JP4473892B2 - Ｌｃｄバックライトインバータ - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置（以下、ＬＣＤと呼ぶ）のバックライトに採用されたランプをディミング（ｄｉｍｍｉｎｇ）制御するためのインバータに関し、より詳しくはＬＣＤバックライトに採用されたランプをＰＷＭ方式でバーストディミング制御する場合ランプに提供されるランプ電流をスムーズに増減させることによりランプの寿命を延ばすことができる、ＬＣＤバックライトインバータに関するものである。

一般的に、ＬＣＤはそれ自体が発光できないためその後面からＬＣＤ前面に光を照射することができるバックライトが採用される。現在まで大型ＬＣＤ用バックライトの場合冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）が主として採用されており、このランプを駆動するためのインバータを一緒に備える。特に、ＬＣＤのバックライトに採用されたランプの駆動時、ランプの明るさを一定に保つことが極めて重要であり、そのためにインバータはランプの電流をフィードバックしランプ電流を一定に保つための静電流制御回路が適用される。また、周囲環境の変化に応じてＬＣＤの明るさを外部から調節できるディミング制御回路が適用される。即ち、ＬＣＤバックライトのインバータではユーザが設定した明るさでランプを発光させ、この状態を一定に維持させる回路が求められる。

図１は従来のＬＣＤバックライトインバータにおいて静電流制御及びディミング制御のための回路を示す回路図である。

図１に示すように、従来のＬＣＤバックライトインバータは、ランプ（図示せず）からランプに流れる電流（ランプ電流）に相応する電圧のフィードバックを受け、このフィードバック電圧と既設定された基準電圧（Ｖｒｅｆ１）と比較し、その差に該当する電圧を出力する誤差増幅部１１と、外部から入力されるディミング制御信号と所定週期の三角波を比較することで、デューティーが制御されたディミング制御パルスを生成するディミング制御パルス生成部１２とを含む。

上記誤差増幅部１１は、ランプ電流に相応するフィードバック電圧を反転入力端で入力を受け、かつ基準電圧（Ｖｒｅｆ）を非反転入力端で入力を受ける誤差増幅器１１１と上記誤差増幅器１１１との反転入力端と出力端の間に連結されたキャパシタ１１２を有する。また、上記ディミング制御パルス生成部１２は所定週期の三角波（Ｓ２）を生成するＰＷＭ発振器１２１と外部から入力されるディミング制御信号（Ｓ１）と上記ＰＷＭ発振器１２１の三角波（Ｓ２）を比較し、その結果によってデューティーが制御されたディミング制御パルス（Ｓ３）を生成する第１比較器１２２と、上記ディミング制御パルス（Ｓ３）によって誤差増幅部１１の出力端（Ｎ１）を接地させるスイッチ１２３とを含む。また、ランプ制御パルス生成部１３は、所定週期の三角波（Ｓ５）を生成するメイン発振器１３１と上記メイン発振器１３１で生成された三角波と上記ディミング制御パルスによって制御された上記誤差増幅部１１の誤差信号（Ｓ４）を比較し、デューティーが定められたランプ制御パルスを生成する比較器１３２とを含む。

上記のような回路構造を有する従来のＬＣＤバックライトインバータ内の相違する複数のノードにおける波形が図２に示される。図２に示すように、外部から入力されるディミング制御パルス生成部１２の第１比較器１２２は、ディミング制御信号（Ｓ１）とＰＷＭ発振器１２１で生成される三角波（Ｓ２）を互いに比較してディミング制御信号（Ｓ１）のレベルが三角波（Ｓ２）より大きい領域で高を表すディミング制御パルス（Ｓ３）を出力する。このディミング制御パルス（Ｓ３）によって制御されるスイッチ１２３の状態によって第１誤差増幅部１１の出力部が接地される。即ち、ディミング制御パルス（Ｓ３）の高で上記スイッチ１２３がオンされ、上記第１誤差増幅部１１の出力端（Ｎ１）が接地され、ディミング制御パルス（Ｓ３）の低で上記スイッチ１２３がオフされ上記第１誤差増幅部１１の出力信号がランプ制御パルス生成部１３の入力端に印加される。ランプ制御パルス生成部１３の入力端に印加される信号はＳ４に示す。

このランプ制御パルス生成部１３の入力信号とメイン発振器１３１で生成された三角波（Ｓ５）が第２比較器１３２で互いに比較され、それによってデューティーが制御されランプ制御パルス（Ｓ６）に出力される。

