JP5458670B2 - 昇圧回路駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライトに電源電圧を供給する昇圧回路を駆動するための昇圧回路駆動装置に関するものである。

従来、液晶表示装置のバックライトに対する輝度制御としてはＰＷＭ制御が行われている。バックライトへは昇圧回路より電源電圧が供給される。昇圧回路は昇圧回路駆動装置が出力する駆動パルスにより駆動される。昇圧回路駆動装置はＰＷＭパルス、および、基準パルスから駆動パルスを生成する。

従来の昇圧回路駆動装置は、ＰＷＭパルスの周波数と基準パルスの周波数とがビート妨害を発生するか否かの判定を行い、ビート妨害が生じないようにＰＷＭパルスの周波数を制御するものであった。

なお、先行文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開平６−３３３６９５号公報

従来の昇圧回路駆動装置は、ＰＷＭパルスの周波数と基準パルスの周波数とがビート妨害を発生するか否かの判定を行い、ビート関係が生じないようにＰＷＭパルスの周波数を制御するものであった。

しかし、ＰＷＭパルスと基準パルスとは通常、非同期に発振するものである。このため、ビート妨害が生じない周波数に制御したときでも、ＰＷＭパルスがオンする期間中に含まれる駆動パルスの数が、他のＰＷＭパルスがオンする期間中に含まれる駆動パルス数と異なることがある。これにより、昇圧回路によりバックライトへ供給される電源電圧が一定にならず、バックライトの輝度に変化が生じることがある。

特に、ＰＷＭパルスと基準パルスの位相差によっては、ＰＷＭパルスがオンする期間中に含まれる駆動パルスの数が一定の低い周波数で変化する場合がある。このとき、バックライトの輝度も低い周波数で変化し、ユーザに液晶表示装置の画面のちらつきとして認識されてしまうという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたものであり、バックライトのちらつきを低減することができる昇圧回路駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、制御装置がバックライトの点灯期間を制御するＰＷＭパルスの周波数として複数の周波数を交互に切り替えて出力するものである。

本発明は、ＰＷＭパルスの周波数として複数の周波数を交互に切り替えて出力することで、ＰＷＭパルスと基準パルスとの位相差を分散させる。これにより、本発明は、ＰＷＭ
パルスがオンする期間中に含まれる駆動パルス数の変化が一定の周期とならないため、バックライトのちらつきを低減することができる。

本発明の一実施の形態における昇圧回路駆動装置および周辺回路のブロック図 同動作を説明するフローを説明する図 ＰＷＭパルスの周波数変調テーブルについて説明する図 本発明の一実施の形態における昇圧回路駆動装置の動作を説明するタイミング図 同動作を説明するタイミング図

以下、本発明の一実施の形態における昇圧回路駆動装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態における昇圧回路駆動装置および、その周辺回路のブロック図である。

図１に示す昇圧回路駆動装置１は、バックライト２を点灯するための電源電圧を供給する昇圧回路３を駆動するためのものである。

昇圧回路３は、昇圧回路駆動装置１が出力する制御パルス（以下、「駆動パルス」と称す）に基づいて入力電圧を昇圧して出力するものである。

バックライト２は、液晶表示装置の背面に取付けられる光源であり、昇圧回路３から電源電圧を供給されて点灯する。バックライト２としては例えば、ＬＥＤ、または、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：冷陰極蛍光ランプ）が知られている。

昇圧回路３は、昇圧回路駆動装置１が出力する駆動パルスに基づき入力電圧を昇圧するＤＣＤＣコンバータである。昇圧回路３が出力するバックライト２の電源電圧は、駆動パルスの駆動時間（駆動パルスがオンする時間）によってその電圧値が決定される。例えば、バックライト２を高輝度にする場合、駆動パルスの駆動時間を長くする。

次に、昇圧回路駆動装置１の構成について詳細に説明する。図１に示す昇圧回路駆動装置１は、基準パルスを出力する発振回路７と、バックライト２の輝度制御を行うための制御パルス（以下、「ＰＷＭパルス」と称す）を出力する制御装置５と、基準パルスおよびＰＷＭパルスに基づき駆動パルスを生成する駆動パルス生成回路４とを備える。

