JP6369929B2 - 表示装置及びバックライトの駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示パネル及びバックライトを備える表示装置及びバックライトの駆動方法に関する。
液晶表示装置及びＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）表示装置のような透過型表示装置は、表示パネル、表示パネルの背後に配置されたバックライトなどを備え、表示パネルの輝度（明るさ）を調整する方法として、いわゆるＰＷＭ調光方式が採用されている。ＰＷＭ調光方式は、例えば、パルス信号のパルス幅（デューティ比）を変えることにより、バックライトに供給する電流を調整するものである。
近年、このＰＷＭ調光方式の原理を利用して、表示パネルの動画視認性を向上させるブリンキングバックライト制御が利用されている。このブリンキングバックライト制御は、表示パネルに対する映像信号のフィールド終了時における垂直同期信号に同期させてバックライトを点滅させ、バックライトの消灯期間では映像を見せないようにすることにより、映像が重なって見えることを抑制するものである（特許文献１を参照）。
特開平５−３０３０７８号公報
しかし、ブリンキングバックライト制御を行う場合、バックライトの消灯期間を設けるため、液晶パネルの最大輝度が低下するので、液晶パネルの調光範囲が狭くなるという問題がある。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、動画の視認性を向上しつつ調光範囲を拡大することができる表示装置及びバックライトの駆動方法を提供する。
第１発明に係る表示装置は、表示パネルと、該表示パネルの画面に表示する画像を所定の周期で書き換える書き換え手段と、任意の調整値に応じて前記画面の輝度を調整する前記表示パネル用のバックライトとを備える表示装置において、前記バックライトを駆動する駆動期間及び駆動を休止する休止期間を交互に前記所定の周期に同期して繰り返す駆動電流の該駆動期間の長短及び前記駆動期間に前記バックライトへ供給する駆動電流の多少を制御する駆動制御手段を備え、前記書き換え手段は、前記所定の周期の間に同じ画像のフレームを２回書き込み、前記駆動制御手段は、異なる画像が１フレーム中で混在しない期間に前記駆動期間が含まれるようにし、かつ、異なる画像が１フレーム中で混在する期間が前記休止期間に含まれるようにし、前記調整値が所定値より低い範囲では、前記休止期間を所定期間とし、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記休止期間を前記所定期間より短くしてあり、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記調整値が増加すると、前記駆動電流の積分値を増加するようにしてあることを特徴とする。
第２発明に係る表示装置は、第１発明において、前記駆動制御手段は、前記調整値が前
記所定値より高い範囲では、駆動電流を一定にするようにしてあることを特徴とする。
第３発明に係る表示装置は、第１発明又は第２発明において、前記所定値を、前記所定
期間及び前記バックライトへ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定してあることを
特徴とする。
第４発明に係る表示装置は、第１発明において、前記所定の周期は、前記表示パネルの
垂直同期信号の周期であり、前記駆動制御手段は、前記駆動電流に対応するＰＷＭ信号を
前記垂直同期信号と同期させる位相制御ポイントを、前記垂直同期信号から所定の時間差
だけ早い時点として、前記駆動期間及び前記休止期間を交互に前記所定の周期に同期して
繰り返す前記駆動期間の長短及び前記駆動電流の多少を制御する、ことを特徴とする。
第５発明に係る表示装置は、第１発明において、前記所定の周期は、前記表示パネルの
垂直同期信号の周期であり、前記駆動制御手段は、前記駆動電流に対応するＰＷＭ信号を
前記垂直同期信号と同期させる位相制御ポイントを、同じ画像のフレームの２回目の書き
換え開始時点を基準にして定め、前記駆動期間及び前記休止期間を交互に前記所定の周期
に同期して繰り返す前記駆動期間の長短及び前記駆動電流の多少を制御する、ことを特徴
とする。
第６発明に係る表示装置は、第１発明において、前記所定値を、前記所定期間及び前記
バックライトへ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定してあり、前記駆動制御手段
は、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記駆動電流の前記上限値から、想定さ
れる上昇温度に見合った駆動電流の値に向かって前記駆動電流を低下させる一方、前記画
