JP5270795B2 - 電力制御装置、バックライトユニット、および液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に供給する電力を制御する電力制御装置、ならびにこれを用いたバックライトユニットおよび液晶表示装置に関する。

従来、発光素子などの電気的負荷に供給される電力を、ＰＷＭ［Pulse Width Modulation］制御の方式によって制御する電力制御装置が広く利用されている。このような電力制御装置の構成等について、ＬＥＤ［Light-Emitting Diode］への供給電力を制御するＬＥＤ制御装置を例に挙げ、以下に簡潔に説明する。

図６は、当該ＬＥＤ制御装置の構成図である。本図に示すようにこのＬＥＤ制御装置１００は、ＰＷＭ信号生成回路１０２、ＬＥＤ駆動回路１０３、および電源回路１０４などを備えている。

ＰＷＭ信号生成回路１０２は、外部から調光電圧が入力されるようになっている。調光電圧は、所望の発光輝度を表す電圧（電圧値が、発光輝度に対応付けられている）であり、例えば外部の装置において、ユーザの指示に基づいて生成されたものである。つまり調光電圧は、所望の発光輝度を表すアナログ形式の電圧信号である。

またＰＷＭ信号生成回路１０２は、入力された調光電圧に基づいて、ＬＥＤへの供給電力（ＬＥＤに流す電流）についてのＰＷＭ制御に用いられる、ＰＷＭ信号（パルス信号）を生成する。ＰＷＭ信号において、Ｈレベルはオンの状態を表し、Ｌレベルはオフの状態を表す。

ＬＥＤ駆動回路１０３は、ＰＷＭ信号を継続的に受取り、このＰＷＭ信号に従って、駆動対象であるＬＥＤ２００を駆動させる。すなわちＬＥＤ駆動回路１０３は、電源回路１０４から供給される電力を使って、オン期間（ＰＷＭ信号がオンである期間）のときに、ＬＥＤ２００に所定量の電流が流れるようにし、オフ期間（ＰＷＭ信号がオフである期間）のときに、ＬＥＤ２００に電流が流れないようにする。

なおＰＷＭ信号生成回路１０２は、より詳細には、Ａ／Ｄ変換回路１２１、デューティ比更新回路１２２、およびクロック生成回路１２３を有している。

Ａ／Ｄ変換回路１２１は、調光電圧が継続的に入力される入力ラインを有している。Ａ／Ｄ変換回路１２１は、入力された調光電圧に対して繰返しサンプリングを行い、デジタル形式の信号（各サンプリングの実行時における、調光電圧の値を表す信号）を生成する。

なお当該サンプリングは、クロック生成回路１２３から受取ったサンプリングクロック信号に同期して、実行される。またＡ／Ｄ変換回路１２１には、接地点（例えばグランドパターン）が設けられており、入力ラインと接地点の電位差が調光電圧の値として検出される。つまり調光電圧の値は、接地電位を基準として検出されることになる。

デューティ比更新回路１２２は、ＰＷＭ信号のデューティ比を表すデューティ比参照情報が設定されており、Ａ／Ｄ変換回路１２１から受取った調光電圧の値を表す信号に基づいて、デューティ比参照情報の設定を更新する。デューティ比参照情報の更新は、新たな調光電圧の値が反映されるように、逐次得られる調光電圧の値の情報に基づいて繰返し行われる。

より具体的には、デューティ比更新回路１２２には、デューティ比更新周期（ここでは、サンプリングクロック信号の５パルス分とする）が設定されている。そしてデューティ比更新周期ごとに、当該周期の間にサンプリングされた調光電圧の平均値が算出され、デューティ比参照情報の設定は、この算出値に応じた値（例えば、何らかの係数を乗じた値）に更新される。

またデューティ比更新回路１２２は、現時点で設定されているデューティ比参照情報に従ってＰＷＭ信号を生成し、後段側に送出する。より具体的には、各ＰＷＭ周期におけるデューティ比が、そのＰＷＭ周期の開始時に設定されているデューティ比に等しくなるように、ＰＷＭ信号が生成されるようになっている。このようにＰＷＭ信号の生成においては、ＰＷＭ周期ごとに、最新のデューティ比参照情報が反映されるようになっている。またクロック生成回路１２３は、サンプリングクロック信号を生成し、Ａ／Ｄ変換回路１２１に送出する。

図７は、ＰＷＭ信号生成回路１０２の動作に関するタイミングチャートを表している。なお図７においては、上から、「サンプリングクロック信号」、「調光電圧」、「デューティ比参照情報の更新」（矢印で示すタイミングで更新される）、および「ＰＷＭ信号」の状態（波形）が、それぞれ表されている。なおここでは、調光電圧の波形は、理想波形（ノイズの影響を受けていない）であると仮定する。

図７に示すように、デューティ比更新周期ごとに、調光電圧の検出結果に基づいて、デューティ比参照情報の設定が更新される。なお本図に示すＤ１〜Ｄ５は、更新後のデューティ比参照情報を表している。そしてＰＷＭ周期ごとに、現在設定されているデューティ比参照情報が参照され、このディーティ比参照情報に従ってＰＷＭ信号が生成される。

