JP2002359098A - Lcdのバックライト装置 - Google Patents
Lcdのバックライト装置Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
の概略構成図
クライト装置の概略構成図
流波形の相違を示す図
をバースト調光方式で行う場合の管電流波形図
的輝度変調の組み合わせによる管電流波形図
動的輝度変調の組み合わせによる管電流波形図
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001162240A JP4686902B2 (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | バックライト装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001162240A JP4686902B2 (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | バックライト装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002359098A true JP2002359098A (ja) | 2002-12-13 |
JP4686902B2 JP4686902B2 (ja) | 2011-05-25 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2001
- 2001-05-30 JP JP2001162240A patent/JP4686902B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US9865199B2 (en) | 2013-03-26 | 2018-01-09 | Funai Electric Co., Ltd. | Backlight drive circuit |
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