バックライト駆動回路、及び表示装置
【課題】過電圧保護と減電圧保護とを両立させることが可能なバックライト駆動回路、及び表示装置を提供する。
【解決手段】交流電圧をバックライトに供給する第一トランス及び第二トランスとで構成されるトランスと、前記第一トランスと前記第二トランスにそれぞれ逆位相の交流電圧を発生させるインバータ回路と、前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルに接続されたクランプ回路と、前記各トランスの二次コイルに接続されて、各二次コイルに発生する電圧を合成する加算回路と、前記合成された電圧を平滑化した電圧を取得する平滑化回路と、前記平滑化された電圧を所定の閾値電圧と比較し、前記電圧が閾値電圧以下である場合は、エラー信号を出力する比較回路と、前記エラー信号が出力された場合に前記インバータ回路の駆動を停止させる制御回路と、を有する。
【解決手段】交流電圧をバックライトに供給する第一トランス及び第二トランスとで構成されるトランスと、前記第一トランスと前記第二トランスにそれぞれ逆位相の交流電圧を発生させるインバータ回路と、前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルに接続されたクランプ回路と、前記各トランスの二次コイルに接続されて、各二次コイルに発生する電圧を合成する加算回路と、前記合成された電圧を平滑化した電圧を取得する平滑化回路と、前記平滑化された電圧を所定の閾値電圧と比較し、前記電圧が閾値電圧以下である場合は、エラー信号を出力する比較回路と、前記エラー信号が出力された場合に前記インバータ回路の駆動を停止させる制御回路と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトを駆動するバックライト駆動回路に関し、特に異常を検出するための回路を備えたバックライト駆動回路、及び前記バックライト駆動回路を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、映像を表示するための光源としてバックライトを用いている。例えば、バックライトとしては、冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。また、バックライトとして交流駆動型の冷陰極管を用いる場合、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を用いて、バックライトを駆動する駆動電圧を生成している。
【０００３】
インバータ回路により生成される電圧は高電圧であり、安全性の観点から様々な異常検出回路を備えている。例えば、異常検出回路の一例として、インバータ回路内部の過電圧を検出する過電圧保護回路や、トランスに発生する電圧の波形異常を監視する減電圧保護回路等がある（例えば、特許文献１−４参照。）。
【０００４】
減電圧保護回路では、トランスに発生する電圧が他のトランスと比べて低い場合にこの状態を異常として検出するものである。そのため、複数のトランスに発生する電圧を加算回路により加算し、電圧の比較を行う。ここで、所定のトランスに生じる電圧が減電圧状態である場合は、加算回路により加算された電圧も低くなるため、このときの電圧を所定の閾値電圧と比較することで減電圧検出を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−００４１９４号公報
【特許文献２】特開２００７−２９４３６８号公報
【特許文献３】特開２００６−１５５９４３号公報
【特許文献４】特開２００５−００５０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、インバータ回路に過電圧保護回路を組み込む場合、トランスにクランプ回路を接続して電圧変化を検出し易くする場合がある。例えば、クランプ回路をトランスの二次コイルに接続することで、検出電圧の下限値を上方にシフトさせることができ、過電圧検出を容易にすることが可能となる。一方で、従来の減電圧回路では、加算回路を用いて複数のトランスに発生する電圧を加算するため、トランスにクランプ回路を接続していると、加算回路により加算される電圧も０Ｖ以上の値となるため、減電圧検出をできない場合があった。
【０００７】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、過電圧保護と減電圧保護とを両立させることが可能なバックライト駆動回路、及び表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、光源としての冷陰極管を用いたバックライトを駆動するバックライト駆動回路において、交流電圧をバックライトに供給する第一トランス及び第二トランスとで構成されるトランスと、前記第一トランスと前記第二トランスにそれぞれ逆位相の交流電圧を発生させるインバータ回路と、前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルに接続されたクランプ回路と、前記各トランスの二次コイルに接続されて、各二次コイルに発生する電圧を合成する加算回路と、前記合成された電圧を平滑化した電圧を取得する平滑化回路と、前記平滑化された電圧を所定の閾値電圧と比較し、前記電圧が閾値電圧以下である場合は、エラー信号を出力する比較回路と、前記エラー信号が出力された場合に前記インバータ回路の駆動を停止させる制御回路と、を有する構成としてある。
【０００９】
上記のように構成された発明では、バックライトに電圧を供給する第一トランスと第二トランスの二次コイルにはクランプ回路が接続されており、各トランスに生じる電圧はクランプ回路により下限がシフトされている。また、比較回路には、下限がシフトされた電圧を加算して平滑化した電圧が供給されるため、第一トランス又は第二トランスのいずれかの電圧が減圧している場合は、取得された電圧値が閾値電圧以下となり、エラー信号が出力される。そのため、制御回路はエラー信号の入力により各トランスの減電圧異常を検出することが可能となり、トランスにクランプ回路を用いる場合でも、減電圧検出を行うことができる。
