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Description
本発明は、バックライトを備える液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device including a backlight.
液晶ディスプレイ装置の基本構成は、画素単位の透過率を制御する液晶パネルと、バックライトの組み合わせである。液晶パネルには、映像信号に基づく駆動信号を与えることで、バックライト光量を画素単位に制御することで画面を形成することができる。 The basic configuration of the liquid crystal display device is a combination of a liquid crystal panel for controlling the transmittance in pixel units and a backlight. The liquid crystal panel can be formed with a screen by controlling the amount of backlight in units of pixels by applying a drive signal based on the video signal.
バックライトは、蛍光灯を用いて表示画面全体に渡り均一な光量で発光するように構成するのが一般的であった。近年になって、蛍光灯に代わる発光手段として、発光ダイオード(LED)、有機LED(OLED)などが採用されるようになっている。本明細書においては、簡単のため、これら発光手段をLEDと総称することにする。
LEDは、半導体発光素子であり小型軽量、長寿命であることがメリットとされている。さらにLEDは、光学的な特性として、RGB(赤緑青)の主波長を持つ比較的狭いスペクトル分布を持足せることができることから、鮮やかな3原色の光源として利用できる。白色発光のLEDが開発されており、同様に利用できる。また、LEDは、光学的な特性として、高速応答性が知られている。
In general, the backlight is configured to emit light with a uniform amount of light over the entire display screen using a fluorescent lamp. In recent years, light emitting diodes (LEDs), organic LEDs (OLEDs), and the like have been adopted as light emitting means instead of fluorescent lamps. In the present specification, for the sake of simplicity, these light emitting means are collectively referred to as LEDs.
The LED is a semiconductor light-emitting element, and is advantageous in that it is small, light, and has a long life. Furthermore, since an LED can have a relatively narrow spectral distribution having RGB (red, green, blue) main wavelengths as optical characteristics, it can be used as a light source for three primary colors. White light emitting LEDs have been developed and can be used as well. Further, LEDs are known to have high-speed response as optical characteristics.
LEDの駆動方式としては、高速応答性を利用して、電流を一定に保ちながら、電流を印加するパルス幅を制御することにより平均的な輝度を制御するパルス幅変調方式(PWM)が知られている。また、発光周波数を可変制御するパルス周波数変調(PFM)などがある。さらにPWMとPFMの特徴を併せ持つ駆動方式もある。
以下の説明では、パルス幅、パルス周波数、あるいはパルス密度などを制御する駆動方式を総称してPWMと呼ぶことにする。
As a driving method of the LED, a pulse width modulation method (PWM) is known in which average luminance is controlled by controlling a pulse width for applying a current while maintaining a constant current by utilizing high-speed response. ing. Further, there is pulse frequency modulation (PFM) for variably controlling the light emission frequency. In addition, there is a drive system having both PWM and PFM characteristics.
In the following description, the driving method for controlling the pulse width, the pulse frequency, the pulse density, etc. will be collectively referred to as PWM.
しかし、製造ロットによる特性ばらつき、温度等による特性変動、などの不安定要因がある。このため安定した輝度を出力するには、ばらつき、変動等を補償する駆動方式が必要になる。なお、この明細書においては、簡単のため、様々な不安定要因をまとめて特性変動と呼ぶことにする。 However, there are instability factors such as characteristic variations due to manufacturing lots and characteristic fluctuations due to temperature and the like. For this reason, in order to output stable luminance, a driving method that compensates for variations, fluctuations, and the like is required. In this specification, for the sake of simplicity, various instability factors are collectively referred to as characteristic fluctuations.
従来、LED(あるいはOLED)をパルス幅変調方式で精度よく駆動する方式が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1には、具体的な数値例が示されており、16ビットの照明データよりもビット数が小さな12ビットパルス幅変調ドライバを用いる場合に、ディスプレイ更新レートの16倍でパルス幅変調の駆動を行うとするものである。
すなわち、特許文献1は、最上位12ビットを基本データとしたうえで、最下位4ビットの値に等しい回数だけの単一ビットを増やしたデータを用いてパルス幅変調の駆動を行うことで、16ビット相当の駆動を行う方法を開示している。
That is,
しかしながら、この特許文献1の場合は、ビット位置で上下2分割した下位側データの分解能に相当するだけ、PWM駆動周波数を高めなくてはならない。一般に駆動周波数を高めるほど、駆動回路の動作応答を高める工夫が必要であり、またノイズ発生が増える傾向にある。
However, in the case of
LEDあるいはOLEDなどの発光手段をバックライト光源として利用する液晶表示装置の場合は、表示画面の動画画質を向上させるとともに、光量制御による低消費電力化を実現することができる。このために、発光手段の高速応答性を利用した光量制御をする新たな駆動方式が必要となる。 In the case of a liquid crystal display device using light emitting means such as an LED or OLED as a backlight light source, it is possible to improve the moving image quality of the display screen and to reduce power consumption by controlling the amount of light. For this reason, a new driving method for controlling the amount of light using the high-speed response of the light emitting means is required.
表示画面の動画画質向上のために、バックライトを常時点灯させるのではなくて、点灯と消灯を繰り返すようにバックライト点灯期間を設定する。そして、この短い点灯期間において光量制御するための、PWM駆動の精度を高めることが必要となる。 In order to improve the moving image quality of the display screen, the backlight lighting period is set so as to be repeatedly turned on and off instead of always turning on the backlight. In addition, it is necessary to increase the accuracy of PWM driving for controlling the light amount in this short lighting period.
ここで求められるPWM駆動の精度を決める要因として、バックライトの明るさの分解能がある。さらに、発光手段の特性変動を、駆動信号で補償するための設定範囲がある。両者は独立した信号なので、両者の組み合わせ結果は、掛け合わせた形で得られる。例えば、前者が8ビット、後者が8ビットであれば、両者の組み合わせは16ビットの信号になる。このような高いビット精度でPWM駆動を行うには、PWM周期を長くするか、あるいはPWM周波数を高めることで得ることができる。しかし前記したようにバックライトの点灯期間を短くすることは、PWM周期を長くすることに相反することになる。また、PWM周波数を高めることは、駆動回路の動作速度を早くすることになり消費電力が高くなることから、前記したような低消費電力化の目的に反することになる。 The factor that determines the accuracy of the PWM drive required here is the resolution of the brightness of the backlight. Further, there is a setting range for compensating for the characteristic variation of the light emitting means with the drive signal. Since both are independent signals, the combined result of both is obtained in a multiplied form. For example, if the former is 8 bits and the latter is 8 bits, the combination of both is a 16-bit signal. In order to perform PWM driving with such high bit accuracy, it can be obtained by increasing the PWM cycle or increasing the PWM frequency. However, as described above, shortening the lighting period of the backlight is contrary to increasing the PWM period. Further, increasing the PWM frequency increases the operating speed of the drive circuit and increases the power consumption, which is contrary to the purpose of reducing the power consumption as described above.
本発明は、動画画質を向上させるためにバックライト点灯期間を短くして、該点灯期間において消費電力を低減するためにバックライト光量制御をするためにPWM駆動を行い、さらにPWM出力信号で発光手段の特性変動を補償することのできる発光手段の駆動方式を用いた表示装置を提供することを目的とする。 The present invention shortens the backlight lighting period in order to improve the moving image quality, performs PWM driving to control the amount of backlight light in order to reduce the power consumption in the lighting period, and further emits light with the PWM output signal. It is an object of the present invention to provide a display device using a driving method of light emitting means that can compensate for characteristic variations of the means.
本発明は、周期ごとの発光の目標値を設定する手段と、PWM方式によるパルス信号である駆動信号に基づいて発光素子の発光量の累積値を累積する手段と、を備え、前記発光素子を周期点灯を行うようにしたことを特徴とする表示装置であり、前記パルス信号による前記発光素子の発光量(特性値あるいは特性マトリクス)を記憶する手段と、PWM周期毎に前記パルス信号出力に同期して前記発光素子の発光量を累積するカウンタと、前記発光の目標値と該累積値の大きさを比較する手段と、前記発光の目標値を該累積値が上回るまでPWMパルスを出力する手段と、前記発光の目標値と該累積値の誤差を算出する手段と、前記誤差を次のPWM周期に伝播し、累積誤差を0とするようにPWM周期を修正するようにしたことを特徴とする。 The present invention comprises a means for setting a target value of the emission of each cycle, and means for accumulating the accumulated values of the light emission quantity of the origination Hikarimoto child on the basis of the drive signal is a pulse signal by PWM method, a light emitting a display device which is characterized in that the device to perform periodic lighting, and means for storing the light emission amount of the calling Hikarimoto element by the pulse signal (characteristic value or characteristic matrix), the pulse every PWM cycle a counter in synchronization with the signal output to accumulate a light emission amount of the calling Hikarimoto element, means for comparing the magnitude of the target value and the accumulated value of the light emission, the target value of the emission until the cumulative value exceeds Means for outputting a PWM pulse; means for calculating an error between the target value of light emission and the accumulated value; and propagating the error to the next PWM period, and correcting the PWM period so that the accumulated error becomes zero. Characterized by .
本発明によれば、動画画質を向上させるためにバックライト点灯期間を短くして、該点灯期間において消費電力を低減するためにバックライト光量制御をするためにPWM駆動を行い、さらにPWM出力信号で発光手段の特性変動を補償することのできる発光手段の駆動方式を用いた表示装置を提供することができる。 According to the present invention, the backlight lighting period is shortened in order to improve the moving image quality, the PWM driving is performed to control the backlight light amount in order to reduce the power consumption in the lighting period, and the PWM output signal Thus, it is possible to provide a display device using a driving method of the light emitting means that can compensate for the characteristic variation of the light emitting means.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
本発明に係る液晶表示装置の実施例について図1を用いて説明する。
図1には、本発明に係る表示装置のPWM駆動回路の基本的な回路の動作を説明するための図が示されている。
図1(A)は、ダウンカウンタ1とダウンカウンタ2の構成を示し、図1(B)は、カウンタのビット構成例が示されている。図1(B)に図示のビット構成例は、左側がMSB(最上位ビット)、右側がLSB(最下位ビット)とする整数表現のデジタル値である。
なお、カウンタ1,2は、それぞれカウンタ値が0より大きいとON、0でOFFになる判定信号を備えている。
An embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining the basic circuit operation of the PWM drive circuit of the display device according to the present invention.
FIG. 1A shows the configuration of the down
The
(a)初期設定として、ダウンカウンタ1とダウンカウンタ2にそれぞれ初期設定値1と2を書き込んでおく。
ここで、それぞれの設定値の大きさは、設定値1≦設定値2、とする。
この時点でカウンタ1の判定信号1はONである。
(b)ダウンカウンタ1と2は、駆動周波数に同期して1ずつカウントダウンしていく。
(c)ダウンカウンタ1が0になった時点で判定信号1をOFFにする。
(d)ダウンカウンタ2が0になった時点で終わりとして、(a)に戻る。
(A) As an initial setting,
Here, the magnitude of each set value is set
At this time, the
(B) The
(C) When the down
(D) When the down
これらの一連の動作が、PWM(パルス幅変調)であり、判定信号がPWM出力信号となる。判定信号は、ダウンカウンタ1とダウンカウンタ2に設定する値の比率に基づいたONOFF信号である。
ここで用語を整理して、駆動周波数をPWM周波数Fp、 カウンタ2に設定する周期データをPWM周期Pp、 カウンタ1に設定する出力信号の期間データをデューティーPd、また判定信号1をPWM出力信号Pwと言い換えることにする。PWM周波数FpでカウントダウンするPWM周期PpとデユーティーPdの設定が、PWM出力信号PwのONとOFFの期間を決めることになる。
前記の回路構成は唯一ではなくて、ダウンカウンタの代わりにアップカウンタを利用して同様のPWM出力信号Pwを得ることができる。
A series of these operations is PWM (pulse width modulation), and the determination signal becomes a PWM output signal. The determination signal is an ONOFF signal based on a ratio of values set in the
Here, the terms are arranged, the drive frequency is the PWM frequency Fp, the cycle data set in the
The circuit configuration is not unique, and a similar PWM output signal Pw can be obtained using an up counter instead of a down counter.
PWM出力信号Pwは、最小期間が0、最大期間がPWM周期Ppであり、PWM周期Ppとして設定されるPWM周波数Fpのカウント値が最大分解能である。前記構成では、PWM出力信号Pwは、ON/OFFで表される2値信号であるが、駆動対象が低周波通過特性の要素を含む場合には、時間的に平均化したアナログ信号とみなすことができる。
その信号振幅は、PWM周期PpとデューティーPdの比率Pp:Pdで決まり、最小値が0、最大値が1として扱える。あるいは、両者の比率をデューティー比Rd(Rd=Pd/Pp)とすれば、最小値が0%、最大値が100%となる。
The PWM output signal Pw has a minimum period of 0, a maximum period of the PWM cycle Pp, and the count value of the PWM frequency Fp set as the PWM cycle Pp is the maximum resolution. In the above configuration, the PWM output signal Pw is a binary signal represented by ON / OFF. However, when the drive target includes an element having a low-frequency pass characteristic, the PWM output signal Pw is regarded as an analog signal averaged over time. Can do.
The signal amplitude is determined by the ratio Pp: Pd between the PWM period Pp and the duty Pd, and can be handled with a minimum value of 0 and a maximum value of 1. Alternatively, if the ratio between the two is the duty ratio Rd (Rd = Pd / Pp), the minimum value is 0% and the maximum value is 100%.
このようにPWM出力信号Pwは、2値信号とアナログ信号の両者の特徴で説明できることから、以降では両者の意味を混在して使うことがある。PWM出力信号はPWM周期とデューティーの比率Pp:Pdで決まるから、PWM出力信号の大きさは、デューティーと比例関係にある一方で、PWM周期とは反比例関係になる。
この関係に基づいて、目標とするPWM出力信号を得るために、PWM周期とデューティーを設定をする。
Thus, since the PWM output signal Pw can be explained by the characteristics of both the binary signal and the analog signal, the meanings of both may be used in the following. Since the PWM output signal is determined by the ratio Pp: Pd between the PWM period and the duty, the magnitude of the PWM output signal is proportional to the duty while being inversely proportional to the PWM period.
