JP6319799B2 - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置および表示方法に関し、更に詳しくは、ＰＷＭ調光方式によるバックライトの明滅に起因した画面ノイズを低減するための技術に関する。

従来、バックライトを備えた液晶表示装置がある。通常、液晶表示装置のバックライトの明るさを調整するための調光方式として、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ）調光方式が採用されている（特許文献１参照）。ＰＷＭ調光方式によれば、バックライトの駆動電流をアナログ制御する調光方式に比較して、回路構成を簡単且つ安価に実現することができ、また、広い調光範囲を確保することができる。

図８は、ＰＷＭ調光方式を採用する従来技術による表示装置の一例を示す図である。同図に示す表示装置は、映像処理回路１１００、ＰＷＭ信号生成回路１２００、駆動制御部１３００、バックライト１４００、電源１５００、表示部１６００を備えている。バックライト１４００は、発光ダイオード１４０１と導光拡散部１４０２とを備えている。発光ダイオード１４０１から放出された光は、導光拡散部１４０２を通して、表示部１６００を構成する液晶の裏面側に照射される。

図８の表示装置によれば、映像処理回路１１００は、入力映像信号ＳＶｉｎを復調処理して映像信号ＳＶを生成し、映像信号ＳＶを表示部１６００に供給する。ＰＷＭ信号生成回路１２００は、映像処理回路１１００から入力される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期してＰＷＭ信号を発生させる。駆動制御部１３００は、上記ＰＷＭ信号に応答して発光ダイオード１４０１を駆動し、バックライト１４００を点灯させる。

図９は、従来技術による表示装置の動作を説明するための図であり、図９（Ａ）は、垂直ラインの駆動信号波形（駆動電流波形）を示し、図９（Ｂ）は、画面の表示例を示す。
上述の映像処理回路１１００が垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを発生させると、各垂直ライン（１Ｖ，２Ｖ，３Ｖ，…）がパルス駆動される。ＰＷＭ調光方式によれば、各垂直ラインを駆動するＰＷＭ信号のハイレベルの期間においてバックライトが発光し、上記ＰＷＭ信号のローレベルの期間においてバックライトが消灯する。即ち、発光期間と無発光期間が交互に発生する。この場合、人間の視覚特性により、画面全体の明るさは発光期間と無発光期間との比率に応じた明るさになる。

特開２０１２−２２１７１４号公報

上述のＰＷＭ調光方式によれば、バックライト１４００を駆動するＰＷＭ信号のデューティに応じた発光期間および無発光期間による明暗のタイミングと、表示部１６００を構成する液晶の駆動タイミングとの関係が適切でない場合、画面にノイズ（バックライトノイズ）が発生する。

例えば、図９（Ａ）に示すように、バックライトの発光期間ではバックライトが最大電流で駆動されるため、バックライトが最大輝度で発光する。これに対し、無発光期間ではバックライトを駆動する電流がゼロになり、バックライトが消灯する。このため、ＰＷＭ信号のハイ／ローに応じたバックライトの明滅に応じて画面に縞状の明暗が発生し、これが画面ノイズ（バックライトノイズ）となる。

このような画面ノイズを目立たなくする方法として、ＰＷＭ信号の周波数を上げて明暗の各期間を短くする手法や、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに対するＰＷＭ信号の周波数及び位相を調節して画面ノイズを分散させる手法等が取られている。

しかしながら、近年増えている発光ダイオード(LED)を用いたバックライトのように、残光時間が短いバックライトを用いた場合、ＰＷＭ調光方式によるバックライトの発光期間と無発光期間との境界が強調される結果、バックライトの発光（明滅）に起因した画面ノイズ（バックライトノイズ）が目立つようになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で広い調光範囲を保ちつつ、ＰＷＭ調光方式によるバックライトの発光に起因した画面ノイズを低減することができる表示装置および表示方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、発光素子を有し、表示部を照明するバックライトと、前記発光素子に供給する第１の電流を発生させる第１定電流回路と、該第１定電流回路に対して直列に接続された第１スイッチと、を備えた第１駆動制御部と、前記発光素子に供給する第２の電流を発生させる第２定電流回路と、該第２定電流回路に対して直列に接続された第２スイッチと、を備え、前記第１駆動制御部に対して並列に接続された第２駆動制御部と、を備え、前記第１スイッチが第１信号に応答して前記第１の電流をパルス幅変調する場合、前記第２スイッチをオフとし、前記第２スイッチが第２信号に応答して前記第２の電流をパルス幅変調する場合、前記第１スイッチをオンとする表示装置の構成を有する。
上記課題を解決するために、本発明に係る表示方法は、表示装置による表示方法であって、前記表示装置は、発光素子を有し、表示部を照明するバックライトと、前記発光素子に供給する第１の電流を発生させる第１定電流回路と、該第１定電流回路に対して直列に接続された第１スイッチと、を備えた第１駆動制御部と、前記発光素子に供給する第２の電流を発生させる第２定電流回路と、該第２定電流回路に対して直列に接続された第２スイッチと、を備え、前記第１駆動制御部に対して並列に接続された第２駆動制御部と、を備えて構成され、前記第１スイッチが前記第１の電流をパルス幅変調する場合、前記第２スイッチをオフとし、前記第２スイッチが前記第２の電流をパルス幅変調する場合、前記第１スイッチをオンとする、表示方法の構成を有する。

