従来、液晶パネルに映像を表示する液晶表示装置が広く普及している。液晶表示装置は、PC(パーソナルコンピュータ)若しくは再生装置等の外部装置から与えられる映像信号、又は内蔵されたチューナにて受信された映像信号等に応じて液晶パネルを駆動することにより、映像を表示するようにしてある。ただし、液晶パネル自身は発光機能を有していないため、液晶表示装置には液晶パネルの背面から光を照射するバックライトとして、CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp、冷陰極管)などの蛍光管と、この蛍光管に駆動電圧を印加する駆動回路とを搭載する必要がある。バックライトとして利用される蛍光管は、正弦波の交流電圧で駆動する必要があり、種々の駆動回路が提案されている。
図9は、従来の駆動回路の一例を示す回路図である。図において100は、図示しない液晶パネルへ光を照射する蛍光管である。蛍光管100に正弦波の駆動電圧を印加する駆動回路は、昇圧用の変圧器T100、共振用のコイルL101及びコンデンサC101、スイッチング用のNPN型のトランジスタQ101及びQ102、抵抗R101及びR102、並びに電源E101等で構成される。変圧器T100の1次側巻線T111の両端にはコンデンサC101が並列に接続してあり、1次側巻線T111の中点はコイルL101を介して電源E101の正側端子に接続してある。
コンデンサC101の一側はトランジスタQ101のコレクタに接続してあり、他側はトランジスタQ102のコレクタに接続してあると共に、トランジスタQ101及びQ102のエミッタは共に接地電位に接続してある。トランジスタQ101のベースは、抵抗R101を介して電源E101の正側端子に接続してあると共に、変圧器T100の他の1次側巻線T112の一端に接続してある。同様に、トランジスタQ102のベースは、抵抗R102を介して電源E101の正側端子に接続してあると共に、変圧器T100の1次側巻線T112の他端に接続してある。また、変圧器T100の2次側巻線T120の一端には蛍光管100の一端が接続してあり、2次側巻線T120の他端及び蛍光管100の他端は接地電位に接続してある。
上記構成の駆動回路では、2つのトランジスタQ101及びQ102が交互にオン/オフを繰り返すことによって、変圧器T100の1次巻線T111を流れる電流の向きを切り替え、1次巻線T111及びコイルL101のインダクタンスとコンデンサC101の容量とを利用した共振回路により正弦波を発生させて変圧器T100で昇圧することにより、蛍光管100を駆動する駆動電圧を生成している。この駆動回路は自励式のインバータ回路であり、駆動効率が悪いという問題があると共に、駆動電圧の周波数が1次側の共振回路により決定されるため周波数制御を行うことができないという問題がある。
図10は、従来の駆動回路の他の例を示す回路図である。図において200は蛍光管であり、蛍光管200を駆動する駆動回路は、昇圧用の変圧器T200、共振用のコンデンサC201、スイッチSW、及び電源E201等で構成される。変圧器T200の1次側巻線T201の一端はスイッチSWを介して電源E201の正側端子に接続してあり、1次側巻線T201の他端は接地電位に接続してある。また、変圧器T200の2次側巻線T202にはコンデンサC201及び蛍光管200がそれぞれ並列に接続してある。
上記構成の駆動回路では、スイッチSWのオン/オフを繰り返すことにより1次側巻線T201に生じた電圧を変圧器T201にて昇圧し、2次側巻線T202の漏れインダクタンスL202とコンデンサC201とによる共振回路により正弦波を発生して蛍光管200へ印加する。この駆動回路は他励式のインバータ回路であり、図9に示した自励式のインバータ回路と比較して駆動効率が良い。
また、特許文献1においては、制御IC(Integrated Circuit)が発生した三角波と正弦波発生回路が発生した正弦波とのレベル差からパルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号により変圧器の1次側巻線に接続されたスイッチングトランジスタをPWM(Pulse Width Modulation)駆動し、変圧器の2次側巻線から得られた電圧をパルス幅復調フィルタにより復調して出力する構成の高電圧発生装置が提案されている。この高電圧発生回路は、正弦波発生回路が発生する正弦波の特性を可変することにより、出力電圧の特性を可変制御することができるという利点を有している。また、この高電圧発生装置は、例えば複写機又はレーザビームプリンタ等の高電圧を要する電子機器に好適である。
特許文献2においては、変圧器と、ブリッジ又はプッシュプル構成のスイッチ手段を有する1次側回路と、1対又は2対の相補駆動されるスイッチ手段対の組み合わせを有する2次側回路とを備え、1次側駆動用の第1の信号と、増幅される信号を2状態変調した第2の信号と、第1の信号及び第2の信号を論理回路に通して得られる2次側駆動用の第3信号とを用いてスイッチ手段及びスイッチ手段対を制御し、2状態変調された第2の信号を電力増幅してローパスフィルタを通過させることによって、出力及び電圧源を絶縁することができ、最大出力を適宜に設定することができる絶縁D級増幅器が提案されている。この絶縁D級増幅器は、音響信号の増幅器として好適に利用することができ、モータ駆動又は無停電電源装置等に利用することもできる。
特開平7−241083号公報
特開平9−46144号公報
