(57)【要約】【課題】  画面に縞模様が発生せず、無駄な電力を消費することなくＬＥＤの輝度を調整する液晶表示装置を提供することにある。【解決手段】  液晶表示パネルと、その液晶表示パネルの背面から光を照射するためのＬＥＤ１と、そのＬＥＤ１に直列に接続され、該ＬＥＤ１の電流を制限するための複数の抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎと、その抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎのうち少なくともいずれかを選択する選択手段とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、
その液晶表示パネルの背面から光を照射するための発光素子と、
前記発光素子に直列に接続され、該発光素子の電流を制限するための複数の抵抗素子と、
前記抵抗素子のうち少なくともいずれかを選択する選択手段とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記選択手段は、スイッチング素子と該スイッチング素子を駆動する制御装置とを有し、
前記スイッチング素子は、前記複数の抵抗素子に一つずつ直列に接続され、
その直列に接続された前記抵抗素子と前記スイッチング素子が前記発光素子に対して並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記選択手段は、スイッチング素子と該スイッチング素子を駆動する制御装置とを有し、
前記スイッチング素子は、前記複数の抵抗素子に一つずつ並列に接続され、
その並列に接続された前記抵抗素子と前記スイッチング素子が前記発光素子に対して直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記発光素子には、定電圧源が接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記発光素子には、定電流回路が接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の液晶表示装置は、車載用として使用されることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には、液晶表示パネルの背面から光を照射するバックライトが備えられている。最近では、そのバックライトにＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）を使用しているものがある。そして、液晶表示装置には、画面の明るさを調整するための調整機構が備えられており、画面の明るさは、ＬＥＤの輝度を調整することによって行われる。
【０００３】
一般的に、ＬＥＤの輝度を調整する手段としては、以下に挙げる二つの方法がある。それら二つの方法を図５と図６に基づいて説明する。
【０００４】
第１の方法は、図５に示すように電流制限用の抵抗素子とＬＥＤとの間に定電流回路を設け、その定電流回路の元となる基準電圧値を可変させＬＥＤの輝度を調整するというものである。
【０００５】
第２の方法は、図６に示すように電流制限用の抵抗素子とＬＥＤとの間にスイッチング素子を設け、そのスイッチング素子をデューティ比制御することによりＬＥＤの輝度を調整するというものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、液晶表示装置のバックライトとしてＬＥＤを使用し、画面の明るさを調整するために上記の二つの方法でＬＥＤの輝度を調整すると次のような問題が発生する。
【０００７】
液晶表示装置に画面の明るさを調整する機構を有するからには、ある程度の調整幅は必要となり、それに伴いＬＥＤの輝度の可変幅を大きくする必要がある。
【０００８】
第１の方法によって輝度の可変幅を大きくするには、基準電圧の下限値を小さい値とするか、基準電圧の上限値を大きい値としなければならなくなる。
【０００９】
下限値を小さい値とすると、基準電圧値を可変とする電圧可変電源や電圧可変電源に接続されている二つのトランジスタのベース・エミッタ電圧の誤差のために、ＬＥＤに流す電流値の誤差が大きくなる。また、ノイズに対しても弱くなる。結果、ＬＥＤに流れる電流値が変動するため、安定した明るさが得られなくなる。一方、基準電圧の上限値を大きい値にすると、その分電力の損失が大きくなる回路となってしまう。
【００１０】
