JPH05198384A - バックライトの輝度調整回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部品点数を減らすとともに、安価で小型化が
容易なバックライトの輝度調整回路を提供すること。 【構成】 自励式共振インバータ２０は、入力される直
流を交流に変換するトランス３０，パワートランジスタ
３２，３４等と、この変換動作を停止するためのスイッ
チングトランジスタ３６とを含んで構成する。調光制御
回路２２は、このスイッチングトランジスタ３６を周期
的にオフ状態にし、しかもこのオフ状態の割合は外部か
ら入力される調光信号に応じて変化させることができ
る。このオフ状態の割合を変えることにより、冷陰極管
２４に供給する電力量を変えて、輝度調整を行う。自励
式共振インバータ２０に接続する電源は、電圧値が一定
の直流電源でよいため、他の構成回路に用いる電源を併
用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
タやワードプロセッサ等の電子機器の表示部の明るさを
任意に調整することができるバックライトの輝度調整回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ等のＯＡ
機器は小型化、小電力化の傾向にある。そのため、デス
クトップ型の他、ラップトップ型やノート型のＯＡ機器
が増えており、それに使われる表示部も小型化、小電力
化の要求を満足する液晶表示板が使われることが多い。
また、このような液晶表示板を用いた場合には、見やす
さを改善するために、冷陰極管等のいわゆるバックライ
トを併用することが多く、液晶表示板の裏側あるいは横
側から照明を当てて視覚性を高めている。

【０００３】図５は、バックライトとして冷陰極管を用
いたＯＡ機器、例えばノート型のパーソナルコンピュー
タの電源回路の簡単な構成図である。

【０００４】この、ＯＡ機器用の電源回路は、本来のＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ９０以外に、バックライトの調光制
御用ＤＣ／ＤＣコンバータ８０を含む。各ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ９０，８０は、ダイオード８８を介してバッテ
リー９８から供給される直流電圧を所定の直流電圧に変
換出力している。

【０００５】前記本来のＤＣ／ＤＣコンバータ９０は、
ＯＡ機器の主要部分、具体的には、ＬＣＤ８６，ＣＰＵ
やメモリ等からなるパソコン本体９２，ディスクドライ
ブ装置９４等に所定の動作電源を供給する。例えば、パ
ソコン本体９２には＋５Ｖの電源電圧を、ディスクドラ
イブ装置９４には＋１２Ｖの電源電圧をそれぞれ供給す
る。

【０００６】前記調光制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ８０
は、冷陰極管８４を点灯させるためのものであり、調光
信号に応じて電圧値が変化する直流電圧をインバータ８
２に供給する。インバータ８２は、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ８０から印加される直流電圧を所定周波数の交流電圧
に変換し、この変換された交流電圧によって冷陰極管８
４の点灯が行われる。この冷陰極管８４は、ＬＣＤ（液
晶表示板）８６の裏側あるいは横側に配置されて、ＬＣ
Ｄ８６に透過光を供給するためのものである。ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ８０から出力される直流電圧の電圧値を変
化させることにより、冷陰極管８４の輝度調整を行って
おり、利用者が見やすい任意の明るさに調整することが
可能となる。

【０００７】図６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０及びイ
ンバータ８２の詳細な構成図である。

【０００８】調光用のＤＣ／ＤＣコンバータ８０は、パ
ワートランジスタ１００，電源用制御ＩＣ１０２，コン
デンサ１０４，ダイオード１０６及びチョークコイル１
０８を含んで構成されている。電源用制御ＩＣ１０２
は、パワートランジスタ１００のベースに接続されてお
り、調光信号に応じてパワートランジスタ１００をチョ
ッパー制御する。これにより、パワートランジスタ１０
０のエミッタに直列接続されたチョークコイル１０８を
介して、電圧値が可変的な直流電圧が得られる。

