JP2008070592A - 輝度調整装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 調光同期信号と輝度調整パルス信号とが同期して常に固定の倍率の関係となり干渉ノイズを回避し、垂直信号の周波数が変動してもパルスデューティが変動しないとともに、出力される輝度調整パルスの周波数を可変とする。
【解決手段】 垂直信号を任意の倍数に逓倍して逓倍信号を出力する逓倍回路と、前記逓倍信号を微分する微分回路と、前記微分回路から出力される信号によりコンデンサに蓄えられた電荷の充放電を行い、前記逓倍信号の周波数が変化しても振幅が一定である鋸歯状波を発生させる鋸歯状波発生回路と、パルスデューティを決定する基準電圧を発生する輝度調整電圧発生回路と、前記鋸歯状波電圧と前記輝度調整電圧とを比較して輝度調整パルス信号を出力する比較回路とを備え、前期輝度調整電圧発生回路はその出力電圧を可変にする回路を含み、前記逓倍回路はその逓倍数を可変にする回路を含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、表示装置の調光同期信号に同期して光源の明るさ（輝度）を調整する回路を有する輝度調整装置及びこれを備える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置のバックライト光源として一般に冷陰極管が使用される。バックライトの輝度調整は、冷陰極管を周期的に点滅させて、その点灯時間と消灯時間との時間比率（デュ−ティ比）を変化させて冷陰極管の平均の明るさを調整することによって行われる。点灯時間に対して消灯時間が短いときには輝度は高く、逆に点灯時間に対して消灯時間が長いときには輝度は低い。冷陰極管の点灯時間と消灯時間とのデューティ比は、冷陰極管を駆動するインバータ回路のパルス信号のデューティ比により調整される。

このパルス信号（以下、「輝度調整パルス」という）の調整方法にはいくつかの方法があるが、一例として差動増幅器（オペアンプ）を使用する従来の方法を説明する。

図７は、従来の輝度調整パルス発生回路図である。基準電圧発生回路７０１から出力される基準電圧を、抵抗器７０２を介してオペアンプ７０４の正入力端子に入力される。オペアンプ７０４の出力は、抵抗器７０５とコンデンサ７０６で構成される積分回路７１０に接続されるとともに、抵抗器７０３を介してオペアンプ７０４の正入力端子に正帰還される。また、積分回路７１０のノードｓａｗ７１１から負入力端子に負帰還が掛けられるとともに、オペアンプ７０７の負入力端子に入力される。他方で、輝度調整電圧発生回路７０８から出力される輝度調整電圧がレベルシフト７０９を通じてオペアンプ７０７の正入力端子に入力される。

図８（ａ）〜（ｄ）は、図７に示した従来の輝度調整パルス発生回路の各ノードのタイミングチャート図である。図８（ａ）は、オペアンプ７０４の出力ノード７１２の電圧波形を示した図である。図８（ｂ）は、オペアンプの正入力端子ノードＲＥＦ７１３の電圧波形及び積分回路７１０のノードｓａｗ７１１の電圧波形を示した図である。図８（ｃ）は、前記ノードｓａｗ７１１の電圧波形及びオペアンプ７０７の正入力端子ノードＡ−ＤＩＭｉ７１４の電圧波形を示した図である。図８（ｄ）は、オペアンプ７０７の出力ノード７１５の電圧波形を示した図である。

図８（ａ）に示したオペアンプ７０４のパルス出力８０１を抵抗器７０５とコンデンサ７０６とで構成される積分回路７１０で積分し、ノードｓａｗ７１１には、図８（ｂ）に示すような、ほぼ直線的に変化する三角波の電圧波形８０２を得る。ノードｓａｗ７１１は、オペアンプ７０４の負入力端子に帰還し、オペアンプ７０４の正入力端子に入力される基準電圧８０３と比較される。オペアンプ７０４は、抵抗器７０３と抵抗器７０２とで正帰還され、ノードｓａｗ７１１の電圧８０２がノードＲＥＦ７１３の電圧８０３に達する度にオペアンプ７０４の出力電圧８０１が反転し、それに伴いノードＲＥＦ７１３の電圧８０３も変化する。オペアンプ７０４の出力電圧８０１がＨＩレベルのときには積分回路７１０は、抵抗器７０５を通じてコンデンサ７０６を充電し、ノードｓａｗ７１１の電圧８０２は、単調に増加する。オペアンプ７０４の出力電圧８０１がＨＩであるから、正帰還を受けるノードＲＥＦ７１３の電圧８０３もＨＩレベルとなる。この状態でノードｓａｗ７１１の電圧８０２がノードＲＥＦ７１３の電圧８０３を超えるとオペアンプ７０４の出力は反転しＬＯＷレベルとなり、積分回路７１０のコンデンサ７０６に充電された電荷を、抵抗器７０５を通じて放電する方向に転じる。以上の動作を繰り返しノードｓａｗ７１１には三角波形が得られる。

