JP4300810B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源として冷陰極線管を用いた映像機器(例えば液晶テレビ)において、特に調光制御をデジタル的に行う放電灯点灯装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、液晶表示パネルの光源として冷陰極線管が用いられている。そして管に流れる電流(管電流)を制御することで、発光輝度を制御している。制御としては、電流ピーク値および電流平均値を、それぞれPWM制御により行なっている。
【0003】
具体的には、発振回路の電源を100kHz程度の周波数で断続してランプに流れる電流のピーク値を制御し、数百Hzの周波数で断続して平均電流を制御する。
【0004】
従来の管電流の制御方法の一つとして、開示されたものと類似の放電灯点灯回路の構成を図7に示す(特許文献1参照)。
【0005】
図7において、91は冷陰極線管、89はロイヤー回路により構成され高圧交流電圧を発生させるインバーター回路、87は前記インバーター回路の動作を断続させるためのスイッチ回路、90は負性抵抗である前記冷陰極線管91の動作を安定させる為のインピーダンスであるバラストコンデンサー、92は前記冷陰極線管に流れる交流電流を電圧値に変換し整流および平滑化を行う管電流検出部、88は前記管電流検出部92よりの信号をサンプリングおよびホールドを行うサンプリングホールド回路、86は管電流制御の基準となる基準電圧源、85は前記サンプルホールド回路よりの電圧と前記サンプルホールド回路88の信号の差を出力する演算増幅器、84は前記演算増幅器85の出力と輝度設定値を加算する加算器、81はPWM制御の基準となる三角波を発生させる三角波発生器、82は前記三角波発生器81と前記加算器84の出力を比較し前記スイッチ回路87と前記サンプルホールド回路を制御してバースト調光を行う為のPWMパルスを発生させる比較器である。
【0006】
従来例の動作を図8を用いて説明する。図8において(a)は三角波発生器の出力波形、(b)は放電管の発光輝度を設定するための輝度設定値、(c)は演算増幅器85の出力、(d)は加算器84の出力、(e)は比較器82の出力である。
【0007】
インバーター回路89は一次電源によって動作し、比較器82の出力によりスイッチ回路87にて動作を断続させられ、冷陰極線管91には(f)のような電流が流れ、電流検出部92によって電圧に変換、整流および平滑化される。サンプルホールド回路88は管電流検出部92の出力を比較器82の出力パルスでサンプルホールドする。
【0008】
演算増幅器85は管電流の基準値となる基準電源86とサンプルホールド回路の出力電圧の差をとり、基準電源86よりサンプルホールド回路の出力が大きければ出力値が大きく、逆に小さければ出力が小さくなり、加算器84の出力もそれに伴い増減する。この結果、輝度設定値より管電流が大きければインバーター回路89の動作時間が短くなり、逆に小さければ長くなる。このように冷陰極線管91に流れる平均電流を輝度設定値の応じた値に制御する事ができる。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−43088号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
液晶TVにおいては表示画像に応じてバックライト輝度をリアルタイム制御する事が一般的に行なわれているが、管電流のピーク制御がアナログ回路によるものであったため、応答速度等を正確に管理するのが困難である。管電流を正確に管理する手段として制御のデジタル化が考えられるが、通常PWMの基準としてLCDパネル駆動用クロックが用いられ、一PWM周期はその整数分の1となる。
【0011】
一般的な例をあげると、パネルの駆動クロック周波数が30MHzであり、管電流制御PWMの周波数は100kHzであるため、Duty制御の分解能は300stepとなる。ランプの一般的な特性としてDuty比がある程度より小さい場合は管電流が不安定となり、ある程度大きくなると飽和するため、実際に制御を行なえる範囲は約Duty60%〜80%の間でありその間の分解能は前述の例の場合60step程度と粗くなってしまうという課題があった。
【0012】
本発明は前記課題に鑑み、管電流制御をデジタル化し、かつ高精度で行なえる、放電灯点灯装置を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑み、光源として冷陰極線管を用いた映像機器において、放電管に流れる電流の制御をデジタル回路によるPWMパルスを用いて行い、前記PWMの基準となるクロックをPLL等の回路により逓倍する、または、前記PWMの分解能をビットリダクション回路にて拡大する、若しくは、前記PWMの周期を制御値に応じて可変し、ある一定以上のON期間を保証する事で解決する放電灯点灯装置を提供するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の放電灯点灯装置は、放電管に流れる電流のピーク値制御に用いるPWMの基準クロックとして、LCDパネル駆動クロックを整数倍した物を用いる事を特徴としたものである。
