(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される映像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、
非自発光型の表示素子と、
該表示素子に光を照射する発光素子と、
前記発光素子を駆動させるためのパルス幅変調信号を生成する駆動部と、
映像信号に含まれる垂直同期信号を監視し、該垂直同期信号の１周期の間に前記駆動部によって生成されるべきパルス幅変調信号の１周期分の波形の数が、前記垂直同期信号の周期に応じて動的に変化するように、前記駆動部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、垂直同期信号の周期と予め定めるパルス幅変調信号の周期とに基づいて、垂直同期信号の１周期の間に生成されるべきパルス幅変調信号の１周期分の波形の数を算出し、垂直同期信号の１周期に生成されるパルス幅変調信号の１周期分の波形の数が、算出された数よりも多くならないように、前記駆動部を制御することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、特にバックライトを備える画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、非自発光デバイスである液晶表示（Liquid Crystal Display：以下「ＬＣＤ」と記す）パネルを、その背面から照明するバックライトを備えて構成されている。このバックライトとしては、熱陰極管および冷陰極管などの蛍光管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）が採用されており、その調光方式としては、従来から、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）調光方式が用いられている。ＰＷＭ調光方式とは、蛍光管やＬＥＤなどの光源を周期的に点滅させ、その点灯期間と消灯期間との時間比率を変化させることによりバックライトを調光する方式である。
【０００３】
最近では、表示画像の高画質化やバックライトの低消費電力化のために、画像表示領域を部分的に輝度制御することが行われている。具体的には、ＬＣＤパネルにおける画像表示領域を複数のエリアに分割し、各エリアに対応するように配設されたＬＥＤなどの光源を、エリアごとに、そのエリアに表示させるべき画像の輝度やコントラストに応じて輝度制御することが行われている。このような技術は、エリアアクティブあるいはローカルディミングと称されている。
【０００４】
図５は、映像信号に含まれる垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと、ＬＣＤパネルにおける画像表示領域の１つのエリアに対応して配置された光源に入力されるＰＷＭ信号の時間変化を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが正常な状態におけるＰＷＭ信号の時間変化を示し、図５（ｂ）は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに乱れ（ジッタ）が生じたときのＰＷＭ信号の時間変化を示している。
【０００５】
ローカルディミングによる駆動方式では、垂直同期信号ＶｓｙｎｃとＰＷＭ信号とは同期しており、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの１フレームＦごとに、各光源に入力されるＰＷＭ信号におけるデューティ比Ｄ（Ｈｉｇｈ区間（点灯区間）のパルス幅τのパルス周期Ｔに対する比率）が、その光源に対応するエリアに表示させるべき画像に応じて、０％から１００％までの間で調節される。
【０００６】
従来から行われているローカルディミングによる駆動方式では、映像信号の入力時に垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期を取得し、取得した垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期に基づいて、予め設定される上限値以下の範囲内でかつ垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周波数の整数倍となるように、ＰＷＭ信号の周波数が選択されている。
【０００７】
したがって、図５（ａ）に示すように、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが正常な状態では、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生タイミング（立ち上がり）ｔｉ＋１（ただし、ｉ＝１，２，・・・）において、タイミングｔｉ＋１直前のフレームＦｉの期間におけるＰＷＭ信号１周期分の波形（以下、「ＰＷＭ波形」と称する）ｗの終端と、タイミングｔｉ＋１直後のフレームＦｉ＋１の期間におけるＰＷＭ波形ｗの開始端とは常に一致する。したがって、フレームＦｉからフレームＦｉ＋１へ切り換わるタイミングｔｉ＋１で、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄを強制的に更新したとしても、画面にちらつきは生じない。
【０００８】
しかしながら、機器の状態などに不具合が発生し垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生タイミングｔｎ＋１に遅れが生じると、図５（ｂ）に示すように、タイミングｔｎ＋１において、タイミングｔｎ＋１直前のフレームＦｎの期間におけるＰＷＭ波形のＨｉｇｈ区間と、タイミングｔｎ＋１直後のフレームＦｎ＋１の期間におけるＰＷＭ波形のＨｉｇｈ区間とが重なってしまうことがある。
【０００９】
