JP2007115568A - 液晶表示装置の冷陰極管点灯装置およびこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷陰極管を確実に点灯することができるとともに、放電に起因する異常動作を防止可能な冷陰極管点灯装置、およびこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。
【解決手段】光源装置の冷陰極管を点灯する点灯装置は、冷陰極管２５に駆動電圧を供給するインバータ６６、冷陰極管に供給される駆動電圧のデューティ比を調整し、冷陰極管の輝度を調光する調光回路６８、冷陰極管の負荷状態を検出する検出部、この検出部により冷陰極管の無負荷状態が所定時間検出された際に冷陰極管への駆動電圧供給を停止する保護回路６２、および、制御部７２を備えている。冷陰極管への駆動電圧供給開始から冷陰極管が点灯開始するまで間、駆動電圧のデューティ比を９０％以上に維持し、点灯開始後、予め設定されたデューティ比に維持する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、液晶表示装置の光源装置に用いられる冷陰極管を点灯する冷陰極管点灯装置、およびこれを備えた液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置に代表される平面表示装置は、薄型、軽量、低消費電力といった特徴を生かして、テレビ、コンピュータあるいはカーナビゲーション・システム等の各種表示装置として利用されている。

例えば、液晶表示装置は、一般に、一対の基板間に液晶層が保持されて成る光透過型の液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの一方の表面に重ねて配置され液晶表示パネルを照明する面光源装置と、を備えている。面光源装置は、導光板と、導光板の一側縁に対向して設けられた光源としての冷陰極管、およびこの冷陰極管を点灯させる点灯装置を備えている。

例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）調光型の冷陰極管点灯装置は、２ｍｓ〜１０ｍｓ程度の時間を１周期として１周期内で駆動電圧を発生する期間と停止する期間とを設け、これを繰り返し、冷陰極管を点滅動作させる。冷陰極管は、短い周期で点滅することにより、人の目の残像効果により一定の輝度で連続点灯しているように見える。１周期に対する点灯時間の割合をデューティ比と定義すると、デューティ比を大きく（点灯時間を長く）すると高輝度に、デューティ比を小さく（点灯時間を短く）すると低輝度に見える。ＰＷＭ調光型の冷陰極間点灯装置はこの動作により調光機能を実現する。

点灯装置から見た冷陰極管の負荷特性は、駆動電圧が印加された直後は無負荷（オープン）状態であり、一定期間駆動電圧を印加させることにより点灯を開始し、点灯後は一定の抵抗負荷特性を持つ。ところで、冷陰極管点灯装置には、冷陰極管の割れ等の異常動作が発生した際に駆動電圧の発生を停止させる保護機能を付加することが一般的である。すなわち、冷陰極管の動作電圧は数百Ｖ以上の比較的高電圧であるため、保護機能を付加することにより、放電による異常発熱、発煙、感電等の発生を防止している。

保護機能は冷陰極管の負荷状態を監視し、無負荷になった時に有効となる。ただし、前述のとおり点灯装置動作開始直後は、冷陰極管が無負荷状態であるため、この無負荷状態の期間は駆動電圧の発生を停止させないように、無負荷状態を検出してから保護機能が有効になるまでに一定の時定数を持たせる。この時定数は冷陰極管の特性からは１秒程度以上、安全上からはできるだけ短く設定する必要がある。一般的には１秒から数秒に設定する。以下この期間を無負荷時電圧維持時間と称する。従来技術では前述のデューティ比の変化による調光動作は点灯装置動作直後から作用し、冷陰極管が無負荷状態の期間も作用する。また、無負荷時電圧維持時間はデューティ比の変化に係らず、駆動電圧発生時間と停止時間を合計した時間で設定されている。
特開平７−３２０５１４号公報

上記のように、従来、デューティ比の変化による調光動作は、点灯装置動作直後の冷陰極管が無負荷状態の期間も行われ、且つ無負荷時電圧維持時間はデューティ比の変化に関わらず、駆動電圧発生時間と停止時間を合計した時間で設定されている。そのため、冷陰極管点灯装置をデューティ比が小さい（低輝度）状態で動作を開始する場合と、デューティ比が大きい（高輝度）状態で動作を開始する場合とでは無負荷時電圧維持時間の期間に駆動電圧が発生している累積時間は変化する。このため、無負荷時電圧維持時間を適切に設定できない場合がある。

