JP2008097917A

JP2008097917A - バックライト点灯用インバータ

Info

Publication number: JP2008097917A
Application number: JP2006276265A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Aoki; 得夫青木; Hiroyuki Takashina; 弘行高科
Original assignee: Colcoat Co Ltd
Current assignee: Colcoat Co Ltd
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】液晶表示装置のバックライト点灯用としてインバータを使用する場合、調光信号の周波数が液晶表示装置のリフレッシュレート周波数に近いために発生する液晶画面上のフリッカ或いは縞模様を抑制する。また、調光信号による音鳴りが無く、高効率、低コストなインバータを提供する。
【解決手段】インバータ駆動信号から調光信号を生成すると共に、液晶の表示装置のリフレッシュレートと調光信号との関係を周波数インターリーブの関係にすることで、液晶表示装置に映像を表示した際にインバータが発生するノイズによるフリッカ或いは縞模様を防止する効果が得られる。また、調光信号がインバータ駆動信号の周波数に同期しているため、インバータの効率を低下させる事無く、発振による音鳴りを防止することでき、広い周波数範囲での調光を可能にしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト点灯用インバータで、主にバックライトの輝度を調整する調光信号に関するものである。

周知技術として、液晶表示装置のバックライトの輝度を調整する方式には大きく分けると2通りの考え方があり、インバータの入力直流電圧または入力電流を変化させてバックライトに流れる管電流を調整することで調光する電流調光（アナログ調光、リニア調光、電圧調光等）方式（以後「電流調光方式」と呼ぶ）と、PWMパルスでインバータ駆動信号の動作／停止の比を調整することで調光をするバースト調光（PWM調光、間欠調光等）方式（以後「バースト調光方式」と呼ぶ）がある。

前述の調光方式について、電流調光方式では調光範囲が狭いという問題がある。一方バースト調光方式においては、電流調光方式に比べ調光範囲が広くなるが、バーストの周波数が数百Hzであるため可聴域での発振による音鳴り、また調光信号が液晶映像信号のリフレッシュレートと周波数が近いため、液晶の表示画面に縞模様が生じるといった問題がある。

特許文献１では、調光信号の周波数を液晶走査周波数に同期させることにより、干渉縞を生じなくすることを目的としたインバータの発明が記載されている。上記発明において、調光信号は可聴域の周波数であり、可聴域での発振による音鳴りを防止するために調光信号の周波数を可聴域以上に設定をしようとしたとき、インバータ駆動信号の周波数と調光信号の周波数が近いことによりインバータの効率悪化が問題となるため、広範囲な周波数帯での調光が出来ない。
特許公開平１１−１２６６９６号公報

液晶表示装置のバックライト点灯用としてインバータを使用する場合、調光信号の周波数ｆ2が液晶映像信号の周波数（リフレッシュレート）ｆ1近くにあるとき、もしくは調光信号の周波数ｆ２がｆ２＝N×ｆ１（N：整数）のように映像信号のリフレッシュレートの周波数ｆ1と整数倍の関係にある場合、液晶画面上に表示されている映像にフリッカ或いは縞模様が生じる場合があり、それらのノイズが目立つ時には調光信号の周波数をノイズが見えづらい周波数に微調整することが必要になるためコストが高くなる。

また、調光信号の周波数ｆ２が可聴域約２０〜２０，０００Ｈｚの範囲であると、音鳴りが発生する場合があり、調光信号の周波数を可聴域以上へ上げようとしたとき、インバータ駆動信号の周波数範囲が約３０ｋ〜１００ｋＨｚであるため、調光信号の周波数とインバータ駆動信号の周波数が近くなることでインバータの効率を悪化させてしまう問題がある。ここで、インバータ駆動信号とインバータの効率について説明する。図３に調光信号とインバータ駆動信号により生成される信号について示す。図３Ａはインバータ駆動信号、図３Ｂはバースト調光方式における調光信号、図３Ｃはインバータ駆動信号と調光信号の論理積回路により生成したときの信号である。バースト周波数が低い場合、調光信号の一周期当りに複数のインバータ駆動信号波形が存在しており、インバータ駆動信号がオンであるタイミング中に調光信号のオン／オフによりインバータ駆動信号を途中でオフにする（デューティ比が変化する）ことは少ない。一例として、インバータ駆動信号の周波数が５０ｋＨｚ、調光信号の周波数が２００Ｈｚとすると、インバータ駆動信号が約２５０周期に一度調光信号のオン／オフが生ずる程度である。
一方、調光信号の周波数がインバータ駆動信号の周波数に近い場合について説明すると、図４Ａはインバータ駆動信号、図４Ｂはバースト調光方式における調光信号、図４Ｃはインバータ駆動信号と調光信号の論理積回路により生成したときの信号である。インバータ駆動信号と調光信号の周波数が近いため、インバータ駆動信号のオン期間のタイミング中に調光信号のオン／オフの切換が一周期毎に起きており、生成された信号は一周期毎にデューティ比の違う波形となってしまい、安定した信号の生成ができない。このため、結果としてインバータの効率が低下する。