上述の他励式のインバータ回路(図10参照)は、蛍光管200を電力効率良く駆動できることから、現在の液晶表示装置において最も広く用いられる駆動回路である。しかし、近年では液晶表示装置の大型化に伴って蛍光管が大型化する傾向にある。蛍光管が大型化すると、接地電位をなす液晶表示装置の筐体と蛍光管とが近接する面積が増大し、蛍光管と筐体との間の浮遊容量が増大するため、駆動回路による蛍光管の駆動効率が悪化するという問題があった。
また、液晶表示装置の表示品質を悪化させる要因にビートノイズがある。ビートノイズは映像に縞模様状のノイズが発生するものであり、蛍光管が発する電界に液晶パネルが干渉して生じるノイズである。ビートノイズを解消するためには、液晶パネルの表示に係る垂直同期周波数を考慮して蛍光管を駆動する正弦波電圧の周波数を設定する必要がある。図10に示した駆動回路においては、蛍光管200に印加される正弦波電圧の周波数は、変圧器T200の2次側巻線T202の漏れインダクタンスL202とコンデンサC201と図示しない浮遊容量とによる共振回路の共振周波数で決定される。しかし、図10の駆動回路は、蛍光管の大型化によって不確定な浮遊容量が増大した場合、共振回路の共振周波数を精度よく設定することが困難であるため、ビートノイズの解消が困難であるという問題がある。
また、ビートノイズ対策として2つの蛍光管を逆位相で駆動することによって、蛍光管が発する電界を打ち消す方法がある。しかしながら、この方法では2つの蛍光管の間の浮遊容量が見かけ上で2倍となり、駆動効率をよくするために共振回路の共振周波数を低く設定しなければならない。この結果、駆動回路には変圧器T200の2次側に大容量の共振用のコンデンサC201を用いることとなるため、駆動回路の効率の悪化及びコストの増大を招来し、液晶表示装置のコストの増大を招来するという問題がある。また、共振周波数を低くした場合には、蛍光管の動作限界に達する虞もある。
特許文献1に記載の高電圧発生装置は、主として複写機又はレーザビームプリンタ等の感光ドラムに印加する高電圧を発生することを目的としたものである。よって、この高電圧発生装置を液晶表示装置の蛍光管の駆動に利用したとしても、ビートノイズの発生を抑制することはできず、上述の問題を解決することはできない。同様に、特許文献2に記載の絶縁D級増幅器は、主として音響信号の増幅器として利用することを目的としたものであり、液晶表示装置の蛍光管の駆動に利用したとしても、ビートノイズの発生を抑制することはできず、上述の問題を解決することはできない。
本発明は、斯かる事情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、変圧器の2次側巻線に蛍光管を接続し、所定周波数の交流電圧を印加するインバータ回路を1次側巻線に接続し、所定周波数の電圧を透過するフィルタ手段を設けて、表示パネルの表示に係る垂直同期信号と同期的に、パルス幅変調された制御信号を出力してインバータ回路を制御する構成とすることにより、共振回路を用いることなく駆動電圧を生成して蛍光管を駆動することができ、表示パネルの表示に応じた蛍光管の駆動によりビートノイズを抑制することができる駆動装置を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、変圧器の2次側巻線に蛍光管を接続し、電源からの直流電圧の印加方向を切り替えるスイッチング手段を1次側巻線に接続し、所定周波数の電圧を透過するフィルタ手段を設けて、表示パネルの表示に係る垂直同期信号と同期的に、パルス幅変調された制御信号を出力してスイッチング手段の切り替えを制御する構成とすることにより、共振回路を用いることなく駆動電圧を生成して蛍光管を駆動することができ、表示パネルの表示に応じた蛍光管の駆動によりビートノイズを抑制することができる駆動装置を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、パルス幅に係る複数のデータで構成されたデータ列を予め記憶しておき、このデータ列を基に制御信号を生成する構成とすることにより、パルス幅変調された制御信号を容易に生成してスイッチング手段による切り替えを制御することができる駆動装置を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、複数のデータ列を予め記憶しておき、蛍光管の管電流に応じたデータ列を読み出して制御信号を生成する構成とすることにより、蛍光管の状態をフィードバックして容易に駆動電圧を調整することができる駆動装置を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、表示パネルの垂直同期信号に同期して高周波の第1基準信号を生成し、更に第1基準信号を基に低周波の第2基準信号を生成し、第2基準信号に応じてデータ列を読み出し、読み出したデータ列の各データから第1基準信号に応じて制御信号を生成する構成とすることにより、表示パネルの垂直同期信号に同期した蛍光管の駆動を確実に行うことができる駆動装置を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、表示パネルの垂直同期信号に同期して正弦波信号を生成し、生成された正弦波信号の特性(振幅、周波数又は波形等)を蛍光管の管電流に応じて調整し、調整した正弦波信号を基にパルス幅変調された制御信号を生成する構成とすることにより、垂直信号に同期し、且つ、蛍光管の状態に応じて調整された駆動電圧を確実に生成して蛍光管を駆動することができる駆動装置を提供することにある。
また本発明の他の目的とするところは、上述の駆動装置を備えて、駆動装置が出力する駆動電圧により蛍光管を駆動し、この蛍光管が発する光により表示パネルに映像を表示する構成とすることにより、大型の表示パネルであっても浮遊容量に影響されることなく、ビートノイズを抑制して映像の表示を行うことができる表示装置を提供することにある。