【０００９】インバータ８２は、２つのパワートランジ
スタ１１０及び１１２，トランス１１４，抵抗器１１
６，１１８，コンデンサ１２０，１２２を含んで構成さ
れている。トランス１１４は、センタータップＴを有す
る一次巻線Ｐ及び２つの二次巻線Ｓ１，Ｓ２を有してお
り、ＤＣ／ＤＣコンバータ８０から供給される直流電圧
が一次巻線ＰのセンタータップＴに入力される。一次巻
線Ｐの一方端はパワートランジスタ１１０のコレクタ−
エミッタ間を介して接地されており、他方端はパワート
ランジスタ１１２のコレクタ−エミッタ間を介して接地
されている。また、二次巻線Ｓ２の両端が２つのパワー
トランジスタ１１０，１１２の各ベースに接続されてお
り、この二次巻線Ｓ２に誘起される電圧によって２つの
トランジスタ１１０，１１２が選択的に動作するように
なっている。しかもこの二次巻線Ｓ２の方向を調整する
ことにより、一方のトランジスタが動作しているときに
は、他方のトランジスタを停止させるような電圧が二次
巻線Ｓ２に誘起されるようになっている。従って、２つ
のパワートランジスタ１１０，１１２が交互に動作し
て、一次巻線Ｐには所定間隔で逆方向の電流が流れ、二
次巻線Ｓ１から所定周波数の交流電圧を取り出すことが
できるようになっている。この交流電圧によって冷陰極
間８４を点灯する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のＯ
Ａ機器では、バックライト用の冷陰極管８４の輝度調整
を行うために、通常の固定電圧を出力するための本来の
ＤＣ／ＤＣコンバータ９０の他に、調光信号の指示に従
い出力電圧を任意に変えることができる調光制御用ＤＣ
／ＤＣコンバータ８０が必要であり、部品点数が多くな
るという問題があった。特に、調光制御用ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ８０に含まれるトランジスタ１００及びフライ
ホイル用のダイオード１０６は、冷陰極管８４の動作電
流を直接流すため、パワー素子で構成する必要があり、
高価な素子を使用していた。また、パワー素子であるた
め、素子自体の形状が大きく、そのため小型化が難しい
という問題があった。

【００１１】そこで、本発明の目的とするところは、部
品点数を減らすとともに、安価で小型化が容易なバック
ライトの輝度調整回路を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明のバックライトの輝度調整回路は、電圧
値が固定の直流電圧を、所定周波数の交流電圧に変換す
るインバータと、インバータから出力される交流電圧に
よって点灯されるバックライトと、インバータに接続さ
れており、制御信号に応じてインバータによる変換動作
を停止及び再開するスイッチと、所定周期でインバータ
による変換動作の停止及び再開を繰り返す制御を行うよ
うスイッチに供給する制御信号を作成し、インバータに
よる変換動作の停止時間を制御することにより、バック
ライトの輝度調整を行う調光制御回路と、を備えること
を特徴とする。

【００１３】

【作用】インバータによって直流電圧を所定周波数の交
流電圧に変換し、この交流電圧をバックライトに印加す
ることによりバックライトを点灯する。このインバータ
にはインバータの変換動作を停止あるいは再開するため
のスイッチが接続されており、調光制御回路から出力さ
れる制御信号をこのスイッチに入力することにより、イ
ンバータの動作が周期的に停止及び再開を繰り返すよう
に制御する。従って、調光制御回路によってインバータ
の動作の停止時間を可変的に制御することにより、バッ
クライトの輝度調整が可能となる。

【００１４】また、インバータの動作を制御することに
よりバックライトの輝度調整を行っているため、このイ
ンバータには電圧値が固定の直流電圧を印加すればよ
く、直流出力の電圧値が可変的な電源回路（例えば、従
来の調光制御用ＤＣ／ＤＣコンバータ等）が不要となり
部品点数を減らすことができる。さらに、電源回路を減
らすことにより、これに使用されるパワー素子が不要と
なるため、安価で小型化が容易なバックライトの輝度調
整回路の実現が可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明のバックライトの輝度調整
回路を適用したノート型のパーソナルコンピュータの構
成図である。バックライトとして冷陰極管を用い、電源
部分に着目した構成を示す。

