JP4218625B2 - 液晶ディスプレイの保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルのバックライト用光源に交流電源を印加して点灯させる構成の液晶ディスプレイにおいて、直流電源を交流電源に変換するインバータ装置の発熱から保護するようにした液晶ディスプレイの保護装置に関する。

液晶ディスプレイでは、液晶パネルの良好なる視認性を得るためにバックライト用光源を必要としている。このバックライト用光源としては、通常、放電灯、例えば蛍光ランプが用いられる。
車両に搭載する液晶ディスプレイにおいても、バックライト用光源として蛍光ランプが用いられている。蛍光ランプは、高圧の高周波交流電源によって点灯される。車両では、バッテリ９から得られる直流電源をインバータ装置によって高周波の交流電源に変換し、この交流電源をトランスにより昇圧して蛍光ランプに印加している（例えば、特許文献１参照）。

インバータ装置は、４個のスイッチング素子をブリッジ接続して構成される。一方、車両に搭載された液晶ディスプレイでは、季節、使用条件によって、その内部温度が１００℃以上の高温に晒されることが多々あり、この過酷な条件下においては、スイッチング素子に内部異常が発生し、発熱することがある。
この異常発生を検出するために、従来では、インバータ装置の出力周波数をマイコンにて検出し、出力周波数が変化したとき、インバータ装置への電源供給を停止するようにしていた。
特開平５−２４２９８７号公報

インバータ装置を構成するスイッチング素子は、回路基板に半田付けされる。この半田付けが正常に行われず、半田内に気泡が残っていたり、或は端子の半田付け面全体が半田付けされずに一部しか半田付けされていなかったりした場合には、大きな接続抵抗を持つようになる。接続抵抗が大きいと、そこで発熱し、その影響でスイッチング素子の温度が上昇して異常を発生する場合がある。
このようなスイッチング素子の半田付け不良に対しては、上記した従来の保護手段、つまりインバータ装置の出力周波数変化によって異常を検出するものでは、半田付け部分の温度が上昇するにもかかわらず、出力周波数の変化になって現れないので、半田付け部分の異常を検出することができない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、インバータ装置の異常発生を検出できることは勿論、半田付け不良などによる発熱も検出することができる液晶ディスプレイの保護装置を提供することにある。

請求項１の発明では、インバータ装置により生成された交流電源の周波数を検出すると共に、インバータ装置の温度を検出し、検出された周波数が変化したとき、またはインバータ装置の温度が所定の温度以上となったとき、制御手段によってインバータ装置への電源供給を断つように構成し、更に、前記インバータ装置を、ブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子から構成し、且つ、前記４個のスイッチング素子のうち、前記直流電源のプラス側に接続される２個のスイッチング素子を１個のＩＣチップに集積すると共に、前記直流電源のマイナス側に接続される２個のスイッチング素子を１個のＩＣチップに集積し、前記２個のＩＣチップを回路基板上に並べて配設し、前記温度検出素子を前記回路基板上に前記２個のＩＣチップの間に位置するように配設したことを特徴とする。
この構成によれば、インバータ装置の異常発生を検出できることは勿論、半田付け不良などによる発熱も検出することができる。

請求項２の発明では、検出されたインバータ装置の出力周波数に応じたパルス信号を信号線に送るようにすると共に、インバータ装置の温度上昇に伴う温度抵抗素子の抵抗変化によって作動するスイッチ手段により、前記信号線を定電圧部に接続して当該信号線の電位を定電圧部の一定電位に保持するようにし、前記信号線のパルス周波数が変化したとき、制御手段によってインバータ装置への電源供給を断つように構成し、更に、前記インバータ装置を、ブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子から構成し、且つ、前記４個のスイッチング素子のうち、前記直流電源のプラス側に接続される２個のスイッチング素子を１個のＩＣチップに集積すると共に、前記直流電源のマイナス側に接続される２個のスイッチング素子を１個のＩＣチップに集積し、前記２個のＩＣチップを回路基板上に並べて配設し、前記温度検出素子を前記回路基板上に前記２個のＩＣチップの間に位置するように配設したことを特徴とする。
この構成によれば、インバータ装置の出力周波数に応じたパルス信号を送るための信号線を、温度抵抗素子の温度検出信号を制御手段に送るための信号線に兼用することができる。