ＰＷＭ信号生成回路１０２はこのように動作し、入力される調光電圧に応じたＰＷＭ信号を、生成するようになっている。例えば図７に示しているように、調光電圧がＥａからＥｂに下がったときは、これに対応して、デューティ比の減少したＰＷＭ信号が生成される。ＬＥＤ制御装置１００によれば、入力される調光電圧に基づいた、ＬＥＤ２００に供給される電力のＰＷＭ制御を行うことが可能である。

特開２００６−１６４８４２号公報

ところで電力制御装置が負荷への電力供給を行う際、そのときの出力電流等によって、電磁的なノイズが発生する。このようなノイズは、例えば浮遊容量やバイパスコンデンサを介して、電力制御装置内の接地点（グランドパターン等）に影響を与え、接地電位（ＧＮＤ）の変動を招く。

先述したＬＥＤ制御装置１００（ＰＷＭ制御を行う電力制御装置）の場合、オン期間では電力供給がなされるが、オフ期間では電力供給は殆どなされないため、オン期間とオフ期間とでは、当該ノイズの大きさに差異がある。つまりオン期間では、電流の出力等によるノイズが大きくなるが、オフ期間では、このようなノイズは非常に小さくなる。これにより、ＬＥＤ制御装置１００における接地電位は、オン期間であるか否かによって変動する。

先述したように、ＬＥＤ制御装置１００における調光電圧のサンプリングでは、調光電圧の値は、接地電位を基準として検出される。そのため、オフ期間に検出される調光電圧の値を基準とすると、オン期間に検出される調光電圧の値には、主にこの接地電位の変動による誤差（以下、便宜的に「ノイズによる検出誤差」と称することがある）が含まれることになる。一定値の調光電圧が入力されている状況であっても、接地電位を基準とした相対的な値の変動により、このようなノイズによる検出誤差が生じることになる。

ノイズによる検出誤差が存在すると、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となる（デューティ比の揺らぎ等が生じる）ことがある。このことを理解容易とするため、ノイズによる検出誤差をも考慮した場合の、ＰＷＭ信号生成回路１０２の動作について、以下に説明する。

ノイズによる検出誤差を考慮した場合、図７に示したタイミングチャートは、概ね図８に示すようなものとなる。ただし「調光電圧」の波形は、接地電位を基準とした波形（Ａ／Ｄ変換回路１２１による検出の対象となる波形）を表している。また図８は、デューティ比が不安定となる様子が分かり易くなるように、一定の調光電圧が入力される場合を表している。図８に示すように、入力される調光電圧が一定であっても、接地電位を基準とすれば、オフ期間における調光電圧（図８に示すＥ１）と、オン期間における調光電圧（図８に示すＥ２）は、上述した誤差の分だけ異なっている。

またデューティ比参照情報の値（図８に示すＤ１〜Ｄ５）は、先述した通り、デューティ比更新周期の間に検出された調光電圧の平均値が算出された後、この算出された値に応じて決定される。そして図８に示す通り、Ｄ１やＤ４に対応するデューティ比更新周期では、オフ期間において３回、オン期間において２回、調光電圧のサンプリングが実行される一方、Ｄ２やＤ３に対応するデューティ比更新周期では、オフ期間において２回、オン期間において３回、調光電圧のサンプリングが実行される。

そのため検出される調光電圧の平均値に着目すると、Ｄ１やＤ４に対応する平均値は、
｛３×（Ｅ１）＋２×（Ｅ２）｝／５
である一方、Ｄ２やＤ３に対応する平均値は、
｛２×（Ｅ１）＋３×（Ｅ２）｝／５
であり、互いに異なる値となっている。

入力される調光電圧が一定であるため、本来は、Ｄ１〜Ｄ４の各々は同値となるべきである。しかし上述の結果から、Ｄ１（或いはＤ４）とＤ２（或いはＤ３）とは、互いに異なる値に決定されることになる。

その結果、図８に示すように、ＰＷＭ信号のデューティ比（パルス幅）に意図しない変動が生じている。すなわち入力される調光電圧が一定であるため、本来はデューティ比の変動（揺らぎ）が無いはずであるが、実際には、ノイズによる検出誤差を要因とした変動が生じており、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となっている。

ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となると、発光輝度を適切に制御することが難しくなる。特に、調光電圧が一定である間にＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となると、ＬＥＤの発光のちらつきが発生し、ユーザに大きな違和感を与えてしまうことになる。

なお一般的に、取扱う電流が大きい程、オン期間とオフ期間における電流量の差が大きくなるため、ノイズによる検出誤差は顕著となる。そのためＬＥＤ制御装置１００が、例えば、大型の液晶表示装置におけるバックライト（多くのＬＥＤを発光させるため、取扱う電流は大きい）の制御装置として用いられる場合には、このような不具合は特に深刻となるおそれがある。

なおこのようにＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となる事態は、調光電圧のサンプリングがオン期間に実行されたりオフ期間に実行されたりする場合（つまり、オン期間でのサンプリングとオフ期間でのサンプリングが、混在する場合）に、上述した例に限らず、種々の場面で発生するおそれがある。またＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となる事態は、ＬＥＤ制御装置に限らず、電圧信号に応じてＰＷＭ信号を生成し、負荷に供給する電力のＰＷＭ制御を行う種々の装置（電力制御装置）において、問題となり得る。

本発明は上述した問題に鑑み、電圧信号に応じてＰＷＭ信号を生成し、負荷に供給する電力のＰＷＭ制御を行うものでありながら、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となる事態を、極力回避することが可能となる電力制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る電力制御装置は、得られた電圧信号に応じてＰＷＭ信号を生成し、負荷に供給する電力のＰＷＭ制御を行う電力制御装置であって、前記電圧信号のサンプリングを実行するサンプリング部と、該サンプリングの結果に基づいて、前記ＰＷＭ信号のデューティ比を更新するデューティ比更新部と、を備え、前記サンプリング部は、前記ＰＷＭ信号についてのオン期間およびオフ期間のうちの一方として設定されているマスキング期間において、前記サンプリングが実行されないようにする構成とする。

本構成によれば、電圧信号に応じたＰＷＭ制御が可能であるとともに、電圧信号のサンプリングが、オン期間に実行されたりオフ期間に実行されたりすることが防止される。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となる事態を、極力回避することが可能となる。なお「オン期間」は、ＰＷＭ信号がオンの状態である期間のことであり、「オフ期間」は、ＰＷＭ信号がオフの状態である期間のことである。

また上記構成において、前記デューティ比に応じて、前記マスキング期間の設定を、前記オン期間および前記オフ期間の一方から他方へ更新させる、マスキング期間更新部を備えた構成としてもよい。

本構成によれば、マスキング期間の設定状態を、そのときのデューティ比に応じて、オン期間とオフ期間のうちのより好ましい方とすることが可能となる。

また上記構成において、前記マスキング期間更新部は、前記デューティ比が予め決められた閾値を上回ったときに、前記マスキング期間の設定をオフ期間に更新させ、前記デューティ比が予め決められた閾値を下回ったときに、前記マスキング期間の設定をオン期間に更新させる構成としてもよい。

本構成によれば、サンプリングが許容される期間を出来るだけ多く確保し、デューティ比の決定が、より適切になされるようにすることが可能となる。

また上記構成において、前記サンプリング部は、一定周期でクロックパルスを含むクロック信号を生成する、クロック生成回路と、現時点が前記マスキング期間に属しているか否かを判別する、マスキング期間判別回路と、前記クロック信号に対してマスキング処理を施す、マスキング処理実行回路と、該マスキング処理の施されたクロック信号に同期して、前記サンプリングを実行するＡＤ変換回路と、を備え、前記マスキング処理は、前記クロックパルスのうち前記マスキング期間に対応したものを無効化する処理である構成としてもよい。

本構成によれば、クロック信号に同期して電圧信号のサンプリングが実行されるようにしつつ、マスキング期間においては、当該サンプリングが実行されないようにすることが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、一または複数のＬＥＤが接続され、前記電圧信号に応じて該ＬＥＤに流す電流のＰＷＭ制御を行う、ＬＥＤ制御装置である構成としてもよい。

また本発明に係るバックライトユニットは、バックライトと、上記構成に係る電力制御装置と、を備え、該電力制御装置は、該バックライトに供給する電力のＰＷＭ制御を行う構成とする。本構成によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定とならないようにして、バックライトのちらつき等を抑制し、良好な画像表示に貢献することが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、前記バックライトはＬＥＤが採用されており、前記電力制御装置は、前記電圧信号に応じて、該ＬＥＤに流す電流のＰＷＭ制御を行う構成としてもよい。

また本発明に係る液晶表示装置は、上記構成のバックライトユニットを備えた構成とする。本構成によれば、上記構成のバックライトユニットの利点を活かすことが可能である。

上述した通り、本発明に係る電力制御装置によれば、電圧信号に応じたＰＷＭ制御が可能であるとともに、電圧信号のサンプリングが、オン期間に実行されたりオフ期間に実行されたりすることが防止される。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となる事態を、極力回避することが可能となる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るＬＥＤ制御装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るマスキング処理回路の構成図である。 本発明の実施形態に係るＰＷＭ信号生成回路の、動作に関するタイミングチャートである。 ＰＷＭ信号生成回路の動作に関する、別のタイミングチャートである。 従来のＬＥＤ制御装置の一例についての構成図である。 従来のＰＷＭ信号生成回路の一例についての、動作に関するタイミングチャート（調光電圧の波形を理想波形とした場合）である。 従来のＰＷＭ信号生成回路の一例についての、動作に関するタイミングチャート（調光電圧の波形を、接地電位を基準とした波形とした場合）である。

