KR100679407B1 - 램프 병렬구동 인버터 - Google Patents

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윤창선
최진봉
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

램프 병렬구동 인버터가 제공된다. 본 발명은 램프에 고압의 교류파형을 제공하기 위한 제1트랜스포머 및 제2트랜스포머, 제1트랜스포머 및 제2트랜스포머의 입력단 전압을 각각 스위칭하기 위한 제1스위칭부 및 제2스위칭부, 제1트랜스포머 및 제2트랜스포머의 구동을 위한 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호발생부, PWM 신호를 입력받아서 제1스위칭부 및 제2스위칭부를 각각 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 제1스위칭구동부 및 제2스위칭구동부, 제1스위칭구동부로의 PWM 신호와 제2스위칭구동부로의 PWM 신호가 모두 존재하는 경우에만 상기 제1스위칭구동부와 제2스위칭구동부의 인에이블 입력단자에 스위칭구동부 인에이블 신호를 출력하는 구동제어부를 구비한다. 본 발명에 의하면 램프 병렬구동 인버터에서 마스터 보드의 스위칭구동부와 슬레이브 보드의 스위칭구동부를 동시에 인에이블시키는 구동제어부를 구비함으로써, 초기 기동시에 마스터 보드와 슬레이브에 입력되는 PWM 신호에 딜레이가 발생하여도, 이에 영향을 받지않고 피크 전압과 전류 발생을 방지하여 안정적인 구동이 가능하다는 효과가 있다.
인버터, 램프, 병렬구동, 마스터, 슬레이브, 트랜스포머, 편차, PWM.

Description

램프 병렬구동 인버터 {Inverter of parallel driving lamps}
도 1은 종래 램프 병렬구동 인버터의 내부구조를 보여주는 내부구성도이다.
도 2a는 종래 램프 병렬구동 인버터의 마스터 보드의 회로도이다.
도 2b는 종래 램프 병렬구동 인버터의 슬레이브 보드의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 내부구조를 보여주는 내부구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 구동제어부의 내부구조를 보여주는 내부구성도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 마스터 보드의 회로도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 슬레이브 보드의 회로도이다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 구동제어부의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 입출력 관계를 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 NPN 트랜지스터의 입출력 관계를 나타낸 표이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인터버 회로의 주요 신호들의 파형을 보여주는 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 PWM 신호발생부 120 제1스위칭구동부
130 제1스위칭부 140 제1트랜스포머
150 제2스위칭구동부 160 제2스위칭부
170 제2트랜스포머 180 구동제어부
182 제1 RMM 184 제2 RMM
186 논리게이트
본 발명은 램프를 병렬구동하는 인버터에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display, 이하 "LCD"라 함)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, LCD는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 한편, LCD는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치 들에 인가되는 영상신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
최근 LCD용 인버터가 대형화 됨에 따라 LCD에 사용되는 램프의 길이가 길어지고 수량도 증가하고 있다. 다수의 긴 램프를 점등시키는 경우, 램프의 휘도를 유지시키기가 어렵다. 따라서, 램프의 휘도를 일정하게 유지시키기 위하여 최근에는 램프의 양단에 고압의 출력을 인가하여 램프를 점등하는 방식인 High-High 방식의 병렬구동 인버터가 많이 사용되고 있다.
종래 병렬구동 인버터의 경우에 1채널 IC를 사용하여 마스터(Master) 보드와 슬레이브(Slave) 보드를 구동하였는데, 이때 마스터 보드와 슬레이브 보드간의 출력 전류의 편차가 크다고 하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 2채널 IC를 사용하여 마스터 보드와 슬레이브 보드의 출력 전류를 각각 개별적으로 제어하는 방식이 사용되고 있다.
도 1은 종래 램프 병렬구동 인버터의 내부구조를 보여주는 내부구성도이다.
도 1에서 보는 바와 같이 종래 인버터는 마스터(Master) 보드 및 슬레이브(Slave) 보드와 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호발생부(110)로 이루어진다.