このように隣接する２つのフレームＦｎ，Ｆｎ＋１間にわたってＰＷＭ波形のＨｉｇｈ区間が重なってしまうと、Ｈｉｇｈ区間が不所望に長くなってしまい、瞬間的に、表示させるべき画像に応じて設定された輝度よりも明るい輝度で光源が発光してしまう。特に、デューティ比Ｄが大きい場合にはその影響は少ないが、デューティ比Ｄがたとえば１０％など低い場合にはその影響が大きくなり、この瞬間的な輝度上昇によって、画面にちらつきが生じてしまうという問題がある。
【００１０】
たとえば特許文献１には、液晶表示装置の輝度の調節のために、ＰＷＭ信号を使用して、光源である放電管を駆動する圧電トランスを時分割駆動する技術が開示されているが、前記のように、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに乱れが生じた場合に、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ区間が重なることに起因して画面にちらつきが発生することを防止する方法については、何ら開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２００４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、垂直同期信号に乱れが生じた場合であっても、画面にちらつきが発生することを防止することができる画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、入力される映像信号に基づいて画像を表示する画像表示装置であって、
非自発光型の表示素子と、
該表示素子に光を照射する発光素子と、
前記発光素子を駆動させるためのパルス幅変調信号を生成する駆動部と、
映像信号に含まれる垂直同期信号を監視し、該垂直同期信号の１周期の間に前記駆動部によって生成されるパルス幅変調信号の１周期分の波形の数が、前記垂直同期信号の周期に応じて動的に変化するように、前記駆動部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、垂直同期信号の周期と予め定めるパルス幅変調信号の周期とに基づいて、垂直同期信号の１周期の間に生成されるべきパルス幅変調信号の１周期分の波形の数を算出し、垂直同期信号の１周期に生成されるパルス幅変調信号の１周期分の波形の数が、算出された数よりも多くならないように、前記駆動部を制御することを特徴とする画像表示装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、垂直同期信号の周期が変化しても、その周期に応じてパルス幅変調信号の１周期分の波形の数を動的に変化させるので、その発生タイミングが早まったしたとしても、隣接する２つのフレーム間にわたって前記波形における点灯区間が重なってしまうことを確実に防止することができる。すなわち、垂直同期信号にジッタが生じたとしても、瞬間的な輝度の上昇を防ぎ、画面にちらつきが生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１０の分解斜視図である。
【図２】本実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る液晶表示装置１０におけるＰＷＭ信号の設定工程の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る液晶表示装置１０において、映像信号に含まれる垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと、１つのエリア１９に対応して配置されたＬＥＤ１６に入力されるＰＷＭ信号の時間変化を示すタイミングチャートである。図４（ａ）は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが正常な状態におけるＰＷＭ信号の時間変化を示し、図４（ｂ）は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに乱れが生じたときのＰＷＭ信号の時間変化を示している。
【図５】映像信号に含まれる垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと、ＬＣＤパネルにおける画像表示領域の１つのエリアに対応して配置された光源に入力されるＰＷＭ信号の時間変化を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが正常な状態におけるＰＷＭ信号の時間変化を示し、図５（ｂ）は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに乱れが生じたときのＰＷＭ信号の時間変化を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１０の分解斜視図である。液晶表示装置１０は、非自発光型の表示素子であるＬＣＤパネル１１と、ＬＣＤパネル１１の背面側に設けられ、ＬＣＤパネル１１に光を照射するバックライト１２と、ＬＣＤパネル１１とバックライト１２との間に設けられる複数の光学部材１３と、バックライト１２が搭載されるバックライトシャーシ１４と、ＬＣＤパネル１１の周縁部を正面側から被覆するベゼル１５とを含んで構成されている。
【００１８】
ＬＣＤパネル１１は、一対の透光性を有するガラス基板の間に液晶分子を挟んで構成され、一方のＴＦＴ基板には、スイッチング素子であるＴＦＴスイッチおよび画素電極が多数個並んで設けられ、他方のＣＦ基板には、複数の画素がマトリクス状に配列され、各画素には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）色の光を透過するカラーフィルタが形成されたサブピクセルがそれぞれ設けられている。
【００１９】
ＬＣＤパネル１１は、外部からの電気信号によって１つの画素に存在するＴＦＴスイッチを選択して電圧を印加すると、画素内に挟持された液晶分子の構造が変化し、その画素の光の透過／非透過を切り換えることができる。ＬＣＤパネル１１は、バックライト１２によって光を照射されるとともに、外部から入力された映像信号に応じて、各画素の光の透過状態がそれぞれ独立に切り換えられることによって、表示画面に１つの画像を表示し、また、この画像を一定のフレーム周期ごとに書き換えることで映像を表示する。