本発明によれば、簡単な構成で広い調光範囲を保ちつつ、ＰＷＭ調光方式によるバックライトの発光に起因した画面ノイズを低減することができる。

本発明の第１実施形態による表示装置の構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態による表示装置の詳細構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態による表示装置の動作を説明するための図であり、発光ダイオードを流れる電流の波形例を表す図である。 本発明の第１実施形態による表示装置の動作を説明するための図であり、垂直同期信号に同期させてＰＷＭ調光制御を実施する場合の各垂直ラインの発光ダイオードの電流波形を示す図であり、（Ａ）は、図３の中段の波形に対応する図であり、（Ｂ）は、図３の下段の波形に対応する図である。 本発明の第１実施形態による表示装置の動作を説明するための図であり、垂直同期信号に同期させずにＰＷＭ調光制御を実施する場合の各垂直ラインの発光ダイオードの電流波形を示す図であり、（Ａ）は、図３の中段の波形に対応する図であり、（Ｂ）は、図３の下段の波形に対応する図である。 本発明の第２実施形態による表示装置の構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態の変形例による表示装置の構成例を示す図である。 ＰＷＭ調光方式を採用する従来技術による表示装置の一例を示す図である。 従来技術による表示装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は、垂直ラインの駆動信号波形を示し、（Ｂ）は、画面の表示例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態による表示装置１００の構成例を示す。
表示装置１００は、映像処理回路１１０、信号生成部１２０、第１駆動制御部１３１、第２駆動制御部１３２、バックライト１４０、電源１５０、表示部１６０を備えている。表示部１６０は液晶から構成されているものとするが、透過型の表示デバイスであれば、任意の表示デバイスを用いることができる。

映像処理回路１１０は、入力映像信号ＳＶｉｎを復調処理して映像信号ＳＶを生成するためのものである。映像信号ＳＶは表示部１６０に供給される。また、映像処理回路１１０は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを発生させて信号生成部１２０に供給する。
信号生成部１２０は、映像処理回路１１０から入力される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期して、パルス幅変調されたＰＷＭ信号ＰＷＭ１（第１信号）およびＰＷＭ信号ＰＷＭ２（第２信号）を発生させるためのものである。本実施形態では、信号生成部１２０は、バックライト１４０の明るさの設定値に応じて、第１駆動制御部１３１および第２駆動制御部１３２の何れか一方がバックライト１４０に供給される電流ＩＬをパルス幅変調するように、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１またはＰＷＭ信号ＰＷＭ２を発生させる。上記設定値は、例えば、表示装置１００の利用者によって任意に設定される値である。

信号生成部１２０は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを所定の下限値に設定した場合、上記設定値に応じてＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを設定する。また、信号生成部１２０は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを所定の上限値に設定した場合、上記設定値に応じてＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを設定する。本実施形態では、上記デューティの所定の下限値を０パーセントとし、上記デューティの上限値を１００パーセントとする。ただし、この例に限定されず、上記の下限値および上限値は任意に設定し得る。

本実施形態では、信号生成部１２０は、上記設定値が所定の閾値を下回った場合、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセント（下限値）に設定し、上記設定値が所定の閾値を上回った場合、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセント（上限値）に設定する。ここで、上記の所定の閾値は、バックライト１４０の調光範囲を高輝度領域と低輝度領域との２つの領域に区分する境界値であり、例えば、バックライト１４０の調光範囲の中央の値に設定されるが、この例に限定されない。

信号生成部１２０は、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１と第２ＰＷＭ信号生成回路１２２とから構成されている。このうち、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１は、上記設定値が所定の閾値を下回った場合、表示部１６０の走査の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期して、上記設定値に応じたデューティを有するＰＷＭ信号ＰＷＭ１を発生させ、上記設定値が所定の閾値を上回った場合、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセント（上限値）に設定する。即ち、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１は、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２が出力するＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティが０パーセントの場合にのみＰＷＭ動作を行う。

また、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２は、上記設定値が所定の閾値を上回った場合、表示部１６０の走査の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期して、上記設定値に応じたデューティを有するＰＷＭ信号ＰＷＭ２を発生させ、上記設定値が所定の閾値を下回った場合、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセント（下限値）に設定する。即ち、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２は、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１が出力するＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティが１００パーセントの場合にのみＰＷＭ動作を行う。

