JP4872297B2

JP4872297B2 - バックライト光源駆動回路

Info

Publication number: JP4872297B2
Application number: JP2005288939A
Authority: JP
Inventors: 一雄西ノ園
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: US7446483B2; US20070075653A1; JP2007103081A

Description

この発明は、液晶表示パネル等の表示パネルの背面に配置した複数のバックライト光源の駆動回路に関する。

この種のバックライト光源は、通常、複数個設けられ、画面サイズが３０〜４０インチクラスの液晶テレビ用表示パネルでは、１０数本設けられる。また、各光源には冷陰極管（以下、単にＣＣＦＬと称する）が採用されることが多く、その両端の電極間には１〜２ｋｖ程度の高電圧が印加される。

一方、ＣＣＦＬには高電圧が印加されているために、ＣＣＦＬが不良化したり、コネクター外れ、回路異常等が生じると二次側か無負荷状態となり出力電圧が異常上昇する。したがって、その状態が回復されないと、異常上昇した二次側電圧を原因として一部の部品の焼損、発煙等が生じる可能性がある。そこで、従来のバックライト光源駆動回路では、バックライト光源の管電流が所定のしきい値以下になると、制御部に対して全ての駆動回路を動作停止するための保護信号を出力する保護信号出力回路を設けている。保護信号が制御部に出力されると、保護回路は、各バックライト光源にそれぞれ設けられている駆動回路の動作を、安全のため停止させる。具体的には、駆動電源を落とし発振動作を停止させる（特許文献１、２）。

また、ＣＣＦＬの寿命末期を管電流の低下で検出し、寿命末期であることを検出するとＬＥＤを点灯させるようにしたものが提案されている（特許文献３）。
特開２００２−１３４２９３号公報特開平１１−３５５９６０号公報特開平５−１４２５３９号公報

しかしながら、上記特許文献１、２の装置では、異常が発生すると直ちに発振停止となるために、複数のバックライト光源を使用し、且つ各バックライト光源に駆動回路が接続される装置では、どのバックライト光源又は駆動回路が不良なのか簡単にはわからない。なぜなら、発振停止となって動作停止状態にある駆動回路では、異常のあるバックライト光源又は駆動回路と、正常なバックライト光源又は駆動回路は、外見上、及び電気信号上も同じに見えるからである。

また、上記特許文献３の装置では、管電流の低下で寿命末期であることを検出すると、その状態をＬＥＤ表示するようにしているため、この装置を、複数のバックライト光源を使用し、且つ各バックライト光源に駆動回路が接続される装置に適用すると、異常時において、ＬＥＤの点灯有無をみる事で、どのバックライト光源又は駆動回路が不良であるかを判断出来る。

ところが、同特許文献３に示される装置は、全ての駆動回路を動作停止するための保護信号を出力する保護信号出力回路を備えていないために、異常が生じても駆動回路の動作が継続し、非常に危険である。また、仮に、このような保護信号出力回路を設けたとしても、今度は、入力電源がオフするとＬＥＤが消灯してしまう。結局、特許文献３に示される装置では、危険な状態にあるのを回避するための保護信号出力回路を設けても、上記引用文献１、２と同様に、どのバックライト光源又は駆動回路が不良であるかを判断することができない。

このように、従来のバックライト光源駆動回路では、管電流の低下を検出する回路を備えているが、保護信号出力回路を備えていないために危険であったり、又は保護信号出力回路を設けていたとしても、どのバックライト光源又は駆動回路が不良であるかを判断することができないという不都合があった。

この発明の目的は、バックライト光源の不良化、コネクタ外れ、回路故障等が生じたときに、そのバックライト光源及び該バックライト光源を駆動する駆動回路の配置位置を直ちに視認可能にし、且つ、修理が安全に行われ、また、修理時に部品が焼損等により不良化しないバックライト光源駆動回路をを提供することにある。