かかる従来のＬＣＤバックライトインバータはスイッチ１２３の瞬間的なオン／オフによってディミング制御が行われるため、ランプに印加されるランプ電流も図２に示したようにその包絡線が直四角形を有する瞬間的に大きい値の電流が伝達／遮断される形態を有するようになる。即ち、ランプ電流は第２比較器１３２で出力されるランプ制御パルスのデューティーによって大きさが定められるが、このランプ制御パルスのデューティーはスイッチ１２３の瞬間的なオン／オフによって高／低の状態だけ有する第２比較器１３２の入力信号によって動作するため、常に一定のデューティーのみ有するようになる。そのため、ランプ制御パルスの当該デューティーに相応する電流値に急激に変化するようになる。

このようなランプ電流の急激な変化は、ランプの寿命を短縮させるなどランプに悪影響を与える問題点がある。また、ランプ電流の急激な変化はＬＣＤインバータ回路に含まれたトランスにおいて酷い騷音を発生させる問題点がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的はランプに提供されるランプ電流のオン／オフ時急激な電流値の変動を防止しスムーズなランプ電流の変動を可能にさせることによって、ランプの寿命を延長させることができるＬＣＤバックライトインバータを提供することにある。

上記目的を達成するための技術的構成として、本発明は、第１周波数を有する三角波とディミング制御信号のレベルを比較し、その結果によってディミング制御電流を供給または遮断するディミング制御部と、上記ディミング制御電流及びランプに流れる電流に相応する検出電圧を入力端で入力を受け、上記ディミング制御電流が入力されない場合検出電圧と既設定された基準電圧の入力を受け、互いに比較し、その誤差に該当する誤差電圧を出力端で出力し、上記ディミング制御電流が入力される場合上記出力端が実質的に接地レベルになる誤差増幅部と、上記誤差増幅部の出力端と所定電圧源の間に連結された抵抗と、上記誤差増幅部の出力端と接地の間に連結されたキャパシタからなる時定数回路部と、上記誤差増幅部の出力端に入力端が連結されて上記入力端に入力された信号と第２周波数を有する三角波のレベルを比較し、デューティーが制御されたランプ制御パルスを生成するランプ制御パルス生成部とを含むＬＣＤバックライトインバータを提供する。

本発明の好ましい実施形態において、上記ディミング制御部は、上記第１周波数を有する三角波を生成するＰＷＭ発振器と、上記第１周波数の三角波が反転入力端で入力され、上記ディミング制御信号が非反転入力端で入力され、かつ上記第１周波数の三角波と上記ディミング制御信号のレベルを比較することで、上記ディミング制御信号のレベルが上記第１周波数の三角波レベルより大きい場合高の状態を有するディミング制御パルスを出力する第１比較器と、上記ディミング制御パルスが高の時オンされ上記ディミング制御電流を生成し、上記ディミング制御パルスが低の時オフされる電流源とを含むことができる。

また、本発明の好ましい実施形態において、上記誤差増幅部は、上記ディミング制御電流及びランプに流れる電流に相応する検出電圧を反転入力端で入力を受けかつ基準電圧を非反転入力端で入力を受け、上記ディミング制御電流が入力されない場合検出電圧と既設定された基準電圧の入力を受け互いに比較し、その誤差に該当する誤差電圧を出力端に出力する誤差増幅器と、上記誤差増幅器の反転入力端と出力端の間に連結されたキャパシタとを含むことができる。このような構造の誤差増幅部は、上記ディミング制御電流が入力される時、上記キャパシタの充填によって上記誤差増幅器の出力端が実質的に接地レベルになる。

また、本発明の好ましい実施形態で、上記ランプ制御パルス生成部は、上記第１周波数より大きい第２周波数の三角波を生成するメイン発振器と、上記第２周波数の三角波が反転入力端で入力され、かつ上記誤差増幅部の出力信号が非反転入力端で入力され、上記第２周波数の三角波と上記誤差増幅部の出力信号のレベルを比較し、上記誤差増幅部の出力信号のレベルが上記第２周波数の三角波レベルより大きい場合高の状態を有する上記ランプ制御パルスを出力する第２比較器とを含むことができる。

本発明によれば、ランプ電流の急激な変動を防止し、スムーズな変動を可能にすることによって、ランプの寿命を延長させることができる効果を奏する。さらに、インバータ内でトランスに提供される信号の急激な変動によって発生するトランス騷音を減少させることができる効果を奏する。