以下、本発明を車載用液晶ディスプレイに適用した一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
図２は車載用液晶ディスプレイ、例えばカーナビゲーション装置の液晶ディスプレイ１を裏側から見て示したものである。この図２において、金属製の外ケース２の内部には、液晶パネル３が傾き角を調整できるように収納されている。この液晶パネル３の裏側には、バックライトユニット４が取り付けられている。バックライトユニット４は、一側部に配置されたバックライト用光源としての放電灯、例えば蛍光ランプ５の他に、図示はしないが導光体を備えている。そして、蛍光ランプ５の光は、導光体にその側面から入射され、導光体によって液晶パネル３の裏側全体に一様に照射される。この導光体から照射された光が液晶パネル３を透過することによって液晶パネル３の画像を鮮明に見ることができる。

前記外ケース２の裏面には、回路基板６が固定されており、この回路基板６には、蛍光ランプ５の点灯装置７を構成する電子部品が搭載されている。なお、回路基板６には、他の電子部品も搭載されているが、図示を省略している。
点灯装置７の回路構成は、図１に示されている。この図１において、電源回路８は、車両に搭載されたバッテリ９の直流電圧を安定な所定電圧に保持してグランド線１０と電源母線１１との間に出力する。そして、この電源回路８で生成された直流電源は、インバータ装置１２によって交流電源に変換される。

インバータ装置１２は、複数個、即ち４個のスイッチング素子１３〜１６のブリッジ回路によって構成されている。そして、このインバータ装置１２の一対の入力端子のうち、一方の入力端子は、前記電源母線１１にノイズ除去用のコイル１７を介して接続され、他方の入力端子は、前記グランド線１０に接続されている、また、インバータ装置１２の一対の出力端子には、トランス１８の一次コイル１９が接続されている。なお、図１において、２０はグランド線１０と電源母線１１との間に接続された整流用のダイオードである。

上記４個のスイッチング素子１３〜１６のうち、スイッチング素子１４および１５は、発振回路２１で発生したパルスにより直接開閉制御され、スイッチング素子１３および１６は、発振回路２１で発生したパルスを論理素子２２で反転した信号によって開閉制御される。このため、スイッチング素子１４および１５と、スイッチング素子１３および１６とは交互に開閉動作を行う。この結果、電源回路８で生成した直流電源がインバータ装置１２によって所定の高周波数の交流電源に変換されてトランス１８の一次コイル１９に印加されることとなる。
トランス１８は、インバータ装置１２から一次コイル１９に印加された交流電源を昇圧して二次コイル２３に出力する。トランス１８の二次コイル２３には、前記蛍光ランプ５が接続されている。そして、蛍光ランプ５は、トランス１８の二次コイル２３から高周波・高電圧の交流電源が印加されることによって点灯する。

インバータ装置１２の出力周波数は、周波数検出回路(出力周波数検出手段)２４によって検出される。この周波数検出回路２４は、例えばインバータ装置１２の一対の出力端子間の電圧を検出してその電圧変化に応じてパルスを発生する。この周波数検出回路２４の発生パルスは、信号線２５に出力される。従って、この実施例では、インバータ装置１２の出力周波数と同一周波数のパルスが信号線２５に送られる。なお、信号線２５に送られるパルス信号の周波数は、インバータ装置１２の出力周波数と比例、或は反比例するものであっても良い。

上記信号線２５は、ＮＰＮトランジスタ２６のベースに接続されている。そして、ＮＰＮトランジスタ２６のコレクタは、制御手段としてのマイクロコンピュータ２７に接続され、エミッタは、グランド線１０に接続されている。ＮＰＮトランジスタ２６は、信号線２５がハイレベル(パルス信号)になると、オンしてマイクロコンピュータ２７にロウレベル信号を与え、信号線２５がロウレベルになると、オフしてマイクロコンピュータ２７にハイレベル信号を与える。

従って、ＮＰＮトランジスタ２６は、信号線２５のハイ・ロウ信号を反転してマイクロコンピュータ２７に与える。そして、マイクロコンピュータ２７は、ハイ・ロウ信号の交互繰り返し入力によってインバータ装置１２の出力周波数を検出し、その出力周波数が予め記憶された基準の周波数、或は基準の周波数範囲から外れた場合、前記電源回路８が有するスイッチ素子(図示せず)をオフして電源回路８からインバータ装置１２への直流電源の供給を断つように構成されている。

