(57)【要約】【課題】低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路を提供する。【解決手段】この回路は、輝度調整信号を受信しその信号に反応して輝度制御パルス信号を発生する輝度制御パルス信号発生ユニットを用いる。この輝度制御パルス信号は、所定範囲で変化する動作期間あるいは周波数を有する。この輝度制御パルス信号発生ユニットに結合されるインバータは、上記輝度制御パルス信号に反応して蛍光灯を駆動し、電流波形密度の調節に起因する液晶ディスプレイの視覚的な支障を低減させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイの中の蛍光灯の輝度調整に用いられる低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路であって、輝度調整信号を受けその輝度調整信号に応答して輝度制御パルス信号を発生する輝度制御パルス信号発生ユニットと、上記輝度制御パルス信号発生ユニットと結合され上記輝度制御パルス信号に応答して上記蛍光灯を駆動するインバータとを備え、
上記輝度制御パルス信号は、所定の範囲で変化する動作期間を有することを特徴とする低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路。
【請求項２】
上記制御信号発生ユニットは、ノイズを発生させるノイズ発生器と、上記ノイズ発生器に結合され上記輝度調整信号を受けてその輝度調整信号に上記ノイズを加算するアナログ加算器と、上記アナログ加算器に結合され上記ノイズが加算された輝度調整信号と三角波とを比較して上記輝度制御パルス信号を発生する比較器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路。
【請求項３】
上記ノイズのレベルを調整するノイズ調整手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路。
【請求項４】
液晶ディスプレイの中の蛍光灯の輝度調整に用いられる低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路であって、輝度調整信号を受けその輝度調整信号に応答して輝度制御パルス信号を発生する輝度制御パルス信号発生ユニットと、上記輝度制御パルス信号発生ユニットと結合され上記輝度制御パルス信号に応答して上記蛍光灯を駆動するインバータとを備え、
上記輝度制御パルス信号は、所定の範囲で変化する動作周波数を有することを特徴とする低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路。
【請求項５】
上記輝度制御パルス信号発生ユニットは、マイクロプロセッサから構成されることを特徴とする請求項４に記載の低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路。
【請求項６】
上記輝度制御パルス信号は所定の範囲で変化する位相を備えたことを特徴とする請求項４に記載の低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＰＷＭ輝度制御回路（パルス幅変調輝度制御回路）、より詳細には、電流波形の密度を調節することにより蛍光灯の輝度を調節するＰＷＭ輝度制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと略する。）が従来のＣＲＴディスプレイに置き換わって広く使われつつある。半導体製造技術の進歩に伴い、ＬＤＣは低消費電力や軽量、高解像度、高彩度、長寿命など、さまざまな利点を有しており、デジタルカメラやノート型パソコン、デスクトップ型パソコン、携帯電話、ＰＤＡ（Personal digitalassistant）、ＧＰＳ（global positioningsystem）などのような最先端の電子デバイスに用いられている。
【０００３】
ＬＣＤは自発光デバイスではないため、冷陰極管（ＣＣＦＬ）が光源として用いられる。冷陰極管を安定して動作させるために、電源として３０ＫＨｚ〜８０ＫＨｚの間の周波数を有し直流成分を持たない正弦波信号が用いられる。安定動作電圧はほぼ一定である。ランプの明るさは、ランプを通過する電流に依存する。
【０００４】
