JP4686644B2

JP4686644B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4686644B2
Application number: JP2010153312A
Authority: JP
Inventors: 弘治岩崎; 基行鬼木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: WO2011004809A1; CN102498507B; CN102498507A; JP2011034071A; US8797253B2; EP2453296A4; US20120105515A1; BR112012000172A2; MX2012000125A; RU2012104007A; EP2453296A1

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、液晶パネルと液晶パネルを照射する発光ダイオードの光源とを備えた液晶表示装置に関する。

近年、省エネが重要視されており、液晶パネルを有する液晶表示装置（Liquid Crystal Display）においても、消費電力の削減が重要テーマとなっている。

また、液晶表示装置において、発光ダイオード（ＬＥＤ）の光源をバックライトとして使用した商品が発売されている。

ＬＥＤバックライトの発光輝度調整方式としては、パルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）方式と電流値制御方式がある。ＰＷＭ方式は、時間制御であるため、制御の精度が高く微妙な制御が可能である。一方、電流値制御方式は、ＰＷＭ方式よりも電力効率が高いものの、ＰＷＭ方式のように制御幅が細かくできないことやリニアに制御するには補正が必要となることなどから微妙な制御に不向きであり、段階的な制御になる。

特許文献１には、ＬＥＤバックライト部にＲ、Ｇ、Ｂ駆動電流とＲ、Ｇ、ＢのＰＷＭ信号を供給して各Ｒ、Ｇ、Ｂバックライトの発光輝度及び色度を制御するバックライト駆動部と、スキャンドライバ、ソースドライバ、及びバックライト駆動部の動作を制御するタイミング制御機とを備えた液晶表示装置が開示されている。

特開２００６−２３５５６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術をはじめとする従来のＬＥＤバックライトでは、ＰＷＭ方式での輝度制御と電流値制御方式での輝度制御とが可能となっているだけである。そのため、製品として組み込んで実際に画像を表示させる際に、具体的に双方をどのように組み合わせて輝度制御を行うのが、視聴に適した画質を提供する上で好ましいのか並びに消費電力の低減する上で好ましいのかといったことは考察されていない。従って、双方の輝度制御を製品に搭載する際に、どのように組み合わせるかの明確な仕組みが求められている。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＥＤのバックライト光源を備えた液晶表示装置において、ＰＷＭ方式と電流値制御方式とを組み合わせて画質に応じた輝度に制御するに際し、ＬＥＤの点灯にかかる消費電力を低減できるようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、入力映像信号を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する発光ダイオードの光源と、該発光ダイオードを点灯／消灯させるパルスにおける１周期当たりの点灯時間を示すデューティを変更するパルス幅変調方式と、前記発光ダイオードに流す電流値を複数の設定値の中から選択する電流値制御方式と、の双方で前記発光ダイオードの発光輝度を制御する発光輝度制御部と、を有する液晶表示装置であって、前記複数の設定値のうち少なくとも１つは、前記液晶表示装置に設定されている画質モードのうち特定の画質モードで使用する最大の輝度値で、前記デューティが最大値となる所定の電流値であり、前記特定の画質モードは、使用する前記最大の輝度値が、少なくとも他の特定の画質モードにおいて前記デューティを最大値にして使用する最大の輝度値より、小さい画質モードであり、前記発光輝度制御部は、前記特定の画質モード、前記他の特定の画質モードのいずれでも、前記パルス幅変調方式を用いた前記発光ダイオードの発光輝度の制御を実行し、前記特定の画質モードにおける電流値の少なくとも１つとして、前記他の特定の画質モードにおける電流値よりも小さい電流値を選択することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記特定の画質モードは、ユーザが最も使用するモードとして設けた画質モードであることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記発光輝度制御部は、前記特定の画質モードで動作中に、前記最大の輝度値を超える輝度値に変更が必要な場合には、前記他の特定の画質モードで用いる電流値を用いて制御することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記発光輝度制御部は、前記他の特定の画質モードで動作中に、前記最大の輝度値を下回る輝度値に変更が必要な場合には、前記特定の画質モードで用いる電流値を用いて制御することを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第３又は第４の技術手段において、前記発光輝度制御部は、電流値を変化させる際、電流値と前記デューティとを同時に徐々に変化させることを特徴としたものである。

本発明によれば、ＬＥＤのバックライト光源を備えた液晶表示装置において、ＰＷＭ方式と電流値制御方式とを組み合わせることで、画質モードに応じて効率良くＬＥＤを点灯することで消費電力を低減することができる。

