(57)【要約】【課題】  小型の液晶パネルを用いた映像表示装置等では、黒挿入機能を備えた専用ＩＣの搭載が難しい場合もあり、有効な動画ボケ対策を行うことが難しい。【解決手段】  液晶パネル１１０を有する映像表示装置は、液晶パネル１１０のバックライト１０１を駆動する回路部１１１を備える。回路部１１１は、バックライト１０１の駆動電圧を生成する生成部１０５と、バックライト１０１の疑似負荷１０２と、生成部１０５へのバックライト１０１と疑似負荷１０２との接続を切り替える切替手段１０３、１０４と、切替手段１０３、１０４を制御するコントローラ１０６を有する。コントローラ１０６は、駆動電圧が維持されている状態で切替手段１０３、１０４を制御することにより、バックライト１０１を点滅させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルを有する映像表示装置において、
前記液晶パネルのバックライトを駆動する回路部、を備え、
前記回路部は、前記バックライトの駆動電圧を生成する生成部と、前記バックライトの疑似負荷と、前記生成部への前記バックライトと前記疑似負荷との接続を切り替える切替手段と、前記切替手段を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記駆動電圧が維持されている状態で前記切替手段を制御することにより、前記バックライトを点滅させる
ことを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記バックライトの系統数が複数である場合に、前記バックライトの系統数と同じ系統数の疑似負荷を用いることにより、前記バックライトを点滅させる
ことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記疑似負荷は、前記バックライトに流れる電流と等しい電流が流れる際の前記駆動電圧の変動幅が±１５％以内となるような電圧・電流特性を持つ
ことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項４】
液晶パネルのバックライトを駆動するバックライト駆動回路であって、
前記バックライトの駆動電圧を生成する生成部と、
前記バックライトの疑似負荷と、
前記生成部への前記バックライトと前記疑似負荷との接続を切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、前記駆動電圧が維持されている状態で前記切替手段を制御することにより、前記バックライトを点滅させる
ことを特徴とするバックライト駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルのバックライトを駆動するバックライト駆動回路、及び、それを備える映像表示装置に関し、特に、小型の液晶パネルを有するモバイル型の映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを用いた映像表示装置では、液晶の応答性と表示方式に起因する動画ボケという課題があり、その対策として「黒挿入」と呼ばれる動画表示の改善技術が用いられている。黒挿入の方法としては、映像データへ黒画像データを挿入（黒画像挿入）する方法とバックライトを点滅（ブリンキング）する方法に大別され、両者を併用する方法も使用されている。なお、ブリンキング機能を有するバックライト（ＬＥＤ）ドライバについて開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２７９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、負荷の切替え手段を設け、それを制御してバックライトの点滅を行う構成のＬＥＤドライバＩＣが開示されており、バックライトのブリンキング駆動ができるようになっている。液晶を用いたテレビやディスプレイなどの大型映像表示装置では、特許文献１のような黒画像挿入機能やブリンキング機能を搭載した信号処理回路やバックライト駆動ドライバなどの専用ＩＣなどでシステムが構成されているのが普通である。したがって、それらの装置においては黒挿入方式を搭載するにあたり新たな外部回路を設ける必要はない。しかしながら、携帯機器などのような小型の液晶パネルを使用する映像表示装置では、それらの機器に要求される性能上、そこで使用される信号処理ＩＣやＬＥＤ駆動ＩＣなどには黒画像挿入やブリンキングに対応していないものも多い。