JP4697748B2 - 液晶表示装置のバックライト駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置のバックライト駆動システムに関するもので、より詳細には常用交流電源をランプ駆動用電源に変換するとき、直流―直流変換器を採用せず、製品をスリム化する液晶表示装置のバックライト駆動システムに関するものである。

最近になって、軽薄短小化のメリットによりモニタ、テレビジョン等の多様なディスプレイ装置に液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）が大部分採用される状況である。

このような、ＬＣＤ製品にはＬＣＤのランプを点灯し、必要な光を出力するＬＣＤバックライト駆動システム（Ｂａｃｋ―Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）が必ず採用される。

図１は従来のバックライト駆動システムの構成図である。図１を参照すると、従来のバックライト駆動システム１０は常用交流電源を直流４００Ｖに変換する交流―直流コンバータ１１、交流―直流コンバータ１１からのＤＣ４００ＶをＤＣ２４Ｖに変換する直流―直流コンバータ１２、直流―直流コンバータ１２からのＤＣ２４Ｖを略ＡＣ２７００Ｖｐ―ｐであるランプ点灯電源に変換するインバータ部１３及びインバータからの上記ランプ点灯電源に従って光を放出する複数のランプ１４により構成される。

上述した従来のバックライト駆動システム１０は、上記常用交流電源を上記ランプ点灯電源に変換することにおいて、ＡＣ―ＤＣ―ＤＣ―ＡＣ順に変換し電力の変換効率が低く、電源変換構造が複雑な問題点がある。

上述した問題点を解決するための本発明の目的は、常用交流電源をランプ駆動用電源に変換するとき、直流―直流変換器を採用せず、製品をスリム化する液晶表示装置のバックライト駆動システムを提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明のバックライト駆動システムは常用交流電源を事前に設定された電圧レベルを有する直流電源に変換する電源部と、上記電源部からの上記直流電源を交流電源に事前に設定された１対１変換比率で変換するインバータ部と、上記インバータ部からの上記交流電源を事前に設定されたランプ点灯電源に昇圧する昇圧部と、上記昇圧部からの上記ランプ点灯電源の入力を受け光を放出するランプグループと、を含むことを特徴とする。

本発明の一実施形態によると、事前に設定された実装領域を有する第１基板及び上記第１基板と物理的に分離された事前に設定された実装領域を有する第２基板をさらに含み、上記電源部及びインバータ部は上記第１基板に実装され、上記昇圧部は上記第２基板に実装されることができる。

本発明の一実施形態によると、上記電源部は上記常用交流電源の電磁気干渉を除去するＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ―Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）除去フィルターと、上記ＥＭＩ除去フィルターからの交流電源を平滑及び整流する整流器と、整流器が整流した電源を力率補正して上記直流電源に変換する力率補正器を具備し、上記インバータ部は上記力率補正器が力率補正した電源をスイッチングするスイッチと、上記スイッチがスイッチングした電源を事前に設定された同じ巻線比により上記直流電源の電圧レベルと同じ電圧レベルを有する交流電源に変換する１対１トランスフォーマーを具備し、上記昇圧部は上記１対１トランスフォーマーからの上記交流電源を事前に設定された巻線比により上記ランプ点灯電源に昇圧しランプに夫々分配する分配トランスフォーマーを具備することができる。

本発明の一実施形態によると、上記１対１トランスフォーマーは上記交流電源をケーブルを通じ上記分配トランスフォーマーに伝達することができる。

本発明の一実施形態によると、上記分配トランスフォーマーは上記ランプ点灯電源を一個のランプに伝達する１対１分配トランスフォーマーまたは上記ランプ点灯電源を少なくとも二個以上のランプに夫々分配する１対多数分配トランスフォーマーであることができる。

本発明の一実施形態によると、上記インバータ部のスイッチは、フルブリッジ方式、ハーフブリッジ方式またはプッシュプル方式のうち、いずれかの方式でスイッチングすることができる。

本発明の一実施形態によると、上記第１基板は事前に設定された接地領域を具備した１次グラウンドと、上記１次グラウンドと接地が分離された接地領域を具備した２次グラウンドを有し、上記ＥＭＩ除去フィルター、上記整流器、上記力率補正器、上記スイッチ及び上記１対１トランスフォーマーの１次側は上記１次グラウンドに接地され、上記１対１トランスフォーマーの２次側は上記２次グラウンドに接地されることができる。

