(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータトランスと、該トランスの１次巻線をプッシュプル駆動する２つのスイッチング素子と、前記２つのスイッチング素子を相補的にＯＮ−ＯＦＦ制御するクロック信号を供給するためのクロック信号発生回路とを有する他励式インバータにおいて、該他励式インバータは、前記インバータトランスと、前記２つのスイッチング素子とを複数備え、前記クロック信号発生回路のクロック信号を共用して複数の前記２つのスイッチング素子を駆動し、それぞれに前記２つのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号発生回路を複数備え、該ＰＷＭ信号発生回路は、それぞれ独立してＰＷＭ変調を行うことを特徴とする液晶表示装置のバックライト用他励式インバータ。
【請求項２】
請求項１記載の他励式インバータにおいて、それぞれに１つの前記ＰＷＭ信号発生回路と２つのスイッチング素子を駆動する駆動回路とを複数備え、該駆動回路は前記クロック信号発生回路のクロック信号と前記ＰＷＭ信号発生回路のＰＷＭ信号との論理積出力で前記スイッチング素子を駆動するように接続されたことを特徴とする液晶表示装置のバックライト用他励式インバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置のバックライト用他励式インバータに関し、とくに冷陰極管などに用いられて容易に調光が可能な他励式インバータ並びに多灯冷陰極管などに用いられる並列出力インバータおよび独立に出力調整の可能な並列出力インバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示パネル（ＬＣＤ）には光源としてバックライトが用いられ、高輝度を必要とする場合には、複数の冷陰極管が用いられる。
【０００３】
複数の冷陰極管を点灯する場合、各冷陰極管相互での点灯周波数の相違によりビートが発生し、各点灯周波数が近接している場合には、チラツキとして視認される。このようなチラツキを防止するため、各冷陰極管での点灯周波数の同期をとる必要があり、従来の多灯冷陰極管用インバータでは、同期を取る方法として図３に示すような、自励式インバータ１０１のトランスの出力を複数にする方法やインバータトランスの１次側の発振回路を共通化する方法を採用していた。また、図４に示すような他励式インバータ１０２では、駆動パルス発生回路で駆動パルスを発生し、１次巻線の一端に接続されたスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦさせる方法がとられていた。
【０００４】
一般に、１次側電源の変動による冷陰極管の輝度が変動することを防止するために、ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられる。ＤＣ／ＤＣコンバータの発振周波数は、インバータトランスとの干渉によるチラツキを防止するため、通常、インバータトランスの発振周波数である６０ｋＨｚ程度の周波数の、３〜４倍以上の周波数が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の冷陰極管用インバータでは、つぎのような問題があった。すなわち、自励式インバータでは、発振周波数が部品の特性によりばらつき、照光されているＬＣＤの輝度にビートが発生するおそれがある。また、複数の冷陰極管を点灯させるために自励式インバータトランスの出力を複数にする方法では、インバータトランスの出力容量により、冷陰極管の本数に制限があるという問題があった。また、インバータトランスの１次側の発振回路を共通化する方法では、スイッチング素子、たとえばトランジスタ、の電力容量が大きくなり、スイッチング素子が大型になるという問題があった。
【０００６】
また、各冷陰極管の点灯周波数の同期を取り、チラツキを防止するための上記の方法では、各冷陰極管それぞれを独立に調光することができない。また、駆動パルスによる他励式インバータでは、インバータトランスの１次巻線の片方のみにスイッチング素子が接続されている構成であるため、インバータトランスの１次側と２次側の巻線比を大きくしないと充分な２次側の出力電圧が得られず、インバータトランスが高価になるという不都合があった。また、図４に示した他励式インバータ１０２では、冷陰極管を点灯しようとした場合、インバータトランスの共振周波数と駆動パルス周波数が部品のバラツキによりズレて、出力、たとえば管電流が変動したり、電力変換効率が低下するという問題があった。
【０００７】
