(57)【要約】【課題】発光効率やモデム妨害の問題を生じさせずに、ランプのグランド側の管電流波形の調光オン時の電流立ち上がり遅れや鈍りが発生する現象を改善する。【解決手段】ＰＷＭ調光のバックライトインバータにおいて、調光オンの立ち上がり時の一定時間のみ、インバータ発振周波数信号の周波数を通常時の定常周波数より低下させる。例えばインバータ発振周波数を通常時の周波数より或る固定の周波数に下げる（周波数ジャンプ）。または、調光オンのタイミングで、周波数を下げた状態から、徐々に周波数を定常周波数に上げていく（周波数スイープ）。【選択図】図３
2010080281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調信号としての調光信号を出力する調光信号発生部と、
上記調光信号のパルス幅期間に、インバータ発振周波数信号に基づくランプ駆動信号を発生して蛍光ランプを発光駆動するランプ駆動部と、
上記調光信号のパルス幅期間の開始タイミングからの一定期間のみ、上記インバータ発振周波数信号の周波数を定常周波数より低下させる周波数制御部と、
を備えたランプ発光駆動装置。
【請求項２】
上記周波数制御部は、上記一定期間、上記インバータ発振周波数信号の周波数を、上記定常周波数より低い固定の周波数に制御する請求項１に記載のランプ発光駆動装置。
【請求項３】
上記周波数制御部は、上記一定期間において、上記インバータ発振周波数信号の周波数を、上記定常周波数より低い或る周波数から、上記定常周波数に上げていくように制御する請求項１に記載のランプ発光駆動装置。
【請求項４】
パルス幅変調信号としての調光信号のパルス幅期間においてインバータ発振周波数信号に基づくランプ駆動信号を発生して蛍光ランプを発光駆動するとともに、
上記パルス幅期間の開始タイミングから一定期間のみは、上記インバータ発振周波数信号の周波数が定常周波数より低下した状態とするランプ発光駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば表示装置のバックライトユニットなどに用いられる蛍光ランプを発光駆動するランプ発光駆動装置及びランプ発光駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平１１−２９７４８５号公報
【特許文献２】特開２００７−３２２９４２号公報
【０００３】
例えば液晶表示装置などで、大型サイズで、片側駆動方式（蛍光ランプの片側をグランドとする方式）のバックライトユニットが用いられている。
この場合に、ＰＷＭ調光方式（又はバースト調光方式とも呼ばれる）で発光駆動を行うことが知られている。
即ちパルス幅を制御したＰＷＭ調光信号のパルス幅期間においてインバータ発振周波数信号を発生させ、このインバータ発振周波数信号に基づいてランプに駆動電流を与える。この場合、パルス幅期間によって発光輝度を調整したり、或いは発光輝度に影響を与える各種の条件に応じてパルス幅期間を変化させることで、各種の条件が変動しても発光輝度を一定にすることなどが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなバックライトユニットにおいて、大型サイズで、片側駆動方式では、ランプとパネルシャーシ間の浮遊容量成分が増えること、ランプの管電圧が高くなることから、ランプからシャーシへのリーク電流が大きくなる。
リーク電流が大きくなると、ＰＷＭ調光使用時に、ランプのグランド側の管電流波形で、調光オン時の電流立ち上がり遅れや、立ち上がりの波形の鈍りが発生する。
この場合、調光を絞った状態では、調光オンの時間が短くなって、グランド側の管電流波形が立ち上がりきる前に、調光オフしてしまうという現象が生じ、そのような場合、グランド側が不点灯となる。
このような現象になった場合、画面の輝度均一性が大きく損なわれるという問題もあるが、ランプの寿命も大幅に短くなってしまうという問題もある。
【０００５】
インバータ発振周波数を下げれば、容量成分を介してランプからシャーシに流れるリーク電流が減少するため、上記のような問題に対処することが可能である。
