JP2002359098A - Lcdのバックライト装置 - Google Patents

Lcdのバックライト装置

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JP2002359098A JP2001162240A JP2001162240A JP2002359098A JP 2002359098 A JP2002359098 A JP 2002359098A JP 2001162240 A JP2001162240 A JP 2001162240A JP 2001162240 A JP2001162240 A JP 2001162240A JP 2002359098 A JP2002359098 A JP 2002359098A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックライトの動的な輝度変調を行う際、バ
ースト調光方式では最大輝度が低く、電流調光方式では
可変範囲が狭い。 【解決手段】 動的輝度変調信号を「+側輝度変調」と
「−側輝度変調」に分けて制御を行い、「−側」はバー
スト調光を行うことにより可変範囲を大きく取り、「+
側」は電流調光方式でDC的に制御することで、「動的
輝度変調=±0%」時における静的調光の最大値をバー
ストDUTY100%で動作させる事を特徴としたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ノート型パソコ
ンやデッスクトップパソコン、液晶テレビジョン受像機
等に多用されている液晶表示パネルのバックライト装置
に関し、とくに液晶表示パネルを背部から照明する光源
として駆動回路手段により点灯する蛍光管を備えたもの
で、映像の再生の際、映像の明るさやコントラスト応じ
て動的に輝度変調を行う構成のバックライト装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、パソコンなどの情報処理機器や薄
型テレビジョン受像機のディスプレイ装置として、バッ
クライト付き液晶ディスプレイが使用されている。この
バックライトの光源としては、冷陰極管等の蛍光管が用
いられている。蛍光管を点灯させるには高圧の交流電圧
を印加する必要があり、入力電源から供給される低電圧
の直流電圧を蛍光管が点灯可能な高圧の交流電圧に変換
するDC/ACインバータなどの蛍光管点灯装置が必要
となる。
【0003】ディスプレイモニタや、テレビジョン受像
機への要求性能としては、周囲の明るさが大きく変化す
ることなどを理由に、ユーザーによる輝度調節の可変範
囲は広く求められ、例えば10〜100%などの調光範
囲が要求される場合がある。このようなユーザーの操作
による調光制御を以下、静的調光と呼ぶこととする。
【0004】また、動画映像の再生の際、映像シーンの
明るさやコントラストに応じて動的にバックライトの輝
度制御を行って画質の改善が行われている(特開200
1−27889号公報参照)。以下この制御を動的輝度
変調と呼び、前記静的調光と区別する。一般に蛍光管の
光量を変化させる方法としては、図3に示すように、
「電流調光方式」或いは、「バースト調光方式」が知ら
れている。
【0005】「電流調光方式」は、インバーター回路の
入力直流電圧、又は入力電流をDC−DCコンバーター
等で変化させてインバータートランス二次側に接続され
る蛍光管の電流を変化させて連続的に調光する方式であ
る。既述のとおり、ユーザーによる輝度調節の可変範囲
は広く求められ、例えば10〜100%などの調光範囲
が要求される場合がある。蛍光管の輝度は管電流にほぼ
比例するが、蛍光管の管電流保証範囲は10〜100%
まで広くないことがある。例えば、15インチクラスの
液晶ディスプレイによく使用されている、長さ330m
m、直径2.6mm程度の冷陰極管では、メーカーの保
証している管電流値は、2〜5mArmsなどとなってい
る。この場合、10〜100%の調光範囲を実現しよう
とすると0.5〜5mArmsの管電流値にしなければなら
ず、下限では保証管電流値を大きく下回る。従って、管
電流値を連続的に制御する電流調光方式では、低輝度側
の調光に制限があるという問題があった。
【0006】一方、「バースト調光方式」は、インバー
ター回路の発振動作を強制的にON/OFFして、ON
期間とOFF期間の割合(これを「デューティー比」と
いう)を変化させることにより調光を行う方式である。
この方式には、調光信号のレベルに応じて調光パルスの
ON期間とOFF期間の割合を変える周波数固定のPW
M方式と、ON期間が固定で、発振周波数を変化させて
ON期間とOFF期間のデューティー比を変えて調光す
る周波数調光(PFM)方式とがある。具体的には、蛍
光管に交流電流を流している間は管電流を最大(例え
ば、5mArms)にし、トランスを駆動する周波数より
も低い周波数(例えば、200Hz)で入力電源電圧を
断続させ、そのデューティー比(オン デューティー)