また、インバータに用いられるＤＣ／ＤＣコンバータの発振周波数を２００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚと高くするため、ＤＣ／ＤＣコンバータでのスイッチングロスが大きい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータの発振周波数を下げるとインバータトランスの発振周波数との干渉により、ビートが発生し、冷陰極管がチラツクという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術に存在する課題の少なくとも１つを解決したものであり、低コスト化が可能で、負荷となる冷陰極管の調光を簡素な構成で行なうことのできる他励式インバータ並びに、複数の冷陰極管の点灯周波数の同期を行なってチラツキ防止を行ないながら、各冷陰極管それぞれを独立に調光することができる多灯冷陰極管用インバータ、および、ＤＣ／ＤＣコンバータの周波数を下げた高効率のインバータの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかわる液晶表示装置のバックライト用他例式インバータは、インバータトランスと、該トランスの１次巻線をプッシュプル駆動する２つのスイッチング素子と、前記２つのスイッチング素子を相補的にＯＮ−ＯＦＦ制御するクロック信号を供給するためのクロック信号発生回路とを有する他励式インバータにおいて、該他励式インバータは、前記インバータトランスと、前記２つのスイッチング素子とを複数備え、前記クロック信号発生回路のクロック信号を共用して複数の前記２つのスイッチング素子を駆動し、それぞれに前記２つのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号発生回路を複数備え、該ＰＷＭ信号発生回路は、それぞれ独立してＰＷＭ変調を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記他励式インバータに１つのＰＷＭ信号発生回路と２つのＡＮＤゲートを備え、前記他励式インバータの２つのスイッチング素子を、前記クロック信号発生回路のクロック信号と前記ＰＷＭ信号発生回路のＰＷＭ信号とのアンド出力で制御するように接続されたものである。
【００１２】
また、前記各他励式インバータのそれぞれに１つのＰＷＭ信号発生回路と２つのＡＮＤゲートを備え、前記各他励式インバータの各スイッチング素子を、前記クロック信号発生回路のクロック信号と前記ＰＷＭ信号発生回路のＰＷＭ信号とのアンド出力で制御するように接続されたものである。
【００１３】
また、前記インバータトランスの前記１次巻線に供給される入力電源として、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を用い、このＤＣ／ＤＣコンバータと前記クロック信号発生回路の発振周波数とを同期させたものである。
【００１４】
また、電源ＯＮの後、前記のクロック信号発生回路の出力発振が安定するまでのあいだ前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を遅延させる遅延回路を備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は本発明の実施例の冷陰極管用インバータ回路である。以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。１４、１５、２４、２５はインバータトランス、１１、１２、２１、２２はインバータトランスをプッシュプル駆動するＦＥＴからなるスイッチング素子である。周波数の調整が可能なクロック信号発生回路４により生成される単一クロック信号ｉは、スイッチング素子１１、１２、２１、２２をプッシュプル駆動するため、一方はインバータゲート８を介してＡＮＤゲート９へ送られ他方は直接ＡＮＤゲート１０へ送られる。インバータゲート１８、ＡＮＤゲート１９、２０についても同様である。クロック信号発生回路４が逆位相出力を有する場合はインバータゲート８、１８は省略できる。スイッチング素子１１、１２、２１、２２をＰＷＭ制御し、冷陰極管１６、１７、２６、２７を調光制御するＰＷＭ信号は、ＰＷＭ信号発生回路５、６により生成され、ＡＮＤゲート９、１０、１９、２０へ送られる。各インバータトランスの中点へは、コイル１３、２３、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、および、電源スイッチ２を介して１次電源１が接続される。その他の電子回路への電源供給線は省略されているが、電源スイッチ２に連動して電源電圧が印加される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３へは、クロック信号発生回路４、および、遅延回路７が接続される。