本発明の一実施形態によると、上記ランプグループは少なくとも一個の外部電極蛍光ランプを含み、上記外部電極蛍光ランプは上記昇圧部から上記ランプ点灯電源の入力を受け、光を放出することができる。

本発明によると、常用交流電源をランプ駆動用電源に変換時に直流―直流変換器を採用せず、製品をスリム化することができ、製品の材料費を大きく低減することができ、インバータ部に１対１トランスフォーマーを採用して高圧トランスフォーマーが低圧トランスフォーマーに変更されることで電磁気干渉が少なく、低圧トランスフォーマーへの変更による追加的な材料費を低減することができる効果があり、ＬＣＤの全インチに標準化及び公用化を適用することができる効果及び製品をよりスリムにすることができる効果がある。

また、従来の冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）の代わりに外部電極蛍光ランプ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；ＥＥＦＬ）を採用し電流、バランス回路を削除することができ、製品の材料費をさらに低減することができ、製品をさらにスリム化することができる効果がある。さらに、従来の冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）の代わりに外部電極を有する面光源（Ｆｌａｔｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；ＦＦＬ）を採用することもでき、外部電極蛍光ランプ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；ＥＥＦＬ）採用時と同じ効果が期待できる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図２は、本発明のバックライト駆動システムの一実施形態を示す構成図である。

図２を参照すると、本発明のバックライト駆動システム１００は電源部１１０、インバータ部１２０及び昇圧部１３０を含む。

本発明のバックライト駆動システム１００は、事前に設定された実装領域を有する第１基板Ｂ１と、第１基板Ｂ１と物理的に分離され事前に設定された実装領域を有する第２基板Ｂ２に形成されることができ、ここで電源部１１０及びインバータ部１２０は、第１基板Ｂ１に実装され昇圧部１３０は第２基板Ｂ２に実装されることができる。

電源部１１０は、常用交流電源のＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ―Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を除去するＥＭＩ除去フィルター１１１と、ＥＭＩ除去フィルター１１１からの電磁気干渉が除去された交流電源を整流及び平滑する整流器１１２と、整流器１１２が整流した電源を力率補正し事前に設定された直流電源に変換する力率補正器１１３を具備することができる。

インバータ部１２０は、力率補正器１１３からの上記直流電源を事前に設定された方式でスイッチングするスイッチ１２１と、スイッチ１２１がスイッチングした電源を事前に設定された巻線比に従って上記直流電源の電圧レベルと同じ電圧レベルを有する交流電源に変換する１対１トランスフォーマー１２２を具備することができる。即ち、上記直流電源の電圧レベルがＤＣ４００Ｖであれば、これを４００Ｖｐ―ｐの電圧レベルを有する上記交流電源に変換することができる。

上述のスイッチ１２１はフルブリッジ（Ｆｕｌｌ―Ｂｒｉｄｇｅ）方式、ハーフブリッジ（Ｈａｌｆ―Ｂｒｉｄｇｅ）方式またはプッシュプル（Ｐｕｓｈ―Ｐｕｌｌ）方式でスイッチングすることができる。

１対１トランスフォーマー１２２は、事前に設定された巻線数を有するコイルを具備した１次側と、上記１次側のコイルの巻線数と同じ巻線数を有するコイルを具備した２次側に分かれることができる。

一方、第１基板Ｂ１は、事前に設定された接地領域を有する１次グラウンドと、上記１次グラウンドと異なる接地領域を有する２次グラウンドが形成されることができるが、ＥＭＩ除去フィルター１１１、整流器１１２、力率補正器１１３、スイッチ１２１及び１対１トランスフォーマー１２２の１次側は、上記１次グラウンドに接地されることができ、１対１トランスフォーマー１２２の２次側は上記２次グラウンドに接地されることができる。