【００１０】
また、制御回路の好適な一例として、前記制御回路は、前記第一トランス及び前記第二トランスに発生する電圧値を検出し、前記検出された電圧に応じて前記インバータ回路に対する過電圧保護を行う構成としてもよい。
【００１１】
そして、クランプ回路の好適な一例として、前記クランプ回路は、前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルにカソードで接続され、アノードで接地されるダイオードである構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明では、トランスにクランプ回路を用いる場合でも、減電圧検出を行うことができるため、過電圧保護と減電圧保護とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】表示装置１の構成を説明するためのブロック構成図である。
【図２】バックライト駆動回路の構成を説明するためのブロック構成図である。
【図３】クランプ回路６５の機能を説明するための図である。
【図４】インバータ回路６１に対する減電圧保護を説明するための図である。
【図５】インバータ回路６１に対する減電圧保護を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．第１の実施形態：
２．その他の実施形態：
【００１５】
１．第１の実施形態：
以下、図を参照して、この発明に係るバックライト駆動回路を具体化した第１の実施の形態について説明する。この第１の実施形態ではバックライト駆動回路を備える表示装置１をもとに説明を行う。図１は、表示装置１の構成を説明するためのブロック構成図である。また、図２は、バックライト駆動回路の構成を説明するためのブロック構成図である。
【００１６】
本実施形態に係る表示装置１は、表示パネル２、バックライト３、電源回路４、パネル駆動回路５、バックライト駆動回路６を備えて構成されている。また、パネル駆動回路５は表示パネル２及び電源回路４とそれぞれ接続され、電源回路４から供給される電源により駆動し、表示パネル２の駆動を行う。また、バックライト駆動回路６はバックライト３及び電源回路４とそれぞれ接続され、電源回路４から供給される電源により駆動し、バックライト３の駆動を行う。
【００１７】
電源回路４は図示しないスイッチング回路を複数備えており、このスイッチング回路により商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から表示装置１を構成する各部を駆動するためのＡＣ電源又はＤＣ電源を生成する。本実施形態では、電源回路４はＡＣ１００ＶからＤＣ電圧のバックライト駆動用電圧を生成する。
【００１８】
パネル駆動回路５は、周知の集積回路により構成され、ビデオ信号をデジタル・アナログ変換して表示パネル２を駆動するための駆動電圧を生成する。即ち、パネル駆動回路５に入力したビデオ信号は、表示パネル２の解像度に応じて画素数変換処理、ガンマ補正等が行われた後、ビデオ信号の階調値に応じたアナログ電圧に変換されて表示パネル２に出力される。
【００１９】
表示パネル２は、アクティブマトリクス型の液晶パネルであり、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色からなる画素を、解像度に応じて縦横に配列して構成される。また、各画素は液晶層とこの液晶層を囲む電極（画素電極、コモン電極）を備えており、駆動電圧が画素電極に供給されると、画素電極と対向電極との電位差に応じて液晶層が駆動し、バックライト３から照射される光の透過率を変化させることで、映像を表示する。
【００２０】
本実施形態では、バックライト３はＡＣ電圧により駆動する第一の冷陰極管３１と、第二の冷陰極管３２とを副走査方向に配列させて構成されている。また、図２では、バックライト３として直管を採用しているが、これ以外にも、Ｓ字管やＵ字管を用いるものであってもよい。
【００２１】
バックライト駆動回路６は、電源回路４から供給されるＤＣ電圧からＡＣ電圧（バックライト駆動電圧）を生成し、バックライト３に供給する。本実施形態に係るバックライト駆動回路６は、インバータ回路６１と、トランス（第一トランス６２、第二トランス６３）と、ＰＷＭ制御ＩＣ（制御回路）６４と、各回路を繋ぐ素子とを備えて構成されている。
【００２２】
インバータ回路６１は、電源回路４から出力されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する変換回路であり、その内部に図示しないＦＥＴ（Field Effect Transistor）を備えて構成されている。即ち、インバータ回路６１は、１対のＦＥＴ（ハイサイドＦＥＴ、ローサイドＦＥＴ）、及び各ＦＥＴのオン・オフを制御する制御用トランジスターを備えて構成されており、ハイサイドＦＥＴとローサイドＦＥＴを所定周期で発振させて、ＤＣ電圧からＡＣ電圧を生成する。また、インバータ回路６１は第一トランス６２及び第二トランス６３の一次コイルＴ１、Ｔ１’とそれぞれ接続しており、第一トランス６２及び第二トランス６３にそれぞれ位相の異なる電圧を発生させる。
【００２３】
第一トランス６２及び第二トランス６３は、インバータ回路６１とバックライト３との間に介在するよう接続され、インバータ回路６１の発振により二次コイルにそれぞれ１８０度位相の異なる（逆位相）の電圧を発生させる。第一トランス６２の二次コイルＴ２の一端はコネクターＣｏ１が接続されており、このコネクターＣｏ１を介して第一冷陰極管３１の一端と接続されている。また、第二トランス６３の二次コイルＴ２’の一端はコネクターＣｏ２が接続されており、このコネクターＣｏ２を介して第二冷陰極管３２の一端と接続されている。そのため、インバータ回路６１からはコネクターＣｏ１及びコネクターＣｏ２を通じてそれぞれ逆位相のＡＣ電圧が供給され、第一冷陰極管３１及び第二冷陰極管３２をそれぞれ駆動する。
