JP2009300612A - 液晶バックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶バックライト装置において、安価な構成で、複数個の制御用ＩＣ間で同期を取ることにより、バックライトの輝度を安定させる。
【解決手段】第１制御用ＩＣ１３によって発生させた第１スイッチング回路を駆動するための駆動パルスに基づいて、同期パルス形成回路３０が同期パルスを発生する。同期パルス形成回路３０によって発生された同期パルスに基づいて第２制御用ＩＣ２３が第２スイッチング回路２２を駆動するための駆動パルスを発生し、第２スイッチング回路２２に入力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に用いられる液晶バックライト装置に関するものである。

近年、液晶表示装置のバックライトには、効率が高く長寿命な冷陰極蛍光ランプ（以下、ＣＣＦＬとする）が使用されている。ＣＣＦＬは、液晶表示装置の画面の大きさに応じて複数本使用されている。また、近年の液晶表示装置においては、何らかの理由により一本のＣＣＦＬが点灯しなくなっても画面の表示を継続できるように、複数本のＣＣＦＬを複数系統の回路で駆動するように構成されているものもある。このような複数本のＣＣＦＬを用いる液晶表示装置においては、隣接するＣＣＦＬの点灯タイミングがずれると、相互に干渉が生じ、管電流が不安定となり、ＣＣＦＬの輝度も安定しない。

そこで、ＣＣＦＬの点灯の同期をとるために、従来の液晶表示装置においては、図５に示す液晶バックライト装置が用いられている。同図は、一例として、バックライトとして２本のＣＣＦＬを用いる場合を示している。液晶バックライト装置５００は、第１ＣＣＦＬ１００及び第２ＣＣＦＬ２００にそれぞれ交流電圧を印加する第１インバータトランス５１１及び第２インバータトランス５２１と、第１インバータトランス５１１及び第２インバータトランス５２１のそれぞれの一次側コイルに流れる電流をスイッチングする第１スイッチング回路５１２及び第２スイッチング回路５２２と、第１スイッチング回路５１２及び第２スイッチング回路５２２のスイッチング動作を制御する第１制御用ＩＣ５１３及び第２制御用ＩＣ５２３と、第１制御用ＩＣ５１３及び第２制御用ＩＣ５２３にそれぞれ入力される同期パルスを発生するパルス発生用ＩＣ５４０等によって構成されている。パルス発生用ＩＣ５４０が発生させた同期パルスは、第１制御用ＩＣ５１３及び第２制御用ＩＣ５２３に入力され、第１制御用ＩＣ５１３及び第２制御用ＩＣ５２３は、この同期パルスに基づいて第１スイッチング回路５１２及び第２スイッチング回路５２２のスイッチング動作を制御するための制御用パルスを生成し、第１スイッチング回路５１２及び第２スイッチング回路５２２にそれぞれ出力する。

第１制御用ＩＣ５１３及び第２制御用ＩＣ５２３は、独自にパルスを発生させる機能を有しており、パルス発生用ＩＣ５４０からの同期パルスが入力されないときは、それぞれ独自に発生させたパルスを第１スイッチング回路５１２及び第２スイッチング回路５２２に出力し、第１ＣＣＦＬ１００及び第２ＣＣＦＬ２００を点灯させる。また、隣接する２つのＣＣＦＬの点灯タイミングが完全に一致すると、点灯時と非点灯時の輝度の差が大きくなり、画面のちらつきが目立つようになる。そのため、パルス発生用ＩＣ５４０から第１制御用ＩＣ５１３に入力される同期パルスと、第２制御用ＩＣ５２３に入力される同期パルスの位相差が９０゜ずれるように設定されている。

また、上述した液晶バックライト装置５００とは別に、特許文献１には、ＰＷＭ制御用ＩＣの内部にバックライト駆動回路を形成する技術が示されている。なお、特許文献２には、複数のソースドライバＩＣをカスケード接続することにより、消費電力の低減を図る技術が示されている。また、特許文献３には、メイン駆動集積回路部と、予め設定された時間だけ遅延させるサブ駆動集積回路部とを有するインバータ装置が示されている。
特開２００７−２９４４４８号公報 特開２００１−１７４８４３号公報 特開２００５−１９３７５号公報

