(57)【要約】【課題】表示装置において、部品点数の増加や発熱対策のために装置が大きくなることを抑制する技術を提供する。【解決手段】表示装置は、ＬＥＤバックライト１０４と、前記ＬＥＤバックライトを光源とする液晶パネル１０２と、発光手段１０９と、光源駆動手段１０５と、切換手段１０７、１０８を有する。切換手段１０７、１０８は、光源駆動手段１０５の出力のＬＥＤバックライト１０４への供給及び発光手段１０９への供給を切り換え制御する。【選択図】図１
2017129813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤバックライトと、前記ＬＥＤバックライトを光源とする液晶パネルと、発光手段と、光源駆動手段と、を有する表示装置であって、
切換手段を備え、前記切換手段は、前記光源駆動手段の出力の前記ＬＥＤバックライトへの供給及び前記発光手段への供給を切り換え制御することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記切換手段は、前記液晶パネルに黒画面を表示する黒挿入信号によって制御され、前記黒挿入信号が無効の期間は、前記光源駆動手段の出力を前記ＬＥＤバックライトへ供給し、前記黒挿入信号が有効の期間は、前記光源駆動手段の出力を前記発光手段へ供給するように切り換え制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
複数の発光手段を有し、前記切換手段は、前記黒挿入信号が有効の期間を前記発光手段の数に時分割し、前記有効の期間において前記光源駆動手段の出力を前記複数の発光手段のうちどの発光手段へ供給するかを切り換え制御することを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記黒挿入信号が有効の期間に前記光源駆動手段の出力が供給される経路には、少なくとも一つの発光手段及び非発光負荷を含むことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記非発光負荷は純抵抗又はダイオードであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記発光手段は、装置の外装を装飾するイルミネーションまたは装置の稼働状態を示すインジケータもしくは両方であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記発光手段はＬＥＤを含むことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
液晶パネルを照射するＬＥＤバックライト及び発光手段の点消灯制御を行うＬＥＤドライバであって、
光源駆動手段と切換手段を備え、前記切換手段により、前記光源駆動手段の出力の前記ＬＥＤバックライトへの供給及び前記発光手段への供給を切り換え制御することを特徴とするＬＥＤドライバ。
【請求項９】
前記切換手段は、前記液晶パネルに黒画面を表示する黒挿入信号によって制御され、前記黒挿入信号が無効の期間は、前記光源駆動手段の出力を前記ＬＥＤバックライトへ供給し、前記黒挿入信号が有効の期間は、前記光源駆動手段の出力を前記発光手段へ供給するように切り換え制御することを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤドライバ。
【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ＬＥＤドライバ、それを備える表示装置に関する。特に、例えば、小型の液晶パネルを有するモバイル型の機器、ヘッドマウントディスプレイ、ハンドヘルドディスプレイなどに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを用いた表示装置では、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、その課題解決の対策として、「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）する方法とに大別され、両者を併用する方法も使用されている。
【０００３】