この発明のバックライト光源駆動回路は、上記課題を解決するために以下の構成を備えている。
（１）液晶表示パネルの背面側に配置される複数のバックライト光源に個々に接続して複数設けられ、単一の制御部から入力する共通の駆動信号によって対応する前記バックライト光源をそれぞれ点灯駆動するバックライト光源駆動回路において、
前記駆動信号による制御により電源回路からの駆動電源が供給される発振回路と、一次側巻線に接続された前記発振回路の発振動作によって二次側巻線に発生する高電圧を前記バックライト光源に供給して当該バックライト光源を点灯駆動するトランスと、対応する前記バックライト光源の管電流を検出する管電流検出回路と、対応する前記バックライト光源の異常状態を点灯表示するＬＥＤに対して前記電源回路からの点灯電源を常時供給可能に設けられたＬＥＤ電源供給回路と、保護信号出力部およびＬＥＤ点灯回路部を有する保護信号出力回路とを備え、前記保護信号出力部は、前記ＬＥＤに直列接続されたスイッチング素子と、前記管電流検出回路の検出電流が所定値以下に低下したときにトリガ信号を出力することにより前記スイッチング素子を導通状態に転移させるトリガ素子と、前記スイッチング素子と前記ＬＥＤとの接続点から導出された保護信号出力端子とを備え、前記スイッチング素子が導通状態に転移したときの前記接続点の電位が前記保護信号出力端子から保護信号として前記制御部に対し出力される構成を有し、前記ＬＥＤ点灯回路部は、前記ＬＥＤおよびこのＬＥＤに直列に接続された前記スイッチング素子からなり、前記スイッチング素子が導通状態となったときに前記点灯電源が前記ＬＥＤ電源供給回路を介し前記ＬＥＤに供給されて前記ＬＥＤが点灯する構成を有し、複数のうちの何れか一つの前記バックライト光源駆動回路から前記保護信号が前記制御部に対し出力されたときに、前記制御部が共通の前記駆動信号の出力を停止するのに伴って全ての前記バックライト光源駆動回路において前記電源回路からの駆動電源の供給が停止されるのに伴って前記発振回路が発振動作を停止し、且つ前記トランスが変圧動作を停止して全ての前記バックライト光源が消灯し、一方、前記保護信号を出力した前記バックライト光源駆動回路のみにおいて、前記電源回路から前記ＬＥＤ電源供給回路を通じて前記点灯電源が前記ＬＥＤに供給され続けることを特徴とする。

このバックライト光源駆動回路は、バックライト光源とで一つのユニットを構成し、各ユニットは複数個ある。各ユニットには一つの制御部が接続され、各ユニット内のいずれかから制御部に対して保護信号が出力されると、制御部は全部のユニットに対して駆動回路の動作を停止させる。具体的には、駆動回路の駆動電源を停止させる。これにより、トランスの一次側に接続されている発振回路が発振停止状態となるから、二次側出力は出なくなる。

ＬＥＤ点灯回路部は、管電流が一定以下に低下するとＬＥＤを点灯する。このとき、ＬＥＤ電源回路は、保護信号の出力有無に係わらずＬＥＤ点灯回路部に点灯電源を供給するため、駆動回路の駆動が停止していても、ＬＥＤは点灯を維持する。これにより、複数のユニットのどのユニットが不良であるか、つまり、どのバックライト光源又は駆動回路が不良であるかを直ちに視認する事ができる。なお、ＬＥＤの点灯が維持されているときには、トランスの二次側に電圧が発生しないから、修理時において危険がなく、また、部品の損傷もない。
（２）前記管電流検出回路が、バックライト光源の管電流が流れる管電流回路に直列接続された抵抗に発生する電圧値を管電流として検出するよう構成され、前記保護信号出力部は、前記管電流検出回路の前記抵抗による検出電圧値が所定値以下に低下したときにオフするトランジスタと、このトランジスタのオフ時に導通してトリガ信号を生成する前記トリガ素子であるツェナーダイオードと、このツェナーダイオードのトリガ信号がゲートに供給されたときに導通する前記スイッチング素子であるサイリスタと、このサイリスタと前記ＬＥＤの接続点から導出された保護信号出力端子とを有し、前記ＬＥＤ点灯回路部は、前記ＬＥＤ電源供給回路に直列接続された前記ＬＥＤおよび前記サイリスタからなる。

