JP3569457B2

JP3569457B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3569457B2
Application number: JP36020398A
Authority: JP
Inventors: 正樹宇都宮; 泰夫渡辺
Original assignee: PFU Ltd
Current assignee: PFU Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2018-12-18
Also published as: JP2000181384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶表示画面をその裏面から照らす複数のランプを安定して点灯することが可能な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ等の情報機器においては、その表示装置として液晶表示装置（ＬＣＤ）が広く用いられている。このＬＣＤに用いられる液晶は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等とは異なり、それ自体が光を放出することができる発光機能を有していない。そこで、表示を見易くするために、図７又は図８に示すように、当該液晶表示画面１０９をその裏面からランプ（ライト）１０７により照らす、いわゆるバックライトが用いられる。液晶表示画面１０９はＬＣＤの筐体１１０に取り付けられている。
【０００３】
ＬＣＤのバックライトとしては、図７又は図８に示すように、複数のランプ１０７が用いられる。これは１個のランプ１０７のみではランプからの距離に応じて液晶表示画面１０９の輝度にムラが生じて画面が見にくくなるためである。そこで、複数のランプ１０７により液晶表示画面１０９の全体を均等に照らす。また、図７に示す導光板又は図８に示すライティングカーテン等の散乱手段１０８により、ランプ１０７からの光が散乱させられる。これにより、一層均等な光とすることができる。なお、散乱手段１０８は、図７（Ｂ）に示すように、その平面形状が液晶表示画面１０９と略同様とされる。また、ランプ１０７の長さは散乱手段１０８の幅と略同様とされる。
【０００４】
ＬＣＤのバックライトの複数のランプ１０７は、図９に示すように、トランス１０６を介して接続された駆動回路１０５により駆動される。トランス１０６は、複数のランプ１０７の各々に対応して設けられ、当該対応するランプ１０７と駆動回路１０５との間に挿入される。これにより、駆動回路１０５から複数のランプ１０７の各々に所定の電流を流し、液晶表示画面１０９の全体を均等に照らしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示す回路において、複数のランプ１０７は、これらに駆動回路１０５から交流電圧が供給され、基本的には抵抗負荷と考えることができる。しかし、実際には、複数のランプ１０７の各々のインピーダンスや浮遊容量は、微小ではあるが、相互に異なっている。この個々のランプ１０７の間におけるインピーダンス等の相違は避けることができない。
【０００６】
この微小な相違の影響で、トランス１０６の出力が不均衡となり、複数のランプ１０７の各々に流れる電流が不均衡となる。このため、複数のランプ１０７の各々の間における輝度、即ち、液晶表示画面１０９の輝度がばらつく。また、このような状態が長く続くことにより、複数のランプ１０７のいずれかに過大な電流が流れて当該ランプ１０７が短寿命になったり、逆に、複数のランプ１０７のいずれかに電流が流れにくくなってランプ１０７が点灯しなかったり、液晶表示画面１０９にチラツキが発生したりする。
【０００７】
本発明は、液晶表示画面をその裏面から照らす複数のランプを安定して点灯することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理構成図であり、本発明の液晶表示装置を示す。本発明の液晶表示装置は、液晶表示画面９と、液晶表示画面９を照らすように所定の位置に設けられた複数のランプ７（７Ａ、７Ｂ）と、複数のランプ７を駆動する駆動回路５（５Ａ、５Ｂ）と、複数のランプ７の各々に対応して設けられたトランスであって当該対応するランプ７と駆動回路５との間に各々が挿入された複数のトランス６（６Ａ、６Ｂ）とを備え、複数のトランス６のランプ７接続側に共通のリアクトル１１を設け、複数のトランス６に流れる電流が均等になるようにしている。