例えば、デューティ比が小さい状態で駆動を開始した場合、冷陰極管点灯に必要とするまでの時間、駆動電圧の印加が維持できず、不点灯となる。また、デューティ比が大きい状態で駆動を開始した場合、異常動作発生時に保護機能の動作が遅れ異常発熱等の不具合が発生する。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、冷陰極管を確実に点灯することができるとともに、放電に起因する異常動作を防止可能な冷陰極管点灯装置、およびこれを備えた液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の態様に係る冷陰極管点灯装置は、冷陰極管に駆動電圧を供給するインバータと、前記冷陰極管に供給される駆動電圧のデューティ比を調整し、前記冷陰極管の輝度を調光する調光回路と、前記冷陰極管の負荷状態を検出する検出手段と、前記検出手段により冷陰極管の無負荷状態が所定時間検出された際に前記冷陰極管への駆動電圧供給を停止する保護回路と、前記冷陰極管への駆動電圧供給開始から冷陰極管が点灯開始するまで間、駆動電圧のデューティ比を９０％以上に維持し、点灯開始後、予め設定されたデューティ比に維持する制御部と、を備えている。

上記構成の冷陰極管点灯装置によれば、動作開始直後から、無負荷時電圧維持時間経過までの期間は９０％以上のデューティ比に維持して動作させる。無負荷時電圧維持時間経過後から所望の調光動作を有効にする。

この発明の他の態様に係る液晶表示装置は、対向配置された第１および第２基板と、前記第１および第２基板間に封入された液晶層とを有した液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明する面光源装置と、を備え、
前記面光源装置は、冷陰極管と、前記液晶表示パネルに対向して設けられ前記冷陰極管から出射された光を前記液晶表示パネルに向けて出射する導光体と、前記冷陰極管を点灯する冷陰極管点灯装置と、を有し、
前記冷陰極管点灯装置は、冷陰極管に駆動電圧を供給するインバータと、前記冷陰極管に供給される駆動電圧のデューティ比を調整し、前記冷陰極管の輝度を調光する調光回路と、前記冷陰極管の負荷状態を検出する検出手段と、前記検出手段により冷陰極管の無負荷状態が所定時間検出された際に前記冷陰極管への駆動電圧供給を停止する保護回路と、前記冷陰極管への駆動電圧供給開始から冷陰極管が点灯開始するまで間、駆動電圧のデューティ比を９０％以上に維持し、点灯開始後、予め設定されたデューティ比に維持する制御部と、を備えている。

本発明によれば、冷陰極管が点灯開始する前に保護機能が作動し不点灯になる、或いは保護機能の動作が遅れ、異常発生時に発煙や感電などの不具合が発生する等の危険性を回避した冷陰極管点灯装置およびこれを備えた液晶表示装置が得られる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１は、液晶表示装置全体を示す斜視図、図２は、液晶表示装置全体を分解して示す斜視図である。図１および図２に示すように、液晶表示装置は、光透過型の液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０の裏面側に重ねて配置されたほぼ矩形状の面光源装置２０と、を備え、これら液晶表示パネルおよび面光源ユニットは、ほぼ矩形状の樹脂製の支持フレーム３０上に載置されている。液晶表示パネル１０の周縁部には、矩形枠状の金属製のベゼル４１が被せられ、このベゼルは支持フレーム３０に接合されている。これにより、液晶表示パネル１０および面光源装置２０は、支持フレーム３０とベゼル４１との間に挟持された状態で保持されている。

図２に示すように、液晶表示パネル１０は、矩形状のアレイ基板１２および対向基板１４、これらの基板間に封入された図示しない液晶層等を備えている。アレイ基板１２上において、有効表示領域には図示しない多数の表示画素、スイッチング素子、および配線が形成され、また、有効表示領域の外側には、アナログサンプルホールド回路を含む駆動回路が形成されている。アレイ基板１２には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１５を介してデジタル・アナログ変換回路（ＤＡＣ）を含む駆動回路基板１６が接続されている。この駆動回路基板１６は、面光源装置２０の裏面側に配置されている。

図３は、面光源装置２０を分解して示す斜視図である。図２および図３に示すように、面光源装置２０は、サイドエッジ型の面光源ユニットとして構成され、アクリル製の矩形状の導光板２２、管状光源としての冷陰極管２５、およびリフレクタ２６を備えている。導光体として機能する導光板２２は、出射面２２ａを形成した上面、この上面と直交して延びた４つの側面を有し、一辺の側面は入射面２２ｂを形成している。出射面２２ａと対向して複数の光学シート２４が設けられ、また、導光板２２の下面には、反射シート２３が貼付されている。

光学シート２４は、例えば、２枚の拡散シートを含み、導光板２２側から順に積層して設けられている。これらの光学シート２４は導光板２２の平面形状とほぼ同一寸法の矩形状に形成され、導光板２２上に重ねて配置されている。前述した液晶表示パネル１０は、光学シート２４に重ねて配設され、導光板２２の出射面２２ａと対向している。