しかしながら、図５に示した液晶バックライト装置５００にあっては、第１制御用ＩＣ５１３及び第２制御用ＩＣ５２３に入力されるそれぞれ位相が９０゜ずれた同期パルスを発生させるために、高価な専用のパルス発生用ＩＣ５４０を用いなければならないため、液晶表示装置の製造コストが高騰するという問題がある。また、上記特許文献１に示された技術においては、バックライト駆動回路を含む専用のＰＷＭ制御用ＩＣが必要となり、液晶表示装置の製造コストが大幅に高騰する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数個の制御用ＩＣ間で同期を取ることにより、バックライトの輝度を安定させることができる液晶バックライト装置を安価に提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、
液晶表示装置のバックライトに用いられる複数系統の冷陰極蛍光ランプと、各系統の冷陰極蛍光ランプに交流電圧を印加する複数系統のインバータトランスと、各系統のインバータトランスの一次側コイルに流れる電流をスイッチングする複数系統のスイッチング回路と、各系統のスイッチング回路を駆動する駆動パルスを発生する複数系統の制御用ＩＣとを備えた液晶バックライト装置において、
前記複数系統の制御用ＩＣのうちいずれか1つの制御用ＩＣによって発生させた駆動パルスに基づいて同期パルスを発生する同期パルス形成回路をさらに備え、
他の制御用ＩＣは、前記同期パルス形成回路によって発生された同期パルスに基づいて駆動パルスを発生させるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の液晶バックライト装置において、
前記他の制御用ＩＣと同一系統の冷陰極蛍光ランプに流れる管電流によって動作して前記同期パルス形成回路の動作の開始を所定の時間だけ遅延させる同期遅延回路をさらに有するものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載の液晶バックライト装置において、
前記各系統のスイッチング回路は、交互にオン／オフを繰り返して、前記各系統のインバータトランスの一次側コイルに互いに逆向きの電流を流すための一対のスイッチング手段を有し、
各系統の制御用ＩＣは、それぞれの系統のスイッチング回路における各スイッチング手段にそれぞれ逆位相の駆動パルスを入力するものである。

請求項１の発明によれば、同期パルス形成回路が複数系統の制御用ＩＣのうちいずれか1つの制御用ＩＣによって発生させた駆動パルスに基づいて同期パルスを発生し、この同期パルスを他の制御用ＩＣに入力する。これにより、図５に示す高価な専用のパルス発生用ＩＣ５４０が不要となり、安価な構成でバックライトの輝度を安定させることが可能となる。

請求項２の発明によれば、他の制御用ＩＣと同一系統の冷陰極蛍光ランプに流れる管電流によって動作する同期遅延回路が同期パルス形成回路の動作の開始を所定の時間だけ遅延させるので、冷陰極蛍光ランプが起動し所定の時間が経過するまでは、各系統の冷陰極蛍光ランプを個別に点滅させることができる。これにより、各系統の冷陰極蛍光ランプが起動後完全点灯に至るまでは同期をかけないものとして、低温状態の冷陰極蛍光ランプを円滑に完全点灯に移行させることが可能となる。

請求項３の発明によれば、各系統の制御用ＩＣは、それぞれの系統のスイッチング回路における一対のスイッチング手段にそれぞれ逆位相の駆動パルスを入力するので、プッシュプル型、ハーフブリッジ型、フルブリッジ型のスイッチング回路を採用して、容易に液晶バックライト装置を形成することができ、装置の製造コストを低減することが可能となる。

本発明の一実施形態による液晶バックライト装置について図面を参照して説明する。図１は２系統のＣＣＦＬを駆動し、点灯させる液晶バックライト装置を示している。液晶バックライト装置１は、第１ＣＣＦＬ１００を駆動する第１（マスタ側）駆動回路１０と、第２ＣＣＦＬ２００を駆動する第２（スレーブ側）駆動回路２０と、第２駆動回路２０の動作にあたって第１駆動回路１０との同期を取るために用いられる同期パルスを形成する同期パルス形成回路３０等によって構成されている。