第２基板Ｂ２には、昇圧部１３０とランプグループＬが実装されることができる。

第１基板Ｂ１と第２基板Ｂ２は物理的に分離されており、インバータ部１２０の１対１トランスフォーマー１２２は上記交流電源をケーブルＣを通じ昇圧部１３０に伝達するが、このとき、上記交流電源は電圧レベルが略４００Ｖｐ―ｐであるため、低圧用ケーブルを使用し、費用を節減することができる。

図３は、本発明のバックライト駆動システムの一実施形態に採用された昇圧部の実施形態である。

図３を参照すると、本発明のバックライト駆動システム１００に採用された昇圧部１３０は、分配トランスフォーマー１３１を具備することができ、分配トランスフォーマー１３１はケーブルＣからの上記交流電源を昇圧しランプグループＬの各ランプに夫々分配することができる。

このとき、分配トランスフォーマー１３１は、事前に設定された巻線数を有し上記交流電源の入力を受ける１次側コイルと上記１次側コイルより多く巻線数を有し上記１次側コイルからの交流電源を昇圧してランプ点灯電源に変換する少なくとも一つの２次側コイルを有することができる。

分配トランスフォーマー１３１は、上記２次側コイルの一端がランプグループＬのうち、一個のランプに連結され上記ランプ点灯電源を伝達する１対１分配トランスフォーマーであることができ、上記２次側コイルの一端及び他端がランプグループＬのうち、二個のランプに連結され上記ランプ点灯電源を伝達する１対２分配トランスフォーマーであることができる。

また、図示されたように、分配トランスフォーマー１３１は一つの１次側コイルと二つの２次側コイルを具備しランプグループＬのうち、四個のランプに連結され上記ランプ点灯電源を伝達する１対４分配トランスフォーマーにより構成されることができる。

さらに、分配トランスフォーマー１３１は、一つの１次側コイルと四つの２次側コイルを具備して八個のランプに上記ランプ点灯電源を伝達する１対８分配トランスフォーマー、または一つの１次側コイルと八つの２次側コイルを具備し十六個のランプに上記ランプ点灯電源を伝達する１対１６分配トランスフォーマー等多様に構成されることができる。

上述のように、本発明のバックライト駆動システム１００は、第１基板Ｂ１には電源部１１０とインバータ部１２０を実装し、第２基板Ｂ２に昇圧部１３０を実装することにより、略２７００Ｖｐ―ｐ程度の高圧である上記ランプ点灯電源をランプに出力する昇圧部１３０を、相対的に電圧レベルが低い常用交流電源と直流電源を使用する電源部１１０とインバータ部１２０を物理的に分離して、昇圧部１３０で発生する電磁気干渉から電源部１１０及びインバータ部１２０が自由になることができ、高圧を使用する昇圧部１３０に採択された部品の体積が相対的に低圧を使用する電源部１１０及びインバータ部１２０に採択された部品の体積より大きいので、夫々異なる基板に実装することが製品のサイズを小さくすることができる。

さらに、インバータ部１２０に採用された１対１トランスフォーマー１２２は電源部からの４００Ｖの直流電源と電圧レベルが同一である４００Ｖｐ―ｐの交流電源を発生させることにより低圧の電源を使用して安全距離を減らすことができるため、トランスフォーマーの体積を低減することができる。

図４は、本発明のバックライト駆動システムの他の実施形態を示す構成図である。

図４を参照すると、本発明のバックライト駆動システムの他の実施形態２００は、図２と同様に電源部２１０、インバータ部２２０及び昇圧部２３０を含む。

図４に図示された電源部２１０、インバータ部２２０及び昇圧部２３０は上述のケーブル連結及び基板分離に関する技術が適用されない点を除くと、図２における説明と同じであるため、詳細な説明は省略する。

図５は、本発明のバックライト駆動システムの他の実施形態に採用された昇圧部の実施形態である。

図５を参照すると、本発明のバックライト駆動システムの他の実施形態２００に採用された昇圧部２３０は分配トランスフォーマー２３１を具備することができ、分配トランスフォーマー２３１は上記交流電源を昇圧してランプグループ２４０の各ランプに夫々分配することができる。

分配トランスフォーマー２３１は、上記２次側コイルの一端がランプグループ２４０のうち、1個の外部電極蛍光ランプに連結され上記ランプ点灯電源を伝達する１対１分配トランスフォーマーであることができ、上記２次側コイルの一端及び他端がランプグループ２４０のうち、２個の外部電極蛍光ランプに連結され上記ランプ点灯電源を伝達する１対２分配トランスフォーマーであることができる。

