WO2011004809A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2011004809A1
WO2011004809A1 PCT/JP2010/061450 JP2010061450W WO2011004809A1 WO 2011004809 A1 WO2011004809 A1 WO 2011004809A1 JP 2010061450 W JP2010061450 W JP 2010061450W WO 2011004809 A1 WO2011004809 A1 WO 2011004809A1
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WO
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image quality
liquid crystal
led
current value
mode
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PCT/JP2010/061450
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English (en)
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Inventor
岩崎　弘治
基行 鬼木
Original Assignee
シャープ株式会社
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Priority to EP10797120A priority patent/EP2453296A4/en
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    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G—PHYSICS
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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    • G09G2320/0626—Adjustment of display parameters for control of overall brightness
    • G09G2320/064—Adjustment of display parameters for control of overall brightness by time modulation of the brightness of the illumination source

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device including a liquid crystal panel and a light source of a light emitting diode that irradiates the liquid crystal panel.
  • the LED backlight emission luminance adjustment method includes a pulse width modulation (PWM) method and a current value control method. Since the PWM method is time control, fine control with high control accuracy is possible. On the other hand, the current value control method has higher power efficiency than the PWM method, but it is not suitable for delicate control because the control width cannot be made fine like the PWM method and correction is necessary for linear control. Yes, it becomes step-by-step control.
  • PWM pulse width modulation
  • Patent Document 1 discloses a backlight that controls R, G, and B backlights by supplying R, G, and B drive currents and R, G, and B PWM signals to an LED backlight unit.
  • a liquid crystal display device including a drive unit and a timing controller that controls operations of a scan driver, a source driver, and a backlight drive unit is disclosed.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to meet the image quality by combining the PWM method and the current value control method in a liquid crystal display device including an LED backlight light source. In controlling the brightness, the power consumption for lighting the LED can be reduced.
  • a first technical means of the present invention includes a liquid crystal panel that displays an input video signal, a light source of a light emitting diode that illuminates the liquid crystal panel, and light emission that controls the light emission luminance of the light emitting diode.
  • the light emission luminance control unit includes a pulse width modulation method for changing a duty indicating a lighting time per cycle in a pulse for turning on / off the light emitting diode, and the light emitting diode.
  • a current value control method for selecting a current value to flow from a plurality of set values, and controlling the light emission luminance of the light emitting diode, and at least one of the plurality of set values is set in the liquid crystal display device
  • a predetermined current value at which the duty is a maximum value at a maximum luminance value used in a specific image quality mode among the image quality modes being Image quality mode of the maximum luminance value to be used is obtained by being a maximum less image quality mode than the luminance value of that used in at least certain other image quality mode.
  • the second technical means is characterized in that, in the first technical means, the specific image quality mode is an image quality mode provided as a mode most used by a user.
  • the light emission luminance control unit needs to be changed to a luminance value exceeding the maximum luminance value during operation in the specific image quality mode. Is controlled using a current value used in the other specific image quality mode.
  • the light emission luminance control unit when the light emission luminance control unit needs to be changed to a luminance value lower than the maximum luminance value during operation in the other specific image quality mode.
  • the control is performed using a current value used in the specific image quality mode.
  • the light emission luminance control unit gradually changes the current value and the duty simultaneously when changing the current value. is there.
  • the power consumption is reduced by combining the PWM method and the current value control method to efficiently light the LED according to the image quality mode. be able to.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a portion related to an LED backlight in the liquid crystal display device of FIG. 1. It is a figure which shows an example of the PWM Duty table in the LED backlight of FIG. It is a figure which shows an example of the LED current table in the LED backlight of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a light emission luminance control method in a standard mode in the LED backlight of FIG. 2, and a PWM-Duty in a standard mode using the tables of FIGS. 3 and 4 and an LED current control circuit of FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration example of a liquid crystal display device according to the present invention.
  • the liquid crystal display device 1 includes a tuner unit 11, an operation unit 12, a video signal processing unit 13, a main control unit 14, an LED drive unit 15, an external light illuminance detection unit 16, a liquid crystal control unit 17, and A liquid crystal panel 18 is provided.
