JP2015079174A

JP2015079174A - バックライト駆動装置

Info

Publication number: JP2015079174A
Application number: JP2013217085A
Authority: JP
Inventors: 広樹岡田; Hiroki Okada
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: JP6259252B2

Abstract

【課題】どのサイズのディスプレイにおいても、見た目の表示輝度を下げることなく、バックライトの消費電力をより効果的に低減することができる「バックライト駆動装置」を提供する。
【解決手段】バックライトの表示すべき輝度値に応じて設定されたデューティ比でオンとオフを周期的に繰り返し、かつ、オンとなる期間内において一定周期とならないタイミングで所定幅のオフ期間が設定されたパルス波から構成される駆動信号を発生してバックライトを駆動することにより、バックライトの物理的な空間を複数の領域に分割してオン／オフを制御する方式によらず、設定されたオフ期間の分だけ消費電力を低減することができるようにするとともに、一定周期とならないタイミングにオフ期間が設定されることで、ユーザからの見た目には輝度の低下として認識されないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックライト駆動装置に関し、特に、ＰＷＭ信号により輝度の調整を行うようになされたバックライト駆動装置に用いて好適なものである。

液晶表示装置は、表示パネルを背面から照明するバックライトを備えている。従来、このバックライトの輝度を調整する方法として、バックライトの駆動にＰＷＭ信号を用い、そのＰＷＭ信号のパルス幅を可変とするものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。ＰＷＭ制御では、調光率に応じた時間的割合でデューティ比を設定したパルス波を発生し、そのパルス波がＨｉとなる期間中にバックライトを駆動するようになされている。一般的に、輝度を一定に保つために、ＰＷＭ制御におけるパルス波のデューティ比は一定に保たれる。

特許文献１に記載のバックライト駆動装置では、輝度データの値に基づき、全周期において有効なデューティ比を有するようにパルス幅変調したパルス信号から構成される駆動信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、輝度データの値が所定の値より小さいと判断したとき、駆動信号を構成しているパルス信号を間引き、この間引いた駆動信号をバックライト駆動回路に供給する間引き処理部とを備えることにより、バックライトの消費電力の低減を図っている。

特許文献２に記載のバックライト駆動装置では、パルス幅Ｘより小さく、かつ、ＰＷＭ分解能Ｓの倍数に相当するパルス幅を有するパルス信号と、パルス幅Ｘより大きく、かつ、ＰＷＭ分解能Ｓの倍数に相当するパルス幅を有するパルス信号とを、点灯期間Ｌ内で所定の比率で１周期Ｔ毎に出力する。これにより、点灯期間Ｌ内における２つパルス信号の平均値として、所定の輝度に対応したパルス幅Ｘを出力することができるようにして、安価な回路構成であってもＰＷＭ分解能を上げることができるようにしている。

特許文献３に記載の表示装置では、バックライトに応答速度の速いＬＥＤを用い、さらに、画面を多くの領域に分割し、領域ごとにＰＷＭ周波数を可変制御することにより、低デューティの場合であっても適切な輝度で点灯することを可能にするとともに、フリッカの発生を抑制することができるようにしている。

特開２００８−２７５６８３号公報特開２００９−４２４２３号公報特開２０１２−１３７５０８号公報

液晶表示装置において消費電力が最も大きいのは、バックライトである。そのため、バックライトにおける消費電力を低減することが求められている。これに対して、上記特許文献１に記載の技術によれば、バックライトを表示させる際の輝度値が所定の値より小さいときに、駆動信号を構成しているパルス信号を間引くことにより、バックライトの消費電力を低減することが可能である。

しかしながら、消費電力を低減することができるのは、輝度値が所定の値より小さいときに限定されるという問題があった。すなわち、バックライトの輝度値が大きいほど消費電力は大きくなるのであるが、その輝度値が大きいときにはパルス信号の間引きが行われず、消費電力を低減することができなかった。また、輝度値が小さいときには消費電力の低減が図られるものの、パルス信号を間引いてしまうので、デューティ比がさらに小さくなるように作用してしまい、見た目の輝度が低下してしまうという問題もあった。

