JP4687112B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
このような構成のバックライトによる光は、先ず冷陰極管11から発射された光がリフレクター16により集光されて導光板17に入射される。導光板17に入射された光は、反射シート18,19により図において上部方向に反射される。この反射された光は、拡散シート20により均一な光にされて液晶面21に入射する。
具体的な構成としての冷陰極管点灯装置12は、トランスT1、インダクタL1、コンデンサC1、C2、及び一対のnチャネルFET(スイッチング素子)Q2、Q3を含んで構成される自励式プッシュプル回路22と、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、ゲートバイアス電圧供給回路23とを備えて構成されている。
このような回路構成にした場合の自励式プッシュプル回路22の発振周波数は、主としてトランスT1の一次巻線N1に並列接続されたコンデンサC1と、トランスT1の一次巻線N1のインダクタンスとで定まる。
具体的な構成としての冷陰極管点灯装置12は、トランスT1、インダクタL1、コンデンサC1、C2および一対のnチャネル型のFET(スイッチング素子)Q2、Q3を含んで構成される自励式プッシュプル回路22と、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、ゲートバイアス電圧供給回路23とを備えて構成されている。
自励式プッシュプル回路22を構成するトランスT1は、中間タップCTを有する一次巻線N1、二次巻線N2及び帰還巻線NBを備えており、二次巻線N2の一端はグランドに接続され、その他端はコンデンサC2の一端に接続されている。コンデンサC2は、その他端が冷陰極管11に接続されている。インダクタL1は、直流電源Eを定電流源として機能させるための素子であって、直流電源Eと、トランスT1における一次巻線N1の中間タップCTとの間に接続されている。スイッチング素子Q2、Q3は、各ドレインが一次巻線N1の各端部にそれぞれ接続され、且つ各ゲートが帰還巻線NBの各端部にそれぞれ接続されている。
このような回路構成にした場合の自励式プッシュプル回路22の発振周波数は、主としてトランスT1の一次巻線N1に並列接続されたコンデンサC1と、トランスT1の一次巻線N1のインダクタンスとで定まる。
冷陰極管には、不活性ガスと微量の水銀が封入されており、ガラス管内壁には蛍光体が塗布されている。管面端の電極間に高電圧を印加することにより放電が開始され、水銀が電子や封入ガスの原子との衝突により励起される紫外線を発生させる。この紫外線が発光体を励起し、可視光域に変換されることにより点灯する。
内部に水銀を用いるため温度による輝度の特性は、以下に示すように輝度の変化がある。
管面温度が60℃〜70℃で輝度がピークとなる。低温側では管内の水銀蒸気圧が大幅に減少し、紫外線出力が低下するため輝度が低下する。
このような冷陰極管の特性により、例えば、最大輝度表示から最少輝度表示に調光を行ったとき、最大輝度状態のときランプの管面温度が高くなっているため、PWM調光制御によりON時間を最少にした場合でも所望とする低輝度まで瞬時に調整することができないという問題がある。
最少のディマー値に対するON時間をもっと早く設定すればよいと考えられるが、管面温度が低い場合に最少のディマー値にすると、ランプの点灯が片点きとなり液晶表示面の輝度均一性が悪くなってしまうという問題もある。
このような要望に答えるためには、バックライトの照明が広範囲に調整できる、つまり、表示面輝度の調光比(最大輝度/最少輝度)を上げることができる手法に解決しなければならない課題を有する。
(2)前記複数の冷陰極管が2つの冷陰極管である場合に、前記調光コントローラは2つの冷陰極管を制御するそれぞれのPWM制御手段がONデューテイの信号を出力して最大輝度となるようにし、次に、何れか一方の冷陰極管のPWM制御手段に対してONデューテイを少なくして輝度を調整し、次に、該一方の冷陰極管のPWM制御手段をOFFにして、他方の冷陰極管のPWM制御手段をONデューテイ制御して最少輝度となるように制御することを特徴とする(1)に記載の液晶表示装置。