面の輝度がリニアに増加するように前記休止期間を短くしていく、ことを特徴とする。
第７発明に係る表示装置は、第１発明において、前記所定値を、前記所定期間及び前記
バックライトへ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定してあり、前記駆動制御手段
は、前記画面の輝度がリニアに増加するように、前記調整値が前記所定値より低い範囲で
は、前記休止期間を所定期間とし、かつ、前記駆動電流を増加させていき、前記調整値が
前記所定値より高い範囲では、前記駆動電流を前記上限値とし、前記休止期間を前記所定
期間より短くしていく、ことを特徴とする。
第８発明に係る表示装置は、第１発明において、前記所定値を、前記所定期間及び前記
バックライトへ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定してあり、前記駆動制御手段
は、前記画面の輝度がリニアに増加するように、前記調整値が前記所定値より低い範囲で
は、前記休止期間を前記所定期間とし、かつ、前記駆動電流を増加させていき、前記調整
値が前記所定値より高い範囲では、前記休止期間を、前記調整値が前記所定値より低い範
囲における前記休止期間よりも短い一定の休止期間とし、かつ、前記駆動電流の上限値よ
りも低い駆動電流の値から前記駆動電流の前記上限値に向かって前記駆動電流を増加させ
る、ことを特徴とする。
第９発明に係るバックライトの駆動方法は、画面に表示する画像を所定の周期で書き換える表示パネルと、任意の調整値に応じて前記画面の輝度を調整する前記表示パネル用のバックライトとを備える表示装置による該バックライトの駆動方法において、前記バックライトを駆動する駆動期間及び駆動を休止する休止期間を交互に前記所定の周期に同期して繰り返す駆動電流の該駆動期間の長短及び前記駆動期間に前記バックライトへ供給する駆動電流の多少を制御する制御ステップを含み、前記表示パネルは、前記所定の周期の間に同じ画像のフレームを２回書き込み、該制御ステップは、異なる画像が１フレーム中で混在しない期間に前記駆動期間が含まれるようにし、かつ、異なる画像が１フレーム中で混在する期間が前記休止期間に含まれるようにし、前記調整値が所定値より低い範囲では、前記休止期間を所定期間とし、前記調整値が所定値より高い範囲では、前記休止期間を前記所定期間より短くし、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記調整値が増加すると、前記駆動電流の積分値を増加することを特徴とする。
第１発明及び第９発明にあっては、駆動制御手段は、表示パネルの書き換え周期に同期
して、バックライトを駆動する駆動期間及び駆動を休止する休止期間を交互に繰り返す駆
動電流の当該駆動期間の長短を制御する。駆動電流の周期は、表示パネルの書き換え周期
と同期する。駆動電流は、例えば、ＰＷＭ制御されたパルス信号であり、駆動期間は、パ
ルス信号のパルス幅に相当し、休止期間は、隣り合うパルス信号の間の期間である。すな
わち、駆動期間においては、バックライトを点灯させ、休止期間においては、バックライ
トを消灯させる。駆動期間の長短は、パルス信号のパルス幅の長短であり、駆動期間を長
短にすることは、ＰＷＭ制御のデューティ比を大小とすることである。駆動電流の駆動期
間を長くする（すなわち、駆動信号のデューティ比を大きく）ことにより、バックライト
が発する光量が増加し、表示パネルの輝度は高くなる。
また、駆動制御手段は、駆動期間にバックライトへ供給する駆動電流の多少を制御する。例えば、駆動電流を所定のデューティ比とした場合、駆動期間での駆動電流を多くする（増加させる）ことにより、バックライトが発する光量が増加し、表示パネルの輝度を高くすることができる。また、駆動期間での駆動電流を少なくする（減少させる）ことにより、バックライトが発する光量が減少し、表示パネルの輝度を低くすることができる。
また、書き換え手段は、所定の周期の間に同じ画像のフレームを２回書き込む。
そして、駆動制御手段は、異なる画像が１フレーム中で混在しない期間に前記駆動期間
が含まれるようにし、かつ、異なる画像が１フレーム中で混在する期間が前記休止期間に
含まれるようにし、調整値が所定値より低い範囲では、休止期間を所定期間とし、調整値
に応じて、駆動電流の積分値を増減する。休止期間を所定期間とすることは、例えば、駆
動電流のデューティ比を所要の値に固定することである。駆動電流のデューティ比を所要
の値に固定することにより、画面に動画を表示させた場合でも、動画の視認性を向上させ
、フリッカなどの発生を抑制することができる。また、調整値は、例えば、ブライトネス
の調整値であり、調整値に応じて、駆動電流の積分値を増減することにより、表示パネル
の輝度を調整（調光）することができる。