また、第２の方法では、上記のような問題は発生しないが、液晶の透過率の時間的変化とスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦタイミングにより、画面に縞模様が発生することがある。
【００１１】
次に、画面に発生する縞模様について図７および図８に基づいて説明する。
【００１２】
ＴＦＴ液晶パネルは、表示面に縦（垂直）方向に複数行の走査線を形成する配線が配列されるとともに、横（水平）方向に複数列の信号線を形成する配線が配列される。各行の走査線と各列の信号線との交点毎に画素電極が配置される。
【００１３】
それぞれの画素電極と対応する信号線との間に薄膜トランジスタ（Thin  Film  Transistor：ＴＦＴ）が設けられ、各ＴＦＴのゲートには、対応する走査線が接続されている。画像は、フレーム周期毎に一行ごとに走査される走査線とその走査線に対応する信号線の両方に信号が印加されると、画素に所定の透過率が発生し、ＴＦＴ液晶パネルの背後からバックライトの光が照射されることによって視認される。
【００１４】
図７（ｂ）に、（１）行の走査線とその行に対応する信号線の両方に信号が印加されているときの透過率、（４）行の走査線とその行に対応する信号線の両方に信号が印加されているときの透過率、およびバックライトの点灯、消灯の状態を示す。図７（ｂ）中のリフレッシュとは、ＴＦＴ液晶パネルには、あるフレーム周期にて信号が印加された画素の透過率が時間の経過と共に低下するという性質があるので、次のフレーム周期のとき再度、該当する画素に信号を印加し、透過率を回復させる動作のことである。
【００１５】
図７（ｂ）に示すように、（１）行の透過率と（４）行の透過率は、時間的にずれて変化するので、バックライトの輝度をデューティ比制御にて変えると、バックライトが点灯しているときの画像の明るさが（１）行と（４）行で変わる（図７（ａ）参照）。しかしながら、バックライトの点灯、消灯の周期は、非常に短いので、（１）行と（４）行の透過率の違いは、人の目では視認することができない。人の目には、例えば、（１）行の透過率ａと透過率ｂとの平均値と、（４）行の透過率ｃと透過率ｄとの平均値の違いが画面の明るさの違いとなって見える（図８（ａ）（ｂ）参照）。このようにして、画面に縞模様が発生する。
【００１６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画面に縞模様が発生せず、無駄な電力を消費することなくＬＥＤの輝度を調整する液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、請求項１では、液晶表示パネルと、その液晶表示パネルの背面から光を照射するための発光素子と、発光素子に直列に接続され、発光素子の電流を制限するための複数の抵抗素子と、抵抗素子のうち少なくともいずれかを選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、従来技術で行っていたようにスイッチング素子をデューティ比制御して発光素子の輝度を調整せずに、抵抗素子を選択手段にて選択して発光素子に流れる電流を変えて輝度を調整しているので、画面に縞模様を発生させずに、無駄な電力を消費させることなく発光素子の輝度を調整することができる。
【００１９】
特に、請求項２では、選択手段は、スイッチング素子と該スイッチング素子を駆動する制御装置とを有し、スイッチング素子は、複数の抵抗素子に一つずつ直列に接続され、その直列に接続された抵抗素子とスイッチング素子が発光素子に対して並列に接続されていることを特徴としている。
【００２０】
この構成により、抵抗素子とそれに接続されるスイッチング素子を追加するだけで発光素子に流れる電流を制御し、輝度を調整することができる。
【００２１】
請求項３では、選択手段は、スイッチング素子と該スイッチング素子を駆動する制御装置とを有し、スイッチング素子は、複数の抵抗素子に一つずつ並列に接続され、その並列に接続された前記抵抗素子と前記スイッチング素子が発光素子に対して直列に接続されていることを特徴としている。
【００２２】
この構成により、直列に接続された抵抗素子を組み合わせて選択することで、それぞれの抵抗素子が並列に接続された場合に比べ、少ない個数の抵抗素子で合成抵抗値を一定の間隔で変化させ、ＬＥＤの輝度を一定間隔の強度で変化させることが可能となる。
【００２３】
請求項４では、発光素子には、定電圧源または定電圧回路からの電力が供給されることを特徴としている。また、請求項５では、発光素子には、定電流回路が接続されていることを特徴としている。
【００２４】