【００２４】
ＰＷＭ制御ＩＣ６４は、インバータ回路６１の駆動を制御する。ＰＷＭ制御ＩＣ６４は、ドライブ端子６４ａを通じてインバータ回路６１の各制御用トランジスターと接続しており、所定デューティを伴うドライブ信号をインバータ回路６１の各制御用トランジスターのゲート電極に供給し、ハイサイドＦＥＴ及びローサイドＦＥＴをオン・オフさせる。その結果、各ＦＥＴのオン・オフ制御により、第一トランス６２及び第二トランス６３にはそれぞれ位相が１８０度異なるバックライト駆動電圧が発生する。
【００２５】
また、ＰＷＭ制御ＩＣ６４は、各端子を通じてインバータ回路６１が発生させるバックライト駆動電圧の電圧値及び波形を監視しており、異常が検出された場合は、インバータ回路６１の駆動を停止させるなどしてバックライト駆動回路６の保護を行う。本実施形態では、ＰＷＭ制御ＩＣ６４は、インバータ回路６１を過電圧から保護する過電圧保護回路としての機能と、第一及び第二トランスに発生するバックライト駆動電圧の波形バランスを監視する減電圧保護回路としての機能を備える。ここで、減電圧保護とは、一方のトランスに発生する電圧が他方のトランスに発生する電圧に対してバランスよく生じていない場合を異常と見なし、保護を行うものである。本実施形態では、各トランスに生じる電圧の位相が規定値からずれていたり、一方のトランスに生じる電圧の振幅が他方のトランスに生じる電圧の振幅と比べて低くなっている場合を異常と見なしている。
【００２６】
ＰＷＭ制御ＩＣ６４が減電圧保護回路として機能するために、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の減電圧保護端子６４ｂは、検出回路６６を通じて第一トランス６２及び第二トランス６３と接続されている。ここで、検出回路６６は、コンデンサーＣ１〜Ｃ４と、加算回路７０と、平滑化回路７１と、比較器（比較回路）７２とを備えて構成されている。また、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の減電圧保護端子６４ｂは、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の内部で減電圧保護を行うための内部ブロックと接続されている。この内部ブロックは、検出回路６６からエラー信号が入力された場合は、ドライブ信号を停止させてインバータ回路６１の駆動を停止する。
【００２７】
本実施形態に係る、検出回路６６では、直列回路を構成するコンデンサーＣ１、Ｃ２は、第一トランス６２の二次コイルＴ２の両端に接続されている。同様に第二トランス６３の二次コイルＴ２’の両端にも、直列回路を構成するコンデンサーＣ３、Ｃ４が接続されている。
【００２８】
また、加算回路７０は抵抗Ｒ１とＲ２により構成され、抵抗Ｒ１はコンデンサーＣ１とＣ２の接続点と一端で接続され、他端で抵抗Ｒ２及び平滑化回路７１と接続されている。同様に、加算回路７０の抵抗Ｒ２は、コンデンサーＣ３とＣ４の接続点と一端で接続され、他端で抵抗Ｒ１及び平滑化回路７１と接続されている。
【００２９】
そして、平滑化回路７１は、加算回路７０とカソードで接続されたダイオードＤ１と、一端でダイオードＤ１のアノードと接続され他端が接地された抵抗Ｒ３と、ダイオードＤ１のアノードと一端で接続され他端が接地されたコンデンサーＣ５とを備えて構成されている。
【００３０】
さらに、比較器７２は、非反転入力端子で比較電圧（閾値電圧）Ｖｒｅｆと接続され、反転入力端子で平滑化回路７１と接続され、出力端子でＰＷＭ制御ＩＣ６４の減電圧保護端子６４ｂと接続されている。
【００３１】
また、ＰＷＭ制御ＩＣ６４が過電圧保護回路として機能するために、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の過電圧保護端子６４ｃは、コンデンサーＣ１とコンデンサーＣ２の接続点と平滑化回路７３を介して接続されている。また、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の過電圧保護端子６４ｃは、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の内部で過電圧保護を行うための内部ブロックと接続されている。この内部ブロックは、各トランスの二次コイルに発生する電圧が所定の閾値を超えた場合は、ドライブ信号のデューティ比を変化させてインバータ回路６１の過電圧保護を行う。なお、同様にコンデンサーＣ３とコンデンサーＣ４の接続点も平滑化回路７４を介して過電圧保護端子６４ｃに接続されている。
【００３２】
さらに、第一トランス６２及び第二トランス６３の二次コイルＴ２、Ｔ２’にはクランプ回路６５が接続されており、二次コイルＴ２、Ｔ２’で検出される電圧値の下限を上方にシフトさせている。本実施形態に係るクランプ回路６５は、第一トランス６２の二次コイルＴ２の一端とアノードで接続され、カソードが接地されたダイオードＤ２と、第二トランスの二次コイルＴ２’とアノードで接続され、カソードが接地されたダイオードＤ３とを備えて構成されている。
【００３３】
図３は、クランプ回路６５の機能を説明するための図である。ここで、図３Ａは、クランプ回路６５を第一トランス６２に接続しない場合の、二次コイルＴ２に発生する電圧を示す。また、図３Ｂは、クランプ回路６５を第一トランス６２に接続した場合の、二次コイルＴ２に発生する電圧を示す。
【００３４】
図３Ａに示すように、トランスにクランプ回路６５を接続しない場合、平滑化回路７３には０Ｖを基準として正極側と負極側に変化する交流電圧が発生するため、平滑化回路７３による平滑化後の電圧は、平均化されて変化量が少ないものとなる。一方、図３Ｂに示すように、トランスにクランプ回路６５を接続すると、二次コイルＴ２には下限が０Ｖにシフトされた交流電圧が発生する。そのため、平滑化回路３による平滑化後の電圧も０Ｖを下限とする電圧となるため、変化量が大きくなり平滑化後の電圧も所定の電圧値を備えたものとなる。上記理由により、二次コイルＴ２にクランプ回路６５を接続することで、ＰＷＭ制御ＩＣ６４は下限を０Ｖとする電圧を監視することが可能となり、過電圧検出を容易に行うことが可能となる。
