JP2536621Y2 - 液晶表示装置のバツクライト用ランプ駆動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、液晶テレビなどの液晶表示装置のバツク
ライト用の螢光ランプ等のランプを交流点灯駆動する液
晶表示装置のバツクライト用ランプ駆動回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、液晶テレビやワードプロセツサなどの液晶表示
装置は、液晶が自発光しないために，バツクライトを必
要とし、たとえば特公昭60-52436号公報（G₀₉F 9/00）
に記載のような照明手段のほかに、種々の手段が提案さ
れており、なかでも螢光ランプを用いたバツクライトが
一般的に行なわれており、この螢光ランプ等のバツクラ
イト用ランプの駆動回路として、昇圧トランスの１次側
発生電圧を帰還して自励発振させる通常の自励式インバ
ータを用いた回路、あるいは発振器の出力パルスにより
駆動する他励式インバータを用いた回路が主として採用
されており、その１例を第５図に示す。

第５図は他励式インバータを用いた例であり、同図に
おいて、（1a），（1b）は直流電源としてのたとえば電
池の正，負端子であり、負端子（1b）がアースされてい
る。（２）は正端子（1a），アース間に設けられたバイ
パス用コンデンサ、（３）は３個のインバータ（G₁），
（G₂），（G₃）とダイオード（D₁），（D₂），（D₃），
（D₄）,3個の固定抵抗（R₁），（R₂），（R₃）,2個の可
変抵抗（VR₁），（VR₂）およびコンデンサ（C₁）とから
なるCR発振型の発振部であり、ダイオード（D₃），
（D₄）を介して正端子（1a），アース間に設けられ、低
周波あるいは高周波の負のパルスを出力する。

（４），（５）は発振部（３）の出力パルスを反転し
て電力増幅するPNP型,NPN型のトランジスタであり、ト
ランジスタ（４）のエミツタが前記電池の正端子（1a）
に接続されるとともに、トランジスタ（５）のコレク
タ，エミツタがトランジスタ（４）のコレクタ，アース
に接続され、かつ、両トランジスタ（４），（５）のベ
ースに、ベース入力用の抵抗（６），（７）それぞれを
介して発振部（３）の出力パルスが印加され、該出力パ
ルスを反転増幅して後述のFETに駆動パルスとして出力
するようになつており、両トランジスタ（４），
（５），両抵抗（６），（７）および両抵抗（６），
（７）にそれぞれ並列に接続されたコンデンサ（８），
（９）により、駆動部（10）が構成されている。

（11）はリアクトル（Ｌ）およびコンデンサ（C₂）か
らなる平滑部、（12）はインバータ用のスイツチング素
子であるFETであり、ゲートがトランジスタ（４），
（５）のコレクタの接続点に接続されるとともにソース
がアースされ、発振部（３）の出力パルスのハイレベ
ル，ローレベルによつてオン，オフする。

（13）は１次回路にFET（12）が設けられたインバー
タ用トランスであり、１次巻線（13a）の一端が平滑部
（11）を介して正端子（1a）に接続され，他端がFET（1
2）のドレインそれぞれに接続され、２次巻線（13b）の
一端，他端に図外の液晶表示装置のバツクライト用螢光
ランプ（14）の両端それぞれが接続されており、FET（1
2）およびトランス（13）によりインバータ（15）が構
成されている。

なお、（16）はFET（12）に並列に設けられたサージ
吸収用のコンデンサである。

そして、発振部（３）のコンデンサ（C₁）の充，放電
時定数が抵抗（R₁），（R₂），（VR₁），（VR₂）それぞ
れによつて決定され、発振部（３）の出力パルスの周波
数が設定され、発振部（３）の出力パルスがトランジス
タ（４），（５）によつて反転増幅され、両トランジス
タ（４），（５）のコレクタの接続点からFET（12）の
ゲートに、発振部（３）の出力パルスの極性反転パルス
が、駆動パルスとして印加され、このとき、FET（12）
は駆動パルスによつてオン，オフする。

ところで、FET（12）の駆動パルスが第６図（ａ）に
示すような波形であると、前記したように駆動パルスの
ハイレベルのパルス幅Ｗの期間にFET（12）がオン状態
となり、１次,2次巻線（13a），（13b）に正の電圧が生
じ、駆動パルスのローレベル期間にFET（12）がオフ状
態となり、１次,2次巻線（13a），（13b）に負のフライ
バツク電圧が生じ、この負のフライバツク電圧が過渡的
にランプ（14）に供給され、ランプ（14）が交流点灯駆
動される。