【０００９】
本発明の液晶表示装置によれば、液晶表示画面９を照らす複数のランプ７の各々のインピーダンスや浮遊容量が相互に異なっていても、複数のトランス６のランプ７接続側に共通に接続した共通リアクトル１１により、複数のトランス６の出力（即ち、複数のランプ７に流れる電流）が均等になるように、自動的に当該出力を補正することができる。これにより、複数のランプ７の各々に流れる電流が不均衡となることに起因して複数のランプ７の各々の間における輝度、即ち、液晶表示画面９の輝度がばらつくことを防止することができる。また、複数のトランス６の出力が均等である状態を安定に維持できるので、複数のランプ７を安定して点灯させることができ、複数のランプ７のいずれかに過大な電流が流れて当該ランプ７が短寿命になったり、電流が流れなくなってランプ７が点灯しなかったり、チラツキが発生したりすることを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２は情報機器説明図であって、本発明の液晶表示装置の用いられる電子機器について示す。
【００１１】
本発明の液晶表示装置は、図２に示すように、例えばデスクトップ型のパーソナルコンピュータ等の電子機器における表示装置として用いられる。このパーソナルコンピュータは、例えばＣＰＵやメモリ等からなる当該コンピュータの本体部分（タワー）２００、入力装置であるキーボード３００及び出力装置である液晶表示装置（液晶パネル）４００からなる。液晶表示装置４００に液晶表示画面９が設けられる。液晶表示画面９の裏側（液晶パネル内部）に複数のランプ７が設けられる。複数のランプ７は、図７又は図８に示すように、液晶表示画面９をその裏面から散乱手段８を介して照らすように所定の位置に設けられる。また、液晶表示画面９の裏側の両側に、複数のランプ７の駆動回路５、複数のトランス６、複数のトランス６に共通のリアクトル１１（及び後述する電源回路２、スイッチング手段３、制御回路４）が設けられる。
【００１２】
ここで、図１に戻って、本発明の液晶表示装置における複数のトランス６のランプ７接続側に設けられた共通リアクトル１１について説明する。
【００１３】
図１において、トランス６は、２個のランプ７の各々に対応して複数（２個）設けられ、当該対応するランプ７と駆動回路５との間に各々が挿入される。駆動回路５からの駆動信号は、トランス６を介して、これに対応するランプ７に供給される。２個のランプ７は、所定の位置に設けられ、導光板又はライティングカーテン等からなる散乱手段８を介して、液晶表示画面９をその裏面から照らす。トランス６の１次側に駆動回路５が接続され、２次側に対応するランプ７が接続される。
【００１４】
なお、図１等において、駆動回路５、トランス６及びランプ７について、符号Ａ又はＢを付して対応するものを表すこととする。また、以下の説明においては、特に必要な場合を除き、符号Ａ又はＢにより対応する駆動回路５を区別しないこととする。
【００１５】
各々のトランス６とこれに対応するランプ７との間に、各々、リアクトルが直列に接続される。これらのリアクトルは、符号Ａ及びＢで表される当該２組（複数の）のトランス６とランプ７との対に、共通のリアクトル（以下、共通リアクトル）１１とされる。
【００１６】
リアクトルとしては、例えば直列リアクトルが用いられる。直列リアクトルは、例えばリアクトル巻線１１Ａ、１１Ｂに鉄心１１Ｃを挿入した鉄心リアクトルとされる。なお、リアクトルとして他のものを用いても良い。各々のリアクトルの定格及び仕様は互いに等しくされる。各々のリアクトル巻線１１Ａ、１１Ｂが各々のトランス６の２次側の閉回路を構成する。２個のリアクトルの鉄心は共通とされる。従って、この共通リアクトル１１は、２次側の２つの閉回路を構成する２本のリアクトル巻線１１Ａ及び１１Ｂと、これらに共通に挿入された１本の鉄心１１Ｃとからなる。
【００１７】