Based on this relationship, a PWM cycle and a duty are set in order to obtain a target PWM output signal.
一般に、テレビジョンの映像信号は、ちらつきが感じられないように30フレーム/秒( 60フィールド/秒)で作られている。液晶パネルとバックライトを組み合わせたディスプレイでは、フレーム周期と同期してバックライトの点滅を繰り返しても、視覚系において光の点滅が感じらない。本発明のPWM出力信号は、このようなディスプレイのバックライトを駆動するために利用することができる。 In general, a television video signal is generated at 30 frames / second (60 fields / second) so as not to feel flicker. In a display that combines a liquid crystal panel and a backlight, even if the backlight blinks repeatedly in synchronization with the frame period, the blinking light does not feel in the visual system. The PWM output signal of the present invention can be used to drive the backlight of such a display.
デューティー比Rdは、カウンタの計数値としては、Pp期間内でPWM駆動周波数Fpをカウントするデジタル値(=Fp・Pp)と、Pd期間内でPWM駆動周波数Fpをカウントするデジタル値(=Fp・Pd)との比率になる。出力信号の分解能を高めるには、Fpを高くする、あるいはPpを長くすれば良い。
しかし、駆動周波数Fpを高くするならば、駆動回路の応答速度を早くするなどの回路構成の課題があり、また、ノイズが発生しやすい。PWM周期Ppを長くするならば、出力波形の周期が長くなり低周波成分が多くなり、信号の平滑性が欠けるようになる。このように、FpとPdの設定値には限界がある。
The duty ratio Rd includes, as a counter value, a digital value (= Fp · Pp) that counts the PWM drive frequency Fp within the Pp period and a digital value (= Fp · Pp) that counts the PWM drive frequency Fp within the Pd period. Pd). In order to increase the resolution of the output signal, Fp may be increased or Pp may be increased.
However, if the drive frequency Fp is increased, there are problems in the circuit configuration such as increasing the response speed of the drive circuit, and noise is likely to occur. If the PWM period Pp is lengthened, the period of the output waveform becomes longer and the low frequency component increases, resulting in a lack of signal smoothness. Thus, there are limits to the set values of Fp and Pd.
そこで本発明は、PWM出力信号の分解能を高めるために、PWM周期PpとデユーティーPdを小数データとして扱う。PWM出力信号は、PWM周波数を整数値としてカウントして作るパルスが単位となる。本実施例においては、出力信号の最小値よりも小さな値を、小数として、内部演算で利用することを意味する。二進数表現としては、出力信号の最小値のビット位置に小数点を設定して、それよりも重みの小さな小数のビットも含めた演算を行う。
前記したダウンカウンタの例では、PWM周波数に同期した整数値1の計数を行ったが、PWM周波数に同期して小数を行えるようにする。
Therefore, the present invention treats the PWM period Pp and the duty Pd as decimal data in order to increase the resolution of the PWM output signal. The PWM output signal is in units of pulses generated by counting the PWM frequency as an integer value. In this embodiment, it means that a value smaller than the minimum value of the output signal is used as a decimal for internal calculation. As a binary representation, a decimal point is set at the bit position of the minimum value of the output signal, and an operation including a fractional bit having a smaller weight is performed.
In the example of the down counter described above, the
図2には、アップカウンタ203と比較器202を用いた構成が示されている。PWM周期PpあるいはデユーティーPdは、同等の構成で周期的な計数を行うことができて、レジスタ204に格納しておく。アップカウンタ203には、小数値であるPWM周期PpあるいはデユーティーPdを、PWM駆動周波数に同期して加算していく。
そして、上限を示す設定値201と比較器202を用いて比較して、同値であれば判定信号を出力する。比較対象は小数点以上の整数値であり、同値の判定信号を出力した場合には、判定が終了した整数部分を0にクリアする。
FIG. 2 shows a configuration using the up
Then, the
例えば、比率としてPp:Pd=1000:99を表現するのに小数は不要である。
しかし、Ppに上限100の制約がある場合に同じ比率を表すには、Pp:Pd=100:9.9となり、Pdは9.9の小数表現が必要になる。
このようなPpの上限は、例えば、後述するバックライト点灯期間の制約により生じる。
For example, a decimal is not necessary to express Pp: Pd = 1000: 99 as a ratio.
However, in order to represent the same ratio when Pp has an upper limit of 100, Pp: Pd = 100: 9.9, and Pd needs a decimal representation of 9.9.
Such an upper limit of Pp is caused by, for example, a limitation of a backlight lighting period to be described later.
ところで出力信号は、駆動周波数に同期するパルス信号であるから、整数表現のデジタル値に相当する。
したがって内部演算で小数点表現のデジタル値を扱いながら、最終段で、整数表現の出力をしたならば、小数の誤差が発生する場合がある。
例えば、小数9.9を整数10あるいは9に置き換えるならば、それぞれ0.1、0.9の小数の誤差が発生する。本実施例においては、複数の出力信号の組み合わせにおいて誤差をキャンセルする手段を用意することによって、高い精度を実現することができる。
Incidentally, since the output signal is a pulse signal synchronized with the drive frequency, it corresponds to a digital value represented by an integer.
Therefore, if an integer representation is output at the final stage while handling a digital value represented by a decimal point in an internal operation, a decimal error may occur.
For example, if decimal number 9.9 is replaced with integer 10 or 9, decimal errors of 0.1 and 0.9 occur, respectively. In this embodiment, high accuracy can be realized by preparing means for canceling an error in a combination of a plurality of output signals.
まず、Pdのみを小数点表現する場合の数値例を示す。
Pp=100、Pd=9.9であるとする。もしPWM周期Ppを1000に設定できるような装置構成であるならば、Pp=1000、Pd=99とすれば、両者共に整数値で演算しながら同じ比率を実現できる。
しかしPWM周期Ppに上限がある場合には成り立たない。そこで、初期値0のアップカウンタを用意して、以下の手順を実行する。
First, a numerical example in the case of expressing only Pd with a decimal point is shown.
Assume that Pp = 100 and Pd = 9.9. If the device configuration is such that the PWM period Pp can be set to 1000, if Pp = 1000 and Pd = 99, the same ratio can be realized while calculating both with integer values.
However, this does not hold when the PWM cycle Pp has an upper limit. Therefore, an up counter with an initial value of 0 is prepared and the following procedure is executed.
(a)第一の周期
初期状態から1ずつカウントアップしながらPd(=9.9)と比較を行い、整数部分が一致した時点で、PWM出力信号を反転させる。さらに1ずつカウントアップしながらPp(=100)と比較を行い、一致した時点でPWM周期の終わりとする。デューティーの設定値が9.9にも関わらず、整数部分の9で一致と判定されて出力信号が作られたので、小数の0.9のマイナス誤差が生じている。この段階で、PdとPpの比率は100:9となる。
(A) First cycle The count is incremented by 1 from the initial state, and compared with Pd (= 9.9). When the integer part matches, the PWM output signal is inverted. Further, it is compared with Pp (= 100) while counting up one by one, and when the coincidence is reached, the PWM cycle is ended. In spite of the duty set value of 9.9, it is determined that there is a match at 9 in the integer part, and the output signal is generated, so that a minus error of 0.9 decimal is generated. At this stage, the ratio of Pd and Pp is 100: 9.
(b)第二の周期
前段で生じた誤差を補償するために、第二の周期のデューティーの設定値を10.8(=9.9+0.9)に修正して、再びカウントアップを行う。1ずつカウントアップしながらPd(=10.8)と比較を行い、整数部分が一致した時点で、PWM出力信号を反転させる。さらに1ずつカウントアップしながらPp(=100)と比較を行い、一致した時点でPWM周期の終わりとする。デューティーの設定値が10.8なので、整数部分の10で一致と判定されて出力信号が作られたので、小数の0.8のマイナス誤差が生じている。この段階で、PdとPpの比率は100:10となる。
(B) Second period In order to compensate for the error generated in the preceding stage, the set value of the duty of the second period is corrected to 10.8 (= 9.9 + 0.9), and the count-up is performed again. The count is incremented by one and compared with Pd (= 10.8), and when the integer part matches, the PWM output signal is inverted. Further, it is compared with Pp (= 100) while counting up one by one, and when the coincidence is reached, the PWM cycle is ended. Since the set value of the duty is 10.8, it is determined that there is a match at 10 in the integer part, and the output signal is generated, so that a minus error of decimal fraction 0.8 occurs. At this stage, the ratio of Pd and Pp is 100: 10.
(c)第三の周期
前段で生じた誤差を補償するために、第三の周期のデューティーの設定値を10.7(=9.9+0.8)に修正して、再びカウントアップを行う。1ずつカウントアップしながらPd(=10.7)と比較を行い、整数部分が一致した時点で、PWM出力信号を反転させる。さらに1ずつカウントアップしながらPp(=100)と比較を行い、一致した時点でPWM周期の終わりとする。デューティーの設定値が10.7なので、整数部分の10で一致と判定されて出力信号が作られたので、小数の0.7の誤差が生じている。この段階で、PdとPpの比率は100:10となる。
(C) Third period In order to compensate for the error generated in the preceding stage, the set value of the duty of the third period is corrected to 10.7 (= 9.9 + 0.8), and the count-up is performed again. The count is incremented by one and compared with Pd (= 10.7), and when the integer part matches, the PWM output signal is inverted. Further, it is compared with Pp (= 100) while counting up one by one, and when the coincidence is reached, the PWM cycle is ended. Since the set value of the duty is 10.7, it is determined that there is a match at 10 in the integer part, and an output signal is generated. Therefore, a decimal error of 0.7 occurs. At this stage, the ratio of Pd and Pp is 100: 10.
(d)第四以降の周期
以降の手順の詳細は省略するが、第十の周期で修正後のデューティーの設定値が10.0となり、小数の誤差が0となる。この10回の周期の間に、比率が100:9が一回、100:10が9回の組み合わせで出力信号が作られて、これは平均して100:9.9になる。この段階で誤差が0であり、再び手順(a)第一の周期の動作手順に戻って繰り返すことと同じになるので、全体としての平均出力も100:9.9の比率となる。
(D) Fourth and subsequent cycles Although details of the subsequent steps are omitted, the set value of the corrected duty is 10.0 in the tenth cycle, and the decimal error is 0. During the 10 cycles, an output signal is produced with a combination of a ratio of 100: 9 once and 100: 10 9 times, which averages 100: 9.9. At this stage, the error is 0, which is the same as the procedure (a) returning to the operation procedure of the first cycle and repeating it, so that the average output as a whole also becomes a ratio of 100: 9.9.
次に、PWM周期Ppを小数点表現する場合の動作例を示す。Pp=99.9、Pd=10であるとする。もしPWM周期Ppを999に設定できるような装置構成であるならば、Pp=999、Pd=100とすれば、両者共に整数値で演算しながら同じ比率を実現できる。
しかしPWM周期Ppに上限がある場合には成り立たない。そこで、初期値0のアップカウンタを用意して、以下の手順を実行する。
Next, an operation example when the PWM cycle Pp is expressed with a decimal point will be described. Assume that Pp = 99.9 and Pd = 10. If the device configuration is such that the PWM period Pp can be set to 999, if Pp = 999 and Pd = 100, the same ratio can be realized while calculating with both integer values.
However, this does not hold when the PWM cycle Pp has an upper limit. Therefore, an up counter with an initial value of 0 is prepared and the following procedure is executed.
(a)第一の周期
初期状態から1ずつカウントアップしながらPd(=99.9)と比較を行い、整数部分が一致した時点で、PWM周期の終わりを判定する。PWM周期の設定値が99.9にも関わらず、整数部分の99で一致と判定したので、小数の0.9のマイナス誤差が生じている。この期間内にデユーティPd=10はカウント終了しているので、この段階で、PdとPpの比率は99:10となる。
(b)第二の周期
前段で生じた誤差を補償するために、第二の周期Ppの設定値を100.8(=99.9+0.9)に修正して、再びカウントアップを行う。1ずつカウントアップしながらPp(=100.8)と比較を行い、整数部分が一致した時点で、PWM周期の終わりを判定する。PWM周期Ppの設定値が100.8であり、整数部分の100で一致と判定したので、小数の0.8のマイナス誤差が生じている。この段階で、PdとPpの比率は100:10となる。
(c)第三の周期
前段で生じた誤差を補償するために、第三の周期Ppの設定値を100.7(=99.9+0.8)に修正して、再びカウントアップを行う。1ずつカウントアップしながらPp(=100.7)と比較を行い、整数部分が一致した時点で、PWM周期の終わりを判定する。PWM周期Ppの設定値が100.7であり、整数部分の100で一致と判定したので、小数の0.7のマイナス誤差が生じている。この段階で、PdとPpの比率は100:10となる。
(d)第四以降の周期
以降の手順の詳細は省略するが、第十の周期で修正後のデューティーの設定値が100.0となり、小数の誤差が0となる。この10回の周期の間に、比率が99:10が一回、100:10が9回の組み合わせで出力波形が作られて、これは平均して99.9:10になる。この段階で誤差が0であり、再び手順(a)第一の周期の動作手順に戻って繰り返すことと同じになるので、全体としての平均出力は99.9:10 の比率となる。
(A) First cycle The count is incremented by 1 from the initial state and compared with Pd (= 99.9). When the integer part matches, the end of the PWM cycle is determined. Even though the setting value of the PWM cycle is 99.9, it is determined that the values coincide with each other in the integer part 99, so that a minus error of 0.9 decimal is generated. Since the count of the duty Pd = 10 is completed within this period, the ratio of Pd to Pp is 99:10 at this stage.