마스터 보드는 램프에 고압의 교류파형을 제공하기 위한 제1트랜스포머(140), 제1트랜스포머(140)의 입력단 전압을 스위칭하기 위한 제1스위칭부(130), PWM 신호를 입력받아서 제1스위칭부(130)를 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 제1스위칭구동부(120)로 이루어진다.
마찬가지로 슬레이브 보드는 램프에 고압의 교류파형을 제공하기 위한 제2트 랜스포머(170), 제2트랜스포머(170)의 입력단 전압을 스위칭하기 위한 제2스위칭부(160), PWM 신호를 입력받아서 제2스위칭부(160)를 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 제2스위칭구동부(150)로 이루어진다.
도 2a는 종래 램프 병렬구동 인버터의 마스터 보드의 회로도이고, 도 2b는 종래 램프 병렬구동 인버터의 슬레이브 보드의 회로도이다.
이러한 종래 2채널 집적회로를 이용한 램프 병렬구동 인버터의 경우, 마스터 보드와 슬레이브 보드를 별도로 제어하기 때문에 양쪽 보드의 출력 전류가 일정해지는 장점이 있다. 그러나, 초기 기동시에 마스터 보드와 슬레이브 보드에 입력되는 PWM 신호 사이에 딜레이(Delay)가 발생할 수 있고, 이러한 딜레이로 인해 피크(peak) 전압과 전류가 발생되어 인버터 보호회로 구현에 어려움이 있으며, 오동작이 야기될 수 있다고 하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스터 보드와 슬레이브 보드 간의 출력 편차를 보상하도록 하는 램프 병렬구동 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 램프에 고압의 교류파형을 제공하기 위한 제1트랜스포머 및 제2트랜스포머, 제1트랜스포머 및 제2트랜스포머의 입 력단 전압을 각각 스위칭하기 위한 제1스위칭부 및 제2스위칭부, 제1트랜스포머 및 제2트랜스포머의 구동을 위한 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호발생부, PWM 신호를 입력받아서 제1스위칭부 및 제2스위칭부를 각각 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 제1스위칭구동부 및 제2스위칭구동부, 제1스위칭구동부로의 PWM 신호와 제2스위칭구동부로의 PWM 신호가 모두 존재하는 경우에만 상기 제1스위칭구동부와 제2스위칭구동부의 인에이블 입력단자에 스위칭구동부 인에이블 신호를 출력하는 구동제어부를 구비한다.
상기 구동제어부는 제1 PWM 신호가 입력되는 동안 제1신호레벨을 출력하는 제1 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터(retriggerable monostable multivibrator)와, 제2 PWM 신호가 입력되는 동안 제1신호레벨을 출력하는 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터(retriggerable monostable multivibrator)와, 제1 및 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 출력이 모두 제1신호레벨일 때 스위칭구동부 인에이블 신호를 출력하는 논리게이트를 포함할 수 있다.
이때, 상기 논리게이트는 NPN 트랜지스터이며, 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호는 각각 제1 및 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 A 입력단자에 연결되고, 제1 및 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 B 입력단자와 C 입력단자는 하이레벨로 고정되어 있으며, 제1 및 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 반전출력단자는 각각 직렬저항을 통하여 풀다운저항 및 상기 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결되어 있으며, 상기 NPN 트랜지스터의 에미터 는 접지에, 콜렉터는 풀업저항에 연결되어 있으며, 상기 NPN 트랜지스터의 콜렉터에서 스위칭구동부 인에이블 신호가 출력될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 내부구조를 보여주는 내부구성도이다. 도 3에서 램프 병렬구동 인버터는 PWM 신호발생부(110), 제1스위칭구동부(120), 제1스위칭부(130), 제1트랜스포머(140), 제2스위칭구동부(150), 제2스위칭부(160), 제2트랜스포머(170), 구동제어부(180)로 이루어진다. 마스터 보드는 제1스위칭구동부(120), 제1스위칭부(130), 제1트랜스포머(140)를 포함하고, 슬레이브 보드는 제2스위칭구동부(150), 제2스위칭부(160), 제2트랜스포머(170)를 포함한다.