第１駆動制御部１３１は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１に応答して発光ダイオード１４１を駆動するためのものである。第１駆動制御部１３１は、第１スイッチ１３１１と第１定電流回路１３１２とを備えている。第１スイッチ１３１１は、第１定電流回路１３１２に対して直列接続されている。第１スイッチ１３１１は、発光ダイオード１４１への電流ＩＳ１の供給を制御するためのものである。第１定電流回路１３１２は、バックライト１４０の発光ダイオード１４１に供給される電流ＩＬとして、電流ＩＳ１を発生させるためのものである。第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１により第１スイッチ１３１１がオン／オフされる。

第２駆動制御部１３２は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２に応答して発光ダイオード１４１を駆動するためのものである。第２駆動制御部１３２は、第２スイッチ１３２１と第２定電流回路１３２２とを備えている。第２スイッチ１３２１は、第２定電流回路１３２２に対して直列接続されている。第２スイッチ１３２１は、発光ダイオード１４１への電流ＩＳ２の供給を制御するためのものである。第２定電流回路１３２２は、バックライト１４０の発光ダイオード１４１に供給される電流ＩＬとして、電流ＩＳ２を発生させるためのものである。第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ２により第２スイッチ１３２１がオン／オフされる。

第２駆動制御部１３２は、第１駆動制御部１３１に対して並列接続されている。即ち、発光ダイオード１４１の電流経路に着目すれば、第１駆動制御部１３１と第２駆動制御部１３２は相互に並列接続されている。このため、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬは、第１駆動制御部１３１の出力電流（ＩＳ１）と第２駆動制御部１３２の出力電流（ＩＳ２）とを合成した電流となる。また、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬの最大値は第１定電流回路１３１２の電流ＩＳ１と第２定電流回路１３２２の電流ＩＳ２との和になる。

前述のように、信号生成部１２０は、バックライト１４０の明るさの設定値に応じて、第１駆動制御部１３１および第２駆動制御部１３２の何れか一方がバックライト１４０に供給される電流ＩＬをパルス幅変調するように、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１またはＰＷＭ信号ＰＷＭ２を発生させる。これらＰＷＭ信号ＰＷＭ１およびＰＷＭ信号ＰＷＭ２に応答して、第１駆動制御部１３１の第１スイッチ１３１１および第２駆動制御部１３２の第２スイッチ１３２１が、それぞれ、電流ＩＳ１および電流ＩＳ２をパルス幅変調する。ここで、第１スイッチ１３１１がＰＷＭ信号ＰＷＭ１に応答して電流ＩＳ１をパルス幅変調する場合、第２スイッチ１３２１をオフ状態に固定する。また、第２スイッチ１３２１がＰＷＭ信号ＰＷＭ２に応答して電流ＩＳ２をパルス幅変調する場合、第１スイッチ１３１１をオン状態に固定する。

バックライト１４０は、表示部１６０を裏面照明するためのものであり、発光ダイオード１４１（発光素子）と導光拡散部１４２とを備える。発光ダイオード１４１のアノードは、電源１５０に接続され、発光ダイオード１４１のカソードには、第１駆動制御部１３１および第２駆動制御部１３２の各出力部が接続されている。第１駆動制御部１３１および第２駆動制御部１３２により発光ダイオード１４１が駆動されて発光すると、バックライト１４０が点灯する。このとき発光ダイオード１４１に流れる電流ＩＬは第１駆動制御部１３１および第２駆動制御部１３２によってパルス幅変調される。これにより、バックライト１４０の点灯がＰＷＭ調光により制御される。導光拡散部１４２は、発光ダイオード１４１から放出された光を拡散させることにより、表示部１６０の画面全体にわたって光の照射を均一化するためのものである。バックライト１４０の光源として、発光ダイオードに代えて、任意のデバイスを用いることができる。

次に、第１実施形態の動作を説明する。
まず、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティが１００パーセントであり、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティが０パーセントである場合、第１スイッチ１３１１はオン状態に設定され、第２スイッチ１３２１はオフ状態に設定される。この場合、発光ダイオード１４１に流れる電流ＩＬは第１定電流回路１３１２の電流ＩＳ１のみから定まる。

上記のようにＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティが１００パーセントに設定され、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティが０パーセントに設定された状態から、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセントに保ちつつ、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセントから大きくすると、第２駆動制御部１３２の第２スイッチ１３２１のオン期間では、第１定電流回路１３１２と第２定電流回路１３２２が電気的に並列接続された状態になる。このため、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬが、第１定電流回路１３１２の電流ＩＳ１と、第２定電流回路１３２２の電流ＩＳ２との和となり、電流ＩＬが増加する。