(B) Second period In order to compensate for the error generated in the preceding stage, the set value of the second period Pp is corrected to 100.8 (= 99.9 + 0.9), and the count-up is performed again. The count is incremented by one and compared with Pp (= 100.8), and when the integer part matches, the end of the PWM cycle is determined. Since the set value of the PWM period Pp is 100.8 and it is determined that the values coincide with each other in the integer part 100, a minus error of decimal fraction 0.8 has occurred. At this stage, the ratio of Pd and Pp is 100: 10.
(C) Third period In order to compensate for the error generated in the preceding stage, the set value of the third period Pp is corrected to 100.7 (= 99.9 + 0.8), and the count-up is performed again. The count is incremented by one and compared with Pp (= 100.7), and when the integer part matches, the end of the PWM cycle is determined. Since the set value of the PWM cycle Pp is 100.7 and it is determined that the values match at 100 in the integer part, a minus error of 0.7 is generated as a decimal. At this stage, the ratio of Pd and Pp is 100: 10.
(D) Fourth and subsequent cycles Although details of the subsequent steps are omitted, the set value of the corrected duty is 100.0 in the tenth cycle, and the decimal error is zero. During the 10 cycles, an output waveform is created with a combination of a ratio of 99:10 once and 100: 10 9 times, which averages 99.9: 10. At this stage, the error is 0, which is the same as returning to the procedure (a) and returning to the operation procedure of the first cycle, so that the average output as a whole becomes a ratio of 99.9: 10.
前記の手順は、拡張することができる。デューティPd、PWM周期Ppの両者を小数点表現で扱うことも、また、カウントアップ値を小数点表現で扱うこともできる。装置構成をアップカウンタのみならず、ダウンカウンタを利用することができる。小数点表現する数値を、適宜な係数を掛け合わせて得られる整数値として扱っても同じ動作となる。
いずれの場合も、単一のPWM周期で発生する誤差分を、以降のPWM周期に伝播すること、および伝播された誤差により動作パラメータの修正を行うこと、は共通の特徴である。このように本発明は、単一のPWM周期内では誤差を許容しながら、累積誤差を0とするように誤差の伝播手順と修正手順を備えることで、高い精度を実現できる。
The above procedure can be extended. Both the duty Pd and the PWM cycle Pp can be handled in decimal point representation, and the count-up value can be handled in decimal point representation. Not only an up counter but also a down counter can be used for the device configuration. Even if a numerical value expressed by a decimal point is treated as an integer value obtained by multiplying an appropriate coefficient, the same operation is performed.
In any case, it is a common feature that the error generated in a single PWM cycle is propagated to the subsequent PWM cycle, and the operation parameter is corrected by the propagated error. As described above, the present invention can realize high accuracy by providing the error propagation procedure and the correction procedure so that the accumulated error is 0 while allowing the error within a single PWM period.
PWM出力信号による駆動対象をLED等の発光素子として、発光素子の発光輝度Yは、係数Kと駆動信号Dの積の関係にあるとする。
Y=K・D
ここでLEDの発光輝度が比率R(初期値1.0)で変動して、Rが1.0より大きくなれば輝度が上がり、1.0より小さくなれば輝度が低下するならば、
Y=K・R・D
となる。発光輝度の目標値Ytを実現するには、駆動信号を1/R倍すれば良い。
Yt=K・R・(D/R)
前記の駆動信号Dが、PWM出力信号であるならば、PWMデューティPdの設定値を(1/R)倍にするか、あるいはPWM周期PpをR倍にする。本発明は、前記したように、フレーム周期Pfおよびバックライト点灯期間Peとは独立に、PWMデューティPdおよびPWM周期Ppを設定できるので、どちらの補償演算も利用できる。
It is assumed that the driving target by the PWM output signal is a light emitting element such as an LED, and the light emission luminance Y of the light emitting element is in the relationship of the product of the coefficient K and the drive signal D.
Y = K ・ D
Here, if the light emission luminance of the LED fluctuates at a ratio R (initial value 1.0), if R is larger than 1.0, the luminance is increased, and if it is smaller than 1.0, the luminance is decreased.
Y = K ・ R ・ D
It becomes. In order to realize the target value Yt of the light emission luminance, the drive signal may be multiplied by 1 / R.
Yt = K ・ R ・ (D / R)
If the drive signal D is a PWM output signal, the setting value of the PWM duty Pd is multiplied by (1 / R) or the PWM cycle Pp is multiplied by R. Since the present invention can set the PWM duty Pd and the PWM period Pp independently of the frame period Pf and the backlight lighting period Pe, as described above, either compensation calculation can be used.
例えば、Pp=100、Pd=9.9、LEDの発光輝度が1%変化してR=1.01になった場合に、前者の方法では、
Pd=9.9/1.01=9.8019・・・
後者の方法では、
Pp=100×1.01=101
となる。
For example, when Pp = 100, Pd = 9.9, and the light emission luminance of the LED changes by 1% to R = 1.01, the former method:
Pd = 9.9 / 1.01 = 9.80119 ...
In the latter method,
Pp = 100 × 1.01 = 101
It becomes.
例えばPp=99.9、Pd=10、LEDの発光輝度が1%変化してR=1.01になった場合に、前者の方法では、
Pd=10/1.01=9.90099・・・
後者の方法では、
Pp=99.9×1.01=100.899
となる。
For example, when Pp = 99.9, Pd = 10, and the light emission luminance of the LED changes by 1% to R = 1.01, the former method:
Pd = 10 / 1.01 = 9.90099
In the latter method,
Pp = 99.9 × 1.01 = 100.899
It becomes.
割り算は演算結果の桁数が確定しない場合があり、また演算回路の構成は掛け算より難しい。本発明では、PWM周期Ppを補償の対象とすることで、掛け算で補償演算を行う。これにより演算結果の桁数が確定し、また実装が容易になる。
これより、図3に示すように、補償演算をバックライト構成要素を内蔵するバックライト301内部で補償するのが容易となり、その結果として特性変動を外部に開示する必要がなくなる。特性の変動は、例えば温度、輝度、経過時間などのセンサ信号を入力して補正係数を算出する手段304を備える。
In the division, the number of digits of the calculation result may not be fixed, and the configuration of the calculation circuit is more difficult than the multiplication. In the present invention, the compensation operation is performed by multiplication by setting the PWM period Pp as a compensation target. As a result, the number of digits of the operation result is fixed, and the mounting becomes easy.
As a result, as shown in FIG. 3, it is easy to compensate the compensation calculation inside the
その結果を用いて補償対象とするPWM周期Ppの信号を生成する手段305を備える。そして、外部からコマンド入力する手段302、発光量に関わるPWMデューティ生成手段303を備えることで、PWM出力信号を306で生成して、発光手段307を用いた安定した発光を行う。
発光量制御と特性変動補償を、PWMデユーティPdとPWM周期Pwの別々の数値に分離して扱えることから構成が簡明になる。発光量制御は外部に配置した制御装置からPWMデユーティPdに関するコマンドとして受け取り、バックライト内部の発光素子に起因する特性変動はバックライト内部のPWM周期Pwの設定で補償できる。こうしてバックライトの外部からは、特性が安定したバックライトと見えるようになる。
A means 305 for generating a signal of the PWM period Pp to be compensated using the result is provided. By providing a
Since the light emission amount control and the characteristic variation compensation can be handled separately as separate values of the PWM duty Pd and the PWM period Pw, the configuration is simplified. The light emission amount control is received as a command related to the PWM duty Pd from a control device arranged outside, and the characteristic variation caused by the light emitting element inside the backlight can be compensated by setting the PWM cycle Pw inside the backlight. Thus, it can be seen from the outside of the backlight as a backlight having stable characteristics.
次に、図4を用いてバックライト点灯期間Peについて説明する。
従来のCRT(カソード・レイ・チューブ)による画面表示は、電子ビームのスキャンにより形成されることから、各画素はインパルス的に発光する。これに対して液晶パネル等のディスプレイは、フレーム周期で画素信号を保持することから、ホールド型の表示装置と呼ばれる。
Next, the backlight lighting period Pe will be described with reference to FIG.
Since a conventional screen display by a CRT (cathode ray tube) is formed by scanning an electron beam, each pixel emits light in an impulse manner. On the other hand, a display such as a liquid crystal panel is called a hold-type display device because it holds pixel signals at a frame period.
インパルス型とホールド型の表示原理の違いは、表示画面の周波数成分の違いになり、インパルス型のほうが高い周波数成分を表示できる。この結果、動画像表示の画質は、ホールド型よりもインパルス型のディスプレイが優れていると言われている。例えばバックライトに蛍光灯を用いて連続点灯するならば、ホールド型の液晶パネルの特性が表示画面に現れることになる。 The difference in the display principle between the impulse type and the hold type is the difference in the frequency components of the display screen, and the impulse type can display higher frequency components. As a result, it is said that the impulse-type display is superior to the hold-type in the image quality of the moving image display. For example, if the backlight is continuously lit using a fluorescent lamp, the characteristics of the hold-type liquid crystal panel appear on the display screen.
本実施例においては、フレーム周期Pfごとに設定するバックライト点灯期間をフレーム期間よりも短くして点灯と消灯を交互させることで、液晶パネルを用いたディスプレイでありながら、インパルス型の表示装置の特徴を実現する。そして、インパルス的なバックライト点灯期間Peのなかで、前記した誤差伝播を行うPWM方式により分解能の高いPWM出力信号を生成して、バックライト発光量を高精度に調整可能とすることを特徴としている。 In the present embodiment, the backlight lighting period set for each frame period Pf is shorter than the frame period, and is turned on and off alternately. Realize features. In the impulse backlight lighting period Pe, a PWM output signal with high resolution is generated by the above-described PWM method that performs error propagation, and the backlight emission amount can be adjusted with high accuracy. Yes.
バックライトの発光量は、映像信号の特性、表示装置が置かれる環境の明るさ、あるいは視聴者の嗜好などによって可変設定することができる。
例えば暗い画面を表示するには、バックライト発光量を抑えることで消費電力の低減効果がある。LEDのように光源の応答速度が十分に場合には、バックライト発光量をフレーム単位に独立に設定して、短時間の点灯としながら、精度の高い発光量の制御を行うことができる。そして、バックライト発光量と、液晶パネルの透過率設定の組み合わせで表示画面を形成することで、動画像の画質を向上させ、消費電力の低減を実現する。
The amount of light emitted from the backlight can be variably set according to the characteristics of the video signal, the brightness of the environment where the display device is placed, the preference of the viewer, and the like.
For example, to display a dark screen, there is an effect of reducing power consumption by suppressing the amount of light emitted from the backlight. When the response speed of the light source is sufficient as in the case of an LED, it is possible to control the light emission amount with high accuracy while setting the backlight light emission amount independently for each frame and turning it on for a short time. Then, by forming a display screen with a combination of the backlight emission amount and the transmittance setting of the liquid crystal panel, the image quality of the moving image is improved and the power consumption is reduced.
フレーム周期Pfは、映像信号で規定される数値である。
バックライト点灯期間Peは、フレーム周期Pfと同期するが、その時間位置は任意であり、液晶パネルの液晶素子の応答時間を考慮して決めることができる。また、画面構造との関連を図示していないが、画面を複数領域に分割して、領域毎にバックライト点灯期間Peの時間位置を変えても良い。
Pe=Pfならば連続点灯となる。
Pe<Pfであり、かつ、Peを充分に短くすることで、インパルス型の表示特性を得ることができる。バックライト点灯期間PeとPWM周期Ppは一致でも、不一致でも良い。Pe期間内の出力パルスの最大数は、PWM周期PpとPWM周波数Fpの積で決まる。
The frame period Pf is a numerical value defined by the video signal.
The backlight lighting period Pe is synchronized with the frame period Pf, but the time position is arbitrary and can be determined in consideration of the response time of the liquid crystal element of the liquid crystal panel. Although the relationship with the screen structure is not shown, the screen may be divided into a plurality of regions, and the time position of the backlight lighting period Pe may be changed for each region.
If Pe = Pf, the lighting is continuous.
By satisfying Pe <Pf and sufficiently shortening Pe, impulse-type display characteristics can be obtained. The backlight lighting period Pe and the PWM cycle Pp may be the same or not. The maximum number of output pulses in the Pe period is determined by the product of the PWM period Pp and the PWM frequency Fp.
PWM周期Ppは、上記のフレーム周期Pfとバックライト点灯期間Peに依存することなく非同期に設定することができる。
本実施例においては、単一のPWM周期Ppでは出力の誤差を許容して、誤差を次のPWM周期Ppに伝播することで、累積誤差をキャンセルする。このように誤差伝播手段を備えて複数のPWM周期を用いることで、設定したバックライト発光量との誤差の無い出力を実現する。
The PWM period Pp can be set asynchronously without depending on the frame period Pf and the backlight lighting period Pe.
In the present embodiment, an output error is allowed in a single PWM cycle Pp, and the error is propagated to the next PWM cycle Pp to cancel the accumulated error. As described above, by providing the error propagation means and using a plurality of PWM periods, an output having no error from the set backlight emission amount is realized.
誤差をキャンセルするには、複数のフレーム期間を必要とする。そこでシーンチェンジのように元々の映像信号に変化が大きく、誤差が視認できないと判定する場合には、誤差伝播をオフすることで信号応答を高速化できる。このような応答時間の切り替えは、映像信号の特性に基づいて誤差伝播をONOFFするスイッチ手段を設けることで実現できる。 To cancel the error, a plurality of frame periods are required. Therefore, when it is determined that the original video signal has a large change and the error cannot be visually recognized like a scene change, the signal response can be speeded up by turning off error propagation. Such switching of response time can be realized by providing switch means for turning on and off error propagation based on the characteristics of the video signal.
バックライト点灯期間Peが取りうる数値範囲は0以上、フレーム周期Pf以下であるが、実用上は、表示画面の所望輝度と動画表示特性に基づいて決める。 バックライト発光輝度が高いほど、バックライト点灯期間Peを短縮できる関係にある。 The numerical value range that the backlight lighting period Pe can take is 0 or more and the frame period Pf or less, but is practically determined based on the desired luminance of the display screen and the moving image display characteristics. The higher the backlight emission luminance, the shorter the backlight lighting period Pe.