【００１７】ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ダイオード
１２を介してバッテリー１４から印加される定電圧を数
種類の所定の電圧値の直流電圧に変換して、各構成部に
動作電源を供給する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０にはパ
ソコン本体１６及びディスクドライブ装置１８が接続さ
れており、パソコン本体１６には＋５Ｖの動作電源を、
ディスクドライブ装置１８には＋１２Ｖの動作電源をそ
れぞれ供給する。なお、このパソコン本体１６は、ＣＰ
Ｕやメモリ等から構成されており、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ１０から供給される＋５Ｖの動作電源によってＣＰＵ
等が動作し、所定の演算や制御等の動作を行うようにな
っている。ディスクドライブ装置１８は、パソコン本体
１６の外部記憶装置として使用されるものであり、ＤＣ
／ＤＣコンバータ１０から供給される＋１２Ｖの動作電
源によって内蔵するモータが駆動され、ディスクへのア
クセスを行うようになっている。

【００１８】また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０には、自
励式共振インバータ２０及び調光制御回路２２が接続さ
れている。自励式共振インバータ２０は、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１０から印加される直流電圧（電圧値は固定）
を所定周波数の交流電圧に変換するためのものである。
例えば３５ＫHzの交流に変換する。

【００１９】調光制御回路２２は、自励式共振インバー
タ２０の動作を停止あるいは再開する制御信号を送るた
めのものであり、この調光制御回路２２の制御によって
自励式共振インバータ２０の変換動作が所定周期で停止
あるいは再開を繰り返す。また、この調光制御回路２２
には調光信号が入力されており、この調光信号に応じて
自励式共振インバータ２０の停止時間と動作時間との割
合を変えるようになっている。例えば、本実施例のパー
ソナルコンピュータに備わっている可変抵抗器（後述す
る）を操作者が操作したときに、この可変抵抗器の抵抗
値に応じた調光信号が作成され、調光制御回路２２に供
給される。

【００２０】バックライト２４は、ＬＣＤ２６の裏側あ
るいは横側に配置されて、ＬＣＤ２６に透過光を供給す
るためのものである。自励式共振インバータ２０から出
力される交流電圧を印加することにより、バックライト
２４の点灯が行われている。また、自励式共振インバー
タ２０の動作は、調光制御回路２２の制御によって所定
周期で断続しており、動作時間と停止時間との割合を変
えることにより、バックライト２４に供給する電力量を
連続的に任意に変化させて、バックライト２４の輝度調
整を行うことができる。

【００２１】図２は、図１に示した自励式共振インバー
タ２０の詳細な構成を示す図である。

【００２２】自励式共振インバータ２０は、トランス３
０，２つのパワートランジスタ３２及び３４，制御用ス
イッチングトランジスタ３６，２つのコンデンサ３８及
び４０，２つの抵抗器４２及び４４，チョークコイル４
６を含んで構成されている。

【００２３】トランス３０は、センタータップＴを有す
る一次巻線Ｐ及び２つの二次巻線Ｓ１，Ｓ２を有してお
り、二次巻線Ｓ１にコンデンサ４０を介してバックライ
ト２４が接続される。また、一次巻線Ｐのセンタータッ
プＴにはチョークコイル４６を介してＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１０の出力端子が接続されており、ＤＣ／ＤＣコン
バータ１０から出力される直流電圧がこのセンタータッ
プＴに印加される。

【００２４】また、一次巻線Ｐの両端にはコンデンサ３
８が並列接続されており、その一方端はパワートランジ
スタ３２のコレクタ−エミッタ間を介して接地されてお
り、他方端はパワートランジスタ３４のコレクタ−エミ
ッタ間を介して接地されている。従って、２つのパワー
トランジスタ３２，３４を選択的に交互にオン状態にす
ることにより、一次巻線ＰのセンタータップＴに供給さ
れる直流電流は、一次巻線Ｐ内を流れる方向が周期的に
反転する。これにより、二次巻線Ｓ１には所定周波数
（例えば３５ＫHz）の交流電圧が現れて、バックライト
２４が点灯される。