(3)液晶表示装置は、液晶表示パネルに光を照射する冷陰極管と、前記冷陰極管を点灯させるための自励式プッシュプル回路と、前記自励式プッシュプル回路に対して、前記冷陰極管に高圧交流電圧を印加する信号を生成するゲートバイアス電圧供給回路と、前記ゲートバイアス電圧供給回路にONデューテイの信号を提供するPWM制御手段と、を具備した液晶表示装置であって、前記PWM制御手段は、前記冷陰極管に設定した内光センサからの輝度データに基づいてONデューテイの信号を制御するようにしたことである。
(4)前記(3)に記載の液晶表示装置は、更に、冷陰極管の温度を計測するサーミスタを備え、該サーミスタからの温度データに基づいて、冷陰極管を冷却するファンを制御する制御手段を備えたことである。
又、例えば、航空機用液晶表示装置のバックライトは、夜の真っ暗な状態から日中の直接太陽光があたっている状態までの幅を持つこのような照明条件下においても、又、環境温度が71℃の環境下においても、速やかに片点きすることなく広範囲の輝度調整を行うことができる。
このような構成のバックライトによる光は、先ず2つの第1及び第2冷陰極管11A、11Bから発射された光がリフレクター16により集光されて導光板17に入射される。導光板17に入射された光は、反射シート18により図において上部方向に反射される。この反射された光は、拡散シート20により均一な光にされて液晶面21に入射する。
具体的な構成としての第1冷陰極管点灯装置12Aは、トランスTx1、インダクタLx1、コンデンサCx1、Cx2、及び一対のnチャネル型FET(スイッチング素子)Qx2、Qx3を含んで構成される第1自励式プッシュプル回路22Aと、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、第1ゲートバイアス電圧供給回路23Aとを備えて構成されている。
このような回路構成にした場合の第1自励式プッシュプル回路22Aの発振周波数は、主としてトランスTx1の一次巻線Nx1に並列接続されたコンデンサCx1と、トランスTx1の一次巻線Nx1のインダクタンスとで定まる。
具体的な構成としての第2冷陰極管点灯装置12Bは、トランスTy1、インダクタLy1、コンデンサCy1、Cy2および一対のnチャネル型のFET(スイッチング素子)Qy2、Qy3を含んで構成される第2自励式プッシュプル回路22Bと、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、第2ゲートバイアス電圧供給回路23Bとを備えて構成されている。
第2自励式プッシュプル回路22Bを構成するトランスTy1は、中間タップCTを有する一次巻線Ny1、二次巻線Ny2及び帰還巻線NyBを備えており、二次巻線Ny2の一端はグランドに接続され、その他端はコンデンサCy2の一端に接続されている。コンデンサCy2は、その他端が第2冷陰極管11Bに接続されている。インダクタLy1は直流電源Eを定電流源として機能させるための素子であって、直流電源Eと、トランスTy1における一次巻線Ny1の中間タップCTとの間に接続されている。スイッチング素子Qy2、Qy3は、各ドレインが一次巻線Ny1の各端部にそれぞれ接続され、且つ各ゲートが帰還巻線NyBの各端部にそれぞれ接続されている。
このような回路構成にした場合の第2自励式プッシュプル回路22Bの発振周波数は、主としてトランスTy1の一次巻線Ny1に並列接続されたコンデンサCy1と、トランスTy1の一次巻線Ny1のインダクタンスとで定まる。
この調光について、最大輝度から最少輝度までに調整した場合について以下説明する。
(1)先ず、最大輝度表示では、調光コントローラ25による制御信号S1及びS2の信号を受けると第1及び第2自励式プッシュプル回路22A、22Bは発振し、第1及び第2冷陰極管11A、11Bを常にONとして最大輝度点灯とする。
(2)次に、調光を行って輝度を絞る場合、バックライト系のどちらか一方、例えば、第1バックライトユニット13Aの制御信号S1より第1PWM制御回路15Aのデューテイ比を小さくし、第1冷陰極管11A限界の最少輝度点灯まで絞る。このとき第2バックライトユニット13Bの制御信号S2は、常にON状態であるので、第2冷陰極管11Bは最大輝度点灯する。尚、このときの冷陰極管単体での最大輝度に対する最少輝度の比をXとする。
尚、最少輝度から最大輝度へ調整する場合は、上記説明の逆の動作を行えばよい。
具体的な構成としての第1冷陰極管点灯装置12Aは、トランスTx1、インダクタLx1、コンデンサCx1、Cx2、及び一対のnチャネル型FET(スイッチング素子)Qx2、Qx3を含んで構成される第1自励式プッシュプル回路22Aと、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、第1ゲートバイアス電圧供給回路23Aとを備えて構成されている。
