JP4585747B2 - 液晶表示装置及びそのバックライト駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置のバックライト駆動装置に係り、特に、バックライトインバータのアーク防止回路に関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、共通電極と色フィルターなどが形成されている上部基板の配向膜と、薄膜トランジスタと画素電極などが形成されている下部基板の配向膜との間に液晶物質を注入しておき、画素電極と共通電極に印加する電圧によって液晶分子の配列を変更し、これによって光の透過率を調節して画像を表示する装置である。

このような液晶表示装置において、液晶物質は光を発生できる発光物質でなく、入射する光の量を調節して表示する受光性物質であるため、液晶表示装置には液晶物質に光を照射するための別途の光源を有するバックライト装置が必要である。液晶表示装置用バックライト装置は、光源として通常蛍光ランプを用い、このようなランプは１個でもよいが複数個用いるのが一般的である。また、バックライト装置は、ランプ駆動用インバータを含む。インバータは、入力される直流電力を交流電力に変換した後、ランプに印加して発光させる。

一方、複数のランプを用いる場合、各ランプの輝度を均一に、または所定の輝度分布に、維持するため、各ランプに流れる電流を常に均一に、または所定値に、維持する必要がある。このため、各ランプに流れる電流を感知して各々の動作状態を判定した後、それに基づいてランプに流れる電流の量をフィードバック制御する。

この時、従来は、フィードバック電流を検出していて、ランプ断線や出力コネクタ接続緩みなど負荷変動により電流が流れない時にインバータを停止させた。しかし、このようにすると、変圧器の断線、出力コネクタの接続緩みなどあっても、アーク放電があれば、その電流により、フィードバック電流が流れることもある。このようにアーク電流に妨げられて異常を検出できないと、インバータを停止できず、アークが継続して発生し、変圧器や出力コネクタを焦がし、発火する恐れがある。

本発明が目的とする技術的課題は、アーク放電が発生した場合でもインバータを停止できるバックライト駆動装置を提供することにある。

このような課題を解決するために本発明は、ランプを対称的な２組に分割し、両組の帰線を実質的に接地すると共に、各組を交流駆動する二つの逆相変圧器出力帰線を接続して抵抗経由で接地し、変圧器出力帰線と接地抵抗の接続点電圧、つまり、中性点電圧を検知して動作停止を行う。なお、中性点電圧は負荷の非対称性に比例した電圧であるから、アーク放電や接続不良のような偶発的不良による非対称性の発生を容易に検出できる。

本発明によるバックライト駆動装置には、発光用の第１及び第２ランプが形成され、２個の変圧器、駆動部及び電圧センシング部が備えられている。第１変圧器２次側の第１端は第１ランプに連結され、第２変圧器２次側の第２端は第２ランプに連結される。第１変圧器２次側の第２端と第２変圧器２次側の第１端とは互いに連結されて中性点を形成する。駆動部は、直流電力を交流に変換して第１及び第２変圧器の１次側に供給し、電圧センシング部は、中性点の電圧を検知する。

この時、電圧センシング部で検知した電圧が基準レベルより大きければ、駆動部を停止することが好ましい。

このバックライト駆動装置は、中性点の電圧を分圧するための分圧回路をさらに含むことができ、この場合、電圧センシング部は、分圧回路によって中性点電圧を分圧した電圧値を検知する。このための分圧回路は、中性点に直列連結された第１及び第２抵抗で構成されるのが好ましい。

また、バックライト駆動装置は、電圧センシング部で検知した電圧に応じて駆動部に動作停止信号を供給するオン／オフ制御部をさらに含むのが好ましい。なお、バックライト駆動装置は、第１及び第２ランプに流れる電流を検出してオン／オフ制御部を制御するフィードバック制御部をさらに含むのが好ましい。

この時、第１及び第２ランプは各々単一ランプを用いることができ、また直列に連結された複数のランプを用いることができる。そして、第１及び第２変圧器の１次側は駆動部に並列に連結されるのが好ましい。

本発明によるバックライト駆動装置は、第１及び第２ランプに各々連結された第１及び第２抵抗をさらに含み、第１及び第２抵抗は互いに連結されて接地されているのが好ましい。