【００３５】
図４及び図５は、インバータ回路６１に対する減電圧保護を説明するための図である。図４は、インバータ回路６１の駆動が正常である場合の各波形を示す。即ち、図４Ａは、第一トランス６２及び第二トランス６３に生じる電圧、及び加算回路７０から出力される電圧の各波形を示し、図４Ｂは、比較器７２の反転入力端子に供給される電圧を示す。一方、図５は、インバータ回路６１の駆動が異常である場合の各波形を示す。即ち、図５Ａは、第一トランス６２及び第二トランス６３に生じる電圧、及び加算回路７０から出力される電圧の各波形を示し、図５Ｂは、比較器７２の反転入力端子に供給される電圧を示す。
【００３６】
図４Ａに示すように、インバータ回路６１の駆動が正常である場合、第一トランス６２の二次コイルＴ２には振幅Ａｍ１の交流電圧が発生し、第二トランス６３の二次コイルＴ２’には振幅Ａｍ２で位相が第一トランス６２に生じる電圧に対して１８０度異なる交流電圧が生じているものとする。このとき、第一トランス６２に生じる電圧の振幅Ａｍ１と第二トランス６３に生じる電圧の振幅Ａｍ２とは略同じ値であり、且つ位相が１８０度異なるため、加算回路７０が各波形を合成することで、略一定の電圧を備える電圧（図中点線で示す波形）が生成される。平滑化回路７１はこの電圧を平滑化して比較器７２に出力する（以下、このときの電圧を通常電圧Ｖｎと記載する。）。
【００３７】
そのため、比較器７２の反転入力端子には、通常電圧Ｖｎに応じた電圧が発生し（図４Ｂ）、比較電圧Ｖｒｅｆとの電圧差に応じた電圧がエラー信号として出力端子から出力される。ここで、比較電圧Ｖｒｅｆを通常電圧Ｖｎと同じ値か所定の誤差内になるよう設定しておけば、第一トランス６２及び第二トランス６３に生じる電圧の正常状態では比較器７２からはエラー信号が出力されない。そのため、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の減電圧保護端子６４ｂにはエラー信号が入力されず、ＰＷＭ制御ＩＣ６４はインバータ回路６１の駆動を停止しない。
【００３８】
一方、図５Ａに示すように、異常により二次コイルＴ２’に発生する電圧の振幅Ａｍ２が低下した場合（即ちＡｍ１＞Ａｍ２となった場合。）、加算回路７０により加算される電圧は、通常時に比べて低い値となる（図中点線で示す波形）。そのため、平滑化回路７１により平滑化された電圧（以下、このときの電圧を異常電圧Ｖｅｒｒと記載する。）は、通常電圧Ｖｎ以下となり（図５Ｂ）、比較器７２は差動増幅し、出力端子からエラー信号を出力する。ＰＷＭ制御ＩＣ６４は減電圧保護端子６４ｂを介してこのエラー信号を受信すると、ドライブ端子６４ａから出力するドライブ信号を停止する。その結果、インバータ回路６１は駆動を停止し、減電圧保護が行われる。
【００３９】
同様に、第二トランス６３に生じる電圧の位相が通常状態（第一トランス６２に生じる電圧と逆位相）よりずれ、且つ振幅が小さくなる場合も、比較器７２に入力する電圧は比較電圧Ｖｒｅｆと比べて小さくなるため、比較器７２の出力端子からエラー信号が出力される。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係るバックライト駆動回路６では、トランスの二次コイルにクランプ回路を備える構成であっても、減電圧保護を行うことが可能となり、過電圧保護機能と減電圧保護機能とを両立させることが可能となる。
【００４１】
２．その他の実施形態：
第一トランス６２と第二トランス６３とが別々の冷陰極管に接続される構成は一例でありそれ以外の構成であってもよい。例えば、冷陰極管の両側から電圧を供給する両側駆動方式において、冷陰極管の両側にコネクターＣｏ１、Ｃｏ２をそれぞれ接続し、逆位相のＡＣ電圧を冷陰極管に供給するものであってもよい。
【００４２】
本実施形態に係るバックライト駆動回路を備える製品として表示装置を用いることは一例であり、バックライトを備える製品であればそれ以外の製品であってもよい。
【００４３】
なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１…表示装置、２…表示パネル、３…バックライト、４…電源回路、５…パネル駆動回路、６…バックライト駆動回路、３１…第一冷陰極管、３２…第二冷陰極管、６１…インバータ回路、６２…第一トランス、６３…第二トランス、６４…ＰＷＭ制御ＩＣ、６５…クランプ回路、６６…検出回路、７０…加算回路、７１…平滑化回路、７２…比較器、７３,７４…平滑化回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトを駆動するバックライト駆動回路に関し、特に異常を検出するための回路を備えたバックライト駆動回路、及び前記バックライト駆動回路を備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、映像を表示するための光源としてバックライトを用いている。例えば、バックライトとしては、冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。また、バックライトとして交流駆動型の冷陰極管を用いる場合、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を用いて、バックライトを駆動する駆動電圧を生成している。
【０００３】
インバータ回路により生成される電圧は高電圧であり、安全性の観点から様々な異常検出回路を備えている。例えば、異常検出回路の一例として、インバータ回路内部の過電圧を検出する過電圧保護回路や、トランスに発生する電圧の波形異常を監視する減電圧保護回路等がある（例えば、特許文献１−４参照。）。