このような回路構成にした場合の第1自励式プッシュプル回路22Aの発振周波数は、主としてトランスTx1の一次巻線Nx1に並列接続されたコンデンサCx1と、トランスTx1の一次巻線Nx1のインダクタンスとで定まる。
具体的な構成としての第2冷陰極管点灯装置12Bは、トランスTy1、インダクタLy1、コンデンサCy1、Cy2、及び一対のnチャネル型FET(スイッチング素子)Qy2、Qy3を含んで構成される第2自励式プッシュプル回路22Bと、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、第2ゲートバイアス電圧供給回路12Bとを備えて構成されている。
第2自励式プッシュプル回路12Bを構成するトランスTy1は、中間タップCTを有する一次巻線Ny1、二次巻線Ny2及び帰還巻線NyBを備えており、二次巻線Ny2の一端はグランドに接続され、その他端はコンデンサCy2の一端に接続されている。コンデンサCy2は、その他端が第2冷陰極管11Bに接続されている。インダクタLy1は直流電源Eを定電流源として機能させるための素子であって、直流電源Eと、トランスTy1における一次巻線Ny1の中間タップCTとの間に接続されている。スイッチング素子Qy2、Qy3は、各ドレインが一次巻線Ny1の各端部にそれぞれ接続され、且つ各ゲートが帰還巻線NyBの各端部にそれぞれ接続されている。
このような回路構成にした場合の第2自励式プッシュプル回路22Bの発振周波数は、主としてトランスTy1の一次巻線Ny1に並列接続されたコンデンサCy1と、トランスTy1の一次巻線Ny1のインダクタンスとで定まる。
具体的な構成としての第n冷陰極管点灯装置12Nは、トランスTn1、インダクタLn1、コンデンサCn1、Cn2、及び一対のnチャネル型FET(スイッチング素子)Qn2、Qn3を含んで構成される第n自励式プッシュプル回路22Nと、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、第nゲートバイアス電圧供給回路23Nとを備えて構成されている。
このような回路構成にした場合の第n自励式プッシュプル回路22Nの発振周波数は、主としてトランスTn1の一次巻線Nn1に並列接続されたコンデンサCn1と、トランスTn1の一次巻線Nn1のインダクタンスとで定まる。
ここでスイッチング素子Qx2、Qx3のONは、実際は急激にONすることなく第1自励式プッシュプル回路22Aが不要な電気振動、機械的振動を発生しないように、工夫が施されているが、この回路では省略されている。
ここでスイッチング素子Qy2、Qy3のONは、実際は急激にONすることなく第2自励式プッシュプル回路22Bが不要な電気振動、機械的振動を発生しないように、工夫が施されているが、この回路では省略されている。
ここでスイッチング素子Qn2、Qn3のONは、実際は急激にONすることなく第n自励式プッシュプル回路22Nが不要な電気振動、機械的振動を発生しないように、工夫が施されているが、この回路では省略されている。
この調光について、最大輝度から最少輝度までに調整した場合について以下説明する。
(1)先ず、最大輝度表示では、調光コントローラ25Aによる制御信号S1及びS2〜Snの信号を受けると第1及び第2〜第n自励式プッシュプル回路22A、22B、…22Nは発振し、n個の第1及び第2〜第n冷陰極管11A、11B、…11Nの全てを常にONとして最大輝度点灯とする。
(2)次に、調光を行って輝度を絞る場合、バックライト系のどれか1つ、例えば、第1バックライトユニット13Aの制御信号S1より第1PWM制御回路15Aのデューテイ比を小さくし、第1冷陰極管11A限界の最少輝度点灯まで絞る。このとき第2〜第nバックライトユニット13B、…13Nの制御信号S2〜Snは、常にON状態であるので、第2〜第n冷陰極管11B、…11Nは最大輝度点灯する。尚、このときの冷陰極管単体での最大輝度に対する最少輝度の比をXとする。
(4)このように、1つの冷陰極管の最少輝度点灯させた後に、冷陰極管限界の最少輝度点まで絞込み、次にその冷陰極管の点灯をOFFさせることを繰り返すことで序々に点灯している冷陰極管の数を少なくすることで全体としての最少輝度まで落すことができるのである。
ここで、使用している冷陰極管は同じ冷陰極管を使用しているので全冷陰極管とも最大輝度に対する最少輝度の比はXである。