本発明に係る液晶表示装置の概略構成例を示すブロック図である。図１の液晶表示装置におけるＬＥＤバックライトに関連する部分の一構成例を示すブロック図である。図２のＬＥＤバックライトにおけるＰＷＭＤｕｔｙテーブルの一例を示す図である。図２のＬＥＤバックライトにおけるＬＥＤ電流テーブルの一例を示す図である。図２のＬＥＤバックライトにおけるスタンダードモードでの発光輝度制御方法の一例を説明するための図で、図３及び図４のテーブルを用いたスタンダードモードでのＰＷＭ−Ｄｕｔｙと図２のＬＥＤ電流制御回路での最大電流と輝度との関係の一例を示す図である。ＬＥＤにおける順電圧−順電流特性と順電流−相対光束特性との一例を示す図である。図２のＬＥＤバックライトにおける発光輝度制御方法の他の例を説明するための図である。図２のＬＥＤバックライトにおける発光輝度制御方法の他の例を説明するための図である。図２のＬＥＤバックライトにおける発光輝度制御方法の他の例を説明するための図である。図２のＬＥＤバックライトにおけるＰＷＭＤｕｔｙテーブルの他の例を示す図である。本発明の液晶表示装置に適用可能なバックライトの配置例を示す図である。

図１は、本発明に係る液晶表示装置の概略構成例を示すブロック図である。液晶表示装置１は、ＬＥＤバックライト１０の他に、チューナ部１１、操作部１２、映像信号処理部１３、主制御部１４、ＬＥＤ駆動部１５、外光照度検出部１６、液晶制御部１７、及び液晶パネル１８を備えている。

主制御部１４は、映像信号処理部１３やＬＥＤ駆動部１５等、液晶表示装置１内の全体を直接又は間接的に制御する。そのうちＬＥＤ駆動部１５を制御する部分を、ＬＥＤ制御部１４ａとして説明する。また、操作部１２は、ユーザ操作を受け付けて、その操作内容を主制御部１４に伝えることができればよく、液晶表示装置１の本体にボタン等として設けた本体操作部と、付属のリモートコントローラからの操作信号を受信する受信部とで構成できる。勿論、操作部１２としては本体操作部、受信部の一方のみが設けられていてもよい。

チューナ部１１は、放送波を受信するアンテナのアンテナ入力端子に接続され、アンテナ入力端子から入力された放送波を復調し、映像信号処理部１３に出力する。映像信号処理部１３は、チューナ部１１から入力された映像信号を液晶パネル１８に表示するための各種の信号変換処理を行う。チューナ部１１等を設けることで、液晶表示装置は液晶テレビ装置として構成できる。

また、液晶表示装置１には、映像や音声の状態をユーザ所望の状態に設定することができる出力モードを備えているものがある。例えば、テレビ装置がその一例である。出力モードは、ＡＶポジションなどとも呼ばれ、また出力モードごとに画質を変えることから画質モードとも呼ばれる。

上記出力モードとして、例えば、“スタンダードモード”、“ダイナミックモード”、“ゲームモード”、“ＰＣモード”、“ＡＶメモリーモード”、“映画モード”などが設定されている。

“スタンダードモード”は、画質・音声の設定が標準値であること示すモードである。また、“ダイナミックモード”は、くっきり色鮮やかな映像でスポーツ番組などを迫力あふれたものとして視聴できるようにしている。ダイナミックモードは、例えば販売店の店頭において、その装置の特徴をピーアールするためのデモモード（店頭モードとも呼ばれる）として用いることができる。通常、ダイナミックモードは、映像表示装置に用意された最良の画質、明るさによって実行される。

また、“ゲームモード”は、テレビゲームなどの映像を、明るさを抑えて目に優しく表示させるようにしたモードであり、“ＰＣモード”は、ＰＣ用の画面モードである。また“ＡＶメモリーモード”は、入力ごとに任意の調整内容を記憶させることができるモードである。“映画モード”は、映画ソースに含まれている信号をそのまま引き出し、輝度特性と色特性を原信号に対して忠実に再生し、フィルム感を表現するモードである。

本発明に係る液晶表示装置１は、例示したような出力モードのように複数の画質モードをもち、その中から１つの画質モードを選択することが可能になっている。画質モードの選択は、操作部１２からのユーザによる選択操作で実行できるようにしておけばよいが、映像信号処理部１３などで映像信号が示す映像の種別や特徴を判別し、その判別結果に基づき自動的に実行できるようにしてもよい。

そして、映像信号処理部１３においては、選択された画質モードに合致した各種映像処理を施して、液晶制御部１７に出力する。

液晶制御部１７は、映像信号処理部１３から出力された映像信号を、液晶パネル１８の最上部ラインより順に書き込む制御を行う。液晶パネル１８では、順次走査映像信号を書き込み更新していく垂直走査が行われる。書き込まれた映像信号は、１フレーム分保持される。このような書き込みにより、入力された映像信号が示す映像が液晶パネル１８に表示される。このとき、選択された画質モードの画質で映像が表示される。

液晶パネル１８は、非自己発光型のパネルであり、液晶表示装置１には、表示した映像を視認するために背面側から光を照射するために光源が設けられている。本発明に係る液晶表示装置１では、ＬＥＤバックライト１０がこの光源として具備されている。