特許文献２に記載の技術では、ＰＷＭ分解能を上げることはできるが、消費電力の低減を図ることはできない。また、特許文献３に記載の技術では、分割領域ごとにＰＷＭ周波数を可変制御する際に、分割領域毎にＬＥＤのオン／オフを制御するようにすれば、バックライトの消費電力を低減することができる。しかしながら、これは大画面のディスプレイに備えられるバックライト駆動装置に適用して有用な技術であり、車載機やスマートフォンのような小型のディスプレイに備えられるバックライト駆動装置には不向きである。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、どのサイズのディスプレイにおいても、見た目の表示輝度を下げることなく、バックライトの消費電力をより効果的に低減することができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、バックライトの表示すべき輝度値に応じて設定されたデューティ比でオンとオフを周期的に繰り返し、かつ、オンとなる期間内において一定周期とならないタイミングで所定幅のオフ期間が設定されたパルス波から構成される駆動信号を発生してバックライトを駆動するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、バックライトの表示すべき輝度値に応じて設定されたデューティ比でオンとなる期間内に所定幅のオフ期間が設定されるので、そのオフ期間の分だけ消費電力を低減することができる。その所定幅のオフ期間は、一定周期とならないタイミングに設定されるので、ユーザからの見た目には輝度の低下としては認識されない。また、バックライトの物理的な空間を複数の領域に分割してオン／オフを制御する方式ではなく、ＰＷＭ信号のオフ期間を制御する方式なので、大型のディスプレイに限らず小型のディスプレイにも適用することができる。これにより、どのサイズのディスプレイにおいても、見た目の表示輝度を下げることなく、バックライトでの消費電力をより効果的に低減することができる。

本実施形態によるバックライト駆動装置の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態のオフ期間設定部によるオフ期間の設定例を示す図である。本実施形態の駆動信号発生部により発生される駆動信号の例を示す図である。図３（ｂ）に示した駆動信号を発生するためのハードウェア構成例を示す図である。図３（ａ）に示した駆動信号を発生するためのハードウェア構成例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態によるバックライト駆動装置の機能構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のバックライト駆動装置１０は、その機能構成として、ＰＷＭ設定部１、オフ期間設定部２、駆動信号発生部３および駆動部４を備えている。

上記各機能ブロック１〜４は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記各機能ブロック１〜４は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。

ＰＷＭ設定部１は、バックライト２０の表示すべき輝度値に応じて、ＰＷＭ信号を構成するパルス波のデューティ比を設定する。ＰＷＭ信号でバックライト２０の輝度を制御するときに重要なのは、人が見たときにちらつきを感じないようにすることである。そのためには、約１００Ｈｚ以上の周波数でＰＷＭ信号の周期を形成することが望ましい。本実施形態では一例として、１５０Ｈｚの周波数でＰＷＭ信号のパルス波を構成し、そのパルス波のオン期間とオフ期間との割合を示すデューティ比をＰＷＭ設定部１が設定する。なお、表示すべき輝度が大きいほどデューティ比は大きくなってオン期間が長くなり、消費電力も増大する。

オフ期間設定部２は、ＰＷＭ設定部１により設定されたデューティ比でパルス波（以下、これを「基本パルス波」という）がオンとなる期間内において、一定周期とならないタイミングで所定幅のオフ期間を設定する。この場合における所定幅は、１５０Ｈｚの周波数で形成される基本パルス波の１／２周期幅よりも狭い幅とする。本実施形態では一例として、６００Ｈｚの周波数で形成されるパルス波（以下、これを「オフ設定用パルス波」という）の１／２周期幅を所定幅とする。

図２は、オフ期間設定部２によるオフ期間の設定例を示す図である。図２（ａ）に示す第１の例において、オフ期間設定部２は、ＰＷＭ設定部１により設定されたデューティ比から成る基本パルス波の一周期毎に、位相をずらしたタイミングで所定幅のオフ期間を設定する。図２（ａ）において、黒く塗り潰した部分がオフ期間である。

すなわち、基本パルス波の周波数が１５０Ｈｚで、オフ設定用パルス波の周波数がその４倍の６００Ｈｚなので、基本パルス波のオン期間内にオフ設定用パルス波のオフ期間を最大で４ヶ所設定することが可能である。オフ期間設定部２は、基本パルス波の１つのオン期間内に、４ヶ所の中の何れか１ヵ所をオフ期間として設定する。このときオフ期間設定部２は、基本パルス波の一周期毎に、オフ期間を設定する位置を変える。