  • the main control unit 14 directly or indirectly controls the entire liquid crystal display device 1 such as the video signal processing unit 13 and the LED driving unit 15.
  • the part which controls the LED drive part 15 among them is demonstrated as the LED control part 14a.
  • the operation unit 12 only needs to be able to accept user operations and transmit the operation details to the main control unit 14.
  • the operation unit 12 includes a main body operation unit provided as a button or the like on the main body of the liquid crystal display device 1 and an attached remote controller. And a receiving unit that receives the operation signal.
  • the operation unit 12 only one of the main body operation unit and the reception unit may be provided.
  • the tuner unit 11 is connected to an antenna input terminal of an antenna that receives a broadcast wave, demodulates the broadcast wave input from the antenna input terminal, and outputs the demodulated wave to the video signal processing unit 13.
  • the video signal processing unit 13 performs various signal conversion processes for displaying the video signal input from the tuner unit 11 on the liquid crystal panel 18.
  • the liquid crystal display device can be configured as a liquid crystal television device.
  • liquid crystal display devices 1 have an output mode in which the state of video and audio can be set to a user-desired state.
  • a television apparatus is an example.
  • the output mode is also called an AV position or the like, and is also called an image quality mode because the image quality is changed for each output mode.
  • output mode for example, “standard mode”, “dynamic mode”, “game mode”, “PC mode”, “AV memory mode”, “movie mode”, etc. are set.
  • “Standard mode” is a mode indicating that the image quality / audio settings are standard values.
  • the “dynamic mode” is a clear and vivid image that allows sports programs to be viewed as powerful.
  • the dynamic mode can be used as a demo mode (also referred to as a storefront mode) for PR of the characteristics of the device at a storefront of a store, for example.
  • the dynamic mode is executed with the best image quality and brightness prepared in the video display device.
  • the “game mode” is a mode in which video such as a video game is displayed with gentle brightness
  • the “PC mode” is a screen mode for PC.
  • the “AV memory mode” is a mode in which arbitrary adjustment contents can be stored for each input.
  • the “movie mode” is a mode in which a signal included in a movie source is extracted as it is, and luminance characteristics and color characteristics are faithfully reproduced with respect to the original signal to express a film feeling.
  • the liquid crystal display device 1 has a plurality of image quality modes such as the output mode as illustrated, and one image quality mode can be selected from them.
  • the selection of the image quality mode may be performed by a selection operation by the user from the operation unit 12, but the video signal processing unit 13 or the like determines the type and characteristics of the video indicated by the video signal, It may be possible to execute automatically based on this.
  • the video signal processing unit 13 performs various types of video processing that match the selected image quality mode, and outputs the video processing to the liquid crystal control unit 17.
  • the liquid crystal control unit 17 performs control to sequentially write the video signals output from the video signal processing unit 13 from the uppermost line of the liquid crystal panel 18.
  • vertical scanning is performed by sequentially writing and updating the scanning video signal.
  • the written video signal is held for one frame.
  • the video indicated by the input video signal is displayed on the liquid crystal panel 18. At this time, the image is displayed with the image quality of the selected image quality mode.
  • the liquid crystal panel 18 is a non-self-luminous panel, and the liquid crystal display device 1 is provided with a light source for irradiating light from the back side in order to view the displayed image.
  • the LED backlight 10 is provided as the light source.
  • the external light illuminance detection unit 16 includes an OPC (Optical Picture Control) sensor (also referred to as a brightness sensor) that detects the illuminance of ambient light around the liquid crystal display device 1.
  • OPC Optical Picture Control
  • the light emission luminance of the LED of the LED backlight 10 can be increased or decreased depending on the illuminance of the ambient light around the liquid crystal display device 1 detected by the OPC sensor.
  • the external light illuminance detection unit 16 may not be included in the liquid crystal display device 1.