第１駆動回路１０は、第１ＣＣＦＬ１００に交流電圧を印加する第１インバータトランス１１と、第１インバータトランス１１の一次側コイルに流れる電流をスイッチングする第１スイッチング回路１２と、第１スイッチング回路１２のスイッチング動作を制御する第１制御用ＩＣ１３等を有している。第２駆動回路２０は、第２ＣＣＦＬ２００に交流電圧を印加する第２インバータトランス２１と、第２インバータトランス２１の一次側回コイルに流れる電流をスイッチングする第２スイッチング回路２２と、第２スイッチング回路２２のスイッチング動作を制御する第２制御用ＩＣ２３等を有している。

第１インバータトランス１１は、一次側コイル及び二次側コイルを有し、一次側コイルに流れる電流によって発振し、二次側コイルに交流を発生させる。第１スイッチング回路１２は、第１インバータトランス１１の一次側コイルに交互に逆向きの電流を流すための一対のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴ等）を有し、例えば、他励式のプッシュプル型、ハーフブリッジ型又はフルブリッジ型の回路で構成されている。第１制御用ＩＣ１３は、第１スイッチング回路１２のスイッチング素子のゲート端子に入力するパルス信号を生成し、第１スイッチング回路１２に出力する。第２インバータトランス２１、第２スイッチング回路２２及び第２制御用ＩＣ２３についても上記と同様である。

第１制御用ＩＣ１３及び第２制御用ＩＣ２３は、独自にパルスを発生させる機能を有している。第１制御用ＩＣ１３が発生させるパルスと第２制御用ＩＣ２３が発生させるパルスの同期を取りやすくするために、第２制御用ＩＣ２３が独自に発生させるパルスの周波数は、第１制御用ＩＣ１３が発生させるパルスの周波数に対して５ｋＨｚ程度低く設定されている。第２制御用ＩＣ２３は、同期パルス形成回路３０から同期信号が入力されると、第１制御用ＩＣ１３が発生させるパルスと同等の周波数のパルスを発生させる。

図２は、同期パルス形成回路３０を示している。同期パルス形成回路３０は、第１制御用ＩＣ１３から入力されたパルス信号によってスイッチングするトランジスタＱ１と、第２制御用ＩＣ２３から入力されたパルス信号によってスイッチングするトランジスタＱ２と、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ２の動作に応じてスイッチングするトランジスタＱ３と、トランジスタＱ３の動作に応じてスイッチングするトランジスタＱ４と、第２ＣＣＦＬ２００の管電流のフィードバックを受けてスイッチングするトランジスタＱ５等を有している。トランジスタＱ５は、コンデンサＣ５及び抵抗Ｒ５等を有する時定数回路と共に、同期遅延回路３１を構成する。

トランジスタＱ１のベース−エミッタ間には、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１等によって構成される時定数回路が設けられている。コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１は、同期パルス信号のパルス幅を決定する。すなわち、コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１は、図３において後述するように、III同期パルス信号の周波数がIマスタ側ＤＲＶ１信号及びIIマスタ側ＤＲＶ２信号の周波数の２倍となるように設定されている。同様に、トランジスタＱ２のベース−エミッタ間には、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２等によって構成される時定数回路が設けられている。コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１は、III同期パルス信号の周波数がIマスタ側ＤＲＶ１信号及びIIマスタ側ＤＲＶ２信号の周波数の２倍となるように設定されている。

図３は、第１制御用ＩＣ１３が生成するパルス信号、同期パルス形成回路３０が形成する同期パルス信号、第２制御用ＩＣ２３が生成するパルス信号の一例を示している。第１制御用ＩＣ１３は、第１スイッチング回路１２内の一対のスイッチング素子のそれぞれのゲート端子に対して、互いに逆位相のパルス信号（図中、Iマスタ側ＤＲＶ１信号（スイッチング駆動パルス）及びIIマスタ側ＤＲＶ２信号（スイッチング駆動パルス））を生成し、入力する。第１スイッチング回路１２内の各スイッチング素子は、Iマスタ側ＤＲＶ１信号又はIIマスタ側ＤＲＶ２信号によって、スイッチング動作が制御される。

