JP2009300725A - Liquid crystal backlight device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a liquid crystal backlight device used in a liquid crystal display device.
従来から液晶表示装置のバックライトには、冷陰極蛍光ランプ(以下、CCFLとする)が使用されている。CCFLは、効率が高く長寿命である反面、その動作特性は温度に依存し、低い温度ではランプの輝度が著しく低下するという傾向を有している。従って、点灯直後から十分な輝度を得るための技術として、例えば特許文献1及び特許文献2には、起動時のCCFLに印加する電圧を高く設定し、その後、電流値をフィードバックして電圧を下げる回路が示されている。
Conventionally, cold cathode fluorescent lamps (hereinafter referred to as CCFLs) have been used for backlights of liquid crystal display devices. CCFLs have high efficiency and long life, but their operating characteristics depend on temperature, and the lamp brightness tends to decrease significantly at low temperatures. Therefore, as a technique for obtaining sufficient luminance immediately after lighting, for example, in
また、近年の液晶表示装置にあっては、消費電力低減の要請の下、ユーザによって入力された指令に基づいて、CCFLに流れる電流を抑制することにより、バックライトを調光する技術も実施されている(例えば、特許文献3及び特許文献4参照)。 Further, in recent liquid crystal display devices, a technology for dimming a backlight by suppressing a current flowing through the CCFL based on a command input by a user under a request for reducing power consumption has also been implemented. (For example, see Patent Document 3 and Patent Document 4).
図3は、CCFLを駆動し、特許文献1及び特許文献2に示されたバックライトの点灯制御と特許文献3及び特許文献4に示された調光制御を行なう機能を有するインバータ回路の一例を示している。液晶表示装置のバックライトの電源オン時には、制御部6から、ハイの信号が出力され、これに伴いトランジスタQ5がオンされ、トランジスタQ6がオンされ、トランジスタQ4がオンされる。トランジスタQ1は、電流モニタ用抵抗R1の両端電圧をモニタすることによりCCFL2の管電流を検出し、例えば、管電流が1Aに達したときオンし、管電流を直流電源回路4の制御にフィードバックする。
FIG. 3 shows an example of an inverter circuit that has a function of driving the CCFL and performing the lighting control of the backlight shown in
バックライトの調光時には、制御部6からトランジスタQ3にPWM制御のためのパルス信号が入力され、トランジスタQ3が交互にオン/オフを繰り返し、これにともないトランジスタQ4が交互にオフ/オンを繰り返すこととなり、バックライトが調光される。
しかしながら、トランジスタQ4のスイッチング動作により調光がなされるとCCFL2に流れる電流は減少し、電流モニタ用抵抗R1の両端の電位差が減少することから、トランジスタQ1のエミッタ−ベース間の電位差が減少しトランジスタQ1がオンしなくなるため、電流のフィードバックが停止される。その結果、直流電源回路4に上記電流のフィードバックがかからなくなり、直流電源回路4の出力電圧が過度に上昇する。直流電源回路4は、直流電源回路4の出力を安定させるために別途設けられている電源安定化回路にも直流電圧を入力しており、直流電源回路4の出力電圧の上昇に伴い直流電源回路4から電源安定化回路に入力される電圧も上昇するため、電源安定化回路のPC(電力損失)が増加し、その発熱が過大となる。電源安定化回路の発熱を抑制するためには、電源安定化回路内部の入力抵抗の強化、及びトランジスタ等の発熱部を冷却するためのヒートシンクの追加等の熱対策が必要となり、液晶表示装置の製造コストの高騰を招来すると共に、小型化を阻害する要因となっている。
However, when dimming is performed by the switching operation of the transistor Q4, the current flowing through the CCFL2 decreases and the potential difference between both ends of the current monitoring resistor R1 decreases. Therefore, the potential difference between the emitter and base of the transistor Q1 decreases, and the transistor Since Q1 does not turn on, current feedback is stopped. As a result, the current feedback is not applied to the DC
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、バックライトの調光時においても直流電源回路の出力電圧を適正化し、電源安定化回路の発熱を抑制することができる液晶バックライト装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a liquid crystal backlight capable of optimizing the output voltage of the DC power supply circuit and suppressing the heat generation of the power supply stabilization circuit even when the backlight is dimmed. An object is to provide an apparatus.