また、バースト調光方式における調光信号の周波数と電源ラインのリップル電圧の関係について、図５Ａは調光信号の周波数が低い場合の電源ラインのリップル電圧を示したものである。一方、図５Ｂは調光信号の周波数が高い場合のリップル電圧であり、調光信号の周波数が低い方に比べリップル電圧が小さくなっている。以上のように、リップル電圧を低減させるためには調光信号の周波数を上げることが有効であるが、前述のインバータ効率低下の問題により、調光信号の周波数を上げることができないため、電源ラインにリップル除去フィルタ回路追加をしなくてはならないためにコストが高くなる。

本発明は、調光信号によって液晶画面表示時にフリッカ或いは縞模様が生じる問題を解決し、インバータの効率低下、可聴音での発振による音鳴りが無く、広範囲な周波数帯での調光が可能なバースト調光方式のインバータを提供する。

本発明は、液晶表示装置のバックライト点灯用インバータにおいて、バックライトの輝度を調整する方式として、バースト調光方式の調光信号を用い、その調光信号とインバータ駆動信号が同期していることを特徴とする液晶表示装置のバックライト点灯用インバータである。

調光信号とインバータ駆動信号とを同期させるには調光信号をインバータ駆動信号から生成させることが好ましい。また、調光信号によって液晶画面表示時にフリッカ或いは縞模様が生じる問題は、上記調光信号の周波数と液晶映像信号のリフレッシュレートの周波数とが互いにインターリーブの関係である様にすることで解決する。この様にすることでインバータの効率低下、可聴音域での発振による音鳴りが無く、広範囲な周波数帯での調光が可能なバースト調光方式のインバータとなる。

本発明を図2に示すインバータブロック図で説明する。図２においてインバータ駆動信号１０は駆動信号発生回路１により生成され、その信号は調光信号発生回路２に送られ、インバータ駆動信号１０に同期した調光信号１１を生成する。一方、液晶表示装置５からの映像信号である垂直同期信号１３を調光信号発生回路２へ入力し、調光信号の周波数と垂直同期信号の周波数（リフレッシュレート）とを周波数インターリーブの関係になる様に調整する。

ここで、周波数インターリーブの関係とは図１に示す様に、調光信号発生回路２に入力する垂直同期信号１３の周波数（リフレッシュレート）ｆ1と調光信号発生回路２によって生成される調光信号１１の周波数ｆ２との関係がｆ２≠Ｎ×ｆ1（Ｎ：整数）の様な関係を意味する。両者の周波数をこの様な関係にすることにより液晶表示画面にフリッカ或いは縞模様が生じることを防ぐ事が出来る。

液晶表示装置のバックライト点灯用インバータにおいて、バックライトの輝度を調整する方式として、バースト調光方式の調光信号を用い、その調光信号とインバータ駆動信号が同期している場合の効果について、非同期の場合との比較においてその効率を図6で説明する。図６Ａはインバータ駆動信号、図６Ｂはインバータ駆動信号に非同期な調光信号、図６Ｃはインバータ駆動信号と調光信号を論理積することにより生成したときの信号を示したものである。図６Ｃでは一周期毎にパルス幅が異なる（デューティ比が異なる）信号が生成されている。図６Ｄはインバータ駆動信号から調光信号を生成することで、インバータ駆動信号に同期している調光信号を示す。図６Ｅはインバータ駆動信号と同期している調光信号を論理積することにより生成したときの信号である。図６Ｅでは調光信号がインバータ駆動信号に同期しているため、一周期毎に同じパルス幅の信号が生成される。即ちデューティ比の一定した信号を生成することが出来る。インバータの効率を考えたとき一周期毎に同じパルス幅の信号による動作時において、最適な効率となるように設計するため、一周期毎にデューティ比が異なるような場合は効率が低下する。この様に、調光信号がインバータ駆動信号に近い周波数になったときには、インバータの効率が低下しないように調光信号をインバータ駆動信号に同期させることで問題を解決することが出来る。