外光照度検出部１６は、液晶表示装置１の周囲の外光の照度を検出するＯＰＣ（Optical Picture Control）センサ（明るさセンサとも呼ばれる）などで構成される。ＯＰＣセンサで検出した液晶表示装置１の周囲の外光の照度によって、ＬＥＤバックライト１０のＬＥＤにおける発光輝度を増減することが可能になっている。無論、外光照度検出部１６は液晶表示装置１に具備しなくてもよい。

主制御部１４は、内部のＬＥＤ制御部１４ａに、調光制御信号とモード切換信号とを渡し、ＬＥＤ制御部１４ａがＬＥＤ駆動部１５を介してＬＥＤバックライト１０の発光を制御する。

調光制御信号は、操作部１２での明るさ調整の操作（調光操作）の結果や外光照度検出部１６での検出結果に基づいて調光設定値を示す信号として生成される。また、モード切換信号とは、切り換え後の画質モードを示す信号である。つまり、モード切換信号としては、操作部１２でのユーザによるモード切換（選択）操作に応じたモードを示す信号、あるいは映像信号が示す映像の種別や特徴を判別するなどして映像に基づき自動的に決定された画質モードを示す信号などが該当する。

次に、図２〜図６を参照してＬＥＤバックライト１０の構成例及び制御例を説明する。図２は、図１の液晶表示装置におけるＬＥＤバックライトに関連する部分の一構成例を示すブロック図である。また、図３、図４は、それぞれ図２のＬＥＤバックライトにおけるＰＷＭＤｕｔｙテーブル、ＬＥＤ電流テーブルの一例を示す図である。また、図５は、図２のＬＥＤバックライトにおけるスタンダードモードでの発光輝度制御方法の一例を説明するための図である。

図２で例示するＬＥＤバックライトの関連部分は、発光輝度制御部と、ＬＥＤ４１を有するＬＥＤバックライト（バックライト部という）１０とでなる。この発光輝度制御部は、ＬＥＤ制御部１４ａとＬＥＤ駆動部１５とで構成される。

ＬＥＤ制御部１４ａは、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式と電流値制御方式との双方でＬＥＤ４１の発光輝度を制御する。ＰＷＭ方式は、ＬＥＤ４１を点灯／消灯させるパルスにおける１周期当たりの点灯時間を示すデューティ（以下、点灯デューティという）を変更する方式である。ここで、ＬＥＤ４１の点灯・消灯の周期をＴ、１周期中の点灯期間をτとするとき、点灯デューティＤは、Ｄ＝τ／Ｔで表すことができる。なお、点灯デューティは、デューティ比と呼ばれることもある。

電流値制御方式は、ＬＥＤ４１に流す電流値（順方向電流値）を複数の設定値の中から選択する方式である。なお、この設定値は、その電流値を得るための電圧値で規定することもできる。

そして、本発明では、複数の設定値のうち少なくとも１つは、液晶表示装置１に設定されている画質モードのうち特定の画質モードで使用する最大の輝度値（特定の画質モードで標準的に使用すると設計者が規定した最大の輝度値など）で、点灯デューティが最大値となる所定の電流値とする。つまり、この特定の画質モード中においては、予め定められた最小の輝度値から上記最大の輝度値までの間は、上記所定の電流値を用いて、点灯デューティを最小値（上記所定の電流値で最小の輝度値を出すための点灯デューティの最小値）から最大値まで徐々に上げていく制御を行えばよい。以下、上記最大値として点灯デューティが１００％の場合を例に挙げて説明するが、液晶表示装置１で使用する点灯デューティの最大値として決めた値であればよい。

ここで、上記特定の画質モードは、使用する最大の輝度値が、少なくとも他の特定の画質モードで使用する最大の輝度値より小さい画質モードである。換言すると、液晶表示装置１では、上記特定の画質モードの他に、使用する最大の輝度値が異なる画質モードであって、使用する最大の輝度値がより大きい画質モードが設定可能になっている。この大きい方の画質モードとは、上述した例におけるダイナミックモードに相当する。つまり、上記特定の画質モードはダイナミックモードではない。無論、ダイナミックモードでも、このような制御、つまり使用する最大の輝度値において点灯デューティが１００％となるような電流値での制御を実行することが好ましい。

上記特定の画質モードは、ユーザが最も使用するモードとして設けた画質モードであることが好ましい。この画質モードは、上述の例におけるスタンダードモードに該当する。以下、上記特定の画質モードとしてスタンダードモードを採用した例を挙げて説明するが、他の画質モードを採用した場合でも同様である。

このような制御を行うＬＥＤ制御部１４ａの構成例について説明する。ＬＥＤ制御部１４ａは、調光制御回路２３、ＰＷＭ信号生成回路２４、及びＬＥＤ電流制御回路２５を備える。ＬＥＤ制御部１４ａは、ＰＷＭＤｕｔｙテーブル２１及びＬＥＤ電流テーブル２２を記憶するメモリをさらに備える。

ＰＷＭＤｕｔｙテーブル２１は、図３においてＤｕｔｙテーブルａ及びＤｕｔｙテーブルｂで例示したように複数のテーブルを含む。そして、各テーブルには、調光設定値（ユーザ調光やＯＰＣ調光などで変更する値に相当する）と、各調光設定値で調光したときの輝度比と、点灯デューティとが関連付けられている。

