JP2006184317A - 液晶表示器のバックライト調光装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示画面上に発生する輝度むらを目立たなくさせることができる液晶表示器のバックライト調光装置及び方法を提供すること。
【解決手段】 周期的なPWM信号の方形波を発生させる第１PWM信号発生部２１を設け、第１PWM信号発生部２１で発生させたPWM信号を複数に分割するように短方形波を発生させる第２PWM信号発生部２２を設け、PWM信号によりランプ５を駆動するインバータ回路２３を設け、第１PWM信号発生部２１と第２PWM信号発生部２２の信号合成により、複数の短方形波からなるPWM信号の方形波を発生し、合成されたPWM信号によりインバータ回路２３がランプ５を駆動するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示器のバックライトをPWM方式により調光制御して駆動させる液晶表示器のバックライト調光装置及び方法に関する。

従来の技術においては、液晶表示器は光源用のランプとして冷陰極管を組み込んだ光源を有し、インバータ回路にPWM信号（パルス信号）を入力し冷陰極管を間欠点灯させ、液晶駆動信号（垂直同期信号）と間欠点灯させるPWM信号を同期させて液晶表示器画面上を周期的に移動する輝度むらの発生を防止している（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１９１２９８号公報（第２−３頁、全図）

しかしながら、液晶表示器の内部ユニットは、車両に用いる場合のように小型化や利便性を必要とする場合には、液晶表示器に印加される電源ラインは各内部ユニットで共用となり、周期的に移動する輝度むらの発生を防止しても、電源ラインの共用を原因とする静止した輝度むらのが発生してしまうものであった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、液晶表示画面上に発生する輝度むらを目立たなくさせることができる液晶表示器のバックライト調光装置及び方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の液晶表示器のバックライト調光装置では、PWM信号によって液晶表示器のバックライトを調光制御する液晶表示器のバックライト調光装置において、周期的にLoからHiになる前記PWM信号の方形波のそれぞれは、複数の短方形波で構成されることを特徴とする。

本発明では、液晶表示画面上に発生する輝度むらを目立たなくさせることができる。

以下に、本発明の液晶表示器のバックライト調光装置及び方法を実現する実施の形態を、実施例に基づいて説明する。

まず構造を説明する。
図１は実施例１の液晶表示器のブロック図である。
液晶表示器１は、冷陰極管駆動ユニット２、液晶駆動ユニット３、映像信号処理ユニット４、ランプ５、液晶６、電源７からなり、入力される情報を画像として液晶に表示する。
図２は実施例１の液晶表示器の冷陰極管駆動ユニットのブロック図である。
冷陰極管駆動ユニット２は、第１PWM信号発生部２１、第２PWM信号発生部２２、インバータ回路２３、トランス２４からなり、液晶のバックライトを制御駆動させる。
第１PWM信号発生部２１は、バックライトの明るさに応じてデューティ比を変更するようにして、周期的にLoからHiになる方形波を有するPWM信号を発生させる。

第２PWM信号発生部２２は、第１PWM信号発生装置２１のPWM信号のそれぞれの方形波が短い複数の方形波からなるよう周波数の高いPWM信号を発生させ、さらにそのPWM信号が徐々にHi時間を長くするようデューティ比を変更し、一定時間、デューティ比１００％を維持し、その後にそのPWM信号を徐々にHi時間を短くするようデューティ比を変更する。第１PWM信号発生部２１と第２PWM信号発生部２２により、図３に示すPWM信号を発生させる。

インバータ回路２３は、入力されたPWM信号と、内部の発振電圧波形(図３参照)により、ランプ５の駆動電圧波形を出力する。
トランス２４は、ランプ５の駆動電圧波形を昇圧する。
このように冷陰極管駆動ユニット２は、ランプ５の駆動をPWM制御することにより、液晶のバックライトとなる。

液晶駆動ユニット３は、映像信号処理ユニット４からの画像データもしくは、映像信号処理ユニット４で処理し、画像メモリに一時的に記憶されている画像データに基づいて、多数の液晶の駆動を制御し、画像を液晶６に表示させる。
映像信号処理ユニット４は、入力された映像や画像を、液晶駆動ユニット３が処理できる画像データに変換処理し、液晶駆動ユニット３もしくは画像メモリへ出力する。
ランプ５は、冷陰極管駆動ユニット２からトランス２４を介して得る昇圧したランプ駆動電圧波形により制御駆動される内部の放電により、発光する。
液晶６は、液晶駆動ユニット３の駆動により画像を表示する。

