JP2008070855A - 液晶表示器のバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のバックライト装置では液晶表示器が大型化し蛍光放電管の消費電力が増えると、蛍光放電管からの赤外線も増え、輝度調整を行うときのデューティ調整時などに拡散しリモコンが使用する帯域まで拡がって干渉を生ずる問題点を生じていた。
【解決手段】 本発明により、冷陰極もしくは熱陰極の蛍光管を高周波電源で点灯し、更に高周波電源にＰＷＭ制御を行って明るさの調整を行う方式とした発光源を有する液晶表示器のバックライト装置において、高周波電源には、不定期な変調コードによりランダム化された位相変調が行われ、蛍光管の点灯が行われていることを特徴とする液晶表示器のバックライト装置とすることで、蛍光管からの赤外線のレベルを拡散帯域を拡げてリモコンに干渉しないレベルまで低下させて課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶テレビと称されて表示器が液晶化されたテレビジョン受像器、或いは、テレビジョンの受像、録画が可能な機能が内蔵されると共に、モニターと称されている表示器も大型の液晶化されたパーソナルコンピュータに関するものであり、詳細には、それらの液晶表示器を背面から照明するためのバックライト装置に係るものである。

従来の液晶パネル８０のバックライト装置９０の構成の例を示すものが図６であり、このバックライト装置９０においては、液晶パネル８０に設けられた２本の冷陰極管８１、８２を点灯させるものとされている。

そして、前記冷陰極管８１、８２には、例えば高周波（数十ＫＨｚ）の高電圧を印加して点灯を行わせるインバータ回路により構成された点灯回路９１、９２がそれぞれに接続されており、点灯が行われるものとされている。また、前記点灯回路９１、９２は電源回路８３に接続が行われ電源の供給が行われている。

また、前記点灯回路９１、９２には調光制御回路９３が接続され前記点灯回路９１、９２に対し適宜のデューティ比を持つ数百Ｈｚの調光信号Ｃ１，Ｃ２を送り、例えば、調光信号が“Ｈ”レベルであるときには、前記点灯回路９１、９２が点灯し、“Ｌ”レベルであるときには消灯するものとされていて、上記した調光信号Ｃ１，Ｃ２のデューティ比を変化させることで、液晶パネル８０の明るさを調整できるようにされている。

尚、前記液晶パネル８０には、この液晶パネル８０に画像を表示するための画像信号が入力される駆動回路８４が接続されていて、前記液晶パネル８０の駆動を行うと共に、画像信号が入力されていないときに、前記調光制御回路９３を介して点灯回路９１、９２を停止させ、省電力を可能とする。

図７は、前記前記液晶パネル８０が駆動されているときの調光信号Ｃ１、Ｃ２の出力と、前記調光信号Ｃ１により点灯する冷陰極管８１の出力ｉ１、調光信号Ｃ２により点灯する冷陰極管８２の出力ｉ２、および、両冷陰極管８１、８２からの合成出力（ｉ１＋ｉ２）を示すものであり、このように点灯回路９１、９２を駆動することで、電源回路８３に流れる電流の最大値を一定に保ち画面の明るさを変更できるものとなる。
特開２００２−５０４９８号公報

上記した従来の調光方式では、前記冷陰極管８１、８２には、まず点灯を行わせるための５５ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの高周波が印加されており、更に、画面の明るさを調整するために、これに加えて、調光制御回路９３で、ＰＷＭ変調を行うものであり、この方法で調光制御を行うと、図８に模式的に示すように、点灯を行わせるための高周波駆動電圧の正弦波にあたるエネルギーは、曲線Ｐから曲線Ｑに示したようにピーク値を下げるように拡散が行われ、電磁放射雑音の対策には有効であった。

しかしながら、この方法は、冷陰極管（ＣＣＦＬ）や熱陰極管（ＨＣＦＬ）から放射される赤外光の周波数成分を分散させてしまい、テレビジョン受像器、ビデオ、ＤＶＤなど映像録画機器などに使用されている赤外線リモコン機器が、３８ＫＨｚ近傍の周波数でデーターを送信しているので、この周波数範囲まで赤外光の周波数成分を拡散してしまうものとなり（図３（Ｂ）参照）、赤外線リモコン機器の動作に悪影響を与えたり、極端な場合、赤外線リモコン機器に不動作を生じるなどの問題点を生じていた。