次に輝度調整電圧発生回路で発生された輝度調整電圧は、ユーザが制御する輝度レベルでＤＣ電圧としてオペアンプ７０７の正入力端子に入力される。オペアンプ７０７の正入力端子ノードＡ−ＤＩＭｉ７１４の電圧８０４とノードｓａｗ７１１の電圧８０２とをオペアンプ７０７で比較して出力に輝度調整パルス電圧８０５が得られる。

一般に液晶パネルへの表示映像信号の垂直駆動信号に輝度調整パルスの周波数を同期させることにより、干渉ノイズの発生や輝度ムラを防止している。しかしながら、上記した従来の回路は、コンデンサ７０６などのバラツキや温度ドリフトなどにより安定に設計することは困難であり、また、垂直駆動信号に同期させようとした場合、従来の構成では入力される調光同期信号の周波数が変化したときに、前記積分回路の抵抗、コンデンサの値で決定される時定数が固定であるため、前記積分回路から出力される三角波の振幅が変化し、一定の直流電圧である前記調光制御電圧と前記三角波と比較して、出力される前記調光制御パルスのデュ−ティ比が変化して、バックライトの明るさが変化するという課題を有していた。

また、液晶パネルへの表示映像信号の垂直駆動信号と輝度調整パルスの周波数との間にズレが生じ干渉ノイズが発生するという問題点があった。特に、液晶パネルへの表示映像信号の垂直駆動信号と輝度調整パルスの周波数とが公倍数や公約数の関係であって、かつ、完全に固定されずにズレを生じさせたときに干渉ノイズが顕著になる。

そこで、例えば、特開平２００３−１７３８９２号のような調光制御装置が提案されている。図９は、その調光制御装置の回路図である。

図９に示す調光制御装置は、コンデンサＣ５と充電電流を供給するトランジスタＱ４によって構成される積分手段と、調光同期信号によって、前記コンデンサＣ５の充電電圧を放電するリセット手段（Ｃ４、Ｒ７、Ｄ１からなる微分回路とトランジスタＱ３）と、基準電圧発生手段と、オペアンプＩＣ２によって前記コンデンサＣ５の充電電圧と前記基準電圧を比較した結果出力されるパルス信号をＲ１０とＣ６とで積分し、前記トランジスタＱ４の制御端子にフィ−ドバックさせる手段とを備え、オペアンプＩＣ１によって前記コンデンサＣ５の充電電圧と調光制御電圧とを比較し得られた調光制御パルスを出力する手段を有し、前記コンデンサＣ５の充電電圧波形は直線性の良好で振幅を一定に保たれた鋸歯状波であって、出力される前記調光制御パルスのデュ−ティ比は、調光制御電圧に比例して設定可能となっている。これにより、調光同期信号の周波数が変化しても、前記液晶ディスプレイの表示駆動周期とバックライトの点滅周期との不一致による輝度ムラが発生せず、また、前記調光制御電圧に比例したデュ−ティ比に設定されるため、バックライトの明るさを安定化させることができる。

しかしながら、上記特開平２００３−１７３８９２号によって提案される調光制御装置は、出力される調光制御パルスの周波数が調光同期信号と同一の周波数しか得られないという問題があった。
特開平７−１９１２９８号公報 特開平２００３−１７３８９２号公報

本発明は、調光同期信号の周波数と輝度調整パルスの周波数とが同期して常に固定の倍率となって干渉によるノイズを回避し、かつ、調光同期信号の周波数が変動しても輝度調整パルスのデューティ比は変化しないとともに、逓倍回路による逓倍数の制御によって出力される輝度調整パルスの周波数を変えることができる輝度調整装置を備えた液晶表示装置を提供する。

一実施形態に係る本発明の輝度調整装置は、調光同期信号を入力し、前記調光同期信号を逓倍して逓倍信号を出力する逓倍回路と、前記逓倍回路に接続されて前記逓倍信号を微分する微分回路と、前記微分回路に接続されて、前記逓倍信号の周波数が変化しても振幅が一定である鋸歯状波を発生させる鋸歯状波発生回路と、前記鋸歯状波電圧の比較の対象となる第１基準電圧を発生する第１基準電圧発生回路と、前記鋸歯状波発生回路に接続されて前記鋸歯状波電圧と前記第１基準電圧とを比較してパルス信号を出力する比較回路とを備え、前記第１基準電圧発生回路はその出力電圧を可変にする回路を含み、前記調光同期信号を逓倍する逓倍回路はその逓倍数を可変にする回路を含むことを特徴としている。