冷陰極管２５は直管状に形成されているとともに、導光板２２の入射面２２ｂと対向して設けられている。冷陰極管２５の両端部にはそれぞれホルダ５０が装着され、これらのホルダからグランドケーブル５２およびホットケーブル５４が延出している。これらのケーブル５２および５４は、後述する点灯装置６０に接続されている。

冷陰極管２５の周囲および導光板２２の入射面２２ｂを覆うようにリフレクタ２６が設けられている。リフレクタ２６は断面Ｕ字形状に形成され、導光板２２の端縁に嵌合保持されている。リフレクタ２６は、例えばステンレスの成形品の内面に銀からなる反射膜を形成することにより構成されている。冷陰極管２５およびリフレクタ２６は、支持フレーム３０内に保持され、導光板２２の入射面２２ｂ全体と平行に、かつ、所定の隙間を置いて対向している。

面光源装置２０において、点灯装置６０によって冷陰極管２５が点灯されると、この冷陰極管から導光板２２の入射面２２ｂに向けて照明光が出射される。出射された照明光は、導光板２２の入射面２２ｂから導光板内に入射した後、導光板の出射面２２ａ全体から面状に出射され、液晶表示パネル１０をその裏面側から照明する。また、冷陰極管２５から出射された照明光の一部および導光板２２から戻った戻り光は、リフレクタ２６によって導光板２２の入射面２２ｂ側に反射され、導光板２２内に入射する。これにより、冷陰極管２５から直接、導光板２２に入射した照明光に加え、反射板２６で反射した光を導光板に導き、液晶表示パネル１０の照明に興じることができる。

次に、冷陰極管２５を点灯する点灯装置６０について説明する。図４は、点灯装置を概略的に示すブロック図である。この図に示すように、点灯装置６０は、直流電源Ｖｉｎから保護回路６２を介して供給された直流電圧を高圧の直流電圧ＶＤＤに変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６４、および、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４から供給される直流電圧ＶＤＤを交流電圧に変換し、駆動電圧として冷陰極管２５に高電圧を印加するインバータ６６を備えている。

また、点灯装置６０は、冷陰極管２５に供給される駆動電圧のデューティ比を調整し、冷陰極管の輝度を調光するＰＷＭ調光回路６８、冷陰極管の負荷状態（点灯、消灯状態）を検出する検出手段として機能するフィードバック部７０、フェードバック部により冷陰極管の無負荷状態が所定時間検出された際に冷陰極管への駆動電圧供給を停止する保護回路６２、点灯装置全体の動作を制御する制御部７２を備えている。制御部７２には、点灯装置をＯＮ／ＯＦＦする点灯スイッチ７３、および冷陰極管を任意の輝度に設定するための調光スイッチ７４が接続されている。

点灯スイッチ７３がＯＮされると、制御部７２は保護回路６２をＯＮする。これにより、直流電源Ｖｉｎから供給された直流電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ６４により昇圧された後、インバータ６６により交流電圧に変換される。この交流電圧は、インバータ６６から駆動電圧として冷陰極管２５の両端の電極に印加され、点灯動作が開始される。

ＰＷＭ調光回路６８は、利用者により調光スイッチ７４を通して設定された輝度、ここではデューティ比を検出し、この設定デューティ比でＰＷＭ調光信号と同じ周波数を有する調光制御信号ＳをＤＣ／ＤＣコンバータ６４に出力する。これにより、インバータ６６は設定デューティ比に応じた駆動電圧を冷陰極管２５に印加し、一定の周期で点灯、消灯を繰り返す。

調光制御信号Ｓは、例えば、１垂直走査期間（１Ｖ）を１周期とする周波数に設定されている。図５は、デューティ比を１００％、５０％、２５％にそれぞれ設定した場合の調光制御信号Ｓを示している。１００％デューティの場合、調光制御信号Ｓは、１Ｖの全期間で点灯用の高レベルとなり、冷陰極管２５は最大の輝度で点灯される。５０％デューティの場合、調光制御信号Ｓは、Ｖ／２の期間だけ点灯用の高レベルとなり、残りのＶ／２の期間で消灯用の低レベルとなる。これにより、冷陰極管２５は５０％の輝度で点灯される。その結果、利用者によって調整された所望の輝度で冷陰極管２５を点灯することができる。

冷陰極管２５は点灯することにより電流が流れ負荷状態となり、また、消灯することにより、電流が流れず無不可状態となる。フェードバック７０は、冷陰極管２５を流れる電流を検出し、検出電圧信号としてＰＷＭ調光回路６８および制御部７２にフィードバックする。制御部７２は、点灯スイッチ７３がＯＮされた後、検出電圧信号に基づき、冷陰極管２５の負荷状態および無負荷状態、すなわち、点灯、消灯状態を監視する。冷陰極管２５の無負荷状態が所定期間（無負荷時電圧維持時間）、例えば、１〜２秒間、続いた場合、制御部７２は異常であると判断し保護回路６２をＯＦＦに切換える。これにより、直流電源Ｖｉｎの供給が停止され、異常時に発煙、感電などの不具合発生が防止される。