なお、基本パルス波のデューティ比によっては、オフ期間の設定位置が基本パルス波のオフ期間となる場合がある。この場合は、基本パルス波のオン期間内にオフ期間は設定しない。また、図２（ａ）の例では、オフ期間を全く設定しない周期を４周期に１回の割合で設けている。オフ期間の不定期性をより担保するためである。

また、図２（ｂ）に示す例において、オフ期間設定部２は、ＰＷＭ設定部１により設定されたデューティ比から成る基本パルス波の複数周期毎に、所定のタイミングで所定幅のオフ期間を設定する。すなわち、図２（ｂ）の例では、基本パルス波の４周期に１回の割合で、オフ設定用パルス波によりオフ期間を設定可能な４ヶ所のうち基本パルス波のオン期間と重なる位置に、オフ期間を設定する。

駆動信号発生部３は、図３に示すように、ＰＷＭ設定部１により設定されたデューティ比でオンとオフを周期的に繰り返し、かつ、オフ期間設定部２により設定された不定期のタイミングでオフとなるパルス波から構成される駆動信号を発生する。なお、図３（ａ）は図２（ａ）の設定から生成される駆動信号を示し、図３（ｂ）は図２（ｂ）の設定から生成される駆動信号を示している。駆動部４は、駆動信号発生部３により発生された駆動信号に基づいてバックライト２０を駆動する。

上述したように、バックライト駆動装置１０の各機能ブロック１〜４は、ハードウェア、ＤＳＰ、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。ただし、ソフトウェアによって構成する場合、煩雑な処理が必要となってＣＰＵパフォーマンスの低下を招く可能性がある。よって、ハードウェアまたはＤＳＰによって構成するのが好ましい。

図４は、図３（ｂ）に示した駆動信号を発生するためのハードウェア構成例を示す図である。図４に示すように、ＰＷＭ設定部１は、１５０Ｈｚの周波数から成る基本パルス波（第１のＰＷＭ信号）発生する。この基本パルス波のデューティ比は、バックライト２０の表示すべき輝度によって可変する。また、オフ期間設定部２は、３７．５Ｈｚの周波数でデューティ比が２５％から成るオフ設定用パルス波（第２のＰＷＭ信号）と、６００Ｈｚの周波数でデューティ比が５０％から成るオフ設定用パルス波（第３のＰＷＭ信号）とを発生する。

図４に示すように、駆動信号発生部３は、ＮＡＮＤゲート４１およびＮＯＲゲート４２により構成されている。第２のＰＷＭ信号および第３のＰＷＭ信号は、ＮＡＮＤゲート４１に入力される。なお、第３のＰＷＭ信号はＮＡＮＤゲート４１に反転入力される。これにより、第２のＰＷＭ信号のオン期間内で第３のＰＷＭ信号がオフ期間となる位置においてＬｏとなるパルス波がＮＡＮＤゲート４１から出力される。

また、第１のＰＷＭ信号およびＮＡＮＤゲート４１の出力信号は、ＮＯＲゲート４２に入力される。なお、第１のＰＷＭ信号およびＮＡＮＤゲート４１の出力信号の何れもＮＯＲゲート４２に反転入力される。これにより、第１のＰＷＭ信号の４周期に１回のオン期間内で第３のＰＷＭ信号がオフ期間となる位置においてＬｏとなるパルス波がＮＯＲゲート４２から出力される。このＮＯＲゲート４２から出力されるパルス波が駆動信号となる。

図３（ａ）に示した駆動信号を発生するためのハードウェア構成も、図４の構成を応用して構成することが可能である。すなわち、図５に示すように、オフ期間設定部２は、３７．５Ｈｚの周波数でデューティ比が６．２５％から成り、かつ、オン期間の位置が異なる４種類のオフ設定用パルス波（第２のＰＷＭ信号）と、６００Ｈｚの周波数でデューティ比が５０％から成るオフ設定用パルス波（第３のＰＷＭ信号）とを発生する。

駆動信号発生部３は、ＰＷＭ設定部１により発生される第１のＰＷＭ信号と、オフ期間設定部２により発生される４種類のうち１つの第２のＰＷＭ信号と、同じくオフ期間設定部２により発生される第３のＰＷＭ信号とから駆動信号を発生させるＮＡＮＤゲート４１およびＮＯＲゲート４２を４組備える。さらに、駆動信号発生部３は、４つのＮＯＲゲート４２から出力される４種類の駆動信号（オフ期間が異なる位置に設定されたもの）を、基本パルス波の一周期毎に順次切り替えて出力するセレクタ４３を備える。これにより、図３（ａ）に示した駆動信号を発生することが可能である。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、バックライト２０の表示すべき輝度値に応じて設定されたデューティ比でオンとオフを周期的に繰り返し、かつ、オンとなる期間内において一定周期とならないタイミングで所定幅のオフ期間が設定されたパルス波から構成される駆動信号を発生してバックライト２０を駆動するようにしている。