PWM 신호발생부(110)는 제1트랜스포머(140) 및 제2트랜스포머(170)의 구동을 위한 제1 PWM신호 및 제2 PWM신호를 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 PWM 신호발생부(110)는 2채널 집적회로일 수 있다.
제1스위칭구동부(120)는 PWM 신호를 입력받아서 제1스위칭부(130)를 구동하 는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 제1스위칭구동부(120)에는 OZ9981 소자가 사용될 수 있고, 이때의 회로도가 도 5에 도시되어 있다.
제2스위칭구동부(150)는 PWM 신호를 입력받아서 제2스위칭부(160)를 구동하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 제2스위칭구동부(150)에는 OZ9981 소자가 사용될 수 있고, 이 때의 회로도가 도 5에 도시되어 있다.
제1스위칭부(130)는 제1트랜스포머(140)의 입력단 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 제1스위칭부(130)는 MOSFET가 사용될 수 있고, 이 때의 회로도가 도 5에 도시되어 있다.
제2스위칭부(160)는 제2트랜스포머(170)의 입력단 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서 제2스위칭부(160)는 MOSFET가 사용될 수 있고, 이 때의 회로도가 도 5에 도시되어 있다.
제1트랜스포머(140) 및 제2트랜스포머(170)는 램프에 고압의 교류파형을 제공하는 역할을 한다.
구동제어부(180)는 제1스위칭구동부(120)로의 PWM 신호와 제2스위칭구동부(150)로의 PWM 신호가 모두 존재하는 경우에만 제1스위칭구동부(120)와 제2스위칭구동부(150)의 인에이블 입력단자에 스위칭구동부 인에이블 신호를 출력한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동제어부(180)의 내부구조를 보여주는 내부구성도이다.
제1 RMM(Retriggerable Monostable Multivibrator)(182)은 제1 PWM 신호가 입력되는 동안 제1신호레벨을 출력하는 역할을 한다.
제2 RMM(184)은 제2 PWM 신호가 입력되는 동안 제1신호레벨을 출력하는 역할을 한다.
논리게이트(186)는 제1 RMM(182) 및 제2 RMM(184)의 출력이 모두 제1신호레벨일 때 스위칭구동부 인에이블 신호를 출력한다. 본 발명의 일 실시예에서 논리게이트(186)에는 NPN 트랜지스터가 사용될 수 있다.
본 발명에서 RMM은 리트리거되는 단안정 멀티바이브레이터를 말하며, 리트리거 회로란 일정시간을 유지하는 출력이 있을 때, 출력이 종료하기 전에 입력이 있으면 그 입력이 있는 때부터 다시 일정시간동안 출력이 유지되도록 하는 회로를 말한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 회로도이다. 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 마스터 보드의 회로도이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 슬레이브 보드의 회로도고, 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 램프 병렬구동 인버터의 구동제어부의 회로도이다.
도 5c의 회로도는 논리게이트(186)에 NPN 트랜지스터가 사용된 실시예이다.
도 5a 내지 도 5c에서 PWM 신호발생부(110)는 2채널 집적회로(미도시)이고, 2채널 집적회로는 P채널 신호와 N채널 신호를 발생시킨다. 제1스위칭구동부(120)에는 PWM 신호는 P채널 신호인 P1_M 신호와 N채널 신호인 N1_M 신호가 입력되고, 제2 스위칭구동부(150)에는 P채널 신호인 P2_S 신호와 N채널 신호인 N2_S 신호가 입력된다.
도 5a 내지 도 5c에서 제1 PWM 신호는 2채널 집적회로에서 제1스위칭구동부(120)로 입력되는 N채널 신호인 N1_M 신호이고, 제2 PWM 신호는 2채널 집적회로에서 제2스위칭구동부(150)로 입력되는 N채널 신호인 N2_S 신호이다. 구동제어부(180)에 입력되는 PWM신호는 제1스위칭구동부(120)와 제2스위칭 구동부(150)에 각각 입력되는 같은 채널의 PWM신호이면 되므로, 도 5a 내지 도 5c의 실시예에서는 2채널 집적회로의 N채널 신호가 사용되었으나, 다른 실시예에서는 2채널 집적회로의 P채널 신호가 사용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서 N1_M 신호는 제1 RMM(182)의 A 입력단자에 연결되고, N2_S 신호는 제2 RMM(184)의 A 입력단자에 연결된다. 그리고, 제1 RMM(182) 및 제2 RMM(184)의 B 입력단자와 C 입력단자는 하이레벨로 고정되어 있다.