また、第２駆動制御部１３２の第２スイッチ１３２１のオフ期間では、第１定電流回路１３１２の電流ＩＳ１だけが流れる。このため、第２スイッチ１３２１のオフ期間では、電流ＩＬは電流ＩＳ１に減少するが、ゼロにはならず、発光ダイオード１４１が消灯することがない。従って第２ＰＷＭ信号生成回路１２２の動作中はＰＷＭ調光に伴う瞬時的な輝度変化が従来よりも小さくなり、バックライト１４０の明部と暗部の境界での明暗差が小さくなり、明暗変動が少なくなる。このため、ＰＷＭ調光によるバックライトの発光に起因した画面ノイズを低減することができる。

一方、上記のようにＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティが１００パーセントに設定され、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティが０パーセントに設定された状態から、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセントに保ちつつ、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセントから小さくすると、第２スイッチ１３２１がオフに設定されているため、第１スイッチ１３１１のオン期間における電流ＩＬは第１定電流回路１３１２の電流ＩＳ１のみから定まる。

即ち、この場合、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬの変化量は、第１定電流回路１３１２の電流ＩＳ１のみから定まる。この場合の動作は一般的なＰＷＭ調光を用いた場合と同じになるが、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬの最大値が抑えられているため、バックライト１４０の明部と暗部との境界での明暗差が小さくなり、明暗の変動が少なくなる。従って、ＰＷＭ調光に伴う瞬時的な輝度の変化が従来よりも小さくなり、ＰＷＭ調光によるバックライトの発光に起因した画面ノイズを低減することができる。

図２は、本発明の第１実施形態による表示装置１００の詳細構成例を示す図であり、上述の図１に示す第１駆動制御部１３１および第２駆動制御部１３２の具体的な回路構成の一例を示している。図２において、図１に示す要素と共通する要素には同一符号を付している。

図２において、第１駆動制御部１３１は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１、ＰＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＭＯＳ）トランジスタＴＰ１、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、基準電源Ｖｒを備えている。ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のコレクタは、発光ダイオード１４１のカソードに接続されている。抵抗Ｒ１は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタとグランドノードとの間に接続されている。

ＰＭＯＳトランジスタＴＰ１のソースは、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のベースに接続され、ＰＭＯＳトランジスタＴＰ１のドレインは基準電源Ｖｒに接続されている。基準電源ＶｒとＰＭＯＳトランジスタＴＰ１のゲートとの間には抵抗Ｒ２が接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＴＮ１のドレインはＰＭＯＳトランジスタＴＰ１のゲートに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ１のソースはグランドノードに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ１のゲートにはＰＷＭ信号ＰＷＭ１が印加される。

なお、図１に示す第１駆動制御部１３１の構成要素である第１スイッチ１３１１と第１定電流回路１３１２の各機能は、図２に示す第１駆動制御部１３１を構成するｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１、ＰＭＯＳトランジスタＴＰ１、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、基準電源Ｖｒにより実現されている。例えば、第１スイッチ１３１１は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のスイッチング機能により実現されている。また、第１定電流回路１３１２は、抵抗Ｒ１の電流制限機能により実現されている。抵抗Ｒ１は理想的な定電流回路ではないが、発光ダイオード１４１に流れる電流ＩＬを抵抗値に応じて制限する点に着目すれば、定電流回路として取り扱うことができる。

前述のように、第１駆動制御部１３１は、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティが０パーセントの場合にしかＰＷＭ動作を実施しない。この場合、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２がローレベルに固定され、そのデューティが０パーセントに設定された状態ではＮＭＯＳトランジスタＴＮ２がオフ状態に固定される。これにより、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬは電流ＩＳ１のみを含む。この場合、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１に応答して第１駆動制御部１３１のＮＭＯＳトランジスタＴＮ１がオン／オフすると、ＰＭＯＳトランジスタＴＰ１がオン／オフし、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１がオン／オフする。従って、この場合、発光ダイオード１４１に流れる電流ＩＬは、電流ＩＳ１によって定まる。この場合の電流ＩＬの変化分は電流ＩＳ１になる。これにより、発光ダイオード１４１の明暗の変動が抑制される。

図２の第１駆動制御部１３１によれば、基準電源ＶｒからＰＭＯＳトランジスタＴＰ１を通じてｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のベースに電流を流すと共に抵抗Ｒ１に電流を流す。ここで、抵抗Ｒ２とＮＭＯＳトランジスタＴＮ１は一種のインバータ回路を構成し、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１に応答してＰＭＯＳトランジスタＴＰ１をオン／オフさせる。これにより、ＰＭＯＳトランジスタＴＰ１を通じて基準電源Ｖｒからｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のベースに供給される電流をオン／オフさせることにより、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のコレクタ電流、すなわち発光ダイオード１４１を駆動する電流ＩＬが制御され、発光ダイオード１４１の発光と調光が制御される。

