JP2917380B2 - Ｌｃｄ画面のバックライト装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数螢光管を有するLCD画面のバックライ
ト装置に関する。

［従来の技術］ ラップトップパソコン，ブック型パソコン，カラー液
晶テレビ等々の表示ユニットには、LCD画面が広く利用
されている。

かかるLCD画面では、目視便宜のためにバックライト
装置を設けて、適当な輝度を確保するように形成されて
いる。

従来の一般的なバックライト装置を第４図に示す。

図において、15（15A,15B,15C）は螢光管であってLCD
画面11の裏面側に配設される、とともにインバータ16に
接続されている。これら複数の螢光管15A,15B,15Cとイ
ンバータ16は、表示ユニット10に内蔵される。また、21
はDC−DCコンバータであり例えば１次電源24Vを10〜15V
に変換するものである。

したがって、各螢光管15A,15B,15Cは、共通のインバ
ータ16で変換された20〜50KHZの交流電源（L1〜L3）に
よって駆動される。

ところで、各螢光管15A,15B,15Cの発光特性を全く同
一とすることは実際上不可能であり、かつその配設態様
にも限度があることから、LCD画面11に輝度ムラが生ず
る。そこで、反射板や拡散板等を用いて輝度の均一化が
図られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記反射板等による輝度の均一化調製
は限界に近いといわざるを得ない。すなわち、LCD画面1
1は大型化、表示ユニット11は薄型軽量化したいという
双方要請から、反射板の配設位置・姿勢等が制約される
からである。

また、現今では輝度均一化はもとより、時と場所等に
よってLCD画面11の明るさを適当に調整することが求め
られている。しかし、螢光管15A〜15Cの発光量を一定と
して反射板等の角度調整により行うことは不可能といっ
て過言でない。また、電源電圧が一定であるという保障
もないから一層厄介である。

さらに、LCD画面11上の見易さは、輝度が全面的に均
一であるという単純なものでなく、例えば第５図に示す
ように、中央が低く両側が高い輝度カーブとすることに
より達成されるという技術事項を満足したいとの要請も
強い。

これら問題は、LCD画面11の一層の大型化に伴い螢光
管15の配設本数が一段と増大する傾向にあることから、
解決すべき重要課題となりつつある。

本発明の目的は、輝度の均一化と所望の明るさを容易
に設定変更できるLCD画面のバックライト装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、従来問題点が共通のインバータで全螢光管
を駆使していること、並びに各螢光管の点灯サイクルが
200〜500HZであっても視覚上，実用上問題がないことに
着目し、複数螢光管の個々にインバータを設けかつ各イ
ンバータを時分割制御することにより、前記目的を達成
するものである。

すなわち、請求項第１項記載の発明は、LCD画面の裏
面側に配置される複数の蛍光管と、蛍光管毎に設けられ
各蛍光管を点灯する複数のインバータと、出力電圧を変
化可能で複数のインバータに対して共通に設けられたDC
−DCコンバータと、インバータを時分割制御する時分割
制御手段と、時分割制御手段にて作動しているインバー
タに対応してDC−DCコンバータからインバータへの出力
電圧レベルを変化可能に形成されている出力電圧調整手
段と、を具備していることを特徴とする。

また、請求項第２項記載の発明は、前記時分割制御手
段が、前記各インバータの駆動時間長を一括して同時間
だけ伸長・短縮可能に形成されていることを特徴とす
る。

さらに、請求項第３項記載の発明は、前記出力電圧調
整手段が、前記LCD画面に接近配設された輝度センサの
出力信号に基づいて各インバータへの出力電圧を自動調
整可能に形成されていることを特徴とする。

［作 用］ 請求項第１項記載の発明では、各インバータは時分割
制御手段によって一定サイクルごとに時分割駆動され
る。また、各インバータへの入力電圧すなわちDC−DCコ
ンバータの出力電圧は出力電圧調整手段によって個々に
調整できる。

したがって、各螢光管の発光特性等から当該インバー
タへの出力電圧を予め調整しておけば、LCD画面全体を
均一な輝度とすることができる。この場合、DC−DCコン
バータの出力電圧レベルを変化可能であるから、インバ
ータの出力の増減ひいては蛍光管の光出力の増減が容易
である。これに対し、時分割制御による作動時間を変化
させて蛍光管の光出力を制御しようとする場合には、光
出力を増加させることが困難になる。これは、全蛍光管
数と時分割制御の周期との関係から１個当たりの作動時
間が制御されるからである。

また、請求項第２項記載の発明では、時分割制御手段
が各インバータの駆動時間長を一括して同時間だけ伸長
・短縮できるものとされているので、上記請求項第１項
記載の発明の輝度均一化作用に加え、各螢光管の明るさ
を同一比率で増減できるから所望の明るさを容易に選択
・変更できる。