Ton/(Ton+Toff)[ただし、Tonは入力電源電圧
のオン時間、Toffは入力電源電圧のオフ時間]を制御
することにより、管電流の平均値を制御して広いユーザ
ー調光範囲を実現する。
【0007】例えば、バースト調光回路のデューティー
比が100%のとき管電流は最大値5mArmsとなるよ
うにし、ついでデューティー比を10%に絞ると、蛍光
管に流れる平均電流は0.5mArmsになる。また、入力
電源電圧がオンの期間は管電流が5mArmsであり、オ
フの期間は管電流が0mArmsであるから、蛍光管の保
証電流値範囲(2〜5mArms)内での使用となってい
る。つまり、このようなバースト調光方式のインバータ
を用いれば、蛍光管の保証電流値を満足しながら静的調
光範囲10〜100%などの広い調光範囲を実現でき
る。
【0008】従来、前記動的輝度変調を行う際はバース
ト調光方式によって行われることがあった。 この一例
のブロック図を図2に示し、動作時の管電流波形を図5
に示す。バースト調光方式を用いた場合、動的輝度変調
が無変調のとき、静的調光上限のDUTYを90%程度に制
限する必要がある。理由は動的輝度変調=±0%時に、
今後起こりうる動的輝度変調の可変範囲を確保しておく
ためである。この様子を図4に示す。このとき例えばD
UTY90%で平均管電流値=5mAと設定した場合、
オフ期間での管電流は0mA、オン期間では、 オン期間の管電流=5mA/90%=5.55mA となり、オン期間では蛍光管が指定する最適な管電流値
=5mAを超過しているため、5mA連続点灯時に比べ
発光効率が低下してしまう。それは一般に蛍光管の管電
流と輝度の関係は図7に示すとおり発光効率が最大とな
る管電流i0が存在し、これを超過して管電流を増加さ
せると発光効率が低下するためである。つまり平均管電
流をi0=5mAと設定した場合においてもバースト調
光方式では輝度が低くなってしまう。
【0009】また、これら「電流調光」と「バースト調
光」を組み合わせた一般技術例として、特開平10―1
12396号公報があげられる。これは電流調光方式及
びバースト調光方式を利用してノイズ低減を目的として
いる。手段としては、調光回路を有する蛍光管灯点灯装
置において、調光信号により管が定格最大電流値以下の
所定電流値を超えて点灯する時は電流調光方式で動作
し、それ以下の時はバースト調光方式で動作するように
する。電流調光動作とバースト調光動作の切替は、調光
信号を増幅した直流信号を定電流制御ループに印加して
調光をおこなっている電流調光の定電流制御ループにバ
ースト調光のためのパルス電流又は電圧を印加すること
によって行う。そして、バースト調光のために前記定電
流制御ループに印加されるバースト電圧波形として、設
定された入力調光信号レベルに応じて0〜約50%のデ
ューティー比のパルスを出力するパルス幅変調又は該パ
ルス幅変調とパルス振幅変調の併用された波形を用いる
というものである。これは本発明の目的、つまり発光効
率の高くかつ調光範囲の広いバックライト装置の提供と
は異なり、また手段も異なるため、参考技術として示し
た。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従って従来の構成で
は、静的調光の上限での最大DUTYは90%程度で制
限されるため、平均管電流を等しく設定しDUTY10
0%で動作させた場合に比べ輝度が低いという課題があ
った。また既述のとおり電流調光を用いた場合は輝度を
絞る側の可変範囲が狭いという課題があった。
【0011】本発明は前記課題に鑑み、発光効率の高く
かつ調光範囲の広いバックライト装置を提供しようとい
うものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明のバックライト装置は静的調光をバースト調光
方式で行い、動的輝度変調信号を「+側輝度変調」と
「−側輝度変調」に分けて制御を行い、「−側」はバー
スト調光方式で行うことにより可変範囲を大きく取り、
「+側」は電流調光方式でDC的に制御することで、
「動的輝度変調=±0%」時における静的調光の最大値
をバーストDUTY100%で動作させる事を特徴とし
たものである。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、調光回路を有する蛍光管灯点灯装置において、前記
調光回路は二つの独立した調光制御入力に対応し、第一
の調光制御入力に対してはバースト調光方式で動作し、
第二の調光制御入力に対しては、電流調光方式とバース
ト調光方式の中から最適な調光方式を一つ選択して動作
する事を特徴としたものであり、第二の調光制御入力の
中で+側輝度変調の調光制御入力に対しては電流調光方
式で動作し、−側輝度変調の調光制御入力に対してはバ
ースト調光方式で動作する事を特徴とするもので、+側
輝度変調を電流調光でDC的に制御することで「動的輝
度変調=±0%」時にバースト調光のDUTY100%
での動作することにより発光効率の高くかつ調光範囲の
