バックライト装置、該装置を備えた画像表示システム、及び照明装置
【課題】コストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現する。
【解決手段】発光素子１２から発光された光により表示手段を照明するバックライト装置において、所定の間隔で配置される複数の発光素子１２と、前記複数の発光素子１２に対して電流を供給して前記複数の発光素子１２毎の駆動を制御する駆動制御手段２１とを有し、前記複数の発光素子１２は、前記駆動制御手段２１に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含む。
【解決手段】発光素子１２から発光された光により表示手段を照明するバックライト装置において、所定の間隔で配置される複数の発光素子１２と、前記複数の発光素子１２に対して電流を供給して前記複数の発光素子１２毎の駆動を制御する駆動制御手段２１とを有し、前記複数の発光素子１２は、前記駆動制御手段２１に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト装置、該装置を備えた画像表示システム、及び照明装置に係り、特にコストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現するためのバックライト駆動回路及び該駆動装置を備えた画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像や映像等を表示する表示装置に多く使用されている液晶パネル等の光変調素子を背面から照明するバックライトとして、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を用いたバックライトが注目されている。また、蒸気液晶パネルは、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）のディスプレイ装置（以下、ＬＣＤパネルという）として多く使用されている。
【０００３】
また、ＬＥＤバックライトには、白色ＬＥＤを配列して白色光の照明光を発光する構成のものや、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のＬＥＤを配列し、これらの３色の光を混色して白色光とする構成のものがある。また、上記白色ＬＥＤには、短波長ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて白色を得る方式のものや、青色ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて白色を得る方式、或いは青色ＬＥＤに黄色の蛍光体を組み合わせて白色を得る方式のもの等がある。
【０００４】
なお、従来では、通常の照明やＬＣＤパネルのバックライト等に使用されるＬＥＤは、明るく安定した光を出すために複数のＬＥＤを必要とする。更に、複数のＬＥＤは、所定の位置又は間隔で配列し、各ＬＥＤを所定のタイミングで駆動させる必要がある。
【０００５】
ここで、上述の内容について図面を用いて説明する。図１は、従来のＬＥＤ駆動回路（発光素子駆動回路）の一例を示す概略図である。図１に示す従来のＬＥＤ駆動回路１０は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）駆動回路であるドライバＩＣ（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））１１と、発光素子であるＬＥＤ１２−１，１２−２とを有するよう構成されている。なお、図１の例では、説明を容易にするため、２つのＬＥＤが接続されているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。
【０００６】
ドライバＩＣ１１は、接続されたＬＥＤ毎に対する電流出力時間（駆動信号のパルス幅）をＰＷＭ制御し、各ＬＥＤをそれぞれ所定のタイミングで駆動させる駆動制御手段である。また、一般的にＬＥＤの駆動方式は、交流方式と直流方式とがあり、それらは何れもＬＥＤを駆動する期間（点灯）と駆動しない期間（不点灯）とが存在する。従来においては、図１（ａ）に示すように、２つのＬＥＤ１２−１，１２−２がドライバＩＣ１１に対して直列に接続されている。そのため、図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１２−１，１２−２は、ＯＮ／ＯＦＦの駆動制御が交互に行われる。
【０００７】
なお、近年では、ＬＥＤ対に交流電圧を供給する交流電圧を含み第１のＬＥＤは、第２のＬＥＤと互いに反対方向で連結させたＬＥＤアレイ回路について開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤとを逆方向に並列に接続され、１次コイルと２次コイルにより反対方向に連結させて２色の色で発光させる照明装置について開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２０３１８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１４２１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の技術では、複数のＬＥＤをドライバＩＣに直列に接続した場合には、上述したように、１つのＬＥＤに対して駆動する期間と駆動しない期間とが存在することになる。また、各ＬＥＤは、ドライバＩＣに設けられた接続端子（ピン）に接続されるため、複数のＬＥＤを接続するためにはその分の端子（ピン）数が必要となってしまう。したがって、ドライバの利用効率を向上させることができなかった。
【００１０】
また、上述した特許文献１に示されている技術は、交流電源に限定されてしまうため、利用分野が限られてしまう。更に、特許文献２に示されている技術も１次コイル及び２次コイルを用いたゲーム装置に用いられる照明装置であるため、テレビ等の表示装置に対するバックライトとしての適切な照明を実現するための構成ではなく、バックライト装置に適用することができない。
【００１１】
したがって、本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、製造コストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現するためのバックライト駆動回路及び該駆動装置を備えた画像表示システム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】
【００１２】
上述した課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００１３】
請求項１に記載された発明は、発光素子（１２）から発光された光により表示手段（５１）を照明するバックライト装置（５０）において、所定の間隔で配置される複数の発光素子（１２）と、前記複数の発光素子（１２）に対して電流を供給して前記複数の発光素子（１２）毎の駆動を制御する駆動制御手段（２１）とを有し、前記複数の発光素子（１２）は、前記駆動制御手段（２１）に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、前記駆動制御手段（２１）は、差動回路により、前記複数の発光素子（１２）に供給する電流を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載された発明は、前記複数の発光素子（１２）に供給する電流値を、前記発光素子（１２）毎に調整するための電流抵抗部（ＲＬ１〜ＲＬ４）を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載された発明は、前記駆動制御手段（２１，５３）に対する駆動条件を生成し、前記駆動制御手段（２１，５３）に駆動制御信号を出力するバックライト駆動制御手段（５４）を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４の何れか１に記載のバックライト装置（５０）と、前記バックライト装置（５０）により照明される表示手段とを有する画像表示システム（９０）である。
【００１８】
請求項６に記載された発明は、入力される映像信号に含まれるフレーム毎に、予め設定されたブロック情報に対応するブロックに分割するブロック単位制御手段（９３）と、前記ブロック単位制御手段（９３）により得られるブロック毎に輝度補正を行う輝度補正手段（９４）とを有し、前記バックライト装置（５０）は、前記輝度補正手段により得られる補正情報に基づいて、前記ブロック毎に割り当てられた複数の発光素子に対する駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載された発明は、発光素子（１０２）から発光された光により照明する照明装置（１００）において、所定の間隔で配置される複数の発光素子（１０２）と、前記複数の発光素子（１０２）に対して電流を供給して前記複数の発光素子（１０２）毎の駆動を制御する駆動制御手段（１０３）とを有し、前記複数の発光素子（１０２）は、前記駆動制御手段（１０３）に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含むことを特徴とする。
【００２０】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のＬＥＤ駆動回路（発光素子駆動回路）の一例を示す概略図である。
【図２】本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の一例を示す概略図である。
【図３】本実施形態におけるドライバＩＣの内部回路の一例を示す図である。
【図４】図３に示す実施形態におけるＰＷＭ出力波形の一例を示す図である。
【図５】４つ以上の偶数個のＬＥＤを用いたＬＥＤ駆動回路の一例を示す図である。
【図６】バックライト装置の構成を説明するための概略図である。
【図７】ＬＥＤバックライトの配置例を説明するための図である。
【図８】本実施形態におけるブロック情報の一例を示す図である。
【図９】本実施形態におけるバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）のブロック構成の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態におけるバックライト装置を用いた画像表示システムの機能構成の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態におけるバックライト装置を備えた他の適用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜本発明について＞
本発明は、照明やＬＣＤパネル等のバックライト等に使われる発光素子の駆動を、発光素子単位で駆動させずに、ＢＴＬ（Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｔｒａｎｓ Ｌｅｓｓ）結線にて差動動作で相反接続し、接続された発光素子を高速点灯させるものである。本実施形態では、発光素子の一例としてＬＥＤを用いるが、本発明においてはこれに限定されるものではない。
【００２４】
ここで、一般的なＬＥＤの駆動は、上述したように交流方式と直流方式とがあり、それらは何れもＬＥＤを駆動する期間（点灯）と駆動しない期間（不点灯）とが存在する。そこで、本発明では、ＬＥＤの駆動を差動接続にて制御することで駆動期間を２倍にすることができる。
【００２５】
なお、上述した手法を用いることにより、同一の数のＬＥＤを接続するのであれば、ドライバＩＣのピン数を半減させることができ、逆に１つのドライバＩＣに対して２倍の数のＬＥＤを接続することができる。更に、本発明によればドライブ効率が倍増すると共に、ドライブスピードも早くすることができる。したがって、バックライト駆動回路のコストを容易に低減することができる。
【００２６】