【０００４】
減電圧保護回路では、トランスに発生する電圧が他のトランスと比べて低い場合にこの状態を異常として検出するものである。そのため、複数のトランスに発生する電圧を加算回路により加算し、電圧の比較を行う。ここで、所定のトランスに生じる電圧が減電圧状態である場合は、加算回路により加算された電圧も低くなるため、このときの電圧を所定の閾値電圧と比較することで減電圧検出を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−００４１９４号公報
【特許文献２】特開２００７−２９４３６８号公報
【特許文献３】特開２００６−１５５９４３号公報
【特許文献４】特開２００５−００５０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、インバータ回路に過電圧保護回路を組み込む場合、トランスにクランプ回路を接続して電圧変化を検出し易くする場合がある。例えば、クランプ回路をトランスの二次コイルに接続することで、検出電圧の下限値を上方にシフトさせることができ、過電圧検出を容易にすることが可能となる。一方で、従来の減電圧回路では、加算回路を用いて複数のトランスに発生する電圧を加算するため、トランスにクランプ回路を接続していると、加算回路により加算される電圧も０Ｖ以上の値となるため、減電圧検出をできない場合があった。
【０００７】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、過電圧保護と減電圧保護とを両立させることが可能なバックライト駆動回路、及び表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、光源としての冷陰極管を用いたバックライトを駆動するバックライト駆動回路において、交流電圧をバックライトに供給する第一トランス及び第二トランスとで構成されるトランスと、前記第一トランスと前記第二トランスにそれぞれ逆位相の交流電圧を発生させるインバータ回路と、前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルに接続されたクランプ回路と、前記各トランスの二次コイルに接続されて、各二次コイルに発生する電圧を合成する加算回路と、前記合成された電圧を平滑化した電圧を取得する平滑化回路と、前記平滑化された電圧を所定の閾値電圧と比較し、前記電圧が閾値電圧以下である場合は、エラー信号を出力する比較回路と、前記エラー信号が出力された場合に前記インバータ回路の駆動を停止させる制御回路と、を有する構成としてある。
【０００９】
上記のように構成された発明では、バックライトに電圧を供給する第一トランスと第二トランスの二次コイルにはクランプ回路が接続されており、各トランスに生じる電圧はクランプ回路により下限がシフトされている。また、比較回路には、下限がシフトされた電圧を加算して平滑化した電圧が供給されるため、第一トランス又は第二トランスのいずれかの電圧が減圧している場合は、取得された電圧値が閾値電圧以下となり、エラー信号が出力される。そのため、制御回路はエラー信号の入力により各トランスの減電圧異常を検出することが可能となり、トランスにクランプ回路を用いる場合でも、減電圧検出を行うことができる。
【００１０】
また、制御回路の好適な一例として、前記制御回路は、前記第一トランス及び前記第二トランスに発生する電圧値を検出し、前記検出された電圧に応じて前記インバータ回路に対する過電圧保護を行う構成としてもよい。
【００１１】
そして、クランプ回路の好適な一例として、前記クランプ回路は、前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルにカソードで接続され、アノードで接地されるダイオードである構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明では、トランスにクランプ回路を用いる場合でも、減電圧検出を行うことができるため、過電圧保護と減電圧保護とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】表示装置１の構成を説明するためのブロック構成図である。
【図２】バックライト駆動回路の構成を説明するためのブロック構成図である。
【図３】クランプ回路６５の機能を説明するための図である。
【図４】インバータ回路６１に対する減電圧保護を説明するための図である。
【図５】インバータ回路６１に対する減電圧保護を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
１．第１の実施形態：
２．その他の実施形態：
【００１５】
１．第１の実施形態：
以下、図を参照して、この発明に係るバックライト駆動回路を具体化した第１の実施の形態について説明する。この第１の実施形態ではバックライト駆動回路を備える表示装置１をもとに説明を行う。図１は、表示装置１の構成を説明するためのブロック構成図である。また、図２は、バックライト駆動回路の構成を説明するためのブロック構成図である。
【００１６】
本実施形態に係る表示装置１は、表示パネル２、バックライト３、電源回路４、パネル駆動回路５、バックライト駆動回路６を備えて構成されている。また、パネル駆動回路５は表示パネル２及び電源回路４とそれぞれ接続され、電源回路４から供給される電源により駆動し、表示パネル２の駆動を行う。また、バックライト駆動回路６はバックライト３及び電源回路４とそれぞれ接続され、電源回路４から供給される電源により駆動し、バックライト３の駆動を行う。
【００１７】
電源回路４は図示しないスイッチング回路を複数備えており、このスイッチング回路により商用電源（ＡＣ１００Ｖ）から表示装置１を構成する各部を駆動するためのＡＣ電源又はＤＣ電源を生成する。本実施形態では、電源回路４はＡＣ１００ＶからＤＣ電圧のバックライト駆動用電圧を生成する。