以下、添付された図面を参照して、本発明の多様な実施形態をより詳しく説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が以下に説明される実施形態に限定されることではない。本発明の実施形態は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面に示される構成要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張され得る。

図３は本発明の一実施形態によるＬＣＤバックライトインバータの回路図である。図３を参照すれば、本発明の一実施形態によるＬＣＤバックライトインバータ３０はディミング制御部３１、誤差増幅部３２、時定数回路部３３及びランプ制御パルス生成部３４とを含んで構成される。

上記ディミング制御部３１は第１周波数を有する三角波（Ｓ２）と外部からユーザ等によって入力されるディミング制御信号（Ｓ１）のレベルを比較し、その結果によってディミング制御電流を供給したり遮断する。

さらに具体的に、上記ディミング制御部３１は、上記第１周波数を有する三角波（Ｓ２）を生成するＰＷＭ発振器３１１と、上記第１周波数の三角波（Ｓ１）が反転入力端で入力され、かつ上記ディミング制御信号（Ｓ１）が非反転入力端で入力され上記第１周波数の三角波と上記ディミング制御信号のレベルを比較し、上記ディミング制御信号のレベルが上記第１周波数の三角波レベルより大きい場合高の状態を有するディミング制御パルスを出力する第１比較器３１２、及び上記ディミング制御パルス（Ｓ３）が高（ｈｉｇｈ）の時オンされ上記ディミング制御電流を生成し、上記ディミング制御パルス（Ｓ３）が低（ｌｏｗ）の時オフされる電流源３１３とを含むことができる。

上記誤差増幅部３２はランプからランプに流れる電流（ランプ電流）に相応する検出電圧の入力を受ける入力端と、上記検出電圧と既設定された基準電圧とを比較し、その誤差に該当する誤差電圧を出力する出力端（Ｎ１）を有する。特に、誤差増幅部３２はその入力端に上記ディミング制御部３１の電流源３１３から提供されるディミング制御電流が入力され、このディミング制御電流が入力される時にその出力端（Ｎ１）は実質的に接地レベルになる。

さらに具体的に、上記誤差増幅部３２は、上記ディミング制御電流及びランプに流れる電流に相応する検出電圧を反転入力端で入力を受け、かつ基準電圧を非反転入力端で入力を受け、上記ディミング制御電流が入力されない場合検出電圧と既設定された基準電圧の入力を受け互いに比較し、その誤差に該当する誤差電圧を出力端に出力する誤差増幅器３２１及び上記誤差増幅器３２１の反転入力端と出力端の間に連結されたキャパシタ３２２を有することができる。

上記時定数回路部３３は上記誤差増幅部３２の出力端と所定電圧源（Ｖｐ）の間に連結された抵抗３３１と、上記誤差増幅部３２の出力端と接地の間に連結されたキャパシタ３３２とを含む。

上記ランプ制御パルス生成部３４は、上記誤差増幅部３２の出力端（Ｎ１）に入力端が連結され上記入力端に入力された信号（Ｓ４）と第２周波数を有する三角波（Ｓ５）のレベルを比較し、デューティーが制御されたランプ制御パルス（Ｓ６）を生成する。

さらに具体的に、上記ランプ制御パルス生成部３４は、上記第１周波数より大きい第２周波数の三角波（Ｓ５）を生成するメイン発振器３４１及び上記第２周波数の三角波（Ｓ５）が反転入力端で入力され、かつ上記誤差増幅部３２の出力信号（Ｓ４）が非反転入力端で入力され、上記第２周波数の三角波（Ｓ６）と上記誤差増幅部３２の出力信号（Ｓ４）のレベルを比較して上記上記誤差増幅部３２の出力信号（Ｓ４）のレベルが上記第２周波数の三角波（Ｓ５）レベルより大きい場合高の状態を有する上記ランプ制御パルス（Ｓ６）を出力する第２比較器３４２を含むことができる。