一方、調整値が所定値より高い範囲では、駆動制御手段は、休止期間を所定期間より短くする。休止期間を所定期間より短くすることにより、駆動電流を増加させることなく、駆動電流が流れる期間を長くして、バックライトが発する光量を増加させ、表示パネルの輝度を高くすることができる。これにより、調整値が所定値より高い範囲で表示パネルの輝度をさらに高くすることができ、表示パネルの調光範囲を拡大することができる。
第２発明にあっては、駆動制御手段は、調整値が所定値より高い範囲では、駆動電流を一定にする。すなわち、調整値が所定値より高い範囲では、駆動信号の駆動期間を長短とするので、駆動電流を増加させることなく一定とすることができる。これにより、駆動電流を増加させることができない場合であっても、表示パネルの輝度をさらに高くすることができ、表示パネルの調光範囲を拡大することができる。
第３発明にあっては、所定値を、所定期間及びバックライトへ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定してある。これにより、駆動電流が上限値より少ない範囲（輝度が所定値より低い範囲）では、駆動電流の駆動期間を固定して、動画の視認性を向上し、フリッカ等の発生を抑制しつつ、駆動電流を増減することにより調光を可能とすることができる。また、駆動電流が上限値に達した範囲（輝度が所定値より高い範囲）では、駆動電流を上限値で一定とし、駆動電流の休止期間を短くする（又は駆動電流の駆動期間を長くする）ことにより、動画の視認性を向上させつつ高輝度側での調光範囲を拡大することができる。
本発明によれば、動画の視認性を向上しつつ調光範囲を拡大することができる。
本実施の形態の表示装置の構成の一例を示すブロック図である。 本実施の形態の表示装置のフレームの書き換えの一例を示す説明図である。 本実施の形態の表示装置による駆動期間制御の一例を示すタイムチャートである。 本実施の形態の表示装置による駆動電流制御の一例を示すタイムチャートである。 本実施の形態の表示装置によるバックライトの駆動方法の第１例を示す説明図である。 本実施の形態の表示装置によるバックライトの駆動方法の第２例を示す説明図である。 本実施の形態の表示装置によるバックライトの駆動方法の第３例を示す説明図である。
以下、本発明に係る表示装置及びバックライトの駆動方法を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の表示装置１００の構成の一例を示すブロック図である。表示装置１００は、表示パネルとしての液晶表示パネル１０、液晶表示パネル１０の背面に配置されたバックライト２０、ブライトネス設定部３０、画像処理部４０、ＰＷＭ信号生成部５０、ドライバ６０などを備える。なお、表示パネルは液晶に限定されるものではなく、他の遮光部材から構成された表示パネルでもよい。
バックライト２０は、直列接続した複数のＬＥＤ２１、各ＬＥＤ２１に流れる電流（駆動電流）をオン／オフするスイッチング素子としてのトランジスタ２２、トランジスタ２２のベースに流れる電流を適切な値に制限するためのバイアス抵抗２３などを備える。なお、図１の例では、複数のＬＥＤ２１を直列接続した構成を示すが、ＬＥＤ２１の個数、接続形態は図１の例に限定されるものではない。
画像処理部４０は、例えば外部の装置から取得した画像データ、あるいは不図示の記憶装置に記憶した画像データを読み出し、１フレーム毎の画像信号を液晶表示パネル１０へ出力する。本実施の形態では、画像信号は映像信号とも称する。１フレーム期間は、液晶表示パネル１０が画面に表示する１フレームの画像を書き換える書き換え周期であり、液晶表示パネル１０の垂直同期信号の間隔である。１フレーム期間、すなわち垂直同期信号の周期は、例えば、１２０Ｈｚであるが、これに限定されるものではなく、６０Ｈｚ、２４０Ｈｚなどであってもよい。
液晶表示パネル１０は、垂直同期信号をＰＷＭ信号生成部５０へ出力する。なお、図１の例では、液晶表示パネル１０が垂直同期信号を出力する構成を例示しているが、これに限定されるものではなく、液晶表示パネル１０の表示制御を行う表示制御部（不図示）が液晶表示パネル１０と別個に存在する場合には、当該表示制御部が垂直同期信号を出力するようにしてもよい。
図２は本実施の形態の表示装置１００のフレームの書き換えの一例を示す説明図である。図２の上段は、フレーム（１フレームの画像）の書き換えの様子を示し、下段は、垂直同期信号のタイミングを示す。図２に示すように、垂直同期信号は、所定の書き換え周期Ｔで繰り返し出力される。本実施の形態では、書き換え周期Ｔは、１２０Ｈｚであり、１フレームの期間は、約８．３ｍｓである。なお、書き換え周期Ｔは、１２０Ｈｚに限定されるものではなく、６０Ｈｚ、２４０Ｈｚなどであってもよい。