しかしながら、ランプの発光効率を考慮すると、周波数を大きく下げることは輝度低下につながる。また、日本向けの地上デジタル対応テレビでは、モデムの搭載が義務付けられており、モデムへのノイズ規制値も定められているが、インバータ発振周波数を下げると、モデムの周波数帯域にインバータ駆動周波数が干渉し、モデム妨害が問題となる場合がある。
【０００６】
そこで本発明では、発光効率やモデム妨害の問題を生じさせずに、ランプのグランド側の管電流波形の調光オン時の電流立ち上がり遅れや鈍りが発生する現象を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のランプ発光駆動装置は、パルス幅変調信号としての調光信号を出力する調光信号発生部と、上記調光信号のパルス幅期間に、インバータ発振周波数信号に基づくランプ駆動信号を発生して蛍光ランプを発光駆動するランプ駆動部と、上記調光信号のパルス幅期間の開始タイミングからの一定期間のみ、上記インバータ発振周波数信号の周波数を定常周波数より低下させる周波数制御部とを備える。
また、上記周波数制御部は、上記一定期間、上記インバータ発振周波数信号の周波数を、上記定常周波数より低い固定の周波数に制御する。
或いは、上記周波数制御部は、上記一定期間において、上記インバータ発振周波数信号の周波数を、上記定常周波数より低い或る周波数から、上記定常周波数に上げていくように制御する。
【０００８】
本発明のランプ発光駆動方法は、パルス幅変調信号としての調光信号のパルス幅期間においてインバータ発振周波数信号に基づくランプ駆動信号を発生して蛍光ランプを発光駆動するとともに、上記パルス幅期間の開始タイミングから一定期間のみは、上記インバータ発振周波数信号の周波数が定常周波数より低下した状態とする。
【０００９】
即ち本発明では、バックライトインバータにおいて、ＰＷＭ調光（バースト調光）と呼ばれる調光方式を使用する際に、調光オンの立ち上がり時の一定時間のみ、インバータ発振周波数信号の周波数を通常時の定常周波数より低下させるようにする。例えばインバータ発振周波数を通常時の周波数より或る固定の周波数に下げる（周波数ジャンプ）。または、調光オンのタイミングで、周波数を下げた状態から、徐々に周波数を定常周波数に上げていく（周波数スイープ）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蛍光ランプの片側駆動において、調光オン時の立ち上がり時のインバータ発振周波数を下げることで、立ち上がり時間の遅れと立ち上がり傾斜の改善が実現され、グランド側の管電流波形の立ち上がりが改善される。このように蛍光ランプのグランド側の管電流立ち上がりが改善されることで、ＰＷＭ調光においてオン時間が短くなった際の不点灯を防ぐことができる。そしてこれによって、輝度の均一性も改善される。
また、オン期間の常時においてインバータ発振周波数を下げるものではないため、ランプの発光効率を犠牲にすることもなく、またモデム帯域への妨害も抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
［１．実施の形態のバックライトユニットの構成］
［２．周波数ジャンプ動作］
［３．周波数スイープ動作］
［４．周波数制御部の他の構成例］
【００１２】
［１．実施の形態のバックライトユニットの構成］
実施の形態では、本発明のランプ発光駆動装置を、液晶表示装置等のバックライトユニットに適用した例を説明する。
図１に本例のバックライトユニットの構成例を示す。バックライトユニットは、調光信号発生部１、ランプＯＳＣ２、周波数制御部３によるランプ発光駆動装置部１０と、蛍光ランプ４から成る。蛍光ランプ４は例えば冷陰極管蛍光ランプとされる。
【００１３】
調光信号発生部１は、ＰＷＭ信号としてパルス幅期間をオン期間とする調光信号を出力する。調光信号発生部１から出力された調光信号は、ランプＯＳＣ２及び周波数制御部３に供給される。
ランプＯＳＣ２は、いわゆるインバータ発振回路及びドライバ回路を有する回路部であり、調光信号発生部１からの調光信号のパルス幅期間（例えば調光信号のＨレベル期間）において、インバータ発振周波数信号を発生させる。そしてインバータ発振周波数信号に基づいてランプ４に対する発光駆動電流を供給する。
周波数制御部３は、調光信号のパルス幅期間の開始から一定期間のみ、ランプＯＳＣ２で発生するインバータ発振周波数信号の周波数を低い状態に制御する。
