JP2015049436A

JP2015049436A - 表示装置

Info

Publication number: JP2015049436A
Application number: JP2013182144A
Authority: JP
Inventors: 高橋　聡; Satoshi Takahashi; 聡高橋; 俊樹御園生; Toshiki Misonoo
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-16

Abstract

【課題】大型の液晶モジュール等の表示装置において、ＬＥＤバックライトはＬＥＤドライバを複数個用いて駆動する必要があるが、電源電流が大きく変動するという問題がある。
【解決手段】表示装置は、映像入力信号に基づく画像を表示する表示パネルと、表示パネルを照明するＬＥＤと、第１および第２のＬＥＤドライバ回路と、を備える。第１および第２のＬＥＤドライバ回路のそれぞれは、ＬＥＤに対しＰＷＭ調光を行い、第１のＬＥＤドライバ回路のＰＷＭ調光の周波数は、第２のＬＥＤドライバ回路のＰＷＭ調光の周波数と異なる。
【選択図】図３

Description

本開示は、表示装置に関し、バックライトを備える表示装置に適用可能である。

液晶表示装置に代表される非発光型の表示装置は、補助光源としてのバックライトが必要である。例えば、特許文献１では、光源駆動回路が駆動パルス電圧を設定された周波数及びデューティ比で断続的に光源に印加することによりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光を行うことが開示されている。
また、光源としては、低消費電力化のため発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられるようになってきている。

特開２００５−３１６２９８号公報

大型の液晶モジュール等の表示装置において、ＬＥＤバックライトはＬＥＤドライバを複数個用いて駆動する必要があるが、電源電流が大きく変動するという問題がある。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、表示装置は、ＰＷＭ調光を行う複数個のＬＥＤドライバを有し、複数個のＬＥＤドライバのＰＷＭ調光周波数をそれぞれ異ならせる。

上記表示装置によれば、ＬＥＤドライバの電源電流変動が軽減される。

ＬＥＤドライバ構成と表示装置の構成を示す図である。比較例に係るＬＥＤバックライトおよびそのドライバ回路の構成を示す図である。実施例に係る表示装置の構成を示す図である。実施例に係るＰＷＭ調光のＰＷＭ信号の波形と電源電流の波形を示す図である。変形例に係る表示装置の構成を示す図である。ＰＷＭ発生回路のブロック図である。

以下、実施の形態、実施例および変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。

＜ＬＥＤドライバ＞
図１はＬＥＤドライバ構成と表示装置の構成を示す図である。表示装置１は、タイミングコントロール回路２、バックライト部３、ＬＥＤドライバ回路４および表示パネル部５を有する。タイミングコントロール回路２は、映像信号に同期して表示パネル部５に取り付けられている液晶ドライバＩＣに信号を供給し、ＬＥＤドライバ回路４は、ＰＷＭ信号でバックライト部３のＬＥＤに流れる電流（ＩＬＥＤ）を制御し輝度を可変している。バックライト部３は、１０個から２０個のＬＥＤを直列接続したＬＥＤ群３１を複数列有している。ＬＥＤドライバ回路４は、昇圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ４１と定電流回路４２を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、インダクタＬ１、ｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物電界効果トランジスタ）Ｍ１、ダイオードＤ１、キャパシタＣ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２、制御回路ＣＣを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は電源電圧（Ｖｉｎ）を昇圧した定電圧である出力をＬＥＤのアノードに供給する。定電流回路４２は、ｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ等で構成され、ＬＥＤのカソードに接続される。ＰＷＭ信号がｎチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴのゲートに供給され、ＰＷＭ信号がハイのとき、ＬＥＤ群に電流を流し、ＰＷＭ信号がローのとき、ＬＥＤ群に電流を流さない。なお、図示していないＰＷＭ信号発生回路によって、所定のデューティと周波数のＰＷＭ信号が生成される。

