バックライト駆動装置及びバックライト駆動制御方法

【課題】消費電力を十分に低減しつつ、発光色の自由度を向上させる。
【解決手段】原色光源選択部３−１は、白色光源と、３つの原色光源から最大２原色光源とを選択する。計算部３−２は、選択された３つの光源の出力を発光輝度色度が目標値となるよう計算する。ＰＷＭ生成部３−３は、該制御信号に従って、白色光源と、選択された最大２原色光源とに対する出力信号を生成し、駆動部３−４に供給する。駆動部３−４は、白色光源４−１に対応する白色光源駆動部３−４−１と、選択された最大２原色光源に対応する駆動部３−４−ｉとにより、対応する白色光源４−１と、選択された原色光源４−ｉとを点灯させる。すなわち、選択されなかった原色光源４−ｊを消灯し、白色光源４−１の発光で置き換える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト駆動装置及びバックライト駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示器を用いた表示装置におけるバックライトには、高輝度・低消費電力と、赤っぽい白や、青っぽい白など、発光色を自由に設定できることが求められている。従来、バックライトとして、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）や、白色ＬＥＤ（発光ダイオード）などの白色光源を用いたもの、あるいは、Ｒ／Ｇ／Ｂ（ＲＥＤ，ＧＲＥＥＮ，ＢＬＵＥ）などの原色光源を組み合わせたものがある。
【０００３】
しかしながら、ＣＣＦＬや、白色ＬＥＤなどの白色光源を用いたバックライトは、高輝度・低消費電力が実現しやすい反面、発光色が固有であり、変化させることはできないという問題があった。
【０００４】
また、Ｒ／Ｇ／Ｂなどの原色光源を組み合わせたバックライトは、図８（ａ）に示すように、各色の混合比を変えることで発光色を自由に設定することができるが、一般的に、白色光源に比べ発光効率が低いため、高輝度・低消費電力の実現は困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、白色光源と三原色光源を組み合わせて、図８（ｂ）に示すように、原色光源と白色光源との発光配分を制御して、４原色としたバックライトが提案されている（例えば、特許文献１参照）。通常の光学センサは、３原色であり、４原色の同時発光は、発光バランス制御が困難であり、発光色が不安定という課題があったが、該従来技術では、発光制御を改善し、４原色の同時発光を実現している。
【特許文献１】特開２００７−１４１７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、発光色の自由度は増すが、図３（ｂ）に示すように、４原色の同時発光を行うため、消費電力を十分に低減できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、消費電力を十分に低減しつつ、発光色の自由度を向上させることができるバックライト駆動装置及びバックライト駆動制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明は、白色光源と、複数の原色光源とを点灯駆動制御するバックライト駆動装置であって、目標色に応じて、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択する選択手段と、前記白色光源と前記選択手段により選択された点灯原色光源とを前記目標色に応じて点灯駆動する駆動制御手段とを備えることを特徴とするバックライト駆動装置である。
【０００９】
本発明は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記選択手段により選択されなかった原色光源を消灯することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記の発明において、前記選択手段は、目標色に従って、選択すべき点灯原色光源を切り替えることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記の発明において、前記選択手段は、１色以上の原色光源を白色光源で置き換えて、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記の発明において、前記選択手段は、少なくとも、１色または２色の原色光源を選択することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記の発明において、前記選択手段は、前記白色光源の輝度が最大となるように、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択することを特徴とする。