また、一実施形態に係る本発明の液晶表示装置は、液晶表示部と、前記電圧生成部からの前記２種のゲート電圧の組み合わせからなるゲート信号を液晶表示部のゲート線に印加するゲート駆動部と、前記電圧生成部からの前記階調電圧群の内から、必要な輝度と反転制御に応じて選択した階調電圧をデータ線に印加するデータ駆動部とを有する液晶表示部と、階調電圧群と２種のゲート電圧とを生成する電圧生成部と、ＲＧＢ映像信号及びその表示を制御する入力制御信号を受けて、調光同期信号を含む複数の制御信号を生成し、映像信号を前記液晶表示部の動作条件に合うように適切に処理し、前記複数の制御信号を出力する信号制御部と、複数の放電管から構成されるランプ部と、前記複数の放電管に交流高電圧を供給する１つ以上のインバータと、前記調光同期信号を入力し、前記調光同期信号を逓倍して逓倍信号を出力する逓倍回路と、前記逓倍回路に接続されて前記逓倍信号を微分する微分回路と、前記微分回路に接続されて前記微分回路から出力される信号によりコンデンサに蓄えられた電荷の充放電を行い、前記逓倍信号の周波数が変化しても振幅が一定である鋸歯状波を発生させる鋸歯状波発生回路と、前記鋸歯状波電圧の比較の対象となる第１基準電圧を発生する第１基準電圧発生回路と、前記鋸歯状波発生回路に接続されて前記鋸歯状波電圧と前記第１基準電圧とを比較してパルス信号を出力する比較回路とを備え、前記第１基準電圧発生回路はその出力電圧を可変にする回路を含み、前記調光同期信号を逓倍する逓倍回路はその逓倍数を可変にする回路を含む輝度調整装置とを備えることを特徴としている。

本発明の液晶表示装置によれば、調光同期信号の周波数と輝度調整パルスの周波数とが同期して常に固定の倍率となって干渉によるノイズを回避し、かつ、調光同期信号の周波数が変動しても輝度調整パルスのデューティ比は変化しないとともに、逓倍回路による逓倍数の制御によって出力される輝度調整パルスの周波数を変えることができる。

本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図１は本発明の１実施形態に係る液晶表示装置のブロック図である。図１に示すように、本発明の１実施形態に係る液晶表示装置１は、液晶表示部１０及びこれに連結されたゲート駆動部２０とデータ駆動部３０を含む液晶表示板９０と、ゲート駆動部２０及びデータ駆動部３０に連結された電圧生成部６０と、液晶表示部１０に光を照射するランプ部４０と、ランプ部４０に連結されているインバータ５０、輝度調整装置８０、そしてインバータ５０及び輝度調整装置８０を制御する信号制御部７０を含む。なお、本発明の１実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示部１０及びこれに連結されたゲート駆動部２０とデータ駆動部３０とが１つの液晶表示板上に配置されているが、液晶表示部１０とゲート駆動部２０とデータ駆動部３０とがそれぞれ別個の基板上に形成されてもよい。

電圧生成部６０は画素の透過率に関連している階調電圧群Ｖｇｒａｙと２種のゲート電圧Ｖｇａｔｅを生成する。階調電圧Ｖｇｒａｙは二組に分類されて二組のうち一組は共通電圧Ｖｃｏｍに対してプラスの値を有し、もう一対はマイナスの値を有する。ゲート電圧Ｖｇａｔｅはゲートオン電圧とゲートオフ電圧を含む。

ゲート駆動部２０は、液晶表示部１０のゲート線に連結され電圧生成部６０からのゲートオン電圧とゲートオフ電圧の組み合わせからなるゲート信号をゲート線に印加する。

データ駆動部３０は、液晶表示部１０のデータ線に連結され電圧生成部６０からの階調電圧Ｖｇｒａｙの内から、必要な輝度と反転制御に応じて、選択したデータ電圧をデータ線に印加する。

信号制御部７０は外部のグラフィック制御機（図示せず）から、ＲＧＢ映像信号及びその表示を制御する入力制御信号、例えば、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、メインクロックＣＬＫ、データイネーブル信号ＤＥなどの提供を受ける。信号制御部７０は入力制御信号に基づいて各種の制御信号ＣＯＮＴを生成し、映像信号ＲＧＢＤａｔａを液晶表示部１０の動作条件に合うように適切に処理したのち制御信号ＣＯＮＴをゲート駆動部２０とデータ駆動部３０に送り、処理した映像信号ＲＧＢＤａｔａはデータ駆動部３０に送る。

制御信号ＣＯＮＴはゲートオン電圧Ｖｏｎの出力時期を制御するゲートクロック信号ＣＰＶ及びゲートオン電圧Ｖｏｎの幅を限定する出力イネーブル信号ＯＥなどを含む。制御信号ＣＯＮＴはさらに、水平周期の開始を知らせる水平同期開始信号ＳＴＨとデータ線に当該データ電圧を印加させるためのロード信号（命令）ＬＯＡＤ、共通電圧Ｖｃｏｍに対するデータ電圧の極性（以下、“共通電圧に対するデータ電圧の極性”を“データ電圧の極性”という。）を反転させる反転信号ＲＶＳ及びデータクロック信号ＨＣＬＫなどを含む。

