JP2010008582A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度の変化に拘わらず良好な表示を行うことができる表示装置を提供する。
【解決手段】複数のＬＣＤセグメントを含むＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル１１を背後から照明するバックライト２５を備えた表示装置において、ＬＣＤパネルに含まれる複数のＬＣＤセグメントを順次に駆動するＬＣＤ駆動信号を生成するＬＣＤ駆動回路１２と、バックライトの輝度を調整する調光信号を発生する調光信号発生回路２２と、ＬＣＤ駆動回路からのＬＣＤ駆動信号の周波数に応じて、調光信号発生回路からの調光信号を補正するデータ補正回路２３と、データ補正回路からの補正された調光信号に基づきバックライトを間欠的に点灯させるバックライト駆動信号を発生する駆動信号発生回路２４を備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルを背後からバックライトで照明することにより情報を表示する表示装置に関し、特にバックライトの点灯／消灯を制御する技術に関する。

従来、複数のＬＣＤセグメントを順次に駆動して点灯させるダイナミック点灯方式のＬＣＤパネルと、このＬＣＤパネルを背後から間欠的に照明するＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）制御方式のバックライトとを備えた表示装置が知られている。

このような表示装置のバックライト点灯装置として、特許文献１は、液晶表示装置のバックライトに使用する放電灯をインバータ点灯する際に、スイッチ素子の駆動信号の源発振として液晶表示回路の信号と同期した信号を使用することにより、液晶画面上に発生する干渉縞を見えにくくする制御を可能にした放電灯点灯装置を開示している。この放電灯点灯装置は、ＰＬＬ回路で発生される水平同期信号と同期した信号を、Ａ／Ｄコンバータで発生されるディジタル値によって分周比が変化するプログラムカウンタで分周して駆動信号発生回路に供給することにより発生されたスイッチ素子駆動信号により、放電灯の点灯および調光を行う際に、放電灯の点灯周波数と液晶表示装置の駆動信号の周波数の比が整数とならないようにデータ補正回路でディジタル値を補正する。

また、特許文献２は、液晶表示装置用バックライト等の調光装置において、部品のバラツキによる影響を受けずに調光のデューティ比のみならず周波数も任意に設定できるようにした調光装置を開示している。この調光装置においては、調光制御回路は、駆動パルスの周期よりも短周期の基準クロックをカウントするカウント手段と、駆動パルスの周波数を制御するための周波数データを出力する周波数データ出力手段と、駆動パルスのデューティ比を制御するためのデューティ比データを出力するデューティ比データ出力手段と、カウント手段のカウント値と周波数データおよびデューティ比データに基づいて、周波数データに対応した周波数を有しかつデューティ比データに対応したデューティ比を有する制御信号を出力する制御信号出力手段とを備え、周波数データ出力手段の周波数データおよびデューティ比データ出力手段のデューティ比データは、それぞれ外部から任意に設定できるように構成されている。

また、特許文献３は、フリッカを抑制して良好な画像を維持しつつ、低消費電力化を可能にする液晶表示装置を開示している。この液晶表示装置は、走査期間とこの走査期間より長い保持期間とからなるフレーム期間に同期して、バックライトを複数回点滅させる。バックライトの１回の点滅期間を１／６０秒以下のＢＬ期間とし、１フレーム期間内の４つのＢＬ期間において、バックライトは４回点滅する。これによって、フリッカを抑制し、電力を削減することができる。

特開平５−３４１２６２号公報 特開２０００−３０６６９２号公報 特開２００６−１７８４３５号公報

上述した従来の表示装置においては、バックライトの点灯／消灯をＰＷＭ制御するバックライト駆動信号の周波数は、ＬＣＤパネルを駆動するためのＬＣＤ駆動信号の周波数との干渉によるちらつきが発生しないように設定されている。しかしながら、周辺温度の変化などによってＬＣＤ駆動周波数が変動し、元々干渉しないように設定されていたＰＷＭ周波数と干渉を起こすことがある。このＬＣＤ駆動周波数の変化は、温度変化の程度および部品個体毎に異なり、これらの全てを考慮してＰＷＭ周波数の値を決定することは難しい。