ＬＥＤ電流テーブル２２は、図４で例示するように、各画質モードで使用する電流値が記述されており、さらに各画質モードで使用するＤｕｔｙテーブルが記述されている。この例では、ダイナミックモードにおいては、電流値としてＩ１を用いてＤｕｔｙテーブルａに従って点灯デューティを制御すること、スタンダードモードにおいては、電流値としてＩ２（Ｉ２＜Ｉ１とする）を用いてＤｕｔｙテーブルｂに従って点灯デューティを制御することが記述されている。

調光制御回路２３は、ＬＥＤ電流テーブル２２を参照してモード切換信号（又は最新のモード切換信号）が示すモードから、制御に使用する電流値及びＰＷＭＤｕｔｙテーブルを決定する。また、調光制御回路２３は、ＰＷＭＤｕｔｙテーブル２１のうち、決定されたＰＷＭＤｕｔｙテーブル（この例ではテーブルａ又はテーブルｂ）を参照して、調光制御信号が示す調光設定値から、制御に使用する点灯デューティを決定する。

調光制御回路２３は、このようにして決定した点灯デューティをＰＷＭ信号生成回路２４に出力すると共に、決定した電流値をＬＥＤ電流制御回路２５に出力する。なお、ＰＷＭＤｕｔｙテーブル２１及びＬＥＤ電流テーブル２２は、図３及び図４のような記述形式に限らず、画質モードごとに、電流値と調光設定値（又は輝度比）ごとの点灯デューティとが規定されていれば、例えば１つのテーブルであっても、調光制御回路２３での制御は可能である。また、各テーブル２１，２２をメモリに記憶させておく例を挙げたが、これに限らず、調光制御回路２３において、入力された調光制御信号及びモード切換信号に基づき各テーブル２１，２２が示す値に相当する電流値及び点灯デューティが決定できるような回路を採用してもよい。

ＰＷＭ信号生成回路２４は、入力された点灯デューティに従うパルス信号を生成し、ＬＥＤ駆動部１５に出力する。ＬＥＤ電流制御回路２５は、入力された電流値になるように電流を制御するための電流制御信号を生成し、ＬＥＤ駆動部１５に出力する。

ＬＥＤ駆動部１５は、ＬＥＤ電圧生成回路３１とＬＥＤドライバ３２を備える。ＬＥＤドライバ３２は、ＬＥＤ電流制御回路２５から入力した電流制御信号に基づき、必要なＬＥＤ電流に応じたＬＥＤ駆動電圧を生成するための信号を出力する。ＬＥＤ電圧生成回路３１は入力された信号に応じてＬＥＤ４１に駆動電圧を出力する。その一方で、ＬＥＤドライバ３２は、ＰＷＭ信号生成回路２４から入力したパルス信号をＬＥＤ４１に出力する。これにより、ＬＥＤ４１は、調光制御回路２３で決定した電流値の電流が、調光制御回路２３で決定した点灯デューティのパルス幅のＰＷＭ信号に従って印加され、点灯・消灯する。

このようにして、ＬＥＤ制御部１４ａは、調光制御信号及びモード切換信号を基に、各テーブル２１，２２の値を参照しながら、ＬＥＤ駆動部１５を駆動させ、ＬＥＤ駆動部１５がＬＥＤ４１を駆動する。

そして、本発明では、スタンダードモードで使用する最大の輝度値（この例では輝度比が６０％）の点で、点灯デューティが１００％になるような電流値を設定値の１つとしてもつ。この電流値は、図４のＬＥＤ電流テーブル２２におけるＩ２で例示したものである。

そして、この電流値Ｉ２で駆動するとき、図３のＰＷＭＤｕｔｙテーブル２１におけるテーブルｂが用いられる。その結果、調光制御回路２３は、調光制御信号に従って制御するときのうち、輝度比６０％（この例では調光設定値が±０に対応する）以下で制御するときには、図５のグラフ５０において直線５１ａで示す関係に従って、点灯デューティが決定される。このようにして、ＬＥＤを直線５２（但し輝度比６０％以下）で示す輝度で発光するように制御することができる。
つまり、スタンダードモードでは、電流値Ｉ２を固定すると共に、直線５１ａで示す関係に従って、調光設定値が増えるごとに点灯デューティが１００％に向かって増えていくように制御される。

なお、図５のグラフ５０は、図３及び図４のテーブルを用いたスタンダードモードでのＰＷＭ−Ｄｕｔｙと図２のＬＥＤ電流制御回路２５における最大電流と輝度との関係の一例を示している。ここで、電流値Ｉ２はグラフ５０において直線５３ａで示している。また、グラフ５０では、電流については目盛りを付しておらず、変化の様子だけを表しており、グラフ５０で示す電流値は点灯デューティ１００％のときにＬＥＤに流すことができる最大電流値を指す。これらの点については、後述の図７〜図９における各グラフについても同様である。