ところで、前記インバータ装置１２において、そのスイッチング素子１３および１４と、スイッチング素子１５および１６とは、それぞれ図２に示すＩＣチップ２８および２９に集積化されている。これらＩＣチップ２８および２９は、トランス１８の近くに並べて回路基板６上に配設されている。そして、これら両ＩＣチップ２８および２９間には、温度検出手段としての温度抵抗素子３０が配設されている。このようにして、両ＩＣチップ２８および２９の近傍に配設された温度抵抗素子３０は、例えば温度が上昇すると、これに伴って電気抵抗が大きくなる正の温度特性を有する。

図１に示すように、信号線２５とグランド線１０との間には、前記ＮＰＮトランジスタ２６とは別のＮＰＮトランジスタ（スイッチ手段）３２が設けられている。このＮＰＮトランジスタ３２は、コレクタを信号線２５に接続し、エミッタをグランド線１０に接続している。そして、上記温度抵抗素子３０は、グランド線１０と電源母線１１との間に、抵抗３１と直列に接続されて分圧回路を構成しており、温度抵抗素子３０と抵抗３１との共通接続点ＰがＮＰＮトランジスタ３２のベースに接続されている。なお、温度抵抗素子３０と並列に、ＮＰＮトランジスタ３２のオンオフ速度を増すためのスピードコンデンサ３３が接続されている。

上記温度抵抗素子３０と抵抗３１との分圧回路において、温度抵抗素子３０の温度がその周囲温度の上昇に伴って高くなると、電気抵抗が大きくなる。すると、分圧回路のＰ点の電圧が上昇し、所定の電圧になると、つまりＩＣチップ２８，２９部分からの熱を受けて温度抵抗素子３０が所定温度以上に上昇すると、ＮＰＮトランジスタ３２がオンする。そして、ＮＰＮトランジスタ３２がオンすると、信号線２５が定電圧部としてのグランド線１０に接続され、周波数検出回路２４から信号線２５にパルス信号が出力されても、そのパルス信号は、グランド線１０に吸収されて、信号線２５は、ロウ状態（グランド線１０と同電位の一定電圧）に保持されるようになる。

次に上記構成の作用を説明する。２個のＩＣチップ２８および２９が正常に機能している場合には、インバータ装置１２の出力周波数は、発振回路２１の発生パルスの周波数と同じ周波数となる。そして、周波数検出回路２４は、発振回路２１の発生パルスの周波数と同じ周波数のパルス信号を信号線２５に出力する。一方、温度抵抗素子３０の温度も所定温度以下で、その電気抵抗は低いので、ＮＰＮトランジスタ３２はオフ状態にあり、信号線２５をグランド線１０から切り離している。この状態においては、マイクロコンピュータ２７は、信号線２５からＮＰＮトランジスタ２６を介して所定周波数のパルス信号を受けるので、電源回路８をオフするようなことはない。

ところで、季節或は使用条件によって、液晶ディスプレイ１の温度が１００℃以上の高温になり、ＩＣチップ２８および２９（スイッチング素子１３〜１６）に内部異常が発生することがある。ＩＣチップ２８および２９に内部異常が発生すると、スイッチング性能が変化し、インバータ装置１２の出力周波数の変化となって現れる。すると、周波数検出回路２４が発するパルス信号の周波数が変化するため、マイクロコンピュータ２７は、電源回路８の図示しないスイッチ素子をオフし、電源回路８をバッテリ９から切り離す。これにより、インバータ装置１２への直流電源の供給が断たれるため、ＩＣチップ２８および２９が発熱したりすることが防止される。

また、ＩＣチップ２８，２９を回路基板６に半田付けする際に、この半田付けが正常に行われず、半田内に気泡が残っていたり、或は端子の半田付け面全体が半田付けされずに一部しか半田付けされていなかったりすることがある。この場合には、ＩＣチップ２８，２９が回路基板６との接続部分に大きな抵抗を持つようになる。接続抵抗が大きいと、その半田付け部分で発熱する。

すると、ＩＣチップ２８，２９の近傍にある温度抵抗素子３０の温度が上昇し、その抵抗が増大する。これに伴い、温度抵抗素子３０と抵抗３１との共通接続点Ｐの電位が上昇する。そして、温度抵抗素子３０の温度が所定温度以上になってその抵抗値が所定値以上になると、点Ｐの電位が所定値以上になってＮＰＮトランジスタ３２がオンし、信号線２５をグランド線１０に接続する。すると、信号線２５の電位は、グランド線１０の電位となって高低変化せず、従って、マイクロコンピュータ２７には、ＮＰＮトランジスタ２６からハイレベル信号が継続して入力されるようになる。すると、マイクロコンピュータ２７は、入力周波数が変化したと判断して、電源回路８の図示しないスイッチ素子をオフし、電源回路８をバッテリ９から切り離す。