第1発明に係る駆動装置は、表示パネルの光源をなす蛍光管に所定周波数の駆動電圧を印加する駆動装置において、2次側巻線が前記蛍光管に接続された変圧器と、該変圧器の1次側巻線に所定周波数の交流電圧を印加するインバータ回路と、該インバータ回路を制御するパルス幅変調された制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記インバータ回路と前記1次側巻線との間、及び/又は、前記2次側巻線と前記蛍光管との間に配され、所定周波数の電圧を透過するフィルタ手段とを備え、前記制御信号出力手段は、パルス幅に係る複数のデータで構成されたデータ列が予め記憶された記憶手段と、該記憶手段に記憶されたデータ列を基に前記制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記表示パネルの垂直同期信号に同期して、該垂直同期信号より高周波の第1基準信号を生成する第1基準信号生成手段と、前記第1基準信号を基に、前記第1基準信号より低周波の第2基準信号を生成する第2基準信号生成手段とを更に有し、前記第2基準信号に応じて前記記憶手段からデータ列を読み出し、前記第1基準信号に応じて前記制御信号生成手段が制御信号を生成し、前記表示パネルの表示に係る垂直同期信号と同期的に前記制御信号を出力するようにしてあることを特徴とする。
本発明においては、変圧器の2次側巻線に蛍光管を接続し、所定周波数の交流電圧を印加するインバータ回路を1次側巻線に接続し、パルス幅変調された制御信号によりインバータ回路を制御して駆動電圧を生成して蛍光管に印加する。変圧器の1次側又は2次側に共振回路を備える必要はない。このため、表示パネル及び蛍光管の大型化により浮遊容量が増大した場合であっても、駆動信号の周波数を精度よく制御することができる。また、インバータ回路を制御する制御信号を、表示パネルの表示に係る垂直同期信号と同期的に生成して出力する。これにより、表示パネルの表示に応じた蛍光管の駆動ができるため、ビートノイズの発生を抑制するように周波数制御して蛍光管を駆動することが可能となる。また、インバータ回路と1次巻線との間、及び/又は、2次巻線と蛍光管との間に、所定周波数の電圧を透過するフィルタ手段を配設する。これにより、インバータ回路が出力する交流電圧から高周波成分を除去し、蛍光管に所望の周波数の正弦波電圧を印加することができる。加えて本発明においては、例えば制御信号の1パルスのデューティ比などのデータを、1周期分又は半周期分等の複数集めてデータ列とし、このデータ列を予めメモリなどに記憶しておく。制御信号を生成する場合には、記憶したデータ列を読み出して波形を形成すればよい。このため、駆動装置にパルス幅変調に必要な正弦波信号及び三角波信号等の発生回路を搭載することなく、制御信号を生成することができる。また、メモリに記憶するデータ列を変更することによって、容易に駆動電圧の周波数及び振幅等を変更することができる。 更に本発明においては、表示パネルの垂直同期信号に同期して、垂直同期信号より高周波の第1基準信号を生成し、更にこの第1基準信号を基に、第1基準信号より低周波の第2基準信号を生成する。記憶されたデータ列の読み出しは第2基準信号により行い、データ列に基づく制御信号の生成は第1基準信号により行う。例えば、制御信号の1周期分のデータをデータ列として記憶しておいた場合、第2基準信号に応じて1周期分のデータを読み出して、第1基準信号に応じて各データから1パルス分の波形を生成する構成とすることができる。第1基準信号の周波数を垂直同期信号の周波数の整数倍とし、第2基準信号の周波数を第1基準信号の整数分の1とすることによって、周波数が垂直同期信号の整数倍の制御信号を生成することができ、垂直同期信号に同期した蛍光管の駆動を行うことができる。
また、第2発明に係る駆動装置は、前記蛍光管の管電流を検出する検出手段を更に備え、前記記憶手段には複数種のデータ列が記憶してあり、前記制御信号出力手段は、前記検出手段の検出結果に応じたデータ列を前記記憶手段から読み出して、該データ列を基に前記制御信号生成手段が前記制御信号を生成するようにしてあることを特徴とする。
本発明においては、例えば異なる周波数のパターン又は異なる振幅のパターン等の複数のデータ列を予めメモリなどに記憶しておく。これにより、読み出すデータ列を変更することによって、駆動電圧の周波数又は振幅等を容易に変更することができる。また、蛍光管の管電流を検出し、検出結果に応じて読み出すデータ列を変更する。これにより、蛍光管の動作状態をフィードバックして駆動電圧を調整することができる。
また、第3発明に係る表示装置は、上述のいずれか1つの駆動装置と、該駆動装置により所定周波数の駆動電圧が印加される蛍光管と、該蛍光管が発する光が照射されて映像を表示する表示パネルとを備えることを特徴とする。
本発明においては、上述の駆動装置を表示装置に搭載して蛍光管の駆動を行い、表示パネルへの映像表示を行う。駆動装置は共振回路を利用するものではないため、大型の表示パネルを備える表示装置であっても浮遊容量に影響されることなく蛍光管の駆動を確実に行うことができる。また、駆動装置は表示パネルの垂直同期信号に応じて蛍光管の駆動を行うため、表示パネルの表示にビートノイズが発生することを抑制することができる。