以下、本発明の一実施形態によるＬＣＤバックライトインバータの動作について詳しく説明する。

図４は本発明によるＬＣＤバックライトインバータ内で複数のノードでの波形図である。

図３及び図４を参照すれば、ディミング制御部３１では外部からユーザによって定められるはディミング制御信号（Ｓ１）が入力され、このディミング制御信号はＰＷＭ発振器３１１で生成される第１周波数を有する三角波（Ｓ２）と第１ 比較器３１２で比較される。第１周波数の三角波（Ｓ２）が第１比較器３１２の反転入力端で入力され、かつディミング制御信号（Ｓ１）が第１比較器３１２の非反転入力端で入力されるため、上記第１比較器３１２で出力される信号は上記ディミング制御信号（Ｓ１）のレベルが上記第１周波数の三角波（Ｓ２）のレベルより高い領域で高（ｈｉｇｈ）の状態を有するパルス形態のディミング制御パルス（Ｓ３）が出力される。図４ではディミング制御信号（Ｓ１）が漸進的に上昇する形態で図示されたが、これは唯、第１比較器３１２によって出力されるディミング制御パルス（Ｓ３）のデューティーが定められる形態を示すためのものである。

また、誤差増幅部３２の入力端にはランプからランプへと流れるランプ電流に相応する検出電圧が入力される。上記誤差増幅部３２の入力端は上記誤差増幅部３２内の誤差増幅器３２１の反転入力端に連結されており、上記誤差増幅器３２１の非反転入力端は所定の基準電圧が入力される。上記誤差増幅器３２１は上記検出電圧と基準電圧を比較し、その差に該当する誤差電圧を生成して出力する。

一方、ディミング制御部３１の第１比較器３１２で出力されるディミング制御パルス（Ｓ３）は、電流源３１３のオン／オフを制御する信号として使用される。上記ディミング制御パルス（Ｓ３）が高の状態の時上記電流源３１３がオンされ上記誤差増幅器３２１の反転入力端に所定の電流を提供するようになる。この時、上記誤差増幅器３２１の反転入力端と出力端の間に連結されたキャパシタ３２２は上記電流源３１３から提供される電流によって充填され、これによって上記誤差増幅器３２１の出力端（誤差増幅部３２の出力端：Ｎ１）は実質的に接地レベルになる。また、上記ディミング制御パルス（Ｓ３）が低の状態の時上記電流源３１３はオフされ、上記誤差増幅器３２１の出力端には上記検出電圧と基準電圧の差に該当する誤差電圧が出力される。即ち、誤差増幅部３２の出力端において現われる信号は上記ディミング制御パルス（Ｓ３）が高の状態の時低状態であり、上記ディミング制御パルス（Ｓ３）が低の状態の時高の状態になる信号である。

また、誤差増幅部３２の出力端には時定数回路部３３が連結される。上記時定数回路部３３は、上記誤差増幅部３２の出力端と所定電圧源（Ｖｐ）との間に連結される抵抗３３１と、上記誤差増幅部３２の出力端と接地の間に連結されたキャパシタ３３２とを含む。上記時定数回路部３３に含まれた抵抗３３１の抵抗値と、キャパシタ３３２のキャパシタンス値によって定められる時定数によって上記誤差増幅器３２１で出力される信号（Ｓ４）が高の状態から低の状態に変化する時瞬間的に急激な変化ができずスムーズに変化するようになる。同様に上記誤差増幅器３２１で出力される信号（Ｓ４）が低の状態から高の状態に変化する際、上記時定数回路部３３に含まれた抵抗３３１の抵抗値と、キャパシタ３３２のキャパシタンス値によって定められる時定数によって急激に変化できず、スムーズに変化するようになる。即ち、ランプ制御パルス生成部３４に入力される信号は図４に図面符号Ｓ４で示されたように高／低状態の変化時、上記時定数回路部３３に含まれた抵抗３３１の抵抗値とキャパシタ３３２のキャパシタンス値によって定められる時定数によってスムーズに変化できるようになる。

このようにスムーズな状態が変化する誤差増幅部３２の出力端の信号（Ｓ４）は、ランプ制御パルス生成部３４内第２比較器３４２の非反転入力端で入力される。上記第２比較器３４２はメイン発振器３４１から出力される第２周波数の三角波（Ｓ５）を反転入力端で入力を受け、上記誤差増幅部３２の出力端の信号（Ｓ４）と比較し、そのレベルによってデューティーが定められたランプ制御パルス（Ｓ６）を出力端に出力する。上述したディミング制御部３１の第１比較器３１２から成るディミング制御パルスの生成方法と類似して、上記第２比較器３４２は上記誤差増幅部３１の出力信号（Ｓ４）のレベルが上記第２周波数の三角波（Ｓ５）レベルより大きい場合高の状態を有し、その反対の場合低の状態を有するランプ制御パルス（Ｓ６）を生成する。上記誤差増幅部３１の出力信号（Ｓ４）の高／低の状態変化がスムーズに行われるため、ランプ制御パルス（Ｓ６）のデューティー変化も急激に行われず漸進的にデューティーが減少したり、漸進的にデューティーが増加するようになる。従って、このランプ制御パルス（Ｓ６）によって制御されるランプ電流も図４に示されたように、漸進的に増加してかつ減少するスムーズな大きさ変動が行われるようになる。