例えば、車両が搭載している電源には、１２Ｖ用バッテリがある。バッテリの出力電圧は、一般的に９〜１６Ｖの電圧範囲で変動する。発光素子の輝度を安定させるには、発光素子に供給する電圧または電流を一定にすることが考えられる。
【００２５】
これに対し、請求項４または請求項５の記載によると、定電圧源または定電圧回路、もしくは定電流回路を設けているので、バッテリ出力電圧が変動しても、ＬＥＤに供給する電圧または電流を一定にすることができ、発光素子の輝度を安定させることができる。
【００２６】
請求項６では、本発明の液晶表示装置が車載用として使用されることを特徴としている。
【００２７】
車室内の明るさは、車両の周囲の明るさの状況によって変動する。状況によっては、例えば昼と夜、トンネル走行時、晴天時、雨天時など、車両に搭載した液晶画面の明るさを変えて乗員に画面を見やすくさせる必要がある。従って、本発明の液晶表示装置を車両に搭載することは、特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す液晶表示装置のバックライト輝度調整回路（以下、輝度調整回路と呼ぶ）の回路図である。
【００２９】
輝度調整回路１０は、定電圧電源２、直列に接続されている発光素子（以下、ＬＥＤと呼ぶ）１、複数の抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎ、各抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎに対して直列に接続されているスイッチング素子（以下、トランジスタと呼ぶ）Ｔ１〜Ｔｎ、およびトランジスタＴ１〜ＴｎのＯＮ／ＯＦＦを制御するマイコン４で構成されている。本実施形態におけるトランジスタＴ１〜ＴｎのＯＮ／ＯＦＦ制御は、従来技術で行っていたようにトランジスタをデューティ比制御して点灯・消灯を繰り返すものではなく、ＬＥＤ１に接続されている複数の抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎのうち少なくともいずれかを選択するためのものである。
【００３０】
定電圧電源２は、バッテリからの出力電圧を一定の電圧にする定電圧回路などで構成されており、ＬＥＤ１のアノード端子に接続されている。車載用のバッテリの出力電圧は、９〜１６Ｖの範囲で変動するため、ＬＥＤ１にバッテリの出力電圧を直接供給すると、輝度が電圧の変動に伴い変化する。定電圧電源２を備えることで、ＬＥＤ１の輝度を安定させることが可能となる。
【００３１】
ＬＥＤ１のカソード端子には、ＬＥＤ１に流れる電流を制限するための抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎがそれぞれ並列に接続されている。抵抗素子Ｒ１〜ＲｎのＬＥＤ１に接続されている端子とは別の端子には、トランジスタＴ１〜Ｔｎのコレクタ端子が抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎに対して直列に接続されている。
【００３２】
トランジスタＴ１〜Ｔｎの信号入力端子であるベース端子には、マイコン４の信号出力端子が接続されている。そして、トランジスタＴ１〜Ｔｎの残りの端子であるエミッタ端子は、接地されている。
【００３３】
次に、第１実施形態における輝度調整回路１０の動作について説明する。ここでは、選択される抵抗素子がＲ１である場合について説明する。
【００３４】
定電圧電源２から所定の電圧がＬＥＤ１に供給される。マイコン４は、抵抗素子Ｒ１を選択すると、トランジスタＴ１のベース端子にＯＮ信号を送信する。選択されたトランジスタＴ１がＯＮとなると、そのトランジスタＴ１に接続されている抵抗素子Ｒ１とＬＥＤ１に電流が流れる。ＬＥＤ１に流れる電流は、その抵抗素子Ｒ１の抵抗値によって定まる。ＬＥＤ１は、その電流値に応じた輝度で光る。
【００３５】
本実施形態では抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎのうちいずれか一つの抵抗素子を選択しているが、一度に複数の抵抗素子を選択してもよい。そのときの抵抗値（合成抵抗値）は、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎがそれぞれ並列に接続されているので、選択された抵抗素子の逆数の合計の逆数となる。複数の抵抗素子を同時に選択すれば、より細かなＬＥＤ１の電流制御、輝度調整が可能となる。
【００３６】