本発明は前記した従来の課題を解決する具体的手段として、冷陰極もしくは熱陰極の蛍光管を高周波電源で点灯し、更に前記高周波電源にＰＷＭ制御を行って明るさの調整を行う方式とした発光源を有する液晶表示器のバックライト装置において、前記高周波電源の高周波エネルギーを周波数軸において広帯域に拡散することにより、前記液晶表示器の前記バックライト装置から発生するＰＷＭ変調された赤外光のエネルギーを特定の周波数に集中させず広帯域に拡散させたことを特徴とする液晶表示器のバックライト装置を提供することで課題を解決するものである。

本発明により、冷陰極、熱陰極の蛍光放電管を光源とするバックライト装置の点灯時において、画面の明るさを調整するときに、予めに点灯電圧にランダムな位相変調、または、周波数ホッピングを行っておくことで、蛍光放電管から出力される赤外線のレベルを、赤外線リモコンの使用する周波数帯で低いものとし、受ける影響を少なくして、安定な動作を可能とする優れた効果を奏するものである。

つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１に示すブロック図は本発明に係る液晶表示器のバックライト装置１（以下、バックライト装置１と称する）であり、このバックライト装置１は最終的には冷陰極、または、熱陰極の蛍光放電管１０を点灯させ、液晶表示器１１を背面から照明することを目的とするものである。

尚、前記液晶表示器１１においては近年、パーソナルコンピュータにもテレビ受像器を兼用させた大型の液晶表示器１１、例えば３７型など採用されたものが市場に供給されているので、当然に蛍光放電管１０の使用本数も多く、また、パーソナルコンピュータ側にも赤外線リモコン（図示は省略する）が付属しているものが多いので、本発明のバックライト装置１を採用することは有効である。

ここで、前記バックライト装置１の構成について説明を行うと、このバックライト装置１には最初の回路として、前記蛍光放電管１０を点灯させるために５５ＫＨｚ〜１００ＫＨｚを発振する発振回路２が設けられている。

そして、本発明においては、前記発振回路２には例えば５５ＫＨｚの正弦波として発振された高周波の位相を、位相変調データ発生回路３からの信号に基づいて位相変調させる位相変調回路４が接続されている。

以上の説明のように位相変調回路４により位相変調が行われた前記発振回路２で発振が行われた高周波電圧は、ＰＷＭ（Pulse wide modulation）制御回路５を付属させるＰＷＭ回路６に接続され、視聴者が好む輝度が得られるデューテイ幅に変換が行われ、最後にインバータなど昇圧回路７により前記蛍光放電管１０を点灯させるのに充分な電圧に昇圧が行われる。尚、昇圧回路７の出力から発振回路２に対しては電流制御回路８が接続され、前記蛍光放電管１０に流れる電流を監視し入力電圧の変動などに対処している。

このときに、前記位相変調データ発生回路３には特定な周波数にエネルギーが集中しないように、疑似雑音（Pseudo Noise:ＰＮ）符号を発生するようにプログラムされ、規則性の少ない「不定期な変調コード」が得られるようにする。尚、本発明の試作、検討に当たっては、蛍光放電管１０の点灯周波数に対応できる程に低い周波数の位相変調器は市販品が存在しないので、（ＡＮＡＬＯＧ ＤＥＶＩＣＥ社製ＩＣ、品番ＡＤ８３３３）のPhase Shifter機能の部分を利用して位相変調を行った。

このように変調された高周波駆動電圧にて蛍光放電管１０の点灯を行うと、変調が行われた赤外光の周波数成分は、ＰＷＭ変調信号がＯＮ時には、高周波駆動電圧の位相が常に一定でなく、蛍光放電管１０からの赤外線の周波数のエネルギー成分はノイズレベル近くまで拡散され、位相変調を行わないときに比べて明らかに低くなり、リモコン動作に影響を与えなくなる。

このとき、重要なのはＰＷＭ信号がＯＮの時の高周波駆動電圧の位相変化が、各ＰＷＭ信号毎に同じ位相変化を繰り返すものであると、エネルギーが特定の周波数に集中するため、期待する効果が得られない。従って、ＰＷＭ信号がＯＮの時の位相変化はランダムに行わせることが必要である。

図２は、図１に示したバックライト装置１中に符号を付した部分の波形を順次に示したものであり、まず、符号Ａを付した発振回路２の出力においては、５５ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの正弦波である信号Ｓ１として出力されている。