逆に、そのような機能を搭載したＩＣがあっても、映像システムの信号仕様や使用する液晶パネルの仕様に整合していないためにそれらのＩＣを使用できなという場合もある。また、表示する映像コンテンツが決められたものであれば、元の映像に予め黒データを規則的に書き込んで対応することは可能かもしれない。しかしながら、元の映像に逐一黒画像データを挿入することは映像コンテンツの作製上負荷のかかることであり、任意の映像コンテンツを表示させるような場合には対応することは難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明の一側面としての映像表示装置は、液晶パネルを有する映像表示装置において、前記液晶パネルのバックライトを駆動する回路部、を備え、前記回路部は、前記バックライトの駆動電圧を生成する生成部と、前記バックライトの疑似負荷と、前記生成部への前記バックライトと前記疑似負荷との接続を切り替える切替手段と、前記切替手段を制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、前記駆動電圧が維持されている状態で前記切替手段を制御することにより、前記バックライトを点滅させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
装置やそこで使用するデバイスの仕様上、本来、黒挿入機能が搭載されていない映像表示装置においても、ブリンキング機能が実現でき、動画ボケを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】バックライト駆動回路部の構成図
【図２】黒挿入と切替え手段の切替えタイミングを説明する図
【図３】（ａ）バックライトと疑似負荷の切替タイミングにオーバーラップを設定する場合を表す図、（ｂ）バックライトと疑似負荷の切替タイミングにデッドタイムを設定する場合を表す図
【図４】バックライトが２系統の場合である実施例１の構成図
【図５】疑似負荷にツェナーダイオードを用いた場合の実施例２の構成図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明を実施するための形態について説明する。
【０００９】
本実施形態は、液晶パネルを使用した映像表示装置において、本来はブリンキング機能を持たないバックライト駆動回路部に対して構成を追加して制御することでブリンキング機能を実現するものであり、図１はその構成例である。
【００１０】
１０１はブリンキング動作の対象となる液晶パネルのバックライトで、小型の液晶パネルでは複数の白色ＬＥＤ群で構成されているのが一般的であり、図１は１直列群のものである。１１０は液晶パネルの映像表示部で、映像信号が映像信号処理部１０９で必要な信号仕様に変換されて送られて来る。１０２は正規の負荷であるバックライト１０１と並列に設置された疑似負荷で、普通、純抵抗を使用する。切替手段１０３、切替手段１０４はパワーＭＯＳＦＥＴあるいはロードスイッチＩＣなどで構成され、これらを介して、バックライト１０１と疑似負荷１０２はバックライト駆動ライン１０７に接続されている。コントローラ１０６は切替手段１０３、切替手段１０４の切替タイミングを制御するためのもので、専用のものである必要は無く、装置内の他のシステムを制御するマイコンなどと共用のものでよい。バックライト駆動電圧生成部１０５はバックライトを駆動するための所望の電圧を生成する回路部で、ＬＥＤを定電流駆動するために、一般には、電流フィードバック機能を備えたＤＣ／ＤＣコンバータタイプのＬＥＤ駆動ＩＣによって構成される。なお、ＬＥＤの輝度制御すなわちバックライト駆動ライン１０７の制御は、バックライト駆動電圧生成部１０５への外部からのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号（バックライト輝度制御信号１０８）によって制御されることが多い。バックライト輝度制御信号１０８は、通常、映像信号を基に映像信号処理部１０９で生成される（液晶パネル内で生成される場合もある）もので、映像信号とは直接関係しない例えばコントローラ１０４などで生成されるものではない。よってバックライトの輝度は、液晶パネルに表示される映像信号とは独立して制御ができないため、バックライト駆動電圧生成部１０５単独ではブリンキング機能を実現できない。
【００１１】
本実施形態は、以上のような構成のバックライト駆動回路部１１１によってバックライトをオン／オフ制御して、ブリンキング動作を実現させるものである。
【００１２】