第1発明による場合は、変圧器の2次側巻線に蛍光管を接続し、所定周波数の交流電圧を印加するインバータ回路を1次側巻線に接続し、所定周波数の電圧を透過するフィルタ手段を設けて、パルス幅変調された制御信号によりインバータ回路を制御する構成とすることにより、変圧器の1次側又は2次側に共振回路を備える必要がないため、蛍光管の浮遊容量に影響されることなく蛍光管の駆動を行うことができる。よって、蛍光管の大型化を容易に行うことができ、表示パネルが大型の表示装置を容易に実現することができる。また、表示パネルの表示に係る垂直同期信号と同期的に、インバータ回路を制御する制御信号を生成する構成とすることにより、垂直同期信号に同期した駆動電圧を生成することができ、表示パネルの表示に応じた蛍光管の駆動を行うことができるため、ビートノイズの発生を抑制することができ、表示パネルの表示品質を向上することができる。加えて、パルス幅に係る複数のデータで構成されたデータ列を予めメモリなど記憶しておき、このデータ列を読み出して制御信号を生成する構成とすることにより、パルス幅変調に必要な正弦波信号及び三角波信号等の発生回路を搭載することなく、制御信号を生成することができるため、駆動装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。また、メモリに記憶するデータ列を変更することによって、容易に駆動電圧の周波数及び振幅等を変更することができるため、蛍光管の大きさ又は搭載数等が異なる種々の表示装置であっても、データ列を変更するのみで同じ駆動装置を利用することができるため、駆動装置の汎用性を向上することができる。更に、表示パネルの垂直同期信号に同期して高周波の第1基準信号を生成し、更に第1基準信号を基に低周波の第2基準信号を生成し、第2基準信号に応じてデータ列を読み出し、読み出したデータ列の各データから第1基準信号に応じて制御信号を生成する構成とすることにより、例えば第1基準信号の周波数を垂直同期信号の周波数の整数倍とし、第2基準信号の周波数を第1基準信号の整数分の1とすることによって、周波数が垂直同期信号の整数倍の制御信号を生成することができる。よって、垂直同期信号に同期した蛍光管の駆動を行うことができ、ビートノイズの発生を抑制することができるため、表示パネルの表示品質をより確実に向上することができる。
また、第2発明による場合は、複数のデータ列を予め記憶しておき、読み出すデータ列を変更して駆動電圧の周波数又は振幅等を変更する構成とすることにより、駆動電圧の周波数又は振幅等の変更を容易に行うことができるため、例えば表示の明るさの設定変更又は温度変化による蛍光管の特性の変化等に応じた駆動電圧を生成することができる。更に、蛍光管の管電流を検出し、検出結果に応じて読み出すデータ列を変更する構成とすることにより、蛍光管の状態をフィードバックして容易に駆動電圧を調整することができる。よって、蛍光管の特性のバラツキ又は温度変化による蛍光管の特性変化等が生じた場合であっても、適切な駆動電圧で蛍光管を駆動することができるため、表示パネルの表示品質をより確実に向上することができる。
また、第3発明による場合は、上述の駆動装置を表示装置に搭載して蛍光管の駆動を行い、表示パネルへの映像表示を行う構成とすることにより、浮遊容量に影響されることなく蛍光管の駆動を確実に行うことができるため、大型の表示パネルを有する大型の表示装置を容易に実現することができる。また、表示パネルの垂直同期信号に応じて蛍光管の駆動を行うことができるため、表示パネルの表示にビートノイズが発生することを抑制することができ、表示装置が高品質な映像を表示することができる。
(実施の形態1)
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、本発明に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図において1は、PC(パーソナルコンピュータ)99などの外部機器から入力された映像信号又は映像データ等に応じて表示パネル2に映像の表示を行う表示装置である。表示装置1は、表示パネル2の他に、蛍光管3、映像表示処理部4、操作部5、入力部6及び駆動回路10等を備えている。
表示パネル2は、例えば外部電界で制御可能な厚さ数μmの液晶層の複屈折性を利用した光透過型の液晶デバイスによる液晶パネルなどであり、表示パネル2自身は発光機能を有していない。このため、表示パネル2の背面にはバックライトとして一又は複数の蛍光管3が配設してあり、蛍光管3から照射される光により表示パネル2が映像の表示を行うようにしてある。また、表示パネル2は、映像表示処理部4から与えられるRGB信号、垂直同期信号及び水平同期信号等の各種の映像信号に基づいて液晶による各画素の透光率を制御することによって、映像の表示を行うようにしてある。
蛍光管3は、例えばCCFLなどであり、駆動回路10から与えられる駆動電圧により点灯し、表示パネル2の背面へ光を照射するようにしてある。駆動回路10は、映像表示処理部4から与えられる点灯命令に従って蛍光管3の点灯を行うようにしてあると共に、映像表示処理部4から与えられる明るさ設定などに応じて蛍光管3の明るさを調整するようにしてある。更に、本発明の駆動回路10は、映像表示処理部4から表示パネル2への垂直同期信号が与えられており、垂直同期信号に同期した蛍光管3の点灯を行うようにしてある。
操作部5は、表示装置1の筐体の前面又は側面等に設けられた複数のボタン又はスイッチ等により構成されている。また、表示装置1がリモートコントローラを備える場合には、操作部5はこのリモートコントローラと赤外線信号の受信回路とで構成されていてもよい。ユーザは操作部5のボタン又はスイッチ等を操作することによって、表示パネル2に表示する映像の明るさ及び色合い等の表示設定の変更を行うことができるようにしてあり、操作部5はユーザの操作内容を映像表示処理部4へ通知するようにしてある。