データ駆動部３０は信号制御部７０からの制御信号ＣＯＮＴによって一つの行（通常は水平走査線に相当）の画素に対応する映像データを順次に受信し、電圧生成部６０からの階調電圧Ｖｇｒａｙのうちの各映像データに対応する電圧を選択することによって、映像データを液晶に印加するデータ電圧に変換する。

ゲート駆動部２０は信号制御部７０からの制御信号ＣＯＮＴによって電圧生成部６０からのゲートオン電圧をゲート線に印加して、このゲート線に連結された全ての画素のスイッチング素子Ｑを導通させる。

一つのゲート線にゲートオン電圧が印加され、これに連結された一つの行のスイッチング素子Ｑ全部が導通している間（この期間を“１Ｈ”または“１水平周期”といい、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、データイネーブル信号ＤＥ、ゲートクロックＣＰＶの一周期と同じである。）、データ駆動部２０は全データ線Ｄ１-Ｄｍに対応して各データ電圧を供給する。データ線Ｄ１-Ｄｍに供給されたデータ電圧は導通したスイッチング素子Ｑを通じて該当画素に印加される。

輝度調整装置８０は、信号制御部７０からの調光同期信号（例えば垂直同期開始信号ＳＴＶ）を利用して、パルス信号を発生させ、インバータ５０に供給する。インバータ５０でパルス信号は、ランプ点灯正弦波電圧のオンオフを制御してランプ部４０を点滅させる。

図２は、本発明の１実施形態に係る液晶表示装置１に使用される輝度調整装置８０のブロック図である。図２に示す輝度調整装置８０は、信号制御部７０から調光同期信号を受けて、これを逓倍する逓倍回路２０１と、前記逓倍信号を微分する微分回路２０２と、前記微分回路から出力される信号によりコンデンサに蓄えられた電荷の充放電を行い、前記逓倍信号の周波数の変化によっても振幅が一定である鋸歯状波を発生させる鋸歯状波発生回路２０３と、前記鋸歯状波電圧と比較してパルスデューティを決定する第１基準電圧（輝度調整電圧）を発生する第１基準電圧（輝度調整電圧）発生回路２０４と、前記鋸歯状波電圧と前記第１基準電圧とを比較して輝度調整パルス信号を出力する比較回路２０５とから構成される。

本発明の１実施形態に係る液晶表示装置１に使用される輝度調整装置８０は、信号制御部７０から受ける調光同期信号を垂直同期開始信号ＳＴＶ信号とする。本発明の１実施形態に係る液晶表示装置１に使用される輝度調整装置８０は、この垂直同期開始信号ＳＴＶを受けてこれを逓倍するが、本発明の別の実施形態として、垂直同期開始信号ＳＴＶではなく、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを受けてこれを逓倍または分周してもよく、また水平同期信号Ｈｓｙｎｃを受けてこれを逓倍してもよい。

調光同期信号として垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ又は垂直同期開始信号ＳＴＶを使用する場合、その周波数はＮＴＳＣ方式の映像信号のときは約６０Ｈｚであり、ＰＡＬまたはＳＥＣＡＭ方式の映像信号のときは約５０Ｈｚである。

図３は、図２のブロック図をさらに詳細にした概略回路図である。逓倍回路２０１は、位相比較器３０１、ループフィルタ３０２、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３０３、分周カウンタ３０４から構成されるいわゆるＰＬＬ回路である。

微分回路２０２は、抵抗器３０５、コンデンサ３０６、ダイオード３０７、抵抗器３０５及び３０８とから構成され、コンデンサ３０６と抵抗器３０８の値により時定数が決定される。

鋸歯状波発生回路２０３は、抵抗器３０９、３１０、３１１とＰＮＰトランジスタ３１２とから構成される電圧制御電流源３１３と、電圧制御電流源３１３から供給される電流を充電するコンデンサ３１４と、微分回路の出力信号の立ち上がりによってコンデンサ３１４に充電された電荷を放電するトランジスタＢＪＴ１と、第２基準電圧発生回路３１５と、第１のオペアンプ３１６と、第１のオペアンプ３１６の出力に接続された抵抗器３１７とコンデンサ３１８とから構成される積分回路３１９と、第３基準電圧発生回路３２０と、第２のオペアンプ３２１と、第２のオペアンプ３２１から負入力端子に帰還される抵抗器３２２、３２３とコンデンサ３２４とから構成される。

第１基準電圧発生回路２０４の詳しい構成については図示しないが、安定した調整可能なＤＣ電圧を発生する回路でればよく、例えば、定電圧源を可変抵抗器で分圧した電圧を出力する回路や、数種の抵抗値とスイッチングトランジスタとにより分圧比を選択可能なようにして数種の電圧値を選択的に出力する回路としてもよい。