本発明は、上記の発明において、前記選択手段は、消費電力もしくは発熱量が最小となるように、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択することを特徴とする。消費電力を簡易的に評価する手段として、例えば、白色光源の輝度が最大となるよう原色光源を選択することが挙げられる。
【００１４】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、白色光源と、複数の原色光源とを点灯駆動制御するバックライト駆動制御方法であって、目標色に応じて、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択するステップと、前記白色光源と前記選択された点灯原色光源とを前記目標色に応じて点灯駆動するステップとを含むことを特徴とするバックライト駆動制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、目標色に応じて、複数の原色光源から点灯原色光源を選択し、白色光源と選択された点灯原色光源とを目標色に応じて点灯駆動する。したがって、指定の発光色を維持しつつ、消費電力を低減することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、選択されなかった原色光源を消灯する。したがって、消費電力を低減することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、目標色に従って、選択すべき点灯原色光源を切り替える。したがって、指定の発光色を維持することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、１色以上の原色光源を白色光源で置き換えて、複数の原色光源から点灯原色光源を選択する。したがって、指定の発光色を維持しつつ、消費電力を低減することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、少なくとも、１色または２色の原色光源を選択する。したがって、指定の発光色を維持することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、白色光源の輝度が最大となるように、複数の原色光源から点灯原色光源を選択する。したがって、指定の発光色を維持しつつ、消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態による、バックライト駆動装置の構成を示すブロック図である。図において、本実施形態によるバックライト駆動装置２は、例えば、指定部１と組み合わされて、ディスプレイ等の表示装置内に搭載される。指定部１は、例えば、ユーザによって指定される輝度や色度を示すデータ入力を受け付けるボタンであり、押下式のスイッチを適用することが可能である。この指定部１は、輝度や色度の値を増加あるいは減少させる指示を計算部３−２に出力するようにしてもよいし、輝度や色度の値そのものを計算部３−２に出力するようにしてもよい。
バックライト駆動装置２は、バックライト制御部３とバックライト４とからなる。バックライト制御部３は、原色光源選択部３−１と、計算部３−２と、ＰＷＭ（パルス幅変調）生成部３−３と、駆動部３−４とからなる。
【００２３】
原色光源選択部３−１は、指定部１により輝度と色度が指定されると、白色光源と、３つの原色光源から最大２原色光源とを選択する。なお、いずれの原色光源を選択するかは、固定とするのではなく、目標色（色度）に従って切り替えるようにする。また、白色光源の輝度が最大となるように、発光すべき原色光源を選択するようにしてもよい。計算部３−２は、指定部１から指定される目標色（輝度・色度）に従って、選択された白色光源、及び最大２原色光源の駆動出力を決定する。このとき、計算部３−２は、目標色を維持しつつ、消費電力が最低となるように、選択された白色光源、及び最大２原色光源の駆動出力を決定する。ＰＷＭ生成部３−３は、該計算部３−２により決定された駆動出力に従って、各光源であるバックライトを駆動する各駆動部３−４の動作を制御するためのパルス幅変調された出力信号を生成する。
【００２４】