さらに、請求項第３項記載の発明では、出力電圧調整
手段が輝度センサの出力で自動調整されるから、フィー
ドバック制御により一層正確な輝度調整が達成される。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

本バックライト装置は、第１図に示す如く、表示ユニ
ット10に収容された複数の螢光管15（15A〜15D），対応
数のインバータ16（16A〜16D）と電源装置20側に配設さ
れた時分割制御手段22,出力電圧調整手段25等から構成
され、各螢光管15A〜15Dを時分割制御するものと形成さ
れている。

まず、螢光管15は、LCD画面11の裏面に配設された複
数（４）本（15A〜15D）とされ、それぞれに対応するイ
ンバータ16A〜16Dに接続されている。なお、17A〜17Dは
LCD画面11の裏面に接近配設された輝度センサであり、
検出輝度に比例した出力電圧d1〜d4を生ずるものとされ
ている。目的は後記する。

なお、各インバータ16は、１本の螢光管15を負荷とす
るものであるから、非常に小型とできる。

次に、DC−DCコンバータ21は、DC24Vを入力として各
インバータ16に所定レベルの出力電圧V1〜V4を供有する
ものとされている。

所定レベルとは、出力電圧調整手段25の協働により決
定されるものである。具体的には輝度設定手段28で設定
された値に対応する出力電圧V1〜V4であり、例えば、12
V,13Vの如き値である。

また、この実施例における出力電圧調整手段25は、モ
ード切替スイッチ26を“自動”としたときには、各輝度
センサ17の検出信号ｄをフィードバック信号としかつ設
定値を目標値として、自動出力調整するものと形成され
ている。

なお、輝度設定手段28は、各螢光管15ごとに輝度設定
可能とされている。

さて、時分割制御手段22は、各インバータ16を時分割
制御するもので、そのインターバルＴ（第２図参照）は
インターバル設定手段23よって設定変更可能である。し
たがって、各インバータ16（16A〜16D）には、第２図に
示すように、設定されたインバータルＴごとに時間長ｔ
の駆動信号D1〜D4が出力される。この実施例ではローレ
ベル駆動型とされている。そして、各インバータ16は、
DC−DCコンバータ21からの各出力電圧Ｖ（V1,V2,V3,V
4）に対応する交流電圧Ｌ（L1,L2,L3,L4）をそれぞれに
出力する。出力時間は第２図に示す時間ｔであり、各イ
ンバータ16に共通である。なお、手段22は例えば駆動信
号D1を出力するときには、出力電圧調整手段25に当該イ
ンバータ16Aへの当該出力電圧V1を選択するように切替
信号C1を出力するものと形成されている。

よって、出力電圧調整手段25（輝度設定手段28）に、
予め各個の螢光管15A,15B,15C,15Dの輝度を設定してお
けば、LCD画面11上の輝度を均一にすることができる。

さらに、この時分割制御手段22には、第３図に示す如
く、駆動信号D1〜D4の実質的時間長t1を、駆動時間設定
手段24で設定された値だけ、各インバータ16A〜16Dにつ
いて一括して伸長・短縮するものと形成されている。こ
の技術的意味は、DC−DCコンバータ21の出力電圧V1〜V4
は輝度を均一とするように予め設定されている。したが
って、この相関関係を維持しながら、第３図に示すよう
に、各インバータ16A〜16Dの実質的駆動時間を等しくt1
とするならば、輝度均一を保障しながらLCD画面11の明
るさを調整できる、ということである。

この意味において、駆動時間設定手段24は明るさの調
整手段といえる。

次に、作用を説明する。

輝度設定手段28に、LCD画面11上の輝度均一化を図る
ための各螢光管15A〜15Dの輝度（DC−DCコンバータ21の
出力電圧Ｖでいえば、例えばV1＝13V,V2＝12V,V3＝12V,
V4＝13V）を設定する。また、インターバル設定手段23
に各インバータ16A〜16Dの駆動インターバルＴを設定す
る。

ここに、モード切替スイッチ26を“手動”として、電
源装置20を起動すると、時分割制御手段22は、駆動信号
D1〜D4を第２図に示すように出力する、とともに切替信
号C1〜C4を出力電圧調整手段25に出力する。

よって、各インバータ16A〜16Dは、DC−DCコンバータ
21からの出力電圧V1〜V4に基づき、ｔ時間だけ駆動さ
れ、出力電圧L1〜L4で各螢光管15A〜15Dを時分割駆動す
る。よって、LCD画面11上の輝度を均一とすることがで
きる。

ここで、その明るさを調整したい場合には、駆動時間
設定手段24に実質的駆動時間t1（200〜500HZ相当）を設
定する。すると、各インバータル16A〜16Dは、第３図に
示すようにインターバルＴを一定としながら、等しく時
間t1だけ駆動される。