特許文献１は、ブリンキング機能を有するバックライト駆動回路について開示している。特許文献１では、負荷の切り換え手段を設け、それを制御してＬＥＤ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ができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７６２６８１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、装置の外装を装飾するイルミネーションや、稼働状態を外観から識別するインジケータを設ける場合があり、光源としてはＬＥＤを使用するのが一般的である。その場合、ＬＥＤバックライト用のドライバとは別に、このＬＥＤを点灯させるための定電流源が必要になる。そのため、部品点数の増加により基板サイズが大きくなり、また熱も発生することがある。携帯機器のような小型の装置において、このように基板サイズの大型化や放熱対策の追加により装置が大きくなるのは好ましくない。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＥＤバックライトをブリンキングすることにより黒挿入などを行う表示装置において、イルミネーションやインジケータなどの光源を追加しても、発熱と装置の大型化を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の一側面の表示装置は、ＬＥＤバックライトと、前記ＬＥＤバックライトを光源とする液晶パネルと、発光手段と、光源駆動手段と、を有する表示装置であって、切換手段を備え、前記切換手段は、前記光源駆動手段の出力の前記ＬＥＤバックライトへの供給及び前記発光手段への供給を切り換え制御する。また、上記課題に鑑み、本発明の他の一側面のＬＥＤドライバは、液晶パネルを照射するＬＥＤバックライト及び発光手段の点消灯制御を行うＬＥＤドライバであって、光源駆動手段と切換手段を備え、前記切換手段により、前記光源駆動手段の出力の前記ＬＥＤバックライトへの供給及び前記発光手段への供給を切り換え制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、黒挿入期間のような非表示期間の電流を有効活用してイルミネーションやインジケータなどを点灯できるので、イルミネーションやインジケータなどの為の電源が不要になり、発熱が抑えられる。より具体的には、黒挿入期間の電流でイルミネーションやインジケータを点灯するので、イルミネーションやインジケータ用の電源が不要になり、発熱が抑えられ装置が小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１の表示装置のブロック図。
【図２】本発明の実施例１の動作を説明するタイミングチャート。
【図３】本発明の実施例１の変形例の動作を説明するタイミングチャート。
【図４】本発明の実施例２の表示装置のブロック図。
【図５】本発明の実施例２の動作を説明するタイミングチャート。
【図６】本発明の実施例３の表示装置のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一側面は次のことを特徴とする。バックライトをブリンキングすることにより黒挿入などを行う表示装置において、イルミネーションなどの光源を追加すると、イルミネーション用などの電源を追加する必要があるため、部品点数の増加や発熱対策のため、装置が大きくなり易い。これに対処するために、黒挿入期間などの非表示期間は、バックライト用の電流をイルミネーションなどの光源へ流すように切り換えることで、追加的なの電源を不要とし、装置の小型化を可能とする。その為に、本発明の一側面の構成では、切換手段が、光源駆動手段の出力の液晶パネル用のＬＥＤバックライトへの供給及び発光手段への供給を切り換え制御する。
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１である表示装置のブロック図である。ＬＥＤバックライト１０４は、ブリンキング動作の対象となる液晶パネル１０２のバックライトである。映像信号処理部１０３は、外部から入力される映像信号を液晶パネル１０２の入力信号仕様に変換するとともに、同期信号を分離して切換信号生成部１０６へ出力する。
【００１２】
