(57)【要約】【課題】バックライトの調光回路とバッテリーのパルス充電回路とが同時に動作しているときであっても、液晶ディスプレイ全体の電源負荷が大きく変動しないように制御することが可能な調光装置を提供する。【解決手段】調光回路の調光パルスとバッテリー充電回路の充電パルスとをほぼ同じ周波数にするとともに、一方のパルスがオンのときに他のパルスがオフとなるように同期させることにより、電源負荷を安定化させる。【選択図】  図１
2004227325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトに供給される電圧を調節するための調光パルスを発生する調光パルス発生手段と、
バッテリーに供給される電圧を調節するための充電パルスを発生する充電パルス発生手段と、を含んでおり、
前記調光パルスと前記充電パルスとは互いに逆の位相を有している調光装置。
【請求項２】
前記調光パルス及び前記充電パルスは矩形パルスであることを特徴とする請求項１に記載の調光装置。
【請求項３】
前記調光パルス及び前記充電パルスの周波数は、１００〜４００Ｈｚの範囲内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の調光装置。
【請求項４】
前記調光パルス及び前記充電パルスは、いずれも映像信号の垂直同期周波数又は水平同期周波数のいずれの周波数とも異なる周波数であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の調光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の調光装置を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶ディスプレイの調光装置及びこれを用いた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイにおいては、ディスプレイ背面に蛍光灯などからなるバックライトを使用している。このバックライトは駆動回路に接続されており、バッテリー等の電源からの駆動電力を、駆動回路を通じて供給されている。
また、反射型液晶ディスプレイを用いたものでは、その前方に蛍光灯などからなるフロントライトを設け、同様に駆動回路を用いて点灯するものもある。
【０００３】
このような駆動回路はインバータ回路を備えており、電源から供給される駆動電力をもとに周期１００〜４００Ｈｚのパルス点灯信号を生成し、このパルス信号がハイレベルとなっている期間でインバータ回路を駆動し、周期４０Ｋ〜２００ＫＨｚの高周波電圧を生成する。その後、この高周波電圧をバックライトに入力するようになっている。
【０００４】
このような調光装置の例として、特許文献１に開示されている平面ランプの調光装置では、周期１００〜１０００Ｈｚのパルス点灯信号と、デューティ信号発生回路から出力されるデューティ信号との論理積をとったデューティパルス点灯信号により、平面ランプの駆動電圧を調整している。これにより、平面ランプの調光範囲を拡大するとともに、消費電力を節約することが可能となっている。
【０００５】
また、特許文献２に開示されているバックライト制御装置では、インバータ回路の供給電圧をオン／オフするスイッチ回路のオン／オフ信号と、インバータの発信周波数の数分の一から数十分の一の周波数でオン／オフするスイッチ回路のオン／オフ信号との論理和のタイミングでスイッチ回路をオン／オフしている。これにより、電源電圧の変動が大きい場合であっても、インバータ回路に安定した電圧を供給するとともに、広範囲な調光を行うことが可能となっている。
また、バッテリーの充電方法として特許文献３、特許文献４にはパルス充電方法に関する内容が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１００４９６号公報
【特許文献２】
特開平１１−１２２９３７号公報
【特許文献３】
特開２０００−２３３８２号公報
【特許文献４】
特開平８−２４１７３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶ディスプレイは携帯用機器などに用いられることが多くなってきたが、このような機器では電源がない所でも一定時間動作できるように、バッテリーを備えているのが典型的である。したがって、液晶ディスプレイを電源に接続して使用中には、同時にバッテリーの充電も行われるようになっている。
【０００８】
しかしながら、従来の液晶ディスプレイでは、バックライトの調光回路と、バッテリーの充電回路とは独立して動作していたため、図７に示すように、例えばバッテリーを定電圧（又は定電流）で充電している場合であっても、パルス点灯信号である調光パルスのオン／オフを行うことにより、充電電圧のオン期間と調光パルスのオン期間とが重なるタイミングで液晶ディスプレイにかかる電源負荷が大きく変動していた。
【０００９】