次に、図６を参照しながら、図５で例示したような制御がバックライト発光の効率を向上させ、消費電力を低減できることを簡単に説明する。図６（Ａ）は、ＬＥＤにおける順電圧−順電流特性の一例を示す図で、図６（Ｂ）はＬＥＤにおける順電流−相対光束特性との一例を示す図である。ここでも同じく、上記特定の画質モードとしてスタンダードモードを採用した例を挙げている。

図６（Ｂ）に示す特性のように、ＬＥＤに流れる順電流と相対光束（明るさ）との関係は上に凸の関数となり、順電流を上げるごとに発光効率が悪くなる。例えば１００ｍＡで相対光束が１．４であるが、倍の２００ｍＡでの相対光束はその倍より少ない２．０となる。ここでは、ＰＷＭ制御を想定しておらず、換言すると図６（Ｂ）では点灯デューティ１００％での特性を示しているが、例えば同じ電流値で点灯デューティを５０％にすると、点灯デューティ１００％のときのほぼ半分の明るさとなる。例えば、１００ｍＡ、１００％で駆動時の相対光束が１．４とすると、１００ｍＡ、５０％で駆動時の相対光束が約０．７となる。

順電流と点灯デューティと明るさはこのような関係にあるため、所定の電流値で点灯デューティをＮ％（＜１００％）で発光させる場合と、同じ明るさ（輝度）を得るために低い電流値で点灯デューティを１００％にして発光させる場合とで、消費電力を比較すると、電流値を下げて点灯デューティを１００％で発光させたほうが消費電力が低くなる。順電圧と順電流とは図６（Ａ）の順電圧−順電流特性に例示するような関係にあるため、電流値が下がった分、ＬＥＤの順方向電圧が下がり、必要な電源電圧値が下がるからである。

より具体的な例で説明する。ＰＷＭ制御の場合、例えば２００ｍＡで点灯デューティ１００％のとき２．０の明るさであり、１．４の明るさにするには２００ｍＡで点灯デューティ７０％にすればよい。代わりに、電流値を変えて１００ｍＡで点灯デューティ１００％としてもよい。いずれの方が消費電力が低いかを説明する。図６（Ａ）で２００ｍＡのときは３．５Ｖ、１００ｍＡのときは３．０Ｖである。従って２００ｍＡで点灯デューティ７０％では、２００ｍＡ×３．５Ｖ×７０％＝４９０ｍＷとなり、一方で１００ｍＡで点灯デューティ１００％では、１００ｍＡ×３．０Ｖ×１００％＝３００ｍＷとなる。従って、１００ｍＡで点灯デューティ１００％とする方が消費電力は低い。このように、同じ明るさを得るためには、電流値を下げて点灯デューティを１００％で発光させたほうが消費電力が低くなる。

図５のグラフ５０を参照して説明すると、直線５１ｃをそのまま暗い方まで延長した直線が示す関係で、スタンダードモードを駆動したときには、必要な電流値（Ｉ１）は、グラフ５０で直線５３ｃで示すように、直線５１ａが示す関係で駆動するときの電流値Ｉ２（直線５３ａに対応する電流値）より大きくなり、その電流値Ｉ１を流すために必要な電圧も大きくなる。従って、本発明では、スタンダードモードでは、電流値Ｉ１より小さい電流値Ｉ２を用いて、その代わりに点灯デューティを、電流値Ｉ１で駆動するときに比べて上げて制御している。そして、電流値Ｉ２は、スタンダードモードで使用する最大の輝度値を、点灯デューティ１００％で発光させるための電流値となる。

このように、スタンダードモード時には、スタンダードモードで使用する最大輝度値で点灯デューティ１００％になるように電流値を設定することによって、スタンダードモードでの消費電力を下げることができる。従って、本発明の液晶表示装置１によれば、ＰＷＭ方式と電流値制御方式とを組み合わせて画質に応じた輝度に制御するに際し、ＬＥＤの点灯にかかる消費電力を低減することができる。また、消費電力を下げるために輝度を落とすような制御を行っていないため、ユーザに違和感、不都合を与えることなく、省エネルギー化を実現できる。

次に、図５を再度参照しながら、ＬＥＤ制御部１４ａの好ましい制御例について説明する。ＬＥＤ制御部１４ａは、上記特定の画質モードで動作中に、上記最大の輝度値（図５の例では輝度比６０％に相当）を超える輝度値に変更が必要な場合（つまりその電流値では対応できない場合）には、他の特定の画質モードで用いる、電流値（より高い電流値）を用いて制御する。この高い電流値は上記変更に対応できるものとする。勿論、高い電流値だけでなく、その「他の特定モード」で用いる、調光設定値に対する点灯デューティの値も用いて、制御を行う。このとき、映像信号処理部１３での映像処理はそのまま画質モードに合致するように施し、輝度制御だけは、上記他の特定の画質モードで動作させるようにしてしまってもよい。