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冷陰極蛍光ランプと、この冷陰極蛍光ランプに交流電圧を印加するインバータ回路と、商用交流電源から直流を得て前記インバータ回路に供給する直流電源回路と備え、
前記インバータ回路は、直流電源回路から印加された直流電圧をスイッチングするスイッチング素子と、このスイッチング素子によってスイッチングされた直流電圧が印加されて発振し、交流電圧を出力するインバータトランスと、前記直流電源回路からスイッチング素子に流れる電流を検知して該直流電源回路にフィードバックする電流フィードバック回路と、前記直流電源回路から前記スイッチング素子に流れる電流を制限することにより冷陰極蛍光ランプを調光する調光回路とを有する液晶バックライト装置において、
前記インバータ回路は、前記調光回路が前記直流電源回路から前記スイッチング素子に流れる電流を制限しているとき、この直流電源回路から前記スイッチング素子に流れる電流を、電流フィードバック回路を介して強制的に前記直流電源回路にフィードバックさせるフィードバック強制回路をさらに有するものである。
In order to achieve the above object, the invention of
A cold cathode fluorescent lamp used for a backlight of a liquid crystal display device, an inverter circuit for applying an alternating voltage to the cold cathode fluorescent lamp, and a direct current power supply circuit for obtaining direct current from a commercial alternating current power source and supplying the direct current to the inverter circuit,
The inverter circuit includes a switching element that switches a DC voltage applied from a DC power supply circuit, an inverter transformer that oscillates when a DC voltage switched by the switching element is applied, and outputs an AC voltage, and the DC power supply circuit A current feedback circuit for detecting a current flowing from the DC power supply circuit to the DC power supply circuit, and a dimming circuit for dimming the cold cathode fluorescent lamp by limiting the current flowing from the DC power supply circuit to the switching element; In a liquid crystal backlight device having
When the dimmer circuit limits the current flowing from the DC power supply circuit to the switching element, the inverter circuit forces the current flowing from the DC power supply circuit to the switching element via a current feedback circuit. It further has a feedback forcing circuit for feeding back to the DC power supply circuit.
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、
前記電流フィードバック回路は、前記直流電源回路と前記スイッチング素子との間のラインに介挿された電流モニタ用抵抗と、この電流モニタ用抵抗の両端の電位差に応じて動作して、該直流電源回路から該スイッチング素子に流れる電流を該直流電源回路にフィードバックさせる第1トランジスタとを有し、
前記フィードバック強制回路は、前記冷陰極蛍光ランプの調光時にオンして前記第1トランジスタのベース電位を変動させる第2トランジスタを有しているものである。
The invention of
The current feedback circuit operates according to a current monitoring resistor inserted in a line between the DC power supply circuit and the switching element, and a potential difference between both ends of the current monitoring resistor. A first transistor that feeds back a current flowing from the current to the switching element to the DC power supply circuit,
The feedback forcing circuit includes a second transistor that is turned on when the cold cathode fluorescent lamp is dimmed to change the base potential of the first transistor.
請求項3の発明は、請求項2に記載の液晶バックライト装置において、
前記調光回路は、冷陰極蛍光ランプの調光時に、所定振動数のパルス信号が入力されてスイッチング動作する第3トランジスタと、前記電流フィードバック回路の電流モニタ用抵抗と前記スイッチング素子との間のラインに介挿され、前記第3トランジスタの動作に応じてスイッチング動作する第4トランジスタとを有しているものである。
The invention of claim 3 is the liquid crystal backlight device according to
The dimming circuit includes a third transistor that performs a switching operation by inputting a pulse signal having a predetermined frequency during dimming of the cold cathode fluorescent lamp, a current monitoring resistor between the current feedback circuit and the switching element. And a fourth transistor that is inserted in a line and performs a switching operation according to the operation of the third transistor.