本発明によれば、バックライト装置と液晶表示板組立体からなる液晶表示装置が提供される。バックライト装置には第１及び第２ランプが形成されて、発光用の各々１個以上の第１及び第２ランプ、第１及び第２ランプに２次側が各々連結され、第１及び第２ランプを駆動するための交流電力を伝達する第１及び第２変圧器、そして第１及び第２変圧器の１次側に電力を供給する駆動部が形成されている。液晶表示板組立体は、バックライト装置で発生した光の透過率を調節して映像を表示するための液晶が形成されている。この時、第１及び第２変圧器の２次側は互いに連結されて中性点を形成し、中性点の分圧された電圧が基準レベルより大きければ、駆動部が停止される。

本発明によれば、バックライト駆動装置でアークが発生する場合には、中性点が移動して二つの変圧器の接続点電圧が増加し、この接続点電圧が非常に高くなった場合に、インバータを動作停止することにより回路を保護する。

以下では、添付した図面を参考として本発明の実施例について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な違う形態に実現されることができ、ここで説明する実施例に限定されるわけではない。

次に、本発明の実施例による液晶表示装置及びそのバックライト装置について図面を参考として詳細に説明する。

まず、図１及び図２を参照して本発明の実施例による液晶表示装置の概略的な構造について説明する。

図１は、本発明の実施例による液晶表示装置の概略的な構造を示す図であり、図２は、本発明の実施例によるバックライト装置の概略的な断面図である。

図１に示したように、本発明の実施例による液晶表示装置は、液晶表示板組立体３００、ゲート印刷回路基板４５０、データ印刷回路基板５５０、複数のゲート用テープキャリアパッケージ４２０及び複数のデータ用テープキャリアパッケージ５２０を含む。ゲート用テープキャリアパッケージ４２０は液晶表示板組立体３００とゲート印刷回路基板４５０に付着され、データ用テープキャリアパッケージ５２０は液晶表示板組立体３００とデータ印刷回路基板５５０に付着される。ゲート印刷回路基板４５０及びデータ印刷回路基板５５０は、各々液晶表示板組立体３００の外郭部分に配置されている。

図１に示したように、液晶表示板組立体３００は、互いに対向して離れている薄膜トランジスタ表示板１００及び色フィルター表示板２００を含み、薄膜トランジスタ表示板１００及び色フィルター表示板２００の下にはバックライト装置３５０が備えられている。薄膜トランジスタ表示板１００と色フィルター表示板２００の間の間隙には液晶物質が注入されて液晶層（図示せず）が形成される。薄膜トランジスタ表示板１００には、透明なガラスなどの絶縁基板上に走査信号またはゲート信号を伝達する複数のゲート線（図示せず）と、画像信号またはデータ信号を伝達する複数のデータ線（図示せず）が形成されている。

ゲート印刷回路基板４５０とデータ印刷回路基板５５０は、両基板４５０、５５０の間に信号伝達が可能であるように電気的連結がなされている。これら印刷回路基板４５０、５５０には、信号を伝達するための信号経路（図示せず）が導電性配線などで形成されている。データ印刷回路基板５５０には信号制御部（図示せず）が備えられているが、必要に応じてゲート印刷回路基板５５０に備えることもできる。また、ゲート印刷回路基板４５０には、ゲートオン電圧、ゲートオフ電圧と共通電圧を生成する駆動電圧生成部（図示せず）などが備えられており、データ印刷回路基板５５０には、階調電圧を生成する階調電圧生成部（図示せず）などが備えられている。ゲート印刷回路基板４５０とデータ印刷回路基板５５０のうちの少なくとも一つは省略でき、この場合、関係する回路及び信号経路を薄膜トランジスタ表示板１００に形成することができる。

ゲート用テープキャリアパッケージ４２０とデータ用テープキャリアパッケージ５２０には各々ゲート駆動集積回路及びデータ駆動集積回路がチップなどの形態で装着されている。ゲート用テープキャリアパッケージ４００には、ゲート駆動集積回路とゲート線とを連結する複数のリード線（図示せず）が形成されており、データ用テープキャリアパッケージ５２０にもまた、データ駆動集積回路とデータ線とを連結する複数の連結されたリード線（図示せず）が形成されている。