光源駆動手段を含み、液晶パネルを照射するＬＥＤバックライト及び発光手段の点消灯制御を行うＬＥＤドライバ１０５は、バックライト輝度制御信号で設定した駆動電流を生成する回路である。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ドライバＩＣを使用する。発光手段であるＬＥＤ１０９は、装置の外装を装飾するイルミネーションや、稼働状態を外観から識別するインジケータなどに使用する発光源である。切換スイッチＡ１０７は、ＬＥＤドライバ１０５で生成した駆動電流をＬＥＤバックライト１０４へ接続するか切断するかを切り換えるスイッチで、ＯＮの時に接続しＯＦＦの時に切断する。切換スイッチＢ１０８は、ＬＥＤドライバ１０５で生成した駆動電流をＬＥＤ１０９へ接続するか切断するかを切り換えるスイッチで、ＯＮの時に接続しＯＦＦの時に切断する。切換スイッチＡ１０７と切換スイッチＢ１０８は、パワーＭＯＳＦＥＴ、ロードスイッチＩＣなどを用いる。切換スイッチを図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、Ｐチャネルタイプを用いるのが一般的である。上記の様に、本実施例では、発光手段は、装置の外装を装飾するイルミネーションまたは装置の稼働状態を示すインジケータもしくは両方である。
【００１３】
切換信号生成部１０６は、切換スイッチＡ１０７と切換スイッチＢ１０８の切り換え制御をそれぞれ行う信号を生成する手段であり、非表示期間などの設定に係わる黒挿入タイミング設定信号１１２と同期信号１１３を基に、切換信号Ａと切換信号Ｂを生成する。なお、切換信号生成部１０６は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してもよい。
【００１４】
ここで、ＬＥＤ１０９の選定方法について説明する。ＬＥＤドライバ１０５として使用されるＬＥＤドライバ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。それら保護機能は、映像表示の１フレーム期間（６０ｆｐｓであれば１６．７ｍｓ）と比べて、はるかに短い時間で働くことが多い。保護機能が働くと、シャットダウン状態となり再起動に時間を要するため、継続したシステム動作のためには、ＬＥＤドライバ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、ＬＥＤ１０９には、ＬＥＤバックライト１０４の電圧・電流特性とできるだけ近い仕様のものを選定し、電流経路の切り換えで電圧及び電流に過度な変動が生じないようにする必要がある。したがって、発光手段のＬＥＤ１０９は、ＬＥＤバックライト１０４がオンの時の駆動電圧（順方向電圧）とＬＥＤ電流の関係から求まるＬＥＤの動抵抗を参考にして決定するのが基本的な方法である。ただし、ＬＥＤ１０９の特性をＬＥＤバックライト１０４と完全に揃えることは難しいため、使用するＬＥＤドライバＩＣがどのような範囲で保護機能が働くか等の仕様をよく考慮した上で選定する。ＬＥＤ１０９に使用する発光素子が単体で特性を合わせるのが困難な場合には、発光素子を複数直列に使用したり、発光素子と直列に純抵抗を挿入したりしてもよい。
【００１５】
次に、本実施例の動作について図２を用いて説明する。図２は、切換スイッチＡ１０７と切換スイッチＢ１０８の切り換え制御を説明するタイミングチャートである。これらの信号は、基本的に、映像信号の垂直同期信号あるいはそれに準ずる信号を基準としたタイミングに同期している。
【００１６】
一例として、図１の黒挿入タイミング設定信号１１２として、黒挿入遅延時間、黒挿入保持時間を設定した信号を用いた場合の動作を説明する。黒挿入は、ＬＥＤバックライト１０４を消灯し、黒挿入を行う期間を示しており、垂直同期信号の立ち上りを基準にして、黒挿入遅延時間後に有効になり、黒挿入保持時間経過後に無効になる。切換信号Ａは、図１における切換スイッチＡ１０７を切り換え制御する信号で、黒挿入が有効になるタイミングで切換スイッチＡ１０７をＯＦＦにして、ＬＥＤバックライト１０４を消灯する。また、黒挿入が無効になるタイミングで切換スイッチＡ１０７をＯＮにして、ＬＥＤバックライト１０４を点灯する。つまり切換信号Ａは、黒挿入が有効の期間にバックライトを消灯させ、黒挿入が無効の期間にバックライトを点灯させるという制御を行う。切換信号Ｂは、図１における切換スイッチＢ１０８を切り換え制御する信号で、黒挿入が有効になるタイミングで切換スイッチＢ１０８をＯＮにして、ＬＥＤ１０９を点灯する。また、黒挿入が無効になるタイミングで切換スイッチＢ１０８をＯＦＦにして、ＬＥＤ１０９を消灯する。つまり切換信号Ｂは、黒挿入が有効の期間にＬＥＤ１０９を点灯させ、黒挿入が無効の期間にＬＥＤ１０９を消灯させるという制御を行う。これらの制御を連続して行うことで、黒挿入が実行されると同時に、ＬＥＤ１０９を点灯することができる。このときＬＥＤ１０９もブリンキングするが、イルミネーションやインジケータのような使用法であれば、人間の眼では殆ど点滅を感じられないため、十分に機能を果たすことができる。以上の様に、本実施例では、切換手段は、液晶パネルに黒画面を表示する黒挿入信号で制御され、黒挿入信号が無効の期間は、光源駆動手段の出力をＬＥＤバックライトへ供給し、黒挿入信号が有効の期間は、この出力を発光手段へ供給するように制御する。