【００２０】
バックライト１２は、バックライトシャーシ１４における底面に設置され、光を出射して、ＬＣＤパネル１１を背面側から照明する。本実施形態では、バックライト１２は、複数の発光素子であるＬＥＤ１６を、バックライトシャーシ１４の底面上にマトリクス状に配置することによって構成されている。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る液晶表示装置１０の構成を示すブロック図である。液晶表示装置１０は、ＬＣＤパネル１１と、バックライト１２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３と、ＬＣＤパネルコントローラ２４とを含んで構成される。
【００２２】
制御部であるＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に記憶されるプログラムを実行することによって、ＬＣＤパネルコントローラ２４およびバックライト１２を制御する。ＲＯＭ２２は、たとえばフラッシュメモリなどの不揮発性の書き換え可能な半導体メモリによって構成される。ＲＯＭ２２は、ＣＰＵ２１によって実行されるプログラム、および初期設定のための情報を記憶している。
【００２３】
ＲＡＭ２３は、たとえばＳＲＡＭ（Static RAM）などの書き換え可能な半導体メモリによって構成される。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１がプログラムを実行するために必要な情報を記憶する。
【００２４】
ＬＣＤパネル１１は、ＬＣＤパネルコントローラ２４から受け取る画像情報を画像として表示する。ＬＣＤパネルコントローラ２４は、ＬＣＤパネル１１を制御する。ＣＰＵ２１は、映像信号を出力する装置、例えば映像再生装置から入力される映像信号を画像情報に変換して、ＬＣＤパネルコントローラ２４に送る。ＬＣＤパネルコントローラ２４は、ＣＰＵ２１から受け取る画像情報をＬＣＤパネル１１に送って画像として表示させる。
【００２５】
バックライト１２は、ＬＥＤデバイス２５と、ＬＥＤ制御デバイス２６と、電源供給部２７とを含んで構成される。ＬＥＤデバイス２５は、複数のエリア１９、たとえば縦１２個および横１６個からなる合計１９２個のエリア１９に分割されている。各エリア１９には、直列に接続される複数（本実施形態では６個）のＬＥＤ１６が設けられる。１つのエリア１９に含まれる６個のＬＥＤ１６によって、１つのチャンネルが構成される。したがって、ＬＥＤデバイス２５には、１９２個のチャンネルが形成される。
【００２６】
駆動制御部であるＬＥＤ制御デバイス２６は、ローカルディミングによる駆動方式によってＬＥＤデバイス２５を制御するドライバである。ＬＥＤ制御デバイス２６は、ＣＰＵ２１からの指示によって、チャンネルごとに、各エリア１９の輝度をそのエリア１９に表示させるべき画像に応じて調節するためのパルス幅変調信号（以下、「ＰＷＭ信号」と称する）を生成し、生成したＰＷＭ信号を各チャンネルに出力する。
【００２７】
ＰＷＭ信号は、映像信号に含まれる垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに同期し、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの１フレームＦごとに、ＬＥＤ制御デバイス２６によって、そのデューティ比Ｄが更新される。各ＬＥＤ１６は、対応するチャンネルに入力されたＰＷＭ信号によって駆動し、前記デューティ比Ｄに応じて周期的に点滅して発光する。
【００２８】
電源供給部２７は、各チャンネルに電圧を印加する。各チャンネルに印加する電圧は、電圧３７．５Ｖが基準となる電圧であるが、ＣＰＵ２１の指示によって、チャンネルごとに可変である。また、電源供給部２７は、ＣＰＵ２１の指示によって、チャンネル単位で電圧の供給を停止することができる。
【００２９】
図３は、本実施形態に係る液晶表示装置１０におけるＰＷＭ信号の設定工程の処理手順を示すフローチャートである。映像信号源などからＣＰＵ２１に映像信号が入力されると、設定工程が開始され、ステップｓ１に進む。
【００３０】
ステップｓ１で、ＣＰＵ２１は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期を取得する。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期は、ＥＤＩＤ（Extended Display Identification Data）など周知の方法で取得することができる。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期が取得されると、ステップｓ２に進む。
【００３１】
ステップｓ２で、ＣＰＵ２１は、取得した垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期を、ＰＷＭ信号の周期で除算することによって、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの１周期（以下、「１フレーム期間」と称する）に生成されるべきＰＷＭ波形ｗ（図４参照）の個数（以下、「パルス数」と称する）Ｎを算出する。
【００３２】
ここで、ＰＷＭ信号は、トランジスタの仕様やＣＰＵ２１の制限などに基づいて規定された上限値以下の範囲内で、かつ垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周波数の整数倍となるようにその周波数が選択される。たとえば、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周波数が６０Ｈｚであり、ＰＷＭ信号の周波数の上限値が１６００Ｈｚである場合には、ＰＷＭ信号の周波数は、１５６０Ｈｚ（＝６０Ｈｚ×２６）に選択される。
【００３３】