ゲート用テープキャリアパッケージ４２０とデータ用テープキャリアパッケージ５２０は、各々ゲート印刷回路基板４５０及びデータ印刷回路基板５５０に接着されて電気的に連結されており、また、液晶表示板組立体３００にも接着されて、ゲート線及びデータ線に電気的に連結されている。これとは異なって、ゲート駆動集積回路及び／又はデータ駆動集積回路を薄膜トランジスタ表示板１００に直接装着することができ、これをＣＯＧ（chip on glass）方式という。また、ゲート駆動集積回路及び／又はデータ駆動集積回路は、薄膜トランジスタ表示板１００に、ゲート線、データ線及び薄膜トランジスタと同じ層に形成されている駆動回路で代替することも可能で、直接装着もできる。これら方式は後述する実施例にも適用できる。

次に、図１及び図２を参照してバックライト装置の構造について説明する。

図１を見てみれば、バックライト装置３５０は、ランプ部３５１、３５２、導光板３５３、ランプカバー３５４、３５５、複数の光学シート３５６及び反射板３５７を含み、ランプ部３５１、３５２は各々ランプカバー３５４、３５５によって保護される。図２に示したように、ランプカバー３５４、３５５に囲まれたランプ部３５１、３５２は、光効率を高めるために導光板３５３の両端に形成される。図１及び図２において、ランプ部３５１、３５２は各々二つのランプ［３５１ａ、３５１ｂと３５２ａ、３５２ｂ］からなる例を示したが、各ランプ部３５１、３５２に含まれるランプの個数は液晶表示装置の全体的な均衡を考慮して適切に配列できる。

導光板３５３は液晶表示板組立体３００に対応する大きさを有し、ランプ部３５１、３５２から発生した光を液晶表示板組立体３００側に案内しながら光の経路を変更する。複数の光学シート３５６が導光板３５３上に形成されて導光板３５３から射出し、液晶表示板組立体３００に向かう光の輝度を均一にする。反射板３５７が導光板３５３の下に形成されており、導光板３５３から漏洩する光を導光板３５３で反射させて光の効率を高める。そして、ランプ３５１ａ、３５１ｂ、３５２ａ、３５２ｂを駆動するための交流電力を提供するインバータ（図３の９００）が液晶表示装置に形成されている。

次に、本発明の実施例として、ランプ部３５１とこれに連結されたインターバー９００とを含むバックライト駆動装置について、図３及び図４を参照して詳しく説明する。

図３は、本発明の実施例１によるバックライト駆動装置の回路図である。

図３に示したように、インバータ９００には、駆動部９１０、制御部９２０、変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）、電流安定用バラストキャパシター（Ｃ１）（Ｃ２）、抵抗（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ４）及びダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）が備えられている。キャパシター（Ｃ１）とダイオード（Ｄ１）の間にはランプ部３５１のランプ３５１ａが、キャパシター（Ｃ２）とダイオード（Ｄ２）の間にはランプ部３５１のランプ３５１ｂが、夫々直列接続されている。変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）は、２つのランプ３５１ａ、３５１ｂに対応するように駆動部９１０と両ランプ３５１ａ、３５１ｂの間に形成されており、駆動部９１０からの駆動電力は変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）を通してランプ３５１ａ、３５１ｂに供給される。変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）の１次側に駆動部９１０が形成されており、変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）の２次側には、キャパシター（Ｃ１）（Ｃ２）を通してランプ３５１ａ、３５１ｂの各第１電極が連結されて、両ランプ部は互いに逆相／同電圧の交流波形で駆動される。キャパシター（Ｃ１）（Ｃ２）は、各々ランプ３５１ａ、３５１ｂの電流安定化のために変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）とランプ３５１ａ、３５１ｂの間に挿入されている。