共通リアクトル１１は、２個（複数）のトランス６の出力をその２次側において自動的に補正する。駆動回路５からの駆動信号は、２個のトランス６を介して、各々の１次側から２次側に伝えられる。これにより、２個のトランス６の２次側において、各々がトランス６とランプ７と共通リアクトル１１とからなる２つの閉回路に電流が流れて、２個のランプ７が点灯する。これらの２つの閉回路は並列回路である。
【００１８】
ランプ７に電流が流れる時、２個のランプ７のインピーダンスや浮遊容量が異なっていても、共通リアクトル１１により、２次側における２つの並列回路の電流が等分され分担される。即ち、２つの並列回路の電流に差がある場合、両者の電流が等しくなるように、大きい電流の流れる並列回路側のリアクトルから小さい電流の流れる並列回路側のリアクトルへ電流が流れる。流れる電流の大きさは、２つの並列回路の電流の差の半分である。これにより、２つの並列回路の電流が均等にされ、２個のランプ７は等しい輝度で点灯する。
【００１９】
図３は本発明の液晶表示装置における共通リアクトル１１の他の例を説明するための図である。
【００２０】
図３において、共通リアクトル１１は、複数のトランス６の出力を２次側において自動的に補正すると共に、その補正量をトランス６の１次側にフィードバックする手段を備える。補正量は電圧（又は電流）の変化量として検出される。このために、図１に示す回路に加えて、更に、共通リアクトル１１において生じた変動を検出する検出手段１２と、駆動回路５に接続されたスイッチング手段３と、検出手段１２からの検出出力に応じたスイッチング手段３の制御信号を形成する制御回路４とが設けられる。これにより、検出手段１２からの検出出力が複数のトランス６の駆動回路５接続側にフィードバックされ、これに基づいてトランス６が制御される。
【００２１】
検出手段１２は、電圧を検出するために主として検出用のリアクトルからなり、更に、ダイオード１３及びキャパシタンス素子１４が付加される。検出用リアクトルは共通リアクトル１１に設けられ、共通リアクトル１１に生じた電圧を検出する。検出用リアクトルは、例えば共通リアクトル１１と同様に鉄心リアクトルとされ、そのリアクトル巻線１２Ａの巻かれた鉄心１２Ｂが共通リアクトル１１と共通とされる。ダイオード１３は、検出用リアクトルに直列に接続され、これからの電流が逆流することを防止する。キャパシタンス素子１４は、ダイオード１３のアノードと接地電位との間に接続され、検出用リアクトルの出力電圧を平滑して急激な変化を防止する。
【００２２】
２個のランプ７におけるインピーダンスの不均衡により共通リアクトル１１に電流が流れると、その内部に電圧が生じる。この電圧に応じて、検出用リアクトル１２にも電圧が励起され、電流が流れる。従って、共通リアクトル１１において生じた電圧変動が検出されたことになる。この電流はダイオード１３及びキャパシタンス素子１４からなる整流平滑回路を経て制御回路４に入力される。即ち、キャパシタンス素子１４の端子電圧が入力される。
【００２３】
制御回路４は検出手段１２からの入力値と閾値とを比較する。入力値と閾値との比較の結果に基づいて、制御回路４は、入力値に応じたスイッチング手段３の出力を制限する制御信号を形成して、当該スイッチング手段３の出力を制御する。スイッチング手段３は、例えば電力用の（ｎｐｎ）バイポーラトランジスタからなり、電源回路２と駆動回路５との間に接続される。これにより、２個のトランス６の出力を制限することができる。
【００２４】
具体的には、制御回路４は検出手段１２からの検出出力に基づいてスイッチング手段３の出力を制御する。入力値が閾値を超えるのは、かなりの期間連続して共通リアクトル１１に電流が流れ続けることにより、キャパシタンス素子１４の端子電圧が上昇した場合である。そこで、入力値が閾値を超えたら、制御回路４はトランジスタ３をＯＦＦさせる。これにより、ランプ７が過剰な電流により破損したり短寿命化することを防止することができる。なお、トランジスタ３がＯＦＦされる前は、共通リアクトル１１により、２個のランプ７の間における電流は均等化され、輝度は均一に保たれる。
【００２５】
電源回路２は商用電源１から安定化された電源を形成して駆動回路５に供給する。即ち、電源回路２は、商用電源１の交流電源を一旦直流電源に変換し、更にこれを交流電源に変換して出力する。図１及び図６においても、図示を省略しているが、商用電源１、電源回路２、スイッチング手段３及び制御回路４が同様に設けられる。