図5には、バックライト点灯期間PeとPWM周期Ppの関係が分類して図示されている。
(a)Pe=Pp
(b)Pe=Pp・k (kは適当な整数値)
(c)Pe≦Pp
前記の(a)はPeとPpが同値であるので回路構成が簡明になる。Pe(=Pp)は固定設定して良いが、フレーム周期毎に異なる値を設定することができる。前記の(b)は、バックライト点灯期間Pe内において複数回の出力波形が生成されることから、信号の平均化に効果がある。前記の(c)は、PWM周期Ppを、バックライト点灯期間Peよりも短いという条件で任意に設定する。これより前記したように、PMW周期Ppを変動補償のために設定できる。いずれの構成においても、PWM周期で発生する誤差成分を次の周期に伝播することで、誤差をキャンセルする。
In FIG. 5, the relationship between the backlight lighting period Pe and the PWM cycle Pp is classified and illustrated.
(A) Pe = Pp
(B) Pe = Pp · k (k is an appropriate integer value)
(C) Pe ≦ Pp
In (a), Pe and Pp have the same value, so the circuit configuration is simplified. Pe (= Pp) may be fixedly set, but a different value can be set for each frame period. Since the output waveform is generated a plurality of times within the backlight lighting period Pe, the above (b) is effective in averaging signals. In (c), the PWM cycle Pp is arbitrarily set under the condition that it is shorter than the backlight lighting period Pe. As described above, the PMW cycle Pp can be set for fluctuation compensation. In any configuration, the error is canceled by propagating the error component generated in the PWM cycle to the next cycle.
図6には、映像信号および、表示装置の動作タイミングの一例が示されている。
図6は、バックライト点灯期間Peがフレーム周期Pfよりも短い場合において、PWM信号の生成を分かりやすくするために、連続するフレームのバックライト点灯期間Peを繋いだ時間軸をつくり、その新たな時間軸を用いてPWM周期Ppを示したものである。
図6には、フレーム周期Pf(=1/フレーム周波数)、バックライト点灯期間Pe(Pe≦フレーム周期Pf)が示されており、さらに、バックライト駆動に関わるバックライト動作タイミングとして、PWM周波数Fp、 PWM周期Pp、 PWM出力信号Pw(2値信号)、PWM出力期間Pd(Pd≦Pp)、デューティー比Rd(Rd=Pd/Pp)が示されている。
図示するように、フレーム周期Pf、バックライト点灯期間Pe、PWM周期Ppは、それぞれ非同期に設定することができる。
FIG. 6 shows an example of the video signal and the operation timing of the display device.
FIG. 6 shows a time axis connecting the backlight lighting periods Pe of consecutive frames in order to make the generation of the PWM signal easier to understand when the backlight lighting period Pe is shorter than the frame period Pf. The PWM cycle Pp is shown using the time axis.
FIG. 6 shows a frame period Pf (= 1 / frame frequency), a backlight lighting period Pe (Pe ≦ frame period Pf), and further, a PWM frequency Fp as a backlight operation timing related to backlight driving. , PWM cycle Pp, PWM output signal Pw (binary signal), PWM output period Pd (Pd ≦ Pp), and duty ratio Rd (Rd = Pd / Pp).
As shown in the figure, the frame period Pf, the backlight lighting period Pe, and the PWM period Pp can be set asynchronously.
一般に表示装置は、30フレーム/秒、あるいはその整数倍で作られる。液晶ディスプレイの動作は、フレーム周期で画面の書き換えを行い、その画面をフレーム周期のあいだ保持して表示を行う。
従来のCRT(カソード・レイ・チューブ)による画面表示は電子ビームのスキャンにより形成されることから、各画素はインパルス的に発光する。これに対して液晶パネル等のディスプレイは、フレーム周期で画素信号を保持することから、ホールド型の表示装置と呼ばれる。
インパルス型とホールド型の表示原理の違いは、表示画面の周波数成分の違いになり、インパルス型のほうが高い周波数成分を表示できる。この結果、動画像表示の画質は、ホールド型よりもインパルス型のディスプレイが優れていると言われている。
Generally, a display device is made at 30 frames / second or an integral multiple thereof. In the operation of the liquid crystal display, the screen is rewritten in a frame cycle, and the screen is displayed during the frame cycle.
Since a conventional CRT (cathode ray tube) screen display is formed by scanning an electron beam, each pixel emits light in an impulse manner. On the other hand, a display such as a liquid crystal panel is called a hold-type display device because it holds pixel signals at a frame period.
The difference in the display principle between the impulse type and the hold type is the difference in the frequency components of the display screen, and the impulse type can display higher frequency components. As a result, it is said that the impulse-type display is superior to the hold-type in the image quality of the moving image display.
ここでバックライトを、蛍光灯のように常時連続点灯する発光手段で構成する場合はPe=Pfである。これは、DA変換器(デジタルからアナログへの信号変換)の技術分野で知られている0次ホールド型の出力と同じ性質となる。この性質を周波数領域で説明すれば、低周波成分は通過するが、高周波成分が抑圧される。この性質を表示画質で説明すれば、表示画面に動きがある場合にはボヤケが観察されることになる。 Here, Pe = Pf when the backlight is configured by light emitting means that is always continuously lit, such as a fluorescent lamp. This is the same property as the 0th-order hold type output known in the technical field of DA converter (digital to analog signal conversion). If this property is explained in the frequency domain, the low frequency component passes but the high frequency component is suppressed. If this property is described in terms of display image quality, blurring will be observed when there is movement in the display screen.
本実施例においては、バックライト点灯期間Peを、フレーム周期Pfよりも短くして、インパルス型の出力とするものである。これにより、高周波成分を通過するようになり、動きのボヤケを解消する効果がある。バックライト点灯期間Peの具体的な数値例を示す。表示装置のフレーム周波数を120Hzとすれば、フレーム周期は8.33msとなる。表示画面の水平方向のサイズ(画素数)を、ハイビジョンの映像信号で規定されている1920画素とする。
ここで表示画面上に表示されている物体が、水平方向に、1秒間に画面の2分の1、すなわち960画素(=1920画素/2)移動すると仮定する。これより物体が1画素の距離を移動する時間は、1.04ms(=1秒/960画素)になる。ここでバックライトが常時点灯していれば、フレーム周期である8.33msの期間、物体は同じ位置にあるように表示される。
In the present embodiment, the backlight lighting period Pe is made shorter than the frame period Pf to produce an impulse type output. As a result, high-frequency components are allowed to pass, and there is an effect of eliminating motion blur. Specific numerical examples of the backlight lighting period Pe will be shown. If the frame frequency of the display device is 120 Hz, the frame period is 8.33 ms. The horizontal size (number of pixels) of the display screen is set to 1920 pixels defined by the high-definition video signal.
Here, it is assumed that the object displayed on the display screen moves in the horizontal direction by a half of the screen, that is, 960 pixels (= 1920 pixels / 2) per second. Accordingly, the time required for the object to move a distance of 1 pixel is 1.04 ms (= 1 second / 960 pixels). Here, if the backlight is always lit, the object is displayed in the same position during the period of 8.33 ms which is the frame period.
そして、次のフレーム周期では、約8画素(=8.33ms/1.04ms)離れた位置に表示されることになる。このような飛び飛びの位置に表示する動作は、前記したDA変換器の0次ホールドと同じ動作であり、高周波成分が抑圧されて、ボヤケが観察されることになる。
そこで、フレーム周期ごとに、移動中の物体が1画素に位置する期間のみ表示するために、バックライト点灯期間Peを1ms以下とする。視覚的には、物体が連続移動していく過程を、あたかもストロボ点灯しながら見ることに相当して、ボヤケの無い動画表示が可能となる。本実施例においては、液晶素子の応答が安定するフレーム期間の終わりの時間位置において、バックライト点灯期間Peを1ms以下に設定するものである。
In the next frame period, the image is displayed at a position separated by about 8 pixels (= 8.33 ms / 1.04 ms). The operation to display at such a jumping position is the same operation as the 0th-order hold of the DA converter described above, and the high frequency component is suppressed and blur is observed.
Therefore, the backlight lighting period Pe is set to 1 ms or less in order to display only the period in which the moving object is located in one pixel every frame period. Visually, it is possible to display a moving image without blur, which is equivalent to watching a process in which an object continuously moves while the strobe is lit. In this embodiment, the backlight lighting period Pe is set to 1 ms or less at the time position at the end of the frame period in which the response of the liquid crystal element is stable.
前記の本実施例の動作を一般化する。画面の水平方向の画素数をHとして、物体が水平方向に1秒間に画面のS分の1移動するならば、物体が1画素に位置する期間はS/H(秒)なので、1フレーム期間内のバックライト点灯期間PeをS/H(秒)以下に設定する。これにより、動画表示のボヤケを解消する効果がある。 The operation of the present embodiment will be generalized. If the number of pixels in the horizontal direction of the screen is H and the object moves 1 / S of the screen in the horizontal direction for 1 second, the period in which the object is located in 1 pixel is S / H (seconds), so one frame period The backlight lighting period Pe is set to S / H (seconds) or less. Thereby, there is an effect of eliminating the blur of the moving image display.
なお、テレビジョンの放送規格(PAL、NTSCなど)に基づいて、表示装置の1秒間あたりのフレーム数を25枚/秒あるいは30枚/秒、あるいはその整数倍に設定する場合がある。また、映画上映の24コマ/秒を模擬して、24コマ/秒の整数倍で表示装置のフレームレートを設定する場合がある。ここで低いフレームレートに設定される場合に、フレーム毎に1回のバックライト点灯を行うならば、視覚的にチラツキが感じられることがある。そこで、低いフレームレートの場合には、フレームあたり複数回の点灯をすることで、バックライト点灯によるチラツキ防止を行う。 Note that there are cases where the number of frames per second of the display device is set to 25 frames / second or 30 frames / second, or an integer multiple thereof, based on television broadcasting standards (PAL, NTSC, etc.). Further, the frame rate of the display device may be set at an integer multiple of 24 frames / second by simulating 24 frames / second of movie screening. Here, when the low frame rate is set, if the backlight is turned on once for each frame, visual flicker may be felt. Therefore, in the case of a low frame rate, flickering due to backlight lighting is performed by lighting a plurality of times per frame.
以下の説明は、フレームあたり1回のインパルス型点灯する場合の具体的な構成を説明するが、いずれもフレームあたり任意の複数回のインパルス型点灯する場合に当てはめることができる。 The following description describes a specific configuration in the case of one impulse-type lighting per frame, but any of them can be applied to a case where any plurality of impulse-type lighting is performed per frame.
さらに、バックライト点灯期間Peにおいて、PWM駆動方式によるバックライト光量制御を行う。
PWM駆動は、PWM周期Ppの期間において、PWM周波数Fpに同期して、2値のPWM出力信号Pwを出力する。ここで、PWM周期Ppは、バックライト点灯期間Peと同じ値でも、異なる値でも良い。これよりPWM周期Ppは時間的に連続していても、分散していても良い。PWM出力信号Pwは、PWM周波数Fpに同期したパルスの組み合わせであり、連続していても、分散していても良い。期間Pp内におけるPWM出力Pwのパルスの最大数は、PWM周期Ppの期間とPWM周波数Fpを掛けた値で決まる。PWM周期Pp内で、PWM出力信号Pw=1となる期間の合計をPWM出力期間Pdで表す。
Further, the backlight light amount control by the PWM drive method is performed in the backlight lighting period Pe.
The PWM drive outputs a binary PWM output signal Pw in synchronization with the PWM frequency Fp during the period of the PWM cycle Pp. Here, the PWM cycle Pp may be the same value as the backlight lighting period Pe or a different value. Thus, the PWM periods Pp may be continuous in time or dispersed. The PWM output signal Pw is a combination of pulses synchronized with the PWM frequency Fp, and may be continuous or distributed. The maximum number of pulses of the PWM output Pw within the period Pp is determined by a value obtained by multiplying the period of the PWM cycle Pp by the PWM frequency Fp. In the PWM cycle Pp, the total of the periods in which the PWM output signal Pw = 1 is represented by the PWM output period Pd.
PWM出力期間Pdの最小は0、最大はPWM周期Ppである。PWM周期Pp内とPWM出力期間Pdの比率Rd=Pd/Ppをデューティ比と呼ぶ。デューティ比Rdは無単位であり、最小は0、最大は1である。
このような明るさ制御を、液晶ディスプレイのバックライトに適用する。映像信号から、表示に必要な最小限の明るさを算出して、バックライトの明るさとして制御することで、消費電力の低減に効果がある。本実施例においては、前記したようにインパルス型の発光を行い、そのインパルス発光期間においてPWM方式による明るさ制御を行うものである。
The minimum of the PWM output period Pd is 0, and the maximum is the PWM cycle Pp. A ratio Rd = Pd / Pp between the PWM period Pp and the PWM output period Pd is called a duty ratio. The duty ratio Rd is unitless, the minimum is 0, and the maximum is 1.
Such brightness control is applied to the backlight of a liquid crystal display. By calculating the minimum brightness required for display from the video signal and controlling it as the brightness of the backlight, it is effective in reducing power consumption. In the present embodiment, impulse type light emission is performed as described above, and brightness control is performed by the PWM method during the impulse light emission period.
これにより液晶ディスプレイにおいて、動きボヤケを解消するとともに、バックライト光量制御を行う。本実施例は、前記のPWM出力信号を生成する新たな方式である。
PWM出力信号を用いて発光手段を駆動することで、明るさを制御する手順を説明する。設定する明るさを、明るさの最小値を0、明るさの最大値を1と換算することで、デューティ比Rdとする。上記で設定したデューティ比Rdに、PWM周期Ppを掛けることで、PWM周期Pp内のPWM出力期間Pdが決まる。
Thereby, in the liquid crystal display, motion blur is eliminated and backlight light amount control is performed. The present embodiment is a new method for generating the PWM output signal.