【００１７】
図３（ａ）及び図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、切換スイッチＡ１０７と切換スイッチＢ１０８の切り換えタイミングにオーバーラップ期間を設けたものである。それとは逆に、図３（ｂ）は、切換スイッチＡ１０７と切換スイッチＢ１０８の切り換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ドライバＩＣのシャットダウン機能や切換スイッチＡ１０７及び切換スイッチＢ１０８に使用するデバイスのオン／オフの応答時間などを考慮して決める必要がある。仮に切換スイッチＡ１０７と切換スイッチＢ１０８の応答が瞬時であるとして、ＬＥＤドライバ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）のオーバーラップ期間はＴｏまで許容される。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ドライバＩＣが無負荷による過電圧状態を所定時間Ｔｄだけ許容するとすれば、図３（ｂ）のデッドタイム期間はＴｄまで許容される。
【００１８】
なお、ここで説明した黒挿入期間の設定方法や実行タイミングは一例である。黒挿入期間は、毎フレーム、同一タイミングである必要はなく、フレーム毎に変更したり数フレーム単位でパターンを繰り返したりするようにしても良い。また、切換信号は、そのタイミング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）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。また、ここで説明した信号は実際に回路上に存在する信号である必要も無い。具体的には図２、図３の中で黒挿入と記載している波形が、そうした信号である。この波形は、実際に黒挿入するタイミングを表現したものなので、必ずしも信号として生成する必要はない。
【００１９】
実際には、黒挿入期間は、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。黒挿入期間を１フレームのどの位置に設定するか、期間はどの程度にするかは、パネル１０２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。
【００２０】
（実施例２）
実施例２は、黒挿入期間を分割することで、複数のＬＥＤを点灯することを特徴としている。図４は本発明の実施例２である表示装置のブロック図である。実施例１との相違点は、切換スイッチＣ４０８とＬＥＤ４０９を追加した点と、切換信号生成部４０６の出力に、切換スイッチＣ４０８を制御する切換信号Ｃを追加した点である。その他、実施例１で説明したブロックと同じものについては、同一符号を用い説明を省略する。
【００２１】
本実施例は、複数箇所にインジケータを設けたり、インジケータとイルミネーションを設けたりする場合に有効である。また、ＬＥＤ４０９の選定方法は実施例１の場合と基本的に同じである。すなわち、ＬＥＤ４０９には、ＬＥＤバックライト１０４の電圧・電流特性とできるだけ近い仕様のものを選定する。そうすることで、電流経路の切り換えによる電圧及び電流の過度な変動を抑え、ＬＥＤドライバ１０５が常時動作した状態を維持しておくことができる。
【００２２】