  • the main control unit 14 passes the dimming control signal and the mode switching signal to the internal LED control unit 14a, and the LED control unit 14a controls the light emission of the LED backlight 10 via the LED driving unit 15.
  • the dimming control signal is generated as a signal indicating the dimming setting value based on the result of the brightness adjustment operation (dimming operation) in the operation unit 12 or the detection result in the external light illuminance detection unit 16.
  • the mode switching signal is a signal indicating the image quality mode after switching. That is, as the mode switching signal, a signal indicating a mode corresponding to a mode switching (selection) operation by the user on the operation unit 12 or a type or feature of the video indicated by the video signal is automatically determined based on the video. For example, a signal indicating the determined image quality mode is applicable.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a portion related to the LED backlight in the liquid crystal display device of FIG.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams showing examples of the PWM duty table and the LED current table in the LED backlight of FIG. 2, respectively.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the light emission luminance control method in the standard mode in the LED backlight of FIG.
  • the relevant part of the LED backlight illustrated in FIG. 2 includes a light emission luminance control unit and an LED backlight (referred to as a backlight unit) 10 having an LED 41.
  • the light emission luminance control unit includes an LED control unit 14 a and an LED drive unit 15.
  • the LED control unit 14a controls the light emission luminance of the LED 41 by both the pulse width modulation (PWM) method and the current value control method.
  • the PWM method is a method of changing a duty (hereinafter referred to as a lighting duty) indicating a lighting time per cycle in a pulse for turning on / off the LED 41.
  • the lighting duty is sometimes called a duty ratio.
  • the current value control method is a method for selecting a current value (forward current value) flowing through the LED 41 from a plurality of set values.
  • This set value can also be defined by a voltage value for obtaining the current value.
  • At least one of the plurality of setting values is the maximum luminance value used in a specific image quality mode among the image quality modes set in the liquid crystal display device 1 (standard in the specific image quality mode). If it is used, it is set to a predetermined current value at which the lighting duty becomes the maximum value at the maximum luminance value specified by the designer. That is, during the specific image quality mode, the predetermined duty value is used to set the lighting duty to the minimum value (the predetermined current value) between the predetermined minimum brightness value and the maximum brightness value. Then, the control may be performed so as to gradually increase from the minimum value of the lighting duty for obtaining the minimum luminance value to the maximum value.
  • the lighting duty 100% will be described as an example as the maximum value, but any value determined as the maximum value of the lighting duty used in the liquid crystal display device 1 may be used.
  • the specific image quality mode is an image quality mode in which the maximum luminance value used is smaller than at least the maximum luminance value used in another specific image quality mode.
  • an image quality mode in which the maximum luminance value to be used is different and the maximum luminance value to be used can be set can be set.
  • This larger image quality mode corresponds to the dynamic mode in the above-described example. That is, the specific image quality mode is not a dynamic mode.
  • it is preferable to execute such control that is, control at a current value such that the lighting duty is 100% at the maximum luminance value to be used.
  • the specific image quality mode is an image quality mode provided as a mode most used by the user.
  • This image quality mode corresponds to the standard mode in the above example.
  • the standard mode is employed as the specific image quality mode.
  • the LED control unit 14 a includes a dimming control circuit 23, a PWM signal generation circuit 24, and an LED current control circuit 25.
  • the LED control unit 14 a further includes a memory for storing the PWM duty table 21 and the LED current table 22.
  • the PWM duty table 21 includes a plurality of tables as exemplified by the duty table a and the duty table b in FIG. Each table associates a dimming setting value (corresponding to a value changed by user dimming or OPC dimming), a luminance ratio when dimming with each dimming setting value, and a lighting duty. It has been.
  • the LED current table 22 describes current values used in each image quality mode, and further describes a duty table used in each image quality mode.
  • the lighting duty is controlled according to the duty table a using I1 as the current value in the dynamic mode, and according to the duty table b using I2 (I2 ⁇ I1) as the current value in the standard mode. Controlling the lighting duty is described.