【００１８】
パネル駆動回路５は、周知の集積回路により構成され、ビデオ信号をデジタル・アナログ変換して表示パネル２を駆動するための駆動電圧を生成する。即ち、パネル駆動回路５に入力したビデオ信号は、表示パネル２の解像度に応じて画素数変換処理、ガンマ補正等が行われた後、ビデオ信号の階調値に応じたアナログ電圧に変換されて表示パネル２に出力される。
【００１９】
表示パネル２は、アクティブマトリクス型の液晶パネルであり、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色からなる画素を、解像度に応じて縦横に配列して構成される。また、各画素は液晶層とこの液晶層を囲む電極（画素電極、コモン電極）を備えており、駆動電圧が画素電極に供給されると、画素電極と対向電極との電位差に応じて液晶層が駆動し、バックライト３から照射される光の透過率を変化させることで、映像を表示する。
【００２０】
本実施形態では、バックライト３はＡＣ電圧により駆動する第一の冷陰極管３１と、第二の冷陰極管３２とを副走査方向に配列させて構成されている。また、図２では、バックライト３として直管を採用しているが、これ以外にも、Ｓ字管やＵ字管を用いるものであってもよい。
【００２１】
バックライト駆動回路６は、電源回路４から供給されるＤＣ電圧からＡＣ電圧（バックライト駆動電圧）を生成し、バックライト３に供給する。本実施形態に係るバックライト駆動回路６は、インバータ回路６１と、トランス（第一トランス６２、第二トランス６３）と、ＰＷＭ制御ＩＣ（制御回路）６４と、各回路を繋ぐ素子とを備えて構成されている。
【００２２】
インバータ回路６１は、電源回路４から出力されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換する変換回路であり、その内部に図示しないＦＥＴ（Field Effect Transistor）を備えて構成されている。即ち、インバータ回路６１は、１対のＦＥＴ（ハイサイドＦＥＴ、ローサイドＦＥＴ）、及び各ＦＥＴのオン・オフを制御する制御用トランジスターを備えて構成されており、ハイサイドＦＥＴとローサイドＦＥＴを所定周期で発振させて、ＤＣ電圧からＡＣ電圧を生成する。また、インバータ回路６１は第一トランス６２及び第二トランス６３の一次コイルＴ１、Ｔ１’とそれぞれ接続しており、第一トランス６２及び第二トランス６３にそれぞれ位相の異なる電圧を発生させる。
【００２３】
第一トランス６２及び第二トランス６３は、インバータ回路６１とバックライト３との間に介在するよう接続され、インバータ回路６１の発振により二次コイルにそれぞれ１８０度位相の異なる（逆位相）の電圧を発生させる。第一トランス６２の二次コイルＴ２の一端はコネクターＣｏ１が接続されており、このコネクターＣｏ１を介して第一冷陰極管３１の一端と接続されている。また、第二トランス６３の二次コイルＴ２’の一端はコネクターＣｏ２が接続されており、このコネクターＣｏ２を介して第二冷陰極管３２の一端と接続されている。そのため、インバータ回路６１からはコネクターＣｏ１及びコネクターＣｏ２を通じてそれぞれ逆位相のＡＣ電圧が供給され、第一冷陰極管３１及び第二冷陰極管３２をそれぞれ駆動する。
【００２４】
ＰＷＭ制御ＩＣ６４は、インバータ回路６１の駆動を制御する。ＰＷＭ制御ＩＣ６４は、ドライブ端子６４ａを通じてインバータ回路６１の各制御用トランジスターと接続しており、所定デューティを伴うドライブ信号をインバータ回路６１の各制御用トランジスターのゲート電極に供給し、ハイサイドＦＥＴ及びローサイドＦＥＴをオン・オフさせる。その結果、各ＦＥＴのオン・オフ制御により、第一トランス６２及び第二トランス６３にはそれぞれ位相が１８０度異なるバックライト駆動電圧が発生する。
【００２５】
また、ＰＷＭ制御ＩＣ６４は、各端子を通じてインバータ回路６１が発生させるバックライト駆動電圧の電圧値及び波形を監視しており、異常が検出された場合は、インバータ回路６１の駆動を停止させるなどしてバックライト駆動回路６の保護を行う。本実施形態では、ＰＷＭ制御ＩＣ６４は、インバータ回路６１を過電圧から保護する過電圧保護回路としての機能と、第一及び第二トランスに発生するバックライト駆動電圧の波形バランスを監視する減電圧保護回路としての機能を備える。ここで、減電圧保護とは、一方のトランスに発生する電圧が他方のトランスに発生する電圧に対してバランスよく生じていない場合を異常と見なし、保護を行うものである。本実施形態では、各トランスに生じる電圧の位相が規定値からずれていたり、一方のトランスに生じる電圧の振幅が他方のトランスに生じる電圧の振幅と比べて低くなっている場合を異常と見なしている。
【００２６】
ＰＷＭ制御ＩＣ６４が減電圧保護回路として機能するために、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の減電圧保護端子６４ｂは、検出回路６６を通じて第一トランス６２及び第二トランス６３と接続されている。ここで、検出回路６６は、コンデンサーＣ１〜Ｃ４と、加算回路７０と、平滑化回路７１と、比較器（比較回路）７２とを備えて構成されている。また、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の減電圧保護端子６４ｂは、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の内部で減電圧保護を行うための内部ブロックと接続されている。この内部ブロックは、検出回路６６からエラー信号が入力された場合は、ドライブ信号を停止させてインバータ回路６１の駆動を停止する。
【００２７】
本実施形態に係る、検出回路６６では、直列回路を構成するコンデンサーＣ１、Ｃ２は、第一トランス６２の二次コイルＴ２の両端に接続されている。同様に第二トランス６３の二次コイルＴ２’の両端にも、直列回路を構成するコンデンサーＣ３、Ｃ４が接続されている。
【００２８】