よって、輝度均一を保障しながら明るさを調整でき
る。

また、例えば、電源電圧（24V）の変動や各螢光管15
の劣化等がある場合には、モード切替スイッチ26を“自
動”とする。

すると、各輝度センサ17A〜17Dからの検出信号d1〜d4
をフィードバック信号とし、かつ輝度設定手段28での設
定値を目標値として、出力電圧V1〜V4が自動コントロー
ルされる。したがって、LCD画面11上の輝度を均一かつ
一定の明るさで安全運転できる。

しかして、この実施例によれば、複数の螢光管15A〜1
5Dの個々にインバータ16A〜16Dを設けるとともに時分割
制御手段22および出力電圧調整手段25を設け、各インバ
ータ16A〜16Dを予め設定調整された出力電圧V1〜V4で時
分割制御する構成とされているので、反射板等の機械的
調整による煩わしさ等従来欠点を一掃して、LCD画面11
上の輝度を容易かつ迅速に均一化できる。

また、反射板等を簡素化できるから表示ユニット10の
薄型化を一段と助長し、一方において画面11の大型化を
容易に達成できる、とともに小容量インバータ16A〜16D
でよいから全体の軽量小型化が図れる。

また、インバータ16は各螢光管15A〜15Dに対応するも
の（16A〜16D）とされているので、表示ユニット10内の
配線を短くでき、ノイズ防止に有効で組立が容易とな
る。

また、時分割制御手段22は、各インバータ16A〜16Dの
実質的駆動時間t1を一括して同時間だけ伸長・短縮可能
とされているので、輝度均一性を保障しながら、明るさ
を容易に切替調整できる。

また、インバータル設定手段23,駆動時間設定手段24,
輝度設定手段28が設けられているので、実情にあった最
適運転が容易で適用性の広いものである。

さらに、画面11に接近配設した輝センサ17A〜17Dによ
りフィードバック制御されるので、電源変動や螢光管15
A〜15Dの劣化等に拘らず、常に輝度を均一で一定のもの
とした安定運転が保障される。

なお、以上の実施例では螢光管15A〜15Dは４本とされ
たがその本数は適宜に選択して実施できる。また、DC−
DCコンバータ21は各インバータ16A〜16Dにそれぞれ出力
電圧を出力する４線方式とされていたが、１線方式でも
よい。この場合にはインバータ16とDC−DCコンバータ21
間に信号切替手段を設ければよい。

［発明の効果］ 請求項第１項記載の発明によれば、複数螢光管ごとに
対応するインバータと時分割制御手段と出力電圧調整手
段とを設け、予め設定された各出力電圧レベルのもとに
各インバータを時分割制御する構成とされているので、
輝度を容易に均一化できるとともにLCD画面の薄型化、
大型化等を図るに貢献するところ極めて大である。

また、請求項第２項記載の発明によれば、時分割制御
手段が各インバータの実質的駆動時間長を一括して同時
間だけ伸縮できる構成とされているので、上記第１項記
載の輝度均一化作用を保障したうえで、明るさを容易に
調整できる。よって、目視容易で適用性・利用性の拡大
を図れる。

さらに、請求項第３項記載の発明によれば、出力電圧
調整手段が輝度センサーを用いたフィードバック自動調
整可能とされているので、電源電圧の変動や各螢光管の
劣化等外乱があっても輝度の均一化等を安定して維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
輝度均一化運転を説明するためのタイミングチャート、
第３図は明るさ調整運転を説明するためのタイミングチ
ャート、第４図は従来のバックライト装置を示すブロッ
ク図および第５図は輝度カーブと見易さを説明するため
の図である。 10……表示ユニット、 11……LCD画面、 15、15A,15B,15C,15D……螢光管、 16、16A,16B,16C,16D……インバータ、 17、17A,17B,17C,17D……輝度センサ、 20……電源装置、 21……DC−DCコンバータ、 22……時分割制御手段、 23……インターバル設定手段、 24……駆動時間設定手段、 25……出力電圧調整手段、 26……モード切替スイッチ、 28……輝度設定手段。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】LCD画面の裏面側に配設される複数の蛍光
   管と； 蛍光管毎に設けられ各蛍光管を点灯する複数のインバー
   タと； 出力電圧を変化可能で複数のインバータに対して共通に
   設けられたDC−DCコンバータと； インバータを時分割制御する時分割制御手段と； 時分割制御手段にて作動しているインバータに対応して
   DC−DCコンバータからインバータへの出力電圧レベルを
   変化可能に形成されている出力電圧調整手段と； を具備していることを特徴とするLCD画面のバックライ
   ト装置。
2. 【請求項２】前記時分割制御手段が、前記各インバータ
   の駆動時間長を一括して同時間だけ伸長、短縮可能に形
   成されていることを特徴とする請求項１記載のLCD画面
   のバックライト装置。
3. 【請求項３】前記出力電圧調整手段が、前記LCD画面に
   接近配置された輝度センサの出力信号に基づいて各イン
   バータへの出力電圧を自動調整可能に形成されているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のLCD画面のバッ
   クライト装置。