液晶表示パネル１０は、書き換え周期Ｔの間に同じ画像のフレームを２回書込む。例えば、便宜上、図２に示すように、時系列的にフレーム１〜６があり、フレーム１が画像Ａであるとする。液晶表示パネル１０は、フレーム２、３とで同じ画像Ｂを書込む。
フレーム２では、フレーム１で書込んだ画像Ａが残存しているので、画像Ａから画像Ｂに徐々に書き換えることになる。フレーム２の終了時点では、画像Ｂが書込まれている。そして、フレーム３では、再度画像Ｂを書込むので、画像Ｂだけが表示される。実際には、画像Ｂを画像Ｂで書き換える処理が行われる。
なお、フレーム３の画像Ｂの書込みが終了した時点と、垂直同期信号との間には、若干の時間差（時間のずれ）ΔＴが存在する。この時間差ΔＴは、内部処理による時間差であり、例えば、１ｍｓ程度である。また、垂直同期信号の周期Ｔは、１２０Ｈｚであり、垂直同期信号間の時間は、約８．３ｍｓである。なお、液晶表示パネル１０の内部では、２倍の周期である２４０Ｈｚで書込みが実施されている。
同様に、フレーム４では、フレーム３で書込んだ画像Ｂが残存しているので、画像Ｂから画像Ｃに徐々に書き換えることになる。フレーム４の終了時点では、画像Ｃが書込まれている。そして、フレーム５では、再度画像Ｃを書込むので、画像Ｃだけが表示される。実際には、画像Ｃを画像Ｃで書き換える処理が行われる。
また、フレーム６では、フレーム５で書込んだ画像Ｃが残存しているので、画像Ｃから画像Ｄに徐々に書き換えることになる。以下、同様である。
ブライトネス設定部３０は、液晶表示パネル１０の輝度を調整する機能を有し、例えば、ブライトネス調整値が０〜１００％の範囲で液晶表示パネル１０の画面の輝度を設定することができる。ブライトネス設定部３０は、表示装置１００に設けたボリューム（不図示）でもよく、あるいは画面に表示する設定画面でもよい。ユーザーによらず、表示装置１００が自発的にこれを設定するようにしてもよい。あるいは、ＵＳＢなどの通信インターフェースを介して、表示装置１００の外部のコンピュータなどの情報機器から設定するようにしてもよい。ブライトネス設定部３０は、設定された調整値としてのブライトネス調整値をＰＷＭ信号生成部５０へ出力する。
ＰＷＭ信号生成部５０は、駆動制御手段としての機能を有し、液晶表示パネル１０の書き換え周期Ｔに同期して、バックライト２０を駆動する駆動期間及び駆動を休止する休止期間を交互に繰り返す駆動電流の当該駆動期間の長短を制御する。なお、図１の例において、ＰＷＭ１信号が駆動電流に対応する。ＰＷＭ信号生成部５０は、ＰＷＭ１信号をドライバ６０へ出力する。
ＰＷＭ１信号の周期は、液晶表示パネル１０の書き換え周期Ｔと同期する。本実施の形態では、ＰＷＭ１信号の周期は、１２０Ｈｚである。ＰＷＭ１信号は、ＰＷＭ制御されたパルス信号であり、駆動期間（オン期間）は、パルス信号のパルス幅に相当し、休止期間（オフ期間）は、隣り合うパルス信号の間の期間である。すなわち、駆動期間においては、バックライト２０を点灯させ、休止期間においては、バックライト２０を消灯させる。駆動期間の長短は、ＰＷＭ１信号のパルス幅の長短であり、駆動期間を長短にすることは、ＰＷＭ制御のデューティ比を大小とすることである。ＰＷＭ１信号の駆動期間を長く（休止期間を短く）する（すなわち、ＰＷＭ１信号のデューティ比を大きく）ことにより、バックライト２０が発する光量が増加し、液晶表示パネル１０の輝度は高くなる。
ＰＷＭ信号生成部５０は、駆動制御手段としての機能を有し、駆動期間（オン期間）にバックライト２０へ供給する駆動電流の多少を制御する。例えば、ＰＷＭ１信号を所定のデューティ比とした場合、駆動期間での駆動電流を多くする（増加させる）ことにより、バックライト２０が発する光量が増加し、液晶表示パネル１０の輝度を高くすることができる。また、駆動期間での駆動電流を少なくする（減少させる）ことにより、バックライト２０が発する光量が減少し、液晶表示パネル１０の輝度を低くすることができる。
より具体的には、ＰＷＭ信号生成部５０は、駆動電流を増減させるためにＰＷＭ０信号をドライバ６０へ出力する。ＰＷＭ０信号は、例えば、周期が１８ｋＨｚ程度のＰＷＭ制御されたパルス信号であり、バックライト２０へ供給する駆動電流を増加させる場合には、ＰＷＭ０信号のデューティ比を大きくし、駆動電流を減少させる場合には、ＰＷＭ０信号のデューティ比を小さくする。
ドライバ６０は、いわゆる信号変換機能を有する。ドライバ６０は、ＰＷＭ信号生成部５０が出力したＰＷＭ１信号をそのまま、あるいは増幅又はインピダンス変換等を行ってバックライト２０のトランジスタ２２のベースへ出力する。かかる構成により、ＰＷＭ１信号の駆動期間（オン期間）では、トランジスタ２２がオンし、ＬＥＤ２１に電流（駆動電流）が流れ、バックライト２０は点灯する。一方、ＰＷＭ１信号の休止期間（オフ期間）では、トランジスタ２２がオフとなり、ＬＥＤ２１に電流（駆動電流）が流れないので、バックライト２０は消灯する。