他方で、一般的に、液晶ディスプレイのバッテリーには、リチウムイオン電池等の二次電池が使用されており、このようなバッテリーの充電においては、過充電を防ぐために、充電と休止を一定間隔で繰り返すパルス充電を行っている。
【００１０】
特許文献３〜４に開示されているパルス充電方法では、それぞれ、様々な工夫を施したパルス充電方法により、二次電池の電池電圧を所定の設定電圧範囲内に維持することが記載されている。
【００１１】
このようなパルス充電を行う液晶ディスプレイにおいても、上記同様、調光パルスのオン／オフと、充電パルスのオン／オフとによって、液晶ディスプレイにかかる電源負荷が大きく変動していた。
【００１２】
このように液晶ディスプレイにかかる電源負荷が大きく変動すると、電源がノイズを発生するため、表示画面にビート妨害が生じたり、音声にノイズが発生したりするという問題があった。
【００１３】
特に、バックライトの調光回路とバッテリーのパルス充電回路とが独立して動作している場合には、それぞれのパルスが周波数干渉を起こすことにより、うなりが生じるなどの問題があった。
【００１４】
したがって、本発明は、上記のような実情に鑑み、バックライトの調光回路とバッテリーのパルス充電回路とが同時に動作しているときであっても、液晶ディスプレイ全体の電源負荷が大きく変動しないように制御することが可能な調光装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、調光回路の調光パルスとバッテリー充電回路の充電パルスとをほぼ同じ周波数にするとともに、一方のパルスがオンのときに他のパルスがオフとなるように同期させることにより、電源負荷を安定化させることが可能であることに想到した。
【００１６】
すなわち、本発明は、ライトに供給される電圧を調節するための調光パルスを発生する調光パルス発生手段と、バッテリーに供給される電圧を調節するための充電パルスを発生する充電パルス発生手段と、を含んでおり、前記調光パルスと前記充電パルスとは互いに逆の位相を有している調光装置を提供するものである。
【００１７】
これにより、充電パルスがオンのときには調光パルスがオフとなり、また、充電パルスがオフのときには調光パルスがオンとなるので、調光装置全体の電源負荷の変動を低く抑えることが可能となる。
【００１８】
本発明の調光装置において、前記調光パルス及び前記充電パルスは矩形パルスであることを特徴とする。これにより、前記互いに逆の位相を有する前記調光パルス及び前記充電パルスの電源負荷のトータルをほぼ一定とすることができる。
【００１９】
また、本発明では、前記調光パルス及び前記充電パルスの周波数は、１００〜４００Ｈｚの範囲内であることを特徴とする。この周波数の範囲内で調光をオン／オフすると、人間の目には変化が感じられないようになっている。
【００２０】
また、本発明では、前記調光パルス及び前記充電パルスは、いずれも映像信号の垂直同期周波数又は水平同期周波数のいずれの周波数とも異なる周波数であることを特徴とする。これにより、垂直／水平同期周波数に各パルス信号が干渉することを防止し、画面フリッカーを解消することが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明は、上記記載の調光装置を有する液晶ディスプレイを実現することにより、表示画面にフリッカーやビート妨害が生じたり、音声ノイズやうなり音が生じたりするのを抑制した液晶表示装置を提供するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下に説明する本発明の調光装置の実施形態は、各種液晶ディスプレイ内部にバックライト調光装置として内蔵されるものである。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態にかかる調光装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【００２４】
図１において、本実施形態の調光装置は、表示画面部を構成するバックライト１０１を含む液晶パネル１０２と、外部の商用電源から適切な直流電源に変換して出力するＡＣアダプタ１０３と、リチウムイオン蓄電池からなるバッテリー１０４と、マイクロプロセッサ等を内蔵しており装置内の各構成部分を制御するマイコン（マイクロコンピュータ）１０５とを含んでいる。
【００２５】
本実施形態の調光装置は、さらに、ＡＣアダプタ１０３からバッテリー１０４に供給される電圧をオン／オフするためのスイッチ回路１１１と、装置の駆動をＡＣアダプタ１０３による外部電源駆動とバッテリー１０４によるバッテリー駆動との間で切り替えるための電源スイッチ１１２と、ＡＣアダプタ１０３又はバッテリー１０４から供給される電圧を液晶パネル１０２に利用するために整流するレギュレータ１１３とを含んでおり、ＡＣアダプタ１０３又はバッテリー１０４により、液晶パネル１０２を駆動するための電力が供給されるようになっている。