図２において、第２駆動制御部１３２は、抵抗Ｒ３およびＮＭＯＳトランジスタＴＮ２を備えている。抵抗Ｒ３の一端は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタに接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２のドレインは抵抗Ｒ３の他端に接続され、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２のソースはグランドノードに接続され、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２のゲートにはＰＷＭ信号ＰＷＭ２が印加される。

なお、図１に示す第２駆動制御部１３２の構成要素である第２スイッチ１３２１と第２定電流回路１３２２の各機能の各機能は、図２に示す第２駆動制御部１３２を構成する抵抗Ｒ３およびＮＭＯＳトランジスタＴＮ２により実現されている。例えば、第２スイッチ１３２１は、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２のスイッチング機能により実現されている。また、第２定電流回路１３２２は、抵抗Ｒ３の電流制限機能により実現されている。抵抗Ｒ３は理想的な定電流回路ではないが、上述の第１駆動制御部１３１の抵抗Ｒ１と同様に、発光ダイオード１４１に流れる電流ＩＬを抵抗値に応じて制限する点に着目すれば、定電流回路として取り扱うことができる。

図２の第２駆動制御部１３２によれば、抵抗Ｒ３とＮＭＯＳトランジスタＴＮ２は電流路が直列接続された直列回路を形成し、この直列回路は、第１駆動制御部１３１を構成する抵抗Ｒ１と並列接続されている。ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２がオンすれば、抵抗Ｒ３が抵抗Ｒ１と電気的に並列接続される。この場合、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬは、抵抗Ｒ１を流れる電流と抵抗Ｒ３を流れる電流の和になる。また、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２がオフすれば、抵抗Ｒ３を流れる電流が消失し、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬは、抵抗Ｒ１を流れる電流のみになる。

前述のように、第２駆動制御部１３２は、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティが１００パーセントの場合しかＰＷＭ動作を実施しない。この場合、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１がハイレベルに固定され、そのデューティが１００パーセントに設定された状態ではｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１がオン状態に固定される。これにより、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬは、直流成分として電流ＩＳ１を含む。また、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２に応答して第２駆動制御部１３２のＮＭＯＳトランジスタ１３２がオンすると、電流ＩＳ２が電流ＩＬに重畳される。従って、この場合、発光ダイオード１４１に流れる電流ＩＬは、電流ＩＳ１に相当する電流値と、電流ＩＳ１と電流ＩＳ２との和に相当する電流値との間で変化する。即ち、電流ＩＬの変化分は電流ＩＳ２になる。これにより、発光ダイオード１４１の明暗の変動が抑制される。

本実施形態では、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬの最大値は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３の並列合成値を元に最適化される。
第２駆動制御部１３２は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティが１００パーセントのときしか第１駆動制御部１３１がＰＷＭ動作しないため、抵抗Ｒ２をｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタに接続している。これにより、図２に示す第１定電流回路１３１２および第２定電流回路１３２２の各構成を図１に示す第１定電流回路１３１２と第２定電流回路１３２２とで一部共用することが可能になる。従って、第１駆動制御部１３１および第２駆動制御部１３２の構成を簡略化することができ、装置を小型化することができる。

次に、図２に示す表示装置１００の動作を説明する。
本実施形態では、次に説明するように、バックライト１４０の明るさの設定値が所定の閾値を下回っている場合、第１スイッチ１３１１は、上記所定の閾値を下回る設定値に応じたデューティで電流ＩＳ１（第１の電流）をパルス幅変調して電流ＩＬを発生させる。この場合、第２スイッチ１３２１はオフとされ、電流ＩＳ２のデューティは０パーセントとされる。これに対し、バックライト１４０の明るさの設定値が上記所定の閾値を上回っている場合、第２スイッチ１３２１は、上記所定の閾値を上回る設定値に応じたデューティで電流ＩＳ２（第２の電流）をパルス幅変調して電流ＩＬを発生させる。この場合、第１スイッチ１３１１はオンとされ、電流ＩＳ１のデューティは１０パーセントとされる。従ってこの場合、パルス幅変調された電流ＩＳ２に対し、パルス幅変調されていない一定量の電流ＩＳ１が重畳される。

図３は、本発明の第１実施形態による表示装置１００の動作を説明するための図であり、発光ダイオード１４１を流れる電流の波形例を表す図である。
図３の上段に示す波形は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセントとし、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセントとした場合の電流ＩＬの波形を示し、図３の中段に示す波形は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセントとし、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを３０パーセントとした場合の電流ＩＬの波形を示し、図３の下段に示す波形は、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを７０パーセントとし、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセントとした場合の電流ＩＬの波形を示している。