本発明の実施形態について、ＰＷＭ制御によってバックライトへの供給電力が制御される液晶表示装置を例に挙げて、以下に説明する。

［液晶表示装置の構成等について］
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の概略的な構成図（断面図として表されている）である。本図に示すように、当該液晶表示装置９は、液晶パネル１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ制御装置３、および導光板４などが、キャビネット５内に配置された構成となっている。なお、ＬＥＤ２、ＬＥＤ制御装置３、および導光板４は、全体として、バックライトを発生させるためのバックライトユニットを形成している。

液晶パネル１は、平面視矩形状をなしており、一対のガラス基板が所定のギャップを隔てた状態で貼り合わせられるとともに、両ガラス基板間に液晶が封入された構成とされている。液晶パネル１は、キャビネット５に設けられたベゼルによって固定されている。

また一方のガラス基板には、互いに直交するソース配線とゲート配線とに接続されたスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ）と、そのスイッチング素子に接続された画素電極、さらには配向膜等が設けられ、他方のガラス基板には、ＲＧＢ（赤・緑・青）等の各着色部が所定配列で配置されたカラーフィルタや共通電極、さらには配向膜等が設けられている。

また両基板の外側には、さらに偏光板が配されている。液晶パネル１には、例えば、ハイビジョン用の１９２０×１０８０ドットのカラー画素が形成されるが、画素の数や種類などについては他の態様であっても構わない。

ＬＥＤ２は、バックライトの光源として機能するものであり、供給される電流に応じて発光輝度が変化する。ＬＥＤ２に供給する電力（ＬＥＤ２に流す電流）は、ＬＥＤ制御装置３によって制御されるようになっており、その結果、ＬＥＤ２の発光輝度が制御される。

なおＬＥＤ２の形態（種類、色、および組み合わせ等）については、種々の態様とすることが可能である。例えば、ＬＥＤ２としては、白色ＬＥＤが採用されても良く、ＲＧＢ（赤・緑・青）やＲＧＢＷ（赤・緑・青・白）の各色に発光するＬＥＤが集結した、ＬＥＤユニットが採用されても良い。

ＬＥＤ制御装置３は、種々の回路等から形成されており、ＰＷＭ制御によってＬＥＤ２に供給する電力（換言すれば、バックライトの輝度）を制御する。ＬＥＤ制御装置３のより詳細な構成等については、改めて説明する。

導光板４は、例えばアクリルによって形成されており、ＬＥＤ２から受けた光をその全面に導く。また導光板４は、液晶パネル１の裏側に配置されている。これにより導光板４の全面が均一に光り、液晶パネル１の表示領域全体に、バックライトが満遍なく行き渡る。

また液晶表示装置９には、液晶パネル１を駆動させるためのパネルドライバ（不図示）も備えられている。当該パネルドライバは、例えば放送受信によって得られた画像データに応じて、液晶パネル１に備えられた各スイッチング素子の状態を切替える。これにより、液晶パネル１の各画素におけるバックライトの透過度合が調整され、液晶パネル１の表示領域に画像が表示される。

［ＬＥＤ制御装置の構成等について］
次に、先述したＬＥＤ制御装置３のより詳細な構成について、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、ＬＥＤ制御装置３は、ＰＷＭ信号生成回路１２、ＬＥＤ駆動回路１３、および電源回路１４などを備えている。

ＰＷＭ信号生成回路１２は、外部から調光電圧が入力されるようになっている。調光電圧は、バックライトの所望の明るさを表す電圧（電圧値が、当該明るさの度合に対応付けられている）であり、例えば液晶表示装置９に備えられた別の装置において、ユーザの指示に基づいて生成されたものである。つまり調光電圧は、バックライトの所望の明るさを表す、アナログ形式の電圧信号であるといえる。

またＰＷＭ信号生成回路１２は、入力された調光電圧に基づいて、ＬＥＤ２への供給電力（ＬＥＤに流す電流）についてのＰＷＭ制御に用いられる、ＰＷＭ信号（パルス信号）を生成する。周知の通り、ＰＷＭ信号は、Ｈレベルの状態（パルス状態）とＬレベルの状態（非パルス状態）が交互に現れるようになっている。Ｈレベルはオンの状態（ＬＥＤ２に所定電流を流して点灯させる）を表し、Ｌレベルはオフの状態（ＬＥＤ２に電流が流れないようして消灯させる）を表す。なお以降の説明では、ＰＷＭ信号がオンの状態である期間を「オン期間」と称し、ＰＷＭ信号がオフの状態である期間を「オフ期間」と称することがある。

ＰＷＭ信号生成回路１２は、より詳細には、Ａ／Ｄ変換回路２１、デューティ比更新回路２２、クロック生成回路２３、およびマスキング処理回路２４を有している。

Ａ／Ｄ変換回路２１は、外部から調光電圧が継続的に入力される入力ラインを有しており、受取った調光電圧をデジタル形式の信号に変換し、デューティ比更新回路２２に送出する。つまりＡ／Ｄ変換回路２１は、入力された調光電圧に対して繰返しサンプリング（ある瞬間における値の検出）を行い、デジタル形式の信号（各サンプリングにおいて検出された、調光電圧の値を表す信号）を生成する。