次に、実施例２の動作について図５を用いて説明する。図５は、図４の切換スイッチＡ１０７、切換スイッチＢ１０８、及び切換スイッチＣ４０８の切り換え制御を説明するタイミングチャートである。実施例１の図２との相違点は、黒挿入が有効の期間を、切換信号Ｂと切換信号Ｃによる発光期間に分割している点である。一例として、図４の黒挿入タイミング設定信号１１２として、黒挿入遅延時間、黒挿入保持時間、ＬＥＤ発光期間Ｂ、ＬＥＤ発光期間Ｃの４つを設定した場合の動作を説明する。黒挿入のタイミング及び切換信号Ａについては実施例１と同様であるため、説明を省略する。切換信号Ｂは、図４における切換スイッチＢ１０８を制御する信号で、黒挿入が有効になるタイミングで切換スイッチＢ１０８をＯＮにして、ＬＥＤ１０９を点灯する。その後、ＬＥＤ発光期間Ｂの経過後に切換スイッチＢ１０８をＯＦＦにして、ＬＥＤ１０９を消灯する。切換信号Ｃは、図４における切換スイッチＣ４０８を制御する信号で、切換スイッチＢ１０８がＯＦＦになるタイミングで切換スイッチＣ４０８をＯＮにして、ＬＥＤ４０９を点灯する。その後、ＬＥＤ発光期間Ｃの経過後に切換スイッチＣ４０８をＯＦＦにして、ＬＥＤ４０９を消灯する。なお、ここで説明した各切換信号のタイミングを制御する方法やＬＥＤの数は一例である。また、実施例１の図３で説明したように、切り換えタイミングにオーバーラップ期間やデッドタイム期間を設けても良い。
【００２３】
以上の様に、本実施例では、複数の発光手段を有し、切換手段は、黒挿入信号が有効の期間を発光手段の数に時分割し、黒挿入信号の有効の期間において光源駆動手段の出力を複数の発光手段のうちどの発光手段へ供給するかを切り換え制御する。このような構成とすることにより、黒挿入が実行できると共に、複数のＬＥＤを点灯することができる効果がある。
【００２４】
（実施例３）
実施例３は、実施例２の構成において、複数のＬＥＤのうち一部を非発光負荷とすることでＬＥＤの明るさを制御できるようにしたことを特徴としている。図６は本発明の実施例３である表示装置のブロック図である。実施例２との相違点は、切換スイッチＣ４０８に接続する負荷として非発光負荷６０９を接続している点である。その他、実施例１、実施例２で説明したブロックと同じものについては、同一符号を用い説明を省略する。
【００２５】
本実施例は、ＬＥＤを装置のイルミネーションなどに使用した際の明るさ制御に有効である。ＬＥＤの明るさを制御するには、駆動電流やＬＥＤの１フレーム中の点灯期間を変える方法がある。しかし、ＬＥＤの明るさ制御のために、駆動電流や黒挿入期間をＬＥＤに合わせることは、表示装置としての本来の目的に反する。そこで本実施例では、黒挿入期間をＬＥＤ点灯期間と非発光負荷期間に分割し、それぞれの期間を調整することでＬＥＤの明るさを制御している。具体的には、ＬＥＤ１０９の明るさを下げたい場合は、切換信号ＢがＯＮになる期間を短くし、切換信号ＣがＯＮになる期間を長くする。
【００２６】
非発光負荷６０９の例としては、純抵抗や各種ダイオード（定電流ダイオード、ツェナーダイオードなど）が考えられる。ツェナーダイオード（低電圧ダイオード）の場合は逆方向接続し、一般的なシリコンダイオードや定電流ダイオードの場合には順方向接続する。ツェナーダイオードを使用する場合には、バックライト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。
【００２７】
いずれの場合も、負荷の選定方法は実施例１と基本的に同じである。すなわち、ＬＥＤバックライト１０４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動抵抗を参考にして選定する。非発光負荷が単体で特性を合わせるのが困難な場合には、非発光負荷を複数直列に使用したり、複数種類の負荷を組み合わせて使用したりしてもよい。ただし最終的な負荷の決定は、これまでの実施例と同様、ＬＥＤドライバ１０５に使用するＬＥＤドライバＩＣの仕様に基づいて決めるべきである。
【００２８】
以上の様に、本実施例では、黒挿入信号が有効の期間に光源駆動手段の出力が供給される経路には、少なくとも一つの発光手段及び非発光負荷を含む。このような構成とすることにより、黒挿入期間という限られた期間のなかでも、イルミネーションなどに使用するＬＥＤの明るさを制御できるという効果がある。
【符号の説明】
【００２９】
１０２・・液晶パネル、１０４・・ＬＥＤバックライト、１０５・・ＬＥＤドライバ（光源駆動手段）、１０７・・切換スイッチＡ（切換手段）、１０８・・切換スイッチＢ（切換手段）、１０９・・ＬＥＤ（発光手段）
【図１】
2017129813.tif 000003
【図２】
2017129813.tif 000004
【図３】
2017129813.tif 000005
【図４】
2017129813.tif 000006
【図５】
2017129813.tif 000007
【図６】
2017129813.tif 000008