比較回路２０５は、第３のオペアンプ３２５であり、正入力端子はコンデンサ３１４に接続され、負入力端子は、第１基準電圧発生回路に接続され、ノードＳＡＷ３２７の電圧と第１基準電圧発生回路から出力される基準となるＤＣ電圧を比較した結果を一定のデューティ比のパルス信号で出力する。なお、第１基準電圧発生回路２０４と、比較回路２０５である第３のオペアンプ３２５の負入力端子との間に、第１基準電圧（ＤＣ電圧）を調整するためにレベルシフト回路３２６を設けてもよい。

図４は、垂直同期開始信号ＳＴＶの周波数が高いときの各ノードの電圧波形を示したタイミングチャート図である。図５は、垂直同期開始信号ＳＴＶの周波数が低いときの各ノードの電圧波形を示したタイミングチャート図である。図４（ａ）及び図５（ａ）は、いずれも垂直同期開始信号ＳＴＶの電圧波形を示した図である。図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、いずれも逓倍回路２０１を構成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）３０３の出力信号の電圧波形を示した図であり、垂直同期開始信号ＳＴＶの１０倍に相当する周波数が出力されている。図４（ｃ）及び図５（ｃ）は、いずれも逓倍回路２０１を構成する分周カウンタの一方の出力信号の電圧波形Ｎ×ＳＴＶを示した図であり、ＶＣＯ３０３の出力信号周波数の１／４であって、垂直同期開始信号ＳＴＶの２．５倍（Ｎ＝２．５）に相当する周波数の信号の電圧波形を示した図である。図４（ｄ）及び図５（ｄ）は、いずれもトランジスタＢＪＴ１のベースに入力される微分回路２０２の出力信号の電圧波形である。図４（ｅ）及び図５（ｅ）は、いずれも第３のオペアンプ３２５の負入力端子に入力される第１基準電圧Ａ−ＤＩＭｉの電圧波形と正入力端子に入力されるノードＳＡＷ３２７の電圧波形を示した図である。図４（ｆ）及び図５（ｆ）は、いずれも第３のオペアンプ３２５の出力電圧波形を示した図である。

図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、垂直同期信号ＳＴＶの周波数は図４（ａ）では高く、５（ａ）では低い。しかし、垂直同期信号ＳＴＶの周波数の高低によらずに、図４（ｅ）及び図５（ｅ）に示す第３のオペアンプ３２５の正入力端子に入力されるノードＳＡＷ３２７の電圧波形の振幅は一定である。従って、図４（ｅ）及び図５（ｅ）に示す第３のオペアンプ３２５の負入力端子に入力される第１基準電圧Ａ−ＤＩＭｉのＤＣ電圧が不変であれば、図４（ｆ）及び図５（ｆ）に示す出力される輝度調整パルスのデューティ比は、一定である。

図１に示した信号制御部７０から出力される垂直同期開始信号ＳＴＶは、その１倍を含む固定の倍数となるように、逓倍回路２０１で逓倍される。逓倍回路は、いわゆるＰＬＬを用いた周波数シンセサイザであり、信号制御部７０から出力される垂直同期開始信号ＳＴＶと、ループ内の電圧制御発振器（ＶＣＯ）３０３と分周カウンタ３０４で分周された出力との位相差が一定になるよう、ループ内電圧制御発振器（ＶＣＯ）３０３にフィードバック制御をかけて発振をさせる。このＰＬＬ回路を用いることで、信号制御部７０から出力される垂直同期開始信号ＳＴＶに同期し、あるいは固定の倍数となる周波数信号出力を得ることができる。

逓倍数は任意に設定することが可能であり、決定された逓倍数に基づき、分周カウンタ３０４の分周比は設定される。図３及び図４では、逓倍数を２．５倍に設定された例を示している。位相比較器３０１は、信号制御部７０から出力される垂直同期開始信号ＳＴＶの位相と分周カウンタ３０４の他方の出力信号の位相とを比較し、位相差分をパルス状の位相差信号として出力する。次に、ループフィルタ（積分回路／ＬＰＦ）３０２は、このパルス状の位相差信号の高周波成分を遮断し直流化して、制御電圧として電圧制御発振器に入力する。位相差がなくなるまで、同様の動作が行われる。ＶＣＯ３０３出力からの信号位相が進んでいれば発振周波数を下げて位相を遅らせ、発振器出力が遅れていれば発振周波数を上げて位相を進め、垂直同期開始信号ＳＴＶと分周カウンタ３０４の他方の出力信号との位相差が零となるようにＶＣＯを制御する。

逓倍回路２０１から出力される信号は、パルス信号であるため、このパルス信号の立ち上がりエッジを検出すべく、微分回路２０２が設けられている。

この微分回路２０２で検出されたエッジをトランジスタＢＪＴ１のベースに印加することで、トランジスタＢＪＴ１のスイッチング動作が行われる。トランジスタＢＪＴ１のコレクタに接続されたコンデンサ３１４は、電圧制御電流源３１３から供給される一定電流が充電され、微分回路２０２で検出されたエッジがトランジスタＢＪＴ１のベースに印加され、トランジスタＢＪＴ１がオンすることで、充電された電荷が放電される。