【００２６】
なお、制御回路４が検出手段１２からの検出出力に応じて段階的にスイッチング手段３の出力を制御するようにしても良い。即ち、入力値がどの閾値よりは大きくどの閾値よりは小さいかを知り、入力値が比較的小さい場合にはトランジスタの出力を少しだけ制限し、トランス６の出力をやや小さくする。入力値が比較的大きい場合にはトランジスタの出力を大きく制限し、トランス６の出力を制限する。これにより、ランプ７の輝度を均等かつ一定に保つと共に、ランプ７の寿命を長くすることができる。
【００２７】
図４は本発明の液晶表示装置における共通リアクトル１１の他の例を説明するための図である。
【００２８】
図４の例は、図３の例において、共通リアクトル１１における補正量を、電流帰還回路を介してトランス６の１次側にフィードバックするものである。このために、図１に示す回路に加えて、図３に示す回路と同様に、検出手段１２、スイッチング手段３、制御回路４とが設けられ、更に、検出手段１２にダイオード１３及びキャパシタンス素子１４、ダイオード１５及びキャパシタンス素子１６、及び、増幅器１７が付加される。また、トランス６の２次側の接続が図４に示すようにされる。即ち、２個のランプ７の一端が共通に抵抗１８を介して接地電位に接続され、共通リアクトル１１のリアクトル巻線１１Ａ、１１Ｂの一端が接地電位に接続される。これにより、検出手段１２からの検出出力が複数のトランス６の駆動回路５接続側に、増幅器１７等からなる電流帰還回路を介してフィードバックされ、これに基づいてトランス６が制御される。なお、ダイオード１５及びキャパシタンス素子１６は、各々、ダイオード１３及びキャパシタンス素子１４と同様の働きをする。
【００２９】
前述のように、共通リアクトル１１に電流が流れると、これに応じて検出用リアクトル１２に電流が流れる。これにより生じたキャパシタンス素子１４の端子電圧が増幅器１７の一方の端子に入力される。一方、２個のランプ７に流れる電流により抵抗１８に生じる電圧が、整流平滑回路を経て、増幅器１７の他方の端子に入力される。両者の電位差に応じた信号を電流帰還回路の増幅器１７が制御回路４に出力する。
【００３０】
２個のランプ７の不均衡が小さい場合、検出用リアクトル１２に流れる電流は２個のランプ７に流れる電流より十分に小さい。従って、増幅器１７の出力する信号は大きい。２個のランプ７の不均衡が大きい場合、検出用リアクトル１２に流れる電流が大きくなり、２個のランプ７に流れる電流との差が小さくなる。従って、増幅器１７の出力する信号も小さくなる。入力値が閾値より小さくなるのは、かなりの期間連続して共通リアクトル１１に電流が流れ続けることにより、キャパシタンス素子１４の端子電圧が上昇し、増幅器１７の出力する信号が小さくなった場合である。そこで、制御回路４は、増幅器１７からの信号が閾値より小さくなると、制御回路４はトランジスタ３をＯＦＦさせる。これにより、ランプ７が過剰な電流により破損したり短寿命化することを防止することができる。なお、トランジスタ３がＯＦＦされる前は、共通リアクトル１１により、２個のランプ７の間における電流は均等化される。
【００３１】
図５は本発明の液晶表示装置における共通リアクトル１１の他の例を説明するための図である。
【００３２】
図５において、共通リアクトル１１は、複数のトランス６の出力を２次側において自動的に補正すると共に、その補正量をトランス６の１次側にフィードバックする手段を備える。補正量は温度の変化量として検出される。このために、図１に示す回路に加えて、図３に示す回路と同様に、スイッチング手段３、制御回路４とが設けられ、更に、共通リアクトル１１において生じた変動を検出する検出手段１９を備える。これにより、検出手段１９からの検出出力が複数のトランス６の駆動回路５接続側にフィードバックされ、これに基づいてトランス６が制御される。
【００３３】
検出手段１９は、温度を検出するために主としてサーミスタ素子１９からなり、更に、抵抗２０が付加される。サーミスタ素子１９は共通リアクトル１１に近接して設けられ、共通リアクトル１１の温度を検出する。サーミスタ素子１９は、電源電位と接地電位との間において、抵抗２０と直列に接続される。