請求項1の発明によれば、冷陰極蛍光ランプの調光時、すなわち調光回路が直流電源回路からスイッチング素子に流れる電流を制限しているとき、フィードバック強制回路が、
直流電源回路からスイッチング素子に流れる電流を強制的に直流電源回路にフィードバックさせる。これにより、直流電源回路に常に電流フィードバックがかかるため、直流電源回路の出力電圧が過度に上昇することがなくなり、電源安定化回路の発熱を抑制することができる。従って、電源安定化回路の入力抵抗の強化及びヒートシンクの追加等の熱対策が不要となり、液晶表示装置の製造コストの低減を図ることができる。
According to the invention of
The current flowing from the DC power supply circuit to the switching element is forcibly fed back to the DC power supply circuit. Thereby, since current feedback is always applied to the DC power supply circuit, the output voltage of the DC power supply circuit is not excessively increased, and the heat generation of the power supply stabilization circuit can be suppressed. Therefore, heat measures such as strengthening the input resistance of the power stabilization circuit and adding a heat sink are not necessary, and the manufacturing cost of the liquid crystal display device can be reduced.
請求項2の発明によれば、冷陰極蛍光ランプの調光時にフィードバック強制回路の第2トランジスタが第1トランジスタのベース電位を変動させるので、電流モニタ用抵抗の両端の電位差が減少しても第1トランジスタが動作することにより直流電源回路からスイッチング素子に流れる電流を直流電源回路にフィードバックさせることができる。これにより、液晶バックライト装置の構成を簡素かつ安価なものとすることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、調光回路の構成を簡素かつ安価なものとすることができ、液晶バックライト装置の更なるコストダウンを図ることができる。 According to invention of Claim 3, the structure of a light control circuit can be made simple and cheap, and the further cost reduction of a liquid crystal backlight apparatus can be aimed at.
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は液晶バックライト装置の概略構成を示している。液晶バックライト装置1は、液晶パネルの背面に配置され、バックライトに用いられるCCFL2と、CCFL2に交流電圧を印加する自励式のインバータ回路3と、商用交流電源から直流を得てインバータ回路3に供給する直流電源回路4と、直流電源回路4から出力される直流の電圧を安定させる電源安定化回路5と、液晶バックライト装置1全体の制御を司る制御部6と、ユーザが調光等の指令を制御部6に入力するためにユーザによって操作される操作部7等によって構成されている。
A liquid crystal backlight device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a liquid crystal backlight device. The liquid
図2は、インバータ回路3を示している。インバータ回路3は、スイッチングIC(スイッチング素子)31、インバータトランス32、電流フィードバック回路33、調光回路34及びフィードバック強制回路35等によって構成されている。
FIG. 2 shows the inverter circuit 3. The inverter circuit 3 includes a switching IC (switching element) 31, an
スイッチングIC31は、例えば、複数個のFETを有し、直流電源回路4から印加された直流電圧をスイッチングする。インバータトランス32は、一次側及び二次側コイルを有し、スイッチングIC31によってスイッチングされた直流電圧が一次側コイルに印加されて発振し、二次側コイルから交流を出力する。
The switching
電流フィードバック回路33は、電流モニタ用抵抗R1と第1トランジスタQ1を有し、直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流を検知して直流電源回路4にフィードバックする。電流モニタ用抵抗R1は、直流電源回路4とスイッチングIC31との間のラインに介挿されている。第1トランジスタQ1は、電流モニタ用抵抗R1の両端の電位差に応じてスイッチング動作して、直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流を直流電源回路4にフィードバックさせる。例えば、電流モニタ用抵抗R1の両端の電位差が0.6[V]以上になると第1トランジスタQ1がオンして電流のフィードバックがかかる。
The