したがって、この場合には、ＣＰＵ２１は、１フレーム期間に生成されるべきパルス数Ｎを、２６個（＝（１／６０）／（１／１５６０））と算出する。このようにしてパルス数Ｎが算出されると、ステップｓ３に進む。
【００３４】
ステップｓ３で、ＣＰＵ２１は、算出されたパルス数ＮをＬＥＤ制御デバイス２６に通知し、１フレーム期間に生成されるパルス数が、算出されたパルス数Ｎよりも多くならないようにＬＥＤ制御デバイス２６を制御する。ＬＥＤ制御デバイス２６がこのように設定されると、ＰＷＭ信号の設定工程が終了する。
【００３５】
これにより、ＬＥＤ制御デバイス２６は、液晶表示装置１０の動作時に、１フレーム期間に生成されるパルス数が、パルス数Ｎよりも多くならないようにして、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの１フレームＦごとにデューティ比Ｄを変化させたＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号を各チャンネルへ出力する。
【００３６】
図４は、本実施形態に係る液晶表示装置１０において、映像信号に含まれる垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと、１つのエリア１９に対応して配置されたＬＥＤ１６に入力されるＰＷＭ信号の時間変化を示すタイミングチャートである。図４（ａ）は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが正常な状態におけるＰＷＭ信号の時間変化を示し、図４（ｂ）は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに乱れ（ジッタ）が生じたときのＰＷＭ信号の時間変化を示している。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが正常な状態では、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生タイミング（立ち上がり）ｔｉ＋１（ただし、ｉ＝１，２，・・・）において、タイミングｔｉ＋１直前のフレームＦｉの期間におけるＰＷＭ信号のＮ個目のＰＷＭ波形ｗの終端と、タイミングｔｉ＋１直後のフレームＦｉ＋１の期間におけるＰＷＭ信号の１個目のＰＷＭ波形ｗの開始端とは常に一致している。
【００３８】
従来のローカルディミングによる駆動方式では、機器の状態などに不具合が発生し垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生タイミングに遅れが生じた場合に、図５（ｂ）に示すように、隣接する２つのフレーム間にわたってＰＷＭ信号のＨｉｇｈ区間が重なってしまうことがあり、これによる画面のちらつきが問題となる。
【００３９】
一方、本実施形態によれば、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生タイミングｔｎ＋１に遅れが生じたとしても、図４（ｂ）に示すように、タイミングｔｎ＋１直前のフレームＦｎの期間では、ＰＷＭ信号において、予め設定されているパルス数Ｎよりも多くのＰＷＭ波形ｗが生成されることがないので、フレームＦｎからフレームＦｎ＋１へ切り換わるタイミングｔｎ＋１で、ＰＷＭ信号のデューティ比Ｄを強制的に更新したとしても、隣接する２つのフレームＦｎ，Ｆｎ＋１間にわたってＰＷＭ波形のＨｉｇｈ区間が重なってしまうことを確実に防止することができる。すなわち、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃにジッタが生じたとしても、瞬間的な輝度の上昇を防ぎ、画面にちらつきが生じることを防止することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生タイミングｔｎ＋１が所定のタイミングよりも早まってしまうと、隣接する２つのフレームＦｎ，Ｆｎ＋１間にわたってＰＷＭ波形のＨｉｇｈ区間が重なってしまうことがある。しかしながら、ＰＷＭ波形のＨｉｇｈ区間が重なってしまうのは、タイミングｔｎ＋１直前のフレームＦｎの期間におけるＰＷＭ信号のデューティ比Ｄｎが大きい場合（たとえばＤｎ＝９０％）であるため、このような場合にＰＷＭ波形のＨｉｇｈ区間が重なったとしても、大した画面のちらつきにはなることはない。
【００４１】
上記の実施形態では、ＬＥＤ制御デバイス２６に設定されるパルス数Ｎは固定値であったが、たとえば映像信号の入力に対して、所定のフレーム分（たとえば１フレーム分）ずらして液晶表示装置１０に画像を表示させるという処理が行われるような場合には、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを常時監視することによって、１フレーム期間に生成されるべきパルス数Ｎが、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期に応じて動的に変化するように、ＬＥＤ制御デバイス２６を制御してもよい。
【００４２】
この場合には、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生タイミングｔｎ＋１が早まったとしても、隣接する２つのフレームＦｎ，Ｆｎ＋１間にわたってＰＷＭ波形のＨｉｇｈ区間が重なってしまうことを防止することができる。すなわち、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃにジッタが生じたとしても、瞬間的な輝度の上昇を防ぎ、画面にちらつきが生じることを確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  液晶表示装置
１１  ＬＣＤパネル
１２  バックライト
１６  ＬＥＤ
２１  ＣＰＵ
２６  ＬＥＤ制御デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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