図３の構成において、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティが１００パーセントに設定され、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティが０パーセントに設定された状態では、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１はオン状態であり、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２はオフ状態であり、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ電圧は基準電源Ｖｒとベース・エミッタ間電圧で決まり、且つ、抵抗Ｒ３には電流が流れない。このため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のオン期間に抵抗Ｒ１に流れる電流は一義的に決まり、電流ＩＬは、図３の上段に示すように一定になる。なお、抵抗Ｒ１の電流、すなわちｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のエミッタ電流は、そのトランジスタの電流増幅率ｈＦＥが十分に大きければ、電流ＩＬとほぼ同じになる。

ここで、説明の便宜上、バックライト１４０の明るさの設定値が所定の閾値を上回る場合、図３の上段に示すように、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセントとし、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセントとした状態を第１初期状態と称す。一方、バックライト１４０の明るさの設定値が所定の閾値を下回る場合、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを０パーセントとし、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを１００パーセントとした状態を第２初期状態と称す。

バックライト１４０の明るさの設定値が所定の閾値を上回る場合、上述の第１初期状態から、図３の中段に示すように、信号生成部１２０は、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセントに保ちつつ、バックライト１４０の明るさの設定値に応じて、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセントから大きくすることにより、バックライト１４０のＰＷＭ調光を実施する。この場合、第２駆動制御部１３２のオン期間では抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３とが電気的に並列接続されるため、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬが増加し、オフ期間では抵抗Ｒ３に電流が流れない。

しかし、図３の中段に示すように、オフ期間でも抵抗Ｒ１には一定の電流ＩＳ１が流れるため、この電流ＩＳ１により電流ＩＬはゼロにはならず、発光ダイオード１４１が消灯しない。従って、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２の動作中はＰＷＭ調光に伴う瞬時的な輝度の変化が従来よりも小さくなり、バックライト１４０のノイズの明暗の変動が少なくなる。

一方、バックライト１４０の明るさの設定値が所定の閾値を下回る場合、上述の第２初期状態から、図３の下段に示すように、信号生成部１２０は、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセントに保ちつつ、バックライト１４０の明るさの設定値に応じて、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセントから小さくすることにより、バックライト１４０のＰＷＭ調光を実施する。この場合、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２がオフのため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のオン期間に流れる電流は抵抗Ｒ１で決まる。このときの動作は既存のＰＷＭ調光と同じになるが、図３の下段に示すように、電流ＩＬの最大値が電流ＩＳ１に抑えられる。このため、ＰＷＭ調光に伴う瞬時的な輝度の変化が従来よりも小さくなり、ＰＷＭ調光によるバックライトのノイズの明暗の変動が少なくなる。

図４は、本発明の第１実施形態による表示装置１００の動作を説明するための図であり、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期させてＰＷＭ調光制御を実施する場合の各垂直ラインの発光ダイオードの電流波形（ＩＬ）を示す図である。ここで、図４（Ａ）は、上述の図３の中段の波形に対応し、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを１００パーセントとし、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを３０パーセントとした場合の電流ＩＬの波形を示している。図４（Ａ）の紙面右側に示すように、明部と暗部との明るさの差分が小さくなっている。このため、縞の移動があっても、明暗の変動が低減され、明暗のコントラストが従来よりも減るため、ＰＷＭ調光によるバックライトノイズが目立たなくなる。

図４（Ｂ）は、上述の図３の下段の波形に対応し、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティを７０パーセントとし、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２のデューティを０パーセントとした場合の電流ＩＬの波形を示している。この場合、電流ＩＳ２は流れないので、図４（Ｂ）の紙面右側に示すように、上述の図４（Ａ）の例に比較して全体の明るさは低下するが、この場合も、明部と暗部との明るさの差分が小さくなる。このため、縞の移動があっても、明暗の変動が低減され、明暗のコントラストが従来よりも減るため、ＰＷＭ調光によるバックライトノイズが目立たなくなる。

図５は、本発明の第１実施形態による表示装置１００の動作を説明するための図であり、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期させずにＰＷＭ調光制御を実施する場合の各垂直ラインの発光ダイオードの電流波形（ＩＬ）を示す図である。ここで、図５（Ａ）は、図３の中段の波形に対応する図であり、図５（Ｂ）は、図３の下段の波形に対応する図である。
第１ＰＷＭ信号生成回路１２１および第２ＰＷＭ信号生成回路１２２に入力される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを使用しなくても、本実施形態による表示装置１００は実現可能であり、その動作は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに非同期であることを除けば、上述の垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期した場合の動作と同じである。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）の紙面右側には、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに非同期とした場合の画像状態が示されている。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す画面状態から理解されるように、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに非同期とした場合においても、縞の移動があっても明暗の変動が低減され、明暗のコントラストが従来よりも減るため、ＰＷＭ調光によるバックライトノイズが目立たなくなる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図６は、本発明の第２実施形態による表示装置２００の構成例を示す図である。
第２実施形態による表示装置２００は、図２に示す第１実施形態による表示装置１００の構成において、スイッチ１７０を更に備えると共に、第２ＰＷＭ信号生成回路１２２に代えてＰＷＭ切替信号生成回路１２３を備えている。その他は、第１実施形態と同様である。