このとき、トランス（13）の１次側におけるFET（1
2）のドレイン電圧波形は、第６図（ｂ）に示すように
なり、FET（12）のオン期間，すなわち同図（ａ）の駆
動パルスのハイレベル期間に、ドレイン電圧はほぼ０と
なり、駆動パルスのハイレベルからローレベルへの反転
時にトランス（13）に生じる負の高いフライバツク電圧
により、ドレイン電圧は極めて高い正のピーク値V_Pに達
し、その後前記したようにランプ（14）に供給される供
給電圧によりトランス（13）の１次側に電圧が生じ、ド
レイン電圧はピーク値Vpより十分に低い電圧Viとなる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところが、前記した駆動回路の場合、発振部（３）の
発振周波数が一定で，駆動パルスのパルス幅Ｗも一定で
あるため、インバータ（15）の入力電源である電池の電
圧が低下し、あるいは何らかの原因による電圧変動が生
じ、ランプ（14）の供給電圧が低下すると、たとえば第
７図に示すように、ランプ（14）の消費電力が低下して
ランプ（14）の輝度も低下し、液晶表示装置の画質が低
下するという問題点がある。

そこで、この考案では、バツクライト用ランプの供給
電圧が変動しても、ランプの輝度を一定に保持して液晶
表示装置の画質を一定に保てるようにすることを技術的
課題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そして、前記した従来技術の問題点を解決するための
手段を、実施例に対応する第１図を用いて説明する。

すなわち、直流電源にインバータ用トランスの１次巻
線およびスイッチング素子を直列接続して形成されたイ
ンバータと、前記スイッチング素子の制御端子に駆動パ
ルスを供給して前記スイッチング素子を駆動する駆動部
とを備え、前記インバータ用トランスの２次巻線の出力
交流によりバックライト用ランプを駆動する液晶表示装
置のバックライト用ランプ駆動回路において、この考案
は、一次巻線の電圧のピークが極めて大きく、一次巻線
の電圧のピーク値から等価的にそのピークが検出され、
しかも、一次巻線の通電期間を短くする程その電圧のピ
ークが低下することに着目してなされたものであり、前
記１次巻線のピーク電圧に比例した電圧を保持する保持
手段と、前記保持手段の保持電圧と基準電圧とを比較
し、前記基準電圧に対する前記保持電圧の高、低により
前記駆動パルスのパルス幅を減、増可変して前記保持電
圧が前記基準電圧に等しくなるように前記スイッチング
素子をパルス幅変調駆動制御する制御手段とを設けたも
のである。

［作用］ 前記のように構成された本願考案の液晶表示装置のバ
ックライト用ランプ駆動回路によると、保持手段により
一次巻線のピーク電圧を検出してピークに応じた保持電
圧を得る。

さらに、制御手段により保持電圧と基準電圧とを比較
し、保持電圧が常に基準電圧に等しくなるように、駆動
部からFETの制御端子（ゲート）に供給する駆動パルス
幅を可変制御し、FETをパルス幅変調駆動する。

この駆動により、一次巻線の電圧のピークが低下する
と一次巻線の通電期間が長くなって電流が増加し、逆
に、一次巻線の電圧のピークが上昇すると一次巻線の通
電期間が短くなって電流が減少する。

この結果、直流電源の供給電圧の変動に関係なく、一
次巻線の電圧のピークが一定に保たれるとともに、一次
巻線の電圧、電流の積から求まる螢光ランプの消費電力
および輝度が一定に保たれるようになる。

〔実施例〕

つぎに、この考案を、その１実施例を示した第１図な
いし第４図とともに詳細に説明する。なお、第１図にお
いて第５図と同一記号は同一もしくは相当するものを示
す。

第１図において、（17）はトランス（13）の１次側に
設けられ他端がアースされた補助巻線、（18）はアノー
ドが補助巻線（17）の一端に接続された整流用ダイオー
ド、（19）はダイオード（18）のカソード，アース間に
設けられたコンデンサであり、半波整流用のダイオード
（18）とともにトランス（13）の１次側のFET（12）の
ドレイン電圧のピークに比例する電圧を保持する保持手
段（20）が構成されている。