図５では、上記他の特定の画質モードとしてダイナミックモードを挙げているがこれに限ったものではない。ダイナミックモードで用いる電流値Ｉ１は、電流値Ｉ２より高く、明るさを輝度比６０％を超えるように大きくしていったときには、直線５１ａから直線５１ｃへの遷移や図３のテーブル２１中の点線で分かるように、点灯デューティも一旦下げ、輝度比１００％で点灯デューティも１００％になる。このようにして、ＬＥＤを直線５２（但しここでは、後述の直線５１ｂを無視して説明しているため、輝度比６０％〜約６５％を除く）で示す輝度で発光するように制御することができる。

このように、スタンダードモードを使用していても、例えば、操作部１２によるユーザ調光操作や外光照度検出部１６での検出結果によって、スタンダードモードで設定した最大輝度を超えることが要求されることがあり、そのような場合、ダイナミックモードの電流値を使用することで、ユーザに違和感を与えることなく、輝度を上げることができる。

また、このような制御は、スタンダードモードとダイナミックモードとの間だけではなく、他の画質モードでも併せて実行してもよい。これにより、例えば、輝度比４０％で点灯デューティ１００％となる画質モードと、スタンダードモードと、ダイナミックモードとが液晶表示装置１で設定可能となっているとすると、ユーザ調光等に応じて明るさを明るくするに連れて、点灯デューティのピーク（１００％）が３回訪れるような関係で制御することができる。このように、３以上のｎ回のピーク（点灯デューティ１００％）をもつように点灯デューティを制御して、電流値をｎ段階に切り換えるようにしてもよい。

次に、図５のグラフ５０における直線５１ｂ，５３ｂについて説明する。直線５１ｂは、直線５１ａと直線５１ｃとの不連続な範囲（この例では輝度比６０％〜約６５％）を結んだ直線である。また、電流値については、この直線５１ｂが示す点灯デューティから予め算出しておけばよく、上記不連続な範囲の電流値を直線５３ｂで示している。このように直線５１ｂの部分についても点灯デューティ及び電流値を用意しておくことで、ユーザ調光等により、直線５２で示す輝度のいずれで発光する必要があった場合でも、対応することができる。

また、図２のＬＥＤ制御部１４ａは、電流値を変化させる際、電流値と点灯デューティとを同時に徐々に変化させることが好ましい。このとき、点灯デューティと電流値を同時に例えば０．５秒程度の間隔で切り換えるなどすればよい。このような切り換えによってユーザに与える違和感を削減することができる。切り換え時の電流値の変化量は、例えば、１垂直走査期間（例えば１６ｍｓ）当たり１ｍＡで行ってもよく、その場合、例えばＩ１＝Ｉ２＋２０ｍＡとすると、Ｉ２からＩ１に切り換える際には２０垂直走査期間程度で行うことになる。特に、テレビ装置では垂直走査期間ごとに画像が変わるため、この単位で切り換えを行うことが好ましい。

また、ＬＥＤ制御部１４ａは、上記他の特定の画質モードで動作中に、最大の輝度値（上記特定の画質モードで使用する最大の輝度値）を下回る輝度値に変更が必要な場合には、上記特定の画質モードで用いる電流値を用いて制御することが好ましい。

ダイナミックモードとスタンダードモードとで例示すると、ダイナミックモードの場合でも、図５における直線５１ｃ、直線５１ａといった関係の点灯デューティ（及び同時に説明した電流値）で制御することが好ましい。これによりダイナミックモードで動作中にも、ある値（例えば輝度比６５％）以下においても直線５１ｃをそのまま延長するように制御するのに比べて、その値（例えば輝度比６５％）以下で省電力化が図れる。

また、この場合にも電流値を変化させるときには、電流値と点灯デューティとを同時に徐々に行うことが好ましい。また、この例においても、３以上のｎ回のピーク（点灯デューティ１００％）をもつように点灯デューティを制御して、大まかに言うと（徐々に変化させる場面を除いて説明すると）電流値をｎ段階に切り換えるようにしてもよい。

次に、図５及び図７〜図９を参照しながら、図２のＬＥＤバックライトにおいて適用可能な発光輝度制御の制御パターンの様々な例を説明する。図７〜図９では、いずれもＰＷＭ−Ｄｕｔｙと最大電流と輝度との関係を示している。

ＬＥＤは、その電流値が低いほど電力−輝度効率が向上する。また、白色ＬＥＤの場合は、電流値によって若干色味が変わってしまう。これらの点を考慮してどのような制御パターンを採用するかを決めればよい。例えば、制御パターンは、搭載する機種ごとに、或いは画質モードごとに決めてもよい。

例えば、図５で説明した発光輝度制御方法は、電流値（図２のＬＥＤ電流制御回路２５における最大電流値）を数段で変化させ、点灯デューティ（図２のＰＷＭ信号生成回路２４におけるＰＷＭ制御の点灯デューティ）をリニアに変化させるといった制御パターンの一例である。この制御パターンは、電流切り換えが段階的にしかできない場合に有効である。電流値を最大固定する場合に比べて、低輝度部分の消費電力を抑えることができる。