【００２５】また、二次巻線Ｓ２の一方端はパワートラ
ンジスタ３２のベースに接続されているとともに、抵抗
器４２及びスイッチングトランジスタ３６のコレクタ−
エミッタ間を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力端
に接続されている。二次巻線Ｓ２の他方端はパワートラ
ンジスタ３４のベースに接続されているとともに、抵抗
器４４及びスイッチングトランジスタ３６のコレクタ−
エミッタ間を介してＤＣ／ＤＣコンバータの出力端に接
続されている。二次巻線Ｓ２の両端をパワートランジス
タ３２，３４のそれぞれのベースに接続することによ
り、一方のパワートランジスタがオン状態となって一次
巻線Ｐに一方向の電流が流れたときに、他方のパワート
ランジスタがオフ状態になるようになっている。従っ
て、交互に２つのパワートランジスタ３２，３４がオン
状態となり、二次巻線Ｓ１には上述した交流電圧が発生
するようになっている。

【００２６】スイッチングトランジスタ３６は、自励式
共振インバータ２０の動作を停止あるいは再開するため
のスイッチとして機能しており、オフ状態のときに動作
を停止させ、オン状態になると動作が再開される。本実
施例では、ｐｎｐ型のトランジスタを使用しており、ベ
ースに接続されている調光制御回路２２の出力端を低電
位とすることにより、スイッチングトランジスタ３６を
オン状態とすることができる。

【００２７】図３は、図１及び図２に示した調光制御回
路２２の詳細な構成を示す図である。

【００２８】調光制御回路２２は、三角波出力信号を生
成する三角波生成回路５０と、この三角波出力信号と所
定の閾値とを比較することにより、自励式共振インバー
タ２０内のスイッチングトランジスタ３６のベースに入
力する制御信号を生成する制御信号生成回路７０とによ
り構成されている。

【００２９】三角波生成回路５０は、比較器５２，抵抗
器５４，５６，５８，６２，６６，コンデンサ６０，ダ
イオード６４から構成されている。比較器５２の非反転
入力端子は、抵抗器５４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ
１０の出力端に接続されているとともに抵抗器５６を介
して接地されており、２つの抵抗器５４及び５６による
分圧がこの非反転入力端子に入力される。比較器５２の
反転入力端子は、抵抗器５８を介してＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１０の出力端に接続されているとともに、コンデン
サ６０を介して接地されている。また、比較器５２の出
力端子は、ダイオード６４（出力端子がカソードに対応
している）及び抵抗器６２の直列回路を介して反転入力
端子に接続されているとともに、抵抗器６６を介して非
反転入力端子に接続されている。

【００３０】このような構成を有する三角波生成回路５
０は、反転入力端子に接続されたコンデンサ６０が充放
電を繰り返すことにより、三角波信号を生成して出力し
て制御信号生成回路７０に供給している。

【００３１】制御信号生成回路７０は、比較器７２，抵
抗器７４，７６，７８から構成されている。比較器７２
の反転入力端子には上述した三角波生成回路５０から供
給される三角波信号が入力されている。また、非反転入
力端子は、抵抗器７４を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１
０の出力端に接続されているとともに、抵抗器７６及び
７８の直列回路を介して接地されており、３つの抵抗器
７４，７６，７８による分圧が閾値としてこの非反転入
力端子に入力される。比較器７２は、２つの入力端子の
電位の大小を比較し、この大小に応じた信号を制御信号
として出力する。具体的には、非反転入力端子に入力さ
れる電位が反転入力端子に入力される電位より大きいと
きに、出力端子から高電位の信号を出力し、他の場合は
低電位の信号を出力する。