このように構成した本実施形態によれば、バックライト２０の表示すべき輝度値に応じて設定されたデューティ比でオンとなる期間内に所定幅のオフ期間が設定されるので、そのオフ期間の分だけ消費電力を低減することができる。その所定幅のオフ期間は、一定周期とならないタイミングに設定されるので、ユーザからの見た目には輝度の低下としては認識されない。また、バックライト２０の物理的な空間を複数の領域に分割してオン／オフを制御する方式ではなく、ＰＷＭ信号のオフ期間を制御する方式なので、大型のディスプレイに限らず小型のディスプレイにも適用することができる。これにより、どのサイズのディスプレイにおいても、見た目の表示輝度を下げることなく、バックライト２０での消費電力をより効果的に低減することができる。

なお、上記実施形態では、図２（ａ）の例において、オフ期間を全く設定しない周期を４周期に１回の割合で設ける例について説明したが、そのような周期を必ずしも設ける必要はない。オフ期間を設定しない周期がなくても、オフ期間の不定期性は担保されているからである。

また、オフ期間設定部２は、基本パルス波がオンとなる期間内において、一定周期のタイミング（位相をずらさないタイミング）で所定幅のオフ期間を設定し、かつ、オフ期間を設定しない周期を一定の割合で設けるようにしてもよい。基本パルス波のオン期間内におけるオフ期間の設定タイミングに周期性があっても、オフ期間を全く設定しない周期を設けることにより、全体ではオフ期間の不定期性を担保することができるからである。

また、上記実施形態では、見た目の輝度を保った上で消費電力を低減するようにＰＷＭ制御する例について説明したが、従来と同じ消費電力で輝度が向上するようにＰＷＭ制御を行うようにすることも可能である。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ＰＷＭ設定部
２オフ期間設定部
３駆動信号発生部
４駆動部
１０バックライト駆動装置
２０バックライト

Claims

ＰＷＭ信号により輝度の調整を行うようになされたバックライト駆動装置であって、
バックライトの表示すべき輝度値に応じて、上記ＰＷＭ信号を構成するパルス波のデューティ比を設定するＰＷＭ設定部と、
上記ＰＷＭ設定部により設定されたデューティ比で上記パルス波がオンとなる期間内において、一定周期とならないタイミングで所定幅のオフ期間を設定するオフ期間設定部と、
上記ＰＷＭ設定部により設定されたデューティ比でオンとオフを周期的に繰り返し、かつ、上記オフ期間設定部により設定された不定期のタイミングでオフとなるパルス波から構成される駆動信号を発生する駆動信号発生部と、
上記駆動信号発生部により発生された上記駆動信号に基づいて上記バックライトを駆動する駆動部とを備えたことを特徴とするバックライト駆動装置。
上記オフ期間設定部は、上記ＰＷＭ設定部により設定されたデューティ比から成るパルス波の一周期毎に、位相をずらしたタイミングで所定幅のオフ期間を設定することを特徴とする請求項１に記載のバックライト駆動装置。
上記オフ期間設定部は、上記ＰＷＭ設定部により設定されたデューティ比で上記パルス波がオンとなる期間内に上記所定幅のオフ期間を設定しない周期を複数周期に１回の割合で設けることを特徴とする請求項２に記載のバックライト駆動装置。
上記オフ期間設定部は、上記ＰＷＭ設定部により設定されたデューティ比から成るパルス波の複数周期毎に、所定のタイミングで所定幅のオフ期間を設定することを特徴とする請求項１に記載のバックライト駆動装置。
上記オフ期間設定部は、上記ＰＷＭ設定部により設定されたデューティ比から成るパルス波の一周期毎に、位相をずらさないタイミングで所定幅のオフ期間を設定し、かつ、上記ＰＷＭ設定部により設定されたデューティ比で上記パルス波がオンとなる期間内に上記所定幅のオフ期間を設定しない周期を複数周期に１回の割合で設けたことを特徴とする請求項１に記載のバックライト駆動装置。