また、ドライバ６０は、ローパスフィルタ、電源部などを備え、ＰＷＭ信号生成部５０が出力したＰＷＭ０信号をローパスフィルタで直流電圧に変換し、変換した直流電圧の高低に応じて、駆動電流の多少を制御してバックライト２０へ出力する。すなわち、ＰＷＭ０信号のデューティ比が大きいほど、ローパスフィルタで変換された直流電圧が高くなり、ドライバ６０がバックライト２０へ供給する駆動電流が多くなる。なお、後述するように、バックライトの光量は駆動電流の積分値で決まるから、必ずしも直流電圧にする必要はなく、ＰＷＭ信号のままバックライト２０を駆動するようにしてもよい。
図３は本実施の形態の表示装置１００による駆動期間制御の一例を示すタイムチャートである。駆動期間制御とは、ＰＷＭ１信号のデューティ比を変化させてバックライト２０を駆動する制御である。図３Ａは低輝度領域の場合を示し、図３Ｂは高輝度領域の場合を示す。低輝度領域とは、ブライトネス調整値が所定値より低い範囲をいい、高輝度領域とは、ブライトネス調整値が所定値より高い範囲をいう。所定値は、例えば、バックライト２０へ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定することができる。すなわち、低輝度領域とは、バックライト２０へ供給する駆動電流が上限値よりも少ない領域であり、高輝度領域とは、バックライト２０へ供給する駆動電流が上限値に達した領域である。
ＰＷＭ１信号は、垂直同期信号の周期Ｔに同期している。ＰＷＭ１信号を垂直同期信号と同期させる位相制御ポイントは、垂直同期信号から時間差ΔＴ（例えば、１ｍｓ程度）だけ早い時点であり、この時間差ΔＴを維持したままデューティ比を変化させて位相制御（同期制御）を行う。
図３Ａに示すように、ＰＷＭ１信号の駆動期間（パルス幅、オン期間）をＴ１とすると、デューティ比α１は、α１＝Ｔ１／Ｔで表すことができる。また、図３Ｂに示すように、高輝度領域では、ＰＷＭ１信号の駆動期間（パルス幅、オン期間）をＴ２とすると、デューティ比α２は、α２＝Ｔ２／Ｔ（α２＞α１）で表すことができる。
図３Ａ、図３Ｂに示すように、ＰＷＭ１信号は、位相制御ポイントを維持した状態でデューティ比を変化させる。そして、ＰＷＭ１信号の駆動期間（オン期間）では、図２で示したように、フレームの画像は、同じ画像を２回目に書き換えるタイミングとなるので、異なる画像が１フレーム中に混在することがない。また、ＰＷＭ１信号の休止期間（オフ期間）では、異なる画像が１フレーム中で混在する。逆に言えば、異なる画像が１フレーム中で混在するフレームは、ＰＷＭ１信号の休止期間（オフ期間）中にあるので、バックライト２０は消灯期間となり、異なる画像が混在する状態が視認されることがない。そして、バックライト２０の点灯期間では、異なる画像が混在していないので、映像の重なり、ぼけ等がなくなり、動画の視認性を向上させることができる。前述では時間差ΔＴを維持して駆動期間の同期制御を行うとしたが、これに限定されず、異なる画像が混在しない２回目の書き換え期間内であればよい。例えば、２回目の書き換え開始時点を基準に位相制御してもよいし、２回目の書き換え期間内にランダムあるいは規則的に位相を移動させるようにしてもよい。
図４は本実施の形態の表示装置１００による駆動電流制御の一例を示すタイムチャートである。駆動電流制御とは、ＰＷＭ０信号のデューティ比を変化させてバックライト２０へ供給する駆動電流を増減する制御である。図４Ａは、ＰＷＭ１信号を示し、図４Ｂは、駆動電流が比較的少ない場合を示し、図４Ｃは、駆動電流が比較的多い場合を示す。なお、図４において、電流波形は、簡便のため模式的に矩形状で示す。
図４Ｂに示すように、ＰＷＭ１信号の駆動期間（オン期間）においてバックライト２０へ供給する電流波形の波高値をＩ１とする。また、図４Ｃに示すように、ＰＷＭ１信号の駆動期間（オン期間）においてバックライト２０へ供給する電流波形の波高値をＩ２とする。電流波形の波高値を変化させることにより、駆動電流の多少を制御することができる。
輝度は、駆動のための電流波形の積分値で決まるから、駆動電流を一定の波高値に変化させるばかりでなく、駆動期間内で波高値を上下させるようにしてもよい。波高値の変化量や変化タイミングは、目視などで最適になるよう適宜設定すればよい。
次に、本実施の形態の表示装置１００によるバックライト２０の駆動方法について説明する。図５は本実施の形態の表示装置１００によるバックライト２０の駆動方法の第１例を示す説明図である。図５において、横軸はブライトネス設定部３０で設定するブライトネス調整値を示す。左側の縦軸は割合（％）を示し、ＰＷＭ１信号のデューティ比及びバックライト２０へ供給する駆動電流の電流波形の波高値（駆動電流値）を％で示す。波高値の１００％は回路的に流すことのできる上限（許容範囲）となる。また、右側の縦軸は液晶表示パネル１０の輝度を示す。