調光を行わない場合、電流モニタ用抵抗R1には、直流電源回路4から例えば+22[V]の電源電圧が入力されてインバータトランス32は38kHzの共振周波数で共振し、電流モニタ用抵抗R1に1[A]の電流が流れ、CCFL2の最大輝度が得られる。CCFL2の点灯直後は、インバータトランス32の共振周波数が40kHzとなることから、電流モニタ用抵抗R1に流れる電流が減少し、CCFL2の輝度が低下する。そこで、CCFL2の点灯直後の直流電源回路4の出力電圧を例えば+23[V]程度に高めることにより、インバータトランス32の共振周波数を38kHzに遷移させることができ、CCFL2の輝度の低下を防止する。その後、直流電源回路4の出力電圧を+23[V]のまま維持し続けると、CCFL2の管電流が増大するため、電流モニタ用抵抗R1に例えば1[A]以上の電流が流れ電流モニタ用抵抗R1の両端の電位差が0.6[V]以上になると、第1トランジスタQ1がオンして電流のフィードバックがかけ、直流電源回路4の出力電圧を+22[V]程度まで低下させる。
When dimming is not performed, a power supply voltage of, for example, +22 [V] is input to the current monitor resistor R1 from the DC
調光回路34は、第3トランジスタQ3と第4トランジスタQ4と、トランジスタQ5、Q6を有し、直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流を制限することによりCCFL2を調光する。第3トランジスタQ3は、CCFL2の調光時に、制御部6から例えば500Hzの振動数のパルス信号が入力されてスイッチング動作する。第4トランジスタQ4は、電流フィードバック回路33の電流モニタ用抵抗R1とスイッチングIC31との間のラインに介挿され、第3トランジスタQ3の動作に応じてスイッチング動作する。
The
液晶表示装置の電源がオンのとき、制御部6からトランジスタQ5のベースにハイの信号が入力され、トランジスタQ5、Q6は順次オンしているので、第3トランジスタQ3のスイッチング動作に伴い第4トランジスタQ4のベースに500Hzの振動数のパルス信号が入力される。ここで、調光時の出力に応じて、第3トランジスタQ3のオフデューティをPWM制御することにより、第4トランジスタQ4のオンデューティがPWM制御され、直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流が制限されることとなる。
When the power source of the liquid crystal display device is on, a high signal is input from the
フィードバック強制回路35は、第2トランジスタQ2を有し、CCFL2の調光時に直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流を強制的に直流電源回路4にフィードバックさせる。第2トランジスタQ2のエミッタはグランドに接続され、CCFL2の調光時、すなわち調光回路34が第4トランジスタQ4のPWM制御により直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流を制限しているとき、第2トランジスタQ2はオンして第1トランジスタQ1のベース電位を低下させる。これにより、第1トランジスタQ1のベース−エミッタ間の電位差が大きくなり第1トランジスタQ1がオンし、直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流が電流フィードバック回路33を介して直流電源回路4にフィードバックされる。
The
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、CCFL2の調光時、すなわち調光回路34が直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流を制限しているとき、フィードバック強制回路35が、直流電源回路4からスイッチング素子31に流れる電流を強制的に直流電源回路4にフィードバックさせる。これにより、直流電源回路4に常に電流フィードバックがかかるため、直流電源回路4の出力電圧が過度に上昇することがなくなり、電源安定化回路5の発熱を抑制することができる。従って、電源安定化回路5の入力抵抗の強化及びヒートシンクの追加等の熱対策が不要となり、液晶表示装置の製造コストの低減を図ることができる。
As described above, according to the liquid
また、CCFL2の調光時にフィードバック強制回路35の第2トランジスタQ2が第1トランジスタQ1のベース電位を変動させるので、電流モニタ用抵抗R1の両端の電位差が減少しても第1トランジスタQ1が動作することにより直流電源回路4からスイッチング素子31に流れる電流を直流電源回路4にフィードバックさせることができる。これにより、液晶バックライト装置1の構成を簡素かつ安価なものとすることができる。また、第3トランジスタQ3と第4トランジスタQ4等により調光回路34の構成を簡素かつ安価なものとすることができ、液晶バックライト装置1の更なるコストダウンを図ることができる。
Also, since the second transistor Q2 of the
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CCFL2の調光時、すなわち調光回路34が直流電源回路4からスイッチングIC31に流れる電流を制限しているとき、直流電源回路4からスイッチング素子31に流れる電流を強制的に直流電源回路4にフィードバックさせるフィードバック強制回路35に相当する構成が設けられていればよい。
Note that the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and at least during dimming of the
1 液晶バックライト装置
2 CCFL(冷陰極蛍光ランプ)
3 インバータ回路
4 直流電源回路
31 スイッチングIC(スイッチング素子)
32 インバータトランス
33 電流フィードバック回路
34 調光回路
35 フィードバック強制回路
Q1 第1トランジスタ
Q2 第2トランジスタ
Q3 第3トランジスタ
Q4 第4トランジスタ
R1 電流モニタ用抵抗
1
3
32
Claims (3)