また、図示されたように分配トランスフォーマー２３１は、１つの１次側コイルと２つの２次側コイルを具備し、上記２次側コイルの各一端はランプグループ２４０のうち、４個の外部電極蛍光ランプ２４１、２４２、２４３、２４４に連結され、上記ランプ点灯電源を伝達する１対４分配トランスフォーマーにより構成されることができる。

さらに、分配トランスフォーマー２３１は、一つの１次側コイルと四つの２次側コイルを具備し、八個の外部電極蛍光ランプに上記ランプ点灯電源を伝達する１対８分配トランスフォーマー、または一つの１次側コイルと八つの２次側コイルを具備し、十六個の外部電極蛍光ランプに上記ランプ点灯電源を伝達する１対１６分配トランスフォーマー等多様に構成されることができる。

また、本発明のバックライト駆動システムの他の実施形態２００は、外部電極蛍光ランプを採用して冷陰極蛍光ランプ使用時に必須的に採用される電流バランス回路を削除することで回路面積及び製造費用を低減させることができる。

図面を参照して、外部電極蛍光ランプ採用時の電流平衡維持に関して説明する。

図６ａは、本発明のバックライト駆動システムに採用された外部電極蛍光ランプの図面で、図６ｂは外部電極蛍光ランプの正抵抗特性を示すグラフである。

図６ａを参照すると、外部電極蛍光ランプは、バー（Ｂａｒ）形態のガラス管内に蛍光体と放電ガスを含み、ガラス管の両端には外部電極が形成される。

これを等価回路で表示すると、抵抗Ｒと抵抗の両端に形成されたキャパシターＣ１、Ｃ２で表すことができる。即ち、一般的に電流バランス回路は、抵抗またはキャパシター等で形成されることができるが、上述したように外部電極がキャパシターＣ１、Ｃ２のように等価的に解釈されることができるため、別途の電流バランス回路が必要なくなる。図示されてはいないが、外部電極を有する面光源も採用されることができる。

また、図６ｂを参照すると、外部電極蛍光ランプにおいて、管電圧と管電流の関係は相互比例する関係が形成されることが分かる。これにより、外部電極蛍光ランプは正抵抗（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）特性を有するため、図６ｃのように負抵抗（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）特性を有する冷陰極蛍光ランプとは異なり、別途の電流バランス回路が必要なくなることが分かる。

図７は、本発明のバックライト駆動システムのランプ電流偏差を示すグラフである。

図７を参照すると、本発明のバックライト駆動システム１００、２００は、略１２個のランプにランプ点灯電源を伝達すると仮定すると、各ランプに伝達されるランプ点灯電源のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）値は７．５ｍＡから８ｍＡ内に各ランプに流入されるランプ点灯電源の電流値が電流平衡を維持することが分かる。

以上で説明した本発明は上述の実施例及び添付の図面により限定されるものではなく、上述の特許請求範囲により限定され、本発明の構成は本発明の技術的な思想から外れない範囲内でその構成を多様に変更及び改造することができること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は自明である。

従来のバックライト駆動システムの構成図である。 本発明のバックライト駆動システムの一実施形態を示す構成図である。 本発明のバックライト駆動システムの一実施形態に採用された昇圧部の実施形態である。 本発明のバックライト駆動システムの他の実施形態を示す構成図である。 本発明のバックライト駆動システムの他の実施形態に採用された昇圧部の実施形態である。 本発明のバックライト駆動システムの他の実施形態に採用された外部電極蛍光ランプの図面である。 外部電極蛍光ランプの正抵抗特性を示すグラフである。 冷陰極蛍光ランプの負抵抗特性を示すグラフである。 本発明のバックライト駆動システムのランプの電流偏差を示すグラフである。

符号の説明

１００、２００ バックライト駆動システム
１１０、２１０ 電源部
１１１、２１１ ＥＭＩ除去フィルター
１１２、２１２ 整流器
１１３、２１３ 力率補正器
１２０、２２０ インバータ部
１２１、２２１ スイッチ
１２２、２２２ １対１トランスフォーマー
１３０、２３０ 昇圧部
１３１、２３１ 分配トランスフォーマー
１４０、２４０ ランプグループ
２４１、２４２、２４３、２４４ 外部電極蛍光ランプ
B１ 第１基板
B２ 第２基板