제1 RMM(182)의 반전출력단자는 직렬저항(R11)을 통하여 풀다운저항(R20) 및 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결되어 있으며, 제2 RMM(184)의 반전출력단자는 직렬저항(R15)을 통하여 풀다운저항(R20) 및 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결되어 있다. NPN 트랜지스터의 에미터는 접지에, 콜렉터는 풀업저항(R16)에 연결되어 있으며, NPN 트랜지스터의 콜렉터에서 스위칭구동부 인에이블 신호(9981_SD)가 출력된다.
도 5c에서 제1 RMM(182) 및 제2 RMM(184)의 입출력관계는 도 6의 표와 같다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 RMM의 입출력 관계를 나타낸 표이다. 도 5c에 서 제1 RMM(182) 및 제2 RMM(184)의 B 입력단자와 C 입력단자는 하이레벨로 고정되어 있으므로, 도 6의 표에서 A 입력단자에 아래로 하강하는 입력신호가 들어오면 반전출력단자에 로우 출력이 뜨게 된다. 즉, 도 8의 신호 파형에서 N1_M 신호와 N2_S 신호가 동시에 하강하는 때(t0)에 반전출력단자에 로우 출력이 발생하는 것이다.
도 5c에서 NPN트랜지스터의 콜렉터에서 스위칭구동부 인에이블 신호(9981_SD)가 출력된다. NPN트랜지스터는 베이스단에 하이신호가 들어오면 콜렉터단과 에미터단 사이가 쇼트(short)되고, 베이스단에 로우신호가 들어오면 콜렉터단과 에미터단 사이가 오픈(open)되는 성질이 있다. 따라서, 베이스단에 하이신호가 들어오면 콜렉터단과 에미터단 사이가 쇼트되므로 스위칭구동부 인에이블 신호(9981_SD)는 로우신호를 출력하게 되고, 베이스단에 로우신호가 들어오면 콜렉터단과 에미터단 사이가 오픈되므로 스위칭구동부 인에이블 신호(9981_SD)는 하이신호를 출력하게 된다. 베이스단에 들어오는 신호는 제1 RMM(182) 및 제2 RMM(184)의 반전출력단자에서 나오는 신호이다. 즉, 도 7에서 보는 바와 같이, 제1 RMM(182) 및 제2 RMM(184)의 반전출력단자에서 모두 로우신호가 출력될 때에만 NPN 트랜지스터의 콜렉터에서 스위칭구동부 인에이블 신호(9981_SD)가 하이신호로 출력된다. 스위칭구동부 인에이블 신호(9981_SD)는 제1스위칭구동부(120)와 제2스위칭구동부(150)의 인에이블 단자로 출력된다.
도 5a 내지 도 5c에서 스위칭구동부 인에이블 신호(9981_SD)로 인하여 제1스위칭구동부(120)와 제2스위칭구동부(150)가 동시에 구동되기 때문에, 제1 PWM 신호와 제2 PWM 신호에 편차가 발생하여도 인버터는 영향을 받지 않고 정상적인 동작이 가능하게 된다. 즉, 도 8의 신호 파형에서 N1_M과 N2_S 신호 사이에 딜레이가 존재하여도, 결과적으로 N1_M과 N2_S 신호가 동시에 하강하는 시점(t0)에 스위칭구동부 인에이블 신호(9981_SD)가 하이 레벨이 되어 제1스위칭구동부(120)와 제2스위칭구동부(150)를 동시에 구동시키게 된다.