  • the dimming control circuit 23 refers to the LED current table 22 and determines the current value and PWM duty table used for control from the mode indicated by the mode switching signal (or the latest mode switching signal). Further, the dimming control circuit 23 refers to the determined PWM duty table (in this example, table a or b) in the PWM duty table 21 and controls the dimming control circuit 23 based on the dimming setting value indicated by the dimming control signal. Determine the lighting duty to be used.
  • the dimming control circuit 23 outputs the lighting duty determined in this way to the PWM signal generation circuit 24 and outputs the determined current value to the LED current control circuit 25.
  • the PWM duty table 21 and the LED current table 22 are not limited to the description formats as shown in FIGS. 3 and 4, and the current value and the lighting duty for each dimming setting value (or luminance ratio) are different for each image quality mode. If prescribed, for example, even with one table, control by the dimming control circuit 23 is possible. Moreover, although the example which memorize
  • the PWM signal generation circuit 24 generates a pulse signal according to the input lighting duty and outputs it to the LED drive unit 15.
  • the LED current control circuit 25 generates a current control signal for controlling the current so as to have the input current value, and outputs the current control signal to the LED drive unit 15.
  • the LED drive unit 15 includes an LED voltage generation circuit 31 and an LED driver 32.
  • the LED driver 32 outputs a signal for generating an LED drive voltage corresponding to a necessary LED current based on the current control signal input from the LED current control circuit 25.
  • the LED voltage generation circuit 31 outputs a drive voltage to the LED 41 according to the input signal.
  • the LED driver 32 outputs the pulse signal input from the PWM signal generation circuit 24 to the LED 41.
  • the LED 41 is applied with the current having the current value determined by the dimming control circuit 23 according to the PWM signal having the pulse width of the lighting duty determined by the dimming control circuit 23, and is turned on / off.
  • the LED control unit 14a drives the LED driving unit 15 while referring to the values of the tables 21 and 22 based on the dimming control signal and the mode switching signal, and the LED driving unit 15 To drive.
  • one of the set values is a current value at which the lighting duty is 100% at the maximum luminance value (in this example, the luminance ratio is 60%) used in the standard mode.
  • This current value is exemplified by I2 in the LED current table 22 of FIG.
  • the table b in the PWM duty table 21 of FIG. 3 is used.
  • the dimming control circuit 23 performs control in accordance with the dimming control signal, when controlling at a luminance ratio of 60% or less (in this example, the dimming setting value corresponds to ⁇ 0), the graph of FIG. At 50, the lighting duty is determined according to the relationship indicated by the straight line 51a. In this way, it is possible to control the LED to emit light with the luminance indicated by the straight line 52 (however, the luminance ratio is 60% or less). That is, in the standard mode, the current value I2 is fixed, and the lighting duty is controlled to increase toward 100% as the dimming set value increases according to the relationship indicated by the straight line 51a.
  • a graph 50 in FIG. 5 shows an example of the relationship between the PWM-Duty in the standard mode using the tables in FIGS. 3 and 4 and the maximum current and the luminance in the LED current control circuit 25 in FIG.
  • the current value I2 is indicated by a straight line 53a in the graph 50.
  • the current is not calibrated and represents only the state of change, and the current value shown in the graph 50 is the maximum current value that can be passed through the LED when the lighting duty is 100%. Point to. The same applies to each graph in FIGS. 7 to 9 described later.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an example of forward voltage-forward current characteristics in an LED
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an example of forward current-relative luminous flux characteristics in an LED.
  • the standard mode is adopted as the specific image quality mode.
  • the relationship between the forward current flowing through the LED and the relative luminous flux (brightness) is a convex function, and the luminous efficiency decreases as the forward current increases.
  • the relative luminous flux is 1.4 at 100 mA, but the relative luminous flux at 200 mA, which is double, is 2.0, which is less than the double.
  • PWM control is not assumed.