図５に示すように、ブライトネス調整値が所定値より低い範囲（図５の例では、ブライトネス調整値が０〜Ｂ１％の範囲）では、ＰＷＭ信号生成部５０は、駆動期間（又は休止期間）を所定期間とする。すなわち、ＰＷＭ信号生成部５０は、デューティ比を所要の値（図５の例では、α１％）に固定する。なお、デューティ比は、目視により動画の視認性が最適となる値に設定され、パネルの特性や回路性能によって異なる。同時に、ＰＷＭ信号生成部５０は、ブライトネス調整値（図５の例では、０％以上Ｂ１％以下）に応じて、駆動電流の波高値を変化させて駆動電流を増減する（図５の例では、駆動電流値がＩ１〜Ｉ２％）。ＰＷＭ１信号のデューティ比を所要の値に固定することにより、画面に動画を表示させた場合でも、動画の視認性を向上させ、フリッカなどの発生を抑制することができる。また、ブライトネスの高低に応じて、駆動電流を増減することにより、液晶表示パネル１０の輝度を調整（調光）することができる。前述のとおり波高値にかぎらず、休止期間を利用した積分変化で駆動電流を調整してもよい。
また、ブライトネス調整値が所定値より高い範囲（図５の例では、ブライトネス調整値がＢ１％より大きく１００％以下の範囲）では、駆動電流は上限の１００％に達しているため駆動電流のみで光量を増加させることができないため、ＰＷＭ信号生成部５０は、駆動期間を所定期間より長くする（又は休止期間を所定期間より短くする）。すなわち、ＰＷＭ信号生成部５０は、ＰＷＭ１信号のデューティ比を前述の所要の値（α１％）よりも大きくする。駆動期間を所定期間より長くすることにより、駆動電流を増加させることなく、駆動電流が流れる期間を長くして、バックライト２０が発する光量を増加させ、液晶表示パネル１０の輝度を高くすることができる。これにより、ブライトネス調整値が所定値より高い範囲で液晶表示パネル１０の輝度をさらに高くすることができ、液晶表示パネル１０の調光範囲を拡大することができる。
より具体的には、ＰＷＭ信号生成部５０は、ブライトネス調整値が所定値より高い範囲（図５の例では、ブライトネス調整値がＢ１％より大きく１００％以下の範囲）では、ブライトネス調整値の高低に応じて、駆動期間を長短とする。図５の例では、ブライトネス調整値がＢ１％から１００％に増えると、ＰＷＭ１信号のデューティ比は、α１％からα２％に増加させている。
ブライトネス調整値が０％以上Ｂ１％の範囲において、ＰＷＭ１信号のデューティ比をα１％に固定するとともに、駆動電流をＩ１％からＩ２％に増加させることにより、液晶表示パネル１０の輝度は、Ｌ１［ｃｄ／ｍ2 ］からＬ２［ｃｄ／ｍ2 ］に増加する。また、ブライトネス調整値がＢ１〜１００％の範囲において、駆動電流をＩ２％に固定したまま、ＰＷＭ１信号のデューティ比をα１％からα２％にすることで、液晶表示パネル１０の輝度は、Ｌ２［ｃｄ／ｍ2 ］からＬ３［ｃｄ／ｍ2 ］に増加する。
このように、ＰＷＭ信号のデューティ比を固定し、駆動電流を増加させる構成の場合には、図５で例示するように、液晶表示パネル１０の輝度の最大輝度は、Ｌ２［ｃｄ／ｍ2 ］となり、それ以上の輝度は望めない。しかし、本実施の形態のように、駆動電流を１００％に維持しつつ、ＰＷＭ１信号のデューティ比を、ブライトネス調整値の高低に応じて長くすることにより、最大輝度をＬ３［ｃｄ／ｍ2 ］まで増加させることができ、高輝度領域の調光範囲を拡大させることができる。発明者の実験によれば、本実施の形態により最大輝度を３０％程度増加させることができた。
また、図５から解るように、ブライトネス調整値が０％以上Ｂ１％以下の範囲と、ブライトネス調整値がＢ１％より大きく１００％以下の範囲とにおいて、輝度の変化割合をリニアにすることができる。このように、ブライトネス調整値が所定値より低い範囲において、ブライトネスの高低に応じて、駆動電流を増減した場合の液晶表示パネル１０の輝度の変化の割合と、ブライトネス調整値が所定値より高い範囲において、ブライトネス調整値の高低に応じて、駆動期間を長短とした場合の液晶表示パネル１０の輝度の変化の割合とを同等にすることにより、ブライトネス調整値が所定値より高い範囲においても、ブライトネス調整値が所定値より低い範囲と同様（リニア）の調光を実現することができる。
また、ＰＷＭ信号生成部５０は、ブライトネス調整値がＢ１％より大きく１００％以下の範囲では、駆動電流を一定（Ｉ２％）にする。すなわち、ブライトネス調整値が所定値より高い範囲では、ブライトネス調整値の高低に応じて、駆動電流の駆動期間を長短とするので、駆動電流を増加させることなく一定とすることができる。これにより、駆動電流が回路的な上限に達した場合であっても、液晶表示パネル１０の輝度をさらに高くすることができ、液晶表示パネル１０の調光範囲を拡大することができる。