【００３４】
前述のように共通リアクトル１１に電流が流れると、その内部に熱が生じる。この発熱量（温度上昇の程度）に応じて、共通リアクトル１１に設けられたサーミスタ素子１９の抵抗値が変化（減少）し、これに伴ってサーミスタ素子１９と抵抗２０との接続点の電位が変動する。従って、共通リアクトル１１において生じた温度変動が検出されたことになる。この接続点の電位が制御回路４に供給される。制御回路４は入力値が閾値を超えたらトランジスタ３をＯＦＦさせる。入力値が閾値を超えるのは、かなりの期間連続して共通リアクトル１１に電流が流れ続けることにより、サーミスタ素子１４の温度が相当程度上昇した場合である。これにより、ランプ７が過剰な電流により破損することを防止することができる。
【００３５】
図６は本発明の液晶表示装置における共通リアクトル１１の他の例を説明するための図である。
【００３６】
図６において、共通リアクトル１１は、複数のトランス６の出力を２次側において自動的に補正すると共に、その補正量が予め定められた値を越えた場合に、アラーム信号を出力する。このために、図１に示す回路に加えて、検出手段１２と、検出手段１２からの検出出力に基づいてアラーム信号を形成するアラーム手段２４とを備える。
【００３７】
検出手段１２は図３に示す検出手段と同様の構成とされ、ダイオード１３及びキャパシタンス素子１４が付加される。アラーム手段２４は、アラームを出力するために主として発光ダイオード（ＬＥＤ）２４からなり、更に、スイッチング素子である（ｎｐｎ）バイポーラトランジスタ２３及び抵抗素子２５が付加される。検出手段１２からの検出出力は、ベース抵抗２２を介して、トランジスタ２３のベースに入力される。コレクタ抵抗２５と発光ダイオード２４とトランジスタ２３とが、電源電位と接地電位との間において、直列に接続される。
【００３８】
前述のように、共通リアクトル１１に電流が流れると、検出用リアクトル１２に電流が流れる。この電流はアラーム手段２４に供給される。供給された電流が所定の値より大きいと、トランジスタ２３のコレクタからエミッタへ電流が流れる。即ち、トランジスタ２３がＯＮする。これにより、発光ダイオード２４が発光して、アラーム信号が示される。
【００３９】
なお、発光ダイオード２４の設けられる位置は、例えば図２に示すパーソナルコンピュータの液晶表示装置の液晶表示画面９に隣接する位置とされる。また、アラームを出力するための具体的な手段は、発光ダイオード２４に限られず、視覚的にアラームを発行する他の手段や、聴覚的にアラームを発行するスピーカ等の手段であっても良い。
【００４０】
更に、例えば、液晶表示画面９上に、ランプ７を流れる電流に異常があるので、ランプ７の光量（電流）を小さくするよう求める警告文を表示するようにしても良い。この場合、トランジスタ２３のコレクタ出力に基づく信号がアラーム手段を構成する当該パーソナルコンピュータのＣＰＵにマシンチェック割り込みを発生させるようにされる。これにより、ユーザに所定の警告を与える。なお、所定の割り込み処理を行うようにしても良い。
【００４１】
以上、本発明をその実施の態様に従って説明したが、本発明はその主旨の範囲内において種々変形可能である。
【００４２】
例えば、図１、図３乃至図６に示す例においてはランプ７の数が２個とされているが、ランプ７の数はこれに制限されるものではない。例えば、図７及び図８に示すように、ランプ７は４個設けても良く、又は６個、８個等の偶数個設けても良い。即ち、ランプ７は導光板（８）の両側に各々等しい数設けるか、又は、ライティングカーテン（８）の裏面に偶数個設ければ良い。この場合、導光板の同一の側に設けられる複数のランプ７について、共通リアクトル１１が設けられる。導光板の同一の側に４個のランプ７が設けられる場合、隣接する２個のランプ７毎に共通リアクトル１１を設けるようにしても良い。一方、ライティングカーテンの場合も、隣接する２個のランプ７毎に共通リアクトル１１を設けるようにしても良い。
【００４３】
また、例えば、図１、図３乃至図５に示す液晶表示装置の各々と図６に示す液晶表示装置とを組み合わせて、制御回路４による電流の制御とアラーム手段２４とを併用できるようにしても良い。特に、図３及び図４に示す液晶表示装置においては、検出手段１２の検出出力（キャパシタンス素子１４の端子電圧）を共用できるので、これらと図６に示す液晶表示装置とを容易に組み合わせることができる。