A procedure for controlling the brightness by driving the light emitting means using the PWM output signal will be described. The brightness to be set is set to the duty ratio Rd by converting the minimum brightness value to 0 and the maximum brightness value to 1. The PWM output period Pd within the PWM cycle Pp is determined by multiplying the duty ratio Rd set above by the PWM cycle Pp.
そして、PWM出力期間PdにPWM周波数Fpを掛けた値が、PWM出力信号Pwのパルス数である。このパルス数をPWM周期Pp内で適宜(連続あるいは分散)に配置して、PWM出力信号Pwを出力する。このPWM出力信号Pwを用いて発光手段をオンオフする。
PWM出力信号Pwの最小単位であるPWMパルスは、PWM周波数Fpに同期しているから、PWM周波数Fpが十分に高い周波数であれば、前記のオンオフによる点滅は視覚的に感知できず、平均的な明るさが感じられる。こうして発光手段の明るさを設定することができる。
A value obtained by multiplying the PWM output period Pd by the PWM frequency Fp is the number of pulses of the PWM output signal Pw. The number of pulses is appropriately arranged (continuous or distributed) within the PWM cycle Pp, and the PWM output signal Pw is output. The PWM output signal Pw is used to turn on / off the light emitting means.
Since the PWM pulse which is the minimum unit of the PWM output signal Pw is synchronized with the PWM frequency Fp, if the PWM frequency Fp is a sufficiently high frequency, the blinking due to the on / off cannot be visually detected, and the average Feels bright. Thus, the brightness of the light emitting means can be set.
本実施例おいては、平均的な明るさを細かく設定するために、前記説明のデューティ比Rdと共に、PWM周期Ppを任意に設定する手段を用いている。両者の掛け算がPWMパルス数を決めるので、単一の設定値(例えばデューティ比Rdのみ)に比べて、より細かな設定ができる効果は明らかである。これを実現するには、デューティ比RdとPWM周期Ppを記憶する書き換え可能なレジスタを備えることが、回路構成の特徴となる。 In this embodiment, in order to finely set the average brightness, means for arbitrarily setting the PWM cycle Pp is used together with the duty ratio Rd described above. Since the multiplication of both determines the number of PWM pulses, the effect of being able to make a finer setting compared to a single set value (for example, only the duty ratio Rd) is clear. In order to realize this, the circuit configuration is characterized by including a rewritable register for storing the duty ratio Rd and the PWM cycle Pp.
ところで、フィールドシーケンシャルと称するバックライトの点灯方式がある。これは、液晶パネルを用いたカラー表示おいて、液晶パネルにカラーフィルタを備えることなく、バックライトの点灯をRGB独立に行い、そのRGB点灯に同期して液晶パネルの透過率を制御することでRGBの明るさの組み合わせを行い、カラー表示を行うものである。
このフィールドシーケンシャルと称するバックライトの点灯方式は、液晶パネルにカラーフィルタを不要とすることで透過率を向上させて、明るい画面表示を実現する。ここで、バックライトをRGB順次に点灯しながら、カラー画像表示を行うためには、図7に示すように、複数種類の照明1,2,3,4それぞれの点灯時間を短くして、繰り返して点灯する。本発明は、このような各色独立のインパルス型の照明点灯に利用できることは言うまでもない
By the way, there is a backlight lighting system called field sequential. This is because, in color display using a liquid crystal panel, the backlight is lit independently of RGB without providing a color filter on the liquid crystal panel, and the transmittance of the liquid crystal panel is controlled in synchronization with the RGB lighting. Color display is performed by combining RGB brightness.
The backlight lighting method called field sequential improves the transmittance by eliminating the need for a color filter in the liquid crystal panel, thereby realizing a bright screen display. Here, in order to perform color image display while lighting the backlight sequentially in RGB, as shown in FIG. 7, the lighting time of each of the plurality of types of
図8には、発光手段としてLEDを用いる場合の駆動回路の構成例が示されている。
図8に図示の駆動回路は、電流値を一定に維持することで、LEDを安定に駆動するように動作する。
LED2004に流れる電流Iは、直列接続する抵抗R2005の両端に発生する電圧Vを用いて、I=V/Rの関係がある。
定電流回路2001は、帰還電圧V2007に基づいて、あらかじめ設定した電流値になるように電流I2006の制御を行う。
こうして設定した電流Iの条件のもとで、LED2004の発光量を制御するために、スイッチ2002を用いて、PWM(パルス幅変調)信号2008に基づいて電流をオンオフする。本実施例においては、PWM信号算出回路2000に目標値1001と特性値1002を設定して、PWM信号1003を作成している。具体的な構成を次に述べる。
FIG. 8 shows a configuration example of a drive circuit in the case where an LED is used as the light emitting means.
The driving circuit shown in FIG. 8 operates to stably drive the LED by maintaining the current value constant.
The current I flowing through the LED 2004 has a relationship of I = V / R using the voltage V generated at both ends of the resistor R2005 connected in series.
The constant
In order to control the light emission amount of the LED 2004 under the condition of the current I set in this way, the current is turned on / off based on a PWM (pulse width modulation) signal 2008 using the
本実施例においては、PWM信号算出回路2000に目標値1001と特性値1002を設定して、PWM信号1003を作成している。
図9には、PWM信号の算出手順が図式的に示されている。
図9において、横軸は、PWM周期を示す時間軸である。また、縦軸は、LED発光量であり、各周期ごとの発光の目標値と累積値を示している。
PWM信号Pwは、PWM周波数Pfに同期して変化する2値信号であり、その最短をPWMパルスと称する。
In this embodiment, a
FIG. 9 schematically shows a PWM signal calculation procedure.
In FIG. 9, the horizontal axis is a time axis indicating the PWM cycle. The vertical axis represents the LED light emission amount, and shows the target value and cumulative value of light emission for each period.
The PWM signal Pw is a binary signal that changes in synchronization with the PWM frequency Pf, and its shortest is referred to as a PWM pulse.
LED発光量の最小単位はPWM信号の1パルス期間の発光量であり、これをLEDの特性値Wとする。図中では、PWM周期内で発生する複数回数のPWMパルスを(1)(2)(3)・・と番号付けをして、パルス番号とともに縦軸方向に特性値Wを積み上げている。ここで発光量の目標値をWtとすれば、これを実現するPWMパルス数Pwは、目標値Tを特性値Wで割って得られる整数値である。
Pw=INT(Wt/W)
ここでINTは整数化演算であり、切り上げとする。
The minimum unit of the LED light emission amount is the light emission amount of one pulse period of the PWM signal, and this is the LED characteristic value W. In the drawing, a plurality of PWM pulses generated within the PWM period are numbered as (1), (2), (3),... And a characteristic value W is stacked in the vertical axis direction together with the pulse number. Here, if the target value of the light emission amount is Wt, the PWM pulse number Pw for realizing this is an integer value obtained by dividing the target value T by the characteristic value W.
Pw = INT (Wt / W)
Here, INT is an integer operation and is rounded up.
実際の発光量はPwとWを掛け算した値になり、目標値Wtとには誤差が生じて、その大きさは、
EW=(Pw・W−Wt)
になる。
本実施例においては、あるPWM周期で発生する誤差EWを、その次のPWM周期に伝播するものである。図9中では、誤差伝播手順を矢印で示してある。
誤差は、伝播先で実際に発光するわけではないので、図9中では白抜きで示している。伝播先のPWM周期において、伝播した誤差値を初期値として、実際のPWMパルスによる発光量を積み上げる。
そして、累積値が目標値を上回れば、再び誤差伝播の手順を行う。この手順を繰り返すことで、平均的に目標値を達成することができる。上記は、目標値Wtを一定値として説明したが、周期毎に変化させることができることは言うまでもない。
The actual light emission amount is a value obtained by multiplying Pw and W, and an error occurs in the target value Wt.
EW = (Pw · W−Wt)
become.
In the present embodiment, the error EW generated in a certain PWM cycle is propagated to the next PWM cycle. In FIG. 9, the error propagation procedure is indicated by arrows.
Since the error does not actually emit light at the propagation destination, it is shown in white in FIG. In the PWM cycle of the propagation destination, the light emission amount by the actual PWM pulse is accumulated with the propagated error value as an initial value.
If the accumulated value exceeds the target value, the error propagation procedure is performed again. By repeating this procedure, the target value can be achieved on average. In the above, the target value Wt has been described as a constant value, but it goes without saying that it can be changed for each period.
図10には、PWM信号算出回路2000の構成例が示されている。
図10において、目標値レジスタ1015は、発光素子の発光量の目標値を設定するレジスタであり、外部から書き換え可能な入力端子1001を持ち、レジスタ内容を外部へ出力する端子1008を持つ。
特性値レジスタ1010は、発光素子の発光量の特性値を設定するレジスタであり、外部から書き換え可能な入力端子1002を持ち、レジスタ内容を外部へ出力する端子1004を持つ。
FIG. 10 shows a configuration example of the PWM
In FIG. 10, a target value register 1015 is a register for setting a target value of the light emission amount of the light emitting element, and has an
The characteristic value register 1010 is a register for setting the characteristic value of the light emission amount of the light emitting element, and has an
比較器1014は、目標値レジスタ1015と累積値レジスタ1013の大小関係を比較する手段である。この比較器1014は、出力信号1008と出力信号1007のそれぞれを入力して、大小の判定結果をPWM信号1003の2値信号として設定する。
書き換えれば、
IF(信号1008≧信号1007)THEN PWM=1、
ELSE PWM=0、
上式で不等号≧は>に置き換えても良い。
The comparator 1014 is a means for comparing the magnitude relationship between the target value register 1015 and the cumulative value register 1013. The comparator 1014 inputs the
If you rewrite
IF (signal 1008 ≧ signal 1007) THEN PWM = 1,
ELSE PWM = 0,
In the above formula, the inequality sign ≧ may be replaced by>.
加算器1011は、PWM周期内のPWM周波数に同期して、PWM信号1003=1の条件で、特性値レジスタ1010と累積値レジスタ1013の内容を足し合わせて、演算結果を再び累積値レジスタ1013に書き込む動作をする。PWM信号1003=0であれば、上記の加算動作を停止するか、あるいは信号1004を0に切り替える。
The adder 1011 adds the contents of the characteristic value register 1010 and the cumulative value register 1013 under the condition of the
減算器1012は、PWM周期の終了時点で、累積値レジスタ1013の値から目標値レジスタ1015の値を減算して、演算結果が次のPWM周期の初期値になるように、累積値レジスタ1013に書き込む動作をする。なお減算器1012の減算結果は上記条件から常に0以上である。
PMW信号1003は、PWM周期の開始前に0に初期化され、PWM周期内では上記判定に基づいて0あるいは1に設定される。この0と1の期間の比率が、パルス幅変調の結果を示す。
The
The
前記は累積値レジスタ1013に特性値を加算していく構成を説明したが、累積値レジスタ1013から特性値を減算していく構成に置き換えても良い。この場合、PWM周期の最初において、累積値レジスタ1013に目標値と前のPWM周期から伝播された誤差の加算値を設定して、PWM信号のパルスに同期して特性値を減算する。
そして比較器1014を用いた目標値レジスタ1015と累積値レジスタ1013の比較の代わりに、累積値レジスタ1013が0以下であるか否かの判定を行えば良い。この構成は、比較器1014が不要になる効果がある。
In the above description, the characteristic value is added to the cumulative value register 1013. However, the characteristic value may be subtracted from the cumulative value register 1013. In this case, at the beginning of the PWM period, an addition value of the error propagated from the target value and the previous PWM period is set in the accumulated value register 1013, and the characteristic value is subtracted in synchronization with the pulse of the PWM signal.
Then, instead of comparing the target value register 1015 and the cumulative value register 1013 using the comparator 1014, it may be determined whether or not the cumulative value register 1013 is 0 or less. This configuration has an effect that the comparator 1014 is unnecessary.
次に、図11を用いて、赤緑青3色の発光手段をPWM方式で駆動する手順を説明する。
発光波長分布は、人間の視覚感度を考慮すれば、三刺激値X,Y,Zに置き換えることができることが知られている。赤緑青3色の発光手段の発光波長分布をXYZに変換した数値を、発光手段の特性値として書けば次になる。
ここでは発光手段をLEDとする。
赤色LED=(Xr、Yr、Zr)
緑色LED=(Xg、Yg、Zg)
青色LED=(Xb、Yb、Zb)
これらを組み合わせて特性マトリクスとして、目標値(Xt、Yt、Zt)と駆動信号(Pr、Pg、Pb)を関係づけることができる。
Next, the procedure for driving the red, green, and blue three-color light emitting means by the PWM method will be described with reference to FIG.
It is known that the emission wavelength distribution can be replaced with tristimulus values X, Y, and Z in consideration of human visual sensitivity. If the numerical value obtained by converting the emission wavelength distribution of the red, green and blue light emitting means into XYZ is written as the characteristic value of the light emitting means, the following is obtained.
Here, the light emitting means is an LED.
Red LED = (Xr, Yr, Zr)
Green LED = (Xg, Yg, Zg)
Blue LED = (Xb, Yb, Zb)
By combining these, the target values (Xt, Yt, Zt) and the drive signals (Pr, Pg, Pb) can be related as a characteristic matrix.
(式1)
(Formula 1)
この赤緑青3色のLEDの出力は、赤緑青の発光手段の駆動信号とXYZ特性マトリクスの積で表現できる。一般に出力の目標値を実現するための発光手段の駆動信号は、目標値に特性マトリクスのインバースを掛けることで算出できる。 The output of the red, green, and blue LEDs can be expressed by the product of the drive signal of the red, green, and blue light emitting means and the XYZ characteristic matrix. In general, the drive signal of the light emitting means for realizing the output target value can be calculated by multiplying the target value by the inverse of the characteristic matrix.