また、画面の輝度を低輝度と高輝度との区分けする所定値（図５の例では、ブライトネス調整値がＢ１％）を、バックライト２０へ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定してある。これにより、駆動電流が上限値より少ない範囲（輝度が所定値より低い範囲）では、駆動信号の駆動期間を固定して、動画の視認性を向上し、フリッカ等の発生を抑制しつつ、駆動電流を増減することにより調光を可能とすることができる。また、駆動電流が上限値に達した範囲（輝度が所定値より高い範囲）では、駆動電流を上限値で一定とし、駆動信号の駆動期間を長くすることにより、動画の視認性を向上させつつ高輝度側での調光範囲を拡大することができる。本実施例では、ブライトネス調整値が０％以上Ｂ１％以下を低輝度、ブライトネス調整値がＢ１％より大きく１００％以下を高輝度と区分けしたが、これに限定されず、ブライトネス調整値が０％以上Ｂ１％未満を低輝度、ブライトネス調整値がＢ１％以上１００％以下を高輝度と区分けしてもよい。
図６は本実施の形態の表示装置１００によるバックライト２０の駆動方法の第２例を示す説明図である。上述の図５の例では、調整値が所定値（ブライトネス調整値がＢ１％）より高い範囲では、駆動電流を一定とし、駆動期間をブライトネス調整値に応じて長短とするようにしたが、これに限定されるものではない。図６に示すように、調整値が所定値（ブライトネス調整値がＢ１％）より高い範囲において、駆動期間を一定（図６の例では、デューティ比がα２）とし、ブライトネス調整値に応じて駆動電流を多少するようにしてもよい（図６の例では、駆動電流をＩ３％〜Ｉ２％）。この場合、図５の場合と同様に、ブライトネス調整値は０％以上Ｂ１％以下の範囲では、輝度がＬ１からＬ２に増加し、ブライトネス調整値はＢ１％より大きく１００％以下の範囲では、輝度がＬ２からＬ３に増加する。上記に限らず、ブライトネス調整値が０％以上Ｂ１％未満とブライトネス調整値がＢ１％以上１００％以下との範囲で駆動方法をかえるようにしてもよい。
図７は本実施の形態の表示装置１００によるバックライト２０の駆動方法の第３例を示す説明図である。図７の例は、駆動電流又は駆動期間のいずれか一方を一定とするのではなく、駆動電流及び駆動期間双方を変更して、所望の輝度を得るようするものである。図７に例示する第３例は、特にＬＥＤ２１の温度特性を考慮した駆動方法として有用である。ＬＥＤ２１は、その周囲温度の上昇に伴い定格電流が低下することが知られている。高輝度において駆動期間を長くしていった場合、ＬＥＤ２１の発熱量が増加し、その周囲温度が上昇する可能性がある。そこで、図７に示すように、想定される上昇温度見合った駆動電流Ｉ４に向かって電流を低下させる一方、輝度がリニアに増加するよう駆動期間をα３（＞α２）に向かって長くするように駆動すればよい。
上述の実施の形態において、ブライトネス調整値が０〜Ｂ１％の低輝度領域において、ＰＷＭ１信号のデューティ比をα１％としたが、デューティ比はα１％に限定されるものではない。また、ブライトネス調整値がＢ１〜１００％の高輝度領域において、ＰＷＭ１信号のデューティ比をα１％〜α２％としたが、デューティ比はこれらに値に限定されるものではない。例えば、ブライトネス調整値が０〜Ｂ１％の低輝度領域において、デューティ比をα１％〜α２％とし、ブライトネス調整値がＢ１〜１００％の高輝度領域において、デューティ比をα２％〜５０％とすることもできる。デューティ比をα１％より小さくした場合には、フリッカ等のちらつきが目立つようになる。また、デューティ比が５０％を超えると、異なる画像が混在するフレームの一部でバックライトが点灯することになり、動画の視認性が劣るからである。
上述の実施の形態において、低輝度領域と高輝度領域とを区分けするブライトネスの所定値をＢ１％としたが、所定値はＢ１％に限定されるものではない。ブライトネスを０％から増加したときに、バックライト２０を構成するＬＥＤの順方向定格電流、ドライバ６０の電源部の仕様等に応じて、駆動電流が上限値となるブライトネスの値を所定値とすることができる。
１０ 液晶表示パネル
２０ バックライト
３０ ブライトネス設定部
４０ 画像処理部
５０ ＰＷＭ信号生成部
６０ ドライバ

Claims (8)

  1. 表示パネルと、該表示パネルの画面に表示する画像を所定の周期で書き換える書き換え手段と、任意の調整値に応じて前記画面の輝度を調整する前記表示パネル用のバックライトとを備える表示装置において、
    前記バックライトを駆動する駆動期間及び駆動を休止する休止期間を交互に前記所定の周期に同期して繰り返す駆動電流の該駆動期間の長短及び前記駆動期間に前記バックライトへ供給する駆動電流の多少を制御する駆動制御手段を備え、
    前記書き換え手段は、前記所定の周期の間に同じ画像のフレームを２回書き込み、
    前記駆動制御手段は、