管電流が一旦一定以下に低下するとサイリスタがオンするため、以後、このサイリスタに直列接続されているＬＥＤは点灯を維持することになる。

この発明によれば、バックライト光源の不良化、コネクタ外れ、回路故障等が生じた場合に、駆動回路の動作停止状態で、その位置や駆動回路の位置をＬＥＤにより直ちに視認することができる。このため、修理が容易であり、且つ、高電圧が生成していないため安全な状態で修理ができ、さらに、修理中に部品が焼損等により不良化することもない。

図１は、この発明の実施形態である液晶表示パネル用のバックライト光源駆動回路の概念ブロック図を示す。

制御部１に接続される電源回路２は、複数のバックライト光源駆動回路３（３（１）、３（２）・・・３（Ｎ））に駆動電源Ｖ１を供給し、且つ、後述のＬＥＤ点灯回路に電源Ｖ２を供給する。各バックライト光源駆動回路３に接続されるバックライト光源４（４（１）、４（２）・・・４（Ｎ））は、周知のように１つの液晶表示パネルの背面に配置されており、各バックライト光源駆動回路３は、それぞれ同じ構成である。

以下、一つのバックライト光源駆動回路３（１）の構成について説明する。

バックライト光源駆動回路３は、二次側巻線にバックライト光源４を接続するトランス３０と、このトランス３０の一次側巻線に接続され、自励発振する発振回路３１と、電源回路２で生成される駆動電源Ｖ１を発振回路３１に供給するスイッチ素子３２と、制御部１からの駆動回路オンオフ信号Ｓ１（以下、単に信号Ｓ１と言う）に応じてスイッチ素子３２をオンオフするスイッチ素子制御部３３と、管電流回路に直列接続され、管電流Ｉを検出するシャント抵抗Ｒと、シャント抵抗Ｒの両端電圧が入力され、前記管電流Ｉが低下すると制御部１に対して全ての駆動回路を動作停止するためのＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ信号Ｓ２（以下、単に信号Ｓ２と言う）を出力する保護信号出力回路３４とを備えている。

前記保護信号出力回路３４には、電源回路２から電源Ｖ２が供給されている。

前記保護信号出力回路３４には、前記電源Ｖ２に接続されたＬＥＤ３５０と、このＬＥＤ３５０がアノード側に接続されゲートにはゲートオン信号Ｓ３（以下、単に信号Ｓ３と言う）が入力するサイリスタ３５１とを備えるＬＥＤ点灯回路３５が含まれている。本実施形態では、ＬＥＤ点灯回路３５中のサイリスタ３５１は保護信号出力部を兼用している。信号Ｓ３は、前記シャント抵抗Ｒで検出した管電流Ｉの大きさが一定のしきい値以下であると生成される。そのとき、サイリスタ３５１がターンオンし、ＬＥＤ３５０が点灯する。

次に動作を説明する。

電源をオンすると電源回路２が駆動電源Ｖ１と電源Ｖ２を生成し、それぞれ、スイッチ素子３２と保護信号出力回路３４に供給する。また、制御部１は、信号Ｓ１をスイッチ素子制御部３３に供給し、これによりスイッチ素子３２はオンする。これにより、発振回路３１が発振動作を開始し、トランス３０の二次側に高電圧を発生してバックライト光源４を点灯する。

バックライト光源４の点灯時において、シャント抵抗Ｒにより管電流Ｉが常時検出され、その大きさが一定のしきい値以下になると、保護信号出力回路３４が信号Ｓ２を生成して制御部１に入力する。制御部１は、この信号Ｓ２を受けると、信号Ｓ１をオフする。すると、スイッチ素子３２もオフするため発振回路３１の動作は停止し、トランスでの変圧動作もなくなる。すなわち、バックライト光源４は消灯する。