即ち後述する回路構成例によって、調光オンの立ち上がり時の一定時間のみ、インバータ発振周波数を通常時の周波数より或る固定の周波数に下げる（周波数ジャンプ）。
または、調光オンのタイミングで、周波数を下げた状態から、徐々に周波数を定常周波数に上げていく（周波数スイープ）。
【００１４】
なお、調光信号としてのＰＷＭ信号は、一般的に、インバータ制御ＩＣの外部から、インバータ制御ＩＣへ直接入力する場合と、インバータ制御ＩＣへ外部からＤＣ電圧を入力し、そのＤＣ値から、インバータ制御ＩＣ内部で、ＰＷＭ信号を作り出す場合がある。
本実施の形態では、いずれの構成方式でも適用できる。つまり、ランプＯＳＣ２をインバータ発振ＩＣとする場合、その内部で調光信号発生部１を構成するようにしてもよい。
【００１５】
［２．周波数ジャンプ動作］
図１のバックライトユニットにおけるランプ４の発光駆動動作として、調光オン時に周波数ジャンプを伴う発光駆動動作について説明する。
上記のように周波数制御部３は、調光信号のパルス幅期間の開始から一定期間のみ、ランプＯＳＣ２で発生するインバータ発振周波数信号の周波数を低い状態に制御する回路である。その制御の手法として、周波数制御部３をランプＯＳＣ２に対する外付けの可変抵抗ユニットとして実現する手法を以下述べていく。
【００１６】
図２（ａ）に、周波数制御部３の回路例を示す。
周波数制御部３は、ＡＮＤゲート３０、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５、コンデンサＣ１、ＮＰＮ型トランジスタＱ１が、図示のように接続されて構成される。
この周波数制御部３は、ランプＯＳＣ２の端子２ａに接続されており、端子２ａ−グランド間の抵抗値を可変させる可変抵抗ユニットとなる。
ランプＯＳＣ２は、端子２ａ−グランド間の抵抗値と、コンデンサＣ２の容量値により、内部回路のインバータ発振周波数が設定されるものとしている。従って周波数制御部３が端子２ａ−グランド間の抵抗値を変化させることで、インバータ発振周波数は変化する。
【００１７】
図２（ａ）の周波数制御部３においては、まず図１に示した調光信号発生部１からの調光信号（ＰＷＭ信号）が、ＡＮＤゲート３０に入力される。図３（ａ）に調光信号の例を示している。
なおこの調光信号は、ランプＯＳＣ２にも供給され、上述のようにランプＯＳＣ２は、調光信号のパルス幅期間（Ｈレベル期間）において、インバータ発振周波数信号を発生させ、インバータ発振周波数信号に基づいてランプ４に対する発光駆動電流を供給することになる。
ＡＮＤゲート３０の他端には、抵抗Ｒ１，コンデンサＣ１による時定数回路によって、調光信号が所定時間遅延される状態となって入力される。
従ってＡＮＤゲート３０では、調光信号と所定時間遅延された調光信号についての論理演算が行われ、図３（ｂ）のパルスを出力する。
【００１８】
このＡＮＤゲート３０の出力が抵抗Ｒ２，Ｒ３を介してトランジスタＱ１のベースに供給される。つまり、調光オンの立ち上がり一定時間だけがＬレベルとなる信号で、トランジスタＱ１がスイッチング動作されることになる。
トランジスタＱ１の導通／非導通により、ランプＯＳＣ２の端子２ａ−グランド間の抵抗値が２段階に変化する。
ランプＯＳＣ２はトランジスタＱ１がオンのときの端子２ａ−グランド間の抵抗値の場合に、通常の周波数のインバータ発振周波数信号を生成するものと設計されている。
そしてトランジスタＱ１がオフする期間において、端子２ａ−グランド間の抵抗値が上がるとランプＯＳＣ２は定常周波数よりも低い周波数のインバータ発振周波数信号を生成する。
図３（ｃ）にインバータ発振周波数信号を示しているが、つまりランプＯＳＣ２は、周波数ジャンプ動作として、調光信号のパルス幅期間の立ち上がりから一定時間（Ａ期間）は低い周波数の、また一定時間経過後（Ｂ期間）は定常周波数の、インバータ発振周波数信号を発生させる。
ランプＯＳＣ２は、このようなインバータ発振周波数信号に基づいてランプ駆動信号（発光駆動電流）を蛍光ランプ４に与える。
【００１９】
本実施の形態では、このような動作により、ランプの片側駆動において、グランド側の管電流の立ち上がりがよくなり、不点灯を防ぐことができる。
【００２０】