ここで、バックライト駆動電圧生成部１０５を構成するＬＥＤ駆動ＩＣには、過負荷保護、過電圧保護などといった各種保護機能が搭載されているのが一般的である。それらの機能は、映像表示の１フレーム期間（６０ｆｐｓであれば１６．７ｍｓ）と比べてはるかに短い所定時間で機能することが多い。さらに、一度シャットダウン機能が働くと再起動に時間を要する、あるいはシステムの再起動を要するものもあるため、継続したシステム動作のためにはＬＥＤ駆動ＩＣをシャットダウンさせず、常時動作した状態を維持しておく必要がある。そのために、疑似負荷１０２はバックライト１０１の電圧・電流特性とできるだけ同じような仕様のものを選定し、負荷の切替えで過度な電圧および電流変動が生じないようにする。基本的には疑似負荷１０２には純抵抗を使用し、バックライト１０１がオンの時の駆動電圧（順方向電圧）とＬＥＤ電流の関係から求められるＬＥＤの動抵抗を参考にして、決定するのが最も簡単な方法である。実際のバックライトに流れる電流量は、表示する映像の輝度に応じて変動するものであるから、理想的には疑似負荷１０２に流す電流もそれと同じ幅で変動できるのが望ましい。しかしながら、疑似負荷１０２は純抵抗（固定抵抗）とするのがシステム上最も簡単であり、ＬＥＤのように電流とともに抵抗が変動するデバイスに追従するような疑似負荷を設定することは難しい。実際には、実機上で変動するＬＥＤ電流の範囲は数ｍＡ程度であり、それに応じてバックライト駆動ライン１０７の電圧も数Ｖ程度変動する可能性がある。そのバックライト駆動ライン１０７の電圧変動に応じて疑似負荷１０２に流れる電流も同程度変動するため、一般的な小型液晶パネルを用いた装置の使用範囲においては問題となることはほとんどない。いずれにせよ、疑似負荷の特性をバックライトと完全にそろえることは難しく、実際には、使用するＬＥＤ駆動ＩＣがどのような範囲で保護機能が働くか仕様をよく考慮し、マージンを持たせた範囲で選定するべきである。つまり、疑似負荷１０２が、バックライト１０１に流れる電流と等しい電流が流れる際の駆動電圧の変動幅が±１５％以内となるような電圧・電流特性を持つことが好ましい。
【００１３】
なお、疑似負荷を用いることで無効な電力の集中が生じるが、これはブリンキング動作を行わない場合には本来バックライトで消費される電力と基本的に等価であり、システム全体での消費電力に影響を及ぼすものではない。ただし、疑似負荷を流れる電流は基本的に無駄な電力として消費されるだけである。そのため、上記したシャットダウン機能が作動しない範囲で出来るだけ、消費電力＝（電流値）＾２×（抵抗値）の値が小さくなるように、電力定格にも注意して抵抗値を選定するべきである。
【００１４】
切替手段１０３、切替手段１０４はパワーＭＯＳＦＥＴや、ロードスイッチＩＣなどで構成され、図１のように負荷に対してハイサイドに位置する場合にはＰｃｈタイプを用いるのが普通である。なお、バックライト駆動電圧生成部１０５に昇圧タイプのＤＣ／ＤＣコンバータを使用している場合、システムの起動時にはバックライト駆動ライン１０７の電圧は入力電圧→ＬＥＤ駆動電圧までの間で大きく変動する。したがって、切替手段１０３、切替手段１０４に使われるデバイスは全ての電圧範囲で安定してオン／オフ動作することが必要であることは言うまでもない。
【００１５】
図２は切替手段１０３、切替手段１０４の切替えを制御する切替信号のタイミングを説明する図である。切替手段１０３、切替手段１０４の切替え動作は基本的には映像信号と同期して実行されるものである。具体的には、その切替え動作は、映像信号の垂直同期信号２０１あるいはそれに準ずる信号を前記コントローラ１０６が受け取り、それを基にしてコントローラ１０６がタイミング制御を行うものである。
【００１６】
２０２は実際に黒挿入する、すなわちバックライトをオフして黒挿入を実行するタイミングの一例として表現したもので、実行タイミングおよび実行期間も一例である。また、実際の回路上に存在する信号である必要も無い。２０３は図１における切替手段１０３を制御する信号で、黒挿入実行期間２０２のオンのタイミングで切替手段１０３をオフとして、バックライト１０１をバックライト駆動ライン１０７から切り離す。一方、２０４は図１における切替手段１０４を制御する信号で、黒挿入実行期間２０２のオンのタイミングで切替手段１０４をオンとして疑似負荷１０２をバックライト駆動ライン１０７に接続する。当然、黒挿入実行期間２０２がオフのタイミングでは、切替手段１０３、および切替手段１０４はそれぞれ上記と逆の制御が行われ、バックライト１０１がオン、疑似負荷１０２がオフとなる。これらの制御を連続して行うことで、バックライトの規則的な点滅制御がなされ、ブリンキング機能が実現される。