上記信号Ｓ２がいずれかの駆動回路３で生成されると、制御部１から信号Ｓ１が全ての駆動回路３に対して出力されるため、結局、全部のバックライト光源３が同時に消灯する。

一方、信号Ｓ２が生成された駆動回路では、信号Ｓ３が生成されることによってサイリスタ３５１がターンオンし、ＬＥＤ３５０がオンして点灯する。このとき、電源Ｖ２は途切れることなく供給されているから、信号Ｓ３が出なくなってもＬＥＤ３５０は点灯状態を維持する。

したがって、全部のバックライト光源４が消灯していても、このＬＥＤ３５０の点灯状態を視認することにより、修理を行おうとする者は、どのバックライト光源４または駆動回路が不良になっているかを簡単に知ることができる。なお、ＬＥＤ点灯回路３５にサイリスタ３５１を使用しているので、管電流Ｉの大きさが瞬間的に低下した場合でも、保護信号出力回路３４が働いて、ＬＥＤ３５０が点灯する。したがって、寿命末期でときどき管電流低下を生じさせるバックライト光源３や、コネクタが外れかかっていたりして管電流低下の再現性が乏しい場合でも、不良として検出することが可能である。

図２は、上記バックライト光源駆動回路３の具体的な回路例である。

トランス３０の二次側巻線は、巻線Ｎ１と巻線Ｎ２とを備え、各巻線Ｎ１、Ｎ２の出力電圧は１０００Ｖに設定されている。各巻線Ｎ１、Ｎ２の出力は、それぞれバックライト光源４の両極端子に供給され、バックライト光源４の両極端子間には、２０００Ｖの電圧が印加されるようになっている。バックライト光源４からは、該光源４に流れる半波毎の管電流が流れるが、この管電流の方向に応じて、管電流Ｉ１、Ｉ２を各々検出するシャント抵抗Ｒ１、Ｒ２がバックライト光源駆動回路３に設けられている。

保護信号出力回路３４は、前記シャント抵抗Ｒ１により検出した管電流Ｉ１の大きさがしきい値以上であればオンするトランジスタ３４０ａと、このトランジスタ３４０ａがオフのときに導通して信号Ｓ３ａを生成するツェナーダイオード３４１ａと、信号Ｓ３ａがゲートに供給されアノード側にＬＥＤ３５０ａが接続されたサイリスタ３５１ａとを備えている。

以上の構成により、管電流Ｉ１が一定のしきい値を超えているときは、トランジスタ３４０ａはオンしているため、ツェナーダイオード３４１ａは導通しない。このため、信号Ｓ３ａは生成されないからサイリスタ３５１ａはオフしたままである。一方、管電流Ｉ１が一定のしきい値以下となれば、トランジスタ３４０ａがオフに転じる。すると、ツェナーダイオード３４１ａが導通し（オンし）、信号Ｓ３ａが生成されることによってサイリスタ３５１ａがターンオンする。このときＬＥＤ３５０ａが点灯する。また、サイリスタ３５１ａがターンオンするとそのアノード端子はグラウンドレベルに落ちるから、信号Ｓ２が生成される（ローとなる）。信号Ｓ２が制御部１に入力されると、制御部１において信号Ｓ１がオフされる。

以上の構成で、トランジスタ３４０ａ、ツェナーダイオード３４１ａ、サイリスタ３５１ａは、信号Ｓ２を出力するための回路（保護信号出力部）であり、ＬＥＤ３５０ａ、サイリスタ３５１ａはこの発明のＬＥＤ点灯回路に対応している。