そして、符号Ｂを付した位相変調回路４の出力においては、位相変調データ発生回路３からの出力に従い位相変調が行われた信号Ｓ２が出力されるものとなり、このときに位相変化は、規則性の少ない不定期な変調コードで変調が行われ、いわゆる、ランダムな位相特性を持つ出力が得られるものとなる。

前記位相変調回路４からの出力は、視聴者が設定する画面輝度をデューティ比として設定するＰＷＭ制御回路５からの信号Ｓ３により制御が行われるＰＷＭ回路６により、前記デューティ比に従う間欠的な信号Ｓ４として昇圧回路７に入力され蛍光放電管１０の点灯に充分となる電圧に昇圧が行われる。尚、このときに昇圧回路７は信号の形状に影響を及ぼすことはなく、前記蛍光放電管１０は信号Ｓ４の位相状態のままで点灯が行われる。

ここで、前記位相変調回路４から出力される信号Ｓ２を符号化して示したものが、信号Ｓ５であり、ここでは説明の便宜上、位相変調を行わない波形を“０”で示し、位相変調を行った波形を“１”で示すものとし、１つのデューティサイクル中におけるオン領域は４サイクルであると仮定して説明する。

上記の条件においては、１つのオン領域は、[0,0,0,0]から[1,1,1,1]までの１６通りの組合わせで構成することが可能であり、更には、この１６通りの組合せの並べ順を換えることで、更に多彩な組合わせができるものとなる。よって、前記位相変調データ発生回路３は上記の組合せから、赤外線の拡散が大きくなる並べ順を選択し、位相変調回路４に供給し、いわゆるＰＮ(Pseudo Noise:PN)の状態が得られるようにする。

上記のように位相変調を行った波形に対し、視聴者が適宜なデューティ比を設定して前記蛍光放電管１０を点灯したときの赤外線の拡散状態ＳＰ１と、位相変調を行わない正弦波形のみに上記と同じデューティ比を設定し前記蛍光放電管１０を点灯したときの赤外線の拡散状態ＳＰ２とを比較したのが図３である。

本発明により位相変調を行った場合には、図３（Ａ）に示すグラフのように、明らかに蛍光放電管１０からのリモコン周波数帯域における赤外線の強度レベルが低下するものとなり、本来の３８ＫＨｚ近傍に存在する赤外線リモコン信号ＲＳに対して、影響を与えるほどのレベルに達していないことが明らかである。

これに対して、図３（Ｂ）に示すグラフは、発振回路２で発振した正弦波波形に上記と同じデューティ比を設定し、前記蛍光放電管１０を点灯したときの赤外線の拡散状態ＳＰ２を示すもので、発振回路２で発振された５５ＫＨｚの基本波成分の赤外線が大量に残余し、ほとんど赤外線リモコン信号ＲＳと同一レベルとなり、従来例のものでは誤動作の発生、動作不能などを生じることがが予想できるレベルであったことが理解できる。

尚、図３（Ａ）のグラフも、図３（Ｂ）のグラフも実際に使用されている赤外線リモコンの受光部で測定した結果であるので、蛍光放電管１０から放射される赤外線の帯域がほぼ同一として表示されているが、これは受光部に採用されている受光素子の特性により、受信可能な帯域が制限されていると考えられ、実際には図３（Ａ）における前記蛍光放電管１０からの赤外線が拡散されている帯域は、レベルが低下している分だけ、より広い範囲に及んでいると推測される。

図４に示すブロック図は本発明の第二実施形態に係るバックライト装置２０であり、前の第一実施形態が印加する電圧に位相変調を行うことで、蛍光放電管１０から放射される赤外線のスペクトル分布を拡げ、実質的な電圧レベルを赤外線リモコン信号ＲＳに対して、実質上、影響を与えないものとしていたが、この第二実施形態では、周波数ホッピングを行うことで、第一実施例と同様な作用、効果が得られるものとしている。

図４において、バックライト装置２０内に設けられる発振回路２２には周波数ホッピングデータ発生回路２３が接続され、前記周波数ホッピングデータ発生回路２３は、図５（Ａ）の曲線Ｓ２１に示すように、前記発振回路２２に対して０Ｖから５Ｖまでの電圧を、０．３１２５Ｖステップの１６段階のランダム状態で出力するように設定されている。