  • FIG. 6B shows characteristics at a lighting duty of 100%. For example, when the lighting duty is set to 50% with the same current value, the lighting duty is 100%. The brightness is almost half that of. For example, if the relative luminous flux at the time of driving at 100 mA and 100% is 1.4, the relative luminous flux at the time of driving at 100 mA and 50% is about 0.7.
  • a low current is used to obtain the same brightness (luminance) as when the lighting duty is set to N% ( ⁇ 100%) at a predetermined current value.
  • the power consumption is compared with the value when the lighting duty is set to 100%, the power consumption is lower when the current value is lowered and the lighting duty is set to 100%. Since the forward voltage and the forward current have a relationship as illustrated in the forward voltage-forward current characteristic of FIG. 6A, the forward voltage of the LED is lowered by the amount of the current value, and the necessary power supply voltage value is Because it goes down.
  • the brightness is 2.0 when the lighting duty is 100% at 200 mA, and the lighting duty may be 70% at 200 mA for a brightness of 1.4. Instead, the lighting value may be changed to 100% at 100 mA by changing the current value. It will be described which one has lower power consumption.
  • the relationship between the straight line 51c and the straight line extending to the dark side indicates that the required current value (I1) is indicated by the straight line 53c in the graph 50 when the standard mode is driven.
  • the current value I2 current value corresponding to the straight line 53a
  • the current value I2 smaller than the current value I1 is used, and instead, the lighting duty is controlled to be higher than when driving with the current value I1.
  • the current value I2 is a current value for causing the maximum luminance value used in the standard mode to emit light at a lighting duty of 100%.
  • the power consumption in the standard mode can be reduced by setting the current value so that the lighting duty is 100% at the maximum luminance value used in the standard mode. Therefore, according to the liquid crystal display device 1 of the present invention, when controlling the brightness according to the image quality by combining the PWM method and the current value control method, it is possible to reduce the power consumption for lighting the LED. Further, since control for reducing the luminance is not performed in order to reduce the power consumption, energy saving can be realized without giving the user a sense of incongruity or inconvenience.
  • the LED control unit 14a needs to change to a luminance value exceeding the maximum luminance value (corresponding to a luminance ratio of 60% in the example of FIG. 5) during operation in the specific image quality mode (that is, with the current value). If it is not possible to control, control is performed using a current value (higher current value) used in another specific image quality mode. This high current value can cope with the above change. Of course, the control is performed using not only the high current value but also the lighting duty value for the dimming set value used in the “other specific mode”. At this time, the video processing in the video signal processing unit 13 may be performed so as to match the image quality mode as it is, and only the brightness control may be performed in the other specific image quality mode.
  • FIG. 5 shows the dynamic mode as the other specific image quality mode, but the present invention is not limited to this.
  • the current value I1 used in the dynamic mode is higher than the current value I2 and the brightness is increased to exceed the luminance ratio of 60%
  • the lighting duty is once lowered, and the lighting duty becomes 100% at a luminance ratio of 100%.
  • the LED is controlled to emit light at the luminance indicated by the straight line 52 (however, here, the straight line 51b described later is ignored and excluded from the luminance ratio of 60% to about 65%). Can do.
  • the maximum luminance set in the standard mode is required to be exceeded by the user dimming operation by the operation unit 12 or the detection result by the external light illuminance detection unit 16, for example.
  • the luminance can be increased without giving the user a sense of incongruity by using the current value in the dynamic mode.
  • control may be executed not only between the standard mode and the dynamic mode but also in other image quality modes.
  • the liquid crystal display device 1 can set the image quality mode in which the luminance ratio is 40% and the lighting duty is 100%
  • the standard mode, and the dynamic mode can be set according to the user dimming or the like.
  • the lighting duty peak 100% can be controlled three times.
  • the lighting duty may be controlled so as to have 3 or more peaks n (lighting duty 100%), and the current value may be switched to n stages.
  • the straight line 51b is a straight line connecting a discontinuous range between the straight line 51a and the straight line 51c (in this example, a luminance ratio of 60% to about 65%).
  • the current value may be calculated in advance from the lighting duty indicated by the straight line 51b, and the current value in the discontinuous range is indicated by the straight line 53b.