なお当該サンプリングは、マスキング処理回路２４から受取ったサンプリングクロック信号に同期して、実行される。またＡ／Ｄ変換回路２１には、接地点（例えばグランドパターン）が設けられており、入力ラインと接地点の電位差が調光電圧の値として検出される。つまり調光電圧の値は、接地電位を基準として検出されることになる。

デューティ比更新回路２２は、ＰＷＭ信号のデューティ比を表すデューティ比参照情報が設定されており、Ａ／Ｄ変換回路２１から受取った調光電圧の値を表す信号に基づいて、デューティ比参照情報の設定を更新する。調光電圧の値が大きい程、デューティ比参照情報は大きい値に設定される。デューティ比参照情報の更新は、新たな調光電圧の値が反映されるように、逐次得られる調光電圧の値の情報に基づいて繰返し行われる。

より具体的には、デューティ比更新回路２２には、デューティ比更新周期（本実施形態では、内部クロック信号の５パルス分とする）が設定されている。そしてデューティ比更新周期ごとに、当該周期の間にサンプリングされた調光電圧の平均値が算出され、デューティ比参照情報の設定は、この算出値に応じた値（例えば、何らかの係数を乗じた値）に更新される。算出された平均値が大きい程、デューティ比参照情報は大きい値とされる。

またデューティ比更新回路２２は、現時点で設定されているデューティ比参照情報に従ってＰＷＭ信号を生成し、後段側に送出する。より具体的には、各ＰＷＭ周期におけるデューティ比が、そのＰＷＭ周期の開始時に設定されているデューティ比に等しくなるように、ＰＷＭ信号が生成されるようになっている。

このようにＰＷＭ信号の生成においては、ＰＷＭ周期ごとに、最新のデューティ比参照情報が反映されるようになっている。なお、ＰＷＭ信号のデューティ比に、調光電圧の値の情報をどのように反映させるかについては、他の種々の態様を採用することが可能である。

クロック生成回路２３は、発振器などから形成されており、主にマスキング処理回路２４において利用される内部クロック信号（例えば８０μｓの一定周期でクロックパルスが含まれる信号）を生成する。生成された内部クロック信号は、マスキング処理回路２４に送出される。

マスキング処理回路２４は、受取った内部クロック信号に対するマスキング処理（マスキング期間において、クロックパルスを無効化する処理）を実行する。なお「マスキング期間」は、ＰＷＭ信号のオン期間およびオフ期間のうちの何れか一方を表すものとして、更新可能に設定されているものである。またクロックパルスの「無効化」とは、例えばそのパルスを平滑化することにより、クロックパルスとして認識されないようにすることである。

またマスキング処理回路２４は、ＰＷＭ信号がフィードバックされるようになっている。そしてマスキング処理回路２４は、フィードバックされたＰＷＭ信号を監視し、このデューティ比が、予め設定されている閾値α（例えば７０％）を上回った場合には、マスキング期間の設定をオフ期間に更新する一方、閾値α以下となった場合には、マスキング期間の設定をオン期間に更新する。

またマスキング処理回路２４は、マスキング処理の施された内部クロック信号（マスキング期間に対応するクロックパルスが、無効化されたもの）を、サンプリングクロック信号として、Ａ／Ｄ変換回路２１に送出する。Ａ／Ｄ変換回路２１が、このサンプリングクロック信号に同期して調光電圧のサンプリングを行うことは、既に説明した通りである。

図３は、マスキング処理回路２４のより具体的な構成を示すものである。本図に示す構成のマスキング処理回路２４は、パルス幅カウンタ４１、セレクタ４２、およびＡＮＤ回路４３などを有している。

パルス幅カウンタ４１は、フィードバックされたＰＷＭ信号、および内部クロック信号を受取るようになっている。そしてパルス幅カウンタ４１は、ＰＷＭ信号におけるパルスが到来する度に（ＬレベルからＨレベルに遷移する度に）、内部クロック信号を用いて、そのパルスの幅（Ｈレベルの期間）をカウントする。

なおＰＷＭ周期は一定であるため、パルス幅が特定されれば、そのときのＰＷＭ信号のデューティ比も特定される。パルス幅カウンタ４１は、当該カウントの結果が、先述した閾値αに対応する値より大きい場合には、論理値「１」を出力し、逆に閾値αに対応する値以下である場合には、論理値「０」を出力する。

例えば、ＰＷＭ周期が５ｍｓ、内部クロック信号のパルス周期が８０μｓ、閾値αが７０％である場合、閾値αに対応するパルス幅は４４クロックである。そのため、カウントの結果が４４クロックより大きい場合には、論理値「１」が出力され、４４クロック以下である場合には、論理値「０」が出力される。

セレクタ４２は、入力端子Ａ、入力端子Ｂ、セレクト端子Ｓ、および出力端子Ｑの各端子を備えている。入力端子Ａには、インバータによって論理の反転したＰＷＭ信号が入力され、入力端子Ｂには、インバータを介していない（論理が反転していない）ＰＷＭ信号が入力される。セレクト端子Ｓには、パルス幅カウンタ４１の出力信号が入力される。