    異なる画像が１フレーム中で混在しない期間に前記駆動期間が含まれるようにし、かつ、異なる画像が１フレーム中で混在する期間が前記休止期間に含まれるようにし、
    前記調整値が所定値より低い範囲では、前記休止期間を所定期間とし、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記休止期間を前記所定期間より短くしてあり、
    前記所定値を、前記バックライトへ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定してあり、
    前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記調整値が増加すると、前記駆動電流の積分値を増加するようにしてある
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記駆動制御手段は、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、駆動電流を一定にするようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記所定の周期は、前記表示パネルの垂直同期信号の周期であり、
    前記駆動制御手段は、前記駆動電流に対応するＰＷＭ信号を前記垂直同期信号と同期させる位相制御ポイントを、前記垂直同期信号から所定の時間差だけ早い時点として、前記駆動期間及び前記休止期間を交互に前記所定の周期に同期して繰り返す前記駆動期間の長短及び前記駆動電流の多少を制御する、請求項１に記載の表示装置。
  4. 前記所定の周期は、前記表示パネルの垂直同期信号の周期であり、
    前記駆動制御手段は、前記駆動電流に対応するＰＷＭ信号を前記垂直同期信号と同期させる位相制御ポイントを、同じ画像のフレームの２回目の書き換え開始時点を基準にして定め、前記駆動期間及び前記休止期間を交互に前記所定の周期に同期して繰り返す前記駆動期間の長短及び前記駆動電流の多少を制御する、請求項１に記載の表示装置。
  5. 前記駆動制御手段は、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記駆動電流の前記上限値から、想定される上昇温度に見合った駆動電流の値に向かって前記駆動電流を低下させる一方、前記画面の輝度がリニアに増加するように前記休止期間を短くしていく、請求項１に記載の表示装置。
  6. 前記駆動制御手段は、前記画面の輝度がリニアに増加するように、前記調整値が前記所定値より低い範囲では、前記休止期間を所定期間とし、かつ、前記駆動電流を増加させていき、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記駆動電流を前記上限値とし、前記休止期間を前記所定期間より短くしていく、請求項１に記載の表示装置。
  7. 前記駆動制御手段は、前記画面の輝度がリニアに増加するように、前記調整値が前記所定値より低い範囲では、前記休止期間を前記所定期間とし、かつ、前記駆動電流を増加させていき、前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記休止期間を、前記調整値が前記所定値より低い範囲における前記休止期間よりも短い一定の休止期間とし、かつ、前記駆動電流の上限値よりも低い駆動電流の値から前記駆動電流の前記上限値に向かって前記駆動電流を増加させる、請求項１に記載の表示装置。
  8. 画面に表示する画像を所定の周期で書き換える表示パネルと、任意の調整値に応じて前記画面の輝度を調整する前記表示パネル用のバックライトとを備える表示装置による該バックライトの駆動方法において、
    前記バックライトを駆動する駆動期間及び駆動を休止する休止期間を交互に前記所定の周期に同期して繰り返す駆動電流の該駆動期間の長短及び前記駆動期間に前記バックライトへ供給する駆動電流の多少を制御する制御ステップを含み、
    前記表示パネルは、前記所定の周期の間に同じ画像のフレームを２回書き込み、
    該制御ステップは、
    異なる画像が１フレーム中で混在しない期間に前記駆動期間が含まれるようにし、かつ、異なる画像が１フレーム中で混在する期間が前記休止期間に含まれるようにし、
    前記調整値が所定値より低い範囲では、前記休止期間を所定期間とし、前記調整値が所定値より高い範囲では、前記休止期間を前記所定期間より短くし、
    前記所定値を、前記バックライトへ供給する駆動電流の上限値に対応させて設定してあり、
    前記調整値が前記所定値より高い範囲では、前記調整値が増加すると、前記駆動電流の積分値を増加するようにしてあることを特徴とする駆動方法。
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