大型の液晶ディスプレイの場合、ランプを駆動するための高周波かつ高電圧な信号は、ランプとパネルの間の寄生容量を介して漏洩してしまう。それゆえ、ランプを通る電流が小さいときは、ランプの高電圧端よりも接地端が暗くなったり、あるいはランプが発光できなくなる、いわゆる“熱メータ効果（thermal metereffect）”が生じる。この熱メータ効果を克服するために、従来の方法では、ランプを通る電流の振幅を固定し電流波形の密度（current beamdensity）を調節することでランプを調光し、最大調光範囲を得ていた。
【０００５】
図１は、従来のＰＷＭ輝度制御回路を説明するためのブロック図である。図２は、図１の回路における輝度制御パルス信号Ｃｏｎと蛍光灯駆動用電流信号Ｉｄとの関係を示す概略図である。図１に示すように、輝度制御パルス信号Ｃｏｎは蛍光灯駆動用電流信号Ｉｄを制御するためにインバータ１１０に送られる。図２（ａ）乃至（ｃ）は、３つの異なるパルス幅の輝度制御パルス信号Ｃｏｎで制御された蛍光灯駆動用電流信号Ｉｄの出力波長を示している。すなわち、この例では輝度制御パルス信号Ｃｏｎのデューティーがオフの時に蛍光灯駆動用電流信号Ｉｄが出力されるように制御されており、図示しない調光つまみ等により輝度制御パルス信号Ｃｏｎのデューティー比が調節されると、そのデューティー比に応じて蛍光灯駆動用電流信号Ｉｄの電流波形の密度が調節され、それにより蛍光灯（冷陰極管）の輝度が調整される。なお、図２（ａ）乃至（ｃ）は、それぞれ、明るさが１００％、２０％、５０％の時を示している。
【０００６】
蛍光灯のオン・オフ周波数に起因する使用者の視覚的な支障を防ぐためには、輝度制御パルス信号Ｃｏｎの周波数を、あるレベル、例えば２００Ｈｚ程度に保たなければならない。そうすることで、人の目には蛍光灯の輝度の変化によるちらつきが感じられなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、上記輝度制御パルス信号Ｃｏｎの周波数はあるレベルに固定されるので、ランプが液晶ディスプレイのバックライトに用いられる場合、バックライト信号と垂直・水平ビデオ信号の周波数の違いにより、バックライト信号が垂直・水平ビデオ信号と干渉する恐れがあった。バックライト信号とビデオ信号の周波数の違いは、いわゆる“ファン効果（fan effect）”を引き起こし、ディスプレイ上に波紋（干渉稿）を形成する。さらに、インバータ切り替えの周波数はインバータの電源にも影響を及ぼし、輝度制御パルス信号Ｃｏｎと同じ周波数を持つリップルを上記電源に発生させる。リップルが発生すると、走査信号にも影響が及び、ディスプレイ上に閃光（ちらつき）を引き起こす。
【０００８】
周波数の違いによるバックライト信号と垂直・水平走査信号との間に生じる干渉を避けるために、輝度制御パルス信号Ｃｏｎと水平走査信号とを同期させ二重にする方法がある。しかしながら、この方法は、高コストとなる。別の解決方法としては、電源との干渉を減らすために輝度制御パルス信号Ｃｏｎの周波数を上げる方法もある。しかしながら、大型の液晶ディスプレイに対応させる場合、低ノイズで調光範囲が広いランプを得ることはより困難であった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、輝度制御パルス信号の平均動作周波数／平均動作期間を変えることなく、液晶ディスプレイ上の視覚ノイズを抑制できる低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路（a low visualnoise, jitterized pulse width modulation brightness control circuit）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路は、液晶ディスプレイの中の蛍光灯の輝度調整に用いられるものであって、輝度調整信号を受けその輝度調整信号に応答して輝度制御パルス信号を発生する輝度制御パルス信号発生ユニットと、上記輝度制御パルス信号発生ユニットと結合され上記輝度制御パルス信号に応答して上記蛍光灯を駆動するインバータとを備え、上記輝度制御パルス信号は、所定の範囲で変化する動作期間（an operationalperiod varying in a predetermined range）を備えている。
【００１１】