前記インバータ回路は、直流電源回路から印加された直流電圧をスイッチングするスイッチング素子と、このスイッチング素子によってスイッチングされた直流電圧が印加されて発振し、交流電圧を出力するインバータトランスと、前記直流電源回路からスイッチング素子に流れる電流を検知して該直流電源回路にフィードバックする電流フィードバック回路と、前記直流電源回路から前記スイッチング素子に流れる電流を制限することにより冷陰極蛍光ランプを調光する調光回路とを有する液晶バックライト装置において、
前記インバータ回路は、前記調光回路が前記直流電源回路から前記スイッチング素子に流れる電流を制限しているとき、この直流電源回路から前記スイッチング素子に流れる電流を、電流フィードバック回路を介して強制的に前記直流電源回路にフィードバックさせるフィードバック強制回路をさらに有することを特徴とする液晶バックライト装置。 A cold cathode fluorescent lamp used for a backlight of a liquid crystal display device, an inverter circuit for applying an alternating voltage to the cold cathode fluorescent lamp, and a direct current power supply circuit for obtaining direct current from a commercial alternating current power source and supplying the direct current to the inverter circuit,
The inverter circuit includes a switching element that switches a DC voltage applied from a DC power supply circuit, an inverter transformer that oscillates when a DC voltage switched by the switching element is applied, and outputs an AC voltage, and the DC power supply circuit A current feedback circuit for detecting a current flowing from the DC power supply circuit to the DC power supply circuit, and a dimming circuit for dimming the cold cathode fluorescent lamp by limiting the current flowing from the DC power supply circuit to the switching element; In a liquid crystal backlight device having
When the dimmer circuit limits the current flowing from the DC power supply circuit to the switching element, the inverter circuit forces the current flowing from the DC power supply circuit to the switching element via a current feedback circuit. A liquid crystal backlight device further comprising a feedback forcing circuit for feeding back to the DC power supply circuit.
前記フィードバック強制回路は、前記冷陰極蛍光ランプの調光時にオンして前記第1トランジスタのベース電位を変動させる第2トランジスタを有してい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。 The current feedback circuit operates according to a current monitoring resistor inserted in a line between the DC power supply circuit and the switching element, and a potential difference between both ends of the current monitoring resistor. A first transistor that feeds back a current flowing from the current to the switching element to the DC power supply circuit,
2. The liquid crystal backlight according to claim 1, wherein the feedback forcing circuit includes a second transistor that is turned on when dimming the cold cathode fluorescent lamp and changes a base potential of the first transistor. apparatus.
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JP2008154981A JP2009300725A (en) | 2008-06-13 | 2008-06-13 | Liquid crystal backlight device |
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JP2008154981A JP2009300725A (en) | 2008-06-13 | 2008-06-13 | Liquid crystal backlight device |
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