(式2)
(Formula 2)
しかし、マトリクスのインバースの計算は、複雑であることから、本実施例においては、特性マトリクスの成分を直接利用して駆動信号を得るようにしている。ここで、XYZ特性マトリクスの構成要素は、赤色LEDはXが主成分であり、緑色LEDはYが主成分であり、青色LEDはZが主成分であり、残る成分は小さな値であるとすれば、対角マトリクスと見立てることができる。
そこで説明を簡単にするため、XYZ特性マトリクスは対角成分(Xr、Yg、Zb)のみを持つとして、赤緑青3色のLEDは、PWM信号の1パルスで、それぞれXr、Yg、Zb成分を出力するものとする。ここでは簡単のため、目標値を白色の一定値としてXW=YW=ZWとするが、周期毎に任意に設定できる。
However, since the calculation of the matrix inverse is complicated, in this embodiment, the drive signal is obtained by directly using the components of the characteristic matrix. Here, the constituent elements of the XYZ characteristic matrix are such that red LED has X as the main component, green LED has Y as the main component, blue LED has Z as the main component, and the remaining components have small values. For example, it can be regarded as a diagonal matrix.
Therefore, for simplification of explanation, it is assumed that the XYZ characteristic matrix has only diagonal components (Xr, Yg, Zb), and the red, green, and blue LEDs have one pulse of the PWM signal, and the Xr, Yg, and Zb components respectively. Shall be output. Here, for simplicity, the target value is set to a constant white value and XW = YW = ZW. However, it can be arbitrarily set for each period.
(式3)
(Formula 3)
図11において、横軸、はPWM周期を示す。縦軸は、PWM周期内の累積値レジスタの動作を示す。
第一周期では、赤緑青3色のLEDのそれぞれのパルス出力に同期して、その成分をXYZの累積値レジスタに加算する。XYZの累積値レジスタのそれぞれについて、累積値と目標値の比較を行う。
XYZのそれぞれについて、累積値>目標値になるまで、対応する赤緑青のLEDのパルスを出力する。第一周期の終了時点で、累積値から目標値を引き算した値を誤差値とする。
In FIG. 11, the horizontal axis represents the PWM cycle. The vertical axis shows the operation of the cumulative value register within the PWM cycle.
In the first period, the component is added to the accumulated value register of XYZ in synchronization with the pulse output of each of the red, green, and blue LEDs. For each of the XYZ accumulated value registers, the accumulated value is compared with the target value.
For each of XYZ, the corresponding red, green and blue LED pulses are output until the accumulated value> the target value. A value obtained by subtracting the target value from the accumulated value at the end of the first cycle is set as an error value.
そして、この第一周期の誤差値を第二周期の発光として見立てるために伝播して、第一周期の誤差値を、第二周期の累積値レジスタの初期値として設定する。この初期値として設定する誤差値は、実際に第二周期で発光する値ではないので、図中では白抜きで示してある。 Then, the first cycle error value is propagated to be regarded as light emission of the second cycle, and the error value of the first cycle is set as the initial value of the accumulated value register of the second cycle. The error value set as the initial value is not a value that actually emits light in the second period, and is shown in white in the drawing.
第二周期では、該初期値のうえに、赤緑青3色のLEDのそれぞれの発光量の累積値が目標値を上回るまで、対応する赤緑青のLEDのパルスを出力する。同様にして、第二周期の誤差値を第三周期の発光として見立てて、第二周期の誤差値を、第三周期の累積値レジスタの初期値として設定する。
前記は、XYZ特性マトリクスは対角成分のみとして説明したが、現実のLEDのスペクトル分布は幅を持つので対角以外の成分を持つ。本発明は、対角以外の成分がある場合でも、それらが小さな値であれば、同様に動作する。赤色LEDの1パルスで、XYZそれぞれの累積値レジスタにXr、Yr、Zr成分を加算して、緑色LEDの1パルスで、XYZそれぞれの累積値レジスタにXg、Yg、Zg成分を加算して、青色LEDの1パルスで、XYZそれぞれの累積値レジスタにXb、Yb、Zb成分を加算する。これらの対角以外の成分であるYr、Zr、Xg、Zg、Xb、Ybを加算することで、LEDの色再現特性を正しく計算することができる。
In the second period, on the basis of the initial value, corresponding red, green, and blue LED pulses are output until the cumulative value of the light emission amounts of the red, green, and blue LEDs exceeds the target value. Similarly, the error value of the second cycle is regarded as light emission of the third cycle, and the error value of the second cycle is set as the initial value of the cumulative value register of the third cycle.
In the above description, the XYZ characteristic matrix is described as having only diagonal components. However, since the spectrum distribution of an actual LED has a width, it has components other than diagonal components. Even if there are components other than diagonal, the present invention operates in the same way as long as they are small values. With one pulse of red LED, Xr, Yr, Zr components are added to the accumulated value registers of XYZ, and with one pulse of green LED, Xg, Yg, Zg components are added to the accumulated value registers of XYZ, One pulse of the blue LED adds Xb, Yb, and Zb components to the accumulated value registers of XYZ. By adding Yr, Zr, Xg, Zg, Xb, and Yb, which are components other than these diagonals, the color reproduction characteristics of the LED can be calculated correctly.
本実施例においては、ある周期で発生する誤差値を、次の周期に伝播していく手順を備えている。そして、単一の周期では実現できない出力の精度を、平均的な出力として実現する効果がある。さらに、各色の発光手段の特性マトリクスの成分を直接利用して駆動信号を生成できるので、演算手順を簡易にする効果がある。また演算が簡易であることは、演算を実行する回路構成を簡易にする効果が得られる。
前記のバリエーションとして、加算の代わりに、パルスに同期して各XYZ成分を減算する装置構成でも良い。PWM周期の最初において、累積値レジスタに目標値と前のPWM周期から伝播された誤差の加算値を設定して、PWM信号のパルスに同期して特性値を減算する。この減算手順は、累積値と目標値の比較判定を、累積値レジスタが0以下か否かの判定で行えば良い。
In this embodiment, there is a procedure for propagating an error value generated in a certain cycle to the next cycle. And there exists an effect which implement | achieves the precision of the output which cannot be implement | achieved in a single period as an average output. Further, since the drive signal can be generated by directly using the components of the characteristic matrix of the light emitting means for each color, there is an effect of simplifying the calculation procedure. Further, the fact that the calculation is simple provides an effect of simplifying the circuit configuration for executing the calculation.
As a variation of the above, an apparatus configuration in which each XYZ component is subtracted in synchronization with a pulse instead of addition may be used. At the beginning of the PWM period, the target value and the added value of the error propagated from the previous PWM period are set in the accumulated value register, and the characteristic value is subtracted in synchronization with the pulse of the PWM signal. In this subtraction procedure, the comparison between the accumulated value and the target value may be performed by determining whether the accumulated value register is 0 or less.
また、別のバリエーションとして、赤緑青(RGB)3色に白色(W)を加えた4色の発光に適用できる。白色のLEDの特性値を次とする。
白色LED=(XW、YW、ZW)
白色LEDの1パルスで、XYZそれぞれの累積値レジスタにXW、YW、ZW成分を加算することになる。
前記手順と同様に、XYZの累積値レジスタのそれぞれについて、累積値と目標値の比較を行う。そしてXYZのそれぞれについて、累積値>目標値になれば、対応するRGB、およびWのパルス出力を停止する。このように、RGBW4色を用いて、目標値を実現するためのPWMパルスの算出が、簡易に実現できる。
Further, as another variation, it can be applied to light emission of four colors in which white (W) is added to three colors of red, green, and blue (RGB). The characteristic value of the white LED is as follows.
White LED = (XW, YW, ZW)
With one pulse of the white LED, XW, YW, and ZW components are added to the accumulated value registers of XYZ.
Similar to the above procedure, the cumulative value and the target value are compared for each of the XYZ cumulative value registers. If cumulative value> target value for each of XYZ, the corresponding RGB and W pulse output is stopped. Thus, the calculation of the PWM pulse for realizing the target value can be easily realized using the RGBW4 colors.
このように本実施例においては、誤差伝播手順を備えることで、目標値を精度良く達成することができて、PWM周波数を低く抑えられる効果がある。
また、PWM周期の期間を短くして、PWM周期内のPWMパルス数が少なくなるように設定しても、精度の良い。
As described above, in this embodiment, by providing the error propagation procedure, the target value can be achieved with high accuracy and the PWM frequency can be suppressed to a low level.
Even if the PWM period is shortened and the number of PWM pulses in the PWM period is set to be small, the accuracy is high.
図12は、赤緑青3原色を組み合わせて発光させる場合の、本実施例の構成例である。
XYZそれぞれについての、累積値と目標値の比較、そして比較結果に基づいて駆動信号(PWM信号)を出力する動作手順は、前記した白色LEDの構成と同等である。相違は、赤緑青3色間でXYZ特性値のやり取りを行うことである。
ここで、目標値をXt、Yt、Ztとする。
赤色LEDの特性値をXr、Yr、Zr、緑色LEDの特性値をXg、Yg、Zg、青色LEDの特性値をXb、Yb、Zb、とする。赤色LEDのPWM出力信号をPr、緑色LEDのPWM出力信号をPg、青色LEDのPWM出力信号をPb、とする。Xの累積値をXa、Yの累積値をYa、Yの累積値をYa、とする。
FIG. 12 is a configuration example of the present embodiment in the case where light is emitted by combining the three primary colors of red, green, and blue.
For each of XYZ, the cumulative value and the target value are compared, and the operation procedure for outputting the drive signal (PWM signal) based on the comparison result is the same as the configuration of the white LED described above. The difference is that the XYZ characteristic values are exchanged between the three colors of red, green, and blue.
Here, the target values are Xt, Yt, and Zt.
The characteristic value of the red LED is Xr, Yr, Zr, the characteristic value of the green LED is Xg, Yg, Zg, and the characteristic value of the blue LED is Xb, Yb, Zb. The PWM output signal of the red LED is Pr, the PWM output signal of the green LED is Pg, and the PWM output signal of the blue LED is Pb. The cumulative value of X is Xa, the cumulative value of Y is Ya, and the cumulative value of Y is Ya.
PWM信号Pr、Pg、Pbは、目標値Xt,Yt、Ztと、累積値Xa,Ya、Zaの大きさを比較して、目標値に累積値が達してなければパルス出力するように決める。
書き換えれば、
IF(Xt>Xa) Pr=1
ELSE Pr=0
IF(Yt>Ya) Pg=1
ELSE Pg=0
IF(Yt>Ya) Pb=1
ELSE Pb=0
The PWM signals Pr, Pg, and Pb are compared with the target values Xt, Yt, and Zt and the magnitudes of the cumulative values Xa, Ya, and Za, and are determined to output a pulse if the cumulative value does not reach the target value.
If you rewrite
IF (Xt> Xa) Pr = 1
ELSE Pr = 0
IF (Yt> Ya) Pg = 1
ELSE Pg = 0
IF (Yt> Ya) Pb = 1
ELSE Pb = 0
そして、PWM信号Pr=1なら、累積値XaにXr、累積値YaにYr、累積値ZaにZr、を加算して、PWM信号Pg=1なら、累積値XaにXg、累積値YaにYg、累積値ZaにZg、を加算して、PWM信号Pb=1なら、累積値XaにXb、累積値YaにYb、累積値ZaにZb、を加算する。
書き換えれば、
IF(Pr==1) {Xa+=Xr、Ya+=Yr、Za+=Zr}
IF(Pg==1) {Xa+=Xg、Ya+=Yg、Za+=Zg}
IF(Pb==1) {Xa+=Xb、Ya+=Yb、Za+=Zb}
If the PWM signal Pr = 1, Xr is added to the accumulated value Xa, Yr is added to the accumulated value Ya, and Zr is added to the accumulated value Za. Zg is added to the accumulated value Za, and if the PWM signal Pb = 1, Xb is added to the accumulated value Xa, Yb is added to the accumulated value Ya, and Zb is added to the accumulated value Za.
If you rewrite
IF (Pr == 1) {Xa + = Xr, Ya + = Yr, Za + = Zr}
IF (Pg == 1) {Xa + = Xg, Ya + = Yg, Za + = Zg}
IF (Pb == 1) {Xa + = Xb, Ya + = Yb, Za + = Zb}
前記のバリエーションとして、赤緑青(RGB)3色に白色(W)を加えた4色の発光に適用できる。Wは、XYZそれぞれの特性値XW、YW、ZWを持つ。XYZの目標値と累積値の比較を行い、XYZの全てについて累積値が目標値に達してなければ、Wをパルス出力する。
書き換えれば、
IF((Xt>Xa)& (Yt>Ya) & (Zt>Za) ) PW=1
ELSE PW=0
The variation can be applied to light emission of four colors in which white (W) is added to three colors of red, green, and blue (RGB). W has characteristic values XW, YW, and ZW of XYZ. The target value of XYZ is compared with the cumulative value. If the cumulative value does not reach the target value for all of XYZ, W is output as a pulse.
If you rewrite
IF ((Xt> Xa) &(Yt> Ya) &(Zt> Za)) PW = 1
ELSE PW = 0
そして、白色LEDの1パルスで、XYZそれぞれの累積値Xa、Ya、ZaにXW、YW、ZWを加算する。
書き換えれば、
IF(PW==1) {Xa+=XW、Ya+=YW、Za+=ZW}
Then, XW, YW, and ZW are added to the accumulated values Xa, Ya, and Za of XYZ in one pulse of the white LED.
If you rewrite
IF (PW == 1) {Xa + = XW, Ya + = YW, Za + = ZW}
このように、RGBW4色を用いて、目標値を実現するために発光手段を駆動するPWM信号を算出する。本発明は、特性マトリクスのインバース算出手段を用いることなく、簡易な装置構成とする効果がある。 In this way, using the RGBW4 colors, a PWM signal for driving the light emitting means to calculate the target value is calculated. The present invention has an effect of providing a simple device configuration without using the characteristic matrix inverse calculation means.