以下に、上述した特徴を実現するための本発明におけるバックライト装置、該装置を備えた画像表示システム、及び照明装置を好適に実施した形態について図面等を用いて説明する。
【００２７】
＜ＬＥＤ駆動回路（発光素子駆動回路）＞
まず、本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の概略例について図を用いて説明する。図２は、本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の一例を示す概略図である。図２に示すＬＥＤ駆動回路２０は、上述した図１に示す従来のバックライト回路の図に対応させて示したものである。
【００２８】
図２に示すＬＥＤ駆動回路２０は、ドライバＩＣ２１と、ＬＥＤ１２−１及びＬＥＤ１２−２を有するよう構成されている。ドライバＩＣ２１は、接続されたＬＥＤ毎に対する電流出力時間（駆動信号のパルス幅）をＰＷＭ制御し、各ＬＥＤをそれぞれ所定のタイミングで駆動させる駆動制御手段である。つまり、ドライバＩＣ２１には、ＰＷＭ発信手段が設けられており、パルス幅制御により所定のタイミングで、それぞれのＬＥＤ１２−１，１２−２に対して駆動制御を行うことができる。
【００２９】
図２に示す例では、ＬＥＤ１２−１とＬＥＤ１２−２とがドライバＩＣ２１に対してそれぞれが逆方向に並列接続されている。このように接続することにより、照明やＬＥＤパネルのバックライトに使用されるＬＥＤの駆動を個別ＬＥＤ単位で駆動せず、２つのＬＥＤをＢＴＬ結線にて差動動作で相反接続することで、接続したＬＥＤを高速点灯させることができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、ＬＥＤを更に多く設けて、上述したように並列接続することもでき、接続したＬＥＤに対して差動動作で制御することにより、ドライバＩＣの使用効率を向上させると共に、ドライブ速度を高速化することができる。また、本実施形態は、複数のＬＥＤの組がそれぞれ並列に接続されているため、ピン数の使用を従来の直列型と比較して低減させることができる。したがって、コストを低減させることができる。
【００３１】
なお、１つの組として並列に接続されるＬＥＤの色は、同色であってもよく、また異色であってもよい。
【００３２】
＜ＬＥＤ駆動回路２０におけるドライバＩＣの内部回路について＞
次に、上述したＬＥＤ駆動回路２０におけるドライバＩＣの内部回路について図を用いて説明する。図３は、本実施形態におけるドライバＩＣの内部回路の一例を示す図である。図３に示すように、ドライバＩＣ２１には差動回路が設けられている。具体的には、２つのトランジスタ３１−１，３１−２と、電圧部３２−１，３２−２と、抵抗ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＥとを有するよう構成されている。なお、トランジスタ３１−１，３１−２は、一例としてＮＰＮ型トランジスタを設けているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、ＰＮＰ型トランジスタ、ＦＥＴ等で構成されていてもよい。
【００３３】
図３に示す回路構成において、トランジスタ３１−１，３１−２は、それぞれエミッタとコレクタの間に流れる電流量をベースから流し込む電流量で制御する。つまり、トランジスタ３１−１については、端子Ｖ１から入力される電流量によって電圧部３２−１，３２−２間で抵抗ＲＣ１，ＲＥにより得られる電流量が制御される。また、トランジスタ３１−２については、端子Ｖ２から入力される電流量によって電圧部３２−１，３２−２間で抵抗ＲＣ２，ＲＥにより得られる電流量が制御される。
【００３４】
このとき、図３の回路構成によれば、２つのトランジスタ３１−１，３１−２の一方がエミッタ接地回路形式の増幅回路として働き、同時にもう一方がエミッタフォロワとして働くので、一方の入力が他方のエミッタに供給されることになる。したがって、端子Ｖ１、Ｖ２にそれぞれ正負の異なる電圧を供給することにより、上述の差動回路により信号を供給することができる。
【００３５】
トランジスタ３１−１，３１−２は、ベース・エミッタ間の電流を増幅するため、コレクタに流れる電流は２つの入力の差分に比例する。しかし、この回路は、完全に対称形であるため、一方を増幅回路と見れば、もう一方がエミッタフォロワとなるし、逆に見ることもできる。
【００３６】
したがって、ＬＥＤ駆動回路２０は、ＬＥＤ１２−１，１２−２に対して、例えば図３（ｂ）に示すような正負が逆のＰＷＭ波形をそれぞれに出力することができる。また、本実施形態では、抵抗ＲＣ１により、ＬＥＤ１２−１に対する電流量を調整することができ、また抵抗ＲＣ２により、ＬＥＤ１２−１に対する電流量を調整することができる。したがって、本実施形態によれば、ＬＥＤの色等に応じてＬＥＤ毎に供給する電流量を調整することができ、発光量（輝度レベル）を調整することができる。
【００３７】
ここで、図４は、図３に示す実施形態におけるＰＷＭ出力波形の一例を示す図である。なお、図４の例では、図３に示すＬＥＤ１２−１，１２−２に対して、ドライバＩＣ２１から供給されるＰＷＭ出力波形の一例を示している。
【００３８】
図４に示すように、ＬＥＤ１２−１，１２−２には、時間ｔに対して、それぞれ正負が逆の電流の波形信号が入力されることになる。そのため、逆向きに並列接続されているＬＥＤ１２−１及びＬＥＤ１２−２において、点灯を交互に行うことができる。なお、ＬＥＤ１２−１，１２−２における波形のＤｕｔｙ（パルス周期における“Ｈｉｇｈ”の時間）は、両方とも同一となる。
【００３９】
また、上述の例では、２つのＬＥＤの点灯に適用したドライバＩＣ２１の内部構成例について説明したが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えばドライバＩＣ２１に対して４つ以上の偶数個のＬＥＤを有する場合には、２つのＬＥＤを対にして上述と同様の処理を行うことができる。
【００４０】
ここで、上述したＬＥＤ駆動回路の例について図を用いて説明する。図５は、４つ以上の偶数個のＬＥＤを用いたＬＥＤ駆動回路の一例を示す図である。
【００４１】
図５に示すＬＥＤ駆動回路４０は、図３と比較してＬＥＤ１２−３，１２−４がＬＥＤ１２−１，１２−２と共に並列接続されている。なお、図５の例では、ＬＥＤ１２−１とＬＥＤ１２−２とが１つの組となっており、ＬＥＤ１２−３とＬＥＤ１２−４とが１つの組となっている。
【００４２】
また、ＬＥＤ１２−３は、ＬＥＤ１２−１と同方向に接続され、ＬＥＤ１２−４は、ＬＥＤ１２−２と同方向に接続されている。つまり、図５の例では、ＬＥＤ１２−１，１２−３と、ＬＥＤ１２−２，１２−４とはそれぞれ逆方向に接続されていることになる。
【００４３】
この場合には、ドライバＩＣ２１により、同一方向に接続されている複数のＬＥＤ（第１のＬＥＤ群）と、逆方向に接続されているＬＥＤ（第２のＬＥＤ群）とに、上述した正負が逆の電流の波形信号を入力することで、交互に点灯させることができ、結果として連続した点灯を効率的に行うことができる。
【００４４】
なお、図５の例では、それぞれのＬＥＤ１２−１〜１２−４に対して抵抗ＲＬ１〜ＲＬ４からなる電流抵抗部が設けられている。これらの抵抗ＲＬ１〜ＲＬ４は、ドライバＩＣ２１から各ＬＥＤ１２−１〜１２−４に供給される電流値を調整するために用いられる。したがって、抵抗ＲＬ１〜ＲＬ４を用いることにより、ＬＥＤ１２−１〜１２−４の種類や用途等に応じてその輝度レベル等を制御することができる。
【００４５】
上述したような回路構成により、相反接続したＬＥＤを高速点灯させることができる。また、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。
【００４６】
＜バックライト装置に用いられるＬＥＤ駆動回路の例＞
上述したＬＥＤ駆動回路は、例えば、上述したように液晶パネルにおけるバックライト装置等に適用することができる。ここで、上述した駆動回路を適用したバックライト装置の具体例について図を用いて説明する。
【００４７】
図６は、バックライト装置の構成を説明するための概略図である。なお、図６（ａ）は、液晶パネル等の表示手段の端部にバックライト部を設けたエッジＲＧＢタイプ（Ｅｄｇｅ ＲＧＢ Ｔｙｐｅ）の低電圧ドライバを用いた構成例を示し、図６（ｂ）は、上記表示手段の端部にバックライト部を設けたエッジＷタイプ（Ｅｄｇｅ Ｗｈｉｔｅ Ｔｙｐｅ）の高電圧ドライバを用いた構成例を示し、図６（ｃ）は、上記表示手段の背面等にバックライト部を設けたトップＲＧＢタイプ（Ｔｏｐ ＲＧＢ Ｔｙｐｅ）の複数のドライバを用いた構成例を示している。なお、本発明におけるＬＥＤバックライトについては、上述したＲＧＢタイプやＷｈｉｔｅタイプ等の他であってもよく、ＬＥＤの種類について特に制限されるものではない。
【００４８】
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれのバックライト装置５０には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル等の表示手段５１と、複数の発光素子（ＬＥＤ等）が所定の間隔で配列された素子ブロック５２と、ドライバデバイスであるドライバＩＣ５３と、表示手段５１等のバックライトに対してＰＷＭ制御を行うドライバであるバックライト駆動制御手段としてのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４とを有するよう構成されている。
【００４９】
ここで、素子ブロック５２内の各ＬＥＤは、それぞれが上述した図３に示すような逆方向型の並列接続による結線方式によってドライバＩＣ５３と接続されている。なお、１つのドライバＩＣ５３で２つのＬＥＤのみについて駆動制御を担当するのではなく、他の複数のＬＥＤに対して駆動制御を行うことができる。
【００５０】
図６（ａ）の例では、１つのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４が４つのドライバＩＣ５３−１〜５３−４の駆動制御を行う。また、図６（ｂ）の例では、１つのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４が１つのドライバＩＣ５３の駆動制御を行う。また、図６（ｃ）の例では、１つのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４に接続される複数のドライバＩＣ５３が直列接続されたドライバＩＣ群５５−１，５５−２の駆動制御を行う。
【００５１】
上述した構成において、図６（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれのバックライト装置５０は、各バックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４により、生成されるＰＷＭ等によるパルス幅変調を行って制御信号を生成し、ドライバＩＣ５３又はドライバＩＣ群５５に対し、素子ブロック中の各ＬＥＤをそれぞれ所定のタイミングで駆動させるための輝度制御信号を出力する。これにより、ドライバＩＣ５３又はドライバＩＣ群５５は、それぞれ担当するＬＥＤを所定のタイミングで点灯させることができる。
【００５２】
なお、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、１つのドライバＩＣ５３又はドライバＩＣ群５５が複数の輝度ブロックの出力を制御する。また、図６（ａ）に示すバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４では、低電圧として最大５〜２４Ｖの電圧を低耐圧のドライバＩＣ５３−１〜５３−４に供給し、図６（ｂ）に示すバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４では、直列に接続されたＬＥＤの数に応じて決定される高電圧を高耐圧のドライバＩＣ５３に供給する。なお、上述した高電圧は、例えば直列に接続されたＬＥＤの数に比例して増加させた電圧とすることができる。例えば、１個のＬＥＤのＶｆ電圧を約３Ｖとすると、５０個のＬＥＤを直列接続した場合には約１５０Ｖの電圧となり、１００個のＬＥＤを直列接続した場合には約３００Vの電圧値となる。