【００１７】
図３（ａ）および図３（ｂ）は上記で説明した図２の制御タイミングの変形例である。図３（ａ）は切替手段１０３と切替手段１０４の切替えタイミングにオーバーラップ期間を設けたものであり、それとは逆に図３（ｂ）は、切替手段１０３と切替手段１０４の切替えタイミングにデッドタイム期間を設けたものである。図２のタイミングを含め、どのタイミングを使用するかは、上述したＬＥＤ駆動ＩＣのシャットダウン機能や切替手段に使用しているデバイスのオン／オフの応答時間を考慮して決める必要がある。仮に切替手段の応答が瞬時であるとして、もし、ＬＥＤ駆動ＩＣが過負荷状態を所定時間Ｔｏだけ許容するとすれば、図３（ａ）のタイミングで、そのオーバーラップ期間も最大Ｔｏまで許容されることになる。ただし、システムの許容範囲を超える過電流となる場合を除く。また、ＬＥＤ駆動ＩＣが無負荷による過電圧状態を所定時間Ｔｄだけ許容するものであるとすれば、図３（ｂ）のタイミングで、そのデッドタイムも最大Ｔｄまでは許容されるものである。ただし、図３（ａ）のタイミングは疑似負荷への無駄な通電時間が増えるだけであるので、問題が無ければ図３（ｂ）のタイミングを使用する方が望ましい。
【００１８】
なお、切替信号はそのタイミング、パルス幅などを固定値として予めコントローラに記憶されたものでも、液晶パネルあるいはシステムの状態（例えば温度など）の変化をとらえた外部信号に応じて随時更新して出力するタイプのものでも構わない。
【００１９】
また、黒挿入実行期間２０２は、長過ぎると輝度の低下やフリッカーといった弊害も目立つようになるため、動画ボケの低減効果との相関で決められることが多い。図２および図３では黒挿入実行期間２０２が、バックライト１０１の点灯期間よりも長い設定の例を示しているが、一般的に、特に大型映像表示装置では１フレーム期間の３０％程度が効果的とされている。実際には、黒挿入実行期間２０２を１フレームのどのタイミングに設定するか、パルス幅はどの程度にするかは、パネルの仕様や性能と関連するものであり、実機上の効果を確認して決められることもある。
【００２０】
以上説明した構成で切替手段を適切に制御することで、本来ブリンキング機能を持っていないバックライト駆動回路にもバックライト輝度制御信号とは独立したブリンキング機能を追加することができ、液晶パネルの動画ボケを低減することが可能となる。
【実施例１】
【００２１】
以下に、実施例１について説明する。
【００２２】
前記、本発明の実施の形態では、正規負荷であるバックライトが１直列のＬＥＤ群で構成されている場合について説明した。しかし、映像表示に使用する小型の液晶パネルでは、バックライトが必ずしも１直列のＬＥＤ群で構成されているわけではなく、むしろ複数のブロックに分割され、それぞれがひとつのＬＥＤ群として駆動される構成となっていることが多い。例えば映像信号が２レーンに分かれて伝送されるような場合には、それに合わせて２ブロック構成となっているなど、液晶パネルに表示する映像信号の仕様・規格に沿った構成となっていることが普通である。
【００２３】
図４は本実施例を説明するための図で、液晶パネルのバックライトが２直列のＬＥＤ群４０１および４０２で構成されている場合の例を表している。２系統のＬＥＤ群は基本的にひとつのバックライト駆動電圧生成部４０７で駆動されるべきものであり、また、同じ電流値で制御されるものである。実際、この様な仕様の液晶パネルに対応したＬＥＤ駆動ＩＣはすでに製品化されている。疑似負荷はバックライトの駆動ライン数、すなわち図４においてはバックライト４０１および４０２のカソード側の系統数に合わせて疑似負荷４０３、疑似負荷４０４を個別に設置する。そして、それらの疑似負荷を切替手段４０６によってまとめてバックライト駆動ライン４０９に接続すればよい。ここで、疑似負荷４０３および４０４は基本的には同じ値の負荷とする。
【００２４】
なお、切替手段４０５、切替手段４０６、コントローラ４０８の構成は、本発明の実施の形態における図１の構成と変える必要はなく、切替手段の切替え制御タイミングも、図２および図３で説明したタイミングと変える必要は無い。なお図４では、図１と共通である映像信号処理部および映像表示部は省略してある。
【００２５】
このような構成においても、疑似負荷に求める考え方は本発明の実施の形態の時と基本的に同じである。すなわち、バックライト４０１および４０２の総電流量と、疑似負荷４０３および４０４の総電流量ができるだけ同じレベルとなるような疑似負荷４０３と４０４を選定すればよい。そのようにすることで、バックライト駆動ライン４０９の電圧および電流の変動を抑えることができ、バックライト駆動電圧生成部４０７が常時動作した状態を維持しておくことが可能となる。