これによって、ランプ電流の急激な変動によるランプの寿命短縮を防止することができ、急激な状態変化によってインバータのトランスで発生する騷音を減少させることができる。

従来のＬＣＤバックライトインバータの回路図である。 従来のＬＣＤバックライトインバータ内の互いに異なるノードでの波形図である。 本発明の一実施形態によるＬＣＤバックライトインバータの回路図である。 本発明によるＬＣＤバックライトインバータ内で複数のノードでの波形図である。

符号の説明

３１ ディミング制御部
３１１ ＰＷＭ発振器
３１２ 第１比較器
３１３ 電流源
３２ 誤差増幅部
３２１ 誤差増幅器
３２２ キャパシタ
３３ 時定数回路部
３３１ 抵抗
３３２ キャパシタ
３４ ランプ制御パルス生成部
３４１ メイン発振器
３４２ 第２比較器

Claims (4)

1. 第１周波数を有する三角波とディミング制御信号のレベルを比較し、その結果によってディミング制御電流を供給または遮断するディミング制御部と、
   前記ディミング制御電流及びランプに流れる電流に相応する検出電圧を入力端で入力を受け、前記ディミング制御電流が入力されない場合検出電圧と既設定された基準電圧の入力を受け互いに比較し、その誤差に該当する誤差電圧を出力端に出力し、前記ディミング制御電流が入力される場合前記出力端が実質的に接地レベルになる誤差増幅部と、
   前記誤差増幅部の出力端と所定電圧源の間に連結された抵抗と、前記誤差増幅部の出力端と接地の間に連結されたキャパシタとを有する時定数回路部と、
   前記誤差増幅部の出力端に入力端が連結されて、前記入力端に入力された信号と、第２周波数を有する三角波とのレベルを比較しデューティーが制御されたランプ制御パルスを生成するランプ制御パルス生成部と、
   を含むＬＣＤバックライトインバータ。
2. 前記ディミング制御部は、前記第１周波数を有する三角波を生成するＰＷＭ発振器と、
   前記第１周波数の三角波が反転入力端で入力され、かつ前記ディミング制御信号が非反転入力端で入力され前記第１周波数の三角波と前記ディミング制御信号のレベルを比較し、前記ディミング制御信号のレベルが前記第１周波数の三角波レベルより大きい場合高の状態を有するディミング制御パルスを出力する第１比較器と、
   前記ディミング制御パルスが高の時オンされ前記ディミング制御電流を生成し、前記ディミング制御パルスが低の時オフされる電流源とを含むことを特徴とする、請求項１記載のＬＣＤバックライトインバータ。
3. 前記誤差増幅部は、前記ディミング制御電流及びランプに流れる電流に相応する検出電圧を反転入力端で入力を受け、かつ基準電圧を非反転入力端で入力を受け、前記ディミング制御電流が入力されない場合検出電圧と既設定された基準電圧の入力を受け互いに比較し、その誤差に該当する誤差電圧を出力端に出力する誤差増幅器と、
   前記誤差増幅器の反転入力端と出力端の間に連結されたキャパシタとを含み、
   前記ディミング制御電流が入力される時、前記キャパシタの充填によって前記誤増幅器の出力端が実質的に接地レベルになることを特徴とする、請求項１記載のＬＣＤバックライトインバータ。
4. 前記ランプ制御パルス生成部は、前記第１周波数より大きい第２周波数の三角波を生成するメイン発振器と、
   前記第２周波数の三角波が反転入力端で入力され、かつ前記誤差増幅部の出力信号が非反転入力端で入力され、前記第２周波数の三角波と前記誤差増幅部の出力信号のレベルを比較し前記誤差増幅部の出力信号のレベルが前記第２周波数の三角波レベルより大きい場合高の状態を有する前記ランプ制御パルスを出力する第２比較器と、を含むことを特徴とする、請求項１記載のＬＣＤバックライトインバータ。

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