駆動パルス生成回路４は、制御装置５が出力するＰＷＭパルスと、発振回路７の出力である基準パルスとの論理積をとった信号を駆動パルスをとして出力する。駆動パルス生成回路４から出力された駆動パルスは昇圧回路３へ入力される。

制御装置５は、バックライト２の輝度制御を行うためのＰＷＭパルスを出力する。ＰＷＭパルスはバックライト２の点灯期間を制御するための方形波の信号である。ＰＷＭパルスがオンする期間にバックライト２が点灯する。例えば、バックライト２を高輝度にする場合、ＰＷＭパルスの１周期に対するオンする期間の比率（以下、「デューティ」と称す）が高くなるように設定すればよい。

メモリ６はＰＷＭパルスの周波数を変化させるための複数の周波数の値（以下、「周波数変調テーブル」と称す）を記憶する。メモリ６には、ＰＷＭパルスの周波数変調テーブルとして、例えば、１８０Ｈｚ程度の複数の周波数が記憶されている。

制御装置５は、メモリ６と接続されており、ＰＷＭパルスの周波数変調テーブルを所定の時間ごとに読み出し、読み出した周波数値に基づいてＰＷＭパルスの周波数を変化させる。

発振回路７は、制御装置５が出力する発振周波数設定値に基づき、基準パルスを生成する。基準パルスは昇圧回路３の発振周波数の基準となる信号である。基準パルスの周波数は、本実施形態ではユーザ用途に従い、例えば、３００〜４００ｋＨｚ程度の複数の周波数値が設定可能である。

駆動パルス生成回路４は、制御装置５が出力するＰＷＭパルスと、発振回路７が出力する基準パルスとの論理積をとった信号を駆動パルスとして出力する。駆動パルス生成回路４から出力された駆動パルスは昇圧回路３へ入力される。

以上のように構成された昇圧回路駆動装置１の動作について、図２から図５を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の一実施の形態における昇圧回路駆動装置１がＰＷＭパルスの周波数を制御している際の制御装置５の動作を説明するフローを説明する図である。

図３はメモリ６に格納されているＰＷＭパルスの周波数変調テーブルを説明する図である。メモリ６には、周波数変調テーブルの係数ｎおよび、ＰＷＭパルスの周波数Ｆ（ｎ）が記憶されている。本実施例では、周波数変調テーブルは４個の周波数で構成されている。

図４はＰＷＭパルスの周波数が一定であるときの昇圧回路駆動装置１各部の信号を説明するタイミング図である。また、図５はＰＷＭパルスの周波数を変化させるときの昇圧回路駆動装置１各部の信号を説明するタイミング図である。

以下、図２を用いて制御装置５の動作を詳細に説明する。まず、ＰＷＭパルスの周波数を変化させる処理をスタートした（Ｓ０）後、制御装置５は周波数変調テーブルを読み出すための係数ｎを０に設定する（Ｓ１）。

Ｓ１の次に制御装置５は、メモリ６から係数ｎ＝０に対応するＰＷＭパルスの周波数（図５のＦ（０）：１８０．００Ｈｚ）を読み出す（Ｓ２）。

Ｓ２の次に制御装置５は、メモリ６から読み出した周波数となるように、ＰＷＭパルスの周波数を設定して出力する（Ｓ３）。

制御装置５がＳ３を実行した直後における昇圧回路駆動装置１の各部の信号について図４を用いて説明する。図４はＰＷＭパルスの周波数が一定であるときの基準パルス、ＰＷＭパルス、および、駆動パルスを説明するタイミングチャートである。

図４（ａ）において、ＰＷＭパルスの周波数は一定である。すなわち、周期（ｔ１−ｔ３）と周期（ｔ３−ｔ５）とは同一である。

ＰＷＭパルスの周波数が一定である場合、ＰＷＭパルスと基準パルスとは非同期であるため、図４（ａ）に示すようにＰＷＭパルスがオン期間の基準パルス数が異なり輝度変化が生じることがある。