尚、最少輝度から最大輝度へ調整する場合は、上記説明の逆の動作を行えばよい。
具体的に説明すると、制御パルス信号Scntを生成するためのON/OFFデューテイ制御は、調光用ディーマー装置24からのディーマーの値とその値に対する輝度値のテーブルを設け、フィードバックされた内光センサ26からの輝度データの値と比較し、ON時間の幅をコントロールして行うというものである。
具体的な構成としての冷陰極管点灯装置12は、トランスT1、インダクタL1、コンデンサC1、C2、及び一対のnチャネル型FET(スイッチング素子)Q2、Q3を含んで構成される自励式プッシュプル回路と、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、ゲートバイアス電圧供給回路23とを備えて構成されている。
自励式プッシュプル回路22を構成するトランスT1は、中間タップCTを有する一次巻線N1、二次巻線N2及び帰還巻線NBを備えており、二次巻線N2の一端はグランドに接続され、その他端はコンデンサC2の一端に接続されている。コンデンサC2は、その他端が冷陰極管11に接続されている。インダクタL1は直流電源Eを定電流源として機能させるための素子であって、直流電源Eと、トランスT1における一次巻線N1の中間タップCTとの間に接続されている。スイッチング素子Q2、Q3は、各ドレインが一次巻線N1の各端部にそれぞれ接続され、且つ各ゲートが帰還巻線NBの各端部にそれぞれ接続されている。
このような回路構成にした場合の自励式プッシュプル回路22の発振周波数は、主としてトランスT1の一次巻線N1に並列接続されたコンデンサC1と、トランスT1の一次巻線N1のインダクタンスとで定まる。
ここでスイッチング素子Q2、Q3のONは、実際は急激にONすることなく自励式プッシュプル回路22が不要な電気振動、機械的振動を発生しないように、工夫が施されているが、この回路では省略されている。
例えば、航空機用液晶表示装置のバックライトにおいて、夜の真っ暗な状態から日中の直接太陽光があたっている状態までの幅を持つこのような照明条件下においても、又、環境温度が71℃の環境下においても、冷陰極管近傍に設置した内光センサからの輝度データをフィードバックして自励式プッシュプル回路をON/OFF制御するようにしたことで、速やかな片点きすることなく広範囲の輝度調整を行うことができるのである。
その構成は、図5に示すように、冷陰極管点灯装置12及び冷陰極管11、内光センサ26、サーミスタ27、ファン28で構成されるバックライトユニット13と、このバックライトユニット13の冷陰極管11を光源とする液晶表示パネル14と、冷陰極管点灯装置12の動作制御を行うPWM制御装置15と、PWM制御装置15からの制御パルス信号Scntを制御する調光用ディーマー装置24と、サーミスタ27からの温度データを取得してファン28のON/OFFを制御する制御部29とを備えて構成されている。
具体的に説明すると、制御パルス信号Scntを生成するためのON/OFFデューテイ制御は、調光用ディーマー装置24からのディーマーの値とその値に対する輝度値のテーブルを設け、フィードバックされた内光センサ26からの輝度データの値と比較し、ON時間の幅をコントロールして行うというものである。
具体的な構成としての冷陰極管点灯装置12は、トランスT1、インダクタL1、コンデンサC1、C2、及び一対のnチャネル型FET(スイッチング素子)Q2、Q3を含んで構成される自励式プッシュプル回路22と、電圧VAの直流電圧を生成する直流電源Eと、ゲートバイアス電圧供給回路23とを備えて構成されている。
自励式プッシュプル回路22を構成するトランスT1は、中間タップCTを有する一次巻線N1、二次巻線N2及び帰還巻線NBを備えており、二次巻線N2の一端はグランドに接続され、その他端はコンデンサC2の一端に接続されている。コンデンサC2は、その他端が冷陰極管11に接続されている。インダクタL1は直流電源Eを定電流源として機能させるための素子であって、直流電源Eと、トランスT1における一次巻線N1の中間タップCTとの間に接続されている。スイッチング素子Q2、Q3は、各ドレインが一次巻線N1の各端部にそれぞれ接続され、且つ各ゲートが帰還巻線NBの各端部にそれぞれ接続されている。
このような回路構成にした場合の自励式プッシュプル回路22の発振周波数は、主としてトランスT1の一次巻線N1に並列接続されたコンデンサC1と、トランスT1の一次巻線N1のインダクタンスとで定まる。