【００４４】
また、本発明の液晶表示装置は、図２に示すデスクトップ型のパーソナルコンピュータ等における表示装置に限られず、種々の電子機器、例えばノート型のパーソナルコンピュータ、テレビ受像機等にも用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶表示装置において、液晶表示画面を照らす複数のランプの各々に対応する複数のトランスのランプ接続側に共通リアクトルを設けることにより、液晶表示画面を照らす複数のランプの各々のインピーダンスや浮遊容量が相互に異なっていても複数のトランスに流れる電流を均等にすることができるので、複数のランプの各々に流れる電流が不均衡となり複数のランプの各々の間における輝度がばらつくことを防止することができ、また、複数のランプを安定して点灯させることができ、結果として、複数のランプのいずれかに過大な電流が流れて当該ランプが短寿命になったり、電流が流れなくなってランプが点灯しなかったり、チラツキが発生したりすることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】電子機器説明図である。
【図３】液晶表示装置構成図である。
【図４】液晶表示装置構成図である。
【図５】液晶表示装置構成図である。
【図６】液晶表示装置構成図である。
【図７】液晶表示装置説明図である。
【図８】液晶表示装置説明図である。
【図９】従来の液晶表示装置構成図である。
【符号の説明】
１商用電源
２電源回路
３スイッチング手段
４制御回路
５駆動回路
６トランス
７ランプ
８散乱手段
９液晶表示画面
１０筐体
１１共通リアクトル

Claims

液晶表示画面と、
前記液晶表示画面をその裏面から照らすように所定の位置に設けられた複数のランプと、
前記複数のランプを駆動する駆動回路と、
前記複数のランプの各々に対応して複数設けられ、当該対応するランプと前記駆動回路との間に各々が挿入された複数のトランスとを備える液晶表示装置において、
前記複数のトランスの前記ランプ接続側に共通のリアクトルを設け、
これにより、前記複数のトランスに流れる電流を均等にした
ことを特徴とする液晶表示装置。
当該液晶表示装置が、更に、
前記共通リアクトルにおいて生じた変動を検出する検出手段を備え、
前記検出手段からの検出出力を前記複数のトランスの前記駆動回路接続側にフィードバックする
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
当該液晶表示装置が、更に、
前記駆動回路に接続されたスイッチング手段と、
前記検出手段からの検出出力に基づいて、前記スイッチング手段の制御信号を形成する制御回路とを備え、
前記制御回路が、前記検出手段からの検出出力に応じた制御信号を形成して前記スイッチング手段を制御し、
これにより、前記トランスの出力を制御するようにした
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記検出手段が、主としてインダクタンス素子からなり、前記共通リアクトルにおいて生じた電圧の変動を検出し、
前記スイッチング手段が、トランジスタからなり、
前記制御回路が、前記スイッチング手段の出力を前記検出手段からの検出出力に応じて制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記検出手段が、主としてサーミスタ素子からなり、前記共通リアクトルにおいて生じた温度の変動を検出し、
前記スイッチング手段が、トランジスタからなり、
前記制御回路が、前記スイッチング手段の出力を前記検出手段からの検出出力に応じて遮断する
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
当該液晶表示装置が、更に、
前記共通リアクトルにおいて生じた変動を検出する検出手段と、
前記検出手段からの検出出力に基づいて、アラーム信号を形成するアラーム手段とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。