【００２６】
本実施形態の調光装置は、さらに、ＡＣアダプタ１０３又はバッテリー１０４から供給される直流電圧をトリガーとして、数十Ｋ〜数百ＫＨｚの高周波電圧に変換してバックライト１０１に供給するためのインバータ回路１１４と、インバータ回路１１４に調光パルスを入力してバックライト１０１に供給される電圧を調整するための調光パルス発生回路１１５とを含んでおり、バックライト１０１に対して調光パルスを利用した調光を行うことができるようになっている。
【００２７】
本実施形態の調光装置は、さらに、バッテリー１０４の電圧を検出するためのバッテリー電圧検出手段１１６と、バッテリー電圧検出手段１１６により検出されたバッテリー１０４の電圧の値に基づいて、バッテリー１０４に供給される充電電圧をスイッチ回路１１１において制御するための制御手段１１７と、バッテリー１０４にパルス充電を行うための充電パルスを発生するための充電パルス発生回路１１８とを含んでおり、バッテリー１０４をパルス充電することにより所定範囲内の充電電圧に維持するようになっている。
【００２８】
上記のように構成された本実施形態の調光装置の動作を説明する。
本実施形態の調光装置は、外部電源の供給時にも非供給時にも動作可能である。ＡＣアダプタ１０３から電圧が供給されているときには、電源スイッチ１１２がＡＣアダプタ側の端子１１２ａに接続しており、ＡＣアダプタ１０３から電圧が供給されていないときには、電源スイッチ１１２がバッテリー側の端子１１２ｂに接続しているものとする。尚、この電源スイッチ１１２の切り替えはマイコン１０５により行うものとする。
【００２９】
今、電源スイッチ１１２がＡＣアダプタ側の端子１１２ａに接続しており、液晶ディスプレイがＡＣアダプタからの電源供給を受けて動作している場合を考える。ＡＣアダプタにより供給される電圧は電源スイッチ１１２を通じてレギュレータ１１３により所定電圧に変換された後、マイコン１０５及びインバータ回路１１４に供給される。
【００３０】
ここで、マイコン１０５内部の制御手段１１９の出力信号をもとに、調光パルス発生回路１１５で所定周波数（本実施形態では１００〜４００Ｈｚ）の調光パルスを発生させて、インバータ回路１１４を制御する。
【００３１】
インバータ回路１１４は、前記調光パルスをトリガーとして、レギュレータ１１３からの直流電圧をもとに所定の高周波電圧（４０Ｋ〜２００ＫＨｚ）に変換し、この高周波電圧をバックライト１０１に供給する。
【００３２】
図２は、本実施形態のインバータ回路１１４の構成例を示す図である。図２に示す回路は、一般的に知られているインバータ回路であり、本実施形態のインバータ回路１１４はこの構成例に限られるわけではない。
【００３３】
図２において、電源２０１は図１のレギュレータ１１３から供給される直流電圧に相当するものであり、蛍光管２０２は図１のバックライト１０１に相当するものである。
【００３４】
再び図１において、本実施形態の調光装置では、調光パルス発生回路１１５により生成した調光パルスをインバータ回路１１４に入力することにより、バックライト１０１に供給される高周波電圧を、周期的にオン／オフすることができるようになっている。本実施形態では、調光パルスのオン／オフ（調光デューティ）の周波数は、１００〜４００Ｈｚである。
【００３５】
この調光パルスは、図２に示すインバータ回路の端子Ｓ１に入力され、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）調光回路部２０３を通じて、電源２０１からの直流電圧をもとに蛍光管２０２（バックライト１０１）に供給される前記高周波電圧を一定周期でオン／オフするようになっている。
【００３６】
一方で、ＡＣアダプタ１０３からの直流電圧は、スイッチ回路１１１を通じてバッテリー１０４にも供給されている。このとき、バッテリー電圧検出手段１１６は、バッテリー１０４の充電電圧を検出し、検出値を制御手段１１７に出力している。制御手段は、検出された、バッテリー１０４の充電電圧に応じて、スイッチ回路１１１を制御することによりバッテリー１０４に供給される電圧のオン／オフの切り替えを行う。こうして、バッテリー１０４の充電電圧が所定の範囲内に維持されるようになっている。
【００３７】
本実施形態の調光装置では、さらに、充電パルス発生回路１１８により生成した充電パルスを制御手段１１７に入力することにより、バッテリー１０４に供給される電圧を、スイッチ回路１１１において周期的にオン／オフさせることができるようになっている。本実施形態では、充電パルスのオン／オフの周波数は、１００〜４００Ｈｚであって上記の調光パルスと等しい周波数であるものとする。
【００３８】
尚、本実施形態では、充電パルスのオン／オフの周波数と調光パルスの周波数を等しくしたことを特徴とするが、少なくとも調光パルスが作動しているときに、充電パルスの周波数と調光パルスの周波数が同じであればよく、例えばバックライトが消灯時のように、調光パルスが作動していない条件では、充電パルスの発生周波数を調光パルスの周波数と異なるようにしてもよい。