入力部6は、PC99又はハードディスクレコーダ等の外部機器にケーブルを介して接続される入力端子を有しており、外部機器から与えられた映像信号又は映像データを映像表示処理部4へ与えるようにしてある。また、表示装置1は入力部6に代えて、公共のテレビジョン放送に係る電波を受信するテレビチューナなどを備える構成であってもよく、この場合にはテレビチューナが受信した映像信号又は映像データを映像表示処理部4へ与える構成とすればよい。もちろん、表示装置1が入力部6とテレビチューナとの両方を備える構成であってもよい。
映像表示処理部4は、入力部6から与えられた映像信号又は映像データを表示パネル2の表示に適した信号に変換する信号処理、及び表示装置1の表示に係るハードウェアの制御等を行うものである。例えば、映像表示処理部4は、入力部6から与えられた映像信号又は映像データをRGB信号、垂直同期信号及び水平同期信号等の表示パネル2の表示に必要な各種の映像信号に変換し、表示パネル2へ与えるようにしてある。また、映像表示処理部4は、操作部5がユーザにより操作された場合に、この操作により変更された表示設定を表示パネル2及び駆動回路10等へ通知し、変更された表示設定に応じた映像表示を行うようにしてある。例えば、映像表示処理部4は、色合いなどの設定が変更された場合には表示パネル2へ変更された設定を通知して色合いなどの変更を行い、明るさなどの設定が変更された場合には駆動回路10へ変更された設定を通して蛍光管3の発光量を変更するようにしてある。
また、本発明に係る表示装置においては、映像表示処理部4は表示パネル2へ垂直同期信号を与える場合に、蛍光管3の駆動回路10へも同じ垂直同期信号を与えるようにしてある。駆動回路10は、映像表示処理部4から与えられる垂直同期信号に同期した正弦波の駆動電圧を蛍光管3へ出力して蛍光管3を駆動し、蛍光管3を点灯するようにしてある。
図2は、本発明の実施の形態1に係る駆動回路10の構成を示す回路図である。また、図3は、本発明の実施の形態1に係る駆動回路10の動作を説明するための模式図であり、駆動回路10を構成する各回路の出力信号を図示してある。蛍光管3への駆動電圧を出力する駆動回路10は、PLL(Phase Locked Loop)回路12、カウンタ13、データ列読出回路14、制御信号生成回路15、ドライバ16、スイッチング回路17、変圧器T1、フィルタをなすコイルL1及びコンデンサC1、蛍光管3の管電流を検出する検出回路18及びこれらの各回路の制御を行う駆動制御部11等を備えている。
PLL回路12は、入力信号に同期して、入力信号の整数倍の周波数の出力信号を生成する回路である。駆動回路10のPLL回路12は、表示装置1の映像表示処理部4から垂直同期信号(図3(a)参照)が与えられており、垂直同期信号の整数倍(例えば数十倍〜数百倍)の第1クロック信号(図3(b)参照)を生成してカウンタ13及び制御信号生成回路15へ与えるようにしてある。
カウンタ13は、PLL回路12から与えられる第1クロック信号に応じてカウントアップを行い、カウント値が所定値に達した場合にデータ列読出回路14へ通知を行う、又は出力信号の論理を判定させる回路である。即ち、PLL回路12が出力した第1クロック信号の周波数を整数分の1とした第2クロック信号(図3(c)参照)をカウンタ13にて生成し、この第2クロック信号をデータ列読出回路14へ与えることができる。
データ列読出回路14は、図示しないマスクROM(Read Only Memory)又はEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等のメモリを有しており、正弦波信号をパルス幅変調した場合に得られるパルス信号(以下、PWM(Pulse Width Modulation)信号という)の各パルスのデューティ比をメモリにデータ列として予め複数記憶してある。図3(d)に示す例では、正弦波信号の1周期をPWM信号の8つのパルスで表した場合であり(ただし、実際には数十〜数百のパルスが必要であるが、簡略化して示してある)、データ列読出回路14のメモリには60%、80%、70%…等の1周期分(図3の例では8つ)のデータを一組のデータ列として、複数のデータ列が記憶してある。データ列読出回路14は、駆動制御部11から与えられる指示に従って、メモリに記憶された複数のデータ列から一のデータ列を読み出し、第2クロック信号の例えば立ち上りエッジに同期してデータ列を制御信号生成回路15へ与えるようにしてある。
制御信号生成回路15には、PLL回路12から第1クロック信号が与えられると共に、データ列読出回路14からデータ列が与えられている。制御信号生成回路15は、与えられたデータ列の各データに従って、指定されたデューティ比のパルスを順次生成し、生成した複数のパルスで構成されるPWM信号(図3(e)参照)を制御信号としてドライバ16へ出力するようにしてある。
スイッチング回路17は、2つのP型のトランジスタQ1及びQ3と、2つのN型のトランジスタQ2及びQ4とで構成されるブリッジ回路である。詳しくは、トランジスタQ1及びQ3のソースが電源E1の正側端子に接続され、トランジスタQ1のドレインがトランジスタQ2のドレインに接続されると共にトランジスタQ3のドレインがトランジスタQ4のドレインに接続され、トランジスタQ2及びQ4のソースが接地電位に接続されている。トランジスタQ1及びQ2のドレインには変圧器T1の1次側巻線T11の一端が接続され、トランジスタQ3及びQ4のドレインにはコイルL1を介して変圧器T1の1次側巻線T11の他端が接続されている。トランジスタQ1〜Q4のゲートは、それぞれドライバ16に接続されている。