このようにして、ノードＳＡＷ３２７の電圧波形は、図４（ｅ）及び図５（ｅ）に示すように鋸歯状波となる。ノードＳＡＷ３２７の鋸歯状波は、第１のオペアンプ３１６の正入力端子に入力され、負入力端子に入力される第２基準電圧発生回路で出力される基準電圧と比較された結果が、パルス信号として出力される。

このパルス信号は積分回路３１９により平滑化される。平滑化された信号は、第２のオペアンプ３２１の正入力端子に入力され、負入力端子に入力される第３基準電圧発生回路で発生された基準電圧と比較されて、第２のオペアンプ３２１の出力で電圧制御電流源３１３を制御する。

第２のオペアンプ３２１の動作によって、正入力端子に入力される電圧は、第３基準電圧発生回路により発生される基準電圧となるように安定化される。すなわち、第２のオペアンプ３２１の動作によって、正入力端子に入力されるノードＨＯＬＤ３２８の電圧が一定電圧に保持されるため、第１のオペアンプ３１６の出力矩形波の平均値は一定となり、その結果としてノードＳＡＷ３２７の振幅は、コンデンサ３１４の容量の変化や、垂直同期開始信号ＳＴＶの周波数や、さらには、逓倍回路による逓倍数による影響を受けずに、常に一定の振幅を保つ。

以上のように、ノードＳＡＷ３２７の鋸歯状波は、その周波数如何にかかわらず、一定の振幅であるため、第３のオペアンプ３２５によって第１基準電圧発生回路から出力される基準（閾値）となるＤＣ電圧Ａ−ＤＩＭｉと比較すると、第３のオペアンプ３２５の出力ノード３２９に出力される輝度調整パルス信号は、垂直同期開始信号ＳＴＶの周波数や、さらには、逓倍回路による逓倍数による影響を受けずに依存その基準（閾値）となるＤＣ電圧のレベルでデューティ比が固定されるパルス信号となる。

また、本発明の１実施形態に係る液晶表示装置に使用される輝度調整装置は、前記したとおり逓倍回路２０１を備えているので、インバータの点滅周期を変動させ輝度を変えたい場合には、逓倍回路の逓倍数を変えることによって、点滅周期を変えることができる。

なお、第３のオペアンプ３２５の負入力端子に入力される第１基準電圧発生回路から出力される基準（閾値）となるＤＣ電圧Ａ−ＤＩＭｉを調整するために、レベルシフト回路を設けてもよい。図６は、レベルシフト回路３２６の一例を示した図である。第１基準電圧発生回路から出力された電圧は抵抗器６０１、６０２により分圧され抵抗器６０３を介して第４のオペアンプ６０４の負入力端子に入力される。第４のオペアンプ６０４の正入力端子には第４基準電圧発生回路６０５から出力される基準電圧が入力されて、第４のオペアンプ６０４の出力からは抵抗器６０６を介して負帰還が掛けられる。このレベルシフト回路３２６において、抵抗器６０１、６０２、６０３、６０６のいずれかを可変抵抗器として調整することにより、第１基準電圧を調整することが可能となる。

以上をまとめると、本発明の１実施形態に係る液晶表示装置は、調光同期信号、例えば液晶パネルへの表示映像信号の垂直同期周波数と、輝度調整パルスの周波数との関係が常に設定した所望の倍率で固定されて同期するので、干渉によるノイズを回避することが可能となり、また、逓倍回路による逓倍数の制御によって出力される輝度調整パルスの周波数を変えることができる。

本発明の１実施形態に係る液晶表示装置のブロック図。 本発明の１実施形態に係る輝度調整装置のブロック図。 本発明の１実施形態に係る輝度調整装置の概略回路図。 垂直同期開始信号の周波数が高いときの本発明の１実施形態に係る輝度調整装置のタイミングチャート図。 垂直同期開始信号の周波数が低いときの本発明の１実施形態に係る輝度調整装置のタイミングチャート図。 レベルシフト回路の回路図。 従来の輝度調整装置の回路図。 従来の輝度調整パルス発生回路のタイミングチャート図。 従来の別の調光制御装置の回路図。