【００５３】
これにより、図６（ａ）に示す低耐圧のドライバＩＣ５３−１〜５３−４は、個別にＬＥＤ電流ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４が流れ、その電流値によって輝度が決定される。また、図６（ｂ）に示す高耐圧のドライバＩＣ５３では、ＬＥＤ電流ｉは一つであるため輝度も電流に比例し一定となる。したがって、本実施形態によれば、高耐圧ドライバＩＣにより電流供給ラインが統一され、常に安定した電流供給ができ、ＬＥＤの輝度ムラを抑止することができる。また、図６（ｃ）に示すように表示手段５１の画面の背面全体にＬＥＤを配置するような場合でもドライバＩＣ群５５−１，５５−２のドライバＩＣを高耐圧にすることで、ドライバＩＣ自体の数を削減することもでき、配線構成等を簡略化することができる。
【００５４】
＜ＬＥＤバックライト配置例＞
次に、上述したＬＥＤバックライトの配置例について図を用いて説明する。図７は、ＬＥＤバックライトの配置例を説明するための図である。
【００５５】
図７（ａ）〜（ｅ）に示すように、例えばＬＣＤパネル等である表示手段５１には、上述した複数のＬＥＤが所定の位置に配置された素子ブロック５２が所定の位置に設けられている。
【００５６】
具体的には、表示手段５１に対して上側に素子ブロック５２を配置してもよく（図７（ａ））、また表示手段５１に対して上下に素子ブロック５２−１，５２−２を配置してもよい（図７（ｂ））。更に、他の実施例としては、表示手段５１に配置された左サイドや右サイドの一方のサイドに素子ブロック５２を配置してもよく（図７（ｃ）では左サイド）、また左右両サイドに素子ブロック５２−１，５２−２を配置してもよく（図７（ｄ））、更には、上述したように表示手段５１の背面に素子ブロック５２を所定数並べて配置してもよい（図７（ｅ））。
【００５７】
なお、本発明においては、上述したバックライト配置例に限定されるものではなく、例えば、上下左右等に配置したり、上述の例のうち複数を組み合わせた配置例にしてもよい。また、上述した素子ブロック１２は、例えば入力された映像信号から得られるＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ：平均輝度レベル）検出、輝度ヒストグラム検出、色ヒストグラム検出、周波数ヒストグラム検出の少なくとも１つの検出結果に応じて所定の大きさのブロック単位に分割することができる。なお、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば予め設定されたブロック単位に分割してもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、上述した素子ブロック１２に直列接続された複数のＬＥＤのうち、少なくとも１つのＬＥＤが使用による寿命等により、点灯しない等の欠陥が生じた場合、他のＬＥＤに対して影響がでないようにするため、欠陥ＬＥＤがある場合には、バイパス駆動制御を行うこともできる。
【００５９】
＜ブロック情報について＞
次に、複数の発光素子（ＬＥＤ等）が配列された素子ブロック情報について図を用いて説明する。図８は、本実施形態におけるブロック情報の一例を示す図である。なお、図８では、上述したＬＣＤバックライト用のＬＥＤについて示されている。
【００６０】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、所定の画面表示領域には、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの素子（エレメント）６１ｒ，６１ｇ，６１ｂが存在し、これらの素子は、マルチ結線又はポイント結線によりドライバＩＣ５３等と接続されている。
【００６１】
また、図８の例では、各色の素子６１ｒ，６１ｇ，６１ｂにより組（ｃｅｌｌ）が構成される。また、図８の例では、複数の組からなる素子ブロック６２を構成し、更に複数の素子ブロック６２が所定の位置に所定数配置されて、輝度補正を行う輝度ブロック６３が構成される。なお、本実施形態において、ブロックの数や配置例を図８（ａ），（ｂ）に示しているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、表示手段５１の画面サイズ等に応じて適宜設定される。
【００６２】
また、図８（ａ），（ｂ）に示すバックライトは、ＬＣＤパネル等の背面に設置されるいわゆるトップタイプ（Ｔｏｐ Ｔｙｐｅ）の構成であるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば上述した図７に示すように、表示手段５１の画面の下側やサイドの一方（右側、左側）又は両サイドに配置されるいわゆるエッジタイプ（Ｅｄｇｅ Ｔｙｐｅ）の構成であってもよい。
【００６３】
＜バックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４のブロック構成＞
次に、上述したバックライト駆動制御手段としてのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４の具体的なブロック構成例について説明する。図９は、本実施形態におけるバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）のブロック構成の一例を示す図である。
【００６４】
図９に示すバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４は、メイン基板７１と、ドライバ基板７２とを有しており、メイン基板７１には、マイコン部７３と、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）７４とを有し、ドライバ基板７２には、複数のドライバＩＣ７５を有している。また、ＦＰＧＡ７４には、パルス発生部８１と、ＯＳＣ（発振器）８２と、ＰＷＭアレイ８３と、ゲート（Ｇａｔｅ）アレイ８４と、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部８５とを有するよう構成されている。更に、図９に示すメイン基板７１及びドライバ基板７２には、電源により電力が供給されている。
【００６５】
メイン基板７１は、マイコン部７３から得られる制御情報に基づいて、ＦＰＧＡ７４にて構築されたゲートアレイ８４を用いて１又は複数のドライバ基板７２に設けられている１又は複数のドライバＩＣのうち、対応するドライバＩＣに対して、上述したバックライト装置５０等に設けられている各ブロックのバックライトを駆動させるための制御信号を出力する。
【００６６】
具体的には、メイン基板７１は、ＦＰＧＡ７４内のパルス発生部８１が、タイミング制御手段から得られる同期信号（Ｖｓｙｎｃ）に基づいて、映像信号のタイミングに併せてバックライトの輝度制御を行うためのパルス信号を生成する。また、パルス発生部８１は、生成されたパルス信号を、それぞれのゲートアレイ８４に出力する。
【００６７】
また、ＯＳＣ８２は、ＰＷＭアレイ８３にてそれぞれ生成されるＰＷＭ信号の基準となる基準信号を生成し、ＰＷＭアレイ８３の各ＰＷＭ回路に出力する。
【００６８】
また、メイン基板７１は、ＦＰＧＡ７４内に設けられたＳ／Ｐ変換部８５により、外部から得られるシリアル形式の制御信号を、ブロック単位のエリアクロック（Ａｒｅａ ｃｌｏｃｋ）に基づいて、パラレル形式に変換し、ＰＷＭアレイ８３に設けられるＰＷＭ回路１〜ｎのうち、エリアクロックに対応するＰＷＭ回路にその制御信号を出力する。
【００６９】
ＰＷＭアレイ８３は、ＯＳＣ８２により得られる基準信号と、Ｓ／Ｐ変換部８５により得られる制御信号とに基づいて、ＰＷＭ回路のそれぞれでパルス幅変調を行って、例えばＬＥＤ等の発光素子の発光のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号を生成し、生成した信号をゲートアレイ８４に設けられた各ＰＷＭ回路に対応するゲート回路に出力する。
【００７０】
ゲートアレイ８４は、パルス発生部８１により得られるパルス信号と、ＰＷＭアレイ８３から得られる制御信号とに基づいてドライバ基板７２に設けられた１又は複数のドライバＩＣのうち、ゲートアレイ８４に設けられた各ゲート回路に対応するドライバＩＣに対してゲート回路からの制御信号を出力する。
【００７１】
なお、上述したマイコン部７３は、具体的には、外部からの設定情報や予め記録された設定情報等により、パルス発生部８１やＳ／Ｐ変換部８５に対して制御信号を出力する。これにより、バックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４は、バックライト装置５０に設けられた各バックライトに対して所定の駆動制御を行わせることができる。
【００７２】
また、ドライバ基板７２は、それぞれのドライバ基板（例えば、図９の例では、ドライバ基板（１）〜（ｍ））に設けられている１又は複数のドライバＩＣ（例えば、図９の例では、ドライバ基板（１）のとき、ドライバＩＣ（１）〜（５））が、対応する上述したゲート回路から得られる信号に基づいて、例えばバックライト装置５０等の各バックライトを駆動させるための駆動制御信号を出力する。このようにして、各ドライバＩＣで生成した駆動制御信号は、バックライト装置５０に出力されて、各バックライトの制御が行われる。
【００７３】
なお、上述したＰＷＭアレイ８３及びゲートアレイ８４は、それぞれ映像に対応して可変に設定される上述した輝度ブロック６３等の数に対応できるように複数の素子が設けられている。つまり、ＰＷＭアレイ８３及びゲートアレイ８４は、表示手段５１において、最大のブロックに分割できる数のブロック数に対応させた素子を設けることができる。なお、本実施形態において、分割可能な数としては、例えば、映像の画素単位や２×２ピクセル、４×４ピクセル、１６×１６ピクセルの正方形ブロック等が想定できるが本発明においてはこれに限定されるものではない。また、各ＰＷＭ回路及びゲート回路は、予め設定される複数の分割ブロックに対するバックライト素子を制御してもよい。
【００７４】
バックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４は、は、上述した処理を行うことで、ドライバＩＣ７５からの駆動制御信号により、所定のタイミングで対応するＬＥＤ等のバックライト素子を点灯又は消灯させることができる。更に、上述したバックライト装置５０にバックライトとして、上述した本実施形態に対応する相反接続したＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ高速点灯させることができ、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。これにより、コストの低減を実現することができる。
【００７５】
＜バックライト装置を用いた画像表示システム＞
次に、上述したバックライト装置を用いた画像表示システムについて具体的に説明する。図１０は、本実施形態におけるバックライト装置を用いた画像表示システムの機能構成の一例を示す図である。図１０に示す画像表示システム９０は、映像処理手段９１と、フィルタ手段９２と、ブロック単位制御手段９３と、輝度補正手段９４と、ＰＷＭ制御手段９５と、バックライト駆動制御手段９６と、表示手段９７とを有するよう構成されている。なお、バックライト駆動制御手段９６及び表示手段９７は、上述したバックライト装置５０に相当している。また、バックライト駆動制御手段９６は、上述したバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４に相当している。
【００７６】
図１０に示す画像表示システム９０では、入力される映像信号を映像処理手段９１と、フィルタ手段９２に出力する。映像処理手段９１は、入力される映像信号が圧縮符号化されている場合には、その信号の復号化を行ったり、限定受信放送等によりスクランブル化等の暗号化処理されている場合には、予め設定された鍵情報等を用いて復号化（デスクランブル化）を行う。つまり、映像処理手段９１は、入力された映像信号を適宜変換し、表示手段９７に表示可能となる映像信号を生成する。また、映像処理手段９１は、生成された映像信号を所定のタイミングで表示手段９７に出力する。