このＬＣＤ駆動周波数の変化に起因するちらつきの発生は、例えば、ＰＷＭ周波数を高くすることによって解消することができる。しかしながら、この場合は、ＰＷＭ周波数を高くするほど周辺回路の電子部品による波形なまりの影響が大きくなり、高精度な輝度制御が困難になるという問題がある。

この発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、周囲温度の変化に拘わらず良好な表示を行うことができる表示装置を提供することを目的とする。

この発明に係る表示装置は、複数のＬＣＤセグメントを含むＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルを背後から照明するバックライトを備えた表示装置において、ＬＣＤパネルに含まれる複数のＬＣＤセグメントを順次に駆動するためのＬＣＤ駆動信号を生成するＬＣＤ駆動回路と、バックライトの輝度を調整するための調光信号を発生する調光信号発生回路と、ＬＣＤ駆動回路からのＬＣＤ駆動信号の周波数に応じて、調光信号発生回路からの調光信号を補正するデータ補正回路と、データ補正回路からの補正された調光信号に基づきバックライトを間欠的に点灯させるためのパルス信号から成るバックライト駆動信号を発生する駆動信号発生回路を備えている。

この発明に係る表示装置によれば、調光信号をＬＣＤ駆動信号の周波数に応じて補正し、この補正された調光信号に基づきバックライトを間欠的に点灯させるパルスを有するバックライト駆動信号を発生してバックライトを駆動するように構成したので、温度変化などに起因してＬＣＤ駆動信号の周波数が変動し、表示にちらつきが発生するような場合であっても、これを回避することができる。その結果、周囲温度の変化に拘わらず良好な表示を行うことができる表示装置を提供できる。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。この表示装置は、ＬＣＤディスプレイ装置として実現されており、ユーザの操作に応じてバックライト照明の輝度を段階的に変更する輝度調整機能を有する。ＬＣＤパネルの点灯にはダイナミック点灯方式が用いられ、バックライト照明の点灯にはＰＷＭ制御方式が用いられている。

この表示装置は、表示部１と照明部２とから構成されている。表示部１は、ＬＣＤパネル１１およびＬＣＤ駆動回路１２を備えている。

ＬＣＤパネル１１は、複数のＬＣＤセグメントから構成されている。ＬＣＤパネル１１を構成する複数のＬＣＤセグメントは、図２に示すようにＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３およびＣＯＭ４といった４つのグループに分けられており、各グループは、ＬＣＤ駆動回路１２から送られてくるＬＣＤ駆動信号によって順番に駆動される。なお、ＬＣＤ駆動信号には、各グループ内のＬＣＤセグメントを選択的に駆動する信号も含まれるが、この発明に直接には関係しないので、説明を省略する。

ＬＣＤ駆動回路１２は、上述したＬＣＤ駆動信号を生成してＬＣＤパネル１１に送ることにより、このＬＣＤパネル１１を構成する複数のＬＣＤセグメントを、ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３およびＣＯＭ４といったグループ毎に順番に駆動する。なお、ＬＣＤ駆動信号のうち、ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４を駆動する信号を１周期とし、これを「フレーム」と呼ぶ。このフレームが所定の周波数（以下、「フレーム周波数」という）で繰り返してＬＣＤパネル１１に送られる。また、ＬＣＤ駆動回路１２は、フレーム周波数を表すフレーム周波数信号を照明部２に送る。

照明部２は、調光操作部２１、調光信号発生回路２２、データ補正回路２３、駆動信号発生回路２４およびバックライト２５を備えている。

調光操作部２１は、バックライト照明の輝度を調整するための操作子（図示は省略する）を備えている。ユーザは、調光操作部２１の操作子を操作することにより、バックライト照明の輝度を所望の大きさに設定することができる。この調光操作部２１に備えられた操作子の操作によって発生された信号は、操作信号として調光信号発生回路２２に送られる。

調光信号発生回路２２は、調光操作部２１から送られてきた操作信号に対応した輝度でバックライト２５を点灯させるパルス信号を発生する。この調光信号発生回路２２で発生されたパルス信号は、調光信号としてデータ補正回路２３に送られる。