表示装置２００は、ＰＷＭ切替信号生成回路１２３から出力される切替信号ＯＮＳＷに基づいてスイッチ１７０が第１駆動制御部１３１および第２駆動制御部１３２に入力される信号を切り替える構成を採用している。即ち、スイッチ１７０が端子ｔ１側に接続されている場合、端子ｔ２側がプルダウン抵抗１８２によりプルダウンされる結果、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２がオフとなる。また、スイッチ１７０が端子ｔ２側に接続されている場合、端子ｔ１側がプルアップ抵抗１８１によりプルアップされる結果、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ１、ＰＭＯＳトランジスタＴＰ１、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１がオンとなる。

図６の構成によればＰＷＭ切替信号生成回路１２３から出力される切替信号ＯＮＳＷに基づきスイッチ１７０が端子ｔ２側に閉じられている状態では、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１のデューティが０パーセントから１００パーセントまで変化しても、第１駆動制御部１３１は常時オンであり、第２駆動制御部１３２のオフ期間でも抵抗Ｒ１に電流が流れる。このため、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬはゼロにならず、発光ダイオード１４１が消灯することがない。従って、ＰＷＭ調光に伴う瞬時的な輝度の変化が小さくなり、バックライトのノイズの明暗の変動が低減される。

また、切替信号ＯＮＳＷに基づきスイッチ１７０が端子ｔ１側に閉じられている状態では、ＮＭＯＳトランジスタＴＮ２がオフになるため、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＴＲ１のオン期間で発光ダイオード１４１に流れる電流ＩＬは抵抗Ｒ１で決まる。この場合の動作は上述の第１実施形態と同様であり、電流ＩＬの最大値が電流ＩＳ１に抑えられる。従って、この場合も、ＰＷＭ調光に伴う瞬時的な輝度の変化が小さくなり、バックライトのノイズの明暗の変動が低減される。

＜第２実施形態の変形例＞
次に、本発明の第２実施形態の変形例を説明する。
図７は、本発明の第２実施形態の変形例による表示装置３００の構成例を示す図である。表示装置３００は、上述の図６に示す表示装置２００の構成において、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを削除した点を除けば、表示装置２００と同様である。

表示装置３００の動作についても、第１ＰＷＭ信号生成回路１２１および第２ＰＷＭ信号生成回路１２２から出力されるＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２が垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに非同期であることを除けば、、図６の表示装置２００の動作と同じである。また、表示装置３００の画像状態も前述の図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すものと同様である。図５（Ａ）および図５（Ｂ）の例に示すように、ＰＷＭ信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２が垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに非同期であっても、明暗コントラストが減るため、ＰＷＭ調光による明暗縞、即ちＰＷＭ調光によるバックライトノイズが低減される。

上述の第２実施形態では、ＰＷＭ切替信号生成回路１２３から出力される切替信号ＯＮＳＷは、時間やタイミング制御が不要な信号であるため、切替信号ＯＮＳＷを生成するための回路を汎用ロジックで実現することができる。このため、ＰＷＭ信号生成回路の構成を簡略化することができ、マイコンなどの制御部品の端子機能の制限を受けずに表示装置を実現することができる。

次に、上述の実施形態の特徴および効果をまとめる。
上述の実施形態は、複数のＰＷＭ制御回路のうち、一つが動作しているときには他方がＰＷＭ動作を行わないこととし、発光ダイオード１４１を流れる電流ＩＬをＰＷＭ方式で制御することにより、ＰＷＭ調光によるバックライトの点灯に伴う明暗の変動を抑制し、ＰＷＭ調光に起因した画面ノイズを低減することを可能とする。

また、ＰＷＭ調光の最小デューティの制御幅は、マイコンなどのデジタル動作の１ステップの最小時間で決まるが、上述の実施形態によれば、ＰＷＭ制御の１ステップの変化に伴う輝度の変化量を減らすことができる。このため、部品の追加を最小限に抑えつつ、細かい調光が可能となる。また、ＰＷＭ制御の高周波化により１ステップの相対変化量が大きくなれば、より大きな効果が得られる。

また、上述の実施形態によれば、簡単な構成で広い調光範囲を保ちつつ、発光ダイオードを用いたバックライトのＰＷＭ調光を実施することができ、バックライトのＰＷＭ調光による明暗の変動を少なくし、画面ノイズを見えにくくすることができる。