セレクタ４２は、セレクト端子Ｓに入力されている信号の論理値が「０」であれば、入力端子Ａに入力されている信号が出力端子Ｑから出力されるようにし、セレクト端子Ｓに入力されている信号の論理値が「１」であれば、入力端子Ｂに入力されている信号が出力端子Ｑから出力されるようにする。

ＡＮＤ回路４３は、二つの入力端子と一つの出力端子が備えられ、各入力端子に入力された信号の論理積を出力端子から出力する。一方の入力端子には、内部クロック信号が入力され、他方の入力端子には、セレクタ４２から出力された信号が入力されるようになっている。

図３に示す構成のマスキング処理回路２４によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比が閾値αを上回っている場合には、ＰＷＭ信号がＨレベルであり、かつ、内部クロック信号がＨレベルであるときに、サンプリングクロック信号がＨレベル（パルス状態）となる。一方、ＰＷＭ信号のデューティ比が閾値α以下である場合には、ＰＷＭ信号がＬレベルであり、かつ、内部クロック信号がＨレベルであるときに、サンプリングクロック信号がＨレベルとなる。

すなわち図３に示した回路構成が動作することにより、マスキング処理回路２４が行うべきマスキング処理が実現されることとなる。但しマスキング処理回路２４の構成態様は、同趣旨の動作が実行されるようになっている限り、種々の態様とすることが可能である。

図２に戻り、ＬＥＤ駆動回路１３は、ＰＷＭ信号生成回路１２からＰＷＭ信号を継続的に受取り、このＰＷＭ信号に従ってＬＥＤ２を駆動させる。より具体的には、ＬＥＤ駆動回路１３は、電源回路１４から供給される電力を使って、ＰＷＭ信号がＨレベルのとき（オン期間のとき）に、ＬＥＤ２に所定量の電流が流れるようにし、ＰＷＭ信号がＬレベルのとき（オフ期間のとき）には、ＬＥＤ２に電流が流れないようにする。これによりＬＥＤ２の発光輝度は、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じたものとなる。

以上に説明したように、ＬＥＤ制御装置３は、得られた調光電圧（ＬＥＤ２の発光輝度の調節に関わる、電圧信号と見ることが出来る）に応じてＰＷＭ信号を生成し、ＬＥＤ２に供給される電力のＰＷＭ制御を行う装置となっている。

［ＰＷＭ信号のデューティ比の安定性について］
既に図８を参照しながら説明したように、調光電圧の検出についてノイズによる検出誤差があると、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となることが懸念される。しかしＬＥＤ制御装置３は、マスキング処理の実行により、このような不具合が回避されるようになっている。その仕組みについて、図４および図５に示すタイミングチャートを参照しながら、以下に説明する。

図４は、ＰＷＭ信号のデューティ比が閾値αを上回っている状況における、ＰＷＭ信号生成回路１２の動作に関するタイミングチャート（一定の調光電圧が入力される場合）を表している。なお図４（図５も同様）に表された各項目は、図８との比較を容易とするため、「内部クロック信号」と「マスキング期間」の項目が追加された点を除き、基本的に図８のものと同等である。

すなわち図４（図５も同様）においては、上から、「内部クロック信号」、「マスキング期間」（着色部がマスキング期間を表す）、「サンプリングクロック信号」、「調光電圧」、「デューティ比参照情報の更新」（矢印で示すタイミングで更新される）、および「ＰＷＭ信号」の状態（波形）が、それぞれ表されている。

ただし「調光電圧」の波形は、接地電位を基準とした波形（Ａ／Ｄ変換回路２１による検出の対象となる波形）を表している。図８の場合と同様に、オフ期間における調光電圧（図４に示すＥ１）と、オン期間における調光電圧（図４に示すＥ２）は、ノイズによる検出誤差の分だけ異なっている。

図４に示すように、デューティ比更新周期ごとに、デューティ比参照情報（図４に示すＤ１〜Ｄ５）が決定され、デューティ比参照情報の設定が更新される。そして各ＰＷＭ周期におけるデューティ比が、そのＰＷＭ周期の開始時に設定されているデューティ比参照情報に等しくなるように、ＰＷＭ信号が生成される。

ここでＰＷＭ信号のデューティ比が閾値αを上回っている状況では、マスキング期間はオフ期間に設定されており、マスキング処理は、オフ期間において実行される。そのため図４に示すように、オフ期間においては、調光電圧のサンプリングは実行されない。換言すれば、当該サンプリングは、オン期間に限って実行されることになる。その結果、各サンプリングによって検出される調光電圧の値は、常にＥ２となる。これにより、検出される値の平均値は一定（Ｅ２）となり、デューティ比（Ｄ１〜Ｄ５）は、何れも同じ値に決定される。

また図５は、ＰＷＭ信号のデューティ比が閾値αを下回っている状況における、ＰＷＭ信号生成回路１２の動作に関するタイミングチャート（一定の調光電圧が入力される場合）を表している。ＰＷＭ信号のデューティ比が閾値αを下回っている状況では、マスキング期間はオン期間に設定されており、マスキング処理は、オン期間において実行される。