この構成によると、従来技術で行っていたようにスイッチング素子をデューティ比制御してＬＥＤ１の輝度を調整せずに、抵抗素子Ｒ１〜ＲｎをトランジスタＴ１〜ＴｎをＯＮ／ＯＦＦ制御することで選択し、ＬＥＤ１に流れる電流を変えて輝度を調整しているので、画面に縞模様を発生させずに、ＬＥＤ１の輝度を調整することができる。さらに、定電流回路の基準電圧を可変して輝度を調整するものでもないので、従来とは違い無駄な電力を消費することもない。
【００３７】
また、本実施形態では、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎとそれに接続されるトランジスタＴ１〜Ｔｎを追加するだけで発光素子に流れる電流を制御し、輝度を調整することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎをマイコンにより選択している。これによると、例えば、液晶表示装置の周囲の光量を計測するセンサをマイコンに取り付けることにより、周囲の明るさの状況に適した液晶表示の明るさとすることが自動的に行える。また、ヘッドライトの作動に連動させることも可能である。
【００３９】
輝度調整回路１０は、液晶表示装置を車両に搭載したときに特に有効である。車室内の明るさは、走行している場所（トンネル走行、夜間走行など）や天候（晴天、雨天など）によって左右されることが多い。液晶表示装置の明るさを周囲の状況によって変化させることによって、乗員に画面を見やすくさせることが可能である。
【００４０】
また、本実施形態では、ＬＥＤ１のアノード端子に定電圧電源２が接続されているので、液晶表示装置を車載用として使用する場合など電源電圧が変動するバッテリであっても、ＬＥＤ１に安定した電圧が供給できる。
【００４１】
次に、変形例１を図面に基づいて説明する。図２は、本発明の変形例１を示すバックライト輝度調整回路の回路図である。
【００４２】
図２に示すように、ＬＥＤ１のアノード端子には、電源２１が接続され、カソード端子には、定電流回路３が接続されている。定電流回路３は、一般的なもので、定電圧源、その定電圧源を分圧する抵抗素子、別電源、電圧降下用の抵抗素子、およびトランジスタで構成されている。この構成によると、ＬＥＤ１に供給する電源電圧が不安定な状態であっても、ＬＥＤ１に安定した電流を供給することができる。
【００４３】
次に、変形例２を図面に基づいて説明する。図３は、本発明の変形例２を示すバックライト輝度調整回路の回路図である。
【００４４】
図３に示すように、ＬＥＤ１は、２列のＬＥＤ１１、１２から構成されており、各列のＬＥＤ１１、１２が電源２１に対して並列に接続されている。各列のＬＥＤ１１、１２のアノード端子には、電源２１が接続されており、カソード端子には、定電流回路３が接続されている。
【００４５】
さらに、各列のＬＥＤ１１、１２の定電流回路３には、各列のＬＥＤ１１、１２に対応する抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒ１（２）〜Ｒｎ（２）が接続されている。抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎ、Ｒ１（２）〜Ｒｎ（２）は、並列に接続されている。
さらに、図３に示すように、ＬＥＤ１２側の抵抗素子Ｒ１（２）〜Ｒｎ（２）のＬＥＤ１２の反対側の端子は、ＬＥＤ１１側の抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎに接続される。その接続点よりも下流側にトランジスタＴ１〜Ｔｎが接続される。
【００４６】
この構成によっても、画面に縞模様を発生させずに、ＬＥＤ１の輝度を調整することができる。
【００４７】
本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。図４は、本発明の第２実施形態を示す液晶表示装置のバックライト輝度調整回路の回路図である。
【００４８】
図４に示すように、ＬＥＤ１のアノード端子には、定電圧電源２が接続され、カソード端子には、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎが接続されている。
抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎは、ＬＥＤ１に対して直列に接続されており、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎには、トランジスタＴ１〜Ｔｎが一つずつ並列に接続されている。
【００４９】
次に、第２実施形態における輝度調整回路１０の動作について説明する。ここでは、選択される抵抗素子がＲ１である場合について説明する。
【００５０】