上述した本発明の実施形態では、本発明を表示装置として表現したが、本発明は表示方法として表現することもできる。この場合、本発明による表示方法は、表示装置による表示方法であって、前記表示装置は、発光素子を有し、表示部を照明するバックライトと、前記発光素子に供給する第１の電流を発生させる第１定電流回路と、該第１定電流回路に対して直列に接続された第１スイッチと、を備えた第１駆動制御部と、前記発光素子に供給する第２の電流を発生させる第２定電流回路と、該第２定電流回路に対して直列に接続された第２スイッチと、を備え、前記第１駆動制御部に対して並列に接続された第２駆動制御部と、を備えて構成され、前記第１スイッチが前記第１の電流をパルス幅変調する場合、前記第２スイッチをオフとし、前記第２スイッチが前記第２の電流をパルス幅変調する場合、前記第１スイッチをオンとする、表示方法として表現することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１００…表示装置、１１０…映像処理回路、１２０…信号生成部、１２１…第１ＰＷＭ信号生成回路、１２２…第２ＰＷＭ信号生成回路、１２３…ＰＷＭ切替信号生成回路、１３１…第１駆動制御部、１３２…第２駆動制御部、１４０…バックライト、１４１…発光ダイオード、１４２…導光拡散部、１５０…電源、１６０…表示部、１７０…スイッチ、１３１１…第１スイッチ、１３２１…第２スイッチ、１３１２…第１定電流回路、１３２２…第２定電流回路、ＴＲ１…ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ、ＴＮ１，ＴＮ２…ＮＭＯＳトランジスタ、ＴＰ１…ＰＭＯＳトランジスタ、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗、Ｖｒ…基準電源。

Claims (5)

1. 発光素子を有し、表示部を照明するバックライトと、
   前記発光素子に供給する第１の電流を発生させる第１定電流回路と、該第１定電流回路に対して直列に接続された第１スイッチと、を備えた第１駆動制御部と、
   前記発光素子に供給する第２の電流を発生させる第２定電流回路と、該第２定電流回路に対して直列に接続された第２スイッチと、を備え、前記第１駆動制御部に対して並列に接続された第２駆動制御部と、を備え、
   前記第１スイッチが第１信号に応答して前記第１の電流をパルス幅変調する場合、前記第２スイッチをオフとし、前記第２スイッチが第２信号に応答して前記第２の電流をパルス幅変調する場合、前記第１スイッチをオンとする表示装置。
2. 前記バックライトの明るさの設定値が所定の閾値を下回った場合、前記第１スイッチが前記第１の電流をパルス幅変調し、
   前記設定値が前記所定の閾値を上回った場合、前記第２スイッチが前記第２の電流をパルス幅変調する、
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１スイッチは、前記所定の閾値を下回る設定値に応じたデューティで前記第１の電流をパルス幅変調し、
   前記第２スイッチは、前記所定の閾値を上回る設定値に応じたデューティで前記第２の電流をパルス幅変調する、
   請求項２に記載の表示装置。
4. 前記発光素子は、アノードが電源に接続された発光ダイオードであり、
   前記第１駆動制御部は、
   コレクタが前記発光ダイオードのカソードに接続されたｎｐｎ型バイポーラトランジスタと、
   前記ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのエミッタとグランドノードとの間に接続された第１抵抗と、
   ソースが前記ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのベースに接続され、ドレインが基準電源に接続されたＰＭＯＳトランジスタと、
   前記基準電源と前記ＰＭＯＳトランジスタのゲートとの間に接続された第２抵抗と、
   ドレインが前記ＰＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、ソースが前記グランドノードに接続され、ゲートに前記第１信号が印加されたＮＭＯＳトランジスタと、
   を備え、
   前記第２駆動制御部は、
   一端が前記ｎｐｎ型バイポーラトランジスタのエミッタに接続された第３抵抗と、
   ドレインが前記第３抵抗の他端に接続され、ソースが前記グランドノードに接続され、ゲートに前記第２信号が印加されたＮＭＯＳトランジスタと、
   を備えた請求項１から３の何れか１項に記載の表示装置。
5. 表示装置による表示方法であって、
   前記表示装置は、
   発光素子を有し、表示部を照明するバックライトと、
   前記発光素子に供給する第１の電流を発生させる第１定電流回路と、該第１定電流回路に対して直列に接続された第１スイッチと、を備えた第１駆動制御部と、
   前記発光素子に供給する第２の電流を発生させる第２定電流回路と、該第２定電流回路に対して直列に接続された第２スイッチと、を備え、前記第１駆動制御部に対して並列に接続された第２駆動制御部と、を備えて構成され、
   前記第１スイッチが前記第１の電流をパルス幅変調する場合、前記第２スイッチをオフとし、前記第２スイッチが前記第２の電流をパルス幅変調する場合、前記第１スイッチをオンとする、表示方法。

Images