符号の説明

Ａ−ＤＩＭｉ 基準電圧（輝度調整電圧）
ＢＪＴ１、３１２ トランジスタ
１ 液晶表示装置
１０ 液晶表示部
２０ ゲート駆動部
３０ データ駆動部
４０ ランプ部
５０ インバータ
６０ 電圧生成部
７０ 信号制御部
８０ 輝度調整装置
９０ 液晶表示板
２０１ 逓倍回路
２０２ 微分回路
２０３ 鋸歯状波発生回路
２０４ 第１基準電圧発生回路（輝度調整電圧発生回路）
２０５ 比較回路
３０１ 位相比較器
３０２ ループフィルタ
３０３ 電圧制御発振器
３０４ 分周カウンタ
３０５、３０８、３０９、３１０、３１１、３１７、３２２、３２３、６０１、６０２、６０３、６０６ 抵抗器
３０６、３１４、３１８、３２４ コンデンサ
３０７ ダイオード
３１３ 電圧制御電流源
３１５ 第２基準電圧発生回路
３１６ 第１のオペアンプ
３１９ 積分回路
３２０ 第３基準電圧発生回路
３２１ 第２のオペアンプ
３２５ 第３のオペアンプ
３２６ レベルシフト回路
３２７ ノードＳＡＷ
３２８ ノードＨＯＬＤ
３２９ 出力ノード
６０４ 第４のオペアンプ
６０５ 第４基準電圧発生回路

Claims (20)