ランプ３５１ａ、３５１ｂの第２電極は、各々抵抗（Ｒ３）（Ｒ４）を隔てて基準電圧（Ｖｒｅｆ）に共通に連結され、この基準電圧（Ｖｒｅｆ）とランプ３５１ａ、３５１ｂに供給される電圧によってランプは発光する。この時、抵抗（Ｒ３）（Ｒ４）の接続点を接地して基準電圧（Ｖｒｅｆ）を接地電圧にするのが好ましい。ランプ３５１ａ、３５１ｂを通過した電流（Ｉ_FB）は各々ダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）を経て制御部９２０に供給されて、フィードバック電流として作用する。そして、変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）の２次側は互いに連結されており、その接続点（Ａ）は、キャパシター（Ｃ１）とランプ３５１ａによって形成される負荷と、キャパシター（Ｃ２）とランプ３５１ｂによって形成される負荷とが対称であるので、抵抗（Ｒ１）（Ｒ２）を流れる電流が打ち消し合って、中性点として作用する。この接続点（Ａ）には、接続点（Ａ）の電圧を分圧するための分圧回路が連結されており、このような分圧回路として、図３には接続点（Ａ）と接地端の間に直列に連結された抵抗（Ｒ１）（Ｒ２）が示されている。制御部９２０は抵抗（Ｒ１）（Ｒ２）の間の電圧（Ｖｄ）を検知して、この電圧（Ｖｄ）が基準レベルより大きければ、駆動部９１０にオフ信号を供給してインバータ９００を停止させる。

詳しく説明すれば、バックライト駆動装置が正常に動作する場合には、接続点（Ａ）にはランプ３５１ａ、３５１ｂとキャパシター（Ｃ１）（Ｃ２）によって形成される対称型負荷における負荷電流差に応じた電位がかかるので、相対的に低い電圧がかかる。この時、変圧器の断線などによりアーク（arc）が片側のみに発生する場合には、アークが生じる所で負荷が片寄り、変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）の中性点が移動する。したがって、中性点でない接続点（Ａ）の電圧が大きく上昇して、接続点（Ａ）の電圧を分圧した電圧（Ｖｄ）が基準レベル以上に上昇すると、制御部５２０は駆動部９１０を停止する。

このように本発明の実施例１によれば、変圧器の断線などによりアークが発生する場合にもインバータを適切に停止できるようになる。

以下では、図４に示した回路を例に挙げて本発明の実施例２によるインバータについて詳しく説明する。

図４に示したように、駆動部９１０は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）、ダイオード（Ｄ３）、インダクタ（Ｌ）、制御回路９１１及びスイッチング駆動部９１２を含み、制御部９２０は、フィードバック制御部９２１、電圧センシング部９２２及びオン／オフ制御部９２３を含む。ＭＯＳＦＥＴ（Ｍ１）は、スイッチング駆動部９１２のスイッチング信号に応じてＤＣ入力電圧（Ｖｉｎ）をインダクタ（Ｌ）を経て制御回路９１１に伝達し、インダクタ（Ｌ）には変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）が並列に連結されている。

制御回路９１１には二つのトランジスタ（Ｓ１）（Ｓ２）、抵抗（Ｒ５）（Ｒ６）及びキャパシター（Ｃ３）が形成されており、二つのトランジスタ（Ｓ１）（Ｓ２）はエミッタが互いに連結されて接地されている。トランジスタ（Ｓ１）（Ｓ２）のベースは各々抵抗（Ｒ５）（Ｒ６）を経てインダクタに連結され、トランジスタ（Ｓ１）（Ｓ２）のコレクターの間にはキャパシター（Ｃ３）が連結される。この時、トランジスタ（Ｓ１）（Ｓ２）のコレクターには変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）が並列に連結され、変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）はトランジスタ（Ｓ１）（Ｓ２）のベースにも並列に連結されている。このような制御回路９１１は、ＤＣ入力電圧（Ｖｉｎ）として入力される直流電力を交流に変換してランプ３５１ａ、３５１ｂに供給する。各ランプに印加される交流は、実施例１と同じく、逆相／同電圧が望ましい。ただし、この条件は負荷の対称性を仮定しているので、仮に非対称負荷を使うとすれば、ランプ部に流れる電流が等しくなる条件を設定しなければならない。

変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）の２次側出力電圧によってランプ３５１ａ、３５１ｂが放電し、これらのランプを通過した電流はフィードバック電流になって制御部９２０のフィードバック制御部９２１に供給されると共に基準電圧点（Ｖｒｅｆ）に流れ、また、変圧器２次側の中性接続点Ａからは抵抗（Ｒ１）（Ｒ２）に流れる。フィードバック制御部９２１は、フィードバック電流に応じてオン／オフ制御部９２３に信号を供給して駆動部９１０を制御する。そして、電圧センシング部９２２は、変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）の接続点（Ａ）と接地端の間で抵抗（Ｒ１）（Ｒ２）によって分圧された電圧を測定し、この電圧が基準レベルより大きければ、オン／オフ制御部９２３からオフ信号が出力されるようにする。このオフ信号に応じてスイッチング駆動部９１２はＭＯＳＦＥＴ（Ｔ１）をオフさせ、インバータ９００を停止させる。