＜比較例＞
ＬＥＤドライバ回路を複数個用いてＬＥＤバックライトを制御する例を図２に示す。図２の構成例を以下、比較例という。ＬＥＤドライバ回路４−１、４−２、４−３、４−４は、図１のＬＥＤドライバ回路４と同じ構成である。ＬＥＤバックライト３Ａは、直列接続されたＬＥＤ群３１が図１のＬＥＤバックライト３の２列から８列に増えている以外は、ＬＥＤバックライト３と同じである。図２は４つのＬＥＤドライバ回路に同一のＰＷＭ信号を入力する場合が示されている。ＰＷＭ信号がハイの期間にＬＥＤに電流が流れるので、同一のＰＷＭ信号が４つのＬＥＤドライバ回路に入力されると、電流が一斉に流れる。したがって、図２の波形に示すように、図示していないＶｉｎを生成する電源の電流が、１００％と０％で変化する。すなわち、電源電流の変化が大きく電源電圧の変動が大きくなる。

＜実施の形態＞
実施の形態に係る表示装置は、映像入力信号に基づく画像を表示する表示パネルと、表示パネルを照明するＬＥＤと、第１および第２のＬＥＤドライバ回路と、を備え、第１および第２のＬＥＤドライバ回路のそれぞれは、ＬＥＤに対しＰＷＭ調光を行い、第１のＬＥＤドライバ回路のＰＷＭ調光の周波数は、第２のＬＥＤドライバ回路のＰＷＭ調光の周波数と異なる。
複数のＬＥＤドライバ回路に異なる周波数のＰＷＭ信号を入力すると、ＰＷＭ信号がハイ／ローになるタイミングが異なるので、電流が一斉に流れず、電源電流の変動を減少させることができる。

以下、実施例では、ＬＥＤドライバ回路が４つの場合について説明するが、ＬＥＤドライバ回路が４つである場合に限定されるものではない。例えば、ＬＥＤドライバ回路が２つであってもよい。

図３は実施例に係る表示装置の構成を示す図である。図４は実施例に係るドライバ回路を用いたときの電源電流の波形を示す図である。図６はＰＷＭ発生回路のブロック図である。表示装置１Ａは、タイミングコントロール回路２とＬＥＤバックライト３ＡとＬＥＤドライバ回路４−１、４−２、４−３、４−４と表示パネル部５Ａとを有する。表示パネル部５Ａは、液晶パネルなどで構成される。４つのＬＥＤドライバ回路４−１、４−２、４−３、４−４のそれぞれは、図１のＬＥＤドライバ回路４と同一の構成である。ただし、ＬＥＤドライバ回路４−１、４−２、４−３、４−４のそれぞれに入力されるＰＷＭ信号の周波数が異なる。ここで、ＬＥＤドライバ回路４−１に入力される第１のＰＷＭ信号の周波数をｆ_ＰＷＭ１、ＬＥＤドライバ回路４−２に入力される第２のＰＷＭ信号の周波数をｆ_ＰＷＭ２、ＬＥＤドライバ回路４−３に入力される第３のＰＷＭ信号の周波数をｆ_ＰＷＭ３、ＬＥＤドライバ回路４−４に入力される第４のＰＷＭ信号の周波数をｆ_ＰＷＭ４、とする。また、フレーム周波数をｆ_ｖとする。図６（ａ）に示すようにＰＷＭ発生回路６ａによって、基準クロック信号から第１のＰＷＭ信号、第２のＰＷＭ信号、第３のＰＷＭ信号、第４のＰＷＭ信号を生成する。

例えば、ＰＷＭ信号の周波数を次のようにすると、図４に示すように、ＬＥＤドライバ回路のＶｉｎ電源電流変動を軽減することができる。
ｆ_ＰＷＭ１＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋ｉ)
ｆ_ＰＷＭ２＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋ｊ)
ｆ_ＰＷＭ３＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋ｋ)
ｆ_ＰＷＭ４＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋ｌ)
ここで、ｎは自然数で、ｉ、ｊ、ｋ、ｌは整数で、ｉ≠ｊ≠ｋ≠ｌ、である。すなわち、各ＬＥＤドライバ回路に入力するＰＷＭ信号の周波数がそれぞれ異なっている。

さらに、ここで、例えば、ｉ＝０、ｊ＝１、ｋ＝２、ｌ＝３とすると、
ｆ_ＰＷＭ１＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋０)
ｆ_ＰＷＭ２＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋１)
ｆ_ＰＷＭ３＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋２)
ｆ_ＰＷＭ４＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋３)
となる。