同様に、反対の極性の管電流Ｉ２については、抵抗Ｒ２が管電流Ｉ２を検出するシャント抵抗であり、トランジスタ３４０ｂ、ツェナーダイオード３４１ｂ、サイリスタ３５１ｂは、信号Ｓ２を出力するための回路（保護信号出力部）であり、ＬＥＤ３５０ｂ、サイリスタ３５１ｂはＬＥＤ点灯回路に対応している。

図２の実施形態では、電源回路２からは、駆動電源Ｖ１として１３Ｖが出力され、ＬＥＤ点灯回路に供給するための電源Ｖ２として１０Ｖが出力されるが、これらは同一の電源入力端子Ａに入力される。すなわち、電源入力端子Ａには、電源オン時には１３Ｖが入力し、信号Ｓ１がオフして駆動回路が動作停止状態となったときには（この状態をスタンバイ状態と称する）、５Ｖが入力する。この電源入力端子Ａに入力される電源電圧はスタンバイ状態のときに、上記ＬＥＤ点灯回路と上記保護信号出力部に供給される。また、電源入力端子Ａに供給される電源はスイッチ素子３２（図１）に対応するトランジスタ３２０を介して発振回路３１に駆動電源として入力し、１３Ｖはトランジスタ３２１を介して９．４Ｖのバイアス電圧に変換されて発振回路３１に供給される。

信号Ｓ１は、スイッチ素子制御部３３（図１）に対応するトランジスタ３３０のベースに入力し、トランジスタ３３０のコレクタはツェナーダイオード３２３を介してトランジスタ３２２のベースに接続されている。トランジスタ３２２のコレクタはＬＥＤ点灯回路の電源ラインＢに接続されている。電源ラインＢとこのラインＢに直列接続される抵抗３２４とで本発明のＬＥＤ電源供給回路を構成する。

以上の構成において、電源がオンすると電源入力端子Ａに１３Ｖが供給され、一定の期間Ｔ１が経過して（図２参照）、信号Ｓ１がオンする。電源オン後の期間Ｔ１においては、トランジスタ３３０がオフ、トランジスタ３２２がオンしているため電源ラインＢが０Ｖを維持する。このため、この期間Ｔ１においては、ＬＥＤ点灯回路と保護信号出力部がリセットされる。

期間Ｔ１が過ぎて信号Ｓ１がオンすると、トランジスタ３３０、トランジスタ３２０がオンして１３Ｖが発振回路３１に供給されることになってバックライト光源４が点灯を開始する。また、トランジスタ３２２がオフとなるため、電源ラインＢの電圧は１３Ｖとなり、この電圧が電源としてＬＥＤ点灯回路と保護信号出力部に供給される。

その後、管電流Ｉ１又はＩ２の低下が検出されると、ＬＥＤ３５０ａ又は３５０ｂが点灯し、且つ信号Ｓ２がローとなる（信号Ｓ２が生成される）。信号Ｓ２がローになると、制御部１はスタンバイ状態となり、電源入力端子Ａに出力する電圧を１３Ｖ→５Ｖとし、且つ、信号Ｓ１をオフする（ローに落とす）。すると、トランジスタ３３０、トランジスタ３２０がオフし、発振回路３１の動作が停止する（駆動回路の動作が停止する）。

上記スタンバイ状態では、電源ラインＢに５Ｖが印加されており（厳密には、抵抗３２４による電圧降下がある）、これが電源としてＬＥＤ点灯回路と保護信号出力部に供給され続ける。したがって、管電流Ｉ１又はＩ２の低下をＬＥＤ３５０ａ又は３５０ｂにより外部（修理者に）に知らせることができる。

以上のようにして、スタンバイ状態となっても、異常状態にあるバックライト光源４をＬＥＤ点灯により簡単に見つけることができる。コネクタ外れや回路不良などが原因として管電流が低下したときも同様にその位置を見つけることができる。