同期パルス形成回路３０は、Iマスタ側ＤＲＶ１信号及びIIマスタ側ＤＲＶ２信号に基づいて、２倍の振動数を有するIII同期パルス信号を形成する。第２制御用ＩＣ２３は、同期パルス形成回路３０から入力された同期パルス信号に基づいて、第２スイッチング回路２２内の一対のスイッチング素子のそれぞれのゲート端子に対して、互いに逆位相のパルス信号（図中、IVスレーブ側ＤＲＶ１信号（スイッチング駆動パルス）及びVスレーブ側ＤＲＶ２信号（スイッチング駆動パルス））を生成し、入力する。ここで、Iマスタ側ＤＲＶ１信号とIVスレーブ側ＤＲＶ１信号とは互いに９０゜位相がずれ、IIマスタ側ＤＲＶ２信号とVスレーブ側ＤＲＶ２信号とは互いに９０゜位相がずれている。これにより、第１スイッチング回路１２及び第２スイッチング回路２２に同期のとれたパルス信号が入力され、第１ＣＣＦＬ１００及び第２ＣＣＦＬ２００が交互に点滅しバックライトの輝度を安定させることができる。

以下、図４を参照して、Ｑ１乃至Ｑ４の動作について説明する。まず、第２制御用ＩＣ２３から入力されたIマスタ側ＤＲＶ１信号がハイに切り替わった当初は、コンデンサＣ１に電荷がチャージされ、Ｑ１はオフとなる。その後、コンデンサＣ１への電荷のチャージが完了すると、Ｑ１はオンする。この間、IIマスタ側ＤＲＶ２信号はローであるので、Ｑ２はオフ状態となる。ここでＱ５がオンしていれば、IIマスタ側ＤＲＶ２信号がローのとき、Ｑ３の動作はＱ１によって制御されることとなるため、Ｑ１がオフのときＱ３はオンする。これに伴い、Ｑ４がオンして同期パルス信号は、ハイとなる。一方、Ｑ１がオンのときＱ３はオフし、これに伴い、Ｑ４がオフして同期パルス信号は、ローとなる。

その後、IIマスタ側ＤＲＶ２信号がハイに切り替わると、上記と同様に、当初コンデンサＣ２に電荷がチャージされＱ２はオフとなった後、コンデンサＣ２への電荷のチャージが完了すると、Ｑ２はオンする。この間、Iマスタ側ＤＲＶ１信号はローであるので、Ｑ１はオフ状態となる。ここでＱ５がオンしていれば、Iマスタ側ＤＲＶ１信号がローのとき、Ｑ３の動作はＱ２によって制御されることとなるため、Ｑ２がオフのときＱ３はオンする。これに伴い、Ｑ４がオンして同期パルス信号は、ハイとなる。一方、Ｑ２がオンのときＱ３はオフし、これに伴い、Ｑ４がオフして同期パルス信号は、ローとなる。

Ｑ１乃至Ｑ４が上述した動作を繰り返すことにより、Iマスタ側ＤＲＶ１信号及びIIマスタ側ＤＲＶ２信号の周波数の２倍となるIII同期パルス信号が形成される。

次に、同期遅延回路３１について説明する。同期遅延回路３１は、第２制御用ＩＣ２３と同一系統の第２ＣＣＦＬ２００に流れる管電流によって動作して同期パルス形成回路３０の動作の開始を遅延させるために設けられている。図２において、入力端子３３には、第２ＣＣＦＬ２００に流れる管電流がフィードバックされる。第２ＣＣＦＬ２００が起動すると、第２ＣＣＦＬ２００に流れる管電流が入力端子３３に入力され、当初コンデンサＣ５に電荷がチャージされる。その後、コンデンサＣ５への電荷のチャージが完了すると、Ｑ５はオンする。同期遅延回路３１が同期パルス形成回路３０の動作の開始を遅延させる時間は、コンデンサＣ５及び抵抗５によって設定することができ、本実施形態では、第２ＣＣＦＬが起動した後、完全点灯に至るまでの時間（例えば、２秒程度）、としている。