そのため図５に示すように、オン期間においては、調光電圧のサンプリングは実行されない。換言すれば、当該サンプリングは、オフ期間に限って実行されることになる。その結果、各サンプリングによって検出される調光電圧の値は、常にＥ１となる。これにより、検出される値の平均値は一定（Ｅ１）となり、デューティ比（Ｄ１〜Ｄ５）は、何れも同じ値に決定される。

このようにＬＥＤ制御装置３によれば、マスキング期間の設定の切替時を除き、調光電圧のサンプリングがオン期間に実行されたりオフ期間に実行されたりすること（つまり、オン期間でのサンプリングとオフ期間でのサンプリングが、混在すること）がない。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となる事態（図８を参照）は、回避されるようになっている。図４および図５に示した例では、入力される調光電圧が一定となっているため、ＰＷＭ信号のデューティ比も一定（不安定になっていない状態）となっている。

なお、マスキング期間がオフ期間に設定されている（オン期間に限ってサンプリングが実行される）状態では、検出される調光電圧に、ノイズによる検出誤差が含まれることとなる。しかしこの場合は、検出される調光電圧に、ノイズによる検出誤差が含まれたり含まれなかったりする（つまり、図８に示す状態となる）のではなく、ほぼ常時含まれることになる。そのため、このことが原因で、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となることはなく、通常は殆ど問題とならない。

［マスキング期間の切替について］
マスキング処理回路２４は、先述した通り、ＰＷＭ信号のデューティ比が閾値αを上回った場合には、マスキング期間の設定をオフ期間に更新する一方、閾値α以下となった場合には、マスキング期間の設定をオン期間に更新する。つまり、デューティ比が比較的大きい（オン期間の占める割合が比較的大きい）ときには、マスキング期間がオフ期間に設定され、オフ期間では調光電圧のサンプリングが禁止される。またデューティ比が比較的小さい（オフ期間の占める割合が比較的大きい）ときには、マスキング期間がオン期間に設定され、オン期間では調光電圧のサンプリングが禁止される。

このように、マスキング期間の設定が切替えられるようにした主な目的は、サンプリングの許容される期間を、少なくとも不足しない程度に確保することにある。例えば、マスキング期間がオフ期間に固定されているとした場合、ＰＷＭ信号のデューティ比が非常に小さくなった状況では、僅かに現れるオン期間でしかサンプリングが許容されない。

サンプリングの許容される期間が少なくなると、その分サンプリングの回数が減り、デューティ比を決定する処理において、例えば、調光電圧が良好に反映されなかったり、各種のノイズが大きく影響したりするおそれがある。上述したように、マスキング期間の設定が切替えられるようにしていると、このような不具合を、極力抑制することが可能である。

ところで閾値αの値については、サンプリングの許容される期間を出来るだけ多く確保することを重視すれば、５０％程度に設定されることが望ましい。但し、マスキング期間の設定が切替えられるとき、ごく一時的ではあるが、ノイズによる検出誤差がＰＷＭ信号のデューティ比に影響を及ぼし、ＬＥＤ２の発光輝度に意図しない変動が生じることがある。この発光輝度の変動は、ＬＥＤ２の発光輝度が元々大きくなっている程、相対的に小さくなり目立たなくなる。

そこで、この発光輝度の変動が目立たないようにすることを重視する場合、閾値αは、比較的大きめの値（例えば７０％程度）に設定されることが望ましい。また閾値αの設定は、必要に応じて（例えばユーザの指示に従って）、更新可能としておいても良い。

また閾値αには、ヒステリシスが設けられるようにしても構わない。すなわち閾値αとして、互いに異なる値α１とα２（α１＞α２）を設定しておき、デューティ比がα１より大きくなった場合には、マスキング期間の設定がオフ期間に更新される一方、α２より小さくなった場合には、マスキング期間の設定がオン期間に更新されるようにしても構わない。このようにすれば、デューティ比が閾値の付近で揺らぐ状態となっても、マスキング期間の設定状態が不安定となることを抑制することができる。

また一方で、マスキング期間の設定が更新されるようにせず、マスキング期間を、オン期間あるいはオフ期間の何れか一方に固定しておくことも可能である。このようにする場合であっても、調光電圧のサンプリングが、オン期間に実行されたりオフ期間に実行されたりすることは未然に防がれるため、デューティ比の設定が不安定となる事態（図８を参照）を、回避することは可能である。

［その他］
上述した通り、本実施形態に係るＬＥＤ制御装置３は、得られた調光電圧（電圧信号の一種）に応じてＰＷＭ信号を生成し、ＬＥＤ２（負荷の一種）に供給する電力のＰＷＭ制御を行うものである。そしてＬＥＤ制御装置３は、調光電圧のサンプリングを実行する機能部（サンプリング部）と、該サンプリングの結果に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比を更新する機能部（デューティ比更新部）を備えている。

そして更にサンプリング部は、マスキング処理を実行する機能、すなわち、ＰＷＭ信号についてのオン期間およびオフ期間のうちの一方として設定されているマスキング期間において、サンプリングが実行されないようにする機能を有している。