このとき、バックライト２の輝度の変化がちらつきとしてユーザに認識されるのは、Ｐ
ＷＭパルスのオン期間に含まれる駆動パルスの個数が定期的に低周波数で変化する場合である。例えば、図４（ｂ）に示すようにＰＷＭパルスがオンの期間に含まれる駆動パルスの個数がｋ＋１個とｋ個とを一定の周波数で繰り返す場合である。

ここで低周波数とは、人間が認識可能な周波数（２０〜３０［Ｈｚ］）を指し、この周波数以上の周波数でＰＷＭパルスがオンする期間に含まれる駆動パルスの個数が定期的に変化しても、輝度変化はちらつきとそしてユーザに認識されない。

一方、ＰＷＭパルスのデューティが小さい場合（バックライト２が低輝度の場合）、ＰＷＭパルスがオンしている期間のそれぞれに含まれる駆動パルスの差が、ＰＷＭパルスがオンしている期間に含まれる駆動パルス数に対して大きな割合を占めるため、特に輝度変化がちらつきとしてユーザに認識されやすくなる。このような輝度変化を分散させることで、ちらつきはユーザに認識されなくなる。

そこで、本実施形態においては、図５に示すようにＰＷＭパルスの周波数として複数の周波数を交互に切り替えて出力することで、ＰＷＭパルスがオンする期間の駆動パルス数の周期的変化を分散させる。ＰＷＭパルスの周波数を変化させるときの制御装置５の動作について図２にもどり説明する。

Ｓ３の次に制御装置５は、周波数変調テーブルの係数ｎをｎ＋１に設定する（Ｓ４）。制御装置５は、ｎ＞３となれば（Ｓ５がＹｅｓ）Ｓ１を実行し、ｎ＞３とならなければ（Ｓ５がＮｏ）Ｓ２を実行する。

制御装置５は、Ｓ１からＳ５のフローを、例えば２０［ｍｓ］毎に繰り返すことで、ＰＷＭパルスの周波数をＦ（０）、Ｆ（１）、Ｆ（２）、Ｆ（３）の順に繰返し設定する。その際、バックライト２の輝度を一定に保つため、ＰＷＭパルスのデューティは変化させない。

制御装置５がＳ１からＳ５を繰り返す際の、昇圧回路駆動装置１の各部の信号について図５を用いて説明する。図５はＰＷＭパルスの周波数を変化させたときの基準パルス、ＰＷＭパルス、および、駆動パルスのタイミングチャートである。

図５（ａ）に示すように、制御装置５は、ＰＷＭパルスの周波数を２０ｍｓ経過毎にＦ（０）、Ｆ（１）、Ｆ（２）、（Ｆ３）の順に変化させる。

この際、バックライト２の輝度を一定に保つため、制御装置５はＰＷＭパルスのデューティは変化させない。すなわち、図５（ａ）に示すｔ３でＰＷＭパルスの周波数を変更させた場合、周期（ｔ１−ｔ３）と周期（ｔ３−ｔ５）とが異なっても、デューティ（ｔ１−ｔ２）／（ｔ１−ｔ３）とデューティ（ｔ３−ｔ４）／（ｔ３−ｔ５）とは変わらないようにする。

以上のようにすることで、ＰＷＭパルスの周波数を複数の周波数で切り替えることによりＰＷＭパルスと基準パルスとの位相差を分散させることができ、図５（ｂ）に示すようにＰＷＭパルスがオン期間の駆動パルス数の変化を一定の周期にさせずに分散することが可能である。これにより、ＰＷＭパルスがオンする期間中に含まれる駆動パルス数の変化が一定の周期とならないためバックライトのちらつきを低減できる。

なお、ＰＷＭパルスの周波数は、低いデューティ（例えば、５％以下）において、ＰＷＭパルスがオンする期間に含まれるの駆動パルス数が１つ分以下で変わるように変化させるのが好ましい。