【００２６】
無論、バックライト駆動電圧生成部４０７に使用されるＬＥＤ駆動ＩＣが、図１におけるバックライト駆動電圧生成部１０５で使用されるそれと仕様が異なるものであれば、当然それに合わせて疑似負荷の範囲や切替えタイミングが変更されるべきである。
【００２７】
以上の構成により、複数系統のＬＥＤ群を含む液晶パネルに対しても、対応したＬＥＤ駆動ＩＣと疑似負荷および切替手段を用いて適切に制御することで、ブリンキング機能を持っていないＬＥＤ駆動ＩＣであってもシステムにその機能を追加することができる。
【実施例２】
【００２８】
以下、第２の実施例について説明する。
【００２９】
ここまでは、疑似負荷に純抵抗を使用する場合について説明してきたが、バックライト点灯時の同等の駆動条件、すなわち、同程度の電圧および電流条件で駆動できるものであれば、必ずしも純抵抗である必要はない。例えば、バックライトを構成する白色ＬＥＤ１個あたりの仕様は、順電流を２０ｍＡとした場合３．０Ｖ程度の順方向電圧となるのが一般的である。したがって、バックライトを構成するＬＥＤ群が１直列あたり７個で構成されているとすれば、２０ｍＡで点灯させている場合のＬＥＤ群に印加される電圧は２１．０Ｖ程度となる。
【００３０】
例えば、ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）は、ある所定の電圧（ツェナー電圧）以上の電圧を印加することで、両端の電圧はその所定の電圧に保たれるものであり、さまざまな電圧タイプのものが製品化されている。実際、動作時の電流（ツェナー電流）が２０ｍＡで、ツェナー電圧が２０Ｖ近傍のものが２Ｖ程度の間隔で製品化されている。
【００３１】
これを実際のバックライト駆動回路部に疑似負荷として適用する場合には、バックライトの駆動電圧の最低値よりも低めのツェナー電圧を持つツェナーダイオードを選定し、負荷として確実に動作するようにする。ただしこの場合も最終的な負荷の決定は、これまでの実施例と同様、バックライト駆動電圧生成部に使用されるＬＥＤ駆動ＩＣの仕様に基づいて決められるべきである。
【００３２】
図５は本実施例を説明するための図で、疑似負荷５０２がツェナーダイオードに変更になっている以外は、図１の構成と同様である（図４同様、映像信号処理部および映像表示部は不図示）。また、図５ではバックライトが１系統の形態で表しているが、もちろん実施例１の場合と同様、バックライトが複数系統の場合でも適用でき、その場合には同じ系統分、疑似負荷（本例の場合はツェナーダイオード）を並列に接続すればよい。
【００３３】
実際にはツェナーダイオード５０２に過電流が流れることのないように、ツェナーダイオード５０２と直列に抵抗（不図示）を使用する場合もある。この場合、その抵抗とツェナーダイオードに掛る電圧がバックライト駆動電圧と同等になるように、抵抗での電圧降下分を考慮してツェナー電圧を決める必要がある。なお、ここで使用する抵抗は、これまで説明してきた疑似負荷の抵抗と意味合いは異なる。疑似負荷として使用する場合は、基本的にその部分で全電力を消費するため、それに応じた定格のものが必要であり、結果的に部品サイズも大きいものが必要となる。しかし、本実施例で使用する抵抗はツェナーダイオードの電流制限用であり、基本的にはこの抵抗で消費する電力は小さい。したがって、部品サイズも小さなもので可能なため、ツェナーダイオードの部品サイズとも合わせ、純抵抗だけによる疑似負荷の場合とのバックライト駆動回路部における占有面積などの利点を比較し、有利な方式を選択することが可能である。
【００３４】
以上説明した構成により、純抵抗以外の疑似負荷を用いることでも、ブリンキング機能を追加することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０１  バックライト（ＬＥＤ、正規負荷）
１０２  疑似負荷
１０３  切替手段
１０４  切替手段
１０５  バックライト駆動電圧生成部
１０６  コントローラ
１０７  バックライト駆動ライン
１０８  バックライト輝度制御信号
１０９  映像信号処理部
１１０  映像表示部（液晶素子部）
１１１  バックライト駆動回路部
【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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