駆動部３−４は、白色光源、及び各色の光源毎に用意された白色光源駆動部３−４−１と、赤色光源駆動部３−４−２と、緑色光源駆動部３−４−３と、青色光源駆動部３−４−４とからなる。駆動部３−４は、該ＰＷＭ生成部３−３からの出力信号に従って各光源であるバックライト４を駆動制御する。バックライト４は、白色光源４−１、原色光源として、赤色光源４−２、緑色光源４−３、青色光源４−４を備えており、駆動部３−４からの駆動信号に従って発光する。なお、白色光源４−１と、赤色光源４−２、緑色光源４−３、青色光源４−４とは、密接に配置することが好ましい。
【００２５】
次に、本実施形態の動作について説明する。
上述した構成において、指定部１により輝度と発光色が指定されると、原色光源選択部３−１は、白色光源と、３つの原色光源から最大２原色光源とを消費電力が最小となるように選択する。その後、計算部３−２は、選択された３つの光源の出力を発光輝度色度が目標値となるよう計算し、該計算結果に応じた制御信号をＰＷＭ生成部３−３に供給する。ＰＷＭ生成部３−３は、該制御信号に従って、白色光源と、選択された最大２原色光源とに対する出力信号を生成し、駆動部３−４に供給する。
【００２６】
駆動部３−４では、白色光源４−１に対応する白色光源駆動部３−４−１と、選択された最大２原色光源に対応する駆動部３−４−ｉ（ｉ＝２、３、４のいずれか２つ）とにより、対応する白色光源４−１と、原色光源４−ｉ（ｉ＝２、３、４のいずれか２つ）とを点灯させる。すなわち，３色以上の原色光源が配置されていても、同時に発光するのは、最大２原色である。残りの原色光源４−ｊ（ｊ＝２、３、４のうち、選択されなかったいずれか１つ）を消灯し、白色光源４−１の発光で置き換える。
【００２７】
ここで、図２、図３は、本実施形態によるバックライト制御方法を説明するための概念図（ｘｙ色度図）である。図２の色域を持つバックライトに輝度と発光色が指定されると、図３に示すように、赤色光源４−２以外の緑色光源４−３と青色光源４−４、及び白色光源４−１が選択され、選択された３つの光源の出力を発光輝度色度が目標値となるよう発光配分が計算される。つまり、白色光源の発光色には、赤色成分、緑色成分、青色成分が含まれるので、原色光源のいずれか１つに代えて白色光源を用いることで、該白色光源の発光色に含まれる、赤色成分、緑色成分、青色成分を考慮して、発光すべき原色光源の発光量を制御すればよい。
この図２の場合において、原色光源選択部３−１は、指定部１から指定された輝度と色度の設定値のうち、CIE1931xyなどの色度図上において目標色度を囲むような白色光源と、最大２色の原色光源を選択する（図３）。また、バックライトに実装された原色光源が４色以上の場合は、目標色を実現する白色＋２色の原色光源の組み合わせが複数存在する。このため、それぞれの組み合わせの消費電力（もしくは発熱）を計算し、最も小さい組み合わせを選択する。例えば、図４は４色の原色光源を持つバックライトで目標色を実現する場合の一例を表す概念図である。ここでは、以下の二つの組み合わせのいずれも目標色を実現できる。
（ア）組み合わせ１＝（白色光源、原色光源c、原色光源ｄ）（図５）
（イ）組み合わせ２＝（白色光源、原色光源b、原色光源ｄ）（図６）
そこで、それぞれの組み合わせの消費電力を計算し、最小となる組み合わせを選択する。上記の組み合わせ１は、原色光源ａ、原色光源ｂが消灯であり、組み合わせ２は、原色光源ａ、原色光源ｃが消灯である。
ここで、消費電力の計算式はひとつではなく、以下のような手段が考えられる。
（ウ）計算例１各光源の発光輝度÷発光効率の和が最小となる組み合わせを選択する
（エ）計算例２白色光源の輝度が最大となる組み合わせを選択する
そして、計算部３−２は、このようにして算出された設定値を用いて、駆動出力を決定する。
【００２８】
図７は、本発明を用いた表示装置（液晶ディスプレイ）の構成を表す概略ブロック図である。この実施形態においては、目標BL色と優先条件（ディスプレイ色域の広さまたは低消費電力など）によって発光光源を選択し、選択した光源のみ発光させるとともに映像表示部を調整することで、指定された見え方を保つ。映像の色補正の目的としては、例えば、赤色原色光源を消灯した場合にディスプレイ色域を計算し、弱くなる赤色を補うことなどが考えられる。また、目標BL色はユーザの指示だけでなく、入力された映像の色分布を解析することで自動調整することも考えられる。
【００２９】
この図において、優先条件指示部１０は、ユーザからの優先条件を表すデータ入力を受け付ける。この優先条件の指示は、例えば、ディスプレイ色域の広さか、低消費電力かのいずれかを指定する指示である。ここで、低消費電力優先状態を高輝度優先と呼称してもよい。これは消費電力を一定とした場合、本状態は色域優先時より発光輝度を向上できるためである。
【００３０】
