して、主に第２のバックライト設定回路５０ｂについて例示する。
【００３２】
バックライト設定回路５０は、パルス分離回路５１（５１ｂ）と、パルス位相−輝度変換回路５２（５２ｂ）と、ＬＥＤ駆動回路５３（５３ｂ）とを備え、バックライトＬＥＤ５４を駆動する。
【００３３】
パルス分離回路５１（５１ｂ）は、図８（ａ）に示す回路構成となっており、一つ前のバックライト設定回路５０（ここでは第１のバックライト設定回路５０ａ）から輝度位相パルス信号ＰＬ（ここではＰＬ１）を取得する。そして、第２のパルス分離回路５１ｂは、取得した輝度位相パルス信号ＰＬ１から先頭のパルスＰＬ２Ｂを分離抽出する。
【００３４】
抽出したパルスＰＬ２Ｂは、パルス位相−輝度変換回路５２に伝送される。先頭のパルスＰＬ２Ｂが分離された残りの輝度位相パルス信号ＰＬ２は、次のバックライト設定回路５０（ここでは第３のバックライト設定回路５０ｃ）のパルス分離回路５１（５１ｃ）に伝送される。なお、パルス分離回路５１は一般的なパルス分離回路構成で実現でき、図示の回路構成に限る趣旨ではない。
【００３５】
パルス位相−輝度変換回路５２は、図８（ｂ）に示す回路構成となっており、タイミングコントローラ４０から取得したノコギリ波信号ＳＡＷと、抽出したパルスＰＬ２Ｂから、設定すべき輝度データを決定する。なお、パルス位相−輝度変換回路５２は、一般的な回路構成で実現でき、図示の回路構成に限る趣旨ではない。
【００３６】
第１のバックライト設定回路５０ａより出力された輝度位相パルス信号ＰＬ１は、第２の調光領域Ａ２に対応する第２のバックライト設定回路５０ｂのパルス分離回路５１ｂに入力される。そこで先頭のパルスのみを抽出したパルス信号ＰＬ２Ｂと先頭パルスを除いた輝度位相パルス信号ＰＬ２に分離される。この時、輝度位相パルス信号ＰＬ２の各パルスのタイミングは保存されている。この輝度位相パルス信号ＰＬ２が次の第３の調光領域Ａ３のパルス分離回路５１（５１ｃ）の入力になる。
【００３７】
第２の調光領域Ａ２のパルス分離回路５１（５１ｂ）からパルス位相−輝度変換回路５２へ出力されるパルス信号ＰＬ２Ｂは１個のパルスを有した信号になっている。その結果、図９のタイミングチャートで示すように、パルス位相−輝度変換回路５２は、ノコギリ波信号ＳＡＷの値をパルス信号ＰＬ２Ｂのタイミングで保持して、輝度信号値ＢＹ（ＢＹ２）を得る。この輝度信号値ＢＹ２は、バックライトＬＥＤ５４の輝度データを与えるので、この値に比例してＬＥＤ駆動回路５３は、バックライトＬＥＤ５４の電流制御を行う。
【００３８】
その結果、バックライトＬＥＤ５４は所望の輝度で駆動する。例えば、図９では、輝度位相パルス信号ＰＬ２Ｂがノコギリ波信号ＳＡＷの略中央位置であるので、輝度（輝度信号ＢＹ２の値）は最大値の約５０％である。そして、仮に輝度位相パルス信号ＰＬ２Ｂがノコギリ波信号ＳＡＷに対して、図１０の位置より前であれば輝度（輝度信号ＢＹ２の値）が低い値になり、後ろになれば輝度（輝度信号ＢＹ２の値）が高い値になる。この輝度（輝度信号ＢＹ２の値）に対応するＤＣ電圧値がバックライトＬＥＤ５４に設定される光度になる。
【００３９】
同様に、第３の調光領域Ａ３では、輝度位相パルス信号ＰＬ２から１個目のパルスＰＬ３Ｂとそのパルスを除いた輝度位相パルス信号ＰＬ３に分離され、以下同様に動作してＬＥＤ輝度が設定される。このように数珠繋ぎに接続されている輝度位相パルス信号ＰＬｎ信号は、ブロックを通過するたびに１個ずつパルスが先頭から分離・抽出されていく。この仕組みによって、例えばローカルディミングの調光領域数１２の場合の設計を、調光領域数２０に増設する場合であっても、同じ回路（バックライト設定回路５０）を繰り返し増設することで、容易に実現できる。
【００４０】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば発光素子として、ＬＥＤを例示したが、有機ＥＬ素子等についても適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  液晶テレビ
２０  主制御部
２２  映像処理部
２４  チューナ部
３０  表示部
３２  バックライト部
３４  液晶部
４０  タイミングコントローラ
５０  バックライト設定回路（輝度設定部）
５０ａ〜５０ｔ  第１〜第２０のバックライト設定回路
５１  パルス分離回路
５１ａ〜５１ｃ  第１〜第３のパルス分離回路
５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ  パルス位相−輝度変換回路
５３  ＬＥＤ駆動回路
５４  バックライトＬＥＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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