【００３９】
図３は、本実施形態の調光装置において、充電パルスによるバッテリー１０４の充電を行ったときの、バッテリー１０４の電圧と、バッテリー１０４に流れる充電電流との時間変化を示すグラフ図である。
【００４０】
図３において、充電開始時には、バッテリー１０４の電圧が所定の基準値以下であるから、制御手段１１７は、ＡＣアダプタ１０３からの電圧をそのままバッテリー１０４に供給する。こうしてバッテリー１０４の電圧がパルス充電する場合のＯＮ期間の開始電圧値ＶＬに達したことを検出すると、制御手段１１７は、充電パルス発生回路１１８から入力される充電パルスに基づいて、パルス充電を開始し、バッテリー電圧がパルス充電する場合のＯＮ期間の充電終了電圧ＶＨに達するまで充電される。
【００４１】
バッテリー１０４の電圧がＶＬに達してから一定時間（Ｔ１）、ＡＣアダプタ１０３からの電圧をバッテリー１０４に供給する（充電パルスオン）。一定時間（Ｔ１）経過後、バッテリー１０４の電圧がＶＨに達すると、バッテリー１０４への電圧供給を一定時間（Ｔ２）停止する（充電パルスオフ）。一定時間（Ｔ２）の経過後には、バッテリー１０４の電圧が再びＶＬになっているので、再び充電パルスをオンにし、一定時間（Ｔ１）電圧供給を行う。続いて、再び充電パルスをオフにし、一定時間（Ｔ２）電圧供給を停止する。
【００４２】
以上の動作を繰り返すことにより、バッテリー１０４の電圧はＶＬとＶＨの間に維持されるようにし、過充電によるバッテリー容量の劣化を抑制している。尚、一定時間（Ｔ１及びＴ２）については、ＡＣ電源から供給される電圧やバッテリー１０４の充電特性などに基づいて、バッテリー１０４の充電電圧が所望の範囲内（ＶＬとＶＨの間）の値となるように予め定めておくものとする。
【００４３】
次に、バックライト１０１を調光するための調光パルスとバッテリー１０４を充電するための充電パルスの位相について説明する。
【００４４】
図４は、本実施形態の調光装置において発生される調光パルス及び充電パルス（充電電流）の波形を時間軸に沿って示すグラフ図である。尚、本実施形態の調光装置では、調光パルス及び充電パルスともに矩形パルスであり、周波数が等しく、また、それぞれのパルスはオンの時間とオフの時間とが等しい（調光デューティ５０％）例である。。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態の調光装置では、調光パルスの位相と充電パルス（図４では、両者の位相関係が分かり易いように充電電流で示している）の位相（オン／オフ）とがちょうど反転するようにして、これらのパルスを発生している。したがって、充電パルスがオンの時間（Ｔ１）には調光パルスがオフとなり、充電パルスがオフの時間（Ｔ２）には調光パルスがオンとなるように、それぞれのパルス発生回路を動作させている。
【００４６】
具体的には、図１に示す制御手段１１９がバッテリー電圧検出手段１１６により検出されるバッテリー１０４の電圧を読み取っており、バッテリー１０４の充電パルスがオフになるとき、すなわち、図３においてバッテリー電圧がＶＨに達したときに、調光パルスがオンになるように、調光パルス発生回路１１５を制御している。
【００４７】
図５は、上記のように調光パルス及び充電パルスの位相を制御した場合における、それぞれのパルス位相と調光装置全体にかかる電源負荷との関係を示す図である。本実施形態の調光装置では、上記の通り、調光パルスの位相と充電パルスの位相とをちょうど反転させているので、調光装置全体にかかる電源負荷はほぼ一定の値となっていることが分かる。
【００４８】
以上説明した本実施形態の調光装置によれば、調光パルス及び充電パルスの位相を反転させることにより、調光装置全体にかかる電源負荷の変動を大幅に抑えることができる。これにより、電源負荷の変動によるノイズの発生を抑えることができ、また、調光パルスと充電パルスとの周波数干渉によるうなりの発生を防止することができる。
【００４９】
また、調光装置に供給する電源の変動が小さくなるので、省電力化することが可能となり、ＡＣアダプタを小型化することができる。
【００５０】
尚、上記の実施形態では、調光パルス及び充電パルスを等しい周波数の矩形パルスとしているが、本発明の調光装置において用いる調光パルス及び充電パルスはこれに限られるものではない。
【００５１】
例えば図６に示すように、充電パルスの立ち下りを緩やかにするとともに、これに続く調光パルスの立ち上がりを緩やかにするようにしてもよい。（遅延時間を長く取っている）。
【００５２】
これにより、充電パルスの立下りから調光パルスの立ち上がりに移行する際の電源負荷の変動を小さく抑えることが可能となっている。図４に示すような矩形の波形では、例えば、充電パルスの立下りと調光パルスの立ち上がりとが僅かに重なってしまった場合に、調光装置全体に非常に大きな電源負荷がかかってしまうことになることが考えられるが、図６に示す例のようにすれば、このような状況を回避することができる。