作用を説明する。
[輝度むらを目立たなくさせる作用]
図６は通常のPWM制御の場合の構成例を示すブロック図である。図７は図６の構成例における動作波形を示すタイムチャートである。
通常の液晶表示器は、特に車両に用いられる場合、小型化、利便性の要求が高いため、印加される電源ラインは各内部ユニット共通となっている。このような構成では、冷陰極管駆動ユニットへ瞬間的な大電流が流れ込んだ場合、液晶駆動ユニット及び映像信号処理ユニットへの電源ラインでは、共通電源ラインでの配線抵抗が共通インピーダンスとなり、これにより電源電圧に乱れを生じる。この乱れに対し特別の対策（ラインレギュレーション）となる半導体及び回路の設計が行われていない場合、液晶に表示される映像電源電圧の乱れによる影響が現れる（図７参照）。

図８は図６の構成例におけるPWM信号及び液晶表示器への流入電流の実測例を示す図である。図９は図６の構成例における表示画面の実例を示す図である。
実測においても、液晶表示器への流入電流に乱れが生じることにより、図９に示すように画像の表示に静止した輝度むらが現れている。

本実施例１では、第１PWM信号発生部２１、第２PWM信号発生部２２により、図３にPWM信号電圧波形として示すように、第１PWM信号発生部２１で発生させるPWM信号の方形波のそれぞれを、第２PWM信号発生部２２の高い周波数の短い方形波に分割し、そのHiレベルつまりデューティ比ON時間が徐々に長くするようにし、その後徐々に短くなるようにする。そのため、ランプ５のPWM信号による駆動に関して、電圧変化、電流変化は穏やかになる。
よって、液晶表示器１に電源７から流入する電流が急に増加することが抑制される（図３参照）。

図４は実施例１におけるPWM信号及び液晶表示器への流入電流の実測例を示す図である。図５は実施例１における表示画面の実例を示す図である。
第１PWM信号発生部２１、第２PWM信号発生部２２によりPWM信号をインバータ回路２３に出力することにより、液晶表示器１への流入電流は穏やかな変化となる（図４参照）。
よって、液晶駆動信号や映像駆動信号に影響を及ぼす電源電圧の乱れが緩和され、表示画像の輝度むらが目立たなくなる（図５参照）。

次に効果を説明する。
本実施の形態の可変表示構造にあっては、次に列挙する効果を得ることができる。
(1)周期的にLoからHiになるPWM信号の方形波のそれぞれは、複数の短方形波で構成されるため、冷陰極管駆動ユニットの電圧、電流変化を穏やかにして、液晶画面上の輝度むらを目立たなくさせることができる。

(2)PWM信号の方形波のそれぞれは、Hi時間が徐々に長くなり、その後Hi時間が徐々に短くなる複数の短方形波で構成されるため、冷陰極管駆動ユニットの電圧、電流変化をさらに穏やかにして、液晶画面上の輝度むらを目立たなくさせることができる。

(3)周期的なPWM信号の方形波を発生させる第１PWM信号発生部２１を設け、第１PWM信号発生部２１で発生させたPWM信号を複数に分割するように短方形波を発生させる第２PWM信号発生部２２を設け、PWM信号によりランプ５を駆動するインバータ回路２３を設け、第１PWM信号発生部２１と第２PWM信号発生部２２の信号合成により、複数の短方形波からなるPWM信号の方形波を発生し、合成されたPWM信号によりインバータ回路２３がランプ５を駆動するため、第２PWM信号発生部２２によりPWM信号の変化を緩やかにしたことにより、電源電圧の液晶表示器１への流入電流に急な変化がないようにして、液晶画面上の輝度むらを目立たなくさせることができる。

(4)液晶表示器１の液晶駆動ユニット３と電源ラインが共通であるため、液晶駆動ユニット３への電源７からの流入電流の急な変化がないようにして、共通インピーダンスを持つ場合であっても、液晶画面上の輝度むらを目立たなくさせることができる。