バックライト駆動部２０は、優先条件指示部１０から受け付けた入力（優先条件）と、白点指示部３０から受け付けた入力または映像回路部４０から出力される指示とに基づいて、駆動させるＢＬ光源６０の点灯させる色の光源を選択するとともに、映像表示部７０に表示させるディスプレイ色域を計算する。
バックライト駆動部２０において、目標ＢＬ色決定部２１は、目標となるバックライト色を指定する目標バックライト色の指示を受け付ける機能と、映像回路部４０の色分布計測部４１から出力される画像の色分布情報を受け付ける機能とを有する。また、目標BL色決定部２１は、外部映像機器５０の映像信号に基づき色分布計測部４１から出力される指示、または白点指示部３０が受け付けた入力に基づいて、バックライトを点灯する目標の色となる目標BL色（例えばXYZで指定される三刺激値）を決定し、光源組合せ計算部２３に出力する。
【００３１】
光源色度記憶部２２は、BL光源６０が発光可能な各色光源の色度（例えばXYZで指定される三刺激値）を予め記憶している。
光源組み合わせ計算部２３は、光源色度記憶部２２に記憶された情報を参照して各光源の色度（例えば、図２や図４）に基づいて、目標ＢＬ決定部２１によって決定された目標の色を実現する光源の組み合わせ群を計算し、この光源の組み合わせ群が複数ある場合にはそれぞれ計算して電力計算部２５と色域計算部２４に出力する。光源の組み合わせ群とは、最大３色であり、例えば図３や図５、図６における目標バックライト色を含む領域であって、白色光源と１つまたは２つの原色光源とで囲まれた領域（三角形または線分）群である。
【００３２】
色域計算部２４は、光源組み合わせ計算部２３の計算結果に基づいて、発光させる光源の組み合わせのそれぞれについて、選択されなかった原色光源を消灯した場合のディスプレイ色域を計算する。
電力計算部２５は、光源組み合わせ計算部２３が計算した、光源の組み合わせ毎に光源を点灯させた場合の電力を計算する。この計算は、下記の式（１）に基づいて計算する。また、この計算は、光源の組み合わせのそれぞれについて行う。
電力＝発光輝度÷発光効率（１）
【００３３】
光源決定部２６は、優先条件指示部１０から入力される優先条件に応じて、電力計算部２５または色域計算部２４の計算結果のいずれかに基づいて、利用光源（発光させる対象となる発光光源）を選択する。ここでは、消費電力が少なくなるようにバックライトの光源を点灯させるのか、あるいは、広色域になるようにバックライトを点灯させるのか、どちらを優先させるかの指示に応じて、選択する。低消費電力を優先させる指示が入力された場合には、電力計算部２５の計算結果のうち、最も消費電力が低い場合の原色光源の組み合わせを選択する。一方、広色域を優先させる指示が入力された場合、色域計算部２４の計算結果に基づいて、ディスプレイ色域が最も広い場合の原色光源の組み合わせを選択する。
【００３４】
光源駆動部２７は、利用光源決定部２６からの出力信号に従って各光源（白色光源、原色光源ａ、原色光源ｂ、原色光源ｃ、・・・）であるバックライトを駆動制御する。ここでは、BL光源６０を駆動させる出力信号を生成する。
【００３５】
白点指示部３０は、例えば、ユーザによって指定される輝度や色度を示すデータ入力を受け付けるボタンであり、押下式のスイッチを適用することが可能である。例えば、この白点指示部３０は、輝度や色度の値を増加あるいは減少させる指示を目標BL色決定部２１に出力するようにしてもよいし、輝度や色度の値そのものを目標BL色決定部２１に出力するようにしてもよい。
【００３６】
映像回路部４０は、外部映像機器５０からの信号に応じて映像表示部７０を駆動する。
次に、映像回路４０において、色分布計測部４１は、出力する画像の色分布を解析し、解析結果を色分布情報として目標ＢＬ色決定部２１に出力する。映像補正部４２は、色域計算部２４の計算結果に基づいて、消灯される原色光源の色を、画面上に表示する色を補正することによって、映像表示部７０に表示される色を補正する。この補正は、例えば、バックライトの光源として、赤色原色光源を消灯してバックライトの点灯を行うことが光源決定部２６によって決定された場合には、この決定に基づいて、この赤色原色光源を消灯したときのディスプレイ色域の計算結果を、色域計算部２４の計算結果から参照し、弱くなる赤色を目標の色域になるように補う補正をする。
【００３７】
外部映像機器５０は、映像表示部７０に表示させる映像信号を映像回路部４０に出力する。
ＢＬ光源６０は、白色光源と複数の原色光源によって構成されるバックライト装置である。原色光源は、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）がある。
映像表示部７０は、液晶パネルであり、映像回路部４０からの映像信号に基づき、外部映像機器５０からの映像を表示する。