データ補正回路２３は、調光信号発生回路２２からパルス信号として送られてくる調光信号に応じてバックライト照明の輝度段階を決定し、この決定した輝度段階に対応するデューティ比を有する調光信号を、表示部１のＬＣＤ駆動回路１２から送られてくるフレーム周波数信号によって示される周波数に基づき補正する。このデータ補正回路２３で行われる処理の詳細は後述する。データ補正回路２３で決定された調光信号は、駆動信号発生回路２４に送られる。

駆動信号発生回路２４は、データ補正回路２３から送られてくる輝度段階信号に応じて、バックライト照明のオン／オフを制御するＰＷＭ信号を発生する。この駆動信号発生回路２４で発生されたＰＷＭ信号は、バックライト駆動信号としてバックライト２５に送られる。バックライト２５は、駆動信号発生回路２４から送られてくるバックライト駆動信号に応じて、点灯または消灯する。

次に、上記のように構成される、この発明の実施の形態１に係る表示装置の動作を、図２に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。

ここでは、ＬＣＤパネル１１の表示は１／４デューティで行われるものとする。また、ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４は、上述したように順番に点灯を繰り返し、各点灯時間は等しいものとする。ここで、フレーム周波数をｆ１、フレーム周波数ｆ１の周期をＴｆ１、バックライト駆動信号（ＰＷＭ信号）の周波数（以下、「ＰＷＭ周波数」という）をｆ２、ＰＷＭ周波数ｆ２の周期をＴｆ２とする。

バックライト照明は、バックライト２５が、駆動信号発生回路２４から送られてくるバックライト駆動信号に応じて動作することによって、オン／オフを繰り返す。このとき、ユーザがＬＣＤパネル１１のＬＣＤセグメントが点灯していることを認識できるのは、バックライト駆動信号がオン（ＯＮ）、つまりバックライト２５がオン（図２の網掛け部分）のときのみである。したがって、駆動信号発生回路２４で生成されるバックライト駆動信号は、所定時間内（人が連続点灯であると認識し得る時間内）に、ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の各々についてバックライト２５のオンのタイミングと同時に点灯するように、あらかじめＰＷＭ周波数ｆ２が設定されている。

ところで、フレーム周波数ｆ１の周期Ｔｆ１は、通常は、一定であるものの、温度などの周辺環境によって変動することがある。例えば、図２（ａ）に示す例では、ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４の各々の点灯期間が、デューティ比に関わらず（全て消灯である０％は除く）、フレーム周波数ｆ１の４周期（４・Ｔｆ１）内には必ずバックライト照明のオン期間と重なるように設定されている。

しかしながら、周囲の温度が上昇し、その影響でフレーム周波数ｆ１が低下し、図２（ｂ）に示すように周期Ｔｆ１が長くなると、ＣＯＭ２およびＣＯＭ４の点灯を見ることができない期間が暫く続いた後、引き続いてＣＯＭ１とＣＯＭ３の点灯を見ることができない期間が暫く続き、この繰り返しにより表示が乱れ、うねりやちらつきが見られるようになる。さらに、このようなフレーム周波数ｆ１の変化の大きさは周辺温度によって変動し、部品の個体差によってもバラツキがあるため、考えられるフレーム周波数ｆ１の変化を全て考慮したうえで表示が乱れないようにＰＷＭ周波数ｆ２を決定することは困難である。

このような問題の解決策として、フレーム周波数ｆ１に対してＰＷＭ周波数ｆ２をあらかじめ十分に高い値に設定しておくという方法が考えられる。例えば、図２に示すような１／４デューティの場合、フレーム周波数ｆ１のとり得る最大値ｆ１_MAXに対して、「ｆ２≧ｆ１_MAX×４」となるように設定すればよい。しかしながら、この方法では、バックライト照明の１回あたりのオン／オフ時間が短くなるため、フレーム周波数ｆ１が高くなるに連れて、周辺回路の電子部品による波形なまりの影響を受け易く、精度の高い輝度調整が難しくなるという弊害が発生する。これを解決するために電子部品を高性能なものに変更すると、製品のコストアップにつながる。

そこで、この発明の実施の形態１に係る表示装置は、以下の動作により上述した問題を解消している。すなわち、データ補正回路２３は、ＬＣＤ駆動回路１２から送られてくるフレーム周波数ｆ１を常時計測してその変化をリアルタイムに検出し、フレーム周波数ｆ１の変化に応じてバックライト駆動信号の周波数（ＰＷＭ周波数ｆ２）を変化させるように、調光信号発生回路２２から送られてくる調光信号を補正し、補正後の調光信号を駆動信号発生回路２４に送る。