【0015】
本発明の請求項2に記載の放電灯点灯装置は、請求項1に記載した装置をより具体的な例で示したものである。
【0016】
本発明の請求項3に記載の放電灯点灯装置は、放電管に流れる電流のピーク値制御に用いるPWMの基準クロックとしてLCDパネル駆動クロックを用い、PWMパルスのDuty値をビットリダクション回路により、時間方向に分散させる事を特徴としたものである。
【0017】
本発明の請求項4に記載の放電灯点灯装置は、請求項3に記載した装置をより具体的な例で示したものである。
【0018】
本発明の請求項5に記載の放電灯点灯装置は、放電管に流れる電流のピーク値制御に用いるPWMの基準クロックとしてLCDパネル駆動クロックを用い、管電流制御値がnより大きいときは、PWM周期を一定のままON期間を増加させ、n以下の時はON期間を固定としOFF期間を増加させて周期を伸ばすよう制御する事を特徴としたものである。
【0019】
本発明の請求項6に記載の放電灯点灯装置は、請求項5に記載した装置をより具体的な例で示したものである。
【0020】
以下に、本発明の一実施の形態について、図1から図6を用いて説明する。
【0021】
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施例を示し、図1において1は平均電流制御PWM回路、2は第1の管電流制御PWM回路、3はSW回路、4はAND回路、5は比較器、6はA/D変換器、7は自励発振回路、8はバラストコンデンサー、9は冷陰極線管、10は管電流検出回路、11はLPF回路である。また図2は本発明第1の実施の動作を示すタイミングチャートである。
【0022】
以下に具体的な動作を説明する。入力映像同期信号をもとに所望の輝度設定値の応じた形で平均電流制御PWM回路1よりPWMパルスが出力される。所望の輝度設定値とは例えばユーザーに開放したバックライトの明るさを制御するためのPWMのDuty比でありDuty0〜100%を任意に設定する。前記PWMパルスは通常映像信号のフレーム周波数とインバータとの干渉縞を防ぐため映像同期信号の垂直周波数に同期している。
【0023】
一方、管電流制御PWM回路2では液晶パネルを駆動するクロックを逓倍し、設定された管電流値に応じたPWMパルスが発生される。例えばパネルの駆動クロック周波数が30MHzであり、管電流制御PWMの周波数は100kHzの場合、Duty制御の分解能は300stepしかとれないが、パネルの駆動クロックを4逓倍することで、Duty制御の分解能は1200stepとれることになり、約Duty60%〜80%の間でもその間の分解能は240stepと十分実用範囲内となる。
【0024】
前記平均電流制御PWM回路1のPWM出力と前記管電流制御PWM回路2のPWM出力はAND回路4で演算され、SW3に供給される。SW3ではPWM信号をもとに電源電圧を制御し後段自励発振回路7を駆動し、バラストコンデンサ8を介して冷陰極線管9が発光する。また、冷陰極線管9を駆動する管電流は管電流検出回路10で検出され、LPF11で平滑化され後、平均電流制御PWMの周期に同期してA/D変換器6でデジタル化され、比較器5で管電流設定との差分をもとめ、その差分値を管電流設定値にフィードバックすることで安定な管電流を得ることができる。
【0025】
(実施の形態2)
図3は本発明の第2の実施例を示し、図3において12は第2の平均電流制御PWM回路である。また、図4は本発明第2の実施の動作を示すタイミングチャートである。以下に具体的な動作を説明する。第1の実施例では分解能を増やす為にクロックを逓倍することにより、PWMが動作するクロック周波数が高くしている。
【0026】
しかし半導体によっては逓倍器を内蔵させるのは困難な場合やコストアップに繋がる為、クロック周波数は液晶パネルの駆動クロックそのものを使いたい場合がある。そのために第2の実施例では制御する管電流PWMのDutyを変調させて、ビットリダクションさることにより見かけ上の分解能をUPさせている。
【0027】
すなわち図4に示すようにDuty50.25%を実現したい場合PWM周期は一定で、Dutyを50%、50%、50%、51%となるように制御する。そうすると平均Dutyは(50%+50%+50%+51%)/4=50.25%となり、分解能が増えたのと同じ効果を得ることができる。
【0028】
(実施の形態3)
図5は本発明の第3の実施例を示し、図5において13は第3の平均電流制御PWM回路である。また、図6は本発明第2の実施の動作を示すタイミングチャートである。以下に具体的な動作を説明する。第2の実施例ではみかけ上の分解能を増やす為に管電流PWMのDutyを変調させているが、第3の実施例では管電流PWMの周期を可変させる。
【0029】