【００３８】
上述した実施形態よれば、原色光源の１色以上を白色光源に置き換えて発光させるようにしたので、以下の効果が得られる。
【００３９】
（１）発光効率の低い原色光源を白色光源に置き換えるため、指定輝度色度を保ったまま消費電力を最も抑制できる。逆に、色度と消費電力とを同等とした場合には、発光輝度を向上させることができる。
【００４０】
（２）３つ以上の原色光源を実装しているため、白色光源に１〜２色の原色光源を加えた従来法より広範に発光色を選択することができる。
【００４１】
（３）同時発光色が最大でも三色となる。このため、人間の視感度である三刺激値で指定される目標色に対し、必要な各光源の出力値が一意に決定できる。また、一般的な三原色光学センサでも、多原色の光源を安定に制御できる。
【００４２】
（４）原色光源の選択の自由度を向上せることができる。同時点灯するのは、目標色に応じた最大２色であるため、原色光源の色数を増やしても色制御が不安定にならない。
【００４３】
なお、上述した実施形態によるバックライト駆動装置は、液晶ディスプレイに限らず、シャーカステンや、プロジェクタにも利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態による、バックライト駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態によるバックライト制御方法を説明するための概念図である。
【図３】本実施形態によるバックライト制御方法を説明するための概念図である。
【図４】本実施形態によるバックライト制御方法を説明するための概念図である。
【図５】本実施形態によるバックライト制御方法を説明するための概念図である。
【図６】本実施形態によるバックライト制御方法を説明するための概念図である。
【図７】本実施形態における液晶ディスプレイの動作例である。
【図８】従来技術によるバックライト制御方法を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００４５】
２バックライト駆動装置
３バックライト制御部
３−１原色光源選択部
３−２計算部
３−３ＰＷＭ生成部
３−４駆動部
３−４−１白色光源駆動部
３−４−２赤色光源駆動部
３−４−３緑色光源駆動部
３−４−４青色光源駆動部
４バックライト
４−１白色光源
４−２赤色光源
４−３緑色光源
４−４青色光源

【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光源と、複数の原色光源とを点灯駆動制御するバックライト駆動装置であって、
目標色に応じて、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択する選択手段と、
前記白色光源と前記選択手段により選択された点灯原色光源とを前記目標色に応じて点灯駆動する駆動制御手段と
を備えることを特徴とするバックライト駆動装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記選択手段により選択されなかった原色光源を消灯することを特徴とする請求項１記載のバックライト駆動装置。
【請求項３】
前記選択手段は、目標色に従って、選択すべき点灯原色光源を切り替えることを特徴とする請求項１記載のバックライト駆動装置。
【請求項４】
前記選択手段は、１色以上の原色光源を白色光源で置き換えて、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択することを特徴とする請求項１記載のバックライト駆動装置。
【請求項５】
前記選択手段は、少なくとも、１色または２色の原色光源を選択することを特徴とする請求項１記載のバックライト駆動装置。
【請求項６】
前記選択手段は、前記白色光源の輝度が最大となるように、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択することを特徴とする請求項１記載のバックライト駆動装置。
【請求項７】
前記選択手段は、消費電力もしくは発熱量が最小となるように、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択することを特徴とする請求項１記載のバックライト駆動装置。
【請求項８】
白色光源と、複数の原色光源とを点灯駆動制御するバックライト駆動制御方法であって、
目標色に応じて、前記複数の原色光源から点灯原色光源を選択するステップと、
前記白色光源と前記選択された点灯原色光源とを前記目標色に応じて点灯駆動するステップと
を含むことを特徴とするバックライト駆動制御方法。

【図１】