本実施例では変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）に各々対応するランプを一つずつ用いて説明したが、複数個のランプを直列に連結して用いても良い。そして、一つの駆動部で二つの変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）を駆動したが、変圧器（Ｔ１）（Ｔ２）ごとに別個の駆動部を用いることもできる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者のいろいろな変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の実施例による液晶表示装置の概略的な構造を示す図である。 本発明の実施例によるバックライト装置の概略的な断面図である。 本発明の実施例１によるバックライト駆動装置の回路図である。 本発明の実施例２によるバックライト駆動装置の回路図である。

符号の説明

１００ 薄膜トランジスタ表示板
２００ 色フィルター表示板
３００ 液晶表示板組立体
３５０ バックライト装置
３５１、３５２ ランプ部
３５１ａ、３５１ｂ、３５２ａ、３５２ｂ ランプ
３５３ 導光板
３５４、３５５ ランプカバー
３５６ 光学シート
３５７ 反射板
４２０ ゲート用テープキャリアパッケージ
４５０ ゲート印刷回路基板
５２０ データ用テープキャリアパッケージ
５５０ データ印刷回路基板
９００ インバータ
９１０ 駆動部
９１１ 制御回路
９１２ スイッチング駆動部
９２０ 制御部
９２１ フィードバック制御部
９２２ 電圧センシング部
９２３ オン／オフ制御部

Claims (10)

1. 発光のための第１及び第２ランプと、
   ２次側の第１端が前記第１ランプに連結される第１変圧器と、
   ２次側の第２端が前記第２ランプに連結され、第１端が前記第１変圧器の２次側の第２端と連結されて中性点が形成される第２変圧器と、
   直流電力を交流に変換して前記第１及び第２変圧器の１次側に供給する駆動部と、
   前記中性点の電圧を検知するための電圧センシング部と、
   を含み、前記電圧センシング部で検知した電圧が基準レベルより大きければ、前記駆動部の動作を停止することを特徴とする液晶表示装置のバックライト駆動装置。
2. 前記中性点の電圧を分圧するための分圧回路をさらに含み、
   前記電圧センシング部は、前記分圧回路によって前記中性点の分圧された電圧を検知する、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
3. 前記分圧回路は、前記中性点に直列に連結された第１及び第２抵抗を含む、請求項２に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
4. 前記電圧センシング部で検知した電圧に応じて前記駆動部に動作停止信号を供給するオン／オフ制御部をさらに含む、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
5. 前記第１及び第２ランプに流れる電流を検出して前記オン／オフ制御部を制御するフィードバック制御部をさらに含む、請求項４に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
6. 前記第１及び第２ランプは各々単一ランプからなる、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
7. 前記第１及び第２ランプは各々直列連結された複数のランプを備える、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
8. 前記第１及び第２ランプに各々連結された第１及び第２抵抗をさらに含み、
   前記第１及び第２抵抗は互いに連結されて接地されている、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
9. 前記第１及び第２変圧器の１次側は前記駆動部に並列に連結される、請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト駆動装置。
10. 発光用の少なくとも一つの第１及び第２ランプ、前記第１及び第２ランプに２次側が各々連結され、前記第１及び第２ランプを駆動するための交流電力を伝達する第１及び第２変圧器、及び前記第１及び第２変圧器の１次側に電力を供給する駆動部を含むバックライト装置；
    前記バックライト装置で発生した光の透過率を調節して映像を表示するための液晶を備える液晶表示板組立体；を含み、
    前記第１及び第２変圧器の２次側は互いに連結されて中性点を形成し、
    前記バックライト装置は、前記中性点の電圧を検知する電圧センシング部をさらに含み、前記電圧センシング部で検知した電圧が基準レベルより大きければ、前記駆動部を動作停止することを特徴とする液晶表示装置。

Images