【００１６】
上記のような構成にあって、ＡＮＤゲート９には、単一クロック信号ｉと逆相のクロック信号ｅ（ｅｌ）とＰＷＭ信号発生回路５により生成されるＰＷＭ信号ｇが入力される。ＡＮＤゲート１０には、単一クロック信号ｉと同相のクロック信号ｆ（ｆ１）とＰＷＭ信号発生回路５により生成されるＰＷＭ信号ｇが入力される。
【００１７】
そのため、ＰＷＭ信号ｇがＨｉｇｈの間、インバータトランス１４の１次側巻線の両端にそれぞれ接続されるスイッチング素子１１、１２をＡＮＤゲート９、１０によりそれぞれ出力される信号ａ、ｂによりプッシュプル駆動し、図２に示すように、冷陰極管１６の駆動信号Ｚ１はＰＷＭ調光される。冷陰極管１７も、１次巻線を共有するインバータトランス１５により同様にＰＷＭ調光される。
【００１８】
ＡＮＤゲート１９には、単一クロック信号ｉと逆相のクロック信号ｅ（ｅ２）とＰＷＭ信号発生回路６により生成されるＰＷＭ信号ｈが入力される。ＡＮＤゲート２０には、単一クロック信号ｉと同相のクロック信号ｆ（ｆ２）とＰＷＭ信号発生回路６により生成されるＰＷＭ信号ｈが入力される。
【００１９】
そのため、ＰＷＭ信号ｈがＨｉｇｈの間、インバータトランス２４の１次側巻線の両端にそれぞれ接続されるスイッチング素子２１、２２をＡＮＤゲート１９、２０よりそれぞれ出力される信号ｃ、ｄによりプッシュプル駆動し、図２に示すように、冷陰極管２６の駆動信号Ｚ３はＰＷＭ調光される。冷陰極管２７も同様にＰＷＭ調光される。
【００２０】
ここで、ＰＷＭ信号発生回路５と６とは独立にＰＷＭ変調を行なうが、両者のパルスくり返し周波数は、一方をマスタ、他方をスレーブとして同期させるか、またはクロック信号発生回路４のクロック信号をカウントした共通のクロック信号により同期させることが望ましい。これによって、ＰＷＭ信号ｇとｈとの干渉によるチラツキが防止できる。
【００２１】
上記により、図２に示すように、冷陰極管１６の駆動信号Ｚ１と、冷陰極管２６の駆動信号Ｚ３は、単一クロック信号に同期して動作するため、それぞれも同期して動作する。また、冷陰極管１６と２６は別々のＰＷＭ信号により調光されるため、それぞれが、独立に調光される。また、単一クロック信号の周波数は、管電流計２８、３８により管電流をモニタし、クロック信号発生回路４に接続された可変抵抗もしくは、可変容量により所定の周波数に調整される。これにより、単一クロック信号の周波数とインバータトランスの共振周波数のズレによる出力の変動、電力変換効率の低下を防止することができる。
【００２２】
以上に述べたように、本発明によれば、インバータトランスの１次巻線をプッシュプル構成としているので、１次巻線と２次巻線の巻線比をプッシュプル構成でないものに比べて小さく設定することができる。また、その調光手段として、クロック信号ｅ（またはクロック信号ｆ）とＰＷＭ信号とのＡＮＤ出力を用いる構成としているので、簡単に冷陰極管の調光が可能となる。さらに、複数の冷陰極管の動作を同期させてチラツキを防止したままま、それぞれを独立に調光することができ、部品のバラツキによる、インバータトランスの共振周波数と単一クロック信号の周波数のズレによる出力の変動、電力変換効率の低下を防止できる。
【００２３】
実施の形態２
図１のＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電源電圧が変動しても、インバータトランス１４、１５、２４、２５に一定のＤＣ電圧を供給し、冷陰極管１６、１７、２６、２７の輝度が安定するように、設けられたものである。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の入力端が電源スイッチ２を介して電源１に接続されており、出力端がコイル１３、２３を介して各インバータトランスの１次巻線の各中点に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３の発振を制御するクロック信号は、クロック信号発生回路４からの接続線により供給されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３の発振用として、スイッチング素子１１、１２、２１、２２を駆動するクロック信号発生回路４で生成される単一クロック信号と同じクロック信号を用いることにより、インバータトランスとＤＣ／ＤＣコンバータ３は同期動作をし、ビートが発生せず、冷陰極管のチラツキが発生しない。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３とインバータ回路との同期を取るためのクロック信号は、インバータ回路のクロック信号発生回路４からＤＣ／ＤＣコンバータへ供給したが、ＤＣ／ＤＣコンバータからインバータ回路へ供給してもよい。