以上のように、ＩＣチップ２８，２９に異常が生じたり、回路基板６との接続不良による発熱があったりした場合、その異常や発熱を検出して、インバータ装置１２への直流電源の供給を断つことができるので、異常のまま放置されていたり、発熱状態が長く続くことによる不具合の発生を未然に防止することができる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定されるものではなく、次のような拡張或は変更が可能である。
インバータ装置１２の出力周波数検出は、トランス１８の二次コイル２３の電圧変化によって検出するようにしても良い。
ＮＰＮトランジスタ２６をなくし、周波数検出回路２４から出力されるパルス信号を直接マイクロコンピュータ２７に入力するようにしても良い。この場合には、マイクロコンピュータ２７は、Ｐ点の電位が所定電位以上になったとき、電源回路８をバッテリ９から切り離すようにする。
温度抵抗素子３０は、２個のＩＣチップ２８，２９の間に設置するものに限られず、ＩＣチップ２８，２９の温度を検出し得る位置ならばどこでも良い。
バックライト用光源は、蛍光ランプに限られない。他の放電灯であっても良い。特に放電灯に限られない。
温度抵抗素子は、温度上昇に伴って抵抗を減ずる負の温度特性を有するものであっても良い。

本発明の一実施例を示す回路構成図 液晶ディスプレイを背面から見た斜視図

符号の説明

図面中、１は液晶ディスプレイ、５は蛍光ランプ(バックライト用光源)、６は回路基板、８は電源回路、９はグランド線（定電圧部）、１２はインバータ装置、１３〜１６はスイッチング素子、１８はトランス、１９は一次コイル、２３は二次コイル、２４は周波数検出回路（出力周波数検出手段）、２７はマイクロコンピュータ（制御手段）、２８，２９はＩＣチップ、２９は温度抵抗素子（温度検出手段）、３２はＮＰＮトランジスタ（スイッチ手段）である。

Claims (2)

1. 直流電源をインバータ装置により交流電源に変換し、この交流電源を液晶パネルのバックライト用光源に印加して当該バックライト光源を点灯させるようにした液晶ディスプレイにおいて、
   前記インバータ装置により生成された交流電源の周波数を検出する出力周波数検出手段と、
   前記インバータ装置の温度を検出する温度検出素子と、
   前記出力周波数検出手段により検出された周波数が変化したとき、または前記温度検出素子により検出された温度が所定の温度以上となったとき、前記インバータ装置への電源供給を断つ制御手段と
   を具備し、
   前記インバータ装置を、ブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子から構成し、且つ、前記４個のスイッチング素子のうち、前記直流電源のプラス側に接続される２個のスイッチング素子を１個のＩＣチップに集積すると共に、前記直流電源のマイナス側に接続される２個のスイッチング素子を１個のＩＣチップに集積し、
   前記２個のＩＣチップを回路基板上に並べて配設し、前記温度検出素子を前記回路基板上に前記２個のＩＣチップの間に位置するように配設したことを特徴とする液晶ディスプレイの保護装置。
2. 直流電源をインバータ装置により交流電源に変換し、この交流電源を液晶パネルのバックライト用光源に印加して当該バックライト光源を点灯させるようにした液晶ディスプレイにおいて、
   前記インバータ装置により生成された交流電源の周波数を検出し、その検出した周波数に応じたパルス信号を信号線に送る出力周波数検出手段と、
   前記インバータ装置の温度に応じた温度を呈する温度抵抗素子と、
   前記温度抵抗素子の温度上昇に伴う抵抗変化により作動して前記信号線を定電圧部に接続して当該信号線の電位を前記定電圧部の一定電位に保持するスイッチ手段と、
   前記信号線のパルス周波数の変化を検出したとき、前記インバータ装置への電源供給を断つ制御手段と
   を具備し、
   前記インバータ装置を、ブリッジ回路を構成する４個のスイッチング素子から構成し、且つ、前記４個のスイッチング素子のうち、前記直流電源のプラス側に接続される２個のスイッチング素子を１個のＩＣチップに集積すると共に、前記直流電源のマイナス側に接続される２個のスイッチング素子を１個のＩＣチップに集積し、
   前記２個のＩＣチップを回路基板上に並べて配設し、前記温度検出素子を前記回路基板上に前記２個のＩＣチップの間に位置するように配設したことを特徴とする液晶ディスプレイの保護装置。

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