定電圧電源２から所定の電圧がＬＥＤ１に供給される。マイコン４は、抵抗素子Ｒ１を選択するために、トランジスタＴ１以外のトランジスタＴ２〜Ｔｎのベース端子にＯＮ信号を送信する。
トランジスタＴ１以外のトランジスタＴ２〜ＴｎがＯＮとなると、抵抗素子Ｒ１とＬＥＤ１のみに電流が流れる。このとき、トランジスタＴ１以外のトランジスタＴ２〜ＴｎはＯＮとなっているので、トランジスタＴ２〜Ｔｎに対して並列に接続されている抵抗素子Ｒ２〜Ｒｎには電流は流れない。ＬＥＤ１に流れる電流は、その抵抗素子Ｒ１の抵抗値によって定まる。ＬＥＤ１は、その電流値に応じた輝度で光る。
【００５１】
本実施形態では抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎのうち、一つの抵抗素子を選択しているが、一度に複数の抵抗素子を選択してもよい。そのときの抵抗値は、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎは直列に接続されているので、選択された抵抗素子の合計となる。複数の抵抗素子を同時に選択すれば、より細かなＬＥＤ１の電流制御が可能となる。
【００５２】
例えば、抵抗素子Ｒ１を１Ω、抵抗素子Ｒ２を２Ω、抵抗素子Ｒ３を４Ωとした場合、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ３の組み合わせにより、合成抵抗値を一定の間隔で変化させることができる。抵抗素子Ｒ１のみを選択した場合、合成抵抗値は、１Ωとなる。抵抗素子Ｒ２のみを選択した場合、合成抵抗値は、２Ωとなる。抵抗素子Ｒ１、Ｒ２を選択した場合、合成抵抗値は、３Ωとなる。抵抗素子Ｒ３のみを選択した場合、合成抵抗値は、４Ωとなる。抵抗素子Ｒ１、Ｒ３を選択した場合、合成抵抗値は、５Ωとなる。抵抗素子Ｒ２、Ｒ３を選択した場合、合成抵抗値は、６Ωとなる。抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を選択した場合、合成抵抗値は、７Ωとなる。
【００５３】
このように、抵抗素子を直列に接続し、抵抗素子の組み合わせを変化させることにより、それぞれの抵抗素子が並列に接続された場合に比べ、少ない個数の抵抗素子で合成抵抗値を一定の間隔で変化させ、ＬＥＤの輝度を一定間隔の強度で変化させることが可能となる。
【００５４】
この実施例で示すように、抵抗素子Ｒ１〜Ｒｎを直列に接続しても、画面に縞模様が発生せず、無駄な電力を消費することなくＬＥＤの輝度を調整する液晶表示装置を提供するという本発明の目的を達成することができる。
【００５５】
また、図２で示した実施例と組み合わせて、定電流制御とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す液晶表示装置のバックライト輝度調整回路の回路図である。
【図２】本発明の変形例１を示すバックライト輝度調整回路の回路図である。
【図３】本発明の変形例２を示すバックライト輝度調整回路の回路図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す液晶表示装置のバックライト輝度調整回路の回路図である。
【図５】従来技術のバックライト輝度調整回路の回路図である。
【図６】従来技術のバックライト輝度調整回路の回路図である。
【図７】（ａ）は、ＴＦＴ液晶パネルの走査列を示す図であり、（ｂ）は、走査列ごとの透過率、バックライトの点灯、消灯タイミングを示すグラフである。
【図８】（ａ）は、ＴＦＴ液晶パネルの見栄えを示す図であり、（ｂ）は、液晶パネルの明るさと位置を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１０          バックライト輝度調整回路
１            ＬＥＤ（発光素子）
２            定電圧電源
２１          電源
３            定電流回路
４            マイコン
Ｒ１〜Ｒｎ    抵抗素子
Ｔ１〜Ｔｎ    トランジスタ（スイッチング素子）
【図１】
2006091138.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006091138.tif 000005
【図４】
2006091138.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006091138.tif 000008
【図７】
2006091138.tif 000009
【図８】
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