図４に蛍光ランプ４における管電流波形を模式的に示している。
図４（ａ）は、高圧側の管電流波形であり、図４（ｂ）は従来（つまり調光オン期間は継続して定常周波数のインバータ発振周波数信号を生成する場合）におけるグランド側の管電流波形である。
片側駆動においては、大型サイズになると、管電圧が高くなり、浮遊容量も増えるため、ＰＷＭ調光使用時においては、図４（ｂ）に示すようにグランド側管電流の立ち上がりで、
・立ち上がり時間の遅れ
・立ち上がり傾斜がなまる
という二つの現象が生じ、これらが組み合わさると、ＰＷＭ調光でオン時間が短くなった際に、グランド側電流が立ち上がり切らず、オフしてしまうという症状がでる。
【００２１】
ここで、調光オン時、つまり調光信号のパルス立ち上がりの時から一定期間のインバータ発振周波数を下げることで、
・立ち上がり時間の遅れを改善
・立ち上がり傾斜の改善
ができ、グランド側の管電流波形の立ち上がりを改善することが可能である。
図４（ｃ）に本実施の形態におけるグランド側の管電流波形を示しているが、図４（ｂ）と比較してわかるように、立ち上がり時間として、Ｔａ時間分改善され、また立ち上がりの傾斜（矢印Ｘ）は、従来の立ち上がりの傾斜（矢印Ｙ）より大きくなるように改善される。
【００２２】
なお、このような効果は、ただ単に、インバータ駆動周波数を常時低くすることでも、同じように改善効果が得られるが、周波数を常時低くすると、ランプの発光効率の最も良いところで使えなくなる場合があること、モデムの帯域に妨害が出る場合があること、などの異なる問題が発生する。
そこで本実施の形態では、調光信号のパルス立ち上がりからの一定期間のみ周波数を低くする。これにより、
・蛍光ランプ４の発光効率を犠牲にすることがない
・モデム帯域への妨害が抑えられる
・グランド側の不点灯を防ぐことができ、輝度均一性が高くなる。
・グランド側の不点灯を防ぐことができ、ＣＣＦＬ（冷陰極管蛍光ランプ）の寿命が短くなる問題が回避できる
という各効果が得られる。
【００２３】
なお、図２（ｂ）は周波数制御部３の他の例を示している。これは基本的には図２（ａ）と同様の構成であり、スイッチング素子として、トランジスタＱ１に代えてＦＥＴＱ２を用いた例である。動作は上記同様である。
【００２４】
［３．周波数スイープ動作］
上記例では、周波数ジャンプとして、一定期間、インバータ発振周波数信号の周波数を、定常周波数より低い固定の周波数に制御する例を示した。
これ以外に、周波数制御部３は、一定期間において、インバータ発振周波数信号の周波数を、定常周波数より低い或る周波数から、上記定常周波数に上げていくように制御するようにしてもよい。このような周波数スイープ動作を行う場合について説明する。
【００２５】
図５（ａ）（ｂ）に、周波数スイープを行う場合の周波数制御部３の構成例を示す。
図５（ａ）の構成において、上述した図２（ａ）と異なるのは、ＡＮＤゲート３０とトランジスタＱ１のベース間に抵抗Ｒ６が追加されること、抵抗Ｒ３と並列にコンデンサＣ３が追加されること、トランジスタＱ１を非飽和領域で用いてアナログ的に動作させることである。
図６（ａ）に調光信号、図６（ｂ）にＡＮＤゲート３０の出力を示すが、コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ３がローパスフィルタを構成することで、ＡＮＤゲート３０の出力は破線で示すように緩やかに変化する。
ここで、トランジスタＱ１が非飽和領域で動作することで、コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ３を介したＡＮＤゲート３０の出力電圧に応じてベース電流が変化することで、トランジスタＱ１のコレクタ電流は徐々に変化する。このためランプＯＳＣ２の端子２ａ−グランド間の抵抗値は徐々に連続的に変化することになる。
これによって、ランプＯＳＣ２のインバータ発振周波数信号は、図６（ｃ）に示すようになる。即ちランプＯＳＣ２は、周波数スイープ動作として、調光信号のパルス幅期間の立ち上がりから一定時間（Ａ期間）は或る低い周波数から徐々に定常周波数に向かって変化し、一定時間経過後（Ｂ期間）は定常周波数となるインバータ発振周波数信号を発生させる。