（21），（22）は前記電池の正端子（1a），アース間
に直列に設けられた定電圧用の抵抗およびツエナダイオ
ード、（23），（24）はツエナダイオード（22）の両端
間に直列に設けられた２個の分圧用抵抗であり、各抵抗
（21），（23），（24）およびツエナダイオード（22）
により基準電源（25）が構成され、抵抗（24）の両端電
圧を基準電圧として後述の誤差増幅用オペアンプに出力
する。

（26）は誤差増幅用のオペアンプであり、反転入力端
子（−）が直流成分のみを通過するローパスフイルタ
（以下LPFという）（27）を介して、保持手段（20）の
出力端子であるダイオード（18）のカソードに接続さ
れ、非反転入力端子（＋）が抵抗（23），（24）の接続
点に接続され、反転入力端子（−），出力端子間に高調
波除去用のコンデンサ（28）が設けられ、出力端子が他
のLPF（29）を介して駆動部（10）に接続され、オペア
ンプ（26），コンデンサ（28）,LPF（27），（29）によ
り制御手段（30）が構成され、保持手段（20）による保
持電圧と前記基準電圧とが比較され、前記保持電圧が前
記基準電圧に等しくなるように、駆動部（10）に駆動パ
ルスのパルス幅を制御する制御信号が出力される。

このとき、駆動部（10）は、前記制御信号により駆動
パルスの周期は変えずにそのデユーテイ比，すなわちパ
ルス幅Ｗを、端子（1a），（1b）間の供給電圧の変化に
より１次巻線（13a）の電圧のピークが上昇したときは
パルス幅Ｗが減少（短縮）し、１次巻線（13a）の電圧
のピークが低下したときはパルス幅が増大（伸長）する
ように、減，増可変し、FET（12）をパルス幅変調駆動
する。

ところで、発振部（３）の発振周波数が一定で駆動部
（10）からの駆動パルスの周期が一定であるときに、駆
動パルスのパルス幅Ｗを大きく（長く）すると、１次巻
線（13a）の通電期間が長くなつてトランス（13）の１
次側のFET（12）のドレイン電圧のピーク値V_Pも高くな
り、駆動パルスのパルス幅Ｗを小さく（短く）すると、
１次巻線（13a）の通電期間が短くなつてFET（12）のド
レイン電圧のピーク値V_Pも低くなるという傾向があり、
このことは実験的にも確認されている。

したがって、電池の消耗等で端子（1a），（1b）の供
給電圧が変化（低下）しても、ピーク値Vp,すなわち１
次巻線（13a）の電圧のピークはほぼ一定に保たれる。

また、パルス幅Ｗの減，増によりFET（12）の毎周期
のオン期間が短，長変化して１次巻線（13a）の通電期
間が変化し、１次巻線（13a）の電圧と電流の積で定ま
る蛍光ランプ（14）の消費電力も、端子（1a），（1b）
の供給電圧の変化によらず、ほぼ一定に保たれる。

そして、バツクライト用螢光ランプ（14）の供給電圧
を変化させたときに、前記ピーク電圧V_Pが常に一定にな
るように,FET（12）への駆動パルスのパルス幅Ｗを調整
し、そのときの螢光ランプ（14）の消費電力および輝度
の変化を測定したところ、それぞれ第２図，第３図に示
すようになり、これらの図面からわかるように、前記ピ
ーク電圧V_Pが常に一定になるように,FET（12）への駆動
パルスのパルス幅Ｗを調整すれば、螢光ランプ（14）の
供給電圧の変動に関係なく，螢光ランプ（14）の消費電
力および輝度はほぼ一定になる。

すわなち、第１図に示す保持手段（20）により、トラ
ンス（13）の１次側のFET（12）のドレイン電圧のピー
クに比例する電圧を保持し、制御手段（30）により、前
記保持電圧が常に前記基準電圧に等しくなるように、駆
動部（10）からFET（12）への駆動パルスのパルス幅Ｗ
を制御することにより、螢光ランプ（14）の供給電圧の
変動に関係なく、螢光ランプ（14）の消費電力および輝
度がほぼ一定に保たれることになる。

また、螢光ランプ（14）の輝度が、液晶表示装置にお
いて常にほぼ一定の画質が得られる最低必要輝度よりや
や高い程度になるように設定しておくことにより、電源
である電池の長寿命化を図ることができ、たとえば第５
図に示すような螢光ランプ（14）の供給電圧の変動によ
り輝度が変動するタイプの従来の駆動回路により、螢光
ランプ（14）を駆動したときの電池使用時間と輝度との
関係は、第４図中の１点鎖線のようになり、ランプ（1
4）の輝度が前記した最低必要輝度Btにまで低下するま
での電池の使用時間がT₁であるのに対し、前記実施例に
よると、電池使用時間と輝度との関係は第４図中の実線
のようになり、ランプ（14）の輝度が最低必要輝度Btに
まで低下するまでの電池の使用時間はT₂（＞T₁）とな
り、電池の長寿命化が図れる。