すなわち、本発明のＰＷＭ輝度制御回路は、上記輝度制御パルス信号の動作期間（換言すれば、蛍光灯を駆動するパルス幅、導通期間。）がジッタ化（jitterized）されることにより（すなわち、上記動作期間のタイミングに揺らぎが加えられることにより）、上記動作期間が所定の範囲で変化し（揺らぎ）、それによって、輝度制御パルス信号が走査信号と常に干渉するのを抑制している。輝度制御パルス信号と走査信号の干渉を抑制することで視覚ノイズの発生を抑えることができる。また、上記動作期間が所定の範囲内で繰り返し均等に変化する（揺らぐ）ことで、動作期間の平均値（平均動作期間）は変化しない（すなわち、蛍光灯の輝度は変化しない。）。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記制御信号発生ユニットは、ノイズを発生させるノイズ発生器と、上記ノイズ発生器に結合され上記輝度調整信号を受けてその輝度調整信号に上記ノイズを加算するアナログ加算器と、上記アナログ加算器に結合され上記ノイズが加算された輝度調整信号と三角波とを比較して上記輝度制御パルス信号を発生する比較器とを備える。すなわち、輝度調整信号と三角波とを比較して輝度制御パルス信号を発生させることは当業者には周知の技術であるが、その輝度調整信号にノイズを加算することにより、輝度制御パルス信号の動作期間がノイズのレベルに応じて所定の範囲で変化し（揺らぎ）、輝度制御パルス信号が走査信号と常に干渉するのを抑制することができる。また、ノイズの平均出力はゼロとみなせるため、ノイズを加えても輝度制御パルス信号の平均動作期間は変化せず、ノイズを加えたことにより蛍光灯の輝度は変化しない。
【００１３】
また上記ノイズのレベル（例えば、ノイズの振幅や周波数など）を調整するノイズ調整手段を備えると、動作期間の揺らぎの範囲を調整することができる。
【００１４】
あるいは、本発明の低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路は、液晶ディスプレイの中の蛍光灯の輝度調整に用いられるものであって、輝度調整信号を受けその輝度調整信号に応答して輝度制御パルス信号を発生する輝度制御パルス信号発生ユニットと、上記輝度制御パルス信号発生ユニットと結合され上記輝度制御パルス信号に応答して上記蛍光灯を駆動するインバータとを備え、上記輝度制御パルス信号は、所定の範囲で変化する動作周波数を備えるものでもよい。すなわち、上記輝度制御パルス信号の動作周波数がジッタ化され所定の範囲で変化することで、輝度制御パルス信号が走査信号と常に干渉するのを抑制している。また、上記動作周波数が所定の範囲内で繰り返し均等に変化する（揺らぐ）ことで、上記輝度制御パルス信号の動作周波数の平均値（平均動作周波数）は変化しない。
【００１５】
この場合、上記輝度制御パルス信号発生ユニットは、マイクロプロセッサから構成されるのが好ましい。
【００１６】
また、上記輝度制御パルス信号は所定の範囲で変化する位相を備えるのも好ましい。位相も変化させることで、動作周波数の変化範囲を広げることができる。
【００１７】
なお、本出願は、２００３年９月１６日に台湾で特許出願された台湾特許出願第９２１２５４６０号の優先権を主張してなされた日本国特許出願である。
【００１８】
本発明の特徴および効果は、以下の発明を実施するための最良の形態および添付した図面、特許請求の範囲により、さらに明確に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図３は、本発明の好ましい実施形態に係る低視覚ノイズジッタ化ＰＷＭ輝度制御回路を説明するブロック図である。このＰＷＭ輝度制御回路３００は、液晶ディスプレイの中にある蛍光灯（図示せず）の輝度の調整に適したもので、輝度制御パルス信号をジッタ化することで（すなわち、輝度制御パルス信号に揺らぎを加えることで）、液晶ディスプレイの視覚ノイズを抑えたものである。
【００２０】
図３に示すように、このＰＷＭ輝度制御回路３００は、輝度制御パルス信号発生ユニット３１０と、インバータ３２０とを備える。輝度制御パルス信号発生ユニット３１０は、輝度調整信号Ｒｅｆを受け、その輝度調整信号Ｒｅｆに応答して輝度制御パルス信号Ｃｏｎを発生する。インバータ３２０は、輝度制御パルス信号発生ユニット３１０に結合され、上記輝度制御パルス信号Ｃｏｎに応答して、蛍光灯を駆動する。
【００２１】
電流波形密度の調節に起因して生じるディスプレイ上の波紋やちらつき等の視覚的な支障を防ぐために、輝度制御パルス信号Ｃｏｎは、垂直・水平走査信号と干渉しないように所定の範囲で変化するデューティサイクル（動作期間）、あるいは動作周波数を有している。これにより、輝度制御パルス信号Ｃｏｎと上記走査信号の周波数の違いに起因して画面上に波紋が生じるという“ファン効果”を除去することができる。