以下、データ補正回路２３の動作を、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、ＬＣＤパネル１１のフレーム周波数が取得される（ステップＳＴ１１）。すなわち、データ補正回路２３は、ＬＣＤ駆動回路１２から送られてくるフレーム周波数信号によって示されるフレーム周波数ｆ１を取得する。

次いで、フレーム周波数に変化があるかどうかが調べられる（ステップＳＴ１２）。すなわち、データ補正回路２３は、前回の処理においてＬＣＤ駆動回路１２から受け取ったフレーム周波数であって、自己の内部に記憶しているフレーム周波数と、ステップＳＴ１１で取得したフレーム周波数ｆ１とを比較する。なお、データ補正回路２３は、所定のフレーム周波数ｆ１（ｄｅｆａｕｌｔ）を初期値として記憶しており、初回は、このフレーム周波数ｆ１（ｄｅｆａｕｌｔ）とステップＳＴ１１で取得したフレーム周波数ｆ１とが比較される。このステップＳＴ１２において、フレーム周波数に変化がないことが判断されると、データ補正回路２３における処理は終了する。この場合、データ補正回路２３は、前回と同様の調光信号を駆動信号発生回路２４に送る。

一方、ステップＳＴ１２において、フレーム周波数に変化があることが判断されると、次いで、バックライト照明のデューティを維持したまま、表示のちらつきが発生しないようにＰＷＭ周波数ｆ２を変化させるために、ＰＷＭ周波数ｆ２の計算が行われる（ステップＳＴ１３）。すなわち、データ補正回路２３は、例えばＬＣＤパネル１１が１／ｘデューティで点灯している場合、下記（１）式に従って、ＰＷＭ周波数ｆ２を計算する。なお、このステップＳＴ１３においては、（１）式中のｎが「１」として計算され、また、この実施の形態１に係る表示装置では、（１）式中の±として「＋」が使用されるものとする。
ｆ２=ｆ１±ｘ・ｆ１・ｎ…（１）
ここで、ｎは任意の整数である。

次いで、ＰＷＭ周波数ｆ２がＰＷＭ周波数ｆ２（初期値）として保存される（ステップＳＴ１４）。すなわち、データ補正回路２３は、ステップＳＴ１３で算出したフレーム周波数を、以降の処理で使用するために、ＰＷＭ周波数ｆ２（初期値）として自己の内部に記憶する。次いで、ｎが「２」に初期化される（ステップＳＴ１５）。すなわち、データ補正回路２３は、以降の処理で使用するために、係数ｎを「２」に初期化する。

次いで、ＰＷＭ周波数ｆ２が所定の周波数ｆ３より大きいかどうかが調べられる（ステップＳＴ１６）。すなわち、データ補正回路２３は、ステップＳＴ１４で保存されたＰＷＭ周波数ｆ２（初期値）または後述するステップＳＴ１８で算出されたＰＷＭ周波数ｆ２が所定の周波数ｆ３より大きいかどうかを調べる。ここで、所定の周波数ｆ３は、人間の目に連続点灯と認識されるのに十分な周波数、例えば１００Ｈｚである。この所定の周波数ｆ３は、あらかじめデータ補正回路２３の内部に記憶されている。

このステップＳＴ１６において、ＰＷＭ周波数ｆ２が所定の周波数ｆ３より大きくないことが判断されると、ＰＷＭ周波数ｆ２（初期値）がｎ倍されて新たなＰＷＭ周波数ｆ２とされる（ステップＳＴ１８）。すなわち、データ補正回路２３は、ステップＳＴ１４で保存されたＰＷＭ周波数ｆ２（初期値）に係数ｎを乗算し、新たなＰＷＭ周波数ｆ２とする。次いで、ｎがインクリメントされる（ステップＳＴ１９）。すなわち、データ補正回路２３は、係数ｎに「１」を加える。その後、シーケンスはステップＳＴ１６に戻り、上述した処理が繰り返される。