【００７７】
フィルタ手段９２は、後段の処理を行う前に信号の平滑化処理を行う。具体的には、フィルタ手段９２は、入力される映像信号のグレードに応じたローパスフィルタ等による信号のフィルタリング処理を行う。また、フィルタ手段９２は、入力される映像信号が圧縮符号化されている場合には、その信号の復号化を行ったり、限定受信放送等によりスクランブル化等の暗号化処理されている場合には、予め設定された鍵情報等を用いて復号化（デスクランブル化）するための特別な処理を行うこともできる。
【００７８】
また、フィルタ手段９２は、フィルタリングされた映像信号をブロック単位制御手段９３に出力する。ブロック単位制御手段９３は、予め設定される映像信号毎の制御情報等により、映像信号に対するブロック単位あたりの大きさ（画素数、インチ等）等を設定する。このように、ブロック単位の大きさを設定することにより、映像情報に対応させてブロック単位毎のバックライトを制御することができる。
【００７９】
つまり、ブロック単位制御手段９３は、設定されたブロック情報に基づいて映像信号をフレーム毎に所定のブロックに分割し、分割したブロック毎に、例えばオフセット制御や非線形補正等による輝度補正を行うための制御情報を生成する。更に、ブロック単位制御手段９３は、分割したブロック単位でのＡＰＬ検出、輝度ヒストグラム検出、色ヒストグラム検出、及び周波数ヒストグラム検出のうち少なくとも１つからなる輝度制御を行うための制御情報を生成する。なお、本実施形態における輝度制御処理は、ＡＰＬ検出結果と、上述したその他のヒストグラム検出結果のうちの何れか１つとを組み合わせるのが好ましい。
【００８０】
また、ブロック単位制御手段９３は、入力された映像信号に対してＰＷＭ等による変調処理を行うこともできる。ブロック単位制御手段９３は、ブロック毎に生成した制御情報を輝度補正手段９４に出力する。
【００８１】
輝度補正手段９４は、ブロック単位制御手段９３により得られたブロック毎の輝度制御処理結果に基づいて、外部からの設定情報や予め記録された設定情報等により、ブロック単位にバックライトの輝度情報を補正する。また、その補正信号をＰＷＭ制御手段９５に出力する。
【００８２】
ＰＷＭ制御手段９５は、補正された輝度情報に基づいて、バックライト駆動制御信号を生成し、生成したバックライト駆動制御信号をバックライト駆動制御手段９６に出力する。したがって、バックライト駆動制御手段９６は、表示手段９７に設けられた画面全体のバックライトを、上述した処理により所定のブロック毎に制御することができる。更に、バックライトとして、上述した本実施形態に対応する相反接続したＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ高速点灯させることができ、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。これにより、コストの低減を実現することができる。
【００８３】
このように、本実施形態では、バックライトの輝度補正を行っており、これにより、上述したようにユーザに見易くて最適な映像を画面表示すると共に効率的な消費電力の削減を実現することができる。
【００８４】
なお、本実施形態におけるバックライト装置を用いた画像表示システムの構成について、上述した内容に限定されるものではなく、例えば、輝度補正手段９４等におけるブロック毎の補正内容を映像コンテンツにフィードバックし、映像コンテンツと連動させて動的（Ｄｙｎａｍｉｃ）に表示手段のバックライトを動作させてもよい。これにより、よりハイコントラストな映像を提供することができる。つまり、上述した内容を用いることで、映像コンテンツに応じた最適なバックライト制御を行うことができる。
【００８５】
＜バックライト装置の他の適用例＞
なお、上述した本実施形態におけるバックライト装置は、上述したＴＶ等の表示装置として用いられるだけでなく、例えば照明や電子看板、その他の各種ディスプレイ等にも広く適用することができる。つまり、本実施形態におけるバックライト装置は、例えば上述したようにＬＥＤの組を相反接続して駆動可能な機器全般に適用することができる。そこで、以下にバックライト装置の他の適用例について図を用いて説明する。
【００８６】
図１１は、本実施形態におけるバックライト装置を備えた他の適用例を説明するための図である。なお、図１１（ａ）は、本実施形態におけるバックライト装置を照明装置に適用した例を示し、図１１（ｂ）は、本実施形態におけるバックライト装置を電子看板システムに適用した例を示している。
【００８７】
図１１（ａ）に示す照明装置１００は、一例としてＬＥＤランプを示している。具体的に説明すると、照明装置１００は、ランプ本体１０１内に複数のＬＥＤ１０２が直列に接続され、各ＬＥＤは照明方向に適した所定位置に配置されている。なお、各ＬＥＤ１０２の１つは、相反接続された１組のＬＥＤを示している。また、各ＬＥＤ１０２は、上述した発光素子ブロックとして構成されていてもよい。
【００８８】
また、複数のＬＥＤ１０２は、図１１（ａ）に示すように上述したドライバＩＣ（ＬＥＤ駆動制御手段）１０３と接続されており、ドライバＩＣ１０３によりＬＥＤ毎の駆動が制御される。このような構成により、複数のＬＥＤから発光された光により照明することができる。また、上述した本実施形態に対応する相反接続したＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ高速点灯させることができ、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。これにより、全体のコストの低減を実現することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、図１１（ａ）に示す各ＬＥＤ１０２に対して、バイパス回路を設けてよく、これにより、照明装置１００は、断線時にもドライバＩＣ１０３からの電流を他のＬＥＤに供給させることができる。
【００９０】
また、図１１（ｂ）に示す電子看板システム１１０は、一例として１台のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１１１と複数の電子看板１１２（図８（ｂ）の例では、電子看板１１２−１，１１２−２）とを有するよう構成されている。また、ＰＣ１１１と複数の電子看板１１２とは、インターネット等に代表される通信ネットワーク１１３を介してデータの送受信が可能な状態で接続されている。
【００９１】
図１１（ｂ）に示す電子看板システム１１０では、管理者等によりＰＣ１１１を用いて作成、編集がされた商品説明や企業名等を紹介するためのコンテンツ等を、通信ネットワーク１１３を介して異なる場所に設置された複数の電子看板１１２上に、同時に表示や更新をすることができる。ここで、上述した電子看板１１２は、例えば大型の液晶ディスプレイ等を用いており、このような大型の液晶ディスプレイ等においても上述したバックライト装置を適用することができる。なお、図１１（ｂ）の構成で用いられるＬＥＤも、図１１（ａ）と同様に相反接続された１組のＬＥＤを示している。
【００９２】
例えば、図１１（ｂ）に示す電子看板１１２においても、バックライト装置として配列された複数ＬＥＤに対して、上述した本実施形態に対応する相反接続したＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ高速点灯させることができ、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。これにより、全体のコストの低減を実現することができる。
【００９３】
なお、図１１（ｂ）においても、各ＬＥＤに対して上述したバイパス回路を設けておくことで、電子看板６２は、断線時にもドライバＩＣからの電流を他のＬＥＤに供給させることができる。なお、上述したバックライト装置は、図１１（ｂ）に示すＰＣ１１１の液晶ディスプレイにも同様に適用することができる。
【００９４】
上述したように本発明によれば、コストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現することができる。なお、上述した本実施形態におけるバックライト装置は、例えば、液晶テレビの表示画面やパーソナルコンピュータのディスプレイ、携帯端末の表示画面、デジタルカメラの画像表示画面等の各種表示装置に対するバックライト機構として広く適用することができる。
【００９５】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１０，２０，４０ ＬＥＤ駆動回路
１１，２１，１０３ ドライバＩＣ（駆動制御手段）
１２，１０２ ＬＥＤ（発光素子）
３１ トランジスタ
３２ 電圧部
５０ バックライト装置
５１，９７ 表示手段
５２，６２ 素子ブロック
５３，７５ ドライバＩＣ
５４ バックライトコントロールＩＣ（バックライト駆動制御手段）
５５ ドライバＩＣ群
６１ 素子（エレメント）
６３ 輝度ブロック
７１ メイン基板
７２ ドライブ基板
７３ マイコン部
７４ ＦＰＧＡ
８１ パルス発生部
８２ ＯＳＣ
８３ ＰＷＭアレイ
８４ ゲート（Ｇａｔｅ）アレイ
８５ Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部
９０ 画像表示システム
９１ 映像処理手段
９２ フィルタ手段
９３ ブロック単位制御手段
９４ 輝度補正手段
９５ ＰＷＭ制御手段
９６ バックライト駆動制御手段
９７ 表示手段
１００ 照明装置
１０１ ランプ本体
１１０ 電子看板システム
１１１ ＰＣ
１１２ 電子看板
１１３ 通信ネットワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト装置、該装置を備えた画像表示システム、及び照明装置に係り、特にコストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現するためのバックライト駆動回路及び該駆動装置を備えた画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像や映像等を表示する表示装置に多く使用されている液晶パネル等の光変調素子を背面から照明するバックライトとして、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を用いたバックライトが注目されている。また、蒸気液晶パネルは、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）のディスプレイ装置（以下、ＬＣＤパネルという）として多く使用されている。
【０００３】
また、ＬＥＤバックライトには、白色ＬＥＤを配列して白色光の照明光を発光する構成のものや、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のＬＥＤを配列し、これらの３色の光を混色して白色光とする構成のものがある。また、上記白色ＬＥＤには、短波長ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて白色を得る方式のものや、青色ＬＥＤに蛍光体を組み合わせて白色を得る方式、或いは青色ＬＥＤに黄色の蛍光体を組み合わせて白色を得る方式のもの等がある。
【０００４】
なお、従来では、通常の照明やＬＣＤパネルのバックライト等に使用されるＬＥＤは、明るく安定した光を出すために複数のＬＥＤを必要とする。更に、複数のＬＥＤは、所定の位置又は間隔で配列し、各ＬＥＤを所定のタイミングで駆動させる必要がある。
【０００５】
ここで、上述の内容について図面を用いて説明する。図１は、従来のＬＥＤ駆動回路（発光素子駆動回路）の一例を示す概略図である。図１に示す従来のＬＥＤ駆動回路１０は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）駆動回路であるドライバＩＣ（ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））１１と、発光素子であるＬＥＤ１２−１，１２−２とを有するよう構成されている。なお、図１の例では、説明を容易にするため、２つのＬＥＤが接続されているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。