本発明により、液晶表示装置のバックライトの輝度を調整する調光信号がインバータ駆動信号と同期していることにより、調光信号の周波数をインバータ駆動信号の周波数近くに設定しても、インバータ駆動信号が周期毎に同じデューティ比の動作／停止の動作を繰り返すためインバータの効率の低下が無い。

また、調光信号を可聴音域以上の高い周波数に設定する場合でも、発振を起こすことなく音鳴りが防止されると同時に、電源ラインのリップル電圧を小さくすることができるため、リップル除去フィルタ回路の削減等により、コスト低減が可能となる。

液晶表示装置のリフレッシュレートと調光信号とを周波数インターリーブの関係にすることにより、液晶画面上で映像を表示した時、フリッカ或いは縞模様として映像に表示されることを防止することが可能である。

本発明の実施の形態について、図２を参照し説明する。

インバータ回路構成について、駆動信号発生回路１によりインバータ駆動信号１０が生成される。その信号を調光信号発生回路２によって、調光信号発生回路２内部にあるカウンターによりカウントアップした値から分周する。さらに、液晶表示装置５からの垂直同期信号１３の周波数を検知し、分周した信号と垂直同期信号が周波数インターリーブの関係になるような調光信号１１を出力する。この調光信号１１はインバータ駆動信号１０から生成するため両者は同期しており、調光信号１１のデューティ比に応じて動作／停止の時間が調整されたインバータ駆動信号１０が生成される。このインバータ駆動信号は昇圧回路３へ入力され、バックライト４の点灯用の交流高電圧１２が発生する。

昇圧回路３により発生した交流の高電圧がバックライトを点灯させ、その後バックライトに流れている管電流を検出するための管電流検出用抵抗６により管電流検出信号１４を生成し、その信号を駆動信号発生回路１にフィードバックする。調光信号１１によりバックライト６に流れる管電流値が設定値になるように管電流検出信号１４を監視する。

ここで、調光信号発生回路２における垂直同期信号１３の周波数リフレッシュレートｆ１と調光信号発生回路２によって生成される調光信号１１の周波数ｆ２との関係を図１に示す様にｆ２≠Ｎ×ｆ1（Ｎ：整数）のような周波数インターリーブの関係にする。

調光信号発生回路２で調光信号の周波数を設定するとき、インバータの音鳴りを防止するために、また電源ラインのリップル電圧が液晶表示装置にノイズ等の影響を及ぼさない程度に小さくなるように、周波数を高く、可聴域以上に設定する事が好ましい。

以上では、本発明の一実施例を挙げて説明したが、図２のブロック図の管電流検出用抵抗６により管電流検出信号１４が駆動信号発生回路１へフィードバックのない回路でも構わない。

また、バックライト６用のランプは一灯でも複数でも構わない。

本発明により、インバータノイズが影響するような画質を取り扱う場合や、インバータの音鳴りが影響するような静かな環境で使用したりする液晶モニター、液晶テレビ等の用途において有用なバックライト点灯用インバータとして利用可能である。

リフレッシュレートと調光信号のインターリーブの関係本発明のバックライト点灯用インバータを示すブロック図バースト周波数が低い時のインバータ駆動信号と調光信号により生成する信号バースト周波数が高い時のインバータ駆動信号と調光信号により生成する信号リップル電圧比較図インバータ駆動信号と調光信号が同期、非同期の場合に生成される信号

符号の説明

１．駆動信号発生回路
２．調光信号発生回路
３．昇圧回路
４．バックライト
５．液晶表示装置
６．管電流検出用抵抗
１０．インバータ駆動信号
１１．調光信号
１２．バックライト点灯用交流信号
１３．垂直同期信号
１４．管電流検出信号

Claims

液晶表示装置のバックライト点灯用インバータにおいて、バックライトの輝度を調整する方式として、バースト調光方式の調光信号を用い、その調光信号とインバータ駆動信号が同期していることを特徴とする液晶表示装置のバックライト点灯用インバータ。
上記調光信号をインバータ駆動信号から生成することを特徴とする請求項１の液晶表示装置のバックライト点灯用インバータ。
上記調光信号の周波数と液晶映像信号のリフレッシュレートの周波数とが互いにインターリーブの関係であることを特徴とする請求項１又は２のバックライト点灯用インバータ。
調光信号の周波数が可聴音域以上の周波数であることを特徴とする請求項１，２又は３のバックライト点灯用インバータ。