そのためＬＥＤ制御装置３によれば、調光電圧に応じたＰＷＭ制御が可能であるとともに、調光電圧のサンプリングが、オン期間に実行されたりオフ期間に実行されたりすることが防止されることになる。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定となる事態を、極力回避することが可能となっている。

なお上述したマスキング処理は、電圧信号がサンプリングされるタイミングや、サンプリングされた値がＰＷＭ信号にどのように反映されるか等を問わず、広く適用することが可能である。すなわち、電圧信号をサンプリングした結果に基づいてＰＷＭ信号を生成する手法としては、具体的には様々な態様が挙げられるが、上述したマスキング処理は各種の態様が採用される場合について適用可能である。何れの場合であっても、電圧信号のサンプリングがオン期間に実行されたりオフ期間に実行されたりすることが防止されるため、本実施形態の場合に準じた効果が得られる。

また、電圧信号のサンプリングがマスキング期間において実行されないように手法については、上述したマスキング処理に代わる他の手法が採用されても構わない。例えば、電圧信号の検出が、一定周期のサンプリングクロック信号に同期して実行されるようにする一方、当該検出の結果のうち、マスキング期間以外において検出されたものがサンプリングの結果として採用され、マスキング期間において検出されたものが無効とされるようにしても構わない。

また本実施形態に係るバックライトユニットは、ＬＥＤ制御装置３と、光源としてＬＥＤ２が採用されたバックライトを有している。そのため当該バックライトユニットは、ＰＷＭ信号のデューティ比が不安定とならないようにして、バックライトのちらつき等を抑制し、良好な画像表示に貢献することが可能となっている。

そして本実施形態に係る液晶表示装置９は、このバックライトユニットを備えている。そのため液晶表示装置９は、当該バックライトユニットの利点を活かし、良好な画像表示を行うことが容易となっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。例えば本発明に係る電力制御装置は、ＬＥＤ制御装置に限られず、何らかの負荷に供給する電力をＰＷＭ制御する装置として、広く採用され得る。また本発明の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

本発明は、液晶表示装置のバックライトユニットなどに利用することができる。

１ 液晶パネル
２ ＬＥＤ（負荷）
３ ＬＥＤ制御装置（電力制御装置）
４ 導光板
５ キャビネット
９ 液晶表示装置
１２ ＰＷＭ信号生成回路
１３ ＬＥＤ駆動回路
１４ 電源回路
２１ Ａ／Ｄ変換回路
２２ デューティ比更新回路
２３ クロック生成回路
２４ マスキング処理回路

Claims (7)

1. 得られた電圧信号に応じてＰＷＭ信号を生成し、負荷に供給する電力のＰＷＭ制御を行う電力制御装置であって、
   前記電圧信号のサンプリングを実行するサンプリング部と、
   該サンプリングの結果に基づいて、前記ＰＷＭ信号のデューティ比を更新するデューティ比更新部と、
   マスキング期間更新部と、を備え、
   前記サンプリング部は、
   前記ＰＷＭ信号についてのオン期間およびオフ期間のうちの一方として設定されているマスキング期間において、前記サンプリングが実行されないようにし、
   前記マスキング期間更新部は、
   前記デューティ比の状態に応じて、前記マスキング期間の設定を、前記オン期間および前記オフ期間の一方から他方へ更新させることを特徴とする電力制御装置。
2. 前記マスキング期間更新部は、
   前記デューティ比が予め決められた閾値を上回ったときに、前記マスキング期間の設定をオフ期間に更新させ、
   前記デューティ比が予め決められた閾値を下回ったときに、前記マスキング期間の設定をオン期間に更新させることを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記サンプリング部は、
   一定周期でクロックパルスを含むクロック信号を生成する、クロック生成回路と、
   現時点が前記マスキング期間に属しているか否かを判別する、マスキング期間判別回路と、
   前記クロック信号に対してマスキング処理を施す、マスキング処理実行回路と、
   該マスキング処理の施されたクロック信号に同期して、前記サンプリングを実行するＡＤ変換回路と、
   を備え、
   前記マスキング処理は、前記クロックパルスのうち前記マスキング期間に対応したものを無効化する処理であることを特徴とする請求項２に記載の電力制御装置。
4. 一または複数のＬＥＤが接続され、前記電圧信号に応じて該ＬＥＤに流す電流のＰＷＭ制御を行う、ＬＥＤ制御装置であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の電力制御装置。
5. バックライトと、
   請求項１から請求項３の何れかに記載の電力制御装置と、を備え、
   該電力制御装置は、
   該バックライトに供給する電力のＰＷＭ制御を行うことを特徴とするバックライトユニット。
6. 前記バックライトはＬＥＤが採用されており、
   前記電力制御装置は、
   前記電圧信号に応じて、該ＬＥＤに流す電流のＰＷＭ制御を行うことを特徴とする請求項５に記載のバックライトユニット。
7. 請求項５に記載のバックライトユニットを備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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