そして、前記発振回路２２は、図５（Ｂ）の曲線Ｓ２２に示すように周波数ホッピングデータ発生回路２３から０Ｖが入力されたときには５０ＫＨｚを発信し、２．５Ｖが入力されたときには７５ＫＨｚを発信し、５Ｖが入力されたときには、１００ＫＨｚを発信するというように、周波数ホッピングデータ発生回路２３から印加された電圧に応じる周波数を発信する。

このときには、前記発振回路２２は周波数ホッピングデータ発生回路２３からの信号により発信周波数は変化するが、連続発信を行っているものであるので、ほぼ、最大輝度として蛍光放電管１０は点灯しているものとなり、液晶表示器１１も最大輝度の照明が行われている。

そこで、消費者はＰＷＭ制御回路２６により、図５（Ｃ）の曲線Ｓ２３に示すように、好みの明るさとなるようデューティ比を調整し、ＰＷＭ回路２５により図５（Ｄ）の曲線Ｓ２４に示すように蛍光放電管１０を点滅させ好みの画面の明るさに設定する。尚、図５は図面の作成を容易とするために７５ＫＨｚ以上を短い波長、７５ＫＨｚ以下を長い波長として表示しているが、実際には、上記にも説明し、図中にも記載するように１６種類の波長で構成されている

尚、符号２７で示すものは昇圧回路であり、現実には上記ＰＷＭ回路２５からの出力は、蛍光放電管１０を点灯するのも充分な電圧を有するものではないので、点灯可能な電圧まで昇圧を行うものである。そして、この第二実施形態においても、赤外線リモコン信号と干渉を生じないもの（図３（Ａ）参照）とすることが可能となる。

以上に説明したように、本発明によれば、発振回路２で発振された正弦波の一サイクル毎に位相変換を行うもの、あるいは、周波数をランダムに変えるものを、位相、あるいは、周波数の組合せがランダムになるように設定して、蛍光放電管１０の点灯用電源とし、前記蛍光放電管１０を用いた液晶表示器１１を有するテレビジョン受像器などのバックライト装置１とすることで、蛍光放電管１０から放射される赤外線を広い周波数帯域に拡散し、赤外線リモコンの使用している周波数帯域と重なっても、影響を与えない程度にレベルを下げて誤動作を防止するものである。

また、本発明においては、同じ赤外線を使用している赤外線リモコンの誤動作を防止するのが目的であるので、位相変調が行われる蛍光放電管１０からの赤外線は、例えば、携帯電話機で行われている位相変調のように通信を目的とするものではなく、変調後に再度受信をして復調するなどの必要は全く生じないので、レベルを下げられるのであれば全くランダムな変調であって良い。

本発明に係るバックライト装置の第一実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明に係るバックライト装置の第一実施形態の各部の波形形状を示すグラフである。 本発明に係るバックライト装置の赤外線の放射状態を従来例との比較で示すグラフである。 本発明に係るバックライト装置の第二実施形態の構成を示すブロック図である。 本発明に係るバックライト装置の第二実施形態の各部の波形形状を示すグラフである。 従来例のバックライト装置の構成を示すブロック図である。 従来例のバックライト装置の各部の波形形状を示すグラフである。 従来例のバックライト装置のＰＷＭ変調を行ったときに赤外線の放射状態を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１、２０…バックライト装置
２、２２…発振回路
３…位相変調データ発生回路
４…位相変調回路
５、２５…ＰＷＭ制御回路
６、２６…ＰＷＭ回路
７、２７…昇圧回路
８、２８…電流制御回路
１０…蛍光放電管
１１…液晶表示器
２３…周波数ホッピングデータ発生回路

Claims (3)

1. 冷陰極もしくは熱陰極の蛍光管を高周波電源で点灯し、更に前記高周波電源にＰＷＭ制御を行って明るさの調整を行う方式とした発光源を有する液晶表示器のバックライト装置において、前記高周波電源の高周波エネルギーを周波数軸において広帯域に拡散することにより、前記液晶表示器の前記バックライト装置から発生するＰＷＭ変調された赤外光のエネルギーを特定の周波数に集中させず広帯域に拡散させたことを特徴とする液晶表示器のバックライト装置。
2. 前記高周波電源には、不定期な変調コードによりランダムな位相変調が行われ、前記蛍光管の点灯が行われていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示器のバックライト装置。
3. 前記高周波電源には、不定期な変調コードによりランダムな周波数ホッピングが行われ、前記蛍光管の点灯が行われていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示器のバックライト装置。

Images