  • the LED control unit 14a in FIG. 2 preferably gradually changes the current value and the lighting duty at the same time.
  • the lighting duty and the current value may be switched simultaneously at an interval of about 0.5 seconds, for example.
  • the change amount of the current value at the time of switching may be, for example, 1 mA per vertical scanning period (for example, 16 ms).
  • the LED control unit 14a may need to change to a luminance value lower than the maximum luminance value (the maximum luminance value used in the specific image quality mode) during operation in the other specific image quality mode. It is preferable to control using the current value used in the specific image quality mode.
  • the lighting duty is controlled so as to have n or more peaks of 3 times (lighting duty 100%), and roughly speaking (excluding the case of gradually changing), the current value is You may make it switch to n steps.
  • control pattern may be determined for each installed model or for each image quality mode.
  • the current value (maximum current value in the LED current control circuit 25 in FIG. 2) is changed in several stages, and the lighting duty (PWM control in the PWM signal generation circuit 24 in FIG. 2).
  • This control pattern is effective when the current can be switched only in steps. Compared with the case where the current value is fixed at the maximum, the power consumption in the low luminance portion can be suppressed.
  • the lighting duty is changed linearly as indicated by a straight line 71, and the current value is also changed linearly as indicated by a straight line 73. It is changing linearly.
  • both the lighting duty and the current value change linearly, there is no discontinuity and the concept is simple as a whole, but current control and voltage control are always required.
  • the power consumption gradually increases from low luminance to high luminance.
  • the change in the color of the LED gradually changes, and the color does not change at a stretch at a certain point. Therefore, this control pattern is appropriate as a control pattern while the user is viewing the content.
  • the lighting duty is increased linearly as shown by the straight line 81a and the lighting duty is 100% as shown by the straight line 81b up to a predetermined luminance (luminance ratio 60% in this example).
  • the current value is linearly increased from the fixed current value indicated by the straight line 83a as indicated by the straight line 83b.
  • the luminance value is linearly changed as indicated by a straight line 82 by such a change in current value and lighting duty.
  • This control pattern has the lowest current value as a whole, and can reduce the power consumption most from the characteristics of the power-luminance efficiency of the LED. Further, this control pattern is easy to control because only one of voltage control and current control is controlled at each point. In general, since low luminance tends to cause a noticeable change in color, this control pattern can be said to be appropriate control of color by fixing the current value of that portion.
  • the lighting duty is fixed as shown by the straight line 91a and the current value is changed linearly as shown by the straight line 93a up to a predetermined luminance (in this example, the luminance ratio 53%).
  • a predetermined luminance in this example, the luminance ratio 53%).
  • the lighting duty is linearly increased so that the lighting duty becomes 100% at another predetermined luminance (in this example, 60% in luminance ratio), while the current as shown by a straight line 93b. Decrease the value linearly.
  • the current value is fixed at 100% as indicated by a straight line 91c, and the current value is increased linearly as indicated by a straight line 93c.
  • the luminance value is linearly changed as indicated by a straight line 92 by such a change in current value and lighting duty.
  • the graph 90 shows an example in which the lighting duty is largely switched only once, but the lighting duty can be significantly switched at several stages.
  • the control pattern similar to the current control pattern indicated by the straight lines 93a, 93b, and 93c of the graph 90 can be realized even by a device that does not perform PWM control (a device that does not include the PWM signal generation circuit 24 in FIG. 2). . Thereby, this apparatus can be made low-cost. In that case, the current value for generating the voltage to be applied to the LED may be switched as shown by the straight lines 93a, 93b, 93c or at several points.
  • a PMW duty table 100 illustrated in FIG. 10 is an example of a table used when an AV position and a power saving mode (also referred to as an eco mode) are provided in a liquid crystal panel.
  • the modes other than the standard mode correspond to, for example, a dynamic mode, a game mode, a movie mode, etc. as described above.
  • the current value is adjusted depending on whether the eco mode is “off”, “mode 1”, or “mode 2”.