(5)周期的にLoからHiになるPWM信号のそれぞれの方形波を、複数の短い方形波に分割し、LoからHiになる際に、短い方形波が徐々にHi時間を長くし、その後、徐々にHi時間を短くして、１つの方形波群となりLoとなるようにして、液晶表示器１への流入電流の急な変化を抑制して、バックライトの調光制御を行うため、液晶画面上の輝度むらを目立たなくさせることができる。
なお、本実施例１は、インバータ回路２３等へ流入する電流の影響を防止・抑制するのではなく、液晶表示画面上から輝度むらを目立たなくさせることができる。これにより、部品配置の自由度が広がるため、小型化、低コスト化を図ることができる。

（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態を実施例１に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
液晶表示器１の構成は、図１以外の構成であってもよい。
第２PWM信号発生部２２は、第１PWM信号発生部２１によるPWM信号が信号周期を変化させた際には、さらに、高い周波数の信号へ変化させ、デューティ比の変化割合も変更することができる。第１PWM信号発生部２１によるPWM信号の周期が固定される場合には、第２PWM信号発生部２２は、固定回路又はこれに相当するものであってもよい。

実施例１の液晶表示器のブロック図である。 実施例１の液晶表示器の冷陰極管駆動ユニットのブロック図である。 実施例１の動作波形を示すタイムチャートである。 実施例１におけるPWM信号及び液晶表示器への流入電流の実測例を示す図である。 実施例１における表示画面の実例を示す図である。 通常のPWM制御の場合の構成例を示すブロック図である。 図６の構成例における動作波形を示すタイムチャートである。 図６の構成例におけるPWM信号及び液晶表示器への流入電流の実測例を示す図である。 図６の構成例における表示画面の実例を示す図である。

符号の説明

１ 液晶表示器
２ 冷陰極管駆動ユニット
２１ 信号発生装置
２１ 第１PWM信号発生部
２２ 第２PWM信号発生部
２３ インバータ回路
２４ トランス
３ 液晶駆動ユニット
４ 映像信号処理ユニット
５ ランプ
６ 液晶
７ 電源
L1,L5 インバータ回路発振電圧波形
L2,L6 PWM信号電圧波形
L3,L7 ランプ駆動電圧波形
L4,L8 液晶表示器への流入電流波形
L9 電源電圧の乱れにより影響を受けた映像信号

Claims (5)

1. PWM信号によって液晶表示器のバックライトを調光制御する液晶表示器のバックライト調光装置において、
   周期的にLoからHiになる前記PWM信号の方形波のそれぞれは、複数の短方形波で構成される、
   ことを特徴とする液晶表示器のバックライト調光装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示器のバックライト調光装置において、
   前記PWM信号の方形波のそれぞれは、Hi時間が徐々に長くなり、その後Hi時間が徐々に短くなる複数の短方形波で構成される、
   ことを特徴とする液晶表示器のバックライト調光装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液晶表示器のバックライト調光装置において、
   周期的なPWM信号の方形波を発生させる第１PWM信号発生部を設け、
   第１PWM信号発生部で発生させたPWM信号を複数に分割するように短方形波を発生させる第２PWM信号発生部を設け、
   PWM信号により冷陰極管を駆動するインバータ回路を設け、
   前記第１PWM信号発生部と前記第２PWM信号発生部の信号合成により、複数の短方形波からなるPWM信号の方形波を発生し、合成されたPWM信号によりインバータ回路が冷陰極管を駆動する、
   ことを特徴とする液晶表示器のバックライト調光装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液晶表示器のバックライト調光装置において、
   液晶表示器の液晶駆動部と電源ラインが共通である、
   ことを特徴とする液晶表示器のバックライト調光装置。
5. 周期的にLoからHiになるPWM信号のそれぞれの方形波を、複数の短い方形波に分割し、
   LoからHiになる際に、短い方形波が徐々にHi時間を長くし、その後、徐々にHi時間を短くして、１つの方形波群となりLoとなるようにして、
   液晶表示器への流入電流の急な変化を抑制して、バックライトの調光制御を行う、
   ことを特徴とする液晶表示器のバックライト調光方法。