ランプＯＳＣ２は、このようなインバータ発振周波数信号に基づいてランプ駆動信号（発光駆動電流）を蛍光ランプ４に与える。
【００２６】
このように周波数スイープ動作を実行させる場合も、上記周波数ジャンプの場合と同様に、
・蛍光ランプ４の発光効率を犠牲にすることがない
・モデム帯域への妨害が抑えられる
・グランド側の不点灯を防ぐことができ、輝度均一性が高くなる。
・グランド側の不点灯を防ぐことができ、ＣＣＦＬの寿命が短くなる問題が回避できる
という各効果が得られる。
【００２７】
なお、図５（ｂ）は周波数スイープ動作を実行させるための周波数制御部３の他の例を示している。これは基本的には図５（ａ）と同様の構成であり、スイッチング素子として、トランジスタＱ１に代えてＦＥＴＱ２を用いた例である。動作は上記同様である。
【００２８】
［４．周波数制御部の他の構成例］
図７、図８は、周波数制御部３の他の構成例を示している。
図７（ａ）（ｂ）は、上記図２（ａ）（ｂ）の場合と同じく周波数ジャンプ動作を実行させる場合の構成である。
図７（ａ）の場合、周波数制御部３は、ＮＡＮＤゲート３１、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６、コンデンサＣ１、ＰＮＰ型トランジスタＱ３が、図示のように接続されて構成される。即ちこの構成は、図２（ａ）と論理を反転させた場合の回路図である。
この場合も、ＮＡＮＤゲート３１の出力によりトランジスタＱ３を調光信号のパルス立ち上がりからの一定期間をオフさせることで、ランプＯＳＣ２では、上記図３（ｃ）のようなインバータ発振周波数信号を生成することになる。
図７（ｂ）は、図７（ａ）のトランジスタＱ３に代えてＦＥＴＱ４をスイッチング素子として用いた例である。
【００２９】
図８（ａ）（ｂ）は、上記図５（ａ）（ｂ）の場合と同じく周波数スイープ動作を実行させる場合の構成である。
図８（ａ）の場合、周波数制御部３は、上記図７（ａ）と比較して異なるのは、ＮＡＮＤゲート３１の出力とトランジスタＱ１のベース間に抵抗Ｒ７が追加されること、抵抗Ｒ６と並列にコンデンサＣ３が追加されること、及びトランジスタＱ１を非飽和領域で用いてアナログ的に動作させることである。
動作は上記図５（ａ）と同様になり、調光信号のパルス立ち上がりからの一定期間、トランジスタＱ１のコレクタ電流が徐々に変化し、ランプＯＳＣ２の端子２ａ−グランド間の抵抗値が徐々に連続的に変化する。これによって、ランプＯＳＣ２のインバータ発振周波数信号は、上記図６（ｃ）に示すようになる。
図８（ｂ）は、図８（ａ）のトランジスタＱ３に代えてＦＥＴＱ４を用いた例である。
【００３０】
なお、本発明は以上の実施の形態に限られず、バックライトユニット等に用いられるランプ発光駆動装置の構成や、周波数制御部３の具体的構成などは多様に考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態のバックライトユニットのブロック図である。
【図２】実施の形態の周波数ジャンプの場合の周波数制御部の回路図である。
【図３】実施の形態の周波数ジャンプ動作の説明図である。
【図４】実施の形態の管電流波形の改善効果の説明図である。
【図５】実施の形態の周波数スイープの場合の周波数制御部の回路図である。
【図６】実施の形態の周波数スイープ動作の説明図である。
【図７】実施の形態の周波数ジャンプの場合の周波数制御部の他の回路図である。
【図８】実施の形態の周波数スイープの場合の周波数制御部の他の回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  調光信号発生部、２  ランプＯＳＣ、３  周波数制御部、４  蛍光ランプ
【図１】
2010080281.tif 000003
【図２】
2010080281.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010080281.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010080281.tif 000008
【図７】
2010080281.tif 000009
【図８】
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