したがつて、前記実施例によると、バツクライト用の
螢光ランプ（14）の供給電圧の変動に関係なく、螢光ラ
ンプ（14）の輝度および消費電力をほぼ一定に保つこと
ができ、液晶表示装置の画質として，常にほぼ一定の画
質を確保することができ、しかも電池を電源とするポー
タブル型の液晶表示装置の場合に、従来に比べて電池の
長寿命化を図ることができる。

なお、前記実施例では、バツクライト用ランプとして
螢光ランプ（14）を用いた場合について説明したが、螢
光ランプ（14）以外であつてもよいのは言うまでもな
い。

また、前記実施例では、直流電源として電池を用いた
が、これに限るものではない。

さらに、インバータ（15）に、FET（12）以外のトラ
ンジスタなどのスイツチング素子を使用してもよい。

また、保持手段（20），制御手段（30）は前記した構
成に限るものでないのは勿論である。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案の液晶表示装置のバツクライ
ト用ランプ駆動回路によると、保持手段により、インバ
ータ用トランスの１次巻線の電圧のピークに比例する電
圧を保持し、制御手段により、前記保持電圧が常に前記
基準電圧に等しくなるように、駆動部からインバータの
スイッチング素子に供給する駆動パルスのパルス幅を可
変制御し、一次巻線の電圧のピークが大きくなったとき
はスイッチング素子の駆動パルスのパルス幅を短くして
一次巻線の通電期間を短くし、一次巻線の電圧のピーク
が小さくなったときはスイッチング素子の駆動パルスの
パルス幅を長くして一次巻線の通電期間を長くしたた
め、一次巻線の通電期間がその電圧のピークの大、小の
逆に変化し、ランプの供給電圧である直流電源の電圧の
変化によらず、一次巻線の電圧のピークがほぼ一定に保
たれるとともに、一次巻線の電圧と電流の積で定まるラ
ンプの消費電力及び輝度がほぼ一定に保たれ、液晶表示
装置の画質として、常にほぼ一定の画質を確保すること
ができ、しかも電池を電源とするポータブル型の液晶表
示装置の場合に、従来に比べて電池の長寿命化を図るこ
とができ、安定した画質の画像が得られ、液晶表示装置
において極めて有効である。さらに、ランプの劣化ある
いは損傷により放電が停止して、二次巻線側には電流が
流れなくなった場合、一次巻線には過電流が流れること
がなくなり、機器の損傷を招くことが防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの考案の液晶表示装置のバツク
ライト用ランプ駆動回路の１実施例を示し、第１図は結
線図、第２図および第３図はそれぞれランプの供給電圧
とランプの消費電力および輝度との関係図、第４図は電
池使用時間とランプの輝度との関係図、第５図は従来例
の結線図、第６図（ａ），（ｂ）は第５図の動作説明用
の信号波形図、第７図は一般のバツクライト用ランプの
供給電圧とランプの消費電力との関係図である。 （10）……駆動部、（12）……FET、（13）……トラン
ス、（14）……螢光ランプ、（15）……インバータ、
（20）……保持手段、（30）……制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−219495（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−46671（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−46673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−134493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−207293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−254397（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−74800（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−138199（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源にインバータ用トランスの１次巻
   線およびスイッチング素子を直列接続して形成されたイ
   ンバータと、前記スイッチング素子の制御端子に駆動パ
   ルスを供給して前記スイッチング素子を駆動する駆動部
   とを備え、 前記インバータ用トランスの２次巻線の出力交流により
   バックライト用ランプを駆動する液晶表示装置のバック
   ライト用ランプ駆動回路において、 前記１次巻線のピーク電圧に比例した電圧を保持する保
   持手段と、 前記保持手段の保持電圧と基準電圧とを比較し、前記基
   準電圧に対する前記保持電圧の高、低により前記駆動パ
   ルスのパルス幅を減、増可変して前記保持電圧が前記基
   準電圧に等しくなるように前記スイッチング素子をパル
   ス幅変調駆動制御する制御手段と を設けた液晶表示装置のバックライト用ランプ駆動回
   路。