【０００６】
ドライバＩＣ１１は、接続されたＬＥＤ毎に対する電流出力時間（駆動信号のパルス幅）をＰＷＭ制御し、各ＬＥＤをそれぞれ所定のタイミングで駆動させる駆動制御手段である。また、一般的にＬＥＤの駆動方式は、交流方式と直流方式とがあり、それらは何れもＬＥＤを駆動する期間（点灯）と駆動しない期間（不点灯）とが存在する。従来においては、図１（ａ）に示すように、２つのＬＥＤ１２−１，１２−２がドライバＩＣ１１に対して直列に接続されている。そのため、図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１２−１，１２−２は、ＯＮ／ＯＦＦの駆動制御が交互に行われる。
【０００７】
なお、近年では、ＬＥＤ対に交流電圧を供給する交流電圧を含み第１のＬＥＤは、第２のＬＥＤと互いに反対方向で連結させたＬＥＤアレイ回路について開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤとを逆方向に並列に接続され、１次コイルと２次コイルにより反対方向に連結させて２色の色で発光させる照明装置について開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２０３１８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１４２１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の技術では、複数のＬＥＤをドライバＩＣに直列に接続した場合には、上述したように、１つのＬＥＤに対して駆動する期間と駆動しない期間とが存在することになる。また、各ＬＥＤは、ドライバＩＣに設けられた接続端子（ピン）に接続されるため、複数のＬＥＤを接続するためにはその分の端子（ピン）数が必要となってしまう。したがって、ドライバの利用効率を向上させることができなかった。
【００１０】
また、上述した特許文献１に示されている技術は、交流電源に限定されてしまうため、利用分野が限られてしまう。更に、特許文献２に示されている技術も１次コイル及び２次コイルを用いたゲーム装置に用いられる照明装置であるため、テレビ等の表示装置に対するバックライトとしての適切な照明を実現するための構成ではなく、バックライト装置に適用することができない。
【００１１】
したがって、本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、製造コストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現するためのバックライト駆動回路及び該駆動装置を備えた画像表示システム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】
【００１２】
上述した課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。
【００１３】
請求項１に記載された発明は、発光素子（１２）から発光された光により表示手段（５１）を照明するバックライト装置（５０）において、所定の間隔で配置される複数の発光素子（１２）と、前記複数の発光素子（１２）に対して電流を供給して前記複数の発光素子（１２）毎の駆動を制御する駆動制御手段（２１）とを有し、前記複数の発光素子（１２）は、前記駆動制御手段（２１）に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、前記駆動制御手段（２１）は、差動回路により、前記複数の発光素子（１２）に供給する電流を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載された発明は、前記複数の発光素子（１２）に供給する電流値を、前記発光素子（１２）毎に調整するための電流抵抗部（ＲＬ１〜ＲＬ４）を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載された発明は、前記駆動制御手段（２１，５３）に対する駆動条件を生成し、前記駆動制御手段（２１，５３）に駆動制御信号を出力するバックライト駆動制御手段（５４）を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４の何れか１に記載のバックライト装置（５０）と、前記バックライト装置（５０）により照明される表示手段とを有する画像表示システム（９０）である。
【００１８】
請求項６に記載された発明は、入力される映像信号に含まれるフレーム毎に、予め設定されたブロック情報に対応するブロックに分割するブロック単位制御手段（９３）と、前記ブロック単位制御手段（９３）により得られるブロック毎に輝度補正を行う輝度補正手段（９４）とを有し、前記バックライト装置（５０）は、前記輝度補正手段により得られる補正情報に基づいて、前記ブロック毎に割り当てられた複数の発光素子に対する駆動制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載された発明は、発光素子（１０２）から発光された光により照明する照明装置（１００）において、所定の間隔で配置される複数の発光素子（１０２）と、前記複数の発光素子（１０２）に対して電流を供給して前記複数の発光素子（１０２）毎の駆動を制御する駆動制御手段（１０３）とを有し、前記複数の発光素子（１０２）は、前記駆動制御手段（１０３）に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含むことを特徴とする。
【００２０】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のＬＥＤ駆動回路（発光素子駆動回路）の一例を示す概略図である。
【図２】本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の一例を示す概略図である。
【図３】本実施形態におけるドライバＩＣの内部回路の一例を示す図である。
【図４】図３に示す実施形態におけるＰＷＭ出力波形の一例を示す図である。
【図５】４つ以上の偶数個のＬＥＤを用いたＬＥＤ駆動回路の一例を示す図である。
【図６】バックライト装置の構成を説明するための概略図である。
【図７】ＬＥＤバックライトの配置例を説明するための図である。
【図８】本実施形態におけるブロック情報の一例を示す図である。
【図９】本実施形態におけるバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）のブロック構成の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態におけるバックライト装置を用いた画像表示システムの機能構成の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態におけるバックライト装置を備えた他の適用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜本発明について＞
本発明は、照明やＬＣＤパネル等のバックライト等に使われる発光素子の駆動を、発光素子単位で駆動させずに、ＢＴＬ（Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｔｒａｎｓ Ｌｅｓｓ）結線にて差動動作で相反接続し、接続された発光素子を高速点灯させるものである。本実施形態では、発光素子の一例としてＬＥＤを用いるが、本発明においてはこれに限定されるものではない。
【００２４】
ここで、一般的なＬＥＤの駆動は、上述したように交流方式と直流方式とがあり、それらは何れもＬＥＤを駆動する期間（点灯）と駆動しない期間（不点灯）とが存在する。そこで、本発明では、ＬＥＤの駆動を差動接続にて制御することで駆動期間を２倍にすることができる。
【００２５】
なお、上述した手法を用いることにより、同一の数のＬＥＤを接続するのであれば、ドライバＩＣのピン数を半減させることができ、逆に１つのドライバＩＣに対して２倍の数のＬＥＤを接続することができる。更に、本発明によればドライブ効率が倍増すると共に、ドライブスピードも早くすることができる。したがって、バックライト駆動回路のコストを容易に低減することができる。
【００２６】
以下に、上述した特徴を実現するための本発明におけるバックライト装置、該装置を備えた画像表示システム、及び照明装置を好適に実施した形態について図面等を用いて説明する。
【００２７】
＜ＬＥＤ駆動回路（発光素子駆動回路）＞
まず、本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の概略例について図を用いて説明する。図２は、本実施形態におけるＬＥＤ駆動回路の一例を示す概略図である。図２に示すＬＥＤ駆動回路２０は、上述した図１に示す従来のバックライト回路の図に対応させて示したものである。
【００２８】
図２に示すＬＥＤ駆動回路２０は、ドライバＩＣ２１と、ＬＥＤ１２−１及びＬＥＤ１２−２を有するよう構成されている。ドライバＩＣ２１は、接続されたＬＥＤ毎に対する電流出力時間（駆動信号のパルス幅）をＰＷＭ制御し、各ＬＥＤをそれぞれ所定のタイミングで駆動させる駆動制御手段である。つまり、ドライバＩＣ２１には、ＰＷＭ発信手段が設けられており、パルス幅制御により所定のタイミングで、それぞれのＬＥＤ１２−１，１２−２に対して駆動制御を行うことができる。
【００２９】
図２に示す例では、ＬＥＤ１２−１とＬＥＤ１２−２とがドライバＩＣ２１に対してそれぞれが逆方向に並列接続されている。このように接続することにより、照明やＬＥＤパネルのバックライトに使用されるＬＥＤの駆動を個別ＬＥＤ単位で駆動せず、２つのＬＥＤをＢＴＬ結線にて差動動作で相反接続することで、接続したＬＥＤを高速点灯させることができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、ＬＥＤを更に多く設けて、上述したように並列接続することもでき、接続したＬＥＤに対して差動動作で制御することにより、ドライバＩＣの使用効率を向上させると共に、ドライブ速度を高速化することができる。また、本実施形態は、複数のＬＥＤの組がそれぞれ並列に接続されているため、ピン数の使用を従来の直列型と比較して低減させることができる。したがって、コストを低減させることができる。
【００３１】
なお、１つの組として並列に接続されるＬＥＤの色は、同色であってもよく、また異色であってもよい。
【００３２】
＜ＬＥＤ駆動回路２０におけるドライバＩＣの内部回路について＞
次に、上述したＬＥＤ駆動回路２０におけるドライバＩＣの内部回路について図を用いて説明する。図３は、本実施形態におけるドライバＩＣの内部回路の一例を示す図である。図３に示すように、ドライバＩＣ２１には差動回路が設けられている。具体的には、２つのトランジスタ３１−１，３１−２と、電圧部３２−１，３２−２と、抵抗ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＥとを有するよう構成されている。なお、トランジスタ３１−１，３１−２は、一例としてＮＰＮ型トランジスタを設けているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、ＰＮＰ型トランジスタ、ＦＥＴ等で構成されていてもよい。
【００３３】
図３に示す回路構成において、トランジスタ３１−１，３１−２は、それぞれエミッタとコレクタの間に流れる電流量をベースから流し込む電流量で制御する。つまり、トランジスタ３１−１については、端子Ｖ１から入力される電流量によって電圧部３２−１，３２−２間で抵抗ＲＣ１，ＲＥにより得られる電流量が制御される。また、トランジスタ３１−２については、端子Ｖ２から入力される電流量によって電圧部３２−１，３２−２間で抵抗ＲＣ２，ＲＥにより得られる電流量が制御される。