【００５３】
尚、図６では、充電パルスの立ち下りとこれに続く調光パルスの立ち上がりを緩やかにする例を示しているが、同様にして、調光パルスの立ち下りとこれに続く充電パルスの立ち上がりを緩やかにすることも考えられる。したがって、充電パルス及び調光パルスともに、立ち上がり及び立ち下りが緩やかとなるような波形を有するようにしてもよい。
【００５４】
また本実施形態の調光回路において、前記調光パルス及び前記充電パルスは、いずれも映像信号の垂直同期周波数又は水平同期周波数のいずれの周波数とも異なる周波数で設定したことを特徴としている。これにより、液晶パネルに印加される垂直／水平同期信号と調光及び充電パルスが干渉することが抑制され、フリッカーの発生を防止し、液晶表示装置の品質を向上することができる。
【００５５】
尚、本発明の調光装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、様々な変更及び修正を加えることができるだろう。
【００５６】
特に、本発明の調光装置は、液晶ディスプレイを有するバックライト方式やフロントライト方式の液晶表示装置や、一般のランプを調光及び点灯制御するあらゆる電気機器において応用することが可能であり、本発明の調光装置を用いた液晶表示装置は、画面フリッカー及び画面上のビート発生や音声ノイズやうなり音の発生を抑制することができる。
【００５７】
また、調光装置を搭載したバッテリー駆動の電気機器において、バッテリーの出力電圧が、充電直後の高い電圧値から電気機器がシャットダウンする付近の低い電圧値に低下するまでの広い駆動範囲において、調光パルスの影響に左右されない安定な電気機器を提供することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の調光装置及びこれを用いた液晶表示装置によれば、液晶ディスプレイの調光装置において、バックライトの調光回路とバッテリーのパルス充電回路とが同時に動作しているときであっても、液晶ディスプレイ全体の電源負荷が大きく変動しないように制御することが可能となる。
【００５９】
また、バッテリーを搭載し、バッテリーを充電しながらあるいはバッテリー単独で駆動する液晶表示装置において、電源変動を抑制することにより、画面フリッカーや画面ビート及び音声ノイズやうなり音の発生を抑制した安定な調光装置及びこれを用いた高画質の液晶表示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】本発明の一実施形態にかかる調光装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる調光装置のインバータ回路の構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる調光装置において、充電パルスによるバッテリー充電を行ったときの、バッテリー電圧及び充電電流の時間変化を示すグラフ図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる調光装置において、発生される調光パルス及び充電パルスの波形を時間軸に沿って示すグラフ図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる調光装置における、パルス及び充電パルスそれぞれのパルス位相と装置全体にかかる電源負荷との関係を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる調光装置において用いる調光パルス及び充電パルスの波形を示す図である。
【図７】従来の液晶ディスプレイ装置における、充電電圧及び調光パルスそれぞれの位相と装置全体にかかる電源負荷との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０１    バックライト
１０２    液晶パネル
１０３    ＡＣアダプタ
１０４    バッテリー
１０５    マイコン
１１１    スイッチ回路
１１２    電源スイッチ
１１２ａ、１１２ｂ  電源スイッチ端子
１１３    レギュレータ
１１４    インバータ回路
１１５    調光パルス発生回路
１１６    バッテリー電圧検出手段
１１７    制御手段
１１８    充電パルス発生回路
１１９    制御手段
２０１    電源
２０２    蛍光管
２０３    ＰＷＭ調光回路部
【図１】
2004227325.tif 000003
【図２】
2004227325.tif 000004
【図３】
2004227325.tif 000005
【図４】
2004227325.tif 000006
【図５】
2004227325.tif 000007
【図６】
2004227325.tif 000008
【図７】
2004227325.tif 000009