1. 調光同期信号を入力し、前記調光同期信号を逓倍して逓倍信号を出力する逓倍回路と、
   前記逓倍回路に接続されて前記逓倍信号を微分する微分回路と、
   前記微分回路に接続されて、前記逓倍信号の周波数が変化しても振幅が一定である鋸歯状波を発生させる鋸歯状波発生回路と、
   前記鋸歯状波電圧の比較の対象となる第１基準電圧を発生する第１基準電圧発生回路と、
   前記鋸歯状波発生回路に接続されて前記鋸歯状波電圧と前記第１基準電圧とを比較してパルス信号を出力する比較回路とを備え、
   前記第１基準電圧発生回路はその出力電圧を可変にする回路を含み、
   前記調光同期信号を逓倍する逓倍回路はその逓倍数を可変にする回路を含む
   ことを特徴とする輝度調整装置。
2. 前記逓倍回路は、
   位相比較器とループフィルタと電圧制御発振器と分周カウンタとを有し、前記調光同期信号に同期した逓倍信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
3. 前記微分回路は、
   一端に入力信号が入力され他端にコンデンサの一端が接続された第１の抵抗器と、
   一端に前記抵抗器が接続され他端にダイオードのカソードと第２の抵抗器の一端が接続されたコンデンサと、
   アノードがグランドに接続されカソードが前記コンデンサの他端に接続されたダイオードと、
   一端に前記ダイオードのカソードと前記コンデンサの他端が接続され他端がグランドに接続された第２の抵抗器と
   を有することを特徴する請求項１に記載の輝度調整装置。
4. 前記鋸歯状波発生回路は、
   第２基準電圧を発生する第２基準電圧発生回路と、
   第３基準電圧を発生する第３基準電圧発生回路と、
   出力電流が入力電圧に制御される電圧制御電流源と、
   前記電圧制御電流源から出力される電流を充電するコンデンサと、
   前記微分回路の出力がベースに接続され、前記コンデンサがコレクタに接続され、エミッタがグランドに接続されたトランジスタと、
   前記トランジスタのコレクタ電圧が正入力端子に入力され、前記第２基準電圧が負入力端子に入力されて、前記トランジスタのコレクタ電圧と前記第２基準電圧とを比較した結果を出力する第１のオペアンプと、
   前記第１のオペアンプの出力に接続された抵抗器とコンデンサとから構成される積分回路と、
   正入力端子には前記積分回路の出力が入力されて、負入力端子には前記第３基準電圧が抵抗器を介して入力されて、出力端子から並列に接続された抵抗器とコンデンサとを介して負入力端子に負帰還が掛けられ、かつ、出力端子が前記電圧制御電流源に接続された第２のオペアンプと
   を有し、
   前記微分回路の出力信号によって前記トランジスタが作動して前記コンデンサの充放電を行い前記トランジスタのコレクタに鋸歯状波を発生させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
5. 前記鋸歯状波電圧と前記第１基準電圧とを比較してパルス信号を出力する比較回路は、第３のオペアンプから構成され、前記鋸歯状波電圧が前記第３のオペアンプの正入力端子に入力され、前記第１基準電圧が前記第３のオペアンプの負入力端子に入力されて、前記パルス信号を出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
6. 前記第１基準電圧発生回路と、前記第３のオペアンプの正入力端子との間に前記第１基準電圧を調整するレベルシフタを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
7. 前記レベルシフタは、前記第１基準電圧発生回路から出力される前記第１基準電圧を分圧する２つの抵抗器の抵抗値と、第４のオペアンプの負帰還に使用する抵抗器の抵抗値の選択によって、出力される電圧レベルを調整することを特徴とする請求項６に記載の輝度調整装置。
8. 液晶表示部と、
   前記電圧生成部からの前記２種のゲート電圧の組み合わせからなるゲート信号を液晶表示部のゲート線に印加するゲート駆動部と、
   前記電圧生成部からの前記階調電圧群の内から、必要な輝度と反転制御に応じて選択した階調電圧をデータ線に印加するデータ駆動部とを有する液晶表示板と、
   階調電圧群と２種のゲート電圧とを生成する電圧生成部と、
   ＲＧＢ映像信号及びその表示を制御する入力制御信号を受けて、調光同期信号を含む複数の制御信号を生成し、映像信号を前記液晶表示部の動作条件に合うように適切に処理し、前記複数の制御信号を出力する信号制御部と、
   複数の放電管から構成されるランプ部と、
   前記複数の放電管に交流高電圧を供給する１つ以上のインバータと、
   前記調光同期信号を入力し、前記調光同期信号を逓倍して逓倍信号を出力する逓倍回路と、
   前記逓倍回路に接続されて前記逓倍信号を微分する微分回路と、
   前記微分回路に接続されて前記微分回路から出力される信号によりコンデンサに蓄えられた電荷の充放電を行い、前記逓倍信号の周波数が変化しても振幅が一定である鋸歯状波を発生させる鋸歯状波発生回路と、
   前記鋸歯状波電圧の比較の対象となる第１基準電圧を発生する第１基準電圧発生回路と、
   前記鋸歯状波発生回路に接続されて前記鋸歯状波電圧と前記第１基準電圧とを比較してパルス信号を出力する比較回路とを備え、
   前記第１基準電圧発生回路はその出力電圧を可変にする回路を含み、
   前記調光同期信号を逓倍する逓倍回路はその逓倍数を可変にする回路を含む
   輝度調整装置と
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
9. 前記逓倍回路は、
   位相比較器とループフィルタと電圧制御発振器と分周カウンタとを有し、前記調光同期信号に同期した逓倍信号を出力することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記微分回路は、
    一端に入力信号が入力され他端にコンデンサの一端が接続された第１の抵抗器と、
    一端に前記抵抗器が接続され他端にダイオードのカソードと第２の抵抗器の一端が接続されたコンデンサと、
    アノードがグランドに接続されカソードが前記コンデンサの他端に接続されたダイオードと、
    一端に前記ダイオードのカソードと前記コンデンサの他端が接続され他端がグランドに接続された第２の抵抗器と
    を有することを特徴する請求項８に記載の液晶表示装置。
11. 前記鋸歯状波発生回路は、
    第２基準電圧を発生する第２基準電圧発生回路と、
    第３基準電圧を発生する第３基準電圧発生回路と、
    出力電流が入力電圧に制御される電圧制御電流源と、
    前記電圧制御電流源から出力される電流を充電するコンデンサと、
    前記微分回路の出力がベースに接続され、前記コンデンサがコレクタに接続され、エミッタがグランドに接続されたトランジスタと、
    前記トランジスタのコレクタ電圧が正入力端子に入力され、前記第２基準電圧が負入力端子に入力されて、前記トランジスタのコレクタ電圧と前記第２基準電圧とを比較した結果を出力する第１のオペアンプと、
    前記第１のオペアンプの出力に接続された抵抗器とコンデンサとから構成される積分回路と、
    正入力端子には前記積分回路の出力が入力されて、負入力端子には前記第３基準電圧が抵抗器を介して入力されて、出力端子から並列に接続された抵抗器とコンデンサとを介して負入力端子に負帰還が掛けられ、かつ、出力端子が前記電圧制御電流源に接続された第２のオペアンプと
    を有し、
    前記微分回路の出力信号によって前記トランジスタが作動して前記コンデンサの充放電を行い前記トランジスタのコレクタに鋸歯状波を発生させる
    ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
12. 前記鋸歯状波電圧と前記第１基準電圧とを比較してパルス信号を出力する比較回路は、第３のオペアンプから構成され、前記鋸歯状波電圧が前記第３のオペアンプの正入力端子に入力され、前記第１基準電圧が前記第３のオペアンプの負入力端子に入力されて、前記パルス信号を出力する
    ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
13. 前記第１基準電圧発生回路と、前記第３のオペアンプの正入力端子との間に前記第１基準電圧を調整するレベルシフタを備える
    ことを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
14. 前記レベルシフタは、前記第１基準電圧発生回路から出力される前記第１基準電圧を分圧する２つの抵抗器の抵抗値と、第４のオペアンプの負帰還に使用する抵抗器の抵抗値の選択によって、出力される電圧レベルを調整することを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記パルス信号は、反転信号と比反転信号とに分割されて、前記放電管の点滅時期が隣接するランプ相互で反転する請求項８に記載の液晶表示装置。
16. 前記調光同期信号は、約６０Ｈｚであることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
17. 前記調光同期信号は、約５０Ｈｚであることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
18. 前記調光同期信号は、垂直同期開始信号であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
19. その用途が、液晶モニターである請求項８乃至請求項１８の何れか一に記載の液晶表示装置。
20. その用途が、液晶テレビである請求項８乃至請求項１８の何れか一に記載の液晶表示装置。

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