図５のグラフ５０において直線５３ｂの部分は移行部分に該当するため、電流値の変化点は実質的に１点のみとなる。そのため、色味の変化点も１点のみとなる。このように、この制御パターンにおける電流値の変化点は色味の変化点となって顕在化する。従って、この変化点は、ユーザがコンテンツを視聴している間ではなく、ユーザ調整のような限られた場面で通過するように設定したほうがよい。また、電流値切り換え部分で、大幅に電流値を変えるので点灯デューティ、電流のタイミング制御が難しくなる。

図７のグラフ７０で示す制御パターンでは、直線７１で示すように点灯デューティをリニアに変化させ、直線７３に示すように電流値もリニアに変化させることで、直線７２で示すように輝度値をリニアに変化させている。このような制御パターンは、点灯デューティ、電流値ともにリニアに変化するので、不連続点がなく全体として考え方は単純であるが、常に電流制御と電圧制御が必要となる。消費電力は低輝度から高輝度に向けて徐々に増大する。この制御パターンは、ＬＥＤの色味の変化も徐々に変化し、あるポイントで一気に色味が変わることはない。従って、この制御パターンは、ユーザがコンテンツを視聴している間の制御パターンとして適当である。

図８のグラフ８０で示す制御パターンでは、所定の輝度（この例では輝度比６０％）までは、直線８１ａで示すように点灯デューティをリニアに上げて、直線８１ｂで示すように点灯デューティ１００％とする。そして点灯デューティ１００％となった後は、直線８３ａに示す固定の電流値から直線８３ｂに示すように電流値をリニアに上げている。この制御パターンでは、このような電流値及び点灯デューティの変化により、直線８２で示すように輝度値をリニアに変化させている。この制御パターンは、全体を通して最も電流値が低く、ＬＥＤの電力−輝度効率の特性から最も消費電力を低減できる。また、この制御パターンは、各ポイントで電圧制御、電流制御のいずれか一方のみ制御となるので、制御が容易である。一般的に低輝度のほうが色味の変化が目立つ、気になる傾向があるので、この制御パターンは、その部分の電流値を固定することで色味について適当な制御といえる。

図９のグラフ９０で示す制御パターンでは、所定の輝度（この例では輝度比５３％）までは、直線９１ａで示すように点灯デューティを固定し、直線９３ａで示すように電流値をリニアに変化させる。そして、直線９１ｂで示すように、別の所定の輝度（この例では輝度比で６０％）で点灯デューティが１００％となるように点灯デューティをリニアに上げる一方で、直線９３ｂで示すように電流値をリニアに下げる。上記別の所定の輝度からは、直線９１ｃで示すように電流値を１００％で固定し、直線９３ｃで示すように電流値をリニアに上げる。この制御パターンでは、このような電流値及び点灯デューティの変化により、直線９２で示すように輝度値をリニアに変化させている。グラフ９０では、点灯デューティの大幅な切り換えが一度だけの例を示しているが、数段のポイントで点灯デューティを大幅に切り換えることもできる。

但し、このような制御パターンは、白色ＬＥＤなどで明るさを変更しようとした場合に、定電流の電流値で直接的に行うと、励起光と蛍光のバランスが崩れ、分光パターンが変動することにより、色味が変わる可能性がある。

なお、グラフ９０の直線９３ａ，９３ｂ，９３ｃで示す電流制御パターンと同様の制御パターンは、ＰＷＭ制御を行わないような機器（図２でいうとＰＷＭ信号生成回路２４を設けない機器）でも実現できる。これにより、この機器は低コストにすることができる。その場合、ＬＥＤに印可するための電圧を生成するための電流値を直線９３ａ，９３ｂ，９３ｃのように、或いは数段のポイントで切り換えるようにすればよい。

次に、図１０を参照しながら、図２のＬＥＤバックライトにおけるＰＷＭＤｕｔｙテーブルの他の例を説明する。図１０で例示するＰＭＷＤｕｔｙテーブル１００は、液晶パネルにおいてＡＶポジションと省電力モード（エコモードとも言う）とを設ける場合に用いるテーブルの例である。テーブル１００において、スタンダードモード以外のモードとは、上述したように、例えばダイナミックモード、ゲームモード、映画モード等が該当する。

テーブル１００では、エコモードが「オフ」、「モード１」、「モード２」のいずれであるかによって電流値を調整している。なお、テーブル１００では、エコモードがオフで且つ調光値が最大値（この例では１６）の場合の電流値を１００％として、他の電流値の例を相対的に示している。調光値が「１６」である場合について、エコモードがオフ、モード１、モード２である場合の電流値はそれぞれ１００％、８０％、６０％としている。

このように、テーブル１００の例では、調光値に応じてデューティを変化させるだけでなく、エコモードの設定内容に基づき電流値を変化させることで、輝度変化のリニアリティを保ちながら、電力効率を向上させている。従って、テーブル１００で例示するような制御を実行することで、省電力を実現することができる。