  • the current value when the eco mode is off and the dimming value is the maximum value (16 in this example) is 100%, and other examples of current values are relatively shown.
  • the dimming value is “16”
  • the current values when the eco mode is off, mode 1 and mode 2 are 100%, 80% and 60%, respectively.
  • the current value is switched by the dimming value to save power, and when the mode is other than the standard mode, the current is changed.
  • the value is fixed. Therefore, when the AV position is the standard mode, it is necessary to use a current value corresponding to the dimming value even when the eco mode is on (mode 1 or mode 2). It is set lower than each current value used when the eco mode is off. Thereby, it is possible to provide the user with a consistent operation without a sense of incongruity.
  • FIG. 10 shows an example of values assuming that the duty luminance characteristics are constant at each current value, but when the duty luminance characteristics change at each current value, a duty table is set for each current value. Just keep it.
  • FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of the backlight applicable to the liquid crystal display device of the present invention.
  • the LED backlight 10 whose arrangement is illustrated in FIG. 11 is configured as an array type LED backlight.
  • the liquid crystal display device of the present invention is not limited to the example described here, and a matrix type LED backlight or the like in which LEDs are laid on a substrate having the same size as the screen can be mounted.
  • the LED backlight 10 has a plurality of LED substrates 101 on which a plurality of white LEDs 102 are mounted on a chassis 105.
  • the LED substrate 101 has a horizontally long rectangular strip shape, and is arranged so that the longitudinal direction of the rectangle coincides with the horizontal direction of the screen of the liquid crystal display device.
  • a harness 103 is provided to connect the LED boards 101 divided in two in the horizontal direction
  • a harness 104 is provided to connect one LED board 101 and an external driver board.
  • a connector 106 to which the harnesses 103 and 104 are connected is installed on each LED board 101.
  • the division in the horizontal direction of the LED substrate 101 as illustrated in FIG. 11 is not essential.
  • SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device, 10 ... LED backlight (backlight part), 11 ... Tuner part, 12 ... Operation part, 13 ... Video signal processing part, 14 ... Main control part, 14a ... LED control part, 15 ... LED drive , 16 ... External light illuminance detection unit, 17 ... Liquid crystal control unit, 18 ... Liquid crystal panel, 21 ... PWM duty table, 22 ... LED current table, 23 ... Dimming control circuit, 24 ... PWM signal generation circuit, 25 ... LED current Control circuit 31 ... LED voltage generation circuit 32 ... LED driver 41 ... LED 50 ... graph 51a, 51b, 51c ... straight line 101 ... LED substrate 102 ... LED 103,104 ... harness 105 ... chassis 106: Connector.

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Abstract

　本発明は、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を目的とする。　ＬＥＤバックライト（１０）では、ＬＥＤ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、ＬＥＤ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ＬＥＤの発光輝度が制御される。　ここで、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（スタンダードモード）で使用する最大の輝度値で、デューティが最大値（１００％）となる所定の電流値（Ｉ２）である。 上記特定の画質モード（スタンダードモード）で使用する最大の輝度値は、少なくとも他の特定の画質モード（ダイナミックモード）で使用する電流値（Ｉ１）に対応する最大の輝度値より小さい。

Description

液晶表示装置
　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において、前記発光輝度制御部は、前記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し、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で使用する最大の輝度値より小さい画質モードであ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ＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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ＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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ＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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、ＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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。
　ＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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ＰＷＭ　Ｄｕｔｙテーブルを決定する。また、調光制御回路２３は、ＰＷＭ　Ｄｕｔｙテーブル２１のうち、決定されたＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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、ＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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ＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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ＰＷＭ　Ｄｕｔｙテーブルの他の例を説明する。図１０で例示するＰＭＷ　Ｄｕｔｙ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…ＰＷＭ　Ｄｕｔｙ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 (5)

  1. 　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において、
    　前記発光輝度制御部は、前記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し、
    　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で使用する最大の輝度値より小さい画質モードであることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
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