なお、ＰＷＭ信号の周波数は、フレーム周波数の整数倍である必要はなく、次のように１／４ずれたものであってもよい。
ｆ_ＰＷＭ１＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋ｉ)±ｆ_Ｖ／４
ｆ_ＰＷＭ２＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋ｊ)±ｆ_Ｖ／４
ｆ_ＰＷＭ３＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋ｋ)±ｆ_Ｖ／４
ｆ_ＰＷＭ４＝ｆ_Ｖ×（ｎ＋ｌ)±ｆ_Ｖ／４
ＬＥＤバックライト３Ａおよびドライバ回路４−１、４−２、４−３、４−４、と図１の表示回路１のタイミングコントロール回路２および液晶パネル部５を用いて、表示装置を構成することができる。

実際の設定値例で、ｆ_Ｖを５０Ｈｚ、ｎを４６０とすると、ＰＷＭ信号の周波数は次のようになる。
ｆ_ＰＷＭ１＝５０Ｈｚ×４６０＋５０Ｈｚ÷４＝２３０１２．５Ｈｚ
ｆ_ＰＷＭ２＝５０Ｈｚ×４６１＋５０Ｈｚ÷４＝２３０６２．５Ｈｚ
ｆ_ＰＷＭ３＝５０Ｈｚ×４６２＋５０Ｈｚ÷４＝２３１１２．５Ｈｚ
ｆ_ＰＷＭ１＝５０Ｈｚ×４６３＋５０Ｈｚ÷４＝２３１６２．５Ｈｚ
フレーム周波数ｆ_Ｖが６０Ｈｚのシステムでは同様に５０Ｈｚを６０Ｈｚに置き換えて計算し、設定することで同様の効果が有る。例えば、ｆ_Ｖを６０Ｈｚ、ｎを３８５すると、ＰＷＭ信号の周波数は次のようになる。
ｆ_ＰＷＭ１＝６０Ｈｚ×３８５＋６０Ｈｚ÷４＝２３１１５Ｈｚ
ｆ_ＰＷＭ２＝６０Ｈｚ×３８６＋６０Ｈｚ÷４＝２３１７５Ｈｚ
ｆ_ＰＷＭ３＝６０Ｈｚ×３８７＋６０Ｈｚ÷４＝２３２３５Ｈｚ
ｆ_ＰＷＭ１＝６０Ｈｚ×３８８＋６０Ｈｚ÷４＝２３２９５Ｈｚ
ＰＷＭ信号の周波数を可聴帯の上限（２０ＫＨｚ）より大きくすることで、ＬＥＤドライバ回路４（４−１，４−２，４−３，４−４）の容量Ｃ１にセラミックコンデンサを用いても発音を聞こえなくすることができる。映像信号よりフレーム周波数を検出し、そのｎ倍とか（ｎ±１／４）倍となる周波数をＰＬＬ回路で生成しＰＷＭ信号として用いてもよい。

なお、表示画面に対して映像信号をフレーム周波数（ｆ_Ｖ）に同期して書込みを行っているため、書込みはｆ_Ｖ毎となり書込み終了後は徐々に輝度が下がる場合がある。このときにＰＷＭ信号がｆ_Ｖに同期した場合で、ＰＷＭ信号がフレームの先頭に有ったときは、画面の上部が明るく下部がやや暗くなることがある。ＰＷＭ信号がフレーム信号の末尾に有ったときは下部が明るくなることがある。また、１フレーム間に２回または３回のＰＷＭ信号がｆ_Ｖに同期して入力された場合は、縞が複数となる。また、ＰＷＭ信号がフレーム周波数と非同期となった場合は、縞が流れるように見えることがある。本実施例のように可聴帯の上限より大きい周波数のＰＷＭ信号を用いたときは、このような縞状のビートノイズは発生しなかった。