【００２４】
以上に述べたように、本発明によれば、インバータトランスと同じ低周波数でＤＣ／ＤＣコンバータ３を発振させたので、ビートが発生せず、冷陰極管１６、１７、２６、２７のチラツキをなくすことができる。
【００２５】
実施の形態３
図１の遅延回路７は、抵抗と容量を用いた積分回路やクロック信号を一定数計数するプリセットカウンタで構成することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のＯＮ／ＯＦＦ制御端子に接続される。遅延回路７は、電源スイッチ２がＯＮとなってから一定時間だけＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力を遅らせて出力させる。ここで、クロック信号発生回路４、インバータゲート８、１８、ＡＮＤゲート９、１０、１９、２０およびＰＷＭ信号発生回路５、６には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３を介さずに、電源スイッチ２に連動して電源が供給されている。電源スイッチ２がＯＮし、クロック信号発生回路４が安定発振し、ＡＮＤゲート９、１０、１９、２０の出力が電源ＯＮ後、安定となるまでの間、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を遅延させ、安定発振後、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力をランプ状に徐々に立ち上げる。
【００２６】
以上に述べたように、ＡＮＤゲート９、１０、１９、２０が電源ＯＮ直後の出力不定時にすべて出力Ｈｉｇｈとなり、インバータトランスの１次側巻線に接続されるスイッチング素子１１、１２、２１、２２が連続ＯＮとなった場合にも、過電流が流れることを防止し、スイッチング素子の出力をランプ状に立ち上げることにより、突入電流を防止することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の請求項１にかかわる液晶表示装置のバックライト用他励式インバータは、インバータトランスと、該トランスの１次巻線をプッシュプル駆動する２つのスイッチング素子と、前記２つのスイッチング素子を相補的にＯＮ−ＯＦＦ制御するクロック信号を供給するためのクロック信号発生回路とを有する他励式インバータにおいて、該他励式インバータは、前記インバータトランスと、前記２つのスイッチング素子とを複数備え、前記クロック信号発生回路のクロック信号を共用して複数の前記２つのスイッチング素子を駆動し、それぞれに前記２つのスイッチング素子を制御するＰＷＭ信号発生回路を複数備え、該ＰＷＭ信号発生回路は、それぞれ独立してＰＷＭ変調を行うことを特徴とするので、発振周波数をインバータトランスの共振周波数に束縛されることなく、自由に設定できる。さらには、複数の冷陰極管の動作を同期させてチラツキを防止したまま、それぞれを独立に調光することができ、部品のバラツキによる出力の変動を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかわる回路構成を示す回路図である。
【図２】図１の各部の信号波形を示す図である。
【図３】従来の冷陰極管用の自励式インバータの回路構成を示す回路図である。
【図４】従来の他励式インバータの回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１  電源
２  電源スイッチ
３  ＤＣ／ＤＣコンバータ
４  クロック信号発生回路
５、６  ＰＷＭ信号発生回路
７  遅延回路
８、１８  インバータゲート
９、１０、１９、２０  ＡＮＤゲート
１１、１２、２１、２２  スイッチング素子
１３、２３  インダクタ
１４、１５、２４、２５  インバータトランス
１６、１７、２６、２７  冷陰極管
２８、３８  管電流計
【図１】
0004058530.tif 000002
【図２】
0004058530.tif 000003
【図３】
0004058530.tif 000004
【図４】
0004058530.tif 000005