図13には、赤緑青3色のLED発光を制御するPWM信号算出回路のうち、赤色の構成例が示されている。
赤緑青3色のLED特性に基づく、Xの発光量をXr、Xg、Xbとして、赤緑青3色のLED特性に基づく、Yの発光量をYr、Yg、Ybとして、赤緑青3色のLED特性に基づく、Zの発光量をZr、Zg、Zbとする。赤のPWM信号PRはXの目標値と累積値を比較して未達の場合に1に設定して、緑のPWM信号PgはYの目標値と累積値を比較して未達の場合に1に設定して、青のPWM信号PbはZの目標値と累積値を比較して未達の場合に1に設定する。
FIG. 13 shows a configuration example of red in the PWM signal calculation circuit for controlling red, green, and blue LED emission.
Based on the red, green, and blue LED characteristics, the X emission amount is Xr, Xg, and Xb, and the red, green, and blue LED properties are Y, Yr, Yg, and Yb, and the red, green, and blue three color LEDs Based on the characteristics, the light emission amount of Z is Zr, Zg, Zb. The red PWM signal PR is set to 1 when the X target value and the cumulative value are not reached, and the green PWM signal Pg is set to 1 when the Y target value and the cumulative value are not reached. The blue PWM signal Pb is set to 1 when the target value of Z and the accumulated value are not reached by comparison.
そして、切り替え器1020を用意して、Pr=1ならば特性値1010Xrを加算器1011に渡して、Pg=1ならば特性値1010Xgを加算器1011に渡して、Pb=1ならば特性値1010Xbを加算器1011に渡す。加算器1011は、上記信号と累積値レジスタ1013の値を加算して、再び累積値レジスタ1013に書き込む。
このように特性マトリクスの成分である各色の特性値を、PWMパルスの出力に同期して加算を繰り返す手順を実現する。
Then, a
In this way, a procedure for repeating the addition of the characteristic values of each color, which is a component of the characteristic matrix, in synchronization with the output of the PWM pulse is realized.
図14には、本実施例における発光手段として、LEDを用いた場合の駆動回路2020の構成例が示されている。
図14において、LED駆動回路2020は、通信手段2011を備えて、通信路を介して外部の管理手段と信号授受を行う。信号の内容として、駆動する発光手段の特性値、目標値、がある。
これらの信号は、蓄積手段2012に記憶する。PWM信号算出回路200は、蓄積手段2012から発光手段の特性値、目標値を読み出して、前記した手順に基づいてPWM信号を生成して出力する。
FIG. 14 shows a configuration example of the drive circuit 2020 when an LED is used as the light emitting means in this embodiment.
In FIG. 14, the LED drive circuit 2020 includes a
These signals are stored in the storage means 2012. The PWM signal calculation circuit 200 reads the characteristic value and target value of the light emitting means from the storage means 2012, and generates and outputs a PWM signal based on the procedure described above.
定電流回路2001は、発光手段の定電流駆動のための電流を作る。そして、スイッチ2002を用いて、前記PWM信号に基づいて電流をオンオフして出力する。出力された電流I2006は、発光手段としてLED2004、抵抗R2005を流れて、発光を出力する。
ここで、抵抗R2005の両端電圧を定電流回路2001帰還する。発振回路2013は、PWM駆動周波数を含めて、回路動作に必要なタイミング信号を発する。なお図示していないが、LEDは赤緑青の3種、あるいは赤緑青白の4種とすることができる。あるいは別の原理に基づく発光手段でも良い。
A constant
Here, the voltage across the resistor R2005 is fed back to the constant
本実施例においては、前記回路構成の動作を、XYZの数値設定で管理するものである。
一般に、LEDの発光特性、白の色度、表示装置の3原色、などの色の特性は、三つの数値(X、Y、Z)で表されることが多い。(X、Y、Z)は人間の視覚に基づいて決められた標準的な表現方法であり、根拠のある絶対値として利用できる。発光装置の動作を (X、Y、Z)で管理することは、発光特性を根拠のある絶対値として管理できることになる。
通信路を介して接続する外部の管理手段は、(X、Y、Z)の設定値を管理する。このとき、駆動回路2020は複数個を接続して良い。次に、 (X、Y、Z)の指定方法を示す。
In the present embodiment, the operation of the circuit configuration is managed by setting numerical values of XYZ.
In general, color characteristics such as LED emission characteristics, white chromaticity, and three primary colors of a display device are often expressed by three numerical values (X, Y, Z). (X, Y, Z) is a standard expression method determined on the basis of human vision, and can be used as a grounded absolute value. Managing the operation of the light emitting device with (X, Y, Z) means that the light emitting characteristics can be managed as a grounded absolute value.
External management means connected via the communication path manages the set values of (X, Y, Z). At this time, a plurality of driving circuits 2020 may be connected. Next, the designation method of (X, Y, Z) is shown.
図15には、xy色度図上の座標点が示されている。この図15に示す座標点を用いて目標値設定する手順を示す。
図15にやいて、横軸xと縦軸yは、それぞれx=X/(X+Y+Z)、y=Y/(X+Y+Z)であり、さらに紙面に垂直方向にY軸がある。色度図で(x、y、Y)が与えれば、X=x・(Y/y)、Z=(1−x−y)・(Y/y)から(X,Y,Z)が得られる。
FIG. 15 shows coordinate points on the xy chromaticity diagram. A procedure for setting a target value using the coordinate points shown in FIG. 15 will be described.
In FIG. 15, the horizontal axis x and the vertical axis y are x = X / (X + Y + Z) and y = Y / (X + Y + Z), respectively, and the Y axis is perpendicular to the paper surface. There is. If (x, y, Y) is given in the chromaticity diagram, (X, Y, Z) is obtained from X = x · (Y / y) and Z = (1−xy) · (Y / y). It is done.
一般に、発光手段の発光特性、表示装置の3原色、あるいは白の色度(ホワイトポイント)などは、xy色度の点として与えられる。本実施例においては、このような色度図上の点(x、y)を用いて、発光手段の発光する色を指定することができる。
これらの数値を(X、Y、Z)に変換して目標値とすることで、前記したPWM信号の出力を行い発光手段を駆動することで、目的とする色を出力する。こうして、色指定の技術的な標準方式であり広く利用されている色度座標を用いて、発光する色の目標値を設定することができる効果がある。
In general, the light emission characteristics of the light emitting means, the three primary colors of the display device, or the white chromaticity (white point) are given as xy chromaticity points. In this embodiment, it is possible to specify the color emitted by the light emitting means by using such a point (x, y) on the chromaticity diagram.
By converting these numerical values to (X, Y, Z) and setting them as target values, the above-mentioned PWM signal is output and the light emitting means is driven to output the target color. In this way, there is an effect that it is possible to set a target value of a color to be emitted using chromaticity coordinates which is a technical standard method for color designation and is widely used.
本実施例においては、発光手段の特性変動を、前記したPWM信号の生成手順に組み込んで補正している。
図16を用いて動作原理を説明する。ここで、温度T0、T1(T0<T1)におけるLED特性値をC0、C1として両者は既知であるとする。C0とC1の具体的な数値は、前記したX,Y,Zに関する特性値で設定する。そして温度T0とT1間にある任意温度TkのLED特性Ckは、2点を結ぶ直線上にあるとする。比例関係を仮定すれば下記が成り立つ。
(Tk−T0):(T1−Tk)=(Ck−C0):(C1−Ck)
これを解けば
Ck=(C1・(Tk−T0)+C0・(T1−Tk))/(T1−T0)
となる。
In the present embodiment, the characteristic variation of the light emitting means is corrected by being incorporated in the above-described PWM signal generation procedure.
The operation principle will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the LED characteristic values at temperatures T0 and T1 (T0 <T1) are C0 and C1, and both are known. Specific numerical values of C0 and C1 are set by the characteristic values related to X, Y, and Z described above. The LED characteristic Ck at an arbitrary temperature Tk between the temperatures T0 and T1 is assumed to be on a straight line connecting the two points. Assuming a proportional relationship, the following holds.
(Tk−T0): (T1−Tk) = (Ck−C0): (C1−Ck)
Solving this, Ck = (C1. (Tk-T0) + C0. (T1-Tk)) / (T1-T0)
It becomes.
本実施例においては、前記したPWM信号算出手順において、温度 比率(Tk−T0):(T1−Tk)に基づいて特性値C1とC0を切り替えて、C1を回数(Tk−T0)、C0を回数(T1−Tk)で繰り返して利用してPWM信号を出力すれば、累積値は(C1・(Tk−T0)+C0・(T1−Tk))となる。Tk=T0ならばC0のみを使い、Tk=T1ならばC1のみを使うことになる。
前記の累積値を(T1−T0)で割り平均値を求めれば、前記Ckと同値になる。本発明は、PWM信号の算出手順において、温度 比率(Tk−T0):(T1−Tk)に基づいて特性値C1とC0を切り替えることを特徴とする。これにより、本発明は、任意温度TkのLED特性Ckを演算で求めることなく、簡易に特性変動を補正することができる効果がある。
In this embodiment, in the PWM signal calculation procedure described above, the characteristic values C1 and C0 are switched based on the temperature ratio (Tk−T0) :( T1−Tk), C1 is the number of times (Tk−T0), and C0 is set. If the PWM signal is output repeatedly using the number of times (T1−Tk), the accumulated value becomes (C1 · (Tk−T0) + C0 · (T1−Tk)). If Tk = T0, only C0 is used, and if Tk = T1, only C1 is used.
When the cumulative value is divided by (T1-T0) to obtain the average value, it becomes the same value as Ck. The present invention is characterized in that in the PWM signal calculation procedure, the characteristic values C1 and C0 are switched based on the temperature ratio (Tk−T0) :( T1−Tk). Thus, the present invention has an effect that the characteristic variation can be easily corrected without obtaining the LED characteristic Ck of the arbitrary temperature Tk by calculation.
複数種類のLEDで温度特性が異なる場合には、各LED種類毎に特性値を用意すれば良い。上記例は温度による特性変動を示したが、温度に限定することなく、駆動時間の累積値、駆動電圧、駆動電流、などに基づく変動要因による特性変動を補正するために利用できる。複数種類の変動要因がある場合に上記手順を用いて補正するためには、変動要因を組み合わせた特性値をあらかじめ表形式で備えておけば良い。 When temperature characteristics are different among a plurality of types of LEDs, a characteristic value may be prepared for each LED type. Although the above example shows the characteristic variation due to the temperature, the present invention is not limited to the temperature, and can be used to correct the characteristic variation due to the variation factor based on the cumulative value of the driving time, the driving voltage, the driving current, and the like. In order to correct by using the above procedure when there are a plurality of types of variation factors, a characteristic value combining the variation factors may be provided in a tabular form in advance.
ところでフィールドシーケンシャルと呼ばれるバックライトの点灯方式がある。これは、液晶パネルを用いたカラー表示おいて、液晶パネルにカラーフィルタを備えることなく、バックライトの点灯を原色ごと(例えば赤緑青など)に独立に行い、その原色点灯に同期して液晶パネルの透過率を制御することで原色の明るさの組み合わせを行い、カラー表示を行う。
液晶パネルにカラーフィルタを不要とすることで透過率を向上させて、明るい画面表示を実現する。ここで、バックライトを原色順次に繰り返して点灯する。本発明は、このような原色独立のインパルス型の照明点灯に利用できることは言うまでもない。
There is a backlight lighting method called field sequential. In color display using a liquid crystal panel, the backlight is lit independently for each primary color (for example, red, green, and blue) without providing a color filter in the liquid crystal panel, and the liquid crystal panel is synchronized with the lighting of the primary color. By controlling the transmittance of the light, the brightness of the primary colors is combined and color display is performed.
By eliminating the need for color filters in the liquid crystal panel, the transmittance is improved and a bright screen display is realized. Here, the backlight is turned on repeatedly in the primary colors. It goes without saying that the present invention can be used for such primary color independent impulse lighting.
半導体素子であるLEDを安定的に発光させるために、定電流駆動方法が知られている。電流値を大きくするほど明るくなるが、上限を決める要因に温度があり、温度は、環境温度と、素子自体の発熱がある。素子自体の温度上昇は、素子自体の消費電力に依存する。消費電力は、連続駆動では電圧と電流の積であり、PWM駆動ではその時間平均になる。
そこで本実施例においては、PWM駆動の駆動電流の上限を、連続駆動で規定されている駆動電流より高く設定している。PWMの駆動電流は、連続駆動と同じ消費電力になる条件で、言い換えれば素子の温度上昇が定常動作と同じになる条件で設定する。こうして目標とする発光輝度を実現するために、バックライト点灯期間Pe、PWM周期Pp、駆動電流の関係を可変設定することができる。
A constant current driving method is known in order to stably emit an LED, which is a semiconductor element. The higher the current value, the brighter the image. However, the factor that determines the upper limit is temperature. The temperature includes the environmental temperature and the element itself generates heat. The temperature rise of the element itself depends on the power consumption of the element itself. The power consumption is a product of voltage and current in continuous driving, and is averaged over time in PWM driving.
Therefore, in this embodiment, the upper limit of the drive current for PWM drive is set higher than the drive current defined for continuous drive. The PWM drive current is set under the condition that the power consumption is the same as that of continuous drive, in other words, under the condition that the temperature rise of the element is the same as in the steady operation. Thus, in order to realize the target light emission luminance, the relationship between the backlight lighting period Pe, the PWM period Pp, and the drive current can be variably set.
フレーム周期Pfに同期したフラッシュのような短時間発光を実現することで、表示画面に含まれる周波数成分は、フレーム周期Pfではなくて、バックライト点灯期間Peによって決まることになり、インパルス型表示と同様の高い周波数成分を含む表示が行えるようになる。
本実施例においては、このような短時間駆動でありながら、駆動電流の可変制御により高い輝度を維持したまま、誤差伝播手段を備えるPWM駆動回路を用いて高い精度で輝度を制御することで、インパルス発光型の表示装置としての特徴を実現することができる。
By realizing short-time light emission such as flash synchronized with the frame period Pf, the frequency component included in the display screen is determined not by the frame period Pf but by the backlight lighting period Pe. Display including the same high frequency component can be performed.