また、テーブル１００の例では、エコモードがオフの場合について、ＡＶポジションがスタンダードモードである場合には調光値によって電流値を切り換えて省電力化を図り、スタンダードモード以外である場合には電流値を固定している。従って、ＡＶポジションがスタンダードモードである場合には、エコモードがオン（モード１やモード２）の場合においても調光値に応じた電流値を使用する必要があり、そこで使用する各電流値はエコモードがオフの場合において使用する各電流値より低く設定しておく。
これにより、ユーザに対して、違和感なく、整合性のとれた動作を提供することができる。

また、図１０では各電流値でデューティ輝度特性が一定であることを前提にした値の例を示したが、各電流値でデューティ輝度特性が変わる場合は、電流値ごとにＤｕｔｙテーブルを設定しておけばよい。

図１１は、本発明の液晶表示装置に適用可能なバックライトの配置例を示す図である。図１１でその配置について例示するＬＥＤバックライト１０は、アレイ型のＬＥＤバックライトとして構成されている。但し、本発明の液晶表示装置は、ここで説明する例に限らず、画面とほぼ同じ大きさの基板にＬＥＤを敷き詰めたマトリクス型のＬＥＤバックライトなどを搭載することもできる。

ＬＥＤバックライト１０は、シャーシ１０５上に、複数の白色ＬＥＤ１０２が搭載されたＬＥＤ基板１０１が、複数配置されている。ＬＥＤ基板１０１は、横長矩形の短冊形状を有しており、矩形の長手方向が液晶表示装置の画面の水平方向に一致するように配置されている。また、水平方向に２分割したＬＥＤ基板１０１間を接続するためにハーネス１０３が設けられ、さらに一方のＬＥＤ基板１０１と外部のドライバ基板とを接続するためにハーネス１０４が設けられる。さらに、ハーネス１０３，１０４が接続されるコネクタ１０６が、各ＬＥＤ基板１０１に設置される。なお、本発明に係る液晶表示装置では、図１１で例示するようなＬＥＤ基板１０１の横方向への分割は必須ではない。

１…液晶表示装置、１０…ＬＥＤバックライト（バックライト部）、１１…チューナ部、１２…操作部、１３…映像信号処理部、１４…主制御部、１４ａ…ＬＥＤ制御部、１５…ＬＥＤ駆動部、１６…外光照度検出部、１７…液晶制御部、１８…液晶パネル、２１…ＰＷＭＤｕｔｙテーブル、２２…ＬＥＤ電流テーブル、２３…調光制御回路、２４…ＰＷＭ信号生成回路、２５…ＬＥＤ電流制御回路、３１…ＬＥＤ電圧生成回路、３２…ＬＥＤドライバ、４１…ＬＥＤ、５０…グラフ、５１ａ，５１ｂ、５１ｃ…直線、１０１…ＬＥＤ基板、１０２…ＬＥＤ、１０３，１０４…ハーネス、１０５…シャーシ、１０６…コネクタ。

Claims

入力映像信号を表示する液晶パネルと、該液晶パネルを照射する発光ダイオードの光源と、
該発光ダイオードを点灯／消灯させるパルスにおける１周期当たりの点灯時間を示すデューティを変更するパルス幅変調方式と、前記発光ダイオードに流す電流値を複数の設定値の中から選択する電流値制御方式と、の双方で前記発光ダイオードの発光輝度を制御する発光輝度制御部と、
を有する液晶表示装置であって、
前記複数の設定値のうち少なくとも１つは、前記液晶表示装置に設定されている画質モードのうち特定の画質モードで使用する最大の輝度値で、前記デューティが最大値となる所定の電流値であり、
前記特定の画質モードは、使用する前記最大の輝度値が、少なくとも他の特定の画質モードにおいて前記デューティを最大値にして使用する最大の輝度値より、小さい画質モードであり、
前記発光輝度制御部は、前記特定の画質モード、前記他の特定の画質モードのいずれでも、前記パルス幅変調方式を用いた前記発光ダイオードの発光輝度の制御を実行し、
前記特定の画質モードにおける電流値の少なくとも１つとして、前記他の特定の画質モードにおける電流値よりも小さい電流値を選択する
ことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置において、前記特定の画質モードは、ユーザが最も使用するモードとして設けた画質モードであることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、前記発光輝度制御部は、前記特定の画質モードで動作中に、前記最大の輝度値を超える輝度値に変更が必要な場合には、前記他の特定の画質モードで用いる電流値を用いて制御することを特徴とする液晶表示装置。
請求項３に記載の液晶表示装置において、前記発光輝度制御部は、前記他の特定の画質モードで動作中に、前記最大の輝度値を下回る輝度値に変更が必要な場合には、前記特定の画質モードで用いる電流値を用いて制御することを特徴とする液晶表示装置。
請求項３又は４に記載の液晶表示装置において、前記発光輝度制御部は、電流値を変化させる際、電流値と前記デューティとを同時に徐々に変化させることを特徴とする液晶表示装置。