この発明の実施形態であるバックライト光源駆動回路の概念ブロック図この発明の実施形態であるバックライト光源駆動回路の回路例

符号の説明

３−バックライト光源駆動回路
４−バックライト光源
３１−発振回路
３４−保護信号出力回路
３５−ＬＥＤ点灯回路
３５０−ＬＥＤ

Claims

液晶表示パネルの背面側に配置される複数のバックライト光源に個々に接続して複数設けられ、単一の制御部から入力する共通の駆動信号によって対応する前記バックライト光源をそれぞれ点灯駆動するバックライト光源駆動回路において、
前記駆動信号による制御により電源回路からの駆動電源が供給される発振回路と、
一次側巻線に接続された前記発振回路の発振動作によって二次側巻線に発生する高電圧を前記バックライト光源に供給して当該バックライト光源を点灯駆動するトランスと、
対応する前記バックライト光源の管電流を検出する管電流検出回路と、
対応する前記バックライト光源の異常状態を点灯表示するＬＥＤに対して前記電源回路からの点灯電源を常時供給可能に設けられたＬＥＤ電源供給回路と、
保護信号出力部およびＬＥＤ点灯回路部を有する保護信号出力回路とを備え、
前記保護信号出力部は、前記ＬＥＤに直列接続されたスイッチング素子と、前記管電流検出回路の検出電流が所定値以下に低下したときにトリガ信号を出力することにより前記スイッチング素子を導通状態に転移させるトリガ素子と、前記スイッチング素子と前記ＬＥＤとの接続点から導出された保護信号出力端子とを備え、前記スイッチング素子が導通状態に転移したときの前記接続点の電位が前記保護信号出力端子から保護信号として前記制御部に対し出力される構成を有し、
前記ＬＥＤ点灯回路部は、前記ＬＥＤおよびこのＬＥＤに直列に接続された前記スイッチング素子からなり、前記スイッチング素子が導通状態となったときに前記点灯電源が前記ＬＥＤ電源供給回路を介し前記ＬＥＤに供給されて前記ＬＥＤが点灯する構成を有し、複数のうちの何れか一つの前記バックライト光源駆動回路から前記保護信号が前記制御部に対し出力されたときに、前記制御部が共通の前記駆動信号の出力を停止するのに伴って全ての前記バックライト光源駆動回路において前記電源回路からの駆動電源の供給が停止されるのに伴って前記発振回路が発振動作を停止し、且つ前記トランスが変圧動作を停止して全ての前記バックライト光源が消灯し、一方、前記保護信号を出力した前記バックライト光源駆動回路のみにおいて、前記電源回路から前記ＬＥＤ電源供給回路を通じて前記点灯電源が前記ＬＥＤに供給され続けることを特徴とするバックライト光源駆動回路。
前記管電流検出回路が、バックライト光源の管電流が流れる管電流回路に直列接続された抵抗に発生する電圧値を管電流として検出するよう構成され、
前記保護信号出力部は、前記管電流検出回路の前記抵抗による検出電圧値が所定値以下に低下したときにオフするトランジスタと、このトランジスタのオフ時に導通してトリガ信号を生成する前記トリガ素子であるツェナーダイオードと、このツェナーダイオードのトリガ信号がゲートに供給されたときに導通する前記スイッチング素子であるサイリスタと、このサイリスタと前記ＬＥＤの接続点から導出された保護信号出力端子とを有し、
前記ＬＥＤ点灯回路部は、前記ＬＥＤ電源供給回路に直列接続された前記ＬＥＤおよび前記サイリスタからなること特徴とする請求項１記載のバックライト光源駆動回路。
何れか一つの前記バックライト光源駆動回路から前記保護信号が前記制御部に対し出力されて全ての前記バックライト光源駆動回路の動作が停止するスタンバイ状態になったときに、前記電源回路から供給されるスタンバイ時の前記点灯電源が前記ＬＥＤ電源供給回路を通じ前記保護信号出力回路の前記保護信号出力部および前記ＬＥＤ点灯回路部にそれぞれ供給されることを特徴とする請求項１または２に記載のバックライト光源駆動回路。