＜変形例＞
図５は変形例に係る表示装置の構成を示す図である。表示装置１Ｂは、タイミングコントロール回路２とＬＥＤバックライト３ＡとＬＥＤドライバ回路４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４と表示パネル部５Ａとを有する。４つのＬＥＤドライバ回路４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４のそれぞれは、図１のＬＥＤドライバ回路４内にＰＷＭ発振回路を有する構成である。また、ＬＥＤドライバ回路４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４のそれぞれに入力される信号は、基準クロック信号と電源電圧（Ｖｉｎ）である。ここで、ＬＥＤドライバ回路４ａ−１内で発生する第１のＰＷＭ信号の周波数をｆ_ＰＷＭ１、ＬＥＤドライバ回路４ａ−２内で発生する第２のＰＷＭ信号の周波数をｆ_ＰＷＭ２、ＬＥＤドライバ回路４ａ−３内で発生する第３のＰＷＭ信号の周波数をｆ_ＰＷＭ３、ＬＥＤドライバ回路４ａ−４内で発生する第４のＰＷＭ信号の周波数をｆ_ＰＷＭ４、とする。実施例と同様なＰＷＭ信号の周波数とすると、ビートノイズが発生せず、ＬＥＤドライバ回路の電源電流変動を軽減することができる。図６（ｂ）に示すようにＰＷＭ発生回路６ｂ１、６ｂ２、６ｂ３、６ｂ４によって、基準クロック信号からそれぞれ第１のＰＷＭ信号、第２のＰＷＭ信号、第３のＰＷＭ信号、第４のＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ発生回路６ｂ１、６ｂ２、６ｂ３、６ｂ４はそれぞれＬＥＤドライバ回路４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４内に内蔵される。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態、実施例および変形例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

１、１Ａ、１Ｂ・・・表示装置
２・・・タイミングコントロール回路
３、３Ａ・・・ＬＥＤバックライト
４・・・ＬＥＤドライバ回路
４−１、４−２、４−３、４−４・・・ＬＥＤドライバ回路
４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３、４ａ−４・・・ＬＥＤドライバ回路
５、５Ａ・・・表示パネル部

Claims

表示装置は、
映像入力信号に基づく画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルを照明するＬＥＤと、
第１および第２のＬＥＤドライバ回路と、
を備え、
前記第１および第２のＬＥＤドライバ回路のそれぞれは、ＬＥＤに対しＰＷＭ調光を行い、
前記第１のＬＥＤドライバ回路のＰＷＭ調光の周波数は、前記第２のＬＥＤドライバ回路のＰＷＭ調光の周波数と異なる。
請求項１の表示装置において、
前記第１のＬＥＤドライバ回路のＰＷＭ調光の周波数は、フレーム周波数のｉ倍であり、
前記第２のＬＥＤドライバ回路のＰＷＭ調光の周波数は、フレーム周波数のｊ倍であり、
前記ｉは前記ｊと異なる自然数である。
請求項１の表示装置において、
前記ＬＥＤは複数ＬＥＤが縦列接続される。
請求項１の表示装置において、
前記ＬＥＤドライバ回路は、前記ＬＥＤのアノードに接続される電圧源と、前記ＬＥＤのカソードに接続される電流源を有し、
前記電流源を設定された周波数及びデューティ比で断続的にＰＷＭ制御することによって調光する。
請求項１の表示装置において、
前記ＰＷＭ調光の周波数は、可聴帯の上限よりも高い。
請求項１の表示装置において、
前記フレーム周波数は、前記映像入力信号に同期している。
映像入力信号に基づく画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルを照明するバックライトと、
第１、第２、第３および第４のドライバ回路と、
を備え、
第１、第２、第３および第４のドライバ回路のそれぞれは、前記バックライトに対しＰＷＭ調光を行い、
前記バックライトは複数ＬＥＤが縦列接続され、
前記第１のＬＥＤドライバ回路の前記ＰＷＭ調光の周波数は、フレーム周波数のｉ倍であり、
前記第２のＬＥＤドライバ回路の前記ＰＷＭ調光の周波数は、フレーム周波数の（ｉ＋１）倍であり、
前記第３のＬＥＤドライバ回路の前記ＰＷＭ調光の周波数は、フレーム周波数の（ｉ＋２）倍であり、
前記第４のＬＥＤドライバ回路の前記ＰＷＭ調光の周波数は、フレーム周波数の（ｉ＋３）倍であり、
前記ｉは自然数である。
請求項７の表示装置において、
前記ＬＥＤドライバ回路は、前記ＬＥＤのアノードに接続される電圧源と、前記ＬＥＤのカソードに接続される電流源を有し、
前記電流源をＰＷＭ制御することによって調光する。
請求項７の表示装置において、
前記ＰＷＭ調光の周波数は、可聴帯の上限よりも高い。