In this embodiment, by controlling the brightness with high accuracy using a PWM drive circuit including an error propagation means while maintaining high brightness by variable control of the drive current while being such a short-time drive, Features as an impulse light emission type display device can be realized.
また、バックライト点灯期間Peは、入力する映像信号の時間的に隣接する複数フレームのデータを解析して、画面内容の動きに応じて設定することができる。例えば、動きが多い画面ではバックライトをインパルス型に点灯することで表示画面の高周波特性を改善して、動きの無い画面ではバックライトをホールド型に点灯することで表示画面の低周波特性を改善して、インパルス型とホールド型の表示装置の特徴を併せて持たせることができる。
また、表示画面を複数の領域に分割してバックライト光量を独立に制御しても良く、表示画面のコントラスト向上と消費電力の削減を同時に実現することができる。
The backlight lighting period Pe can be set in accordance with the movement of the screen content by analyzing data of a plurality of frames that are temporally adjacent to the input video signal. For example, the high-frequency characteristics of the display screen can be improved by turning the backlight on an impulse type on a screen with a lot of movement, and the low-frequency characteristics of the display screen can be improved by turning the backlight on on a screen without movement. Thus, the characteristics of the impulse-type and hold-type display devices can be provided together.
Further, the display screen may be divided into a plurality of regions and the amount of backlight light may be controlled independently, and the display screen contrast can be improved and the power consumption can be reduced at the same time.
ところで、平均的な発光輝度は、バックライト点灯期間Peを短くすることで、連続点灯に比べて不利になる。本発明は、連続点灯時の発光素子の温度条件を守りながら、駆動電流を連続点灯時の定格値よりも高く設定することで発光輝度を高める。
また、LEDは、発光素子自体の大きさが小さいので、発光素子の数を増やして輝度を向上させることは装置構成上において容易である。また、映像信号の解析結果に基づいてバックライト点灯期間を可変としても良い。動きの少ない画面ではバックライト点灯期間を上記設定よりも長くすることで輝度向上を実現できる。このときは駆動電流を低く抑えることができる。このようにして、簡易な装置構成で、高い精度のPWM出力信号を生成して、高い画質の表示装置を実現することができる。
By the way, average light emission luminance becomes disadvantageous compared with continuous lighting by shortening the backlight lighting period Pe. The present invention increases the light emission luminance by setting the drive current higher than the rated value during continuous lighting while maintaining the temperature conditions of the light emitting elements during continuous lighting.
In addition, since the LED has a small size of the light emitting element itself, it is easy to improve the luminance by increasing the number of light emitting elements in terms of the device configuration. Further, the backlight lighting period may be variable based on the analysis result of the video signal. On a screen with little movement, the luminance can be improved by making the backlight lighting period longer than the above setting. At this time, the drive current can be kept low. In this manner, a high-accuracy PWM output signal can be generated with a simple device configuration, and a display device with high image quality can be realized.
図17には、画面801を複数領域に分割して、各領域に独立のPWM駆動回路803を配置する回路構成例が示されている。
図17においては、画面801を縦3横4に分割して、それぞれの領域に相当するバックライト発光量を独立に制御する。バックライト発光量の指示は、シリアル通信路802を介したコマンド列として伝達して、各領域には該コマンドを受けて動作するPWM駆動回路803、および(図示していないが)LEDが配置されている。
FIG. 17 shows a circuit configuration example in which the
In FIG. 17, the
ここでは、またフレーム周期を示す同期信号は、該シリアル通信路802のコマンド列のなかに組み込むことができる。あるいは図示していないが、全てのPWM駆動回路に同時伝達する同期信号の信号線を用意することもできる。これにより、全ての領域が時間軸を共有して動作することができる。
また定電流源を用意して、各領域の電流スイッチに電流を供給する。
そして、各領域のPWM駆動回路に、動作パラメータを指示するための管理回路を用意する。管理回路と各領域のPWM駆動回路は、指示信号を伝達するための伝送路を配線する。
Here, the synchronization signal indicating the frame period can also be incorporated in the command sequence of the
A constant current source is prepared to supply current to the current switches in each region.
Then, a management circuit for instructing operation parameters is prepared for the PWM drive circuit in each region. The management circuit and the PWM drive circuit in each area are wired with a transmission path for transmitting the instruction signal.
表示フレームを30枚/秒として、バックライト発光量を算出して、各フレームの表示に先立って、指示を伝送する。
PWM駆動回路の動作パラメータを、16ビット×3種類とすれば計48ビットになり、これを6個のPWM駆動回路については48ビット×6個=288ビットとなり、これを33ms以内に伝送すれば良いから、10kbit/秒程度の伝送速度があれば良い。仮にフレーム周波数が10倍、かつ領域分割数が10倍になって、 10Mbit/秒程度になったとしても、比較的に簡単なシリアル伝送方式を利用できる。
The backlight emission amount is calculated by setting the number of display frames to 30 frames / second, and an instruction is transmitted prior to displaying each frame.
If the operation parameters of the PWM drive circuit are 16 bits × 3 types, the total is 48 bits, and for 6 PWM drive circuits, 48 bits × 6 = 288 bits, and if this is transmitted within 33 ms. Since it is good, a transmission rate of about 10 kbit / second is sufficient. Even if the frame frequency is increased 10 times and the number of area divisions is increased 10 times to reach about 10 Mbit / second, a relatively simple serial transmission method can be used.
そこで、前記指示データに、6個のPWM駆動回路を区別するためのアドレス信号を付加したアドレス+データの構造として、全てのPWM駆動回路に共通に伝送する。受信側のPWM駆動回路は、自分宛の指示を、付加されたアドレス信号で判断することができる。これにより、管理回路とPWM駆動回路との間の伝送路は簡単に配線できることになる。 Therefore, the instruction data is transmitted in common to all PWM drive circuits as an address + data structure in which an address signal for distinguishing six PWM drive circuits is added. The receiving side PWM drive circuit can determine the instruction addressed to itself by the added address signal. Thereby, the transmission path between the management circuit and the PWM drive circuit can be easily wired.
図18には、各領域に配置する領域ごとのPWM駆動回路803の内部構成例が示されている。
図18に図示のPWM駆動回路803は、シリアル通信路802を使ってコマンドと同期信号を入力する通信手段804、入力したコマンドを解析して内部回路の動作に指示を出す管理手段805、入力したコマンドおよび動作状態を記憶するメモリ806、コマンドに基づいてPWM出力波形を生成するPWM信号出力回路807、発光手段を駆動するための電流スイッチ回路808、から構成されている。
FIG. 18 shows an internal configuration example of the
The
図18に図示の発光手段は、LED、あるいはOLEDなどを利用できる。また、図18に図示の電流スイッチ回路808は、図示していないが、外部に設置した電源から電流の供給を受ける手段を備えることができる。さらに、図18に図示の電流スイッチ回路808は、回路全体を同期動作させるためのクロック回路を備えている。
図示していないが、電流スイッチ回路808には、温度、輝度、経過時間などを測定するセンサを接続して、測定信号を入力手段を備えることができる。そして、センサ信号に基づいて特性変動を検知して、該変動を補償するようにPWM出力信号を生成する。これにより、該駆動回路と発光手段の組み合わせで安定した特性を実現する。外部装置に対して、特性変動を通知する必要がなくなる。
The light emitting means shown in FIG. 18 can use an LED or an OLED. In addition, the
Although not shown, the
図19に示すように、バックライト点灯期間Peと共に、駆動電流を可変とすることができる。例えば、環境照度が高ければ表示画面の輝度を優先するためにバックライト点灯期間Peを長めに設定し、一方環境照度が低ければ表示画面の動画特性を優先してバックライト点灯期間Peを短めに設定するように制御する。
また、映像信号の内容を解析する手段を用意して、動き成分の有無あるいは面積などの測定値で、バックライト点灯期間Peを可変設定することができる。例えば映像信号が静止画と判定したならば、フレーム期間とバックライト点灯期間Peを一致させてホールド型の表示にして、駆動電流を低く抑えることで輝度を維持する。
As shown in FIG. 19, the drive current can be varied along with the backlight lighting period Pe. For example, if the ambient illuminance is high, the backlight lighting period Pe is set to be long in order to prioritize the brightness of the display screen, while if the environmental illuminance is low, priority is given to the moving image characteristics of the display screen to shorten the backlight lighting period Pe. Control to set.
Also, a means for analyzing the content of the video signal can be prepared, and the backlight lighting period Pe can be variably set based on a measured value such as the presence or absence of a motion component or an area. For example, if the video signal is determined to be a still image, the frame period and the backlight lighting period Pe are made to coincide with each other to make a hold-type display, and the luminance is maintained by suppressing the drive current.
映像信号が動画と判定したならば、バックライト点灯期間Peを短時間にすることでインパルス型の表示にして、駆動電流を高めて輝度を維持する。さらに、映像信号の測定結果から必要なバックライト発光量を算出して、それぞれの点灯期間PeのなかでPWMのデューティ比を設定することで、バックライトの明るさを変調する。
発光素子の時間当たりの消費電力と素子の温度上昇がほぼ比例関係にあるとして、短時間点灯を行う場合は、連続点灯時に規定されている定格値に比べて高い駆動電流を設定する。
本実施例においては、インパルス型表示時の駆動電流を連続点灯時の定格電流よりも高く設定して、環境照度および映像信号の測定結果に基づいて、バックライト点灯期間Peと共に、発光手段の駆動電流を可変設定するようになっている。
If it is determined that the video signal is a moving image, the backlight lighting period Pe is shortened to make an impulse-type display, and the drive current is increased to maintain the luminance. Further, the backlight brightness is modulated by calculating the necessary backlight emission amount from the measurement result of the video signal and setting the PWM duty ratio in each lighting period Pe.
Assuming that the power consumption per hour of the light-emitting element and the temperature rise of the element are in a substantially proportional relationship, when performing short-time lighting, a drive current higher than the rated value defined during continuous lighting is set.
In this embodiment, the driving current at the time of impulse type display is set higher than the rated current at the time of continuous lighting, and the driving of the light emitting means is performed together with the backlight lighting period Pe based on the measurement result of the environmental illuminance and the video signal. The current is variably set.
101……………………ダウンカウンタ1
102……………………ダウンカウンタ2
103……………………設定値1
102……………………設定値2
201……………………設定値
202……………………比較器
203……………………アップカウンタ
204……………………レジスタ
301……………………バックライト
302……………………コマンド入力手段
303……………………PWMデューティ設定手段
304……………………センサ入力手段
305……………………PWM周期設定手段
306……………………PWM出力信号生成手段
307……………………発光手段
803……………………PWM駆動回路
804……………………通信手段
805……………………管理手段
806……………………メモリ
807……………………PWM信号出力回路
807……………………電流スイッチ回路
1001…………………目標値
1002…………………特性値
1003…………………PWM信号
1004…………………特性値レジスタ1010の出力
1005…………………加算器1011の出力
1006…………………減算器1012の出力
1007…………………累積値レジスタ1013の出力
1008…………………目標値レジスタ1015の出力
1010…………………特性値レジスタ
1011…………………加算器
1012…………………減算器
1013…………………累積値レジスタ
1014…………………比較器
1015…………………目標値レジスタ
2000…………………PWM信号算出回路
2001…………………定電流回路
2002…………………スイッチ
2004…………………LED
2005…………………抵抗 R
2006…………………電流 I
2007…………………帰還電圧 V
2008…………………PWM信号
101 …………………… Down
102 …………………… Down
103 ……………………
102 ……………………
201 ……………………
2005 ………………… Resistance R
2006 …………………… Current I
2007 …………………… Feedback voltage V
2008 …………………… PWM signal
Claims (2)
PWM方式によるパルス信号である駆動信号に基づいて発光素子の発光量の累積値を累積する手段と、
を備え、前記発光素子を周期点灯を行うようにしたことを特徴とする表示装置であり、
前記パルス信号による前記発光素子の発光量(特性値あるいは特性マトリクス)を記憶する手段と、
PWM周期毎に前記パルス信号出力に同期して前記発光素子の発光量を累積するカウンタと、
前記発光の目標値と該累積値の大きさを比較する手段と、
前記発光の目標値を該累積値が上回るまでPWMパルスを出力する手段と、
前記発光の目標値と該累積値の誤差を算出する手段と、
前記誤差を次のPWM周期に伝播し、累積誤差を0とするようにPWM周期を修正することを特徴とする表示装置。 Means for setting a target value of light emission for each cycle;
Means for accumulating a cumulative value of the light emission amount of the light emitting element based on a drive signal which is a pulse signal by a PWM method;
A display device characterized in that the light emitting element is periodically lit.
Means for storing a light emission amount (characteristic value or characteristic matrix) of the light emitting element by the pulse signal;
A counter for accumulating the light emission amount of the light emitting element in synchronization with the pulse signal output every PWM cycle;
Means for comparing the target value of the light emission and the magnitude of the cumulative value;
Means for outputting a PWM pulse until the accumulated value exceeds the target value of light emission;
Means for calculating an error between the target value of the light emission and the cumulative value;
A display device, wherein the error is propagated to the next PWM cycle, and the PWM cycle is corrected so that the accumulated error becomes zero.
液晶表示パネルと前記液晶表示パネルの背面に配置され該液晶パネルの背面から表示画面全体に渡り均一な光量で発光する発光素子であるバックライトを組み合わせた表示装置であり、
前記発光素子であるバックライトの周期点灯は、
前記表示装置のフレーム周期と同期するものである請求項1に記載の表示装置。 The display device
A display device that combines a liquid crystal display panel and a backlight that is a light emitting element that is disposed on the back surface of the liquid crystal display panel and emits light with a uniform amount of light over the entire display screen from the back surface of the liquid crystal panel ,
Periodic lighting of the backlight , which is the light emitting element,
The display device according to claim 1, wherein the display device is synchronized with a frame period of the display device.
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