また、点灯開始時、制御部７２は、冷陰極管２５への駆動電圧供給開始から冷陰極管が点灯開始するまで間、利用者によって設定された設定デューティ比に係らず、駆動電圧のデューティ比を９０％以上、望ましくは、冷陰極管の最大輝度時のデューティ比に維持する。すなわち、制御部７２は、点灯動作開始直後から、無負荷時電圧維持時間経過までの期間は駆動電圧を９０％以上のデューティ比に維持して動作させる。なお、冷陰極管の最大輝度時のデューティ比とは、必ずしもディーティ比１００％に限られず、冷陰極管の特性等に起因して、ディーティ比が１００％よりも小さい値で最大輝度となる場合もある。

制御部７２は、冷陰極管２５が点灯した後、ここでは、無負荷時電圧維持時間経過後、ＰＷＭ調光回路６８による調光動作を有効として、利用者により設定されたディーティ比にて点灯動作を維持する。

このように構成された冷陰極管の点灯装置およびこれを備えた液晶表示装置によれば、冷陰極管が点灯開始する前に保護機能が作動し不点灯になる、或いは保護機能の動作が遅れ、異常発生時に発煙や感電などの不具合が発生する等の危険性を回避することができる。従って、冷陰極管を確実に点灯することができるとともに、放電に起因する異常動作を防止し信頼性の向上した冷陰極管点灯装置および液晶表示装置が得られる。

この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
例えば、冷陰極管は直管状に限らず、Ｌ字状あるいはＵ字状に形成された冷陰極管を用いても良い。

図１は、この発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す斜視図。 図２は、上記液晶表示装置を示す分解斜視図。 図３は、上記液晶表示装置の面光源装置示す斜視図。 図４は、上記面光源装置の点灯装置を示すブロック図。 図５は、複数のデューティ比に対応する調光制御信号を示す図。

符号の説明

１０…液晶表示パネル、 ２０…面光源装置、 ２２…導光板、 ２２ａ…出射面、
２２ｂ…入射面、 ２４…光学シート、 ２５…冷陰極管、 ３０…支持フレーム、
６０…点灯装置、 ６２…保護回路、 ６４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、
６６…インバータ、 ６８…ＰＷＭ調光回路、 ７０…フェードバック部

Claims (4)

1. 冷陰極管に駆動電圧を供給するインバータと、
   前記冷陰極管に供給される駆動電圧のデューティ比を調整し、前記冷陰極管を調光する調光回路と、
   前記冷陰極管の負荷状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段により前記冷陰極管の無負荷状態が所定時間検出された際に前記冷陰極管への駆動電圧供給を停止する保護回路と、
   前記冷陰極管への駆動電圧供給開始から冷陰極管が点灯開始するまで間、駆動電圧のデューティ比を９０％以上に維持し、点灯開始後、予め設定されたデューティ比に維持する制御部と、
   を備えた液晶表示装置の冷陰極管点灯装置。
2. 前記制御部は、前記冷陰極管への駆動電圧供給開始から冷陰極管が点灯開始するまで間、駆動電圧のデューティ比を前記冷陰極管の最大輝度時のデューティ比に維持する請求項１に記載の液晶表示装置の冷陰極管点灯装置。
3. 前記検出手段は、前記冷陰極管に流れる電流を電圧信号として前記調光回路および制御部へフィードバックするフィードバック部を有している請求項１又は２に記載の液晶表示装置の冷陰極管点灯装置。
4. 対向配置された第１および第２基板と、前記第１および第２基板間に封入された液晶層とを有する液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルを照明する面光源装置と、を備え、
   前記面光源装置は、冷陰極管と、前記液晶表示パネルに対向して設けられ前記冷陰極管から出射された光を前記液晶表示パネルに向けて出射する導光体と、前記冷陰極管を点灯する冷陰極管点灯装置と、を有し、
   前記冷陰極管点灯装置は、冷陰極管に駆動電圧を供給するインバータと、前記冷陰極管に供給される駆動電圧のデューティ比を調整し、前記冷陰極管を調光する調光回路と、前記冷陰極管の負荷状態を検出する検出手段と、前記検出手段により冷陰極管の無負荷状態が所定時間検出された際に前記冷陰極管への駆動電圧供給を停止する保護回路と、前記冷陰極管への駆動電圧供給開始から冷陰極管が点灯開始するまで間、駆動電圧のデューティ比を９０％以上に維持し、点灯開始後、予め設定されたデューティ比に維持する制御部と、を備えている液晶表示装置。

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