JP2009300726A - 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、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。
【解決手段】ＣＣＦＬ２の調光時、液晶バックライト装置の起動から所定時間が経過後、第２トランジスタＱ２がオンして第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、直流電源回路の出力電圧を適正化される。
【選択図】図２

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。

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。

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）。

図４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。

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。
特開平５−３４３１９０号公報 実開平４−８１５００号公報 特開２００５−２８５４７６号公報 特開平７−１１０４６１号公報

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。

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。

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、前記インバータ回路に対して動作に必要な制御信号を出力する制御手段とを備え、
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し、
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、
前記制御手段は、前記冷陰極蛍光ランプの点灯開始から所定時間の経過後、第２トランジスタをオンさせるための信号を出力するものである。

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、
前記電流フィードバック回路は、前記直流電源回路にフィードバックされる電流を分流する分流用抵抗を有するものである。

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。

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。また、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。

さらに、冷陰極蛍光ランプの点灯開始から所定時間が経過した後、第２トランジスタがオンして直流電源回路に電流フィードバックがかかる。これにより、例えば、調光設定の状態で液晶表示装置の電源がオンされて液晶バックライト装置が起動する場合であっても、冷陰極蛍光ランプの点灯直後は電流フィードバックがかからないのでインバータトランスへの入力電圧を高く維持することができ、液晶表示画面の輝度の低下を抑制することができる。なお、ここで、制御手段が冷陰極蛍光ランプの点灯開始から第２トランジスタをオンさせる信号を出力するまでの所定時間とは、液晶バックライト装置の起動後、冷陰極蛍光ランプが十分な輝度で点灯できるようになるまでの時間であり、例えば２０分程度である。

請求項２の発明によれば、分流用抵抗によって直流電源回路にフィードバックされる電流値を小さくすることができる。これにより、直流電源回路から出力される電圧を適宜高めに設定することが可能となり、冷陰極蛍光ランプのガス圧等のばらつきによる冷陰極蛍光ランプの輝度不足を抑制できるようになる。

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。

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（制御手段）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、直流電源回路４の出力電圧が過大となることを防止する。

ところで、ＣＣＦＬ２は、既に述べたように点灯開始直後の低温時において輝度が低下する傾向を有している。このＣＣＦＬ２の輝度の低下を抑制するには、スイッチングＩＣ３１への入力電圧、すなわち直流電源回路４から出力される電圧を高く設定することが有効である。ところが、調光回路３４が動作する状態で液晶表示装置の電源がオンされて液晶バックライト装置が起動すると、スイッチングＩＣ３１への入力電圧が低すぎてインバータトランス３２の共振周波数が例えば４４ＫＨｚと過度に高く推移することとなり、ＣＣＦＬ２の輝度を十分に確保することができない。

そこで、本実施形態においては、制御部６から第２トランジスタＱ２のベースに、ＣＣＦＬ２の点灯開始から所定の時間が経過するまではローの信号を入力し、所定の時間が経過後ハイの信号を入力するこににより、所定の時間が経過後第２トランジスタＱ２がオンして直流電源回路４に上述した電流フィードバックがかかる。これにより、例えば、調光回路３４の動作状態で液晶表示装置の電源がオンされて液晶バックライト装置が起動する場合や、液晶表示装置の電源がオンされた直後に調光する旨の指令がユーザによって入力された場合等であっても、ＣＣＦＬ２の点灯直後は電流フィードバックがかからないのでインバータトランス３２への入力電圧を高く維持することができ、液晶表示画面の輝度の低下を抑制することができる。なお、ここで、制御部６がＣＣＦＬ２の点灯開始から第２トランジスタＱ２をオンさせる信号を出力するまでの上記所定時間とは、液晶バックライト装置の起動後、ＣＣＦＬ２が発熱し、十分な輝度で点灯できるようになるまでの時間であり、例えば２０分程度である。

図３は、本実施形態の液晶バックライト装置に適用されるインバータ回路３の変形例を示している。インバータ回路３７は、直流電源回路４にフィードバックされる電流を分流する分流用抵抗Ｒ２が電流フィードバック回路３８に設けられている点でインバータ回路３と相違する。分流用抵抗Ｒ２は、その一端がダイオードＤ１を介して第２トランジスタＱ２のコレクタと、他端が電流フィードバック回路３８のフィードバックラインと接続されている。電流フィードバック回路３８のフィードバックラインを流れるフィードバック電流は、直流電源回路４に接続されるラインと分流用抵抗Ｒ２、ダイオードＤ１を介して第２トランジスタＱ２に接続されるラインに分流される。分流用抵抗Ｒ２に流れる電流は、ダイオードＤ１、第２トランジスタＱ２を通りグランドに落とされる。従って、図２に示すインバータ回路３と比較して、直流電源回路４にフィードバックされる電流値が小さくなり、直流電源回路４から出力される電圧を高めることができる。これにより、ＣＣＦＬ２のガス圧のばらつき、インバータトランス３２に適用される共振コンデンサのばらつき、及びインバータトランス３２に適用されるコイルのインダクタンスのばらつき等によるＣＣＦＬ２の輝度不足を抑制できるようになる。

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、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。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。

さらに、ＣＣＦＬ２の点灯開始から所定時間が経過した後、第２トランジスタＱ２がオンして直流電源回路４に電流フィードバックがかかる。これにより、例えば、調光設定の状態で液晶表示装置の電源がオンされて液晶バックライト装置１が起動する場合であっても、ＣＣＦＬ２の点灯直後は電流フィードバックがかからないのでインバータトランス３２への入力電圧を高く維持することができ、液晶表示画面の輝度の低下を抑制することができる。また、分流用抵抗Ｒ２によって直流電源回路４にフィードバックされる電流値を小さくすることができる。これにより、直流電源回路４から出力される電圧を適宜高めに設定することが可能となり、ＣＣＦＬ２のガス圧等のばらつきによるＣＣＦＬ２の輝度不足を抑制できるようになる。

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。

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、液晶バックライト装置の起動から所定時間が経過後、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。

本発明の一実施形態による液晶バックライト装置の概略構成を示すブロック図。 同液晶バックライト装置に適用されるインバータ回路の回路図。 同液晶バックライト装置に適用される別のインバータ回路の回路図。 従来の液晶バックライト装置の概略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
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
Ｒ２ 分流用抵抗

Claims (3)

1. 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、前記インバータ回路に対して動作に必要な制御信号を出力する制御手段とを備え、
   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し、
   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、
   前記制御手段は、前記冷陰極蛍光ランプの点灯開始から所定時間の経過後、第２トランジスタをオンさせるための信号を出力することを特徴とする液晶バックライト装置。
2. 前記電流フィードバック回路は、前記直流電源回路にフィードバックされる電流を分流する分流用抵抗を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ことを特徴とする請求項２に記載の液晶バックライト装置。

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