Claims (11)

1. 常用交流電源を事前に設定された電圧レベルを有する直流電源に変換する電源部と、
   １対１の電圧変換比率に従って前記電源部からの前記直流電源を前記直流電源の減圧レベルと同じ電圧レベルを有する交流電源に変換するインバータ部と、
   前記インバータ部からの前記交流電源を事前に設定されたランプ点灯電源に昇圧する昇圧部と、
   前記昇圧部からの前記ランプ点灯電源の入力を受け光を放出するランプグループと、
   前記インバータ部は、前記電源部からの前記直流電源をスイッチングするスイッチと、前記スイッチがスイッチングした電源を事前に設定された同じ巻線比に従って前記直流電源の電圧レベルと同じ電圧レベルを有する交流電源に変換する１対１トランスフォーマーを含むことを特徴とする液晶表示装置のバックライト駆動システム。
2. 前記電源部は、前記常用交流電源の電磁気干渉を除去するＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ―Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）除去フィルターと、前記ＥＭＩ除去フィルターからの交流電源を平滑及び整流する整流器と、整流器が整流した電源を力率補正し前記直流電源に変換する力率補正器を具備し、
   前記昇圧部は、前記１対１トランスフォーマーからの前記交流電源を事前に設定された巻線比に従って前記ランプ点灯電源に昇圧してランプに夫々分配する分配トランスフォーマーを具備することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
3. 事前に設定された実装領域を有する第１基板及び前記第１基板と物理的に分離され事前に設定された実装領域を有する第２基板をさらに含み、
   前記電源部及びインバータ部は前記第１基板に実装され、
   前記昇圧部は、前記第２基板に実装されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
4. 前記１対１トランスフォーマーは、前記交流電源をケーブルを通じ前記分配トランスフォーマーに伝達することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
5. 前記分配トランスフォーマーは、前記ランプ点灯電源を一個のランプに伝達する１対１分配トランスフォーマー、または前記ランプ点灯電源を少なくとも二個以上のランプに夫々分配する１対多数分配トランスフォーマーであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
6. 前記インバータ部のスイッチは、フルブリッジ方式、ハーフブリッジ方式またはプッシュプル方式のうち、いずれかの方式でスイッチングすることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
7. 前記第１基板は、事前に設定された接地領域を具備した１次グラウンドと、前記１次グラウンドと接地が分離された接地領域を具備した２次グラウンドを有し、
   前記ＥＭＩ除去フィルター、前記整流器、前記力率補正器、前記スイッチ及び前記１対１トランスフォーマーの１次側は前記１次グラウンドに接地され、前記１対１トランスフォーマーの２次側は前記２次グラウンドに接地されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
8. 前記ランプグループは、少なくとも一個の外部電極蛍光ランプを含み、前記外部電極蛍光ランプは、前記昇圧部からの前記ランプ点灯電源の入力を受け光を放出することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
9. 前記電源部は、前記常用交流電源の電磁気干渉を除去するＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ―Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）除去フィルターと、前記ＥＭＩ除去フィルターからの交流電源を平滑及び整流する整流器と、整流器が整流した電源を力率補正し前記直流電源に変換する力率補正器を具備し、
   前記昇圧部は、前記１対１トランスフォーマーからの前記交流電源を事前に設定された巻線比に従って前記ランプ点灯電源に昇圧してランプに夫々分配する分配トランスフォーマーを具備することを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
10. 前記分配トランスフォーマーは、前記ランプ点灯電源を一個の前記外部電極蛍光ランプに伝達する１対１分配トランスフォーマー、または前記ランプ点灯電源を少なくとも二個以上の前記外部電極蛍光ランプに夫々分配する１対多数分配トランスフォーマーであることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。
11. 前記インバータ部のスイッチは、フルブリッジ方式、ハーフブリッジ方式またはプッシュプル方式のうち、いずれかの方式でスイッチングすることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置のバックライト駆動システム。

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