スイッチング回路17にて、トランジスタQ1及びQ4をオンし、トランジスタQ2及びQ3をオフした場合、電源E1からトランジスタQ1を通って変圧器T1の1次側巻線T11へ電流が流れ、1次巻線T11からトランジスタQ4を通して接地電位へ電流が流れる。また、トランジスタQ1及びQ4をオフし、トランジスタQ2及びQ3をオンした場合、電源E1からトランジスタQ3を通って変圧器T1の1次側巻線T11へ電流が流れ、1次巻線T11からトランジスタQ2を通して接地電位へ電流が流れる。即ち、トランジスタQ1及びQ4をオンする場合と、トランジスタQ2及びQ3をオンする場合とでは、変圧器T1の1次巻線T11に印加される電圧の印加方向が逆になるようにしてある。換言すれば、スイッチング回路17は、電源E1からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路である。
ドライバ16は、制御信号生成回路15から与えられた制御信号に応じて、スイッチング回路17による切り替えを行う回路である。例えばドライバ16は、与えられた制御信号が”H”のときに、スイッチング回路17のトランジスタQ1及びQ4をオンしてトランジスタQ2及びQ3をオフし、与えられた制御信号が”L”のときに、スイッチング回路17のトランジスタQ2及びQ3をオンしてトランジスタQ1及びQ4をオフするようにしてある。
変圧器T1の2次側巻線T12の一端には蛍光管3の一端が接続してあり、他端は接地電位に接続してある。また、2次側巻線T12の両端間にはコンデンサC1が接続してある。変圧器T1の1次側巻線T11に印加された交流電圧は、1次側巻線T11及び2次側巻線T12の巻き数に応じた電圧値に昇圧され、駆動電圧として蛍光管3に印加される。このとき、コイルL1及びコンデンサC1はフィルタをなし、所望の正弦波信号の周波数を透過し、これより高い周波数をカットするように予めインダクタンス及び容量値が定められている。これにより、駆動制御部11で設定された正弦波信号が復元され、所望の周波数の駆動電圧が蛍光管3に印加される。
蛍光管3の他端は、検出回路18を介して接地電位に接続してある。検出回路18は、2つのダイオードD1及びD2と抵抗R1とで構成されている。ダイオードD1のアノードは蛍光管3の他端に接続してあり、カソードは抵抗R1を介して接地電位に接続してある。また、ダイオードD2のアノードは接地電位に接続してあり、カソードは蛍光管3の他端に接続してある。駆動電圧が印加された蛍光管3は発光し、これに伴って管電流が検出回路18へ流れる。この管電流は検出回路18のダイオードD1から抵抗R1を通って接地電位へ流れる。また、ダイオードD2は保護用のダイオードである。検出回路18では、ダイオードD1と抵抗R1との間の電圧、即ち管電流により抵抗R1に加わる電圧を管電流の検出結果として駆動制御部11へ出力するようにしてある。
駆動制御部11は、検出回路18により検出された電圧をデジタル値に変換するA/D変換回路(図示は省略する)を内部に備えている。駆動制御部11は、表示装置1の映像表示処理部4から明るさの設定などの設定情報が与えられており、与えられた設定情報と検出回路18にて検出された管電流とに応じて、データ列読出回路14へいずれのデータ列をメモリから読み出すかの指示を与えるようにしてある。
図4は、データ列読出回路14のメモリに記憶されたデータ列の一例を示す模式図である。データ列読出回路14のメモリには、PWM信号の各パルスのデューティ比に係るデータの正弦波信号の1周期分を1組のデータ列として、複数のデータ列が記憶してある。図4には、データ列(a)から(c)へ正弦波信号の振幅が順に大きくなる3つのデータ列が示してある。データ列読出回路14のメモリには、このように振幅が徐々に大きく(又は小さく)なるように順にデータ列が記憶してあり、データ列読出回路14は駆動制御部11から与えられる指示に応じた一のデータ列を読み出して出力するようにしてある。
図5は、本発明の実施の形態1に係る駆動回路10が行う蛍光管3の駆動処理の手順を示すフローチャートであり、駆動回路10の駆動制御部11が行う処理である。まず駆動制御部11は、PLL回路12の始動などの各種の始動処理を行う(ステップS1)。始動処理の終了後、駆動制御部11は、映像処理制御部4から与えられる設定情報を取得し(ステップS2)、設定に応じた明るさで蛍光管3を点灯する駆動電圧を印加できるように、データ列読出回路14にて読み出すデータ列を決定して(ステップS3)、データ列読出回路14に指示を与えることにより、所望の明るさでの蛍光管3の点灯を行う。
次いで駆動制御部11は、映像処理制御部4から蛍光管3の駆動の停止指示が与えられたか否かを調べる(ステップS4)。停止指示が与えられていない場合(S4:NO)、駆動制御部11は、検出回路18にて検出される管電流の電流値(実際には、ダイオードD1及び抵抗R1の間の電圧をA/D変換した値)を取得して(ステップS5)、所望の明るさに応じた管電流の目標値と検出した管電流値とを比較して、蛍光管3の管電流が目標値であるか否かを調べる(ステップS6)。検出した管電流が目標値の場合には(S6:YES)、駆動制御部11はステップS4へ戻る。
検出した管電流が目標値でない場合(S6:NO)、更に駆動制御部11は、管電流が目標値より少ないか否かを調べる(ステップS7)。管電流が目標値より少ない場合(S7:YES)、駆動制御部11は、データ列読出回路14にて読み出すデータ列を、駆動電圧の振幅を1段階増加させるデータ列に変更し(ステップS8)、ステップS4へ戻る。管電流が目標値より多い場合(S7:NO)、駆動制御部11は、データ列読出回路14にて読み出すデータ列を、駆動電圧の振幅を1段階減少させるデータ列に変更し(ステップS9)、ステップS4へ戻る。