【００３４】
このとき、図３の回路構成によれば、２つのトランジスタ３１−１，３１−２の一方がエミッタ接地回路形式の増幅回路として働き、同時にもう一方がエミッタフォロワとして働くので、一方の入力が他方のエミッタに供給されることになる。したがって、端子Ｖ１、Ｖ２にそれぞれ正負の異なる電圧を供給することにより、上述の差動回路により信号を供給することができる。
【００３５】
トランジスタ３１−１，３１−２は、ベース・エミッタ間の電流を増幅するため、コレクタに流れる電流は２つの入力の差分に比例する。しかし、この回路は、完全に対称形であるため、一方を増幅回路と見れば、もう一方がエミッタフォロワとなるし、逆に見ることもできる。
【００３６】
したがって、ＬＥＤ駆動回路２０は、ＬＥＤ１２−１，１２−２に対して、例えば図３（ｂ）に示すような正負が逆のＰＷＭ波形をそれぞれに出力することができる。また、本実施形態では、抵抗ＲＣ１により、ＬＥＤ１２−１に対する電流量を調整することができ、また抵抗ＲＣ２により、ＬＥＤ１２−１に対する電流量を調整することができる。したがって、本実施形態によれば、ＬＥＤの色等に応じてＬＥＤ毎に供給する電流量を調整することができ、発光量（輝度レベル）を調整することができる。
【００３７】
ここで、図４は、図３に示す実施形態におけるＰＷＭ出力波形の一例を示す図である。なお、図４の例では、図３に示すＬＥＤ１２−１，１２−２に対して、ドライバＩＣ２１から供給されるＰＷＭ出力波形の一例を示している。
【００３８】
図４に示すように、ＬＥＤ１２−１，１２−２には、時間ｔに対して、それぞれ正負が逆の電流の波形信号が入力されることになる。そのため、逆向きに並列接続されているＬＥＤ１２−１及びＬＥＤ１２−２において、点灯を交互に行うことができる。なお、ＬＥＤ１２−１，１２−２における波形のＤｕｔｙ（パルス周期における“Ｈｉｇｈ”の時間）は、両方とも同一となる。
【００３９】
また、上述の例では、２つのＬＥＤの点灯に適用したドライバＩＣ２１の内部構成例について説明したが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えばドライバＩＣ２１に対して４つ以上の偶数個のＬＥＤを有する場合には、２つのＬＥＤを対にして上述と同様の処理を行うことができる。
【００４０】
ここで、上述したＬＥＤ駆動回路の例について図を用いて説明する。図５は、４つ以上の偶数個のＬＥＤを用いたＬＥＤ駆動回路の一例を示す図である。
【００４１】
図５に示すＬＥＤ駆動回路４０は、図３と比較してＬＥＤ１２−３，１２−４がＬＥＤ１２−１，１２−２と共に並列接続されている。なお、図５の例では、ＬＥＤ１２−１とＬＥＤ１２−２とが１つの組となっており、ＬＥＤ１２−３とＬＥＤ１２−４とが１つの組となっている。
【００４２】
また、ＬＥＤ１２−３は、ＬＥＤ１２−１と同方向に接続され、ＬＥＤ１２−４は、ＬＥＤ１２−２と同方向に接続されている。つまり、図５の例では、ＬＥＤ１２−１，１２−３と、ＬＥＤ１２−２，１２−４とはそれぞれ逆方向に接続されていることになる。
【００４３】
この場合には、ドライバＩＣ２１により、同一方向に接続されている複数のＬＥＤ（第１のＬＥＤ群）と、逆方向に接続されているＬＥＤ（第２のＬＥＤ群）とに、上述した正負が逆の電流の波形信号を入力することで、交互に点灯させることができ、結果として連続した点灯を効率的に行うことができる。
【００４４】
なお、図５の例では、それぞれのＬＥＤ１２−１〜１２−４に対して抵抗ＲＬ１〜ＲＬ４からなる電流抵抗部が設けられている。これらの抵抗ＲＬ１〜ＲＬ４は、ドライバＩＣ２１から各ＬＥＤ１２−１〜１２−４に供給される電流値を調整するために用いられる。したがって、抵抗ＲＬ１〜ＲＬ４を用いることにより、ＬＥＤ１２−１〜１２−４の種類や用途等に応じてその輝度レベル等を制御することができる。
【００４５】
上述したような回路構成により、相反接続したＬＥＤを高速点灯させることができる。また、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。
【００４６】
＜バックライト装置に用いられるＬＥＤ駆動回路の例＞
上述したＬＥＤ駆動回路は、例えば、上述したように液晶パネルにおけるバックライト装置等に適用することができる。ここで、上述した駆動回路を適用したバックライト装置の具体例について図を用いて説明する。
【００４７】
図６は、バックライト装置の構成を説明するための概略図である。なお、図６（ａ）は、液晶パネル等の表示手段の端部にバックライト部を設けたエッジＲＧＢタイプ（Ｅｄｇｅ ＲＧＢ Ｔｙｐｅ）の低電圧ドライバを用いた構成例を示し、図６（ｂ）は、上記表示手段の端部にバックライト部を設けたエッジＷタイプ（Ｅｄｇｅ Ｗｈｉｔｅ Ｔｙｐｅ）の高電圧ドライバを用いた構成例を示し、図６（ｃ）は、上記表示手段の背面等にバックライト部を設けたトップＲＧＢタイプ（Ｔｏｐ ＲＧＢ Ｔｙｐｅ）の複数のドライバを用いた構成例を示している。なお、本発明におけるＬＥＤバックライトについては、上述したＲＧＢタイプやＷｈｉｔｅタイプ等の他であってもよく、ＬＥＤの種類について特に制限されるものではない。
【００４８】
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれのバックライト装置５０には、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル等の表示手段５１と、複数の発光素子（ＬＥＤ等）が所定の間隔で配列された素子ブロック５２と、ドライバデバイスであるドライバＩＣ５３と、表示手段５１等のバックライトに対してＰＷＭ制御を行うドライバであるバックライト駆動制御手段としてのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４とを有するよう構成されている。
【００４９】
ここで、素子ブロック５２内の各ＬＥＤは、それぞれが上述した図３に示すような逆方向型の並列接続による結線方式によってドライバＩＣ５３と接続されている。なお、１つのドライバＩＣ５３で２つのＬＥＤのみについて駆動制御を担当するのではなく、他の複数のＬＥＤに対して駆動制御を行うことができる。
【００５０】
図６（ａ）の例では、１つのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４が４つのドライバＩＣ５３−１〜５３−４の駆動制御を行う。また、図６（ｂ）の例では、１つのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４が１つのドライバＩＣ５３の駆動制御を行う。また、図６（ｃ）の例では、１つのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４に接続される複数のドライバＩＣ５３が直列接続されたドライバＩＣ群５５−１，５５−２の駆動制御を行う。
【００５１】
上述した構成において、図６（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれのバックライト装置５０は、各バックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４により、生成されるＰＷＭ等によるパルス幅変調を行って制御信号を生成し、ドライバＩＣ５３又はドライバＩＣ群５５に対し、素子ブロック中の各ＬＥＤをそれぞれ所定のタイミングで駆動させるための輝度制御信号を出力する。これにより、ドライバＩＣ５３又はドライバＩＣ群５５は、それぞれ担当するＬＥＤを所定のタイミングで点灯させることができる。
【００５２】
なお、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、１つのドライバＩＣ５３又はドライバＩＣ群５５が複数の輝度ブロックの出力を制御する。また、図６（ａ）に示すバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４では、低電圧として最大５〜２４Ｖの電圧を低耐圧のドライバＩＣ５３−１〜５３−４に供給し、図６（ｂ）に示すバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４では、直列に接続されたＬＥＤの数に応じて決定される高電圧を高耐圧のドライバＩＣ５３に供給する。なお、上述した高電圧は、例えば直列に接続されたＬＥＤの数に比例して増加させた電圧とすることができる。例えば、１個のＬＥＤのＶｆ電圧を約３Ｖとすると、５０個のＬＥＤを直列接続した場合には約１５０Ｖの電圧となり、１００個のＬＥＤを直列接続した場合には約３００Vの電圧値となる。
【００５３】
これにより、図６（ａ）に示す低耐圧のドライバＩＣ５３−１〜５３−４は、個別にＬＥＤ電流ｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４が流れ、その電流値によって輝度が決定される。また、図６（ｂ）に示す高耐圧のドライバＩＣ５３では、ＬＥＤ電流ｉは一つであるため輝度も電流に比例し一定となる。したがって、本実施形態によれば、高耐圧ドライバＩＣにより電流供給ラインが統一され、常に安定した電流供給ができ、ＬＥＤの輝度ムラを抑止することができる。また、図６（ｃ）に示すように表示手段５１の画面の背面全体にＬＥＤを配置するような場合でもドライバＩＣ群５５−１，５５−２のドライバＩＣを高耐圧にすることで、ドライバＩＣ自体の数を削減することもでき、配線構成等を簡略化することができる。
【００５４】
＜ＬＥＤバックライト配置例＞
次に、上述したＬＥＤバックライトの配置例について図を用いて説明する。図７は、ＬＥＤバックライトの配置例を説明するための図である。
【００５５】
図７（ａ）〜（ｅ）に示すように、例えばＬＣＤパネル等である表示手段５１には、上述した複数のＬＥＤが所定の位置に配置された素子ブロック５２が所定の位置に設けられている。
【００５６】
具体的には、表示手段５１に対して上側に素子ブロック５２を配置してもよく（図７（ａ））、また表示手段５１に対して上下に素子ブロック５２−１，５２−２を配置してもよい（図７（ｂ））。更に、他の実施例としては、表示手段５１に配置された左サイドや右サイドの一方のサイドに素子ブロック５２を配置してもよく（図７（ｃ）では左サイド）、また左右両サイドに素子ブロック５２−１，５２−２を配置してもよく（図７（ｄ））、更には、上述したように表示手段５１の背面に素子ブロック５２を所定数並べて配置してもよい（図７（ｅ））。
【００５７】
なお、本発明においては、上述したバックライト配置例に限定されるものではなく、例えば、上下左右等に配置したり、上述の例のうち複数を組み合わせた配置例にしてもよい。また、上述した素子ブロック１２は、例えば入力された映像信号から得られるＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ：平均輝度レベル）検出、輝度ヒストグラム検出、色ヒストグラム検出、周波数ヒストグラム検出の少なくとも１つの検出結果に応じて所定の大きさのブロック単位に分割することができる。なお、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば予め設定されたブロック単位に分割してもよい。
【００５８】
また、本実施形態では、上述した素子ブロック１２に直列接続された複数のＬＥＤのうち、少なくとも１つのＬＥＤが使用による寿命等により、点灯しない等の欠陥が生じた場合、他のＬＥＤに対して影響がでないようにするため、欠陥ＬＥＤがある場合には、バイパス駆動制御を行うこともできる。
【００５９】
＜ブロック情報について＞
次に、複数の発光素子（ＬＥＤ等）が配列された素子ブロック情報について図を用いて説明する。図８は、本実施形態におけるブロック情報の一例を示す図である。なお、図８では、上述したＬＣＤバックライト用のＬＥＤについて示されている。
【００６０】
図８（ａ），（ｂ）に示すように、所定の画面表示領域には、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの素子（エレメント）６１ｒ，６１ｇ，６１ｂが存在し、これらの素子は、マルチ結線又はポイント結線によりドライバＩＣ５３等と接続されている。