すなわちPWMのHighの期間を固定にしてLowの期間を図6に示すように変調させる。図6において、c1はともともの管電流PWMの周期をあらわし、c2はLowの期間を変調させた場合を示す。このようにすることで第2の実施例と同様見かけ上の分解能を向上させることができる。Dutyを変調するか周期を変調するかはインバータ回路や液晶パネルなどの要因に応じてよりよい方式を選択して用いるとよい。
【0030】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、放電管に流れるピーク電流制御を、十分な精度を確保しつつデジタル化できるため、管電流値を正確に管理できる放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の構成図
【図2】図1の動作を説明する波形図
【図3】本発明の実施の形態2による放電灯点灯装置の構成図
【図4】図2の動作を説明する波形図
【図5】本発明の実施の形態3による放電灯点灯装置の構成図
【図6】図5の動作を説明する波形図
【図7】従来の放電灯点灯装置の構成図
【図8】図7の動作を説明する波形図
【符号の説明】
1 平均電流制御PWM回路
2 第1の管電流制御PWM回路
3 SW回路
4 AND回路
5 比較器
6 A/D変換器
7 自励発振回路
8 バラストコンデンサー
9 冷陰極線管
10 管電流検出回路
11 LPF回路
12 第2の管電流制御PWM回路
13 第3の管電流制御PWM回路
Claims (3)
- 表示機器に用いる放電灯点灯装置であって、
入力映像同期信号をトリガとして所望の輝度設定値に応じた輝度を得るためにPWMパルスを発生する平均電流制御PWM回路と、
液晶パネルを駆動するクロックを逓倍し設定された管電流設定レジスタの値に応じてPWMパルスを出力する管電流制御PWM回路と、
前記平均電流PWMパルスと前記管電流PWMパルスの出力のANDを演算するAND回路と、
前記AND回路の出力信号をもとに電源電圧を制御するSW回路と、
前記SW回路の出力をもとにインバータを構成する自励発振回路と、
前記自励発信回路に動作安定のためのバラスとコンデンサーを介して接続された冷陰極管と、
冷陰極線管を駆動する管電流を検出するための管電流検出回路と、
前記管電流値を平滑するLPF回路と
前記LPF回路によって平滑化された前記管電流をデジタル化するA/D変換器と、
所望の管電流設定値と前記A/D変換器の出力を比較し両者が同じになるように前記管電流設定レジスタに値をセットし前記管電流制御PWM回路の出力を制御する比較器と、
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 表示機器に用いる放電灯点灯装置であって、
入力映像同期信号をトリガとして所望の輝度設定値に応じた輝度を得るためにPWMパルスを発生する平均電流制御PWM回路と、
液晶パネルを駆動するクロックをクロックとして設定された管電流設定レジスタの値をもとにDutyを変調させたPWMパルスを出力する管電流制御PWM回路と、
前記平均電流PWMパルスと前記管電流PWMパルスの出力のANDを演算するAND回路と、
前記AND回路の出力信号をもとに電源電圧を制御するSW回路と、
前記SW回路の出力をもとにインバータを構成する自励発振回路と、
前記自励発信回路に動作安定のためのバラスとコンデンサーを介して接続された冷陰極管と、
前記冷陰極線管を駆動する管電流を検出するための管電流検出回路と、
前記管電流値を平滑するLPF回路と
前記LPF回路によって平滑化された管電流をデジタル化するA/D変換器と、
所望の管電流設定値と前記A/D変換器の出力を比較し両者が同じになるように前記管電流設定レジスタに値をセットし前記管電流制御PWM回路の出力を制御する比較器と、
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 表示機器に用いる放電灯点灯装置であって、
入力映像同期信号をトリガとして所望の輝度設定値に応じた輝度を得るためにPWMパルスを発生する平均電流制御PWM回路と、
液晶パネルを駆動するクロックをクロックとして設定された管電流設定レジスタの値をもとに管電流の制御周期を変調させたPWMパルスを出力する管電流制御PWM回路と、
前記平均電流PWMパルスと前記管電流PWMパルスの出力のANDを演算するAND回路と、
前記AND回路の出力信号をもとに電源電圧を制御するSW回路と、
前記SW回路の出力をもとにインバータを構成する自励発振回路と、
前記自励発信回路に動作安定のためのバラスとコンデンサーを介して接続された冷陰極管と、
前記冷陰極線管を駆動する管電流を検出するための管電流検出回路と、
前記管電流値を平滑するLPF回路と
前記LPF回路によって平滑化された管電流をデジタル化するA/D変換器と、
所望の管電流設定値と前記A/D変換器の出力を比較し両者が同じになるように前記管電流設定レジスタに値をセットし前記管電流制御PWM回路の出力を制御する比較器と、
を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
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