【００２２】
図４は、上記輝度制御パルス信号発生ユニット３００を実現するための好ましい一実施形態の概略回路図である。この輝度制御パルス信号発生ユニット４００は、輝度調整信号Ｒｅｆを受け、その輝度調整信号Ｒｅｆに応答して、輝度制御パルス信号Ｃｏｎを発生する。上記輝度制御パルス信号Ｃｏｎは、所定の範囲で変化するジッタ化された動作期間（パルス幅）を備えている。
【００２３】
図４に示すように、この輝度制御パルス信号発生ユニット４００は、抵抗４１１及び増幅器４１２を備えたノイズ発生器４１０と、抵抗４２２，４２３，４２５及び増幅器４２１を備えたアナログ加算器４２０と、コンパレータ４３０とを有する。ノイズ発生器４１０は、抵抗４１１からの熱ノイズを増幅器４２０で増幅させることにより、ノイズＮｏｓを発生させる。そのノイズＮｏｓはアナログ加算器４２０に送られる。アナログ加算器４２０は、上記ノイズＮｏｓと輝度調整信号Ｒｅｆとを加算し、輝度調整信号ＲｅｆとノイズＮｏｓとを含んだ加算信号を発生させる。なお、抵抗４２２はノイズＮｏｓの大きさを調節するために可変抵抗（すなわち、ノイズ調整手段。）とすることもできる。上記加算信号は、コンパレータ４３０に送られる。コンパレータ４３０は、上記加算信号と三角波Ｔｒｉとを比較し、輝度制御パルス信号Ｃｏｎを発生させる。
【００２４】
図５に、輝度制御パルス信号発生ユニット４００から出力された輝度制御パルス信号Ｃｏｎの一例を示す。図５に示すように、輝度調整信号ＲｅｆにノイズＮｏｓを加算したことにより、輝度制御パルス信号Ｃｏｎに揺らぎが加えられ、動作期間が所定の範囲内（図５中のノイズレベルの範囲内）で変化している（すなわち、輝度制御パルス信号の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングが、早くなったり遅くなったりしている。）。これにより、輝度制御パルス信号Ｃｏｎが液晶ディスプレイの走査信号と常に干渉するのを抑制することができ、干渉により生じる視覚ノイズの発生を抑えることができる。なお、抵抗４２２を可変抵抗としノイズの大きさを調整することで、図５に示したノイズレベルの幅（揺らぎの幅）を調整することができる。
【００２５】
輝度制御パルス信号Ｃｏｎの動作期間は各瞬時により異なるが、ノイズの平均出力はゼロとみなせるため、ノイズＮｏｓを加えたとしても、輝度制御パルス信号Ｃｏｎの平均動作期間は、ノイズＮｏｓを加えない時の輝度制御パルス信号Ｃｏｎの平均動作期間と同じとなる（すなわち、輝度制御パルス信号Ｃｏｎが、所定の範囲内で繰り返し均等に揺らぐことで、立ち上がり・立ち下がりのタイミングの平均値は変化しない。）。よって、ノイズを加えても蛍光灯の輝度は変化しない。
【００２６】
次に、図６を用いて上記輝度制御パルス信号発生ユニット３１０を実現するための別の好ましい実施形態を説明する。図６は、本実施形態の輝度制御パルス信号Ｃｏｎを発生させるためのフローチャートである。本実施形態の輝度制御パルス信号Ｃｏｎは、動作周波数が所定の範囲で変化する（揺らぐ）ことで、電流波形密度を調整することに起因する視覚的な支障を減少させている。輝度制御パルス信号発生ユニット３１０がマイクロプロセッサにより構成される場合、このフローチャートは、輝度調整信号Ｒｅｆに応答して所定の周波数変化範囲を備えた輝度制御パルス信号Ｃｏｎを発生させるために用いられる。
【００２７】
まず、輝度制御パルス信号Ｃｏｎの周波数Ｆを、Ｆ＝１／Ｔ（Ｔは、輝度制御パルス信号Ｃｏｎの周期（平均周期）。）とする。そして、ｎ周期からなる輝度制御パルス信号Ｃｏｎと、輝度制御パルス信号Ｃｏｎのｎ周期分の各周期を要素に持つＫ個の異なる数列を予め準備しておく。ここで、ｎ周期からなる上記輝度制御パルス信号Ｃｏｎは、それぞれの周期をＴ０，Ｔ１，Ｔ２，・・・，Ｔn-1とすると、（Ｔ０＋Ｔ１＋Ｔ２＋・・・＋Ｔn-1）／ｎ＝Ｔを満たすものとする（すなわち、輝度制御パルス信号Ｃｏｎは、ｎ周期毎の平均周期がＴとなるものとする。）。Ｋ個の数例は、例えば、以下のようになる。
【００２８】
数列０：｛Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，．．．，Ｔｎ−１｝
数列１：｛Ｔ０，Ｔ２，．．．｝
・・・