また、加算回路７０は抵抗Ｒ１とＲ２により構成され、抵抗Ｒ１はコンデンサーＣ１とＣ２の接続点と一端で接続され、他端で抵抗Ｒ２及び平滑化回路７１と接続されている。同様に、加算回路７０の抵抗Ｒ２は、コンデンサーＣ３とＣ４の接続点と一端で接続され、他端で抵抗Ｒ１及び平滑化回路７１と接続されている。
【００２９】
そして、平滑化回路７１は、加算回路７０とカソードで接続されたダイオードＤ１と、一端でダイオードＤ１のアノードと接続され他端が接地された抵抗Ｒ３と、ダイオードＤ１のアノードと一端で接続され他端が接地されたコンデンサーＣ５とを備えて構成されている。
【００３０】
さらに、比較器７２は、非反転入力端子で比較電圧（閾値電圧）Ｖｒｅｆと接続され、反転入力端子で平滑化回路７１と接続され、出力端子でＰＷＭ制御ＩＣ６４の減電圧保護端子６４ｂと接続されている。
【００３１】
また、ＰＷＭ制御ＩＣ６４が過電圧保護回路として機能するために、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の過電圧保護端子６４ｃは、コンデンサーＣ１とコンデンサーＣ２の接続点と平滑化回路７３を介して接続されている。また、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の過電圧保護端子６４ｃは、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の内部で過電圧保護を行うための内部ブロックと接続されている。この内部ブロックは、各トランスの二次コイルに発生する電圧が所定の閾値を超えた場合は、ドライブ信号のデューティ比を変化させてインバータ回路６１の過電圧保護を行う。なお、同様にコンデンサーＣ３とコンデンサーＣ４の接続点も平滑化回路７４を介して過電圧保護端子６４ｃに接続されている。
【００３２】
さらに、第一トランス６２及び第二トランス６３の二次コイルＴ２、Ｔ２’にはクランプ回路６５が接続されており、二次コイルＴ２、Ｔ２’で検出される電圧値の下限を上方にシフトさせている。本実施形態に係るクランプ回路６５は、第一トランス６２の二次コイルＴ２の一端とアノードで接続され、カソードが接地されたダイオードＤ２と、第二トランスの二次コイルＴ２’とアノードで接続され、カソードが接地されたダイオードＤ３とを備えて構成されている。
【００３３】
図３は、クランプ回路６５の機能を説明するための図である。ここで、図３Ａは、クランプ回路６５を第一トランス６２に接続しない場合の、二次コイルＴ２に発生する電圧を示す。また、図３Ｂは、クランプ回路６５を第一トランス６２に接続した場合の、二次コイルＴ２に発生する電圧を示す。
【００３４】
図３Ａに示すように、トランスにクランプ回路６５を接続しない場合、平滑化回路７３には０Ｖを基準として正極側と負極側に変化する交流電圧が発生するため、平滑化回路７３による平滑化後の電圧は、平均化されて変化量が少ないものとなる。一方、図３Ｂに示すように、トランスにクランプ回路６５を接続すると、二次コイルＴ２には下限が０Ｖにシフトされた交流電圧が発生する。そのため、平滑化回路３による平滑化後の電圧も０Ｖを下限とする電圧となるため、変化量が大きくなり平滑化後の電圧も所定の電圧値を備えたものとなる。上記理由により、二次コイルＴ２にクランプ回路６５を接続することで、ＰＷＭ制御ＩＣ６４は下限を０Ｖとする電圧を監視することが可能となり、過電圧検出を容易に行うことが可能となる。
【００３５】
図４及び図５は、インバータ回路６１に対する減電圧保護を説明するための図である。図４は、インバータ回路６１の駆動が正常である場合の各波形を示す。即ち、図４Ａは、第一トランス６２及び第二トランス６３に生じる電圧、及び加算回路７０から出力される電圧の各波形を示し、図４Ｂは、比較器７２の反転入力端子に供給される電圧を示す。一方、図５は、インバータ回路６１の駆動が異常である場合の各波形を示す。即ち、図５Ａは、第一トランス６２及び第二トランス６３に生じる電圧、及び加算回路７０から出力される電圧の各波形を示し、図５Ｂは、比較器７２の反転入力端子に供給される電圧を示す。
【００３６】
図４Ａに示すように、インバータ回路６１の駆動が正常である場合、第一トランス６２の二次コイルＴ２には振幅Ａｍ１の交流電圧が発生し、第二トランス６３の二次コイルＴ２’には振幅Ａｍ２で位相が第一トランス６２に生じる電圧に対して１８０度異なる交流電圧が生じているものとする。このとき、第一トランス６２に生じる電圧の振幅Ａｍ１と第二トランス６３に生じる電圧の振幅Ａｍ２とは略同じ値であり、且つ位相が１８０度異なるため、加算回路７０が各波形を合成することで、略一定の電圧を備える電圧（図中点線で示す波形）が生成される。平滑化回路７１はこの電圧を平滑化して比較器７２に出力する（以下、このときの電圧を通常電圧Ｖｎと記載する。）。
【００３７】
そのため、比較器７２の反転入力端子には、通常電圧Ｖｎに応じた電圧が発生し（図４Ｂ）、比較電圧Ｖｒｅｆとの電圧差に応じた電圧がエラー信号として出力端子から出力される。ここで、比較電圧Ｖｒｅｆを通常電圧Ｖｎと同じ値か所定の誤差内になるよう設定しておけば、第一トランス６２及び第二トランス６３に生じる電圧の正常状態では比較器７２からはエラー信号が出力されない。そのため、ＰＷＭ制御ＩＣ６４の減電圧保護端子６４ｂにはエラー信号が入力されず、ＰＷＭ制御ＩＣ６４はインバータ回路６１の駆動を停止しない。
【００３８】
一方、図５Ａに示すように、異常により二次コイルＴ２’に発生する電圧の振幅Ａｍ２が低下した場合（即ちＡｍ１＞Ａｍ２となった場合。）、加算回路７０により加算される電圧は、通常時に比べて低い値となる（図中点線で示す波形）。そのため、平滑化回路７１により平滑化された電圧（以下、このときの電圧を異常電圧Ｖｅｒｒと記載する。）は、通常電圧Ｖｎ以下となり（図５Ｂ）、比較器７２は差動増幅し、出力端子からエラー信号を出力する。ＰＷＭ制御ＩＣ６４は減電圧保護端子６４ｂを介してこのエラー信号を受信すると、ドライブ端子６４ａから出力するドライブ信号を停止する。その結果、インバータ回路６１は駆動を停止し、減電圧保護が行われる。