広いバックライト装置を実現しうるものである。 以下
に、本発明の一実施形態について図1と図6を用いて説
明する。
【0014】(実施の形態1)図1において1は例えば
マイクロコンピュータを用いた調光制御信号発生装置で
あり、バックライト装置へ調光制御信号を出力する。そ
の内部は静的調光制御信号処理部1aと、動的輝度変調
信号処理部1b、乗算器1cの3部から成る。静的調光
制御信号制御部1aは、ユーザーにより設定された輝度
の情報を電気信号に変え乗算器1cに対し出力する。動
的輝度変調部1bは、映像の再生の際、映像の明るさや
コントラストに応じて動的に輝度変調を行う際にバック
ライト装置に対し輝度変調信号を出力する。その内部は
2つに分かれ、−側輝度変調部1b1では輝度抑制側の
調光信号の出力を受け持ち、乗算器1cへ出力される。
+側輝度変調部1b2では輝度増加側の調光信号を受け
もち電流調光器4へ出力される。乗算器1cでは二つの
入力を乗算し結果をバースト調光器3へ出力する。
【0015】バックライト装置2において、バースト調
光器3では乗算器1cからの入力信号に応じてPWM波
形を乗算器5に対し出力する。また、+側輝度変調部1
b2からの信号は電流調光器4へ入力され、NFB信号
と加算された後、前記乗算器b5へ入力される。乗算器
5では前記二つの入力信号を乗算し結果をインバータ6
へ出力する。インバータ6は電源8から電力供給を受
け、前記乗算器5からの制御信号を基に蛍光管7を駆動
する。蛍光管7の管電流は管電流検出抵抗9にて電圧変
換され、乗算器5へNFB信号として帰還される。
【0016】かかる構成によれば図6に示すとおり、例
えば静止映像を出画している時など動的輝度変調が行わ
れていないとき、ユーザーが調光制御を最大に設定した
場合、静的調光制御部1aと、−側輝度変調部1b1は
最大値を出力するためこれを受ける乗算器1cも最大値
を出力する。このためバースト調光器3はDUTY10
0%の信号をインバーター6へ出力し、蛍光管はDUT
Y100%で駆動を受けるため、発光効率の高い状態で
発光を行うことができる。また、この状態において電源
8電圧の変動など何らかの外乱により蛍光管電流が減少
又は増加しようとした場合においても、電流調光器4の
側に帰還がかかるため蛍光管電流は一定に保たれ、安定
した輝度を得ることができる。
【0017】
【発明の効果】以上の様に、本発明のLCDのバックラ
イト装置によれば、動的輝度変調の可変幅を狭めること
なく静止画出画時など動的輝度変調度がゼロのときに、
発光効率の低下或いは輝度低下が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例によるバックライト装置
の概略構成図
【図2】従来の静的調光と動的輝度変調に対応したバッ
クライト装置の概略構成図
【図3】電流調光方式とバースト調光方式における管電
流波形の相違を示す図
【図4】従来のバックライト装置において動的輝度変調
をバースト調光方式で行う場合の管電流波形図
【図5】従来のバックライト装置における静的調光と動
的輝度変調の組み合わせによる管電流波形図
【図6】本発明のバックライト装置における静的調光と
動的輝度変調の組み合わせによる管電流波形図
【図7】一般の蛍光管の管電流と輝度の関係を示す図
【符号の説明】
1 調光制御演算装置 1a ユーザー調光信号発生部 1b 動的輝度変調信号発生部 1c 乗算器 2 バックライト装置 3 バースト調光器 4 電流調光器 5 乗算器 6 インバーター 7 蛍光管 8 電源 9 管電流検出抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/36 G09G 3/36 Fターム(参考) 2H091 FA42Z FD22 GA11 LA30 2H093 NA52 NC42 ND06 ND07 NE06 3K098 CC41 DD22 DD35 DD42 EE14 EE17 EE31 EE32 EE40 FF04 5C006 AB03 EA01 FA24 5C080 AA10 DD03 JJ02 JJ04 JJ05 KK02 KK43

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 調光回路が二つの独立した調光制御入力
    に対応し、第一の調光制御入力に対してはバースト調光
    方式で動作し、第二の調光制御入力に対しては、電流調
    光方式とバースト調光方式の中から最適な調光方式を一
    つ選択して動作する事を特徴とするLCDのバックライ
    ト装置。
  2. 【請求項2】 第二の調光制御入力の中で、輝度増加方
    向の調光制御入力に対しては電流調光方式で動作し、輝
    度減少方向の調光制御入力に対してはバースト調光方式
    で動作する事を特徴とする請求項1記載のLCDのバッ
    クライト装置。
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