上記ステップＳＴ１６において、ＰＷＭ周波数ｆ２が所定の周波数ｆ３より大きいことが判断されると、ＰＷＭ周波数ｆ２が確定される（ステップＳＴ１７）。すなわち、データ補正回路２３は、ステップＳＴ１４で保存されたＰＷＭ周波数ｆ２（初期値）またはステップＳＴ１８で算出されたＰＷＭ周波数ｆ２を最終的なＰＷＭ周波数ｆ２として確定し、この確定したＰＷＭ周波数ｆ２を用いて調光信号発生回路２２から送られてくる調光信号を補正し、駆動信号発生回路２４に送る。以上により、データ補正回路２３における処理は終了する。

次に、この発明の実施の形態１に係る表示装置についての理解を深めるために、１／４デューティの場合を例に挙げて、さらに具体的な動作を説明する。まず、ＰＷＭ周波数ｆ２を「ｆ２＝ｆ１＋４・ｆ１」にすると、ＰＷＭ周波数ｆ２の１周期毎にバックライト駆動信号のパルスのオン期間が、ＣＯＭ１の点灯期間→ＣＯＭ２の点灯期間→ＣＯＭ３の点灯期間→ＣＯＭ４の点灯期間→ＣＯＭ１の点灯期間→・・・と変化しながら重複するので、バックライト駆動信号の４周期内に必ずＣＯＭ１〜ＣＯＭ４のいずれも点灯して見える。しかし、これだけではフレーム周波数ｆ１の１周期の時間が短い場合、残像効果の限界を越えてＬＣＤパネル１１の表示が連続点灯に見えなくなる場合が考えられる。なお、残像効果の限界は、１００ｍｓとされている。このような場合は、ＰＷＭ周波数ｆ２を「ｆ２＝ｆ１−４・ｆ１」とするか、それでも短い場合は、図２（ａ）に示すように、ＰＷＭ周波数ｆ２を「ｆ２=ｆ１＋４・ｆ１×２」に調整すればよい。このように調整に使用する係数が（１）式で示す「ｎ」である。

以上説明したように、この発明の実施の形態１に係る表示装置によれば、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態にフレーム周波数ｆ１が変化した場合であっても、図２（ｃ）または図２（ｄ）に示すように、バックライト照明のＰＷＭ周波数ｆ２を調整することにより、必要以上にＰＷＭ周波数を上げることなく、また、複雑な計算を行うことなくちらつきを回避することができる。

また、この実施の形態１に係る表示装置によれば、周辺温度に影響されるちらつきを回避できるだけでなく、周辺回路の部品による波形なまりの影響を最低限に抑えることができるため、より高精度な輝度調整が可能となる。

さらに、フレーム周波数ｆ１を、データ補正回路２３に入力することにより、ＬＣＤパネル１１の表示開始タイミングとバックライトの点灯開始タイミングとを同期させるように構成することもできる。

この発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る表示装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１に係る表示装置のデータ補正回路の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 表示部、２ 照明部、１１ ＬＣＤパネル、１２ ＬＣＤ駆動回路、２１ 調光操作部、２２ 調光信号発生回路、２３ データ補正回路、２４ 駆動信号発生回路、２５ バックライト。

Claims (2)

1. 複数のＬＣＤセグメントを含むＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルを背後から照明するバックライトを備えた表示装置において、
   前記ＬＣＤパネルに含まれる複数のＬＣＤセグメントを順次に駆動するＬＣＤ駆動信号を生成するＬＣＤ駆動回路と、
   バックライトの輝度を調整する調光信号を発生する調光信号発生回路と、
   前記ＬＣＤ駆動回路からのＬＣＤ駆動信号の周波数に応じて、前記調光信号発生回路からの調光信号を補正するデータ補正回路と、
   前記データ補正回路からの補正された調光信号に基づき前記バックライトを間欠的に点灯させるバックライト駆動信号を発生する駆動信号発生回路
   とを備えた表示装置。
2. データ補正回路は、ＬＣＤパネルの複数のＬＣＤセグメントの各々が駆動される期間に、バックライトが点灯される期間を、所定時間内に少なくとも１回は重複させるバックライト駆動信号が生成されるように、調光信号発生回路からの調光信号を、ＬＣＤ駆動回路からのＬＣＤ駆動信号の周波数に応じて補正して駆動信号発生回路に送る
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。

Images