【００３９】
同様に、第二トランス６３に生じる電圧の位相が通常状態（第一トランス６２に生じる電圧と逆位相）よりずれ、且つ振幅が小さくなる場合も、比較器７２に入力する電圧は比較電圧Ｖｒｅｆと比べて小さくなるため、比較器７２の出力端子からエラー信号が出力される。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係るバックライト駆動回路６では、トランスの二次コイルにクランプ回路を備える構成であっても、減電圧保護を行うことが可能となり、過電圧保護機能と減電圧保護機能とを両立させることが可能となる。
【００４１】
２．その他の実施形態：
第一トランス６２と第二トランス６３とが別々の冷陰極管に接続される構成は一例でありそれ以外の構成であってもよい。例えば、冷陰極管の両側から電圧を供給する両側駆動方式において、冷陰極管の両側にコネクターＣｏ１、Ｃｏ２をそれぞれ接続し、逆位相のＡＣ電圧を冷陰極管に供給するものであってもよい。
【００４２】
本実施形態に係るバックライト駆動回路を備える製品として表示装置を用いることは一例であり、バックライトを備える製品であればそれ以外の製品であってもよい。
【００４３】
なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１…表示装置、２…表示パネル、３…バックライト、４…電源回路、５…パネル駆動回路、６…バックライト駆動回路、３１…第一冷陰極管、３２…第二冷陰極管、６１…インバータ回路、６２…第一トランス、６３…第二トランス、６４…ＰＷＭ制御ＩＣ、６５…クランプ回路、６６…検出回路、７０…加算回路、７１…平滑化回路、７２…比較器、７３,７４…平滑化回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源としての冷陰極管を用いたバックライトを駆動するバックライト駆動回路において、
交流電圧をバックライトに供給する第一トランス及び第二トランスとで構成されるトランスと、
前記第一トランスと前記第二トランスにそれぞれ逆位相の交流電圧を発生させるインバータ回路と、
前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルに接続されたクランプ回路と、
前記各トランスの二次コイルに接続されて、各二次コイルに発生する電圧を合成する加算回路と、
前記合成された電圧を平滑化した電圧を取得する平滑化回路と、
前記平滑化された電圧を所定の閾値電圧と比較し、前記電圧が閾値電圧以下である場合は、エラー信号を出力する比較回路と、
前記エラー信号が出力された場合に前記インバータ回路の駆動を停止させる制御回路と、を有することを特徴とするバックライト駆動回路。
【請求項２】
前記制御回路は、前記第一トランス及び前記第二トランスに発生する電圧値を検出し、前記検出された電圧に応じて前記インバータ回路に対する過電圧保護を行うことを特徴とする請求項１に記載のバックライト駆動回路。
【請求項３】
前記クランプ回路は、前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルにカソードで接続され、アノードで接地されるダイオードであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のバックライト駆動回路。
【請求項４】
上記請求項１に記載のバックライト駆動回路と、
液晶表示パネルと、
ビデオ信号に基づいて前記液晶表示パネルを駆動するパネル駆動回路と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１】
光源としての冷陰極管を用いたバックライトを駆動するバックライト駆動回路において、
交流電圧をバックライトに供給する第一トランス及び第二トランスとで構成されるトランスと、
前記第一トランスと前記第二トランスにそれぞれ逆位相の交流電圧を発生させるインバータ回路と、
前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルに接続されたクランプ回路と、
前記各トランスの二次コイルに接続されて、各二次コイルに発生する電圧を合成する加算回路と、
前記合成された電圧を平滑化した電圧を取得する平滑化回路と、
前記平滑化された電圧を所定の閾値電圧と比較し、前記電圧が閾値電圧以下である場合は、エラー信号を出力する比較回路と、
前記エラー信号が出力された場合に前記インバータ回路の駆動を停止させる制御回路と、を有することを特徴とするバックライト駆動回路。
【請求項２】
前記制御回路は、前記第一トランス及び前記第二トランスに発生する電圧値を検出し、前記検出された電圧に応じて前記インバータ回路に対する過電圧保護を行うことを特徴とする請求項１に記載のバックライト駆動回路。
【請求項３】
前記クランプ回路は、前記第一トランスと前記第二トランスの二次コイルにカソードで接続され、アノードで接地されるダイオードであることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のバックライト駆動回路。
【請求項４】
上記請求項１に記載のバックライト駆動回路と、
液晶表示パネルと、
ビデオ信号に基づいて前記液晶表示パネルを駆動するパネル駆動回路と、を有することを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３８４４７（Ｐ２０１２−２３８４４７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０５９９７（Ｐ２０１１−１０５９９７）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
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