【００６１】
また、図８の例では、各色の素子６１ｒ，６１ｇ，６１ｂにより組（ｃｅｌｌ）が構成される。また、図８の例では、複数の組からなる素子ブロック６２を構成し、更に複数の素子ブロック６２が所定の位置に所定数配置されて、輝度補正を行う輝度ブロック６３が構成される。なお、本実施形態において、ブロックの数や配置例を図８（ａ），（ｂ）に示しているが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、表示手段５１の画面サイズ等に応じて適宜設定される。
【００６２】
また、図８（ａ），（ｂ）に示すバックライトは、ＬＣＤパネル等の背面に設置されるいわゆるトップタイプ（Ｔｏｐ Ｔｙｐｅ）の構成であるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば上述した図７に示すように、表示手段５１の画面の下側やサイドの一方（右側、左側）又は両サイドに配置されるいわゆるエッジタイプ（Ｅｄｇｅ Ｔｙｐｅ）の構成であってもよい。
【００６３】
＜バックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４のブロック構成＞
次に、上述したバックライト駆動制御手段としてのバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４の具体的なブロック構成例について説明する。図９は、本実施形態におけるバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）のブロック構成の一例を示す図である。
【００６４】
図９に示すバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４は、メイン基板７１と、ドライバ基板７２とを有しており、メイン基板７１には、マイコン部７３と、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）７４とを有し、ドライバ基板７２には、複数のドライバＩＣ７５を有している。また、ＦＰＧＡ７４には、パルス発生部８１と、ＯＳＣ（発振器）８２と、ＰＷＭアレイ８３と、ゲート（Ｇａｔｅ）アレイ８４と、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部８５とを有するよう構成されている。更に、図９に示すメイン基板７１及びドライバ基板７２には、電源により電力が供給されている。
【００６５】
メイン基板７１は、マイコン部７３から得られる制御情報に基づいて、ＦＰＧＡ７４にて構築されたゲートアレイ８４を用いて１又は複数のドライバ基板７２に設けられている１又は複数のドライバＩＣのうち、対応するドライバＩＣに対して、上述したバックライト装置５０等に設けられている各ブロックのバックライトを駆動させるための制御信号を出力する。
【００６６】
具体的には、メイン基板７１は、ＦＰＧＡ７４内のパルス発生部８１が、タイミング制御手段から得られる同期信号（Ｖｓｙｎｃ）に基づいて、映像信号のタイミングに併せてバックライトの輝度制御を行うためのパルス信号を生成する。また、パルス発生部８１は、生成されたパルス信号を、それぞれのゲートアレイ８４に出力する。
【００６７】
また、ＯＳＣ８２は、ＰＷＭアレイ８３にてそれぞれ生成されるＰＷＭ信号の基準となる基準信号を生成し、ＰＷＭアレイ８３の各ＰＷＭ回路に出力する。
【００６８】
また、メイン基板７１は、ＦＰＧＡ７４内に設けられたＳ／Ｐ変換部８５により、外部から得られるシリアル形式の制御信号を、ブロック単位のエリアクロック（Ａｒｅａ ｃｌｏｃｋ）に基づいて、パラレル形式に変換し、ＰＷＭアレイ８３に設けられるＰＷＭ回路１〜ｎのうち、エリアクロックに対応するＰＷＭ回路にその制御信号を出力する。
【００６９】
ＰＷＭアレイ８３は、ＯＳＣ８２により得られる基準信号と、Ｓ／Ｐ変換部８５により得られる制御信号とに基づいて、ＰＷＭ回路のそれぞれでパルス幅変調を行って、例えばＬＥＤ等の発光素子の発光のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御信号を生成し、生成した信号をゲートアレイ８４に設けられた各ＰＷＭ回路に対応するゲート回路に出力する。
【００７０】
ゲートアレイ８４は、パルス発生部８１により得られるパルス信号と、ＰＷＭアレイ８３から得られる制御信号とに基づいてドライバ基板７２に設けられた１又は複数のドライバＩＣのうち、ゲートアレイ８４に設けられた各ゲート回路に対応するドライバＩＣに対してゲート回路からの制御信号を出力する。
【００７１】
なお、上述したマイコン部７３は、具体的には、外部からの設定情報や予め記録された設定情報等により、パルス発生部８１やＳ／Ｐ変換部８５に対して制御信号を出力する。これにより、バックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４は、バックライト装置５０に設けられた各バックライトに対して所定の駆動制御を行わせることができる。
【００７２】
また、ドライバ基板７２は、それぞれのドライバ基板（例えば、図９の例では、ドライバ基板（１）〜（ｍ））に設けられている１又は複数のドライバＩＣ（例えば、図９の例では、ドライバ基板（１）のとき、ドライバＩＣ（１）〜（５））が、対応する上述したゲート回路から得られる信号に基づいて、例えばバックライト装置５０等の各バックライトを駆動させるための駆動制御信号を出力する。このようにして、各ドライバＩＣで生成した駆動制御信号は、バックライト装置５０に出力されて、各バックライトの制御が行われる。
【００７３】
なお、上述したＰＷＭアレイ８３及びゲートアレイ８４は、それぞれ映像に対応して可変に設定される上述した輝度ブロック６３等の数に対応できるように複数の素子が設けられている。つまり、ＰＷＭアレイ８３及びゲートアレイ８４は、表示手段５１において、最大のブロックに分割できる数のブロック数に対応させた素子を設けることができる。なお、本実施形態において、分割可能な数としては、例えば、映像の画素単位や２×２ピクセル、４×４ピクセル、１６×１６ピクセルの正方形ブロック等が想定できるが本発明においてはこれに限定されるものではない。また、各ＰＷＭ回路及びゲート回路は、予め設定される複数の分割ブロックに対するバックライト素子を制御してもよい。
【００７４】
バックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４は、は、上述した処理を行うことで、ドライバＩＣ７５からの駆動制御信号により、所定のタイミングで対応するＬＥＤ等のバックライト素子を点灯又は消灯させることができる。更に、上述したバックライト装置５０にバックライトとして、上述した本実施形態に対応する相反接続したＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ高速点灯させることができ、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。これにより、コストの低減を実現することができる。
【００７５】
＜バックライト装置を用いた画像表示システム＞
次に、上述したバックライト装置を用いた画像表示システムについて具体的に説明する。図１０は、本実施形態におけるバックライト装置を用いた画像表示システムの機能構成の一例を示す図である。図１０に示す画像表示システム９０は、映像処理手段９１と、フィルタ手段９２と、ブロック単位制御手段９３と、輝度補正手段９４と、ＰＷＭ制御手段９５と、バックライト駆動制御手段９６と、表示手段９７とを有するよう構成されている。なお、バックライト駆動制御手段９６及び表示手段９７は、上述したバックライト装置５０に相当している。また、バックライト駆動制御手段９６は、上述したバックライトコントロールＩＣ（ＰＷＭ）５４に相当している。
【００７６】
図１０に示す画像表示システム９０では、入力される映像信号を映像処理手段９１と、フィルタ手段９２に出力する。映像処理手段９１は、入力される映像信号が圧縮符号化されている場合には、その信号の復号化を行ったり、限定受信放送等によりスクランブル化等の暗号化処理されている場合には、予め設定された鍵情報等を用いて復号化（デスクランブル化）を行う。つまり、映像処理手段９１は、入力された映像信号を適宜変換し、表示手段９７に表示可能となる映像信号を生成する。また、映像処理手段９１は、生成された映像信号を所定のタイミングで表示手段９７に出力する。
【００７７】
フィルタ手段９２は、後段の処理を行う前に信号の平滑化処理を行う。具体的には、フィルタ手段９２は、入力される映像信号のグレードに応じたローパスフィルタ等による信号のフィルタリング処理を行う。また、フィルタ手段９２は、入力される映像信号が圧縮符号化されている場合には、その信号の復号化を行ったり、限定受信放送等によりスクランブル化等の暗号化処理されている場合には、予め設定された鍵情報等を用いて復号化（デスクランブル化）するための特別な処理を行うこともできる。
【００７８】
また、フィルタ手段９２は、フィルタリングされた映像信号をブロック単位制御手段９３に出力する。ブロック単位制御手段９３は、予め設定される映像信号毎の制御情報等により、映像信号に対するブロック単位あたりの大きさ（画素数、インチ等）等を設定する。このように、ブロック単位の大きさを設定することにより、映像情報に対応させてブロック単位毎のバックライトを制御することができる。
【００７９】
つまり、ブロック単位制御手段９３は、設定されたブロック情報に基づいて映像信号をフレーム毎に所定のブロックに分割し、分割したブロック毎に、例えばオフセット制御や非線形補正等による輝度補正を行うための制御情報を生成する。更に、ブロック単位制御手段９３は、分割したブロック単位でのＡＰＬ検出、輝度ヒストグラム検出、色ヒストグラム検出、及び周波数ヒストグラム検出のうち少なくとも１つからなる輝度制御を行うための制御情報を生成する。なお、本実施形態における輝度制御処理は、ＡＰＬ検出結果と、上述したその他のヒストグラム検出結果のうちの何れか１つとを組み合わせるのが好ましい。
【００８０】
また、ブロック単位制御手段９３は、入力された映像信号に対してＰＷＭ等による変調処理を行うこともできる。ブロック単位制御手段９３は、ブロック毎に生成した制御情報を輝度補正手段９４に出力する。
【００８１】
輝度補正手段９４は、ブロック単位制御手段９３により得られたブロック毎の輝度制御処理結果に基づいて、外部からの設定情報や予め記録された設定情報等により、ブロック単位にバックライトの輝度情報を補正する。また、その補正信号をＰＷＭ制御手段９５に出力する。
【００８２】
ＰＷＭ制御手段９５は、補正された輝度情報に基づいて、バックライト駆動制御信号を生成し、生成したバックライト駆動制御信号をバックライト駆動制御手段９６に出力する。したがって、バックライト駆動制御手段９６は、表示手段９７に設けられた画面全体のバックライトを、上述した処理により所定のブロック毎に制御することができる。更に、バックライトとして、上述した本実施形態に対応する相反接続したＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ高速点灯させることができ、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。これにより、コストの低減を実現することができる。
【００８３】
このように、本実施形態では、バックライトの輝度補正を行っており、これにより、上述したようにユーザに見易くて最適な映像を画面表示すると共に効率的な消費電力の削減を実現することができる。
【００８４】
なお、本実施形態におけるバックライト装置を用いた画像表示システムの構成について、上述した内容に限定されるものではなく、例えば、輝度補正手段９４等におけるブロック毎の補正内容を映像コンテンツにフィードバックし、映像コンテンツと連動させて動的（Ｄｙｎａｍｉｃ）に表示手段のバックライトを動作させてもよい。これにより、よりハイコントラストな映像を提供することができる。つまり、上述した内容を用いることで、映像コンテンツに応じた最適なバックライト制御を行うことができる。