次に、上記Ｋ個の異なる数列に基づいて、図６のフローチャートがマイクロプロセッサによって以下のように実行され、異なる周波数を備えた（ジッタ化された）輝度制御パルス信号Ｃｏｎが出力される。
【００２９】
初めに、ステップＳ６１０において、変数ＩとＪがゼロにセットされる（ただし、Ｋ個の各数列及び各数列の要素の順番はゼロから開始するものとする。）。それから、ステップ６２０において、Ｊ番目の数列の、Ｉ番目の輝度制御パルス信号Ｃｏｎの周期と、受け取った輝度調整信号Ｒｅｆとを用いて輝度制御パルス信号を発生させる（例えば、一例として輝度調整信号Ｒｅｆがデューティー比を指令とするものとすると、マイクロプロセッサ（輝度制御パルス信号発生ユニット）は、Ｊ番目の数列のＩ番目の周期のうち上記デューティー比の割合だけ蛍光灯を駆動するような輝度制御パルス信号を発生させる。）。次に、ステップＳ６３０において、Ｊ番目の数列における輝度制御パルス信号Ｃｏｎの次の周期を得るために、Ｉ＝Ｉ＋１とする。それから、ステップＳ６４０において、Ｉがｎに等しいかどうかを調べ、Ｉがｎに等しくなければ、ステップＳ６２０に戻る。Ｉがｎに等しければ、ステップＳ６５０においてＩをゼロにセットし、そして次の数列における輝度制御パルス信号の最初の周期を得るためにＪ＝Ｊ＋１とする。それから、ステップＳ６６０において、ＪがＫに等しいかどうかが調べ、ＪがＫに等しくなければ、ステップＳ６２０に戻る。ＪがＫに等しければ、Ｊをゼロにセットし、ステップＳ６２０に戻る。
【００３０】
すなわち、本実施形態の輝度制御パルス信号Ｃｏｎの周期は、数列０の０番目の周期→１番目の周期→２番目の周期・・・というように、数列に記載された順番に従って、各周期（周波数）が変化する（揺らぐ）。例えば、上記数列の例では、輝度制御パルス信号Ｃｏｎの周期は、Ｔ０→Ｔ１→Ｔ２→・・・→Ｔｎ−１→Ｔ０→Ｔ２→・・・のように変化する。ただし、ｎ周期毎の平均周期はＴとなる。
【００３１】
よって、本実施形態においては、輝度制御パルス信号の動作周波数が所定の範囲で変化することで、輝度制御パルス信号が走査信号と常に干渉するのが抑制される。また、ｎ周期毎に見れば平均動作周波数は同じであるので、蛍光灯の明るさを変化させることもない。
【００３２】
なお、上記の実施形態では一例としてＫ個の数列の例を挙げたが、プロセスを簡単にするためには、当業者はＫ＝１とすればよい。また、より広範囲な周波数領域を持つ輝度制御パルス信号を得るために、上記輝度制御パルス信号の位相が所定の範囲において変化するようにしてもよい。すなわち、周波数（周期）の変化に加えて、パルスの位相も変化させることで、パルス間隔を自由に調整でき、より広い周波数変化範囲を作り出すことができる。
【００３３】
上記の説明では、本発明の好ましい実施形態の十分かつ完全な説明を述べたが、本発明の範囲と精神とにそむくことなく、当業者によって、様々な変更や別の構成、等価なものをつくることができるであろう。従って、上記の記述や説明は、特許請求の範囲によって特定された発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来のＰＷＭ調光制御回路を説明するためのブロック図である。
【図２】同上の回路における輝度制御パルス信号と蛍光灯駆動用電流信号との関係を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＰＷＭ輝度制御回路を説明するブロック図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態に係る輝度制御パルス信号発生ユニットの概略回路図である。
【図５】同上の輝度制御パルス信号発生ユニットによって発生した輝度制御パルス信号を示す図である。
【図６】本発明の別の好ましい実施形態に係る輝度制御パルス信号を発生させるためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
３００  ＰＷＭ輝度制御回路
３１０，４００  輝度制御パルス信号発生ユニット
３２０  インバータ
４１０  ノイズ発生器
４２０  アナログ加算器
４３０  コンパレータ
Ｉｄ  蛍光灯駆動用電流信号
Ｃｏｎ  輝度制御パルス信号
Ｒｅｆ  輝度調整信号
Ｎｏｓ  ノイズ
Ｔｒｉ  三角波
【図１】
2005093411.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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