以上のように、本実施形態の液晶バックライト装置１によれば、同期パルス形成回路３０が複数系統の制御用ＩＣ１３，２３のうち第１制御用ＩＣ１３によって発生させた駆動パルスに基づいて同期パルスを発生し、この同期パルスを第２制御用ＩＣ２３に入力する。これにより、図５に示す高価な専用のパルス発生用ＩＣ５４０が不要となり、安価な構成でバックライトの輝度を安定させることが可能となる。また、第２制御用ＩＣ２３と同一系統の第２ＣＣＦＬに流れる管電流によって動作する同期遅延回路３１が同期パルス形成回路３０の動作の開始を第２ＣＣＦＬ２００が完全点灯に至るまでの時間だけ遅延させるので、第２ＣＣＦＬ２００が起動し所定の時間が経過するまでは、各系統の第１ＣＣＦＬ１００及び第２ＣＣＦＬ２００を個別に点滅させることができる。これにより、第２ＣＣＦＬ２００が起動後完全点灯に至るまでは同期をかけないものとして、低温状態の第２ＣＣＦＬ２００を円滑に完全点灯に移行させることが可能となる。また、第２制御用ＩＣ２３は、第２スイッチング回路における一対のスイッチング手段にそれぞれ逆位相の駆動パルスを入力するので、プッシュプル型、ハーフブリッジ型、フルブリッジ型のスイッチング回路を採用して、容易に液晶バックライト装置を形成することができ、装置の製造コストを低減することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも第１制御用ＩＣ１３によって発生させた駆動パルスに基づいて同期パルスを発生する同期パルス形成回路３０を備え、この同期パルス形成回路３０によって形成された同期パルスに基づいて第２制御用ＩＣ２３が第２スイッチング回路の動作を制御するように構成されていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、ＣＣＦＬ及びその駆動回路は、２系統に限られることなく、それより多い複数系統であってもよい。

本発明の一実施形態による液晶バックライト装置の構成を示すブロック図。 同期パルス形成回路の構成を示す回路図。 駆動パルスと同期パルスの関係を示す図。 同期パルス形成回路を構成するトランジスタの動作を示す図。 従来の液晶バックライト装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 液晶バックライト装置
１０ 第１駆動回路
１１ 第１インバータトランス
１２ 第１スイッチング回路
１３ 第１制御用ＩＣ
２０ 第２駆動回路
２１ 第２インバータトランス
２２ 第２スイッチング回路
２３ 第２制御用ＩＣ
３０ 同期パルス形成回路
３１ 同期遅延回路
１００ 第１ＣＣＦＬ
２００ 第２ＣＣＦＬ

Claims (3)

1. 液晶表示装置のバックライトに用いられる複数系統の冷陰極蛍光ランプと、各系統の冷陰極蛍光ランプに交流電圧を印加する複数系統のインバータトランスと、各系統のインバータトランスの一次側コイルに流れる電流をスイッチングする複数系統のスイッチング回路と、各系統のスイッチング回路を駆動する駆動パルスを発生する複数系統の制御用ＩＣとを備えた液晶バックライト装置において、
   前記複数系統の制御用ＩＣのうちいずれか1つの制御用ＩＣによって発生させた駆動パルスに基づいて同期パルスを発生する同期パルス形成回路をさらに備え、
   他の制御用ＩＣは、前記同期パルス形成回路によって発生された同期パルスに基づいて駆動パルスを発生させることを特徴とする液晶バックライト装置。
2. 前記他の制御用ＩＣと同一系統の冷陰極蛍光ランプに流れる管電流によって動作して前記同期パルス形成回路の動作の開始を所定の時間だけ遅延させる同期遅延回路をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の液晶バックライト装置。
3. 前記各系統のスイッチング回路は、交互にオン／オフを繰り返して、前記各系統のインバータトランスの一次側コイルに互いに逆向きの電流を流すための一対のスイッチング手段を有し、
   各系統の制御用ＩＣは、それぞれの系統のスイッチング回路における各スイッチング手段にそれぞれ逆位相の駆動パルスを入力することを特徴とする請求項１に記載の液晶バックライト装置。

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