その後、駆動制御部11は、ステップS4からS9までの処理を繰り返し行い、ステップS4にて映像処理制御部4から蛍光管3の駆動の停止指示が与えられた場合(S4:YES)、PLL回路12の停止などの各種の停止処理を行って(ステップS10)、駆動処理を終了する。
以上の構成の表示装置1においては、駆動回路10の変圧器T1の2次側巻線T12に蛍光管3を接続し、スイッチング回路17を変圧器T1の1次側巻線T11に接続し、制御信号生成回路15にて生成された制御信号(PWM信号)によりドライバ16がスイッチング回路17による切り替えを行って正弦波の駆動電圧を発生させる構成とすることにより、変圧器T1の1次側及び2次側に共振回路を備えることなく正弦波の駆動電圧を発生させることができるため、蛍光管3の浮遊容量に影響されることなく駆動回路10は蛍光管3の駆動を行うことができる。よって、蛍光管3の大型化を容易に行うことができ、表示装置1の表示パネル2の大型化を容易に行うことができる。
また、表示装置1の映像表示処理部4が表示パネル2へ与える垂直同期信号を駆動回路10にも与え、駆動回路10が垂直同期信号に同期した制御信号(PWM信号)を生成する構成とすることにより、駆動回路10が垂直同期信号に応じた駆動電圧を生成することができ、表示パネル2の表示に応じた蛍光管3の駆動を行うことができるため、ビートノイズの発生を抑制することができ、表示パネル2の表示品質を向上することができる。
また、データ列読出回路14が有するメモリに、PWM信号のデューティ比に係る複数のデータをデータ列として予め記憶しておき、このデータ列を基に制御信号生成回路15がPWM信号の制御信号を生成する構成とすることにより、通常はPWM信号の生成に必要な正弦波信号及び三角波信号等の発生回路を駆動回路10が備える必要がなく、簡単にPWM信号を生成することができるため、駆動回路10の小型化及び低コスト化に寄与することができる。また、データ列読出回路14のメモリのデータを書き換えるのみで駆動回路10の特性を変更することができるため、駆動回路10の汎用性を向上することができる。
また、データ列読出回路14には複数のデータ列を予め記憶しておき、駆動制御部11からの指示に応じてデータ読出回路14が一のデータ列を読み出して制御信号生成回路15へ与える構成とすることにより、蛍光管3へ印加する駆動電圧の振幅などを動的に容易に変更することができる。また、蛍光管3の管電流を検出回路18にて検出し、検出結果に応じて駆動制御部11がデータ列読出回路14に指示を与えて読み出すデータ列を変更する構成とすることにより、蛍光管3の点灯状態をフィードバックして駆動電圧を調整することができるため、蛍光管3を所望の明るさで精度よく点灯することができる。よって、蛍光管3の特性のバラツキ又は温度変化による蛍光管3の特性変化等が生じた場合であっても、適切な駆動電圧で蛍光管3を駆動することができるため、表示パネル2の表示品質をより確実に向上することができる。
また、映像表示処理部4から与えられた垂直同期信号の整数倍の周波数を有する第1クロック信号をPLL回路12にて生成し、第1クロック信号の整数分の1の周波数を有する第2クロック信号をカウンタ13にて生成し、第2クロック信号に応じてデータ列読出回路14がデータ列を読み出して制御信号生成回路15へ与え、制御信号生成回路15が第1クロック信号に応じてデータ列からPWM信号の制御信号を生成する構成とすることにより、垂直同期信号に同期した正弦波の駆動電圧で蛍光管3を駆動することができるため、表示パネル2の映像表示にビートノイズが発生することを抑制でき、表示装置1の表示品質を向上することができる。
また、駆動回路10の変圧器T1の1次側にコイルL1を設け、2次側にコンデンサC1を設けてフィルタとし、所定周波数の電圧のみを透過する構成とすることにより、駆動電圧から高周波成分を除去することができ、所望の周波数の正弦波電圧を蛍光管3へ印加することができる。
なお、本実施の形態においては、蛍光管3を正弦波の駆動電圧で駆動する構成としたが、これに限るものではなく、その他の波形の駆動電圧で蛍光管3を駆動する構成としてもよい。この場合、データ列読出回路14が有するメモリのデータを適宜に変更するのみで、様々な波形の駆動電圧を生成して蛍光管3に印加することができる。また、データ列読出回路14のメモリには、PWM信号の各パルスのデューティ比をデータとして記憶しておく構成としたが、これに限るものではなく、PWM信号のパルスを発生させることが可能なその他のデータを記憶しておく構成としてもよい。例えば、PWM信号の各パルスに対応する”0”又は”1”のデータの羅列を記憶しておく構成とすることができる。
図6は、駆動回路10にて発生することが可能な駆動電圧の波形例を示す模式図である。本発明の駆動回路10では、データ列読出回路14のメモリに記憶するデータに応じて制御信号を変化させることができ、種々の波形の駆動電圧を生成して蛍光管3に印加することができる。例えば、図6(a)に示す基本的な正弦波に対して、制御信号のデューティ比を変更することで正弦波の振幅を増減することができる(図6(b)参照)。
また、制御信号の繰り返しパターンの周期を変更することで正弦波の周期を変更することができる(図6(c)参照)。制御信号のパターンによっては正弦波以外の波形の駆動電圧を発生することもできる(図6(d)参照)。更には、制御信号の出力期間に偏りを持たせることによって、正弦波の発生タイミングの調整(図6(e)参照)、又は正弦波の発生期間の調整(図6(f)参照)等を行うこともできる(これらは所謂PWM調光又はバースト調光である)。なお、データ列読出回路14のメモリに記憶するデータは、図6に示す波形の駆動電圧を発生させるパターンのものに限らず、その他の波形の駆動電圧を発生させるものであってもよい。