【００３２】また、制御信号生成回路７０内の２つの抵
抗器７６，７８には、外部に設けられた可変抵抗器６８
が接続されている。この可変抵抗器６８の抵抗値を変え
ることにより、比較器７２の非反転入力端子に入力され
る分圧の値が変化し、比較器７２の閾値を任意に変化さ
せることができる。例えば、この可変抵抗器６８はＬＣ
Ｄ２６横に設けられており、操作者が自由に操作できる
ようになっている。

【００３３】図４は、本実施例の各部の入出力波形の説
明図である。

【００３４】同図（Ａ）は、自励式共振インバータ２０
内のスイッチングトランジスタ３６を常時オン状態とし
た場合の自励式共振インバータ２０の出力波形である。
一定周波数の交流電圧によって冷陰極管２６が点灯され
る場合を示している。

【００３５】同図（Ｂ）は、調光制御回路２２内の制御
信号生成回路７０の比較器７２に入力される２つの信号
波形であり、三角波生成回路５０から反転入力端子（−
端子）に入力される三角波信号と、抵抗器７４等によっ
て分圧されて非反転入力端子（＋端子）に入力される一
定の閾値レベルを示したものである。この三角波信号の
周波数としては、例えば１２０Hzのものを用いている。

【００３６】同図（Ｃ）は、この比較器７２の出力波形
であり、同図（Ｂ）に示した２つの入力波形を比較し、
三角波信号の電位の方が低い場合には出力波形を高電位
レベルに、高い場合には出力波形を低電位レベルに保
つ。従って、可変抵抗器６８を操作することによって比
較器７２の非反転入力端子に入力する閾値レベルを変化
させることにより、比較器７２の出力波形の高電位レベ
ルと低電位レベルの割合を任意に変えることができる。

【００３７】同図（Ｄ）は、比較器７２の出力によって
制御されるスイッチングトランジスタ３６の動作状態を
示しており、比較器７２の出力波形が低電位レベルにな
ったときにスイッチングトランジスタ３６の動作がオン
状態になる。同図（Ｃ）に示したように、比較器７２の
出力波形は高電位レベルと低電位レベルとが周期的に現
れるため、スイッチングトランジスタ３６も周期的にオ
ン状態とオフ状態を繰り返す。従って、自励的共振イン
バータ２０はこのオン状態のときのみ動作し、オフ状態
のときは動作を停止する。

【００３８】同図（Ｅ）は、このように自励式共振イン
バータ２０の動作が断続した場合のインバータ２０の出
力波形を示している。スイッチングトランジスタ３６が
オン状態のときだけ３５ＫHzの交流電圧が現れる。

【００３９】従って、可変抵抗器６８を操作することに
より、このスイッチングトランジスタ３６のオン状態の
割合を変えることができ、その結果自励式共振インバー
タ２０から冷陰極管２４に供給される電力量も変化する
ことになり、連続的に冷陰極管２４の輝度調整を行うこ
とが可能となる。

【００４０】ところで、スイッチングトランジスタ３６
がオフ状態になっている間、冷陰極管２４は消灯してい
るが、点灯消灯の繰返し周波数がある値以上であれば目
の残像現象により、連続的に点灯しているように見え
る。実際に実験してみると、オフ状態の周期、即ち三角
波生成回路５０で生成する三角波信号の周波数を５０Hz
以上とすれば、ＬＣＤ２６の画面のちらつきもなく良質
な照明が得られることがわかっている。

【００４１】このように、本実施例によれば、自励式共
振インバータ２０の動作を周期的に停止することにより
冷陰極管２４の輝度調整を行っており、ＤＣ／ＤＣコン
バータ１０からこの自励式共振インバータ２０に印加す
る直流電圧の電圧値を一定とすることができるので、特
に輝度調整用にＤＣ／ＤＣコンバータを備える必要がな
く、部品点数を減らすことができる。

【００４２】これにより、図６に示した従来例で用いて
いたトランジスタ１００及びダイオード１０６等のパワ
ー素子を使用せずにすむため、安価でしかも小型化が容
易となる。特に、本実施例のために追加したスイッチン
グトランジスタ３６等その他の構成部品は小信号用であ
り、低コストでしかも小型であり、パワー素子を省くこ
とによる低コスト化及び小型化の効果は大きい。