ここでスイッチング素子Q2、Q3のONは、実際は急激にONすることなく自励式プッシュプル回路22が不要な電気振動、機械的振動を発生しないように、工夫が施されているが、この回路では省略されている。
又、サーミスタ27による管面温度を取得して高温度の場合においては、ファン28が駆動するように制御部29にて制御を行い、管面温度が60℃〜70℃(最も点灯効率がよい温度)で安定するようにコントロールする。
以上のように、内光センサ26及びサーミスタ27を用いた制御を行うことにより、71℃の環境温度下においても広範囲に輝度を効率良く速やかに調整することができるのである。
又、冷陰極管の温度を測定、或は、冷陰極管の温度を一定温度に制御するようにして、冷陰極管の輝度特性を最良形態状態にして輝度調整するようにすることで片点きのない広範囲の輝度調整を行うことができる液晶表示装置を提供する。
11A 第1冷陰極管
11B 第2冷陰極管
11N 第N冷陰極管
12 冷陰極管点灯装置
12A 第1冷陰極管点灯装置
12B 第2冷陰極管点灯装置
12N 第n冷陰極管点灯装置
13 バックライトユニット
13A 第1バックライトユニット
13B 第2バックライトユニット
13N 第nバックライトユニット
14 液晶表示パネル
14A 液晶表示パネル
15 PWM制御装置
15A PWM制御回路
15B PWM制御回路
15N PWM制御回路
16 リフレクター
17 導光板
18 反射シート
19 反射シート
20 拡散シート
21 液晶面
22 自励式プッシュプル回路
22A 第1自励式プッシュプル回路
22B 第2自励式プッシュプル回路
22N 第n自励式プッシュプル回路
23 ゲートバイアス電圧供給回路
23A 第1ゲートバイアス電圧供給回路
23B 第2ゲートバイアス電圧供給回路
23N 第nゲートバイアス電圧供給回路
24 調光用ディーマー装置
25 調光コントローラ
25A 調光コントローラ
26 内光センサ
27 サーミスタ
28 ファン
29 制御部。
Claims (4)
- 液晶表示パネルに光を照射する冷陰極管と、
前記冷陰極管を点灯させるための自励式プッシュプル回路と、
前記自励式プッシュプル回路に対して、前記冷陰極管に高圧交流電圧を印加する信号を生成するゲートバイアス電圧供給回路と、
前記ゲートバイアス電圧供給回路にONデューテイの信号を提供するPWM制御手段と、を具備した液晶表示装置であって、
前記冷陰極管は複数の冷陰極管からなり、該複数の冷陰極管のそれぞれに前記自励式プッシュプル回路、前記ゲートバイアス電圧供給回路、前記PWM制御手段を備え、
該それぞれのPWM制御手段に対して、冷陰極管が放電するための信号を提供する調光用コントローラを備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記複数の冷陰極管が2つの冷陰極管である場合に、前記調光コントローラは2つの冷陰極管を制御するそれぞれのPWM制御手段がONデューテイの信号を出力して最大輝度となるようにし、次に、何れか一方の冷陰極管のPWM制御手段に対してONデューテイを少なくして輝度を調整し、次に、該一方の冷陰極管のPWM制御手段をOFFにして、他方の冷陰極管のPWM制御手段をONデューテイ制御して最少輝度となるように制御することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 液晶表示パネルに光を照射する冷陰極管と、
前記冷陰極管を点灯させるための自励式プッシュプル回路と、
前記自励式プッシュプル回路に対して、前記冷陰極管に高圧交流電圧を印加する信号を生成するゲートバイアス電圧供給回路と、
前記ゲートバイアス電圧供給回路にONデューテイの信号を提供するPWM制御手段と、を具備した液晶表示装置であって、
前記PWM制御手段は、前記冷陰極管に設定した内光センサからの輝度データに基づいてONデューテイの信号を制御するようにしたことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記請求項3に記載の液晶表示装置は、更に、冷陰極管の温度を計測するサーミスタを備え、該サーミスタからの温度データに基づいて、冷陰極管を冷却するファンを制御する制御手段を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
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