また、図2に示したスイッチング回路17は、4つのトランジスタQ1〜Q4を用いたフルブリッジの回路構成であるが、これに限るものではなく、その他の構成であってもよい。また、ドライバ16によるスイッチング回路17の制御方法についても、本実施の形態のものに限定しない。また、蛍光管3の管電流を検出する検出回路の構成についても同様に、図2に示す回路構成に限るものではない。また、所定周波数の正弦波の駆動電圧のみを蛍光管3に印加するために、フィルタとして変圧器T1の1次側にコイルL1を設け、2次側にコンデンサC1を設ける構成としたが、これに限るものではなく、その他の構成のフィルタを変圧器T1の1次側及び/又は2次側に設ける構成であってもよい。例えば、図2に示す回路において、変圧器T11の1次側にコイルL1を設けず、変圧器T1の1次側巻線T11及び2次側巻線T12の結合度(1次側巻線T11から2次側巻線T12へ誘導される磁束の割合、及び巻線の構造等により決定される)を低下させて帯域制限することによっても、図2の回路と同様のフィルタ効果を得ることができる。
(実施の形態2)
図7は、本発明の実施の形態2に係る駆動回路310の構成を示す回路図である。実施の形態1に係る駆動回路10は、PLL回路12、カウンタ13、データ列読出回路14及び制御信号生成回路15によりPWM信号(制御信号)を生成する構成であるが、実施の形態2に係る駆動回路310は、これらに代えて、正弦波発生回路312、振幅調整回路313、三角波発生回路314及び制御信号生成回路315によりPWM信号(制御信号)を生成する構成である。
正弦波発生回路312は、表示装置1の映像表示処理部4から垂直同期信号が与えられている。正弦波発生回路312は、与えられた垂直同期信号に同期して、垂直同期信号の周波数の整数倍の周波数を有する正弦波を生成して振幅調整回路313へ出力するようにしてある。振幅調整回路313は、駆動制御部311からの指示に従って、正弦波発生回路312から与えられた正弦波の振幅を増幅して調整し、制御信号生成回路315へ出力するようにしてある。三角波発生回路314は、正弦波発生回路312が出力する正弦波の周波数より高周波の三角波を生成し、制御信号生成回路315へ出力するようにしてある。
制御信号生成回路315は、振幅調整回路313から与えられた正弦波と、三角波発生回路314から与えられた三角波とを比較する比較器を有しており、正弦波及び三角波の比較結果を制御信号としてドライバ16へ出力するようにしてある。図8は、本発明の実施の形態2に係る駆動回路310の制御信号生成回路315による制御信号の生成方法を説明するための模式図である。図8には、振幅調整回路313からの正弦波(a)と、三角波発生回路314からの三角波(b)が重ねて図示してある。制御信号生成回路3は、比較器により正弦波(a)と三角波(b)との電圧値を比較し、正弦波(a)の電圧値が大きい場合に制御信号として”H”を出力し、三角波(b)の電圧値が大きい場合に制御信号として”L”を出力するようにしてある(図8(c)参照)。このようにして生成された制御信号はドライバ16に与えられ、ドライバ16がスイッチング回路17の各トランジスタQ1〜Q4のオン/オフを切り替えることによって変圧器T1の1次側巻線T11に正弦波が発生し、変圧器T1により昇圧され、昇圧された正弦波が駆動電圧として蛍光管3に印加される。ドライバ16以降の各回路の構成及び動作については、実施の形態1の駆動回路10と同じであるので、詳細な説明は省略する。
蛍光管3に駆動電圧が印加された場合、検出回路18にて管電流が検出されて、検出結果が駆動制御部311へ与えられる。また、駆動制御部311には表示装置1の映像表示処理部4から明るさなどの設定情報が与えられている。駆動制御部311は、与えられた設定情報と管電流の検出結果とを基に、振幅調整回路313による正弦波の振幅の増幅率を制御するようにしてある。また、映像表示処理部4から蛍光管3の消灯指示が与えられた場合には正弦波発生回路312の動作を停止し、点灯指示が与えられた場合には正弦波発生回路312の動作を開始するように、駆動制御部311は正弦波発生回路312の動作を制御するようにしてある。
以上の構成の実施の形態2に係る駆動回路310は、実施の形態1に係る駆動回路10と同様に、表示装置1の映像表示処理部4から与えられる垂直同期信号に同期した駆動電圧で蛍光管3の駆動を行うことができると共に、蛍光管3の管電流に応じて駆動電圧を調整することができる。よって、実施の形態2に係る駆動回路310は、実施の形態1に係る駆動回路10と同様の効果を有しており、蛍光管3の浮遊容量に影響されることなく蛍光管3の駆動を行うことができ、ビートノイズの発生を抑制して表示パネル2の表示品質を向上することができる。なお、実施の形態2の駆動回路310においては、正弦波発生回路312にて発生した正弦波信号の特性として振幅を振幅調整回路313にて調整する構成としたが、これに限るものではなく、正弦波発生回路312にて発生した正弦波信号の周波数、波形、信号の発生タイミング及び/又は信号の発生期間等の他の特性を調整する回路を駆動回路310が更に備える構成としてもよい。
なお、実施の形態2に係る駆動回路310のその他の構成は、実施の形態1に係る駆動回路10の構成と同様であるため、対応する箇所には同じ符号を付して説明を省略する。