【００４３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。

【００４４】例えば、上述した実施例ではトランス３０
を用いた自励式共振インバータ２０によって直流を交流
に変換する場合を示したが、トランス３０を用いずにサ
イリスタ等を用いて直接交流に変換する場合、他励式イ
ンバータを用いる場合等本方式には限られない。

【００４５】また、本実施例では、チョークコイル４６
と抵抗器４２，４４の間にスイッチングトランジスタ３
６を挿入したが、インバータ２０の動作を停止すること
ができる場所であればどこでもよい。例えば、トランス
３０の二次巻線Ｓ２とトランジスタ３２，３４の間に挿
入してもよい。

【００４６】また、本実施例では、パーソナルコンピュ
ータに本発明を適用した場合を説明したが、冷陰極管等
のバックライトを用いる電子機器であれば何でもよい。
例えば、家庭電化製品にバックライト付き液晶表示板を
用いる場合や、携帯用ゲーム機に用いる場合等、電子機
器の種類を限定するものではない。

【００４７】さらに、本実施例では、電源回路としてバ
ッテリー１４とＤＣ／ＤＣコンバータ１０を組み合わせ
て使用する場合について説明したが、家庭用の交流電源
を整流して電圧値が一定の直流電圧を得る場合であって
もよい。従って、卓上型のコンピュータ等に用いること
もできる。

【００４８】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、調光
制御回路によってインバータの動作の周期的な停止時間
長を可変的に制御することにより、バックライトの輝度
調整が可能となり、しかも、インバータの動作を制御す
ることによりバックライトの輝度調整を行っているた
め、このインバータには電圧値が固定の直流電圧を印加
すればよく、直流出力の電圧値が可変的な電源回路が不
要となり部品点数を減らすことができる。さらに、電源
回路を減らすことにより、これに使用されるパワー素子
が不要となるため、安価で小型化が容易なバックライト
の輝度調整回路の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバックライトの輝度調整回路を適用し
たノート型のパーソナルコンピュータの構成図である。

【図２】自励式共振インバータの詳細を構成を示す図で
ある。

【図３】調光制御回路の詳細な構成を示す図である。

【図４】本実施例の各部の入出力波形の説明図である。

【図５】従来のノート型のパーソナルコンピュータの構
成図である。

【図６】従来の輝度調整用に用いられているＤＣ／ＤＣ
コンバータ及びインバータの構成図である。

【符号の説明】

１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ ２０ 自励式共振インバータ ２２ 調光制御回路 ２４ 冷陰極管 ２６ ＬＣＤ（液晶表示板） ３０ トランス ３２，３４ パワートランジスタ ３６ スイッチングトランジスタ ５０ 三角波生成回路 ７０ 制御信号生成回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧値が固定の直流電圧を、所定周波数
   の交流電圧に変換するインバータと、 前記インバータから出力される交流電圧によって点灯さ
   れるバックライトと、 前記インバータに接続されており、制御信号に応じて前
   記インバータによる変換動作を停止及び再開するスイッ
   チと、 所定周期で前記インバータによる変換動作の停止及び再
   開を繰り返す制御を行うよう前記スイッチに供給する前
   記制御信号を作成し、前記インバータによる変換動作の
   停止時間を制御することにより、前記バックライトの輝
   度調整を行う調光制御回路と、 を備えることを特徴とするバックライトの輝度調整回
   路。
2. 【請求項２】 請求項１において、 電子回路内の電源回路としてＤＣ／ＤＣコンバータを含
   み、このＤＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電圧
   を前記インバータに印加し、前記調光制御回路の制御に
   よって前記バックライトの輝度調整を行うことを特徴と
   するバックライトの輝度調整回路。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記バックライトは、冷陰極管であることを特徴とする
   バックライトの輝度調整回路。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記スイッチは、スイッチング用トランジスタを用いて
   構成されていることを特徴とするバックライトの輝度調
   整回路。