도 5a 내지 도 5c에서 제1스위칭구동부(120)에서는 4개의 MOSFET로 구성된 스위칭부(130)를 구동하기 위한 신호(HDR1, LDR1, HDR2, LDR2)를 출력한다. 예를 들어, 도 8의 파형에서 보는 바와 같이, 스위칭구동부 인에이블 신호가 입력되면 HDR1 및 LDR2의 신호와 HDR2 및 LDR1의 신호가 서로 번갈아 출력되는 구형파를 출력하여 제1스위칭부(130)를 구동시킬 수 있다. 도 8의 신호 파형에 의하면 HDR1 및 LDR2가 하이일 때 제1스위칭부(130)의 MQ4와 MQ7이 동작하고, HDR2 및 LDR1이 하이일 때 제1스위칭부(130)의 MQ6과 MQ5가 동작하며, 이러한 방식으로 제1스위칭부(130)에서 제1트랜스포머(140)의 입력단을 스위칭하여 제1트랜스포머(140)에서 고압의 교류파형이 출력되도록 한다. 마찬가지 방식으로 제2스위칭구동부(150)에서도 4개의 MOSFET로 구성된 제2스위칭부(160)를 구동하기 위한 신호(HDR1, LDR1, HDR2, LDR2)를 출력하게 된다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 램프 병렬구동 인버터에서 마스터 보드의 스위칭구동부와 슬레이브 보드의 스위칭구동부를 동시에 인에이블시키는 구동제어부를 구비함으로써, 초기 기동시에 마스터 보드와 슬레이브에 입력되는 PWM 신호에 딜레이가 발생하여도, 이에 영향을 받지않고 피크 전압 및 전류 발생을 방지하여 안정적인 구동이 가능하다는 효과가 있다.
따라서, 인버터를 안정적으로 설계할 수 있으며, 인버터의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 램프에 고압의 교류파형을 제공하기 위한 제1트랜스포머 및 제2트랜스포머,
    제1트랜스포머 및 제2트랜스포머의 입력단 전압을 각각 스위칭하기 위한 제1스위칭부 및 제2스위칭부,
    제1트랜스포머 및 제2트랜스포머의 구동을 위한 제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호발생부,
    PWM 신호를 입력받아서 제1스위칭부 및 제2스위칭부를 각각 구동하기 위한 구동신호를 출력하는 제1스위칭구동부 및 제2스위칭구동부,
    제1스위칭구동부로의 PWM 신호와 제2스위칭구동부로의 PWM 신호가 모두 존재하는 경우에만 상기 제1스위칭구동부와 제2스위칭구동부의 인에이블 입력단자에 스위칭구동부 인에이블 신호를 출력하는 구동제어부
    를 구비하는 램프 병렬구동 인버터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동제어부는
    제1 PWM 신호가 입력되는 동안 제1신호레벨을 출력하는 제1 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터(retriggerable monostable multivibrator)와,
    제2 PWM 신호가 입력되는 동안 제1신호레벨을 출력하는 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터(retriggerable monostable multivibrator)와,
    제1 및 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 출력이 모두 제1 신호레벨일 때 스위칭구동부 인에이블 신호를 출력하는 논리게이트
    를 포함하는 램프 병렬구동 인버터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 논리게이트는 NPN 트랜지스터이며,
    제1 PWM 신호 및 제2 PWM 신호는 각각 제1 및 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 A 입력단자에 연결되고,
    제1 및 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 B 입력단자와 C 입력단자는 하이레벨로 고정되어 있으며,
    제1 및 제2 리트리거러블 모노스테이블 멀티바이브레이터의 반전출력단자는 각각 직렬저항을 통하여 풀다운저항 및 상기 NPN 트랜지스터의 베이스에 연결되어 있으며,
    상기 NPN 트랜지스터의 에미터는 접지에, 콜렉터는 풀업저항에 연결되어 있으며,
    상기 NPN 트랜지스터의 콜렉터에서 스위칭구동부 인에이블 신호가 출력되는 것인 램프 병렬구동 인버터.
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JP2002043089A (ja) 2000-07-28 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 複数の冷陰極管を用いたバックライト輝度制御方法および情報処理装置
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