デューティが低いとき、ＰＷＭパルスがオンする期間に含まれるの駆動パルス数は、デューティが高いときと比べて少なくなる。このため、1回のＰＷＭパルスがオンする期間における１つの駆動パルス数が占める割合が大きくなる。
昇圧回路３は立ち上り特性をもち、所定電圧まで昇圧するまでに一定期間を要する。このため、ＰＷＭパルスがオンする期間に含まれる駆動パルス数が２つ以上変化するようにＰＷＭパルスの周波数を変えると、昇圧回路３が所定電圧まで昇圧するまでの一定期間に含まれる変化する駆動パルス数の比率が大きくなってしまう。この結果、バックライト２の輝度変化につながりユーザにちらつきとして認識される。そこで、駆動パルス数が１つ分以下で変わるようにすることで、変化する駆動パルス数の比率を小さくできるため、ちらつきを防ぐことができる。

なお、本実施形態においてはＳ１からＳ５のフローを２０ｍｓの周期（周波数が５０Ｈｚ）で実行すると記載したが、このＰＷＭパルスの周波数を変化させるための周波数は３０Ｈｚ以上であればよい。３０Ｈｚ以上の変化は人間が認識することが不可能な程度の周波数であるからである。

なお、周波数変調テーブルとして記憶されるＰＷＭパルスの周波数は、基準パルスの周波数の１／ｍ（ｍは正の整数）にあたるＰＷＭパルスの周波数が、周波数変調テーブルの中に連続して２つ以上並ばないように設計するのが好ましい。

これにより、ＰＷＭパルスの周波数が変化する境界において、ＰＷＭパルスと基準パルスとの位相を異ならせることができ、ちらつきを防止することができる。

基準パルスの周波数は温度等の条件により変動する（例えば、３００〜４００ｋＨｚ程度）。そこで、周波数変調テーブルとして記憶される複数のＰＷＭパルスの周波数を、ＰＷＭパルスの周波数を整数倍した値を昇降順に並べたとき、前後する周波数の差が、基準パルスの発振周波数が変動する周波数範囲内において所定周波数（例えば２０［Ｈｚ］）の範囲に連続して所定数（例えば３つ）以上となるように決定するのが好ましい。

これにより、基準パルスの周波数が温度等により変動した場合でも、変調されたＰＷＭパルスの間でＰＷＭパルスと基準パルスとの位相関係が異なるため、バックライト２のちらを防止することができる。

以上のように本発明は、ＰＷＭパルスがオンする期間に含まれる駆動パルスの数が変化しても、ちらつきを低減できる液晶表示装置のバックライトに電源電圧を供給する昇圧回路を駆動するため昇圧回路駆動装置として有用である。

１ 昇圧回路駆動装置
２ バックライト
３ 昇圧回路
４ 駆動パルス生成回路
５ 制御装置
６ メモリ
７ 発振回路

Claims (2)

1. 液晶表示装置のバックライトに電源電圧を供給する昇圧回路を駆動する昇圧回路駆動装置であって、
   前記バックライトの点灯期間を制御するＰＷＭパルスを出力する制御装置と、
   所定の周波数で変化する前記昇圧回路の発振周波数の基準となる基準パルスを発生する発振回路と、
   前記制御装置が出力するＰＷＭパルスおよび前記発振回路が出力する基準パルスに基づき前記昇圧回路を駆動するための駆動パルスを生成する駆動パルス生成回路とを備え、
   前記制御装置はＰＷＭパルスの周波数として複数の周波数を交互に切り替えて出力し、ＰＷＭパルスのオンする期間の変化が前記駆動パルス生成回路により出力される駆動パルス１つ分以内となるようにＰＷＭパルスの周波数を変化させることを特徴とする昇圧回路駆動装置。
2. 液晶表示装置のバックライトに電源電圧を供給する昇圧回路を駆動する昇圧回路駆動装置であって、
   前記バックライトの点灯期間を制御するＰＷＭパルスを出力する制御装置と、
   所定の周波数で変化する前記昇圧回路の発振周波数の基準となる基準パルスを発生する発振回路と、
   前記制御装置が出力するＰＷＭパルスおよび前記発振回路が出力する基準パルスに基づき前記昇圧回路を駆動するための駆動パルスを生成する駆動パルス生成回路とを備え、
   前記制御装置はＰＷＭパルスの周波数として複数の周波数を交互に切り替えて出力し、前記発振回路が出力する基準パルスの周波数の１／ｍ（ｍは正の整数）となる周波数が連続しないようにＰＷＭパルスの周波数を変化させることを特徴とする昇圧回路駆動装置。