【００８５】
＜バックライト装置の他の適用例＞
なお、上述した本実施形態におけるバックライト装置は、上述したＴＶ等の表示装置として用いられるだけでなく、例えば照明や電子看板、その他の各種ディスプレイ等にも広く適用することができる。つまり、本実施形態におけるバックライト装置は、例えば上述したようにＬＥＤの組を相反接続して駆動可能な機器全般に適用することができる。そこで、以下にバックライト装置の他の適用例について図を用いて説明する。
【００８６】
図１１は、本実施形態におけるバックライト装置を備えた他の適用例を説明するための図である。なお、図１１（ａ）は、本実施形態におけるバックライト装置を照明装置に適用した例を示し、図１１（ｂ）は、本実施形態におけるバックライト装置を電子看板システムに適用した例を示している。
【００８７】
図１１（ａ）に示す照明装置１００は、一例としてＬＥＤランプを示している。具体的に説明すると、照明装置１００は、ランプ本体１０１内に複数のＬＥＤ１０２が直列に接続され、各ＬＥＤは照明方向に適した所定位置に配置されている。なお、各ＬＥＤ１０２の１つは、相反接続された１組のＬＥＤを示している。また、各ＬＥＤ１０２は、上述した発光素子ブロックとして構成されていてもよい。
【００８８】
また、複数のＬＥＤ１０２は、図１１（ａ）に示すように上述したドライバＩＣ（ＬＥＤ駆動制御手段）１０３と接続されており、ドライバＩＣ１０３によりＬＥＤ毎の駆動が制御される。このような構成により、複数のＬＥＤから発光された光により照明することができる。また、上述した本実施形態に対応する相反接続したＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ高速点灯させることができ、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。これにより、全体のコストの低減を実現することができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、図１１（ａ）に示す各ＬＥＤ１０２に対して、バイパス回路を設けてよく、これにより、照明装置１００は、断線時にもドライバＩＣ１０３からの電流を他のＬＥＤに供給させることができる。
【００９０】
また、図１１（ｂ）に示す電子看板システム１１０は、一例として１台のＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１１１と複数の電子看板１１２（図８（ｂ）の例では、電子看板１１２−１，１１２−２）とを有するよう構成されている。また、ＰＣ１１１と複数の電子看板１１２とは、インターネット等に代表される通信ネットワーク１１３を介してデータの送受信が可能な状態で接続されている。
【００９１】
図１１（ｂ）に示す電子看板システム１１０では、管理者等によりＰＣ１１１を用いて作成、編集がされた商品説明や企業名等を紹介するためのコンテンツ等を、通信ネットワーク１１３を介して異なる場所に設置された複数の電子看板１１２上に、同時に表示や更新をすることができる。ここで、上述した電子看板１１２は、例えば大型の液晶ディスプレイ等を用いており、このような大型の液晶ディスプレイ等においても上述したバックライト装置を適用することができる。なお、図１１（ｂ）の構成で用いられるＬＥＤも、図１１（ａ）と同様に相反接続された１組のＬＥＤを示している。
【００９２】
例えば、図１１（ｂ）に示す電子看板１１２においても、バックライト装置として配列された複数ＬＥＤに対して、上述した本実施形態に対応する相反接続したＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ高速点灯させることができ、ドライバＩＣの駆動効率を向上させることができ、駆動速度を向上させることができる。これにより、全体のコストの低減を実現することができる。
【００９３】
なお、図１１（ｂ）においても、各ＬＥＤに対して上述したバイパス回路を設けておくことで、電子看板６２は、断線時にもドライバＩＣからの電流を他のＬＥＤに供給させることができる。なお、上述したバックライト装置は、図１１（ｂ）に示すＰＣ１１１の液晶ディスプレイにも同様に適用することができる。
【００９４】
上述したように本発明によれば、コストの低減を実現すると共に、駆動効率及び駆動速度の向上を実現することができる。なお、上述した本実施形態におけるバックライト装置は、例えば、液晶テレビの表示画面やパーソナルコンピュータのディスプレイ、携帯端末の表示画面、デジタルカメラの画像表示画面等の各種表示装置に対するバックライト機構として広く適用することができる。
【００９５】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１０，２０，４０ ＬＥＤ駆動回路
１１，２１，１０３ ドライバＩＣ（駆動制御手段）
１２，１０２ ＬＥＤ（発光素子）
３１ トランジスタ
３２ 電圧部
５０ バックライト装置
５１，９７ 表示手段
５２，６２ 素子ブロック
５３，７５ ドライバＩＣ
５４ バックライトコントロールＩＣ（バックライト駆動制御手段）
５５ ドライバＩＣ群
６１ 素子（エレメント）
６３ 輝度ブロック
７１ メイン基板
７２ ドライブ基板
７３ マイコン部
７４ ＦＰＧＡ
８１ パルス発生部
８２ ＯＳＣ
８３ ＰＷＭアレイ
８４ ゲート（Ｇａｔｅ）アレイ
８５ Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部
９０ 画像表示システム
９１ 映像処理手段
９２ フィルタ手段
９３ ブロック単位制御手段
９４ 輝度補正手段
９５ ＰＷＭ制御手段
９６ バックライト駆動制御手段
９７ 表示手段
１００ 照明装置
１０１ ランプ本体
１１０ 電子看板システム
１１１ ＰＣ
１１２ 電子看板
１１３ 通信ネットワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から発光された光により表示手段を照明するバックライト装置において、
所定の間隔で配置される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対して電流を供給して前記複数の発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段とを有し、
前記複数の発光素子は、前記駆動制御手段に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含むことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、
差動回路により、前記複数の発光素子に供給する電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記複数の発光素子に供給する電流値を、前記発光素子毎に調整するための電流抵抗部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段に対する駆動条件を生成し、前記駆動制御手段に駆動制御信号を出力するバックライト駆動制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のバックライト装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１に記載のバックライト装置と、前記バックライト装置により照明される表示手段とを有する画像表示システム。
【請求項６】
入力される映像信号に含まれるフレーム毎に、予め設定されたブロック情報に対応するブロックに分割するブロック単位制御手段と、
前記ブロック単位制御手段により得られるブロック毎に輝度補正を行う輝度補正手段とを有し、
前記バックライト装置は、前記輝度補正手段により得られる補正情報に基づいて、前記ブロック毎に割り当てられた複数の発光素子に対する駆動制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像表示システム。
【請求項７】
発光素子から発光された光により照明する照明装置において、
所定の間隔で配置される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対して電流を供給して前記複数の発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段とを有し、
前記複数の発光素子は、前記駆動制御手段に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項１】
発光素子から発光された光により表示手段を照明するバックライト装置において、
所定の間隔で配置される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対して電流を供給して前記複数の発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段とを有し、
前記複数の発光素子は、前記駆動制御手段に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含むことを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、
差動回路により、前記複数の発光素子に供給する電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記複数の発光素子に供給する電流値を、前記発光素子毎に調整するための電流抵抗部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段に対する駆動条件を生成し、前記駆動制御手段に駆動制御信号を出力するバックライト駆動制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のバックライト装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１に記載のバックライト装置と、前記バックライト装置により照明される表示手段とを有する画像表示システム。
【請求項６】
入力される映像信号に含まれるフレーム毎に、予め設定されたブロック情報に対応するブロックに分割するブロック単位制御手段と、
前記ブロック単位制御手段により得られるブロック毎に輝度補正を行う輝度補正手段とを有し、
前記バックライト装置は、前記輝度補正手段により得られる補正情報に基づいて、前記ブロック毎に割り当てられた複数の発光素子に対する駆動制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の画像表示システム。
【請求項７】
発光素子から発光された光により照明する照明装置において、
所定の間隔で配置される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子に対して電流を供給して前記複数の発光素子毎の駆動を制御する駆動制御手段とを有し、
前記複数の発光素子は、前記駆動制御手段に対して第１の方向と該第１の方向に対して逆方向の第２の方向により並列に接続される構成を含むことを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１０３５３８（Ｐ２０１２−１０３５３８Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５２７４１（Ｐ２０１０−２５２７４１）
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【出願人】（５０８２６０１０８）有限会社ＡＴＲＣ (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【出願人】（５０８２６０１０８）有限会社ＡＴＲＣ (18)
【Ｆターム（参考）】
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